hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カバランス方式による原子間力分光装置の製作

原子力間顕微鏡を使って試料表面の材質や原子の種類を識別する装置として、カバランス法を用いた原子間力分光装置の試作を行うことが目的であった。力バランス法による正確な力曲線の測定は、世界の幾つかの研究グループで行われているが、いずれも成功に至っていない。本研究では、制御理論に基づいたシステムの安定解析を行い、成功に至らない主な原因が制御系の応答速度の遅さにあることを明らかにした。市販のAFM用マイクロカンチレバーを用いた場合、100MHz程度の超高速制御が必要になることが分かった。100MHzの高速アンプは、ディジタル制御で実現するには速すぎ、アナログ回路を用いても、アクチュエータの応答速度の限界や広帯域化によるノイズ増加のため、実際に使用できない。そこで、カンチレバーの減衰係数を増加させることで、制御系に必要な周波数帯域を低くすることを考えた。様々な環境やカンチレバーの材質などについて検討を行った結果、高分子材料、とくにポリイミドを用いて作成したレバーが遊離であることが分かった。ポリイミド製のマイクロカンチレバーを実際に製作し、その基本特性を調べた結果、ポリイミドの高い内部減衰効果により、1MHz程度の帯域をもつアンプで制御が行えることが分かった。また、ポリイミドの高い耐熱性は、超高真空中にするための加熱処理にも耐える利点がある。本研究では、ポリイミドを用いた探針付きマイクロカンチレバーを製作し、1MHzの応答速度をもつPID制御回路の製作を行った。しかし、実際に超高真空中で力曲線を測定するに至らなかった。今後は製作したレバーや制御回路を用いて、力曲線の測定を行っていきたい。平成9年度は、力バランス方式のための制御装置の設計と製作を行った。また、カンチレバ-の変位検出をより安定にするために光ファイバー干渉計の改良を行った。制御系の設計では、試料探針間にはたらく相互作用力を考慮したカンチレバ-の運動モデルを提案し、連続な力距離曲線を得るための条件を明確にした。また、これを踏まえて具体的な制御器(PID制御)を設計した。力バランスのための安定解析では、相互作用力の力勾配がカンチレバ-のバネ定数を上まわる場合、制御装置は数10MHz以上の周波数帯域が必要なことが明らかになった。一方、力勾配より大きいバネ定数をもつカンチレバ-を使う場合は、数KHzの周波数帯域で不連続や歪みのない力曲線が得られることが分かった。本研究では力勾配の最大を10N/mと想定し、これより強いバネ定数(20N/m)のレバ-を使う仕様で制御系を設計した。また、実際の制御は、従来のアナログ回路を使ったものから、ディジタル方式に変更した。これにより制御系のパラメータ設定が容易に行え、また複雑な制御システムを構成することで短時間で歪みのない力曲線が得られる。光ファイバー干渉計については、2方向光ファイバー結合器を使って光ファイバーに入るレーザー光の光強度をモニターし、この信号を使って光ファイバーへの入射効率の変動を補正できるようにした。これにより、従来の装置に比べて時間変動の少ない安定な変位検出ができるようになった。現在は、この装置を使って実際に力曲線を測定し、その基本性能を調べている。本年度は装置の製作が主であったが、制御器に関する議論は一つの成果である。力バランス方式を使った原子間力顕微鏡の研究では、制御系に関する充分な検討がなされていなかった。今回、周波数帯域を考慮した安定解析を行うことで、実際の制御器の設計方法が確立した。平成10年度は、力バランス方式における制御で問題となっていたカンチレバーの特性改善について検討を行った。前年度の研究において、カンチレバーの減衰係数が小さい場合は力の制御が容易でないことが分かっている。

これを解決するには、非常に高速な応答特性をもった制御器を使用する方法と、内部損失の大きなカンチレバーを使用する方法の二つが考えられる。本研究では、後者の方法を採用した。表面科学の領域で原子間力を正確に測定する場合、水分子の影響を避けるために超高真空中で計測が行われる。シリコンなどの脆性材料でできている市販のカンチレバーは、真空中での振動の減衰は非常に小さいことが分かっている。この場合、制御器に要求される周波数帯域は100MHz以上になり、現実的で無くなる。本研究では、カンチレバーの材質をフォトポリマーなどの高分子材料にすることで、真空中においても高い減衰を保つようにすることを考えた。真空中で市販カンチレバーの振動を観察したところ、真空度が上がるほど減衰率が比例的に減少し、0mmHgでもある大きさの減衰率が存在した。これはレバー内部のエネルギー損失による減衰を示している。材料内部でのエネルギー損失が脆性材料に比べて大きいと思われる高分子材料を用いてマイクロカンチレバーを作成した。カンチレバーは、基板上に犠牲層となるPSG膜をつけ、その上にフォトポリマーをパターニングして、犠牲層を除去する方法で作成した。しかし、現時点では評価に値するものは完成していない。乾燥時におけるレバーと基板の固着が発生し、自由振動を起こすものが出来なかった。今後は、固着の回避方法や制作プロセスの変更などにより、カンチレバーの完成を目指す。また、実際に真空中での減衰係数を測定することで、制御器に要求される条件の緩和の程度を見積もる。原子間力顕微鏡を使って試料表面の材質や原子の種類を識別する装置として、力バランス法を用いた原子間力分光装置の試作を行うことが目的であった。力バランス法による正確な力曲線の測定は、世界の幾つかの研究グループで行われているが、いずれも成功に至っていない。本研究では、制御理論に基づいたシステムの安定解析を行い、成功に至らない主な原因が制御系の応答速度の遅さにあることを明らかにした。市販のAFM用マイクロカンチレバーを用いた場合、100MHz程度の超高速制御が必要になることが分かった。100MHzの高速アンプは、ディジタル制御で実現するには速すぎ、アナログ回路を用いても、アクチュエータの応答速度の限界や広帯域化によるノイズ増加のため、実際に使用できない。そこで、カンチレバーの減衰係数を増加させることで、制御系に必要な周波数帯域を低くすることを考えた。様々な環境やカンチレバーの材質などについて検討を行った結果、高分子材料、とくにポリイミドを用いて作成したレバーが有利であることが分かった。ポリイミド製のマイクロカンチレバーを実際に製作し、その基本特性を調べた結果、ポリイミドの高い内部減衰効果により、1MHz程度の帯域をもつアンプで制御が行えることが分かった。また、ポリイミドの高い耐熱性は、超高真空中にするための加熱処理にも耐える利点がある。本研究では、ポリイミドを用いた探針付きマイクロカンチレバーを製作し、1MHzの応答速度をもつPID制御回路の製作を行った。しかし、実際に超高真空中で力曲線を測定するに至らなかった。今後は製作したレバーや制御回路を用いて、力曲線の測定を行っていきたい。
破面接触を考慮した残留応力下の疲労き裂進展寿命予測とフラクタル解析による定量評価

破面接触を考慮した残留応力下の疲労き裂進展寿命予測を行うと伴に,疲労き裂進展実験により得られた破面のフラクタル解析による定量評価を用いて,寿命推定法の検証を行いその適用性を調べることを試みた.以下に成果の概略を示す.1.実験に関する主な成果(1)SM材に対し,残留応力に対応する応力比Rを変えてき裂進展実験を行い,破面の接触状況をSPMを用いて観察した.それらのデータを用いてフラクタル解析を行い,フラクタル次元Dを求めた.その結果,R値の増加に伴いD値が小さくなる相関関係が存在することが解った.しかし,それらの依存性は小さく,寿命推定に用いた場合には,誤差が大きくなると判断された.更なる研究が必要と思われ,また,それに伴い,種々の破面に対するD値の収集も必要と考えられた.(2)種々の破面に対するD値の収集のため,過去のSUS304材に対する真空及び大気中における高温疲労き裂進展実験の試験片破面に対し,フラクタル解析を行った.その結果,環境及び温度に対して,それらの破面のD値は明瞭な相関を持つことが解った.また,Ni基超合金材に対しても同様にフラクタル解析を行い,両環境の破面共にフラクタル性が存在することが解った.また,他の破面解析も試みた.平均二乗偏差解析では,き裂の進展方向とそれに垂直な方向を明確に区別することができた.2.シミュレーションに関する主な成果残留応力場中の斜め表面き裂,円孔に向かう斜め隅き裂,及び円孔縁から進展する斜めき裂に対し,破面接触を考慮した場合とそうでない場合の疲労き裂進展シミュレーションを試みた.その結果,破面接触によりき裂前縁各点の疲労き裂進展速度および方向が変化し,き裂前縁形状も変化する場合があることが示され,また,「U予測による寿命推定法」と「Δσ_θ最大説」とを組み合わせた三次元き裂の疲労寿命推定法の適用性も証明された.破面接触を考慮した残留応力下の疲労き裂進展寿命予測を行うと伴に,疲労き裂進展実験により得られた破面のフラクタル解析による定量評価を用いて,寿命推定法の検証を行いその適用性を調べることを試みた.以下に成果の概略を示す.1.実験に関する主な成果(1)SM材に対し,残留応力に対応する応力比Rを変えてき裂進展実験を行い,破面の接触状況をSPMを用いて観察した.それらのデータを用いてフラクタル解析を行い,フラクタル次元Dを求めた.その結果,R値の増加に伴いD値が小さくなる相関関係が存在することが解った.しかし,それらの依存性は小さく,寿命推定に用いた場合には,誤差が大きくなると判断された.更なる研究が必要と思われ,また,それに伴い,種々の破面に対するD値の収集も必要と考えられた.(2)種々の破面に対するD値の収集のため,過去のSUS304材に対する真空及び大気中における高温疲労き裂進展実験の試験片破面に対し,フラクタル解析を行った.その結果,環境及び温度に対して,それらの破面のD値は明瞭な相関を持つことが解った.また,Ni基超合金材に対しても同様にフラクタル解析を行い,両環境の破面共にフラクタル性が存在することが解った.また,他の破面解析も試みた.平均二乗偏差解析では,き裂の進展方向とそれに垂直な方向を明確に区別することができた.2.シミュレーションに関する主な成果残留応力場中の斜め表面き裂,円孔に向かう斜め隅き裂,及び円孔縁から進展する斜めき裂に対し,破面接触を考慮した場合とそうでない場合の疲労き裂進展シミュレーションを試みた.その結果,破面接触によりき裂前縁各点の疲労き裂進展速度および方向が変化し,き裂前縁形状も変化する場合があることが示され,また,「U予測による寿命推定法」と「Δσ_θ最大説」とを組み合わせた三次元き裂の疲労寿命推定法の適用性も証明された.本年度は当研究の初年度であるので,基礎的データの収集を図った.すなわち,実在の残留応力の存在する試験片を用いず,残留応力の存在しない試験片の破面のフラクタル解析を主に行った.また,破面接触の重要性に鑑み,一部破面接触を考慮した疲労き裂進展シミュレーションも行った.(1)溶接用構造鋼SM400材から残留応力が存在しない二次元疲労き裂試験片を作成し,残留応力と等価な平均応力を負荷する疲労き裂進展実験を行った.実験条件は,破面接触が確実に発生する場合の実効応力比R=-2及び-1とした.また,比較のため全く破面接触しないR=0.5の場合を加え,合計3通りとした.(2)(1)の試験片の破面の観察を,走査型プローブ顕微鏡(SPM)(購入備品)を用いて行い,得られた破面のデータからBox-Counting法によりフラクタル次元Dを求めフラクタル解析を行った.その結果,当研究の走査域の範囲では,その走査域が大きくなるにつれDが徐々に大きくなり,その後一定値に飽和することが解った.また,走査域が20μmの場合,Rの増加に伴いDが小さくなる相関関係が存在することが解った.従って,この関係を用いて破面のフラクタル解析からその負荷状況を推定することの可能性が示され,また,フラクタル解析の有効性が示されたことになる.しかし,他の走査域において明確な相関関係が認められない疑問もあり,更なる研究が必要と思われる.

さらに,応力拡大係数幅ΔKとDの関係も調べたが,RごとにΔKに対するDの傾向が異なる結果が得られた.これに対しても,更なる研究が必要と思われる.(3:追加)き裂進展シミュレーションは次年度の予定であったが,破面接触の状況を詳しく把握する必要性から,今年度一部試みた.その結果,破面接触により疲労き裂進展速度および方向が変化することが示唆された.紙面の都合上この詳細は次の機会に報告する.本年度は,残留応力材に対する実験を行う予定であったが,フラクタル解析がまだ不十分と判断されたため,それを行わず,去年度に引き続き基礎的データの収集を図った.すなわち,高張力鋼の二次元無残留応力試験片に対するフラクタル解析を行った.比較のため,他の材料に対するフラクタル解析も行った.また,破面の弾性接触を考慮した三次元斜め疲労き裂進展シミュレーションも行った.(1)高張力鋼HT材から残留応力が存在しない二次元疲労き裂試験片を作成し,残留応力と等価な平均応力を負荷する疲労き裂進展実験を行った.その破面に対し,昨年度と同様にBox Counting法を用いてフラクタル解析を行った.その結果,破面にフラクタル性が認められ,また,応力比Rの増加に伴いDが小さくなる相関関係が存在することが解った.同様に,応力拡大係数幅ΔKとDの関係も調べ,ΔKの増加に伴いDが減少する結果を得た.しかし,それらの依存性は小さなものであり,寿命推定に用いるには多少の難があると判断される.更なる研究が必要と思われる.また,それに伴い種々の破面に対するフラクタル次元刀の収集も必要と考えられる.(1:追加)^+過去に行われていたSUS304材に対する真空中及び大気中における高温疲労き裂進展試験の試験片破面に対し,フラクタル解析を行った.その結果,環境及び温度に対して,それらの破面のDは,かなり明瞭な相関を持つことが解った.これらの結果は,機械学会で発表する予定である.(2)残留応力場中の三次元斜め表面き裂及び円孔に向かう斜め隅き裂に対し,破面接触を考慮した場合とそうでない場合のき裂進展シミュレーションを試みた.その結果,破面接触によりき裂前縁各点の疲労き裂進展速度および方向が変化し,必然的にき裂前縁形状も変化することが示唆された.これらの結果は,機械学会材料力学部門講演会にて本年度発表した.本年度は,本研究の最終年度であるため,今までの研究の総括を試みた.(1)実際に遭遇すると考えられる円孔縁から進展する三次元斜めき裂に対して,残留応力下における破面接触を考慮した疲労き裂進展シミュレーションを行うことにより,そのき裂の開閉口挙動,伝ぱ速度(寿命),および伝ぱ経路の予測を行った.その結果,本き裂形状においては破面の部分弾性接触は,き裂伝ぱ速度(寿命)に大きな影響をおよぼすが,伝ぱ経路にはあまり大きな影響をおよぼさないことがわかった.さらに,昨年度より良い結果を得ていた「U予測による寿命推定法」と「Δσ_θ最大説」とを組み合わせた三次元き裂の寿命推定法の適用性も検証された.これらの結果は,日本機械学会関西支部講演会にて発表する.(2)過去に行った疲労き裂伝ぱ実験の種種の試験片破面に対し,SPMを用いて観察を行い,フラクタル解析をはじめ,スペクトル解析,平均二乗偏差解析,および表面積比解析を適用し,破面の定量評価を試みた.その結果,全ての破面に対して有効な定量評価パラメータは見つからず,評価の精度を上げることはできなかったが,特徴的な破面に対しては,フラクタル解析以外に有効な定量評価法があることが解った.
生物応答調節分子の設計と活性発現機構

近年の疾病構造の変革に対応し、生活習慣病の制圧の基礎となる医薬リードの創製を最終目標として、最近その優れた薬効から注目されているサリドマイドをリードとした新規生物応答調節分子の設計とその活性発現機構の解析を行った。主たる研究成果は以下のとうりである。(1)サリドマイドによるTNF-αの生産調節作用が、細胞種並びに細胞刺激剤に特異的な2方向性のものであることを発見した。(2)サリドマイドの構造展開からフタルイミド系化合物を系統的に設計して合成し、極めて強力な2方向性TNF-α生産調節剤(FPP-33,PPS-33等)の創製に成功した。(3)上記の2方向性TNF-α生産調節作用が光学異性依存的であることを発見した。そこで、不斉炭素を導入したフタルイミド系化合物を系統的に設計して合成し、構造展開によって2方向性TNF-α生産調節作用の完全分離、すなわち純粋なTNF-α生産促進剤[(S)-FP13P]並びに純粋な生産抑制剤[(R)-FPTN等]の創製に成功した。(4) TNF-α生産の促進並びに抑制にかかわる薬物受容体候補タンパクの探索のための蛍光性プローブ、並びにアフィニティゲルをデザインして合成し、これらを利用して候補蛋白をSDS-PAGE上にて検出することに成功した。(5)母化合物サリドマイドの有用な薬効を再構築すべく構造展開による活性拡張を図り、強力な抗アンドロゲン(FPTP,FPTHなど)を創製することに成功した。(6)サリドマイドの血管新生阻害作用や抗転移活性にかかわるアミノペプチダーゼNに対する阻害剤への活性拡張を企画し、構造活性相関における解答を一部得ると共に、強力かつ特異的な阻害剤、PIQ-22の創製に成功した。
大規模時間依存最短路問題に対する高速アルゴリズムの研究

大規模な時間依存ネットワークにおける二点間の最短路を計算する問題に対して、新しい時間依存A*アルゴリズムの枠組みを提案し、この枠組みのもとで、従来のランドマークを使うALTアルゴリズムをベースに、動的に有効ランドマークの集合を更新して高速に最適解を求めるA*アルゴリズムを開発した。この方法は、ネットワークのグラフ構造に依存しないため、あらゆる問題例に適用できる利点がある。本研究は、大規模な時間依存最短路問題に対し、以前申請者らが開発した時間依存A*アルゴリズムフレームワークの成果を踏まえて、新しいA*探索法とそのための評価関数の提案を目的としています。さらに、地図データの違いによる性能の変化を検討し、日本の事情に合うようなアルゴリズムの提案を目指します。前年度までは、高速化の手法Smart Update、および改良版のNode Early-Fixingを開発し、既知の従来法に適用した結果、約4割の高速化を確認しました。これらの手法は、どんなA*アルゴリズムにも適用できるという汎用性と実用性を持っており、国際学会で発表しました。H24では、前年度の成果を学会誌発表をし,さらに新しいA*探索法とそのための評価関数としてALT法に着目し、計算途中に動的にランドマークを更新する方法を提案しました。すなわち、最初は一個だけのランドマークからスタートし、計算途中に有望なものを一つずつ追加していく方法です。この方法は、特に複雑な道路を持つ日本地図に対して効果があると考えられます。実験の結果、様々な状況において従来のALT法に比べ二倍高速化できることを確認できました。当初の実施計画は、H23年度では、主要な理論検討、日本道路地図ネットワークの解析・可視化ツールの開発、および計算エンジンの開発、H24年度では理論の完成、計算エンジンの完成および実験検討、最後にウェブサイトの構築など、成果の公開と発表を予定していました。H23年度の研究実績として、A*アルゴリズムの計算途中に節点の距離ラベルを早期に確定することによって高速化を図る手法Smart Update、およびそれの改良版のNode Early-Fixingを開発しました。アメリカの道路ネットワーク9個とインターネットグラフ1つに適用した結果、適用されていないA*アルゴリズムに比べ、すべてのケースにおいて高速になっていることを確認しました。具体的に、用いた三種類のA*アルゴリズム、Dijkstra法、評価関数として直線距離を用いた古典的A*アルゴリズム、前処理にランドマークを用いたALTアルゴリズムのそれぞれの結果は、Dijkstra法と古典的A*アルゴリズムでは約4.5割、ALTでは約4割の高速化を達成しました。これらの手法は、どんなA*アルゴリズムにも適用できるという汎用性と実用性を持っており、それぞれ国際学会で発表済み・発表予定になっています。高速化手法の提案と計算エンジンの開発ができましたが、自分が目標として考えている従来法より倍以上速くなるアルゴリズムまでは、4割程度の高速化では達成度80%程度だと思っております。また日本地図データの解析も思ったより複雑でやや遅れています。大学院生の雇用に様々な時間制限があることも1つの原因でした。倍以上高速化できる新しい評価関数の設計と日本地図データの開発をH24年度の前期に行う予定です。特に複数の評価関数を切り替える手法を検討します。後期には、ウェブサイトの構築や研究発表を行う予定です。物品費について、主に発表用ノートPCの購入になります。H23年度に予定していた国際会議発表がH24年5月になってしまいましたのでH24年度では旅費が多くなります。その他は、大学院生への謝金や消耗品などに使う予定です。
最高エネルギーの宇宙線源候補としての極超新星のジェット状爆発と元素合成の研究

最高エネルギー宇宙線源の候補の一つと考えられる、超新星、極超新星、ガンマ線バーストなどの、宇宙における巨大爆発の性質を、理論的なモデル構築とぐ観測との比較により明らかにすることを目的とした。今年度の研究では、下記のような結果を得た。1.極超新星の爆発の非球対称ダイナミクスとそれに伴う元素合成:2006年2月に出現したX線フラッシュXRF 060218とそれに付随した超新星SN 2006ajの理論的モデルの構築を重点的に行なった。非球対称ダイナミクスをより高精度で計算できるように、コードの改艮を図り、元素組成のより精密な計算を行なった.2次元、3次元モデルに対応するスペクトルと光度曲線の計算コードを開発して、ジェット状の爆発の計算に適用した。ジェット状爆発モデルにおける詳細な元素合成を計算し、巨大爆発によって放出される元素組成の特徴を明らかにした。種々の天体の元素組成との比較を行い、どの程度のエネルギーの爆発が関与しているかを、明らかにするための計算を行なった。2.観測データとの比較と爆発モデル・パラメータの推定:計算した多数の極超新星・超新星の元素合成モデルの予測する化学組成を、銀河のハローで観測されている極端な金属欠乏星の元素組成と比較検討した。観測される特異な化学組成を説明しうるような星の質量、爆発エネルギー、非球対称の程度などを推定した。銀河の化学進化モデルに新たな計算結果を取り入れ、極超新星の発生頻度が金属量したがって赤方偏移にどのように依存するかを調べた。3.巨大質量星の形成:銀河の初期には、大量の質量降着によって大質量星が形成されるというシナリオがある。実際に質量降着の計算を実行し、300Msun以上の星が形成されることを確かめた。最高エネルギー宇宙線源の候補の一つと考えられる、超新星、極超新星、ガンマ線バーストなどの、宇宙における巨大爆発の性質を、理論的なモデル構築と、観測との比較により明らかにすることを目的とした。今年度の研究では、特に巨大星のジェット状爆発モデルの研究を中心として、下記のような結果を得た。1.太陽質量の500-1000倍の巨大質量星が進化、重力崩壊して、ジェット状爆発を起す過程の2次元流体力学モデルを構築し、爆発を起しうる条件を求めた。2.その結果、重力崩壊する星の半分ほどの質量を持つ中質量ブラックホールが形成されること、それに付随して、かなりの量の重元素をすることを見い出した。3.中質量ブラックホールが観測されたM82の高温ガスや、銀河団ガス、銀河間ガスの化学組成など、通常の星だけでは説明できない組成を説明することができる。4.特異な超新星も、宇宙線源としては重要である。その観点で、Ic型からIb型へ変化したり、光度曲線に二つの山が出現するなど、これまで観測されたことのなかった特異なIb型超新星SN2005bfの理論的モデルの構築を行なった。これは極超新星ではないが、かなり極端な非球対称爆発をするモデルで、基本的特徴が説明可能であることを示した。
主食食材中のＡｈＲ活性成分の探索と大腸がん発症予防効果に関する基礎的研究

主食食材のアリル炭化水素受容体(AhR)活性を評価し,それらに含まれる天然由来のAhR活性化成分について精査した.穀類,野菜エキスについて,AhR活性を検討した結果,穀類では米等に,野菜ではブロッコリー,ほうれん草等に比較的強い活性が認められた.活性を示した試料の活性画分について,含有成分の単離精製を試みたところ,米の活性画分からsinapoyl配糖体等,6種の化合物を単離することができた.またブロッコリーの活性画分から11種の化合物を得,neoascorbigenやsinapoyl配糖体に顕著なAhR活性化作用が認められ,新たな天然AhRリガンド候補成分を明らかにすることができた.本研究では,日々食する主食食材中の天然AhR活性成分について明らかにし,それらの大腸がん発症予防効果について考察するとともに,主食を軸とする食生活の健康維持における重要性,さらに食育のエビデンスへと展開するための研究基盤の確立を目指している.23年度は5種の穀類および13種の野菜類についてエタノールエキスを調製し,レポータージーンアッセイを指標にAhR活性を評価した結果,数種のエキスに活性が認められ,そのうち,米,ブロッコリーの活性成分の精査を実施し,活性エキス画分を明らかにした.24年度はブロッコリーの活性画分について,各種カラムクロマトグラフィーを実施し,活性画分1から11種の化合物(adenosine,uridine,neoascorbigen,1-sinapoylglucose,1,2-disinapoylgentiobiose, 1-sinapoyl-2-feruloylgentiobiose,1,2,2'-trisinapoylgentiobiose,1,2'-disinapoyl-2-feruloylgentiobiose),活性画分2から3種の化合物(phenylalanine,guanosine,neoglucobrassicin)を単離,同定した.得られた各化合物についてAhR活性を評価したところ,neoascorbigenやsinapoyl配糖体に顕著なAhR活性が認められた.これらは天然AhRリガンドとしてはじめての報告であり,特にsinapoylgentiobioseのような二糖類での極めて稀な例を明らかにすることができた.米由来の活性画分について,さらに活性成分の精査を進めている.本研究では,日々食する主食食材中の天然AhR活性成分について明らかにし,それらの大腸がん発症予防効果について考察するとともに,主食を軸とする食生活の健康維持における重要性,さらに食育のエビデンスへと展開するための研究基盤の確立を目指している.まずスクリーニングとして,5種の穀類および13種の野菜類についてエタノールエキスを調製し,レポータージーンアッセイを指標にAhR活性を評価した.その結果,数種のエキスに顕著な活性が認められ,そのうち,米,ブロッコリーについて活性成分の精査を実施した.ブロッコリーの活性画分について,各種カラムクロマトグラフィーを実施し,活性画分から14種の化合物を単離,同定した.得られた化合物についてAhR活性を評価したところ,neoascorbigenやsinapoyl配糖体に顕著なAhR活性が認められた.これらは天然AhRリガンド候補としてはじめての報告であり,特にsinapoylgentiobioseのような二糖類での極めて稀な例を明らかにすることができた.また米由来の活性画分について,活性成分の精査を行ったところ,adenine,adenosine,6-O-sinapoylsucrose等とともに,新規化合物と推定される成分を単離することが出来た.さらに糠からもフェニルプロパノイド配糖体を得,米由来の新たな天然AhRリガンド候補として期待される.一方で,スクリーニングの結果から日々食事として摂取している穀類や野菜は,強弱はあるが,その大半がAhR活性を示した.それゆえ,これら活性の健康維持への関与が考察される.主食食材のアリル炭化水素受容体(AhR)活性を評価し,それらに含まれる天然由来のAhR活性化成分について精査した.穀類,野菜エキスについて,AhR活性を検討した結果,穀類では米等に,野菜ではブロッコリー,ほうれん草等に比較的強い活性が認められた.活性を示した試料の活性画分について,含有成分の単離精製を試みたところ,米の活性画分からsinapoyl配糖体等,6種の化合物を単離することができた.またブロッコリーの活性画分から11種の化合物を得,neoascorbigenやsinapoyl配糖体に顕著なAhR活性化作用が認められ,新たな天然AhRリガンド候補成分を明らかにすることができた.我々はこれまで,天然由来のアリル炭化水素受容体(AhR)活性成分の共通特性として,レスベラトロールのような健康維持に寄与する有効成分であることを見出している.またごく最近,AhRを介した大腸がん発症予防機序が解明された.そこで,本研究では日々食する主食食材に着目し,主食食材中の天然AhR活性成分について明らかにし,それらの大腸がん発症予防効果について実証するとともに,主食を軸とする食生活の健康維持における重要性,さらに食育のエビデンスへと展開するための研究基盤の確立を目指す.23年度は,主食食材(穀類や野菜)中の天然AhR活性化成分の探索について実施した.

まず主食食材として,5種の穀類〔米,胚芽押麦,発芽玄米,玄米(黒米),もちきび〕および13種の野菜類(青ネギ,オクラ,カボチャ,キャベツ,キュウリ,ダイコン,トマト,ニンジン,ハクサイ,ピーマン,ブロッコリー,ホウレンソウ,レタス)について,それぞれエタノール抽出物を調製し,レポータージーンアッセイ(ケイラックスアッセイ)を指標にAhR活性を評価した.その結果,穀類の中では白米,胚芽押麦抽出物に,また野菜の中ではホウレンソウ,レタス,ブロッコリーにAhR活性が認められた.活性の認められた試料(米,ブロッコリー)について,それぞれn-ヘキサンおよび酢酸エチル分画物を調製し,AhR活性を測定したところ,n-ヘキサンおよび酢酸エチル分画物に活性が認められた.今回の検討で,主食食材中に天然AhR活性成分の存在が示唆され,AhR活性画分を絞り込むことができたことは意義深い.さらにブロッコリーの活性画分からは,neoglucobrassicin,guanosineなどの化合物を単離,同定することができた.個々の化合物のAhR活性については現在検討中である.米抽出物およびブロッコリー抽出物について,さらに活性画分の成分精査を進めている.本年度は,23年度に明らかにした活性画分についてAhR活性成分を明らかにするのが目標である.ブロッコリーエキスから,顕著なAhR活性をもち,構造もこれまでの天然リガンドとタイプの異なる特徴的な成分を解明でき,おおむね従来の計画通りの方針で研究を進めることが出来ている.本年度は主食食材の中にAhR活性を示すようなものがあるかどうか,まずその目星をつけることが重要な点である.検討した結果,一部食材にAhR活性が認められ,さらに活性画分まで絞り込むことが出来ており,従来の計画通りの方針で研究を進めることが出来る.従って,研究計画どおりに順調に進捗している.主食食材の米エキスの活性成分について精査しており,AhR活性成分を明らかにする.さらに,解明した天然AhRリガンドについて,消化管粘膜免疫系への作用解明として,一次免疫応答に役割を担っている樹状細胞について分化およびサイトカイン産生への影響を調べる.またAhRを介したβ-カテニン分解促進作用,ERK1/2リン酸化等をみることで,がん発症予防作用について検討する.当初の研究計画のとおり,主食食材中の天然AhR活性化成分の解明を目指し,活性化成分の特性を明らかにする.さらに,それら天然AhR活性化成分をプローブとしたAhRを介したβ-カテニン分解促進作用などを見ることで,大腸がん発症予防作用について検討する.また消化管粘膜免疫系への作用解明として,一次免疫応答に役割を担っている樹状細胞について,分化およびサイトカイン産生への影響を調べることで,抗炎症および腸内環境改善作用を評価する.次年度使用の助成金が生じたのは,予算を必要とする活性測定,カラムクロマトグラフィーの時期がずれたことが主な理由である.研究自体は当初の研究計画通りに進捗している.次年度使用の助成金が生じたのは,予算を必要とする活性測定,カラムクロマトグラフィーを集中して行う時期が,ちょうど年度末付近にずれたことが主な理由である.研究自体は当初の研究計画どおりに進捗している.
シリア・デデリエ洞窟調査:ネアンデルタール人骨の発掘

1989年以来、シリア・デデリエ洞窟の発掘は、洞奥部のネアンデルタール人居住層を中心に実施されてきた。2003、2004年度は洞奥部の調査を層序確認のための断面精査にとどめ、これまで十分調べられていなかった洞口部と洞央部を中心とした発掘をおこなった。広大な面積を有するデデリエ洞窟各所の利用状況、その時代を調べ、本洞窟の人類居住史を総合的に理解するためである。洞口部では比較的広範囲の発掘をおこない、同時に洞央部にむかって一連の深い試掘抗をもうけた。各層の文化遺物を鑑定したところ、デデリエ洞窟が実に長期にわたる堆積をもつことがわかった。すなわち、数十万年前の前期旧石器時代末に当たるヤブルディアン時代から終末期旧石器時代、さらには歴史時代にいたるまで断続的に居住されていた遺跡であることが明らかになった。いずれにせよ、デデリエ洞窟は、中東地方の旧石器時代研究では未解決とされてきた諸問題を具体的に論じうる絶好の舞台であることが明らかになった。(1)洞窟地帯堆積物シークエンスの確認デデリエ洞窟ではこれまでの発掘によって、洞窟最奥部ではネアンデルタール人骨をともなった5万年以前の中期旧石器時代、いわゆるMousterian時代の堆積物が、洞窟のエントランス部では1万年以前の更新世から完新世への移行期時代、いわゆるNatufian時代の堆積物が確認されている。この両者の堆積物相互の関連性および当洞窟全体の地層堆積物のシークエンスを確認するために、今年度から、洞窟の南北方向に2メートル幅、約60メートルのトレンチを設定し、組織的な発掘にはいった。(2>第3号人骨2001年度調査中に発見された化石人骨については、それが、同洞窟第1号ネアンデルタール埋葬人骨と同一層(第11層)であり、また発見された状況から再び埋葬人骨の可能性があり、その取り上げについては極めて慎重・注意深い作業が肝要と判断し、今年度はその発掘は中止し、人骨を中心とする部分の堆積物に関する精査・記録作業に取り組んだ。(3)第1号ネアンデルタール埋葬人骨の三次元復元類例が無いほどに良質な状況で発見された当洞窟第1号ネアンデルタール埋葬人骨のX線CT計測、データ処理及び三次元画像復元を実施した。同研究は、海外共同研究者である。C.P.E.Zollikofer及びM.S.Ponce de Leon Tapiaが所属するスイス・チューリッヒ大学マルチメディア研究室で実施した。同研究結果によって、同ネアンデルタール人骨の交連骨格精密復元が実現した。15年度調査内容・結果1.洞窟調査(1)発掘について洞窟南北方向に、幅2メートル、長さ60メートルのトレンチ(発掘溝)を設定。目的は、洞窟堆積物の全貌を明らかにして、洞窟の発達史および人類の居住史を解明するデータを入手するため。結果として、現地表下約5メートルの地層から20-30万年前のヤブルディアン・インダストリー、引き続き10万年以前にさかのぼるムステリアン・インダストリー、この二つの新しい旧石器文化の存在の証拠を入手。(2)地磁気調査について洞窟現地表全面にわたって地磁気探査。目的は、洞窟堆積物の状況、地層シークエンス・基盤堆積物の分布状況を検討するため。2.資料調査研究(1)旧石器について前年度までに発掘された旧石器約1万点について、その技術形態学的分類解析を行い、それらが約5万年前のムステリアン・インダストリーに相当することが明らかになった。(2)実体モデル創成1993年に発見された第1号デデリエネアンデルタールの交連骨格光造形実地アモデルを株式会社インクスの協力により創成した。デデリエ洞窟の居住史の新たな知見を得ることによって当洞窟の文化層序をほぼ確定するにいたった。各文化層の特徴を上層から順次その特徴を要約する。(1)歴史時代現地表面直下から発見される生活面。ビザンツ時代のコイン・ガラス製品、その他鉄器時代までさかのぼる鉄器・土器類を包含する地層(2)晩期旧石器時代約11,000BPのナトウーフ時代の生活面。同文化期の石器・骨角器等、さらにムシロガイやツノガイを素材とするビーズ類等を伴う構築物が発見された。(3)中期旧石器時代

約50,000BP以前の中期旧石器時代の洞窟の主体をなす生活面。最大の特徴はムステリアンタイプの石器が主体となるインダストリーである。ただ、ムステリアンタイプの石器には二種類あり、1993年以降発見されたネアンデルタール人骨に伴った後期ムステリアンタイプと、その下層から新たに発見された前期ムステリアンタイプである。(4)前期旧石器時代約300,000BP以降に現れるヤブルディアンタイプの石器を主体とする前期旧石器末期の生活面。以上の結果から、当洞窟が前期旧石器から歴史時代まで極めて長大な人類史の証拠を留めていることが判明した。ただ、各時代の証拠、遺構・遺物はいまだに断片的である。引き続き資料の系統的・組織的収集が不可欠である。
心不全治療薬の新たなストラテジー:細胞内カルシウムシグナリング制御の分子機構

1)ラット新生仔心室筋細胞を過酸化水素(H_2O_2)で処理すると三量体Gタンパク質(G_i/G_o)が活性化されMAPKのERK活性を増加させる。このGα_iの活性化は287番目と326番目のシステインの修飾を必要としていた。そこで受容体刺激によって発生した活性酸素(ROS)がGタンパク質を活性化できるか検討したところ、アンジオテンシンII刺激によりROSが生成しERKを含むMAPKが活性化され、ROSを消去すると3種のMAPKのうちJNKの活性化のみが消失した。以上の結果から、受容体刺激によって生じるROS量はGタンパク質を直接に活性化するほど多くないが、特定のシグナル経路を介してMAPK(JNK)活性化する細胞内メディエーターとして働<ことを示した。2)Ca^<2+>チャネルの開閉機構およびその制御の分子機構を明らかにする目的でDHPCa^<2+>チャネルアゴニストの結合部位を探索し、L型Ca^<2+>チャネルα_<1C>サブユニットIIIS5-S6間のチャネルポア領域にDHP系カルシウム拮抗薬およびCa^<2+>アゴニストの結合に重要な役割を果たす2つのアミノ酸を同定した。両アミノ酸を欠<改変Ca^<2+>チャネルはカルシウム拮抗薬とCa^<2+>アゴニストの区別なくいずれによっても遮断された。以上の結果をもとにCa^<2+>チャネルのポア領域へのDHP結合によりCa^<2+>チャネルのゲーティング機構が修飾されるという新たなモデルを提唱した。3)心筋興奮収縮連関における電位依存性L型Ca^<2+>チャネルとリアノジン受容体およびNa^+-Ca^<2+>交換体のクロストークによるCa^<2+>シグナル制御機構を明らかにする目的でラット心室筋細胞の活動電位波形と筋小胞体からのCa^<2+>依存性Ca^<2+>放出によるL型Ca^<2+>チャネル不活性化制御の連関を解析し、Ca^<2+>チャネルのCa^<2+>依存性不活性化機構は活動電位幅を決定することにより活動電位中に細胞内へ流入するCa^<2+>量を制御する事を見いだし、Ca^<2+>チャネルは筋小胞体のCa^<2+>貯蔵量を制御するセンサーとしての役割を担うことを明らかにした。また、Na^+-Ca^<2+>交換体ノックアウトマウス心室筋細胞のCa^<2+>シグナリングを解析し、Na^+-Ca^<2+>交換体のCa^<2+>汲み出し機構がCa^<2+>ストアのCa^<2+>貯蔵量の制御に重要であることを見出した。また、Na^+-Ca^<2+>交換体ノックアウトマウス心室筋細胞のCa^<2+>シグナリングを解析し、Na^+-Ca^<2+>交換体のCa^<2+>

汲み出し機構がCa^<2+>ストアのCa^<2+>貯蔵量の制御に重要であることを見出した。下記の2つの項目について検討し成果を得た。1.心筋興奮収縮連関におけるCa^<2+>シグナリング制御機構における接合膜構造およびCa^<2+>制御蛋白の役割:近年、心筋細胞の細胞膜と筋小胞体膜が近接する接合膜構造の構築に重要な蛋白としてジャンクトフィリンがクローニングされ、心臓型ジャンクトフィリンのノックアウトマウスは接合膜構造を欠き、胎生致死であることが報告された。そこで、この胎生マウス心室筋細胞を用いてCa^<2+>シグナリング制御機構の異常のメカニズムを検討した。その結果、電位依存性L型Ca^<2+>チャネルとリアノジン受容体の脱共役のためにCa^<2+>依存性Ca^<2+>放出機構が機能せず、筋小胞体のCa^<2+>貯蔵量が増加しており自発的なCa^<2+>放出により致死的な期外収縮を発生することが明らかになった。よって接合膜構造はCa^<2+>チャネルとリアノジン受容体の近接した細胞内局在と機能的な共役の足場となることを明らかにした。2.我々は心筋細胞を用い活性酸素が三量体Gタンパク質を直接活性化し、それにより活性酸素によって生じる細胞の障害に拮抗することを示した。そこで、活性酸素により修飾アミノ酸を決定した。活性酸素処理したGα_<12>を質量分析にかけると6個のシステインの修飾が観察された。それぞれのシステインをセリンに変えた変異体を作成し活性酸素との反応性を調べたところ、287番と326番のシステインの修飾が活性化に必要なことが明らかになった。また、287番目のシステインの修飾はGαとGβγサブユニットへの解離に必要なことが明らかになった。さらに、一重項酸素、スパーオキシドアニオン紫外線照射でも活性酸素と同じアミノ酸が修飾されGタンパク質が活性化されることを示した。心不全の効果的治療法の開発につながる心筋興奮収縮連関の分子機構解明に関する以下の研究を行った。1)膜電位依存性Ca^<2+>チャネルの開閉機構およびその制御の分子機構を明らかにする目的でDHPCa^<2+>チャネルアゴニストの結合部位を探索し、L型Ca^<2+>チャネルα_<1C>サブユニットIIIS5-S6間のチャネルポア領域にDHP系カルシウム拮抗薬およびCa^<2+>アゴニストの結合に重要な役割を果たす2つのアミノ酸(Ser^<1115>とPhe^<1112>)を同定した。両アミノ酸を欠く改変Ca^<2+>チャネルはカルシウム拮抗薬・Ca^<2+>チャネルアゴニストの区別がつかなくなりいずれによっても遮断された。以上の結果をもとにCa^<2+>チャネルのポア領域へのDHP結合によりCa^<2+>チャネルのゲーティング機構が修飾されるという新たなモデルを提唱した。2)心筋興奮収縮連関におけるNa^+-Ca^<2+>交換体の生理的役割を明らかにする目的でNa^+-Ca^<2+>交換体ノックアウトマウス心室筋細胞のCa^<2+>シグナリングを解析し、Na^+-Ca^<2+>
炭素共有結合形成手法の新機軸

本研究は平成9年度新規設定領域として発足予定の重点領域「有機化学新現象-多元素協同作用に基づく炭素共有結合形成の新機軸-」、領域略称「炭素結合形成」、領域番号283、領域代表者大阪大学工学部教授村井真二、研究期間平成9年度-11年度、についてそのスムーズな開始と進展をはかるための企画、調査、調整を行った。本重点領域研究「炭素結合形成」は、有機化学の新しい現象を発見・開拓し、これらの展開研究を行うことにより、新しい有機合成手法の開拓、新しい有機化学概念の確立、新しい有機化学理論の構築を目指すものである。この重点領域研究の目標達成への準備として、効果的な研究組織、その運営方法、公募研究と計画研究との調整企画、研究評価法の策定などを行った。公募研究の公募については広報活動に努め、ポスターやインターネットホームページ設定等の手段を用いた結果、期待どうり多数の公募研究課題の応募があった。
GLP-1製剤による糖尿病患者の冠動脈バイパスグラフト血管攣縮抑制作用の検討

冠動脈バイパス手術において、糖尿病患者では非糖尿病患者と比較してバイパスグラフトの攣縮リスクが高くなることが知られている。我々はこれまでの研究によって、糖尿病患者の血管平滑筋細胞では細胞膜のセロトニン5-HT2A受容体およびアンジオテンシンAT1受容体の発現量が高まっており、このことが血管れん縮を生じさせている可能性を示した。本研究では、糖尿病患者に適用されるGLP-1のアナログ製剤によるバイパスグラフトの攣縮予防効果を検討している。これまでの研究によって、血管サンプルの平滑筋細胞膜にGLP-1受容体が発現していることをウェスタンブロット法により確認した。またGLP-1アナログ製剤の処理により、セロトニンにより誘発される血管組織収縮反応性が低下することを確認した。GLP-1受容体はGsタンパク共役型受容体であるため、そのアゴニストはAキナーゼの活性化を介する血管弛緩作用を有することが推察される。そこで今後は、GLP-1製剤がアンジオテンシンIIにより誘発する血管収縮を抑制するかを確認することに加え、その作用がAキナーゼの活性化を介する血管弛緩作用のみによってもたらされるのか、それとも細胞膜受容体もしくは細胞内シグナル分子の発現量変化などが関与するのかについて、ヒト血管サンプルおよび培養ヒト冠動脈平滑筋細胞を用いて多角的に検討する予定である。提携先病院の人事異動や、より侵襲の低い経皮的冠動脈インターベンション法などの広がりによって、冠動脈バイパス手術を施行される症例が減り、得られる血管サンプル数が申請時に見込んでいた数よりも大幅に少なくなったため。昨年度より培養を始めたヒト冠動脈平滑筋細胞を用いて、GLP-1製剤処理による細胞膜受容体および細胞内シグナル分子の発現量変化を調べる。また、ヒト摘出血管の提供先の新規開拓に成功しある程度継続的にサンプルが入手できる見通しが立ったことから、GLP-1製剤処理によるヒト血管組織の収縮反応性への影響をマグヌス法で測定するとともに、その血管サンプルの細胞膜受容体および細胞内シグナル分子の発現量をウエスタンブロット法によって解析する。申請者らはこれまで、冠動脈バイパス手術において、糖尿病がグラフトれん縮増大の大きなリスクファクターであることを明らかとしてきた。特に、糖尿病患者から採取された血管では、平滑筋細胞のミオシン軽鎖脱リン酸化酵素(MLCP:収縮した血管を弛緩させる役割を担う酵素)の量的および質的障害が引き起こされていることを見出し、糖尿病患者から採取された血管で攣縮が生じやすい理由の一端を解明した。また、糖尿病患者の大伏在静脈では、血管平滑筋細胞膜上のアンギオテンシンII受容体1(AT1)量が有意に増加し、それに伴いアンギオテンシンIIに対する血管収縮反応性が有意に増強されていることを見出し、平成28年度に報告した(論文1)。この結果により、糖尿病患者で生じるバイパスグラフト攣縮には、従来から言われてきたセロトニンのみならず、アンギオテンシンIIも関与している可能性が示唆された。これらの結果に基づき、本研究では、セロトニンまたはアンギオテンシンII刺激によって発生する収縮に対し、GLP-1処置がどのような影響を与えるか観察し、その作用メカニズムを解明することにより、より安全に冠動脈バイパス手術を行うための方策を見つけることを目的としている。現時点において、未だ充分なデータが得られていないため、結果を示すことはできない。宮崎県内(特に県北地域)において心臓外科医が不足していることや、従来冠動脈バイパス手術の適応だった症例が、より侵襲の低い経皮的冠動脈インターベンション法などの内科的処置で済むようになったことなどから、供給元病院から得られる血管サンプル数が急速に減っている。この変化が、申請者の予測を超える速さで進んだため、申請時に見込んでいた血管サンプル数を確保することができなかった。これを補うために、別の病院からも血管サンプルの提供を受けられる環境を構築したが、新規のサンプル提供元病院は本学から距離が離れているため、血管の摘出から実験までに時間がかかりすぎ、充分な反応性を持った状態の良い血管サンプルがほとんど入手できなかった。冠動脈バイパス手術において、糖尿病患者では非糖尿病患者と比較して移植血管の攣縮リスクが高くなることが知られている。本研究は、糖尿病患者における移植血管攣縮の発症を抑制しうる薬物を探索し、手術成績の向上および予後改善に寄与したいと考えている。その薬物の候補として、経口糖尿病薬であるインクレチン製剤の効果を検討することが本研究の主目的である。この課題を遂行するうえで、糖尿病によって血管にどんな変化が生じるのかを明確にしておくことはとても重要である。そこで平成29年度には、冠動脈バイパス手術において移植血管として最も用いられている内胸動脈で検討を行った。糖尿病患者の内胸動脈サンプルでは、非糖尿病患者のものと比較して、血管平滑筋細胞膜のセロトニン2A(5-HT2A)受容体のタンパクレベルが有意に高く、それに伴ってセロトニン誘発性の血管収縮反応性が有意に増強されることを報告した(Biol Pharm Bull, 41:820-823, 2018)。この結果と、これまでに当研究室が発表してきたデータを合わせると、糖尿病は血管平滑筋細胞の細胞膜アンジオテンシンII受容体1レベルおよび5-HT2A受容体レベルの上昇、ならびにGqタンパク共役型受容体の下流に存在するシグナル分子の量的/質的変化をもたらし、これらの変化を介してアンジオテンシンIIおよびセロトニンにより誘発される移植血管攣縮の発症リスクを上昇させると考えられた。

現在は、平滑筋収縮実験における収縮アゴニストをアンジオテンシンIIおよびセロトニンに絞り、インクレチン製剤の効果に関する検討を進めている。本研究では、提携している病院で施行される冠動脈バイパス手術において、移植に使用しなかった血管を患者から書面で同意を得たうえで提供を受け、それをヒト血管サンプルとして実験に供している。しかしながら、提携先病院の人事異動などの影響や、より侵襲の低い経皮的冠動脈インターベンション法などの広がりによって、冠動脈バイパス手術を施行される症例が減り、得られる血管サンプル数が申請時に見込んでいた数よりも大幅に少なくなった。そして得られた僅かな血管サンプルを、本研究と並行して行う予定であった検討(研究実績の概要欄参照)に優先的に使用しなければならなかったため、研究計画に示したインクレチン製剤の血管攣縮抑制効果の検討は予定通りに進んでいない。冠動脈バイパス手術において、糖尿病患者では非糖尿病患者と比較してバイパスグラフトの攣縮リスクが高くなることが知られている。我々はこれまでの研究によって、糖尿病患者の血管平滑筋細胞では細胞膜のセロトニン5-HT2A受容体およびアンジオテンシンAT1受容体の発現量が高まっており、このことが血管れん縮を生じさせている可能性を示した。本研究では、糖尿病患者に適用されるGLP-1のアナログ製剤によるバイパスグラフトの攣縮予防効果を検討している。これまでの研究によって、血管サンプルの平滑筋細胞膜にGLP-1受容体が発現していることをウェスタンブロット法により確認した。またGLP-1アナログ製剤の処理により、セロトニンにより誘発される血管組織収縮反応性が低下することを確認した。GLP-1受容体はGsタンパク共役型受容体であるため、そのアゴニストはAキナーゼの活性化を介する血管弛緩作用を有することが推察される。そこで今後は、GLP-1製剤がアンジオテンシンIIにより誘発する血管収縮を抑制するかを確認することに加え、その作用がAキナーゼの活性化を介する血管弛緩作用のみによってもたらされるのか、それとも細胞膜受容体もしくは細胞内シグナル分子の発現量変化などが関与するのかについて、ヒト血管サンプルおよび培養ヒト冠動脈平滑筋細胞を用いて多角的に検討する予定である。提携先病院の人事異動や、より侵襲の低い経皮的冠動脈インターベンション法などの広がりによって、冠動脈バイパス手術を施行される症例が減り、得られる血管サンプル数が申請時に見込んでいた数よりも大幅に少なくなったため。新たにサンプル提供元となった病院との連携を強化し、できるだけ良い状態の血管サンプルを得られるような環境整備を推進するとともに、さらなるサンプル提供元病院の開拓を行う。それとともに、作用機序の解明やシグナル分子の動向などの実験を、培養ヒト平滑筋細胞等で代替可能かどうかを検証し、それらを活用することでヒト血管サンプルの不足に対処する。まずは安定して血管サンプルが得られる環境を整備するために、新たな提携先病院の開拓を行っていく予定である。また、当研究室に届けられるサンプルの状態を向上させる目的で、提携先病院に対してサンプルの保存法や輸送時の注意事項などの伝達を徹底する。