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電子理論と計算にもとづく化学反応の制御と設計に関する基礎研究

電子理論と計算にもとづく化学反応の制御と設計という立場から4つの分野(イ)素反応過程の制御と設計(2)有機反応の制御と設計(3)環境による反応の制御と設計(4)金属錯体および表面の反応の制御と設計について、62年度は方法論および理論モデルの検討を行い、それをふまえて63年度は具体的に化学反応の制御設計の要因の解明につとめるとともにその可能性をさぐり、最終年度は実験的に未知の化学反応を系統的に予測、理論設計するケ-ス・スタディを試みた。以下研究成果を概要する。(1)素反応過程:クラスタ-展開法を発展させ励起分子のポテンシャル曲線を任意の分子について計算するためのアルゴリズムを完成し(中辻,平尾)、遷移状態スペクトロスコピ-の設計(山下)、ジラジカルの電子構造特性と化学反応の制御(笛野)、電子状態制御によるプラズマ化学反応の設計(津田)を試みた。(2)有機反応:フロンティア軌道理論を中心とする軌道相互作用理論を発展させ、新しい反応性の尺度の導入とその反応制御への応用(藤本)、シグマ電子の結合間非局在機構による反応中間体の設計と立体制御(稲垣)、不飽和炭素上への求核置換反応の設計(山辺信)、アセチレン、ブタジエン、ベンゼンの光化学変換経路の設計と反応制御(長村)、高周期典型元素を骨格にもつカチオンラジカル、カルベン類似体の分子設計(永瀬)を行った。(3)環境:溶液内化学反応について、4,4-N-ジメチルアミノベンゾニトリルの水溶液中での挙動(加藤)、リン酸エステルの加水分解(平尾)、水の集団運動の特性(大峰)、分子集合体のシミュレ-ションのためのポテンシャル関数の開発(北浦)、電子移動経路の量子論的記述(太田)を研究した。反応路解析を行い温度による反応性(山辺時)、高分子反応(今村)の設計と制御をめざした。(4)金属錯体と表面:遷移金属CO_2錯体の電子状態制御による高活性触媒系(榊)、ウィルキンソン錯体によるオレフィン水素化触媒サイクル(古賀)、典型金属触媒反応(酒井)、不均一触媒反応(小林)の設計を検討した。以下,研究を行った4分野について概要を示す.1.素反応過程の制御と設計の基礎研究(1)共役分子の励起状態と関与する化学反応の非経験的記述に成功した(中辻)(2)KaCl系の遷移状態スペクトロスコピーの動力学を解析した(山下)(3)Norrish IIジラジカルの寿命を検討した(加藤)(4)NH(^1△)とNOの気相反応とCH_2CH_2NHジラジカルの反応機構を解明した(笛野)(5)SiH^*(A^2△)発光の電子状態制御の可能性を明らかにした(津田)2.有機反応の制御と設計の基礎研究(1)局在化軌道対を用いて反応性の置換基効果の説明に成功した(藤山)(2)立体配座適応,ジグザグ崩壊などの新しい反応概念を提唱した(稲垣)(3)カルボニル基上の求核置換反応の遷移状態の構造を調べた(山辺信)(4)一般的CI波動関数を用いた解析的エネルギー微分式を導出した(長村)(5)ケイ素やリンの芳香族の歪みの特性を明らかにした(永瀬)

3.環境による反応の制御と設計の基礎研究(1)化学反応路に対する環境の影響を解析的に考察した(山辺時)(2)SN_2反応の気相,クラスター,溶液中でのポテンシャル曲線を調ベた(平尾)(3)水分子を介在するFアニオンの電子移動反応の電子特性を解析した(太田)(4)水分子の揺ぎの原因を水素結合の特性から議論した(大峰)(5)ポリジヒドロキシアセチレンのバンド特性を明らかにした(今村)(6)凝縮系シミュレーション用の結合ー結合相互用をあらわすポテンシャル関数を導出した(北浦)4.金属錯体および表面の反応の制御と設計の基礎研究(1)遷移金属ーオレフィン錯体及びCo_2錯体の電子特性を検討した(榊)(2)Rh錯体のヒドロホルミル化の触媒サイクルの理論計算に成功した(古賀)(3)Al原子のRH結合への挿入および水素引き抜き反応を調べた(酒井)(4)酸化バナジウム,酸化ニオブ触媒のシリカおよびアルミナ担持体上の構造を検討した(小林)(5)金属の触媒作用研究のための新理論モデルを提出した(中辻)以下、63年度の研究経過について、4つの分野にまとめ概要を示す。1.素反応過程の制御と設計の基礎研究(1)分子の基低、励起、イオン、アニオン状態のポテンシャル曲面を精度良く計算するための理論を展開し、そのプログラムを完成した(中辻)。(2)NaIの光解離過程の遷移状態スペクトロスコピーを解析した(山下)。(3)ジメチルアミノベンゾニトリルの電荷移動反応の機構を調べた(加藤)。(4)NHとO_2から生じるHNOOの単分子解離経路を追跡した(笛野)。(5)モノシラン分解の生成物を解析した(津田)。2.有機反応の制御と設計の基礎研究(1)大きな分子中の特定の官能基の相対反応性を説明した(藤本)。(2)電子非局在化理論に基づき立体配座を決定する新因子を提唱した(稲垣)。(3)不飽和炭素上の置換反応の遷移状態を調べた(山辺信)。(4)パイ電子系の光工学反応を検討した(長村)。(5)高周期典型元素を含む多面体化合物やカチオンラジカルを設計した(永瀬)。3.環境による反応の制御と設計の基礎研究(1)温度効果、溶媒効果の観点から反応路解析の有用性を確かめた(山辺信)。(2)水素移動反応の速度定数の温度依存性を調べた(平尾)。(3)気相水和クラスター分子の電子移動反応の溶媒効果を検討した(太田)。(4)水の集団運動の時間的、空間的スケールを決定した(大峰)。(5)ポリフルオロ、ポリヒドロキンアセチレンにBe原子をドープさせた系のエネルギー帯構造を計算した(今村)。(6)結合間相互作用をあらわすポテンシャル関数を一般化した(北浦)。4.金属錯体および表面の反応の制御と設計の基礎研究(1)二酸化炭素の遷移金属錯体への配位を明らかにした(榊)。(2)Rh錯体による分子間CH結合活性化のモデル反応を検討した(古賀)。(3)Al(CO)_2の特異構造を解析し、一般的なM(CO_2)(Mは典型金属)の構造を予測した(酒井)。(4)酸化Mg表面への水素およびメタン分子の解離吸着を検討した(小林)。(5)銀金属による酸素分子の解離吸着について調べた(中辻)。平成元年度は本総合研究の最終年度にあたり、62、63年度の成果を基礎にして、電子理論と計算にもとづき実験的に未知の科学反応の制御と設計のケ-ス・スタディを試みた。以下の4つの分野にまとめ、各分担者ごとにその概要を示す。
地球大気進化による地球表面の光環境変化と光合成進化の相関の解明

地球表面の光環境を考える時、以下の3つの対象、太陽光、大気分子・大気エアロゾル、大気の流れ、とその間の3つの関係(プロセス)、光散乱、大気輸送、熱調節過程が重要である。本年度は光散乱過程と熱調節過程について解析に基づいて現象の解明を試みた。光散乱については窒素、酸素分子について7eV10000eVにわたるエネルギー域の吸収スペクトルを用いて屈折率とエネルギー準位との関係を解析することにより、屈折率の大きさは両物質の違いが顕著でない高エネルギーの準位が決定していること、また屈折率の分散は両物質の違いが顕著となる低エネルギーの準位が決定していることが分かった。さらにこの結果から考えられる一般的な結論として、気体の屈折率を主に決定づけているのは気体の電子密度であるということを明らかにした。熱調節過程については地表付近でもっとも重要なものの一つである水平対流について研究を行った。本研究の独創的な点は水平対流の力学的構造を1年、1日の異なる熱強制に対する応答から解明しようとした点である。さらにさまざまな現象の含まれた観測データから興味ある現象のみを抜き出すために、水平対流が収束・発散場であるという特徴から必要な現象を抜き出すという手法を用いた。これにより1日周期の水平対流は1年周期よりインピーダンスが小さく、慣性振動が力学的に重要な役割を果たしていることが明らかになった。また日本列島スケールでも1年周期の対流が存在することを明らかにした。さらに光合成生物誕生時(27億年前)の地球表面の光環境を知るために当時の太陽直達光スペクトルの計算を行った。これにより窒素が0.8hPa、二酸化炭素が5hPaの大気を仮定すれば直達光スペクトルのピーク波長は700nm程度となり、当時の光合成生物が光環境に合わせて吸収波長を選択した可能性が示唆された。大気中の光散乱を考える上で最も重要なものは窒素、酸素によるRayleigh散乱である。本研究ではまず両物質の散乱断面積について理論・実験の両面から研究を行った。原理的には散乱断面積の大きさを決めているのは電子のエネルギー準位の構造である。窒素、酸素はよく似た物質でありながら低エネルギーのエネルギー準位は大きく異なる。これは電子遷移の選択則などから基底状態がシングレットかトリプレットの状態にあることに由来することが分かった。さらにそれぞれの物質のエネルギー準位のどの遷移が散乱断面積に大きく寄与しているかの解析を行った。その結果、両物質ともイオン化エネルギーよりも高エネルギーの遷移が大きな寄与を持っており、低エネルギーの遷移による寄与は小さいことがわかった。この結果は両物質の低エネルギーのエネルギー準位の構造は大きく異なるが、高エネルギーの構造はよく似ていること、また先行研究により両物質がほぼ同じ大きさの散乱断面積を持つことと整合的である。両物質の散乱断面積がほぼ同じであることを実験的に確かめるために本研究では屈折率を干渉計を用いて測定した。屈折率は散乱断面積の対角成分に対応しており、厳密には屈折率から散乱断面積を計算することはできない。しかし窒素と酸素の屈折率の違いを議論するうえでは無視できる大きさである。本実験により両物質がほぼ同じ(窒素の方が若干大きい)散乱断面積を持つことが確認された。大気中の散乱を考えるとき次に重要になるのは分子よりも大きなエアロゾルである。エアロゾルは分子と違い、その大きさや組成により散乱断面積が変化することに加え、場所や時間により浮遊量も異なる。そこでエアロゾルの大気中での動態を現実大気のデータ解析とより大きなスケールの大気の流れを解析することにより調べた。それにより日中の混合層の発達による混合によりその濃度が大きく変化することが分かった。
より臨床に近いBRONJラットモデルの作製およびポリミキシンBによる治療法の確立

より臨床に近いBRONJラットモデルの作製およびポリミキシンBによる治療法の確立を目的に今回研究を行った。まず8週齢Wistar系雄ラットにゾレドロン酸水和物(ZOL)を4週間皮下注射にて投与を行った。さらに4週間上顎大臼歯口蓋側歯肉にA.a(Y-4株)より分離したLPSを局所注射し、歯周炎モデルを作製した。その後、全身麻酔下に上顎の抜歯を行い、4週間後にサンプリングした。パラフィン包埋後、切片をHE染色し観察した。抜歯窩周囲の骨壊死範囲の観察を行った。次にポリミキシンBを抜歯直後に抜歯窩に填入し、骨壊死への影響について観察を行った。ポリミキシンB投与により骨壊死範囲にやや減少傾向を認めた。過去にわれわれが行ってきた研究(当研究室で開発したBRONJモデルラットを用いた研究)で、LPSがBRONJ(骨壊死)を増悪させる1つの要因であることを示している。その際、LPSをポリミキシンB(PMB)で中和させることで、骨壊死の発症・範囲拡大を抑制することを病理組織学的に確認している。今回、より臨床に近い形でPMBを作用させ、その効果を確認するため、歯周病併発BRONJモデルラットを作製(8週齢Wistar系雄ラットをBP製剤投与群および非投与群に分けて、定期的にLPSを歯肉に局注し、その後上顎第一、二、三大臼歯を抜歯を行い、定期期間待ち、標本を採取する)し、ポリミキシンB(以下PMB)を作用させ、骨壊死の状態を病理組織学的に検討する。歯肉へのLPS局注による歯周病モデルラットの作製を行った。その後に抜歯によるBRONJモデルを作製中であるが、骨壊死の状態にバラツキがあり、安定した結果を得れていない。ビスフォスフォネート(BP)関連顎骨壊死(BRONJ)の発生機序・病態は不明な点が多く、治療法・予防法も未だに確立されていない。過去にわれわれはBRONJ様病変ラットモデルを作製し、歯周病原細菌(グラム陰性桿菌の持つリポ多糖(LPS))による刺激が臨床的BRONJの発生および増悪因子の1つである可能性を示してきた。今回、より臨床に近いBRONJラットモデルの作製およびポリミキシンBによる治療法の確立を目的に今回研究を行った。8週齢Wistar系雄ラットに0.1mg/kg/回のゾレドロン酸水和物(ZOL)を4週間皮下注射にて投与を行った。さらに4週間上顎大臼歯口蓋側歯肉にA.a(Y-4株)より分離したLPSを生食10μlに溶いて局所注射し、歯周炎モデルを作製した。その後、ジエチルエーテルで吸入麻酔を行い、放水クロラール腹腔内注射による全身麻酔を施行したのち、上顎大臼歯の抜歯を行い、骨壊死モデルを作製した。BP投与群は非投与群と比較して骨壊死面積は大きく、LPSにより骨壊死範囲は拡大傾向を認めた。またポリミキシンBを抜歯窩に填入し、抜歯窩周囲骨壊死面積について観察を行った。ポリミキシンB非投与群と比較して投与群で骨壊死面積にやや減少傾向を認めた。局注するLPSの量について再度検討を行い、歯周病併発BRONJモデルラットの作製をすすめ、ポリミキシンBの効果について検証を行う。口腔外科次年度使用額が生じた理由として、今年度は本研究費獲得以前に購入していたラットも用いていること、研究が遅延していること、またそれにより必要な研究物品類の購入が遅れていることなどが原因と考えられる。今年度分の遅延している研究をすすめ、早急に次年度分の研究を行う予定である。
運動系の分子遺伝生物学的アプロ-チ

本研究班の目的は運動系にかかわる各種の遺伝性疾患を遺伝子の異常、惑いは欠失としてその成因を明らかにする事にある。以下研究概要を述べる。繊維芽細胞を筋芽細胞に分化誘導するMyoD及びmyogeninのcDNAが単離された。コリンアセチ-ルトランスフェラ-ゼのcDNAをクロ-ニングし、その全塩基配列が明らかになった。またホスポリパ-ゼCの新しいcDNAが得られその構造が決定された。ミエリン形式不全突然変異マウス・シバラ-の受精卵にミエリン塩基性蛋白質遺伝子を導入しミエリン形成が回復できることを証明した。またアンチセンス遺伝子導入により正常マウスをシバラ-と同様のミエリン形成不全に出来る事を証明した。同様のシュ-タントであるミエリン欠損マウスではミエリン塩基性蛋白質発現障害があり、遺伝子解析では遺伝子重複があり上流域の遺伝子内に逆位がみられた。脳の発生に伴って出現、消失し、3つの分子型をとる蛋白質ドレブリンを二次元電気泳動法により固定したcDNAクロ-ニングして3型のcDNAの全塩基配列及び部分配列を決定した。ミトコンドリア脳筋症における電子伝達系酵素欠損の成立機序を明らかにすべく生検筋のミトコンドリアDNAを解析しDNAの欠失を見出し、またin situ hybridizationにてmRNAの分布を調べた。ネマリンミオパチ-の桿状体に出現するαーアリチニンの多型性が解析されたジストロフィンの分子種について幾つかのポリクロ-ナル、モノクロ-ナル抗体を用いて解析した。解糖系酵素、ホスホフルクトキナ-ゼのcDNAクロ-ニングにより酵素一次構造を決定し垂井病における酵素の一次構造異常並びに遺伝子異常部位を同定した。レツシナイハン病患者のHPRTcDNAを解析しcDNA上の変異部位を固定した。シアリダ-ゼ欠損症の分子レベルの解析を目的としてシアリダ-ゼ分画に含まれる蛋白質の1つである46kDのものについてcDNAクロ-ニング塩基配列を決定した。スフィンゴリピドアクチベ-タ-蛋白質のうち2つは同じプレカ-サ-から由来することがDNAレベルにより明らかになった。ニ-マンピック症及びそのシュ-タントマウスを用いてコレステロ-ル代謝の研究が行われた。
モルフォーゲン活性を有する新規生理活性脂質S1Pの生理機能の分子生物学的解析

Edg5ノックアウト(KO)マウス、S1P合成酵素Sphキナーゼトランスジェニック(Tg)マウス、S1P分解酵素S1PリアーゼTgマウスを作出した。また、これと平行してS1P・Edg受容体システムによる二方向性細胞運動制御の分子機構の解析を進めた。Edg5 KOマウスはメンデル則にしたがって出生した後、離乳までに半数近くが死亡するほか、成長後も死亡率が高い。Edg5KOマウスに10mmHg程度の血圧低下、Edg5KO雌マウスに子宮形成不全、少仔傾向を認める他は明らかな形態形成の異常は見られない。現在死因を解析中である。Sphキナーゼ、S1PリアーゼTgマウスでは、創傷治癒ならびに血管傷害後内皮肥厚のそれぞれ促進、遅延を認めている。Edg5による化学遊走及びRacの抑制は、三量体G蛋白質G_<12/13>と、そのエフェクターRhoを介していることを初めて明らかにした。Edg3はEdg5と同様にG_<12/13>に共役してRhoを活性化するが、Edg5とは異なりRacを活性化して遊走を促進した。Edg3のこの作用は百日咳毒素前処理により消失し、逆にEdg5同様Rac活性ならびに遊走の抑制に転じたことから、Edg3では優勢なGi共役がG_<12/13>を介した抑制作用をマスクしている結果、Rac活性及び遊走が促進されることが判明した。またさらに、マウスB16メラノーマ細胞を用いたin vivo浸潤、尾静脈注射後肺転移のモデルシステムを活用し、癌の浸潤・転移を典型例とする生体内細胞運動が、発現するEdg受容体アイソフォーム依存性に特異的に制御されていることを初めて明らかにした。1.Edg5ノックアウトマウスを用いたスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)-Edg5システムの生理的および病態生理的役割の解析Edg5ホモノックアウト(KO)マウスを得た。同腹野生型(Wt)と比べたホモKOマウスの生仔産生数、発育に関して有意な所見が得られた。生殖能力については、ホモKOマウスオス、メスとも異常は見られない。内臓諸器官の形態形成には大きな異常は見られない。現在、さらに機能面の異常の有無について解析を進めている。2.S1P分解酵素S1Pリアーゼ(SphLy)トランスジェニック(Tg)マウスおよびS1P合成酵素スフィンゴシンキナーゼ(SphK)Tgマウスの解析S1Pは全身の様々な組織、細胞で合成される。S1P合成・分解各々の律速酵素のTgマウスを作出した。いずれもメンデル法則から予想される比率で産まれ、発育する。生殖能力の異常は無い。器官・形態形成について有意な所見が得られている。今後、機能面の異常の有無について解析を進めていく。3.S1P-Edg5を介した癌転移のコントロールに関する基礎的研究B16マウスメラノーマ細胞のC57BL/6マウス尾静脈注入-肺転移巣形成モデルを用いて、S1PがEdg5を介して肺転移形成を抑制すること、この現象のメカニズムにEdgを介したRac活性の抑制、肺微少血管内腫瘍塞栓形成の抑制が関与していることを見出した。

Edg5 KOマウスはメンデル則にしたがって出生した後、離乳までに半数近くが死亡するほか、成長後も死亡率が高い。Edg5 KOマウスに10mmHg程度の血圧低下、Edg5 KO雌マウスに子宮形成不全、少仔傾向を認める他は明らかな形態形成の異常は見られない。現在死因を解析中である。Sphキナーゼ、S1PリアーゼTgマウスでは、創傷治癒ならびに血管傷害後内皮肥厚のそれぞれ促進、遅延を認めている。Edg5による化学遊走及びRacの抑制は、三量体G蛋白質G_<12/13>と、そのエフェクターRhoを介していることを初めて明らかにした。Edg3はEdg5と同様にG_<12/13>に共役してRhoを活性化するが、Edg5とは異なりRacを活性化して遊走を促進した。Edg3のこの作用は百日咳毒素前処理により消失し、逆にEdg5同様Rac活性ならびに遊走の抑制に転じたことから、Edg3では優勢なGi共役がG_<12/13>を介した抑制作用をマスクしている結果、Rac活性及び遊走が促進されることが判明した。またさらに、マウスB16メラノーマ細胞を用いたin vivo浸潤、尾静脈注射後肺転移のモデルシステムを活用し、癌の浸潤・転移を典型例とする生体内細胞運動が、発現するEdg受容体アイソフォーム依存性に特異的に制御されていることを初めて明らかにした。
非ホジキンリンパ腫における新規予後因子nm23-H1遺伝子の発現動態の解折

リンパ腫細胞におけるnm23-H1の細胞局在を検討する目的で、リンパ腫細胞表面のnm23-H1をflow cytometry法で測定した。特に末梢T細胞性リンパ腫、NK/T細胞リンパ腫で高い発現を認め、血清nm23-H1と細胞表面nm23-H1の間に有意な相関を認めた。次に細胞表面nm23-H1発現と予後との関係を検討したが、細胞表面nm23-H1発現が高い症例では生存率および無病生存率が有意に低率であった。以上より細胞表面nm23-H1も血清nm23-H1同様非ホジキンリンパ腫の治療戦略を考える上で、有用な予後因子となりうる可能性が示唆された。次に免疫組織化学染色によりリンパ腫細胞におけるnm23-H1蛋白発現とその細胞内局在を明らかにした。B細胞性リンパ腫細胞におけるnm23-H1蛋白発現とその細胞内局在を明らかにし、B細胞性リンパ腫におけるnm23-H1の機能を解析した。対象は、244例のB細胞性リンパ腫で、免疫組織化学染色によるnm23-H1発現を検討した。また、同時に血清nm23-H1を測定し、細胞質内nm23-H1との相関を検討し、血清nm23-H1の起源を明らかにした。また、瀰漫性大細胞型B細胞性リンパ腫について細胞質内nm23-H1発現と予後との関係を検討したが、生存率および無病生存率共に細胞質内nm23-H1高発現している症例で予後不良であった。血清nm23-H1レベルと細胞質内nm23-H1レベルを検討したが、細胞質内nm23-H1と血清nm23-H1が相関することがわかり、血清nm23-H1の一部はリンパ腫細胞から産生されている可能性が示唆された。また、瀰漫性大細胞型B細胞性リンパ腫について予後因子に関する多変量解析を行ったが、血清nm23-H1同様細胞質内nm23-H1が独立した有意な予後因子となることが証明された。同様にT細胞性リンパ腫症例の組織標本を使いnm23-H1の免疫組織化学的検索を行った。末梢性T細胞性リンパ腫81例についてnm23-H1の発現について検討したが、bulky massを有する症例、B症状を有する症例、完全寛解とならなかった症例で有意にnm23-H1が高発現していた。生存率に関しての検討では、nm2-H1が陽性であった症例は陰性であった症例に比し、有意に予後不良であった。次にnm23-H1とTIA-1を組み合わて検討したが、両者が陽性の症例が、どちらか一方が陽性の症例より有意に予後不良であった。そのため、この2つのマーカーを組み合わせて予後を判定することは、治療戦略を考える上でも有用と考えられた。

次にnm23-H1とTIA-1を組み合わて検討したが、両者が陽性の症例が、どちらか一方が陽性の症例より有意に予後不良であった。そのため、この2つのマーカーを組み合わせて予後を判定することは、治療戦略を考える上でも有用と考えられた。我々は血清nm23-H1が、急性骨髄性白血病および悪性リンパ腫で新しい優れた予後不良因子となることを報告してきた。しかし、悪性リンパ腫における血中nm23-H1蛋白の機能については不明な点が多い。今年度は、リンパ腫細胞におけるnm23-H1蛋白発現とその細胞内局在を明らかにした。1.リンパ腫細胞表面のnm23-H1をflow cytometry法で測定した。その結果、108例中28例(25.9%)に20%以上の細胞表面nm23-H1の発現を認め、特に末梢T細胞性リンパ腫NK/T細胞リンパ腫で高い発現を認めた。血清nm23-H1と細胞表面nm23-H1の間に有意な相関を認め、細胞表面nm23-H1発現が高い症例では生存率が有意に低率であった。以上より細胞表面nm23-H1も血清nm23-H1同様非ホジキンリンパ腫の治療戦略を考える上で、有用な予後因子となりうる可能性が示唆された。2.次にNKリンパ腫(NK-NHL)における予後因子になりうるかどうか検討し、同時に治療経過の血中nm23-H1を検討した。NK-NHL60例を対象としたが、血中nm23-H1は正常対照に比しNK-NHLでは有意に高値であった。血中nm23-H1は進行病期、IPI高値、および非寛解例で高値であった。また、nm23-H1高値症例は低値症例に比し生存期間が有意に短かった。治療後完全寛解となった症例では、nm23-H1はすみやかに低下した。現在リンパ腫症例の組織標本を使いnm23-H1の免疫組織化学的検索を行い、TIA-1およびgranzyme Bなどの細胞障害性顆粒関連分子との関係を検討している。非ホジキンリンパ腫の治療方法は現在国際予後分類により選択されているが、nm23-H1蛋白がそれに代わる新たな予後因子となる可能性があり、また機能解析を行うことにより新たな治療戦略の開発が期待される。血清nm23-H1が非ホジキンリンパ腫の予後因子であることを報告してきたが、今後はリンパ腫細胞におけるnm23-H1蛋白発現とその細胞内局在を明らかにし、悪性リンパ腫におけるnm23-H1の機能を解析する必要がある。今年度は、免疫組織化学染色によりリンパ腫細胞におけるnm23-H1蛋白発現とその細胞内局在を明らかにした。1.T細胞性リンパ腫症例の組織標本を使いnm23-H1の免疫組織化学的検索を行い、TIA-1およびgranzyme Bなどの細胞障害性顆粒関連分子との関係を検討した。137例中nm-23 36.5%、TIA-1 78.1%、granzyme B 32.8%が陽性であった。末梢性T細胞性リンパ腫81例についてnm23-H1の発現について検討したが、bulky massを有する症例、B症状を有する症例、完全寛解とならなかった症例で有意にnm23-H1が高発現していた。生存率に関しての検討では、nm23-H1が陽性であった症例は陰性であった症例に比し、有意に予後不良であった。2.瀰漫性大細胞型B細胞性リンパ腫についても免疫組織化学染色によるnm23-H1発現と血清nm23-H1レベルの相関を検討するとともに、細胞質内nm23-H1も予後因子となりうるかどうかを検討した。
フォールディング病に対する新たな治療原理の確立

嚢胞性線維症(CF)および家族性アミロイドポリニューロパチー(FAP)の治療薬の開発研究はあまり進展していない。本研究では,約70%のCF患者が有する変異タンパク質ΔF508 CFTRの細胞内品質管理機構を明らかにした。さらに、FAPの原因タンパク質であるtransthyretin(TTR)の細胞内品質管理機構に関する研究により、変異TTR産生抑制薬の新規の概念を提唱し,また、変異TTRの小胞体品質管理にBiPが特異的に関わることも明らかにした嚢胞性線維症(CF)および家族性アミロイドポリニューロパチー(FAP)の治療薬の開発研究はあまり進展していない。さらに、FAPの原因タンパク質であるtransthyretin(TTR)の細胞内品質管理機構に関する研究により、変異TTR産生抑制薬の新規の概念を提唱し,また、変異TTRの小胞体品質管理にBiPが特異的に関わることも明らかにした本研究は、CFおよびFAPに関するこれまでの細胞生物学的なアプローチによる基礎研究をさらに進展させるとともに、医薬品の開発へとつながる創薬ターゲット分子の発見を目指すことを目的とする。CFTRの小胞体における新規タンパク質分解選別機構にCNXがどのような形で関わるのかを明らかにする。その結果、CNXKOマウスを用いた検討により、CNXはCFTRの動態に影響を与えないことが結論づけられた。我々のFASEBJ.(2006)の研究成果に基づき、自然免疫において重要なToll-like receptorとCFTRの機能的な連関についても明らかにするために、特にCFTRがある刺激下に形質膜上で特定のproteaseで切り出された断片が核内に移行し、methyltransferaseと相互作用し、epigeneticな制御を受ける可能性について検討した。その結果、ΔF508-CFTR発現細胞において、抗CFTR-C末端抗体によってのみ認識される25kDaの断片(25kDa-CFTR断片)が、核内および細胞質内に存在し。この断片の発現量は。ΔF508-CFTRの発現量に依存して増加した。興味深いことに、25kDa-CRTR断片は、TunicamycinによってWT-CFTRを小胞体へ局在化させても生じたことから、25kDa-CRTR断片は、小胞体に局在化したCFTRにより生じた断片であることが示唆された。FAPについては、EMBOJの研究成果に基づき、アミロイド原性を有するTTR変異体が小胞体においてモノマーである場合はERADに対する感受性が高いメカニズムを解明し、FAP患者と同様なヘテロ発現系を構築し、薬物スクリーニングを開始した。本研究は,嚢胞性線維症(CF)および家族性アミロイドポリニューロパチー(FAP)に関するこれまでの細胞生物学的なアプローチによる基礎研究をさらに進展させるとともに,医薬品の開発へとつながる創薬ターゲット分子の発見を目指すことを目的とする.本年度は,CFの原因タンパク質であるCFTRの細胞内挙動に対するcalnexin(CNX)の影響をCNXノックアウト(KO)マウスおよびCNX KO細胞を用いて検討した.その結果,CNXは野生型CFTRのプロテアソームによる分解を抑制し,productive foldingを促進することが明らかになった.しかしながら,CNXはCFを発症する△F508CFTRのタンパク質生合成,小胞体局在化,細胞内局在およびC1-チャネル活性のいずれにも影響を与えないことが明らかになった.したがって,CNXはDF508CFTRの膜上発現を改善するCF治療薬の標的にはならないことが示唆された.また,FAPに関して,アミロイド原性を有するTTR変異体が小胞体においてモノマーである場合は小胞体関連分解(ERAD)に対する感受性が高いメカニズムを解明することを目的とし,transthyretin(TTR)変異体の小胞体局在化機構およびERAD機構に関する検討を行った.その結果,小胞体局在化を受けるTTR変異体特異的に小胞体分子シャペロンであるBipが結合し,TTR変異体の小胞体局在化に一部関与すること,TTR変異体の小胞体関連分解を負に制御することを明らかにした.また,FAP患者の多くが野生型と変異体のヘテロ接合体で発症することを考慮し,臨床病態を反映した独自のFAPモデル細胞(野生型TTR-FlagおよびV30M TTRを共発現する細胞)を作製し,薬物評価系を確立した.約70%のCF患者は変異タンパク質△F508CFTRを有し,この変異体は小胞体に蓄積し小胞体関連分解(ERAD)を受けやすい.本研究では,Bafilomycin A1感受性経路がCFTRの成熟化に必要であるとともに,phosphatidic acid代謝が小胞体から形質膜へのCFTRの輸送に重要であることを示した.CFTRの関連分子として,気道においてCFの病態を左右する上皮性Na^+チャネル(ENaC)の発現にもCRTが関与していることを明らかにした.本年度は,tet-on systemを用いて,十分生育したマウスにtetを処理し,病態を発症させることができるtransgenic miceの確立を目指した.これは,CF治療薬の開発だけでなく,老齢マウス等を用いた,COPDなどの他の呼吸器疾患の治療薬の開発研究にも有用になることは疑う余地もない.TTRに関しては,肝移植と同等の効果を有する変異TTR産生抑制薬の開発が可能であるという新規の概念を提唱した.さらに,関連の知見として,変異TTRの小胞体品質管理にBipが特異的に関わることも明らかにした.

さらなる展開として,変異TTR産生抑制薬の分子設計のために劇症型FAPの変異TTRのX線構造解析を行いつつ,TTRを無毒性のタンパク質を凝集させ,アミロイド形成抑制活性を示す天然化合物も見いだし,X線構造解析により変異TTRにおける薬物結合部位も同定している。
ギャップを持つ粗さ要素により変形を受けた境界層の内部乱流混合機構

スパン方向中心位置にギャップを持つ粗さ要素を越えて発達する乱流境界層の内部混合機構を解明するため、4種類のギャップ寸法(G/δφ=1/8,1/4,1/2,1,Gはギャップ幅、δφは初期境界層厚さ)について、乱流量、組織構造、3次元構造解析等を実施した。なお、ギャップ高さHはH/δφ=0.135(内層領域内)と限定した。得られた結果及び今後の発展について、以下に列挙しておく。1.スパン方向中心特性(平均及び乱流特性)(1)x/G=01における乱流量分布から、ギャップ寸法を3種類に分類できる。すなわち、Sギャップ(G/δφ=1/8)、Mギャップ(G/δφ=1/4と1/2)、Lギャップ(G/δφ=1)である。(2)流れ場の下流方向変化は、x/Gの値でまとめるとギャップ寸法によらずほぼ類似している。(3)速度スケール、長さスケールはギャップ寸法により系統的変化を示す。2.組織構造(VITA法及び4象限解析結果)(1)x/G=0では、最大増速位置の差異により特徴的な変化を示す。すなわち、G/δφ=1/8,1/4の場合、エジェクション事象が、一方G/δφ=1/2,1の場合、スイ-プ事象が卓越する。(2)x/G=4では、スパン方向運動量輸送のため、スイ-プ事象が卓越する。また、ギャップ寸法の減少に伴い、エジェクション事象が減少する。(3)x/G=4では、壁近傍で4象限からの寄与率が大きいが、粗さ要素高さ位置で2象限と4象限の寄与率が逆転する。間欠係数の分布は、寄与率の分布と逆の傾向を示す。3.3次元流場と2次流れ(1)ギャップによる縮流とスパン方向拡大流による流れ場の変形は、ギャップ端近傍からの2次流れの発生の予測と対応して説明できる。(2)平均速度勾配の変形から、3次元流場を区分できた。これにより、内部混合機構に及ぼす変形過程を推論できた。(3)傾斜形熱線プローブ法及び熱源の導入による混合拡散過程の解析は、十分な結果が未だ得られていない。スパン方向中心位置にギャップを持つ粗さ要素を越えて発達する乱流境界層の構造を、ギャップ寸法と流れ場の変形の程度との関係から明らかにする実験を行った。粗さ要素は高さH=5mm、幅W=5mmの正方形角柱で、平板前縁より2mの下流位置に流れに対して直角に壁面に付着して設置した。主流速度U_1=10m/sのとき境界層厚さδ_0=37mmで、H/δ_0〓0.135である。ギャップ寸法Gは、G/δ_0=1/8,1/4,1/2及び1の4種類である。得られた結果及び今後の発展、反省点を以下に列挙しておく。(1)x/G=0における乱流量分布から、ギャップ寸法を3種類に分類できた。(2)乱流場の変形の下流方向変化は、x/Gの値でまとめるとギャップ寸法によらずほぼ類似する。(3)速度スケール(q_<rms>)_<max>

の値は、ギャップ寸法により系統的な差を示し、寸法が小さいほど層内全域で値が大きい。長さスケールはそれをとる位置及び高さがギャップ寸法が小さいほど小さい。(4)乱流運動エネルギ流束の流れ方向変化割合は、ギャップ寸法差により生じた乱流量の変化に対応した分布傾向を示す。(5)VITA法で求めた集合平均波形は、ギャップ寸法と流れ方向位置とで著しく変化する。その傾向はギャップを通り抜ける流れと拡大流とにより説明できる。従って、ギャップ端近傍からの縦渦の発生の予想により、変形過程との対応が理解できる。(6)ギャップ端近傍からの熱源の発生及び4象限解析法の準備を進めている段階である。スパン方向中心位置にギャップを持つ粗さ要素を越えて発達する乱流境界層の内部混合機構を解明するため、4種類のギャップ寸法(G/δ0=1/8,1/4,1/2,1、Gはギャップ幅、δ0は初期境界層厚さ)について、VITA法、4象限解析法を用いた組織構造、三次元流の計測による二次流れの影響等を調べた。得られた結果及び今後の発展を以下に記す。VITA法の結果(1)x/G=0:最大増速位置の差異により、特徴的な変化を示す。G=δ0/8,δ0/4の場合、エジェクション事象が卓越し、一方G=δ0/2,δ0の場合、スイ-プ事象が卓越する。(2)x/G=4:スパン方向運動量輸送のため、スイ-プ事象が卓越する。ギャップ寸法が小さくなるにつれ、エジェクション事象のピーク値が減少する。4象限解析法の結果(x/G=4)(1)寄与率:壁近傍で4象限からの寄与が卓越する(スパン方向運動量輸送のため)。粗さ要素高さ位置で、2象限と4象限の寄与が逆転する。(2)間欠係数:寄与率の分布と逆の傾向を示す。(3)集合平均波形:4象限のパターンは全てのギャップ寸法で支配的な構造である。3.VITA法と4象限解析法との結果を照合すると、それらのは特徴ギャップによる縮流とスパン方向拡大流とで説明が可能である。これより、ギャップ端近傍からの二次流れの発生の予想と流れ場の変形過程との対応が理解できる。4.三次元流場の計測から、平均速度勾配の変化を明らかにし、これを用いて流れ場を区別できた。内部混合領域における変化は中心断面特性とよく対応している。5.ギャップ端に熱源を導入する温度測定は、熱源の導入方法に難点があり、成功していない。
離散データ構造に対するカーネルの設計理論の構築

ビッグデータなどの情報資産を将来の予測に役立てる機械学習技術の中で、カーネル法は多様なデータ構造に適用できる点で重要である。通常はベクター型のデータを仮定するが、現実には、DNA等の配列構造、蛋白質・構文木・XML文書等の木構造、各種ネットワーク等のグラフ構造など、構造をもつデータが多く存在する。本研究では、構造データを効率よく解析する手段として、構造カーネルの基礎理論構築と実用化に向けた研究を行った。具体的には、カーネルの必須要件である正定値性の判定理論、多様な構造への適用手法の開発、そして、研究者を対象者としたカーネル計算ユーティリティの構築とインターネット上での公開を行った。カーネル設計理論の構築当初計画では、主な未解決問題として、分割自由カーネルの適用対象の拡張、隠れ度2以上の分割自由カーネルの標準形の列挙、多項式サマリーの標準形の列挙、非推移的マッピングカーネルの半正定値性を挙げ、分割自由カーネルに関する二つの問題の解決を23年度の実施目標としたが、実施においては優先順位を変更し、隠れ度2の分割自由カーネルの標準形の列挙、マッピングカーネルの正定値性判定定理の解析関数への拡張、その応用としての非推移的マッピングカーネルへの正定値性判定定理の拡張の問題を肯定的に解決するとともに、カーネルのGram行列計算のための高速なアルゴリズムの研究を行い、従来の単純な動的計画法の適用に比較して、50倍程度の速度性能を有するアルゴリズムを考案、国際会議において発表した。特定領域での応用では、糖鎖構造から疾病を予測する事例において、有効性を有するカーネルの特定を行い、辺のラベルを考慮したワームカーネルが良好な予測精度を有することを見いだした。ワームカーネルは、糖鎖構造中の極めて単純な部分構造に着目するカーネルであることから、定性的な解釈が行いやすいという点で、実用的に興味深い結果である。ユーティリティの開発当初の計画通り、木カーネル計算のためのユーティリティの開発を、高速化の研究と並行して行った。高速化アルゴリズムに関しては、木データからなるデータセットにわたって、カーネル計算に必要な部分構造を一括して抽出し、部分構造同士のカーネル値をボトムアップに計算する動的計画法のアルゴリズムを考案した。このアルゴリズムに基づき、80種類近い木カーネルを計算するプロトタイプを実装した。プロトタイプによる実験では、単純な動的計画法に基づく従来の方法に比較して、50倍程度の速度向上を示した。更に、同プロトタイプに基づき、公開するためのユーティリティ版の開発を外注した。網羅的な例外処理、保守性に優れたコーディング、新たなカーネルの追加を容易にするモジュール化、並列処理による高速性が主要な要求項目であり、23年度は基本的な設計とプロトタイプの一部の移植を完了し、24年度の完成を目指す。離散構造データへのカーネル法の適用に関して理論と実用の両面から研究を行った。理論面では多くの成果を得た。本研究の基礎となるマッピングカーネルに関しては、編集距離とマッピングカーネルの関係の一般化、アラインメントの概念の一般化とアライメントカーネルの導入、マッピングカーネルの加算無限濃度空間への拡張、被覆定理の証明と非推移的マッピングカーネルの正定値性の研究などを行い、関数解析理論・テンソル代数による一般化の見通しを得た。また、カーネルの動的計画法による計算可能性の研究では、隠れ次数2の場合の分割可能カーネルの完全な分類を行い、また、二次形式理論との関連性を示した。これらの成果は、今後のテーマである、統一的なカーネル理論の構築と、幅広い構造化データへのカーネルの応用の創出を可能とする。実用面では、第一に、木データ構造を対象としたカーネル(木カーネル)の整理を行った。木はRNAの二次構造、糖鎖構造、構文木、ウェブアクセス履歴など広いアプリケーションをもつ基本的な構造である。本研究では、3つのパラメータにより木カーネルを網羅的に記述する手法を開発し、100を超える木カーネルを定義した。これらのうち既存のカーネルは10未満であり、殆どが新規のカーネルである。これらの木カーネルの全てに対し、木のノードの個数の三乗乃至二乗の計算量のアルゴリズムを提示している。第二に、前記の木カーネルのアルゴリズムの実装を含むカーネル計算のためのユーティリティを開発し、ウェブ上のサービスとして実現した。ユーザは、木カーネルを定める3つのパラメータとデータセットをページで指定するだけで、木カーネルを用いた解析結果を統計量を含めて取得することができる。本サービスは、現状ではプロジェクトメンバーに開示しているが、近い将来にインターネットを介して、研究コミュニティに広く公開する予定である。カーネル設計理論においては、カーネルの計算可能性を探求するために新たに導入した理論的枠組みである「分割可能カーネル」において重要な進展を得た。隠れ次数が1の場合については既にその標準形を得ていたが、今年度は隠れ次数2の場合の標準形を完全に求めた。隠れ次数2の分割可能カーネルは、一次の基本対称式を含み、例えば部分構造の要素の位数の和として定義されるカーネルを、その重要な例にもつ。

今回の研究成果では、隠れ次数2の分割可能カーネルがなす空間は3つの部分空間に分割され、それぞれが2乃至3のパラメータで表現されることを示した。即ち、少数のパラメータにより隠れ次数2の分割可能カーネルを完全に記述することが可能であり、実用においては、交叉検定などにより最適パラメータを探索することにより、従来の勘にたよったカーネル選択ではなく、システマティクに最適なカーネルを探索することが可能となる。この結果は機械学習のトップカンファレンスであるICMLにおいて平成25年6月に発表する。カーネル計算のためのユーティリティ開発では、本年度の課題であった並列計算による高速化を実現した。これにより、従来に比較して数倍から十数倍の高速化に成功した。高速化されたユーティリティを利用して、70種類以上にのぼる木カーネルのアルゴリズムの性能比較実験を行い、興味深い結果を得た。すなわち、予想に反して、ごく単純な形の部分構造の重み付き数え上げを行うカーネルが、より複雑な部分構造を数え上げるカーネルや、木の編集距離から導出されるカーネルに比べて、統計的に有意によい性能を示すことが分かった。この結果は、木データを扱う実研究においてカーネルを選択する際に重要な指針を与える。その他の研究成果として、木の編集距離と密接に関連する最適化問題の発見、文字列アライメントのグラフへの一般化を得た。カーネル理論構築における未解決問題の解決では、当初計画とは異なる問題を解決したが、理論的な観点から見れば、マッピングカーネルの正定値性判定定理をMercerの定理流に解析関数に拡張した点から、より本質的な問題を解決したといえる。ユーティリティの開発については、計画通りに進捗した。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の重要な研究目標であった、カーネルの計算可能性の理論的枠組みの整理、並列化によるユーティリティプログラムの高速化の二点において重要な成果を得、本研究課題の最終年度である25年度までに、所期の研究目標を達成する見込みを得た。特に、パラメータ探索による最適なカーネルの探索のための手法の見通しを得たことは、有効なカーネル設計法を提供するという本研究課題の大目標の達成にとって、大きな一歩であった。カーネル理論構築では、23年度において未解決問題の優先順位に変更があったものの、進捗としては同等であった。ユーティリティの開発は計画通りであった。従って、24年度以降の計画については、未解決問題の優先順位以外に現時点で変更の必要はなく、計画通りに実施する予定である。25年度は本研究課題の最終年度である。カーネル設計理論においては、24年度の成果をベースにして計算可能性の枠組みを完成させるとともに、当初想定した未解決問題を解決することを目標とする。中でも、隠れ次数が3以上の場合の分割可能カーネルの標準形を求めること、マッピングカーネルの再生
異なる光反応を組み合わせた高分子材料のナノ構造制御

本研究では、高分子材料内にナノ構造を形成する手法として、光反応をトリガーとする相分離プロセスの開発を行う。具体的には光重合(架橋)反応と光解離反応や光焼結反応などの異なる光反応を組み合わせて、構造の凍結と相溶性の変調を平行して誘起することでナノ構造体の形成を試みる。今年度は、光重合性の多官能モノマーとしてメタクリロイル基を有するシルセスキオキサン(MAcSQ)の合成と光重合反応の追跡を行った。上記シルセスキオキサンは(3-メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン(MAcPTMS)を原料とし、加水分解・重縮合反応により作製した。また、MAcPTMSとフェニルトリメトキシシラン(PTMS)を1:1で共重合させたシルセスキオキサン(P-MAcSQ)も作製した。リアルタイムFT-IR法により、これらの2種のシルセスキオキサンの光重合反応をC=C結合(1640cm-1付近のピーク)の減少を目安として追跡したところ、MAcSQに比べてフェニル基をP-MAcSQのほうが光重合反応がすばやく進行することがわかった。さらに一般的に光架橋剤として用いられるトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)よりも反応率が2-3倍ほど高いことも確認された。これらの反応速度や反応率の違いは分子の屈曲性(分子運動性)が関係していると見られる。次年度はシルセスキオキサンの分子量や光重合時の温度、UV光量などを調整することで光重合速度を変調させ、適切な材料と組み合わせることでナノ構造体の形成とその制御を試みる。今年度合成を行った光重合性のシルセスキオキサンは、光誘起の相分離ナノ構造体形成を行うための骨格剤として利用でき、次年度には適切な孔形成剤を選択することで目的とする高分子材料のナノ構造の形成が可能と期待されるため。光重合性のシルセスキオキサンの分子量や照射する紫外光の光量、加熱等により光重合速度を調整し、適切な孔形成剤との組み合わせにより高分子のナノ構造体の形成を行う。実験計画に若干の変更が生じたため。次年度に適宜、物品費等として使用する。
微生物ゲノムを対象とした機能アノテーション全自動化システムの開発

ゲノム中のすべての遺伝子/タンパク質を対象とした機能アノテーションは比較ゲノムの基礎として重要である。我々はまず転写因子に対象を絞り、与えられたゲノム情報から全ての転写因子を自動的に選別しうる判定法の開発に取り組んだ。最初に実験的に確かめられた転写因子をSwiss-Protデータベースからすべて収集して、転写因子の最小データセットを作成した。転写因子ではDNA結合ドメイン(DBD)がとくに重要であるため、単独のDBDからなる転写因子や、DBDと他のドメインの組み合せからなるものなど、最小セットの転写因子をすべてパターン化して整理し、判別ルールを作成した。判別ルールは転写因子のファミリーごとに設定する必要があり、その作成には手間がかかるが、一度出来あがると全行程は自動的に処理できる。この自動判別システムを原核生物154種のゲノム配列データに適用して、総数で18,000以上の転写因子を同定した。これらの転写因子は、主要なファミリーと多数のマイナーなファミリーからなる総計52種類のファミリーに分類することができた。真正細菌と古細菌を比較すると、20種類の主要な転写因子ファミリーのうち、半数の10種類は古細菌と真正細菌の両方に共通して存在するが、あとの半数は真正細菌にしか存在しないことが判明した。すなわち、古細菌の転写因子レパートリは真正細菌のそれにほぼ完全に含まれるかたちの包含関係にあり、古細菌の転写因子は相対的に未発達だといえる。以上の結果を論文発表した。また同様の解析を真核生物に拡張するために、ヒト転写因子の組織的な解析を行いつつある。
血中アセチルコリン(ACh)の測定とその生理的意義の解明

独自に開発したアセチルコリン(ACh)の高感度ラジオイムノアッセイ(RIA)を用いて、血漿中に微量のAChが存在することを発見した。血漿AChは局所で血管内皮細胞上のムスカリン受容体に作用して血流の調節に関与している可能性が考えられる。そこで血漿AChの由来を解明するための研究を実施した。a.家兎におけるニコチン(Nc)刺激による血中AChの変化の検討(平成元年)家兎の血球成分中には血漿の約25倍のAChが存在することが発見された。家兎の血漿コリンエステラ-ゼを部分的に抑制した状態で、Ncを静脈内投与して時間経過を追って採血し、血漿および血球成分中に含まれるAChの変化を測定した。Ncの静脈内投与は血漿AChの上昇と血球成分中のACh濃度の低下を引起こした。コリンエステラ-ゼ阻害薬のみを投与した対照群では、血漿および血球成分中のACh濃度は変化はしなかった。これらの結果は、血球成分中に存在するAChが血漿の起源となっており、刺激により遊離されることを示している。AChは神経伝達物質としてのみならずオ-タコイド様の作用もする可能性が考えられる。b.ヒトリンパ球中ACh濃度測定(平成2年)血球細胞中のどの細胞にAChが含まれているかを検討した。血球ACh含量の約40%がバッフィ-・コ-ト中に含まれていることが判明したので、ヒト血液サンプルを用いてリンパ球中のACh含量を調べた。密度勾配法によりリンパ球を分離した後、RIAを用いてACh含量を測定した。血球ACh含量の約10%がリンパ球中に存在することが示された。我々は独自に開発したアセチルコリン(ACh)の高感度ラジオイムノアッセイ(RIA)を用いて、血漿中に微量のAChが存在することを発見した。そこで血漿AChの由来を解明するこめの研究を実施した。a.家兎におけるニコチン(Nc)刺激による血中AChの変化の検討RIAを用いてAChを測定したところ、家兎の血球成分中には血漿の約25倍のAChが存在することが発見された。次に家兎の血漿コリンエステラ-ゼを部分的に抑制した状態で、Ncを静脈内投与して時間経過を追って採血し、血漿および血球成分中に含まれるAChの変化を測定した。コリンエステラ-ゼ阻害薬のみを投与した対照群では、血漿および血球成分中のACh濃度の変化は観察されなかった。他方、Ncの静脈内投与は血漿AChの上昇と血球成分中のACh濃度の低下を引起こした。b.培養血管内皮細胞におけるACh産生能の検討血管内皮細胞中にACh産生酵素の存在が示唆されている。今回購入した炭酸ガス培養器を用いて、ウシ大動脈血管内皮細胞を無血清培地で培養できる条件の検討を行なった。その結果、見込みのある条件が発見された。また予試験的測定において、内皮細胞がAChを合成し培養液中に放出するデ-タが得られている。
高齢化に適した都市づくりの理論と方法の研究

〈高齢者とコミュニティについて〉1.コミュニティ・ネットワーク分析によれば、通説の「老いと孤独」は全称命題とはいえず、高齢者が相対的に豊かなネットワークを維持する都市もある(特殊命題の成立)。2.コミュニティ・ネットワークの実態が豊かであれば、コミュニティの「認知」指標--「地域に自由な雰囲気」、「地域の統合性」、「地域住民の協力意欲」--の評価が高まり、新しいコミュニティ・アクションの可能性が増大する。3.高齢者の「生活に秩序と目的」を与える生活領域のうち、将来的産業化・都市化・高齢化の進行に伴って、地域(住縁)と友人関係と社会参加(関心縁)の比重が高まるが、コミュニティ・ネットワークはそれらの接点に位置づけられる。〈高齢者の都市アメニティについて〉1.都市アメニティの評価に関しては、生活環境施設の満足水準はあまり寄与していなかった。わずかに「集会施設」のみがやや有意であった。2.多様な集団生活を示した高齢者集団ほど、都市アメニティの評価にもそれが強く作用していた。活発な集団文化と都市アメニティとの相関が得られた。3.集団活動が不活発な高齢者集団ほど、社会的ネットワークとしての「近隣関係」が都市アメニティと有意であった。これらは相補的な関連をもつものと考えられる。4.アメニティ要素のうちの「歴史性の保存」は、高齢者の都市アメニティ評価を押しあげるものではなかった。1.通説とは異なり、高齢者が保有する社会的ネットワークは、血縁,住縁,関心縁と多彩であり、全体としての高齢者は決して孤立してはいない。2.それらネットワークのうち、血縁のそれは高齢者を独自に支えている。3.住縁ネットワークはコミュニティの形成の基盤になる可能性をもち、生きがいの各指標と有意の関係をもっていた。4.因子分析の結果、老人福祉ニーズは、サービス,お金,施設の各ニーズに分割されることが判明したが、総合生活満足度との有意な関係を示したのは「お金」ニーズのみであった。5.同じく、高齢者にとっての街の不便・危険度因子分析では、障害物が多い、歩行時に危険、街でゆっくりできないという3因子が発見された。このうち総合生活満足度と強く関連したのは「障害物が多い」という因子であり、この発見は今後のまちづくりにも応用可能であろう。6.高齢者の生きがいの一つに家族内役割があるから、これも因子分析をおこなって、家事の担い手,小さな子供の世話,家族内責任者という因子を抽出した。これらは多くの場合、3つに分けられた生きがい指標と結びついていた。7.3種類の家族内役割のうち、総合生活満足度と有意であったのは「家族内責任者」因子である。8.団体参加は生きがい(旅行,テレビ,趣味)と生きがい(家族,食事,交際)との間に有意な関係をもつものの、その他の意識項目とは相関していない。9.以上の知見をより一般化するために、本年度の東京調査と予備的な札幌調査が存在する。〈高齢者の都市アメニティについて〉1.高齢者が認知する都市アメニティの要因として,生活環境の評価はあまり意義をもちこえていない.たとえば,最も関連があると思われる老人福祉施評価さえ,小樽,久留米,札幌のいずれでも都市アメニティ要因ではなかった.2.都市アメニティ要因要因に社会的ネットワークがあり,集団活動の規定力が強い都市として久留米,個人的ネットワークが有意な関連をもった都市として小樽,札幌がある.3.コミュニティ指標とりわけコミュニティの「絖合性」は都市アメニティを高める要因であった(久留米と札幌でのデータ解析より).4.「伝統性・歴史性の保存」は都市アメニティの要因になりえたが,「歴史的建物・街並み保存」はその要因として認知されていない.〈高齢者とコミュニティについて〉1.「老いと孤独」ーは全称命問とはいえず,豊かなネットワークを高齢者が保持する場合もある(特称命題の成立).2.地域ネットワークが豊かな都市では,コミュニティの「認知」指標ー地域の自由な雰囲気,地域の統合性,地域住民の協力意欲ーの評価が高まる.3.高齢者のコミュニティ活動は,九州・久留米では活発であったが,北海道の二都市では低調であった.