hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マスト細胞におけるリゾホスファチジルセリン（LysoPS）ターゲット分子の同定

リゾリン脂質の一種であるリゾホスファチジルセリン(LysoPS)は、アレルギー反応の主役であるマスト細胞の脱顆粒反応を顕著に促進することが知られていたが、マスト細胞上に想定されるLysoPSターゲット分子の実体は不明であった。本研究では、TPRチャネル分子に着目してLysoPSターゲット分子の探索を行った結果、TRPV1分子がLysoPS反応性を示すことが明らかとなった。本研究では、マスト細胞上に想定されるLysoPSターゲット分子の同定を目指しているが、今年度は特にTRP(Transient Receptor Potential)チャネルに着目した解析を進めた。まず、LysoPSによる脱顆粒促進能が最も顕著に認められるラット腹腔マスト細胞(RPMC)におけるTRPチャネルの発現を解析した。ラットから回収した腹腔マスト細胞から密度勾配遠心法により精製したRPMCからRNAを抽出した。定量RT-PCRにより、全28種のTRPチャネルの発現を解析した結果、TRPC6、M7、V2、ML1が高発現していることがわかった。さらに中程度の発現を示す遺伝子は、TRPC1、C2、M2、M4、V1、ML3、P2、P5であった(図1)。これらの発現が認められた遺伝子を優先的にTRPチャネルファミリー分子のクローニングを行った。しかし、ラットの遺伝子情報が不足していること、および遺伝子が長いこと(26kb)ことから、想定以上にクローニングに手間取った。最終的には、M7(約5.6kb)を除く27遺伝子のクローニングを終了することができた。クローニングした遺伝子のLysoPS反応性の評価には、我々が最近開発したTGFalpha切断アッセイを用いる。HEK293細胞にTRPチャネルとアルカリホスファターゼ(AP)融合TGFalphaを一過的に発現させ、LysoPS刺激により膜型プロテアーゼによって切断される上清中のAP活性を測定することにより、チャネルの活性化を評価する。進行中の実験ではあるが、これまでにTRPV1を発現させた細胞においてわずかなLysoPS応答性が認められた。しかし、TRPV1のリガンドとして報告されているカプサイシンに比べると数十倍低く、今後より高い反応性の認められるTRPチャネルの探索を行っていく。本研究ではリゾホスファチジルセリン(LysoPS)によるマスト細胞の脱顆粒反応促進を担うターゲット分子の同定を目的としている。また、その候補分子として、近年リゾリン脂質反応性が報告されているTRPチャネル分子ファミリーに着目して解析を進めている。今年度は、ラット腹腔マスト細胞(RPMC)にsiRNAを導入してTRPチャネルファミリー分子をノックダウンすることによりLysoPS応答性に関与する分子の同定を試みた。一般的にRPMCの培養および初代培養細胞へのsiRNA導入は難易度が高いとされているが、詳細な検討により、エレクトロポレーションによるsiRNAの導入で、細胞の生存率4060%および5070%の導入効率を達成することができた。この系を用い、前年度RPMCにおいて高発現していることを見出したTRP分子について発現抑制率と脱顆粒反応性を調べた。一次スクリーニングで、TRPM7分子の発現抑制により脱顆粒反応の抑制が認められた。そこで、複数のコンストラクトについてさらに解析を行ったところ、発現抑制効果と脱顆粒抑制効果に相関性が認められず、一部のコンストラクトにおけるオフターゲット効果である可能性が高いと判断した。よって、本ストラテジーによる目的遺伝子の同定には至らなかった。これまでに有機合成したLysoPS誘導体を用いた解析から、LysoPSによるマスト細胞の脱顆粒促進反応において、メチル基を導入したリゾホスファチジルスレオニン(LPT)がLysoPSよりも約十倍強い活性を有することを見出している。今年度、さらにLysoPS誘導体の脱顆粒促進活性を評価し、LysoPSに比べて約100倍強力なスーパーアゴニストを見出した。誘導体が結合したカラムを用いたアフィニティー精製や発現クローニングに有用と考えられる。脂質生物学本研究ではLysoPSによるマスト細胞の脱顆粒反応促進を担うターゲット分子の同定を目的としている。今年度は、研究の初段階となるラットTRPチャネル28遺伝子のクローニングにおいて、ラットの遺伝子配列が十分に解析されていないこと、およびチャネル分子が大きいことから、想定以上に時間を要してしまった。しかし、最終的には27遺伝子のクローニングを終了し、唯一得られなかったratTRPM7においてもマウスのクローンは取得した。よって、当初の計画よりは若干遅れているが、ツールが揃い、次年度はよりスピーディに解析を進めていくことができると考えている。また、当初の計画ではマスト細胞におけるLysoPSターゲット分子の評価において、候補遺伝子をRBL-2H3細胞に過剰発現してLysoPS反応性を解析する予定であったが、より直接的に関与を示すため、RPMCにsiRNAを導入してノックダウンすることにより解析するよう変更・改善する。現在、既にRPMCへのsiRNAの導入に着手しており、系の確立の見通しは明るいと感じている。

今後さらに詳細な検討を加えることにより、スクリーニングから得られたTRPチャネル分子のマスト細胞脱顆粒への関与をより直接的に評価できる系で解析を行っていく。今年度クローニングしたTRP分子をTGFalpha切断アッセイにてLysoPS応答性の評価を行う。反応性が認められた分子が本当にマスト細胞上で機能するLysoPSターゲットか否かを検証することが重要となる。そのため、RPMCにおいてTRPチャネルの候補分子のsiRNAによるノックダウンを行い、LysoPSによる脱顆粒反応を評価する。一般的に初代培養細胞に対するsiRNAの導入は容易ではなく、特にRPMCへの導入に関する報告は一切ない。そこで、エレクトロポレーションを用いた導入の詳細な条件検討を行い、評価が可能な系の確立を行う。siRNAの導入により脱顆粒反応の抑制が認められた分子については、最終的にKOマウスを入手して、腹腔マスト細胞のLysoPS応答性の有無を確認する予定である。これまでの知見から、マスト細胞の脱顆粒に関与するLysoPSターゲット分子の候補としてTRPチャネルが有力と考え研究を進めているが、上述の解析から目的とする分子の同定にいたらなかった場合には、他のカルシウムチャネル分子にも範囲を広げ解析を進めていく。これまでの解析から、標的としているマスト細胞上のLysoPSターゲット分子は、コンカンバリンA(Con A)誘発性肝炎におけるLysoPSの抑制効果に関与することが分かっている。しかし、肝炎抑制時にLysoPSターゲット分子がマスト細胞上で機能しているのか、それとも他の細胞群にも発現していて機能するのかは不明である。そこで、上述の実験によりターゲット分子(候補)を同定した後、Con A肝炎時の免疫系細胞における発現解析を行う。さらに、in vitroの系でLysoPS応答性を解析する。
流体中における渦系の3次元ダイナミックスの高次漸近展開理論と数値解析

1.流体中の渦糸の3次元運動を記述する発展方程式を導き,その数値解析を行った.i)粘性流体中における軸対称渦輪の運動の高精度計算を可能にする速度の一般公式を導き,初期条件が太さ無限小の円輪の場合に,数値計算を実行した.リング半径の拡がりは実験値と一致する.ii)曲がった渦管に対して,Biot-Savart積分の高次漸近展開法を開発した.接合漸近展開を高次まで拡張して運動速度の3次補正を導き,局所誘導階層との関わりを論じた.2.渦輪の3次元不安定性を,ハミルトン的スペクトル理論の観点から計算した.曲率の効果により軸対称撹乱と屈曲撹乱が共鳴不安定を起こすことを初めて示した.3.渦による音波の生成や散乱の数値計算を行った.i)てナビエ・ストークス方程式の高次精度差分法による直接数値計算を行い,衝撃波と渦輪の干渉およびそれによる音波の発生メカニズムを明らかにした.ii)圧縮性流体中における渦輪の正面衝突の直接数値計算を行い,微弱な音圧を直接数値的に計算することに成功した.iii)Hillの球形渦による音波の散乱の直接数値計算によって,漸近理論の適用範囲を明らかにした.iv)Gross-Potaevskii方程式の数値シミュレーションによって,量子渦糸の切りつなぎに伴って音波が発生することを捉えた.4.MHD乱流の統計的性質をモデル方程式の解析により調べ,大規模磁場の秩序構造が特性時間のスケーリングに及ぼす効果と間欠性への影響について議論した.1.流体中の渦糸の3次元運動を記述する発展方程式を導き,その数値解析を行った.i)粘性流体中における軸対称渦輪の運動の高精度計算を可能にする速度の一般公式を導き,初期条件が太さ無限小の円輪の場合に,数値計算を実行した.リング半径の拡がりは実験値と一致する.ii)曲がった渦管に対して,Biot-Savart積分の高次漸近展開法を開発した.接合漸近展開を高次まで拡張して運動速度の3次補正を導き,局所誘導階層との関わりを論じた.2.渦輪の3次元不安定性を,ハミルトン的スペクトル理論の観点から計算した.曲率の効果により軸対称撹乱と屈曲撹乱が共鳴不安定を起こすことを初めて示した.3.渦による音波の生成や散乱の数値計算を行った.i)てナビエ・ストークス方程式の高次精度差分法による直接数値計算を行い,衝撃波と渦輪の干渉およびそれによる音波の発生メカニズムを明らかにした.ii)圧縮性流体中における渦輪の正面衝突の直接数値計算を行い,微弱な音圧を直接数値的に計算することに成功した.iii)Hillの球形渦による音波の散乱の直接数値計算によって,漸近理論の適用範囲を明らかにした.iv)Gross-Potaevskii方程式の数値シミュレーションによって,量子渦糸の切りつなぎに伴って音波が発生することを捉えた.4.MHD乱流の統計的性質をモデル方程式の解析により調べ,大規模磁場の秩序構造が特性時間のスケーリングに及ぼす効果と間欠性への影響について議論した.1.流体中の渦糸の3次元運動を計算するための高次漸近展開法の間発を行った.(1)粘性流体中の軸対称渦輪対するNavier-Stokes方程式の初期値問題を高精度で解くため,接合漸近展開法を渦核-リング半径比について高次まで拡張した.並進速度に対する核の歪みによる減速効果の一般公式を導いた.さらに,渦度分布やリング半径が拡がりの数値計算を行い,実験値と10%の誤差の範囲内で一致をみた.(2) Euler方程式に基づく渦糸の3次元的運動速度を,接合漸近展開法を用いて,渦核-曲率半径比について3次まで導出した.得られた非線形発展方程式が,局所誘導階層とよばれる完全可積分系一致することを発見した.2.渦輪の3次元安定性,複数の渦糸の相互作用,さらに非定常運動する渦が生成する音波の数値解析を行った.(1) Hillの球形渦の3次元線形安定性の数値解析を行った.球面調和関数展開を用いてEuler方程式を動経のみに依存する式に帰着させ,差分法を用いて数値的に解いた.後部淀み点近傍からスパイク状の構造が発達することを示し,その増幅率を計算した.(2)相互作用する量子渦糸の切りつなぎ現象を調べるため,Gross-Pitaevskii方程式の数値シミュレーションを行なった.切りつなぎの詳細な様子と,それに伴って発生する音波を考えられる波形を捉えた.(3) 2次元渦対の衝突により発生する渦音をNavier-Stokes方程式の数値シミュレーションによって直接計算し,音波と渦運動との関係を明らかにした.また,渦と音波および衝撃波の干渉の数値計算を行なった.3. MHD乱流の統計的性質を,直接数値シミュレーションデータのウェーブレット解析とカスケード・モデル方程式の解析の両面から調べ,特性時間のスケーリングをエネルギー輸送の関係について議論した.1.流体中の渦糸の3次元運動を記述する発展方程式を導き,その数値解析を行った.i)粘性流体中における軸対称渦輪の運動の高精度計算を可能にする速度の一般公式を導き,初期条件が太さ無限小の円輪の場合に,数値計算を実行した.リング半径の拡がりは実験値と一致する.ii)曲がった渦管による誘導速度を高精度で計算するため,Biot-Savart法則に対する系統的な高次漸近展開法を開発した.さらに,接合漸近展開を高次まで拡張して,運動速度の3次補正を得ることに成功した.

局所誘導近似のもとでは,局所誘導階層の低次部分が実現する.2.渦輪の3次元不安定性を,ハミルトン的スペクトル理論の観点から計算した.粘性がある場合や渦度分布が一般の場合に対しても,不安定成長率や固有モード関数を数値的に求める手法を確立した.曲率の効果により軸対称撹乱と屈曲撹乱が共鳴不安定を起こすことを初めて示した.3.渦による音波の生成や散乱の数値計算を行った.i)圧縮性流体中における渦輪の正面衝突の直接数値シミュレーションを行い,微弱な音圧を直接数値的に計算することに成功した.ii)Hillの球形渦による音波の散乱の直接数値シミュレーションを行ない,接合漸近展開による理論の適用範囲を明らかにした.iii)Gross-Potaevskii方程式の数値シミュレーションによって,量子渦糸の切りつなぎ現象や量子渦糸対の対消滅現象の詳細を調べた.これらの現象に伴って音波が発生することを数値計算によって解き明かした.4.MHD乱流の統計的性質をモデル方程式の解析により調べ,大規模磁場の秩序構造が特性時間のスケーリングに及ぼす効果と間欠性への影響について議論した.
肝温阻血障害の機能的,形態学的究明および障害抑製薬剤の効果検討と臨床応用への試み

前年度までに犬を用いて門脈,肝動脈,肝上部および肝下部下大静脈を完全遮断し,同時に門脈および肝下部下大静脈と外頸静脈との間に遠心型ポンプを用いたバイパスを設置し,門脈および下大静脈領域の欝滞を取り除き,全身の循環動態を安定させた完全肝温阻血モデル(total hepatic vascular exclusion)を確立した。このモデルを用いて60分の完全肝温阻血を行いその後肝血流を再開すると,門脈圧が急激に上昇した後に正常の約2倍で推移した。肝動脈血流は術前値の76%程度に維持されたが,門脈血流は27%程度に低下し門脈領域のうっ血を来した。これに伴い全身の平均動脈血圧が術前の約1/2に低下して肝臓全体の血流量は術前の46%に低下した。すなわち60分の肝完全温阻血により肝の微小循環が傷害され,門脈の欝滞を来し,結果的に全身の循環動態にまで影響を及ぼしたと考えられた。この状態での肝エネルギー代謝機能は,肝エネルギーチャージ及び動脈血中ケトン体比の低下に示されるごとく血流を再開しても術前状態には回復せず,実験動物はすべて6時間以内に死亡した。これに対して温阻血開始10分前に,100mg/kgのキサンチンオキシターゼ阻害剤(アロプリノール)を投与しておくと,全身および門脈の血行動態は全く非投与群と差が無いにも関わらず,動脈血中ケトン体比は30分で正常範囲に回復し,肝アデニンヌクレオチド総量の回復も速く,エネルギーチャージも比較的高く維持され,再藻流時に産生される過酸化脂質量も抑制された。しかし再藻流60分後の電子顕徴鏡所見では両群ともにミトコンドリアの膨化が認められ,アロプリノールの効果は認められなかった。結論として,アロプリノール投与により肝温阻血の循環動態や形態に及ぼす影響は抑制できないが,肝ミトコンドリアのエネルギー代謝に対してはその予防効果が認められた。本研究は細胞障害及び循環障害のパラメ-タ-として肝ミトコンドリアのエネルギ-代謝機能と肝血流動態を同時に検討し、電子顕微鏡所見の検討をも加えることにより機能的かつ形態的に温阻血障害メカニズムを解明することを目的としている。さらに障害抑制作用を有する薬剤効果を検討し、肝臓外科ならびに肝移値への臨床応用をめざすものである。雑種成犬の肝臓に60分間の完全温阻血を加えると、血管内に微小血栓を形成し、再潅流後には門脈血流の著しい減少と門派圧の上昇によって門脈領域のうっ血を来し、さらに全身の循環動態の低下を招き死亡する。キサンチンオキシダ-ゼの阻害剤であるアロプリノ-ルを温阻血開始前に投与すると、循環動態には全く影響はないが阻血中の肝組織アデニンヌクレオチド量が高く維持され、過酸化脂質生成も抑制され、肝ミトコンドリアの酸化還元状態を反映する動脈血中ケトン体比は非投与群に比べてはるかに早く回復することが判明した。しかしこの前処置を行っても肝ミトコンドリアや内皮細胞の電顕所見、さらに生存率は全く改善せず、同薬剤の抗温阻血障肝効果はあまり強くないと推察された。

また実験途中ではあるが温阻血中の肝内残存血液をリンゲル液、さらには臓器保存液で置換しておくと、動脈血中ケトン体比の上昇がさらに速やかとなり、生存率も向上することから温阻血中の肝内残存血液が肝温阻血障害に大きく関与していると示唆された。今後の展開として、温阻血中の肝内残存血液がどのような機序で温阻血障害をもたらすのか、循環動態はどう変化するのか、また他の抗温阻血障害効果を持った薬剤ではどのような結果が得られるか等を解明することが当面の課題と考えられる。前年度までに犬を用いて門脈、肝動脈、肝上部および肝下部下大静脈を完全遮断し、同時に門脈および肝下部下大静脈と外頚静脈との間に遠心型ポンプを用いたバイパスを設置し、門脈および下大静脈領域の欝滞を取り除き、全身の循環動態を安定させた完全肝温阻血モデル(total hepatic vascular exclusion)を確立した。このモデルを用いて60分の完全肝温阻血を行いその後肝血流を再開すると、門脈圧が急激に上昇した後に正常の約2倍で推移した。肝動脈血流は術前値の76%程度に維持されたが、門脈血流は27%程度に低下し門脈領域のうっ血を来した。これに伴い全身の平均動脈血圧が術前の約1/2に低下して肝臓全体の血流量は術前の46%に低下した。すなわち60分の肝完全温阻血により肝の微小循環が傷害され、門脈の欝滞を来し、結果的に全身の循環動態にまで影響を及ぼしたと考えられた。この状態での肝エネルギー代謝機能は、肝エネルギーチャージ及び動脈血中ケトン体比の低下に示されるごとく血流を再開しても術前状態には回復せず、実験動物はすベて6時間以内に死亡した。これに対して温阻血開始10分前に、100mg/Kgのキサンチンオキシターゼ阻害剤(アロプリノール)を投与しておくと、全身および門脈の血行動態は全く非投与群と差が無いにも関わらず、動脈血中ケトン体比は30分で正常範囲に回復し、肝アデニンヌクレオチド総量の回復も速く、エネルギーチャージも比較的高く維持され、再潅流時に産生される過酸化脂質量も抑制された。しかし再潅流60分後の電子顕徴鏡所見では両群ともにミトコンドリアの膨化が認められ、アロプリノールの効果は認められなかった。結論として、アロプリノール投与により肝温阻血の循環動態や形態に及ぼす影響は抑制できないが、肝ミトコンドリアのエネルギー代謝に対してはその予防効果が認められた。
洪水氾濫シミュレーションに基づく避難システムの開発に関する研究

本研究においては,まず,洪水氾濫危険地域を設定する際の洪水規模の設定に関して検討を行い,対象洪水に対する洪水氾濫範囲の予測システムを,従来から進めてきた氾濫シミュレーシート手法に改善を加え,排水路網を考慮したモデルを用いて構築した.本手法を,水理模型実験で検証した結果,このモデルで現象がある程度説明できることがわかった.洪水氾濫現象を精度良くシミュレーシートするには,河道が格子サイズになる程度の格子を選び,氾濫原と河道を含んだ一連の計算を行えばよいが,これでは空間差分間隔や時間間隔をかなり細かく採る必要があった.河道を排水路網にみたてた計算を行うことにより,若干精度が低下するということには問題が残るが,空間差分間隔や時間間隔を大きくとることができる.この方法を昭和57年の長崎豪雨災害で被害を受けた中島川の氾濫解析に適用した結果,災害調査から得られた実測値をかなり説明できることがわかった.避難システムの設計に関する研究に関しては,氾濫シミュレーションに基づいた避難のシミュレーションモデルの構築とこれを実行するために必要な種々の情報の処理が重要である.まず,京都盆地南部の木津川と宇治川で囲まれた旧巨椋池の集水域を対象として,この流域を125m×125mの格子に分割して地形解析を行い,各メッシュの避難人口の分布や避難経路および小・中学校等を対象とした避難場所の設定など,避難システムを構築するための基礎データの解析を行った.ついで,これらから形成される避難ネットワークシステムにおいて避難のシミュレーションモデルを構築した.現在,このモデルを用いて洪水氾濫シミュレーションに基づいた避難のシミュレーションを実行している段階であり,モデルの修正等もまだ必要で,さらに研究を進めているところである.本研究においては,まず,洪水氾濫危険地域を設定する際の洪水規模の設定に関して検討を行い,対象洪水に対する洪水氾濫範囲の予測システムを,従来から進めてきた氾濫シミュレーシート手法に改善を加え,排水路網を考慮したモデルを用いて構築した.本手法を,水理模型実験で検証した結果,このモデルで現象がある程度説明できることがわかった.洪水氾濫現象を精度良くシミュレーシートするには,河道が格子サイズになる程度の格子を選び,氾濫原と河道を含んだ一連の計算を行えばよいが,これでは空間差分間隔や時間間隔をかなり細かく採る必要があった.河道を排水路網にみたてた計算を行うことにより,若干精度が低下するということには問題が残るが,空間差分間隔や時間間隔を大きくとることができる.この方法を昭和57年の長崎豪雨災害で被害を受けた中島川の氾濫解析に適用した結果,災害調査から得られた実測値をかなり説明できることがわかった.避難システムの設計に関する研究に関しては,氾濫シミュレーションに基づいた避難のシミュレーションモデルの構築とこれを実行するために必要な種々の情報の処理が重要である.まず,京都盆地南部の木津川と宇治川で囲まれた旧巨椋池の集水域を対象として,この流域を125m×125mの格子に分割して地形解析を行い,各メッシュの避難人口の分布や避難経路および小・中学校等を対象とした避難場所の設定など,避難システムを構築するための基礎データの解析を行った.ついで,これらから形成される避難ネットワークシステムにおいて避難のシミュレーションモデルを構築した.現在,このモデルを用いて洪水氾濫シミュレーションに基づいた避難のシミュレーションを実行している段階であり,モデルの修正等もまだ必要で,さらに研究を進めているところである.
健康の社会的決定要因に関する体系的な医学教育カリキュラムの開発と効果の検証

医療者は、健康に影響を与える貧困や労働・社会格差などの社会的要因(Social Determinants of Health,以下SDH)を正しく理解し、アプローチを行う役割を担う。先行研究の蓄積が乏しいこの分野の卒前医学教育の現状を踏まえて、我が国で先駆的に医学生のSDH教育プログラムを導入した筑波大学および国内外の先行事例をあわせて、量的研究と質的研究(教員・学生インタビュー、文献調査)を複合的に行うアクションリサーチの研究デザインを用いて教育効果の検証を行い、SDHの教育推進に活用できる汎用可能なFaculty Developmentプログラムの開発を行う。
計算機シミュレーションによる高せん断応力下での高分子液体の挙動の解明

流体の相転移・相分離と流動が結びついた現象が大きくみて次の2つのカテゴリーに分類することができる.第一のカテゴリーは,相分離している流体系に流動が加えられる場合であり,流体のドメイン構造が流動により大きな変形を受け,ドメイン構造の変化が流体のレオロジーにも影響する.一方,第二のカテゴリーでは流動によるストレスが流体の内部構造に作用し,均一であった流体が流動下で相分離の傾向を示す.今年度については「せん断流下での2成分流体の挙動」を分子動力学シミュレーションによって調べたが,これは第一のカテゴリーに属する.現在のところ2次元のLennard-Jones流体を取り扱っている.ミクロなモデルを用いる最大の利点は,流体力学的な効果も自然に取りこまれることにある.まずせん断流下で相分離する流体のドメインの構造について調べた.その結果,せん断流下の定常状態ではドメインは流れの方向に大きく引き延ばされ,ストリングのように細長くつながることがわかった.このようなドメインのストリング構造は,高分子混合物では観察されているが,低分子混合物に対しては今回のシミュレーションではじめて確認された.また,シア-下で相分離する流体系の散乱パターンは,1)楕円形に引き延ばされ,2)主軸方向に暗い筋が,3)非対象に入っているが,これらの特徴は,3)波数依存の1)アフィン変形に2)ロ-パスフィルターを加えることでほぼ再現できることがわかった.次にシア速度を変えたときの流体の定常状態での粘性率の変化を調べた.シアが非常に大きいので流体は非ニュートン的な挙動を示すが,粘性率をバルクと界面の成分に分けて考えるとバルクより界面の非ニュートンが大きいことがわかった.今後は前述第二のカテゴリーに属する現象を取り扱う予定である.流体の相転移・相分離と流動が結びついた現象が大きくみて次の2つのカテゴリーに分類することができる.第一のカテゴリーは,相分離している流体系に流動が加えられる場合であり,流体のドメイン構造が流動により大きな変形を受け,ドメイン構造の変化が流体のレオロジーにも影響する.一方,第二のカテゴリーでは流動によるストレスが流体の内部構造に作用し,均一であった流体が流動下で相分離の傾向を示す.今年度については「せん断流下での2成分流体の挙動」を分子動力学シミュレーションによって調べたが,これは第一のカテゴリーに属する.現在のところ2次元のLennard-Jones流体を取り扱っている.ミクロなモデルを用いる最大の利点は,流体力学的な効果も自然に取りこまれることにある.まずせん断流下で相分離する流体のドメインの構造について調べた.その結果,せん断流下の定常状態ではドメインは流れの方向に大きく引き延ばされ,ストリングのように細長くつながることがわかった.このようなドメインのストリング構造は,高分子混合物では観察されているが,低分子混合物に対しては今回のシミュレーションではじめて確認された.また,シア-下で相分離する流体系の散乱パターンは,1)楕円形に引き延ばされ,2)主軸方向に暗い筋が,3)非対象に入っているが,これらの特徴は,3)波数依存の1)アフィン変形に2)ロ-パスフィルターを加えることでほぼ再現できることがわかった.次にシア速度を変えたときの流体の定常状態での粘性率の変化を調べた.シアが非常に大きいので流体は非ニュートン的な挙動を示すが,粘性率をバルクと界面の成分に分けて考えるとバルクより界面の非ニュートンが大きいことがわかった.今後は前述第二のカテゴリーに属する現象を取り扱う予定である.
3Ｄ石器形態研究の確立による日本列島後期旧石器時代の生活・技術・文化の解明

1)石器の高精度・効率的な三次元計測手法の確立市販の卓上型レーザースキャナ、研究協力者による自主開発レーザースキャナによる考古資料・実験資料の計測を実施した。前者は資料の収蔵管理機関・施設に出向いての計測、後者は借用許可を得た複数資料の計測に適している。測定誤差や特性の差異は、研究目的達成のための分析実施には影響がないことを検証した。写真計測(SfM/MVS)については自動回転台と動画撮影を組み合わせた方法の基礎を検討した。2)考古学資料・実験資料の計測秋田市教育委員会、福島市教育委員会、岩宿博物館、埼玉県三芳町教育委員会、東京都埋蔵文化財センター、府中市郷土の森博物館、小金井市教育委員会、東村山市教育委員会、富山県朝日町まいぶんKANの協力を得て、考古資料の計測を実施した。とくに秋田市教育委員会には、接合資料を中心とした数百点の借用・計測の許可をいただいた。これにより昨年度に実施した実験製作資料との比較検討のための考古資料の集中的な計測を実施した。3)考古学的研究に資する示標の探索・分析手法の確立計測データの解析・分析手法について研究協力者との検討会を重ね、統計解析用プログラム言語Rによる石器形態解析プログラムを構築した。その成果を含め、考古資料の形態分析の手法に関する研究会を、横浜市歴史博物館との共催により「考古形態測定学ワークショップ」として一般公開で実施した。4)三次元データの解析と考古学的議論研究計画と成果について、国際学会発表2件、国内学会発表20件、論文18本の論文等を執筆公表した。石器の三次元計測と解析の手法を拡張援用するかたちで共通する方法論にもとづき土器の三次元計測と解析も実施し、国内学会発表1件、論文1本を公表した。また写真計測の実用化・普及に向けた研究者・実務家向けのワークショップを、横浜市歴史博物館、大阪府立弥生文化博物館で実施した。考古学資料の調査・三次元計測はほぼ予定通りに進捗した。年度前半は計測を集中的に実施し、後半から計測結果の解析を進めている。示標の探索・解析手法の確立については予定通り進捗し、解析プログラムの構築に至った。同プログラムを利用した計測結果の解析を進めている。1)石器の高精度・効率的な三次元計測手法の確立レーザースキャナによる計測については精度・効率ともに現状可能な範囲で最適化されている。計測手法の一般化・普及化を視野に入れ、写真計測の効率化・洗練化に取り組む。2)考古学資料・実験資料の計測201718年度の計測とその解析結果をふまえて、追加的な対象資料を選定、計測を実施する。3)考古学的研究に資する示標の探索・分析手法の確立2018年度に構築したプログラムにもとづき、計測結果の解析を進め、必要に応じた機能追加・拡張を行なう。4)三次元データの解析と考古学的議論科研プロジェクト内での討論とともに、「考古形態測定学研究会」を定期的に開催、議論を深めより有効な方法論の確立を進める。国際学会、国内学会複数件の発表を行ない、論文等を執筆公表する。また2019年9月に開催予定の第4回考古学・人類学のための形態測定学国際会議を共同主催し、国内外の関連研究の発表と議論の場を設ける。あわせて関連分野の専門家を海外(イギリス、アメリカ、オーストラリア)より招聘しシンポジウム、ワークショップを開催する。また今後の共同研究体制の確立のため、オーストラリアを訪問する。計測精度は研究目的上十分であるが、測定誤差や特性について検証を進める。市販ソフトによる写真計測(SfM/MVS)は石器資料の計測に特化した効率化の手法を検討したが、まだ実用レベルに達していない。2)考古学資料・実験資料の計測秋田県立博物館、秋田市教育委員会、仙台市教育委員会、千葉市埋蔵文化財センター、大田区立郷土博物館、小金井市教育委員会、横浜市歴史博物館、浅間縄文ミュージアムの協力を得て、考古資料の計測を実施した。また仙台市地底の森ミュージアム、同縄文の森広場の協力を得て、考古学資料との対照群となる資料の復元製作実験を公開ワークショップとして実施した。ワークショップにおいては、本研究実験製作、三次元計測の実演のほか、本研究の目的と意義、三次元計測の一般と個別事例についての報告も行ない、考古学研究者のほか地底の森ミュージアムのボランティア・スタッフ等の参加も得た。3)考古学的研究に資する示標の探索・分析手法の確立計測データの解析・分析手法について研究協力者との検討会を重ね、フリーウェア(CloudCompare)を利用したマニュアルでの解析ルーチンを確立した。検討会は「考古形態測定学研究会」として公開の研究会へ展開した。成果の一部は論文等として公表した。4)三次元データの解析と考古学的議論研究計画と成果について、国内学会・研究会で件の発表を行ない、件の論文等を執筆公表した。また写真計測の実用化・普及に向けた研究者・実務家向けのワークショップも実施した。考古学資料の調査・三次元計測、および復元実験製作・三次元計測はほぼ予定通りに進捗した。計測結果の解析はやや遅れ気味の部分もあるが、示標の探索・解析手法の確立については当初予定より進捗している。

ただし、今後も蓄積・増加する計測結果を迅速に解析し予定通りの進捗を得るためには課題が残っている。1)石器の高精度・効率的な三次元計測手法の確立市販の卓上型レーザースキャナ、研究協力者による自主開発レーザースキャナによる考古資料・実験資料の計測を実施した。前者は資料の収蔵管理機関・施設に出向いての計測、後者は借用許可を得た複数資料の計測に適している。測定誤差や特性の差異は、研究目的達成のための分析実施には影響がないことを検証した。写真計測(SfM/MVS)については自動回転台と動画撮影を組み合わせた方法の基礎を検討した。2)考古学資料・実験資料の計測秋田市教育委員会、福島市教育委員会、岩宿博物館、埼玉県三芳町教育委員会、東京都埋蔵文化財センター、府中市郷土の森博物館、小金井市教育委員会、東村山市教育委員会、富山県朝日町まいぶんKANの協力を得て、考古資料の計測を実施した。とくに秋田市教育委員会には、接合資料を中心とした数百点の借用・計測の許可をいただいた。これにより昨年度に実施した実験製作資料との比較検討のための考古資料の集中的な計測を実施した。3)考古学的研究に資する示標の探索・分析手法の確立計測データの解析・分析手法について研究協力者との検討会を重ね、統計解析用プログラム言語Rによる石器形態解析プログラムを構築した。その成果を含め、考古資料の形態分析の手法に関する研究会を、横浜市歴史博物館との共催により「考古形態測定学ワークショップ」として一般公開で実施した。4)三次元データの解析と考古学的議論研究計画と成果について、国際学会発表2件、国内学会発表20件、論文18本の論文等を執筆公表した。石器の三次元計測と解析の手法を拡張援用するかたちで共通する方法論にもとづき土器の三次元計測と解析も実施し、国内学会発表1件、論文1本を公表した。また写真計測の実用化・普及に向けた研究者・実務家向けのワークショップを、横浜市歴史博物館、大阪府立弥生文化博物館で実施した。考古学資料の調査・三次元計測はほぼ予定通りに進捗した。年度前半は計測を集中的に実施し、後半から計測結果の解析を進めている。示標の探索・解析手法の確立については予定通り進捗し、解析プログラムの構築に至った。同プログラムを利用した計測結果の解析を進めている。1)石器の高精度・効率的な三次元計測手法の確立レーザースキャナによる計測については精度・効率ともに現状可能な範囲で最適化されている。計測手法の一般化・普及化を視野に入れると写真計測の効率化・洗練化が課題であると認識し、とくに小型で薄い石器資料の効率的な写真撮影と解析処理のルーチン確立を重点的に進める。2)考古学資料・実験資料の計測2017年度の計測とその解析結果をふまえて対象資料の選定範囲を拡張し実施する。実験製作については2017年度に検討した示標をふまえて制御条件を検討した上で、実施する。3)考古学的研究に資する示標の探索・分析手法の確立2017年度に実施した考古学資料、実験資料の計測と解析にもとづき、有効な示標の探索決定と解析結果の蓄積を進める。
複数事業企業内における技術資源の移転メカニズム:移転における要因分析と企業間比較

本研究の目的は、同一企業内における組織間の技術資源移転メカニズムとそのドライバーとなる要因を明らかにすることである(本研究における技術資源の内容は特許のみならずノウハウやアドバイスも含める)。立案当初は部品メーカーに対してインタビュー調査を行っていたが、R&Dプロジェクトにおいて技術移転が必ずしも数多く行われていないことが判明した。そこで、研究対象とする業界を、国立研究機関(産総研)およびSI・ソフトウェア業界に変更し、相手先機関にフィードバックを行いながら調査を進めた。さらに、両機関とも分析単位をプロジェクトに設定し、プロジェグト・マネージャー間(プロジェクト間)による技術移転について定性的なデータを収集した(インタビュー数:産総研20数回、A企業10数回)。産総研においては、JaffeやTrajtenberg達の経済学的分析における前提とは異なり、特許を利用して科学的知識を移転しているケースは稀であった(発明者が自身で特許引用することはあまりなかった)。研究分野にも左右されるが、何らかの面識もしくは知己がある研究者と実際に会わないと、データ処理のやり方や発想のきっかけなどの知識が移転できないことが確認された。SI・ソフトウェアの企業Aにおいては、プロジェクト・マネージャー間において、インフオーマル・フォーマルの形式で技術やマネジメント・ノウハウの移転が頻繁に行なわれている。フォーマルの面では、本社部門に技術情報部門が設置され、優秀なPMを選出し、経験の浅いプロジェクト・マネージャーにアドバイスを通じた移転が行なわれている。現在まで調査協力を得ながら対象としてきたメーカーに対して、2005年度はインタビュー調査を継続して行った。具体的には、BtoBのビジネスを行う部品メーカー3社である。これらのメーカーのエンジニアや生産技術者に対して、本テーマに関する内容をヒアリングし、現場の状況の把握に努めた。本テーマに関する内容で本年度に明確になったことは、以下にまとめることができる。1.複数事業部内で技術移転を行なうことを目指す企業は多く存在するが、実際に実現している企業はごくわずかであること。2.研究開発活動(特にResearchの部分)で得た成果を他のプロジェクトで再利用することは簡単ではないこと。3.製品開発で生み出された技術を異なるプロジェクトで再利用する際には、事業部内外に関わらず、何らかの調整作業が必要になること。つまり、技術を移転先のプロジェクトで使用できるように調整しなければならないこと。4.生産技術に関しては、移転される場合がありうること。5.複数事業部間で共通した基盤技術を基に多角化している企業に注目すべきであること。言い換えるとテクノロジープラットフォームを複数事業部間で追求している企業は、事業部として分かれた後も、技術移転を行なう可能性があること。6.移転を上手く行なうためには、本社部門のコントロールが必要になること。なぜなら、個人同士のインフォーマルな関係性だけでは移転はなかなか行なわれない。また、技術者は社内の自分のポジションを考えるあまり、自分の優位性を失わせるような移転を進んで行なうことはないこと。7.本社部門のコントロールが機能するためには、本社に所属する組織階層で上の立場の人物が研究開発の現場を理解すること、そして移転を行なうため何らかの権限を持つことが必要であること。本研究の目的は、同一企業内における研究所・事業部間の技術資源移転メカニズムとそのドライバーとなる要因を明らかにすることである(本研究における技術資源の内容は特許のみならずノウハウやアドバイスも含める)。2006年度までは、調査協力を得ている部品メーカーに対して、インタビュー調査を継続して行っていたが、技術移転に関して定常的に行われているのではないことが判明した。そこで、2007年度は研究対象とする業界を、システムインテグレーター(SI)・ソフトウェアに変更し、A企業に対して積極的なインタビュー調査を行った(電話インタビューを含めると計10回)。また、分析単位をプロジェクトに設定し、プロジェクト・マネージャー間による技術移転について定性的なデータを収集した。そこで判明した点は以下にまとめられる。1.プロジェクト・マネージャー間において、インフォーマル・フォーマルの形式で技術やノウハウの移転が頻繁に行なわれている。特に、フォーマルの面では、本社部門に技術情報部門が設置され、優秀なPMを選出し、経験の浅いプロジェクト・マネージャーにアドバイスを通じた移転が行なわれている。2.情報データベースを作成し、プロジェクト単位の情報を3年間蓄積し、高リスク案件を開発プロセスの途中で発見できるように、全社サイドで取り組みが行われた。その結果、高リスク案件になると思われるプロジェクトに対して、優秀PMが当該PMにヒアリングを行い、技術やノウハウの移転を含めたアドバイスをすることによって、高リスク案件が低減したこと。現在、上記の内容をケース分析を行った論文の形でまとめる作業を行なっている。

研究分野にも左右されるが、何らかの面識もしくは知己がある研究者と実際に会わないと、データ処理のやり方や発想のきっかけなどの知識が移転できないことが確認された。SI・ソフトウェアの企業Aにおいては、プロジェクト・マネージャー間において、インフオーマル・フォーマルの形式で技術やマネジメント・ノウハウの移転が頻繁に行なわれている。フォーマルの面では、本社部門に技術情報部門が設置され、優秀なPMを選出し、経験の浅いプロジェクト・マネージャーにアドバイスを通じた移転が行なわれている。
グリシンベタイン集積型イネ科飼料作物のストレス耐性発現機構

グリシンベタイン(以下ベタイン)は、植物が乾燥条態や高塩条件での主要な浸透調節物質である。本研究では、(1)イネ科飼料作物におけるベタインの集積程度の種間差を明らかにする、(2)ベタインの発現機構を遺伝子レベルで解析することを目的とした。まず、圃場条件下で暖地型イネ科飼料作物ソルガムを15品種栽培し、経時的に葉身ベタイン濃度、相対水分量(RWC)、浸透濃度などを測定した。その結果、ベタインの集積程度には大きな品種間が存在し、ベタイン集積程度の大きい品種では、夏期の干ばつ下でRWCが高く、しかも浸透濃度も高く維持された。グリーンパニックを培地のカリウム濃度を変えた水耕条件下で栽培し、カリウムによるベタインの集積に対する影響を見た。その結果、培地カリウム濃度の上昇により、細胞液のカリウム濃度およびベタイン濃度の上昇が認められた。しかし、ベタインの集積がカリウムイオンによるものか、あるいは、カリウムによる浸透圧の上昇によるのか明らかに出きなかった。グリーンパニックに100mMNaClで塩ストレス処理を行い、ベタインアルデヒド脱水素酵素(BADH)の活性とBADHmRNAの発現量を解析した。その結果、塩ストレスにより急速に膨圧の低下が見られ、続いてBADHmRNAの発現が高まり、最後にBADHの活性が上昇した。BADH活性は、膨圧の回復とともに減少した。以上の結果は、ストレスによる膨圧の変動がシグナルとなりベタインの集積が生じたことを示唆し、今後さらに検討する必要がある。
双安定性によるO-O結合の可逆的開裂を鍵とする実用酸化触媒の開発

6-hpaの二核鉄(III)錯体とH2O2の反応で、パーオキソ二核鉄(III)錯体が生じ、O-O結合の開裂により高スピン二核鉄(IV)錯体を与えることを明らかにした。これらはsMMOの酸素活性化過程で生じるパーオキソ中間体Pと酸化活性種Qに類似しており、このhigh-spin二核鉄(IV)の電子状態は酸化活性種Qを再現する唯一の例である。さらに詳細な共鳴ラマンスペクトルの追跡によって、1分以内にパーオキソ二核鉄(III)錯体が生成し、3分でO-O結合の開裂により高スピン二核鉄(IV)錯体が生じることがわかった。その構造変化により真の活性種であるanti-dioxo-体が生じることを見出した。活性中心に二核鉄を有する非ヘム二核鉄酵素として、酸素を還元的に活性化してメタンの水酸化を触媒する可溶性メタンモノオキシゲナーゼ(sMMO)などが知られている。これまでに、機能モデル化合物としてカルボン酸含有二核鉄錯体を用いたパーオキソ二核鉄錯体がいくつか報告されている。しかし、これらの化合物は、パーオキソ錯体が非常に不安定であったり、全く活性化されなかったりして、カルボキシラト配位の役割の解明には役立っていない。そこで本研究では、我々の研究室の先行研究であるパーオキソ二核鉄(III)とオキソジオキソ二核鉄(IV)の両者を安定化する二核化配位子と構造が類似したカルボン酸含有二核化配位子H2BPG2Eを用いてパーオキソ二核鉄錯体を合成し、その酸素活性化過程の研究と酸化剤としてオキソンを用いた基質酸素化の研究を行い、カルボキシラト配位の効果を明らかにすることを目的とした。本研究においてパーオキソ錯体の分光学的測定から、酸素活性化機構を明らかにした。またDFT計算により、カルボキシラトドナーが活性中心に及ぼす効果を明確にした。これらにより、二核鉄中心のカルボキシラトドナーはパーオキソ二核鉄(III)の安定化に重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに、オキソンを酸化剤として用いて、BPG2Eの二核鉄錯体を触媒として用いて高速・高効率かつ立体選択的なアルケンのエポキシ化に成功した。現在までに報告されているカルボン酸含有二核鉄錯体を触媒としてこのような高速高効率なエポキシ化が起こった例はなく、我々が知る限り初めての報告例である。また、エポキシ化にとどまらず、不活性なアルカン類についても水酸化反応を試みたところ、高速なアルカンの水酸化に成功した。本研究では、二核鉄錯体による酸素活性化と基質酸素化を効率的に進行させることを目的とした。今回は、6-hpa二核化配位子の二核鉄錯体を用いて、過酸化水素との反応により、パーオキソ二核鉄(III)錯体の生成とこのO-O結合の開裂によるトリオキソ二核鉄(IV)錯体の生成を分光学的に追跡すると伴に、生成したトリオキソ二核鉄(IV)錯体のアルカンに対する反応性を検討した。まず、パーオキソ錯体の生成とトリオキソ錯体への変換は、電子スペクトルによる追跡で両者を明確に見分ける事に成功した。さらに、この変換を共鳴ラマンスペクトルにより追跡する事ができた。共鳴ラマンスペクトルでは、反応開始から1分以内にパーオキソ錯体のO-O伸縮振動が826 cm-1にあらわれ、さらに、反応開始後2-3分の間このバンドが821 cm-1にシフトした。この新たなバンドは、以前から報告していた様にトリオキソ錯体のFe(IV)=Oの振動バンドである。この様に電子スペクトルと共鳴ラマンスペクトルの追跡により、6-hpa二核鉄錯体は過酸化水素との反応の直後に、パーオキソ錯体を生成し、直ちにO-O結合の開裂によりトリオキソ錯体が生成する事を証明した。こうして生成したトリオキソ錯体と様々なアルカンとの反応を速度論的に追跡し、トリオキソ錯体の反応性の高さを明らかにした。6-hpaのトリオキソ錯体は、エチルベンゼンの酸化速度において、これまでに報告された最も反応性の高い、高スピン二核鉄(III)(IV)錯体と比べて620倍反応を加速した。また、重水素化されたトルエンを用いたKIEの値は、95であり、これまでに知られているに核鉄錯体の中で最も大きなKIEの値を示した。2015年度の研究で観測されたトリオキソ二核鉄(IV)錯体の高活性は、アルカンの触媒的酸化反応において観測された。これらは、6-hpaに核鉄錯体のトリオキソ錯体が高スピン鉄(IV)をとること、また、Fe(IV)=Oの周辺の立体障害が小さい事が原因と考えられる。実際に、この反応速度の詳細な解析から、トリオキソ錯体はシン配向の錯体が最初に生成し、これがアンチ配向の錯体に構造変化した後にアルカンのC-H結合を切断する事が明らかになった。具体的には、6-hpa核鉄錯体のトリオキソ錯体とアルカンの反応の速度定数は、基質濃度が低いときには基質濃度に1次に比例し、基質濃度が高くなると基質の種類に関係なく一定の値に収束した。これは、基質低濃度領域では、トリオキソ錯体とある官能反応が律速段階であるが、基質高濃度領域では、トリオキソ錯体のシンからアンチへの構造変化が律速段階になる為である。

これは、過酸化水素を酸化剤として用いる二核鉄錯体が触媒するアルカン酸化において初めて見いだされた現象であり、酸化活性種の反応性に及ぼす。高スピンFe(IV)=Oの効果、酸化活性種の立体的効果などを明らかにしたものとして重要である。我々は6-hpa配位子の二核鉄(III)錯体(1)と過酸化水素の反応で生じる中間体を単離し,固体のメスバウアースペクトルの温度変化を測定し,パーオキソ二核鉄(III)錯体(1a)からトリオキソ二核鉄(IV) high-spin (S=2)錯体(1b)への可逆的な変換を見出した.共鳴ラマンスペクトルの時間変化では,1分後には1aのO-O伸縮と3分後には1bのFe=O伸縮に帰属される振動バンドを観測た.これは二核鉄の系でパーオキソ二核鉄(III)錯体のO-O結合が開裂する瞬間を捉えた初めての例である.1bによるアルカンのC-H酸化活性は,既報の二核鉄錯体より620倍高かった.1bの速度論的同位体効果(KIE)は95であり,sMMOのKIE値に匹敵する大きさである.錯体1はシクロヘキサンの水酸化を触媒し,用いた過酸化水素当たりの収率は98%と,高い触媒活性を示した(Kodera, Chem. Eur. J., 2016, Hot Paper).BPG2E配位子の二核鉄(III)錯体(2)と過酸化水素の反応で生じる中間体を単離し,メスバウアー測定によりパーオキソ二核鉄(III)錯体2aからトリオキソ二核鉄(IV) high-spin (S=2)錯体2bへの可逆的変換を観測した.BPG2Eのカルボキシラト基が配位した2から生じる中間体は6-hpa配位の1から生じる中間体と比べてパーオキソ二核鉄(III)の割合が増加した.1, 2の結晶構造の比較や分光学的測定からカルボキシラト基を導入すると,配位空間の効果でパーオキソ二核鉄(III)が安定化されることがわかった.カルボキシラト基によりO-O結合開裂を制御できるという事実は重要である.また2は過酸化水素を酸化剤とするアルケンのエポキシ化を効率的に触媒した(Kodera, Chem. Sci., 2014).6-hpaの二核鉄(III)錯体とH2O2の反応で、パーオキソ二核鉄(III)錯体が生じ、O-O結合の開裂により高スピン二核鉄(IV)錯体を与えることを明らかにした。これらはsMMOの酸素活性化過程で生じるパーオキソ中間体Pと酸化活性種Qに類似しており、このhigh-spin二核鉄(IV)の電子状態は酸化活性種Qを再現する唯一の例である。さらに詳細な共鳴ラマンスペクトルの追跡によって、1分以内にパーオキソ二核鉄(III)錯体が生成し、3分でO-O結合の開裂により高スピン二核鉄(IV)錯体が生じることがわかった。その構造変化により真の活性種であるanti-dioxo-体が生じることを見出した。(1)酸素活性化及び基質酸素化に最適化された非へム二核鉄含有固体触媒触媒の開発として、(a)パーオキソ二核鉄(III)から高スピンオキソ二核鉄(IV)への変換過程及び酸化活性種である高スピンオキソ二核鉄(IV)の反応性の最適化、(b)二核鉄錯体の反応場への固定化による高性能酸化触媒の創製の2点を検討する事を研究目的とした。(a)では、高い酸化活性を示す高スピンオキソ二核鉄(IV)錯体の電子的・構造化学的最適化を検討しており、ある程度の成果を挙げている。即ち、高スピンオキソ二核鉄(IV)錯体の反応性の最適化とO-O結合の開裂を経る生成過程の最適化を目的として、1,2-dipyridylethaneの構造をもつ二核化配位子に電子効果として6-hpaに電子吸引基であるニトロ基や電子供与基であるメチル基とメトキシ基を導入した。
ミッドカインの制御による腎障害の治療法の開発

本研究においては、ミドカインを標的とした治療の臨床応用への可能性をさらに詳細に検討するため、以下の3点を目的に研究を進めた。(1)進行性の腎障害における抗ミッドカイン療法の臨床応用の可能性について検討するため、虚血再灌流モデル、STZ投与による糖尿病性腎症モデルやシスプラチン腎症におけるアンチセンスオリゴヌクレオチドの効果についてin vivoの系で明らかにする。(2)既にミドカインによる発現誘導が確認されているMCP-1及びMIP2(IL-8)の発現について、受容体(LRP, Megalin)を介する細胞内情報伝達機構を、培養メサンギウム細胞及び近位尿細管細胞を用いて明らかにする。(3)ミドカイン刺激により発現増強・減弱がみられる遺伝子群のprofileについてDNAアレイを用いて同定する。この結果、虚血再灌流モデルやシスプラチン腎症による尿細管間質障害では、アンチセンスオリゴヌクレオチドの静注により、近位尿細管でのミドカインの機能や発現を抑制することにより、腎障害の進行を有意に阻止できた。一方、糖尿病性腎症モデルではミドカイン依存性に糸球体の硬化が進行することが確認された。また、ミドカインは分泌型蛋白であり、顕性糖尿病性腎症の患者の尿中ミドカイン濃度が、糸球体及び尿細管障害の程度を予測する良い指標となる可能性が予想される。さらに、メサンギウム細胞及び尿細管上皮細胞を用いてミッドカインを介するサイトカイン・ケモカインネットワークさらにLRPやMegalinを介したミドカインの情報伝達系の解明により、ミドカインを標的とした新たな治療法の開発につながるものと期待される。本年度は.ミッドカイン(MK)を標的とした治療法の確立のため以下の疾患モデルを用いた検討を行った。1)「虚血再灌流モデル」:マウスに90分間の腎虚血再還流モデルを作成した。虚血再灌流後、野生型マウスでは腎尿細管上皮細胞でのMKの蛋白及びmRNAの明らかな発現の増加が確認された。虚血再灌流障害を起こした野生型マウスの尾静脈にMKアンチセンスオリゴヌクレオチド(AS-ODN)を投与すると、AS-ODNは近位尿細管上皮細胞に取り込まれた。AS-ODN投与群において、尿細管の障害の程度及び間質に浸潤した好中球、マクロファージ数は、有意に低かった。2)「CDDPモデル」:様々な量のCDDP(1014mg/kg)をマウス(野生型及びノックアウトマウス)の腹腔内に注射し、CDDPモデルを作成し、アポトーシスの誘導の程度及び炎症細胞の浸潤の差を比較検討した。野生型マウスでは、CDDP投与後一過性のMKの上昇の後発現の低下を認めた。アポトーシスの誘導の程度には、差は認めなかった。組織障害の程度は、有意にノックアウトマウスで軽かった。3)「糖尿病性腎症モデル」:STZ(140mg/kg)をマウスの腹腔内に注射し、I型糖尿病性腎症モデルを作成した。野生型マウスでは、2か月目から糸球体硬化症を認め、4か月目には高度の糸球体硬化症を呈した。ノックアウトマウスでは、糸球体硬化の程度は有意に軽かった。培養メサンギウム細胞において高血糖により誘導されるPKC, ERKリン酸化は、MKノックアウトマウスにおいて抑制された。本年度においては、ミドカインを標的とした治療の臨床応用への可能性をさらに詳細に検討するため、以下の研究を進めた。(1)、STZ投与による糖尿病性腎症モデルやシスプラチン腎症におけるアンチセンスオリゴヌクレオチドの効果についてin vivoの系で明らかにする。(2)ヒト糖尿病性腎症における血中・尿中ミドカイン濃度の測定と腎生検組織でのミドカインの発現

(3)ミドカイン刺激により発現増強・減弱がみられる遺伝子群のprofileについてDNAアレイを用いて同定する。結果(1)糖尿病性腎症モデルではミドカイン依存性に糸球体の硬化が進行することが確認された。(2)ヒト糖尿病性腎症の腎生検組織では、糸球体・尿細管でのミドカインの発現亢進が認められた。また腎症のステージが進行するにつれ、尿中ミドカインの上昇が認められた。ミドカインは分泌型蛋白であり、顕性糖尿病性腎症の患者の尿中ミドカイン濃度が、糸球体及び尿細管障害の程度を予測する良い指標となる可能性が予想された。(3)胎生13.5日の胎児組織ならびに腎虚血再灌流障害2日目の野生型マウス及びミドカインノックアウトマウスの腎組織を用いたDNAアレイの結果から、ミッドカインを介するサイトカイン・ケモカインネットワークさらにLRPやMegalinを介したミドカインの情報伝達系に関与する可能性のある候補分子群の絞込みができた。