hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯周病原因菌で見つかった新規蛋白分泌装置の解明

歯周病原因菌が産生する病原因子ジンジパインの分泌に関わる新規外膜蛋白Sovと新規膜蛋白PG27を同定した。また、SovのC末端領域は菌体外に露出しており、ジンジパインの分泌に必須であることを示した。以上の結果から、ジンジパインは新規の蛋白分泌経路で分泌されること、Sov蛋白やPG27蛋白が新たな歯周病治療の標的と成り得ることを示唆した。1.新規蛋白分泌装置を構成する蛋白因子の生化学的同定申請者が同定した新規蛋白分泌装置の外膜蛋白因子Sovと複合体を形成している蛋白因子の同定を試みた。Porphyromonas gingivalisの生菌体を蛋白架橋在DSPで処理し、Sov蛋白を精製して、Sov蛋白と架橋した蛋白質をSDS-PAGE法で分画後、目的蛋白質のN末端のアミノ酸配列をエドマン法で解析した。しかし架橋された蛋白質バンドのアミノ酸配列は解析不能であった。これは、Sovの発現量が非常に低いことに起因すると考えられた。2.新規蛋白分泌装置を構成する蛋白因子の遺伝学的同定ジンジパインの分泌に必須であるSovやPorTと同様の特徴を有すると考えられる機能未同定蛋白をコードする遺伝子をゲノムデータベースから収集した。得られた候補遺伝子を一つ一つ挿入変異で破壊して、血液含有寒天培地での黒色色素産生性の消失を指標にスクリーニングを行った。その結果、ジンジパインの発現に必須である新規蛋白質PG27を新たに同定した。一次構造解析の結果、PG27蛋白は新規の膜蛋白質であると推定された。そこでPG27遺伝子の完全欠失株を構築して、その効果を検証した。すると、この欠失株はジンジパインの活性とジンジパインの分泌がほぼ完全に阻害されていることが明らかとなった。以上の結果、PG27蛋白は新規蛋白分泌装置の新規の蛋白因子の一つであることが示唆された。更に、ジンジパインの分泌に必須である蛋白因子Sov, PorT, PG27は全て新規の蛋白質であることから、ジンジパインの蛋白分泌系は既存の経路とは異なる新規の蛋白装置によって媒介されることが強く示唆された。新規蛋白分泌装置を構成する新規蛋白因子PG27の同定歯周病原因菌であるPorphyromonas gingivalisが分泌するジンジパインは、本菌の増殖や病原性に必須である。ジンジパインは新規の蛋白因子(PorT,Sov)が関与することから新規の蛋白分泌系経路によって分泌されると推定されているが、詳細は明らかにされていない。申請者はP.gingivalis W83株のゲノムデータベースを用いたポストゲノム解析から、ジンジパインの分泌に必須である遺伝子候補としてPG27遺伝子を得た。そこでPG27遺伝子を欠失させたP.gingivalisの変異体を構築し、その効果を詳細に検証した。PG27遺伝子の欠失変異はジンジパインの活性をほぼ完全に消失させたが、本菌の他の分泌性プロテアーゼであるジペプチジルペプチダーゼ(DPPIV,DPP-7)やトリペプチジルペプチダーゼ(PTP-A)の活性にはほとんど影響が無かった。次に、ジンジパインに対する抗血清(抗RgpB抗血清)を調製して、Arg-ジンジパインの細胞内局在をウエスタンブロット法で解析した。欠失変異体は異常な分子量のArg-ジンジパインが細胞内に蓄積しており菌体外への分泌が著しく減少していることが明らかとなった。PG27の一次構造解析の結果、PG27蛋白はシグナル配列を有する新規の膜蛋白質であると推定された。そこで、抗PG27抗血清を調製して、P.gingivalisの細胞画分をウエスタンブロット法で解析した結果、PG27蛋白は内膜と外膜の両方に局在することが明らかとなった。以上の結果、PG27蛋白は本菌の新規蛋白分泌に関わる第3番目の蛋白因子であることを示した。申請者はジンジパインの分泌に必須なPorphyromonas gingivalisの新規遺伝子sovを同定した。本年度は、Sov蛋白質の下記に示す生化学的性状を明らかにした。1.Sov蛋白の細胞内局在の同定Sov蛋白のN末とC末に対する抗Sov抗血清32-177:2408-2499と、Sov蛋白のN末領域に対する2種の抗Sov抗血清(178-625と626-1073)を調製した。しかし、Sov蛋白は発現量が低いため、野生型P.gingivalisで発現しているSovの蛋白バンドをイムノブロット法で検出できなかった。そこで、C末端にヒスチジン・タグを導入したSov蛋白を発現するP.gingivalis 83K5株を構築して細胞画分を調製し、ニッケル・カラムで濃縮してから、イムノブロット法による解析を行った。するとSov蛋白バンドは外膜画分に特異的に検出された。従って、Sov蛋白は外膜蛋白であることが示された。2.Sov蛋白のC末端領域の機能必須領域の検定

抗Sov抗血清存在下でのP.gingivalisの生菌体によるジンジパインの分泌を調べた結果、3種の抗Sov抗血清の中で、抗Sov抗血清32-177:2408-2499のみがジンジパインの分泌阻害を示すことを明らかにした。そこで、Sov蛋白のC末端領域における計11種類の欠失変異体を構築してその効果を検証し、Sov蛋白を構成する2,499残基の内、C末端からの5残基の欠失がSov蛋白の活性を消失させることを見出した。更に、抗ヒスチジン抗体が83K5株によるジンジパインの分泌を阻害することから、Sov蛋白のC末端領域がSovの機能発現に重要な役割をしていることを明らかにした。
研削面創成メカニズムの解明および超安定超精密研削への応用

本研究の目的は,研削面を平滑化・均一化するために最適な研削条件を明らかにすることである.そのために新たな砥粒形状モデルや砥石の振動を考慮した研削面創成モデルを提案し,研削条件と研削面の粗さおよびうねりの関係を明らかにした.またその関係を基に研削面のシミュレーションを可能とし,最適な研削条件を選定する指針を示すことを可能とした.本研究は,研削面を平滑化・均一化するために最適な研削条件を明らかにすることを目的とする.そのために平成24年度に確立した統計的研削理論およびナノトポグラフィー創成理論を基に,平成25年度はこの2つの理論の統合および研削条件選定指針の解明を行った.また最適な研削条件として導出された結果を,実際の研削に正確に反映させるシステムの構築を行った.研削条件の最適化に関しては,研削面研削面粗さと研削面うねり(ナノトポグラフィー)分布のそれぞれが良好になる最適条件が周期的に存在することを明らかとし,選定すべき研削条件およびその精度を理論的に求めた.また研削面の均一性を評価する指針としてばらつき幅を定義し,均一性が良好になる研削条件も明らかにした.最適な研削条件を正確に実際の研削条件に反映させるために,まず工作物と砥石の相対的な運動を観測する必要があった.そこで砥石の振動を精密なバランサで測定し,工作物の動きを非接触レーザ変位計で測定することを可能にした.これらの測定結果を基に実際の研削条件のモニタリングを可能にした.この実際の研削条件と理論的に最適な研削条件との差を求め,研削条件に補正を加えるシステムを提案した.研究期間を通じで,研削面創成メカニズムを解明し研削条件が研削面粗さ,ナノトポグラフィー分布,均一性に及ぼす影響を理論的に検討することを可能にした.その結果,研削面の平滑化・均一化が達成される研削条件の導出が可能となった.また実際の研削条件に対して最適な研削条件になるよう補正を加えることにより,実際の研削面を平滑化・均一化することを可能とした.本研究の目的は,研削面を平滑化・均一化するために最適な研削条件を明らかにすることである.そのために新たな砥粒形状モデルや砥石の振動を考慮した研削面創成モデルを提案し,研削条件と研削面の粗さおよびうねりの関係を明らかにした.またその関係を基に研削面のシミュレーションを可能とし,最適な研削条件を選定する指針を示すことを可能とした.本研究は,研削面を平滑化・均一化するために最適な研削条件を明らかにすることを目的とする.そのために平成24年度は統計的研削理論の確立とナノトポグラフィー創成理論の確立を目指して研究を行った.統計的研削理論に関しては砥粒を半頂角が一定ではない形状と近似する研削モデルを新たに提案した.様々な砥粒切込深さ条件下で得られた砥粒切削痕を測定することにより,実際の砥粒半頂角の分布を明らかにした.その結果,砥粒半頂角の分布は一定ではなく,砥粒切込深さによって変化することが明らかとなった.これにより提案した研削モデルの妥当性が確認されたものと考えられる.この砥粒半頂角が一定ではない研削モデルを統計的研削理論に導入することにより,砥石半径切込み深さや,研削点の微小な振動が研削面粗さに大きな影響を与えることを理論的にも示すことが可能となった.ナノトポグラフィー創成理論に関しては研削点の微小な振動が研削面のうねりに与える影響をシミュレートする手法を提案し,その有効性を示した.このシミュレーション法を用いて,研削点の振動周波数と工作物の往復周波数がナノトポグラフィーの分布に与える影響について明らかにした.またナノトポグラフィーの影響を小さくする研削条件が周期的に存在することが明らかとなった.また研削面の断面プロファイルから実際の研削条件を特定し,研削条件を最適値に補正する補正研削法を新たに提案することができた.本研究の目的である「研削面を平滑化」に関しては統計的研削理論の検討を通して,その基盤が十分に確立されたものと考えられる.またもう1つの目的である「研削面の均一化」に関してもナノトポグラフィー創成理論の検討により,理論的に均一化するための基盤が確立された.したがって現在までのところ,計画通り研究が進んでいるものと考えられる.今後はこれまでの理論的な解析を基に,平滑化・均一化を目指して実際の研削条件の最適化を行う.そのために以下の2点に重点を置いて研究を進める.1.超精密研削を実現するための研削条件選定指針を得る(統計的研削理論とナノトポグラフィー創成理論の統合,最適研削条件の導出)ナノトポグラフィーと研削面粗さに関する理論を統合し,両者とも最適化される研削条件の選定指針を明らかにする.また選定した研削条件と実際の研削条件の間には誤差があると考えられるため,研削条件の誤差を判定し補正する機能を有する超安定超精密研削システムの構築を行う.2.研削条件の把握

砥石回転数,工作物送り速度,砥石の振動を非接触変位計を用いて測定する.また使用する砥石の砥粒半頂角の分布を事前に測定し,砥石作業面状態の影響も把握する.このような環境下で研削抵抗,研削面粗さの測定も行い,研削面創成メカニズムを推測・確認するためのデータとする.また,この結果を理論解析の結果と比較することにより,理論的に導出された最適な研削条件の妥当性を検討する.該当なし
蚊における細胞質不和合性を起こすリケッチア様因子の分子制御機構

細胞質不和合性を起こすリケッチア様因子は異なる種に感染するリケッチア様因子の16SリボソームRNAのDNA配列による系統樹からホストに依存しないことが示されており、蚊における細胞質不和合性の制御機構を調べるためには遺伝学的に優れた系であるショウジョウバエも利用した。PCR法により衛生昆虫のリケッチア様因子の感染を38種調べたが、これまでに報告がある種以外では感染は見られなかった。そのなかで国内のいくつかのオナジショウジョウバエ、キイロショウジョウバエ集団には感染していることがわかった。世界的に感染が報告されているオナジショウジョウバエでは日本の集団はカリホォルニアのRiverside系統と同じ交配型をもつことがわかった。キイロショウジョウバエはこれまで自然界にはオーストラリアのみに感染が知られていたが、福岡と小笠原の集団にも感染していることがわかった。これらの集団とオーストラリアの集団は同じ交配型を示した。日本の集団もオーストラリアの集団と同様に不和合性の割合を示す孵化率はオナジショウジョウバエに見られるほど低くはない。しかしこの孵化率は集団により大きく異なる(約20-80%)。この集団間の変異はホスト側とリケッチア様因子の要因が考えられる。よって現在ホスト側の要因を調べるためそれらの集団を選択し細胞質不和合性感受性の系統を確立を試み、リケッチア様因子の要因を調べるため集団間でリケッチア様因子の交換も試みている。またハマダラカなどのリケッチア様因子に感染が報告されていない種に人為的に導入する試みは、卵にリケッチア様因子を注入する技術的な問題のため現在のところ成功には至っていない。しかし他種からショウジョウバエへの導入は可能なことから、ショウジョウバエ以外の種で注入技術が確立すれば成功の可能性があるとおもわれる。
幕末期における為政者の武芸実践および武芸政策にみる武芸思想に関する文献学的研究

近世の武芸について考えていくには、社会を主導する幕閣や藩主などの為政者が、どのような武芸観をもって武芸を実践し、どのような武芸思想に至って社会を主導したのかを明らかにしていくことが必要である。本研究は、内憂外患の幕末期に海防を意識しながらも伝統的な武芸の必要性を認め、その存在が失われなかった背景には、為政者にどのような意図があり、その背景にはどのような武芸思想や政治思想があったのかを明らかにすることで、近世武芸の新しい諸相を見出し、近代武芸へとつながる幕末期の武芸実態を明らかにしていくことが目的である。松平定信以降、幕末にかけて、久松松平家は老中、若年寄、奏者番、寺社奉行などの幕閣を輩出している。久松松平家では、軍事力としての砲術など近代化を目指した武芸とあわせて、いわゆる近世以来伝承されてきた伝統的な武芸が実践されていた。その武芸の在り方は、幕閣を務めた為政者の武芸思想やそれに基づいた武芸政策に少なからず影響を及ぼしているものと推察できる。さらに幕末の久松松平家桑名藩主は松平定敬であり、会津藩主松平容保とは実の兄弟であり、幕末最後まで佐幕派を通した両藩である。平成30年度は、このような関係性も視野に入れながら、主に史料蒐集とその整理、資料の解読作業などを行った。神戸大学図書館には、起倒流の関係史料を確認するとともに、会津藩関係の資料にもあたることができ、また国立国会図書館でも幕末最後の老中首座である久松松平家出身の板倉勝静関係の資料にもあたることができ、平成30年度に予定していた史料蒐集の一部を実行することができた。幕末の為政者も行った起倒流については、その道統の発展過程において重要な役割を果たしている堀田佐五右衛門頼庸について、これまでの研究成果をまとめ、第51回日本武道学会(東京学芸大学)において「起倒流堀田佐五右衛門頼庸に関する一考察」と題して発表を行った。本研究の視点から史料蒐集を行うにあたって、幕末の会津藩武芸関係史料や松平容保自身の武芸修行や武芸実践の史料、備中松山藩主板倉勝静の武芸実践に関する直接的な史料が未だなかなか発掘されないことがその大きな理由である。他の幕閣や他の藩主との関係など、調査範囲を拡大していく必要があるかもしれない。これに関連して、「幕末の四賢侯」と呼ばれる山内容堂、島津斉彬、松平春嶽、伊達宗城などの武芸実践や武芸思想などについても調査研究していく必要が出てきている。これらの事前調査、周辺の先行研究や調査準備にもかなりの時間を要している。当初の研究実施計画にそって、平成30年度に引き続き令和元年度は、松平定信につながる松平定永(桑名藩主)、板倉勝静(老中首座)、土よ頼之(若年寄)、松平近説(若年寄)、松平定敬(桑名藩主・京都所司代)に関連する史料調査を進めていく予定である。また、松平定敬の実兄である会津藩主松平容保(京都守護職)の調査も併せて進めていく計画である。令和元年度は、これらの史料蒐集とともに、史料の解読、整理、分析、検討、考察なども進めていく予定である。

これに関連して、「幕末の四賢侯」と呼ばれる山内容堂、島津斉彬、松平春嶽、伊達宗城などの武芸実践や武芸思想などについても調査研究していく必要が出てきている。これらの事前調査、周辺の先行研究や調査準備にもかなりの時間を要している。当初の研究実施計画にそって、平成30年度に引き続き令和元年度は、松平定信につながる松平定永(桑名藩主)、板倉勝静(老中首座)、土よ頼之(若年寄)、松平近説(若年寄)、松平定敬(桑名藩主・京都所司代)に関連する史料調査を進めていく予定である。また、松平定敬の実兄である会津藩主松平容保(京都守護職)の調査も併せて進めていく計画である。令和元年度は、これらの史料蒐集とともに、史料の解読、整理、分析、検討、考察なども進めていく予定である。史料蒐集において、調査に赴く回数が2回しか実施できず、また、調査場所も神戸と東京であり、旅費にかかる経費が少なかった。次年度は、会津、岡山、高知などの調査も行うことも予想され、また、解読や専門的知識の提供を受けた際の謝金の発生なども見込まれるため、これらに使用することを計画している。
Ｗｎｔシグナル制御下に培養した幹細胞由来成長因子による新規骨再生医療

幹細胞の培養上清に含まれるサイトカインなどの液性因子(MSC-CM)を用い骨および歯周組織の再生を行うことを確認した。MSC-CMは幹細胞の遊走能を亢進し、さらに骨形成関連遺伝子、血管新生関連遺伝子の発現を上昇させた。さらにラット骨欠損モデルやイヌ歯周組織欠損モデルでは早期の骨あるいは歯周組織再生が確認された。またこれらの効果はWntシグナル阻害剤であるsFRP-3により促進された。本研究によりMSC-CMにより体内に存在する幹細胞を局所に遊走させ、血管新生を経て骨あるいは歯周組織再生がなされるという新たなコンセプトの再生医療の可能性が示唆された。骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)の培養上清(以下MSC-CM)中に含まれる成長因子(にはVEGF、IGF-1、TGF-β1、HGF等が含有されていた。MSC-CMはヒトやラットMSCの遊走能、増殖能させた。Wntシグナルを活性化させる塩化リチウムの存在下で培養を行ったところ、さらにMSCの遊走あるいは増殖能は亢進した。またヒト臍帯静脈血管内皮細胞を用いた血管新生アッセイにおいてもMSC-CMは血管新生能を亢進させた。さらにMSC-CM存在下に培養したヒト、ラットMSCではアルカリフォスファターゼやオステオカルシン、vegfやAng1といった骨形成、血管新生関連遺伝子の発現も亢進した。次いで、ラットを用いた移植実験をおこなった。ラット頭蓋骨に直径5mmの骨欠損を作成し、アテロコラーゲンとともにMSC-CMを移植したところ、コントロール群に比べ移植後2、4週いずれにおいても有意に骨形成の増加を認めた。さらに血管造影を行ったところ、MSCーCM群では新生血管の伸長、およびその周囲での骨再生が確認された。蛍光色素であるQdotを付着させたMSC-CMを同モデルに移植したところ、MSC-CMは移植後数日で移植部より消失していることがわかった。移植後1日、3日、1週と免疫組織学的に移植部での細胞の動態を観察したところ、移植後3日頃より周囲より内在する幹細胞の遊走が起こっていることが確認された。さらに1週間後では血管内皮細胞の遊走、あるいは血管新生が認められた。以上のことから、本法による骨再生は内在性幹細胞を誘導する骨再生法であることが確認され、さらに血管の構築が伴うこと、Wntシグナルを操作することによりこれらの効果が増強される可能性が示唆された。骨髄由来間葉系幹細胞の培養上清(MSCーCM)にはパラクライン因子として様々な液性因子を含んでおり、これまでの検討でIGF-1、VEGF、TGF-β1、HGFなどが含まれていることが分かっていた。さらにMCP-1、IL-6、MーCSFなど骨再生だけではなく、マクロファージ遊走や抗炎症、抗アポトーシスに関連する因子を含むことが分かった。MSC-CM存在下で培養したMSCは骨形成関連遺伝子(アルカリフォスファターゼ、オステオカルシンなど)や血管新生関連遺伝子(Ang-1、Ang-2など)の遺伝子発現を上昇させることも分かった。in vivoではラット頭蓋骨骨欠損モデルにおいてMSC-CMの移植を行うと移植後2週という早期から血管新生を伴う周囲内在性幹細胞の動員が起こり、骨形成が起こることを免疫組織化学的に確認した。さらに疾患モデルとしてラット歯周組織欠損モデルでは歯槽骨のみならずセメント質、歯根膜といった歯周組織の再生も確認された。頭蓋骨骨欠損モデルあるいは歯周組織欠損モデルに於いては組織学的に炎症細胞浸潤が軽微であることが示され、さらにビスホスホネートを用いた顎骨壊死モデルにおいては破骨細胞のアポトーシス抑制などから顎骨壊死の治癒を導くことができる可能性があることも確認した。すなわちMSC-CMは単純に骨再生能に優れているだけではなく抗炎症、抗アポトーシス効果等、MSC-CM移植部において再生環境を整える役割を担うことが示唆された。MSC-CMに存在する液性因子の中から特に骨再生に重要と考えられるリコンビナントサイトカインを使用しその組み合わせによりMSC-CMと同等の骨再生能を有するサイトカインの組み合わせについても検討し、歯周組織再生のための条件の最適化を行った。歯周組織再生および移植部での抗炎症作用を兼ね備えた新規薬剤として有用である可能性が示唆された。まず、骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)の培養上清中に含まれる成長因子(以下MSC-CM)の検索、それらの幹細胞の細胞特性に及ぼす影響について検討を行った。培養上清中にはVEGF、IGF-1、TGF-β1、HGF等の成長因子が含有されていた。MSC-CM存在下ではヒトやラットMSCの遊走能、増殖能が亢進した。またヒト&#x2671D;帯静脈血管内皮細胞を用いた血管新生アッセイにおいてもMSC-CMは血管新生能を亢進させた。

さらにMSC-CM存在下に培養したヒト、ラットMSCではアルカリフォスファターゼやオステオカルシンといった骨形成関連遺伝子の発現も亢進した。次いで、ラットを用いた移植実験をおこなった。ラット頭蓋骨に直径5mmの骨欠損を作成し、足場材(アテロコラーゲン、アガロース)とともにMSC-CMを移植したところ、コントロール群に比べ移植後2、4、8週いずれにおいても有意に骨形成の増加を認めた。新生骨は組織学的、エックス線学的にも認められ,本法が骨再生に有用であることが示唆された。新生骨が幹細胞の遊走によって形成されたかを確認するためin vivoイメージングの手法を用いて検討したところ、ラット尻静脈から注入した蛍光色素染色したMSCがMSC-CM移植をおこなった頭蓋骨に集積していることが示された。さらにGFPラットを用い、頭蓋骨骨欠損部にMSC-CMを移植したところ、新生骨はGFP陽性かつ幹細胞に発現するCD44陽性の細胞が集積していた。これらのことは移植したMSC-CMが体内の幹細胞を局所に遊走、増殖させ、骨形成がおこなわれたことを示す結果となった。これらのように、本年度においてMSC-CMが細胞移植を伴わない、新たな骨再生医療に有用であることが示唆される結果が得られた。MSC-CMによる骨再生のメカニズムの解析を行なってきた。その結果、早期からの周囲幹細胞の遊走および血管新生がその中心的役割を担っていることが明らかとなった。これらの細胞の働きは古典的Wntシグナル伝達経路が深く関与している可能性も示唆された。また様々な臨床を念頭に置いた疾患モデルにて移植実験を行い、実用化への目処もついた。初年度の計画である、培養上清の特性、細胞に与える影響を明らかにし、実際、動物実験において良好な骨再生能を確認した。さらにその骨再生には内在性幹細胞の遊走が深く関わっていることを明らかにした。MSC-CMによる骨再生およびそのメカニズムについて当初予定どおりに検討が進行した。今後はWntシグナルの賦活を含めた、細胞培養および投与指摘条件の検討を中心に行なっていく。今後は培養細胞の細胞特性を利用し、より骨再生に特化したMSC-CMを作成することを目標としたい。実際これまでの研究ではMSCの増殖、骨芽細胞への分化においてはWntシグナルが深く関与していることが示されている。今後はこの点に着目し、Wntシグナルを操作することによって得られる培養上清による骨再生について検討を行って行きたい。さらに、今後は疾患モデルを広げ、歯周病、骨粗鬆症、骨折等、より臨床に即したモデルを使用することにより、実用化へ向けた基盤を作成したい。主として動物実験および成果発表に充当される。主としてラットなど、動物の購入・飼育費用、あるいは細胞培養に係る培地や各種成長因子の購入に使用予定である。さらには成果発表のための投稿費、学会参加費等にも充当したい。
慢性炎症を背景とした肝発がん・再発機序の解明

肝硬変を背景とした肝細胞癌患者では、根治的治療後でも肝細胞癌が高率に再発し、再発率は年間約20-25%、5年では70%以上に上ることから肝細胞癌の再発抑制が治療上極めて重要な課題である。そのため、肝線維化・肝硬変による肝発がん機序を解明し、新規治療法につながるための基礎研究が重要である。肝線維化の病態形成の基盤となる慢性炎症に着目し、申請者の施設で開発した高脂肪動脈硬化食(Ath+HF)非アルコール性脂肪肝炎(NASH)からの肝発癌モデルマウス(Matsuzawa N.Hepatology. 2007Nov;46(5))を用いて継時的に解析を行い、肝線維化・肝発癌に対する新規治療標的を探索した。非アルコール性肝炎(NASH)による慢性炎症病態が進行するにつれて肝組織のAtg16L1の発現低下及びAtg5-Atg12-Atg16L1由来のオートファジーが抑制されていることを発見した。オートファジーは、細胞内で蓄積された無駄なタンパク質を分解し、アミノ酸等の栄養に変換する現象である。新規肝細胞癌再発抑制薬ペレチノインは、Atg16L1の発現増加およびオートファジーを活性することで炎症抑制に働き肝細胞癌の発癌を抑制した。この病態モデルマウスだけではなく、NASH-HCCモデルであるSTAMマウスでも同様にペレチノインの炎症抑制及び発癌抑制することを確認した。ペレチノインは、CEBPαを介してヒトAtg16L1のプロモーターを活性を亢進することでAtg16L1の発現を増加させた。さらに、申請者はAtg16L1の発現増加は、オートファジー非依存的にIL6受容体Gp130に結合することで脱リン酸化を促すことを同定した。結果Atg16L1はGp130を介してp-stat3(Tyr705)を抑制する機序が慢性炎症抑制に働き、肝細胞癌の発癌を抑制することを解明した。非アルコール性肝炎(NASH)による慢性炎症病態が進行するにつれて肝組織のAtg16L1由来オートファジーが抑制されていることを発見した。さらに、Atg16L1の発現増加は、オートファージー非依存的にIL6受容体Gp130の脱リン酸化することでp-stat3(Tyr705)を抑制することで炎症抑制に働くことを解明した。肝線維化の原因である肝星細胞には、Atg16L1の発現増加させると筋線維芽細胞になり細胞外マトリックス(ECM)沈着を有意に亢進することがわかった。肝星細胞に対するオートファージーは逆に線維化を増悪させる。今回使用したペレチノインの肝星細胞に対する効果は、以前の我々の論文でSp1を介してPDGFRα/βの発現抑制することで肝線維化・肝発がんを抑制することを報告している。

この病態モデルマウスだけではなく、NASH-HCCモデルであるSTAMマウスでも同様にペレチノインの炎症抑制及び発癌抑制することを確認した。ペレチノインは、CEBPαを介してヒトAtg16L1のプロモーターを活性を亢進することでAtg16L1の発現を増加させた。さらに、申請者はAtg16L1の発現増加は、オートファジー非依存的にIL6受容体Gp130に結合することで脱リン酸化を促すことを同定した。結果Atg16L1はGp130を介してp-stat3(Tyr705)を抑制する機序が慢性炎症抑制に働き、肝細胞癌の発癌を抑制することを解明した。血管内皮細胞・類洞内皮細胞でのAtg16L1由来オートファージーがどういう影響を及ぼすかを検討する。Rosa26-EYFPマウスやRosa26-Tdtomatoマウスに類洞内皮細胞のマーカーであるLyve-1やCDH5(Ve-cadherin)creマウスと掛け合わせを行い、血管内皮細胞・類洞内皮細胞に対するオートファージーの機能を解明していく。マウスの管理を一緒に行っている実験補助者とマウスの実験計画をこまめに伝えられるよう実験ノートおよび付箋を購入したいと考えている。様々なマウスの餌があり、さらに多数のモデルマウスがあるため間違えないよう工夫をしていきたい。
点接触変形のラマン分光法によるその場観察

顕微ラマン分光装置に組み込むための,超小型点接触変形装置を設計・製作した.この装置は,結晶にかかる局所応力のその場(in-situ)観察をすることを目的とし,精密可動ステージ,超小型ロードセル,アンプとダイヤモンド圧子からなり,試料への荷重の調製は手動で行う.変形観察する試料は石英の単結晶薄板であり,その下面をダイヤモンド圧子で点接触変形させ,それにともなうラマン・シフトの様子を,上面より薄板を通過させたレーザー光で観察する.1.この装置を利用して点接触変形をおこした際のデータと比較するために,まず応力解放後点接触面の2次元マッピングを行い,接触痕と残留圧力分布の関係を解析し,その結果を論文投稿した(投稿中).2.点接触面の点分析により,石英とは異なる複数のピークが観察された.これは,点接触により,石英とは異なるSiO2相が掲載されたことを強く指示する.現在このピークの同定および,加重のキャリブレーションを行っている.3.ラマン分光分析の鉱物学的研究への適用例として,Enami et al.(2007)によって提唱されたラマン残留圧力計を,三波川変成帯高温部に適用し,エクロジャイト相変成作用の痕跡を検出する試みを前年度に引き続き行った.その結果,(1)従来はエクロジャイト相変成作用の痕跡が報告されていなかった変泥質岩も,エクロジャイト相の圧力に対応する残留圧力を保持している場合があること,(2)そのような岩石中には,エクロジャイト相を代表すると思われるオンファス輝石やアラゴナイトが,ざくろ石中の包有物として産する場合があることが明らかとなった.これらの成果に関する論文2編を投稿中である.顕微ラマン分光装置に組み込むための,超小型点接触変形装置を設計・製作した.この装置は,結晶にかかる局所応力のその場(in-situ)観察をすることを目的とし,精密可動ステージ,超小型ロードセル,アンプとダイヤモンド圧子からなり,試料への荷重の調製は手動で行う.変形観察する試料は石英の単結晶薄板であり,その下面をダイヤモンド圧子で点接触変形させ,それにともなうラマン・シフトの様子を,上面より薄板を通過させたレーザー光で観察する.なお,同装置を用いて,試料を透過させた揚合でも,データ解析をする際に十分なラマン・ピーク強度が得られることが確認できた.この他に,ラマン分光分析の鉱物学的研究への適用例として,以下の2項目を行った.・石英残留圧力の地域的変化: Enami, et. al.(2007)によって提唱されたラマン残留圧力計を,三波川変成帯高温部に適用し,エクロジャイト相変成作用の痕跡を検出する試みを開始した.その結果,(1)高圧変成帯の構造境界を残留圧力の変化として認識できること,および(2)従来はエクロジャイト相変成作用の痕跡が報告されていなかった変泥質岩も,エクロジャイト相の圧力に対応する残留圧力を保持していることが明らかとなった.この成果を受けて,同地域におけるエクロジャイト相変成作用を被った岩石の分布の広がりを検討中である.・Mg, Fe, Mn, Co, CaMgかんらん石端成分のラマン・スペクトルを観察し,それぞれのキャラクタリゼーションを行った.また,Mg-Feかんらん石固溶体について,Mg#[=Mg/(Mg+Fe)]値とラマン・シフトとの関係のキャリブレーションを行った.顕微ラマン分光装置に組み込むための,超小型点接触変形装置を設計・製作した.この装置は,結晶にかかる局所応力のその場(in-situ)観察をすることを目的とし,精密可動ステージ,超小型ロードセル,アンプとダイヤモンド圧子からなり,試料への荷重の調製は手動で行う.変形観察する試料は石英の単結晶薄板であり,その下面をダイヤモンド圧子で点接触変形させ,それにともなうラマン・シフトの様子を,上面より薄板を通過させたレーザー光で観察する.1.この装置を利用して点接触変形をおこした際のデータと比較するために,まず応力解放後点接触面の2次元マッピングを行い,接触痕と残留圧力分布の関係を解析し,その結果を論文投稿した(投稿中).2.点接触面の点分析により,石英とは異なる複数のピークが観察された.これは,点接触により,石英とは異なるSiO2相が掲載されたことを強く指示する.現在このピークの同定および,加重のキャリブレーションを行っている.3.ラマン分光分析の鉱物学的研究への適用例として,Enami et al.(2007)によって提唱されたラマン残留圧力計を,三波川変成帯高温部に適用し,エクロジャイト相変成作用の痕跡を検出する試みを前年度に引き続き行った.その結果,(1)従来はエクロジャイト相変成作用の痕跡が報告されていなかった変泥質岩も,エクロジャイト相の圧力に対応する残留圧力を保持している場合があること,(2)そのような岩石中には,エクロジャイト相を代表すると思われるオンファス輝石やアラゴナイトが,ざくろ石中の包有物として産する場合があることが明らかとなった.これらの成果に関する論文2編を投稿中である.
光励起キャリアーの動的過程を観測した光触媒活性評価法の確立と触媒探索への応用

時間分解赤外分光法を用いると、光触媒中の電子を観測し、電子・正孔再結合過程や吸着分子への電荷移動過程を調べることができる。我々は、水分解の活性が高いタンタル酸ナトリウム触媒中のマイクロ秒領域でのキャリアーの挙動と定常反応活性には高い相関があることを報告した。本研究では、本手法を用いて9つの酸化チタン参照触媒の光励起ダイナミクスの観測を行った。酸化チタンに紫外パルスを照射すると、赤外域に光励起電子のブロードな過渡吸収が観測される。この過渡吸収の減衰過程を調べることで光励起電子の再結合過程や反応過程を調べることができる。真空中での減衰速度は再結合速度を反映し、残存する電子の数が多いほど、反応に使える電子の数は多いことになる。ここで、気相に酸素を導入すると、電子が酸素に消費されるため、電子の減衰が加速される。この減少量は反応に消費された電子数を反映し、どれだけ減ったかという減少率は、再結合を逃れて残存した電子の反応活性を示す指標になる。次に、気相にメタノールを導入すると、正孔が消費されて再結合が抑制され、電子数が増加するが、この増加量は反応で消費された正孔数を反映する。そして、電子の増加した割合は、再結合を逃れて残存した正孔の反応活性を反映する。これらの仮定に基づいて参照触媒TIO4,6-13の反応ガス導入による電子の変化量と変化率を計算した。各触媒における光励起電子の赤外吸光係数が同じだと仮定した場合、これらの電子の変化量は大きければ大きいほど、酸化反応や還元反応の活性が高いことになる。TIO8と9は酸素導入による電子の減少量が大きいため、高い還元活性を有しており、逆にTIO8と10はメタノール導入による電子の増加量が多いため、高い酸化活性を有していることが推察される。これらの結果と触媒の表面積を比較すると、活性の高い触媒はいずれも表面積が広いことが分かった。本研究の目的は光励起キャリアーの動的過程を観察することで、光触媒の潜在的な活性を評価し、得られた結果を触媒設計に活かすことである。従来の光触媒に関する研究のほとんどは触媒の構造や電子状態といった静的な測定であり、反応に関しても光照射前後の反応物や生成物の分析に留まっていることが多かった。触媒反応は動的な現象であるため、反応を理解するためには反応を引き起こす光励起キャリアーの動的過程を直接観察する必要がある、と考えられる。申請者はこれまでに、時間分解赤外分光法を用いると、光励起キャリアーの再結合過程や反応分子への電荷移動過程を明らかに出来ることを報告した。本年度は本手法を光触媒の活性評価法として確立するために、まず、様々な触媒の光励起キャリアーの挙動と定常反応活性との相関を調べた。タンタル酸ナトリウムは50%を越える高い量子効率で水を分解することで知られる。この触媒は修飾により活性が数桁変化する。本研究では時間分解赤外分光法を用いて、これらの触媒修飾が及ぼす光励起キャリアーの挙動への影響を調べた。その結果、合成時のナトリウム添加量やランタンのドープにより活性の向上した触媒は、たしかに光励起電子の寿命が長くなっており、電子の寿命と定常反応活性には高い相関があった。一方、水への電子移動を促進すると考えられている酸化ニッケルを触媒に担持すると、触媒から酸化ニッケルへ電子が移動し、水への電子移動速度が促進されていることを実際に観測した。この場合、水への電子移動速度は担持量に依存したが、定常反応活性はこの電子移動速度と高い相関があった。すなわち、定常的な光触媒活性は光励起キャリアーの挙動と高い相関があることがわかった。この結果から、時間分解赤外分光法を用いると、様々な触媒修飾が及ぼす定常反応活性への影響を数日かかる生成物分析によらずとも、数分の測定で予測できることが分かった。

各触媒における光励起電子の赤外吸光係数が同じだと仮定した場合、これらの電子の変化量は大きければ大きいほど、酸化反応や還元反応の活性が高いことになる。TIO8と9は酸素導入による電子の減少量が大きいため、高い還元活性を有しており、逆にTIO8と10はメタノール導入による電子の増加量が多いため、高い酸化活性を有していることが推察される。これらの結果と触媒の表面積を比較すると、活性の高い触媒はいずれも表面積が広いことが分かった。
ネット理論に基づいた次世代の公開鍵暗号技術の開発に関する研究

本研究課題について、平成16年度では以下の研究成果が得られている。(1)これまで提案してきた公開鍵暗号MEPKCにおける暗号化鍵の生成について、以下の新しい手法を提案した。・鍵生成器であるペトリネットから、線形計画法による暗号化鍵である初等T-invariantを生成する際複数の解が同じ目的関数値をもつ場合、これらの内一つしか求めることができなかった。・これまで探索の目印として、目的関数値だけを用いたが、それに解のベクトルの辞書順を加えた解決法を開発した。まず、解のベクトルの辞書順を定義し、それを用いて探索における親子関係を定義した。その親子関係を利用して新しい探索アルゴリズムを設計した。・新しく提案したアルゴリズムは、今までと同様な計算オーダーで、同じ目的関数値をもつ複数の「親」の解を求めることができる。(2)提案してきたMEPKCを発展させるための研究開発・より強度の強い暗号を開発するために、プログラムネットにおける計算困難な問題である(a)不活性問題を提起し、それらがNP完全であることを証明した。・ペトリネットでモデル化されたワークフローと暗号との関わりで、最大スループット計算問題を取り上げ、暗号の応用についての考察研究を行った。本研究課題において、以下の研究成果が得られている(1)次の特徴を有する公開鍵暗合の仕組みを提案した。・ペトリネットの初等T-invariantを暗号化鍵とし、既存の秘密鍵を用いて多段的に暗合化を行う。・暗号化に使われる初等T-invariantをハッシュ関数で保護し、保護した暗号化鍵を暗号文と共に受信側に送信する。・ペトリネットおよびハッシュ関数を公開鍵とし、逆ハッシュを秘密鍵とする。(2)ペトリネットより初等T-invariantを生成する基本的な手法として、線形計画法を用いる方法を提案した。その手法を利用すれば、膨大な数の初等T-invariantをもつペトリネットの中からランダムに必要な初等T-invariantを生成することが可能となる。(3)暗号化鍵である初等T-invariantを保護するためのハッシュ関数を設計した。そのハッシュ関数は、NP-完全である部分和問題を含んでいるため、ハッシュ値から初等T-invariantを割り出すのに指数オーダーの計算時間を要する。よって、提案の公開鍵暗合が指数オーダーの強度をもつことが分かった。(4)逆ハッシュ関数はペトリネットのすべての初等T-invariantとそのハッシュ値の対応表とする。かつその対応表はハッシュ値の昇順または降順にソートしたものとする。そうすることによって、2分探索法を用いれば、ハッシュ値より暗号化鍵として使う初等T-invariantを見つけ出すには容易になり、複合化が高速に行うことができる。提案の暗合は以下の事実に基づいていることに注意されたい。(i)ペトリネットのすべての初等T-invariantを計算することは極めて困難であるが、その内の幾つかを求めるには比較的に容易である。(ii)秘密鍵の持ち主は公開鍵の一部であるペトリネットを生成しているので、そのすべて初等T-invariantを知っているが、それ以外の人はそのペトリネットのすべての初等T-invariantを知り得ない。本研究課題において、平成15年度は以下の研究成果が得られている。これまで提案してきた公開鍵暗号MEPKCにおける暗号化鍵の生成について、以下の手法による実現法を提案した。(1)鍵生成器であるペトリネットから、暗号化鍵である初等T-invariantの生成を特性ベクトルの計算によって行う方法を提案した。まずは、線形計画法による定式化を行い、Simplex法によって特性ベクトルを生成する。そして、得られた特性ベクトルに基づいて、ペトリネットの接続行列からガウス消去法を適用して正確な初等T-invariantを得る。(2)複数の特性ベクトルを求めるために、すべての初等T-invariantを計算するための方法を考案した。その方法として、(i)それぞれの変数を逐次的に非0となるように目的関数を設定し、(ii)Simplex法を適用する際、逆ピボッティング手法を用いて該当の変数の値をmax値から0に近づくように操作することによって、その変数が非0となる時のすべての特性ベクトルを得る。以上の手法は、与えられたペトリネットに対し、O(K|T|2+|T||P|2+CT_s)の計算時間とO(K|T|)のスペースで任意のK個の初等T-invariantを生成することができる。これによって、MEPKCにおける暗号化鍵の生成が可能となった。
鉄触媒を用いる触媒的不斉炭素-炭素結合生成反応の開発

本課題研究では,鉄触媒による不斉カルボメタル化反応の開発を行うことを目的とした.研究期間中に新たな鉄触媒炭素炭素結合生成反応を見いだし,低原子価有機鉄活性種の反応制御に有効な配位子,さらには効果的な不斉誘起を可能とする配位子の探索を行った.第一年度は,鉄を触媒とするカルボメタル化反応の可能性を見い出すべく,シクルプロペノンアセタールをオレフィン基質とした検討を行った.その結果,触媒量の塩化鉄(III)の存在下,種々のグリニャール試薬がシクロプロペンに対して,穏やかな条件下付加することが判明した.生成物のシクロプロピルマグネシウム試薬の炭素求電子剤による捕捉を試みたところ,ほぼ完全なシス選択的をもって二段階めの炭素一炭素結合生成反応が起き,シス二置換シクロプロパノンアセタールが良好な収率で得られることを明らかとした.また有機亜鉛試薬類の付加反応を検討した結果,グリニャール試薬と同様に速やかにカルボメタル化反応が進行することが判明した.不斉触媒化を目指して光学活性配位子を種々検討したところ,キレート型のホスフィン配位子を用いた場合に低選択性ながらも不斉誘起を確認できた.第二年度は選択性の向上等,反応条件の最適化を行った.この結果,トルエン-THF溶媒系中でBINAPを不斉配位子として用いた場合,最高で80%eeのエナンチオ選択性が発現した.現段階においては,これらの触媒的カルボメタル化反応の成功の鍵は還元条件下の系中で生成した一価の有機鉄活性種であると考えている.本研究結果において,これまで全く不明であった,活性一価有機鉄錯体に対して,キレートホスフィン配位子が有効であるという新たな知見が得られた.今後の鉄触媒反応系の設計において重要な指針となる研究成果であると言えよう.本研究は鉄触媒による触媒的不斉カルボメタル化反応の開発を行うことを目的とする.研究期間中に低原子価有機鉄活性種の反応制御に有効な配位子を見い出し,さらに効果的な不斉誘起を可能とする不斉配位子の探索を行う.ここで得られる低原子価の有機鉄に関する錯体化学及び配位化学的な知見を基にした効率的物質変換法へ応用の足掛かりを得る.本年度は,鉄を触媒とするカルボメタル化反応の可能性を見い出すべく,シクルプロペノンアセタールをオレフィン基質とした検討を行った.検討の結果,種々のグリニャ-ル試薬が触媒量の塩化鉄(III)の添加でシクロプロペンに対して穏やかな条件の下,付加することが判明した.生成物のシクロプロピルマグネシウム試薬の炭素求電子剤による捕捉を試みたところ,ほぼ完全なシス選択的をもって2段階めの炭素-炭素結合生成反応が起き,シス二置換シクロプロパノンアセタールが良好な収率で得られた(投稿準備中).また有機亜鉛試薬類の付加反応を検討した結果,グリニャ-ル試薬と同様に速やかにカルボメタル化反応が進行することが判明した.現段階においては,これらの触媒的カルボメタル化反応の成功の鍵は還元条件下の系中で生成した低原子価の有機鉄活性種であると考えている.不斉触媒化を目指して光学活性配位子を種々検討したところDIOP,BINAPなどのホスフィン系のキレート配位子を用いた場合に低選択性ながらも不斉誘起が観測できた.この知見を基に次年度は選択性の向上等,反応条件の最適化に努めるとともに,この鉄触媒反応系の応用範囲の探索を行う予定である.選択性の向上に関しては遷移構造の情報が必須であることから分子軌道計算を用いた理論研究を平行して行う.ここで得られるカルボメタル化反応の遷移構造を基に,より効果的な不斉配位子の設計・合成が可能となると考えている.本課題研究では,鉄触媒による不斉カルボメタル化反応の開発を行うことを目的とした.研究期間中に新たな鉄触媒炭素炭素結合生成反応を見いだし,低原子価有機鉄活性種の反応制御に有効な配位子,さらには効果的な不斉誘起を可能とする配位子の探索を行った.第一年度は,鉄を触媒とするカルボメタル化反応の可能性を見い出すべく,シクルプロペノンアセタールをオレフィン基質とした検討を行った.その結果,触媒量の塩化鉄(III)の存在下,種々のグリニャール試薬がシクロプロペンに対して,穏やかな条件下付加することが判明した.生成物のシクロプロピルマグネシウム試薬の炭素求電子剤による捕捉を試みたところ,ほぼ完全なシス選択的をもって二段階めの炭素一炭素結合生成反応が起き,シス二置換シクロプロパノンアセタールが良好な収率で得られることを明らかとした.また有機亜鉛試薬類の付加反応を検討した結果,グリニャール試薬と同様に速やかにカルボメタル化反応が進行することが判明した.不斉触媒化を目指して光学活性配位子を種々検討したところ,キレート型のホスフィン配位子を用いた場合に低選択性ながらも不斉誘起を確認できた.第二年度は選択性の向上等,反応条件の最適化を行った.この結果,トルエン-THF溶媒系中でBINAPを不斉配位子として用いた場合,最高で80%eeのエナンチオ選択性が発現した.現段階においては,これらの触媒的カルボメタル化反応の成功の鍵は還元条件下の系中で生成した一価の有機鉄活性種であると考えている.

本研究結果において,これまで全く不明であった,活性一価有機鉄錯体に対して,キレートホスフィン配位子が有効であるという新たな知見が得られた.今後の鉄触媒反応系の設計において重要な指針となる研究成果であると言えよう.
不斉細孔を持つ配位高分子結晶の合成

本年度は、3つのcarboxylethyl基を有するtris(2-carboxylethyl)isocyanurate(tciH_3)を架橋配位子に用いてCu(II)多孔性配位高分子を合成し、溶媒の吸脱着による可逆的な構造および磁気特性変化を検討した。架橋配位子tciH_3は三方向に柔軟架橋構造を展開可能であり、そのねじれにより不斉誘起も可能である。硝酸銅とtciH_3との反応により、{[Cu_2(tci)(OH)(H_2O)_3]1.5H_2O}が青緑色結晶として得られた。この化合物は、水酸化物イオン、カルボン酸と水の架橋による一次元鎖がtciにより連結された2次元構造を形成していた。この結晶を125°Cで加熱処理すると、無水物{[Cu_2(tci)(OH)]}の青色結晶が得られた。配位水の脱離により空いたサイトに隣接するカルボキシル酸素が配位することで、2次元シート間か連結されて3次元骨格構造へと変化した。この構造変化においては架橋している水も除かれるため、Cu(II)間の構造も大きく変わった。それに伴って、Cu(II)間の相互作用が強磁性的から反強磁性的に変化した。また、水蒸気にさらすと速やかにもとの構造、色、磁気特性を復元した。この構造変化は、単結晶相を保持したままsigle-crystal-to-single-crystalで進行した。脱水相は水のみを吸着した。このゲスト選択性には、カルボン酸架橋の開裂とゲストの配位を伴う吸着であり、かつpore sizeが小さいために、ゲストの立体効果と配位能が強く影響している。構造自由度の高い配位子tciH_3を用いることで、単結晶のままゲスト応答による大きな構造変化を示すsoft crystal系の構築に成功した。今後は、化学的応答を利用したゲスト誘起キラリティやゲスト選択的な触媒能の発現が期待される。本年度は、lsocyanurateに柔軟なcorboxylethyl基を3つ導入したtris(2-carboxylethyl)isocyanurate(tciH3)を架橋配位子に用いて、種々の多孔性配位高分子を合成し、主に溶媒の吸脱着による可逆的な構造変化を検討した。架橋配位子tciH3は、三方向に柔軟架橋構造を展開可能であり、そのねじれにより不斉誘起も可能である。希土類金属イオンとtciH3との反応により、{[M(tci)(H20)2]2H20}(M=Ce,Pr)が得られた。両錯体ともにカルボン酸架橋による一次元鎖がtciにより連結された2次元構璋を形成していた。この結晶を150°Cで加熱処理すると、配位水、結晶水ともに取り除かれた。配位水の脱離により空いたサイトに隣接するカルボキシル酸素が配位してμ2-型の架橋を形成することで、2次元シート間が連結されて3次元骨格構造へと変化した。また、水蒸気にさらすと速やかにもとの構造を復元した。脱水相は単位格子が約20%縮小しており、ゲスト吸着は示さなかった。ゲストが水の場合のみ、0.1P/PO程度の開孔圧を伴う吸着を示した。このゲスト選択性には、脱水後のpore sizeと吸着過程がカルボン酸架橋の開裂とゲストの配位を伴うために、ゲストのサイズと配位能が強く影響していると考えられる。今後は、このsoft crystal系を基に、構造の化学的応答を利用したゲスト誘起キラリティや特異な触媒能の発現を目指す。構造自由度の高い配位子

tciH_3を用いることで、単結晶のままゲスト応答による大きな構造変化を示すsoft crystal系の構築に成功した。今後は、化学的応答を利用したゲスト誘起キラリティやゲスト選択的な触媒能の発現が期待される。
人工心肺を用いない心拍動下僧帽弁形成術式の開発

本研究では左室拡大・僧帽弁輪拡大に伴う僧帽弁閉鎖不全症に対し、人工心肺を用いず心拍動下に僧帽弁輪形成を行う術式の開発を行った。大動脈基部に接続する前尖弁輪と、房室間溝に接続する対側の後尖弁輪を大動脈基部右側から挟み、僧帽弁輪前後径を縮小させる弁輪形成器具を試作した。ブタ灌流心では、心不全に伴い左室は拡大をきたし、僧帽弁輪拡大を来たし、僧帽弁逆流を呈する。僧帽弁前後径は短縮することにより、僧帽弁接合は深くなり、逆流制御を認めた。人工心肺を用いない心拍動下の心臓手術は、心表面を走行する冠状動脈バイパス術として一般化している。しかし、心筋梗塞による左室リモデリングのため、僧帽弁輪拡大を生じ、僧帽弁逆流を合併した症例には僧帽弁手術の併施が必要である。僧帽弁手術は直視下手術のため人工心肺を使用が不可欠となっている。しかし、症例の中には人工心肺使用が困難な症例があり、人工心肺を用いないで僧帽弁逆流制御の新術式が渇望される。本研究では左室拡大・僧帽弁輪拡大に伴う僧帽弁閉鎖不全症に対し、人工心肺を用いず心拍動下に僧帽弁輪形成を行い、僧帽弁逆流を制御する新規手術器具・術式の開発を行っている。平成19年度は、ブタ灌流心を用い、僧帽弁輪の解剖学的観察を行い、心臓外側からの僧帽弁輪へのアプローチ法を検討するとともに、ブタ灌流心に超高速度カメラを装着し、僧帽弁輪前後径短縮による弁輪形成術に伴う、僧帽弁の開閉状態を左室側から観察し、僧帽弁逆流制御を評価した。僧帽弁輪の前尖側は、大動脈基部に接続する左房前壁基部に該当し、大動脈基部の右側からのアプローチが可能である。左側からは冠動脈左主幹部があり、器具装着は困難である。対側の僧帽弁輪後尖側は房室間溝内に存在し、弁輪部には冠状動静脈が走行しているため、その頭側の左房からアプローチして、冠状動静脈血流を障害しない弁輪形成器具を必要とする。大動脈基部に接続する前尖弁輪と、房室間溝に接続する対側の後尖弁輪を左外側から挟み、僧帽弁輪前後径を縮小させる弁輪形成器具のデザインを進めている。ブタ灌流心による僧帽弁観察では、心不全に伴い左室は拡大をきたし、僧帽弁輪拡大と腱策tetheringのため、僧帽弁逆流を呈する。大動脈基部に接続する前尖弁輪と、房室間溝に接続する対側の後尖弁輪を外側から挟むことにより、僧帽弁前後径は短縮し、前後弁尖の接合領域は拡大を来たし、逆流制御を認めた。以上の観察から僧帽弁逆流制御は可能と判断できた。ブタ灌流心を用い、僧帽弁輪の解剖学的観察を行い、心臓外側からの僧帽弁輪へのアプローチ法を検討した。僧帽弁輪の前尖側は、大動脈基部に接続する左房前壁基部に該当し、大動脈基部の右側からのアプローチが可能であるため、大動脈基部に接続する前尖弁輪と、房室間溝に接続する対側の後尖弁輪を大動脈基部右側から挟み、僧帽弁輪前後径を縮小させる弁輪形成器具を試作した。僧帽弁輪は前後径、左右径ともに約10%の拡大を示し、左室側から超高速度カメラで僧帽弁を観察すると、弁輪径の拡大に伴い、僧帽弁の前尖・後尖の接合が浅くなり、僧帽弁中央部からの逆流を認めるようになった。大動脈基部に接続する前尖弁輪と、房室間溝に接続する対側の後尖弁輪を外側から挟むことにより、僧帽弁前後径は短縮し、前後弁尖の接合は深くなり、逆流制御を認めた。ブタ灌流心に超高速度カメラを装着し、僧帽弁輪前後径短縮に伴う僧帽弁の開閉状態を左室側から観察すると、僧帽弁輪の前後方向への短縮により僧帽弁逆流の制御が可能であり、装具の着脱により僧帽弁逆流の増悪を認めた。正中切開で施行する心臓手術では、僧帽弁輪へのアプローチは制限されるため、大動脈基部右側から左房天井へのアプローチと、房室間溝へのアプローチを同時に施行しなくてはならない。このため僧帽弁輪へのアプローチを容易にする手術支援システムの開発を行った。