hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有限系における量子ホ-ル効果の理論的研究

量子ホ-ル効果に対する系の大きさの有限性の影響を調べる目的で、垂直磁場下の有限幅2次元不規則電子系における電子状態及び電流分布を計算機シミュレ-ションによって研究した。得られた主な結果は以下の通りである。1.バルクの非局在状態とエッヂ状態の間は連続的に移り変る。バルク及びエッヂ状態が異なるランダウサブバンド間で縮退するときには、不純物ポテンシャルの相関距離に応じた混成が起こる。2.非局在状態の広がり方が2より小さい次元のフラクタル性をもち、エネルギ-領域がエッヂからバルクに変化するにつれて、フラクタル次元も異方的なものから等方的なものへと移行していく。3.固有状態の重心に関する総和則を数値的に確めた。この総和則はホ-ル伝導度の量子化に密接な関係がある。4.ホ-ル電流の補償(局在状態による損失が非局在状態の寄与によって補われること)は、グロ-バルのみならず局所的にも成り立っている。従って、ホ-ル伝導度が量子化される領域では、ホ-ル電流分布は不純物存在下でも一様になる。5.ホ-ル伝導度が充填因子の関数として立ち上がる領域では大きな揺らぎが見られ、同じ領域でホ-ル電流分布を調べると、空間的に激しく揺らいでいることが分かった。6.ゲ-ト障壁によってホ-ル電流の分布をある程度制御することができ、系の内部での電流分布の研究にも有用であることが分かった。ホ-ル電流分布に対するク-ロン相互作用の影響については、ホ-ル伝導度に対するサイズ効果を減少させる可能性があることが示せただけで、量子化の精度の理論的限界を明らかにするには至らなかった。強磁場中の2次元電子系における量子ホール効果が、系の有限性の影響をどのように受けるかを明らかにする目的で研究を開始した。不純物を含む有限幅2次元系(円筒表面上にあると仮定)に垂直な磁場を加えた場合の電子状態を、計算機シミュレーションによって求め、解析した結果、1.バルクの非局在状態とエッヂ状態の間の連続的移り変わり2.固有状態の重心に関する総和則(これは、ホール伝導度の量子化に重要な役割を果たすことが、西ドイツ・ケルン大学グループの研究から分かっている)3.非局在状態の広がり方が、2より小さい次元のフラクタル性を持つこと4.ホール伝導度が充填因子の関数として立上がる領域での大きな揺らぎ等が明らかになった。当初計画では、ホール電流分布に対するクーロン相互作用の影響を明らかにする予定であったが、不純物なしの場合に、エッヂに蓄積される空間電筒がホール電場に相当する外部電場を遮蔽することによって、ホール伝導度に対するサイス効果を減少させる可能性があることを確認するにとどまった。また第2の主要な目標であった、不純物を含む系(但し電子間相互作用は無視)での電流分布については、円筒軸に平行な一様外部電場のある場合に、計算機シミュレーションを行い、充填因子によっては、空間的に大きな揺らぎがあること、量子ホール効果のプラトー領域においては、その揺らぎが劇的に押さえられることが判明した。この結果は、局在状態と非局在状態の間のホール電流の補償が、グローバルだけでなく、ローカルにも成立つことを意味する。強磁場下の2次元電子系で観測される量子ホ-ル効果が,系の有限性の影響をどのように受けるかを明らかにする目的で,昨年度に引き続き研究を行った。不純物を含む有限幅2次元系(長さが有限な円筒面上にあると仮定)に垂直な磁場を加えた場合の電子状態を,計算機シミュレ-ションによって解析した結果,昨年度の成果に加え,以下のことが明らかになった。

1.バルクの非局在状態とエッヂ状態の混合の仕方は,不純物ポテンシャルの相関距離敏感である(短距離である程混合が強い)。2.ホ-ル電流の補償(局在化による損失を非局在状態の寄与で補うこと)は,グロ-バルに起こるだけではなく,局所的にも起こり,その結果,充填因子が1の近傍では,ほゞ一様なホ-ル電流分布が得られること。3.上記の補償が起こる前段階で,ホ-ル電流分布及びホ-ル伝導度に大きな揺らぎが見られること。4.非局在状態の広がり方を特徴づけるフラクタル次元は,幅の方向と長さの方向で,エネルギ-領域に応じた異方性を持つが,バルクの非局在状態では,ほゞ等方的であること。5.ホ-ル電流の流れを,有限の高さのゲ-ト障壁によって妨げる場合でも,充填因子が1の近傍では,一様なホ-ル電流分布が得られること。当初の計画に含まれていた,ホ-ル電流分布に対するク-ロン相互作用の影響については,今年度も特に進展は得られなかった。この問題は今後の研究課題として残される。非局在状態のフラクタル性と,一様なホ-ル電流分布から分かることは,一様な電流分布を得るために,必ずしも2次元的に広がった状態を必要としないということである。
自動車用のFRP殻構造の耐衝撃特性の解析と設計に関する研究

本研究では,自動車用のFRP殻構造について,衝撃破壊過程を正確に解析できる高精度有限要素解析手法を開発するとともに,衝撃エネルギー吸収に優れ,かつ,乗客への衝撃力の小さいFRP構造の設計法を確立することを目的とする.平成18年度において,本研究により得られた主要な成果は以下の通りである.まず,衝撃荷重下でのFRP殻構造の破壊挙動を模擬できる高精度と高効率化有限要素数値モデルの開発のため1.FRPの破壊パターンと破壊現象に基づいて,損傷模擬のための新たなコヒーシプ要素モデルを提案した.このモデルでは,層間はく離・マトリックスき裂・繊維破断を含む破壊判定基準を確立した.構築した破壊判定基準の中に,二つ重要の点を考慮した:(a)破壊開始の判定則;(b)損傷進展の判定則.また,高速度の衝撃破壊について,歪み速度の影響を考慮した材料特性を破壊モデルに導入に成功した.この新たなコヒーシプ要素モデルは高速衝撃における複合材料破壊の安定的かつ高精度の損傷数値解析が可能になった.2.賃借したLS-DYNA-3D市販の有限要素ソフトを用いて,高速衝撃によるFRP材板の損傷(特にはく離)進展解析において,上記の損傷解析ための新たなコヒーシプ要素モデルを導入した.3.LS-DYNA-3Dを用いて,衝撃荷重を受けるFRP殻構造について,大変形解析機能と上述の損傷破壊モデルを考慮した有限要素プログラムを開発し,また,本有限要素プログラムでは,DCBなどの複合材料の典型的破壊過程を対象とし,高精度かつ安定的な数値解析を実現した.4.複合材料の破壊過程の数値解析結果により,高速度衝撃荷重における衝撃エネルギー吸収メカニズムを明らかにした.本研究では,自動車用のFRP殻構造について,衝撃破壊過程を正確に解析できる高精度有限要素解析手法を開発するとともに,衝撃エネルギー吸収に優れ,かつ,乗客への衝撃力の小さいFRP構造の設計法を確立することを目的とする.平成17年度において,本研究により得られた主要な成果は以下の通りである.まず,衝撃荷重下でのFRP殻構造の破壊挙動を模擬できる高精度と高効率化有限要素数値モデルの開発のため1.FRP耐衝撃特性に関する従来の研究資料を収集し,特に,様々な実験データから,FRP構造材料の破壊パターンと破壊現象を明確に把握した.2.FRPの破壊パターンと破壊現象に基づいて,損傷模擬のための新たなコヒーシプ要素モデルを提案した.このモデルでは,層間はく離・マトリックスき裂・繊維破断を含む破壊判定基準を確立した.構築した破壊判定基準の中に,二つ重要の点を考慮した:(a)破壊開始の判定則;(b)損傷進展の判定則.また,高速度の衝撃破壊について,歪み速度の影響を考慮した材料特性を破壊モデルに導入した.3.受入研究者らは以前提案したHu-Washizuの変分則に基づく要素を用いて,衝撃荷重を受けるFRP殻構造について,大変形解析機能と上述の損傷破壊モデルを考慮した有限要素プログラムを開発した.また,本有限要素プログラムでは,Explicit時間増分の有限要素アルゴリズムに導入することにより,破壊過程に厚肉FRP殻構造の三次元応力成分をより正確に解析できた.4.賃借したDYNA-3D市販の有限要素ソフトを用いて,低速衝撃によるFRP材板の損傷進展解析において,上記の損傷解析プログラムの有効性を検証した.5.32層の擬似等方性CF/エポキシ板供試体による低速衝撃試験を行なって,提案した損傷数値解析手法と損傷模擬のコヒーシプ要素モデルの有効性を検証し,その方法の高精度と高効率化を示した.本研究では,自動車用のFRP殻構造について,衝撃破壊過程を正確に解析できる高精度有限要素解析手法を開発するとともに,衝撃エネルギー吸収に優れ,かつ,乗客への衝撃力の小さいFRP構造の設計法を確立することを目的とする.平成18年度において,本研究により得られた主要な成果は以下の通りである.まず,衝撃荷重下でのFRP殻構造の破壊挙動を模擬できる高精度と高効率化有限要素数値モデルの開発のため1.FRPの破壊パターンと破壊現象に基づいて,損傷模擬のための新たなコヒーシプ要素モデルを提案した.このモデルでは,層間はく離・マトリックスき裂・繊維破断を含む破壊判定基準を確立した.構築した破壊判定基準の中に,二つ重要の点を考慮した:(a)破壊開始の判定則;(b)損傷進展の判定則.また,高速度の衝撃破壊について,歪み速度の影響を考慮した材料特性を破壊モデルに導入に成功した.この新たなコヒーシプ要素モデルは高速衝撃における複合材料破壊の安定的かつ高精度の損傷数値解析が可能になった.2.賃借したLS-DYNA-3D市販の有限要素ソフトを用いて,高速衝撃によるFRP材板の損傷(特にはく離)進展解析において,上記の損傷解析ための新たなコヒーシプ要素モデルを導入した.3.LS-DYNA-3Dを用いて,衝撃荷重を受けるFRP殻構造について,大変形解析機能と上述の損傷破壊モデルを考慮した有限要素プログラムを開発し,また,本有限要素プログラムでは,DCBなどの複合材料の典型的破壊過程を対象とし,高精度かつ安定的な数値解析を実現した.4.複合材料の破壊過程の数値解析結果により,高速度衝撃荷重における衝撃エネルギー吸収メカニズムを明らかにした.
GISによる高分解能衛星画像データを用いた都市の建物配置に関する分析

本研究は、世界中を網羅でき、かつ非常に高い解像度の地理情報である『高分解能衛星画像データ』を利用して、都市空間における建物の配置状況を捉え、これを評価する方法と分析を示すことである。具体的には、第1に『高分解能衛星画像データ』から、建物の配置状況が把握できるデータを作成する方法について検討すること、第2に作成されたデータを用いて、建物の配置状況あるいは空隙の状況を評価する手法を考案すること、第3にデータを用いて、実際に様々な都市を分析することである。しかしながら、『高分解能衛星画像データ』の提供が当初の予定よりも大幅に遅れ、1999年商用で世界初の1m解像度衛星IKONOSが打ち上げられ、2000年3月にデータを入手できる運びとなった。したがって、今年度は、入手されるデータを想定して、建物の配置状況を評価する手法を考案し、代替データを用いた検討を行っている。1.データベース作成についての想定1)想定される『高分解能衛星画像データ』は、解像度1mのデジタルオルソ画像パンシャープンであるため、このレベルで建物の形状や配置が把握できるサンプルデータとして、1mメッシュの建物画像データが作成する。すでに、本研究室が所有する東京都の建物形状ベクトルデータより、23区内の4Km四方3地域について、1mメッシュの建物画像データ(各ビットの値は階数を示す)を作成した。2)既存の分析指標の計測:画像データのサンプルを用いて、建蔽率や容積率といった既存の量的な指標の計測を行った。また、健蔽率や容積率、棟数密度など、建物に関する指標間の関係についても検討した。2.データの解析手法に関する検討作成されたデータベースを用いて、建物の配置あるいは空隙の形態を分析する手法を検討した。1)空隙の定量的把握に使用された分析手法を、適当な形に改良して新たな分析手法とした。具体的には、建物に対する距離、角度、方位などをパラメータとして、建物と空隙の関係を把握するものである。2)上記の結果について、視覚化する手法と定量的に解析する手法を検討した。3.手法の適用サンプルの画像データに対し、手法を実験的に適用し分析を行った。本年度の初めに入手する予定であった「高分解能衛生画像データ」の提供が遅れたため、具体的なデータベースの作成は次年度に行うことし、本年度は、このデータが得られることを想定した上で、データの解析方法に関する検討を行った。1.データベース作成についての想定1)「高分解能衛星画像データ」の具体的な特性については入手後でなければ把握できないが、約1m程度の解像度が確保されることを想定し、このレベルで建物の形状や配置が把握できると考え、建物3次元形状を表す画像データのサンプルを作成した。本研究室では、画像データを用いた都市空間の分析に実績があり、画像処理の基本的なツールは、これらを改良して利用した。これにより「高分解能衛星画像データ」の入手後に、建蔽率や容積率、棟数密度など、建物に関する量的な情報が自動的に得られるはずである。2)今後作成されるデータは、これまでのデータと異なる可能性があり、新たなデータの特性に適合した手法も必要である。解像度1.0mの画像データであることを考えて、ややマクロなスケールで捉え直し、「おおまかな建物の配置」の分析手法について検討を行った。分析の対象地としては、GISデータベースなどが整備された東京を選定した。2.データの解析手法に関する検討

作成されたデータベースを用いて、建物の配置あるいは空隙の形態を分析する手法を検討した。1)空隙の定量的把握に使用された分析手法を、適当な形に改良して新たな分析手法とした。具体的には、建物に対する距離、角度、方位などをパラメータとして、建物と空隙の関係を把握するものである。2)上記の結果について、視覚化する手法と定量的に解析する手法を検討した。3.手法の適用サンプルの画像データに対し、手法を実験的に適用し分析を行った。
ハイドロキシアパタイトの骨伝導性メカニズムの解明とその促進に関する研究

平成15年度はHAP焼結体およびα-TCPを含有させた各種のα-TCP-HAP複合焼結体を作成した。試料のもつ表面粗さを測定するため、非接触型表面粗さ測定機を用いて試料の表面粗さを測定し、その結果α-TCP濃度が高くなるにしたがって若干表面粗さが粗くなることがわかった。さらにKokuboらが開発した無機成分からなる疑似体液を用いて、骨伝導性のスクリーニングを行った。具体的には、HAPおよび各種のα-TCP-HAP複合焼結体を疑似体液中に浸漬し、骨様アパタイトの形成状態を走査型電子顕微鏡を用いて評価した。HAP焼結体に比較して、1、3、5、10%のα-TCPを含有させたα-TCP-HAP複合焼結体のほうが、試料表面上に骨様アパタイトの析出が多く見られた。平成16年度は、1、3、5、10%のα-TCPを含有させたα-TCP-HAP複合焼結体を用いて、骨形成能の定量的な評価を行った。具体的には、各種α-TCP-HAP複合焼結体上に骨芽細胞を培養し、その骨芽細胞の分化マーカーについて検討した。その結果、いずれの骨芽細胞の分化マーカーも上昇していた。また、同材料を固定・脱水後、走査型電子顕微鏡を用いて、骨芽細胞の細胞形態学的観察を行ったところ、細胞突起を十分に放出し、よく伸展し、square状の形態をしていた。現在実験動物に同試料を埋入しており、今後は組織学的検討を行う予定である。本研究の目的は、ハイドロキシアパタイトの骨伝導性メカニズムとして、疑似体液中での骨様アパタイトの析出能が如何に関与しているかを解明することである。そして、HAPの骨伝導性をさらに促進させるために、最適のα-TCP濃度を明らかにして、より骨伝導性の高いα-TCP-HAP複合焼結体を作製することである。本年度は、HAP焼結体および1、3、5。10%のα-TCPを含有させたα-TCP-HAP複合焼結体を作製した。それぞれの粉末粒径を測定したのち、粒径10ミクロン以上のものを排除またはグラインドし、粒径1ミクロンのほぼ均一な粒径のものを回収した。加圧形成器も用いてディスク状に形成したのち、800°Cで仮焼、5°C/分で1200°Cまで加熱し2時間焼結した。試料のもつ表面粗さを測定するため、非接触型表面粗さ測定機を用いて試料の表面粗さを測定した。その結果、α-TCP濃度が高くなるにしたがって若干表面粗さが粗くなることがわかった。さらに、Kokuboらが開発した無機成分からなる疑似体液を用いて、骨伝導性のスクリーニングを行った。HAP焼結体に比較して、1、3、5。10%のα-TCPを含有させたα-TCP-HAP複合焼結体のほうが、試料表面上に骨様アパタイトの析出が多く見られた。以上の結果から、1、3、5。10%のα-TCPを含有させたα-TCP-HAP複合焼結体の作製が可能であることが示唆され、今後の培養ヒト骨芽細胞を用いた実験や実験動物を用いた実験が可能であることがわかった。
膜タンパク質の局在化と構造形成におけるソフトな相互作用

●アミノ末端側をオルガネラ内腔に配置する膜貫通配列(1型シグナルアンカー(SA-I)配列)の小胞体膜組み込みにおいて、アミノ末端側ドメインは合成完了後に膜透過する。我々は以前に、このドメインにストレプトアビジン(SAv)との親和性の高い配列(SBPタグ)を融合することで、細胞質側に添加したSAvによって膜透過を一時停止できることを報告した。この膜透過はSAvの濃度依存的に阻害されるが、膜透過のSAv感受性から透過駆動力を見積もる実験系を立ち上げ、膜透過におけるSA-I配列の作用を調べた。その結果、SA-I配列へのプロリン残基挿入、及びSA-I配列とISBPタグとの距離を広げることで、透過駆動作用が著しく減少した。これらの結果は、SA-I配列がその上流の一定範囲の膜透過に直接関与する可能性を示している。(Kida et al., JBC 2009)●ミトコンドリア局在と報告されていたABCトランスポーター、ABCB6の培養細胞での動態を解析したところ、小胞体を経由してゴルジ体への局在化が観察された。ABCB6には明確なミトコンドリア標的化シグナルが存在しておらず、これらを総合して実際にはゴルジ体に局在化すると結論した。(Tsuchida et al., BBRC2008)●我々が構築した膜透過・組み込み中間状態形成技術と、部位特異的に配置させたシステイン残基への化学修飾性からその領域の水環境を検定する方法を組み合わせて、透過途中で停止したポリペプチド鎖の膜内環境を探査した。その結果、トランスロコンにおいて少なくともポリペプチド鎖2本分の親水環境が形成されうることが示され、活性状態では予想以上のキャパシティーを発揮することが示唆された。(Kidaら、投稿準備中)1.小胞体における膜タンパク質の膜への組み込みは,トランスロコンと呼ばれるタンパク質膜透過チャネルを介して行われる。ポリペプチド鎖がトランスロコンを通過する際の挙動解析を目的として,粗面小胞体を添加した無細胞タンパク質合成系において膜透過を任意に停止・再開できる新規制御系を構築した。またこの膜透過制御系を利用して,膜貫通配列2本および膜透過途中の親水性配列2本が膜を貫通したままの,複雑な膜組み込み中間状態を形成できた。この2本の親水性配列が共にトランスロコン本体であるSec61複合体と近接していることも,分子間架橋実験より明らかとなった。1個のSec61チャネルのみでトランスロコンとしての機能を発揮できるとしたモデルが以前の報告で提唱されているが,本結果はトランスロコンが単一のチャネルのみでは説明できないほどフレキシブルであり,多くのポリペプチド鎖を許容できることを示唆している。(Kida, et. al.,J.Cell Biol.179,1441-1452,2007)2.トランスロコン関連タンパク質,ヒトSec62並びにSec63の機能解析を目的として,各タンパク質の293-H細胞由来の安定発現株からSec62またはSec63と共精製されるタンパク質の探索を行い,数種のタンパク質が同定された。これらのcDNAも取得できており,個々の相互作用及び複合体状態の解析に着手している。3.ミトコンドリア内膜に存在するABC輸送体の局在化シグナル配列は,マトリクス可溶性タンパク質のものに比べて長く,膜タンパク質を小胞体標的化から回避させつつミトコンドリアへと局在化させる機能を有する。ミトコンドリアABC輸送体の1つ,ABCmeのシグナル配列を大腸菌で発現・精製し,NMR解析を行ったところ,特定の構造は検出されなかった。現在,ミトコンドリア外膜のシグナル配列受容体共存下での構造情報取得を検討中である。

その結果、トランスロコンにおいて少なくともポリペプチド鎖2本分の親水環境が形成されうることが示され、活性状態では予想以上のキャパシティーを発揮することが示唆された。(Kidaら、投稿準備中)
炎症性腸疾患に対する薬物療法および栄養療法の機構論的解析に基づいた根治療法の開発

炎症性腸疾患(IBD)ラットにおいて、必須不飽和脂肪酸であるリノール酸およびα-リノレン酸はP-糖タンパク質(P-gp)の発現および機能レベルを修飾することにより、P-gp基質である治療薬の全身移行を回避させ、疾患部位の大腸まで効率よく送達させるという、薬物療法と栄養療法の相補的相乗効果が期待できる結果が示された。従って、IBDによってステロイド療法を遂行するにあたり必須不飽和脂肪酸の併用は有効な処方となる。エイコサペンタ塩酸、ドコサヘキサエン酸も検討し、各種脂肪酸の配合比率を考察することで、より良い処方設計を構築することが検討事項である。腸管に慢性の炎症を引き起こす炎症性腸疾患(潰瘍性大腸炎、クローン病)は、難治性の疾患であり特定疾患に指定されている。しかしながら、これら疾患に対する根治療法は無く、P-gpの基質であるステロイドあるいは免疫抑制剤により、活動状態を寛解状態に導く対症療法が施行されている。我々は、薬物療法のさらなる効率化を狙う目的で栄養療法に着目し、小腸機能を高めることで治療薬の大腸送達を図ることを目指している。これらは薬物療法と栄養療法が相補的に最大限の効果を引き出すという独創的なアイデアである。我々は、Wistar系雄性ラットに5%デキストラン硫酸ナトリウム(DSS)を3日間投与することで生化学的所見・病理学的所見がヒトと類似する病態モデル(以下DSSラット)を作成し、DSSラットは小腸P-gpタンパク発現レベルおよびP-gp機能レベルが低下していることを確認した。次にDSSラットに対して栄養療法として用いた必修不飽和脂肪酸リノール酸(LA)、リノレン酸(LnA)は低下したタンパク発現レベルおよび機能レベルを経日的に回復させ、これらは核内レセプターを介した機構であることも示された。なおP-gpの相対活性も両脂肪酸投与により上昇することが認められた。以上、薬物療法の第一選択薬であるメチルプレドニゾロン(MP)の小腸からの全身移行が抑えられ、MPの大腸ターゲテイングが高まると推察できたことから、現在MPの小腸からの吸収動態と血中濃度推移の速度論解析を行っている。なお炎症性エイコサノイドを産生するn-6系のLAおよび抗炎症性のエイコサノイドを産生するn-3系のLnAはともに改善効果を示したことから、さらなる検討が必要である。Caco-2細胞を用いて非炎症性の腸管膜を用いて両脂肪酸のP-gp発現レベル、機能レベルに対する影響を検討した結果、機能レベルの上昇が示された。EPA、DHAについても同様の結果であった。医歯薬学
新規Ａｋｔ基質ガーディンのシナプス可塑性における機能と精神・神経疾患での病態解析

アクチン結合タンパクGirdinはAktによってセリン1416残基がリン酸化され、細胞骨格の制御を介して細胞運動に関わる。本研究計画では、海馬のシナプス可塑性の制御におけるGirdin S1416リン酸化の役割を調べた。Girdinは生体脳の海馬神経細胞において刺激依存性にS1416リン酸化を受けた。リン酸化部位変異ノックインマウスではスパインの萎縮、電気生理学的なLTPの減弱、海馬依存性の長期記憶の障害が生じた。さらにGirdinがSrcおよびNR2Bと複合体を形成すること、Girdinリン酸化がNR2Bリン酸化を介してNMDA受容体の活性をコントロールしていることが明らかとなった。1.Girdinと海馬依存性の長期記憶との関連性の解明Girdin変異マウスにおいて、海馬の神経細胞に異常があるかを詳細に調べるために、蛍光レポーターマウスとタモキシフェン誘導性Creリコンビナーゼを組み合わせることで、in vivo神経細胞ラベルを試みた。Nestinプロモーター下にCreERT2を発現するトランスジェニックマウスを用いることにより、生後2週間目でのタモキシフェン投与で海馬の穎粒神経細胞を単一細胞レベルで、樹状突起・スパイン・軸索・シナプス後装置の微細な走行・構造を検出することに成功した。現在、この実験系を用いてGirdinヘテロマウス・リン酸化部位変異マウス・Girdinコンディショナルノックアウトマウスにおける海馬神経の詳細を解析準備中である。また、時期特異的Girdinノックアウトマウスについても、生後1ヶ月でのノックアウトを確認したので、組織学的な解析と行動解析を準備中である。2.Girdinがシナプス可塑性に働く分子メカニズムの解明Aktによるリン酸化部位の変異マウスに記憶障害が起こることから、Girdinのリン酸化機能制御が重要と考えられる。個体でのGirdinリン酸化の検出のため、Girdinの各種リン酸化部位に対する抗リン酸化抗体を作成して免疫染色を行ったところ、Y1799リン酸化部位に対する抗体の検出感度が高いことが分かった。この抗体を利用して、PTZ投与によるてんかん発作で、海馬神経を過剰に興奮させたところ、海馬歯状回周囲の分子層と門部において、顆粒状にリン酸化が起こることが判明した。上記のin vivo神経細胞レベルとの組み合わせにより、海馬顆粒細胞の樹状突起とスパインにおいて、リン酸化が起こることが明らかとなり、シナプス可塑性にGirdinリン酸化が機能している可能性が強く示唆された。1. Girdinと海馬依存性の長期記憶との関連性の解明蛍光レポーターマウスとNestinプロモーター下にCreERT2を発現するトランスジェニックマウスを用いたin vivo蛍光標識と、ジーンガンによる蛍光色素トレーシングにより、海馬の顆粒神経細胞とC1領域の神経細胞を蛍光標識して観察を行った。野生型マウスとAktによるリン酸化部位の変異マウスとで比較したところ、樹状突起の発達が変異マウスで優位に悪くなっていること、スパインの大きさが変異マウスで優位に小さいことが判明した。これは記憶障害を神経形態学的に反映する所見と考えられる。現在、記憶刺激に対してのスパイン変化について解析準備中である。また、Aktによるリン酸化部位S1416以外のリン酸化修飾について個体レベルで調べるため、Srcによるリン酸化部位Y1799に変異を導入したノックインマウスを作成する事に成功し、現在F1が得られている。今後、記憶障害の有無を行動解析で調べるとともに、海馬神経の微細構造を解析する予定である。2. Girdin変異マウスを用いた電気生理学的・生化学的解析野生型マウスとAktによるリン酸化部位の変異マウスにて海馬神経の電気生理学的な解析を行ったところ、LTPが変異マウスで障害されている事が判明した。また、AMPAとNMDA受容体を介した反応性を調べたところ、NMDA受容体の反応が障害されている事が判明した。Aktによるリン酸化の上流で働く因子としてBDNFに注目して解析を行った。海馬神経の初代培養の実験系で、BDNF刺激によりAktの活性化とGirdin S1416のリン酸化が観察された。興味深い事に、NMDA受容体NR2BサブユニットY1472のリン酸化がGirdin S1416の変異により障害される事が判明した。1. Girdinと海馬依存性の長期記憶との関連性の解明海馬のシナプス可塑性に関与するシグナル伝達としてBDNF/TrkB/Akt経路の重要性が知られている。海馬培養神経におけるGirdinのS1416リン酸化を調べたところ、BDNFの刺激によりGirdinのリン酸化が亢進することが判明した。また、PI3KとAkt阻害剤を用いるとGirdinリン酸が抑制されたことから、GirdinはBDNF/TrkB/Akt

経路の下流因子であることが判明した。前年度までの電気生理学的な解析により、Aktによるリン酸化部位の変異マウスではLTPが障害されていること、AMPAとNMDA受容体を介した反応のうちNMDA受容体の反応が特異的に障害されている事が分かっていたので、NMDA受容体に注目して解析を行ったところ、海馬培養神経においてBDNF刺激によるNMDA受容体のNR2B分子のY1472リン酸化がGirdinのS1416リン酸化によってコントロールされていることが判明した。また、Girdin・NR2B・Srcが複合体を形成することが判明した。また、こうしたGirdinリン酸化とNMDA受容体のリン酸化は、培養細胞におけるBDNF刺激だけでなく、恐怖条件付け刺激によって生体のマウス海馬で起こっていることが判明した。これらの結果は、BDNF/TrkB/AktシグナルによるGirdinのリン酸化は、NMDA受容体の活性化を介して海馬のシナプス可塑性の維持と長期記憶形成を担っていることを示すものである。26年度が最終年度であるため、記入しない。実験病理学26年度が最終年度であるため、記入しない。Girdin変異マウスを用いて、海馬での電気生理学的な解析を行い、記憶障害と合致するデータを得ることができた。また、Girdinのリン酸化による機能制御についても、優れた抗リン酸化抗体の作成に成功し、シナプス可塑性に直接に関与する可能性を示唆するデータが得られた。さらに、新たな変異マウスの作成についても順調に自実験が進行している。Girdin変異マウスを用いて、神経形態学的な差異を明らかにすることができた。海馬での電気生理学的な解析を行い、記憶障害と合致するデータを得ることができた。また、Girdinのリン酸化による機能制御についても、NMDA受容体を介したメカニズムを示唆するデータが得られた。新たな変異マウスGirdin Y1799Fを作成する事ができて、現在解析の準備中である。in vivo神経ラベルの系を用いて、変異マウスでのシナブス構造の変化について詳細に解析し、その分子メカニズムを明らかとする。リン酸化部位の新たな変異マウスについての行動学的な解析を行い、海馬依存的な記憶機能を評価する。in vivo神経ラベルの系を用いて、変異マウスでのシナプス構造の変化について更に詳細に解析するとともに、その分子メカニズムを明らかとする。計画研究に沿って、組織学的・生化学的なGirdinの機能解析を行うとともに、新たな変異マウス作成のために必要な経費の使用を計画している。Girdin Y1798F変異マウスの作成が遅れ、表現型の解析がずれこんだため。計画研究に沿って、組織学的・生化学的なGirdinの機能解析をさらに進めるとともに、新たに得られたGirdin Y1798F変異マウスの解析のために必要な経費の使用を計画している。
体制転換プロセスにおける対外直接投資のインパクトと外資企業のガバナンス

(1)平成16年度は,文献資料をもとに中欧諸国ではEU加盟を契機として日本企業が中欧諸国に集中して進出しているプロセス,背景,問題点を総括した。さらに,チェコにおける経済発展に対外直接投資が与えた寄与度が極めて大きく,今後の課題が,直接投資ブーム後の当該国の経済政策如何であることを包括的に論じた。(2)平成17年度はチェコに絞り、トヨタとその関連企業を中心に現地にて聞き取り調査を実施した。各企業共通して、日本的経営(トヨタ生産方式)が問題なく浸透していることが指摘できる。また負の面では、チェコ特有の問題として労働者の欠勤率が高いことがあげられる。こうした問題を解決するために、報酬に皆勤手当てを加えるなど工夫をしているが、医療補助金が政府から支給されることがこの問題の原点にあると思われる。(3)平成18年度はこれまでの研究成果の取りまとめおよび,チェコ以外の移行国の状況把握・比較検討を,主な課題とした。1990年代の企業改革の遅延,私有化の混乱,旧態依然とした旧国営企業改革は,ドイツなどEU諸国を中心とした外資企業の台頭によって,中欧諸国経済はおおむね改善の方向へと向かっていることが判明した。(4)加えて,目系企業の進出によって日本的生産・経営システムが中欧諸国に移入されており,特にチェコではトヨタおよび関連企業の進出により,トヨタ方式の生産システムが広範囲に移入されている現状分析とその影響について調査した。トヨタシステムは,すりあわせ技術がその存立に不可欠であることから,そのための長期雇用,知識の共有化のための制度構築が重要課題となっている。(5)しかしながらチェコ以外の中欧諸国に関しては,論文にて分析するまでの資料,データ収集ができず今後の検討課題としたい。またトヨタ,日産などの自動車メーカーが,ロシアにて生産を開始することをかんがみ,今後は中欧だけでなく東欧・ロシアまで研究対象を広げたいと考えている。標記「体制転換プロセスにおける対外直接投資と外資企業のガバナンス」に関して,チェコを中心として,ポーランド,ハンガリーの対外直接投資に関して,現地資料など国際機関発行資料に加え,現地調査を実施して,上記3カ国の体制転換プロセスの到達度を比較検討する目的で本研究プロジェクトを実施した。さらに,チェコにおける対外直接投資が機械工業部門においてどのようなインパクトを与えているかを生産と企業改革両面から分析を続けているその成果は{池本修一・チェコの機械工業と企業改革・経済集志・日本大学経済学研究会・第74巻・第2号・2004年7月}に発表した。最後になるが,チェコの体制転換プロセス14年間を総括した研究論文を{池本修一・松澤佑介・「チェコの体制転換プロセス」『ロシア・東欧経済:市場経済移行の到達点(ロシア研究)』日本国際問題研究所・第36号・2004年10月}として発表し,当該諸国における経済発展に対外直接投資が与えた寄与度が極めて大きく,今後の課題が,直接投資ブーム後の当該国の経済政策如何であることを包括的に論じた。今後は,企業改革が如何に変化しているかを現地調査をもとに研究する予定である。今年度はチェコに絞り、トヨタ、デンソー、コイトなどトヨタとその関連企業を中心に現地にて聞き取り調査を実施した。

各企業共通して、日本的経営(トヨタ生産方式)が問題なく浸透していること、トヨタのカンバン方式維持のために関連企業との連携が順調に進展していることが指摘できる。また負の面では、チェコ特有の問題として労働者の欠勤率が高いことがあげられる。各企業とも10数パーセントと他の中欧諸国に比べて2倍ほど高くなっている。こうした問題を解決するために、報酬に皆勤手当てを加えるなど工夫をしているが、医療補助金が政府から支給されることがこの問題の原点にあると思われる。以上のようなトヨタおよびトヨタ関連企業の問題に関して、詳細に調査を行った。これらの成果は、(社)ロシア東欧貿易会の調査報告書『EU拡大と中欧諸国における機械産業・外資の進出動向』に執筆したほか、現在、西村可明編『グローバリゼーションと体制移行の経済学』文真堂(近刊)第7章「チェコの市場経済化と外国直接投資」を準備中である。同時にPalgrave Macmillanより中欧・ロシアの専門家による移行国の直接投資の書籍刊行の準備を進めている。17年度の研究を通じてトヨタおよびトヨタ関連企業のものづくりのコンセプトがどのようにして中欧諸国に浸透しているかに関して強い関心を持つようになったため、18年度はこの点を中心に研究を進めていきたい。本年は,研究最終年度のため,これまでの研究成果の取りまとめおよび,チェコ以外の移行国の状況把握・比較検討を,主な課題とした。研究課題のケーススタディとして,チェコの経済状況を,直接投資との関連で検討した結果,1990年代の企業改革の遅延,私有化の混乱,旧態依然とした旧国営企業改革は,ドイツなどEU諸国を中心とした外資企業の台頭によって,おおむね改善の方向へと向かっていることが判明した。たとえばチェコ統計局による公式統計によれば,この10年間で,対企業貸付のこげつき(不良債権)は40%以上減少している。また総資産利益率,株主資本利益率,税引き後収益の3つの経済指標を見ると1997年から2003年のあいだに大きく改善され,株主資本収益率は2003年時点で12%にまで延びている。このような企業財務の改善傾向に,外資企業の進出が大きく貢献していることが判明した。売上高,生産量,付加価値,雇用者数でみた外資企業の割合は2003年時点で48%と大きくその他の指標も同様の傾向を見て取ることができる。こうした外資企業の進出のなかで,電気機械と自動車関連の日系企業の進出は大きな存在となっている(2006年現在,目系企業の総投資額は200億ドル,総雇用者数は3万人にものぼっている。)。加えて,日系企業の進出によって日本的生産システム,経営システムも中欧諸国に移入されており,特にチェコではトヨタおよびトヨタ関連企業の進出により,トヨタ方式の生産システムが広範囲に移入されている現状が判明した。こうした成果は,米国マクミラン社の著作(研究発表リスト参照)など各方面で公刊され,また,2007年2月には,ハンガリー世界経済研究所主催シンポジウムで発表した。最終的には『グローバリゼーションと体制移行の経済学』(ミネルヴァ書房,共著)から2007年秋に出版される予定である。
中性子過剰核の微視的理論による研究

平成元年度の研究では“Lif"Beの中性子過剰核では双極子型巨大共鳴の強度分布が中重核等で系統的に発見されている励起エネルギ-の質量依存からなりずれて低いエネルギ-になる事が指適された。この巨大共鳴は、スピンに依存するものとスピンに依存しないものに区別される。これらの双極子型巨大共鳴は“B(d,^2He)"Be反応や,“B(π^-,π^+)"Li反応でその存在が確認されつつある。我々は大次元殻模型及び乱雑位相近似を用いて,そのモ-ドを計算した。“Beに関しては我々の結果と実験は同じ傾向の共鳴状態を作っており,スピンに依存した双極子型振動である事を確認した。一方,“Liのスペクトルに見えているIMev付近のピ-クも双極子型の可能性が強い事を指摘した。ヌ,他の零極次及び千重極次の振動もIMev付近に現われる事が、RPA計算により示された。63年度、平成元年度の研究で、我々はグラウバ-模型を用い,放射性原子核の中高エネルギ-散乱を研究してきた。その結果放射性原子核に対する小さな分離エネルギ-の効果を取り入れた波動関数が重イオン散乱断面積を良く再現する事がわかった。一方,ここ2,3年の実験的研究でゆるく束縛された「中性子ハ-ロ-」と呼ばれる核内の核子の運動量分布が入射重イオン分解反応でくわしく調べられている。我々はこの反応を直接反応模型で研究した。この模型は散乱断面積の運動量依存性を絶対値を含め計算する事が出来る特徴を持つ。この研究により,(“Be→^<10>Be+n)分裂反応の運動量分布はゆるく束縛されたIS^<1/2>軌道の波動関でのみ説明出来る事を示した。これは,Nilsson模型で指適されている超変形の可能性を否定している。我々の今年度の研究は大きく分けて1.中性子過剰核の密度分布の研究、2.大次元殻模型計算による軽い原子核の研究。3.過剰中性子の電磁気的性質。である。以下にそれぞれについてまとめる。1.重イオン散乱からの2次粒子束を利用した実験で^<11>Li+^<12>Beの反応断面積が異常に大きくなっている事が発見された。これは原子核の半径が異常に大きくなっている事を意味している。我々はこれらの原子核が非常に小さな分離エネルギーを持っている事に注目しその効果を波動関数に取り入れると、原子核の半径が大きく増加する事を示した。又、この波動関数を使ってのグラウバー模型計算は実験の反応断面積をうまく再現する事も示した。2.P殻原子核と考えられる^<11>Beの基底状態のスピン・パリティが1/2^+である事はこの原子核近傍で核構造が大きく変化している事を示している。その為^<11>Lif^<12>Beでもsd殻配位の基底状態への混じりが予想される。この効果を大次元殻模型計算で研究し、P1/2殻配位にsd殻配位が10%位混じっている事が示された。しかしこの効果は核半径をたかだか0.5%位しか増やさない。このような閉殻構造のくずれは巨大共鳴の励起エネルギーに大きな影響をもち我々の計算は低いエネルギー領域での強い遷移強度を持つ状態(Ex【approximately equal】15MeV)を予言しており実験的検証がまたれる。3.過剰中性子の波動関数の拡がりを調べるには電子散乱の形状

因子が有力な情報を与える。我々は^<17>Oや^<41>Caの磁気的形状因子をいくつかの波動関数を用いて研究し、ハートリー・フォック型波動関数が良い一致を与える事を示した。一方、鏡映核間のクーロンエネルギー差も過剰中性子の拡がりに敏感である事が知られており、実験の磁気的形状因子を再現するハートリー・フォック型波動関数は以前からノーレン・シッファー異常として知られている理論と実験の差を半分位に小さくする事を示した。本年度の研究は大きく分けて次の3つの課題にまとめる事ができる。1.我々はまず分離エネルギ-を実験値に合わせるようにした中心カポテンシャルを用いて、単一粒子波動関数を計算しその波動関数を用いて大次元殻模型を行なった。その結果原子核にゆるく束縛されている核子が双極子型巨大共鳴にどのような効果をもたらすかを検討した。このような中性子過剰核では巨大共鳴の励起エネルギ-はP殻とSd殻のエネルギ-差が小さくなる事により下がってくる事が期待される。まず^<11>Liでは基底状態からの主な遷移確率は15MeVの励起エネルギ-に存在することが予言された。一方、1MeV付近の励起エネルギ-にも和法則の1%程度の強度を持つ状態が存在し、この状態は^<11>Liの電磁的崩壊確率に大きな影響を与える事がわかった。2.不安定核を入射核とした重イオン反応により、入射核が何個かの核子を放出して分裂する反応の際の分裂核の運動量分布を調べる為に直接反応の仮定に基ずいた模型を提唱した。この模型は分裂核の大きさが小さい場合はSerber模型に一致する。我々はこの模型を用いて^<11>Beから^<10>Be+nへの反応の運動量分布を調べ、その運動量分布が^<10>Beと中性子の相対の波動関数の拡がりに非常に大きく影響を受ける事を示した。又、この模型を使い^<10>Beの基底状態と中性子放出に対し安定な励起状態の効果を入れた計算により実験で得られた運動量分布をよく再現する事がわかった。又、断面積の絶対値に対してもより一致を与える。3.不安定核を使った重イオン散乱の反応断面積の内の電磁力分裂反応には巨大共鳴を中間状態として励起する過程が重要である事がわかっている。我々は大次元殻模型計算であられた^<11>Liの双極子型巨大共鳴の強度分布を用い研究した。その結果標的核が炭素やアルミニウム、銅の場合は実験の断面積を再現するが鉛の場合は計算値は小さくなる事を示した。平成元年度の研究では^<11>Liや^<11>Beの中性子過剰核では双極子型巨大共鳴の強度分布が中重核等で系統的に発見されている励起エネルギ-の質量依存性からかなりずれて低いエネルギ-になる事が指適された。この巨大共鳴は,スピンに依存するものとスピンに依存しないものに区別される。これらの双極子型巨大共鳴は^<11>B(d, ^2He)^<11>Be反応や, ^<11>B(π^ー,π^+) ^<11>Li反応でその存在が確認されつつある。我々は大次元殻模型及び乱雑位相近似を用いて,そのモ-ドを計算した。^<11>Beに関しては我々の結果と実験は同じ傾向の共鳴状態を作っており,スピンに依存した多極子型振動である事を確認した。一方, ^<11>Liのスペクトルに見えているIMeV付近のピ-クも双極子型の可能性が強い事を指摘した。又、他の零極次及び千重極次の振動もIMeV付近に現われる事が,RPA計算により示された。
Xp11転座腎癌の悪性度を規定する分子機序の解析及び疾患特異的分子標的治療の確立

われわれは限局性腎癌において若年性の予後に対する意義を評価し,再発を来した若年性腎癌症例におけるXp染色体転座腎癌の頻度を解析した.1990年から2007年までの間に東京医科歯科大学およびその関連8施設において,腎癌の術前診断のもとに2,403例の腎摘除あるいは腎部分切除が行われた.そのうち限局性腎癌(pT1-2N0M0)の1,143例を対象とし,その臨床病理学的データを後ろ向きに解析した.対象のうち131例が若年例(≦45歳)であった.術後再発を来した若年例においては抗TFE3抗体を用いた免疫染色によりXp染色体転座腎癌の診断を行い,その頻度を調べた.対象の観察期間中央値47ヶ月であった.若年群では3例(2.2%),非若年群では51例(5.0%)において癌死が認められ,5年癌特異的生存は前者のほうが有意に良好であった(p=0.049).癌特異的生存における多変量解析では年齢および病理学的T分類,腫瘍グレード,診断時症状の有無が有意な予後予測因子であった.若年であることのハザード比は0.31(危険率0.077-0.87)であった.一方,無再発生存は若年群と非若年群で有意差はみられなかった.自験例における74例の術後再発症例において,再発後の癌特異生存は非若年群に比べて若年群のほうが有意に良好であった(p=0.0010).再発を来した若年群8例のうち,4例はXp染色体転座腎癌であり,そのうち3例は再発後5年以上生存していた.非若年例に比して腎癌若年例では,無再発生存は同等であるが,癌特異生存は有意に良好である.これは.腎癌若年例において少なくない割合でXp染色体転座腎癌が含まれていることで説明できる可能性がある.われわれは限局性腎癌において若年性の予後に対する意義を評価し,再発を来した若年性腎癌症例におけるXp染色体転座腎癌の頻度を解析した.1990年から2007年までの間に東京医科歯科大学およびその関連8施設において,腎癌の術前診断のもとに2,403例の腎摘除あるいは腎部分切除が行われた.そのうち限局性腎癌(pT1-2N0M0)の1,143例を対象とし,その臨床病理学的データを後ろ向きに解析した.対象のうち131例が若年例(≦45歳)であった.術後再発を来した若年例においては抗TFE3抗体を用いた免疫染色によりXp染色体転座腎癌の診断を行い,その頻度を調べた.対象の観察期間中央値47ヶ月であった.若年群では3例(2.2%),非若年群では51例(5.0%)において癌死が認められ,5年癌特異的生存は前者のほうが有意に良好であった(p=0.049).癌特異的生存における多変量解析では年齢および病理学的T分類,腫瘍グレード,診断時症状の有無が有意な予後予測因子であった.若年であることのハザード比は0.31(危険率0.077-0.87)であった.一方,無再発生存は若年群と非若年群で有意差はみられなかった.自験例における74例の術後再発症例において,再発後の癌特異生存は非若年群に比べて若年群のほうが有意に良好であった(p=0.0010).再発を来した若年群8例のうち,4例はXp染色体転座腎癌であり,そのうち3例は再発後5年以上生存していた.非若年例に比して腎癌若年例では,無再発生存は同等であるが,癌特異生存は有意に良好である.これは.腎癌若年例において少なくない割合でXp染色体転座腎癌が含まれていることで説明できる可能性がある.基礎的研究として,PRCC-TFE3遺伝子,ASPL-TFE3遺伝子永久導入ヒト胎児腎細胞(HEK293細胞)の確立を目指し,TFE3転座遺伝子のプラスミドを用いたtransfectionを行った.G-418を用いてtransfectantの確立を試みるも,導入されず,他種の細胞も用いたが,奏功しなかった.このため,同様の手技によるIn vitroにでのXp転座腎癌の実験は困難と判断し,現在はマウス胎児腎細胞を用いたtransfectant確立を検討中である.臨床的研究として,若年性(45歳以下)限局性腎癌症例では無再発生存率が同等であるにもかかわらず,癌特異的生存率が通常の腎癌よりも良好であること(1)を,1142例の大規模なコホートを用いて示した(第97回アメリカ泌尿器科学会総会にて発表).予後に差異を認める理由としてXp染色体転座腎癌の存在を示唆する結果(2).であった.(1),(2)はいずれも海外の文献を含めてこれまでに報告されておらず,初めての知見と考えられた.昨年と同様,基礎的研究として,PTCC-TFE3遺伝子,ASPL-TFE3遺伝子永久導入ヒト胎児腎細胞(HEK293細胞)の確立を目指し,TFE3転座遺伝子のプラスミドを用いたtransfectionを行った.昨年とは異なる方法でtransfectantの確立を試みるも,導入されず,他種の細胞も用いたが,奏功しなかった.

このため,同様の手技によるIn vitroにでのXp転座腎癌の実験は困難と判断し,マウス胎児腎細胞を用いたtransfectant確立を検討したが,実験作業の膨大さより,エフォート20%下での実験施行は困難と判断し,下記の臨床研究を主に行った.臨床的研究として,若年性(45歳以下)限局性腎癌症例では無再発生存率が同等であるにもかかわらず,癌特異的生存率が通常の腎癌よりも良好であること(1)を,2403例の大規模なコホートを用いて示した.これまでにいわれている病理学的T分類.症状の有無,腫瘍グレードの他,若年性が独立した予後予測因子であることを示したものである.若年性腎癌の予後が良好であることのひとつの理由として,Xp染色体転座腎癌の存在を示唆する結果(2)であった.(1),(2)はいずれも海外の文献を含めてこれまでに報告されておらず,初めての知見と考えられたため,これについて論文を作成し,Urology誌2011年に発表(2011年4月5日現在E-publish ahead of print)した.
昆虫ステロイドホルモン生合成経路の全容解明

昆虫のステロイドホルモンのエクダイソンは脱皮・変態をはじめとする昆虫特有の発育を制御している。しかし、エクダイソンの構造決定以降、50年以上が経過するにもかかわらず、生合成経路の全容は未解明のままである。この生合成経路の解明を目指して、研究初年度は以下の実験を行った。1)重水素ラベル体7-デヒドロコレステロール(7dC)の合成経路の確立エクダイソンの生合成経路では、食餌由来のコレステロールを出発原料として7-デヒドロコレステロール(7dC)が最初に生合成される。しかし、7dCからエクダイソンに特有のエクジステロイド骨格が形成される反応過程が未知の「ブラックボックス」となっている。そのため、幾つかの7dCの酸化物が中間体と予想・検証されてきたが、未だに特定には至っていない。この問題を解決するうえで、重水素ラベル体7dCを安価大量に合成することができれば、様々な候補中間体を合成して、代謝分析することが可能となる。そのため、エルゴステロールと重アセトンを原材料に、計13段階の反応で7dC-d6を安価、大量に合成する手法を確立した。2)感光性ケタール保護7dC酸化化合物の合成これまでに、エクダイソン生合成におけるBlack Box内での最初の段階で、7dCの3位の水酸基が酸化されることが示されている。しかし、生成物の3-oxo-7dCは非常に不安定な化合物である。この問題を解決するために、3-oxo-7dCを感光性ケタールで保護し、紫外線照射により脱保護して、必要時に3-oxo-7dCを精製される方法が報告されている。そのため、1)で合成した重水素ラベル体7dC-d6から、感光性ケタールにより保護した重水素ラベル体3-oxo-7dCを合成した。目的としていた重水素ラベル体7-デヒドロコレステロール(7dC)の合成経路を確立したため。重アセトンを用いることで安価大量に合成することができるため、今後、7dCを出発物質として様々なエクダイソン中間体や中間体候補化合物を合成することが可能となった。また、重水素ラベル体7dCから感光性ケタールにより保護した重水素ラベル体3-oxo-7dCも合成できたため、初年度は当初の予定通り研究が進展したと判断した。初年度に、重水素ラベル体7dCや感光性ケタール保護した7dC酸化化合物を合成することができた。今後は、これらの化合物がエクダイソン中間体であるかを評価するために以下の研究を進める予定である。1)最近、エクダイソン生合成に必須な転写因子Seanceが報告されている。Seanceをノックアウトしたショウジョウバエ幼虫はエクダイソンを生合成できず脱皮不全となり死亡する。この幼虫に7dCを摂食させるとエクダイソンが生合成されて成虫まで発育する。そのため、エクダイソン生合成中間体を与えると同様に脱皮できると考えられる。そこで、重水素ラベル体7dCを酸化して得られた中間体候補物質をSeanceノックアウト幼虫に摂取させて脱皮活性を検定して中間体となりうるか評価する。感光性ケタール保護した7dC酸化化合物については、化合物摂取後にUV照射によりケタール保護を外した場合と、非照射の場合の脱皮活性を検定して、不安定な酸化化合物が中間体であるかを検討する。2)これまでに、器官培養したカイコの前胸腺に、外部からステロイド化合物を取り込ませる系が確立されている。この方法では、直接調べたい化合物を前胸腺に投与することができるため、摂食試験よりも、摂取後の代謝に伴う化合物の分解などの問題を伴わない利点がある。そのため、重水素でラベルした中間体候補化合物を培養中の前胸腺に取り込ませた後に、変換される化合物を解析する。感光性ケタール保護した7dC酸化化合物については、器官培養の培地に化合物を投与した後にUV照射によりケタール保護を外した場合と、非照射の場合のエクダイソン生成の有無を分析する。

この問題を解決するために、3-oxo-7dCを感光性ケタールで保護し、紫外線照射により脱保護して、必要時に3-oxo-7dCを精製される方法が報告されている。そのため、1)で合成した重水素ラベル体7dC-d6から、感光性ケタールにより保護した重水素ラベル体3-oxo-7dCを合成した。目的としていた重水素ラベル体7-デヒドロコレステロール(7dC)の合成経路を確立したため。重アセトンを用いることで安価大量に合成することができるため、今後、7dCを出発物質として様々なエクダイソン中間体や中間体候補化合物を合成することが可能となった。また、重水素ラベル体7dCから感光性ケタールにより保護した重水素ラベル体3-oxo-7dCも合成できたため、初年度は当初の予定通り研究が進展したと判断した。初年度に、重水素ラベル体7dCや感光性ケタール保護した7dC酸化化合物を合成することができた。今後は、これらの化合物がエクダイソン中間体であるかを評価するために以下の研究を進める予定である。1)最近、エクダイソン生合成に必須な転写因子Seanceが報告されている。Seanceをノックアウトしたショウジョウバエ幼虫はエクダイソンを生合成できず脱皮不全となり死亡する。この幼虫に7dCを摂食させるとエクダイソンが生合成されて成虫まで発育する。そのため、エクダイソン生合成中間体を与えると同様に脱皮できると考えられる。そこで、重水素ラベル体7dCを酸化して得られた中間体候補物質をSeanceノックアウト幼虫に摂取させて脱皮活性を検定して中間体となりうるか評価する。感光性ケタール保護した7dC酸化化合物については、化合物摂取後にUV照射によりケタール保護を外した場合と、非照射の場合の脱皮活性を検定して、不安定な酸化化合物が中間体であるかを検討する。2)これまでに、器官培養したカイコの前胸腺に、外部からステロイド化合物を取り込ませる系が確立されている。この方法では、直接調べたい化合物を前胸腺に投与することができるため、摂食試験よりも、摂取後の代謝に伴う化合物の分解などの問題を伴わない利点がある。そのため、重水素でラベルした中間体候補化合物を培養中の前胸腺に取り込ませた後に、変換される化合物を解析する。感光性ケタール保護した7dC酸化化合物については、器官培養の培地に化合物を投与した後にUV照射によりケタール保護を外した場合と、非照射の場合のエクダイソン生成の有無を分析する。