hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食・栄養パターン、メタボリック症候群ならびに総死亡・がん罹患との関連の解析

日本多施設共同コホート研究(J-MICC研究)のがん罹患、死亡の追跡データセットがまだ整備されていないため、ベースラインデータを用いてメタボリック症候群(MetS)に関連する生活環境要因について検討した。まず、食事の質としての栄養摂取パターンとの関連について検討した。35-69歳の男女30,108人(心血管疾患、脳卒中の既往のある人、データの欠損のある人、摂取エネルギーが極端に低いまたは高い人を除く)について、食物摂取頻度調査から計算した21栄養素の摂取量(摂取エネルギー調整後)に因子分析を適用したところ、3つの因子が抽出された:因子1(食物繊維、カリウム、ビタミンパターン);因子2(脂肪、脂溶性ビタミンパターン);因子3(飽和脂肪酸、カルシウム、ビタミンB2パターン)。それぞれの因子得点を用いて集団を4群に分け、最も得点の低い群を基準としてMetSの有病オッズ比(OR)を算出した。性、年齢、喫煙、飲酒習慣、身体活動量、総エネルギーを調整後、因子1はMetSおよびすべての構成要素と、因子3はMetSおよび血圧高値、血清中性脂肪高値、HDLコレステロール低値と負の関連が認められた(傾向性P-値<0.05)。一方、因子2はMetS、肥満、血圧高値と正の関連があった。次に、24,625人の男女(心血管疾患、脳卒中の既往のある人、睡眠時間などの欠損値のある人、摂取エネルギーが極端に低いまたは高い人を除く)を対象に、日常生活における身体活動、余暇の身体活動(低強度、中強度、高強度)とMetSとの関連を検討したところ、男女とも、日常の身体活動と中強度の運動(約7.0 metabolic equivalent、軽いジョギング、水泳、スキー、軽い球技、ダンスなど)が独立して低いMetSの有病率と関連していた(Uemura H, et al., Endocrine, in press)。当初の計画からやや遅れている最大の理由は、がん罹患および死亡に関する追跡データセットがまだ使用できない状態にあるためである。一方、当初の計画には入っていなかった、メタボリック症候群に関わる生活環境要因としての栄養パターン、身体活動(余暇の運動、および日常生活の中での身体活動)との関連が解析でき、論文1編は受理され、1編はrevise中となっている。特に、栄養パターンとMetSとの関連は新しい切り口からの解析である。これまで、食品摂取パターンとMetSとの関連は多くの調査研究がなされてきたが、栄養パターンに着目した解析はまだ少なく、特に日本人を対象とした研究は初めてである。また、Metabolically healthy obese、Metabolically unhealthy normal weightに関連する要因を解析できたことも収穫の一つであった。日本多施設共同コホート研究(J-MICC研究)の研究グループにおいて、がん罹患、死亡の追跡データが解析可能になり次第、最初の計画に上げられていた、メタボリック症候群、耐糖能異常との関連の解析を開始する。それまでは、J-MICC研究全体のベースラインデータを用いた、遺伝子多型、環境要因と生活習慣病との関連(コーヒー摂取、遺伝子多型と中性脂肪高値との関連についてのGWAS研究、閉経年齢に関わる遺伝子多型に関するGWAS研究)や、朝食欠食、睡眠時間とMetSとの関連についての横断研究を行い、論文としてまとめて行く予定である。また、徳島地区のデータを用い、メタボリック症候群、インスリン抵抗性に関わる要因を新たな切り口から解析をしていく。

一方、当初の計画には入っていなかった、メタボリック症候群に関わる生活環境要因としての栄養パターン、身体活動(余暇の運動、および日常生活の中での身体活動)との関連が解析でき、論文1編は受理され、1編はrevise中となっている。特に、栄養パターンとMetSとの関連は新しい切り口からの解析である。これまで、食品摂取パターンとMetSとの関連は多くの調査研究がなされてきたが、栄養パターンに着目した解析はまだ少なく、特に日本人を対象とした研究は初めてである。また、Metabolically healthy obese、Metabolically unhealthy normal weightに関連する要因を解析できたことも収穫の一つであった。日本多施設共同コホート研究(J-MICC研究)の研究グループにおいて、がん罹患、死亡の追跡データが解析可能になり次第、最初の計画に上げられていた、メタボリック症候群、耐糖能異常との関連の解析を開始する。それまでは、J-MICC研究全体のベースラインデータを用いた、遺伝子多型、環境要因と生活習慣病との関連(コーヒー摂取、遺伝子多型と中性脂肪高値との関連についてのGWAS研究、閉経年齢に関わる遺伝子多型に関するGWAS研究)や、朝食欠食、睡眠時間とMetSとの関連についての横断研究を行い、論文としてまとめて行く予定である。また、徳島地区のデータを用い、メタボリック症候群、インスリン抵抗性に関わる要因を新たな切り口から解析をしていく。今後は、すみやかに論文を作成し、論文掲載料、論文原稿英文校正料などで使用していく。
年周地殻変動の原因究明

科研費申請時には年周地殻変動は現象のみが知られておりその原因は謎であったが、本研究により原因がほぼ究明されただけでなく、地震活動の季節変動との因果関係もある程度明らかにすることができた。昨年度は国土地理院のウェブページより取得したGPS全国観測網の2年間のデータと、アメダス積雪深度データを対比することにより、東北地方で顕著に見られる年周成分の主な原因が積雪荷重による弾性変形であることを解明した。この成果は初年度に米サイエンス誌の論文となり、わが国でも主要なメディアに取り上げられる等大きな反響を呼んだ。また田村は、年周視差によって銀河系の測距を行うVERA計画に年周地殻変動が及ぼす影響について詳細な、検討を行った。日本列島の地震活動には季節性が見られるが、海溝型地震は秋冬に多く内陸地震は春夏に多い傾向が昔から知られている。今年度は内陸地震特に積雪地域に発生する地震の季節性を調べ、積雪荷重との因果関係を研究した。地震に先立つ歪の蓄積速度と積雪荷重による断層面でのクーロン破壊応力の増加を定量的に比較し、前者の一年分のほぼ10%におよぶ応力擾乱が積雪荷重によって発生することがわかった。両者の相対的な大きさから、雪どけ時期にピークをもつ地震発生頻度は最小時の三倍程度になることが予測される。もっとも新しい日本の被害地震のカタログから、内陸地震の発生時期を積雪地域で発生したものとそれ以外について統計処理した。その結果モデルから予測されるのと調和的な季節変動が積雪地域で見られ、一方積雪のない地域ではそのような傾向が見られないことを明らかにした。これはEarth Planet. Sci. Lett.誌に2003年2月に掲載され、Nature(http://www.nature.com/nsu/030210/030210-13.html)及びNew Scientist(http://www.newscientist.com/news.jsp?id=ns99993409)の外国の科学雑誌にニュースとして取り上げられただけでなく、国内で、も大きな話題となった(http://slashdot.jp/articles/03/02/19/122254.shtml)。補助金額を考えると極めて投資効率の良い研究補助であったと言うことができよう。科研費申請時には年周地殻変動は現象のみが知られておりその原因は謎であったが、本研究により原因がほぼ究明された。日置はGPS全国観測網の最近2年間のデータを国土地理院のウェブページより取得し、そこに現れる年周成分の構造を詳細にしらべた。その結果年周成分は既に知られているように島弧の走向に直交する方向に出ることを確認するとともに、その位相が脊梁山脈の両側で反転することを新たに見出した。また従来ないとされていた鉛直成分にも明瞭な年周変動が存在することを明らかにした。日置は同時にアメダス気象データを収集、日本列島(主に東北日本)の積雪量分布を明らかにし、さらに積雪断面調査データを収集して積雪平均密度が積雪最大時で0.4g/cm^3程度であることを見出した。

地球表面の荷重がもたらす変位をグリーン関数により計算し、アメダスデータが示す積雪深度に積雪平均密度を掛けて得られる荷重がもたらす地表変位がGPSで観測されたものとほぼ一致することをみいだした。田村は地殻変動連続観測データで年周成分と間違いやすい潮汐成分やゆっくり地震成分の分離手法を議論し、さらに年周視差によって銀河系の測距を行うVERA計画における年周地殻変動の影響について詳細な検討を開始した。本研究の主要部分はサイエンス誌に掲載されるとともに、地震学会の会員情報誌へ解説記事として掲載された。日本列島の地震活動には明瞭な季節性が見られるが、積雪荷重との因果関係はまだ明らかではない。次年度はこの問題に取り組んで研究を完成させる予定である。科研費申請時には年周地殻変動は現象のみが知られておりその原因は謎であったが、本研究により原因がほぼ究明されただけでなく、地震活動の季節変動との因果関係もある程度明らかにすることができた。昨年度は国土地理院のウェブページより取得したGPS全国観測網の2年間のデータと、アメダス積雪深度データを対比することにより、東北地方で顕著に見られる年周成分の主な原因が積雪荷重による弾性変形であることを解明した。この成果は初年度に米サィエンス誌の論文となり、わが国でも主要なメディアに取り上げられる等大きな反響を呼んだ。また田村は、年周視差によって銀河系の測距を行うVERA計画に年周地殻変動が及ぼす影響について詳細な検討を行った。日本列島の地震活動には季節性が見られるが、海溝型地震は秋冬に多く内陸地震は春夏に多い傾向が昔から知られている。今年度は内陸地震特に積雪地域に発生する地震の季節性を調べ、積雪荷重との因果関係を研究した。地震に先立つ歪の蓄積速度と積雪荷重による断層面でのクーロン破壊応力の増加を定量的に比較し、前者の一年分のほぼ10%におよぶ応力擾乱が積雪荷重によって発生することがわかった。両者の相対的な大きさから、雪どけ時期にピークをもっ地震発生頻度は最小時の三倍程度になることが予測される。もっとも新しい日本の被害地震のカタログから、内陸地震の発生時期を積雪地域で発生したものとそれ以外について統計処理した。その結果モデルから予測されるのと調和的な季節変動が積雪地域で見られ、一方積雪のない地域ではそのような傾向が見られないことを明らかにした。これはEarth Planet. Sci. Lett.誌に2003年2月に掲載され、Nature(http://www.nature.com/nsu/030210/030210-13.html)及びNew Scientist (http://www.newscientist.com/news.jsp?id=ns99993409)の外国の科学雑誌にニュースとして取り上げられただけでなく、国内でも大きな話題となった(http://slashdot.jp/articles/03/02/19/122254.shtml)。補助金額を考えると極めて投資効率の良い研究補助であったと言うことができよう。
国際共同研究及び特定領域研究「新しい論理学の展開」のための企画

特定領域研究及び国際共同研究「新しい論理学の展開」に向けた企画・調査を行った。本企画・調査研究班は、論理哲学者達だけでなく、これに認知言語学者、論理学史学者、情報科学者含めて形成されている。各々の分担者が各自の専門分野を担当する形で、特定領域研究の企画を進めた。1.企画にあたっては英米系論理哲学の分野だけでなく、認知科学・情報科学・AIなどとの学際的分野や、西洋・東洋論理哲学史や現象学的論理学をはじめ広い意味での論埋の哲学的解明に関わる分野も視野に入れて進めた。本チームメンバー(および研究協力者グループ)との研究会を重ねて各分野から出された共同研究の企画を検討した。又、我々哲学系論理学グループが中心となり、これに情報科学系AI及び認知科学系、数学基礎論系研究者達を交えて「哲学と工学におけるオントロジー」ワークショップ、「ヒルベルト」国際ワークショップ、「ウィトゲンシュタインの数学の哲学」ワークショップ等多数の研究会を行い、学際的企画研究を進めた。2.哲学系論理学グループを中心に欧州及び北米の研究グループとの協議を進め、欧州グループおよび北米グループのそれぞれの地域での研究費申請と連動して、日本側も特定領域研究を立ち上げるための準備を進めた。なお、欧米の企画グループvan Dalen及びJoinet及びAbrusciとは欧州の論理哲学界との研究協力の企画を行った。Benoistとは各々のグループと現象学的論理学の共同研究企画を行った。Girard及びBarendregtとは欧州の惰報論理学界との共同研究企画を行った。Mancosu及びZach及びDrummondとは北米論理哲学界との共同研究の企画を行った。Vandervekenとは北米の言語行為論者達および「AIの論理」研究者達との研究協力の企画を行った。
LPS投与時における転写因子Nrf2の臓器細胞および炎症細胞における役割

lipopolysaccharide(LPS)による酸化ストレスによって転写因子Nrf2及び抗酸化分子ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)が誘導されることが知られているが,本研究は低用量LPSの先行暴露によるプレコンディショニング(PC)効果にNrf2が関与していることを明らかにした。また、PC群では肝臓のクッパー細胞でHO-1発現が顕著に誘導されており,クッパー細胞がPC効果による肝保護に関与していることが示唆された。脳,肺,腎のHE染色による病理組織学的検討でも,PC群でLPSの本刺激後の炎症所見は軽減しており,これらの臓器におけるPC効果にもNrf2が関与している可能性が考えられた。研究初年度である平成28年度は,LPSを腹腔内投与することによってマウスでの敗血症モデルを作製し,致死量のLPSを投与する前に低用量のLPS投与を先行させることで得られるプレコンディショニング(PC)効果を肝臓について検討した。雄性C57BL/6マウスを用いて低用量のLPSを腹腔内に前投与し,5日後に致死量のLPSを本投与するPC群と,前投与を行わない対照群とを比較した。その結果,低用量LPS投与によるPCは,致死量LPS投与後の生存率を改善し,血漿トランスアミナーゼ値の上昇を抑制した。また,DNAマイクロアレイを用いた解析を行い,PCによって抗酸化分子群が活性化されることを明らかにした。さらに,Nrf2レポーターアッセイによって,LPS本投与後のNrf2活性化がPCにより増強されることを確認した。ウエスタンブロッティングや免疫染色による検討を行った結果,主にKupffer細胞でのNrf2の活性化が,肝障害を軽減するPC効果のメカニズムであることを見出した。LPS投与による臓器細胞での遺伝子発現解析やLPS投与による個体生存率に関する検討は,当初の計画通りに実施できた。その中で,炎症細胞でのNrf2活性化が,LPSに起因する臓器障害の軽減に関連していることを明らかにすることができた。LPSを腹腔内投与することによってマウスでの敗血症モデルを作製し,致死量のLPSを投与する前に低用量のLPS投与を先行させることで得られるプレコンディショニング(PC)効果ついて検討した。しかしながら,HO-1の誘導はNrf2の欠失マウスにおいても弱いながらに生じることから,Nrf2以外の経路の関与についても検討を行った。結合配列についてNrf2と相同性を有する転写因子activator protein 1(AP-1)に注目し,JNK(c-Jun N-terminal kinase)阻害薬やレポーターアッセイによってHO-1の誘導にAP-1が関与していることを明らかにした。また,LPS投与による敗血症後の記憶・認知機能障害モデルを作製し,グルタミン酸トランスポーター阻害薬によって記憶・認知機能障害の軽減効果がもたらされることを見出した。しかし,現時点において軽減効果がもたらされる詳細なメカニズムについては一部しか明らかにできておらず,更なる検討を必要とする。平成29年度は,肺など他の組織細胞や株化マクロファージや腹腔内マクロファージなどの炎症細胞について同様の検討を進める。次に,Nrf2発現の時間差調節によるLPS誘導障害の抑制実験に移行する。麻酔科学費用がかかる計画が次年度に持ち越す形になっており,研究初年度は残高が生じている。平成29年度の研究計画に沿って,抗体やELISAキットなどを購入予定である。
液晶の自己組織化構造と界面相互作用を活用する高分子／無機融合材料の構築

本研究は、有機高分子と無機成分を秩序的・階層的に複合化・融合することにより、新しい環境低負荷・高機能複合材料を構築することを目的とする。自己組織化による秩序構造の形成を活用し、人工の繊維強化複合材料や天然に見られる高強度バイオミネラルのような、モルホロジー・配向などを制御した有機/無機融合材料の構築を目指した。最終年度である2018年度は、液晶性を示す無機コロイド結晶や無機結晶化のさらなる構造制御、および無機/有機複合体の開発を進めた。前年度に開発したリオトロピック液晶を形成するヒドロキシアパタイトのナノコロイド結晶について、放射光の専門家と協力してさらに詳細に解析した。等方相状態と液晶状態では、粒子間距離の濃度依存性が大きく異なることなどを見出した。高分子ゲルの薄膜基板と水溶性高分子を協同的に用いて、炭酸カルシウムやリン酸カルシウムの結晶成長を制御する研究においては、基板の架橋度と、基板中で形成するアパタイト結晶の配向の関係を明らかにした。架橋度を様々に変化させておこなった結晶成長実験とシミュレーションにより、ゲル中のイオン拡散や局所的に形成されるイオン濃度の高い領域が、ゲルの架橋度によって変化し、これが結晶成長に影響していることを見出した。さらに機能性無機材料の構造制御として、天然多糖の1種であり、これまでの利用例が少ないα-キチンを基板に用いた酸化亜鉛の結晶成長制御を達成した。無機/有機複合体の開発においては、カルボキシメチルセルロースのゲル基板とアモルファス炭酸カルシウムからなる透明複合材料を開発し、その力学的特性と組成比の関係を評価した。さらに複合体に結晶性セルロースのナノファイバーを少量添加することにより、機械的強度が向上することを見出した。以上、本研究の実施により、次世代型の環境低負荷・高機能融合材料を構築することができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。自己組織化による秩序構造の形成を活用し、航空機に用いられる人工の繊維強化複合材料や天然に見られる高強度バイオミネラルのような、モルホロジー・配向などを制御した有機/無機融合材料の構築を目指す。有機/無機融合材料の構造制御のため、ロッド状結晶性キチンナノ結晶のリオトロピック液晶を利用して作製したコレステリック構造を有する高分子マトリクスや、液晶性キチン誘導体を利用して配向キチンマトリクスを作製し、これらと炭酸カルシウムや炭酸ストロンチウムとの複合化を行なった。酸性高分子によって安定化されたアモルファス状態の無機塩を含む水溶液に作製したマトリクスを浸漬し、ゆっくりと複合化することにより、高分子マトリクスの構造を反映した規則構造を有する複合体を得た。また、有機/無機複合体に秩序構造を形成させる新たな手法として、異方的な無機コロイド微粒子が作る液晶を活用する手法を開発した。炭酸カルシウムのアモルファスコロイドを前駆体として結晶成長を精密に制御し、水溶液中で安定に分散する棒状の炭酸カルシウムナノ結晶を作製した。このナノ結晶を含む水溶液を濃縮することで、世界初となる炭酸カルシウムの液晶を開発し、磁場や機械的せん断により液晶の配向制御にも成功した。このほかに機能性の有機/無機融合材料の開発を目的として、高分子フィルムをマトリクスとした炭酸水酸化亜鉛薄膜を作製した。得られた炭酸水酸化亜鉛薄膜を酸化亜鉛の薄膜に変換し、光触媒能を有する複合薄膜を得た。規則構造を有する高分子マトリクスの作製とその構造を反映した複合材料、液晶性を示す炭酸カルシウムナノ結晶、光触媒能を有する複合薄膜など各種材料の開発を達成しており、概ね順調に進展している。本研究は、有機高分子と無機成分を秩序的・階層的に複合化・融合することにより、新しい環境低負荷・高機能複合材料を構築することを目的としている。自己組織化による秩序構造の形成を活用し、航空機に用いられる人工の繊維強化複合材料や天然に見られる高強度バイオミネラルのような、モルホロジー・配向などを制御した有機/無機融合材料の構築を目指している。平成28年度は新たな有機/無機融合材料として、ポリビニルアルコールマトリクスを用いたリン酸カルシウムの結晶成長により、自立性のあるヒドロキシアパタイト(HAP)/高分子複合薄膜を作製した。作製過程は2段階からなり、初めに酸性高分子によって安定化したアモルファスリン酸カルシウムからオクタカルシウムホスフェート(OCP)の結晶薄膜が形成し、その後、常圧のお湯の中で短時間の加熱処理を行うことにより、結晶配向を維持したままのOCPナノ結晶をHAPナノ結晶へと転移した。また結晶成長のテンプレートとなる分子として、自己集合によって水中でも安定的な1次元超分子ナノファイバーを形成する水素結合性分子を開発した。作製した分子ファイバーをテンプレートとした炭酸カルシウム結晶成長を行い、ファイバー状有機/無機複合ファイバーを得た。得られた複合体について透過型電子顕微鏡を用いた詳細な構造解析を行い、有機分子ナノファイバーが、ファイバー表面に形成するナノ結晶の配向に影響していることを明らかにした。このほかに機能性の有機/無機融合材料の開発を目的として、光反応性のマトリクスを用いた機能性無機結晶制御やらせん構造を有する有機/無機複合体の物性に対する有機物添加材の影響などについて研究を進めた。規則構造や光刺激応答性を有する高分子・超分子マトリクスの作製とその構造を反映した構造を有する複合材料の作製に成功している。

また液晶性を示す無機コロイド結晶の開発、光触媒能を有する無機有機複合薄膜の構造制御でも新たな知見を得ており、概ね順調に進展している。本研究では機能性高分子と無機結晶の相互作用を利用して無機物の結晶化や有機高分子との複合構造を制御し、軽量で高い強度や強靭性、光機能などを示す新たな無機/有機融合材料を構築することを目的としている。平成29年度においては、水溶性高分子を用いてヒドロキシアパタイト(HAP)の結晶成長を制御し、HAPの異方性ナノ結晶を作製する手法を開発し、さらに得られたHAPナノ結晶のコロイド水溶液が一定条件化において、リオトロピック液晶となることを見出した。高分子によって、結晶の前駆体として形成するアモルファスリン酸カルシウムが安定化され、これが結晶へと転移することにより、形状のそろった棒状のHAPナノ結晶が形成することを、透過型電子顕微鏡を用いた精密構造解析によって解明した。さらに作製したHAP液晶が力学的刺激や磁場に応答して配向が変化することを発見し、これを利用してナノ結晶の配向を制御した配向構造体を開発した。また、高分子薄膜上でリン酸カルシウム結晶化を行い、自己組織的に形成する周期的な凹凸構造を有するオクタカルシウムホスフェート(OCP)の薄膜結晶を作製した。さらに、得られたOCP薄膜を水中で加熱することにより、配向構造・表面形状などを維持したままHAP薄膜に変換することに成功した。これにより、多様な形状のアパタイト薄膜を作製することが可能になった。水溶性高分子を利用した水酸化炭酸亜鉛の結晶成長により、様々な形状の膜結晶も作製した。層状構造を有する水酸化炭酸亜鉛に取りこまれる酸性添加物を併用することにより、形成する結晶の形状、配向を制御した。HAPナノ結晶の液晶化や層状前駆体からの酸化亜鉛の結晶膜作製など、本研究で目標とする配向や構造が高度に制御された無機/有機複合体のための基盤技術や構造制御に成功しており、研究はおおむね順調に推移している。本研究は、有機高分子と無機成分を秩序的・階層的に複合化・融合することにより、新しい環境低負荷・高機能複合材料を構築することを目的とする。自己組織化による秩序構造の形成を活用し、人工の繊維強化複合材料や天然に見られる高強度バイオミネラルのような、モルホロジー・配向などを制御した有機/無機融合材料の構築を目指した。最終年度である2018年度は、液晶性を示す無機コロイド結晶や無機結晶化のさらなる構造制御、および無機/有機複合体の開発を進めた。前年度に開発したリオトロピック液晶を形成するヒドロキシアパタイトのナノコロイド結晶について、放射光の専門家と協力してさらに詳細に解析した。等方相状態と液晶状態では、粒子間距離の濃度依存性が大きく異なることなどを見出した。高分子ゲルの薄膜基板と水溶性高分子を協同的に用いて、炭酸カルシウムやリン酸カルシウムの結晶成長を制御する研究においては、基板の架橋度と、基板中で形成するアパタイト結晶の配向の関係を明らかにした。
ストレスを受けたイネの代謝する, 不飽和脂肪酸の酸化酵素の単離と作用機作

1.イネのいもち病病斑形成と酸化酵素活性の関連性についてイネは,いもち菌のレースにより,り病型病斑(S-型)あるいは抵抗型(R-型)病斑を形成する.レースと病斑形成の関連については今日まで全く未知の分野であった.ササニシキ,ほまれ錦,その他6種のイネについて,いもち菌のレースを変えて接種し,おのおのS-型およびR-型の病斑をもつイネを調整した.おのおののイネの酸化酵素活性を調べた結果,イネの種類には無関係に, S型病斑のイネでは接種後7日目に酵素活性が最大となり, R型病斑では3日目に最大活性を示すことがわかった.このことは,これまで謎とされてきた, R, S型病斑形成の差は,いもち菌感染によってイネ体内における不飽和脂肪酸の酸化酵素活性,換言すれば,イネ体内におけるパーヒドロ不飽和脂肪酸の量と密接に関連していることが明らかとなった.2.り病イネの酸化酵素による不飽和脂肪酸の酸化反応植物油に普遍的に含まれるリノール酸やα-リノレイン酸および最近関心がもたれているγ-リノレイン酸,さらに動物油の主成分であるアラキドン酸EPAやDHA等に対するイネ酸化酵素の反応性を調べた.その結果,リノール酸においては,酸化の位置選択性はあまり認められなかったが,それ以外の不飽和脂肪酸は,位置および立体選択的に酸化され,相当するパーヒドロ体を与えることが明らかになった.アラキドン酸由来の酸化生成物は,動物の不飽和脂肪酸の役割りを研究する際の重要な鍵化合物であると期待できる.3.り病イネの代謝する高酸化型脂肪酸, LTB_4関連物質の構造り病イネの代謝する高酸化型不飽和脂肪酸の一つは, 9,16-ジヒドロキシーオクタデカー10,12,14-トリエン酸であることを合成によって確認した.この物質は新規天然物であり,抗いもち菌活性あるいは白血球に対する活性等,興味深い天然物である.1.イネのいもち病病斑形成と酸化酵素活性の関連性についてイネは,いもち菌のレースにより,り病型病斑(S-型)あるいは抵抗型(R-型)病斑を形成する.レースと病斑形成の関連については今日まで全く未知の分野であった.ササニシキ,ほまれ錦,その他6種のイネについて,いもち菌のレースを変えて接種し,おのおのS-型およびR-型の病斑をもつイネを調整した.おのおののイネの酸化酵素活性を調べた結果,イネの種類には無関係に, S型病斑のイネでは接種後7日目に酵素活性が最大となり, R型病斑では3日目に最大活性を示すことがわかった.このことは,これまで謎とされてきた, R, S型病斑形成の差は,いもち菌感染によってイネ体内における不飽和脂肪酸の酸化酵素活性,換言すれば,イネ体内におけるパーヒドロ不飽和脂肪酸の量と密接に関連していることが明らかとなった.2.り病イネの酸化酵素による不飽和脂肪酸の酸化反応植物油に普遍的に含まれるリノール酸やα-リノレイン酸および最近関心がもたれているγ-リノレイン酸,さらに動物油の主成分であるアラキドン酸EPAやDHA等に対するイネ酸化酵素の反応性を調べた.その結果,リノール酸においては,酸化の位置選択性はあまり認められなかったが,それ以外の不飽和脂肪酸は,位置および立体選択的に酸化され,相当するパーヒドロ体を与えることが明らかになった.アラキドン酸由来の酸化生成物は,動物の不飽和脂肪酸の役割りを研究する際の重要な鍵化合物であると期待できる.3.り病イネの代謝する高酸化型脂肪酸, LTB_4関連物質の構造り病イネの代謝する高酸化型不飽和脂肪酸の一つは, 9,16-ジヒドロキシーオクタデカー10,12,14-トリエン酸であることを合成によって確認した.この物質は新規天然物であり,抗いもち菌活性あるいは白血球に対する活性等,興味深い天然物である.ササニシキ、ふくゆき、フクニシキ等、いもち菌に対する抵抗性に差のある6品種のイネを用意し、おのおのについて健全体、り病型(S型),およびかつ点型(R型)の3つの状態のイネを用意した。健全体とり病体(SとR型)のホモジネートについて、不飽和脂肪酸を基質にして酸化酵素活性を調べた結果、両者に顕著な差のあることを見出した。すなわち、り病イネではリポキシダーゼ活性が激増し、一方健全体では活性は殆んど現われなかった。このことは、イネはり病するとリポキシダーゼが体内で発現すことを意味している。なお、リポキシダーゼ活性は酸化生成物をエーテル抽出し、抽出液のUV(236nm)スペクトルを測定すことにより評価した。り病イネの上記ホモジネートを1.5×【10^4】gにて遠心分離を行ない、クロロプラスト等の沈澱を除去した上清液を用いて不飽和脂肪酸の酸化能を調べた。その結果、上清液は全く酸化能力をもたないことがわかった。このことは、リポキシダーゼがクロロプラストに結合していることを意味している。α-リノレイン酸を基質にした酸素反応の生成物を詳細に調べた。α-リノレイン酸を基質にした酵素反応の生成物を詳細に調べた。

その結果、α-リノレイン酸の13位が優先的に酸化され、9、16位の酸化された生成物もおのおの10%程度含まれていることがわかった。得られた生成物は、相当するパーオキシ脂肪酸である。生成物の構造は、還元することにより、アリルアルコールを与えることから推定した。アリルアルコールをメシラートに変え、過酸化水素を作用させることによりパーオキシ脂肪酸を化学合成することができる。合成品は、天然物とよく一致した。パーオキシ脂肪酸は抗いもち菌活性を有するのみならず、強い植物細胞毒性を有しており、イネのいもち菌抵抗性に本質的に関与しているものと思われる。次年度においては、R型、S型と酸化酵素の関係、および酸化酵素の可溶化等に関する研究を行ないたい。
機能性骨補填材設計に有用なリアルタイムイメージング技術を用いた評価法の開発

本研究では機能性骨補填材の開発のため、生体-インプラント材料間で生じる相互作用を経時的に評価することを目的とした。ハイドロキシアパタイトナノ粒子を、有機分子による自己集合を利用し形状制御した。この粒子をガラス基板上に成膜した。得られた透光性ナノシート上で細胞培養を行い、接着やエンドサイトーシスなどの細胞挙動を経時的に観察した。生体のリアルタイムイメージングは、cranial window法を用いて行った。骨形成は骨組織側から優位に始まり、材料側の変化は乏しかった。この結果は、人工骨補填材と自家骨との骨修復時の差の一要因を示していて、新しい機能性骨補填材開発の手掛かりとなる。本研究においては、機能性人工骨補填材の開発のために、生体ーインプラントマテリアル間で生じる相互作用を、経時的に評価する方法論の確立を目的としている。具体的には、骨修復過程において骨補填材と生体骨組織間で生じるさまざまな事象(骨芽細胞の骨産生や破骨細胞の骨溶解など)を、これまでの定点的観察評価に加えて、リアルタイムに同一標本を観察するための手法を構築することが目的である。骨や骨補填材料と細胞間の界面を直視下で観察するためには、それら材料が透光性を持つことが必要となる。27年度は材料作製として、骨補填剤の代表格であるハイドロキシアパタイトのナノ薄膜の作製と、組成がより骨組織に近い炭酸置換型ハイドロキシアパタイトの作製を行った。薄膜は、培養用ガラス基板材料に、1.カチオンポリマーで前処理したのち、アパタイトナノ粒子をスピンコートする方法、2.有機材料とアパタイトのコンポジットをあらかじめ作製し、コートする方法で行った。炭酸置換は、化学組成の異なる2種類を炭酸雰囲気下焼結で作製した。作製した膜は両者とも透光性を持ち、以下の物性評価を行って安定したアパタイトであることを確認した。X線回折法や透過型電子顕微鏡による結晶構造解析を、表面形態や粗さを、走査型電子顕微鏡や走査型プローブ顕微鏡を用いて観察した。化学組成や溶解性を、フーリエ変換赤外分光光度計分析や誘導結合プラズマ発光分光分析にて測定し、炭酸置換量を決定した。作製した透光性アパタイト薄膜上で、生細胞の細胞膜をラベルできる蛍光色素にて染色した骨芽細胞様細胞の培養を行い、細胞挙動について3日間、経時的に観察することができた。また、それら細胞の接着・増殖の様子は、これまで、アパタイトペレット上で培養し、固定後染色して観察していた形態の定点的変化と類似した挙動であることが明らかとなった。おおむね順調に進展している、を選択した理由は、培養用ガラス基板材料上に、ほぼ均一に、ハイドロキシアパタイト薄膜を、透光性を持たせて作製できたこと、が一番の要因である。この表面が本研究において生体との接点となり、観察すべき界面であるからである。また、生体との実験であるため、滅菌操作が必要になるが、乾熱滅菌、エタノールや水を用いた洗浄、ともに膜が基板から剥離することはなく、接着強度も得られているため今後の実験に問題ないと考えている。また、炭酸置換型アパタイトは、生体骨組織にほぼ類似した量の炭酸置換材料を得ることができた。このアパタイト膜上での細胞培養を行い、生細胞を用いた経時的観察を行うことができた。遺伝子レベルでの細胞の解析はこれからではあるが、少なくとも、顕微鏡観察のレベルでの形態観察では、これまで観察されてきた固定細胞のものと同様であると言える。新しいイメージング法を確立に必要な従来法との比較が、比較的容易であると推測できる。具体的には、骨修復過程において骨補填材と生体骨組織間で生じるさまざまな事象を、同一標本にて経時的に観察するため、これまでの定点的観察評価に加えて、新しい手法を構築することが目標である。骨や骨補填材料と細胞間の界面を直視下で観察するためには、細胞培養用足場材料に透光性を持たせることが最も必要な要件の一つである。平成28年度は、27年度に引き続き作製した、透光性のハイドロキシアパタイトナノ薄膜数種類上と炭酸置換型ハイドロキシアパタイト上で、幹細胞やマクロファージ様細胞を用いた細胞培養、を行った。アパタイト薄膜は、もととなるナノ粒子の種々の物性を変化させることにより、表面粗さだけでなく、表面に優位に現れる結晶方位などが異なるものが得られた。そして、これら物理的表面物性は、培養している細胞の挙動に影響を与えた。また、ハイドロキシアパタイト中のリン酸イオンを数パーセント炭酸に置換することにより得られた炭酸置換型炭酸置換型ハイドロキシアパタイト基板で培養した細胞は、接着形態が、さらには細胞の発現する機能が、変化することが分かった。透光性足場上で幹細胞を生細胞状態で観察することで、細胞がそれら足場に接着したのち、移動を繰り返しながら増殖し、コロニーを形成していく様子を経時的に観察することができた。これらの過程において、足場-細胞相互作用をリアルタイムで詳細に観察・イメージングすることで、再生医療等の要求に応じた細胞挙動を制御しうる足場材料の設計指針を確立につながると期待される。

おおむね順調に進展している、を選択した理由は、物理的物性が異なる数種類の透光性ハイドロキシアパタイト薄膜上にて細胞培養を数種類行い、経時的に観察できたことや、それらの結果や分子生物学的検討から、表面性状に対する応答性の、細胞の種類による相違点を見出すことができたこと(学会発表)、などが要因に挙げられる。また、生体骨組織類似の炭酸置換型ハイドロキシアパタイト上での細胞培養を行い、細胞接着時の形態変化とその変化に伴って認められる細胞の機能変化(マクロファージ細胞のサイトカイン分泌など)を観察することができた(学会発表、論文印刷中)。本研究においては、機能性人工骨補填材の開発のために、生体ーインプラントマテリアル間で生じる相互作用を、経時的に評価する方法論の確立を目的とした。29年度は、まず、ナノハイドロキシアパタイト薄膜への異方性秩序の導入とそれらの物性評価、インビトロ評価を行った。生体骨組織は、ナノオーダーの周期的繊維状構造がマイクロオーダーの組織骨格を構築する異方性配向を示すためである。ナノ粒子の合成には、有機分子が作る自己集合構造を反応場として利用するプロセスを用いた。添加した有機分子が生成物の表面を修飾することでその成長方向を規定し、生成物の形状制御が可能であった。次にこれらの粒子を細胞用ガラス基板上に、セラミックスシートとして成膜することができた。透光性は保持されていて、走査型電子顕微鏡で観察にて、プレート状もしくはファイバー状に制御されていることを確認した。こうして得られたセラミックスシート上において、幹細胞や骨系細胞の培養を行ったところ、増殖性や分化程度に差異があることが分かった。次に、生体のリアルタイム評価を、共焦点レーザー顕微鏡により行った。まず頭蓋骨に欠損部位を作成し、多孔質の人工骨補填材を埋入した。この空間を、ガラスを利用し封入、外環境から遮断した閉空間を構築し、この部位を経時的に観察した。まず顕著なのは炎症性細胞の集積と血管形成、骨破壊であり、その後新生骨形成が開始された。この骨形成は骨組織側から優位に始まり、材料側の変化は乏しかった。この結果は、人工骨補填材と自家骨とを用いたときにみられる骨修復の差が誘導される一要因と考えられ、新しい機能性骨補填材開発への知見となりうると考えられた。本研究では機能性骨補填材の開発のため、生体-インプラント材料間で生じる相互作用を経時的に評価することを目的とした。ハイドロキシアパタイトナノ粒子を、有機分子による自己集合を利用し形状制御した。この粒子をガラス基板上に成膜した。得られた透光性ナノシート上で細胞培養を行い、接着やエンドサイトーシスなどの細胞挙動を経時的に観察した。生体のリアルタイムイメージングは、cranial window法を用いて行った。骨形成は骨組織側から優位に始まり、材料側の変化は乏しかった。この結果は、人工骨補填材と自家骨との骨修復時の差の一要因を示していて、新しい機能性骨補填材開発の手掛かりとなる。今後の推進方策については、材料チームはナノ薄膜のさらなる均一化と物性評価を行う。また、炭酸置換型のアパタイト薄膜を作製する。骨組織のアパタイト結晶の配向性は、骨質と密接に関連していることが報告されている。ナノ薄膜を走査型電子顕微鏡で観察すると、作製法に応じて、板状結晶もしくは針状結晶ができる。コーティング方法を改善することでこれらの結晶が配向性を持つ表面を作製していく。
芳香族化合物合成を指向した合金系クラスター触媒の開発

本研究は、高効率酸化触媒の開発を目的に、2種以上の金属の組み合わせた合金系クラスター、および保護マトリクスの設計、開発を行い、従来の空気酸化反応の効率化、反応条件の多様化を実現するとともに、新形式の反応開拓を目標とし、特に脱水素型芳香化反応の開発を目指した。23年度は、保護マトリクスとしてのキトサンの有用性に特に着目した研究を展開した。はじめにキトサン保護の金ナノクラスター、および金/パラジウム、金/白金のそれぞれ合金クラスターの簡便かつサイズ選択的調製法を確立し、それらが水溶液中でのアルコールの空気酸化触媒として高活性を示すことを明らかにした(J.Mol.Catal.<Editor's Choiceに選出>)。またキトサン保護金クラスターが有機ホウ素化合物の酸化的ホモカップリング反応に対して高選択的に触媒することも見出した。またその選択性の高い理由として、キトサンマトリクスによって、酸性水溶液中にも関わらず金表面近傍が擬似的に弱塩基性の環境を提供するためであることを明らかにした(Chem.Asian J)。一方、一般に不安定とされる銀クラスターについて、キトサン保護銀クラスターを固相で調製する新しい技術を開発し、そこで得られた銀クラスターは極めて安定であることを見出した。さらにこの銀クラスターを種とする新たな金/銀合金クラスターの調製法も開発し、これらがニトロ基の還元反応に高い活性を示すことも明らかにした(Nanoscale)。以上の結果は、ナノクラスター触媒化学にとって極めてユニークかつ重要な知見である。一方、ポリビニルピロリドン保護金/パラジウムクラスターについても研究は進展し、ある一定の手法で調製した合金クラスターに特異的に脱水素型芳香化反応触媒活性が発現することを明らかにした。残念ながらその詳細については未だ不明であり、今後の研究の伸展が期待される。本研究は、高効率酸化触媒の開発を目的に、2種以上の金属の組み合わせた合金系クラスター、および保護マトリクスの設計、開発を行い、従来の空気酸化反応の効率化、反応条件の多様化を実現するとともに、神経式の反応開拓を目標とし、特に脱水素型芳香化反応の開発を目指している。21年度は、保護マトリクスとして、バイオポリマーの一種であり環境調和型触媒開発の重要なツールになり得ると考えられるキトサンを選び、キトサン保護金属ナノクラスター触媒の調製および、その空気酸化触媒活性に関する評価を行った。金属としては、これまで研究を行ってきた金に加え、パラジウム、白金、銀、銅をそれぞれ金との合金を形成したサンプルも調製した。今回、いずれの金属においても、平均粒径が2.3nm程度の粒子サイズになるような調製法の開発に成功した。得られたキトサン保護金属クラスターはいずれも広いpH範囲で非常に安定であり、pHが4以下では均一系、4以上では不均一系触媒として、空気酸化触媒として機能することを明らかとした。特に、塩基性水溶液条件下におけるアルコールの空気酸化反応に関しては、粒子サイズが小さく(平均粒径1.3nm)かつ擬均一系条件であるポリビニルピロリドン保護金クラスターとほぼ同程度の触媒活性を示したことから、キトサン保護クラスターは極めて高い活性を有していることがわかった。また不均一系の反応であることから、触媒の回収、再利用も容易である。さらに、合金系クラスターに関しては、パラジウム、白金との合金系クラスターは金単独のクラスターに匹敵する活性を示すことも明らかとなった。本研究は、高効率酸化触媒の開発を目的に、2種以上の金属の組み合わせた合金系クラスター、および保護マトリクスの設計、開発を行い、従来の空気酸化反応の効率化、反応条件の多様化を実現するとともに、新形式の反応開拓を目標とし、特に脱水素型芳香化反応の開発を目指している。22年度は、電子供与性の金属酸化物として金ナノクラスターの活性化に効果があると期待されるとともに、磁性を有するため、外部磁石等により容易に回収、再利用が可能となると期待されるマグネタイト(Fe304)の有効利用を考え、マグネタイト/金の合金を水溶性高分子であるポリビニルピロリドン(PVP)で保護し、擬均一系触媒としての活用について検討を行った。これまで当研究室で開発してきたPVP保護金属クラスターの調製手法を応用し、これまでに達成されていない極めて小さな(約3nm)Au/Fe304系クラスターの調製に成功した。このようにして調製されたAu/Fe304@PVP触媒はアルコールの空気酸化反応に対して活性を示し、室温、塩基性水溶液中で第1アルコールからカルボン酸への直接酸化の活性を示した。また中性水溶液中でも活性を示し、この場合は第1アルコールからアルデヒドへの選択的酸化を実現した。また、ネオジム磁石を用いることにより、Au/Fe304@PVP触媒は容易に回収、再利用することができ、5回のリサイクル過程においては、顕著な触媒活性の低下は見られなかった。

はじめにキトサン保護の金ナノクラスター、および金/パラジウム、金/白金のそれぞれ合金クラスターの簡便かつサイズ選択的調製法を確立し、それらが水溶液中でのアルコールの空気酸化触媒として高活性を示すことを明らかにした(J.Mol.Catal.<Editor's Choiceに選出>)。またキトサン保護金クラスターが有機ホウ素化合物の酸化的ホモカップリング反応に対して高選択的に触媒することも見出した。またその選択性の高い理由として、キトサンマトリクスによって、酸性水溶液中にも関わらず金表面近傍が擬似的に弱塩基性の環境を提供するためであることを明らかにした(Chem.Asian J)。一方、一般に不安定とされる銀クラスターについて、キトサン保護銀クラスターを固相で調製する新しい技術を開発し、そこで得られた銀クラスターは極めて安定であることを見出した。さらにこの銀クラスターを種とする新たな金/銀合金クラスターの調製法も開発し、これらがニトロ基の還元反応に高い活性を示すことも明らかにした(Nanoscale)。以上の結果は、ナノクラスター触媒化学にとって極めてユニークかつ重要な知見である。一方、ポリビニルピロリドン保護金/パラジウムクラスターについても研究は進展し、ある一定の手法で調製した合金クラスターに特異的に脱水素型芳香化反応触媒活性が発現することを明らかにした。残念ながらその詳細については未だ不明であり、今後の研究の伸展が期待される。
キャプサイシンによる放熱と産熱反応

キャプサイシン(5mg/kg)をウレタン麻酔したラットに皮下投与すると熱放散反応と熱産生反応とが同時に誘起された。初期には熱放散反応の効果が強いが、この反応は2時間ほどで終了するのに対して熱産生反応は約十時間続いた。そのため深部体温は始めに低下した後に上昇するという二相性反応を示した。副腎髄質摘除によりキャプサイシンによる熱産生の大部分が消失し、褐色脂肪組織を支配する交感神経の切除によっても熱産生反応が減弱した。しかしながら熱産生反応が減弱した条件でも熱放散反応は正常であった。逆に、熱放散をあらかじめ最大に起こして、キャプサイシン投与による熱放散に変化のない標本においても、熱産生反応は正常に誘起された。これらの結果から熱放散と熱産生とを司る神経機構は互いに独立しており、キャプサイシンはこれらを同時に活性化すると考えるれた。次に、ウレタン麻酔ラットにおいて、キャプサイシンの皮下投与、褐色脂肪組織の加温、褐色脂肪組織へのカルシトニン遺伝子関連ペプチドの注入をおこない、その前後でのノルアドレナリンを大腿動脈から投与して誘起される褐色脂肪組織の温度上昇を調べた。その結果、これら全ての処置で褐色脂肪組織でのノルアドレナリンによる熱産生反応が減弱した。対照として、褐色脂肪組織を除神経した場合や、P物質や生理食塩水を褐色脂肪組織に注入した場合には熱産生反応に影響なかった。これらの結果から褐色脂肪組織中に存在するキャプサイシン感受性神経は生理的には温度感受性であり、過剰な温度上昇が起きたときに熱産生を抑制し、組織を保護する機能があることが示唆された。褐色脂肪組織のキャプサイシン感受性神経の機能について調べた。ウレタン麻酔したラットで視床下部腹内側核を電気刺激すると褐色脂肪組織の温度は1°Cが上ったが、キャプサイシン投与後約1時間の時点ではその大きさは0.3°Cと有意に小さくなった。キャプサイシンの溶媒を投与しても、温度上昇は影響されなかった。ノルアドレナリンを静注したときの褐色脂肪組織の温度上昇も、キャプサイシン投与後1時間では約半分に減少した。キャプサイシン受容体拮抗薬のキャプサゼピンを前投与しておくと、キャプサイシンの効果はブロックされた。肋間神経をあらかじめ両側切除したラットでも、キャプサイシンの効果はなかった。CGRPをBATに注入すると、それ自体では一定の温度変化をおこさなかったが、その後のノルアドレナリンに対する反応を抑制した。同量の生理食塩水やP物質は効果なかった。褐色脂肪組織を局所的に暖めた後でも、ノルアドレナリンによる温度上昇は加温の1-2時間後には抑制された。組織温度が高いほどノルアドレナリンによる反応はより抑制された。キャプサイシンは褐色脂肪組織中の温度感受性神経に存在する特異的な受容体に作用し、その神経の末梢終末からCGRPを放出することで褐色脂肪細胞の熱産生を抑制すると結論された。キャプサイシンによって誘起される熱産生と熱放散についてウレタン麻酔したラットを用いて調べた。酸素消費量を測定し熱産生量を求め、同時に熱放散の指標として尾部皮膚温、深部体温の指標として結腸温を測定した。これにより熱放散と熱産生が同時に促進することが分かった。副腎髄質を摘出したラットではキャプサイシンにる熱産生が大きく減弱したことから副腎カテコラミンの分泌が熱産生に重要であることが分かった。ところが、このラットで熱放散は正常と同程度におきた。このことから熱産生の結果として体温降下反応である熱放散が促進されたという訳ではないことが示された。

また、自律神経節遮断薬であるヘキサメソニウムの投与と保温とによってあらかじめ熱放散を最大にしておいたラットでは、キャプサイシン投与によって熱放散量が変化しないにもかかわらず、熱産生反応は正常と同様に促進された。従って、体温が下がったために熱産生反応が起きたのでもない。以上の結果は熱放散と熱産生とがそれぞれ独立した機構で制御されており、両者の間には相互抑制などを仮定しなくても良いことを示唆する。さらに、体温調節の生理学においては仮想上の設定温度(セットポイント)に体温が調節されるとしばしば想定されるが、本研究の結果を単一のセットポイント説で説明することは不可能であり、体温を上昇させる熱産生系と、体温を下降させる熱放散系とは独立しているということが示唆された。キャプサイシンによる熱放散反応と熱産生反応とに脳のどの部位が重要であるのか、脳の切断・破壊実験により明らかにした。脳を視床下部と中脳との間で切断した除脳標本、頸髄をC1とC2との間で切断した脊髄ラット標本を作製し、開放式の酸素消費量測定法を用いてキャプサイシンによるラットのエネルギー代謝を測定した。同時に熱放散の指標として尾部皮膚温、深部体温の指標として結腸温を測定した。熱放散は除脳標本で消失したことから、前脳部が重要であることが分かった。熱産生反応は頸髄離断によって消失したが、除脳によっては消失しなかった。したがって、脳幹部である中脳・橋・延髄のなかに熱産生に重要な部位があることが分かった。これらの結果から、熱産生反応と熱放散反応とは脳の中で別々の部位によって調節されていることが示唆された。キャプサイシンによる熱産生には副腎髄質からのカテコラミンが重要である。また、副腎交感神経節前ニューロンを支配している主な部位は、吻側延髄腹外側部、延髄縫線核、延髄腹内側部、橋のA5領域、視床下部室傍核である。そこで、これらの部位を微小電気凝固したラットを用いて、キャプサイシンに対する反応を調べたところ、延髄腹外側部を破壊した標本でキャプサイシンによる熱産生反応が特異的に消失した。従ってこの部位が熱産生に重要であることが分かった。
遺伝子およびペプチド性医薬の細胞特異的送達担体の設計

1)Terplex DNAキャリヤ-システムの設計低密度リポプロテイン(LDL)は、様々な細胞にLDL受容体を介して取り込まれる。このLDL取り込み機能を利用した遺伝子送達体として、疎水性基を導入したポリリジンを利用し、DNAとの3成分系複合体を形成させた。この複合体の構造を解析した結果、DNAの凝縮を伴った数百ナノメーターの可溶性集合体であることがわかった。この複合体によりmybアンチセンスオリゴヌクレオチドの血管平滑筋細胞に対する増殖抑制効果を高められることが見いだされるが、とりわけ複合体組成がその活性に影響することがわかった。2)ポリリジン/多糖グラフト共重合体の遺伝子送達担体としての機能評価すでに、親水鎖としてPLL-g-多糖共重合体を合成し、DNAとの複合体形成能を評価した。多糖のグラフト化によりDNAと可溶性の複合体を形成し、さらにグラフト率により複合体の高次構造が幅広く制御できることが見いだされた。特に、グラフト率が低い共重合体は、DNAの凝縮化を誘起しつつも、100nm以下の微粒子として安定に水中に分散することがわかった。糖鎖としてヒアルロン酸を導入したグラフト共重合体は、動物実験において肝類洞血管内皮細胞に高効率でDNAを送達し、細胞特異的な遺伝子発現を実現できることが見いだされた。一方、このようなグラフト共重合体とポリ乳酸とのイオン性相互作用を利用することにより、DNAを担持可能な生分解性ナノパーティクルが調製でき、DNA医薬の徐放・送達担体としての機能が期待された。1)TerpIexDNAキャリヤ-システムの設計低密度リポプロテイン(LDL)レセプターは、細胞内にLDLを取り込むレセプターである。細胞のLDL取り込み機能を利用した遺伝子送達体として、LDLとDNA結合部位としてのポリリジンとの複合化を行った。ポリリジン(PLL)にステアリル基を導入しLDLとの相互作用を解析した結果、凝集を誘起することなくLDL/PLL複合体を得られることがわかった。さらに、LDL/PLL複合体とDNAとの複合化を行った結果、複合体は数百ナノメーター集合体として形成されることがわかった。このような3成分からなる複合体(Terplex)を利用することにより、C-mybアンチセンスの血管平滑筋細胞に対する増殖抑制効果を、高められることが見いだされた。2)ポリリジン/多糖グラフト共重合体の遺伝子送達担体としての機能評価ポリカチオンはDNAと不溶性の複合体を形成することが知られている。複合体の溶解性および集合体形成を制御する目的で、PLL-g-多糖共重合体を合成し、DNAとの複合体形成能を評価した。多糖のグラフト化によりDNAと可溶性の複合体を形成しさらにグラフト率により複合体の高次構造が幅広く制御できることが見いだされた。また、DNAの塩基配列依存的な認識性に対するグラフト共重合体の影響を検討した結果、高グラフト率の共重合体がDNA鎖間の2重鎖形成を安定化することを見いだした。さらに、DNA3重鎖に対する安定化効果を検討した結果、グラフト共重合体は既存の安定化剤に比べて、効率的且つ効果的であることが明かとなった。一方、糖鎖として、ヒアルロン酸を導入したグラフト共重合体は、動物実験において肝類洞血管内皮細胞に高効率でDNAを送達する機能があることが見いだされた。

この複合体の構造を解析した結果、DNAの凝縮を伴った数百ナノメーターの可溶性集合体であることがわかった。この複合体によりmybアンチセンスオリゴヌクレオチドの血管平滑筋細胞に対する増殖抑制効果を高められることが見いだされるが、とりわけ複合体組成がその活性に影響することがわかった。2)ポリリジン/多糖グラフト共重合体の遺伝子送達担体としての機能評価すでに、親水鎖としてPLL-g-多糖共重合体を合成し、DNAとの複合体形成能を評価した。多糖のグラフト化によりDNAと可溶性の複合体を形成し、さらにグラフト率により複合体の高次構造が幅広く制御できることが見いだされた。特に、グラフト率が低い共重合体は、DNAの凝縮化を誘起しつつも、100nm以下の微粒子として安定に水中に分散することがわかった。糖鎖としてヒアルロン酸を導入したグラフト共重合体は、動物実験において肝類洞血管内皮細胞に高効率でDNAを送達し、細胞特異的な遺伝子発現を実現できることが見いだされた。一方、このようなグラフト共重合体とポリ乳酸とのイオン性相互作用を利用することにより、DNAを担持可能な生分解性ナノパーティクルが調製でき、DNA医薬の徐放・送達担体としての機能が期待された。