hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロアロイングとHDDR処理による超高磁気異方性磁石の開発研究

本課題についてのこれまでの研究により次のことが明らかとなった。1)Nd_<12.5>Fe_<bal>Ga_<0.3>Nb_<0.2>B_<6.2>合金においてNbはas-cast状態でFeNbB化合物を形成し、HDDR処理過程でも変化せず、安定な化合物として存在する。2)Gaは均一化処理後、Nd_2Fe_<14>B結晶のFe(4c)サイトを選択占有するが、不均化状態ではα-Fe中に置換される。続く再結合過程では再びFe(4c)サイトを占有する。3)Gaが再結合処理においてα-FeからNd_2Fe_<14>Bに移行する過程を詳細に調べた結果、Nd_2Fe_<14>Bの再結合はGaを含む領域から優先的に進むことが明らかとなった。このことから、Gaはα-Feの結晶粒界に集まり、Nd_2Fe_<14>Bの再結合を促進していることが明らかとなった。本年度はこれらの成果を踏まえ、Nd_<12.5>Fe_<bal>Zr_<0.5>B_<6.>におけるHDDR処理過程におけるZrの役割を明らかにすることを目的とした。我々の以前の研究結果によりNd_<16>Fe_<bal>Zr_<0.5>B_6ではZrはFe(j_2)サイトを占有し、化学量論的組成のNd_2Fe_<14>B近傍ではNd(f)サイトを占有すると報告した。しかし、その後十分に均一化した試料を用いて測定した結果、Nd_<12.5>Fe_<bal>Zr_<0.5>B_<6.>中のZrはZrBを形成して、HDDR処理過程で安定に存在することが明らかとなった。さらに最近の研究において液体急冷法により作成したNd_<12.5>Fe_<bal>Zr_<0.5>B_6リボン試料についてはこれまでのアーク溶解法で作成した試料とは異なり、ZrはNd(4f)サイトを占有することが明らかとなった。このようにZrの占有位置は試料作成条件により全く異なることが明らかとなった。本年度は研究期間(3年間)の最初の年である。本年度の研究目標としては2.本研究で導入される主な装置の導入と立上げを行う。ことである。目的1.については主にXAFS法を用いて研究を行った。すなわちNd_<12.5>Fe_<bal>Ga_<0.3>Nb_<0.2>B_<6.2>におけるGa添加は保磁力の飛躍的な向上の効果がある。しかしその原因については明らかとなっていない。そのため本年度は上記の試料について均一化後、水素化による不均化処理後、脱水素化による再結合後の試料についてXAFSによりGaの局所構造を調べた。その結果Gaは1)均一化処理後はNd_2Fe_<14>

B構造のFe(4c)サイトを選択占有すること2)不均化後は分解したα-Fe中に固溶すること3)再結合後は再びNd_2Fe_<14>B構造のFe(4c)サイトを選択占有することが明らかとなった。このような結果からGaは不均化後の再結合過程で結晶粒界に偏析し、結晶粒の表面エネルギーを下げることにより結晶粒の成長を抑え、結晶粒微細化の役割を果たしていると考えられる。今後は再結合過程でGaがα-Feからどのような過程でNd_2Fe_<14>B構造のFe(4c)サイトに移行するかについてさらに詳細に調べることにより、上記の推論を確認して行く予定である。目的2.についてはPCT測定装置、半導体検出器の導入は完了し、PCTについてはすでに実動しているが、半導体検出器については立上げが予定より少し遅れた。昨年の主にXAFSによる研究からNbはHDDR処理をとおしてFeNbB化合物として安定に存在していることがわかった。それに対してGaは水素化前の均一化処理後はNb_2Fe_<14>BのFe(4c)サイトを占有し、水素化による不均化状態においてはα-Fe中に、さらに再結合処理後は再びNb_2Fe_<14>B中のFe(4c)サイトを占有していることを明らかにした。このようにGaはHDDR処理の各段階でNb_2Fe_<14>B→α-Fe→Nb_2Fe_<14>Bとその占有位置を変化させることが明らかとなった。しかしながら、このようなGaの占有位置の変化のみではHDDR処理におけるNd_<12.5>Fe_<bal>Ga_<0.3>Nb_<0.2>B_<6.2>の磁気特性改善とGa, Nb添加効果の関係は明らかとならない。そのため本年度はこのような結果をもとに、HDDR処理段階でどのような過程で占有位置を変化させるかについてさらに詳細に調べた。具体的には、不均化反応と再結合反応の各段階で、開始直後から数分以内でGaがどのように占有位置を変えるかをXAFSにより調べた。その結果、不均化および再結合とも、ほとんど反応開始直後においてGaはα-Fe中かNd_2Fe_<14>B中に移行していることが明らかとなった。このことから再結合過程においてはGaが存在するα-Fe部分から優先的にNd_2Fe_<14>Bの再結合が進行するということが明らかとなった。Nd_2Fe_<14>Bの再結合はα-Feの粒界からNdやBとの反応により開始するものと考えられるため、Gaを含むα-Feは粒界に偏析しやすいことが考えられる。このようにGaが不均化および再結合の初期に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。今後はGaを含むα-Feが果たして粒界付近に偏析しているかどうかをSEM分析やEDX電顕等で調べていく予定である。本課題についてのこれまでの2年間の研究により次のことが明らかとなった。1)Nd_<12.5>Fe_<bal>Ga_<0.3>Nb_<0.2>B_<6.2>合金においてNbはas-cast状態でFeNbB化合物を形成し、HDDR処理過程でも変化せず、安定な化合物として存在する。2)Gaは均一化処理後、Nd_2Fe_<14>B結晶のFe(4c)サイトを選択占有するが、不均化状態ではα-Fe中に置換される。続く再結合過程では再びFe(4c)サイトを占有する。
3次元表示可能な中耳病変診断測定システムの開発

一般に普及しているインピ-ダンスメ-タ-は滲出性中耳炎の診断には大変有効であるが、判定の困難な耳小骨離断や固着の診断には、一般に不敵とされており、我々も同様の経験をしている。この主たる原因は、従来型インピ-ダンスメ-タ-では入力音周波数が一定(226Hzまたは660Hz)で、中耳の周波数応答を測定できないためと我々は考えている。そこで、周波数を1002000kHzで連続的にスイ-プし、外耳道内圧力と周波数に対する中耳の音圧変化を3次元表示することにより、従来型インピ-ダンスメ-タ-よりはるかに多くの情報を得られる、中耳病変診断測定システムの開発を試みた。以下に開発過程について記す。1.理論解析を基に種々のパラメ-タを変えて数値シュミレイションを行い、最も診断に適当と考えられる3次元表示を決定した。2.仕様や操作方法を選定し、中耳病変診断測定システム(ハ-ド)の試作を行った。3.中耳病変診断測定システム(ハ-ド)をコントロ-ルするソフトプログラムの開発を行った。4.人工中耳モデル、正常および中耳病変を有するヒト中耳動特性を、上述の試作システムで測定を行っている。今後測定を続けながら、操作方法および表示方法の改良(例えば、加減圧間隔、周波数スイ-プ速度、音圧表示スケ-ル等)を行い、より完成度の高い診断装置の開発を目指す予定を立てている。
家族性血球貧食症候郡における責任遺伝子の同定と疾患再分類化による適正治療法の開発

家族性血球貧食症候群(familial hemophagocytic lymphohistiocytosis, FHL)の病態解析と遺伝子解析を進めており、本研究では、連鎖解析や発現アレイ解析を用いて残り約50%の遺伝子異常を同定しその全容を明らかにするとともに、遺伝子変異による蛋白発現とその機能解析から臨床像を明らかにし各FHLサブタイプに応じた適切な治療ガイドラインを作成する。1.小児HLH82例の遺伝子異常の有無を解析した結果perforin異常によるFHL2は14例、MUNC13-4異常によるFHL3は9例同定されたが、syntaxin 11異常によるFHL4は1例もなかった。2.CTL活性はperforin nonsense変異例では欠損、MUNC13-4異常では高度低下であったが、perforin missense変異例では中等度低下していた。3.以上より、従来移植が唯一の治療法と考えられたFHLのうちperforin missense変異例は移植以外の治療が可能と考えられる。また遺伝子異常が同定されていない症例はCTL活性により治療法が選択できるものと考えられる。1.FHL家系を用いてFHL全ゲノムにマイクロサテライトマーカーを用い、パラメトリック連鎖解析を実施した。しかし高LOD値を示した連鎖領域は存在しなかった。現在さらに家系数を増やして解析を進めている。2.次にFHL2/FHL3が否定された2家系および正常コントロールの2家系からT細胞株を作成し、発現アレイ解析を行った。そのうちFHLで有意に発現が低下した約1800の遺伝子群を抽出し、さらにCTL機能や顆粒放出に関係する15種類の遺伝子を選択した。これらをRT-PCRで発現を解析したところ2種類の遺伝子の欠損が認められた。現在これらの遺伝子の遺伝子異常の有無を解析しているところである.家族性血球貧食症候群(familial hemophagocytic lymphohistiocytosis, FHL)の病態解析と遺伝子解析を進めており、本研究では、連鎖解析や発現アレイ解析を用いて残り約50%の遺伝子異常を同定しその全容を明らかにするとともに、遺伝子変異による蛋白発現とその機能解析から臨床像を明らかにし各FHLサブタイプに応じた適切な治療ガイドラインを作成する。現在これらの遺伝子の遺伝子異常の有無を解析しているところである.
自己集合型ナノリングの設計と機能

従来,自己集合型大環状超分子錯体を構築するためには方向が規定された配位子と金属部位を使用するのが一般的な方法である.我々は柔軟性に富む配位子と多様な配位形式をとる銀イオンによる大環状超分子錯体の構築を目指し鋭意検討を行って来た.このようなシステムの長所は対アニオンのような直接的に超分子構造に関与しない因子を変化させることにより,超分子構造を劇的に変化させることが期待され,超分子の構造制御に新しい展開を行うことができるものと考えられる.本研究では3-ピリジンあるいは4-ピリジンを持つような第三級アミン二座配位子ならびにそれらの銀錯体を合成しX線結晶構造解析とFAB-MSによって構造を確認した.平成14年度では3-ピリジンを2個持つ化合物を系統的に合成しそれらの銀錯体の構造について検討を行った.その結果配位子として3-ピリジンを2個持つ化合物ではそのほとんどが配位子2個と銀イオンが2個からなる二量体を形成しすることがわかった.平成15年度では4-ピリジンを2個持つ化合物を系統的に合成しそれらの銀錯体の構造について検討した.その結果ベンジル基を導入した配位子の銀錯体は大環状六量体を形成し,その構造は第三級アミン窒素を頂点とするシクロヘキサンのイス型構造と同様の構造をしていた.またピレニルメチル基を導入した化合物の銀錯体では大環状四量体を形成し,シクロブタン類似の構造をしていた.さらに2-ナフチルメチル基を導入した配位子の銀錯体では三回らせん軸を持つ高分子状錯体であることが確認された.これらの錯体のFAB-MSを測定したところ,それらの会合度に一致するような高質量のピークは観測されなかったが,現在ESI-MS等によって会合度を検討しているところである.これらの研究で得た結果をさらに発展するべく,現在新たな配位子を合成し,それらの種々の金属錯体の構造について鋭意,検討を行っている.従来,自己集合型大環状超分子錯体を構築するためには方向が規定された配位子と金属部位を使用するのが一般的な方法である.我々は柔軟性に富む配位子と多様な配位形式をとる銀イオンによる大環状超分子錯体の構築を目指し鋭意検討を行って来た.このようなシステムの長所は対アニオンのような直接的に超分子構造に関与しない因子を変化させることにより,超分子構造を劇的に変化させることが期待され,超分子の構造制御に新しい展開を行うことができるものと考えられる.本研究では3-ピリジンあるいは4-ピリジンを持つような第三級アミン二座配位子ならびにそれらの銀錯体を合成しX線結晶構造解析とFAB-MSによって構造を確認した.平成14年度では3-ピリジンを2個持つ化合物を系統的に合成しそれらの銀錯体の構造について検討を行った.その結果配位子として3-ピリジンを2個持つ化合物ではそのほとんどが配位子2個と銀イオンが2個からなる二量体を形成しすることがわかった.平成15年度では4-ピリジンを2個持つ化合物を系統的に合成しそれらの銀錯体の構造について検討した.その結果ベンジル基を導入した配位子の銀錯体は大環状六量体を形成し,その構造は第三級アミン窒素を頂点とするシクロヘキサンのイス型構造と同様の構造をしていた.またピレニルメチル基を導入した化合物の銀錯体では大環状四量体を形成し,シクロブタン類似の構造をしていた.さらに2-ナフチルメチル基を導入した配位子の銀錯体では三回らせん軸を持つ高分子状錯体であることが確認された.これらの錯体のFAB-MSを測定したところ,それらの会合度に一致するような高質量のピークは観測されなかったが,現在ESI-MS等によって会合度を検討しているところである.これらの研究で得た結果をさらに発展するべく,現在新たな配位子を合成し,それらの種々の金属錯体の構造について鋭意,検討を行っている.本研究では二個の3-ピリジン環をもつ第三級アミンとAg^+から形成される錯体の構造について検討を行った.フェニル基,アダマンチルメチル基およびシクロヘキシルメチル基を持つ配位子(以下1,2,3)は1,2-ジクロロエタン中,NaBH(OAc)_3の存在下,3-ピリジルカルボキシアルデヒドと相当する第一級アミンの反応で合成した.またアントリルメチル基を持つ配位子(4)は1,2-ジクロロエタン中,NaBH_4の存在下,3-アミノメチルピリジンと3-ピリジルカルボキシアルデヒドの反応によってN,N-ビス(3ピリジルメチル)アミンを合成し,次いで9-アントラアルデヒドと反応させて全収率20%で合成した.14のAgOTf錯体の構造をX線結晶構造解析によって確認した.1のAgOTf錯体ではAg^+は二つのピリジンによる2配位構造をとり,直線的な高分子錯体であることがわかった.Ag^+とピリジンN原子の間の結合距離は約2.15Åであった.この錯体ではフェニル基の炭素とAg^+の間の距離が3.66Åであり,Ag^+-π相互作用が示唆された.2と3のAgOTf錯体におけるAg^+も二つのピリジンNによる2配位であった.これらはいずれも二分子の配位子が二つのAg^+によって架橋されたメタシクロファン構造をとっていることがわかった.Ag

^+-N間の結合距離は2-AgOTfでは約2.17Å,3-AgOTfでは約2.15Åであった.一方,4-AgOTf錯体におけるAg^+は,四つのピリジンによる4配位をとることがわかった.この錯体も高分子状錯体であるが,右図のように二種類のメタシクロファンがAg^+によって橋架けされて交互に連なった構造をとっている.以上のように3-ピリジル基を二個持つ第三級アミンのAg^+錯体では中心の窒素原子に結合している芳香族/脂肪族置換基によって,錯体の構造が多様に変化することがわかった.従来,自己集合大環状超分子錯体を構築するためには,方向が規定された配位子と金属部位を使用するのが一般的な方法であった.我々は,柔軟性に富む配位子と多様な配位形式をとる銀イオンによる大環状超分子錯体の構築を目指し,鋭意検討を行って来た.このようなシステムのメリットは,たとえば対アニオンのような直接的に超分子構造に関与しないファクターを変化させることにより,超分子構造の劇的な変化をもたらすことが期待され,超分子構造制御に新しい展開を行うことが考えられる.本研究ではそれぞれ4-ピリジンあるいは3-ピリジンを2個持つような第三級アミン二座配位子を合成した.その際,中心の第三級アミンの窒素には種々の脂肪族または芳香族置換基を導入したものを系統的に合成した.それらの化合物を合成し,X線結晶構造解析とFAB-MSによって構造を確認した.その結果,配位子として4-ピリジンを2個持つ化合物の銀錯体のいくつかでは自己集合大環状超分子であることが確認された.例えば,第三級アミン部位にベンジル基を導入した配位子の銀錯体は大環状六量体を形成し,その構造は第三級アミン窒素を頂点とするシクロヘキサンのイス型構造と同様の構造をしていた.また,第三級アミン部位にピレニルメチル基を導入した化合物の銀錯体では,大環状四量体を形成し,シクロブタンと同様の構造をしていた.さらに2-ナフチルメチル基を導入した配位子の銀錯体では三回らせん軸を持つ高分子状錯体であることが確認された.これらの錯体のFAB-MSを測定したところ,それらの会合度に一致するような高質量のピークは観測されなかった.一方,配位部位として3-ピリジンを導入した化合物の銀錯体では,二量体を形成するものと高分子状錯体を形成するものがあった.
各方向別連続ジャンプ動作を用いた有効な下肢瞬発力及び調整力評価システムの構築

平成30年度の検討課題は「競技種目別におけるジャンプテスト結果の比較」であった。概要として、平成29年度で得られた結果を参考に、実際の競技選手の動作分析を行い、ジャンプ動作中のアライメント評価を定量化し、有効となる指標を検証すること、また、競技特性を明らかにすることで、実際の競技選手に必要な情報を検証することであった。運動部に所属していない一般男子大学生10名とバスケットボール部(競技歴5年以上)の男子大学生10名を対象に、Kinect2(Microsoft社)を用い3Dデータで得られた連続方向別ジャンプ(上上・上前・上後)を測定し、各方向に跳躍する際の接地時間と跳躍距離の関係を検討した結果、本研究の連続ジャンプ動作のような方向が加わる場合、動作の準備時間(接地時間)は各方向・群間によって跳躍距離への影響が異なり、一般大学生群は上上跳のような単調な動作で関係が高く、バスケットボール群のような競技選手群は上前跳のような競技場面に近い動作で関係が高いことが確認された。また、「接地時間」は瞬発力・跳躍力(距離の評価)とは異なる「調整力」の評価として有効性が高いことが確認された。また、最大発揮(垂直方向)を予備動作とした水平方向(前・後)への連続ジャンプと従来の水平方向(前・後)のジャンプ(立幅跳)の比較・検討から、水平方向(前)では最大発揮の予備動作を伴った跳躍距離が有意に短く、水平方向(後)は有意差が認められず、また、相対値(連続/単発)の平均値の差の検定を行った結果、水平方向(後)が有意に大きく、最大発揮の予備動作を行った跳躍距離の方が優れる被験者が65%(13/20)も存在することが確認された。これら研究成果は、国際学会、国内学会で報告を行った。今後は方向別連続ジャンプテストの総合評価システムを構築するため連携業者と協議しながら更に検討を進める。平成30年度の検討課題は概ね順調に処理し、連続方向別ジャンプ動作テストを用いて、競技種目によるジャンプ特性の相違、また問題点を明確にすることができた。また、従来の測定とは異なる「評価方法」としての有効性についても確認することができた。次年度以降の検討課題についても適切に処理できるよう準備を進めている。平成31、32年度の検討課題は「有効な瞬発力及び調整力テスト(各方向別連続ジャンプテスト)の提案」である。一般大学生群と跳躍系スポーツ選手群を対象に、動作分析から各スポーツ選手のジャンプ動作の特徴分析を行い、ジャンプ動作中のアライメント評価を定量化し、有効となる指標を検証していくこと、また、現場での実施可能性を確認し、定量的且つ簡便な測定システムを検証し、一般化に向けた基準値の作成とその妥当性を検証する予定である。平成29年度、平成30年度の結果も踏まえ、有効なテスト方法として確立できるよう更に詳細に検証していく予定である。平成29年度の検討課題は「各方向別連続ジャンプテストの信頼性・妥当性の検証」であった。概要として、各方向別の連続ジャンプテストの基礎的な信頼性及び妥当性を検証し、現行の体力測定テスト項目(垂直跳、立幅跳)との関連を明確にすることであった。各方向別の連続ジャンプテストの試行間信頼性及び方向別連続ジャンプテストと現行の体力測定テスト項目(垂直跳、立幅跳)との関連を明らかにするため、一般学生群(20名)を対象に、従来の測定方法(デジタル垂直跳び測定器・メジャー)とKinect(Microsoft社)の3Dデータで得られた垂直跳び・立ち幅跳び・立ち後ろ跳びを測定し、各評価変数の信頼性・妥当性の検討を行った。信頼性の観点から、現行の体力測定テストにおける評価変数の信頼性係数はICC=0.88-0.94であり、Kinect測定における信頼性係数はICC=0.93-0.99であり、両者の信頼性係数は高いことが確認された。また、妥当性の観点から、両テスト間の平均値の差の検定結果から両テスト間に有意差は認められず、両テスト間の相関係数もr=0.83-0.95と関連が高いことから、妥当性が高い測定であることが確認された。更に、これら測定を行う中で、方向別連続ジャンプテストの臨界値、動作規程等の測定条件ついても確認・整理し、測定方法の統一化も行った。方向別連続ジャンプテストの総合評価システムについては連携業者と協議しながら検討も行った。今回の内容・結果は、日本体育測定評価学会で成果報告を行った。平成29年度の検討課題は概ね順調に処理し、方向別ジャンプ動作テストの信頼性及び妥当性が高いことが確認され、より詳細な情報を得られる有効な方法であることが確認された。

運動部に所属していない一般男子大学生10名とバスケットボール部(競技歴5年以上)の男子大学生10名を対象に、Kinect2(Microsoft社)を用い3Dデータで得られた連続方向別ジャンプ(上上・上前・上後)を測定し、各方向に跳躍する際の接地時間と跳躍距離の関係を検討した結果、本研究の連続ジャンプ動作のような方向が加わる場合、動作の準備時間(接地時間)は各方向・群間によって跳躍距離への影響が異なり、一般大学生群は上上跳のような単調な動作で関係が高く、バスケットボール群のような競技選手群は上前跳のような競技場面に近い動作で関係が高いことが確認された。また、「接地時間」は瞬発力・跳躍力(距離の評価)とは異なる「調整力」の評価として有効性が高いことが確認された。また、最大発揮(垂直方向)を予備動作とした水平方向(前・後)への連続ジャンプと従来の水平方向(前・後)のジャンプ(立幅跳)の比較・検討から、水平方向(前)では最大発揮の予備動作を伴った跳躍距離が有意に短く、水平方向(後)は有意差が認められず、また、相対値(連続/単発)の平均値の差の検定を行った結果、水平方向(後)が有意に大きく、最大発揮の予備動作を行った跳躍距離の方が優れる被験者が65%(13/20)も存在することが確認された。これら研究成果は、国際学会、国内学会で報告を行った。今後は方向別連続ジャンプテストの総合評価システムを構築するため連携業者と協議しながら更に検討を進める。平成30年度の検討課題は概ね順調に処理し、連続方向別ジャンプ動作テストを用いて、競技種目によるジャンプ特性の相違、また問題点を明確にすることができた。また、従来の測定とは異なる「評価方法」としての有効性についても確認することができた。次年度以降の検討課題についても適切に処理できるよう準備を進めている。平成30年度の検討課題は「競技種目別における各方向別連続ジャンプテスト結果の比較」である。一般大学生群と跳躍系スポーツ選手群を対象に、動作分析から各スポーツ選手のジャンプ動作の特徴分析を行い、ジャンプ動作中のアライメント評価を定量化し、有効となる指標を検証していく。また、競技特性を明らかにすることで、実際の競技選手に必要な情報を検証していく。平成29年度の結果も踏まえ、評価変数は、動作分析で得られる距離・時間・各関節角度等を詳細に検証していく予定である。平成31、32年度の検討課題は「有効な瞬発力及び調整力テスト(各方向別連続ジャンプテスト)の提案」である。一般大学生群と跳躍系スポーツ選手群を対象に、動作分析から各スポーツ選手のジャンプ動作の特徴分析を行い、ジャンプ動作中のアライメント評価を定量化し、有効となる指標を検証していくこと、また、現場での実施可能性を確認し、定量的且つ簡便な測定システムを検証し、一般化に向けた基準値の作成とその妥当性を検証する予定である。平成29年度、平成30年度の結果も踏まえ、有効なテスト方法として確立できるよう更に詳細に検証していく予定である。購入予定だったマルチジャンプテスタII(株式会社ディケイエイチ)がモデルチェンジしたため、購入額が多少異なったことによる。平成30年度購入予定のクワトロジャンプシステム(株式会社ディケイエイチ)と合わせ、本システムの購入・構築を行い、更に研究課題を遂行する予定である。購入予定だったクワトロジャンプシステム(株式会社ディケイエイチ)が生産中止となったため、より詳細な分析・解析が行えるオプトゲイトシステム(酒井医療株式会社)に変更し、メインシステムを購入したことによって多少の差異が生じた。平成31年度以降に本システムに必要な付属品等を購入し、システムの構築、プログラムの改善等を行い、更に研究課題を遂行する予定である。
空間反転対称性の破れた電子系のトポロジカル相とマヨラナ・フェルミオン

平成26年度は以下の研究を行い、本課題をまとめた。(1)カイラル超伝導体におけるベリー位相揺らぎに依る巨大熱電応答...昨年度より継続して推進していたカイラル超伝導体におけるベリー位相揺らぎによる巨大熱電効果の研究を、実験グループと協力して、さらに発展させ、重い電子系超伝導体URu2Si2における巨大ネルンスト効果の観測として実証することに成功した。これは従来のローレンツ力によるネルンスト効果とは機構が異なり、カイラル超伝導揺らぎによる電子の非対称散乱に由来する、全く新しい効果である。本研究によって、この新しいトポロジカル巨大熱電応答現象を理論・実験両面から確立することができた。(2) 1次元トポロジカルモット絶縁体の研究...トポロジカル相への電子間相互作用の効果に関する研究は、この分野のフロンティアである。我々は自明なバンド絶縁体からトポロジカルモット絶縁体へのトポロジカル相転移について調べ、転移点でエネルギーギャップの無いスピノン励起が現れることを明らかにした。スピノンは電子の持つ自由度のうち、スピンのみを担う励起であり、相互作用のない場合のトポロジカル相転移ではあらわれない。この結果はトポロジカルモット転移の特徴を捉えた初めての研究成果である。また、トポロジカルモット絶縁体相では、電子の1粒子描像が破綻しているにも関わらず、相互作用のないトポロジカルバンド絶縁体相を特徴づけるトポロジカル不変量が、非自明な値になっていることが分かった。すなわち、相互作用のない場合に導入されたトポロジカル不変量が、強相関極限でも、トポロジカルモット相を特徴づける量として、有効に用いることが出来ることを意味しており、強相関系のトポロジカル相の理解をさらにすすめることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。25年度は以下の研究を行った。(1)トポロジカル超伝導体における動的アクシオンの理論研究...トポロジカル超伝導における動的アクシオン励起がトポロジカルな超伝導秩序変数と自明な超伝導秩序変数との相対位相ゆらぎであることを明らかにし、空間反転対称性のない超伝導体でこれが実現できることを示した。(2)カイラル超伝導体におけるベリー位相ゆらぎに起因する巨大ネルンスト効果の理論...カイラル超伝導体では超伝導秩序変数が時間反転対称性を破り非自明なベリー位相を伴っている。超伝導転移温度近傍では正常金属相でも超伝導揺らぎが発達し、それが電子状態に劇的な変化をもたらす場合がある。(3)カイラル磁性体におけるスカーミオンとモノポールのダイナミクスが誘起するトポロジカルな創発的電磁気現象の理論研究...トポロジカルに非自明な磁気テクスチャのダイナミクスが生み出す創発的電磁場に対する電子の応答を調べ、磁気テクスチャの作るモノポールがダイオンとして振る舞うことを明らかにした。超伝導における動的アクシオンや、ベリー位相ゆらぎ、動的スカーミオンの生み出す創発的電磁気現象等、当該年度は、動的なトポロジカル量子現象について大きく理解を進める研究成果が得られた。これは当初の計画では想定していなかった成果であり、今後、トポロジカル超伝導・超流動におけるマヨラナ・フェルミオンの関与する動的現象の研究へと発展していくことが期待される。25年度に理解の進んだ動的なトポロジカル現象についての成果を基礎に、これをさらに発展させ、マヨラナ・フェルミオンの操作に伴う動的現象の理解につながる研究を進めていく。
ゲージ/重力対応とその物理的帰結の研究

Pinanskyは、2年前にBerensteinと共に提唱した、素粒子の標準模型と非常に良く似た性質を示すMinimal Quiver Standard Modelの性質の研究を継続して行った。具体的には、このモデルのパラメーターに対する従来よりはるかに正確なバウンドの計算、および加速器実験における崩壊確率と計測確率の計算を遂行した。この計算により、近い将来にLHC実験から得られるデータとの比較の準備が整ったと言える。この研究成果は、Physical Review Dに掲載されることが確定している。この種のモデルにおける困難な点は、その背景にある超弦理論との関係が完全には明確になっていないことである。その鍵となるゲージ/弦対応については膨大な「証拠」が得られており、ある種の曲がった時空の境界にクイヴァーゲージ理論が現れることが知られているが、そのメカニズムをより明確にするために、トーリック幾何と呼ばれる代数幾何のクラスに関する研究も継続して行った。一方風間は、前年度に引き続き、ゲージ/弦対応の理解に不可欠であるにも拘わらず発展が遅れているラモン・ラモン場を含む曲がった時空中の超弦理論の研究を行った。この種の問題のプロトタイプである平面波背景場中の超弦理論をグリーン・シュワルツ形式で共形不変性を保ったまま量子化する方法を開発し、量子化されたヴィラソロ代数を構成することに成功した。さらに、系の持つ対称性代数の生成子の量子的な構成、および物理的状態に対応する頂点関数の構成の研究を進めたが、実はこうした研究は、平坦な時空の場合でさえ行われていないことが判明したため、まず平坦な時空の場合の構成を進めることとし、ほぼそれが完成しつつある状況である。風間は、ゲージ/重力対応の本質の解明を目標として、特にこれまで理解が遅れている弦理論側について研究し、以下の成果を得た。ラモン・ラモン-フラックスを含む曲がった平面波背景場中の超弦理論はAdS/CFTの一つの極限として重要な意味を持つが、これまで、弦理論の要である共形不変性を犠牲にしたlight-coneゲージでしか量子化ができず、相互作用の解明等に困難が生じていた。共形不変性を保つゲージでは理論が非線形になるため、正準量子化は困難にあるが、風間はヴィラソロ代数がスペクトル生成代数として機能するため、ダイナミックスを表現論に置き換えることができることに着目することにより、位相空間変数での量子化を行い、量子化されたヴィラソロ演算子を構成することに成功した。これは共形不変ゲージでの理論解明の基礎となる重要性を持つものである。一方Pinanskyは、昨年Berensteinと共同で開発した、quiverゲージ理論に基づいた「Minimal Quiver Standard Model」の研究を続行し、特に最近のトーリック多様体に基づくゲージ理論の発展を利用して、超対称性の破れや複素化されたゲージ群を取り扱える様々なモデルを調べた。さらに、これらのモデルを超弦理論に埋め込む試みを行った結果、これまで用いられてきたトーリック多様体では対称性が高すぎるので、非トーリック多様体を扱える技術の開発が必要であるとの結論に達した。その手始めとして、最も簡単な非トーリック多様体であるdel-Pezzo4曲面の研究を行った。
担子菌による木材分解の引き金となるヘミセルロース分子構造の認識と応答機構

担子菌Phanerochaetechrysosporiumによるセルロースの分解はキシランの存在によって促進される。キシランの分解によって生成したキシロオリゴ糖がいくつかのセルロース分解関連酵素の遺伝子発現を増強し、このことがセルロース分解の促進の一因となると示唆された。また、キシラン中のアセチル残基のエステル結合の開裂と引き続くキシロオリゴ糖の生成によるセルロース分解酵素系の誘導が本菌による木材分解の引き金になると考えられた。担子菌による木材分解の初発反応として,へミセルロースの分子構造認識が重要な役割を果たしていると予想している。本研究は,このことを生化学的ならびに分子生物学的に実証することを目的とする。初年度目は,すでに全ゲノム情報が開示されている担子菌であるPhanerochaete chrysosporiumaを供試菌として,これらの菌が木材分解の初期過程で生産するへミセルロース分解に関わる多様な加水分解酵素を網羅的に同定し,さらに各へミセルロース構造に対する分解特性を明らかにすることを第一の目標とした。また,これらの酵素ならびにセルロース等の主要な木材成分の分解に関わる酵素に対応する遺伝子の発現応答について時系列的に定量解析を行い,これにより担子菌による木材成分分解の分解機序を明らかにすることを第二の目標とした。セルロース,セルロース+キシランを炭素源基質とする液体培地でP. chrysosporiumを培養し,得られた菌体外液を二次元電気泳動法によりプロテオーム解析を行った。その結見,66種のタンパク質についてアミノ酸配列情報を取得し,そのうち50種については帰属を行った。さらに,キシランの添加によりキシランの分解に関わる酵素だけでなく、セルロース分解やその他植物細胞壁成分を分解する酵素について分泌が促進されることを明らかにした。また,同定されたタンパク質の中でへミセルロースならびにセルロース分解に関わるGH45ならびにGH74をコードする遺伝子をcDNAとしてクローニングし,さらにPichia pastorisの発現系を用いて組換えタンパク質として酵素を得て,その性質を明らかにした。さらに,6種のCel7酵素の遺伝子のcDNAを検出するための特異的なプライマーを設計し,これを用いてセルロース培養系におけるCel7遺伝子の発現解析を行った結果,それぞれのCel7遺伝子においてセルロース分解過程での発現挙動が大きく異なることを示した。担子菌による木材分解の初発反応としてヘミセルロースの分子構造認識が重要な役割を果たしていると予想し、このことを生化学的ならびに分子生物学的に実証することを本研究では目標としている。本年度においては全ゲノム情報が開示されている褐色腐朽担子菌」Postia placentaがセルロースおよびグルコマンナンを分解する過程で分泌する菌体外タンパク質について二次元電気泳動法ならびにLC-MS/MS解析により網羅的に解析し、両者の差異について比較検討を行った。その結果、セルロース培養系では、糖酸化還元酵素や菌体壁分解関連の糖質加水分解酵素(GH)と推測されるタンパク質が多く生産されており、一方、グルコマンナン培養系においては、様々な糖質の分解に関わるグリコシダーゼおよびGHファミリー5のエンドグルカナーゼと推測されるタンパク質が主要酵素として生産されていた。これらの結果から、針葉樹の主なヘミセルロース成分であるグルコマンナンが本菌の木材分解酵素生産に大きな影響を与えている可能性が示唆された。また、白色腐朽担子菌Flammulina velutipes(エノキタケ)について、種々のバイオマス分解過程で生産されるタンパク質に対応するcDNA配列データベースを構築し、これに基づきセルロース分解培養系で生産される菌体外タンパク質について二次元電気泳動法ならびにLC-MS/MS解析により、40種の菌体外タンパク質についてcDNA情報に対する帰属を行った。さらに、担子菌Phanerochaetechrysosporiumのセルロース分解系にキシランを添加すると無添加の場合に比べて菌体成長が促進されるが、主要なセルラーゼである6種のCel7酵素の発現に対するキシランの影響についてリアルタイムPCR法を用いて解析を行った。その結果、キシラン添加培養の初期に発現量が増加するcel7B、cel7Dおよびcdhといった遺伝子が、菌体の初期成長速度の増加に寄与している可能性が示唆された。これまでの研究において、担子菌による木材等のセルロース系バイオマス分解の初発反応としてキシランの存在が重要な働きをしている可能性が示唆された。そこで、本年度は、キシランの化学構造に注目して担子菌の成長に与える影響について研究を進めた。担子菌Phanerochaetechrysosporiumを用いた実験においては、セルロース培地にキシランを添加すると菌の生育が促進されるが、その影響について広葉樹由来のグルクロノキシランでも、イネ科植物由来のアラビノキシランでも同程度の効果が認められた。

そこで、広葉樹由来キシランから得た市販のキシロオリゴ糖を利用して、さらにキシラン構造と菌の生育促進効果との関係について検討を行った結果、側鎖としてグルクロノイル基を持つオリゴ糖の添加では生育促進効果が認められなかったのに対して、直鎖構造のみによって構成されるキシロオリゴ糖の添加では明瞭な生育促進効果が認められた。以上のことから、P.chrysosporiumが木材を分解の初発においてはキシランの存在が重要な役割を果たしており、さらにその分解によって生成した直鎖キシロオリゴ糖が木材の主要成分であるセルロース分解を含めたバイオマス全体の分解を促進することが示唆された。また、その過程においてキシランの側鎖構造の分解が初発反応の引き金として重要な役割を果たしており、このことから側鎖構造の差異が担子菌による木材分解特性に大きな影響を与えている可能性が考えられた。
後処理時間と待ち合わせ放棄時間分布を考慮した大規模コールセンターの性能解析の研究

本研究課題では、数百人規模のエージェントが存在する場合のような大規模コールセンターにおいて、エージェントが従事する後処理業務、および顧客の待ち合わせ放棄、の2点がコールセンターの性能評価指標に及ぼす影響を定量化した。その結果、(1)大規模化してもエージェントの後処理業務時間が平均待ち時間などに与える影響は無視できず、後処理業務時間を積極的にモデル化することが重要であり、(2)顧客の待ち合わせ放棄時間の分布形は性能評価指標に大きく影響し、単純に指数分布で近似すると過小評価する、などの知見が得られた。本研究課題では、コールセンター、特に大規模なコールセンター(数百人規模のエージェントが存在する場合)の性能評価指標(平均応答時間、応答時間の分布、待ち率、待ち合わせ放棄率、話中遭遇率、エージェントの稼働率etc.)を近似的にせよ実用上許容されるような精度範囲で定量化することを目的とした。コールセンターの性能解析手法は、いわゆるアーランの損失式(Erlang-B公式)や、アーランの待ち合わせ評価式(Erlang-C公式)を用いる手法が適用されてきたが、現実のコールセンターは、(1)待時式、(2)有限サイズのシステム容量(同時に接続できる客数)、(3)エージェントが従事する後処理業務、(4)客の待ち合わせ放棄、が特徴として挙げられ、アーランの損失式やアーランの待ち合わせ評価式では現実のコールセンターの特徴を十分に捉えきれない。(1)から(4)までの特徴を捉えるため、本研究では推移速度行列がブロック三重対角構造を持つ連続時間マルコフ連鎖を適用することで近似的に表現し、数値的に性能評価指標の定量化を試みた。本手法は、マルコフ連鎖を表現する推移速度行列のサイズがシステム容量に対して指数関数的に増大することなく、かつ客の待ち合わせ放棄時間分布に対して指数分布やアーラン分布などの相型分布を特に仮定せず、一般分布を近似的に扱える点に特徴を有する。計算機シミュレーションとの比較により、本手法の近似精度について検証したところ、客の待ち合わせ放棄時間が大きく変動しなければ良好な近似精度が得られることが判明した。また変動が大きい場合については、システム容量を大きくするとエージェントの後処理業務に従事する時間が性能評価指標にあまり影響を与えず、後処理業務を積極的にモデル化することはそれほど重要ではないとの知見が得られた。本研究課題では、数百人規模のエージェントが存在するような大規模コールセンターにおける性能評価指標(平均応答時間、応答時間の分布、待ち率、待ち合わせ放棄率、話中遭遇率、エージェントの稼働率etc.)を定量化することを目的とした。コールセンターの性能解析手法では、アーランの損失式(Erlang-B公式)や、アーランの待ち合わせ評価式(Erlang-C公式)を用いることが一般的であるが、本研究課題ではコールセンターの特徴を詳細に捉え、より現実的なモデルに基づいていることに意義がある。特に、エージェントが従事する後処理業務、および客の待ち合わせ放棄の2点を取り込んだマルコフ連鎖に基づく点に特徴を有する。大規模化に伴いマルコフ連鎖を特徴付ける推移速度行列のサイズが増大するため、計算機での数値計算が不安定になることが知られている。そこで本研究では、マルコフ連鎖を特徴付ける推移速度行列にブロック三重対角構造と呼ばれる特殊な構造を導入し効率化を図り、さらに縮約/非縮約法に代表される大規模なマルコフ連鎖を数値的に解く手法を適用し数値計算の安定化を試みた。以上の手法に基づき、数値計算上の性質について次の知見が得られた。(1)エージェント数が200人程度の場合なら縮約/非縮約法を適用すると、安定した数値計算結果が得られる。(2)推移速度行列のブロック三重対角構造を生かし計算の際に逆行列の計算を伴わないreplacement process approachと呼ばれる手法を適用すると数値計算がさらに安定化し、規模を大きくすることができる。さらに、当該手法を用いて分析した結果、コールセンターを設計する際に有用となる次の知見が得られた。(3)大規模化してもエージェントの後処理業務時間が待ち率などに与える影響は無視できず、後処理業務時間を積極的にモデル化することが重要である。(4)客の待ち合わせ放棄時間の分布形は待ち率などの指標に大きく影響し、単純に指数分布で近似すると過小評価する。
サイトカイン遺伝子導入線維芽細胞と抗血小板療法を併用した消化器固形癌治療法の開発

IL-2やIL-12などのサイトカインは抗腫瘍免疫を賦活化させることが知られているが、消化器固形癌のような低抗原性腫瘍に対しての効果は限られており、免疫療法単独ではなく化学療法などとの併用がより好ましい。消化器癌の中でも特に予後不良な膵癌においては肝転移が高率に生じ、それに対する有効な治療法はいまだ確立されていない。細胞性免疫活性を増強するサイトカインとして、IL-2、IL-12が注目されてきているが、有効な投与方法については充分解決されたとはいえない。我々は、まずマウスに膵癌細胞株であるPANO2膵癌肝転移モデルを作製した。そして、膵癌治療のfirst lineとして使用されているgemcitabineの投与と肝局所免疫の賦活化を目的としたIL-2の門脈内投与との併用効果について検討した。その結果、肝重量および肝転移数において、Gemcitabine+IL-2の併用療法は、Control群、Gemcitabine単独群、IL-2単独群と比べて有意な予防効果を示した。さらに、Gemcitabine併用群において、IL-2脾内(門脈内)投与群とIL-2腹腔内投与群とを比較すると、有意に脾内投与群で肝転移が抑制されていた(p<0.05)。肝転移巣の病理所見では、Gemcitabine単独群に比較しGemcitabine+IL-2群で有意にリンパ球浸潤が強く認められ、Gemcitabineの肝転移抑制効果はIL-2を併用することにより抗腫瘍免疫を介して増強させる可能性が示された。さらにIL-2の門脈内投与モデルとして、遺伝子導入線維芽細胞作製を行い、肝局所免疫を強力に選択的賦活化することの効果を検討した。マウスIL-2発現レトロウィルスベクター(pMFGmIL-2)の入った大腸菌(HB101)からプラスミドを抽出し、制限酵素であるXbalとBamHIにて処理し、IL-2cDNAを取り出し、電気泳動により目的のプラスミドであることを確認した。パッケージングプラスミド(ViraPort System : pVPack-GPおよびpVPack-env)とともにリポフェクタミン法でHEK293細胞へ一過性に導入し、48-72時間後の培養上清を用いてマウス線維芽細胞に感染させ、今後これらが肝転移抑制効果を示すかどうかをさらに検討していく。消化器癌の中でも特に予後不良な膵癌においては肝転移が高率に生じるが、それに対する有効な治療法はいまだ確立されていない。そこでまず我々は、膵癌治療のfirst lineとして使用されるGemcitabineと肝局所の免疫機能を選択的に活性化させることを目的としたIL-2の門脈内直接投与との併用効果について検討した。マウスC57BL/6由来の膵癌

adenocarcinoma (PAN02)を用い、C57BL/6Jの門脈内に直接注入し、膵癌肝転移モデルを作製し、これに対して、Gemcitabineを腹腔内投与、IL-2/IL12を門脈内注入モデルとして脾臓内投与(局所投与)する。ここで、Control群、Gemcitabine単独群、IL-2単独群、Gemcitabine+IL-2群に分け検討した。PAN02を投与したC57BL/6Jマウスは、28日後にsacrificeし、それぞれの群の肝転移数、肝重量を測定し、肝転移抑制効果につき検討した。その結果肝転移数は、Control群32個、Gemcitabine単独群24.7個、IL-2単独群2.7個、Gemcitabine+IL-2群1.4個(P<.005)、さらに肝重量においてもControl群1.77g、Gemcitabine単独群1.4g、IL-2単独群1.28g、Gemcitabine+IL-2群1.29gと肝転移モデルにおいてGemcitabine+IL-2の併用療法の有効性を認めた。さらに、IL-2の門脈内投与モデルとして、遺伝子導入線維芽細胞作製を行っている。マウスIL-2発現レトロウィルスベクター(pMFGm IL-2)の入った大腸菌(HB101)からプラスミドを抽出し、制限酵素であるXbaIとBamHIにて処理し、IL-2 cDNAを取り出し、電気泳動により目的のプラスミドであることを確認した。今後、パッケージングプラスミド(ViraPort System : pVPack-GPおよびpVPack-env)とともにリポフェクタミン法でHEK293細胞へ一過性に導入し、48-72時間後の培養上清を用いてマウス線維芽細胞に感染させる。IL-2遺伝子導入線維芽細胞においても同様の肝転移抑制効果を示すかどうか検討中である。IL-2やIL-12などのサイトカインは抗腫瘍免疫を賦活化させることが知られているが、消化器固形癌のような低抗原性腫瘍に対しての効果は限られており、免疫療法単独ではなく化学療法などとの併用がより好ましい。消化器癌の中でも特に予後不良な膵癌においては肝転移が高率に生じ、それに対する有効な治療法はいまだ確立されていない。細胞性免疫活性を増強するサイトカインとして、IL-2、IL-12が注目されてきているが、有効な投与方法については充分解決されたとはいえない。我々は、IL-2の門脈内投与モデルとして、遺伝子導入線維芽細胞作製を行い、肝局所免疫を強力に選択的賦活化することの効果を検討した。マウスIL-2発現レトロウィルスベクター(pMFGmIL-2)の入った大腸菌(HB101)からプラスミドを抽出し、制限酵素であるXbalとBamHIにて処理し、IL-2cDNAを取り出し、電気泳動により目的のプラスミドであることを確認した。パッケージングプラスミド(ViraPort System : pVPack-GPおよびpVPack-env)とともにリポフェクタミン法でHEK293細胞へ一過性に導入し、48-72時間後の培養上清を用いてマウス線維芽細胞に感染させ、肝転移抑制効果を示すかどうか検討する。さらに、膵癌治療のfirst lineとして使用されるGemcitabineと肝局所の免疫機能を選択的に活性化させることを目的としたIL-2の門脈内直接投与との併用効果について検討した。
機能性アセトゲニンの有機合成を基礎とする呼吸鎖酵素複合体-Iの研究

本研究では、強力な複合体-I阻害剤であるアセトゲニンにさまざまな機能性を組み込んだプローブ分子を有機合成し、これを駆使して下記の3項目の研究課題を遂行することを計画した。1)光分解性アセトゲニンを合成し、これを用いて光親和性標識実験を行い、アセトゲニン結合部位を明らかにする。2)アルキルスペーサー部の機能についての知見を得るだめに、酵素内の結合部位を反応テンプレートと見立て、γ-ラクトン環部とbis-THF環部を酵素存在下で反応させることによりスペーサー部を構築する"Click Chemistry"の応用を試みる。3)γ-ラクトン環を持たない誘導体(Δlac-アセトゲニン)が天然型アセトゲニンとは異なる作用性を示す全く新規な阻害剤であることが判明したことから、Δlac-アセトゲニンについて種々の機能性を分子内に組み込み、複合体-I研究領域における全く斬新な研究ツールを創製する。課題(1)については、γ-ラクトン環の代替構造としてアリールジアジリン環を置換し、アルキル側鎖末端に[^<125>I]4-iodophenyl基を導入した化合物が良好な光親和性標識プローブとなることが明らかになった。この化合物を用いて光親和性標識実験を行い、アセトゲニンの結合サブユニットがND1であることを明らかにした。課題(2)に関しては、γ-ラクトン環部およびbis-THF環部にそれぞれ三重結合およびアジド基を導入した部分構造を合成し、ミトコンドリア内膜とインキュベーションして[3+2]-環化付加による1,2,3-トリアゾール環形成反応が起こり阻害活性の飛躍的増大が起こることを期待した。しかし、検討した範囲内では環化付加は全く起こらなかった。課題(3)については、Δlac-アセトゲニンが全く新規な複合体-I阻害剤であることを強く支持する新たな実験事実が明らかになった。本研究は、生理活性プローブ分子の有機合成を基盤とする新しい視点から、ミトコンドリア複合体-I(NADH-ユビキノン酸化還元酵素)に関する研究を格段に進展させることを目的に、複合体-Iの最強の阻害剤のひとつであるアセトゲニン骨格にさまざまな機能性を組み込んだプローブ分子をデザイン・有機合成することを計画した。17年度においては、下記の2つの研究課題を遂行し、ほぼその目的を達成した。1)複合体-Iにおけるアセトゲニンの結合サブユニットを光親和性標識実験によって同定するために、光分解性アセトゲニンを有機合成した。光分解性基として光親和性標識で広く用いられているアリールジアジリン環をアセトゲニンのアルキル側鎖末端に導入した。アリールジアジリン環を導入しても阻害活性の低下はわずかなものであることを確認した。さらに、結合サブユニットの同定をウエスタンブロッティングで容易に行うことができるようビオチンを導入することを計画し、ビオチンをクリックケミストリーで導入するための予備的な実験を行った。2)アセトゲニンの阻害活性発現に極めて重要であることが判明しているアルキルスペーサー部の機能や活性コンフォメーションについての知見を得るために、アルキルスペーサー部にエンイン構造や三重結合を位置特異的に導入し、その柔軟性を低下させた。興味深いことに、スペーサー部のどの位置の柔軟性を低下させても大きな活性の低下は認められなかった。

2)アルキルスペーサー部の機能についての知見を得るために、酵素内の結合部位を反応テンプレートと見立て、γ-ラクトン環部とbis-THF環部を酵素存在下で反応させることによりスペーサー部を構築する"Click Chemistry"の応用を試みる。3)γ-ラクトン環を持たない誘導体(Δlac-アセトゲニン)が天然型アセトゲニンとは異なる作用性を示す全く新規な阻害剤であることが判明したことから、Δlac-アセトゲニンについて種々の機能性を分子内に組み込み、複合体-I研究領域における全く斬新な研究ツールを創製する。課題(1)については、γ-ラクトン環の代替構造としてアリールジアジリン環を置換し、アルキル側鎖末端に[125I]4-iodophenyl基を導入した化合物が良好な光親和性標識プローブとなることが明らかになった。この化合物を用いて光親和性標識実験を行い、アセトゲニンの結合サブユニットがND1であることを明らかにした。課題(2)に関しては、γ-ラクトン環部およびbis-THF環部にそれぞれ三重結合およびアジド基を導入した部分構造を合成し、ミトコンドリア内膜とインキュベーションして[3+2]-環化付加による1,2,3-トリアゾール環形成反応が起こり阻害活性の飛躍的増大が起こることを期待した。しかし、検討した範囲内では環化付加は全く起こらなかった。課題(3)については、Δlac-アセトゲニンが全く新規な複合体-I阻害剤であることを強く支持する新たな実験事実が明らかになった。
mutant EGFR発現細胞におけるgefitinibの細胞内薬理動態の検討

(1)mutant EGFRとwild type EGFRの感受性の差異を検討する目的で、[14C]gefitinibを用いたEGFRに対する結合能の差異、細胞内薬物動態の検討を行った。mutant EGFRにおいてはgefitinibとの結合がwild typeに比して約7倍高くなることを明らかにした。また、gefitinib耐性細胞株では親株とgefitinibの細胞内蓄積量に大きな差を認めず、蓄積量の差は耐性には関与していないと考えられた。(2)gefitinib感受性分子機構に関与するmutant EGFRではubiquitin ligasec-Cblの結合が減弱することにより、ubiquitinylation, degradationを受けにくく、自己リン酸化が持続することを明らかにしてきた。c-Cblのチロシンリン酸化残基変異プラスミド導入細胞を用いて解析したところ、c-Cblの結合が減弱する理由として、mutant EGFRにおけるリン酸化基質特異性の変化によりc-Cblのtyrosine残基のリン酸化が起こらないことがc-Cblの結合を阻害している一因であると推測された。実際に、EGFRと結合が起こらないmutant c-Cb1の導入細胞においては、Iigand接触後のEGFRのdegradationが低下することを確認した。(3)gefitinib獲得耐性株およびrevertant株を樹立し、耐性機序の解析を行った。耐性株においてはEGFRの発現が減少するとともに受容体型チロシンキナーゼMetが過剰発現すること、revertant株では、いずれの蛋白質も親株レベルに回復することを確認した。siRNAを用いてMet発現を抑制した場合、耐性株でのgefitinib感受性が著明に回復することから、Metの過剰発現が直接的にgefitinib耐性に関与していることを明らかにした。一方、endogenousにwild type EGFRと15 bp deletion mutant EGFRを発現するヒト非小細胞肺がん株PC-14、PC-9及びこれまでに樹立したそれぞれの恒常的発現細胞株293_pEGFR、293_PΔ15を対象として、[^<14>C]gefitinibを用いてEGFRとの親和性を測定した。この結果、PC-14,PC-9,293_pEGFR,293_pΔ15細胞株における乖離乗数[Kd]はそれぞれ2910.0、435.5、1766.7、178.5であり、gefitinibとEGFRの親和性はmutant EGFRで少なくともwild typeの約7倍高いことを明らかにした。この結果は、これらの細胞株のgefitinib感受性とよく相関しており、mutant EGFRにおけるgefitinib高感受性分子機構として、gefitinibとの高い親和性が一因と考えられた。