hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蛋白質化学・計算科学・高度分岐的複素環合成技術を基盤とする実践的創薬研究

本研究ではプロテインキナーゼCK2およびスフィンゴシンキナーゼ(SphK)阻害剤に対する実践的創薬研究も実施した。前者の研究に於いては既にフェニルチアゾール骨格やベンゾインダゾール骨格を有するCK2阻害剤を見出している。本年度は溶解性の向上を目的としてフェニルチアゾール骨格の構造修飾を行い、フェニル基を含窒素芳香環等に変換することにより目的を達成した。後者の研究に於いては天然物Jaspine Bのエピマーをリードとした構造活性相関により2種類のイソフォーム(SphK1/SphK2)の選択的阻害に必要な構造的要因に関する基礎的知見を得ることができた。またキネシンモータータンパク(KSP)阻害剤についても検討を加え、カルバゾール型化合物から水溶性を向上したジアリルアミン型阻害剤を創出した。26年度が最終年度であるため、記入しない。創薬化学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度の研究では、研究グループが見出したCXCR4拮抗剤FC131とその誘導体の受容体結合様式を解明し、新規誘導体の創製に向けた新たな指針を得た。また、構造活性相関研究に有効な複数の含窒素複素環合成プロセス確立し、その一部が酵素阻害剤の骨格として有用であることを確認した。得られた活性化合物は今後の構造最適化研究のリードとなるものであり、今後の研究の発展によりさらに優れた誘導体の創製が期待される。全体を通して、3年計画の1年目で予定していた実施計画通りの進捗が達成できたと考えられる。平成24年度の研究では、スクリーニングにより得られたCXCR7リガンドのヒット化合物の構造活性相関研究により、受容体結合に必要な構造要素を明らかにした。また、複数のCXCR7リガンドの受容体結合様式を分子モデリングの共同研究により明らかにした。さらに、ピラゾロインドール骨格の簡便な化学合成法を開発し、この骨格がキナーゼ阻害剤の有力なスキャフォールドになりうることを明らかにした。これらの知見は、ペプチド性・非ペプチド性受容体リガンドや酵素阻害剤に広く利用可能なものであり、今後はCXCR4/CXCR7やCK2以外の新たな標的分子に対する活性物質の創製にも応用したい。全体を通して、3年計画の2年目で予定していた実施計画通りの進捗が達成できたと考えられる。平成23年度の研究において得られたCXCR4受容体-FC131誘導体の結合様式に関する知見は、今後のCXCR7選択的リガンドの分子設計に活用する。スクリーニングとCXCR4拮抗剤からの構造最適化の両面から新規CXCR7リガンドの探索を展開し、リガンド-受容体の結合様式に関わる知見が得られるよう構造解析と化合物合成を並行して展開する。また、金触媒を用いた三成分カップリング-環化反応は、ジヒドロピラゾール構造以外の含窒素複素環化合物合成への応用が期待されることから、構造多様性を視野に入れた展開と活性物質創製の2つの展開を継続する。平成24年度までの研究において得られたCXCR7リガンドに求められる構造要求性と受容体結合様式に関する知見を活用して、新規CXCR7選択的リガンドの創製研究をさらに発展させる。
ノンレム睡眠期のBGAトリガーによるヒト歯根膜・口唇-咀嚼筋反射

本研究は、ヒトの歯根膜、口唇からの感覚入力がノンレム睡眠期のブラキシズムの発現様相にどのような効果を及ぼすのかを調べることを目的としたものである。閉口筋の反射性活動が賦活化される可能性のあるノンレム睡眠期における抹消感覚入力の閉口筋筋活動への影響ということに着目し、睡眠時に生じる短時間の噛みしめ動作発現時の咬筋筋電図(Background Activity:BGA)波形をトリガーとして、まず上顎中切歯を機械的に刺激した際の咬筋、側頭筋活動を記録し、その解析を行った。次に、同様な条件下で、BGA波形をトリガーとして、下口唇を電気刺激した際の咬筋、側頭筋活動を記録し、解析を行った。【結果】1.上顎中切歯歯根膜を機械的に刺激した際には、同側咬筋に僅かな抑制効果が観察された。今回の研究では側頭筋には著明な抑制効果は認められなかった。2.下口唇を電気刺激した際には、上顎中切歯歯根膜を機械的に刺激したときと同様、咬筋に抑制効果が観察された。一方、側頭筋には著明な抑制効果は認められなかった。今後、咬筋、側頭筋BGAのレベルと歯根膜・口唇-咀嚼筋反射との関係を検討することで、ブラキシズムの抑制を行う上での有益な情報が得られるものと考えられた。
忌避剤による果実吸蛾類の被害回避に関する研究

1.吸蛾類によるモモやナシといった果実への被害回避に及ぼす忌避剤の効果について、倉敷市内の一般農家の圃場2箇所、福島県果樹試験場、愛媛県果樹試験場、和歌山県果樹試験場で試験した。その結果、設置場所の違いにより忌避効果が異なったが、忌避剤の放出量が充分な場合は50100%被害を軽減することができた。2.用いた忌避剤は紫外線でトランス型からシス型に異性化し、忌避効果が低下すると考えられている。そこで、これらの異性体による触角での認識の違い、種による違いを触角電図で調べた。その結果、果実吸蛾類の一種であるヒメエグリバでは、触角のレベルでトランス体、シス体ともに反応がみられた。一方、野菜の害虫であるオオタバコガでは、触角のレベルで両者とも明瞭な反応は観察されなかった。3.ヒメエグリバ成虫の飛翔行動に及ぼす忌避剤の影響を調べた。その結果、忌避剤がない場合は、夜10時前後と明け方の4時前後に飛翔のピークが観察された。しかし、忌避剤を処理した場合はその様なピークはみられず、夜中連続的な飛翔がみられた。一方、触角レベルで反応が見られなかったオオタバコガでは、飛翔行動は忌避剤の影響を受けなかった。4.フィルム薄膜を通して忌避剤を1ケ月程度安定的に放出できるデバイスが開発できた。今後、実用化に際して設置労力を軽減するため、より簡便な忌避剤の開発を目指す。5.本忌避剤の他種への忌避効果を明らかにするため、ハスモンヨトウ、ナシヒメシンクイ、モモシンクイの性フェロモン剤と本忌避剤とを併用して誘引効果への影響を調べた。その結果、いずれも性フェロモン剤の誘引効果が強く、忌避効果は見られなかった。1.ヤガ類による果実への被害回避に及ぼす本忌避剤の影響について、倉敷市内の民間の果樹園2カ所、岡山県農試、愛媛県果樹試、福島県果樹試で試験を行った。その結果、設置個所で本忌避剤の効果が異なった。福島果試の川中島白桃園では、本剤を設置することで100%ヤガの被害をおさえることができた。しかし、愛媛県果樹試のナシでは途中から急速に効果の低減がみられた。この原因の1つとして、デバイスからの安定的な忌避剤放出に問題があると思われる。2.忌避剤の性質:当初予定した吸着剤の探索よりも前に本忌避剤の性質について明らかにした。その結果、本忌避剤は紫外線照射によりトランス型からシス型に異性化し、1:1の割合で安定することが明らかになった。さらに、夏期の高温でも異性化あるいは分解されないことも明らかとなった。3.忌避剤の放出量の推定:本年は先ず紫外線を完全に遮断するために写真フィルムを収納するパトローネの中に忌避剤を入れ、果樹園に設置し、一週間ごとにデバイスを回収し、残存した忌避剤をGCMSで測定した。その結果、放出量は当初予定していたよりもはるかに少なく、約1mg/日であった。しかも、安定的な放出期間は10日程度とみられた。今後のデバイスの改良を目指す。一方で、非常に少量でも忌避効果が高いことが明らかとなった。4.設置方法の検討:忌避剤の設置場所を検討した結果、果実よりも上に設置した方が効果が高いことが明らかとなった。また、一カ所にまとめて忌避剤を設置するよりもばらばらに設置した方が被害軽減の効果が大きかった。5.ヤガの夜間行動の観察:果樹園内に忌避剤処理区と対照区を設け、赤外線カメラで日没から夜明けまでヤガの行動を観察した。果樹園全体へのヤガの飛来数が少なく、不明な点も多いが、忌避剤設置区への飛来が少ないようにみえた。今後、観察例を増やし解析する。6.他害虫への影響:ヤガ類と同じ科に属するハスモンヨトウ幼虫の行動に本忌避剤は明確な影響を及ぼさなかった。今後成虫への影響を調べる。

今後、実用化に際して設置労力を軽減するため、より簡便な忌避剤の開発を目指す。5.本忌避剤の他種への忌避効果を明らかにするため、ハスモンヨトウ、ナシヒメシンクイ、モモシンクイの性フェロモン剤と本忌避剤とを併用して誘引効果への影響を調べた。その結果、いずれも性フェロモン剤の誘引効果が強く、忌避効果は見られなかった。
昆虫イオノトロピック受容体ファミリーによって仲介される味覚シグナルの解明

エサに対する咬みつきや咀嚼,飲み込みなど昆虫の摂食行動は基本的に味覚に支配されている.すなわち,口器で特定の味を感じるとオートマティックにこれらの行動が起こる.昆虫の味覚は,さまざまな受容体分子に仲介されると考えられている.イオノトロピック受容体は昆虫の味覚器官に発現する化学受容体ファミリーのひとつであるが,どのような味を受容する分子であるか,ほとんどが不明である.本研究はカイコのイオノトロピック受容体のリガンドとなる味化合物の同定を目的とする.これらを足がかりに,昆虫の食物選択や宿主認識のメカニズムの解明を目指す.エサに対する咬みつきや咀嚼,飲み込みなど昆虫の摂食行動は基本的に味覚に支配されている.すなわち,口器で特定の味を感じるとオートマティックにこれらの行動が起こる.昆虫の味覚は,さまざまな受容体分子に仲介されると考えられている.イオノトロピック受容体は昆虫の味覚器官に発現する化学受容体ファミリーのひとつであるが,どのような味を受容する分子であるか,ほとんどが不明である.本研究はカイコのイオノトロピック受容体のリガンドとなる味化合物の同定を目的とする.これらを足がかりに,昆虫の食物選択や宿主認識のメカニズムの解明を目指す.
サイトトキシン変換ファージの進化と毒素遺伝子の水平伝播に関する分子遺伝学的研究

本研究では、緑膿菌のサイトトキシン遺伝子を運ぶサイトトキシン変換ファージ、φCTXとその類縁ファージを研究対象として、ファージの全ゲノム解析を中心とした分子生物学的解析を行い、サイトトキシン変換ファージの分子進化とファージを介した毒素遺伝子の水平伝達の分子機構の解析を試みた。φCTXの全ゲノム配列の決定を行った結果、φCTXが大腸菌のP2ファージに非常によく似たゲノムを持つP2類縁ファージであることが明かとなった。その一方で、宿主との結合に関与する尾部ファイバーは大きく変化しており、それによって細菌属を越えたバクテリオファージの伝播が可能になったと考えられた。また、数カ所に外来性と推定される遺伝子が同定されたが、その存在部位にはφCTXとP2あるいはその類縁ファージとの間で共通性が認められ、ファージゲノム上に、病原遺伝子を含む種々の外来性遺伝子のホットスポットが存在することが示唆された。外来性遺伝子のホットスポットに関しては、PCR scanningと名付けた新しい解析手法を用いて3種類のφCTX類縁緑膿菌ファージのゲノム構造の解析を行った結果、このホットスポットの存在を確認できた。また、φCTXがRピオシン関連ファージと総称される緑膿菌のファージファミリーの一員であることから、Rピオシン関連ファージおよびRピオシンとP2ファージファミリーの遺伝的関連性が強く示唆されたため、Rピオシンの1つであるR2ピオシン遺伝子およびそれに近接して存在するF型ピオシンの1つであるF2ピオシン遺伝子の全配列を決定した。その結果、これまで欠陥ファージの一種と考えられていたRおよびF型ピオシンは、それぞれP2ファージとラムダファージの尾部遺伝子群のみが独自にバクテリオシンとして進化したものであることが明確になった。(1)ファージゲノムの制限酵素地図の作成;PS21とΦPS7の制限酵素地図を作成した。ΦPAS1については、分離してあったファージは別のファージであることがわかったため、再度ファージの分離を試みた。2株のファージが得られたが、どちらもΦCTXと関係のないファージであったため、今後はプロファージの状態で解析を行うこととした。(2)ファージゲノム間の相同性と血清学的関係;サザーン法によりファージゲノム間の相同性解析行ったところ、PS21・ΦPS7・ΦPAS1はいずれもΦCTXと高い相同性を示し、非常に狭い領域のみが異なることが示唆された。しかし、P2ファージとはサザーン法によって検出できるだけの相同性は認められなかった。また、P2ファージと緑膿菌の各ファージとRピオシンの間には血清学的関係は認められなかった。(3)ΦCTXファージの全ゲノム配列;35kbのΦCTXファージDNAの全塩基配列を決定した。その配列をもとにORF検索を行い、GC含量・コドン使用頻度・ホモロジー検索を行った結果、late genesの大部分はP2ファージのものと高い相同性を示し、ΦCTXがP2ファミリーの一員であることが明らかになった。また、大部分の遺伝子は宿主である緑膿菌に良く馴化していること、early gense・lysis genes・tail genesはP2と異なっていること、毒素遺伝子以外にも複数の遺伝子をどこからか獲得していることなど、多くの興味ある知見が得られた。(4)ファージ粒子構成蛋白質の同定;現在、CsCI密度勾配により精製したΦCTXの各構成蛋白質のアミノ酸配列の決定を行っており、既に大部分の構成蛋白質を同定できた。ゲノム配列情報から推測されたORFの発現が確認されただけでなく、ファージ粒子形成に伴うの構成蛋白質のプロセッシングなどについての興味ある知見が得られている。

1 3種類のΦCTX類縁ファージの全ゲノム構造解析を目的として、昨年度決定したΦCTXファージの全塩基配列を基に、ファージゲノム全体をカバーする20対のプライマーセットを合成した。各々のファージあるいはその溶原株の染色体DNAを鋳型DNAとしてPCRを行い、得られたPCR産物の有無とサイズをΦCTXのものと比較することによって、ΦCTXと3種のファージのゲノム構造の違いを検討した結果、基本的にはこれらのファージがΦCTXと同様のゲノム構造を持ち、塩基配列も非常によく保存されていること、また一方では各々のファージに存在するΦCTXとは異なるDNA領域も明らかとなった。このPCRを使った近縁ゲノムの解析法(PCR scanningと呼ぶ)は、近縁ゲノムの比較解析の手法としては全く新しい方法であり、今後様々なゲノム解析に応用できると思われる。2 ΦCTXファージゲノム上に存在する種々の遺伝子のうち、溶菌関連遺伝子と考えられる遺伝子群の各々をPCR法を用いてクローン化し、大腸菌と緑膿菌においてin vivo機能解析を行った。その結果、holin、anti-holin、溶菌酵素遺伝子が同定された。3 ΦCTXファージがRピオシン(ファージ尾部様構造を持つバクテリオシン)と血清学的にも遺伝学的にも関係があることが既に明らかとなっているため、RピオシンののうちPAO1株由来のR2ピオシン遺伝子領域のDNA塩基配列を決定し、その解析を行った。その結果、P2ファージあるいはΦCTXファージとRピオシンの遺伝的関係を明確にすることができた。さらに、R2遺伝子群に隣接して存在しているF2ピオシン領域についても塩基配列の決定を行い、F2ピオシンとラムダファージあるいはその類縁ファージとの遺伝的関係を明らかにした。緑膿菌のサイトトキシン遺伝子を運ぶサイトトキシン変換ファージ、φCTXとその類縁ファージを研究対象として、ファージの全ゲノム解析を中心とした分子生物学的解析を行い、サイトトキシン変換ファージの分子進化とファージを介した毒素遺伝子の水平伝達の分子機構の解析を試みた。φCTXの全ゲノム配列の決定により、φCTXが大腸菌のP2ファージに非常によく似たゲノムを持つP2類縁ファージであることが明かとなると同時に、φCTXゲノムの数カ所に外来性と推定される遺伝子が同定されたが、その存在部位にはφCTXとP2あるいはその類縁ファージとの間で共通性が認められ、ファージゲノム上に、病原遺伝子を含む種々の外来性遺伝子のホットスポットが存在することが示唆された。そこで、PCR scanningと名付けた新しい解析手法を用いて3種類のφCTX類縁類膿菌ファージのゲノム構造の解析を行った結果、この外来性遺伝子のホットスポットの存在を確認できた。さらに、φCTXがRピオシン関連ファージと総称される緑膿菌ファージファミリーの一員であることから、Rピオシン関連ファージおよびRピオシンとP2ファージファミリーの遺伝的関連性が示唆されたため、Rピオシンの1つであるR2ピオシン遺伝子およびこれに近接して存在するF型ピオシンの1つであるF2ピオシン遺伝子の全配列を決定した。その結果、これまで欠陥ファージの一種と考えられていたRおよびF型ピオシンは、それぞれP2ファージとラムダファージの尾部遺伝子群のみが独自にバクテリオシンとして進化したものであることが明確になった。
河川水中の菌類DNA解析による陸域の菌類子実体相の評価

当該年度は「菌類メタバーコーディングにより河川水中から菌類のDNAを検出した結果と子実体発生調査結果の比較」のうち、河川水中の菌類DNAの解析を中心に行った。調査地において、月に一度子実体調査と採水を行った。子実体調査は発生した子実体を巨視的形態に基づきタイプ分けし、各タイプの情報(分類群名、発生場所、本数)記録と、バーコーディング領域(ITS1)の塩基配列情報を取得した。採水は、河川3か所から各1リットルずつ行った。この水を対象にDNAメタバーコーディングを行うことで、菌類相を評価した。菌類相情報として操作的分類群(OTU、ITS1領域の塩基配列情報をもとに作成)の検出/非検出を記録した。現在まで2016年12月から、2018年5月までの結果がまとまっている。子実体調査では、150タイプが検出された。一方、水中からは合計で5082 OTUが検出された。1661 OTUについて機能群の推定を行うことができ、植物体や土壌中で生活する腐生菌が最も多く(1035 OTU)、次いで植物の寄生菌(248 OTU)や共生菌(131 OTU)が多様であった。このうち水生の菌類として知られるのは、腐生菌と寄生菌に属する116 OTUであった。水中の菌類相は時間とともに変化していた。特に異なる年でも調査月が同じであれば菌類相は互いに似るという周期的な変化を示した。これまで水中にはどのような菌類DNAが含まれているのか、そして水域・陸域を含めて菌類の複数年にわたる時間変化に関する知見は非常に限られていた。今年度に行った調査の結果、水中には水中で生活する菌類に加え、周囲の陸域で生活していると考えられる分類群的にも機能群的にも実に多様な菌類のDNAが含まれること、そして水中の菌類DNA相を調べることで、水域・陸域の両方で生活する周囲の森林全体の菌類相の時間変化を追跡できる可能性が示された。本課題の中心テーマである菌類メタバーコーディングにより河川水中から菌類のDNAを検出した結果と子実体発生調査結果について、順調に結果が得られている。本研究が行われるまで、水中の菌類DNAを対象としたメタバーコーディング研究例は非常に限られていたため、実験条件や解析方針について検討項目が多かった。当該年度は、昨年度に引き続き水中の菌類DNAを検出するためのDNA抽出法やPCR等の実験条件について検討を行い、実際に時系列での菌類相データを取得することに成功した。さらに、複数年にわたる時系列データを群集生態学や生物多様性科学分野で培われた統計解析手法を用いて解析可能であることを示した。その成果として、水中の菌類DNA相を調べることで、水域・陸域の両方で生活する周囲の森林全体の菌類相の時間変化を追跡できる可能性が示された。しかし、調査地付近では当該年度の夏に極端に雨が少なかったこと、さらに秋に非常に大型の台風が直撃し、林内に多数の倒木が生じるなど大きな撹乱を受けた。その影響で、夏以降の採水・子実体調査が十分に行えなかった。水中の菌類DNA相を調べることで、菌類相の時間変化を追跡できるのか、水中の菌類DNA相の変化は子実体の発生を反映するのかを検討するため、次年度も継続して調査を行い、当初計画していた2年分の時系列データを取得し統計解析を行う予定である。以上のことから、当初の予定よりは少し遅れているものの、課題を遂行する上では問題ないため、おおむね順調に進展しているといえる。想定している2つの調査のうち、本課題の中心テーマである河川水中の菌類DNA相と子実体発生比較については、これまでおおむね順調に進行している。今後は当該年度に調査が行えなかった秋まで同様の手順により継続する。もう1つのテーマである水中での胞子・菌糸由来の菌類DNAの分解速度実験については、今後重点的に行う予定である。これまで得られた野外調査の結果を基に、実験に供する菌類種の選定と実験に必要な機器・設備等の準備は進んでいる。今後は、リアルタイムPCRのためのプローブ作成と分解実験を並行して進める。野外調査と実験は10月に終了する予定であり、それぞれの結果を基に、河川水中の菌類相を調査することで、森林において子実体(きのこ)の発見を介さずに野外環境の菌類相及び、その季節変動が推定可能であるかの考察を行う。研究成果については、全体の調査終了を待たずに、まとまった結果が得られたテーマから順に論文等で公表を行っていく。本研究では、(1)菌類メタバーコーディングにより河川水中から菌類のDNAを検出した結果と子実体発生調査結果の比較、(2)水中での胞子・菌糸由来の菌類DNAの分解速度の2項目の調査・実験を予定しており、当該年度は、(1)について行った。子実体調査は発生した子実体を巨視的形態に基づきタイプ分けし、各タイプの情報(分類群名、発生場所、本数)を記録した。各タイプについてバーコーディング領域(ITS1)の塩基配列情報を取得した。

現在まで2016年12月から、2017年9月までの結果がまとまっている。子実体調査では、130タイプが検出された。一方、水中からは合計で4095 OTUが検出された。1092 OTU(全OTUの27%)について機能群の推定を行うことができ、植物体や土壌中で生活する腐生菌が最も多く(615 OTU)、次いで植物の寄生菌(171 OTU)や共生菌(99 OTU)が多様であった。このうち水生の菌類として知られるのは、腐生菌と寄生菌に属する89 OTUであった。水中の菌類相は時間とともに連続的に変化していた。水中から検出されたDNAと林内で発生した子実体のDNAには検出・発生時期が一致するものも見られたことから、水中の菌類相の時間変化は、部分的には陸域の子実体の発生フェノロジーを反映している可能性が示された。従来水中の菌類相に対するDNAメタバーコーディングの適用例は非常に限られていた。今年度に行った調査と実験条件の検討の結果、水中の菌類相とその時間動態についての知見を得ることができた。想定している2つの調査のうち、特に本課題の中心テーマである菌類メタバーコーディングにより河川水中から菌類のDNAを検出した結果と子実体発生調査結果について、順調に結果が得られている。本研究が行われるまで、水中の菌類DNAを対象としたメタバーコーディング研究例は非常に限られていたため、どのような実験条件が適しているのか、そしてどのような菌類が検出されるかもわかっていなかった。当該年度は水中の菌類DNAを検出するためのDNA抽出法やPCR等の実験条件について検討を行い、実際に時系列での菌類相データを取得することに成功した。その成果として、水中の菌類DNAとして、水中で生活する菌類に加えて、陸域で生活する菌類由来と考えられる種も検出されることが明らかとなった。一方で、当該年度は子実体相と水中の菌類相の詳細な比較については、十分に行うことができなかった。ただし、子実体相と水中の菌類相ともにデータは順調に取得しており、比較可能な状態ができている。水中での胞子・菌糸由来の菌類DNAの分解速度実験については、当該年度にスタートすることはできなかった。しかし、これは当初の予定通りであり、すでに実験に必要な機器・設備等の準備は進んでおり、問題なく開始することができる状況である。以上のことから、現在までのところ課題申請時の予定通りに順調に進展しているといえる。当該年度は「菌類メタバーコーディングにより河川水中から菌類のDNAを検出した結果と子実体発生調査結果の比較」のうち、河川水中の菌類DNAの解析を中心に行った。調査地において、月に一度子実体調査と採水を行った。子実体調査は発生した子実体を巨視的形態に基づきタイプ分けし、各タイプの情報(分類群名、発生場所、本数)記録と、バーコーディング領域(ITS1)の塩基配列情報を取得した。採水は、河川3か所から各1リットルずつ行った。この水を対象にDNAメタバーコーディングを行うことで、菌類相を評価した。菌類相情報として操作的分類群(OTU、ITS1領域の塩基配列情報をもとに作成)の検出/非検出を記録した。現在まで2016年12月から、2018年5月までの結果がまとまっている。子実体調査では、150タイプが検出された。一方、水中からは合計で5082 OTUが検出された。
液晶境界膜の機械的特性に関する研究

透明なガラス板表面に透明電極を蒸着し,さらに(1)ポリイミドをコーティングして一方向にラビング処理したもの,(2)セチルトリメチルアンモニウムブロマイドをコーティングしたものを用意した.同種2枚のガラス板の間に,極微量のガラス製微小球を混ぜたネマチック液晶(ペンチルシアノビフェニル,5CB)をはさみ,下板を固定,上板をモータ駆動のマイクロメータヘッドで一方向に一定すべり速度を与える装置を試作した.5CBの膜厚,上板のすべり速度,極板問電圧をパラメータとして,5CBの分子配向に及ぼすそれらの影響を二色赤外分光法により調べた.ただし膜厚Dは412μm,すべり速度UはO.14000μm/s,印加電圧Vは04Vの範囲で変化させた.5CBの分子配向は,すべり速度と膜厚の積(UD)という物理量で整理され,その値が小さいほど表面束縛の影響が大きく,大きいほど電場の影響が大きく現れることを明らかにした.一方,これらの実験系をモデル化して数値計算を行い,本実験結果と定性的かつ定量的に一致する結果を得た.分子配向に関する結果から,その配向状態における粘性率を計算し,潤滑剤として液晶を用いた摩擦係数のアクティブ制御という観点から,電気粘性効果の利用による摩擦係数のアクティブ制御が可能な条件を明らかにした.さらに外部からの電場を用いなくとも,液晶を潤滑剤として用いれば,摩擦面の表面束縛の準備のみによって,摩擦条件に応じて潤滑剤が自ら適切な粘性に調整するようなスマートシステムの構築が可能であることを見出した.また,このように長距離にわたって表面近傍の分子配向情報が伝わる液晶境界膜について,分子レベルのレオロジー挙動を調べるために,スクイーズ効果を利用した粘性評価システムを試作した.ガラス板の表面に透明電極を蒸着し,さらに透明電極の上に(1)ポリイミドをコーティングして一方向にラビング処理したもの,(2)セチルトリメチルアンモニウムブロマイドをコーティングしたものを用意した.同種二枚のガラス板の間に,極微量のガラス製微小球を混ぜたペンチルシアノビフェニル(5CB)をはさみ,下板を固定,上板をモータ駆動のマイクロメータヘッドで一方向に一定すべり速度を与える装置を試作した.5CBの膜厚,上板のすべり速度,極板間電圧をパラメータとして,5CBの分子配向に及ぼすそれらの影響を二色赤外分光法により調べた.ただし膜厚は412μm,すべり速度は0.14000μm/s,印加電圧は04Vの範囲で変化させた.5CBの分子配向は【すべり速度×膜厚】という物理量で整理され,【すべり速度×膜厚】が小さいほど表面束縛の影響が大きく,【すべり速度×膜厚】が大きいほど電場の影響が大きく現れることを明らかにした.一方,これらの実験系をモデル化して数値計算を行い,本実験結果と定性的かつ定量的に一致する結果を得た.また,潤滑剤として液晶を用いた摩擦係数のアクティブ制御という観点から,電気粘性効果の利用による摩擦係数のアクティブ制御が可能な条件を明らかにした.さらに外部からの電場を用いなくとも,液晶を潤滑剤として用いれば,摩擦面の表面束縛の準備のみによって,摩擦条件に応じて潤滑剤が自ら適切な粘性に調整するようなスマートシステムの構築が可能であることを見出した.透明なガラス板表面に透明電極を蒸着し,さらに(1)ポリイミドをコーティングして一方向にラビング処理したもの,(2)セチルトリメチルアンモニウムブロマイドをコーティングしたものを用意した.同種2枚のガラス板の間に,極微量のガラス製微小球を混ぜたネマチック液晶(ペンチルシアノビフェニル,5CB)をはさみ,下板を固定,上板をモータ駆動のマイクロメータヘッドで一方向に一定すべり速度を与える装置を試作した.5CBの膜厚,上板のすべり速度,極板問電圧をパラメータとして,5CBの分子配向に及ぼすそれらの影響を二色赤外分光法により調べた.ただし膜厚Dは412μm,すべり速度UはO.14000μm/s,印加電圧Vは04Vの範囲で変化させた.5CBの分子配向は,すべり速度と膜厚の積(UD)という物理量で整理され,その値が小さいほど表面束縛の影響が大きく,大きいほど電場の影響が大きく現れることを明らかにした.一方,これらの実験系をモデル化して数値計算を行い,本実験結果と定性的かつ定量的に一致する結果を得た.分子配向に関する結果から,その配向状態における粘性率を計算し,潤滑剤として液晶を用いた摩擦係数のアクティブ制御という観点から,電気粘性効果の利用による摩擦係数のアクティブ制御が可能な条件を明らかにした.さらに外部からの電場を用いなくとも,液晶を潤滑剤として用いれば,摩擦面の表面束縛の準備のみによって,摩擦条件に応じて潤滑剤が自ら適切な粘性に調整するようなスマートシステムの構築が可能であることを見出した.また,このように長距離にわたって表面近傍の分子配向情報が伝わる液晶境界膜について,分子レベルのレオロジー挙動を調べるために,スクイーズ効果を利用した粘性評価システムを試作した.
新規不斉触媒骨格の構築を志向したキラル四級窒素合成法の開発

1,窒素上に不斉中心を有する四級アンモニウム塩の光学分割:一般性の検討窒素上の四つの置換基がそれぞれ異なる四級アンモニウム塩、N-allyl-N-benzyl-N-(2-hydroxyethyl)-N-methylammonium bromideを合成し、この基質にエタノール中、0.5等量の光学活性ビナフトールを作用させると光学分割が起こり、高いエナンチオ選択性で窒素原子上に不斉を有する四級アンモニウム塩が得られる、という前年度の研究成果について一般性の検討を行った。その結果、導入する置換基により本法の成否が決まることが分かり、如何なる置換基を導入すれば光学分割に望ましいかの知見を得た。また、四級アンモニウム塩のカウンターアニオンとして数種検討したところ、bromide塩よりもchloride塩の方が効率よく光学分割が起こる傾向が見られた。2,N-キラル四級アンモニウム塩の絶対配置の決定1,窒素上に不斉中心を有する四級アンモニウム塩の光学分割窒素上の四つの置換基がそれぞれ異なる四級アンモニウム塩、N-Allyl-N-benzyl-N-(2-hyroxyethyl)-N-methylammonium bromideを合成し、この基質にエタノール中、0.5等量の光学活性ビナフトールを作用させると、エナンチオ選択的に1:1の複合体を形成し、エタノール中で結晶化することがわかった。ろ過による単離後、この複合体をエーテル-水の二層系で処理すると分解し、四級アンモニウム塩が水層から得られ、光学活性ビナフトールがエーテル層から定量的に回収された。得られた四級アンモニウム塩の光学純度を分析したところ、高いエナンチオ選択性で一方の光学異性体が得られた。また、最初に得られる1:1複合体をエタノールから再結晶すると、ほぼ単一の光学異性体が得られることが分かった。本手法によって、窒素上のキラリティーを制御することが可能となり、今後、新規な骨格を有する光学活性相間移動触媒としての利用、窒素上の不斉を炭素上に転写するStevens転位反応への応用、生理活性発現の有無についての検討が可能となった。2,N-キラル四級アンモニウム塩の光学純度の決定光学分割した窒素上に不斉中心を有する四級アンモニウム塩は、ダイセル社の光学異性体分離カラムを用いたHPLC分析により、その光学純度を決定できることが分かった。この際の分離条件は、溶離液としてヘキサン-エタノールの順相溶媒を主成分として選択、ここに少量のトリフルオロ酢酸とジエチルアミンを添加し、溶離液中に過剰なアンモニウム塩を存在させることで光学異性体の分離が可能になることがわかった。2,N-キラル四級アンモニウム塩の絶対配置の決定
免疫不全マウスの飲水に関する研究

[目的]現在免疫不全動物の飲水における比較検討された報告は少なく、免疫不全マウスに適した飲水を見つけ出すことを目的に、ATP法を用いて比較検討を行った。〔材料および方法〕マウスは、ジャクソン研究所より入手したNOD/SCIDマウスを、当センターで繁殖し、7週齢・雄のマウスを使用した。飼料は、γ線滅菌飼料(CRF-1・オリエンタル工業)を自由摂取させ、温度22±12°C、人工照明12時間で通常の飼育室とは隔離された環境下で飼育を行った。マウスの飲水は、給水ビンを使用し、また飲水の種類は、滅菌水群・水道水群・塩酸を添加した酸性化水pH2群およびpH33.5群・塩素23ppm添加水群および塩素2030ppm添加水群の6群に分けた.6種類の飲水は、給水ビンを上に向けたまま放置した時の給水ビン中ATP濃度の経日的比較、およびマウスを1匹飼育・3匹飼育・5匹飼育した群に分けた時の給水ビン中ATP濃度の経日的比較を行った。給水ビン中のATP濃度測定は、ルミテスターPD-10(キッコーマン)使用し、清浄度検査キットは、ルシパックワイド(キッコーマン)を使用した。〔結果および考察〕給水ビンを上に向けたまま放置した時の給水ビン中ATP濃度の経日的比較においては、滅菌水群・水道水群のATP濃度が上昇したのに対し、塩酸を添加した酸性化水群および塩素添加水群では、ATP濃度の上昇は、観られなかった。マウスを1匹飼育・3匹飼育・5匹飼育した群に分けた時の給水ビン中ATP濃度の経日的比較においては、滅菌水群・水道水群のATP濃度の上昇が高く、塩酸を添加した酸性化水群および塩素添加水群は、低くなる傾向があった。1日の飲水摂取量の比較において飲水の違いによる差は、認められなかった。これらの成績の結果、塩酸を添加した酸性化水および塩素添加水は、現在のところ免疫不全マウスに適していると思われる。
大環状モノマーとしてのシクロデキストリン類、その開環重合による糖鎮高分子の合成

1.α-、β-、および、γ-パー-Ο-メチルシクロデキストリン(MeCD)が、カチオン性開始剤によって開環重合し鎖状のポリグルコピラナン誘導体を生成することを見いだした。2.上記3種のモノマーの重合反応性は、通常の開環重合とは異なり環歪みの小さいもの程高くなる(α<β<γ)ことが分かった。これは、CD特有の空洞構造に由来する。すなわち、成長末端(オキソカルボカチオン)の攻撃を受けるグリコシド酸素が空洞の内側に存在するため、重合が進行するためには、成長末端は空洞内に入る込む必要があり、大きな空洞を持つモノマー(α<β<γ)程、それが有利になるからだと考えられる。3.γ-MeCDの重合では、条件を選べば、ほぼモノマー重合度毎(分子量1633置き)の分子量分布を持った特異な糖鎖高分子が得られることが明らかとなった。4.官能基化開始剤と適当な活性化剤を用いることによって、MeCDを重合させると、ある程度まではポリマーの開始末端に官能基を導入できるこが分かった。5.MeCDはTHFと共重合し、対応する天然-合成ハイブリッド高分子を与えることが分かった。6.シクロデキストリンを構成する各グルコースユニットの6位の水酸基を様々な置換基(OAc, Br, Cl, H)に変換した修飾MeCDも同様に開環重合することを見いだした。7.シクロデキストリンの数ある水酸基の内、グルコースユニットの2位の水酸基をひとつだけ異なる置換基(OCH_2Ph, OAc, OC(=)ONMe_2, OC(=O)NH^nBu, OC(=S)SMe)に変換したMeCDを合成することに成功した。その置換基が重合に及ばす効果については、現在精査中である。まず、これまでカチオン開環重合することが判明しているα-、β-、およびγ-パー-O-メチルシクロデキストリン(CD)について、各種開始剤を用いて詳細な検討を行った。その結果、α-、β-グリコシド結合を72:2893:7の割合で有する数平均分子量400016000の鎖状のポリグルコピラナン誘導体を得ることができた。現在のところ、リビング重合する系を見出すに至ってはいないが、HIとI_2の組み合わせがα-グリコシド結合を90%以上有するポリマーを得る上で有効な開始剤であるこを見出した。今後、さらに開始剤の探索を続ける。また、重合反応性について興味深い知見を得た。すなわち、3種のモノマーの重合反応性はα<β<γの順に高くなることが分かったが、この順は環歪みの大きさの順とは丁度逆であった。この重合では、成長末端カチオンがCD環の作る空洞の中に進入することが必要であり、より大きな空洞を有するγ体が最も高い反応性を示す結果となった。続いて、6位にさまざまな置換基を導入し、2、3位をメチルエーテル化したCDについて重合性を検討した。6位の置換基としてはアセトキシ基、ハロゲン、アセトアミド基に加えて、酸化-カルボキシル化-メチルエステル化したもの、あるいはデオキシ水素化したものである。これらのモノマーの重合性は全般的にパーメチル化CDに比べ低かったが、6位にアセトキシ基、ハロゲンを導入したもの、およびデオキシ水素化したCD誘導体から対応するポリマーを得ることができた。これにより、置換基の部分を足がかりとして高分子反応によって新たな糖鎖ポリマーへと誘導する道を開くことができた。今後、2位や3位についてもメチルエーテル以外の置換基を有するCDを合成し、置換基の効果を明らかにして行く。

また、共重合について検討したところ、THFとパーメチル化CDから共重合体が得られることが判明した。昨年度の研究によってα-、β-、および、γ-パー-O-メチルシクロデキストリン(MeCD)が、Et_3OPF_6やMeOTfなどのカチオン性開始剤によって開環重合し鎖状のポリグルコピラナン誘導体を生成することを明らかにした。この重合では、モノマーがすでに千数百の分子量を持っているため、得られる糖鎖高分子の各重合度毎の分子量差は大きくなり、通常よりもはるかに容易に単一の分子量を持ったポリマーを単離することが可能になるものと考えられる。しかしながら、先の開始剤を用いた場合には、重合中に連鎖移動反応が含まれているために、得られた高分子はモノマーの分子量置きとはならず、その構成単位であるグルコース単位毎になってしまっていた。本年度は、この連鎖移動反応を抑制することを目的に新たな開始剤系の探索を行った。注目したのはヨウ化水素と活性化剤の組み合わせである。この開始剤系は本重合と類似のオキソカルボカチオンを生長末端とするビニルエーテルのカチオンリビング重合に有効であることが知られいる。その重合を参考にMeCDの重合を検討した。活性化剤としてはI_2、ZnCl_2、あるいは、ZnI_2を用い、塩化メチレン中室温、0°C、もしくはトルエン中室温で重合を行った。その結果、γ-MeCDはいずれの系においても重合し対応する糖鎖高分子が得られることがわかった。この時、連鎖移動の起こっている度合いは生成したポリマーのMALDI-TOF-MS測定によって解析することができた。その結果、HI/ZnCl_2を開始剤系とし、塩化メチレン中0°C、低転化率(45%)の場合に、連鎖移動反応に由来するピークが非常に小さく、ほぼモノマー各重合度毎(分子量1633置き)の糖鎖高分子が得られることが明らかとなった。また、この時生成したポリマー中のα-グリコシド結合の割合は95%(以前は80%程度)となり、これまでで最も小さな値となった。昨年度の研究によって、当初の大きな目的のひとつであったO-メチルシクロデキストリン(MeCD)のカチオン開環重合の制御に成功し、単一の分子量を持った糖鎖高分子を合成する足がかりを得ることができた。本年度はもう一つの大きな課題である定序性糖鎖高分子を合成する目的から研究を行った。それに向けて、最も置換基効果が期待できるグルコースユニツトの2位にひとつだけ異なる置換基を導入したMeCDをモノマーとして、その置換基の効果によって位置選択的な環開裂を誘起して定序性糖鎖高分子を得ることを考えた.選択的導入の困難さから試行錯誤を要したが、結果的にいくつか新規2位1点修飾MeCD(β-X,γ-X)を合成することに成功した.具体的にはこれまでのところβ-MeCDの1カ所の2位にX=-OBn,-OH,-OAc,-OCONMe_2,-OCONH^nBu,-Cl,γ-MeCDの1カ所の2位にX=-OCH_2(2-C_<10>H_7),-OBn,-OHを導入することができた.この内、β-MeCD誘導体についてカチオン開環重合を検討したところ、対応する糖鎖高分子を得ることができた.現在のところ、位置選択的な環開裂の有無を明らかにするには至っていないが、一つだけ導入した2位置換基が重合反応性に大きな影響を与えることが判った。一方、定序性糖鎖高分子の構造同定の情報を得るため、開環単量体の合成を検討した。その結果、MeCD類の粉末に1当量のρ-TsOH・H_2Oを作用させると固体状態を保ったまま反応が進行し、目的の開環単量体を選択的に得ることができた。
非線型微分方程式の数値解の構造解析と数値流体力学への応用

微分方程式の解が解析的に得られない場合,数値的なアプローチが必要になるが,線型の場合のLaxの同等定理のような数値解の解析解への収束性を保証する普遍的な定理が非線型の場合には存在せず,数値解の信頼性の検証は専ら研究者の物理的,化学的な直感と実験結果との定性的,定量的な比較等に依存してきた.しかしながら,境界条件や他の付加条件を計算空間の中で完全に達成して結果を得ることはほとんど不可能であり,数値解のもつ数学的な構造を基礎的に解任することが必要不可欠となっている.本研究では,「数値解を求める上で構成される系が非線型離散力学系である」,という点に着目し,比較的簡単な非線型微分方程式について,その非線型的な挙動を中心多様体理論や分岐理論といった数学的手法とコンピュータを用いた数値実験で解析し,離散化した場合に現れる元の連続微分方程式の解としては決して存在しない解(幻影解)の性質を明らかにした.また,数値解を求める上で実際に利用されている離散化手法(数値スキーム)のもつ性質を明らかにすることによって得られた数値解が真の解に相当するものであるか,幻影解に属するものであるかの判断の下せるような方法論の提案を行った.すなわち,離散解から再構築されたアトラクタの次元を計算することにより,離散化パラメータによる変化を追跡することによって,一見同じように見える解も真の解とは異なる部分を有すること見出せる可能性があることが示された.さらに,現実の流体現象について,数値シミュレーションで得られた結果に対して上記の方法論を適用し,その離散化パラメータ依存性を検証するとともに,可視化の結果や従来の統計的な方法論では困難であると考えられる計算結果についてその物理的性質を明らかにする上で,数理的な手法を応用して解析することが有効であることを示した.微分方程式の解が解析的に得られない場合,数値的なアプローチが必要になるが,線型の場合のLaxの同等定理のような数値解の解析解への収束性を保証する普遍的な定理が非線型の場合には存在せず,数値解の信頼性の検証は専ら研究者の物理的,化学的な直感と実験結果との定性的,定量的な比較等に依存してきた.しかしながら,境界条件や他の付加条件を計算空間の中で完全に達成して結果を得ることはほとんど不可能であり,数値解のもつ数学的な構造を基礎的に解任することが必要不可欠となっている.本研究では,「数値解を求める上で構成される系が非線型離散力学系である」,という点に着目し,比較的簡単な非線型微分方程式について,その非線型的な挙動を中心多様体理論や分岐理論といった数学的手法とコンピュータを用いた数値実験で解析し,離散化した場合に現れる元の連続微分方程式の解としては決して存在しない解(幻影解)の性質を明らかにした.また,数値解を求める上で実際に利用されている離散化手法(数値スキーム)のもつ性質を明らかにすることによって得られた数値解が真の解に相当するものであるか,幻影解に属するものであるかの判断の下せるような方法論の提案を行った.すなわち,離散解から再構築されたアトラクタの次元を計算することにより,離散化パラメータによる変化を追跡することによって,一見同じように見える解も真の解とは異なる部分を有すること見出せる可能性があることが示された.さらに,現実の流体現象について,数値シミュレーションで得られた結果に対して上記の方法論を適用し,その離散化パラメータ依存性を検証するとともに,可視化の結果や従来の統計的な方法論では困難であると考えられる計算結果についてその物理的性質を明らかにする上で,数理的な手法を応用して解析することが有効であることを示した.1994年度においては,まず比較的簡単な微分方程式に対して非線型力学系を解析する方法論の確立を目的として研究を進めてきた.まず数値解の非線型な挙動を定性的に理解するために,それを離散力学系としてとらえ,中心多様体理論を利用した数値解の理論的解析を行った.また数値計算を行う場合に種々の誤差によって生ずる物理的な意味として間違った解(幻影解)の特性を解析する上で,分岐図,アトラクターの表示,近似的リアプノフ指数の計算およびパワースペクトル密度の計算等の非線型力学によるアプローチが有効な方法となることを明らかにした.特に,1994年度に導入したワークステーションにより,偏微分方程式系など,高次元の離散力学系のもつ性質を具体的に調べ,高次元においても幻影解が出現することを明らかにした.また線型安定性解析を高次元系の安定性解析に応用し,一例としてバーガーズ方程式をとりあげ,幻影解が出現する分岐点近傍での無限次元における安定性が線型の拡散方程式の安定性と同値であることを明らかにした.さらにこれらの幻影解の出現は数値スキームや境界条件等に敏感に依存することが示され,線型系では安定なスキームである陰解法においても,非線型常微分方程式系において複雑な構造をもった幻影解が出現することが示された.一方,従来より用いられている風上差分や差分方程式の陰解法における線型化といった具体的な手法が,物理的に正しい数値解を得るうえで有効であることが非線型力学系の解析という立場から明らかにされた.さらに,これらの複雑な解の構造を定量的に評価するために,一般化次元の概念を含む次元解析の手法を応用し解析した.これにより,幻影解のアトラクターとしての一般化次元がパラメータの変化とともに変化することを明らかにした.

この手法は実際の流体力学計算結果の解析にも応用し,可視化からだけではわからない流れ場の物理的な差異を明らかにするうえで有効であることが示された.微分方程式の解が解析的に得られない場合,数値的なアプローチが必要になるが,線型の場合のLaxの同等定理のような数値解の解析解への収束性を保証する普遍的な定理が非線型の場合には存在せず,数値解の信頼性の検証は専ら研究者の物理的,化学的な直感と実験結果との定性的,定量的な比較等に依存してきた.しかしながら,境界条件や他の付加条件を計算空間の中で完全に達成して結果を得ることはほとんど不可能であり,数値解のもつ数学的な構造を基礎的に解析することが必要不可欠となっている.本研究では,「数値解を求める上で構成される系が非線型離散力学系である」,という点に着目し,比較的簡単な非線型微分方程式について,その非線型的な挙動を中心多様体理論や分岐理論といった数学的手法とコンピュータを用いた数値実験で解析し,離散化した場合に現れる元の連続微分方程式の解としては決して存在しない解(幻影解)の性質を明らかにした.また,数値解を求める上で実際に利用されている離散化手法(数値スキーム)のもつ性質を明らかにすることによって得られた数値解が真の解に相当するものであるか,幻影解に属するものであるかの判断の下せるような方法論の提案を行った.すなわち、離散解から再構築されたアトラクタの次元を計算することにより,離散化パラメータによる変化を追跡することによって,一見同じように見える解も真の解とは異なる部分を有すること見出せる可能性があることが示された.さらに,現実の流体現象について,数値シミュレーションで得られた結果に対して上記の方法論を適用し,その離散化パラメータ依存性を検証するとともに,可視化の結果や従来の統計的な方法論では困難であると考えられる計算結果についてその物理的性質を明らかにする上で,数理的な手法を応用して解析することが有効であることを示した.
炎症反応の質・量・持続性を統御する、チロシンキナーゼTYK2の新たな役割

本研究はこれまで進めてきた研究に引き続きTYK2欠損マウスを用い、マクロファージ等の細胞機能・動態に着目した解析を進め炎症反応におけるTyrosine kinase 2 (TYK2)の新規役割を明らかにすることを目的とした。TYK2がマクロファージにおいて炎症性ケモカイン発現誘導能の維持に関与することや角化細胞のIL-17応答性に関与することを見出した。これらの機能を通じてTYK2が乾癬等の炎症病態形成に寄与することが示唆され、TYK2阻害は乾癬治療における有望な標的候補となると考えられた。生体内での慢性化した炎症反応が、がん・自己免疫疾患・生活習慣病を含むさまざまな疾患発症や病態悪化に寄与することが近年注目されており、「炎症反応の質・量の制御」や「持続的炎症状態成立」の根底にある分子機構の理解につながる基礎的知見を得ることは重要である。現在までに我々は持続的炎症を伴うさまざまな実験的疾患病態においてTyrosine kinase2 (TYK2)が促進的に寄与することを、欠損マウスを用いた解析によって明らかにし報告した(J Immunol. 2011 187(1):181, Int Immunol. 2011 23(9):575.)。平成25年度は上記の成果をもとにさらに解析を行い、炎症に役割をもつマクロファージにおけるTYK2の機能解析を進めた。マウスマクロファージ由来細胞株J774細胞に対しsiRNAを用いTYK2をノックダウンし、既知36種のケモカインmRNA発現量への影響をRT-PCR法で調べた結果CXC-chemokine ligand 10 (Cxcl10; IP-10)等の複数の炎症促進性のケモカイン発現がTYK2ノックダウンによって強く抑制されることを見出した。培養上清中のCXCL10タンパク質量もTYK2ノックダウンによって減少した。J774細胞のみならずTYK2欠損マウス骨髄由来のマクロファージにおいてもCxcl10遺伝子発現及びタンパク質産生量の低下が認められた。よってTYK2はマクロファージにおけるCxcl10等のケモカイン産生へ寄与し炎症促進的な役割を担うことが示唆された。このようなマクロファージ機能変化がTYK2欠損により引き起こされる分子機構について引き続き解析を進めている生体内での慢性化した炎症反応が、がん・自己免疫疾患・生活習慣病を含むさまざまな疾患発症や病態悪化に寄与することが近年注目されており、「炎症反応の質・量の制御」や「持続的炎症状態成立」の根底にある分子機構の理解につながる基礎的知見を得ることは重要である。現在までに我々は持続的炎症を伴う様々な実験的疾患病態においてTyrosine kinase2 (TYK2)が促進的に寄与することを、欠損マウスを用いた解析によって明らかにし報告した(J Immunol. 2011 187(1): 181, Int Immunol. 2011 23(9): 575, Int Immunol. 2014 26(5):257)。平成26年度は上記成果をもとに解析を進めた。昨年度までに培養細胞を用いた解析よりTyk2がケモカインCxcl10遺伝子発現に関与することを見出したことから、in vivoの炎症病態モデルにおいてもCxcl10遺伝子発現にTyk2が役割をもつか否か調べた。マウスにおいてヒト乾癬病態に類似の皮膚炎を誘導できる実験モデルとして、マウス皮膚へのイミダゾキノリン誘導体(イミキモド)塗布により皮膚炎を誘発させ、Cxcl10遺伝子発現を検出した。野生型マウスに比べTyk2欠損マウスではCxcl10遺伝子発現の誘導が有意に抑制されることを見出した。また、野生型マウス皮膚へのイミキモド塗布による乾癬様病態の誘導は、Cxcl10の受容体であるCXCR3の機能を阻害する抗CXCR3中和抗体投与によって有意に抑制された。以上の結果より、マウスにおける乾癬様病態形成においてTYK2がCxcl10ケモカインの発現誘導を介して病態悪化に寄与する可能性を見出した。現在これらの分子機構解析を引き続き進めている。種々のサイトカインシグナル伝達を担うJakチロシンキナーゼTyk2の新たな機能を同定するために遺伝子欠損マウスを用いて解析を進めた。平成27年度はTyk2欠損マクロファージの機能解析よりTyk2が恒常的なインターフェロン(IFN)産生およびシグナル伝達への寄与を通じCxcl10等のケモカイン遺伝子の誘導に関わることに加え、複数の脂質代謝関連遺伝子の発現に対し抑制的役割をもつことを見出した(論文準備中)。脂質代謝関連遺伝子の抑制制御は、Jakキナーゼ活性やI型IFNシグナルへの依存度が標的遺伝子ごとに異なり、実験結果からキナーゼ活性やI型IFNに非依存的にTyk2が遺伝子発現を制御するユニークな分子機構の存在も示唆された。マクロファージにてTyk2は炎症応答と脂質代謝系制御の双方に関わりマクロファージの性質を炎症促進性に維持すると考えられ、炎症を効果的に収束させるためにTyk2機能阻害が有効であることが示唆された。難治性皮膚疾患である乾癬のマウスでの病態モデルはTyk2欠損により症状が抑制される。乾癬病変部を構成する表皮角化細胞でのTyk2の役割の解析を進めた。ヒト正常角化細胞を用い乾癬で重要なサイトカインIL-17Aが角化細胞を活性化させる際の遺伝子発現変動を網羅的に解析した。