hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分極反転を利用した超高速電気光学偏向器および周波数シフタの開発

超短光パルス生成,超高速変調などの時間域の光制御については多くの研究があるのに対し,空間変調や偏向器に代表される光の空間域制御は研究も少なく,その進歩も遅れている.本研究はこの光波の空間域制御を超高速に行う要素技術である光偏向に関しての新しい開発に関するものである.ここではこの本研究独自の超高速の電気光学偏向器,周波数シフタを実際に設計,試作し,その動作確認を行うとともに,その実用化に向けての開発研究もあわせて行うことを目的としている.平成10年度の成果をまとめると,1.電気光学結晶LiTaO_3の短ピッチ分極反転技術の確立本研究独自の斜周期分極反転を用いた疑似速度整合変調器,偏向器においては,高精度な分極反転技術が必要であるが,ラマンナス回折形偏向器を動作させるに十分な0.2mmピッチ程度の技術を確立した.なお,この斜周期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器は特許2802366号として認可され,さらに平成10年度の科学技術振興事業団の斡旋対象発明となり現在実用化検討中である。2.新しい電気光学偏向器の試作と良好な片方向偏向動作確認に成功昨年度にくらべ約2倍の性能を持つ偏向器を達成,これでは,10次程度のラマンナス回折が見られ,それらを制御合成し,16GHzの繰り返し周波数で30スポット以上の帰線のない超高速光ビーム偏向に成功した.さらに3倍の48GHzの偏向速度も達成している.これは偏向速度としては現在世界最高速である.3.新しい構造の偏向素子の基本設計ギガヘルツ帯の周波数シフタは波長多重通信やヘテロダイン計測などに非常に有望である.しかし従来の音響光学偏向器を利用した周波数シフタではGHzがやっとでlOGHz以上のものを得ることは波長から考え原理的に不可能に近い.一方,斜反転周期構造をさらに細かい10μm域に進め,ブラッグ回折が利用できるなら,ここで開発している電気光学偏向器は単一周波数シフタに使える.これについて理論的検討を行うとともにlOGHz帯の周波数シフタの基本設計を進めた.超短光パルス生成,超高速変調などの時間域の光制御については多くの研究があるのに対し,空間変調や偏向器に代表される光の空間域制御は研究も少なく,その進歩も遅れている.本研究はこの光波の空間域制御を超高速に行う要素技術である光偏向に関しての新しい開発に関するものである.ここではこの本研究独自の超高速の電気光学偏向器,周波数シフタを実際に設計,試作し,その動作確認を行うとともに,その実用化に向けての開発研究もあわせて行うことを目的としている.平成10年度の成果をまとめると,1.電気光学結晶LiTaO_3の短ピッチ分極反転技術の確立本研究独自の斜周期分極反転を用いた疑似速度整合変調器,偏向器においては,高精度な分極反転技術が必要であるが,ラマンナス回折形偏向器を動作させるに十分な0.2mmピッチ程度の技術を確立した.なお,この斜周期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器は特許2802366号として認可され,さらに平成10年度の科学技術振興事業団の斡旋対象発明となり現在実用化検討中である。2.新しい電気光学偏向器の試作と良好な片方向偏向動作確認に成功昨年度にくらべ約2倍の性能を持つ偏向器を達成,これでは,10次程度のラマンナス回折が見られ,それらを制御合成し,16GHzの繰り返し周波数で30スポット以上の帰線のない超高速光ビーム偏向に成功した.さらに3倍の48GHzの偏向速度も達成している.これは偏向速度としては現在世界最高速である.3.新しい構造の偏向素子の基本設計ギガヘルツ帯の周波数シフタは波長多重通信やヘテロダイン計測などに非常に有望である.しかし従来の音響光学偏向器を利用した周波数シフタではGHzがやっとでlOGHz以上のものを得ることは波長から考え原理的に不可能に近い.一方,斜反転周期構造をさらに細かい10μm域に進め,ブラッグ回折が利用できるなら,ここで開発している電気光学偏向器は単一周波数シフタに使える.これについて理論的検討を行うとともにlOGHz帯の周波数シフタの基本設計を進めた.超短光パルス生成,超高速変調などの時間域の光制御については多くの研究があるのに対し,空間変調や偏向器に代表される光の空間域制御は研究も少なく,その進歩も遅れている.本研究はこの光波の空間域制御を超高速に行う要素技術である光偏向に関しての新しい開発に関するものである.本研究ではこの本研究者独自の超高速の電気光学偏向器,周波数シフタを実際に設計,試作し,その動作確認を行うとともに,その実用化に向けての開発研究もあわせて行うことを目的としている.・電気光学結晶LiTaO3の短ピッチ分極反転技術の確立斜周期分極反転を用いた疑似速度整合変調器作製では,必要な反転周期は変調器の場合に比べ,細かく,高精度制御が必要となる.マスク作成にレーザなどを用い,要求とされる0.2mmピッチの反転幅までは成功している.・偏向素子の基本設計電気光学結晶にはLiTaO3を用い,結晶形状,電極構造,給電,終端構造を工夫し,駆動周波数,進行方向反転周期,及び,ビーム断面内反転周期,光ビーム幅を設定し,大振幅用の偏向器,周波数シフタの基本設計を行った.・

動作確認用偏向器の試作と動作確認基本設計結果に基づき偏向器を試作し,基本動作確認実験を駆動周波数16GHzで行った.この結果,4,5次程度のラマンナス回折が見られ,それらを制御合成し,16GHzの繰り返し周波数で4-5スポットの偏向に成功した.・新しい直線偏向素子の設計屈折率勾配を用いたプリズム形の電気光学偏向器においては高速動作時には偏向のみならずレンズ効果も同時に生じるという問題点がある.レンズ効果を消去し,電界印加によるビーム断面内での波面変化がつねに線形であるような理想的な偏向が分極反転の形状を工夫することにより可能であることを見いだし,そのような素子設計を行うことに再考した.超短光パルス生成,超高速変調などの時間域の光制御については多くの研究があるのに対し,空間変調や偏向器に代表される光の空間域制御は研究も少なく,その進歩も遅れている。本研究はこの光波の空間域制御を超高速に行う要素技術である光偏向に関しての新しい開発に関するものである。ここではこの本研究独自の超高速の電気光学偏向器,周波数シフタを実際に設計,試作し,その動作確認を行うとともに,その実用化に向けての開発研究もあわせて行うことを目的としている。平成10年度の成果をまとめると,1.電気光学結晶LiTaO_3の短ピッチ分極反転技術の確立本研究独自の斜周期分極反転を用いた疑似速度整合変調器,偏向器においては,高精度な分極反転技術が必要であるが,ラマンナス回折形偏向器を動作させるに十分な0.2mmピッチ程度の技術を確立した。なお,この斜周期分極反転を利用した超高速電気光学偏向器は特許第2802366号として認可され,さらに平成10年度の科学技術振事業団の斡旋対象発明となり現在実用化検討中である2.新しい電気光学偏向器の試作と良好な片方向偏向動作確認に成功昨年度にくらべ約2倍の性能を持つ偏向器を達成,これでは,10次程度のラマンナス回折が見られ,それらを制御合成し,16GHzの繰り返し周波数で30スポット以上の帰線のない超高速光ビーム偏向に成功した。さらに3倍の48GHzの偏向速度も達成している。これは偏向速度としては現在世界最高速である。3.新しい構造の偏向素子の基本設計ギガヘルツ帯の周波数シフタは波長多重通信やヘテロダイン計測などに非常に有望である。しかし従来の音響光学偏向器を利用した周波数シフタではGHzがやっとで10GHz以上のものを得ることは波長から考え原理的に不可能に近い。一方,斜反転周期構造をさらに細かい10μm域に進め,ブラッグ回折が利用できるなら,ここで開発している電気光学偏向器は単一周波数シフタに使える。これについて理論的検討を行うとともに10GHz帯の周波数シフタの基本設計を進めた。
半磁性イオン量子ドットによる電子伝導制御を利用したTHz帯超高速デバイスの開発

本研究の目標は、キャリアに対する周期的な磁気量子効果と、光や磁場との相互作用によりキャリアの移動度や位相ノイズを制御し、数1000GHz帯での変調・スイッチングを可能とする量子デバイスの作製である。今年度は、主にその試料の作製と高品質化を行った。n^+GaAs基板上に堆積させたSiO_2に、0.3μm径ホールを0.7μm間隔で約200μm四方内にドットマトリックス状に形成し、そのホール内部のGaAs(100)面上にMBE法でZnSe/ZnCdSe/ZnSeの単一量子井戸の作製を行った。試料の評価を液体He中の発光測定により行った結果、ホール内の量子井戸の結晶品質は良好で、ホール以外のSiO_2単膜上及びパターンの無いGaAs基板上の試料からの発光とも区別出来る波長460nm近傍の発光ピークが観測でき、サブミクロンホール内の結晶成長技術が確立できた。また、SEM観察から、ホール内に形成された結晶は円錐形状で、頂上近くに位置する量子井戸サイズが直径0.1μm以下になっていることが確認できた。これは量子ドットの新たな作製手法を示唆していると考えられる。本試料は、II-VI族量子ドットを周期的に配列しているので、その表面近傍を伝搬する表面波モードの光に対して周期的な変調が期待できる。また、その伝搬する光の波長依存性も含めた物理現象はこれまでに研究例が無く、新しい光の制御法を見出す可能性がある。これを確認するために表面近接場光学顕微鏡を用いた観測も同時に始めた。この観測は、周期ドット下部のチャンネル層内キャリアに対する光変調に関して基礎的なデータを与えるもので、新たな物理現象に対する興味だけでなく、本試料構造のデバイス応用を検討する上で重要である。次年度は、本構造特有の物理現象の解明と高周波デバイスとしての特性評価を主に行う。
ホウ素に対する特徴的な応答を示す微生物の検索と解析

本研究はホウ素過剰に耐性の微生物のホウ素耐性機構を明らかにするとともに、ホウ素耐性微生物を新たに検索することを目的とし進めて来た。これまでのAhmed博士の研究によって、複数のホウ素過剰性を示す新種細菌が同定されており、これを基にして、二つの柱で研究を進めてきた。一つ目はこれまでにAhmed氏が同定した飽和濃度のホウ酸に耐性かつホウ素要求性の細菌のゲノム配列解析と、変異株の解析を通じて、超高濃度のホウ素に耐性を示す仕組みやホウ素要求性となる仕組みを分子レベルで明らかにすることであり、これについては、ゲノム配列解析結果を論文発表するとともに、微生物のプロテオーム解析を行い、ホウ素に応じて蓄積の変化するタンパク質を見いだした。またパキスタン等の土壌から新たな微生物を同定し論文報告した。これらの研究によって細菌とホウ素の関係の一端を明らかにすることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。ホウ素は植物の必須元素でありその生物との関わりは興味深いところである。真核生物においてはホウ素に対する応答にあまり多様性は無いが、細菌を中心とする微生物分野では幅広い多様性が見いだされることが多く、ホウ素についても様々な輸送や蓄積が見られるのではないかと考えられる。そこで本研究はホウ素過剰に耐性の微生物のホウ素耐性機構を明らかにするとともに、ホウ素耐性微生物を新たに検索することを目的としている。このような研究はこれまでに例が無く、生物とホウ素の新たな関係を明らかにする可能性がある。これまでのAhmed博士の研究によって、複数のホウ素過剰性を示す新種細菌が同定されている。これを基に、二つの柱で研究を進めるている。一つ目はこれまでにAhmed氏が同定した飽和濃度のホウ酸に耐性かつホウ素要求性の細菌のゲノム配列解析と、変異株の解析を通じて、超高濃度のホウ素に耐性を示す仕組みやホウ素要求性となる仕組みを分子レベルで明らかにする。もう一つは新たにパキスタン等の土壌からホウ素に関連した新たな微生物を同定することである。細菌とのホウ素の関わりについては、これまでにAhmed博士が同定した複数の菌株やパキスタンで同定された菌株ゲノム配列解析のためのDNA抽出方法の検討をへてDNA抽出やサンプル調整を行い、配列決定を依頼した。また、パキスタンで見いだされた細菌についての同定のための研究を地道に進めて来ている。Ahmed博士の研究は極めて独自性が高く、細菌とホウ素の関係という新たな次元を切り開くものであり、本研究はこれまでに無かった、「ホウ素微生物学」への道を開くものであると考えている。細菌とのホウ素の関わりについては、これまでにAhmed博士が同定した複数の菌株やパキスタンで同定された菌株ゲノム配列解析のためのDNA抽出方法の検討をへてDNA抽出やサンプル調整を行い、配列決定行いそのゲノム配列の特徴を明らかにした。また、パキスタンで見いだされた細菌についての同定のための研究を地道に継続しているいる。本人は至ってまじめに日夜研究に取り組んでおり、成果を挙げつつある。予定通り進んでいると思う。現時点では特に大きな問題点を感じていないので、当初の予定通り進めて行きたいと考えている。
ホルモン不応性前立腺癌増殖に対するCdc25蛋白の役割の究明

臨床試料の解析可及的多数の手術および生検標本として得られる前立腺癌の臨床試料に関してCdc25AおよびCdc25B抗体を用いて免疫組織染色を施行し、その局在と染色度を確認し臨床像と対比を行った。新鮮標本を用いたウエスタンブロット分析においても,免疫組織染色と同様の結果であることが判明した。以上よりCdc25A及びCdc25Bの誘導が悪性度および浸潤度に関係していた。前立腺癌細胞株におけるCdc25のアンドロゲンおよびEGF受容体への関与の同定EGFまたはアンドロゲン投与時のCdc25A及びCdc25Bの誘導、およびそれぞれの受容体との結合状態の経時的変化をウエスタンブロット分析および免疫沈降法により検討し、前立腺癌のアンドロゲン応答とCdc25A及びCdc25Bの誘導が密接に関与していることが明らかとなった。アンドロゲン応答後のPSA上昇に関してCdc25A及びCdc25Bの誘導を介する結果を得て、今後のホルモン不応癌における早期発見マーカーとしての可能性が示された。動物実験による検討ホルモン依存性前立腺癌であるシオノギ癌細胞またはLNCap細胞をヌードマウスに移植し抗アンドロゲン療法を施行することによりホルモン不応性癌を作製した。作成段階においてホルモン不応性癌を経時的に採取し、各々の腫瘍に対して癌組織をCdc25A、Cdc25B、EGFおよびアンドロゲン受容体抗体を用いて免疫組織染色をすることにより染色度とホルモン不応性の度合いと確認した。以上よりin vivoにおいてもCdc25A及びCdc25Bの誘導がホルモン不応癌における早期発見マーカーとしての可能性が示された。臨床試料の解析可及的多数の手術および生検標本として得られる前立腺癌の臨床試料に関してCdc25AおよびCdc25B抗体を用いて免疫組織染色を施行し、その局在と染色度を確認し臨床像と対比を行っている。新鮮標本を用いたウエスタンブロット分析に関しては,本年度は条件検討の段階でありデータの蓄積にまでは至っていないため次年度継続して行う。前立腺癌細胞株におけるCdc25のアンドロゲンおよびEGF受容体への関与の同定複数のホルモン依存性前立腺癌細胞株と前立腺上皮細胞におけるCdc25A及びCdc25Bとアンドロゲン受容体の直接結合の程度を免疫沈降法にて同定を行った。同様に、ホルモン依存性および非依存性前立腺癌細胞株におけるEGF受容体とCdc25A及びCdc25Bの直接結合を免疫沈降法で検討した。EGFまたはアンドロゲン投与時のCdc25A及びCdc25Bの誘導、およびそれぞれの受容体との結合状態の経時的変化をウエスタンブロット分析および免疫沈降法により検討した。以上の結果より前立腺癌のアンドロゲン応答とCdc25A及びCdc25Bの誘導が密接に関与していることが明らかとなった。今後そのメカニズムに関して検討の予定である。免疫組織染色においてはグリソンスコアの上昇に伴い核組織中のCdc25AおよびCdc25Bが増加していた。多数例の免疫組織染色における検討より、Cdc25A及びCdc25Bの誘導がグリソンスコアおよび浸潤度特に被膜浸潤に関係していることが明らかとなった。以上より前立腺癌進行のマーカーとなることが示唆された。前立腺癌細胞株におけるCdc25のアンドロゲンおよびEGF受容体への関与の同定昨年

EGFまたはアンドロゲン投与時のCdc25A及びCdc25Bの誘導、およびそれぞれの受容体との結合状態の経時的変化をウエスタンブロット分析および免疫沈降法により検討し、前立腺癌のアンドロゲン応答とCdc25A及びCdc25Bの誘導が密接に関与していることを明らかとした。本年はアンドロゲン応答後のPSA上昇に関してCdc25A及びCdc25Bの誘導の有無による変化を検討した。その結果PSA上昇には、Cdc25A及びCdc25Bの誘導を介するという結果を得た。本結果は今後のホルモン不応癌における早期発見マーカーとしての可能性が示された。今後はより臨床的場面において検討を加える予定である。
コメ入札制度デザインの検証と新提案:理論と実験-独占力は入札市場で消せるか?-

本研究は,理論・実験の両側面から,自主流通米価格形成センター方式の入札市場における価格形成メカニズムの意味を解明し,コメの実勢需給をより反映できる代替市場制度を提案することを目指すものである。コメ市場は銘柄米ごとに,1人の売り手(農協)に多数の買い手(卸)が入札する,売り手独占体制である。また,買手と売り手ともに市場の常連である。参加者は互いの状況に関する豊富な情報を持っていると考えてよいため,オークション分析ではあまり用いられない完備情報ゲームとして分析するのが適当である。理論研究においては,コメ入札市場のゲームモデルを構築し,その均衡の特性を分析した結果,コメ価格設定ルールと上記情報環境の特殊性により,売り手独占市場にも関わらず,独占価格や競争均衡価格を含む多くのナッシュ均衡が存在することがわかった。さらに,その複数均衡から精緻化を経て抽出した均衡では,競争均衡に近い配分のみが達成されることがわかった。加えて,実際のコメ市場では,売り手の指値に上限を与えるルールがあるが,これはむしろ,売り手が将来の需要変化を懸念する場合には,指値設定を高止まりさせる誘引を与えることがわかった。以上の理論分析を基にデザインした実験を実施した結果,上記理論に整合的なデータが観察された。したがって,コメ入札市場現場では約定価格下落が懸念されているが,むしろこれは適正価格(=競争均衡価格)への収斂過程における下落傾向である可能性が強いことが判断できる。一方コメ入札市場との比較対象として第二価格入札市場を分析したが,完備情報下では通常の入札行動とは異なる行動が生じることに気づいた。これは参加者心理的な側面に由来するものと思われる。関連して,第二価格入札と競りとの同値性にも疑問が生じた。この点については今後の研究課題として継続していく予定である。2005年,実験経済学の世界組織ESAの公認を受けた初のコンファレンスを主催した。本研究は,平成14年度から4ヵ年に渡り,理論・実験の両側面から,自主流通米価格形成センター方式の入札市場における価格形成メカニズムと取引実態の意味を解明し,コメの実勢需給をより反映できる代替市場制度を提案することを目指すものである.研究開始年である平成14年度については,助成金交付が10月以降であったことから,実験設備のデザインと備品の購入設置や実験ソフト開発を始動させるなど,主に今後の実験研究の環境整備をすることにほとんどの費用と時間を費やした.特にソフト開発においては,今後の研究展開に従って様々な応用が可能であるようにグランドデザインを組むことが必要であるため,十分に実績と信頼性の高い開発委託者を選定し依頼承諾を得ること自体が大きなプロジェクトであった.有能なソフト開発者を得ることができたため,今後の研究展開の可能性を広げてくれるものと期待している.理論研究においては,価格形成センターへの聞き取り調査を重ね入札手続の詳細をまとめることができた.それに基づいて,完全完備情報ゲームの枠組みにおける簡単なモデル構築を行った.コメ市場においては,各銘柄米に対して買い手が入札を行うが,通常の入札ルールと異なる独特の価格ルールを持つ.その結果,コメ市場が完全競争であった場合に実現するはずの取引価格と取引数量や,独占価格と独占販売量を含む,多くのナッシュ均衡が存在することがわかった.

それは買い手の持ち札が単数であるか複数であるかに関わらないことも明らかにした.来年度以降は,理論研究においてコメ市場ルールの持つ意味を更に明らかにし,他の通常の入札ルールとの比較等も行いたい.また,実験設備とソフトが整い次第,コメ市場実験を行い,実現する価格・取引量と均衡理論値との関係を明らかにして行く作業を進める予定である.本研究は,平成14年度から4ヵ年に渡り,理論・実験の両側面から,自主流通米価格形成センター方式の入札市場における価格形成メカニズムと取引実態の意味を解明し,コメの実勢需給をより反映できる代替市場制度を提案することを目指すものである.第2年度である今年度では,コメ市場実験ソフト開発をほぼ完了した.今後は研究方向に沿ったソフトの微調整等が裸題となる.コメ取引ソフトの完成を待つ間,コメ取引研究の基礎となる一般的入札市場の基本モデルを走らせることのできる,シンプルな実験ソフトを完成し実験に使用した.理論研究においてはこれまで,完全完備情報ゲームの枠組みにおける簡単なコメ入札市場モデル構築を行った.コメ市場は独特の価格ルールを持つため,コメ市場が完全競争であった場合に相当する場合や,独占的である場合を含む,多くのナッシュ均衡が存在する.その多くのナッシュ均衡の中から,さまざまな均衡選択概念に照らし合わせて,頑健性をもつ均衡解の特性が独占価格と独占販売量の支持力と関係があることがわかってきた.一方予定に沿って今年度においては,コメ入札市場と入札市場モデルとの比較を行った.コメ入札市場では落札者は自らが記入した額で支払いを行う形式であるが,一般入札では落札できた札の中で一番低い額で全ての落札者が支払いを行う形式も行われている.後者は第二価格入札方式にその基礎があると考えられる.本研究ではこれまでのオークション研究では扱われてこなかった,勝者と敗者との心理的な側面を分析に取り入れることによって,第二価格入札市場は頑健でないことを明らかにした.さらに,上記の基本実験ソフトにおいて検証実験を重ねている.口頭発表:上記の暫定的な成果を東工大におけるVALDESゲーム理論セミナー(2月),都立大COEシンポジウム「学際領域におけるオークション研究の現在と可能性」(3月)で発表した.本研究は,理論・実験の両側面から,自主流通米価格形成センター方式の入札市場における価格形成メカニズムの意味を解明し,コメの実勢需給をより反映できる代替市場制度を提案することを目指すものである.今年度では,市場実験ソフトの不備が判明し,改定を付した.今後研究方向の変化に伴い,更にソフトの調整が課題となる.理論研究においては,完全完備情報ゲームの枠組みにおけるコメ入札市場モデルを構築し,その均衡の特性を分析した.コメ市場は銘柄米ごとに,1人の売り手(農協)に多数の買い手が入札する,売り手独占体制である.通常そのような市場では,独占価格が設定され効率性が損なわれると考察される.しかし,現在のコメ入札市場における価格設定ルールの特性により,売り手買い手双方の戦略的意思決定の結果,そこでは独占価格・独占販売量以外の配分に導く多くのナッシュ均衡が存在することがわかった.その中でも,より頑健性をもつ均衡における配分は,競争均衡に近い配分を達成することがわかってきた.この理論分析に基づいて,マニュアルによる試行実験を行った.
Nephronophthisisモデルとしてのinvマウス嚢胞腎進展の遺伝子解析

家族性若年性腎癆(NPHP)は尿毒症に貧血、多尿、多飲多渇症、等張尿症が進行し死に至る、常染色体の劣性遺伝性の疾患であり、子供や若年成人の末期腎臓不全の最も一般的な遺伝的要因である。最近、乳児型NPHPの責任遺伝子としてinvが報告された。inv遺伝子は内臓逆位と嚢胞腎を合併する変異マウス(invマウス)の責任遺伝子として我々が最初に同定したものであり、Invが正常に機能する事が正常な腎臓形成及び機能に必要であると考えられた。しかし、invマウスの嚢胞腎の分子学的解析は行われておらず、嚢胞腎形成でのInvの機能は全く分かっていなかった。我々は嚢胞腎を発症するマウスとして、invマウスとinv partial rescueマウス(inv PRマウス)を有している。invマウスは出生時に既に嚢胞腎であり、出生7日齢までに死亡する。inv PRマウスは1週齢から嚢胞化し始め、4週齢で嚢胞化して死亡する。我々はinvマウスとinv PRマウスを用いて、尿細管上皮細胞での細胞増殖とapoptosisが亢進していること、さらに細胞周期制御因子が活性化していることを明らかにした。つまり、嚢胞化は尿細管上皮細胞の異常な増殖に起因している可能性が考えられる。そこで、我々は細胞増殖に関わる細胞内シグナルの解析を行ない、MAPK familyのうちのErkとp38が嚢胞発症初期から尿細管上皮細胞で活性化されていることを見出した。既にInvの欠失によりWntのCanonical経路が活性化する事が報告されたが、我々はinvマウスおよびinv PRマウスにおいてWntのCanonical経路で起こるβ-カテニンのリン酸化と核移行が正常腎と差がない事を確認した。したがって、嚢胞化にはWntのCanonical経路の活性化ではなく、MAP kinase cascadeの活性化によって細胞増殖が亢進すると考えられた。【目的】多発性嚢胞腎は尿細管の一部が拡張し嚢胞化するheterogeneousな遺伝性疾患である。この事は尿細管構造が遺伝的に制御されていることを示しており、これらの遺伝子機能を解明する事により尿細管構造の維持機構が解明される。【方法】invマウスは内臓逆位と嚢胞腎を合併するマウスとして、我々が発見しその原因遺伝子をクローニングしたものだが、ヒト2型家族性若年性腎癆のモデルである事が明らかとなった。今回我々はinvマウスにC末端欠損のinv遺伝子を導入したinv/inv, inv deltaC::GFP(以下deltaC)マウスを用い、嚢胞の解析及びMicroarrayとRT-PCR法により嚢胞腎形成の関連遺伝子の探索を行なった。【結果と考察】deltaCでは内臓正位になるものの嚢胞腎は発症し、導入遺伝子ホモ個体ではヘテロに比べて嚢胞腎発症の遅延が観察された。これらの嚢胞腎では近・遠位尿細管と集合管での嚢胞が確認され、さらに細胞増殖と細胞死の増加が観察された。嚢胞腎で増加した転写因子及びsignal伝達因子の発現検索では、正常では成長に伴い発現が低下するが嚢胞では高い発現が維持していた遺伝子群、嚢胞腎の進行と共に発現量が増加した遺伝子群が観察された。以上から嚢胞形成にはこれら遺伝子の発現促進及び発現抑制の回避が生じ、その結果尿細管の細胞増殖と細胞死が起きていると考えられた。これらの遺伝子のうちcrapとirak3はΔCおよびinvマウスで共通して増加が確認された。以上の事から嚢胞形成にはこれら遺伝子の発現活性化および発現抑制の回避により起こる事、さらにcrapとirak3が嚢胞形成初期に機能している事が示唆された。
脱ユビキチン化酵素USP10による造血幹細胞および白血病幹細胞維持機構の解明

細胞内ストレス応答に関わる脱ユビキチン化酵素USP10のノックアウト(KO)マウスを作製した。KOマウスは骨髄不全を伴う重度の貧血により生後1年以内にすべて死亡した。骨髄不全は造血幹細胞(Hematopoietic Stem Cell: HSC)のアポトーシスによる枯渇が原因であり、HSCのアポトーシスは胎生14.5日に始まっていた。胎仔肝臓由来のUSP10 KO HSCを野生型(WT)照射マウスに移植しても血球系細胞の再構築は認められず、逆にWT HSCをKOマウスに移植すると完全に再構築できた。したがってUSP10はHSCの維持に必須の脱ユビキチン化酵素であることが明らかとなった。USP10ノックアウト(KO)マウスは骨髄不全を伴う悪性貧血により生後1年以内にすべて死亡する。この骨髄不全は造血幹細胞(HSC)の著減により起こるが、HSCの減少は胎生14.5日齢の胎児肝臓ですでに始まっていた。次にHSCの著減がHSC自体の異常によるものなのか、あるいは幹細胞ニッチの異常なのかを明らかにするため、胎生14.5日齢のUSP10-KO胎児肝細胞を、放射線照射した野生型(WT)マウスに移植した。その結果USP10-KO HSCは移植マウスでの血球系の再構築能が極めて低いことが明らかとなった。逆にWTマウスの骨髄細胞をUSP10-KOマウスに移植すると造血が完全に回復した。以上よりUSP10-KOマウスでみられる骨髄不全はHSC自体の異常によることが示された。次にHSCの減少がどのような機序で起こるのかを明らかにするため、胎生14.5日齢の胎児肝臓中のHSCについて細胞周期とアポトーシスの動態をFACSにて解析した。細胞周期はWTとKO間で差は認められなかったが、KO HSCではWTに比べアポトーシスの増加が認められた。しかしながらアポトーシスの増加は一段階分化の進んだ血球前駆細胞(HPC)では見られなかった。これらのことから、胎児肝臓におけるHSCの減少はアポトーシスの亢進により起こっており、HSCの特異的な減少により、それから分化するHPCの枯渇が生じ、最終的に骨髄不全が引き起こされることが明らかとなった。USP10 KOマウスで見られるHSCの減少が、胎生14.5日齢という早い時期から胎児肝臓で起こることを突き止めることに成功した。またこのHSCの減少はアポトーシスの亢進によるものであることもわかった。さらにUSP10 KOマウスで見られる骨髄不全が造血幹細胞ニッチ側の異常ではなく、HSCそのものの異常によって起こることを明らかにできた。これは胎生期より始まる造血幹細胞(HSC)のアポトーシスによるHSCの枯渇が原因であることが、本研究より明らかとなっている。このアポトーシスの分子メカニズムを明らかにするため、胎仔肝臓由来HSCのin vitro培養を試みた。胎生14.5日の胎仔より肝臓細胞を調整し、SCF、FLT3-ligand、TPO、IL-3、IL-6のサイトカイン存在下で培養を行ったところ、WT、KO細胞とも同程度に増殖し、一週間後には約6割の細胞がLineage (-) c-Kit (+) Sca-1 (+): LSK細胞となった。したがって十分なサイトカイン存在下では、WTとKO HSCの生存と増殖には差が無いことが明らかとなった。しかしながら、このin vitro培養系でサイトカインを飢餓状態にすると、KO LSK細胞はWTに比べ急速にアポトーシスに陥ることがわかった。KO細胞にWT USP10を戻すとアポトーシスは抑制されたが、脱ユビキチン化活性のない変異体(C418A)では抑制できなかった。このことから、USP10はサイトカイン飢餓ストレス下において、HSCのアポトーシスを抑制していることが明らかとなった。続いて、KO HSCのサイトカイン飢餓への脆弱性のメカニズムを探るため、細胞生存やアポトーシスに関与する蛋白質についてウエスタンブロットによる解析を行った。p53、SIRT6、Beclin1、VPS34、p62、LC3、FOXO3A、Bcl-2、Bcl-xL、Mcl-1、Bax、Puma、p-S6、p-Akt、p-p65について解析したが、WTとKO間で発現量に差は認められなかった。したがって、USP10はこれら以外の経路の蛋白質を脱ユビキチン化していることが示唆された。USP10の基質を同定するため、USP10の結合蛋白をLC-MS/MSにより網羅的に解析する予定であったが、試料の調製が遅れており、まだ同定には至っていない。また白血病幹細胞維持におけるUSP10の機能を解析するため、USP10コンディショナルKOマウスを作成予定であったが、現在マウスの交配を開始する段階である。さらにBcr-Ablを用いたCMLモデルマウス、HTLV-1 TaxとHBZを用いたATLモデルマウスの作製もまだ計画段階である。USP10ノックアウト(KO)マウスは骨髄不全を伴う貧血により生後1年以内にすべて死亡する。これは胎生期より始まる造血幹細胞(HSC)のアポトーシスによるHSCの枯渇が原因であることが、本研究で明らかとなっている。さらに胎仔肝臓由来HSCのin vitro

培養系を用いた解析から、USP10 KO HSCはサイトカイン飢餓ストレスに対して脆弱であることがわかった。そこで、HSCの維持に関わるUSP10の基質を同定するため、USP10結合蛋白の探索を行った。マウスT細胞株CTLL-2にPAタグを付加したUSP10をレンチウイルスにより発現させ、PAタグ抗体により免疫沈降、SDS-PAGE後、銀染色を行った。特異的なバンドを切り出し質量分析により解析したところ、ヒストンH1が同定された。ヒストンH1はリンカーヒストンとして機能するだけでなく、DNA2重鎖切断(DSB)などのDNAダメージの際にユビキチン化され、DNA修復の最初のステップにおいて足場蛋白として機能する。そこでUSP10はヒストンH1の脱ユビキチン化酵素であり、DNAダメージ応答(DDR)を制御するという仮説のもと、USP10のDDRにおける機能を解析した。USP10 KO MEF細胞をZeocin処理しDSBを誘導、γH2AX抗体染色によりDSBの程度をみたところ、USP10 KO MEFでは処理前からDSBが有意に高く、Zeocin処理後の修復もWTに比べ遷延化していた。この現象は各種ヒト細胞株のUSP10ノックダウンでも認められた。このことからUSP10はDDRにおいて重要な機能をもつことが示唆された。これらの解析と並行して、Rosa26遺伝子座にERT2 CreをノックインしたマウスとUSP10floxマウスを交配し、全身でUSP10をコンディショナルにKOするためのマウスを作成した。細胞内ストレス応答に関わる脱ユビキチン化酵素USP10のノックアウト(KO)マウスを作製した。KOマウスは骨髄不全を伴う重度の貧血により生後1年以内にすべて死亡した。骨髄不全は造血幹細胞(Hematopoietic Stem Cell: HSC)のアポトーシスによる枯渇が原因であり、HSCのアポトーシスは胎生14.5日に始まっていた。胎仔肝臓由来のUSP10 KO HSCを野生型(WT)照射マウスに移植しても血球系細胞の再構築は認められず、逆にWT HSCをKOマウスに移植すると完全に再構築できた。したがってUSP10はHSCの維持に必須の脱ユビキチン化酵素であることが明らかとなった。今後はまず、USP10-KO HSCにおけるアポトーシスの亢進がどのような分子機序を介して起こっているのかを解明する。そのためHSCのin vitro培養系を使い、HSCにさまざまなストレスを与え、USP10-KO HSCのストレス応答系の異常を生化学的解析も交えて解析する。またUSP10が脱ユビキチン化する標的分子の同定を試みる。このため、in vitroで培養したUSP10-KO HSCにタグを付加したUSP10をレンチウイルスにより導入し、抗タグ抗体による免疫沈降を行い、USP10と結合する分子を質量分析により同定する。このように今年度はマウスを用いたin vivoの解析からin vitro培養系を用いた、分子レベルの解析にシフトする予定である。今後はまずUSP10の基質となる蛋白質を同定することを目的とする。
超高圧希ガスを用いる超小型真空紫外マイクロレーザーへの挑戦

今年度はクリプトンの共鳴吸収線である123.6nmの真空紫外域での吸収分光を行った.低圧では共鳴吸収線のスペクトル広がりは対称的であるが,高圧になるにつれて吸収スペクトル形状は非対称性を示した.理論的に共鳴吸収線の長波長側に遷移波長が存在するクリプトンダイマーからの吸収の寄与であると仮定し,スペクトル広がりのフィッティングを行い,非対称成分のスペクトル幅の圧力依存性等の諸特性を測定した.その結果,圧力とともに単調増加するスペクトル成分が抽出された.理論的には圧力の二乗に比例してダイマー密度は増加すると考えていたことから,実験結果,理論結果ともども見直しを含め検討を加えた.その結果,この非対称成分はクリプトンダイマーの生成によるものと結論づけた.生成したクリプトンダイマーはその吸収波長帯が126nm近辺にあることからこのダイマーをアルゴンエキシマランプ(中心波長126nm)で光励起したところ,アルゴンエキシマスペクトルの著しい吸収が見られ,同時にクリプトンエキシマ発光(波長147nm)が観測された.アルゴンエキシマスペクトルはクリプトン原子の共鳴吸収の影響を強く受けると思われ,低圧化ではKr+hv→Kr*, Kr*+2Kr→Kr_2*+Krのような圧力の二乗に比例する通常の三体衝突反応によるクリプトンエキシマ生成が進行したが,高圧側ではKr+Kr→Kr_2, Kr_2+hv→Kr_2*と推測される圧力の一乗に比例するクリプトンエキシマの発光が得られた.理論的な化学平衡の結果と比較しても定性的にはよい一致を示している.このクリプトンエキシマ生成のデータを基に高圧クリプトン内でのプラズマ生成を試み,この場合も波長147nmのエキシマ発光を観測するに至った.これらの成果より,超高圧希ガス内では新しい希ガスエキシマ生成チャネルが存在することを初めて実証できたと考えている.今年度は,超高圧希ガス容器の作製ならびに希ガスプラズマ光源を用いる真空紫外連続光源の開発,整備を行い,超高圧希ガスの真空紫外域での吸収スペクトルの測定を行った.100気圧を超える希ガス充填容器は種々の安全基準をクリアする必要があるが,これらの基準をクリアし,かつ200気圧まで充填可能な希ガス容器を作製した.種々の安全装置を含んでいることが特徴である.一方,希ガス(Ar,Kr)中でのレーザーブレークダウンを用いるプラズマ発光の分光を行い,その出力の最適化を行った.その結果,ピーク出力が数kWクラスの真空紫外域(波長120nm200nm)の光源開発に成功し,この光源の整備を行った.アルゴンを用いた場合にはこの波長域で吸収の無い連続発光スペクトルが得られた.これに対してクリプトンの場合には共鳴吸収が127nmから開始し,これよりも短い波長域では発光が見られなかった.アルゴンよりも軽い希ガスでは,線スペクトルが支配的となり,かつ発光強度も低下することから,連続波長可変分光光源としては適していないと結論づけた.この真空紫外連続プラズマ発光光源を用いて10気圧程度までの高圧クリプトンの吸収分光を行った.クリプトンの吸収端のシフトを予測したものの,1気圧の吸収スペクトルと比較して大きな違いは見られなかった.共鳴吸収の値から見積もられる吸収断面積は既知の値とオーダーで一致したことから吸収分光の妥当性は確認された.今後は超高圧での吸収分光を試みることにより,レーザー発振に必要なエキシマ数密度を得ることができるかどうか定量的に検討する.今年度はクリプトンの共鳴吸収線である123.6nmの真空紫外域での吸収分光を行った.低圧では共鳴吸収線のスペクトル広がりは対称的であるが,高圧になるにつれて吸収スペクトル形状は非対称性を示した.理論的に共鳴吸収線の長波長側に遷移波長が存在するクリプトンダイマーからの吸収の寄与であると仮定し,スペクトル広がりのフィッティングを行い,非対称成分のスペクトル幅の圧力依存性等の諸特性を測定した.その結果,圧力とともに単調増加するスペクトル成分が抽出された.理論的には圧力の二乗に比例してダイマー密度は増加すると考えていたことから,実験結果,理論結果ともども見直しを含め検討を加えた.その結果,この非対称成分はクリプトンダイマーの生成によるものと結論づけた.生成したクリプトンダイマーはその吸収波長帯が126nm近辺にあることからこのダイマーをアルゴンエキシマランプ(中心波長126nm)で光励起したところ,アルゴンエキシマスペクトルの著しい吸収が見られ,同時にクリプトンエキシマ発光(波長147nm)が観測された.アルゴンエキシマスペクトルはクリプトン原子の共鳴吸収の影響を強く受けると思われ,低圧化ではKr+hv→Kr*, Kr*+2Kr→Kr_2*+Krのような圧力の二乗に比例する通常の三体衝突反応によるクリプトンエキシマ生成が進行したが,高圧側ではKr+Kr→Kr_2, Kr_2+hv→Kr_2*と推測される圧力の一乗に比例するクリプトンエキシマの発光が得られた.理論的な化学平衡の結果と比較しても定性的にはよい一致を示している.このクリプトンエキシマ生成のデータを基に高圧クリプトン内でのプラズマ生成を試み,この場合も波長147nmのエキシマ発光を観測するに至った.これらの成果より,超高圧希ガス内では新しい希ガスエキシマ生成チャネルが存在することを初めて実証できたと考えている.
石灰化コラーゲンと非石灰化コラーゲンの結晶形成誘導能についての構造的研究

硬組織の構造においてコラーゲンの役割は重要であるが、近年非コラーゲン性タンパク質が注目されるようになり、コラーゲンと結晶の直接的関係に疑いを持つ研究者が多くなってきている。しかし、コラーゲンと結晶との結合関係は完全に否定されたわけではなく、未解決の問題が残されている。本研究ではコラーゲンと結晶の直接的な結合関係を実証する目的で、3段階の実験を計画した。1)硬組織の代表として象牙質を撰び、その結晶成分の性状についてX線回折法、熱分析法、FT-IR法などを用いて解析を行った。この結果から、象牙質結晶は組成の違いが認められ、特徴的な2つのグループに分けることが可能であることが示された。この2つのグループの確実な分類法は加熱後の結晶組成を調べることである。結晶組成を反映して結晶形態に差異が認められ、走査型電子顕微鏡によって確認が可能であった。この2つのグループはまた動物による差を反映しているとも考えることができそうである。2)象牙質のコラーゲンと結晶の関係について、FT-IR法、熱分析法によって解析を行った。従来のコラーゲンの熱分析が低温領域で行われていたことに対して、本実験では従来あまり試みられなかった高温度領域におけるコラーゲンの熱分析を行い、結晶とコラーゲンがある種の強固な結合関係を持っていることが脱灰処理前後の試料を比較検討することによって示された。以上の実験研究から、象牙質においては結晶とコラーゲンが密接な関係を有していることが明らかにされ、さらに象牙質結晶が変異に富むものであることも示すことができた。しかし、当初予定していた3)コラーゲンの石灰化過程におけるリン酸カルシウムの挙動の解明は時間的制約のため遂行できなかった。
和漢薬による眼疾患治療の基礎的・臨床的研究

基礎的研究においては,家兎を用いて2種類の実験的ぶどう膜炎を作成し,それぞれの眼内炎症反応に対する種々の漢方薬の効果を検討した結果,新規の知見を得たのでその内容を下記に示します.(1)角膜上に載せたガラス円筒内にプロスタグランジンE_2(PGE_2)溶液[10μg/ml]の600μlを一定時間だけ接触させる経角膜的な投与によって惹起した実験的ぶどう膜炎に対しては,炎症惹起前に一定期間(1週間)だけ漢方薬を投与して抑制効果を示すか否かを検討した研究では,柴苓湯,葛根湯,黄連解湯をそれぞれ動物の一日の摂取量がヒト臨床における一日量の約10倍となるように飼料に混合して有色家兎に与え,経角膜的なPGE_2投与で惹起された実験的ぶどう膜炎の前房内蛋白質濃度を眼内炎症の指標にして経時的に測定したが,何れも有意な抑制効果は示さなかった。(2)眼内炎症の惹起法が(1)とは異なる実験系で,有色家兎にlipopolysaccharide(LPS)の全身投与(0.5μg/kg)で惹起した実験的ぶどう膜炎に対しては,炎症惹起前に一定期間(1週間)だけ漢方薬を投与し,この炎症反応に対する抑制効果の有無を調べた結果,(1)葛根湯のヒト臨床投与量の5倍量投与群は非投与群に対して有意な差を示さなかった.(P>0.05,n=10)(2)柴苓湯についてはヒト臨床投与量の10倍量投与群および3倍量投与群は,1倍量投与群ならびに非投与群に対してそれぞれ有意な抑制を示した.(p<0.05,n=10)2.臨床的研究では基礎的研究で抑制の認められた柴苓湯について検討を行う為に,ヒト臨床における眼内炎症として白内障術後の眼内炎症を対象にし,十分にインフ-ムドコンセントを行った上で了解の得られた患者さんに柴苓湯(TJ-114,ツムラ)投与群と非投与群で比較する検討を進めているが,現在までの所では十分な症例数が得られていないので明確なことは言えないが,柴苓湯投与群でヒトの眼内炎症が抑制される傾向を示している.今後さらに本研究を展開して行く為に,基礎的研究については自己免疫性ぶどう膜炎モデルを作成し,柴苓湯などの抑制効果を調べると共に,臨床的研究については白内障術後の眼内炎症を対象にした柴苓湯の症例数を追加し,また,葛根湯についても同様な検討を進める必要があると考える.1.基礎的研究として実験動物(有色家兎)を用いる研究では、角膜上に載せたガラス円筒内にプロスタグランジンE_2(PGE_2)溶液、600μlを一定時間だけ接触させる経角膜的な眼局所投与によって一過性の眼内炎症を惹起させる実験的ぶどう膜炎を作成し、この炎症反応に対して予め一定期間の漢方薬を投与することによって炎症反応が抑制されるかどうかを調べ、以下の結果が得られた。(1)眼内炎症を惹起する2週間前から漢方薬(葛根湯)を動物の一日の摂取量がヒト臨床における一日量の4倍以上となるように飼料に混合して有色家兎に与えたが、経角膜的PGE_2投与で惹起した実験的ぶどう膜炎には何ら有意な抑制効果は示さなかった。(2)眼内炎症を惹起する2週間前から漢方薬(柴苓湯)を動物の一日の摂取量がヒト臨床における一日投与量の4倍以上となるように飼料に混合して有色家兎に与えたが、経角膜的なPGE_2投与で惹起した実験的ぶどう膜炎には何ら有意な抑制効果は示さなかった。2.上記の基礎的研究と同様に有色家兎を用い、上記の炎症系とはの惹起法が異なる実験系による研究として、LPS(lipopolysaccharide)を全身的に投与して眼内炎症を惹起させる実験的ぶどう膜炎を作成し、これに対する漢方薬の前投与による抑制効果について調べた結果、現時点では、葛根湯についてのみ実験を行い、ヒト臨床投与量の4倍量の投与で有意な抑制効果が得られた。(p<0.05)3.今後はLPSによる実験的ぶどう膜炎を中心に、黄連解湯、柴苓湯について検討する予定である。

(2)眼内炎症の惹起法が(1)とは異なる実験系で,有色家兎にlipopolysaccharide(LPS)の全身投与(0.5μg/kg)で惹起した実験的ぶどう膜炎に対しては,炎症惹起前に一定期間(1週間)だけ漢方薬を投与し,この炎症反応に対する抑制効果の有無を調べた結果,(1)葛根湯のヒト臨床投与量の5倍量投与群は非投与群に対して有意な差を示さなかった.(P>0.05,n=10)(2)柴苓湯についてはヒト臨床投与量の10倍量投与群および3倍量投与群は,1倍量投与群ならびに非投与群に対してそれぞれ有意な抑制を示した.(p<0.05,n=10)2.臨床的研究では基礎的研究で抑制の認められた柴苓湯について検討を行う為に,ヒト臨床における眼内炎症として白内障術後の眼内炎症を対象にし,十分にインフ-ムドコンセントを行った上で了解の得られた患者さんに柴苓湯(TJ-114,ツムラ)投与群と非投与群で比較する検討を進めているが,現在までの所では十分な症例数が得られていないので明確なことは言えないが,柴苓湯投与群でヒトの眼内炎症が抑制される傾向を示している.今後さらに本研究を展開して行く為に,基礎的研究については自己免疫性ぶどう膜炎モデルを作成し,柴苓湯などの抑制効果を調べると共に,臨床的研究については白内障術後の眼内炎症を対象にした柴苓湯の症例数を追加し,また,葛根湯についても同様な検討を進める必要があると考える.1.有色家兎を用いた基礒的研究では角膜上に載せたガラス円筒内にプロスタグランジンE_2(PGE_2)溶液の600mulを一定時間だけ接触させる経角膜的な投与によって一過性の実験的ぶどう膜炎を惹起する方法を用いた.炎症惹起前に予め一定期間だけ漢方薬を投与し,この炎症反応に対する抑制効果があるか否かを平成8年度には検討できなかった漢方薬について調べた結果,以下のような成績が得られた。眼内炎症を惹起する1週間前から漢方薬(黄連解湯)を動物の一日の摂取量がヒト臨床における一日量の5倍以上となるように飼料に混合して有色家兎に与え,経角膜的PGE_2投与で惹起した実験的ぶどう膜炎における前房内蛋白質濃度を眼内炎症の指標にして経時的に測定したが,有意な抑制効果は示さなかった。(p>0.05,n=10)2.眼内炎症の惹起法が1.とは異なる実験系で,有色家兎にlipopolysaccharide(LPS)の全身投与を行って一過性の実験的ぶどう膜炎を作成する方法を用いた.炎症惹起前に,予め一定期間(1週間)だけ漢方薬を投与し,この炎症反応に対する抑制効果の有無を調べた結果,以下のような成績が得られた。(1)葛根湯については,平成8年度にヒト臨床投与量の5倍量投与群が非投与群に対して有意な抑制効果が得られていた(p<0.05,n=4)処であるが,平成9年度に実験数を追加して統計処理を行った結果,両群に有意な差は見られなかった.(p>0.05,n=10)(2)柴苓湯についてはヒト臨床投与量の10倍量投与群および3倍量投与群は,1倍量投与群ならびに非投与群に対してそれぞれ有意な抑制を示した.(p<0.05,n=10)3.ヒト臨床における眼内炎を対象に漢方薬による抑制効果の検討を行い,症例数はまだ十分には得られていないが,了解の得られた白内障術後の患者の眼内炎症に対する柴苓湯(TJ-114,ツムラ)投与群を非投与群と比較した結果,柴苓湯投与群で眼内炎症が抑制される傾向を示している。
微生物の生産する中枢神経細胞保護物質に関する研究

脳卒中治療薬の開発を目的に新規AMPA/カイニン酸アンタゴニストのスクリーニングにおいて、Eupenicillium sheariiと同定したカビから単離した新規グルタミン酸レセプターアンタゴニストkaitocephalinは、細胞毒性を全く示すことなく、従来のアンタゴニストと同等、あるいはそれ以上強い活性でカイニン酸およびAMPAによる神経細胞死を抑制した。本化合物の5箇所の絶対立体を決定するため、化学修飾を行い2種類の環状化合物を調製した。これらの化合物を用いて詳細なNOE実験を行い、2位、3位、4位、7位および9位の絶対立体をSSRRSと決定した。kaitocephalinはラット初代分散培養海馬神経細胞系においてAMPAによるカルシウム流入は阻害するが、カイニン酸によるカルシウム流入は阻害できないと言う興味ある結果が得られている。そこで、ラット海馬スライスを用いてkaitocephalinの生物活性について検討した。海馬スライスは歯状回、CA3およびCA1領域と呼ばれる主に3つの部位から構成されている。これらの領域は部位選択的に各グルタミン酸アゴニストに対する応答性が異なり、CA3領域はAMPA/カイニン酸に、CA1領域はNMDAにそれぞれ選択的に応答する。この海馬スライスを用いてkaitocephalinの各アゴニストに対する作用を検討したところ、kaitocephalinはカイニン酸、AMPAおよびNMDAにより惹起される神経細胞死を抑制した。さらに各アゴニストによるカルシウム流入に対する阻害効果を検討したところ、AMPAおよびNMDAによるカルシウム流入は抑制したが、カイニン酸によるカルシウム流入は抑制することができないことを明らかにした。この結果は神経生理学上、極めて重要な知見であり、新たな神経細胞死のメカニズムを提唱するものであった。ニワトリ胚終脳神経細胞におけるカイニン酸毒性抑制を指標に微生物代謝産物について神経細胞保護物質のスクリーニングをした結果、Eupenicillium sheariiと同定したカビから新規グルタミン酸レセプターアンタゴニストkaitocephalinを発見した。本化合物は、細胞毒性を全く示すことなく、従来のアンタゴニストと同等、あるいはそれ以上強い活性でカイニン酸およびAMPAによる神経細胞死を抑制した。本化合物はレセプターバインディングアッセイの結果、AMPAレセプター以外にもNMDAレセプターに対しても強い結合阻害活性を示した。そこで本化合物がNMDA毒性に対しても有効であるかを検討するため、ラット海馬神経細胞におけるNMDA毒性抑制試験を行った。その結果、kaitocephalinはNMDAレセプターのうちアゴニスト結合サイトに対するアンタゴニストであるが、他のNMDAレセプターアゴニストバインディングサイトのアンタゴニストと比較すると最も強くラット海馬神経細胞を保護し、その強さはMg^<2+>バインディングサイトのアンタゴニストであるMK-801と同等のものであった。またグルコースおよび酸素を除去したin vitro ischemia実験においても、kaitocephalinはラット海馬神経細胞を保護した。またkaitocephalinには5個所に不斉炭素が存在するが、より選択的、強力な誘導体を調製する上でこれらの立体の決定が必須である。本年度はkaitocephalinを化学修することにより、相対配置を決定し更に一個所の絶対配置を決定することにより全絶対配置を決定した。今後はこれらの立体を考慮し誘導体の調製、および動物レベルでの生物活性を含めた詳細な生物活性について研究する予定である。本化合物はラット初代分散培養海馬神経細胞系においてAMPAによるカルシウム流入は阻害するが、カイニン酸によるカルシウム流入は阻害できないと言う興味ある結果が得られている。

分散培養海馬神経細胞系では、どの神経細胞が、どのアゴニストに応答しカルシウム流入が誘導されるのか、またそれらのうちどの神経細胞が死滅するのかは事実上観察することは不可能である。そこで、我々はラット海馬スライスを用いて、kaitocephalinの生物活性について検討した。海馬スライスは歯状回、CA3およびCA1領域と呼ばれる主に3つの部位から構成されている。これらの領域は部位選択的に各グルタミン酸アゴニストに対する応答性が異なり、CA3領域はAMPA/カイニン酸に、CA1領域は部位選択的に各グルタミン酸アゴニストに対する応答性が異なり、CA3領域はAMPA/カイニン酸に、CA1領域はNMDAにそれぞれ選択的に応答する。この海馬スライスを用いてkaitocephalinの各アゴニストに対する作用を検討したところ、kaitocephalinはカイニン酸、AMPAおよびNMDA毒性より神経細胞を保護した。さらに各アゴニストによるカルシウム流入に対する阻害効果を検討したところ、AMPAおよびNMDAによるカルシウム流入は抑制したが、カイニン酸によるカルシウム流入は抑制することができないことを明らかにした。この結果は神経生理学上、極めて重要な知見であり、新たな神経細胞死のメカニズムを提唱するものであった。