hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一軸性圧力で誘起する新奇スピン三重項超伝導

さらに、我々は[110]_T一軸圧の場合には磁化の強磁性成分の発達が2回に分かれて起きるという興味深い現象も見出した。この振舞は、斜方晶構造に起因して試料中にツインドメインが形成されること、および結晶への局所的な一軸圧効果を考慮すると自然に理解できる。これらの結果は、一軸圧を用いると圧力方向によって多彩な結晶構造および電子状態を誘起できるということを示している。2次コイルを一軸圧セル中に設置する「ミニコイル法」での交流磁化率測定の技術を確立した。そして、スピン三重項超伝導体Sr_2RuO_4への面内一軸圧効果を調べ、超伝導転移温度T_cのオンセットが約1.5Kから3.3Kまで上昇することを明らかにした。この結果は、面内一軸圧によって結晶が4回対称から2回対称に変化したため、Sr_2RuO_4の超伝導秩序変数の軌道部分を構成すると考えられている2成分k_xとk_yの縮退が解けて、軌道1成分の超伝導相が出現したためと考えられる。そのため、本成果はSr_2RuO_4の超伝導秩序変数の決定に寄与するものである。さらに、秩序変数多成分の超伝導体に秩序変数一成分の新奇超伝導相を誘起しうるという一軸圧の効力を具体的に示したという点でも意義深い。ゼロ抵抗検出に必要な4端子電気抵抗測定の技術を一軸圧下で確立することに成功した。さらに、その技術を用いてモット絶縁体Ca2RuO4への[100]方向一軸性圧力効果を調べ、基底状態が強磁性金属へ変化することを明らかにした。また、磁化測定でも強磁性相の発現を観測することに成功すると同時に、反強磁性相の磁気構造の変化も見出した。まず、博士論文執筆に向け、これまでに得られた成果の論文出版を目指す。また、Ca2RuO4への[110]方向一軸圧効果を同様にして解明し、圧力効果の面内異方性を明らかにする。さらに、Sr2RuO4への面内一軸圧効果も調べて新奇超伝導相の可能性を探り、Ru214系で実現するスピン三重項超伝導の起源に迫る。(抄録なし)
液体ブランケット用水素(同位体)センサー・ポンプの電極高度化研究

核融合炉の液体増殖材ブランケット中に溶解している水素・水素同位体の量をオンラインでモニタリングする手段として、固体電解質水素センサの電極の開発研究を実施した。液体増殖ブランケットのような腐食・還元雰囲気下で固体電解質を水素センサとして機能させるためには、固体電解質表面を保護する必要がある。そこでパラジウム(Pd)の高い水素透過性に着目した。まず、腐食に対する保護性を有するような緻密膜状電極を形成するために、Pdの塗布方法や適切な熱処理条件を調べた。この保護性を腐食試験により確認した上で、電極として固体電解質表面に取り付けて水素・アルゴン混合ガス雰囲気中で試験し、その機能を調べた。センサ起電力はネルンストの式で評価される理論起電力に良く合致する事がわかった。これにより、Pd緻密膜電極は、従来使用されてきたPt電極と同様に、電極として安定に機能する事がわかった。Pd緻密膜電極の電極反応のメカニズムを調べた結果、緻密膜電極と固体電解質との界面における3相界面により電極反応が生じていることがわかった。更に、この電極を塗布した固体電解質水素センサを液体増殖材Flinak中に浸漬し、水素濃度のオンライン試験を実施した。Flinak中の水素濃度を、Flinak自由液面の気液平衡により制御したところ、そのセンサ起電力はネルンストの式で評価される理論起電力に良く合致した。つまり、本研究で開発したPd緻密膜電極を用いたことによりFlinak中の水素濃度の測定に成功したといえる。交付申請書に記載した目的及び研究内容は、プロトン導電性固体電解質を利用した水素センサー及び水素ポンプの更なる高性能化を目的とし、測定界面に着目し電極の開発研究などを実施する事である。本年度に実施した研究の具体的内容は次の通りである。(1)パラジウムペースト塗布によるコーティングに対して最適な条件で熱処理を行ない、緻密な膜状電極を得ることに成功した。熱処理温度をパラジウムの融点近傍の1400°Cまで上げると、保護性のある緻密な膜状になることが分かった。これにより、従来のポーラス電極では機能しなかった還元雰囲気下でのセンサー材料に対する保護性を持たせることができる。(2)パラジウム膜を取り付けたセンサセルを、従来使用されていた白金の多孔質電極を取り付けたセンサセルと同時に気相中で起電力測定を行なった。パラジウム膜を取り付けたセンサーは、Nernstの式に従った理論起電力値に極めて近い値を示した。また測定雰囲気変化に対する応答速度は、白金電極を取り付けたセンサーと同程度である事がわかった。本年度の研究成果により、強還元雰囲気および腐食性雰囲気で使用可能な水素センサーの開発に見通しを得た。今後は、溶融塩や液体金属中の水素測定を実施し更に詳しいセンサー特性を明らかにする予定である。
神経栄養因子による皮膚感覚増感作用は温もると痒いメカニズムを説明できるか？

痒みは時に生活の質を大きく損なわせる皮膚症状の一つです。特に多くの方が経験する「温もると痒い」という症状の多くが治療に抵抗性を示します。温熱が痒みを誘発するメカニズムはまだ十分に理解されていないため、本研究では皮膚の温感に影響を与える神経栄養因子アーテミンが温もると痒い現象に関わるかを検討しました。本研究よりアーテミンの皮膚への蓄積は脳を興奮させ、全身の温熱過敏を誘発する結果、全身に温もると痒い現象を生じさせる、いわゆる「痒がる脳」のメカニズムの一旦が解明されました。この成果は「温もると痒い」症状に対する新しい治療の開発につながると期待されます。本研究ではアトピー性皮膚炎の痒み誘起因子が「温熱」であることに着目し、アトピー性皮膚炎の新しい治療戦略確立を目的とする。1)神経栄養因子と温痛覚過敏の関係:神経栄養因子アーテミン、あるいはその誘導因子サブスタンスPが熱痛覚過敏に与える影響を熱刺激鎮痛効果測定機にて確認した。サブスタンスPを足底に投与したマウスでは投与12時間後には温度痛覚過敏が生じている事を確認した。この現象は神経栄養因子アーテミンの中和抗体によってキャンセルされた。アーテミンをマウス足底に投与した場合にも同様の温度痛覚過敏を生じた。アーテミンは温痛覚過敏に関与すると考えられた。2)脊髄後根神経節細胞におけるTRPV1の発現:末梢での温度痛覚過敏は温度受容体であるTRPV1の影響を受けた結果ではないかと推察した。そこで初代培養の脊髄後根神経節細胞をアーテミンで6時間刺激したのちのTRPV1の発現をreverse-transcriptase PCRによって確認し、TRPV1mRNAの発現が増強することをしていることを確認した3)TRPV1とアロネシスの関係:アーテミンによる温度痛覚過敏がTRPV1の発現増強に伴うものかを確認するためにTRPV1のアンタゴニストであるcapsazepine (CPZ)がHargreaves testとTail Flicktestの結果に与える影響を検討した。その結果、CPZはアーテミンによる温度痛覚過敏を改善しなかった。4)アーテミンを皮膚局所に限局的に投与すると中枢神経の増感を誘導する結果、全身の皮膚の熱感覚過敏を誘導することが確認された。背部皮膚限局的にアーテミンを投与したマウスを室温あるいは暑熱環境下におき、脳の興奮状態をMRIにて評価した。アーテミン投与マウスは室温でも中枢神経が増感しており、その興奮程度は暑熱環境下でより顕著になった。アトピー性皮膚炎において痒みは主要な症状の1つとして知られる。既存の痒み治療に抵抗性を示す症例は多く、難治化メカニズムの解明と対策方法の立案が患者しいては社会に貢献できるものと期待される。1)神経栄養因子と温痛覚過敏の関係:神経栄養因子アーテミン、あるいはその誘導因子であるサブスタンスPが熱痛覚過敏に与える影響を熱刺激鎮痛効果測定機にて確認した。その結果、CPZはアーテミンによる温度痛覚過敏を改善しなかった以上よりアーテミンは温度痛覚過敏を誘導することが示唆された。本研究ではアトピー性皮膚炎の痒み誘起因子が[温熱]であることに着目し、アトピー性皮膚炎の新しい治療戦略の確立を目的とする。これまでに神経栄養因子アーテミン、あるいはサブスタンスPが熱痛覚過敏を過敏にする現象を確認した。具体的にはアーテミンを後背部皮膚に投与したマウスを38°Cなどの暑い環境に設置すると全身を掻爬する行動が確認される。

このことからアーテミンが皮膚に蓄積すると暑熱環境において全身の痒みが生じるものと考えられた。この反応が温度感受受容体TRPV1を介しているかを確認したところ、脊髄後根神経節細胞を用いたin vitroにおける検証ではTRPV1の関与が想像された。ところがin vivoにおけるTRPV1阻害実験(capsazepine)ではアーテミンによる温熱過敏現象を抑制できなかった。現時点でTRPV1の関与に関する直接的な証拠は明らかではない。次に私たちは皮膚局所に投与されたアーテミンが全身に掻痒を誘発する現象に着目した。この現象は皮膚に蓄積したアーテミンが中枢神経を増感する結果、全身に温熱過敏が生じるのではないかと考えた。そこで後頚部皮膚に限局的にアーテミンを投与したマウスの脳の興奮状態をマンガン造影MRI(脳の興奮した領域がマンガンで造影できる:脳の興奮を調べることのできる手法)を用いて検討した。熱刺激、アーテミン投与いずれの単独刺激よりもアーテミン投与マウスに熱刺激を加えた際に非常に強い脳の活性を認めた。つまりアーテミンの投与によって脳が温熱に対して増感していることが判明した。この事はアトピー性皮膚炎では脳が痒がっているという節の傍証となる。今後、皮膚のアーテミンを中和することで[痒がる脳]が改善できるかを検証していく。医歯薬学これまでの研究成果から大変興味深い結果が得られつつある。当初、アーテミンを皮膚に投与したマウスは、アーテミンの注射部位のみで熱過敏を呈するものと想定していた。ところが、アーテミンを肩甲骨間の皮膚に投与したマウスは38度の暑い環境で全身を掻爬、あるいは撫でるような動作を示した。つまり、皮膚局所におけるアーテミンの増加は全身の皮膚の温度過敏を誘導していた。これまで私たちはアーテミンが末梢神経の増感に関与するのではないかと考えていた。しかし皮膚局所への刺激が全身に投影されることから、アーテミン野皮膚への蓄積は末梢ではなく中枢神経の増感につながることが示唆された。そこで、マンガン造影magnetic resonance imaging(MRI)を用いて中枢神経の興奮状態を調べるという新しい研究を開始した。中枢神経の評価という次のステップにつなげられたことは多大な成果であった。平成24年度に予定した1,神経栄養因子アーテミンとアロディニアの関係、2,TRPsとアロディニアの関係、3,皮膚の状態とアロディニアに関する検討結果を得ることができた。ストレスとアロディニアの検討は進行中であり、予定された4項目中の3項目は結果を得たことから上記判断とした。アーテミンを投与したマウスの暑熱環境に於ける中枢神経の興奮状態をマンガン造影MRIにて評価し、中枢神経の増感を評価。この興奮がアーテミン中和抗体で抑制されるかを検討する。1,ストレスと温度による痒み過敏の関係について、セロトニンを中心とした検討をin vivoで試みる。2,熱痛覚過敏を誘導する刺激を行った動物を暖かい環境下に起き、痒みにつながる行動異常が生じないかを観察する。
大気エーロゾル粒子の酸性度とその動態

地球規模での大気エアロゾル粒子の酸性度の実態を明らかにするうえで、人間活動の影響の少ない海洋大気中でのエアロゾル粒子を対象とした研究観測は重要である。昨年夏期に小笠原高気圧圏内の八丈島-父島海域で実施したエアロゾルの航空機観測の結果、陸地の影響を受けない純粋な海洋大気の中ではsulfate粒子が光化学的2次粒子として卓越成分であり、硫酸ミスト(【H_2】【SO_4】)の形で存在していることを示唆する極めて重要な知見が得られた。本年度は昨年の研究成果をより直接的に実証するため、硫酸ミスト(【H_2】【SO_4】)を特異的・撰択的に同定することができるCa-薄膜法(小野etal1983)を用いてエアロゾルの航空機観測を実施した。航空機観測は本年8月7日8日東経140度線に沿った八丈島-硫黄島-19゚Nの海域で3Kmと4.8Kmの2高度で実施した。その結果得られた研究成果は次の通りである。(1)この海域では光化学的2次粒子であるSulfate粒子が卓越成分であり、その酸性度には硫黄島を境として大きな差が見られた。(2)硫横島以南ではsulfate粒子はCa-薄膜と直接反応し、形態的にはSotellite構造を持つ硫酸ミスト(【H_2】【SO_4】)であった。一方硫黄島以北では、sulfate粒子はCa-薄膜とは全く反応せず、且つ形態的にはSatellite構造のない硫酸アンモニウム【(NH_4)_2】【SO_4】であった。(3)850mb面での気塊の流跡線解析の結果、硫黄島以南の気塊は純粋な海洋大気で、硫黄島以北の気塊は日本本土など陸地の影響をうけた(おそらくアンモニア濃度レベルの高い)気塊であった。昨年度と本年度の観測結果を綜合すると、純粋な海洋大気中では光化学的2次粒子としては硫酸ミスト(【H_2】【SO_4】)が卓越成分として存在していることを、世界で初めて実証することができた。今後の研究課題は、海洋大気中の硫酸ミストの起源を明らかにすることである。
液体中の空隙と熱伝導フォノンの伝播機構

液体アルゴンの定積熱容量、熱伝導率、および動的構造因子から得られた音速について、それぞれ温度、数密度、原子質量、および充填率の各依存性を調べた結果から、熱キャリアの平均自由行程を数密度と充填率の関数として表すことができた。また、Lennard-Jonesポテンシャルの斥力項のみを表す、いわゆるWCAポテンシャルを用いた結果から、単純液体や溶融塩の熱伝導率の温度依存性と充填率依存性の起源が斥力項の柔らかさにあることを明らかにした。今年度は、溶融状態での空隙の分布と挙動に関心が持たれている溶融塩化亜鉛について、分子動力学法による熱伝導率計算を実行し、併せて液体中の空隙の挙動についてボロノイ多面体解析を実行した。熱伝導率の評価結果からは、興味深い空隙の分布と挙動を有する溶融塩化亜鉛系についても、本研究代表者が確立した表式によってその熱伝導率を的確に表すことができることを明らかにできた。このことは、単純なアルカリハロゲン化物系の溶融塩について確立された熱伝導率の表式が、より複雑な液体構造を有する系についても有効であることを示しており、その一般性を示唆する重要な結果であると言える。研究代表者によって提唱された熱伝導率の表式は、物質の数密度と充填率とイオン質量の積の形で表される。したがって、複雑な液体構造を有する系についても、空隙の多寡を表す充填率という単純な変数によって熱伝導率を記述できたと言える。また、ボロノイ多面体解析によって、塩化亜鉛の溶融状態における空隙の分布を確認できた。さらに、充填率とフォノンの平均自由行程との関係を明らかにする目的で、音響フォノンを評価する計算コードを整備し、評価を試みた。引き続き大規模系での評価を行い、フォノンの平均自由行程による熱伝導率の表式の確立を行う。液体アルゴンについて、通常のLennard-Jonesポテンシャルから引力項を除いて斥力項のみとした、いわゆるWCAポテンシャルを用いて、動的構造因子を評価し、音響フォノンの伝播モードに対応するブリルアンピークから得られるフォノン速度と、そのピーク幅から得られる音響減衰係数について、それぞれ温度、数密度、原子質量m、および充填率ηの依存性を調べた。その結果、フォノン速度が先ず原子質量に関して-1/2乗に比例することを見出した。この結果は、研究代表者が提唱している熱伝導率の表式(平均原子質量の-1/2乗、数密度の2/3乗、および充填率の3/2の積)に直接対応することを示している。また、数密度にほとんど依存せず、充填率には1-ηの-1/3乗に比例することを見出した。温度に関しては弱い依存性を示した。今後、定積比熱に関して同様に各依存性を調べることによって、平均自由行程に関する知見を得ることができると期待される。溶融アルカリフッ化物混合系について、研究代表者が提唱している熱伝導率の表式から大きく外れる系をいくつか見出した。その中のLiF-KF系について、陰イオン周囲の配位環境を原子質量と分布とポテンシャル場および空隙の分布の各異方性の観点から調べた。その結果、提唱されている熱伝導率の表式からの偏差は、それぞれの異方性の独立した効果ではないことが明らかになり、これらの共同効果であることが示唆された。今後さらに、本手法をWCAポテンシャルを用いた混合系に適用することによって、ポテンシャル場の効果から独立して、空隙の分布の異方性のみの観点から調べることが可能となり、熱伝導機構における空隙の効果を明らかにできると期待される。液体アルゴンについて、定積熱容量、熱伝導率、および動的構造因子からを得られた音速と熱拡散率、について、それぞれ温度、数密度、原子質量、および充填率の各依存性を調べた結果から、フォノンの平均自由行程を数密度と充填率の関数として表すことができた。さらに、通常のLennard-Jonesポテンシャルから引力項を除いて斥力項のみとした、いわゆるWCAポテンシャルを用いて調べた結果、単純液体や溶融塩の熱伝導率の温度依存性と充填率依存性の起源がポテンシャル関数の斥力項の柔らかさにあることを明らかにした。以上の結果は、固体や気体に比べて理解の進んでいない液体の熱伝導機構を解明する上で重要な知見であり、今後さらに斥力項の柔らかさと平均自由行程の関係を明らかにすることでその描像に迫ることができると期待される。また、溶融酸化物とその混合系について本研究方法によって熱伝導率を評価したところ、研究代表者が提唱している熱伝導率の表式に従うものの、溶融アルカリハロゲン化物に比べて2倍の係数を有することが明らかになった。

この結果は、単純液体や溶融アルカリハロゲン化物よりも複雑な相互作用を有する系でも、基本的なイオン質量、数密度、および充填率の依存性は単純な相互作用の系と同様であるものの、全体的な強度に差異があることを示しており、研究代表者が提唱している熱伝導率の表式がより複雑な系にも通用することと、今後さらに広範な系への適用を進めることによって、係数部分の表現をより一般化して、広く法則として確立できる可能性を示しており、重要な知見が得られたと結論できる。
肝前駆細胞と既存薬剤を用いた肝疾患進展抑制治療法の開発

本研究期間において効率的な肝再生を伴う肝前駆細胞(HPC)と臨床で使用されている薬剤を用いて慢性肝疾患進展抑制法の開発に繋がる多くの成果を得た。さらに、HPCの分化運命を胆管上皮細胞に向けているNOTCHを特異的に阻害するNOTCH1阻害薬を用いて生体における肝線維化抑制効果について検討し成果を得た。HPCと既存薬剤の併用によるハイブリッド療法、既存薬剤によるMultipleカクテル療法など多面的アプローチにより、さらに効果的な慢性肝疾患進展抑制治療法を開発する基礎的知見を得たことから、本研究による成果は近い将来臨床応用が可能であり、慢性肝疾患患者の予後向上に大きく寄与し得ると考える。今年度は肝前駆細胞(HPC)とアンジオテンシン受容体阻害薬(ARB)の相互作用について昨年のHPC細胞株を用いた成果に基づいて生体における効果について検討し成果を得た。肝星細胞(HSC)はHPCのniche構成細胞としても知られており、HPCとHSCのinteractionが肝線維化など障害肝の再生過程において重要な役割を果たすことが示唆されている。我々はこれまでの基盤研究においてangiotensin-II receptor blocker (ARB)の肝線維化抑制効果について報告してきた。昨年度、肝線維化進展に伴うHSC活性化はHPCの分化運命を胆管細胞に向けていることを確認したので、今年度はマウスに、HPCを強く誘導する5- diethoxycarbonyl- 1,4- dihydrocollidine (DDC)を4週間投与してHPC増加を伴う実験的肝線維症を作成して多方面からの解析を行った。本モデルにARBであるLosartan (7.5mg/kg/day)を投与してHPCの分化効率、およびHSCとの関連をA6、CK19、およびαSMA免疫染色にて解析した。その結果、ARBは肝星細胞への直接的作用に加えて、肝前駆細胞の増加、肝細胞への分化誘導などの肝再生促進作用を有していることを確認した。In vitro実験系においては、HSC株(LX-2)のconditional mediumによるHPC株の分化誘導効率につき検討した。その結果、HSC由来のconditional mediumによりHPCの胆管細胞分化が促進され、肝細胞分化能は著明に低下することを見いだした。さらに、生体を用いた実験において、DDC投与によりHPCの著明な増加を伴う肝線維化の進展が見られた。ARBの投与により肝線維化は著明に抑制され、ARB投与群ではA6陽性、CA19陽性のHPC、およびA6陽性、CA19陰性の新生肝細胞がともに対照群に比して有意に増加していたことが始めて示され、27年度の研究目標をほぼ達成していると考えられる。今年度は昨年度に行った肝前駆細胞(HPC)とアンジオテンシン受容体阻害薬(ARB)の相互作用に加えて、HPCの分化運命を胆管上皮細胞に向けているNOTCHを特異的に阻害するNOTCH1阻害薬を用いて生体における肝線維化抑制効果について検討し成果を得た。我々はこれまでの本基盤研究において、障害肝においてNOTCH1を制御すると肝前駆細胞(HPC)の分化運命が胆管上皮細胞から肝細胞に向かうことにより効率的な肝再生をきたす事を報告してきた。今回は、マウス肝線維化モデルにおける新規NOTCH1選択的阻害剤による肝再生治療の可能性について検討した。マウスに、HPCを強く誘導する5- diethoxycarbonyl- 1,4- dihydrocollidine (DDC)を4週間投与してHPC増加を伴う実験的肝線維症を作成して多方面からの解析を行った。また、マウスHPC株におけるNOTCH1阻害剤の肝細胞分化効率についてもin vitroで解析を加えた。その結果、NOTCH1阻害薬投与群では有意な肝重量増加、血清T-bil値低下を呈し、NOTCH1制御による肝再生促進が示唆された。組織学的検討を行ったところ、両群ともA6/CK19両陽性HPCが見られたが、NOTCH1阻害薬投与群においてA6陽性・CK19陰性の新生肝細胞数が増加する一方、A6/CK19両陽性新生胆管数は減少していた。また、マウスHPC株の肝細胞分化効率は、NOTCH1阻害剤の投与によって増加した。これらの結果より、NOTCH1制御によってHPCの分化運命が胆管上皮細胞から肝細胞に傾き、その結果肝再生が効率的に行われた事が示唆された。以上の結果より新規NOTCH1阻害剤による肝線維化抑制と共に、HPC分化運命制御を介した効率的な肝再生治療の可能性を確認した。その結果、DDC投与によりHPCの著明な増加を伴う肝線維化の進展が見られた。ARBの投与により肝線維化が著明に抑制されると共に、有意な肝重量増加が見られたことからARBによる効率的な肝再生促進が示唆された。

肝線維化進展に伴ってA6陽性、CK19陽性のHPCはαSMA陽性HSCに取り囲まれるように増加したが、ARB投与にてHSCは線維化と平行するように減少し、A6陽性、CK19陰性のHPC由来新生肝細胞数が有意に増加した。一方、in vitro実験系においてHSC由来のconditional mediumによりHPCの胆管細胞分化が促進され、肝細胞分化能は著明に低下した。本研究結果は当初予定していた初年度の研究目標をほぼ達成していると考えられる。この2年間の研究より、肝線維化を制御することによってHPCの分化運命が胆管細胞から肝細胞に向き、HPC依存性の効率的な肝再生が促進されることが示唆され、ARBは肝星細胞への直接的作用に加えて、肝前駆細胞の増加、肝細胞への分化誘導などの肝再生促進作用を有しており、これらが相まって肝線維化抑制に働く可能性が明らかとなった。最終年度は臨床応用に向けて胆管細胞の分化に深く関わるNotchシグナルとの関連を中心に検討を加える予定である。また、線維化モデルに関しても、本研究で明らかとなった現象が普遍的なものかモデル特異的なものか確認するために、広く肝線維化モデルとして汎用されている四塩化炭素モデルなどを用いて検討を行う。さらに、Notchシグナルの生体における役割を検討するため、Notchシグナル阻害薬を用いてHPCを含めた各細胞への影響について検討する。これらの継続的研究により本研究の目的である肝前駆細胞(HPC)とARB併用投与による効率的肝再生を伴う肝線維化抑制治療法の開発に向けた、より最終目標である臨床応用を見据えた基礎的データが得られるものと考える。肝臓学今年度の研究より、肝線維化を制御することによってHPCの分化運命が胆管細胞から肝細胞に向き、HPC依存性の効率的な肝再生が促進されることが示唆された。次年度以降はin vitroで得られた成果に基づいてin vivoでの検討を中心に解析を行う。肝線維化進展に及ぼす影響について、HPC誘導を強く認めるDDCモデル、および汎用されている四塩化炭素モデルなどを用いて検討を行う。ARBは臨床用量に匹敵する低用量で連日投与とし、単独投与および併用投与群について経時的に肝線維化の進展および肝線維化に関わる因子について複数の視点から検討を加える。線維化評価項目としては、イメージアナライザーによる定量に加えてcollagen量などについても検討する。HSCに対する作用としてはα-SMA免疫染色、TGF-βなどを測定する。これらの次年度からの継続的研究により本研究の目的である肝前駆細胞(HPC)とARB併用投与による効率的肝再生を伴う肝線維化抑制治療法の開発に向けた基礎的データが得られるものと考える。消耗品について最終年度にまとめて購入する計画であったELISA測定についてまとめて測定する
不飽和炭化水素間に創られる特異π配位空間におけるパラジウム集積体構造の自在制御

複数の金属原子を定まった形状に集積させ、またサイズ選択的に種々つくりわけることは、無機化学・材料科学などの観点から重要な到達目標であるが、これまで達成された例はほとんどない。本研究では従来とは異なる手法として、炭素原子のみで主骨格をつくる不飽和炭化水素を鋳型配位子として用いて、パラジウム集積体の構造や酸化状態を制御することを目指してきた。本年度はパラジウムクラスターとしては珍しい直線型ゼロ価パラジウムクラスターを種々合成し、その構造や反応性についての詳細な知見を得るとともに、量子化学計算により電子構造についての考察を行った。以下に具体的な内容を示す。ジカチオン性の1次元型パラジウム四核錯体[Pd_4{Ph(CH=CH)_4Ph}_2][BAr_f]_2(BAr_f=B{3,5-(CF_3)_2C_6H_3}_4)の2電子還元反応により、中性のパラジウム四核錯体Pd_4{Ph(CH=CH)_4Ph}_2を合成した。中性錯体を2電子酸化すると、元のジカチオン性錯体を定量的に与えることを確認し、この変換が可逆的に起こることを明らかにした。類似の中性錯体であるPd_4{Ar'(CH=CH)_4Ar'}_2(Ar'=3,5-(C_4H_9)_2C_6H_3)のX線結晶構造解析により、中性錯体においても4つのパラジウム原子が鎖構造を保持していることを明らかにした。これらの中性錯体は塩化アリルやジベンジリデンアセトンなどの親電子試薬と反応して、それぞれ[Pd(allyl)Cl]_2やPd_2(dba)_3(dba=ジベンジリデンアセトン)を与え、ゼロ価パラジウムを放出する性質があることを明らかにした。モデル化合物について量子化学計算(MP2)を行ったところ、中性錯体ではパラジウム四核鎖ユニットが正電荷をもち、それを打ち消すように2つのポリエン配位子が負電荷をもつことが判明した。このことから、ポリエン配位子は逆供与により電子を受け取ることでゼロ価パラジウム鎖を安定化する役割をするという知見を初めて得た。以上本研究では、金属鎖の酸化状態に関して、低原子価/高原子価の2つの異なる状態間を、鎖状構造を保ったまま可逆的に変換する新手法を開拓した。複数の金属原子を定まった形状に集積させ、またサイズ選択的に種々作り分けることは、無機化学・材料科学などの観点から重要な到達目標であるが、これまで達成された例はほとんどない。本研究では従来法とは異なる手法として、炭素原子のみで主骨格をつくる不飽和炭化水素を鋳型配位子として用いて、パラジウム集積体の構造を制御することを目指している。本年度は、以下に示す2点、1)折れ曲がり型の弓形パラジウム鎖の構築、2)ゼロ価パラジウム鎖をもつ錯体の合成をそれぞれ達成した。1.all-transポリエンの共役鎖中にo-フェニレンを挿入した1,2-bis(4-phenyl-1,3-butadienyl)benzene(o-BPBB)配位子と[Pd_4(perylene)_2(CH_3CN)_2][BAr_f]_2(BAr_f=B{3,5-(CF_3)_2C_6H_3}_4)との反応により、弓形パラジウム4核鎖をもつ[Pd_4(o-BPBB)_2][BAr_f]_2を合成した。X線構造解析の結果から、弓形パラジウム4核鎖は折れ曲がり角30。で2回折れ曲がる構造をもつことが判明し、以前に合成した[Pd_5(p-BPBB)_2][BAr_f]_2中のV字型5核鎖(折れ曲がり角60°)とは異なることを明らかにした。この結果から、パラジウム鎖の折れ曲がり角が配位子のπ共役骨格の幾何構造に依存することを明らかにした。2.ジカチオン性の一次元錯体[Pd_4(Ph(CH=CH)_4Ph)_2][BArf]_2の2電子還元反応により、中性電荷の錯体Pd_4(Ph(CH=CH)_4Ph)_2を合成した。類似錯体のX線構造解析により、中性錯体においても4つのパラジウム原子が鎖構造を形成していることを明らかにした。この中性錯体は塩化アリルとの反応で[Pd(allyl)Cl]_2を与え、ゼロ価パラジウムを放出する性質があることを明らかにした。

中性錯体を2電子酸化すると、元のジカチオン性錯体を定量的に与えることを確認し、この変換が可逆的に起こることを明らかにした。類似の中性錯体であるPd_4{Ar'(CH=CH)_4Ar'}_2(Ar'=3,5-(C_4H_9)_2C_6H_3)のX線結晶構造解析により、中性錯体においても4つのパラジウム原子が鎖構造を保持していることを明らかにした。これらの中性錯体は塩化アリルやジベンジリデンアセトンなどの親電子試薬と反応して、それぞれ[Pd(allyl)Cl]_2やPd_2(dba)_3(dba=ジベンジリデンアセトン)を与え、ゼロ価パラジウムを放出する性質があることを明らかにした。モデル化合物について量子化学計算(MP2)を行ったところ、中性錯体ではパラジウム四核鎖ユニットが正電荷をもち、それを打ち消すように2つのポリエン配位子が負電荷をもつことが判明した。このことから、ポリエン配位子は逆供与により電子を受け取ることでゼロ価パラジウム鎖を安定化する役割をするという知見を初めて得た。以上本研究では、金属鎖の酸化状態に関して、低原子価/高原子価の2つの異なる状態間を、鎖状構造を保ったまま可逆的に変換する新手法を開拓した。
脱水・加水反応に起因するフラクチャー形成のモデリング

地球内部の水の循環には、岩石の加水反応と脱水反応が大きな役割を果たしている.これらの反応は,しばしば岩石の破壊を伴いながら進行するが,そのメカニズムはよく分かっていない.本研究では,離散要素法を用いて,岩石の表面反応ー流体流動ー破壊の複合的なプロセスについてのモデルをつくることに成功した.これを用いて,典型的な累進変成作用(体積減少する脱水反応)と後退変成作用(体積膨張する加水反応)では対称的な亀裂パターンを作り出すこと,その主な要因が固体体積変化による応力の擾乱であることを明らかにした.また,これらのプロセスが,海洋底における蛇紋岩化作用の進行速度を支配することを明らかにした.本年度は,まず,反応ー脆性破壊ー流体流動を組み込んだ基本的なモデルを構築した.累進変成作用と後退変成作用においてそれぞれ特徴的である,脱水収縮反応と加水膨張反応について,数値シミュレーションを実施し,その反応の進行の仕方,フラクチャーパターンについて検討した.また,本年度の研究成果は,当該分野の主要な国際誌であるEarth and Planetary Science Lettersに掲載された.1.モデルの構築研究分担者の清水がすでに開発していた2次元離散要素法のシミュレーションコードをもとに,変成岩条件に適した反応,破壊,流体流動のモデルを試行錯誤の上,構築した.工夫した点としては,脱水・加水反応の速度を流体圧依存の関数として定義したこと,また,体積変化を伴う反応の違いを評価するのに適した岩石モデルを考案した.各粒子の空隙部分の流体圧を計算し,流体流動にはダルシー則を適用した.2.シミュレーション典型的な例として,A = B+ H2Oという反応(右向きが脱水反応,左向きが加水反応)についてのシミュレーションを行った.その結果,脱水収縮反応ではフラクタルツリーのようなき裂が進展し,加水膨張反応ではT字の交差をもつポリゴンタイプのき裂が発展することは明らかになった.この対称的なき裂のパターンは,水の流れではなくて,反応による体積変化が大きく支配していることが分かった.また,体積収縮反応では,収縮によってき裂が形成し,流体が流れやすくなってさらに反応が進行するという正のフィードバックが働くのに対して,体積膨張反応では,岩石モデル内に圧縮場が形成され,反応がとまってしまうという負のフィードバックが起こることを明らかにした.本年度は、加水膨張反応と脱水収縮反応のそれぞれについて、反応ー流体流動ー破壊の離散要素法(DEM)モデルを発展させ,蛇紋岩化作用におけるメッシュ組織と累進変成作用における水圧破砕についての検討した.また、開発したモデルによる昨年度の結果は、国際誌Earth and Planetary ScienceLettersにすでに掲載された。<蛇紋岩化作用のメッシュ組織>蛇紋岩化反応は加水して、固体体積が膨張する典型的な反応であり、階層的に割れながら反応するメッシュ組織が発達する。この組織の形成条件を明らかにするために、以下の2つの点でモデルを発展させた。1つ目は、今までのモデルは亀裂の流体流動に加えて、割れていない隙間を流れるマトリックス流動も導入し、拡散的な効果を表現した。2つ目は、シミュレーションにおける流体流動、破壊、反応のタイムスケールの違いを評価するために、亀裂とマトリックス流動とそれぞれについて、反応速度に対する流体流動速度の相対的な大きさを無次元数として導入した。この2つの無次元数が、亀裂パターンと時間発展が系統的に変化させることを見出した。また、メッシュ組織の発達条件として、反応と比べて、亀裂流動が非常に大きく、マトリックス流動が非常に小さいことが重要であることを明らかにした。<変成岩の水圧破砕>三波川変成帯のメタチャートには、ざくろ石が多くの石英粒子を包有物として含み、骨格だけ残すという特徴的な組織が観察される。一方で、典型的な泥質片岩には自形のざくろ石が、微小なジルコンやなどを含むのみである。熱力学的、またDEMを用いた検討を行った結果、どちらも脱水反応であるが、通常の泥質片岩では、流体圧は上がらず、メタチャート中のような特殊な反応では流体圧が上昇し、粒界に沿って水圧破砕することが明らかとなり、これがざくろ石の組織の違いとなって現れることを明らかにした。地球内部の水の循環には、岩石の加水反応と脱水反応が大きな役割を果たしている.これらの反応は,しばしば岩石の破壊を伴いながら進行するが,そのメカニズムはよく分かっていない.本研究では,離散要素法を用いて,岩石の表面反応ー流体流動ー破壊の複合的なプロセスについてのモデルをつくることに成功した.これを用いて,典型的な累進変成作用(体積減少する脱水反応)と後退変成作用(体積膨張する加水反応)では対称的な亀裂パターンを作り出すこと,その主な要因が固体体積変化による応力の擾乱であることを明らかにした.また,これらのプロセスが,海洋底における蛇紋岩化作用の進行速度を支配することを明らかにした.初年度の目標は,1.基本的なモデルを構築して,離散要素法としてシミュレートできるかどうかを確認すること,また,2.脱水反応と加水反応の違いを明らかにすることである。すでに論文成果として現れるなど,当初の予定以上に進展している.今回,構築したモデルは,物質移動として流体の拡散しか考えない既往のモデルとは異なり,流体流動を取り入れた初めての反応ー脆性破壊ー流体流動モデルであり,成果を発表した日本地質学会においても,国際誌Earth and Planetary Science Lettersの査読者からも大きな評価を受けた.

また,上記の概要の中でも述べた通り,累進変成作用で典型的な反応である脱水収縮反応と,後退変成作用の加水膨張反応では,き裂パターン(フラクタルツリー型vsポリゴン型),反応の進行の仕方(正のフィードバック,負のフィードバック)が明瞭に異なることを明らかにしている.このことは,天然の変成帯において,なぜ累進変成作用が比較的均質に進行し,一方で後退変成作用はき裂周辺で不均質に進行ししばしば前のステージの岩石が反応が不完全なまま残っているのかという本質的な質問に迫るものである.ただ,本シミュレーションは非常に時間がかかるものであり,計算上で仮定した様々なパラメータの値や条件について,その影響を探索できた訳でない.本シミュレーションのモデルは我々が独自に開発したものであるため,プライオリティーは高いが,重要度の高いものから広い範囲でパラメータスタディをする必要がある.岩石学初年度の研究を進めきた中で,いくつかの乗り越えるべき課題と,地球科学的に重要なテーマがより明確になってきた.1.拡散の導入および無次元数流体移動に関して,水の拡散について,き裂のない部分の水の圧力に比例する物資移動として導入することにより,計算上の球要素のサイズの人工的な効果を排除する.また,シミュレーションの中では,破壊,流体移動,反応という時間スケールのことなる3つのプロセスが含まれており,計算を安定化させるために,反応や流体流動を天然の変成作用よりも加速させている.天然との比較を明確にするために,ダムケラー数やペクレ数に相当する無次元数を導入して,流体流動(or拡散)と反応の相対的な速度についての議論を明確にする.2.体積変化による破壊と水圧破砕累進変成作用において,脱水によって間隙水圧が上昇して水圧破砕が進行するという議論がしばしばなされるが,初年度のシミュレーションでは体積変化が重要で水圧破砕が起こらなかった.本年度は流体移動に対する脱水速度を高めること,また,最大の流体圧に対する岩石強度を下げることによって,水圧破砕が起こる条件を探る.無次元数で定義される相空間において,体積変化と水圧とのどちらが支配的になるかを明らかにし,また、それについての特徴的なフラクチャーパターンを抽出する.また,天然や実験による変成岩・蛇紋岩のフラクチャーパターンと比較する.3.差応力下,または複雑な地形におけるき裂パターンより天然に近い条件である,差応力がかかった場合,また,境界条件としての地形(海底地形など)が,反応とフラクチャー形成にどのような影響を与えるかを明らかにする.最終的に,沈み込むプレートが脱水し,ウェッジマントルが加水するプレートの沈み込み境界のモデリングにチャレンジする.本年度では,基本的な破壊ー流体流動ー反応のモデルを構築し,それを離散要素法として実装することに多くの時間がかけたために,計算費用や,シミュレーションと対応されるための実験,天然試料の採取などの費用が予想よりも少なく,次年度使用額が生じた.次年度は,集中して計算させるための解析用HPCリモートサービスに主に使用する(区分:その他)予定である(1050,000円).さらに,反応ー破壊実験のための消耗品(547531円),および天然試料の採取,研究成果発表などの旅費を必要とする(300,000円).
SIRT7によるユビキチンシステム制御機構の解明およびSIRT7活性測定系の構築

SIRT7はNAD依存性の脱アセチル化酵素である。SIRT7はDCAF1/DDB1/CUL4B E3ユビキチンリガーゼ複合体に結合し、TR4の分解を阻害することで肝臓内脂質蓄積量を制御するが、そのメカニズムは不明である(Cell Metabolism 2014)。本研究の結果、SIRT7はユビキチン複合体のDDB1に結合し、DDB1を脱アセチル化することが判明した。SIRT7はDDB1の脱アセチル化を介してユビキチン複合体の活性を制御していると考えられた。今後はSIRT7により脱アセチル化されるリシン残基を同定し、アセチル化状態の変化が複合体の活性に及ぼす影響について検討を行う予定である。E3ユビキチン複合体の構成成分であるDCAF1、DDB1、Cul4Bタンパク質をin vitrotranscription/translationの系で合成した後、Halo融合SIRT7を用いたプルダウンアッセイを行った。その結果、SIRT7がDDB1に直接結合することが判明した。DDB1はBPA、BPB、BPCの3つのドメインから形成されている。SIRT7がこれらドメインのいずれに結合するか、各ドメインからなるDDB1のdeletion mutant発現プラスミドを作製し、現在、プルダウンによる解析を実施中である。また、DDB1とSIRT7を293T細胞に発現させ、SIRT7がDDB1のアセチル化を脱アセチル化する可能性についても検討を行っている。SIRT7がDDB1に結合することが判明した。おおむね順調に進展していると考えられる。申請者はSIRT7が脂質代謝に重要な核内受容体型転写因子であるTR4のタンパク質安定性を制御することで、肝臓における脂質蓄積を制御することを見出した(Cell Metabolism 2014)。またそのメカニズムとして、SIRT7はDCAF1/DDB1/Cul4B E3ユビキチンリガーゼ複合体に結合し、その活性を抑制することでTR4の発現量を増加させる働きをもつことを明らかにした(Cell Metabolism 2014)。本研究ではSIRT7がCul4B E3ユビキチンリガーゼ複合体の活性を抑制する分子メカニズムについて検討を行った。プルダウンによる検討により、SIRT7はCul4 E3ユビキチンリガーゼ複合体の構成分子であるCul4BやDCAF1には結合しないが、DDB1と結合することが判明した。DDB1の欠失変異体を用いた検討の結果、SIRT7はDDB1のC側領域に結合することが判明した。SIRT7とDDB1発現ベクターを293T細胞に遺伝子導入し、免疫沈降法により両者の結合について検討を行ったところ、SIRT7とDDB1の結合が確認され、SIRT7とDDB1は細胞内においても結合することが判明した。次にリシンアセチル化特異的抗体を用いたwestern blot解析を行ったところ、SIRT7の発現によりDDB1の脱アセチル化がおきることが判明し、SIRT7はDDB1に結合し脱アセチル化することでE3ユビキチン複合体の活性を抑制しているものと考えられた。今後はDDB1のアセチル化状態がE3ユビキチン複合体の活性に及ぼす影響について検討を行う予定である。DDB1のdeletion mutant発現プラスミドを作製し、DDB1のどの部分がSIRT7と結合するか、現在、プルダウンによる解析を実施中である。結合領域が判明すれば、SIRT7による脱アセチル化されるリシンの同定に結びつくことが期待される。生化学
速度差による濃縮法を利用したキャピラリー電気泳動による超高感度メタボローム分析

枯草菌細胞抽出液中に含まれる代謝物の高感度網羅的分析法開発の一部として本研究を行っている。外国人特別研究員が来日前に博士課程研究で開発したキャピラリー電気泳動におけるpHジャンクション法を用いたオンライン試料濃縮法と,研究代表者らが開発したスウィーピング法とを組合せ,新たなオンライン試料濃縮法を開発し,リボフラビンおよびフラビン補酵素であるフラビンモノヌクレオチドおよびフラビンアデニンジヌクレオチドの高感度分析に適用したことは前年度報告に述べた。本年度はこの方法をさらに詳細に検討し,研究成果を論文として2報公表した。本年度は主として96本のキャピラリーを用いるマルチキャピラリー電気泳動(MCE)装置を利用したハイスループット分析法開発の基礎研究を行った。この装置では紫外吸光検出器を用いるので,対象代謝物としては,ヌクレオチド及びその代謝物を用い,pHジャンクションによるオンライン試料濃縮を利用した高感度分析法について検討した。多数の成分からなる混合物の分析では全成分を効率よく濃縮して,高感度に高分離で分析するのは困難であるので,特定の対象成分に適した濃縮及び分離条件を最適化した条件を採用するのが望ましい。MCE装置ではキャピラリーごとに分離条件を変えることが可能なので,多成分を同時に高感度分析できると考えられる。そのための装置の評価,実際にヌクレオチド及び代謝物の分析に適用してその可能性を検討した。再現性に問題はなく,50倍程度の感度向上が可能であった。本研究はまだ継続中であり,本特別研究員はもう半年間滞在予定なので,さらに研究の進展が期待できる。
増殖細胞マーカーを用いた損傷の新旧ならびに生前死後に関する免疫組織化学的検討

創傷治癒には細胞増殖が必須であることから、増殖細胞マーカーを指標にしても創傷の治癒過程を追えるはずである。今回の研究ではラット皮膚に人工的な損傷を形成し、その後の治癒過程における増殖細胞核抗原(PCNA)陽性細胞の増減を免疫組織化学的に検討した。ラット皮膚では非損傷部の表皮基底細胞の多くがPCNA陽性を示すため、これを指標とした生前・死後の区別は困難である。従って今回は、治癒過程中に出現するPCNA陽性細胞の増減について注目した。創周囲のPCNA陽性細胞の集簇は、fibroblast類似の細胞核に受傷後6時間頃からみられるようになる。受傷後1日を経るとfibroblast以外にも、毛細血管内皮に陽性所見を示す例が多くなる。特に、管腔が未だ完成していない内皮細胞でも陽性所見が目立ち、即ちこれから多数の毛細血管へと分化していく様子を明らかに認める。背部ならびに腹部の切創とも、受傷後4日目頃がPCNA養成細胞数のピークとなる。受傷後5・6日を過ぎると浸潤細胞数自体は未だ多いものの、肉芽内のfibroblastや毛細血管上皮に陰性所見が多くなる。この時期を結合織染色でみると、コラーゲンの増生はPCNA陰性細胞が多い肉芽の中深層部で著明であった。このように、PCNA自体は生前死後の区別そのものには利用できないものの、PCNA陽性細胞数の増加を追うことにより、細胞増殖の開始時期からそのピーク、そしてコラーゲンの合成・増殖への移行と、一般染色だけでは判断できないような創傷治癒機転を容易に把握することが可能であった。ラットを麻酔下で剃毛後、切創、開放創(1.5×0.2cm程度に皮膚を切除)を形成し、経時的な変化を追った。増殖マーカーとしてPCNA抗体を選択した。なお抗原性の低下を防ぐため、試料はZnSO4加ホルマリン駅で1日以内の固定にとどめている。また、染色性の向上(抗原性の復活)のためマイクロウエーブ照射を脱パラフィン後に加えている。当初表皮基底細胞におけるPCNAの出現差を期待したが、もともと正常ラットの皮膚でも基底細胞あるいは付属器の細胞の多くは陽性を示す。従って、今回は治癒過程に出現する細胞の核内PCNA出現に注目した。PCNA陽性細胞は受傷後半日から1日後に既に散見されるようになり、受傷後数日間の肉芽形成の盛んな時期に陽性細胞の出現も極めて多くなる。さらに線維増生が進むに従い、肉芽内の線維芽細胞などに陰性所見が目立つようになり、毛細管上皮も陰性所見が散見されるようになる。特に表皮の架橋がほぼ完成した例での真皮下層や皮下組織では、細胞数自体は未だ多くみられるものの陽性細胞の数は少なくなる(但し表皮基底細胞ならびに真皮上層ではまだ多数のPCNA陽性細胞がみられる)。受傷後10日目位になると受傷部位におけるPCNA陽性細胞の数はかなり少なくなり、一応散在性には認められるものの集蔟像はみられなくなった。肉芽形成時期におけるPCNA陽性細胞の増加については当然といえば当然であるが、今回の結果では、肉芽形成がある程度進み瘢痕形成の時期に向かうにつれ、線維芽細胞や毛細管上皮など組織内の細胞数自体はまだ多数みられているものの、PCNA陽性細胞は減少していく、という点が注目される。即ち、結合組織の染色などと併用することにより、肉芽期から増殖(瘢痕)期への評価をより容易に行うことが可能と思われた。本年度はまずフィブロネクチンをマーカーとした創傷治癒経過の追跡を試みた。同マーカーは受傷後短時間で出現するといわれているが、ラット皮膚ではあまり明瞭な結果は得られなかった。特にバックグラウンドなど非特異的反応との区別が困難であり、抗体量や反応時間など検討すべき問題も多い。一方で昨年度から引き続き増殖細胞核抗原(PCNA)

陽性細胞を標的とした創傷治癒過程の研究では、更にラットの個体数を追加して検討を進めた。特にラット皮膚では非損傷部の表皮基底細胞の多くがPCNA陽性を示すため、これを指標とした生前・死後の区別は困難である。従って本研究では治癒過程中に出現するPCNA陽性細胞の増減について注目した。その結果、創周囲のPCNA陽性細胞の集簇は受傷後6時間頃から出現、受傷後1日を経ると毛細血管内皮にも陽性所見を示す例が多くなる。PCNA陽性細胞数のピークは受傷後4日目頃とみてよいだろう。そして受傷後5・6日目を過ぎると浸潤細胞数自体は未だ多いものの、肉芽内のfibrolbastや毛細血管上皮に陰性所見が多くなり、この時期を結合織染色でみるとコラーゲンの増生はPCNA陰性細胞が多い肉芽の中深層部で著明であった。このように、PCNA自体は生前死後の区別そのものには利用できないものの、PCNA陽性細胞数の増加を追うことにより、細胞増殖の開始時期からそのピーク、そしてコラーゲンの合成・増殖への移行と、一般染色だけでは判断できないような創傷治癒機転を容易に把握することが可能であった。今回の研究期間では人体例への応用が出来なかった。これは法医解剖の場合、損傷の受傷時期が特定できないケースが多いためであり(だからこそこの種の研究の意義があるのだが)、人体例の基礎データの集積がこの種の研究を進める上での課題として残された。
がん細胞の認識、検出と治療を同時に達成する新規金属含有がん治療薬の創出

TRAILは、細胞膜上に発現するデスレセプター(DR)に結合し、がん細胞選択的にアポトーシスを誘導する。本研究では、Ir錯体にDR結合性ペプチドを導入した化合物を設計・合成し、がん細胞に対する細胞死誘導活性評価とイメージングを行った。その結果、Jurkat細胞を用いた染色実験で、DR5結合性ペプチドを導入したIr錯体由来の緑色発光が、DR5を発現する細胞膜上で観察された。さらに、フローサイトメーターを用いて、Jurkat細胞、Molt-4細胞、K562細胞に対するIr錯体の結合量を評価した結果、DR5発現量と相関性が示唆された。現在、細胞死誘導活性の向上を指向し、化合物の最適化を検討している。TRAILは、TNFファミリーに属するデスリガンドの一種で、がん細胞に過剰発現するデスレセプター(DR)に結合することにより、がん細胞選択的にアポトーシスを誘導する。研究代表者は、副作用の少ない新規金属含有がん治療薬の創製を目指し、TRAILを模倣した人工デスリガンドの開発を研究目的とする。本年度は、トリスシクロメタレート型イリジウム錯体を基本構造とするTRAIL様人工デスリガンドの設計と合成に取り組んだ。まず、当研究室ですでに合成経路が確立されているIr(tpy)3の5'位をカルボン酸に置換し、エチレンジアミンリンカーを縮合させた中間体に別途、Fmoc固相合成法により合成したPatch A(199-206)(Asn199-Thr-Lys-Asn-Asp-Lys-Gln-Met206)ペプチドを導入した。HPLCを用いて、ペプチド含有イリジウム錯体の精製を検討したところ、Patch A(199-206)ペプチドに含まれるMet残基が酸化されたピークが観測された。この問題は、ペプチドを導入したイリジウム錯体のすべての工程を遮光下で行うことで解決できた。また、Metを含まないPatch A(199-205)ペプチドを合成し、イリジウム錯体に導入した化合物の合成も合わせて行った。合成した人工デスリガンドのターゲットタンパク質であるDRとの親和性は、水晶発振子マイクロバランス測定法を用いて評価した。その結果、Patch A(199-206)およびPatch A(199-205)いずれのペプチドを導入したイリジウム錯体においても、Kd = 10μMとあまり強くはないものの、DRに結合することが明らかとなった。さらに、Jurkat細胞を用いてMTTアッセイを行った結果、イリジウム錯体の濃度が75μMと高濃度ではあるものの、25%程度の細胞死が誘導された。本研究では、副作用の少ない新規金属含有がん治療薬の創製を目指し、TRAILを模倣しがん細胞選択的な細胞死誘導活性とがん細胞のイメージングを同時に達成する化合物の開発に取り組んだ。昨年度、DR5との相互作用が予想されるPatchAペプチドを導入したイリジウム錯体を合成し、細胞死誘導活性をMTTアッセイにより評価した。その結果、化合物濃度が75μMと高濃度であるものの、25%程度の細胞死が誘導された。本年度は、この化合物の細胞死誘導メカニズムについて検討したが、期待したアポトーシスではなく、ネクローシス様の細胞死であることが明らかとなった。そこで、DR5に対して高い親和性を示すことが報告されている環状ペプチドをイリジウム錯体に導入した化合物を新たに設計・合成した。これらの化合物ついて、Jurkat細胞の染色実験を行ったところ、DR5を発現する細胞膜に局在した発光が観察された。DR5の発現量の異なるがん細胞に対して、環状ペプチド含有イリジウム錯体を用いた染色実験を行ったところ、DR5の発現量依存的に染色されることが示唆された。一方、これらの化合物を用いたMTTアッセイでは、1μM以下の濃度条件下で、細胞死誘導活性は見られなかった。今後、化合物の水溶性向上を期待し、リンカー部位に親水性を付与した化合物を合成し、その評価を進める予定である。ペプチド含有イリジウム錯体に加えて、pH応答性と光照射による細胞死誘導活性を有するイリジウム錯体の設計・合成を行った。イリジウム錯体の5'位にピリジン環を導入した化合物では、中性塩基性条件では緑色の発光を示し、酸性条件下で赤色の発光が観測された。また、ピリジン体は、優れた光増感剤としての性質を持つ事をDPBFによる一重項酸素捕捉実験より確認し、これらの錯体をHeLa-S3細胞に導入し、光照射を行う事でネクローシス様の細胞死が誘導された。本年度の目標であったシクロメタレート型イリジウム錯体の配位子上に、デスレセプターに結合することが期待されるPatchAペプチドを組み込んだ人工デスリガンドの設計・合成