hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
制御ラジカル重合による遺伝子ベクター用糖質高分の成と衣ポリプレックスの創製

遺伝子治療や再生医療への応用を目指して、核酸を細胞内に導入するための新たなカチオン性糖質高分子(側鎖に糖を有するポリマー)の合成とその機能評価を行った。その結果、糖(マンノース)を有するモノマーとカチオン性のモノマーを高度に制御して重合することによりブロックコポリマーの合成に成功した。またカチオン性糖質高分子の分子構造と遺伝子導入効率の関係を明らかにした。本研究課題では遺伝子ベクターへの応用を目的としてDNAコンパクションセグメントを有する糖質高分子を合成を進めている。本年度は糖モノマーの大量合成法の確立と、その重合性の評価ならびに、得られた糖質高分子の水系サイズ排除クロマトグラフィー(aqSEC)による分子量計測技術の開発を行った。1.糖モノマーの大量合成法の確立...糖モノマーとして2-(α-D-mannopyranosyloxy)ethylmethacrylate(ManEMA)を合成した。従来の方法でもManEMAの合成は可能であったが、さらにカラムクロマトグラフフィーによる精製条件を検討することにより取扱が容易な粉末状のManEMAの調製に成功した。2.ManEMAの重合性の検討...制御ラジカル重合法に取り掛かる前に、ManEMAと2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA)およびdimethylaminoethyl methacrylate(DMAEMA)とのランダムラジカル共重合によりManEMAの重合性を検討した。当初、極性溶媒であるDMF中での重合を試みたが、糖の水酸基によるBootstrap効果が現れ、理想共重合から逸脱することが明らかとなった。この効果を低減するためには10vol%の水の添加が有効であること分かった。本研究課題では遣伝子ベクターへの応用を目的としてDNAコンパクションセグメントを有する糖質高分子を合成を進めている。本年度はランダム共重合体のポリプレックス形成能の評価と可逆的付加開裂型連鎖移動(RAFT)用連鎖移動剤の合成および糖モノマーManEMAとDMAEMAのブロック共重合について研究を行った。平成21年度から進めていたDMAEMAと糖モノマーのランダム共重合体についてモノマー反応性比など重合性に関する評価を行った。さらに得られたpoly (DMAEM-stat-ManEMA)のポリプレックス形成能をプラスミドDNAを用いてゲルシフトアッセイにより評価した。その結果、ポリマー中のManEMAの組成FanEMAが0.1の場合においても生理的環境下では安定なポリプレックスを形成できないことが明らかとなった。これはポリプレックスの形成にはDMAEMAの長いモノマー連鎖(10以上)が必要であることを意味している。このことは糖モノマーを遺伝子ベクターに組み込むにはブロックポリマーにすることが必須であることを示している。2. RAFT用連鎖移動剤の合成とブロック共重合体の合成ブロックポリマーpolyDMAEMA-block-polyManEMAを合成するためにRAFT用連鎖移動剤CPADBを合成した。このCPADBを用いてDMAEMAおよびManEMAのホモ重合を行ったところ、分散度が1.2程度の分子量分布の狭いポリマーが得られた。しかし、その後の鎖延長反応において無視しできない量のデッドポリマーが生成していることが分かった。現在、重合の動力学とマクロ連鎖移動剤の単離方法を検討中である。本研究課題では遺伝子ベクターへの応用を目的としてDNAコンパクションセグメントを有する糖質高分子の合成を進めている。最終年度は可逆的付加開裂型連鎖移動(RAFT)法によるブロックコポリマーの合成とそのポリプレックス形成能および遺伝子導入効率評価を行った。(1)RFAT法によるブロック共重合体の合成はじめにRAFT用連鎖移動剤CPADBを用いてManEMAを重合し、重合度33のマクロRAFT剤を合成した。このマクロRAFT剤を用いてDMAEMAをpHを5に調整した水溶液中で重合することによりManEMAセグメント長が一定でDMAEMAセグメント長を系統的に変化させたブロックポリマーの合成に成功した。さらにRAFT剤としてCPADBを用いてManEMAとDMAEMAの統計ポリマーおよびDMAEMAのホモポリマーも合成した。(2)ポリプレック形成能評価合成したManEMAとDMAEMAのブロックポリマー、統計ポリマーおよびDMAEMAのホモポリマーのポリプレックス形成能をプラスミドDNAを用いたゲルシフトアッセイにより評価した。その結果、F_<ManEMA><0.15の条件下でポリプレックスの形成が認められた。またポリマーのミクロ構造(ブロック・統計)はポリプレックス形成能に影響しないことが分かった。(3)遺伝子導入効率評価合成したManEMAとDMAEMAのブロックポリマー、統計ポリマーおよびDMAEMAのホモポリマーのHeLa細胞への遺伝子導入効率をpEGFP-N1を用いたGFP発現効率から評価した。研究開始時に期待されていたManEMAによる細胞毒性低減効果は、RAFT重合で合成できる分子量範囲では、認められなかった。また遺伝子導入効率はミクロ構造の影響を受け、ブロックポリマーでは全く遺伝子導入されないのに対し、統計ポリマーでは市販のトランスフェクション試薬であるSuperFect^<TM>に匹敵する遺伝子導入効率を示した。
プログラマブルデバイスを用いたワイヤレス通信・制御実験システムの開発

研究目的:本研究では、Zigbeeなどの近距離無線技術と再構成型デバイスを用いて多対多通信が可能な無配線ネットワークシステムなどの構築を通して、今後の情報化社会の基盤技術になると考えられる技術的な知識を学生が容易に習得できる実験環境を整備することを目的とした。研究方法:1.従来から行われているRS-232やUSBなどのシリアル通信方式のプロトコルを理解し、FPGA(Field-Programmable Gate Array)に組み込む通信ドライバをHDL(Hardware Descriprion Language)を用いて作成するとともにシミュレータによる論理動作確認を行った。2.作成した通信ドライバを用いて、実際にFPGAとPC(パーソナルコンピュータ)との有線通信およびZigbeeモジュールを用いて無線通信の1対1での動作実験を行い、通信ドライバが正常動作であることを確認した。3.1対多および多対多通信を実現するために、通信フォーマット変更による通信ドライバの改良を行い、PCからのブロードキャスト信号を複数のFPGAモジュールが同時に受信できるか、また、多対多通信を可能にするため各FPGAモジュールが処理条件によって送信相手先モジュールを任意に選択し同時に送受信できるか実験を通して動作確認を行った。研究成果:今回は、Zigbee無線モジュールを用いて1対1、1対多、多対多通信全てを可能とする小規模、低速ではあるが無配線ネットワーク実験システムを構築した。1対1通信の場合は従来のシリアル通信ドライバを使うことで実現できるが、1対多、多対多通信の場合は送信者が送信相手を自由に指定できることや受信側も自分宛てに来たデータなのかを判別する必要がある。このため通信フォーマットについて考慮し、データ送受信時のオーバヘッドをできるだけ軽減するように工夫し、効率的な通信ができるように実験システムを開発することができた。このシステムでは、ニューラルネットワークをはじめとする様々なシミュレータとしても利用でき、有効活用するためにシステムに関する操作説明や各技術に関係するマニュアルを作成し実験の理解度を向上させるように努めた。これにより、通信やプログラマブルデバイス開発技術はもとより様々な分野で応用できる分散システムやネットワークシステム構築の基礎を学習することも可能となると考えられる。この成果は、自然科学研究機構生理学技術研究会の奨励研究採択シンポジウムにて発表を行っている。
冷戦期アメリカ知識人のアジア観とアジア地域政策論―「外交問題評議会」資料を中心に

第二次世界大戦終了後、アメリカは自らの利害に即した国際秩序構築の一環としてアジアへの関わりを深める過程で、一方では新たなる対アジア政策を策定し、他方では政策課題の策定と遂行を支える新しい知を構築すべく、学術機関を含むアジアをめぐる知的体制を再編するという課題に直面した。本研究は、Foreign Affairs誌の発行母体であり、アメリカの外交政策に多大な影響力を行使するシンクタンクとして知られる「外交問題評議会」の一次資料から、冷戦期における対東アジア・東南アジア政策に関わる議論を発掘・解読・分析し、アメリカの知識人が新しいアジア観を模索する過程を検討した。本研究は、Foreign Affairs誌の発行母体として知られる「外交問題評議会」の一次資料を中心に、冷戦期アメリカの知識人が新しいアジア観を模索する過程とその内容的な特徴を、対アジア政策論との関連の中で明らかにすることを目的とする。当該年度における調査・実績は以下のとおりである。1.冷戦期における外交問題評議会の諸活動および北米のシンクタンク・財団に関連する先行研究を収集・再検討した。2.外交問題評議会のアーカイブから、1930年代から50年代にかけてのスタディグループに関する委員会のファイルを閲覧し、プログラムの全体方針に関わる議論について資料を収集し、整理した。スタディグループの中には1939年に開始された「戦争と平和」など著名なものがあるが、さまざまな地域や課題について広く可能性をあたったうえで、テーマを絞り、メンバーを選定している様子がうかがわれ、そこに独自の戦略とアジア観、アジアの位置づけが反映されていることがみてとれる。また、そのことは、東南アジア・東アジアがいかに論じられたかは、他の地域との比較や連関のもとに分析する必要があるということを示している。3.並行して冷戦期アメリカのアジア政策の展開に重要な役割を果たした他の財団の中国研究、東南アジア研究に対する助成に関する資料調査・収集を実施した。4.冷戦期アメリカにおける東南アジア・東アジア研究の展開とアジアに対する学術政策および東アジアにおける高等学術機関の動向に関する論考を英文で発表した。1.前年度に引き続き冷戦期における外交問題評議会の諸活動および北米のシンクタンク・財団に関連する先行研究を収集し、最新の研究状況を確認した。2.外交問題評議会のアーカイブから、1940年代から60年代にかけてのスタディグループに関する委員会のファイルを閲覧し、個別委員会内での議論の内容に関する資料収集を進めるとともに、プログラムの全体方針に関わる議論について資料を収集して整理した。3.並行して冷戦期のアジア政策の展開に重要な役割を果たした主要の財団の中国研究、東南アジア研究に対する助成に関する資料調査・収集を実施した。香港、フィリピン、シンガポール、タイ、マレーシア、インドネシアなどにおいても、地域研究にかかわる学術研究助成が相互に関連しながら展開されており、地域政策の一環という特徴を確認した。4.冷戦期日本における東南アジア研究の設立と展開を、ロシア研究を嚆矢とする地域研究の導入と展開の動きの中に位置づけつつ明らかにするペーパーを国際学会で報告した。また華僑華人ネットワークをテーマに地域主義と一国史観を超える試みをまとめ、グローバルヒストリーと中国・東アジアと題された学会報告を行った。1.引き続き冷戦期における外交問題評議会の諸活動および北米のシンクタンク・財団に関連する既存の研究を検討した。2.同様に1940年代から60年代にかけて設置されたスタディグループのうちアジア研究に関わる委員会のファイルの検討を続けた。タイトルに極東、中国、東南アジアといった言葉を掲げずとも比較の視座からこれらの地域(の一部)を検討対象に含むケースもあるため、できるだけ丁寧に資料をあたり、より総合的な検討ができるよう努めた。たとえば東南アジアに関しては、アジア太平洋戦争以前においては、主としてフィリピンに関わる議論がなされるにとどまるが、1950年以降東南アジアそのものを議論するグループが設置される。また民主化に関係したテーマの下に東南アジアの国が検討されているケースもみられる。こうしたスタディグループのメンバーには、政府関係者、企業家に並んで、財団関係者、および財団の助成を得て新たに大学に創設された東南アジア研究プログラムを担った研究者の名をみることができる。機関や領域を横断した総合的検討の必要性が改めて課題としてうかびあがる。1.引き続き冷戦期における外交問題評議会の諸活動および北米のシンクタンク・財団に関連する先行研究を収集し、最新の研究状況を検討した。2.最終年にあたり、より広い視座から議論を位置づけるため、当該アーカイブにおいて理事会に関わるファイルを系統的に閲覧・収集した。

第二次世界大戦終了後、アメリカは自らの利害に即した国際秩序構築の一環としてアジアへの関わりを深める過程で、一方では新たなる対アジア政策を策定し、他方では政策課題の策定と遂行を支える新しい知を構築すべく、学術機関を含むアジアをめぐる知的体制を再編するという課題に直面した。本研究は、Foreign Affairs誌の発行母体であり、アメリカの外交政策に多大な影響力を行使するシンクタンクとして知られる「外交問題評議会」の一次資料から、冷戦期における対東アジア・東南アジア政策に関わる議論を発掘・解読・分析し、アメリカの知識人が新しいアジア観を模索する過程を検討した。1.外交問題評議会に関わった研究者や財団関係者などに関わる資料も含めて収集はおおむね順調に進めることができた。2.公刊にはいたらなかったが、昨年度国際学会で報告した内容を複数の英文論文として発表するため執筆を進めた。27年度が最終年度であるため、記入しない。国際関係論1.引き続き外交問題評議会および評議会に関わったアジア研究者や財団関係者に関する資料収集を進める。最終年にあたるため成果のまとめにむけて焦点を絞った調査を集中的に実施する。2.並行して執筆・改訂中の英文論考の完成・発表をめざす。プリンストン大学においてデジタルカメラによる資料の撮影が許されたため、アメリカにおける資料調査が順調に進んだ。またアメリカにおける東南アジア研究・中国研究振興政策に関する冷戦期の動向を英文論文にまとめて発表することができた。1.予想以上に広がりをもった資料が存在することが判明したが、収集はおおむね計画通りに進められている。2.成果の一部を、国際学会、日本の学会、著作の形で発表した。・英文論文の執筆・改訂作業に時間がかかり、校閲作業が年度内に行われなかった。引き続き、外交問題評議会を中心とする資料の収集と分析を実施する。並行して分析結果をまとめて和文・英文の論考として発表すべく準備を進める。・最終年にあたり成果のまとめをめざして集中的に補足資料調査および収集資料の綜合的分析を実施する。・並行して英文論文を公刊すべく執筆・改訂を進める。昨年度は円高が進んだこともあり、海外調査予算や資料費に若干の余裕が生じた。今年度は円安傾向となり、海外調査予算を圧迫することが予想されるが、プリンストン大学において外交問題評議会の資料収集を継続する。また可能な限り、外交問題評議会と関係が深かった財団の方針についても資料調査を実施する。1.以前紙媒体で複写を依頼していた資料をデジタル媒体で無料で入手することが可能になった。
肝再生は糖鎖で決まる

生体肝移植が盛んに行われているが、高齢化社会の進行に伴うドナーの高齢化による肝臓の再生不全が大きな問題になりつつある。肝再生メカニズムに関しては、多くの液性因子に注目して精力的な研究が進められてきたが、その調節分子メカニズムは十分には解明されていない。本研究では、α1,6フコース糖鎖の発現は肝細胞の増殖能に寄与し、その分子機序を明らかにした。更にL-フコース補充療法による肝再生の促進が確認された。本研究では、糖鎖修飾による受容体の機能変化による肝再生の制御という新しい視点から、部分肝切除後の糖鎖変化および肝再生における糖鎖の役割を明らかにし、糖鎖を用いた肝再生の促進療法の開発を行う。野生型のマウスに比べFut8ホモ欠損マウスの肝再生機能が有意に低下することを見出した。さらに、Fut8ヘテロ欠損マウスにおいても肝再生能が低下していた。実際、野生型マウスの肝再生過程では、Fut8の活性は肝再生とともに誘導されるが、肝再生の終了期(7-9日目)に活性が正常に戻ったことがわかった。これらの結果は、α1,6フコースが肝細胞の増殖能に寄与し、肝再生能力を高めることを強く示唆している。現在、肝再生と深く関わっている肝発がん実験においても、Fut8発現の意義を検討している。α1,6フコースはα1,6フコース転移酵素(Fut8)により生合成され、最近話題を呼んでいる抗体医療のADCC活性(抗体依存性細胞傷害活性)や肝がんの特異的マーカーであるフコシル化α-フェトプロテイン(AFP-L3)と深く関わっており、注目される糖鎖の一つである。また、肝がんにおいてはα1,6フコースの発現は上昇すると報告されたが、その意義に関しては全く不明である。正常の肝蔵においてはFut8の発現が低いため、Fut8と肝細胞増殖との関連性についての研究は殆ど行われてこなかった。最近、申請者らは、本研究グループしか持っていないFut8欠損マウスを用いて肝再生能を検証した。その結果、野生型やFut8ヘテロマウスに比べFut8ホモ欠損マウスの部分肝切除後の肝再生能が有意に低下している。Fut8の発現は部分肝切除後の肝再生過程の初期のみに有意的に上昇し、肝再生の後期に正常状態に戻る。面白いことに、Fut8の発現誘導は、肝再生の促進と抑制シグナルの切換え時期と重なっている(Wang, Y., et al.投稿中)。最近、申請者は、α1,6フコースは肝がんにも重要な役割を果たしているとの仮説を立て、Fut8欠損マウスを用いて検討した。驚くことに、化学誘導性肝がんの実験モデルマウスでは、野生型に比べFut8欠損マウスの肝がん誘発が著しく抑制されることを見出した。今後、α1,6フコース糖鎖と肝がんとの関連性およびその分子機構を明らかにすると共に、新たな肝がんのマーカーおよび治療法の開発に繋げることを目指す。α1,6フコース転移酵素(Fut8)はN-結合型糖鎖の根元にα1,6フコース(コアフコース)構造を作る糖転移酵素である。肝臓の再生因子としてHGF、HB-EGF・EGF、TGF-βなどの液性因子が報告され、肝臓再生時の細胞内伝達機構に注目した研究が盛んに行われている。再生因子は肝細胞膜にある受容体を介して細胞増殖を制御するが、受容体は糖タンパク質で、その機能発現には糖鎖付加が重要であることはあまり注目されてこなかった。我々はEGF受容体のα1,6フコース修飾が受容体とリガンドとの結合親和性に重要であることを既に報告している。また、α1,6フコシル化AFPが肝細胞がん特異的に増加することから、α1,6フコースは細胞増殖に関わることが示唆される。本研究では肝再生におけるα1,6フコースの役割を明らかにするため、Fut8欠損マウスを用いて部分肝切除を行い、肝再生に与える影響を検討した。その結果、Fut8のホモ欠損マウスの部分肝切除後の再生機能は野生型のマウスに対して有意に低下した。また、野生型マウスを用いて、部分肝切除後の時間経過とFut8の発現量の関係を、α1,6フコースを特異的に認識するAALレクチンの反応性を指標に検討したところ、部分肝切除後2日目で増加し、ほぼ元の大きさまで再生した7日目ではほぼ切除前のレベルにもどった。ホモ欠損マウスの肝再生機能が有意に低下したことから、遺伝子の組み合わせとしてはすべて持っているヘテロ欠損マウスでも部分肝切除後の再生機能を検討したところ、興味深いことに、ヘテロ欠損マウスでも野生型に対して低下することを見出した。肝再生過程におけるFut8の発現およびその産物であるα1,6フコース糖鎖の発現が誘導されたことを明らかにした。

また、肝再生と深く関わっている肝発がん実験においても、α1,6フコース糖鎖の発現が誘導された。これらの結果から、Fut8の発現は細胞の増殖に極めて重要であり、臨床にも応用できる可能性があると強く示唆される。昨年東日本大地震によって、実験動物室の空調が壊れたため、糖転移酵素欠損マウスを含めた糖鎖研究用の実験動物はほぼ全滅した。そのあと、失った実験動物や細胞株という研究基盤の回復に全力を挙げて取り組んできた。そして、野生型マウスを用いて、部分肝切除後の時間経過とFut8の発現量の関係を、α1,6フコースを特異的に認識するAALレクチンの反応性を指標に検討したところ、部分肝切除後2日目で増加し、ほぼ元の大きさまで再生した7日目ではほぼ切除前のレベルにもどった。ヘテロ欠損マウスでも野生型に対して低下することを見出した。これらの結果から、Fut8は肝再生に大事であることが強く示唆された。1)ヘテロ欠損マウスでも部分肝切除後の肝再生の遅延が観察されているから、L-フコースの投与によって低下した肝再生能の改善が見られるかを検討する。2)肝再生や化学肝発がん誘導において炎症発症が重要なファクターと考えられているので、Fut8発現と炎症との関連性についても検討していく。3)肝細胞の増殖において増殖因子受容体上のα1,6フコース付加とその機能制御との関連性を詳しく解析する。肝臓におけるFut8発現細胞の同定およびα1,6フコース糖鎖付加と受容体の機能解析を行う。また、加齢における肝再生の機能低下とα1,6フコース減少との関係を検討し、Fut8ヘテロ欠損マウスを用いてL-フコースの投与によって低下した肝再生能の改善が見られるかを検討する。Fut8の発現は、肝再生や化学肝発がん誘導における機能とその分子メカニズムを明らかにする。特にFut8の発現と炎症、またFut8と細胞増殖との関連性に注目し、詳細な分子機構を解析する。平成23年度に得られた結果をもう一度確認すると同時に、肝実質細胞と非実質細胞(クッパ細胞、類洞内皮細胞、星細胞、その他の細胞)を分離し、肝臓におけるFut8発現細胞を同定する。α1,6フコース糖鎖付加と受容体の機能変化を調べる。さらに、肝再生の分子機構と密接に関連する肝がん形成におけるFut8の機能を調べる。
宇宙線太陽圏尾部方向からのExcess Fluxによる太陽近傍の磁場構造の研究

10TeV以下の宇宙線強度は、太陽圏尾部方向(恒星時6時)から、Excess Fluxが存在することを、我々は世界に先駆けて見いだした。これをTail-In Anisotropyと呼ぶ。この宇宙線の太陽圏尾部方向からの流れは、1TeV付近で最大となりおよそ0.1%に達する。この宇宙線の流れを利用して、磁場を含めた太陽の大きさを知ることが出来る。いいかえれば、太陽近傍の磁場構造を知ることができる。地球が太陽の周りを公転しているために、この宇宙線の流れを観測すると、12月には太陽圏尾部に面するために大きく、6月には地球が太陽をはさんで反対側に位置するために、太陽と太陽磁場に遮られて小さくなることが期待される。異なったエネルギーの宇宙線の観測、名古屋多方向Muon望遠鏡(0.1TeV)、坂下地下Muon望遠鏡(0.4TeV)、松代地下Muon望遠鏡(1TeV)を用いてこの太陽圏尾部方向からの宇宙線の流れの大きさが太陽と太陽磁場に隠されたときどのくらい小さくなるかを調べた。その小さくなりかたから、太陽の磁場も含めた大きさを推定した。その結果、0.1Tevのエネルギーの宇宙線では太陽の大きさは0.5AU(1AUは太陽地球間の距離)であり太陽の剛体半径の100倍にもなっており太陽が生きた磁場製造工場になっていることが判明した。0.4TeVの坂下の場合は0.2AU,1TeVの松代の場合でも統計精度が悪いがおおよそ0.1AUであることが明らかとなった。10TeVのエネルギーを観測する宇宙線の空気シャワーグループは、太陽の影を観測したところ太陽の大きさは剛体半径すなはち、見たままの大きさであることを、報告している。太陽の大きさを宇宙線のエネルギーEに対してE^γとするとγは-1である。宇宙線の磁場による曲がりは、エネルギーに反比例しているので、この結果は非常にreasonableと思われる。これらの結果を1997年春と秋の物理学会で報告し、学術雑誌に登稿の準備をしているところである。
大腸ポリポーシスにおける日本人型ＭＵＴＹＨ遺伝子異常の実態とその検出法の確立

多発大腸腺腫の臨床所見から家族性大腸腺腫症(FAP)と診断されながら、生殖細胞系列にAPC遺伝子変異が同定されない症例(APC -)が30%程度あり、解析系を整備し病態解明に取り組んだ。生殖細胞系列APC (-)14例(30個以上の腺腫)中3例にAPC体細胞モザイク変異が認められた。MUTYH遺伝子変異については、明白な病的変異やゲノム再編成はなく、IVS10-2A>Gヘテロ接合体を3例認めた。70歳以上で癌罹患歴のない115人との比較でリスクを検討し、オッズ比5.4 (95%信頼区間1.22-24.0)を得た。罹患リスクへの関与が示唆されたので、さらに症例を蓄積し、今後検証する必要がある。昨年に引き続き、タンパク質コーディングエクソン内及びエクソン・イントロン境界のダイレクトシーケンスでAPC遺伝子内に病的変異が同定できない症例について常染色体劣性型の大腸ポリポーシスの原因遺伝子とされるMUTYH遺伝子の変異を持つ症例の有無を調べるために、PCR・ダイレクトシーケンス解析を行い、現時点で19例の解析を終えた。このうち3例に検出されている、IVS12-2A>Gは、培養細胞系では異常なスプライシングの結果、核移行ドメインのあるカルボキシル末端側を欠失したMUTYHタンパク質が産生されることは既に明らかになっている(Tao et al.,Carcinogenesis 25:1859-1866,2004)。しかし、本課題で解析を行っている検体では、この変異はヘテロザイゴートであったため、多発大腸癌への寄与は不明であった。そこで、昨年から解析系を整備してきた、DNAフラグメントの定量解析を応用したMLPA法による解析を行った。この方法では、PCR・ダイレクトシークエンス法では検出不能であるエクソンレベルの遺伝子再編成の有無を調べることができる。ヘテロザイゴートでMUTYH変異を持つ検体は、残る正常アレルにエクソンレベルの欠失があれば、大腸発癌へのリスクが高いことが示唆されるため、その有無が重要であると考えた。しかし、今のところ大規模な遺伝子再編成の発見には至っていない。現在、世界中で1例が報告されているのみであることから、MUTYHではこのタイプの変異頻度は低いことが予想された。また、今年度は、プロモーターのメチル化修飾を検出する系の構築に取り組み、大腸発癌におけるその関与が明らかになっているMLH1遺伝子と多発ポリープへの寄与には議論があるAPC遺伝子の、検体における腫瘍組織のメチル化検出が可能となった。MUTYHはコントロールDNAのメチル化検出に成功した。繰り返しポリープが発生する、多発ポリープ症例は、遺伝的因子の関与が強く疑われる。臨床の現場では、腺腫性の多発ポリープの場合、APC遺伝子の変異を疑い、遺伝カウンセリング下で解析を実施するが、変異を同定できない症例が約30%存在する。欧米では、APC遺伝子のほかに、MUTYH遺伝子の大腸発癌への影響が明らかになってきている。そこで、タンパク質コーディングエクソン内及びエクソン・イントロン境界のダイレクトシーケンスで、APC遺伝子内に病的変異が同定できない症例についてMUTYH遺伝子の解析を実施した。国際家族性消化器癌学会(InSIGHT)で採用しているMUTYH遺伝子情報に沿って16個のエクソン内とエクソン・イントロン境界についてのダイレクトシーケンス解析、およびDNAフラグメントの定量解析を応用したMLPA法にて、エクソン単位の重複や欠失の有無を解析した。その結果16例中3例にIVS12-2A>G(NCBI NM_001128425.1による表記。国際家族性消化器癌学会(InSIGHT)表記IVS10-2A>Gに相当)の変異が片アリルに認められた。このGアリルは、培養細胞系では異常なスプライシングの結果、カルボキシ末端側を欠失したMUTYHタンパク質が産生されることが明らかになっている(Tao et al.,2004)にも関わらず、日本人の一般大腸癌を対象とした報告(Tao et al.,Cancer Sci.99:355-360,2008)では、大腸癌罹患群でA/G+G/Gアリルは685例中23例(3.4%)、コントロール群778例中37例(4.8%)と報告されており、大腸発癌への関与が依然として不明であった。そこで、70歳以上で癌既往歴のないボランティア検体において、このアリルの出現頻度の解析を実施中であり、67名の解析を終えた現在、3名にA/Gアリルを検出した。

罹患リスクへの関与が示唆されたので、さらに症例を蓄積し、今後検証する必要がある。大腸多発ポリポーシス症例について、タンパク質コーディングエクソン内及びエクソン・イントロン境界のダイレクトシーケンスでAPC遺伝子内に病的変異が同定できない症例について、常染色体劣性型の大腸ポリポーシスの原因遺伝子とされるMUTYH遺伝子へのダイレクトシーケンス解析を行った。16例の検討を終え、引き続き3例のシークエンス解析を進行中である。このうち3例にIVS12-2A>G(NCBI NM_001128425.1による表記。国際家族性消化器癌学会(InSIGHT)表記IVS10-2A>Gに相当)の変異が片アレルに認められた。日本人の一般大腸癌を対象とした報告(Tao et al.,Cancer Sci.99:355-360,2008)と比較すると、解析数は少ないが本研究対象の多発ポリポーシス症例には34倍近い頻度で同定された。この3例は、発症年齢は32歳・59歳・72歳、家族歴は無・兄及び母に大腸ポリープ・兄大腸ポリープ、大腸ポリープ数はともに100個以下、胃ポリープは胃底腺ポリープ・無・過形成ポリープ、十二指腸乳頭部腺腫はいずれも無し、他の癌既往歴は両側卵巣癌+子宮内膜癌・大腸同時7発癌・進行胃癌であった。この変異を導入した培養細胞では、異常なスプライシングの結果、核移行ドメインのあるカルボキシル末端側を欠失したMUTYHタンパク質が産生されることは既に明らかになっている(Tao et al.,Carcinogenesis 25:1859-1866,2004)が、MUTYHはホモザイゴートで大腸癌のリスクがあるとされていることから、へテロザイゴートにおける病的意義については更なる解析を要する。IVS12-2A>Gのヘテロザイゴートは、残る正常アレルにメチル化による発現抑制やLOHなど、ダイレクトシーケンスでは同定できない欠失の有無を検討する必要がある。多発大腸腺腫の臨床所見から家族性大腸腺腫症(FAP)と診断されながら、生殖系列にAPC変異が同定されない症例(APC変異(-))が、30%程度存在する。欧米では、このような症例にMUTYH変異が報告されている。日本人では、MUTYH変異による多発大腸腺腫についての知見が不足しているため、30個以上の腺腫を有しながら生殖系列にAPC変異(-)の14例について解析を行った。APC遺伝子の体細胞モザイク変異を鑑別した上で、MUTYH変異についてPCR-ダイレクトシーケンス法、エクソン単位の欠失等の有無をMLPA法により調べた。APCの体細胞モザイク変異は3例で確認された(21%)。残りの11例中、MUTYH変異については、1例で2カ所のミスセンス変異(P18LとG25D)を同定したものの同一アリル上にあり、明らかな病的変異を両アリルに有する症例はなかった。また、大規模な欠失等も認めなかった。一方、IVS10-2A>Gヘテロ接合体は2例あった(18%,この他にAPC体細胞モザイク症例中にも1例)。このバリアントは欠失タンパク質を産生するため、罹患リスクを検討した。その結果、70歳以上で癌罹患歴のない115人のうち5例に、このヘテロ接合体が認められた。APC変異(-)群との比較から、罹患リスクはオッズ比4.89であったが、95%信頼区間は0.83-28.8となり、有意差は認められなかった。一方、APC変異(+)のFAP 25症例中(同一家系除く)には1例も認められなかった。
熱帯収束帯における雷嵐国際共同観測

本年度の成果は,当該研究遂行のために設計・試作した「VHF波帯広帯域干渉計」が,仕様通りの機能を有する観測機であることを実証できた点である。すなわち雷放電に伴って放射されるVHF/UHF波帯パルスを,高い時・空間分解能で標定することに成功し,俗に「枝分かれ」と呼ばれほぼ同時に並行して進展する放電の様相が可視化できた点であると結論できる。通常放電路の可視化は,VHF/UHF波帯で,狭帯干渉法,時間差法を用いて具体化されてきたが,いずれの方法においても,樹枝状に進展する放電についての可視化は不可能で,本研究申請者等が,世界で初めて実現したといっても過言ではない。その結果,これまで先行する雷撃の放電路と同じ経路を取るものと,数十年来信じられていた多重落雷の後続雷撃が,時として異なる経路をとり,その結果,後続雷撃の落雷地点が,先行する雷撃の落雷地点と,数キロメートルも離れることのあることが明らかとされている。さらに雷放電の開始点についての詳細な理解や,多重落雷を引き起こす雷雲内の電荷構造,雲内放電の進展様相等々,電波観測という利点を生かして,数多くの観測的事実を見出している。一方,超高感度ビデオカメラにより,Red Spritesの観測にも成功し,共同研究者であるニュージーランド・オタゴ大学D.Dowden教授の,低周波電磁波観測結果との照合により,Red Spriteが,雷雲頂部から電離層下部への「放電」現象であるとの結論を得ていることも特筆すべき研究成果となっている。またこのRed Spriteの観測により,その発生が,地域や緯度に依存せず,きわめて一般的な現象であることが明らかとなり,その後北陸や地中海等でその発生が相次いで見出されるきっかけとなっている。なお上記の成果は,全て米国地球物理学会誌及び電気電子学会誌に公表印刷されると共に,「VHF波帯広帯域干渉計」は,特許申請中(出願番号特願平11-170666)となっている。本年度は,日米豪の共同研究として,オーストラリア・ダーウィンにおける総合的な雷観測を,当地にしばしば発生する巨大雷雲を対象として実施するとともに,一昨年11月に打ち上げられたTRMM衛星搭載のLIS(lightningImagolng Sensor)の地上データとの照合を行い,その機能検証につとめた。観測実施の期間は,11月15日から12月21日までとなっている。ダーウィンにおける地上観測では,日本側は干渉計方式による雷放電路の可視化技術を確立するとともに,放電開始機構,放電進展機構の理解を図った。この目的のため,ベースラインをほぼ20kmとする2箇所の観測基地を,オーストラリア研究者と共同で設営した。これらは二カ所に設置した全方位カメラによる光学観測との照合により確認する様配慮されており,現在解析中で詳しい結果は近日中に学術論文誌に投稿,発表の予定である。上記に加えてALPS(雷放電進展様相光学観測装置)を稼働をし,落雷の最終雷撃過程(アタッチメントプロセス)を観測的に研究した。この光学観測は本研究にとって新規の主題で,今年度は必ずしも満足の行く結果が得られていないので,次年度に期待したい。ところで上記2箇所の観測点は,当初の計画よりはさらに奥地である,ミドルポイント及びハンプティードゥーとしているが,電波的により静かな地点を選んで最適化を図った結果によっている。分担者である米国側の研究者は,衛星データ及びレーダデータを取得,現在互いの結果と比較検討すべく解析中である。

オーストラリア側は,当初のロケット誘雷実験を断念,代わりに雷放電に伴うVLF放射や,電離層への放電RedSprites及びBlue Jetsの検出を第一主題とした。そこで日本側も暗視カメラを用意し,協力体制を引くことにした。なおこれらのすべての地上観測は,TRMM衛星観測の他のパラメータ,降水量,赤外放射,水蒸気量,等々と比較しつつ,雷乱を総合的な観点から理解して行く予定である。日米豪の共同研究として,オーストラリア・ダーウィンにおける総合的な雷観測を,当地にしばしば発生する巨大雷雲を対象として実施するとともに,1997年11月に打ち上げられたTRMM衛星搭載のLIS(lightning lmaging Sensor)の地上データとの照合を行い,その機能検証につとめた。観測実施の期間は,11月9日から12月16日までとなっている。ダーウィンにおける地上観測では,日本側は干渉計方式による雷放電路の可視化技術を確立するとともに,放電開始機構,放電進展機構の理解を図った。この目的のため,ベースラインをほぼ20kmとする2箇所の観測基地を,オーストラリア研究者と共同で設営した。これらは二カ所に設置した全方位カメラによる光学観測との照合により確認する様配慮されており,現在解析中で詳しい結果は近目中に学術論文誌に投稿,発表の予定である。上記に加えてALPS(雷放電進展様相光学観測装置)を稼働をし,落雷の最終雷撃過程(アタッチメントプロセス)を観測的に研究した。この光学観側は本研究にとって新規の主題で,今年度は必ずしも満足の行く結果が得られていないので,次年度に期待したい。ところで上記2箇所の観測点は,当初の計画よりはさらに奥地である,ミドルポイント及びハンプティードゥーとしているが,電波的により静かな地点を選んで最適化を図った結果によっている。分担者である米国側の研究者は,衛星データ及びレーダデータを取得,現在互いの結果と比較検討すべく解析中である。オーストラリア側は,当初のロケット誘電実験を断念,代わりに雷放電に伴うVLF放射や,電離層への放電Red Sprites及びBlue Jetsの検出を第一主題とした。そこで日本側も暗視カメラを用意し,協力体制を引いた。なおこれらのすべての地上観測は,TRMM衛星観測の他のパラメータ,降水量,赤外放射,水蒸気量,等々と比較しつつ,雷乱を総合的な観点から理解することかできた。本年度の成果は,当該研究遂行のために設計・試作した「VHF波帯広帯域干渉計」が,仕様通りの機能を有する観測機であることを実証できた点である。すなわち雷放電に伴って放射されるVHF/UHF波帯パルスを,高い時・空間分解能で標定することに成功し,俗に「枝分かれ」と呼ばれほぼ同時に並行して進展する放電の様相が可視化できた点であると結論できる。通常放電路の可視化は,VHF/UHF波帯で,狭帯干渉法,時間差法を用いて具体化されてきたが,いずれの方法においても,樹枝状に進展する放電についての可視化は不可能で,本研究申請者等が,世界で初めて実現したといっても過言ではない。その結果,これまで先行する雷撃の放電路と同じ経路を取るものと,数十年来信じられていた多重落雷の後続雷撃が,時として異なる経路をとり,その結果,後続雷撃の落雷地点が,先行する雷撃の落雷地点と,数キロメートルも離れることのあることが明らかとされている。
Ｌｉｅ群の作用の剛性

昨年度発見したものは主にsl(2,R)の場合に相当するものであった。今年度はそれを一般の半単純Lie環に一般化することを試みた。本研究はいくつかの部分から構成されており、それぞれについて一般化を行う必要がある。まずsl(2,R)のときに扱っていた葉層構造を次に述べる葉層構造Fに一般化した。Gを連結Lie群、ΓをGの離散部分群、HをGの閉部分群、MをHの閉部分群で、Γ\G→Γ\G/Mが主M束になるものとする。Hの右掛け算によるΓ\Gへの作用の軌道葉層をΓ\G/Mに落としたものは葉層構造になる。この葉層構造がFである。次にFのde Rhamコホモロジーを考えるために平坦部分F接続を構成した。h, mをH, MのLie環とする。qをh=m\oplus qを満たすhのAd(M)不変部分Lie環、Vを有限次元(h,M)加群とする。このとき主M束Γ\G→Γ\G/MのVに付随したベクトル束Γ\G×_MVに平坦部分F接続∇が定まることを示した。したがって∇に関するFのde RhamコホモロジーH*(F;Γ\G×_MV,∇)を考えることができる。これが(h,M)加群のコホモロジーH*(h,M;C∞(Γ\G)\otimes V)と同型になることを示した。これは松島の同型に似ている。ここまではGはなんでもよい。次にGのLie環gがso(n+1,1)と同型であるとし、HをGの極小放物型部分群MAN,上のMをMANのM, qをANのLie環an, manをMANのLie環とし、Vを1次元(man,M)加群とする。この場合に第1のHodge分解に使う作用素δを構成し、dδ+δdを計算した。またgがsu(n,1)と同型なときにも同様の作用素を構成したが、dδ+δdの計算結果によりそれは当初の目的には使えないものであることが分かった。昨年度sl(2,R)のときに発見した2段階のHodge分解をより一般の単純Lie環に一般化することは当初の予想よりも簡単ではなかった。最初に行っていた計算の方法ではsl(2,R)の次に簡単なsl(2,C)で計算を行うのがほぼ限界であったが、その後の進展により一般の半単純Lie環で計算を行うことが可能になった。これは構成した作用素δを次数によらず一括して扱い始めたことや計算の道具としてClifford代数を使い始めたことによる。さらに物理的な道具として通常のノートではなくiPadProを使い始めたことも、極めて項数の多い計算をする上で本質的に役に立ったと言える。su(n,1)のときに得られる公式が第1のHodge分解を行うのに使えないということも分かった。sl(2,R)のときに扱っている葉層構造が一般の場合にどう一般化されるかについて当初誤った予想をしていたが、sl(2,C)の次に簡単なso(4,1)の場合の計算をすることによって考えるべき正しい葉層構造が特定できた。sl(2,R)の場合、葉層構造のde RhamコホモロジーをLie環のコホモロジーとしてみて計算することが最初の重要なステップであった。このステップはsl(2,R)のときは簡単なものであったのですぐにできると思っていたが、一般化するとそれなりに非自明なものになった。これは松島の同型の類似のようなものとみなせるが、共通する部分はない。またかなりの時間をかけて表現論の関係している部分に関して知識の収集をした。そこで得られた知識は参考にはなっているが、まだ直接役には立っていない。しかし次に第2のHodge分解について考えるときの役に立つのではないかと思われる。今年度の研究終了後からこの報告を書くまでの間に第1のHodge分解に関する研究がほぼ完成したのでそれを踏まえて書く。第1のHodge分解の完成によって分かったことは、この理論を適用するためにはgの単純因子はso(n+1,1)と同型でなければならないということである。まず第一にやるべきことは次のことである。manの自明係数のコホモロジーを計算するコチェイン複体C*(man)の微分をdとする。このときラプラシアンdd^\top+d^\top dの固有値と固有空間について調べる。これは第1のHodge分解を適用するために必要となる。sl(2,R)とsl(2,C)の場合はすでに計算してあるが、nが3以上のso(n+1,1)の場合はまだである。またPSL(2,R)のとき葉層構造の変形を調べるための準備が大体整ったと思うのでそれらを整理して論文に追加する。同時にどの部分が他のLie群に一般化できるか検討したい。次により本質的に分からないものとして、sl(2,R)のときにしかできていない第2のHodge分解を他の単純Lie環に一般化できるか検討する。sl(2,R)のときにはn不変超関数というものを使って第2のHodge分解を構成した。それはFlaminio-Forniによるn不変超関数の計算に基づいている。一般の場合はJaquet moduleというものが使えないか検討する。

sl(2,R)の場合は考えるべき表現は1つにしぼられるが、その他の場合は無限個の表現を扱わなければならない。もし第2のHodge分解ができればコホモロジーが計算されるはずなのでそれを用いて葉層構造の変形についても考察する。第1のHodge分解の完成によって例えばsu(n,1)の場合第1のHodge分解ができないということがわかったが、su(n,1)の場合その他の方法でコホモロジーを計算できないか考える。葉層構造に対して葉層構造のde Rhamコホモロジーが定義される。これは通常の多様体に対するde Rhamコホモロジーに比べると計算が難しい。実際双曲的な曲面の測地流の弱安定葉層という基本的な葉層構造に対してもその2次のコホモロジーは計算されていなかった。今回はこの葉層構造(Fとする)に対して全ての次数でコホモロジーを一度に計算する方法を見つけた。特殊な場合を除くと葉層構造のde Rhamコホモロジーを定義する複体に対しては通常のHodge分解は成り立たないと考えられている。これは複体が葉層構造の葉の方向にしか楕円型でないためである。今回扱った葉層構造Fについても通常のHodge分解は成り立たないと思われるが、それとは別のHodge分解のようなものを構成した。構成はPSL(2,R)のユニタリ表現論に基づく。新しいHodge分解は2段階あり、両方を合わせることによってFのコホモロジーが(いくつかの係数で)計算される。この2段階のHodge分解がなぜ存在するのかという理由はまだわかっていない。Fの2次コホモロジーが計算されたことによってHaefligerが1980年と1981年の論文で考えていた問題が解ける。つまりFはtotally minimizableという微分幾何学的な性質を持つことがわかる。そもそも今回葉層構造のde Rhamコホモロジーを計算しようと思った動機はLie群の滑らかな局所自由作用に対する小平-Spencer理論を作り、それが適用できる非自明な例を見つけるためであった。その目的は完全には達成されていないが部分的な結果は得た。通常のものとは異なるHodge分解という全く予期していなかったものが見つかったため。これにより当初の計画にはなかった新しく考えるべきことがいくつかでてきた。今回の結果はPSL(2,R)の場合を扱っているが、同様のHodge分解が一般の半単純Lie群とその放物型部分群に対して成り立つかという問題がある。葉層構造の剛性を示す1つの方法としてNash-Moserの陰関数定理を使ったHamiltonの方法がある。これは一見便利な方法であるが、これを適用することで剛性が示される葉層構造の例は限られていた。それはNash-Moserの陰関数定理の仮定であるtame estimateと呼ばれる作用素の評価を得ることが難しいからである。今回のHodge分解の構成の良いところはtame estimateを満たす作用素を構成できることにある。したがって同様のHodge分解をより一般の半単純Lie群に対して構成できれば今まで剛性が示されていなかった葉層構造の剛性を示すことができる。これは当初動機として含まれていなかったことであり、Hodge分解について考えるべき新しい動機付けを与えている。昨年度発見したものは主にsl(2,R)の場合に相当するものであった。今年度はそれを一般の半単純Lie環に一般化することを試みた。本研究はいくつかの部分から構成されており、それぞれについて一般化を行う必要がある。
北方針広混交林の持続的管理に向けた個体ベース森林動態モデルの開発と将来予測

北海道の針広混交林では開拓以来、択伐施業が広く行われてきた。本研究では当該森林を持続的に管理していく方法を明らかにするために、樹木の動態パラメータの統計モデリングおよび森林動態シミュレーションを行った。東京大学北海演習林内の天然林施業試験地において、林床のササ密度の空間分布を計測した。このデータに加え、樹木個体のサイズや位置の情報を用いて階層ベイズモデルに基づく統計解析を行った。その結果、針葉樹の中径木がササに対して高い抑制効果を持つことが分かった。さらに、これらの木がササの抑制を介して樹木更新を間接的に促進していることが明らかになった。また、伐倒集材作業時に発生する樹木の支障に関する統計モデリングを行った。その結果、集材路や伐倒木の近くにいる残存木ほど支障する確率が高いことが定量的に示された。さらに、針葉樹の小径木は相対的に高い死亡率を持つことが分かった。これらの統計モデルを統合して森林動態シミュレータを構築し、択伐施業下の森林動態の将来予測を行った。その結果、現行の伐採方法(伐採頻度、伐採強度、伐採する樹種など)で伐採を続けた場合、徐々に林床のササ密度が増加し、針葉樹密度が減少してしまうと予測された。また、すでに針葉樹密度が減少してしまっている林分においては、現時点で伐採を止めたとしても、「針葉樹の減少」と「ササの拡大」の間の正のフィードバックによって、徐々に林分構造が変化していってしまうと予測された。現行の伐採方法よりも伐採頻度や針葉樹伐採率を減らし、広葉樹の小径木を積極的に除伐していくことで、このような林分構造の変化を回避し、針広混交林を持続的に管理していくことができると示唆された。(抄録なし)北海道の針広混交林では、単木択伐(抜き伐り)後にササが繁茂し、次世代の更新木が減少してしまうケースが散見られる。本研究ではその生態メカニズムの一端を、「成木-ササ-更新木」の三者関係を個体レベルで統計モデリングすることで明らかにした。解析の結果、針葉樹の中径木が、ササ密度に対して高い抑制効果を持つことが分かった。この原因として以下の二点が考えられた。「1.大径木は枝下高が高くなりすぎるため、また広葉樹は落葉するため、被陰効果が弱く、ササが濃くなる」。「2.ササは冬期に積雪表面から出ると(外気に直接さらされると)と枯れてしまう。冬期にも樹冠を維持する針葉樹、とくに枝下高が低い中径木は、樹冠下における積雪量が少なくなるため、このことがササの抑制につながった」。ササの抑制を通'じた針葉樹中径木から樹木更新への間接促進効果(Indirect facilitation)の推定値は、被陰による直接効果をはるかに上回った。また、ササから更新木への負の影響は、特に針葉樹更新木に対して大きいことが分かった。針葉樹中径木の減少がササを増加させ、そのササの増加がさらに針葉樹の減少を加速度的に促進する(Positive feedback)という可能性が示唆された。この成果は国内学会においてポスター発表を行い、現在国際学術誌に論文を投稿中である。また、同森林における樹木の成長量についても解析を行った。最尤推定法などによる過去のモデリングでは、サンプル数の少ない樹種は解析から外されてきた。本研究ではベイジアン統計を使って「樹種」をカテゴリカル変数としてモデルに組み込むことで、マイナー種を含む多種が成長量に与える影響を推定した。この成果は国際学術誌に論文として発表した。

本研究は、以下の4つのサブテーマによって構成される:1-樹木更新のモデリング、2-樹木成長のモデリング、3-樹木死亡のモデリング、4-森林全体の動態シミュレーション。研究期間の前半で、1と2が終了したため、おおむね順調に進展しているといえる。研究機関の後半では、樹木死亡のモデリング、および森林全体の動態シミュレーションを実施する。(抄録なし)
アルツハイマー病克服をめざしたアミロイドセクレターゼ制御分子のデザインと合成

近年のアルツハイマー病研究の進展により,α-,β-およびγ-セクレターゼがアルツハイマー病の発症に重要な役割を果たすことがわかってきた.これらの酵素はお互いに相関しながらアミロイド前駆体蛋白質(APP)に働き,老人斑の原因となるアミロイドβ-ペプチド(Aβ)の蓄積を起こす.そこで,これらの酵素活性を制御することにより,アルツハイマー病の予防あるいは治療をめざすことを目的として研究を行った.β-セクレターゼ(BACE)はアスパラギン酸プロテアーゼであることが知られているが,この種の酵素には基質遷移状態をミミックした阻害剤が有効であることが,我々の行ってきたレニンやHIVプロテアーゼの阻害剤研究で明かになっている.そこで,野生型APPのβ-セクレターゼ切断部位遷移状態をミミックしたβ-セクレターゼ阻害剤のデザインと合成を行った.基質切断部位を基にしたオクタペプチドKMI-008(Glu-Val-Leu-Pns-Asp-Ala-Glu-Phe)がβ-セクレターゼ阻害活性を示したので,これをリードとしてオプチマイゼーションを行い,ヒドロキシメチルカルボニルアイソステアとしてフェニルノルスタチン(Pns)を有する小分子型高活性β-セクレターゼ阻害剤KMI-358とKMI-370を合成することに成功した.このうちKMI-370はIC50が3.4nMという高活性を示し,BACEl-HEK293細胞からsAPPβの放出を用量依存的に阻害した.近年のアルツハイマー病研究の進展により,α-,β-およびγ-セクレターゼがアルツハイマー病の発症に重要な役割を果たすことがわかってきた.これらの酵素はお互いに相関しながらアミロイド前駆体蛋白質(APP)に働き,老人斑の原因となるアミロイドβ-ペプチド(Aβ)の蓄積を起こす.そこで,これらの酵素活性を制御することにより,アルツハイマー病の予防あるいは治療をめざすことを目的として研究を行った.β-セクレターゼ(BACE)はアスパラギン酸プロテアーゼであることが知られているが,この種の酵素には基質遷移状態をミミックした阻害剤が有効であることが,我々の行ってきたレニンやHIVプロテアーゼの阻害剤研究で明かになっている.そこで,野生型APPのβ-セクレターゼ切断部位遷移状態をミミックしたβ-セクレターゼ阻害剤のデザインと合成を行った.基質切断部位を基にしたオクタペプチドKMI-008(Glu-Val-Leu-Pns-Asp-Ala-Glu-Phe)がβ-セクレターゼ阻害活性を示したので,これをリードとしてオプチマイゼーションを行い,ヒドロキシメチルカルボニルアイソステアとしてフェニルノルスタチン(Pns)を有する小分子型高活性β-セクレターゼ阻害剤KMI-358とKMI-370を合成することに成功した.このうちKMI-370はIC50が3.4nMという高活性を示し,BACEl-HEK293細胞からsAPPβの放出を用量依存的に阻害した.