hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肉用鶏における骨格筋量の個体差を支配する要因の解明と鶏肉生産への応用

1 mRNAの発現量および血漿中の3メチルヒスチジン濃度(骨格筋タンパク質分解量の指標)を減少させることが明らかとなった。一方、ブトキサミンを事前に投与するとクレンブテロールにより誘導されるatrogin-1 mRNAの発現量の減少および血漿中3メチルヒスチジン濃度の減少が認められなかった。これらの結果より、ニワトリヒナの骨格筋においてβ2アドレナリン受容体とその下流シグナルは、atrogin-1の発現量の減少を介してタンパク質分解を抑制することが示唆された。29年度は、ブロイラー初生ヒナに対してβ2アドレナリン受容体の作動薬(クレンブテロール)または遮断薬(ブトキサミン)を投与し、投与後の骨格筋のタンパク質分解への影響を調べた。クレンブテロールの投与は、atrogin-1 mRNAの発現量および血漿中の3メチルヒスチジン濃度(骨格筋タンパク質分解量の指標)を減少させることが明らかとなった。また、本年度にニワトリβ2アドレナリン受容体の遺伝子配列をDNAシーケンスにより決定し、β2アドレナリン受容体の特異的抗体を作製することを計画していたが、配列の決定に時間がかかったため、抗体を用いた分析はH30年度に行う予定である。長期的な飼料穀物の需給のひっ迫が懸念される状況下で、ブロイラーや地鶏などの肉用鶏の生産には、産肉性や飼料効率の向上が求められている。一方、生産現場では、肉用鶏の成長(体重や骨格筋の増加量)に大きな個体差が生じている。肉用鶏の体重や骨格筋量の個体差を最小化し、斉一性を高めることで産肉性と飼料効率の改善が可能となるが、個体差が生じる原因は不明である。アドレナリンは、副腎から分泌されるホルモンであり、骨格筋では主にβ2アドレナリン受容体(β2-AR)によって作用が伝達され、骨格筋間に現れるアドレナリンの作用の差異はβ2-ARの発現量に依存する。これらの情報から、同じ骨格筋(例えば浅胸筋)においても個体ごとにβ2-ARの発現量が異なれば、アドレナリンに対するβ2-ARシグナルの作用強度が異なる可能性が考えられる。本研究は、肉用鶏の体重・骨格筋量の個体差に対するβ2アドレナリン受容体の関連を明らかにし、鶏肉生産技術へ応用するための基盤情報を得ることを目的とする。本年度では、ニワトリβ2-ARの遺伝子配列からβ2-ARの特異的抗体を作製し、増体が遅い群と速い群のβ2-ARタンパク質の発現解析を調べた。加えて、環境要因によるβ2-AR発現量の個体差の原因を解明するため、本年度は、環境要因として飼料摂取量に注目し、群飼育条件下における成長が早い群と遅い群の飼料摂取量を比較し、続いて、飼料摂取量と骨格筋のβ2-AR発現量との関連性を調べた。本年度は、昨年度の実施予定であったニワトリβ2-ARの特異的抗体作製が完了したため、骨格筋中のβ2-ARのタンパク質の発現分析を行った。1日齢から5日齢までの増体量で増体が速い群(急速発育区)と遅い群(遅発育区)の2群間のβ2-ARタンパク質の発現を比較した。その結果、増体が異なる2群間における浅胸筋中のβ2-ARタンパク質発現には、有意な差は認めらなかった。
ラマン分光法を用いた新たな早期口腔癌診断システムの開発

本研究の目的は、ラット舌発癌モデルにおいて癌発生過程に生じる病変の分子組成および分子構造をラマン分光法によってin situによって解析し、病変の進行により、どのような変化をもたらすか定量的に評価し、病理組織学的変化、免疫組織化学的変化との関連について明らかにする。さらにこれらの技術を用いて、ラット扁平上皮癌の発生過程に生じる変化を早期から非侵襲で発見し、口腔癌の早期発見に応用しようとしている。本研究の成果は、ヒト口腔癌を低侵襲で早期に発見することができる高感度ラマン分光イメージングシステムの開発への発展、強いては早期発見、早期治療の一助を担うと期待される。口腔癌発生モデルとして4-nitroquinoline 1-oxide (4-NQO)を用いたラット舌発癌モデルを作製した。本モデルラットではラットの舌の扁平上皮に、過形成、異形成を経て扁平上皮癌を発生させる。本研究において、まずは早期癌発生までの各過程における、肉眼的変化を観察した。さらに各過程における病理組織学的変化および免疫組織学的変化を観察するために、HE染色および免疫染色(p53、Ki63、CK13,CK17)を行った。それぞれの判定基準を用いて、病理組織学的および免疫組織化学的評価を行った。免疫組織学的評価では、免疫染色CK13、p53は結果が出なかったので、今後抗体の種類を検討して行く。その他の評価の解析は終了している。ラマン分光法による解析では、通常のスライドグラスで作製したサンプルでは測定が不可能であったため、スライドグラスの素材を検討した結果、石英製のスライドグラスで測定可能であると判断できたため、解析を進めている。口腔癌発生モデルとして4-nitroquinoline 1-oxide(4-NQO)によるラット舌癌モデルを用いて病変を作製し、当初は生きたままラマン分光法にて解析予定であったが、他施設からの器材の移動が困難であると判断し、サンプルを変更して解析することとなった。また、免疫組織化学的評価での免疫染色では、CK13、p53は結果に差が出なかったので、別の抗体を検索して、再評価を行っている。ラマン分光法の測定では、サンプルに用いるスライドグラスの素材を検討し、測定可能な石英製スライドグラスで解析する事となった。検討したサンプルにて、ラマン分光法の解析が終了したら、癌発生過程に生じた病変における病理組織学的、免疫組織化学的変化とラマン分光法で得られた分子組成および分子構造の変化について解析することにより、癌発生の初期の変化を光学的にとらえるためのデータを収集する。これらのデータを重回帰分析などにより解析し定量的な指標への応用を試みる予定である。これらは一部解析が終了しているが、終了していないものも順次解析予定である。本研究の目的は、ラット舌発癌モデルにおいて癌発生過程に生じる病変の分子組成および分子構造をラマン分光法によってin situにて解析し、病変の進行にともなうこれらの変化を定量的に評価し、病理組織学的、免疫組織化学的変化との関連について明らかにすることである。これらの解析によりラット舌扁平上皮癌の発生過程に生じる病変を非侵襲で評価することができ、口腔癌の早期発見への応用が期待される。さらに口腔癌切除に際しての周囲の異形成病変の評価も可能となる。本研究の成果は、ヒト口腔癌を低侵襲で早期に発見することができる高感度ラマン分光イメージングシステムの開発に発展させることが期待される。口腔癌発生モデルとして4-nitroquinoline 1-oxide(4-NQO)によるラット舌癌モデルを用いて病変を作製した。本モデルではラットの舌の扁平上皮に過形成、異形成を経て扁平上皮癌が発生することが知られており、癌発生過程に生じる病変を肉眼的に経時的に観察することができた。作製したラットの舌粘膜および病変のパラフィンブロックのサンプルを作製し、病理組織学的、免疫組織化学的に評価するため、HE染色および免疫染色(p53、Ki63、CK13、CK17)を行った。染色はすべて終了しており、癌発生過程における病理組織学的、免疫組織学的な変化を解析中である。作製したパラフィンブロックのサンプルから、ラマン分光法に最適なサンプルを作製し、現在解析中である。

さらに各過程における病理組織学的変化および免疫組織学的変化を観察するために、HE染色および免疫染色(p53、Ki63、CK13,CK17)を行った。それぞれの判定基準を用いて、病理組織学的および免疫組織化学的評価を行った。免疫組織学的評価では、免疫染色CK13、p53は結果が出なかったので、今後抗体の種類を検討して行く。その他の評価の解析は終了している。ラマン分光法による解析では、通常のスライドグラスで作製したサンプルでは測定が不可能であったため、スライドグラスの素材を検討した結果、石英製のスライドグラスで測定可能であると判断できたため、解析を進めている。口腔癌発生モデルとして4-nitroquinoline 1-oxide(4-NQO)によるラット舌癌モデルを用いて病変を作製し、当初は生きたままラマン分光法にて解析予定であったが、他施設からの器材の移動が困難であると判断し、サンプルを変更して解析することとなった。また、免疫組織化学的評価での免疫染色では、CK13、p53は結果に差が出なかったので、別の抗体を検索して、再評価を行っている。ラマン分光法の測定では、サンプルに用いるスライドグラスの素材を検討し、測定可能な石英製スライドグラスで解析する事となった。ラマン分光法ではスライドグラスで作製したサンプルでも解析可能であると分かったため、予備実験を行ったが、作製したサンプルではサンプル自体が損傷してしまう事が判明した。そのため今後スライドグラスの素材の変更およびラマン分光法のプログラムの設定を変更して解析予定である。ラマン分光法の解析が終了したら、癌発生過程に生じた病変における病理組織学的、免疫組織化学的変化とラマン分光法で得られた分子組成および分子構造の変化について解析することにより、癌発生の初期の変化を光学的にとらえるためのデータを収集する。これらのデータを重回帰分析などにより解析し定量的な指標への応用を試みる予定である。検討したサンプルにて、ラマン分光法の解析が終了したら、癌発生過程に生じた病変における病理組織学的、免疫組織化学的変化とラマン分光法で得られた分子組成および分子構造の変化について解析することにより、癌発生の初期の変化を光学的にとらえるためのデータを収集する。これらは一部解析が終了しているが、終了していないものも順次解析予定である。ラマン分光法を行う際のサンプル作製に変更が生じたため、当該助成金が生じた。サンプル作製変更のために予算が必要であり、翌年度使用予定である。免疫組織化学的評価のための免疫染色に必要な抗体の再検討、ラマン分光法測定のためのサンプル作製のための素材の変更、ラット舌摘出術の際の手術の精密作業に必要な手術器具の準備のために当該助成金が生じ、翌年度使用予定である。
ミクログリアIL2受容体の発現調節と脳の発生過程における役割

脳のサイトカインネットワークで中心的な役割を果たすミクログリアはインターロイキン2(IL2)により増殖促進されるたが、マクロファージには作用がない。これはミクログリアの発生や起源を知る上で重要であると考え、本研究でその性質を調べた。1.IL2受容体の発現はmRNA、タンパクともにリポポリ多糖で活性化したときにのみ見られた。このときリコンビナントIL2の添加によりミクログリアは増殖し、これは抗IL2受容体抗体で抑制された(投稿準備中)。2.混合グリア培養ではリコンビナントIL2の効果は見られず、抗IL2受容体抗体で特異的に染色される細胞は同定できなかった。しかし本研究で確立したIL2受容体mRNAの定量的PCR(後述)ではミクログリアの増大に伴ったmRNAの増加が見られた。3.in situ RNA検出のためにIL2受容体alpha鎖cDNAの薬700bp断片をin vitro RNA発現ベクターにクローニングした。このベクターにより得られるセンスとアンチセンスRNAはフィルター上のマウスIL2受容体DNAやmRNAを検出できた。さらにIL2受容体cDNAに約300bpの欠失を導入して定量的PCRの標準テンプレートとしてIL2受容体alpha鎖mRNAの定量法を確立した。4.精製ミクログリアをリポポリ多糖で活性化するとin situ RNA検出がてきたが、混合グリア培養でミクログリアが増加する時期のin situ RNA検出では特異的な検出が得られなかった。5.脳のサイトカインネットワークでミクログリアが関与するサイトカイン受容体の発現やサイトカインによる調節について調べた(研究発表)。以上の結果からIL2依存的なミクログリアの増殖は正常な周産期にはあまり関与がなく、むしろ炎症などによる病態時における増殖に関与すると考えられる。
連続関数の空間における最良近似と積分補間

今回の中心テーマは,「積分チェビシェフ系による近似」である。具体的には3つの課題について取り組んだ。それぞれの課題について,研究成果を述べていく。1積分チェビシェフ系による最良近似チェビシェフ系や弱チェビシェフ系による最良近似の結果と比較しながら,セミナーを通して独自の証明を与えた。これによって,見通しが良くなり,まだわかっていなかったアルゴリズムを考える基礎になった。ただ,最良近似を使って,積分チェビシェフ系を特徴付けることが可能かどうかはわかっていない。2積分補間とチェビシェフ多項式数値実験を重ねていくうちに,次の2つの大きな予想が成り立ちそうであることがわかってきた。・ある特定の区間上の積分値が特定の値をとる多項式は,第2種チェビシェフ多項式である。・定義域になる連続関数の空間には,最大値ノルムを導入し,値域になる連続関数の空間には積分値の最大値ノルムを導入する。そのときのラグランジュ補間作用素のノルムが最小になるための条件を予想した。3積分チェビシェフ系による最良近似を得るためのアルゴリズム1における結果を基にして,ルメの第2アルゴリズムに対応するアルゴリズムを考えることができた。4その他(多項式近似)2に関連する領域として,関数を近似する作用素を用意して,それによる多項式近似を考える領域がある。その中の一つの定理であるジャクソンの定理の変形版を多変数の場合に拡張した。本年度の目標は,実数値連続関数全体からなる空間において,積分チェビシェフ系を近似関数系として,(1)積分チェビシェフ系と最良近似,補間の研究,(2)最良近似を求めるためのアルゴリズムの研究(前半)および(3)チェビシェフ多項式の研究(前半)であった。(1)については,積分チェビシェフ系による積分値補間に関して,ベルンシュタイン-エルデス型の問題を考えた。そして数値計算結果を基にその予想を行った。この内容は,香川大学の岡田順直氏と大学院生の坂森康宏氏との共同研究として,Unsolved Problemsというタイトルの単行本に掲載予定である。(2)については,研究分担者の浅野考平氏の助言のもとで積分チェビシェフ系による最良近似を求めるアルゴリズムが完成しつつある。このアルゴリズムは,チェビシェフ系による最良近似を求めるのに良く使われるルメの第二アルゴリズムに相当するものである。(3)については,重み付きチェビシェフ多項式というものを定義した。重み付きチェビシェフ多項式は,従来の第一種および第二種チェビシェフ多項式を特別なものとして含む。その多項式の特徴づけに関する予想問題を(1)で書いた共同研究の中で述べている。(1),(2),(3)の課題そのものではないが,佐賀大学の西晃央氏との共同で無限チェビシェフ系で張られる閉部分空間を近似空間としたときに,一様ノルムの意味で常に最良近似が存在しないという結果の一般化を行った。この結果については,East J.Approx.に掲載されている(Vol.5,309-315)。課題は,積分チェビシェフ系と呼ばれる関数系による近似である。関数系による最良近似で積分チェビシェフを特徴づけることは出来なかったが,最良近似を求めるルメ型のアルゴリズムを考えることができた。この結果は,アメリカのナッシュビルで行われた国際会議,Trends in Approximation Theory 2000で「On an Algorithm of Remez Type」という題で発表を行った。積分補間については,x^nに対する高々n-1次多項式による最良近似をp(x)とするとx^n-p(x)は,第2種チェビシェフ多項式の定数倍であり,ある補間条件を満たすことがわかった。逆にある補間条件を満たす多項式は第2種チェビシェフ多項式であるという予想を立てた。これに対する結果はまだ得られていない。しかし,多くの数値実験を行うことによってこの予想を含むさらに大きな予想が成り立ちそうであることがわかってきた。
肺内短絡血管は肺塞栓症の重症化に関与しているか

エコノミークラス症候群として知られる肺塞栓症は近年では高齢の避難生活者などにも好発する致死的な疾患として広く知られるようになってきた。また獣医療においても本疾患の潜在的な重要性が認知されつつある。それに伴い関連研究も多くなされてきているが、そのほとんどが血栓に注目したものであり、塞栓される側の肺血管に着目した研究は非常に少ない。本研究では年齢とともに変化するとされているが実は良くわかっていない肺血管構造のバリエーションを解明し、それが肺塞栓症の重症化と関連するかどうかを明らかにすることを目的とする。その結果、本症のリスク患者を選別し発症リスクの軽減につながる知見を得る事が期待される。
高齢者施設における利用者・職員の「はきもの」の実態とその座位・居方への影響

本年度は、「はきもの」の有無が高齢者と介護職員の姿勢、居合に及ぼす影響を明らかにするため、母体施設と逆デイサービス実施先民家における介護職員の動きと利用者の姿勢から介護場面についての分析を主に実施した。介護職員の姿勢を1秒ごとに分析した結果、母体施設の歩行時間は530秒と長く、調査時間2460秒の21.5%(約1/4)を占めるのに対して、逆デイでは189秒(7.7%)に留まること。一回当たりの平均歩行時間も、逆デイ6.1秒、母体施設14.3秒と母体施設が長く、その分布も逆デイでは母体施設よりも短時間の歩行が増加し、長時間の歩行の減少が示された。また、介護職員の動線についても母体施設では担当ユニットを超えた移動が多く、逆デイでは短いことから、母体施設では廊下端や屋外から痴呆の利用者をリビングに連れ戻す動き、トイレへの誘導が介護職員の歩行時間を伸ばすなどの認知症利用者への対応と諸機能の空間的な広がりが介護職員の歩行時間を増加させる一因であり、逆デイ先の民家については、コンパクトな空間構成が移動時間を減少させたと考えられる。また、民家を活用した逆デイサービスが介護職員の姿勢、とりわけ介護場面に及ぼす影響について考察し、介護職員の姿勢全般を母体施設と逆デイ間で比較すると、逆デイでは、直立の姿勢が減少し、床に座る、立膝、かがむ姿勢が増加し、利用者に関わり持った介護場面の姿勢について分析すると、母体施設で多かった、直立(介護職員)-椅子(利用者)、歩行(介護職員)-歩行(利用者)が逆デイにおいて減少し、介護職員(床)-利用者(床)が大幅に増加していた。以上、「はきもの」を脱ぐ住様式と民家というコンパクトな空間が歩行時間の減少をもたらし、落ち着いた状態で利用者と共に過ごす時間を増加させ、利用者-介護職員の関係性が安定することが民家改修型の小規模介護拠点の有効といえる結果が得られた。現在、多くの高齢者福祉施設では、介護・管理の面から車椅子やベッドを中心とした椅子式生活が行われ、施設の床材は、車椅子やベッドの移動に耐えうる素材が用いられ、衛生面からも座式生活は選択されて来なかった。しかし、近年、宅老所や逆デイサービスなど、在宅生活と同様に、座敷や床座での生活を特徴とする、民家改修型の高齢者施設の家庭的雰囲気が評価されている。そこで本研究では、姿勢と交流の関係性に着目し、同一社会福祉法人の運営する座式中心施設と椅子式中心施設の2施設を対象に、高齢者の集まりの場(少人数の高齢者が共に日常生活を営む場所)における交流様態を考察し、それぞれの座様式の特性を明らかにすることを目的で利用者および職員に対する非参与の行動観察調査、写真、ビデオ撮影を実施した。なお、姿勢および目の高さによる分析を行うため、小原らによる基本姿勢分類^<*1>を参考としたうえで、職員に関しては、実測に基づき基本姿勢を5モデル作成し、利用者に関しては、写真、ビデオによる画像から読み取る形で、身長別に利用者を7モデル作成している。その結果、会話時の利用者・職員の頭頂間の位置関係を平面図にプロットしたところ、座式中心施設の方が会話時の頭頂間の位置関係にヴァリエーションが多く確認された。一方、椅子式中心施設においては、ソファーに座る利用者に対して、職員が異なる姿勢でソファーまわりから話しかけるという交流様態が多く、ソファーセットなどの設えに影響を受けやすく、会話時の利用者の頭頂間の位置関係利用者の居場所や姿勢に変化が少ないことが示された。*1日本建築学会編:小原他、建築設計資料集成[人間]、2003本年度は、「はきもの」の有無が高齢者と介護職員の姿勢、居合に及ぼす影響を明らかにするため、母体施設と逆デイサービス実施先民家における介護職員の動きと利用者の姿勢から介護場面についての分析を主に実施した。
シンクロトロン放射光を用いるドープ氷中電解質のキャラクタリゼーション

電解質水溶液を凍結させると、溶質を含んだいわゆるドープ氷となる。ドープ氷は巨視的にはあたかも氷構造に溶質が取り込まれたものに見えるが、微視的には溶質を含まない微結晶の純粋な氷とこの微結晶氷間の隙間に存在する水溶液相とに分けられる。溶媒である水が純粋氷に奪われるので、この液相には溶質が濃縮されることになる。これまではドープ氷中に含まれるイオンの分布状況や局所構造解析を行ってきたが、これらのイオンは濃縮液相に含まれるイオンに関する情報であった。先行研究で、「純粋氷」はイオンを全く含んでいないわけではなく、濃縮液相と比べるとわずかではあるが、純粋氷に取り込まれたイオンが存在することが分かっている。この純粋氷に取り込まれたイオンの局所構造を解析するには濃縮液相を取り除いた氷のみを作成する必要がある。ドープ氷から濃縮液相のみを除くことは困難である。よって電解質水溶液から単結晶氷を作成することで、濃縮液相のない氷を調製した。基本的には単結晶氷は溶質を排除して結晶成長するが、イオンを取り込んだ単結晶氷ができれば、ドープ氷の微結晶と類似したものとみなすことができる。このようにして調製した単結晶氷を高エネルギー加速器研究機構放射光研究施設BL9A、BL12Cにて蛍光XAFS測定を行い、局所構造解析した。試料として塩化カリウム水溶液水溶液を単結晶氷の材料とした。測定したXAFSスペクトルに対し、単結晶氷中でのイオン周囲の構造についてGaussian16による分子軌道計算を行い、取り得る可能性のある構造をシミュレートした。その結果、塩化物イオンはバルク水溶液中では6配位構造を取るが、氷中では4配位構造となっている可能性が高いことがわかった。氷中でのイオンの局所構造について、ドープ氷内の濃縮液相中に存在する場合、そして氷中に取り込まれた場合と、ドープ氷内での存在位置の違いをXAFS測定およびXRFによるマッピングを用いて解析した。ドープ氷内の水相の分布と濃縮機能を明確にするため、ドープ氷調製する水溶液を塩化ナトリウムをベースとし、マンガン、コバルト、銅、亜鉛の硝酸塩を微量含む水溶液を用いたが、凍結により銅イオンと亜鉛イオンが特異な構造変化を起こしていることを見出した。当初はこれらの金属イオンは濃縮液相に水和したイオンとして存在すると考えていたことから、X線照射によって放出する蛍光X線が観測深さが異なることを利用して水溶液相の分布状況を推測することを考えていたが、実際には亜鉛イオンは水和ではなく酸化亜鉛になっていることがわかった。また、イオンを含んだ単結晶氷では、蛍光法によって測定したXAFSスペクトルがノイジーで、良好なスペクトルを得ることが困難であった。これは本来、単結晶氷に含まれるイオン自体がわずかであること、測定対象であるイオンがカリウムイオン、塩化物イオンと一般的なXAFSと比較して軽元素であり、観測される蛍光X線の測定にはヘリウム雰囲気に置換し、かつ雰囲気が安定している必要があること、試料が氷であり、氷温を維持する必要があることなどの理由が挙げられる。よって繰り返し測定を行うなど、データの信頼性を上げる必要があった。現在、単結晶氷については期間延長を認めていただいた今年度(2019年度)中にXAFSスペクトルを高エネルギー加速器研究機構の放射光施設にて再測定し、解析可能な良好なデータを得る予定である。また、XRFによって見積もった各元素の分布状況を基に、より正確な分布位置を推測している。これらの結果がまとまり次第、学会発表や論文発表により報告する予定である。水溶液を凍結すると、溶質を含むドープ氷が生じる。ドープ氷は一見、すべて凍結した「氷」に見えるが、微視的には溶質を含まない純粋な氷と溶質が濃縮した水溶液が存在する。溶媒である水分子が氷となって水溶液から除外されることによって溶質が濃縮される、いわゆる凍結濃縮が起こる。濃縮された水溶液は純粋氷間の隙間であるグレインバウンダリーに存在する。凍結による濃縮率は溶質の種類とドープ氷の温度に依存する。海水のように、塩化ナトリウムを主な溶質として含む水溶液を凍結させると、ドープ氷中の水溶液の体積は塩化ナトリウム濃度に依存するため、海水中に共存する他の溶質もこの水溶液中に濃縮されるため、濃縮率は同じく塩化ナトリウムの濃度に依存する。本研究課題では、凍結濃縮によってドープ氷中で濃縮された液相がどのように分布しているのかをXRFによる元素毎のマッピング測定を行って検証する。このような低温下でのXRFマッピングが可能となる測定セルを作成し、シンクロトロン放射光施設にて測定を実施する。また、XRFマッピングと併せてXAFS測定を行い、凍結濃縮された溶質がドープ氷のグレインバウンダリー中でどのような溶媒和構造となっているのか、局所構造解析する。これらの濃縮された液相はドープ氷の温度や主溶質である塩化ナトリウム濃度によって濃縮率が変わるので、これらを調整することで濃縮率を制御できる。種々の濃縮率で、溶質の溶媒和状況がどのように変化するのか検討する。シンクロトロン放射光施設である高エネルギー加速器研究機構の放射光研究施設のビームラインBL-4AおよびBL-15A1を使用して蛍光X線(XRF)測定を実施した。これらのビームラインで使用できるように、ペルチェユニットを使用してドープ氷を氷温下(-300°C)に設定できる低温測定セルを作成した。

ペルチェユニットはセルシステム株式会社製のペルチェコントローラによって温度を±0.1°Cに調節できる。この測定セルで、塩化ナトリウムを主溶質とし、マンガン、コバルト、銅、亜鉛の各硝酸塩を微量(μMオーダー)含む水溶液を凍結してドープ氷を調製した。調製したドープ氷を上述したビームラインにてXRF測定による金属元素毎にドープ氷中でどのように分布しているかマッピングし、分布している箇所でXAFS測定を行った。ドープ氷中での液相の分布は塩素の分布と一致すると見なした。XRFによる塩素の分布は、先行研究で共焦点蛍光顕微鏡を用い、水相中で蛍光を発するフルオレセインを添加した塩化カリウムドープ氷の分布状況と非常に似通っており、この推測が正しいことを物語っている。マンガンやコバルトはこの塩素の分布と概ね一致しており、XAFS解析による構造解析でも水和構造を維持していることがわかった。一方、銅や亜鉛は他の金属と比べて桁外れにに強く(濃く)分布している箇所があり、特異濃縮していることが伺えた。亜鉛について、この特異濃縮サイトでXAFS測定を実施したところ、亜鉛イオンが水溶液中で示すような六水和構造とは異なり、酸化亜鉛と一致するXAFSスペクトルが得られた。これは凍結濃縮によって新たな反応機構が生じている可能性を示唆するものである。電解質水溶液を凍結させるとドープ氷を生じるが、微視的には純氷微結晶とそれらの隙間であるグレインバウンダリーに濃縮された電解質水溶液で構成される。このような凍結濃縮は凍結時の電解質の濃度と種類、およびドープ氷の温度によって濃縮率を調整できる。本研究では、凍結濃縮によって水溶液中の溶存物質を高感度検出する手法について検討を行った。ドープ氷中の電解質の分布状況はXRFによるマッピングで観測した。XRF測定は高エネルギー加速器研究機構放射光研究施設にて行った。ペルチェユニットを組み込んだ氷温測定セルを作成し、種々の硝酸塩を微量含むNaCl水溶液の測定を行った。XRFによるマッピング測定結果から、Znが高濃縮していると思われるサイトでXAFSスペクトルを測定した。Clはグレインバウンダリーの液相と一致しているとみなすと、Znは液相の分布とは異なるサイトで高濃縮していた。XAFSスペクトルから判断すると、高濃縮されたサイトのZnは固体のZnOのスペクトルとよく一致し、グレインバウンダリーの一部ではZnOとなって濃縮されていると思われる。MnやCoはClの分布と一致しており、この両者は水和構造であることがXAFSスペクトルから明らかとなった。Znは高濃縮サイトではZnOとなっているものの、水和構造やZn(OH)2タイプも観測されており、Znイオンが凍結濃縮による影響で水和構造からZn(OH)2へさらにはZnOへと構造変化を起こす可能性があることが示唆された。但しこのような構造変化は一部であり、ドープ氷中のほとんどのZnは水和構造であった。ドープ氷にキャピラリーを用いて細孔を作成したところ、細孔にはグレインバウンダリーから液相が流入していくことがXRFによって観測された。実際にこの細孔から注射器で濃縮された水溶液を取り出すことができた。放射光施設を利用したドープ氷のXRF測定による氷中での各金属元素の分布と金属イオン濃縮サイトでのXAFS測定を実施した。
有機バナジウムのー電子移動反応に基づく合成方法論の開発

バナジウムのレドックスを効率的に活用したー電子移動反応に基づく合成反応を開発した。1.オキソバナジウムによるアリル位酸化反応2ーシクロペンテンー1ーイオンをオキソバナジウムVO(OR)Cl_2と反応させるとγ位アルコキシル化反応が進行することを明らかにした。3位にメチル基が存在するとオキソ基導入反応が起こり、3ーメチルシクロペンタンー1,4ージオンが選択的に得られた。後者の変換反応は酸素雰囲気下でのみ見られるため、分子状酸素が重要な役割を果しているものと思われる。環外に共役したカルボニル基を有する環状オレフィン、例えば1ーアセチルー1ーシクロヘキセンでもアリル位酸化が起こり、アルコキシ基が導入されたエノンと、さらにそれが脱水素芳香族化された1ーアセチルー3ーアルコキシベンゼンが生成した。後者の生成比は反応を酸素雰囲気下で行うか、オキソバナジウムの当量を増やすことで高くなった。オキソバナジウムの脱水素能力が関与しているものと思われる。アリル位酸化反応はオキソバナジウムからの一電子酸化に基づいているものと考えられ、ジエノラ-ト中間体の介在が示唆される。2.二塩化バナジウムによる還元的炭素ー炭素結合形成反応二塩化バナジウムの一電子還元能力を活用した反応として、ラジカル付加反応が起こることを明らかにした。二塩化バナジウム共存下、アリルベンゼン、アリルシランなどのオレフィンとブロモトリクロロメタンを反応させると、末端にトリクロロメチル基が導入された付加物が位置選択的に得られた。この付加反応は触媒的にも進行することが判明した。分子内にヒドロキシル基が存在すると、分子内環化反応により対応するテトラヒドロフラン誘導体が生成した。
子宮内膜癌での性ステロイド合成key enzyme:CYP17の役割とその制御

本研究では、子宮内膜癌でのCytochrome P (CYP)17A発現作用動態およびCYP17阻害剤:アビラテロンの作用機序と効果を、アンドロゲン及びエストロゲン合成代謝経路の解明とリンクさせながら解析し、臨床応用への可能性を探索することを目的としている。CYP17A阻害剤であるアビラテロンの子宮内膜癌への直接作用を検討するために、子宮内膜癌手術病理標本(40例)を用いたCYP17Aの免疫組織化学を行った。さらにCYP17Aによって合成されるホルモンを代謝する3β-hydroxysteroid dehydrogenase (HSD)の発現を同様に確認した。結果、CYP17Aは19例、3β-HSDは16例で陽性だったが、いずれにおいてもその発現強度は低かった。さらに、これらの発現に関して組織内性ステロイドホルモン濃度との相関を検討した。また、子宮内膜癌培養細胞株を用いてCYP17Aの発現を検討した。また、前年度から解析を進めている、アンドロゲン&エストロゲン合成代謝経路のkey factorであるDehydroepiandrosterone(DHEA)の、子宮内膜癌での組織中濃度とその意義などに関しては、複数の学会で報告を行った(第25回日本生殖内分泌学会、第19回ホルモンと癌研究会など2018年)。ついで内膜癌組織局所での性ステロイド濃度(LC-MS/MS法で測定)と、これらの酵素の発現との相関を検討した。3β-HSDの発現は、DHEAと有意な逆相関を認めた。またCYP17Aの発現は、androstenedioneおよびcortisolと、有意な正の相関を認めた。一方で、両者と局所エストロゲン濃度との間には相関は見られなかった。これらの結果より、この二つの酵素は、内膜癌局所での性ステロイドホルモン濃度に重要な影響を与えていることが明らかとなった。これらの知見は、アンドロゲン&エストロゲン合成代謝経路に関する新しい知見であり、研究は順調に推移している。また、子宮内膜癌培養細胞株(Ishikawa、HHUA、MFE-296)を用いた検討では、いずれの株においてもCYP17Aの発現は認められなかったため、CYP17Aを発現する副腎由来の培養細胞株(H295R)との共培養系での検討を進めている。子宮内膜癌手術症例での検討において、CYP17Aと3β-HSDが、内膜癌局所でのandrostenedioneやDHEAなどの性ステロイドホルモン濃度に、重要な影響を与えていることが明らかとなったので、今後はさらに症例を集積して、CYP17Aおよび3β-HSDの発現動態と他の性ステロイド合成代謝酵素の発現を、免疫組織化学的手法を中心に解析し、ついで各合成代謝酵素のそれぞれの相関を検討し、さらに内膜癌局所での性ステロイドホルモン濃度(LC-MS/MS法で測定)との相関と組み合わせることで、アンドロゲン&エストロゲン合成代謝経路の探索、及びその中でのCYP17Aの役割と位置付けを明らかとする。さらに、CYP17Aおよび3β-HSDの発現動態と臨床病理学的な因子(年齢、予後、進行期、組織型、分化度など)との関連を検討することで、その臨床的な意味を明らかとする。子宮内膜癌培養細胞株(Ishikawa、HHUA、MFE-296)を用いた検討では、いずれの株においてもCYP17Aの発現は認められなかったため、CYP17Aを発現する副腎由来の培養細胞株(H295R)との共培養系での検討が必要であると考え、子宮内膜癌培養細胞株とH295Rの共培養を行い、性ステロイドホルモン合成と内膜癌細胞の増殖・進展との関係、さらにアビラテロン添加が内膜癌細胞の増殖・進展にどのような影響を与えるか、検討を行う。本研究では、子宮内膜癌でのCYP17発現作用動態、ついでCYP17阻害剤の作用機序と効果を、アンドロゲン&エストロゲン合成代謝経路のみならずプロゲステロン生合成への影響も含めて解析し、臨床応用の可能性を明確にすることを目的とする。CYP17は、ジヒドロテストステロン(DHEA)およびアンドロステンジオンの合成をつかさどる酵素であるため、本年度は、まずこのDHEAの発現動態と作用を中心に解析を進めた。子宮内膜癌培養細胞(アンドロゲンレセプター(AR)陽性株:MFE-296および陰性の細胞株:AN3CA)を用いた細胞増殖実験では、DHEAS添加により、ともに有意な増加が認められた。またこの増殖はAR阻害剤を添加しても影響を受けなかった。さらにDHEA添加により、DHEA産生に関与する酵素であるステロイドスルファターゼなどの発現増強が見られることも判明した。また子宮内膜癌組織中のDHEA濃度などの性ステロイド濃度をLiquid chromatography/ electrospray tandem mass spectrometry (LC-MS/MS)法を用いて測定を行うとともに、性ステロイド合成代謝酵素(ステロイドスルファターゼ、DHEAスルフォトランスフェラーゼなど)の発現動態と性ステロイド濃度との相関などの検討を進めた。

これらの結果より、CYP17が発現に関与するDHEAは、子宮内膜癌細胞の増殖能に関与することが示唆された。子宮内膜癌ではDHEAに関わる研究はほとんどなされておらず、これらは今回得られた新しい知見であると考えられる。子宮内膜癌でのDHEAの発現動態と作用を中心とした、これまで得られた成果の一部は複数の学会(日本癌学会、アメリカ内分泌学会;ENDO2018)にて発表した。CYP17は、ジヒドロテストステロン(DHEA)およびアンドロステンジオンの合成をつかさどる酵素であるため、29年度は、まずこのDHEAの発現動態と作用を中心に解析を進めた。子宮内膜癌培養細胞(アンドロゲンレセプター(AR)陽性株:MFE-296および陰性の細胞株:AN3CA)を用いた細胞増殖実験では、DHEAS添加により、ともに有意な増加が認められるという結果が得られた。さらにDHEA添加により、DHEA産生に関与する酵素であるステロイドスルファターゼなどの発現増強が見られることも判明した。また、子宮内膜癌組織中のDHEA濃度などの性ステロイド濃度をLC-MS/MS法を用いて測定を行うとともに、性ステロイド合成代謝酵素の発現動態と性ステロイド濃度との相関などの検討も進めた。ここまで得られた成果はアンドロゲン&エストロゲン合成代謝経路に関する新しい知見であり、その一部はすでに学会発表として公表しており、研究はおおむね順調に推移している。本研究では、子宮内膜癌でのCytochrome P (CYP)17A発現作用動態およびCYP17阻害剤:アビラテロンの作用機序と効果を、アンドロゲン及びエストロゲン合成代謝経路の解明とリンクさせながら解析し、臨床応用への可能性を探索することを目的としている。CYP17A阻害剤であるアビラテロンの子宮内膜癌への直接作用を検討するために、子宮内膜癌手術病理標本(40例)を用いたCYP17Aの免疫組織化学を行った。さらにCYP17Aによって合成されるホルモンを代謝する3β-hydroxysteroid dehydrogenase (HSD)の発現を同様に確認した。結果、CYP17Aは19例、3β-HSDは16例で陽性だったが、いずれにおいてもその発現強度は低かった。さらに、これらの発現に関して組織内性ステロイドホルモン濃度との相関を検討した。また、子宮内膜癌培養細胞株を用いてCYP17Aの発現を検討した。また、前年度から解析を進めている、アンドロゲン&エストロゲン合成代謝経路のkey factorであるDehydroepiandrosterone(DHEA)の、子宮内膜癌での組織中濃度とその意義などに関しては、複数の学会で報告を行った(第25回日本生殖内分泌学会、第19回ホルモンと癌研究会など2018年)。
環境指標生物を用いた遺伝子レベルでの化学物質影響評価

環境影響の評価に用いられる様々な生物の中でも、水生生物であるミジンコは、一般毒性試験や水質のモニタリングに広く用いられてきている生物種である。従来の試験法として48時間後の生存率による急性毒性試験や、産仔数の変化に基づく生殖毒性が行われてきた。しかし、こうした方法では、毒性のメカニズムまで立ち入ることができず、化学物質影響の本質的な理解・評価と解決には至らない。そこで本研究では次世代の影響評価系の構築を目的として、ミジンコを用いた化学物質影響の遺伝子レベルでの評価の試みを行った。まずオオミジンコ(Daphnia magna)からRNAを精製し、cDNAライブラリーを作製した。このライブラリーからランダムにクローンを選択し、その塩基配列を一部解読することによりライブラリーに含まれているmRNAについて解析を行った。また一方で、種々の化学物質を用いてミジンコに曝露を行った。曝露する化学物質としては、節足動物の重要なホルモンである幼弱ホルモンや脱皮ホルモンとそのアナログや毒性の知られている金属などを用いた。この化学物質を曝露したミジンコからRNAを調製し、化学物質暴露による遺伝子の発現量の変化について解析を行った。即ち精製したRNAを鋳型にcDNAを作製した後に、いくつかの遺伝子のプライマーを用いて相対的なmRNA量を定量PCR法を用いて測定した。さらに200遺伝子程度を選択し、遺伝子断片をスライドグラスにスポットし、DNAマイクロアレイのプロトタイプを作製した。これを用いて実験間ごとの変動、コントロール遺伝子の選択とその妥当性、発現が変動する遺伝子の用量依存性と再現性などいくつかのポイントについて検討を加えた。
貧血などの患者に対する安静度決定のための基礎的研究

貧血などの活動耐性の低下がみられる患者に対する安全で合理的な安静度決定方法を確立する目的で研究を実施し以下の結果を得た。貧血群と健常対照群を対象として、各種の日常動作と運動負荷中の心拍数と酸素消費量の測定を行った。まず、臥位、坐位、立位と三つの体位では酸素消費量はほとんど変化せず、心拍数のみが坐位と立位で増加した。特に立位での心拍数の増加が著明であった。また、同じ生活動作でも坐位より立位で行う方が心拍数が大きく増加することが判明した。全般的な両群の比較では貧血群の方が臥位安静時の心拍数の高値を引き継いで平行移動的に変化しており、両群の心拍数と酸素消費量の増加率はほぼ同じであった。しかし、階段の昇りでは心拍数の増加率では両群に差を認めなかったが、階段の下りでは貧血群はより高い増加率を示した。このことは貧血群では階段の昇りという運動負荷直後の回復が対照群と比べて遅れているためだと考えられた。入浴動作では、入浴(湯温42度3分間)と入浴後のふき取り・着衣動作の二つの動作において貧血群で対照群よりも著しい心拍数の増加が認められた。以上の結果より、以下のような貧血患者に対する安静度決定方法が結論された。1.多くの生活動作での心拍数は臥位安静時の心拍数に比例するので、個々の貧血患者の臥位安静時の心拍数から特定の生活動作中の心拍数を予測することが出来る。この予測値にもとずいて安静度を決定する。2.階段昇降と入浴については貧血患者の心拍数の増加が上記の方法による予測値を越えるので注意が必要である。貧血の重症度に応じて、階段昇りでは各階毎に休憩を入れる、入浴では湯温を低めにするか、入浴時間を短くするなどの工夫が必要である。今年度は貧血患者の安静度を決定する基準を作成する目的で、以下の検討を行った。貧血患者、健常者、貧血を示すが活動耐性低下のない学生を対象に、エルゴメーター、呼気ガス分析装置、心電計を用いて心拍数、エネルギー消費量の相関関係を求め、日常動作中の心拍数からエネルギー消費量すなわち運動の強さを推定しようとした。健常者群では心拍数とエネルギー消費量との関係は、良好な直線関係が得られた。しかし、直線の傾きには個人差が認められ、個人別の相関関係を求める必要性が確認された。各種の日常動作の中では、女性の洗髪動作において予想外におおきな心拍数の増加が認められた。洗髪のどのような動作が心拍数の増加に関係するかを現在検討中である。貧血を示す学生の群では健常者とほぼ同様の結果が得られた。ただし、心拍数は健常者より全般的に高値を示した。貧血患者群では心拍数とエネルギー消費量との関係は心拍数が大きく上昇するところでは、直線的な関係がくずれる症例もあり、今後症例を増やして検討する必要があると考えられた。一方心拍数の増加があまり著しくない活動範囲では心拍数とエネルギー消費量の間には良好な直線関係が見いだされたが、貧血患者ではエネルギー消費量の増加に比べて、他の2群よりも心拍数の増加が著しいことが判明した。以上今年度に得られた実績をまとめると、健常者群と貧血を示す学生群の個人では心拍数とエネルギー消費量は良好な直線関係を示すことが明かになり、さらにこの直線の勾配は個人差が大きいことも判った。

貧血患者群の検討は症例もまだ少なく、早急に症例を増やして検討を重ねる予定である。また、患者以外の群ではほぼ安定したデータが得られることが判り、システム全体の信頼性も確認することが出来た。今年度は、貧血患者の安静度を決定する基準を作成する目的で、以下の検討を行った。健常者、貧血を示すが活動耐性低下のない学生を対象に、入浴動作、およびシャワー浴、歩行、階段昇降の具体的な日常生活動作における各動作のエネルギー消費量をHRから推定した。その結果、心拍数の大きく増加する動作は、入浴中や洗髪などの動作よりも入浴後のふきとりおよび着衣動作、階段歩行の動作であることが明らかになった。さらに、昨年度、心拍数とエネルギー消費量の間には、直線関係にあることが明らかになったが、この関係は、有酸素運動時に限られる。運動負荷をある一定以上にかけると有酸素運動から無酸素運動に移行すると言われている。この無酸素運動への移行は、体に乳酸が蓄積していくことを示し、持続して運動を継続できなくなることになる。したがって、この無酸素運動への移行時点(ATポイント)を一つの運動指標として用いるため、エルゴメータによって個人個人のATポイントを測定した。その結果、ATポイントは個人差の大きいことがわかり、また上記の2つの動作はATポイントを越えている学生が多かった。さらに、貧血である学生のATポイントをみると、貧血でない学生のATポイントよりも低いことが明らかになった。これらの結果から、貧血患者においてどのような動作が心拍数の増加に関係するか、および貧血患者のATポイントの測定を現在検討中である。以上今年度に得られた実績をまとめると、健常者群と貧血を示す学生群の個人では、入浴動作においては、入浴後のふきとりや着衣時のエネルギー消費量が大きいことが明らかとなった。また、乳酸の蓄積するATポイントをひとつの運動動作指標として測定したが、このポイントは個人差が大きいこともわかった。さらに貧血を有する学生においては、このATポイントが貧血でない学生より低いことが示唆された。今後貧血患者群の症例において検討を重ねる予定である。今年度は前年度までの看護学生を対象とした検討結果にもとづいて、実際に貧血患者を対象に検討を開始した。前年度までの学生に対するプロトコールは貧血患者に対しては運動負荷が強すぎるので、貧血患者のための適正なプロトコール作成のための予備実験を健常者を対象として実施した。この予備実験の結果にもとづいて、最高心拍数を毎分110程度に抑えられる各種の運動の強度を確定した。また、新プロトコールでは各運動(動作)間の間隔を広げ貧血患者でも上昇した心拍数が十分に回復するように配慮した。さらに、この予備実験の結果同じ日常動作でも坐位よりも立位の方が酸素消費量はほぼ同じ値にもかかわらず心拍数が大きく増加する事が明らかとなった。また、入浴終了時のふき取り動作のような体位の変動を伴う動作でも、酸素消費量に比べ心拍数が大きく上昇することも明らかとなった。そこで、酸素消費量と心拍数を同時に測定しながら、入浴動作を含む模擬的日常動作を立位と坐位の両方で詳細に検討することとした。また、実際に入浴している時の心拍数も測定することにした。これらに加えて、エルゴメーターによる運動負荷(無酸素運動への移行点であるATポイントの測定を含む)とトレッドミルによる歩行、階段昇降、食事などの動作を含む新たな貧血患者用のプロトコールを作成した。この新プロトコールにもとづき2名の貧血患者と2名の健常対照者の測定を行った。貧血患者の心拍数は健常者より安静時及び各動作時に高値であった。また、ATポイントも貧血患者の方が低値であり、運動能力の低下が認められた。
消化器疾患におけるプロテアーゼ活性化型受容体の分子機能解析

セリンプロテアーゼである肥満細胞トリプターゼが、プロテアーゼ活性化型受容体2(以下PAR-2)を活性化することで大腸癌細胞株の増殖を促進するとの研究成果を受け、ヒト正常大腸及び大腸癌組織へのPAR-2の発現と肥満細胞の発現・分布を検討し、同受容体を介した細胞増殖促進作用における分子機能を解析することを企てた。ヒト正常大腸及び大腸癌組織には恒常的にPAR-2が発現しており、肥満細胞は、正常大腸組織と大腸癌組織の境界部(正常組織側)において高密度に分布していた。次いでヒト大腸癌細胞株:DLD-1を用いてPAR-2刺激のシグナル伝達経路の解析を行った。カルシウムアッセイにおいて肥満細胞トリプターゼとPAR-2アゴニストペプチド(合成)の脱感作を確認し、肥満細胞トリプターゼがPAR-2を介して細胞内カルシウム濃度の上昇を惹起する事を証明した。また、肥満細胞トリプターゼ及びPAR-2アゴニストペプチドによるPAR-2刺激はともにp44/42MAPK及びMEK1/2を活性化し、そのインヒビターであるPD98059によってPAR-2を介する細胞増殖促進作用は有意に抑制された。同様にPAR-2刺激下ではPGE2の合成が促進され、COX-2インヒビターであるインドメタシン及びNS-398によって細胞増殖促進作用が有意に抑制された。これらにより、肥満細胞トリプターゼのPAR-2刺激による細胞増殖促進作用には、MAPキナーゼ経路の活性化とPGE2の合成が関与する事が証明された。さらに、臨床的検討として、PAR-2刺激による細胞増殖促進作用はnafamostat mesilateによって有意に抑制されることを証明した。今後は大腸癌の増殖におけるPAR-2の関与についてさらに解析を進め、プロテアーゼインヒビターの新たな臨床応用指針の確立に着手していく予定である。【緒言】プロテアーゼ活性化受容体(Protease-activated-receptors : PARs)は、生体内に広く分布し、特異的セリンプロテアーゼによって活性化されることで様々な生体機能調節を行っている。PAR familyのうちPAR-2は消化管に強く発現されていることが同定されたが、その機能についてはほとんど解析されていない。PAR-2受容体の活性化プロテアーゼとして、膵外分泌性トリプシン、消化管産生性トリプシン様酵素、あるいは、肥満細胞トリプターゼが示唆されている。これらのプロテアーゼの標的細胞として、消化管粘膜上皮あるいは消化管平滑筋細胞が想定される。【材料と方法】消化管粘膜上皮におけるPAR-2受容体の発現に注目し、ヒト大腸腺癌細胞株DLD-1を用いて、その細胞増殖に対する効果と細胞内シグナルの解析を施行した。受容体刺激にはagonist peptide(AP)/agonist proteaseを使用した。【結論】粘膜上皮由来のヒト大腸腺癌細胞株DLD-1において、PAR-1/PAR-2発現が確認され、また、PAR-2受容体刺激で細胞増殖が促進された。細胞増殖のシグナル伝達には、calcium signalを起点としたPKCの活性化、及びMAP kinaseの活性化が示唆された。

次いでヒト大腸癌細胞株:DLD-1を用いてPAR-2刺激のシグナル伝達経路の解析を行った。カルシウムアッセイにおいて肥満細胞トリプターゼとPAR-2アゴニストペプチド(合成)の脱感作を確認し、肥満細胞トリプターゼがPAR-2を介して細胞内カルシウム濃度の上昇を惹起する事を証明した。また、肥満細胞トリプターゼ及びPAR-2アゴニストペプチドによるPAR-2刺激はともにp44/42MAPK及びMEK1/2を活性化し、そのインヒビターであるPD98059によってPAR-2を介する細胞増殖促進作用は有意に抑制された。同様にPAR-2刺激下ではPGE2の合成が促進され、COX-2インヒビターであるインドメタシン及びNS-398によって細胞増殖促進作用が有意に抑制された。これらにより、肥満細胞トリプターゼのPAR-2刺激による細胞増殖促進作用には、MAPキナーゼ経路の活性化とPGE2の合成が関与する事が証明された。さらに、臨床的検討として、PAR-2刺激による細胞増殖促進作用はnafamostat mesilateによって有意に抑制されることを証明した。今後は大腸癌の増殖におけるPAR-2の関与についてさらに解析を進め、プロテアーゼインヒビターの新たな臨床応用指針の確立に着手していく予定である。
炭素-非水電解質界面の機能設計による高エネルギー密度キャパシタの構築

1.炭素-非水電解質界面での静電容量の発現機構解析物質移動の影響を最小限にできる平滑表面を持つ炭素質電極を用い,有機溶媒電解液中での電気二重層容量を直流法と交流法を用いて評価した。電気化学水晶振動子(EQCM)を用いることにより,電極表面でのイオンおよび溶媒の吸脱着(集積・離散)挙動をモニターし,電気二重層容量の発現機構を明らかにした。電気二重層構造に関する古典的モデルにより容量挙動の主要部分は説明可能であったが,イオンおよび溶媒分子の吸着量はその大きさに制限され,二重層容量はそれらの序列に従い変化することを実証した。2.レドックス活性種による高表面積炭素の修飾効果比表面積の大きな活性炭に種々の方法で金属酸化物または導電性ポリマーを担持・複合化する方法について,その容量挙動に及ぼす効果を検証した。鉄酸化物は水溶液電解質中では大きな擬似容量を発現することはこれまで知られていたが,有機溶媒電解液およびイオン液体中でも容量発現に寄与することを明らかにした。電子伝導性を持つポリアニリンを修飾した高表面積炭素複合物では,その容量挙動は電解質組成に大きく依存して変化した。電解液の粘度が低いほど高い容量と良好なレート(充放電速度)特性を与える傾向にあったが,電解質のイオン種はポリアニリンの擬似容量の発現そのものにも影響することを明らかにした。3.炭素表面における大容量化構造の設計これまで得られた知見をもとに,2種の炭素ベース材料について,その構造設計を行った。ソフトテンプレートと呼ばれる手法により細孔構造を制御した炭素を調製し,そのキャパシタ特性を評価した。ガス吸着法による比表面積は小さいものの,レート特性に優れたキャパシタ電極の開発につながる良好な特性が得られた。高温熱処理により黒鉛化する比較的比表面積の小さなソフトカーボンについては,電気化学的な処理により容量が著しく増大する現象(「電気化学活性化」という)を認めた。活性化過程に及ぼす電解液組成および分極条件を精査し,活性化の機構を明らかにするとともに,高い容量と優れたレート特性が得られる条件を確立した。1.炭素-非水電解質界面での静電容量の発現機構解析物質移動の影響が少ない平滑表面を持っ炭素電極を用い,有機溶媒電解液中での電気二重層容量を直流法と交流法により測定した。容量に及ぼす電解液組成の影響から,容量発現には界面での電気二重層の厚さの寄与が大きいことを明らかにした。また,ソフトカーボンと呼ばれる比表面積の比較的小さい材料においても適切な電気化学処理により大きな静電容量が発現する現象を確認した。2.レドックス活性種による高表面積炭素の修飾効果比表面積の大きな活性炭に種々の方法で金属酸化物(RuO_2, TiO_2)または導電性ポリマーを担持・複合する方法を検討した。水性電解質または有機溶媒電解液中での静電容量を評価し,複合化の妥当性を検証した。RuO_2は従来,水溶液電解質中に限って擬似容量(レドックス過程に基づく容量)を発現すると考えられていたが,有機非水電解液中でも適切な組成を選択することにより擬似容量を発現することを見出した。また,RuO_2, TiO_2,導電性ポリマーいずれの場合も、炭素材料との複合化方法を工夫することで、二重層容量と擬似容量の両者を引き出すことができることを明らかにした。3.炭素表面における大容量化構造の設計前2項で得られた知見に基づき,炭素材料の構造設計により大容量化を実現する手法を提案した。炭素前駆体の焼成により炭素材料を生成する際,適当な界面活性剤を共存させることにより,メソ孔領域で構造規制された高表面積炭素を得ることに成功した。焼成条件と炭素細孔構造の関係を明らかにした。一方,ポリマーベースの前駆体から得られる易黒鉛化炭素材料においては,焼成後のアルカリ賦活処理と有機電解液中での分極処理により,静電容量が飛躍的に増加する現象を確認した。静電容量の増加には,電解質中のイオンと溶媒の種類が大きく関係することを見出し,高容量化のための手法として有効であることを実証した。3.炭素表面における大容量化構造の設計

これまで得られた知見をもとに,2種の炭素ベース材料について,その構造設計を行った。ソフトテンプレートと呼ばれる手法により細孔構造を制御した炭素を調製し,そのキャパシタ特性を評価した。ガス吸着法による比表面積は小さいものの,レート特性に優れたキャパシタ電極の開発につながる良好な特性が得られた。高温熱処理により黒鉛化する比較的比表面積の小さなソフトカーボンについては,電気化学的な処理により容量が著しく増大する現象(「電気化学活性化」という)を認めた。活性化過程に及ぼす電解液組成および分極条件を精査し,活性化の機構を明らかにするとともに,高い容量と優れたレート特性が得られる条件を確立した。