hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学反応性ゲノム標的分子の展開とインテリジェント・ナノ医薬としての基礎検討

本研究では、インテリジェント機能性分子をナノ医薬に発展させるための基礎検討行い、(1)ハイブリッド内において、中性条件下ではシトシン特異的でありアルカリ条件下でグアニン特異的な官能基転移反応、(2)新規ヌクレオシドアナログの合成に成功し、非天然型3本鎖DNAの形成、(3)DNA中の酸化損傷塩基、8-oxodGの検出プローブの開発、(4)クロスリンク反応によるアンチセンス阻害の効率向上、を達成した。ポストゲノムシークエンス時代に突入した現在では個々の遺伝情報に基づく新しい医薬品ならびに治療法の開拓が急務となっている。20塩基長程度の小さな人工核酸を用いてDNAやRNAなどの遺伝情報分子を直接標的にするバイオテクノロジー(ゲノム標的分子)はナノサイズの高機能分子として、ナノ医薬への展開が精力的に検討されている。本研究では、我々が創造したインテリジェント機能性分子をナノ医薬に発展させるための基礎検討を目的として、(1)生体内でゲノムを標的とする新規反応の開発、(2)ゲノム標的化のための有用な認識分子の設計、(3)ナノ医薬のための高機能集積型分子の設計、(4)ナノ医薬としての新しい生物活性の検証、に関する項目の検討を行う。(1)生体内でゲノムを標的とする新規反応の開発と機能評価17年度では、生細胞を用いた評価結果を指標として新しいクロスリンク分子の開発を目的に、ビススフフィド構造をもつものの中から生体への利用可能な効率的クロスリンク分子を検索した。その結果、ヒドロキシエチルスルフィド構造が、測度および選択性の両方で優れていることが分かった。引き続き、生体内反応のモデルとして細胞抽出液中でのルシフェラーゼ発現におけるアンチセンス効果を調べたところ予想に反して天然オリゴ核酸よりも阻害効果が低かった。来年度はこの原因の解明を行い、より効果的なクロスリンク分子の開発を継続する予定である。(2)ゲノム標的化のための有用な認識分子の設計低分子化合物によるDNA高次構造の認識を目指して、マイナーグループ結合分子を複数結合したリガンドを設計・合成した。その結果、ジャンクション構造認識分子の開発に成功した。(3)アンチジーン核酸の評価3本鎖DNA形成によって認識できる遺伝子配列を拡張するため、我々はビシクロ糖構造を持つ人工核酸を開発し、世界に先駆けて4種の認識コードを完成させることに成功した。17年度は、さらに認識の一般性を高めるため、ベンゼン環をピリジン環などの種々の芳香族に置換した構造を合成した。その結果、ブロモ置換およびシアノ置換体によって、3本鎖形成能の配列依存性を克服することに成功した。平成18年度は3本鎖DNA構造の解明研究を行い、新規分子設計に役立てる予定である。(4)生体利用のためのナノ医薬分子の設計官能基転移反応により塩基構造を変換する分子を用いて、細胞内での変異修復を目指した共同研究を開始した。目的ポストゲノムシークエンス時代に突入した現在では個々の遺伝情報に基づく新しい医薬品ならびに治療法の開拓が急務となっている。我々はこれまで継続的にゲノム標的分子について有機化学的な検討を行い、ハイブリッド形成にシンクロナイズしたアルキル化反応、配列特異的なニトロシル転移反応、3本鎖DNA標的を拡張する認識分子など従来にないインテリジェント機能性分子の創製に成功した。平成18年年度の成果(1)生体内でゲノムを標的とする新規反応の開発と機能評価ハイブリッド形成によって活性が誘起される新反応としてシトシン特異的な官能基転移反応を開発した(特許・論文準備中)。RNAセンシングを高感度で行なうための酵素-人工核酸コンジュゲート体を用いたインテリジェント人工核酸を開した。(2)ゲノム標的化のための有用な認識分子の設計とアンチジーンとしての評価3本鎖DNA形成によって認識できる遺伝子配列を拡張するため、効果的なアンチジーン効果と、認識の一般化に向けた分子設計を検討した。その結果、標的2本鎖DNAと鎖交換反応を促進する新規ヌクレオシドアナログを見出した。(4)RNAセンシングのための人工核酸の設計RNAとのハイブリダイゼーションによって触媒活性が誘起される新しい機能性核酸を分子設計した。まずモデル反応を検討した結果、基質を特異的に酸化する新規触媒の開発に成功した。

本研究では、我々が創造したインテリジェント機能性分子をナノ医薬に発展させるための基礎検討を目的として、(1)生体内でゲノムを標的とする新規反応の開発、(2)ゲノム標的化のための有用な認識分子の設計、(3)ナノ医薬のための高機能集積型分子の設計、(4)ナノ医薬としての新しい生物活性の検証、に関する項目の検討を行う。平成19年年度の成果(1)生体内でゲノムを標的とする新規反応の開発と機能評価ハイブリッド形成によって活性が誘起される新反応としてシトシン特異的な官能基転移反応を開発した(特許・論文準備中)。(2)ゲノム標的化のための有用な認識分子の設計とアンチジーンとしての評価3本鎖DNA形成によって認識できる遺伝子配列を拡張するため、効果的なアンチジーン効果と、認識の一般化に向けた分子設計を検討した。その結果、標的2本鎖DNAと鎖交換反応を促進する新規ヌクレオシドアナログを見出した。(4)RNAセンシングのための人工核酸の設計RNAとのハイブリダイゼーションによって触媒活性が誘起される新しい機能性核酸を分子設計した。まずモデル反応を検討した結果、基質を特異的に酸化する新規触媒の開発に成功した。目的ポストゲノムシークエンス時代に突入した現在では個々の遺伝情報に基づく新しい医薬品ならびに治療法の開拓が急務となっている。我々はこれまで継続的にゲノム標的分子について有機化学的な検討を行い、ハイブリッド形成にシンクロナイズしたアルキル化反応、配列特異的なニトロシル転移反応、3本鎖DNA標的を拡張する認識分子など従来にないインテリジェント機能性分子の創製に成功した。平成20年年度の成果(1)生体内でゲノムを標的とする新規反応の開発と機能評価ハイブリッド形成によって活性が誘起されるシトシン特異的な官能基転移反応の条件を精査し、非常に速やかにグアニン特異的な反応に変化することを見出した(論文準備中)。その結果、従来類例のない構造である1',1'-および1',2'ジ置換ヌクレオシドアナログの合成に成功した。(4)DNAセンシングのための人工核酸DNA中の酸化損傷塩基、8-oxo-deoxyguanosine(8-oxodG)を検出できるプローブ合成を検討し、8-oxoG-clampを組み込んだプローブが特異的な8-oxodG検出に有用であることを見出した。
金属製ステントの再狭窄防止及び作用効果増強に関する検討

・経口薬剤と内膜肥厚の抑制経口薬剤と再狭窄との関係については、自作の金属ステントをX線透視下に家兎の腹部大動脈と下大静脈に留置し、これらを2群に分け、1群では経口の抗アレルギー剤であるトラニラストを食餌に混ぜて与え、コントロール群では通常の食餌を与えた。屠殺後、内皮の増殖の程度や欠陥の狭窄率について顕微鏡下に面積測定用ソフトを用いて計測し、2群の差について検討した。下大静脈では、ともに内膜の肥厚や狭窄の程度は軽く、有意差を認めなかったが、腹部大動脈においては、トラニラスト群では、有意に内膜肥厚の程度が軽く、また欠陥自体の狭窄率も低かった。以上より、経口トラニラストの服用で、過剰な反応性の内膜増殖を抑えることにより、金属ステント留置後の再狭窄が防止できる可能性が示唆された。・ステントのキトサンコーティングキトサンを1N濃度の酢酸に溶解した液の中に自作の金属ステントを浸し、1Nの水酸化ナトリウムを重合させることにより、金属ステントをキトサンで被覆することには成功した。しかしその被覆は不均一ではがれやすく、実用化には更なるコーティング法の工夫が必要と思われた。・各種薬剤の血管内皮機能に与える影響血管壁の肥厚を抑制する薬剤として、細胞の増殖を阻害する抗癌剤が候補として考えられる。しかしその一方では抗癌剤は正常血管の機能にも悪影響を及ぼすのかもしれない。今回は血管標本のアセチルコリンに対する弛緩反応を観察することにより、抗癌剤の血管内皮に与える影響を検討した。使用した薬剤はファルモルビシン、マイトマイシン、5-FUの3剤で、ファルモルビシンのみ血管内皮機能を低下させていた。マイトマイシン、5-FUは内皮にあまり影響を与えずに血管平滑筋の増殖を抑えうる可能性が示唆された。以上、局所療法としてステント留置後の再狭窄を防止することにはまだ課題が多いが、経口薬であるトラニラストはその有効性が示唆された。キトサンを^1N濃度の酢酸に溶解した液の中に自作の金属ステントを浸し、^1Nの水酸化ナトリウムを重合させることにより、金属ステントをキトサンで被覆することには成功した。しかしながら、キトサンは、肉眼的にも厚く被覆され、その程度も均一性を欠いていた。また、その安定性についての検討では外部からの障害に弱く、全属ステントを留置するためのデリバリーシステムの中で、デリバリーが円滑に進まなかったり、被覆したキトサンが部分的にはがれるなどの問題を生じた。この為、被覆したキトサンの中に薬剤を安定して混入させることは困難であった。経口薬剤と再狭窄との関係については、静脈麻酔した家兎の大腿静脈と大腿動脈を切開して、血管造影用シースを挿入し、自作の金属ステントをX線透視下にその腹部大動脈と下大静脈に進めて、その部位に埋め込んだ。これらを2群に分け、1群では埋め込み術の1週間前から埋め込みの4週間後に屠殺するまでトラニラストを食餌に混ぜて与え、コントロール群では通常の食餌を与えた。屠殺後、金属ステントを埋め込んだ部分の大動脈と下大動脈を摘出してホルマリン固定し、内皮の増殖の程度や血管の狭窄率について顕微鏡下に面積測定用ソフトを用いて計測し、2群の差について検討した。

結果、下大静脈では、ともに内膜の肥厚や狭窄の程度は軽く、有意差を認めなかったが、腹部大動脈においては、トラニラスト群では、有意に内膜肥厚の程度が軽く、また血管自体の狭窄率も低かった。以上より、経口の抗アレルギー剤の服用で、過剰な反応牲の内膜増殖を抑えることにより、全属ステント留置後の再狭窄が防止できる可能性が示唆された。昨年から引き続き、金属ステントの原料であるステンレススチールのキトサン被覆に関する研究を進めた。キトサンを1N濃度の酢酸に溶解した液の中にステンレススチールを浸し、引き続いて1N濃度の水酸化ナトリウム中でキトサンを重合させて被覆を完成させる。しかしこの方法ではステンレス表面のキトサン被覆の不均一性が問題となった。そこで今年は酢酸中のキトサン濃度を下げて、ステンレススチールを酢酸溶液中に浸し次に水酸化ナトリウム溶液中に浸すという行程を繰り返した。これによりキトサン被覆の不均一性は若干の改善を見たものの十分とはいえず、依然として被覆したキトサンがはがれるなどの問題点が危惧された。今後、本方のようなアセチル化による被覆はその均一性に問題があり、可能であれば他のアルキル化などの方法を試すとともに、現時点での被覆でどの程度の薬剤徐放効果が期待できるかを検討する必要があると考えられた。また、キトサンに混入する薬剤についての検討も行った。薬剤の選定に関しては、血管平滑筋の増殖、遊走によるステント内狭窄防止が目的なので、細胞増殖を抑制する薬剤として抗癌剤とステロイドが選択された。しかし、これらの薬剤が血管内皮の機能を落とし、結果として血管狭窄を誘導する可能性もあるので、まずラットの大動脈を用いてこれらの薬剤が血管内皮の一酸化窒素産生機能に影響を与えないかを薬理学的に検討した(一酸化窒素は内皮で産生され、平滑筋増殖抑制作用などを持つ)。結果としてステロイドは大きな影響を与えなかったが、抗癌剤ファルモルビシンは血管内皮の一酸化窒素関連機能を低下させていることが明らかとなった。従って本実験に使用する薬剤としてはファルモルビシンよりもステロイドあるいは他の抗癌剤が適切と考えられた。・経口薬剤と内膜肥厚の抑制経口薬剤と再狭窄との関係については、自作の金属ステントをX線透視下に家兎の腹部大動脈と下大静脈に留置し、これらを2群に分け、1群に経口の抗アレルギー剤であるトラニラストを食餌に混ぜて与え、コントロール群では通常の食餌を与えた。屠殺後、内皮の増殖の程度や血管の狭窄率について顕微鏡下に面積測定用ソフトを用いて計測し、2群の差について検討した。下大静脈では、ともに内膜の肥厚や狭窄の程度は軽く、有意差を認めなかったが、腹部大動脈においては、トラニラスト群では、有意に内膜肥厚の程度が軽く、また血管自体の狭窄率も低かった。以上より、経口トラニラストの服用で、過剰な反応性の内膜増殖を抑えることにより、金属ステント留置後の再狭窄が防止できる可能性が示唆された。・ステントのキトサンコーティングキトサンを1N濃度の酢産に溶解した液の中に自作の金属ステントを浸し、1Nの水酸化ナトリウムを重合させることにより、金属ステントをキトサンで被覆することには成功した。しかしその被覆は不均一ではがれやすく、実用化には更なるコーティング法の工夫が必要と思われた。・各種薬剤の血管内皮機能に与える影響血管壁の肥厚を抑制する薬剤として、細胞の増殖を阻害する抗癌剤が候補として考えられる。しかしその一方で抗癌剤は正常血管の機能にも悪影響を及ぼすのかもしれない。今回は血管標本をアセチルコリンに対する弛緩反応を観察することにより、抗癌剤の血管内皮に与える影響を検討した。使用した薬剤はファルモルビシン、マイトマイシン、5-FUの3剤で、ファルモルビシンのみ血管内皮機能を低下させていた。
人類社会進化論の再構築-霊長類と人間社会の構造論的架橋

20世紀の後半において大きく発展した霊長類社会学の知見と,生態人類学/文化人類学の研究成果を集結し,ヒト以前の社会から人類社会への進化の筋道について,構造論的な視点から研究を進め,社会進化のあり得べき姿の抽出と人間性の本質の把握を目指した。2年間で合計8回の共同研究を開催し,3つの課題,(1)資源および互酬システムの進化の究明,(2)コミュニケーションおよび相互行為システムの進化の究明,(3)共同性と規則・制度の進化の究明について学際的な議論を行い,停滞していた社会進化論の新展開を行った。本研究は,霊長類社会と人類社会の基盤を問い直し,その上で両者の社会進化論的接続関係を明らかにするため,3つの課題([1]「資源および互酬システムの進化の究明」,[2]「コミュニケーションおよび相互行為システムの進化の究明」,[3]「共同性と規則・制度の進化の究明」)を設定し,霊長類学と生態人類学,文化人類学の綿密な共同作業を展開し,霊長類から人への社会進化の総合的な展望を開くものである。平成19年度には合計4回の共同研究会を開催した。それぞれの会におけるテーマならびに主たる話題提供者とそのタイトルは以下の通りである。第1回(2007年6月9日):寺嶋・早木「キーノートスピーチとオリエンテーション」,第2回(2007年7月2829日):(課題1)黒田「自然制度という矛盾の中へ」,寺嶋「社会進化の微分と積分」,小松「人間の食の過剰性」,内堀「社会集団はいかなる意味で進化するか」,第3回(2008年2月23日):(課題2)早木「チンパンジーのコミュニケーション」,中村「接触という相互行為」,木村「人類の音声的相互行為」,山極「暴力の起源をめぐる問題系」,第4回(2008年3月1718日):(課題3)北村「チンパンジーの食物分配」,河合「牧畜民における集団と集団性」,川村「サルと伊谷とエヴァンゲリオン」。これらの話題提供を受けてさまざまな角度からディスカッションを重ねた。19年度はまず,すべての参加者が上記の3つの課題すべてに関して,自己の専門研究分野におけるフィールドワークのデータを定位し,議論の輪郭と深度を探求した。その結果をもとに各自,基本的部分の整理と分析をおこない,20年度における発展と統合をめざす。前年度に引き続き,霊長類社会と人類社会の基盤を問い直し,両者の接続関係を明らかにすることをめざし合計4回の共同研究会を開催した。連携研究者10名とともに以下の発表と討論を行なった。第1回(2008.6.14-15)「資源および互酬システムの進化の究明」(1)寺嶋秀明「平等性の進化とサルからヒトへの社会進化」(2)小松かおり「雑食性と多様性をめぐって」(3)黒田末寿「サルの行動の意図性を読む抑制/社会的抑制/自己抑制」(4)内堀基光「「ヒトに見られる互酬性と交換」を進化の観点から考える」第2回(2008.10.25-26)「コミュニケーションと相互行為システムの進化の究明」(1)中村美知夫「チンパンジーのメスの社会性」(2)木村大治「似たようなものたちが向かい合う」(3)川村清志「芸する身体-大蔵谷獅子舞のフィールドワークから」第3回(2008.11.29-30)「共同性と規則・制度の進化の究明」(1)河合香吏「共同性と規則・制度の進化の究明」(2)北村光二「「表象」とはなにか」(3)寺嶋秀明「霊長類から人への社会進化と「性」の問題,および相称的行動について」第4回(2009.2.28-3.1)「総まとめ」(1)山極寿一「ゴリラの単雄群と複雄群に見られる対等性と社会の可塑性」(2)鈴木滋「不平等原則再考-マカク族のサルの社会構造の安定性」(3)寺嶋秀明「まとめに代えて-「同じ」から「公平」へ,そして「同じ」へ」以上の4回延13人の発表と討論によって,当初の課題「霊長類学と人類学(生態人類学,文化人類学)の綿密な共同作業を展開し,社会進化の総合的な展望を開く」について,その端緒を開くことができたと考える。霊長類と人との間には深い溝が存在するが,それぞれ別個の問題としては人の社会進化の解明はできない。本研究ではさまざまな角度から霊長類と人を等しく視野に入れた研究の可能性を追求し,成果をあげた。
腸内細菌由来抗腫瘍活性物質の同定とその認識機構および細胞シグナル活性化機構の解明

腸内細菌の培養上清の中で最も強い癌細胞の増殖抑制効果を発揮したL.casei ATCC334の培養上清を繰り返し分離し、抗腫瘍活性物質フェリクロームを同定した。フェリクロームの抗腫瘍効果は5-FUやシスプラチンの効果を上回り、これらと併用することで相加効果が認められた。フェリクロームは小胞体ストレス経路を活性化させ抗腫瘍効果を発揮した。フェリクロームの立体構造に基づいた分子シミュレーションによりフェリクローム認識分子群を見出した。癌モデルマウスにフェリクロームを投与すると腫瘍増殖の抑制効果が発揮され、薬効が認められた10倍量を連日投与しても死亡個体はなく、血液検査値にも変化を及ぼさなかった。プロバイオティクスなどの腸内細菌を摂取することで腸内細菌叢の正常化や抗腫瘍効果など有益な作用がもたらされることが知られている。しかしながら、これら腸内細菌の抗腫瘍活性は、培養条件の差によって生じる作用の不安定性や宿主腸内細菌叢などの腸内環境の個体差などの影響を受けるため、臨床的に抗腫瘍効果が証明された報告はない。そこで本研究では、腸内細菌の抗腫瘍活性を仲介する菌由来物質を用いた作用メカニズム解析を行うことにより、安定した抗腫瘍効果が発揮でき、かつ安全性の高い抗腫瘍薬の開発へつなげるための基礎的検討を行った。乳酸菌由抗腫瘍活性物質としてフェリクロームを同定した。フェリクロームはJNKシグナルを介した小胞体ストレス経路を介して抗腫瘍活性を発揮することを明らかにし、大腸癌細胞、膵癌細胞、胃癌細胞、食道癌細胞においても抗腫瘍効果を発揮した。一方で、正常細胞に対しては増殖抑制効果を示さないことを明らかにした。フェリクロームは鉄とキレートする分子であり、この鉄結合部位の構造が抗腫瘍活性を発揮するために必須であること、細胞内鉄の減少率と抗腫瘍効果には相関関係がないこと、および哺乳動物におけるフェリクローム認識候補分子を網羅的立体構造解析により明らかにした。哺乳動物における抗腫瘍活性の作用を仲介する分子が明らかになれば、新たな癌治療の分子標的の発見につながる可能性や癌個別化医療への応用が期待される。また、安定的かつ高純度のフェリクロームを十分量確保することで発癌モデル動物を用いた前臨床試験を効率的に推進することが可能である。そこでフェリクロームの抗腫瘍作用の仲介分子の同定とフェリクロームの合成経路の構築、さらに既存抗癌剤併用時の抗癌作用の評価を進めている。乳酸菌株L.casei ATCC334から抗腫瘍活性物質フェリクロームを同定することに成功し、その作用メカニズムとして小胞体ストレス経路を介したアポトーシスが関与していることを明らかにした(Konishi H, Nat. Commun, 2016)。フェリクロームの抗腫瘍作用はマウス癌細胞移植モデル及び化学発癌モデルマウスにおいても確認できた。特筆すべきことに大腸癌細胞に対しては5-FUやシスプラチンなどの既存抗癌剤よりも強力な作用を発揮すること、およびこれらの併用時には相加効果を発揮することを見出した。また、フェリクロームは大腸癌細胞、膵癌細胞、胃癌細胞、食道癌細胞においても抗腫瘍効果を発揮すること、抗腫瘍活性を発揮するために必要なフェリクローム中の構造および哺乳動物におけるフェリクローム認識候補分子を明らかにした(Ijiri M, Konishi H, Tumor Biol, In Press)。乳酸菌やビフィズス菌などのプロバイオティクスは摂取することで、腸内環境の改善作用や抗アレルギー作用、抗腫瘍作用など宿主に対して有益な作用を発揮することが知られている。しかしながら、食生活や喫煙の有無、服薬状況などによって生じる腸内細菌叢の個人差や生活環境の多様性などの影響により、安定した治療効果を得ることは困難である。実際に、プロバイオティクス生菌体の投与による抗癌作用を証明した臨床研究はない。そこで、プロバイオティクスから特定の生理活性物質を単離し、必要量を投与することで安全性及び有効性が高い治療薬の開発につながると考え、乳酸菌から抗腫瘍活性物質フェリクロームを同定し(Konishi H, Nat Commun, 2016)、JNK-DDIT3経路を介して癌細胞にアポトーシスを誘導していることを明らかにした。このフェリクロームの抗腫瘍効果はin vitro試験において既存抗癌剤である5-FUやシスプラチンの効果を上回り、これらと併用することで相加効果が認められた。フェリクロームの有機化学合成経路の構築に成功し、この有機合成経路をベースに15種類のフェリクローム異性体を取得した。これらの誘導体のうち、9種類はフェリクロームと同等以上の抗腫瘍効果を発揮したが、6種類は抗腫瘍活性が減弱した。これらの研究成果からフェリクロームが抗腫瘍活性を発揮するために必須の環状構造および枝構造を明らかにした。また、フェリクロームを癌細胞移植モデルで薬効が認められた10倍量を連日マウス腹腔内および尾静脈経路より投与しても死亡個体は認められず、血液検査値(肝機能障害および血清鉄量)にも変化を及ぼさなかった。本研究成果により、乳酸菌由来フェリクロームは効果および安全性に極めて優れた新規抗癌剤シーズとして有望であることが明らかとなった。

癌モデルマウスにフェリクロームを投与すると腫瘍増殖の抑制効果が発揮され、薬効が認められた10倍量を連日投与しても死亡個体はなく、血液検査値にも変化を及ぼさなかった。平成29年度は1同定した抗腫瘍活性物質フェリクロームの作用メカニズム解析、2フェリクロームの量産化に向けた基礎的検討、3動物モデルでのフェリクロームの安全性と有効性の評価、4プロバイオティクスが産生するフェリクローム以外の抗腫瘍活性物質の同定と作用メカニズム解析、を行う。1フェリクロームの作用メカニズムの解析:フェリクロームの化学合成経路を応用して構造中に抗体タグを標識する。タグ標識フェリクロームを細胞に処置し、免疫染色法によりフェリクロームの細胞内外の移行を評価する。また、タグ標識フェリクロームを細胞に処置して免疫沈降-質量分析解析を行い、フェリクロームと結合する分子を明らかにする。フェリクローム結合分子の発現抑制細胞を構築し、フェリクロームの抗腫瘍効果が打ち消されることを確認する。2フェリクロームの量産化に向けた基礎的検討:フェリクロームの既知の化学合成経路を改良することにより総収率を向上させる(予備検討では既知法に比較して改良法では総収率を約4倍にまで向上することに成功した)。3動物モデルでのフェリクロームの有効性と安全性の評価:フェリクロームを多種類の癌モデルマウスに投与し、抗腫瘍効果の評価を行う。フェリクロームを抗腫瘍効果が確認された投与量の10100倍量をマウスに投与し、死亡率や血液検査値の異常を評価する。4プロバイオティクスが産生する抗腫瘍活性物質の同定:これまでに種々の乳酸菌やビフィズス菌の培養上清が癌細胞の増殖抑制効果を発揮することを見出した。より多くの種類のプロバイオティクスの培養上清を回収し強い抗腫瘍効果を発揮する培養上清を選別する。抗腫瘍活性を指標に選別した培養上清を分離・精製し、質量分析解析にて抗腫瘍活性物質を同定する。同定した活性物質を細胞に処置し遺伝子の網羅的発現量解析を行い、抗腫瘍活性物質の作用メカニズムを検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。生物学29年度が最終年度であるため、記入しない。
競泳練習機トレーニングによる実泳時の疲労緩衝効果に関する筋電図的検証

競泳時の泳速を増大させる要因として,ストローク長と頻度を両方高めることが重要であるが,トップスイマーはストローク頻度を抑えることでレース中の疲労を緩衝しようとする傾向がみられる.研究代表者は,ストローク長を伸ばすことで頻度を抑えられるよう,実泳時に近似した上肢,上肢帯および体幹筋群の筋作用機序を地上で再現し,その状況下で同筋群を一定あるいは漸増負荷で鍛えるため,空気ファン負荷を利用した競泳練習機を独自に開発した.本研究では競泳練習機稼働中および実泳中の筋電図データを中心に用い,水泳競技選手に2年間の練習機トレーニングを課すことで泳速の増大,ならびに疲労緩衝への効果を検証したものである。競泳時の泳速を増大させる要因として,ストローク長と頻度を両方高めることが重要であるが,トップスイマーはストローク頻度を抑えることでレース中の疲労を緩衝しようとする傾向がみられる.研究代表者は,ストローク長を伸ばすことで頻度を抑えられるよう,実泳時に近似した上肢,上肢帯および体幹筋群の筋作用機序を地上で再現し,その状況下で同筋群を一定あるいは漸増負荷で鍛えるため,空気ファン負荷を利用した競泳練習機を独自に開発した.本研究では競泳練習機稼働中および実泳中の筋電図データを中心に選手個別の局所筋疲労の実態を精査するとともに,水泳競技選手に2年間の練習機トレーニングを課すことでストローク長および泳速の増大,ならびに疲労緩衝への効果を検証しようとするものである.平成25年度は,競泳練習機と実泳時の筋活動の相似点と相違点を筋電図的に検証するとともに,4ヶ月の短期間の競泳練習機トレーニングでのトレーニング効果を精査した.競泳練習機,牽引速度の増大に応じ牽引力も増加するため,フリーウエイトなどの初動負荷的なトレーニングに比べ負荷特性は水中同様となる.被験筋を広背筋・大胸筋・脊柱起立筋(L4)・腹直筋・外腹斜筋の5筋とし表面誘導法によりEMGを記録し,実泳と同ピッチの競泳練習機稼働時の筋作用機序を比較した.各筋の活動開始と修了時間に有意差はなかったが,腹直筋のEMG平均振幅が競泳練習機で有意に大きい結果となった.また、競泳練習機を用いたトレーニングは大学女子バタフライ選手群に2分間を2セットで週3回継続させた.その結果,実際のレースでの記録は4ヶ月で短縮し,ストローク長の増加と総ストローク数の低下を有意に引き起こす結果となり,この競泳練習機が専門筋力のトレーニングツールとなりうることが示唆された.以上に関して日本体力医学会において2題の発表を行った.競泳時の泳速を増大させる要因として,ストローク長と頻度を両方高めることが重要であるが,トップスイマーはストローク頻度を抑えることでレース中の疲労を緩衝しようとする傾向がみられる.研究代表者は,ストローク長を伸ばすことで頻度を抑えられるよう,実泳時に近似した上肢,上肢帯および体幹筋群の筋作用機序を地上で再現し,その状況下で同筋群を一定あるいは漸増負荷で鍛えるため,空気ファン負荷を利用した競泳練習機を独自に開発した.本研究では競泳練習機稼働中および実泳中の筋電図データを中心に選手個別の局所筋疲労の実態を精査するとともに,水泳競技選手に練習機トレーニングを課すことでストローク長および泳速の増大,ならびに疲労緩衝への効果を検証しようとするものである.今年度はトップスイマーの競泳練習機における負荷を設定するために,トップスイマーの実泳中の筋電図を測定する実験を進めるとともに,ミドルレベル選手には競泳練習機トレーニングあるいは体幹筋を鍛えるコアトレーニングを継続させた。これらに関する学会における研究発表を2題実施した。競泳時の泳速を増大させる要因として,ストローク長と頻度を両方高めることが重要であるが,トップスイマーはストローク頻度を抑えることでレース中の疲労を緩衝しようとする傾向がみられる.研究代表者は,ストローク長を伸ばすことで頻度を抑えられるよう,実泳時に近似した上肢,上肢帯および体幹筋群の筋作用機序を地上で再現し,その状況下で同筋群を一定負荷で鍛えるため,空気ファン負荷を利用した競泳練習機(Swim Trainer)を独自に開発した.本研究では競泳練習機稼働中および実泳中の筋電図データを中心に選手個別の局所筋疲労の実態を精査するとともに,水泳競技選手に長期間の練習機トレーニングを課すことでストローク長および泳速の増大,ならびに疲労緩衝への効果を検証したものである.Swim Trainerのトレーニング効果の検証は,実泳での実験,Swim Trainerでの実験およびカーブテストをトレーニング前後で実施し比較,精査した.実泳での実験は50mバタフライの全力泳とし,測定項目は上肢および上筋帯群2筋・体幹筋群3筋の計5筋の筋電図,前進方向の加速度,防水ビデオカメラを使用し実施した.Swim Trainer実験時において,トレーニング後に広背筋,大胸筋,腹直筋および脊柱起立筋の4筋において,筋放電量が低下する傾向がみられ,カーブテストでのATの出現時期に遅れがみられた。これらからトレーニング期間終了後に,実泳に近い動きの中で神経・筋機能および耐乳酸能力改善が行われたことが推測された.一方,トレーニング後,競泳レースのタイムは有意に短縮した.レース中のストロークインデックスにおいて,ストローク頻度には変化がみられなかったが,ストローク長はトレーニング後に有意に増大し,総ストローク数も有意に低下した.競泳中の疲労緩衝についての様相が,実際のレースの記録短縮につながる結果となった.競泳時の泳速を増大させる要因として,ストローク長と頻度を両方高めることが重要であるが,トップスイマーはストローク頻度を抑えることでレース中の疲労を緩衝しようとする傾向がみられる.

研究代表者は,ストローク長を伸ばすことで頻度を抑えられるよう,実泳時に近似した上肢,上肢帯および体幹筋群の筋作用機序を地上で再現し,その状況下で同筋群を一定あるいは漸増負荷で鍛えるため,空気ファン負荷を利用した競泳練習機を独自に開発した.本研究では競泳練習機稼働中および実泳中の筋電図データを中心に用い,水泳競技選手に2年間の練習機トレーニングを課すことで泳速の増大,ならびに疲労緩衝への効果を検証したものである。日本のトップスイマーの実泳中の筋電図をより多く検証すべき課題が浮き上がっている。しかしながら、日本の水泳界は大学等の学校法人の所属にもかかわらず、スイミングクラブのコーチの意向が強く、科学的な研究に被験者として選手を派遣することを拒むケースが多い。まずは被験者数を獲得していくことが課題となっている。トレーニング科学競泳中の疲労は,筋機能における筋疲労や持久的疲労の徴候と,それを検知する感覚機能が統合され,再び神経系システムに伝達される統合システム,すなわち運動時における神経系システム全体から検討されるべきである.しかし,そのような観点から実泳中の疲労緩衝に着目した報告はみられない.疲労を遅延させる方策を構築することは,競泳パフォーマンスを向上させる上で重要であるが,今後は筋放電量や周波数の変化を精査しその策について検討していくつもりである。競泳練習機の作成にあたって前倒し支払請求を許可いただき,トップアスリートにも耐えうる強度の強化アルミのマシンに急ぎ設計変更,製作を迅速に実施することができたため実験が順調に進展した.今回製作の地上でのロープ牽引による競泳練習機では生体情報を採取しやすく,体幹部を全く制約せず,あえて伸身の姿勢保持を困難にする不安定な状況に暴露するよう工夫してあるため,水中同様の体幹筋群の動員を促し,バックストロークを含むすべての泳法による牽引を可能としている.この練習機では空気ファン負荷を採用し,キャッチ-プル-プッシュまで常時負荷がかかり,ロープ牽引速度の増加に伴い負荷が増大するという,水中運動に近い負荷方式を採用している.しかもリカバリーにおいて戻り負荷をかけるため,主動筋の弛緩を可能とし速い抜き動作も体感できるよう工夫して製作している.この練習機開発が予想以上に早期に完了したため,予定より早くトレーニング効果の検証に着手できていることが今回の達成度の結果となっている.消耗品等が予定より安価であったため,未使用額が生じたため.今後,本研究では競泳中の局所筋疲労の遅延策を検討するために,以下の2課題からアプローチする.Vcriは泳距離と持続泳時間との回帰曲線の傾きから求められ,乳酸蓄積によって疲労困憊に至ることなく長時間泳ぎ続けることのできる泳速に相当する.筋電図による電気生理学的な転換点とVcriを一致させることで,局所筋疲労の発生を明確化させることができると考える.そして,本研究手法の中心である,筋電図による局所筋疲労の検出方法の妥当性を検討するために重要な課題となる.(2)競泳練習機で実泳中の筋疲労を再現した場合,どのような疲労遅延機能が作用するのか?
食品因子によるメタボリック症候群の発症制御に果たす体内時計の役割

本研究は、体内時計の破綻によるメタボリック症候群発症の分子機構を明確にすることを目的として、メタボリック症候群モデル動物を用い、種々の条件下で検討を行った。その結果、メタボリック症候群モデル動物において、正常対象動物における発現リズムと相違を示す時計遺伝子や、日照サイクルの変化等により両者において異なる振動を示す遺伝子がみられた。これらの遺伝子がメタボリック症候群の進展を制御している可能性が示唆された。本研究は、体内時計の破綻によるメタボリック症候群発症の分子機構を明確にすることを目的として、メタボリック症候群モデル動物を用い、1)メタボリック症候群の進展に伴って時計遺伝子がどのように変化するか、2)日照サイクルを変化させる、あるいは日照サイクルを無くすと時計遺伝子と栄養代謝遺伝子がどのように変化するか、について検討を行った。まず、メタボリック症候群の進展に伴う時計遺伝子の発現変化について検討するため、メタボリック症候群が発症する以前の実験動物を若週齢より飼育し、5週、10週、15週、20週の週齢ごとに検討を行った。メタボリック症候群モデル動物の血清の脂質レベルは加齢に伴って上昇する傾向がみられ、正常対照動物に対し有意に高値を示したが、明確な概日リズムはみられなかった。視交叉上核にはCIK、Bmal1、Per、Cry等の時計遺伝子が存在するが、これらの遺伝子の発現量を検討したところ、時計遺伝子CIKの発現量は正常対照動物で暗期に発現が高くなるリズムがあったが、メタボリック症候群モデル動物では振動が見られず、ほぼ一定のリズムを示すなど、メタボリック症候群と正常対照動物との間に相違がみられた。次に日照サイクルの変動に伴うメタボリック症候群の時計遺伝子の発現変動について解析するため、実験動物の日照サイクルを異なる条件下で飼育して検討を行った。日照サイクルを変化させることにより発現に変動を示す遺伝子がみられ、またメタボリック症候群モデル動物と正常対照動物で異なる振動を示す遺伝子もみられた。本研究は、体内時計の破綻によるメタボリック症候群発症の分子機構を明確にすることを目的として、メタボリック症候群モデル動物を用い、1)メタボリック症候群の進展に伴って時計遺伝子がどのように変化するか、2)日照サイクルを変化させる、あるいは日照サイクルを無くすと時計遺伝子と栄養代謝遺伝子がどのように変化するか、3)日照サイクルを無くした条件下で、摂食パターンを変化させると時計遺伝子と栄養代謝遺伝子がどのように変化するか、について検討を行った。まず、メタボリック症候群の進展に伴う時計遺伝子の発現変化について検討したところ、メタボリック症候群モデル動物の血清の脂質レベルは加齢に伴って上昇する傾向がみられ、正常対照動物に対し有意に高値を示したが、明確な概日リズムはみられなかった。視交叉上核のC1K、Bmall、Per、Cry等の時計遺伝子の発現量を検討したところ、時計遺伝子C1kの発現量は正常対照動物で暗期に発現が高くなるリズムがあったが、メタボリック症候群モデル動物では振動が見られず、ほぼ一定のリズムを示すなど、メタボリック症候群と正常対照動物との間に相違がみられた。また、実験動物の日照サイクルを異なる条件下で飼育したところ、日照サイクルを変化により発現に変動を示す遺伝子がみられ、またメタボリック症候群モデル動物と正常対照動物で異なる振動を示す遺伝子もみられた。さらに、摂食パターン暗期のみ、あるいは明期のみと変化させて飼育したところ、摂食パターンの変化により変動をする遺伝子が見られた。まず、メタボリック症候群の進展に伴う変化について検討した結果、加齢に伴いメタボリック症候群モデル動物の血清の脂質レベルが上昇する傾向がみられ、正常対照動物に対し有意に高値を示したが、明確な概日リズムはみられなかった。視交叉上核の時計遺伝子(ClK、Bmal1、Per、Cry等)の発現量を検討した結果、時計遺伝子ClKの発現量は正常対照動物で暗期に発現が高くなるリズムがあったが、メタボリック症候群モデル動物では振動が見られず、ほぼ一定のリズムを示すなど、メタボリック症候群と正常対照動物との間に相違がみられた。また、日照サイクルの変化や摂食パターンの変化による変動を示す遺伝子も見られた。これら様々な条件下で得られた解析結果をデータシートにまとめ、それぞれの条件下で特徴的な変動を示す遺伝子、及びいくつかの条件下で共通した変動を示した遺伝子を整理した。その中で、メタボリック症候群の進展において関連が深いと考えられる時計遺伝子、栄養代謝関連遺伝子を拾い上げ、タンパク質の発現レベルの解析を行った。
中学校におけるCAN-DOリストの波及効果に関する実証的研究

1.研究目的:本研究では、授業改善の手段として「CAN-DOリスト」を取り入れることで、生徒のスピーキング力や教師の組織的な指導力の向上にどのような効果が見られるのかを検証することを目的とした。2.研究方法:研究を実施するにあたり「拠点校・協力校制度」を活用し、拠点校及び協力校2校の中学3年生247名を対象とした。共通の実践内容として、スピーキングの前に原稿を書かず、メモから英文を口頭で構成するという手法を取り入れ8ヶ月間授業を実践した。拠点校においては「CAN-DOリスト」を到達目標として生徒に意識させ指導を行った実験群と「CAN-DOリスト」を評価の手段にのみ活用した統制群に分け授業を行った。これら試みを量的に検証する手段として、4技能で構成される外部テストを活用した。3.研究成果:ライティングにおいて生徒が書いた「文の数」、スピーキングテストにおける「アティチュード」の得点、そして「英語の問いに対する応答」の正答率において、実験群の方が統計的に有意に高い傾向が見られた。次に、共通の指導に対して、拠点校と協力校の生徒間で意識の差が生じるのかを検証するために質問紙を実施しクロス集計を行った。その結果、3校の生徒間でリッカート尺度の積極的肯定的回答に有意差は認められず、3校とも積極的肯定の割合が高いことが認められた。このことから、導入した指導方法は、拠点校・協力校とも同じ程度の影響をもって取り入れられたことが明らかになった。本研究から「CAN-DOリスト」は4技能以外の情意面にも影響を与え、教室における積極的な行動様式を生み出す可能性を示すことができたことは大いに意義があったと言える。また、拠点校が協力校への波及効果の程度や、受け入れ側の教員はどのような意識をもっているかを明らかにできたことで、今後の事業を継続していく上でも有用な情報となると考えている。
慢性腎臓病におけるアンドロゲン受容体シグナルの重要性

我々は、マウスを用いてアンドロゲン受容体(AR)シグナルの腎疾患への関与を解析した。まず、免疫染色でARがマウスの腎皮質の近位尿細管細胞に発現していることを確認した。次に、片腎摘後の野生株(WT)マウスへのテストステロンの投与が、アルブミン尿と血圧上昇を誘発することが示された。一方、ARノックアウトマウス(ARKO)を用いた片側尿細管結紮モデルでは、線維化マーカーのα-SMA)のmRNAの発現がWTに比べ亢進し、ARKOを用いた片腎摘+虚血再灌流モデルでは、24時間後の血清尿素窒素がWTに比べ昇した。以上よりARシグナルは過剰状態でも欠乏状態でも腎疾患増悪に寄与することが示唆された。これまでの疫学研究から、アンドロゲンシグナルが慢性腎臓病や糸球体腎炎の発症や進行に寄与している可能性が考えられている。一方で、アンドロゲンシグナルが急性腎障害に対して腎保護的に作用する可能性も示唆されている。我々は、アンドロゲン受容体が、マウス腎において、近位尿細管に特異的に発現していることを免疫染色で確認した。次に、腎障害における、アンドロゲンシグナルの役割を調べるため、アンドロゲン受容体ノックアウトマウス(AR-KO)を用いた解析を行った。まず、定常状態において、AR-KOマウスは、野生株マウス(WT)に比べて、体重および腎重量が有意に少なかったが、血清尿素窒素、血清クレアチニン、尿中アルブミン値はWTマウスと差がなかった。次に、慢性腎臓病のモデルとして、尿細管障害と間質線維化を呈する片側尿管結紮モデル(UUO)を作成した。尿管結紮14日後に腎を摘出し、WTマウス腎と比較した。この際、線維化マーカーとしてα-smooth muscle actin (αSMA)を用いた。AR-KOマウスのUUO腎では、WTマウスのUUO腎に比べ、αSMAのmRNAの発現が有意に高いことが分かった。しかし、ウエスタンブロット法での解析では、両マウス間でαSMAの蛋白レベルでの発現に有意差を見出すことができなかった。続いて、急性腎障害モデルとして片側腎摘出+片側腎虚血再灌流(Nx+IR)を作成した。AR-KOマウスでは、虚血再灌流後、24時間における血清尿素窒素と血清クレアチニン値が、WTマウスに比べ、有意に上昇していた。72時間後にはその差が消失していた。以上より、アンドロゲンシグナルは、慢性腎臓病、および、虚血による急性腎障害に対して腎保護的に作用することが示唆された。これまでの研究から、アンドロゲンシグナルが、慢性腎臓病や慢性糸球体腎炎の進行に関与している可能性が考えられている。我々は、マウス腎においてアンドロゲン受容体が近位尿細管に限局して発現していることを免疫染色にて確認した。続いて、腎障害におけるアンドロゲンシグナルの役割を調べるために、アンドロゲン受容体ノックアウトマウス(ARKO)を用いた解析を行った。定常状態で、体重と腎重量はと野生株マウス(WT)に比べてAR-KOマウスで有意に少なかったが、血清の尿素窒素(BUN)とクレアチニン(Cr)、尿中アルブミンは両者で差がなかった。次に、ARKOとWTに慢性腎臓病や腎線維化モデルである片側尿管結紮(UUO)モデルを作成し、腎線維化の程度を比較した。ARKOでは、線維化マーカーであるαSMAとtypeIコラーゲンのmRNAレベルの発現がWTに比べて有意に上昇していたが、αSMAの蛋白レベルでの発現に有意差を認めなかった。続いて、ARKOとWTを用いて急性腎障害のモデルである片側腎摘出+片側腎虚血再灌流モデル(Nx+IR)を作成し、血清のBUNとCrの濃度を経時的に測定し比較した。ARKOではWTに比べ、モデル作成後24時間後の血清BUNとCrの濃度が有意に高かったが、72時間後、7日後、14日後では有意差がなかった。更に、急性腎障害の別のモデルとして、ARKOとWTにシスプラチン腎症モデルを作成し、72時間後に血清BUNとCr濃度を比較した。その結果、ARKOとWTでBUNとCr濃度に有意差を認めなかった。更に、ARKOとWTの尿希釈能を比較するために、水負荷テストを行い、2時間後に尿を採取して尿浸透圧を比較した。その結果、ARKOとWTで水負荷後の尿浸透圧に有意差を認めなかった。以上より、アンドロゲンシグナルは腎線維化と虚血再灌流後の急性腎障害に対し保護的に作用している可能性が示唆されたが、シスプラチンによる急性腎障害や水負荷時の尿希釈機能への関与は否定的だった。

次に、ARKOとWTに慢性腎臓病や腎線維化モデルである片側尿管結紮(UUO)モデルを作成し、腎線維化の程度を比較した。ARKOでは、線維化マーカーであるαSMAとtypeIコラーゲンのmRNAレベルの発現がWTに比べて有意に上昇していた。しかしαSMAの蛋白レベルでの発現に有意差を見出すことはできなかった。続いて、ARKOとWTを用いて急性腎障害のモデルである片側腎摘出+片側腎虚血再灌流モデル(Nx+IR)を作成し、血清のBUNとCrの濃度を経時的に測定し比較した。ARKOではWTに比べ、モデル作成後24時間後の血清BUNの濃度が有意に高かったが、72時間後、7日後、14日後では有意差がなかった。以上より、アンドロゲンシグナルの欠乏は腎線維化と片腎摘出+虚血再灌流後の急性腎障害を増悪させることが示唆された。我々は、マウスを用いてアンドロゲン受容体(AR)シグナルの腎疾患への関与を解析した。まず、免疫染色でARがマウスの腎皮質の近位尿細管細胞に発現していることを確認した。次に、片腎摘後の野生株(WT)マウスへのテストステロンの投与が、アルブミン尿と血圧上昇を誘発することが示された。一方、ARノックアウトマウス(ARKO)を用いた片側尿細管結紮モデルでは、線維化マーカーのα-SMA)のmRNAの発現がWTに比べ亢進し、ARKOを用いた片腎摘+虚血再灌流モデルでは、24時間後の血清尿素窒素がWTに比べ昇した。以上よりARシグナルは過剰状態でも欠乏状態でも腎疾患増悪に寄与することが示唆された。ARKOはWTと比較し、線維化モデルのUUOで線維化腎線維化マーカーであるαSMAmRNAとtypeIコラーゲンmRNAの発現上昇を認めたが、αSMAの蛋白レベルでの発現に差を見出すことが出来なかった。また、ARKOはWTと比較して,急性腎障害モデルの一つとして作成したNx+IRモデルで、24時間後に血清BUNとCrが有意に低下していたが、その差は72時間後以降には消失した。また、別の急性腎障害モデルのシスプラチン腎症では、ARKOとWTで血清BUNとCrに有意な差が見出せなかった。これらの結果より、アンドロゲンシグナルが腎線維化や急性腎障害に保護的に作用していることを十分に証明出来ていないと考えられる。更に、水負荷試験でもARKOとWTで尿浸透圧に有意な差を見出すことが出来なかったため、アンドロゲンシグナルの尿希釈機能における役割を証明できなかった。以上より、総合的に実験の進展はやや遅れていると判断される。腎臓病学ARKOとWTの比較について、各種腎障害モデルの精度を高め、個体数を増やす必要があると考えられる。また、ARKOとWTを比較するだけでなく、WTを用いて各種腎障害モデルを作成し、アンドロゲンの外部からの投与の有無で腎障害の程度を比較することも行う必要があると考えている。UUOモデルマウスを用いた実験で、AR-KOマウスはWTマウスに比べ、線維化マーカーであるαSMAがmRNAレベルで有意に上昇していたが、蛋白レベルでは差がなく、AR-KOマウスとWTマウスの腎線維化の程度について、明確な差を見いだせていない。また、Nx+IRモデルを作成する実験においても、AR-KOにおいて作成24時間後の血清尿素窒素とクレアチニンがWTに比べて有意な上昇を認めたものの、その機序の解析が行えておらず、腎に発現しているアンドロゲン受容体からのシグナルが腎保護的に作用していることを証明できていない。
カペリ型微分作用素の積分幾何学的研究と調和解析への応用

1998年度は主に、アファイングラスマン多様体上のカペリ型微分作用素とラドン変換との関係について研究した。得られた結果は次の通りである。(2) p<qかつs≦rを仮定する。すると、ラドン変換R^P_qに対する反転公式が存在する事が判るが、更に、この反転公式を上記のPfaffianと呼ばれる微分作用素を用いて具体的に構成する事に成功した。(Helgasoの結果の一般化)これらは、アメリカ合衆国Tufts大学のGonzalez氏との共同研究によるものである。又、更に、関連するコンパクト対称空間上のラドン変換と、不変微分作用素との関係について調べ、モロッコ共和国で1998年7月に開かれた研究集会「Harmonic Analysis and Integral Geometry」に於いて発表した。この結果は、1960年末から1980年初頭に至るゲルファントのグループによる研究を完全に一般化したものとなっている。最後に、この結果は、アメリカ合衆国、タフツ大学のフルトン・ゴンザレス氏との共同研究に基づくものであることを注意しておく。
親脂化膜を用いた増殖型ハイブリッド人工肝臓開発に関する研究

脂溶性毒素は肝不全の発症に重要な役割を持っており、その選択的除去装置を検討した。疎水性のポリプロピレン、ポリエチレン中空糸膜をパラフィンオイルで加工し、親脂化膜を作成した。この親脂化膜は脂溶性物質のみを透過し、水溶性物質は透過せず、脂溶性毒素のフェノール、DMSの選択的除去に有用であった。これらの脂溶性毒素を代謝除去するために、肝ミクロソームおよび被包遊離肝細胞を用いた。肝ミクロソームについてはDMSを効率的に酸化して水溶性のDMSOに変換する事で解毒除去を達成した。被包肝細胞についてはフェノールのグルクロン酸抱合能を検討したが、これも親脂化膜を介して効率的な除去が認められた。動物を用いた実験では、フェノールによって脳症を誘発した家兎に親脂化膜を用いた体外循環装置を接続して、動物からの脂溶性毒素フェノールの抽出に成功した。また外科的肝不全モデルとして、門脈下大静脈吻合(PCS)に70%肝切除を行なったラットにさらにフェノールを投与したものに対し、被包肝細胞を腹腔内で機能させたところ、動物の血中フェノール濃度が被包肝細胞を与えた群でやや低下する事が認められ、脂溶性毒素による術後肝不全の治療として被包肝細胞の腹腔内投与の効果が示された。脂溶性毒素に対する解毒代謝機能を向上させるために、肝ミクロソームに対しては動物のフェノバール処利を、遊離肝細胞についてはPCS処理を事前に行ないそれぞれ調整した。DMSの解毒代謝能はフェノバール処理により約5割増加し、PCSによってNADPH-Cyt.C Reductase活性は約3割増加した。しかし、肝細胞増殖因子としてEGFを加えた被包肝細胞は、その増殖能、機能ともに添加効果が、認められなかった。ミクロソームについては冷凍保存が可能で、必要に応じて持続的に追加して代謝のリアクター機能の劣化を防ぐ事が可能であった。旭メデイカルより入手した疎水性のポリエチレン中空糸膜モジュ-ルとドイツのフレゼニウス社のポリプロピレン中空糸膜モジュ-ルの二種類の膜をパラフィンで加工し、脂溶性物質のみを透過するモジュ-ルを作成。脂溶性毒素としてフェノ-ルを用いて、夫々の膜モジュ-ルについて透過能を検討した。フェノ-ルの透過能に関しては両者の膜の性能に差異はなく、良好な透過能を示した。さらにポリエチレン膜モジュ-ルを組み込んだ体外循環装置を作成し、家兎を実験動物としてフェノ-ルを動物に与えて肝不全とした後、動物から肝不全誘発物質となったフェ-ノ-ルを除去することに成功した。ついでラット肝をコラ-ゲナ-ゼ潅流して得られた遊離肝細胞をアルギン酸カルシウムで被包化し、ガラクトサミンによる急性肝不全動物モデルにこの被包化遊離肝細胞を腹腔内投与、その肝機能補助効果を検討した。この実験モデルではラットは通常48時間以内に死亡するが、被包肝細胞を投与した群では全例生存し、遊離肝細胞のガラクトサミン肝障害に対する保護機能が認められた。次に家兎を用いた体外循環の実験で、親脂化したポリエチレン膜モジュ-ルの外潅流の代謝槽に、被包化肝細胞を封入して、実験動物に与えたフェノ-ルの抽出とその解毒代謝産物であるグルクロン酸抱合体の生成を測定した。脂溶性毒素であるフェノ-ルは親脂化膜を素早く透過し、被包遊離肝細胞のグルクロニルトランスフェラ-ゼの作用により無害なグルクロン酸抱合体として代謝槽内に蓄積するのが認められた。

被包肝細胞の代わりに遊離肝細胞の球状集合体を代謝槽に封入した実験では、球状体の破壊が著しくグルクロン酸抱合体の生成測定を困難にし、代謝のリアクタ-としてアルギン酸被包化遊離肝細胞の方が有利であることがわかった。脂溶性毒素としてフェノールより、より脂溶性の強いDimethylsulfide(DMS)を用いて、親脂化中空糸膜の透過実験および、肝ミクロソームを用いた酵素反応によるその解毒代謝装置を検討した。DMSは親脂化膜の脂肪層への移行が速く、フェノールに比べわずか30分ほどの短時間で平衡状態に達した。またDMSは肝不全時に生体内で発生するメルカプタンの誘導体で、やはり強い脳症誘発作用を持っていることが知られているが、その代謝機構が肝臓のミクロソームにあり、家兎肝からこのミクロソームを精製し親脂化膜を利用した循環装置にこのミクロソームを組み入れDMSの代謝解毒装置を検討した。DMSはミクロソームの代謝酵素によって酸化(水酸化)され、水溶性のDimethylsulfoxide(DMSO)となる。このため代謝産物は親脂化膜を再通過することができず親脂化膜をはさんで物質移動が一方向のみとなり、効率的な解毒が達成された。肝ミクロソームは多くの脂溶性毒素に対応した酵素群を持っており、Sub-cellularで解毒代謝装置を構成する際には、保存、効率とも肝細胞自身の利用に比べて有利であると思われた。遊離肝細胞の利用法としてはアルギン酸膜で被包したものを用いたが、これらを各種の増殖促進因子とともに包埋してその増殖および機能を検討したがいずれも効果が認められなかった。被包肝細胞はアルギン酸膜を介して物質交換を行なっていることを考えると、これらの増殖因子も流動性があるため膜外に拡散してしまうと考えられた。代謝のリアクターに増殖性を持たせるには、増殖因子をアルギン酸膜内に入れる方法は困難であり、還流液全体にある一定の濃度の増殖因子を添加する事が必要と推定されたが、これはコストや機能の問題を考えると、結論的には被包肝細胞自身を交換するほうが有利と考えられた。