hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発現に関する研究

辺縁層にみられた細胞は、外套層の細胞の一部が、遊走してきたものと考えられるが、細胞の形態は、外套層内のものとは違い、左右方向に拡がる樹状突起をもった、紡錘形の細胞であった。さらに発生がすすむと、髄脳の辺縁層にも、神経細胞が認められる様になり、次いで、中脳の辺縁層にも、少数の細胞がみられる様になった。中脳の辺縁層の細胞のうち、腹側正中部にみられた細胞群は、脚間核であると考えられ、また、視蓋の辺縁層内にも、少数の細胞がみられる様になった。成体の脳幹では、辺縁層内に多数の神経細胞が認められ、このうち、脚間核等の特定の神経核を除いたものが、脳幹網様体であると考えられる。以上より、カスミサンショウウオの脳幹網様体は、(1)孵化後に出来てくる領域であり、(2)発生過程は脚間核等と同様であって、(3)辺縁層内に、外套層の細胞が遊走した結果出来たもので、(4)発生初期には、外套層と辺縁層よりなる脳幹が、分化発育していく過程で生ずる領域の一つであると思われ、(5)従来考えられていた様に、原始的で未分化な領域というよりも、むしろ分化のすすんだ領域ではないかと考えられる。脳幹網様体の本質を,発生学的な面より検索する目的で,ニホンアカガエルの脳幹網様体の発生過程を,ゴルジ鍍銀法,ニッスル染色および髄鞘染色を用いて検索した.孵化直後の個体の脳幹は,主に外套層より成り,辺縁層は,周辺部にわずかに認められるのみであった.神経細胞は,外套層内にのみ分布しており,辺縁層化は認められなかった.ゴルジ鍍銀標本でみると,外套層の細胞は,辺縁層に向かってのびる樹状突起をもった,単極性の梨状形の細胞であった.孵化後一週間の個体になると,辺縁層はやや広くなり,ニッスル染色標本でみると,辺縁層,特に後脳の辺縁層内に,少数の神経細胞が,認められる様になった.辺縁層にみられた細胞は,外套層の細胞の一部が,遊走してきたものと考えられるが,細胞の形態は,外套層内のものとは異なり,左右方向に拡がる樹状突起をもった,多極性の細胞であった.さらに発生がすすむと,髄脳の辺縁層にも,神経細胞が認められる様になり,次いで,中脳の辺縁層にも,少数の細胞がみられる様になった.中脳の辺縁層の細胞のうち,腹側正中部にみられた細胞群は,脚間核に相当するものと考えられた.成体の脳幹では,辺縁層内に多数の神経細胞が認められ,このうち,脚間核等の特定の神経核を除いた領域が,脳幹網様体であると考えられる.ニホンアカガエルの脳幹網様体の発生過程は,カスミサンショウウオで観察された過程と本質的に同じであった.以上より,ニホンアカガエルの脳幹網様体は, (1)孵化後に出来てくる領域であり, (2)発生学的には脚間核等と相同であって, (3)外套層の細胞の一部が,辺縁層内は遊走してきた結果出来たもので, (4)発生初期には,外套層と辺縁層より成る脳幹が,分化発育していく過程で生ずる領域の一つであると思われ, (5)従来考えられていた様に,原始的で未分化な領域というよりも,むしろ分化のすすんだ領域ではないかと考えられる.脳幹網様体の本質を、発生学的な面より検索する目的で、イモリの脳幹網様体の発生過程を、ゴルジ鍍銀法、ニッスル染色および髄鞘染色を用いて検索した。孵化直後の個体の脳幹は、主に外套層より成り、辺縁層は、周辺部にわずかに認められるのみであった。神経細胞は、外套層内に分布しており、辺縁層には認められなかった。ゴルジ鍍銀標本でみると、外套層の細胞は、辺縁層に向ってのびる太い突起をもった、単極性の梨状形の細胞であった。孵化後数日の固体になると、辺縁層はやや広くなり、少数の神経細胞が認められる様になった。辺縁層の細胞は外套層の細胞の一部が、遊走してきたものと考えられるが、細胞の形態は、外套層内のものとは異なり、左右方向に拡がる樹状突起をもった、多極状の細胞であった。さらに発生がすすむと、辺縁層は広くなり、多数の細胞がみられる様になった。孵化後約2週間すると、辺縁層内に有髄線維が認められる様になり、辺縁層内の細胞は、有髄線維の網目の中にみられる様になった。成体の脳幹では、辺縁層内に有髄線維が非常に多くなり、辺縁層内の細胞は、密な有髄線維の間に散在していた。脳幹の辺縁層内にみられた細胞のうち、延髄および橋の腹側正中部の細胞は、縫線核に相当するものと考えられ、また視蓋の辺縁
新興国のマクロ経済政策と政策インフラ

新興国の経済は先進国に比べて、1平均的に高い経済成長率を達成してきたが、その変動は大きい。国際収支の変動も非常に大きい。2また、世界的な貿易・金融環境の変化などの外的ショックに弱い経済構造を抱えている。新興国の政策実施環境(政策インフラ)の整備が急がれる。第一に、金融市場をはじめとした諸市場の育成・成熟化を促進する必要がある。第二に、政策決定過程と政策分担に関わる制度の整備を進め、種々の経済政策間の整合性を保つ必要がある。第三に、外貨準備の適正な管理と利用に努め、適切な為替政策を保つ努力が必要だ。最後に、有力新興国も巻き込んだ新たな国際協調の体制整備が必要である。研究会の開催について:6月23日に近畿大学、11月1日に兵庫県立大学において実施した。総論について議論するとともに、研究全体の計画について打ち合わせた。その中で、総論の構成について、1政策インフラとは何か2開発途上国経済が抱える問題;マクロ経済の特徴3マクロ経済政策の課題と政策インフラ(対内政策、対外政策、諸政策の相互作用に分けて論じる)4開発途上国の個別性、および地域特性、とすることで概ね合意を得た。海外調査の実施について:2月23日から2月26日にかけて研究代表者による香港の調査を実施した。香港金融管理局(Hong Kong Monetary Authority)のエコノミストなどと香港および中国本土のマクロ経済政策の現状と課題について議論した。香港において特徴的なのはカレンシーボード制と呼ばれる為替制度である(強固な固定レート制度に分類される)。これに伴い香港には中央銀行が存在しない。マクロ経済政策のツールのうち金融政策を事実上、放棄していることを意味する。さらに、財政政策についても、均衡財政主義を原則とするため、マクロ経済政策は非常に限定的である。ただし、先のグローバル金融危機に際しては機動的な財政政策を実施し対応した。中国本土においては、市場の欠如・未成熟がマクロ経済政策の効果や実施を制約している。金融政策については、金利規制の存続がトランスミッションメカニズムの機能を阻害している。預金金利規制の撤廃を始めとした金融自由化が重要な政策課題として認識されている。財政政策についても、問題は多い。とくに、租税改革を通じて地方政府の財政基盤を安定させることが重要と認識されている。ここでも、土地などの資産市場の未成熟な現状が阻害要因となっている。なぜなら、不動産課税等には自由な市場取引によって形成された資産価格の情報が不可欠であるからだ。研究会の開催について:4月23日に千葉のアジア経済研究所において、初回の研究打合せ会議を研究分担者との間で実施した。10月21日に兵庫県立大学で連携研究者も交えて研究会を実施する。研究会メンバーによる論文等の執筆は別項にある通りとなっている。このうち、国宗浩三編『グローバル金融危機と途上国経済の政策対応』については、研究代表者、研究分担者、連携研究者2名とも執筆しており、研究会メンバーの全員が関与した。このほかにも研究メンバーのディスカッションペーパーやワーキングペーパー等の執筆を通じて、本研究の目的:東アジア、東南アジア、インド、中東欧地域における1新興国の抱えるマクロ経済政策のあり方、2円滑な政策実施を支える環境(政策インフラ)の整備の現状と課題を明らかにすることに向けた予備的な分析を実施した。とりわけ、リーマン・ショック後のグローバル金融危機に翻弄されてきた開発途上国における政策課題を明らかにし、政策対応の問題点や課題を探った。また、フィリピン、インド等の個別国における金融政策・為替政策等の課題分析に着手した。政権交代後の日本の政策転換(大胆な金融緩和とそれによる円安の加速)やユーロ危機の継続、米国の財政政策をめぐる混乱が続くなど、先進国間の通貨戦争(通貨切り下げ競争)が新次元を迎える中、本研究の焦点である開発途上国のマクロ経済運営の難しさは、さらに増している。研究会の開催について:6月8日に兵庫県立大学にて研究会を開催した。夏の現地調査(タイ)について報告と相談を行なった。また、連携研究者(グェン)の現地調査(ベトナム)についての打合せを行なった。これをあわせて3年間で5回の研究会を実施した。海外調査の実施について:8月20日から23日にかけて現地調査(国宗・タイ)を実施した。また、連携研究者(グェン)は2月6日から10日にかけて現地調査(ベトナム)を実施した。タイのタマサート大学におけるヒアリングでは1タイにおけるインフレーションターゲッティングの採用はアジア通貨危機が契機になったこと、2タイの中央銀行の独立性はやや弱く、総裁の人事への政治の介入があること、3資産価格のバブルへの対策が必要である。

4米国のテーバリング(量滝緩和政策からの出口戦略)の開始はタイを含めた新興国への影響が大きいと予想される。タイも資金流出に備える必要がある。5タイ史上初の相続税導入が軍政主導で進められつつあること、などについて情報交換を行った。また、JETROアジア経済研究所・バンコク事務所におけるヒヤリングでは、ミャンマー経済の専門家より、1ミャンマーの金融市場は未熟であり、これが外国為替市場にも悪影響を与えている。T+2決済の実現に向けた取り組みが進んでいるも、金融市場で基準金利が確立していないために、決済までの付利をどうするかが課題となっている(現在、IMFより派遣された日本人専門家が取り組んでいる)。2国債のセカンダリーマーケットが存在しないため、長期金利の指標もない。3日本の東証と大和証券が、証券市場の設立に向けて支援を行っている。このままでは、ミャンマー企業はシンガポール市場などの海外市場を利用し、国内市場は未成熟なままとなることが危惧される。これをあわせて3年間で4回の海外調査を実施した。開発経済学研究会の実施と各メンバーの研究活動は順調に進んでいる。また、研究代表者による香港への海外調査も実施した。しかし、研究分担者および連携研究者の海外調査の予定は、やや遅れているが、来年度に実施する。研究代表者および連携研究者の1名が異動したことに伴い研究計画の実施がやや遅れている。当初は、研究メンバー4人全員が同一の研究所に所属しており、打合せ相談、および研究会の実施等については、特段のコスト等は発生しない予定であったが、勤務地が関東と関西に2分されることとなり、連絡調整等に手間が生じた。1,研究会の開催引き続き研究会を開催し、総論の枠組み、各国・地域を対象とした調査の進展についての報告と全体における討論を通じて、研究内容の質の向上を図る。2,現地調査の実施重点とする国、および周辺国・地域を対象とした現地調査を行う。研究分担者および連携研究者の海外調査予定が遅延したことによる。とくに、連携研究者のうち1名は本年度に異動したため、調整が難しかった。また、研究分担者については本研究以外の海外調査が本年度に集中したため、本研究に関わる海外調査は来年度に繰り延べすることとなった。遅延した研究分担者および連携研究者の海外調査を実施する。また、研究代表者も引き続き海外調査を実施する予定である。担当地域・国は、研究代表者は中国を含む東アジア、研究分担者はフィリピンおよび周辺の東南アジア諸国、連携研究者のうち井上はインド、中東欧、グェンはベトナムおよび周辺の東南アジア諸国となっている。「現在までの達成度」の項で説明した理由により、研究計画の進行がやや遅れており、これに伴い次年度使用額が発生している。これは主に現地調査の実施が遅れているためである。
がん遺伝子ガンキリンのがん化機構に基づいた分子創薬に関する研究

肝細胞がんで発現が亢進しているガンキリンは、Rbと結合しその分解を促進する。さらに、Mdm2に結合してそのユビキチンリガーゼ活性を増強することにより、p53の分解をも促進する。これら複数の重要ながん抑制蛋白質を阻害するという事実は、ガンキリンが肝がん治療薬の優れた標的であることを示唆している。そこで本研究では、ガンキリン抑制によるがん治療法の開発をめざした。1.Mdm2のガンキリン結合部位をより短い範囲に絞込み、ガンキリンと共に結晶化を試みている。構造解析によりポケット構造がわかった場合、そこに結合して阻害する薬物をde novo設計するためのプログラムを改良した。2.ガンキリンがRelAにも直接結合し、Sirt1依存性に脱アセチル化を促進することでNF-kappaB活性を抑制することを見出した。肝発がんにおいてはNF-kappaBが発がん抑制に働くことが示されているので、ガンキリンが発がんを促進することになる。3.抗ガンキリンモノクローナル抗体を作成し、免疫組織化学的に肝がん症例での蛋白発現を解析した。その結果、ガンキリンが肝がんの早期で重要な働きをしていること、さらに、ガンキリンがIGFBP5の発現誘導を起こし、臨床例でも両者の発現が相関することを見出した。4.食道がん全例でガンキリンmRNAが高発現していること、RNAiによるその発現抑制で抗腫瘍効果が得られることを見出した。抗がんキリン薬の新たな対象である。5.RbがガンキリンとMdm2の複合体に結合することにより、後者によるp53のユビキチン化と分解を抑制しうることを示した。ヒト肝細胞がんで発現が亢進しているガンキリンは、Rb、Cdk4、Mdm2、プロテアソームのサブユニットS6b等とそれぞれ複合体を形成し、がん抑制蛋白質Rbやp53の分解促進、Ink4の阻害を引き起こす。本研究は、ガンキリンとMdm2との複合体の構造を基に、その結合を阻害することによりがん抑制蛋白質の機能を復活させる低分子薬物を設計し、がん治療薬として応用することを目的としている。本年度は、1.ガンキリン-Mdm2複合体の構造解析のために、Mdm2の全長あるいはガンキリン結合部位をガンキリンと同時に大腸菌に発現させ、精製した。共結晶化させてX線構造解析し、Mdm2との結合に重要なガンキリンのポケット構造を同定する予定である。研究協力者は、ガンキリンに結合する低分子阻害物質をde novo設計するためのソフトウエアをさらに改良している。2.リコンビナントMdm2蛋白質全長あるいは欠損変異体をゲル電気泳動し、ガンキリンをプローブとしてin vitroで両者の結合を解析する系を確立した。3.免疫組織染色により、肝細胞がんだけではなく、いろいろな臓器由来ヒトがん組織でもガンキリン蛋白質が高発現している例があり、開発する治療薬の対象となりうることを示した。4.肝細胞特異的にガンキリンを発現させるために、HBVのX蛋白質のプロモーターを用いてトランスジェニックマウスを作製したが、導入遺伝子の発現レベルが低かった。そこで別のプロモーターを用いて作製し、解析中である。抗ガンキリン薬の効果を調べる良い肝がんモデルとなることが期待される。
アーバスキュラー菌根菌と植物の共生系において樹枝状体で発現している遺伝子群の解析

アーバスキュラー菌根菌(AM菌)は植物の根に共生し、土壌中のリン酸を宿主植物へと供給する糸状菌である。植物に感染したAM菌は根内に内生菌糸を伸ばし、樹枝状体と呼ばれる共生特異的器官を形成する。樹枝状体でAM菌・植物間のリン酸の輸送が行われていると推測されているが、その確証は未だ不足している。樹枝状体を覆っている植物の細胞膜においてリン酸トランスポーターが局在しており、植物は樹枝状体周辺でリン酸を吸収すると考えられているが、AM菌が樹枝状体からリン酸を放出しているのかは不明である。つまり樹枝状体で一体何が行われているのかが殆ど未知な状態である。本研究では樹枝状体で特異的に発現遺伝子群を単離することにより、樹枝状体の真の機能を解明することを目的としている。樹枝状体を形成しないミヤコグサ変異株と野生株のAM菌感染根を用いたcDNA-AFLPにより樹枝状体形成には植物側のアクアポリンやリン酸トランスロケーター遺伝子の発現が関与することを明らかにした。また、既に報告されてはいるがリン酸トランスポーター遺伝子の関与も認められた。これらの植物側遺伝子群の発現をRNAi法で抑制させた場合の樹枝状体でのリン酸代謝の変化を調べる方法として、樹枝状体におけるアルカリホスファターゼ活性とポリリン酸の局在を同時に観察する蛍光二重染色法を確立した。ミヤコグサの樹枝状体特異的リン酸トランスポーターを抑制させた場合、アルカリホスファターゼ活性とポリリン酸の局在が同時に変化し、アルカリホスファターゼ遺伝子の発現も抑制されていたことからAM菌の樹枝状体におけるリン酸代謝は宿主のリン酸要求性に一部制御されていることを明らかにした(Functional Plant Biologyに論文投稿中)。ミヤコグサ(Lotus japonicus)の野生型株、およびAM菌が感染しても樹枝状体を形成させないLjsym82変異株(東大・院・理の川口助教授より分譲)にAM菌Glomus intraradicesを接種した。AM菌の感染した野生型株および変異株の根から全RNAを抽出し、蛍光ディファレンシャルディスプレー法を行い、10種類のcDNA断片を単離後、それぞれの発現解析を行ったが、AM菌が感染した野生型株の菌根のみで発現するcDNAは得られなかった。そこで、cDNAのスクリーニングを蛍光cDNA-AFLP法に変更した。その結果、現在までに、AM菌が感染した野生型株の菌根のみで発現するcDNAを29種類単離した。そのうち植物由来であると思われるものは17種類であった。得られた植物由来の遺伝子群がRNAi等でノックダウンさせた場合に、樹枝状体でのリン酸代謝に影響を及ぼすかを簡便に調べる方法として、樹枝状体におけるアルカリホスファターゼ活性とポリリン酸の局在を同時に観察する蛍光二重染色法を確立した。ミヤコグサの樹枝状体特異的リン酸トランスポーターをノックダウンさせた場合、アルカリホスファターゼ活性とポリリン酸の局在が同時に変化したため、この蛍光二重染色法は有効であると判断した。ミヤコグサの樹枝状体

特異的リン酸トランスポーターを抑制させた場合、アルカリホスファターゼ活性とポリリン酸の局在が同時に変化し、アルカリホスファターゼ遺伝子の発現も抑制されていたことからAM菌の樹枝状体におけるリン酸代謝は宿主のリン酸要求性に一部制御されていることを明らかにした(Functional Plant Biologyに論文投稿中)。
液体分離培養法による嫌気性酢酸代謝微生物共生系の多様性および機能の解明

マイクロプレートを用いた液体分離培養技術を構築し、酢酸代謝微生物(酢酸資化性メタン生成古細菌あるいは、酢酸酸化細菌と水素資化性メタン生成古細菌の微生物共生系)のハイスループット分離培養を検討した。マイクロプレート分離培養液の古細菌の増殖をPCR法により解析した結果、古細菌のマイクロプレートへの分配はポアソン分布の予測と概ね一致した。酢酸代謝嫌気性微生物をハイスループットに分離培養する実験系を構築することに成功した。嫌気環境中の酢酸酸化細菌と水素資化性メタン生成古細菌からなる異種間微生物共生系をハイスループットに単離・解析するために、96ウェルマイクロプレートを用いた分離培養技術の構築を行った。まず、海水中の好気性細菌をZoBell液体培地を用いて希釈後、マイクロプレート10枚に分注し、分離培養を行った。合計960ウェル中98ウェルが増殖した希釈条件では、増殖ウェル中の微生物はほぼ単一であることが16SrRNA遺伝子解析により示された。この結果から、細胞のマイクロプレートウェルへの分配はポアソン分布に従うことが分かり、総ウェル数の10%以上のウェルにおいて増殖が認められる希釈条件ならば、2個以上の細胞が同一ウェルに分配される期待値が高いことが示された。このマイクロプレート希釈培養技術を嫌気性微生物に応用するために、Hungate法による脱酸素操作を行った培地を嫌気性グローブボックス中でマイクロプレートに分注し、シリコンゴム栓でふたをした後、脱酸素剤入りの嫌気ジャーに移す培養法を構築した。また、酢酸酸化細菌と水素資化性メタン生成古細菌からなる異種間微生物共生系を集積するために、下水処理場の嫌気性消化槽汚泥を微生物源として、酢酸を唯一の炭素源とする合成廃水を連続供給する嫌気性ケモスタット培養系を構築した。現時点で、37°Cにおいて希釈率0.025d^<-1>で100日間の連続培養をおこなっており、バイオガス発生速度約10ml/h、槽内pH7.4で安定した培養が行えている。槽内の微生物を顕微鏡にて観察したところ、酢酸資化性のMethanosaeta属古細菌の形態を示す糸状の微生物が優占していた。また、少数であるが、水素資化性メタン生成古細菌の特徴である補酵素F_<420>の強い自家蛍光を発する短桿菌状の微生物が認められた。このことから、本連続培養系に目的の微生物共生系が存在することが示唆された。平成21年度に構築した酢酸を分解する嫌気性連続培養系を微生物試料として、蛍光in situハイブリダイゼーション実験を行い、連続培養系内に糸状および凝集塊を形成する古細菌が優占することを確認し、細胞形状からそれぞれMethanosaeta属およびMethanosarcina属の酢酸資化性メタン生成古細菌と推定した。また水素資化性メタン生成古細菌をF_420自家蛍光法により顕微鏡下で検出した結果、短桿菌状の細胞が検出された。古細菌および細菌の16S rRNA遺伝子をPCR法により増幅し、系統解析のための実験手順を構築した。昨年度に引き続き、96-wellマイクロプレートを用いた嫌気培養法の最適化を行った。(1)培地中の還元剤(システイン塩酸塩および硫化ナトリウム)濃度、(2)マイクロプレートの材質、(3)マイクロプレートのシール材をそれぞれ検討することで、嫌気性指示薬であるレサズリンの赤色化を少なくとも2週間以上防止する嫌気環境を達成することができた。最適化した嫌気培養法を用いて、酢酸を分解する嫌気性連続培養系に含まれる微生物群集の分離培養を行った。約2週間の培養の結果、1 wellあたり約3個の細胞の分配が予想されるマイクロプレートで高い自家蛍光示すwellがいくつか検出された。それらのwell中の培養液から細菌の16S rRNA遺伝子がPCR法により増幅した。以上の結果から、水素資化性メタン生成古細菌と酢酸酸化細菌による酢酸代謝微生物共生系が分離された可能性が示唆された。平成22年度に96穴マイクロプレートを用いた嫌気性液体分離培養系が構築できたので、本年度は引き続き、酢酸を唯一の炭素源とする合成廃水を連続供給するメタン発酵槽内液を微生物源として酢酸分解嫌気性微生物群集の分離培養を行った。メタン発酵槽内の酢酸資化性微生物の濃度をMPN法により計測したところ、3.09x10^4±1.25x10^4[MPN/ml]であった。この培養液を、酢酸を炭素源とする合成培地(DSMZ334)で適宜希釈し、マイクロプレートにて分離培養を行った。微生物の増殖をメタン生成古細菌に特有の補酵素F_<420>の自家蛍光を指標として行ったが、低い検出感度と高いバックグラウンドの問題が生じ増殖の判定を行うことは困難と判断した。そこで、培養液を鋳型としてArchaeaの16S rRNA遺伝子のPCR増幅を行い、増幅の有無を指標に増殖を判定することにした。

その結果、増殖が認められたマイクロプレートのwell数は、MPN法に基づく細胞濃度からポアソン分布により予測した数と概ね一致した。このことから、発酵槽内液の段階希釈により、酢酸資化性メタン生成古細菌あるいは微生物共生系がほぼ純粋に分離できる可能性が示された。マイクロプレート分離培養をもう一度実施したところ、再現性が認められた。PCR増幅の感度をNested-PCR法により増加させ、増幅したArchaeaの16S rRNA遺伝子の塩基配列を解析した。解析ができた24 wellの培養液からのPCR産物の塩基配列の内、23 wellはMethanosaeta属、1 wellがMethanosarcina属の16S rRNA遺伝子に相同性を示した。現時点では共生系を構成する水素資化性メタン生成古細菌が分離培養されたwellは確認されていないが、酢酸資化性の嫌気性微生物をハイスループットに分離培養する実験系を構築することに成功した。
非局所相互作用をもつ非線形移流拡散方程式系に対する爆発解の研究

速い非線形拡散を与える退化移流拡散方程式の初期値問題について研究を行なった.その特徴は拡散演算子が未知関数(密度関数)のべき乗に作用する偏微分方程式である.その指数aは圧縮性Navier-Stokes-Poisson方程式の特異摂動から与えられる断熱指数に相当し,通常はaを1以上と仮定する.他方, porous media型あるいはp-Laplace型退化放物型方程式の初期値問題では,密度関数が大きくなれば,拡散係数が相対的に小さくなるいわゆる高速拡散型の問題となる.この問題に対してSugiyama-Yahagi(2011)による断熱指数が1-2/n <a<1の有限時間爆発解の研究がある.この結果を発展させて,空間次元nが3以上の同初期値問題に対する有限時間爆発解の研究を行なった.この問題は弱解の可解性が知られており,解析をするにあたり重み付きLp空間を導入した.本研究の特徴はこの高速拡散型に情報理論のShannonの不等式を適用した点である.密度関数の2次モーメントの時間発展を示す常微分方程式にShannonの不等式を適用することにより正値保存性との矛盾を導いた.そのShannonの不等式は断熱指数aに依存した式であり,従来の不等式を拡張した形をとる.a=1のとき, entropyはBoltzmann型となるため, Shannonの不等式はentropy汎函数の負値部分を制御する不等式となる.退化型の場合, entropyが密度のa乗となるため負値部分は存在しないが, a<1の場合,数学で扱われるentropyそのものが負になるため,一般化されたShannonの不等式が必要となる.このとき空間次元3以上で断熱指数はn/(n+2) <a<1となり,爆発解の存在するときの断熱指数について新しい結果を得ることができた.多成分移流拡散方程式系初期値問題に対する移流係数と粒子場係数による解の構造の分類の研究が前年度より進展が遅れている.拡散方程式系全体の自由エネルギーは,各成分の粒子系の自由エネルギーに,対応する移流係数と粒子場係数が乗じられた量の総和で表すことができる.それゆえ,それぞれの解が時間大域的に存するか否かを考察するとき,移流係数と粒子場係数の符号が重要な役割をもつ.この多成分移流拡散方程式系の初期値問題の解の分類を行うために単成分の初期値問題について解の定義,時間局所可解性,解の正値性,2次モーメント,高次元有限爆発解の条件を求めるためのShanonnの不等式を整理して,多成分系の形に書き換えた.対応する未知関数の和関数と差関数を導入すると,和関数と差関数に関する2つの移流拡散方程式とポアッソン方程式の初期値問題はKurokiba-Ogawa(空間2次元)(2003)の高次元版になる.この問題を解決するのに新たなアイデアを要する.また新たなる研究活動として移流拡散方程式の特異極限問題について取り組んでいる.移流拡散方程式の有限時間爆発解の研究は,特に粘菌のKeller-Segel方程式の爆発予想問題(1981)に関する数学解析の影響が大きい.実際にKeller-Segel方程式から得られた数理モデルであるNagaiモデルの有限時間爆発解の証明(1995)が現在のKeller-Segel方程式や移流拡散方程式の研究の礎となった.そこでKeller-Segel方程式の解とNagaiモデルの解の相関問題を特異極限問題として扱う.Keller-Segel方程式の化学物質方程式の時間微分項にパラメータをつけて0への極限を考える.これらの方程式に関連するスケール不変関数空間を導入し,熱方程式の最大正則性の適用をアイデアとする.研究代表者は,単成分の高速拡散型移流拡散方程式系の解の構造,爆発条件について研究を行ってきた.さらにまだ未解決であるが多成分系の移流拡散方程式系初期値問題の係数による解の分類を行ってきた.これらの解析法の改良を試み,空間高次元移流拡散方程式系の初期値問題の解の構造と有限時間爆発解の爆発問題及び特異極限問題について研究を行う.そのために共同研究である東北大学大学院理学研究科の小川卓克教授と研究打合せおよび情報交換を行う.また流拡散方程式系の専門家である国内外の研究者と情報交換を行い,関連する研究打ち合せを行う.さらに関係する国際研究集会,日本数学会,国内研究会,セミナーに出席し,成果発表,研究者との討論,情報交換を行う.また室蘭工業大学にて研究者15名程度の規模で研究集会を開催し,非線系偏微分方程式に関する最先端の情報収集を行う.本研究の非局所相互作用をもつ移流拡散方程式系は,物質粒子自身がポテンシャル場をつくる粒子の移動現象を記述する.それは半線形放物型方程式とPoisson方程式から構成される連立非線形偏微分方程式系である.この方程式のモデルは生物の細胞やさまざまな物質の結晶にみられる自己組織化機構,プラズマ現象,星の形成など多くの現象を示す.既存の移流拡散方程式系の研究が,単成分あるいは2成分であることから,本研究ではその研究対象を粒子の種類数を一般化したN成分問題として考える.この多成分移流拡散方程式系はあるスケール変換のもと,スケール不変性をもつ.そのため藤田ー加藤の原理から,対応する不変ノルムの関数空間上でその時間局所解が期待できる.実際,空間2次元移流拡散方程式系の解をL1空間で考えることは質量保存則が成り立つから,解析上相性が良い.そのため,L1空間と関る関数空間上でエネルギー,エントロピー,2次モーメントを解析することで,時間大域解と有限時間爆発解の構造およびその初期値に関する閾値さらには有限時間爆発解の爆発機構が明らかになった.

そこで本研究では未解明である空間高次元の移流拡散方程式系問題について考える.この移流拡散方程式系の初期値問題は解の正値性保存,解のL1保存性,エントロピー有界性が成り立つ.Kurokiba-Ogawa(2016)では,シンプルな空間3次元移流拡散方程式系に対して,2次モーメントの時間発展不等式と情報理論によるShannon不等式の連続版を導出並びに適用して,解が有限時間内に爆発するための初期条件を精密化した.この研究成果をもとに,本研究において,N個の移流係数とN個のポテンシャル場の粒子係数の組み合わせを考察し,対応する未知関数を構成しなおし,問題が本質的に数種類の空間高次元2成分移流拡散方程式系の問題に分類できることを明らかにした.N個の移流係数とN個のポテンシャル場の粒子係数の組み合わせを考察し,対応する未知関数を構成しなおし,問題を数種類の空間高次元2成分移流拡散方程式系の初期値問題に分類した.この分類で得られるある初期値問題は,既存の2成分移流拡散方程式系の初期値問題には帰着できない未解決問題である.現在,この初期値問題の研究に取り組んでいるが,難解で時間を要する.研究成果を学実論文にするためには,これを解決する必要がある.未知関数の数がm個の空間高次元多成分移流方程式系について,m個の移流係数とmの粒子場係数の符号の組み合わせによる解の構造の分類を研究した.これらの係数は+1あるいはー1とする.拡散方程式系全体の自由エネルギーは,各成分の粒子系の自由エネルギーに,対応する移流係数と子場係数が乗じられた量の総和で表すことができる.それゆえ,それぞれの解が時間大域的に存在するか否かを考察するとき,移流係数と粒子場係数の符号が重要な役割をもつ.粒子は移流係数と粒子場係数の積がプラスになるとき互いに引きつけ合い,移流係数と粒子場係数の積がマイナスになるとき反発し合う.この多成分初期値問題の解の分類を行うために単成分の初期値問題について諸結果を成分系の形に書き換えた.さらに分類のためm成分のうち,対応する移流係数と粒子場係数の積がー1となる方程式の数に着目した,それをここではsとする.sとmが一致するとき,未知関数の総和量を考えると単成分の問題に置き換えることができ,Ogawa-Wakui(2016)の爆発の結果を適用することで時間大域解,有限時間爆発解を求めるができる.s<mの場合にはまずm=2の高次元初期値問題を考える.対応する2つの未知関数の和関数と差関数を導入すると,和関数と差関数に関する2つの移流拡散方程式とポアッソン方程式の系の高次元初期値問題はKurokiba-Ogawa(空間2次元)(2003)の高次元版になる.この問題は差関数の初期値に正値性を与えることで2次モーメントの方法で爆発解を構成できる.これらの成果を基盤として,一般のm>2で考える.対応する移流係数の符号,粒子場係数の符号,対応する移流係数と粒子場係数の積の符号,正の移流係数の数と正の粒子場係数の数の大小関係の組み合わせにより,それぞれの初期値問題の解について調べ,対応する問題の時間大域解と有限時間爆発解を求めた.高次元移流拡散方程式系の初期値問題に対する爆発解を導くために2次モーメントの方法を適用した.
神経細胞の分化に関連した細胞膜糖蛋白質ポリラクトサミン糖鎖の変動とその意義

副腎髄質由来のクロム親和性細胞(PC12)と、その変異細胞で神経成長因子(NGF)に対して感受性が高く神経突起形成の初期過程をすでに獲得したの状態にある(primed)と考えられている細胞(PC12D)の糖蛋白質の糖鎖を比較することにより、神経細胞の細胞膜上に存在する糖蛋白質の糖鎖で細胞分化の過程で変動するポリラクトサミン鎖を示し、その糖鎖の変動の原因を明らかにすることができた。すなわち、(1)細胞の産生する糖蛋白質糖鎖を[^3H]-GlcNH_2で代謝標識して測定したところ、PC12細胞では主要糖鎖はN-グリコシド型糖鎖でポリラクトサミンを有し、神経突起の形成と共に合成量が減少した。また、primed cellの状態とされるPC12D細胞ではポリラクトサミン鎖が著しく少なく、それは神経突起の形成の前後で変動しなかった。(2)細胞膜上に発現されるポリラクトサミン糖鎖の化学量の違いを明らかにするために、FITC-トマトレクチンを用いてendo-β-gal-actosidase処理の前後で細胞を染色したところ、PC12細胞は強く染色されendo-β-gal-actosidase処理によるポリラクトサミンの除去で著しく減弱した。一方、PC12D細胞は染色の程度が弱く酵素処理による変化も認められなかった。従って[^3H]-GlcNH_2で代謝標識の結果は糖鎖の量的な違いを反映したものであることが明らかとなった。(3)ポリラクトサミン鎖の合成にかかわる糖転移酵素活性を測定したところ、PC12D細胞でポリラクトサミン鎖の伸長酵素(i)の活性がPC12細胞のそれの1/3と低く、PC12細胞では神経突起の形成に伴って酵素(i)の活性が減少した。kineticsの結果、その原因はPC12細胞では酵素(i)の発現量の減少であり、PC12D細胞では基質UDP-GlcNAcに対する親和性の低下を伴った酵素分子の変異であることが推定された。PC12細胞とPC12D細胞の産生する糖蛋白質のポリラクトサミン糖鎖の違いを再確認するとともに、その違いが糖質の代謝速度の違いによるものではなく糖鎖の量的(化学量)の違いを反映したものであることを明らかにした。すなわち、[^3H]-glucosamineで糖蛋白質の糖鎖部分を、また[^3H]-threonineでペプチド部分を代謝標識して、これまでと同様にTriton X-114による相分離を利用して細胞膜蛋白質を分離して糖ペプチドに取り込まれた放射活性から比較した。その結果、PC12細胞とPC12D細胞の膜蛋白質の全蛋白質に対する割合は、それぞれ11.6%、13.8%となり、細胞の形態の扁平なPC12D細胞で若干の増加が認められたが蛋白質に取り込まれた[^3H]-threonineの比活性は約1.2x10^7dpm/mgと等しい値を示し、取り込まれた[^3H]-threonineの放射活性は蛋白質の量を示していることがわかった。プロナーゼ消化後のSephadex G-50のvoid領域に溶出される高分子量の糖ペプチドに取り込まれた放射活性を比較したところ、[^3H]-threonineの場合、PC12D細胞では約45%に減少していたことから高分子量の糖鎖が約半分であった。一方、[^3H]-glucosamineのその画分への取り込みは約25%であった。

従って、PC12D細胞ではポリラクトサミン鎖を有する糖ペプチドが量的に少ないのみならず、ポリラクトサミン鎖の長さも相対的に短いものであることが分かった。代謝標識実験と平行して、膜蛋白質由来の糖ペプチドを分離後、ヒドラジン分解を用いてN-グリコシド型糖鎖を遊離させ、糖鎖の還元末端を2-aminopyridineで蛍光標識して比較しようと試みた。ピリジルアミノ化されたポリラクトサミン糖含有糖鎖のHPLC上での分析した結果、数多くのピークが示されPC12細胞とPC12D細胞とでクロマト上のパターンの違いが数多く認められた。しかしながら、標準物質がないために糖鎖の量と大きさをHPLC上のパターンから比較することは不可能であった。次に、細胞表面の糖蛋白質ポリラクトサミン鎖の変動を起こさせる原因が何であるかを、ポリラクトサミン鎖の生合成にかかわる糖転移酵素活性を測定した。その結果、N-アセチルグルコサミン転移酵素(GnT-i)の活性が、NGF処理PC12細胞とPC12D細胞で共通して減少していることが認め、その活性低下の程度はポリラクトサミン含量糖鎖の減少とよく一致し、ポリラクトサミン鎖の量的な減少と糖鎖の相対的な短さはGnT-i活性によって制御されている可能性が明らかとなった。末梢神経の性質をもつ副腎髄質由来のクロム親和性細胞PC12とその変異株で神経成長因子(NGF)に対して感受性の高い細胞(PC12D)を材料として用いて、細胞表面に存在し分化に関わる糖鎖(ポリラクトサミン鎖)を明らかにした。PC12細胞に神経成長因子(NGF)を添加することにより誘導される神経突起形成時に認められる細胞表面の糖鎖の変動と、PC12細胞由来の変異株細胞で分化の初期段階をすでに獲得した状態であるとされるPC12D細胞のもつ糖鎖の状況が一致すれば、それが神経細胞の分化と細胞形態の変化にかかわる糖鎖となり、糖鎖の持つ生物学的な機能を探ることが可能となると考えた。糖鎖の代謝標識実験による糖ペプチドの解析と細胞表面のレクチン染色による結果から、PC12細胞にNGFを添加すると、神経突起の形成が認められる前にポリラクトサミン鎖を有する高分子量の糖鎖の合成が減少すること、PC12D細胞ではその糖鎖の含量が著しく減少していることが認められた。糖鎖生合成の減少の原因についてポリラクトサミン糖鎖の合成にかかわる三つの糖転移酵素の活性を測定し、PC12細胞でのNGF処理の有無による変動とPC12D細胞の活性値低下の有無を調べた結果、一般にポリラクトサミン糖鎖生合成のkey酵素とされるGnT-Vの活性には違いが認められず、ポリラクトサミンの量的な変化と、糖鎖の伸長酵素として知られるβ1,3Nアセチルグルコサミン転移酵素の活性とがよく一致した。ポリラクトサミン糖鎖を持つ糖蛋白質を特定するためにレクチンカラムを用いて分離しendo-β-galactosidaseによって低分子化する糖蛋白質を特定したところ、少なくとも三種類の糖蛋白質の存在が推定された。現在、それらの糖蛋白質を識別するためにモノクローナル抗体を作製している。
形状記憶材料を用いた新規口腔内形態記録方法の開発

上顎骨欠損患者の口腔内容積変化を計測することにより,必要とされる印象用バルーンの容積を規定した.この顎欠損モデルを有する口腔内の3次元データとCTダイコムデータより,3Dプリンタ顎骨モデルを構築し,実験モデルを作成した.バルーンの拡張方法は,バルーン内部にガイドワイヤーを用いたバスケットカテーテルを挿入し,バスケットカテーテルの内部からの支持にてバルーンを拡張する方法を試み,バルーンを拡張・収縮することが可能となった.これより,顎欠損患者の複雑口腔内形態を記録した後,バルーンを再度縮小して撤去することにより,鼻腔や上顎洞を安全に印象できる新しい口腔内記録方法を開発に資することができた.本研究は形状記憶ゲルと軟性バルーン膜を利用することにより顎欠損患者の複雑かつ広範な口腔内形態を記録した後,バルーンを再度縮小して撤去することにより,鼻腔や上顎洞の大きなアンダーカット部をも安全に印象できる新しい口腔内記録方法を開発することを目的とした.まず,上顎骨欠損患者の口腔内容積の実際の変化を計測することにより,今回必要とされるバルーンの容積の規定を試みた.1.上顎亜全摘術を施行された患者(アラマニーII級)における,術前,術後,再建後,減量術後における口腔内容積の変化をスタディモデルの咬合平面,口蓋粘膜,両側上顎結節後縁相当部を通る前頭断面によって囲まれる空間を測定することで評価した.その結果,術前容積は20.07,術後は42.23,再建後は15.86,減量術後の義歯装着時では17.24mm3であった.義歯体積を考慮すると,バルーンは最低50mm3以上の容積を持つ必要があると考えられる.2.上顎全摘出術を施行された患者(アラマニーIV級)における,術後における口腔内を通常の方法で作製した顎義歯,作業模型の欠損部の3次元データ(断面積mm2,縦×横mm)を,非接触型3次元スキャナで計測した.顎義歯の断面積(縦×横)は,水平断:1162.24( 57.65×33.76),前頭断:785.00(44.84×36.83),矢状断:1157.27( 56.31×45.43)であった.欠損模型の断面積(縦×横mm)は,最深部の水平断:1668.88(57.65×33.76),最浅部の水平断:1464.25(57.25×41.14)であった.この顎欠損を有する口腔内の3次元データとCTダイコムデータより,3Dプリンターにより顎骨モデルを構築し,患者模型と合わせて,実験モデルを作成した.以上より,非接触型3次元スキャナを用いての実寸とバルーンによる形状記憶値との誤差を分析中である.上顎骨欠損患者の口腔内容積変化を計測することにより,必要とされる印象用バルーンの容積を規定した.この顎欠損モデルを有する口腔内の3次元データとCTダイコムデータより,3Dプリンタ顎骨モデルを構築し,実験モデルを作成した.バルーンの拡張方法は,バルーン内部にガイドワイヤーを用いたバスケットカテーテルを挿入し,バスケットカテーテルの内部からの支持にてバルーンを拡張する方法を試み,バルーンを拡張・収縮することが可能となった.これより,顎欠損患者の複雑口腔内形態を記録した後,バルーンを再度縮小して撤去することにより,鼻腔や上顎洞を安全に印象できる新しい口腔内記録方法を開発に資することができた.顎欠損患者は鼻腔や,咽頭部等を含む広範な印象採得を必要とする.本研究では形状記憶ゲルと軟性バルーン膜を利用することにより複雑かつ広範な口腔内形態を記録した後,バルーンを再度縮小して撤去することにより,開口障害,鼻腔や上顎洞の大きなアンダーカット部をも安全に印象できる新しい口腔内記録方法を開発することを目的とした.まず,腫瘍切除による上顎骨欠損患者の口腔内容積の実際の変化を計測することにより,今回必要とされるバルーンの容積の規定を試みた.容積の変化は,上顎亜全摘術を施行された成人女子患者3名(アラマニーII級)における術前,術後,再建後,減量術後における口腔内容積の変化をスタディモデルの咬合平面,口蓋粘膜,両側上顎結節後縁相当部を通る前頭断面によって囲まれる空間を測定することで評価した.その結果,術前容積は平均20.07,術後は42.23,再建後は15.86,減量後の義歯装着時では17.24cm3であった.義歯体積を考慮すると,術後の口腔内容積は,4050cm3はあることにより,バルーンは.最低50cm3以上の容積を持つ必要があると考えられた.また,強度も必要なため形状記憶ワイヤーを補強に使用した.また,ヒトの顎顔面欠損形態を模した実験モデルを製作するために,CTダイコムデータから3Dプリンターにより顎骨モデルを構築し,実際の患者のスタディモデルとあわせて,実験モデル(アクリル樹脂)を試作している.これより,非接触型3次元スキャナを用いての実寸とバルーンによる形状記憶値との測定誤差が測定できる.研究期間全体の研究成果としては、上顎骨欠損患者の口腔内容積の実際の変化を計測することにより、必要とされるバルーンの容積を規定した。上顎亜全摘を施行された乳児患者術後における口腔内を通常に方法で作製した顎義歯、作業模型の欠損部の3次元データ(断面積mm2、縦×横mm)を非接触型3次元スキャナで計測した。

顎義歯の断面積(縦×横)は、水平断:374.39(23.22×19.56)、前頭断376.77(25.28×18.52)、矢状断489.89(25.69×24.42であった。作業模型の断面積(縦×横mm)、水平断321.51(25.81×18.97)、であった。この顎欠損モデルを有する口腔内の3次元データとCTダイコムデータより、3Dプリンタ顎骨モデルを構築し、患者模型と合わせて、実験モデルを作成した。最終年度の研究成果としては、上記データを参考にバルーンの拡張方法を様々方向から検討した。当初、空気圧にて拡張する方法を試みたが、拡張および収縮スピードのコントロールが難しかった。また強度にも難点があり、複雑な形態をバルーンのみで印記するのは難しいものと判断した。そこで、バルーン内部にガイドワイヤーを用いたバスケットカテーテルを挿入し、バスケットカテーテルの内部からの支持にてバルーンを拡張する方法を試みた。その結果、瞬時にバルーンを拡張・収縮することが可能となった。非接触型3次元スキャナを用いての実測とバルーンによる形状記憶値との誤差を様々な欠損形態ごとに分析し、複雑な欠損形態に完全に合わせる方法を検討中であるが、顎欠損患者の複雑かつ広範な口腔内形態を記録した後、バルーンを再度縮小して撤去することにより、鼻腔や上顎洞に大きなアンダーカット部をも安全に印象できる新しい口腔内記録方法を開発に資することができた。顎顔面補綴適切なバルーン膜の選定に時間がかかっていること,形状記憶ゲルの封入が難しいことが上げられる.適切なバルーン膜の選定に時間がかかっていること,形状記憶ゲルの封入が難しいことが上げられる.まず,ポリアミド系樹脂,形状記憶ゲルを用いて2重軟性バルーン膜の試作を完成させる.次いで,2重軟性バルーン膜への形状記憶システムの構築するために,気体用流量センサーと非接触3次元スキャナを用いて形状記憶の評価を行う予定である.まず,ポリアミド系樹脂,形状記憶ゲルを用いて2重軟性バルーン膜の試作を完成させる.次いで,2重軟性バルーン膜への形状記憶システムの構築するために,気体用流量センサーと非接触3次元スキャナを用いて形状記憶の評価を行う予定である.次年度使用額が生じた理由は、適切な形状記憶材料とバルーンの選定に時間がかかり、研究の進行が若干遅れているためである。計測する顎欠損を有する口腔内の3次元データは、非接触型3次元スキャナで、計測できたので、今後早急に適切な形状記憶材料とバルーンの選定し、翌年度分として申請した助成金と合わせて、バルーン膜内部に注入する空気の送風体積変化を検討するための気体用流量センサーFDーV40(株式会社キーエンス)を購入する。次年度使用額に繰越金が生じた理由として,適切な形状記憶材料の選定に時間がかかり,研究の進行が若干遅れているためである.今後早急に選定し,翌年度分として申請した助成金と合わせて,バルーン膜内部に注入する空気の送風体積変化の検討するため気体用流量センサーFD-V40(株式会社キーエンス)を購入する.
糖鎖工学に基づく新しい機能糖鎖の開発

糖鎖再構成技術の確立とその応用展開は,糖鎖工学の基盤技術としてきわめて重要な地位を占めている。本研究においては,各種チオグリコシドを糖供与体としたシアロ及びフコシル化糖鎖,ならびに糖タンパク質糖鎖プロセシング阻害剤の1コである1-デオキシノジリマイシン(DNJ)を含有するオリゴ糖鎖の系統合成を行い,糖鎖合成技術の発展とその医学生物学への応用において大きな成果を得た。すなわち,糖タンパク質(特にムチン型)及び糖脂質(ガングリオシド)に含まれる機能性オリゴ糖鎖として,白血球ホーミング及び血行性癌転移に関与する糖鎖抗系,シアリルLe^x及びシアリルLe^a糖鎖エピトープならびにその類稼体の系統的化学合成に成功し,糖鎖構造と機能発現の相関を解明するとともに,新しい生物機能を有する糖鎖の開発に成功した。DNJを出発化合物とし,N-ベンジルオキシカルボニル(Z)誘導体としたのち,水酸基を適切に保護した。3倍水酸基にL-フコースまたはシアリルα(2-3)ガラクトースを縮合させ,シアリルLe^x及びシアリルLe^a合成中間体を収率よく合成した。つづいてこれら化合物構造中DNJ部分の4倍水酸基を遊離とし,逆にシアリルα(2-3)ガラクトースまたはL-フコースを導入し目的とするシアリルLe^x及びシアリルLe^a糖鎖エピトープを合成した。これらDNJ含有糖鎖は,いずれもセレクチンによって認識され,特にシアリルLe^a型糖鎖は,天然型(N-アセチルグルコサミン含有)エピトープよりも強く(約10倍)反応した。将来これら糖鎖は新しい医薬品のリード化合物として期待される。さらに,糖加水分解酵素を用いた機能糖鎖の合成についても検討し,シアリルα(2-3)グリコシドの再構成に成功したが,今後,化学法と酵素法を組み合わせた糖鎖工学的アプローチ(Chemo-enzymatic synthesis)が有効である。本年度の研究実施計画の〔1〕で掲げて、「糖タンパク質及び糖脂質に含まれる機能性オリゴ糖鎖の構造と機能相関の解明」においては、既にその合成法を確立したNeu5AcーGalactoseユニット(α2→3及びα2→6結合二糖糖鎖)をグリコシル供与体として利用することにより、ラクト系、ネオラクト系、ガングリオ系を中心に各種のガングリオシド及びその機能性オリゴ糖鎖を系統的に合成した。特にネオラクト系に属するシアリルLe^X糖鎖を中心とした構造と機能相間を空明するため、血管内皮細胞や血小板に発現されるELAMー1(Eーセレクチン)およびGMPー140(Pーセレクチン)などの細胞接着分子との反応性を解析した。その結果、これらの接着分子は、シアル酸をレ-フコ-スを含むシアリルLe^X糖鎖エピト-プをリガンドとして接着機能を果すことが明らかとなり、白血球を介する効的免疫機構のしくみを分子レベルで解明することができた。これにより、糖鎖工学の基盤技術である糖鎖の再構成および化学構造の変換が可能となり、新しい機能糖鎖の開発を行っている。これらの成果は、J.Carbonydr Chem,Carbhydr,Res,J.Biochem,ならびにProc.Natl.Acad.Sci.USAに発表され、また、油化学や現代化学にまとめて報告されている。

研究実施計画の〔2〕で掲げた、「糖転移酵素を用いる糖鎖合成と分析技術の確立」については、2ーアミノピリジン誘導体を糖受容体として検討したとこめ、予想通り糖鎖合成が可能であることを証明した。また〔3〕で掲げた、「糖鎖に新機能を賦与する一つの試み」として、糖鎖プロセシング阻害剤である1ーデオキシノジリマイシンの化学修飾ならびに新機能糖鎖の開発研究を行った。これらの成果については、現在報告作成中である。糖鎖再構成技術の確立とその応用展開は、糖鎖工学の基盤技術としてきわめて重要な地位を占めている。本研究においては、各種チオグリコシドを糖供与体としたシアロ及びフコシル化糖鎖、ならびに糖タンパク質糖鎖プロセシング阻害剤の1つである1-デオキシノジリマイシン(DNJ)を含有するオリゴ糖鎖の系統合成を行い、糖鎖合成技術の発展とその医学生物学への応用において大きな成果を得た。すなわち、糖タンパク質(特にムチン型)及び糖脂質(ガングリオシド)に含まれる機能性オリゴ糖鎖として、白血球ホーミング及び血行性癌転移に関与する糖鎖抗系、シアリルLe^X及びシアリルLe^a糖鎖エピトープならびにその類縁体の系統的化学合成に成功し、糖鎖構造と機能発現の相関を解明するとともに、新しい生物機能を有する糖鎖の開発に成功した。DNJを出発化合物とし、N-ベンジルオキシカルボニル(Z)誘導体としたのち、水酸基を適切に保護した。3位水酸基にL-フコースまたはシアリルα(2-3)-ガラクトースを縮合させ、シアリルLe^x及びシアリルLe^a合成中間体を収率よく合成した。つづいてこれらの化合物中DNJの4位水酸基を遊離とし、逆にシアリルα(2-3)-ガラクトースまたはL-フコースを導入し目的とするシアリルLe^x及びシアリルLe^a糖鎖エピトープを合成した。これらDNJ含有糖鎖は、いずれもセレクチンによって認識され、特にシアリルLe^a型糖鎖は、天然型エピトープよりも強く(約10倍)反応した。これらの糖鎖は、新しい医薬品のリード化合物として期待される。酵素阻害性を有するDNJは、フコシルトランスフェラーゼによるL-フコースの転移に抵抗することから、今後、化学法と酵素法を組み合わせた糖鎖工学的アプローチによる機能糖鎖の開発が注目される。糖加水分解酵素を用いた糖鎖合成についても検討し、シアリルα(2-3)グリコシドの再構成に成功した。