hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胎生期に被ばくしたマウス造血幹細胞の放射線感受性に関する研究

胎児の放射線発がんリスクを考える上で胎児の放射線生物応答に関するデータを集めることは重要である。我々はこれまでに安定型染色体異常である転座を指標にして胎内被ばく影響を調べる動物実験を行ってきた。胎内被ばく後に生まれた仔マウスが成体になった時に造血やその他の組織に生じている転座頻度を調査した結果、組織や被ばく時期によって転座頻度が異なることがわかった。これらの結果から、胎生期において、幹細胞ニッチに組織幹細胞が定着する前の被ばくにより生じた異常細胞は淘汰され、ニッチに定着できず結果的に異常が残らない。一方で、幹細胞ニッチ定着後の被ばくだと異常細胞は淘汰されず異常が残るという仮説を考えた。この仮説の検証のため、胎内被ばく影響が成体時では残っていないマウス造血組織を用いて、被ばくした胎仔造血幹細胞に生じた異常細胞がいつどのように消失するのかを調べる計画をたてた。妊娠13-15日でX線を全身照射したB6C3F1雌マウスから照射1-2日後(出産前)に分取した造血幹(前駆)細胞について母親と胎仔で調べた結果、胎仔では母親と同様に転座を生じていた。次に行った胎内被ばく後に生まれた仔マウスの調査では、生後5日では転座が観察されていたが生後2週以降の仔マウスではほとんど観察されなくなった。このことから造血幹(前駆)細胞集団では、胎内被ばくにより転座はいったん生じるが、生後に淘汰される可能性が示唆された。次に、この結果をより上流である造血幹細胞レベルで検討するために、単一造血幹細胞をソーティングし、その後形成させたコロニーの染色体核型をmFISH法で分析する方法を試みた。その結果、まだソーティングの精度検証が必要ではあるが、胎内被ばく後1日(出生前)の時点では胎仔造血幹細胞にも転座は生じているという予備的データを得ることができた。今後は異常幹細胞の消失のメカニズムの解明が主な課題となる。原爆胎内被爆者の母親の末梢血リンパ球では被曝線量に応じた転座の増加が観察されるのに対し、原爆胎内被爆者では被曝の大小に関わらず転座がほとんど観察されない(検査時年齢平均40歳)。同様の現象は胎仔被曝後に成体となったマウス、ラットの造血細胞においても確認された。また造血組織以外の組織の調査や胎生期での被曝時期を変えた実験結果から、胎仔被曝で生じる転座頻度と組織幹細胞ニッチ(幹細胞が機能する微小環境)の確立時期との間に密接な関係がある可能性が示された。即ち胎生期においてニッチが確立する前に被曝し傷を負った幹細胞はニッチに定着できないため異常が残らないが、ニッチ確立後の被曝だと傷が残るということである。造血組織で胎内被ばく影響が観察されない理由は造血幹細胞ニッチの骨髄での確立が生後であるためかもしれない。本研究では胎生期被曝によりマウス造血幹細胞に生じた転座が造血幹細胞ニッチが完成するまでにどのように消失するのかを調査する。本年度、造血幹(前駆)細胞について、妊娠13-15日でX線を全身照射したB6C3F1雌マウスを照射2日後に安楽死させ、母親は骨髄から胎仔は肝臓からそれぞれ細胞を集めた。分化抗原陰性細胞集団を抗体と結合させた磁性ビーズによって分離し、造血幹(前駆)細胞の生育に最適化したMethoCult培地で1週間培養した。その後、転座頻度をFISH法(マウス1番染色体をFITC、3番染色体をRhodamine、対比染色DAPI)で測定した。結果、胎仔造血幹(前駆)細胞に生じる転座頻度は被曝線量に応じて上昇した。またその転座頻度は胎仔と母親との間で大きな差はなかった。即ち、胎仔造血幹(前駆)細胞においても親と同様に転座は生じていて、少なくとも数日は放射線の影響が保持されていることがわかった。また胎仔被曝後に生まれた生後数週のマウスの転座頻度についても現在分析中である。本来、造血幹細胞における染色体異常頻度を調査しないといけないのだが、造血幹細胞のセルソーターでの分取や分取した造血幹細胞の染色体標本作成の条件決めに少し時間がかかっているために遅れが生じている。そこで代替法としてまず簡便な分離法で得ることが出来る造血幹(前駆)細胞での結果を示している。造血幹(前駆)細胞のデータも今後得られる造血幹細胞のデータを考察する際の参考になるので有益であると考えている。原爆胎内被爆者の母親の末梢血リンパ球では被曝線量の増加に伴い安定型染色体異常である転座の頻度が増加するのに対し、原爆胎内被爆者では被曝の大小に関わらず転座がほとんど観察されなかった(検査時年齢平均40歳)。同様の現象は胎内被曝後に成体となったマウス、ラットの造血細胞においても確認された。また造血組織以外の組織での調査や胎生期で被曝時期を変えた実験の結果も含めて総合的に考えると、胎内被曝で生じる転座頻度と組織幹細胞ニッチ(幹細胞が機能する微小環境)の確立時期との間に密接な関係がある可能性が示唆された。そこで我々は胎生期において幹細胞ニッチが整う前に組織幹細胞が被曝した場合には放射線の影響は幹細胞に残らないが、ニッチ確立後の被曝だと放射線の影響が残るという仮説を考えた。

本研究では幹細胞ニッチの確立が生後だとされるマウス造血組織において胎内被曝によって造血幹細胞に生じた転座がいつどのように消失するのかを調査することを目的とした。本年度は昨年度報告した造血前駆細胞も含む造血幹(前駆)細胞集団よりも高純度なマウス造血幹細胞をセルソーターを用いて1細胞/1ウェルの割合で96ウェルプレートに分取し、その後ウェル内で増殖した単一造血幹細胞由来コロニーの染色体の核型をマルチカラーFISH法で分析する系を確立した。この方法を用いて、妊娠13-15日目のB6C3F1雌マウスにX線(2 Gy)を全身照射した1-2日後(出生前)における胎仔、母親の造血幹細胞に生じた転座頻度を調査している。また胎内被曝後、出生前から出生後にかけての転座頻度の経時的な変化を造血幹(前駆)細胞集団において予備的に調査した。その結果、出生前や生後5日では観察されていた転座が生後2週以降はほとんど観察されなくなった。このことから造血幹(前駆)細胞集団では胎内被曝によりいったん生成した転座が生後淘汰される可能性が示唆された。造血幹(前駆)細胞集団レベルでの胎内被曝後の転座頻度の経時的な変化については支障なく進んでいるが、より高純度な造血幹細胞集団での実験に少し時間がかかっている。ただ造血幹細胞の染色体核型解析の条件は確立できたので今後はデータを増やしていきたい。胎児の放射線発がんリスクを考える上で胎児の放射線生物応答に関するデータを集めることは重要である。我々はこれまでに安定型染色体異常である転座を指標にして胎内被ばく影響を調べる動物実験を行ってきた。胎内被ばく後に生まれた仔マウスが成体になった時に造血やその他の組織に生じている転座頻度を調査した結果、組織や被ばく時期によって転座頻度が異なることがわかった。これらの結果から、胎生期において、幹細胞ニッチに組織幹細胞が定着する前の被ばくにより生じた異常細胞は淘汰され、ニッチに定着できず結果的に異常が残らない。一方で、幹細胞ニッチ定着後の被ばくだと異常細胞は淘汰されず異常が残るという仮説を考えた。この仮説の検証のため、胎内被ばく影響が成体時では残っていないマウス造血組織を用いて、被ばくした胎仔造血幹細胞に生じた異常細胞がいつどのように消失するのかを調べる計画をたてた。妊娠13-15日でX線を全身照射したB6C3F1雌マウスから照射1-2日後(出産前)に分取した造血幹(前駆)細胞について母親と胎仔で調べた結果、胎仔では母親と同様に転座を生じていた。次に行った胎内被ばく後に生まれた仔マウスの調査では、生後5日では転座が観察されていたが生後2週以降の仔マウスではほとんど観察されなくなった。このことから造血幹(前駆)細胞集団では、胎内被ばくにより転座はいったん生じるが、生後に淘汰される可能性が示唆された。次に、この結果をより上流である造血幹細胞レベルで検討するために、単一造血幹細胞をソーティングし、その後形成させたコロニーの染色体核型をmFISH法で分析する方法を試みた。その結果、まだソーティングの精度検証が必要ではあるが、胎内被ばく後1日(出生前)の時点では胎仔造血幹細胞にも転座は生じているという予備的データを得ることができた。今後は異常幹細胞の消失のメカニズムの解明が主な課題となる。造血幹細胞レベルでの染色体測定に関する条件も整ってきたので今後は昨年度のデータに造血幹細胞レベルのデータを追加していきたい。また胎仔被曝後、生後数週のマウスに関する染色体分析も引き続き進めていき他の放射線感受性の評価とあわせ胎仔被曝により傷を負ったマウス造血幹細胞の動きを見極めたい。
パーキンソン病患者の運動機能評価法の確立

パーキンソン病患者はメトロノームの速度に合わせてタッピングすることは可能であるが,メトロノームの速度の倍速で手指のタッピングを求めると,メトロノームの速度に引きずられてしまい,倍速を作り出すことができないことが明らかとなった.この結果はパーキンソン病患者が,いわゆる運動表出の障害だけではなく,それを維持するための内的(認知的)なリズム形成機構の障害を伴っていることを示唆するものであり,本手法によって初めてそのことが確認された.パーキンソン病患者はメトロノームの速度に合わせてタッピングすることは可能であるが,メトロノームの速度の倍速で手指のタッピングを求めると,メトロノームの速度に引きずられてしまい,倍速を作り出すことができないことが明らかとなった.この結果はパーキンソン病患者が,いわゆる運動表出の障害だけではなく,それを維持するための内的(認知的)なリズム形成機構の障害を伴っていることを示唆するものであり,本手法によって初めてそのことが確認された.本研究は,パーキンソン病患者の運動機能を定量的に評価するとともに,適切な介入方法を見いだすことを目的とする.19年度は,運動機能の評価方法の確立と,適切な介入方法の探索的な検討を中心に行った.本研究では運動機能を評価する手法としては,手指タッピング課題と歩行課題を行う予定である.手指タッピング課題とは,一定の速度で呈示された外的刺激に同期(もしくは外的刺激から独立)して,一定の速度で人差し指を用いてタッピングを求める課題である.タッピング時の手指の負荷を極力減らすとともに,タッピング間隔だけではなく,タッピングの強弱も記録する必要があるため,従来の装置を改め,新たに圧電ブザーを応用した検出装置を開発した.これにより微弱な動きの変化も検出可能となった.歩行課題では,歩行場面をビデオに録画し,それを動画解析ソフトウェア(Frame-DIAS II(ディ・ケイ・エイチ社製))を用いて定量的に解析を行うためのプロトコルを作成した.次年度はこれらを用いて運動機能と認知機能との関連を検討する.介入方法に関しては,日常的に特定の楽曲を聴かせることにより,運動機能が改善されることが報告されている(例えば林(2007)など).しかし楽曲の速度やその種類に関しては検討の余地がある.また,通常の楽曲ではリズムを統制することが困難なため,本研究では,リズムの統制が容易なMIDI装置を用いることとし,現在その準備を行っている.本研究は,パーキンソン病患者の運動機能を定量的に評価するとともに,適切な介入方法を見いだすことを目的とする.平成20年度は実際にパーキンソン病患者を対象として手指タッピング課題を実施した.手指タッピング課題とは,一定の速度で呈示された外的刺激に同期,もしくは外的刺激から独立して,一定の速度で人差し指を用いてタッピングを求める課題である.条件としては視覚条件と聴覚条件を設定し,視覚条件は一定速度で点滅する光点を参照刺激とし,聴覚条件は一定速度のクリック音を参照刺激とした.またそれぞれの刺激は2種類の速度(120bpm/80bpm)で呈示した.この結果, 80bpmで呈示した時には視覚条件と聴覚条件でタッピング間隔に差が認められなかったが(P=27), 120bmpで呈示した時には,視覚条件での同期が聴覚条件に比較して困難である傾向が認められた(P=07).ただし個人差が大きいことから,引き続きデータを増やし,重症度や投薬の有無などを統制して検証を行っているところである.一方,探索的にではあるが,視覚条件において点滅する光点に加えて,動きのある視覚指標を呈示したところ,タッピング間隔に改善傾向が認められる現象が確認され,介入への効果が期待される.また,現在のところメトロノームのクリック音に加えて,どのような楽曲であればタッピング間隔に改善が期待されるか,被験者毎に曲の選定とその効果の検証を行っているところである.本研究は,パーキンソン病患者の運動機能を定量的に評価するとともに,適切な介入方法を見いだすことを目的とする.平成21年度は,近隣のシルバー人材センターから健常高齢者14名を,某大学病院の神経内科からパーキンソン病患者11名を協力研究協力者として募った.それぞれに対して,手指タッピング課題を用いて,自発的なタッピング課題各種外部指標に対する同期課題,指標の速度と異なった速度でのタッピングを求める分割課題を実施した.分析の結果,1)自発的なタッピング,外部指標に同期するタッピングともに,タッピングの速度ではパーキンソン病患者と健常高齢者の問に差を認めなかった.一方,パーキンソン病患者において,より大きくタッピング間隔に変動(揺らぎ)が見られることが確認された.ただし外部指標に対して常に変動が大きいわけではなく,指標の種類や速さに影響を受けることが明らかであった.また,2)指標の速さに対して求められるタッピングの速度が倍速となる分割課題では,パーキンソン病患者は速度を適切に維持することが困難であった.この結果はパーキンソン病患者が,いわゆる運動表出の障害だけではなく,それを維持するための内的(認知的)なリズム形成機構の障害を伴っていることを示唆するものであり,本手法によって初めてそのことが確認された.また,健常高齢者の中にも分割が困難な被験者が存在することも明らかとなったことから,今後はそのような健常高齢者の中の分割困難者を長期的に観察することが重要であると考えられた.
温暖化がカラマツの肥大成長および材質に及ぼす影響評価

カラマツ(Larix kaempferi(Lamb.)Carr.)造林木を対象に,温暖化に伴う気候変動が肥大成長量や密度に及ぼす影響を解明することを目的とし,第一に,年輪年代学的手法を適用して国内4生育地における気候応答解析を行った。第二に,異なる標高域を対象に年輪形成過程を把握するための形成層活動観測を行った。年輪幅および年輪内密度の気候応答について,生育地の温量指数の増加に伴う高温の抑制的効果は認められなかった。開葉,分裂開始,二次壁肥厚開始日は気温に依存していることが示唆された。一方,形成の終了時期の標高依存性は認められなかった。以上の研究より,温暖化に伴う肥大成長量や材質の顕著な変化は無いと予想される。寒冷地において主要な造林樹種であるカラマツ(Larix kaempferi (Lamb.) Carr.)造林木を対象に,温暖化に伴う気候変動が肥大成長量や密度に及ぼす影響を解明することを目的とし,植栽されている上限(信州大学西駒演習林)・下限(信州大学構内演習林)・北限(九州大学北海道演習林)・南限(九州大学宮崎演習林)に近い地点に試験地を設定した。西駒演習林を除く,3試験地において,各30個体以上より,1個体につき2方向より成長錐コア試料を採取した。信州大学構内演習林,九州大学北海道演習林について,軟X線デンシトメトリにより年輪幅および年輪内密度を測定し,生育地を代表する時系列であるクロノロジーを作成した。近傍の気象官署における月平均気温,月降水量,月日照時間との関係を単相関により分析した。その結果,信州大学構内演習林,九州大学北海道演習林の両方において,年輪内平均密度は気温と正の相関を示した。年輪幅については,温暖化の正の影響と負の影響の両方が予測された。第二に,肥大成長期間および年輪形成過程を把握するため,各試験地において,定期的なナイフマーキングおよび葉の写真撮影を4月から10月にかけて行った。信州大学構内および西駒演習林における標高7701650mの間にて行ったナイフマーキング試料の観察を行ったところ,肥大成長および早晩材の移行は標高が上がるにつれて遅くなり,最下部と最上部では約1ヶ月間の差を生じていた。寒冷地において主要な造林樹種であるカラマツ(Larix kaempferi (Lamb.) Carr.)造林木を対象に,温暖化に伴う気候変動が肥大成長量や密度に及ぼす影響を解明することを目的とし,植栽されている上限(信州大学西駒演習林)・下限(信州大学構内演習林)・北限(九州大学北海道演習林)・南限(九州大学宮崎演習林)を対象として研究を行った。西駒演習林において,40個体より,1個体につき2方向より成長錐コア試料を採取した。西駒演習林,宮崎演習林について,軟X線デンシトメトリにより年輪幅および年輪内密度を測定し,生育地を代表する時系列であるクロノロジーを作成した。その結果,年輪幅について,西駒演習林では気候要素との顕著な相関は認められなかった。宮崎演習林では,5月の最高気温との正の相関が認められた。年輪内平均密度について,両地点ともに夏期の気温と正の相関を示した。ナイフマーキングと打ち抜き法の比較を行ったところ,ナイフマーキング法による活動開始の確認は分裂開始後40日後に認められることがわかった。寒冷地において主要な造林樹種であるカラマツ(Larix kaempferi(Lamb.)Carr.)造林木を対象に,温暖化に伴う気候変動が肥大成長量や密度に及ぼす影響を解明することを目的とし,植栽されている上限(信州大学西駒演習林)・下限(信州大学構内演習林)・北限(九州大学北海道演習林)・南限(九州大学宮崎演習林)を対象として研究を行った。年輪幅および年輪内密度の気候応答について,4地点を比較したところ,宮崎を除いて年輪幅には前年夏季の気温が負に,足寄を除いて冬季の降水量が生に影響する影響する傾向が認められた。年輪内平均密度には,全生育地に共通して当年成長期の日照時間が正に影響していた。温量指数の増加に伴う高温の抑制的効果は認められず,温暖化に伴う肥大成長量や材質の顕著な変化は内と予想される。

第二に,年輪形成過程を把握するための形成層活動槻測においては,ナイフマーキングと打ち抜き法の比較を行い,形成開始期の把握には打ち抜き法が,形成終了期の把握にはナイフマーキングが手来ていることを確認した。異なる標高における槻察を行った結果,開葉,分裂開始,二次壁肥厚開始日と標高の間には非常に高い正の相関があり,これら成長開始は気温による制限を高く受けていることが示唆された。一方,年輪幅や密度変動と春の気温との相関は,地点により異なっており,成長の早期開始が必ずしも成長量の増大に結びついていないことが示唆された。
不活性結合切断を経る新しい触媒的宮能基化反応の開発

不活性な結合を炭素-炭素結合へと直接変換する反応の開発は、有機合成化学において、重要な研究課題の一つである。近年、当研究室では、芳香族ケトンのカルボニル酸素の遷移金属への分子内配位が、不活性な炭素-水素および炭素-酸素結合の切断に有用であることを見出している。また昨年度までに、不活性な芳香族炭素-窒素結合とアリールホウ素化合物とのカップリング反応も見出している。本年度は、この炭素-窒素結合の切断を経る反応の更なる展開として、ヘテロアリール、アルケニル、アルキルホウ素化合物とのカップリング反応の開発を行った。オルトジメチルアミノピバロフェノンと2-フリルボロン酸エステルとの反応を、RuH_2(CO)(PPh_3)_3触媒を用い、トルエン還流条件下で行ったところ、ジメチルアミノ基が2-フリル化された化合物を収率56%で得た。この反応では、ヘテロアリール基として、フラン環以外にもチオフェン環やピリジン環の導入が可能である。また様々な位置に置換基を有するアルケニル基を導入することもできることを見出した。さらに、種々のアルキルボロン酸エステルを用いることも可能であった。興味深いことに、α位にトリメチルシリル基やアミノ基を有する場合やシクロプロピル基、β水素脱離を有するフェネチル基も導入可能であった。脱離基としては、窒素-水素結合を有する基質でも、保護基を用いることなく選択的にフェニル化反応が進行した。本カップリング反応において、ケトンのカルボニル基以外に、エステルのカルボニル基も配向基として利用することができた。このように、本年度は、不活性な芳香族炭素-窒素結合をさまざまな炭素-炭素結合へと変換する効率的な触媒反応の開発に成功した。この反応は炭素-窒素結合切断を経る触媒反応の初めての例である。不活性結合を切断し炭素-炭素結合を形成する反応は、有機合成化学において開発すべき重要な研究課題の一つである。近年、当研究グループでは、ルテニウム触媒存在下、カルボニル基の分子内配位を利用することで、不活性な炭素-水素結合や炭素-酸素結合を切断し、炭素-炭素結合へと変換できることを報告してきた。今年度は、下記に示すようにそれらの反応における反応機構の検討や化学選択的な反応の開発を行った。1、不活性結合切断を経るルテニウム-アルコキシド錯体の合成RuH_2(CO)(PPh_3)_3錯体とオルト位に酸素基を有する芳香族ケトンとの反応を、トルエン還流条件下で反応させた。その結果、不活性なアリール炭素-酸素結合のルテニウムへの酸化的付加が進行し、ルテニウム-アルコキシド錯体を得ることができた。これは不活性なアリール炭素-酸素結合の遷移金属への酸化的付加を直接観測した初めての例であり、ルテニウム触媒による炭素-酸素結合と有機ホウ素化合物とのカップリング反応における鍵中間体であることも分かった。2、ルテニウム触媒による、炭素-水素結合と炭素-酸素結合切断の選択性RuH_2(CO)(PPh_3)_3触媒存在下、オルトメトキシアセトフェノンとオレフィン、有機ホウ素化合物との反応をトルエン還流条件下で行ったところ、炭素-水素結合とオレフィンとの反応によるアルキル化と、炭素-酸素結合と有機ホウ素化合物とのカップリング反応がそれぞれ選択的に進行した。この反応において、炭素-水素結合と炭素-酸素結合のどちらが先に反応しているかを調べるため、量論反応において、炭素-水素結合と炭素-酸素結合のどちらが先に切断されているか検討を行った。その結果、速度論的には炭素-水素結合がルテニウムへ酸化的付加が容易であり、熱力学的には、炭素-酸素結合の切断されたルテニウム-アルコキシド錯体が安定であることが分かった。(796字)不活性結合を切断し炭素-炭素結合を形成する反応は、有機合成化学における重要な研究課題の一つである。今年度は、去年得られた実験結果を基に炭素-水素結合選択的な官能基化反応の開発と、炭素-窒素結合の切断を経るカップリング反応の開発を行った。1、ルテニウム触媒による、炭素-水素結合選択的なアルケニル化反応の開発RuH_2(CO)(PPh_3)_3触媒存在下、オルトメトキシアセトフェノンとアルケニルホウ素化合物との反応をトルエン還流条件下で行ったところ、炭素-水素結合とアルケニルホウ素化合物との反応によるアルケニル化反応が進行した。この結果、炭素-水素結合が炭素-酸素結合よりも切断されやすいという以前報告した結果に一致する。また、これは炭素-酸素結合よりも結合エネルギーの大きい炭素-水素結合のみを選択的にアルケニル化することが可能である、という興味深い結果である。2、ルテニウム触媒による、炭素-窒素結合切断を経る炭素-炭素結合生成反応の開発RuH_2(CO)(PPH_3)_3触媒存在下、2-ジメチルアミン-6-メチルアセトフェノンとアリールホウ素化合物との反応をトルエン還流条件下で行ったところ、炭素-窒素結合切断を利用して、炭素-炭素結合形成を触媒的に行うことが可能である。この型の触媒反応はこれまでに報告例が無い新規反応である。

この反応の基質の適用範囲も広く、さまざまな有機ホウ素化合物を用いることができることがわかった。例えば、フェニルボロン酸エステルのパラ位にジメチルアミノ基、メトキシ基、フッ素基、トリフルオロメチル基を有していても、官能基を損なうことなく目的生成物を高収率で与える。また立体的に込み入った2-トリル化や1-ナフチル化反応も、高収率(80-99%)で進行する。不活性な結合を炭素-炭素結合へと直接変換する反応の開発は、有機合成化学において、重要な研究課題の一つである。近年、当研究室では、芳香族ケトンのカルボニル酸素の遷移金属への分子内配位が、不活性な炭素-水素および炭素-酸素結合の切断に有用であることを見出している。また昨年度までに、不活性な芳香族炭素-窒素結合とアリールホウ素化合物とのカップリング反応も見出している。本年度は、この炭素-窒素結合の切断を経る反応の更なる展開として、ヘテロアリール、アルケニル、アルキルホウ素化合物とのカップリング反応の開発を行った。オルトジメチルアミノピバロフェノンと2-フリルボロン酸エステルとの反応を、RuH_2(CO)(PPh_3)_3触媒を用い、トルエン還流条件下で行ったところ、ジメチルアミノ基が2-フリル化された化合物を収率56%で得た。この反応では、ヘテロアリール基として、フラン環以外にもチオフェン環やピリジン環の導入が可能である。また様々な位置に置換基を有するアルケニル基を導入することもできることを見出した。さらに、種々のアルキルボロン酸エステルを用いることも可能であった。興味深いことに、α位にトリメチルシリル基やアミノ基を有する場合やシクロプロピル基、β水素脱離を有するフェネチル基も導入可能であった。脱離基としては、窒素-水素結合を有する基質でも、保護基を用いることなく選択的にフェニル化反応が進行した。本カップリング反応において、ケトンのカルボニル基以外に、エステルのカルボニル基も配向基として利用することができた。このように、本年度は、不活性な芳香族炭素-窒素結合をさまざまな炭素-炭素結合へと変換する効率的な触媒反応の開発に成功した。この反応は炭素-窒素結合切断を経る触媒反応の初めての例である。
多重ポテンシャル井戸をもつ変分問題と関連する時間発展問題の研究

多重ポテンシャル井戸が現れる変分問題について研究を行っている。変分問題としては、主要項がデリィクレ積分と同等で、非線形項として多重ポテンシャルを持つものにあたる。均等な3重井戸を持つ場合について数値計算を行った。結論は(1)3重点の角度は常に優先されるように見える。(2)それ以外では長さを極小にする流れである。(3)蜂の巣構造の極小解が存在する。(4)蜂の巣構造は、局所安定に見える(5)構造を一つの六角形について崩すと、全体が崩壊する(熱方程式)などの事実が分かった。結晶成長を記述する方法として有望であると思われる。また、関連する問題として、反応拡散方程式の場合について、特にスクロールする波を記述することが出来た。上記のような興味深い数値計算による結果と共に、弱解の変分法による構成も行った。これは、時間差分空間微分型汎関数を用いて、各時間ステップごとに最小化関数として近似解を求め、時間方向に補完し、双曲型の近似解に対するエネルギー評価を出すことがメインのステップである。汎関数が、単純に凸ではないので、少々の工夫が必要になってくる。以上の成果を、学術誌掲載(予定も含む)6報にまとめることができた。変分問題としては、主要項がデリイクレ積分と同等で、非線形項として多重ポテンシャルを持つものにあたる。本研究は2002年8月からスタートしたばかりで結果は余り出ていない。反応拡散方程式の場合について、特にexicitableな媒質中での解の挙動について、新しい動的な座標を導入して挙動を詳しく分析した。また、この場合でも通常と同じ様な波動状のパターン形成を得られた。また、ギンツブルグランダウエネルギーの場合で、波動方程式の場合に結果を得た。これは、極超低温のギンツブルグランダウボルテックスの挙動を調べたことに当たり、物理で言うプラズマ振動と呼ばれる現象が観測された。典型的な場合については、ディリクレ境界条件下で、プラスとマイナスのワインディングナンバーをもつポルテックスは、互いに引き合い、衝突して消滅し、また跳ね返って元の状態に戻る。この繰り返しが行われることが分かった。さらに、ノイマン境界条件では、単独のポルテックスは外に飛び出し、ワインディングナンバーがひっくり返って戻ってくることが分かった。以上の成果を、学術誌掲載(予定も含む)2報にまとめることができた。
後発工業国企業による産業プラットフォームの構築メカニズム

本研究では、2000年代以降、台湾のなかから、「産業プラットフォーム」型コア部品のベンダーが出現しつつあることに注目し、これらの企業の成長メカニズムと企業レベルの学習メカニズムを分析した。具体的には、台湾の液晶テレビ用SoCベンダーの事例分析を行い、これらの企業が、企業間関係の中で生じる情報の流れの取り込みー知識の蓄積ー顧客の拡大というステップを経て漸進的な成長を遂げたプロセス、およびこの背後で起きた企業レベルの学習過程を明らかにした。また、台湾のSoCベンダーの戦略形成や能力構築に果たしたシリコンバレーの台湾人ハイテク起業家コミュニティの役割についても分析を行った。「産業プラットフォーム」とは,「多くの企業がそれをもとに補完的な製品,技術,サービスを開発する基礎となるような製品,技術,サービス」のことであり,それを提供する企業は,産業のイノベーションの方向や速度,付加価値の企業間配分を規定する。本研究では,2000年代以降,後発工業国である台湾のなかから「産業プラットフォーム」型の基幹部品を供給する企業が出現しつつあることに着目し,その背景を明らかにする。具体的には,台湾企業による液晶テレビ,光学ドライブ,モバイル機器向けの半導体コアチップ事業の分析を通じて,台湾の中からプラットフォーム型の基幹部品を提供する企業が出現するにいたった過程と,その背後で働いたメカニズムを解明する。初年度にあたる2014年度は,以下の分析を進めた。第一に,台湾企業による液晶テレビ向けSoC(system-on-chip,統合度の高い半導体チップ)事業の分析を深めた。特に,台湾のSoCベンダーが上位のテレビメーカーのサプライチェーンに参入するようになった経緯について調査を行い,台湾ベンダーが幅広い顧客との取引関係を築き,プラットフォーム型の基幹部品の供給者としての地位を確立した経緯を分析した。第二に,台湾とシリコンバレーのSoCベンダーの間のリンケージ形成に関してインタビュー調査を行った。調査を通じて,両者間の協力と競争の入り交じった関係の展開について,分析材料を集めることができた。成果の一部は「テレビ産業:アーキテクチャの転換とアジア企業間の事業モデル競争」(橘川武郎他編『アジアの企業間競争』文眞堂2015年所収)等として発表したほか,シリコンバレーのアジア人起業家へのインタビューをウェブ上で発表した。本研究の目的は,2000年代以降,後発工業国である台湾のなかから「産業プラットフォーム」型の基幹部品ーすなわち,多数の企業がそれをもとに補完的な製品やサービスを開発する基礎となるような技術をカプセル化した基幹部品ーを提供する企業が出現しつつあることに着目し,その背景を明らかにすることである。2年目にあたる2015年度は,以下の研究を行った。第1に,台湾企業が,液晶デジタルテレビの中核機能を高度に集約化したコアチップ(システム・オン・チップ)の供給者として急速な興隆を遂げた過程を,その背後で働いた企業レベルの成長メカニズムに注目して分析し,論考を執筆した。第2に,シリコンバレーとの密接なリンケージを形成しながら成長を遂げてきた台湾の医療機器スタートアップ企業についての調査を進め,これらの企業のビジネスモデルを分析するための材料を収集した。課題実施に特に問題はなく,おおむね順調に進んでいる。実施3年目にあたる2016年度は,以下の活動を行った。第1に,台湾の半導体ベンダーが製品の中核機能を高度に集約化したコアチップ(システム・オン・チップ)の供給者として急速な興隆を遂げた過程についての分析結果をまとめ,複数の学会での報告と論文投稿を行った。この分析では,台湾企業が市場セグメントの下位に参入し,顧客からの知識の吸収を通じて市場の上方移動を遂げ,プラットフォーム型部品の供給者としての高い地位を築くにいたった過程を,その背後で働いた学習メカニズムに即して明らかにした。第2に,シリコンバレーおよび台湾でのインタビュー調査を行い,台湾の半導体ファブレス企業の事業モデルの発展史に関する情報収集を進めた。第3に,台湾のなかからプラットフォーム型技術・サービスの提供をめざす医療機器スタートアップ企業が出現しつつあることに注目し,シリコンバレーおよび台湾でのインタビュー調査を通じて,これらの企業のビジネスモデルの形成過程を分析するための材料を収集した。第2,第3の調査の成果は2017年度以降に学会報告や論文執筆を行う予定である。分析材料の収集はほぼ完了し,現在,論文の執筆・投稿を進めている。おおむね順調に進展している。本研究の目的は、2000年代以降、後発工業国・台湾のなかから「産業プラットフォーム」型のコア部品や技術、サービスのベンダーが出現しつつあることに注目し、その背後にある企業レベルのメカニズムを分析することであった。研究実施4年目にあたる2017年度は、以下の活動を行った。第一に、台湾の半導体設計企業が産業プラットフォーム型コア部品のベンダーとして世界市場を席巻するにいたった過程に関する実証分析の成果を論文にまとめ、学術誌への投稿を行った。この論文は現在、審査・改稿中であり、2018年度中の刊行をめざしている。第二に、本研究を実施するなかで得たグローバルな生産分業ネットワークの発展に関する知見、および台湾の産業企業の現況に関する知見の一部を、アジア経済論の教科書の一章の共同執筆、および雑誌『東亜』への寄稿論考の執筆に活かした。

また、プラットフォーム型コア部品ユーザーとしての台湾企業の競争優位を論じた中国語の論考も刊行することができた。第三に、前年度に続いて、台湾のなかから出現しつつある新たなタイプのプラットフォーム型サービスベンダーとして、台湾の医療機器企業に関する調査を行った。この調査の成果は、2018年度に研究書の一章としてまとめる予定である。4年にわたる研究活動を通じて、台湾のなかから出現しつつある「産業プラットフォーム型部品」ベンダーが、自らを取り巻く企業間関係のなかで生じる情報の流れを貪欲に取り込み、自社の知識に転化し、これを顧客のために活用することで顧客層を一歩一歩拡大してきたことを明らかにし、成長メカニズムが持つ後発工業国的な特性に光を当てることができた。今後は、本研究が取り上げた事例から得られたファインディングがどの程度、後発工業国企業に一般的なものであるかを探るため、事例分析の対象を広げていきたい。本研究では、2000年代以降、台湾のなかから、「産業プラットフォーム」型コア部品のベンダーが出現しつつあることに注目し、これらの企業の成長メカニズムと企業レベルの学習メカニズムを分析した。具体的には、台湾の液晶テレビ用SoCベンダーの事例分析を行い、これらの企業が、企業間関係の中で生じる情報の流れの取り込みー知識の蓄積ー顧客の拡大というステップを経て漸進的な成長を遂げたプロセス、およびこの背後で起きた企業レベルの学習過程を明らかにした。また、台湾のSoCベンダーの戦略形成や能力構築に果たしたシリコンバレーの台湾人ハイテク起業家コミュニティの役割についても分析を行った。当初の計画通り,ほぼ順調に進展している。台湾,シリコンバレーでの調査では,2013年度まで実施した科研費研究「後発国企業によるイノベーションのメカニズム」の研究の過程で築いた人的ネットワークを活用し,集中的な調査を行うことができた。当初,データ会社からの購入を予定していた液晶テレビの企業別生産データや市場データについては,刊行されている産業レポートを用いてある程度代替可能であることが分かったため,行わなかった。最終年度にあたる2016年度には,研究成果のとりまとめに向け,複数回の海外調査の実施と調査結果のとりまとめを行う予定である。6月に開催予定のSASE (Society for Advancement of Socio-Economics)AnnualMeetingでの研究報告をはじめ,複数の学会での研究報告を予定しており,これにむけた調査結果の整理と論考執筆に力をいれたい。本研究は3年間の予定で行い,すでに第3年目の活動を終了した。ただし,研究成果のとりまとめは引き続き行っており,この段階で,分析材料の追加収集の必要が生じる可能性がある。また,学会報告等を引き続き行う予定である。以上に鑑み,1年間の期間延長を申請し,許可を得た。地域研究、アジア経済論2015年度以降は,台湾での調査をさらに深めるとともに,台湾のSoCベンダーのキャッチアップの対象となった日本・米系企業へのインタビューを行う予定である。
中東イスラム世界における聖者崇敬に関する歴史学的研究

本年度はまず、設定課題に沿って関連史料の閲覧・蒐集に努めた。その結果、現地エジプトにおいて写本・文書史料を閲覧後、エジプトおよび欧米の研究機関から主として写本史料をマイクロフィルムの形で招来することが出来た。その際の現地機関としてはエジプト国立図書館、アラブ連盟大学写本研究所ど、欧米の機関名としてはブリティシュ・ライブラリー、プリンストン大学図書館他が挙げられる。これらの史料分析・検討に加え、現地エジプトにおけるフィールドワークの成果も織り込んだ上で発表したのが、「エジプト・ムスリム社会の聖墓参詣と共同体意識」(『地域の世界史』第8巻「信仰の世界史」所収論文、山川出版社、1997年刊行予定)である。そこにおいては、1215世紀を中心として、カイロのいわゆる「死者の街」参詣の歴史的民族誌を史料から再構成し、そのうえで死者の街というメッカ以外の求心地が創出されることによって、来るべき国民国家の下地をなす共同体意識が醸成されたと推論した。さらにこの間のフィールドワークの副産物として、エジプトの少数派キリスト教徒の生活実態も報告した(「コブト・キリスト教徒」、「アラブ」所収、河出書房新社、1997年刊行予定)。次いで、以上の研究をさらに進め、オスマン朝のエジプト支配初期(1617世紀)におけるエジプトの参詣慣行と参詣地であった死者の街の実態についても、写本史料研究を深化させる形で検討することができた。その結果、同時期には以前からの聖墓参詣慣行が基本的に継続して窺えるものの、今後、年代記史料・地誌などによる建築物の研究、そして、旅行記史料による参詣慣行の実態研究を援用してゆく必要が痛感された。このオスマン朝期の参詣に関しては、京都大学東洋史研究会大会(1996年11月3日)、九州史学会大会(同12月15日)において学会研究報告を行った。今後もフィールドワークの成果を踏まえ、人類学等隣接諸学の方法と成果を併用した歴史研究によって、中東イスラム世界における聖者崇敬・聖墓参詣研究をいっそう深めてゆく所存である。
同位体ダイヤモンド超格子薄膜の弾道熱輸送を利用した革新的バイオセンサーの開拓

本研究では、ダイヤモンド内の高いフォノン輸送能力を利用して、単結晶ダイヤモンド薄膜に対してMEMS技術を用いた微細加工を実施し、高感度のフォノンバイオセンサー実験を行うことを目指している。12Cに対する13Cの原子混合比を、0%、25%、50%、75%、100%として制御した同位体ホモエピタキシャルダイヤモンド単結晶薄膜の成膜条件を確立し、それぞれの混合比における単層薄膜の成膜に成功した。また、ナノ薄膜に対して超高速フォノン計測を行うため、チタンサファイアフェムト秒パルスレーザーを用いた顕微鏡システムを構築し、これらのナノ薄膜内に超高周波数のコヒーレントフォノンを励起・検出することに成功した。また、熱フォノンの計測においても理論シミュレーションの構築を開始した。膜厚方向に伝播するフォノンの挙動を予測するプログラムであり、多層膜に対してフォノンの伝播挙動を計算するために、フーリエ変換を用いた手法を試みた。さらに、薄膜に対して、フェムト秒パルスレーザーを用いたポンプ・プローブ光法をもちい、膜厚方向を伝播する熱フォノンの計測を行うための光学系の構築を開始した。さらに、ダイヤモンド薄膜の自立膜作製のために、厚さ50ミクロンの単結晶ダイヤモンド基板を用いて、エピタキシャル同位体ダイヤモンド薄膜を作製し、基板をガスエッチングにより除去するプロセスの条件出しを行った。結果、厚さ2ミクロン程度の自立膜を作製し得ることを見出した。さらに、ピレン系のリンカーを導入し、薄膜表面にタンパク質を固定化する手法とその固定化条件の検証を行った。まず、同位体比を制御したホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜の成膜およびそのフォノン特性評価を行うために、12Cに対する13Cの原子混合比を、0%、25%、50%、75%、100%として制御した同位体ホモエピタキシャルダイヤモンド単結晶薄膜の成膜条件を確立した。そして、ナノ薄膜に対して超高速フォノン計測を行うため、チタンサファイアフェムト秒パルスレーザーを用いた顕微鏡システムを構築し、これらのナノ薄膜内に超高周波数のコヒーレントフォノンを励起・検出することに成功した。その結果、意図した同位体比を有するフォノン振動が得られることを実験的に確認し、本プロジェクトにおいて見出した成膜条件により、同位体比を制御することが可能であることがわかった。膜厚方向に熱伝導方程式を展開し、フーリエ変換法を用いることにより、フェムト秒オーダーの熱励起に対する温度応答を計算する手法を確立した。以上のように、チップ作製のための材料開発、プロセス開発、解析手法、計測手法のいずれにおいても順調に開発が進んでいる。まず、同位体比を制御したホモエピタキシャル超格子同位体ダイヤモンド薄膜の成膜条件を確立し、欠陥の少ないセンサー素材を開発する。次に、ダイヤモンド薄膜内のフォノン輸送を計測する顕微システムを構築する。そして、薄膜表面にタンパク質を固定化し、高速フォノン輸送を用いたバイオセンサー実験を行い、その能力を評価する。この際、まずはレセプタタンパク質として黄色ブドウ球菌プロテインAを用い、また、検出モデルタンパク質として、ウサギ免疫グロブリンGを用いた実験を行う。両者の結合をフォノン輸送バイオセンサーにて評価し、その検出感度を見極める。次に、バイオマーカーとして、C反応性プロテイン(CRP)を用いる。表面に抗CRP抗体を固定化し、CRPと反応させたときの検出応答を評価する。そして、ダイヤモンド薄膜の高速フォノン輸送現象を用いたバイオセンサーの有用性と課題を明確にする。

結果、厚さ2ミクロン程度の自立膜を作製し得ることを見出した。さらに、ピレン系のリンカーを導入し、薄膜表面にタンパク質を固定化する手法とその固定化条件の検証を行った。まず、同位体比を制御したホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜の成膜およびそのフォノン特性評価を行うために、12Cに対する13Cの原子混合比を、0%、25%、50%、75%、100%として制御した同位体ホモエピタキシャルダイヤモンド単結晶薄膜の成膜条件を確立した。そして、ナノ薄膜に対して超高速フォノン計測を行うため、チタンサファイアフェムト秒パルスレーザーを用いた顕微鏡システムを構築し、これらのナノ薄膜内に超高周波数のコヒーレントフォノンを励起・検出することに成功した。その結果、意図した同位体比を有するフォノン振動が得られることを実験的に確認し、本プロジェクトにおいて見出した成膜条件により、同位体比を制御することが可能であることがわかった。また、熱フォノンの計測においても理論シミュレーションの構築を開始した。膜厚方向に熱伝導方程式を展開し、フーリエ変換法を用いることにより、フェムト秒オーダーの熱励起に対する温度応答を計算する手法を確立した。さらに、薄膜に対して、フェムト秒パルスレーザーを用いたポンプ・プローブ光法をもちい、膜厚方向を伝播する熱フォノンの計測を行うための光学系の構築を開始した。さらに、ダイヤモンド薄膜の自立膜作製のために、厚さ50ミクロンの単結晶ダイヤモンド基板を用いて、エピタキシャル同位体ダイヤモンド薄膜を作製し、基板をガスエッチングにより除去するプロセスの条件出しを行った。以上のように、チップ作製のための材料開発、プロセス開発、解析手法、計測手法のいずれにおいても順調に開発が進んでいる。まず、同位体比を制御したホモエピタキシャル超格子同位体ダイヤモンド薄膜の成膜条件を確立し、欠陥の少ないセンサー素材を開発する。次に、ダイヤモンド薄膜内のフォノン輸送を計測する顕微システムを構築する。そして、薄膜表面にタンパク質を固定化し、高速フォノン輸送を用いたバイオセンサー実験を行い、その能力を評価する。この際、まずはレセプタタンパク質として黄色ブドウ球菌プロテインAを用い、また、検出モデルタンパク質として、ウサギ免疫グロブリンGを用いた実験を行う。両者の結合をフォノン輸送バイオセンサーにて評価し、その検出感度を見極める。次に、バイオマーカーとして、C反応性プロテイン(CRP)を用いる。表面に抗CRP抗体を固定化し、CRPと反応させたときの検出応答を評価する。そして、ダイヤモンド薄膜の高速フォノン輸送現象を用いたバイオセンサーの有用性と課題を明確にする。
３次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングデバイスの研究

平成29年度で本領域研究は終了し、平成30年度は終了領域研究として主にこれまでの成果の取りまとめを行った。また、自ら開催・共催した会議として9月に京都大学で「量子線イメージング研究会」を、11月につくば国際会議場でSOIピクセル研究会を行った。特に「量子線イメージング研究会」では、企業からの参加者45名を含む135名の参加を得ることが出来、多くの方がこの技術に興味を持っていることが確認でき、今後も継続的に活動を続けていく事とした。また、総括班会議、中心メンバーによる会議等を頻繁に行い、新たな研究グループや研究テーマを含めた発展方向について検討を行ない、翌年度の新たな新学術領域申請へ向けた議論を行った。今後活動の輪を広げるために、産業界も含めた"SOI量子イメージセンサ・コンソーシアム"を設立することも決めた。さらに、これまでの成果をまとめた英文の本を出版すべく、参加した研究者から原稿を集め編集・英文校閲等の作業を行っており、近々出版する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
大気微量成分サンプリング用バルーンカイトシステムの開発

研究にあたっては、南極における予備的な実験の結果より、バルーンカイトシステムの構成ユニットの設計を行なった。また、システムの要求に耐えうる材料に関して、必要に応じて、試作などを行ない選定を行なった。試験用小型バルーンカイトのテストを繰り返し、ガス充填システムとガス充填がカイトの飛揚性能に与える影響について検討した。以上の研究に基づき実用に耐えうる低層観測用のバルーンカイトシステムの設計・試作を行ない、野外における飛揚実験を実施した。その結果、以下の成果を得た。(1)観測機材を境界層内750mの高度まで飛揚し、大気観測に成功した。(2)飛揚実験により、バルーンカイト構成要素の基本的な諸元が明らかにされた。(3)低層用バルーンカイトの設計上、検討すべき事項が明らかになった。本研究を通じて、大気境界層研究などの観測に応用する場合に、当初、計画していたシステムが弱風層の存在などにより、不適当な場合が生じることが明らかになった。あらゆる条件のもとで、安定的に大気下層の研究に対応可能なバルーンカイトシステムの考案を行なった。また、バルーンカイト本体および係留用ロープの材料に関して、より軽くて現有のものと同等の強度を有する材料が必要性が明らかになった。特に、保留ロープに利用できる新しい材料の開発は、バルーンカイトの観測プラットホームとしての応用範囲を大きく広げることが明らかになった。32次南極地域観測隊における、カイト実験の結果の解析・既製パラフォイルカイトの性能により、試作バルーンカイトの設計および係留用ウィンチの要求性能を検討した。この結果に基づき、バルーンカイトの試作にあたり、封入ガスのリーク防止およびカイトの軽量化のために新素材の採用を検討し、適当な素材としてエバーフィルムを選定し、3種類の試験用バルーンカイトを制作した。1・2号機は、無風状態での揚力-寸法の基本的な関係の検討を行い、必要揚力に対するバルーンカイトの設計データを得た。また、封入ガスのリークテストを行い、適当な加工技術を確立した。3号機は、1・2号機のデータより最低揚力として2.5kgのペイロードの飛揚を無風状態で可能とするものとして設計し、要求性能の確認を行った。以上の実験により、材料・加工技術・無風状態性能の確認が完了した。今後は、多様な風速条件下での飛揚テストを行い、多様な条件のもとで、安定的に飛揚が可能な形状の検討等を行う。係留およびテレメータシステムに関しては、基本的な装置の開発が完了した。テレメータ装置については、小型自動車1台で移動可能なものに仕上がり、実用にも耐えうるものとなった。係留装置は、飛揚試験時において強風時の安全性を考慮した結果、小型自動車1台を必要とするものになった。実用機においては小型化が必要であり、今後の実験結果にもとづいて、バルーンカイトの形状の検討も併せて、係留装置として必要な性能を再検討する。本年度は、昨年度に試作した試験用小型バルーンカイトのテストを繰り返すなかで、実用に耐えうる低層観測用のバルーンカイトシステムの試作・野外における飛揚実験を行ない、新しいプラットホームとしての、可能性と問題点などの検討を行なった。様々な材料の資料を収集し、必要に応じて試作などを行ない。各構成要素に適当な材料の選定を行なった。その結果、当初の計画をほとんど満足する材料の選定に成功した。それと同時に、実地テストの結果からは、バルーンカイト本体および係留用ロープの材料に関して、より軽くて現有のものと同等の強度を有する材料を求められることが明らかになった。とくに、係留ロープに利用できる、新しい材料の開発は、バルーンカイトの観測プラットホームとしての応用範囲を大きく広げる可能性があることが明らかになった。試作された低層観測用バルーンカイトシステムを用いて飛揚実験を繰り返し、以下の成果を得た。

さらに、大気境界層研究などの観測に応用する場合に、当初、計画していたシステムが弱風層の存在などにより、不適当な場合が生じることが明らかになった。このため、最終的に試作はできなかったが、あらゆる条件のもとで、安定的に大気下層の研究に対応可能なバルーンカイトシステムの発案をみた。
血球分化におけるカルシニューリンの役割、特に巨核球系について

平成9年度には培養細胞株K562をモデルとして、赤芽球分化、巨核球分化系を確立し、細胞の分化・増殖に対するサイクロスポリンA(CsA)とFK506の影響を検討したが、明らかな作用はみとめられなかった。平成10年度には正常人骨髄細胞からin vitroで巨核球コロニーを形成させる系(in vitroコロニー形成法)を確立した。同系をもちいた巨核球形成過程に対し、protein kinase Cの阻害剤であるH-7やprotein phosphatase 1, 2A阻害剤okadaic acidは分化抑制作用を持つことを確認し、赤芽球形成過程と比較した。赤芽球形成過程については和文論文出版、英文論文を投稿中であり、また巨核球形成過程につき現在論文執筆中である。Protein phosphatase 2B(calcineurin)の阻害剤としてもちいたCsA,FK506はすでに報告したように赤芽球分化はともに促進するものの、巨核球分化に対しては明らかな促進作用はみられなかった。また、抑制作用も明らかではなかった。赤芽球分化においてはcalcineurinは重要な役割を果たしていることはすでに明らかになっているが、巨核球分化には関与しないことが示唆されたもしかし、これらの作用には個体差が比較的大きい可能性を示唆する結果も得られており、実験回数を増やして現在再検討中である。また、真性多血症や慢性骨髄性白血病等の骨髄増殖性疾患においては赤芽球、巨核球、顆粒球分化の機序が正常とは異なっていることが報告されており、今後は本研究をさまざまな血液疾患にも応用し検討する予定である。【研究課題名】血球分化におけるカルシニューリンの役割-特に巨核球系について【研究機関】平成9年-平成10年度上記課題名について平成9年度に以下の検討を実施した。(1)赤芽球、巨核球系の双方に分化可能な細胞株UT7/Epoを入手しまずは赤芽球分化過程におけるカルシニューリンの役割を検討した。UT7/Epo培養系にエロスロポエチン(Epo)を加えて細胞増殖を促進する実験系に、さらにカルシニューリン(CN)のインヒビターとされるサイクロスポリンA(CsA)とFK506を添加して増殖にあたえる影響を検討したが特異的な影響は認められなかった。しかし、UT7/Epo培養系にbutyrateを添加して赤芽球分化を誘導する系にCsA,FK506を添加すると赤芽球分化が抑制される傾向がみられた。現在再検討中である。また、赤芽球に分化する過程において細胞内CNの経時的な含有量の変化も検討したが、CN含有量が一過性に増殖する傾向がみられた。平成10年度にはこの減少の意味付けを検討するとともに、本研究の課題である巨核球分化においても同様の検討を施行する予定である。具体的にはトロンボポエチン(Tpo)依存性の細胞株UT7/Tpoが入手可能であり、UT7/Epoの場合と同様にCsA,FK506が増殖に与える影響を検討する。(2)In vitro巨核球系コロニー形成系についてもCsA,FK506のコロニー形成に与える影響を検討し、本研究の主目的である造血前駆細胞の巨核球分化におけるCNの役割について考察して行く予定となっている。赤芽球分化においてはcalconeurinは重要な役割を果たしていることはすでに明らかになっているが、巨核球分化には関与しないことが示唆された。

しかし、これらの作用には個体差が比較的大きい可能性を示唆する結果も得られており、今後も実験回数を増やして再検討する予定である。また、真性多血症や慢性骨髄性白血病等の骨髄増殖性疾患においては赤芽球、巨核球、顆粒球分化の機序が正常とは異なっていることが報告されており、今後は本研究をさまざまな血液疾患にも応用し検討する予定である。