hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スピン軌道相互作用と電子間相互作用がもたらす新奇量子現象の理論的研究

前年度の研究により、スピン軌道相互作用および電子相関の強い3次元電子系における反強磁性絶縁相が、格子量子色力学における青木相と対応する場合があることが分かった。さらに、そのような反強磁性絶縁相がシータ項と呼ばれるトポロジカル項の存在によって特徴づけられることも明らかにした。これらを元に、そのような反強磁性絶縁相における新奇な物性を探索することを本年度の目標とした。シータ項をベクトルポテンシャルで変分することによって、電流密度が得られることが知られている。このような電流はWeyl反金属などにおいて盛んに研究されており、磁場によって生成される項はカイラル磁気効果、電流によって生成される項は異常Hall効果として知られている。これらの効果を通常、金属において発現することが知られており、絶縁体における発現例は3次元トポロジカル絶縁体表面における異常Hall効果など、非常に例が少ない。カイラル磁気効果はシータ項の係数θの時間微分(すなわちNeelベクトルの時間依存性)を、異常Hall効果をθの空間微分(すなわちNeelベクトルの空間依存性)を係数として持つことから、本研究では具体例として、反強磁性共鳴状態と反強磁性ドメインウォールをそれぞれの具体例として電流密度の計算を行った。その結果、反強磁性絶縁相におけるカイラル磁気効果・異常Hall効果はともに観測可能な値を持つことが分かった。また、それぞれの実験的なセットアップ例も提案した。さらに、これらの効果を観測することは凝縮系において動的なアクシオン場を検出することと同等であることから、本研究では凝縮系における動的なアクシオン場の新たな検出方法を提案したことにもなる。27年度が最終年度であるため、記入しない。スピン軌道相互作用と電子相関はそれぞれ凝縮系において重要な役割を果たしていることが知られている。本研究課題の目的は、スピン軌道相互作用と電子相関がともに強い電子系において新奇な相や現象を見いだすことである。我々はこれまでの研究で、青木相(格子量子色力学における対称性の破れた相)の類似相が凝縮系においても存在しうることを初めて指摘した。本年度は、この青木相が他の電子系においても存在するかを明らかにし、さらに青木相の物性を明らかにすることを目的とし研究を行った。理論模型として、ダイヤモンド格子上の強束縛模型にスピン軌道相互作用そして同一サイト上(強さU)および最近接格子間(強さV)の電子間相互作用を加えた模型を考えた。まず、相互作用項に平均場近似を行い、U-V平面上での基底状態相図を得た。これにより、Uの大きい領域で反強磁性絶縁相が、Vが大きい領域で電荷秩序が現れることが分かった。続いて、反強磁性絶縁相のFermi準位近傍での有効模型を導出した結果、この相も青木相と見なせることが分かった。このことは、青木相がスピン軌道相互作用と電子間相互作用のともに強い系において一般的に発現し得ることを示唆している。さらに、反強磁性相の有効模型に藤川の手法という場の理論的手法を適用することで、反強磁性相の外部電磁場に対する応答がシータ項というトポロジカルな項によって記述されることを見いだした。シータ項の存在は、電気磁気効果が発現することを意味する。すなわち、凝縮系における青木相はトポロジカル電気磁気効果によって特徴付けられることを見いだした。スピン軌道相互作用および電子相関を有するダイアモンド格子上の強束縛模型における反強磁性絶縁相が青木相と見なせることが明らかとなった。反強磁性相は凝縮系において広く存在する相であるため、本年度の成果は、格子量子色力学における相が凝縮系においても普遍的に存在しうることを示唆している。また、この反強磁性絶縁相のトポロジカル電気磁気効果の係数が、電子間相互作用の強さおよび反強磁性秩序変数の関数として解析的に得られたことの意義は大きいと考えられる。

今後は、パイロクロア格子を持つイリジウム酸化物などの現実的な系において青木相が発現するかを明らかにしていく予定である。また、トポロジカル相における電子相関効果についても研究を行う予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
浮き上がり許容建築構造の地震時損傷低減効果と必要耐力に関する基礎研究

現実的に多い中程度の塔状比を主対象として、浮き上がり許容構造の上部構造に損傷を被る場合の振動特性や損傷低減のメカニズムについて理論・実験・数値解析によって検討した。その結果から損傷低減の程度を定量的に評価するとともに、基部固定に比べて損傷を大きく低減するためには、浮き上がり開始レベルに対して多少割り増した耐力を確保すればよいことを明らかにした。浮き上がり許容建築構造では塔状比(幅に対する高さの比)が大きくなるほど上部構造への負荷は減少して大地震に対しても弾性に留まるようになる。現実的に多い中程度の塔状比の建築物を考えると、浮き上がり後に損傷(塑性化)を被る可能性が高いが、損傷の程度は軽減される可能性も考えられる。本研究では現実的に多い中程度の塔状比を主対象として浮き上がり後に上部構造に損傷(塑性化)を被る場合について検討し、過度の損傷を避けるために浮き上がり許容建築構造に設定すべき適切な耐力、すなわち必要耐力を塔状比等のパラメータに応じて整理することで、基礎的な技術資料としてとりまとめることを目的とする。平成25年度は試験体及び治具等の設計や製作、計測方法の計画等を行い、浮き上がりを伴う自由振動実験や振動台実験を実施した。関連して、高さ方向の剛性分布が浮き上がり状態での振動特性に与える影響やダンパーの効果等について検討した。平成24年度は動的挙動の基本特性を把握することを目的として、1層モデルに関する理論的研究から着手し、過去に実施した上部構造が弾性の場合の研究を基にして、塑性化を考慮できるような定式化及びプログラム化を検討した。並行して多層モデルで効果的な構造形式等を考察するとともに、3次元地震応答解析によって損傷低減効果等を把握した。また、次年度に実施する振動台実験のための試験体を検討した。過去に製作した浮き上がり許容1層モデルの試験体を参考として、パラメータ変更を含む実験時の作業を容易にするため、より小型化・軽量化を目指した試験体を設計した。その他、関連して、中間層で浮き上がりが生じる場合の動的挙動、モード特性に関する一般的特性についても検討した。平成26年度は1層モデルを対象とした理論及び振動台実験による検討と、多層建築物を対象とした数値解析による検討を行った。理論による検討では、(1)浮き上がり状態での弾性除荷による高次振動が顕著に現れること、(2)浮き上がり開始レベルよりも少し大きな耐力とすることで基部固定に比べて塑性率を大幅に低減しうること、等を明らかにし、(3)自由振動において浮き上がりを伴う上部構造の塑性率をエネルギの釣合いから定式化した。また、振動台実験では、(4)上記(1)の高次振動は地震応答実験でも発生することを確認したほか、(5)入力地震動が大きくなっても塑性率は一定の値に留まる傾向があること、(6)上記(3)の値は実験での地震時塑性率の上限的な値となること、等を示した。また、数値解析では、(7)1層と同様に多層建築物でも各層の塑性率は浮き上がりによって低減されること、(8)1層の実験と同様に入力地震動が大きくなっても最大変形(塑性率)は一定の値に留まる傾向があること、等を確認した。以上から、浮き上がり許容構造における損傷(最大変形)を基部固定に比べて大きく低減するためには、塔状比に応じた浮き上がり開始レベルに対して多少割り増した耐力を確保すればよいことを明らかにした。建築構造弾塑性挙動を再現するための試験用部材の試作や当該部材を用いた試行実験に予定よりも長い検討期間を要し、平成26年度にも追加の実験が必要と判断したため。

試験体の設計は行ったものの、計測計画等についてさらに検討する必要があると判断し、平成24年度に予定していた試験体・治具等の製作を見送ったため。平成26年度の前半には追加実験を実施し、後半には研究の取りまとめを行う。平成25年度の前半には計測計画等を詰めた上で試験体・治具等の製作を完了させる。その他の検討は予定通り実施する。既存部材の利用や所属機関内の製作機械の活用等により、当初予定していた試験体及び治具の製作費用を抑えることができたため。次年度の研究費と合わせ、実験実施時の補助業務や追加実験用部材製作等の費用に充てる。試験体・治具等の製作を見送ったため次年度使用額が生じたが、製作費用として使用する予定である。次年度の研究費は実験実施等に充てる。
リボソームに翻訳履歴を付加してmRNA配列非依存的な翻訳制御機構を検証する

本年度は、本研究課題で取り組む「リボソームに翻訳履歴を付加する方法」の実現を目指し、前年度に収集した遺伝子材料の評価実験を中心的に実施した。前年度、リボソームの外側に修飾酵素の基質タグが付加されるようリボソームタンパク質を組み替えた3種類の酵母株を構築した。これらのうち2種類については、ウェスタンブロット法により、実際にリボソームタンパク質が修飾されていることを確認した。リボソームに翻訳履歴を付加するmRNAの構築研究では、前年度に定量実験が困難であったリアルタイムPCR法による選択的スプライシングの評価方法について、実験条件を検討して評価実験系の確立に至った。その結果、酵母細胞内で選択的スプライシングの再構築を確認できたものの、スプライシングの頻度は期待していたよりも大幅に低いことが判明した。一方、この再構築した選択的スプライシングによってリボソームに付加した基質タグを修飾する酵素を発現させた場合であっても、リボソームに付加された基質タグは修飾されることを実験的に確認した。また、新たに蛍光顕微鏡を導入し、蛍光タンパク質をレポーター遺伝子として用いて酵母細胞内の遺伝子発現を経時的に評価する実験系の開発に取り組んだ。さらに、パイロット実験として次世代シーケンス解析を実施した。その過程で、次世代シーケンス解析を実施するサンプルの調整方法と、翻訳履歴を評価するためのデータ解析方法を検討した。本年度の研究の結果、本研究課題で必要な遺伝子材料をおおむね揃える事ができた。また、これら遺伝子材料の酵母細胞内での挙動を確認する方法についても、おおむね確立する事ができた。これらのことから、本研究課題はおおむね順調に進展している、と評価する。これまでの研究の結果、一通りの遺伝子材料と実験系の準備がおおむね整ったことから、今後は、これらを統合してリボソームへの翻訳履歴を評価する方法の開発に取り組む。まず、一通りの材料を統合して次世代シーケンス解析を実施し、その結果を評価しながら実験系の改善に取り組む。また、これまでに準備した遺伝子材料のうち、選択的スプライシングの効率が期待よりも低かったことから、選択的スプライシングの効率を高めるためのレポーター遺伝子の改変にも並行して取り組み、実験系の一層の改善を目指す。本年度は、本研究課題で技術確立を目指している「リボソームに翻訳履歴を付加する方法」の開発に取り組んだ。特に、技術開発を円滑かつ効率よくすすめるため、研究の初期段階で集中的に遺伝子材料を集め、今後の研究開発での再利用性が高まるように規格化した一連のプラスミドベクターシリーズを構築した。収集した遺伝子材料をもとに履歴が付加されるリボソームと履歴を付加するmRNAをそれぞれ設計し、今後の研究材料を構築するとともに、構築した材料の評価に取り組んだ。履歴が付加されるリボソームについては、酵母のリボソームタンパク質から、立体構造モデルにもとづいてリボソーム外部に末端を有するものを探索し3つの候補タンパク質を得た。これらの末端に修飾酵素の基質ペプチドを付加し、酵母ゲノム中の遺伝子と置き換えた。同時に、基質ペプチドの代わりにエピトープタグを付加した酵母株も構築し、対象実験として用いることとした。これらの酵母株について、タンパク質を抽出し、リボソームタンパク質に付与されたタグ配列の修飾状態を確認している。リボソームタンパク質に翻訳履歴を付加するためのmRNAについては、修飾酵素をコードする様々なmRNAを設計して発現ベクターを構築した。特に、出芽酵母内で選択的スプライシングを再構築するための遺伝子材料を探索し、比較的近縁の酵母に由来する遺伝子の一部を合成した。この遺伝子の一部を修飾酵素と置き換えて、選択的スプライシングにより酵素活性の有無が変化する遺伝子スイッチを設計した。このスイッチを酵母細胞の発現ベクターに挿入し、発現したmRNAをリアルタイムPCR法を用いて確認している。本研究課題の遂行に必要な遺伝子材料の収集と規格化は順調に進行し、研究の進行に十分な段階に到達している。これらの材料をもとに構築した酵母株や発現ベクターの評価については評価系の確立も含めて、まだ十分な検証には至っていない。特に、本年度に新たに導入したリアルタイムPCRによる評価は、構築した発現ベクターの配列の特殊性のため当初予期していた以上に困難で、十分な精度と効率で評価する実験系の構築が遅れている。一方、次世代シーケンシング技術との融合については先行してパイロット実験が進行している。これらの点を総合的に見て、本研究課題はおおむね順調に進展している、と評価する。

さらに、パイロット実験として次世代シーケンス解析を実施した。その過程で、次世代シーケンス解析を実施するサンプルの調整方法と、翻訳履歴を評価するためのデータ解析方法を検討した。本年度の研究の結果、本研究課題で必要な遺伝子材料をおおむね揃える事ができた。また、これら遺伝子材料の酵母細胞内での挙動を確認する方法についても、おおむね確立する事ができた。これらのことから、本研究課題はおおむね順調に進展している、と評価する。まず、リアルタイムPCRを用いた実験系を中心に、構築した実験材料の評価系を確立することを急ぐ。ついで、次年度に新たに導入予定の蛍光顕微鏡を用いた経時追跡による評価系の確立に取り組む。当初の計画通り新規開発技術の評価を入念に行う。また、先行して実施している次世代シーケンシング解析の結果を取り入れ、効率的な技術開発研究を実施する。これまでの研究の結果、一通りの遺伝子材料と実験系の準備がおおむね整ったことから、今後は、これらを統合してリボソームへの翻訳履歴を評価する方法の開発に取り組む。まず、一通りの材料を統合して次世代シーケンス解析を実施し、その結果を評価しながら実験系の改善に取り組む。また、これまでに準備した遺伝子材料のうち、選択的スプライシングの効率が期待よりも低かったことから、選択的スプライシングの効率を高めるためのレポーター遺伝子の改変にも並行して取り組み、実験系の一層の改善を目指す。
1940年代のアメリカにおける超現実主義と実存主義の受容

本年度は研究課題について以下のように研究を進めた。1)サルトル自身やアメリカの文芸誌、美術誌が40年代に実存主義を紹介するにあたって、なぜ超現実主義を批判対象とする必要があったのかを明らかにするために不可欠な問題として、サルトルの超現実主義との関係を通時的にたどり、特にその初期思想における独我論乗り越えの試みに当時のブルトンをはじめとする超現実主義者の問題意識との共通点を見出した。この問題は論文のほか、07年の日本フランス語フランス文学会秋季大会にて開催したワークショップ「1930年代シュルレアリスムの政治と美学」においても部分的に展開した。また2008年3月にフランスのアンジェ大学において二週間客員教授をつとめた際に「サルトルと超現実主義」という題で講義を行い、参加下さったサルトルの初期思想を専門とするジャン=マルク・ムイエ先生他と意見交換を行った。2)第二世界大戦後の日本における実存主義と超現実主義の受容の問題に関しては特に花田清輝のモダニズム論、超現実主義論を中心に、当時の日本の前衛美術に関する資料の分析を行い、そこに全般的指摘できる超現実主義に関する不理解、誤解がどのような起源を有するものかを探った。3)30年代のアメリカにおいて、実存主義に思想的支援を求めつつ抽象表現主義評価と超現実主義批判を行ったクレメント・グリーンバーグ他当時の多様な美術批評を分析して、4050年代アメリカの美術批評における超現実主義批判のディスクールの成立過程とそのディスクールのアメリカ、日本における影響を探った。4)2008年3月にフランスに研究滞在し、ペヴスナーら30年代に幾何学的抽象と超現実主義の中間領域にいた芸術家や、パーレンら40年代に抽象表現主義と超現実主義の中間領域にいた芸術家に関する資料等の収集と分析を行った。本年度は、研究課題について以下のように研究を進めた。1 1940年代のアメリカにおいて、超現実主義と実存主義が誰によってどのように紹介されたかの経過を調査した。当時アメリカで発行されていた重要な人文科学雑誌Viewその他、国内で入手可能な文献を収集し、さらにニューヨーク市立図書館、及びイエール大学バイネケ資料センターにおいて、Possibilities, Tiger's Eyeなど、またフランス国立図書館にて、Fontaine, Confluencesなど、国内で入手不可能な当時の雑誌資料を入手し、分析をはじめた。また当時ニューヨークやパリで開催された美術展のカタログやそれらに関する研究、芸術家に関するモノグラフを元に、パリとニューヨークの間の芸術交流の足跡をたどった。2ジャン=ポール・サルトルが45年から46年にかけてアメリカ滞在をしており、この間にニューヨークにいた亡命超現実主義者たちや、アメリカの若手芸術家たちと交流したことがその後のアメリカにおける超現実主義批判や実存主義批判に大きく影響していると考えて、この滞在において、サルトルが誰と会い、何をしたかを、イエール大学所蔵の書簡資料などからたどっていった。3それらの分析の結果、サルトルがグッゲンハイムなど、当時のアメリカの現代芸術に大きな影響を与えていた人々と出会っていたことが確認できた。この点はサルトル研究においてほとんど問題になってこなかったが、重要な点であると思われる。特に彼の雑誌Partisanreviewのグループとの交流に注目し、とりわけグリンバーグの美術論や超現実主義批判とサルトルのそれとの比較分析を行い、その論点の類似点を明らかにした。4以上の研究の部分的なまとめとして、11に記した論文のほか、平成17年11月2日、3日に青山学院大学において行われた国際シンポジウム「新たなサルトル像は可能か?」において、サルトルの美術批評と彼のアメリカ滞在との関係についてフランス語による口頭発表を行った。研究課題に関して昨年度と本年度に入手した一時資料の複写と研究文献を用い、主に以下の点を分析し、明らかにした。ジャン=ポール・サルトルが第二次世界大戦直後に渡米した際に交流した芸術家、批評家、さらに作品論を執筆した芸術家たちが当時のアメリカの現代美術界を代表する作家であり、さらに彼らがアンドレ・ブルトンら、ヨーロッパから渡米していた亡命シュルレアリストたちとも深い関わりを持ち、シュルレアリスムの影響を直接に受けた芸術家たちであること、すなわち彼らにとっては、シュルレアリスムとサルトルの実存主義とが、一般に考えられているほど排他的関係にはなかったことを、事実関係と作品の特徴から示した。さらに、40年代後半にアメリカの抽象表現主義がサルトルの実存主義をその精神的根拠として用いた様を明らかにし、この両者がシュルレアリスム批判で共闘関係にあったこと、しかしながら、その批判には多分に戦略的意図が見られ、実際の作品の特徴や言説にはシュルレアリスムの美学とも共通する点が見出せることなどを明らかにし、「サルトルの美術批評とアメリカ滞在」という題で論文を執筆した。また、40年代のアメリカにおけるシュルレアリスムの影響を検討することにより、シュルレアリトのうちでも特にゴーキーやパーレンら、30年代に「アプストラクション=クレアシオン」の活動に集った作家の重要性が認められたため、フランス国立図書館その他において、このグループに関する資料収集を行った。

この問題は論文のほか、07年の日本フランス語フランス文学会秋季大会にて開催したワークショップ「1930年代シュルレアリスムの政治と美学」においても部分的に展開した。また2008年3月にフランスのアンジェ大学において二週間客員教授をつとめた際に「サルトルと超現実主義」という題で講義を行い、参加下さったサルトルの初期思想を専門とするジャン=マルク・ムイエ先生他と意見交換を行った。2)第二世界大戦後の日本における実存主義と超現実主義の受容の問題に関しては特に花田清輝のモダニズム論、超現実主義論を中心に、当時の日本の前衛美術に関する資料の分析を行い、そこに全般的指摘できる超現実主義に関する不理解、誤解がどのような起源を有するものかを探った。3)30年代のアメリカにおいて、実存主義に思想的支援を求めつつ抽象表現主義評価と超現実主義批判を行ったクレメント・グリーンバーグ他当時の多様な美術批評を分析して、4050年代アメリカの美術批評における超現実主義批判のディスクールの成立過程とそのディスクールのアメリカ、日本における影響を探った。4)2008年3月にフランスに研究滞在し、ペヴスナーら30年代に幾何学的抽象と超現実主義の中間領域にいた芸術家や、パーレンら40年代に抽象表現主義と超現実主義の中間領域にいた芸術家に関する資料等の収集と分析を行った。
腫瘍免疫学的観点から検索した予後と相関する分子腫瘍マーカーの探索

我々は抗腫瘍免疫応答からのエスケープ機構の一因と考えられている、抗アポトーシス分子であるProteinase inhibitor 9(PI9)が口腔癌に発現しているか否か、またその発現の程度が予後予測因子となりうるかについての解析を行ってきた。まず、口腔扁平上皮癌細胞株よりm-RNA、Proteinをそれぞれ抽出し、RT-PCR法、Western blot法を用いて、PI9の発現の有無を解析したところ、それぞれm-RNA,PtoreinレベルでのPI9の発現を確認することができた。次に当科において口腔癌の一次治療を行った患者の臨床情報をデータベース化する作業を現在も引き続き継続している。また、患者サンプルを用いた予備実験を行い、口腔扁平上皮癌組織からそれぞれ抽出したm-RNA,ProteinからもPI9の発現が認められた。またこれも予備実験の段階ではあるが、口腔癌患者の組織標本を用いてPI9の免疫染色を行い解析した結果、癌部と非癌部でのPI9の発現の差が明確には認められなかった。まず始めにCytotoxic moleculeであるGranzyme Bの特異的な阻害分子で、抗アポトーシス分子であるProteinase inhibitor 9(PI9)の細胞レベルでの発現を検討するために、口腔扁平上皮癌(OSCC)細胞株であるSAS, HSC3, HSC4等を用いて蛋白、m-RNAの抽出を行っている。また腺様嚢胞癌細胞株も入手しており、培養実験を行う準備を進めている。これも同様に蛋白、m-RNAの抽出を行い、PI9の発現に関してウエスタンブロットにてタンパクレベルでの発現を、RT-PCRを用いてm-RNAレベルでの発現の解析を順次進める予定である。また、当科にて一次治療を行った口腔扁平上皮癌患者の癌部の切除標本を用いて免疫組織化学染色を行い、PI9の発現の有無を解析するために、詳細な標本の抽出作業を行っている。これは患者に対して施行された治療(外科療法単独、化学放射線療法+外科療法、術後の維持療法の有無など)や、術後再発の有無、後発転移の有無、生存率についてのデータで、上記in vitroのデータや、各々の患者標本のPI9の免疫組織化学染色の結果と、その臨床的な予後との相関性の有無について解析を行う際に用いるものである。また、症例数は口腔扁平上皮癌患者と比較すると少ないが、腺様嚢胞癌患者においても同様の解析を行うために標本の抽出作業を行っているところである。我々は抗腫瘍応答からのエスケープ機構の一因と考えられている、抗アポトーシス分子であるProteinase inhibitor 9(PI9)が口腔癌に発現しているか否か、またその発現の程度が予後予測因子となりうるかについての解析を行ってきた。まず、口腔扁平上皮癌細胞株よりm-RNA、Proteinをそれぞれ抽出し、RT-PCR法、Western blot法を用いて、PI9の発現の有無を解析したところ、それぞれm-RNA, PtoreinレベルでのPI9の発現を確認することができた。次に当科において口腔癌の一次治療を行った患者の臨床情報(年齢、性別、原発部位、TNM分類、組織型、術前化学放射線療法の有無とその効果、5年生存率など)をデータベース化する作業を現在も引き続き継続している。このデータベースは膨大な情報量な上に患者の個人情報でもあり、院外持ち出しができないので、作業を行う場が限られ、思いの外難航している。また、患者サンプルを用いた予備実験を行い、口腔扁平上皮癌組織からそれぞれ抽出したm-RNA, ProteinからもPI9の発現が認められた。今後の課題として、各癌患者におけるPI9の発現を可能な限り規模の大きな後ろ向きコホート解析を行う必要がある。そこから口腔癌患者のがん細胞におけるPI9の発現頻度を明らかにし、また、その結果明らかとなったPI9の発現量が患者の臨床情報とどのように相関があるのかを解析せねばならない。そこからPI9が予後不良因子であるのならば、術前の生検時にPI9の発現を確認し、その情報をもとに以後の治療法の選択の一助とすることで、患者に適切な治療を提供することが可能になるものと思われる。
マイクロ流路と抗体による個別細胞の高密度整列固定システム

本研究が目指す集積化バイオマイクロシステムは、格子状に配列されたナノホールにより何千もの細胞を2次元の平面上に高密度に吸引配列し、集積化されたマイクロ電極を通じて電圧パルスを印加することで、細胞膜上に可逆的・瞬間的に穴を開け、遺伝子や化学物質等を効率良く注入するシステムである。本年度研究の成果は以下のとおりである。・シリコン結晶のエッチング速度が面方位依存性を持つ物理現象を応用し、V型溝を基板表面・裏面から作製し、直交点において自己整列的にナノホールアレイを作製する新技術を開発した。・このことにより、吸引用微小孔の大きさが一般的な細胞の大きさ(2μm)に比較してきわめて大き(5μm)かった従来の問題を解決し、微小孔の最小直径500ナノメートルを達成した。・金電極とホールアレイを持つ高密度配列デバイス(最終形)を歩留まり良く作製することに成功した。・最終形デバイスによる細胞の吸引実験を行い、良好な結果を得た。・電界印加実験を行い、蛍光色素を細胞群に同時並列注入する実験を試みた。・結果、75%の細胞において電界パルス印加による注入に成功し、注入後も生命活動を行なうことを確認した。・正常に電界注入が行なわれた細胞と、死滅した細胞とを見分ける方法論を実証した。本年度は、研究実績は以下のとおり。(1)高密度細胞整列デバイスの作製高アスペクト比の加工が可能なICP/RIEを用いて、シリコン基板にアレイ状の微細な穴を一括して作製するプロセスを開発、テスト構造を作製した。(2)高密度細胞整列デバイスによる微小構造物、細胞吸着の試行(1)により作製したデバイスを液体中に設置し、微小構造物(マイクロビーズ)を液体中に散布し、デバイス裏面から液体の吸引を行うことにより、微小構造物が当デバイスに整列配置されることを確認した。これにより、液体の種類、濃度、流体速度、また、デバイス構造の大きさ、穴の配置等の評価および最適化を行い、さらに最適な構造の整列デバイスを作製し実際の細胞を用いてデバイスの細胞整列配置・操作システムとしての評価を行った。
コロナ放電によるNOxの除去装置の開発

コロナ放電を利用したノズル付きパイプ放電極系のNOx除去装置を試作し、その高効率化と基礎特性について、主に実験により調べた。本装置では、ノズルからアンモニアを含む添加ガスを導入して、放電化学反応によりNOxをエアロゾルに変換して捕集する方法を用いた。特に今回、立ち上がりの極めて速いナノセコンドオーダーの極短パルス波形の効果を調べるため、極短パルス電源の試作を行った。現在、極短パルス波形がNOx除去率に及ぼす効果について検討中である。本研究では、ノズル電極から吹き出すアンモニアガスの濃度及び添加ガスの種類がコロナ放電モード及びエアロゾル生成効率に及ぼす影響についても実験的に検討を行った。コロナ放電特性及びコロナ放電モードは添加ガスの流量や成分により大きく影響を受けることが分かった。本研究では、実用上の観点から添加ガスとして、空気に微量のアンモニアおよびアルゴンまたは、電気的負性ガスである二酸化炭素を添加した。その結果、コロナ放電特性は、ある電圧範囲において、印加電圧の上昇に対してコロナ電流が減少する特異な特性を示すことが分かった。電圧電流特性に関連して、印加電圧の上昇に対してコロナ電流の減少する電圧領域でのNOx除去率は、コロナ電力が減少するのに対して、上昇を示し、きわめて高い除去率を示した。これらの結果に基づいて、NOx除去率および単位電力あたりのNOx除去量が大きく、かつ消費電力の小さい最適な運転条件が存在することを示した。また、実際の運転を考慮して、比較的長時間運転を行った場合の特性についても調べた。運転中はNOxの除去にともないエアロゾル粒子が平板電極及び放電極に付着する。この影響により、コロナ放電特性は履歴現象を示し、また、長時間運転すると大きく変化するが、比較的長時間電圧一定で運転を行っても、安定したNOx除去特性を示すことが分かった。
マグマ中の重金属酸化物の酸化還元平衡に関する電気化学的研究

アルカリ土類酸化物を含むケイ酸塩融体は、マグマのモデル物質として重要である。しかし、これまでその塩基度は十分に評価されていなかった。本研究では、融体中に少量添加したクロムイオンのCr(VI)/Cr(III)酸化還元平衡電位から上記融体の塩基度を定量的に評価した。新たに得られた結果は以下の通りである。1.一般に、アルカリ土類酸化物を含むケイ酸塩融体は高融点を有する。従って、同融体は実験上取扱いが難しくこれまで同融体を対象とした電気化学研究は少なかった。しかし、今回、いくつかの工夫により1700Kまでの電気化学測定を安定して行えるシステムを構築した。3.今回測定した組成範囲内では、すべての系で組成に対し直線的に平衡電位が変化することが確認された。この関係がすべての組成域で成立していると仮定して、1523Kにおける端成分MgO・2SiO_2,CaO・2SiO_2,BaO・2SiO_2のCr(VI)/Cr(III)平衡電位をそれぞれ201.1(±3.0),138.5(±7.7),-4.3(±16.5)mVと見積もった。得られた結果を報告されている塩基度(XI -log aNa_2O)とCr(VI)/Cr(III)平衡電位の関係にあてはめ、MgO・2SiO_2,CaO・2SiO_2,BaO・2SiO_2の塩基度をそれぞれ11.4,10.9,9.9と評価した。
ジャワ島におけるチャンディ建築の設計方法・技術に関する研究

2007年12月1月、および2008年3月、計2度の現地調査を実施した。本研究課題においては、ジャワ島のヒンドゥー教、仏教の寺院建築遺構を対象として、当時の建築プランナーにより考案されていたと考えられる"尺"、すなわちモノサシの長さの検討など、建築の形態やプロポーションを成り立たせる具体的な技法、技術、あるいは計画的な側面に新たな光をあてることが主眼となる。平成1718年度に行った実測・分析にて、中部ジャワ北部山間地に所在する7世紀後半8世紀前半創建の遺構群と、創建年代の下る中部ジャワ南部平地に残されたヒンドゥー・仏教の寺院建築遺構について、肘尺の実長が370420mmの可能性が高いことが判明した。そして平成19年度に実施したボロブドゥール遺跡の実測・分析の結果として、約370mmの肘尺が抽出され、全体の傾向として、時代が下るにつれて漸次肘尺が短くなる傾向が認められる。中部ジャワ北部に初発的に勃興したヒンドゥー王朝の担った建築の造営活動と、その後中部ジャワ南部に展開し、ボロブドゥールおよびプランバナン寺院を造営した諸王朝との連続性が、造営尺度という観点から裏付けられる結果となった。また、2006年5月のジャワ島中部地震で損壊を受けたプランバナン遺跡群については、文化遺産国際協力コンソーシアムの修復支援事業に専門家として参画し、過去の修復記録や古写真データを収集・分析し、遺跡の修復履歴・保存修復史についてまとめる作業を実施したが、本作業は、本研究課題で筆者が採取した遺跡の寸法データの信頼性の確認に意義を有するものであった。本研究は、ジャワ島に残されたヒンドゥー・仏教の寺院建築遺構について、文献的研究と並行して、それらの遺構を実測し、そこで得られた寸法データを基に、中部ジャワ時代(710世紀)の建築の造営に用いられたと推測されるモノサシの長さ、造営尺度を復原的に抽出し、併せて寸法計画の分析を通じて、設計の手順の解読を行うことを目的とするものである。3ヶ年の研究期間内に対象とする、安山石ないし煉瓦による積組造の遺跡は、(1)ジャワ最初期のものとされる中部ジャワ北部山間地のディエン高原およびグドン・ソンゴのヒンドゥー教の遺構群、(2)中部ジャワ南部のヒンドゥー教、仏教の遺構群、(3)東部ジャワに存在する中部ジャワ時代の遺構の各建物および伽藍全域である。平成17年度は、冬期(12/201/8)・春期(2/183/13)の2度に分けて現地調査を実施した。実測を行った遺構は下記の通りである。ディエン高原:チャンディ・アルジュノ、チャンディ・スマール、チャンディ・プントデウォ、チャンディ・スンボドロ、チャンディ・ビモ、チャンディ・ドワラワティ、チャンディ・ガトコチョ、チャンディ・スティヤキ、グドン・ソンゴの遺構群:コンプレックスIV、チャンディ・グバン以上の遺構群は、建築様式および細部意匠ともに素朴な古式を残しており、ジャワ最古のものに比定されるヒンドゥー教寺院である。これらの建築の造営尺度について、建築各部の寸法相互の関係を精査した結果、とりわけ重要な長さの基準として想定されるhasta(肘尺)については、370400mm程度の値を取る可能性が高いことが検証された。hastaの実長としては幾分短い印象もあるが、今後の中部ジャワ南部の遺跡における調査の結果も見ながら、更なる追究が必要である。実測調査と併せて、現地関係者へのヒヤリングおよび文献的調査も実施している。2008年3月に実施した二度にわたるジャワ島における調査にて、クドゥ地域のチャンディ・ムンドゥット、チャンディ・パウォン、チャンディ・ルンブン、チャンディ・アスゥ、チャンディ・プンデムの補足実測を行った。昨年度の主要な調査対象として選定した中部ジャワ北部山間地、ジャワ最初期の遺構群の寸法データの分析から得られた造営尺度との相異を明らかにすべく、検証を進めている。当初、調査対象として考えていたプランバナン地域のチャンディ・セウ、チャンディ・プランバナン、チャンディ・プラオサン、チャンディ・ソジワン等の主要遺構が、2007年5月27日のジャワ島中部地震で損壊を受け、予定の変更を余儀なくされた次第である。筆者は文化遺産国際協力コンソーシアムによる国際文化協力事業、「世界遺産プランバナン等の被害状況調査」に専門家として参加し、プランバナン寺院等の被災した遺跡の修復履歴・保存修復史について暫定的な報告を行っている。本研究課題で目的としている建築の設計方法・技術は、未解明の問題に対する先駆的研究として位置づけられるのは当然ながら、当該建築の保存修復事業に資する基礎的資料としても有用である。最終年度は、現地インドネシア政府の今後の被災遺跡修復計画策定にも資する研究の展開を図りたいと考えている。

平成1718年度に行った実測・分析にて、中部ジャワ北部山間地に所在する7世紀後半8世紀前半創建の遺構群と、創建年代の下る中部ジャワ南部平地に残されたヒンドゥー・仏教の寺院建築遺構について、肘尺の実長が370420mmの可能性が高いことが判明した。そして平成19年度に実施したボロブドゥール遺跡の実測・分析の結果として、約370mmの肘尺が抽出され、全体の傾向として、時代が下るにつれて漸次肘尺が短くなる傾向が認められる。中部ジャワ北部に初発的に勃興したヒンドゥー王朝の担った建築の造営活動と、その後中部ジャワ南部に展開し、ボロブドゥールおよびプランバナン寺院を造営した諸王朝との連続性が、造営尺度という観点から裏付けられる結果となった。また、2006年5月のジャワ島中部地震で損壊を受けたプランバナン遺跡群については、文化遺産国際協力コンソーシアムの修復支援事業に専門家として参画し、過去の修復記録や古写真データを収集・分析し、遺跡の修復履歴・保存修復史についてまとめる作業を実施したが、本作業は、本研究課題で筆者が採取した遺跡の寸法データの信頼性の確認に意義を有するものであった。
口腔癌間質における線維芽細胞由来G-CSFによる癌進展メカニズムの解明

舌扁平上皮癌(SCC)の切除組織を47例使用し免疫染色を行った。染色性は浸潤先端部で評価した。CAFのマーカーであるα-SMA発現を間質の線維芽細胞で確認し、同部でG-CSF陽性線維芽細胞数を計測、および腫瘍細胞のG-CSF Receptorの染色強度を評価して、その結果と対象者の臨床病理学的因子との関連を統計解析した。【方法】1.CAF産生G-CSFによる舌SCCの悪性度への関与を検討するため、「G-CSF陽性CAF数」によって対象をG-CSF Low群とG-CSF High群に分類し、臨床病理学的因子との関連を統計解析した。2.腫瘍細胞のG-CSFR発現との関連を検討するため、対象を「G-CSF High群/G-CSFR強発現」群と「その他」の群に分類し、臨床病理学的因子との関連を統計解析した。【結果のサマリー】1.腫瘍の浸潤先端部におけるG-CSF陽性CAFの細胞数は、腫瘍の深達度が深くなるにつれて有意に多かった。2.G-CSFRの腫瘍実質での発現強度は上皮内腫瘍では弱く、浸潤部では強い傾向がみられた。3.G-CSF High群は、G-CSF Low群に比べて有意に、内向性で、浸潤様式が悪くて深達度が大きく、リンパ管浸潤が多かった。4.「G-CSF High群/G-CSFR強発現」群は、「その他」の群に比べて有意に、内向性で、腫瘍径と深達度が大きく、リンパ管浸潤が多かった。これまでに、免疫染色結果と臨床病理学的因子との関連についての解析を完了でき、G-CSFによる舌SCCの悪性度への関与を統計的に立証できた。しかしながら、適切な免疫染色条件を設定するのに予想以上の時間を要した結果、実験計画がやや遅れている。これまでの結果からG-CSFが腫瘍細胞の悪性度へ影響しており、実質と間質の双方から産生されるG-CSFが影響すると考えられる。その影響度は、腫瘍細胞のG-CSFRの発現によって変化する可能性があるので、今後はin vitroでG-CSFR発現による影響の検証を計画している。癌実質を取り巻く間質は癌細胞の性質に大きく関与している。癌間質は線維芽細胞・炎症細胞・血管など多様な細胞から構成されるが、特に間質の主要構成細胞である線維芽細胞の増生は癌間質線維化反応と呼ばれ腫瘍の進展に深く関わっている。一方でG-CSFは線維芽細胞から分泌されることが知られているサイトカインであり、腺癌では線維芽細胞から分泌されたG-CSFが腫瘍細胞の悪性度を高めると報告されている。本研究では、口腔癌間質における線維芽細胞の増生(癌間質線維化反応)および癌間質の線維芽細胞でのG-CSF産生による、口腔扁平上皮癌の進展への関与を解析する。1.癌間質線維化反応と線維芽細胞でのG-CSF発現、および臨床病理学的因子との関連を明らかにする。1-1)対象となる口腔扁平上皮癌症例の臨床病理学的所見を抽出し整理した。1-2)対象症例の切除標本(H-E染色)を作成した。間質における線維化反応を観察し、癌間質線維化反応の程度で分類した。1-3)さらに線維芽細胞におけるα-SMAおよびG-CSFの発現を観察するため免疫染色を行い、発現の程度で分類した。現在、線維芽細胞におけるα-SMAおよびG-CSFの2重染色を試行している。1-4)また、腫瘍細胞におけるG-CSF受容体の発現についても検討を予定している。2.線維芽細胞の存在により口腔癌細胞株の増殖能、遊走能、浸潤能が変化するかを解析する。口腔扁平上皮癌細胞株と線維芽細胞株を3次元的に共培養し、解析を行う。現在、コラーゲンを用いた3次元培培養と標本作成に取り掛かっている。手技が確立次第、解析に着手する。また、G-CSFやG-CSF inhibitorを投与し、その影響についても検討を予定している。当初から研究対象症例の臨床病理学的因子の抽出・整理をしていたが、研究結果の正確性を高めるために内容の確認が必要と判断し、確認作業に時間を要した。また、線維芽細胞におけるα-SMAとG-CSFの2重染色の手技の確立、およびコラーゲンを用いた3次元培養の手技の確立が、予定より遅れている。

【結果のサマリー】1.腫瘍の浸潤先端部におけるG-CSF陽性CAFの細胞数は、腫瘍の深達度が深くなるにつれて有意に多かった。2.G-CSFRの腫瘍実質での発現強度は上皮内腫瘍では弱く、浸潤部では強い傾向がみられた。3.G-CSF High群は、G-CSF Low群に比べて有意に、内向性で、浸潤様式が悪くて深達度が大きく、リンパ管浸潤が多かった。4.「G-CSF High群/G-CSFR強発現」群は、「その他」の群に比べて有意に、内向性で、腫瘍径と深達度が大きく、リンパ管浸潤が多かった。これまでに、免疫染色結果と臨床病理学的因子との関連についての解析を完了でき、G-CSFによる舌SCCの悪性度への関与を統計的に立証できた。しかしながら、適切な免疫染色条件を設定するのに予想以上の時間を要した結果、実験計画がやや遅れている。1.臨床病理学的因子と、癌間質線維化反応の有無および免疫染色結果との関連を、統計学的に解析する。2.線維芽細胞との共培養による、口腔癌細胞の遊走能・浸潤能の変化を解析する。これまでの結果からG-CSFが腫瘍細胞の悪性度へ影響しており、実質と間質の双方から産生されるG-CSFが影響すると考えられる。その影響度は、腫瘍細胞のG-CSFRの発現によって変化する可能性があるので、今後はin vitroでG-CSFR発現による影響の検証を計画している。細胞培養用のCO2インキュベーターの新規購入を予定していたが、共同研究者が所有している機器を使用可能となり、次年度使用額が生じた。細胞株や抗体の購入に使用する予定である。免疫染色による実験に時間を要したため、今年度に予定していたin vitroの実験が遅れた結果、未使用額が生じた。進捗はやや遅れてはいるが予想通りの実験結果を得ている。計画した順序に沿って実験を進めるので、次年度に当初から予定していたin vitroの実験を行う。これまでの免疫染色の結果からG-CSFが腫瘍細胞の悪性度へ関与しており、その影響度は、腫瘍細胞のG-CSFRの発現に影響を受ける可能性が高い。従って、in vitroにおけるG-CSFR発現による悪性度の変化についての検証を計画している。
前立腺癌細胞における神経内分泌顆粒の免疫電顕的研究

神経内分泌細胞に特異的に染色するクロモグラニンA(CgA)抗体を一次抗体とし、LSAB法を用いて神経内分泌細胞の同定を免疫組織化学的に検討した。全症例数は以下のごとくに集計された。すなわち前立腺全摘除術で得られた前立腺癌74例と内分泌耐性癌となり癌死し、剖検より得られた内分泌耐性前立腺癌(内分泌耐性群)25例について免疫組織化学的検索を施行した。さらに前立腺全摘除術より得られた74例を術前内分泌療法未施行群31例、術前内分泌療法施行群43例に分類した。免疫組織化学的評価を前立腺癌組織におけるCgA陽性細胞の割合を4段階にスコアー化し行なった。すなわち、0:CgA陽性細胞(-)、1:CgA陽性細胞<10%、2:CgA陽性細胞1020%、3:CgA陽性細胞>20%とした。平均CgA陽性細胞の割合は、術前内分泌療法未施行群0.5±0.8、術前内分泌療法施行群0.7±0.6、内分泌耐性群1.7±1.0で、内分泌耐性前立腺癌組織で有意にCgA陽性細胞が増加していた。神経内分泌細胞は電顕的にも非癌組織および癌組織においても観察された。その特徴は細胞質に多数の小円形を呈したelectron denseな分泌顆粒がみられることであった。しかし、癌組織でみられた神経内分泌細胞は明らかに核の変形や核小体がみられ、それらの生物学的特性は非癌組織にみられるものと異なるものと推定された。免疫電顕的観察では神経内分泌細胞における分泌顆粒の特異的反応はみられなかった。また、二重免疫組織化学的手法を用いてCgAとアンドロゲンレセプターの局在を検討したところ、神経内分泌細胞はアンドロゲンレセプターを有していないことが判明した。以上のことから、癌組織にみられる神経内分泌細胞は前立腺癌の増殖およびホルモン耐性獲得に関与していると推測された。前立腺癌組織における神経内分泌細胞の意義について、まず光顕レベルでの検討を行なった。すなわち、神経内分泌細胞に特異的に染色するクロモグラニンA(CgA)抗体を一次抗体とし、LSAB法を用いて神経内分泌細胞の同定を免疫組織化学的に行なった。前立腺全摘除術で得られた前立腺癌59例と内分泌耐性癌となり癌死し、剖検より得られた内分泌耐性前立腺癌(内分泌耐性群)18例を対象とした。さらに前立腺全摘除術より得られた59例を術前内分泌療法未施行群19例、術前内分泌療法施行群40例に分類した。すなわち、0:CgA陽性細胞(-)、1:CgA腸性細胞<10%、2:CgA腸性細胞1020%、3:CgA陽性細胞>20%とした。平均CgA陽性細胞の割合は、術前内分泌療法未施行群0.5±0.8、術前内分泌療法施行群0.7±0.7、内分泌耐性群1.7±0.8で、内分泌耐性前立腺癌組織で有意にCgA陽性細胞が増加していた。これらのことから神経内分泌細胞はホルモン耐性前立腺癌において重要な役割を担っていると推測された。次に前立腺癌組織における神経内分泌細胞の電顕的観察を行なった。前立腺癌組織における神経内分泌細胞の超微形態は他の前立腺癌細胞と異なり、細胞質に多数の小円形を呈したelectron denseな分泌顆粒がみられた。

これらの分泌顆粒の一部は腺腔へ開口分泌しているところも観察された。これらの超微形態所見から、神経内分泌細胞における分泌顆粒がautocrineないしはparacrine作用により前立腺癌細胞の増殖に関与していることが予測された。今後、これらの分泌顆粒がどのような生物学的性質を有するか免疫電顕的手法を用いて検討する。神経内分泌細胞に特異的に染色するクロモグラニンA(CgA)抗体を一次抗体とし、LSAB法を用いて神経内分泌細胞の同定を免疫組織化学的に検討した。全症例数は以下のごとくに集計された。すなわち前立腺全摘除術で得られた前立腺癌74例と内分泌耐性癌となり癌死し、剖検より得られた内分泌耐性前立腺癌(内分泌耐性群)25例について免疫組織化学的検索を施行した。さらに前立腺全摘除術より得られた74例を術前内分泌療法未施行群31例、術前内分泌療法施行群43例に分類した。免疫組織化学的評価を前立腺癌組織におけるCgA陽性細胞の割合を4段階にスコアー化し行なった。すなわち、0:CgA陽性細胞(-)、1:CgA陽性細胞<10%、2:CgA陽性細胞1020%、3:CgA陽性細胞>20%とした。平均CgA陽性細胞の割合は、術前内分泌療法未施行群0.5±0.8、術前内分泌療法施行群0.7±0.6、内分泌耐性群1.7±1.0で、内分泌耐性前立腺癌組織で有意にCgA陽性細胞が増加していた。本年度は、さらに神経内分泌細胞にアンドロゲンレセプターが存在しているかどうか二重免疫組織化学的手法を用いて検討したところ、神経内分泌細胞はそれらのレセプターを有していないことが判明した。これらのことから神経内分泌細胞はホルモン耐性前立腺癌において重要な役割を担っていると推測された。神経内分泌細胞は電顕的にも非癌組織および癌組織においても観察された。その特徴は細胞質に多数の小円形を呈したelectron denseな分泌顆粒がみられることであった。しかし、癌組織でみられた神経内分泌細胞は明らかに核の変形や核小体がみられ、癌組織に出現する神経内分泌細胞は生物学的特性も異なるものと推定された。
酵母の発現系を利用したリソソーム病治療薬の開発

一群のリソソーム病に対する治療薬を開発するため、リソソーム病群の中で最も発生頻度が高いファブリー病(α-ガラクトシダーゼ欠損症)をモデルとして研究を行った。まず、MNN4遺伝子が恒常的に発現するSaccharomyces cerevisiaeのOCHIとMNN1遺伝子を破壊した酵母株を作製して、これにヒトのα-ガラクトシダーゼcDNAを導入して、組み換えヒトα-ガラクトシダーゼを生産した。この酵母株で作られたα-ガラクトシダーゼの糖鎖を、α-マンノシダーゼで修飾し、糖鎖の非還元末端にマンノース-6-リン酸残基を露出させた。この酵素を用いて、ファブリー病患者由来の培養線維芽細胞とファブリー病モデルマウスに対する効果を解析した。まず、本酵素をファブリー病患者由来の培養線維芽細胞の培養液中に加えた所、濃度依存的に細胞内酵素活性値の上昇が認められ、0.5 microgram/mlの添加により、欠損していた酵素活性は正常域に達した。また、酵素添加後1日で、患者細胞のリソソーム内に蓄積していた糖脂質セラミドトリヘキソシドは減少し、その効果は、1週間以上続いた。この酵素を、ファブリー病モデルマウスに週1回の割合で合計4回に渡り経静脈投与した。その結果、ファブリー病モデルマウスの肝臓、腎臓、心臓および脾臓に過剰に蓄積していたセラミドトリヘキソシドの量が、それぞれ非投与マウスの2%、72%、28%および31%に減少した。セラミドトリヘキソシドに対するモノクローナル抗体を用いて、これらの臓器組織の間接免疫染色を行った所、いずれにおいても、酵素投与により染色性の著しい減少が示された。酵素非投与群の臓器組織において電子顕微鏡で観察された多数の封入体も、酵素投与群では、その数が大幅に減少したことが確認された。酵素の反復投与により、酵素に対する抗体価の有意な上昇はみられなかった。酵母で産生したα-ガラクトシダーゼは、ファブリー病治療薬として有望と考えられる。この方法は、他のリソソーム病治療薬開発にも応用できると期待される。リソソーム病の新規治療薬を作製するため、産業技術総合研究所の協力を得て、酵母の発現系を利用して、リソソーム病の中でも発生頻度の高いファブリー病の酵素薬開発を試みた。これまでに、特定の糖鎖合成酵素遺伝子を修飾した酵母株で、完全ヒト型糖鎖を持つα-ガラクトシダーゼを生産する方法を確立した。この酵素をファブリー病患者由来の培養線維芽細胞の培養中に加えた所、濃度依存的に細胞内酵素活性値の上昇が認められ、0.5microgram/mlの添加により、欠損していた酵素活性は正常域に達した。また、酵素添加後1日で患者細胞内のセラミドトリヘキソシドは減少し、その効果は、1週間以上続いた。この酵素を、ファブリー病モデルマウスに週1回の割合で合計4回に渡り、経静脈投与した。その結果、ファブリー病モデルマウスの肝臓、腎臓、心臓および脾臓に過剰に蓄積していた糖脂質セラミドトリヘキソシドの量が、それぞれ非投与マウスの2%、72%、28%および31%までに減少した。

セラミドトリヘキソシドに対するモノクローナル抗体を用いて、これらの臓器組織の間接免疫染色を行った所、いずれにおいても、酵素投与により染色性の著しい減少が示された。また、電顕による病理学的解析を行った所、非投与マウスの腎尿細管内に多数みられた層状封入体の数が著明に減少している所見が得られ、本酵素の有効性が確認された。続いて、同様の方法で、ポンペ病の責任酵素であるα-グルコシダーゼの発現を試み、培地中に同酵素を分泌する酵母株を得ることに成功した。リソソーム病の新規治療薬を作製するため、産業技術総合研究所の協力を得て、酵母の発現系を利用して、リソソーム病の中でも発生頻度の高いファブリー病の酵素薬開発を試みた。昨年度までに、特定の糖鎖合成酵素遺伝子を修飾した酵母Saccharomyces cerevisiae株で、完全ヒト型糖鎖を持つα-ガラクトシダーゼを生産する方法を確立した。この酵母で生産した酵素α-ガラクトシダーゼは、ファブリー病のモデルマウスの臓器中に蓄積したセラミドトリヘキソシドを分解し、治療に応用できる可能性が大きいと考えられた。しかし、この酵母では、酵素の生産効率が低かったため、新たに同様な操作により、ヒト型糖鎖を持つα-ガラクトシダーゼを生産するOgataeaminuta株を樹立した。この酵母株では、前者に比べて生産効率が約400倍に増加した。ファブリー病モデルマウスの尾静脈から、0.5mg/kg体重の量の本酵素を血管内投与した所、2時間後に、肝臓の酵素活性は野生型のそれの300%に、腎、心および脾臓の酵素活性は40%に至るまで増加した。3.0mg/kg体重の量の酵素投与では、肝臓の酵素活性は野生型のそれの1500%に、腎、心および脾臓の酵素活性は300-400%に至るまで増加した。Ogataea minutae株で生産した組み換えα-ガラクトシダーゼは、ファブリー病の酵素補充治療に有効と考えられた。さらに、ファブリー病に対するテーラーメード医療に必要となる臨床表現型の予測法を開発するため、α-ガラクトシダーゼの立体構造変化と臨床表現型との関連性に関して解析した。ヒト野生型α-ガラクトシダーゼの結晶構造に変異を導入してエネルギー最小化計算を行い、155種類の変異体モデルを構築した。古典型ファブリー病では、機能的に重要な部位での変化または他の部位に大きな構造変化がみられた。一方、亜型ファブリー病では、機能部位以外の領域に小さな構造変化を起こすと考えられた。これまでに、ファブリー病の治療薬として、それぞれ、ヒト線維芽細胞およびチャイニーズハムスター卵巣細胞で生産されたアガルシダーゼ・アルファとアガルシダーゼ・ベータとが開発されており、前者は欧州で、後者は欧州、米国および日本で承認されている。両者の性状と効果を比較するため、生化学的解析を行った。これらの酵素が細胞に取り込まれるために必要なマンノース-6-リン酸残基の量は、それぞれ、1.3モル/モル蛋白および3.6モル/モル蛋白であった。また、両者をファブリー病患者由来の培養線維芽細胞の培地中に加えて、その細胞内への取り込みについて比較した。その結果、培地中に加えた酵素の活性で合わせた場合でも、蛋白量で合わせた場合でも、アガルシダーゼ・ベータの方がアガルシダーゼ・アルファよりも、細胞内への取り込みがよいことが判明した。