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非晶質等新素材の動的構造と局所構造の研究

非晶質の研究は第一期日英協力(1987年1996年)でISIS施設に建設したMARI分光器でなされている。本年度はこれまで行われてきたガラスの基本的ダイナミクスの研究を元に、機能を有するガラス、たとえば超イオン導電性ガラスについてその機構についての研究を展開した。これまで、イオン伝導とガラスの構造に系統的な特徴が見いだされており、イオン導電性はガラス中の自由体積あるいは空房と関係があることが指摘されてきた。本研究では、それが、ガラスの低エネルギーに現れるボゾンピークと深く関連づけられることを発見した。これは、これまで、イオンの動き自身に関わる拡散の立場ばかりから研究されてきた同分野の研究に大きな展開を与えたといってよい。本研究はイオンを取り巻く中距離構造を形成するネットワークのダイナミクスがイオンの動きに大きな役割を持つことを示した点で、高く評価されている。長距離秩序を持たない非晶質・ガラス(金属、半導体、高分子ガラス等からなる物質群)が、比熱やガラス転移等の普遍的熱物性を有することが知られてから久しいが、近年世界的にもその発現機構を理解しようとする研究が盛んになされてる。本研究では、非晶質・ガラスの動的構造因子の測定を行い、これを結晶相のものと比較することによりその普遍的熱物性や励起状態を研究し、新機能の本質を解明する事を目的とする。本研究においては、非晶質・ガラスと結晶相、異方的励起状態等の研究のためMAPSを使用する。平成11年度は、当初計画通りMAPS分光器の試験運転を開始し、機器の設置については予定通り終了した。とくに、設置した600本の位置敏感型検出器の設置、電気ノイズの除去、位置精度の検証および検出器周辺の中性子遮蔽の改善等を行った。また、膨大な検出器画素(ピクセル)からの微弱な信号を迅速に集積し、解析するためのデータ集積・解析系の整備を同時に行っている。この整備は、中性子散乱における新しい実験技術開発を伴っており、MAPS分光器の根幹をなすものである。すなわち、MAPS分光器設置における最も困難かつ重要な段階に達していることになる。データ集積・開発系がどのようなシステムになるかが、本研究の成否を左右するため、斬新なアイディアを慎重に組み入れつつ開発を行っており、若干の遅れを生じつつも着実に進展している。今後、MAPS分光器の中性子非弾性散乱分光器としての設計性能を達成し、試料を用いた試験的実験を行って最終的な調整を行った上で、本研究目的を遂行するため本実験を行う予定である。本研究は、我が国の文部省高エネルギー加速器研究機構(KEK)と英国中央研究所審議会(CCLRC)間で締結されている日英科学技術協力事業を進めるものである。同事業は、日本と英国が協力して、CCLRC所属のラザフォードアップルトン研究所の大強度スポレーションパルス中性子源ISIS施設に単結晶専用高性能チョッパー型中性子分光器MAPSを建設し、中性子散乱による先端的物質科学研究を行うものである。日本側は主として、中性子検出器の開発及び設置を分担した。MAPS分光器は1997年より建設に入り、予定通り本年度(平成12年度)に建設を完了した。平成12年度11月より試験運転に入り、設計性能が達成されていること、データー解析のチェックがなされつつある。本研究班は「非晶質等新素材の動的構造と局所構造の研究」を受け持っている。本グループでは、MAPS分光器が得意とする単結晶からの励起の研究とは直接関係はしないが、非結晶物質のフォノンダイナミックスが、結晶質物質のそれといかに異なるか研究を行っている。本年度特に力を入れた研究は、石英ガラスと、その結晶質物質のフォノンの違いについて研究を進めた。本研究班の予算は、主に、MAPS分光器の実験に必要な経費を受け持って執行された。本日英協力事業で進めてきたMAPS分光器の建設は平成12年度に終了し、その後約一年間の試運転を行った。そして、平成13年度6月より本格的な研究に入った。また、MAPS分光器以外の既存の分光器を適宜使用して研究を進めた。本研究班では、非晶質の普遍的熱物性の起源を探る研究を行っている。平成13年度には非晶質特有の低エネルギー励起の原因を調べるために、圧縮石英ガラスの原子変位について詳細な研究が行われた。これは、広範なエネルギー・運動量空間で動的構造因子を観測することにより、その弾性散乱成分とエネルギー積分成分を比較することにより行った。その結果、非晶質中のボイド空隙を取り巻く偽二次元的領域とそれとは直角に空隙に向かう原子変位が非常に違うことがわかった。これは、これまでコンピュータシミュレーションに夜研究からも言われていたが、それを実験的に実証したことになり、非晶質の普遍的熱物性の起源の理解に歩近づいたと言える。また、Ni-Zr金属ガラスにおける動的秩序構造研究では、擬ブリルアンゾーンと呼べるような構造周期性を有していることが明らかとなっているが、これがいかなる原子構造に由来するものであるのかを明らかにすることを目的として同物質の結晶相の原子振動モードの観測を行い、金属ガラスにおける構造を極めて定量的に議論できることを初めて示した。

さらに、半導体一金属転移に於ける液体テルルーセレン合金の鎖間相互作用の研究においては、金属化領域では長短2種類の共有結合の繋ぎ変わりが起きていることを観測し、また、半導体相では明瞭であった結合の変角・伸縮に対応する振動モード間のギャップが金属相では不明瞭になる様子が観測されるなど、これまでにない知見が得られた。非晶質の研究は第一期日英協力(1997年2006年)でISIS施設に建設したMARI分光器でなされている。非晶質のフォノンダイナミックスは、結晶のそれと大きく異なっていることがこれまでの通説であったが、一昨年以前に分散関係に似たダイナミックスを発見し、同研究分野に大きな波紋を与えることが出来た。2002年度にこの研究を更に進めた結果、中距離構造の存在を特徴的に現すFSDP(first sharp diffraction peak)から更にフォノンの分散が発達していることが初めて確認できた。このことは、非晶質中で音波や熱を輸送するフォノンの起源が中距離構造にあり、それが、非晶質の特異な熱物性に関与していることが推測できたことから非常に大きな成果となった。また、リン酸カリウム重水和物ガラスについては、付加する水の存在が本来1次元のネットワークの性質を変化させ、それがガラスの低エネルギー励起に及ぼす研究がなされた。これにより、ネットワークの存在とフォノンの分散関係の存在について知見を得ることができた。非晶質の研究は第一期日英協力(1987年1996年)でISIS施設に建設したMARI分光器でなされている。本年度はこれまで行われてきたガラスの基本的ダイナミクスの研究を元に、機能を有するガラス、たとえば超イオン導電性ガラスについてその機構についての研究を展開した。これまで、イオン伝導とガラスの構造に系統的な特徴が見いだされており、イオン導電性はガラス中の自由体積あるいは空房と関係があることが指摘されてきた。本研究では、それが、ガラスの低エネルギーに現れるボゾンピークと深く関連づけられることを発見した。これは、これまで、イオンの動き自身に関わる拡散の立場ばかりから研究されてきた同分野の研究に大きな展開を与えたといってよい。本研究はイオンを取り巻く中距離構造を形成するネットワークのダイナミクスがイオンの動きに大きな役割を持つことを示した点で、高く評価されている。
薄膜技術と蛋白質結晶化技術の融合による規則配列磁性ナノ粒子の創製

金属は,原子を最小構成単位として結晶を形成する.薄膜では,原子を,薄膜を形成させる下地層の結晶構造を反映させたエピタキシャル成長させることが出来る.一方,蛋白質は,蛋白質1つを構成単位とする結晶を形成する.本研究では,蛋白質の結晶成長に薄膜のエピタキシャル成長の概念を導入することで,蛋白質の結晶成長制御を試みた.特に,蛋白質として球殻構造を有する高耐熱菌PfVを用いて,PfV内に磁性ナノ粒子を合成することで,規則配列した磁性ナノ粒子の合成の可能性についても検討した.デジタル情報を記憶する記憶デバイスは,磁気記録であるハードディスクドライブ(HDD)が主流である.HDDの記憶容量は,単位面積当たりの記録密度にして約400 Gbit/inch2に達しており,現行のシステムでは,今後の大幅な高密度化が望めないことは共通認識となっている.本研究では,Tbit/inch2級超高密度磁気記録に対応できる3次元磁気記録媒体の開発を目指して,磁性ナノ粒子を含有した球殻蛋白質の結晶化手法と薄膜成長手法と融合させた新規な方法で,3次元規則配列した磁性ナノ粒子の基礎検討を行った.具体的には,球殻構造,結晶化能,高温耐熱性を有する蛋白質PfVを用いて,PfV内部に磁性ナノ粒子を合成すること,薄膜のエピタキシャル成長の概念を蛋白質の結晶化過程に導入することで,基板上での蛋白質の結晶成長の制御について検討した.本研究遂行のための研究体制として,エピタキシャル薄膜,ナノ磁性を専門とする研究代表者白土を中心に,磁気記録を専門とする中谷亮一(大阪大学大学院工学研究科・教授)を研究分担者,蛋白質を専門とする中川敦史(大阪大学蛋白質研究所・教授)を連携研究者として,研究実施体制を組織した.平成23年度には,PfV内へのCo-Ptナノ粒子の合成を中心に検討し,PfV形成後にCo, Pt溶液を還元することで,PfV内にCo-Ptナノ粒子を合成できることを示した.同時に,PfVの結晶化には,蛋白質の高純度化が必要であるとの課題を得た.平成24年度は,PfVの作製方法の最適化に立ち返り,PfV作製過程における再構築方法を見直すことで,高純度かつ大容量のPfVの作製方法にめどをつけた.さらに,PfVを石英ガラス基板上と単結晶Al2O3(0001)基板上で結晶化させた際に,結晶形態の明確な変化を観測し,単結晶基板の利用によって,蛋白質の結晶成長が制御できる可能性を見出した.金属は,原子を最小構成単位として結晶を形成する.薄膜では,原子を,薄膜を形成させる下地層の結晶構造を反映させたエピタキシャル成長させることが出来る.一方,蛋白質は,蛋白質1つを構成単位とする結晶を形成する.本研究では,蛋白質の結晶成長に薄膜のエピタキシャル成長の概念を導入することで,蛋白質の結晶成長制御を試みた.特に,蛋白質として球殻構造を有する高耐熱菌PfVを用いて,PfV内に磁性ナノ粒子を合成することで,規則配列した磁性ナノ粒子の合成の可能性についても検討した.本研究では,蛋白質の球殻構造,結晶化機能を薄膜作製技術に応用することで,3次元的に規則配列した磁性ナノ粒子の創製を目指している。目的達成のための研究プロセスとして,今年度は,蛋白質の球殻構造中への磁性ナノ粒子の還元合成に関する検討を行った.特に,蛋白質として高耐熱性を有するPyrococcus furiosus virus-like Particle (PfV)を用いて,PfV中へのCo-Ptナノ粒子の合成について検討した.還元温度を60°C,Co/Pt導入比を3/1とした場合に,PfV内へのCo-Ptナノ粒子の合成が確認された.また,還元後の精製条件を変更することで,未反応のCo, Ptおよび,PfV外部に形成されたCo-Ptナノ粒子との分離精製に成功した.また,磁気測定の結果,合成されたCo-Ptナノ粒子は,室温で超常磁性を示し,超常磁性を特徴づけるブロッキング温度は,約18 Kであることが分かった.これらの結果は,2012年春日本金属学会学術講演会(2012年3月開催)で講演を行っており,現在,論文投稿に向けて準備を進めている.また,平成23年度の結果から,Co-Ptナノ粒子の合成・精製にともなって,PfVの凝集が生じることが明らかになり,蛋白質の結晶化を目指した次の段階として,PfVそのものの高純度化,大量生成が必要であることも明らかになった.当初計画の平成23年度計画では,PfV中への磁性ナノ粒子の合成を目標とした.本研究では,磁性体としてCo-Pt合金を用いて,PfV中へのCo-Ptナノ粒子の合成を行った.パラメータとして,Co-Pt合金作製時の還元温度,還元雰囲気,還元時の超音波照射,Co/Ptイオンの導入比について検討を行い,上記パラメータを最適化することで,PfV中へのCo-Ptナノ粒子の合成が確認された.また,作製された試料を,遠心分離,フェニルゲル精製等によって生成することで,PfVの内部に合成されたPfVおよび,Co-Ptと結合したPfVのみを精製することが出来ることが分かった.

作製した試料に対して磁気測定を行った結果,Co-Ptナノ粒子は室温で超常磁性を示すことが分かった.以上の結果から,PfVへの磁性ナノ粒子の合成,磁気測定による磁気特性評価を完了しており,当初の予定通りに実験は遂行されていると考えている.上記のとおり,磁性ナノ粒子の合成は完了している.得られた結果から,作製した磁性ナノ粒子の生成段階で,PfVが凝集し,その結果,PfVの結晶化が阻害されていることも同時に明らかになった.これらの結果を基に,本研究の最終段階である規則配列した磁性ナノ粒子の合成には,PfVの高純度化が必須であることを見出しており,平成24年度は,PfVの高純度化,大量合成についてPfVの合成条件を再度見直すこと,PfVを構成する蛋白質のアミノ酸配列を再検討することで,磁性ナノ粒子の還元合成後も高い純度を維持できるPfVの合成を試みる.また,磁性ナノ粒子の合成条件の最適化を行うことを目的として,Co-Pt導入量の最適化等について検討する.なお、平成23年度経費の内、約14万円を平成24年度に使用する。これは、研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は異なったことによるが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。PfVの合成,Co-Ptナノ粒子の合成として,各種試薬,雰囲気制御ガス,超音波洗浄機などの小型機器,蛋白質の結晶化のための研究として,単結晶基板,結晶化用試薬,磁気測定用として,真空制御用小型機器,試料ホルダ,参照用磁性試料などを予定している.旅費として,前年度に得られた結果を国際会議,国内学会・研究会で発表,情報収集のための旅費を予定している.また,論文発表のための英文校閲人件費,各種磁気測定用ホルダ作製のための工作費(用務費)の支出を予定している.
ルテニウム錯体へのアリルおよびビニルエステルの酸化的付加と有機合成への応用

ルテニウム(0)錯体であるRu(cod)(cot)はトリエチルホスフィンまたはトリエチルホスフィン存在下においてトルフルオロ酢酸アリルとの反応によりC-O結合が酸化的付加したルテニウム(πアリル)錯体Ru(π-C_3H_5)(OCOCF_3)(PR_3)_3(1;R=Me,2;R=Et)を与えた。同様にRu(cod)(cot)はトリメチルホスフィン存在下においてトルフルオロ酢酸(1-メチルアリル)の反応によりC-O結合が酸化的付加し、メチル基がアンチ選択的に付加したRu-(π-C_3H_4Me)(OCOCF_3)(PMe_3)_3(3)を与えた。錯体2について若干の化学反応性を検討したところ錯体2は、1等量の一酸化炭素との反応によりアキシャル位のホスフィンと置換反応を行い、Ru(π-C_3H_5)(OCOCF_3)(CO)(PR_3)_3(4)を収率65%で与えた。さらに、錯体4は、1気圧の一酸化炭素と反応し、ルテニウムにアリル基がσ-型で配位した錯体Ru(σ-C_3H_5)(OCOCF_3)(CO)_2(PEt_3)_3(5)を収率77%で与えた。この錯体5は室温、ベンゼン中において4との平衡状態にあることが分かった。さらにこれらの錯体の求電子性および求核性に関する検討をおこなった。錯体2は、ベンズアルデヒドと反応し1-フェニル-3-ブテン-1-オールを定量的に与えたが,求電子試薬であるマロン酸ジメチルとは全く反応しなかった。しかし、錯体5はベンズアルデヒドと反応し、1-フェニル-3-ブテン-1-オールを10%与えるとともに、マロン酸ジメチルとも反応し、7%の収率でα-アリルマロン酸ジメチルを与えた。このように錯体5は、求電子試薬であるベンズアルデヒドとも求核試薬であるマロン酸ジメチルとも反応し、対応するアリル化生成物を与えることが分かった。
プラズマにおける渦運動のカオス過程と乱流構造の解明

磁化プラズマの対流胞は、2次元の非圧縮性流体の渦の運動を記述するオイラー方程式とは異なって、電子による遮蔽効果の影響で短距離力で相互作用する。したがって、渦の多体系の集団的な挙動と、構成要素である渦の任意の近接した部分系の力学過程が、どのように関わり合っているかを調べることが、乱流の理解にとって重要であると考えられる。こうした視点から、渦糸記述によって以下の研究を行った。1)コラップスとブ-メラン運動3つの近接した渦の相互作用には遮蔽効果は効かないので、オイラー渦と同様に振る舞い、ある特別の条件を満たすと自己相似に1点に収束して発散する特異な挙動(コラップス)を示すが、自然におかれた渦がこの特別な条件を満たすことはなく、一般的にはこの条件からずれている。このとき、渦はいったん収束するが、保存則のため広がり始める。ある程度広がると、相互作用の短距離性のため、距離の近い2つがペアになって運動し始め、もう一つは取り残されてしまう。しかし、ペアになった渦はそれらの渦度の符号と大きさが違うので、取り残された渦のところに戻ってきて、再び、3つで収束するが、次にパートナーを変えてひろがり、同じことを繰り返す。即ち、短距離力で相互作用するプラズマの渦はパートナーを変えながら互いの結合を動的に維持していく。渦はペアになって運動することを基本としつつ、たまたま相互作用の範囲内に入ってきた他の渦を運動に巻き込んでペアの交換を行い、新しいペアによる新しい運動をはじめて小集団から離脱し、次の小集団を媒介にして、ペア交換をおこなう。この過程はカオス的である。2)カオス過程と巨視的秩序たくさんの渦が励起されている系では、渦はその運動のパートナーを変えながら全体としての渦の存在領域を変えることなく、従って、巨視的には一つの構造が維持されながら、内部的にはいくつかの小集団の生成・消滅が繰り返される描像が得られた。
インスリンによる転写調節の分子機構とその異常

肝臓におけるL型ピルビン酸キナーゼ(LPK)遺伝子とグルコキナーゼ(GK)遺伝子の転写はインスリンにより著明に促進される。その機序はまだ不明であるが、両遺伝子で異なることが示唆されている。本研究はLPKとGKの遺伝子に対するインスリン作用を遺伝子のシス作用領域とトランス作用タンパク質との相互作用の点から解明しようとすると共に、肥満型NIDDMラット肝でのインスリン抵抗性の機序を明らかにすることを目的とし、以下の成績が得られた。1、LPK遺伝子のインスリン応答性エンハンサーユニットを構成する2つのエレメントに結合する核タンパク質をラット肝臓から精製した。L IIに結合するタンパク質は電気泳動上2本のバンドを示し、これらに由来するペプチドの配列を解析したところ、NF1様配列と未知の配列が得られた。L IIIに結合するタンパク質も2本のバンドを示し、同様にペプチドシークエンスを行ったところ、自己抗原Kuの配列と未知の配列が得られたが、Ku抗原は非特異的に2重鎖DNA末端に結合するので、目的のタンパク質ではないと考えられた。2、GK遺伝子のインスリン応答性領域を初代培養肝細胞を用いたCATアッセイにより同定した。この領域は-87から-73までに存在し、チミジンキナーゼのプロモーターに連結した場合も有効であった。3、肥満型NIDDMラットではGKやホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼの遺伝子に対するインスリン作用が損なわれていたが、LPK遺伝子に対する作用は正常であり、このラットではインスリンレセプター以降の過程に異常があることが考えられた。
紅色植物系統におけるルビスコ転写制御機構の進化

紅色植物系統の葉緑体ゲノムに保持されているYcf30は、光合成の獲得と共に、ラン藻から葉緑体に受け継がれた転写因子である。以前に、申請者は、in vitro実験により、Ycf30が、葉緑体内の光合成代謝物の量の変化を感知して、ルビスコの転写活性化を行うモデルを提唱した。本研究では、環境変化に応答した代謝産物量の分析を行い、上記のモデルを支持する結果を得た。ラン藻から葉緑体へ引き継がれた転写因子、Ycf30は、環境変化によって変動する光合成代謝産物量を感知して、ルビスコの転写制御を行い、光合成の最適化を行っている。それは、光合成を担うオルガネラ、葉緑体の誕生にも重要であったと考えられる。本研究は、非光合成生物の光合成能の獲得により起こる光合成制御機構の獲得について知ることを目的に、多重共生による種の多様化が顕著な紅色植物系統において、ルビスコ転写活性化因子Ycf30によるルビスコ遺伝子の転写制御機構の推移を調べる。申請者らは、以前に「Ycf30は、葉緑体内の光合成産物の蓄積をシグナルとして感知して、ルビスコの転写活性化を行なう、葉緑体内シグナル伝達系を形成しており、それは、核のシグナル伝達系からは独立している」というモデルを示した。その検証として、生理学的な実験を進めている。生理学的実験をするための予備実験として、核のタンパク質合成阻害剤のシクロヘキシミドによる細胞のダメージを調べたところ、培養時の光の強さにより大きく増強されることがわかり、阻害剤の添加による、核のタンパク質合成阻害以外の二次的な影響を除くため実験条件の最適化が必要であることがわかり、それを行った。また、紅色植物系統の二次共生藻のウェスタンブロットを行い、タンパク質レベルで、Ycf30の存在を確認した。申請者は、単離葉緑体を利用した実験により、光照射により、葉緑体コードの転写因子Ycf30が葉緑体内の光合成代謝産物を感知することにより、核のシグナル伝達経路から独立した、独自のルビスコの転写制御機構を形成しているモデルを提案した。このモデルをin vivoで検証するため、光照射時の代謝物量の変化を調べた。その結果、光照射時には、in vitro実験で、シグナルとして機能していると考えれたNADPH, 3-ホスホグリセンリン酸(3-PGA)、リブロースビスリン酸(RuBP)を含む、多くの代謝産物が増加した。とりわけ、カルビンサイクルの代謝産物の増加は顕著であった。そこで、ルビスコの転写活性化が顕著に起こる、高CO2から低CO2にシフトした時の代謝産物の分析を行った。その結果、光照射時に蓄積量の増加が観察されたカルビンサイクルのほとんどの代謝産物量とNADPH量は一定なのに対して、3-PGAとRuBPの顕著な増加が観察された。これらの結果から、NADPHは、光照射時にYC30の転写を活性化するシグナルとして機能している可能性はあるが、CO2濃度の低下時にYcf30の転写活性化シグナルとして機能している可能性は低いと考えられた。それに対して、3PGAとRuBPについては、多くの代謝物の蓄積が観察される光照射時だけでなく、CO2濃度低下時にその顕著な蓄積が観察されたことから、Ycf30の転写活性化シグナルとして働いている可能性が高く、in vitroでのルビスコの転写活性化モデルと一致した。光照射やCO2濃度の変化に応答した、葉緑体内の3PGAとRuBP濃度の上昇を感知して、YCf30はルビスコの転写活性化を行っている。培養設備など、研究室のセットアップが遅れたため、いくつかの実験が実行できなかった。25年度は、その遅れを取り戻すために、代謝物解析の委託研究にすることで、紅藻の生理学的実験結果をまとめるべく、研究を進める。2次共生藻のYcf30遺伝子の同定は、当初、degenerated PCRを計画していたが、共同研究者の大規模遺伝子発現解析の結果を参考にすることで、その同定にかかる時間を大幅に短縮する。25年度が最終年度であるため、記入しない。紅藻類の代謝物解析と、一過性の発現系を利用した転写産物量の分析により、葉緑体コードのYcf30タンパク質によるルビスコ遺伝子の転写活性化が、核の転写制御系からの独立していることを検証する。黄緑色藻のYcf30タンパク質の機能解析を行うことにより、紅色植物系統では、Ycf30によるルビスコの転写制御システムが、次第に核の転写制御系に統合されていくことを検証する。
近代芸術形成期における文学と絵画の協働に関する研究

本研究の実績は次の4点にまとめられる。(1)1860年代のボードレールとマネの関係については、1年目にボードレールがマネに捧げた散文詩「紐」とマネの絵画についての検討を行い、2年目にはマネがボードレールを登場させた絵画《テュイルリーの音楽会》を通じて、1862年のボードレールの美学とマネへの影響を論じた。3年目には「ボードレールとマネ関連資料」をとりまとめ、両者の関係を総合的に把握することを試みた。伝記的な資料には限りがあるので、実際の文学作品および絵画作品の分析が重要となることがあらためて確認された。(2)ボードレールからゾラへの系譜について、これまでゾラはボードレールに無理解であったとする考え方が一般的であるが、ゾラの美術批評の随所にボードレールの美術批評からの影響が認められる。1年目にはこの主題について国際シンポジウムで報告し、2年目には研究論文として、両者の共通点と差異を整理して示した。またこの研究と平行してゾラの「わがサロン(1866年)」の新訳と関連絵画の調査を試みた。(3)ゾラとマネの関係について、ゾラの自然主義が頂点に達した1880年に〈現代生活〉画廊で開催されたマネの個展とゾラとの関連について考察した。またマネとゾラを結びつけていた共和主義の政治的信条とマネのジャポニスムの関連について論じた。(4)ゾラとセザンヌについては、ミトラン編の『往復書簡集』の翻訳を進めると同時に、3年目には『セザンヌとゾラの創造的関係を再考する」と題した国際シンポジウムを開催し、アラン・パジェス氏(パリ第3大学名誉教授)を招聘した。セザンヌ側から4名、ゾラ側から4名の登壇者が発表し、大きな成果を得た。吉田は初期往復書簡を出発点として、絵画と文学の問題を考察した。以上の本研究の概要を京都大学仏文学会の招待講演で「ボードレール・マネ・ゾラの系譜をめぐって」と題して講演・執筆した。本年度の実績は、大きく分けて以下の4点にまとめることができる。(1)ボードレールとマネの関係について、詩人が画家に捧げた散文詩「紐」についての分析と、そこから読み取ることのできる両者の芸術の相互関係について考察し、2016年5月21日に東京大学において開催された国際シンポジウムにおいて口頭発表をおこなった。さらに、このシンポジウムに基づいて刊行予定の書籍に「ボードレールとマネー散文詩「紐」を中心に」と題した研究論文を執筆した(未刊行)。(2)ゾラとセザンヌの問題について、2016年9月24日にフランスのエクサン=プロヴァンスにある元セザンヌ家の別荘ジャズ・ド・ブッファンで開催されたシンポジウム「ゾラと私...」に参加し、近年の新書簡発見以降のセザンヌとゾラの関係の見直しに関して、様々な情報を得た。また、このシンポジウムと軌を一にして、セザンヌとゾラの『往復書簡集』がガリマール書店からはじめて出版されたが、編者のアンリ・ミトラン氏から直接話を伺うことができた。また、この書簡集の邦訳を共訳で出版する話がまとまり、共訳者とも共同してセザンヌとゾラの書簡に関する調査研究を進めている。(3)ゾラの美術批評について、2016年12月17日、日仏美術学会国際シンポジウム「ゾラの美術批評を再考する」を開催し、座長をつとめた。セザンヌをはじめとする近現代美術史研究で高名なテキサス大学教授リチャード・シフ氏を基調講演者として迎え、美術と文学の両分野からゾラの美術批評を照射する試みをおこなった。研究発表ではゾラの美術批評におけるボードレールの影響について口頭発表をおこなったが、現在、このテーマについての研究論文を執筆中である(2017年7月、掲載予定)。(4)昨年より取り組んでいるゾラの『1866年のサロン』の注釈付き翻訳の後半を紀要に掲載した。この課題の具体的な研究目的として、(1)ボードレールとマネの関係の再考、(2)ボードレールからゾラへの批評言説の継承と発展、(3)ゾラの初期作品における絵画からの影響、(4)ゾラとセザンヌの関係の再考、の4点を挙げていたが、このうち(1)と(3)については、国際シンポジウムで口頭発表をおこない、それを元にして研究論文を執筆するという流れで、予定通り研究を進めていくことができた。また(4)についても、本研究費によってフランスに出張して、ゾラとセザンヌに関するシンポジウムに出席したり、関連資料を調査したり、海外の研究者から直接話を聞いたりすることができたので、研究の基礎的な部分についてはかなりの進展が見られる。したがって、全体として本研究はおおむね順調に進展していると判断される。本年度の研究成果は次の5点にまとめられる。(1)ボードレールとマネの関係については、2016年に発表した「ボードレールとマネー散文詩「紐」を中心に」に続き、本年度5月に東京大学で開催された国際シンポジウムにおいて、「マネの見た1862年のボードレールー《テュイルリーの音楽会》とボードレールの美学」と題してフランス語での発表をおこなった。この論考は、フランスで刊行されている研究誌L'Annee Baudelaireの第23号(2019年春刊行予定)に掲載される予定である。これら2つの論考によって、ボードレールとマネの関係について、これまでにない新しい知見をもたらすことができたと思う。

(2)ゾラの美術批評について、2016年に口頭発表した内容を発展させて、本年度7月に「ゾラの美術批評とボードレールー隠された系譜」と題した論考を『国際文化学研究』に発表した。これにより、2012年に発表した「ゾラの文学批評におけるボードレール評価について」と合わせて、両者の関係を見直すことができた。(3)ゾラとマネの関係について、1880年はゾラの「自然主義」が頂点に達した年であるが、この年シャルパンティエの経営する〈現代生活〉画廊でマネの個展が開催された。この個展とゾラの関係を探る研究の端緒として、画廊の特性と展示作品の同定を行う論考を執筆・発表した。(4)マネ研究、ジャポニスム研究の一環として、大手前大学で開催されたシンポジウムで「マネにおけるジャポニスムと共和主義」について発表した。この発表ではマネのジャポニスムを総合的に整理するとともに、共和主義との結びつきについて論証した。すでに論考も執筆している。(5)ゾラとセザンヌの関係については、ミトラン編『往復書簡集』の翻訳を進めており、2018年12月に開催予定の国際シンポジウムに向けて、アラン・パジェス氏の招聘準備なども進めている。当初、この課題の具体的な研究目的として、(1)ボードレールとマネの関係の再考、(2)ボードレールからゾラへの批評言説の継承と発展、(3)ゾラの初期作品における絵画からの影響、(4)ゾラとセザンヌの関係の再考、の4点を挙げていた。(1)については、「研究実績の概要」の(1)に書いたように、2つの国際シンポジウムでの発表を終えて2つの論考を執筆し、すでに当初の目的を達している。(2)についても、「研究実績の概要」の(2)に記したように、美術批評の分野でのボードレールからゾラへの継承と発展を立証することができた。(3)については今後ゾラとマネ、セザンヌとの関係を踏まえつつ研究を進める。(4)については、「研究実績の概要」の(5)に記したように、2018年12月開催予定のゾラとセザンヌに関するシンポジウムに向けて準備を進めている。当初の具体的な研究計画にはなかったのが、「研究実績の概要」の(3)に書いた1880年前後におけるゾラとマネに関する研究であるが、このテーマはこれまでほとんど着目されていないものであり、『居酒屋』や『ナナ』の時代のゾラ作品と、マネの後期作品との関係を検証することを目指している。また「研究実績の概要」の(4)はマネのジャポニスムに関する研究であるが、マネのジャポニスムは、彼の政治的信条である共和主義と結びついていることを論証している。共和主義はマネとゾラを結ぶ重要な接点のひとつであることから、この研究もまたマネとゾラにかんする総合的な研究の一環として位置付けられる。以上のように、当初の計画を超える変更点も出てきたものの、おおむね順調に進展していると判断される。本研究の実績は次の4点にまとめられる。(1)1860年代のボードレールとマネの関係については、1年目にボードレールがマネに捧げた散文詩「紐」とマネの絵画についての検討を行い、2年目にはマネがボードレールを登場させた絵画《テュイルリーの音楽会》を通じて、1862年のボードレールの美学とマネへの影響を論じた。3年目には「ボードレールとマネ関連資料」をとりまとめ、両者の関係を総合的に把握することを試みた。伝記的な資料には限りがあるので、実際の文学作品および絵画作品の分析が重要となることがあらためて確認された。
膜型エストロゲン受容体ＧＰＲ３０の新規調節機構の解明

【研究目的】本研究では、膜型エストロゲン受容体GPR30の細胞内局在とシグナル伝達を調節する新規分子機構を解明し、性差医療の基盤を構築する。具体的には、GPR30の細胞内局在がどのように調節されているのか、また、異なる局在が与える機能的な意義は何かを明らかにする。【研究計画と実施状況】平成27年度の研究計画に基づき、以下の結果を得た。1)GPR30発現細胞における細胞内局在の観察: GPR30のN末端にFLAGタグ、C末端にHAタグを付加した発現ベクターを作製し、タグ染色によるフローサイトメトリーや共焦点レーザー顕微鏡を用いた細胞内局在部位の観察を行った。2)GPR30を介した細胞内シグナル伝達: HEK293細胞およびMCF-7細胞を用い、human GPR30安定発現細胞を樹立した。次に、樹立したhuman GPR30安定発現細胞を用いてGPCR機能アッセイを行い、細胞内シグナル伝達への影響を解析した。また、GPR30安定発現細胞を樹立し、GPR30細胞内局在を解析した。GPR30安定発現細胞においても、1)で明らかにした一過性過剰発現細胞におけるGPR30の細胞内局在と同じ局在パターンが観察された。3)GPR30調節タンパクの同定と機能解析(RAMPsによるGPR30の細胞内局在・シグナル伝達への影響の解析):GPCRの局在とリガンド選択性を変えると報告されているreceptor-activity-modifying proteins (RAMPs)をGPR30と共発現させ、GPR30の細胞内局在とシグナル伝達への影響を解析した。RAMPsは、GPR30の細胞内局在とシグナル伝達へ影響を与えなかった。本研究の進行状況は、当初の計画通り順調であり、平成28年度の研究計画の一部が既に進行中である。3年間の研究成果のまとめとして、論文執筆・投稿を行う予定である。新規性を保つため、平成27年度は国内外での学会発表は行わなかったが、研究の進捗状況は良好である。また、当初、本研究計画終了後の展開として想定していたin vivoでの解析を迅速に行うため、平成27年度から、in vitroの実験と平行してGPR30ノックアウトマウスの作成にも着手している。本研究計画が順調に進行し、GPR30のin vivoでの解析結果も含めて論文にまとめることを目標としている。研究実績の概要3)GPR30調節タンパクの同定と機能解析(RAMPsによるGPR30の細胞内局在・シグナル伝達への影響の解析)において、RAMPsの共発現は、GPR30の細胞内局在とシグナル伝達へ影響を与えなかった。そこで、未知の新規GPR30調節タンパクが存在する可能性を考え、平成28年度は、高親和性抗FLAG抗体2H8と磁気ビーズを用いた免疫沈降と質量分析により、新規GPR30調節タンパクを同定する予定である。更に、同定したGPR30調節タンパクを過剰発現あるいはノックアウト・ノックダウンすることにより、GPR30の細胞内局在とシグナル伝達が変化するか否かを解析する。本研究のその後の展開として、GPR30調節タンパクがGPR30のシグナル伝達に与える影響や、雌雄の表現型に与える影響をin vivoで解析する予定である。そこで平成27年度より、まず、CRISPR/Cas9システムを用いてGPR30ノックアウトマウスの作成を開始した。ノックアウトマウスの作成は順調に進行しており、今後は、心血管系の機能解析を行うことを予定している。

また、当初、本研究計画終了後の展開として想定していたin vivoでの解析を迅速に行うため、平成27年度から、in vitroの実験と平行してGPR30ノックアウトマウスの作成にも着手している。本研究計画が順調に進行し、GPR30のin vivoでの解析結果も含めて論文にまとめることを目標としている。研究実績の概要3)GPR30調節タンパクの同定と機能解析(RAMPsによるGPR30の細胞内局在・シグナル伝達への影響の解析)において、RAMPsの共発現は、GPR30の細胞内局在とシグナル伝達へ影響を与えなかった。そこで、未知の新規GPR30調節タンパクが存在する可能性を考え、平成28年度は、高親和性抗FLAG抗体2H8と磁気ビーズを用いた免疫沈降と質量分析により、新規GPR30調節タンパクを同定する予定である。更に、同定したGPR30調節タンパクを過剰発現あるいはノックアウト・ノックダウンすることにより、GPR30の細胞内局在とシグナル伝達が変化するか否かを解析する。本研究のその後の展開として、GPR30調節タンパクがGPR30のシグナル伝達に与える影響や、雌雄の表現型に与える影響をin vivoで解析する予定である。そこで平成27年度より、まず、CRISPR/Cas9システムを用いてGPR30ノックアウトマウスの作成を開始した。ノックアウトマウスの作成は順調に進行しており、今後は、心血管系の機能解析を行うことを予定している。
高圧力下におけるタンパク質のゲル化機構の解明

タンパク質は高い圧力をかけることにより変性し、ゲル化をおこす。現在この現象を利用した食品の加工・殺菌などが行われているが、圧力変性を支配する要因に関しては明らかになっていない部分が多い。これは、タンパク質中には多くの親水基・疎水基が混在し、その各々の圧力に対する挙動が異なるからである。本研究では、タンパク質の圧力変性の機構を明らかにするために、主にタンパク質中の疎水基に注目して、疎水性の強い水溶性高分子をモデルタンパク質とし、その水溶液中における圧力による凝集を測定した。実験は、モデル高分子としてNーイソプロピルアクリルアミドポリマ-(pNIPA)と、その一部を親水基の導入で親水化したNーイソプロピルアクリルアミド/アクリル酸共重合体ポリマ-(pNIPA/AAC)を用い、ポリマ-の凝集を溶液を透過する光の減衰として測定する方法で行った。なお、PNIPAはよく知られた疎水性高分子であり、水溶液中では疎水性相互作用により高温域で凝集する。実験では、0.5,1,3,5wt%の水溶液を用い、圧力0.1300MPa,温度1580°Cの範囲で測定を行った。pNIPA溶液の場合、凝集温度は一度は圧力上昇とともに高温度側へと移動したが、40MPa付近で最大値となった後、圧力上昇とともに低温側へと移動した。凝集温度は0.5wt%溶液の場合を除いて濃度に依存せず、0.5wt%の場合には若干高温・高圧側へと移動した。一方pNIPA/AA_c溶液の場合には、凝集温度曲線の形状に関してはpNIPA溶液の場合と同様の結果が得られたが、この溶液の場合には凝集温度曲線の濃度依存性が大きく、濃度が薄いほど凝集温度は高温、高圧側へと移動した。これは荷電基の存在により発生したDannauの浸透圧によるものと考えられる。
アンチセンス核酸断片を用いた線条体機能斑の役割の解明

本研究ではジゴキシゲニンを標識したcRNAプローブを用いて線条体での受容体発現動態を追求した。まずμオピオイド受容体のcDNAクローンから、in vitro transcription反応によりcRNAを合成した。この反応によりジゴキシゲニン標識UTPを添加し、ジゴキシゲニン標識RNAプローブを得た。これを用いてRNA in situハイブリダイゼーションを行った。従来のハイブリダイゼーション法に比べて細胞タイプの同定が容易になった。線条体では中型細胞から構成される機能斑領域が強くシグナル陽性を呈した。上記の機能斑での発現変化を追求するため、(1)コリン性神経細胞が当該受容体を発現しているかどうか、(2)神経損傷を加えた場合に発現がいかに変化するか、の2点について基礎的検討をおこなった。コリン性神経細胞は線条体をおいて、大型の細胞体を有し、機能斑の周辺に近接して分布した。コリン性神経細胞にμ受容体はほとんど発現せず、機能斑のμ受容体発現は直接コリン性大型細胞が担当していないと推測した。一方、μ受容体発現を脳幹において検出したところ、迷走神経起始核の神経細胞群に高度に発現していることを見い出した。そこで、これらの神経細胞での受容体発現が、神経線維に対する障害を加えたのちいかに変化するかを観察するため、片側の迷走神経を切断した。損傷後1日目ないし2日目という早期に起始細胞でのμ受容体発現は大きく減弱し、およそ40日目の観察においても発現は認められなかった。μ受容体の発現や変化について、線条体をはじめとする組織での局在所見を得た。また神経損傷後の発現変化に関し得られた知見を報告した。この受容体遺伝子の機能については現在分析をすすめているが、その過程で新規にオピオイド受容体が脳内(とくに視床下部や脳幹など)に発現していることがわかり、報告した。今後詳細な分析をすすめることにより、これらオピオイド受容体の機能的役割をさらに明らかにしてゆきたい。
資源の高度利用を目的とする各種酸素酸塩類の研究

研究成果を要約すると下記のとおりである。1)河川、湖沼などからの微量のリン分の回収について、系統的な研究がほとんど行われていないことを確認した。したがって、早急に、河川、湖沼、土壌中でのリン酸分の形態およびその変化を把握するなどの基礎的研究に取り組む必要がある。合成リン肥料の生産量には、限度があり、施肥された有効リン分を高度に利用することが必要となる。(梅垣高士)2)リン酸塩類の機能材料への応用について、電子材料、医用材料などの分野では、センサー、固体電解質、人工骨、歯根などがあり、既に、かなりの成果が認められた。医用材料については、ケイ酸塩類との複合化による、機械的強度の改善が図られつつあることを認めた。(山下仁大)3)廃コンクリートに石灰石を添加して、焼成し、再生コンクリートの製造を試み、市販ポルトランドセメントと同等の強度のセメントを得た。(荒井康夫)4)シリカ分を含む、各種繊維、石灰系廃棄物の固化・安定剤などの製造の試みがあり、その結果が報告された。(鈴木喬、柳澤和道、多田旭男)5)リン酸塩、硫酸塩、タングステン酸塩などのオキソ酸塩類について、形態制御により、セラミックス原料、体質顔料などとして付加価値の高い無機材料に変換することを試みており、バライト、シ-ライト、単分散リン酸塩類など合成した。(奥脇昭嗣、戸田善朝)6)縮合リン酸塩類の加水分解について検討した。(蔵源一郎)研究成果を要約すると下記のとおりである。(蔵源一郎)
トンネルＦＥＴに向けた低抵抗な金属／ゲルマニウム系混晶半導体接合の形成

ゲルマニウム(Ge)系高性能トランジスタの実現には、トランジスタのソース/ドレインにおける金属/Ge系半導体界面のコンタクト抵抗の低減が必須である。その実現に向け、まずは低コンタクト抵抗を有する金属/Ge界面の形成を基礎技術として確立することが要求される。しかし、金属/Ge界面におけるフェルミレベルピニング現象により、n-Geに対するショットキー障壁高さ(SBH)の低減が困難である。そのため、n-Geに対するSBHの低減に向けた界面構造の制御が必要である。29年度が最終年度であるため、記入しない。ゲルマニウム(Ge)系半導体を用いた高性能MOSトランジスタの実現には、トランジスタのソース/ドレインにおける金属/ゲルマニウム(Ge)系半導体界面のコンタクト抵抗の低減が必須である。その実現に向け、金属/Geコンタクト抵抗の低減を基礎技術として確立することが要求される。しかし、金属/n型Geコンタクト抵抗の低減は困難である。その理由の一つが、n型Geに対するショットキー障壁高さ(SBH)が、金属仕事関数に依存せず高い(0.6eV)ことである。これはフェルミレベルピニング(FLP)と呼ばれる。そのため、FLPの克服に向けた界面構造の制御によるSBHの制御技術が必要である。私は、極薄のシリコンゲルマニウム錫(SiGeSn)界面層の導入によるショットキー障壁高さの制御を検討している。SiGeSnは、Geに格子定数を一致させることができるため、Ge上の未結合手を完全に終端することが期待される。この性質により、FLPの原因となる、界面の欠陥密度の低減によるFLPの緩和及びSBHの低減が期待できる。また、SiGeSnの伝導帯下端(Ec)は、適切な組成にすることで、GeのEcよりも低くできるため、界面層の導入によって抵抗率が増大しない。様々な組成の極薄SiGeSn層を金属/n-Ge界面に挿入した場合、格子整合して成長したSiGeSn層の場合に最も電流密度が大きくなり、SBHを最も低減できることが分かった。また、様々な仕事関数を有する金属電極/格子整合SiGeSn/n-Geショットキーダイオードの電流密度を測定した結果、SiGeSnを挿入してない場合と比べて、SBHの金属仕事関数依存性が大きくなった。これは、格子整合SiGeSn界面層によるFLPの緩和を示唆している。この技術を応用できれば、Geトランジスタに要求される10^-9台の低コンタクト抵抗率の実現が見込める。当初の研究計画であった、金属/n-Ge接合のSBHの低減はおおむね達成できた。現在は、SBHの決定づける物理的要因の解明、及びコンタクト抵抗率の低減に向けたプロセス技術の開発を進めている。また、GeSnに対するn型不純物の高濃度ドーピングは前倒しで実験を行い、2×10^20 cm^-3の電子濃度を達成している。しかし、GeSnやSiGeSnに対するSBHの低減という目標は達成できていない。今後は、SiGeSn界面層の技術を、GeSnやSiGeSnといったGe系の材料に対しても展開していきたいと考えている。SiGeSn界面層の挿入によるSBH低減が達成できたので、コンタクト抵抗率の低減に向けたプロセス技術の開発を進める。電極材料には、抵抗率の低減や、既存の自己整合プロセスに適した金属-IV族材料化合物が有望である。その際の金属の選択が、電気伝導特性に及ぼす影響を明らかにする。最終的には、ここで確立した技術をGeSnやSiGeSnに展開する。
ライソゾーム病のバイオマーカ解析による病態解明、診断、治療に関する研究

ゴーシェ病、ファブリ病、ニーマンピックC病等3種類のライソゾーム病患者血清、乾燥ロ紙血(DBS)、iPS細胞由来細胞を用いてHPLC/タンデムマス、Q-TOFマスによる新らたなバイオマーカーの探索と病態解明、診断、治療選択肢への応用に関して研究を目的に、疾患特異的バイオマーカー各々lysoGb1, LysoGb3, 7-ketocholesterol(7KC)をタンデム質量分析器(MS/MS)を用いて測定法を樹立、病態の解明、患者の診断並びに薬剤の効果を検討した。特にゴーシェ病の酵素補充療法(ERT)lysoGb1、ファブリ病ではlysoGb3, NPC病では7KC/lysoSMを測定した。ゴーシェ病、ファブリ病患者血清共に各々lysoGb1 & lysoGb3は低下するが、酵素に対する抗体が高い患者ではこれらバイオマーカーは低下傾向が少ない。又酵素治療後でも完全に正常化することはないことを明らかにした。病因としてERTで酵素が細胞の種類により取り込まれない細胞の存在を示している。NPC患者血漿では7KCは何れも高値であり、特に乳幼児患者は高い値である。我々は7KC以外に胆汁酸408を新たなバイオマーカーとして発見し、NPC患者では優位に高い値を示した。更にNPCの診断を確実にするためにlysosphingomyelin(LysoSM)の3者の測定により、NPCの患者のバイオマーカー診断を確定することが出来た。神経細胞を用いて、健常人由来iPS細胞とNPC患者由来iPS細胞を比較し、分子動態、オートファージの状、ミグルスタツトの治療効果なども検討し、オートファジーの異常を証明した。現在Fabry病患者由来の繊維芽細胞から、RNAのリプログラミングを新たに開発しウイルスを用いないでiPS細胞を樹立し、正常皮膚繊維芽細胞からのRNAリプログラミング化には成功している。1.タンデムMSを用いての血清、血漿でのゴーシェ病のマーカーとしてlysoGb1、ファブリ病マーカーとしてlysoGb3、ニーマンピックC病のマーカーとして7KC、lysoSM、新たにbile acid 409の測定に成功している。ゴーシェ病ではlysoGb1血清、血漿、DBSで10倍以上増加している。又ファブリ病でもlysoGb3は男性患者では1020倍以上、女性患者でも25倍以上の上昇を認め、酵素治療との相関を示す。本研究では酵素補充療法施行患者は明らかにlysoGb3は低下するが、しかし正常値までは低下しないこと解明され、酵素補充療法の限界も見られ、その原因として治療効果が見られない細胞も存在することを示している。又酵素治療に対する抗体陽性患者ではlysoGb3はやや低下するが、陰性患者ほどは低下しないことが明らかにされた。NPC患者の血漿7KCは正常の2-10倍以上の増加があり診断にはリゾスフィンゴミエリン(LysoSM)胆汁酸408と合わせて測定することにより、NPCの診断には有用であることを明らかにした。2.ライソゾーム病とオートファジー不全との関係を明らかにし、ライソゾーム病患者由来のiPS細胞を用いて、治療薬効果の検証や新たな治療薬の開発を目指している。特にファブリ病でのオートファジーの研究により、ファブリ病でもオートファジー異常をファブリ病患者姉妹で明らかにした。又RNAのリプログラミングを用いたiPS細胞作製に着手し、健常人の繊維芽細胞より、iPS細胞を樹立した。ファブリ病細胞でもRNA法を用いて樹立iPS細胞樹立に成功した。NPC、MLD患者由来のiPS細胞から神経前駆細胞に分化させ、さらに大脳皮質神経細胞に分化させる予定である。神経細胞を用いて、健常人由来iPS細胞とNPC患者由来iPS細胞を比較し、分子動態やシグナリングの異なる特定の分子を選択し、治療薬に結びつく因子を探索する。また、RNAプログラミン法を用いてFabry病患者由来の繊維芽細胞から、RNAのリプログラミングを用いてiPS細胞の作製に成功したことからこれらの細胞を用いてlysoGb3,などのバイオマーカーを測定或い音大等はオートファジーの神経細胞での病態代謝の異常を明らかにする。又タンデムMSを用いて更にプロテオミクスを検討予定である。ライソゾーム病患者血清、乾燥ロ紙血(DBS)、iPS細胞由来標的細胞を用いてHPLC/タンデムマス,Q-TOFマスによる新らたなバイオマーカーの探索と病態解明、診断、治療選択肢への応用に関して、各種ライソゾーム病の内、現在酵素補充療法(ERT)或いは基質合成抑制治療を治療しているゴーシェ病(GD)、ファブリ病(FD)、ニーマンピックC病(NPC)等のライソゾーム病を中心に血清、或いは乾燥ろ紙血(DBS)を用いて、疾患特異的バイオマーカー、LysoGb1, LysoGb3, 7-ketocholesterol(7KC)をタンデム質量分析器(MS/MS)を用いて測定法を樹立した。又病態との関連、患者の診断並びに薬剤の効果を検討した。特にGD,FDではERTにより、血清lysoGb1 & lysoGb3は低下するが、酵素に対する抗体が高い患者ではこれらバイオマーカーの低下は少ない。NPC患者血漿では7KCは高値であるが、ミグルスタツトでの治療では臨床症状は悪化しないが、7KCのバイオマーカーは低下しない。又NPC患者由来のiPS細胞から神経前駆細胞に分化させ、さらに大脳皮質神経細胞に分化、これらバイオマーカーの増加が神経細胞で蓄積しているかを検討中である。

神経細胞を用いて、健常人由来iPS細胞とNPC患者由来iPS細胞を比較し、分子動態、オートファージ、ミグルスタツトの治療効果なども検討する予定である。ゴーシェ病、Fabry病患者由来の繊維芽細胞から、RNAのリプログラミング法を用いてiPS細胞を樹立、正常皮膚繊維芽細胞からのRNAリプログラミング化には成功している。さらに、神経堤細胞を介して、末梢神経に分化させ、Fabry病患者の痛みに対する薬剤や因子をスクリーニングし、治療との効果判定を各種バイオマーカーを用いて検討する予定である。1)タンデムMSを用いての血清、血漿でのlysoGb1, lysoGb3、7KCの測定に成功している。ゴーシェ病ではlysoGb1血清、血漿、DBSで10倍以上増加している。本研究では酵素補充療法施行患者は明らかにlysoGb3は低下するが、しかし正常値までは低下しないことが解明され、酵素補充療法の限界も見られた。又酵素治療に対する抗体陽性患者ではlysoGb3はやや低下するが、陰性患者ほどは低下しないことが明らかにされた。NPC患者の血漿7KCは正常の2-10倍以上の増加があり診断にはリゾスフィンゴミエリン(LysoSM)と合わせて測定することにより、NPCの診断には有用であることを明らかにした。2)RNA法によるiPS細胞作製とNPC、ファブリよりのiPS細胞からの神経細胞への分化並びにバイオマーカー研究-本研究では、ライソゾーム病とオートファジー不全との関係を明らかにし、ライソゾーム病患者由来のiPS細胞を用いて、治療薬効果の検証や新たな治療薬の開発を目指す。また、熊本大学江良教授より分与いただいたNPC患者由来のiPS細胞から胚様体を形成させた。現在、神経前駆細胞に分化させている過程である。さらに、RNAのリプログラミングを用いたiPS細胞作製に着手し、健常人の繊維芽細胞より、iPS細胞を樹立した。iPS細胞を用いた研究計画は31年度からの研究遂行予定としており、初年度からの研究実施により、大きな成果が期待できる状況である。RNAを用いたリプログラミングは、よりES細胞に近い自然な未分化状態を保てる方法であり、治療薬の創薬開発に有用と思われる。ゴーシェ病、ファブリ病、ニーマンピックC病等3種類のライソゾーム病患者血清、乾燥ロ紙血(DBS)、iPS細胞由来細胞を用いてHPLC/タンデムマス、Q-TOFマスによる新らたなバイオマーカーの探索と病態解明、診断、治療選択肢への応用に関して研究を目的に、疾患特異的バイオマーカー各々lysoGb1, LysoGb3, 7-ketocholesterol(7KC)をタンデム質量分析器(MS/MS)を用いて測定法を樹立、病態の解明、患者の診断並びに薬剤の効果を検討した。特にゴーシェ病の酵素補充療法(ERT)lysoGb1、ファブリ病ではlysoGb3, NPC病では7KC/lysoSMを測定した。ゴーシェ病、ファブリ病患者血清共に各々lysoGb1 & lysoGb3は低下するが、酵素に対する抗体が高い患者ではこれらバイオマーカーは低下傾向が少ない。又酵素治療後でも完全に正常化することはないことを明らかにした。病因としてERTで酵素が細胞の種類により取り込まれない細胞の存在を示している。