hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
慢性閉塞性肺症患モデルを用いた吸入麻酔薬の気道平滑筋弛緩作用機序の解明

同様に4週間以上曝露したCOPDモデルでは、肺胞壁の破壊、好中球、マクロファージの浸潤像を認め、これらは曝露期間依存性に増加した。臨床的に強力な気管平滑筋弛緩作用のある、吸入麻酔薬は、モルモット煙草モデルにおいて、アセチルコリンに対する気道収縮を著明に抑制したが、COPDモデルではこの効果は減弱した。モルモット煙草モデルにおいて、気道過敏性は、好酸球から放出されるサイトカインにより、リモデリングが生じ、気道過敏性を獲得する。このこととは対照的に、COPDモデルでは、好中球が炎症細胞の主体となり、気管に分布する遠心性Cファイバーに含まれる、タキキニンの増加が気道過敏性との関連が指摘されている。このように気道過敏性の獲得には、両モデルで差異があるが、麻酔薬の平滑筋弛緩作用がどのようにして異なるのかを、両モデルの摘出気管標本において検討を加える予定である。臨床麻酔では、脳神経外科手術に置いて患者を意図的に過換気に、すなわち低二酸化炭素血症で管理する場合がある。α_2受容体刺激薬は低体温で管理する、脳神経外科患者の術後のシバリング抑制などの点から、臨床使用が検討されている。研究初年度は、α_2受容体刺激薬を投与中の、正常換気でのアセチルコリンによる気道収縮曲線を求めたが、本年度は過換気状態での検討を行った。研究結果は、2005年10月に行われるアメリカ麻酔学会で発表を行う予定である。研究計画最終年度である本年度は、昨年度に明らかにした長期タバコ喫煙による肺気腫モデルを用いて、吸入麻酔薬セボフルランが、どのような機序で通常の喘息モデルでの弛緩作用を示さないのかを細胞レベルで検討した。まずはじめに、モルモット肺気腫モデルの気管リングを取り出し、重要なセカンドメッセンジャーである細胞内カルシウムイオン濃度([Ca^<2+>]_i)と同時に平滑筋張力を測定した。対照群においてセボフルランは良好な弛緩作用を示したにもかかわらず、肺気腫モデルではその弛緩作用が減弱していた。[Ca^<2+>]_iの低下作用も小さかった。これは、in vivoにおけるセボフルランの弛緩減弱作用がin vitroにおいても証明されたことを意味する。次に、[Ca^<2+>]_iの調節に重要な電位依存性カルシウムチャネル(VDCC : voltage-dependent calcium channel)の活性をperforated whole-cellパッチクランプ法で測定した。セボフルランは、対照群において濃度依存性の強力な抑制作用を呈したが、肺気腫モデルではその抑制効果が減弱していた。つまり、吸入麻酔薬の気道平滑筋弛緩作用の減弱がチャネルレベルでも起きていることを意味する。Conventional whole-cellパッチクランプ法を用いた場合、対照群とのチャネル抑制効果の相違が認められなくなることから、何らかの細胞内セカンドメッセンジャーを介したチャネル活性の修飾作用であることが予想される。最後に、カルシウムチャネル活性を修飾する作用のある細胞内cyclic AMPレベルを測定した。その結果、セボフルランのcyclic AMPレベル上昇作用が肺気腫モデルで減弱しているのが明らかとなった。これらの研究結果は、2006年6月に行われる日本麻酔科学会ならびに10月に行われるアメリカ麻酔学会で発表を行う予定である。
新規フェルダジルラジカルを用いた分子強磁性体と分子強磁性伝導体の構築

純有機反強磁性超伝導体或いは純有機強磁性伝導体を得るために、次のような種々の合成と、測定を試みた。1)分子内に正の電荷を有する種々の新規フェルダジルラジカルを合成し、TCNQ、Me_2TCNQ、Cl_2TCNQ、DDQ等の電子受容体との(1:1)及び(1:2)塩を作成した。その磁化率、ESR、伝導度の測定と、結晶構造解析結果から、4種の(1:2)TCNQ塩が純有機磁気半導体であることを見出した。低温での比熱測定を行ない、反強磁性への転移を見出すことを試みた。しかしながら、TCNQ分子間のスピン間反強磁性相互作用が大きいため、低温でその磁性が消えてしまい、反強磁性転移を見出すに至らなかった。現在、分子間の相互作用を小さくするため、Me_2TCNQやCl_2TCNQとの塩について詳細な研究を進めている。2)1)と同様、分子内に正の電荷を有するフェルダジルラジカルとNi(dmit)_2等の塩を合成した。(1:3)塩は何れも磁気半導体としての性質を示した。今後、加圧下での伝導度の測定を行い、超伝導への転移を見出すことを試みる。3)分子内に負の電荷を有する種々の新規フェルダジルラジカルを合成し、TTF、BEDT-TTF、BETS、等の電子供与体との塩を作成し、磁気伝導体の開発を試みている。現在までに、カルボキシル基を有する数種のラジカルの合成に成功している。50種を超える新規Verdazylカチオンラジカルとその電荷移動錯体を合成し、SQUID、ESR、X線、比熱などの測定を行い、以下に示すような興味ある結果を得た。1)ドナー性の高い置換基であるジメチルアミノ基を導入したVerdazylラジカルを合成し、その磁性の研究を行った。このラジカル類の酸化電位(E_<1/2>)を測定したところ、TTF(E_<1/2>=349mV)に近い値を示すものも見出された。今後、種々の電子受容体との電荷移動錯体の合成を試みる予定である。2)新しい有機強磁性伝導体や強磁性(超)伝導体の発見を目指し、Trimethylanilinium-verdazylカチオンラジカルとTCNQ、TCNQF_4などの電子受容体との組み合わせによる、(1:1)および(1:2)電荷移動錯体を数多く合成し、その構造と磁性の研究を行った。今後、これらの錯体の伝導性の測定を行うことを予定している。3)Verdazylカチオンラジカルと超伝導性を示す含イオウ金属化合物、[M(dmit)_2](M=Ni,Zn,Pd)、との組み合わせによる分子性金属塩を数多く合成し、その構造と磁性の研究を行ったところ多くの興味ある結果が見出された。4)我々の研究室で見出したスピンパイエルス転移化合物p-CyDOVについて、スピンパイエルス(SP)転移に対する非磁性および磁性不純物効果の研究を行った。まず、磁性不純物を含む系で、比熱の測定により、SP転位温度以下の低温で反強磁性状態への転位が確認された。更に、強磁場下(H=0-55T)における磁化測定とSQUID測定を行い、その解析結果から、低温に於けるSP相と反強磁性相の存在の割合を求めた。この様な結果は純有機ラジカル系に於いては初めての例である。30種を超える新規Verdazy1カチオンラジカルとその電荷移動錯体を合成し、SQUID、ESR、X線、比熱などの測定を行い、以下に示すような興味ある結果を得た。1)新しい有機強磁性伝導体や強磁性(超)伝導体の発見を目指し、Alky1(methyl and ethyl)-pyridinium-verdazylカチオンラジカルとTCNQ、TCNQF_4などの電子受容体との組み合わせによる、(1:1)および(1:2)錯体を合成し、その結晶構造、磁性、伝導性の研究を行った。TCNQとの4種の(1:2)錯体は何れも半導体的性質を示した。又、磁化率の測定結果から、これらの錯体は何れも新しい初めての純有機磁性半導体で在ることが明らかにされた。今後低温での比熱の測定を行い、これらの錯体が反強磁性半導体である事を明らかにする予定である。2)上記のVerdazylカチオンラジカルと超伝導性を示す含イオウ金属化合物、[M(dmit)_2](M=Ni,Pd)、との組み合わせによる分子性金属錯体を数多く合成し、その結晶構造、磁性、伝導性の研究を行った。TCNQ塩との(1:3)錯体は何れも半導体的な性質を示した。即ち、磁性と伝導性を併せ持つ興味ある錯体の合成に成功した。3)我々の研究室で見出したスピンパイエルス転移化合物p-CyDOVについて、スピンパイエルス(SP)転移に対する磁性不純物効果の詳細な研究を行った。まず、数種の濃度の磁性不純物を含む系で、比熱の測定により、SP転位温度以下の低温で反強磁性状態への転位が確認された。

更に、強磁場下(H=0-55T)における低温での磁化測定とSQUID測定を行い、その解析結果から、低温に於けるSP相と反強磁性相の存在の割合を明らかにした。この様な結果は純有機ラジカル系に於いては初めての例である。純有機反強磁性超伝導体或いは純有機強磁性伝導体を得るために、次のような種々の合成と、測定を試みた。1)分子内に正の電荷を有する種々の新規フェルダジルラジカルを合成し、TCNQ、Me_2TCNQ、Cl_2TCNQ、DDQ等の電子受容体との(1:1)及び(1:2)塩を作成した。その磁化率、ESR、伝導度の測定と、結晶構造解析結果から、4種の(1:2)TCNQ塩が純有機磁気半導体であることを見出した。低温での比熱測定を行ない、反強磁性への転移を見出すことを試みた。しかしながら、TCNQ分子間のスピン間反強磁性相互作用が大きいため、低温でその磁性が消えてしまい、反強磁性転移を見出すに至らなかった。現在、分子間の相互作用を小さくするため、Me_2TCNQやCl_2TCNQとの塩について詳細な研究を進めている。2)1)と同様、分子内に正の電荷を有するフェルダジルラジカルとNi(dmit)_2等の塩を合成した。(1:3)塩は何れも磁気半導体としての性質を示した。今後、加圧下での伝導度の測定を行い、超伝導への転移を見出すことを試みる。3)分子内に負の電荷を有する種々の新規フェルダジルラジカルを合成し、TTF、BEDT-TTF、BETS、等の電子供与体との塩を作成し、磁気伝導体の開発を試みている。現在までに、カルボキシル基を有する数種のラジカルの合成に成功している。
強ルイス酸と弱塩基の解離平衡特性を利用したアルケンの求電子的メタル化

本研究の目的は,強いLewis酸と塩基を共存させる独自の方法により,アルミニウムおよびホウ素Lewis酸の求電子置換反応(求電子的メタル化)を実現し,それを利用した反応開発を行うことである.しかし,H29年度に,当初課題2「アルミニウムアート錯体を経るアルケンの官能基化」に取り組む過程で,AlCl3/2,6-ジブロモピリジン(DBP)の組み合わせを用いるアルケンのFriedel-Crafts型アシル化を見出した.これを受けて,H30年度は当初の計画を変更し,本アシル化について引き続き取り組むとともに,新たに,アルケンの求電子的アルキル化,ホルミル化,および触媒反応への展開について取り組んだ.なお,Lewis酸と塩基を共存させる方法論に変更はない.アルケンのアシル化:種々のアルケンを良好な収率でアシル化する手法を確立した.また,反応機構について,Friedel-Crafts型以外にアルケンの求電子的メタル化が考えられたが,前者の可能性が高いとの結論を得た.アルケンの求電子的アルキル化:AlCl3/ピリジンの組み合わせにより1,1-ジフェニルエチレンのアルキル化が進行することを見出した.アルキル化剤は安定カチオンが生じる第3級ハライド,ベンジルクロリド類,アリルクロリド類が適用できることがわかった.アルケンの求電子的ホルミル化:Vilsmeier反応では有望な結果が得られなかったが,TiCl4/DBP存在下にジクロロメチルメチルエーテルによるFriedel-Crafts型反応により1,1-ジフェニルエチレンをホルミル化できた.アルケンの触媒的アシル化およびアルキル化:GaCl3またはInCl3を用いると,一部のアルケンで触媒的アシル化が進行した.また,GaCl3存在下にアルコールにより1,1-ジフェニルエチレンを触媒的にアルキル化することにも成功した.当初課題1「BX3/塩基によるアルケンのボリル化」はH29年度に完結した.課題2は上述のように方針を変更し,アルケンのFriedel-Crafts型アシル化を開発した.また,それを受けて方針を変更して取り組んだ,アルケンのFriedel-Craftsアルキル化,求電子的ホルミル化および,アシル化・アルキル化の触媒化については,基質適用性に課題を残すものの,いずれも有望な萌芽的知見を得た.一方,課題3「アルミニウムLewis酸/塩基によるカルボキシル化における官能基共存性の獲得」については,H29年度にアリールビニルエーテルのカルボキシル化を見出していたが,収率の向上や適用性の拡大がこれ以上見込めないと判断して中断し,上記の一連のアルケンの求電子置換反応の開発に注力した.以上のことから,当初の計画とは異なるが,「おおむね順調」に相当する程度の進捗状況にあると考えている.H30年度に引き続き,アルケンの求電子的アルキル化,ホルミル化,および触媒的アシル化・アルキル化の開発に取り組む.また,新たに,遷移金属触媒と塩基の組み合わせを用いる反応(例えばエンインの環化付加反応)についても検討する.これらを推進するため,当初計画していた課題4「R2BX/Lewis酸/塩基による基質適用性の拡大と触媒的ボリル化」については行わない.1. BX3/塩基によるアルケンのボリル化:BBr3と2,6-ジクロロピリジンまたは2,6-ルチジンの組み合わせにより種々の末端アルケンをボリル化する手法を開発した.ジアリールアルケンでは前者の組み合わせが,その他のアルケンでは後者の組み合わせが適していた.反応機構考察実験により,本反応は,前者ではBBr3を,後者ではBBr3と2,6-ルチジンから生じるボレニウムカチオンを活性種とする求電子置換反応で進行することがわかった.2.アルミニウムアート錯体を経るアルケンの官能基化:まず,ハロゲン化シランによるアルケンのシリル化に取り組んだが,逆反応であるプロトデシリレーションが抑制できず,ほとんど目的物が得られなかった.また,2,6-ジ-tert-ブチルピリジンの添加効果も得られなかった.また,クロロギ酸エステルによるアルケンのエステル化に取り組んだが,3-フェニルインデン以外の基質では目的の反応が効率的に進行せず,基質適用性が極めて狭いことがわかった.一方,酸クロリドによるアルケンのアシル化において,AlCl3/2,6-ジブロモピリジンの組み合わせによりアルケンを高収率でアシル化できることを見出した.3.カルボキシル化における官能基共存性の獲得:Lewis酸を用いるCO2によるカルボキシル化では,ヘテロ官能基の共存がインドールなどヘテロ芳香族化合物に限られていた.そこで,酸素官能基を有するアルケンのカルボキシル化に取り組み,Me2AlCl/2,6-ジヨードピリジンによりアリールビニルエーテルを中程度の収率でカルボキシル化することに成功した.課題1では,計画していたことを首尾よく遂行できた.課題2は,反応機構が想定していたものかどうか現在のところわかっていないが,アルケンのアシル化が良好に進行することを見出した.課題3は,収率は中程度であるがアリールビニルエーテルのカルボキシル化を見出した.以上のことから,本研究課題はおおむね順調に進展していると考えている.本研究の目的は,強いLewis酸と塩基を共存させる独自の方法により,アルミニウムおよびホウ素Lewis酸の求電子置換反応(求電子的メタル化)を実現し,それを利用した反応開発を行うことである.しかし,H29年度に,当初課題

2「アルミニウムアート錯体を経るアルケンの官能基化」に取り組む過程で,AlCl3/2,6-ジブロモピリジン(DBP)の組み合わせを用いるアルケンのFriedel-Crafts型アシル化を見出した.これを受けて,H30年度は当初の計画を変更し,本アシル化について引き続き取り組むとともに,新たに,アルケンの求電子的アルキル化,ホルミル化,および触媒反応への展開について取り組んだ.なお,Lewis酸と塩基を共存させる方法論に変更はない.アルケンのアシル化:種々のアルケンを良好な収率でアシル化する手法を確立した.また,反応機構について,Friedel-Crafts型以外にアルケンの求電子的メタル化が考えられたが,前者の可能性が高いとの結論を得た.アルケンの求電子的アルキル化:AlCl3/ピリジンの組み合わせにより1,1-ジフェニルエチレンのアルキル化が進行することを見出した.アルキル化剤は安定カチオンが生じる第3級ハライド,ベンジルクロリド類,アリルクロリド類が適用できることがわかった.アルケンの求電子的ホルミル化:Vilsmeier反応では有望な結果が得られなかったが,TiCl4/DBP存在下にジクロロメチルメチルエーテルによるFriedel-Crafts型反応により1,1-ジフェニルエチレンをホルミル化できた.アルケンの触媒的アシル化およびアルキル化:GaCl3またはInCl3を用いると,一部のアルケンで触媒的アシル化が進行した.また,GaCl3存在下にアルコールにより1,1-ジフェニルエチレンを触媒的にアルキル化することにも成功した.当初課題1「BX3/塩基によるアルケンのボリル化」はH29年度に完結した.課題2は上述のように方針を変更し,アルケンのFriedel-Crafts型アシル化を開発した.また,それを受けて方針を変更して取り組んだ,アルケンのFriedel-Craftsアルキル化,求電子的ホルミル化および,アシル化・アルキル化の触媒化については,基質適用性に課題を残すものの,いずれも有望な萌芽的知見を得た.一方,課題3「アルミニウムLewis酸/塩基によるカルボキシル化における官能基共存性の獲得」については,H29年度にアリールビニルエーテルのカルボキシル化を見出していたが,収率の向上や適用性の拡大がこれ以上見込めないと判断して中断し,上記の一連のアルケンの求電子置換反応の開発に注力した.以上のことから,当初の計画とは異なるが,「おおむね順調」に相当する程度の進捗状況にあると考えている.課題2に関しては,現在取り組んでいるアシル化について適用範囲や反応機構について検討し,成果をまとめる.また,アシル化の知見を足掛かりとしてアルケンのFriedel-Crafts型アルキル化およびVilsmeierホルミル化に展開する.さらに,求電子的に有機アルミニウム種を調製する手法についても検討する.課題3のヘテロ官能基共存性の獲得は,Lewis酸/塩基を組み合わせるコンセプトをよりソフトなLewis酸の反応に展開する方向で検討する.H30年度に引き続き,アルケンの求電子的アルキル化,ホルミル化,および触媒的アシル化・アルキル化の開発に取り組む.また,新たに,遷移金属触媒と塩基の組み合わせを用いる反応(例えばエンインの環化付加反応)についても検討する.これらを推進するため,当初計画していた課題
植物細胞内の緊縮制御因子シグナルによる葉緑体機能制御の機構解明

光合成バクテリアの共生を起源とする植物葉緑体は,光合成など重要な機能を持つオルガネラで,バクテリア型のppGppという核酸が仲介するシグナル伝達系を持つ.本研究では, ppGppが関与する葉緑体の機能制御機構の解明をめざし,まず葉緑体内のタンパク質合成系への影響を調査した.これまでに,エンドウマメ葉緑体の試験管内タンパク質合成系技術を新たに構築し, ppGppが葉緑体タンパク質合成を直接制御することを世界に先駆けて示すことができた.光合成バクテリアの共生を起源とする植物葉緑体は,光合成など重要な機能を持つオルガネラで,バクテリア型のppGppという核酸が仲介するシグナル伝達系を持つ.本研究では, ppGppが関与する葉緑体の機能制御機構の解明をめざし,まず葉緑体内のタンパク質合成系への影響を調査した.これまでに,エンドウマメ葉緑体の試験管内タンパク質合成系技術を新たに構築し, ppGppが葉緑体タンパク質合成を直接制御することを世界に先駆けて示すことができた.光合成真核生物は、原核生物を起源とするオルガネラである葉緑体を有する。葉緑体は独自の環状ゲノムとともに、原核生物型の転写・翻訳のシステムを持つことが明らかにされている。独立栄養生物である植物は多くの物質生産系を葉緑体に依存している。我々は、葉緑体には栄養飢餓を感知し、自己防衛システムを機能させるためのシグナル伝達系が発達していると予想し、原核生物型の緊縮制御系の遺伝子探索を進めてきた。我々はこれまでに、葉緑体には緊縮制御システム、すなわちグアノシン4リン酸(ppGpp)合成酵素系が機能していることを酵素遺伝子レベルで明らかにしてきた。本課題においては、高等植物の葉緑体に特異的に存在するカルシウムイオン依存型の緊縮制御因子であるCRSH遺伝子の機能解析を進め、高等植物に発達しているカルシウムシグナル伝達機構の端末の一つとして葉緑体におけるppGpp合成酵素が機能することを平成19年度に世界に先駆けて示した。平成21年度は、葉緑体内でppGppの標的となるタンパク質AdSSの合成および精製を進め、GTPに対するGDPおよびppGppの阻害効果を検証した。その結果、ppGppが低濃度でAdSSの活性を阻害することが明らかとなり、ppGppによる葉緑体内のATP合成系への阻害的効果が示唆された。同時に、キャピラリー質量分析装置を利用する微量ppGpp検出系の構築に取り組み、大腸菌のppGpp高感度検出系の構築に成功し、学会において成果の報告を行った。緊縮制御因子が合成するppGppはバクテリアのグローバルレギュレーターとして知られる核酸分子であり、GTP結合タンパク質をターゲットとしてその機能を制御することが知られている。ppGppの葉緑体における機能を検証するため、平成22年度は、エンドウマメの芽生えより葉緑体を単離し、その抽出液を用いたin vitro翻訳系の構築を進め、タンパク質合成活性のある抽出液の調製に成功した。続いて、この抽出液を用いることにより、ppGppが葉緑体の翻訳系の阻害効果を有することを生化学的に証明した。翻訳装置は70Sリボソームのみならず数十のタンパク質およびRNA分子が機能することにより稼働するため、具体的な標的候補分子の探索は困難である。従って、葉緑体の翻訳装置において、まずペプチド伸長反応に焦点を絞ってppGppの機能解析を進めた。その結果、ppGppが伸長反応を阻害することが確認され、さらにこの効果がGDPの存在に影響されないことを明らかにすることができた。成果は学会発表にて公表し、現在、論文投稿準備中である。平行して、RSH1欠損イネの葉緑体遺伝子の転写解析系の構築を進めるとともに、全長でのタンパク質合成が困難なRSH1のドメイン単位でのタンパク質合成を進め、まだ見出されていないppGpp加水分解酵素の機能の探索を進めている。緊縮制御は原核生物(バクテリア)に共通する環境ストレス応答機構であり、ppGppというグアニン由来の核酸化合物がシグナル物質として複製、転写、翻訳、核酸生合成など複数の生命システムを制御する。その作用規模の広さよりグローバルレギュレーターとも称されている重要な分子である。研究代表者は、このppGpp分子の合成系酵素が植物葉緑体にも存在する事をこれまでに明らかにするとともに、複数のppGpp合成酵素遺伝子の単離および機能解析を進め論文および学会発表の形で成果報告を進めてきた。平成23年度の本研究課題では、22年度に確立したエンドウマメの単離葉緑体由来の試験管内タンパク質合成系を利用し、ppGppの翻訳への阻害的機能を証明し、論文および学会で報告した(Nomura等,Plant MolBiol,2011)。植物細胞には細胞質、葉緑体、ミトコンドリアと3カ所に異なるタンパク質合成システムが存在する。そのために、通常の細胞破壊により得られる抽出液では特定のタンパク質合成装置の機能解析は実施不可能である。従って、まず細胞より葉緑体のみを高度に精製し、この単離葉緑体の抽出液を利用することによりはじめて葉緑体内のタンパク質合成システムの解析が可能となる。これまでに葉緑体のタンパク質合成系の構築に成功した研究室は名古屋大学のタバコのシステムのみであったため、エンドウマメ葉緑体タンパク質合成系の構築は技術的にも高い達成度であると考える。さらに立教大学と共同で、バクテリア緊縮制御機構における新規のシグナル物質の存在とその機能を明らかにすることに成功し、投稿論文が受理された(Tagami等,MicrobiologyOpen)。

この成果は、葉緑体内のシステムとも共通性を有する可能性が高く、今後のバクテリアおよび植物葉縁体における緊縮制御機能の解明に極めて重要な科学的発見と考えている。
エクジソン生合成に必須なRieske型オキシゲナーゼNeverlandの機能解析

昆虫の前胸腺におけるエクジソン生合成経路に関与する分子として、進化的に保存された新規Rieske型酸化酵素Neverland(Nvd)を同定した。ショウジョウバエを用いた遺伝学的な解析により、Nvdはエクジソン生合成経路においてコレステロールから7-デヒドロコレステロールへの変換に関与することが示唆されていたが、その分子機能の詳細は不明であった。そこで、本研究ではNvdの細胞内機能を明らかにする目的で、培養細胞系を用いたコレステロール代謝活性測定法を確立した。この系により、カイコNvdにコレステロール代謝活性があること、誘導体化法を組み合わせた質量分析法により、代謝産物が7-デヒドロコレステロールであることを示しか。また、Nvdの線虫およびゼブラフィッシュ相同分子の代謝活性を解析し、Nvdが進化的に保存された新規のコレステロール代謝酵素であることを明らかにした。さらに、本年度はフランスCNRSとの共同研究を進展させ、ショウジョウバエ近縁種Drosophila pacheaにおけるNvdの機能を解析した。D.pacheaは、他の近縁種と異なり7-デヒドロコレステロール要求性であることから、コレステロールの代謝系に何らかの変化が生じていることが予想されていた。そこで、共同研究者によって同定されたDrosophila pacheaのNvd相同分子の酵素活性を解析したところ、コレステロール代謝活性は認められなかった。さらに、近縁種とアミノ酸配列の保存性を比較し、D.pacheaにおける特徴的な変異を見いだした。この変異を他種Nvd分子に導入したところ、コレステロール代謝活性が同じく消失することを明らかにした。以上の成果は、動物界のコレステロール代謝機構の進化と多様化の研究において、新しい展開をもたらすことが期待される。ショウジョウバエを用いた遺伝学的な解析により、Nvdはエクジソン生合成経路においてコレステールから7-デヒドロコレステロールへの変換に関与することが示唆されていたが、その分子機能の詳細は不明であった。そこで本研究では、Nvdの細胞内機能を明らかにする目的で、培養細胞系を用いたコレステール代謝活性測定系を確立した。この系により、昆虫Nvdにコレステロール代謝活性があること、誘導体化法を組み合わせた質量分析法により、代謝産物が7ーデヒドロコレステロールであることを示した。さらに、Nvdの線虫およびゼブラフィッシュ相同分子の代謝活性を解析し、Nvdが進化的に保存された新規のコレステロール代謝酵素であることを明らかにした。続いて、Nvdの酵素活性機構に迫るため、点変異を導入した分子の活性を解析し、Nvdの酵素活性には、原核生物のRieske型酸化酵素と同様に、Rieske型鉄硫黄領域および非ヘム鉄結合領域の両者が必須であることを示した。さらに、予想膜貫通部位を持つNvdの細胞内局在を免疫細胞染色により解析し、Nvdはミトコンドリアへ局在することを明らかにした。この膜貫通部位を欠失させた分子では酵素活性が消失していたことから、Nvdの活性にはミトコンドリアへの局在が必須であることが示唆される。申請者らの研究は、動物界のステロイドホルモン生合成機構やコレステロール代謝機構の進化と多様化を考える上で、今後重要な足がかりになると考えられる。以上の成果は現在投稿準備中である。
重症熱性血小板減少症候群のマダニ媒介サイクルの解明

我が国で2013年に初めて症例報告された重症熱性血小板減少症候群(SFTS)のマダニ媒介サイクルの解明を目的に、福井県嶺南地方および患者発生地の兵庫県豊岡市の定点調査地において、植生上のマダニ類の季節的消長を明らかにした。兵庫県産マダニからのSFTS遺伝子検出には成功したものの、福井県産マダニの保有率が低いと推定された。培養細胞で増殖されたSFTSウイルスの電顕観察を行い微細構造を明らかにした。一方でウイルス侵入の感染門戸となるマダニ刺し口周囲の皮膚病態を解析した。さらに症例を集めて検討すると共に、野鼠を含む野生動物からの試料も追加している。我が国で2013年に初めて症例報告がなされた重症熱性血小板減少症候群(SFTS)のマダニ媒介サイクルの解明を目的に、平成26年度には以下の3点について研究を行った。1.これまでにマダニからSFTSウイルス遺伝子の検出実績のある福井県嶺南地方および患者発生地の兵庫県豊岡市に定点調査地を設定し、植生上のマダニ類の採集結果から季節的消長を明らかにした。採集されたマダニ種はタカサゴキララマダニ、タイワンカクマダニ、キチマダニ、ヤマアラシチマダニ、ヒゲナガチマダニ、フタトゲチマダニ、オオトゲチマダニおよびヤマトマダニ4属8種であった。タカサゴキララマダニ、フタトゲチマダニおよびオオトゲチマダニはいずれの時期にも採集され、調査地の優占種と考えられた。春期にはフタトゲチマダニおよびオオトゲチマダニの若虫が、秋期には幼虫が多数採集された。本地域は北陸地方につながる位置にあるものの、日本紅斑熱発生地である南西日本系のマダニ相に類似していることが知られた。2.福井県において採集されたマダニから主に成虫につき、SFTS遺伝子検出に供試した。計93個体を個別に検出を試みたが、いずれも陰性であった。一方、兵庫県のマダニは検査機器や手法を変えて成・若虫を供したところ比較的高率に検出し得た。3.ウイルス侵入の感染門戸となるマダニ刺し口周囲の皮膚病態を解析した。まず、刺し口周囲にしばしば出現する紅斑の発現機序に関してマウスを使って検討した。その結果、マダニの唾液腺物質に対する遅延型アレルギー反応の誘導に成功し、紅斑とアレルギーとの強い関係が示された。一方、人体咬着例の刺し口周囲皮膚組織を光顕的に観察した。挿入されたマダニ口器周囲のセメント様物質は真皮皮下組織に認められ、その周囲の広い範囲に炎症細胞浸潤が見られた。感染防止のためには皮膚内に分泌される唾液腺物質の除去が必要と示唆された。我が国で2013年に初めて症例報告がなされた重症熱性血小板減少症候群(SFTS)のマダニ媒介サイクルの解明を目的に、平成26年度にはこれまでに福井県嶺南地方および患者発生地の兵庫県豊岡市に定点調査地を設定し、植生上のマダニ類の採集結果から季節的消長を明らかにした。採集されたマダニから主に成虫につき、SFTS遺伝子検出に供試し検出を試みたが、いずれも陰性であった。平成27年度では以下の4点について研究を進めた。1.マダニ類の採集をこれまでどおりの定点調査地で引き続き行い、特にタカサゴキララマダニとフタトゲチマダニの採集に重点を置いた。実際に複数患者をみた兵庫県北部産マダニから相当の遺伝子検出には成功したものの、福井県産マダニのウイルス保有率が低いと推定されるため、SFTS患者多発地である愛媛県および徳島県で採集されたマダニを追加してウイルス検出に供試している。2.上記マダニ類のSFTSウイルス保有頻度を測るため、その供血宿主動物での感染頻度も比較すべく野鼠、放牧牛また郊外定住飼いイヌなどでの同ウイルス抗体価測定を試行しつつある。3.培養細胞で増殖されたSFTSウイルスの電顕観察を行い微細構造を明らかにした。ウイルスのビリオンは直径80nmの均一な球形を呈し、再外層は糖タンパクのスパイクを有するエンベロープで覆われていた。ウイルスは細胞質内に遊離して存在していた。これらの特徴はブニヤウイルス科に特徴的なものである。4.SFTSの人への感染リスクを推定する目的で、SFTS患者の多い西日本を中心にマダニ刺症患者の実態調査を行い、咬着マダニ種とその地域差、マダニ咬着後の病状などについて検索中である。1.SFTS媒介マダニの候補に関して、調査地におけるマダニ類の季節的消長の分析結果とこれまでに報告された人体マダニ咬着症例から、タカサゴキララマダニとフタトゲチマダニを有力な媒介マダニと予想している。2.マダニ体内に存在するウイルスの電顕観察までは成功していないが、SFTSウイルス遺伝子陽性のマダニの存在を認めている。さらに培養細胞で増殖されたSFTSウイルスの電顕観察を行い微細構造を既に明らかにしているので、陽性のマダニ体内のウイルス像を電顕的に検出することは容易であろうと思われる。3.以上の結果ならびにマダニや野生動物のSFTSウイルス保有が患者発生地域に高目の傾向にあることなどを併せ考えれば、本症のマダニ媒介サイクルの解明につながるものと考える。

我が国で2013年に初めて症例報告がなされた重症熱性血小板減少症候群(SFTS)のマダニ媒介サイクルの解明を目的に、平成26年度にはこれまでにマダニからSFTSウイルス遺伝子の検出実績のある福井県嶺南地方および患者発生地の兵庫県豊岡市に定点調査地を設定し、植生上のマダニ類の採集結果から季節的消長を明らかにした。採集されたマダニから主に成虫につき、SFTS遺伝子検出に供試し検出を試みたが、いずれも陰性であった。一方でウイルス侵入の感染門戸となるマダニ刺し口周囲の皮膚病態を解析した。平成27年度ではマダニ類の採集をこれまでどおりの定点調査地で引き続き行い、特にタカサゴキララマダニとフタトゲチマダニの採集に重点を置いた。兵庫県産マダニからの遺伝子検出には成功したものの、福井県産マダニのウイルス保有率が低いと推定されるため、SFTS患者多発地である愛媛県および徳島県で採集されたマダニを追加してウイルス検出に供試した。また、培養細胞で増殖されたSFTSウイルスの電顕観察を行い微細構造を明らかにした。ウイルスのビリオンは直径80nmの均一な球形を呈し、再外層は糖タンパクのスパイクを有するエンベロープで覆われていた。ウイルスは細胞質内に遊離して存在していた。これらの特徴はブニヤウイルス科に特徴的なものであった。平成28年度ではマダニからのSFTS遺伝子検出に関して、新たにビーズ式破砕装置(試料・細胞破砕装置)を導入した。これによりこれまでの細胞破砕作業が均一、迅速、且つ大量にできるようになった。マダニ刺し口周囲の皮膚病変について、さらに症例を集めて検討すると共に、野鼠を含む野生動物からの試料も追加して検討した。現在、これまでに得られたデータを順次解析しつつあり、研究成果を発表準備中である。我が国で2013年に初めて症例報告された重症熱性血小板減少症候群(SFTS)のマダニ媒介サイクルの解明を目的に、福井県嶺南地方および患者発生地の兵庫県豊岡市の定点調査地において、植生上のマダニ類の季節的消長を明らかにした。兵庫県産マダニからのSFTS遺伝子検出には成功したものの、福井県産マダニの保有率が低いと推定された。培養細胞で増殖されたSFTSウイルスの電顕観察を行い微細構造を明らかにした。さらに症例を集めて検討すると共に、野鼠を含む野生動物からの試料も追加している。1.SFTS媒介マダニの候補に関して、調査地におけるマダニ類の季節的消長の分析結果とこれまでに報告された人体マダニ咬着症例から、タカサゴキララマダニとフタトゲチマダニを有力な媒介マダニと予想している。2.電顕観察用に供試するSFTSウイルス遺伝子陽性のマダニが現在まで得られておらず、組織学的なウイルス検出に成功していない。しかしながら、一部のマダニ類からウイルス陽性の結果を得ているので、遺伝子検出技術が手法の違いないし地域の浸淫度の違いによるものか、さらに調査を要する。なお、マダニ宿主の野生動物のウイルス抗体検査の準備もできている。3.マダニ刺し口周囲の皮膚病変に関する知見として、マダニ唾液腺物質に対するアレルギー反応の関与を証明し、真皮皮下組織に至るマダニ口器の挿入部周囲に唾液腺物質が分泌されることを組織学的に示した。これらの成果はSFTSウイルス侵入過程と生体反応を推察する上で重要な根拠となる。
マイクロチャンバーを用いて解明する微小管の動的不安定性

本研究の最終目的は、微小管の伸長と短縮の間の遷移は必ずしもGTPの加水分解過程に共役しないとする構造可塑性モデルの正否に決着をつけることである。そのためにまず、微小管から解離した基質の局所イメージングが可能になると考えられる狭小空間での微小管ダイナミクス観察を行うことを目標とした。これまで、細長いPDMSチャンバー内での微小管の重合・脱重合に成功したものの安定的な実現が困難でその原因が定かでなかったが、一旦、フローセルを用いた従来からの重合・脱重合の対照実験にもどり、微小管の動的不安定性を調べるために用いる試薬や酵素の保存方法や実験手順を見直し、重合そのものは文献値同様の速度で安定的に実現できるようになった。さらに、シード非存在下の溶液中においては、微小管を細長い微小空間に閉じ込めて重合観察を行うのは容易であり、再現性が高いことがわかった。これらの実験から、細長いチャンバーに微小管シードを閉じ込めてシードからの伸長を見るためには、チャンバーの長軸方向とガラス表面へのシードの結合方向の関係が肝心であることがわかってきた。また、この実験の過程で、pyruvate kinaseとphosphoenol pyruvateを用いたATP再生系をGTP再生に応用することが可能であることを見出した。通常分光器測定に用いる場合にはこの系にNADHを添加しその吸光度測定によるATPase活性測定を行うが、この成分については蛍光観察を阻害することがわかったため、添加しないこととした。これらの結果から、重合・脱重合反応中のGTP濃度を一定に保ち、既知濃度GTPでの重合速度を見積もることができるようになった。研究実績の概要でも述べたとおり、狭小空間における微小管の重合・脱重合に重要な要素を理解したことは、基礎的な進捗ではあるが今後の研究の進捗にとって必須であり、その意義は大きい。これまでのところ、1 μm×1 μm×20 μmの直方体をした空間をアレイ状に並べたPDMS樹脂製マイクロチャンバーでも、ガラスに固定しない溶液中の微小管重合は安定して観察できていることから、固定されたシードへの重合が妨げられないように工夫すれば、ガラス表面上でのダイナミクス観察も成功率が上がると見込まれる。このことから、研究の進捗状況は問題ないと考える。GTP再生系については、微小管上でのGTP加水分解後に溶液中に徐々に蓄積するGDPの濃度の見積もりが不要になることから、ヌクレオチド条件を固定して実験を行うことができるようになり、微小管ダイナミクスとヌクレオチド条件の関係を調べるために重要なツールを手に入れたと言える。これは、GTPの加水分解過程に微小管の重合・脱重合が共役するかどうかを考えるために重要な点であるため、進捗があったと言える。さらに、PDMSチャンバーだけでなく、油中の水滴をチャンバーとするdroplet chamberについてもラボ内で日常的に使用し、リン酸結合蛋白を封入した実験を行うようになった。これは、微小管から解離するリン酸を局所的に検出するために重要なステップであり、この点でも進捗があったといえる。これらの進捗を総合し、本研究における平成28年度の進捗はおおむね良好であると結論した。今後は直方体形のチャンバーへの封入条件を最適化することと並行し、円柱形のマイクロチャンバーアレイも用いて微小管の重合・脱重合を行う。これにより、シードが向いている方向によらず伸長が可能になると考えられる。これでガラス基板上での重合の成功率が劇的に向上するようであれば、円柱形チャンバーの方で以後の実験を進める方策をとる。また、PDMS樹脂で壁を作って囲う方式ではなく油中の水滴に微小管シードを閉じ込めて観察する方法も検討する可能性がある。これは、PDMSによる物理的な封入の失敗を回避することができる可能性が高いからである。GTP再生系については、とくに脱重合のGDP濃度依存性を定量化する実験において、対照実験として用いる事が出来ると考える。溶液中のGDPの有無によりダイナミクスに違いがみられるかどうかを調べ、微小管上のGTP・GDPの分布がダイナミクスに与える影響の評価を行う。たとえば、溶液中でGTP再生系により再生されたGTPが微小管上のGDPと交換するようであれば、前述の構造可塑性モデルの正否を考える材料となるはずである。微小空間内での微小管ダイナミクス観察の先には、微小管上のヌクレオチド分布の決定を計画している。蛍光性基質GTPによる重合・脱重合の観察や、微小管から解離したGTP加水分解産物のリン酸のリン酸結合蛋白による局所的な可視化を実現するために必要となる実験を積み重ねていく予定である。顕微鏡観察用の消耗品、サンプル調製のための試薬等の購入に使用する予定である。これまで、細長いPDMS

チャンバー内での微小管の重合・脱重合に成功したものの安定的な実現が困難でその原因が定かでなかったが、一旦、フローセルを用いた従来からの重合・脱重合の対照実験にもどり、微小管の動的不安定性を調べるために用いる試薬や酵素の保存方法や実験手順を見直し、重合そのものは文献値同様の速度で安定的に実現できるようになった。さらに、シード非存在下の溶液中においては、微小管を細長い微小空間に閉じ込めて重合観察を行うのは容易であり、再現性が高いことがわかった。これらの実験から、細長いチャンバーに微小管シードを閉じ込めてシードからの伸長を見るためには、チャンバーの長軸方向とガラス表面へのシードの結合方向の関係が肝心であることがわかってきた。また、この実験の過程で、pyruvate kinaseとphosphoenol pyruvateを用いたATP再生系をGTP再生に応用することが可能であることを見出した。通常分光器測定に用いる場合にはこの系にNADHを添加しその吸光度測定によるATPase活性測定を行うが、この成分については蛍光観察を阻害することがわかったため、添加しないこととした。これらの結果から、重合・脱重合反応中のGTP濃度を一定に保ち、既知濃度GTPでの重合速度を見積もることができるようになった。研究実績の概要でも述べたとおり、狭小空間における微小管の重合・脱重合に重要な要素を理解したことは、基礎的な進捗ではあるが今後の研究の進捗にとって必須であり、その意義は大きい。これまでのところ、1 μm×1 μm×20 μmの直方体をした空間をアレイ状に並べたPDMS樹脂製マイクロチャンバーでも、ガラスに固定しない溶液中の微小管重合は安定して観察できていることから、固定されたシードへの重合が妨げられないように工夫すれば、ガラス表面上でのダイナミクス観察も成功率が上がると見込まれる。このことから、研究の進捗状況は問題ないと考える。GTP再生系については、微小管上でのGTP加水分解後に溶液中に徐々に蓄積するGDPの濃度の見積もりが不要になることから、ヌクレオチド条件を固定して実験を行うことができるようになり、微小管ダイナミクスとヌクレオチド条件の関係を調べるために重要なツールを手に入れたと言える。これは、GTPの加水分解過程に微小管の重合・脱重合が共役するかどうかを考えるために重要な点であるため、進捗があったと言える。さらに、PDMSチャンバーだけでなく、油中の水滴をチャンバーとするdroplet chamberについてもラボ内で日常的に使用し、リン酸結合蛋白を封入した実験を行うようになった。これは、微小管から解離するリン酸を局所的に検出するために重要なステップであり、この点でも進捗があったといえる。これらの進捗を総合し、本研究における平成28年度の進捗はおおむね良好であると結論した。今後は直方体形のチャンバーへの封入条件を最適化することと並行し、円柱形のマイクロチャンバーアレイも用いて微小管の重合・脱重合を行う。これにより、シードが向いている方向によらず伸長が可能になると考えられる。これでガラス基板上での重合の成功率が劇的に向上するようであれば、円柱形チャンバーの方で以後の実験を進める方策をとる。また、PDMS樹脂で壁を作って囲う方式ではなく油中の水滴に微小管シードを閉じ込めて観察する方法も検討する可能性がある。これは、PDMSによる物理的な封入の失敗を回避することができる可能性が高いからである。GTP再生系については、とくに脱重合のGDP濃度依存性を定量化する実験において、対照実験として用いる事が出来ると考える。
肝癌進展と血管新生の新規メカニズム

Des-gamma carboxy prothrombin (DCP)は、血管内皮細胞のKDRに作用し、細胞移動能(2.2倍)、細胞増殖能(1.5倍)を亢進させた。これら効果はKDR阻害剤により消失した。肝癌細胞のシークエンス解析からexon2の脱落したΔ2-gamma-glutamyl carboxylase(GGCX)を同定し、クローニングした。肝癌細胞においてΔ2-GGCX発現はDCP産生細胞(69%)において非産生細胞(8%)と比較して優位に高く、本来DCP非産生細胞であるHLE, SK-Hep-1は、Δ2-GGCX遺伝子導入によりDCP産生機能を持つようになった。これらの結果より肝癌におけるΔ2-GGCXの発現は、DCP産生の一因であることが解明された。Δ2-GGCX導入Hep3Bは、parental Hep3Bに対して約10倍のDCPを産生し、逆にWT-GGCX導入Hep3Bは、DCPの産生が消失した。それぞれの細胞を、ヌードマウス皮下に接種し8週間飼育した。Δ2-GGCX遺伝子導入細胞(腫瘍体積632mm^3)においては、WT-GGCX遺伝子導入細胞(腫瘍体積153mm^3)と比較して4.2倍と大きな腫瘍をヌードマウス皮下に形成し、血管新生も多く認められた。HCC患者組織(手術標本)でもDCP産生、血管新生の検討を行った。免疫組織染色の検討では、DCP発現と血管新生を示すCD31発現の相関が認められた。また、造影CTで評価したHCCのvascularityと、血清DCPの値にも相関が認められた。これらの結果より、DCPは臨床検体においても血管新生と密接な関連を持つことが判明した。DCPの血管内皮細胞における効果は、ヒト臍帯静脈血管内皮細胞を用いて検討した。細胞増殖能は、MTTassayで評価し、細胞移動能はin vitro woundhealing assayにて行った。各種シグナルには、各分子の特異抗体及びリン酸化抗体を用いたimmunoblotting及びimmunoprecipitationで検討した。DCPは血管内皮細胞の血管内皮細胞増殖因子受容体VEGFR2(KDR)に作用し、細胞移動能(2.2倍)、細胞増殖能(1.5倍)を亢進させた。これらの効果はKDR阻害剤により消失した。DCPは、VEGFR2を介して血管内皮細胞に作用していることが解明された。それぞれの細胞を、ヌードマウス皮下に接種し8週間飼育した後に腫瘍径、DCP産生能、血管内皮細胞増殖因子受容体(KDR)リン酸化、血管内皮細胞特異抗体CD31インデックスによる血管新生について検討を行った。△2-GGCX遺伝子導入細胞(腫瘍体積632mm^3)においては、WT-GGCX遺伝子導入細胞(腫瘍体積153mm^3)と比較して4.2倍と大きな腫瘍をヌードマウス皮下に形成し、血管新生も多く認められた。また、造影CTでで評価したHCCのvascularityと、血清DCPの値にも相関が認められた。肝癌(HCC)と血管新生の関連を調べるため、造影効果と異常プロトロンピン発現の関連を検討した。MRI用造影剤Gd-EOB-DTPAにより乏血性のHCCの特定が比較的容易となった。

そこで、異常プロトロンビン(DCP)の血管新生における役割を多血性の古典的なHCCと乏血性HCCで此較検討した。転移のない単発HCC症例827例を乏血性腫瘍、多血性腫瘍に分類し、臨床的背景、腫瘍径、血液検査値を比較した。91例については、DCP抗体、リン酸化血管内皮細胞増殖因子受容体(VEGFR2)抗体による免疫組織染色を行い検討した。また、血管内皮細胞を用いて、DCPの血管に対する影響をin vitroで評価した。血清DCP濃度は、乏血性腫瘍、多血性腫瘍においてそれぞれ38.7-6.7mAU/ml,320.5-141.OmAU/mlであった。乏血性、多血性腫瘍間の腫瘍径毎の血清DCP濃度は、腫瘍径が10mm以下では有意差を認めないが、10mm以上のものでは多血性腫瘍の方が有意に上昇していた。免疫組織染色では、多血性腫瘍は乏血性腫瘍に比べ、DCP抗体陽性例(71%vs.4%)リン酸化VEGFR2抗体陽性例(31%vs.2%)ともに多かった。in vitroの検討では、DCPにより血管内皮細胞はVEGFR2のリン酸化が誘導され増殖能、移動能、管腔形成能の亢進を認めた。これらの結果より、HCCにおいて血液検査値、免疫組織染色ともに、乏血性腫瘍に比べ、多血性腫瘍ではDCPが上昇していた。in vitroの検討でもDCPはVEGFR2を介して血管内皮細胞に作用した。DCPは血管新生亢進作用を持ち、HCC進展に寄与している可能性が高い。
ニュートリノで探る超新星爆発、超高エネルギー天体現象とニュートリノ振動

1、超新星ニュートリノ:超新星爆発によりおびただしい数のニュートリノが生成されると考えられており,これは超新星1987Aからのニュートリノをカミオカンデが捕らえることで観測的に確認された.しかしながらそれ以降,超新星ニュートリノは確認されていない。これにより,シミュレーションなどの進展はあるものの,爆発メカニズムに真に迫ることができているとはいいがたい.今回本研究では,10Mpc以内の近傍銀河で起こった超新星からのニュートリノバーストが,メガトン級の検出器を用いれば,決して小さくないペースで検出可能であることを示した.2、ガンマ線バーストからの超新星ニュートリノ:近年になってガンマ線バースト(GRB)と超新星の相関が観測的に確立した.しかしながら,「すべての超新星はGRBにみられるような相対論的ジェット伴うのか」という問題については答えられていない.本研究ではガンマ線では観測不可能なバリオンを多く積んだジェットを考え,そこでのニュートリノ生成過程の計算を行った.その結果,IceCubeなどにより充分検出が見込まれ,上に提示したような本質的問いかけに対する示唆が得られることを示した.3、暗黒物質対消滅:宇宙背景ガンマ線の起源は謎であるが,ひとつの候補に暗黒物質対消滅が考えられてきた.本研究では二つのアプローチからこの可能性に制限をつけることを試みた.ひとつには,すでに我々の銀河の中心領域からガンマ線が検出されていることから,背景放射における暗黒物質対消滅の寄与について強い上限を課すことが可能であることを指摘した.また,スペクトルに加えて,非等方性を定量的に評価することで,GLAST衛星などにより,背景ガンマ線の起源を特定可能であることを定量的に示した.本年度においては,超新星ニュートリノに関する研究を集中的に行ってきた.大まかには以下のように分類できる.すなわち,1.超新星背景ニュートリノ,2.ニュートリノの磁気モーメントと超新星中のフレーバー転換,3.超新星コアでの相互作用と,非対称ニュートリノ放射,の三つである.これらに関して以下順番に報告を行う.1.まず,超新星背景ニュートリノ(supernova relic neutrino;以下SRN),についてである.これは,過去の超新星爆発によって放出されたニュートリノのdiffuseな背景放射のことを意味し,それを観測することにより,宇宙素粒子物理学に対して多大なる示唆を与えることが期待されている.(1)まず,さまざまなニュートリノ振動モデルに対してSRNのフラックスの評価を与えた(Ando & Sato 2003a).また,最近のSuper-Kamiokande(SK)によるフラックス上限値(Malek et al.2003)の再評価を,これらの振動モデルに対しても適用した.(2)次に,ニュートリノの崩壊モデル(Majoronとの相互作用によるものなど)に対する制限が,SRNの観測から得られることを始めて指摘した(Ando 2003a).現在のところ得られている,崩壊寿命に対する下限値は,太陽ニュートリノ観測を用いたものが最も強いが,今回指摘した方法では,原理的にはその十数桁強い制限をつけることが可能である.(3)SRNの観測が,宇宙の星形成史に対する示唆を与えると期待されているが,将来観測からどの程度までの情報を引き出せるかという議論をMonte Carloシミュレーションを用いて行った(Ando 2004).この結果,SKくらいの大きさの検出器で5年程度観測を行えば,30%程度の精度で星形成率のモデル化が可能であることを示した.2.次に行ったのは,ニュートリノが磁気モーメントを持った場合に,超新星磁場との相互作用で引き起こされる共鳴的スピンフレーバー転換(resonant spin-flavor conversion;以下RSF)の研究である.RSF効果は,超新星の親星モデルに非常に敏感である.このため,Woosley, Heger & Weaver (2002)によって計算されたモデルを用い,超新星伝播中のRSF転換と通常のMSW物質転換の計算を行った(Ando & Sato 2003b).また,ニュートリノの質量階層性への依存性に関する包括的な研究も行った(Ando & Sato 2003c).3.現在の宇宙物理学の問題のひとつとして,パルサーが大きな固有速度を持っているということがある.これは超新星爆発が非対称に起きるためであるという考え方が有力であるが,その詳しいメカニズムはいまだ謎のままである.今回はニュートリノに着目して研究を行った.従来の研究では,電子ニュートリノが非対称ニュートリノ放射に主に寄与するとされ,それ以外のフレーバーはあまり考えられてこなかった.しかし,1次の補正項まで考慮に入れた結果,非電子ニュートリノによる寄与は,場合によっては電子ニュートリノから来る寄与と同じくらいになる可能性があるという指摘を行った(Ando 2003b).1.超新星ニュートリノ:過去の超新星から放出されたニュートリノが,現在背景放射を形成していると考えられるが,これらsupernova relic neutrinos(SRN)の検出が近い将来見込まれている.そこで,SRNの将来観測から,宇宙の星形成率の進化モデルについてどの程度制限を与えられるかという議論を行った(Ando 2004a).この研究は,従来考えられてきた紫外領域などに代表される光による銀河の観測と相補的な役割を果たしうることを示したという点で画期的であった.また,SRNに関するレビュー論文を執筆し,IoP (Institute of Physics)Selectに選ばれるなど高い評価を得ている(Ando & Sato 2004).