hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規有糸分裂阻害天然物ニグリカノシド類の立体構造と活性の解明を指向する合成展開

緑藻の一種が生産するニグリカノシド類は、エーテル結合型モノガラクトシルジアシルグリセロールであり、がん細胞の増殖を強力に抑制する。一方、その生産量が少なく立体構造も不明であり、詳細な生物活性研究が滞っている。そこで、ニグリカノシド類の立体構造と生物活性の解明を目的に合成研究を行い、2つのエーテル結合部の構築方法を開発し、天然物のガラクトースと脂肪酸鎖のエーテル結合部の立体化学を明らかにできた。ドミニカ産の緑藻Avrainvillea nigricansから単離された化合物ニグリカノシドAのジメチルエステルは、抗癌剤タキソールと同様の有糸分裂阻害に基づく強力な癌細胞増殖抑制作用を示す(IC_<50>3nM)。これは、炭素数20と16の2本の不飽和脂肪酸鎖とガラクトグリセロールがエーテルでクロスリンクした、新規で特異な化学構造を持つので、既存の抗癌剤に耐性を示す癌にも有効な新規抗癌剤のリードとして強く期待される。一方、これは藻からの産生量が少ないため(1.53.0×10^<-6>%wet wt)、その供給法の開発が課題になっている。また、これは、生物活性の詳細を研究する上で必須な立体化学が未解明なので、その究明も不可欠な課題となっている。申請者は、ニグリカノシドAジメチルエステルの物質供給と絶対立体配置決定を担う全合成を目的に研究を企画し、展開している。平成21年度は、ガラクトグリセロールとC20脂肪酸鎖のエーテル結合部の立体選択的構築法の確立と、天然物の同部分の相対立体配置の解明を検討した。その結果、不斉転写型アイルランドクライゼン転位によるエーテル形成とジュリアオレフィン化による脂肪酸鎖伸長を基盤として、目的構造の立体選択的構築法の開発に成功した。さらに、同法でモデル化合物を合成し、天然物のNMRデータとの比較により、天然物のエーテル結合部の相対配置の推定が可能になった。ドミニカ産の緑藻アブレインビレア・ニグリカンスから単離された化合物ニグリカノシドAのジメチルエステルは、抗癌剤タキソールと同様の有糸分裂阻害に基づく強力な癌細胞増殖抑制作用を示す(IC_<50>3 nM)。一方、これは藻からの産生量が少ないため(1.53.0×10^<-6>% wet wt)、その供給法の開発が課題になっている。申請者は、ニグリカノシドAジメチルエステルの物質供給と絶対立体配置決定を担う全合成を目的に研究を企画し、展開した。平成22年度は、前年度に確立したガラクトグリセロールとC20脂肪酸鎖のエーテル結合部の立体選択的構築法を用いて、ガラクトグリセロール部の立体異性体2種類とC20脂肪酸鎖とをエーテル結合部において異なる立体化学で連結し、4種のジアステレオマーモデル化合物を得た。これらモデル化合物と天然物のNMRスペクトルの比較から、極めて一致するモデル化合物1個を見出した。これにより、天然物のガラクトース部とグリセロール部、およびエーテル結合部の3者の立体配置の相対関係を決定することができた。また、天然物とモデル化合物のプロトンNMRにおいて、立体構造と化学シフトに相関が見られることが判り、その理由を考察した。ドミニカ産の緑藻アブレインビレア・ニグリカンスから単離された化合物ニグリカノシドAのジメチルエステルは、抗癌剤タキソールと同様の有糸分裂阻害に基づく強力な癌細胞増殖抑制作用を示す(IC503nM)。一方、これは藻からの産生量が少ないため(1.53.0×10-6%wet wt)、その供給法の開発が課題になっている。平成23年度は、炭素数20と16の2本の脂肪酸鎖のエーテルクロスリンク部分(C11'-0-C10)の構築を検討した。当初、アイルランドクライゼン転位を用いてこの部分を立体選択的に構築しようとしたが、エノールエーテル・ケテンシリルアセタール構造の基質調製が困難であるため、断念した。

一方、エバンス型不斉補助基を利用したアミドエノラートによるアルドール反応がこの系では高立体選択的に進行することを見出し、これを利用してエーテルクロスリンク部を単一ジアステレオマーとして構築することに成功した。不斉補助基のエナンチオマーを用いることにより立体異性体の合成にも適用できるので、この方法は天然物の立体化学決定に向けた比較用の標準サンプルの系統的調製に役立つ。さらに、ジュリアオレフィン化を経由したC20脂肪酸鎖の全長の構築に向け、エーテルクロスリンク部の隣接位置に1-フェニルテトラゾル-5-イルスルホニル基を導入することにも成功した。
エピジェネティクスから迫る多発性骨髄腫の発症機構の解明と薬剤耐性化の克服

本研究においては、ヒストンH3リジン27番のトリメチル化(H3K27me3)の制御異常が骨髄腫の発症や薬剤耐性に与える影響を明らかにする事を目的とし、H3K27me3の誘導酵素であるEZH2とそのホモログであるEZH1、またH3K27me3の脱メチル化酵素UTXの、骨髄腫細胞における生物学的意義の解明と、骨髄腫の薬剤耐性を克服するための分子基盤の構築を行ってきた。これまでに我々は、EZH2/EZH1共阻害剤であるUNC1999の抗骨髄腫効果を明らかにし、プロテアソーム阻害剤との併用療法が有望であることを示した。また骨髄腫細胞におけるEZH2の標的遺伝子の一つNR4A1を同定し、また併用療法の抗腫瘍効果のメカニズムを明らかにした。またEZH2の過剰発現が骨髄腫細胞の薬剤耐性化に関与していることを示した。これらの成果を2017年のClinical Cancer Research誌に発表した。最終年度においては、成熟B細胞のみでUTXのノックアウトとBRAF活性化変異が起こるコンパウンドマウスの解析を進めた。コンパウンドマウスの一定数において、形質細胞の著明な増生が骨髄・脾臓・リンパ節などに認められ、髄外病変を伴う多発性骨髄腫を発症して死亡した。マウス骨髄腫細胞の一部はin vitroで培養可能であり、更にNOGマウスへの2次移植によって骨髄腫様の病態を来した。腫瘍細胞のRNAシークエンスからgene set enrichment analysisを行うとMYCの標的遺伝子群がenrichしており、骨髄腫発症の一因であると考えられた。これらの成果を国内外の学会で発表した。更に詳細なエピゲノム解析や治療モデルとしての研究に発展中である。本研究においては、ヒストンH3リジン27番のトリメチル化(H3K27me3)の制御異常が骨髄腫の発症や薬剤耐性に与える影響を明らかにする事を目的とし、H3K27me3の誘導酵素であるEZH2とそのホモログであるEZH1、またH3K27の脱メチル化酵素UTXの、骨髄腫細胞における生物学的意義の解明を目指している。これまでに我々は、EZH2+EZH1阻害剤であるUNC1999の骨髄腫細胞における標的遺伝子を、ChIPシークエンスとRNAシークエンスにて探索し、がん抑制遺伝子NR4A1を同定した。UNC1999によるNR4A1の脱抑制により、MYC遺伝子の発現抑制を認め、抗骨髄腫効果につながる事を明らかにした。またUNC1999とプロテアソーム阻害剤ボルテゾミブとの併用療法により、MYC遺伝子の更なる発現抑制効果が得られた。ボルテゾミブはEZH2をdownregulationするがEZH1の機能は保たれる。UNC1999を併用することでEZH1の機能抑制が得られ、協調的に標的遺伝子が脱抑制されるものと考えられた。更に我々は、EZH2を骨髄腫細胞に過剰発現させると細胞増殖が増強し、ボルテゾミブ耐性になることを見出した。患者骨髄腫細胞の遺伝子発現データベースを用いた解析により、EZH2高発現例ほどボルテゾミブの治療効果が弱まる事も明らかとなり、EZH2高発現がボルテゾミブ耐性に関与していることが明らかとなった。EZH2過剰発現細胞におけるボルテゾミブ耐性化はUN1999治療によって解除されることも示された(以上、論文revise中)。現在、成熟B細胞のみでUTXをノックアウトしたマウスとBRAF活性化変異のコンパウンドマウスを作製して解析中である。このマウスは形質細胞性腫瘍を発症しており、その生物学的メカニズム解析が進行中である。今年度の目標であったEZH2/1共阻害剤UNC1999の骨髄腫細胞における標的遺伝子の探索は予定通り終了した。プロテアソーム阻害剤によるEZH2発現機構の解析についてもおおむね終了している。UTXコンディショナルノックアウトとBRAF変異のコンパウンドマウスの解析は現在進行中であり、来年以降も継続予定である。来年度以降行う予定であったUNC1999とボルテゾミブの併用療法の分子メカニズム解析とボルテゾミブ耐性化におけるEZH2の関与の検証とUNC1999による耐性解除の検討も、一部が終了している。本研究においては、ヒストンH3リジン27番のトリメチル化(H3K27me3)の制御異常が骨髄腫の発症や薬剤耐性に与える影響を明らかにする事を目的とし、H3K27me3の誘導酵素であるEZH2とそのホモログであるEZH1、またH3K27me3の脱メチル化酵素UTXの、骨髄腫細胞における生物学的意義の解明と、骨髄腫の薬剤耐性を克服するための分子基盤の構築を行っている。これまでに我々は、EZH2/EZH1の共阻害剤であるUNC1999の標的遺伝子の一つであるNR4A1の、骨髄腫におけるがん抑制遺伝子としての機能を解析した。NR4A1はMycを負に制御するため、UNC1999によってNR4A1が脱抑制してMycが抑制されることを見出した。また、プロテアソーム阻害剤とUNC1999の併用療法の抗腫瘍効果のメカニズムとして、プロテアソーム阻害剤がEZH2を転写レベルで抑制するものの、EZH1が残存してH3K27me3は保たれるが、UNC1999との併用療法では残存したEZH1の機能も抑制することが重要であることを示した。

更にEZH2の発現とプロテアソーム阻害剤ボルテゾミブへの反応性を臨床試験におけるpublic databaseで検討したところ、骨髄腫細胞のEZH2発現が高い症例ほどボルテゾミブへの反応が不良であることを見出した。これはEZH2が薬剤耐性に関与する可能性を示したものであり、実際に骨髄腫細胞株にEZH2を強制発現するとボルテゾミブ耐性になることを実験により明らかにした。これらの成果はClinical Cancer Research誌に2017年に掲載された。また我々は、成熟B細胞のみでUTXのノックアウトとBRAF活性化変異が起こるコンパウンドマウスを解析しているが、これらのマウスは形質細胞を含むB細胞性腫瘍を発症している。現在、詳細な分子メカニズム解析を行っている。平成29年度以降に計画していたUNC1999とボルテゾミブの併用療法の分子メカニズム解析と、ボルテゾミブ耐性化におけるEZH2の関与の検証とUNC1999の耐性解除については、ほぼ順調に終了している。形質細胞腫瘍マウスの詳細な解析とこのマウスモデルに対するUNC1999やボルテゾミブの治療に関しては現在進行中である。本研究においては、ヒストンH3リジン27番のトリメチル化(H3K27me3)の制御異常が骨髄腫の発症や薬剤耐性に与える影響を明らかにする事を目的とし、H3K27me3の誘導酵素であるEZH2とそのホモログであるEZH1、またH3K27me3の脱メチル化酵素UTXの、骨髄腫細胞における生物学的意義の解明と、骨髄腫の薬剤耐性を克服するための分子基盤の構築を行ってきた。これまでに我々は、EZH2/EZH1共阻害剤であるUNC1999の抗骨髄腫効果を明らかにし、プロテアソーム阻害剤との併用療法が有望であることを示した。また骨髄腫細胞におけるEZH2の標的遺伝子の一つNR4A1を同定し、また併用療法の抗腫瘍効果のメカニズムを明らかにした。またEZH2の過剰発現が骨髄腫細胞の薬剤耐性化に関与していることを示した。これらの成果を2017年のClinical Cancer Research誌に発表した。最終年度においては、成熟B細胞のみでUTXのノックアウトとBRAF活性化変異が起こるコンパウンドマウスの解析を進めた。コンパウンドマウスの一定数において、形質細胞の著明な増生が骨髄・脾臓・リンパ節などに認められ、髄外病変を伴う多発性骨髄腫を発症して死亡した。マウス骨髄腫細胞の一部はin vitroで培養可能であり、更にNOGマウスへの2次移植によって骨髄腫様の病態を来した。腫瘍細胞のRNAシークエンスからgene set enrichment analysisを行うとMYCの標的遺伝子群がenrichしており、骨髄腫発症の一因であると考えられた。これらの成果を国内外の学会で発表した。更に詳細なエピゲノム解析や治療モデルとしての研究に発展中である。本研究では骨髄腫細胞株を用いた実験はおおむね順調に進んでおり、マウスモデルを用いた研究が途上の状況である。こちらもマウスの解析は順調に進んでおり、結果が出つつある。このマウスを用いて我々の治療モデル(特にUNC1999とプロテアソーム阻害剤の併用療法)が実際に効果的であるのか検証するため、腫瘍細胞を二次移植するモデルの作製にとりかかっている。今後はこの治療モデルの成否が重要であると考えている。形質細胞腫瘍マウスの詳細な解析、特に腫瘍発症のメカニズムを明らかにするため、網羅的エピゲノム・遺伝子発現解析が進行中である。
構造情報に基づく細胞性免疫システムにおける特異的分子認識機構の解明

本研究は、細胞性免疫において鍵となる相互作用である、TCR-HLA相互作用、あるいは自然免疫系で近年見出され、その性質が明らかになりつつあるILT-HLA相互作用について、焦点を絞り、分子認識データを立体構造に基づいて収集し、その分子認識能における特異性・親和性を創出する分子機構を明らかにすることを目的としている。大量調製したTCRとHLAクラスIについて、その熱力学的解析を行い,抗体類似であるがエントロピー損が大きく親和性が低いことを明らかにした.現在,その複合体の結晶化を継続して行っている。ペプチドを変化させたものを用いて同様の結晶化を目指した。ヒトImmunoglobulin-like transcript (ILT) 2 (CD85a)がT細胞やNK細胞など比較的広く分布しているのに対し、ILT4(CD85d)は単球系細胞に選択的に発現する細胞表面受容体である。本研究ではILT2およびILT4の細胞外ドメインD1、D2からなる断片を作製し、HLAに対する相互作用を、BIAcore2000を用いて分子レベルで解析した。ILT2、ILT4共に封入体から巻き戻し反応を行うことで可溶性分子として調製した。相互作用解析にあたり、フローセルにビオチン化したHLA分子を固定化し、その上からILT分子の溶液を流した。相互作用解析の結果ILT4がHLA-A11、B35、Cw7、G1に対して広く結合することを確認し(Kd=440μM)、中でも非古典的MHCであるHLA-Gに対して最も強く相互作用することが分かった(Kd=4μM)。またILT2はHLA-Gに対してILT4よりも強い親和性を示した(Kd=1μM)。これらの結晶構造解析を行うべく,結晶化を試みている.細胞表面には様々なレセプターが発現し、細胞間の情報伝達に関与している。特に神経系や免疫系に関わるレセプターは様々な疾患に直接関与することから医学的に幅広く注目されている。細胞性免疫を司るT細胞に関しては、マクロファージによって分解された外来蛋白質のフラグメントを付着したヒト白血球抗原(HLA,主要組織適合遺伝子複合体(MHC)とも呼ぶ)がT細胞受容体(TCR)によって認識され、T細胞が活性化されることが知られている。本研究は、このような細胞性免疫において鍵となる相互作用である、TCR-HLA相互作用について、特にTCR-HLAクラスI相互作用に焦点を絞り、分子認識データを立体構造に基づいて収集し、その分子認識能における特異性・親和性を創出する分子機構を明らかにすることを目的としている。本年度の研究成果は以下のとおりである。ヒトT細胞受容体(TCR)とHLAの大量発現系:既にクローニングしてあるヒトTCRとHLAクラスIの細胞外ドメインをコードする遺伝子を用いた、大腸菌で不溶性頼粒として発現させる系を改良したほか希釈法による巻き戻し系を整備した。さらに、すでに研究代表者らが実績のあるイムノグロブリンフォールドの効率よい巻き戻し系をもとに、さらに効率のよいシステムを確立することができた。表面プラスモン共鳴と等温滴定型熱量測定により、その相互作用を精密に解析することができた。TCR、HLAならびにその複合体の結晶化とX線結晶構造解析:大量調製したTCRとHLAクラスIについて、またその複合体の結晶化を目指した。報告例をもとに、さらによい結晶化条件を探る。次年度における実験室レベルの結晶構造解析のための基盤を作ることができた。これらの結晶構造解析を行うべく,結晶化を試みている.
ブラックホールのダイナモ効果と粒子加速

ブラックホールは、天体の重力崩壊によって形成される極めて強重力の時空構造として注目されてきた研究対象である。特に、活動的銀河中心核に存在していると考えられている超大質量ブラックホールの周辺では、重力によって引き寄せられたプラズマによって磁気圏が形成されており、種々の特徴的な電磁気現象が励起されることが予想される。本研究はこのような電磁気現象の解明を主たる目的としたものである。1.まず、磁気拡散を考慮した一般相対論的な磁気流体力学に基づいて、定常ブラックホール周辺の回転磁気圏を考察し、磁場強度の増大を引き起こすダイナモ効果の有効性を議論した。そして、ブラックホールの自転運動のみでは、ループ構造の磁力線形状の発展は起こらない(反ダイナモ)ことを明らかにし、従来の研究における論争点に解決を与えた。さらに重要な結果は、磁気圏中のプラズマ流体が光速に近い回転速度で運動している場合には、流体の電荷密度の増大と対流電流の発生によるダイナモ効果が作用できることを示したということである。このような新しいダイナモ過程は、磁気圏の光円柱面近くで起るフレアー的な電磁気エネルギーの放出として興味深いものである。2.次に、磁場中における天体の重力崩壊を考察し、ブラックホールの形成過程における電磁波のバースト的な放出を解析した。重力崩壊の動的な過程は、磁気圏における磁場強度を次第に大きくしていくとともに、電磁波の発生をもたらすことになる。本研究では、重力場と電磁場との直接的な相互作用に着目することによって、ブラックホールの形成に至るまでの重力場の時間変化を特徴付ける電磁波のバーストパターンの励起を明らかにすることができた。今後、本研究で考察された電磁気的過程がプラズマ粒子の運動に及ぼす効果を解析し、ジェット状噴出流の生成の問題をさらに検討していく予定である。活動的銀河中心核やX線星などで観測される高エネルギー天体現象には磁場が深く関与していると考えられており、ブラックホール磁気圏モデルという観点から多くの研究が積み重ねられてきた。本研究では、特に、ブラックホールの周辺での磁気圏構造を変化させるダイナモ効果に着目した。この効果は一般相対論的な磁気圏において引き起こされる可能性のある興味深い物理過程であるが、実際の有効性については不明のままに残されている。本研究では、有限の電気伝導性の影響を考慮し、ブラックホール磁気圏中にある一般相対論的磁気流体を考察した。そして、近似的な計算手法の開発を基にして、有限の電気伝導性による磁力線形状に対する擾乱の発生を検討した。その主たる近似は、流体の運動をブラックホールの周囲の公転運動に限定し、電磁場のみの擾乱の時間発展を取り扱うことである。ブラックホール自体の自転運動と流体の回転運動が磁力線形状の擾乱の維持発展に有効に働くための状況の解明に焦点を絞り、研究を遂行した。その結果、ブラックホールの自転の影響のみでは、磁場擾乱間の相互作用による自己励起ダイナモは十分に働かず、擾乱は散逸することが示された。しかし、磁気圏中の背景磁場に自転の影響が作用することによって、背景場による誘導励起として磁場擾乱の維持が可能であり、自転軸方向に収束する電磁場のエネルギー流が発生することが指摘された。また、流体の回転速度が光速に近い場合には、流体の回転方向の対流電流が大きくなり、擾乱の自己励起を導くことが見出された。これらの過程はダイナモ効果に新しい視点を与えたものであり、磁気圏における電磁波フレアーやジェット構造の原因として期待できる。前年度に引き続き、活動的銀河中心核などで観測される高エネルギー天体現象との関連において、ブラックホール磁気圏における電磁気現象の研究を進展させた。前年度においては、磁気拡散を考慮した一般相対論的な磁気流体力学を用いて、定常状態にあるブラックホールの周辺において磁場強度を増大させるダイナモ効果が有効に作用する条件を明らかにした。

つまり、磁気圏中のプラズマ流体が光速に近い回転速度で運動している場合には、流体中の電荷密度の増大と対流電流の発生が引き金となって、ループ構造の磁力線形状が発展していくことを示すことができた。このダイナモ過程は磁気圏の光円柱面近くで起るフレアー的な磁気エネルギーの放出を意味しており、磁気圏における幅射強度の変化や粒子加速の機構に重要な影響を及ぼすことになる。また、今年度においては、磁場中における天体の重力崩壊を考察し、ブラックホールの形成過程における電磁波のバースト的な放出を解析した。重力崩壊の動的な過程は、磁気圏における磁場強度を次第に大きくしていくとともに、電磁波の発生をもたらすことになる。本研究では、重力場と電磁場との直接的な相互作用に着目することによって、ブラックホールの形成に至るまでの重力場の時間変化を特徴付ける電磁波のバーストパターンの励起を明らかにすることができた。この結果は、ブラックホールの形成過程における重力場の振舞が電磁波パーストを通じて観測できることを意味している。本研究期間内では、ブラックホール磁気圏における磁場構造の時間発展が主に考察されてきた。今後、このような電磁気的過程がプラズマ粒子の運動に及ぼす効果を解析し、ジェット状噴出流の生成の問題をさらに検討していく予定である。
スピロピランの分子修飾による高効率機能性フォトクロミック材料の分子設計

1.スピロピランのフォトクロミズムに対する媒体の効果......一般にスピロピラン(SP)から発生するメロシアニン(MC)の吸収スペクトルとMCからSPへの異性化速度は媒体の極性に強く依存しており、MCのλmaxに対応する電子遷移エネルギーと異性化の一次反応定数との間に直線関係が成立する。しかしミセル等の特殊な媒体中ではこのような直線関係からずれる場合がしばしば観測されるが、これは、極性以外の因子が作用していることを示唆するものである。このような研究はMCの安定化に作用する因子を明らかにする点で重要である。そこで種々の構造的な特徴を持つSPを合成し、各種ミセル中での挙動を検討した。その結果、一般に非常に弱い発色しか示さない3'-メチル体はCTABのようなカチオン性ミセル溶液中で非常に安定な強い発色を示すこと、又水溶性SPの逆フォトクロミズムはCTAB/H_2O/CHCL_3のような逆ミセル中でその熱発色速度が非常に減少するなど興味ある挙動を示すことを明らかにした。これらの結果はミセルの中では極性だけでなくその局部粘度が重要な役割を果たしていることを示しており、粘度はMCを安定化する要因として重要であることを示すことができた。2.ナフトピランのフォトクロミズム......ナフトピランは光照射下にキノイド型に開環し着色するが、この着色形は一般にMCより熱的に安定であり、記録材料として優れていると考えられる。そこでナフチル基にピラン環を2個導入した一連の化合物を合成し、そのフォトクロミック特性を検討した。その結果、1-異性体のみフォトクロミズムを示すこと、又ビスピラン系ではその置換位置に依存して発色特性は興味ある変化を示した。特に後者の系では光照射にり2個のピラン環を段階的に開環させることができれば記録材料として興味深い性質を賦与できることになるので、この点に関して詳細に検討した。
中華人民共和国ハルビン市区の発達障害児への支援ツールを活用した地域生活支援

本研究では、ハルビン市区に在住する発達障害児及び支援者を対象として、ハルビン師範大学及びハルビン市区行政当局と連携を取りながら、「支援ツール・システム」を活用した研究実践の普及および有効性の検討を目的とする。こうした実践的で具体的な支援ツールに基づく支援方略や研究実践がハルビン市区の発達障害児と支援者の地域生活支援やQOLの向上に寄与し、有効に機能するかの諸条件を検証するために、以下の事業を設定した。1初心者でも理解しやすい実践的な研修プログラムを開発した。発達障害児及び支援者が豊かな地域生活を実現可能にするために、事前調査の結果を分析し、応用行動分析学に基づく支援ツールを活用した研究実践を効率的に学習できる研修プログラムを開発した。そのプログラムは、初心者でもわかりやすいように、実技や視聴覚機器を多用した内容とした。また、対象者の年齢や生活環境等と整合性のあるものとした。2応用行動分析学・支援ツール関連の実践書を翻訳した。応用行動分析学は、難解な学問であるとされている。高畑(2006)は、「みんなの自立支援を目指すやさしい応用行動分析学」を出版した。その著作は、難解な理論や実践をイラストや漫画を多用して、初心者にも理解しやすいものとした。実践例のみならず、簡単な事例研究まで踏み込んだ内容とし、初心者でも応用行動分析学を学習することなく、その研究成果を享受できるものであった。支援ツール・システムの目指す、発達障害児本人や支援者が簡単に活用でき、かつ地域社会で容易に実行可能な具体的な研究実践を精選した翻訳本を作成した。
トレハロースによる眼内増殖性疾患の新規制御法の開発

最近、当教室ではトレハロースには外表面の上皮細胞に対して保護作用がある反面、線維芽細胞や血管内皮細胞に対しては増殖抑制作用がある事を見いだした。本研究はトレハロースの線維芽細胞蔵書極性作用に注目して、眼内に増殖性変化を起こす増殖性糖尿病網膜症における眼内細胞の増殖作用をトレハロースが抑制するかどうかを明らかにすることを目的とした。巻首疾患患者に対する硝子体切除手術によって採取された硝子体液をARPE-19細胞含有コラーゲンゲルの培養液に添加してコラーゲンゲル収縮を起こさせ、それをトレハロースが阻止するかどうかを検証した。結果はトレハロースには明らかな収縮抑制効果は見られなかった。私の所属する研究室ではこれまでトレハロースには線維芽細胞、血管内皮細胞および悪性黒色腫細胞などの間葉系由来細胞の増殖抑制作用がありながら上皮細胞保護作用をもつという二面性の性質があることを報告してきた。これはトレハロースが上皮間葉系移行(EMT)および間葉系上皮移行(MET)を抑制するという特異な性質によるものであると考えられる。このトレハロースの性質はさらに網膜硝子体疾患の治療にも応用できる可能性があるため、本研究では網膜硝子体疾患において硝子体中の線維増殖や網膜下新生血管発生をトレハロースが抑制できるかどうかを、ヒト硝子体サンプルを利用したin vitro培養細胞系と動物実験によるin vivo検索により、その一端を明らかにすることを目的とした。本年度は硝子体手術にて得られたヒト硝子体サンプルをヒト網膜色素上皮由来培養細胞(ARPE-19)含有のコラーゲンゲルに直接添加して硝子体成分によるコラーゲン収縮を惹起させた。その結果、増殖糖尿病網膜症患者の硝子体ではコラーゲンゲルが収縮したのに対し、黄斑円孔硝子体では収縮が起こらなかった。この疾患特異性を確認した後、今度はARPE-19細胞含有コラーゲンゲルに増殖糖尿病網膜症硝子体を加え、さらにトレハロースを添加したところ、ゲルの収縮は起こらなかった。この現象は増殖糖尿病網膜症硝子体中に含まれるTGFβなどのサイトカインによってARPE-19細胞がコラーゲンゲルを収縮させ、この反応がトレハロースによって抑制されたことを表している。硝子体サンプルの入手と保存が計画通りに進んでいない。本研究は糖尿病網膜症や増殖性網膜硝子体症などの眼内増殖性疾患を対象として、病的硝子体に含まれる増殖因子や組織障害因子を生化学的に解析し、さらに眼内増殖因子や組織障害因子に対してトレハロースがどの程度抑制効果を示すかを明らかにする研究課題である。初年度は各種眼内増殖疾患に対する硝子体手術時に採取した硝子体サンプルを用いてARPE-19コラーゲンゲルに対する収縮作用がトレハロースによって試験管内で抑制されたことを明らかにした。当該年度は眼内増殖性疾患のひとつである裂孔原性網膜剥離を主たる対象として、手術時に採取された硝子体サンプル中に含まれる抗酸化力と各種炎症性サイトカインの定量的分析を行った。また、さらに抗酸化力と炎症性サイトカインが裂孔原性網膜剥離の臨床像とどのような関連性があるのかについて統計的に解析した。その結果、抗酸化力については、裂孔原性網膜剥離では対照疾患として網膜剥離のない状態である黄斑円孔に比べて、統計学的に有意に硝子体内の抗酸化力が低下していることが明らかとなり、かつ、抗酸化力の低下は網膜剥離の範囲と剥離期間に有意に相関があることが明らかになった。さらに27種類の炎症性サイトカインのうち、裂孔原性網膜剥離ではMCP-1, MIP-1βおよびIP-10が増殖糖尿病網膜症と同程度に上昇していることと、IL6とIL8が糖尿病網膜症ほどではないが黄斑円孔に比べ有意に上昇していることを明らかにした。これらの炎症性サイトカインは網膜剥離範囲や剥離持続期間に有意な相関を認めた。前年度で硝子体サンプルの採取と保存がやや遅れていることが問題視されたが、当該年度では積極的に硝子体サンプルの採取に努めた結果、次年度での研究に支障ない程度に採取と保存が進んだものと考えている。我々の研究室ではトレハロースが線維芽細胞と血管内皮細胞の増殖を抑制し、上皮細胞を保護するという興味深い研究結果を近年報告している。本研究はトレハロースの線維芽細胞増殖抑制作用に注目して眼内のグリア細胞や血管内皮増殖性疾患においてトレハロースが増殖抑制に働くかどうかを実際に硝子体切除手術に際して採取された硝子体成分を用いて試験管内でARPE-19細胞含有コラーゲンゲルのゲル収縮能への抑制効果の有無を検討した。まず予備実験として、硝子体ゲル無添加でARPE-19細胞含有コラーゲンゲルに対して細胞培養を行ったところ、トレハロースは濃度依存性にコラーゲンゲルの収縮を抑制することを観察した。そこで引き続き臨床サンプルを用いた解析を施行することとした。対象疾患は増殖糖尿病網膜症、黄斑円孔および黄斑前膜であり、これらの疾患患者への硝子体切除手術時に切除された硝子体ゲルを採取して直ちに遮光したのち、実験に使用するまでの間ー80度にて冷凍保存した。実験は予備実験同様、ARPE-19細胞をコラーゲンゲル内で培養し、ウエル内に硝子体ゲルを添加した後、トレハロースを添加した群と添加しない群とに分けて5%二酸化炭素濃度下37度にて培養した。その結果、硝子体サンプル添加コラーゲンゲルは予備実験同様の収縮能を発揮したが、トレハロース添加の有無による収縮能の有意な抑制効果は明らかではなかった。

臨床サンプルを使用することによる実験ではトレハロースの増殖抑制効果を明らかにすることは出来なかった。最近、当教室ではトレハロースには外表面の上皮細胞に対して保護作用がある反面、線維芽細胞や血管内皮細胞に対しては増殖抑制作用がある事を見いだした。本研究はトレハロースの線維芽細胞蔵書極性作用に注目して、眼内に増殖性変化を起こす増殖性糖尿病網膜症における眼内細胞の増殖作用をトレハロースが抑制するかどうかを明らかにすることを目的とした。巻首疾患患者に対する硝子体切除手術によって採取された硝子体液をARPE-19細胞含有コラーゲンゲルの培養液に添加してコラーゲンゲル収縮を起こさせ、それをトレハロースが阻止するかどうかを検証した。結果はトレハロースには明らかな収縮抑制効果は見られなかった。硝子体サンプルの採取と保存について積極的に行うようにする。初年度に行ったARPE-19細胞含有コラーゲンゲルの各種疾患硝子体サンプルによる収縮力の測定とトレハロースによる収縮抑制効果試験をさらにサンプル数を増やして、かつトレハロースの濃度に変化を持たせた上で検討・解析する予定である。眼科学
筋萎縮性側索硬化症患者の安楽死・自殺幇助・緩和医療に関する国際比較研究

【目的】筋萎縮性側索硬化症(ALS)等の神経難病は,QOLを高める療養のあり方により,意義のある生活を全うできるが,安楽死の要因として療養体制,緩和ケアの不備がある。そこで,安楽死の選択分岐の要素を明らかにする。【方法】医師の自殺幇助が唯一合法化されている,米国オレゴン州政府当局を訪ね,自殺幇助についてインタビューならびに当局資料の分析を行った。また,技術系学生(N=78)と医療福祉系学生(N=128)に,(1)オランダにおけるALS患者の安楽死,(2)オレゴン州におけるALS患者の自殺幇助,(3)わが国ALS患者3人の闘病の記録を,ビデオで見た後に,ALS終末期の療養のあり方について自計調査を2度行った。【結果と考察】自分自身のALS終末期療養のあり方について,「積極的闘病」25.7%,「緩和ケア」16.0%。「自殺幇助」9.2%,「積極的安楽死」42.7%,「その他」6.3%,「愛する人」については,「積極的闘病」27.7%,「緩和ケア」13.0%,「自殺幇助」6.8%,「積極的安楽死」33.5%,「その他」18.9%であり,「自分自身」「愛する人」とも,「積極的安楽死」の希望は,技術系<医療福祉系(p<0.01),男<女(p<0.01),「積極的闘病」の意思は,技術系>医療福祉系(p<0.01),男>女(p<0.01)であった。また,「積極的安楽死」について,「自分」>「愛する人」(p<0.001)であり,「愛する人」の療養のあり方2回目回答を目的変数とした重回帰分析では(r=0.50,p=0.0015),特に有意な項目は「自分自身」の2回目の選択(r=0.35,p=0.005)であった。ALSついて医学的知識を有するほうが,法律で禁止されている「積極的安楽死」に肯定的であることが示唆された。「愛する人」の療養について,自分自身の場合と一致させて考える傾向がみられた。教育において神経難病の「緩和ケア」や「積極的闘病の意義」について,繰り返し教育することが,ペシミズムを回避することにつながると考えられた。【目的】筋萎縮性側索硬化症(ALS)等の神経難病は,有効な治療法はないが,QOLを高める療養の在り方により,意義のある生活を全うできる。自己決定に基づく安楽死を選択したと思われるケースも,実態は棄怨死である場合が少なくない。また安楽死の原因として療養体制,緩和医療の不備があると推察される。そこで,最後まで尊厳ある生を追求するための療養環境緩和医療について,国際比較を行う。そして,安楽死の選択分岐の要素を明らかにし,自己決定に基づいた悔いのない療養生活をALS等の神経難病患者が全うできるような基礎資料を提供する。【方法】

安楽死は,ALSそのもの苦痛よりも,家族,医療者から次第に見捨てられてゆく苦痛に原因がある。安楽死の希望は,病期として初期中期に多い。安楽死を希望する患者と希望しない患者とで,QOLに違いがある。安楽死の背景には,緩和医療の不備がある。以上の仮説を検証するため,初年度は国内ALS患者,家族,主治医,看護婦に対し,QOLを向上の要件,安楽死,緩和医療について,十分な倫理的配慮の下に,聞き取りを行った。また,医師による自殺幇助が唯一合法化されている,米国オレゴン州政府当局を訪ね,神経難病患者の自殺幇助についてインタビューをした。【結果と考察】神経難病患者のQOLを測定する調査票,先行研究を精査したが,社会医学的観点からの国際比較研究は代表者らによる98年度の調査以外には,てんかんについてC.B.Dodrill 1999があるのみであった。QOL向上に最も期待されるもの(75.9%,n=83)は,指名制介助人制度であり,伊藤・濃沼らの提言により,宮城県単独事業として平成12年1月よりスタートした。緩和ケア病棟に,末期神経難病患者が希望に応じて入棟できるようにすることは,聞き取り対象者すべての希望であり,入棟条件の整備が喫緊の課題であることが判明した。【目的】筋萎縮性側索硬化症(ALS)等の神経難病は,QOLを高める療養のあり方により,意義のある生活を全うできるが,安楽死の要因として療養体制,緩和ケアの不備がある。そこで,安楽死の選択分岐の要素を明らかにする。【方法】医師の自殺幇助が唯一合法化されている,米国オレゴン州政府当局を訪ね,自殺幇助についてインタビューならびに当局資料の分析を行った。また,技術系学生(N=78)と医療福祉系学生(N=128)に,(1)オランダにおけるALS患者の安楽死,(2)オレゴン州におけるALS患者の自殺幇助,(3)わが国ALS患者3人の闘病の記録を,ビデオで見た後に,ALS終末期の療養のあり方について自計調査を2度,間をおいて行った。【結果と考察】自分自身のALS終末期療養のあり方について,「積極的闘病」25.7%,「緩和ケア」16.0%。「自殺幇助」9.2%,「積極的安楽死」42.7%,「その他」6.3%,「愛する人」については,「積極的闘病」27.7%,「緩和ケア」13.0%,「自殺幇助」6.8%,「積極的安楽死」33.5%,「その他」18.9%であり,「自分自身」「愛する人」とも,「積極的安楽死」の希望は,技術系<医療福祉系(p<0.01),男<女(p<0.01),「積極的闘病」の意思は,技術系>医療福祉系(p<0.01),男>女(p<0.01)であった。また,「積極的安楽死」について,「自分」>「愛する人」(p<0.001)であり,「愛する人」の療養のあり方2回目回答を目的変数とした重回帰分析によると(r=0.50,p=0.0015),特に有意な項目は「自分自身」の2回目の選択(r=0.35,p=0.005)であった。ALSついて医学的知識を有するほうが,法律で禁止されている「積極的安楽死」に肯定的であることが示唆された。また,「愛する人」の療養について,自分自身の場合と一致させて考える傾向も明らかになった。したがって,医療・福祉の教育において神経難病の「緩和ケア」や,「積極的闘病の意義」について,繰り返し教育することが,医療福祉関係者のペシミズムを回避することにつながると考えられた。
幹細胞に依存しないエピジェネティクス制御を利用した新たな組織再生医療の確立

再生医療実現のための細胞源として、生体内で最終分化した細胞に対して遺伝子導入を伴わない分化転換により目的とする機能細胞を確保する可能性につき検討した。その結果、特定組成の神経細胞分化誘導因子の存在下に骨芽細胞は神経細胞様細胞形態へと分化転換し、特有のタンパク質を発現することが確認された。さらにこれらの細胞をマウス脊髄損傷モデルに移植したところ、後肢の運動回復が確認でき、組織学的免疫細胞組織学的にも脊髄の機能の回復が認められた。これらのことから、最終分化した細胞でも適切な分化誘導環境におくことで遺伝子導入を伴わない分化転換現象が起こりうること、その細胞は再生医療に有用である可能性が示唆された。失われた組織や臓器の再生を目指す再生医療実現のための細胞源として現在ES細胞や成体幹細胞、iPS細胞などを用いた研究が進められているが、生物学的制約や倫理的問題、遺伝子導入の安全性などいまだ克服すべき点は多い。そこで本研究では、再生医療の実現において必要な細胞の供給源を、従来の幹細胞ではなく、生体内において最終分化した細胞とし、これらの最終分化細胞を遺伝子導入を伴わないエピジェネティクス制御により分化転換させ、目的とする機能細胞を確保する可能性につき検討することを目的に、今年度は、特定組成の神経細胞分化誘導因子(特許出願中)の存在下にマウス骨芽細胞株MC3T3-E1細胞の分化転換を行い、表現型の変化を経時的に観察するとともに、神経細胞の特徴である細胞突起(dendriteおよびaxon)の形成・伸長を形態学的に観察したところ、骨芽細胞とは全く形態を異にする、細胞突起を有する神経細胞様細胞への形態変化が確認された。さらに神経細胞の分化マーカーであるneurofilament 200、glial fibrillary acidic protein (GFAP)、Tuj-1(Neuron-specific class III beta-tublin)等を指標として、遺伝子発現およびタンパク質発現を検討したところ、それらの発現が確認された。さらに、この分化誘導した細胞に対して、NGF刺激に対する電気生理学的応答性を細胞外誘導法により検討したところ、膜電位の変化が確認され、誘導された細胞は、骨芽細胞から直接あるいは間接的に神経細胞へと分化誘導された可能性が示唆された。今後はさらに詳細に分化転換について検討を加え、今後再生医療に本法を用いることが可能か否かにつき詳細に検討を進める予定である。そこで本研究では、再生医療の実現において必要な細胞の供給源を、従来の幹細胞ではなく、生体内において最終分化した細胞とし、これらの最終分化細胞を遺伝子導入を伴わないエピジェネティクス制御により分化転換させ、目的とする機能細胞を確保する可能性につき検討することを目的に、初年度は、特定組成の神経細胞分化誘導因子(特許出願中)の存在下にマウス骨芽細胞株MC3T3-E1細胞の分化転換を行い、表現型の変化を経時的に観察するとともに、神経細胞の特徴である細胞突起の形成・伸長を形態学的に観察したところ、骨芽細胞とは全く形態を異にする、細胞突起を有する神経細胞様細胞への形態変化が確認された。さらに今年度は、神経細胞の分化マーカーであるneurofilament 200、GFAP、Tuj-1等を指標として、遺伝子発現およびタンパク質発現を検討したところ、それらの発現が確認された。また、これらの細胞を再生医療に用いることが可能か否かについて検討するため、脊髄損傷モデルマウスを作製し、この脊髄損傷部位に分化転換した細胞を移植したところ、脊髄損傷マウスの下肢の運動の回復がみられた。今後はこれらのメカニズムについて検討するとともに、再生医療への応用を進めていく予定である。そこで本研究では、再生医療の実現において必要な細胞の供給源を、従来の幹細胞ではなく、生体内において最終分化した細胞とし、これらの最終分化細胞を遺伝子導入を伴わないエピジェネティクス制御により分化転換させ、目的とする機能細胞を確保する可能性につき検討した。その結果、特定組成の神経細胞分化誘導因子(特許出願中)の存在下にマウス骨芽細胞株MC3T3-E1細胞の分化転換を行ったところ、経時的に細胞形態は神経細胞の特徴である細胞突起の形成・伸長を有する細胞へと分化転換することが確認された。この細胞をNF200およびGFAPの発現を指標として遺伝子発現およびタンパク質発現を検討したところ、これらの発現が確認された。さらにこの細胞ではNGF刺激に対する膜電位の変化が確認され、誘導された細胞は骨芽細胞から直接あるいは間接的に神経細胞へと分化誘導された可能性が示唆された。さらにこれらの細胞を用いて、マウス脊髄損傷モデルを作成し、切断部に分化転換した細胞を移植したところ、脊髄損傷マウスの下枝の運動回復が確認できた。

さらにこの部位を含めた周囲の組織に対して、組織学的検討およびNF200、GFAP、MBPを指標とした免疫組織化学的検討を行ったところ、分化転換した細胞を移植した群では、損傷部より尾側の細胞がコントロール群と比較して有意に維持されることが確認でき、脊髄の変性が抑制されることが確認できた。これらのことから、最終分化した細胞でも適切な分化誘導環境におくことで遺伝子導入を伴わない分化転換現象が起こりうること、また、その細胞は再生医療に有用である可能性が示唆された。再生医療実現のための細胞源として、生体内で最終分化した細胞に対して遺伝子導入を伴わない分化転換により目的とする機能細胞を確保する可能性につき検討した。その結果、特定組成の神経細胞分化誘導因子の存在下に骨芽細胞は神経細胞様細胞形態へと分化転換し、特有のタンパク質を発現することが確認された。さらにこれらの細胞をマウス脊髄損傷モデルに移植したところ、後肢の運動回復が確認でき、組織学的免疫細胞組織学的にも脊髄の機能の回復が認められた。これらのことから、最終分化した細胞でも適切な分化誘導環境におくことで遺伝子導入を伴わない分化転換現象が起こりうること、その細胞は再生医療に有用である可能性が示唆された。本研究では今年度はマウス骨芽細胞株を用いて神経細胞へと遺伝子導入を伴わずに分化転換させられるか否か、またその細胞の分子細胞生物学的性格および機能を詳細に検討すること、加えて、実際にモデル動物を用いた再生医療が可能か否かについて検討することを予定していたが、概ね順調に進められており、さらに今後は得られたデータをもとに分化転換前後の細胞を対象にゲノムワイドな網羅的エピジェネティクス解析を行うことにより、分化転換現象を詳細に検討する予定であり、これらも現時点ですでに順調に解析を進められており、また実際の動物モデルの治療効果が得られたことから組織学的解析を進める予定であり、本研究は概ね順調に進展していると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。外科系歯学分化転換前後の細胞よりゲノムDNAを抽出し、メチル化DNA濃縮を行った後、CpG Islandmicroarrayにより、ゲノムワイドな網羅的エピジェネティクス解析を行い、分化転換現象がエピジェネティクな変化によるものであることを確認する。さらに骨芽細胞分化、神経細胞分化のマスター遺伝子およびそれぞれの分化マーカー分子のプロモーター領域のDNAメチル化解析を行い、骨芽細胞から神経細胞への分化転換が骨芽細胞の分化促進因子の転写抑制、神経細胞の分化促進因子の転写促進によるものか否かを検討する。また、分化転換前後の細胞において、DNAのシトシンメチル化を制御している酵素であるDNAメチルトランスフェラーゼ(Dmnt1,Dmnt2, Dmnt3)の発現レベルおよびその活性について検討し、分化転換におけるるゲノムDNAのシトシンメチル化の変化がDNAメチルトランスフェラーゼの活性変化によるものかどうかについて確認する。また、動物モデルによる治療効果がどのようなメカニズムによりもたらされているのか、分化転換後に移植された細胞の動態を含めて詳細な検討を加える予定である。続いて、ヒトおよびマウスの骨芽細胞の分離とその神経細胞への分化誘導、分化転換により得られた機能細胞の新たな表現型の維持期間の検討、分化転換により得られた機能細胞の再生医療への応用の可能性の検討等についても順次検討を進める。
摩擦触媒を利用した環境清浄化に関する研究

申請者は,摩擦が気体反応を促進する効果を見出しそれを摩擦触媒と命名した.摩擦や摩耗の多い金属同士よりもそれらの少ないほうが効果が大きいことから,吸着分子同士の表面反応を摩擦が促進するのだと考えた.この現象は燃料の完全燃焼だけではなく,逆にCO2の除去や脱臭などにも利用できることが予想される.本研究はそれらの気体反応を,室温において摩擦触媒によって促進させ,清浄環境を得る有力な手段として確立せんことを目的とした.摩擦触媒実験装置に組み込まれているピン・オン・ディスク型摩擦試験機のピン試片としてAgとS45C鋼を,ディスク試片としてS45C鋼を用意する.磁場は中心穴があいている平板希土類磁石をディスクに張り付けて印加した.10^4Pa程度の二酸化炭素を導入した後摩擦を開始し,質量分析計で装置内の気体の種類と量の摩擦による変化を観察した.S45C鋼同士の摩擦は二酸化炭素からメタンを作る反応において摩擦触媒活性を有した.また,1)磁場なしシビア摩耗,2)磁場ありシビア摩耗,3)磁場ありマイルド摩耗における,メタンをあらわすCH3^+イオン電流値を比較すると,磁場中でのマイルド摩耗はシビア摩耗に較べて高い活性を持つこと,一方シビア摩耗においては磁場の効果はないことが確認された.メタンの炭素は二酸化炭素からもたらされると考え,各摩擦速度における二酸化炭素の圧力減少量とメタンの圧力増加量の相関をとると,磁場の有無,摩耗形態の違いにかかわらず,各種状態における圧力変動量は同じ直線上に乗った.そこから二酸化炭素からメタンへの転換率は2.5%と計算された.シビア摩耗においては,磁場の有無によってはメタンの発生量がかわらなかったことから,磁場は反応に直接関与しているわけではないといえる.むしろ磁場はマイルド摩耗の成立を促進することで反応に寄与する.本実験のような真空に近い条件では,摩擦面は摩耗によってシビア摩耗面に戻り反応の活性が低くなる.反応の持続には酸化物の存続が重要である.またS45C鋼のマイルド摩耗面とAgの磁場中での摩擦でも,二酸化炭素のメタンへの還元反応が生じた.その転換率や,水素の発生量に対するメタンの発生量の比はS45C鋼同士のシビア,マイルド摩耗面よりも高いことが知られた.申請者は,摩擦が気体反応を促進する効果を見出しそれを摩擦触媒と命名した.摩擦や摩耗の多い金属同士よりもそれらの少ないほうが効果が大きいことから,吸着分子同士の表面反応を摩擦が促進するのだと考えた.この現象は燃料の完全燃焼だけではなく,逆にCO2の除去や脱臭などにも利用できることが予想される.本研究はそれらの気体反応を,室温において摩擦触媒によって促進させ,清浄環境を得る有力な手段として確立せんことを目的とした.摩擦触媒実験装置に組み込まれているピン・オン・ディスク型摩擦試験機のピン試片としてAgとS45C鋼を,ディスク試片としてS45C鋼を用意する.磁場は中心穴があいている平板希土類磁石をディスクに張り付けて印加した.10^4Pa程度の二酸化炭素を導入した後摩擦を開始し,質量分析計で装置内の気体の種類と量の摩擦による変化を観察した.S45C鋼同士の摩擦は二酸化炭素からメタンを作る反応において摩擦触媒活性を有した.また,1)磁場なしシビア摩耗,2)磁場ありシビア摩耗,3)磁場ありマイルド摩耗における,メタンをあらわすCH3^+イオン電流値を比較すると,磁場中でのマイルド摩耗はシビア摩耗に較べて高い活性を持つこと,一方シビア摩耗においては磁場の効果はないことが確認された.メタンの炭素は二酸化炭素からもたらされると考え,各摩擦速度における二酸化炭素の圧力減少量とメタンの圧力増加量の相関をとると,磁場の有無,摩耗形態の違いにかかわらず,各種状態における圧力変動量は同じ直線上に乗った.そこから二酸化炭素からメタンへの転換率は2.5%と計算された.シビア摩耗においては,磁場の有無によってはメタンの発生量がかわらなかったことから,磁場は反応に直接関与しているわけではないといえる.むしろ磁場はマイルド摩耗の成立を促進することで反応に寄与する.本実験のような真空に近い条件では,摩擦面は摩耗によってシビア摩耗面に戻り反応の活性が低くなる.反応の持続には酸化物の存続が重要である.またS45C鋼のマイルド摩耗面とAgの磁場中での摩擦でも,二酸化炭素のメタンへの還元反応が生じた.その転換率や,水素の発生量に対するメタンの発生量の比はS45C鋼同士のシビア,マイルド摩耗面よりも高いことが知られた.
心室拡張不全への治療応用を目指した心線維化制御因子の探索

本研究は、マクロファージ由来の心線維芽細胞活性化制御因子を同定し、心線維化に対する新たな治療法開発への一助とすることを目的としている。心線維化は心不全の独立した予後不良因子であるが、心収縮不全と異なり、心線維化を主な原因とする心拡張不全に対する有効な治療法は存在せず臨床的に大きな問題となっている。これまで心線維化病態の進展および退縮過程を再現する病態モデルが存在せず、その病態機構解明は困難であった。私はマウス後負荷誘導(心線維化形成)後に、後負荷を解除することにより線維化を退縮させるモデルの構築した(心線維化退縮)。興味深いことに、心線維化形成期と退縮期に異なる極性を有するマクロファージ亜集団、M1マクロファージとM2マクロファージがそれぞれ心筋組織に集積することを見出した。さらに、マクロファージ特異的HIF-1α欠失マウスを用いて解析を行い、心線維化におけるマクロファージの役割について解析を行った。心筋組織へのM1マクロファージ遊走にHIF-1αが重要な役割を果たすことを見出した。さらにM1マクロファージが心臓線維化を抑制することを見つけた。これらの結果より、RNAシークエンスによるM1マクロファージ分泌因子の解析を行い、その解析からM1マクロファージがHIF-1α依存的に分泌する炎症性サイトカインが線維芽細胞活性化を抑制することを確認した。この知見に関しては、論文の形で報告することが決定しており、現在印刷中である。M2マクロファージについての解析結果も得られており今後研究をさらに発展させていく予定である。心線維化は心不全の独立した予後不良因子であるが、現時点で有効な治療法は存在せず臨床的に大きな問題となっている。私は最近、マウス後負荷誘導(心線維化形成)後に、後負荷を解除することにより線維化を退縮させるモデルの構築に成功した(心線維化退縮)。さらに、私はマクロファージ特異的HIF-1α欠失マウスを用いて解析を行い、心線維化におけるマクロファージの役割について解析を行った。結果、心筋組織へのM1マクロファージ遊走にHIF-1αが重要な役割を果たすことを確認した。さらに興味深いことにM1マクロファージが心臓線維化を抑制することを見出した。また、私は、RNAシークエンスによるM1マクロファージ分泌因子の解析により、M1マクロファージがHIF-1α依存的に分泌する炎症性サイトカインが線維芽細胞活性化を抑制することを確認している。更に私は心臓に集積するM2マクロファージが心臓線維化の退縮において重要な役割を果たしているとの仮説を構築している。本研究では、心線維化形成期、および退縮期の過程で心筋組織に集積する異なる極性を有するマクロファージ亜集団を解析し、マクロファージ由来の心線維芽細胞活性化制御因子を同定する。それにより、心線維化に対する新たな治療法開発への一助とすることを目的とする。M1マクロファージが低酸素領域において、HIF-1α依存的に分泌する炎症性サイトカインが心線維化を抑制するメカニズムについて、解析を進めている。そのメカニズムについての解析はおおむね順調に進展しており、近く論文の形で発表することを計画している。M1マクロファージが心臓線維芽細胞に直接的に作用しているのかどうかの解析およびそのメカニズム解明が今後の課題であり、今後も解析を進めていく。

また、心線維化退縮期に心臓に集積するM2マクロファージの解析を進めて行くことにより、心線維化退縮期に働く炎症細胞の役割についてのみならず、心線維芽細胞の挙動についても明らかにしたいと考えている。そのためには活性化線維芽細胞特異的なマーカーとして近年periostinが注目されており、periostin creマウスの解析を行うことを検討している。国際学会発表や国内学会発表を行う予定であったが、論文作成準備を優先し、学会発表を行わなかった影響で次年度使用額が生じる結果となった。次年度中の論文発表を目指す。
白金ナノ構造の超強度化による凝集抑制技術の確立と省エネルギー化社会への展開

白金ナノ粒子の凝集抑制技術は,白金が実装された装置やモジュールのコンパクト化・省エネルギー化・省資源化を可能にする重要な技術であるが,担体表面への担持技術の改良だけでは,凝集抑制効果は不十分である。本研究では,単核・多核白金サイトを有するポリオキソタングステート化合物を新規合成し,それらを担体表面へ固定化-高温焼成処理することで,高強度化白金ナノ粒子-ポリオキソタングステート構造体を創製する。白金ナノ粒子を取り囲むポリオキソタングステート部位の「分子壁効果」を利用することで,極限環境でも長期的に白金機能を利用できる革新的白金凝集抑制技術を確立する。