hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属の還元能力を引き出す新手法の創出とその高選択的合成反応への応用

金属表面の活性化を亜鉛、マンガン、クロムの3種類の金属を用いて検討し、以下の研究成果を得た。(1)亜鉛金属表面の活性化と電子移動のメカニズムの解明を有機反応を通して行った。種々の添加物、とくに微量の鉛やMe_3SiCl、HMPAなどの添加によって、反応経路が大きく変わることを見いだした。電気化学からのアプローチとして、サイクリックボルタンメトリーなどの装置を用いて、亜鉛などの金属の酸化還元電位に与える、微量の鉛の添加や種々の活性化の影響なども調べた。(2)マンガン金属が微量の塩化鉛(II)とクロロトリメチルシランの添加により活性化されることを見いだした。この活性化したマンガンを用いるヨウ化アルキル、α,β-不飽和エステル(あるいはニトリル)、アルデヒド(あるいはケトン)の3分子連結反応を見いだした。ラジカルと陰イオン種を連続的に発生させることにより、炭素-炭素結合を段階的に生成するという新しい手法を開発・提唱することができた。この手法の応用として、マンガン還元により生じたアルキルラジカルの、アリルアルコール類のアクリル酸エステル誘導体に対する1,4-付加をきっかけとするIreland-Claisen転位反応を開発した。(3)塩化クロム(II)を用いてラジカルと陰イオン種を連続的に発生させ、ヨウ化アルキル、1,3-ジエン、アルデヒドの3分子を連結する反応を開発した。以上の研究成果は、学術論文あるいは口頭発表として報告した。当初計画した研究のうち、金属の活性化とその利用においては、三つの研究成果が得られた。(2)マンガン金属の微量の鉛の添加による活性化とそれを用いた高選択的な炭素-炭素結合生成反応を見いだし、本年秋に広島で行なわれた有機金属化学討論会で口頭発表を行なった(第42回有機金属化学討論会B203)。(3)金属クロムを活性化することにより、低原子価のクロムとして反応に用いることができることを見いだした(平成8年3月末の第70回日本化学会春季年会で発表の予定)。現在、これら二つの反応については、さらに研究を続けているが、マンガンの活性化になぜ亜鉛では阻害効果のある鉛が有効なのかという新たな問題点が出てきており、この点について、電気化学および金属学によるアプローチで次年度に検討する予定である。(3)クロム金属の活性化法を開発し、さらにクロム金属をハロゲン化アリルのカルボニル化合物へのGrignard型付加反応に応用した。
マイクロ波誘電分光法による水構造の解析

近年、1kHz10GHzの周波数域の複素誘電率測定は、マイクロ波誘電分光法の一つである時間領域反射法(TDR法)により、短時間で簡単に高精度で行なえるようになった。TDR法により水の8ピコ秒の緩和時間を持つ緩和過程を、水とメタノール、エタノール、ジオキサン、アセトン等の混合系で調べた結果、水野構造は大きく揺らいだ氷の格子構造に似ていて、その中でも水分子が6個集まったクラスターが基本になっている事をしめした。一方、グルコース水溶液中では、グルコースはこの水構造に取り込まれていることが分かっていた。水の緩和は8ピコ秒の緩和時間を持つため、以前の20GHzまで測定可能なマイクロ波分光装置では水の緩和ピークより低周波数側しか観測できなかった。しかしステップパルスの立ち上がり時間が早いパルスジェネレーターを導入することにより30GHzまでの誘電スペクトルの測定が可能になった。その結果、水の緩和ピークより高い周波数の誘電スペクトルを得ることが出来るようになり、水の緩和過程についてのより多くの詳細な情報が得られるようになった。水とテンシルブタノール混合系でこれらの混合比を変化させ、水の緩和過程を調べた。その結果、水のモル分率Xw=0.97で変化する水の構造の存在が確認された。これより水分子約30個によって形成された高次構造が存在することが明らかになった。
口腔機能維持による健康寿命延伸のエビデンスの確立：2600人の9年間コホート研究

3年間の縦断研究を行い,咬合力と認知機能低下との関連を検討した.方法:対象者は,70歳ならびに80歳の自立した地域在住高齢者1204名とした.口腔内検査により,残存歯数,歯周ポケット深さ4mm以上の歯数を記録した.最大咬合力の測定にはデンタルプレスケール(ジーシー社,東京)を用いた.また,認知機能の評価は,日本語版Montreal Cognitive Assessment (MoCA-J)を用いた.交絡因子として,過去に認知機能との関連が報告されているほとんどの因子を調査した.MoCA-Jは,ベースライン時および追跡調査時の得点を解析に用い,その他の変数は,ベースライン時の値を用いた.統計学的分析には,目的変数をMoCA-J得点とした一般化推定方程式(GEE)を用いた.説明変数に咬合力,さらに3年間での認知機能低下との関連を検討するために,ベースライン時から追跡調査時の時間経過と咬合力との交互作用項を投入し,その他の交絡因子を調整変数として加えた.なお,有意水準は5%とした.結果と考察:MoCA-J得点を目的変数としたGEEの結果,咬合力(非標準化係数;B=0.084, p=0.019)は,他の交絡因子を調整した上でも,認知機能に有意な関連を認めた.さらに,咬合力と経過の交互作用項(B=0.058, p=0.031)は,認知機能に有意な関連を認めた.また,性別,年齢,教育年数,時間経過,血清CRP定量,握力,歩行速度,経済状況は,認知機能に有意な関連を認めた.本研究の結果より,咬合力は残存歯数と独立して認知機能および認知機能低下に関連していることから,歯の欠損を有する高齢者において,補綴治療による口腔機能の維持が認知機能低下の抑制に寄与していることが示唆された.参加者数も予定通りであり,データの整理,分析も順調である.次年度も,今年度同様,参加者の確保,データ整理,分析を遅滞なく進める.3年間の縦断研究を行い,咬合力と認知機能低下との関連を検討した.方法:対象者は,70歳ならびに80歳の自立した地域在住高齢者1204名とした.口腔内検査により,残存歯数,歯周ポケット深さ4mm以上の歯数を記録した.最大咬合力の測定にはデンタルプレスケール(ジーシー社,東京)を用いた.また,認知機能の評価は,日本語版Montreal Cognitive Assessment (MoCA-J)を用いた.交絡因子として,過去に認知機能との関連が報告されているほとんどの因子を調査した.MoCA-Jは,ベースライン時および追跡調査時の得点を解析に用い,その他の変数は,ベースライン時の値を用いた.統計学的分析には,目的変数をMoCA-J得点とした一般化推定方程式(GEE)を用いた.説明変数に咬合力,さらに3年間での認知機能低下との関連を検討するために,ベースライン時から追跡調査時の時間経過と咬合力との交互作用項を投入し,その他の交絡因子を調整変数として加えた.なお,有意水準は5%とした.結果と考察:MoCA-J得点を目的変数としたGEEの結果,咬合力(非標準化係数;B=0.084, p=0.019)は,他の交絡因子を調整した上でも,認知機能に有意な関連を認めた.さらに,咬合力と経過の交互作用項(B=0.058, p=0.031)は,認知機能に有意な関連を認めた.また,性別,年齢,教育年数,時間経過,血清CRP定量,握力,歩行速度,経済状況は,認知機能に有意な関連を認めた.本研究の結果より,咬合力は残存歯数と独立して認知機能および認知機能低下に関連していることから,歯の欠損を有する高齢者において,補綴治療による口腔機能の維持が認知機能低下の抑制に寄与していることが示唆された.参加者数も予定通りであり,データの整理,分析も順調である.次年度も,今年度同様,参加者の確保,データ整理,分析を遅滞なく進める.
社会変容と民衆暴力

2018年度、「社会変容と民衆暴力」をテーマとする共同研究は、日本近世・近代史、現代史を中心に、朝鮮近代史、ベトナム近代史の分野において研究を進展させつつ、フランス近世史にも研究領域を拡大した。具体的には、フランス革命期の暴力の問題を考察するため、千葉大学・大峰真理氏を招請し、パリ・ナント・リヨンでの巡見踏査を実行した。また、年間5回のカンファレンスを実行した(第1回から4回は公開)。以下がその詳細である。第1回(7月15日)、仲松優子「フランス近世史における暴力と秩序化。第2回(9月21日)、中臺希実「フランスの博物館とアーカイブ」、須田努「革命と反革命の場から」。第3回(10月22日)、林進一郎「百姓一揆を捉え直す」。第4回(2月22日)大峰真理「近世フランス王国におけるカトリック信仰と反革命的運動の展開」。第5回(3月9日10日)、2018年度研究総括および、福島地域における戊辰戦争関係史跡巡見踏査。メンバー各自の実績は以下となる。須田努:天狗党に関連する史料調査埼玉県・茨城県地域での史料調査、文献収集。宮間純一:周防大島での巡見踏査と、戊辰戦争関係史料調査。伊藤俊介:真土村事件に関連する演劇・文芸作品の網羅的収集。趙景達: 3.1独立運動とこれを弾圧した暴力の問題についての先行研究の網羅的整理。武内房司:ベトナムの民衆宗教と異端の問題に関連する史料調査。加藤圭木:従軍慰安婦に関連する近年のメディアの動向に関する調査。檜皮瑞樹:アイヌ給与地問題に関する史料所在調査と文献収集。高江洲昌哉:「コザ暴動」関係史料収集と参考文献収集。また、須田努・趙景達・武内房司は、フランスにおけるフランス革命関連の巡見調踏査を実行した。2018年度から、共同研究の領域をヨーロッパ地域(フランス)にもひろげた。ナントをフィールドとして、フランス革命期における宗教と反革命の動向を暴力という視点から分析した。本年度は、共同研究メンバー各自のフィールド調査、史料収集を中心に実行した。それらの分析はまだ途中であるが、各人の成果は、5回のカンファレンスを開催し、メンバーで共有している。2019年度は、史料調査と巡見踏査を継続して行う。この成果に関して、年間5回のカンファレンスを開き、各人の調査の進展に関する報告を行う。また、本年度から、千葉大学大峰真理氏に分担研究者となってもらった。フランス革命期における、宗教と反革命の動向を考察してもらう予定である。さらに、ヨーロッパ地域への研究拡大の一環として、アイルランド独立戦争の動向も視野に入れる。また、中嶋久人氏を協力者にむかえ、福島地域と原発の問題を扱うこととする。史料調査・巡見踏査は、以下のように実行する。1イギリス・アイルランド史料調査・巡見踏査。宮間は、イギリス公立公文書館での史料調査日本近代史(幕末期)関連する外交史料を確認する。また、研究代表の須田を中心として、アイルランド・北アイルランド地域において、アイルランド独立戦争・アイルランド紛争の様相を確認する。アイルランド史専門の崎山直樹氏(千葉大学)に同行を願う。2各人の史料調査。須田努:天狗党に関連する史料調査福井地域での史料調査、文献収集。宮間純一:長州藩諸隊に関連する史料調査・巡見踏査、および周防大島での巡見踏査を実行する。伊藤俊介:真土村事件(松木騒動)に関連する演劇・文芸作品の網羅的収集と分析を行う。趙景達: 3.1独立運動とこれを弾圧した暴力の問題について、史料調査と分析を行う。武内房司:ベトナムの民衆宗教と異端の問題に関連する史料調査と分析を行う。大峰真理:ナント虐殺に関連する史料調査と分析を行う。加藤圭木:従軍慰安婦に関連する記憶の問題につき、史料収集と分析を行う。檜皮瑞樹:アイヌ給与地問題の旭川市、明治10年代に集団移住が実施された新十津川町での史料調査を継続する。高江洲昌哉:「コザ暴動」関係史料収集を継続して行う。中嶋久人:福島原発設置時期に関する史料調査・分析を行う。2017年度に関して、研究代表者・分担研究者はそれぞれ独自に史料調査、文献収集を行った。また、研究フィールドを台湾にも拡げる計画を立てた。そのため、早稲田大学研究員の江永博氏を研究協力者として得た。以下、共同研究の実績を記す(メンバー各自単独による史料調査等は省略する)。1メンバー共同での調査:1台湾史料調査・巡見踏査(8月10日から13日)参加メンバー:須田努(代表者)・檜皮瑞樹(分担者)・高江洲昌哉(分担者)・江永博(協力者)・中臺希実(協力者)・石田沙織(協力者)★1930年10月:日本統治下において発生した霧社事件関係フィールド調査★1947年2.28事件に関連する史料・文献収集★国立台湾歴史博物館:見学史料収集。2沖縄史料調査・巡見踏査、インタビュー調査(12月22日から24日)参加メンバー:須田努(代表者)・高江洲昌哉(分担者)★米軍による諸事件が多発したコザ地域巡見踏査★1970年12月「コザ暴動」に関するインタビュー調査★1945年沖縄戦関係史跡巡見踏査。

3金嬉老事件関係寸又峡地域巡見踏査(3月9日から10日)★参加メンバー:須田努(代表者)・趙景達(分担者)・檜皮瑞樹(分担者)・高江洲昌哉(分担者)・伊藤俊介・宮間純一(分担者)2合同カンファレンス19月:台湾史料調査・巡見踏査に関する成果報告会22月:沖縄史料調査・巡見踏査・インタビュー調査に関する成果報告会33月:2017年度総括各人史料調査成果報告来年度計画についてメンバー各人の史料調査・文献収集は順調に進んでいる。共同での史料調査等にも実績を上げている。また、定期的にカンファレンスを実施したことにより、各自の個別テーマに関して、共同研究内部での理解が深まっている。フィールドを台湾まで拡大したことのメリットも大きい。2.28事件を個別テーマとして新たに設定したことにより、研究開始段階では現代史が若干弱かったがその補填ともなっている。代表者・分担者ともに「社会変容と民衆暴力」のテーマに関連する研究実績を論文等のかたちで発表している。2018年度、「社会変容と民衆暴力」をテーマとする共同研究は、日本近世・近代史、現代史を中心に、朝鮮近代史、ベトナム近代史の分野において研究を進展させつつ、フランス近世史にも研究領域を拡大した。具体的には、フランス革命期の暴力の問題を考察するため、千葉大学・大峰真理氏を招請し、パリ・ナント・リヨンでの巡見踏査を実行した。また、年間5回のカンファレンスを実行した(第1回から4回は公開)。以下がその詳細である。第1回(7月15日)、仲松優子「フランス近世史における暴力と秩序化。第2回(9月21日)、中臺希実「フランスの博物館とアーカイブ」、須田努「革命と反革命の場から」。第3回(10月22日)、林進一郎「百姓一揆を捉え直す」。第4回(2月22日)大峰真理「近世フランス王国におけるカトリック信仰と反革命的運動の展開」。第5回(3月9日10日)、2018年度研究総括および、福島地域における戊辰戦争関係史跡巡見踏査。メンバー各自の実績は以下となる。須田努:天狗党に関連する史料調査埼玉県・茨城県地域での史料調査、文献収集。宮間純一:周防大島での巡見踏査と、戊辰戦争関係史料調査。伊藤俊介:真土村事件に関連する演劇・文芸作品の網羅的収集。趙景達: 3.1独立運動とこれを弾圧した暴力の問題についての先行研究の網羅的整理。武内房司:ベトナムの民衆宗教と異端の問題に関連する史料調査。加藤圭木:従軍慰安婦に関連する近年のメディアの動向に関する調査。檜皮瑞樹:アイヌ給与地問題に関する史料所在調査と文献収集。高江洲昌哉:「コザ暴動」関係史料収集と参考文献収集。また、須田努・趙景達・武内房司は、フランスにおけるフランス革命関連の巡見調踏査を実行した。2018年度から、共同研究の領域をヨーロッパ地域(フランス)にもひろげた。ナントをフィールドとして、フランス革命期における宗教と反革命の動向を暴力という視点から分析した。本年度は、共同研究メンバー各自のフィールド調査、史料収集を中心に実行した。それらの分析はまだ途中であるが、各人の成果は、5回のカンファレンスを開催し、メンバーで共有している。
増殖細胞におけるCdk2の細胞内輸送とp27によるCdk2活性の制御機構の解明

サイクリン依存性キナーゼ(Cdk)の一つであるCdk2は、細胞周期のG1後期からS期に活性化され、DNA複製に中心的な働きをしている。本研究は、Cdk2の核内における制御機構について新たな知見を得ることを目指している。1.新しい核細胞質分画法の確立従来の核細胞質分画法では、低分子量タンパク質の核外への漏出を防ぐことが出来ないことが判明した。そこで、界面活性剤の種類・濃度、塩濃度、浸透圧等の細胞溶解条件の詳細な検討をおこない、核内低分子量タンパク質の漏出が少ない核細胞質分画法を確立した。この方法は、タンパク質の核と細胞質の分布を解析するための有力な手段となると考えられる。2.クロマチン上でのCdk2活性制御機構の解析昨年度の解析で、クロマチン非結合Cdk2は、非イオン性界面活性剤で容易に抽出されるのに対して、クロマチン結合Cdk2は抽出されないことを見出した。さらに、クロマチン結合Cdk2が、その活性を保ったまま高塩濃度処理により抽出されることを明らかにした。そこで本年度は、核内に局在するクロマチン結合および非結合Cdk2を分離し、Cdk2の活性およびCdk2を制御する因子との相互作用を生化学的に解析した。その結果、クロマチンに結合したCdk2は、サイクリンを含むCdk2制御因子と複合体を形成していることが分かった。以上の結果からクロマチン上においてCdk2が制御を受けていることが示唆された。一方、Cdk2活性の抑制には、CDK阻害タンパク質であるp27が関与している。本研究は、核内においてクロマチンに結合したCdk2におけるリン酸化修飾およびCdk2制御因子との相互作用を明らかにし、Cdk2の制御機構における新たな知見を得ることを目指している。新しい核細胞質分画法の確立既に開発した核細胞質分画法、および報告されているどの核細胞質分画法を用いても、p27等の低分、子量タンパク質の核外への漏出を防ぐことが出来ないことが判明した。p27は重要なCdk2制御因子の一つであることから、本研究遂行のためには、p27を含む核内低分子量タンパク質の漏出が少ない核細胞質分画条件を確立する必要があることが明らかとなった。クロマチン上でのCdk2活性制御機構の解析Cdk2はサイクリンを含む多くのタンパク質と複合体を形成し、G1-S期にクロマチンに結合することが示されている。本年度の解析で、クロマチン非結合Cdk2は、TritonX-100等の界面活性剤で容易に抽出されるのに対して、クロマチン結合Cdk2は抽出されないことを見出した。さらにCdk2の活性化には、当初計画した細胞質から核内へのCdk2の輸送よりも、核内におけるCdk2の制御がより重要であることを見出した。
BF227を用いたPET検査によるアルツハイマー病の超早期診断法の確立と普及

東北大学にてBF227-PET、MRI、神経心理検査を実施した56例(健常高齢者15名、MCI患者20名、AD患者21名)を対象とし脳萎縮、Aβ集積および各種神経心理検査との関連を検討した。MR画像による萎縮の程度は、AD群>MCI群>健常高齢者群の順に灰白質体積の減少が認められた。これはADの進行段階に応じた結果である。一方、BF227画像によるAβ集積の程度は、AD群=MCI群>健常高齢者群の順にAβ集積が認められた。Aβ集積がMCIの段階で既にプラトーに達していることが推測された。神経心理検査との関係では、萎縮の程度は認知機能に影響を与えるが、Aβ集積はADに至った場合、認知機能に影響を与えないと思われた。脳内アミロイドの蓄積を可視化するアミロイドイメージングが注目されアルツハイマー病(以下AD)の超早期診断への応用が期待されている。本研究では、アミロイドPETプローブ[11C]BF-227(以下BF227)についてADの超早期診断におけるその有用性を検討する。具体的な実施内容(1)BF227-PET画像における健常高齢者(NL)、軽度認知障害(MCI)患者、アルツハイマー病(AD)患者を対象とした臨床試験。(3)BF227-PET画像における老人斑の沈着の程度とVSRAD-MRI画像における海馬傍回、全脳体積との関連。この3点を行うことでアミロイドイメージング測定法を確立する。(1)平成20年度までに、健常高齢者(NC)22名、MCI患者8名、AD患者7名を研究登録し、その[C-11]BF227-PET画像の統計解析を実施した。AD群ではアミロイドβ蛋白質の沈着に対応すると思われる頭頂葉から側頭葉にかけてと内側前頭葉、楔前部にBF-227の高集積が認められた。アミロイド・イメージングの事実上の標準となっているPIBと異なり、前頭葉での高集積は目立たないものであった。NC群の中には高集積の認められない例とADと同程度の高集積を示す例があった。MCI群では、BF-227集積の分布は、AD群と類似したものであったが、その集積の程度は、NC群とAD群との中間的なものであった.BF-227は、PIBと比較してよりmatureなアミロイド病変に結合すると考えられており、本結果はそれを反映したものであると推測される。FDG-PET検査が行われたconverter群26名、Non-converter群55名の検討では、converter群において楔前部、下部頭頂葉の糖代謝の低下が認められた。下部頭頂葉、楔前部の糖代謝の低下はADへの移行を予測する所見として、従来の報告と一致したものであった。1集積されたデータの解析平成21年度までの研究登録対象者のうち健常高齢者(NC)19名、MCI患者10名、AD患者10名について、[C-11]BF227-PET画像の統計解析を行った。AD患者においては、下部側頭葉から頭頂葉にかけてを主体とするBF-227の高集積が認められた。MCI患者については、BF-227集積が認められた例と認められなかった例があった。NC群についても、ADの病態の存在を示唆するBF-227集積とFDG-PET画像による脳糖代謝低下パターンを示す例が認められた。BF-227-PETにおいて、NC、MCI、ADにおけるアミロイド病変を画像化することができたと想像される。今後、ADの偽陰性例、NCの偽陽性例に関して、さらに検討が必要である。2データ収集の継続平成21年度までに健常高齢者27名、MCI患者10名、AD患者10名が研究対象者として登録されている。前年に比較し、健常高齢者5名、MCI患者2名、AD患者3名が新たに登録された。US-ADNIでは、健常高齢者に登録された者229名、登録時にMCIと診断された者398名、ADと診断された者192名について、その後の追跡調査の結果の詳細が徐々に明らかになってきている。例えば、MCIの症例では、追跡2年間において154名がADへ移行し、244名がMCIのままであった。追跡2年目間におけるMCI患者のAD移行率は39%であった。

これは、我が国におけるMCIを対象とするアルツハイマー病の早期診断に関する多施設共同研究(Study on Diagnosis of early Alzheimer's disease-Japan : SEAD-J)によって出された追跡2年目間のAD移行率とほぼ同じであった(第28回認知症学会2009年にて報告)。1.集積されたデータの解析◆BF227-PET画像で捉えたAβ集積とVBM-MRI解析による脳萎縮との関連についての検討PIB-PETを用いたAβ集積と脳萎縮の関連が報告されている。PIBと比較してよりmatureなAβに結合するとされるBF227を用いてAβ集積と脳萎縮の関連を検討した。対象は当施設にてBF227-PET、MRIを実施したNL健常高齢者14例、MCI軽度認知障害患者7例、AD:アルツハイマー病患者8例である。BF227-PETは撮像開始後20-40分の加算画像を用い、小脳値で正規化したSUVR画像から大脳皮質のROI値を得た。MRIは3D-T1画像をN3ソフトウェアによって信号補正し、その後、DARTELとSPM5を用いて解剖学的標準化、segmentation行い、各群間の脳萎縮の程度、Aβ集積と脳萎縮の関連について統計解析を行った。AD群はMCI群、NL群と比較して、後部帯状回、楔前部、前部帯状回、頭頂後頭部、海馬などに広く萎縮領域を認めた。MCI群とNL群の間に顕著な灰白質体積の差は認めなかった。AD群、MCI群では、BF227の集積と灰白質体積の相関を示す明らかな領域は認めなかった。一方、NL群では、BF227の集積と灰白質体積の間に負の相関を示す領域が散在的に認められた。PIBを用いた先行研究では、AD群、MCI群においてAβ集積と灰白質体積との間に相関を認めなかったと報告されており、今回の結果は先行研究と一致した。NL段階では脳萎縮はAβ集積と関連して進行し、MCI、AD段階では脳萎縮はAβ集積と独立して進行することを示唆する(第29回認知症学会2010年にて報告)。2.データ収集の継続平成22年度までに登録された対象者は、NL群27名、MCI群12名、AD群11名である。昨年よりMCI群2名、AD群1名が新たに登録された。1.集積されたデータの解析◆健常、aMCI、ADにおけるβアミロイド集積(以下Aβ)と局所脳萎縮の関係BF227-PET画像、MR画像を用い、各アルツハイマー病の進行過程におけるAβ集積と脳萎縮の関連を明らかにし、さらに認知機能(MMSE)の低下がどのようにAβ集積や脳萎縮領域に関わるかを特定した。【対象】東北大学にてBF227-PET、MRI、神経心理検査を実施した次の3群である。・健常高齢者(以下NL):15名(MMSE:29.9±0.3)・健忘性軽度認知障害患者(以下aMCI):20名(MMSE:25.5±2.3)・アルツハイマー病患者(以下AD):21名(MMSE:20.1±3.4)【結果】・MR画像の結果は、ADの進行段階に応じた萎縮領域が認められた(内側側頭葉、前・後部帯状回、側頭葉など)。・BF227画像の結果は、ADはNLと比較して、後部帯状回、楔部、楔前部、後頭葉、下側頭回などにAβ集積領域を認めたがaMCIとの差異は認めなかった。Aβ集積はMCIの段階で既に飽和しつつあると思われた。また、aMCIはNLと比較して、前・後部帯状回、楔部、楔前部、後頭葉、下側頭回などにAβ集積領域を認めた。・MMSEとの相関は、灰白質体積は、AD、aMCIとも、高いMMSEスコアと正の相関を示したが、Aβ集積領域は、aMCIのみ高いMMSEスコアと負の相関を示し、ADでは相関を認めなかった。
メタラジカルコゲノレン環の芳香族性と不飽和性

本研究の目的は、メタラジチオレン錯体[CpM(S_2C_2X,Y)]のメタラジチオレン環という金属キレート環の共役場の反応特性を、環の持つ芳香族性と不飽和性との両面から総合的に理解することにある。2年間に渡る研究成果としては、下記の点が注目された。1.メタラジチオレン環の芳香族性に関しては、求電子置換反応の成果をラジカル反応に展開し、次のような炭素ラジカル、硫黄ラジカルとのラジカル置換反応を明らかにした。(1)、炭素ラジカルに関しては、[CpCo(S_2C_2Ph,H)]錯体とAIBNより生成するイソブチロニトリルラジカルとの置換反応の位置選択性(Cp環への置換/ジチオレン環への置換)はBu_3SnH>Bu_3GeH>Bu_3SiHの順となり、14族元素(Si,Geなど)の水素化物のルイス酸性の違いに基づくと思われる添加効果を得た。(2)、硫黄ラジカルとしては、ビス(ベンゾチアゾール)ジスルフィドから生成した硫黄ラジカルがベンゼン加熱還流下で、効率良く置換反応した。興味あることに、アセトニトリル中での加熱還流下では、ベンゾチアゾールラジカルの異性体であるN原子で置換した置換体が選択的に得られた。機構的には、イオン的な機構の可能性も考えられ、反応機構に関しては今後の課題である。(c)窒素ラジカルの前駆体として用いられたN-ハロスクシンイミド(NXS)との反応では、イオン的な機構と思われるイミド置換体が得られた。さらに、1,3-ジブロモ-5,5-ジメチルヒダントインとの反応では、2つのジチオレン環が置換した複核イミド錯体が得られた。2.メタラジチオレン環の不飽和性に関しては、コバルタジチオレン錯体とアジド化合物(TsN_3など)との反応で生成したC-S結合へのイミド架橋したイミド付加体[CpCo(S_2C_2Ph,H)NTs](2元付加体)とルイス塩基との反応において、ユニークな転位反応を見い出した。(1)、イミド付加体と2等量のPPh_3およびP(OPh)_3とのベンゼン加熱還流下の反応では、架橋していたNTs基がCp環のC-H結合に挿入するという珍しい転位反応が起こった。過剰量のPPh_3を用いると、NTs基とPPh_3との二つがCp環に置換した2置換体が得られるという初めての例を見い出した。過剰量のP(OPh)_3との反応では、これも珍しいP(OPh)_3が5価のArbuzov型の転位反応をしてイミド基のNに結合して、Cp環のC-H結合に挿入した1置換体が得られた。現在、さらにこれら反応の機構を検討中である。なお、上記の結果をもとに、メタラジチオレン錯体の新規な機能性材料としての可能性および有機合成反応への利用などへの展開が今後の課題である。

過剰量のPPh_3を用いると、NTs基とPPh_3との二つがCp環に置換した2置換体が得られるという初めての例を見い出した。過剰量のP(OPh)_3との反応では、これも珍しいP(OPh)_3が5価のArbuzov型の転位反応をしてイミド基のNに結合して、Cp環のC-H結合に挿入した1置換体が得られた。現在、さらにこれら反応の機構を検討中である。なお、上記の結果をもとに、メタラジチオレン錯体の新規な機能性材料としての可能性および有機合成反応への利用などへの展開が今後の課題である。我々は、メタラジチオレン環という金属キレート環の共役場におかれた金属一硫黄結合の特性を明らかにすべく、芳香族性と不飽和性に基ずく特異な反応を研究してきた。本年度は、コバルタジチオレン錯体(〔CpCo(S_2C_2(COOMe)_2))とアジド化合物、イミノフェニルヨージナン(TsN=IPh)などとの反応では、コバルタジチオレン環のCo一S結合の不飽和性に基づくと思われる付加反応により、イミド架橋付加体が生成する。これら付加体はプロトン酸やLewis塩基との反応でCo-N結合の開裂を伴い3元(1:1:1)付加体を生成する。p-トルエンスルホニルアジド(Ts-N_3)との反応から生成したイミド架橋付加体はプロトン酸(HCl)と反応して、Co-N結合が開裂して生成したCo-Cl,S-NHTsを有する三元付加体が生成する。この3元付加体は塩基(水、ピリジンなど)を作用させると、イミド架橋付加体を再生する。また、Lewis塩基(ホスフィン、ホスファイト)を室温で反応させると、Co-PR_3,S^+-NTsを有する3元付加体が生成する。興味あることに、この3元付加体をベンゼン中で加熱環流すると、イミド基(NTs)がCp環のC-H結合に挿入したCp-NHTs錯体が得られた。このTs基の転位反応の機構は、形式的にはナイトレンがCp環にトラップされた型であるが、現時点では、ナイトレンとしては解離せず、分子内で転位していく機構と推定される。イミド架橋付加体の電気化学的挙動をサイクリックボルタンメトリー(CV)、電解可視吸収スペクトル(OTTLE)を検討した。イミド架橋付加体の電気化学的挙動は、第一還元波は可逆、第二還元波は不可逆、第一酸化波は不可逆となり、2電子還元後、および1電子酸化後には遊離のジチオレン錯体を再生することがわかった。現在、イミド架橋付加体の電気化学的挙動をPPh_3との三元付加体に展開し、その電極反応を検討している。本年度は、メタラジチオレンの芳香族性と不飽和性に基づく特性を総合的に検討し、次の成果を得た。1.メタラジチオレン環の芳香族性に関しては、求電子置換反応の成果をラジカル反応に展開し、次のような炭素ラジカル、硫黄ラジカルとのラジカル置換反応を明らかにした。(1)、炭素ラジカルに関しては、[CpCo(S_2C_2Ph,H)]錯体とAIBNより生成するイソブチロニトリルラジカルとの置換反応の位置選択性(Cp環への置換/ジチオレン環への置換)はBu_3SnHm>Bu_3GeH>Bu_3SiHの順となり、14族元素(Si,Geなど)の水素化物のルイス酸性の違いに基づくと思われる添加効果を得た。(2)、硫黄ラジカルとしては、ビス(ベンゾチアゾール)ジスルフィドから生成した硫黄ラジカルがベンゼン加熱還流下で、効率良く置換反応した。興味あることに、アセトニトリル中での加熱還流下では、ベンゾチアゾールラジカルの異性体であるN原子で置換した置換体が選択的に得られた。機構的には、イオン的な機構の可能性も考えられ、反応機構に関しては今後の課題である。(c)窒素ラジカルの前駆体として用いられたN-ハロスクシンイミド(NXS)との反応では、イオン的な機構と思われるイミド置換体が得られた。さらに、ヒダントインとの反応へ展開予定である。
歯肉増殖症の歯肉におけるMMPs/TIMPsのバランス

「具体的内容」歯肉増殖症患者10名、歯周炎患者10名より歯周外科時に歯肉サンプルを採取し、TIMP-3, -4遺伝子発現をRT-PCRにより、タンパク質発現を免疫染色により解析し、TIMP-3、TIMP-4遺伝子については統計解析まで行った。これらの結果をまとめ、秋季歯周病学術大会にて発表した。「意義」歯肉増殖症歯肉において、TIMPsの遺伝子発現およびタンパク質局在を示した報告はTIMP-1を除いてまだ無い。したがって、本研究がもたらす結果は歯肉増殖症分野においてTIMP-3、TIMP-4の遺伝子発現、タンパク質局在の初めての報告となる。「重要性」歯周病は結合組織性付着の破壊を伴う疾患である。本研究では結合組織を破壊するMMPsと抑制するTIMPsの遺伝子発現とタンパク質局在を観察することにより、病態解明に繋がることが期待される「具体的内容」歯肉増殖症患者10名、歯周炎患者10名より歯周外科時に歯肉サンプルを採取した。Tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMP)-3、TIMP-4遺伝子発現は採取歯肉よりRNAを抽出し、RT-PCRにより解析した。TIMP-3、TIMP-4タンパク質局在は、パラフィン切片作製後免疫染色により解析し、発現組織、発現細胞を同定した。またTIMP-3、TIMP-4遺伝子発現量については統計解析まで行った。これらの結果を論文にまとめ、歯科の国際雑誌であるArchives of Oral Biologyに投稿し受理、発刊された。「意義」歯肉増殖症歯肉において、TIMPsの遺伝子発現およびタンパク質局在を示した報告はTIMP-1を除いてまだない。したがって本研究がもたらす結果は、歯肉増殖症分野において、TIMP-3、TIMP-4の遺伝子発現、タンパク質局在の初めての報告となる。また歯周炎歯肉において、TIMP-3、TIMP-4のタンパク質局在を示した報告もまだないので、歯周炎分野においても意義ある報告となる。metalloproteinases (MMPs)は結合組織を破壊し、TIMPsはMMPsを抑制する。今年度はTIMPs発現を中心に研究を行ってきたが、今後はMMPsの遺伝子発現、タンパク質局在を併せて観察し、MMPsとTIMPsのバランスについて解析していく。本研究では破壊性疾患の歯周炎と増殖性疾患の歯肉増殖症歯肉において、MMPsとTIMPsの遺伝子発現とタンパク質局在を観察することにより、歯周炎および歯肉増殖症の病態解明に繋がることが期待される。「具体的内容」「意義」歯肉増殖症歯肉において、TIMPsの遺伝子発現およびタンパク質局在を示した報告はTIMP-1を除いてまだない。したがって本研究がもたらす結果は、歯肉増殖症分野において、初めての報告となる。特に、昨年報告したTIMP-3、TIMP-4のデータと合わせることによって、歯肉増殖症および歯周炎の歯肉においてTIMPsファミリーをすべて解析することになる。またMMP-1の遺伝子発現、タンパク質局在を調査することで、MMPsとTIMPsのバランスが両疾患においてどのようであるかがわかる。metalloproteinases(MMPs)は結合組織を破壊し、TIMPsはMMPsを抑制する。今年度はMMP-1およびTIMP-1、TIMP-2の遺伝子発現、タンパク質局在を観察し、MMPsとTIMPsのバランスについて解析してきた。
正常組織幹細胞を指標とするがん幹細胞特定マウスモデルの構築

がんには増殖するがん細胞の供給源となるがん幹細胞が少数存在し,がんの転移,浸潤,播種や薬剤耐性の再発の原因となる可能性が指摘されている.このがん幹細胞を個体内で標識し,同定する技術は,がん幹細胞を標的とするがん治療法を開発するうえで必要不可欠である.このようながん幹細胞を同定可能な動物モデルを作出するため,平成18年度は正常組織幹細胞で特異的に発現誘導される遺伝子のプロモーター/エンハンサー領域の下流でgreen fluorescence protein(GFP)を発現するトランスジェニック(Tg)マウスを樹立し,このTgマウスシステムを用いてマウス急性骨髄性白血病モデルにおける白血病幹細胞の同定を試みた.平成19年度は,このマウス急性骨髄性白血病モデルの白血病幹細胞において正常組織幹細胞発現遺伝子が高発現していることを見いだした.この正常組織幹細胞発現遺伝子の白血病幹細胞における発現意義を解明するため,RNA干渉法による発現抑制を検討した.その結果,この遺伝子の発現抑制によって白血病幹細胞のin vitroでの増殖能の低下,並びにin vivoでの白血病発症の遅延を認めた.従って,この正常組織幹細胞発現遺伝子が白血病幹細胞の増殖に重要な役割を担っている可能性がある.一方,白血病幹細胞が薬剤耐性の再発に関与しているか検討するため,白血病を発症したマウスに抗がん剤5-FUの投与を行った.その結果,白血病再発時に白血病幹細胞集団の著しい増殖を認め,白血病幹細胞が白血病再発の原因となる可能性が示唆された.以上のような結果から,このTgマウスを用いた白血病幹細胞同定システムは白血病幹細胞の特性を解析する上で有用であると考えられる.がん組織中には増殖するがん細胞の源となるがん幹細胞が少数存在しており,がんの増殖や転移,薬剤耐性の再発の原因となる可能性が指摘されている.このがん幹細胞を個体内で標識し,特定する技術は,がん幹細胞を標的とするがん治療法を開発するうえで必要不可欠である.このようながん幹細胞を標識できる動物モデルを作出するため,正常組織幹細胞で特異的に発現誘導される遺伝子のプロモーター/エンハンサー領域の下流でenhanced green fluorescence protein(EGFP)を発現するトランスジェニック(Tg)マウスを樹立した.このTgマウスでは造血器,脳神経,消化管幹細胞においてEGFPが高発現していることを確認した.次に,このTgマウスを用いてマウス白血病モデルの構築を試みた.このTgマウス由来の未分化造血細胞を取得してHoxA9遺伝子とMeis1遺伝子を導入し,マウスに骨髄移植を行うことで急性骨髄性白血病を発症することを確認した.この白血病細胞をセルソーターを用いてEGFP陰性,弱陽性,陽性,強陽性の4種類の細胞群に分離し,それぞれの細胞形態をMay-Giemsa染色により解析したところ,EGFP陰性,弱陽性,陽性細胞では小型で分葉傾向を呈する分化型の形態を示したのに対して,EGFP強陽性細胞では大型で未分化な骨髄芽球様の形態を有していることが明らかとなった.さらに,これら4種類の白血病細胞をマウスに骨髄移植した結果,EGFP強陽性細胞を移植したマウスにおいて白血病発症頻度が著しく高いことが示された.以上の結果より,正常組織幹細胞特異的に発現遺伝子のプロモーター/エンハンサー領域の下流でEGFPを発現するTgマウスにより白血病におけるがん幹細胞(白血病幹細胞)が標識できる可能性が示唆された.がんには増殖するがん細胞の供給源となるがん幹細胞が少数存在し,がんの転移,浸潤,播種や薬剤耐性の再発の原因となる可能性が指摘されている.このがん幹細胞を個体内で標識し,同定する技術は,がん幹細胞を標的とするがん治療法を開発するうえで必要不可欠である.このようながん幹細胞を同定可能な動物モデルを作出するため,平成18年度は正常組織幹細胞で特異的に発現誘導される遺伝子のプロモーター/エンハンサー領域の下流でgreen fluorescence protein(GFP)を発現するトランスジェニック(Tg)マウスを樹立し,このTgマウスシステムを用いてマウス急性骨髄性白血病モデルにおける白血病幹細胞の同定を試みた.平成19年度は,このマウス急性骨髄性白血病モデルの白血病幹細胞において正常組織幹細胞発現遺伝子が高発現していることを見いだした.この正常組織幹細胞発現遺伝子の白血病幹細胞における発現意義を解明するため,RNA干渉法による発現抑制を検討した.その結果,この遺伝子の発現抑制によって白血病幹細胞のin vitroでの増殖能の低下,並びにin vivoでの白血病発症の遅延を認めた.従って,この正常組織幹細胞発現遺伝子が白血病幹細胞の増殖に重要な役割を担っている可能性がある.一方,白血病幹細胞が薬剤耐性の再発に関与しているか検討するため,白血病を発症したマウスに抗がん剤5-FUの投与を行った.その結果,白血病再発時に白血病幹細胞集団の著しい増殖を認め,白血病幹細胞が白血病再発の原因となる可能性が示唆された.以上のような結果から,このTgマウスを用いた白血病幹細胞同定システムは白血病幹細胞の特性を解析する上で有用であると考えられる.
腫瘍細胞のβカテニン/APC比との関連

癌の予後診断においては、治療反応性に加え、浸潤・転移能の判定が、臨床検査医学の重要課題である。癌の治療反応性については、放射線治療、化学療法どちらにおいても、アポトーシス経路の完全性を評価している。この目的では、p53の変異の有無、Bcl2の発現の程度が第一に評価され、ついで、アポトーシス実行経路のそれぞれのfactorの発現評価が行われ、実地診療に応用されている。浸潤・転移能の評価の有力な手段としては、カドヘリン-βカテニンの発現を判定することが候補として挙げられている。βカテニンは、カドヘリンの裏打ち蛋白としての機能を持ち、また、その高発現と核移行後には増殖遺伝子活性化を行う多機能蛋白である。そして、発現制御はユビキチン・プロテアソームによってタンパクレベルで行われており、癌抑制遺伝子のAPCがその制御に関わっていることである。最近の3年間の癌学会においても、各種の腫瘍においてβカテニン発現と細胞の分化や進行度との関連が検討されている。本研究においては、大腸癌検体を使用してβカテニンとAPCの発現検索を行ったが、十分な結果を得られなかった。そこで、臨床検査医学におけるβカテニン検索の意義について最近の報告を基に以下のごとく整理した。癌細胞における1)βカテニンの変異の検索2)癌の種類によるβカテニン発現レベルの検討3)βカテニン発現制御を行うAPCを含む蛋白発現の検討、を行っていく必要があるといえる。ヒト第5染色体長腕(5q21-22)からクローニングされたAPC(Adenomatous polyposis coli)遺伝子は、癌抑制遺伝子と考えられ、大腸癌の約70%に遺伝子異常が報告されている。本研究は、細胞内結合タンパクであるβカテニンの発現の程度と局在、またAPCとの関連を解明することにより、これを悪性腫瘍の診断・治療に利用することを目的としている。本年度は、cell lineと生体材料を用いて検討を行った。まず、ヒト胃癌細胞株MKN-45とヒト大腸癌細胞株HT-29を用いたAPC遺伝子変異の検討では、樹立胃癌細胞株MKN-45、ヒト大腸癌細胞株SW-837(JCRBより供与)をRPMIで継代培養して検討したが、細菌、真菌のコンタミンなどにより必ずしも良好な培養細胞が得られず、サザンブロットによる解析やPCR-SSCPによる解析ができなかった。また、生体材料を用いてAPCタンパクおよびβカテニンの解析を免疫染色により行った。これは、昭和大学病院外科で胃癌手術を施行された胃癌組織(パラフィン包埋組織、及び凍結組織計10例)を用いて行っている。本年度は、APCとβカテニンのモノクローナル抗体を用いて検索したが、4例(40%)にβカテニン発現の低下が認められた。そして、これらと胃癌の悪性度については、現在検索中である。本年度は、昨年度に続いてcell lineと生体材料を用いて検討を行った。まず、ヒト胃癌細胞株MKN-45とヒト大腸癌細胞株HT-29を用いたAPC遺伝子変異の検討では、樹立胃癌細胞株MKN-45、ヒト大腸癌細胞株SW-837(JCRBより供与)をRPMIで継代培養しているが、真菌のコンタミンにより良好な培養が出来ず、培養細胞を用いたサザンブロットによる解析やPCR-SSCPによる十分な解析ができなかった。

これは、昭和大学病院外科で胃癌摘出術を施行された胃癌組織(パラフィン法理組織、及び凍結組織計10例)を用いて行った。本年度も昨年度と同様、APCとβカテニンのモノクローナル抗体を用いて検索したが、3例(30%)にβカテニン発現の低下が認められた。昨年度と合わせると、7例(35%)にβカテニンの低下が認められたことになる。これらと胃癌の悪性度については、現在検索中である。FAP (familial adenomatous polyposis :家族性大腸腺腫症)の原因遺伝子APCは、1991年にヒト第5染色体長腕(5q21-22)から単離された。その後の解析によって、APC遺伝子の変異はFAPのみにとどまらず、非遺伝性の大腸腺腫や腺癌においても観察され、一般の大腸癌の発生への関与が明らかとなってきている。APC蛋白質は細胞質および核に局在する約300kDaの巨大な蛋白質で、β-カテニン、微小管、EB1、hDLG (Drosophilia discs large)と結合する。このうち、APC-β-カテニン複合体形成の阻害が、大腸癌発生の一つの機序である可能性が示唆されている。細胞接着に重要な働きをするカドヘリンの細胞質ドメインにαおよびβ-カテニンが結合している。αとβ-カテニンは細胞接着において、細胞質側の裏打ちを行い、且つアクチンを結合することで、細胞骨格の形成に機能を果たしている。またさらに、β-カテニンはAPCと結合していない状態では、プロテアソームによる分解が抑制されβ-カテニンが蓄積し、転写因子であるTCF/Lefファミリーと結合して核に移行し、特定遺伝子の転写を活性化することで細胞の悪性化をする可能性が示唆されている。本研究では、昭和大学病院外科で胃癌摘出術を施行された胃癌組織(パラフィン包埋組織、及び凍結組織計20例)を用いてAPCタンパクおよびβ-カテニンの解析を免疫染色により行った。その結果7例(35%)にはβ-カテニンの低下、残りの13例では発現の亢進が認められた。症例の悪性度、転移能との関連を整理して、癌の予後診断に結び付けたい。
医療・環境浄化用ナノ粒子プラズマ流体システムの最適制御

ホウ化チタンナノ粒子を創製するプロセスに着目した.ホウ化チタンは高融点・高硬度・高耐摩擦性を有することから,切断機・耐衝撃アーマー・耐摩耗皮膜に応用されており,そのナノ粒子の大量生産が産業的に強く求められている.ホウ化チタンナノ粒子はホウ素と金属チタンを原料として熱プラズマに注入し,瞬時に蒸発させ,プラズマの下流域で再凝縮させるというプロセスを経て創製することができる.しかしながら,これらの原料に飽和蒸気圧が大きく異なるため,ナノ粒子の粒径や質にばらつきが出てしまう.また生成機構そのものが未解明であった.そこで本研究では,熱プラズマを用いたホウ化チタンナノ粒子創製プロセスに対して,熱プラズマの熱流動現象・原料粒子の熱伝達過程・2種類の原料からの核生成および共凝縮によるナノ粒子生長過程を包括的にモデル化し,数値解析を行うことでその生成機構を解明した.解析結果から,高温領域において,まずホウ素が均一核生成および不均一凝縮によって自身のナノ粒子を作り,そこにチタン蒸気が不均一凝縮することでホウ化チタンナノ粒子が創製されることが新たな知見として得られた.また大きな粒径を持つナノ粒子ほど高いホウ素含有率を示すという結果も得られた.これから推測されるホウ化チタンの組成は既存の実験的研究結果とも良く一致したことから,モデルは妥当であったと言える.逆に本モデルを用いることで,その条件において創製される化合物ナノ粒子の粒径や組成をある程度推測することが可能になり,大幅な実験コストの削減につながることができる.また実際の材料プロセスにおいて,高機能化を図るために解離性気体が混入され,それらの非平衡現象が重要な役割を果たすことから,高周波誘導プラズマそのものに対し,より詳細な物理モデルを導入して数値解析を行った.これにより,従来のプラズマ流のモデル計算より緻密な現象の把握が可能になった.自動車の排ガス浄化触媒として,またドラッグ・デリバリー・システムといった医療の分野においても,粒径が制御されたナノ粒子が必要とされており,現在様々な側面から研究・開発が精力的に進められている.しかし特に金属・非金属からなる化合物のナノ粒子創製の素過程および機構が未解明であり,目的とする粒径や組成,物質機能の制御性が依然として低い.特にシリサイドナノ粒子の創製は蒸気圧の異なる物質の共凝縮過程を伴うため,極めて困難なプロセスであるが,本研究では高エンタルピーを有し,かつ急冷速度が大きいことで,原料の瞬間的蒸発および核生成が同時に行える熱プラズマ流を利用した創製プロセスに着目した。プラズマ流の熱流動場がナノ粒子の生成に与える影響を明らかにするため,プラズマ流を流体力学・熱力学・伝熱学・電磁気学の立揚から定式化した.さらにシリサイドナノ粒子の核生成および共凝縮過程をモデル化し,プラズマ流の解析から得られる情報と融合して解くことで,材料の違いによる創製機構の違いを明らかにした.プラズマ流中の高温部分は9,000K以上に及び,原料の蒸発を容易に行える裏付けを得た.またプラズマ流の下流部では10^5K/sに及ぶ急冷率が得られ,ナノ粒子の核生成を促進することが示唆された.モリブデンとケイ素の混合系の場合,モリブデンが先に核生成し,下流部でケイ素が凝縮することでナノ粒子が成長するが,コバルトとケイ素,クロムとケイ素の混合系の場合には逆の挙動を示す.またチタンとケイ素の混合系の場合,ケイ素の核が生成した直後に両物質が同時に凝縮するため量論組成に極めて近いナノ粒子が創製される.実験的研究結果との比較を行った結果,粒径分布や組成の一致が得られたことから,機構の測定が極めて困難なプラズマ流によるシリサイドナノ粒子創製システムのモデル化に成功し,創製機構を明らかにすることができたといえる.ホウ化チタンナノ粒子を創製するプロセスに着目した.ホウ化チタンは高融点・高硬度・高耐摩擦性を有することから,切断機・耐衝撃アーマー・耐摩耗皮膜に応用されており,そのナノ粒子の大量生産が産業的に強く求められている.ホウ化チタンナノ粒子はホウ素と金属チタンを原料として熱プラズマに注入し,瞬時に蒸発させ,プラズマの下流域で再凝縮させるというプロセスを経て創製することができる.しかしながら,これらの原料に飽和蒸気圧が大きく異なるため,ナノ粒子の粒径や質にばらつきが出てしまう.また生成機構そのものが未解明であった.そこで本研究では,熱プラズマを用いたホウ化チタンナノ粒子創製プロセスに対して,熱プラズマの熱流動現象・原料粒子の熱伝達過程・2種類の原料からの核生成および共凝縮によるナノ粒子生長過程を包括的にモデル化し,数値解析を行うことでその生成機構を解明した.解析結果から,高温領域において,まずホウ素が均一核生成および不均一凝縮によって自身のナノ粒子を作り,そこにチタン蒸気が不均一凝縮することでホウ化チタンナノ粒子が創製されることが新たな知見として得られた.また大きな粒径を持つナノ粒子ほど高いホウ素含有率を示すという結果も得られた.これから推測されるホウ化チタンの組成は既存の実験的研究結果とも良く一致したことから,モデルは妥当であったと言える.逆に本モデルを用いることで,その条件において創製される化合物ナノ粒子の粒径や組成をある程度推測することが可能になり,大幅な実験コストの削減につながることができる.また実際の材料プロセスにおいて,高機能化を図るために解離性気体が混入され,それらの非平衡現象が重要な役割を果たすことから,高周波誘導プラズマそのものに対し,より詳細な物理モデルを導入して数値解析を行った.これにより,従来のプラズマ流のモデル計算より緻密な現象の把握が可能になった.
Rhoファミリー及びそのエフェクター分子を介する細胞骨格分子の制御機構

本研究では、Rhoサブファミリー分子やそのエフェクター分子をツールとして、個体の発生などの形態形成過程における個々の細胞の細胞骨格分子の制御機構を理解することを目的としている。申請者はこれまでにRhoのエフェクター分子、特にRho-キナーゼとミオシンフォスファターゼのミオシン結合サブユニットの生理機能、および作用機構について解析を行ってきた。本研究で申請者は、Rho/Rho-キナーゼがNa^+,K^+-ATPase(NKA)の局在に影響を及ぼすことを見出した。NKAはNa^+を細胞外に能動的に輸送するイオンポンプで生体内に広く分布している。例えば尿細管細胞ではNKAは側底膜にのみ局在し、この局在がNa^+の一定方向性の輸送(Na^+の再吸収)に重要であると考えられている。ラット腎由来のNRK52E細胞においてNKAは細胞間接着部位や細胞辺縁に濃縮して見られるが、活性型Rhoをマイクロインジェクションすると細胞上部の突起様構造物に濃縮するようになった。この現象はRho-キナーゼの阻害剤であるY-27632やRho-キナーゼのドミナントネガティブ体により阻害された。また、活性型Rhoにより誘導されるNKAの局在変化と同様の局在変化がリン酸化ERM蛋白質(Rho-キナーゼの基質蛋白質のひとつ)についても起こること、NKAとリン酸化ERM蛋白質は突起様構造物において一部共局在すること、を示した。以上の結果より、Rho/Rho-キナーゼシグナルはNKAの極性を有する局在化、あるいはその維持に何らかの役割を果たしていることが示唆された。さらに、NKAの局在にリン酸化ERM蛋白質が関与している可能性も考えられる。一方で、申請者は共同研究者と共に、線虫において、yeast two-hybrid法とRNAi法を組み合わせた機能的スクリーニング法の開発を行った。この方法により、Racのエフェクター分子HEM-2の線虫ホモログであり、線虫の組織形態形成に関与するGEX-3に結合する分子のスクリーニングを行った。本研究では、Rhoサブファミリー分子やそのエフェクター分子をツールとして、個体の発生過程、特に神経系の形成過程における個々の細胞の細胞骨格分子の制御機構を理解することを目的としている。申請者はこれまでにRhoのエフェクター分子、特にRho-キナーゼとミオシンフォスファターゼのミオシン結合サブユニットの生理機能、及び作用機構について解析を行って来た。申請者は既に、共同研究者と共にRho-キナーゼの脳内基質としてCRMP-2を同定している。CRMP-2は発生時期の哺乳類の脳に一過性に発現するがその機能はよく理解されていない。申請者は、CRMP-2のリン酸化が、lysophosphatidic acid(LPA)やEphrinなどの軸索ガイダンス因子による成長円錐のコラプスに必須であることを見出している。本研究において、申請者は成長しつつある軸索の遠位側にはCRMP-2が濃縮して存在することを見出した。さらに、CRMP-2を一次培養海馬神経細胞に高レベル発現させると、一次軸索が通常より長くなるとともに軸索が複数形成されることを見出した。反対にCRMP-2のドミナントネガティヴ体を発現させると、軸索の形成が阻害されて樹状突起のみを持つ神経細胞が生じた。以上の結果は、CRMP-2が未成熟な突起から軸索への運命決定に必要かつ十分であり、CRMP-2が神経細胞の極性形成及び維持に重要な役割を果たす可能性を示している。CRMP-2の作用機構を明らかにする目的で、CRMP-2に特異的に結合する分子を検索したところ、tubulin、actin、Numb、ASIP、kinesin、LARG(RhoGEF)などの極めて興味深い分子がCRMP-2に結合することが判明した。今後、これらの分子を解析することにより、神経細胞の形成過程、特に極性形成過程の分子メカニズムが明らかになるものと期待される。