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観光みやげにおける生産地と販売地の乖離に関する基礎的研究

研究の結果明らかになったのは、観光みやげとなるモノは、「真正性」「ギフト性」「儀礼的倒錯性」という3つの要件のいずれかを満たしており、いずれかを満たしていれば生産地と販売地の一致は必ずしも重要視されないということである。既存の研究は、観光みやげの文化的真正性に焦点を過度に集中させるが故に、真正性を構成する一要件である生産地と販売地の一致を重要視してきた。しかし観光みやげという現象自体を俯瞰した場合、「ご当地キティ」や「地域限定菓子」に象徴されるように、たとえ地域外の工場で大量生産された製品であったとしても、観光客の求める限定的な真正性を有し、持ち運びやすいギフト性や話のネタになる倒錯性を有していれば、観光みやげとして購入される。すなわち、生産地と販売地の乖離は、観光客や観光事業者の倫理の問題ではなく、観光みやげという文化が有する構造的な要因によるものなのである。そして、このような視点は、観光におけるモノの移動と文化の関係を検討するための基礎作業と位置付けられよう。観光研究観光文化論25年度は、初年度に引き続き国内外各地で観光みやげの生産/販売地の調査を行った(国内生産地としては、新潟県佐渡島、販売地としては浅草・東京駅・羽田空港や京都など、国外ではタイ・バンコク、ロシア・モスクワ近郊)。また主に食品の観光みやげを全国流通させているメーカーなどのヒアリングを行った。調査地や調査回数という点では、当初の予定通りないし想定以上に順調な側面もあるが、調査地1か所あたりの調査期間が十分ではなく、調査データの整理と分析がすべて完了していないところもある。とはいえ、結果として平成25年度上期に予定していた「中間論点の整理」が年度末にずれこんだものの、一定の研究成果を年度内に公表することができた。これらの作業を通じて、日本における観光みやげについて考察するための基礎的な分析枠組みも構築されている。26年度は、調査と同時並行してデータの整理分析を行い、また研究成果の公表も進めながら研究目的の十分な達成を目指したい。初年度は国内外各地で観光みやげの生産/販売地の調査を行った(国内生産地としては、新潟県佐渡島、神奈川県箱根、長野県松本市、販売地としては東京駅・羽田空港・関西空港や京都奈良など、国外ではベトナムハノイ近郊)。また全国観光みやげ品連盟など土産品流通にかかわる関連団体の調査も行った。調査地や調査回数という点では、当初の予定通りないし想定以上に順調な側面もある。ただし、調査地1か所あたりの調査期間が十分ではなく、また調査の途中で新たな調査地の設定が必要となるなどしたため調査データの整理と分析がすべて完了していない。結果として平成24年度の研究計画のうち「3既存の諸研究の理論的再検討」が十分に行われていない状況にあり、それによって研究成果の発表も限られている。次年度は、調査と同時並行してデータの整理分析を行い、研究目的の十分な達成を目指したい。最終年度となる平成26年度は、不十分であったデータを補足する調査を行いつつ、これまでの分析を踏まえたうえで明らかになった点について研究会や学会などで公表する作業を主に行う。
脳虚血における細胞内浸透圧調節分子オスモライトの解析

脳虚血は虚血巣ならびにその周辺に強い浮腫を惹起し、頭蓋内病態悪化の大きな一因になる.現在の脳梗塞治療の主体は脳浮腫の治療といえるほどである.虚血性脳浮腫は従来,細胞膜イオンポンプ障害による細胞外ナトリウムの上昇が主因と考えられている.しかし近年,無機イオンの他,アミノ酸,メチルアミン,ポリオールなどの有機低分子が生体細胞の体積調節に重要な役割を果たしていることが明らかとなり,有機オスモライトと呼ばれるようになってきた.このような有機オスモライトが虚血性浮腫病態にどのように関与するかはまだ明らかでない.そこで本研究では,ラット中大脳動脈閉塞による不完全局所脳虚血モデル,および断頭による完全全脳虚血モデルにおいて脳の過塩素酸抽出物の^1H磁気共鳴スペクトロスコピーを行い,各種有機オスモライトおよび脳水分含量を測定した.脳水分含量は不完全局所脳虚血モデルでは虚血側で対側に比べ有意に増加したが(p<0.0001),完全全脳虚血モデルでは増加しなかった.有機オスモライトは不完全局所脳虚血後6時間から24時間にかけて多くが減少傾向を示し,24時間後の有機オスモライト総和は虚血部位で非虚血部位の58.7%まで低下した(p<0.005).アスパラギン酸,グルタミン酸,N-アセチルアスパルテートなどのアミノ酸,およびクレアチンの減少がとくに有意であった.これに対し,完全全脳虚血モデルでは有機オスモライトの変化は様々であり,総和として増減しなかった.すなわち,強い脳浮腫をきたす不完全局所脳虚血モデルでは無機イオンについてはその蓄積が脳浮腫増強要因と考えられるのに対し,有機オスモライトは総和が減少し,脳浮腫緩和要因となることが示された.このような有機オスモライトの変化とそのメカニズムの解明は,性脳浮腫の病態解明ならびに治療に新たな展開をもたらすものと考えられる.脳虚血は虚血巣ならびにその周辺に強い浮腫を惹起し、頭蓋内病態悪化の大きな一因になる.現在の脳梗塞治療の主体は脳浮腫の治療といえるほどである.虚血性脳浮腫は従来,細胞膜イオンポンプ障害による細胞外ナトリウムの上昇が主因と考えられている.しかし近年,無機イオンの他,アミノ酸,メチルアミン,ポリオールなどの有機低分子が生体細胞の体積調節に重要な役割を果たしていることが明らかとなり,有機オスモライトと呼ばれるようになってきた.このような有機オスモライトが虚血性浮腫病態にどのように関与するかはまだ明らかでない.そこで本研究では,ラット中大脳動脈閉塞による不完全局所脳虚血モデル,および断頭による完全全脳虚血モデルにおいて脳の過塩素酸抽出物の^1H磁気共鳴スペクトロスコピーを行い,各種有機オスモライトおよび脳水分含量を測定した.脳水分含量は不完全局所脳虚血モデルでは虚血側で対側に比べ有意に増加したが(p<0.0001),完全全脳虚血モデルでは増加しなかった.有機オスモライトは不完全局所脳虚血後6時間から24時間にかけて多くが減少傾向を示し,24時間後の有機オスモライト総和は虚血部位で非虚血部位の58.7%まで低下した(p<0.005).アスパラギン酸,グルタミン酸,N-アセチルアスパルテートなどのアミノ酸,およびクレアチンの減少がとくに有意であった.これに対し,完全全脳虚血モデルでは有機オスモライトの変化は様々であり,総和として増減しなかった.すなわち,強い脳浮腫をきたす不完全局所脳虚血モデルでは無機イオンについてはその蓄積が脳浮腫増強要因と考えられるのに対し,有機オスモライトは総和が減少し,脳浮腫緩和要因となることが示された.このような有機オスモライトの変化とそのメカニズムの解明は,性脳浮腫の病態解明ならびに治療に新たな展開をもたらすものと考えられる.アミノ酸、メチルアミン、ポリオールなどの浸透圧調節分子、いわゆるオスモライトは脳体積の調節にも重要な役割を果たしていると考えられるが、虚血により発生する脳浮腫病態へのオスモライトの関与についてはほとんど知見が得られていない。そこでまず強い脳浮腫を発生する不完全局所脳虚血において脳内オスモライトの変化を明らかにするためラットの中大脳動脈閉塞モデルにおいてその動的変化を^1H核磁気スペクトロスコピー(^1H-MRS)を用いて検討した。また比較のため完全な虚血である断頭虚血モデルにおける脳内オスモライトの変化も同様に検討した。さらに脳組織水分含量を指標として虚血性脳浮腫の進行とオスモライトの変化との関連を検討した。大脳皮質の過塩素酸抽出物の^1H-MRSを解析することにより主要なオスモライトとして6種類のアミノ酸(アラニン、アスパラギン酸、グルタミン、グルタミン酸、N-アセチルアスパラギン酸、タウリン)、2種類のメチルアミン(グリセロホスホリルコリン、クレアチン)、1種類のポリオール(ミオイノシトール)の同定ならびに定量を行った。その結果、個々のオスモライトはそれぞれ独自の変化を示したが、その乾燥重量当たりの総和は中大脳動脈閉塞24時間後には虚血側皮質で非虚血側皮質の58.7%と有意に減少した。また脳組織水分含量は閉塞24時間後の虚血側皮質で84.1%(対照群77.9%)と有意に増加した。一方非虚血側皮質および断頭虚血後皮質ではオスモライトおよび脳組織水分含量に有意な変化を認めなかった。以上によりこれら主要なオスモライトは虚血に伴う浮腫の発生時には減少することにより、脳浮腫の進展緩和機構の一翼を担っていることが示唆された。

脳虚血は虚血巣ならびにその周辺に強い浮腫を惹起し,頭蓋内病態悪化の大きな一因になる.現在の脳梗塞治療の主体は脳浮腫の治療といえるほどである.虚血性脳浮腫は従来,細胞膜イオンポンプ障害による細胞外ナトリウムの上昇が主因と考えられている.しかし近年,無機イオンの他,アミノ酸,メチルアミン,ポリオールなどの有機低分子が生体細胞の体積調節に重要な役割を果たしていることが明らかとなり,有機オスモライトと呼ばれるようになってきた.このような有機オスモライトが虚血性浮腫病態にどのように関与するかはまだ明らかでない.そこで本研究では,ラット中大脳動脈閉塞による不完全局所脳虚血モデル,および断頭による完全全脳虚血モデルにおいて脳の過塩素酸抽出物の^1H磁気共鳴スペクトロスコピーを行い,各種有機オスモライトおよび脳水分含量を測定した.脳水分含量は不完全局所脳虚血モデルでは虚血側で対側に比べ有意に増加したが(p<0.0001),完全全脳虚血モデルでは増加しなかった.有機オスモライトは不完全局所脳虚血後6時間から24時間にかけて多くが減少傾向を示し,24時間後の有機オスモライト総和は虚血部位で非虚血部位の58.7%まで低下した(p<0.005).アスパラギン酸,グルタミン酸,N-アセチルアスパルテートなどのアミノ酸,およびクレアチンの減少がとくに有意であった.これに対し,完全全脳虚血モデルでは有機オスモライトの変化は様々であり,総和として増減しなかった.すなわち,強い脳浮腫をきたす不完全局所脳虚血モデルでは無機イオンについてはその蓄積が脳浮腫増強要因と考えられるのに対し,有機オスモライトは総和が減少し,脳浮腫緩和要因となることが示された.このような有機オスモライトの変化とそのメカニズムの解明は,性脳浮腫の病態解明ならびに治療に新たな展開をもたらすものと考えられる.
空間・次元制御されたナノ相分離構造を利用した量子光デバイスの創成

シアニン色素(3,3-,ジオクタデシル-2,2-オキサシアニン過塩素酸塩)とアルキル鎖長の異なる脂肪酸(パルミチン酸,アラキジン酸、リグノセリン酸、モンタン酸)から成る混合単分子膜の分子凝集形態を原子間力顕微鏡観察に基づき、また、吸収特性を反射分光法に基づき評価し、圧縮過程における両分子の凝集状態を検討した。シアニン色素と脂肪酸を混合して調製した単分子膜中で、J会合体が形成されることが吸収特性から確認できた。特に、(シアニン色素/パルミチン酸:50/50)混合単分子膜においては、原子間力顕微鏡で観察された特異的な帯状の形態がJ会合体の形態に対応することが示唆された。J会合体形成の有無は、脂肪酸の鎖長及び組成比に依存することが明らかとなった。パルミチン酸の場合では、組成比50/50で形成されるが、モンタン酸では組成比25/75-40/60においても、混合単分子膜中にJ会合体が形成された。シアニン色素を含んだ3成分混合単分子膜を調製することによっても、単分子膜中にJ会合体が形成されることが確認できた。しかし、本研究の目的であるJ会合体の形態制御は不十分であった。今後、更に脂肪酸種と組成比を細かく設定することにより、形態制御が可能になると期待される。シアニン色素(3,3-ジオクタデシル-2,2-オキサシアニン過塩素酸塩)とアルキル鎖長の異なる脂肪酸(パルミチン酸、アラキジン酸、リグノセリン酸、モンタン酸)から成る混合単分子膜の分子凝集形態を原子間力顕微鏡観察に基づき、また、吸収特性を分光法に基づき評価し、圧縮過程における両分子の凝集状態を検討した。この混合単分子膜では脂肪酸のアルキル鎖長に関わらず、低表面圧でのドメイン-マトリックスから成る不均一形態が圧縮にともない均一化した。膜厚評価の結果から、ドメインとマトリックスは両分子のコンホメーションの差違により生じ、シアニン色素と脂肪酸とが各々凝集した領域に相分離しているのではないことが明らかとなった。また、溶液展開時から三次元凝集体が膜中に形成され、これを核としてドメインが形成される。さらに、均一形態からさらに圧縮すると、シアニン色素環が水面に対して垂直に立ち上がることで環がスタッキングされ、分子は配向を揃えながら密に充填されることで、スペクトル上で400nmに鋭い反射ピークを有するJ会合体が形成されることが明らかとなった。なお、この圧縮過程においてナノメートルオーダーの帯状形態が発見され、初めて形態学的にJ会合体の形成が確認された。シアニン色素(3,3-ジオクタデシル-2,2-オキサシアニン過塩素酸塩)とアルキル鎖長の異なる脂肪酸(パルミチン酸、アラキジン酸、リグノセリン酸、モンタン酸)から成る混合単分子膜の分子凝集形態を原子間力顕微鏡観察に基づき、また、吸収特性を反射分光法に基づき評価し、圧縮過程における両分子の凝集状態を検討した。パルミチン酸の場合では、組成比50/50で形成されるが、モンタン酸では組成比25/7540/60においても、混合単分子膜中にJ会合体が形成された。しかし、今回までの条件では本研究の目的であるJ会合体の形態制御は不十分であった。
非負値テンソル因子化法を用いた多次元・多関係データ解析手法の研究

Nonnegative Tensor Factorization, Nonnegative Matrix Factorizationはテンソル,行列津で表現されたデータを人間に解釈が容易である非負で疎な成分に分解する手法であり,これらによってデータの潜在的なパターンを抽出することに広く用いられている手法である.本研究の目的は,NTF/NMFの高速アルゴリズム及び,オンラインアルゴリズムの提案,そしてそれらの応用である.今年度は主に昨年度までに提案した手法の関連手法や関連分野での位置づけを行った.特に今までにNonnegative Matrix Factorization及びNonnegative Tensor Factorizationがどのような分野でどのように応用として扱われたかをまとめ,提案法が有効な分野とその応用先についての模索を行った.これらは博士論文という形で執筆を行った.これらの手法は現在共著の学生と共にMATLAB上で動くライブラリ開発を行っている状態で,論文の投稿を含めて今後も活動を行っていく予定である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。NTF/NMF (Nonnegative Tensor/Matrix Factorization)はテンソルや行列で表現されたデータを人間に解釈が容易である非負で疎な成分に分解する手法であり,これらによってデータの潜在的なパターンを抽出することに広く用いら手いる手法である.本研究の目的は,NTF/NMFの高速アルゴリズム及び,オンラインアルゴリズムの提案,そしてそれらの応用である.今年度は,NTF/NMFの高速アルゴリズムを提案した.NMFにおいて,従来のNMFに直交制約を付与することでクラスタリングアルゴリズムとして用いることができ,より疎な成分を抽出できると期待される,Orthogonal NMFに対して,最適化手法(block coordinate descent)の高速化から研究を行い,新たな最適化手法の提案及び対外発表を行った.この手法は,国際会議に投稿し,発表した手法であるが,さらにジャーナルへの投稿に招待された.このジャーナル論文については現在査読されている状態である.NTFにおいては,特徴量選択を自動的に行うアルゴリズムを提案した.近年のNTFに対する傾向として,並列分散処理やサンプリングによるランダムアルゴリズムが主流であるが,提案手法,単一の計算機で精度を落とさずに高速に分解できる手法である.こちらの手法は,現在国際会議へ投稿を行っており,査読されている状態である.また,NTFに対しては高速化手法と同時にオンラインアルゴリズムの開発を行った.こちらは,現在ジャーナルへの論文投稿を検討中の段階である.Nonnegative Tensor Factorization, Nonnegative Matrix Factorizationはテンソル,行列津で表現されたデータを人間に解釈が容易である非負で疎な成分に分解する手法であり,これらによってデータの潜在的なパターンを抽出することに広く用いられている手法である.本研究の目的は,NTF/NMFの高速アルゴリズム及び,オンラインアルゴリズムの提案,そしてそれらの応用である.今年度は,前年度の研究を引き続き行う形で研究を行った.まず,今年度の成果はデータマイニング分野のトップカンファレンスの一つである.IEEE International Conference on Data Miningにアクセプトされ発表を行ってきた.次に,雑誌論文に投稿していた論文もSpringerのMachine Learning Journalに採録された.また,応用として所属研究室の学生と教員が行っているマルチラベル分類に,次元縮約手法としてNMFを用いた手法を国際会議のworkshopに投稿しアクセプトされ,発表を行ってきた.さらに,これらの研究で得られた知見を利用した,非線形次元縮約を用いたマルチラベル分類手法の提案などを行っており,現在査読中の論文は,自身が1st著者の論文が2本,他が4本である.前年度のオンラインアルゴリズムの論文執筆については引き続き行っている状態である.今年度は論文がトップの国際会議にアクセプトされた.またジャーナル論文に採録されるなどの成果が得られた年であったため,このように判断した.また対外発表を複数回行い.議論を深めることができたと考えている.Nonnegative Tensor Factorization, Nonnegative Matrix Factorizationはテンソル,行列津で表現されたデータを人間に解釈が容易である非負で疎な成分に分解する手法であり,これらによってデータの潜在的なパターンを抽出することに広く用いられている手法である.本研究の目的は,NTF/NMFの高速アルゴリズム及び,オンラインアルゴリズムの提案,そしてそれらの応用である.今年度は主に昨年度までに提案した手法の関連手法や関連分野での位置づけを行った.特に今までにNonnegative Matrix Factorization及びNonnegative Tensor Factorizationがどのような分野でどのように応用として扱われたかをまとめ,提案法が有効な分野とその応用先についての模索を行った.これらは博士論文という形で執筆を行った.これらの手法は現在共著の学生と共にMATLAB上で動くライブラリ開発を行っている状態で,論文の投稿を含めて今後も活動を行っていく予定である.論文執筆に時間がかかっているものの,幾つか手法の提案を行うことができ,また,NTF/NMFの最先端の動向に対して,多くの知見が得られ問題点を理解できた.概ね順調であり,研究計画に沿って研究を行う予定である.今年度は博士論文の執筆があるため,俯瞰的に自身の研究を捉え再度まとめなおす予定である.28年度が最終年度であるため、記入しない。概ね順調であり,研究計画に沿った研究を実施していく.今後は複数の行列,テンソルの同時分解手法についても考慮していく.28年度が最終年度であるため、記入しない。
耐火物メタマテリアルのためのプロセス開発と中～遠赤外応用

本研究では中遠赤外線に対応した波長程度の微細構造を持つメタマテリアルを耐火性材料を用いて作製するプロセスを開発し、作製した構造の物性を評価することを目的とした。大気中高温に耐える耐火性材料の利用により高温における熱の制御、赤外線光学部品などへの応用が可能となる。さまざまな高融点材料の薄膜を作製し微細加工と透明薄膜でのコーティングによる高温大気安定性を検討した。その結果、MoSi2を主成分とする薄膜の作製とμmスケールの微細加工プロセスを開発することができ、赤外発光特性を評価してほぼ所定の結果を得た。高温下で中・遠赤外線を制御するため、耐高温材料(耐火物)でメタマテリアルを作製する技術の開発に挑戦している。これまでの結果は以下のとおりである。1.高温物体から発する中・遠赤外線の発光分光を行う装置を、既存のFTIR装置を改造することにより開発することができた。2.耐火物の薄膜合成に取り組んだ。まず、スパッタによるWとMgOの薄膜作成を行い、最低限の二次元のメタマテリアル作成は行えるようになった。さらに、空気中で安定に使用するために耐熱性・耐酸化性の高い金属炭化物の形成をCVDにより試みた。TiCl4とCCl4と水素の反応によりTiC薄膜が得られた。上記にSiCl4を加えることによりMAX相Ti2SiC2の薄膜合成を試みたが、単一相は得られなかった。これらの薄膜の赤外発光スペクトルの測定を行った。3.プラズマエッチングにより耐火物の微細パターン作製に取り組んだが、プロセス時間が長くかかることがわかった。したがって、プラズマエッチングでは量産性が低いため、炭素パターンの炭化による金属炭化物のパターン作製やゾルゲル印刷法による方法を探る必要があることがわかった。4.メタマテリアル設計のための計算については、FTDTプログラムを導入して計算を始めた段階にある。初期段階の解析により、厚膜の積層構造を作ると、より精密な電磁場制御が行えることがわかった。今後は特色ある赤外特性を持つ構造や、当初の目標である遠隔温度モニターに使える構造を最適化していく。1.評価装置の開発、2.耐火物薄膜形成の試み、3.微細加工、4.電磁場計算の4つの項目について研究を進めた。1.については、FTIR装置を改造して、高温物体からの赤外発光スペクトルの測定が行えるようになった。2.については、タングステンとMgOのスパッタを行い、薄膜形成ができることを確認した。また、空気中でより耐熱温度の高い金属炭化物の形成をCVDにより試みた。さらに、SiCl4を加えることによりMAX相Ti2SiC2の薄膜合成を試みたが、単一相は得られなかった。3.については、共用設備のプラズマエッチング装置を用いてプロセスガスやエッチングパラメータを探索している段階である。プロセスに長時間かかるため、4.に述べる積層構造の微細加工についてはエッチングよりも印刷によるパターン化の方が適しているように思われる。4.については、FTDTソフトウェアをインストールして計算しているが、複雑な構造は時間がかかりすぎるため、GPGPUを用いたソフトウェアについても検討している。解析を進めた結果、測定方向の角度依存性を消すためには数μmの厚さの積層構造が重要であることが分かったため、平成28年度は厚膜のパターンを印刷技術で作製する方法を開発する。中遠赤外線の波長である410μmのサイズで加工した薄膜ヒーターを作成すれば、高温発光体における光の緩衝効果が得られ、波長制御した赤外線光源、エネルギー効率の向上、角度依存性制御などが実現し、高温温度計やセンサーなど様々な応用が期待される。本研究ではその基礎技術の確立を目指した。今年度は、昨年度に引き続き大気中で高温に耐える材料(耐火物)で薄膜を作製し、μmスケール以下の精度でパターニング加工を行った。具体的には、より高温に耐える材料であるMoSi2をマグネトロンスパッタで作製し、反応性イオンエッチングによるパターニングの条件を決定した。Mo-Si系には様々な組成のものがあり、製膜条件によってMoSi2以外のものもできてしまうが、室温基板上に製膜してからアニールすることにより多結晶性のMoSi2がほぼ単一相の薄膜として得られた。パターニングにはレーザーフォトリソグラフィを用い、CF4プラズマエッチングを適切な条件を用いて行うことにより目的の加工精度が得られた。発光特性を赤外分光器を改造した装置で測定し、ほぼ設計通りの特性を得た。測定には、サファイヤ基板上にMoSi2を形成した後にAl2O3をスパッタし、さらにその上に成長したMoSi2薄膜を微細加工することにより基板の発光を抑えることに成功した。パターン化していない試料を黒体輻射にフィッティングすることにより約1000°C以下での安定動作が行えていることがわかった。さらに温度を上げると空気中での酸化により劣化することもわかった。設計・プロセスの精密化により実用を目指すこと、酸素を遮断するコーティング材料を探索してさらに耐熱温度を向上させることが課題であることがわかった。

大気中高温に耐える耐火性材料の利用により高温における熱の制御、赤外線光学部品などへの応用が可能となる。さまざまな高融点材料の薄膜を作製し微細加工と透明薄膜でのコーティングによる高温大気安定性を検討した。その結果、MoSi2を主成分とする薄膜の作製とμmスケールの微細加工プロセスを開発することができ、赤外発光特性を評価してほぼ所定の結果を得た。平成27年度の1.評価装置の開発、2.耐火物薄膜形成の試み、3.微細加工、4.電磁場計算の4つの項目に加えて、5.印刷技術による耐火物薄膜パターンの作製にも取り組む。具体的には下記の項目に重点を置く。1.赤外線発光スペクトル評価装置については、現在は黒鉛を簡易真空内で通電加熱しているが、CO2の発生が赤外吸収として観測されたため、MoSi2など別の材料によるヒータを工夫して安定した加熱を行えるようにする。2.については、CVDによりMAX相他、金属炭化物の合成に取り組む。高分子レジストのパターンと金属原料(水素化物、塩化物等)の反応により炭化物パターンができると応用が広がるので、その反応を探索する。3.厚膜の短時間でのエッチングは難しいので、2.の高分子レジストパターンの炭化と5.の印刷法に取り組む。4. FTDT電磁場計算ソフトについて、さらに計算を進めて有意義な構造を設計したい。5.印刷技術による耐火物薄膜パターンの作製に取り組む。ゾルゲル法を行うことになると考えるが、印刷技術にはあまり経験がないので、経験者と共同研究により取り組む。固体化学1000円未満の残額となったため、まとめてより有意義に使うために次年度に繰り越した。次年度分と合わせて、消耗品などとして有効に使う
ラット脊髄後角における痛み伝達のガラニンによる二相性制御の細胞レベル機序

ラット脊髄スライスの膠様質ニューロンへパッチクランプ法を適用し、シナプス伝達に及ぼすガラニンの作用を調べた。ガラニンは膜の過分極を誘起すると共に神経終末からのグルタミン酸の自発放出を促進した。また、後根刺激誘起の単シナプス性の興奮性シナプス伝達を抑制した。一方、抑制性シナプス伝達は影響を受けなかった。これらの作用によりガラニンによる痛み伝達の二相性制御を説明できることが明らかになった。脊髄後角の痛み伝達制御におけるガラニンの役割を知るために、成熟ラット脊髄薄切片の後角第II層(膠様質)ニューロンにブラインド・ホールセル・パッチクランプ法を適用して、ガラニンがシナプス伝達に及ぼす作用を調べた。低濃度のガラニンは自発性EPSCの振幅を変えずに発生頻度を増加させる一方(EC_50=0.0029μM)、高濃度のガラニンは-70mVで外向き膜電流を誘起した(EC_50=0.044μM)。これらの作用はNa^+チャネル阻害薬テトロドトキシンにより影響を受けず、前者の作用はガラニン受容体(GalR)-2/3作動薬galanin 2-11により、後者の作用はGalR-1作動薬M617により特異的に見られた。この自発性EPSC発生頻度増加は無Ca^<2+>液中や電位依存性Ca^<2+>チャネル阻害剤La^<3+>存在下で見られなかった。ガラニンはGABAおよびグリシンを介する自発性抑制性シナプス伝達には作用しなかった。以上より、ガラニンは低濃度でGalR-2/3を活性化して細胞外から細胞内へのCa^<2+>流入量を増加させてグルタミン酸放出を促進する一方、高濃度でシナプス後細胞のGalR-1を活性化して膜過分極を起こすことが明らかになった。ガラニンは膠様質ニューロンの膜興奮性を低濃度で増加、高濃度で減少させることが示唆される。この結果は、ガラニンが濃度に依存して痛み行動を二相性に制御するという報告と一致する。皮膚末梢に与えられた痛み刺激は1次感覚ニューロンのAδ線維やC線維により脊髄後角に伝えられるが、脊髄後角の第II層(膠様質)は、その痛み伝達の制御に重要な役割を果たすと考えられている。脊髄腔内へ投与したガラニンが濃度に依存して痛み行動を二相性に制御することはよく知られているが、そのシナプスレベル機序はまだ十分に明らかにされていない。当該年度では、成熟雄性ラット脊髄横断スライス標本の膠様質ニューロンヘブラインド・ホールセル・パッチクランプ法を適用し、ガラニンがAδ線維やC線維の刺激による単シナプス性の興奮性シナプス伝達、また、抑制性シナプス伝達に及ぼす作用を調べた。シナプス後細胞における外向き膜電流を抑制した条件下で、ガラニン(0.1μM)がAδ線維やC線維の刺激により誘起される単シナプス性のEPSCに及ぼす作用を調べた。調べた約90%のニューロンでAδ線維誘起EPSCの振幅は約40%減少し、調べた約67%のニューロンでC線維誘起EPSCの振幅は約20%減少した。残りのニューロンではEPSC振幅は変化しなかった。同様な作用はガラニン受容体(GalR)-2/3作動薬galanin2-11によりみられたが、GalR-1作動薬M617ではみられなかった。GABAやグリシンを介する自発性の抑制性シナプス後電流(IPSC)の振幅と発生頻度、さらに局所電気刺激により誘起されるIPSCの振幅はガラニン(0.1μM)により影響を受けなかった。以上より、ガラニンはAδ線維やC線維の中枢端に存在するGalR-2/3を活性化してグルタミン酸放出を抑制し、Aδ線維での作用はC線維での作用より強いことも明らかになった。これらの興奮性シナプス伝達抑制は、ガラニンによる痛み行動の二相性変化に寄与することが示唆される。脊髄腔内投与のガラニンが濃度に依存して痛み行動を二相性に制御することはよく知られている。本研究の目的は、そのガラニン作用のシナプスレベル機序を明らかにすることであり、皮膚末削こ与えられた痛み情報の伝達の制御に重要な役割を果たす脊髄後角の第II層(膠様質)のシナプス伝達に及ぼすガラニンの作用を調べている。当該年度では、前年度に引き続いて、成熟雄性ラット脊髄横断スライス標本の膠様質ニューロンヘブラインド・ホールセル・パッチクランプ法を適用し、ガラニンが自発性の興奮性シナプス伝達、Aδ線維やC線維の刺激による単シナプス性の興奮性シナプス伝達、さらに、抑制性のGABAやグリシンを介するシナプス伝達に及ぼす作用を調べた。当該年度が最終年度であったため、シナプス伝達に及ぼすガラニン作用から、ガラニンの濃度に依存した痛み行動の二相性制御に関する考察も行った。

自発性および神経刺激誘起の抑制性シナプス伝達はガラニンにより影響を受けなかったので、抑制性シナプス伝達はガラニンの痛み伝達制御に無関係であると考えられた。ガラニンによる自発性EPSCの発生頻度の増加作用はGalR2/3作動薬によっても見られ、そのEC_<50>値は2nMである一方、それの膜過分極誘起作用はGalR1作動薬によっても見られ、そのEC_<50>値は44nMであった。これらの結果より、ガラニンは低い濃度ではGalR2/3を活性化して膠様質ニューロンの膜興奮性を促進する一方、高い濃度ではGalR1を活性化してその膜興奮性を抑制すると推察された。一次求心性のAδ線維やC線維から膠様質ニューロンへの単シナプス性EPSCはGalR2/3作動薬により抑制されたことより、ガラニンはGalR2/3を活性化して皮膚末梢から膠様質ニューロンへの興奮性入力を抑制すると考えられた。これらがガラニンの痛み伝達制御の二相性を説明できることが示された。
腫瘍内アミノ酸・アミン代謝を利用した癌の内部照射治療薬剤の検索

本課題研究では、腫瘍細胞で特異的に亢進している代謝機能に親和性を保持し、腫瘍組織への高い集積・滞留と正常組織からの速やかな排泄を示すとともに尿排泄性、代謝安定性を具備する放射性ヨウ素標識化合物の開発を目的として、ヨウ素標識に適した芳香族アミノ酸、アミン類を選択して、各腫瘍系で特異的に亢進している代謝酵素などに親和性を示す放射性医薬品を分子設計し、本医薬品の設計戦略の有用性を評価した。悪性黒色腫細胞ではメラニン形成が異常に亢進しており、フェノール環を有する含硫アミン誘導体は、メラニン生合成に必須のチロシナーゼとの基質親和性が高いことが報告されている。このメラニン形成に着目し、チロシナーゼ基質類似体であるヨウ素標識人工アミノ酸を合成・評価した結果、黒色腫組織への高い集積及び滞留性が確認され、投与後早期より画像化に必要な対周辺組織比が得られた。そこで、メラニン生合成経路への親和性の向上を期待し、新たに含硫アミン誘導体を合成により得た。放射性ヨウ素標識体(I-PCA)は、高い標識率及び放射化学的純度で得られた。B16黒色腫担癌マウス体内分布において、I-PCAは血中からの消失は非常に早く、早期に体外排泄された。一方、黒色腫組織への集積は軟部組織と比較して高く、組織滞留性も認められ、画像化に必要な対周辺組織比は既に臨床使用されている腫瘍診断薬を上回っていた。同様に、カテコールアミン産生が異常に亢進している神経芽細胞腫に対し、神経伝達物質に構造の類似した5種類の偽伝達物質誘導体を選択して、その放射性ヨウ素標識に対して培養細胞を用いたスクリーニングを行った。その結果、ノルアドレナリンと同じ1級アミンであり、芳香性水酸基を3位に有する誘導体が、ノルアドレナリンより2.4倍も高い集積性を示したことから、最も可能性の高い腫瘍診断薬であると考えられた。従って、腫瘍細胞に特徴的な代謝亢進に基づく放射性医薬品の設計戦略の妥当性が示された。本課題研究では、尿排泄性、生体内代謝安定性を有する一方で、特に腫瘍細胞で特異的に亢進している代謝機能に親和性を保持し、腫瘍組織への高い集積・滞留性と正常組織からの速やかな排泄性を示す放射性ヨウ素標識化合物を開発する。その一端として、ヨウ素標識の容易な芳香族アミノ酸、アミン類を選択し、各腫瘍系で特異的に亢進している代謝酵素などに親和性を示す放射性医薬品を分子設計、合成した。加えて、動物を用いた検討から、本医薬品の設計戦略の有用性を詳細に評価した。悪性黒色腫は極めて予後不良の疾患であり、その特異的診断法及び治療法の開発が望まれている。黒色腫細胞ではメラニン形成が異常に亢進しており、フェノール環を有する含硫アミン誘導体は、メラニン生合成に必須のチロシナーゼとの基質親和性が高いことから、黒色腫細胞内に滞留することが報告されている。そこで、このメラニン形成に着目し、標識反応性、代謝安定性などの観点からチロシナーゼ基質類似体を化学修飾したヨウ素標識人工アミノ酸(I-L-PC)を合成し、黒色腫細胞への集積性及びその機序を検討した。その結果、B16黒色腫担癌マウス体内分布において、黒色腫組織への高い集積及び滞留性が確認された。また、投与後早期より画像化に必要な対周辺組織比が得られた。さらに、チロシナーゼ阻害剤による集積低下が顕著であることから、I-L-PCのチロシナーゼとの相互作用が示唆された。アミノ酸構造を有するI-L-PCの腫瘍細胞への集積には、アミノ酸能動輸送機構の関与が少なかったことから、メラニン生合成経路への親和性の向上を期待し、新たに含硫アミン誘導体(4-PCA)を考案した。4-PCAは合成により得た。その放射性ヨウ素標識体(I-PCA)は、高い標識率及び放射化学的純度で無担体標識体として得られた。B16黒色腫細胞を移植したマウス体内分布では、I-PCAはいずれの正常組織への集積も低く、血中からの消失は非常に早く、早期に体外排泄された。一方、黒色腫組織への集積は軟部組織と比較して高く、滞留性も認められた。その結果、画像化に必要な対周辺組織比は既に臨床使用されている腫瘍診断薬を上回っていた。本課題研究では、特に腫瘍細胞で特異的に亢進している代謝機能に親和性を保持し、腫瘍組織への高い集積・滞留性と正常組織からの速やかな排泄性を示すとともに尿排泄性、代謝安定性を具備する放射性ヨウ素標識化合物を開発する。その一端として、ヨウ素標識に適した芳香族アミノ酸、アミン類を選択し、各腫瘍系で特異的に亢進している代謝酵素などに親和性を示す放射性医薬品を分子設計し、本医薬品の設計戦略の有用性を評価した。そこで、このメラニン形成に着目し、標識反応性、代謝安定性などの観点からチロシナーゼ基質類似体であるヨウ素標識人工アミノ酸を合成し、評価した。その結果、黒色腫組織への高い集積及び滞留性が確認され、投与後早期より画像化に必要な対周辺組織比が得られた。さらに、チロシナーゼとの相互作用が示唆された。

そこで、メラニン生合成経路への親和性の向上を期待し、新たに含硫アミン誘導体を合成により得た。その放射性ヨウ素標識体(I-PCA)は、高い標識率及び放射化学的純度で得られた。B16黒色腫担癌マウス体内分布において、I-PCAはいずれの正常組織への集積も低く、血中からの消失は非常に早く、早期に体外排泄された。一方、黒色腫組織への集積は軟部組織と比較して高く、滞留性も認められた。その結果、画像化に必要な対周辺組織比は既に臨床使用されている腫瘍診断薬を上回っていた。同様に、同様にカテコールアミン産生が異常に亢進している神経芽細胞腫に対し、神経伝達物質に構造の類似した数種の偽伝達物質誘導体を選択して、その放射性ヨウ素標識に対して培養細胞を用いたスクリーニングを行った。その結果、ノルアドレナリンと同じ1級アミンであり、芳香性水酸基を3位に有する誘導体が特に高い集積性を示したことから、腫瘍診断薬となる可能性が示唆された。本課題研究では、腫瘍細胞で特異的に亢進している代謝機能に親和性を保持し、腫瘍組織への高い集積・滞留と正常組織からの速やかな排泄を示すとともに尿排泄性、代謝安定性を具備する放射性ヨウ素標識化合物の開発を目的として、ヨウ素標識に適した芳香族アミノ酸、アミン類を選択して、各腫瘍系で特異的に亢進している代謝酵素などに親和性を示す放射性医薬品を分子設計し、本医薬品の設計戦略の有用性を評価した。悪性黒色腫細胞ではメラニン形成が異常に亢進しており、フェノール環を有する含硫アミン誘導体は、メラニン生合成に必須のチロシナーゼとの基質親和性が高いことが報告されている。このメラニン形成に着目し、チロシナーゼ基質類似体であるヨウ素標識人工アミノ酸を合成・評価した結果、黒色腫組織への高い集積及び滞留性が確認され、投与後早期より画像化に必要な対周辺組織比が得られた。放射性ヨウ素標識体(I-PCA)は、高い標識率及び放射化学的純度で得られた。B16黒色腫担癌マウス体内分布において、I-PCAは血中からの消失は非常に早く、早期に体外排泄された。一方、黒色腫組織への集積は軟部組織と比較して高く、組織滞留性も認められ、画像化に必要な対周辺組織比は既に臨床使用されている腫瘍診断薬を上回っていた。同様に、カテコールアミン産生が異常に亢進している神経芽細胞腫に対し、神経伝達物質に構造の類似した5種類の偽伝達物質誘導体を選択して、その放射性ヨウ素標識に対して培養細胞を用いたスクリーニングを行った。その結果、ノルアドレナリンと同じ1級アミンであり、芳香性水酸基を3位に有する誘導体が、ノルアドレナリンより2.4倍も高い集積性を示したことから、最も可能性の高い腫瘍診断薬であると考えられた。従って、腫瘍細胞に特徴的な代謝亢進に基づく放射性医薬品の設計戦略の妥当性が示された。
ゲノム解析法によるマメ科根粒特異的窒素・炭素代謝系遺伝子群の系統的・網羅的解析

1)ダイズ根粒ミトコンドリア及び根粒バクテリア分化のプロテオーム解析を行った。根粒ミトコンドリアの場合は二次元電気泳動の結果、465スポット(根粒ミトコンドリア)と383スポット(根ミトコンドリア)を検出し、それぞれのスポットについてPMF法、エドマン分析法によるN末端アミノ酸分析を行いタンパク質の同定を行った。その結果、根ミトコンドリアに比べ根粒ミトコンドリアで発現が上昇している7個のタンパク質、逆に減少している8個のタンパク質を同定した。また根粒ミトコンドリアで発現が完全に抑制されていた6個のタンパク質も同定した。これらのタンパク質の共生代謝での役割を考察した。ダイズ根粒バクテロイドとfree living cellsについても同様にプロテオーム解析を行い、バクテロイドで発現が増幅する62個のタンパク質を同定した。2)ゲノムレベルの遺伝子、タンパク解析を行うための帰属データを得るためかずさDNA研究所、河内研と協力してミヤコグサ根粒組織で発現するESTクローンの5'シークエンスを昨年に続き行った。3)根粒細胞内オルガネラへのタンパク移送を司るSNARE遺伝子解析を行った。SNAREのひとつであるSn6遺伝子に着目し、この遺伝子の機能解析を目的としてアンチセンス、センス形質転換体を作製した。アンチセンス個体の根粒では非形質転換体の根粒に比べSn6遺伝子はmRNA,タンパク質レベルで減少していることを確認した。一方センス個体の根粒のSn6遺伝子は非形質転換体に比mRNAレベル、タンパク質レベルで増加している個体を作製することができた。Sn6遺伝子の発現を減少させたアンチセンス根粒の形態が異常になっているものも観察された。ダイズ、ミヤコグサ根粒における共生特異的炭素、窒素化合物の流れを支配する代謝コンパートメント形成に大きな役割を果たすオルガネラ分化の分子機構を解析理解すると共に、根粒オルガネラ系代謝制御の可能性を検討した。根粒及び根より調製したミトコンドリア画分を用い、2次元ゲル上のタンパクスポットをPMF分析、Edman分析により同定し、根粒オルガネラに特異的なタンパク群の性格付け、データベース作成を行った。ミトコンドリアプロテオーム解析に十分な泳動条件をほぼ確立し、PMF(peptide mass fingerprint)解析による解析を開始した。さらに根及び根粒組織由来ミトコンドリアの検出スポットは、PMF法でデータベース作成の情報を得るとともに、根粒特異的62タンパクスポットはPMF法、自動エドマン法によるN-末端アミノ酸分析を共用して、確度の高いタンパク同定を行った。この結果、両組織のミトコンドリアタンパクデータベース情報がかなりの精度で整備された。このタンパク同定を更に進めるために行ったESTクローンの5′-DNAシークエンスは現在も進めているが、根粒で発現する全クローンについて解析しアミノ酸シークエンスデータベースを整備してゆく予定である。本年度は、マクロアレー解析の結果根粒でバックグラウンド以上に発現するおよそ9000ESTのうちおよそ5500クローンの5'シークエンスを進め、アノテーションの充実をはかった。この成果はマクロアレークローンの同定にも利用できる。

ダイズ根粒バクテロイドとfree living cellsについても同様にプロテオーム解析を行い、バクテロイドで発現が増幅する62個のタンパク質を同定した。2)ゲノムレベルの遺伝子、タンパク解析を行うための帰属データを得るためかずさDNA研究所、河内研と協力してミヤコグサ根粒組織で発現するESTクローンの5'シークエンスを昨年に続き行った。3)根粒細胞内オルガネラへのタンパク移送を司るSNARE遺伝子解析を行った。SNAREのひとつであるSn6遺伝子に着目し、この遺伝子の機能解析を目的としてアンチセンス、センス形質転換体を作製した。アンチセンス個体の根粒では非形質転換体の根粒に比べSn6遺伝子はmRNA,タンパク質レベルで減少していることを確認した。一方センス個体の根粒のSn6遺伝子は非形質転換体に比mRNAレベル、タンパク質レベルで増加している個体を作製することができた。Sn6遺伝子の発現を減少させたアンチセンス根粒の形態が異常になっているものも観察された。
強度や剛性が低下する既存建物の耐震性能評価

古い耐震基準で設計された建物の地震被害を防止するために、耐震診断や耐震補強が進められつつあるが、多大な費用負担が必要であるために進捗状況は必ずしも順調でない。古い建物には、強度や剛性が低下する部材がよく見られるが、それらを含む構造物その影響に関する研究が十分でないため、必要以上の耐震補強をしている場合も少なくない。本研究の目的は、強度や剛性が低下する部材を含む鉄筋コンクリート造建物の地震時の挙動を精度よく予測する手法を開発して実験的、解析的に検証するとともに、耐震診断法の改良に応用することである。本研究では、既存建物で想定される強度や剛性が低下する部材の復元力モデルを開発し、部材実験により検証する。実験は既往の実験結果を参照するとともに、別予算で行われた鉄筋コンクリート造耐震壁の実験シリーズの中で、特に荷重履歴が耐力低下に与える影響に着目した耐震壁の実験(1/3モデル、1体)を行い、耐力低下型部材モデルの検証を行った。この部材モデルを組み込んだ非線形地震応答解析のプログラムを作成し、解析手法は既往の震動実験結果にも適用して検証している。また、解析手法は既往の震動実験結果にも適用して検証する。以上の方法で開発検証した部材モデルを用いた非線形地震応答解析手法手法により、強度・剛性の低下が建物の崩壊モードや応答変形に及ぼす影響を数値実験により検討した。地震応答解析にもとづいて、古い耐震基準で設計された建物の地震応答を高精度に予測する手法を定式化し、耐震診断手法の改良案を提案した。全体降伏機構および層降伏機構になる確率を評価し、降伏機構を考慮して応答変形を推定する手法を示した。5層、9層、15層の純フレーム構造および壁フレーム構造の建物の地震応答解析例により手法の妥当性を検証した。以上の方法で開発検証した部材モデルを用いた非線形地震応答解析手法手法により、強度・剛性の低下が建物の崩壊モードや応答変形に及ぼす影響を数値実験により検討する。地震応答解析にもとづいて、古い耐震基準で設計された建物の地震応答を高精度に予測する手法を定式化し、耐震診断手法の改良案を提案する。
大気中親電子物質１，４ーナフトキノンに対する細胞の生存シグナル制御機構

大気汚染物質である1,4-ナフトキノン(1,4-NQ)は親電子性を有しており、生体内にてタンパク質の反応性システイン残基と容易に共有結合を形成する。本研究では1,4-NQを特異的に認識する抗体を作製し、ヒト扁平上皮A431細胞を用いて細胞内の分子標的やそれに対応する生存シグナル伝達経路を解析することを目的とした。その結果、細胞は1,4-NQのような親電子物質に対して、センサータンパク質の親電子修飾を介して生存に関わる複数のシグナル伝達経路(HSP90/HSF1系、Keap1/Nrf2系、PTP1B/EGFR系など)を活性化させて防御応答することを明らかにした。前年度の研究により、大気中親電子物質1,4-ナフトキノン(1,4-NQ)を認識する抗体を作製し、当該抗体を用いて細胞内センサータンパク質として熱ショックタンパク質ファミリー(HSP90, HSC71, HSP70)を同定した。そこで本年度は、センサータンパク質への共有結合に伴う親電子シグナル伝達経路の活性化について解析した。ヒト扁平上皮A431細胞を1,4-NQに曝露後、HSP90を免疫沈降したところ確かに1,4-NQが結合していた。リコンビナントHSP90を用いて1,4-NQの結合部位をLS-MSにて同定した結果、Cys564またはLys565に結合することを明らかにした。この結合部位はHSP90の2量体化に関わるドメインに位置していることから、1,4-NQはHSP90の2量体化を阻害することによってその機能を低下させる可能性が示唆された。ところで、HSP90は定常時に転写因子heat shock factor-1(HSF1)と結合することによってその機能を負に制御していることが知られている。そこでHSF1の活性化を検討したところ、1,4-NQの曝露によりHSP90とHSF1の相互作用が低下し、HSF1が核に移行することを明らかにした。また、1,4-NQの曝露濃度依存的にHSF1の下流遺伝子群であるHSPA6、HSP40、HSP90およびHSP105の発現が誘導された。更に、HSF1のノックダウンにより1,4-NQによるHSPA6の発現亢進は抑制され、1,4-NQの毒性は有意に増強した。以上の結果より、HSP90/HSF1系が1,4-NQに対して細胞生存に働く防御応答システムの1つとして機能していることが示唆された。我々は大気汚染の深刻な地域である南カリフォルニアにて採取した大気中揮発性成分より、1,4-ナフトキノン(1,4-NQ)を同定した。1,4-NQは親電子性を有しており、生体内にてタンパク質の反応性システイン残基と容易に共有結合を形成するが、その細胞内分子標的に関する知見は乏しい。そこで本年度は、1,4-NQを特異的に認識する抗体を作製し、当該物質の細胞内標的タンパク質を検出・同定すること目的とした。1,4-NQ抗原を感作して得られたウサギ抗血清を用いてELISA法にて検討したところ、1,4-NQに対する抗体価の上昇を認めた。そこでウサギ血清中のIgG画分を精製した後、抗1,4-NQ抗体の抗原特異性について検討した。本研究で作製したウサギポリクローナル抗体は、1,2-NQに対する僅かな交差性を有したが、1,4-NQを母骨格とした各種誘導体は全く認識しなかったことから、1,4-NQに特異性の高い抗体であることが示唆された。次に、ヒト扁平上皮A431細胞に1,4-NQを曝露後に、回収したタンパク質を2次元電気泳動で分離し1,4-NQ抗体で1,4-NQの標的タンパク質を検出後、LC-MSにてそのタンパク質を同定した。その結果、合計9つのタンパク質を同定し、中でも3種類が熱ショックタンパク質ファミリー(HSP90, HSC71, HSP70)であることを明らかにした。近年、細胞の親電子シグナル伝達系の1つとしてHSP/ heat shock factor-1(HSF1)系が報告されており、HSP90やHSP70は転写因子HSF1を負に制御していることが知られている。実際、1,4-NQの曝露によりHSF1の核移行が観察されたことから、HSP90/HSF1系が1,4-NQに対する細胞応答システムとして機能していることが示唆された。前年度の研究により、大気中親電子物質1,4-ナフトキノン(1,4-NQ)に対する細胞の生存に働く防御応答システムの1つとしてHSP90/HSF1系が機能していることを明らかにした。

そこで本年度は、Keap1/Nrf2系およびPTP1B/EGFR系を介した細胞の生存シグナル制御機構を検討した。ヒト扁平上皮A431細胞を1,4-NQに曝露したところ、転写因子Nrf2の核移行および下流タンパク質であるヘムオキシゲナーゼ-1 (HO-1)の発現亢進が観察された。また、1,4-NQ曝露による遺伝子発現の変動をマイクロアレイにて網羅的に調べたところ、HO-1だけでなくNrf2下流のγ-グルタミルシステインリガーゼ(GCL)やアルドケト還元酵素(AKR)分子種の発現誘導が見られた。一方、1,4-NQに曝露したA431細胞においてはPTP1Bの修飾とそれに伴うEGFRおよびERKのリン酸化レベルの上昇も見られた。このとき、EGFRの阻害剤PD153035およびERKの阻害剤PD98059を前処理すると1,4-NQによる濃度依存的な細胞死はいずれも増強したことから、PTP1B/EGFR系が1,4-NQに対する毒性防御機構の1つとして機能していることが示唆された。すなわち、細胞は1,4-NQのような親電子物質に対して、複数の生存シグナル経路(HSP90/HSF1系、Keap1/Nrf2系、PTP1B/EGFR系など)を活性化させて応答することを明らかにした。毒性学1,4-NQに対するセンサータンパク質としてHSP90を同定し、その修飾部位(Cys564またはLys565)を明らかにした。また、1,4-NQの親電子修飾によってHSP90と転写因子HSF1の相互作用が低下し、HSF1が活性化されることを証明した。更に、HSF1が1,4-NQの毒性に対して防御に働くことを明らかにした。以上より、1,4-NQに対する細胞の生存シグナル制御の1つとしてHSP90/HSF1系が重要な役割を果たしていることを明らかにできたことから、本課題の研究の計画はおおむね順調に進展していると言える。1,4-NQに対する特異的抗体の作製に成功し、その抗1,4-NQ抗体を用いて細胞内における1,4-NQの標的センサータンパク質を同定することができた。中でも熱ショックタンパク質であるHSP90への親電子修飾が見出され、それに伴い転写因子HSF1の活性化が観察された。以上より、1,4-NQに対する細胞の生存シグナル制御の1つとしてHSP90/HSF1系の関与を明らかにできたことから、本課題の研究の計画はおおむね順調に進展していると言える。今後はHSP90/HSF1系だけでなく、Keap1/Nrf2やPTP1B/EGFRといった細胞の生存シグナル制御系も1,4-NQに対する防御システムとして機能している可能性があることから、これらの関与について検討を行う予定である。今後は1,4-NQに対するHSP90/HSF1系を介した細胞の生存シグナル制御の分子機構について引き続き解析を進める。また、HSP90/HSF1以外にもKeap1/Nrf2やPTP1B/EGFRといった細胞の生存シグナル制御系が1,4-NQに対して防御的に働いている可能性があることから、これらの関与について検討を行う予定である。該当なし