hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
精密構造解析・理論化学計算による有機デバイスの基礎科学構築

塗布型TADF有機EL素子において、青色の深さの指標であるCIE y座標が0.2以下、0.15以下、0.1以下のなかで、それぞれMA-TA, FA-TAは世界最高値、PA-TAは世界第二位の外部量子収率を示した。本研究は、材料科学分野において高いインパクトファクター(IF = 19.79)を有する国際学術誌Advanced Materialsに掲載された。また、in silico電荷輸送解析に関しては、非晶系特有の構造的な乱れ(分布)がほとんど電荷移動度に影響していないという、という予想外の重要な結果を得、Scientific Report誌に掲載された。この結果は、高移動度非晶材料設計のための重要な知見である。以上の観点から、研究が極めて順調に、当初の計画以上に進展していることが明確である。現状、有機ELデバイスに関する研究が極めて順調に進展しており、2018年度も引き続き、現状の形で研究を進めていく。発光材料となるTADF材料の開発に関しては、現在開発中のさらに新規な青色TADF材料について素子化を行い、高特性材料・素子の開発を継続していく。In silico計算に関しては、未だ見られている計算と実測のズレに関して検討を進める。デバイス解析に関しては、昨年度末、国内初となるDNP-NMR装置を導入することができた。今後、このDNP-NMRの正常運用を確実にし、それを用いた解析を一層推進させる。
自然乳化を利用する水／水分配マイクロ操作法

マイクロ水滴は、pLレベルの空間に試料や試薬などを閉じ込めることができるため、単一細胞や単一生体分子などの微少量試料の分析を行うための微小反応場として期待されている。しかし、水滴内包物の定量分析を行う場合、光路長が短く、また内包物量が微量であるため、検出法が限られていた。本研究では、自然乳化を利用したマイクロ水滴内包物の選択的濃縮法を研究した。この方法によりマイクロ空間内で溶質分子を選択的に濃縮できることを初めて明らかにした。また、タンパク質定量・タンパク質結晶化などの分析への応用例を実証した。本研究では、近年注目を集めているマイクロ流路内のマイクロ液滴を用いた分析操作を研究する。特に、マイクロ液滴の自然乳化過程の理解、マイクロ・ナノ液滴間の分離操作の確立、ナノ液滴及びマイクロ液滴の分析応用を目的とする。自然乳化によるナノ液滴生成には、界面不安定性による内部液滴切り取り、液滴へのミセル吸着により生成した親水空間に水が分配する過程などが提案されている。ここでは、後者の油相中ミセル(逆ミセル)内の親水空間への水分配過程に注目して研究を進めた。平成26年度は、界面活性剤としてSPAN80を含む油相を連続相、水相を分散相としてマイクロ液滴生成条件を検討した。マイクロ流路内で生成したマイクロ液滴を流路底面に沈降させた後、連続相をゆっくり流すことで自然乳化によるミセルのナノ液滴化が観測された。この自然乳化過程の界面活性剤濃度依存を検討したところ、界面活性剤濃度が高いほど高速にマイクロ液滴が収縮し、効率的に水相がナノ液滴運ばれることが分かった。また、マイクロ液滴水相の初期塩強度依存を検討したところ、初期塩強度が高いほど自然乳化終了後のマイクロ液滴径が大きくなった。このことは、自然乳化過程にミセルの水和と浸透圧が関わっていることが強く示唆された。マイクロ液滴内に溶質が存在する場合、その分子量と疎水性により分配挙動が異なった。小さな疎水性分子は、自然乳化時に水とともにナノ液滴側に分配される傾向にあった。親水性分子あるいは高分子は定量的に濃縮できた。この傾向を利用して、蛍光ラベル化ビオチンがナノ液滴に分配される過程のアビジン濃度依存を観測できた。これらの結果により、自然乳化過程中の水水分配過程が濃縮分離といった前処理に利用可能であることを示せた。本研究では、近年注目を集めているマイクロ流路内のマイクロ液滴を用いた分析操作を研究した。特に、マイクロ液滴の自然乳化過程の理解、マイクロ・ナノ液滴間の分離操作の確立、ナノ液滴及びマイクロ液滴の分析応用を目的とした。平成26年度の研究により、界面活性剤としてSPAN80、連続相としてオクタン・ドデカンなどの炭化水素系溶媒を用いた場合、自然乳化メカニズムが液膜輸送型であることが判明した。また、溶質の疎水性や大きさにより、マイクロ水滴に留まる場合とナノ液滴への分配する場合があることがわかった。また、マイクロ水滴内に留まるアビジン濃度を計測する応用を示した。平成27年度は、原理解明と応用を進めた。原理解明では、ローダミン123の濃度と分配速度の関係を詳細に調べた。溶質がマイクロ水滴と連続相の界面に吸着し、ナノ液滴に分配するモデルを支持する結果を得た。また、中性界面活性剤であるSPAN80に、微量のアニオン性界面活性剤AOT加えた場合、AOTの濃度が高いほどローダミン123がナノ水滴側に分配しやすいことがわかった。ローダミン123は水溶液中で陽イオンとなっており、AOT添加によりマイクロ水滴界面に局在しやすくなったためと考えられる。本法の応用として、タンパク質の結晶核生成解析を行った。リゾチームの過飽和溶液のマイクロ水滴表面で自然乳化を誘起し、過飽和度を高めるとタンパク質結晶が析出することを確認した。このときSPAN80濃度を高めると、過飽和度上昇の速度が速くなり、複数個の核が生成することもわかった。以上より、新しい結晶化解析手法としての応用を示すことができた。本研究では、新しい分離・濃縮法であるマイクロ水滴自然乳化分離・濃縮法の原理解明、応用を進め、マイクロ化学の新しいツールとして有用であることを示した。今後、化学・生化学分析の幅広い対象への応用が期待される。本年度の目標である乳化条件の検討を十分行うことができた。また、溶質の分配の様子も、当初の予想よりも簡単に傾向をつかむことができた。マイクロ流体中での新規な濃縮分離法としての可能性を示し、分析応用を検討する段階まで進むことができた。期待以上に進展したといえる。分析化学平成27年度は予定通り、1)マイクロ液滴・ナノ液滴のデバイス内分離、2)濃縮率の向上の検討、3)単一分子検出の検討を進める。

また、それに加えて平成26年度の方法を拡張し、イムノアッセイの実現を目指す。当初の予想では分配過程を解明するために高感度CCDが必要であることが考えていたが、予想に反して現状の通常CCDで計測できる範囲でメカニズムを検討できた。そのため、2年間の研究期間中に分析応用を検討するために、イムノアッセイなどの分析系を検討中である。平成27年度は、分析応用を進めるために予定していたよりも現実的な分析に近い、イムノアッセイなどを検討する。このための予備検討の比較的高価な試薬が必要となる。予備検討の結果次第で、検出系を充実させる必要が生じる可能性もある。
台湾に伝えられた日本泳法

本研究は、日本に古くから伝えられ、日本独自のものとされてきた「日本泳法」について、他の多くのスポーツと同じように、実は時代と地域のなかでさまざまな変容を繰り返してきたのではないかという発想から着想に至った研究である。本研究では、1920-1945年頃の台湾における日本泳法の展開について整理するとともに、泳法の変容過程をスポーツ史の立場から明らかにすることを主な目的としている。これまでの調査で、台北地区の1920-1945年の資料:新聞記事・教育関係雑誌・警察協会関連資料・水泳関連雑誌等の入手および整理・分析を進めてきた。その結果、1920年頃まで台北地区で少しずつではあるが確実に拡大していた日本泳法は、1920年以降徐々に衰退の途を歩み始めたことが明らかとなった。台湾における日本泳法に関する記録は、台湾全土で水泳大会が実施されるに至った1923年頃から、顕著に減少していた。その理由として、競泳が台頭してきたことが挙げられる。1923年以降の水泳関連の記録の多くは競泳に関するものであり、台湾全土で実施されるようになった水泳大会では競泳種目が採用されていた。台北で徐々に拡大しつつあった日本泳法は、競泳の台頭によってその規模が縮小されるに至ったと考えられる。本年度、当初の計画では台湾全域の資料収集を予定していた。しかし、台北地区の資料収集・分析に多量の時間を消費したことから、高雄・台南での現地資料収集を次年度に延期せざるを得なかった。研究全体としてやや遅れているのは、高雄地区・台南地区の資料収集の遅延が原因である。現状やや遅れてはいるが、本年度、台湾国立図書館所蔵の資料を中心に多量の資料が収集できた。令和元年度8月に予定している「東北アジア体育・スポーツ史学会」では、「台湾における水泳の普及と日本泳法(1920-1927)」というタイトルで本研究の成果の一部を報告予定である。台北地区の資料収集及び分析に多量の時間を消費したことによって、高雄・台南地区の資料収集が遅れていることが原因である。しかしながら、台北地区の資料及び台湾全土で展開された水泳大会の資料はほぼ収集・分析が完了したことから、1920年以降の台湾における水泳及び日本泳法の展開の大枠を把握することができた。これまでの遅れを取り戻すためにも、今年度は高雄・台南地区の資料を網羅的に収集し、分析を進める予定である。令和元年度は、2019年8月に台東で実施される「東北アジア体育・スポーツ史学会」でこれまでの成果報告を行い、その後高雄・台南地区の資料収集を実施予定である。本研究の残り作業としては、台北以外の地区の資料収集及び分析である。台湾の研究協力者とスケジュール調整を密に行い、台北以外の地区の資料の収集に加え、分析を早急に進める。資料収集・分析は、少しずつ効率化が図れているため、これまでの遅れを含め、今年度資料収集・分析を含め、本研究完了の予定である。日本には、主に鎌倉時代から江戸時代にかけて発祥し、現在まで伝承されている「日本泳法」という水泳術が存在している。「日本泳法」は、現在13の流派が正式に日本水泳連盟に認められている。これら13流派は、各々異なる伝承形態と特徴とを持っており、その精神的な指導方法に至るまで組織体系化され、日本独自のものとして伝えられてきた。しかしながら、日本泳法も、他の多くのスポーツと同じように、実は時代と地域のなかでさまざまな変容を繰り返してきた可能性は否定できない。本研究「台湾に伝えられた日本泳法」はそういった視点から、着想に至った。これまでの調査で、1895-1920年の台湾における日本泳法については明らかにされてきた。本年度当初の研究計画では、台北地区の1920-1945年の資料:新聞記事・教育関係雑誌・警察協会関連資料・水泳関連雑誌等の入手および整理・分析を行うことを予定していた。資料・文献収集のための情報収集と準備は進めていたが、台北地区における調査を次年度に延期することとなった。そのため、台湾への渡航予算が次年度(平成30年度)に繰り越されることとなった。その他、本年度の研究成果及び実施した調査等を次に記す。平成29年5月13-14日に開催された、第6回体育史学会では、体育史研究者との議論を通じ、本研究への示唆的な知見を得ることができた。平成29年7月4日7日にかけて開催された「東北アジア体育・スポーツ史学会」で、「台湾に伝えられた日本泳法(18951920年代)」というタイトルで、成果の一部を報告した。平成30年度は、台北地区の資料収集に加えて台北以外の地区の資料収集を行い、本研究の資料収集を完了させる予定である。当初、2017年9月に台北での資料収集を計画していたが、研究及び調査に必要な時間の確保が困難となった。また、海外研究協力者のスケジュールの都合上、その他の期間に変更することができず、次年度へ繰り越すこさざるを得なかったことが主な理由である。

本研究は、日本に古くから伝えられ、日本独自のものとされてきた「日本泳法」について、他の多くのスポーツと同じように、実は時代と地域のなかでさまざまな変容を繰り返してきたのではないかという発想から着想に至った研究である。本研究では、1920-1945年頃の台湾における日本泳法の展開について整理するとともに、泳法の変容過程をスポーツ史の立場から明らかにすることを主な目的としている。これまでの調査で、台北地区の1920-1945年の資料:新聞記事・教育関係雑誌・警察協会関連資料・水泳関連雑誌等の入手および整理・分析を進めてきた。その結果、1920年頃まで台北地区で少しずつではあるが確実に拡大していた日本泳法は、1920年以降徐々に衰退の途を歩み始めたことが明らかとなった。台湾における日本泳法に関する記録は、台湾全土で水泳大会が実施されるに至った1923年頃から、顕著に減少していた。その理由として、競泳が台頭してきたことが挙げられる。1923年以降の水泳関連の記録の多くは競泳に関するものであり、台湾全土で実施されるようになった水泳大会では競泳種目が採用されていた。台北で徐々に拡大しつつあった日本泳法は、競泳の台頭によってその規模が縮小されるに至ったと考えられる。本年度、当初の計画では台湾全域の資料収集を予定していた。しかし、台北地区の資料収集・分析に多量の時間を消費したことから、高雄・台南での現地資料収集を次年度に延期せざるを得なかった。研究全体としてやや遅れているのは、高雄地区・台南地区の資料収集の遅延が原因である。現状やや遅れてはいるが、本年度、台湾国立図書館所蔵の資料を中心に多量の資料が収集できた。令和元年度8月に予定している「東北アジア体育・スポーツ史学会」では、「台湾における水泳の普及と日本泳法(1920-1927)」というタイトルで本研究の成果の一部を報告予定である。台北地区の資料収集及び分析に多量の時間を消費したことによって、高雄・台南地区の資料収集が遅れていることが原因である。しかしながら、台北地区の資料及び台湾全土で展開された水泳大会の資料はほぼ収集・分析が完了したことから、1920年以降の台湾における水泳及び日本泳法の展開の大枠を把握することができた。これまでの遅れを取り戻すためにも、今年度は高雄・台南地区の資料を網羅的に収集し、分析を進める予定である。平成30年度は、2018年8月9月の間に台北地区での資料収集を実施し、さらに、2019年2月3月の間に台北地区以外での資料収集を実施する予定である。台湾の研究協力者とスケジュール調整を密に行い、2017年度に実施予定であった資料の収集に加え、当初の予定通りに資料の収集を完了させる。分析等に相当な時間がかかると考えられるが、平成30年度は、資料収集を最優先事項とし、研究を進める予定である。令和元年度は、2019年8月に台東で実施される「東北アジア体育・スポーツ史学会」でこれまでの成果報告を行い、その後高雄・台南地区の資料収集を実施予定である。本研究の残り作業としては、台北以外の地区の資料収集及び分析である。台湾の研究協力者とスケジュール調整を密に行い、台北以外の地区の資料の収集に加え、分析を早急に進める。資料収集・分析は、少しずつ効率化が図れているため、これまでの遅れを含め、今年度資料収集・分析を含め、本研究完了の予定である。次年度使用額については、平成29年度、台北地区の資料収集が行えなかったことが主な理由である。平成30年度は、台湾への旅費、通訳・翻訳・資料解釈等の研究協力者への謝金及び人件費の使用が主である。また、国内調査旅費、文献物品購入等に使用する予定である。
脊髄損傷後の新規再生治療法の開発:大脳損傷メカニズムの解明と骨髄細胞を用いた修復

本研究は脊髄損傷に対して、脊髄だけでなく大脳レベルでの障害を考慮に入れた新規治療法の開発を目的とする。昨年度は緑色蛍光色素(GFP)を発現するマウス(GFPマウス)より骨髄を得て、それを同系統正常マウスに骨髄移植した脊髄損傷モデルマウスの作成に成功した。本年度はそのモデルを用いて脊髄損傷時に脳内に移行し、運動ならびに知覚支配領域における骨髄由来細胞の役割を明らかにする。GFP陽性細胞は骨髄由来のミクログリアと考えられたことから、脊髄損傷に伴う脳内の責任病巣での炎症反応の存在が明らかになった。脳内のミクログリアは胎児期にすでに脳内に存在した幹細胞から出現するレジデントミクログリアと、成長個体でイベントごとに骨髄から遊走する特異な骨髄由来ミクログリアが存在する。そこで、脊髄損傷というイベントにより骨髄より遊走したGFP陽性ミクログリアがどのような役割を持っているのかを明らかにするために、GFP陽性細胞をLCM装置を用いて採取し、遺伝子発現状態の解析に着手した。我々のこれまでの研究から、脳内に発現するミクログリアは大きく二つに分類される。一つは、障害ニューロンに対し攻撃を仕掛けるM1ミクログリアと、もう一つは障害を修復するM2ミクログリアにである。そこで、M1ミクログリアはCD86、IL1β、IL6をマーカーとして、M2ミクログリアはCD206、IL4、IL10、Arginase1をマーカとして採取し、マイクロアレー解析を行うこととした。脳内におけるGFP陽性細胞の分布は必ずしも脊髄病変の左右差に従い脳内で病変がはっきり分かれるものではなく、脳内で両側にGFPが局在する部位も存在した。そこでM1、M2を分類した後、脳内での局在を明らかし、部位別ならびに時系列別に採取して解析を行っている。今後運動機能の改善ならびに骨髄細胞を用いた治療研究へと進めてゆきたい。LCM装置を用いたGFP陽性細胞採取の結果から、GFP陽性細胞はマイクログリアであることがわかった。そこで、リアルタイムPCRを施行したところ、受傷早期の個体から採取したGFP陽性細胞はM1マイクログリアの形質が強く、受傷よりやや時間が経過した個体から採取したGFP陽性細胞はM2マイクログリアの形質が強いことがわかった。この結果は、受傷早期に脳の運動ならびに近く支配領域に遊走してきたM1マイクログリアがそのまま形質転換してM2になったのか、別の骨髄由来のマイクログリアが遊走してきたのか、という次の質問に答えることになり、今その実験に着手している。脊髄損傷後に大脳の運動および知覚領域に遊走する骨髄由来マイクログリアは、受傷早期はM1マイクログリアの形質を強く持つが、その後M2マイクログリアの性質を持つマイクログリアの遊走が観察された。この現象は、次の2通りの可能性がある。すなわちi)M1マイクログリアがそのまま形質転換してM2になったのか、ii)別の骨髄由来のマイクログリアが遊走してきたのか、ということである。i)であれば、M1とM2の中間の性質をもつ骨髄由来マイクログリアが観察されるはずだが、ii)だとその存在が否定される。これを検証するために、経時的に注意深く観察していく。

この結果は、受傷早期に脳の運動ならびに近く支配領域に遊走してきたM1マイクログリアがそのまま形質転換してM2になったのか、別の骨髄由来のマイクログリアが遊走してきたのか、という次の質問に答えることになり、今その実験に着手している。脊髄損傷に対して、脊髄だけでなく大脳レベルでの障害を考慮に入れた新規治療法の開発を目的とする。本年度は研究の糸口となった脊髄損傷時に脳内に移行し、運動ならびに知覚支配領域における骨髄由来細胞の挙動について研究を進めた。全身に緑色蛍光色素(GFP)を発現するマウス(GFPマウス)より骨髄を得て、それを同系統正常マウスに骨髄移植した。脊髄損傷作製装置(インパクター)を用いて脊髄Th9-8レベルにおいて損傷を加え、非損傷マウスと比較して、脊髄損傷に伴う運動能の変化ならびに骨髄由来のGFPを発現する細胞の分布を経時的に観察した。当初、インパクターによる安定した脊髄損傷の作成に時間を要したが、これは改善した。損傷マウスでは後肢の運動機能をBMS scoreで観察したところ、損傷後1日目より有意に低下し、観察28日目まで持続した。一方、トレッドミルによる観察では損傷後1日目に障害が見られ、7日目まで持続したが、14日目には自然回復傾向を示した。そこで、明らかな障害を示した7日目における脳の組織学的な解析を行ったところ、骨髄由来と考えられるGFP陽性細胞は脳内における脊髄損傷部位と反対測の運動ならびに知覚支配領域を中心に広範な分布が見られた。また、GFP陽性細胞はIba1ならびにRCA1の陽性反応を示し、骨髄由来のミクログリアと考えられた。このことから脳内の責任病巣には脊髄損傷にともない明らかな炎症反応が起こっていることが示唆された。そこで、脊髄損傷に伴う支配領域の知覚ならびに運動ニューロンの障害に対しこのGFP陽性細胞がどのような役割を持っているのかを明らかにするために、脳内のGFP陽性細胞をLCM装置を用いて採取し、遺伝子発現状態の解析に着手した。今後、脳のニューロンに対しGFP陽性ミクログリアが攻撃側(M1ミクログリア)か、修復側(M2ミクログリア)かを明らかにしてゆきたい。インパクターを用いた安定した脊髄損傷モデルの作成に時間と労を要したが、解決した。BMS scoreとトレッドミルによる評価に乖離が生じた。一般的にげっ歯類の脊髄損傷モデルはヒトより自然回復する傾向にあり、同様な負荷を与えても症状を再現することが難しい。最初はこの乖離を埋めるべく条件検討を行ったが、困難を極めたため、両者に症状が出る受傷後7日目で統一して解析することで解決した。また、GFPマウスを安定して繁殖させるのが一時期困難になり、骨髄移植マウスを作成できない時期があった。これは繁殖にホモ同士を使用していたためで、野生型を導入してから安定してmatingできるようになり、実験が続けられるようになっている。脊髄損傷後に大脳の運動および知覚領域に遊走する骨髄由来マイクログリアは、受傷早期はM1マイクログリアの形質を強く持つが、その後M2マイクログリアの性質を持つマイクログリアの遊走が観察された。この現象は、次の2通りの可能性がある。すなわちi)M1
強誘電体の分極不連続人工界面が誘起する新しい分極回転メカニズムの創発

本研究の目的は「分極が不連続な人工界面」を用いて、単体の強誘電体では達成できない「可逆的かつ大きな分極回転」を実現することにある。具体的には、・分極の方位が異なる強誘電体/強誘電体人工界面における分極の遷移構造・分極の有無が異なる強誘電体/常誘電体人工界面における分極の渦(ボルテックス)構造の2つに着目し、エピタキシャル成長した急峻な人工界面を多数有する超格子薄膜を作製し、電場に対する分極応答を系統的かつ定量的に明らかにする。H30年度は「分極の方位が異なる強誘電体/強誘電体人工界面における分極状態と応答特性の解明」について研究に取り組んだ。具体的には、(100), (111)エピタキシャル成長した正方晶Pb(Zr,Ti)O3 (PZT)/菱面体晶PZT人工超格子薄膜を作製し、その構造、分極状態および電場に対する応答特性を評価した。その結果、一層の厚みが3 nmから20 nmの範囲で、X線回折で明瞭な超格子反射が確認され、急峻な界面を有する人工超格子薄膜の作製に成功した。さらに走査型透過電子顕微鏡像の解析から、(111)エピタキシャル成長した人工超格子薄膜では、一層の厚みが5 nm以下になるとモノドメインを形成し、その際の両層の分極方位はバルクのそれとは大きく異なり、正方晶と菱面体晶の中間の方位であることが明らかになった。これらの試料では、一層の厚みの減少とともに圧電応答が増加することから、(111)エピタキシャル成長した人工超格子薄膜における圧電応答の増加は、分極が不連続な人工界面がもたらす特異な分極状態によることが示唆された。当初の計画では、H30年度は項目「分極の方位が異なる強誘電体/強誘電体人工界面における分極状態と応答特性の解明」についてのみ取り組む予定であった。しかし「研究実績の概要」に記した内容だけでなく、PZTとは異なる材料系である(K, Na)NbO3の薄膜についても分極応答特性の新たな知見が得られたほか、H31(R1)年度の予定項目である「分極の有無が異なる強誘電体/常誘電体人工界面における分極状態と応答特性の解明」について、すでに試料作製を開始している。従って、当初の計画より進展している状況にある。上記のように、現在、H31(R1)年度の予定項目である「分極の有無が異なる強誘電体/常誘電体人工界面における分極状態と応答特性の解明」の試料作製をすでに開始している。そこでH31(R1)年度は、計画通り、項目「分極の有無が異なる強誘電体/常誘電体人工界面における分極状態と応答特性の解明」の研究に集中的に取り組むほか、進展に応じて次の項目「熱力学的現象論による分極状態と応答特性の理論的解明」に進む。

そこでH31(R1)年度は、計画通り、項目「分極の有無が異なる強誘電体/常誘電体人工界面における分極状態と応答特性の解明」の研究に集中的に取り組むほか、進展に応じて次の項目「熱力学的現象論による分極状態と応答特性の理論的解明」に進む。
プロテオミクス技術を用いた川崎病の病態解析と診断法の開発

川崎病患者の血清中に血管内皮細胞に対する自己抗体が有する可能性を検証した。2D-DIGE(2 Dimensional Fluorescence Difference Gel Electrophoresis)法を用いて患者と健常コントロールの自己反応性抗体について解析したところ、患者にのみ存在する自己抗原を見いだした。うち一つに対してELISA系を作成し定量したところ、一つの抗原に対する抗体が川崎病患者で有意差を持って上昇していた。この自己抗体は川崎病発症と関連する可能性がある川崎病患者の血清中に血管内皮細胞に対する自己抗体が有する可能性を検証した。この自己抗体は川崎病発症と関連する可能性がある(I)川崎病患者に特異的な新規内皮細胞由来の自己抗原の同定自己抗体と反応する内皮細胞由来の蛋白質の同定を試みた。抗原として培養血管内皮細胞(HUVEC)の蛋白質を用い、蛋白質を二次元ゲル電気泳動により分離した(一次元目:等電点による電気泳動:Ettan IPGphor3(GE)使用。二次元目:分子量による電気泳動)。ゲル中の蛋白質をPVDF膜に転写後Cy5色素を用いて蛍光標識し、さらに川崎病患者血清を一次抗体、二次抗体としてHRP標識抗ヒト免疫グロブリン抗体を用いたウェスタンブロットを行った。標識Cy5色素およびECL反応に由来する蛍光シグナルを同時にTyphoonスキャナー(GE Healthcare)でスキャンを行ったところ、患者血清に特異性の高い複数の抗体陽性スポットを同定した。さらに特異性の高いスポット3個についてはスポットの切り出し、ペプチド消化の後ペプチド質量解析を行い、その抗原蛋白質を同定した。(II)川崎病特異的自己反応性抗体の定量的評価系の確率による川崎病の診断マーカーあるいは予後マーカーの開発(I)で同定し得た抗原のうち、一つの抗原についてはELISA系を構築し得た。これを用いた検討によりコントロール血清に比べ、患者血清でこの抗原に対する抗体の力価が優位に上昇している事が判明した。この抗体価の疾患活動性や予後、検査データとの相関について現在検討を行っている。(I)川崎病患者に特異的な新規内皮細胞由来の自己抗原の同定自己抗体と反応する内皮細胞由来の蛋白質の同定を試みた。抗原として培養血管内皮細胞(HUVEC)の蛋白質を用い、蛋白質を二次元ゲル電気泳動により分離した(一次元目:等電点による電気泳動:EttanIPGphor3(GE)使用。一つは膜蛋白質、もう一つは酵素、その他は機能不明であった。(II)川崎病特異的自己反応性抗体の定量的評価系の確率による川崎病の診断マーカーあるいは予後マーカーの開発(I)で同定し得た抗原に対するELISA系を作成し、実際にコントロール血清と患者血清を用いて定量的な評価を行った。その結果、一つの抗原(酵素X)についてはELISAにおいてもコントロールと患者間で抗体価に有意差が存在することを確認した。またXに対する抗体価の診断的価値を調べるためと、ROC曲線による解析ではAUC=0.8と患者群であり、診断における予測因子として機能する可能性が示唆された。現在のところ患者群における炎症反応、血清Na,トランスアミナーゼ等の検査数値、重症度と抗体価との明らかな関連は確定できないものの、このマーカーは川崎病発症と深く関連するものと考えられる。
多孔質シリコン触媒支持層改良によるシリコン電極薄型燃料電池の高性能化

前年度までの研究により、白金多孔質層形成を確実にし、また、有機錯イオンを形成して、めっき液として用いることにより金多孔質層の形成に成功した。今年度は、触媒支持層として期待しているパラジウム多孔質層の形成に重点を置いた。白金の場合と同様にして、塩化パラジウム溶液をめっき液に用いると、多孔質シリコン層の一部が多孔質パラジウム層に改質出来ることは観察された。しかし、層の厚さは5μm弱と満足出来るものではなく、多孔質層表層に数十μmにおよぶ樹状のパラジウムの析出が見られた。この状況では、目指す触媒支持層への応用は難しい。パラジウムの析出挙動は、白金よりも激しく、金よりは穏やかな傾向であった。そこで、金と同様に、有機錯イオンを形成しためっき液を用いて反応抑制を試みた。エチレンジアミンとの錯イオンにより、反応は遅くなり、15μm厚程度のパラジウム多孔質層を得ることに成功した。ただし、パラジウムの場合は粒状の析出となり、金の場合に見られた基となる多孔質シリコンの形状を維持する興味深い現象は観察出来なかった。白金多孔質層の白金析出構造の微細化を目指して、白金の場合にも有機錯イオン形成を試みたが、現在までの研究では期待した効果は得られなかった。本研究により、多孔質シリコンをベースとして、シリコン基板上に白金、金、パラジウム、ルテニウム多孔質の形成に成功した。そして、有機錯イオンの利用などによる析出形態の制御等、新たな展開に入ることができた。従来の研究により,多孔質シリコンの空孔率が大きい場合,湿式めっきにより激しい白金析出が観察された.空隙も多く見られ優れた触媒層として期待していたが,湿式めっきの際に,多孔質層が崩壊してしまうことが多かった.多孔質シリコン層表層には走査型電子顕微鏡では観測できない小さな孔径をもつマイクロポーラス層が形成されてしまう.このマイクロポーラス層がめっきによる触媒金属堆積を不安定にしていると考えた.そこで,希アルカリ溶液やプラズマエッチングにより,マイクロポーラス層を除去する方法を開発した.しかしながら,マイクロポーラス層を除去しても,めっき挙動に大きな変化は見られず期待した効果は得られなかった.従来の研究では,めっき液に添加するふっ酸は白金イオンと同じmol濃度としていた.白金とシリコンが置換する反応を仮定すると,ふっ酸は白金イオンの6倍必要になる.そこで,試行錯誤を繰り返した結果,めっき液に白金イオンの10倍以上のmol濃度のふっ酸を添加することにより,湿式めっき後も崩壊せず安定して厚さ7μm程度の白金が堆積した多孔質層が得られることを見出した.波長分散型X線分光法(EPMA,WDS)により,元素分布を調べた結果,湿式めっき後の多孔質層からはほとんどシリコンの信号が見られなかった.したがって,湿式めっきによりシリコンが白金に置換し,多孔質白金層が得られたと考えられる.電気化学的方法により,白金の比表面積を求めた結果,厚さ7μmの多孔質層において500程度の値,すなわち75m^2/cm^3の値を得た.前年度の研究により、湿式めっきによりシリコンと白金を置換して、安定して多孔質シリコン層を多孔質白金層へ改質することが可能となった。本年度は、この技術を確実にし、下記の展開を進めた。・多孔質層厚の増大・電解めっき併用による表面積拡大・他金属への適用層厚の増大は、科学的および触媒層の強度を保つ点から、どの程度の厚みの多孔質白金層を得られるのかに関心があった。60μm厚の白金多孔質層が得られたが、これは陽極酸化電流を一定と限定したため、多孔質シリコン層側の限界の厚さであり、さらに厚い層が形成できる見込みが得られた。また、電解めっき併用により、30%程度の表面積増大が見られた。電解めっきのパルス幅が短い場合に表面積増大傾向が強かった。さらなる検討により、表面積を拡大出来ると考えている。同様のめっき手法による他金属の多孔質層形成について、本年度は金,パラジウム,ルテニウムの3種類を検討した。塩化金を使用した場合、金の析出が早く、表層にのみ金の堆積が見られ、多孔質シリコン内部での金析出はほとんど見られなかった。そこで、析出速度を下げることを狙って、エチレンジアミンと金の錯イオンを形成し、これをめっき液にした。この結果、多孔質シリコンの形状と類似した多孔質金層が得られた。この際、多孔質シリコン層表層に形成されるマイクロポーラス層を除去する必要があることがわかった。析出形状の変化は、極めて興味深い現象であり、今後、さらなる検討が必要である。パラジウム、ルテニウムの場合には、多孔質金属層が形成出来ることを確認した程度であり、合金触媒を目指し研究を進める予定である。

しかし、層の厚さは5μm弱と満足出来るものではなく、多孔質層表層に数十μmにおよぶ樹状のパラジウムの析出が見られた。この状況では、目指す触媒支持層への応用は難しい。パラジウムの析出挙動は、白金よりも激しく、金よりは穏やかな傾向であった。そこで、金と同様に、有機錯イオンを形成しためっき液を用いて反応抑制を試みた。エチレンジアミンとの錯イオンにより、反応は遅くなり、15μm厚程度のパラジウム多孔質層を得ることに成功した。ただし、パラジウムの場合は粒状の析出となり、金の場合に見られた基となる多孔質シリコンの形状を維持する興味深い現象は観察出来なかった。白金多孔質層の白金析出構造の微細化を目指して、白金の場合にも有機錯イオン形成を試みたが、現在までの研究では期待した効果は得られなかった。本研究により、多孔質シリコンをベースとして、シリコン基板上に白金、金、パラジウム、ルテニウム多孔質の形成に成功した。そして、有機錯イオンの利用などによる析出形態の制御等、新たな展開に入ることができた。
担子菌より得られる生体内特異反応物質の構造解析、合成と機能発現

1.ドクササコの新毒成分の単離:マウスの致死毒性を目安として水抽出物の分画を行い神経興奮作用をもつ新たな分画を得るとともに新アミノ酸Lー3ー(2ーカルボキシー4ーピロリル)ーアラニンを得た。構造はスペクトルより推定し、合成によって確かめた。合成経路はピロリジンー2ーカルボン酸より出発し、4位をホルミル化後ホ-ナ-エモンズ試薬でαーアミノ酸部分を結合し、水素添加して導くものである。合成品はキラルTlcで分離した。天然品は合成品とtlc,Rf値,NMR,CDともに一致した。またスチゾロビン酸も単離したのでアクロメリン酸のバイオジェネシスに、DOPAの4,5位で開環するもう一つの経路が加えられることになった。2.オオワライタケの毒性分:ラットの脊髄標本について脱分極作用を見ながら抽出物を分画したところ、これまで苦味成分として得られていたジムノピリン(G)にこの作用があることがわかった。Gはオリゴイソプレノイドの水和体の3ーヒドロキシー3ーメチルグルタ-ル酸エステルでオリゴイソプレノイド部分の炭素鎖の長さや水和の度合いは種々のものがあり、その混合物として得られている。分離の結果m=1のものには活性がなく、m=2のものに活性を認めた。また新たにm=3のものを分離し、より活性が強いことを見出した。活性はn=7,6,5の順に強くなる。m=3のものの構造は以下の様にして決定した。NBSにより末端二重結合のみがブロモヒドリンとなったものを得、これをオゾン酸化して元のnをそのまま保っているメチルケトンを得たので、3番目の二重結合位置がわかった。またジムノピリンをLiBH_4で還元してアシル基部分を(R)ーメバロン酸として得たことによりジムノピリンのアシル基部分の絶対配置をSと決定した。
繰り返しサクション負荷時のスレーキング特性に関する研究

堆積軟岩の切土斜面の崩壊や堆積軟岩の盛土が崩壊・沈下する問題の原因に、岩の乾湿繰り返しによる砕屑化や湿潤によるスレーキングがある.土と同様、水分の変化に伴い、サクションの増減が岩の内部で生じている.本研究では、岩の水分の変化をサクションというエネルギー除荷による変化として捉え、砕屑化やスレーキングといった現象について調べることを目的とし、岩のマトリックサクション計測法の提案(砂岩および泥岩)を行ってきた.さらに、泥岩のスレーキングについて湿潤過程の水分特性曲線からの膨潤圧との関係、日本道路公団による岩の耐久(スレーキング)試験によるスレーキング率、研究分担者である佐藤らの粒度試験による風化度に用いられる負の二項分布のパラメータを用いて乾湿による繰返しサクション負荷による影響について検討を行っている。得られた結果を以下に要約する。(1)砂岩・泥岩・黒色片岩に対する保水性試験の方法を提案した。(2)砂岩・泥岩・黒色片岩の湿潤過程の水分特性曲線を得ることに成功し、空気浸入値はそれぞれ、約2.7kPa、約1.2MPa、0.9MPa程度であることが得られた.(3)無拘束の状態である場合、泥岩は、サクションが約10MPa以下になるとがスレーキングにより亀裂が生じる.(4)泥岩の剥離が生じた時のサクションと膨潤圧とがほぼ同じ値を得る結果となり、モンモリロナイトによる浸潤膨張による膨潤圧とサクション拘束の平衡がくずれ、剥離が生じたものと推察された.(5)繰返しサクション負荷によるサクションエネルギーを累加サクションとして考え、スレーキング率や負の二項分布のパラメータの関係を示し、岩種による風化の程度の違いを明らかにした。岩の乾湿繰り返しによる砕屑化や湿潤によるスレーキングなど岩盤の風化速度の評価や土石流のメカニズムの解明に岩の保水性が強く関わると考えられ,岩盤斜面に関する安定性評価において重要となる.しかし,土を対象とした水分特性曲線(サクションと水分量の関係)の測定例に比べ,岩を対象とした水分特性曲線の測定例は非常に少ない.さらに.岩は,土に比べて間隙が小さくサクションが高いと考えられるため,高いサクションを測定できる方法が必要となる.これまでに岩のサクション計測については雨宮らが,サイクロメーター法を用いて砂岩のサクションの計測を試みているが,水分量に関しては岩の非定常浸透流による数値解析結果から推定しているもので,間接的に導かれた保水性であった.そこで,著者らは雨宮らの実験結果と比較検討をも含めて砂岩を対象とした岩の保水性試験を試みた.本試験法は後述するように雨宮らと同様に加圧法とサイクロメーター法を用いるが含水比を直接計測する方法を提案しており,得られた保水性試験の結果から砂岩の乾燥(排水)過程でのvan Genuchtenモデルのパラメータを求めている.サイクロメーター法,加圧法を用いて砂岩のサクションおよび水分量計測を行った結果,以下のことが得られた.1)実験で試みたサイクロメーター法は,サイクロメーターと岩との密閉部分をテープで行うため,測定後すぐ岩の状態を測定するのに適しており,供試体を傷めることがない.2)パラフィン法を用いた岩の体積と密度試験から求めた砂岩の真の密度から,飽和時の含水比を求めたところ,2日間浸漬すれば飽和になること確認した.3)砂岩の空気浸入値は高く2.7kPa(pF3.4)程で,水分特性曲線を求めるには,加圧法,サイクロメーター方法の併用による方法が適していることがわかった.

4)雨宮らの砂岩の結果と比較した結果,サクション値の範囲はほぼ同じであるが,水分量の違いが大きいことが得られた,供試体の違いや水分計測法の違いによるものと考えられた.5)砂岩の乾燥時の高飽和から低飽和域まで表現できるVGモデルパラメータを求めることができた.6)提案する砂岩のサクションと含水比を計測する方法は十分に実用化できると判断された.堆積軟岩の切土斜面の崩壊や堆積軟岩の盛土が崩壊・沈下する問題の原因に、岩の乾湿繰り返しによる砕屑化や湿潤によるスレーキングがある.土と同様、水分の変化に伴い、サクションの増減が岩の内部で生じている.本研究では、岩の水分の変化をサクションというエネルギ除荷による変化として捉え、砕屑化やスレーキングといった現象について調べることを目的とし、岩のマトリックサクション計測法の提案(砂岩および泥岩)を行ってきた.さらに、泥岩のスレーキングについて湿潤過程の水分特性曲線からの膨潤圧との関係、日本道路公団による岩の耐久(スレーキング)試験によるスレーキング率、研究分担者である佐藤らの粒度試験による風化度に用いられる負の二項分布のパラメータを用いて乾湿による繰返しサクション負荷による影響について検討を行っている。得られた結果を以下に要約する。1)砂岩・泥岩・黒色片岩に対する保水性試験の方法を提案した。2)砂岩・泥岩・黒色片岩の湿潤過程の水分特性曲線を得ることに成功し、空気浸入値はそれぞれ、約2.7kPa、約1.2MPa、0.9MPa程度であることが得られた.3)無拘束の状態である場合、泥岩は、サクションが約10MPa以下になるとがスレーキングにより亀裂が生じる.4)泥岩の剥離が生じた時のサクションと膨潤圧とがほぼ同じ値を得る結果となり、モンモリロナイトによる浸潤膨張による膨潤圧とサクション拘束の平衡がくずれ、剥離が生じたものと推察された.5)繰返しサクション負荷によるサクションェネルギーを累加サクションとして考え、スレーキング率や負の二項分布のパラメータの関係を示し、岩種による風化の程度の違いを明らかにした。
高齢化・少子化に対応した居住計画の策定に関する研究

平成1112年度における研究成果をまとめると以下のようになる。「首都圏内の居住地移転構造に関するマクロ的な分析」の結果としては、(1)平成元5年の間における移転世帯数の増加は主として第2次ベビーブーム世代の住宅市場への登場という人口の年令構造の変化によるものであり、住宅市場の底流となっている傾向は定住化の進展である。(2)入居先住宅の選択においては持家から借家へのシフトが安定した傾向として見られる。(3)地域別には郊外部の比重が高まっており、高齢化の波はしだいに都心部から郊外部に及んでいくことになると予想される。ことが明らかとなった。また、「出生率を中心とした家族型の変化に与える居住状況の影響力の分析」からは、(1)世帯の出生状況を大きく規定している要因は「結婚時期」や「共稼ぎ」といった人口学的・社会経済的要因であるが、居住状況もかなりの影響力を有しており、「居住の安定感の確保」が重要なキーポイントとなっている。(3)出生率に与える要因の影響力は第1子出生の場合に最も大きく、第1子の出生をしやすくする環境を整備することは同時に第2子の出生をも促進する傾向がある。こと等が得られた。「世帯類型別の住宅・居住地選択行動の分析」からは、ファミリー期にある世帯は地価や住宅価格の変動に際して、住宅型選好を変化させてもできるだけ現居住地の継続性を確保しようとする傾向が見られるが、若年単身世帯等ではこの傾向はやや弱く、今後の居住状況の変化を考える場合には世帯類型別の視点が欠かせないことが判明した。また、「既存住宅ストック活用による居住状況改善効果」についての検討からは、現在と同程度の住宅対策費のもとでも既存ストックの活用により、かなりの居住状況の改善が可能であることがモデル計算の結果として得られている。こと等が得られた。平成11年度は、人口の年齢構造の変化をべースとした「居住状況変化モデル」を作成するための基礎として、首都圏を対象に圏内の居住地移転の構造に関する住宅統計調査のデータを用いた統計的な分析を行った。その結果、(1)平成元5年の間における移転世帯数の増加は主として第2次ベビーブーム世代の住宅市場への登場という人口の年令構造の変化によるものであり、住宅市場の底流となっている傾向は定住化の進展であるので、今後の居住計画では長期的な観点から「定住」を前提として政策を考えていく必要があること(2)入居先住宅の選択においては持家から借家へのシフトが安定した傾向として見られるので、居住計画においては賃貸住宅の適切な位置づけが重要であること(3)地域別には郊外部の比重が高まっており、高齢化の波はしだいに都心部から郊外部に及んでいくことになると予想されることので早めに郊外部における高齢者対策を考えていく必要があること、等が得られた。また、高齢化と並んで大きな社会問題となっている少子化についても居住状況との関連分析を行った結果、(1)世帯の出生状況を大きく規定している要因は「結婚時期」や「共稼ぎ」といった人口学的・社会経済的要因であるが、居住状況もかなりの影響力を有しており、出生率の回復のためには「居住の安定感の確保」が重要であること(2)世帯の出生率に与える各種要因の影響力は第1子出生の場合に最も大きく、第1子の出生をしやすくする環境を整備することは同時に第2子の出生をも促進するという観点から30代前半の世帯に対する施策を充実することが効果的であること、等が得られた。さらに、住宅の再配分に関する基礎的なモデル分析を実施し、既存ストックの有効活用により、新たな住宅建設がなくても世帯の住宅についての満足度はかなり向上することが得られた。次年度はこれらの結果を踏まえて「居住状況変化モデル」の具体化を図ることとしている。

本年度は平成11年度における「居住状況変化モデル」作成の基礎としての「首都圏内の居住地移転構造に関する分析」「出生率を中心とした家族型の変化に与える居住状況の影響力の分析」「既存住宅ストックの活用による居住状況改善効果に関する基礎的な分析」の結果を踏まえて、世帯のライフステージをベースとして居住状況の変化をトレースすることのできるモデルの作成を目指し、世帯のライフステージと居住状況変化の特性から世帯の類型化を行い、対数線形モデルの適用を主な分析手法として世帯類型別の住宅選択行動、居住地選択行動の分析とモデル化を行った。これにより世帯や住宅・居住地の同時選択行動の特性を「住宅型選好」「地域選好」「住宅・地域の対応構造変化」の3つの要因に分解して世帯類型別に把握するとともに各要因の世帯類型・地域による特性の差異を把握した。結果を端的に言えば、1993年までのデータではファミリー期にある世帯は地価や住宅価格の変動に際して、住宅型選好を変化させてもできるだけ現居住地の継続性を確保しようとする傾向が見られた。同時に若年単身世帯等ではこの傾向はやや弱く、今後の居住状況の変化を考える場合には、世帯類型別の視点が欠かせないことが明らかとなった。また、前年度における「既存住宅ストック活用による居住状況改善効果」についての検討を進め、既存住宅ストックの再配分モデルをより詳細な検討が可能なように改良するとともに再配分を進める場合に公的な主体が補助を行うとした場合にどの程度の額が必要となるかを種々のケースについて検討した。この結果、現在と同程度の住宅対策費のもとでも既存ストックの活用により、かなりの居住状況の改善が可能であることが判明した。
過剰産生タンパク質のユビキチン化と誘導性小胞体膜構造物による囲い込み

培養細胞に小胞体膜タンパク質を過剰発現させると細胞内に特殊な膜構造物(クリスタロイド小胞体、cER)が誘導されることが知られている。私は偶然、ミトコンドリア(Mt)移行前駆体酵素(SPT45K)を過剰発現させたときにも同様の膜構造が誘導されることを見出した。小胞体(ER)内腔局在性GFPをレポータータンパクとして使用し、過剰発現によるcER形成能を各タンパク質で定量的に評価したところ、すでに報告のあるアルデヒド脱水素酵素(ALDH)、またSPT45K以外に他のMtマトリックス移行前駆体タンパク質(pOTC,pAd)もER凝集物形成を誘導することが明らかとなった。また、ALDHのER局在化配列をEYFPのC末に連結したキメラタンパク質はこれまでにはない非常に強力なER凝集物誘導能を有していた。ALDH,SPT45KによるcERの誘導は、それらのオルガネラ移行配列を欠失したタンパク質ではまったく引き起こされないので、タンパク質の構造に依存していることはもちろんであるが、更にその発現量にも依存していた。すなわち、細胞は細胞質におけるタンパク質の質と量を認識して、それに応じた新規の小胞体膜構造物を誘導する応答系を有していると解釈された。cERの形成は従来考えられてきた「ER膜タンパク質の過剰発現による人工産物」というよりも、もっと積極的に生理的意味を持つもの(たとえば、変性しやすいタンパク質の過剰蓄積による細胞毒性の緩和など)ではないかと考えられた。小胞体(ER)をリアルタイムに可視化するレポータータンパクとしてER内腔局在性の蛍光タンパク質発現クローン(pEF/myc/ER/EYFP)を使用し、クリスタロイド小胞体(cER)形成細胞などをカウントすることにより、cER形成能を定量的に評価することができた。過剰発現によりcER形成が誘導されることを確認している、アルデヒド脱水素酵素(ALDH)、ミトコンドリア(Mt)局在型セリン:ピルビン酸アミノ転移酵素前駆体(SPT45K)以外に他のMtマトリックス移行前駆体タンパク質(pOTC,pAd)も過剰発現によりER凝集物(おそらくcER)形成を誘導することが明らかとなった。また、ALDHのER局在化配列をEYFPのC末に連結したキメラタンパク質,EYFP-C(ALDH)はこれまでにはない非常に強力なER凝集物誘導能を有することが明らかとなった。本研究でER膜タンパク質ではないMt移行前駆体タンパク質もER凝集物形成能があることが複数の例で示された。免疫電顕によると、cER上に濃縮されたユビキチン(Ub)シグナルが検出されるが、これが過剰発現されたタンパク質自身に付加されたUbによるものかどうかを調べた。外来性のUbの共発現でALDHでは確かにタンパク質自身に付加したと思われるUbスメアーが検出されたが、SPT45Kではスメアーは検出されなかった。産物のUb化とcER形成が直接、関連しているかどうかは今のところ不明である。ER内腔でのタンパク質の過剰発現では「変性タンパク質応答(UPR)」などの一連の細胞応答が引き起こされることが知られている。本研究では細胞質におけるタンパク質の過剰発現の効果を調べようとしており、その発現場所が異なっている。実際、cERを誘導する条件ではUPRは作動していないことがルシフェラーゼを用いたレポーターアッセイ系で確かめられた。また、「ヒートショック応答」も作動していないという結果であった。cERの形成は従来考えられてきた「ER膜タンパク質の過剰発現による人工産物」というよりも、もっと積極な生理的意味を持つもの(たとえば、変性しやすいタンパク質の過剰蓄積による細胞毒性の緩和など)ではないかと考えられた。COS-1細胞などの培養細胞に小胞体膜タンパク質を過剰発現させると細胞内に特殊な膜構造物(クリスタロイド小胞体、cER)が誘導されることが知られている。

小胞体(ER)内腔局在性GFPをレポータータンパクとして使用し、過剰発現によるcER形成能を各タンパク質で定量的に評価したところ、すでに報告のあるアルデヒド脱水素酵素(ALDH)、またSPT45K以外に他のMtマトリックス移行前駆体タンパク質(pOTC, pAd)もER凝集物形成を誘導することが明らかとなった。また、ALDHのER局在化配列をEYFPのC末に連結したキメラタンパク質はこれまでにはない非常に強力なER凝集物誘導能を有していた。ALDH, SPT45KによるcERの誘導は、それらのオルガネラ移行配列を欠失したタンパク質ではまったく引き起こされないので、タンパク質の構造に依存していることはもちろんであるが、更にその発現量にも依存していた。すなわち、細胞は細胞質におけるタンパク質の質と量を認識して、それに応じた新規の小胞体膜構造物を誘導する応答系を有していると解釈された。本研究では細胞質におけるタンパク質の過剰発現を研究対象としており、ER内腔でのタンパク質の過剰発現により引き起こされる変性タンパク質応答(UPR)とはその発現場所が異なっている。実際、cERを誘導する条件ではUPRは作動していないことがルシフェラーゼを用いたレポーターアッセイ系で確かめられた。また、「ヒートショック応答」も作動していないという結果であった。cERの形成は従来考えられてきた「ER膜タンパク質の過剰発現による人工産物」というよりも、もっと積極的に生理的意味を持つもの(たとえば、変性しやすいタンパク質の過剰蓄積による細胞毒性の緩和など)ではないかと考えられた。
漢方薬によるサルコペニア予防・改善に関わるエピジェネティクス制御機構の解明

高齢期骨格筋の特徴として、骨格筋量の低下と筋肉内脂肪量が増加することが知られている。本研究では、高齢期骨格筋で認められる筋損傷後の再生能の低下や脂肪蓄積に対する漢方薬の予防効果について、骨格筋幹細胞である筋衛星(サテライト)細胞の後天的な遺伝子発現制御(エピジェネティクス)に着目して検討する。すなわち、長期的な漢方薬服用が、筋サテライト細胞に塩基配列の変化を伴わない遺伝情報として記憶(メモリー)されていることにより、筋再生能の改善に寄与するという仮説について分子、細胞、組織レベルで検討し、漢方薬がサルコペニアの予防・改善のための筋肉増強(再生)因子となりうるかについて科学的エビデンスを提示することが本研究の主たる目的である。伸張性筋収縮の筋損傷モデルである下り(ダウンヒル)走を若年期ラットに疲労困憊まで一過性に負荷し、その後の筋損傷および再生過程での筋サテライト細胞の諸機能(活性化、増殖、分化)が認められる部位やタイミングをPax7等のマーカーを用いて免疫組織染色法を用いて決定した。我々はこれまでにギプス固定による不活動性筋萎縮を抑制する効能を有する漢方薬(生薬)を同定し、長期的な服用方法についても確立できた。今後は候補生薬を長期服用させた後に、下り走による筋損傷・再生モデルを用いて、筋サテライト細胞の諸機能に対する影響をエピジェネティクス的に検討する。初年度は若年期ラットを用いて下り走(ダウンヒル)による伸張性筋収縮の筋損傷モデルの確立を試みた。この筋損傷モデルを用いることによって、筋サテライト細胞の諸機能(活性化、増殖、分化)に対する漢方の影響をin vivoレベルで検討することが可能となる。初年度では、下り走後さまざまなタイミングで骨格筋を摘出し、連続凍結切片を作成して筋サテライト細胞(Pax7やM-cadherin)や諸機能(活性化、増殖、分化)を特異的に認識する抗体を用いて免疫組織化学染色にて検討した。下り走による筋損傷モデルが漢方薬の予防効果を検討するために適切な実験モデルかについて検討している。さらに、ギプス固定による不活動性筋萎縮において、黄耆煎薬を服用させることで筋萎縮が抑制されたことを見出しており、そのメカニズムについて細胞レベルでの解析を行っている。既に長期的に服用させる漢方薬は決定しているものの、下り走後における筋サテライト細胞の諸機能(活性化、増殖、分化)を評価するタイミングについて、免疫組織化学染色の評価が遅れている。今回の筋損傷モデルにおいて、筋サテライト細胞の諸機能(活性化、増殖、分化)を評価できるタイミングが決定できれば円滑に本実験を実施することができる。そのため、免疫組織染色の分析・解析を迅速に実施するために、謝金を有効に活用して大学院生の協力を得て研究を遂行する予定である。下り走による伸張性筋収縮の筋損傷モデルでの筋サテライト細胞の諸機能(活性化、増殖、分化)を評価するタイミングの決定が遅れているため、高齢期ラットを用いた実験が計画通りに実施できなかった。2年目は、高齢期ラットを用いた実験を遂行する。また、培養技術や分子生物学のトレーニングを受けた研究支援者を1名雇用する。謝金を有効に活用して大学院生の協力を得て免疫組織染色の分析・解析を迅速に実施する。