hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
少年鑑別所退所少年の再犯に対する社会環境と個人属性の相互作用

本研究では,個人属性(親への愛着)の再犯に対する抑止効果が,非行少年たちが生活している地域社会の属性(完全失業率及びその前年との差)にどのような影響を受けているのかを,1991年に日本全国の少年鑑別所に初めて入所した少年6238名を対象として検討した。階層的母集団分割生存分析モデルを用いて解析すると,親への愛着,完全失業率,完全失業率の前年との差の主効果は,いずれも理論的な予測と一致する方向で有意となった。さらに,親への愛着と完全失業率に関する二つの変数の交互作用も有意であることが見いだされた。平成20年度における研究では,Hirsch(1969)の社会的統制論に基づく親への愛着の再犯に対する抑止効果が,非行少年たちが生活している地域社会の完全失業率にどのような影響を受けているのかを,1991年に日本全国の少年鑑別所に初めて入所した少年6238名を対象として検討した。完全失業率の再犯に対する影響は,Cantor&Land(1985)を参考とし,完全失業率(の水準)が低いと,犯罪機会が減少するめに再犯は抑制され,完全失業率の前年との差が大きいと,犯罪動機効果が強くなって再犯は促進されると仮定した。解析手法としては,全ての非行少年が必ず再犯するわけではないとの前提を置くindividual logit/log-normal split population modelをもとに,このモデルの説明変数部を,親への愛着などの個人レベルの変数部と,完全失業率といった地域レベルの変数部とに階層化したモデルであるHierarchical individual logit/log-normal split population modelを新たに開発した。その結果,親への愛着,完全失業率の水準,完全失業率の前年との差の主効果は,いずれも理論的な予測と一致する方向で有意となった。この結果からは,完全失業率が高いときは,理論とは逆に,親への愛着は再犯促進的に機能するが,完全失業率が悪化しているときには,理論通り,親への愛着は再犯抑制的に働くことが分かる。本研究の意義は,次の2点にある。第一は,再犯研究において初めて説明変数を階層化し,個人属性と地域社会の変数の影響を検討した点である。このモデルを用いたことによって,親への愛着の再犯抑止効果は地域社会の経済状況に大きく依存していることが見いだされた。第二は,地域社会の経済状態が非行発生に与える効果を検証した従来の研究は,当該年の地域の経済状況だけに焦点を当てたものがほとんどであったが,Cantor&Land(1985)の理論をもとに,前年との差の影響も,再犯に大きな影響を与えていることを示した点である。平成21年度における研究では,前年度に行った,親への愛着の再犯に対する抑止効果に対する地域社会の完全失業率の影響に関する研究の結果が,Hirsch(1969)の社会的統制論及びCantor & Land(1985)の理論の予測と一致しなかったことを受けて,以下の二つの研究を行った。1)Cantor & Land(1985)の理論そのものの日本における適用可能性を彼らの主張する形で検証する必要から,日本の戦後の少年非行の発生率と完全失業率の関係について時系列分析を行った。その結果,完全失業率は非行発生に対して,長期的には促進的に機能し,短期的には促進・抑制いずれの効果もないことが見いだされた。2)完全失業率に代えて,より犯罪促進的効果が大きいと予測される地域社会の犯罪発生率を用い,これの親への愛着の抑止効果に対する影響を検討した。サンプル及び解析手法は,平成20年度と同様であり,1991年に日本全国の少年鑑別所に初めて入所した少年6238名を対象として,individual logit/log-normal split population model(階層的母集団分割生存分析)を用いた。その結果,犯罪発生率の高い地域では,愛着が強いほど,再犯確率は上昇することが示された。この結果も必ずしも理論的な予測と一致しない。以上の二つの研究は,1)時系列分析によれば,完全失業率の非行に対する効果は,Cantor & Land(1985)の予測とは必ずしも一致しておらず,したがって,日本に適用する場合には,研究時の日本の状況に合わせた修正が必要であること,2)犯罪発生率と親への愛着の相互作用を予測する際にも,社会的統制論は有効でないことを示唆を示している点で今後の研究に対して重要な知見を提供している。

平成22年度における研究では,前年度までに行った,階層的生存分析モデルを用いた「親への愛着の再犯に対する抑止効果に対する地域社会の完全失業率の影響に関する研究」の結果,及びこの研究の前提となる時系列分析によるCantor & Land(1985)の理論の妥当性の検証結果が,それぞれの予測と一致しなかったことを受けて,以下の三つの研究を行った。1) Cantor & Landの理論そのもの適用可能性に疑問が生じたことから,米国及び韓国に対象国を広げ,また罪名も殺人,強盗及び窃盗に対象を広げて,時系列分析によりCantor & Landの理論の検証を行った。その結果,いずれの国においても,またいずれの罪名においても,必ずしもCantor & Landの理論の予測と一致しているわけではないことが確認された。したがって,「親への愛着の再犯に対する抑止効果に対する地域社会の完全失業率の影響に関する研究」の解釈においては,Cantor & Landの理論が正しいとの前提に立つことができないことを確認した。2)「親への愛着の再犯に対する抑止効果に対する地域社会の完全失業率の影響に関する研究」の結果を個々の非行少年の事例で確認するために,非行少年に対して,life-history calendar法を用いて,失業と非行の時間的前後関係を検証した。その結果,必ずしも非行に先行して失業が生じているわけではないことが確認された。3)上記結果を踏まえ,これらの結果を,総合するための論文執筆を行った。
骨分化能に優れた根尖部歯髄組織由来間葉系幹細胞の単離およびその解析

歯の形成期の違いによる歯髄間葉系幹細胞(MSCs)の機能解析および高い骨分化機能を有するMSCsの単離および同定を目的に本研究を行った。その結果、invitroの環境下では歯根完成期において他時期由来のMSCsと比較して高い骨分化能を有していることが分かった。また、骨形成能においてMSCsの特性を分けるマーカーと報告されているCD349の発現を指標として単離したCD349(+) MSCsは、in vivo解析により骨分化能に優れている細胞であることが明らかとなった。骨分化能の高い歯由来間葉系細胞(MSC)を単離・同定し、患者の骨再生を促進することを目的に,成人歯組織由来の根完成歯の歯髄組織と根尖組織からAldehyde dehydrogenase(ALDH)活性を指標として増殖能および分化能の高いMSCを単離し,その機能解析を行った。平成22年度は,インフォームドコンセントを行い同意の得られた20症例より,智歯歯髄組織と根尖組織由来細胞に対してALDH活性を指標にして細胞を分離・培養した。増殖および継代可能であった細胞について,それぞれの細胞増殖能・骨分化能をin vitro分化法とマウス骨折モデルで解析を行った。しかし、ALDH活性の高い細胞群とALDH活性の陰性の細胞群との間において,有意な差が認められなかった。現在,細胞増殖能・骨分化能に優れた「根尖組織由来細胞」の指標となる表面マーカーについて,FACSおよびPCR法等を用いて解析を行っている。また、智歯歯髄由来細胞に対して年齢に応じて分類し(10代、20代、30代)、それぞれの細胞についてin vitro分化能を解析している。以上の解析により,将来,歯由来間葉系幹細胞を用いた細胞治療を行う際に,基盤となる知見を得ることができることから,大変意義ある研究であると思われる。骨分化能の高い智歯歯髄由来間葉系幹細胞(MSCs)を単離・同定し、効率的な骨再生を行うことを目的に、抜去智歯を形成段階に応じて歯冠完成期、歯根形成期、歯根完成期に分類し、それぞれのMSCsを単離した。in vitro実験による骨分化能解析および骨折モデルマウスを用いたin vivo骨形成能解析を行った。また、CD349マーカーを用いてMSCsを分離し、in vitroにおける骨分化能、骨折モデルマウスを用いた骨形成能解析を行った。平成23年度は、インフォームド・コンセントを行い同意の得られた症例より、in vitroにおいて、歯根完成期で他の形成期と比較し有意に骨分化能が優れていた。骨折モデルマウス解析では、コントロール群と比較し骨形成能は高かったが、形成期による差は見られなかった。CD349の発現を指標として分離したCD349(+)MSCsは、CD349(-)MSCsと比較して、in vitroでは、歯根完成期のCD349(+)MSCsで有意に骨分化能が高いことが分かった。また、骨折モデルマウスでは歯冠完成期のCD349(+)MSCsで骨分化能が有意に高い結果であった。in vitroの環境下では歯根完成期において他時期由来MSCsと比較して高い骨形成能を有していることが分かった。また、CD349の発現を指標として単離したCD349(+)MSCsは、CD349(-)MSCsと比較して骨分化能に優れている細胞であることが、in vivo解析により明らかとなった。以上の解析により、将来、智歯歯髄由来MSCsを用いた細胞治療を行う際に、基盤となる知見を得ることができることから、大変意義ある研究であると思われる。
太陽から磁気赤道域に侵入する擾乱エネルギーの輸送過程解明

地上磁場の日変化はその上空電離圏E層領域(100-150km)を流れる電流の変動と等価であるとされ、電離圏の電気伝導度と背景電場の積で記述される。これらのパラメータは太陽から電離圏に侵入する次の2つの擾乱エネルギーに支配されている。一つは光エネルギーで、太陽からの電磁放射のうち極紫外線や紫外線は地球の超高層大気に直接的な電離作用を及ぼし、電離圏を生成、その領域の電気伝導度を決定する。もう一方は電磁エネルギーで、太陽風の変動に伴い、磁気圏-電離圏結合を通じて地球の極域から電場として注入される。これら2つの擾乱エネルギー侵入過程のどちらがどれだけエネルギーの最終到着域である磁気赤道域で卓越するのか統計的・定量的に明らかにするのが本研究の目的である。前年度までの研究結果に基づきグローバル電離圏電流系の地方時依存性、緯度依存性、月齢依存性、季節依存性、太陽活動度依存性を再現できる観測経験モデルを構築した。この経験モデルは太陽風擾乱の無視できる地磁気擾乱日のデータを基に作成されているため、その解析から、電離圏電流が光エネルギーの変化に対してどのように変動しているのか定量的に評価することができた。さらに経験モデルの電離圏電流と日々実際に観測される電離圏電流の比較から、電離圏電流が太陽風変動に伴う電磁エネルギーの変動に対してどのように変動するのかを定量的に評価することも可能となった。これらから、中低緯度-磁気赤道における電離圏電流の変動はおもに太陽の光エネルギーの変動が支配しており、太陽風変動に伴う電磁エネルギーの寄与はその半分以下であることが結論された。電離圏電流観測経験モデルの詳細及び、2つの擾乱エネルギー侵入過程の定量的比較に関する研究結果は国際誌に投稿し2編とも既に受理されている。修士課程で発見された、磁気赤道域における赤道ジェット電流を打ち消すセンスのSFE(geomagnetic solar flare effect)について、観測事実・物理的解釈をまとめ国際誌に投稿、受理された。電離圏に侵入できる光エネルギー及び電磁エネルギーを地上磁場変動データから定量的に正しく評価するためには、背景場(Sq場)の変動についての定量的な理解が重要である。そこで、九州大学CPMNグローバル地磁気ネットワークの過去10年以上にわたる蓄積データを利用したSq場の経験モデルの構築が始められた。まずSq変動の長期的変動特性を明らかにする目的でSq場の年周期・半年周期変動を調査した。その結果、Sq場の年周期・半年周期変動の空間分布には顕著な違いがあることが明らかとなった。結果はまとめられ国際誌に投稿、受理された。年周期・半年周期変動よりもさらに長周期のSq変動の特性を調べるため、Sq場の太陽活動度依存性を調査した。その結果、Sq場の季節変動成分(年周期・半年周期変動)と定常成分では太陽活動度への依存の仕方に顕著な違いが見られることが発見された。この結果については現在執筆中であり、国際誌に投稿する準備がある。これらの結果に基づき、適当な関数フィッティングからSq場の経験モデルの構築が行われた。Sq場の地方時依存性、緯度依存性、季節依存性、太陽活動度依存性を再現できる観測経験モデルは過去になく画期的な試みと言える。経験モデルの構築手法や初期結果についてAGU学会等で発表を行った。ただ、現在の方法では、磁気赤道域におけるSq場の急激な空間分布変動を再現する部分に難があり、この問題を解決するための新たな手法を現在開発中である。経験モデルの構築手法や初期結果について学会で発表を行い、手法や結果に関する議論を行った。この経験モデルの構築と結果については既に国際誌に2篇投稿済みである。

これらから、中低緯度-磁気赤道における電離圏電流の変動はおもに太陽の光エネルギーの変動が支配しており、太陽風変動に伴う電磁エネルギーの寄与はその半分以下であることが結論された。電離圏電流観測経験モデルの詳細及び、2つの擾乱エネルギー侵入過程の定量的比較に関する研究結果は国際誌に投稿し2編とも既に受理されている。
陰イオン界面活性剤を活用する石油系炭化水素で汚染された環境の生物修復

炭化水素で汚染された環境の生物修復に及ぼす陰イオン系のC^<12>からC^<16>のalkyl diphenyloxide disulfonate(DPDS)の影響を検討した。水に可溶性のナフタレンの分解がC12-DPDSを臨界ミセル濃度(CMC)よりも少し高い濃度の3.0mMの濃度で補填した試験で確認された。しかし、全体的な傾向としては、CMC濃度よりもDPDS濃度を高めても炭化水素の分解効率は低下した。C16-DPDSを用いた実験では、界面活性剤濃度を高めると、炭化水素の分解速度は低下した。ナフタレンを用いた土壌スラリーでは、界面活性剤を添加しない対照とC12-DPDSとC16-DPDSの両方をごく低濃度で添加したサンプルで、炭化水素の無機化が強く促進された。約40日後、D12-DPDSを中レベルで含有するサンプルは対照と同様の挙動を示した。3ヶ月後、CMC以上のC12-DPDS試料は無機化が強く促進された。界面活性剤を添加しない系、CMC濃度よりも高い濃度で界面活性剤を添加した系での実験の結果、炭化水素の資化のルートが異なっていることが明らかとなった。泥を使った水で飽和された系では、20週間に及ぶ実験で、炭化水素の無機化が起こったのは対象系と非常に低濃度で界面活性剤を添加した系のみであった。土壌に吸着された界面活性剤は、1次の分解レベルが低レベルの界面活性剤の存在で高くなることから、炭化水素化合物の分解に影響がある。特に、C12-DPDSを加えた試料では、対照系よりも5倍分解能が高まった。土壌スラリー系でのナフタレンとフェナンスレンの分解では、C12-DPDSを添加した系で大きな分解促進効果が見られ、この界面活性剤が細胞膜との相性が特にいいことがわかった。土壌スラリー系での界面活性剤の分解試験の結果、C12-DPDS、C16-DPDSともに非常に低濃度では分解が遅いことがわかった。土壌の浄化に利用できる界面活性剤としては、難分解性であるが、最終的には分解消滅する性質が重要である。研究に使用する炭化水素化合物(ナフタレン、フェナントレン)を分解できる集積培養菌を活性汚泥から調製した。調製した活性の高い集積菌はfill and draw法で培養した。ナフタレンに馴養した集積菌は培養5日目から8日目で減衰増殖期に入るが、この増殖期での集積菌を使って、界面活性剤を補填したナフタレン培地での分解試験を行った。フェナントレンに馴養した集積菌はナフタレンに馴養した集積菌に比べて生育が非常に遅く、3週間毎に新鮮な培地に植え継いだ。UVを検出器とするHPLCを用いてナフタレン、フェナントレンを分析する手法を開発した。界面活性剤の分析もHPCLで行ったが、非常に難しく、他の分析法との併用が必要であった。ナフタレンの分解試験では、初発濃度が10mg/Lとなるよう溶解性の形で加えた。

(15mg/L以上では毒性が観察される)界面活性剤として12炭素鎖のdiphenyl oxide disulfonate(C12-DPDS)を使用する際、その濃度が臨界ミセル濃度(CMC:溶液中で界面活性剤が会合する濃度)となると炭化水素の分解を阻害した。界面活性剤の濃度を低下させると、この阻害作用は消失した。界面活性剤の添加濃度が明確にCMC濃度よりも低い場合には、ほとんど界面活性剤による阻害作用は見られなかった。しかし、この阻害効果は、他の研究者が他の界面活性剤について認めている特異的なCMCでのミセルの形成によるものではなかった。得られた結果は、使用した界面活性剤の広い濃度でより緩慢な影響があることを示唆している。他のDPDS、それに比較のための市販の界面活性剤を使ったナフタレンの分解試験はほぼ完了した。これから、溶解性の悪いフェナントレンをとりあげ、界面活性剤によるフェナントレンの溶解作用がどのようにフェナントレンの生分解に貢献するか検討する計画である。さらに、界面活性剤が細胞の表面、細胞膜の特性あたえる影響を評価する方法を開発する計画である。この研究は、界面活性剤の生体中への吸着に関する予備試験と対応し、分解結果は界面活性剤-炭化水素-微生物の間に含まれる機構についての新しい知見を与えることになる。界面活性剤を添加した石油系炭化水素化合物の分解試験のために、唯一の炭素源としてナフタレンとフェナントレンを資化するコンソーシアを馴養した.ナフタレンの生分解試験に2種の炭素鎖12と16のDiphenylOxide Disulfonate(DPDS)の界面活性剤を使用し、界面活性剤を使用しない対照系との比較試験を行った.C12-DPDSは3mM以下の濃度域では界面活性剤を添加しない対照系に比べて10%高いナフタレン分解速度を示しが、3mM以上の濃度域になると分解速度は若干阻害された.C16-DPDSは界面活性剤の濃度を高めると揺るやかに阻害された.いずれの界面活性剤でも、ナフタレンとフェナントレンの溶解度、叉はミセルの形成(臨界ミセル濃度はC12-DPDS.C16-DPDSでそれぞれ2.5mM.1.5mMである)は分解速度には明白に関係しなかった.同じ界面活性剤を用いて土壌-水のスラリー系での実験とスラリー系ではない土壌系での実験結果を比較検討することで、より現実的な系での界面活性剤の土壌への吸着と界面活性剤による石油系炭化水素化合物可溶化を評価した.RI法を用いてフェナントレンの無機化を定量し、この分解系が当初予想していたよりも緩やかであることを認めている.これまでの実験の結果では、臨界ミセル濃度よりも高い界面活性剤の濃度域でフェナントレンの無機化が促進されるという結果が得られている.界面活性剤が自然界でどのように分解されるか検討し、界面活性剤濃度を非常に低レベルにとった土壌-水系でDPDS系の界面活性剤の分解には長い時間の要することを明らかにし、DPDSの界面活性剤が石油系炭化水素化合物で汚染された土壌の浄化に有効であることを認めた.
免疫器官としての消化管-特に消化管上皮細胞における免疫応答機構とその臨床応用に関する研究-

背景及び目的:免疫器官としての消化管の役割を解明する目的で、平成7、8年度には消化管上皮細胞に細菌、ウイルスを感染させる系を用いて、(1)上皮細胞におけるケモカインファミリーのmRNAの有無、(2)これらのmRNAから蛋白レベルとしてのケモカインが合成されるのか否か、(3)さらにこれらのケモカインが蛋白レベルで機能を有するのか、について検討した。この結果、細菌あるいはウイルス感染により消化管上皮細胞の産生するケモカインのパターンには差が認められ、このことが様々な感染刺激に対する局所の炎症細胞の動員と炎症反応の差をもたらす要因の一つと考えられた。更に、細胞培養上清中から得られたIL-8を濃縮し、好中球を加え、短期培養を行った後、FACSを用いて好中球細胞表面のCD11b/18、Leu8(L-selectim)の発現の変化を検討したところ、CD11b/18の発現は増加し、L-selectimの発現は低下した。この増加及び低下は抗IL-8抗体で処理することにより部分的に抑制されたことから、培養上清中のIL-8蛋白は好中球活性化機能を有しているが、この活性化機能はIL-8単独ではなく、他のサイトカインの関与もあることが示唆された。以上のことをふまえて、平成9年度はUssing chamberを用いて、各種ケモカイン、培養上清がT84and/or18CO(ヒト消化管線維芽細胞)and/or好中球co culturesystemに及ぼす影響を電気生理学的に解析した。また、好中球にかわり肥満細胞の及ぼす影響についても検討を加えるために、肥満細胞株の作製も試みた。方法及び結果:消化管上皮細胞に線維芽細胞をco cultureすることにより、ケモカイン刺激に対する膜脱分極は亢進し、好中球を加えることにより更に亢進した。また臍帯血から採取した単核球にIL-6、stem cell factor、プロスタグランディンE2を添加する培養系により、肥満細胞株が樹立された。この細胞を用いてさらにco culturesystemを検討する予定である。背景及び目的:免疫器官としての消化管の役割を解明する目的で、まず免疫応答の第一歩として、消化管上皮細胞に細菌、ウイルスを感染させる系を用いて、上皮細胞におけるケモカインファミリーのmRNAの有無と、これらのmRNAから蛋白レベルとしてのケモカインが合成されるのか否か、あるいは合成されるケモカインのパターンは感染刺激の差により違いがあるの否かについて検討した。結果:(1)培養消化管上皮細胞はconstitutiveにケモカインmRNAを発現していたが、その発現パターンは細胞株により異っていた。(2)全ての細胞株で蛋白レベルでのIL-8は産生されるが、細菌感染刺激でより多く産生された。(3)蛋白レベルでのRANTES、MIP-1αはウイルス感染刺激でのみ産生された。(4)ポリオウイルスによるCPEの有無と蛋白レベルでのケモカイン合成量とは相反した。考案:細菌あるいはウイルス感染により消化管上皮細胞の産生するケモカインのパターンには差が認められた。このことが様々な感染刺激に対する局所の炎症細胞の動員、さらには炎症反応の差をもたらす原因の一つと考えられた。背景及び目的:免疫器官としての消化管の役割を解明する目的で、平成7年度には、消化管上皮細胞に細菌、ウイルスを感染させる系を用いて、上皮細胞におけるケモカインファミリーのmRNAの有無と、これらのmRNAから蛋白レベルとしてのケモカインが合成されるのか否かについて検討した。

この結果細菌あるいはウイルス感染により消化管上皮細胞の産生するケモカインのパターンには差が認められ、このことが様々な感染刺激に対する局所の炎症細胞の動員、さらには炎症反応の差をもたらす原因の一つと考えられた。以上のことをふまえて、平成8年度には上皮細胞から産生されたケモカインが蛋白レベルで機能を有するか、否かについて検討した。方法:(1)培養消化管上皮細胞(T84,HT29,CaCo2)にサルモネラ菌を感染させ、培養後、上清を集め、ELISA法によりIL-8濃度を測定した。(2)IL-8濃度をさらに濃縮させるために超高速遠沈法を用いて、所定のIL-8濃度を有する培養上清を作製した。(3)ヒト末梢血から好中球を採取し、濃縮上清を加え短期培養を行なった。(4)Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS)を用いて、好中球細胞表面のCD11b/18,Leu8(L-secletin)の発現の変化を検討した。結果:濃縮培養上清で刺激された好中球の表面形質の検討でCD11b/18の発現は増加し、L-secletinの発現は低下した。この増加及び低下は抗IL-8抗体で処理することにより部分的に抑制された。考案:培養上清中のIL-8蛋白は、好中球活性化機能を有しているが、この活性化機能はIL-8単独ではなく、他のサイトカインの関与も考えられた。背景及び目的:免疫器官として消化管の役割を解明する目的で、平成7、8年度には消化管上皮細胞に細菌、ウイルスを感染させる系を用いて、(1)上皮細胞におけるケモカインファミリーのmRNAの有無、(2)これらのmRNAから蛋白レベルとしてのケモカインが合成されるのか否か、(3)さらにこれらのケモカインが蛋白レベルで機能を有するのか、について検討した。この結果、細菌あるいいはウイルス感染により消化管上皮細胞の産生するケモカインのパターンには差が認められ、このことが様々な感染刺激に対する局所の炎症細胞の動員と炎症反応の差をもたらす要因の一つと考えられた。更に、細胞培養上清中から得られたIL-8を濃縮し、好中球を加え、短期培養を行った後、FACSを用いて好中球細胞表面のCD11b/18、Leu8(L-selectim)の発現の変化を検討したところ、CD11b/18の発現は増加し、L-selectimの発現は低下した。この増加及び低下は抗体IL-8抗体で処理することにより部分的に抑制されたことから、培養上清中のIL-8蛋白は好中球活性化機能を有しているが、この活性化機能はIL-8単独ではなく、他のサイトカインの関与もあることが示唆された。以上のことをふまえて、平成9年度はUssing chamberを用いて、各種ケモカイン、培養上清がT84and/or18CO(ヒト消化管線維芽細胞)and/or好中球co culturesystemに及ぼす影響を電気生理学的に解析した。また、好中球にかわり肥満細胞の及ぼす影響についても検討を加えるために、肥満細胞株の作製も試みた。方法及び結果:消化管上皮細胞に線維芽細胞をco cultureすることにより、ケモカイン刺激に対する膜脱分極は亢進し、好中球を加えることにより更に亢進した。
マイクロカプセルを媒体とする金属分離法の開発

1.水溶性高分子配位子であるアルギン酸及びポリエチレンイミンを内包するマイクロカプセル(Alg-MC及びPEI-MC)を界面縮重合法によって調製し、Cu(II)などの金属イオンの捕集実験を行い、二つのカプセルが共に捕集機能があることを見い出した。2.金属イオンの捕集条件について、捕集時間、マイクロカプセル量、pH依存性などについて検討し、最適条件を求めた。その結果、捕集が極めて短時間に、少ないカプセル量で効率的に行えることを見い出した。3.金属イオンの捕集は主として金属イオンと配位子との錯形成に基づいて起こっていることがわかった。また、金属イオンに対する捕集平衡における見かけの生成定数の大きさは、錯体の安定度定数の序列と一致した。4.種々の金属イオンに対する捕集機能の相違について、捕集前後のマイクロカプセルを光学顕微鏡、蛍光顕微鏡、電子顕微鏡、XPS、NMRなどを用いて観察し検討した。その結果、金属イオンはカプセルの膜と内液両方によって捕集されていることがわかった。また、金属イオンによって捕集量の膜と内液との分配が異なっており、この反応性の差が金属イオンに対する捕集能の差となっていることがわかった。今回の一連の実験によって、マイクロカプセルに目的とする金属イオンに合わせて膜と内液に異なった機能を有する配位子を内包することにより、選択的な捕集が可能であることを見い出した。これは、溶媒抽出などの他の分離法にはみられない、マイクロカプセル特有の捕集機能である。今後は、さらに捕集機構に関する詳細を明らかにすると共に、上記のような選択的捕集機能をもったマイクロカプセルを合成する必要がある。平成7年度の研究において、以下の知見が得られた。(1)二塩化セバコイルを架橋剤とする界面縮重合反応によって、アルギン酸を含むマイクロカプセルおよびポリエチレンイミンを含むマイクロカプセルの合成条件を決定した。アルギン酸およびポリエチレンイミンは、共に分子量7万の水溶性高分子配位子であり、カプセル膜から放散しない。(2)これらのマイクロカプセルを、銅(II)イオンを含む水溶液に分散させると、マイクロカプセルに銅(II)イオンが抽出されることを見出した。平成7年度の研究により、当初の計画であった水溶性高分子配位子を内包するマイクロカプセルの合成の目的は達成された。今後は、種々の金属イオンの抽出性を比較し、抽出機構を明らにすると共に、表面および内部の化学組成を決定し、どこに、どのように金属イオンが取り込まれるのかを明らかにする必要がある。

今回の一連の実験によって、マイクロカプセルに目的とする金属イオンに合わせて膜と内液に異なった機能を有する配位子を内包することにより、選択的な捕集が可能であることを見い出した。これは、溶媒抽出などの他の分離法にはみられない、マイクロカプセル特有の捕集機能である。今後は、さらに捕集機構に関する詳細を明らかにすると共に、上記のような選択的捕集機能をもったマイクロカプセルを合成する必要がある。
鶏卵での増殖過程に抗原性が変化しないインフルエンザウイルスの作出とワクチン応用

ノイラミニダーゼ(NA)の変異により、ヘナグルチニン(HA)の変異なしに鶏卵で効率よく増殖するようになった2003年分離H3N2ウイルスにおいて、どのNA変異が重要であるのかの特定を行った。その結果、2003年分離株では、NAにおける3つのアミノ酸変異が、HAに変異を生じることなく鶏卵で効率よく増殖することに重要であることが明らかになった。次に、近年の流行株において、NAの変異により、HAに変異を生じることなく鶏卵で効率よく増殖するウイルスを作出するために、2017/18シーズンの流行株3株について、発育鶏卵での継代(羊膜腔継代→漿尿膜腔継代)を試みた。しかしながら、いずれも継代初期にHAに変異が生じ、近年の流行株において、目的のウイルスを得ることはできなかった。そこで、2003年分離NA変異ウイルスの結果を応用し、NAにランダム変異を導入することで、近年の流行株においても、HAに変異を生じることなく鶏卵で効率よく増殖するウイルスの作出に成功した。研究計画に示した、「II.Y2017羊膜/漿尿膜継代株の重要なNA変異を特定し、ワクチン株や流行株に応用する。」について、目標を達成しており、おおむね順調に進展しているという評価に至った。今後、NA変異による、ウイルスのレセプター結合性やNAのシアリダーゼ活性への影響を解析し、NAの変異が鶏卵での効率の良い増殖に関与するメカニズムを明らかにすることことで、より安定してHAに変異を生じることなく鶏卵で効率よく増殖するウイルスを作出できるように試みる。
シークエント計算の新技法

主に以下の二つの結果を得た.(1)通常の様相論理では,様相記号はクリプキモデル上で二項関係(Rとする)によって真理値が定義されるが,これに「Rかつ≠」という関係で解釈される様相記号を追加する議論が最近,佐野勝彦氏(京大)を中心にして盛んになされている.当科研費による研究では,そのようないくつかの様相論理の完全性を木状の構造を持ったシークエント計算を用いて証明した.佐野氏はすでにカノニカルモデルによる従来の手法によって完全性を示していたが,対象となる論理に応じて従来の手法の方が簡潔にできる場合と木状シークエント計算の手法の方が簡潔にできる場合とがはっきりと分かれるという現象が明らかになった.たとえば「推移的モデル」に対応する論理は前者,「推移的かつ反対称的モデル」に対応する論理は後者である.この違いが論理のどんな性質を反映しているのか興味深い問題であり,今後の解明が待たれる.(2)直観主義論理のクリプキモデルの「反射的,推移的,遺伝的」という条件を変化させると,対応する論理も変わってくる.これらは「厳密含意を持つ論理」と総称されている.本研究ではそのような多くの論理に対して新たなシークエント計算体系を統一的に与え,完全性定理を証明した.さらに「遺伝的」の双対概念である「偽の遺伝性」に着目して,そのようなモデルを持つ論理と古典論理との関係を明らかにした.またそれらの論理式ベースの体系化(ヒルベルト流体系)が,実質含意記号を使えば簡単であるが使わなければ困難であることを示した.本年度は主に,直観主義論理の変種に対するシークエント計算体系を用いた,次の2つの結果を得た.直観主義述語論理に「構成的否定(constructible falsity)」を加えた論理に関して,いくつかの自然な公理といくつかの自然なモデル条件が対応していること(完全性と健全性)を,「木状のシークエント」を用いたシークエント計算体系を用いて明らかにした.具体的には次のようになる.構成的否定を持つ論理のKripkeモデルは「可能世界の集まり」と,各可能世界に対する「変数を解釈する対象領域」,「肯定される論理式の集合」(以後Pと表記),「否定される論理式の集合」(以後Nと表記)によって定まる.これらに関する次の三条件それぞれに対して完全かつ健全になる公理を発見した.(1)各可能世界において集合PとNは交わらない.(2)各可能世界に対して,そこから到達可能で集合PとNの和集合が全体集合になるような世界が存在する.(3)各可能世界はすべて同じ対象領域を持つ(定領域条件).直観主義述語論理に上記の定領域条件に対応する公理を付け加えた論理はCDという名前で知られている.「CDに対して良いシークエント計算体系を与えよ」という問題は古くから考えられ,いくつかの解が与えられている.本研究では,この有名な問題に対する新たな解の可能性を明らかにした.具体的には,論理式から項を作り出す文法的機能を導入し,それを使って「カット規則がなく,すべてのシークエントの右辺が単数であるシークエント計算体系」を定義し,これがCDに対して完全であることを証明した.しかし残念ながら,この体系はCDに対して健全でないことが判明した.通常の様相論理の論理式でクリプキモデルの可能世界間の到達関係を表現できることはよく知られている.たとえば,論理式□A→A,□A→□□Aはそれぞれ到達関係の「反射性」,「推移性」を表しており,様相論理Kにたとえば□A→Aを公理として加えた体系の定理集合は「任意の反射的クリプキモデルで恒真な論理式の集合」に等しくなる(完全性定理).ところが到達関係の「非反射性(すなわち,どんな可能世界も自分自身へは到達できない)」を表した論理式は存在しないことも知られており,この事実は通常の様相論理式の表現能力の低さを示している.非反射性を表現できるように様相論理式を拡張するには,可能世界の名前や到達可能性を言語に直接入れてしまう方法(hybrid logic)などいくつかが知られているが,京都大学の佐野勝彦氏が最近与えたのは,様相記号を一つ加えるだけという単純な方法でありながら記述能力が本質的に増す,というとても良い方法として注目されている.これは次のように説明できる.通常の様相論理では「到達可能なすべての世界で成り立つ」を表す様相記号□を用いるが,この他に「到達可能な自分以外のすべての世界で成り立つ」表す新しい様相記号〓を導入する.この記号を用いると,たとえば〓A→□Aが到達関係の非反射性を表すようになる.そして佐野氏は,このように言語を拡張した様相論理のいくつかの体系の完全性を,極大無矛盾集合を用いる従来の方法によって示した.本研究では,佐野氏の完全性定理の結果を,本研究の中心的な話題である「木状のシークエント」を用いで簡潔に証明した.また現在さらに多くの拡張を試みている.主に以下の二つの結果を得た.(1)通常の様相論理では,様相記号はクリプキモデル上で二項関係(Rとする)によって真理値が定義されるが,これに「Rかつ≠」という関係で解釈される様相記号を追加する議論が最近,佐野勝彦氏(京大)を中心にして盛んになされている.当科研費による研究では,そのようないくつかの様相論理の完全性を木状の構造を持ったシークエント計算を用いて証明した.佐野氏はすでにカノニカルモデルによる従来の手法によって完全性を示していたが,対象となる論理に応じて従来の手法の方が簡潔にできる場合と木状シークエント計算の手法の方が簡潔にできる場合とがはっきりと分かれるという現象が明らかになった.

たとえば「推移的モデル」に対応する論理は前者,「推移的かつ反対称的モデル」に対応する論理は後者である.この違いが論理のどんな性質を反映しているのか興味深い問題であり,今後の解明が待たれる.(2)直観主義論理のクリプキモデルの「反射的,推移的,遺伝的」という条件を変化させると,対応する論理も変わってくる.これらは「厳密含意を持つ論理」と総称されている.本研究ではそのような多くの論理に対して新たなシークエント計算体系を統一的に与え,完全性定理を証明した.さらに「遺伝的」の双対概念である「偽の遺伝性」に着目して,そのようなモデルを持つ論理と古典論理との関係を明らかにした.またそれらの論理式ベースの体系化(ヒルベルト流体系)が,実質含意記号を使えば簡単であるが使わなければ困難であることを示した.
非弾性X線散乱の精密化による低密度極限金属の電子状態観測

液体金属中の価電子ダイナミクスを明らかにするため、非弾性X線散乱測定を用いて、アルカリ金属液体中のプラズモン挙動を調べた。流体密度低下に伴い励起エネルギーは低下し、電子ガスモデル予測と符合したが、実験的に観測された励起エネルギーは、高密度側で低い値を示した。この差は、電子ーイオン相互作用を通じ、イオン系の構造が与える影響によるものであることが判明した。溶融状態でも、電子集団運動に対してイオン系の構造が重要な役割を担うことが示された。さらに、液体金属中の価電子状態に関する知見を得るため、非弾性X線散乱手法を精密化し、散乱スペクトルから実空間・実時間における電子応答関数を構成する試みを実施した。本研究は、単体金属を対象として、その気液共存線を迂回するように連続かつ大幅な密度の低下を実現し、低密度化した金属流体状態を実現しながら、低密度多体電子系における粒子間相関とそれがもたらす相挙動について解明することを目的とする。具体的には、価電子状態が電子ガスモデルでよく記述されるアルカリ金属を対象として、電子集団運動であるプラズマ振動に着目し、非弾性X線散乱を用いてその挙動を明らかにすることにより課題の解決を目指す。低密度化した金属流体を高温・高圧条件下でも安定に保持し、かつ散乱測定を実現するためには、流体試料を安定に保持するセルが必要である。さらに、散乱断面積の比較的小さな非弾性X線散乱測定において高S/Nのスペクトルを取得するためには、セルのX線に対する高透過性が重要である。そのため、高温領域でもアルカリ金属との反応性が低い高融点遷移金属を材質として用い、X線透過窓の領域を十数ミクロン厚の材料で構成したセルの作製を行った。セル部品の溶接手法として電子ビーム溶接法を採用した。具体的に、比較的溶接性の高いニオブをX線透過窓(15 μmのニオブ箔)として採用したセルを作製した。また、プラズマ振動の挙動を調べるためには低散乱波数における測定が重要である。低散乱波数領域で問題となるバックグランドの低減を行い、13.8 keVの入射X線を用い、1000°Cの高温条件(低密度領域)で液体ルビジウムの非弾性X線散乱測定を実施した。低散乱波数(3.6 [1/nm])における非弾性スペクトルを初めて取得することができた。流体保持用専用セルの作製、およびバックグランド低減など散乱測定の高精度化を図ることにより、1000°Cの高温条件において、プラズモン挙動が重要となる比較的低い散乱波数の非弾性X線散乱スペクトルの取得を行うことができた。本研究では、流体金属の密度を連続的に低下させることにより、低密度の金属状態を実験的に実現しながら、非金属化に伴う構成粒子間の微視的相互作用について解明することを目的とする。具体的に、電子ガスモデルでよく記述されるアルカリ金属を対象として、電子集団運動であるプラズマ振動に着目し、非弾性X線散乱手法を用いてその挙動を観測する。これまで流体ルビジウムを対象として、融点近傍から1000°Cに至る測定を進めてきた。しかし、現状、金属セルの高温長時間耐性に課題が生じており、その測定波数領域は限られている。一方で、今年度は、1000°C以下の領域における高精度な測定も同時に進めた。具体的に650°Cと900°Cにおける温度条件で、それぞれ散乱波数2.8 [1/nm]5.0 [1/nm]と、2.8 [1/nm]7.0 [1/nm]における非弾性X線散乱測定を実施した。取得したスペクトルのデータ解析結果によれば、密度低下に伴う励起エネルギーの低下が明確に観測されている。しかし、そのプラズモン励起エネルギーは電子ガスのそれとは異なり、低い値を取る傾向がある。この要因について、誘電関数に電子-イオン相互作用を摂動として取り入れた理論計算を行った。実験データから見積もられた長波長極限におけるプラズモン励起エネルギーは、計算値とよい一致をすることが明らかになった。また、有限の波数における励起エネルギーも含めた波数-励起エネルギー関係、いわゆるプラズモン分散関係の比較においても、実験で得られた分散関係は電子ガスのそれよりも励起エネルギーの低い側へとずれる傾向を示した。このずれは、温度上昇に伴い減少することが明らかとなった。このように分散関係の挙動は、熱力学条件に依存して顕著な変化を示すことが明らかとなった。観測されたプラズモン挙動について、今後さらに考察を進めていく。これまで300°Cから900°Cに至る比較的低温領域における測定に成功しており、熱力学条件に依存して変化するプラズモン挙動についての重要な知見を得ることができた。しかしながら一方で、1000°C近傍における高融点遷移金属セルを用いた長時間の測定には、セルの耐性にまだ課題があり、その測定散乱波数領域が限られている。今後、金属セルの改良を進める。本研究は、液体金属の電子状態を、主に価電子集団運動の観測を通じて明らかにすることを目的とする。具体的には、温度圧力といった熱力学条件を制御することにより、液体金属の状態を変化させながら、電子動的構造因子の観測を非弾性X線散乱測定により行う。さらに、そのための非弾性散乱手法の精密化を推進する。今年度は、これまで取得した液体ルビジウムの散乱スペクトルのさらなる解析と考察を行い、電子集団運動の素励起であるプラズモンの励起エネルギー・線幅、および分散関係の決定と、理論計算による詳細な検討を行った。

電子ガスモデルにイオンの構造因子を取り込むことで、実験で観測された励起エネルギー・線幅の挙動を再現することができ、液体金属中の電子集団運動に関して定量的な理解を得ることができた。一方、アルカリ金属の中でも、最も電子ガスモデルが成り立つナトリウムを対象に、広範な散乱波数・エネルギー移行領域において測定を行うことに成功した。具体的には、散乱波数2.0 [1/nm]158 [1/nm]、エネルギー移行0350 [eV]の範囲に亘り、スペクトルを取得した。得られたスペクトルから、フーリエ解析により、実時間・実空間における電子応答関数を導出し、電子の密度揺動が散逸する空間スケール、および時間スケールを明らかにすることができた。さらに、液体状態と固体状態の散逸距離・時間に差異が観測されており、詳細な解析を進めている。実時間・実空間における応答関数に関する知見は、任意の外場に対する密度揺動を可視化することにも繋がる。非弾性X線散乱手法の有効的な適用により、液体金属における価電子状態に関して、波数ーエネルギー空間では得られない新たな情報を抽出することができた。液体金属中の価電子ダイナミクスを明らかにするため、非弾性X線散乱測定を用いて、アルカリ金属液体中のプラズモン挙動を調べた。流体密度低下に伴い励起エネルギーは低下し、電子ガスモデル予測と符合したが、実験的に観測された励起エネルギーは、高密度側で低い値を示した。この差は、電子ーイオン相互作用を通じ、イオン系の構造が与える影響によるものであることが判明した。溶融状態でも、電子集団運動に対してイオン系の構造が重要な役割を担うことが示された。さらに、液体金属中の価電子状態に関する知見を得るため、非弾性X線散乱手法を精密化し、散乱スペクトルから実空間・実時間における電子応答関数を構成する試みを実施した。高温領域の1000°Cにおける非弾性X線散乱スペクトルの取得を実現することはできたが、長時間測定には、セルの信頼性に課題があり、測定散乱波数領域は限られている。比較的長時間の測定時間を要する散乱波数の小さなデータ取得に向け、高信頼の溶接技術およびセル作製技術の構築を目指す。散乱信号強度の低下する低密度領域では、試料厚みを大きく設定できる高い入射X線エネルギーが有利である。高S/N測定に向け、20 keVの高エネルギー入射X線を利用した非弾性X線散乱測定についても展開を図っていく。広範囲の散乱波数において高S/Nの非弾性散乱スペクトルを取得するためには、長時間の測定時間が必要である。高信頼のセル作製技術および溶接技術の構築を行うことにより、極端条件への耐性のある金属セルの開発を目指す。さらに、比較的低温の領域における測定もサファイア等のセルを用いて継続して行い、観測されたプラズモン挙動の変化について考察を進める。特に、分散係数の決定は有意義な知見を提供することから、分散係数の熱力学条件依存性にも着目しつつ、高精度非弾性散乱スペクトルの取得を目指す。金属物性次年度予定の非弾性X線散乱実験で、実験に必要となる消耗品費(セル材料)や、セル加工費などに、当初予定よりも経費を充当する必要が生じたため。次年度予定の非弾性X線散乱実験で、実験に必要となる消耗品費、出張実験旅費などに、当初予定よりも経費を充当する必要が生じたため。
汎用型不斉還元酵素モジュールの開発とキラルアルコール生産システムへの応用

本研究では、様々なキラルアルコール類の生産プロセスに利用可能な「汎用型不斉還元酵素モジュール」の開発を目的に、各種カルボニル還元酵素に関する酵素化学的情報および遺伝子情報をもとに効率的な不斉還元システムの構築を目指して研究を進めてきた。本研究を進めていく上で最も重要な点のひとつとして、基質特異性・立体選択性において多種多様なカルボニル還元酵素を取り揃える必要がある。スクリーニングにより、25種類の異なるカルボニル還元酵素を見出すことに成功している。これらに関して遺伝子クローニングを行い、15種類について塩基配列の決定に成功している。また、残りの10種類の酵素に関しても、遺伝子クローニングの途上にあり、おおよそ成功しつつある。塩基配列の決定に成功した15種類の還元酵素について、大腸菌での大量発現系の構築を行い、各酵素遺伝子の大量発現菌株を得ることに成功している。補酵素再生系酵素としては、Bacillus由来のグルコース脱水素酵素以外のものの探索を行った。副生物として容易に取り除ける炭酸ガスが生成する酵素、蟻酸脱水素酵素のスクリーニングを行った結果、Ancylobacter aquaticusより、NAD依存性の蟻酸脱水素酵素を見出した。大腸菌での大量発現に成功しているカルボニル還元酵素15種に関して、補酵素再生系酵素であるグルコース脱水素酵素遺伝子との大腸菌内における共発現システムの構築を行った。それぞれの共発現大腸菌において、酵素活性が最も高く得られる培養条件や菌体処理条件の検討を行った。これらの検討により、不斉還元触媒として利用できる汎用型の生体触媒ライブラリーの構築に成功した。実際に、これらの菌体を触媒として、いくつかの基質への反応性を検討し、反応性や立体選択性の指標となる結果を得ている。本研究では、様々な光学活性アルコール類の生産プロセスに利用可能な「汎用型不斉還元酵素モジュール」の開発を目的に、各種カルボニル還元酵素に関する酵素化学的情報および遺伝子情報をもとに効率的な不斉還元システムの構築を目指して研究を進めている。1.Candida parapsilososの共役ポリケトン還元酵素の遺伝子クローニングを行った。C.parapsilosisが8種の共役ポリケトン還元酵素を生産することが明らかとなった。これら2種の酵素に関して、遺伝子のクローニングを行い、塩基配列の決定に成功した。両酵素は、アルドケト還元酵素ファミリーに属する酵素であることが判明した。2.Candida macedoniensisの生産するカルボニル還元酵素の遺伝子クローニングを行った。本菌株よりコードする遺伝子のクローニングおよび塩基配列の決定に成功した。本酵素は、ジヒドロフラボノール還元酵素ファミリーに属する酵素であり、補酵素結合部位も保存されていた。また、本菌株からは同時に、2重結合還元酵素として旧黄色酵素が単離され七旧黄色酵素は、古くから知られている酵素であるが、本酵素の応用的な研究はこれが初めてである。3.Ogataeaminutaからは、短鎖アルコール還元酵素/脱水素酵素ファミリーに属する酵素が単離された。イサチンやケトパントラクトンといった共役ポリケトンにも作用する酵素であるが、C.parapsilosisの共役ポリケトンとはアミノ酸1次構造上では全く異なるファミリーに属している。4.これらの酵素に関して、補酵素再生系酵素であるグルコース脱水素酵素遺伝子との大腸菌内における共発現システムの構築を進めている。1.Rhodococcuse erythropolisのアミノアルコール脱水素酵素の遺伝子クローニングを行い、塩基配列の決定に成功した。本酵素は、短鎖アルコール脱水素酵素/還元酵素ファミリーに属する酵素であることが判明した。

本酵素は、逆反応である還元反応も触媒し、アミノケトンの不斉還元により対応する光学活性アミノアルコールを生産できる。例えば、エフェドリン・プソイドエフェドリン等の有用化合物生産プロセスへの応用が期待できる。2.Candida macedoniensisの生産する旧黄色酵素の遺伝子クローニングを行った。本酵素は、エノン化合物の2重結合に対して不斉水素付加反応を触媒できる。旧黄色酵素と補酵素再生系酵素を共発現させた組換え大腸菌を触媒として、ケトイソフォロン等のエノン化合物の不斉水素付加反応を行い、光学活性なカルボニル化合物を得ることができた。このカルボニル化合物をさらに不斉還元することにより、2つの不斉中心を有する化合物へ効率よく変換できることが判明した。旧黄色酵素は、古くから知られている酵素であるが、本酵素の応用的な研究例はこれが初めてである。3.Candida macedoniensisからは、ジヒドロフラボノール還元酵素ファミリーに属する酵素遺伝子のクローニングに成功している。本酵素は、イサチンやケトパントラクトンといった共役ポリケトン類やケトパントテン酸エステル類等に広く作用するカルボニル還元酵素であり、様々な光学活性アルコールの生産プロセスへの応用が期待できる。本研究では、様々な光学活性アルコール類の生産プロセスに利用可能な「汎用型不斉還元酵素モジュール」の開発を目的に、各種カルボニル還元酵素に関する酵素化学的情報および遺伝子情報をもとに効率的な不斉還元システムの構築を目指して研究を進めている。1.Rhodococcus erythropolisのアミノアルコール脱水素酵素遺伝子と補酵素再生系酵素遺伝子共発現させた大腸菌を作成し、d-プソイドエフェドリンの立体選択的合成に利用可能であることを示した。2.Candida macedoniensisの旧黄色酵素遺伝子と補酵素再生系酵素遺伝子共発現させた大腸菌を作成し、ケトイソフォロンの不斉水素付加反応を行い、光学活性なカルボニル化合物を得ることができた。これをさらにCorynebacterium aquaticumのレボジオン還元酵素遺伝子・補酵素再生系酵素遺伝子共発現大腸菌を用いて不斉還元することにより、2つの不斉中心を有する化合物へ効率よく変換できることが判明した。3.Candida maceoniensisからは、ジヒドロフラボノール還元酵素ファミリーに属する酵素遺伝子の大腸菌内で大量発現させることに成功した。4.Mucorambiguusが生産する短鎖アルコール脱水素酵素/還元酵素ファミリーに属する酵素遺伝子のクローニングに成功した。
ビタミンDのレセプター及びD結合蛋白への結合コンフォメーションの解析

1,25-ジヒドロキシビタミンD3はカルシウム代謝を調節するホルモンであるが、それ以外にも細胞の分化誘導や免疫調節作用など多様な生理作用を持っている。それらの作用は、1,25-ジヒドロキシビタミンD3が標的細胞の核内に存在するレセプター(VDR)に結合し、標的遺伝子の転写を制御することによって発現される。本研究は、1,25-ジヒドロキシビタミンD3がVDRや血液中のビタミンD輸送蛋白(DBP)とどのようなコンフォメーションで結合しているか明らかにすることを目的として行なった。ビタミンD分子をコンピューターを用いてコンフォメーション解析した結果、側鎖部分が占める空間領域が大きく分けて4つあることが明らかとなった。そこで、各々の領域に側鎖の動きが制限された4つの配座制御アナログを論理設計し、それらの全てを、我々の開発した、有機銅試薬のエノンへの面選択的共役付加反応、を鍵段階として立体選択的に効率良く合成した。合成したアナログのVDRおよびDBP結合活性の検討の結果、VDRおよびDBP結合に重要な領域が明らかとなった。更に、合成した4つのアナログのうち1つは、native hormoneである1,25-ジヒドロキシビタミンD3の20倍の受容体結合活性を示し、史上最強の受容体結合活性をもつ化合物であることが明かとなった。本化合物は、新しい医薬品開発、遺伝子発現機構解明のプローブとなるレガンド開発などへの展開が期待され、現在国内及び国際共同研究を実施中である。上述のごとく、著者は、コンピューター支援によるコンフォメーション解析と分子設計、合成、により、VDR結合に必須であるビタミンDの立体構造を提案することに成功すると同時に、史上最強の受容体結合活性をもつ化合物の開発に成功した。1.25-ジヒドロキシビタミンD_3の側鎖の立体配座制御アナログとして、22位にメチル基を導入した4つのジアステレオマ-、(20R,22R)-22-methyl-1α,25-dihydroxyvitaminD_3(1),(20R,22S)-22-methyl-1α,25-dihydroxyvitaminD_3(2),(20S,22R)-22-methyl-1α,25-dihydroxyvitaminD_3(3),(20S,22S)-22-methyl-1α,25-dihydroxyvitaminD_3(4)を設計した。計算によると、これら4つのジアステレオマ-の側鎖はそれぞれ異なった空間領域を占めていることが明かとなった。アナログ(1,4)は我々の開発した速度論支配下における有機銅試薬の面選択的共役付加反応を鍵反応として用いることにより,それぞれ立体選択的に効率良く合成することに成功した.レセプターへの結合活性をブタの小腸レセプターとウシの胸線レセプターを用い,[^3H]-1,25-ジヒドロキシビタミンD_3との競合的結合法により検討した.その結果、2と3が強い結合活性を示し、2と3の側鎖の可動領域がレセプター結合に寄与していることが示唆された。ビタミンD結合蛋白への結合活性をD欠乏症ラットの血清を用い,[^3H]-25-ヒドロキシビタミンD_3との競合的結合法により検討した。その結果、2のみがが1,25-ジヒドロキシビタミンD_3に匹敵する強い活性を示し、2の側鎖の可動領域がD結合蛋白への結合に寄与していることが示唆された。2と3の側鎖は異なった空間領域でレセプターに結合しており、両者の作用分離に興味がもたれる。