hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多機能ケージド化合物の創製

遺伝子の機能発現を光制御するために, DNA, RNA等のヌクレオチドをケージド化合物に変換するための「多機能ケージング試薬」を開発することに成功した。ケージド化合物とは,光分解性保護基で生理活性物質の活性部位を保護し,光によってその活性を時空間レベルで制御できる化合物のことである。ケージド化合物にターゲット認識能,細胞膜透過性,水溶性等の機能性部位を付与できれば,これまでにない新しいタイプのプローブ分子になる。そこで,機能性部位と生理活性分子を別々に導入できるケージング試薬を設計,合成した。機能性部位として,長鎖アルキル基,ビオチン誘導体,機能性ペプチド,ペプチド核酸等を導入できることを確認した。このうち,ビオチン誘導体を導入した化合物Bio- Bhc- diazoを用いて,ヌクレオチドのケージド化合物合成に適用した。まずBio- Bhc- diazoによってプラスミドDNAのケージングが可能であること,および光照射でアンケージングされることを確認した。また,アビジン修飾磁気ビーズを用いてBio- Bhc- diazoでケージングしたプラスミドDNAと未修飾のプラスミドDNAが分離できることも明らかにした。同様にしてsiRNAのケージングと精製に応用できることも確認した。光で機能制御できて,さまざまな機能性部位を導入できるケージド化合物の例はこれまでになかった。プラスミドDNAやsiRNAのケージド化合物は報告されているが,従来法では未修飾のDNAやsiRNAを分離して精製することも不可能であった。ケージド化合物とは、光分解性保護基で生理活性物質の活性部位を保護し、光によってその活性を時空間レベルで制御できる化合物のことである。ケージド化合物にターゲット認識能、細胞膜透過性、水溶性等の機能を付与できれば、これまでにない新しいタイプのプローブ分子となり、その有効性を更に高めることができる。基本戦略は、モジュール化による多機能化である。認識部位、光分解性保護基、および生理活性部位の3つのモジュールに分け、各モジュールについて複数の分子を用意できれば、用途に応じてモジュールを選ぶことで、さまざまな細胞機能を自在に光制御する最適な組み合わせを見つけることができる。これまでの研究でkey building blockとなる化合物の設計・合成と、機能性部位に長鎖アルキル基やペプチド、生理活性分子としてcAMPを導入できることを報告した。今年度は導入した機能性部位が実際に目的の機能を持つことを確認するため、ビオチンを導入した化合物Bio-Bhc-diazoを合成し、ヌクレオチドケージングに適用した。本研究室ではBhc-diazoを用いてRNAおよびdsDNAのケージングと、生細胞内におけるその光発現誘導に成功している。この時,ケージドヌクレオチドに分離または認識のためのtagを導入できると、その実用性はさらに向上する。アビジンビーズを用いてBio-Bhc-diazoでケージングしたDNAの分離精製を行うと、未修飾DNAはアビジンビーズにほとんど結合しないのに対し、ケージングしたDNAはBio-Bhc-diazoの濃度依存的にビーズに結合すること、ビオチン溶液と加熱することでビーズに結合したDNAがリリースされることを確認した。また、紫外光照射で導入したBio-Bhc基を外せることも確認できたので、アフィニティー精製とターゲッティング可能なケージドDNAへの展開が期待できる。
超微粒子ビームによる酸化チタン多孔質皮膜形成に関する研究

本研究における超微粒子ビーム形成には酸化チタン超微粒子のエアロゾル化が必要であり、特に浮遊量制御が重要である。エアロゾル化を実現するエアロゾルバイブレーションシステムは、上下振動撹拌をベースにしている。本年度は、超微粒子の浮遊量を制御するために上下振動数制御装置を設計製作した。また、長時間のエアロゾル化を可能にするための上下振動撹拌装置を設計し、製作した。さらに、酸化チタン原料粉末に含まれる凝集粒子を除去するために粒子の質量に依存した飛行軌道の違いを利用したフィルターを開発した。実験結果から粒径1μm以上の凝集粒子が本フィルターにより除去されていることが確認できた。酸化チタン粒子の粒状形状維持に適したビーム入射角を明らかにするために実験を行った。ガラス基板上に形成された皮膜の断面観察結果から、入射角が40°以上になると粒状形状が保たれないことが分かった。斜入射の場合、飛行粒子は基板表面に対し平行方向に速度成分を有することになる。粒状形状が失われる原因として基板表面に対する平行方向の速度成分、つまり粒子と基板との磨耗が考えられる。磨耗効果の有無を調べるためにポリエチレンテレフタレート(PET)基板へのビーム照射実験を行った。実験から入射角が40°以上になると皮膜は形成されず、基板がエッチングされることが分かった。これらの結果から、ビームの斜入射により生じた磨耗効果が皮膜形成プロセスに影響を及すことが示された。透明導電膜基板に対し、入射角10°および40°で皮膜形成実験を行った。形成された皮膜に、ルテニウム錯体(色素)を塗布すると入射角10°で形成された皮膜には色素が染込むことが分かった。この試料をもとに色素増感型太陽電池を作製し、本電池を光電変換効率測定試験に導入することができた。超微粒子ビームによる皮膜形成は、飛行する超微粒子が基板に衝突、付着、堆積することで生じる。つまり飛行速度は、皮膜形成にとって重要なパラメーターの一つであり、最適な飛行速度を明らかにすることは重要である。そこで皮膜形成に必要な速度を定量的に明らかにするために速度計測装置を製作した。現在使用している実験装置において皮膜が形成される場合の飛行速度は、200m/s300m/sであることが分かった。次に皮膜形成に対するビーム入射角依存性について調べた。実験では、粒径200nmの酸化チタン粉末を用い、飛行速度を300m/s付近に設定し、ビーム入射角を0°から50°まで変化させた。0°の場合は、圧粉体による皮膜形成が支配的で、皮膜の基板に対する密着性は非常に低いことが分かった。また、50°付近におけるビーム照射では、皮膜形成は認められなかった。30°付近に設定した揚合には、圧粉体による皮膜形成は認められず良好な皮膜が形成された。つまり、密着性の低い皮膜成分は、次に衝突する粒子によって基板平行方向に力を受け引き剥がされる(ビームの連続照射効果)ことになる。30°の場合、ビームの連続照射効果により圧粉体成分が除去され、密着性の高い成分だけが堆積し良好な皮膜が形成されたと考えられる。50°の場合に、皮膜が形成されなかった理由として、第一に粒子付着のための基板表面垂直方向への粒子飛行速度成分が不足し付着が起こらず皮膜が全く形成なかったことが考えられる。第二に密着性の低い皮膜のみが形成され、ビームの連続照射効果によって全て引き剥がされたことが考えられる。

形成された皮膜に、ルテニウム錯体(色素)を塗布すると入射角10°で形成された皮膜には色素が染込むことが分かった。この試料をもとに色素増感型太陽電池を作製し、本電池を光電変換効率測定試験に導入することができた。
腎臓の幹細胞に関する探索研究

1)我々は、骨髄由来細胞が糸球体メサンギウム細胞に分化する際に関わると考えられる生物学的条件を見いだした。2)腎臓内に存在するSP細胞を分離し、その性質を解析した。3)胎仔マイクロキメリズムにより、出産後の母胎には胎仔由来細胞が生着しており、慢性肝障害や腎障害では、組織修復に関わることを示した。妊娠母体においては、胎盤を通して胎児から母体に対して細胞の侵入が生じており、妊娠経験のある母体には少数の胎児細胞が長期間生着していると報告されている。これをmicrochimerismという。ヒトでは出産後27年以上を経てもmicrochimerism状態にあった例が報告されている。胎児細胞は慢性炎症組織に観察されやすく、慢性甲状腺炎の組織やC型慢性肝炎の組織にて、高頻度に観察されると報告されている。また、胎児細胞は母体にとってsemi-allogenicであることから、Sjogren症候群や強皮症などの自己免疫疾患の原因となっているという報告もある。母体に生着する胎児細胞には、多分化能を有した未分化細胞が含まれている可能性があり、我々は、このmicrochimerismと腎疾患との関係を検討した。ラットのゲンタマイシン腎症で示したような尿細管傷害はヒト疾患においても観察されることから、実際にヒトの慢性腎障害において、マイクロキメリズムにより生着した胎児細胞が母胎の組織に関与している可能性は極めて高い。この貢献は、おそらく、胎児細胞が骨髄に生着して、母胎の骨髄細胞と同様の性質を得ることによると推察される。4)糸球体上皮細胞の修復に関与すると考えられる分子を同定する方法を確立した。5)レチノイン酸がその修復に重要な役割を果たしており、修復促進のひとつのメカニズムは、レチノイン酸によるネフリン転写促進であることを解明した。平成14年度に開発したTornado Extraction法と命名した方法によって、ラットネフロンの発生・分化が生じる部位での発現遺伝子プロファイルを作成している。我々は、さらにPuromycin Aminonucleoside腎症の糸球体回復過程で発現変化する遺伝子のプロファイルと作成し、2つの結果を比較することにより、糸球体上皮細胞の再生に関わる重要な遺伝子候補を複数個得ることに成功した。現在、それらの機能と病態生理学的意義を解析中である。我々は、糸球体上皮細胞の分化・傷害からの修復においてレチノイン酸が重要であること、糸球体バリアー機能に必須のネフリン遺伝子に対して転写調節を促進することを明らかにしているが、上記のアプローチで同定した遺伝子の一部は、やはりレチノイン酸による制御を受けることが示唆されている。腎実質中に存在すると期待される幹細胞を精製する目的で、ラット腎臓からHoechst33342色素染色抵抗性の細胞(SP細胞)を精製し、解析を行った。その結果、腎由来SP細胞の少なくとも一部は骨髄由来であること、in vivoへの移植により、血液細胞、骨格筋細胞、肝細胞に分化しうることを確認した。ただし、骨格筋細胞と肝細胞への分化については、移植した細胞が組織構成細胞と融合しただけの可能性も残されている。これまで、少なくとも我々が検討した限りにおいては、腎臓内SP細胞には腎尿細管上皮細胞あるいは糸球体メサンギウム細胞への分化活性が認められなかった。そのため、現在、腎臓内幹細胞の性質を個別に考えるのではなく、腎臓全体としての細胞増殖サイクルあるいはネフロンの構築維持に関わる制御機構を明らかにするべく研究を行っている。平成15年度の研究により、概日リズムに関わる遺伝子群がネフロンの細胞増殖を同調されていることを明らかにした。このメカニズムがきわめて重要であることを既に報告しており、平成16年度は分子レベルでメカニズム解明を行うべく現在実験中である。既にキイとなる分子を同定している。(799字)

我々は、これまでに、骨髄由来の細胞が、傷害を受けた糸球体メサンギウムや尿細管の修復に関与することを報告してきたが、このような現象は、個体内の多くの組織において認められることが知られている。すなわち、骨髄由来の細胞は、循環を介して傷害のある組織にとりこまれ、組織構築に影響を与える性質を有していると考えられる。本年度、我々は、胎児細胞マイクロキメリズムが腎組織に与える影響を検討した。胎児細胞マイクロキメリズムとは、妊娠中および後の母体内に胎児由来の細胞が存在することであり、ヒト女性では、妊娠早期から産後何十年経ても検出された例が報告されている。Semi-allogenicであり、進行性全身性硬化症・シェーグレン症候群・原発性胆汁性肝硬変・橋本病などのGVHD様の特徴をもつ自己免疫疾患の産後発症に関与する可能性も示唆されている。さらに、非自己免疫疾患である慢性肝炎においても関与が報告されている。そこで、我々は、雄EGFPトランスジェニックラットを雌野生型ラットと交配させるモデルを用いて検討を行なった。分娩後6週目の母体ラットにおいて、EGFP陽性細胞が、末梢血・骨髄に存在した。Flow cytometerで調べたところ、末梢血レベルで、10^5個の母体細胞に1個の割合で胎児由来細胞が同定された。分娩後の母ラットに5%エタノール含有水を30日間以上経口投与し、その上、ゲンタマイシン60mg/kg/日を2週間の休薬期間をはさんで計4週間皮下投与することにより、肝蔵と腎臓の傷害モデルを作成したところ、EGFP陽性の肝細胞ならびに腎尿細管細胞が同定された。傷害誘発なしでは、肝臓および腎臓にEGFP陽性細胞は確認されなかった。すなわち、子供の細胞は、妊娠出産を契機に母体の骨髄に進入・生着し、産後の母体で肝臓や腎臓などの臓器傷害を生じた際に、オンジナルの骨髄由来細胞と同様、組織の修復に関与するものと考えられた。傷害が持続的で組織の細胞ターンオーバーが繰り返されれば、このような細胞に由来する遺伝形質が組み込まれる程度も増加すると予想される。
科学衛星の観測環境を模擬した地球型系外惑星観測のための高安定分光器の性能評価

基課題である地球型惑星の大気分光のための技術開発を行うために、2018年6月からNASA Ames Research Center (NASA ARC)において研究を開始した。2018年度は、スペース用高感度中間赤外線検出器単体の評価試験と、瞳収縮分光を挿入するための大型極低温容器の整備を行った。前者の評価試験では、James Webb Space Telescope (JWST)のために開発された1k x 1kのSi:As IBC検出器に対して、入力キャパシタンス・暗電流・リードノイズなどの基礎的な検出器のパラメータの導出と、1mKで温度制御された黒体光源を照射させて検出器ゲインの安定性の測定を行った。その結果、基礎的な検出器のパラメータは先行研究(Ennico et al. SPIE, 2003)の結果と一致した。また、安定性の測定については、100 x 100ピクセルのサブアレイにおいて3時間の測定にわたって10ppmの変動に収まることが確認された。また、これらの変動は、サブアレイ間で相関を持っていることが示されたので、この相関を利用して変動を取り除く手法が開発された。本研究は論文として執筆される予定である。他方、後者の大型極低温容器は、2000年以前に製作されたもので、液体ヘリウム容器や液体ヘリウムの注入口の周りでリークが確認された。これらのリークを改修し、使用できる状態までに仕上げた。2018年度は、本課題に関して3編の査読論文が出版されている。検出器の基礎的な評価とゲインの長期変動の測定は成功した。また、瞳収縮分光の試験機を大型容器に挿入できる準備が整った。しかしながら、大型極低温容器の改修に遅れが生じており、全体のスケジュールにインパクトを与えている。2019年度中に大型極低温容器に挿入し、実験データが取得される予定である。大型極低温容器の改修の遅れ以外は、問題がなく、計画の変更は不要であると考えている。当初の計画通り、2019年の10月までに極低温環境下での瞳収縮分光器の安定性のデータを取得する予定である。内定年度:2017基課題である地球型惑星の大気分光のための技術開発を行うために、2018年6月からNASA Ames Research Center (NASA ARC)において研究を開始した。
視野領域が機能分化した視覚系に関する研究

人間の視覚系は高解像度の中心視と低解像度の周辺視とに分けられる。本研究課題ではこれら二つの視野領域における機能の分化・協調動作を効率的で能動的な情報処理の本質と捉え,このような視覚系をモデル化した。昨年度までは認識対象を線図形として実験を行ってきたが,本年度はモデルの一般化のためにシルエット画像を認識対象とし,システムの拡張を検討した。本視覚モデルはモジュ-ル構造を持つニュ-ラルネットワ-クによって実現されている点に特徴がある。昨年度作製した視覚システムを用いて多種の図形に対して認識実験を行ったところ良好な認識結果を得た。また画像に雑音を付加して認識系のロバスト性を定量的に解析した。本年度はさらに周辺視についていくつかの試みを行った。周辺視は低解像度の画像の中から興味対象を検出することを目的としている。そこで興味対象となる物体の像を小領域のウインドウを入力として3層ニュ-ラルネットワ-クに学習させ,これを対象画像中を走査するという方法で興味対象物の検出を行った。一般の風景像に対して同手法を適応し,窓の検出を行った結果,良好な検出が行えることが判明した。さらに人間の視覚系の一部では画像の空間周波数に対する応答性があることから,これをシミュレ-トするものとして画像そのものではなく,その2次元パワ-スペクトルをウインドウに入力して学習,対象物の検出を行った。その結果かなり良好な興味対象の検出が行えることが判明した。
コンバインにおける選別システムのモデリングと最適化に関する研究

コンバインの選別性能向上のため,選別部の穀粒収支モデルを立案し,実験によって2番還元率と穀粒損失率を求めた。その結果,2番還元率は揺動選別装置上の流量が大きくなると一定値に収束し,穀粒損失率は揺動選別装置の流量増加に伴って減少した。一方,揺動選別装置上の穀粒の挙動を明らかにするため,複数粒子結合によるDEMモデルを立案し,安息角の検証を行ったところ, 7粒子結合モデルが有用であるという結果を得たコンバインの選別性能向上のため,選別部の穀粒収支モデルを立案し,実験によって2番還元率と穀粒損失率を求めた。一方,揺動選別装置上の穀粒の挙動を明らかにするため,複数粒子結合によるDEMモデルを立案し,安息角の検証を行ったところ, 7粒子結合モデルが有用であるという結果を得た本研究では,自脱コンバイン脱穀部内の穀粒や藁屑の流れをシステムとして捉え,揺動選別装置上の被選別物の挙動を明らかにし,シミュレーションモデルを構築することで,穀粒損失の低減と選別品質の向上に資するとともに,省エネルギーを可能にして低炭素社会への適応を図る。本年度は,また,揺動選別装置上の穀粒の挙動を把握するために,今年度新たに購入した汎用DEMソフトPFC3Dを用いて,穀粒に摸した粒子群の3次元DEMシミュレーションを行った結果,揺動振動数および振幅の違いによる粒子群の運動特性の変化が再現可能となり,粒子群の最適な分離・選別条件の予測の可能性が示唆された。さらに,数値流体解析ソフトCCFDによる風選別部の3次元流体解析を行った結果,奥行きおよび幅方向の形状の違いによる選別風の解析が可能となり,より現実の脱穀選別部内の風速場の予測が可能となった。さらに,上記の汎用DEMソフトPFC3Dと数値流体解析ソフトCCFDとの連成解析を可能にするカップリング(新規購入)により,3次元DEMによる穀粒に摸した粒子群をCCFDによって風選別部に発生させた選別風に作用させることで,穀粒群と選別風との固気混層流の解析が可能となった。これらの研究成果は,複雑なコンバイン選別機構を解明する上で貴重であり,コンバインの選別性能の予測やPFへの適用において極めて重要な研究成果である。平成22年度から23年度にかけて,市販自脱コンバインの脱穀部に,穀粒貯留タンクから穀粒供給オーガからなる循環装置を設け,1番オーガ,2番オーガ,揺動選別装置上に流量センサを設けた選別実験システムを構築した。平成23年度は,この選別実験システムに穀粒のみを投入し,2番還元率,穀粒損失率の測定実験を行うとともに,穀粒収支モデルの検討を行った。これまでの穀粒収支モデルは,機械条件(揺動選別装置におけるシーブ開度)が一定の場合には,流量変化に関わらず2番還元率が一定になるとされてきたが,穀粒のみを投入した場合には,機械条件が一定の場合でも,穀粒流量によって2番還元率と穀粒損失率が変化することが明らかとなった。すなわち,穀粒流量が少ない場合には,2番還元率,穀粒損失率が高くなり,穀粒流量が増加するにつれ,2番還元率や穀粒損失率が低くなることが判明した。このことから,穀粒収支モデルにおける2番還元率を,揺動選別装置流量の関数とすることによって,精度の高い選別システムのシミュレーションが可能になった。一方,穀粒の相互作用と流下特性への影響について,平成23年度は穀粒の流動性の指標となる安息角を再現するDEM解析を試みた。これまで,穀粒を球と見倣して解析を行った例がみられるが,その球体形状から転がりが発生するため,安息角の生成などを正確に再現することが困難であった。そこで,複数の球を剛体結合して一粒の穀粒を表現する扁平穀粒をDEMモデルとして導入し,シミュレーションを行った。複数粒子結合モデルは,2,5,7粒を対称に配置した形状について検討を行い,粒子数が増加すればより実際の穀粒に近い安息角を再現できるものの,計算時間が長く結果に大きな差が見られなかったため,利便性の高い5粒子によるモデルが適当であるという結果を得た。これらの研究成果は,複雑なコンバイン内部の穀粒の流れを解明する上で貴重であり,コンバインの性能予測やPFへの適用において極めて重要な研究成果となった。平成24年度は,市販自脱コンバインの脱穀部を利用した穀粒循環装置を利用し,1番オーガ,2番オーガ,揺動選別装置上に流量センサを設けた選別実験システムを稼働し,2番還元率,穀粒損失率の測定実験を行い,穀粒収支モデルの検討を行った。これまでに提案された穀粒収支モデルでは,揺動選別装置におけるシーブ開度と選別風速が一定の場合は,穀粒流量の変化に関わらず2番還元率が一定になるとされてきた。しかし,一連の実験結果から,穀粒流量が少ない場合には2番還元率と穀粒損失率が高くなり,穀粒流量が増加すると2番還元率や穀粒損失率が低くなっており,穀粒流量の増加によって2番還元率と穀粒損失率が減少していることが多くの選別実験から確認された。以上の結果,穀粒収支モデルにおける2番還元率を,揺動選別装置上の流量の関数とすることによって,精度の高い選別システムのシミュレーションが可能になった。

一方,穀粒の相互作用と流下特性への影響について,穀粒の安息角を再現するDEM解析を試みた。これまで,穀粒を球と見做して解析を行った例が見られたものの,転がりが発生し堆積状況の再現には至っていない。また,トウモロコシの粒を複数の球で構成した例なども見られるが,水稲の穀粒の流動特性を正確に再現する試みは見られなかった。本研究では,複数の球を剛体結合して水稲の穀粒一粒を表現するDEMモデルを導入し,市販の解析ソフト(PFC3D)を用いてシミュレーションを行った。複数粒子結合モデルは,異径球27粒を対称に配置,剛体結合した。シミュレーションの結果,粒子数が多いほど実際の穀粒に近い安息角を再現できたが,結果に明確な差が見られないため,利便性の高い5粒子が適当と考えられた。以上の研究成果は,複雑なコンバイン内部の状況を解明する上で極めて貴重な知見であり,コンバインの性能予測やPFへの適用において極めて重要な研究成果となった。穀粒収支モデルについて,2番還元率を揺動選別装置流量の関数で表現することで,精度の高いシミュレーションが可能になったこと,穀粒の相互作用と流下特性について,5粒子剛体結合による安息角シミュレーションが可能になったことから,本研究手法が適切であることが明らかになり,今後の研究成果も期待できるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は,藁屑の物理特性をモデル化した試料を穀粒に混入し,揺動選別装置上での分離と流下が困難になる状況について実験を進める。実験では,穀粒質量に対する混入率を変化させながら2番分配率と選別損失分配率について明らかにする。また,藁屑混入に関して新たなパラメータ導入を検討し,再現性の高いシミュレーション結果が得られるよう穀粒収支モデルを発展させる。また,DEM解析において,複数粒子結合法を用いた藁屑の再現を行い,扁平穀粒と藁屑の混在する状況での安息角について,妥当性について検討を行う。また,実験との比較・照査から,穀粒と藁屑の流下特性に与える影響について検討すると共に,脱穀部内部の各部調節などの機械条件について,流下特性に基づく考察を行う。
塑性変形を考慮した粒子系解析法の構築とマクロ解析法との結合

最近複合材料,傾斜機能材料,金属粉末射出成形材などの製造において,粉末粒子レベルで制御を行って製品の特性および機能を向上させることが検討されている.しかしながら,有限要素法などの連続体力学に基づく解析法では,粒子レベルのミクロな挙動が取扱えないため,粒子レベルでの製造条件を検討することができない.粒子レベルでの挙動を解析するために,個別要素法,粒状要素法などの粒子系解析法が提案されているが,従来の粒子系要素法は粒子の単純な弾性変形しか取扱うことができなく,粒子の形状が変化する塑性変形を考慮することはできない.圧粉成形における粉末粒子レベルの微視的なシミュレーション方法を,多孔質体の有限要素法を基礎として提案した.この方法では,個々の粒子の接触を従来の粒子系解析法と同様に判定し,接触した粒子の中心を結ぶことによって有限要素法における要素を生成し,多孔質体の有限要素法で計算を行った.従来の粒子系解析法では,粒子が大きく塑性変形すると単純な剛性を仮定していたため計算誤差が大きくなるが,有限要素法を導入することによって粒子の塑性変形に対する剛性の精度を向上することができた.本解析法を用いて平面ひずみ圧粉成形のシミュレーションを行った.粉末粒子を多数の円形粒子でモデル化し,粒子どうしの接触を求める.接触している粒子の中心を結んで有限要素法の要素を生成し,粒子間の粒子と空隙の体積から要素の相対密度を求め,その相対密度を持つ多孔質体の変形を粒子間の変形として近似して有限要素法の計算を行った.本解析法の計算精度を評価するために,金属棒材を用いたモデル実験を行い,ほぼ一致する結果が得られた.最近複合材料,傾斜機能材料,金属粉末射出成形材などの製造において,粉末粒子レベルで制御を行って製品の特性および機能を向上させることが検討されている.しかしながら,有限要素法などの連続体力学に基づく解析法では,粒子レベルのミクロな挙動が取扱えないため,粒子レベルでの製造条件を検討することができない.粒子レベルでの挙動を解析するために,個別要素法,粒状要素法などの粒子系解析法が提案されているが,従来の粒子系要素法は粒子の単純な弾性変形しか取扱うことができなく,粒子の形状が変化する塑性変形を考慮することはできない.圧粉成形における粉末粒子レベルの微視的なシミュレーション方法を,多孔質体の有限要素法を基礎として提案した.この方法では,個々の粒子の接触を従来の粒子系解析法と同様に判定し,接触した粒子の中心を結ぶことによって有限要素法における要素を生成し,多孔質体の有限要素法で計算を行った.従来の粒子系解析法では,粒子が大きく塑性変形すると単純な剛性を仮定していたため計算誤差が大きくなるが,有限要素法を導入することによって粒子の塑性変形に対する剛性の精度を向上することができた.本解析法を用いて平面ひずみ圧粉成形のシミュレーションを行った.粉末粒子を多数の円形粒子でモデル化し,粒子どうしの接触を求める.接触している粒子の中心を結んで有限要素法の要素を生成し,粒子間の粒子と空隙の体積から要素の相対密度を求め,その相対密度を持つ多孔質体の変形を粒子間の変形として近似して有限要素法の計算を行った.本解析法の計算精度を評価するために,金属棒材を用いたモデル実験を行い,ほぼ一致する結果が得られた.最近複合材料,傾斜機能材料,金属粉末射出成形材などの製造において,粉末粒子レベルで制御を行って製品の特性および機能を向上させることが検討されている.しかしながら,有限要素法などの連続体力学に基づく解析法では,粒子レベルのミクロな挙動が取扱えないため,粒子レベルでの製造条件を検討することができない.粒子レベルでの挙動を解析するために,個別要素法,粒状要素法などの粒子系解析法が提案されている.しかしながら,従来の粒子系要素法は粒子の単純な弾性変形しか取扱うことができなく,粒子の形状が変化する塑性変形を考慮することはできない.圧粉成形における粉末粒子レベルの微視的なシミュレーション方法を,多孔質体の有限要素法を基礎として提案した.この方法では,個々の粒子の接触を従来の粒子系解析法と同様に判定し,接触した粒子の中心を結ぶことによって有限要素法における要素を生成し,多孔質体の有限要素法で計算を行った.従来の粒子系解析法では,粒子が大きく塑性変形すると単純な剛性を仮定していたため計算誤差が大きくなるが,有限要素法を導入することによって粒子の塑性変形に対する剛性の精度を向上することができた.本解析法を用いて平面ひずみ圧粉成形のシミュレーションを行った.粉末粒子を多数の円形粒子でモデル化し,粒子どうしの接触を求める.接触している粒子の中心を結んで有限要素法の要素を生成し,粒子間の粒子と空隙の体積から要素の相対密度を求め,その相対密度を持つ多孔質体の変形を粒子間の変形として近似して有限要素法の計算を行った.本解析法の計算精度を評価するために,金属捧材を用いたモデル実験を行い,ほぼ一致する結果が得られた。

最近複合材料,傾斜機能材料,金属粉末射出成形材などの製造において,粉末粒子レベルで制御を行って製品の特性および機能を向上させることが検討されている.しかしながら,有限要素法などの連続体力学に基づく解析法では,粒子レベルのミクロな挙動が取扱えないため,粒子レベルでの製造条件を検討することができない.粒子レベルでの挙動を解析するために,個別要素法,粒状要素法などの粒子系解析法が提案されているが,従来の粒子系要素法は粒子の単純な弾性変形しか取扱うことができなく,粒子の形状が変化する塑性変形を考慮することはできない.圧粉成形における粉末粒子レベルの微視的なシミュレーション方法を,多孔質体の有限要素法を基礎として提案した.この方法では,個々の粒子の接触を従来の粒子系解析法と同様に判定し,接触した粒子の中心を結ぶことによって有限要素法における要素を生成し,多孔質体の有限要素法で計算を行った.従来の粒子系解析法では,粒子が大きく塑性変形すると単純な剛性を仮定していたため計算誤算が大きくなるが、有限要素法を導入することによって粒子の塑性変形に対する剛性の精度を向上することができた.本解析法を用いて平面ひずみ圧粉成形のシミュレーションを行った.粉末粒子を多数の円形粒子でモデル化し,粒子どうしの接触を求める.接触している粒子の中心を結んで有限要素法の要素を生成し,粒子間の粒子と空隙の体積から要素の相対密度を求め,その相対密度を持つ多孔質体の変形を粒子間の変形として近似して有限要素法の計算を行った.本解析法の計算精度を評価するために,金属棒材を用いたモデル実験を行い,ほぼ一致する結果が得られた.
薬剤代謝関連DNAアレイの開発と心血管手術症例での個別化医療のための研究

遺伝子1塩基多型(single nucleotide polymorphism ; SNP)は、蛋白構造や機能の変化を有し、各個人の表現型や疾患に対する感受性の差を反映する有用な遺伝子マーカーであり注目されている。本研究では、抗凝固療法の主要な薬剤であるワーファリンの代謝関連酵素(特にCYP2C9)と凝固関連遺伝のSNPを解析するDNAアレイを開発した。民族間での差異および心臓弁膜症の手術例(人工弁置換術)でワーファリンによる抗凝固療法施行例に応用して個別化医療を行う上での検証を行った。1)平成15年度にはreal-time PCR法および0ligARRAY法で、ワーファリンの主な薬物代謝酵素であるCYP2C9の遺伝子SNPs<CYP2C9*2(C416→T ; Arg144Cyc),CYP2C9*3(A1061→C ; Ile359Leu)と凝固関連遺伝子SNPs(XII因子遺伝子46C/T)の解析を行った。日本人149例とイスラエル人380例で上記SNPを解析した。代謝能が低いとされるCYP2C9*3変異の頻度は日本人で低値であった。2)0ligoArray法を利用したDNAアレイの開発と0ligoArray法の解析精度の検証を行った。OligoArray法はPCRの後、ガラス基板上にSNPに特異的なDNAオリゴを固定化してPCR産物とハイブリダイズさせ、SNP変異に伴う発色を光学的に検出した。その解析精度について直接塩基解析法およびreal-time PCR法と一致した。0ligoArray法については特許申請を行った(出願番号:特願2005-122128)。3)心臓弁膜症の人工弁置換術例24例を登録して、充分なインフォームドコンセントに基づき同意に基づき遺伝子を採取してCYP2C9遺伝子多型を解析して臨床イベントと凝固の指標であるプロトロンビン時間(PT-INR)を経時的に測定した。人工弁置換術24例のYP2C9はすべて野生型で、PT-INRは2.0±0.4(平均ワーファリン投与量3.0±0.7mg)であった。ワーファリンによる抗凝固療法施行例に応用してSNPを解析して個別化医療を行う上での基盤研究が確立できた。薬物に対する反応性の違いを個人レベル・遺伝子レベルで予測し、副作用の少ない医薬品の適正投与を推進するためのDNAアレイの開発は重要な課題である。CYP2C9は、S-warfarinを不活性化産物に転換する主要な酵素である。今年度、CYP2C9遺伝子多型の解析法確立と人工弁術後にワーファリンを内服している患者において塞栓あるいは出血イベントの副作用を回避すべくCYP2C9多型の意義を検討した。対象として、ワルファリン薬物投与を受けなかった340人の対照患者(日本人140例、イスラエル人200例)と人工弁置換術後にワーファリン療法の必要な患者17例(AVR8例、MVR2例、Bentall 2例、その他5例)を登録した。リアルタイムPCRによってCYP2C9遺伝子多型<CYP2C9*2変異(C416T)とCYP2C9*3変異(A1061C)>の解析法を確立した。

日本人健常者140例では、CYP2C9*1/2の変異が2例(140例中)検出された。イスラエル人ではCYP2C9*2,CYP2C9*3の変異は1015%と日本人より高頻度であり、日本人とイスラエル人との民族間でCYP2C9遺伝子多型の頻度に明らかな差を認めた。(第51回日本心臓病学会発表)。人工弁置換術後にワーファリン療法を受けている患者17例のCYP2C9遺伝子型は、全て野生型(CYP2C9*1/*1)であった。CYP2C9野生型(CYP2C9*1/*1)の患者17例のPT-INRは2.0±0.4であり、弁置換術施行例のワルファリン維持量は、3.0±0.7mgであった(第68回日本循環器学会発表)。平成15年度には、リアルタイムPCRによる遺伝子多型の解析と平行して、OligoARRAY法によるプロトタイプを日清紡と共同開発した。基本原理について平成16年度内に特許申請予定である。平成16年度には、OligoARRAY法の精度について検証する。平成16年度、更に人工弁手術後の症例を登録して、抗凝固療法におけるCYP2C9多型の個別化療法での意義を検証する。遺伝子1塩基多型(single nucleotide polymorphism ; SNP)は、蛋白構造や機能の変化を有し、各個人の表現型や疾患に対する感受性の差を反映する有用な遺伝子マーカーであり注目されている。本研究では、抗凝固療法の主要な薬剤であるワーファリンの代謝関連酵素(特にCYP2C9)と凝固関連遺伝のSNPを解析するDNAアレイを開発した。民族間での差異および心臓弁膜症の手術例(人工弁置換術)でワーファリンによる抗凝固療法施行例に応用して個別化医療を行う上での検証を行った。1)平成15年度にはreal-time PCR法およびOligARRAY法で、ワーファリンの主な薬物代謝酵素であるCYP2C9の遺伝子SNPs<CYP2C9*2(C416→T ; Arg144Cyc),CYP2C9*3(A1061→C ; Ile359Leu)と凝固関連遺伝子SNPs(XII因子遺伝子46C/T、Protein C 2148A allele、Protein S Tokushima)の解析を行った。日本人149例とイスラエル人380例で上記SNPを解析した。代謝能が低いとされるCYP2C9*3変異の頻度は日本人で低値であった。2)OligoArray法を利用したDNAアレイの開発とOligoArray法の解析精度の検証を行った。OligoArray法はPCRの後、ガラス基板上にSNPに特異的なDNAオリゴを固定化してPCR産物とハイブリダイズさせ、SNP変異に伴う発色を光学的に検出した。その解析精度について直接塩基解析法およびreal-time PCR法と一致した。3)心臓弁膜症の人工弁置換術例24例を登録して、充分なインフォームドコンセントに基づき同意に基づき遺伝子を採取してCYP2C9遺伝子多型を解析して臨床イベントと凝固の指標であるプロトロンビン時間(PT-INR)を経時的に測定した。人工弁置換術24例のCYP2C9はすべて野生型で、PT-INRは2.0±0.4(平均ワーファリン投与量3.0±0.7mg)であった。ワーファリンによる抗凝固療法施行例に応用してSMPを解析して個別化医療を行う上での基盤研究が確立できた。
アシル尿素およびその関連化合物の光化学反応

窒素上にエチル基,プロピル基またはイソブチル基を有するピペラジンテトラオンをアセトニトリル中で高圧水銀灯を用いて光照射するとγ水素引き抜きを経由して分子内酸化還元生成物および環化生成物が得られた。この結果より、この複素環化合物のカルボニル基はケトンやイミドのカルボニル基と同様の光反応性を示す事が明らかになった。また上記の環化反応は炭素と酸素の間の結合生成をともなう環化反応であり、これまでに例のない新しい型の環化反応である。窒素上に二個のアルキル基を持つイミダゾリジントリオンを種々のオレフィン存在下、ベンゼン中で光照射したところ、いずれの場合もオレフィンとの2+2付加物(オキセタン)が主生成物として得られた。イミダゾリジントリオンはスチルベンに対しても光付加してオキセタンを与えるが、この反応においては吸光係数から考えてイミダゾリジントリオンではなくスチルベンが光を吸収していると考えられる。このように、オレフィンの励起によるオキセタン生成はきわめて例が少なく、興味深い結果である。
実用レイノルズ数域における乱流のモデリングと実験的・数値流体力学的検証

(1)乱流理論乱流相関方程式を変数分離することで現実的な乱流-非圧縮混合層と乱流予混合火炎を経験定数を含まない形に定式化することができ,その解を求めた.解は多重極ソリトンのような孤立波型でその解を全波数空間で積分して求めた乱流強度とレイノルズストレス(混合層),火炎伝播速度(予混合火炎)の実験との一致はともに満足すべきであることが示された(柘植).波動が流れに乗って伝播する系で外乱の絶対不安定・移流型不安定を議論し,空間周期的な定常流の安定性をFloquetの定理に基づいて解析した(京藤).(2)数値流体力学高レイノルズ数の乱流混合層問題に,渦法による非圧縮性流れ及び有限体積法による圧縮性流れの計算コードを適用し,圧縮性の効果を明らかにすると共に乱流混合層を人工的に制御する方法を提案した(井上).二次元薄層ナビエ・ストークス方程式を用いて衝撃波の壁面反射時の非定常空力加熱現象の数値予測を行い良い結果を得た(麻生).RNG代数乱流モデルを改良しGarabedian-Korn翼の空力特性問題に応用し,Baldwin-Lomaxモデルと同様の結果を得た(中村).翼の頭下げ時の渦放出を捉えるには非定常流れの乱流モデルに非平衡性を考慮する必要がある(藤井).パルスジェット燃焼の主燃焼室の解析から火炎面は自身の圧縮波とバロクリニック干渉し変形することが確かめられた(林).三次精度の多方向上流差分法を開発して,高レイノルズ数の複雑な非定常流れに適用し,その有効性を確認した(桑原).(3)実験強い乱れの流れと燃焼反応の干渉を調べ,高圧下の伸長流れ場における消炎現象および強い剪断流によって形成される乱流場における保炎機構を実験的に明らかにした(新崗).平板上の縦渦の成因は外層の乱れと誘起される静圧勾配との動的不釣り合いによるとの観点から乱れと縦渦の間のフィードバック制御系を見出した.また,ゲルトラー渦の遷移過程を実験的に調べ境界層内の乱れを3種類に分類した(相原).画像処理を用いた流速測定法において,ストロボ発光を6ミリ秒間隔に制御し速度算出アルゴリズムとして4時刻追跡法を開発した(西川).熱カウンター流ジェットのレーザー流速計による計測から,その乱流遷移および超流動乱流におけるT_1-T_2遷移などを,初めて明らかにした(村上).自由混合層の初期段階のコヒーレント構造は,剪断層中の卓越周波数成分として特定でき,流れ方向に広い範囲のコヒーレンスを示す(鈴木).乱流の微視的構造解明のための高空間分解能計測法を確立し,レーリー散乱によるCO_2噴流濃度計測とLIFによる火炎中OH蛍光の計測を行った(吉川).鈍いフィンおよび鋭いフィンに誘起された三次元衝撃波/乱流境界層干渉場および鈍頭物体から生じた弓形衝撃波/乱流境界層干渉場では,境界層は二次剥離および付着を生じており,またガウス分布からずれた数kHzの非定常性を持つことを明らかにした(麻生).(1)乱流理論乱流相関方程式を変数分離することで現実的な乱流-非圧縮混合層と乱流予混合火炎を経験定数を含まない形に定式化することができ,その解を求めた.解は多重極ソリトンのような孤立波型でその解を全波数空間で積分して求めた乱流強度とレイノルズストレス(混合層),火炎伝播速度(予混合火炎)の実験との一致はともに満足すべきであることが示された(柘植).波動が流れに乗って伝播する系で外乱の絶対不安定・移流型不安定を議論し,空間周期的な定常流の安定性をFloquetの定理に基づいて解析した(京藤).(2)数値流体力学高レイノルズ数の乱流混合層問題に,渦法による非圧縮性流れ及び有限体積法による圧縮性流れの計算コードを適用し,圧縮性の効果を明らかにすると共に乱流混合層を人工的に制御する方法を提案した(井上).二次元薄層ナビエ・ストークス方程式を用いて衝撃波の壁面反射時の非定常空力加熱現象の数値予測を行い良い結果を得た(麻生).RNG代数乱流モデルを改良しGarabedian-Korn翼の空力特性問題に応用し,Baldwin-Lomaxモデルと同様の結果を得た(中村).翼の頭下げ時の渦放出を捉えるには非定常流れの乱流モデルに非平衡性を考慮する必要がある(藤井).パルスジェット燃焼の主燃焼室の解析から火炎面は自身の圧縮波とバロクリニック干渉し変形することが確かめられた(林).三次精度の多方向上流差分法を開発して,高レイノルズ数の複雑な非定常流れに適用し,その有効性を確認した(桑原).(3)実験強い乱れの流れと燃焼反応の干渉を調べ,高圧下の伸長流れ場における消炎現象および強い剪断流によって形成される乱流場における保炎機構を実験的に明らかにした(新崗).平板上の縦渦の成因は外層の乱れと誘起される静圧勾配との動的不釣り合いによるとの観点から乱れと縦渦の間のフィードバック制御系を見出した.また,ゲルトラー渦の遷移過程を実験的に調べ境界層内の乱れを3種類に分類した(相原).画像処理を用いた流速測定法において,ストロボ発光を6ミリ秒間隔に制御し速度算出アルゴリズムとして4時刻追跡法を開発した(西川).熱カウンター流ジェットのレーザー流速計による計測から,その乱流遷移および超流動乱流におけるT_1-T_

2遷移などを,初めて明らかにした(村上).自由混合層の初期段階のコヒーレント構造は,剪断層中の卓越周波数成分として特定でき,流れ方向に広い範囲のコヒーレンスを示す(鈴木).乱流の微視的構造解明のための高空間分解能計測法を確立し,レーリー散乱によるCO_2噴流濃度計測とLIFによる火炎中OH蛍光の計測を行った(吉川).鈍いフィンおよび鋭いフィンに誘起された三次元衝撃波/乱流境界層干渉場および鈍頭物体から生じた弓形衝撃波/乱流境界層干渉場では,境界層は二次剥離および付着を生じており,またガウス分布からずれた数kHzの非定常性を持つことを明らかにした(麻生).(1)実用モデルの検証のためのデ-タベ-スを作成し、その結果を可視可するソフトウエア-を整備した(桑原)。混合層の人工制御を問題に渦法を適用し、実験的に観測されていた現象の多くを再現および新しい知見を得た(井上)。翼型まわりの遷音速流に各種の乱流モデルの適用し比較検討した(中村)。二次元薄層ナビエ・スト-クス方程式を衝撃波の反射過程における非定常空力加熱現象に応用してよい結果を得た(麻生)。乱流モデルの優劣を、格子依存性を排除した形で検討している(藤井)。(2)提案された「第一原則」のみに基づく乱流方程式を用いてベナ-ル対流、乱流予混合火炎の解を求め、ヌッセルト数、火炎伝播速度について実験ときわめて良く一致する結果を得た(柘植)。オイラ-方程式の特異点を利用して円盤群の運動方程式を導いた(京藤)。(3)高分子添加による抵抗低減の実験のための水流試験路が制作された(西川)。三次元衝撃波/乱流境界層の干渉場の乱れ特性が測定され、そこでの圧力変動が乱流モデル構築上重要であることを見出した(麻生)。極超音速流中の乱れを熱線技術を応用して速度/温度/密度/静圧に関して同時計測する手法を開発中であり、また低速の乱流堺界層の制御法としての壁面吸込の有効性が立証された(相原)。自由剪断層に発達するコヒ-レント構造と乱れの成長について調べた(鈴木)。超流動乱流のTIーTII遷移についての実験が開始された(村上)。高分解能レ-ザ-レ-リ-散乱法によるCO_2ー空気の二次元剪断流の濃度測定法を確立した(吉川)。高圧雰囲気中での対向流火炎の実験により、伸長流れと化学反応の干渉に関する特異変化を捕らえることに成功した(新岡)。パルスジェット着火の実験装置がほぼ完成した(林)。(1)実用モデルの検証のためのデータベースを作成し、その結果を可視可するソフトウエアーを整備した(桑原)。有限体積法による圧縮性流れの計算コードを開発し、超音速および亜音速混合層流れに適用した(井上)。RNG理論に基づいた0方程式モデルを翼型まわりの遷音速流に適用し、遷移を捉えることを見出した(中村)。乱流モデルの優劣を、乱流遷移位置や複雑な流れ場での有効性および格子依存性などについて検討している(藤井)。(2)提案された「第一原則」のみに基づく乱流方程式を用いて二つの現実的な乱流問題、すなわちベナール対流、乱流予混合火炎の解を求めた。ヌッセルト数、火炎伝播速度について実験ときわめて良く一到する結果を得た(柘植)。周期配列球体中の流れのカオス的混合について調べた(京藤)。(3)管内流の速度場に適応できる画像解析法が整備され、サンプル率の高い非接触多点測定が可能となった(西川)。三次元衝撃波/乱流境界層の干渉場の空力加熱現象を実験的および数値流体力学的に調べた(麻生)。縦渦の発生には壁面垂直方向の動的不安定性による圧力勾配が重要であるため、壁面上に吸い込みを付けて、乱れの制御に成功した(相原)。
国際刑事裁判制度を中心とした平和的紛争解決および平和構築に関する研究

今年度は、国際刑事裁判制度を中心とした平和的紛争解決および平和構築の実行、とりわけ真実和解委員会の実行に焦点を当てて研究・調査を行った。国際刑事裁判所や旧ユーゴおよびルワンダの国際刑事裁判所などにおける刑事司法過程については多くの研究がなされており、国際法学におけるその意義が指摘されている。また真実和解委員会についても平和的紛争解決および平和構築におけるその役割の重要性が近年指摘され、国際政治学や平和研究の観点からの事例研究が行われている。他方、こうした国際的な刑事司法制度や《準司法制度》と位置づけられるている真実和解委員会の多様な実行を包括的に国際法学のなかに位置づけることは、これまで十分になされてきたとは言い難い。この問題を考えるにあたって、例えば2001年に設立された東チモールの真実委員会(CAVR)の実行が参考になる。この委員会では、通常の刑事裁判と委員会との有機的連関が制度的に整備されている。すなわち、いわゆる「重大な犯罪」に関しては「重大犯罪パネル」において訴追・裁判が行われ、他方、略奪や軽微な暴行など重大性の低い犯罪については委員会が取り扱うが、委員会が重大な犯罪の情報を得た場合にはそれを検察局に通知し、検察局が調査・訴追することが求めらているのである。この場合訴追を危惧して申告を踏みとどまる加害者が出ることが予想されるが、この委員会の実行を見る限り4年間で1500を超える加害者からの申告・供述が得られており、その中から検察局および重大犯罪パネルとの制度的連携が図られていることが明らかとなった。ただし、こうした事例が住民間の和解という長期的な平和構築にどの程度影響を与えるか、またモデルとしてどの程度普遍的性質をもつものなのか、そしてこれらをふまえて修復的司法や移行的司法を国際法体系の中でどう位置づけらるのかについては、今後の研究の課題である。今年度は、主に研究課題に関連する資料の収集と議論を整理する作業を行った。冷戦終結後の国際関係においては、ハイブリッド裁判所方式を含めた国際的な刑事裁判制度を通じて個人の刑事責任を追及し、平和を達成しようという動きが見られる。ところが、紛争後社会における住民間の和解に基づいた平和構築という課題とって、国際的な刑事裁判制度がどこまで有効に機能するのかという問題も指摘されている。すなわち、いわゆる正規の国際刑事司法制度における厳格な法の適用による正義の追求が、必ずしも紛争後地域の住民間の和解達成に貢献していないことが明らかとなってきているのである。他方、地域の伝統的な紛争解決手段や慣行を考慮に入れて法を柔軟に運用する真実和解委員会などの《準司法制度》による平和構築の試みが世界各地で行われ、一定の成果を挙げている。そこでは、同制度が戦争犯罪等の加害者とその被害者を含めた住民間の和解と共生に寄与する事例も見られ、さらにそれが刑事裁判制度を補完する機能を担う可能性も指摘されている。こうしたことを背景に、紛争後の平和構築という観点からは、刑事裁判制度と準司法制度の和解推進機能の有機的連関を軸とした国際関係の司法制度化(judicialisation)が求められていると言える。とりわけ、地域に固有の紛争解決・平和構築手段を含めた包括的な国際刑事裁判概念の構築が必要であり、それによって紛争解決・平和構築の有効な手段として国際法を位置づけることが可能となる。次年度は、現地調査を含めた研究成果をもとに博士論文の執筆に取り組む予定である。なお、今年度の研究成果の一部は、2006年6月16-18日に米国ワシントン州立大学で行われたAsian Studies on the Pacific Coast年次研究大会にて発表した(改訂の上、雑誌論文として発表予定)。
内分泌ホルモンによる内皮機能に基づいた脂肪機能制御

血管内皮細胞は白色脂肪細胞への脂質の取り込みを増加させ白色脂肪重量を調節するが、全身のエネルギーバランスが内皮機能に影響を及ぼすメカニズムは不明である。空腹時に胃から分泌されるグレリンは、主に中枢神経系を介して摂食亢進、脂肪蓄積を増加させる。グレリン受容体(GHSR)欠損マウスでは高脂肪食摂取後の白色脂肪重量の低下をきたすが、高脂肪食摂取に対する内皮グレリン/ GHSRシグナルの役割は不明であり研究を行った。グレリンは、野生型マウスにおいて血中トリグリセリド(TG)クリアランスおよび白色脂肪重量を増加させたが、GHSR欠損マウスではこの効果は認められなかった。一方、GHSR欠損マウスにおける脂質経口投与後の遊離脂肪酸(FFA)およびTG値は、野生型マウスと比較して有意に高かった。高脂肪食摂取後の白色脂肪組織(WAT)の重量は、GHSR欠損マウスで有意に減少し、白色脂肪組織への脂質の取り込みがGHSR欠損マウスで減少していると考えられた。我々はCre-loxPシステムを用いて、GHSR欠損マウスの内皮細胞に選択的にGHSRを発現するトランスジェニックマウス(GHSR-ECマウス)を作製し、これらのマウスとGHSR欠損マウスおよび対照マウスを比較した。GHSR-ECマウスは、WATにおける血清リポタンパク質リパーゼ活性および脂質取り込みを回復させ、WAT重量を増加させた。培養内皮細胞では、グレリン刺激によりFFAの取り込みと、Cd36、Ap2、およびGpihbp1などの脂質取り込み遺伝子の発現を増加させた。これらの効果はGHSR欠損マウス由来の内皮細胞では観察されなかった。内皮GHSRが内皮機能において重要な役割を果たし、グレリンに反応して脂質代謝、白色脂肪重量を制御することを明らかとした。グレリンは、血圧を低下させ脂肪重量を増加させ、更にグレリン受容体(GHSR)欠損マウスは、野生型マウスに比べて血圧高値および脂肪量減少を呈することが報告されている(Plos One 2014, JCI 2005)。血管内皮細胞は血圧、白色脂肪組織(WAT)における脂質輸送を調節しており、内皮細胞におけるGHSRの血圧、脂質蓄積制御における役割を検討した。Cre-LoxPシステムを用いてGHSR欠損マウスの内皮細胞に選択的にGHSRを発現させたマウス(GHSR-ECマウス)を作成し、GHSR欠損マウスと野生型マウスと比較した。血圧はカフ法により測定した。16時間の空腹後にOlive oilを経口投与し血中脂質の推移を測定した。グレリンは内皮GHSRを介して隣接臓器へFFAの取り込みを増加させることが示唆された事からグレリンの血管内皮細胞におけるFFAの取り込みに関する遺伝子発現を検討した。マウス培養内皮細胞をグレリンで刺激した所、FFAの取り込みに重要なPPARγさらにその下流遺伝子であるaP2の発現上昇が認められ、グレリンが肝臓においてPPARγの発現を上昇させ、脂肪肝惹起作用を有する報告と一致した(PNAS 2014)。以上により内皮細胞におけるGHSRは、内皮機能に重要な役割を果たし、グレリンに応答して、血圧および代謝応答を調節することが示唆された。GHSR欠損マウスと内皮細胞特異的Cr発現マウスの交配により内皮特異的にGHSRを発現するマウスの作出を行っている。しかし交配がすすまず、得られたマウスの数が限られており、実験がやや遅れている状況である。グレリンは日本人研究者、児島、中里、寒川らにより同定された胃から分泌されるペプチドホルモンである。グレリンは空腹や中鎖脂肪酸等の刺激により分泌され、中枢に作用し摂食亢進と白色脂肪蓄積作用を有する。これまで内皮細胞ではグレリン受容体(GHSR)が発現するものの内皮グレリンシグナルの脂質代謝、肥満症における意義は明らかではなかった。まず、野生型マウスとGHSR欠損マウスを比較したところ、脂質経口負荷後の血中FFA、TGは野生型と比較してGHSR欠損マウスで上昇しており、グレリンのGHSRを介したシグナルにより生体内へ脂質の取り込みが増加すると考えられた。内皮特異的にGHSRを発現したマウスではGHSR欠損マウスと比較して脂質の取り込みが増加していた。グレリンで内皮細胞を刺激するとPPARγ、aP2、GPIHBP1等の脂質吸収関連遺伝子の発現量の上昇が認められた。一方GHSRを欠損した内皮細胞では脂質吸収関連遺伝子の発現の低下とグレリンの遺伝子発現上昇作用が認められなかった。又、PPARγに対するsiRNAを遺伝子導入したHUVECではスクランブルsiRNAを遺伝子導入したHUVECに比し、グレリンの脂質吸収関連遺伝子の上昇が認められなかった。以上よりグレリンが内皮GHSRに作用し、PPARγ依存性に白色脂肪組織内への更なる脂質の取り込みを上昇させ脂肪蓄積作用を有するのではないかと考えられた。GHSR欠損マウスと内皮細胞特異的Cr発現マウスの交配により内皮特異的にGHSRを発現するマウスの作出を継続している。しかし、交配が進まず、得られたマウスの数が限られており、実験がやや遅れている状況である。グレリン受容体(GHSR)欠損マウスでは高脂肪食摂取後の白色脂肪重量の低下をきたすが、高脂肪食摂取に対する内皮グレリン/ GHSR