hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海洋底拡大における地殻-マントル境界の形成過程

大気と地面の境界があるように、地球内部には性質の異なる固体物質の境界があるとされている。地殻と上部マントルの境界はこのひとつであり、それぞれを構成している岩石種の物質学的なちがいにより区別される。本研究では統合国際深海掘削計画によって、大西洋の海底下から得られた地球深部を構成する岩石を解析し、いかにしてこれらの異なった岩石種が産み出されるのかその形成過程について検証した。統合国際深海掘削計画304/305次航海により,大西洋中央海嶺北緯30度に存在するアトランティス岩体から採集された海洋底の岩石,特にかんらん岩類について集中的に解析を行った.岩石試料から薄片を作成し顕微鏡観察を行い,個々の試料の造岩鉱物を鑑定した.各鉱物の主要元素組成,微量元素組成を決定した.測定にはそれぞれEPMA,LA-ICP-MSを用いた.詳細な記載岩石学的および地球化学的データにもとづき,かんらん岩の起源について検討した.アトランティス岩体を構成するかんらん岩は複雑な形成過程を経験しており,溶け残り岩(上部マントル)およびマグマ集積岩(地殻)に由来するものが混在していることを明らかにした.上部マントル起源のかんらん岩については,その特徴がこれまで大西洋中央海嶺から得られるものとしては,部分溶融の程度が比較的高いことを示した.このことから,中央海嶺セグメントにおける上部マントルの性質の地域性を議論し,海嶺下におけるマグマ過程および地殻と上部マントルの岩石の関係について推察した.本研究でのこれまでの成果は,下記の論文として投稿中である.統合国際深海掘削計画(IODP)304/305次航海により,大西洋中央海嶺北緯30度に存在する海洋コアコンプレックス(OCC)であるアトランティス岩体から採集された海洋底の岩石,特にかんらん岩類について集中的に解析を行ってきた.岩石試料から薄片を作成し顕微鏡観察を行い,個々の試料の造岩鉱物を鑑定した.各鉱物の主要元素組成,微量元素組成を決定した.測定にはそれぞれEPMA,LA-ICP-MSを用いた.詳細な記載岩石学的および地球化学的データにもとづき,かんらん岩の起源および関係するマグマプロセスについて検討した.アトランティス岩体を構成するかんらん岩は複雑な形成過程を経験しており,溶け残り岩(上部マントル)およびマグマ集積岩(地殻)に由来するものが混在していることを明らかにした.溶け残り岩の特徴として,これまで大西洋中央海嶺から得られるものとしては,部分溶融の程度が比較的高いものであることがわかった.また,より最近の文献の調査を行い,様々な地域の中央海嶺から得られたかんらん岩の新しい研究データのコンパイルを行った.これをもとに,中央海嶺における上部マントルの性質の地域性と海嶺セグメント内での多様性について詳細な議論をした.本研究で示したかんらん岩の特徴とその生成過程は,OCCの形成過程と海嶺セグメント内におけるマグマの移動の理解に重要な情報を与える.以上の成果は,IODP304/305次航海ポストクルーズミーティング(9月,ハワイ)において発表した.また,国際誌(Tamura, et. al.,2008,裏面参照)に論文として公表した.統合国際深海掘削計画(IODP)304/305次航海により,大西洋中央海嶺北緯30度に存在する海洋コアコンプレックスであるアトランティス岩体から採集された海洋底の岩石,特にかんらん岩類の岩石学および地球化学的特徴について解析を行った.アトランティス岩体を構成するかんらん岩は複雑な形成過程を経験しており,溶け残り岩(上部マントル)およびマグマ集積岩(地殻)に由来するものが混在していることを明らかにした.また,中央海嶺における上部マントルの性質の地域性と海嶺セグメント内での不均質について議論を行った(Tamura, et.al., 2008で公表;平成20年度).この結果をもとに,試料中のかんらん岩-はんれい岩境界付近に認められるスピネル中の含水鉱物包有物の解析を行った.この物質はその産状から,溶け残り岩ーマグマ間の反応の証拠であり,詳細な上部マントルー地殻の成因関係を議論するための重要な情報を持っていると考えられる.解析は主に含水鉱物中の微量元素組成に着目し,その形成過程の議論をもとに,上部マントルー地殻形成過程の理解を目指した.さらに,様々な地域の中央海嶺およびオフィオライトから得られた岩石中の同様の物質についても解析を進めており,その地球化学的特徴に地域的多様性があることがわかってきた.これらの成果の一部は, Fifth International Orogenic Lherzolite Conference (9月,カリフォルニア)において発表を行った.
同一プロトコールによる表面型大腸腫瘍の頻度・分子生物学的差異に関する日米共同研究

【背景】日本においては表面型大腸腫瘍発見は一般的となっている。一方,アメリカにおいては「表面型大腸腫瘍は極めて稀か,存在していても臨床的重要性は乏しく大腸癌死亡には寄与していない」との見方がなされている。【目的】アメリカにおける表面型大腸腫瘍の頻度と臨床的意義を明らかにする。【対象と方法】米国テキサス州で前向きに表面型大腸腫瘍の頻度を検討した。盲腸到達後,右側結腸は表面型病変が疑われた場合にのみ,脾轡曲部から直腸までは全例で0.08%インジゴカルミンを撒布後に観察した。また,生物学的悪性度を評価するために得られた組織についてFHIT(fragile histidine triad),p53,ki67及びCD95の免疫染色を行った。【結果】表面型大腸病変は本研究を行った211例中48例(22.7%)で発見された。表面型における癌の大きさは隆起型に比べて有意に小さかった(それぞれ10.75+2.7mm,20+2.9mmP<0.05)。表面型では隆起型に比べて腺腫の頻度は有意に高く(それぞれ88%,67%;P=0.03),また癌の頻度も表面型で有意に高かった(それぞれ6.1%,0%;P=0.042)。表面型腺腫においては同程度の大きさの隆起型腺腫に比べてFHITは有意に高くp53は有意に低かった。また増殖やアポトーシスのマーカーのKi-67及びCD95では両群に差は見られなかった。【結論】色素撒布を併用するとアメリカにも高頻度に表面型病変が存在した。表面型病変では隆起型病変と比較して生物学的態度が異なっていると考えられた。表面型病変の臨床的意義を明らかにするためにはさらなる大規模な多施設による研究が必要である。【背景/目的】表面型大腸腫瘍は日本では数多く発見され,組織学的異型度も高く,腫瘍径の小さなうちに深部浸潤するとされているが,欧米からの報告は少ない。米国においても表面型腫瘍の頻度,生物学的悪性度は日本と同様であり,"米国では表面型大腸腫瘍は頻度,重要性ともに過小評価されている"という仮説を証明することを目的とした。【方法】色素撒布(インジゴカルミン)を併用した日本と米国で同一のプロトコールを用いて,大腸内視鏡検査を行い,日米両国における表面型大腸腫瘍の頻度について比較,検討した。また,発見された表面型大腸腫瘍の臨床的特徴について解析した。【結果】1.期間中,米国において211例にprospectiveに色素撒布を併用して大腸内視鏡検査を行い,48例(22.7%),66病変の表面型大腸病変を発見した。2.表面型大腸腫瘍はあらゆる人種から発見された。3.発見された表面型大腸病変のうち62%は色素撒布後に初めて発見され,色素撒布の併用は表面型大腸腫瘍の発見に有用であった。4.表面型大腸病変のうち88%(58/66)は腺腫であり,同期間中に発見された隆起型病変では67%(82/122)であり腺腫の頻度は隆起型に比較して有意に高率であった(P=0.033)。5.表面型病変のうち癌は4.5%(3/66)であり,同期間中に発見された隆起型病変の0%(0/122)に比較して有意に高率であった。

一方,我々の表面型腺腫の頻度は14%(1057/8012)で表面型早期癌の頻度は21%(223/1055)で米国との間に差はみられなかった。【結論】米国における表面型大腸病変(腫瘍)の発見頻度は色素撒布を用いると,日本における我々の頻度と差はみられず,腺腫,癌の頻度共に隆起型に比べて高く,臨床的に重要であった。以上から米国では表面型大腸腫瘍が過小評価されている可能性が示唆された。【背景】日本においては表面型大腸腫瘍発見は一般的となっている。一方,アメリカにおいては「表面型大腸腫瘍は極めて稀か存在していても臨床的重要性は乏しく大腸癌死亡には寄与していない」との見方がなされている。【目的】アメリカにおける表面型大腸腫瘍の頻度と臨床的意義を明らかにする。【対象と方法】米国テキサス州で前向きに表面型大腸腫瘍の頻度を検討した。盲腸到達後,右側結腸は表面型病変が疑われた場合にのみ,脾彎曲部から直腸までは全例で0.08%インジゴカルミンを撒布後に観察した。また,生物学的悪性度を評価するために得られた組織についてFHIT(fragile histidine triad), p53, Ki-67及びCD95の免疫染色を行った。【結果】表面型大腸病変は本研究を行った211例中48例(22.7%)で発見された。表面型における癌の大きさは隆起型に比べて有意に小さかった(それぞれ10.75+2.7mm,20+2.9mm ; P<0.05)。表面型では隆起型に比べて腺腫の頻度は有意に高く(それぞれ88%,67% ; P=0.03),また癌の頻度も表面型で有意に高かった(それぞれ6.1%,0% ; P=0.042)。表面型腺腫においては同程度の大きさの隆起型腺腫に比べてFHITは有意に高くp53は有意に低かった。また増殖やアポトーシスのマーカーのKi-67及びCD95では両群に差は見られなかった。【結論】色素撒布を併用するとアメリカにも高頻度に表面型病変が存在した。表面型病変では隆起型病変と比較して生物学的態度が異なっていると考えられた。表面型病変の臨床的意義を明らかにするためにはさらなる大規模な多施設による研究が必要である。
新規メタロプロテアーゼADAMTSファミリー遺伝子による胚浸潤調節機構の解明

着床の成立にとって胚浸潤は不可欠な要素であり、複雑な分子間ネットワークが正常に機能することが知られてきた。本研究では、着床を可能にする胚側の因子の同定を目指し、胚におけるメタロプロテアーゼの発現解析を行うとともに、腫瘍細胞の浸潤との相違について明らかにすることを目的とした。胚におけるADAMTS15の発現は着床期にかけて胚と浸潤性トロフォブラストに強く発現していることが明らかとなった。一方、胚の発生過程においてこれらの分子の標的と考えられるversicanの発現は胚盤胞期から後期胚盤胞にかけて著しく発現亢進しており、versicanの切断が着床準備として重要である可能性が示唆された。Versican以外にも標的となる分子は多数存在する可能性もあり、標的分子を明らかにすることでADAMTS15の役割が解明されるものと考えられる。RNAi発現制御による解析の結果から、初期胚の発生およびトロフォブラストの浸潤性を制御していることを見いだし、胚の機能における重要性が示された。ADAMTS15の胚における役割と比較検討するため、正常顆粒膜細胞および顆粒膜細胞がんを用いてADAMTSファミリー分子の発現解析を行ったところ、ADAMTS15は顆粒膜細胞がんでは亢進せず、異なるファミリー分子であるADAMTS9やADAMTS1に大きな変化が認められた。したがって、胚におけるADAMTS15の役割はがん細胞とは異なるものであり、特異的に必須である可能性が示唆された。ADAMTS15とは異なりADMTS19はトロフォブラストが分化すると発現が著しく低下することも明らかとなり、分化の促進に不可欠な因子である可能性も示唆された。胚の浸潤は着床の成立において重要な役割を担っていることが知られてきた。浸潤過程には、タンパク質分解酵素、特にメタロプロテアーゼが関与していることが報告されてきたが、遺伝子欠損マウスの解析から既知の分子については決定的な証拠が得られていない。そこで、本研究では新規メタロプロテアーゼであるADAMTSファミリー遺伝子が胚の浸潤に関与する可能性について検討を進めてきた。浸潤能を有するトロフォブラスト幹細胞を用いた遺伝子発現解析から、ADAMTS15の発現は著しく冗進しており、ADAMTS19の発現は低下していることが明らかとなった。一方、母体生殖器における遺伝子発現解析を行ったところ、いずれの分子も卵巣、卵管、子宮のすべてにおいて発現していることが明らかとなった。いずれのADAMTS分子も分泌型の分子であると推定され、雌性生殖道にはタンパク質が比較的豊富に存在しているものと考えられる。さらに、トロフォブラストの浸潤作用とガン細胞の浸潤作用でADAMTS分子の役割に相違が認められるかどうか明らかにするため、卵巣由来頼粒膜細胞腫瘍細胞株の細胞特性の解析を進めている。本細胞はin vitroで培養を続けることにより自発的に浸潤能を高めることが明らかとなり、今後ADAMTS15およびADAMTS19の発現がどのように変化するか検討する。ADAMTS分子の標的分子として、いくつかの細胞外マトリックスが候補として考えられることから、現在、胚および卵管、子宮における細胞外マトリックス発現スクリーニングを行うと同時に、RNAiや遺伝子ノックアウトなどによる遺伝子発現制御を進めている。本研究では、着床を可能にする胚側の因子の同定を目指し、胚におけるメタロプロテアーゼの発現解析を行うとともに、腫瘍細胞の浸潤との相違について明らかにする。一方、胚は着床に向けて細胞内クリアランスであるオートファジーを活発化させることが明らかとなってきた(投稿準備中)。

卵子は受精前後において細胞内のすべての活動をほぼ停止した状態となると考えられており、細胞内に蓄積した余分な成分を取り除く作業をしているものと考えられるが、一方で着床の準備を進めていることも考えられる。オートファジーは初期胚の発生段階が進むにつれてより活発化していることが明らかとなった。また、老化による胚の機能低下はオートファジーの不全と深くかかわっている可能性が得られてきた。オートファジーは細胞内不要物の分解系であり様々なプロテアーゼが関与すると考えられていることから、ADAMTSファミリー遺伝子群とこれらの過程との関わりについて検討を進めている。さらに、細胞浸潤過程におけるADAMTSファミリー遺伝子の発現について、トロフォブラスト細胞と顆粒膜細胞腫の比較を行ったところ、ADAMTSファミリーの遺伝子変化はトロフォブラスト細胞で顕著に変化するのに対して顆粒膜細胞腫ではほとんど変化が認められなかった。現在、過剰発現系を用いて更なる検討を進めている。着床の成立にとって胚浸潤は不可欠な要素であり、複雑な分子間ネットワークが正常に機能することが知られてきた。本研究では、着床を可能にする胚側の因子の同定を目指し、胚におけるメタロプロテアーゼの発現解析を行うとともに、腫瘍細胞の浸潤との相違について明らかにする。胚におけるADAMTS15の発現は着床期にかけて強く変化することを明らかにしてきたが、特に胚と浸潤性トロフォブラストに強く発現していることが明らかとなった。トロフォブラストの浸潤性を一部制御していることを見いだし、胚の機能における重要性が示された。一方、その他の細胞機能との関わりについて検討したが、増殖や細胞の生存には関連性は認められなかった。ADAMTS15の胚における役割と比較検討するため、正常顆粒膜細胞および顆粒膜細胞がんを用いてADAMTSファミリー分子のの発現解析を行ったところ、ADAMTS15は顆粒膜細胞がんでは亢進せず、異なるファミリー分子であるADAMTS9やADAMTS1に大きな変化が認められた。したがって、胚におけるADAMTS15の役割はがん細胞とは異なるものであり、特異的に必須である可能性が示唆された。ADAMTS15とは異なりADMTS19はトロフォブラストが分化すると発現が著しく低下することも明らかとなり、分化の促進に不可欠な因子である可能性も示唆された。一方、胚の発生過程においてこれらの分子の標的と考えられるversicanの発現は胚盤胞期から後期胚盤胞にかけて著しく発現亢進しており、versicanの切断が着床準備として重要である可能性が示唆された。Versican以外にも標的となる分子は多数存在する可能性もあり、標的分子を明らかにすることでADAMTS15の役割が解明されるものと考えられる。
GIST・血液がん・メラノーマのKitの異常局在とそこから発信されるがんシグナル

最近、我々は、マスト細胞腫や消化管間質細胞腫(gastrointestinal stromal tumor: GIST)の発症の大きな原因の一つであるKitチロシンキナーゼの恒常的活性化変異体が、これまで考えられてきた細胞膜ではなく、エンド/リソソーム,小胞体(endoplasmic reticulum: ER),ゴルジ体に集積し、そこをシグナルのプラットホームとすることを報告した。これらの研究成果は、「他のがんにおけるKitもオルガネラに集積するのか」,「オルガネラに集積する分子メカニズムはどのようなものか」,「異常局在をターゲットとした新たな機序の治療戦術の構築は可能か」といった新たな疑問と課題を生じさせた。本年度は、急性骨髄性白血病(acute myeloidleukemia: AML)およびメラノーマでのKit変異体の局在とシグナルについて、免疫染色と共焦点レーザースキャン顕微鏡でイメージングを試みた。AML細胞株であるKasumi-1, SKNO-1のKit変異体の局在を調べたところ、明らかに異常に細胞内小器官に集積していた。さらに、オルガネラマーカーと共染色したところ、変異型Kitは、ERやゴルジ体といった分泌オルガネラではなく、エンドソームおよびリソソームマーカーと共局在していた。また、Kitは、自身のキナーゼ活性に依存したエンドサイトーシスによって、エンドソーム・リソソームに集積していることを見出した。AMLだけでなく、他の白血病株における変異Kitでも同様の結果が得られた。今後、白血病のエンドソーム・リソソームで、Kit変異体が増殖シグナルを発信するか、明らかにしたい。また、メラノーマ細胞株においては、核近傍に特徴的なKitの集積が認められ、そこでの活性化が予想されるので、その詳細な局在について検討中である。マスト細胞腫やGISTと同様に、AMLおよびメラノーマのKit変異体(Kit-N822KまたはKit-N818K)は、細胞膜以外の小胞状の細胞内小器官に分布していることを明らかにすることができた。また、がん種が異なると、同じKit変異体であっても、局在が異なることが示唆された。複数の細胞株と複数の抗体によって、本実験結果は支持されている。AMLについては、変異型Kitが局在するオルガネラは、初期分泌経路で役割を果たすオルガネラ(小胞体,ゴルジ体)ではなく、エンドサイトーシス後に至るエンドソーム・リソソームであることを、ピアソン相関係数を有意差検定し、定量的に示すことができた。当該年度については、AML,メラノーマでのKit変異体の異常局在を明確にすることが目標だったので、本研究を概ね順調に進展させることができたと考えている。AML・メラノーマのKit変異体が、オルガネラから増殖シグナルを発信しているかどうか、(1)抗活性化Kit抗体および抗チロシンリン酸化抗体を用いた細胞内イメージング,(2)下流分子であるAkt, Erk, STAT5およびそのリン酸化体の局在解析, (3)細胞内輸送阻害剤(ブレフェルジンA,モネンシン,バフィロマイシン,クロルプロマジン等)のKitシグナルへの影響の検討, (4)遺伝子発現系(蛍光蛋白質, HA/Myc/Flagタグ融合蛋白質の発現系)を用いた確認等をおこなうことで明確にする。さらに、マスト細胞腫, GIST, AML,メラノーマの変異型Kitの異常局在の分子メカニズムを明らかにするために、それぞれの細胞株(HMC-1, GIST-T1, Kasumi-1, WM8)からKitを免疫沈降し、共沈降蛋白質を質量解析・比較する。がん種間におけるKitの局在の違いと、相互作用蛋白質の違いの相関を見出すことができたら、それらのノックダウン,インヒビターによる阻害,恒常的活性化変異体・ドミナントネガティブ体の発現の、Kitの局在への影響を検討する。

また、メラノーマ細胞株においては、核近傍に特徴的なKitの集積が認められ、そこでの活性化が予想されるので、その詳細な局在について検討中である。マスト細胞腫やGISTと同様に、AMLおよびメラノーマのKit変異体(Kit-N822KまたはKit-N818K)は、細胞膜以外の小胞状の細胞内小器官に分布していることを明らかにすることができた。また、がん種が異なると、同じKit変異体であっても、局在が異なることが示唆された。複数の細胞株と複数の抗体によって、本実験結果は支持されている。AMLについては、変異型Kitが局在するオルガネラは、初期分泌経路で役割を果たすオルガネラ(小胞体,ゴルジ体)ではなく、エンドサイトーシス後に至るエンドソーム・リソソームであることを、ピアソン相関係数を有意差検定し、定量的に示すことができた。当該年度については、AML,メラノーマでのKit変異体の異常局在を明確にすることが目標だったので、本研究を概ね順調に進展させることができたと考えている。AML・メラノーマのKit変異体が、オルガネラから増殖シグナルを発信しているかどうか、(1)抗活性化Kit抗体および抗チロシンリン酸化抗体を用いた細胞内イメージング,(2)下流分子であるAkt, Erk, STAT5およびそのリン酸化体の局在解析, (3)細胞内輸送阻害剤(ブレフェルジンA,モネンシン,バフィロマイシン,クロルプロマジン等)のKitシグナルへの影響の検討, (4)遺伝子発現系(蛍光蛋白質, HA/Myc/Flagタグ融合蛋白質の発現系)を用いた確認等をおこなうことで明確にする。さらに、マスト細胞腫, GIST, AML,メラノーマの変異型Kitの異常局在の分子メカニズムを明らかにするために、それぞれの細胞株(HMC-1, GIST-T1, Kasumi-1, WM8)からKitを免疫沈降し、共沈降蛋白質を質量解析・比較する。がん種間におけるKitの局在の違いと、相互作用蛋白質の違いの相関を見出すことができたら、それらのノックダウン,インヒビターによる阻害,恒常的活性化変異体・ドミナントネガティブ体の発現の、Kitの局在への影響を検討する。2018年度は、細胞株(AML, Kasumi-1, SKNO-1;メラノーマ, WM8, WM39),抗体(抗Kit抗体等),阻害剤(チロシンキナーゼインヒビター, PKC412,イマチニブ)の検討がスムーズに進み、時間的にも物質的にも、予定していた1/22/3程度で、実験結果を得ることができ、次年度使用額が生じた。一方で、2019年度には、AML・メラノーマだけでなく、マスト細胞腫, GISTを含めた4種類のがん種を扱い、生化学実験,細胞内イメージングをおこなうことを予定しており、それぞれのがん種に対し、複数の細胞株を準備して前年度よりも多くの実験をおこなう予定である。それらの実験をおこなうことを、2018年に生じた次年度使用額の使用計画としたい。
胃酸分泌細胞の細管小胞融合におけるトランスポートソーム機能の解明

本研究では、胃酸分泌機構の最終段階におけるトランスポートソーム(胃酸分泌分子複合体)の構成と機能を明らかにすることを目的とした。まず、ブタ胃細管小胞に富むベシクル(TV)および分泌膜に富むベシクル(SA)をCHAPS.で処理後、不溶性画分(DRM)および可溶性画分(non-DRM)の単離を行った。総リン脂質は、TVでは大部分がDRMに局在していたが、SAではDRM、non-DRMに同程度に分布していた。TVではカベオラマーカーのcaveolin-1が高発現しており、SAでは脂質ラフトマーカーのflotillin-2が高発現していた。このことからTV自体がカベオソームであり、一方、SAにはラフトおよび非ラフト領域が存在するものと考えられた。胃プロトンポンプ(H^+, K^+-ATPase)は、カベオソーム、ラフト、非ラフトの3種類すべての場に存在していた。TVに高発現しているCl^-/H^+対向輸送体のCLC-5は、H^+, K^+-ATPaseと共にDRMに分布し、両者は免疫共沈降した。Methyl-β-cyclodextrin(MβCD)処理により、CLC-5とH^+, K^+-ATPaseはnon-DRMに移行し、水溶性コレステロール添加によりDRMへ再分布した。これとパラレルにH^+, K^+-ATPase活性は、MβCD処理により減少し、コレステロール添加により回復した。SAに高発現しているK^+-Cl^-共輸送体のKCC4は、H^+, K^+-ATPaseと免疫共沈降した。KCC4阻害剤のDIOAは、SAのH^+, K^+-ATPaseによるプロトン輸送活性を阻害したが、TVの輸送活性に影響を与えなかった。以上の結果から、胃酸分泌細胞の分泌膜と細管小胞では、胃酸分泌分子複合体とそれを取り巻く環境が大きく異なっており、それぞれ空腹時と摂食時の胃酸分泌機構に対応しているものと考えられた。本研究では、胃酸分泌細胞における酸分泌機構の最終段階におけるトランスポートソームの構成と調節機構を明らかにすることを目的とした研究を行い、以下のような興味深い知見を得た。1.ブタ胃粘膜標本の分別遠心により、胃細管小胞に富む膜画分(GIベシクル;酸分泌休止状態に対応する)、および分泌膜に富む膜画分(SAベシクル;酸分泌刺激状態に対応する)をそれぞれ調製した。SA画分の総リン脂質に占めるホスファチジルコリンの割合は、GI画分の場合よりも有意に高かった。一方、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、およびスフィンゴミエリンの割合はGIベシクルとSAベシクルとの間で有意差はなかった。2.SAベシクルにおいて胃H^+,K^+-ATPase(胃プロトンポンプ)は、界面活性剤のCHAPS(0.5-1%)に不溶性の画分に局在しており、ラフトマーカーのflotillin-2の分布パターンと一致していた。一方、GIベシクルにおいて胃プロトンポンプは、CHAPSに不溶性および可溶性の両画分に分布していた。コレステロールを引き抜くことでラフト構造を破壊するmethyl-(3-cyclodextrinで処理すると、胃プロトンポンプのATP加水分解活性は有意に低下した。3.K^+-Cl^-共輸送体のKCC4に対する抗体を作製し、KCC4がSAベシクルに高レベルで発現していることを見出した。GIベシクルにおいてはKCC4の発現レベルは低かった。以上の結果から酸分泌刺激に伴い、胃細管小胞膜に存在する胃プロトンポンプはラフトに移行し、KCC4と機能連関するものと考えられた。

KCC4阻害剤のDIOAは、SAのH^+, K^+-ATPaseによるプロトン輸送活性を阻害したが、TVの輸送活性に影響を与えなかった。以上の結果から、胃酸分泌細胞の分泌膜と細管小胞では、胃酸分泌分子複合体とそれを取り巻く環境が大きく異なっており、それぞれ空腹時と摂食時の胃酸分泌機構に対応しているものと考えられた。
末端アルキンのワンポット多官能基化反応の開発

我々は、末端アルキンのワンポット多官能基化反応により合成されるC3対称性を持つ光学活性シクロファン([3]CPPC)のユニークな構造上の特徴を活かし、ベンゼン環上に規則的に配列された重水素により不斉誘起されたキラル炭化水素(2H6-[3]CPPC)の合成に成功している。さらに、VCDスペクトルとDFT計算によるシュミレーションを比較することで、2H6-[3]CPPCの絶対立体配置を決定した。これは2H/1H原子の非対称配置により不斉誘起されたキラル水素同位体炭化水素の絶対立体配置をVCD測定により決定した、2例目になる。一方、13C/12C原子の非対称配置によるキラル炭化水素の絶対配置の決定例は、1例もない。そこで本研究では、13Cを導入することで不斉誘起されたキラル炭化水素(13C3-[3]CPPC)の合成とVCD測定による絶対立体配置の決定を試みた。まず13C源として13CO2を用い、末端アルキンのワンポット多官能基化反応で得られた知見を活かして13Cを規則的に3つ有するC3対称性13C3-[3]CPPCを合成した。ついで、得られた13C3-[3]CPPCのVCD測定を行ったところ、VCDスペクトルとDFT計算によるシュミレーションが合致して絶対立体配置を決定することができた。。さらに我々は、より単純な構造を有する13C1-cis-1,2-ジフェニルシクロプロパンを末端アルキンのワンポット多官能基化反応を参考にして合成をした。得られた13Cを1つ有するキラル炭素同位体炭化水素のVCD測定を行ったところ、この場合もVCDスペクトルとDFT計算によるシュミレーションが合致して絶対立体配置を決定することができた。すなわち本研究により、13Cを導入することで不斉誘起されたキラル炭素同位体炭化水素も、VCD測定によって絶対立体配置が決定できることを明らかにした。「各種求核剤との反応による含窒素複素環化合物の直截的合成」2-シロキシフランとの反応:芳香族化合物の開環反応を利用して1,3-ジエンなどの反応性官能基を合成することができれば、炭素ユニットの新たな導入手法をとして有用である。例えば、米国Vanderwalらは、ピリジニウム塩の開環反応(Zincke反応)を利用して、わずか六工程でStrychnineの全合成を達成している。我々は最近、求核剤として芳香族化合物である2-シロキシフランを用いたところ、開環反応が進行して立体選択的に不飽和イミンが得られることを見いだした。また反応条件を適切に選択することで、ジヒドロピリジンも選択的に得られることを明らかにした。また、本研究では、反応機構の詳細を明らかにしつつ、基質一般性について検討した。最近、我々は上記の研究過程で、ベンゼン環のパラ位にビニル基が置換したトリアゾールを用いて反応を検討していたところ、予期に反しトリアゾールのみで反応して、光学的に純粋なシクロプロパン架橋パラシクロファンイミンが得られることを見いだした。この化合物は、C3対称性を持ち、[6]シクロパラフェニレンの類似構造体である。本研究ではこの類似性をより顕著にするために、まずイミンを加水分解して得られるアルデヒドを、ロジウム錯体を用いる脱カルボニル化反応によって、炭素と水素だけの化合物を合成した。また、芳香環上の同位体(重水素)で不斉誘起された「クリプトキラル化合物」の合成とVCD測定による物性評価を行った。本研究の過程で見つかった、光学的に純粋なシクロプロパン架橋パラシクロファンイミンは、アリーレンと光学活性シクロプロパンを一つの構成単位に持ち、シクロプロパンの曲がった結合を介して剛直な「大環状“擬"共役系化合物」となっている。そのためアセチレンやフェニレンでつながった大環状共役系化合物と物性面での比較に興味が持たれるだけでなく、ユニークな構造に由来する新物質ならではの新発見につながると期待できるため。昨年度、我々はベンゼン環のパラ位にビニル基を有するトリアゾールに、光学活性なロジウム触媒を作用させると、環化3量化反応が進行して光学的に純粋な環状[3]パラフェニレンシクロプロパンが得られることを見出し、報告した(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 3334-3338)。今年度は、まずベンゼン環をチオフェン環にかえ、様々な構造を持つ環状[3]チエニレンシクロプロパンの合成と物性評価を試みた。初めに、チオフェン環の3位にトリアゾール基、5位にビニル基を有する基質に、Rh2(S-NTTL)4触媒を作用させ、クロロホルム溶媒中、室温で12時間攪拌すると、側鎖にイミノ基が置換した環状[n]チエニレンシクロプロパンが生成することを見出した。生成物は不安定であり、そのままでは単離が難しかったため、イミンをアルデヒドへと加水分解した後、単離操作と質量分析を行ったところ、環化2、3、4、5、6量化反応が進行していることがわかった。この中で、環化3量化反応が優先的に進行しており、3量体AとBが合計31%(82 : 18)の収率で得られた。Aは光学的に純粋なC3対称性を有する環状化合物であり、BはAのジアステレオマーであった。なお、Aの構造については、X線結晶構造解析によって確かめた。

結晶状態では、すべてのチオフェン環の硫黄原子は同じ方向を、これに対してアルデヒドはすべて逆の方向を向いていた。また、カルベン炭素に電子的摂動を加えることを目的に、電子求引性基(アシル基)が置換したトリアゾールを合成した。ついで、ベンゼン誘導体との反応を試みたところ、これまでのトリアゾールとは反応性が大きく異なることを見出した。昨年度に報告した、光学的に純粋な環状[3]パラフェニレンシクロプロパンの合成手法が、ベンゼン環だけではなくチオフェン環にも適用できることを見出し、合成の幅が大きく広がったため。また、電子求引性基(アシル基)が置換したトリアゾールを合成し、ベンゼン誘導体との反応を試みたところ、当初予想していたよりも反応活性が高く、今度の展開が期待できるため。我々は、末端アルキンのワンポット多官能基化反応により合成されるC3対称性を持つ光学活性シクロファン([3]CPPC)のユニークな構造上の特徴を活かし、ベンゼン環上に規則的に配列された重水素により不斉誘起されたキラル炭化水素(2H6-[3]CPPC)の合成に成功している。さらに、VCDスペクトルとDFT計算によるシュミレーションを比較することで、2H6-[3]CPPCの絶対立体配置を決定した。これは2H/1H原子の非対称配置により不斉誘起されたキラル水素同位体炭化水素の絶対立体配置をVCD測定により決定した、2例目になる。一方、13C/12C原子の非対称配置によるキラル炭化水素の絶対配置の決定例は、1例もない。そこで本研究では、13Cを導入することで不斉誘起されたキラル炭化水素(13C3-[3]CPPC)の合成とVCD測定による絶対立体配置の決定を試みた。まず13C源として13CO2を用い、末端アルキンのワンポット多官能基化反応で得られた知見を活かして13Cを規則的に3つ有するC3対称性13C3-[3]CPPCを合成した。ついで、得られた13C3-[3]CPPCのVCD測定を行ったところ、VCDスペクトルとDFT計算によるシュミレーションが合致して絶対立体配置を決定することができた。。さらに我々は、より単純な構造を有する13C1-cis-1,2-ジフェニルシクロプロパンを末端アルキンのワンポット多官能基化反応を参考にして合成をした。得られた13Cを1つ有するキラル炭素同位体炭化水素のVCD測定を行ったところ、この場合もVCDスペクトルとDFT計算によるシュミレーションが合致して絶対立体配置を決定することができた。すなわち本研究により、13Cを導入することで不斉誘起されたキラル炭素同位体炭化水素も、VCD測定によって絶対立体配置が決定できることを明らかにした。光学的に純粋なシクロプロパン架橋パラシクロファンイミンの研究をさらに続ける。例えば、ベンゼン環の置換様式をメタやオルトにかえたり、ベンゼン環をナフタレンやビフェニルにかえたりし、様々な構造を持つ環状[3]アリーレンシクロプロパンの合成を計画している。予備実験としてベンゼン環の置換様式をメタにかえた基質を用いて環状[3]メタフェニレンシクロプロパンの合成を試みたところ、考えられる4種類の回転異性体の内の一つcrown型だけが生成した。ついで高温条件下に付したところ、全てのメタフェニレンが反転したzigzag型との2種類の混合物になった。そこで合成した光学活性大環状化合物は、UV測定など一般的な物性評価に留まらず、アリーレン環の回転運動についてもVT NMRを用いて詳細を明らかにしていく。
簡易・高速プロセスによるソフト電池の創製と、構造変化の可逆化による容量革新

野田は、B.スポンジ電極の開発にて、Si-CNT負極に対して還元耐性に優れた電解液を用いることで、充放電レート0.1C、100サイクルで2959 mAh/gSi、2.78 mAh/cm2という優れた容量密度を実現した。また、究極の負極容量をもつ金属Liの実用上の課題であるデンドライト生成を解決すべく、金属シード粒子を担持したCNTスポンジ膜にLi箔に重ねた電極を開発した。Cu-CNT/Li電極の対称セルにより、5 mA/cm2の充放電速度、5 mAh/cm2の充放電量で、両極合計過電圧を0.1 Vと低く保ち短絡なしに500サイクル以上の安定な充放電を実現した。また、C.セパレータを基礎とした多積層セルの開発に向け、窒化ホウ素ナノチューブ(BNNT)セパレータを開発、500 °Cの高耐熱性を実現した。加えて、D.ソフト電池の開発に着手、Liを導入したSi-CNT負極とS-CNT正極と組み合わせた全電池を開発した。負極/正極容量比=3のとき100サイクル後で650 mAh/gS、288 mAh/gS+Si、0.57 mAh/cm2を実現した。門間は、電池作動中の電極の顕微鏡観察法を改良し、負極厚さの増減の観察が可能と確認した。また、Li元素非含有電極に対するLiイオン導入法を検討、電池構造形成後、電解液注入前に化学的に正極を還元しつつLi+を導入する手法を開発した。獨古は、Li塩と有機溶媒からなる溶融溶媒和物を電解液としてLi-S電池へ適用、電解液中のLiイオン輸率が電池の出力特性に大きな影響を及ぼすことを見出し、輸率には溶媒およびアニオンの構造が重要なことを明らかにしつつある。山田は、Si負極の更なるサイクル特性の向上を検討、フッ素化カーボネート溶媒を用いた高濃度電解液が従来のエーテル系電解液よりも高い充放電サイクル特性を示すことを見いだした。H31.3の中間目標として、目標1(正極容量1000 mAh/gS, 3 mAh/cm2、負極容量2000 mAh/gSi, 3 mAh/cm2)と目標2(正負極1対積層にて500 mAh/gS+Si, 3 mAh/cm2cell)を設定していた。この値は世界の現状と比べて極めて高いものである。目標1に対しては、正極容量は956 < 1000 mAh/gS, 2.31 < 3 mAh/cm2と少し届かず、負極容量は2959 > 2000 mAh/gSi, 2.78 < 3 mAh/cm2と一方が超えもう一方が僅かに届いていない。目標2に対しては、S-CNT正極とSi-CNT負極での全電池動作を実現したものの、容量は288 < 500 mAh/gS+Si, 0.57 < 3 mAh/cm2cellと届いていない。特に全電池試験では、動作実証はできたものの、不可逆反応によるLi+の消費の影響が予想以上に大きく目標値は未達である。一方で、当初の研究計画になかった大きな進展があった。500 °Cもの高温にも耐え電池動作も可能な、世界でオンリーワンのBNNT高耐熱セパレータを開発した。この技術は高耐熱電解液や固体電解質との組み合わせで高温動作二次電池へと繋がるものである。加えて、やはり当初の研究計画にはなかったCu-CNT/Li電極構造を開発し、金属Li負極の低過電圧(両極合計で<0.1 V)での高容量(5 mhA/cm2)、高電流密度(5 mA/cm2)、長サイクル(500サイクル以上)動作を実現した。金属Liは軽量であるため、正極に対して過剰量充填しても電池全体の容量密度の低下を抑えられ、前記全電池試験での目標容量の達成に有効と考える。さらに、金属Liスポンジ負極に繋がるもので、ソフト電池だけでなく研究開発競争の盛んなLi-S電池や全固体電池の負極としても有望である。野田、門間、獨古、山田の各グループでの研究開発は順調に進捗しており、相互の連携も進んでいる。野田は、2021.03の最終目標を見据えてD.ソフト電池の開発に注力する。この目標達成には充放電時の不可逆反応によるLi+の消費の解決が不可欠であり、Li-CNTスポンジ負極が鍵を握る。金属Liは軽量であることをいかし、S-CNT正極容量に対し2倍相当のLiを負極に仕込み、電極質量の削減とLi+枯渇の克服の両立を図る。門間は電極材料および負極添加剤の、獨古は溶媒和イオン液体電解液およびLi塩と有機溶媒からなる溶融溶媒和物電解液の、山田はフッ素化カーボネート系高濃度電解液の開発と性能向上で、ソフト電池のサイクル特性向上に寄与する。さらに野田と門間は共同でソフト電池の充放電時の電極のその場観察に取り組み、電極厚み変化の確認と可逆性の向上に取り組む。野田はA.ポーラス電極とB.スポンジ電極の開発に取り組んだ。数10 μmのCNT膜を1 minで合成、約10 μmのCu膜を1 minで蒸着、CNT-Cu膜を成長基板から剥離しCNT側に数μmのSi-Cu膜を1 minで蒸着し、Si-Cu/CNT/Cuポーラス負極を実現した。

3 mAh/cm2の高い初期放電容量を実現したが60サイクルで容量が半減、電解液の工夫によりサイクル特性向上に取り組んでいる。ガス中蒸発法で数秒合成したSiナノ粒子と、独自の流動層法CNTの共分散・ろ過によるSi-CNTスポンジ負極の特性改善を進め、100サイクルで230 mAh/cm3, 0.64 mAh/cm2の放電容量を実現した。分散・ろ過法CNT膜へのSの昇華・複合化によるS-CNTスポンジ正極の特性改善を進め、100サイクルで681 mAh/cm3, 1.53 mAh/cm2の放電容量を実現した。サイクル特性とレート特性に優れるLiTiO2負極材でもスポンジ負極を開発、CNTとの複合化で容易に理論容量を引き出せ、10Cの高速充放電が可能と確認した。門間は、ソフト電池の評価検証のため電池充放電反応下その場形状観察電気化学セルおよびレーザー顕微鏡と電気化学評価装置を同期させたシステムを導入した。またリチウムデンドライト析出を電気化学的検知する手法を見出した。獨古は、Li塩と有機溶媒を混合し、塩濃度が3 M程度以上となるように調製した電解液の基礎物性の解析やリチウム硫黄電池への適用を行った。Li塩を高濃度にすることでイオン液体に類似の物性を発現し、リチウム硫黄電池を安定に作動できることを見出した。山田は、Si負極の高安定作動を可能にする電解液の検討を行った。溶媒の熱力学的安定性、アニオンの被膜形成能、溶液内配位構造等を考慮した上で特定組成の高濃度電解液を選定し、当該電解液系の基礎物性の評価を行った。当初の計画通り、野田はA.ポーラス電極およびB.スポンジ電極の開発を進めている。これら電極の実用化には電極の厚膜化と膜密度向上が欠かせず、簡易・高速・高収率プロセスで実際に厚膜・高密度電極を実現した。一方で、SiやSといった高容量活物質では、電解液の分解や電解液への活物質の溶出が課題と知られており、本電極でもそれらの対策が鍵となる。獨古および山田は、高濃度電解液にてこれら活物質の安定作動に取り組み、着実に進展している。また、個々のスポンジ電極が可逆的に体積変化しつつセル全体で体積を保存するソフト電池が本研究の最終目標であるが、門間は電池内部の観察・評価の実現に向け装置・システムを設計、導入した。以上、全体として順調に進展している。野田はA.ポーラス電極とB.スポンジ電極の開発に取り組んだ。Al箔上にCNT垂直配向膜をCVD合成、Sを堆積してS-CNT/Al正極を作製、882 mAh/g-Sの放電容量を0.1C、100サイクルで実現した。また、急速蒸着法によりSi/Cu/Si両面多孔質負極・自立膜を実現した。更に、前倒しでC.多積層セルおよびD.ソフト電池の基礎実験に着手した。高速動作の多積層セルを目標に、LFP-CNTとLTO-CNTのスポンジ正負極でフルセルを作製、110 mAh/g-LFPの放電容量を1C、2500サイクルで実現した。また、セパレータのろ過製膜技術を発案した。絶縁性の窒化ホウ素ナノチューブ(BNNT)を用い、LCO-CNT正極/BNNTセパレータ/黒鉛-CNT負極の一体膜を開発、セパレータ膜厚12 μmでの充放電動作を実現した。加えて、ソフト電池の基本構造であるS-CNTとSi-CNTのスポンジ正負極でフルセルを作製、充放電動作(電極質量基準540 Wh/kg)を実現、山田グループからのLiFSI・2DME電解液がSi負極の長寿命化に寄与することを見出した。門間は、ソフト電池の評価検証のため、電池充放電反応下その場形状観察電気化学セルにてリチウムデンドライト析出を観察することに成功した。またLi/S電池のためのLi2S/KB電極とCNTを複合させた柔軟な正極の合成・特性評価を開始した。
アトピー性皮膚炎・接触過敏症におけるCD28シグナル解析とCTLA-4等の関連性

近年、抗原提示細胞(APC)に発現される新規接着分子B7-1(CD80)、ICAM-1(CD54)、LFA-3(CD58)及びCD40は、APCとT細胞の相互作用に重要であることが解明されている。しかしながら、アレルギー性炎症に於ける役割は不明であったため、アトピー性皮膚炎(AD)患者の末梢血B細胞のこれらの接着分子の発現を検討した。AD患者のB細胞に於けるB7-1、ICAM-1分子は末梢血で既に亢進しておりIL-4、TNF-α、IFN-γはこれらの発現を増強し、IL-10はわずかに減弱させた。LFA-3、CD40はAD患者と健常人に有意差を認めなかった。従って、B細胞上のB7-1、ICAM-1分子の発現はアレルギーの発症と関連があるものと考えられた。さらに、B7-1分子の発現量と血清IgE値は特に強い相関関係にあることも明らかとなった。最近、T細胞のCD28の発現とIgE値が相関するという報告もされており、T-B細胞間の相互作用においてB7-1分子はIgE産生の増強に重要な役割を果たしているものと考えられた。現在、B細胞上のB7-2(CD86)分子の発現やIL-13の影響についても検討中である。一方、CD4+T細胞のCD28、CTLA-4発現はAD患者と健常人に有意差を認めなかった。CD28を介するシグナル伝達には、スフィンゴミエリナーゼによるセラミド産生経路が関与していることが報告されているため、セラミド産生阻害薬によるAD患者のCD4+T細胞のサイトカイン産生を検討した所、IL-5産生が特異的に増強されることが判明した。これは、スフィンゴミエリナーゼによるセラミド産生経路を賦活するIL-5産生が増強されることを示唆しており、好酸球増多というADの病態にCD4+T細胞のセラミド代謝異常が関与していることが推定される。
極性構造を持つ金属の構造不安定性に起因した超伝導と特異な熱電特性

極性ー非極性構造相転移を持つ層状遷移金属カルコゲナイドMoTe2において物理圧力や化学圧力を用い構造相転移温度を制御することに成功した。物理圧力や化学圧力を加えることで、構造相転移が消失する臨界圧力近傍で超伝導転移温度が上昇することを明らかにした。さらに物理圧力下での熱電物性を測定し、構造相転移が消失する臨界圧力付近において低温でゼーベック係数が異常に増大することを発見した。この異常な増大に起因し熱電変換の出力因子が300 uWK-2cm-1と巨大な値を示す。このゼーベック係数の圧力効果の起源として、電子と格子の非弾性散乱を用いたモデルを提案した。本研究の目的は、極性-非極性構造相転移を持つ層状遷移金属ダイカルコゲナイドMoTe2における構造相転移温度の制御と、極性構造の不安定性と特異な超伝導や熱電物性との相関について明らかにすることである。本年度は(1)圧力と化学置換により構造相転移温度を制御した場合での超伝導物性と(2)圧力下での熱電物性の測定を行った。以下に主な結果を示す。(1)超伝導の圧力効果は化学輸送法で作製した大型単結晶を用い測定を行った。化学置換効果はTeをSeに置換した多結晶試料を用い測定を行った。構造相転移温度は圧力を印加することで急激に減少し、0.75GPaで消失する。一方で化学置換では、構造相転移温度はほとんど変化しないが、5%程度の置換で構造相転移は消失する。また、超伝導転移温度は圧力効果と置換効果ともに構造相転移の消失に伴い急激に増大することを明らかにした。この結果から構造相転移温度は結晶の積層方向(c軸)の縮小に対して敏感であり、この積層方向の縮小と構造相転移による結晶構造の対称性の変化に伴い超伝導転移温度が上昇したことが示唆された。(2)熱電物性の圧力効果はNaClフラックスにより作成した高純度単結晶を用い測定した。NaClフラックスを用いることで、化学輸送法に比べ5倍程度電気抵抗率のRRRが高くなる。そして、圧力を加えることで、50K以下での電気抵抗はほとんど変化しないが、ゼーベック係数が構造相転移の臨界圧力付近において0GPaに比べ2倍程度増大することを明らかにした。この結果、熱電性能の指標である出力因子が極めて高い値を示すことを発見した。本年度は、極性-非極性構造相転移と超伝導転移温度の相関について、圧力と化学置換によって明らかにし、この結果について論文にまとめ報告している。さらに、NaClフラックス法により高純度な単結晶の合成に成功し、その熱電性能の圧力効果を測定することで、構造相転移の臨界圧力において極めて高い出力因子の観測に成功している。本研究は、極性-非極性構造相転移を持つ層状遷移金属ダイカルコゲナイドMoTe2における構造相転移温度の制御と、極性構造の不安定性と特異な超伝導や熱電物性との相関について明らかにすることを目的に行った。MoTe2ではTeをSeに置換する化学圧力やピストンシリンダー型圧力セルを用い物理圧力を印加し構造相転移消失させた場合に超伝導転移温度が上昇することを発見した。熱電物性はゼーベック係数やネルンスト効果の測定を圧力下において行った。50K以下での電気抵抗は圧力によりほとんど変化しないが、ゼーベック係数が構造相転移の臨界圧力付近において0GPaに比べ2倍程度増大することを明らかにした。この結果、熱電性能の指標である出力因子が一般的な熱電材料であるBi2Te3の5倍以上の巨大な値が実現することを発見した。この臨界圧力におけるゼーベック係数の増大については、構造相転移に起因するフォノンのソフト化と電子とフォノンの非弾性散乱のモデルを用い説明を試みている。またネルンスト効果では極性構造と非極性構造で振る舞いが大きく異なり、電子の移動度や散乱機構と結晶構造に相関があることが示唆される。さらに新たな極性金属材料の探索として、極性ー非極性の構造相転移を持つ層状遷移金属ダイカルコゲナイドAgCrSe2の大型単結晶の作製し、Ag欠損やCrサイトの化学置換を用いキャリアドープや構造制御を行った。AgCrSe2はもともと0.3eV程度のギャップを持つ半導体であるが、キャリアドープによる金属化に成功している。さらに磁気抵抗において巨大な正の磁気抵抗を見出し、極性金属による新奇物性の開拓に成功している。研究は順調に進んでおり、今後は構造相転移の臨界圧力で観測される高い出力因子の起源を明らかにするため、圧力下での磁気ゼーベック効果やネルンスト効果およびホール効果の測定を行い基礎物性を明らかにする。また、新たな極性ー非極性構造相転移を示す物質を開拓し、その熱電物性の評価を行う。物性物理学
アディポネクチンを用いた膵癌のリスク因子解析および新規治療法開発

わが国では、毎年3万人以上が膵臓がんで亡くなり、その診断と治療はいまだに難しいことが知られています。膵臓がんを起こす危険因子の1つに肥満が知られていますが、この研究では内臓脂肪から分泌されるアディポネクチンと呼ばれる物質に注目し、膵臓がんとの関係を調べました。マウスを用いた実験により、アディポネクチンが血液中に存在しないと膵臓がんの成長が早まることを明らかにしました。この理由として、アディポネクチンが一部の膵臓がんにアポトーシスと呼ばれる細胞死を引き起こして、膵臓がんの成長を抑えている可能性が考えられました。・2012年度の成果と2013年度の課題:1)2012年度はマウスを用いた実験により血中アディポネクチンの欠損が膵癌細胞の増殖を促進することを明らかにした。その機序としてアディポネクチンによる膵癌細胞のアポトーシス誘導および膵星細胞数の抑制が示唆された。2013年度の課題はアディポネクチンの膵癌細胞および膵星細胞に対する作用の解明である。2)膵癌患者を対象とした疫学研究により、化学療法の治療効果と内臓脂肪の蓄積量が相関するか検討している。2012年度は手術不能膵癌患者を対象とした解析を行なうも相関は認めなかった。2013年度の課題は手術後アジュバント化学療法を受けた患者を対象とした解析である。・アディポネクチンの膵癌細胞に対する作用:アディポネクチンを膵癌細胞株Pan02に作用させて細胞内分子の変化を検討した。1)アポトーシス関連分子:p38、JNK、Bcl-XL、Mcl-1は変わらず、Bcl-2の発現は抑制された2)mTOR関連分子:mTORのリン酸化が抑制された。・アディポネクチンの膵星細胞に対する作用:膵星細胞の初代培養は困難であったが、コラーゲン分解酵素の適切な使用により初代培養を安定して行うことが出来るようになった。・膵癌患者の疫学研究:対象は手術後アジュバント化学療法を受けた患者である。患者は外科の所属となるが、外科との共同研究を提携出来ず解析出来ていない。・マウス膵癌同所性移植モデルにおけるアディポネクチンの役割:アディポネクチンノックアウトマウス(KO)および対照C57BL6マウス(WT)の脾臓に同系列マウス由来の膵癌細胞株PAN02を接種し、5週後に形成された膵腫瘍を解析した。腫瘍の体積はKOがWTの約2倍で統計的に有意な差を示した。同腫瘍におけるPCNA陽性細胞数はKOがWTの約3倍(有意差あり)、TUNEL陽性細胞数はKOがWTの約6分の1(有意差あり)、CD34陽性細胞数はKOとWTで有意差なく、αSMA陽性面積はKOがWTの約2倍(有意差あり)、コラーゲンIのmRNA発現量はKOがWTの約2分の1(有意差あり)であった。・膵癌細胞に対するアディポネクチンの作用:PAN02を用いて検討すると、アディポネクチンはヒトの血中濃度近くの濃度で細胞増殖を抑制した。このとき培養液中のカスパーゼ3/7活性は上昇し、アネキシンV陽性細胞は増加した。一方、ヒト由来の膵癌細胞株BxPC-3では、アディポネクチンによる細胞増殖抑制効果を認めなかった。・膵星細胞に対するアディポネクチンの作用:コラーゲン分解酵素の製造元ロットが変更されたことで膵星細胞の初代培養が困難となった。・膵癌患者の疫学研究:膵癌化学療法の治療効果に対する内臓脂肪の影響を調べることを目的にレトロスペクティブな検討を行なった。対象は阪大病院消化器内科で膵癌に対する化学療法を受けた患者82名とした。内臓脂肪は腹部CTで計測し、治療効果は血中CA19-9濃度で判定した。治療効果ありは36名で内臓脂肪面積は92.3±9.4cm2(平均±標準偏差)、治療効果なしは46名で内臓脂肪面積は91.1±6.4cm2であった。両群の面積に統計学的な有意差を認めなかった。・今までの成果と2014年度の課題:1)マウス実験により血中アディポネクチンの欠損が膵癌細胞の増殖を促進することを明らかにし、その機序としてアディポネクチンによる膵癌細胞のアポトーシス誘導および膵星細胞数の抑制が示唆された。細胞培養実験にてアディポネクチンが膵癌細胞の増殖を抑制しアポトーシスを誘導することを確認した。一方、膵星細胞の初代培養を試みるも系を確立することが出来なかった。2014年度の課題は膵星細胞の初代培養に成功して、アディポネクチンの膵星細胞への作用を検証することである。2)膵癌患者を対象とした疫学研究により、化学療法の治療効果と内臓脂肪の蓄積量が相関するか検討した。