hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
周生期における活性酸素消去に関与する酵素的並びに非酵素的因子の病態生理学的研究

活性酸素により生成したビリルビンの分解産物をHPLCを用いて測定条件を設定した。更に,ビリルビン酸化酵素をビリルビンに作用させることによりその酸化物を作成し,HPLCにより分離条件を検討し設定した。しかしビリルビンの酸化物質であるpropentdyopent非常に極性が強いので純化に難渋し,その構造を決定する為の機器分析は現時点では不成功に終った。2.活性酸素発生の検出とその発生量に及ぼすビリルビンの効果と尿酸についての検討;新生仔豚を用いて気管支肺異形成のモデル動物の作成を目標として,無呼吸負荷後の100%酸素による蘇生時の活性酸素の発生についてin vivoで且つin situの状態で極微弱発光検出器を用いて活性酸素発生量が増加していることを立証することに成功した。従ってその発生量の増加予防法を確立する為に,疎水性のantioxidantであるビリルビンの水溶液を作成し,それを持続注入して黄疸を惹起させその効果について検討したが,活性酸素の発生量の減少は認められなかった。その為親水性のantioxidantである尿酸の水溶液を作成し,それを持続注入して細胞外液中の尿酸濃度を上昇せしめその予防効果を検討した所,活性酸素の発生量の減少が認められた。3.allantoinのHPLCによる測定法の検討;allantoinの側鎖の-NH_2基はO-phthalaldehydeと反応しないことが明らかになったので新しい方法を開発する必要性のあることが判明した。4.oxidative stressのヒト血清アルブミン(HSA)による検出方法の検討;mercapt HSAの総HSAに占める割合(f_<HMA>)をHPLCで高感度(従来の100倍)で測定方法を確立した。今後はその臨床的意義について検討したい。
レム睡眠リズムに関する生理心理学的研究

レム睡眠リズムに関する諸仮説のうち(1)睡眠非依存(sleep independent)仮説,(2)睡眠依存(sleep dependent)仮説,(3)リセット(re-set)仮説の3仮説の適合性を,夜間睡眠中の中途覚醒法を用いて得られたデータにより検討した.中途覚醒法により約60分覚醒させた後,再入眠させると, 25分内にレム睡眠が出現する入眠時期レム睡眠期(SOREMP)が約3割に見られた.このSOREMP群(S群)と,それ以外のNon SOREMP群(N群)とを別個に各仮説適合性を検討した.まず, S群は, (1)(2)(3)仮説とも適合せず, SOREMP発現機序は,中断以前のレム睡眠リズムとは独立であり,かつ単純なリセット仮説によって説明できるものではなかった.N群については, (1)の睡眠非依存仮説には全く適合しなかったが, (2)の睡眠依存か(3)のリセットかの判定は困難であった.しかし, (2)(3)とも統計的な検討を加えると,両仮説への適合性は低く,新たなレム睡眠リズムに関する仮説を提起する必要がある.それは新リセット仮説として次のとおりである.レム睡眠リズムの中断によって,レム睡眠リズムはリセットされる.再入眠後はSOREMPがNon SOREMPかに分岐するが,両者ともレム睡眠の出現形式としては特異なものではない. SOREMPの出現確率は,以下の諸条件で変動する. i)中断前の徐波睡眠量か多ければ出現率は増加する. ii)中途覚醒の時間(先行する睡眠の終了から次の睡眠の開始までの時間)が長ければ出現率は減少する.以上のi)ii)の要因により,通常の夜間睡眠ではSOREMPの出現率は最小となる.また, iii)レム睡眠のサーカディアン効果によりSOREMPの出現確率は変動する. iv)中途覚醒したタイミングが,次のレム睡眠に近ければ近い程, SOREMPの出現確率は高まる.レム睡眠リズムに関する諸仮説のうち(1)睡眠非依存(sleep independent)仮説,(2)睡眠依存(sleep dependent)仮説,(3)リセット(re-set)仮説の3仮説の適合性を,夜間睡眠中の中途覚醒法を用いて得られたデータにより検討した.中途覚醒法により約60分覚醒させた後,再入眠させると, 25分内にレム睡眠が出現する入眠時期レム睡眠期(SOREMP)が約3割に見られた.このSOREMP群(S群)と,それ以外のNon SOREMP群(N群)とを別個に各仮説適合性を検討した.まず, S群は, (1)(2)(3)仮説とも適合せず, SOREMP発現機序は,中断以前のレム睡眠リズムとは独立であり,かつ単純なリセット仮説によって説明できるものではなかった.N群については, (1)の睡眠非依存仮説には全く適合しなかったが, (2)の睡眠依存か(3)のリセットかの判定は困難であった.しかし, (2)(3)とも統計的な検討を加えると,両仮説への適合性は低く,新たなレム睡眠リズムに関する仮説を提起する必要がある.それは新リセット仮説として次のとおりである.レム睡眠リズムの中断によって,レム睡眠リズムはリセットされる.再入眠後はSOREMPがNon SOREMPかに分岐するが,両者ともレム睡眠の出現形式としては特異なものではない. SOREMPの出現確率は,以下の諸条件で変動する. i)中断前の徐波睡眠量か多ければ出現率は増加する. ii)中途覚醒の時間(先行する睡眠の終了から次の睡眠の開始までの時間)が長ければ出現率は減少する.以上のi)ii)の要因により,通常の夜間睡眠ではSOREMPの出現率は最小となる.また, iii)レム睡眠のサーカディアン効果によりSOREMPの出現確率は変動する. iv)中途覚醒したタイミングが,次のレム睡眠に近ければ近い程, SOREMPの出現確率は高まる.さまざまな生体リズムの中でも、ヒトの睡眠時におけるレム睡眠の周期的出現は、顕著なウルトラディアン・リズムとして確認されている。このレム睡眠リズムの機序を検討するために、夜間睡眠を中断させるという、中途覚醒法で、中断前と中断後でのレム睡眠リズムの連続性あるいは非連続性、中途覚醒時の行動的・生理的指標に及ぼすレム睡眠リズムの影響を検討した。61年度は、従来行ってきた実験パラダイムと同様な方法で、実験データを追加した。その実験方法の概略は、睡眠ポリグラムおよび他の生理指標を連続記録しながら、夜間睡眠をとらせ、実験夜においては、第1睡眠周期を終了し、第2睡眠周期の開始20分で強制覚醒させた。中途覚醒時間は、20分から120分までの間で操作した。これらの実験の結果、次の諸点が明らかになった。1.中途覚醒時間の長短にかかわらず、再入眠後のレム睡眠の出現は次の2種に分岐した。第一は60分前後のノンレム睡眠の経過後にレム睡眠が出現するという通常のレム睡眠出現経過を示すもの。第二は、再入眠後25分以内にレム睡眠が出現する、いわゆる入眠時レム期(SOREMP)を示すものである。このSOREMPの出現確率は中途覚醒時間が4090分の時に大きかった。2.再入眠後のレム睡眠リズムは、第一のものも第二のものも、中断前のレム睡眠リズムとは連続性がなく、また中途覚醒をしなかった基準夜のレム睡眠リズムとも対応しなかった。このことから、レム睡眠リズムの睡眠依存仮説も、睡眠非依存仮説も否定され、第一のレム睡眠経過はリセット仮説を支持するものであった。
不均一系触媒の原子レベル接合構造制御と触媒機能の理論的解明

不均一系触媒の活性点は一般に担体上固定化された金属クラスターであることが多い。またこのような系の活性点であるナノ微粒子と担体とのヘテロ結合と微粒子自身の構造変化によって触媒特性が大きく変化することが報告されている。そこでこのような触媒活性の変化を電子状態変化の面から検討するために密度汎関数法によって検討を行った。対象とした系は単層カーボンナノチューブなどのモデル構造に少数のPdクラスターを導入したモデル系で、これらのスピン状態、電子状態の変化について検討を行った。これらのモデル構造としてSWCNT(5,5)と呼ばれるサイズのSWCNTとPdクラスターからなるモデル系を検討した。孤立したPd3クラスターの安定構造は二等辺三角形構造で基底状態は三重項である。このクラスターを内部、端部、外部に固定化したモデルの構造最適化を行い構造・電子状態変化を検討した。もっとも安定な構造はCNT(5,5)構造の外部固定したものがもっとも安定で44.26kcal/moiの吸着エネルギーが得られた。次が端部に固定化されたもので35.1kcal/molで最も不安定なのがCNT内部に固定化された直線構造でこの場合で18.9kcal/mo1の吸着エネルギーが得られた。これらの構造でCNTモデル構造の内部または端部にPdクラスターが固定化された時にはPdクラスターの電荷は負電荷を帯びる傾向があることが明らかになった。また基底スピン状態は、すべて低スピン状態の一重項が安定となり孤立系とは異なることも明らかになった。
適応的リモデリングの制御による生体組織の再建

加齢にともなう支持組織の変性性疾患の増加に対処するために,これら支持組織の再建,特に(1)軟組織と接合する人工歯根,(2)骨表面での骨増生技術,(3)支持組織を栄養する血管の吻合デバイスを研究した.そして以下の結果を得た.(1)人工歯根表面にメッシュ状構造を付与することで治癒に伴って生じるコラーゲン線維が自発的にアンカリングし強固な結合が実現された.(2)骨膜下に増殖のための空間を作りアパタイトコラーゲンを適用する方法による骨の増生促進効果が見出された.(3)1mm程度の細い栄養血管であっても適切な構造のデバイスを適用することで自己治癒的な血管吻合が可能であることが示された.加齢にともなう支持組織の変性性疾患の増加に対処するために,これら支持組織の再建,特に(1)軟組織と接合する人工歯根,(2)骨表面での骨増生技術,(3)支持組織を栄養する血管の吻合デバイスを研究した.そして以下の結果を得た.(1)人工歯根表面にメッシュ状構造を付与することで治癒に伴って生じるコラーゲン線維が自発的にアンカリングし強固な結合が実現された.(2)骨膜下に増殖のための空間を作りアパタイトコラーゲンを適用する方法による骨の増生促進効果が見出された.(3)1mm程度の細い栄養血管であっても適切な構造のデバイスを適用することで自己治癒的な血管吻合が可能であることが示された.(1)軟組織と接合する人工歯根ラットの頭蓋骨を利用して,皮膚を貫通するように人工歯根モデルを設置して上皮を貫通する動物実験モデルを開発した.そしてこのような場合でも試験片にメッシュ構造を設ければ,皮下線維組織と試験片を接合できることを確認した.これにより顎顔面インプラントのような臨床的使用条件に近い環境での有効性を示唆する結果が得られた.(2)骨と接合する靭帯再建デバイスラットの膝蓋靭帯を半割し,その片方を大腿骨に穿孔する骨トンネル内に挿入して固定する動物実験モデルを作製した.そしてキチンを利用して自家腱組織の骨への接合の促進を目指すことの有効性を評価した結果,キチン群で接合強度の増加を見ることが出来た.(3)骨表面および骨内部での骨増生技術ラットの骨膜にチタン棒を埋植する実験モデルを開発し,チタン棒の表面に種々の生体材料をコーティングしてその効果を評価する実験系を作製した.その結果,従来のハイドロキシアパタイトでは十分な骨接合が実現できなかったものが,新しいコーティング技術では顕著な骨接合が実現できることを確認できた.この方法は臨床応用の可能性がきわめて高いので,特許出願の準備を進め実用化を図っている.(4)組織を栄養する血管の吻合デバイス簡易に吻合が可能な試作デバイスを開発した.そしてラット頸動脈を対象として吻合実験を行った結果,術後2週までの開存を確認することが出来た.さらにデバイスの改良が進行中である.(1)軟組織と接合する人工歯根.メッシュ構造を純チタン線を焼結し溶接することにより製作する方法について検討し試作を行った結果,この方法により臨床応用可能なレベルの製品が製作可能であることが示された.更にこの人工歯根モデルについてラットを用いた動物実験を行ない,良好な線維組織のアナカリングを確認することが出来た.(2)骨と接合する靭帯再建デバイス.ラットにおいて膝蓋靭帯を大腿骨の骨トンネル内に挿入して固定する動物実験モデルにより実験を進めた結果,キチンを利用すれば自家腱組織の骨への接合強度が増加することを統計的有意差をもって示すことが出来た.現在は組織標本を定量評価して組織学的に有効性を評価する実験を進めている.(3)骨表面および骨内部での骨増生技術.ラットの実験系から,より臨床に近いイヌの口腔内の実験系に研究を進めた.チタンにより臨床的な形態のデバイスを試作し,顎骨の骨膜下に埋植する実験モデルにおいて骨接合の有効性を調べた.その結果,コーティングがない場合には材料はカプセル化して骨への接合は不可能であるが,アパタイトコラーゲン複合体を利用すればデバイス周囲に類骨が形成され骨接合の可能性が示された.ただラットの場合よりも骨接合が遅延しており,骨形成の更なる促進が必要であることも確認された.(4)組織を栄養する血管の吻合デバイス.アクリルポリマーを材料として血管吻合が可能なデバイスをCADCAMにより試作して吻合実験を進めた.ラット頸動脈を用いての動物実験を進めた結果,術後に吻合部が開存することを再現性良く確認することが出来た.(1)軟組織と接合する人工歯根.人工歯根の表面にメッシュ構造を設ければ皮下線維組織とデバイスを接合できることを統計的有意差をもって証明できた.しかし現状ではメッシュ構造を接着により作製しており臨床応用では耐久性に問題を生じる可能性がある.そこで更にメッシュ構造を焼結により製作する方法について検討し試作を行った結果,この製作法の有望性が示された.現在はこの人工歯根モデルについて動物実験を実施しており,臨床応用の可能性の高いデバイスとして完成させる予定である.(2)骨と接合する靭帯再建デバイス.膝蓋靭帯を半割し片方を大腿骨の骨トンネル内に挿入して固定する動物実験モデルを開発して実験を行った結果,キチンを利用すれば自家腱組織の骨への接合強度が増加することが示された.現在は組織標本を定量評価して組織学的に有効性を評価する実験を進めている.(3)骨表面および骨内部での骨増生技術.

骨膜下にチタン棒を埋植する実験モデルを開発し,材料表面に種々の生体材料をコーティングしてその効果を評価する実験を行った結果,アパタイトコラーゲン複合体を利用すれば早期に骨を誘導できることが統計的有意差を持って検証した.更に形状の最適化に関する実験を進めて,従来の倍以上の接合強度を実現できるめどをつけた.これらの結果は実用化の可能性が高いことから特許を出願するとともに,医療系企業と交渉を開始して臨床応用への展開を図っている.(4)組織を栄養する血管の吻合デバイス.簡易に血管吻合が可能なデバイスを試作して吻合実験を進めている.動物実験を行って個体レベルでは術後の開存性を確認することが出来ているが,組織切片作製技法など実験技術的な問題点から組織の評価にまではまだ進んでいない.現在は,さらに実験技術の改良を進めるとともに,デバイスの製作精度により再現性の良い結果を得られるようにしている.特に骨増生技術などは期待以上の成果をみているが,吻合デバイスについては技術的な問題点からまだ3例の開存例しか得られていないので,全体としてはおおむね順調と評価した.25年度が最終年度であるため、記入しない。軟組織と接合する人工歯根と骨増生技術については期待以上の成果をみているが,吻合デバイスについては技術的な問題点からまだ統計的有意差の確認を得られていないので,全体としてはおおむね順調と評価した.計画としては順調に進んでいるので,大きな変更は必要ないと考えている.実験条件を変化させて最適な条件を探すといった現在の研究計画をそのまま進展させる予定である.25年度が最終年度であるため、記入しない。計画としては順調に進んでいるので,大きな変更は必要ないと考えている.実験条件を変化させて最適な条件を探すといった現在の研究計画をそのまま進展させる予定である.
テンソル積状態の量子エンタングルメント制御と数値くりこみ群

量子多体系の基底状態を研究する上で、テンソル積型の状態を用いた数値くりこみ群が注目を集めている。まず、Wilson型の数値くりこみ群の成功のメカニズムが、エネルギースケールのスケールフリー性を持つことが鍵であることを明らかにした。次に、テンソル積状態のエンタングルメント構造に注目し、高次特異値分解を用いたテンソルくりこみ群の固定点が、量子および古典に共通の構造を持ち、それが対応する角転送行列の倍化現象により説明されることを初めて明らかにした。また、応用として擬1次元量子磁性体BaCo2V2O4の磁場誘起の微細秩序構造の決定なども行った。テンソルの自由度縮約にもとづくテンソルくりこみ群と高次特異値分解を組み合わせた高次テンソルくりこみ群のアルゴリズムの定式化と,そのエンタングルメントのスペクトルの構造の解析を行った。具体的には2次元イジング模型のボルツマン重率に対し、テンソルくりこみ変換の固定点におけるエンタングルメントスペクトルの計算をおこない、その結果が開いた境界条件にたいするBaxterの角転送行列(CTM)のスペクトルの2重化により説明できることを見出した。これは、これまで独立な方法と考えられていた高次テンソルくりこみ群が、BaxterのCTMの周期境界条件に対する拡張と同等な内容を含むことを示したもので、そのインパクトは大きいと考えられる。この研究は、理化学研究所の上田研究員と、神戸大学の西野准教授との連携研究によるもので、現在発表の準備中である。また、この理論の量子系への拡張として量子XXZ模型に対するテンソル型繰りこみ変換のエンタングルメントスペクトルの計算も行なっている。また、これらのアルゴリズムの実際の系への応用として、擬1次元XXZ鎖BaCo2V2O8にたいする磁気的な異方性の効果の検証もおこなった。具体的には異方性により単純な系とは異なる磁場誘起磁気秩序が現れることを、数値くりこみ群の結果を用いて示すことができた。まず、前年度より、理化学研究所の上田博士研究員、および神戸大学の西野准教授と共同で行なってきた、2次元古典格子系における高次特異値分解を用いたテンソルくりこみ群の固定点の構造を明らかにした内容をとりまとめて、Physical Review B誌に掲載された。くりこみ変換を繰り返すごとにシステムサイズが増えるが、そのシステムサイズが系の相関長を超える程度になると、急速に固定点に収束するとともに、行列のランク落ちが起こる。ランク落ちした行列が固定点を記述することになるが、この固定点を記述する密度行列のスペクトルが、対応する角転送行列のスペクトルの倍化により説明できることが分かった。さらに、同様のテンソルくりこみ群を1次元量子系のXXZ模型に対しても適用し、倍化現象が起こることを確認した。また、臨界点直上のスペクトルの振る舞いには、これまでに無い特異な指数で特徴づけられる分布が現れることが分かった。これらは、高次特異値分解型テンソルくりこみ群に特有の現象で、そのくりこみ群の背後にあるツリー型のテンソルネットワークに起因することが大きいと考えられることを論じた。一方、量子モンテカルロ法の負符号問題と呼ばれる本質的な困難が知られている。行列積状態のエンタングルメントの構造を調べていくにあたって、AKLT模型と呼ばれる基底状態のエンタングルメントの構造が厳密にわかっている基本モデルに対し、そのエンタングルメントを解く非局所変換が、実は量子モンテカルロ法の負符号を解消することを見出した。この結果は、今後の量子多体系のエンタングルメント研究に大きな発展をもたらす本研究の重要な結果であると考えられる。Disentanglerなどのエンタングルメントの制御する操作と行列積状態の間の関係を重点的に調べた。とくに、Wilsonの数値くりこみ群のメカニズムをエンタングルメントの観点から解析するために、密度行列くりこみ群を用いた数値計算を行った。これにより、行列積型波動関数にもとづいてエンタングルメントエントロピーを求めることが可能になる。この際、Wilson型数値くりこみ群特有の問題点として、エネルギースケールが大きく異なるため桁落ちの問題がある。これを克服するために新たに4倍精度の計算を行った。その結果、不純物スピンが低エネルギー極限で遮へいされ、伝導電子とシングレットを組み、エンタングルメントエントロピーがlog 2の値をとることを初めて実証した。なお、この計算は本科研費により購入した計算機を用いて遂行した。また、大阪大学の上田博士と神戸大学の西野准教授との共同研究において、テンソル積状態を従来型の格子ではなく、スケールフリー型のネットワークに分解した新たなくりこみ群を考案し、その構成を現在起動に乗せつつある段階である。これらの共同研究には本科研費の旅費が非常に重要な役割を果たしたことを付記しておく。加えて、開発した数値手法の応用として、量子スピンチューブの磁場中量子相転移の解析を行い、スピンカイラリティーの自由度に関するあらたな量子相転移を発見した。

一方、研究会「量子多体系のエンタングルメントをくりこみ群」を京都大学基礎物理研究所において主催し、テンソル積状態や量子エンタングルメントなどに関連した日本国内の研究の現状と問題点の取りまとめを行い、今後の研究の方向性を決定づけた。本年度の研究では、空間高次元にも拡張可能なテンソルくりこみ群と高次特異値分解を組み合わせた高次テンソルくりこみ群のアルゴリズムの定式化と,そのエンタングルメントのスペクトルの構造の解析を行った。その結果、これまで独立な方法と考えられていた高次テンソルくりこみ群が、BaxterのCTMの周期境界条件に対する拡張と同等な内容を含むことが解明された。エンタングルメントという新しい指標に基づいた解析を行うことで、これまで一見異なると思われていたものが、見事に一致することを捉えた意義のある研究結果であるといえる。これに端を発し、複雑なテンソルネットワークの数値くりこみ群アルゴリズムを研究する足がかりも得られており、順調な研究の進展が得られていると考えられる。さらに、これまでの研究の副産物として、エンタングルメントと量子モンテカルロシミュレーションの負符号問題との関係性も明らかになってきており今後の展開に広がりも出てきている。また、単に基礎的な研究にとどまらず、実際の系への応用をパラレルに行うことができ、擬1次元XXZ鎖BaCo2V2O8の新しい磁場誘起磁気秩序を発見することができた。基礎的な研究とその応用が結びついた研究結果である。上記の基礎と応用の2つのタイプの研究が平行に進めることも達成できており、研究の展開度合は、おおむね順調でるといえる。Disentanglerなどのエンタングルメントの制御する操作と行列積状態の間の関係を重点的に調べた結果、とくに、Wilsonの数値くりこみ群のエネルギースケール性とエンタングルメンとの関係を明らかにすることができた。当初、エネルギースケールの変化による桁落ちの問題があったが、これは4倍精度のプログラムに再構成することで解決できた。エネルギースケールとエンタングルメントの制御との相互関係という新たな着眼点を導入しており、既存の平坦な時空におけるエンタングルメントエントロピーの議論に一石を投じるものである。したがって、この解析結果をそのまま掘り下げていけば、くりこみ群による状態数の削減メカニズムの総合的な解明につながる重要な進展を得られたと考えられる。また、テンソル積状態を従来型の格子ではなく、スケールフリー型のネットワークに分解した新たなくりこみ群を考案し、その構成を現在起動に乗りつつある段階である。テンソル積型の状態を高次元へ拡張するうえでの新しいアイデアであり、具体的なアルゴリズムの構成の見通しも立ち、今後、順調に研究が進んでいくと考えられる。以上より、研究はおおむね順調に進んでいると判断できる。これまでの研究は概ね順調に進んでおり、基本的には、この路線で最終年度の研究を行う予定である。多体系シミュレーションに対する量子エンタングルメントのコントロールのやりかたの青写真が決定できた。
複雑な空間構造の解明に適した確率解析の理論展開

確率解析の理論が従来想定されていなかったような多様な状況で応用されつつある現状をふまえ,本研究では複雑な空間における構造の解明に適した確率解析の理論展開を行った.具体的には,フラクタル上の拡散過程から定まる次元や距離・空間構造についての研究を行い,新たな知見を得た.また,新古典不等式と呼ばれる不等式についての十数年来の予想を肯定的に解決した.更に,無限次元空間上の関数空間における幾つかの新しい性質を証明した.確率解析の理論が従来想定されていなかったような多様な状況で応用されつつある現状をふまえ,本研究では複雑な空間における構造の解明に適した確率解析の理論展開を行った.具体的には,フラクタル上の拡散過程から定まる次元や距離・空間構造についての研究を行い,新たな知見を得た.また,新古典不等式と呼ばれる不等式についての十数年来の予想を肯定的に解決した.更に,無限次元空間上の関数空間における幾つかの新しい性質を証明した.当該年度では以下の研究成果を挙げた.1. Sierpinski Carpet上のブラウン運動に関するマルチンゲール次元がスペクトル次元以下であることを示した.特に点再帰的なケースではマルチンゲール次元は1であることが証明された.これは無限分岐的なフラクタルに関するマルチンゲール次元について初めて得られた情報である.また,この証明方法は有限分岐的なフラクタルに対しても適用でき,従来の結果において必要だった技術的な仮定をなくすこともできた.証明はかなり長く,もう少し簡略化される可能性があることと,証明で用いた新しいテクニックがそれ自体他の応用を持ち得ること,マルチンゲール次元の下からの評価は得られていないことなどから,次年度も引き続きこの問題の研究を進める予定である.2.新古典不等式は2項定理の一種の一般化であり,ラフパス理論のある基本定理を示すためにT.J.Lyonsの1998年の論文で導入された.そこでの証明はやや高級な一般論を用いるもので,また数値計算の結果から,より精密な不等式の成立が予想されていた.原啓介氏との共同研究で,平易な議論により「剰余項付き分数幕2項定理」を証明し,その系としてLyonsの予想が真であり,更に得られた不等式に現れる係数が最良であることを示した.フラクタル上の解析にラフパス理論は有望と考えられるため,その研究への応用が今後期待される.この結果についての論文執筆を行い,既に掲載が決定済である.3.前年度までに得た結果については,投稿論文(2本)を若干修正したのち掲載に至った.当該年度では以下の研究成果を挙げた.(1)抽象ウィナー空間の可測部分集合がH-openかつH-convexであるとき,その上の(ノイマン型の)(1,2)-型ソボレフ空間が,有限次元的な滑らかな関数からなる関数族を稠密に含むことを証明した.これは自然に定義される2種類のソボレフ空間が一致することを意味しており,研究代表者による従前の結果を改良したものである.この種の空間の一致を示すことは無限次元空間の部分集合上の反射壁拡散過程の研究においては基本的な問題であるが,類似の結果は他に知られておらず,この方向の研究が更に進展するものと期待される.また,証明に用いた命題からの副産物として,H-openな可測集合は(1,p)-容量(但し1<p<∞)に関する準開集合であることもわかった.シンプルな性質であるが,既知ではなかったようであり,他の問題への応用も望まれる.これらの結果については既に論文を執筆し,現在論文誌に投稿中である.(2)研究代表者の以前の研究で,一般の強局所正則Dirichlet形式について各点指数という概念が定義され,指数はDirichlet形式に付随する拡散過程のマルチンゲール次元に一致することが示されていた.今年度,各点において各点指数を次元として持つ,一種の接空間の基底をなす関数族(座標系)が常に存在し,Dirichlet形式の定義域に属する任意の関数について,その座標系に関する1階のTaylorの公式が成立することを証明した.これはフラクタルのような微分構造を持たない空間においても,適切な関数空間には微分構造が導入されることを示しており,フラクタルの研究において微分幾何学的なアプローチの可能性を示唆するものである.まだ幾つか解決すべき問題が残っているため,来年度に亘って引き続き研究を行う予定である.当該年度では以下の研究成果を挙げた.(1)研究代表者の従前の研究において,一般の強局所正則ディリクレ形式に対して(各点)指数という概念を定義し,各点指数が疑似的な接空間の次元に等しいこと,および指数がマルチンゲール次元に等しいことを示していた.今年度,この概念の確率解析への応用として,エネルギー有限のマルチンゲール加法汎関数全体からなる空間の構造が上述の幾何的構造を用いて簡潔に記述されることを示した.このことは指数という解析的な量が幾何構造・確率的構造とも結びつく量であることの表れであり,ディリクレ形式に付随する拡散過程の局所構造を研究する際に有用な概念であることを示唆するものである.これらの結果について論文を執筆し,現在査読誌に投稿中である.(2)自己相似フラクタル上の自己相似ディリクレ形式に関して自然に定義される内在的距離が測地距離に等しいかという問題を研究した.

これは解析的に定義された距離と幾何学的な距離が等しいかどうかという基本問題で,多様体のような滑らかな空間においては充分に研究されているが,フラクタルのような特異な構造を持つ空間については滑らかな場合の議論が通用せず,事情がわかっていなかった.今回,かなり広い範疇において,内在的距離は測地距離以上であることを示した.また,逆向きの不等式を,あるクラスのフラクタルに関して証明した.まだ十分にの般化された結果とは言えないため,来年度に亘って引き続き研究を行う予定である.
ムライトとアルミニウムの反応焼結による高温機能複合材の製造

朝鮮カオリンとアルミニウムとの反応をベースにし、これは窒素雰囲気下または炭素混合により行い、次の結果を得た。1.朝鮮カオリンは1100°Cで次式に示す熱分解によりムライトとシリカを生成し、これらの分解物とアルミニウムとが反応することがわかった。3(A1_2O_3・2SiO_2)→(3A1_2O_3・2SiO_2)+4SiO_2。2.朝鮮カオリンとアルミニウムの混合物を窒素雰囲気下で加熱し、3(3A1_2O_3・2SiO_2)+8A1+4N_2→13A1_2O_3+2Si_3N_4の反応によりアルミナ/窒化ケイ素複合体の合成を試みた。1150°Cでアルミナ、ケイ素が、1300°Cでアルミナ、ケイ素、窒化アルミニウムが、1400°Cではアルミナ、アルミニウム、ムライト、ケイ素が生成した。3.(朝鮮カオリン+アルミニウム)混合物にカーボンブラックを混合・加熱し、3(3A1_2O_3・2SiO_2)+8A1+6C→13A1_2O_3+6SiCの反応によりアルミナ/炭化ケイ素複合体の合成を試みた。窒素雰囲気下の生成相は、1200°Cでムライト、アルミニウム、1400°Cではアルミナ、アルミニウム、ケイ素、窒化アルミニウムであり目的の生成相は得られなかった。ところがこれをアルゴン雰囲気下、1400°Cで加熱すると目的のアルミナ/炭化ケイ素複合体を合成することができた。しかし、得られた複合体は約40%の気孔を含む多孔体となった。そこで、これを緻密化するためにケイ素金属を溶浸させたところ、成形体の上部にのみ溶浸が起こりその部分のみ緻密化できた。成形体全体を緻密化するには作製条件をさらに検討する必要がある。
ウシの脂肪肝におけるインスリン抵抗性とTNFαとの関連性に関する基礎的研究

近年、乳牛において周産期にインスリン抵抗性を示すものが散見されており、生産性を著しく阻害していることが指摘されている。本病態には、脂肪肝が密接に関与していることが報告されている。このインスリン抵抗性の要因として、脂肪細胞から分泌されるTNFαが考えられている。われわれは、脂肪肝の誘発の試みとして2つの実験を企画した。すなわち、実験1として、成雌牛に4日間の絶食をさせること、実験2として、牛にメチオニンの類似物質であるエチオニンを投与することであった。各実験において、供試のインスリン抵抗性を調べるとともに、TNFαの分析を行い、以下の成績を得た。(実験1)1.肝トリグリセリド(TG)含量は、絶食終了後明らかな増加を示し、肝の脂肪化が認められた。2.インスリン刺激試験では、肝の脂肪化の進展に伴い、インスリン抵抗性の増大が認められた。3.血清中TNFα濃度は、絶食によって明らかな変化を示さなかった。4.肝の超微形態学的分析では、絶食により類洞内皮細胞下基底膜の肥厚が認められた。(実験2)1.エチオニン投与牛では、肝TG含量が著明に増加し、明らかに脂肪肝が招来された。2.血清中のアポリポタンパク質B-100濃度が肝の脂肪化とともに低下した。3.肝の脂肪化の進展に伴って、インスリンの感受性の低下が認められた。4.投与牛において、高血糖および高インスリン血症が確認された。5.血清中のTNFα濃度は、肝の脂肪化に関連した明らかな変化を示さなかった。以上より、これら2つの実験系が脂肪肝の誘導に有効であることが示唆された。また、採材された肝組織において、TNFαの生化的および組織学的な検索を実施したが、肝の脂肪化と関係する明らかな成績は得られなかった。今後は、TNFαの測定感度の向上および組織標本の作成方法についてさらに検討を重ねたいと考えている。乳牛の脂肪肝は周産期疾患の主要な病態である。最近、脂肪肝において、インスリン抵抗性を示す牛が散見され、生産性を著しく阻害している。マウス等において、TNFαがインスリン抵抗性に中心的役割を果たしていることが報告されてる。しかし、産業動物の領域においてこの分野に関する研究はほとんどされていない。したがって、今回、本疾病の病態解明の基礎的研究として、実験的に成雌牛5頭に4日間の絶食をさせ、脂肪肝の作出を試みた。そして、肝の脂肪化の進展に伴うインスリン抵抗性を評価するとともに、血清TNFα濃度および各種血清成分値との関連を検討し、さらには肝細胞の形態学的な分析を行い以下の結果を得た。1.肝トリグリセリド(TG)含量は、絶食終了時に平均で2.6倍と明らかな増加を示し、肝の脂肪化が認められた。また、血清遊離脂肪酸(FFA)濃度は絶食とともに著増し、再給餌後速やかに絶食前の値へ戻った。また、この抵抗性と血清FFA濃度および肝TG含量との間に有意な正の相関が認められた。4.肝細胞の直径は、絶食終了時に有意に増加した。肝の超微形態学的分析では、絶食により類洞内皮細胞下基底膜の肥厚が認められた。

以上より、絶食が脂肪肝誘導のひとつの有効な実験系であることが示唆された。今回示されたインスリン抵抗性と血清中TNFαとの間に明らかな関連が認められなかったことから、今後、肝中のTNFα含量を分析する必要があると考えられた。一方、インスリン抵抗性の成立にFFA濃度および肝TG含量が緊密に関与していることが示めされた。また、脂肪化に伴う類洞内皮細胞下基底膜の肥厚は、何かしらの機能亢進を示しており、今後インスリン抵抗性との関連性を検討したい。近年、高泌乳牛においてインスリン抵抗性を示すものが散見されており、生産性を著しく阻害していることが指摘されている。本病態には、脂肪肝が密接に関与していることが報告されている。インスリン感受性低下の直接的な要因として、脂肪細胞から分泌されるTNFαが考えられている。したがって、われわれは、牛における本病態の分析を行うため、昨年度は牛に絶食をさせ、負のエネルギー状態にすることにより、脂肪肝の誘導に成功し、インスリンの抵抗性を調べるとともに、血清中のTNFαの分析を試みた。さらに今年度は、生体にとって必須アミノ酸の一つであるメチオニンの類似物質であるエチオニンを成雌牛(n=5,非泌乳)に投与することにより、実験的に肝臓の脂肪化を惹起させ、その際の病態を解析し、以下の成績を得た。1.エチオニン投与牛では、肝臓の中性脂肪含量が著明に増加し、明らかに脂肪肝が招来された。2.血清中のアポリポタンパク質B-100濃度およびA-I濃度も肝臓の脂肪化とともに低下した。特に、前者で明らかであった。3.肝臓の脂肪化の進展に伴って、インスリンの感受性の低下が認められた。4.投与牛において、高血糖および高インスリン血症が確認された。5.血清中のTNFα濃度は、肝臓の脂肪化に関連した明らかな変化を示さなかった。以上より、本実験系が脂肪肝の誘導に有効であることが示唆された。また、採材された肝臓組織において、TNFαの生化的および組織学的な検索を実施したが、現段階において、肝臓の脂肪化と関係する明らかな成績は得られていない。今後は、TNFαの測定感度の向上および組織標本の作成方法についてさらに検討を重ねたいと考えている。
新たな二期的肝切除法：ALPPS/ALPTIPSの肝再生機構の解明と臨床応用

肝臓は旺盛な再生能力を持つ臓器であるが、大量の肝切除をおこなって残肝容積が過小になると術後に肝不全を来たす危険が増すことが知られている。そこで術後肝不全を予防するために予定残肝量を増大させる方法として、門脈塞栓術(portal vein embolization:PVE)が1982年に幕内らによって初めて臨床応用された。1990年代に入ると急速にわが国で普及して、肝切除の安全性向上に寄与してきた。その一方で残肝容積の増大を待つ間に病勢が進行して切除できなくなる症例が少なからずあるという問題点があった。そこで近年、ALPPS・ALPTIPSと呼ばれる新たな二期的肝切除法が行われ始めた。前者は一期目の手術で門脈結紮と完全肝離断をおこない、後者は一期目の手術で門脈塞栓と部分肝離断を行い、残肝容積が増大したところで二期的に肝切除を行う。従来の門脈塞栓術と比較して残肝の増大速度・増大率の面で優れているが、ALPPSでは高い死亡率と合併症率が問題となっている。本研究は、不明な点の多いALPPS/ALPTIPSの肝再生メカニズムを動物モデルの解析を通じて明らかにして、より安全で効果的な二期的肝切除法の開発へとつなげることを目的とする。門脈結紮モデルを対照群としてラットALPPSモデルの解析をおこなった。術後3日目の時点で肝肥大に有意差が認められ、イメージングサイトメトリーによる解析でもALPPSモデルでKi67陽性細胞が有意に増加していた。その一方で術後肝障害の程度に関してはALPPS群と門脈結紮群で有意差は認められなかった。また網羅的遺伝子解析をおこなって、有意に発現が上昇あるいは低下している遺伝子群を同定、パスウェイ解析をおこなった。そこで術後肝不全を予防するために予定残肝量を増大させる方法として、門脈塞栓術(portal vein embolization; PVE)が1982年に幕内らによって初めて臨床応用された。本研究は、不明な点の多いALPPS/ALPTIPSの肝再生メカニズムを動物モデルの解析や臨床検体の解析を通じて明らかにして、より安全で効果的な二期的肝切除法の開発へとつなげることを目的とする。本年度はまずラットALPPSモデルの確立をおこなった。そしてALPPSモデルの肝再生過程を機能的肝再生と形態的肝再生の両面から解析して、従来の70%肝切除モデルや門脈結紮モデルとの比較をおこなった。臨床試験の審査承認が遅れているため肝臓は旺盛な再生能力を持つ臓器であるが、大量の肝切除をおこなって残肝容積が過小になると術後に肝不全を来たす危険が増すことが知られている。本年度はこれまでに確立したラットALPPSモデルを用いて、ALPPSモデルの肝再生過程を機能的肝再生と形態的肝再生の両面から解析をおこなった。またマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析をおこなって、ALPPSモデルの肝再生過程に特徴的な遺伝子群・Pathwayの絞り込みをおこなった。適応となる症例が少ないため、臨床検体の収集があまり進んでいない肝臓は旺盛な再生能力を持つ臓器であるが、大量の肝切除をおこなって残肝容積が過小になると術後に肝不全を来たす危険が増すことが知られている。

従来の門脈塞栓術と比較して残肝の増大速度・増大率の面で優れているが、ALPPSでは高い死亡率と合併症率が問題となっている。本研究は、不明な点の多いALPPS/ALPTIPSの肝再生メカニズムを動物モデルの解析を通じて明らかにして、より安全で効果的な二期的肝切除法の開発へとつなげることを目的とする。門脈結紮モデルを対照群としてラットALPPSモデルの解析をおこなった。術後3日目の時点で肝肥大に有意差が認められ、イメージングサイトメトリーによる解析でもALPPSモデルでKi67陽性細胞が有意に増加していた。その一方で術後肝障害の程度に関してはALPPS群と門脈結紮群で有意差は認められなかった。また網羅的遺伝子解析をおこなって、有意に発現が上昇あるいは低下している遺伝子群を同定、パスウェイ解析をおこなった。ラットALPPSモデルの肝再生メカニズムの解析を引き続きおこない、従来の70%肝切除モデルや門脈結紮モデルと比較検討する。また臨床試験の審査承認を得て、臨床検体の解析も開始する。マイクロアレイによる網羅的遺伝子解析の結果をもとに、ラットALPPSモデルの肝再生メカニズムの解析を引き続きおこなう。また臨床検体の解析も順次おこなっていく。ラットモデルの確立が比較的スムーズにいったため想定より費用がかからなかったためまたマイクロアレイによる網羅的遺伝子解析など費用のかかる解析を次年度におこなうことにしたため(理由)マイクロアレイによる網羅的遺伝子解析の結果を踏まえた解析を次年度におこなうことにしたため(使用計画)動物モデルの解析に加えて、ヒト臨床検体の解析もおこなうマイクロアレイによる網羅的遺伝子解析をおこなって、ALPPS/ALPTIPSの肝再生メカニズムに関わるような新規遺伝子・新規Pathwayの同定・解析をおこなう
HMGB1の肺胞上皮傷害作用に関する検討

肺水腫液、肺胞洗浄液中のHMGB-1とRAGEの結合に関する検討Sprague-Dawley rat(体重約250g)にエーテル麻酔下に気管挿管を行い,LPS投与群には10mg/kgのlipopolysaccharide(LPS)を生食250μLに溶解したものを,対照群には等量の生食を投与し,抜管.投与6時間後に深麻酔下に脱血安楽死させ,気管支肺胞洗浄液を回収してWestern Blottingを行い,気管支肺胞洗浄液中のRAGE,HMGB-1がLPS投与群は対象群に比して著明に増加することを確認した.また,回収した気管支洗浄液を抗RAGE抗体とコントロール用の前血清とで免疫共沈実験を行い,RAGEとそのリガンドであるHMGB-1がBALF中で結合していることが明らかになった.(1)エンドトシキン肺傷害におけるRAGEとHMGB-1の発現量に関する検討lipopolysaccharide (LPS)投与による,肺組織におけるRAGEおよびHMGB1の発現量の変化を検討するため、Sprague-Dawley ratをLPS投与群(n=15)と対照群(n=15>にわけ、エーテル麻酔下に気管挿管を行い、LPS投与群には10mg/kgのlipopolysaccaride (LPS)を生食250μLに溶解したものを、対照群には等量の生食を投与し、抜管。投与6時間後に深麻酔下に脱血安楽死させ、血清、気管支肺胞洗浄液を回収し、Western Blottingを行った。肺組織の乾湿重量比を測定し,肺傷害の指標とした。(2)エンドトシキン肺傷害におけるRAGEとHMGB-1の発現細胞の同定LPS投与群(n=5),対照群(n=5)のラットの肺組織を還流固定,免疫組織染色し,RAGEおよびHMGB1陽性細胞の分布を比較することにより、陽性細胞が,I型,II型上皮,マクロファージのいずれに属するか検討を行うことを目的に、II型肺胞上皮細胞のマーカーの抗P180 lamellar body抗体、マクロファージのマーカーの抗CD68抗体と、抗RAGE抗体、抗HMGB1抗体の二重染色を行った。正常肺組織において、RAGEはI型肺胞上皮細胞陽性、II型肺胞上皮陰性、マクロファージ陰性、HMGB-1はマクロファージ陽性、I型肺胞上皮細胞陰性、II型肺胞上皮細胞陰性であった。対象群は、正常肺と肺胞組織の構造に著明な変化は認めず、LPS投与群は肺胞壁の肥厚、マクロファージの増加を認めたが、染色像は両者とも正常肺組織と変化はなく、RAGEはI型肺胞上皮細胞、HMGB-1はマクロファージに発現し、エンドトキシン傷害肺においても同様であることが示された。肺水腫液、肺胞洗浄液中のHMGB-1とRAGEの結合に関する検討Sprague-Dawley rat(体重約250g)にエーテル麻酔下に気管挿管を行い,LPS投与群には10mg/kgのlipopolysaccharide(LPS)を生食250μLに溶解したものを,対照群には等量の生食を投与し,抜管.投与6時間後に深麻酔下に脱血安楽死させ,気管支肺胞洗浄液を回収してWestern Blottingを行い,気管支肺胞洗浄液中のRAGE,HMGB-1がLPS投与群は対象群に比して著明に増加することを確認した.また,回収した気管支洗浄液を抗RAGE抗体とコントロール用の前血清とで免疫共沈実験を行い,RAGEとそのリガンドであるHMGB-1がBALF中で結合していることが明らかになった.
地震時におけるコンクリート系・鉄骨系建築物柱の衝動的過荷重せん断破壊に関する研究

最近わが国に発生したいくつかの地震において、コンクリート系建物の柱や壁に斜めの大亀裂が発生し、これが原因で建物が倒壊したり大被害を受けた例が数多く観察されている。この破壊についての実験的研究は主として油圧系試験機による静的繰返し加力実験に基づいて進められてきた。このような実験では、試験体の全面に発生した細かい斜め亀裂が荷重の増大と繰返しによって進展し、全体として剛性の低さを来しながら最大荷重に達するという結果になっており、実際の地震時にみられる数少ない大亀裂による破壊とは様相が異なっているのが現状である。本年度の研究内容は以下に列記する項目に分かれている。1)前年度行った鉄筋コンクリート建築部分を取り出した試験体による衡撃破壊実験により得られた結果に基づいて数値解析を行った。その結果、地震時に動的外力を受けた柱部材の軸方向伸びが、その上部構造の質量の慣性力によって拘束される現象が数量的に把握され、軸方向伸びが拘束されることにより大きな軸力が負荷されることが分かった。2)鉄骨筋かいに衡撃的な荷重を負荷した破壊実験を行った結果からは次のような結果が得られた。歪速度の影響により鋼素材の力学的特性は著しく変化し、地震時に想定される歪速度で上位降伏点が約20%上昇し、降伏比も約20%上昇する。実大鋼筋かい実験では、保有耐力接合された試験体が、静的載荷では軸部が降伏し十分な変形をした後に破断したのに対し、動的載荷では軸部が降伏せずに破断する結果となり、保有耐力係数をもっと大きくしなければならないことが明らかになった。これらの結果を踏まえた上で今後の研究を進める予定である。最近わが国に発生したいくつかの地震において,コンクリート系建物の柱や壁に斜めの大亀裂が発生し,これが原因で建物が倒壊したり大被害を受けた例が数多く観察されている.この破壊についての実験的研究は主として油圧系試験機による静的繰返し加力実験に基づいて進められてきた.このような実験では,試験体の全面に発生した細かい斜め亀裂が荷重の増大と繰返しによって進展し,全体として剛性の低下を来しながら最大荷重に達するという結果になっており,実際の地震時にみられる数少ない大亀裂により破壊とは様相が異なっているのが現状である.本年度の研究内容は以下に列記する項目に分かれている.1)鉄骨柱梁接合部の衝撃実験を行った結果は試験体数も少なく定量的な結論は得られなかったが,鋼材の破壊靭性値と溶接部の遷移温度が変位速度により20°C50°C程度高くなることが確認され,接合部の破壊も同様に遷移温度の上昇が認められた.今後,歪速度と溶接接合部の破壊性状の検討は耐震安全性の重要なテーマの1つの考え,検討を継続する予定である.2)鉄筋コンクリートの柱部分を対象とした大きな斜め亀裂の発生メカニズムを検討するための衝撃破壊実験は,同一形状で変位速度と上部構造の慣性力により発生する拘束の程度を変化させた試験体を用いて行った.その結果,同一試験体ではじめてせん断破壊を別々に発生させることに成功し,その発生メカニズムも明らかにすることができた.歪速度が大きくなるにしたがって,コンクリートの強度と鉄筋の降伏点が上昇すること,上部構造の拘束により曲げ強度がせん断強度に比ベ大きく上昇することのためであり,地震時の層間速度に大きく関与している.
ナイジェリア民間伝承薬物の生物活性成分の解明と科学的根拠に裏付けされた利用に関する研究

ナイジェリア産の民族伝承薬物であるGnetum africanumとその同属植物[G.parvifolium, G.latifolium, G.klossii]および植物形態分類学的に近縁とされるWelwitschia mirabilisについて詳細な成分研究を行い、56種のスチルベンオリゴマーを単離した。これら単離した化合物について、ヒト腫瘍細胞株(HL-60,U-937,SW-480,PC-3)に対するアポトーシス誘導活性、並びにマウスB16メラノーマ細胞を用いたメラニン産生に対する作用を検討した。その結果、gnemonol G(二量体、新規化合物)およびgnetin I(三量体)にヒト白血病細胞HL-60株に対する強力なアポトーシス誘導活性があることを見出した。また、parvifolol A(二量体、新規化合物)はマウスB16メラノーマ細胞に対してメラニン産生抑制活性を示し、その作用機序はチロシナーゼの発現抑制によることを明らかにした。上記研究成果については、第47回天然有機化合物討論会(2005年、徳島)にてポスター発表した。併せて本成果は学術論文に投稿し、現在印刷中である。一方、他のナイジェリア産民族伝承薬物であるAdansonia digitataにも上述の腫瘍細胞に対するアポトーシス誘導活性があることを平成16年度研究実績で報告しているが、含有成分を精査した結果、epicatechin, rutinおよびnicotiflorinなど数種の抗腫瘍性が報告されているフラボノイド類を単離することができた。更に、Caralluma dalzieliiの抽出エキスにマウス脂肪前駆細胞3T3-L1細胞に対する脂肪細胞分化誘導阻害活性を見出した。活性成分の単離および構造解析については、研究分担者の帰国後も継続して共同研究を行っていく旨、合意を得ている。以上、ナイジェリア産の民間伝承薬物について生物活性を評価し、その活性成分を明らかにした。本研究成果は、創薬の基礎的知見となるばかりでなく、A.digitataのように現地で食用とされる植物資源の特定保健用食品への応用に対しても有益な科学的根拠を供するものである。生理活性について科学的な根拠を見出すために、既にGnetaceaeおよびWelwitschiaceae植物から得られている56種類のスチルベノイドオリゴマーについて、数種のガン細胞株(HL-60,U-937,SW-480,PC-3)に対するアポトーシス誘導活性を調べた。その結果,6種のスチルベンオリゴマーにはHL-60とPC-3株に対して強力な誘導活性が認められている。アポトーシス誘導の作用メカニズムの詳細については現在検討中である。一方、上記ナイジェリア産民族伝承薬物のエキスについても、スチルベンオリゴマーと同様に、上述のガン細胞株にてアポトーシス誘導活性を調べた。その中でAdansonia digitataの抽出エキスに、有意に活性を示す成分の存在が予想された。予備的な研究では、その活性エキスに数種のフラボノイド化合物(カテキン、ケンフェロール、クエルセチン)が含まれていて、活性に関与していることが示唆された。分離を含めた詳細については、現在検討中である。ナイジェリアの民族伝承薬物のエキスについての、メラニン産生促進活性についても現在検討している。メラノジェネシスの作用メカニズムも含め、まもなく活性成分が特定できそうである。
NMRによる酸化損傷アデニン分子認識機構の解析

酸化損傷を受けた2ヒドロキシアデニン(2-OH-A)や8オキソグアニン(8-oxo-G)が変異原となることが、in vitro, in vivoの実験から明らかになってきており、これら酸化損傷ヌクレオチドが間違った塩基対を形成することで突然変異を引き起こし、細胞のがん化の原因となる。また細胞死を引き起こすことで、脳、神経変性疾患など多くの変性疾患の原因になると考えられている。本研究は2-OH-Aを初めとした酸化損傷を認識し除去する酵素群の構造解析とその分子認識機構の解明を目的としている。昨年度までに、8-oxo-dGTPと2-OH-dATP両者を特異的に認識し、モノリン酸体に加水分解することでゲノムDNA中への取り込みを防いでいる酵素であるヒトMTH1の立体構造をNMRを用いて決定し、立体構造に基づいて8-oxo-dGTPと2-OH-dATPの基質結合モデルを作成した。本年度は基質結合モデルの妥当性をさらに実験的に検証するために、新たに認識残基の候補と推定された残基の変異体を作成し、確かに基質認識に重要であることを検証した。さらに、これら残基の側鎖のpKaのNMRによる解析を目指し、MTH1の重水素化体作成を行った。大腸菌において2-OH-dATPを高い特異性で分解することが明らかになっている酵素Orf135に関しては、構造計算をさらに進め、低分解能ではあるが立体構造を決定することに成功した。その全体構造は大腸菌において8-oxo-dGTPを加水分解するMutTとよく似ていたが、Orf135では基質結合部位に位置するループがより長い構造をしており、基質結合部位の構造が異なっていた。さらに構造の精密化を進めている。近年、酸化損傷を受けた2ヒドロキシアデニン(2-OH-A)が8オキソグアニンに加え変異原となることが、in vitro, in vivoの実験から明らかになってきおり、これら酸化損傷ヌクレオチドが間違った塩基対を形成することで突然変異を引き起こし、細胞のがん化の原因となると考えられている。本研究は2-OH-Aを初めとしたこれら酸化損傷を認識し除去する酵素群の構造解析とその分子認識機構の解明を目的としている。本年度は、8-oxo-dGTPと2-OH-dATP両者を特異的に認識し、モノリン酸体に加水分解することでゲノムDNA中への取り込みを防いでいる酵素であるヒトMTH1の立体構造をNMRを用いて決定した。NMRと同位体標識した水を用いて、加水分解反応を追跡し、この酵素反応において水分子がベータ位のリン酸基を攻撃することを明らかにした。また決定した立体構造に基づいて8-oxo-dGTPと2-OH-dATPの基質結合モデルを作成した。大腸菌において2-OH-dATPを高い特異性で分解することが明らかなっている酵素Orf135に関しては、多次元NMR法を用い信号の帰属を終了し、NOEなど構造情報の収集と構造計算の段階まで研究を進めた。平行してMutTとMTH1の立体構造に基づきOrf135の立体構造を予測し、E33、D118に関する変異体を作成し酵素活性を測定したところ、これらの残基が2-OH-A認識に重要であることが明らかになった。