hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ケイ素-遷移金属錯体の合成、構造、反応性および触媒反応への応用

独自に開発した二座及び三座キレート型ケイ素配位子前駆体であるヒドロシランを用い、ケイ素一遷移金属錯体の基礎化学の解明及びケイ素-ケイ素結合生成反応の触媒開発を目指し10族遷移金属錯体に焦点をあてて検討した。その結果、ケイ素-10族遷移金属錯体の化学が予想を超えた多様性を持つことを示すとともに触媒開発に重要な知見を得ることに成功した。以下、主な成果を列挙する。・三座型ヒドロシラン(2-SiH_3C_6H_4)_2siH_2と10族遷移金属錯体との反応が、金属の種類や配位子の立体的影響に応じた多様性を示すことを明らかにし、多数の新規シリル錯体を単離し、構造を明らかにした。ニッケル錯体との反応においては、溶液中では四価ニッケルヒドリド構造を、結晶中では二価η^<2->(Si-H)Ni構造を有する世界初の錯体を単離し、X線構造解析や理論科学計算により構造を明らかにした。・二座型ヒドロシラン1,2-C6_H_4(SiMe_2H)(SiH_3)とパラジウム錯=体との反応において、世界初となる5つのケイ素原子が結合したパラジウム中心を含み、5価ともいえる形式酸化数を有する三核および四核パラジウム錯体の単離・構造解析に成功した。・二座型ヒドロシランと白金錯体との反応において、前例の無い反応によりシクロジシロキサン構造を有する二核白金錯体が生成することを見出した。・二座及び三座型ヒドロシランと10族遷移金属のホスフィン錯体との反応においては、ホスフィン配位子及びヒドロシランの立体的効果が反応に極めて大きく影響し、立体障害が小さい場合には複核錯体や高形式酸化数錯体が容易に生成することを明らかにした。一方、立体障害が大きい場合にはケイ素一ケイ素結合生成反応が進行しやすいことを見出し、触媒開発に重要な知見を得た。1、三座型ヒドロシラン(2-SiH_3C_6H_4)_2SiH_2を用いたケイ素-10族遷移金属錯体の合成三座型の標記ヒドロシランと0価10族遷移金属錯体との反応を検討した。ニッケル錆体Ni(PEt_3)_2、(Et_2PCH_2CH_2PEt_2)との反応において、溶液中および結晶中で異なる構造を示す興味深いシリルニッケル錯体が生成することを見出した。この錯体は単結晶X線構造解析により、結晶中ではη^2-(Si-H)Ni構造を持つ初めての例となるビス(シリル)η^2-(Si-H)ニッケル錯体であることが明らかとなった。一方、溶液中では、温度可変多核NMRおよび理論計算により4価Ni-H構造を持つ初めての例となるトリス(シリル)ヒドリドニッケル錯体であることを明らかにした(これらの成果はJ.Am.Chem.Soc.誌に投稿中)。一方、ホスフィン配位子をより嵩高いものにした場合、ヒドロシランの分子内反応によりSi-Si結合がニッケル錯体上で形成されることを明らかにした。2、三核ヘキサシリルパラジウム錯体の反応性の解明三核ヘキサシリルパラジウム錯体の大量合成を行い、ヒドロシランとの反応について検討を開始した。1,2-C_6H_4(SiH_3)_2との反応でテトラシリルパラジウム錯体の生成が確認し、さらに詳細を検討中である。

3、非対称二座型ヒドロシラン1,2-C_6H_4(SiH_3)(SiMe_2H)と10族遷移金属錯体との反応性の解明Ni錯体触媒による1,2-C_6H_4(SiH_3)(SiMe_2H)の脱水素2量化反応を検討し、生成物の構造を各種スペクトル解析により同定を試み、さらにX線構造解析を検討中である。また、白金錯体との反応では、μ-シリレン架橋2量体が容易に生成することを見出した。さらにこの2量体の反応性を検討したところ、わずかな水が存在すると4員環ジシロキサン構造をもつ白金錯体が生成することが分かった。1.非対称二座型ヒドロシラン1,2-C_6H_4(SiH_3)(SiMe_2H)と10族遷移金属錯体との反応性の解明標記ヒドロシランと白金錯体Pt(dmpe)(PEt_3)_2(dmpe=Me_2PCH_2CH_2PMe_2)との反応により生成するμ・シリレン架橋二核四価白金錯体の反応性を検討した。この錯体は溶液中では容易に単核二価白金錯体[{1,2-C_6H_4(SiH_2)(SiMe_2)]}Pt(dmpe)]に解離し、二核錯体との間に平衡が存在する。この平衡混合物を60°C以上に加熱すると^<31>P-NMRにおいて4種類の異なるシグナルを与える新規複核錯体が生成することを見出した。この錯体は単結晶X線構造解析により、前例の無いμ・シリレン架橋二核三価白金錯体であることが分かった。2.三座型ヒドロシラン(2-SiH_3C_6H_4)_2SiH_2を用いたケイ素-10族遷移金属錯体の合成標記ヒドロシランとNi(R_2PCH_2CH_2PR_2)(PEt_3)_2との反応では、ホスフィン配位子上の置換基Rがエチル基の場合四価シリルニッケル錯体が生成し、嵩高いシクロヘキシル基の場合にはヒドロシランの分子内Si-Si結合生成が進行する。そこでこの置換基の効果をさらに詳細に検討した。Ni(PEt_3)_4との反応では-50°C以下で四価錯体が生成した。この錯体に-50°Cでdmpeを反応させると速やかにホスフィン配位子の交換が起こり四価構造は維持された。一方dcpe(=Cy_2PCH_2CH_2PCy_2,Cy=シクロヘキシル)を反応させた場合には、dcpeを持つ四価錯体は観測されず、ホスフィン配位子の交換が起こるとともにSi-Si結合を持つ二価錯体の生成が確認された。この結果は、嵩高いホスフィン配位子が立体効果により四価錯体上でのSi-Si結合生成を促進させることを示唆している。本年度は、3つの課題を主要課題として検討を開始したが、特に「非対称二座型ヒドロシラン1,2-C_6H_4(SiH_3)(SiMe_2H)1と10族遷移金属錯体との反応性の解明および分子間脱水素カップリング反応」において興味深い結果が得られたため、この課題に重点をおいて検討した。ヒドロシラン1と0価パラジウム錯体とを1:1の比で室温で反応させると、予想された{1,2-C_6H_4(SiH_2)(SiMe_2)}Pd^<II>(R_2PCH_2CH_2PR_2) (2a:R=Me, 2b:R=Et)を与えた。この錯体の熱的反応性はホスフィン配位子の立体的な嵩高さに大きく依存し、2bは溶液中160°Cに加熱しても安定であったが、2aは、90°C程度で反応しSi-Si結合生成を伴う脱水素二量化が進行し二核パラジウム(II)錯体が高収率で生成した。これまで類似の10族遷移金属錯体では同様の現象は見いだされていない。
膵幹/前駆細胞の同定、及び多角的解析による生理的・病的意義の解明

膵臓における膵β細胞への分化機構の解明は、患者数が増加の一途を辿っている糖尿病の様々な病態の解明や治療法の開発に繋がることが期待されるが、膵組織特異的幹/前駆細胞(膵幹/前駆細胞)の明確な同定には未だ至っていない。本研究では、高い増殖能を指標に申請者が単離・同定に成功したマウス新生仔膵由来の膵幹/前駆細胞候補細胞を用い、その細胞の分子レベルでの多角的解析及び膵β細胞への分化能の評価を通して、分化機構の解明を目指す。平成22年度は、膵幹/前駆細胞候補細胞の膵β細胞への分化能を評価する目的で、in virtoでの分化誘導を試みた。細胞間接着の変化や様々な液性因子により、インスリン顆粒形成を示唆するジチゾン染色性を認めるようになった。また、インスリン生成の指標となるc-peptideの抗体に対する染色性も示した。さらに、in vitroで膵β細胞へと分化誘導した細胞をストレプトゾシン(STZ)誘発性糖尿病モデルマウスの腎被膜下に移植したところ、一過性ではあるが、血糖値の改善を認めた。これらの結果は、膵幹/前駆細胞候補細胞の膵β細胞への分化能を示唆するものである。この他、マウス成体膵における膵幹/前駆細胞候補細胞の有無について評価した。新生仔膵と同様の細胞表面抗原とフローサイトメーターを用いた解析から、マウス成体膵にも、数は少ないながら類似の細胞が存在することが確認された。免疫組織染色により、成体膵においても、膵幹/前駆細胞候補細胞は新生仔膵と類似した局在を示すことが明らかとなった。現在,in vitroあるいはin vivoで、より効率的に膵β細胞へ分化させる条件を検討中である。より良い分化誘導系の確立は、iPS細胞から分化させた膵β細胞による細胞移植治療や、薬剤等による内因性の膵β細胞分化誘導治療の前提となる、膵β細胞分化機構の解明に繋がることが期待される。膵臓における膵β細胞への分化機構の解明は、患者数が増加の一途を辿つている糖尿病の様々な病態の解明や治療法の開発に繋がることが期待されるが、膵組織特異的幹/前駆細胞(膵幹/前駆細胞)の明確な同定には未だ至っていない。本研究では、高い増殖能を指標に申請者が単離・同定に成功したマウス新生仔膵由来の膵幹/前駆細胞候補細胞を用い、その細胞の分子レベルでの多角的解析及び膵β細胞への分化の評価を通して、分化機構の解明を目指す。平成21年度はまず、膵幹/前駆細胞候補細胞の膵β細胞分化段階を検討する目的で、GeneChipシステムのマイクロアレイやRT-PCRを用い、膵β細胞特異的に発現する遺伝子の発現状態を検討した。これらの知見は単に分化段階の評価になるだけでなく、今後、in vitroでの膵β細胞への分化誘導を試みる上で有用な情報となり得るものである。一方、in vivoにおいては、膵幹/前駆細胞候補細胞から膵β細胞への分化誘導を試みた。糖尿病モデル(STZ投与)マウスの腎被膜下に膵幹/前駆細胞候補細胞を移植し、血糖値および免疫組織染色により評価した。in vivoでの分化誘導では様々な血中因子による膵β細胞分化が期待される。従って、STZマウスの他、野生型をはじめとした様々なマウスで膵β細胞への分化誘導を試みており、引き続き検討を行っている。この他、膵幹/前駆細胞候補細胞の生理的・病的意義を評価する目的で、糖尿病モデルマウス膵における膵幹/前駆細胞候補細胞の有無および局在を検討した。評価は免疫組織染色で行い、膵幹/前駆細胞候補細胞の分離・同定に用いた細胞表面マーカーに対する抗体を使用した。糖尿病モデルマウスにおいて野生型と同様に膵幹/前駆細胞候補細胞が存在するか否かは、今後、薬剤などによる内因性の膵β細胞分化誘導を目指す上で、その前提となる非常に重要な知見となる。

免疫組織染色により、成体膵においても、膵幹/前駆細胞候補細胞は新生仔膵と類似した局在を示すことが明らかとなった。現在,in vitroあるいはin vivoで、より効率的に膵β細胞へ分化させる条件を検討中である。より良い分化誘導系の確立は、iPS細胞から分化させた膵β細胞による細胞移植治療や、薬剤等による内因性の膵β細胞分化誘導治療の前提となる、膵β細胞分化機構の解明に繋がることが期待される。
歯根膜オキシタラン線維の機能的特性の解明－眼球毛様体小帯との比較解析－

本研究課題は歯根膜を擬似した細胞培養系を用いて歯根膜線維芽細胞軸と太くなったオキシタラン線維のなす角度を明らかにし、機能的な歯根膜オキシタラン線維を構成するために不可欠な微細線維関連分子の中からFibrillin-1の沈着に関与すると思われる分子を同定することが研究目的である。最終年度はこれまで行ってきた微細線維関連分子であるFibulin-5,MAGP-1,LTBP-2の発現抑制実験を行い、昨年度まで得られた結果の再現性を確認した。眼球無色素毛様体上皮細胞はLTBP-2の発現にともないFibrillin-1の沈着を誘導すること、Fibulin-5は全過程において発現がみとめられないこと、MAGP-1はFibrillin-1と共存することを確認した。一方、歯根膜線維芽細胞では、LTBP-2はFibrillin-1の沈着に有意な影響は認められず、Fibulin-5は共存するとともにFibrillin-1の沈着に不可欠であることを確認した。歯根膜線維芽細胞の長軸とFibrillin-1陽性オキシタラン線維の角度もやく80度に収束することも確認できた。これにより機能的オキシタラン線維の形成に必要な分子の候補として歯根膜オキシタラン線維と眼球毛様体オキシタラン線維では発現時期から異なる分子が貢献している可能性が示唆される。特に、歯根膜オキシタランには、MAGP-1が比較的後期に発現し、オキシタラン線維の成熟に関与する可能性がある。歯根膜と目のオキシタラン線維の構成分子の解析を通して機能的な歯根膜オキシタラン線維の形成に関与する分子の同定を目指している。本年度は生化学的分析と形態学的分析により研究を実施した。1.生化学的分析オキシタラン線維の架橋酵素トランスグルタミナーゼに関して、ウェスタンブロット法により非伸展群、伸展群ともにその培養細胞層への沈着が確認された。また、オキシタラン線維の構成分子であるFibrillin-1とFibrillin-2について、歯根膜線維芽細胞ではその構成比率はほぼ同じであるのに対し、目の無色素毛様体上皮細胞では、初期にFibrillin-1の発現が優位で、線維の成熟につれてFibrillin-2の発現および沈着の増加傾向が認められた。MAGP-1に関しては、歯根間線維芽細胞ではFibrillin-1陽性オキシタラン線維に共在するのに対し、目の無色素毛様体上皮細胞ではFibrillin-1陽性オキシタラン線維とは独立して成長する傾向が認められた。Fibulin-5に関しては、歯根膜線維芽細胞ではMAGP-1同様、オキシタラン線維に共在傾向が見られ、目の無色素毛様体上皮細胞では少なくとも培養3週目まではその発現が観察されなかった。LTBP-2に関しては、歯根膜細胞では染色条件が線維の成熟に比例してその沈着が観察できたが、目の無色素毛様体上皮細胞では染色性が低く現在解析中である。2.形態学的解析伸展軸とオキシタラン線維のアングル解析にあたり、それぞれが細胞長軸とのなす角度を測定した。伸展軸と細胞長軸はほぼ直行した。また、オキシタラン線維と細胞長軸はほぼ直行する傾向がみられた。これにより、伸展軸とオキシタランは同方向に再配列すると考えられた。これらの傾向は非伸展群よりも伸展群に顕著であった。歯根膜線維芽細胞と目の無色素毛様体上皮細胞の発現分子の同定とともにその発現および沈着傾向がおおむね把握できたため。歯根膜と眼球のオキシタラン線維の構成分子の解析を通して機能的なオキシタラン線維の形成に関与する分子の同定を目指している。本年度も平成27年度から引き続き、生化学的分析と形態学的分析により研究を実施した。1.生化学的分析:前年度からの課題であったLTBP-2の検出条件の改善について、歯根膜線維芽細胞の培養細胞層からの抽出は高分子画分をカットすることによりクリアにウェスタンブロットで検出する条件が確立できた。その結果、歯根膜線維芽細胞の培養細胞層では培養4週以降のオキシタラン線維の線維束増大に伴い、半定量的解析で増加傾向が顕著に認められた。一方、眼球無色素毛様体上皮細胞の細胞層からは歯根膜の培養層よりも早期の段階で増加傾向が認められ、歯根膜線維芽細胞に比べオキシタラン線維の形成に向けたfibrillinの初期の沈着機構に役割があることが示唆された。その機能解明のためには、今後MAGP-1とともにノックダウンにより機能解析を行う必要がある。2.形態学的解析:伸展軸と線維束を構成するオキシタラン線維のアングル解析により、前年度までに歯根膜線維芽細胞で、細胞の長軸にほぼ垂直に線維が再配列することが示唆されていたが、詳細な解析により約80度にその値が収束することが明らかになった。一方、眼球無色素上皮細胞では、生体ではその方向性が一定であるにもかかわらず、細胞培養系においては上皮細胞とオキシタラン線維の配向にその規則性は認められなかった。引き続き、詳細な解析が必要である。歯根膜線維芽細胞と目の毛様体無色素上皮細胞の発現分子の同定とともにその相違が明らかとなってきたため。歯根膜オキシタラン線維と眼球オキシタラン線維の構成分子の解析を通して、機能的オキシタラン線維の形成に重要な役割を果たす分子を同定することを目的としている。

平成29年度も平成28年度から引き続き、生化学的分析と組織学的分析を並行して行い、相互に照会しつつ解析を行った。1.生化学的解析:LTBP-2の検出条件が確立できたことにより、眼球無色素毛様体上皮細胞層でのLTBP-2の早期発現の傾向が裏付けられ、LTBP-2がfibrillin-1の沈着、すなわちオキシタラン線維の初期形成に必須であることが明らかとなった。一方、歯根膜線維芽細胞ではLTBP-2はその発現傾向からはfibrillin-1の沈着には有意な影響を及ぼさないことが明らかとなったことから、歯根膜オキシタラン線維は眼球オキシタラン線維と比較してその形成に影響を及ぼす主要分子としてFibulin-5であることが示唆されている。また、MAGP-1は歯根膜線維芽細胞の形成するオキシタラン線維では後期に共在し、眼球無色素毛様体上皮細胞の形成するオキシタラン線維では一部が共在することから、むしろ後期の成熟過程に関与することが示唆された。2.形態学的解析:細胞長軸とオキシタラン線維との関係は、歯根膜線維芽細胞では約80度に収束することが確認された。眼球無色素毛様体上皮細胞ではランダムな配列で規則的な傾向は観察されなかった。また、生化学的解析と並行して行った免疫染色では、眼球無色素毛様体上皮細胞では、Fibulin-5は観察されず、MAGP-1およびLTBP-2は、その一部がfibrillin-1と共在することが観察された。歯根膜線維芽細胞と眼球毛様体上皮細胞に及ぼすFibulin-5, MAGP-1, LTBP-2の影響結果の再現性を確認するための追加実験を行う時間が必要である。本研究課題は歯根膜を擬似した細胞培養系を用いて歯根膜線維芽細胞軸と太くなったオキシタラン線維のなす角度を明らかにし、機能的な歯根膜オキシタラン線維を構成するために不可欠な微細線維関連分子の中からFibrillin-1の沈着に関与すると思われる分子を同定することが研究目的である。最終年度はこれまで行ってきた微細線維関連分子であるFibulin-5,MAGP-1,LTBP-2の発現抑制実験を行い、昨年度まで得られた結果の再現性を確認した。眼球無色素毛様体上皮細胞はLTBP-2の発現にともないFibrillin-1の沈着を誘導すること、Fibulin-5は全過程において発現がみとめられないこと、MAGP-1はFibrillin-1と共存することを確認した。一方、歯根膜線維芽細胞では、LTBP-2はFibrillin-1の沈着に有意な影響は認められず、Fibulin-5は共存するとともにFibrillin-1の沈着に不可欠であることを確認した。歯根膜線維芽細胞の長軸とFibrillin-1陽性オキシタラン線維の角度もやく80度に収束することも確認できた。これにより機能的オキシタラン線維の形成に必要な分子の候補として歯根膜オキシタラン線維と眼球毛様体オキシタラン線維では発現時期から異なる分子が貢献している可能性が示唆される。
造血幹細胞・前駆細胞ニッチの形成を調節する分子基盤の解明

骨髄に存在する造血幹細胞・前駆細胞の維持に必須の微小環境(ニッチ)であるCAR細胞(ケモカインCXCL12を高発現する細網細胞)に着目し,その形成を調節する分子基盤を解明するために,CAR細胞特異的な遺伝子に注目し,その役割を明らかにすることを目的として研究を行った.その結果,マイクロアレイやRT-PCR法によりCAR細胞特異的に発現する遺伝子のうちCAR細胞の形成およびニッチとしての機能に関与する可能性のある分子が複数同定された.現在は同定した複数の遺伝子について欠損マウスの作成を行い,その表現型の解析中である.造血幹細胞・前駆細胞は骨髄に存在するニッチ(niche)と呼ばれる特殊な微小環境によって維持されていると考えられており,私たちはケモカインCXCL12を高発現する細網細胞(CAR細胞)が,ニッチを構成する特別な間葉系前駆細胞であることを証明した.この知見により,造血・免疫系形成に必須のCAR細胞の形成機構の解明は,免疫系形成の理解のために重要な問題となった.そこで本研究ではCAR細胞の形成を調節する分子基盤を解明するために,CAR細胞特異的な遺伝子に注目し,その役割を明らかにすることを目的として研究を行い,以下のような成果を得た.・CAR細胞の形成および機能を調節する分子機構の解明CXCL12/GFPノックインマウスを用いてCAR細胞と,胎生期の肢芽間充織細胞や,骨芽細胞などの他の間葉系細胞での遺伝子の発現量を比較を行うに先立ち,細胞外マトリクスを除去する手法や骨芽細胞特異的細胞表面マーカーを検討すること等で骨芽細胞をより純化する方法を開発した.そして純化したCAR細胞と肢芽間充織細胞や骨芽細胞からmRNAを抽出し,マイクロアレイやRT-PCR法により発現遺伝子の比較解析を行い,CAR細胞特異的に発現する遺伝子のうちCAR細胞の形成およびニッチとしての機能に関与する可能性のある分子を複数同定した.現在は同定した複数の遺伝子について、欠損マウスの作成を行い、その表現型の解析中である.・CAR細胞の培養による解析CAR細胞の自己複製能や多分化能について解析するためにはシングルセルレベルでCAR細胞を培養する系の確立が重要であったがCAR細胞を蛍光細胞分離装置を用いて分離すると,従来の骨髄細胞の培養条件ではほとんど培養することができなかった.そこでCAR細胞に至適な培養条件の検討を行い,少ない頻度ながらシングルセルレベルでCAR細胞を培養する系が構築されつつある.骨髄に存在する造血幹細胞・前駆細胞の維持に必須の微小環境(ニッチ)であるCAR細胞(ケモカインCXCL12を高発現する細網細胞)に着目し,その形成を調節する分子基盤を解明するために,CAR細胞特異的な遺伝子に注目し,その役割を明らかにすることを目的として研究を行った.その結果,マイクロアレイやRT-PCR法によりCAR細胞特異的に発現する遺伝子のうちCAR細胞の形成およびニッチとしての機能に関与する可能性のある分子が複数同定された.現在は同定した複数の遺伝子について欠損マウスの作成を行い,その表現型の解析中である.造血幹細胞・前駆細胞は骨髄に存在するニッチ(niche)と呼ばれる特殊な微小環境によって維持されていると考えられており,私たちはケモカインCXCL12を高発現する細網細胞(CAR細胞)が,ニッチを構成する特別な間葉系前駆細胞であることを証明した.この知見により,造血・免疫系形成に必須のCAR細胞の形成機構の解明は,免疫系形成の理解のために重要な問題となった.そこで本研究ではCAR細胞の形成を調節する分子基盤を解明するために,CAR細胞特異的な遺伝子に注目し,その役割を明らかにすることを目的として研究を行い,本年度は以下のような成果を得た.・CAR細胞の形成および機能を調節する分子機構の解明CXCL12/GFPノックインマウスを用いてCAR細胞と,胎生期の肢芽間充織細胞や,骨芽細胞などの他の間葉系細胞での遺伝子の発現量を比較を行うに先立ち,細胞外マトリクスを除去する手法や骨芽細胞特異的細胞表面マーカーを検討すること等で骨芽細胞をより純化する方法を開発した.そして純化したCAR細胞と肢芽間充織細胞や骨芽細胞からmRNAを抽出し,マイクロアレイやRT-PCR法により発現遺伝子の比較解析を行い,CAR細胞特異的に発現する遺伝子のうちCAR細胞の形成およびニッチとしての機能に関与する可能性のある分子を複数同定した.・CAR細胞の培養による解析CAR細胞の自己複製能や多分化能について解析するためにはシングルセルレベルでCAR細胞を培養する系の確立が重要であったがCAR細胞を蛍光細胞分離装置を用いて分離すると,従来の骨髄細胞の培養条件ではほとんど培養することができなかった.そこでCAR細胞に至適な培養条件の検討を行い,少ない頻度ながらシングルセルレベルでCAR細胞を培養する系が構築されつつある.おおむね申請時の研究計画に沿って研究が進行している.特にCAR細胞

特異的に発現する遺伝子のうちCAR細胞の形成およびニッチとしての機能に関与する可能性のある分子を複数同定できたことで,次年度それらの分子の機能を明らかにするための研究へと順調に推移している.またシングルセルレベルでのCAR細胞の培養系が確立されつつあることで,CAR細胞の間葉系前駆細胞としての機能の解明に向けて着実に前進している.前年度に同定されたCAR細胞特異的遺伝子のうち,必須の機能が期待できる転写因子やシグナル受容体等の遺伝子については,CXCL12-GFPノックインマウス由来の胎児線維芽細胞や胎児間葉系細胞から樹立されたCXCL12を発現しない細胞株であるNIH/3T3に強制発現させ,CXCL12や骨芽細胞・脂肪細胞特異的遺伝子の発現を誘導するか否かを明らかにする.これらの遺伝子発現を誘導する遺伝子については,遺伝子欠損マウスを作製し,そのマウスのCAR細胞の形成や造血・免疫細胞のニッチとしての機能について解析する.研究計画を遂行するため,主に実験動物の購入や,抗体やサイトカイン等の試薬,プラスチックディッシュ等の消耗品の購入に使用する.また一部研究費は,申請者が学会等に参加するために適正に使用する.
反応性プラズマ流の機能制御による環境汚染物質の浄化

本研究では、電離や解離等の化学反応を伴う反応性プラズマ流の機能性を熱流動場や電磁場と関連づけて制御することにより、地球環境汚染物質の分解や浄化のための基盤技術を確立するために、以下の成果を得た。1.反応速度係数が全く異なる電離と解離反応が共存するアルゴン-窒素非平衡高周波誘導プラズマに関して、7種の化学種の生成・消滅を考慮した多成分モデルによる濃度場および熱流動場解析のための基礎式を新たに提示した。数値シミュレーションにより、窒素原子、窒素原子イオン、窒素分子イオン等の反応化学種の分布は、温度分布に対応するばかりでなく、再循環領域の存在の有無、あるいは、窒素を注入する位置に非常に影響を受けることが明らかになった。2.高周波誘導非平衡アルゴンプラズマに二次ガスとしてヘリウムを注入した場合、注入位置や注入ガイド長さによるヘリウム濃度分布とプラズマ面積およびプラズマ温度分布との相関を実験的に明らかにした。3.非平衡アルゴンプラズマジェット二次ガスとしてヘリウムと反応性窒素を注入した場合、それらの濃度分布と熱流体力学特性およびプラズマパラメータとの相関を明らかにし、特に化学反応過程の影響も検討した。4.溶融灰から高周波誘導プラズマ処理により蒸発・分解と凝縮プロセスより、鉛や亜鉛を回収する技術を確立した。以上、14より環境汚染物質を分解・浄化するには、温度場に強く依存する化学反応を精密に制御することが重要であることを指摘した。本研究では、化学反応を伴うプラズマ流の機能性をマクロおよびミクロの両面から制御することにより地球環境汚染物質の浄化のための基盤技術を確立するために、以下につき実施し、途中成果を得た。1.非平衡アルゴンプラズマジェットおよび高周波誘導非平衡アルゴンプラズマに不活性ヘリウムガスと反応性窒素ガスを混入することによる磁場下での重粒子速度や温度、プラズマパラメータおよび荷電粒子の輸送係数の変化を実験的に明らかにした。特に、磁場下でのヘリウムや窒素の混合・拡散過程と化学反応の有無によるプラズマ特性の被制御性との相関をミクロな観点から明らかにし、化学反応と強く関係している機能性制御の重要性を指摘した。2.反応速度係数の全く異なる電離-再結合および解離-再結合が共存する非平衡高周波誘導窒素プラズマの電磁熱流動解析のための基礎式を誘導した。熱非平衡性を考慮するために二温度モデルを採用し、窒素分子、窒素原子、電子の化学種の数密度を決定するための電離および解離反応式を構成方程式として加え、多成分のモデルの提示をした。現在、スーパーコンピュータを用いて多成分モデルと二温度モデルのハイブリッド化による数値シミュレーション用プログラムコードを作成中である。特に、温度の函数である反応速度係数の取り扱いが困難であることが判明している。
耐糖能障害は悪性新生物罹患の危険因子となりうるか、舟形町疫学研究

耐糖能と悪性新生物発症の関連について検討した。舟形町全住民対象の糖尿病検診の4コホートを対象に悪性新生物と耐糖能との関係をがん登録事業の届出票による悪性新生物発症調査を行い、発症をエンドポイントとして、耐糖能3群について検討した。追跡しえた検診者総数は3984名(男性1779,女性2205)、受診時年齢・男性55.1歳±11.7SD,女性54.1歳±12.8。平均観察期間は164.2±61.7ヶ月、登録がん発症は414例。総悪性新生物発症はNGT群に対しDM群では有意差あり(p=0.0489 Logrank)。耐糖能障害は悪性新生物発症の危険因子であることが示唆された。山形県舟形町での糖尿病検診の3つのコホート(第1コホート(1990-1992年受検者)、第2コホート(1995-1997年受検者)および第3コホート(2000年-2002年))を対象に悪性新生物発症の有無について調査した。対象者は第1コホートで2534名、第2コホートで2013名おり、約1000名が重複するが、総勢約3500名の対象者となる0アンケートの郵送による調査を検討したが、回収率が低かった場合、本研究の精度の低下が予想されるため、山形県がん登録事業への照会を行った。山形県がん登録事業は1974年から開始されて30数年を経過しているが、1990年以来高水準の登録精度を維持しており、医療機関からの届出票による登録率は全県で約80%である。山形大学医学部倫理委員会の承認を得て、このがん登録事業に登録者照会を行い、舟形町糖尿病検診受検者の悪性新生物発症調査を行っている。現在照合作業中である。他方、食事から摂取される脂肪酸にはリノール酸を代表とするω6系と,エイコサペンタエン酸を代表とするω3系に大別されるが、ω6系の発癌促進効果、およびω3系の発癌抑制効果との関連も指摘されている。血清保存に同意の得られた検診者保存血清を用いて、脂肪酸分画の測定と空腹時血清インスリン濃度の測定を行った。すでに得られている耐糖能の情報とあわせて解析に用いることを検討中である。山形県舟形町での糖尿病検診の3つのコホート(第1コホート(1990-1992年受検者)、第2コホート(1995-1997年受検者)および第3コホート(2000年-2002年))を対象に悪性新生物発症の有無について調査を行った。対象者は第1コホートで2534名、第2コホートで2013名おり、約1000名が重複するが、総勢約3500名の対象者について山形県がん登録事業への照会を行った。山形大学医学部倫理委員会の承認を得て、このがん登録事業に登録者照会を行い、舟形町糖尿病検診受検者の悪性新生物発症調査を行い、照合結果が得られた。そのうち不明部分については可能な限り発症時に受療した医療機関にそのときの病状、症状を文書にて問い会わせ中であるが、情報が不十分なため対象医療機関に直接出向き診断の不明点を解決することも検討している。他方、食事から摂取される脂肪酸のうちリノール酸を代表とするω6系と,エイコサペンタエン酸を代表とするω3系についての測定結果と悪性新生物の発症状況との関連を検索中である。これらをすべて併せてすでに得られている耐糖能の情報とあわせて解析に用いる予定である。対象者は第1コホート第3コホート総勢約3500名の対象者について山形県がん登録事業への照会を行った。

山形大学医学部倫理委員会の承認を得て、このがん登録事業に登録者照会を行い、舟形町糖尿病検診受検者の悪性新生物発症調査を行い、照合結果が得られ、解析中である。他方、血栓症・出血性疾患・動脈硬化症等の診断・予防の指標になりうるともされる血清脂肪酸分画比と耐糖能状態との関係について比較検討した。糖尿病検診受診者1815人の脂肪酸分画(ジホモ-γ-リノレン酸、アラキドン酸(AA)、エイコサペンタエン酸(EPA)、ドコサヘキサエン酸(DHA))を測定し、耐糖能状況と比較した。EPA/AA比は正常型群(平均0.534)に比べ、境界型(0.594)および糖尿病型(0.613)は有意に高値(それぞれp=0.001,p=0.009)。ω3/ω6比(EPA-DHA/ジホモ-γ-リノレン酸・AA)は正常型群(1.10)に比し境界型糖尿病型ともに有意に高値(1.20,1.22,p<0.001,p=0.004)であった。予想に反して、糖尿病群、境界型群で正常型群に比してEPA/AA比・ω3/ω6比は高かった。
リン酸オクタカルシウム・コラーゲン複合体を基盤とした高機能骨再生材料の創製

種々のリン酸オクタカルシウム(OCP)・コラーゲン複合体(OCP/Col)を用いてその骨再生能について検討し、(1)OCP/Colは細胞の増殖や接着を促進し、(2)小型動物の埋入試験でOCPの含有量に依存して骨再生能が向上し、生じた新生骨の骨質は経時的に増強し、正常骨組織に匹敵する力学特性を示すこと、(3)大型動物での種々の埋入試験によってその十分な骨再生能を確認し、これら一連の成果によって世界初のOCP/Colを用いた臨床研究を実現するに到った。まず研究実施計画に基づいて合成OCP及びブタ皮膚由来アテロコラーゲンから、OCP/Col配合比(OCP/collagen比を23:77から83:17)、OCP結晶の微小構造を改変した様々な改変型OCP/Colを作製した.次にそれらの一部を用いてOCP/ColあるいはOCPをコーティングしたプレート上で、マウス骨髄由来間質細胞株ST-2細胞の接着能・増殖能を14日まで解析した結果、OCP/ColはOCP単独と比較してその量に関わらずST-2細胞の増殖や接着を促進すること、結晶学的解析でOCP/Col中のOCPはコラーゲンの存在にも拘らずアパタイトに転換する傾向が認められた。そして小型動物(ラット、マウス)を用いた生物学的解析ではOCP結晶の微小構造が結晶表面の細胞接着や骨再生能を制御することやOCP/Colの骨再生能はOCPの含有量に依存して向上(OCP/collagen比83:17において12週で64%の骨再生率)することを明らかにした。これらの成果は英文専門誌に掲載されるとともにシンポジウム講演(「リン酸オクタカルシウム・コラーゲン複合体による骨再生」:第30回日本バイオマテリアル学会大会、2008年11月)等において学会発表を行った。その他、萎縮歯槽骨の骨造成を念頭にメカニカルストレスの影響を低減し効果的な骨再生を図る除圧支持体を考案し特許出願(骨形成用キットおよび骨形成治具嵩上げリング:特願2008-202549)を行った。昨年度までの研究で小動物においては周囲を骨に囲まれた骨欠損部におけるリン酸オクタカルシウム・コラーゲン複合体(OCP/Col)の有効性が確認されたため、本年度は(1)小動物におけるOCP/Colによる骨造成(骨を盛り上げる)の可能性、(2)大型動物(イヌ)での骨欠損部における骨再生能を評価・検討した。(1)始めに厚さの異なるOCP/Colをラット頭頂骨骨膜下に埋入し,術後412週後に摘出した.厚い試料(3mm厚)では埋入後早期から試料辺縁に多数の酒石酸耐性酸フォスファターゼ(TRAP)陽性多核巨細胞が多数観察され、OCP/Colの吸収が著明で新生骨の形成は少なかった。一方、薄い試料(1mm厚)ではTRAP陽性多核巨細胞は少なく,新生骨の形成が観察されたことから,OCP/Colによる骨造成には周囲のメカニカルストレスの関与が示唆された(Suzuki Y,et al.J Dent Res 88 : 1107-12. 2009)。そこでOCP/Colを骨膜下に埋入する際にOCP/Col周囲を高分子材料PTFEリングで囲むことでメカニカルストレスの緩和を図ったもの(徐圧群)についての骨再生を検討した。徐圧群では埋入12週後に新生骨の造成を確認することができ、メカニカルストレスの緩和によってOCP/Colによる骨造成の可能性が示唆された(Matsui A,etal.Tissue Eng Part A 16 : 139-51, 2010)。本年度は1.小動物骨欠損モデルにおけるOCP/Col埋入で生じた新生骨の骨質評価、2.臨床応用を目指しヒト顎裂を模した大型動物の顎裂モデルにおける骨再生能について検討した。1.ラット頭蓋冠に規格化骨欠損を作製後、同部にOCP/Colを埋入し術後4、12週に生じた新生骨を硬度測定、力学試験(靭性、弾性)、X線学的解析、組織学的に検索した。硬度測定試験結果は力学試験やX線学的解析と相関し、新生骨の骨質は経時的に増強し、組織学的には成熟した骨基質を認めた。術後12週では正常骨組織に匹敵する硬度や力学特性を示した。(Masuda T, et al.,Tissue Eng Part C16,2010)2.OCP/Colあるいはコラーゲンを成犬顎裂モデルに埋入し術後4ヶ月で肉眼的、X線学的、組織学的に骨再生能について検討を加えた。肉眼的にはOCP/Colを埋入した歯槽部は顕著に造成され、同部はX線不透過像を示し既存骨と欠損部の境界は不明瞭であった。

組織学的には欠損部は新生骨で満たされ既存骨と骨架橋がなされた。一方、コラーゲン埋入群は肉眼的に陥凹した歯槽部を呈し、主として線維性結合組織で満たされ、新生骨は骨欠損辺縁に少量認めるのみであった。従って成犬顎裂モデルにOCP/Colを埋入すると、同部は明確に骨によって修復されることが示された。(Matsui K, et al.,Int J Oral Maxillofac Surg 39,2010)更に本研究の一連の成果を基にヒトを対象とした臨床研究(リン酸オクタカルシウム(OCP)・コラーゲン複合体による骨再生治療:鎌倉慎治、越後成志、鈴木治、松井桂子)を策定し、本学歯学研究科倫理専門委員会での研究計画実施許可を得、世界初のOCP/Colを用いた臨床研究を開始するに到った。
農地や森林の活用を視野に入れた高齢者の自主活動が介護予防に寄与できるか

本研究は、宮城県登米市の3地区(農地での活動用運動プログラム提案地区、森林での活動用運動プログラム提案地区、従来からの高齢者ボランティアリーダー研修会年3回実施地区)を対象として、中山間地の特性を生かし、農地や森林での活動を視野に入れた高齢者の自主的運動プログラムを検討した。農地での作業動作と作業者のインタビューから、作業は休憩を任意に取りながら、時に椅座位を多用して作業をしている実態が明らかになり、有酸素作業負荷はほとんどなく、中腰の姿勢による腰部の筋疲労を軽減することや、腰背部・大腿後面の柔軟性を高めておくことの必要性が示唆された。一方、森林での運動プログラムは、高齢者にとって軽度から中等度の運動強度であり、コースの設定を多様にすれば、高齢者の体力水準に応じたプログラムの提供が可能となり、歩行運動の習慣化のきっかけとして利用できることが示唆された。その結果から、農作業時に実践できる運動プログラムや森林歩行に利用する竹杖を使った運動プログラムを提案した。研究対象地域の65歳以上住民から5分の1を無作為に抽出し実態調査を実施した。4,459人から回答が得られ(回収率95%)、そのうち有効な回答の得られた4,070人を平成18年に実施されたデータと比較分析した(有効回答86.7%)。その結果、介護サービスを受けている者の割合はやや増加していたものの、特定高齢者候補者(平成18年当初の選定基準による)の割合はわずかながら減る傾向がみられ、虚弱高齢者予備軍の増加が少なからず抑制された可能性が示唆された。市全体で取り組んできたポピュレーションアプローチにより、要支援・要介護者を水際で押さえ込む介護予防事業がそれなりに機能している可能性がみられたことから、本研究で対象とする3地区で養成・研修会に参加している高齢者ボランティアリーダーが接する機会が想定される65歳以上地域住民をリストアップし、高齢者ボランティアリーダーを通じて地域を行われる様々な健康づくり活動の効果を比較分析するためのベースラインならびにフォローアップ調査対象者を選定した。選定された1012人にベースライン調査を実施し926人から回答を得た。3地区のうち農作業型運動プログラム実施地区が、他の2地区(森林浴型運動プログラム実施地区と対照地区)に比べ年齢が高く、対照地区は他の2地区に比べ男性の割合が高いという差異はあるものの、概ね社会参加や健康度、生活機能ならびに生活体力等には差異はみられなかった。これら3地区のうち2地区において高齢者ボランティアリーダーに対する養成・研修会を通じて、本研究で提案する2つの運動プログラム創案に向けた講話と試案の実技指導を展開した。年度終盤に発生した東日本大震災により、運動プログラム作成にかかわる動作分析や運動量の測定は実施することが当面不可能となったことや、養成・研修会開催の目処がつかなくなったことから研究費の繰り越し申請を行い、次年度の実施に向けて計画を変更することになった。平成22年度末に発生した東日本大震災の影響で、高齢者ボランティアリーダー養成研修会の実施が当初の予定よりも3ヶ月ほど遅れた。そのため、2つの介入地区で作成された2種類の運動プログラムの試案については、作成し研修会参加高齢者との実践、地域での伝達支援を行うに留まり、農作業型運動プログラム試案の農作業時の動作内容や身体活動量の測定や、森林浴型運動プログラムの身体活動量の測定を断念した。地域での伝達支援については、高齢者ボランティアリーダーが指導を行う軽運動のプログラムのパンフレットならびにDVD映像などの教材を作成し提供した。また地域の集会所等にDVD映像などを投影する機器が設置されていないところが多いため、教材とともに機材を貸し出すように配慮した。この教材に基づき、運動指導を行うとともに、研修会で受講した講話の内容(低栄養予防、口腔ケアなど)について地域高齢者に対して伝達を行った高齢者ボランティアリーダーに対して、活動の状況等に関する個別ならびにグループインタビューを実施した。その結果、地域での自主的な活動を促進していくための方策について、複数のリーダーによるチーム編成で他の地域の活動に支援に入るなど、いくつかの有益な意見が提案され、これらの意見を集約し次年度の活動計画に反映することになった。また、平成22年度のベースライン調査を実施した3地区で、訪問面接によるフォローアップ調査を実施した。追跡可能だった対象者は885人であった。得られた調査結果から1年間の変化を分析した結果、各地区とも対象者の生活機能や生活体力などは同様に低下する傾向がみられたが、追跡期間と地区による有意な交互作用は認められなかった。

したがって、追跡1年間の変化からは各地区の介入プログラムを反映するような差異はみられなかった。これまでに作成された2種類の運動プログラムを、昨年度に引き続き、地域高齢者の実践や地域での伝達支援を年10回の講座と実践記録の配布回収により実施した。農作業型運動プログラム作成に参考とする農作業時の動作内容について、ビデオ撮影による動作姿勢の確認と実施者へのインタビューを行い、森林での運動量については、歩数計と携帯型呼気ガス分析機を用いて測定を行った。地域での伝達支援については、昨年度同様、軽運動のプログラムのパンフレットならびにDVD映像などの教材貸出とそれを投影する機材の貸し出しを行った。初年度にベースライン調査を実施した3地区(A地区:農地での活動用運動プログラム提案地区、F地区:森林での活動用運動プログラム提案地区、C地区:従来からの高齢者ボランティアリーダー研修会年3回実施地区)で、昨年度に引き続き、2回目のフォローアップ調査を実施した。分析対象者は、2年間追跡可能だった885人から3年間追跡可能だった対象者は841人と減少した。追跡1年目では、各地区ともに対象者の生活機能や生活体力などは同様に低下する傾向がみられたが、2年目も地区間で顕著な差は認められなかった。農地での作業動作と作業者のインタビューから、作業は休憩を任意に取りながら、時に椅座位を多用して作業をしている実態が明らかになり、有酸素作業負荷はほとんどなく、中腰の姿勢による腰部の筋疲労を軽減することや、腰背部・大腿後面の柔軟性を高めて置くことの必要性が示唆された。一方、森林での運動プログラムは、高齢者にとって軽度から中等度の運動強度であり、コースの設定を多様にすれば、高齢者の体力水準に応じたプログラムの提供が可能となり、歩行運動の習慣化のきっかけとして利用できることが示唆された。これらの結果をもとに、農作業時に実践できる運動プログラムや森林歩行に利用する竹杖を使った運動プログラムを提案した。東日本大震災により、研究対象地域の保健師や栄養士が被災者支援の業務等に忙殺され、本研究への協力を依頼できる状況が2011年3月中旬から6月下旬まで続いた。そのため、当初予定していた運動プログラムを実施した際の身体活動量の測定の実施を断念した。さらに、地域住民の中には震災により親族が被災した者も少なくなく、彼らの心情を斟酌して、介入プログラムの地域への伝達についてもあまり強く要請することを避けた。以上の理由により、当初の計画の3分の1程度が遂行できていない状況にある。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、平成22年度、23年度に遂行できなかった研究内容について平成24年度に内容を縮小して実施するよていである。また介入効果の分析には、震災による影響なども考慮して結果の考察を行う予定である。
エストロゲンで視床下部に発現する新しい蛋白質の機能解析

Differential display法を用いてラット性周期に関連して、エストロゲンにより視床下部に発現する遺伝子探査を行い、卵巣摘出ラット視床下部にエストロゲン投与により発現するcDNA(60bp PCR産物)を得ていた。またこのcDNA(ITE)をプローブとして、ラット性周期の各ステージの視床下部RNAをノーザンブロット法にて調べたところ、発情前期の午前に一過性に発現するmRNA(2.53kb)を同定していた。今回、このmRNAに対するcDNAの単離を試みた。(1)ラット発情前期(午前10時)の視床下部RNAよりcDNAライブラリーを作成し、60bpのcDNA(ITE)をプローブとしてスクリーニングを行った。いろいろなハイブリダイゼーション条件、wash条件にて10個のcDNAを得たが、いずれにおいてもノーザン解析において性周期に特異的発現変化はなく、また上記2.53kb mRNAに相当するものが単離できなかった。(2)60bpのcDNAシークエンスをもとに各種プライマー(12種)を合成し、3′RACE法にて発情前期午前10時に一過性に発現するcDNA単離を試みた。約20個のPCR産物をノーザン解析したが、目的とするcDNAは同定できなかった。現在、cDNAライブラリーの作製をやり直しており、再度2.53kb mRNAに対するcDNA単離を試みている。また、Suppression PCR法を用い、発情前期の視床下部に特異的に発現するcDNA単離を行っているところである。今後、目的とした遺伝子が得られ次第、リコンビナント蛋白質、モノクロナール抗体等を作製し、その機能の解明に進む予定である。
家族性高コレステロール血症の新規原因遺伝子の網羅的解析

LDL受容体変異が同定されたが、新規分子の同定には至らなかった。国際共同研究の結果、同様の41家系のうち、9家系において責任変異の同定に至ったが、やはり新規分子の同定には至らなかった。また劣性形式のFH家系に対して同様に解析を行ったが、LDL受容体に突然変異(c.1136G>A or p.Cys379Tyr)が確認された。本症においてこのような報告は世界初であると思われる。また、全エクソーム領域の中で、突然変異は1個程度起こり得ることは、これまでの網羅的遺伝子解析により推定されていたが、我々の解析においてこの現象を再現することができた。人類遺伝学的にも貴重なデータであると思われる。臨床的に家族性高コレステロール血症と診断した症例に対して、LDL受容体及びその関連蛋白遺伝子変異スクリーニングを行った。スクリーニングには我々が独自に考案したスキームを用いた(MLPA法、HRM法により簡便にスクリーニングする手法)。既知遺伝子変異が否定された4家系20名に対して全エクソームシークエンシング解析を行った。解析後はエクソーム領域に約10万個の変異が確認されたが、バイオインフォマティックス解析により、遺伝子変異の変異機能障害予測・変異の頻度・家系内の表現型との照らし合わせの3つのフィルターにより、責任変異の同定を試みた。4家系中1家系においてLDL受容体にミスセンス変異が確認された。スクリーニングで用いたHRM法でのプライマー設計の部位にやや問題があったことが要因の一つであると推定された。しかし残る3家系の解析においても、合理的な責任変異の同定には至らなかった。そこで、同様の解析を行っていた米国マサチューセッツ総合病院ヒトゲノム研究所Sekar Kathiresan博士を中心に国際共同研究を遂行し、同様の調査を行った41家系213例での解析を評価した(我々の家系も含む)。41家系中9家系において、責任変異の同定が可能であったが、新規責任遺伝子の発見には至らなかった。要因としては、非コーディング領域に責任変異が存在する可能性、ないしは、多遺伝子原性の可能性が示唆された(Stitziel NO, Tada H, et al. Circ Cardiovasc Genet. 2015 in press)。遺伝子診断が未確定の家族性高コレステロール血症例に対して網羅的遺伝子解析法(エクソームシークエンシング法)で未解明の原因分子を同定し、その機能を明確とすることを目的とした研究である。このような極端な症例・家系に対して昨年度に引き続き、全エクソームシークエンシング法を用いて網羅的遺伝子解析を遂行した。その中で、本症は通常優性遺伝形式を呈する(両親のいずれかに同様の臨床像が認められる)が、劣性遺伝形式を呈する(両親に臨床像が認められない)家系を同定し、本家系に対して全エクソームシークエンシング解析を行った。新規分子の同定には至らなかったものの、LDL受容体にいわゆるde novo変異(c.1136G>A or p.Cys379Tyr)が確認された(両親に同変異は認められなかった)。このような突然変異は全エクソーム領域にわたり、本変異のみであった。これにより、LDL受容体においてこのような突然変異が起こり得ること、さらにはこのような突然変異により本症臨床像を呈すること、全エクソーム領域において突然変異は1個のみであったことを示した。独自に考案したスキームにより概ね予定数の家系に対して全エクソームシークエンシング解析を行い得た。27年度が最終年度であるため、記入しない。循環器内科さらに表現型の明確な家系に絞り同様の解析を遂行することを念頭においているが、全ゲノムシークエンシング解析まで発展させることも検討中である。
高温超伝導体におけるネルンスト効果と磁気プラズマ共鳴吸収に関する研究

今年度この研究目的に沿って半導体で行った研究の概要とその研究方法の高温超伝導体への適用結果について報告する。1.赤外線照射によるネルンスト効果試料の一部を光で励起し、その光を吸収して局所的に非平衡になった電子系が磁場の印加の下で平衡に達する流れを生じる際に起電力が発生する現象をネルンスト効果という。例として、InSbの試料の表面をバンドギャップより大きなエネルギーを有する光と遠赤外レーザー光の両方で照射した結果を示す。先ず、遠赤外レーザーを照射しない場合、表面で励起された電子と正孔は拡散によって試料の内部に流入する。磁場の印加によって電子と正孔は試料の別々の端に集積され、それによって起電力が発生する。磁場を強くすると発生する電圧はローレンツカの増大によって大きくなる。更に、遠赤外レーザーを照射すると表面の電子は特定の共鳴磁場のところでサイクロトロン共鳴によってエネルギーを獲得し、そのエネルギーを試料内部に運搬する。そのエネルギーの流れがまた起電力を発生する。後者を共鳴光電磁効果(Resonance-Photo-Elcctro-Magnetic effect)と称する。試料が超伝導体の場合には励起光として炭酸ガスレーザーを用いた。2.マイクロ波を用いたプラズマ励起とフアラデー回転直交して配置したマイクロ波導波管の間に試料を挟む。導波管内を伝播するマイクロ波電場の振動方向は限定されているので、境界部に試料が無い場合マイクロ波は直交してはいちされた導波管を透過することはできない。境界に試料を挟み、磁場を印加すると試料内部の電子プラズマと磁場によるサイクロトロン運動の結合モードとマイクロ波との相互使用によって電場の振動方向が変化し、直交した導波管の間でもある程度透過するようになる。これはいわゆる磁気ブラズマによって誘導されるフアラデー回転である。このマイクロ波の振動方向の回転角によって電子プラズマの特徴を探ることができる。半導体ではGaAsの2次元電子系を、高温超伝導体ではLaSrCuO系を研究した。いずれの場合も高温超伝導体に関する信号は微小で系統的な解析には到らなかった。次年度以降、S/Nの改善を目指す。