hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
企業・世帯調査における個別情報のリンケージによる統計分析

家計調査と貯蓄動向調査の小規模のリンケージ実験によって、リンケージにおける考慮すべき実際的な点、リンケージ・キイとして地域区分、世帯主年齢、持家の有無、世帯人員、世帯主の職業が有効であるとの結果を得ている。本研究は、統計データをリンケージして新たな統計情報を創出することや有効に利用することを目的としている。企業・事業所を対象とした統計データについては、商業統計調査の事業所データを同一企業についてリンケージして新たな情報を作成し、企業・事業所の拡大した情報にもとづいて、企業の事業所展開が企業活動の成果とどのように関連するかを分析する。これまでに、小売業を対象として50店舗以上の商業企業を名寄せ集計した結果を分析している。今回は、資本金2,000万円以上の商業企業に対象を拡大して企業名寄せ集計を行い分析した。拡大したリンケージ情報から商業企業の事業所展開について、店舗の増加は収益逓減をもたらしていること、企業年齢と収益性は関連があること、地域展開状況は必ずしも収益増加と結びつくものではないこと、異なる業種への展開ならびに商品多角化の進展は収益性の低下をもたらすこと等が明らかとなった。世帯を対象とした統計データについては、これまでに、家計調査と貯蓄動向調査の小規模のリンケージ実験を行い、リンケージにおいて考慮すべき点、リンケージキーとして有効な世帯属性を明らかにしている。世帯統計については、さらに就業構造基本調査を全国消費実態調査と統計的に照合し、追加的に得られた情報から転職行動を分析することをもう一つの研究目的としている。1982年と1992年の就業構造基本調査からこの10年間の、家計の就業構造、転職行動の変化を実証分析した。これまで転職への影響について、労働需要側の要因を取り上げて分析することが多かったが、本研究のなかで労働供給側の要因である配偶者、子供等に係る世帯属性が大きく作用することを明らかにしている。得られた分析結果と全国消費実態調査との統計的照合は残された課題である。
外リンパ瘻の診断に関する基礎的研究

外リンパ瘻は急性の感音難聴・耳鳴・眩暈などの臨床症状を呈する内耳疾患であるが、突発性難聴、メニエール病などの疾患と鑑別が困難であることが少なくない。その理由は臨床症状が非常に類似していること、確定診断のためには試験的鼓室開放術による外リンパ漏の確認が必要であり、補助診断としてリンパ漏を確認する方法の開発が現在も大きな課題となっている。一方ティンパノメトリー(以下TG)は中耳疾患の診断に汎用される検査法であるが内耳圧の変動をとらえることが可能であることが報告され、臨床応用されつつある。TGの外リンパ瘻における特徴的な検査結果が得られたならば従来困難であった外リンパ瘻の診断が極めて迅速かつ無侵襲に行うことが可能であり、またその経時的変化の観察によって治療効果の評価や予後の判定にまで臨床応用することも考えられ、大きな意義を持つと考える。そこで我々は実験的外リンパ瘻動物を作成し作成前後の髄液圧負荷とTGの関係に関して検討を行った。実験にはプライエル反射良好な白色モルモットを使用した。全身麻酔下に気管切開を施行し、不動化後、外耳道軟骨部を切断し中耳アナライザー接続用のプローブを挿入し固定した。外中耳圧差をなくすために骨胞を開放した。硬膜を露出後硬膜下に留置針を挿入しさらに圧トランスデューサーを接続し、髄液圧をモニターし、負荷をかけた。外リンパ瘻は蝸牛窓を穿刺し、外リンパを吸引することにより作成した。8耳に髄液圧を-15、0、+15、+30mmHgに変化させ、変化後5分以内にTGを測定した。髄液圧の変化とTGの間に有意な変化はみられなかった。4耳に+30mmHgの髄液圧負荷を与え、負荷後15分ごとに60分までのTGの変化を測定した。TGのピーク圧は経時的に陽圧に変動する傾向がみられた。12耳に外リンパ瘻作成前後のTGの測定を行った。外リンパ瘻作成によってTGのピーク圧は即時に陰圧に変動する傾向が認められた。作成後60分までに経時的な変動はみられなかった。以上の実験結果より、内耳圧の変動がTGのピーク圧の変動として非侵襲的に測定できることが示峻され、外リンパ瘻の補助診断に利用可能であることが推察された。外リンパ瘻作成によってTGのpeak圧は即時に陰圧に変動する傾向が認められた。以上の実験結果より、内耳圧の変動がTGのピーク圧の変動として非侵襲的に測定できることが示唆され、外リンパ瘻の補助診断に利用可能であることが推察された。

一方ティンパノメトリー(以下TG)は中耳疾患の診断に汎用される検査法であるが内耳圧の変動をとらえることが可能であることが報告され、臨床応用されつつある。TGの外リンパ瘻における特徴的な検査結果が得られたならば従来困難であった外リンパ瘻の診断が極めて迅速かつ無侵襲に行うことが可能であり、またその経時的変化の観察によって治療効果の評価や予後の判定にまで臨床応用することも考えられ、大きな意義を持つと考える。そこで我々は実験的外リンパ瘻動物を作成し作成前後の髄液圧負荷とTGの関係に関して検討を行った。実験にはプライエル反射良好な白色モルモットを使用した。全身麻酔下に気管切開を施行し、不動化後、外耳道軟骨部を切断し中耳アナライザー接続用のプローブを挿入し固定した。外中耳圧差をなくすために骨胞を開放した。硬膜を露出後硬膜下に留置針を挿入しさらに圧トランスデューサーを接続し、髄液圧をモニターし、負荷をかけた。外リンパ瘻は蝸牛窓を穿刺し、外リンパを吸引することにより作成した。8耳に髄液圧を-15、0、+15、+30mmHgに変化させ、変化後5分以内にTGを測定した。髄液圧の変化とTGの間に有意な変化はみられなかった。4耳に+30mmHgの髄液圧負荷を与え、負荷後15分ごとに60分までのTGの変化を測定した。TGのピーク圧は経時的に陽圧に変動する傾向がみられた。12耳に外リンパ瘻作成前後のTGの測定を行った。外リンパ瘻作成によってTGのピーク圧は即時に陰圧に変動する傾向が認められた。作成後60分までに経時的な変動はみられなかった。以上の実験結果より、内耳圧の変動がTGのピーク圧の変動として非侵襲的に測定できることが示峻され、外リンパ瘻の補助診断に利用可能であることが推察された。
ソフトコアガラスにおけるガラス転移の動力学と相図

従来、一成分のソフトコア系は結晶化しやすく分子動力学を用いたガラス転移の研究には適さないとされていた。しかし、十分大きな系を用いると、準安定構造(相図上のガラス分枝)が得られ、これは構造的にも、熱力学的にもガラス状態とみなせることが明らかになった。一成分のソフトコア系には、動的スケーリング則が厳密に成立するなどの特徴があるので、異原子の混合効果の影響を受けないガラス転移の有用なモデルとなることが分かった。さらに、系の比熱やエントロピーなどの物性を解析的な式で表すことができた。MDシミュレーションにより得られた結果を相図上にマッピングすることで、ガラス転移についての理解を深めることができた。前年度までに、ソフトコア一成分系について、広い温度、圧力範囲に相当する広い換算密度の範囲での相図を分子動力学法で求めたので、これに沿って熱力学量についての検討を行なった。ガラス転移を相図に沿って調べるためには結晶の挙動が基準となる。そこで、fcc結晶の熱力学量の温度依存性を詳しく調べた。系の比熱やエントロピーなどの熱力学量はガラス転移を表す重要な量であり、これは系の圧縮率因子の関数または、ポテンシャルの関数として表現することができる。この表式を求めて、ポリノミアルに展開した時の係数を求めた。この係数を用いて、比熱やエントロピー変化に対する非調和項など各項の寄与について議論することができた。比熱は温度のゆらぎからも求めることができるので、この結果と比較をおこない、平衡系の熱力学量の求め方を非平衡系に拡張できることを示した。これらの結果はPhys. Chem. Chem. Phys.誌に掲載された。さらに、これらの表式を用いて、ガラス転移に伴う比熱やエントロピーの変化を詳しく検討し始めている。相図の液相線に沿って系を急冷した場合と、NVE緩和に沿った場合を区別することによって、従来議論が続いていたカウズマンパラドックスについて矛盾のない議論をすることができた。これらの一部についてはJ. Chem. Phys.誌に投稿し受理されたところで、さらに国際会議等での発表予定である。ソフトコア一成分系の広い範囲での相図を分子動力学により求めたので、これに沿って比熱やエントロピーなどの熱力学量の変化について、NVEアンサンブルの場合を中心に詳しく検討した。液相線に沿って急冷した場合と、NVEアンサンブルで保持した場合に起こる非平衡緩和について熱力学的挙動を詳しく調べ、ポリノミアルに展開した式を用いて表現することができた。この結果、どちらの場合も比熱の異常などを伴う過程であり、熱力学的にガラス転移とみなしてよいことが明らかになった。つまり、ガラス転移には相図上で観測すると、構造的にも熱力学的にも複数の経路がある。さらに、系がガラス化する場合と、結晶化する場合の差異についても検討した。ガラス化では近距離構造の緩和が起こって局所パッキングの良い構造ができているのに対して、結晶化が起こる場合では長距離の構造が発達するなど影響を受ける領域に違いがある。相図を用いることで、温度を上げていった場合との経路の違いについても、構造変化と結び付けて議論することができた。温度履歴の異なった場合にもこれらの距離の違いを考慮する必要があることを明らかにした。これらの成果について、複数の国際会議で報告した。一成分のソフトコア系は、従来、結晶化しやすくガラス転移が観測できないとされていたが、2048粒子系などでは、ガラスの特徴を持つ準安定構造が十分観測できることを分子動力学法により明らかにした。系の圧縮率因子を無次元化した温度あるいは密度に対してプロットすることで、ソフトコア系の相図を広い範囲で作成した。時間に依存した圧縮率因子を用いると系の非平衡緩和挙動もこの相図にマッピングすることができる。そこで、これを用いてNVE(粒子数、体積、エネルギー一定)条件での緩和挙動を詳細に調べた。粒子の拡散係数はNVE緩和に沿って急激に低下し、結晶(fcc構造)の作る結晶分枝より少し離れた液相分枝側に、fccの部分構造とbccの部分構造(互いに逆格子)が粒子レベルで混合した準安定構造が見られた。このような構造がつくるカーブをガラス分枝と呼ぶことにする。4096粒子系についても同様な挙動を取ることをいくつかの点について確認した。系を液相分枝に沿って急冷するとNVE緩和が始まらずに過冷却にすることができると従来考えられていた。この場合にも拡散係数の低下が見られ、これをガラスとみなすことも多い。しかし、この場合にも、長時間のNVE緩和後にはゆっくり冷却した場合と同様にガラス分枝に向かうことが明らかとなった。

急冷系では、二体相関関数の第一ピークの分裂などの特徴がある構造が知られているが、これはガラス分枝に向かう途中の液体に近い状態に系がトラップされたものであることがわかった。このように、一成分ソフトコア系は、異種原子の混合の影響を受けない、ガラス転移の有用なモデルとなることが示された。さらに、ガラス転移に伴う熱力学量の変化を検討するための基礎となる結晶の熱力学について相図に沿って検討した。ゆらぎやその分布が複雑な温度(または密度)依存性を示すことがわかったので、さらに詳細な検討を進めている。分子動力学シミュレーションを用いて、ソフトコア系のガラス転移について研究を行った。従来、一成分のソフトコア系は結晶化しやすいために分子動力学シミュレーションを用いたガラス転移の研究には適さないと考えられ、ニ成分が使われることが多かった。しかし、十分大きな系を用いると、準安定構造(相図上のガラス分枝)が得られることを確かめた。この構造ではbccとfccの部分構造がほぼ一対一にナノレベルで混合しており、明らかに混晶とは異なっている。一成分のソフトコア系には、動的スケーリング則が厳密に成立することや、圧縮率因子を有効密度に対してプロットした相図に沿って物性を調べられるなどの特徴があるので、異原子の混合効果の影響を受けずにガラス転移を研究することができる有用なモデルとなることが分かった。さらに、系の比熱やエントロピーなどの物性を解析的な式で表すことができた。これらの挙動から、この準安定状態は構造的にも、熱力学的にもガラス状態とみなせることが明らかになった。エネルギー一定(NVE)条件においてはこの準安定状態に至る非平衡緩和過程をも式で表すことができるが、最終年度ではこれをAndersen法による圧力一定の場合についても検討し、解析的な式を求めることができた。この結果は、圧力一定で行われることの多い、実験との比較を行う上で重要な結果である。さらに圧力を一定にするのに用いるピストンの重量を変えた場合のゆらぎなどに与える影響についても検討した。この条件下でMDシミュレーションにより得られた結果を相図上にマッピングすることで、ガラス転移についての理解を深めた。計算科学分子動力学シミュレーションを用いて、逆べき型のポテンシャル関数を持つソフトコア系における広範囲の相図の作成を行い、それに沿って系の構造変化や熱力学量の変化を詳細に調べた。まず、結晶について、比熱やエントロピーを式に展開してその係数で特徴づけることに成功した。従来、二成分系で行われることが多かったソフトコア系のガラス転移の研究を、混合効果を除き、理論的にも扱いやすい一成分系で発展させることができた。ガラス転移の熱力学な研究は、これまで単純化した結晶の描像に基づいてこれと比較することで行われてきたように思う。本研究では、ソフトコアモデルの様な基本的な系でさえかなり複雑な温度依存性を示し、極低温ではカオスに関係した決定論的な運動が熱の担い手であることなどが明らかになってきた。また、先に述べた式で熱力学量を表示する方法を高温領域についても行い、ガラス転移に伴う熱力学量の変化を広い範囲で式に表して評価検討することに成功した。このような定量的記述に基づいてガラス転移の熱力学を表した研究はこれまでなかったと思うので、大きな成果といえよう。
次世代レーザー干渉計重力波検出器のための低損失鏡材料の研究

次世代レーザー干渉計重力波検出器における熱雑音の低減を目的とした研究をおこなった。干渉計の原理的な雑音には、熱雑音、レーザー光のショット雑音、地面の振動の3つがある。この中でも鏡のもつ熱雑音は、次世代のレーザー干渉計の感度を制限する支配的な雑音源になると予想されている。揺動散逸定理によると、熱雑音の大きさは材料の損失に比例するため、機械損失の小さな材料を見出せば容易に熱雑音を低減することができる。われわれが独自に開発した不動点接触法を用いて材料固有の損失を評価し、低損失材料の探索をおこなった。光学的な特性の観点から最も有望視されている鏡材料は溶融石英である。そこで、国内外で製造されている10数種の溶融石英のQ値を測定した。その結果、バルクの溶融石英としては報告例のない高いQ値,3×10^7を示す石英がいくつか見出されてた。また、アニーリングによってQ値が増加する石英もあった。さらに新しい知見として、多くの石英には周波数が低くなると損失が小さくなる傾向があることが分かった。石英以外にもサファイアやシリコンの単結晶のQ値を測定し、最高で10^8というこれまでにない高いQ値を得た。以上と並行して、有限要素法のプログラム(ANSYS)を用いて、機械損失が熱雑音に与える影響を調べる手法を確立した。これを用いると、任意形状の鏡に対して、任意に分布した機械損失からの熱雑音を計算することができる。これにより、例えば鏡のコーティングの損失による熱雑音も評価できるようになった。これらの研究成果により、次世代レーザー干渉計の熱雑音の問題を解決に向けて大きく前進させることができた。機械損失の小さな鏡材料の探索や鏡における機械損失の過程の理解のため、様々な材料の機械損失を独自に開発した手法によって測定した。室温の干渉計において最も有望視されている鏡材料は、溶融石英である。そのため、国内外で製造されている十数種の溶融石英のQ値を測定した。その結果、10^6から10^7にわたる、種類によって大きく異なるQ値が測定された。TAMA300の最終感度のためには鏡のQ値が少なくとも2×10^7必要であることが計算されており、従来これは非常に困難と考えられてきた。しかし、我々の測定で、バルクの溶融石英としては報告例のない高いQ値,3×10^7を示す石英がいくつか見出されてた。このような各石英の差は、おのおのが含有しているOH基の量や熱遍歴に起因すると理解されている。さらに、多くの石英には、周波数が低くなると損失が小さくなる傾向があることが分かった。干渉計型重力波検出器の観測帯域は機械損失の測定の周波数よりも数桁低い。機械損失が観測帯域でさらに小さくなるならば、熱雑音はこれまでに予測されている以上に低減されることになり、期待が持てる。今後は、石英の機械損失を決定する要因の特定、機械損失の周波数依存性の研究、最適な熱処理法の探索や積極的な石英材料の開発などを行う予定である。

われわれが独自に開発した不動点接触法を用いて材料固有の損失を評価し、低損失材料の探索をおこなった。光学的な特性の観点から最も有望視されている鏡材料は溶融石英である。そこで、国内外で製造されている10数種の溶融石英のQ値を測定した。その結果、バルクの溶融石英としては報告例のない高いQ値,3×10^7を示す石英がいくつか見出されてた。また、アニーリングによってQ値が増加する石英もあった。さらに新しい知見として、多くの石英には周波数が低くなると損失が小さくなる傾向があることが分かった。石英以外にもサファイアやシリコンの単結晶のQ値を測定し、最高で10^8というこれまでにない高いQ値を得た。以上と並行して、有限要素法のプログラム(ANSYS)を用いて、機械損失が熱雑音に与える影響を調べる手法を確立した。これを用いると、任意形状の鏡に対して、任意に分布した機械損失からの熱雑音を計算することができる。これにより、例えば鏡のコーティングの損失による熱雑音も評価できるようになった。これらの研究成果により、次世代レーザー干渉計の熱雑音の問題を解決に向けて大きく前進させることができた。
心電図と動脈圧の時相差を応用した心筋収縮力評価法

近年、循環器疾患手術症例が飛躍的に増大し、周術期における心機能評価が重要な課題となっている。また最近では超音波計測による心機能評価が重要性を持つといわれているが、測定毎に変化する複雑な画像から不変的かつ定量的な評価を行うことは困難を伴い、測定者の主観的な判断に頼らざるをえない。また、高価な装置や手技の熟達度が要求されることから、今なお容易に術中食道超音波計測を行える状況ではなく、他に代わる簡易的で信頼できる心筋収縮力評価法が求められている。Q-D時間とは心電図のQ波から最低動脈血圧が確定するまでの時間で、D-S時間とは最低血圧から最高血圧が確定するまでの時間である。この測定法を日本コーリン株式会社(心電図計測メーカ)に照会したところ、新機種の製品に添加させることになり、BP-608の名称で昨年より市販されている。Q-D時間、D-S時間の心不全からの回復経過は前項の図に示すように明らかに短縮が見られているが、この値についての論理的根拠は幾つかの要因が重なった結果だと考えられる。まず、心電図については問題はないが、動脈圧測定部位が異なればQ-D時間、D-S時間の変化に影響が現れることが予想される。また、最低血圧が高く、動脈壁の緊張が高ければ圧波伝搬が早くなることが予想される。全体的な体血管抵抗の変化も無視はできない。従って、現在では同一患者について相対的な循環動態の変動を把握する上では十分信頼できるパラメータであるQ-D時間、D-S時間を心臓手術において測定したところ、D-S時間は心臓の回復とよい相関がえられたが、高度の心不全でないかぎりQ-D時間に大きな変化が現れなかった。心臓での血液拍出を仕事量で考えると、Q-D時間は心室の内部エネルギーの上昇に使われ、D-S時間は外部に向かっての仕事時間であり、心筋収縮力が低下した場合では、D-S時間の延長は妥当な結果であり、心筋収縮力の連続測定ができるよい指標であるととが明らかになった。本研究は申請者が開発した心電図Q波と最低血圧との時相差Q-D時間および最低血圧から最高血圧までの時間差D-S時間を計測することにより、心収縮力の変化を経時的に観測することにより、Q-D時間およびD-S時間における大血管圧力伝搬時間の関わりの程度を明らかにし、申請者の提唱しているパラメータの信頼度を向上させることが目的である。現在の本研究の進行状況は以下のとおりである。1)Q-D、D-S時間測定装置を4セット作成し、心疾患を伴う術中患者モニターを全自動で測定し、また自動記録を行えるシステムを開発中である。2)心臓手術中に大動脈基始部に圧トランスデューサカテーテルを挿入し、橈骨動脈波形との伝搬時間のずれを血圧をパラメータにして分析している。3)食道心音計を装着し、I、II音と橈骨血圧波形との相関関係を分析している。これらのパラメータが心抑制検出に実用上問題なく信頼できるなら、より侵襲の少ない方法で安全な麻酔管理ができるものと期待している。

心臓での血液拍出を仕事量で考えると、Q-D時間は心室の内部エネルギーの上昇に使われ、D-S時間は外部に向かっての仕事時間であり、心筋収縮力が低下した場合では、D-S時間の延長は妥当な結果であり、心筋収縮力の連続測定ができるよい指標であるととが明らかになった。近年、循環器疾患手術症例が飛躍的に増大し、周術期における心機能評価が重要な課題となっている。また最近では超音波計測による心機能評価が重要性を持つといわれているが、測定毎に変化する複雑な画像から不変的かつ定量的な評価を行うことは困難を伴い、測定者の主観的な判断に頼らざるをえない。また、高価な装置や手技の熟達度が要求されることから、今なお容易に術中食道超音波計測を行える状況ではなく、他に代わる簡易的で信頼できる心筋収縮力評価法が求められている。Q-D時間とは心電図のQ波から最低動脈血圧が確定するまでの時間で、D-S時間とは最低血圧から最高血圧が確定するまでの時間である。この測定法を日本コーリン株式会社(心電図計測メーカ)に照会したところ、新機種の製品に添加させることになり、BP-608の名称で昨年より市販されている。Q-D時間、D-S時間の心不全からの回復経過は前項の図に示すように明らかに短縮が見られているが、この値についての論理的根拠は幾つかの要因が重なった結果だと考えられる。まず、心電図については問題はないが、動脈圧測定部位が異なればQ-D時間、D-S時間の変化に影響が現れることが予想される。また、最低血圧が高く、動脈壁の緊張が高ければ圧波伝搬が早くなることが予想される。全体的な体血管抵抗の変化も無視はできない。従って、現在では同一患者について相対的な循環動態の変動を把握する上では十分信頼できるパラメータであるQ-D時間、D-S時間を心臓手術において測定したところ、D-S時間は心臓の回復とよい相関がえられたが、高度の心不全でないかぎりQ-D時間に大きな変化が現れなかった。心臓での血液拍出を仕事量で考えると、Q-D時間は心室の内部エネルギーの上昇に使われ、D-S時間は外部に向かっての仕事時間であり、心筋収縮力が低下した場合では、D-S時間の延長は妥当な結果であり、心筋収縮力の連続測定ができるよい指標であることが明らかになった。
日米最新の人工衛星を使った、木星磁気圏を駆動する物質とエネルギー輸送に関する研究

木星は自転が速く固有磁場が強力であり、太陽風動圧は弱いためその影響を受けにくく、自転効果が支配する内部磁気圏を形成している。MHDの概念を適用すると、内部磁気圏の中で動径方向にプラズマを輸送する事は極めて困難である。一方、木星の衛星イオには活発な火山活動があり、噴出した火山ガスが電離して磁場に捕捉され、トーラス状の濃いプラズマ領域(IPT:イオプラズマトーラス)を形成している。米国のジュノ探査機の磁場計測データと日本の「ひさき」衛星のデータを解析することにより、IPTの朝夕非対称性と太陽風動圧の間に相関があることを明らかにし、太陽風擾乱の影響が内部磁気圏深部にまで到達しているという証拠をつかんだ。また、オーロラとIPTの同時かつ長期間観測から、オーロラの突然増光が発生した後、10ー13時間程度の時間差でIPTが増光している事を明らかにした。これは、自転効果が支配的な木星磁気圏であっても、オーロラの変動を引き起こす赤道面内の領域(木星中心から30ー40半径離れた領域)からエネルギーが注入されている事を示した。これは上記の研究成果とも整合的である。更に、火山ガスの電離によるIPTのプラズマ密度の増加、IPTから内部磁気圏の外へのプラズマ輸送、オーロラの活発化、内部磁気圏へのエネルギー注入の増大に至る一連の動きを明らかにした。プラズマ密度の増加からオーロラの活発化まで約20日間を要し、内部磁気圏から外側へのプラズマ輸送が拡散的なダイナミクスに支配されている事を示した。これらの一連の観測事実とデータの解釈を米国チームと共有・議論するため、日本人の研究者数名を米国の研究所に派遣し、その結果として11本の国際的学術雑への掲載に至った。また、欧米に限らず、アジア諸国の研究者も多く集まる国際学術集会や大学で、ひさきデータの使い方の講習を行い、関連する研究者の増加に努めた。当初の予定通り、ひさき衛星から順調にデータが取得でき、米国探査機ジュノも予定通りの高精度データを取得中である。こららを用いた研究成果は、2018年度だけでも11本の国際的学術誌への掲載が決定しており、2019年度も引き続き成果の創出を続けられる基盤を整えることができた。2019年の上半期だけでも8本の論文公表を予定(掲載決定を含む)されている。今年度も共同研究・解析の結果を論文として公表する予定である。関連する研究者の増加を期待し、欧米だてではなく、アジア人研究者も多く集まれる研究集会や大学に足を運び、研究成果の公表と探査機データの解析法について講習を行う予定である。まず本年度は、ISSI(スイスベルン)に「Influence of Io on Magnetosphere」が承認され、ひさき衛星の取得データを用いたサイエンスミーティングを開催した。その結果、欧米へのひさき衛星のデータの普及につながった。米国衛星JUNOとの共同観測の成果も国際学術紙に発表し、米国や欧州の大学や研究所に出向き、データの使い方について指導をした。データベースの構築には研究員を雇い、作業を進めている。地球大気の擾乱の影響を取り除くため、専門家に意見をもらいデータの精度を高めた。成果論文を大きく分けると以下の3種類である。(1)ひさき衛星単独で可能となる研究(Yoshioka et al.(2017)やKoga et al.(2017)など)。ひさき衛星の長期・継続的なIPTの観測データから朝夕非対称の時間変化を抽出し,太陽風の時間変化と比較した。(2)ひさき衛星の観測中に起きたイオの火山活発期間中の木星磁気圏観測データの解析(Yoshikawa et al.など。)2015年および2016年にイオの火山が活発化し、その後IPT周辺にも変動が見られた。2015年の火山活動に起因する変動について詳細に解析した。(3)ひさき衛星とジュノ探査機との協調観測による成果Kimura et al., Nicolas et al.など。また、米国側のマッチングファンドとして、Hisaki Science Participation programを獲得し来日した研究者と議論をし、平成30年度の研究の方針を固めた。今後、ジュノ衛星との共同観測による成果は増えると思われる。当初の予定通り、ISSIでの会合を成功させ、論文の発表数、データ普及に関しては予定通りの推移を示している。2018年には米国ジュノ衛星に関係する研究者と引き続き、議論を続け論文として成果を公表する予定である。

これは、自転効果が支配的な木星磁気圏であっても、オーロラの変動を引き起こす赤道面内の領域(木星中心から30ー40半径離れた領域)からエネルギーが注入されている事を示した。これは上記の研究成果とも整合的である。更に、火山ガスの電離によるIPTのプラズマ密度の増加、IPTから内部磁気圏の外へのプラズマ輸送、オーロラの活発化、内部磁気圏へのエネルギー注入の増大に至る一連の動きを明らかにした。プラズマ密度の増加からオーロラの活発化まで約20日間を要し、内部磁気圏から外側へのプラズマ輸送が拡散的なダイナミクスに支配されている事を示した。これらの一連の観測事実とデータの解釈を米国チームと共有・議論するため、日本人の研究者数名を米国の研究所に派遣し、その結果として11本の国際的学術雑への掲載に至った。また、欧米に限らず、アジア諸国の研究者も多く集まる国際学術集会や大学で、ひさきデータの使い方の講習を行い、関連する研究者の増加に努めた。当初の予定通り、ひさき衛星から順調にデータが取得でき、米国探査機ジュノも予定通りの高精度データを取得中である。こららを用いた研究成果は、2018年度だけでも11本の国際的学術誌への掲載が決定しており、2019年度も引き続き成果の創出を続けられる基盤を整えることができた。2019年の上半期だけでも8本の論文公表を予定(掲載決定を含む)されている。今年度も共同研究・解析の結果を論文として公表する予定である。関連する研究者の増加を期待し、欧米だてではなく、アジア人研究者も多く集まれる研究集会や大学に足を運び、研究成果の公表と探査機データの解析法について講習を行う予定である。
改良リポソーム製剤による「苦味薬物」効果的経口投与法の開発

これまでの研究で苦味のある抗不安薬ミダゾラム(注射剤)を封入したリポソームを開発したが、1週間しか封入率の安定性が保てず、苦味の消失も完全ではないと考えられる。本研究ではその開発したリポソームの長期保存法の検討および甘味の付与を目的とし研究を実施している。長期保存法として凍結乾燥法の確立を目的に、まずは前段階の研究を開始した。リポソームの凍結乾燥法や安定性の向上が言われているトレハロースやPEGを濃度を変えて添加し検討した結果、10%トレハロース、9%PEGを添加した際に最も高い封入率が得られ、保持率も維持できることを確認した。更に凍結乾燥後の封入率向上のため、細粒化法についても検討した。本研究では長期保存法の検討および甘味の付与を目的とし研究を実施している。平成23年度は凍結乾燥法確立のための前段階の研究を開始した。まずは凍結乾燥法や安定性の向上が言われているトレハロースやPEGをリポソーム作成時に加えて、安定性の向上を検討した。トレハロースやPEGの濃度を変えて比較した結果、10%トレハロースを加えると高い封入率が得られ、3週間後も保持率が維持できることを確認した。またいずれの濃度に置いてもPEGの添加によりやや封入率が低下するが、PEG9%で最も高い封入率が得られ、3週間後の保持率は維持できることを確認した。平成24年度はトレハロースおよびPEG添加なし、10%トレハロース添加あり、10%トレハロースおよび9%PEG添加ありのミダゾラム封入リポソームの凍結乾燥を行い、比較検討した。リポソームへのミダゾラムの封入率は添加なし20%に比べ、10%トレハロース添加ありでは27%と増加していたが、10%トレハロースおよび9%PEG添加ありでは12%と低下していた。今後は更なる凍結乾燥後のリポソームへのミダゾラムの封入率を上昇させるため、添加するトレハロースの濃度やリポソームを細粒化することを検討していく予定である。添加する濃度を検討した結果、10%トレハロース、PEG9%を加えると高い封入率が得られ、3週間後も保持率が維持できることを確認した。平成25年度は10%トレハロース添加したリポソームの長期保存について、3週間後に加え、6週間後、3か月後、6か月後でもミダゾラム封入率の経過をおった。更に、ミダゾラム封入リポソームを細粒化する方法を確立するための前段階の研究を開始した。従来型を細粒化すると封入されていたミダゾラムが流出してくるため、リポソームの組成を変更したり、細粒化する装置を工夫したり、10%トレハロースやPEGを添加したりなど封入率の維持および向上を検討している。今後は細粒化法を確立し、更には高い封入率を保つ細粒化後のミダゾラム封入リポソームの凍結乾燥を行っていく予定である。これまでの研究で苦味のある抗不安薬ミダゾラム(注射製剤)を封入したリポソームを開発したが、1週間しか封入率の安定性が保てず、苦味の消失も完全ではないと考えられる。平成23年度はミダゾラム封入リポソームの臨床応用のための改良として凍結乾燥法の確立を目的に研究を開始した。

凍結乾燥により封入薬剤の保持率が低下するが、トレハロースを加えることにより安定性が向上するとの報告より、脂質フィルムに加える塩酸溶液と、ミダゾラム封入リポソーム懸濁液に加える緩衝液に濃度の異なるトレハロースを加えて封入率の保持を検討した。まずは懸濁液中の封入率に差が出るか、また最も高い封入率が得られるトレハロースの濃度を検討したところ、トレハロースが10%で最も高く92%の封入率が得られた。また3週間後の保持率も86%と軽度低下を認めたのみで安定性が得られていた。しかし、トレハロースを添加して凍結乾燥を行ってもミダゾラムの保持率が低下したままであったため、polyethylene glycol (PEG)を修飾することを更に検討した。リポソームの組成中に加えるPEGの濃度を変えて検討したところ、PEGを加えると、どの濃度においてもやや封入率が低下するが、PEG9%で最も高い80%の封入率が得られ、3週間後も保持率が維持できた。トレハロースおよびPEGを添加したのち凍結乾燥したが、依然凍結乾燥後の保持率が保てないため、今後はリポソームの組成の構成成分の割合を変えて凍結乾燥後の保持率を検討したり、凍結乾燥時の冷却時間や温度といった方法について検討を行っていく予定である。23年度に得られた結果をふまえ、最も適した濃度のトレハロースやPEGを添加して、凍結乾燥法後のリポソームへのミダゾラムの封入率の向上を検討できた。23年度の目標であったトレハロースの添加やpolyethylene glycolの修飾によるミダゾラム封入リポソームの安定性や凍結乾燥後の封入率の検討を行えた。凍結乾燥後リポソームへのミダゾラムの封入率の向上を図るため、添加するトレハロースの濃度や細粒化することを検討する。ミダゾラム封入リポソームの凍結乾燥法が確立した後、さらにin vivo実験での薬理作用の確認を行う。トレハロースやpolyethylene glycolを添加したミダゾラム封入リポソームをリポソーム作製時の組成や懸濁液、凍結乾燥後の溶解液を変えたりすることで、凍結乾燥後の封入率の保持を図ることを検討する。実験に必要な物品の購入や研究成果の発表や研究に関する知識向上のための学会参加の旅費に使用する。4月初旬の実験に必要な物品を購入するため次年度の分の研究費8752円を使用した。
実験動物モデルを用いたプラーク破綻のメカニズム解明-カテプシンの関与-

本研究では、心筋梗塞等の引き金となる動脈硬化巣(プラーク)破綻のメカニズムを解明することを目的とし、疾患動物モデルを用いてそのプラーク破綻におけるカテプシンの関与を検討した。その結果、プラーク破綻や脆弱化には、プラークに集簇するマクロファージにおいて発現されるカテプシンSの関与が強く示唆された。さらに、このマクロファージにおけるカテプシンSの発現にはレニン-アンギオテンシン系の関与が考えられた。粥状動脈硬化巣の進展とそれに続くプラーク破綻は、心筋梗塞などの極めて重篤な疾患の引き金となるが、このプラーク破綻のメカニズムは不明な部分が多い。この粥状動脈硬化巣の進展やプラーク破綻のメカニズムに関しては、血管(動脈硬化巣)において発現が見られる種々のプロテアーゼの関与が注目されている。本研究では、プラークの脆弱化や破綻を誘導する動物モデルを用い、プラーク破綻のメカニズムにおけるプロテアーゼ(特にカテプシン)の関与を検討することを目的としている。【現在までの結果】プラーク脆弱化・破綻モデルにおいて、ヒトプラーク破綻と同様に、プラークにおけるカテプシンSやカテプシンKの発現が見られた。また、これのカテプシンS、Kは、プラークに浸潤したマクロファージにおいて発現が認められた。さらにカテプシンSの発現はアンギオテンシン1型受容体(AT1)の発現細胞と一致し、AT1の阻害剤であるオルメサルタン(OLM)の投与により、カテプシンSの発現抑制およびプラーク脆弱化の抑制が認められた。一方、培養マクロファージに対するアンギオテンシンII(AII)の投与はカテプシンSの発現を誘導し、これはOLMの投与により抑制された。また、このAII投与により、マクロファージのコラーゲン・エラスチン分解能が促進されたが、これはOLMやカテプシン阻害剤の投与により抑えられた。以上の結果から、ApoE欠損マウスにおけるプラーク脆弱化・破綻には、マクロファージにおいて発現されるカテプシンSの関与が示唆され、さらにこのマクロファージにおけるカテプシンSの発現にはレニン-アンギオテンシン系(AT1)の関与が考えられた。なお、研究代表者は、本研究成果を主にAtherosclerosis誌(2010、accepted)において発表した。このプラークの進展や破綻のメカニズムに関しては、病変部において発現が見られる種々のプロテアーゼの関与が注目されている。本研究では、プラークの脆弱化や破綻を誘導する動物モデルを用い、プラーク破綻のメカニズムにおけるプロテアーゼ(特にカテプシン)の関与を検討することを目的とした。【結果】プラーク脆弱化・破綻モデルにおいて、ヒトと同様に、プラークにおけるカテプシン(Cat)SやCatKの発現が、特にプラークに浸潤したマクロファージにおいて強く認められた。さらにCatSの発現はアンギオテンシン1型受容体(AT1)の発現細胞と一致し、AT1の阻害剤であるオルメサルタン(OLM)の投与により、CatSの発現抑制及びプラーク脆弱化の抑制が認められた。一方、培養マクロファージに対するアンギオテンシンII(AII)の投与はCatSの発現を誘導し、これはOLMの投与により抑制された。また、このAII投与により、マクロファージのコラーゲン・エラスチン分解能が促進されたが、これはOLMやCat阻害剤の投与により抑えられた。以上の結果から、プラーク脆弱化・破綻には、マクロファージにおいて発現されるCatSの関与が示唆され、さらにこのマクロファージにおけるCatSの発現にはアンギオテンシン系の関与が考えられた。なお、研究代表者は、本成果を主にAtherosclerosis誌(2010)において発表した。さらに、研究代表者はimaging mass spectrometry解析により動脈硬化巣に特異的な分子を報告し(Atherosclerosis, 2011)、また動脈硬化巣に対する新規の解析手法についても報告した(生物学技術研究会報告,2011)。
イオン輸送に関与するスフィンゴ糖脂質の合成

スフィンゴ糖脂質は、細胞膜の外層に存在し、細胞間の情報伝達や細胞分化などの生理機能に密接に関係していると考えられているが、その生理機能については未だ不明な点が多い。また、天然から得られるスフィンゴ糖脂質は、通常その脂肪酸組成が単一でなく、かつそれらの分離が極めて困難なことから、任意の種類と長さの脂肪酸を導入し得る一般性の高い合成法の開発は、スフィンゴ糖脂質の生理機能解明に必須である。本研究では、われわれが開発した光学活性C4-エポキシドを素子とする複合脂質合成法、及び、独自に開発したイオノホア活性試験法を組み合わせることにより、大豆から単離したカルシウムイオノホア、ソヤセレブロシドIIの立体化学構造とイオノホア活性発現との相関を詳細に考察した。種々の光学活性C4-エポキシドを出発物質として、計6種のソヤセレブロシドIIのアナログを合成し、各アナログのカルシウムイオノホア活性を調べた結果、そのイオノホア活性発現には、脂肪酸部の2'位R配置の水酸基、糖部4"a配置の水酸基、及びスフィンゴシン部8位Z型の二重結合が関与していることを明らかにした。また、同じく合成したソヤセレブロシドIIの対掌体は、カルシウムイオン捕捉能はソヤセレブロシドIIと同様の強さの活性を示すが、ヒト赤血球膜内のカルシウムイオン濃度上昇作用を示さないことが明らかになった。このことは、キラルな場であるヒト赤血球膜が、対掌体を明確に識別することを示す興味ある知見である。スフィンゴの糖脂質は、生体膜の外層に存在し、細胞間の情報伝達や細胞分化などの生理機能に密接に関係していると考えられているが、その生理機能については未だ不明な点が多い。また、天然から得られるスフィンゴ糖脂質は、通常その脂肪酸組成が単一でなく、かつそれらのアナログ分離が極めて困難なことから、任意の種類と長さの脂肪酸を導入し得る一般性の高い合成法の開発は、スフィンゴ糖脂質の生理機能解明に重要である。われわれは、これまでに不斉エポキシ化反応を利用して調製される光学活性C4-エポキシドを共通の合成素子とする、スフィンゴ糖脂質、グリセロリン脂質、並びにグリセロ糖脂質の一般性の高い合成法を開発し、その応用として種々の脂肪酸組成の単一な複合脂質の合成に成功している。本研究では、上記の複合脂質合成法を利用して、われわれが大豆から分離したカルシウムイオノフォア活性を示すソヤセレブロシドIIの種々のアナログを合成し、ソヤセレブロシドIIのカルシウムイオノフォア活性発現と立体化学構造の相関を検討した。光学活性C4-エポキシドからD-エリスロ-4、8-スフィンガジエニンを合成した後、脂肪酸部及び糖部を順次縮合して、計4種のソヤセレブロシドIIアナログを合成した。そして、われわれが独自に開発した、人工透析膜を用いる液膜型の“イオン輸送能・イオン捕捉能測定法"及びヒト赤血球膜を用いる“生体膜イオン透過能測定法"により、それらアナログのカルシウムイオノフォア活性を調べた。その結果、ソヤセブロシドIIのカルシウムイオノフォア活性発現には、脂肪酸部2'位のR配置の水酸基、糖部4"位のβ水酸基、及びスフィンゴシン部の8Z型の二重結合が必須であることが明きらかになった。

本研究では、われわれが開発した光学活性C4-エポキシドを素子とする複合脂質合成法、及び、独自に開発したイオノホア活性試験法を組み合わせることにより、大豆から単離したカルシウムイオノホア、ソヤセレブロシドIIの立体化学構造とイオノホア活性発現との相関を詳細に考察した。種々の光学活性C4-エポキシドを出発物質として、計6種のソヤセレブロシドIIのアナログを合成し、各アナログのカルシウムイオノホア活性を調べた結果、そのイオノホア活性発現には、脂肪酸部の2′位R配置の水酸基、糖部4′′a配置の水酸基、及びスフィンゴシン部8位Z型の二重結合が関与していることを明らかにした。また、同じく合成したソヤセレブロシドIIの対掌体は、カルシウムイオン捕捉能はソヤセレブロシドIIと同様の強さの活性を示すが、ヒト赤血球膜内のカルシウムイオン濃度上昇作用を示さないことが明らかになった。このことは、キラルな場であるヒト赤血球膜が、対掌体を明確に識別することを示す興味ある知見である。
ほ乳類アミノアシルtRNA合成酵素による自然炎症誘導の構造基盤

SHARPIN,HOIP,ROILから構成されるユビキチンリガーゼLUBACは,RIP1タンパク質にK63型ユビキチン鎖を結合することで,キナーゼなどの下流の様々なシグナル因子を繋留するscaffoldを形成し,NFκBシグナルを活性化する.一方,A20タンパク質は,RIP1に結合したK63型ユビキチン鎖をK48型に変換することで,RIP1をプロテアソーム分解し,NFκBシグナルを抑制する.さらに,大阪大学の岩井博士・徳永博士らとの共同研究により,A20はNEMOに結合した直鎖型ユビキチン鎖に結合することで,さらなるNEMOの会合を阻害し,IKKの不活性化,ひいてはNFκBシグナルの抑制に働くことを明らかにした.我々は,さらに,A20と直鎖型ユビキチンの複合体の構造解析を通じて,A20による直鎖型ユビキチン鎖の構造変換を介したNF-κBジクナルの抑制機構の構造基盤を解明した(論文投稿中).Autotaxin(A,TX)/NPP2はメラノーマ患者などの血中に多く存在し、リゾファチジルコリンからリゾファチジン酸を合成することで、細胞の遊走活性を上昇させ、がんの転移・浸潤や線維症を引き起こすことが知られている。そこでNPP2の結晶構造を決定し、がん転移を抑制する薬剤の創製を試みた。東北大学の青木博士との共同研究により,マウス由来のATXと脂肪酸種の異なる5種類のLPAの複合体の立体構造をX線結晶構造解析によって1.7-2.0Å分解能で決定した.興味深いことに,活性部位に通じる疎水性チャンネルが存在し,そこに内在性のLPAが結合していることが判明した.疎水性チャネルを塞ぐような変異体酵素を作製したところ,LPA産生活性は保持されている一方で,細胞運動性促進活性が著しく低下していたことから,NPP2によって産生されたLPAは,NPP2のもつ疎水性チャンネルを通って直接LPA受容体へと受け渡されることが示唆された(Nishimasu et al.,Nat.Struct.Mol.Biol.,2011).さらに,東大薬・長野教授との共同研究で,NPP2に対する高親和性の阻害剤を4種類得て,複合体の結晶構造解析を行い,うち2種の阻害剤において明瞭な電子密度を得ることに成功した.阻害剤はLPAポケットを占拠し,触媒活性を阻害する機構を原子分解能レベルで解明することに成功した.さらに,本結晶構造をドラッグデザインにフィードバックすることによって,マウス個体に注射することでLPAの産生を激減させ,また血清中においてがん細胞の運動性を低下させる阻害剤の創出に成功した.現在,製薬企業との共同研究により,新規の抗癌剤,抗線維症剤の開発を目指している.NFkBシグナルに代表される自然免疫経路に関して、直鎖ユビキチン化を介したA20タンパク質によるNFkBシグナルの抑制機構を細胞生物学と構造生物学の両面から明らかにし、創薬のシーズを作った。また、脂質メディェーターによるGPCRの活性化を介して、がんや線維症を惹起する、脂質メディエーター産生酵素ATXの構造解析を通じて、その分子機構の構造基盤を明らかにするとともに、阻害剤複合体の構造に基づいて、大学発の最初の薬剤リード化合物の創出に成功した。今後は、NFkBシグナル経路および脂質メディエーターを介したGPCR経路の両面で、慢性炎症を惹起するタンパク質群の構造機能解析を推進し、その構造基盤を解明し、阻害剤の改良から薬剤シーズの創出を目指して行く。細胞刺激に応答してヒトのアスパラチルtRNA合成酵素(hAspRS)がN端のtRNA結合ドメインをD1断片として切り離すこと、また、このD1断片は、エンドソームあるいは細胞外で、TLR2およびTLR4に結合して活性化し、前炎症性サイトカインIL-8やTNF-αの分泌を促進することを示唆した。そこで、hAspRSの結晶構造を決定し、細胞刺激に応答して生成するD1断片がTLRを介して作用していることを明らかにすべく結晶構造学的アプローチを検討した。結果は、hAspRSの結晶構造を2.0Å分解能で決定し、D1断片が内在性のプロテアーゼによって切断され、TLRの活性化に重要なN端の両親媒性ヘリックスを提示することを示唆した(論文投稿中)。現在、TLR2,4に関して、1L当たり数ミリグラムの細胞外ドメインを発現する系の構築に成功し、内因性リガンド候補D1との結合実験および複合体の結晶化を試みている。ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV)は,極めて予後の悪い成人T細胞白血病(ATL)を引き起こす主因となっているウイルスである.HTLVゲノムがコードするタンパク質であるTaxはウイルス増殖に必須の因子であり,リンパ球の増殖を刺激することで細胞の癌化を開始させるため,ATLの病因の一つであると考えられている.Taxは,CREB,NF-κB,NEMO/IKKγなど,免疫応答,炎症反応に関わる様々な因子と相互作用し,さらにはTax自身もユビキチン化・SUMO化されることが報告されている.Taxは,秩序だって制御された翻訳後修飾による細胞内シグナル伝達を攪乱することで,サイトカインやその受容体の遺伝子を活性化して細胞増殖を刺激し,最終的には細胞の癌化を引き起こすと考えられる.

特にTaxが,NEMO/IKKγを介してIKKを活性化することで,NF-κBシグナルを活性化することで,慢性炎症を惹起し,癌が発症する.しかしながら,Taxは構造既知のどの蛋白質とも類似性を持たないため,どのように各因子と相互作用してシグナル伝達に影響しているかは不明である.我々はすでに,昆虫細胞を用いてTaxの大量調製に,世界に先駆けて成功し,大腸菌で大量調製したNEMO/IKKγの様々な断片とのGSTプルダウンにより,NEMOのTax結合領域を同定し,複合体の結晶化を推進している.SHARPIN,HOIP,ROILから構成されるユビキチンリガーゼLUBACは,RIP1タンパク質にK63型ユビキチン鎖を結合することで,キナーゼなどの下流の様々なシグナル因子を繋留するscaffoldを形成し,NFκBシグナルを活性化する.一方,A20タンパク質は,RIP1に結合したK63型ユビキチン鎖をK48型に変換することで,RIP1をプロテアソーム分解し,NFκBシグナルを抑制する.さらに,大阪大学の岩井博士・徳永博士らとの共同研究により,A20はNEMOに結合した直鎖型ユビキチン鎖に結合することで,さらなるNEMOの会合を阻害し,IKKの不活性化,ひいてはNFκBシグナルの抑制に働くことを明らかにした.我々は,さらに,A20と直鎖型ユビキチンの複合体の構造解析を通じて,A20による直鎖型ユビキチン鎖の構造変換を介したNF-κBジクナルの抑制機構の構造基盤を解明した(論文投稿中).Autotaxin(A,TX)/NPP2はメラノーマ患者などの血中に多く存在し、リゾファチジルコリンからリゾファチジン酸を合成することで、細胞の遊走活性を上昇させ、がんの転移・浸潤や線維症を引き起こすことが知られている。そこでNPP2の結晶構造を決定し、がん転移を抑制する薬剤の創製を試みた。東北大学の青木博士との共同研究により,マウス由来のATXと脂肪酸種の異なる5種類のLPAの複合体の立体構造をX線結晶構造解析によって1.7-2.0Å分解能で決定した.興味深いことに,活性部位に通じる疎水性チャンネルが存在し,そこに内在性のLPAが結合していることが判明した.疎水性チャネルを塞ぐような変異体酵素を作製したところ,LPA産生活性は保持されている一方で,細胞運動性促進活性が著しく低下していたことから,NPP2によって産生されたLPAは,NPP2のもつ疎水性チャンネルを通って直接LPA受容体へと受け渡されることが示唆された(Nishimasu et al.,Nat.Struct.Mol.Biol.,2011).さらに,東大薬・長野教授との共同研究で,NPP2に対する高親和性の阻害剤を4種類得て,複合体の結晶構造解析を行い,うち2種の阻害剤において明瞭な電子密度を得ることに成功した.阻害剤はLPAポケットを占拠し,触媒活性を阻害する機構を原子分解能レベルで解明することに成功した.さらに,本結晶構造をドラッグデザインにフィードバックすることによって,マウス個体に注射することでLPAの産生を激減させ,また血清中においてがん細胞の運動性を低下させる阻害剤の創出に成功した.現在,製薬企業との共同研究により,新規の抗癌剤,抗線維症剤の開発を目指している.NFkBシグナルに代表される自然免疫経路に関して、直鎖ユビキチン化を介したA20タンパク質によるNFkBシグナルの抑制機構を細胞生物学と構造生物学の両面から明らかにし、創薬のシーズを作った。また、脂質メディェーターによるGPCRの活性化を介して、がんや線維症を惹起する、脂質メディエーター産生酵素ATXの構造解析を通じて、その分子機構の構造基盤を明らかにするとともに、阻害剤複合体の構造に基づいて、大学発の最初の薬剤リード化合物の創出に成功した。
婦人科悪性腫瘍におけるＬｇｒ４機能解析と抗体医薬品開発に向けた研究

新生児Lgr4ノックアウト雌マウスがヲルフ管の遺残と卵巣における雄様体細胞の出現という表現型を示すことを発見した。これはRSPO1,β-catenin、Wnt4ノックアウトマウスの表現型と類似していた。一方Lgr4ノックアウト雌マウスでヲルフ管上皮と卵巣の体細胞のアンドロゲン受容体発現が増加していることを発見した。またLgr4ノックアウト卵巣においてWnt/β-cateninシグナルの標的因子であるAxin2の発現が低下していた。これはLgr4がRSPO/Wnt cooperativeシグナルと雌生殖器のアンドロゲン受容体の発現調節をにより生殖腺の体細胞分化に重要な役割を持つことを示唆した。LGR4 (Leucune-rich repeat containing G-protein coupled receptor 4)は7回膜貫通GPCR (G-protein coupled receptor)と共通の構造を持つ膜受容体である。LGR4はFSHR (Follicle-stimulating hormone receptor)やLHR (Luteinizing hormone receptor)などと高い相同性を示す。我々はLGR4が眼瞼、毛包、乳腺、腎臓、腸管上皮などで重要な役割を担っていることを報告してきた。また、近年の報告でLGR4がR-spondin1をリガンドとして、Wnt/β-catenin経路を仲介することを明らかとしてきた。Wnt/β-catenin経路は細胞増殖、がんとの関連が大きく、その共受容体であるLgr4について解析することで、ヒト婦人科癌の病態解明、治療法開発に寄与すると考え研究を進めたところ、Lgr4ノックアウト雌生殖器に発生異常を認め、これについて解析中である。これまでR-spondin1、Wnt4、β-cateninのノックアウトマウスはほぼ共通の表現型、すなわち雌生殖器の異常を認めることが報告されている。われわれはLgr4遺伝子の膜貫通ドメインをコードする領域をホモで欠損させたノックアウトマウスを作成したところ、その雌生殖器において雄化を認めた。具体的には、本変異雌マウスで精管と精巣上体様構造物を認めた。また、RT-PCRや免疫染色を行った結果、Lgr4ノックアウトマウスの卵巣において、男性ホルモン合成酵素の発現を認め、異所性男性ホルモンの産生が示唆される。Lgr4ノックアウト雌生殖器の表現型を発見した。異常の原因が異所性男性ホルモン産生であることが示唆される結果を得た。Lgr4ノックアウトマウス雌生殖器の異常が異所性男性ホルモン産生によることを照明するため、胎児期の性腺テストステロン値を液体クロマトグラフィーで測定する。性ホルモンは性腺の体細胞で産生されるが、雄・雌の体細胞分化のメカニズムを解明するため、in vitroの実験系を確立する。生殖器におけるLgr4とWnt/β-catenin経路の関係を明らかにするため、Lgr4ノックアウトマウス卵巣におけるマイクロアレイ解析を行い、Wnt/β-catenin経路の因子との関連や、Lgr4の下流にある遺伝子について検索する。Wnt/β-catenin経路のノックアウトマウスにおいて、生殖細胞の減少という表現型を認めるという報告があり、Lgr4ノックアウトマウス性腺についても生殖細胞の減少を認めるか、生殖細胞のマーカーを用い解析する。これらから、性分化異常疾患や生殖医療の病態解析や新治療法へ寄与する研究となるようにしたい。液体クロマトグラフィーによる男性ホルモン測定:521,178円