hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
関節拘縮を呈するNZF-2/-3二重変異マウスを用いた神経回路形成機構の解析

1.組織学的解析NZF-3ノックアウトマウスは致死ではないが、NZF-2ノックアウトマウスおよびNZF-2/-3ダブルノックアウトマウスでは、出生直後に呼吸不全により致死となる。その死因は、NZF-2ノックアウトマウスの解析から横隔神経の繊維形成不全と推測される。NZF-2/-3ダブルノックアウトマウスの予備的な検討では、さらに四肢の先端部への神経投射不全や、大脳皮質で一部の神経線維の欠失を確認している。そこで、野生型、NZF-2-/-、NZF-3-/-、NZF-2-/-;NZF-3-/-の各遺伝子型のマウス個体について、連続切片で組織学的な比較検討をおこなった。2.遺伝子発現変化解析NZFファミリー遺伝子産物はzincフィンガーを有しDNAに結合する転写因子の構造を持つため、ノックアウトマウスでは下流遺伝子の発現変化が予想される。NZF-2とNZF-3で発現量の一過的な増加が見られる12日胚を用い、頭頸部全体のRNAを用いた遺伝子発現解析を行った。その結果、野生型とNZF-2/-3ダブルノックアウトマウスの個体間で、遺伝子発現の大きな変化は認められなかった。野生型の発現解析から神経分化のステージでNZF-2とNZF-3が発現量の極大を迎える場所と時期は限局し、かつそれらは両遺伝子間で少しズレがある。そのため、神経系の部位や時期をより限局した詳細な発現解析が求められるが、技術的な困難が解決できていない。そこで、発現を比較するサンプルを詳細に絞り込むのではなく、同じサンプルでも、比較する発現の変化を選択的スプライシングパターンにまで広げて、野生型との違いを見出そうとしている。3.成果発表これまで得られている知見について、NZF-2/-3ダブルノックアウトマウス、および共に解析してきたNZF-2とNZF-3の単独遺伝子ノックアウトマウスについて、発表論文を準備中である。従来から、組織レベルと遺伝子発現レベルの双方の解析で、より詳細に限局した領域での解析を必要としていたが、進められていなかった。さらに、学内の動物飼育施設のクリーン化に伴い、施設が一時閉鎖され、遺伝子改変マウスは凍結受精卵でガラス化保存し、飼育交配が一時期途絶えることになった。そうした実験の遅れが、2018年度も継続する形となった。5年計画の最終年度の後に、1年の研究延長を認めていただけたので、成果の発表を目標に、研究を進める。そのために、共同研究者と緊密に連携し、今まで得た成果をまとめて論文としてアウトプットすることに注力する。論文は、NZF-2シングルノックアウトマウス、NZF-3シングルノックアウトマウス、そしてNZF-2/-3ダブルノックアウトマウスについての知見をまとめる予定である。組織学的解析でも、遺伝子発現解析においても、より限局した領域での解析には、解剖の手技的に予期された困難が伴う。そこで、これまでに得た遺伝子発現情報と、既存の培養細胞を用いた神経分化の実験系(論文発表済みのP19細胞を用いた神経分化の実験系;T.Kameyama, 2012 Neurosci. Lett.)を活用し、NZFが発現の制御に関わる可能性のある遺伝子の検証を試みるなど、別のアプローチも検討したい。1.組織学的解析NZF-2-/-マウスおよびNZF-2-/-;NZF-3-/-マウスでは、出生直後に呼吸不全により致死となる。脊髄神経の神経発生異常について、野生型、NZF-2-/-、NZF-3-/-、NZF-2-/-;NZF-3-/-の各遺伝子型のマウス個体について、組織学的に比較解析を行っている。ニューロフィラメント陽性神経線維を調べたところ、NZF-2-/-;NZF-3-/-では、四肢の先端部への神経投射が不全であった。原因として、脊髄神経細胞の増殖の減少、神経細胞分化の不全、神経細胞分化後の細胞死の増加が考えられた。野生型とNZF-2-/-;NZF-3-/-マウスの個体について、NZF-2とNZF-3の発現が際だって強い12日胚頭頸部から全RNAを抽出し、遺伝子発現解析を行った。マイクロアレイ解析を行った結果では、神経細胞の減少の結果とも考えられる一部遺伝子の発現低下を除き、遺伝子発現の大きな変化は見られなかった。このことから、NZF-2-/-;NZF-3-/-マウスの神経回路形成不全は、遺伝子の単なる発現量変化ではなく、選択的スプライシングパターンの変化という、より繊細な変化が寄与している可能性を考えている。ヒトの脳機能の高次化を生んだ要因の一つとも予想される遺伝子の選択的スプライシングパターンの変化が、マウスの脳の形成・機能発現過程で起きていれば興味深い。3.成果発表組織学的な解析を進める上で比較対照となる野生型マウスにおけるNZFファミリー遺伝子転写産物の発現分布を、胎児期の神経系発生期について詳細に解析した結果がDevelopmental Dynamics誌に掲載された。脊髄神経の神経発生異常について、野生型、NZF-2-/-、NZF-3-/-、NZF-2-/-;

NZF-3-/-の各遺伝子型のマウス個体について、組織学的に比較解析を行っている。NZF-2-/-;NZF-3-/-では、四肢の先端部への神経投射不全が認められている。その原因について、脊髄神経細胞の増殖速度の減少や神経細胞分化後の細胞死の増加の可能性について、解析を進めている。2.遺伝子発現変化解析NZFファミリー遺伝子産物はzincフィンガーを有しDNAに結合する転写因子の構造を持つため、ノックアウトマウスでは下流遺伝子の発現変化が予想される。野生型とNZF-2-/-;NZF-3-/-マウスの個体について、NZF-2とNZF-3の発現が際だって強い12日胚頭頸部の全RNAを用いた遺伝子発現解析では、神経細胞の減少との関連が疑われる一部遺伝子の発現低下を除き、遺伝子発現の大きな変化は見られなかった。このことから、NZF-2-/-;NZF-3-/-マウスの神経回路形成不全は、組織レベルよりも特定の細胞レベルでの限られた(変化する細胞の少ない)発現変化や、選択的スプライシングパターンの変化という、より繊細な変化の寄与が示唆されると考えている。遺伝子の選択的スプライシングパターンの変化が、マウスの脳の形成・機能発現過程で起きていれば興味深い。さらに、組織の一部や特定の細胞レベルでのパスウェイ解析的な手法が適用できないか、検討中である。3.成果発表組織学的解析および遺伝子発現変化解析を進める上で比較対照となるNZF-2-/-マウスおよびNZF-3-/-マウスについて、現在までの知見をまとめた論文を作成中である。NZF-2/-3ダブルノックアウトマウスでは、組織学的にいくつかの部位においてニューロフィラメント陽性神経線維の消失が認められる。その原因として、消失する神経線維をもつ神経細胞そのものの異常なのか、その神経細胞の周囲や投射先、あるいはその神経細胞へ投射する神経の異常に起因するのか、判断材料となる組織学的データの蓄積が思うように進んでいない。一方、NZF-2/-3ダブルノックアウトマウスと野生型マウスを比較した遺伝子発現解析は、ニューロフィラメント陽性神経線維消失の原因についてもう1つの重要な手がかりを与えてくれる。マイクロアレイによる比較では、神経線維に含まれ、その消失の結果減少したと考えられる一部の遺伝子を除き、遺伝子の発現量に大きな変化がなく、選択的スプライシングパターンの変化などより繊細な変化が想定された。そこで、高価な発現解析を行う前に、より細かな脳の領域分けや組織内の細胞を選別採取など、サンプリング方法をより慎重に再検討する必要性があると判断した。その検討・準備中のため、当初計画より遅れが生じた。1.組織学的解析NZF-2ノックアウトマウスおよびNZF-2/-3ダブルノックアウトマウスでは、出生直後に呼吸不全により致死となる。NZF-2/-3ダブルノックアウトマウスでは、さらに四肢の先端部への神経投射不全や、大脳皮質の特定の場所で神経線維の欠失が認められている。これらの神経発生異常について、野生型、NZF-2-/-、NZF-3-/-、NZF-2-/-;NZF-3-/-の各遺伝子型のマウス個体について、組織学的な比較解析を続けているが、原因は特定できていない。
巨大増幅機能を有する高感度ダイヤモンド検出器の開発

近年我々が見出した巨大増幅機能を有するダイヤモンド検出器について研究を推進した結果、縦型(積層型)素子構造の採用により検出効率が増大し従来の報告例より格段に早い応答速度が得られること、基板上部へのホウ素ドープp型層の挿入により低印加電圧領域で検出効率が顕著に増大すること、あるいは、微斜面基板の採用により高品質層の成長速度の増加・ドーパント取込効率の増加・品質向上が同時に達成できること等を実証した。本研究では、(1)巨大増幅度を有するダイヤモンド信号検出・増幅素子を歩留まり良く作製できるプロセスを開発し、(2)その増幅機構の解明を行うことにより、信号増幅の制御に関する基盤技術の知見を得ることを目的としている。(1)については、(100)基板上のホモエピタキシャル成長における伝導型制御プロセスの改善を行った結果、ホウ素ドープしたp型試料の作製プロセスについては、オフ基板の有効性を見出すとともに、燐ドープしたn型試料の作製プロセスにおいては、高プラズマ密度化及び基板温度の高温化の有効性を明らかにした。更に、ダイヤモンド検出器の基本素子のサイズを微小化できる作製プロセスを開発した結果、従来の3mm角の高圧合成基板を用いて、複数個の素子を作製できるようになり、検出器作製の歩留まりが改善された。一方、(2)に対しては、従来構造(櫛形電極)とは異なる積層素子構造のダイヤモンド検出器を考案し、そのような素子構造に適した作製プロセスを新たに開発した。次に、新素子構造を有する検出器を試作し、紫外光や軟X線に対する検出特性(静的検出信号電流の印加電圧依存性)を評価したところ、従来構造の素子に比べ、基板に使用した低品質の高圧合成基板の影響を大幅に低減することができ、紫外線や軟X線の検出効率が増大するとともに、検出器の応答速度も大幅に改善されることが判明した。また、10Tまでの磁場印加下でも、試作ダイヤモンド検出器の静的検出特性はあまり変化しなかった。現在、更なる各種作製プロセスの改善を図るとともに、これまでに得られた実験事実を基に、本ダイヤモンド検出器に特有の増幅機構の解明に向けて検討を行っている。本年度は、1.巨大増幅機能を有するダイヤモンド信号検出・増幅素子の作製、2.増幅機構の解明並びに信号増幅の制御方法の開発、及び、3.高品質化・大面積化合成プロセスの開発の3つの研究課題について研究を遂行し、以下の結果を得た。1.については、表面汚染の影響を受けにくい膜厚(積層)方向に電界を印加する素子構造を考案し、その作製プロセスを開発することにより、増幅機能のあるダイヤモンド検出器が試作できることを実証した。また、検出層のダイヤモンドの品質が向上することにより顕在化した「ホモエピタキシャル成長用の低品質高圧合成ダイヤモンド基板へのキャリアの拡散」が、検出層の結晶品質を低下させずに抑制できる積層構造を提案し、その有効性を実証した。2.については、異なる電極形状に対しても薄膜電極端近傍に形成される高電界領域の電界分布をシミュレーションにより求め、その重要性を示した。また、1.で提案・実証した積層構造を有する検出器について、低印加電圧領域での検出効率が大幅に増大することを実証したが、その理由について、デバイスシミュレータを用いて、素子(検出器)のエネルギーバンド図を求めることにより明らかにした。3.については、ホモエピタキシャルダイヤモンド膜の高品質化及び成膜速度の高速化に対して、少なくとも8度までのオフ角(微斜面)基板の採用が非常に有効であることが判明した。また、不純物の均一ドーピングにも微斜面基板が有効になることを見出した。他方、ホモエピタキシャル膜の自立膜を作製した結果、高電力密度マイクロ波プラズマを用いることにより、ホモエピタキシャルプロセスの初期段階から高品質膜が形成されていることが分かった。
マウス初期発生におけるWntシグナルの受容機構の解析

Wnt-3aはその変異体マウスの解析から、体節中胚葉細胞の運命決定や背側神経管の細胞増殖の制御といった多様な細胞現象に関与することが知られている。Wntシグナルの場合、受容体をコードすると考えられているFrizzled遺伝子が脊椎動物では多数存在すること(マウスの場合少なくとも10個)が示されており、細胞ごとに発現するFrizzled遺伝子に違いがあることがWnt-3aに対する反応の多様性を生じさせる一因となっている可能性が考えられる。その可能性を検討するため、本研究ではWnt-3aの受容体として機能しうるFrizzledの探索を行った。Wnt-3aタンパク質をさまざまなFrizzled遺伝子を発現させた培養細胞に添加しWntシグナル伝達が実際に引き起こされるかどうかを検討したところ、複数のFrizzledのメンバーがWnt-3aシグナルを伝達しうることを明らかにした。一方、マウス胚でのFrizzled遺伝子の発現パターンの解析から、我々が独自にクローニングしたFrizzled-10遺伝子はWnt-3aシグナルが細胞増殖に働く神経管の背側領域には発現するが、このシグナルが細胞運命の決定に作用する体幹尾部には発現しないことを示してきた。そこで、Frizzled-10遺伝子の発現そのものがWnt-3aシグナルに対する応答の多様性を決める一因になっている可能性があるのではないかと考え、ノックアウトマウスを作製してこの遺伝子の役割を調べることにした。本年度は遺伝子ターゲティングによりFrizzled-10遺伝子に変異が挿入されたES細胞株を獲得し、その細胞株に由来するキメラマウスを多数作成した。
超新星からの硬X線、ガンマ線の研究

1987年2月に大マゼラン星雲中におきた超新星SN87aについては、爆発と同時に神岡の実験場でニュートリノが観測された。つづいて1987年8月にはX線科学衛星「ぎんが」により軟X線成分が観測され、ほぼ同時期からソ連の「クヴアント」により硬X線成分も検出されている。我々はこれらデータをもとに超新星爆発の機構、その際の元素合成、X線、ガンマ線の発生機構、超新星残骸中に生れると考えられるパルサーの可能性について、幅広く研究者を組織し、総合的な検討を行った。このため高感度、低ノイズの硬X線およびガンマ線検出器を2種類開発し、1988年11月から12月にかけて南半球のブラジルにおいて実験を行った。気球実験は3回行われたが、内1回は放球に失敗したが、2回は観測を行うことが出来て、現在解析中である。現在までの解析の結果では検出器は正常に作動し、これまでの実験にくらべて著しく低ノイズの検出器であったことが確められている。詳細の解析は現在進行中である。1989年1月17日には総合研究A「大マゼラン雲の超新星SN1987aの総合的研究」(研究代表者;野本憲一)と合同で3日間にわたりシンポジウムを開き超新星1987aに関する総合的な検討を行った。
薄膜の軟X線光学定数の研究と軟X線用多層膜光学素子の開発

本研究では,多層膜用の各種薄膜物質の光学定数や成膜基礎過程等の基盤的研究のうえに,各種軟X線用多層膜光学素子の開発を目指してきた.その結果は,次の4つにまとめられる.2.合光電子集率測定によって薄膜の軟X線光学定数の決定を試みた.同一の試料について(1)の反射率の入射角依存性による測定を同時に行うことにより,えられたデ-タが信頼性の高いものであることを示すことができた.(平成3年春期応用物理学会予稿集)本研究では,多層膜用の各種薄膜物質の光学定数や成膜基礎過程等の基盤的研究のうえに,各種軟X線用多層膜光学素子の開発を目指してきた.その結果は,次の4つにまとめられる.2.合光電子集率測定によって薄膜の軟X線光学定数の決定を試みた.同一の試料について(1)の反射率の入射角依存性による測定を同時に行うことにより,えられたデ-タが信頼性の高いものであることを示すことができた.(平成3年春期応用物理学会予稿集)本研究は、膜厚・膜質の正確なモニター法や薄膜状態における光学定数の精密決定法などの基盤的研究のうえに、軟X線に対しても直入射光学系を可能にする各種多層膜光学素子を開発しようとするものである。そのため、本年度は、光学定数決定法の確立、反射率計の整備、超薄膜が連続膜となる限界膜厚の決定、多層膜反射鏡の設計法・製作技術の改善を行なった、主たる成果を次に示す。1.薄膜及び基板の表面粗さによる散乱と膜内での多重反射を考慮し、薄膜の分光反射率から光学定数を正確に決定する解析法を開発した。シンクロトロン放射光を光源として薄膜試料の分光反射率を501000eVの範囲で測定し本研究で開発した解析法を適用して極薄膜状態でのRh、C、Mo、Siの光学定数を決定した。2.イオンビームスパッタ(IB)、超高真空電子ビーム蒸着(EB)で超研磨基板上に成膜しながら偏光解析装置で均質連続膜となる限界膜厚をその場測定した。限界膜厚は、IB法によるAu、Pd、W、Mo膜で、それぞれ50、35、30、20〓であった。また、EB法では、Au膜で110〓であった。これらのデータを、光学定数測定用の薄膜試料および多層膜各層の最低膜厚データとして用いた。3.製作したRh/Si、Mo/Si多層膜の軟X線領域での反射率をシンクロトロン放射光を光源として測定し、100eVの軟X線に対し入射角45°で43%の高反射率を得た。4.高工研のマシンタイムは限られているので研究室での測定や高工研用試料の事前選択を可能にするために、本研究費でエキシマレーザーを購入し、これを励起源とする軟X線連続光源と分光反射率測定装置を製作し、40200eVの範囲で反射率測定を行ない、良好な性能を示すことを確認した。本研究は膜厚・膜質の正確なモニタ-法や薄膜状態における光学定数の精密決定法などの基礎的研究の上に、軟X線に対しても直入射光学系を可能にする各種多層膜義学素子を開発しようとするものである。そのため今年度は前年度に引き続き、放射光を用いた反射率の測定から、軟X線光学定数を高精度で決定すると共に、それらを用いて多層膜反射鏡や偏光子等を設計・製作し、その性能評価を行った。また、前年度製作したレ-ザ-プラズマを光源として研究室用軟X線反射率計を改善して高効率・高精度化を図り、放射光施設利用におけるマシンタイムの不足を補った。次に主な成果を記す。(1)イオンビ-ムスパッタ法や電子ビ-ム蒸着法で蒸着した膜厚50270Aの金薄膜について放射光を用いた軟X線反射率のデ-タから光学定数を決定し、それが膜厚や蒸着法に依存することを明らかにした。(2)炭素保護付きの金やRh、Ru蒸着薄膜について光学定数を求め、保護膜無しの同じ試料の光学定数と良く一致することから、光学定数の解析モデルが妥当であることを確認した。(3)前年度に決定した光学定数を用いて、Mo/SiやRh/Si系多層膜反射型偏光子、検光子を設計・製作し、高工研PFBLー11Aの分光器出射光のうち100eV付近の光について偏光特性を測定し、偏光度が94%以上であることを明らかにした。この値は前置鏡の調整で影響を受け易いことも分かり、今後ビ-ムラインの光軸調整には偏光度も併せてモニタ-して行うこととした。(4)上記検光子を用いてレ-ザ-プラズマを光源とした軟X線反射率計の試料付近での偏光度を測定し、2.8%と見積られたことから同反射率計を使った測定の偏光に関する信頼性が向上した。本研究では,多層膜用の各種薄膜物質の光学定数や成膜基礎過程等の基盤的研究のうえに,各種軟X線用多層膜光学素子の開発を目指してきた.本年度の成果を次にまとめる.2.全光電子集率測定によって薄膜の軟X線光学定数の決定を試みた.同一の試料について(1)の反射率の入射角依存性による測定を同時に行うことにより,えられたデ-タが信頼性の高いものであることを示すことができた.(平成3年春期応用物理学会予稿集)
制限空間におけるアルコール分子のダイナミクス

1.中性子散乱測定:MCM-41メソ孔に毛管凝縮させたCD_3OHについて日本原子力研究所のtof型分光器AGNESを使用し中性子散乱測定を行った.メチル基の水素を重水素に置換することにより水酸基の水素原子の運動を主に観測できる.MCM-41メソ孔内のCD_3OHのスペクトルは,前年度に測定したCH_3OH(メチル基の水素の運動を主に観測している)と同様,バルクと比較して線幅が狭く,メソ孔内でメタノール分子は運動が抑制されることがわかった.メタノールと比較するためMCM-41メソ孔に毛管凝縮させたアセトニトリルについても中性子散乱実験を行った.その結果,メソ孔内でのアセトニトリル分子の運動性はバルクとあまり変わらなかった.これは水素結合性でないアセトニトリルの分子運動の協同性が水素結合性のメタノールよりも小さいことが原因だと考えられる.2.誘電率測定:前年度に作製した装置を用い,MCM-41メソ孔に毛管凝縮させたアセトニトリルの誘電率測定を行った.メタノール・エタノールでは誘電スペクトルはメソ孔表面付近およびメソ孔中心部の分子からの寄与に分離できたが,アセトニトリルでは分離できず,かなり幅広のピークが1つ観測された.これは,MCM-41メソ孔のアセトニトリル分子の運動が不均一であり,緩和時間に分布があることを意味している.本来メソ孔内の運動は表面場の影響を受けて不均一になりやすいと考えられる.メソ孔内のアルコール分子の運動性が均一性をある程度保持しているのはアルコール分子運動の協同性の高さによると考えられる.1.誘電率測定装置作製:10^1-10^6Hzの周波数範囲,10-350Kの温度範囲で複素誘電率を測定できる装置を新たに作製した.誘電率測定用のインピーダンスブリッジとしては安藤電気製のTR-10Cを使用する.冷媒としては液体ヘリウムを使用する.2.誘電率測定:MCM-41メソ孔に毛管凝縮させたメタノールの誘電率測定を行った.測定された誘電スペクトルはメソ孔表面付近およびメソ孔中心部のアルコール分子からの寄与に分離でき,それぞれの回転緩和時間が決定された.その結果,以下のことがわかった.(1)孔の径が小さくなるに従い分子運動が抑制される.(2)メソ孔表面付近の分子とメソ孔中心部の分子を比較すると,前者の方が運動が抑制される.(3)過去に行ったMCM-41メソ孔に毛管凝縮させたエタノールの測定結果と比較すると,高温ではメタノールの方が,低温ではエタノールの方がそれぞれ動きやすいという結果になった.これはメタノールの方が低温でより構造化(水素結合の発達など)することを示唆している.3.中性子散乱測定:MCM-41メソ孔に毛管凝縮させたメタノールについて日本原子力研究所のtof型分光器AGNESを使用し中性子散乱測定を行い,メタノール分子のダイナミクスを調べた.その結果,バルクに比べメソ孔中のメタノール分子は運動が抑制されることがわかった.スペクトルの半値幅に顕著な散乱角依存性が見られなかったため,中性子散乱で観測された運動はメタノール分子の回転運動だと考えられる.1.中性子散乱測定:MCM-41メソ孔に毛管凝縮させたCD_3OHについて日本原子力研究所のtof型分光器AGNESを使用し中性子散乱測定を行った.メチル基の水素を重水素に置換することにより水酸基の水素原子の運動を主に観測できる.MCM-41メソ孔内のCD_3OHのスペクトルは,前年度に測定したCH_3OH(メチル基の水素の運動を主に観測している)と同様,バルクと比較して線幅が狭く,メソ孔内でメタノール分子は運動が抑制されることがわかった.メタノールと比較するためMCM-41メソ孔に毛管凝縮させたアセトニトリルについても中性子散乱実験を行った.その結果,メソ孔内でのアセトニトリル分子の運動性はバルクとあまり変わらなかった.これは水素結合性でないアセトニトリルの分子運動の協同性が水素結合性のメタノールよりも小さいことが原因だと考えられる.2.誘電率測定:前年度に作製した装置を用い,MCM-41メソ孔に毛管凝縮させたアセトニトリルの誘電率測定を行った.メタノール・エタノールでは誘電スペクトルはメソ孔表面付近およびメソ孔中心部の分子からの寄与に分離できたが,アセトニトリルでは分離できず,かなり幅広のピークが1つ観測された.これは,MCM-41メソ孔のアセトニトリル分子の運動が不均一であり,緩和時間に分布があることを意味している.本来メソ孔内の運動は表面場の影響を受けて不均一になりやすいと考えられる.メソ孔内のアルコール分子の運動性が均一性をある程度保持しているのはアルコール分子運動の協同性の高さによると考えられる.
日本古代の交易と地域開発

ヤマト王権によるミヤケ設置や開発の様相を明らかにするため、播磨国揖保郡を対象として文献上から検討をするとともに、現地踏査をして地名や地形からも分析した。その結果、以下の内容を明らかにすることができた。播磨国揖保郡佐西には、法隆寺の荘園である鵤荘が置かれていた。この荘園について記録した嘉暦4年(1329)「法隆寺領播磨国鵤荘絵図」からは、ミヤケに関連する地名の存在が分かるとともに、『播磨国風土記』からは田部などミヤケ開発にあたった人々の動きもみてとれる。この荘園は推古朝に厩戸皇子が賜与された土地がもととなっており、ミヤケにまで遡らせることができる。すなわち、ミヤケから上宮王家の所領を経て、法隆寺領荘園となったことが分かる。そうした来歴に加えて、文献史料の分析や現地調査、条里の復元などを通して、この地には宇須伎津など複数の津が近在し、水上交通が発達していたことも明らかとなった。そうした津や水上交通の開発には、阿曇氏が関わっていた可能性が高く、彼らをはじめとする諸氏族を当地へ移住させることで、王権が開発を進めたことがうかがわれる。また、山陰地域や吉備などとの陸上交通も盛んであり、多くの人や物がこの地へともたらされていた。当地は山陰地域や内陸部と瀬戸内海とを結ぶ地としても大きな意味を持っており、水陸交通の結節点であった。そうした地に置かれたミヤケの役割には、水田経営の拠点や政治・軍事的拠点としてのみでなく、物資運送や交易の拠点としての意味ももっていたといえる。ヤマト王権がミヤケ設置にともない、水陸交通路や津などの開発も行っていたことを明らかにすることができた。これらの研究成果は、刊行予定の著書に含む論文として執筆した。当初の計画通り、播磨国揖保郡の開発に関する研究を行うことができた。今後も分析を続ける必要がある点が残りつつも、文献史料の分析と現地踏査の両方を実施することができ、順調に進展しているといえる。成果も論文として執筆することができたので、本年度の研究は一定の成果を出すことができたと考えている。また、研究計画書に記した以外にも、京の市や「店」についての研究を進展させることができ、その成果はこれまで行ってきた開発と交易に関わる研究と深く結びつくものであるため、やはり順調に成果を出すことができていると判断した。今後は伊予国の法隆寺庄倉や備前国の大安寺領荘園を対象として、検討を進める計画である。これまでの研究方法と同様に、まずは文献史料から寺院の荘園や庄倉の比定地や特徴を分析する。そのうえで、地名や地形、条里復元、文献史料などから、ヤマト王権の開発やミヤケの設置にまで遡らせることができるか否か検討する。さらには、当該地の水上交通や陸上交通のあり方を分析し、ミヤケ設置や王権の開発とどのような関係性があるのか、その開発に関わった氏族にはどのようなものがあるのか、考察する。これまでの研究成果と合わせて、ミヤケの諸機能の一つである物資運送・交易拠点としての役割にも注目していきたい。また、これまで実施できていない渡来系氏族による開発の考察も行うため、韓国出土木簡の検討も行いたい。さらに、研究計画に記した以外の市や津に関する研究も、引き続き行う予定である。平成29年度は、大和国の東大寺領である佐保院と村屋荘について、考察を進めた。佐保院は9世紀初頭に成立したとされるが、8世紀から正倉院文書に佐保から物品の交易進上がなされていることや、長屋王や藤原氏の邸宅が置かれたことから、奈良時代にはすでに官司や貴族との密接な関係性がうかがわれることについて検討し直した。また、村屋も奈良時代から造東大寺司との関係性があり、後に東大寺・大安寺の所領となっている。さらに、当該地域がヤマト王権の中心部であることや、王権のミヤケと深い関係がうかがわれることから、律令制導入以前から王権の経済的拠点であったと考察した。これらの寺領の検討から、律令国家やさらに遡ってヤマト王権の流通経済の拠点を見出すことが可能であり、従来の文献史料からだけでは分からなかった交易のあり方や交易拠点の開発・形成について、描き出すことができたと考えている。なお、今回の成果は論文として著書の中に含めるため、現在執筆中である。また、研究計画には書かなかったが、備後国深津郡の深津市や、鞆の浦の海上交通についても検討を進め、史料を集めるとともに、現地踏査を行った。深津市は備後国のみでなく、讃岐国など瀬戸内海沿岸の他地域からも交易者が訪れる市である。その所在地や交易の特性を考えることで、日本列島各地に存在する交易拠点の形成や発展について明らかにすることができ、ヤマト王権や律令国家の流通経済を描き出すことができるので、今回、新たに調査・検討対象として含めることとした。この研究の成果は、『帝京史学』第33号に「日本古代における交易圏の形成と展開」という論文として掲載された。また、古代の商人身分についても考察し、佐藤信編『史料・史跡と古代社会』に「律令国家と「商人」」という論文として掲載された。計画していた研究内容の考察は、史料の収集や論文の執筆など、おおむね順調に進展している。ただし、調べれば調べるほど疑問点が浮かび、すべてを理想通りに明らかにすることができない面もある。

また、計画以外の研究も同時進行しているため、思うようにすべての研究の成果が出せず、本来の研究計画の論文よりも先に、関連する他の研究が論文として掲載されてしまった。しかし、計画している論文の執筆もかなり進んでいるので、できる限り早く著書の一部に含むかたちで活字化したいと考えている。ヤマト王権によるミヤケ設置や開発の様相を明らかにするため、播磨国揖保郡を対象として文献上から検討をするとともに、現地踏査をして地名や地形からも分析した。その結果、以下の内容を明らかにすることができた。播磨国揖保郡佐西には、法隆寺の荘園である鵤荘が置かれていた。この荘園について記録した嘉暦4年(1329)「法隆寺領播磨国鵤荘絵図」からは、ミヤケに関連する地名の存在が分かるとともに、『播磨国風土記』からは田部などミヤケ開発にあたった人々の動きもみてとれる。この荘園は推古朝に厩戸皇子が賜与された土地がもととなっており、ミヤケにまで遡らせることができる。すなわち、ミヤケから上宮王家の所領を経て、法隆寺領荘園となったことが分かる。そうした来歴に加えて、文献史料の分析や現地調査、条里の復元などを通して、この地には宇須伎津など複数の津が近在し、水上交通が発達していたことも明らかとなった。そうした津や水上交通の開発には、阿曇氏が関わっていた可能性が高く、彼らをはじめとする諸氏族を当地へ移住させることで、王権が開発を進めたことがうかがわれる。また、山陰地域や吉備などとの陸上交通も盛んであり、多くの人や物がこの地へともたらされていた。当地は山陰地域や内陸部と瀬戸内海とを結ぶ地としても大きな意味を持っており、水陸交通の結節点であった。そうした地に置かれたミヤケの役割には、水田経営の拠点や政治・軍事的拠点としてのみでなく、物資運送や交易の拠点としての意味ももっていたといえる。ヤマト王権がミヤケ設置にともない、水陸交通路や津などの開発も行っていたことを明らかにすることができた。これらの研究成果は、刊行予定の著書に含む論文として執筆した。当初の計画通り、播磨国揖保郡の開発に関する研究を行うことができた。今後も分析を続ける必要がある点が残りつつも、文献史料の分析と現地踏査の両方を実施することができ、順調に進展しているといえる。成果も論文として執筆することができたので、本年度の研究は一定の成果を出すことができたと考えている。また、研究計画書に記した以外にも、京の市や「店」についての研究を進展させることができ、その成果はこれまで行ってきた開発と交易に関わる研究と深く結びつくものであるため、やはり順調に成果を出すことができていると判断した。今後は、兵庫県・愛媛県・岡山県において、寺院や王家の所領の故地を調査し、王権のミヤケに遡れる可能性を探っていく計画である。まず、文献史料からそれらの所領の所在地やその特徴などを追究する。そのうえで、実際に所領の故地に赴いて、地名や地形の調査をし、河川や港湾との位置関係から水上交通を考察するとともに、古代道路の位置から陸上交通との関係性も検討する。最終的に、王権が開発した交易拠点がその後も王家に継承されたり、寺院に施入されたりして、継続していった可能性を探る予定である。もし、奈良時代や平安時代に寺院や王家の所領であった場所が、それ以前にヤマト王権によって交易拠点として開発された場所であれば、王権を支えた経済的基盤がいかにして設けられ、どのように展開していったのか明らかにできる。
下垂体前葉に存在する脊髄性進行性筋萎縮症原因遺伝子の分子生物学的研究

下垂体で発現している遺伝子のクローニングの過程で発見した多発性遺伝性外骨腫症原因遺伝子産物について、当該研究期間で以下のような研究成果を得た.1.多発性遺伝性外骨腫症原因遺伝子のブタ下垂体cDNAについて、その全長をクローニングし、ヒトの遺伝子解析より報告されているアミノ酸配列と比較して90%以上の相同性をもつ事を明らかにした.2.この遺伝子の臓器別の発現をRT-PCRにより調べ、多くの組織で発現していることを確認した.3.未知であるこの遺伝子の機能を明らかにするために、酵母の発現系でのタンパク質-タンパク質間相互作用を利用した機能解析クローニングシステムを用いるために、多発性遺伝性外骨腫症原因遺伝子の全長を、GAL4のDNA結合ドメインに融合させる形で組み込んだ酵母発現ベクターを作成した.一方、GAL4の転写活性化ドメインに融合させる形で下垂体のcDNAライブラリーを構築した.4.前項のシステムによるクローニングを行い、2つの陽性クローンの取得に成功した.一部の塩基配列を解析したところ、DNAのデーターベ一スとのホモロジー検索では未知の遺伝子であった.5.多発性遺伝性外骨腫症原因遺伝子物の産生細胞をin situ hybridizationにより調べ、本遺伝子は、下垂体組織では生殖腺刺激ホルモンを産生する細胞に特異的に存在する事を明らかにした.下垂体で発現している遺伝子のクローニングの過程で発見した多発性遺伝性外骨腫症原因遺伝子産物について、当該研究期間で以下のような研究成果を得た.1.多発性遺伝性外骨腫症原因遺伝子のブタ下垂体cDNAについて、その全長をクローニングし、ヒトの遺伝子解析より報告されているアミノ酸配列と比較して90%以上の相同性をもつ事を明らかにした.2.この遺伝子の臓器別の発現をRT-PCRにより調べ、多くの組織で発現していることを確認した.3.未知であるこの遺伝子の機能を明らかにするために、酵母の発現系でのタンパク質-タンパク質間相互作用を利用した機能解析クローニングシステムを用いるために、多発性遺伝性外骨腫症原因遺伝子の全長を、GAL4のDNA結合ドメインに融合させる形で組み込んだ酵母発現ベクターを作成した.一方、GAL4の転写活性化ドメインに融合させる形で下垂体のcDNAライブラリーを構築した.4.前項のシステムによるクローニングを行い、2つの陽性クローンの取得に成功した.一部の塩基配列を解析したところ、DNAのデーターベ一スとのホモロジー検索では未知の遺伝子であった.5.多発性遺伝性外骨腫症原因遺伝子物の産生細胞をin situ hybridizationにより調べ、本遺伝子は、下垂体組織では生殖腺刺激ホルモンを産生する細胞に特異的に存在する事を明らかにした.
高原子番号材料に捕獲されたトリチウムのBIXS法による追跡

核融合炉プラズマ対向材料の候補として挙げられているWやMo等の高原子番号材料に対するトリチウムの捕獲及び拡散等の挙動を調べるために、トリチウム測定法としてβ線誘起X線計測法(BIXS法)を適用し、当該研究期間内で下記の研究成果を得た。(1)室温でのWに対するトリチウムの拡散挙動の追跡室温でトリチウムイオンを照射した試料を作成し,室温でのX線スペクトルの強度及び形状変化を追跡した。スペクトルのシミュレーション解析よりトリチウムの深さ分布が計算され,その経時変化より、室温におけるトリチウムの拡散係数が2.4x10^<-19>m^2/sと見積もられた。(2)照射トリチウムの熱的挙動照射試料を室温から700°Cまで段階的に昇温しながら残留トリチウム量及び分布の変化をBIXS法により追跡した。その結果、加熱温度の上昇と共にAr及びWの特性X線強度の減少割合が増加し、500°C程度の低温でも初期の約10%まで両者とも減少し、表面及び内部からのトリチウムの脱離が起こることが知られた。(3)トリチウムの拡散挙動挙動に対するHeの照射効果Heイオンが予め照射されたW試料にトリチウムイオンを照射した場合、照射直後でのX線強度はHe予照射が無い場合に比べて約5倍程度増大していた。即ち、He予照射によってトリチウムの保持量が増加することが知られた。このX線強度の室温での変化を約5ヶ月間追跡したが、殆ど変化せず、捕獲されたトリチウムが強く保持されおり、He照射の無い場合と大きく異なっていることが判明した。この試料を室温から段階的に昇温して加熱すると、表面トリチウム量は温度と共に減少したが、内部のトリチウム量は350°Cまで殆ど変化せず、その後の加熱で急激に減少した。即ち、照射トリチウムの一部がHe照射によって生成した欠陥サイトに捕獲されていたことを示している。なお、トラップエネルギーを評価したところ、約1.2eVと見積もられた。高原子番号材料(W及びMo等)は融点が高い,蒸気圧が低い,物理スパッタリングの閾値が高い及び熱伝導性が良い等の特長を有するために,核融合実験炉のプラズマ対向材料の候補材料として挙げられているが,これらの材料は炉内でもトリチウムプラズマ,中性トリチウム及びヘリウム等の照射に必然的に曝され,同時に熱サイクルも受ける。この様な照射や熱サイクル等の過酷な環境条件はトリチウムのリサイクリング及び安全閉じ込め等に対する材料特性に大きな影響を及ぼす可能性があり,特性変化を理解するためには照射環境下でのトリチウムと材料との相互作用に関する基礎的研究が必要不可欠である。この様な観点より,研究初年度となる本年度は下記の3項目について実施した。(1)トリチウムイオン照射装置の組み立て・既設の高濃度トリチウム供給-回収装置と接続した超高真空対応のトリチウムイオン照射装置を設計・製作した。(2)X線スペクトル解析用シミュレーションプログラムの改善・イオン照射されたW試料中のトリチウムによって誘起されたX線スペクトルを解析することにより,トリチウム分布を非破壊で評価するためのシミュレーションプログラムを作成した。(3)室温でのWに対するトリチウムの溶解・拡散挙動の追跡・室温でトリチウムイオンを照射した試料を作成し,室温でのX線スペクトル変化を追跡した。なお,X線スペクトルには2本の特性X線及び制動X線ピークが観測された。・X線スペクトルのシミュレーション解析よりトリチウムの深さ分布が計算され,その経時変化より、室温にけるトリチウムの拡散係戴が評価された。平成14年度は、前年度の成果に基づき下記の2項目について精力的に検討した。

(1)照射トリチウムの熱的挙動・トリチウムイオンを室温で照射した試料を作成し、これを室温から700°Cまで段階的に昇温しながら残留トリチウム量及び分布の変化をBIXS法により追跡した。その結果、加熱温度の上昇と共にAr及びWの特性X線強度の減少割合が増加し、500°Cでの加熱後では室温での強度の約10%程度まで両者とも減少した。これは主として加熱に伴うトリチウムの脱離によるものであることがシミュレーションによるスペクトル解析から示唆された。(2)トリチウムの溶解・拡散挙動挙動に対するHeの照射効果・所定量のHeイオンが予め照射されたW試料に室温でトリチウムイオンを照射した場合、照射直後でのX線強度はHe予照射が無い場合に比べて約5倍程度増大していた。即ち、He予照射によってトリチウムの保持量が増加することが知られた。・このX線強度の室温での変化を約5ヶ月間追跡したが、殆ど変化せず、捕獲されたトリチウムが強く保持されおり、He照射の無い場合と大きく異なっていることが判明した。・この試料を室温から段階的に昇温して加熱すると、Arの特性X線強度は見かけ上直線的に減少したが、WのX線強度は350°Cまで殆ど変化せず、その後の加熱で急激に減少した。即ち、He照射によって生成した欠陥サイトに照射トリチウムの一部が捕獲されていたことを示している。なお、この減少傾向からトリチウムのトラップエネルギーを評価したところ、約1.2eVと見積もられた。
ダウン症患者における歯周炎発症に関する包括的研究

(1)ダウン症患者の末梢血好中球機能:ダウン症患者の好中球走化能を走化因子としてFMLP,IL-8,C5aを用い評価した。その結果,ダウン症患者由来好中球は用いたいずれの走化因子に対しても濃度依存性に走化性を示した。また至適走化因子濃度における遊走細胞数は同年代の健常対照と同程度であり,機能低下はなかった。すなわち従来報告されているような好中球の走化能に機能低下はなかった。(2)in vitroにおける組織修復機能:ダウン症患者の体細胞は,健常者に比べ,より急激な速度で老化(replicative senescence)することが知られている。これは,細胞の老化マーカーであるテロメアの短縮速度が正常細胞に比べ速いことに起因する。また,静止期に達した細胞では増殖因子による刺激に対して細胞増殖に必須の転写因子であるc-fosの発現が低下することが知られている.そこで,ダウン症患者の体細胞モデルとして老年者由来細胞を用い,塩基性線維芽細胞増殖因子に対する走化能を若年者由来細胞と比較した。細胞には歯周組織の再構築に最も重要であるとされる歯根膜線維芽細胞を用いた。生体の老化に伴って,歯根膜線維芽細胞の遊走能が低下した。また,走化したすべての細包がc-fosを発現しているのに対し,遊走しない細胞では。c-fosを発現した細胞とそうでない細胞が混在していたことから,c-fosが細胞の遊走に関与すること,また老化細胞における走化活性の低下にc-fosの発現低下が深く関与することが示唆された。以上の結果から,ダウン症患者に見られる重度歯周炎の成因には,従来報告のある好中球の機能低下よりも,生体の急激な老化現象がもたらす歯根膜組織の修復能力の低下が関与する可能件が示された。ダウン症患者の歯周病の発症には,好中球機能の低下とりわけFMLPに対する走化能の低下が関与するとされる。歯周病患者および健常者末梢血中の好中球走化能を迅速かつ的確に測定・評価する方法として48穴マイクロケモタキシスチャンバーを用い,結果を画像取り込み装置を用いて解析する方法を確立した。その結果,FMLPに対しては10^<-7>Mが,C5aに対しては10^<-8>Mが,またIL-8に対しては100ng/mlが至適濃度であることを確認した。もし,ダウン症患者の好中球走化能の低下がFMLPに特異的であるとすれば,FMLPに対する細胞膜上の受容体の動態からさらにその機序を解析する必要がある。また,すべての走化因子に対して走化性が低下していれば細胞の運動性そのものに低下が疑われる。この結果は,ダウン症患者のみならず,好中球機能の低下が疑われる歯周病患者の診査・診断にも同検査が適用できる可能性を示している。また,ダウン症患者は細胞の老化マーカーとされるテロメア長の短縮速度が健常者に比べ速いとされている。すなわち,ダウン症は早期老化症の一つに数えられる。患者の歯根膜組織の再生能力を歯根膜細胞の分裂能,走化能の面から評価する方法として,培養系を用いた測定法を確立した。健常者の細胞を用いた場合,その最大分裂回数は若年者で20回程度,老年者で4-8回程度であった。この年齢依存的分裂能の低下がダウン症患者ではいち早くおこるものと推定される。また,走化能においては,老年者では化学走性よりもむしろ,細胞の運動性そのものが老化に伴って強く影響を受けることを明らかにした。

すなわち,生体の老化に伴って細胞の増殖運動性のいずれもが低下し,組織の修復能力を低下させることが明らかとなった。(1)ダウン症患者の末梢血好中球機能:ダウン症患者の好中球走化能を走化因子としてFMLP,IL-8,C5aを用い評価した。その結果,ダウン症患者由来好中球は用いたいずれの走化因子に対しても濃度依存性に走化性を示した。また至適走化因子濃度における遊走細胞数は同年代の健常対照と同程度であり,機能低下はなかった。すなわち従来報告されているような好中球の走化能に機能低下はなかった。(2)in vitroにおける組織修復機能:ダウン症患者の体細胞は,健常者に比ベ,より急激な速度で老化(replicative senescence)することが知られている。これは,細胞の老化マーカーであるテロメアの短縮速度が正常細胞に比べ速いことに起因する。また,静止期に達した細胞では増殖因子による刺激に対して細胞増殖に必須の転写因子であるc-fosの発現が低下することが知られている。そこで,ダウン症患者の体細胞モデルとして老年者由来細胞を用い,塩基性線維芽細胞増殖因子に対する走化能を若年者由来細胞と比較した。細胞には歯周組織の再構築に最も重要であるとされる歯根膜線維芽細胞を用いた。生体の老化に伴って,歯根膜線維芽細胞の遊走能が低下した。また,走化したすべての細胞がc-fosを発現しているのに対し,遊走しない細胞ではc-fosを発現した細胞とそうでない細胞が混在していたことから,c-fosが細胞の遊走に関与すること,また老化細胞における定化活性の低下にc-fosの発現低下が深く関与することが示唆された。以上の結果から,ダウン症患者に見られる重度歯周炎の成因には,従来報告のある好中球の機能低下よりも,生体の急激な老化現象がもたらす歯根膜組織の修復能力の低下が関与する可能性が示された。
液胞型ATP分解酵素阻害剤を用いた細胞機能の解析

細胞内オルガネラの酸性化は液胞型H^+輸送性ATP分解酵素(V-ATPase)が担っている重要な細胞機能の一つである。蛋白質の多様な細胞内転送の過程にオルガネラの酸性化が機能していることが知られている。細胞内転送におけるV-ATPaseの機能を解析する一手段として選択的な阻害剤の利用が考えられ、簡便なV-ATPase阻害剤の探索系を確立した。いくつかの阻害剤を単離し、その中で、de novoに合成されたウイルス糖蛋白質の細胞表層出現を最も顕著に抑制するフォリマイシンの作用について解析を進めてきた。フォリマイシン存在下にMan_8GlcNAc_2構造少糖鎖を有するウイルス糖蛋白質が蓄積する。Man_8GlcNAc_2→Man_5GlcNAc_2のプロセシングはマンノシダーゼIが司っているが、本酵素に対するフォリマイシンの阻害作用は認められず、また、pH58の間で本酵素の活性に殆ど差が認められない。これらの結果は、プロセシングが進行する場への転送が阻害された結果であることを支持する。フォリマイシン存在下にウイルス糖蛋白質が蓄積する部位は小麦胚レクチンに親和性を示さないが、コンカナバリンAに親和性を示すオルガネラの一部を占めることは既に報告した。フォリマイシン処理後にブレフェルジンAで処理すると、punctateな構造から小胞体様へ変化することから、フォリマイシン存在下でも小胞体からの転送は進行することが示唆された。小胞体からゴルジへの転送の律速過程であるウイルス糖蛋白質オリゴマー形成に対する作用は認められなかった。
日米の土地環境問題における土地所有者の責任と地方自治体の役割

本研究は、環境問題のなかでも、不動産をめぐる環境問題について、土地所有者が負うべき責任と地方自治体の土地利用規制権限のあり方、その地方自治体と国との役割分担を検討するものである。具体的には、土壌汚染問題や地方自治体の土地利用規制権限について、日米を比較検討し、また、わが国の土砂条例やごみ屋敷条例といった独自の条例を自治体ごとに比較検討することで、より環境にやさしいまちづくりのあり方を探究していきたい。
コレステロール生合成系中間代謝産物による新たな細胞制御機構の解明

この研究は、コレステロール生合成系の中間代謝産物であるファルネソールと同じイソプレノイド誘導体である海洋天然化合物、ステレッタマイドファミリーにおける生理活性作用を検討し、その構造活性相関を明らかにし、生体内でのイソプレノイド化合物の新たな機能を解明することを目的としている。また、これらの化合物から抗癌剤、抗高血圧剤、高脂血症薬のリード化合物を見出すことを目指している。2年間の研究期間に、ステレッタマイドAが電位依存性Caチャネル活性阻害作用とカルモジュリン阻害作用を持つのに対して、ファルネソールはCaチャネル阻害作用のみをもつことを明らかにした。ステレッタマイドAのCaチャネル阻害作用は、カルモジュリンを介した間接的抑制作用とファルネソール類似の直接作用によるものと考えられた。また、海綿にはステレッタマイドA、B、Cの他にステレッタディンA、ステレッタゾールA、B、Cなど多数の誘導体が含まれることが明らかになった。これらの構造活性相関に関する研究からステレッタマイドファミリーのカルモジュリン阻害作用発現にはアルカロイド部位の電荷数とイソプレノイド鎖の長さ、アルカロイド部位とイソプレノイド鎖の立体配置が重要であることが示唆された。一方、本研究はファルネソールが生体内でタンパク質のゲラニル化やファルネシル化などの修飾に重要な機能を担っていることに着目し、海洋天然物の中でこれらのタンパク質のゲラニル化やファルネシル化を抑制する化合物の探索をおこなった。ゲラニルトランスフェラーゼタイプI阻害剤としてコルティカティックアシッドD、Eならびにマサディンを見出した。また、メタロプロテアーゼ阻害剤としてアジェラディンAやオクタデナニルサルフェートを見出した。これらの化合物の発見は新たな抗癌剤、抗高血圧剤、高脂血症薬のリード化合物としての可能性を秘めている。コレステロールは動物細胞の膜構成成分であるだけでなく、胆汁酸、ステロイドホルモンの前駆物質となり、その生合成系は極めて重要である。さらに、その中間代謝産物のイソプレノイド化合物のなかで、ファルネシルピロリン酸が低分子量GTP結合蛋白質rasやrhoAをプレニル化することで活性化し、癌や細胞増殖に影響することや、ファルネソールがL型Caチャネルを抑制することなどが近年相次いで報告され、生体におけるイソプレノイド化合物の生理活性作用が注目され始めている。本研究では、海綿が産生するイソプレノイド化合物群ステレッタマイドファミリーと、生体内イソプレノイド化合物群の生理活性作用を、カルモジュリン、L型Caチャネル、蛋白質のプレニル化、およびコレステロール生合成系について検討し、その構造活性相関を明らかにすることを目的としている。そして、それらの成績をもとに、生体内でのイソプレノイド化合物の新たな機能を解明する。本年度の研究により、以下の知見が得られた。1)構造活性相関による検討から、イソプレノイド鎖はCaチャネルの阻害に重要であり、ステレッタマイドファミリーにおけるCaM阻害にはイソプレノイド鎖とアルカロイド部位の立体配置が重要であることが示唆された。2)血管の器官培養法を用いたウシ胎児血清誘発血管肥厚モデルにおける、ステレッタマイドA、ファルネソール、ビタミンEの効果について検討した。ウシ胎児血清処置により、血管は増殖性変化を引き起こし、その収縮能は顕著に低下した。この血管の収縮抑制作用に対して、ファルネソール、ステレッタマイドA、ビタミンEはいずれも回復効果を示し、その作用はビタミンEで最も強かった。しかし、血管肥厚に関しては、ビタミンEには肥厚抑制は認められず、ステレッタマイドAとファルネソールには有意な肥厚抑制が認められた。今後、これらの血管肥厚モデルに対する薬理作用機序についてさらに検討を加えていく。

この研究は、コレステロール生合成系の中間代謝産物であるファルネソールと同じイソプレノイド誘導体である海洋天然化合物、ステレッタマイドファミリーにおける生理活性作用を検討し、その構造活性相関を明らかにし、生体内でのイソプレノイド化合物の新たな機能を解明することを目的としている。また、これらの化合物から抗癌剤・抗高血圧剤、高脂血症薬のリード化合物を見出すことを目指している。2年間の研究期間に、ステレッタマイドAが電位依存性Caチャネル活性阻害作用とカルモジュリン阻害作用を持つのに対して、ファルネソールはCaチャネル阻害作用のみをもつことを明らかにした。ステレッタマイドAのCaチャネル阻害作用は、カルモジュリンを介した間接的抑制作用とファルネソール類似の直接作用によるものと考えられた。また、海綿にはステレッタマイドA、B、Cの他にステレッタディンA、ステレッタゾールA、B、Cなど多数の誘導体が含まれることが明らかになった。これらの構造活生相関に関する研究からステレッタマイドファミリーのカルモジュリン阻害作用発現にはアルカロイド部位の電荷数とイソプレノイド鎖の長さ、アルカロイド部位とイソプレノイド鎖の立体配置が重要であることが示唆された。一方、本研究はファルネソールが生体内でタンパク質のゲラニル化やファルネシル化などの修飾に重要な機能を担っていることに着目し、海洋天然物の中でこれらのタンパク質のゲラニル化やファルネシル化を抑制する化合物の探索をおこなった。ゲラニルトランスフェラーゼタイプI阻害剤としてコルティカティックアシッドD、Eならびにマサディンを見出した。また、メタロプロテアーゼ阻害剤としてアジェラディンAやオクタデナニルサルフェートを見出した。これらの化合物の発見は新たな抗癌剤、抗高血圧剤、高脂血症薬のリード化合物としての可能性を秘めている。