hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
精神分裂病モノアミン神経系の細胞分子レベルにおける組織化学-剖検脳を用いての研究

精神分裂病(統合失調症)での検討にさきだって正常者の検討を行ったところ、側坐核に芳香族アミノ酸脱炭酸酵素を持つがチロシン水酸化酵素やトリプトファン水酸化酵素を持たないD-ニューロンの集団が存在し、精神分裂病(統合失調症)では、これらのニューロンが減少していることが明らかとなった。また、海馬歯状回分子層内側1/3および中1/3に数種のレクチンに対して陽性反応を示す球状沈着物を検出し、精神分裂病(統合失調症)では、高齢者や変性痴呆者に比べて多く認められた。側坐核は、精神分裂病(統合失調症)との関連が指摘されている海馬・前部帯状回皮質・視床や情動との関連が強いと言われている扁桃体から興奮性アミノ酸作動性ニューロンの入力を受け、腹側被蓋野からは、5-HT2A受容体を介してセロトニンに制御されているドーパミン作動性ニューロンの入力を受けている。海馬歯状回分子層内側1/3では、CA4領域と中隔からの求心線維が顆粒細胞とシナプスを形成し、外側2/3では、嗅内皮質からの貫通線維とシナプスを形成するとされている。側坐核のD-ニューロンや海馬歯状回分子層のレクチン反応性球状沈着物が精神分裂病(統合失調症)の病態に関与している可能性が示唆される。今後は、更に検討部位を増やして精神分裂病(統合失調症)剖検脳の病理組織学的特徴を明らかにするとともに海馬歯状回分子層のレクチン反応性球状沈着物の本態を明らかにし、精神分裂病(統合失調症)の病態の解明を目指したい。精神分裂病でのモノアミン神経系の異常を明らかにするために、これまでに側坐核、黒質、前帯状回、上前頭回等におけるチロシン水酸化酵素ならびに芳香族Lアミノ酸脱炭酸酵素に対する抗体を用いて免疫組織学的にモノアミン神経系の正常状態におけるこれらの酵素の分布を明らかにしてきた。本年度は従来の知見に加えて、健常者の延髄でのチロシン水酸化酵素、芳香族Lアミノ酸脱炭酸酵素およびフェニルエタノラミン-N-メチルトランスフェラーゼの分布を調べるとともに、黒質におけるセロトニン2Aレセプターの分布を調べた。延髄のC1アドレナリン作働性領域では、チロシン水酸化酵素陽性のニューロンが最も多く、芳香族Lアミノ酸脱炭酸酵素はフェニルエタノラミン-N-メチルトランスフェラーゼよりも多く認められた。共焦点レーザー顕微鏡を用いた蛍光二重染色では、チロシン水酸化酵素陽性ニューロンでフェニルエタノラミン-N-メチルトランスフェラーゼを持つものと持たないものの両方が存在することが明らかとなった。このことからヒトの延髄のC1アドレナリン作働性領域では、カテコールアミン作働性でないニューロンが混在していることが明らかとなった。ヒトの腹側被蓋野および黒質でチロシン水酸化酵素とセロトニン2Aレセプターの分布を調べたところ、多くのニューロンで両者ともに陽性を示した。このことから中脳におけるドパミン作働性ニューロンは強くセロトニンの調整を受けていることが明らかになった。来年度は、精神分裂病患者剖検脳においてこれまでと同様の検索を行い、今までの知見をもとに健常者と精神分裂病患者との比較を行い両者の相違を明らかにする予定である。精神分裂病でのモノアミン神経系の異常を明らかにするために、これまでに免疫組織化学的に側坐核、黒質、前帯状回、上前頭回、延髄などにおけるチロシン水酸化酵素および芳香族Lアミノ酸脱炭酸酵素の正常対照群における分布を明らかにし、黒質におけるフェニルエタノーラミン-N-メチルトランスフェラーゼ、セロトニン2Aレセプターの分布を調べることによって中脳におけるドパミン作働性ニューロンが強くセロトニンの調整を受けていることを明らかにしてきた。

本年度は従来の知見に加えて、酵素や受容体の蛋白のみならず、健常者ならびに精神分裂病および疾患対照群として変性痴呆での糖鎖の分布をレクチン組織化学的に調べたところ、精神分裂病患者の海馬歯状回において、数種のレクチン(PNA、ConA、DBA、ECA、SBA、GSA-I-B4、UEA-I)に陽性反応を示す球状沈着物を多数検出した。これらは、コンドロイチン硫酸に対する抗体にも反応し、対照群では若年、高齢ともにわずかに検出されるに留まり、変性痴呆群(アルツハイマー型痴呆、タングルス型痴呆)および精神分裂病において著明に検出された。免疫電顕的に超微細構造を調べたところ、これらがライソゾームに存在することが明らかとなった。来年度は、精神分裂病患者剖検脳においてチロシン水酸化酵素および芳香族Lアミノ酸脱炭酸酵素の分布の検索を行い、今までの知見をもとに健常者と精神分裂病患者とを比較し両者の相違を明らかにするとともにレクチン陽性沈着物との関連を解明する予定である。精神分裂病でのモノアミン神経系の異常を明らかにするために、これまでに免疫組織化学的に側坐核、黒質、前帯状回、上前頭回、延髄などにおけるtyrosine hydroxylase(TH)および芳香族Lアミノ酸脱炭酸酵素(AADC)の正常対照群における分布を明らかにし、黒質におけるフェニルエタノーラミン-N-メチルトランスフェラーゼ、セロトニン2Aレセプターの分布を調べることによって中脳におけるドーパミン作働性ニューロンが強くセロトニンの調整を受けていることを明らかにし、また、精神分裂病患者の海馬歯状回においてライソゾームに数種のレクチンに反応する構造物を検出してきた。本年度は従来の知見に加えて、tetrahydrobiopterin(BH4)生合成経路の最終段階を触媒し、phenylalanine hydroxylase、TH、tryptophan hydroxylase、nitric oxide synthase(NOS)の補因子であるSepiapterin reductase(SPR)をcDNAから合成・精製し、抗体を作製し、その人脳における局在と活性を調べた。免疫組織化学的に大脳皮質の錐体細胞、少数の線条体ニューロン、視床下部や脳幹のモノアミン領域やオリーブ核においてSPRの免疫活性は証明され、免疫二重染色では黒質のドーパミン作働ニューロンに共存し、モノアミンやNOSニューロン領域にも存在していた。また、AADCが免疫組織学的に陽性であるが、THやTPHが陰性であるDニューロンの線条体における分布を死後経過時間が8時間以内である精神分裂病6例および対照群5例で調べ、精神分裂病において線条体のDニューロン数は、対照群比して少なく、特に側坐核で著明に減少していることを明らかにした。
癌末期患者のQOL向上のための援助方法における看護・医療職の認知度について

一般病院の医療・看護スタッフへの質問紙調査を元にターミナルケアについての聞き取り調査を行った。ほとんどのスタッフが特に癌末期患者へのケアが不十分だと回答していた。その理由としては、「対応しきれない」「専門スタッフ不足」が最も多く、また「過去告知したら大変だったから」と回答する意見もみられた。ある病院の医療・看護スタッフからは「満足できるターミナルケアがやれた」との回答が得られた。その理由として「在宅ターミナルケアをやれたから」であった。「終末期で可能な限り本人が満足できるように支援していく中で"在宅"というキーワードは欠かせない」ということであった。今後、本人の告知の有無に関係なく本人や家族が安心して在宅ケアが行えるような支援体制づくりが大切であるかが示唆された。看護スタッフからは、「医師のターミナルケアに関する関心度の低さとコミュニケーションの乏しさ」などが指摘された。医療スタッフからは「自分に告知後に患者と対応できるような価値観や理念、宗教観をもちえない」と回答が得られた。以上のような結果から在宅ケアを含めたチーム医療のネットワーク構築と卒前医学教育でのターミナルケアへの理念形成や態度やコミュニケーション教育が重要であることが示唆された。その結果から、医学5年生に対して、講義や緩和ケア病棟実習だけでなく模擬患者やロールプレイを使ったコミュニケーション学習と理念構築のための小グループ形式のエンカウンターグループなどを行った。その結果、ターミナルケアに対する不安軽減やコミュニケーション向上につながった。また患者に対して「癒し」の重要性に気づき、クリスマスキャロルコンサート等に医学・看護学生が主体的・自主的に参加するようになり、行動変容しえた。
がん診断のための陽電子放出核種標識単糖類の合成に関する研究

1【^(18)F】-2-デオキシ-2-フルオロ-D-ガラクトースについて(1)改良合成法私共で開発した新規肝機能診断薬剤である、陽電子放出核種の【^(18)F】(t1/2 110分)で標識した2-デオキシ-2-フルオロ-D-ガラクトースの合成法の改良については、種々検討した結果、新しい弗素化剤のアセチルハイポフルオライトを用いることで、合成収率をこれ迄の弗素ガスを直接使用する場合と較べ、約4倍迄改善することが出来た。なお【^(18)F】核種は、サイクロトロンを用いて、【^(20)Ne】(d,α)【^(18)F】の核反応を利用して製造し、【^(18)F】-標識アセチルハイポフルオライトを合成し、ガラクトースの2位の水酸基へ、【^(18)F】基を導入した。(2)医学利用本誘導体の臨床診断投与指針を作製し、急性毒性試験等を経て、学内審査を受け、臨床応用に着手した。陽電子コンピュータトモグラフィーを用いて、非侵襲的に体外計測を行い、その動態解析を行った。肝硬変及び肝がんの診断を当面の目標として、正常肝,肝硬変,原発性肝がん,転移性肝がん等について検討した。がん細胞が発生母組織の酵素パターンをある程度保持することを示すデータを得ることが出来た。詳細な作用機構等について目下検討中であり更に肝臓のみならず他の重要臓器のがん診断にも応用している。2 D-〔1-【^(11)C】〕-グルコースの新規迅速化学合成法について医学利用のため非常に注目されているD-グルコースの1位の炭素が陽電子放出核種の【^(11)C】(t1/2 20分)で構成している糖を、キリアニ法をモデルにジボランを利用した新規迅速化学合成法を完成させた。【^(11)C】核種は、サイクロトロンを用いて【^(14)N】(p,α)【^(11)C】の核反応を利用して製造し、【^(11)C】-シアンに変換し合成に用いた。放射化学的収率は10%であり、純度は95%以上であった。全合成時間は約1時間である。本化合物の実験動物の生体投与後の動態解析については、目下進行中である。
エストロゲンの骨髄造血調節作用に基づく閉経後骨粗鬆症の発症機構の解析

エストロゲンが欠乏すると骨吸収が亢進し骨量減少をきたす。卵巣摘出(OVX)マウスでは、骨吸収の亢進と共に骨髄造血が亢進し、未熟なBリンパ球が特異的に蓄積する。本研究では、骨髄Bリンパ球造血と骨代謝の関係の解明を目的とし、Bリンパ球と骨吸収性サイトカインの産生について解析した。また、Bリンパ球の初期分化を促すインターロイキン-7(IL-7)をマウスに投与して、正常卵巣機能のままでBリンパ球造血を亢進させ、骨代謝を解析し、OVXマウスの骨および骨髄造血の変動と比較した。OVXマウスの骨髄において蓄積する未熟なプレBリンパ球をマウス骨髄ストローマ細胞あるいは骨芽細胞と共培養したところ、骨吸収性サイトカインであるIL-6の産生が亢進した。RT-PCR法によるmRNA発現の解析より、このIL-6産生はBリンパ球ではなく、ストローマ細胞あるいは骨芽細胞により産生されること、Bリンパ球の接着がその産生を誘発していることが明らかとなった。また、マウスにIL-7を投与すると、骨髄においてB220弱陽性・μ鎖陰性のプレBリンパ球が増大し、OVXマウスに類似して骨髄有核細胞の48%がプレBリンパ球となった。OVXマウスでは著しい子宮萎縮が起こったが、IL-7投与マウスの子宮重量は正常だった。IL-7投与20日後の大腿骨X線像は遠位骨端海綿骨の顕著な減少を認め、14%の骨密度低下を示し、術後4週のOVXマウスと同等であった。さらに、IL-7の投与により破骨細胞の増加と骨吸収亢進を認めた。また、アンドロゲン欠乏の精巣摘出した雄性マウスでも、骨髄造血と骨吸収の亢進が発現した。Bリンパ球造血亢進による骨量減少は、性ホルモンの欠乏の場合に極めて類似していた。以上の結果より、性ホルモンの欠乏による骨代謝の変動は骨髄の造血環境と密接な関係を有し、エストロゲンやアストロゲンなど性ホルモンのレベルに依存した生殖器の挙動とは解離した作用機構が示唆された。閉経後骨粗鬆症のモデルマウスである卵巣摘出マウスを用いた検討より、エストロゲンが欠乏すると、骨吸収の促進と骨量減少に先立って骨髄造血の亢進が起こり、骨髄において未熟なBリンパ球が特異的に増加する。また、エストロゲン欠乏のみならず、雄性マウスにおけるアンドロゲン欠乏も骨吸収の促進と骨量減少を引き起こす。本年度は、エストロゲンによるBリンパ球の変動と骨吸収の関係を検討すると共に、エストロゲンとアンドロゲンの比較をした。(1)エストロゲンの造血調節作用と骨吸収の関係卵巣摘出マウスの骨髄で蓄積するプレB細胞に類似した形質を示すプレB細胞株(DW34)を骨髄間質細胞株(ST2)と共存培養するとDW34細胞はST2細胞に接着して増殖した。この培養上清中に骨吸収性サイトカインであるIL-6が検出され、RT-PCR法によるmRNA発現の解析より、DW34の接着で刺激されたST2細胞からIL-6が産生されることが明らかとなった。

一方、DW34細胞の細胞膜には膜結合性のIL-1とTNFαが存在しており、これらに対する中和抗体はST2細胞によるIL-6産生を抑制した。この知見は、エストロゲン欠乏によるプレB細胞の蓄積が骨吸収亢進の引き金となっていることを示唆している。(2)エストロゲンとアンドロゲンの関係精巣摘出により雄性マウスをアンドロゲン欠乏とすると、卵巣摘出の場合と同様に、骨髄において未熟なBリンパ球が特異的に増加し、骨吸収が亢進した。この造血亢進と骨量減少は微量のエストロゲン投与により完全に正常化したが、エストロゲンに変換されない活性型アンドロゲン(DHT)では2000倍以上の大量投与が必要であった。この雄性マウスにおけるエストロゲンの作用は雌性マウスの場合と異なり、男性生殖器は全く影響を受けなかった。この知見は、エストロゲンが雌雄を問わず、骨髄造血と骨代謝を調節していることを強く示唆している。エストロゲンが欠乏すると骨吸収が亢進し骨量減少をきたす。卵巣摘出(OVX)マウスでは骨吸収の亢進と共に、骨髄造血が亢進し、未熟なBリンパ球が特異的に蓄積する。本研究では、骨髄Bリンパ球造血と骨代謝の関係の解明を目的とし、Bリンパ球の初期分化を促すインターロイキン-7(IL-7)をマウスに投与して,正常卵巣機能のままでBリンパ球造血を亢進させ、骨代謝を解析し、OVXマウスの骨および骨髄造血の変動と比較した。8週齢雌性マウスにIL-7(1μg/day)あるいはvehicleを20日間皮下投与し、骨髄細胞を採取し、大腿骨の解析を行なった。マウスにIL-7を投与すると、骨髄においてB220弱陽性・μ鎖陰性のプレBリンパ球が増大し、OVXマウスに類似して骨髄有核細胞の48%がプレBリンパ球となった。OVXマウスでは著しい子宮萎縮が起こったが、IL-7投与マウスの子宮重量は正常だった。IL-7投与20日後の大腿骨をX線像で観察したところ、遠位骨端海綿骨の顕著な減少を認め、14%の骨密度低下を示し、術後4週のOVXマウスと同等であった。IL-7の投与により破骨細胞の増加と骨吸収亢進を認めた。海綿骨骨梁をμCTスキャンの3次元解析をすると、IL-7投与により骨梁の断絶と消失が認められ、骨吸収の亢進が認められた。IL-7投与マウスで認められた骨吸収の亢進と骨量減少は、OVXの場合に類似した骨髄Bリンパ球造血の亢進に起因することが示唆される。以上の結果より、エストロゲンのレベルに関係なく、骨髄の造血環境の変動によって骨代謝が影響されること、エストロゲン欠乏性骨量減少にBリンパ球造血亢進が密接に関連することが示唆された。
新たな治療戦略に向けた眼内増殖性疾患における硝子体細胞の機能解析

硝子体細胞の眼内増殖性疾患の病態における関与を調べるために、我々がこれまでに作成したブタ硝子体組織由来細胞、ヒト硝子体組織由来細胞と種々の細胞との共培養系を作成することにより検討した。硝子体細胞は血管内皮細胞やグリア細胞、樹状細胞の細胞応答に影響を与えることがわかり、眼内では硝子体細胞が病態に複雑に関与している可能性が示唆された。臨床検体を用いた研究では、液状化細胞診の技術を硝子体検体に応用を試みた。硝子体腔には樹状細胞を含めた種々の細胞が存在することや、少量の検体からは悪性リンパ腫や硝子体アミロイドーシスの診断が可能であり、液状化細胞診は硝子体検査に有用であった。眼内増殖性疾患の病態解明のために、主に硝子体組織に着目した検討を行った。1)網膜硝子体疾患における硝子体内のヒアルロナン濃度:種々の網膜硝子体疾患におけるヒアルロナンの関与を調べるため、硝子体手術で得られた検体のヒアルロナン測定を行った。検体中のヒアルロナン濃度は増殖生糖尿病網膜症、増殖生硝子体網膜症、裂孔原性網膜剥離、眼内炎、眼内異物、黄斑上膜、黄斑前膜なのど種々の疾患による差を認めなかった。手術所見における後部硝子体剥離の有無について調べると、後部硝子体剥離のある群ではない群に比べて有為にヒアルロナン濃度が低かった。今後、ヒアルロナン・ヒアルロニダーゼ関連の検討を計画している。2)硝子体採取法の検討:硝子体手術ではさまざまな機器・設定条件にて硝子体を切除・吸引する。これら機器の設定条件が検体のヒアルロナン濃度に影響するかどうかをブタ眼を用いて検討した。カットレートの違い、20・23・25ゲージによる違いについて検討したところ、得られる硝子体組織中のヒアルロナン濃度に明らかな違いを認めなかった。3)硝子体手術法の開発:硝子体手術のおける安全な検体採取をめざし、あたらしい眼内レンズ縫着手術法を開発した。鋭針を用いない眼内通糸を行うことが可能な器具を開発し、硝子体手術ポート部を強膜固定部位として使用することにより低侵襲な術式となった。術後成績より良好な視力と、出血などの合併症のリスクが軽減したことを示すことができた。眼内増殖性疾患の病態解明のため、以下の研究を行った。1)硝子体組織の検討前年度の研究で、硝子体中のヒアルロナン濃度に後部硝子体剥離の関与が考えられた。後部硝子体剥離にはヒアルロニダーゼの関与も考えられるため、実際の硝子体組織におけるヒアルロニダーゼ処理の変化を検討した。手術で得られた硝子体組織の炎症性サイトカイン濃度を、ヒアルロニダーゼ処理前後で比較したところ、測定濃度に明らかな変化が見られた。実際の病態ではヒアルロニダーゼによる修飾も検討に入れる必要があり今後の課題となった。2)硝子体手術法の開発:硝子体手術における安全な検体採取をめざし、前年度に開発した新しい眼内レンズ縫着手術をさらに改良した。通常の眼内レンズ縫着術では糸の結び目を眼内に埋没させるために強膜切開を加えるが、今回の改良では小切開硝子体手術におけるポートの創口部位に糸を埋没するように縫合法を改良した。このため、あたらな強膜切開を加える必要がなくなりより低侵襲な手術法が完成した。硝子体腔に存在する細胞は"hyalocytes"と呼ばれ、糖尿病網膜症を含めた網膜硝子体疾患への関与が考えられている。これまでの研究では我々が作成したブタ硝子体組織由来細胞、ヒト硝子体組織由来細胞において炎症性サイトカインによりヒアルロナン(ヒアルロン酸)の産生調節が認められ、硝子体細胞がヒアルロナン産生を介して細胞の分化・遊走・増殖を制御し、糖尿病網膜症の主な病態である血管新生へ関与している可能性が考えられる。硝子体細胞と血管内皮細胞を用いた共培養系では、IL-6やVEGFをはじめとする種々の炎症性サイトカインによる血管内皮細胞の細胞増殖が硝子体細胞の共培養で影響されており、硝子体細胞が血管内皮細胞の機能制御に関与していることも考えられた。硝子体手術から得られる少量の硝子体検体の病理学的検査により、増殖糖尿病網膜症の硝子体腔内には樹状細胞が存在してた。樹状細胞は免疫応答を担う細胞であり、病態への関与の可能性が考えらた。樹状細胞と硝子体細胞の共培養系や、グリア細胞と硝子体細胞の共培養系でも硝子体細胞が樹状細胞やグリア細胞に影響を与えていることが観察された。このように硝子体腔内では種々の細胞とヒアルロナンなど細胞外基質が共存する複雑制御系が細胞間同士を通じて病態形成に関与する可能性が考えられた。

臨床検体を用いた研究では、液状化細胞診の技術を硝子体検体に応用を試みた。硝子体腔には樹状細胞を含めた種々の細胞が存在することや、少量の検体からは悪性リンパ腫や硝子体アミロイドーシスの診断が可能であり、液状化細胞診は硝子体検査に有用であった。硝子体検体は血液などと違って採取するためには外科的技術も必要とする。臨床検体の基礎的研究の制度を高めるためには手術技術、検査法の確立が重要で本研究ではこれらの点を重視した研究成果を得ることができた。眼科学硝子体手術で得られる硝子体検体、眼内組織をさまざまな臨床病態の情報と共に蓄積し、手術のサイトカインーヒアルロナン関連について検討する。サイトカインについては特にVEGFについて着目して解析を行う。ヒアルロナンレセプターであるCD44にも着目し、主に眼内増殖組織における発現の検討を計画している。硝子体検体は血液などと違って、手術で採取するのが容易でない。手術加療も兼ねているために採取法を標準化することは不可能であるが、本研究では硝子体手術による硝子体組織の採取について、豚眼を用いた検討により種々の条件で大きな差がないことが確認できた。これらの成果は今後ヒト検体の解析に生かすことができる。また、臨床的アプローチからも安全な硝子体生検にむけた結果として新しい低侵襲な手術法を開発することに成功した。26年度に購入予定であった物品の発注がキャンセルとなったため。硝子体手術で得られる硝子体検体をさまざまな臨床病態の情報とともに蓄積し、種々のサイトカインーヒアルロナン関連について検討する。また硝子体検体におけるヒアルロナン・ヒアルロニダーゼ関連の検討を計画している。購入予定であった物品は27年度に購入する。25年度に購入予定であった物品の発注がキャンセルとなったため。購入予定であった物品は26年度に購入する。
未利用海産藻類に含まれる抗原性糖鎖の細胞性免疫活性とその利用

本研究課題では、未利用海産藻類糖タンパク質に結合するアスパラギン結合型糖鎖の化学構造を明らかにするとともに、免疫活性等の生理活性についての解析を行った。まず、褐藻類、緑藻類および紅藻類をミキサーで破砕後、ペプシン消化を行い、その消化物からゲルろ過とイオン交換により糖ペプチドを調製した。糖鎖をヒドラジン分解によりペプチドから遊離させ、還元末端を蛍光標識した後に高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって各々の化学構造を決定した。その結果、未利用海藻からは動植物に普遍的に存在するハイマンノース型糖鎖が多量に見出されたものの、陸生植物に特徴的なキシロース・フコース含有の糖鎖の存在は認められなかった。その一方、動植物由来の糖タンパク質糖鎖に対して作用する糖質分解酵素群に抵抗性を示す糖鎖の存在が示唆された。更に、ホンダワラから調製した糖ペプチド画分がヒト単球を活性化することが認められた。本研究課題では、未利用海産藻類に含まれる糖タンパク質あるいは糖脂質に結合する糖鎖の細胞免疫活性と抗アレルギー性について以下の点を明らかにすることを目的とする。(1)海産性藻類に発現される糖タンパク質・糖脂質糖鎖の構造特性、(2)海藻オリゴ糖鎖が有する抗原性、(3)海藻糖タンパク質に結合する抗原性糖鎖のヒト細胞性免疫に及ぼす生理機能(T-細胞の分化・生育、サイトカイン分泌促進)、(4)抗原性糖鎖の細胞性免疫調節活性(サイトカイン分泌促進・抑制活性)を利用したアレルギー疾患(花粉症)治療薬(糖鎖薬剤)開発の可能性。以上の解析結果から、未利用海産藻類に含まれる糖タンパク質・糖脂質に結合するオリゴ糖鎖の機能性食品あるいは医療素材開発の基礎が確立されるものと思われる。(1)海産藻類に発現される糖タンパク質糖鎖、糖脂質糖鎖の構造特性、(2)海藻オリゴ糖鎖が有する抗原性、(3)海藻糖タンパク質に結合する抗原性糖鎖のヒト細胞性免疫に及ぼす生理機能(T-細胞の分化・生育、サイトカイン分泌促進)、(4)抗原性糖鎖の細胞性免疫調節活性(サイトカイン分泌促進・抑制活性)を利用したアレルギー疾患(花粉症)治療薬(糖鎖薬剤)開発の可能性。これらの解析結果から、未利用海産藻類に含まれる糖タンパク質・糖脂質に結合するオリゴ糖鎖の機能性食品あるいは医療素材開発の基礎を確立することを目的としている。11成19年度(研究初年度)には、主に瀬戸内海産海藻試料について、熱湯抽出物の凍結乾燥標品をアグチナーゼ処理した後、糖ペプチドをDowex 50x2樹脂により部分精製した。オリゴ糖鎖をヒドラジン分解により遊離させた後、光標識糖鎖を調製し、HPLCによる糖鎖構造解析を行った。これまでの予備的な分析の結果、褐藻類:ホンダワラ、緑藻類:アナアオサおよびヒトエグサ、紅藻類:フクロフノリについては、構造解析に必要とされる糖タンパク質糖鎖が比較的効率よく調製できることが分かった。以上の解析結果から、未利用海産藻類に含まれる糖タンパク質・糖脂質に結合するオリゴ糖鎖の機能性食品あるいは医療素材開発の基礎が確立されるものと考える。本年度は、瀬戸内海産海藻試料を用い,熱湯抽出物の凍結乾燥標品をアクチナーゼ処理した後、糖ペプチドをDowex50×2樹脂により部分精製し糖鎖構造解析を行った。褐藻類:ホンダワラ、緑藻類:アナアオサ由来の糖ペプチドについては、糖ペプチドをヒドラジン分解後,2-アミノピリジンにより蛍光標識糖鎖を調製した。2種カラムによるHPLCにより糖鎖を精製後,質量分析,酵素消化法により化学構造を解析した。

その結果,アオサからはN-グリカンが殆ど検出されなかったが,ホンダワラからはハイマンノース型N-グリカンが多量に得られた。特に高分子サイズ(Man9-7GlcNAc2)構造の占める割合が多く,いずれの糖鎖もManα1-6(Manα1-3)Manα1-6(Manα1-3)Manβ1-4GlcNAc β1-4GlcNAc構造を骨格とする構造であった。その一方で,α-マンノシダーゼ消化に抵抗性を示すオリゴ糖鎖が蛍光標識糖鎖の50%程度を占めることが明らかとなり,海藻に特異的な複合型糖鎖の存在が示唆された。本研究は、以下の14を明らかにすることにより、未利用海産藻類に含まれる糖タンパク質・糖脂質に結合するオリゴ糖鎖の機能性食品あるいは医療素材としての開発の基盤を確立することを目的としている。1、海産藻類に発現される糖タンパク質・糖脂質糖鎖の構造特性2、海藻オリゴ糖鎖が有する抗原性3、海藻糖タンパク質に結合する抗原性糖鎖のヒト細胞性免疫に及ぼす生理機能(T-細胞の分化・生育、サイトカイン分泌促進)4、抗原性糖鎖の細胞性免疫調節活性(サイトカイン分泌促進・抑制活性)を利用したアレルギー疾患(花粉症)治療薬(糖鎖薬剤)開発の可能性。平成19年および20年度は、緑藻類には糖タンパク質の存在量が少なく、褐藻類(ホンダワラ)には糖タンパク質が豊富に存在すること、そしてそれらに結合する糖鎖は、ハイマンノース型構造であることを明らかにした。これらハイマンノース型糖鎖の多くは、Man α1-2Manユニットを数個有する構造であり、マクロファージ活性化剤やエイズワクチン開発に向けたエピトープとしての利用価値の高いものであった。そこで平成21年度は、これら海藻糖タンパク質をアクチナーゼ処理した後、均一糖鎖構造を有する糖ペプチドを精製する方法を確立し、更には糖ペプチドと人工ポリマーをカップリングさせた糖鎖ポリマー合成法を検討した。その結果、糖ペプチド精製については、Dowex 50x2樹脂、Con Aアフィニティークロマト、順相HPLCを組み合わせた方法により、海藻から構造均一糖鎖を有する糖ペプチド数十ミリグラム量での供給が可能になった。また、γ-PGAに糖ペプチドを多価数結合させた糖鎖ポリマーの調製にも成功した。本研究課題は、未利用海産藻類に含まれる糖タンパク質あるいは糖脂質に結合する糖鎖の細胞免疫活性と抗アレルギー性について以下の点を明らかにすることを目的とする。(1)海産藻類に発現される糖タンパク質糖鎖・糖脂質糖鎖の構造特性、(2)海藻オリゴ糖鎖が有する抗原性、(3)海藻糖タンパク質に結合する抗原性糖鎖のヒト細胞性免疫に及ぼす生理機能(T-細胞の分化・生育、サイトカイン分泌促進)、(4)抗原性糖鎖の細胞性免疫調節活性(サイトカイン分泌促進・抑制活性)を利用したアレルギー疾患(花粉症)治療薬(糖鎖薬剤)開発の可能性。これらの解析結果から、未利用海産藻類に含まれる糖タンパク質・糖脂質に結合するオリゴ糖鎖の機能性食品あるいは医療素材開発の基礎を確立するものと考える。平成21年度までに、海藻糖タンパク質にはハイマンノース型糖鎖が多量に存在していることを明らかにするとともに、糖ペプチドの多量精製法を確立している。更に、γ-PGAに糖ペプチドを多価数結合させた人工糖鎖ポリマーの調製法を確立した。22年度には、これら海藻由来の糖ペプチド及び人工糖鎖ポリマーを用いて、細胞性免疫調節活性の検定を行った。
スピン偏極光電子分光法による遷移金属および稀土類金属化合物の電子状態の研究

光電子のスピン偏極度を解析するため,小型で簡便な低エネルギーMott型スピン偏極度検出器を製作し,その特性を調べた.入射電子のエネルギーを50eVから200eVまで,加速電圧を15kVから40kVまで変えて, 120°方向で散乱特性および装置による散乱非対称度を測定した.この検出器の散乱強度は入射エネルギーと共に増加し,加速電圧が減少するにつれて増加する.これは低エネルギーMott型検出器が, 100kV程度の高エネルギー電子に対して動作する型の検出器より有利であることを示すものである.40kV以下の加速電圧で,ターゲットをAl, Cu, Auに換えると,散乱強度はこの順番に大きくなり,原子番号の大きいAuがターゲット物質として適当であることを確認した. Auをターゲットとしたとき,この検出器の散乱効率は10^<-4>であった.さらに装置による散乱の非対称度は±3%以下であり,製作した検出器は十分実用に耐えるものであることがわかった.スピン偏極光電子分光法を適用する物質として,まずYb_xLu_<1-x>B_<12>(X=1, 3/4, 1/2, 1/4, 0)を選び,シンクロトロン放射を光源として,通常型光電子スペクトルを測定して解析した.実測した光電子スペクトルには, 4f^<14>と4f^<13>による構造が観測され,特に前者はフェルミ端近傍に出現する. Y_bの組成比が減少するとこの構造は急激に減少し, Ybの平均価数が+3に近づく.このことはYbの組成比の大きいところで, Y_b^<2+>とYb_b^<3+>の間に価数揺動が起っていることを示唆する.さらに実測スペクトルの計算機処理によって,スペクトルを試料の表面層からの寄与とバルクからの寄与に分離した.この結果,表面成分とバルク成分では平均価数が異っており, Y_b組成が大きいところで,前者が約2.4,後者が約2.7であることがわかった.今後スピン偏極度の測定を適用した解析を進めると共に,他の物質系へも研究を拡張する計画である.光電子のスピン偏極度を解析するため,小型で簡便な低エネルギーMott型スピン偏極度検出器を製作し,その特性を調べた.入射電子のエネルギーを50eVから200eVまで,加速電圧を15kVから40kVまで変えて, 120°方向で散乱特性および装置による散乱非対称度を測定した.この検出器の散乱強度は入射エネルギーと共に増加し,加速電圧が減少するにつれて増加する.これは低エネルギーMott型検出器が, 100kV程度の高エネルギー電子に対して動作する型の検出器より有利であることを示すものである.40kV以下の加速電圧で,ターゲットをAl, Cu, Auに換えると,散乱強度はこの順番に大きくなり,原子番号の大きいAuがターゲット物質として適当であることを確認した. Auをターゲットとしたとき,この検出器の散乱効率は10^<-4>であった.さらに装置による散乱の非対称度は±3%以下であり,製作した検出器は十分実用に耐えるものであることがわかった.スピン偏極光電子分光法を適用する物質として,まずYb_xLu_<1-x>B_<12>(X=1, 3/4, 1/2, 1/4, 0)を選び,シンクロトロン放射を光源として,通常型光電子スペクトルを測定して解析した.実測した光電子スペクトルには, 4f^<14>と4f^<13>による構造が観測され,特に前者はフェルミ端近傍に出現する. Y_bの組成比が減少するとこの構造は急激に減少し, Ybの平均価数が+3に近づく.このことはYbの組成比の大きいところで, Y_b^<2+>とYb_b^<3+>の間に価数揺動が起っていることを示唆する.さらに実測スペクトルの計算機処理によって,スペクトルを試料の表面層からの寄与とバルクからの寄与に分離した.この結果,表面成分とバルク成分では平均価数が異っており, Y_b組成が大きいところで,前者が約2.4,後者が約2.7であることがわかった.今後スピン偏極度の測定を適用した解析を進めると共に,他の物質系へも研究を拡張する計画である.シンクロトロン放射を光源として、40eV140eVの光子エネルギー領域で、稀土類化合物合金系Ybx【Lui_(-x)】【B_(12)】(X=1,3/4,1/2,1/4,0)の光電子スペクトルを測定した。実測した光電子スペクトルには、【YbB_(12)】に関して【4f^(14)】と【4f^(13)】【LuB_(12)】に関して【4f^(14)】に起因する構造がそれぞれ観測された。特に【YbB_(12)】の【4f^(14)】構造はフェルミ端近傍に出現することがわかった。Ybの組成比が減少すると、この構造の強度は急激に減少し、Ybの平均の価数が+3に近づくことを示している。つまり、この合金系では、特にYbの組成比の大きいところで、【Yb^(2+)】と【Yb^(3+)】の間に価数揺動が起っている可能性が高い。このような事実は、磁気的測定電気的測定および格子定数の測定から予測されていることと定性的に一致する。

しかし光電子スペクトルには試料表面とバルクの両方の電子状態からの寄与が重っていることが予想され、実測した光電子スペクトルがそのままバルクだけの電子状態を反映しているとするのは危険である。これを確認するため、【YbB_(12)】の表面を酸素に露した試料について、スペクトルの変化を観測した。酸素の吸着量と共に、フェルミ端上に顕著なステップが現れてくるのが見られ、これがバルクの【4f^(14)】状態であることを予想させる。このことは価数揺動現象にとって本質的に重要なことであり、現在さらに解析中である。今後、表面とバルクの電子状態に起因するスペクトル構造を、計算機処理によって分離する作業を進めていきたい。また表面には表面特有の電子スピンの配向の緩和現象が期待されるので、スピン偏極スペクトルから表面層とバルクとの寄与を実験的に分離できるものと思われる。さらに4f-4d遷移が起る180eV付近の光子エネギー領域で光電子スペクトルを測定し、そこで観測されると期待される共鳴光電子放出から、フェルミ端に対するYb4f準位のエネルギー位置を同定したい。
半導体レーザ増幅器中の4光波混合とその応用に関する研究

本研究は当初国際学術研究一共同研究として始まり、制度の変更により基盤研究(B)(2)として行われたものである。河口が8回スイス連邦工科大学を、G. Guekosが2回山形大を訪問し、共同研究を行った。又、川添が平11.8.111.10.4の間スイス連邦工科大に滞在し、半導体光増幅器を共同で作製し、L.. Occhiが平12.7.1412.9.17の間山形大に滞在し、半導体光増幅器の光非線形効果について共同研究を行った。研究成果は以下のとおりである。(1)利得幅を拡大したMQW構造SOAにフェムト秒光パルスを入力し、利得飽和特性を評価した。その結果、利得飽和の波長依存性は小さいが、わずかに長波長ほど飽和出力が大きいことがわかった。又、直交偏光ポンプ・プローブ法を用いて、SOAの光学利得のダイナミックスを測定し、数100fsの高速応答が得られることが分かった。(2)半導体光増幅器中のサブピコ秒光パルス間の4光波混合特性について理論的に検討した。多重分離(DEMUX)の最高速度は主に半導体光増幅器の利得帯域幅で決まっていること、パターン効果は実用上問題にならないことがわかった。又、時分割多重信号の周波数多重信号への変換に有用であることがわかった。さらに、4光波混合で発生した信号光の持つ位相共役特性について検討した。(3)半導体光増幅器中を伝搬したサプピコ秒光パルスの波形を、相互相関法を用いて約100fsの分解能で測定した。又、半導体光増幅器を伝搬したサブピコ秒光パルスを差分ビーム伝搬法を用いて解析し、相互相関波形、スペクトルともに実験結果に近い傾向を得た。(4)ハイブリッドモード同期半導体レーザで発生した光パルスを、1.3μmで零分散となるファイバを用いて圧縮し、自己相関パルス幅で450fsの極短光パルスを実現した。河口が平11・7・238・6と平11・9・2510・8の2回スイス連邦工科大学に、G.Guekosが平11・9・49・10の間山形大に滞在し共同研究を行った。又、川添が平11・8・110・4の間スイス連邦工科大に滞在し、半導体レーザ増幅器を共同で作製した。又、半導体レーザ増幅器中の4光波混合、相互相関法による波形測定および超短光パルス発生に関する研究を行い、以下の点について成果を得た。(1)半導体レーザ増幅器中の4光波混合半導体レーザ増幅器を光非線形媒質として用い、サブピコ秒光パルス間の4光波混合特性について理論的・実験的に検討した。特に多重分離(DEMUX)や位相共役への応用を目的として、4光波混合の効率、ON/OFF比およびパターン効果などについて解析した。その結果、DEMUXの最高速度は主に半導体レーザ増幅器の利得帯域幅で決まっていること、比較的強いゲート光を用いれば、パターン効果は実用上問題にならないことがわかった。(2)相互相関法による波形測定広い波長幅をもつ超短光パルスから狭帯域フィルタにより切り出したサブピコ秒光パルスは、光通信で広く用いられているが、フィルタリングによるパルス形状の変化については詳しく議論されてこなかった。90fsの光パルスとの相互相関をとることによりパルス波形を精密に測定し、その結果とフィルタ構造より求めた計算結果がよく一致することを示した。

(3)モード同期半導体レーザによる超短光パルス発生ハイブリッドモード同期半導体レーザで発生した短光パルスは周波数的にチャープしている。このチャープを光ファイバの分散で補償し、光パルスを圧縮し260fsの極短光パルスを発生した。河口が平12・6・9と平12・9・8の2回スイス連邦工科大学を訪問し、共同研究に関する打合せを行った。又、G.Guekosの研究グループからL.Occhiが平12・7・149・17の間山形大に滞在し、半導体光増幅器の光非線形効果について共同研究を行った。又、半導体光増幅器中の4光波混合、および相互相関法による波形測定に関する研究を行い、以下の点について成果を得た。(1)半導体光増幅器中の4光波混合のDEMUXへの応用半導体光増幅器を光非線形媒質として用い、サブピコ秒光パルス間の4光波混合特性について理論的に検討した。特に多重分離(DEMUX)への応用を目的として、4光波混合の効率、ON/OFF比およびパターン効果などについて解析した。その結果、DEMUXの最高速度は主に半導体光増幅器の利得帯域幅で決まっていること、パターン効果は実用上問題にならないことがわかった。又、時分割多重(TDM)信号の周波数多重(FDM)信号への変換に極めて有用であることがわかった。(2)半導体光増幅器中の4光波混合の位相共役特性4光波混合で発生した信号光の持つ位相共役特性について検討した。特に、短光パルスの場合に顕著になる、自己位相変調効果などが位相共役特性にどのように影響するかを明らかにした。チャープしたパルス幅2.2psのプローブ光を用いた場合、パルス幅3ps以上のポンプ光を用いることにより良好な位相共役特性が得られることをがわかった。(3)相互相関法による半導体光増幅器中の極短光パルス伝搬半導体光増幅器中を伝搬したサブピコ秒光パルスの波形を、相互相関法を用いて約100fsの分解能で測定した。半導体光増幅器への入力光パルスには約100fsの短光パルスから狭帯域フィルタにより切り出したサブピコ秒光パルスを用いており、この波形を精密に測定し、フィルタの構造から計算した光パルス波形と良い一致を得た。更に、半導体光増幅器を伝搬したサブピコ秒光パルスを差分ビーム伝搬法を用いて解析し、相互相関波形、スペクトルともに実験結果に近い傾向を得た。河口が平13.4.9、平13.5.28、平13.10.56、平13.11.26の4回スイス連邦工科大学を訪問し、共同研究に関する打合せを行った。又、G.Guekosが平13.9.37の間山形大に滞在し、半導体光増幅器(SOA)の光非線形効果について共同研究を行った。又、SOA中の4光波混合、および極短光パルスの発生に関する研究を行い、以下の点について成果を得た。1.SOAのフェムト秒光パルスに対する利得飽和特性利得幅を拡大したMQW構造SOAにフェムト秒光パルスを入力し、利得飽和特性を評価した。その結果、利得飽和の波長依存性は小さいが、わずかに長波長ほど飽和出力が大きいことがわかった。又、直交偏光ポンプ・プローブ法を用いて、SOAの光学利得のダイナミックスを測定し、数100fsの高速応答が得られることが分かった。さらに、同一の偏光でも測定できるように、ヘテロダインポンプ・プローブ法を実現した。2.SOA中の4光波混合のDEMUXへの応用SOAを光非線形媒質として用い、サブピコ秒光パルス間の4光波混合特性について理論的に検討した。特に多チャンネルの信号が波長の異なる出力として同時にとり出せる多重分離(DEMUX)への応用を目的として解析した。
沿岸環境変動と低次生物生産過程におけるアミノ酸の動態に関する研究

瀬戸内海の低次生物生産過程におけるアミノ酸の動態を明らかにするために、本年度は生物生産過程の各要素、即ち動・植物プランクトン、海水中の懸濁物、海中沈降物及び動物プランクトンの糞粒を採取し、それらのアミノ酸組成の定性的ならびに定量的調査を行なった。合計12回のセディメントトラップ実験により捕促された沈降粒子中のアミノ酸濃度は、37.0±9.6mg/gで、アミノ酸の鉛直流束は326±77mg/【m^2】/dであった。また沈降粒子中のアミノ酸濃度とアミノ酸の鉛直流束の間には、高い正の相関関係がみられた。懸濁物中のアミノ酸濃度は、全層の平均で381±116μg/lであり、0-10mまでは382-398μg/lの狭い範囲にあったが、15m層では307±47μg/lであり、10m以浅の80%以下の値であった。さらに懸濁物重量当りのアミノ酸濃度は、0-10mでは平均値が60-70mg/gであるのに対し、15m層では34mg/gと浅層の半分程度であった。このことから海底泥直上に浮遊している懸濁物は、上層に存在する懸濁物とは異なる性格を有していることが予想される。瀬戸内海に出現する代表的な11種の動物プランクトンのアミノ酸組成を明らかにした。そのうちカイアシ類8種のアミノ酸組成は互いによく類似しており、またそれらの鶏卵蛋白に対する必須アミノ酸指数(EAAI)は平均すると約80となり、よくバランスしていると言える。アキアミAcetes japonicusやマントヤムシSagitta crassaとカイアシ類のAcartia erythraea,A.clausi,Pseudodiaptomus marinus,Calanus sinicus,Sinocalanus tenellus,Calanopiathompsoni,Centropages yamadai,Paracalanus parvusの組成を比較すると、A.japonicusとS.crassaではメチオニンが高濃度で存在しており、カイアシ類ではグリシンが多量に存在することが特徴的であった。これらのアミノ酸組成の違いは食性の違いを反映していることによるのかもしれない。
ナノスケール遷移金属共役分子の創生と新反応性の開拓

複数の金属中心を集積化した多核金属錯体は、(i)特異な構造形成、(ii)多中心による反応性、(iii)複数金属の相互作用による単核錯体にはない酸化還元挙動など様々な点から興味が持たれている。また、これらの多核金属錯体では金属が配位子として働いているので、これまで配位子として組み込まれることがなかった遷移金属を配位子の組成として積極的に組み込むことにより、全く新しい配位子の化学が可能である。われわれは、直線状に配列した金属間結合をもつ多核錯体の合成研究を通じて、遷移金属を中央に含む3座配位子として「meridional3座配位子」と「facial3座配位子」を合成してきた。O,N,P架橋三座配位子6-diphenylphosphino-2-pyridonate(=pyphos)を用いて、モリブデン二核錯体Mo_2(pyphos)_4(1)を合成し、その両方のアキシアル位に2価の10族金属のパラジウムを導入することにより四核錯体Mo_2Pd^0_2(pyphos)_4(2)を合成した。錯体2は、meridional配位子ユニットを持っている。錯体2とジアリールジスルフィドとの反応は、速やかに進行し、S-S結合が開裂し末端パラジウムに酸化的に1,4-付加したPd(I)の四核錯体3が高収率で得られた。錯体2のMo_2は二つのPd(0)のスペーサーとなっている。二核モリブデン錯体1の両端にd^8の1価のロジウムおよびイリジウム錯体(4)を反応させることにより新規Mo^<II>_2M^I_2(pyphos)_4(M=Rh,Ir)四核錯体4を合成した。次に、錯体4をフェロセニウムカチオンで酸化することによりモリブデン-金属間に新たな金属-金属結合をもつ金属間3重結合を含む直線状四核錯体5の合成を行った。次に、錯体4とRXの反応を行ったところ、RXが選択的に1,4-付加した錯体6が得られた。一方のロジウムおよびイリジウムがRXと反応すると同時に、他方の金属が塩素イオンと反応し、四核錯体が生成する機構を考えている。この反応を用いた多核化を検討している。複数の遷移金属を有する多核錯体は金属-金属間相互作用により単核錯体にはない物性を発現することが期待される。特に、一次元構造もつ多核錯体は特異な電気的特性を有することが知られており、高い関心を集めている。私は電子豊富な金属-金属間多重結合を有する直線状Pt-Mo-Mo-Pt四核及びRh-Mo-Mo三核錯体を合成し、これらの性質について検討を行った。(1)Mo2Pt2四核錯体の合成とその性質これまでにO, N, P架橋三座配位子6-diphenylpbosphino-2-pyridonate(=pyphos)で支持された直線状Pt0-Mo-Mo-Pt0四核錯体の合成がなされてきた。

すでに合成されていたMo2Pt2(pyphos)4(PPh3)2(1)に過剰量のホスフィンまたはホスファイトを反応させ、Mo2Pt2(pyphos)4(PR3)2(2)を得た。次に、錯体1の反応性を検討した。THF中、錯体1に過剰量のジアリールジスルフィドを反応させると、末端の白金が1価の四核錯体Mo2Pt2(pyphos)4(SAr)2(3)を得ることができた。錯体1に対するジアリールジスルフィドの酸化的付加反応は平衡反応であり、ラジカル機構を含む反応機構で進行する。(2)RhMo2三核錯体の反応件の検討pyphos配位子によって支持されたMo-Mo間四重結合を有するlinear型及び、bent型Rh-Mo2三核錯体(linear-4,bent-4)はM-Mo2-M型四核錯体と異なり、金属-金属間多重結合を有するモリブデンが反応中心となりえ、反応性及び電気的性質が四核錯体と異なることが考えられる。今回、この三核錯体4の電気化学測定を行い、その性質を検討した。また、錯体4を一電子酸化する事に成功した。二核モリブデン錯体Mo_2(pyphos)_4(1)(pyphos=6-diphenylphosphinopyridonate)の両端にd^8の1価のロジウムおよびイリジウム錯体を反応させることにより新規Mo^<II>_2M^I_2(M=Rh, Ir)四核錯体2を合成した。次に、錯体2をフェロセニウムカチオンを用いて一電子酸化することによりモリブデン-金属間に新たな金属-金属結合をもつ金属間3重結合を含む直線状四核錯体3の合成を行った。錯体3は、4つの金属がすべて金属間に結合を持つナノサイズの直線状分子素子である。さらに、錯体3とRXの反応を行い、RXが選択的に1,4-付加した錯体4が得られることを見いだした。RXを系統的に変えることにより、直線状に配列したナノワイヤーの合成を検討している段階である。2.金属-金属結合への挿入反応による多核金属錯体の合成金属-金属結合に金属を挿入させる反応を確立することが出来れば、より自在な直線状多核錯体の合成が可能になる。そこで、直性状3核パラジウム錯体(5)と環状の3核パラジウム錯体(6)の反応を行った。その結果、環状3核が挿入したと考えられる錯体(7)が得られた。錯体7のX線構造解析により、テトラヘドラルな4核骨格を持つ6核錯体であることを見いだした。金属-金属結合を持つより長い錯体への金属の挿入反応について、現在検討中である。3.2核錯体の集積化による金属ナノワイヤーの構築金属-金属結合を持つ2核錯体を集積化させることにより、1次元に配列させる研究を行っている。Mo_2(OCOCF_3)_4(8)にPd_2Cl_2(XylNC)_4(9)を溶液に溶かし、結晶化させることにより、塩素で架橋した直線状分子(10)が得られた。塩素の孤立電子対でモリブデンに配位した構造を取っていることがわかった。錯体8を用いて、多様な金属集積体を合成している段階である。複数の金属中心を集積化した多核金属錯体は、(i)特異な構造形成、(ii)多中心による反応性、(iii)複数金属の相互作用による単核錯体にはない酸化還元挙動など様々な点から興味が持たれている。また、これらの多核金属錯体では金属が配位子として働いているので、これまで配位子として組み込まれることがなかった遷移金属を配位子の組成として積極的に組み込むことにより、全く新しい配位子の化学が可能である。われわれは、直線状に配列した金属間結合をもつ多核錯体の合成研究を通じて、遷移金属を中央に含む3座配位子として「meridional3座配位子」と「facial3座配位子」を合成してきた。O,N,P架橋三座配位子6-diphenylphosphino-
腫瘍の悪性化に関与する血管新生シグナルの作用機構の解明と新規治療法の開発

癌細胞の増殖・転移能の獲得といった悪性化のメカニズムは、癌細胞そのものの特性だけではなく、癌細胞を取り巻く微小環境からの影響も受けている。特に固形腫瘍では、増大する腫瘍内部は低酸素に晒され、その刺激が腫瘍の血管新生を来たし、免疫細胞、線維芽細胞、血管内皮細胞など様々な機能を持つ多様な細胞が動員され、相互に関係しながら癌細胞は生体内に存在している。BMP4は生物の発生初期の形態形成に関わる重要な因子であるが、腫瘍の血管新生抑制にも関わる分子であり、BMP4が固形腫瘍の腫瘍血管新生を阻害して腫瘍の増殖を抑制することを報告した(R.Tsuchida et al. Oncogene, 2014)。さらにBMP4は新生血管にのみ親和性が高く、周囲の既存の血管についての副作用はほとんど認められないことも同時に報告した。様々な固形腫瘍の中で、特に神経芽細胞腫に関して著明な腫瘍抑制効果が認められたため、本研究では、成長期にある小児の固形腫瘍として頻度の多い神経芽細胞腫に焦点を当てた。平成30年度までに、ヒト神経芽細胞腫の細胞株を用い、in vitroでBMP4による腫瘍抑制効果を確認した。またマウスに移植したヒト神経芽細胞腫がBMP4の投与により、ほぼ完全に消失することの再現性を確認できた。BMP4を作用させた神経芽細胞腫の細胞株を用いてRNA発現の網羅的な解析を行い、その結果、増殖が抑制された細胞株において、神経芽腫細胞腫でしばしば増幅が認められるMYCN遺伝子のdown regulationが確認され、蛋白の発現低下も確認することができた。今後はBMP4によるMYCNの抑制を介した抗腫瘍メカニズムを明らかにし、神経芽細胞腫に対する安全性と有効性が確立された新規治療法になることを期待している。癌の治療では、正常細胞や正常臓器を傷害することなく癌細胞のみを駆逐し、生活の質(QOL)を下げずに予後を改善させることが望まれている。特に成長期にある小児癌治療では最も考慮されるべき重要項目の一つである。これまでに私は、生物発生の極初期から機能する血管新生シグナルが、固形腫瘍における癌幹細胞の悪性化や抗癌剤耐性能獲得に深く関わっていることを報告してきた。本研究では、小児の固形癌として頻度の高い神経芽細胞腫に焦点を当て、平成26年度は、実験動物に移植したヒト神経芽細胞腫が、血管新生シグナルに深く関わる分子の投与により周囲組織や個体に何ら影響を与えず退縮する現象を確認した。神経芽細胞腫は、その細胞そのものが癌幹細胞に似た性質を持つとの報告もある。また、正常の神経の発生に関与するシグナル経路は、正常の幹細胞の分化・自己複製・休止状態の制御に関わるシグナル経路と同じであり、さらに、私共が報告してきた固形腫瘍における癌幹細胞のステムネス(幹細胞らしい性質)の消失や薬剤耐性能獲得の回避に関わる血管新生シグナルとも一部重なる。そのため、このような腫瘍の悪性化の制御に関わる、癌微小環境を場としたシグナル経路を、多方面で既に解明が進んでいる幹細胞や神経発生に関わるシグナル伝達経路と照らし合わせながら、詳細に解析を進めていくことは、神経芽細胞腫の新しい治療法の可能性に繋げる上で非常に重要であると考えている。今年度、神経芽細胞腫の退縮機序の解明を困難にした理由は、コントロール群では腫瘍の増殖が認められる一方で、血管新生シグナル関連分子投与群では非常に明瞭に神経芽細胞腫の消褪が認められたため、担癌マウスから残存組織の採取が困難となり、免疫染色等を駆使した移植部位の組織解析が十分に行えなかったことが大きい。今後は、確実な再現性の確認と、観察期間や解析方法を変え、更なる解明を進めていきたい。これまで私は、生物の発生の極初期から機能する血管新生シグナルが、固形腫瘍における癌幹細胞の悪性化に深く関わっていることを報告し、抗腫瘍血管新生薬の臨床応用を目指して成果を重ねてきました。それは、癌細胞は正常(あるいは炎症等、少なくとも癌ではない)組織の中に存在し、周囲の微小環境と応答しながら悪性化していくという観点からの研究でした。この概念の下、癌微小環境の主たる制御機構が血管新生シグナルであり、多くの固形腫瘍において、血管新生を阻害する治療法は、動物実験レベルで有意差をもって効果があることが分かりました。しかしながら、本研究を進めて行く中で、神経芽細胞腫だけは、他の固形腫瘍とは違うメカニズムで、抗腫瘍血管新生薬に対して腫瘍抑制効果を示すことも分かってきました。私は、小児の固形癌として頻度の高い神経芽細胞腫に焦点を当て、平成27年度は更に、ヒト神経芽細胞腫の細胞株の種類を増やし、また、移植するマウスの種類を変えるなどし、マウスに移植したヒトの神経芽細胞腫が血管新生抑制に関わる因子の投与により、ほぼ完全に消失することの再現性を確認しました。血管新生シグナル関連分子投与群で非常に明瞭な腫瘍退縮をもたらすため、担癌マウスから残存組織の採取が困難となり、解析が難しかった問題を解決するために、昨年度は、血管新生シグナル関連分子を作用させた神経芽細胞腫の細胞を早い段階で回収し、RNA発現の網羅的な解析を行いました。その結果、非常に興味深い物質(X)との関連性が見えてきました。その物質Xは、現在も安価に販売されている薬剤であり、膠原病の一部において治験が進められているものでもあります。これを記載している現段階で、物質Xが広くヒト神経芽細胞腫の腫瘍増殖を容量依存的に抑制することを確認しています。