hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
弾性変形構造を有する小形医療機器の形状設計手法と加工法の構築

金属粉末射出成形技術を用いて一体構造型の鉗子部の製作を低コストでの実現を目指した.MIM技術で製作する鉗子に使用する材料に必要な条件を満たしている材料を調べ,MIM技術で製作した試験片の引張試験を行い,解析に必要な材料パラメータの検証を行った.解析結果より破断してしまうことが分かったため,把持部長さを4mmから6mmに形状変更することにより応力を分散した.形状変更した鉗子の曲げ試験を行い,塑性変形しないことを確認した後,鉗子形状MIM金型を製作した.鉗子の開閉動作に必要な駆動力は,解析結果(10.2N)と実験結果(6.9N)で誤差が見られた.MIM製法における構成材料と加工条件の解明として,MIM製法における金属粉末の粒子径,熱処理条件を探索し,通常製法の引っ張り強さとなる構成材料と加工条件を明らかにした.条件を明らかにする引っ張り強さは,板厚1mmにおいて95%とするならば,例えばSUS304なら613 N/mm2,64チタンなら931N/mm2とした.弾性変形構造の基本設計の解明として,基本設計を明らかにするために,把持鉗子の詳細設計を3DーCADで行い,構造解析により把持開閉動作の変形と発生応力の関係を調査した.応力集中部の目安となる安全率は2以上とする.鉗子サイズは直径1mmとした.複数通りの把持開閉構造を立案し,3D-CADで詳細設計,機能目標の開口部0.6mmの開閉の変形における応力解析,応力集中部の形状を修正しながら,形状を決める.作図と解析にはSolidWorkを用いた.解析には前述の試験片実験によるデータを用いた.弾性変形構造を有する小形医療機器の形状設計手法と加工法の構築として,金属粉末射出成形(MIM)技術を用いて一体構造型の鉗子部の製作を行うことにより,低コストで大量生産を目指した.材料選定を行い,機械的特性を検証するため,引張試験を行った.その結果を用いて構造解析を行い,塑性変形してしまうことを確認した.そのため,鉗子形状の変更を行い,弾性変形の範囲内に抑えることができた.MIM技術で用いる金型を製作する前に形状検証実験を行うため,MIM材料をワイヤ放電加工して鉗子を製作し,塑性変形しないことを確認したので金型の製作依頼を行った.そして,MIM技術で鉗子の製作を行った.MIM技術で用いる金型を新しく作るのに高いコストがかかるため,MIM材料のブロックをワイヤ放電加工して形状検証実験用の鉗子を製作した.MIM技術で金型を用いて鉗子の製作を試みたが,完成には至らなかった.弾性変形構造を有する小形医療機器の形状設計法と加工法の構築として,金属粉末射出成形(MIM)技術を用いて一体構造型の鉗子部の製作を行うことにより,低コストで大量生産を目指す.材料選定を行い,機械的特性を検証するため,引張試験を行った.その結果を用いて構造解析を行い,塑性変形してしまうことを確認した.そのため,鉗子形状の変更を行い,弾性変形の範囲内に抑えることができた.MIM技術で用いる金型を製作する前に形状検証実験を行うため,MIM材料をワイヤ放電加工して鉗子を製作し,塑性変形しないことを確認したので金型の製作依頼を行った.そして,MIM技術で鉗子の製作を行った.引張試験でMIM材料SUS630の機械的特性の検証を行い,そのデータを用いて構造解析を行った結果,塑性変形することを確認した.そのため,鉗子の形状を変更した.MIM技術の加工で用いる金型を新しく作るのに高いコストがかかるため,既存の金型で製作したMIM材料をワイヤ放電加工して形状検証実験用鉗子を製作した.鉗子の開閉動作を繰り返し行い,弾性変形の範囲内で動作を行えることを確認したため,鉗子形状の金型製作を依頼し,鉗子を製作した.しかし,鉗子の製作は失敗したため,金型の改良を行ったが成功には至らなかった.粒子が流動するよう肉厚を増やしたら,変形量が減少し,開閉動作が十分ではなくなった.今後は弾性変形構造を先端首振り機構部に適用することを検討していきたい.金属粉末射出成形技術を用いて一体構造型の鉗子部の製作を低コストでの実現を目指した.MIM技術で製作する鉗子に使用する材料に必要な条件を満たしている材料を調べ,MIM技術で製作した試験片の引張試験を行い,解析に必要な材料パラメータの検証を行った.解析結果より破断してしまうことが分かったため,把持部長さを4mmから6mmに形状変更することにより応力を分散した.形状変更した鉗子の曲げ試験を行い,塑性変形しないことを確認した後,鉗子形状MIM金型を製作した.鉗子の開閉動作に必要な駆動力は,解析結果(10.2N)と実験結果(6.9N)で誤差が見られた.一体構造マイクロ把持鉗子を製作するための金型製作に着手できている.鉗子の製作は失敗した.材料の充填が十分ではないことが原因として考えられる.また,本来ないはずの部分に材料が充填されているため,金型に隙間があると考えられる.そのため,金型の改良を行う.医用メカトロニクス完成した金型を用いて,一体構造マイクロ把持鉗子を製作し,臨床検証用カテーテル鉗子を構築する.

滋賀医大外科の塩見准教授には医療機器としての評価を依頼する.弾性変形構造に適した材料の選定に時間を要し,2度目の金型作成には至らなかった.研究の進行状況に当初予定と異なったため金型を改良し製作を行う当初予定の進行状況にするために使用する
各種石炭及びチヤーのガス化プロセスの確立に関する基礎研究

石炭のガス化反応の律速過程であるチヤーのガス化において、その反応活性は炭種により大きく異なるが、輸入に依存する本邦では特に炭種に汎用性の大きい技術の開発が要請されている。本研究は、簡便に測定できる原炭の物性値から、活性序列を予測する手法の確立、並びにガス化速度を促進し、かつ生成ガス組成を制御し得る廉価で実用性の高い触媒の開発を目指している。そこで国内外産の30種の石炭に対して、既往の1000°C以下の低温熱分解チヤーに対する実験手法を、高温熱分解(乾留・チヤー化)過程を含めた全過程へと拡張し、より実際的なガス化プロセスの把握に努めた。主要な成果は以下の通りである。(1)温度(1400°C)と時間(240分)を広範囲に組み合せた条件下で石炭の熱分解を行い、生成チヤーの発熱量、細孔容積、表面積などの物性変化を測定し、不明な点の多い高温ガス化プロセス開発の基礎データとして有用な知見を得た。(2)【H_2】O,【CO_2】,【O_2】により石炭の迅速昇温・定温(950,1250°C)ガス化を行い、ガス化の進行に伴う石炭粒子の細孔表面積(【N_2】,【CO_2】吸着法)や細孔容積(包蔵水分)、細孔径分布(【N_2】,【H_2】O凝縮法;Hg圧入法)を追測し、1250°1400°C域でもチヤー粒子内部で活発な細孔の開発と消滅を伴っており、高温度領域で認められるガス化速度の炭種依存性の一因を明らかにした。(3)チヤーのガス化活性を原炭の固定炭素含有率(FC)と包蔵水分(細孔)容積とにより相関する既往式において、石炭重量あたりの固定炭素のもつ発熱量は、FCに代る活性評価因子として有効である。(4)耐硫黄性の点からガス化触媒として期待されるNa、KやCaの水溶液中に含浸(25時間)後瀘別する単純含浸法による担持量を30炭種について比較・検討したが、担持可能な炭種は酸素含有率と細孔容積の比較的大きい7種のみであり、チヤーでは全く担持されなかった。また、担持含浸後の蒸発乾固担持のNa量とガス化促進能の関係についても明らかにした。
ヒンドゥー教シヴァ派聖典写本のデータベース化

1.「カーミカ・アーガマ」、「ドゥヴィシャティカ-ローッタラ・アーガマ」、「アルヴァジュニャ-ノーッタラ・アーガマ」、「キラナ・アーガマ注解」、「ピチュマタ・タントラ」及び「ジュニャーナ・ラトナーヴァリ」のディークシャー儀礼に関連する部分を電子テキスト化した。写本の頁数にして約850頁にあたる。2.このような全文データベースの形式については、関連する諸研究者と討議を重ねたが、各研究者ごとの関心の相違があるために一元的な形式は不可能で、基本テキストに様々な用途に対応するツールを付加するのが最も使いやすいのではないかという結論に達した。それに従って、そのために必要な種々のツールを開発した。3.こうしたテキストのチェックのために種々の韻律分析用プログラムを開発した。これは、正しい韻律の辞書を元に誤った韻律形式を抽出してスペルチェックに役立てることを第一の目的としているが、同時に、韻律のパターンやその分布を明かにすることで、テキストの層位の分析なども可能にしてくれるものである。4.このようなツールなどを用いながら、現在テキストの校正を進めている。あと数カ月で一般の研究者も使用できる段階に到る予定であるが、専門家には既に使用可能であろう。5.このデータベースの公開については、AA研のシステムが1994年5月からInterNetによって世界中に接続されることになるので、anonymous FTP等の適当な方法によって公開する。1.ナーガリー文字の読解にすぐれた補助者に依頼して、『カーミカ・アーガマ』、『ドゥヴィシャティカーローッタラ・アーガマ』、『サルヴァジュニャーノーッタラ・アーガマ』、『ラウラヴァ・アーガマ注解』の約半分、を入力した。写本の頁にして約600頁にあたる。テキストのチェックに関してはそのうちの半分程度まで終了した。2.こうして入力されたテキストは光磁気ディスク上に蓄積して、予備的な分析を行なった。『カーミカ・アーガマ』の予備的分析は、その使用する語彙等からもこのアーガマが、28アーガマの最初にあげられているにもかかわらず、現存するものに関しては比較的新しいものであることを示唆している。引用等から時代の古いことの明確な『ドゥヴィシャティカーローッタラ・アーガマ』との違いは明かであり、今後すべてのアーガマについて語彙分析を行うことによって、年代論的研究に成果があがることが期待される。このような反省に基づいて、アーガマに対する注解としては最古のものの一つであることを明らかにすることのできた『ラウラヴァ・アーガマ注解』をも入力することにした。3.サンスクリットのように単語が分割されていない文献の全文データベースに関しては、様々な問題があるが、同様のプロジェクトを推進しつつある諸研究者と協議を重ねて、あいまい検索を可能にするテキストとインデックスの多重化の方向で形式をまとめつつある。成果を公開する来年度には一応の最終的形式を確定する予定である。1.ナーガリー文字の読解にすぐれた補助者に依頼して、『キラナ・アーガマ注解』の後半部分、『ピチュマタ・タントラ』及び『ジュニャーナ・ラトナーヴァリ』のディークシャー儀礼に関連する部分を入力した。写本の頁にして約250頁にあたる。2.こうしたテキストのチェックのための韻律分析プログラムを開発した。3.このようなツールなどを用いながら、現在テキストの校正を進めているので、あと数カ月でこれらのテキストをデータベースとして公開することが可能になる予定である。4.このような全文データベースの形式については、関連する諸研究者と討議を重ねたが、各研究者ごとの関心の相違があるために一元的な形式は不可能で、基本テキストに様々な用途に対応するツールを付加するのが最も使いやすいのではないかという結論に達した。
ヘム含有PASドメインをセンサーとする新規なシグナル伝達タンパク質の構造と機能

酸素呼吸を行う細菌が、生育に適した酸素濃度の環境へ移動する性質(酸素に対する走化性)を制御する新規なシグナル伝達タンパク質Aer2の構造機能研究を行った。分光測定や変異体解析により、Aer2はヘム鉄を酸素分子のセンサーとして用いる新規な酸素センサータンパク質であることを明らかにした。さらにX線結晶構造解析や共鳴ラマン分光法により、Aer2における酸素分子の識別感知機構や分子内シグナル伝達機構を検討した。本研究の目的は、ヘム含有PASドメインをセンサーとする新規なシグナル伝達タンパク質が『どのようにして特定のエフェクター分子を選択的に認識し、その後、どのようにして機能を制御するのか?』を構造生物学的な手法を駆使して明らかにすることである。本年度は、ヘムタンパク質であると推定された走化性シグナル伝達タンパク質である緑膿菌由来Aer2を単離精製し、変異体解析ならびに電子吸収スペクトル測定や共鳴ラマンスペクトル測定を行った。その結果、Aer2は『PASドメイン中に含まれるヘムを酸素分子のセンサーとして用いる新規な酸素センサータンパク質である』ことを明らかにした。さらに、エフェクター分子の結合に伴ってタンパク質分子全体に誘起される構造変化を考察するために、Aer2のX線結晶構造解析も試みた。まず、Aer2を高純度に調製する精製方法を確立した。、その高純度の試料を用いて、酸素分子のアナログとしてシアニドイオンを結合させた状態での結晶化に成功した。そして、その結晶のX線回折データを収集し、ヘム鉄を用いた多波長異常分散法により位相を決定した。現在、構造精密化を進めるとともに、異なるヘムの酸化状態や他のリガンドを結合した状態のAer2に関しても結晶化を試みている。今後は、各状態における立体構造を明らかにし、それらの構造を比較することにより、リガンド結合解離に伴う構造変化やその後に誘起される分子内シグナル伝達機構の解明を目指す。ヘム蛋白質が気体分子センサーとして機能するためには、生理的エフェクターとして機能する特定の気体分子が選択的にヘム鉄に結合し、それに伴う構造変化が蛋白質全体に伝わることにより、センサー蛋白質内での分子内シグナル伝達、およびセンサー蛋白質と各種シグナル伝達蛋白質間での分子間シグナル伝達が制御される必要があると考えられる。しかし、多くのヘム含有型センサー蛋白質では気体分子の識別感知や、それに続くシグナル伝達の分子機構について未解明である。本研究では、ヘム含有PASドメインをセンサーとして用いるシグナル伝達蛋白質が『どのようにして特定のエフェクター分子を選択的に認識し、その後、どのようにして機能を制御するか?』を解明することを目的とし、平成23年度は以下の研究を行った。(1)ヘム近傍構造解析による酸素分子の識別感知機構の解明Aer2の生理的エフェクター分子である酸素分子が分子中のヘム鉄に結合した酸素化型と、それ以外のリガンドが結合した状態のAer2について共鳴ラマン測定を行い、各状態でのヘム近傍構造を解析した。その結果、酸素分子が結合した時はその周辺のアミノ酸側鎖と水素結合を形成し、他の気体分子が結合すると水素結合が形成されないことを明らかにした。(2)X線構造解析による構造機能相関の解明Aer2のヘム含有PASドメインとその周辺領域のX線結晶構造解析を行い、PASドメインとその他のドメインが融合した蛋白質として世界初の立体構造を解明した。その構造から、ヘム鉄に結合した酸素分子は近傍に存在するトリプトファン側鎖と水素結合を形成することが明らかになった。また、このトリプトファンはPASドメインの末端に存在するため、それに続くHAMPドメインへのシグナル伝達におけるトリガーとして機能することが示唆された。
リン酸化プロテオミクスの検出感度に関する基礎研究

翻訳後修飾タンパク質の検出や構造解析は,医学・薬学の分野において重要である.タンパク質の同定は,そのタンパク質の消化物の質量分析によって行われる.しかし,消化生成物のペプチドはイオン化効率が一律でないため,検出感度が低いペプチドがある.これまでペプチドの検出感度の低下に関する詳細な議論は行われていない.本研究ではペプチドの物性とイオン収量の関係を系統的かつ定量的に評価した.多くの疎水性アミノ酸残基を含むペプチドは正負イオンともにより高い収量を示した.ESIにおいて試料分子のイオンの気化流束はイオン化効率よりもイオン収量に与える影響が大きいことが定量的に示された.翻訳後修飾タンパク質の検出や構造解析は,医学・薬学の分野において大変重要である.翻訳後修飾タンパク質の中でもリン酸化タンパク質は,アルツハイマーや癌などのマーカーとなるものが多い.タンパク質の同定は,分離・精製後に酵素消化を行い,消化生成物の質量分析よって行われる.しかし,消化生成物のペプチドはイオン化効率が一律でないため,検出できないペプチドがある.イオン収量の低下の原因に関する詳細な議論は行われていない.本研究課題ではESI-MSによるリン酸化プロテオームのために,アミノ酸やペプチドの物性とイオン収量の関係を系統的かつ定量的に評価した.イオン収量(Ji)を詳細に理解するために,以下の式を用いた.イオン化効率(I)は酸・塩基性度などの物性と関連し,気化流束(Jv)は凝縮相からの気化・脱離の傾向を示す.ペプチドを構成するアミノ酸の物性の影響の評価については,スレオニン(T)をベースとしたペプチドを用いて行った.前年度は,塩基性のArg残基や疎水性アミノ酸のPhe残基のイオン収量に与える影響を評価して,疎水性度が高いほどイオン収量が高くなる傾向が示された.本年度は,セリンやチロシン残基がリン酸化されたACTHフラグメントを用いて,リン酸化ペプチドのイオン収量の評価を行った.リン酸基は負イオンを生成しやすいにもかかわらず,正負イオンモードの両方においてリン酸基の数が多くなるほどイオン収量が低下することが定量的に示された.本研究によって,ESIにおいて気化流束(Jv)はイオン化効率(I)よりもイオン収量に与える影響が大きいことが定量的に示された.翻訳後修飾タンパク質の検出や構造解析は,医学・薬学の分野において重要である.タンパク質の同定は,そのタンパク質の消化物の質量分析によって行われる.しかし,消化生成物のペプチドはイオン化効率が一律でないため,検出感度が低いペプチドがある.これまでペプチドの検出感度の低下に関する詳細な議論は行われていない.本研究ではペプチドの物性とイオン収量の関係を系統的かつ定量的に評価した.多くの疎水性アミノ酸残基を含むペプチドは正負イオンともにより高い収量を示した.ESIにおいて試料分子のイオンの気化流束はイオン化効率よりもイオン収量に与える影響が大きいことが定量的に示された.翻訳後修飾タンパク質の検出や構造解析は,医学・薬学の分野において大変重要である.翻訳後修飾タンパク質の中でもリン酸化タンパク質は,アルツハイマーや癌などのマーカーとなるものが多い.タンパク質の同定は,分離・精製後に酵素消化を行い,消化生成物の質量分析よって行われる.しかし,消化生成物のペプチドはイオン化効率が一律でないため,検出できないペプチドがある.イオン収量の低下の原因に関する詳細な議論は行われていない.本研究課題ではESI-MSによるリン酸化プロテオームのために,アミノ酸やペプチドの物性とイオン収量の関係を系統的かつ定量的に評価した.イオン収量(Ji)を詳細に理解するために,以下の式を用いた.イオン化効率(I)は酸・塩基性度などの物性と関連し,気化流束(Jv)は凝縮相からの気化・脱離の傾向を示す.ペプチドを構成するアミノ酸の物性の影響の評価については,スレオニン(T)をベースとしたペプチドを用いて行った.塩基性のArg残基や疎水性アミノ酸のPhe残基のイオン収量に与える影響を評価した.Phe残基を含むペプチドは正負両方のイオンモードにおいてイオン収量が向上した.この結果は,ESIの液滴中からのペプチドの気化流束(Jv)が増加したことを示す.またペプチドのArgやPhe残基の位置によるイオン収量の違いについても評価した.次に,ACTHフラグメントの末端アミノ酸残基を変更したペプチドのイオン収量を検証した.ペプチドの疎水性度を分配係数から計算した.正負両方のイオンモードにおいて,疎水性度が高いほどイオン収量が高くなる傾向が示された.本研究によって,ESIにおいて気化流束(Jv)はイオン化効率(I)よりもイオン収量に与える影響が大きいことが定量的に示された.翻訳後修飾タンパク質の検出とその構造解析の研究は,医学や薬学の分野において大変重要である.翻訳後修飾タンパク質の一つのリン酸化タンパク質は,様々な疾患のマーカーとなるものが多い.タンパク質は分離・精製後に酵素消化を行い,消化生成物の質量分析をすることで同定される.消化によって生成されたペプチドはイオン化効率が一律でないために,検出できない場合がある.検出感度を向上させるための根本的な解決策は報告されていない.本研究課題では,ESI-MSによるリン酸化プロテオームのために,アミノ酸やペプチドの物性とイオン収量の関係を系統的かつ定量的に評価した.平成25年度の研究によって,添加物により得られるペプチドの多価イオン分布が変化することがわかった.

平成26年度は,ペプチドやタンパク質の多価イオン生成に対する添加物の影響の評価を行った.試料溶液への酢酸の添加量を増加させることで,そのpH変化に伴いタンパク質は変性するために,タンパク質表面の電荷状態が変化する.その結果,得られる多価イオン分布も変化する.酢酸の添加によってタンパク質の高い価数の正イオン,酢酸アンモニウムの添加によってタンパク質の低い価数の正イオンが生成された.添加物による多価イオン分布の変化は,低分子の直鎖ペプチドにおいても同様の結果が得られた.pH3の酢酸-酢酸アンモニウムバッファーを用いた場合は,酸性条件下であるにも関わらず酢酸アンモニウム添加時と同様に高い価数の正イオンが得られた.この結果は,溶液のpHによる試料分子の変性だけでなく,ESIで生成された帯電液滴中におけるペプチドと添加物の分子の反応も,多価イオン分布変化に関係することを示唆した.質量分析学当初の計画通り,ESIによるリン酸化ペプチドのイオン収量を評価するために設計されたACTHをベースとしたリン酸化ペプチドの定量的な評価を行った.リン酸基は負イオンを生成しやすいが,正負イオンモードの両方において,リン酸基の数が多いほどイオン収量が減少した.このことは,ESIにおいて気化流束(Jv)はイオン化効率(I)よりもイオン収量に与える影響が大きいことを示され,当初の計画が達成された.前年度に評価したスレオニン(T)をベースとしたペプチド(Tクラスター)とACTHフラグメントの末端アミノ酸残基を変更したペプチドについて,その疎水性度を官能基の分配係数を用いて計算して,ペプチドの分配係数とイオン収量の関係を評価した.疎水性度が高いほどイオン収量が高いことが示された.イオン収量が低いリン酸化ペプチドのリン酸基は親水性が高いため,分配係数のイオン収量の関係に一致していることが示された.当初の計画以上に解析が進展した.また計画にはなかったが本研究において,試料溶媒に加える添加物により,得られる多価イオンの分布やイオン収量が変化することがわかった.このことは,本研究のESIにおけるイオン収量を決定する要因の一つでもあるため,ACTHベースのペプチドやタンパク質を用いてその機構を検討する実験も行ってきた.当初の計画通り,ESIによるイオン収量を評価するために設計されたスレオニン(T)をベースとしたペプチド(Tクラスター)とACTHフラグメントの末端アミノ酸残基を変更したペプチドの定量的な評価を行った.TクラスターのTTTTTTT(T7)とRTTTTTT(RT6),TTTTTTR(T6R)の比較実験において,塩基性アミノ酸残基のArgを含むペプチドは正イオンモードでイオン収量が増加した.T7とRTTTTTF(RT5F),FTTTTTR(FT5R)の比較実験において,疎水性アミノ酸のPhe残基を含むペプチドは正負両方のイオンモードにおいてイオン収量が増加した.ACTHフラグメントのRPVKVYPNGAEDESAEAF(A1)とRPVKVYPNGAEDESAEAFR(A2)の比較において,A2は塩基性アミノ酸のArgを二つ含むにも関わらず,A1よりもイオン収量が小さかった.
ビスフォスフォネート関連顎骨壊死に関与する遺伝子の機能解析

われわれはBPがRANKLを介した破骨細胞の生存・分化障害が顎骨壊死に関与していると考え,ゾレドロン酸存在下と非存在下で培養したマウス破骨前駆細胞のマイクロアレイ解析を行った.その結果Nfatc1とCar2が破骨細胞分化誘導時に著明な発現を示し,ゾレドロン酸による分化阻害に伴い発現が抑制されることをつきとめた.またメバロン酸経路においてビスフォスフォネートの影響を回避するゲラニルゲラニオールを投与したところ,いずれの遺伝子も発現回復が認められた.以上の知見から,ゾレドロン酸はNfatc1とCar2を抑制することでRANKL誘導性の破骨細胞分化を阻害している可能性が示唆された.われわれはBPがRANKLを介した破骨細胞の生存・分化障害が顎骨壊死に関与していると考え,ゾレドロン酸存在下と非存在下で培養したマウス破骨前駆細胞のマイクロアレイ解析を行った.その結果Nfatc1とCar2が破骨細胞分化誘導時に著明な発現を示し,ゾレドロン酸による分化阻害に伴い発現が抑制されることをつきとめた.またメバロン酸経路においてビスフォスフォネートの影響を回避するゲラニルゲラニオールを投与したところ,いずれの遺伝子も発現回復が認められた.以上の知見から,ゾレドロン酸はNfatc1とCar2を抑制することでRANKL誘導性の破骨細胞分化を阻害している可能性が示唆された.われわれはこれまでM-CSF存在下でRANKLによるマウス破骨前駆細胞の分化誘導の検証、BP存在下での分化誘導の検証、BP存在下と非存在下で培養した前駆細胞のマイクロアレイ解析によるBP製剤標的候補遺伝子の網羅的探索を行った。その結果、RANKL投与群は破骨細胞の特徴である多核巨細胞への変化がみられたが、RANKLとBPを同時に添加した群では破骨細胞への分化は見られなかった。そこでBP製剤投与下と非投与下で培養した破骨前駆細胞にRANKLによる分化誘導を加え、cDNAマイクロアレイ解析にてmRNA発現レベルが異なる遺伝子の網羅的解析を行った。RANKL単独群に対しゾレドロネート同時添加群で1/2以下に発現低下した分子を抽出したところNfatc1とCar2が同定された.これらの遺伝子に対してreal-time PCR,Western blottingでの発現解析を行ったところ,RANKL単独群に対しゾレドロネート同時添加群での有意な発現低下を認めた。窒素ビスフォスフォネートはメバロン酸経路のファルネシル二リン酸合成酵素(FPPS)を阻害することにより、骨代謝に作用する。メバロン酸経路におけるファルネソールとゲラニルゲラニオールの形成(プレニル化)はFPPSの働きに依存しているが、BP製剤は低分子量GTP結合蛋白のプレニル化を障害し破骨細胞の機能低下やアポトーシスと関連していると推測されている。このため現在、BPにより阻害されているファルネソールとゲラニルゲラニオールによるプレニル化を誘導し、候補遺伝子の発現を検討している。われわれはこれまでヒト型抗RANKLモノクローナル抗体であるデノスマブにより生じる顎骨壊死の発症率がBP注射剤と同頻度であることから,RANKLを介した破骨細胞の生存・分化誘導機構の障害により顎骨壊死が生じ,BP製剤がその障害に関与しているという仮説の下,ゾレドロン酸存在下と非存在下で培養したマウス破骨前駆細胞のマイクロアレイ解析による網羅的な遺伝子発現解析を行った.RANKLシグナル関連分子を中心にゾレドロン酸非投与群に比べ,投与群において1/2以下の発現低下を示す遺伝子を抽出した結果,Nfatc1とCar2を同定した.さらにこれらの遺伝子が破骨細胞分化誘導時に著明な発現を示し,ゾレドロン酸による分化阻害に伴い発現が抑制された.またBPのメバロン酸経路におけるファルネシルピロリン酸合成酵素の阻害をバイパスすることにより,ビスフォスフォネートの影響を回避できるゲラニルゲラニオール(GGOH)を投与したところ,いずれの遺伝子も発現回復が認められた(図1).以上の知見から,ゾレドロン酸によるメバロン酸経路阻害が,Nfatc1とCar2を抑制することでRANKL誘導性の破骨細胞分化を阻害している可能性が示唆された.以上の成果は第58回日本口腔外科学会学術大会(2013年10月福岡)および第2回日米韓口腔顎顔面外科学会合同学術大会(2014年9月米国ハワイ州ホノルル)で発表し大きな反響を得て,2015年4月にArchives of Oral Biology誌に受理され,論文掲載された.口腔外科学材料となる細胞は市販のマウス破骨前駆細胞を利用して行っているが、高価である上実験に使用できる細胞量に限りがあり、短時間で多くの実験を行うことが困難であること、またそういった性質上、実験結果一つ一つをより注意深く検討し、不要な実験はなるべく行わないように考慮しながら検討を行っている。またマイクロアレイ解析の結果さらに重要を考えられる分子の同定も併せて行っているため、当初の計画に加えさらに時間を要する結果となっている。ビスフォスフォネートは破骨細胞のアポトーシスを誘導するとの報告から、カスパーゼ3の発現やビスフォスフォネート存在の有無による細胞生存率の検討も必要である。またゲラニルゲラニオールを用いたビスフォスフォネートに対する薬効の阻害の検討、さらに新規の分子の発現解析を先に同定したNFATc1とCar2とともに検討する必要がある。現在必要である実験を立案し遂行している最中であるが、2013年口腔外科学会総会での発表のように適時小括となる段階で学会発表を行い、広く社会への報告を行う予定としている。
多成分多相系でのガラス転移特性の解明と食品のガラス化予測モデルの構築

モデル食品として多糖類、単糖類、水及びそれらの混合物を用い、ガラス転移温度を熱測定によって調べた。得られた結果を整理し、ガラス転移温度の組成依存性を明らかにした。また、実在する食品としてクッキーを用い、その軟化温度を力学測定によって調べた。得られた軟化温度に対しても、先述のガラス転移温度と同様の解析手法が適用可能であり、これらの結果を整理することでガラス転移温度の予測アプローチを導いた。近年、多くの乾燥食品がアモルファス状態にあり、水分含量や温度の変化によってガラス転移すること、食品がガラス転移することで加工性や保存性など様々な性質が変化することなどが明らかとなり、食品のガラス転移温度を理解することの重要性が認識されるようになった。本研究では、成分や構造が複雑な乾燥食品のガラス転移温度を広く理解し、それを予測に役立てることを目的とする。本年度(一年目)は基礎データの集積を目的とし、合成高分子(ポリビニルピロリドン)や天然高分子(デキストリンおよびイヌリン)をモデル乾燥食品の主成分として用い、溶質成分、水分含量、重合度(分子量)および結晶化度がガラス転移温度に及ぼす影響を調べた。モデル食品試料のガラス転移温度は水分含量の増加と共に顕著に低下した。この挙動は合成高分子の研究分野で報告される半経験式によって記述可能であることが確かめられた。また、分子量の増加によってガラス転移温度は高くなる結果が得られた。ガラス転移温度の分子量依存性を表す式についても合成高分子の研究分野では既に幾つか報告されている。しかし、いずれにおいても本研究結果への適用が困難であったため、拡張指数関数によって表す式を新たに提案した。一方、半結晶高分子を用いた試料との比較により、結晶化度の増加によりガラス転移温度は若干高くなること、ガラス転移温度の水分含量依存性は鈍くなることなどが明らかとなった。以上の結果より、組成が複雑な食品のガラス転移温度を予測するためのベースを得ることができた。近年、多くの乾燥食品が非晶質状態にあり、水分含量や温度の変化によってガラス転移すること、ガラス転移により加工性や保存性など様々な性質が変化することなどが明らかとなり、食品のガラス転移温度を理解することの重要性が認識されるようになった。本研究は、成分や構造が複雑な乾燥食品のガラス転移に関する理解を深めると共に、得られた知見からガラス転移温度の予測モデルを構築することを目的としている。前年度(一年目)では、多糖類-水二成分系におけるガラス転移温度の変化を示差走査熱量計によって調べ、その主要因子(水分含量、平均分子量、結晶化度)による影響を明らかにした。本年度(二年目)では、更に複雑な系として多糖類(デキストリンなど)と少糖類(グルコースなど)との混合系におけるガラス転移温度について系統的に調べた。多糖類-水二成分系と同様、多糖類-少糖類系のガラス転移温度は、可塑剤として振舞う少糖類の増加と共に緩やかに低下した。しかし、多糖類と少糖類との混合比が7:3を超えると、ガラス転移温度は急激に低下すると共に、ガラス転移温度幅の増加が見られた。これは、少糖類の増加により少糖類と多糖類とが相互作用した領域と、少糖類が多糖類から独立して存在する領域とに分離し、それぞれの領域が連続的にガラス転移したためと考えられる。この結果は、ガラス転移温度の加成性を前提とした従来の予測モデルとは異なる挙動であり、非晶質混合系における動的不均一性を示す結果といえる。最終年度では解釈が困難とされている実在する乾燥食品のガラス転移挙動を調べ、これまでに得られた結果を踏まえた考察を展開する。前年度に続き、モデル食品として単成分或いは多成分単相系(多糖類、単糖類、水及びそれらの混合物)のガラス転移温度を示差走査熱量測定によって調べ、その組成依存性を明らかにした。また、これらの結果を整理することで、多成分単相系におけるガラス転移温度の予測モデルを構築した。更に本年度は実在する食品(多成分多相系)の一例としてクッキーを取り上げ、そのガラス転移について検討した。多成分多相系の示差走査熱量測定では、各相の熱的応答が連続的に現れるため、ガラス転移に伴う小さい熱的摂動は覆い隠されてしまい、明確なガラス転移温度を検出できなかった。そこで応力緩和の温度依存性を連続的に捉える研究手法を構築し、ガラス転移に伴う巨視的な力学的性質変化(軟化)が現れる温度を調べた。試料の軟化温度は、水分含量の増加と共に低下した。これは水の可塑効果によるものと理解され、示差走査熱量測定を通じて得られた単相系のガラス転移温度と同様の解析アプローチが適用可能なことが明らかとなった。また、試料の軟化温度はそこに含まれる単糖の種類及び量に大きく依存した。これは、多成分単相系で明らかにされた結果、即ち高分子と低分子との混合系におけるガラス転移は、低分子が支配的に作用する事実と一致するものであった。更に、軟化温度の水分依存性から外挿値として得られた無水状態での軟化温度は、試料に含まれる単糖のガラス転移温度との間に一次の相関を示した。

既往の研究により、単糖類のガラス転移温度は基礎データとしてリストアップされている。これらの値を先に得られた予測モデルに適用することで、様々な単糖が混在した状態(多成分単相系)でのガラス転移温度を予測できる。更にこのガラス転移温度から、多成分多相系における軟化温度を予測できる。以上より、実在する食品においてガラス転移温度と関連付けられる軟化温度を予測することが可能なことが示された。
生体材料を用いたドラッグデリバリーシステムによる糸球体硬化への進行阻止治療

2.腎炎惹起後、7日目にアンギオテンシンII受容体拮抗剤を生体組織(バイオマテリアル)であるコラーゲン・スポンジに含有させ、上述の腎症ラットの腎被膜下へ移植し、腎局所へのドラッグデリバリーシステムを構築した。コラーゲン・スポンジを移植しただけでは、明らかな炎症反応は認められず、約2週間除放化できる形で存在することを確認した。3.共焦点レザー顕微鏡により、各時期の糸球体血行動態を各実験群で解析した。未治療実験群では著明な糸球体血流速度の遅延が認められた。上述のアンギオテンシンII受容体拮抗剤を局所薬剤投与した郡では、この血流異常は改善されていた。薬剤の局所投与による全身性血圧の変化は認められなかった。4.各実験群について蛋白尿、血液生化学の検索、腎の免疫染色を含めた組織学的検索を行った。アンギオテンシンII受容体拮抗剤の局所投与により、蛋白尿の著しい減少、腎炎症所見の軽減を含む進行病変の抑制が認められた。5.アンギオテンシンII受容体拮抗剤の局所投与により傍糸球体装置における顆粒細胞のレニン産生が亢進している所見が得られた。6.アンギオテンシンII受容体拮抗剤の局所投与により、腎皮質におけるアンギオテンシンII受容体AT1,AT2のmRNA発現が変化するか否かをリアルタイムPCR法で検討した。同薬剤投与によりAT1のmRNA発現が有意に亢進していたが、AT2のmRNA発現には変化が認められなかった。1.進行性腎糸球体硬化症(腎不全に至るモデル)をMunichラット(糸球体が腎被膜直下に存在)に惹起した(Kawamura K et al.J Am Soc Nephrol 13:336A,2002に準じて)。
交差に着目した経路問題の多項式時間で解けるクラス

巡回セールスマン問題はNP困難に属することで知られる有名な問題の1つである.本研究では,この問題とその一般化である車両配送問題および複数の倉庫を持つ車両配送問題について,特に「交差」の条件に着目して取り組み,これらの問題に対する多項式時間で解けるクラスに関していくつかの結果を得た.また,平面上のn点凸状配置に対するハミルトン閉路のフリップによる「交差」の解消に関する問題およびそれに類似する問題についても結果を得た.巡回セールスマン問題はNP困難に属することで知られる有名な問題の1つである.本研究では,この問題とその一般化である車両配送問題および複数の倉庫を持つ車両配送問題について,特に「交差」の条件に着目して取り組み,これらの問題に対する多項式時間で解けるクラスに関していくつかの結果を得た.また,平面上のn点凸状配置に対するハミルトン閉路のフリップによる「交差」の解消に関する問題およびそれに類似する問題についても結果を得た.本研究課題を遂行するために,交付申請書に記載したとおり,今年度は1.「交差」の解消に関する理論と計算機実験の両面からの研究,2.「交差」に着目した経路問題の多項式時間で解けるクラス,の2つのテーマに対し,独立に取り組んだ.まず1については,「平面上のn点凸状配置に対するハミルトン閉路のフリップに関する交差の解消に関する理論と計算機実験の両面からの研究」を中心に行った.その1つとして,交差解消に必要なフリップの最大回数f(n)の計算機による実験を行った.これまで,計算できていたのはn≦10までだったが,新たな考察を与えることにより,大幅に場合分けを減らすことができた.さらにアルゴリズムの改良を行うことにより,今年度の交付申請書で目標としていたn=13まで計算することができた.ここまでの結果では,当初の予想f(n)=n-2は正しいことがわかった.n=14についてはかなり計算時間がかかると思われるが,継続して計算を行う予定である.また,2の「経路問題における多項式時間で解けるクラス」については,昨年3月からイギリスウォーリック大学のDeineko氏とMonge性を緩和した条件に関する研究を開始している.最適解を保証するためのさまざまな「逆走」のタイプを見つけることはできたが,多項式時間で解を得られるかどうかは証明できておらず,22年度に継続して研究を行っていきたいと考えている.また,Demidenko条件を巡回セールスマン問題に課した場合はピラミッド型巡回路が最適解になるが,車両配送問題では最適解がピラミッド型にはならない問題例を昨年はじめに見つけることができており,このような巡回セールスマン問題と車両配送問題に対する多項式時間で解けるクラスの差異点および類似点を中心に9月に開催された日本数学会の特別講演で発表した.本研究課題を遂行するために,交付申請書に記載したとおり,今年度は1.「交差」の解消に関する理論と計算機実験の両面からの研究,2.「交差」に着目した経路問題の多項式時間で解けるクラス,の2つのテーマに対し,独立に取り組んだ.まず1については,「平面上のn点凸状配置に対するハミルトン閉路のフリップに関する交差の解消に関する理論と計算機実験の両面からの研究」を中心に行った.その1つとして,交差解消に必要なフリップの最大回数f(n)の計算機による実験を行った.昨年度までにn≦13までの結果を得ていたが,探索の方法を改良することにより,大幅に計算時間を減らすことができ,n=14まで計算することができた.ここまでの結果では,当初の予想f(n)=n-2は正しいことがわかった.15頂点以上について計算機実験を行うことは難しいと思われ,この予想の解決に取り組むのが今後の課題の1つである.また,2の「経路問題における多項式時間で解けるクラス」については,複数の倉庫を持つ場合の車両配送問題について取り組んだ.まず,1つの倉庫の場合と同様に,ピラミッド型の経路の中の最適解を求める多項式時間アルゴリズムを考案した.さらに,Monge性,Strong Demidenko条件を仮定した場合,車両配送問題の最適解の中にピラミッド型のものが存在することを証明した.これらの結果を組み合わせることにより,Monge性,Strong Demidenko条件が複数の倉庫を持つ車両配送問題においても多項式時間で解けるクラスを与えていることがわかった.この結果については,ハワイで行われた国際会議にて発表を行った.本研究課題を遂行するために,テーマ1:「交差」に着目した経路問題(巡回セールスマン問題,車両配送問題など)の多項式時間で解けるクラスの研究,およびテーマ2:平面上のn点凸状配置に対するハミルトン閉路のフリップによる交差の解消に関する理論と計算機実験の両面からの研究の2つに取り組んだ.まず,テーマ1については,前年度までに,Strong Demidenko条件をみたすインスタンスに対し,車両配送問題の最適解が多項式時間で求められることを示していたが,今年度,Demidenko条件を満たす場合でも同様の結果,すなわち多項式時間で解けることを示した.Strong Demidenko条件とは異なり,Demidenko条件を課した場合には,最適解の経路の中にピラミッド型でない構造を含んでしまう例を前年度までに見つけていたが,今回このような構造はdepotという特別な頂点の周辺以外には生じないことを示すことができ,解決することができた.しかし,depotの周辺でこうした構造が生じてしまう場合についてはまだよくわかっていないことが多く,この現象を含め,Demidenko条件の持つ性質をさらに解明することは今後の課題である.また,テーマ2については当初の目標であった予想の解決には至っていないが,類似の問題として,集合{

1,2,...,n}上の順列に対し,適切な1箇所に区切りを入れ,必要ならばその両側の2つの値を交換することにより,区切りの両側の和をほぼ均等(差が1以下)にできることを示した.区切りを入れるだけでは差が2以上になってしまう例も見つけており,均等分割には2つの値の交換が本質的であることも示した.また,この結果を平面上のn点配置に関する問題に応用し,離散幾何における均等分割に関する定理を示すことができた.さらに,この定理の最善性を示す例を凸状配置で見つけることもできた.この例の無限系列については今後の課題である.
性差形成過程における間葉リモデリング制御機構の解明

我々の器官には、指の長さや骨盤、生殖器官など様々な形態の性差がある。近年、器官のみならず、病態発症にも性差があることがわかってきた。性差形成には男性ホルモンであるアンドロゲンが不可欠である。しかし、アンドロゲンがどのような分子を介して、どのような機序で性差を形成するのか?そのメカニズムはわかっていない。申請者は、顕著な性差を有するマウス外生殖器形成過程をモデルとして、オスの外生殖器原器に特異的に発現する発生制御因子Mafbを同定し、その下流因子として細胞外マトリックス(ECM)リモデリング因子が機能している可能性を見出した。本研究は、性差形成に関わるECMリモデリング因子とその基質を同定し、新たに樹立した外生殖器組織切片培養及び遺伝子改変マウス解析を駆使して、性差形成過程におけるECMリモデリングの意義を明らかにすることを目的としている。RNA-seqによる網羅的発現解析から、外生殖器性差形成過程において発現量が高いMmpは、3種類あることがわかった。組織in situハイブリダイゼーションおよび免疫染色により、これらのMmpsは、尿道の性差形成に不可欠な尿道両側間葉細胞に発現しており、そのうちの1つは、メスに比べてオスで優位に高発現していることをq-PCRにより確認した。さらに、アンドロゲンの特異的な受容体であるアンドロゲンレセプター(AR)のノックアウトマウスの解析から、このMmpの発現は、オスARノックアウトマウスにおいて低下しており、Mmpsが尿道の性差形成に関与している可能性を見出した。当初の予定通り外生殖器性差形成過程において、発現するMmpsの詳細な発現様式を解析することができた。さらに、外生殖器性差形成過程において、オスで優位に高く発現するMmpを同定することができた。外生殖器性差形成過程において発現するMmpを同定したことによって、性差形成に関与する細胞外マトリックス(ECM)に推測が可能となった。性差形成に寄与するECMを同定するため、ラミニンやファイブロネクチン、コラーゲンなどの発現様式を免疫染色を中心に詳細に調べる。外生殖器原器による組織器官培養システムを用いて、Mmpの阻害剤を用いた阻害実験により外生殖器性差形成過程におけるMmpの意義について検証する。次年度繰越金および翌年度助成金により、性差形成に関与するECMの同定および性差形成過程におけるMmpの意義について、組織切片培養系を用いて明らかにする。
喉頭機能温存手術SCL-CHEPの術後音声嚥下機能に関わる生理的エビデンスの解析

喉頭機能温存手術SCL-CHEPでは病変を含む甲状軟骨を中心に3/4の喉頭が切除され、輪状軟骨と披裂軟骨からなる1/4の喉頭が温存される。再建の過程で温存喉頭部は舌骨まで引き上げられ喉頭蓋・舌根部との相互作用により音声・嚥下機能を可能にしている。新声門が機能するためにCricoarytenoid Unit(以下CAU)の温存は不可欠である。CAUは輪状軟骨と披裂軟骨(両側・片側)と内喉頭筋(後輪状披裂筋:後筋,外側輪状披裂筋:側筋,披裂筋:横筋)と上喉頭神経、反回神経からなる。CAUに関わる組織が生理的にどのように作用するかを研究し、下記の結果を明らかにした。1) Cricoarytenoid Unit(CAU)の術中筋電図検査:術中喉頭筋電図の計測による解析を行い、CAUに関わる閉鎖筋と開大筋の相反的収縮が確認された。また、内喉頭筋の中でしばしば切除の対象となるLCが欠損しIAとPCAのみでも披裂軟骨が機能することも確認した。2) Multi DetectorCT scanによる新声門の形態的評価: CAUに関わる内喉頭筋の役割と実際の新声門(披裂部)の可動性を検証するためにMDCTによる披裂軟骨の可動性の検証を行った。発声時と吸気時の披裂部の動きの解析にて片側披裂部残存症例は両側残存例に比べて可動性が有意に大きいことが確認された。3)新声門の高速度撮影と音声機能検査による音源同定:高速度撮影の解析では残存披裂部内側と喉頭蓋の相互作用が音源として機能していることが確認された。喉頭亜全摘手術術を行った症例がどのような術後経過を取り、喉頭機能を再獲得して行くか解析する。高速度撮影、三次元CT再構築、音声機能検査の推移などを活用して行われる。喉頭亜全摘出術後の喉頭形態のみでなく生理的機能についても解析する。CAUに関わる組織が生理的にどのように作用するかを研究により明らかにする。CAUには側筋、横筋、後筋の内喉頭筋が関わることが明らかとなった。切除範囲に側筋が含まれた場合綱筋と横筋のみでも残存披裂部は機能できることがわかった。その際、残存披裂部は甲状披裂筋の関与が解かれているため、輪状披裂関節がより効率的にかつ微小な力で可動性を維持できることが示唆された。高速度撮影の検討では、予備的に検査を行った2症例において興味深い結果が得られた。2症例共に粘膜振動が不規則で、喉頭ストロボスコピーでは振動波形の検出が困難であった。高速度撮影で発声時の基本周波数に一致して披裂部の内側粘膜の振動を確認できた。新声門の音源定位の手法として有用であることが示唆された。喉頭機能温存手術

SCL-CHEPでは病変を含む甲状軟骨を中心に3/4の喉頭が切除され、輪状軟骨と披裂軟骨からなる1/4の喉頭が温存される。再建の過程で温存喉頭部は舌骨まで引き上げられ喉頭蓋・舌根部との相互作用により音声・嚥下機能を可能にしている。喉頭亜全摘出により摘出された検体の腫瘍学的正確性を評価する目的でマクロとミクロレベルで切除断端を計測した。その結果、前方、上方において断端は十分であることが確認された。後方断端は1-2mmと僅少であったが、断端陽性例はなかった。下方断端は陽性例があり、これらの症例は予後も不良であった。切除断端陽性は予後規定因子になりうると思われた。術中迅速診断にて切除断端の正当性を検討してきたが、総合的に迅速診断の臨床的意義について評価する必要性を示唆していた。高速度撮影の検討では、予備的に検査を行った2症例において興味深い結果が得られた。2症例共に粘膜振動が不規則で、喉頭ストロボスコピーでは振動波形の検出が困難であった。高速度撮影で発声時の基本周波数に一致して披裂部の内側粘膜の振動を確認できた。新声門の音源定位の手法として有用であることが示唆された。追加検討した症例でも類似した傾向が認められた。新声門の3次元構築では披裂部と喉頭蓋の間においてさまざまな形態を呈する声門の形態が観察された。この形態により形成される気流が音質に関係するのではと示唆された。喉頭機能温存手術SCL-CHEPでは甲状軟骨を含む喉頭の3/4が切除され、輪状軟骨と披裂軟骨からなる喉頭の1/4が温存される。喉頭亜全摘出により再建された新声門の形態について検討を続けている。1)高速度カメラによる形態の解析では披裂部と喉頭蓋の特定な部位が音源として働いている形態学的なエビデンスを得た。2)MDCTによる新声門の形態学的な解析では披裂部の前方内側方の有効な移動による新声門の閉鎖が確認された。気流の形態は正中型と散布型があり、昨日との関与が示唆された。3)術中迅速診断は有効な腫瘍学的効果を持っていることを確認した。4)Delphian(喉頭前)リンパ節の検索と臨床的意義についても検討を行った。Delphianリンパ節への転移陽性例は予後不良因子として提示することができる。陽性例については気管労リンパ節の郭清が有効であることも確認できた。5)放射線照射後再発喉頭がんに喉頭亜全摘を適応する際の問題点を検討し、対策についてまとめた。喉頭機能温存手術SCL-CHEPでは病変を含む甲状軟骨を中心に3/4の喉頭が切除され、輪状軟骨と披裂軟骨からなる1/4の喉頭が温存される。新声門が機能するためにCricoarytenoid Unit(以下CAU)の温存は不可欠である。CAUは輪状軟骨と披裂軟骨(両側・片側)と内喉頭筋(後輪状披裂筋:後筋,外側輪状披裂筋:側筋,披裂筋:横筋)と上喉頭神経、反回神経からなる。CAUに関わる組織が生理的にどのように作用するかを研究し、下記の結果を明らかにした。1)Cricoarytenoid Unit(CAU)の術中筋電図検査:術中喉頭筋電図の計測による解析を行い、CAUに関わる閉鎖筋と開大筋の相反的収縮が確認された。また、内喉頭筋の中でしばしば切除の対象となるLCが欠損しIAとPCAのみでも披裂軟骨が機能することも確認した。2)Multi DetectorCT scanによる新声門の形態的評価:CAUに関わる内喉頭筋の役割と実際の新声門(披裂部)の可動性を検証するためにMDCTによる披裂軟骨の可動性の検証を行った。
量子ドット標識による高感度蛍光プローブの簡便合成法の開発

ボンクレキン酸(BKA)の蛍光プローブ化を目的に構造活性相関研究を展開し、BKAの3つのカルボン酸がアポトーシス阻害活性を発現する上で重要であることを明らかにした。さらにBKAの構造を単純化したトリカルボン酸誘導体や配座固定型トリカルボン酸がアポトーシス阻害活性を示すことを見出した。これら新規誘導体はBKAより短工程で合成でき精製も容易なことから、入手容易なBKAの代替化合物としてだけでなく、蛍光基などを有する高機能性アポトーシス阻害剤や分子プローブを開発する上での有効なリード化合物として期待できる。さらに、抗腫瘍活性天然物xanthatinの効率的全合成を達成した。蛍光標識化した生体作用分子(蛍光プローブ)を用いた蛍光イメージング研究は、創薬研究や生命科学の発展に大きく貢献しているが、高感度で特異性の高い蛍光プローブの創製は容易ではない。本研究では、申請者が独自に開発した量子ドット標識法を活用し、高感度蛍光プローブ合成法としての有用性および実用性を検証することにより、本法の確立を目指す。今年度は、昨年度に引き続き、ボンクレキン酸(BKA)の蛍光標識化を目的に、ボンクレキン酸の構造活性相関研究を行った。1.メチル基と二重結合部位を除去した合成容易なセグメントBを設計し、BKAの収束型全合成戦略を活用してBKA誘導体を合成した。アポトーシス阻害試験による活性評価を行った結果、BKAと同等の阻害活性を示すことを見出した。このBKA誘導体は、BKAに比べて10工程以上短縮して合成することができ、また精製操作も容易であることから入手容易なBKAの代替化合物として期待出来る。2.BKAの構造をさらに単純化した炭素鎖を有するトリカルボン酸誘導体を設計し、異なる炭素鎖長を有する誘導体を数種類合成した。アポトーシス阻害活性を評価した結果、炭素鎖の長さにより阻害活性が変化し、BKAと同じ長さの炭素鎖を有するトリカルボン酸誘導体が最も強いアポトーシス阻害活性を示す事が分かった。今後蛍光プローブを合成するうえで非常に有効な研究成果を見出すことができた。本研究では、申請者が独自に開発した量子ドット標識法を活用し、高感度蛍光プローブ合成法としての有用性および実用性を検証する事により、本法の確立を目指す。これまで、ボンクレキン酸(BKA)の蛍光標識化を目的に構造活性相関研究を展開し、BKAの構造を単純化した炭素鎖を有するトリカルボン酸誘導体がBKAと同様にアポトーシス阻害活性を示す事を見出した。これら新規誘導体はBKAより短工程で合成でき精製も容易なことから、入手容易なBKAの代替化合物として期待できる。そこで本年度は、蛍光基など機能性置換基導入の足場としてベンゼン環を組み込んだ配座固定型BKA誘導体を分子設計、合成した。ヨウ素化ベンゼン体に対し園頭カップリングで側鎖を導入し、水素還元、高井反応、そして鈴木-宮浦カップリングに付すことによりBKA誘導体の効率的な合成を達成した。そして、スタウロスポリン誘導アポトーシス阻害試験により活性評価を行ったところ、BKAより低濃度でアポトーシス阻害活性を示すことが分かった。今回新たに見出した配座固定型BKA誘導体は、蛍光プローブを開発する上で有効であるだけでなく、合成容易なアポトーシス阻害剤のリード化合物として期待できる。本研究では、申請者が独自に開発した量子ドット標識法を活用し、高感度蛍光プローブの合成法としての有用性および実用性を1つ1つ検証することにより本法の確立を目指している。今年度は、ミトコンドリア内膜タンパク質(ANT)阻害剤であるボンクレキン酸の蛍光標識化を目的に、ボンクレキン酸の構造活性相関研究に取り組んだ。まず、所属研究室で開発されたボンクレキン酸の全合成法を足がかりに、ボンクレキン酸前駆体の脱MOM基を行うことで24位のカルボン酸を水酸基に変換した誘導体を合成した。次に、1位のカルボン酸を水酸基に置換した誘導体の合成を検討した。セグメントA合成の中間体であるアリルアルコールをトリチル基で保護した後、ギ酸を用いてTBS基を選択的に除去し、鈴木カップリングに用いるヨウ素体を合成した。ホウ酸エステルとの鈴木カップリングに付し、全炭素骨格を有するペンタエンへと導いた。次いで水酸基のカルボン酸への酸化およびMOM基の脱保護を行い、1位に水酸基を有する所望の誘導体を合成した。