hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
デジタル画像復原技術を用いた禅観の総合的研究

前者(「吐魯番与絲綢之路経済帯高峰論壇曁第五届吐魯番学国際学術研討会」)では最近発掘されたトヨクK18の壁画の内容を、特に中心柱背面の不明瞭な壁画を中心に、可視光写真と赤外線写真の双方を用いて検討した。この発表は中国語で行った。後者(「2014仏教禅修伝統3比較与対話国際研討会」)では、ギメ美術館に所蔵される保存状態のよくない観経変相(MG. 17669 )を、平成24年度に本研究費により撮影した可視光・赤外線撮影画像(フィルターのみ使用)をデジタル処理により明瞭化したものを使って、その内容をエルミタージュ美術館に所蔵される別の観経変相(Дx. 316 )のそれと比較しつつ考察した。後者は前者と密接に関係しており、恐らくは前者(もしくはそれと非常に類似した作品)に基づいて描かれたものと推測される。こちらの発表は英語で行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。仏教学、仏教美術26年度が最終年度であるため、記入しない。成果の一部について海外で三回の発表(講演)を行った.また,上述の通りインドとパリでの調査・撮影を行い,特にパリではかなりの成果を挙げることができた.全体的には順調に推移していると言ってよいであろう.上述の通り,概ね順調に研究は進行し,成果が上がっている.26年度が最終年度であるため、記入しない。中国の石窟壁画を中心に調査・撮影を行い,それとならんで既撮影分の画像の復原を進める.成果に関しては,学会・論文等で随時発表する.新たな資料の撮影および既撮影資料の画像処理を推進するとともに,禅観の文献的・教理的背景の解明にも力を注ぎ,仏教における禅観の展開を総合的に解明していきたい.26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は現地調査の期間が当初の想定より短かったため,人件費・謝金が予定した額を下回り若干の剰余金が生じている.剰余金は本年度購入できなかったライトの購入費用の一部にあてたいと考えている.当初はLEDライトを特注することを予定していたが,市販されている安価な新式のLEDライトを試験的に使ってみたところ,予想以上に性能の良いことが解ったため,想定よりも出費を抑えることができた.LEDライトについては,市販のものを今後も使う場合,もう少し数を増やす必要がある.ライトの買い増しや,それに付随する機器,また必要なレンズの買い増し費用等に充てる予定である.
ショウジョウバエにおける器官形成の遺伝的制御

1)生体内でのesgの転写抑制能前年度は培養細胞において、esg蛋白による転写抑制が生体内で起るかを成虫の感覚毛形成をアッセイ系として調べた。翅成虫原基ではAcとScが数細胞から成るグループ(proneural cluster)で発現し、Ac/ScとDaの転写活性化能に依存して単一の細胞に限定されるようになる。この細胞が感覚母細胞として感覚毛に分化する。esg蛋白をDa/Scの発現領域で強制的に発現させると、esgの発現量依存的に剛毛形成が阻害された。またDNA結合ドメインの変異蛋白を同様に発現させるとDNA結合能の程度に応じた感覚毛形成阻害が見られた。in vitroの結果と考え合わせると生体内でもesgはbHLH蛋白の活性を競争的に阻害しうるものと考えられた。2)cdc2は2倍体の維持に必須である。Dmcdc2はM期の進行に必須なカイネースをコードするがendoreplicationには必要とされない。Dmcdc2の変異体の表現型を幼虫で調べてみると、すでに報告されている通り成虫細胞の増殖が阻害されていた。加えて増殖を停止した細胞は核が巨大化しており、多倍体化していると考えられた。よってDmcdc2はM期の進行だけではなく、G2期においてS期の開始を阻害している事が明かとなった。細胞周期の制御因子であるDmcdc2の変異体がesgと同じ表現型を示した事は、esgがcdc2の活性を制御している可能性を強く示している。
成体組織幹細胞の効率的な単離方法の確立および組織幹細胞間の共通性と多様性の解明

現在、幹細胞を生体から得る手法として細胞の表面抗原を識別するフローサイトメトリーが主に用いられている。しかし、表面抗原が特定されていない幹細胞には不向きであり、本研究では幹細胞のストレス耐性に着目し、表面抗原が特定されていない組織幹細胞に対しても応用できる新たな濃縮方法の確立を目指した。これまでにマウスおよびヒトの骨格筋に酵素処理を行って得られた細胞集団に様々なストレスを与え、骨格筋幹細胞のマーカーであるPax7陽性細胞の比率が上がるようなストレス条件の検討を行ったところ、long-term trypsin incubation(LTT)が両種共に最もPax7陽性細胞の割合を上昇させることができ、特にヒト骨格筋を用いた検証においてはLTT処理を行うことでPax7陽性細胞の割合を顕著に上昇させることに成功した。また本研究のLTTは、in vitroやin vivoにおいて幹細胞が持つ組織修復能に影響を及ぼさないストレス条件であることが確認された。さらに本年度では、in vivoの検証においてLTT処理を行った細胞集団は何も処理を行っていない細胞集団に比べ、損傷をあたえたマウス骨格筋の修復の成績がよいことが統計的有意差を持って示された。これらの結果から、本研究のストレス条件は幹細胞の持つ機能に影響を与えない濃縮方法であり、用いることで損傷組織の早期回復が見込まれる手法であることが確認された。さらに、骨格筋幹細胞のストレス耐性に働く因子の解析を行ったところ、LTT後のPax7陽性細胞の生存にsmall heat shock protein familyのHsp27とαB-crystallinが関与していることが示唆された。本研究の濃縮方法は、今後骨格筋幹細胞以外の未だに表面抗原が特定されていない組織幹細胞においても応用できる手法であり、濃縮した様々な組織幹細胞を解析することで組織幹細胞間の共通性と多様性の解明へつなげることができると期待される。成体組織幹細胞は、再生医療分野への貢献が非常に期待される細胞である。現在、幹細胞を得る手法として細胞の表面抗原を識別するフローサイトメトリーが用いられている。しかし、表面抗原が特定されていない幹細胞においては用いることができず、本研究では幹細胞がストレスに強いという特性に着目し、表面抗原が特定されていない組織幹細胞に対しても応用できる新たな単離方法の確立を目指す。本研究を進めるにあたり、骨格筋幹細胞から着手することを計画した。その理由は(1)骨格筋幹細胞(筋衛星細胞とも呼ばれる)はc-MetR、Pax7などのマーカーは知られているものの、いずれも核内に局在する因子であり、現在、細胞表面を識別する有効な抗体が存在しないこと、(2)骨格筋系の細胞は各分化段階のマーカーが同定されており、尚且つ細胞の形態によって分化段階が判定しやすい、という理由による。この骨格筋幹細胞を用いて幹細胞が最もエンリッチされるようなストレス条件の検討を行った結果、マウスとヒトの骨格筋細胞において特定の消化酵素処理を行うことで幹細胞が有意にエンリッチされた。また、この消化酵素処理を行った細胞集団から骨格筋幹細胞の最終分化段階である多核の筋管細胞が形成されたことや、処理後のヒト骨格筋細胞集団を損傷させたマウスの骨格筋へ移植したところ、移植細胞が生着し、ヒトジストロフィンを発現していることが確認された。これらの結果から、本研究で得られたストレス処理は、幹細胞の持つ本来の機能を失うことなく現在表面抗原が特定されていない骨格筋幹細胞を効率的に得られる手法であることを示された。本研究で確立された手法は、今後骨格筋幹細胞以外の未だに表面抗原が特定されていない組織幹細胞においても応用できると期待される。しかし、表面抗原が特定されていない幹細胞には不向きであり、本研究では幹細胞のストレス耐性に着目し、表面抗原が特定されていない組織幹細胞に対しても応用できる新たな濃縮方法の確立を目指す。本研究を進めるにあたり、骨格筋幹細胞から着手した。その理由として、(1)骨格筋幹細胞(筋衛星細胞)はPax7が特異的マーカーとして知られているが局在が核内であり、特異的に骨格筋幹細胞の細胞表面を識別する有効な抗体が存在しないこと、(2)骨格筋系の細胞は各分化段階のマーカーが同定されており、且つ細胞の形態によって分化段階が判定しやすい、という理由による。昨年度では、マウスとヒトの骨格筋幹細胞を用いて幹細胞が最も濃縮されるストレス条件を決定した。さらに骨格筋幹細胞が持つ能力である分化能や組織修復能が濃縮後においても正常に機能していることが確認できた。本年度では、さらにストレスをかけて濃縮することで初代培養に含まれていた非骨格筋細胞群(fibroblasts、血管上皮細胞、神経系細胞)の割合が減少していることが確認できた。また、ストレスによる濃縮が休止期の骨格筋幹細胞を活性化させ、枯渇させてしまう可能性が考えられた。しかし、本研究において濃縮後に休止期の骨格筋幹細胞が濃縮されていたことから休止期の骨格筋幹細胞に対しても有用であると示唆された。さらに、本研究のストレス条件において骨格筋幹細胞のストレス耐性として働く因子を解析したところ、small heat shock protein familyのHsp27とaB-crystallinが関与していることが示唆された。本研究の濃縮方法は、今後骨格筋幹細胞以外の未だに表面抗原が特定されていない組織幹細胞においても応用できる手法であると期待される。

現在、幹細胞を生体から得る手法として細胞の表面抗原を識別するフローサイトメトリーが主に用いられている。しかし、表面抗原が特定されていない幹細胞には不向きであり、本研究では幹細胞のストレス耐性に着目し、表面抗原が特定されていない組織幹細胞に対しても応用できる新たな濃縮方法の確立を目指した。これまでにマウスおよびヒトの骨格筋に酵素処理を行って得られた細胞集団に様々なストレスを与え、骨格筋幹細胞のマーカーであるPax7陽性細胞の比率が上がるようなストレス条件の検討を行ったところ、long-term trypsin incubation(LTT)が両種共に最もPax7陽性細胞の割合を上昇させることができ、特にヒト骨格筋を用いた検証においてはLTT処理を行うことでPax7陽性細胞の割合を顕著に上昇させることに成功した。また本研究のLTTは、in vitroやin vivoにおいて幹細胞が持つ組織修復能に影響を及ぼさないストレス条件であることが確認された。さらに本年度では、in vivoの検証においてLTT処理を行った細胞集団は何も処理を行っていない細胞集団に比べ、損傷をあたえたマウス骨格筋の修復の成績がよいことが統計的有意差を持って示された。これらの結果から、本研究のストレス条件は幹細胞の持つ機能に影響を与えない濃縮方法であり、用いることで損傷組織の早期回復が見込まれる手法であることが確認された。さらに、骨格筋幹細胞のストレス耐性に働く因子の解析を行ったところ、LTT後のPax7陽性細胞の生存にsmall heat shock protein familyのHsp27とαB-crystallinが関与していることが示唆された。本研究の濃縮方法は、今後骨格筋幹細胞以外の未だに表面抗原が特定されていない組織幹細胞においても応用できる手法であり、濃縮した様々な組織幹細胞を解析することで組織幹細胞間の共通性と多様性の解明へつなげることができると期待される。昨年度までの研究において、マウスとヒトの骨格筋より幹細胞を濃縮する方法を確立し、本濃縮方法が幹細胞の持つ本来の機能に影響を与えないことを確認した。今年度では、さらに詳細な解析を行い、濃縮前後における細胞のpopulationの解析や骨格筋幹細胞がストレス耐性を示すための関連因子を同定することができており、申請時の実験計画どおり順調に進展していると評価する。本研究で確立したストレスによる濃縮方法は、幹細胞の持つストレス耐性に基づく方法であり、他の臓器や組織へ応用できる方法であると考えられる。そのため、本研究課題の今後の方針として、骨格筋幹細胞において確立したストレス濃縮方法を他の臓器や組織へ応用し、各幹細胞の濃縮を試みる。他臓器・組織へ応用するにあたり、まず幹細胞の研究が進められている造血幹細胞や神経幹細胞において、骨格筋と同様に幹細胞が濃縮できるか確認する。その後、幹細胞の特徴において未解明な部分の多い心臓、肝臓、肺や幹細胞の単離が困難とされる膵臓に応用していく予定である。
スピンアイスに創出する磁気モノポールの協奏現象

本年度は量子スピンアイスの候補物質Tb2-xTi2+xO7+yを取り上げて0.1 Kまでの極低温比熱測定から、この系に存在が指摘されている3つの準粒子励起(1磁気モノポール励起、2電気的モノポール励起(Vison励起)、3ギャップレスの擬似フォトン励起)の現象の解明を目指して研究を行った。また、いくつか新しい物質系の開発を行って研究を進め、得られた成果を論文にまとめた。Tb2-xTi2+xO7+y (x = -0.005)の純良結晶におけるゼロ磁場中の比熱は、0.1 Kまで相転移を示さず、0.2 K以下で大きく上昇する結果を得た。この上昇は核比熱の成分と考えられ、その成分を差し引いた振る舞いは本系の準粒子励起現象の情報を含んでいると考えられる。そこでArrhenius型の温度依存性を考えてその比熱の解析を行ったところ、ギャップエネルギーが約0.5 Kの振る舞いと同等のもので比熱の温度依存性をあらわせることが分かった。Tb2-xTi2+xO7+yの場合、上記3の擬似フォトン励起は、エネルギースケールで0.01 meV程度に対応するが、1、2の励起は0.1- 1Kの間の温度領域に対応する。特に、今回観測した振る舞いは、温度領域から考えて電気的モノポールの励起に関係した振る舞いと考えられる興味深い結果である。今後、理論の立場からの吟味が必要である。またTb2-xTi2+xO7+yにおいていくつかの組成にて比熱測定を行ったところ、アニール条件で比熱の振る舞いが変わることが分かった。中低温度領域にて酸素イオン移動があることを示唆する結果でイオン伝導の観点から興味深い。スピンアイスや量子スピンアイスの候補物質の純良な単結晶開発等を進め、そのダイナミクス等を極低温まで調べることができたため。1典型的なスピンアイス物質であるD2Ti2O7に類似のHo2Ti2O7の単結晶を使って、直流磁場方向と直交する配置で交流磁場を印加した時のモノポールのダイナミクスを調べる。そしてこれまでに行ったDy2Ti2O7との比較を行う。2引き続き、量子スピンアイスTb2-xTi2+xO7+yにおける特異な準粒子励起現象の解明を目指す。そのために、x < -0.005の純良単結晶を用いた低温比熱測定などを行う。本物質は試料依存性が強いので、アニール条件の及ぼす影響も考えながら実験結果を吟味する。3純良な単結晶開発だけでなく薄膜合成にもチャレンジする。そしてモノポールの電流・電圧駆動実験からそのダイナミクスを吟味する。本年度はスピンアイス物質Dy2Ti2O7の単結晶を使った交流磁化率測定や中性子散乱実験からカゴメアイス状態における2次元モノポールの対励起の現象を吟味した。具体的には以下の研究実績を得た。1直流磁場と交流磁場を平行に印加する特別な実験配置で測定したDy2Ti2O7のカゴメアイス相(T < 1 K, 0.3 < H < 0.9 T)の交流磁化率の周波数依存性には、スケーリング則が成り立つことを見出した。また、このスケーリングの振る舞いは2次元クーロンガスモデルの理論計算とも一致することが分かった。モンテカルロシミュレーションによる解析や中性子散乱実験により2次元モノポール励起の観測を試みた。これらの結果、2次元モノポールのダイナミクスは2次元空間を自由に動くモノポール対間の相関長と関係する現象であることが浮き彫りとなった。つまり、モノポールの2次元ダイナミクスは2次元XYモデルの理想的な実験系であること、そしてモノポール対間の相関長が重要な物理量であることが分かった。カゴメアイス相の磁気モノポールのダイナミクスを2次元クーロンガスに見られる普遍的な外部応答として交流磁化率のスケーリングにより評価できることを示した点は重要である。20.1 Kまで測定可能な断熱消磁冷却装置とそれに取り付け可能な交流磁化測定装置を開発し、低温におけるモノポール励起のダイナミクスを調べる体制を整えた。またいくつか新しい物質系の開発を行って研究を進めた。得られた成果は論文にまとめた。交流磁化率測定、中性子散乱実験、モンテカルロシミュレーション、理論との比較によりカゴメアイス状態におけるモノポールのダイナミクスが2次元クーロンガスの現象で理解できることを明らかにできたため。そして、それがモノポール対間の相関長で理解できる現象であること明確にできたため。

そこでArrhenius型の温度依存性を考えてその比熱の解析を行ったところ、ギャップエネルギーが約0.5 Kの振る舞いと同等のもので比熱の温度依存性をあらわせることが分かった。Tb2-xTi2+xO7+yの場合、上記3の擬似フォトン励起は、エネルギースケールで0.01 meV程度に対応するが、1、2の励起は0.1- 1Kの間の温度領域に対応する。特に、今回観測した振る舞いは、温度領域から考えて電気的モノポールの励起に関係した振る舞いと考えられる興味深い結果である。今後、理論の立場からの吟味が必要である。またTb2-xTi2+xO7+yにおいていくつかの組成にて比熱測定を行ったところ、アニール条件で比熱の振る舞いが変わることが分かった。中低温度領域にて酸素イオン移動があることを示唆する結果でイオン伝導の観点から興味深い。スピンアイスや量子スピンアイスの候補物質の純良な単結晶開発等を進め、そのダイナミクス等を極低温まで調べることができたため。1モノポールの準粒子励起を更に明らかにするためにDy2Ti2O7に類縁物質の測定を進めて行く。そしてスピンアイス相関に基づく普遍的な性質、イオン種に依存する量子的な性質の違い等を明らかにする。2量子スピンアイスの候補物質であるTb2+xTi2-xO7+yを取り上げてこの系に存在が指摘されている磁気モノポール励起、電気的モノポール励起(Vison励起)、ギャップレスの擬似フォトン励起の現象の解明を目指す。そのために、x < -0.005の純良単結晶を用いた低温比熱測定などを行う。33He冷却装置に取り付け可能な交流磁化率装置を立ち上げて高周波数領域における高速のモノポールダイナミクスを調べる。1典型的なスピンアイス物質であるD2Ti2O7に類似のHo2Ti2O7の単結晶を使って、直流磁場方向と直交する配置で交流磁場を印加した時のモノポールのダイナミクスを調べる。そしてこれまでに行ったDy2Ti2O7との比較を行う。2引き続き、量子スピンアイスTb2-xTi2+xO7+yにおける特異な準粒子励起現象の解明を目指す。本物質は試料依存性が強いので、アニール条件の及ぼす影響も考えながら実験結果を吟味する。3純良な単結晶開発だけでなく薄膜合成にもチャレンジする。そしてモノポールの電流・電圧駆動実験からそのダイナミクスを吟味する。
ES及びiPS細胞の腫瘍原性喪失を志向したLATS2の機能解析

ES及びiPS細胞は様々な細胞に分化できる一方でがん化する可能性を有するため、これらの細胞の腫瘍原性克服が急務である。そこで我々はがん抑制遺伝子LATS2に注目し、ES細胞における機能解析と腫瘍原性への関与について検討した。その結果、LATS2はES細胞の増殖能および腫瘍原性を低下させることが明らかとなった。しかし、ES細胞においてLATS2を発現させると不安定化したことから、ES細胞では抗がん性因子を除去するシステムが存在する可能性が示唆された。ES細胞に加え、近年樹立されたiPS(induced pluripotent stem)細胞は再生医療実現の要であるが、こうした細胞の再生医療応用については様々な問題が存在している。特に、ES細胞およびips細胞の腫瘍原性は現在克服すべき最優先課題の一つであるが、これらの細胞の腫瘍原性メカニズムについてはほとんど明らかにされていない。そこで、我々はセリン・スレオニンキナーゼをコードする癌抑制遺伝子LATS2に注目し、下記の検討を行った。LATS2がES細胞の腫瘍原性を減弱させる能力を有するか否かを検討するため、ES細胞においてLATS2を安定的に発現させた。このLATS2発現ES細胞の増殖能について検討した結果、増殖能が減少することが明らかとなった。また、酵素活性を消失させる変異体を用いた結果、この増殖抑制にはLATS2の酵素活性が必要であることが示唆された。さらにLATS2発現ES細胞をヌードマウスに導入した結果、腫瘍形成が抑制されることが示唆された。これらのことから、LATS2がES細胞の腫瘍原性を抑制させる働きがあることが分かった。また、強制発現したLATS2はタンパクレベルにおいて不安定化することが明らかとなり、ES細胞では抗腫瘍作用を有する因子を積極的に分解するシステムが存在していることが示唆された。LATS2が腫瘍原性を抑制させる理由と抗腫瘍作用因子分解システムの解明は、ES細胞の腫瘍原性喪失に近づくと考えられる。現在、これらの知見がヒトips細胞でも適用可能であるかを検討するため、LATS2発現ヒトips細胞の樹立を行っている最中である。本研究では、セリン・スレオニンキナーゼをコードする癌抑制遺伝子LATS2に注目し、ES細胞などの幹細胞が有する腫瘍原性の克服とメカニズム解明を目的とした。昨年度の検討により、LATS2がES細胞の腫瘍形成能および増殖能を減弱させることに加え、この効果にはLATS2の酵素活性が必要であることを明らかとした。また、ES細胞においてLATS2を安定的に発現させているにも関わらず、タンパクレベルにおいて不安定化していくことを見出した。LATS2不安定化機構の解明は幹細胞の腫瘍原性メカニズムの解明につながることが考えられたので、本年度は、LATS2の不安定化メカニズムを解明する目的で種々の検討を行った。タンパク質の不安定化にはユビキチン-プロテアソーム系による修飾・分解が知られている為、まずプロテアソーム阻害剤であるMG-132を用いて検討した。その結果、MG-132を用いてもLATS2タンパク質の減少は回避できなかったことから、LATS2の不安定化はユビキチン化を介するものではない可能性が示唆された。次に、他の因子によるLATS2への修飾がLATS2不安定化に関与する可能性を考え、LATS2をリン酸化することが知られているAuroraキナーゼに注目した。Auroraキナーゼ(Aurora-A)を強制発現させることによりLATS2の発現は上昇したものの、LATS2の不安定化をキャンセルできなかったことから、LATS2の不安定化にはAurora-Aは関与しないことが考えられた。以上の検討により、LATS2が幹細胞の腫瘍原性を減弱することに加え、ES細胞では抗増殖活性を有する因子を積極的に分解するシステムが存在している可能性が示唆された。
表面構造と内部屈折率分布により実現する新しい反射防止ガラスの創製

光は屈折率の異なる材料に当たる時、屈折率の違いに応じて反射が生じる。透明に見える一般的なガラスでも、片面で4%程度の光が反射する。本研究では、光を有効に使えるよう反射損失を低減するため、ガラスの表面及び内部に微細な屈折構造を形成する方法について研究した。ガラスは硬度・軟化温度が共に高く、従来、微細な構造の形成は容易ではなかったが、本研究で提案したコロナ放電を用いた選択堆積法により、腐食性ガス等を用いずに200°C程度の温度下でガラス上にSiO2の微細構造を形成できた。また、厳密結合波理論を用いたシミュレーションにより、ガラス表面と内部の屈折構造による反射の抑制に関する知見を得ることができた。本研究では、ガラスの表面構造及び内部屈折率を制御し、従来にない反射防止ガラスの実現を目指す。これまでに申請者らが独自に発見・確立したガラス内部の屈折率制御に、新たに発見した選択的気相堆積によるガラス表面への微細構造形成を組み合わせ、表面・内部による反射防止構造を創製する。本研究では、・選択的な気相堆積メカニズムの解明:選択性,堆積可能な構造と材料・反射防止のための表面構造と内部屈折率分布の最適化:理論的な表面構造及び内部屈折率分布による反射防止計算,ガラス上に実現する反射防止特性とその評価の2点を明らかにすべき課題とした。研究初年度となる本年度は、気相堆積に用いる放電装置の改良を実施した。従来の装置では、局所的に処理することしか出来なかったが、単軸ロボットを組み合わせることで掃引しながらガラスサンプルを放電処理することが可能となった。更に、装置の各部をモジュール化することで、電極の換装や処理温度の調整が容易となった。これらの改良により、放電処理時に問題となっていた、処理分布ムラを改善することが出来た。これまでの実験を通し、気相堆積によりガラス上にSiO2を選択的に堆積させ、形成することのできる表面構造の傾向について、知見を得ることが出来た。また、堆積時の温度・電気特性に着目した解析を実施することにより、そのメカニズムについて推察することが出来た。これらの結果は一報の論文にまとめ、投稿することができた。本年度の実施計画に基づき研究を遂行し、順調に進めることが出来た。気相堆積装置の改良・堆積特性の評価を行うことができ、更にそのメカニズムについても明らかにできたため、当初の目標を超えることができたといえる。本研究では、ガラスの表面構造及び内部屈折率変調を利用し、これまでに無い反射防止特性を有するガラスの実現を目指している。実現に向けた手法としては、これまでに申請者らが発見・確立してきたガラス内部の屈折率制御法に、新たに発見した選択的気相堆積法を組み合わせ、微細表面構造と内部屈折率変調による反射防止効果を得る。本研究では、・選択的な気相堆積メカニズムの解明:選択性,堆積可能な構造と材料・反射防止のための表面構造と内部屈折率分布の最適化:理論的な表面構造及び内部屈折率分布による反射防止計算,ガラス上に実現する反射防止特性とその評価の2点を明らかにすべき課題として、研究を実施してきた。研究2年目となる本年度は、反射計算に必要となるソフトウェアを導入し、計算モデルの作製とシミュレーションを主として実施した。本研究では、計算手法として厳密結合波解析(Rigorous Coupled Wave Analysis: RCWA)法を用いた。ガラス内に形成される屈折率の変調部とガラス表面に形成される微細表面構造の形状モデルを作成した。屈折率変調部の深さと表面構造の高さ、微細構造の周期、屈折率を変数として計算することで、反射に与える影響を見積もることができた。計算結果を参考に今後実験を実施し、理想的な反射防止構造の作製を進める。これまでに得られた主な実績として、ガラス上にSiO2を選択的に堆積させる実験結果をまとめた論文が「Scientific Reports」に掲載され、プレス発表により研究内容を公開することができた。実施計画に基づき、順調に研究を進めることが出来た。ガラス表面に形成される微細構造と内部屈折率分布から生じる反射の計算に必要なソフトウェアの導入・シミュレーションを行うことで、当初課題としていた理論的な反射防止計算を遂行することが出来た。本研究では、ガラスの表面構造及び内部屈折率変調を利用し、これまでに無い反射防止特性を有するガラスの実現を目指した研究を行った。用いた手法は、これまでに研究代表者らが発見・確立してきたガラス内部の屈折率制御法に、新たに発見した選択的気相堆積法を組み合わせ、微細表面構造と内部屈折率変調の組み合わせについて研究した。本研究では、以下の2点を明らかにすべき課題として、実施してきた。・選択的な気相堆積メカニズムの解明:選択性,堆積可能な構造と材料・反射防止のための表面構造と内部屈折率分布の最適化:理論的な表面構造及び内部屈折率分布による反射防止計算,ガラス上に実現する反射防止特性とその評価最終年度となる本年は、まず、選択堆積法によりガラス上に形成される微細構造の屈折率について調べた。これまでに、プリズムカップリング法による計測を試みてきたが、堆積物のラフネスによる問題か、正確な計測値を得ることが出来なかった。そこで、今回は単純なグレーティング構造を選択堆積法により形成し、その回折効率と表面構造から、RCWA法を用いて屈折率を見積もった。その結果、堆積された構造の屈折率は、一般的なSiO2に近い値であることがわかった。更に、反射防止を目的とした構造の実装に向けた実験を行った。

本実験を通し、ガラス上に形成される構造の高さは、内部屈折率変調用プロセスであるコロナ放電処理の時間に大きく依存することがわかり、また、この条件が後の選択堆積法における選択性と周期にも影響を及ぼすことが明らかとなった。反射防止に向けた理想的な構造形成に向け、実験条件の最適化を進めてきたが、実験パラメータが多く、本年度内では完全には完了することが出来なかったため、今後更に実験を進め、反射防止構造の実現を目指す。光は屈折率の異なる材料に当たる時、屈折率の違いに応じて反射が生じる。透明に見える一般的なガラスでも、片面で4%程度の光が反射する。本研究では、光を有効に使えるよう反射損失を低減するため、ガラスの表面及び内部に微細な屈折構造を形成する方法について研究した。ガラスは硬度・軟化温度が共に高く、従来、微細な構造の形成は容易ではなかったが、本研究で提案したコロナ放電を用いた選択堆積法により、腐食性ガス等を用いずに200°C程度の温度下でガラス上にSiO2の微細構造を形成できた。また、厳密結合波理論を用いたシミュレーションにより、ガラス表面と内部の屈折構造による反射の抑制に関する知見を得ることができた。2年目以降では、初年度に明らかにした気相堆積の選択性に関するメカニズムと、堆積可能な構造高さ・分解能を基に、ガラスの表面構造・内部屈折率分布による反射防止機能の理論計算をおこなう。ガラスの表面、構造・内部構造分布による複合作用による反射防止効果については前例がなく、その形状・パターンの最適化に向けた計算を行う必要性がある。ガラス上に形成する構造周期・構造高さ、ガラス内の屈折率変調度・変調パターン、更に、入射光の角度、波長など、多くの変数を用いて、反射率を効果的に減衰するための屈折構造を計算する。実際にガラス上に作製した反射防止構造により得られる反射防止効果を評価し、反射計算の結果と比較・フィードバックを行い、ガラスに形成する反射防止構造の最適化を進める。最終年度となる本年は、シミュレーション結果をもとにした実験をおこない、反射防止構造の形成と評価を進める。まず、現時点での課題の一つとして、コロナ放電堆積法によりガラス上に形成される微細構造の屈折率が正確に計測出来ていない点がある。これまでに、プリズムカップリング法を試みたが、正確に計測値を得ることが出来なかった。そこで、新たにアッベ屈折計の使用、またはRCWA法を用いた回折効率と表面構造からの屈折率の計算をおこなう。この時、計測された屈折率がシミュレーションで算出される理想値からずれてしまう場合、堆積する材料について、新たに検討する。堆積材料の屈折率計測結果をもとにシミュレーションパラメータを修正し、反射防止特性を得られる構造を算出する。その後、ガラス上に理想とする構造を実現するための実験をおこなう。これまでに明らかになっているコロナ放電堆積特性より、可能な限り効率的に実験条件を定める。作製した反射防止構造は、分光光度計を用いて評価し、シミュレーション結果との比較考察をおこなう。結果をシミュレーションにフィードバックすることでより精度を高め、反射防止構造の実現を目指す。
超平担化処理による鏡面分子反射壁面の開発と真空工学への応用

気相分子と表面の散乱方向分布は通常は余弦則に従うとされている。我々は、金属表面の超平担化と超清浄化によって真空内壁表面における残留気体分子の鏡面散乱分布を実現することを目的として、表面研摩、清浄化処理、レーザー共鳴イオン化法による分子検出法、分子散乱方向分布測定などの開発研究を実施した。初年度と2年度に行われた機器開発と試料処理技術を基にして、最終年度は、細管から飛び出す分子の方向分布測定を行った。我々は、分子の表面散乱過程が真空配管の通過確率に与える効果を総合的に評価する上でこのような測定が有用であると考えている。昨年度に開発した多光子共鳴イオン化技術によれば、極高真空領域に至る広い圧力範囲で細管から出射する水素分子の方向分布に加え、温度、分子の振動・回転状態を決定することができるため、従来は不可能であった細管コンダクタンスに与える分子の内部自由度の影響を定量的に明らかにすることが可能となった。方向分布測定は、内径2.8mm、長さ40mmの白金製細管を試料として行われた。多光子共鳴イオン化領域に対する細管出口の相対位置を外部駆動機構により変化させることにより吹き出しビームの角度分布測定を行った。また、レーザー光をシート状に拡大し、二次元的な方向分布を単一レーザーパルスによって行う試みを、水素分子より励起エネルギーの低い一酸化窒素分子について試みた。現在、測定された吹き出しビームの形状を細管内壁における散乱方向分布を基に、モンテカルロ法により計算された方向分布との比較を現在進めており、真空配管における分子散乱の方向分布を定量的に明らかにすることが技術的に可能となった。今後、細管以外のより清浄化と平担化の容易な真空配管要素についての方向分布測定を進める予定である。平担化処理と清浄化に関しては、鏡面研摩、イオン衝撃清浄化、超高真空アニールなどの要素プロセスの評価を走査トンネル顕微鏡により行い、原子尺度で平坦化されたテラス構造の生成条件を明らかにすることができた。気相分子と表面の散乱方向分布の制御を、金属表面の超平坦化と超清浄化によって実現することを目的として、表面研磨、清浄化処理、散乱方向分布測定、分子流コンダクタンス測定などの項目で鏡面分子散乱表面を実現するための基礎技術の開発を行った。開発は、表面処理に係わるもの、分子線測定技術に係わるもの、分子線源に係わるものの3つに大別される。分子線計測に関しては、超高真空環境で支配的なガスである水素分子に焦点を絞り、水素分子の方向分布測定をすることを計測技術の開発での重要課題と考え、レーザー共鳴イオン化法を応用するために必要な光源の短波長化を実現するための光学系の整備を行った。試料表面の超平坦化については、電界研磨法、電界複合研磨法、磁気研磨法などの電気化学的研磨方法の検討がなされた。また、このようにして一次的に平坦化処理がなされた表面上に成膜することにより二次的に平坦化を進める方法が主として白金のスパッタ膜について検討された。さらに、これらの平坦化処理された表面に超高真空環境において超清浄化処理を行う際に、どのような表面構造の変化が生じるかについての測定が走査トンネル顕微鏡を用いて行われた。また、超高真空環境において表面の形態変化をその場観察するための、超高真空走査トンネル顕微鏡と雰囲気ガス制御された真空熱処理炉を一体化した装置の整備を行った。

分子線散乱装置の整備は、筑波大学において順調に進展しており、清浄表面からの分子線回折を確認する段階に達している。また、高感度指向性真空計の検討が高エネルギー物理学研究所において開始された。本真空計は次年度に製作し、放射光照射を利用したパルスガス放出源の解析に利用する予定である。気相分子と表面の散乱方向分布の制御を、金属表面の超平坦化と超清浄化によって実現することを目的として、表面研磨、清浄化処理、散乱方向分布測定、分子流コンダクタンス測定などの開発を実施した。固体表面における散乱分子の方向分布を高感度で測定するために多光子共鳴イオン化技術を開発した。Nb-YAGレーザー励起の色素レーザーから発生した可視光の3次高調波を利用することにより2000nm近傍の波長可変パルス紫外光の発生技術を確立した。この光源を用いた水素分子の検出実験を超高真空領域で行い、水素分子の検出限界が10^<-S>Pa以下であることを確認した。また、回転準位の弁別も十分な分解能で可能であることを確認し、オルソパラ水素分子の弁別や回転状態による散乱分布の変化に利用できることが判った。筑波大学において進められている分子線散乱実験では、分子線の単色化が達成され、単結晶Pt表面での共鳴散乱過程を検証することができた。表面の平坦化処理に関しては、実験試料として用いるPt細管内壁の研磨法について検討し、三次元形状表面の研磨技術として開発された磁気研磨技術が適用できる見通しを得た。機械的研磨の次の段階である微細凹凸表面の自己平坦化過程を研究する目的で、1気圧近傍から超高真空に至る広い圧力領域で、雰囲気気体と表面性状の変化を観察するための走査トンネル顕微鏡装置を整備を進め、今後、Pt表面のステップ構造の時間発展過程の測定を始める予定である。また、低速電子線回析によるPt表面の吸着構造の測定と解析を行った。気相分子と表面の散乱方向分布の制御を、金属表面の超平坦化と超清浄化によって実現することを目的として、表面研磨、清浄化処理、レーザー共鳴イオン化法による分子検出法、分子散乱方向分布測定などの開発研究を実施した。本年度は研究の最終年度にあたり、これまでに蓄積された測定技術と表面処理技術を駆使した細管から飛び出す分子の方向分布測定を行った。我々は、分子の表面散乱過程が真空配管の通過過程に与える効果を総合的に評価する上でこのような測定が有用であると考えている。昨年度に開発した多光子共鳴イオン化技術によれば、極高真空領域に至る広い圧力範囲で細管から出射する水素分子の方向分布に加え、温度、振動・回転状態を決定することができるため、従来は不可能であった細管コンダクタンスに与える振動・回転状態の測定までが可能になった。方向分布測定は、内径2.8mm、長さ40mmの白金製細管を試料として行われた。多光子共鳴イオン化領域に対する細管出口の相対位置を外部駆動機構により変化させることにより吹き出しビームの角度分布測定を行った。測定された吹き出しビームの形状を細管内壁における散乱方向分布を基に、モンテカルロ法により計算された方向分布との比較を現在進めており、真空配管における分子散乱の方向分布を定量的に明らかにすることが可能となった。今後、細管以外のより清浄化と平坦化の容易な真空配管要素について方向分布測定を進める予定である。
閉塞性睡眠時無呼吸症候群患者の治療前後の凝固線溶系(FVIIc,PAI-1)の変化

OSOA患者(n=15)のFVIIcは6ヶ月以上のncPAP治療により治療前141±12%より治療後111±6%へと有意に低下した。FVIIcは虚血性疾患発症の独立因子なので、nCPAP治療は高活性を呈しているFVIIcを改善し、OSAS患者の虚血性心疾患発症を予防する可能性がある。脳・心血管障害発生のリスクファクターのひとつである腹部内臓脂肪量もnCPAP治療前後に腹部CTにて測定したところ、内臓脂肪量は約8ヶ月のnCPAP治療により、体重の減少が無いにもかかわらず有意に低下した(n=13)。この研究の経過中、OSAS患者は皮下脂肪/内臓脂肪値が40%以上、あるいは内臓脂肪量200cm^2以上を示す内蔵脂肪症候群を示すことがほとんど出会った。脂肪細胞から主に分泌され、摂食や代謝活動に大きな影響を与えるレプチン濃度を血清で調べた所、nCPAP治療3-4日でコルチゾール値、インスリン値に変化が無いにもかかわらず、OSAS患者の血清レプチン濃度は有意に低下していた。この事は、夜間の閉塞性睡眠時無呼吸が虚血性心疾患発症に有意な影響を与える腹部内臓脂肪量や、患者の摂食や代謝活動に大きな影響を与えるレプチン濃度に有意な影響を与えることを示しており、OSAS治療の重要性を示唆する所見であった。夜間睡眠中の酸素飽和度の連続測定により1時間に20回以上の酸素飽和度(前値に対して4%以上)の低下を示した閉塞性睡眠時無呼吸症候群(obstructive sleep apnea : OSAS)症例にポリソムノグラフィーを施行し、治療前のポリソムノグラフィー後の空腹時採血で、血糖、インスリン、脂質系の諸量、凝固系の因子などを測定した。検査の予定上、経鼻持続陽圧(uasal continuous positive airway pressure : NCPAP)治療には外来受診より2カ月程度必要なので、外来受診時にも上記採血を実施して、この2カ月の経過をコントロール期間とした。臍部のCT検査にて腹部内蔵脂肪、皮下脂肪量を測定し、耐糖能も75gOGTTテストにてNCPAP治療前に評価した。退院後のNCPAP治療1カ月、6カ月後の外来受診時に、身体所見の他に上記血液検査を施行した。治療6カ月後には、内蔵・皮下脂肪量の再測定、75gOGTTも再検した。NCPAP施行時のCPAP圧の適正値の決定に科研費にて購入したマスク式呼吸補助基(NIPネ-ザル)を使用した。心血管障害発生に有意に関連を持っているとされる凝固7因子活性はNCPAP治療にて徐々に低下し、治療6カ月後には治療前に比し、11名のOSAS患者において有意の低下をみた。また、この結果を含めたNCPAP治療後の腹部内蔵脂肪、皮下脂肪量の変化、75gOGTTテストを利用した耐糖能の変化などを、平成10年日本内科学会公募シンポジウム「肥満と疾患」に「肥満と閉塞性睡眠時無呼吸症候群」として応募し、採用され本年4月発表予定である。重症閉塞性睡眠時無呼吸症候群(obstructive sleep apuca syndromc:OSAS)患者の凝固7因子活性(FVIIc)を経鼻持続気道陽圧(nasal continuous positive airway pressure:nCPA)治療前後で比較検討した。なお、FVIIcは虚血性心疾患発症の独立した因子のひとつであり、25%FVIIcが増加すると、5年間で55%の虚血性心疾患の発症頻度が増すと報告されている。15名のOSAS患者(1時間当たりの睡眠時無呼吸低呼吸回数(AHI)の平均が61.5±4.2(標準誤差))のFVIIcを経時的に測定した。nCPAP治療によりAHIは3.0±0.9となったが、FVIIcもnCPP治療前141.1±11.7%より6カ月の治療後110.7±6.2%となった。治療前にFVIIcが140%以上を示した7人の○SAS患者中、6名は6カ月ないし1年の治療で130%以下になった。

重症OSAS患者においては、脳・心血管障害合併により予後が悪くなるとの報告もあり、uCPAP治療によるOSAS患者の予後改善にFVIIcの改善が関与している可能性も示唆された(Quarterly Joumal of Medicute 91:627-633,1998).nCPAP治療によるFVIIcの改善以外にも、脳・心血管障害発症の危険因子のひとつである内臓脂肪の動向にも注目しており、長期のuCPAP治療が内臓脂肪量に影響を与えるとのデーターも確認しつつある。OSASの発症頻度は本邦においても成人男子の数%に及ぶとも考えられ、肥満患者においてはその頻度は2-3倍にもなるとの報告もあり、肥満の予後悪化因子に対するOSASの影響を検討することは重要と思われる。前年度までに経鼻持続気道陽圧(nasal continuous positive airway pressure:nCPAP)治療適応の中等・重症閉塞性睡眠時無呼吸症候群(obstructive sleep apnea syndrome:OSAS)患者の凝固VII因子活性(FVIIc)をnCPAP治療前後で測定し、長期のnCPAP治療により上昇していたOSAS患者のFVIIcは有意に低下することを明らかにした(Chin K,et al.QJMed 91:627-33,1998)。今年度は、線溶系に関連するPAI-1の産生にも関与するとされている、脳・心血管障害発生のリスクファクターのひとつである腹部内臓脂肪量にも着目し、nCPAP治療前後に腹部内臓脂肪量を腹部CTにて測定したところ、内臓脂肪量は約8ヶ月のnCPAP治療により、体重の減少が無いにもかかわらず有意に低下した(Chin K,et al.Circulation 100:706-12,1999)。この研究の経過中、OSAS患者は皮下脂肪/内臓脂肪量が40%以上、あるいは内臓脂肪量200cm^2以上を示す内臓脂肪症候群を示すことがほとんどであった。脂肪細胞から主に分泌され、摂食や代謝活動に大きな影響を与えるレプチン濃度を血清で調べた所、nCPAP治療3-4日でコルチゾール値、インスリン値に変化が無いにもかかわらず、OSAS患者の血清レプチン濃度は有意に低下していた。この事は、夜間の閉塞性睡眠時無呼吸が、患者の摂食や代謝活動に大きな影響を与えるレプチン濃度に有意な影響を与える事を示しており、OSAS治療の重要性を示唆する所見であった。
振動緩和と構造転移ダイナミクスの量子力学的研究

本年度は、おもに空間回転対称性がもたらす運動論的効果の量子力学的研究、および、分子にねらった構造転移反応を起こさせるためにはその分子の平衡構造周りのどのような振動モードを励起すればよいのかを解明すること、の2点に取り組んで参りました。まず、空間回転対称性の運動論的効果は現在までLittejohnら、柳尾ら、および申請者によってこれまでに古典力学的には研究されて参りましたが、その旦子力学的な側面に関しては知られてきませんでした。そこで、申請者はその効果が量子力学的にはそのように現れるのかを調べるために、半古典動力学にその空間回転対称性の効果を取り込むことをまず考えました。このように半古典動力学に空間回転対称性の効果を取り込むという試みは、Creaghらによってなされて参りましたが、その先行研究の一つの問題点は、CreaghらがGutwillerのトレース公式というものに依拠しているということであります。このトレース公式には二つの問題点がありまして、一つはこの公式が完全にカオス的な系にしか用いることができない点、もう一つはこの公式の計算には周期軌道を計算する必要があるのですが、一般的に多自由度カオス系に於いてそのような周期軌道を計算するのは困難であるという点です。以上の2点から申請者はまずトレース公式に依拠しない方法論を、波動関数は位相部分かけるプランク定数に対する解析関数によって記述することができるというWKBの素朴な精神に基づいて構築した。次に、空間回転対称性の量子力学的効果を調べるために、空間回転対称性を課した半古典動力学とそうではない半古典動力学から自己相関関数を経て計算されるエネルギー固有値を比較したところ前者の方が同じ条件下で正しい量子力学的エネルギー固有値を予言し、しかも背後に現れるノイズなども小さいということがわかりました。このことは、空間回転対称性の量子力学的効果を考える上で示唆を与えるもので、しかも、現在まであまり意識されてこなかったこのような空間回転対称性の効果を半古典動力学に取り入れることが重要であるということを示しています。次に、申請者は、近年のモード選択性を示す実験結果、つまり、励起エネルギーは同じだが励起される振動モードによって分子の最終生成物比が異なる、に触発されて、ある特定のモードを励起することによって分子の構造転移反応を促進させることは可能なのか?ということと、可能であればその特定のモードをどのように見つけたらよいのか?という2つの問いに答えられるような理論を構築いたしました。本研究においては、振動緩和と構造転移のダイナミクスとその量子にして研究している。もちろん、その量子効果を抽出するためには、その基本となる古典力学的な効果を考えることが必要不可欠である。よって、現在までの間、振動緩和と構造転移のダイナミクスの古典力学的理解、および、その量子効果に関しての考察という二つの目標に向かって取り組んできた。まず、振動緩和を考える際に重要なことは、このような緩和のプロセスが、非平衡過程であると言うことである。そのような非平衡過程において、Langevin系において原田らによって提出された、相関関数と応答関数とエネルギー散逸をつなぐ原田・佐々等式が、Hamilton系においてもある近似の元でも成立することを示した。これは、振動緩和、およびその構造転移との関係を考える上で、基礎となるものである。

次に、申請者は、近年のモード選択性を示す実験結果、つまり、励起エネルギーは同じだが励起される振動モードによって分子の最終生成物比が異なる、に触発されて、ある特定のモードを励起することによって分子の構造転移反応を促進させることは可能なのか?ということと、可能であればその特定のモードをどのように見つけたらよいのか?という2つの問いに答えられるような理論を構築いたしました。
ソフトイオン化質量分析法を基盤とする内分泌・代謝疾患のメタボローム解析

最新のソフトイオン化質量分析法を基盤とするテトラヒドロコルチコステロイド、胆汁酸、オキシステロールなどのグルクロン酸、硫酸、グルタチオン、N-アセチルシステインなどとの抱合体の高感度測定法を開発し、本法が内分泌・代謝疾患の病因・病態解析に有用なことを示した。ソフトイオン化質量分析法を基盤とする内分泌・代謝疾患のメタボローム解析法を構築し、遺伝的素因や生活習慣などの要因が複雑に関係した疾患の診断、予防、そして治療法の開発を目的として今年度は以下の研究を行った。初めに、尿中抱合型テトラヒドロコルチコステロイド(THC)にフォーカスドしたメタボローム解析法を構築すべく、硫酸抱合型THC12種を標品として合成し、これらのESI/MS/MSにおいて生成する特徴的イオンを明らかにした。引き続き、脂質代謝異常症と関連して重要視される硫酸抱合型オキシステロールの体内動態解析法を確立すべく、7α-および7β-hydroxycholesterol 3-sulfateを標品として合成し、これまでに合成したcholesterol、7-ketocholesterol、24-、25-及び26-hydroxycholesterol及び5α,6α-epoxy-cholesterolの3-sulfateを含めたオキシステロールサルフェート8種のLC/ESI-MS/MSによる高感度測定法に検討を加えるとともに、本法によってヒト血清中にこれらサルフェートのみならず、数種の未知サルフェートの存在を示唆する結果を得た。さらに、これまでに明らかにした胆汁酸代謝と異常蛋白質に関する知見を基に、ラット胆汁中に排泄されるグルタチオン抱合体をLC/MS/MSによって明らかにした。また、薬物性肝障害の解毒薬として用いられるN-アセチルシステイン(NAC)の重水素標識体を合成し、これをラットに腹腔内投与すると、経口投与したヒト主要胆汁酸5種いずれもが、重水素標識NAC抱合体として胆汁中に排泄されることを実証した。これらの研究成果を基に、先に「肝・胆・消化機能改善薬」として考案したNAC抱合型ウルソデオキシコール酸(UDCA)の体内動態をラットを用いて追求し、静脈内に投与したUDCA-NACが、速やかに加水分解されてUDCAに変換された後、グリシン及びタウリン抱合体として血中に出現するばかりか、肝細胞質画分では3位水酸基が硫酸抱合を受けて3-サルフェートに変換されることも明らかにすることができ、UDCA-NACをプロドラッグとして開発してゆく上に有用な知見を得た。ソフトイオン化質量分析法を基盤とする内分泌・代謝疾患のメタボローム解析法を構築し、遺伝的素因や生活習慣などの要因が複雑に関係した疾患の診断、予防、そして治療法の開発を目的としてこれまでの研究成果を基に今年度は以下の研究を行った。初めに、尿中抱合型テトラヒドロコルチコステロイド(THC)にフォーカスドしたメタボローム解析法を構築すべく、3種の多重重水素標識体を合成した。引き続き、これらを活用した硫酸抱合型THC 18種の安定同位元体希釈LC/ESI-MS/MSによる高感度測定法を開発し、本法が内分泌疾患のみならず、生活習慣病の診断・予防に有用なことを示した。さらに、これまでに明らかにした胆汁酸の代謝活性中間体によるグルタチオン(GSH)抱合体の生成と胆汁排泄に関する知見を基に、各種肝胆道疾患患者の胆汁中に排泄されるGSH抱合体をLC/MS/MSによって精査し、先天性胆道拡張症と非症候性小葉間胆管減少症の患児ではケノデオシコール酸とリトコール酸がGSH抱合体として排泄されていることを明らかにした。また、GSH抱合型胆汁酸(BA-GSH)の体内動態解明の一助として硫酸抱合を取り上げ、ヒト主要胆汁酸5種のGSH-硫酸二重抱合体を標品として合成するとともに、LC/ESI-MS/MSによる高感度測定法を開発し、本法によって、BA-GSHがラット肝サイトゾール画分において硫酸抱合を受けて3-サルフェートに変換されるものの、容易に加水分解を受けて遊離型BA3-サルフェートに変換されることを明らかにした。これらの知見は、今後、肝胆道疾患の病因・病態解析のみならず、新規治療法を開発する上に大きく役立つものと期待される。今年度はこれまでの研究成果を基に以下の研究を行った。初めに、ヒト尿中に排泄される5α-A/B-トランス構造を有するアロテトラヒドロコルチコステロイド3-及び21-モノサルフェートにフォーカスドしたメタボローム解析法を構築する上に必須となる内標準物質として多重重水素標識体8種を合成した。また、先に明らかにしたヒト尿中テトラヒドロコルチコステロイド(THC)・グルクロニドに関する知見をもとにTHC6種のラット並びにヒト肝ミクロソーム画分におけるグルクロン酸抱合にも検討を加え、これら基質に対する酵素反応の諸性質を明らかにした。その一方で、これまでに明らかにした胆汁酸の代謝活性中間体によるグルタチオン(GSH)抱合体の生成と胆汁排泄や肝内サイトゾール画分における3位水酸基の硫酸抱合に関する知見を基に、新規抱合体としてグルタミン抱合体を取り上げた。

すなわち、標品としてヒト主要胆汁酸5種のグルタミン抱合体を合成するとともに、それらの生成と胆汁、尿中への排泄を実証すための基盤的方法論としてのLC/ESI-MSによる信頼度の高い高感度測定法の開発にも成功した。さらに、肝胆消化機能改善薬として先に提案したNアセチルシステイン抱合型ウルソデオキシコール酸(UDCA-NAC)の薬理効果に関する知見を得る目的で、アセトアミノフェン(APAP)誘発肝障害ラットの肝機能改善効果に検討を加え、APAP誘発肝障害ラットの血中ALT及びASTが、非投与群と比較して有意に低下し、UDCA-NACが薬物性肝障害を改善する可能性のあることを明らかにした。また、高アンモニア血症の治療薬として用いられるフェニルブチレートがGSH抱合体として胆汁中に排泄されることを示すとともに、本薬物の臭いや味に関する服薬上の問題点を解消すべくチオエステル結合型NAC誘導体をプロドラッグとして開発すべく、本誘導体の合成に成功した。