hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ガングリオシドが持つ神経突起促進活性の分子基盤の解明

ガングリオシドと呼ばれる分子が示す神経突起伸展作用の仕組みを解明することを目的として、本研究を実施した。独自に開発した方法を用いて、伸展作用のあるガングリオシドを化学合成することに初めて成功し、合成したガングリオシドを用いて、伸展作用の発現に不可欠な分子構造を初めて明らかにした。また、神経細胞膜でのガングリオシドの振る舞いを観察するために蛍光色素で標識したガングリオシドを合成することができ、この蛍光ガングリオシドを用いて、一分子追跡法という単一の分子の振る舞いを観察する手法によって、生細胞膜での挙動を世界で初めて捉えることができた(連携研究者鈴木健一准教授・京都大学)。本年度は、「ガングリオシドの合成」「合成ガングリオシドおよびその糖鎖部分を用いた神経突起伸展活性試験」を計画し、ガングリオシドのPC12細胞に対する神経突起伸展作用に関する構造活性相関研究を中心に実施した。まず、ガングリオシドの合成では、ヒトおよび哺乳動物の中枢神経系に高発現するガングリオシドX2の全合成および神経突起伸展活性が天然物で確認されている棘皮動物ガングリオシドであるHPG-1,HPG-7,CJP-2、GAA-7の糖鎖部分の合成に初めて成功した。また、合成品を用いて神経突起伸展活性を確認したLLG-3の糖鎖類縁体(三糖糖鎖、四糖糖鎖)の合成も行った。神経突起伸展活性試験では、合成GQ1bガングリオシド、GQ1b糖鎖、新たに合成したLLG-3糖鎖、HPG-1糖鎖、HPG-7糖鎖、HPG-7ガングリオシドを用いてNGF(5nM)存在下でのPC12細胞に対する活性を評価した。その結果、HPG-1糖鎖、HPG-7糖鎖、HPG-7ガングリオシドにおいて有意な伸展活性が認められなかった。一方、GQ1bガングリオシド、GQ1b糖鎖、LLG-3ガングリオシド、LLG-3糖鎖には有意な活性が認められた。このことから、ガングリオシドの活性発現には、糖鎖末端にジシアル酸を有することが必要であり、また脂質部分は必須でないことが示唆された。しかし、糖鎖末端にジシアル酸を有するGD3糖鎖には活性が認められなかったことから、ジシアル酸の微細構造の差異が活性発現に影響している可能性が示された。この結果を受け、LLG-3糖鎖に含まれるジシアル酸構造中のメチル基を欠く糖鎖類縁体を合成し、活性の有無を調べることとした。現在まで合成が完了し、PC12細胞を用いた活性試験を実施中である。本年度において、以下の研究成果を上げることができた。1.神経突起伸展促進作用における構造活性相関の解析:昨年度においてヒトデ由来ガングリオシドLLG-3の三糖類縁体が天然構造と同様の活性を示すことが明らかとなった。本年度は、さらに糖鎖長を減じた二糖、単糖類縁体について活性評価を行い、これらは非活性であるという結果を得た。このことからガングリオシドLLG-3における最小有効構造は非還元末端三糖であることが明らかとなった。さらに、昨年度において末端シアル酸の8位水酸基のメチル化修飾が活性に重要であることが判明したが、本年度では、LLG-3三糖の9位メチル化体でも同様の活性を示すことが明らかとなった。NMRによる末端シアル酸のグリセロール側鎖の立体配座解析では、8ーメチル体と遊離体とでは異なる配座をとることがわかり、この配座の違いが活性と関連していることが示唆された。また、強力な伸展活性が報告されている棘皮動物由来ガングリオシドGAA-7およびSJG-2の合成研究にも取り組み、GAA-7の全合成に成功した(論文投稿準備中)。また、SJG-2においては、シアル酸二残基を含む複雑な非還元末端構造の構築に成功し、全合成への課題を克服した。2.糖鎖の標的タンパク質の同定に向けた機能性プローブの合成:LLG-3三糖LLG-3三糖類縁体を用いて、その標的蛋白質を同定することとした。LLG-3糖鎖の二量体は低濃度(0.1nM)で活性を示すことが明らかとなり、微弱な糖鎖ー蛋白質相互作用の増強に多量化が有効であることが示された。この知見を元に、光応答性のLLG-3プローブを合成し、標的蛋白質の同定を次年度試みる。本年度では、ジアジリジン基とビオチン基を連結した糖鎖修飾用ユニットの合成を完了した。昨年度は、合成ガングリオシドおよびその糖鎖部分を用いて、PC12細胞に対する神経突起伸展活性を調査した。その結果、活性の発現には脂質部分は必須ではないことを明らかにした。

本年度では、ヒトデ由来のガングリオシドLLG-3が比較的少ない糖残基数でありながら、有意な活性を示すことに着目し、LLG-3糖鎖による活性発現の詳細な検討を実施し、最小有効構造を決定することとした。糖鎖長と活性の相関を調べるため、LLG-3の全長糖鎖(4糖)および還元末端残基を一残基ずつ減じた3糖、2糖、単糖誘導体を合成した。次にこれらの糖鎖誘導体を用いてPC12細胞に対する突起伸展活性をNGF存在下で検討した。これまでに、3糖誘導体において有意な活性を確認することが出来た。また、LLG-3糖鎖の特徴であるシアル酸8位水酸基のメチル化修飾を除いた4糖誘導体を合成し、活性を検討したところ、8位メチル基を欠いた誘導体では活性が喪失することが明らかとなった。また、強力な伸展活性が報告されているナマコ由来のガングリオシドGAA-7の化学合成を実施し、糖鎖部分の合成に初めて成功した。現在は、GAA-7の全合成に向けて研究を進めている。同時に、合成した糖鎖部分の伸展活性の分析も進めている。本研究課題のもう一つの目的であるガングリオシドとNGFRとの相互作用の可視化研究では、PC12細胞に対する神経突起伸展活性を示すことが知られているガングリオシドGM1の蛍光分子プローブの合成に成功し、生細胞膜上でのガングリオシドの1分子イメージングおよびGPI型蛋白質受容体との相互作用解析に成功した。1.神経突起伸展活性促進作用おける構造活性相関の解析:昨年度までに神経細胞モデルであるPC12に対して有意な神経突起伸展活性を示すことが合成したガングリオシドおよびガングリオシド糖鎖によって初めて確認された。中でも、8位または9位メチル化シアル酸残基を含むLLG-3糖鎖が最小有効構造であることを明らかにした。本年度では、昨年度に合成を達成した、8位メチル化シアル酸を二残基有するガングリオシドGAA-7の突起伸展活性を調べたところ、GAA-7とその糖鎖部分は同様な突起進展活性を示し、その特徴として突起長を長くする活性を有することが初めて明らかになった。また、8位メチル化シアル酸残基を一残基有するヒトデ由来ガングリオシドPNG-2の全合成も達成し、PNG-2も突起伸展活性を有することを明らかにした。さらに、8位の水酸基を欠いた8-デオキシシアル酸を有するGM4類縁体もLLG-3と同様の活性を有することが分かり、8位水酸基と5位アセトアミド基との水素結合を阻害することが活性増強の重要な構造要件であるという新たな示唆を得た。加えて、ヒトの神経芽腫瘍細胞SHSY5Yに対しても、伸展活性を有することを見出した。2.ガングリオシドによる神経突起伸展作用の機構解明:PC12へのガングリオシドの作用点としてNGF受容体であるTrkAを想定し、TrKA細胞外ドメインとガングリオシド糖鎖(LLG-3)の相互作用解析を検討した。速度論的解析のために、バイオレイヤー干渉法による糖鎖ー蛋白質相互作用の解析系を新たに確立し、TrKAとLLG-3糖鎖との相互作用を確認し、現在その速度論的解析を進めている。また、SHSY5YではLLG-3は細胞質シグナル伝達分子であるERKのリン酸化を長期化していることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。糖鎖合成化学、生物有機化学26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度に計画したガングリオシドの化学合成で標的とした5つの分子のうち4つの分子の糖鎖部分の合成または全合成に成功することができた。また、種々の糖鎖およびガングリオシドを用いた活性試験では、計画通り、高活性のガングリオシドを選抜することができた。さらに、糖鎖のみでも神経突起伸展活性が発現することが明らかとなった。
ドハースファンアルフェン効果を用いた異方的伝導化合物の研究

強相関重い電子系の超伝導は、強いクーロン反発力に打ち勝ち伝導電子がクーパーペアを形成する。そして異方的な電子対引力を反映し、等方的なBCS超伝導とは異なる特異な超伝導に転移する場合がある。本研究の目的は、様々な物理量が異方的に分布する現実のフェルミ面上に具体的にどう異方的ギャップが形成されるかを明らかにすることであり、手段として、超伝導混合状態でのdHvA効果を利用する。現在までにCeRu_2、URu_2Si_2、UPd_2Al_3の超伝導状態でのdHvA効果の観測に成功した。s波のCeRu_2から、等方的ギャップが磁場中で異方的になることと超伝導状態のdhvA効果が深く関連することを明らかにした。常伝導状態に比べ、超伝導状態のフェルミ面の大きさは変化せず、伝導電子の散乱の緩和時間は短くなり、有効質量は減少することを明らかにした。一方、異方的超伝導URu_2Si_2、UPd_2Al_3の超伝導状態でのdHvA効果の観測にも成功し、dHvA信号振幅の方向依存性を詳しく研究した。ギャップレス領域にdHvA軌道が一致するときには、ギャップによる振幅の減衰効果が抑えられることが期待されるが、現段階では明確な効果は観測されていない。観測できているフェルミ面がそれぞれ1個なので、このフェルミ面ではギャップが等方的に開いているのか、あるいは原理的に現在の測定磁場では上部臨界磁場に近すぎてギャップレスを検出することが難しいのか明らかではない。複数のフェルミ面で同様な研究を行い、バンド計算と比較し、研究を進める必要がある。相関が強くクローン反発力の強い系で、その反発力に打ち勝ち伝導電子がペアを組み超伝導になるという特異性もつ強相関系の超伝導の機構を解明する手がかりとして、異方的な現実のフェルミ面を基礎にした超伝導発現機構の研究が重要な位置を占めると期待される。申請者らはBCS等方的超伝導といわれるCeRu_2に於いて超伝導状態でのdHvA効果の観測に成功し、超伝導状態下のdHvA効果が磁場中で超伝導ギャップが異方的になることと深く関連する可能性が強いことを示した。一方、URu_2Si_2は非BCS的な異方的ギャップが形成されている可能性が指摘されており、超伝導の混合状態でdHvA効果を測定し、BCS的なCeRu_2の結果などと比較することにより非BCS的超伝導の形成機構解明に重要な情報を与えることが期待される。しかしURu_2Si_2の純良な単結晶育成は難しく、均一でない複数の超伝導相が混ざる場合がある。ゆえにURu_2Si_2の純良性の評価は電気抵抗のみではなく、極低温磁場中の比熱測定が必要となる。本年度はそのための実験装置として設計最低到達温度50mKでの希釈冷凍機の自作にとりかかっている。今後、試料の純良化を行い、比熱で試料評価を行い、dHvA効果の角度依存性などを詳しくする予定である。
近代ヨーロッパにおけるユダヤ人の歴史認識および哲学に関する調査・研究

本年度は、前年度のユダヤ学の形成に関する調査・研究を継続しつつ、それを主導した哲学的理念を挟り出すことに研究の目的があった。一方、前年度のニューヨーク調査から、研究に「アメリカ」への視点を織り込むことなしに、近代ヨーロッパとユダヤとの関係を記述することができないことがわかってきた。そこで、本年度の研究はあくまで歴史哲学に焦点をおきつつ、歴史家たちとアメリカ合衆国、および合衆国内のユダヤ・エスニシティとの関係を探るかたちで進められた。まず、現在のユダヤ学の基礎を築いたJudisch-Theologisches Seminar in Bresrauのスタッフの中から、H.Graetzに焦点を当て、彼の歴史記述の基礎理念を倫理学的視点から照らし出したものとして、6月に「ムネモシュネサの術-H.グレーツとユダヤ歴史哲学」と題し、日本ドイツ文学会春季研究発表会にて口頭発表を行った。この倫理学的観点の哲学的起源を、M.Mendelssohnの著作にまで遡り、ユダヤにおける前近代/近代の分水嶺を「想起という行為」のなかに見出してゆくものとして、7月、京都大学人文科学研究所「啓蒙の運命」共同研究班にて、「ユダヤ史の解体と再構築」と題する発表を行った。19世紀のユダヤとアメリカの関係を整理するものとしては、11月に神戸ユダヤ文化研究会にて「ユダヤ史の形成とアメリカ・ユダヤ人の"歴史"と題し、ユダヤ史形成とユダヤ人らのアメリカ入植との相互作用を取り扱う研究発表を行った。このほかに伝統と切り離された近代ユダヤ人のユダヤ史観を見つめなおす試みとして、S.フロイト『モーセという男と一神教』に光を当て、10月にはフロイト思想研究会にて研究発表を行った。当時のユダヤ史研究、聖書研究等との関連から、伝統の概念の近代的機能を、これまでとは違った側面から再検討している。1.今年度の研究目標は、『ユダヤ教起源の理性の宗教』におけるヘルマン・コーヘンの思考の主特徴を、「曖昧さ」という観点から再検討し形式化することにあった。これに即し、2005年10月10日、日本独文学会秋季研究発表会において「ヘルマン・コーヘンにおける知識の体系と宗教」と題する発表を行い、初期の科学認識論から、晩年期の思考における「曖昧さ」が形成されてゆく過程について報告した。この際に「曖昧さ」の顕著な事例として着目したのは彼の倫理思想であり、それが宗教哲学に引き継がれる中で、「個人」と「国家」という二極をめぐって現実と幻想とが互いに交錯してゆくさまを確認した。しかし一方で、彼以前の倫理思想において規範的な枠組みであった「共同体」について考察するゆとりがなく、コーヘン自身が移行概念と呼んだこの概念を「諸民族Volker」或いは「諸国民Nationen」といった観点から検討することが次の課題となった。2.上の課題の検討にあたり、下半期はコーヘンの師にあたるH.シュタインタールの『一般倫理学』に注目し、その言語学的・民族心理学的な基礎づけの乗り越えの過程、またその途上で現実への関係が失調するなかで、思惟が「曖昧さ」に落ち込んでゆく過程を検討した。さきの発表を聞いた編集委員より、2006年度刊行予定の日本独文学会機関紙、特集「Nation/Nationalismus(仮題)」への寄稿依頼を受けたため、現在はそこに向けて下半期の研究を纏めている最中である。3.2006年2月9日より3月9日まで、ドイツ、ベルリンに渡って資料調査を行った。ベルリン・レオ・ベック研究所や国立図書館での資料収集において、同化やユダヤ教改革といった歴史的運動とユダヤ史記述との連関に関する多数の原資料を閲覧し、その複写を持ち帰る機会を得た。これらの資料の紹介を通じ、日本におけるユダヤ学の振興に寄与したい。本年度の研究は、前年度の研究を通じて得られたヘルマン・コーヘンの思考モデルを、「19世紀のユダヤ人」という枠組みに敷衍して捉えてゆくものであった。これに即して、平成18年6月3日に学習院大学において「H.コーヘンと初期ベンヤミン」と題する研究報告を行い、20世紀を代表する同化ユダヤ人思想家、W.ベンヤミンの思考との対比のうちにコーヘンの思考が帯びている19世紀的特徴について報告した。このとき確認された時代的特徴とは、1)事象の科学的・一般的記述に対する強固な信頼、2)客観化できない個別的経験に対する冷静な諦念、の2点である。これを敷衍するにあたって、青年期コーヘンの師にあたるH.シュタインタールの提唱した「民族心理学」の構想に注目し、それが持つ政治的含意を思想史的に研究した成果が、民族精神の『解放』-19世紀ドイツにおける『民族心理学』の試みから」(日本独文学会編『ドイツ文学』132号)である。この論考では、「Nation」の概念を軸に、個別的経験の絶えざる破断と超出の果てに、一般的理念がまったく非現実的なものとして現れる契機を明らかにしている。この契機は民族の史的展開のうちに配されており、それゆえに彼らが歴史に向ける意識において、存在者と非存在とが絡み合うあり方が問題として前景化してきた。またこの研究を通じて、「法的・社会的マイノリティが最も原理的なナショナリストになる」という奇妙な事態について一定の見通しを得た。これにより一方では現代パレスチナにおけるアクチュアルな政治問題の解明に、また一方ではユダヤ教内部における異端/正統の問題の理解に寄与する点があるだろう。

昨年度に引き続き、海外における資料収集で膨大な資料に触れ、改めて刺激を受けるほか、国際ユダヤ学会への参加や京都大学人文科学研究所の研究会への参画を通じ、より広い領域・視野での展望が得ることができた。本年度は、前年度のユダヤ学の形成に関する調査・研究を継続しつつ、それを主導した哲学的理念を挟り出すことに研究の目的があった。一方、前年度のニューヨーク調査から、研究に「アメリカ」への視点を織り込むことなしに、近代ヨーロッパとユダヤとの関係を記述することができないことがわかってきた。そこで、本年度の研究はあくまで歴史哲学に焦点をおきつつ、歴史家たちとアメリカ合衆国、および合衆国内のユダヤ・エスニシティとの関係を探るかたちで進められた。まず、現在のユダヤ学の基礎を築いたJudisch-Theologisches Seminar in Bresrauのスタッフの中から、H.Graetzに焦点を当て、彼の歴史記述の基礎理念を倫理学的視点から照らし出したものとして、6月に「ムネモシュネサの術-H.グレーツとユダヤ歴史哲学」と題し、日本ドイツ文学会春季研究発表会にて口頭発表を行った。この倫理学的観点の哲学的起源を、M.Mendelssohnの著作にまで遡り、ユダヤにおける前近代/近代の分水嶺を「想起という行為」のなかに見出してゆくものとして、7月、京都大学人文科学研究所「啓蒙の運命」共同研究班にて、「ユダヤ史の解体と再構築」と題する発表を行った。19世紀のユダヤとアメリカの関係を整理するものとしては、11月に神戸ユダヤ文化研究会にて「ユダヤ史の形成とアメリカ・ユダヤ人の"歴史"と題し、ユダヤ史形成とユダヤ人らのアメリカ入植との相互作用を取り扱う研究発表を行った。このほかに伝統と切り離された近代ユダヤ人のユダヤ史観を見つめなおす試みとして、S.フロイト『モーセという男と一神教』に光を当て、10月にはフロイト思想研究会にて研究発表を行った。当時のユダヤ史研究、聖書研究等との関連から、伝統の概念の近代的機能を、これまでとは違った側面から再検討している。
磁性半導体の人工微細構造における物性と新機能発現の探索

電子のスピン自由度を利用するスピントロニクスの実現に不可欠と考えられる室温で強磁性を示す半導体新材料の探求を目指して研究を行った。このような室温強磁性半導体の候補の一つとして注目を集めている新規半導体材料(Zn, Cr)Teの分子線エピタキシー(MBE)による結晶成長とその物研究を行った。(Zn, Cr)Teにおける強磁性発現機構の解明及びデバイス応用を目指して、p型、n型の荷電不純物ドーピングにより強磁性特性がどのように変化するかを調べた。その結果、p型不純物である窒素のドーピングにより強磁性は抑制され、逆にn型不純物であるヨウ素のドーピングにより磁性は著しく増強されることを見出した。その原因を究明するため、透過型電子顕微鏡(TEM)およびエネルギー分散型X線分光(EDS)により結晶構造解析および組成分析を行ったところ、結晶中のCr組成分布が荷電不純物ドーピングにより大きく変化することを見出した。すなわちヨウ素ドーピングを施した試料中ではCr組成分布が不均一となり、数十ナノメーターサイズのCr組成の高い領域が形成される一方、ドーピングを施していない試料および窒素ドープ試料では結晶中のCr分布は一一様であることが分かった。これらの結果によりヨウ素ドープ試料における強磁性転移温度恥の著しい上昇は、この高Cr組成の強磁性クラスターの形成に原因があることが明らかとなった。Cr分布の均性がこのように荷電不純物のドーピングにより変化する原因として、ドーピングによるCrイオンの価数の変化がCr間の相互作用に影響し、Crの含有率の高い強磁性クラスターが自己形成されるという結晶成長に関する新たなモデルを提唱した。スピントロニクスへの応用を目指した新材料の探索とその人工微細構造の作製を、II-VI族希薄磁性半導体(DMS)をベースとしてMBE法を用いて行った。前者については特にキャリアドーピング効果に注目した研究を行い、今年度は以下のような成果が得られた。まずMn組成およびキャリア濃度を系統的に変化させた試料についての詳しい磁気輸送特性測定からは、低温での磁気ポーラロン効果を明らかにすることが出来た。また、Mn濃度3.4%、キャリア濃度4.7x10^<19>cm^<-3>の試料において2Kと2.5KでHall抵抗率および磁気抵抗率の磁場依存性にヒステリシスが現れ、強磁性転移していることが確認された。更にレーザー照射によりキャリアーを増加させると強磁性が増大する振る舞いが観測され、キャリア誘起強磁性であることが示された。(2)(Zn, Cr)Teの作製と磁気的、電気的特性の研究室温以上のTcを有する強磁性DMSとなり得る材料として、(Zn, Cr)Teが注目を集めている。この材料の強磁性発現の確認および強磁性発現のメカニズムを調べることを目的として、MBE法により(Zn, Cr)Teを作製し、磁化測定、磁気輸送測定を行った。Cr濃度が数%までは結晶性の良い試料が得られ、Cr濃度約2%の試料の磁化測定の結果、強磁性特有のヒステリシスが観測され、Tcは15K程度と見積もられた。また磁気輸送特性は、低温において異常なホール抵抗率が観測されたが、磁化測定で見積もられたTc以上の温度においても正常なホール抵抗率とは異なる振る舞いが観測され、現在その解析を行っている。(3)更に磁性2次元電子系(Cd, Mn)Te/(Cd, Mg)Teの磁気光学効果及びCdTe, CdMnTeの量子ドットの作製についても多くの知見を得て、更に研究を継続している。スピントロニクスへの応用を目指し、II-VI族希薄磁性半導体(DMS)をベースとした人工微細構造および新材料のMBE法による作製とその新規物性の解明を行った。

ドットの下地層をこれまでのZnTeから(Zn, Mg)Te混晶に代え、その上にCd(Mn)Teドットを成長した。障壁層のバンドギャップの増加に伴うより強い閉じ込め効果の結果、PL発光強度の温度依存性などの特性が改善されることを見出した。またCd(Mn)Teドット層/ZnTe障壁層を数十周期繰り返した積層構造を作製しPL測定で縦方向のドット間の結合による発光ピークを観測した。窒素をドーパントとしたp型(Zn, Mn)Te薄膜を成長し、Mn組成、正孔濃度を系統的に変化させた試料の磁性、磁気輸送特性を調べた。強磁性転移温度としては最高3Kを観測し、磁気輸送特性に見られる負の磁気抵抗が磁気ポーラロン形成で説明できることを示した。また磁化の大きさに異方件があることを見出し、薄膜の歪の方向と結び付けて解釈した。3.(Cd, Mn)Te変調ドープ量子井戸における磁性2次元電子系の物性Cd_<1-x>Mn_xTe/Cd_<1-y>Mg_yTe変調ドープ量子井戸構造を作製し、磁性2次元電子系の研究を行った。ゲート電圧制御により電子濃度を連続的に変化させて磁気輸送測定を行い、上記の準位交差が伝導特性に与える影響を系統的に調べた。その結果、準位交差近傍で特異な磁気抵抗の振舞いを見出した。さらに量子ホール強磁性と結び付けて解釈を行った。4.新規磁性半導体(Zn, Cr)Teの成長と強磁性発現MBEによりCr組成が最大で17%までの(Zn, Cr)Te薄膜を成長した。磁化測定で低温で磁化曲線に履歴現象が見られた。Arrottプロットから求めた強磁性転移温度TcはCr組成xにほぼ比例して増加し、Cr組成17%のとき最大値275Kであった。ただし、磁化の温度依存性(M-T)においては磁場下冷却(FC)と零磁場下冷却(ZFC)の間で大きなずれが見られるなど、超常磁性的な振舞いが見られた。電子のスピン自由度を利用したエレクトロニクス(スピントロニクス)の実現には室温で強磁性になる半導体材料の開発が必須と考えられている。このような室温強磁性半導体の候補の一つとしてCrドープII-VI族半導体が期待を集めている。我々はこれまでこの新規強磁性半導体として注目されるCrドープZnTeの結晶作製と物性の研究を行ってきたが、今年度は特にキャリアドーピングの磁性への影響に焦点をあてて研究を行った。結晶作製には分子線エピタキシー(MBE)法を用い、p型ドーピングにはプラズマ励起した窒素(N)を、n型ドーピングにはヨウ素(I)をそれぞれドーパントとして添加し、結晶成長を行った。成長した薄膜試料はX線回折、透過電子顕微鏡観察などを行い、異相の析出物が存在せず、CrがZnサイトを置換した純粋の希薄相であることを確認した。これらの試料に対し、磁化測定を行ったところ、p型ドーピング試料では同一Cr組成の非ドープ試料に比べて、磁化曲線における履歴現象が消失するなど強磁性が抑制されることが明らかになった。一方、n型ドーピング試料では磁化曲線の履歴が拡大し、強磁性転移温度も大幅に上昇するなど、強磁性は全体として増強されることがわかった。これらの磁性の変化は、強磁性の起源として二重交換相互作用を想定すると定性的に説明できることがわかった。すなわち添加したCrは母体のZnTeのバンドギャップ内にd電子の局在準位を形成し、この3d局在準位が部分的に占有されるために、3d電子間に強磁性的な二重交換相互作用がはたらく。
強磁性スピン系の光操作と光磁化およびその応用

(1)強磁性半導体の作製に関してキュリー温度Tcの積極的な制御を目指して(Ga, Mn)As単結晶薄膜への窒素添加効果を調べた。窒素添加で結晶格子がわずかに縮み垂直磁気異方性が発現すること、ただし、正孔の局在性が増大して正孔の遍歴性が抑制されてTcが低下してしまうことが明らかとなった。一方で、(In, Mn)As薄膜については、結晶成長時にMnを多量に導入し、その後の熱処理によって欠陥を低減させる手法を開発し、Tc=90Kというチャンピオンデータを得た。(2)光誘起才差運動強磁性(Ga, Mn)Asの光誘起才差運動の起源を探る目的で非常良く制御された実験を系統的に行った。そして、光照射によって結晶中の磁気異方性が変化し、そのために強磁性Mnに対する内部磁場が変化して才差運動が起こることを突き止めた。LLG方程式による理論解析も含めて、磁気異方性の変化は光照射による温度上昇に起因するものではなくて、純粋に光励起に基づくものであると結論した。光励起による磁気異方性変化の持続時間は、光励起パルス幅(100fs)に比べて長いこともわかった。(3)光誘起磁化の直接観測開発を進めてきたレーザ走査型磁気光学顕微鏡が立ち上がり、(Ga, Mn)As中の面内磁化ドメインの観察に成功した。加えて、円偏光照射によって磁化が面内で回転する現象を直接観測することに世界で初めて成功した。無偏光の励起光では磁化が回転しないことから、この現象が光照射で発生する熱による効果によるものでないことを明確に示した。(4)スピン光起電力の実験比較的大きな円偏光依存光起電力を示すIII-V族p-nヘテロダイオードの作製に成功するとともに、ヘテロ接合における電荷・スピン拡散過程の理論的解析を進め、そのエネルギーバンド端の不連続の効果が無視できるヘテロ接合界面と、そうでない接合界面とに大別されることを突き止めた。今回の実験に使用したヘテロ接合は後者の場合に相当する。本研究は、強磁性半導体中で実現される強磁性スピン系を光学的手法によって操作し、光とスピンとを組み合わせて初めて可能となる機能の創造とデバイス実現の観点から研究を進めるものである。平成14年度は、ナノ超構造の作製および円偏光励起による強磁性スピン操作を重点的に研究した。構造の作製には現有の分子線エピタキシー装置を用いた。円偏光励起実験では、超高速現象の計測に踏み込む必要が生じたため、本来の設備購入計画を変更して固体レーザ光源を購入して実験を実施し、以下の研究成果を得た。(1)強磁性III-V族半導体(Ga, Mn)Asの電気化学容量測定法を研究し、含有Mn濃度、イオン化Mnアクセプター濃度、および正孔キャリア濃度の評価法を確立した。同時に室温における非対称散乱因子を世界に先駆けて初めて決定した。(2)キュリー温度が140Kを越える(In, Ga, Mn)As結晶膜の分子線エピタキシー作製法および格子不整合による磁気異方性制御法も確立した。

(3)強磁性(Ga, Mn)As中にスピン偏極正孔キャリアを光注入することで、外部磁場をかけなくても強磁性Mnスピンの回転が誘起され、その結果、磁化の回転が起こることを世界に先駆けて見出した。スピン回転の高速性を実験的に調べ、スピン回転はキャリアスピン発生速度と同等(1ps以下)であり、回転後の緩和は母体との相互作用を介した横緩和で律速(100ps)されることを考察した。上記(1)-(3)を組み合わせて強磁性量子井戸のスピン光制御に踏み出す計画である。さらに、(4)光スピンデバイス用素材として有望な(Ga, In, Mn)N系磁性混晶半導体の作製を系統的に研究し、ドーピングや混晶化により結晶薄膜の常磁性的性質が変化することを明らかにした。Mnの価数変化がその原因であると考察した。さらに、これらの薄膜が緑色に発光することを世界に先駆けて見出した。(1)強磁性半導体(Ga,Mn)Asの作製と評価強磁性(Ga,Mn)Asの電気化学容量測定法を研究し、ショットキー接合モデルが適用できる測定条件を明確化するとともに、含有Mn濃度、イオン化Mnアクセプター濃度、および正孔キャリア濃度との間の定量的関係を世界に先駆けて明らかにした。さらに、室温における非対称散乱因子も世界に先駆けて決定した。加えて、Mnが孤立アクセプタとして振舞う希薄極限領域と強磁性を発現する価電子バンド伝導領域の間に不純物伝導領域が存在することを実験的に明かにした。(2)光学的スピン注入によるゼロ磁場磁化回転強磁性(Ga,Mn)As中にスピン偏極正孔キャリアを光注入することで、外部磁場をかけなくても強磁性Mnスピンの協同的な回転が誘起され、その結果、磁化の回転が起こることを世界に先駆けて見出した。磁化回転のピコ秒ダイナミクスを実験的に調べ、磁化回転は正孔スピン発生と同時に誘起され(1ps以下)、回転後の緩和速度は結晶薄膜の磁気異方性に起因する有効磁場と強いダンピングで決まることを明かにした。スピン偏極正孔と強磁性Mnスピン系カップルした複合スピン系の存在を作業仮説として提唱した。さらに、量子閉じ込め効果による価電子帯の変調を利用した磁化回転の制御を実験的に検討し、極カー回転角の増大を見出した。(3)ワイドギャップ磁性混晶半導体(Ga,In,Mn)Nの作製と光物性(Ga,In,Mn)N系磁性混晶半導体の作製と評価を行い、Sn添加によってMnのスピン数が5/2から4/2へと変化すること、また、In混晶化よる結晶品質向上でバンド間遷移ならびに深いMn準位が絡む光学遷移が明確化し、磁気光学効果とフォトルミネッセンスが得られることを見出した。東工大・進士研究室と共同で光駆動型マイクロカンチレバーを試作し、磁場を印加した状態で先端部に光を断続的に照射した結果、印加磁場1.7Tで、波長600nm、パワー0.7mWのレーザ光を照射すると、約3μmの変移が可逆的に生ずることが認められ原理実験に成功した。(1)電気的スピン注入磁化反転セルの作製と評価AlAsバリヤ層を強磁性(Ga, Mn)As層ではさんだトンネル磁気抵抗素子を作製し、トンネル電流によるスピン注入磁化反転の実験を行った。素子にスピン分極トンネル電流10^5A/cm^2相当の電流を1秒間流した結果、磁化の部分的反転に相当する試料抵抗の低下を達成した。(2)強磁性半導体(Ga, Mn)Asの磁気異方性電子線リソグラフィーで細線形状に加工した強磁性(Ga, Mn)As薄膜の磁気抵抗を研究し、この素材の2種類の磁気異方性を実験的に明確化するとともに、それら異方性の相対的な大きさがキャリア濃度で変化することを示した。(3)光学的電荷注入による磁化の才差運動横
β－ｃａｔｅｎｉｎ変異がんに対する合成致死誘導機構の解析

本研究ではケミカルバイオロジーの手法を用いてβ-catenin変異がん細胞に対する合成致死誘導機構を解明する.これまでに申請者らはβ-catenin変異がん細胞に選択的に細胞死を誘導する化合物としてSLBC-2を見出していた.そこで,SLBC-2の細胞死誘導機序を解明することで合成致死の機構を明らかにすることを研究の目的とした.これまでにSLBC-2が変異β-cateninに依存した細胞死を誘導することを見出していたが,その標的タンパク質は不明であった.平成30年度ではSLBC-2化合物ビーズを用いて結合タンパク質の取得を試みた.細胞抽出液とSLBC-2ビーズを混合しプルダウンしたところ,SLBC-2特異的な結合タンパク質は取得できなかった.そこで,細胞分画を行いミトコンドリア画分とプルダウンすることによって,SLBC-2結合タンパク質の取得に成功した.SLBC-2結合タンパク質がミトコンドリアタンパク質であることが示唆されたことから,SLBC-2処理によってミトコンドリア障害が誘導されるか検討した.ミトコンドリア膜電位をフローサイトメーターを用いて検出したところ,ミトコンドリア機能が障害されることが分かった.また,siRNAを用いて結合タンパク質をノックダウンしたところSLBC-2処理同様にミトコンドリア障害が誘導されたことから,SLBC-2がミトコンドリアを標的としていることが示唆された.SLBC-2の作用機構を解析するにあたり,細胞死シグナルとして広く知られているcaspase依存的な細胞死であるかを検討した.その結果,caspase阻害剤を処理してもSLBC-2による細胞死は抑制できなかったことから,現在caspase非依存的な細胞死誘導経路の関与について検討を行なっている.当初の平成30年度予定であったSLBC-2結合タンパク質を取得するために,化合物ビーズと反応させる細胞内タンパク質の抽出手法やビーズとの反応条件を検討した.その結果,細胞内の総タンパク質を抽出しビーズと反応させても結合タンパク質の検出が困難であることが分かった.そこで細胞分画を行うことで各細胞内小器官を濃縮し,再度プルダウン実験を実施したところ,ミトコンドリアタンパク質を濃縮した画分にて結合タンパク質を見出した.また,その結合タンパク質のノックダウンおよびSLBC-2処理によりミトコンドリア障害が誘導されることを見出した.SLBC-2標的タンパク質または作用標的に関与するタンパク質について,siRNAを導入しノックダウンすることで細胞死が誘導されるか,またプラスミドを作成し過剰発現させることでSLBC-2の効果が減弱するか確認し,真に変異β-cateninに対する合成致死標的であるか実証する.結合タンパク質がミトコンドリアタンパク質であることから,SLBC-2処理によってミトコンドリア障害が誘導されるか検出する.続いて,SLBC-2および標的タンパク質のノックダウンによる細胞死のシグナル機構を解析する.Caspase阻害剤によって細胞死が阻害されなかったことから,caspase非依存的細胞死経路として知られるAIF経路に注目し,ミトコンドリア内AIFの細胞質放出および核内移行を検出する.標的タンパク質の結果と合わせSLBC-2による細胞死シグナル伝達の全容を明らかにする.遺伝的背景の異なる多種がん細胞株に対してSLBC-2を処理し感受性プロファイルを取得し,さらに動物モデルを用いて抗腫瘍活性を検討することで,変異β-cateninに対する合成致死性および作用標的の妥当性、薬理活性を評価する.本研究ではケミカルバイオロジーの手法を用いてβ-catenin変異がん細胞に対する合成致死誘導機構を解明する.これまでに申請者らはβ-catenin変異がん細胞に選択的に細胞死を誘導する化合物としてSLBC-2を見出していた.そこで,SLBC-2の細胞死誘導機序を解明することで合成致死の機構を明らかにすることを研究の目的とした.これまでにSLBC-2が変異β-cateninに依存した細胞死を誘導することを見出していたが,その標的タンパク質は不明であった.平成30年度ではSLBC-2化合物ビーズを用いて結合タンパク質の取得を試みた.細胞抽出液とSLBC-2ビーズを混合しプルダウンしたところ,SLBC-2特異的な結合タンパク質は取得できなかった.そこで,細胞分画を行いミトコンドリア画分とプルダウンすることによって,SLBC-2結合タンパク質の取得に成功した.SLBC-2結合タンパク質がミトコンドリアタンパク質であることが示唆されたことから,SLBC-2処理によってミトコンドリア障害が誘導されるか検討した.ミトコンドリア膜電位をフローサイトメーターを用いて検出したところ,ミトコンドリア機能が障害されることが分かった.また,siRNAを用いて結合タンパク質をノックダウンしたところSLBC-2処理同様にミトコンドリア障害が誘導されたことから,SLBC-2がミトコンドリアを標的としていることが示唆された.SLBC-2の作用機構を解析するにあたり,細胞死シグナルとして広く知られているcaspase依存的な細胞死であるかを検討した.その結果,caspase阻害剤を処理してもSLBC-2による細胞死は抑制できなかったことから,現在caspase非依存的な細胞死誘導経路の関与について検討を行なっている.当初の平成30年度予定であったSLBC-2結合タンパク質を取得するために,化合物ビーズと反応させる細胞内タンパク質の抽出手法やビーズとの反応条件を検討した.その結果,細胞内の総タンパク質を抽出しビーズと反応させても結合タンパク質の検出が困難であることが分かった.

そこで細胞分画を行うことで各細胞内小器官を濃縮し,再度プルダウン実験を実施したところ,ミトコンドリアタンパク質を濃縮した画分にて結合タンパク質を見出した.また,その結合タンパク質のノックダウンおよびSLBC-2処理によりミトコンドリア障害が誘導されることを見出した.SLBC-2標的タンパク質または作用標的に関与するタンパク質について,siRNAを導入しノックダウンすることで細胞死が誘導されるか,またプラスミドを作成し過剰発現させることでSLBC-2の効果が減弱するか確認し,真に変異β-cateninに対する合成致死標的であるか実証する.結合タンパク質がミトコンドリアタンパク質であることから,SLBC-2処理によってミトコンドリア障害が誘導されるか検出する.続いて,SLBC-2および標的タンパク質のノックダウンによる細胞死のシグナル機構を解析する.Caspase阻害剤によって細胞死が阻害されなかったことから,caspase非依存的細胞死経路として知られるAIF経路に注目し,ミトコンドリア内AIFの細胞質放出および核内移行を検出する.標的タンパク質の結果と合わせSLBC-2による細胞死シグナル伝達の全容を明らかにする.遺伝的背景の異なる多種がん細胞株に対してSLBC-2を処理し感受性プロファイルを取得し,さらに動物モデルを用いて抗腫瘍活性を検討することで,変異β-cateninに対する合成致死性および作用標的の妥当性、薬理活性を評価する.
組織工学技術を活用した心血管領域の再生誘導治療

現在、血管新生を目的とした細胞増殖因子の徐放化および細胞移植治療の臨床応用が開始されている。しかしながち、単独の細胞増殖因子の徐放化で得られる効果には限界がある。この限界を解決する1つの方法として、作用時期および機序の異なる細胞増殖因子を組み合わせ、それらを最適な期間で徐放化することが考えられる。そこで本研究では、分解速度の異なるゼラチンハイドロゲル粒子を用いることや、肝細胞増殖因子(HGF)および塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)を異なる期間にわたって徐放化させることを試みた。加えて、下肢虚血モデルマウスに対して徐放化HGFおよび徐放化bFGFハイドロゲル粒子を投与し、治療効果の増強に与える細胞増殖因子の徐放性の影響について検討した。等電点5.0のゼラチンを用いて、分解期間が1および4週間のゼラチンハイドロゲル粒子を作製した。乾燥粒子へHGFおよびbFGF水溶液を含浸させることにより、それぞれの因子の徐放化ハイドロゲル粒子を得た。下肢虚血モデルマウス作製の2日後に、虚血部位へ徐放化HGFおよびbFGF粒子を筋肉内投与した。4週間後、虚血部位における血流と血管新生を調べ、その治療効果を評価した。その結果、細胞増殖因子の徐放性が血管新生治療効果に大きく影響を与えることがわかった。本研究の結果についでは、論文作成中である。国内で血管新生を目的とした細胞増殖因子徐放化および細胞移治療の臨床応用が開始されている。しかしながら、単独の細胞増殖因子徐放化で得られる効果には限界がある。この限界を解決する1つの方法として、作用時期および機序の異なる細胞増殖因子を組み合わせ、それらを最適な期間で徐放化することである。この方法より、単一因子での最大効果を超えられる可能性が高い。作用機序の異なる点を有する幾つの細胞増殖因子を複合徐放するという組織工学的手法は他に類を見ない独創的研究である。より効果的な治療方法の探求は意義深いものと考える。そこで本研究では、分解速度の異なるゼラチンハイドロゲル粒子を用いることで、肝細胞増殖因子(HGF)および塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)を異なる期間徐放化させることを試みた。等電点5.0のゼラチンを用いて、分解期間1および4週間のゼラチンハイドロゲル粒子を作製した。全身麻酔下でマウス右下肢の動脈と静脈を結札して、血管を切って取り出しにて、下肢虚血モデル作成。4週間後,虚血部位における血流と血管新生を調べ、その治療効果を評価した。
婚姻から見る源氏物語を中心とした平安朝物語の虚構性に関する研究

今年度の学会発表をもとに執筆し、投稿受理された論文「平安朝物語の婚姻居住形態-『源氏物語』の「据ゑ」をめぐって-」は、国文学の分野においてあまり言及されてこなかった従来の婚姻居住形態に関する議論を、物語の方法として捉え直すことを目的としたものである。本論文では、当時の婚姻居住形態に関する議論について改めて整理を行い、これまで妻としての疵と捉えられるのみであった「据ゑ」の形態について、物語の描かれ方に即して検討を加えた上で、『源氏物語』の独自性とその先駆としての『蜻蛉日記』の存在を指摘した。また、今年度に発表した論文「『源氏物語』の初妻重視-葵の上の「添臥」をめぐって-」では、古記録等の調査により「添臥」についての通説に再検討を加え、さらに『源氏物語』における「添臥」の語の使用方法が、光源氏の両義性を照射する優れた方法となっていたことに着目し、それを手がかりに物語に語られる初妻重視の思想について考察した。さらに、今年度末に予定していた研究会発表(震災の影響により中止)は、物語に散見する婿選びの際の登場人物の発言を取り上げ、このような記述をもとに実際に平安朝の婚姻慣習を炙り出そうとするような方法を退け、その描かれ方をこそ問題にすべきであると主張するものであった。具体的には若菜下巻の蛍宮と真木柱の結婚記事を端緒として、当該場面直後に置かれる代替わり記事と女三の宮物語との繋がりや、光源氏の地位を揺さぶり物語を展開していく当該巻の手法について検討した上で、蛍宮と真木柱の結婚記事と上記のような若菜巻の論理との関連を指摘するものである。以の研究により、婚姻研究という視点を通して、平安朝の各作品相互の交渉や『源氏物語』の独自性の一端を浮かび上がらせることができたと考えている。本研究の目的は、婚姻研究という視点から、『源氏物語』を中心とした平安朝物語の虚構性を探ることにある。その際、「I一夫多妻制に関する議論を、虚構の文脈において捉え直す」「II婚姻居住形態に関する議論を、虚構の文脈において捉え直す」「III婚姻用語・慣習について再検討を加える」との三本の柱を立てている。今年度に発表した論文「平安時代の結婚忌月-東屋巻の「九月」をめぐって-」は、前述のIIIに相当し、従来殆ど研究されていなかった結婚忌月について、古記録・物語・陰陽道書・近世考証随筆などを参照し、平安時代において結婚を忌む月とされていたのは、五・九月のみであったことを証明したものである。また、今年度中に投稿受理された論文「『源氏物語』の初妻重視-葵の上の「添臥」をめぐって-」は、前述のIに相当し、古記録等の調査から「添臥」についての従来の理解を正し、さらに『源氏物語』における「添臥」の語の使用方法が、光源氏の両義性を照射する優れた方法となっていたことに着目し、それを手がかりに物語に語られる初妻重視の思想について考察したものである。さらに、今年度中に準備を進めた「平安朝物語の婚姻居住形態-『源氏物語』の「据ゑ」を中心に-」との来年度学会発表は、前述のIIに相当し、従来、妻としての疵とのみ捉えられていた「据ゑ」についての物語の描き方を考察するものである。ここでは平安朝の文学作品との比較により、『源氏物語』の独自性とその先駆としての『蜻蛉日記』の存在を指摘する。以上の研究はいずれも『源氏物語』を対象としているが、平安時代の作品全般を見通す視点を持ち、婚姻というテーマからの俯瞰により、従来のジャンル区分による文学史の把握では捉えきれなかった、各作品相互の交渉を明らかにしようと努めている点で意義があると考えている。
肝幹細胞の増殖・分化制御の分子メカニズム

我々は、より効率的なマウス胎仔肝幹細胞の分離を目指したスクリーニングを行い、E13-14の肝幹・前駆細胞にCD13やCD133が強く発現することを見出した。これらの抗原抗体を用いたclone sortingによる培養を行なうと、single cell由来の大型でアルブミン(肝細胞マーカー)・cytokeratin 19(CK19,胆管細胞マーカー)両陽性のコロニーが形成できた。つまり、CD13やCD133陽性細胞が高い増殖能と二方向の分化能を持つ細胞であることがin vitroで示された。また、CD13陽性細胞を、薬剤および肝切除により肝再生を誘導したマウスに移植することで、生体内で生着・増殖することを示した。Sall4はES細胞で未分化性維持や分化決定に重要な役割を果たしている転写因子である。Sall4はマウス肝臓由来Dlk+CD45-Ter119-分画のhepatoblastに発現し、成体の肝細胞では発現を認めず、肝発生進行に伴い発現は減少した。HepatoblastにSall4を強制発現し肝細胞分化を誘導するオンコスタチンMや細胞外マトリクス存在下で培養したところ、肝細胞分化が抑制された。逆に胆管分化を誘導するコラーゲンゲル包埋培養では、CK19+のbranching構造の数と大きさが増加した。一方Sall4をノックダウンするとbranching構造形成が抑制された。胆管障害マウスへSall4強制発現hepatoblastを移植すると胆管へ高率に分化することからSall4はhepatoblastの肝細胞分化を抑制する一方で胆管細胞分化を促進し、hepatoblastの2方向分化決定に重要な役割を担う可能性が示唆された。肝臓は、生体のホメオスタシスを司る重要な臓器であり、血清蛋白質の合成や毒物・アルコールの解毒、アミノ酸・脂質代謝といった多岐にわたる機能を持っている。投与した薬物がヒト体内で代謝・分解される薬物動態の解析は新規薬剤開発において重要な過程となる。しかし、ヒトと実験動物では薬物代謝経路や代謝酵素の基質特異性が異なることから、臨床治験の前段階としてどのような実験モデルを組むかが非常に難しい。そこで、本研究ではヒト肝細胞を使用した試験管内薬物代謝評価システムの構築を目的として、肝幹・前駆細胞の純化法の開発および肝幹・前駆細胞の増殖を誘導する機構の解明を目指した。成体マウス肝臓を酵素的に分散させFACSセルソーターにより細胞分画を行ったところ、c-kit^-Sca-1^-CD45^-Ter119^-integrinα6^+画分に単一の細胞からコロニーを形成できる増殖性の高い幹・前駆細胞の候補が存在することを明らかとしている。そこで、さらに肝幹・前駆細胞を純化するために、様々な抗原抗体の染色によるスクリーニングを行った結果、CD13陽性の画分に肝幹・前駆細胞が濃縮されることがわかった。また、肝幹・前駆細胞の増殖を制御する転写因子としてProx1を同定した。Prox1を肝幹・前駆細胞に強制発現することで細胞周期関連遺伝子の発現制御を介して細胞増殖を制御することがわかった。以上の結果から、今後この系を用いることでCytochromeP450等の薬物代謝関連遺伝子の発現制御や薬物を添加した際の反応性の検討に使用できると考えている。

つまり、CD13やCDI33陽性細胞が高い増殖能と二方向の分化能を持つ細胞であることがin vitroで示された。また、CD13陽性細胞を、薬剤および肝切除により肝再生を誘導したマウスに移植することで、生体内で生着・増殖することを示した。Sall4はES細胞で未分化性維持や分化決定に重要な役割を果たしている転写因子である。Sall4はマウス肝臓由来Dlk+CD45-Terll9-分画のhepatoblastに発現し、成体の肝細胞では発現を認めず、肝発生進行に伴い発現は減少した。HepatoblastにSall4を強制発現し肝細胞分化を誘導するオンコスタチンMや細胞外マトリクス存在下で培養したところ、肝細胞分化が抑制された。逆に胆管分化を誘導するコラーゲンゲル包埋培養では、CK19+のbranching構造の数と大きさが増加した。一方Sall4をノックダウンするとbranching構造形成が抑制された。胆管障害マウスへSall4強制発現hepatoblastを移植すると胆管へ高率に分化することからSall4はhepatoblastの肝細胞分化を抑制する一方で胆管細胞分化を促進し、heatoblastの2方向分化決定に重要な役割を担う可能性が示唆された。
薬物誘発性QT延長症候群における心室性不整脈の発生メカニズムに関する研究

本年度の研究成果は主に以下の2点てある。これまでの知見から、IKr遮断による致死性心室不整脈(Torsade de Pointes:TdP)は徐脈時に起こりやすいことや、自律神経系機能が心室再分極過程を担うイオン電流(IKr・IKs)に直接影響を及ぼすことはよく知られていた。しかしながら「自律神経系機能-心拍数-IKr遮断によるTdPの発症」の総合的な関係性については、不明であった。背景にある自律神経機能が異なる徐脈モデルを用いて、同じ心拍数であっても、自律神経系機能がIKr遮断の心室再分極延長作用に影響を及ぼすことを明らかにした。さらに、徐脈時であっても特に副交感神経機能の増大に加え交感神経系機能が低下しか際に、IKr遮断によるTdPが高確率で発症することを直接的に示した。(2)薬剤のTdP惹起作用に関する薬剤安全性評価モデルを確立した。薬物誘発性QT延長症候群は心臓を直接のターゲットとしない薬剤によっても引き起こされることから創薬時の安全性評価が非常に重要となるが、これまでの評価方法には問題点が多かった。単一薬剤の投与によって副交感神経機能の増大と交感神経機能の低下を引き起こすことで、TdPの発生そのものをエンドポイントとして評価することのできるモデルを確立した。(特許出願準備中)「心室再分極過程と自律神経系機能との関連性およびその動物種差」をテーマに実験を行った。実験(1)「麻酔下のイヌにおける自律神経刺激が心室再分極過程に及ぼす影響」IKrは副交感神経が優位なとき特に大きく心室の再分極に関与しているが、IKsは交感神経あるいは副交感神経のどちらが優位な状況下においても心室の再分極過程には大きな影響を及ぼしていないことが明らかとなった。実験(2)「クラウン系ミニブタのIKrとIKsの特徴」IKr,IKsともに心室再分極過程に重要な役割を果たしており、IKsに左心室心尖部で大きな部位差のあることが明らかとなった。以前行ったゲッチンゲン系ミニブタをを用いた同様な実験結果と比較すると、IKsがゲッチンゲン系では再分極にほとんど関与していないのに対して、クラウン系では重要な役割を果たしているという系統差の存在することが明らかとなった。実験(3)「カールソンモデルにおける不整脈発生と貫壁性のばらつきの関連性」不整脈発生の直前および起こっている最中も、貫壁性の大きなばらつきは認められなかった。不整脈の発生率には、ニュージーランド白色種>日本白色種、メス>オスの系統差と性差のあることが明らかとなった。実験(4)「ミニブタ(クラウン系)とラットにおけるIKrとIKsチャネルの発現量における心室内部位差の検討」両動物種で貫壁性の部位差は認められなかったが、心尖部と心底部でIKrとIKsの発現量のバランスに有意な差異が認められた。これらの結果を総合して考えると、IKsの再分極過程への関与の程度には、大きな個体差、系統差、性差、動物種差が存在し、in vivoにおいては貫壁性のばらつきは小さく、むしろ心尖-心底に大きなばらつきがあるものと考えられた。これまでのin vitroにおける知見と異なるこれらの結果は、QT延長症候群における不整脈の発生メカニズムを解明する上で、重要な一翼を担うものである貴重な情報を提供する成果であると考えている。(特許出願準備中)