hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メタルフリー型有機ボロン錯体を基盤とする常温燐光物質の創成

平成27年度では,ハロゲン原子を有するメタルフリー型有機ボロン錯体の合成ならびにその常温燐光特性評価を積極的におこなった.また,本年度の目標であったヨウ素の原子を有するボロン錯体の結晶状態における燐光メカニズムについて解明するために,密度汎関数理論計算を用いて,その分子間相互作用の詳細を解析にも成功した.これまでの研究で,項間交差を促進させるために重原子としてヨウ素原子を導入した有機ボロン錯体の結晶が顕著な常温燐光を示すことを明らかにしてきた.本年度では,その常温燐光に寄与する分子間相互作用を評価した.単結晶X線構造解析と計算化学的手法により,結晶中の有機ボロン錯体の分子のベンゼン環と隣接分子のジヒドロジオキサンボリニン環との連続した重なりに由来した堅いパッキング構造の形成によって,最低励起一重項状態と最低励起三重項状態から基底一重項状態(S1→S0とT1→S0)への熱失活が抑制されることがわかった.また,最低励起一重項状態から最低励起三重項状態(S1→T1)への効率的な項間交差が,禁制なS1→S0電子遷移ならびにS1-T1またはS1-T2間の小さなエネルギーギャップをもつ「励起マルチマー」の形成により促進されることがわかった.上記の二つの要因によって,有機ボロン錯体の常温燐光が生じることを明らかにした.上記の結果については,第18回ヨウ素学会シンポジウムでポスター発表しており,申請者は優秀ポスター賞の受賞に至っている.また,本研究に関連する有機ボロン錯体の「励起マルチマー」についての研究が,Chemistry - A European Journal(Wiley-VCH社,総合化学雑誌)に掲載され,本雑誌のInside Back CoverおよびHot Paperに採択された.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,ハロゲン原子(塩素,臭素,およびヨウ素)を導入したジアロイルメタナートボロンジフロリド誘導体1a-cBF_2を新規合成し,ハロゲン原子の内部および外部重原子効果によって,新規常温燐光材料を創成することを目的としている.平成25年度では,申請書に従い研究を遂行し,以下の三点を達成した.1ハロゲン原子置換体1a-cBF_2の新規合成新規合成した、1a-cBF_2を核磁気共鳴,元素分析等によって同定し,純度を確認した.また,来年度の目標であった1a-cBF_2の結晶構造解析にも成功した.2溶液中における1a-cBF_2の発光特性に対する内部重原子効果および外部重原子効果の評価n-BuCI溶液中における1a-cBF_2は常温で蛍光のみを示した.一方,その溶液を低温にすることで,よりヨウ素原子を有する1cBF_2は蛍光に加えて,長波長領域に燐光を示した.このことから1BF_2の発光特性に内部重原子効果が顕著に働くことがわかった.さらに, n-BuCl裏溶液中に重原子(CH_3I)を添加すると1a, bBF_2も低温下で燐光を示した,このことから外部原子効果が1BF_2の発光特性に顕著に働くことを明らかにした.3結晶状態における1a-cBF_2の発光特性の評価燐光スペクトル測定,燐光寿命測定の結果から,ヨウ素原子置換体1cBF_2の結晶のみが常温燐光を示した.興味深いことに,その1cBF_2結晶の発光量子収率は0.25であり,非常に珍しい高効率な常温燐光結晶であることを明らかにした.本研究は,ハロゲン原子(塩素,臭素,およびヨウ素)を導入したジアロイルメタナートボロンジフロリド誘導体1a-cBF2を合成し,ハロゲン原子の内部および外部重原子効果により,新規常温燐光材料を創成することを目的としている.平成26年度では,申請書に従って研究を遂行し,以下の二点を達成した.1ハロゲン原子置換体1a-cBF2の結晶中における分子間相互作用の評価今年度の目標であった1a-cBF2の結晶構造(Fig. 1)をX線単結晶構造解析によって得ることができ,それらの分子間相互作用についての評価をおこなった.その結果,顕著な常温燐光を示した1cBF2の結晶構造ではジオキサボリニン環に隣接分子のヨウ素原子が非常に近接しており,さらにフッ素原子と隣接分子の水素原子との間の水素結合だけでなく,フッ素原子と隣接分子のヨウ素原子とのハロゲン結合も形成されていることがわかった.2ヨウ素原子置換体1cBF2の電子構造の評価量子化学計算によって,この積層構造を基とする基底状態から,対応する多分子励起錯体への光励起過程は禁制であることが示唆された.これにより1cBF2は結晶中の蛍光放射よりも速い項間交差速度をもつことで効率よく燐光を発するものと考えられる.なお,本研究の成果として,有機ホウ素錯体の発光特性に関する解説文を,「ジアロイルメタナートホウ素二フッ化物で見られる白色フォトルミネッセンス」というタイトルで化学工業誌に投稿した.平成27年度では,ハロゲン原子を有するメタルフリー型有機ボロン錯体の合成ならびにその常温燐光特性評価を積極的におこなった.また,本年度の目標であったヨウ素の原子を有するボロン錯体の結晶状態における燐光メカニズムについて解明するために,密度汎関数理論計算を用いて,その分子間相互作用の詳細を解析にも成功した.

これまでの研究で,項間交差を促進させるために重原子としてヨウ素原子を導入した有機ボロン錯体の結晶が顕著な常温燐光を示すことを明らかにしてきた.本年度では,その常温燐光に寄与する分子間相互作用を評価した.単結晶X線構造解析と計算化学的手法により,結晶中の有機ボロン錯体の分子のベンゼン環と隣接分子のジヒドロジオキサンボリニン環との連続した重なりに由来した堅いパッキング構造の形成によって,最低励起一重項状態と最低励起三重項状態から基底一重項状態(S1→S0とT1→S0)への熱失活が抑制されることがわかった.また,最低励起一重項状態から最低励起三重項状態(S1→T1)への効率的な項間交差が,禁制なS1→S0電子遷移ならびにS1-T1またはS1-T2間の小さなエネルギーギャップをもつ「励起マルチマー」の形成により促進されることがわかった.上記の二つの要因によって,有機ボロン錯体の常温燐光が生じることを明らかにした.上記の結果については,第18回ヨウ素学会シンポジウムでポスター発表しており,申請者は優秀ポスター賞の受賞に至っている.また,本研究に関連する有機ボロン錯体の「励起マルチマー」についての研究が,Chemistry - A European Journal(Wiley-VCH社,総合化学雑誌)に掲載され,本雑誌のInside Back CoverおよびHot Paperに採択された.平成26年度の課題であった有機ボロン錯体の常温燐光メカニズムの解明を,結晶構造と発光特性の詳細な検討によって達成した。その詳細を日本化学会第95春季年会(2015),第25回基礎有機化学討論会,2014年光化学討論会,第8回有機π電子系シンポジウム,15th International Meeting on Boron Chemistry (IMEboron XV)で発表するに至っている.27年度が最終年度であるため、記入しない。現在の課題は,有機ボロン錯体とは異なる骨格を有する常温燐光材料を創成すること,さらにそれらのデータを集積して新しい常温燐光材料の分子設計指針を確立させることである.平成26年度は,申請書の計画通りに,塩素,臭素,およびヨウ素の原子をそれぞれ有する有機ボロン錯体の結晶状態構造ならびにそれぞれの燐光特性を明らかにすることができたため,平成27年度はこれらの知見を基にした有機ホウ素錯体の常温燐光特性に関する論文執筆に加えて、常温燐光材料の酸素センサー等への応用研究にも取り組む予定である.本年度ならびに来年度の研究計画の1ハロゲン原子置換体1a-cBF_2の新規合成, 2溶液中における1a-cBF_2の発光特性に対する内部重原子効果および外部重原子効果の評価, 3結晶状態における1a-cBF_2の発光特性の評価をおこない,その詳細な結果を"ハロゲン原子を有するジアロイルメタナートボロンジフロリドの発光特性"というタイトルで日本化学会第94春季年会等にて発表できた.27年度が最終年度であるため、記入しない。現在の課題は1cBF_2の常温燐光メカニズムが十分に解明されていないことである.本年度に得られた1a-cBF_2の結晶構造をもとにして,その結晶構造と燐光特性の関係を密度汎関数理論計算等により明らかにする.また,さらに高効率な常温燐光結晶の創成を試みる.
卵巣明細胞腺癌における静脈血栓塞栓症の発症メカニズムの解明と治療戦略

以前の研究でsiRNA法によりARID1Aの発現を抑制した卵巣癌細胞株におけるDNAマイクロアレイにより同細胞株でTM4SF1が過剰に発現していることが示唆された。過去の報告により肺癌、乳癌、大腸癌、前立腺癌においてTM4SF1が過剰発現されており、ノックダウンにより血管新生が阻害されることが知られている。今回、卵巣明細胞癌の症例集積によりARID1A、TM4SF1の発現の相関について検討を進める。さらに静脈血栓症を含めた臨床データとの因果関係について検討を進める。さらに以前のDNAマイクロアレイの結果により、ARID1Aの発現を抑制した卵巣癌細胞株におけるDNAマイクロアレイにより同細胞株でTM4SF1以外ではKRT15も過剰発現し、さらにMCAM、PPP3CAの発現が低下することが示唆されていた。今回、KRT15、MCAM、PPP3CAの免疫組織化学も検討した。今回2007年から2011年までに5年間で当教室において加療を行った卵巣明細胞癌のうち摘出組織切片が残存し免疫組織化学が検討できたI期の症例6例を抽出し、ARID1A、TM4SF1の発現について検討した。尚、この6例には血栓塞栓症を合併してなかった。6例中3例(50.0%)にARID1Aの発現は低下していた。TM4SF1は6例中4例に発現していが、このARID1Aの発現低下がみられた3例中ではTM4SF1の発現を認めたのは1例のみであった。6例のすべての症例でKRT15およびMCAMの発現は認められなかった。また6例中、PPP3CAの発現は4例でみられ2例で低下していた。PPPCAの発現が低下していた2例中1例はARIDA1Aの発現も低下していた。卵巣明細胞腺癌に特徴的な臨床像として、他の組織型に比して静脈塞栓血栓症の合併率が高いことが知られている。周術期または術後の追加治療としての抗癌化学療法の際に深部静脈血栓症および肺塞栓症を合併していることは全身管理の観点から致死性の危険因子の一つと捉えられてる。本研究では卵巣明細胞腺癌の原因遺伝子であるARID1A蛋白の発現と静脈血栓症の臨床的因果関係を検討し、さらに分子レベルにおけるARID1Aと静脈血栓症関連分子との相互関係について解明することを研究目的とする。当施設で加療を行った卵巣明細胞腺癌についてARID1A蛋白の発現について免疫組織化学にてその発現の有無を調査する。さらにその臨床像として症例ごとの年齢、Body mass index (BMI)、D-dimerの推移および進行期分類について検討を加える。静脈塞栓血栓症を合併した症例に関してその発症時期、発症部位およびIVCフィルター挿入の有無等の臨床データの蓄積を行う。今回2007年から2011年までに5年間で当教室で加療を行った卵巣明細胞腺癌18例のうち静脈血栓症を合併したのは3例(16.7%)であった。これらの症例に関して免疫組織化学にてARID1A蛋白の発現を検討した。その結果、静脈塞栓症を合併していた卵巣明細胞腺癌3例中2例にARID1A蛋白の発現が低下していた。しかし、現時点では統計学的には有意差は確認できず、さらに症例数を増やし検討予定である。卵巣明細胞腺癌は上皮性卵巣癌の第2番目に多く症例数の集積は進んでいる。一方で潜在的な深部静脈血栓症の取り扱いについて再検討する必要がある。卵巣明細胞癌に特徴的な臨床像として、他の組織型に比して静脈塞栓血栓症の合併率が高いことが知られている。本研究では卵巣明細胞癌の原因遺伝子であるARID1A蛋白の発現と静脈血栓症の臨床的因果関係を検討し、さらに分子レベルにおけるARID1Aと静脈血栓症関連分子との相互関係について解明することを研究目的とする。当施設で加療を行った卵巣明細胞癌についてARID1A蛋白の発現について免疫組織化学にてその発現の有無を調査する。さらにその臨床像として症例ごとの年齢、Body mass index (BMI)、D-dimerの推移、進行期分類、腫瘍マーカー(CA125、CA19-9、CEA)、手術、追加治療の有無および予後について検討を加える。静脈塞栓血栓症を合併した症例に関してその発症時期、発症部位およびIVCフィルター挿入の有無等の臨床データの蓄積を行い、実臨床に則した血栓症マーカーの検討も行う。今回2007年から2011年までに5年間で当教室において加療を行った卵巣明細胞癌18例のうち静脈血栓症を合併したのは3例(16.7%)であった。静脈塞栓症を合併していた3例中2例はARID1Aの発現が低下していたが、統計学的には有意差はなかった。現在、症例の集積を進め、検討を行っている。2016年1月から12月までの1年間に当教室で加療した卵巣癌症例は39例であった。内訳はI・II期が24例、III・IV期が15例であり、このうち明細胞癌はそれぞれ9例、1例であった。現在これらの症例についてARID1Aの発現と静脈塞栓血栓症の因果関係について検討を進めている。卵巣明細胞

癌に特徴的な臨床像として、他の組織型に比して静脈塞栓血栓症の合併率が高いことが知られている。周術期または術後の追加治療としての抗癌化学療法の際に深部静脈血栓症および肺塞栓症を合併していることは全身管理の観点から致死性の危険因子の一つと捉えられてる。本研究では卵巣明細胞癌の原因遺伝子であるARID1A蛋白の発現と静脈血栓症の臨床的因果関係を検討し、さらに分子レベルにおけるARID1Aと静脈血栓症関連分子との相互関係について解明することを研究目的とする。当施設で加療を行った卵巣明細胞癌についてARID1A蛋白の発現について免疫組織化学にてその発現の有無を調査する。さらにその臨床像として症例ごとの年齢、Body mass index (BMI)、D-dimerの推移、進行期分類、腫瘍マーカー(CA125、CA19-9、CEA)、手術、追加治療の有無および予後について検討を加える。静脈塞栓血栓症を合併した症例に関してその発症時期、発症部位およびIVCフィルター挿入の有無等の臨床データの蓄積を行い、実臨床に則した血栓症マーカーの検討も行う。今回2007年から2011年までに5年間で当教室において加療を行った卵巣明細胞癌18例のうち静脈血栓症を合併したのは3例(16.7%)であった。静脈塞栓症を合併していた3例中2例はARID1Aの発現が低下していたが、統計学的には有意差はなかった。現在、症例の集積を進め、検討を行っている。2016年1月から2017年12月までの2年間に当教室で加療した卵巣癌症例は61例であった。内訳はI・II期が40例、III・IV期が21例であり、このうち明細胞癌はそれぞれ14例であった。症例の集積が少しずつ進み、現在これらの症例についてARID1Aの発現と静脈塞栓血栓症の因果関係について検討を進めている。以前の研究でsiRNA法によりARID1Aの発現を抑制した卵巣癌細胞株におけるDNAマイクロアレイにより同細胞株でTM4SF1が過剰に発現していることが示唆された。過去の報告により肺癌、乳癌、大腸癌、前立腺癌においてTM4SF1が過剰発現されており、ノックダウンにより血管新生が阻害されることが知られている。今回、卵巣明細胞癌の症例集積によりARID1A、TM4SF1の発現の相関について検討を進める。さらに静脈血栓症を含めた臨床データとの因果関係について検討を進める。さらに以前のDNAマイクロアレイの結果により、ARID1Aの発現を抑制した卵巣癌細胞株におけるDNAマイクロアレイにより同細胞株でTM4SF1以外ではKRT15も過剰発現し、さらにMCAM、PPP3CAの発現が低下することが示唆されていた。今回、KRT15、MCAM、PPP3CAの免疫組織化学も検討した。今回2007年から2011年までに5年間で当教室において加療を行った卵巣明細胞癌のうち摘出組織切片が残存し免疫組織化学が検討できたI期の症例6例を抽出し、ARID1A、TM4SF1の発現について検討した。尚、この6例には血栓塞栓症を合併してなかった。6例中3例(50.0%)にARID1Aの発現は低下していた。TM4SF1は6例中4例に発現していが、このARID1Aの発現低下がみられた3例中ではTM4SF1の発現を認めたのは1例のみであった。6例のすべての症例でKRT15およびMCAMの発現は認められなかった。また6例中、PPP3CAの発現は4例でみられ2例で低下していた。PPPCAの発現が低下していた
二酸化炭素を用いる高分子合成

我々はすでに遷移金属錯体触媒によるジインの環化付加交互共重合という新しい重合方法を開発しゼロ価ニッケル錯体触媒を用いる種々の鎖状ジインとCO2の環化付加交互共重合を行い種々のポリ(2-ピロン)を合成した。ここでは3種の環状ジイン、1,7-シクロトリデカジイン(1a)、1,7-シクロテトラデカジイン(1b)、1,8-シクロペンタデカジイン(1c)とCO_2のゼロ価ニッケル錯体触媒Ni(COD)2/2P(n-C8H17)3による環化付加交互共重合をTHF/MeCN溶媒中で検討した。環状ジインの環化付加共重合はユニークなはしご状ポリマーを与えるので極めて興味深い。1aからは、CH_2Cl_2やCHCl_3に可溶の分子量7500のはしご状ポリ(2-ピロン)が定量的に得られた。1bと1cも同様にCO2と共重合したが、一部不溶性の共重合体が生成し、その割合は環員数とともに増大した。この不溶性はポリ(2-ピロン)生成の副反応であるジイン三量化によってジインホモポリマー単位が共重合体中に生成し、その三重結合に由来する共重合体の枝分かれや架橋によるものと考えられる。環状ジイン、鎖状の3,11-テトラデカジインおよびCO_2の三成分共重合により3種の環状ジインの共重合反応性の序列を求めると1c>1b>1aとなった。この序列は三種の環状ジインの不溶性共重合体の生成の容易さと一致し共重合体の生長三重結合を含む末端ジイン成分の柔軟性や剛直性が環状ジインの共重合反応性を決める一つの重要な因子であることを示す。
病原菌の新規「タイプ6分泌装置」蛋白質群にみられる収縮性ファージと共通の立体構造

結晶構造解析をめざし、大腸菌O157ならびに大腸菌CFT073のタイプ6分泌装置構成蛋白質VgrG蛋白質6種の全長蛋白質ならびにC末端ドメインに関して、蛋白質の大量発現系を構築した。そのうち、大腸菌O157のVgrG1において、精製法を確立し、安定なドメインを得るため種々のプロテアーゼ消化を行い、トリプシンによりVgrG1^M467-hisを得た。さらに、このVgrG1^M467-hisにおいて結晶化に成功し良好な回折データを得ることができた。現在、同系置換体を作成し位相決定をめざしている。また、それ以外のVgrG発現系においても発現条件、精製法を確立しつつある。1.大腸菌0157Vgr蛋白質の発現系の作製PCRで各大腸菌ゲノムよりvgrG遺伝子を増幅した後にpUC18ベクターでクローニングをした。その後vgrG遺伝子をpET29aベクターへ移して発現用ベクターとした。なお発現ベクターは各VgrG蛋白質につきC末端にHis-tagを付加したもの(-hisと表記)と野生型のもの(WTと表記)の2種類を作成した。2.大腸菌0-157のVgrG蛋白質の発現・可溶化・精製大腸菌0-157のVgrG蛋白質の発現ベクターを用いてBL21(DE3)を形質転換し、37°CのLB培地で1mMのIPTGにより発現誘導を行った。集菌した菌体を超音波破砕して遠心により可溶性画分と不溶性画分に分けたところ発現は見られたものの大部分が不溶性画分に存在していた。このため発現温度などを変えてVgrG蛋白質の可溶化を検討したところVgrG1-hisにおいて25°CのLB培地、0.1mM1mMのIPTGでおよそ2割程度を可溶性画分に回収できた。しかしながらVgrG2-his、VgrG3-hisは依然として可溶性画分の収率が悪く精製を行うには至らなかった。可溶性画分に得られたVgrG1-hisはNiアフィニティークロマトグラフィー、陰イオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィーで精製を行った。精製したVgrG1-hisのCDスペクトルを測定し解析プログラムCONTINLLで解析したところ、αヘリックスが17%、βシートが33%、βターンが22%含まれていると推定され、βシート構造に富んでいることが分かった。次にVgrG1-hisを沈降速度法により分析し、データをSEDFITで解析したところ沈降係数の分布関数c(s)は、8.1S(90%)の主要ピークが得られた。c(s)をc(M)に変換した結果、8.1Sの主要ピークは213kDaを示し、VgrG1-his(72.5kDa)は3量体を形成していると結論された。PCRで大腸菌CFT073ゲノムよりvgrG遺伝子を増幅した後にpUC18ベクターでクローニングをした。2.大腸菌CFT073のVgrG蛋白質の発現・可溶化・精製大腸菌CFT037のVgrG蛋白質の発現ベクターを用いてBL21(DE3)を形質転換し、37°CのLB培地で1mMのIPTGにより発現誘導を行った。このため発現温度などを変えてVgrG蛋白質の可溶化を検討したところVgrG-c3393-hisにおいて25°CのLB培地、0.1mM1mMのIPTGでおよそ2割程度を可溶性画分に回収できた。しかしながらVgrG-c1883-his、VgrG-c1888-hisは依然として可溶性画分の収率が悪く精製を行うには至らなかった。可溶性画分に得られたVgrG-c3393-hisはNiアフィニティークロマトグラフィー、陰イオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィーで精製を行った。1.VgrG1C^<M467-his>のトリプシン消化による安定なフラグメントの探索・結晶化この、VgrG1C^<G56-his>

の結晶をスイスのSLS-PXIIIビームラインにてデータ収集を行い、フルセットのX線回折データセットが得られた(分解能は2.5A)。位相決定のため、SeMetの誘導体の結晶化を試みたが、未だ結晶は得られていない。SrCl_2ならびにPt誘導体を添加した結晶化バッファーで結晶が得られている。大腸菌O157ならびに大腸菌CFT073のVgrG蛋白質6種のC末端ドメインに関して、蛋白質の可溶化の実績のある大腸菌SlyD蛋白質をN末端に付加した大量発現系を構築した。SlyDを付加しない場合不溶性にしか発現しなかったVgrG-C末端ドメインの可溶性各分への発現に成功した。そのうち、^<His>SlyD-VgrG1^<L363>に関しては精製に成功したが、多くの会合体が検出された。この会合体は、還元剤を添加することで電気泳動上移動度が変化することより、ジスルフィド結合を介した会合が強く示唆された。
特定疾患診断用コンパクトMRIの開発

現在,医療施設に広く普及している人体全身用MRI(核磁気共鳴イメージング装置)は,従来のX線画像診断装置では得られない優れた組織コントラスト,無被爆などの低侵襲性からあらゆる部位の疾患の画像診断に適応が広がっている.しかし,その維持費や導入費用,設置スペースの問題などから○関節リウマチの早期診断と治療効果判定を可能とする手の撮像○骨粗鬆症診断のための骨量や骨質の評価を可能とする海綿骨3次元微細構造計測に関しては,小型永久磁石を用いたコンパクトMRIを使用する方が,遙かに経済的であり,疾患の治療戦略に大きな変革をもたらすものと考えられる.よって,本研究では,技術的な共通性の高い,橈骨海綿骨三次元微細構造計測用コンパクトMRIと,手専用コンパクトMRIを開発する.本年度関節リウマチ用コンパクトMRIの開発では,昨年度開発した0.3T永久磁石を用いたコンパクトMRIシステムと1.5T全身用MRIシステムを用いて,実際のリウマチ症例の被験者を撮像し,得られた画像の比較検討を行った.その結果,0.3Tと1.5Tで得られた画像両方で同一部位に関節リウマチに伴う病変を認め,今後症例数を増やした検討は必要なものの本研究で開発された0.3Tシステムの関節リウマチ診断への有用性が示唆された.橈骨海綿骨三次元微細構造計測用コンパクトMRIの開発においては,さらなる信号対雑音比の向上を目指して送受信分離型のRFコイルの開発を行った.その開発したRFコイルを用いて健常被験者の撮像を行った結果,骨微細構造解析に使用可能な画像の取得が可能であった.今後さらなるRFコイルの最適化は必要であるが,本システムが骨構造解析システムとして実用化されることが期待される.現在,医療施設に広く普及している人体全身用MRI(核磁気共鳴イメージング装置)は,従来のX線画像診断装置では得られない優れた組織コントラスト,無被爆などの低侵襲性からあらゆる部位の疾患の画像診断に適応が広がっている.しかし,その維持費や導入費用,設置スペースの問題などから○関節リウマチの早期診断と治療効果判定を可能とする手の撮像○骨粗鬆症診断のための骨量や骨質の評価を可能とする海綿骨3次元微細構造計測に関しては,小型永久磁石を用いたコンパクトMRIを使用する方が,遙かに経済的であり,疾患の治療戦略に大きな変革をもたらすものと考えられる.よって,本研究では,技術的な共通性の高い,橈骨海綿骨三次元微細構造計測用コンパクトMRIと,手専用コンパクトMRIを開発する.本年度関節リウマチ用コンパクトMRIに関しては,静磁場強度を0.21Tから0.3Tに向上させた永久磁石を用いてシステムの開発を行った.局所シールド技術を開発することにより,シールドルームを不要とし,更に被験者撮像の結果から撮像時間の短縮と分解能の向上を達成した.その結果,被験者はより楽な姿勢で開放感のある空間でMR検査を受けることが可能になった.骨微細構造計測用コンパクトMRIの開発においては,現状のシステムにおける骨微細構造計測の再現性を検証するために,5名の健常被験者を用いて各々3回繰り返し撮像を行うことで,再現性計測を行った.得られた15例の撮像データに対して,骨微細構造解析ソフトによる解析を行ったところ1.5T全身用MRIで得られた再現性とほぼ同等の結果を得た.この結果から,本システムが骨構造解析システムとしての基本的な性能を有していることが示された.現在,医療施設に広く普及している人体全身用MRI(核磁気共鳴イメージング装置)は,従来のX線画像診断装置では得られない優れた組織コントラスト,無被爆などの低侵襲性からあらゆる部位の疾患の画像診断に適応が広がっている.しかし,その維持費や導入費用,設置スペースの問題などから○関節リウマチの早期診断と治療効果判定を可能とする手の撮像○骨粗鬆症診断のための骨量や骨質の評価を可能とする海綿骨3次元微細構造計測に関しては,小型永久磁石を用いたコンパクトMRIを使用する方が,遙かに経済的であり,疾患の治療戦略に大きな変革をもたらすものと考えられる.よって,本研究では,技術的な共通性の高い,橈骨海綿骨三次元微細構造計測用コンパクトMRIと,手専用コンパクトMRIを開発する.本年度関節リウマチ用コンパクトMRIの開発では,昨年度開発した0.3T永久磁石を用いたコンパクトMRIシステムと1.5T全身用MRIシステムを用いて,実際のリウマチ症例の被験者を撮像し,得られた画像の比較検討を行った.その結果,0.3Tと1.5Tで得られた画像両方で同一部位に関節リウマチに伴う病変を認め,今後症例数を増やした検討は必要なものの本研究で開発された0.3Tシステムの関節リウマチ診断への有用性が示唆された.橈骨海綿骨三次元微細構造計測用コンパクトMRIの開発においては,さらなる信号対雑音比の向上を目指して送受信分離型のRFコイルの開発を行った.その開発したRFコイルを用いて健常被験者の撮像を行った結果,骨微細構造解析に使用可能な画像の取得が可能であった.今後さらなるRFコイルの最適化は必要であるが,本システムが骨構造解析システムとして実用化されることが期待される.
ラドン娘核種を用いた大気中浮遊粒子および降下粒子のキャラクタリゼーション

山形県鶴岡市の日本海岸(38°48'E、139°44'E)を観測点とし、以下の2つの研究を並行して行った。A)1992年に得られている大気浮遊粒子および降下粒子中ポロニウム-210、鉛-210放射能のデータ解析B)同観測点における浮遊粒子中ポロニウム-210、鉛-210放射能の粒径分画捕集および分析A)により、大気浮遊粒子中のポロニウム-210/鉛-210放射能比は季節を問わず降下粒子中放射能比よりも大きいこと、浮遊粒子、降下粒子ともに、春季の放射能比が他の時季の値よりも大きくなることがわかった。これらの原因として、粒状物の供給源が浮遊粒子-降下粒子間、あるいは季節間によって変化すること、降下物中に含まれる粒子よりも大気中に浮遊している粒子の方が気圏における滞留時間が長いことなどを考察し公表した。B)は、上記放射能比が粒径(大気粒状物の起源と密接な関係にある)によってどのように変化するのかを調べるために行った実験である。1995年7月から現在まで、月に一度、大気浮遊粒子を、φ0.7μm以下、φ0.7μm1.6μm、φ1.6μm5.4μm、φ5.4μm10.9μm、φ10.9μm以上の5段階に分画捕集し、ポロニウム-210、鉛-210放射能を測定している。現在のところ、1)浮遊粒子中ポロニウム-210、鉛-210放射能は小粒子画分に卓越して存在(全放射能の73%がφ0.7μm以下の画分)していること、2)7月から1月までの粒径分布に季節変動は見られないこと、3)放射能比の極大値はφ5.4μm10.9μm画分にあらわれること等がわかっている。このことから、大気中ポロニウム-210、鉛-210は主として大気中ラドン-222起源のサブミクロンエアロゾルではあるものの、比較的大きな放射能比を持つ粒子は直径数ミクロンのエアロゾル、例えば鉱物起源粒子、からの寄与が大きいと予測される。
集団間代理報復を生み出す集団間感情の神経基盤の解明

集団間の紛争は未だに世界各地で繰り広げられている。外集団から受けた内集団の危害は報復を引き起こし、紛争を悪化させる。特に深刻なのは非当事者同士においても集団間報復(集団間代理報復)が生じることである。近年、この集団間代理報復の背景要因の一つとして内集団成員に生じた出来事に対し喚起される集団間感情(“我々"の出来事として生じる感情)が注目されている。本研究では機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging : fMRI)を用いて、集団間代理報復を促す集団間感情の神経基盤について検討し、神経科学的説明モデルを提唱することを目的としている。今年度の研究ではfMRI実験のデータ取得に関する計画やデータ解析手法に関して共同研究者と議論を進め、十分な予備実験を行った上でfMRI実験を実施した。具体的には、社会的迷惑行為や犯罪行為の刺激文を用いたfMRI実験を行った。加害者と被害者がともに日本人である場合と、加害者が外国人で被害者が日本人である場合に怒り感情がどのように異なるのか、そして脳活動のパターンに違いが見られるか検討を進めている。これらの観点から、本研究で着目する集団間感情の神経基盤について解析を実施する。本研究で得られたデータについては、学会・研究会などで報告する予定であり、最終的な研究成果については海外の学術雑誌において報告する予定である。今年度はfMRIを用いた脳画像データの取得を円滑に進めることが出来た。来年度以降もデータ取得を継続して行う予定であり、データ取得が完了次第、画像解析に力を入れて進めていく予定である。これらのデータ解析により、一定の研究成果を得ることが見込める状況にある。来年度にはデータ取得を完了させ、本格的に解析を進めていく予定である。特に、集団間感情に関わる神経基盤を特定するとともに、それらの神経基盤が代理報復を修飾するプロセスの検討を進めていく。また、研究の進捗状況に応じて、代理報復に関わる行動指標の測定を目的とした行動実験を実施する。領土、民族、宗教など集団間の紛争は未だに世界各地で繰り広げられている。とりわけ深刻な現象として考えられるものは、外集団から受けた内集団の危害は報復を引き起こし、紛争を悪化させること、そして非当事者同士においても集団間報復(集団間代理報復)が生じることである。近年、この集団間報復の背景要因の一つとして内集団成員に生じた出来事に対し喚起される集団間感情(“我々"の出来事として生じる感情)が注目されている。そこで本研究では機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging : fMRI)を用いて、集団間代理報復を促す集団間感情の神経基盤について検討し、神経科学的説明モデルを提唱することを目的としている。今年度の研究では実験デザインを確立させるため、行動実験による予備実験を繰り返し行った。先行研究で確認された行動パターンと概ね類似した結果が得られつつあり、次年度におけるfMRI実験の準備を進めている。なお、fMRI実験のデータ取得に関する計画やデータ解析手法に関しては共同研究者と議論を進めている。とりわけ、本研究で着目する集団間感情について、従来議論されてきた感情との類似性と相違性を脳機能の側面から明らかにすること、そして、いかなるメカニズムによって集団間代理報復が促されるのかを検討する予定である。なお、本研究で得られたデータについては、学会・研究会などで報告する予定であり、最終的な研究成果については海外の学術雑誌において報告する予定である。現在までに予備実験が順調に進行していることと、来年度に実施予定のfMRI実験に関してもおおよその目処が立ちつつあり、脳画像データの取得が見込める状況にある。データ取得が完了次第、解析に力を入れて進めていく予定である。脳画像データを取得後、本格的に解析を進めていく予定である。特に、集団間感情に焦点を当てて、いかに報復行動が生じやすいかを神経科学的に説明を試みる。

研究の進捗状況において、内集団観衆効果(内集団成員に観察されているときに集団間代理報復が生じやすいこと)についても検討を進める。来年度にはデータ取得を完了させ、本格的に解析を進めていく予定である。特に、集団間感情に関わる神経基盤を特定するとともに、それらの神経基盤が代理報復を修飾するプロセスの検討を進めていく。また、研究の進捗状況に応じて、代理報復に関わる行動指標の測定を目的とした行動実験を実施する。今年度は予備実験を多く行い、本実験であるfMRI実験に進むことが出来なかったため、次年度使用額が生じた。したがって、これらはすべてfMRI実験にあてる予定である。今年度はfMRI実験を実施したものの、すべての参加者のデータを取り終えることが出来なかったため、次年度使用額が生じた。
局所浸潤を先導する癌関連脂肪細胞(CAA)を標的とした新規膵癌制御法の開発

膵癌は極めて予後不良の疾患であり、新規治療の開発は急務である。特に膵被膜を超えて浸潤した局所進行膵癌の予後は悪く、この制御は重要な課題の一つである。膵癌細胞が膵外に浸潤する際に、最初のステップとして周囲の脂肪組織へ浸潤する。脂肪浸潤部では脂肪細胞の退縮や著明な線維化がみられることから、脂肪細胞は受動的に浸潤されているだけではなく、膵外浸潤において微小環境構成因子として膵癌細胞の浸潤に何らかの影響を与えている可能性が考えられる。今回、膵外浸潤における癌関連脂肪細胞(CAA)の形態的・機能的な変化と癌細胞の浸潤・転移に及ぼす影響を検討する。
膝十字靱帯の伸び・変形・張力特性の測定と解析

本研究では、膝屈曲に伴う靱帯付着部の三次元移動を忠実に再現しうる「膝運動シミュレータ」、および十字靱帯形状を模擬した天然ゴム素材の模擬靱帯を製作した後、膝屈曲に伴う(模擬)靱帯表面全体の歪分布をストレィンゲージで測定するシステムを完成した。また、このシステムを用いた測定実験では、これまでのin-vitro実験に匹敵する結果を得た。次段階の測定実験では、測定対象に300点のマ-キングを施し、膝屈曲に伴う靱帯の三次元変形形状と歪分布をCCDビデオカメラによるマ-キング計測から算出できる計測システムとソフトウェアプログラムを開発した。このシステムを用いた測定実験では、先のストレィンデ-ジによる結果を補完するとともに、さらに詳しい歪分布特性を求めた。また、これらの測定実験結果を検証するため、非圧縮性超弾性体の有限変形理論を応用して、模擬靱帯の有限要素解析を実施した。測定実験ならびに理論解析の結果から、靱帯は線維の走行方向に沿ってでも伸び率は場所ごとに異なること、付着部近傍での伸び率がとくに著しいこと、中央側の伸び率がもっとも小さいこと、などの点を明らかにした。さらには、脛骨前方引き出し試験での靱帯張力変化、靱帯付着部に生ずる力、最大張力発生箇所の特定、相対伸び率最小線緩の検索、等々に関しても測定と解析を行い、臨床的に有用な結果を多数求めた。本研究では、膝屈曲に伴う靭帯不着部の3次元移動を忠実に再現しうる「膝運動シミュレータ」および、十字靭帯形状を模擬した天然ゴム素材の模擬靭帯を製作した後膝屈曲に伴う(模擬)靭帯表面全体の歪分布をストレンゲージで測定しうるシステムを完成した。また、これを用いた測定実験では、これまでのin-vitro測定実験に匹適する結果を得た。なお、靭帯のような非圧縮性弾性体の応力解析に関しては、従来の有限要素論に加えて、近年その発達が著しい超弾性体有限要素理論を適用しなければならないことが明かとなり、研究アプローチの修正が必要となった。これを受けて、当核年度後半では、測定対象に300点近いマーキングを施し、膝屈曲に伴う靭帯の3次元形状変形をCCDビデオカメラによるマーキング計測から算出するプログラムを開発し、現在、測定実験と靭帯内部応力分布解析を実施中である。本研究では、膝屈曲に伴う靱帯付着部の3次元移動を再現しうる「膝運動シミュレータ」,および十字靱帯計状を模擬した天然ゴム素材の模擬靱帯を製作した後膝屈曲に伴う靱帯の3次元形状変形,ならびに表面全体の歪分布を,CCDカメラによるマ-キング計測から算定しうるシステムを開発した。また,これを用いた測定実験では、これまでのin-vitro測定実験に匹適する結果を得た。これを受けて、当該年度後半では、超弾性体有限変形理論を応用した模擬靱帯の有限要素解析を実施し、測定実験の追試を行うとともに、靱帯の応力・歪分布特性に関する定量的解析を可能にした。
家族性筋萎縮性側索硬化症におけるミトコンドリア異常の病態解明と新規治療法の開発

神経系や骨格筋のようなミトコンドリア依存性の高い組織では、正常なミトコンドリア機能の維持がきわめて重要である。研究代表者はミトコンドリアに注目した解析により、FALSの病態発症のメカニズムと新規治療法の開発に取り組み、研究期間内に以下のことを明らかにした。(1)細胞質局在だと言われていたSOD1(Cu/Zn-SOD1)はミトコンドリアに可逆的に結合局在し、ミトコンドリアの機能とその局在に相関関係がある。(2)家族性筋萎縮性側索硬化症モデルマウス(FALS Tg)を用いた解析の結果、FALSでは病態の発症及び進行にミトコンドリアの機能障害が関与している。(3)ミトコンドリア保護作用のあるカルニチンはFALS Tgの病態発症遅延効果と延命効果がある。活性酸素産生の主座であるミトコンドリアは、他の細胞内小器官に比較し障害をうける可能性が高くなるためミトコンドリア依存性の高い組織ほどミトコンドリア機能の維持は重要である。ミトコンドリア機能の維持には、ミトコンドリアで産生される活性酸素(O_2^-)の効率的な消去が重要であり、その消去酵素スーパーオキシドディスムターゼ(SOD1)がミトコンドリアと可逆的に結合し局在することが判明したが、SOD1の局在性変化とミトコンドリア機能の関係は明らかではない。本年度は、SOD1局在性変化とミトコンドリア機能の関係を解析するため単離ミトコンドリアに種々のミトコンドリア機能障害剤(呼吸阻害・活性酸素産生促進剤を添加)を作用させ、ミトコンドリア機能(呼吸能・Swelling)を解析し、同時にSOD1の局在性変化を検討した。その結果、ミトコンドリア機能障害の誘発に伴いSOD1のミトコンドリア局在性も変化することが判明した。また、カルニチンを共存させておくとミトコンドリア機能障害の程度は軽減し、SOD1のミトコンドリアからの遊離も抑制された。以上のことよりミトコンドリア機能障害とSOD1局在は密接に関係していることが示唆された。また、変異SOD1がミトコンドリア機能障害に与える影響を検討するためG93AS0D1-FALSモデルマウス(FALS Tg)より繊維芽細胞を分離培養した。また、神経細胞に変異SODを安定発現させた細胞株を樹立し、ミトコンドリア機能変化を視覚的、生化学的に解析している。次年度以降は、これらの解析をさらに進めつつFALS病態発症および進行におけるミトコンドリアの関与を検討する。ミトコンドリア依存性の高い組織では活性酸素による障害からミトコンドリアを保護し,その機能を維持することが重要である。ミトコンドリア機能の維持には,ミトコンドリアで産生される活性酸素(O_2^-)の効率的な消去が重要であり,ミトコンドリアへ可逆的に局在するスーパーオキシトディスムターゼ(SOD1)とミトコンドリア機能との関係が注目された。前年度までにミトコンドリア機能障害とSOD1のミトコンドリア局在は密接な関係にあることが示唆された。また,カルニチンはミトコンドリア機能障害を軽減し,SOD1のミトコンドリアからの遊離も抑制することを明らかにした。本年度は家族性筋萎縮性側索硬化症(FALS)の病態発症における変異SOD1とミトコンドリア機能の関係を解析するため変異SOD1を有するG93A SOD1-FALSモデルマウス(FALS Tg)を用いて病態発症におけるミトコンドリア障害の関与を検討した。FALSTgの肝臓よりミトコンドリアを単離し,ミトコンドリア機能の変化および活性酸素産生能を解析した。また,発症後FALS Tgの脊椎および筋を用いてミトコンドリアDNA(mt-DNA)変異解析を行った。その結果,病態の進行に伴いミトコンドリア機能は低下し活性酸素産生量は増加した。また,病態発症後のFALS Tgの脊椎および筋ではmt-DNA変異が加速していた。以上の結果より,変異SOD1の存在は直接的もしくは間接的に生体内ミトコンドリア機能障害を引き起こしmt-DNA変異を加速することが示唆された。変異SODの存在によりどのようなメカニズムでミトコンドリア機能障害が引き起こされるのかは不明であるが,現在FALSTgの皮膚より繊維芽細胞を分離培養し,様々なストレス下における変異SOD1とミトコンドリア機能の関係について解析を進めている。

前年度までにミトコンドリアへ可逆的に結合局在するSOD1はミトコンドリア機能に密接な関係があり、SOD1の変異を伴うFALSでは病態の発症及び進行にミトコンドリアの機能障害が関与していることを明らかにした。また、ミトコンドリア保護作用のあるカルニチンは家族性筋萎縮性側索硬化症モデルマウス(FALSTg)の病態発症遅延効果と延命作用があることを示した。全ALS中SOD1が関与するFALSは数%程度であることから大部分の弧発性ALSにおいてその病態発症に関してミトコンドリアの関与を検討する目的でALS患者神経組織のミトコンドリアDNA(mtDNA)変異解析を行った。その結果、ALSでも多くのmtDNA変異が見られALSの病態とミトコンドリア機能障害の関係が示唆された。また、カルニチンによる治療においては、実際の臨床応用を考え発症後の延命効果を検討したところ発症後に治療を開始した場合でも延命効果があることが示された。病態発症後にはミトコンドリア機能障害も進行していることが予測されるが、カルニチンの作用が有効な段階は発症後のどの毅階までなのかは明らかではなく、ミトコンドリア機能レベルと病態進行の関連およびカルニチン等ミトコンドリア保護作用のある薬剤による治効果に関しては今後さらに解析が必要である。申請者は平成18年度より3年間FALS病因の解明と治療法の開発に関してミトコンドリアに注目した解析を行ってきた。ミトコンドリアの機能障害は細胞ダメージに直結するが、細胞内環境全体の理解を行う上ではミトコンドリア障害と関連のある他のオルガネラとの相互作用を解析することも重要であり今後はこの観点からも解析を進めていく予定である。
自己運動感覚の考慮による高感性3次元マルチモーダル空間提示システムの構築可能性

本研究の目的は,聴覚情報と自己運動感覚の相互作用,視覚情報により誘起される自己運動感覚に聴覚情報が与える影響について解明し,ユーザの動きに響応して視聴覚情報,自己運動感覚情報をも適切に提示する高精度・高感性3次元マルチモーダル空間提示システムの構築可能性について検討することである.今年度は,これまで使用してきた音空間合成システムに昨年度購入したHead Mounted Display(以下,HMD)を統合し,視聴覚情報と体性感覚情報を提示したマルチモーダル環境下での自己運動感覚の変化を主観的,客観的に分析した.まず,ブランコ状の装置に実験参加者を座らせて前後運動を提示し,その動きと同期して視聴覚刺激を左右に移動させた時に知覚される自己運動方向について分析した.実験の結果,実験参加者に知覚された自己運動方向は,視覚情報単独,もしくは,聴覚情報単独で提示された際に生じる自己運動方向の変化のベクトル合成の形で表されるという興味深い知見が得られた.更に,この作用が実験参加者の注意の変化により影響を受けるかについて検討を進めたところ,視覚情報に注意を向けることで,自己運動方向知覚に聴覚情報が与える影響が減少するという結果が得られた.視覚においては,非注意成分を背景とする方向に自己運動方向知覚がなされるという知見が過去に得られており,今回の結果は,マルチモーダル環境下ではあるものの,非注意成分の作用が減少するという,視覚における過去の知見とは異なる結果といえる.以上得られた知見は,3次元マルチモーダル空間提示システムを構築する上で,視覚情報のみならず,聴覚情報も整合させて提示する必要性を示唆する結果ともいえる.これまでこのような観点から3次元マルチモーダル空間提示システムの構築がなされた例は皆無であり,本知見は極めて重要であると考える.本研究の目的は,聴覚情報と自己運動感覚の相互作用,視覚情報により誘起される自己運動感覚に聴覚情報が与える影響について解明し,ユーザの動きに響応して視聴覚情報,自己運動感覚情報をも適切に提示する高精度・高感性3次元マルチモーダル空間提示システムの構築可能性について検討することである.今年度は,より現実に近い聴覚情報が自己運動感覚に与える影響を検討するため,音の拡がりを考慮した音刺激を用い,加速度運動刺激と音刺激から誘起される自己運動感覚を分析した.音刺激として,マルチスピーカにより仮現運動刺激を作成し,ブランコ状の装置に乗る被験者の前後運動にあわせ,音像を左右運動させた.その結果,音像の移動方向へ自己運動感覚が変化した.視覚刺激と加速度運動刺激を用いた同様の実験では,視覚刺激の移動方向と逆方向に自己運動感覚が誘起されている.更に,自己との相対位置が変化しない刺激(以下,目標音)と,自己の動きにあわせて位置が変化する刺激(以下,移動音)を用いて,同様の実験を行った.目標音として話声を用いることで,被験者に目標音を強く意識させた.その結果,移動音の移動方向とは逆方向に自己運動感覚が誘起される被験者が,少数ながら存在した.このことは,被験者の意識が目標音に集まることで,移動音が視覚刺激と同様に背景として認識されるようになった可能性を示唆するものである.この知見は,視聴覚情報を含めた3次元空間提示システムを構築する上で基礎となる知見である.なお,今年度はヘッドマウントディスプレイを購入し,視聴覚情報と自己運動感覚の相互作用を分析するための実験システムの構築も進めた.来年度は,ここで構築した実験システムを用い,これらの相互作用についてより詳細に分析し,これらの情報を適切に提示した空間提示システムの構築可能性について更に検討を進める予定である.本研究の目的は,聴覚情報と自己運動感覚の相互作用,視覚情報により誘起される自己運動感覚に聴覚情報が与える影響について解明し,ユーザの動きに響応して視聴覚情報,自己運動感覚情報をも適切に提示する高精度・高感性3次元マルチモーダル空間提示システムの構築可能性について検討することである.今年度は,これまで使用してきた音空間合成システムに昨年度購入したHead Mounted Display(以下,HMD)を統合し,視聴覚情報と体性感覚情報を提示したマルチモーダル環境下での自己運動感覚の変化を主観的,客観的に分析した.まず,ブランコ状の装置に実験参加者を座らせて前後運動を提示し,その動きと同期して視聴覚刺激を左右に移動させた時に知覚される自己運動方向について分析した.実験の結果,実験参加者に知覚された自己運動方向は,視覚情報単独,もしくは,聴覚情報単独で提示された際に生じる自己運動方向の変化のベクトル合成の形で表されるという興味深い知見が得られた.更に,この作用が実験参加者の注意の変化により影響を受けるかについて検討を進めたところ,視覚情報に注意を向けることで,自己運動方向知覚に聴覚情報が与える影響が減少するという結果が得られた.視覚においては,非注意成分を背景とする方向に自己運動方向知覚がなされるという知見が過去に得られており,今回の結果は,マルチモーダル環境下ではあるものの,非注意成分の作用が減少するという,視覚における過去の知見とは異なる結果といえる.以上得られた知見は,3次元マルチモーダル空間提示システムを構築する上で,視覚情報のみならず,聴覚情報も整合させて提示する必要性を示唆する結果ともいえる.これまでこのような観点から3次元マルチモーダル空間提示システムの構築がなされた例は皆無であり,本知見は極めて重要であると考える.
活性中心の合成ペプチドーヘム錯体によるPー450の分子構造と反応機構の解明

哺乳動物の肝臓中に存在するチトクロムPー450の生体モデルとして位置づけられているPseudomonas putidaのチトクロムPー450camの活性中心の化学モデルを合成した。すなわち、システィンー357を含む15個のアミノ酸から成るペプチド(15ーペプチド)を化学合成し、ヘム鉄と反応させ、生理的pHで、電子スペクトル及びESR(電子スピン共鳴)スペクトルを測定し、ヘム鉄ーペプチド錯体の物性を調べた。両スペクトルの結果から、15ーペプチド中に存在するシスティンの硫黄及びヒスチジンのイミゲゾール窒素が同時にヘム鉄の第5及び第6軸位に配位し、環状錯体を生成することが明らかとなった。この錯体が基質酸化活性をもつためには、イミゲゾール窒素が配位しない錯体の形成が望ましいため、より大きなペプチドの大量合成を計画した。合成後のペプチドを高速液体クロマトグラ法で精製する段階になり、精製時に銅イオンが混在することが見られ、研究の展開上大きな障害となり、現在その解決を急いでいる。一方、合成ペプチドを用いるPー450モデルの基質酸化活性を検討するための基礎研究として、チオレートーヘム鉄結合をもつ簡単な化学モデルを用いてオレフィンの酸化反応を検討した。すなわち、電子供与体としてNaBH_4、Pー450モデルとして金属ポルフィリンーシスティン錯体、そしてNaBH_4からPー450モデルへの電子伝達物質としてリボフラビン誘導体を用い、これらを含む系によるシクロヘキセンやシクロオクテンなどの酸化反応を研究した。その結果、この系にアルカリを加え、チオール基をチオレート形にすると、チオレートが金層属ポルフィリンに配位し、この部分で分子状酸素を活性化し、効率よくオレフィンを酸化し、かつ生体類似の反応型を示すことが明らかとなった。このモデル系を中心にして、さらに高機能高選択的Pー450モデルの開発及び反応機構すなわち活性酸素種の同定の検討を現在すすめている。
Brassica rapa L.における栽培化および多様化の遺伝機構

1.遺伝実験系統群の作出遺伝実験に用いる純系を得るためB.rapaの小胞子培養を行った結果、カブ、ナタネ、コマツナ、ミズナ、ブロッコレットを含む5亜種36系統の倍加半数体を作出した。これらのうち12系統については総当たり交配によりF1を獲得し、3組合せについてはF2集団を、1組合せについては小胞子培養によりF1由来の倍加半数体系統群を作出した。2.カブ栽培化起源カブの栽培化の過程を明らかにするために、ナタネ×ヨーロッパのカブ、ナタネ×アジアのカブ、ヨーロッパのカブ×アジアのカブのF2集団を用いてカブの肥大形質についてQTL解析を行った。カブの肥大に関するQTLはヨーロッパとアジアの系統で同一であると考えられ、カブ栽培化の単一起源説を支持した。3.カブの多様化と伝播経路日本へのカブの伝播経路を明らかにするために、種皮粘性物、毛茸、葉緑体SSRおよび核SSRに基づく系統解析を行った。種皮粘性物がなく毛茸のある北日本のカブは、同形質をもつヨーロッパの系統よりも、種皮粘性物があり毛茸のない西日本のカブあるいは大陸アジアの一部の系統と近縁であった。一方で、連鎖解析の結果、両形質変異の原因遺伝子は異なることが明らかになった。これらのことから、カブは推定起源地である中央アジアから南アジア北西部において2群に遺伝的分化を生じた後に、一方の系統群はヨーロッパに伝播し、もう一方の系統群がさらに、遺伝的分化を生じたものと考えられる。この時、種皮粘性物および毛茸などの形質が、自然選択あるいは人為選択によって多様化し、北日本には種皮粘性物がなく毛茸のある系統が、西日本には種皮粘性物があり毛茸のない系統が、東アジアを経由あるいは直接に伝播したことによって、日本のカブにおける両形質の地理的変異が生じたものと推察された。