hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラ氏島アシロイドペプチド(IAPP)の糖代謝異常における病態生理学的意義と解明

本研究を通じ、IAPPに関し以下の成果を明らかにした。(1)ヒト、ラット、マウスの膵臓よりIAPPを単離・精製し、その全一次構造をペプチドレベルで初めて決定した。(2)ヒトおよびラットIAPPのそれぞれのN端部とC端部に対する特異的抗体を作製し、感度0.2fmol、中点2.5fmolで使用可能な高感度のRIAを開発し、その体内分布や正常者および各種病態下における血漿濃度を報告した。(3)IAPPの膵B細胞とD細胞ならびに幽門部G細胞における局在と他のホルモンとの共存を示した。(4)ヒト、ラット、マウスにおけるIAPPの分子型を同定し、ヒトの囓歯類ではIAPPのprocessingが異なることを示した。(5)IAPPはグルコース、グルカゴン、アルギニン刺激によりインスリンと共に分泌され、ソマトスタチンにより分泌が抑制された。ラット膵潅流実験でも同様の結果を確認した。これらの分泌反応は唐尿病前段階では遅延・高反応を、NIDDMでは遅延・低反応を示し、B細胞機能評価の有用なパラメーターになることも報告した。(] SY.encircled6. [)免疫組織化学的に正常者、NIDDM、IDDM患者の膵臓、消化管粘膜層およびインスリノーマ組織におけるIAPPの細胞内局在や膵島アミロイド沈着とB細胞分泌顆粒中のIAPPの関係について検討した。(7)Northern blot解析によりIAPPの遺伝子発現の有無を各組織で明らかにした。また糖尿病モデルラットにおけるIAPP mRNA量の変化も示した。さらにin vitroの系でIAPP投与によりcyclic AMPが増加することも確認した。
ルテニウム錯体によって触媒される酸素酸化の反応機構の解明とその応用に関する研究

光学活性なエポキシアルコールは、位置選択的に様々な官能基変換を施すことができるため、天然有機化合物や薬剤などの合成中間体として広く利用されている。そのエポキシアルコールの最も直接的な合成法がアリルアルコールの不斉エポキシ化であり、これまで多くの研究がなされてきた。一方、近年では環境調和の観点から原子効率の高い過酸化水素の利用が求められているが、これまで報告されているすべての反応系においてTBHPのような嵩高い過酸化物を酸化剤として用いる必要があった。今回、新規にニオブサラン錯体を導入し、検討を行ったところ、過酸化水素・ウレア付加体(UHP)を酸化剤に用いることで、様々な置換パターンのアリルアルコールを良好なエナンチオ選択性でエポキシ化できることを見出した。さらに詳細な検討を重ねた結果、より実用的であると考えられる系中で調整した触媒を用い、過酸化水素水を滴下条件で用いることで、最高95%eeでエポキシアルコールを得ることに成功した。本法は初めて過酸化水素をアリルアルコールの不斉エポキシ化に適応した初めての例である。一方で研究代表者らはこれまでルテニウムサレン錯体を用いたアルコール類の空気酸化反応の研究を行ってきた。しかし資源枯渇の観点から、より安価で地球上に大量に存在する鉄の触媒としての利用研究は緊急の課題である。すでに研究代表者らは水溶媒中での過酸化水素水を酸化剤に用いたスルフィドの不斉酸化反応を開発しているが、今回鉄サラン錯体が空気中の酸素を酸化剤として用いるナフトール類の酸化的カップリング反応の優れた触媒になることを見出した。本法は鉄を触媒に用い、添加剤を一切必要としない不斉空気酸化反応を達成した初めての例であるばかりでなく、特に不斉配位子として広く利用されている3,3'位に置換基を有するBINOL誘導体を直接的に合成する新手法となりうる。ニトロシルルテニウムサレン錯体を用いたアルコールの酸素酸化の反応機構に関して、種々の速度論的手法を用いて解析を行い、分子内水素原子移動過程が含まれることを明らかにした。また、一部の基質で観測された異常な同位体効果は、反応温度と反応速度のアレーニウスプロットの解析により、トンネル効果に起因するものと推測した。ルテニウム錯体を用いた機構のより詳細な解明のために、今後軸配位子の効果を検討する予定である。一方で、β-ジケトン等の二座配位性の添加剤を加えることによりルテニウム錯体の触媒能が変化することが見出された。この現象を利用して、大気中の酸素を用いるラセミのアルコールで高エナンチオ選択性を達成した。代表者らは既に、ルテニウム錯体を用いた第二級アルコール存在下での第一級アルコールの化学選択的酸素酸化において、サレン配位子の3,3'位に1-ethyl-1-methylpropyl基(t-Hex基)を導入した錯体がt-Bu基やt-Pent基を導入した錯体よりも優れ選択性を示すことを見出している。そこでt-Hex基をもつ不斉配位子の適応範囲を調べるために今回マンガンサレン錯体を合成し、不斉エポキシ化反応の検討を行った。その結果、期待通りにエナンチオ選択性の向上が観測された。興味深いことに、求核性の低いオレフィンほど選択性が向上する傾向が見られた。また活性種と考えられるPPNOが配位したマンガンオキソ種のモデル錯体のX線構造解析に成功し、t-Hex基が反応系中ではメチルインプレーン構造をとるために、t-Bu基やt-Pent基よりも大きな立体効果を示すことを明らかにすることができた。近年、グリーンケミストリーの観点から有機溶媒を用いることなく、水溶媒での反応の開発が活発に行われている。既に界面活性剤の存在下あるいは界面活性機能を付与した触媒を用いる不斉合成反応が数例報告されているが、界面活性剤を用いることなく、水溶媒中で立体選択性、収率、環境調和性を全て同時に満足させる触媒的不斉反応は報告されていない。サラン配位子が水に安定であること、さらに反応基質と触媒の金属中心が高い親和性をもつことが、水溶媒中での不斉反応を実現するための鍵要素と考え、Fe(salan)錯体に着目して過酸化水素水を用いるスルフィドの不斉酸化反応の検討を行った。種々検討の結果、本系は芳香族スルフィドのみならず、脂肪族のスルフィドにも適応できることも分かった。現在までのところ、過酸化水素水を用いるスルフィドの不斉酸化反応の中で、脂肪属スルフィドを80%ee以上の選択性で酸化できる唯一の例である。さらに、界面活性剤などが存在しないにもかかわらず、水溶媒中での触媒回転数は8,000回と極めて高い値を示すことが分かった。ただ、少量の過剰酸化が問題として残された。そこでさらに、濃度および反応温度などの条件の至的化を行い、0°Cで目的とするスルホキシドを高化学および高エナンチオ選択性で得ることに成功した。この至適条件下では、酸に非常に敏感なベンジルアセタール類のような官能基を持つ基質にも適用でき、目的とした水溶媒を用いる適用範囲の広い環境調和型の触媒的不斉酸化反応を実現することができた。一方で、アルコールの触媒的酸素(空気)酸化でも、水素結合を利用して基質を捕捉し得る新しい触媒を開発することができた。

そのエポキシアルコールの最も直接的な合成法がアリルアルコールの不斉エポキシ化であり、これまで多くの研究がなされてきた。一方、近年では環境調和の観点から原子効率の高い過酸化水素の利用が求められているが、これまで報告されているすべての反応系においてTBHPのような嵩高い過酸化物を酸化剤として用いる必要があった。今回、新規にニオブサラン錯体を導入し、検討を行ったところ、過酸化水素・ウレア付加体(UHP)を酸化剤に用いることで、様々な置換パターンのアリルアルコールを良好なエナンチオ選択性でエポキシ化できることを見出した。さらに詳細な検討を重ねた結果、より実用的であると考えられる系中で調整した触媒を用い、過酸化水素水を滴下条件で用いることで、最高95%eeでエポキシアルコールを得ることに成功した。本法は初めて過酸化水素をアリルアルコールの不斉エポキシ化に適応した初めての例である。一方で研究代表者らはこれまでルテニウムサレン錯体を用いたアルコール類の空気酸化反応の研究を行ってきた。しかし資源枯渇の観点から、より安価で地球上に大量に存在する鉄の触媒としての利用研究は緊急の課題である。すでに研究代表者らは水溶媒中での過酸化水素水を酸化剤に用いたスルフィドの不斉酸化反応を開発しているが、今回鉄サラン錯体が空気中の酸素を酸化剤として用いるナフトール類の酸化的カップリング反応の優れた触媒になることを見出した。本法は鉄を触媒に用い、添加剤を一切必要としない不斉空気酸化反応を達成した初めての例であるばかりでなく、特に不斉配位子として広く利用されている3,3'位に置換基を有するBINOL誘導体を直接的に合成する新手法となりうる。
トンネル分光法による磁場誘起SDW状態の電子構造の研究

有機低次元導体(TMTSF)_2ClO_4は、磁場誘起SDW転移やそれに関連した量子ホ-ル効果など、伝導電子系の低次元性を反映して顕著な物性を示す。これを磁場中エネルギ-スペクトルの観点から研究する事が本課題の目的である。主眼とした磁場誘起SDW状態でのトンネル分光によるスペクトルの測定の他に、角度依存磁気整合効果の解釈、小周期振動と磁場誘起SDWに対する超格子構造の影響についてエネルギ-スペクトルの観点から模型を提唱した。(1)トンネル分光の実験は平担な試料表面が得られなかったため、スズを対向電極とした点接触型で測定を試みたが、試料が非常に脆いためスズ電極を十分に押しあてる事が出来ず良好なトンネル接合の状態を得る事が困難であった。STM的に電極針を非接触でPZTにより高精度制御する等、今後も実験を継続していく予定である。(2)(TMTSF)_2ClO_4の角度依存整合効果は昨年我々が発見した新現象であるが、それに対する模型を提唱した。系の磁場中エネルギ-スペクトルは電子の蛇行運動を反映して1次元的分散を持つが、磁場方向が有限のトランスファ-を持つ格子ベクトルに一致するとき(整合角)には更に磁場方向にも分散が現れ鎖間の電気伝導が可能になるというものである。(3)(TMTSF)_2ClO_4は低温で陰イオンの配向が秩序化を起こしb軸方向に倍周期の超格子が生じている。この超格子ポテンシャルと磁場の下での系のエネルギ-スペクトルを調べた結果、フェルミ準位近傍の1次元分散はゼ-マン分離的に2重にスプリットし、かつ分裂幅は磁場の逆数に対して周期的に振動する事がわかった。これはコヒ-レントな磁気貫通の結果であると解釈され正常相における小周期振動の1つの説明を与える。またこの分裂のため偶数次の磁場誘起SDW不安定性が緩和されるので温度磁場相図で偶教次サブフェイズの領域が縮小する事がわかった。これで相図の「標準モデル」からのずれを説明できると思われる。
有茎腸管充填式肝直接肝細胞・肝組織移植法の開発―新たな補助肝の構築をめざして

【研究目的】肝不全患者の救命には現在では肝移植が最も効果的な治療法であるが、ドナー不足の現状から有効な補助肝臓の開発が求められている。しかし、体外型補助肝臓装置は複雑で、また、高価である。本研究は有茎腸管グラフト内に肝組織を移植する安価で効果的な補助肝臓の開発を目的としている。昨年度は安定した有茎腸管グラフト内肝組織片充填移植術式を確立することができた。しかし、有茎腸管グラフト内に移植した肝組織片は7日間ほどはviableで癒合し、増殖して生着したが、30日ほど経過する間にグラフト腸管はviableであるのに対して充填した肝組織片は次第に、壊死、融解してしまった。そこで本年度は有茎腸管グラフト内に充填した肝組織片の長期生着をめざして実験を行った。【改良方法】1.従来は1本だった有茎腸管グラフトのfeederを2本にする。2.従来は有茎腸管グラフトを脱転してメスでその粘膜を削いでいたのを、これを脱転せずに鋭匙を用いて腸管粘膜を削ぐ。3.従来はグラフト腸管の捻転を防止するためにグラフト腸管をアロンアルファーで残肝に固定していたが、これを大網で包んで後腹膜に固定する。4.グラフト腸管の前壁に針穴を3個ほどあけグラフト腸管内の浸出液あるいは腸粘膜からの分泌液を腹腔に逃す。【結果】これらの工夫によりグラフト腸管内に充填された肝組織片は腸管壁に癒合、生着し、移植30日後でも50%以上の肝組織片が遺残して、顕微鏡的にも肝の組織形態を保持していた。【結語】有茎腸管グラフトの中では皮下や腹腔内などの他部位ではすぐに壊死してしまう肝組織片でも互いに融合して腸管壁に生着するが、今回のような工夫により、更に、長期間生着することが確認された。今回の研究により有茎腸管グラフト内肝組織片充填方式は肝不全治療の有効な補助肝臓開発につながる可能性が示された。【目的】本研究では有茎腸管内に肝組織を移植して安価で効果的な補助肝臓を作成することを目的としている。肝不全に陥った患者を救命するには現在では肝移植が最も効果的な治療法であるが、ドナー不足の現状を見ると何らかの補助肝臓が求められている。また、急性肝不全症では効果的な補助肝臓があればbridge useとしてこれを用いて急性期を乗り切り元の肝臓の再生を期待することも出来る。本研究はGuptaらの開発した有茎腸管内肝組織充填式移植法を参考にして効果的な補助肝臓の開発をめざして行われた。【対象と方法】雄性ウイスター系ラットをジエチルエーテル麻酔下に開腹し、空腸起始部から数cmのところで長さ3cmほどの有茎腸管を作成する。遺残空腸は7-0絹糸で端々吻合を行う。この時点で肝左葉+中葉を切除しシャーレの中で切除肝をメスで1mm角以下に細切する。有茎腸管を脱転しメスで粘膜を削いだのち元に戻し細切した肝組織片をこれに充填して断端を閉鎖する。これを腹腔内、遺残肝にそれぞれアロンアルファで固定し、7日、10日、30日、40日後に犠牲死させ肝組織片充填有茎腸管を摘出し組織学的に検討した。【結果】7日目の充填肝組織は腫大し一塊となり中心部分は壊死に陥っていたが腸管壁に接する部分の肝実質細胞はviableで小葉構造も保存され、PAS染色でもグリコーゲン強陽性であった。30日を過ぎても中心部分は壊死になっていたが、腸管壁に接する部分はviableで胆管上皮の増生も認められた。しかし、その部分は肝実質細胞というより非実質細胞の様相を呈していた。【結語】有茎腸管の中では皮下や腹腔内などの他部位では壊死してしまう1mm角ほどの肝組織片でも融合して腸管壁に生着し、生存することが確認された。肝組織片充填有茎腸管は有効な補助肝臓になる可能性が示された。

3.従来はグラフト腸管の捻転を防止するためにグラフト腸管をアロンアルファーで残肝に固定していたが、これを大網で包んで後腹膜に固定する。4.グラフト腸管の前壁に針穴を3個ほどあけグラフト腸管内の浸出液あるいは腸粘膜からの分泌液を腹腔に逃す。【結果】これらの工夫によりグラフト腸管内に充填された肝組織片は腸管壁に癒合、生着し、移植30日後でも50%以上の肝組織片が遺残して、顕微鏡的にも肝の組織形態を保持していた。【結語】有茎腸管グラフトの中では皮下や腹腔内などの他部位ではすぐに壊死してしまう肝組織片でも互いに融合して腸管壁に生着するが、今回のような工夫により、更に、長期間生着することが確認された。今回の研究により有茎腸管グラフト内肝組織片充填方式は肝不全治療の有効な補助肝臓開発につながる可能性が示された。
磁場を用いた新イオンガイド法の開発

イオンガイド法は1980年代に提案された技術で、核反応生成物をHeガスセル中で一価のイオン状態で熱化し、ガスの流れによって真空領域に引き出し捕集する技術である。元素の化学的性質によらず、高速に反応物を捕集できることから、不安定原子核の研究に広く用いられてきた。一方、イオンガイド法は次の三つの本質的な弱点があることがわかってきた。1)生成強度が弱いこと(効率が良くない)、2)ビームの質(エミッタンス)が悪い、3)プラズマ効果と呼ばれる一次ビームによるイオンのトラッピング、である。この内2)については我々が1990年代前半に開発したSPIG(高周波六重極イオンビームガイド)によって大幅に改善されることが認められ、標準技術となっている。本研究では、1)および3)を解決するために、高周波イオンガイド法を用い、ビーム破砕核分離器と組み合わせる方法をとるための基礎技術の開発を行った。従来のイオンガイド法では、ガスの流れだけによってイオンを輸送していたためセルの大きさとして1cm程度しか実用にならなかった。高周波イオンガイドではイオンを電場の制御下に置くので、2mもの厚さのガスを用いることができる。これによってガスの停止能力ひいては有効ターゲット厚を100倍以上増加させることができる。この大きな停止能(5MeV/u)は、ビーム破砕核分離器からの高速イオンをも受容できることになり、ここではもはや一次ビームはガスを照射しないのでプラズマ効果問題も軽減される。本研究の結果、ガス中での直流+高周波電場によるイオンの高効率輸送が確認された。これは、従来のイオンガイド法の性能を大幅に上げるばかりでなく、ビーム破砕核分離器から得られる高エネルギー不安定核イオンの低速ビーム実験への応用の道を開く。当初予定していた磁場を用いる方法は、本研究の成果を基に、さらなるガスの有効厚の増加方法として有効である。イオンガイドは核反応でできた不安定原子核イオンを10^4Pa位のHeガス中に止め、一価のイオン状態でガスの流れと共に真空領域に引き出し捕集する技術である。この真空領域に引き出すところでは、我々の開発した六重極高周波イオンガイド(SPIG)が世界的に定評を得て採用されている。今回の開発研究では、このHeガス中のイオンの通過速度を上げ、加えて容器壁に衝突してイオンが中性化して失われないようにイオンを壁から押し返す収束力を付加しようとする試みであり、この方法が確立でくれば核容器の外で製造された短寿命核を止めて一価のイオンに集めなおす、画期的な方法となることを狙っている。初年度である平成10年度は、10月よりこの電極設計、ガス系の組み立てに着手している。またこの電極に印加する高周波系の設計と製作も進めている。申請では磁石を用いた系を当初より考えていたが、問題を掘り下げたところ、最も重要なところは大きなガス容器を使うことで試験できると判断し、磁石は実用段階で必要に応じて組み合わせて行くことにした。平成10年度では、Heガス中のアーク電流でイオン化したイオンを用いて、イオンのガス中の輸送についての基本条件を調査している。すなわち重畳する直流電圧の分布、また高周波の電圧と周波数について実験的に最適条件を調べ、シミュレーションの結果と比較検討を行う予定である。平成11年度はガスの真空への取り出し部について最適設計を行い、SPIGを用いて実験条件を調べる予定である。1。イオンガイドの技術は1980年代初めに提案され、核分光の有用な技術として開発されてきた。

今回、従来のイオンガイドの制約点を大きく改善することを目標に、長尺の大きなHeガス体積を有するイオンガイドの開発を行った。表題の磁場を使うことはこの大きな体積のイオンガイドをテストするのと、開発上としては等価であるので、装置は基本テストを行いやすい非磁場使用型を採用した。2。すなわち今回の研究の最重要課題は"10-100Torr領域のHeガス中で如何にイオンを効率よく高速で輸送できるか"と言うことができる。3。今年度に入り高純度ガス系がようやく稼働できた。Heガスがとくにppm以上の水分子を含むと、不安定原子核イオンの中性化が進み、収量効率が大幅に現象することが知られている。4。上記ガス圧力範囲は丁度放電が起こりやすい領域で、ガス中に設置されている電極にいかにして高い電圧をかけられるか、が問題である。3回にわたり電極とハーメチック辺の改造を行い、丁度秋ごろから電圧が印加でき始めた。このテスト結果は次項の図書の項に示す研究会等で発表した。5。ガスセル出口近辺の電極構造はどうしてもイオンが絶縁体を見てしまうことになるので、その帯電が問題となる。このため、絶縁体として半導体であるジルコニアを使用し、帯電防止をはかる必要がある。出口径が0.5mmであるため電極は0.2mm厚の銅板に0.2mm厚のジルコニアをスタックする。この加工と組み立ては極めて困難でようやく見つけたメーカーで約7ヶ月を要した。
ウイロイドRNAの生合成過程におけるプロセシング

ウイロイドは裸の1本鎖環状RNAという特異な分子形態を持つ植物病原体で、宿主の酵素によって複製すると考えられている。しかしローリングサークル型の合成により、ウイロイド配列(十鎖)またはその相補鎖配列(一鎖)が24単位タンデムにつながった中間体RNAを経るらしいことの他、ほとんど実験的な解明がなされていない。本研究では、ウイロイドの複製におけるプロセシング、すなわち十鎖多量体RNAより単位長ウイロイドが生成する過程を分子レベルで明らかにすることを目的とした。材料としてホップスタントウイロイド(HSV)を用いた。すでに我々はHSVの完全長cDNAを2単位以下タンデムに持つクローンに感染性のあることを見出していたが、このcDNAクローンの感染性とウイロイドのプロセシングとの間に相関のあることを明らかにできた。つまり、cDNAクローンがウイロイドRNAのプロセシングに必須の領域を2回以上持っていれば、cDNAクローンに感染性が見出された。次に、1単位以上2単位以下のHSVcDNA配列を持つクローンを多数作成し、それらを用いた感染実験からcDNAクローンの感染性、つまり、ウイロイドのプロセシングに必要な65ヌクレオチドより成る領域(regionAと名付けた)を限定した。この領域は、現在までに塩基配列の知られているウイロイドの間でよく保存されていた。また、regionAでは安定な2次構造を組ませることができた。プロセシング酵素はこの構造を認識し多量体十鎖RNAを特異的に切断し、単位長ウイロイドを生成すると考えられた。この仮説を実証する為、regionAに人為的に点突然変異が導入された変異ウイロイドを多数作製した。
Stretch activationを用いた血行力学因子に対する脈管反応の研究

脳・冠動脈は血圧や血流等の血行力学因子、すなわちバイオメカニカル刺激に対して鋭敏に反応し収縮を誘起する。著者は循環系における物理受容と細胞応答のCa^<2+>シグナリング機構を以下の観点から研究し、薬物受容体を介する化学受容に比較し、研究の遅れている本分野の飛躍的発展の推進役を果たしてきた。すなわち、血管壁の伸展、内腔圧の上昇による筋原性収縮反応を、細胞間、細胞内情報伝達系と捉え、1)バイオメカニカル刺激の受容部位としてのセンサー機構、2)フォスフォリパーゼCの活性化とCa^<2+>シグナリング、および3)収縮蛋白系クロスブリッジ特性、について今後の発展に確実に結び付く興味ある結果を提示できた。つまり、物理受容のセンサー部位の機能には細胞膜流動性が強く関係すること。さらに、アミロイド感受性部位、おそらく伸展活性化チャネル等の関与が明らかとなった。次に、バイオメカニカル刺激はフォスフォリパーゼCの酵素活性の上昇、イノシトール3燐酸の生成促進、細胞内Ca^<2+>の上昇をもたらし、本酵素に連鎖するGTP結合蛋白が物理受容の細胞内化学反応への変換に役割を果たしていることが強く示唆された。また、筋原性収縮反応は、クロスブリッジ回転速度がフォルボールエステル刺激や高カリウムによる脱分極性刺激による収縮の中間型を示す。このことは、バイオメカニカル刺激による血管反応の新たなる細胞情報系であることを示唆している。化学受容体を介する薬物刺激による機能発現と比較して、情報集積がいまだ充分とはいえない心脈管系への動的物理因子による収縮・弛緩機能発現機構を検討する目的で、大型実験動物(イヌ)および小型実験動物(ラット)より摘出した脳動脈を用いて、急性的な伸展や圧上昇変化に対する筋反応変化を薬理学的または生物工学的手法を用いて測定、解析した。また、長期的な圧負荷や脈管病態時における生理学的循環調節因子の役割を検討する目的で、モノクロタリンによる肺高血圧動物を利用して、チャネル蛋白発現に対する影響と、動脈系の収縮・弛緩機能変化を調ベて以下の結果を得た。1.摘出イヌ脳動脈への伸展刺激による収縮特性を、Ca^<2+>動員、クロスブリッジの回転速度、結合しているクロスブリッジ数を指標にして、脱分極刺激、薬物受容体を介する刺激、プロテインキナーゼC(PKC)を活性化するホルボールエステル刺激と比較検討して、伸展刺激による機能発現が他の刺激とは別の細胞内情報伝達-機能発現機構による可能性を示唆した。2.摘出ラット脳動脈標本への圧負荷させて、アーテリオグラフ(arteriograph)を利用した筋収縮反応変化を測定し、刺激依存性、温度依存性、外液Ca^<2+>依存性の筋原性収縮反応が発現することを見い出した。また、通常は、この反応は、内皮細胞の存在によりマスクされている可能性を示唆した。3.モノクロタリン処置による肺高血圧ラットの作製に成功した。慢性的な圧負荷が、固有右室心筋組織におけるCa^<2+>チャネル蛋白発現過程に影響を与える可能性を示唆した。この成績の一部は、筋収縮・細胞運動研究会(東京、1992年12月)で発表した。また、循環器系におけるバイオメカニクスと薬物による制御(日本薬理学会年会、横浜、1993年3月)を組織し、創薬をめざす薬理学に貢献するとともに、さらに、英語論文として発表する。すなわち、血管壁の伸展、内腔圧の上昇による筋原性収縮反応を、細胞間、細胞内情報伝達系と捉え、

1)バイオメカニカル刺激の受容部位としてのセンサー機構、2)フォスフォリパーゼCの活性化とCa^<2+>シグナリング、および3)収縮蛋白系クロスブリッジ特性、について今後の発展に確実に結び付く興味ある結果を提示できた。つまり、物理受容のセンサー部位の機能には細胞膜流動性が強く関係すること。さらに、アミロリド感受性部位、おそらく伸展活性化チャネル等の関与が明かとなった。次に、バイオメカニカル刺激はフォスフォリパーゼCの酵素活性の上昇、イノシトール3燐酸の生成促進、細胞内Ca^<2+>の上昇をもたらし、本酵素に連鎖するGTP結合蛋白が物理受容の細胞内化学反応への変換に役割を果たしていることが強く示唆された。また、筋原性収縮反応は、クロスブリッジ回転速度がフォルボールエステル刺激や高カリウムによる脱分極性刺激による収縮の中間型を示す。このことは、バイオメカニカル刺激による血管反応の新たなる細胞情報系であることを示唆している。
中低層鉄骨造建物の崩壊余裕度と評価手法に関する基礎研究

部材端部の破断性状と骨組の降伏機構が建物の終局限界に及ぼす影響を評価できる性能評価手法構築のための基礎研究として,同一の鉄骨造の柱梁接合部試験体に対して,載荷速度(周期1 Hzと0.01 Hz)を因子とした漸増振幅繰返し載荷実験を実施した。本実験から得られた知見を以下に示す。(1)載荷速度の違いは,材料強度に影響するほどのひずみ速度の違いをもたらさなかったにも関わらず,多少の挙動の差を生み出した。(2)動的載荷では,静的載荷と比較してより早期に破断し,塑性変形能力が劣った。高力ボルト摩擦接合における滑りなどが原因で,急速な負荷が溶接欠陥を起点とした亀裂伝播を早めた可能性が考えられる。鉄骨造建物の設計では,骨組が本来保有している塑性変形能力を十分に発揮できるように,例えば柱及び梁の仕口部は保有耐力接合とし,骨組の急激な耐力低下が生じる恐れがないことを確かめている。しかし,極大地震時において設計限界状態を超える大変形が生じることを想定し,建物の真の終局限界状態を検討するためには,部材の耐力低下を伴う動的弾塑性応答までを評価する必要がある。現行の耐震設計に忠実に従った建物でも,終局的には,大変形領域において設計で想定しない変形を経て崩壊に至る可能性が高い。本研究では,部材端部の破断性状と骨組の降伏機構が建物の終局限界に及ぼす影響を評価することを目的としている。本年度は,研究活動に必須の技術資料の収集に努めました。研究作業に採用するプロトタイプ建物を4-15階にて複数棟を選定するため,東北地方太平洋沖地震によって甚大な被害を受けた東北地方の被災調査を行いました。東北被災調査について言えば,地震直後の壊れた建物から得られる観察資料は既に詳細な報告がなされており,新たな知見は殆どありません。ですが,次に予測される南海トラフ巨大地震の地震強度は東北地震のそれを遥かに上回ります。また,そこに含まれる都市の数,建物群の総量は比較にならないほど大きく,この不可避の地球規模のイベントを見据えた予防対策,新耐震構法・設計法の提示というのは日本社会にとって最も重要な緊急課題です。そのためには,東北地震と南海トラフ地震の地震強度を精密に比較し,さらに東北地震を経て現存している建物群の余裕度評価を実行することが,非常に直接的で合理的なアプローチであると考えたからです。昨年度は,研究活動に必須の技術資料の収集の一環として東北地方太平洋沖地震によって甚大な被害を受けた東北地方の被災調査を行いました。その調査結果より,研究対象とするプロトタイプ建物を5階および10階の鋼構造骨組を設定し,それぞれの骨組に対して東北地震時の応答性状の予測を実施するため各部材の強度劣化モデルの構築を行いました。最終年度となる本年度は,引き続き骨組解析用の強度劣化モデルの構築を行う計画である。ここでは,適切な解析モデルの同定と精度の検証が課題となる。モデル化について特に注意が必要となるのは以下の(1)(3)である。(1)鉄骨梁に対するRC床スラブの協力が想定以上になることで柱降伏に至る。(2)RC床スラブの存在により柱梁接合部において梁端接合部の破断が誘発される。(3)柱脚部が露出柱脚の場合,圧縮側ではベースモルタル圧壊,引張側ではアンカーボルトの破断により柱脚が負担できる曲げモーメントがほぼなくなるため1階柱頭に局部座屈が生じる要因となる。以上(1)(3)の条件のうち,(2)については梁下フランジを補強した場合の追加検討も加え,おおむね達成できている。(1)および(3)については,引き続き検討を進める予定である。なお,昨年度に計画したPδ効果を考慮した鉄骨造建物の柱梁接合部に対する動的な載荷実験については,試験体条件の一部に安全性が十分に確保されていないとの判断から実験を延期している。

一昨年度は,研究活動に必須の技術資料の収集の一環として東北地方太平洋沖地震によって甚大な被害を受けた東北地方の被災調査を行った。昨年度はその調査結果に基づいて,プロトタイプ建物として5階および10階の鉄骨造骨組を設定した。さらに,東北地震時の応答性状を予測するため,それぞれの骨組に対して各部材の耐力劣化モデルの構築に取り組んだ。研究計画ではこうして構築した骨組モデルを等価な1自由度系モデルに置換し,網羅的な地震応答解析を行うことで統計的に建物の性能評価を行う予定であったが,モデルの構築過程において,部材の耐力劣化を適切に表現できるモデルの構築には,さらなる実験データの蓄積が必要となった。そのため最終年度となる本年度は,耐力劣化モデルの構築に資する実情報の獲得を目的とし,柱梁接合部の載荷実験を行った。本実験では,これまでに行ってきた実験研究を意識し,現場接合形式による柱梁接合部を対象とした。部材端部の破断性状と骨組の降伏機構が建物の終局限界に及ぼす影響を評価できる性能評価手法構築のための基礎研究として,同一の鉄骨造の柱梁接合部試験体に対して,載荷速度(周期1 Hzと0.01 Hz)を因子とした漸増振幅繰返し載荷実験を実施した。本実験から得られた知見を以下に示す。(1)載荷速度の違いは,材料強度に影響するほどのひずみ速度の違いをもたらさなかったにも関わらず,多少の挙動の差を生み出した。(2)動的載荷では,静的載荷と比較してより早期に破断し,塑性変形能力が劣った。高力ボルト摩擦接合における滑りなどが原因で,急速な負荷が溶接欠陥を起点とした亀裂伝播を早めた可能性が考えられる。本年度および来年度においては,骨組解析用の強度劣化モデルの構築を行う計画である。ここでは,適切な解析モデルの同定と精度の検証が課題となる。つまり,強度劣化性状を表現する場合の履歴特性の各種条件は結果に大きな影響を与えるが,それに対して適切なモデル化が求められる。モデル化について特に注意が必要となるのは以下の(1)(3)である。(1)鉄骨梁に対するRC床スラブの協力が想定以上になることで柱降伏に至る。(2)RC床スラブの存在により柱梁接合部において梁端接合部の破断が誘発される。(3)柱脚部が露出柱脚の場合,圧縮側ではベースモルタル圧壊,引張側ではアンカーボルトの破断により柱脚が負担できる曲げモーメントがほぼなくなるため1階柱頭に局部座屈が生じる要因となる。以上(1)(3)の条件のうち,(1)および(2)について複数の柱梁接合部について検討を行っており,RC床スラブの影響で破断が誘発されると指摘されている梁下フランジを補強した場合についても追加で検討している。今後は,数値解析において東北地震時の応答性状予測を実施し,さらに崩壊限界状態までの余裕度評価,そして南海トラフ地震時の被害予測へと展開していきます。また,Pδ効果を考慮した鉄骨造建物の柱梁接合部に対する動的な載荷実験を行い,解析と実験の両者を補完することで,最終的には,その被害を大きく低減できる耐震構法・設計法へと結びつける研究活動を目指します。鉄骨構造今後は,数値解析において東北地震時の応答性状予測を実施し,さらに崩壊限界状態までの余裕度評価,そして南海トラフ地震時の被害予測へと展開していきます。
ネットワークを利用した協調作業型手術シミュレーションシステムの開発

X線CTやMRI(核磁気共鳴画像)などの医療用断層像撮影装置により得られた人体断層像をコンピュータ・グラフィックス(CG)を利用してコンピュータ画面上で3次元像として再構築し、これを様々な形で表示することにより正確な診断や治療計画に応用する研究が活発に行われている。しかし、より安全な手術計画には同時に複数の医師による検討が必要であることが従来より指摘されていた。本研究ではインターネットに代表されるコンピュータ・ネットワークを利用することで遠隔地にあるコンピュータを接続し、離れた専門医同士が共通の仮想空間上でCG及びVRによる協調作業によって手術計画を立案するためのシステム構築のための基礎的実験を行った。(1)医療画像転送実験医療機関で撮影されたX線CTなどの医療画像をネットワークを介して転送する際の通信負荷及び所要時間に関する基礎的実験を行った。(2)操作命令の転送実験操作命令実行後、操作結果がコンピュータ画面上に表示されるまでの時間的遅れを最小にする命令セット及び画像操作方法の検討を行った。(3)協調作業型手術シミュレーション・システムの構築実際に複数のオペレータによる遠隔協調作業による手術計画のための諸機能の開発を行う。具体的には、手術操作に必要な切断、平行移動、回転移動、干渉判定などの諸操作を、マウス入力によりネットワーク接続された複数のコンピュータ上から実行するための基本的機能の開発を行った。
炎症免疫応答の収束を制御するｓＰＬＡ２の新機能

炎症の寛解には抗炎症性脂質メディエーターが関与するが、その産生に関わるPLA2サブタイプは不明であった。本研究により、リンパ節のCD11c陽性細胞(樹状細胞およびマクロファージ)に発現しているIID型分泌性PLA2(sPLA2-IID)が高度不飽和脂肪酸のプールを供給することでリゾルビンD1や15-deoxy-PGJ2などの抗炎症性脂質メディエーターの産生を制御する「resolving sPLA2」であることが明らかとなり、本酵素は炎症性疾患の治療に有効である可能性が示された。本研究は、脂質代謝の観点からsPLA2-IIDによる接触性皮膚炎の収束メカニズムの全貌を解明すると共に、ヒト疾患への展開を視野に樹状細胞が関与する様々な炎症免疫疾患における炎症収束因子としての役割の普遍性を検討することを目的としている。本年度は接触性皮膚炎(Th1応答)における詳細な制御機構を解明するため、リンパ節の脂質メタボローム解析を行った。その結果、sPLA2-IIDはホスファチジルエタノールアミンからの高度不飽和脂肪酸プールの供給に関与しており、resolvin D1 (RvD1)や15-deoxy-Δ12,14-PGJ2 (15d-PGJ2)などの抗炎症性脂質メディエーターの産生を制御することが分かった。また、ω3脂肪酸のDHAや15d-PGJ2、RvD1は樹状細胞やリンパ節細胞のTh1サイトカイン産生を低下させ、樹状細胞の活性化マーカーであるMHC class IIの発現を抑制した。以上の結果から、sPLA2-IIDは抗炎症性脂質メディエーターを動員する「抗炎症性sPLA2」であることが明らかとなり、sPLA2-IIDによる接触性皮膚炎の収束メカニズムが解明された。現在、sPLA2-IIDの炎症収束因子としての役割の普遍性を検討するため、sPLA2-IID KOマウスにTh1応答以外の炎症免疫疾患モデルを適用中である。次年度は、これらの成果を基に、樹状細胞特異的にsPLA2-IID遺伝子を過剰発現または欠損させたマウスを用いて炎症病態におけるsPLA2-IIDの役割を検討したい。本研究では、脂質代謝の観点からsPLA2-IIDによる接触性皮膚炎の収束メカニズムの全貌を解明すると共に、ヒト疾患への展開を視野に樹状細胞が関与する様々な炎症免疫疾患における本酵素の炎症収束因子としての役割の普遍性を検討することを目的とした。やや遅れている理由としては、樹状細胞特異的遺伝子改変マウスの導入が遅れており、樹状細胞に限定したsPLA2-IIDの機能を検討するための疾患モデル実験が行えていないことが挙げられる。樹状細胞特異的sPLA2-IID KOマウスについては、本年度中に樹状細胞特異的Creリコンビナーゼ過剰発現マウスと交配させられる段階まで進んでいるため、次年度中には遺伝子改変マウスを用いた疾患モデル実験が適用できる見込みである。一方、樹状細胞特異的sPLA2-IID遺伝子過剰発現(Tg)マウスは、共同研究者によって既に樹立済みであるが導入手続きが遅れている。Tgマウスを用いた実験の遅れに関しては、全身性KOマウスから調製した樹状細胞を移植再構成したマウスを用いた疾患モデル実験を進め、Tgマウスを用いた実験データの対照となる基礎データの収集を行い、生理的妥当性を検討するための準備をする。エクソソームを用いた実験は、既に質量分析による解析を開始して基礎データを収集している段階にあり、概ね順調であると判断される。現在、解析のための最適な条件を検討中であり、条件が決まり次第エクソソームに対する様々なsPLA2分子種の作用を検討して行きたい。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、樹状細胞特異的sPLA2-IID KOおよびTgマウスに対して免疫モデル実験を適用することに積極的に取り組む。Tgマウス導入のためには共同研究者との連絡を密にして導入手続きを可及的速やかに行い、モデル実験が直ちに適用できるよう準備を進める。実験結果の解析および考察には、前年度までに得られたKOマウスにおける免疫モデル実験の情報を対照データとして扱い、Th1免疫応答以外の炎症性疾患における本酵素の機能を順次検討して行く。エクソソームとsPLA2の関連性を検討するためには、まず、リコンビナントsPLA2を用いて野生型マウス由来のエクソソームに対する作用を解析したい。この検討によってエクソソームとの関連性が見い出された分子種については、通常状態および炎症状態における遺伝子改変マウス由来のエクソソームの解析を行うことで、in vitroとin vivoの双方からエクソソームに対するsPLA2の生理的意義について検討する。
ハルデン系物質Ln_2BaNiO_5のドーピング効果と磁気励起

ハルデン系の研究は低次元特有の量子揺らぎがマクロに観測されることから理論・実験の両面から研究が行われている。特に非磁性の基底状態を持つハルデン系は、一次元鎖に不純物が導入されることによって磁性が誘起し、その磁性と量子揺らぎが結合して新しい磁気状態が形成される。我々は不純物としてキャリヤ(ホール)に注目し、ドーピング効果と磁気励起の観測を試みた。物質は中性子実験を中心とした詳細な物性を観測するため、大型の単結晶が得ることができるNd_2BaNiO_5を選択した。この物質は低温で反強磁性秩序を生じるにもかかわらず転移点T_Nより高温側では純粋なハルデン状態を示し、また、T_Nより低温側ではNdイオンがハルデン鎖に対して約50Tの実効的な交代磁場を与える描像で理解されている。系統的にホールドーピングを行った(Nd,Ca)_2BaNiO_5における中性子実験の結果、T_N以上の温度領域において動的な非整合構造を観測し、この非整合構造がホールドーピングに伴って生じることを明らかにした。また、この非整合構造はホール濃度の増加に伴ってブロードニングを起し、ハルデン状態が不純物の導入によって急速に壊されることから動的な非整合構造はハルデン状態のスピン揺らぎに付随した状態であることが判明した。また、非整合構造のピーク間の距離δはホール濃度に比例した関係を持たず、銅酸化物超伝導体で観測されたホール濃度とδの関係に類似している。さらに興味深いことはT_N以下で新しい磁気励起を観測したことである。理論的に予想されているエネルギーよりも高いもののホールドーピングに伴って分散の小さい磁気励起が観測された。しかしながら非整合構造及び新しい磁気励起のいずれもNdイオン自体の物性が強く観測されているため、これ以上の詳細な情報を得られなかった。そこで、現在エネルギー分解能の優れているESR実験を行っている。また、Ndイオンの影響を自由にコントロールできる(Nd,Y,Ca)_2BaNiO_5の単結晶育成に成功したため、今後も中性子実験を行う予定である。本研究では、Haldane系R_2BaNiO_5(R=希土類)における置換効果として、1)R=(Y_<1-x>Nd_x)とした場合の三次元秩序と一次元Haldane状態とが混在する系における磁気的な希釈効果、2)R=(Nd_<1-x>Ca_x)とした一次元Haldane鎖にホールを導入した系におけるギャップ内状態、という二つのテーマを掲げた。これまでに得られた成果を以下にまとめる。1)R=(Y_<1-x>Nd_x):Nd_2BaNiO_5からYを固溶させてゆくことにより、人工的にNi-Haldane鎖に与える有効的な交代磁場を変化させる。我々はまずこの固溶系一連の試料合成を行い、帯磁率測定から転移点(T_N)の詳細な測定を行った。その結果、Ndの高濃度領域においては、Yのドープに伴ってT_Nは直線的に減少してゆく。これはNi-Nd間に働く超交換相互作用Jが薄められた結果全体としてJが小さくなっていると考えられ、平均場の描像で理解できる。

中性子散乱実験よりx=1の場合、J=0.2meV程度の見積もりがなされており、一方Nd-Nd間の相互作用は非常に弱く無視してよいと考えることができる。この場合、三次元秩序を担っているのはNi-Nd間の交換相互作用であり、NdがYに置換されるとその経路が分断され"percolative"な振る舞いが生じると考えている。ただし、Ni一次元鎖自身もHaldane状態におけるスピン相関長を持っており、量子的なスピン相関と三次元的なパーコレーションとの協調現象である。2)R=(Nd_<1-x>Ca_x):x=0.1の大型単結晶の育成に成功し、中性子弾性、非弾性散乱実験を行った。まず、これまで報告があったY_2BaNiO_5で観測されたギャップ内状態がNdの場合でも観測され、そのエネルギーは約4meVであった。このことは「Haldane状態」という現象に関してはランタノイドイオンは直接関係していない事を示している。また、三次元反強磁性の磁気Bragg点において磁気ピークが観測され、その温度変化は非常に特異である。(1)ランタノイドイオンによって与えられる有効な磁場を受けたHaldane鎖の磁気励起これまでにHaldane系として知られているY_2BaNiO_5に微量のNd兀素を置換することによってHaldane鎖に局所的な磁場を印加した結果、反強磁性転移は分子場で記述できず、Haldane鎖内の相関に支配されて出現することが明らかになった。しかしながら、単結晶育成の困難さからこれ以上の結果は得られていない。したがって、今後も物性測定に耐えうる単結晶育成を目指す。(2)Haldane系にドープされたホールの物性本研究では、ホールドープされたHaldane鎖の動的なスピン構造を解明することを目的とした。そこで中性子非弾性散乱実験に耐えうる試料を得るために、フローティングゾーン法によるNd_<2-x>Ca_xBaNiO_5大型単結晶の育成を試みた。その結果、約100mm程度の棒状の大型単結晶を得ることに成功し、本年度から本格的な物性測定を行うことが出来た。輸送現象の立場から見ると、軸の異方性からキャリヤが一次元鎖内の導入されていることは明らかであるが、その振る舞いは半導体的で金属的な振る舞いを示さなかった。中性子非弾性散乱実験ではT_N以上の領域でホールドーピングに伴ったスピン変調に対応するピークが観測されている。このピークは比較的高温で測定したために明確なピークとして確認されていないが、ホール濃度の異なる試料との比較の結果、ホール濃度の増加と共にダンプする傾向が観測された。また、ガウス関数を用いたフィティングによって見積もったインコメンシュラビリティεはY_<2-x>Ca_xBaNiO_5で観測されたものより大きい値が得られている。さらに注目すべき結果は、T_N以下の10meV付近にこれまで観測されていないスペクトルを観測したことである。このスペクトルが何に起因しているモードなのかは明らかになっていないが、ホール濃度に依存し、一次元鎖方向にHaldaneモードと異なる分散関係を持っていることが確認できている。今後は中性子実験のみならず、NMRからもスピン液体のおけるホールが作り出す磁気相関の検証を行う予定である。ハルデン系の研究は低次元特有の量子揺らぎがマクロに観測されることから理論・実験の両面から研究が行われている。
ネズミ副腎髄質細胞内Ca^<2+>濃度の自発的動揺機序

ラット副腎から単離した髄質細胞で見られる自発的Ca^<2+>濃度変化が、人工的環境下の反応にすぎないか、あるいは、生体反応を反映するものかを明らかにする目的で、Ca^<2+>感受性色素を負荷したラットおよびマウス副腎スライス標本における髄質細胞のCa^<2+>濃度変化を共焦点顕微鏡で測定し、以下の結果を得た。(1)ラット副腎スライス標本内のニコチンに反応する髄質細胞のCa^<2+>濃度がしばしば自発的に変動した。(2)アセチルコリン受容体の阻害下においても自発的Ca^<2+>濃度変化が見られた。即ち、分泌神経の関与なしに細胞内Ca^<2+>濃度が変化し、低濃度Ca^<2+>に依存する細胞内反応の活性化を介して種々の機能が営まれていることが示唆された。(3)自発的Ca^<2+>濃度動揺は、時に隣接する細胞に伝えられる場合が観察された。(4)細胞間のギャップ結合の存在が電顕により証明されているマウス副腎のスライス標本においては、細胞内Ca^<2+>濃度の動揺が隣接する細胞に伝搬される割合は、ラットに比べかなり高く、複数の細胞においてCa^<2+>濃度の動揺が同期して観察された。(5)マウス副腎スライス標本におけるCa^<2+>濃度伝搬に対するギャップ結合阻害剤の効果を検討したが、薬物では自発的Ca^<2+>濃度の動揺そのものが抑制され、明瞭な結果は得られなかった。(6)アセチルコリン受容体の阻害下においてもCa^<2+>濃度動揺の伝搬は影響されなかった。すなわち、この同期には神経活動の関与がないことが示唆された。(7)単離したマウス髄質細胞に添加したATPは、一部の細胞(30%)でのみCa^<2+>濃度を上昇させた。(8)ATP受容体(P2x)の阻害剤であるPPADS処理下においてもCa^<2+>濃度動揺の伝搬が観察され、放出されたATPによる可能性は否定された。(9)ギャップ結合を通過するlucifer-yellowの分布は、通過しない高分子のrhodamine-green-dexfranの分布に比べ広範であることから、髄質細胞間にギャップ結合が存在することが示唆された。以上の結果から、自発的なCa^<2+>濃度動揺の伝搬は、ギャップ結合を介することが示唆された。我々は、単一細胞に分離したネズミ副腎髄質細胞において見られる細胞内Ca^<2+>濃度の自発的動揺が、生体内と異なった環境下におかれた細胞反応である可能性を検討する目的で、生体内の条件に近い副腎スライス標本、および潅流副腎を作成し、これらの標本における細胞内Ca^<2+>濃度動揺の有無、を共焦点レーザー顕微鏡を用いて測定した。

現在までに得られた結果は、(1)Ca^<2+>感受性蛍光色素であるオレゴングリーンBAPTA-1/AMを含む潅流液で副腎静脈からネズミ副腎を潅流することにより細胞内に色素を負荷した後、マイクロスライサーを用いて髄質を含むスライス標本を作成した。スライス標本を共焦点レーザー顕微鏡(Oddysey)のステージ上の潅流用プレートに馬蹄形の重しを載せて固定し、表面を酸素を含むリンゲル液で潅流しながら、488nmの可視レーザー光の照射によって得られる蛍光画像をlime-seriesモードにより毎秒1画像の速度で取得しコンピュータ内に保存した。その後、ニコチンを潅流液に添加することによりCa^<2+>濃度上昇反応を観察し、自発的動揺を測定した細胞が髄質細胞であることを確認した。画像をOddysey内蔵ソフトを用いてoff-lineで解析した結果、細胞内Ca^<2+>濃度が自発的に変化する細胞が存在すること、しかし、このCa^<2+>濃度変化は隣接する細胞には伝わらないこと、即ち、個々の細胞内Ca^<2+>濃度は独立して変化することが判明した。(2)さらに、より生体内に近い条件を求め、色素を負荷した副腎をリンゲル液で潅流しつつ自発的細胞内Ca^<2+>濃度変化の有無を検討した。潅流副腎を固定する装置を考案、特注し、さらに脈流の少ないシリンジポンプを用いて潅流したが、現在のところ、スライス標本と動揺の結果がえられたのは1例にすぎず、潅流圧による組織のわずかな動きによる画像解析の妨害を最小にすることが今後の課題である。昨年度の共焦点レーザー顕微鏡を用いた研究において、ラット副腎スライス標本に存在する個々の髄質細胞では、自発的にCa^<2+>濃度が変動していることが見い出された。即ち、分泌神経の関与がなくとも生体では個々の細胞のCa^<2+>濃度が絶えず変化し、Ca^<2+>に依存する細胞内反応が活性化され細胞の種々の機能が営まれていることが想像された。本年度は、ラット副腎スライス標本において、1個の細胞におけるCa^<2+>濃度の動揺が隣接する細胞に伝えられる場合があることを見出したため、そのCa^<2+>伝搬機構について検討し、次の結果を得た。(1)細胞間にギャップ結合が存在することの知られるマウス副腎スライス標本においては、細胞内Ca^<2+>濃度の動揺が隣接する細胞に伝搬される割合は、ラットに比べかなり高く、複数の細胞においてCa^<2+>濃度の動揺が同期して観察された。(2)心臓などのギャップ結合を阻害する薬物の効果を検討したが、高濃度の薬物では自発的Ca^<2+>濃度の動揺そのものが抑制された。低濃度の薬物では細胞間のCa^<2+>濃度変化の伝搬が抑制される例は数例にすぎず、大部分の例では影響されなかった。(3)ニコチン様、ムスカリン様アセチルコリン受容体のアンタゴニストの存在下においてもCa^<2+>濃度動揺の伝搬は影響されなかった。すなわち、この同期には交感神経活動の関与がないことが示唆された。(4)単離したマウス髄質細胞に添加したATPは、一部の細胞(30%)でのみCa^<2+>濃度を上昇させた。(5)ATP受容体(P2x)の阻害剤であるPPADS処理下においてもマウス副腎スライス標本におけるCa^<2+>濃度動揺の伝搬が観察された。以上の結果から、自発的なCa^<2+>濃度動揺の伝搬はギャップ結合を介すると結論された。
原子レベルで構造制御した強相関酸化物人工格子の物性と外場応答に関する研究

パルスレーザー堆積法により原子レベルで膜厚を制御した高品質アナターゼ型TiO_2薄膜の局在化の性質とその光励起伝導について系統的に調べた。Nbをドープし金属化したアナターゼ型TiO_2薄膜をLAO基板上に作製し、膜厚を50nmから7nmまで変化させたところ、膜厚が薄くなるにつれて抵抗率が上昇し、温度依存性は低温に向けて大きくなっていく絶縁体的振る舞いを示した。この温度依存性は丁度ρoclnTに良く合うので電子の干渉による局在化のために抵抗が大きくなっているものと考えられる。TiO_2の価電子バンドから伝導バンド間のギャップエネルギーは約3.2eVである。このギャップエネルギー程度の光(紫外光)を薄膜に照射したときの抵抗変化を調べた。紫外光照射時と暗室下のホール効果測定の結果、紫外光照射によるキャリア密度の増加には膜厚依存が殆どなく、膜厚が薄い絶縁体的な薄膜は紫外光照射によって移動度が増加するために抵抗率の減少が厚膜に比べて大きくなることが分かった。これは電子干渉によって局在化していた状態から、光励起によってキャリアが増えたため非局在化して移動度が大きくなったと推測出来る。ペロブスカイト基板上に高品質なアナターゼ型TiO_2が成長することから、逆に、TiO_2薄膜上へペロブスカイト薄膜の製膜を試みた。SrTiO_3,LaA1O_3薄膜を堆積させたところ、三次元的成長ではあるものの表面は綺麗な単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることに成功した。
ヌクレオチド除去修復機構解明に向けたケミカルアプローチ

本研究では、2つの方向の「ケミカルアプローチ」から、細胞内NER反応の解明に迫ることを目指す。具体的には、1最近我々が見出した3種類のNER阻害化合物の作用機序を早期に解明して、NER因子の調節機構に関する新規知見を得る。2最近我々が開発した「DNA損傷プローブ」を利用して、細胞内の多段階NER過程をステップごとに切り分けて各中間体を単離し、それぞれに含まれるタンパク質とそれらの翻訳後修飾状態を明らかにする。未知のNER関連因子や修飾反応の発見が期待できるだけでなく、各ステップの情報をつなぎ合わせることで細胞内NER反応の流れを動的に理解できると期待される。