hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学修飾によるミトコンドリア複合体-Iの「光駆動型プロトンポンプ」への変換

ミトコンドリア複合体-Iのキノン結合ポケットに位置する49 kDa-Asp160に対して、トシル化学法によって種々の1次タグを特異的に導入する化学修飾法を確立した。49 kDa-Asp160に導入した1次タグに対して、光スイッチ分子を含む2次タグをクリックケミストリーで導入させるために、種々の1次タグ/2次タグの組合せにおけるクリックケミストリーを精査した。1次タグとしてシクロプロペン基、2次タグとしてテトラジン基を用いるDiels-Alder環化反応によって、効率的に2次タグを導入できることがわかった。テトラジン基を分子末端に持つアゾベンゼン類の合成を行った。ウシ心筋ミトコンドリア複合体-Iのキノン結合ポケット内に、光に応答する光スイッチ分子を導入することが本研究の目標である。光スイッチ本体として、光照射でシスートランス異性化するアゾベンゼンを選択した。アゾベンゼンをキノン結合ポケット内に位置選択的に誘導し固定する方法として、トシル化学法を採用することとした。これまでの複合体-Iのトシル化学の実績を踏まえて、トシル化学に用いるリガンド分子としてはアセトゲニンを選択した。アセトゲニンのアルキル鎖部分にトシル基を導入し、これを介してアゾベンゼン部分を接続させるという分子設計を行った。アゾベンゼンの酵素内におけるシスートランス異性化を迅速化するために、アゾベンゼンの右側末端に電子供与性の3級アミノ基を導入することとした。また、トシル基とアゾベンゼン部分の距離を種々改変できるように、アゾベンゼンの左側末端を設計した。トシル化学を行った後、キノン結合ポケット内に導入したアゾベンゼンの修飾率(置換率)を算出するためには、これを可視化する必要がある。そこで、3級アミノ基の先端にアジド基を導入し、これを足場としてクリックケミストリーで蛍光分子を導入し可視化することを意図した。このような分子設計に基づいて合成したアセトゲニンプローブを用いて、亜ミトコンドリアを実験材料としてトシル化学を実施した。修飾率を概算したところ、数%と低いことが判明した。この原因は、アゾベンゼン部分の構造が嵩高いためだと推測した。アゾベンゼン部分の嵩高さが、トシル化学に極めて大きな影響を与えることは予想してなかった。今後、アゾベンゼン部分の小型化を検討する必要がある。ミトコンドリア呼吸鎖酵素のNADH-キノン酸化還元酵素(複合体-I)は、基質の酸化還元反応で遊離したエネルギーを利用してプロトン輸送を行っている。本研究では、酸化還元反応の代わりに光のエネルギーを利用してプロトン輸送をさせることを試みた。具体的な戦略としては、複合体-Iのキノン結合ポケット内に、トシル化学法とクリックケミストリーの2段階反応によってアゾベンゼン類に代表される光スイッチ分子を導入する。この光スイッチ分子を光異性化させることによってキノン結合ポケット内に構造変化を誘導させ、この構造変化を駆動力として酵素の膜ドメインでプロトン輸送をおこさせることを計画した。研究成果は以下の4点に要約できる。1)ウシ心筋ミトコンドリア複合体-Iのキノン結合ポケットの最深部に位置する49 kDaサブユニットのAsp160(49 kDa-Asp160)に対して、トシル化学法によって種々の反応性基(1次タグ)を特異的に導入する化学修飾法を確立した。2)49 kDa-Asp160に導入した1次タグに対して、光スイッチ分子を含む2次タグをクリックケミストリーで導入させるために、どのような2次タグが最適かを知る必要がある。そのため、種々の1次タグ/2次タグの組合せにおけるクリックケミストリーの反応性を精査した。3)1次タグとしてシクロプロペン基、2次タグとしてテトラジン基を用いるDiels-Alder環化反応によって、副反応を抑えて効率的に2次タグを導入できることがわかった。4)上記の結果を受けて、テトラジン基を分子末端に持つアゾベンゼン類の合成を行った。トシル化学による修飾率を上げるために、アゾベンゼン部分の小型化を検討する必要が出て来たため、アゾベンゼンの3級アミノ基の小型化と、アセトゲニン分子内におけるトシル基+アゾベンゼンの位置を改変する。生物有機化学試験的に試みたアゾベンゼンの結果が、予想以上に好ましくなかったため、リガンド分子の設計を根本的に見直す必要が生じ、計画したよりも消耗品を購入しなかったため。リガンド分子の設計を見直し、合成研究を進める。
染織古文化財の保存及び製作年代判定方法の明確化

染繊品は材料が天然の繊維であり、色や模様を表すために使用される染料は一部の顔料を除き、その殆どは植物染料である。これらは科学的に見ると有機化合物であるので劣化し易く、古文化財の中でも最も保存しにくい材質から成っている。従ってこれを保存することは非常に困難な問題といえる。そして、天然染料は色素の抽出や染着が難しく、使用する媒染剤の種類によって変退色、劣化速度に差が生じることが今回の実験からわかった。この繊維の変退色と劣化とは密接な関係にあることもわかった。従って変退色の程度を測定することにより劣化度も推定可能で、時代判定の手掛かりとする可能性もある。しかしその他の劣化因子、日光とくに紫外線のよる影響がきわめて大きいことがわかった。更に何の刺激を与えなくとも経年変退色および劣化は起こり中でも絹は繊維の中で最も劣化退色し易いことがわかった。この様に染織品は複雑な要素があり、年代判定の手掛かりとして図式化することは困難である。また実物遺品の調査の結果からは構成技法のうち、縫い方については製作年代が判明しているものについても、仕立て替えのものも多く明かな差は確定できなかったが、裁ち方についてはかなり時代による特徴を見い出せた。また文献との照合から江戸時代の小袖類については模様の種類や色彩、また模様の配置及び描き絵や友禅染などの技法から時代の判定する基準となる手掛かりを得られた。古染織品は、損傷し易いものなので実物遺品による劣化度及び変退色度の測定はかなり困難で十分には出来なかった。何点かの解体修復を通じて保存、劣化対策については研究することができた。本年度は古染織品の実態の調査と年代判定試料の調査を中心に研究を行った。実態調査については帷子を中心に行い、奈良県立美術館所蔵の明和七唐寅〓六月二十日と墨書のある白麻地輪貫斜線経維子をはじめ同時代頃と推定される帷子5点の模様の傾向と裂の裁ち方、仕立上げ寸法について調査を行った。また埼玉県川越市にある〓多院所蔵の徳川三代将軍家光のものと推定される葵紋五ツ紋付き小紋染帷子についても同様の調査を行った。更に古染織品の修理の実態について京都国立博物館内の染織品修理所において調査を行った。これ等の調査によって製作年代によって構成技法及び裁断方法に変化のあることが判明した。しかし製作年代が明らかであるといわれているものについても今回の調査で疑問点のあるものがあった。今後はもう少し製作年代の明確な帷子や小袖の調査を行い、年代による特徴を分類する予定である。一方色と模様の面から製作年代を判定するための手掛りとして江戸時代中期に出版された小袖模様の注文帷である小袖雛形本40冊の分類調査を行った。これは現在まだ調査途中であるが、まずその中で江戸時代中期に多く使用された色として茶系と青系が顕著で、模様は植物模様が多いことがわかった。比色計を使用して実物資料の変退色を測定しその色差を数量化することが可能なことが確認されたが、今後実際に古染織品に応用するためにはその取り扱い方に困難がともなうことがわかった。本年度は古染織品の年代を判定する手がかりとして文献資料の調査分析と実物資料の調査とを平行して行った。文献資料としては、江戸時代の寛文年間(1667年頃)から文政年間(1830年頃)までのおよそ150年間に170180種刊行されたといわれ、そのうち現存するものは約120種類といわれている小袖模様の見本帖である「小袖ひながた本」を中心として分析を行った。

実物資料としては、江戸時代中期の製作とさせている東京国立博物館保管の「白綸子知流水楼閣風景模様小袖」の解体、修理、復元を行ない詳細に調査を行った。まず文献資料に用いた「ひながた本」については一番盛んに出版された江戸時代中期といわれる寛文(1667年頃)から大明(1785年頃)までのもののうち42版85巻について1冊毎に模様の配置形態、色彩、染色技法、模様の種類について分析、分類しその結果として年代のによる変化を明らかにすることが出来た.日本風俗史学会誌「風俗」に掲載予定である。次に実物資料はまず現状分析により損傷度を調査し、次いで解体を行い、構成技法、裁断法等について調査を行い、表面からはわからなかった部分が観察できた。この結果は「ひながた本」の結果と合わせてより正確な製作年代を特定し、まず平成7年度日本家政学会に於いて発表する予定である。次年度ではこれまでの調査結果をまとめ更に充実させる。本年度はこれまでの研究を更に進めるとともに成果をまとめるということを目的として研究を進めることにした。まず小袖模様雛形本の分析をするに当り、昨年度より更に細かく叶代区分を行い、雛形本の出版最盛期といわれる江戸時代中期にあたる寛文7年(1667)から天明5年(1785)までの期間を更に細かく約20年ほどづつの5期に分け、各区分について(1)模様の配置を総模様、裾模様など6種類の形式に分類(2)地色を白、赤、茶などの系統別に10種類に分類(3)染色、加工技法を絞り、描き絵、箔、友禅など8種類に分類、これらの結果を図表化し、各区分ごとの特徴が抽出された。また、天然染料が紫外線によって退色することは明らかであるがその退色の程度を調査することによって製作以後の経年制定の手掛がりにすることを目的として、紅花、茜、コチール等の赤色系天然色素を5種類の媒染剤を用いて絹の羽二重、縮緬を染色したものをキセノンランプで照射し、一定時間経過後の何種類かのサンプルを作製し色による判定基準票とした。また染織品は経年劣化が生じるものであるから、劣化速度を調査してこれも製作年代の手掛かりとすることを考えたがまず製作年代の明確で実験に使用することができる材料が入手困難であることと、染料の種類、特に媒染剤の種類によって差が大きいなどこの面で更に研究を重ねる必要を感じている。しかし3年間で当初の目的の一端は達成することができた。
太古代前期縞状鉄鉱層形成と光合成微生物進化との関連

バーバートン地域の縞状鉄鉱層調査により、32億年前に縞状鉄鉱層形成時に海水からクロム酸化物が沈殿する事が分かった。酸素同位体分析の結果、クロム酸化物は酸素発生型の光合成によって酸化的環境が蔓延したためと結論つけた。またランビーレイク地域の縞状鉄鉱層調査では30億年前の海洋環境における酸素発生型光合成微生物と化学合成細菌の生態系の対比に成功し、複数回にわたる地質調査から海底熱水の強弱と微生物活動の関係が具体化された。初期地球海洋環境に特異的に出現した縞状鉄鉱層の成因に関して国際的論争が展開されている。近年、微生物活動の関与が強調されているが、それをサポートする地質学的データと有機化学的データは圧倒的に不足している。そこで、本研究では、グリーンランド、南アフリカとカナダで野外調査を行い38-30億年前に形成された縞状鉄鉱層の堆積環境を規定する。最新鋭の機器分析を通して有機物の窒素、炭素、硫黄同位体組成、バイオマーカー組成を決定し、微生物関与の証拠を提示する。本研究の結果と、外国研究者の室内シミュレーション実験とを総合し、縞状鉄鉱層形成に微生物が関与したこと、微生物のタイプが時代ごとに変遷したことを新たなモデルとして提示してゆくことを目的としている。本年度は南アフリカのバーバートン地域とカナダのランビーレイク地域およびガンフリント地域の地質調査、試料採集を行った。採集された試料を用いて各種化学分析も行われた。その結果、バーバートン地域では、32億年前の初生的な赤鉄鉱が産出することが分かった。これは酸素発生型か非酸素発生型か、いずれかの光合成によって生成されたと結論つけた。またランビーレイク地域では30億年前の海洋環境における酸素発生型光合成微生物と化学合成細菌の生態系の対比に成功した。この成果は、Goldschmidt会議で報告された。またガンフリント地域試料の窒素同位体分析(大阪大学分担)を通して、酸素発生型光合成細菌による極端な窒素循環が明らかになった。これにより初期光合成と大気-生物圏間の炭素、窒素元素循環との関連や当時の海洋環境変動との関連が明らかになった。その成果はGoldschmidt会議で公表されると同時に日米の教科書(2010年出版予定)にも掲載される予定である。そとで、本研究では、グリーンランド、南アフリカとカナダで野外調査を行い38-30億年前に形成された縞状鉄鉱層の堆積環境を規定する。本年度は南アフリカのバーバートン地域とカナダのランビーレイク地域およびグリーンランドイスア地域の地質調査、試料採集を行った。その結果、バーバートン地域では、32億年前に海水からクロム酸化物が沈殿する事が分かった。それに伴い鉄酸化物も沈殿していることが新たに見いだされた。これは酸素発生型の光合成によって酸化的環境が蔓延したためと結論つけた。またランビーレイク地域では30億年前の海洋環境における酸素発生型光合成微生物と化学合成細菌の生態系の対比に成功し、更に今年度の地質調査から海底熱水の強弱と微生物活動の関係が具体化された。グリーンランドのイスア地域では、縞状鉄鉱層とそれに類似した地層の地質学的識別研究を行った。これにより38億年前の縞状鉄鉱層が、それ以降の生物が関与して作られる縞状鉄鉱層と類似していると結論付ける根拠を得た。本年度は南アフリカのバーバートン地域とカナダのランビーレイク地域および比較研究として海底熱水鉱床の地質調査、試料採集を行った。

その結果、バーバートン地域では、32億年前に海水からクロム酸化物が沈殿する事が分かった。北海道大学の協力のもSIMSによる酸素同位体分析を新たに展開し、クロム酸化物は酸素発生型の光合成によって酸化的環境が蔓延したためと結論つけた。その成果はGoldschmidt会議で公表された。またランビーレイク地域では30億年前の海洋環境における酸素発生型光合成微生物と化学合成細菌の生態系の対比に成功し、更に今年度の地質調査から海底熱水の強弱と微生物活動の関係が具体化された。現世および近過去の海底熱水鉱床では、海底熱水の変遷に伴い鉄酸化菌を主体にした生態系が発達することが見いだされ、縞状鉄鉱層成因にも結びつく考えが得られた。
広葉樹天然林と針葉樹人工林の理水機能の定量的対比に関する研究

1.富士山麓の林種の異なる3試験区にて、冬季を除く3箇年間の水収支に関する各要因の観測を通して、次のような成果が得られた。試験区はミズナラを主とする広葉樹天然林(A)、ヒノキ壮齢人工林(B)、ヒノキ新植地(C)である。(1)植生による降雨の遮断損失量は、A>B>Cの順で総雨量の25、22、19(%)であり、ほぼうっ閉したA・B両区間には大きな差が認められなかった。(2)林内の地表部の蒸発量は、A<B<Cの順で複層の林分構成を示す広葉樹天然林はとくに小さく、未閉鎖の新植地は大きい値を示した。(3)ミズナラとヒノキの高木を対象として樹葉からの蒸散量の直接測定の結果、前者は後者より明らかに大きく、林分全葉量からの推定値も同様である。(4)土壌水分は全期間を通して、A区はB・C両区よりも大きな値を示し、とくに期間中の変動範囲は小さかった。A区の土層の透水性・貯水能は高い。(5)各区の地表流下率は1%未満で、地上到達雨量のほとんどは地中に降下浸透したものと推定される。土層透水量の測定結果ではA>C>Bであった。2.広葉樹天然林から針葉樹人工林地に樹種実改された北上川水系迫川上流域や富士山麓等の場所で、林地の浸透能と土壌貯水能の測定を行なった。この結果、人為的かく乱のほとんどみられない広葉樹天然林地は、伐採され植栽された針葉樹林地よりも、浸透能・貯水能は大きかった。成林地では大きな差がなかったが、伐採後の経過年数の少ない場所では機能低下が著しい。3.広葉樹林から大半が針葉樹林に変った流域のダム流入量記録を用い、処理前後の流況解析を行なった。調査対象流域は岩木川水系浅瀬石川と北上川水系迫川上流域である。この結果によると、流域内の広葉樹天然林(ブナ・ミズナラ等)の伐採の進行とともに、降雨時の増水が認められ、伐採面積率の増加に対応し、直接流出量が増大している。植栽木が生育するとともに流出状況の回復の傾向が認められた。1.個別機能の定量化試験...富士山麓国有林(静岡県下)内のミズナラを主とする落葉広葉樹天然林とこれを樹種更改したヒノキを主とする針葉樹人工壮齢林及び同新植地に、各0.1haの試験区を設定し林分の水循環に関する諸要因を観測した。この結果、地上到達雨量は広葉樹天然林と針葉樹壮齢林との間に顕著な差異は認められなかった。地表部蒸発量は樹冠の閉鎖していない新植地は最大であったが、広葉樹林は著しく少なく針葉樹壮齢林の約40%であった。深さ別に測定した土壌水分は、広葉樹林が針葉樹林よりも湿潤な傾向を示し、また、新植地の表層土で変化が大きかった。

スーパーポロメーターによる蒸散量測定では、78月が最大で日射量と飽差とよく対応した。2.林種・立地条件別の浸透能及び貯水能の測定...静大中川根演習林,富士宮財産区林(静岡県下)及び九大北海道演習林において、広葉樹天然林とヒノキ,カラマツ等の針葉樹人工林を対象に、冠水式円筒浸透計で浸透能を、採土円筒で採取した不かく乱土壌の粗孔隙量で貯水能を測定した。これらを目的変量としこれに関連する地形,林況,林床植生等を独立変量とする多変量解析を行なった。この結果、堆積区分,斜面方位,林分密度等が有力なパラメーターとなることが明らかにされ、これらによって水文学的観点から森林区分を行う可能性を見出した。来年度は流況解析対象流域で調査測定の予定。3.既往流量データの収集による流況解析...広葉樹天然林から大面積に針葉樹人工林に樹種更改された流域を選定し、河川流量に及ぼす影響を解明する解析を行なった。今年度は岩木川上流沖浦ダム(青森県下)と安倍川上流大河内ダム(静岡県)等を対象とした。この結果、沖浦ダム流域では、ブナ天然林を皆伐してスギ人工林に大規模に樹種更改された後、低水量以上の流出量に若干の増加傾向が認められた。しかし、直接流出量には有意な差異が認められなかった。来年度は他流域も加える。1.個別機能の定量化試験・・・前年度富士山麓固有林(静岡県下)に設定した落葉広葉樹天然林区(A),ヒノキ人工林壮齢林区(B),ヒノキ人工林幼齢林区(C)の3区を対象に,水循環に関連する諸項目を3月11月まで継続観測した.この結果によれば,上記期間の総降雨量1900mmに対し,樹冠遮断率はA(25%)〉B(21%)〉C(19%),地表蒸発量はA(5%)〈B(7%)〈C(12%),蒸散量はA(18%)〉B(6%)であった.土壌水分の動態を把握するために,テンションフリーライシメーターで,各地で地表下20,40,80cmの深さの透過水量を測定した.その結果では全般的にA〉C〉Bの順に透過水量が多い傾向が知られた.また,同じ位置にテンシオメーターをセットし土壌水分を継続的に測定したところ,前年度と同様にA〉B〉Cの順に土湿が多くなり,深さ80cmの位置では各区とで湿潤で,測定値の変動は小さかった.スーパーポロメーターで,ヒノキ・ウラジロモミ,ミズナラ,ブナ等の蒸散速度を調べ,それと環境要因との関係によるコンピュータシミュレーションモデルを開発した.2.林種・立地条件別の浸透能・貯水能の調査・・・・本年は宮城県栗駒山麓(迫川上流域)のブナ天然林地帯で,スギ・カラマツ等の針葉樹に樹種実改された林地を対象に,浸透能・貯水能の比較測定した結果,その影響を明らかにすることができた.両者には,樹種の差というよりも伐出による地表かく乱の影響が顕著にみられた.なお,ブナ天然林の浸透能・貯水能は卓越している.3.既往流量データの収集による流量解析・・・・・沖浦ダム(青森県)と大倉ダム(宮城県)の両流域の流量記録を,流域内の広葉樹天然林の伐採経過と対比しながら,時系列的な解析を試みた.この結果,伐採により年流出量,年流出率が増加し,その増加は主として高水部の増加に起因することが明かにされた.流出変化は伐採時期とほぼ一致した.1.富士山麓の試験地で、林種の異なる3林分を対象に、水収支に関連する各種水文要因の観測を継続した。3月から10月までの観測結果では、各種水文要因とも、前2年間の結果と大差はなかった。すなわち、遮断損失雨量は広葉樹天然林が針葉樹壮齢林よりも、多少上回ることが認められた。ヒノキ新植地は成長による樹冠の拡大と下刈中止による低木や高草類の繁茂により、遮断損失雨量が前年より増大した。樹種・経級別の樹幹流下量をより明確にするために、本年はその測定木を増加したが、その結果特色のある差異が見出された。2.広葉樹天然林を樹種更改し針葉樹人工林とした場所を対象に、林地浸透能と土壌貯水能の調査を行なった。
内耳蝸牛の流体構造連成解析に着目したバイオミメティック人工内耳の開発

感音性難聴に対する未来医療技術として,無電源・完全埋め込み型人工内耳の開発を進めてきた.これまで,蝸牛の感覚上皮帯を構成する基底膜および内・外有毛細胞を模倣し,主要な機能である周波数弁別能,音/電気信号変換,微弱音の増幅機構の再現に取り組んできた.一方,日常会話で用いられる周波数帯域における性能が十分とは言えず,複合音への対応も未着手であり,さらなる高性能化が必要である.さらに,蝸牛内リンパ液と螺旋状基底膜の連成振動,外有毛細胞によるナノ振動制御の生理機構が未解明である.本研究では,聴覚機能や蝸牛構造の普遍的意義を機械工学の見地から探求し,次世代人工感覚上皮帯の創製と動物実験による検証を行う.感音性難聴に対する未来医療技術として,無電源・完全埋め込み型人工内耳の開発を進めてきた.これまで,蝸牛の感覚上皮帯を構成する基底膜および内・外有毛細胞を模倣し,主要な機能である周波数弁別能,音/電気信号変換,微弱音の増幅機構の再現に取り組んできた.一方,日常会話で用いられる周波数帯域における性能が十分とは言えず,複合音への対応も未着手であり,さらなる高性能化が必要である.さらに,蝸牛内リンパ液と螺旋状基底膜の連成振動,外有毛細胞によるナノ振動制御の生理機構が未解明である.本研究では,聴覚機能や蝸牛構造の普遍的意義を機械工学の見地から探求し,次世代人工感覚上皮帯の創製と動物実験による検証を行う.
亜熱帯地域でのブドウ栽培に対応するブドウ新品種の品種特性

ブドウ果皮の着色は年間で最高温となる時期と重なり、着色に関与する酵素の最適温度が25°Cであるため、西南暖地では着色障害が発生しやすい。また、ブドウ栽培品種は芽の休眠打破にある程度の低温を必要とするため、亜熱帯地域ではブドウ産業が発達してこなかった。そこで、芽の休眠がなく、高温でも着色に優れる野生種リュウキュウガネブを用いて育成した`香大農R-1'について、沖縄での生育特性を調査した。また、`香大農R-1'やリュウキュウガネブを育種母本として既存の四倍体品種の改良に用いるため、試験管内倍加の方法について検討した。リュウキュウガネブ雄株の茎頂培養は今まで成功例がなかったが、今回初めて成功した。亜熱帯でも栽培容易なブドウ品種育種のため、沖縄地方自生種リュウキュウガネブを、4倍体品種と交雑するため試験管内倍加の条件を検討した。初代培地をナフタレン酢酸(NAA)とベンジルアデニン(BA)添加1/2MS液体培地とし、茎頂培養を行った場合、雌株は生育したが、雄株では茎頂の生育は見られなかった。他の数種類の雄株(野生種または台木品種)では上記の条件で茎頂培養が可能であったため、雄株全般が茎頂培養困難であるわけではなかった。そこで、NAAに代えて、よりオーキシン活性の高い2,4-Dを用い、活性炭を添加して、さらに培養初期に暗黒条件にすると雄株の茎頂は生育した。寒天培地に継代したところ、褐変し、誠意が停止したため、継代培地条件については現在検討中である。沖縄での`香大農R-1'(片親が野生種リュウキュウガネブ)の生育調査を行ったところ、台風被害もあったが、11月頃から新梢伸長の停滞が見られた。12月2月頃は完全ではないが落葉も見られ、休眠に誘導されているように見られた。一般の落葉果樹を熱帯・亜熱帯地域で栽培すると、低温不足で萌芽の遅延・不揃い、開花のばらつきが生じるが、本品種は3月以降、気温の上昇に伴い、正常に萌芽・生育したため、沖縄での栽培には特に問題は認められず、沖縄での栽培の可能性をうかがわせた。沖縄での試験栽培地の植え付け土壌はかなりの重粘土質であることから、盛り土、高畝栽培による排水対策は重要であった。また、敷き草を徹底することにより、土壌の物理性は改善された。香川で行った葉果比の実験では、ベレーゾン期以降であれば1房につき2枚以上の葉があると果実品質の低下は見られないことが分かった。2012年は夏期に大型台風が続けて沖縄を来襲したため、果実の着生、成熟に関してのデータをとることができず、また、半数近くの苗木が台風被害により枯死したため、補植が必要となった。沖縄での`香大農R-1'は完全落葉することはなかったが、10月以降新梢成長が鈍化したり停止したりしたが、3月には新たに萌芽を開始した。新梢伸長が停止し、落葉しても木化していない状態の枝が見られたが、3月の萌芽の時は木化していない枝の腋芽も萌芽し、次年度の新梢成長は正常に行われた。沖縄での土壌は重粘土質のものが多いため、高畝などの排水対策が重要であった。香川で接ぎ木樹(4種類の台木)と自根樹の新梢成長を比較すると、自根樹は強勢台のものより新梢成長が旺盛であった。矮性台とされる`リパリア・グロワール・ド・モンペリエ'に接ぎ木したものの新梢伸長はそれほど顕著に抑制されず、矮性効果は低いものと思われた。いずれも露地栽培では7月中旬以降に新梢伸長は鈍化し、やがて停止した。果実品質に及ぼす葉数の影響を見るため、香川でベレーゾン期以降に異なる葉果比の条件とした結果、1果房につき1枚以下の着葉では果粒の萎縮、枯死が多発したが、2枚以上の着葉であれば、果実品質にはほとんど影響しなかった。香川での果実品質は自根樹の果実より接ぎ木樹のもので優れた。`香大農R-1'の腋芽を経時的に顕微鏡観察したところ、6月上旬に花芽分化を開始し、8月に小穂が形成されていた。リュウキュウガネブの茎頂培養では、雌株では容易であったが、雄株はオーキシンに2,4-Dを用いて、植え付け後1ヶ月間暗黒条件にした液体培地(活性炭添加)条件でなければ茎頂の生育は見られなかった。初代培地で展葉が見られた個体を同様の条件の液体培地に植え換えてもさらなる成長は見られず、2,4-D添加寒天培地に継代すると褐変枯死し、伸長しなかった。リュウキュウガネブの形質を四倍体品種に導入するために、培養雌個体の試験管内倍加処理を行ったが、コルヒチン処理による倍加は困難であった。そこで、芽の休眠がなく、高温でも着色に優れる野生種リュウキュウガネブを用いて育成した`香大農R-

1'について、沖縄での生育特性を調査した。また、`香大農R-1'やリュウキュウガネブを育種母本として既存の四倍体品種の改良に用いるため、試験管内倍加の方法について検討した。リュウキュウガネブ雄株の茎頂培養は今まで成功例がなかったが、今回初めて成功した。亜熱帯地域は、果実着色期の高温による着色障害、冬季の低温不足による春季の萌芽・開花の不揃い等で、ブドウ栽培不適地とされる。沖縄地域に自生する野生ブドウ・リュウキュウガネブの形質を導入したブドウ品種なら亜熱帯地域でも経済栽培が可能ではないかと考え、本野生種の交雑種`香大農R-1'を沖縄に定植し、定期的に生育調査を行った。2011年度は5月から複数回沖縄に台風が襲来し、新梢へのダメージが大きく、その後の生育に支障をきたした。加えて、定植した圃場の土壌が重粘土質であったため、排水性が悪く、生育阻害が著しかった。秋季、株元に盛り土をして排水改善をし、樹勢回復を図った。沖縄では新梢の先端で着葉し樹全体が落葉することはなかったが、11月を過ぎたあたりで新梢伸長は見られなくなった。しかし、樹勢がかなり弱っていたことが影響している可能性もあるので、引き続き生育調査をする必要があると思われた。ブドウ栽培では、フィロキセラ抵抗性台木に接ぎ木した苗木を用いるのが一般であり、接ぎ木用の器械もいくつか開発されている。器械接ぎでは短時間で大量の接ぎ木苗が得られるが、活着率が低いことが問題とされている。器械接ぎした苗は湿らせたオガクズ等に全体を埋めて加温し、カルス発生を促しつつ萌芽、発根させるのが一般的な方法であるため、活着用の設備が必要となる。そこで、接ぎ木した苗を圃場に挿し木して、接ぎ木部をアルミ箔や黒マルチを貼った筒で覆い、筒内部に土を充填して活着を調べた。活着率はいずれの区も低かったが、アルミ箔を貼った筒で活着が見られた。筒に充填した土がやや粘土質の畑土であったので、通気、排水性の良い土を用いて調査する必要がある。4倍体育成の前段階としてリュウキュウガネブの雄株を茎頂培養したところ、オーキシンに2,4-Dを用いるとわずかに生長が見られたが、その他の条件では褐変枯死し、培養が困難であった。沖縄現地の試験栽培園は数年ぶりの大型台風の直撃を連続で受け、多くの株が枯死したり生育遅延が起こったが、香川で行っている実験では、それまで培養ができなかったリュウキュウガネブ雄株の培養条件が判明し、初めて茎頂培養に成功した。順化はまだ成功していないが、今後、効率的な試験管内増殖およびその手法を利用した試験管内倍加の可能性が示唆された。達成度90%。`香大農R-1'の栽培条件で、ベレーゾン期開始直前であれば葉果比はそれほど大きくなくても果実品質の低下は見られなかったため、病害虫防除のために積極的な摘心が行えることがわかった。沖縄での生育において完全落葉しなくても、生育遅延は発生しないことが確認された。果皮の着色については、いまだ沖縄での着果は見られていないが、夏季の最高気温が沖縄よりも高い香川で着色障害は発生しないので、沖縄でも着色不良の問題は生じないものと考えられる。果実成熟に対する達成度90%。以上の点をまとめると、達成度90%。沖縄での`香大農R-1'ブドウの生育調査については、台風等による生育障害で、十分なデータが得られなかった。達成度50%。器械接ぎによる接ぎ木活着向上については、活着率向上の可能性が得られたことから、達成度70%。4倍体作出のための培養条件については、リュウキュウガネブ雄株の茎頂培養が困難であることを見出した。ブドウの雌雄性で茎頂培養の困難さに違いがでることは今まで報告がなく、初めての発見であった。茎頂培養条件にある程度方向性が見出されたことから、達成度70%。以上のことをまとめると、全体の達成度は60%。
画期的抗生物質プラテンシマイシン及び強力な細胞毒性物質テダノリドCの全合成

プラテンシマイシンはグラム陽性菌の脂肪酸合成を強力に阻害する新規抗生物質として、Streptmyces platensisの培養液から単離された。脂肪酸の生合成を阻害という細菌ではこれまでほとんど研究されてこなかった新しい作用機序を持つことから、メチシリン耐性菌やバンコマイシン耐性菌にも有効である。科学ジャーナリズムでも注目を集めた画期的な生物活性に加えて、その特異な縮環様式は有機合成化学的にも極めて挑戦的な構造である。筆者は、Diels-Alder反応を用いる簡明かつ誘導体合成にもフレキシブルな合成ルートを着想し、より効率的なの全合成法の確立を目的として本研究を開始した。文献既知のエポキシラクトンに対して位置選択的にニトリル部位を導入した後、ジエノフィルに導いた。ジエノフィルと高反応性ジエンとのDiels-Alder反応によりエノンを単一異性体で得ることができた。エノン部位のカルボニルアセタールとして保護した後、MeMgClを用いたラクトン部位の開環、Red-Alによるシアノ基の変換、Martin sulfuraneによるジオールの脱水などを経て、環化前駆体へと導いた。環化前駆体に対してGrubbs触媒を用いた閉環メタセシス反応のより既知の炭素骨格である環化体を合成することができた。環化体を塩酸酸性条件で処理すると、アセタールとTBS基の除去、分子内エーテル環化が一挙に進行し、プラテンシマイシンの全合成に向けての最重要中間体である四環性骨格を有するコア部分が得られた。これまでの合成法と比較して、効率的に高立体・位置選択的なコア部分の合成に成功した。プラテンシマイシンはグラム陽性菌の脂肪酸生合成を強力に阻害する新規抗生物質として[β-ケトアシルACPシンターゼを選択的に阻害。IC_<50> 48nM(Staphylocccus aureus FabF)]、Streptmyces platensisの培養液から単離された。脂肪酸の生合成阻害という、細菌ではこれまでほとんど研究されてこなかった新しい作用機序を持つことから、メチシリン耐性菌やバンコマイシン耐性菌にも有用である。科学ジャーナリズムでも注目を集めた画期的な生物活性に加えて、その特異な縮環型式は有機合成化学的にも極めて挑戦的な構造である。筆者は、Diels-Alder反応を用いる簡明かつ誘導体合成にもフレキシブルな合成ルートを着想し、より効率的なプラテンシマイシンの全合成法の確立を目的として本研究を開始した。エノン部位のカルボニルをアセタールで保護した後、ラクトンの開環、Wittig反応での増炭などを経て、環化前駆体へと導いた。環化前駆体に対してGrubbs触媒を用いた閉環メタセシス反応により既知の骨格である環化体を合成することができた。環化体を塩酸酸性条件で処理すると、アセタールとTBS基の除去、分子内エーテル環化が一挙に進行し、プラテンシマイシンの全合成に向けての最重要中間体である四環性骨格を有する化合物が得られた。これまでの合成法と比較して高立体・位置選択的な合成に成功した。また、今後は芳香環部分を導入することでプラテンシマイシンの全合成を達成できるものと考えている。プラテンシマイシンはグラム陽性菌の脂肪酸合成を強力に阻害する新規抗生物質として、Strept myces platensisの培養液から単離された。エノン部位のカルボニルアセタールとして保護した後、ラクトンの開環、Wittig反応での増炭などを経て、環化前駆体へと導いた。これまでの合成法と比較して高立体・位置選択的なコア部分の合成に成功した。

筆者は、Diels-Alder反応を用いる簡明かつ誘導体合成にもフレキシブルな合成ルートを着想し、より効率的なの全合成法の確立を目的として本研究を開始した。文献既知のエポキシラクトンに対して位置選択的にニトリル部位を導入した後、ジエノフィルに導いた。ジエノフィルと高反応性ジエンとのDiels-Alder反応によりエノンを単一異性体で得ることができた。エノン部位のカルボニルアセタールとして保護した後、MeMgClを用いたラクトン部位の開環、Red-Alによるシアノ基の変換、Martin sulfuraneによるジオールの脱水などを経て、環化前駆体へと導いた。環化前駆体に対してGrubbs触媒を用いた閉環メタセシス反応のより既知の炭素骨格である環化体を合成することができた。環化体を塩酸酸性条件で処理すると、アセタールとTBS基の除去、分子内エーテル環化が一挙に進行し、プラテンシマイシンの全合成に向けての最重要中間体である四環性骨格を有するコア部分が得られた。これまでの合成法と比較して、効率的に高立体・位置選択的なコア部分の合成に成功した。
頭頸部癌に対する腫瘍溶解性ウィルス療法導入のための基礎的研究

我々はまず、頭頸部癌細胞株(HSC-2, -3, -4)における、腫瘍溶解性ウィルスCoxsackievirus B3 (CVB3)のウィルス受容体であるcoxsackievirus and adenovirus receptor (CAR)およびCD55 (DAF)の発現をフローサイトメトリーにて確認した。その結果、いずれの細胞株でもCARおよびDAFの細胞表面における発現が確認できたが、その発現の程度は細胞株間に差異がみられた。次にこれらの細胞株を用いて、腫瘍溶解ウィルスCVB3によって細胞死が誘導されるかどうかをin vitroで検討した。まず、ウィルス濃度依存的に細胞死が誘導されるかをCrystal violet staining法にて検討した。HSC-4株においてはmultiplicity of infection (MOI) 10から10^-2にかけてウィルス濃度依存的に細胞死が誘導されたが、HSC-2, -3株では誘導がみられなかった。続いて、ウィルス感染時間依存的に細胞死が誘導されるかを、MTS assay法にて検討した。Crystal violet staining法で細胞死の誘導がみられたHSC-4株では12-36hrの間、時間依存的に著明な細胞死が誘導された。またCrystal violet staining法では細胞死の誘導がみられなかったHSC-2株でもHSC-4株よりも弱いものの時間依存的な細胞死の誘導が確認された。これら腫瘍溶解ウィルスによる細胞死の誘導の程度の細胞株間の差異はウィルス受容体の発現の程度との相関はみられなかった。現在、臨床検体でのヒト頭頸部癌組織におけるウィルス受容体の発現の確認のための研究を行っているところである。頭頸部癌に対する腫瘍溶解性ウィルス治療導入の基礎的な検討を行うため、頭頸部癌細胞株を用いて実験を行った。頭頸部癌細胞株としてはHSC-2, HSC-3, HSC-4を用い、ウィルスとしてはCoxsackievirus B3ウィルス(CVB3)を用いた。まず、ウィルスが細胞株に感染可能かどうかを確認するために、CVB3受容体である、coxsackievirus and adenovirus receptor (CAR)およびCD55 (DAF)の頭頸部癌細胞株上の発現をFACSを用いて検討した。HSC-2, HSC-3, HSC-4いずれの細胞株においても、CAR、DAFの発現が確認された。次に、ウィルス感染により頭頸部癌細胞株の細胞死がみられるかを確認するために、ウィルス感染による細胞死をCrystal Violet染色法にて検討した。ウィルスのtiter依存的に細胞死が誘導されることが確認された。頭頸部癌細胞株を用いてコクサッキーウイルスB3による腫瘍溶解性ウィルス療法のin vitro実験が可能なことが確認された。の発現が確認された。HSC-4で最も効果的な細胞死の誘導がみられ、HSC-2とHSC-3では非常に弱い細胞死の誘導がみられた。細胞死の誘導の程度とCAR、DAFの発現の程度との相関はみられなかった。さらに、MTS assayにてウィルス感染の時間依存的に頭頚部細胞株の細胞死が誘導されていることが確認された。HSC-4で最も効果的な細胞死の誘導がみられ、HSC-2では中等度の、HSC-3では弱い細胞死の誘導がみられた。動物実験を行う予定だが、まだ行えていないため。当初、共同研究者である九州大学ゲノム病態学分野研究室(谷憲三郎教授)が東京大学医科学研究所に移動となり、研究室セットアップのため動物実験が行えない状態であった。これら腫瘍

溶解ウィルスによる細胞死の誘導の程度の細胞株間の差異はウィルス受容体の発現の程度との相関はみられなかった。現在、臨床検体でのヒト頭頸部癌組織におけるウィルス受容体の発現の確認のための研究を行っているところである。別の方法でも頭頸部癌細胞株を用いてコクサッキーウイルスB3の殺細胞作用がみられることを確認した後に、マウスを用いたin vivo実験を行う。現在の所属施設ではマウスに対する腫瘍溶解性ウィルス投与が行えないため、九州大学腫瘍制御学分野(緒方久修博士)との共同研究でマウス移植モデル実験を行う予定である。行う予定としていた実験の一部を年度中に行えなかったため。研究の遅れによって使用予定の物品、旅費、その他の支出が一部行われなかったために次年度使用額が生じた。次年度に研究を遂行するために使用予定。昨年度中に行えなかった実験を本年度に遂行する。
ファサードエンジニアリングの統合化による都市環境の改善

建物の外壁面を構成するファサードは都市景観を形成する重要な要素の一つであると共に、建物内部を外的環境から保護し、建築物の消費エネルギー効率に影響を与える要素である。既存建物の改修に当たっては、ファサードを適切なものに交換することで、建物外観を一新すると共に建物のエネルギー負荷を低減することが可能となる。そこで、意匠・構造・環境面を通して設計された「統合ファサード」の具体例を設定し、都市景観を考慮した「デザイン軸」,防災・耐震を考慮した「シェルター機能軸」,環境・エネルギー考慮の「環境軸」に沿った性能評価を試みた。検討対象として実在の既存建物を設定し、改修および新築で構成することを想定した制振ブレースとルーバー、ガラスを組み合わせたファサードを設定し、エネルギー吸収機能、熱環境、外観デザインの定量的な評価を行い、以下の知見を得た。1)構造面では、RC架構の耐震補強構法としての分離型ファサード、新築鉄骨造を想定した一体型ファサード共に、再現期間数百年のレベル2地震動に耐える良好な耐震性能を確保することができる。2)環境面では、欧米型のガラスのダブルスキンは換気を伴わない場合、夏期の温度上昇が著しく、熱付加の増大が予想される。これに対し、ルーバーとガラスを組み合わせた外壁は、分離型、一体型共に夏期、冬期の双方に対し良好な熱環境改善効果を示す。3)ルーバーとガラスを組み合わせた耐震補強構法としての分離型統合ファサードは、一般的に使用されている他の耐震補強構法と比較して、高いデザイン評価を得た。次に、新たなファサードモデルとしてフレームの外側に座屈拘束ブレース(以下ブレース)を斜行に連続して設置させ、ブレースが補強要素だけでなくルーバーの機能を兼ね備えた一体型のモデルを提案し、構造的側面から耐力確認実験を行い、次の知見を得た。1)層間変形角1/100相当の変形を与えても急激な耐力低下が見られず、安定した履歴特性を有することが確認できた。2)提案したファサードモデルは座屈拘束ブレースがエネルギーを吸収するため主架構に与える損傷の影響が少ない。3)このモデルの構造性能が確認できたことにより、さらに新たなデザイン性を持つファサードを提案することができる。大都市の諸問題に対する統合ファサードの基本機能を、都市景観の改善、防災・耐震性能の改善、環境エネルギー負荷より考え、既存のファサードシステムを調査し、機能因子の設定および妥当性の検討を行う。検討は、建築専門誌「日経アーキテクチュア」の過去12年にわたるファサードに関する事例を抽出し、都市景観面を考慮したデザイン軸、防災・耐震面を考慮したシェルター機能軸、環境・エネルギー面を考慮した環境軸の3軸に沿った評価を行う。対象とした19932005年は日本においてDPG工法やMPG工法等を用いたサッシュレスガラスによるファサードがヨーロッパから導入された時期であり、ガラスの皮膜を伴うものが多く見られる。2003年以降は、多様な素材を駆使してファサードを構成する試みや、主要な構造体として考える事例も現れ、景観適合性を意識した設計も増える傾向にある。シェルター機能軸では、評価対象がファサードの必要条件であるため、評価点のばらつきは他軸に比べ小さい。大規模建築物ではより高いレベルの外乱に対し設計されているため、評価点と建物騒動がリンクする傾向が見られる。

一方、小規模なデザイン重視の建物では、耐震性や耐風性が明確に評価できないものが見られた。2003年以降ファサードを構造体として一体化する設計も出てきているが、制振、エネルギー吸収機能を一体化したものについては殆ど見られない。環境軸では、環境負荷や省エネルギーを考慮しているといない建物で、点数の差が大きく見られる。初期の透明建築においては、気候の異なるヨーロッパのデザインをそのまま踏襲し、ガラス皮膜に生じる熱負荷を空調により強引に制御する手法、またはファサードを北面に配置することで夏季の熱負荷を回避する手法が一般的であった。しかし、1990年代末より次第にわが国の気候風土を反映し、ダブルスキン、エアフローウィンドウやガラス間ルーバー、外付けルーバー等を駆使し、実効的な日射制御や断熱性を意図したファサードが多く見られるようになってきている。過去12年にわたるファサード建築の機能を分析し、提案した評価項目がある程度の安定性を持つこと、3つの評価軸は互いに独立性が強いことが示された。以上より建築物のファサードは、異なる独立した機能が位置的には高度に集約した部位であると言える。建物の外壁面を構成するファサードは都市景観を形成する重要な要素の一つであると共に、建物内部を外的環境から保護し、建築物の消費エネルギー効率に影響を与える要素である。既存建物の改修に当たっては、ファサードを適切なものに交換することで、建物外観を一新すると共に建物のエネルギー負荷を低減することが可能となる。本研究では意匠・構造・環境面を通して設計された「統合ファサード」の具体例を設定し、都市景観面を考慮した「デザイン軸」,防災・耐震面を考慮した「シェルター機能軸」,環境・エネルギー面考慮の「環境軸」に沿った性能評価を試みた。検討対象として実在の既存建物を設定し、改修および同種の建物を新築で構成することを想定した制振ブレースとルーバー、ガラスを組み合わせた6種類のファサードを設定し、エネルギー吸収機能、熱環境、外観デザインの3軸より定量的な評価を行った。その結果以下の知見が得られた。1)構造面(エネルギー吸収機能)では、RC架構の耐震補強構法としての分離型ファサード、新築鉄骨造を想定した一体型ファサード共に、数百年再現期間のレベル2地震動に耐え得る良好な耐震性能を確保することが可能である。2)環境面(熱環境)では、欧米型のガラスのダブルスキンは換気を伴わない場合、夏期の温度上昇が著しく、熱付加の増大が予想される。これに対し、ルーバーとガラスを組み合わせた外壁は、分離型、一体型共に夏期、冬期の双方に対し良好な熱環境改善効果を示す。3)ルーバーとガラスを組み合わせた耐震補強構法としての分離型統合ファサードは、一般的に使用されている他の耐震補強構法と比較して、高いデザイン評価を得た。本論で提案したルーバーとガラスを組み合わせた分離型・一体型のファサードについては、構造実験、環境実験を実施し、その性能を確認した。さらに、これらに関しては、追加実験を別途行うものとする。建物の外壁面を構成するファサードは、都市景観を形成する重要なものであるとともに建物内部を外的環境から保護し、建築物の消費エネルギー効率に影響を与える要素である。
造血細胞の細胞運動におけるMAPキナーゼとROCKの機能解析

顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)および腫瘍壊死因子(TNF-α)により誘導されるヒト好中球の細胞運動について解析した。好中球はGM-CSFおよびTNF-α刺激に反応して、それぞれ刺激2分および6分後から形態変化および運動性の亢進を示した。GM-CSF刺激では明らかな極性を示したが、TNF-α刺激では明らかな極性は認められず、強い接着と伸展が認められた。GM-CSF刺激による細胞の移動は距離が長く直線的であったが、TNF-α刺激による細胞の移動は距離が短く蛇行的であった。MEK阻害剤(U0126)により、GM-CSFおよびTNF-αによって誘導される偽足の形成と細胞の移動が阻害され、蛇行的運動が優位となった。p38 MAPK阻害剤(SB203580)により、GM-CSFによって誘導される偽足の形成と細胞の移動は影響を受けなかったが、細長い突起状または棒状の特徴的な尾部が形成され、手鏡様の形態を示した。一方、TNF-αで刺激した細胞では、伸展が強く阻害され、明らかな極性を示し、直線的な移動が優位となって、移動距離も長くなった。PI3K阻害剤(LY294002)により、GM-CSFで刺激した細胞では、偽足の形成とともに、多くの細胞がuropodを形成し、細胞移動が抑制された。一方、TNF-αで刺激した細胞では、伸展が阻害され、細胞の移動が亢進した。GM-CSFおよびTNF-αによって誘導される好中球の接着は、抗CD18中和抗体により強く阻害された。GM-CSFで刺激した細胞では、CD62Lが尾部に局在した。これらの結果は、GM-CSFおよびTNF-αが好中球に作用して、サイトカイン特異的に形態変化、接着、伸展および運動を誘導し、これらの応答にMEK/ERK、p38 MAPKおよびPI3Kが関与していることを示している。ヒト好中球の運動性に対する顆粒球コロニー刺激因子(G-CSC)の作用を解析した。細胞応答を顕微鏡下にリアルタイムで観察すると共にビデオ画像に録画し、画像解析ソフトを用いて、形態変化、運動軌跡、運動速度などを解析した。G-CSFは好中球に作用して、すみやかに形態変化と接着を誘導し、運動性を亢進した。G-CSFにより誘導される好中球の運動は刺激後、3-5分で認められ、10分後に最大となり、30-40分間持続した。最大時における細胞の運動速度は、84.4±2.9μm/5分であった。ボイデン法を用いた解析から、G-CSFにより誘導される好中球の運動は方向性をもった運動ではなく、ランダム運動であることが判明した。G-CSFにより誘導される好中球の運動と形態変化はMEK(mitogen-activated protein kinase [MAPK]/extracellular signal regulated kinase [ERK]kinase)阻害剤及びphosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)阻害剤によって強く阻害された。しかし、p38 MAPK阻害剤の影響は受けなかった。これらの結果は、G-CSFが好中球に作用してMEK/ERKとPI3Kを特異的に活性化し、p38 MAPKを活性化しない事実と一致している。G-CSF刺激により誘導されるMEK/ERKの活性化はPI3K阻害剤によって部分的に阻害された。G-CSFで刺激した好中球は、抗CD18中和抗体存在下で接着が強く阻害されたが、葉状突起を盛んに形成した。すなわち、G-CSFは接着とは無関係に好中球の運動性を亢進した。これらの結果は、G-CSFがヒト好中球に直接作用して、その運動性(ランダム運動)を亢進し、運動性の亢進はMEK/ERK及びPI3Kによって制御されていることを示している。

一方、TNF-αで刺激した細胞では、伸展が阻害され、細胞の移動が亢進した。GM-CSFおよびTNF-αによって誘導される好中球の接着は、抗CD18中和抗体により強く阻害された。GM-CSFで刺激した細胞では、CD62Lが尾部に局在した。これらの結果は、GM-CSFおよびTNF-αが好中球に作用して、サイトカイン特異的に形態変化、接着、伸展および運動を誘導し、これらの応答にMEK/ERK、p38 MAPKおよびPI3Kが関与していることを示している。
脳を標的とするケミカルバイオロジー:効率的に脳移行する脳腫瘍治療薬の分子デザイン

治療効果が殆ど期待できず縮小もない癌に脳腫瘍があり、且つ悪性のものが多い。本研究プロジェクトにおいて我々は、血液脳関門に発現しているABCトランスポーター(ABCB1, ABCG2等)の基質にならず、効率的に脳移行する新規脳腫瘍治療薬の分子デザインを実施した。また更に、これらトランスポーターを阻害する薬をデザインし、既存の抗癌剤が脳腫瘍に到達できるようにする定量的構造活性相関の解析方法を開発した。脳腫瘍は頭蓋骨の内部に発生する腫瘍で、一般的に悪性脳腫瘍の治療は容易ではない。その最も大きな理由は、脳という重要な組織に発生しているために、腫瘍が正常脳の中に浸潤した部分を外科手術によって広く切除できないことによる。さらに体内において脳は重要な組織であるが故に、血液中の有害な異物が正常脳へ入らないように血液脳関門があり、その関門のために化学療法薬が脳の中へ移行しづらい。そこで本研究において我々は、血液脳関門に発現しているABCトランスポーター(ABCB1, ABCG2等)の基質にならず、効率的に脳移行する新規脳腫瘍治療薬の分子デザインを実施している。さらに、これらトランスポーターを阻害するトポイソメラーゼI阻害薬およびプロテインキナーゼ阻害薬をデザインし、既存の制癌剤が脳腫瘍に到達できるようにする方法論を確立している。血液脳関門に発現しているABCトランスポーター(ABCB1,ABCC1,ABCG2等)の基質にならず、効率的に脳移行する新規脳腫瘍治療薬の分子デザインを実施する。また、これらトランスポーターを阻害する薬をデザインし、既存の制癌剤が脳腫瘍に到達できるようにすることが本プロジェクトの目標である。平成18年度、我々はABCトランスポーターABCB1(P-gp/MDRI)、ABCB11(BSEP)、ABCG2(BCRP/MXR1/ABCP)の基質特異性を定量的に解析するために高速スクリーニングおよび定量的構造活性相関(QSAR)解析を実施した。ABCG2またはABCB1を発現させた昆虫細胞から形質膜を調製し、その膜ベシクルの輸送活性をモニターして阻害スクリーニングを行った。その際、我々の研究グループが開発した高速スクリーニングシステムを用い、QSAR解析にはChemical Fragmentation Codesを用いた新規方法を用いた。その結果ABCB1では、複数の芳香族環が炭素鎖で結合し、それらが自由に揺らぐことのできる構造をもつ化合物が良い基質であると判明した。一方ABCG2では、ヘテロ環が重合して平面構造を持ち、水酸基のある化合物が基質として認識されることが明らかになった。また高速スクリーニングとQSAR解析にABCB11を導入した理由は、脳をターゲットとする薬分子がデザインされても肝臓毒性が引き起こされてはならないので、その安全性を検証するためである。ABCB11を阻害して胆汁鬱滞を引き起こす可能性のある構造的因子を同定し、トログリタゾンはその典型的な分子であることが判明した。これらの研究成果を次の論文に発表した:J. Pharmacol. Exp. Ther.317(3):1114-1124,2006;Mol. Pharm.3(3):252-265,2006。さらに、血液脳関門において薬分子の中枢移行で重要な役割を果たすABCB1(P-gp/MDR1)とABCG2(BCRP/MXR1)の遺伝子多型と基質特異性の変化との関係を定量的に解析し、中枢神経系への薬分布に大きく影響する一塩基多型(SNP)を同定した:Mol. Pharmacol. 70(1):287-296,2006;J. Exp. Ther. Oncol. 6(1):1-11,2006;Cancer Sci. 98(2),231-239,2007;Biochemistry in press,2007。また、バッカチン誘導体に基づくABCトランスポーター阻害剤の分子デザインを行った。C-アロマタキサン骨格の9員環エーテル化合物をリード化合物として2,5,14位を様々に官能基化することにより、ABCB1阻害能力の向上を図った。ABCB1発現細胞系で検証して、多剤耐性抑制剤の候補化合物を選定した。本プロジェクト「脳を標的とするケミカルバイオロジー:効率的に脳移行する脳腫瘍治療薬の分子デザイン」において、我々は血液脳関門に発現しているABCトランスポーター(ABCB1, ABCG2等)の基質にならず、効率的に脳移行する新規脳腫瘍治療薬の分子デザインを実施する。また、これらトランスポーターを阻害する薬をデザインし、既存の制癌剤が脳腫瘍に到達できるようにする。平成20年度、我々はABCG2と相互作用する化合物をスクリーニングし、独自の定量的構造活性相関(QSAR)解析法を用いて、ABCG2の基質になる化学的構造要素を導出することに成功した。その結果に基づいて血液脳関門を通過するカンプトテシン誘導体の分子デザインをおこなった。更にABCG2を阻害する化合物をスクリーニングし、その阻害様式に基づいてABCG2を強力に阻害するプロテインキナーゼ阻害剤を見出した。