hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中性子捕捉療法におけるバイスタンダー効果についての基礎研究と臨床応用

今年度は、バイスタンダー効果の臨床応用としてホウ素中性子捕捉療法(BNCT)を受けたときのバイスタンダー効果による人体影響について研究をすすめた。BNCTの生体におけるα線のバイスタンダー効果は、ホウ素化合物の投与の有無の条件下で、中性子照射後に直接α線の照射を受けない正常組織の変化の差を比較することで証明することができる。、BNCTにおいてα線の照射を直接受けない末梢血のTリンパ球のBNCT治療後のマイクロヌクレウスの出現頻度の増加率を中性子照射前のマイクロヌクレウスの出現頻度をもとに算出し、BNCT患者のリンパ球のマイクロヌクレウス形成率の解析により生物学的線量を評価することができた。さらに、従来のライナックによるX線治療や甲状腺のアイソトープ治療と比較し中性子照射の生体への影響を評価した。BNCTを受けた、頭頚部腫瘍患者および脳腫瘍患者患者の治療前後の末梢血リンパ球におけるマイクロヌクレウスの出現頻度の変化を解析し、生物学的被ばく線量の推定を行なったところ、生物学的被ばく線量の平均値は頭頚部腫瘍患者が0.24Gy、脳腫瘍患者が0.20Gyであった。ライナック治療を受けた患者の治療前後の末梢血リンパ球におけるマイクロヌクレウスの出現頻度の変化と比較したところ、BNCTにおける治療前後の末梢血リンパ球におけるマイクロヌクレウスの出現頻度の変化は約三分の一以下の増加率にとどまり、BNCTがX線による放射線治療と比べても、全身への被ばく線量の少ない効果的な選択的放射線治療であることが確認された。今年度の研究では、中性子捕捉療法の原理を細胞レベルに応用し、CHO細胞のHPRT遺伝子における突然変異の解析システムが放射線誘発バイスタンダー効果を評価できるかどうか検討した。BNCTで使用されている硼素化合物を取り込んだ細胞と取り込みのない細胞を混ぜ合わせて中性子を照射することで、α線のバイスタンダー効果による突然変異誘発効果を求め、さらに、バイスタンダー効果により誘発された突然変異細胞のDNA解析を行った。方法:照射前に、BSHをエレクトロポレーションを用いて細胞内に確実に取り込ませた細胞と、ホウ素の取り込みの全くない細胞を混合した。京都大学原子炉の重水設備で中性子を照射後、細胞の一部は生存率を求めるために培地に蒔いた。残りの細胞を照射7日後に選択培地に蒔いてコロニーを数え、HPRT突然変異発生頻度と死亡率の関係を求めた。突然変異のコロニーを選別し、生理食塩法で突然変異クローン細胞のDNAを抽出し、9つのExonについてPCR法を用いて解析した。結果と考察:突然変異誘発頻度については、細胞内にホウ素を取り込ませた細胞と、ホウ素の取り込みのない細胞の割合が1:1の時に、突然変異の発生頻度がコントロールの約4倍に増加した。この結果より、α線の照射を受けていない細胞が照射を受けた細胞から影響を受け突然変異が誘発されたと推測される。又DNA解析より、このバイスタンダー効果により誘発された突然変異細胞は、中性子照射で誘発された突然変異細胞と比べると、点突然変異の割合が多く、欠失型の突然変異の割合が少なかった。この結果より、バイスタンダー効果による突然変異誘発には中性子の直接作用とは異なった障害の寄与が示唆される。以上の研究成果より、このCHO細胞の突然変異の解析システムは中性子捕捉療法における放射線誘発バイスタンダー効果を評価することができると確認された。今年度の研究により、中性子捕捉療法(BNCT)で使用されているホウ素化合物BSHをエレクトロポレーションを用いて細胞内に確実に取り込ませた細胞と、ホウ素の取り込みの全くない細胞を混合し、中性子照射後、HPRT突然変異発生機構に対する影響を調べた。この実験系で、α線の照射を受けていない細胞がα線の照射を受けた細胞に影響を受け突然変異の誘発頻度が増加したことから、BNCTにおけるバイスタンダー効果が確認された。さらに、バイスタンダー効果により誘発された突然変異細胞のDNA解析の結果、その変異形態の特徴は点突然変異優位の変異形態であった。

また、このバイスタンダー効果により誘発された突然変異はアスコルビン酸を添加することで有意に誘発が抑制された。これらの細胞実験のデータより、BNCTにおけるバイスタンダー効果による生体への突然変異誘発増強効果はラジカルスカベンジャーにより防護される可能性がある。そこで、バイスタンダー効果に対する防護方法を開発するために、BNCTにおいて、ビタミンC配糖体を負荷したときのマウスの脾細胞のHPRT遺伝子の突然変異誘発への影響を調べた。血中のアスコルビン酸濃度が高い状態では、マウス脾細胞のHPRT遺伝子の突然変異誘発は抑制されたが、細胞実験データに比して、その抑制作用は軽微であった。ビタミンC配糖体を負荷した時の放射線照射後の抗酸化酵素活性の変化を測定したところ、脾細胞において抗酸化酵素活性が有意に増加した。このことより、生体におけるアスコルビン酸の放射線防護のメカニズムの一部が検証できたと考えている。BNCT(ホウ素中性子捕捉療法)におけるバイスタンダー効果を調べるための細胞レベルの実験では、BNCTで使用されている硼素化合物(Borocaptate; BSH)を取り込んだ細胞と取り込みのない細胞を混ぜ合わせて中性子を照射することで、α線のバイスタンダー効果による殺細胞効果への影響、さらに突然変異誘発効果への影響を調べることができた。バイスタンダー効果により誘発された突然変異細胞のDNA解析より、その変異形態の特徴は点突然変異有意であることがわかった。また、ラジカル消去剤を使用すると点突然変異型の突然変異誘発が有意に抑制された。生体レベルの実験では、BNCTの中性子照射時に直接α線の照射を受けない正常組織のバイスタンダー効果は担がんマウスにホウ素化合物を投与した時とホウ素化合物を用いない時の脾臓細胞の障害を比較することで証明することができる。X線の照射実験でバイスタンダー効果による脾臓細胞への影響は照射後7か月間と長期間認められたとの報告もある。今年度の研究成果として、放射線の全身照射時におけるバイスタンダー効果による脾臓細胞のアポトーシス誘導やDNA修復に関与する抗酸化酵素の動態などに注目し、その特徴を解析した。文、細胞実験の結果をふまえ、脾臓細胞のHPRT遺伝子座における突然変異誘発についても研究をすすめ、変異形態の特徴を解析してラジカル消去剤の防護効果を生体の効果と比較し検討した。人体影響については、従来の研究でBNCT患者のリンパ球のマイクロヌクレウス形成を調べることで生物学的線量を評価し解析した。BNCTにおいては、全身の生物学的線量は物理学的に計測した線量にほぼ一致した。これらの研究成果より、細胞レベルでは証明されたバイスタンダー効果がマウスの実験や、BNCT治療後の患者の末梢リンパ球の解析では、その特徴が実証できなかった。今後はさらにBNCT患者の中性子照射後のリンパ球のアポトーシス誘導、クロマチンや核生態の変化に焦点を当てて中性子照射の人体影響を多方面から解析する必要がある。
光脱離過程によるラジカルの生成と構造に関する研究

当初の研究計画に沿って、本年度は装置の開発に重点を置いて研究を進めた。製作した装置はラジカル負イオン源、飛行時間型質量分析計および光電子分光計から構成されている。ラジカル負イオン源には、超音速分子線中での解離性電子付着過程を利用して数K程度に冷却されたラジカル負イオンを生成する方法を採用した。また、ビーム中に極めて低濃度で存在するラジカル負イオンの光電子スペクトルを測定するために、全立体角に対して約70%の捕集効率を持つ高感度の磁気ボトル型光電子分光計を製作した。スペクトル分解能は80meV程度である。上述の装置の製作と並行して、弱磁場による低速電子の閉じ込めを利用した高感度しきい電子分光装置の開発に着手した。この方法によってスペクトル分解能を10meV以下まで向上させ、中性ラジカルの振電構造に関するより詳細な情報を得ることを狙っている。平成7年度は、製作した装置を用いて(1)polycarbonラジカル、(2)遷移金属原子を含む不飽和ラジカルを対象として実質的な測定を行う。前者については、ヘテロ環状化合物への電子付着過程により生成するラジカル負イオンの同定とレーザー光脱離・光電子分光による構造の推定を行い、偶数の炭素鎖を持つpolycarbonラジカルとその誘導体の効率的な生成経路を見い出す。配位不飽和な遷移金属原子を含むラジカルは非占有のd軌道を持つために低エネルギー領域に多数のスピン-軌道状態が存在することが予想されており、本測定によってその電子構造を明らかにすることを目的とする。
夜間頻尿を規定する膀胱時計遺伝子の決定

本研究は、高血圧の膀胱機能障害に時計遺伝子が及ぼす影響について解明することを目的としている。夜間頻尿は有病率が非常に高いにも関わらずその詳細な機序は明らかではなく、エビデンスレベルの高い治療法はほとんど存在しない。近年、膀胱の時計遺伝子がこの夜間頻尿の発症にかかわることが証明されてきているが、高血圧などの病態下においては膀胱の時計遺伝子の発現がどのように変化するのかについては明らかにされていない。高血圧が膀胱のどの時計遺伝子発現に影響を与えるかが同定できれば、夜間頻尿などの膀胱機能障害に対する新たな機序の解明、さらには治療薬の開発につながる。
メカニカルミリング金属混合粉から作成した2相ステンレス鋼

金属ニッケル、クロム、鉄の素粉末を混合して、メカニカルアロイング(MA)プロセスによってFe-24%Cr-8%Ni合金を得るために、メカニカルミリング処理を施した。(MA)プロセスで製造した粉末を用いて固化成形を試み、組織観察によって相分離のメカニズムを調査して、つぎのような結果を得た。1)ミリング中にCrとNi原子の固溶が起こり、長時間ミリング処理を施すことによって、24%Cr-8%Niの均一成分のフェライト鋼となる。2)金属Niが鉄基地中に残存している場合、焼鈍中にオーステナイト相はNi粒子から成長して平衡なオーステナイトとフェライトの2相となる。しかしながら、均一なフェライト鋼では、ひずみが極めて大きくなっているためにフェライトがいったん同素変態的にオーステナイトへ変化したのち、そのオーステナイトが相分離を起こして平衡の2相へと移行して行く。3)基地中に残存するCr粒子は、鉄粉中に含まれる酸素と反応してさんかクロムを形成する。酸化クロムの微粒子は、2相の粒成長を抑制するうえで重要な動きをする。Fe,Cr,Niの金属単体の粉末を2相ステンレス鋼相当組成のFeー25%Crー8%Niに秤量,混合し、MA過程での組織変化、およびその固化成形体2相分離挙動について検討した結果、以下の結論を得た。(1)MA時間の経過とともに、原料粉末は微視的鍛造、破片化、および冷間圧接すなわちKneadingが進み、最終的に比較的粒径のそろった等軸状の微細粒子へと変化する。元素の分布状態は、360ks MA処理の段階では、NiはほぼFe中へ固溶し、CrはFe中に固溶あるいは超微細に分散した状態で存在する。(2)MA粉末成形体中に形成されるクロム酸化物(Cr_2O_3)は固化成形のための加熱段階で形成されはじめ、その後の焼鈍過程で徐々にその量が多くなる。この酸化物の生成はまず粉末表面で起こり、次第にCr粉末の内部方向へ進行して、元Cr粉末の存在した部分に細かい粒状のクロム酸化物が凝集した形態をとる。また、その形成反応が完了する時間は当然Cr粒の大きさに依存しており、360ks程度のMA処理を施した粉末成形体中では、Crの分散が非常に微細なため、酸化物の形成は固化成形のための加熱のごく初期段階で完了するものと思われる。(3)本鋼種の相分離は、MA処理をしていない粉末の成形体および比較的短時間(3.6ks108ks)のMA粉末成形体では焼鈍初期に層状に偏析したNiからγ相が生成するという過程をとるが、MA時間が長い360ksMA粉末成形体ではα(bcc)→γ(fcc)の同素変態ののちに(δ+γ)2相に分離するという過程をとることがわかった。(4)360ksMA粉末成形体の組織の形成過程にはCr_2O_3が大きく関与する。このクロム酸化物(Cr_2O_3)は、MA処理時間が短かい粉末の成形体中では粗大な介在物として存在し、ピン止め効果はほとんど期待できず、逆に組織に悪影響を及ぼしていると考えられるが、360ksMA粉末成形体中では同素変態したγ相の結晶粒をピン止め(粒成長の抑制)することによりγ粒を微細化し、この微細なγ粒からδ相が生成してさらに微細な2相組織が得られることがわかった。Fe、Cr、Niの金属単体の粉末を2相ステンレス鋼相当組成のFe-25%Cr-8%Niに秤量、混合し、MA過程での組織変化、およびその固化成形体の2相分離挙動について検討した結果、以下の結論を得た。1)MA時間の経過とともに、原料粉末は微視的鍛造、破片化、および冷間圧接すなわちKneadingが進み、最終的に比較的粒径のそろった等軸状の微細粒子へと変化する。MA粉末成形体中に形成されるクロム酸化物(Cr_2O_3)は固化成形のための加熱段階で形成されはじめ、その後の焼鈍過程で徐々にその量が多くなる。

この酸化物の生成はまず粉末表面で起こり、次第にCr粉末の内部方向へ進行して、元Cr粉末の存在した部分に細かい粒状のクロム酸化物が凝集した形態をとる。また、その形成反応が完了する時間は当然Cr粒の大きさに依存しており、360ks程度のMA処理を施した粉末成形体中では、Crの分散が非常に微細なため、酸化物の形成は固化成形のための加熱のごく初期段階で完了するものと思われる。2)360ksMA粉末成形体の組織の形成過程にはCr_2O_3が大きく関与する。このクロム酸化物(Cr_2O_3)は、MA処理時間が短かい粉末の成形体中では粗大な介在物として存在し、ピン止め効果はほとんど期待できず、逆に組織に悪影響を及ぼしていると考えられるが、360ks MA粉末成形体中では同素変態したγ相の結晶粒をピン止め(粒成長の抑制)することによりγ粒を微細化し、この微細なγ粒からδ相が生成してさらに微細な2相組織が得られることがわかった。本鋼種の相分離は、MA処理をしていない粉末の成形体および比較的短時間(3.6ks108ks)のMA粉末成形体では焼鈍初期に層状に偏析したNiからγ相が生成するという過程をとるが、MA時間が長い360ksMA粉末成形体ではα(bcc)→γ(fcc)の同素変態ののちに(δ+γ)2相に分離するという過程をとることがわかった。
癌遺伝子関連ゲノム情報を活用した先天奇形症候群原因遺伝子の同定

本研究の目的は、従来、体細胞変異が数多く検出されている癌遺伝子およびそのシグナル伝達経路関連遺伝子を候補とし、先天奇形症候群の病因遺伝子を同定するための戦略について検討と実証をおこなうこと、さらに癌原遺伝子を生殖細胞変異にもつ患者における発癌のメカニズムを明らかにすることである。まず、選定した候補遺伝子について、症例より得られた検体を対象に、順次、遺伝子変異の検索を行った。またシークエンスにより遺伝子変異が認められなかった症例については、MLPA法を用いて候補遺伝子のコピー数の増減の有無を検索した。その結果、RAS/MAPK症候群の原因遺伝子としてあらたにRAF1およびSHOC2が同定された。つぎに、変異蛋白の細胞内発現による機能解析を実施した。まず、ヌーナン症候群の患者18人で見出したRAF1遺伝子変異について、臨床症状との相関と変異蛋白の機能解析をおこなった。RAF1遺伝子変異を持つ場合、PTPN11やSOS1などの他の遺伝子異常に比べて肥大型心筋症と低身長の合併頻度が有意に高かった。変異RAF1蛋白の機能解析では、抑制性のS259部位のリン酸化が低下しており、そのためにRAF1活性抑制に重要な14-3-3蛋白との結合が低下し、非刺激時にも下流のERKを活性化していることが明らかとなった。一方、SHOC2遺伝子変異を有している患者は11人同定され、詳細な解析を実施中である。コピー数多型(CNV)の探索のために、DNAマイクロアレイシステムを立ち上げ、患者での検索を開始した。これまでにNoonan類縁疾患250人を収集し既知の原因遺伝子PTPN11, HRAS, KRAS, BRAF, MEK1, MEK2の包括的遺伝子解析を行ってきた。PTPN11, HRAS, KRAS, BRAF, MEKI, MEK2陰性のNoonan症候群22家系とCFC症候群30人に対してSOS1遺伝子解析を行ったところ、3世代の家系を含むヌーナン症候群2家系とCFC症候群3人に遺伝子変異を同定し、SOS1変異がNoonan症候群からCFC症候群への広い臨床スペクトラムを持つことを報告した。現在は引き続き新規原因遺伝子であるRAF-1の遺伝子変異を解析中である。またこれまでにNoonam類縁疾患250人を収集し既知の原因遺伝子の包括的遺伝子解析を行ってきたが、既知の遺伝子変異陰性の48人に対して網羅的に候補遺伝子検索を継続している。
非熱的拡散現象におけるエルゴード特性とその応用

本研究では、揺動散逸関係が破れているような拡散過程における拡散性を特徴づける平均2乗変位のエルゴード特性を明らかにする事、そして、データ解析に応用することを目的として、待ち時間に応じてジャンプの大きさが決まる非熱的な揺動力で駆動されるランダムウォークや拡散係数が時間的に変化するブラウン運動を用いたモデルを考え、時間平均で定義された平均2乗変位のエルゴード特性(平均2乗変位やその揺らぎの観測時間依存性)や初期アンサンブル依存性を解析的に明らかにした。これらの成果は、Phys. Rev. EやJ. Stat. Mech.などの雑誌に出版され、いくつかの国際会議で成果発表を行った。本研究では、細胞内輸送・地震現象・経済現象に内在する非熱的なゆらぎによって駆動される拡散過程のエルゴード特性(長時間平均量のゆらぎの性質)を解析計算および数値計算により明らかにすることが目的である。このような非熱的拡散現象の数理を明らかにすることは、複雑系の理解、そして、応用において重要である。本年度では、非熱的拡散モデルとして、stored-energy-driven Levy flight(SEDLF)を用い、その拡散性およびエルゴード特性を明らかにした。SEDLFは、ランダムウォークを拡張したモデルあり、ランダムウォーカーがランダムな方向にジャンプするまでの時間(待ち時間)がある分布に従う確率変数(乱数によって生成される)であり、そして、そのジャンプの大きさが待ち時間にカップルしたモデルである。したがって、待ち時間分布とカップルのさせ方がモデルのパラメータである。待ち時間分布がベキ分布であり、待ち時間の期待値が発散する場合、平均2条変位が線形には増大しない(ベキ的に増大)、所謂、異常拡散現象を示すことがわかった。また、時間平均で定義された平均2乗変位は線形に増大することを解析的に示した。さらに、その拡散係数が本質的にランダムであることも示した。また、ベキ分布のベキ指数とカップルのさせ方を変え、全てのパラメータ領域を詳細に調べた。待ち時間の期待値が有限であるとき、初期の待ち時間は平衡化することができる。初期分布を平衡化したものも含めてSEDLFの拡散性およびエルゴード特性を示した。この成果は、J. Stat. Phys.に投稿し、出版された[T. Akimoto and T. Miyaguchi, Phase diagram in stored-energy-driven Levy flight, J. Stat. Phys. 157, 515 (2014)]。細胞内のたんぱく質や冷却された原子の運動では、エネルギーの貯蔵時間とそれより駆動された運動には相関があると考えられている。本研究では、貯蔵されたエネルギーによって駆動されて拡散する現象の数理的な解明を目的とし、その応用として、地震や自己駆動ゲル等の実際の現象のダイナミクスの解明を目指している。平成27年度では、熱的に駆動された拡散過程ではあるが、その拡散係数が非熱的に変動する拡散過程(拡散係数が時間的に揺らぐランジュバン方程式)を提案し、時間平均で定義された平均2乗変位(TAMSD)の揺らぎの統計法則を明らかにした。このモデルは、からみあい高分子を記述するレプテーションモデルにおける高分子の重心の運動方程式となっている。さらに、過冷却液体の1分子の運動、膜たんぱく質の重心の運動などの内部自由度を持つ粒子の拡散や細胞内のような環境が時間的に変化するような系における粒子の運動にも応用でき、その応用範囲は広範囲にわたっている。このモデルにおいて、TAMSDの相対標準偏差(RSD)を用いて、その揺らぎを特徴付けた。その結果、観測時間が系の典型的な緩和時間より小さい場合には、揺らぎはほとんど減衰しないことがわかった。この事は、同じ実験環境では同じ結果を与えるという再現性の欠如を意味している。一方、この緩和時間より十分大きい観測時間では揺らぎは速やかに減衰し再現性が回復することがわかった。この成果はPhys. Rev. E 92, 032140 (2015)に掲載された。非熱的な拡散過程の数理に関しては、おおむね順調に進んでいるが、自己駆動ゲルの解析が順調に進んでいない状況である。今後、実験データを整理し、理論モデルとの比較を進めていく予定である。本研究では、揺動散逸定理が破れるような非熱的な揺動力を受けて運動する粒子の拡散過程を明らかにすることを目的として、以下のような成果を挙げた。1) stored-energy-driven Levy flight (SEDLF)という待ち時間とジャンプの長さがカップルした非熱的な揺動力で駆動されるランダムウォークモデルを提案した。SEDLFは、よく知られた異常拡散のモデルの一つである連続時間ランダムウォーク(CTRW)の拡張モデルとなっており、冷却原子の拡散モデルや加速されたブラウン運動モデルとも関連している。本研究では、このSEDLFにおいて、時間平均で定義された平均2乗変位の揺らぎを解析的に示し、そのエルゴード特性(長時間平均が一定値に収束するかどうか)を明らかにした。その結果、待ち時間分布や待ち時間とジャンプの長さを関係つけるいくつかのパラメータ領域において、エルゴード性が破れることがわかった。また、待ち時間に関する初期アンサンブル依存性を明らかにし、拡散性やエルゴード性の初期アンサンブル依存性を明らかにした。2)自己駆動するゲルを用いて、その拡散性を時間で定義された平均2乗変位により特徴付けた。その結果、拡散性は時間とともに減衰するというエイジング現象を発見し、さらに、ゲルのサンプル依存性が非常に大きくことも明らかにした。

3)地震のエネルギーの蓄積と放出過程に関しては、ある程度領域を広くとる必要があるため、明確な相関は見ることができなかった。しかし、SEDLFモデルの応用として、レーザー冷却で冷却された原子の拡散と関連していることがわかった。最終年度では、特に、SEDLFの連続版のモデルを解析し、拡散性のエルゴード特性を明らかにし、論文として出版した。本研究では、揺動散逸関係が破れているような拡散過程における拡散性を特徴づける平均2乗変位のエルゴード特性を明らかにする事、そして、データ解析に応用することを目的として、待ち時間に応じてジャンプの大きさが決まる非熱的な揺動力で駆動されるランダムウォークや拡散係数が時間的に変化するブラウン運動を用いたモデルを考え、時間平均で定義された平均2乗変位のエルゴード特性(平均2乗変位やその揺らぎの観測時間依存性)や初期アンサンブル依存性を解析的に明らかにした。これらの成果は、Phys. Rev. EやJ. Stat. Mech.などの雑誌に出版され、いくつかの国際会議で成果発表を行った。これまで進めてきた理論モデルをより実際の現象に適したものへ改良する。まず初めに拡散係数が揺らぐランジュバン方程式において、拡散係数の揺らぎを待ち時間とカップルさせたモデル(Annealed transit time model: ATTM)を考える。このモデルにおける時間平均により定義された平均2乗変位の再現性について解析する。そして、実験データとの比較を行う予定である。統計物理学拡張SEDLFモデルと関連したモデル(transit time annealed model; ATTM)が2014年にPhys. Rev. Lett.で提案され、その異常拡散が発見された。このモデルは、不均一な環境下での熱的拡散モデルであるが、拡張SEDLFと密接な関係があることがわかった。今後は、このATTMのエルゴード特性を解析的に明らかにする。ATTMは、拡散の不均一性(拡散の場)が時間とともに変わることを仮定しているが、拡散の不均一性が場所によって異なっているが、時間変化しない系(quenched model)における拡散性やエルゴード特性も明らかにする予定である。quenched modelの解析計算が困難な場合には、数値計算を行い、理論的な不備を補完する予定である。
カルシウム過負荷による心筋細胞機能不全の機序

カルシウム過負荷が心筋細胞の機能障害を起こす機序を明らかにするため、犬の摘出心筋標本を用い、中毒量のジギタリスによって起こるカルシウム過負荷をモデルとして実験を行った。犬の心筋細胞膜に対するouabainの結合遊離は遅いので、安定したカルシウム過負荷の状態を得ることが出来るPurkinje繊維では30nMのouabainによって強心作用が発現し、その後約40分経って、弱心作用、oscillatory afterpotential(OAP;研究費で購入した機器を用いて記録、解析)、oscillatoty after contraction(OAC)が認められた。しかし、摘出心房筋または心室筋標本では50nM100nMのoubainによってOACは認められたが、数多くの細胞から膜電位を記録してもOAPは観察されなかった。刺激頻度を増加するとOACは増強されたが、それでもOAPは発生しなかった。この結果はOAPがOACの原因であるという仮説と相反するものである。筋小胞体からのカルシウムの遊離を抑制するといわれている高濃度(100nM)のryanodineは心房や心室筋でOACをpurkinje繊維でOAPおよびOACを完全に取り除いた。また、ryanodineは正常の心筋では弱心作用をしめすが、カルシウム過負荷の心筋では収縮力を増加した。OAPはverapamil,nifedipineなどによって抑制されたが、これらの薬物はOACには影響を及ぼさなかった。以上の結果はジギタリスの過量による弱心作用、OAP、OACは共に筋小胞体のカルシウム過負荷によっておこるが、OAPとOACとの間には直接の因果関係が無いことを示すものである。臨床的なジギタリス中毒による心室性頻脈はPurkinje繊維のOAPが閾値に達して心室筋に伝達することによるので、モルモットのLangendorff潅流標本を用いてジギタリス中毒にたたいするryanodineの影響を調べたところ、ryanodineはかえって不整脈を悪化した。これは、ryanodineとouabainの併用によって自動能が高まり、刺激頻度を上回るようになる為である。
アジア大陸産日本フロラ関連絶滅危惧種の保全と分子細胞遺伝学的・系統学的特性研究

近藤勝彦が代表のグループは、今まで27年間にわたって中華人民共和国中国科学院植物研究所系統与進化植物学国家重点実験室(北京市、香山)を中心とした洪徳元教授(中国科学アカデミー会員)グループをカウンターパートとして、日本と中国に共通して分布する植物種を分析して日本フロラの起源、種間関係ならびに絶滅危惧種の保全、異なった場所での塩基配列の変化、多様性、構成関連種の系統関係、動態、デモグラフィー、染色体核形態の変化などをさぐってきた。さらに2000年から、ロシア連邦を研究対象に加え、ユーラシア大陸ウラル山脈以東の構成植物に研究範囲を拡大し、ロシア科学アカデミー会員(A.A.Korobkov,P.V.Kulikov,M.S.Knyasev,A.Gontcharove,V.P.Verkholat,A.Shmakov),モスクワ国立大学(P.Zhmylev,M.V.Remizowa,D.D.Sokoloff)、モスクワ国立教育大学(N.I.Shorina,E.Kurchenko,I.V.Tatarenko,A.P.Zhmyleva,E.D.Tatarenko)、アルタイ国立大学(A.Shmakov,S.Smirnov,M.Kucev)、ブリヤート国立大学(D.G.Chimitov,S.A.Kholboeva,B.B.Namzalov)、オーレル国立大学(N.M.Derzhavina)、されにはモンゴルをも加え、ホフト国立大学(D.Oyunchimeg)の方々と、日本の植物相関連植物が分布する東アジアユーラシア大陸の東アジアフロラを研究してきた。東端に位置する日本列島島嶼域は全北植物界、北植物亜界の東アジア植物区系に属し、地史的に大陸と接合したり分離したりしてきた島環境が個体群遺伝子給源を保持しながら、時には遺伝子浮動を起こして繁栄してきたか、また、アルタイ山脈はロシア連邦シベリア地方の中央部を南北に縦断し、ヨーロッパ・フロラとアジア・フロラがぶつかり合って南北に境界線を作り上げ、混ざり合って自生しているが、これら2フロラがどのようにして共存しているのか、雑種性は頻繁に起きてきた可能性が大いにある。これら両端域に共通して自生する被子植物種で今迄に分類、系統、分布学的に問題を提起している分類群に注目して、発生生物学的データー集積と絶滅危惧性の扱いに注目しながら、近藤等(東京農業大学)の日本側グループとロシア側グループは、相互関連植物の分布、構造、パターンの成因を分子系統進化、分子細胞遺伝学的ならびに核形態学的研究による種分化に関する研究、および特異的種の絶滅危惧性を含めて今までに増して共同研究を進めた。しかし、まだ分析していない植物も多く、研究の継続を期待する。近藤等は、アジアのフロラはアルタイ山脈でヨーロッパ・フロラと境界するとの仮説をたてて、日中共同研究で27年、日露共同研究で10年にわたって研究調査を続けてきた。その中でも東アジア・フロラを占有している国は、ロシア連邦、モンゴル、中華人民共和国、朝鮮民主主義人民共和国、大韓民国であり、日本海、タタール海峡を隔てて日本がある。日本列島のフロラを研究するとき、ロシア連邦と中華人民共和国には同一種、近縁種が多く、それらの個体群内・間の変異性、多様性、雑種性ぬきで分析することはできない。両国に共通して分布する被子植物のうち、日本フロラ関連植物種のうち、いままでに分類学的、系統学的、分布論的に問題を提起している分類群に注目して、伝統的基本である形態学と有性と無性器官の発生生物学的データ集積とその扱いに注意しながら、多様性及び構成種の分化、進化、動態の根本を知った上で、日本列島がユーラシア大陸から分離された後の島環境がどのように個体群遺伝子給源を保持して繁栄してきたかを探るものである。そして、多面的に日本フロラ関連特定植物の生き様、動態を分析し、分布の過程での分化の道筋を総合的に分析する。また、早急な研究が望まれている稀少種、地誌的残存種と絶滅危惧種の出現とその背景について分子系統学的、分子細胞遺伝学的な比較分析、特性評価を進める。そのためには野外生育場所での生態学的調査、個体群生物学、個体群内・間の識別、かかわり、交配様式等を共同研究者同士で共有する技術、方法論で分析するとともに、一部を栽培下におき、高価な研究費を要する分子レベルの分析を日本側近藤の研究室で、共同で分析を進める。このように、「目で見て確かめる」という生物学の基本を野外、研究室内両面で進め、総合的に評価して、科学的実証で、日中露共通に扱え、さらにはグローバルレベルの同一扱いに耐えられる状態にする。また、その過程で得られるであろう各種保全の方法も考え、かつ応用面として戻し導入の方法論展開もしたい。そして、ユーラシア大陸東部植物の相互種間関係にせまりたい。

さらに2000年から、ロシア連邦を研究対象に加え、ユーラシア大陸ウラル山脈以東の構成植物に研究範囲を拡大し、ロシア科学アカデミー会員(A.A.Korobkov,P.V.Kulikov,M.S.Knyasev,A.Gontcharove,V.P.Verkholat,A.Shmakov),モスクワ国立大学(P.Zhmylev,M.V.Remizowa,D.D.Sokoloff)、モスクワ国立教育大学(N.I.Shorina,E.Kurchenko,I.V.Tatarenko,A.P.Zhmyleva,E.D.Tatarenko)、アルタイ国立大学(A.Shmakov,S.Smirnov,M.Kucev)、ブリヤート国立大学(D.G.Chimitov,S.A.Kholboeva,B.B.Namzalov)、オーレル国立大学(N.M.Derzhavina)、されにはモンゴルをも加え、ホフト国立大学(D.Oyunchimeg)の方々と、日本の植物相関連植物が分布する東アジアユーラシア大陸の東アジアフロラを研究してきた。東端に位置する日本列島島嶼域は全北植物界、北植物亜界の東アジア植物区系に属し、地史的に大陸と接合したり分離したりしてきた島環境が個体群遺伝子給源を保持しながら、時には遺伝子浮動を起こして繁栄してきたか、また、アルタイ山脈はロシア連邦シベリア地方の中央部を南北に縦断し、ヨーロッパ・フロラとアジア・フロラがぶつかり合って南北に境界線を作り上げ、混ざり合って自生しているが、これら2フロラがどのようにして共存しているのか、雑種性は頻繁に起きてきた可能性が大いにある。これら両端域に共通して自生する被子植物種で今迄に分類、系統、分布学的に問題を提起している分類群に注目して、発生生物学的データー集積と絶滅危惧性の扱いに注目しながら、近藤等(東京農業大学)の日本側グループとロシア側グループは、相互関連植物の分布、構造、パターンの成因を分子系統進化、分子細胞遺伝学的ならびに核形態学的研究による種分化に関する研究、および特異的種の絶滅危惧性を含めて今までに増して共同研究を進めた。しかし、まだ分析していない植物も多く、研究の継続を期待する。初年度として、(1)近藤と小西は中華人民共和国中国科学院植物研究所周世良助教授と共同で8月11日20日、内蒙古自治区北西部山岳地帯を調査し、広義キク属4種、サトイモ科3種、ユリネ科ネギ属5種を採集し、日本へ持ち帰り、栽培し、研究を開始した。また、(2)近藤、小西、川上、川上(西尾看護学校助教授;研究協力者)、船本、岩科、本橋、増田(広島大学博士研究員;研究協力者)、0.Puyevdorj(広島大学大学院生;研究協力者)は、ロシア連邦アルタイ国立大学(S.V.Smirnov助教授と学生2名)、モンゴル・ホフト大学(0.Damidinsuren教授)とチームを組み、9月9日24日、ロシア・アルタイ山脈ならびにモンゴル・アルタイ山脈(ホフト省)をアルタイ国立大学の公用車3台で調査し、研究用広義キク属12種ならびにその他キク科3種、キンポウゲ科6種、アヤメ科アヤメ属3種、サトイモ科2種、ユリ科ユリ属4種、ネギ属18種、シダ類7種、ユキノシタ科5種を採集し、日本に持ち帰って栽培し、研究を開始した。また、下記の5名を本共同研究のために広島大学へ招へいした。スペイン・バルセロナ大学J.Valles教授を11月15日22日、広義キク属ゲノムサイズ計測を共同研究した。広島大学で学位取得した現マダガスカル国・アンタナナリボ大学F.Lucien准教授を11月12日27日、マダガスカルの広義キク属の共同研究を開始させた。ホフト大学0.Damidinsuren教授を12月15日29日、近藤の下で共通の植物染色体分析技術を供与した。
脊髄損傷後におけるallodynia発現変化の非侵襲的神経活動イメージング

本申請はallodyniaという病態を非侵襲機能イメージングにより定量的に解析するものである。外科的処置による脊髄神経部分切結紮モデルであるChungモデル、遺伝子改変技術を用いた先天性のallodyniaモデルであるMusashi2遺伝子欠損マウスに対して、下肢の末梢神経へ触角様刺激を行い脳活動分布を機能的MRIにて可視化した。健常マウスは一次感覚野後肢領域のみ活動をみとめるがAllodyniaモデルでは前部帯状回皮質、視床において異常活動が見られた。さらに慢性疼痛治療薬による介入を行ったところ脳内の異常活動が抑えられS1のみに活動が観られることを確認した。本年度は、発症前後における活動領域のBOLD信号を定量化し、比較を行った。一次体性感覚野のBOLD信号は発症前後で有意な差が見られなかったが、前帯状回皮質、視床において有意な差が見られた(p<0.05 FWE corrected)。今後、有意差の見られた領域を対象としたより詳細な解析が必要となる。これまで疼痛の評価としては、外界刺激に対する行動学的指標が広く用いられてきた。しかしこれらの手法は観測者の主観的要因を排除することが難しく、客観的評価が難しい。そこで我々は、疼痛を客観的に評価するためにfunctional MRIによるマウスの脳活動計測法を確立し、外科処置による神経因性疼痛モデルの脳活動の異常分布を明らかにしてきた。今年度は、遺伝子改変技術を用いたMusashi2遺伝子欠損マウスを対象としてfunctional MRIを計測した。同腹子の野生型マウスでは一次感覚野にのみ活動を認める触覚様刺激を、Musashi2遺伝子ホモ欠損マウスへ適用したところ、ペインマトリックスに属する前帯状回皮質(Anterior Cingulate Cortex)や視床(Thalamus)に賦活を認め、行動的兆候と共にallodyniaモデルの特徴を示すことが確認された。Musashi2遺伝子ホモ欠損マウスは、Musashi2の標的遺伝子の一つである神経軸索進展促進因子Pleiotrophinの減少により、発達段階において感覚神経線維(Aβfiber)の投射に異常が見られ、allodynia様の表現型を呈すことがすでに知られており、触覚様刺激による神経活動の異常伝達が疼痛の原因であると示唆される。疼痛モデルの創薬研究において、従来の行動解析だけでは観察者の主観的要因を排除することが難しいが、本手法を用いることで客観的な評価が可能となった。本申請は、神経因性疼痛であるallodyniaを対象として機能的MRIを用い、客観的かつ定量的な評価を行い、病態メカニズムの解明、治療効果判定へ役立てることを目的としている。27年度は、さらに慢性疼痛治療薬による介入を行い触覚様刺激時の機能的MRIを計測した。Allodyniaモデル(SNL)では前部帯状回皮質(ACC)、視床(未提示)において異常活動が見られるが、介入により脳内の異常活動が抑えられS1のみの活動へ戻ることを確認した。さらに、活動領域のBOLD信号の変化量用いて、定量的な評価系を確立した。本申請により神経因性疼痛であるallodyniaの脳内活動の異常を可視化することができ、その治療効果を客観的かつ定量的に評価することが可能となった。当初の計画通り進展している。本研究成果について国内外の学会にて報告するとともに、国際誌へ論文を投稿し広く貢献する。放射線学今後、疼痛モデルマウスに対して投薬による介入試験を行い、治療過程における脳活動を明らかとすることで、創薬に役立てる。また、これまでの成果を国内外の学会にて報告するとともに、国際誌へ論文投稿し、再生医学へ広く貢献する。平成25年度の目標であった、神経因性疼痛モデルマウスのBOLD信号を定量解析することができた。この成果を国内外へ広く発表する予定である。当初、試薬等の物品費へ充当する予定であったが、当施設の在庫が十分にあり使用期限の点から購入を見送ったため。本年度は遺伝子改変モデルによる神経因性疼痛の評価を行うことで、病態メカニズムを明らかにする。具体的に、先天性のallodyniaモデルであるMsi2遺伝子ホモ欠損マウスと、対照となる同腹子の野生型マウスのfunctional MRIを行い、Aβ線維の投射経路の異常を評価する。Msi2欠損マウスはallodyniaのメカニズムが明らかである一方、行動評価により症状が軽いといった特徴を持つ。また、これまでの成果を国内外の学会にて報告するとともに、国際誌へ論文投稿することで社会福祉に貢献する。購入を見送った試薬など物品費へ充てる。成果報告として国際誌へ論文投稿する際に英文校正を行う予定であったが、執筆に遅れが生じ、年度を超えてしまったため。平成26年4月に上記に英文校正を行った。
べん毛モーターのＦｌｉＬとＦｌｉＧの構造を基盤としたトルク産生機構解明

べん毛モーター回転子蛋白質FliGについての構造解析の研究を進めた。FliGの動的な構造変化を検出するために、FliGのC末端ドメインの断片を精製し、溶液NMR法を用いた解析を行った。また、海洋性ビブリオ菌、Vibrio alginolyticusにおいては、C末端ドメインにおける、運動能に大きな影響を与える変異体が複数単離されていたため、そのFliGのC末端ドメインに該当の変異を導入した断片を精製し、野生型と溶液NMR法を用いた解析の結果をそれぞれ比較した。その結果、初めてFliGのC末端ドメインの帰属に成功し、変異体においても帰属が成功した。それらの溶液NMR法の結果と、分子動力学シミュレーションを用いた構造解析の結果を統合することで、野生型ではコンフォメーション変化が起こるのに対し、回転方向が反時計回りに偏りが生じる変異体では、コンフォメーション変化が起こりにくいことが判明した。それらの結果から、べん毛の回転方向転換とFliGのコンフォメーション変化が密接に結びついていることがわかった。これまでに得られた結果を共同研究者らと共に、研究をまとめた原著論文を著名な海外雑誌に発表することができた。本研究員は、以上より概ね期待通りの成果を挙げている。さらに、本研究員が主体として進めたFliLの複数のアプローチによる機能解析の研究においては、研究を少しずつ進め、十分な量のデータは得られている。ただ、その結果から得られた仮説がまだ不十分で、さらなる議論や追加の実験等がそれぞれ必要だと感じている。そのため、報告書提出期間内に、研究成果を論文としてまとめることはできなかった。しかし、本研究員が共著者であるFliLの構造解析に関して、その研究の一部が論文になっている。従って、この研究に関しても、ほぼ期待通り程度の成果は得られたと考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。細菌の運動器官の一つにべん毛モーターが挙げられる。べん毛モーターは固定子及び回転子から構成される。固定子は用いる共役イオンから二種類に大別される。海洋性ビブリオ菌はナトリウムイオン駆動型固定子を持ち、その固定子はPomA及びPomBという膜タンパク質から構成されている。また、ビブリオ菌においてはPomBと相互作用してモーター機能を補助すると推測されるFliLという因子が存在する。FliLは菌種によって遺伝子を欠失した変異体の表現型に差異が見られること等から、その機能について未知な点が多い。さらに、構造情報も得られていない。そこで、新規の構造情報の獲得及び機能を推定するための手がかりを得ることを目的としたNMRを用いた解析を行った。べん毛モーターは、時計回りと反時計回りに回転する。そのエネルギー変換は主に回転子が担うとされ、回転方向及び方向転換の制御やトルク産生等に関与するのは複数の因子の複合体である。回転子の構成因子であるFliGが、トルク産生に直接関与する。FliGはN末端、middle、C末端の三つのドメインに分かれており、C末端ドメインが固定子タンパク質PomAとの静電気的相互作用によりトルク産生すると考えられている。また、FliGは回転方向によって構造が変化するとも考えられている。そのため、C末端ドメインの断片及び運動能に欠陥を与える変異を導入した断片を精製し、NMRを用いた解析によって、野生型と変異を導入した断片との構造情報の比較や動的な構造変化の検出等を目的とした研究を行った。NMRを用いた解析はどちらの研究においても宮ノ入准教授との共同研究として進めた。FliLに関する研究としては、ペリプラズム領域の断片の精製及びNMRを用いた解析が功を奏し、1H-15N HSQCにおいてシグナルを計測することができた。その結果、バッファー条件等によりシグナルのプロファイルがやや異なることやシグナル強度に差が出ることがわかった。また、大阪大学との共同研究によって結晶化に成功し、構造解析も進展した。当研究室の筆頭著者のデータを加えて、論文化を目指し、出版した。FliGに関する研究としては、上述の通りのNMRを用いた解析を進めた。実際、C末端ドメインの断片に関して、1H-15N HSQCにおいてシグナルを検出することができた。変異体に関しても上記の通りの解析を行い、野生型と同様にシグナルを検出することができた。その結果から、シグナル感度の向上及び連鎖帰属を目指し、上記の結果等から得られた二次構造予測の情報を元にコンストラクトの改良を進めた。さらに、上述の運動能に影響を与える変異体の内、一つを選択し、そちらに関しても同様のコンストラクトの改良を行った。その改良が功を奏し、大部分の帰属を終えることができ、緩和等の解析を行うこともできた。現在はそれらのデータに加え、白井教授の研究室の土方氏との共同研究によって得られた分子動力学シミュレーションの結果と合わせて、論文化の執筆を進めている。また、その研究とは別に、当研究室で以前行われた、FliGの全長及びその断片の精製及び熱力学を用いた解析(Differential scanning calorimetry)等の結果から、それらの考察及び執筆を担当し、論文としての出版まで終えることができた。

また、海洋性ビブリオ菌、Vibrio alginolyticusにおいては、C末端ドメインにおける、運動能に大きな影響を与える変異体が複数単離されていたため、そのFliGのC末端ドメインに該当の変異を導入した断片を精製し、野生型と溶液NMR法を用いた解析の結果をそれぞれ比較した。その結果、初めてFliGのC末端ドメインの帰属に成功し、変異体においても帰属が成功した。それらの溶液NMR法の結果と、分子動力学シミュレーションを用いた構造解析の結果を統合することで、野生型ではコンフォメーション変化が起こるのに対し、回転方向が反時計回りに偏りが生じる変異体では、コンフォメーション変化が起こりにくいことが判明した。それらの結果から、べん毛の回転方向転換とFliGのコンフォメーション変化が密接に結びついていることがわかった。これまでに得られた結果を共同研究者らと共に、研究をまとめた原著論文を著名な海外雑誌に発表することができた。本研究員は、以上より概ね期待通りの成果を挙げている。さらに、本研究員が主体として進めたFliLの複数のアプローチによる機能解析の研究においては、研究を少しずつ進め、十分な量のデータは得られている。ただ、その結果から得られた仮説がまだ不十分で、さらなる議論や追加の実験等がそれぞれ必要だと感じている。そのため、報告書提出期間内に、研究成果を論文としてまとめることはできなかった。しかし、本研究員が共著者であるFliLの構造解析に関して、その研究の一部が論文になっている。従って、この研究に関しても、ほぼ期待通り程度の成果は得られたと考えている。FliLに関する研究においては、ペリプラズム領域の新たなコンストラクトを欠失及びタグの位置の変更という形で数種作成し、精製を進める。これによって、NMRを用いた解析の感度の向上を目指す予定である。また、構造情報を元に変異体作成を行うことで、FliLの機能に関する新たな情報を得ることや構造変化に関する新たな知見を得ることを目指す。FliGのC末端領域に関するNMRを用いた構造解析においては、投稿できるレベルになっているが、論文の改訂を指示される可能性もある。そのため、博士論文の作成に向けて、執筆とデータのとりまとめも行っていく。また、FliGのMiddleドメインからC末端ドメインの断片と運動能に欠陥を与える変異を導入した断片を精製し、NMRを用いた解析によって1H-15N HSQCシグナルの検出を試みた。その結果、精製法等の改良が必要だと判断したため、今後はFliLの実験を中心に進める予定である。それによって、今年度末までにFliLの論文の出版という成功を収められるように努める方針である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
多発性硬化症に伴う排尿障害の発生機序の解明

方法雌のLewis種ラット(n=16,175-245g)に対してMyeline basic protein(MBP)5ugを足背皮下より投与する。Control群として同年齢のラット(n=5,185-220g)に対して同様に生理食塩水を投与する。投与4日目にケタラール麻酔下に膀胱頂部より膀胱内圧測定用カテーテルを留置する。その3日後より連日、持続膀胱内生理食塩水注入による膀胱内圧測定を施行し、MBP rat群とControl rat群を比較し、後肢の麻痺の経時的変化を観察するとともに、膀胱内圧曲線上(膀胱内圧、排尿量、残尿量)にどのような影響を与えるかを検討した。一過性の麻痺症状が出現する前後の評価日は前7-9日目、後17-19日目とした。過活動膀胱は1回排尿量が0.3ml以下で残尿が0.1ml以下のもの、低活動膀胱は残尿が0.1mlを超えるものと定義した。結果1.MBP ratはMBP投与10-14(平均12.2)日目から後肢の麻痺が出現し1-7(平均3.5)日間持続した。2.MBP ratは麻痺の出現と同時期の膀胱内圧検査上、一過性の低活動膀胱、一過性の過活動膀胱、一過性の過活動および低活動膀胱、正常の4つのパターンに分類された。3.膀胱収縮圧と排尿量はいずれも麻痺後に増加を、排尿間隔は延長を示したが有意差はみられなかった。4.MBP rat群とcontrol rat群間に麻痺後の膀胱収縮圧、排尿量、排尿間隔についていずれも有意差はみられなかった。まとめMBP投与後のある時期に、一過性の麻痺が出現し、膀胱障害を発症するという興味深い現象がみられた。今後、病理学的な変化との関連を検討するとともに、薬物投与による変化を検討する予定である。
超原子価ヨウ素試薬により発生するカチオンラジカル種を利用した有機合成反応の開発

超原子価ヨウ素試薬により発生するカチオンラジカル種を利用した有機合成反応の開発を目指して、今年度は研究実施計画に基づき、主として側鎖末端に窒素や硫黄求核部位を有するフェノールエーテル類の分子内閉環反応の一般性の拡張とそれらを利用する生物活性天然物合成への応用研究を行った。その緒果、超原子価ヨウ素試薬であるphenyliodine(III)bis(trifluoroacetate)(PIFA)を用いる含窒素および含硫黄複素環形成反応を組み合わせることにより、強力な細胞毒性と特異な構造から抗腫瘍リード化合物として注目されている含硫黄海洋アルカロイドmakalu vamine Fの最初の全合成に成功した。引き続き、側鎖末端に活性な炭素求核部位を有するフェノールエーテル類のカチオンラジカル種を経る分子内閉環反応を検討した。その結果、末端に芳香環を有する場合には分子内ビアリールカップリング反応が、末端にβ-ジカルボニル基を有する場合には、スピロ環とベンゼン環が縮環した化合物が収率良く得られることを見出した。一方、我々はより簡便且つ効果的な超原子価ヨウ素試薬の活性化法として水中でのアルカリ金属臭化物(KBr)の添加が有効であることを見出し、これまで3価のヨウ素試薬では酸化が難しかったアルコール類の酸化反応が中性緩和な条件下、水中で収率良く進行することを見出した。また、回収、再利用が容易なポリマー担持型超原子価ヨウ素試薬の水中での利用により後処理が容易で有機溶媒不要且つ廃棄物の出ない環境に優しいアルコールの酸化反応を実現できた。