hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
陸域縞状炭酸塩(鍾乳石、トゥファ)から古環境情報をよむ

6)昨年度に引き続き、秋吉台の鍾乳石以外に気温の異なる日本国内の鍾乳洞において、滴下水およびその滴下水から生成する鍾乳石を採取し、酸素同位体比測地質温度計用データの蓄積を行った。また、鹿児島県沖永良部島の二つの洞窟から採取した石筍を用いて、同位体比データの比較を行った。1)研究分担者、協力者が全員参加のもと、平成22年1月6日、7日に、九州大学において、以下の成果についての報告および今後の展開について研究集会を開催した。なお、1件の修士論文および1件の卒業論文となった。2) α線、γ線スペクトロメトリーを用いた同位体希釈法によるU-Th絶対年代測定法のための前処理法およびイオン交換法によるU、Thの精製法を確立した。3)秋吉台の4地点から採取した石筍試料を用いて、炭素同位体比から植生の変遷を読み取った。ただし、草原植生にはネザサのように森林植生と同様の炭素同位体比を示すものが存在した。石筍中の微量成分について検討を行ったところ、ストロンチウムやマグネシウム含量が植生変化に伴い変化することが明らかになった。読み取った江戸期以降の植生変遷情報を、萩藩に残された古絵図などと対比すると、すべて符合することが分かった。江戸期に入って政情が安定し、水稲農業の拡大に伴い、肥料としてのカヤの需要が増したことと関連すると考えられる。4)奈良時代にはすでに稼動していた秋吉台長登銅鉱山から製錬に伴い排出された酸性物質(二酸化硫黄)の指標として、硫酸イオン濃度を測定した。2本の石筍からは同様の結果が得られ、西暦1400年以降に酸性降下物量が増えるとともに、植生が草原に大きく変化したことがわかった。土壌の酸性化も進み、土壌層からの金属イオンの溶脱が観測された。奈良大仏の銅を生産した鉱石はおもに酸化帯のものであることが推定できた。5)沖縄県宮古島の鍾乳石からは、炭素・酸素同位体組成に10年規模の周期的な気候変化が記録されていることがわかった。6)長崎県西海市七釜鍾乳洞から文化庁から許可を得て鍾乳石を採取した。石灰藻球石灰岩の上に玄武岩が覆う特殊な地質の地域において、水循環に伴う物質循環を明らかにすることができた。
新生血管の構築による新たな統合失調症治療法の開拓に向けた実験的研究

統合失調症では,微小循環系に異常が生じている可能性がある(統合失調症の微小循環異常仮説)。一方,近年,血管新生のメカニズム解明が進み,心臓や脳の虚血病変に新たな血管を形成し,機能回復を図る試みが始まっている。特に注目されているのは,ヒトCD34(+)血液幹細胞(以下CD34陽性細胞と称する)による毛細血管網の形成である。本研究では,我々の開発したX線照射モデルを統合失調症モデルとして用いた。成熟SD系雄性ラットの側脳室と海馬歯状回を含む領域に15GyのX線を分割照射し,これをモデル群とした。理研バイオリソースセンターより購入したCD34陽性細胞を用いた。麻酔下で右外頚動脈内にポリエチレン・カテーテル先端を内頚動脈分岐部に置き、1.6Mマンニトール液(10ml/kg)を注入。右半球のBBB透過性を亢進させた5分後にCD34陽性細胞(2×105または1×106/200μl)をハミルトン・マイクロシリンジで大腿静脈内から注入。細胞投与から1周間後に,4%パラホルムアルデヒド液で灌流固定し,脳冠状断凍結切片を作成。以下の一次抗体を用いて免疫染色を行った:(1)抗ヒトCD34モノクローナル抗体(CD34陽性細胞の指標)(2)抗ヒトCD146モノクローナル抗体(移植細胞由来の血管内皮細胞の指標)(3)抗von Willebrand Factor抗体,抗VCAM抗体,抗Laminin抗体(血管新生の活性化の指標)(4)抗ラットIgG抗体,抗ラットIgM抗体(ラット血中分子に対するBBB開放の指標)各々の抗体とBectastein ABC Elitekitにより可視化。これらからマンにトールを用いて脳内にCD34陽性細胞を生着させうることを確認した。今後はさらに他の条件での移植法の確認と、生着による行動異常の改善を確認する必要がある。【目的】本研究では、統合失調症モデルとしてX線照射モデルを用い、このモデルで認められる統合失調症類似の障害がCD34陽性細胞の移植により改善するか否か、血管新生の程度と障害の改善との間に関連はあるか否かを明らかにする。今年度は、ラットのX線照射モデルの作成とその行動異常の評価を行うとともに、このモデルにおける脳血液関門(BBB)の異常の有無を免疫組織化学的に検討した。【対象と方法】(1)X線照射モデルの作成:SD系雄性ラット(8週齢)20匹を用い、ネンブタール麻酔下にラットの頭部を定位脳固定装置に固定し、側脳室と海馬歯状回を含む領域に5GyのX線照射を週2回の割合で、計6回行い、これを照射群(n=10)とした。X線照射を除き照射群と同様に処置した動物を作成し、偽照射群(n=10)とした。(2)行動学的評価:X線照射の3ヶ月後に、以下の評価を行った。(i)赤外線センサーを用いた行動量測定装置による基礎運動量の測定。(ii)ラットの社会的行動(臭いかぎ、追尾など自発的行動)に費やす時間の測定。(iii)聴覚刺激に対する驚愕反応の先行刺激による抑制(PPI)の測定。(3)組織学的評価:行動学的評価の終了後、動物をパラホルムアルデヒドで灌流固定し脳を取り出し、40-μm厚の冠状断凍結切片を作成した。前頭皮質と海馬における脳実質内のIgG様免疫反応を照射群と偽照射群とで比較した。【結果と考察】X線照射に曝露されたラットは社会的行動の低下とPPIで示される感覚運動系機能の障害とを示した。さらに、X線照射モデルの脳実質内においてはIgG様免疫反応が増加していた。この結果は、X線照射を受けた動物のBBBがIgGのような巨大分子(分子量15,000)を容易に通過させる状態にあることを示している。以上から、X線照射モデルの前頭葉と海馬ではBBBの透過性が亢進していることが示唆された。以下の一次抗体を用いて免疫染色を行った:(1)抗ヒトCD34モノクローナル抗体(CD34

陽性細胞の指標)(2)抗ヒトCD146モノクローナル抗体(移植細胞由来の血管内皮細胞の指標)(3)抗von Willebrand Factor抗体,抗VCAM抗体,抗Laminin抗体(血管新生の活性化の指標)(4)抗ラットIgG抗体,抗ラットIgM抗体(ラット血中分子に対するBBB開放の指標)各々の抗体とBectastein ABC Elitekitにより可視化。これらからマンにトールを用いて脳内にCD34陽性細胞を生着させうることを確認した。今後はさらに他の条件での移植法の確認と、生着による行動異常の改善を確認する必要がある。
脊柱側弯症の病因について 脊柱可撓性と椎間板軟骨の免疫組織学的研究

【目的および方法】特発性側弯症の発症と増悪の原因としての性ホルモンと成長ホルモンの関与を検討した。ラットの尾椎をリング状に丸め6週間固定し、側弯症の自然軽快のモデルとした。対象は4週齢ラットの雄、雌および同時に4週時に卵巣摘出を行った雌ラット(OVX)の計3群である。固定解除時、2週4週後にX線撮影し、弯曲の程度と椎間板の楔状化の程度を測定した。また、各群に対して成長ホルモンを2週間を投与し、検討した。弯曲はCobb法に準じて5椎体4椎間板で、椎間板楔状化は4椎間板で計測した。【結果】成長ホルモン非投与群では固定後6週の変形は2週後には明らかな軽減を生じた雄群の2週後のみに弯曲の有意な減少が見られなかった。また、雄群と他の2群との間には有意の差が見られた。しかし、雌の群とOVXの群の間には特に差は見られなかった。成長ホルモン投与群では全群に変形の矯正量が非投与群と比較して劣る傾向があった。弯曲も椎間楔状も雄群では特に矯正が少なく固定解除時と成長ホルモン投与終了時の2週後には有意な差が見られなかった。また、投与群と非投与群との比較ではOVX群で2週時と4週時共に非投与群との間に有意な差があった。他の群では有意な差ではなかった。【考察】現在ではいくつかの複合的素因が関与して発症、進展していくと考えられている。側弯症の明らかな特徴としては女性に圧倒的に多く、思春期に悪化するということがある。このため女性ホルモン、成長ホルモンの関与がある可能性が予想される。本実験の結果からは女性ホルモンの低下した状態での成長ホルモンは側弯の増悪に関与している可能性があり、側弯症の重要なリスクファクターである可能性があり、臨床的にも検討する必要がある。

他の群では有意な差ではなかった。【考察】現在ではいくつかの複合的素因が関与して発症、進展していくと考えられている。側弯症の明らかな特徴としては女性に圧倒的に多く、思春期に悪化するということがある。このため女性ホルモン、成長ホルモンの関与がある可能性が予想される。本実験の結果からは女性ホルモンの低下した状態での成長ホルモンは側弯の増悪に関与している可能性があり、側弯症の重要なリスクファクターである可能性があり、臨床的にも検討する必要がある。
中学生の栄養摂取量と身体発育度の関連について糖尿病多発地域における疫学的研究

糖尿病多発地域の中学を対象とした疫学調査から以下のことを明らかにした。1.中学一年生男子35名中14名(40%)に声変わりがみられた。一方、女子の方では、43名中24名(55.8%)が初潮を経験している。2.男子の声変わりした生徒と声変わりしていない生徒と比べると、声変わりした生徒は、身長が有意に高く身長の伸びも有意に大きく、体重も有意に重い。一方、女子の初潮を経験した生徒と初潮を向かえない生徒と比べると、初潮を経験した生徒は、身長が有意に高く体重も有意に重い。しかし、初潮を経験すると身長の伸びはむしろ有意に小さくなる。3.脂質摂取量を総エネルギー比で比較すると、男子の声変わり群と無し群、女子の初潮有り群と無し群の脂質、エネルギー摂取量に差はみられなかった。4.男子では、身長とコレステロール摂取量の間に有意の正の相関がみられ、女子では、コレステロール摂取量と身長、体重の間に負の相関がみられた。また、一年間の身長の伸びと多価不飽和脂肪酸摂取量、P/S比間にも負の関連性がみられた。それと、女子でカルシウム摂取量と身長、体重の間に、また、豆類、牛乳、小魚・海藻摂取量と身長、体重の間にそれぞれ負の相関がみられた。
エンドセリンの代謝調節に関与する酵素の生化学的,組織化学的解析

これまで我々は、培養血管内皮細胞を用いた実験成績から生理的に重要なエンドセリン(ET)変換酵素(ECE)は膜結合型のフォスフォラミドン感受性金属プロテアーゼあることを報告してきた。本研究ではまず、ラットの各組織からそれぞれの膜分画を調製し、合成big ET-1とインキュベートすることにより、ECEの組織分布を調べた。その結果、ECEの比活性値は腎臓において最も高く、次いで、肺であった。以下、脾臓>下垂体>肝臓>副腎>心臓>脳の順に高値を示した。したがって、ECEは生体内に広く存在するが、その中でも、腎臓と肺はエンドセリン産生の活発な組織であることが示唆され、実際にこれらの組織にET-1 mRNA及びET-1ペプチドが多いという成績に一致した。上記の結果に基ずいて、肺及び腎臓に存在するECEを部分精製し、それらの生化学的諸性質を比較検討した。肺の膜分画に存在するECEは分子量約45kDaのフォスフォラミドン感受性金属プロテアーゼであり、培養血管内皮細胞に存在するECEと同一の酵素であることが示唆された。一方、腎臓には、フォスフォラミドン感受性及び非感受性の2種のECEが存在していることを明らかにした。精製した高分子量のECE(約450kDa)はフォスフォラミドン非感受性であり、その酵素学的並びに生化学的性質は既知酵素のエンドペプチターゼ-2に極めて類似していた。低分子量のECE(約150Dka)は、フォスフォラミドン感受性の金属プロテアーゼであったが、培養血管内皮細胞や肺に存在する同種のECEとは分子量の点で異なっていた。さらに本研究では、ET-1の産生調節に関与するプロテアーゼの機能的役割をラット肺及び腎臓の摘出潅流標本を用いて調べた。その結果、いずれの臓器においてもフォスフォラミドン感受性金属プロテアーゼがbig ET-1に作用してET-1を生成し、本ペプチドの昇圧反応等の生理作用発現に重要な役割を果たしていることが明らかになった。また、ラット腎臓ではET-1の分解にneutral endopeptidase 24.11が関与していることが示唆された。
微小循環および血液凝固を指標としたショック病態の解明

基礎研究では兎耳窓法を用いて、ショック状態(出血、敗血症、アナフィラキシー)時の微小循環動態を研究した。細動脈の血管径、血流速度および細静脈の白血球動態を直視下に観察し、ショック時の微小循環動態の知見が得られた。出血性ショック時のハイドロキシエチルスターチ(HES)による輸液蘇生では、生理食塩水投与よりも、細動脈の血管径、血流速度、血流量は上昇し、微小循環および中心静脈酸素飽和度は好転した。臨床研究では集中治療室に収容された患者での爪床の微小循環を生体顕微鏡で直視下に観察した。心不全を有する患者は、血管密度が比較的高く、血管径が細かった。最近本邦で中分子量のヒドロキシエチルデンプン(Voluven)(以下HES)が使用可能となった。家兎急性大量出血モデルで乳酸リンゲル(LR)で対処する場合とHESを用いた場合の微小循環および中心静脈酸素飽和度(ScvO2)について検討した。<方法>家兎耳介に透明窓を装着し微小血管の循環動態を生体顕微鏡下で観察した。血流速度はビデオカメラで赤血球の移動距離よりを求め血流量は血流速度と血管の断面積の積より算出した。内頚静脈よりCVオキシメトリカテーテルを挿入しScvO2を測定した。麻酔はイソフルランで維持した。脱血量を循環血液量の50%を目標として、1回の脱血量を20mlとしで4段階に分けて3分間隔で計80mlを脱血した。中分子量HES投与のHES群(n=10)は脱血操作後、HESを20ml急速静注したのち、160ml/hr点滴静注し、総量100mlを静脈内に投与した。LR投与のLR群(n=10)ではLRをHESと同様の方法で3倍量投与した。t検定で統計処理した。<結果および考察>脱血操作終了後、細動脈の血管径は両群ともに減少し、HES群では脱血前の41.52±14.8%、LR群では43.9 ±13.1%となり有意差はなかった。輸液終了後、LR群の血管径は61.67±10.9%の回復に対し、HES群は96.8 ±11.4%に回復し、血管径はHES群で有意に上昇がみられた(p<0.005)。血流速度および血流量も同様であった(p<0.005)。ScvO2は輸液蘇生後、LR群は42.6 ±5.7%に対し、HES群は83.8 ±10.2%に回復した(p<0.005)。大量出血時の輸液蘇生として中分子量HESはミクロおよびマクロの血行動態に有利に作用すると考えられた。<結語>急性大量出血における中分子量HESの投与で、微小循環および中心静脈酸素飽和度は改善した。<目的>出血性ショックに対する輸液蘇生の効果をみるために、膠質液である中分子量ヒドロキシエチルデンプン(HES)を用いた場合、ミクロの指標として微小循環動態を、そしてマクロの指標として中心静脈酸素飽和度(ScvO2)および中心静脈血と動脈血の二酸化炭素分圧較差(dCO2)について晶質液と比較した。血流速度はビデオカメラで赤血球の移動距離を求め血流量は血流速度と血管の断面積の積より算出した。脱血量を循環血液量の50%を目標として、1回の脱血量を20mlとして4段階に分けて3分間隔で計80mlを脱血した。生食投与の生食群(n=10)では生食を中分子量HESと同様の方法で3倍量投与した。統計処理はt検定で行った。<結果および考察>輸液終了後、生食群の血管径は62±11%の回復に対し、HES群は97±11%に回復し、血管径はHES群で有意に上昇がみられた(p<0.005)。血流速度と血流量も同様であった(p<0.005)。ScvO2は輸液蘇生後、生食群は423±6%に対し、HES群は84±10.%に回復した(p<0.005)。dCO2は輸液蘇生後、生食群は9.3±2.4 mmHg、HES群は5.2±1.3 mmHgとなりHES群で有意に低下した(p<0.05)。dCO2は虚血性低酸素の時に上昇するといわれている。HES群では生食群に比し有意な低下がみられ、dCO2は微小循環動態と同様、急性大量出血時の輸液蘇生における末梢循環の血流量の指標になると考えられる。

細動脈の血管径、血流速度および細静脈の白血球動態を直視下に観察し、ショック時の微小循環動態の知見が得られた。出血性ショック時のハイドロキシエチルスターチ(HES)による輸液蘇生では、生理食塩水投与よりも、細動脈の血管径、血流速度、血流量は上昇し、微小循環および中心静脈酸素飽和度は好転した。臨床研究では集中治療室に収容された患者での爪床の微小循環を生体顕微鏡で直視下に観察した。心不全を有する患者は、血管密度が比較的高く、血管径が細かった。医歯薬学ショックモデルの微小循環の観察を目的としていた。そのうち出血性ショック時の輸液蘇生にとる微小循環の変化の研究を行い、日本麻酔科学会の優秀演題で採択された。各種ショック状態における細動脈の血管径、血流速度、血流量および細静脈の白血球動態など微小循環を直視下で観察し、輸液蘇生、薬剤投与の効果・治療の過程を研究する。薬剤の値上がりのより、年度内に予算では購入できなかったので、繰り越して次年度と合わせて購入する。実験薬剤の購入
組み換え糖鎖を有する完全リコンビナントプロテオグリカニの合成

1.研究の背景と目的:第三の情報高分子、プロテオグリカンの糖鎖・グリコサミノグリカンには、様々な生理活性が組み込まれている。現在この高分子糖鎖は、有機化学的にも酵素的にも合成する技術は確立されていない。このため、遺伝子工学的に合成される糖鎖欠落のリコンビナントタンパク質への糖鎖の導入はできない。そこで、グリコシダーゼの加水分解反応の逆反応としての糖鎖転移反応を用いた糖鎖の組み換えと、その糖鎖のリコンビナントタンパク質への導入によるプロテオグリカンの酵素的完全合成法の確立を目指した。2.研究実施の結果:1)糖鎖の組み換え及び組み換え糖鎖のタンパク質への導入のため、エンド型グリコシダーゼ(ヒアルロニダーゼ及び自ら発見したエンド-β-キシロシダーゼ)の糖鎖転移反応機序を明らかにした。2)天然のグリコサミノグリカン糖鎖を用いて、任意にデザインされた糖鎖配列通りに、ヒアルロニダーゼを用いて糖鎖組み換え技術を確立した。3)糖鎖組み換えの反応を実施するため、糖鎖の還元末端を2-アミノピリジンで蛍光標識する方法を確立した。4)組み換え糖鎖をタンパク質に導入するために有効なキャリヤーを、培養細胞の培地にキシロシル-(4-メチルウンベリフェロン)を添加して培養すると得られる糖鎖が最適であることを発見した。5)上記のキャリヤーに組み換え糖鎖を伸長させ、これをエンド-β-キシロシダーゼを用いてタンパク質に導入する方法を確立した。3.研究成果:本研究は、天然の生理活性を有さないグリコサミノグリカン糖鎖をエンド型グリコシダーゼの糖鎖転移反応を用い、生理活性を有する糖鎖に組み換えて、これをタンパク質に導入するというプロテオグリカンの酵素的完全合成を世界に先駆けて成功した。本法により糖鎖工学の新しい道が拓かれたことを意味するものである。1.研究の背景と目的:第三の情報高分子の一つ、プロテオグリカンの糖鎖・グリコサミノグリカンには、様々な生物活性が組み込まれている。現在の分子生物学及び有機化学において、この情報高分子を合成するという技術は確立されていない。このため、遺伝子工学的に合成される糖鎖の欠落したリコンビナントのタンパク質への糖鎖の導入ができない。そこで、グリコシダーゼの加水分解反応の逆反応としての糖転移反応を用いて、プロテオグリカンの糖鎖の組み換えと、その糖鎖のリコンビナントタンパク質への導入とによる、酵素的完全合成プロテオグリカンの合成法の確率をめざした。2.研究の実施と成果:1)糖鎖組み換えの基となる糖鎖のキャリヤーとしては、培養細胞の培地に、キシロシル-(4-メチルウンベリフェロン)を添加して培養すると得られるオリゴ糖が有効であることを発見した。2)組み換え糖鎖の供与体としては、酵素的に調製されたオリゴ糖の還元末端側を2-アミノピリジンで蛍光標識した糖鎖が、有効であることを発見した。3)糖鎖の組み換え(糖鎖転移反応)に有効な酵素としては、精巣性ヒアルロニダーゼが有効で、その反応の機構を明らかにした。4)組み換え糖鎖を前述の糖鎖キャリヤー上に合成させ、これをタンパク質に導入させるのに有効な酵素として、エンド-β-キシロシダーゼを発見した。現在この糖鎖導入システムの検討が精力的に行われている。3.研究の今後の展開:糖鎖を組み換える方法の原則は確立されたので、今後は、様々な糖鎖を利用して、任意にデザインされた糖鎖が自由に組み換えられるように応用範囲を広げることにある。

一方、組み換え糖鎖を、リコンビナントのペプチドのある特定の位置のアミノ酸(セリン及びトレオニンに限る)に位置選択的に導入する方法は、きわめて重大、且つ困難な課題である。これらに向かった新たな研究の展開が進められよう。研究目的プロテオグリカンの糖鎖・グリコサミノグリカンには、生物活性ドメイン構造が組み込まれている。しかし、この高分子糖鎖の有機化学的な合成はできず、また合成酵素も見出されていない。そこで、エンド型グリコシダーゼの加水分解反応の逆反応としての糖転移反応を利用した糖鎖の組み換え法の確立をめざした。研究方法1.エンド型グリコシダーゼ:精巣性ヒアルロニダーゼの糖転移反応を利用して糖鎖を再構築する。そのより良い条件の検討をする。2.転移される糖鎖のアクセプターの検討:どのような糖鎖構造のアクセプターが転移されやすいかを調べる。また、培養細胞が産生する、キシロシル-4-メチルウンベリフェロン(Xyl-MU)をプライマーとして伸長したオリゴ糖が、アクセプターとしてペプチドへの導入のキャリヤーとしての有効性を調べる。3.糖転移反応のドナーとしての糖鎖の吟味:どのような糖鎖構造が転移されやすいかを調べる。研究成果1.ヒアルロニダーゼによる糖転移の効率的条件を調べたところ、Mn^<2+>の添加とNaClの非存在下の条件が優れていた。2.アクセプターとしての糖鎖の条件は、非還元末端位にグルクロン酸を有する四糖以上の糖鎖で、そのグルクロンサンの次の還元末端側には、N-アセチルガラクトサミンまたはグルコサミンで、硫酸基は1ヶのみ置換していると効率がよいが、例外的にN-アセチルガラクトサミン4,6-ジ硫酸でも良い。Xyl-MUオリゴ糖も優れたアクセプターである。3.ドナーとしては、従前報告した以外に、ヒアルロン酸、コンドロイチン、コンドロイチン4-硫酸、6-硫酸、の他に脱硫酸化デルマタン硫酸も転移可能である。4.組み換えによる約100種類のオリゴ糖鎖を合成した。それを基質として用い、未確定であったヒアルロニダーゼSDの作用機序を初めて明らかにした。1.研究の背景と目的:第三の情報高分子、プロテオグリカンの糖鎖・グリコサミノグリカンには、様々な生理活性が組み込まれている。現在この高分子糖鎖は、有機化学的にも酵素的にも合成する技術は確立されていない。このため、遺伝子工学的に合成される糖鎖欠落のリコンビナントタンパク質への糖鎖の導入はできない。そこで、グリコシダーゼの加水分解反応の逆反応としての糖鎖転移反応を用いた糖鎖の組み換えと、その糖鎖のリコンビナントタンパク質への導入によるプロテオグリカンの酵素的完全合成法の確立を目指した。2.研究実地の結果:1)糖鎖の組み換え及び組み換え糖鎖のタンパク質への導入のため、エンド型グリコシダーゼ(ヒアルロニダーゼ及び自ら発見したエンド-β-キシロシダーゼ)の糖鎖転移反応機序を明らかにした。2)天然のグリコサミノグリカン糖鎖を用いて、任意にデザインされた糖鎖配列通りに、ヒアルロニダーゼを用いて糖鎖組み換え技術を確立した。3)糖鎖組み換えの反応を実施するため、糖鎖の還元末端を2-アミノピリジンで蛍光標識する方法を確立した。4)組み換え糖鎖をタンパク質に導入するために有効なキャリヤーを、培養細胞の培地にキシロシル-(4-メチルウンベリフェロン)を添加して培養すると得られる糖鎖が最適であることを発見した。
気分安定薬によるMATH-2転写因子のリン酸化を介した転写調節機構

MATH-2は神経特異的に発現の見られるbHLH型の転写調節因子である。その転写調節を受けている遺伝子のひとつは主に軸索の伸展および維持に機能すると考えられているGAP-43であることが確認されており、すなわちMATH-2も彼の生命現象に関与していると推察するに難くない。また、GAP-43はリチウムを継続投与したラットの脳でも発現量が変化するとの報告がある。ところで、タンパク質の多くは一部のアミノ酸が修飾されることにより機能のスイッチをON/OFFしている。修飾の代表例は酵素によるリン酸化であり、転写に機能するMATH-2にもリン酸化修飾を受けるアミノ酸が存在しうるという観点から、当研究は軸索の伸展および維持のスイッチとリチウムの作用機序の関連を探るものである。タンパク質がリン酸化などの修飾を受けると一般には修飾を受けた分だけ僅かに分子量が大きくなるため、ウェスタンブロットでは修飾・非修飾のタンパク質が複数のバンドに分かれて観察される。まず、遺伝子を制限酵素で削った10種のミュータントを用意しウェスタンブロットを行ったところ、ある領域を削ったミュータントでのみバンドが二重にならないことを確認した。また、これらのミュータントをルシフェラーゼアッセイに用いGAP-43のプロモーター活性を測定したところ、複数のミュータントで活性値の下降を確認している。しかし興味深いことに、活性値が下降するのはウェスタンブロットで二重のバンドが観察されたミュータントだった。つまり、MATH-2は修飾されることで転写を抑制する転写調節因子である可能性が示唆されたといえよう。更にそのトランスジェニックマウスの行動解析からも異常行動が観察され、MATH-2のリン酸化を介した転写調節は個体の精神状態にも影響を及ぼすと推測できる。本研究はリチウムをはじめとする気分安定薬の作用機序解明のため、投薬処理したラットの脳で増加が見られたGAP-43とその転写調節因子MATB-2の分子メカニズムにスポットを当てた。特にシグナル伝達において不可欠なリン酸化に着目し、MATH-2もまた翻訳後修飾を受けて機能性を帯びていると考え、そのリン酸化ドメインの特定を主題に置いた。現在、種々の制限酵素により切断し作成した10個の変異体を用い、western blotを行っている。しかし市販の抗リン酸化たんぱく質抗体では明確なシグナルを得られていない。'改善点として、(1)GAP-43のmRNAを増幅させるという報告のあるレチノイン酸を用いMATH-2に変化を与える、(2)ウェブ上のドメイン検索を利用しリン酸化酵素にある程度の目星をつけ、そのドメインの欠損変異体で^<32>Pを直接あてがう、(3)リン酸化たんぱく質のアフィニティーゲルにより回収したリン酸化たんぱく質を、汎用のタグ抗体により検出する、など考察している。質量分析の実験例が本学で揃っていることも、有効に利用したい。こうしてMATH-2のリン酸化ドメインを特定し、このことがGAP-43の転写を正あるいは負、どちらに活性化させるのかを解明できれば、現在並行して行っている前脳特異的にMATE-2を過剰発現するトランスジェニックマウスの行動解析の裏付けを取ることもできる。また、GAP-43の欠損マウスでは行動活性が高まり、不安行動が顕著になるという報告と、逆にGAP-43の過剰発現マウスでは記憶学習能力が高まるということが示されており、GAP-43の転写調節が、すなわちシグナル伝達上のMATH-2の翻訳後修飾がこれらの生理機能に影響をもつことは想像に難くない。トランスジェニックマウスへの気分安定薬投与により、MATH-2のリン酸化と行動の変化との関係を示唆できれば、リチウムなどの作用機序を明確にできるものと考える。
量子ドット内蔵光ファイバーを用いた光子を介する遠隔電子スピン間制御

本申請研究の目的として掲げた光子を中継媒体とした遠隔スピンネットワークの創成に向け、単一モード光ファイバーとスピン源としての半導体量子ドット(QD)間の結合デバイス(Quantum Dot in Fiber: QDinF)の開発に着手した。平成28年度において離散化した内部エネルギーを取っている半導体量子ドット(QD)成長膜をナノピラーアレイ化し、単一モード光ファイバー(SMF)に直接接合させた構造(QDinF)を作製し、単一光子の高純度発生及び,長時間耐久性・安定性を検証した。平成29年度は、研究計画(平成29年度)の項目3「プログラマブルな遠隔スピン間相互作用の形成」、4「スピンネットワークを用いた情報処理プロトコルの探索」に関連して、QDinFデバイスのネットワークの形成への展開を念頭に、12芯SMFアレイを用いた単一光子の並列発生に着手した。直径300nm、2.5um間隔のピラーアレイを1mmx6mmの領域に微細加工を施した後、12芯SMFアレイモジュールヘッドと接続した。平成28年度は市販の光ファイバーアダプタを用いてQD試料とSMFを密着させていたが、12芯SMFアレイモジュールヘッドの形状が特殊なため、アルミハウジングを作製し使用した。液体ヘリム中へアルミハウジング毎設置し、単一QDの発光であることを示す離散ピークの観測及び単一光子発生を示すアンチバンチング特性を二次の光子相関信号により確認した。平成30年度は、これまでのQDと光ファイバーの結合機構の最適化を図るとともに、項目3,4に関連して、核スピン分極によるQDの内部エネルギーの制御及び電子スピンコヒーレンスの観測に着手した。核スピン分極の双安定状態下において、偏光選択型の光子相関測定を行ったところ、数テスラに及ぶ核磁場がQD内部に生じた状態下では、電子スピン反転時間の短縮傾向を示した。申請時の平成29年度以降の実施予定の研究計画は3.プログラマブルな遠隔スピン間相互作用の形成、4.スピンネットワークを用いた情報処理プロトコルの探索であった。上記2項目の実施に関して、QDinFデバイスの並列動作が必要であるため、12芯ファイバーアレイモジュールを用いたQDinFアレイの開発に着手した。しかしながら12本の出力の中で良好な特性を示すものは4本程度であった。原因として12本の光ファイバーアレイの端面にばらつきがあり、QDアレイ膜との密着性が低下していることが主な要因であり、現在対策中である。QDアレイ側の改良をに関して成膜条件の適正化を施す予定であったが、胆振東部地震に関連した一連の停電により、分子線エピタキシー装置(MBE)の再稼働、光学評価装置の不具合等からの復旧に時間を要しており、「やや遅れている」と評価した。現在光学評価装置に関しては概ね復旧しているが、MBE装置に関しては復旧途中にあり、H31年度は半導体量子ドット以外の試料を含めて実施する予定である。研究計画:平成31年度は前年度に引き続き,量子ドット内蔵光ファイバー(QDinF)の改良を実施しつつ、「プログラマブルな遠隔スピン間相互作用の形成」「スピンネットワークを用いた情報処理プロトコルの探索」に着手する。上記2項目の実施に向け、平成29年度で明らかとなったQDinFのアレイ化に対する課題への対策を実施し、半導体量子ドット以外の試料を含めて実施する予定である。研究実施体制:平成31年度も30年度と同様に2名の研究分担者と共に本申請研究を実施する。研究代表者である笹倉が研究進捗の取りまとめと,半導体量子ドット(QD)を含む分子線エピタキシャル成長・単一モード光ファイバー接続型QD(QD in Fiber : QDinF)作製を担当する. QDの光子統計性,基礎光学特性評価については笹倉と熊野が設備を相補的に活用しながら担当する.光子を介した遠隔スピン間の相互作用形成及び実アニールの有効性に関しては,スピン物性理論の専門知識と経験を持つ近藤が理論検証を,実験からのアプローチを笹倉が取り円滑に進める.本申請研究の目的として掲げた光子を中継媒体とした遠隔スピンネットワークの創成に向け、単一モード光ファイバーとスピン源としての半導体量子ドット(QD)間の結合デバイス(Quantum Dot in Fiber: QDinF)の開発に着手した。研究計画(平成28年度)の項目1,2に関連して、偶発的多光子発生過程の抑制を狙いエピタキシャル成長させた自己集合型QD試料に対して微細プロセス加工を施し、ナノピラーアレイ化した後、高NA光ファイバーと接続し新たなQDinFデバイスを作製した。本デバイスは純度が高い単一光子状態を数日間に渡って連続発生可能であることを光子統計性の評価により実証した。更に単一モード光ファイバーに結合するQDの平均数が1個となることを相互相関信号により確認した。しかしながらこの過程においてQDから発生した光子の偏光が単一モード光ファイバー通過中に、屈折率の不均一性により乱されやすく、QD中に形成される励起子複合体の同定のため従来用いられている偏光マッピングの適用が困難であることが課題として見えてきた。これは平成29年度以降に計画している光子と単一QD中の局在スピン間のプログラマブルな制御機構の開発において障害となるため、相互相関信号による励起子複合体の同定手法の確立に着手した。±1の荷電状態までを考慮し, 84状態(4準位, 4電子, 4正孔)まで拡張した励起子複合体間遷移のレート方程式を用いて、相互相関信号をシミュレートした。

光子が排他的に発生する単一QDに形成される励起子複合体間の相互相関信号はディップ構造やカスケード過程であることを示すディップ構造とバンチング構造の組み合わせだけでなく、測定系の時間分解能、上準位からの高速な緩和過程等によって、非対称なバンチング形状のみが観測されることを確認した。申請時の平成28年度実施予定の研究計画は1.分布ブラッグ反射共振器構造による半導体量子ドット発光に対する指向性の付加による単一モード光ファイバー接続の高効率化、2.光ファイバーコア端面形状の最適化、3.単一モード光ファイバー接続型(Quantum dot in Fiber:QDinF)を用いた電子スピンと光子の結合効率の制御機構の開発であった。項目1に関連し偶発的複数光子同時発生を抑制するためナノピラーアレイ化を施した後、単一モード光ファイバーコアへの転写を試みたが、構造的な不安定性により歩留まりが低下した。このためナノピラーアレイ加工後にHSQレジストをスピンコートを施し、ナノピラーの周囲を固め、機械的な安定性を高めた。これにより上記の課題に対処した。項目2に関して高NA単一モード光ファイバーを用いてQDinFの開発に着手し、従来型のQDinFに対して高い純度の単一光子状態の発生を確認し、長時間連続運転が可能であること検証した。項目3に関しては項目1と同様に構造的な不安定性によって、歪が伝わりにくくなり、QDの内部エネルギーのチューニング幅が低下するだけでなく、光ファイバーコアとナノピラーの位置ずれに起因する光学的結合率の変動が見られた。この点に関して光ファイバーへ接続するQD製膜試料の形状自体の最適化を実施中である。以上のように実施予定の項目全てに着手し、まだ実施中の項目はあるものの、概ね良好な結果が得られた。本申請研究の目的として掲げた光子を中継媒体とした遠隔スピンネットワークの創成に向け、単一モード光ファイバーとスピン源としての半導体量子ドット(QD)間の結合デバイス(Quantum Dot in Fiber: QDinF)の開発に着手した。平成28年度において離散化した内部エネルギーを取っている半導体量子ドット(QD)成長膜をナノピラーアレイ化し、単一モード光ファイバー(SMF)に直接接合させた構造(QDinF)を作製し、単一光子の高純度発生及び,長時間耐久性・安定性を検証した。平成29年度は前年度の成果を基に、研究計画(平成29年度)の項目3「プログラマブルな遠隔スピン間相互作用の形成」、4「スピンネットワークを用いた情報処理プロトコルの探索」に関連して、QDinFデバイスのネットワークの形成への展開を念頭に、12芯SMFアレイを用いた単一光子の並列発生に着手した。直径300nm、2.5um間隔のピラーアレイを1mmx6mmの領域に微細加工を施した後、12芯SMFアレイモジュールヘッドと接続した。平成28年度は市販の光ファイバーアダプタを用いてQD試料とSMFを密着させていたが、12芯SMFアレイモジュールヘッドの形状が特殊なため、アルミハウジングを作製し使用した。液体ヘリム中へアルミハウジング毎設置し、単一QDの発光であることを示す離散ピークの観測及び単一光子発生を示すアンチバンチング特性を二次の光子相関信号により確認した。
通信最適化方式に基づいた相互結合網の新しい評価方法についての研究

本年は「通信最適化方式に基づいた相互結合網の新しい評価方式についての研究」の最終年度にあたり、具体的通信方式、特に分散共有方式と結び付いた通信の最適化を行うコンパイラに関する研究を遂行した。本年の研究では、対象を分散共有メモリ用の特殊ハードウェアを持たない一般的な分散メモリ型並列計算機とそのトーラス結合網、およびワークステーションクラスタとファーストイーサネットによるスイッチング結合網とした。分散メモリ型並列計算機とそのトーラス結合網上において、通信最適化コンパイラとこのコンパイラの支援の下に非対称分散共有メモリ(ADSM)を実現した。そして、共有メモリ用ベンチマークセットSPLASH2を対象プログラムとして、最適化方式および最適化コンパイラの評価を行ない、文献[1][2][5]として発表した。ワークステーションクラスタとファーストイーサネットによるスイッチング結合網上においても、通信最適化コンパイラとこのコンパイラの支援の下に非対称分散共有メモリ(ADSM)を実現した。そして、分散メモリ型並列計算機の場合と同様の評価をを行ない、文献[3][4]として発表した。本年は「通信最適化方式に基づいた相互結合網の新しい評価方式についての研究」の第一年度にあたり、研究環境、特にシミュレーション環境の構築と、相互結合網評価に使用する通信最適化方式の基礎研究およびシミュレーションを行なった。本年の研究の過程で、更に研究対象を分散共有メモリプロトコル、特に一般化したメモリコンシステンシモデル(エラスティック・メモリコンシステンシモデル)に絞って行なうことが効果的であることが確認されたため、本モデルの構築を行なった。緩和されたメモリコンシステンシモデルはリモートアクセスレイテンシの隠蔽手法の一つであり、近年いくつかの方式が考案された。この中の一つに、我々が考案したレイテンシ隠蔽能力が最大クラスであり実装コストが小さいと予想されるエラスティックコンシステンシモデルがある。本研究は、そのエラスティックメモリコンシステンシモデルの具体的な実装法の検討、実装による実証、モデルの予備的評価を目的とした。モデルの予備的評価に関しては、各種メモリコンシステンシモデルに関する定性的比較や各種メモリコンシステンシモデルが使用可能な分散共有メモリマルチプロセッサのシミュレータの作成を行なった。シミュレータ作成に関しては現在デバック状況で定量的な評価がなされるまでは至っていない。ワークステーションクラスタ上のエラスティックメモリコンシステンシモデルの実装完了、実験データ採取、シミュレータ上の定量評価等がなされた時点で、成果を順次公表していく予定である。本年は「通信最適化方式に基づいた相互結合網の新しい評価方式について研究」の第二年度にあたり、具体的通信方式、特に分散共有方式と結び付いた通信の最適化とその評価に関する研究を遂行した。本年の研究では、対象を分散共有メモリプロトコル、特に一般化したメモリコンシステンシモデル(エラスティック・メモリコンシステンシモデル)とした。分散共有メモリプロトコルに関しては、通信網のノードが積極的に通信メッセージ数の削減を行なう方式について、方式の提案とシミュレーションによる評価を行ない、文献[1]として発表した。緩和されたメモリコンシステンシモデルとしてエラスティックコンシステンシモデルがある。モデルの予備的評価に関しては、各種メモリコンシステンシモデルに関する定性的比較や各種メモリコンシステンシモデルが使用可能な分散共有メモリマルチプロセッサのシミュレータの完成と拡張を行なった。本シュミレータは現在エラスティックコンシステンシモデルを含む数多くのプロトコルの性能評価を行なっている。とくに読みだし/書き込みを非対象にサポートするADSM方式は、ソフトウェアとハードウェアが協調して最適化を実現するものとして文献[2]で発表を行なっている。
分子多体系における量子移動過程の理論とシミュレーション

溶液、固体結晶、蛋白質など分子が集合した凝縮物質系において、電子移動、励起エネルギー移動、プロトン(陽子)移動などの量子移動諸過程を記述するための基礎理論を開発し、コンピュータ・シミュレーション手法を実装、実行した。応用研究としては、プロトン移動性分子結晶における協同的誘電相転移の量子モンテカルロシミュレーション、水中の水素結合組み換えダイナミクスの量子波束シミュレーション、蛋白質中の長距離電子移動の経路解析、化学結合の電子波束シミュレーションなどにおいて一定の成果を得た。本研究の目的は、溶液、固体、生体分子などの凝縮系/分子多体系における電子移動、励起移動、系間交差、プロトン移動、およびそれらが協同的に起こる過程について、量子効果を適切に取り入れながら、現実的な系に適用可能であるような有効な近似シミュレーション手法を開発し、応用研究を推進することにある。特に、本申請者が近年開発している三つの新手法、量子古典混合リウヴィル動力学法、準量子的時間依存ハートリー法、準量子的原子価結合波束法を基盤として、近似精度向上のための基礎理論の整備、応用範囲の拡大を目指した大規模計算手法の改良・実装を遂行する。平成22年度には、電子移動蛋白質の酸化還元反応中心の構造揺らぎと電子移動再配置との相関について新知見を見出した他、水中の酸電離における溶媒ダイナミクスとの結合、長距離電子移動経路解析における多配置電子相関の効果について、一定の成果を得て原著論文発表に至った。他にもプロトン移動性分子結晶における協同的誘電相転移に関する研究にも一定の進展があり、現在論文投稿準備中である。特に、本申請者が近年開発している三つの新手法、量子古典混合リウヴィル動力学法、準量子的時間依存ハートリー法、準量子的原子価結合波束法を基盤として、近似精度向上のための基礎理論の整備、応用範囲の拡大を目指した太規模計算手法の改良・実装を遂行する。平成23年度には、プロトン移動性分子結晶における協同的誘電相転移に関する研究、フラグメント分子軌道法を用いた長距離電子移動経路解析手法の開発、凝縮系における振動緩和とスペクトルの基礎理論、電子波束を原子価結合法に適用した新しい化学結合理論について、一定の成果を得て原著論文発表に至った。特に、本申請者が近年開発している三つの新手法、量子古典混合リウヴィル動力学法、準量子的時間依存ハートリー法、準量子的原子価結合波束法を基盤として、近似精度向上のための基礎理論の整備、応用範囲の拡大を目指した大規模計算手法の改良と実装を遂行する。平成25年度の研究実績は、以下のようにまとめられる。(1)プロトンダイナミクスを扱うための準量子的波束分子動力学法理論において異方的な波束広がりを記述するために、これまでの球型ガウス波束から楕円球型へ拡張し、水中の水素結合組み換えダイナミクスへ応用した。(2)準量子的波束法を、時間発展演算子の初期値表示法と組み合わせ、複雑な波動関数もガウス波束の重ね合わせとして高精度に記述する方法を開発した。(3)プロトン移動性分子結晶における協同的誘電相転移の量子モンテカルロシミュレーションを遂行し、同位体混晶の混成比の関数としての相図について議論を進めた。平成24年度の研究実績は、以下のようにまとめられる。(1)プロトン移動性分子結晶における協同的誘電相転移の研究を、従来の古典モンテカルロシミュレーションから量子モンテカルロシミュレーションへ拡張し、同位体混晶の混成比の関数としての相図を計算して平均場近似との比較検討を行った。(2)プロトン移動反応の量子波束シミュレーション手法を確立するために、準量子的波束分子動力学法理論を拡張し、水中の水素結合組み換えダイナミクスへの応用した。(3)原子価結合電子波束法を反応における電子ダイナミクス研究へ拡張する一つの方向として、基準振動解析による励起エネルギー計算を行った。

(4)前年度までに開発したタンパク質中の長距離電子移動経路解析の新手法を、光合成反応中心におけるキノン間の非ヘム鉄錯体を介した電子移動へ応用し、実験で見出された金属イオン置換への依存性の微視的起源を議論した。プロトン移動性分子結晶における協同的誘電相転移に関する研究、フラグメント分子軌道法を用いた長距離電子移動経路解析手法の開発、凝縮系における振動緩和とスペクトルの基礎理論、電子波束を原子価結合法に適用した新しい化学結合理論について、一定の成果を得て原著論文発表に至った。25年度が最終年度であるため、記入しない。以下の4課題について着実な進展があり、最初の3課題について原著論文発表に至った。4番目の課題は、現在論文投稿準備中である。(1)プロトン移動性分子結晶における協同的誘電相転移の研究を、従来の古典モンテカルロシミュレーションから量子モンテカルロシミュレーションへ拡張し、同位体混晶の混成比の関数としての相図の計算と平均場近似との比較検討した。(2)プロトンポンプの量子波束シミュレーション手法を確立するための準量子的波束分子動力学法の拡張および水中の水素結合組み換えダイナミクスへ応用した。(3)タンパク質中の長距離電子移動経路解析の新手法を、光合成反応中心におけるキノン間の非ヘム鉄錯体を介した電子移動へ応用した。(4)原子価結合電子波束法から電子ダイナミクスの研究に向けた基準振動解析による励起エネルギー計算を実行した。今後は、電子波束を原子価結合法に適用した新しい化学結合理論について、計算効率の向上と適用範囲の拡大を目指した研究を推し進める予定である。また、長距離電子移動経路解析についても確率力学を用いた新しい理論手法の開発を目指す。今後は、電子波束を原子価結合法に適用した新しい化学結合理論について、計算効率の向上と適用範囲の拡大を目指し、次の2方針で研究を推し進める予定である。(1)従来の球型から楕円球型へガウス波束を拡張する。(2)ダイナミクス計算プログラムを実装し、化学反応における電子動力学や励起状態の計算を実行する。また、長距離電子移動経路解析については、確率力学を用いた新しい理論手法の開発を目指す。
天然高分子「うるし」の繊維化と繊維構造物の創成

平成19年度に行った漆の基本的物性と乾燥・重合過程の研究成果をふまえて,漆を異なる硬化方法でフィルム状に作製し、それぞれの硬化方法のプロセスの違いによりその構造・物性がどう変化するかについて評価を行なった。材料として四川省・瀬〆漆(ウルシオール60.0%,水分30.6%,ゴム質(含酵素)8.1%,含窒素物1.3%)を用い,常温硬化(常温酵素重合)と高温硬化(熱重合)の2パターンの重合方法により漆フィルムを硬化創製させることに成功した。両者の外観・形態的特徴として,常温硬化のものが柔軟性に優れている一方、高温硬化では脆いフィルムが得られた。これら異なる重合方法で作製した漆フィルムについて構造・物性の評価(X線回折,FT-IR)を行なった結果、構造・物性ともに差異確認でき,特に高温硬化では回折強度が低下していることが知られた。これはフィルム作製温度が高いほど硬化速度が速いために結晶が形成される前に硬化してしまうという原因が考えられる。動的粘弾測定の結果からは,常温硬化の方が高温硬化に比べ貯蔵弾性率が高い結果を得た。常温硬化のフィルムの方が高温硬化のものに比ベガラス転移点が低いことから,結晶領域の差から物性に影響がでていると思われる。漆の繊維化については,重合度のコントロールにより粘度を調整し,曵糸性を確保することにより可能になることが確認できた。紡糸工程および紡糸後の巻取プロセスに機構的な工夫が必要であるが,これらは現在も検討をすすめており,特許出願を予定している。「うるし(漆)」は縄文文化時代から日本で広く用いられた天然素材であり,今日も漆器などに用いられている。また漆器・漆工芸品は独特の風合い・質感を持ち,装飾性や美しさも兼ね備えていることから,英語で「japan」と表記され,日本を代表する天然素材として世界的に知られている。しかし,日本国内ではもっぱら漆器を中心に塗装材料として用いられているだけであった。本研究では,天然高分子素材「漆」の重合反応を制御する手法を確立し,さらに形態付与(成形),および剛性(柔軟性)制御の検討を進める。これにより,工業的に利用可能な漆の繊維化法(紡糸法)を開発し,多様な漆繊維を作出することを目的としている。材料とする漆は,市販の「生漆」を用いた.含有成分の特定が必要であるためJIS K5950-1979に従って成分分析を行い,原料中に含まれるウルシオール,ゴム質,水分,含窒素物等の種類と量を特定した.次に,漆の重合プロセスを明らかにするために酵素重合,および熱重合時における粘度変化について実験をすすめた.その結果,特に熱重合プロセスにおいて設定温度を160°C以上にすると急激に粘度上昇がみられ,漆繊維,フィルムの成形加工に適した粘度範囲を把握することができた.これを元に,一定の条件で重合・調製された漆溶液をもとに,フィルム化することが可能となった.また同時に,適当な条件で調製することにより繊維状に紡糸することが可能となった.今後は,さらにプロセス条件を精査して,紡糸状態との関係を調べるとともに,構造・物性についても検証を進める予定である.平成19年度に行った漆の基本的物性と乾燥・重合過程の研究成果をふまえて,漆を異なる硬化方法でフィルム状に作製し、それぞれの硬化方法のプロセスの違いによりその構造・物性がどう変化するかについて評価を行なった。
強力な配位アニオン性開始剤を基盤とする新規重合反応の開拓

当初の計画に従い、有機銅-BF_3の組み合わせを開始剤に用いて、下記に示すいくつかの種類の重合反応について検討を加えた。実験の概略は次のようなものである。アルゴン雰囲気下、既知の方法で調整したMe_2CuCNLi_2-BF_3OEt_2複合試剤のTHF溶液に、-78°Cで1020倍モルのモノマーを加え、徐々に室温へと戻し、その反応混合物を分析した。1)置換エチレンイミン、双環アミンN-ブチルエチレンイミンとキヌクリジンをモノマーとして、反応を行った。結果的には、これらは全く消費されず、目的とする開環重合は起こらなかった。2)電子吸引基を有するシクロプロパン誘導体まず、シクロプロパンカルボン酸エチルおよび1-メチルシクロプロパンカルボン酸メチルの重合を試みた。室温に戻った反応混合物は、黒色ないしは茶色の沈殿を生じていたが、モノマーはあまり反応しておらず、再沈殿によっても重合物は得られなかった。そこで、より活性の高いシクロプロピルフェニルケトンを用いて重合を検討した。反応混合物は淡黄色透明となり、前二者とは様子が異なってはいたが、解析の結果、この基質は未反応であった。3)フマル酸誘導体フマル酸ジエチルの重合を試みた。反応液はモノマー添加後直ちに黄変し、アニオンの生成が認められたが、結果的には重合は起こらなかった。以上、いづれの場合も、残念ながら期待した重合反応は起らなかった。既知の単位反応では、R_2CuCNLi_2-BF_3OEt_2と各化合物から1:1の付加物が得られることが知られているので、開始反応に相当するものは起こっているはずである。したがって、問題は、成長反応の段階にあると考えられる。つまり、開始反応によって生成したアニオン種(窒素アニオン、エノレートアニオン)が引き続きモノマーを攻撃する能力を有しておらず、最終的には失活してしまったものと結論できる。これを改善し、重合反応に結び付けるためにはさらに高い反応性を有するモノマーの設計・合成とより活性な反応試剤の探索が必要である。
4回膜貫通蛋白質テトラスパニンの癌転移抑制機構を利用した新規口腔癌治療法の開発

テトラスパニン・スーパーファミリーに属するCD82/KAI-1は癌の転移を抑制する。本因子を将来的に治療に応用するため本因子の転移抑制機構について解析が進められている。本研究ではCD82/KAI-1の癌細胞の細胞間接着における機能について検討したところ、癌細胞の原発巣からの離脱を阻害し、逆に血管内皮細胞への癌細胞接着を抑制することにより癌の転移を抑制することが明らかになった。テトラスパニン・スーパーファミリーに属する癌転移抑制因子CD82/KAI-1は他の細胞膜表面の受容体や蛋白質と結合することにより結合蛋白質の生物学的活性を調節すると考えられている。我々はこれまでに多くの癌悪性形質の発現と関わる肝細胞成長因子(HGF)の受容体であるc-MetとCD82の相互作用に注目し研究し、CD82がc-Metと複合体を形成し、c-Metアダプター蛋白質の結合を阻害することによりCdc42,Rac1の活性化を抑制しHGF刺激による癌細胞の遊走を抑制することを明らかにした。このようにCD82は細胞表面の様々な蛋白と結合することによりその機能を制御することが予想される。そこで本研究ではマイクロアレイによる網羅的解析手法を用いてCD82による転写解析、シグナル制御解析をおこなった。CD82を強制発現させた癌細胞株およびその親株を解析対象としてDNAマイクロアレイを行った。その結果zincfinger protein, PDLIM4 proteinにおいて20倍以上の遺伝子発現亢進、Rho GDP, β1β4 integrin, gap junction proteinの著明な発現低下が認められた。データマイニング解析を行うと、CD82発現により細胞間コミュニケーション、受容体シグナル(特にG蛋白)に関連する遺伝子群が有意に変化を受けることが明らかとなった。これらの結果はc-Metやその下流シグナルに関するこれまでの研究結果を裏付けるものであった。テトラスパニン・スーパーファミリーに属する癌転移抑制因子CD82/KAI-1の細胞間接着における機能についてCD82低発現コントロール細胞株h1299/zeoおよびCD82強制発現細胞株h1299/CD82を用いて検討した。1.癌細胞同士の細胞間接着におけるCD82/KAI-1の機能解析コントロール細胞株は活発な原発巣からの細胞離脱が認められるが、CD82の強制発現によって、完全に抑制された。さらに、CD82の強制発現は細胞凝集を著明に促進した。この細胞凝集はEDTAおよびE-cadherinの中和抗体処理で阻害された。CD82強制発現はE-cadherinの発現に変化を及ぼさなかったがE-cadherin/β-catenin複合体を増加させていた。CD82強制発現により、β-cateninのチロシンリン酸化が抑制されており、CD82はE-cadherin/β-catenin複合体を安定化することで、E-cadherinによる癌細胞間接着を強固にし、癌細胞の原発巣からの離脱を阻害していると考えられた。2.血管内皮細胞への細胞間接着におけるCD82/KAI-1の機能解析マウスの実験的肺転移モデルにおいてCD82の強制発現は肺転移を約70%抑制した。CD82は癌細胞の血管内皮細胞への接着を著しく低下させた。コントロール細胞株の血管内皮細胞への接着は抗シアリルルイスA,X中和抗体により抑制されることより、CD82がその抑制に関与していることが示唆された。CD82強制発現によってST3 β-galactoside α-2,3-sialyltransferase4(ST3GAL4)が1/20に抑制されていた。CD82は、ST3GAL4の発現抑制により、シアリルルイス抗原の生合成を阻害し、血管内皮細胞への癌細胞接着を抑制していると考えられた。テトラスパニン・スーパーファミリーに属する癌転移抑制因子CD82/KAI-1の細胞間接着における機能についてCD82低発現コントロール細胞株hl299/zeoおよびCD82強制発現細胞株h1299/CD82を用いて検討した。2.血管内皮細胞への細胞間接着におけるCD82/KAI-1の機能解析マウスの実験的