hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ストレス反応に関与する神経回路における神経ペプチドの役割-機能形態学的解析

心的外傷後ストレス障害(PTSD)は、もともとベトナム帰還兵に見られる病態として米国において議論されたのが最初であるが、最近では、日本でも、阪神大震災や地下鉄サリン事件などの体験者にPTSD症状を示す例が多く報告され、社会問題にもなっている。PTSDの病態においては、行動的要素と自律神経性の要素の両方の機能が障害されるが、その神経学的基盤は確立されていない。本研究では、PTSD動物モデルを用い、活性化された神経のネットワークを免疫組織化学や破壊実験などを併用して詳細に形態解析を行うことにより、PTSDの病態発現に関与する神経回路に関する形態的基盤を確立することを目的とした。動物実験モデルとしては、Single Prolonged Stress (SPS)(連続する何種類かのストレス刺激の後、1週間の無ストレス期間をおく)を用い、神経細胞の活性化の指標としては、Fosタンパクの発現を用いた。SPSはPTSDに特徴的なグルココルチコイドのネガティブ・フィードバックの亢進をよく再現するという点で優れた動物モデルである。既に報告した(Otake and Nakamura,2002)急性ストレスを与えたラットと比較すると、扁桃体中心核、分界条床核、前交連後脚間質核(IPAC)においてはSPSラットにおいて特異的にFos発現がみられ、また視床下部室傍核ではFos発現は抑制されていた。また、前頭前皮質を破壊したラットにSPS刺激を与えた場合には、扁桃体中心核や分界条床核におけるFos発現は抑制され、視床下部室傍核でのFos発現は増加した。神経ペプチドのコレシストキニン(CCK)はストレス反応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。CCKを含有した神経終末は、ストレス下において神経活動の上昇を示す部位である視床の正中核群に豊富に分布することが報告されており、我々はその起始を明らかにするためにラット(SD系)を用いた実験を行い、視床下部背内側核、エディンガー・ウエストファール核のCCK陽性細胞が視床正中核群に投射線維を送っているのが明らかになった。視床下部背内側核は情動ストレスに対する自律神経性・内分泌性反応を統合する機能があるという報告があり、この核から視床正中核群へのCCK陽性線維の投射はストレス反応に関与する神経回路において重要な役割を果たす可能性も示唆する。視床下部背内側核は亜核に分かれるが、視床に投射するCCK含有ニューロンは主として緻密部に分布していた。また、これらCCK含有ニューロンにはグルタメートも含有されている可能性も示唆された。ラットに拘束ストレスを与え、Fosタンパクの発現を指標にして神経活動を調べると、この視床下部領域はストレス下ではむしろ抑制され、一方、その周囲に分布するGABA含有ニューロンは逆に賦活されていることも明らかになった。現在、CCK含有ニューロンに対するこの抑制がどこに由来するのかを明らかにするための実験が進行中である。また、視床正中核群にはCCKのみならず、その他の神経ペプチド含有線維の分布が報告されているが、その中で、ソマトスタチンおよびニューロテンシン含有投射線維の起始を明らかにするための実験も併せて進行中である。昨年度までの研究で、視床正中核に豊富なコレシストキニンとサブスタンスP含有神経終末をおくる起始細胞が、エディンガー・ウエストファール核であることが明らかになった。これらのペプチドの精神・神経疾患において果たすと考えられている役割、視床正中核のストレス反応における役割を考慮すると、エディンガー・ウエストファール核から視床正中核への投射がストレス反応に何らかの役割を果たすことが示唆される。実際、エディンガー・ウエストファール核は、ストレス関連ペプチドであるウロコルチンを含有することが明らかにされており、またその主要な標的のひとつが視床正中核であることが示唆されている。ストレス神経回路は内側前頭前皮質からの制御を受けていることが知られており、内側前頭前皮質のうち、辺縁前皮質と呼ばれる領域はストレスに対して抑制的に働くことが明らかにされている。今回の実験では、エディンガー・ウエストファール核のニューロンのストレスに対する応答が、内側前頭前皮質によってどのように制御されるかを調べる実験を行った。Fosタンパクの発現を指標にして神経活動を調べると、エディンガー・ウエストファール核のニューロンは急性ストレスによって賦活されたが、辺縁前皮質をイボテン酸によって破壊すると、Fosタンパクの発現はさらに増強し、エディンガー・ウエストファール核のニューロンに対しても、辺縁前皮質は抑制的に作用することが明らかになった。しかしながら、エディンガー・ウエストファール核のニューロンの中で辺縁前皮質の影響を受けるのは、視床正中核へ投射しないニューロン群であり、視床正中核投射ニューロンは辺縁前皮質の影響はほとんど受けないことが明らかになった。

動物実験モデルとしては、Single Prolonged Stress (SPS)(連続する何種類かのストレス刺激の後、1週間の無ストレス期間をおく)を用い、神経細胞の活性化の指標としては、Fosタンパクの発現を用いた。SPSはPTSDに特徴的なグルココルチコイドのネガティブ・フィードバックの亢進をよく再現するという点で優れた動物モデルである。既に報告した(Otake and Nakamura,2002)急性ストレスを与えたラットと比較すると、扁桃体中心核、分界条床核、前交連後脚間質核(IPAC)においてはSPSラットにおいて特異的にFos発現がみられ、また視床下部室傍核ではFos発現は抑制されていた。また、前頭前皮質を破壊したラットにSPS刺激を与えた場合には、扁桃体中心核や分界条床核におけるFos発現は抑制され、視床下部室傍核でのFos発現は増加した。
非因果的確率微分方程式の基礎的研究

課題は次の4点;1,非因果的確率積分(Ogawa Integral)の研究、2,非因果的確率微積分方程式の研究、3,BPE(ブラウン粒子方程式;白色雑音を含む1階偏微分方程式)の研究4,確率フーリエ変換(SFT)の研究。成果は以下の通り;1,非因果的積分と対称積分との関係を明らかにした。2,フレドホルム型確率積分方程式の解の構成におけるSFTの応用、3,BPEの性質の解明と応用(非因果的ギルサノフ定理、非線形熱方程式の研究), 4,確率フーリエ係数が伊藤積分あるいはSkorokhod積分やOgawa積分で与えられる場合についてSFTの逆変換可能性と逆変換公式について基礎的結果を得た。研究計画全期間を通じての主題は「非因果的確率微分方程式の基礎的研究」である。即ち確率解析の基本素材である非因果的確率積分そのものの性質の解明と非因果的確率微・積分方程式の基本的性質の解明を第1の主眼とする。特に非因果的SDE・SIEをその非因果性の現れ方に応じて、解の基本性質解明を目指す計画であるが、平成22年度は計画初めの準備段階として以下の基礎的問題と応用問題について研究を行った;(1)フレドホルム型の確率積分方程式は典型的な非因果的方程式であるが、解の構造を調べる為に乱関数の確率的フーリエ変換を導入し、方程式が線形の場合にはこれが極めて有効であることを解明した。また併せて確率的フーリエ変換の可逆性について基本的な結果を得た。これらの結果の一部は既に国内外の研究会で発表しているが、学会誌に投稿すべく現在は論文の形にまとめているところである。このほか2011年3月には、D.Picard氏(パリ第7大教授)を訪問し、統計的問題への応用に関する共同研究を継続した。計画第2年目である平成23年度は22年度の結果を踏まえ、非因果的確率解析に於ける基礎的課題の一つである「確率的フーリエ変換」について研究を行った。これは代表者が1991年度の研究で提唱したものである。確率フーリエ変換は使用する非因果的確率積分の種類により二つのものがある、即ち;一つは代表者の導入した非因果的積分(いわゆるOgawa積分)によるもの、今ひとつはA.Skorokhodが導入した積分(Skorokhod積分)によるものである。平成23年度は準備運動として研究対象をSkorokhod積分による確率フーリエ変換に絞り、その基本的性質、特に因果的更には非因果的ウィーナー汎関数空間における可逆性について研究し、まず基底が三角関数系である場合に肯定的結果を得、更に一般的基底に関する確率フーリエ変換の場合についても拡張し同様の結果を得た。これらの結果は2編の論文にまとめ内1編は専門欧文誌(Stochastics)既に掲載済みであり、他1編は投稿中である。また2回の国際会議、2回の国内会議(日本数学会年会)等々国内外の会議、研究会にて発表を行った。これらの研究推進についてはG.Kerkyacharian氏(パリ第7大)やM.Emeryr氏(ストラスブール大)、植村英明氏(愛知教育大)との議論が役に立った。またこれと並行して、ヴォラティリティー推定問題等の応用的課題研究も行った。即ち、金融工学に於けるBlack-Sholes Modelのような一般的(線形)SDEモデルの数値近似法やパラメーター推定法の開発について研究を継続し、国外研究協力者(パルマ大教授S.Sanfelici氏)と共同で、代表者が2年前に開発した推定法の改良に関する結果を得、海外での研究会議やセミナーにて発表するとともに、専門欧文誌(Economic Notes, Bank dei Parsci di Siena)にも掲載された。非因果的確率積分方程式の研究で導入された確率フーリエ変換の「可逆性」を中心課題として研究を行った。ところで確率フーリエ変換は与えられた乱関数の確率フーリエ係数から構成されるが、確率フーリエ係数は定義に用いる確率積分により異なったものが可能である。本研究では「伊藤積分、非因果的確率積分(いわゆるOgawa Integral)及びSkorokhod積分(拡張伊藤積分)」によるものを研究対象としており、平成25年度は「伊藤積分、Skorokhod積分」の場合に焦点をあてた研究を行い次の成果をえた;伊藤積分、Skorokhod積分どちらの場合でもWiener空間上でのSFTが可逆であることを示した。またそれぞれの場合について可逆変換の公式あるいはアルゴリズムを示した。特に「伊藤積分」の場合はWiener空間と限定することなく可逆性が成り立つことも示し、現在は直接的な逆変換公式導出の可能性について研究を継続している。SFTの中で特にNatural SFTの概念を導入し、これと「伊藤積分」との関係を明らかにしたが、このうち一部の結果は「非因果的積分(Ogawa積分)」でも成り立つことを示した。

研究結果の発表状況は以下の通り、それぞれ(4を除く)の詳細は次ページの項目に記載してある;1発表論文数(査読付き学会誌に掲載されたもの)は3件、投稿中のもの1件、2国内学会発表(1件)、3国際研究会での発表6件、4国内研究会での発表1件。1.非因果的確率積分、あるいは伊藤積分の枠組みで定められる確率フーリエ変換について、その基本的性質(特に可逆性)について研究し、幾つかの重要な基本的結果を得た。それら結果は3本の論文としてまとめ、3本は欧文の専門誌に投稿中であるが、そのうち2本は受理済みで掲載予定になっている。2.確率フーリエ変換の応用として、ファイナンスに於ける課題であるヴォラティリティー推定問題を取り上げ、P.Malliavin教授の提唱した、いわゆる「フーリエ級数法」の数学的基礎を明らかにした。結果は1本の論文としてまとめ欧文専門誌に投稿予定である。上記2件の話題に関する結果は4件の国際会議・研究会(於プエルトモント、パリ、フィレンツェ、メルボルン)および3件の国内研究会にて発表した。確率論、非因果的確率解析基礎的研究面では2乗可積分ウィーナー汎関数に対する「確率的フーリエ変換」の性質、特に可逆性についてほぼ一般的な結果を得、副産物としてファイナンスに於けるパラメーター推定(ヴォラティリティー推定)問題におけるフーリエ級数法の数学的背景をある程度明らかにするなど、応用研究面での成果につながった。これらの結果は2編の論文としてまとめ(うち1編は国際学術誌に掲載済)るほか、各種国内外学会(日本数学会講演2回、国際会議JIPE於けるリマ・カトリック大での招待講演,ホーチミン法経大学での国際会議における招待講演)や研究会(パリ大学、ストラスブール大における確率論セミナー)でも発表した。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画において2012年度の目標として設定した課題は、「regular basisの特徴付け」を除き、ほぼ達成済みである。当初の計画にはなかった(ヴォラティリティー推定における)「フーリエ級数法」の理論的基礎を明らかにするという副産物を得ており、本研究計画全体においてのこれまでの達成度は順調である。理論面では非因果的確率積分(ogawa積分)の枠組みで定められる確率フーリエ変換の研究に焦点を絞り、その基本的性質(特に可逆性)についての考察を通して、本来の問題の一つである「フレドホルム型線形確率積分方程式の解の構造解明」を目指して行く。また応用面では、非因果的確率微分(あるいは積分)方程式の近似解構成の問題を手はじめに非因果的システムの同定問題について研究を進めていきたい。これまで同様、海外の研究協力者との討論は貴重であり、今後もこの方針は継続する(従って可能であれば旅費の補充を期待したいところである)。また研究成果はその都度学会誌や国内外研究会にて発表していく。非因果的確率解析理論における基礎的課題の一つは「確率フーリエ変換」(応用として確率積分方程式の解の構造の解明、非因果的確率システム同定問題等々)にあることが明らかになってきている。これまでの研究結果は伊藤解析や(K.Ito, N.Wienerの)Homogeneous Chaos
新しい結核ワクチンによる強力な結核感染治療効果とキラー細胞分化誘導機構の解明

(1)新しい結核治療ワクチンの開発:HVJ-エンベロープ/HSP65 DNA+IL-12DNAワクチンはマウス及びヒト結核感染に最も近いカニクイザルを用い、多剤耐性結核や超薬剤耐性結核に対し、治療効果(結核菌数減少及び延命効果)を発揮する画期的なワクチンであることを発見。(2)この抗結核効果がキラーT細胞分化誘導と関係。(3)15K granulysinタンパクが結核菌に対するキラーT細胞分化誘導活性を示すことを発見。IL-6やIL-2と相乗的なキラーT分化誘導を示した。(1)我々が世界に先駆けて開発した強力なHsp65 DNA+IL-12DNAワクチンの抗結核効果がいかなる機序により発揮されるかは不明である。我々はキラーT細胞分化因子の発見者であり、キラーT細胞より分泌される結核菌殺傷タンパクgranulysinの重要性を明らかにしてきた。したがって、これらのワクチンによるキラーT細胞活性化機構を解明する。(2)一方、多剤耐性結核の高頻度発症が世界的な大問題の一つである。多剤耐性結核に対するこのワクチンによる治療効果の免疫学的な機構を解明する。特にキラーT細胞分化誘導による治療機構を解析する。(3)新しい結核ワクチンを用いた結核に対する治療効果の解明と免疫機構解明において治療効果をマウス、カニクイザル、及びSCID-PBL/huの系で行う。このワクチン接種の5日前より抗CD8抗体及び抗CD4抗体、さらには抗CD8抗体+CD4抗体を生体内投与すると結核予防ワクチン効果が低下した。すなわちCD4陽性ヘルパーT細胞とCD8陽性キラーT細胞の両者が必須であることを明らかにした。さらにin vitroの実験で、このDNAワクチンは結核菌に対するキラーT細胞を分化・誘導する機能が強力であることを明らかにした。一方BCGワクチンはキラーT細胞誘導効果はほとんど認められなかった。(2)初めて結核治療ワクチン(Hsp65DNA+IL-12DNAワクチン)を開発した。さらに超薬剤耐性結核菌(XDR-TB)にも治療効果を示した。この治療ワクチン効果の結核免疫特にキラー細胞における効果を解析中である。CD8陽性キラーTからのIFN産生細胞分化も誘導した。(3)このワクチンはElispot assayでIFN-γ産生T細胞の分化を誘導した。(4)ヒトの末梢血リンパ球をSCIDマウスに生体内投与して作製した、SCID-PBL/huの系でこのDNAワクチンは治療ワクチン効果を示した。この系と我々が確立したモノクローナル抗granulysin抗体(15kd granulysin抗体及び9kd granulysin抗体)を用いてこのワクチンと結核菌殺傷タンパクgranulysin(ヒト・キラーT細胞より産生される)の産生誘導を解析する計画である。(1)世界に先駆けて、BCGよりも1万倍強力な結核予防ワクチン効果を発揮するHVJ-Envelope/HSP65DNA+IL-12DNAワクチンを用いて、結核治療ワクチン効果を解析した。(a)超薬剤耐性結核(XDR-TB)を5×10^5個i.v投与したマウスに、このワクチンを3回筋肉内投与(100ug/マウス)すると、コントロール群に比較して延命効果か認められた。カプラン・マイヤー検定で有意に延命効果か認められた。(b)ヒト結核菌H37Rv 5×10^5個を投与したマウス(DBA/1マウスや免疫力が低下したTNFR(-/-)マウス等)において、このワクチンを投与して治療を行うと結核菌数の有意な減少を認めた。(2)結核患者、特に多剤耐性結核患者のCD8陽性キラーT細胞からの結核菌殺傷蛋白15kd granulysin (15kGra)の産生の低下を初めて明らかにした。この15k Gra DNA (pcDNA3 .1ベクターに導入)を結核治療ワクチンとしてマウスに投与するとマウスの結核菌数の減少が認められた。(3)結核感染カニクイザルにHVJ-Envelope/HSP65DNA+IL-12DNAワクチンを投与して結核治療ワクチン効果を得た。この実験においては、ヒトへの臨床応用を考えて1つのpVAXベクターに二種類のDNAすなわちHSP65 DNAとヒトIL-12 DNAを挿入した。このワクチンをヒト型結核菌Erdman株5×10^2個を気道内注入して感染させたカニクイザルに9回投与して治療した。その結果、末梢血リンパ球の著名な増殖反応が誘導された。さらに生存率の改善も認められた。(1)新しい結核治療ワクチンの開発:このワクチンはマウス及びSCID-PBL/huの系を用い、多剤耐性結核や超薬剤耐性結核に対し、治療効果を発揮する画期的なワクチンであることを発見。(2)このDNAワクチンが強力なキラーT細胞分化誘導活性を有すること、IFN-γ産生増強を明らかにした。(3)15K granulysinタンパクがキラーT細胞分化因子活性を示したこと。世界に先駆けての発見である。15K granulysinは結核菌に対するキラーTを分化誘導した。

さらに、IL-6と相乗的なキラーT分化誘導を示した。さらに、IL-2とも相乗的なキラーT分化誘導を発揮した。すなわち15K granulysinはIL-6やIL-2とは異なるキラーT分化シグナルを介することが示唆された。(4)ヒト結核感染に最も近いカニクイザルを用い、このDNAワクチンが世界で初めて結核治療ワクチン効果を示した。(5)結核感染カニクイザルにHVJ-Envelope/HSP65DNA+IL-12DNAワクチンを投与して結核治療ワクチン効果を得た。この実験においては、ヒトヘの臨床応用を考えて1つのpVAXベクターに二種類のDNAすなわちHSP65 DNAとヒトIL-12 DNAを挿入した。このワクチンをヒト型結核菌Erdman株5×10^2個を気道内注入して感染させたカニクイザルに9回投与して治療した。その結果、末梢血リンパ球の著名な増殖反応が誘導された。さらに16週まで生存率の改善も認められた。(1)新しい結核治療ワクチンの開発:HVJ-エンベロープ/HSP65DNA+IL-12DNAワクチンはマウス及びSCID-PBL/huの系を用い、多剤耐性結核や超薬剤耐性結核に対し、治療効果を発揮する画期的なワクチンであることを発見。(2)このDNAワクチンが強力なキラーT細胞分化誘導活性を有すること、15KGranulysinと異なるキラーT分化経路を明らかにした。(3)15K granulysinタンパクがキラーT細胞分化因子活性を示したこと。世界に先駆けての発見である。15K granulysinは結核菌に対するキラーTを分化誘導した。さらに、IL-6、IL-2、IL-15,IL-31と相乗的なキラーT分化誘導を示した。すなわち15K granulysinはIL-6やIL-2と同じ分化pathwayを介することが示唆された。(5)結核感染力ニクイザルにDNAワクチンを投与して結核治療ワクチン効果を得た。この実験においては、ヒトへの臨床応用を考えて1つのpVAXベクターに二種類のDNAすなわちHSP65 DNAとヒトIL-12 DNAを挿入した。このワクチンをカニクイザルに9回投与して治療した。さらに16週まで生存率の改善も認められた(100%生存)。さらにAg85A DNA+Ag85B DNAワクチンと併用し、より強力な治療ワクチン効果を得た。
地域における高齢者指導システムの開発-仲間との交流を目指す運動プログラムの展開-

本年度は、1年目の地域の現状調査をもとにして、2年目に作成した「仲間との交流を目指す高齢者のための運動プログラム」を研究成果として、実施、公開することになった。このプログラムの特徴は、以下の2点である。1従来から行われてきた転倒予防のための筋力トレーニング・生活習慣病予防のための有酸素運動を「仲間との交流」という視点からシステム化したこと2認知症予防のための学習療法を運動するプログラムとして提示したこと今回作成し、システムした運動プログラム(60分×10回)は、本年度上越教育大学公開講座「中・高齢者のためのやさしい運動教室」において、実施された。<上越タイムス2005.6.6>また、そのうちの一部は、上越市ずっとずっと元気運動おまんたいっしょにやろっさとして、採用された。<新潟日報2005.9.22.><JCV上越ケーブルテレビジョンにて放映中>その内容の指導方法とその展開については、上越市主催の上越市運動推進委員の「指導のための講習会において披露するとともに、ビデオを作成、普及に努めることとなった。本年度当初は、評価法の検討を目標としていたが、実施と普及を計画以上に進めることとなり、取り組めなかったことから、今後の課題として残されることとなった。本研究の第一の目的は、転倒予防・生活習慣病予防のために行われてきた高齢者の運動プログラムを「仲間との交流」という視点から再検討し、内容・指導方法をシステムとして開発し、提示することである。第二の目的は、小・中学校の学習指導要領に「体ほぐし」という内容が示されたことに着目し、その内容を高齢者向きに再構成して、開発された指導システムの中に位置づけることである。本年度は、初年度であることから、まず国内で注目されている転倒予防、介護予防のための高齢者の運動プログラムについての先行研究を概観した。そこで、展開されている指導は、体力測定にもとづく「個別プログラム」が中心であり、有酸素運動・筋力トレーニングと運動前後のストレッチという構成が一般的であることが明らかになった。また、7月から6ヶ月間、内地研究員として愛媛大学牛山教授のもとで「体ほぐし」について研修する機会を得た。そこでは「仲間との交流」という視点から「体ほぐし」の運動プログラムとすぐれた指導の展開について、調査研究を行った。勤務機関に戻ってからは、県内の地域における指導の現状の把握につとめるとともに、「体ほぐし」を高齢者向けに再構成した運動プログラムを作成した。地域を調査した結果、教室として繰り返し指導することで、参加者同士の仲間づくりがすでに行われている地域もあり、システムの中で交流を行う展開が今後望まれること、参加者の増加のために、特に後期高齢者の準備段階としての運動プログラムの開発が望まれることが明らかになった。作成したプログラムの内容・指導上の留意点、使用曲等は、来年度研究資料として執筆発表予定である。今年度は、6ヶ月間、地域から離れていたこともあり、実際に指導を展開するまでには至らなかったが、来年度・再来年度は、今回現状を把握させていただいた地域と連携し、指導プログラムを提示し、実際にシステムとして展開する予定である。本年度は、昨年度の地域の現状調査をもとに、特に「仲間との交流」が促進されている活動について、参加型の観察を行った。その結果、後期高齢者の機能訓練を目的にした「仲間と交流できるプログラム」を作成、選定し、60分×10回分としてまとめることができた。その内容や特徴については、来年度の活動の中で、公表して行く予定である(上越教育大学公開講座「中・高齢者のためのやさしい運動教室」を予定)。また、昨年度内地研究員の期間に収集した「体ほぐしの運動」の内容をもとに構成した研究成果は、今年度前半地元上越での「高齢者の運動指導者養成の講座」で、プログラムとして提示、実際に指導法を展開することができた。その内容は、構成と展開に着目して再編成し、現在ホームページとして公表する予定で作成中である(来年度5月に公表予定)。このような観察・実際のプログラムの提示・指導法の展開を行う中で、新たな課題が浮かび上がってきた。それは「評価」の問題である。そこで、まず、高齢者自身の自己評価の促進を念頭におき、「ソーマティクス」に着目し、海外出張においてその実際の指導場面を観察、研究資料を収集した。ソーマティクスは、「すべての年齢を対象とした身体のためのプログラム」であり、その内容は、自身の身体を整える方向に気付きを促すものである。加えて、仲間との交流の評価として、「高齢者の総合的機能評価ガイドライン」をもとに、特に「コミュニケーション」、「ソーシャルネットワーク」といった評価項目を中心に、仮調査を行い、評価項目を設定することにも取り組むことができた。来年度は、地元上越市の健康でのプログラムの展開が予定されており、異世代間交流を可能にする地域の体操づくりを展開することになる。新たに加えた評価の問題も含めて、システム化していく予定である。

1従来から行われてきた転倒予防のための筋力トレーニング・生活習慣病予防のための有酸素運動を「仲間との交流」という視点からシステム化したこと2認知症予防のための学習療法を運動するプログラムとして提示したこと今回作成し、システムした運動プログラム(60分×10回)は、本年度上越教育大学公開講座「中・高齢者のためのやさしい運動教室」において、実施された。<上越タイムス2005.6.6>また、そのうちの一部は、上越市ずっとずっと元気運動おまんたいっしょにやろっさとして、採用された。<新潟日報2005.9.22.><JCV上越ケーブルテレビジョンにて放映中>その内容の指導方法とその展開については、上越市主催の上越市運動推進委員の「指導のための講習会において披露するとともに、ビデオを作成、普及に努めることとなった。本年度当初は、評価法の検討を目標としていたが、実施と普及を計画以上に進めることとなり、取り組めなかったことから、今後の課題として残されることとなった。
フォトニック結晶構造をもつ有機EL素子に関する研究

本研究の目的は,フォトニック結晶のもつ光制御性を利用し,有機EL素子の光取り出し量を向上させるところにある.その目的のため,ナノインプリント法を用いたフォトニック結晶有機EL素子の作製手法開発を昨年度までに達成している.本年度は,導入したフォトニック結晶が有機EL素子の発光特性に及ぼす影響について,素子の発光特性に基づく評価と理論解析手法の構築という両側面から基礎的なアプローチを行っている.前者に関しては発光特性を角度-波長分解して測定することで,フォトニック結晶の特徴を如実に示すフォトニックバンド図を示すことに成功しており,有機EL素子内部に元来閉じ込められていた光波がフォトニック結晶により取り出されている様子を明確に示すに至っている.一方で,本素子に特徴的な1次元多層膜が面内方向に周期的に変調された構造を解析するために,空間座標変換と平面波展開の概念を組み合わせたバンド構造の新しい解析法を編み出した.この解析法により得られた結果は,先述の実験に基づくフォトニックバンド図のより詳しい説明を与え,そこからは,消失性干渉や状態密度の増加に伴う発光強度の向上といった現象が生じていると読み取れる.この成果は,フォトニック結晶の特徴の一つである自然発光レートの制御が有機EL素子に対しても可能であることを示唆する重要な成果である.本年度の研究では,「フォトニック結晶構造をもつ有機EL素子」の作製手法を確立するため,1.ガラス基板上へのフォトニック結晶形成プロセスの確立,2.フォトニック結晶形成ガラス基板を用いた有機EL素子の作製を行った.1.ガラス基板表面への大面積フォトニック結晶パターンの速やかな作製を目的として,SOG(Spin-on-Glass)材料へのナノインプリント法を検討した.SOG材料の中でもインプリントに適した材料の選定から始め,ガラス基板への均一な成膜,インプリントによる微細パターンの形成,焼成によるSOG材料のガラス化プロセスといった各工程で発生した問題点を解決した.その結果,周期300nmのフォトニック結晶パターンを3nm角に渡り均一に形成することに成功した.2.フォトニック結晶を形成したガラス基板を用いて有機EL素子の作製を行った.フォトニック結晶の導入により有機EL素子を構成する透明陽極・有機層・金属陰極の各薄膜は周期的な空間変調を受ける.その結果,電子と正孔の注入バランスが崩れてリーク電流が増大し,良好な発光が阻害された.そこで,フォトニック結晶の基本構成として正方格子,円孔格子点は固定し,格子点の高さ,半径,側壁角度をパラメータとして検討を行った.内部電界の数値計算や成膜形状の乱数シミュレーションによる予測を通じて,パラメータの中でも側壁角度が内部静電界に与える寄与が大きく,その角度もSOG上に成膜する透明陽極の形状に基づいて設計する必要があることを明らかにした.この知見を実験に反映するため,ナノインプリントを介してSOGに形成するフォトニック結晶の形状を制御できるようプロセスを改良した.以上の検討の結果,初期では垂直であった円孔側壁に30°の傾斜を与えることで,結晶非導入の素子と比較してほぼ同等の電流電圧特性をもち,1.3倍の輝度向上,2.5倍のピーク強度を示すフォトニック結晶有機EL素子の作製に成功した.本研究の目的は,フォトニック結晶のもつ光制御性を利用し,有機EL素子の光取り出し量を向上させるところにある.その目的のため,ナノインプリント法を用いたフォトニック結晶有機EL素子の作製手法開発を昨年度までに達成している.本年度は,導入したフォトニック結晶が有機EL素子の発光特性に及ぼす影響について,素子の発光特性に基づく評価と理論解析手法の構築という両側面から基礎的なアプローチを行っている.前者に関しては発光特性を角度-波長分解して測定することで,フォトニック結晶の特徴を如実に示すフォトニックバンド図を示すことに成功しており,有機EL素子内部に元来閉じ込められていた光波がフォトニック結晶により取り出されている様子を明確に示すに至っている.一方で,本素子に特徴的な1次元多層膜が面内方向に周期的に変調された構造を解析するために,空間座標変換と平面波展開の概念を組み合わせたバンド構造の新しい解析法を編み出した.この解析法により得られた結果は,先述の実験に基づくフォトニックバンド図のより詳しい説明を与え,そこからは,消失性干渉や状態密度の増加に伴う発光強度の向上といった現象が生じていると読み取れる.この成果は,フォトニック結晶の特徴の一つである自然発光レートの制御が有機EL素子に対しても可能であることを示唆する重要な成果である.
翻訳因子による呼吸代謝のスイッチ機構の解明

本研究では、翻訳因子eIF5Aにのみ起こるハイプシン化修飾の翻訳における役割を明らかにするため、ハイプシン化欠損株で発現レベルが低下するタンパク質としてスクリーニングで得られた候補タンパク質を用いて、特にそれらの配列中のどの部分がハイプシン化の影響を受けるかについて調べた。部分欠失変異体を作製し、ハイプシン化の有無でタンパク質レベルが変化するかどうかを調べた結果、最終的にいくつかの配列に絞り込まれた。しかし、それらの配列には共通性はなく、これまでeIF5Aが制御する配列として報告されている配列とも一致しないことから、eIF5Aは修飾の違いにより異なるタンパク質の翻訳を制御することが示唆された。酸素が存在する好気条件では電子伝達系を用いた酸素呼吸を行い、酸素がなくなると嫌気呼吸によってATPを合成してエネルギーを得る生物が通性嫌気性微生物であるが、これらの生物がいかに外界の酸素状態を感知し、細胞内の代謝経路を切り替えているかはよくわかっていない。古くに翻訳開始因子として単離されたeIF5Aタンパク質は、「ハイプシン化」と呼ばれる特殊な修飾を受けるタンパク質である。ハイプシン化はeIF5Aにのみ起こる修飾であり、生育に必須の修飾であることが知られているが、この修飾がいったい何に必要なのか、その生理的機能は明らかになっていない。最近、我々はeIF5Aのハイプシン化が欠損すると、ミトコンドリア電子伝達系のタンパク質のいくつかが減少することを見出した。この結果から、eIF5Aはハイプシン化という修飾を通してエネルギー代謝の制御を行うことが推測されたため、本研究ではハイプシン化欠損変異株におけるエネルギー代謝の変化を調べるとともに、どのような分子メカニズムによって特定のタンパク質のみの発現レベルを低下させているのかを明らかにすることを目指した。初年度は、ハイプシン化の欠損株において、実際に酸素呼吸能が低下し、それを補うために解糖系が活性化しているのかどうかを検証した。酸素消費量を測定することにより好気呼吸能を調べたところ、eIF5Aのハイプシン化が不完全な状態で止まるmmd1遺伝子変異株では、確かにミトコンドリアの活性が減少していた。電子伝達系は単にATPを合成するための電気化学的エネルギーを生み出すだけでなく、解糖系で作られたNADHをNAD+へと酸化し、再生する役割も持つ。したがって、電子伝達系の活性が低下している場合は、発酵等によってNAD+の再生が必要となる。そこで、エタノール生産量を測定することによりmmd1変異株のアルコール発酵能を調べたところ、野生株と比較して有意に活性が上昇していることが明らかになった。ハイプシン化が酸素呼吸を制御しているという着想に至った本研究の発端は、eIF5Aのハイプシン化を担うMmd1の欠損株でミトコンドリアにおける好気呼吸関連タンパク質の発現レベルの減少が見られたことであった。そこで、初年度の一番の目標はeIF5Aのハイプシン化の欠損により、実際に細胞内のエネルギー代謝が変化し、好気呼吸活性が低下する一方で、それを補うために、発酵等の経路が活性化していることを確認することであった。この観点から、実際にeIF5Aのハイプシン化が起こらない株でミトコンドリアの好気呼吸で使用される酸素量を調べたところ、酸素消費量の低下が確認された。その一方で、培養液中のアルコール量は増加していたことから、この変異株では確かにeIF5Aのハイプシン化の欠損だけでエネルギー代謝の切り替えが起こっていることが確認できた。このように、翻訳因子のハイプシン化という特殊な翻訳後修飾が果たす意外な生理的役割が明らかにできたことから、初年度の研究はほぼ予定通りに進んだと考える。通性嫌気性微生物は外界の残存酸素状況に応じて自身のエネルギー獲得機構を順応させていく必要がある。これまでに研究代表者らが見出した翻訳因子eIF5Aは、その活性に特異的な翻訳後修飾であるハイプシン化を必要とし、これまでの研究から、この修飾過程において外界の酸素濃度を感知するセンサーの役目が与えられているものと考えられた。そこで本年度は、翻訳因子であるeIF5Aがどのようにして標的となるタンパク質の翻訳調節を行うのか、その分子メカニズムを明らかにするために、eIF5Aの翻訳後修飾ができないmmd1変異株において発現レベルが低下するタンパク質について、それらのmRNAの配列中にあると思われる、eIF5Aによる調節を受ける配列の特定を目指した。いつかの標的タンパク質をコードするmRNAについて、部分欠失変異体を作製し、蛍光タンパク質であるGFPを融合させ、野生株とmmd1変異株において発現させて発現レベルを蛍光顕微鏡及びウェスタンブロッティングを用いて調べたところ、欠失させるとmmd1変異株でも発現レベルが低下しなくなる配列を特定した。しかし、このような配列の間には特別な共通配列は見出せなかったことから、eIF5Aは特定の配列を認識して翻訳調節をしているわけではなく、配列以外の何らかの要素を認識して翻訳を制御していることが考えられた。また、近年、eIF5Aは特定の配列を有するmRNAの翻訳を促進することが報告されているが、eIF5Aの翻訳後修飾がそれらの翻訳に必要かどうかを調べたところ、タンパク質レベルに変化が見られなかったことから、eIF5A自身が翻訳に必要なmRNAとeIF5Aの翻訳後修飾が必要なmRNAは違うことが予想された。本年度の最大の目標は、eIF5Aにより直接の制御を受けるmRNA上の配列を特定することであったが、その目標自体は達成できた。ただ、残念なことに、いくつか特定した配列の間に際立った特徴がなく、共通配列を見出すには至らなかった。

一方、近年の研究で提唱されているeIF5Aの機能として、特定の配列を有するmRNAの翻訳促進があるが、本研究で特定した配列はそれらとは異なることから、eIF5Aがこれまで明らかになっているものとは異なる機能を持つことは明白であり、本研究の重要性を再認識することができた。古くに翻訳開始因子として単離されたeIF5Aは、その分子内にハイプシンと呼ばれる特殊なアミノ酸を含む、高度に保存されたタンパク質である。ハイプシンは翻訳後に二段階の酵素反応で生成する。分裂酵母では二段階目の反応を担う酵素の変異体は生育可能であるが、ミトコンドリアの凝集、呼吸活性の低下などミトコンドリアに顕著な異常を生じる。なぜハイプシン化の異常がミトコンドリアの機能欠損につながるのかを知るべく、eIF5Aが翻訳関連因子であることから、研究代表者らは以前にeIF5Aのハイプシン残基にOH基が付加できない株で発現レベルに影響を受けるタンパク質を網羅的にスクリーニングした。その結果、この株では主に呼吸鎖複合体など、いくつかのミトコンドリアの好気呼吸関連タンパク質が特異的に減少することを見出した。そこで、本研究では、これまでに得られたeIF5Aの標的と考えられる候補タンパク質について、部分欠失変異体を作製することにより、具体的にどのような配列がeIF5Aの制御を受ける標的となるのかを調べた。しかし、いくつかの標的タンパク質について、eIF5Aのハイプシン化が不完全になる株で発現レベルの低下に寄与する配列を絞り込むことには成功したが、それらの間に配列の共通性は見い出せなかった。そのため、リボソームプロファイリングの手法を用いて、リボソームが一時停止しやすい部位のスクリーニングを行った結果、特定の配列のいくつかでリボソームの停止が起こることが明らかになった。しかし、これらの配列を持つタンパク質が必ずしもeIF5Aの制御を受けるとは限らず、また、これまでに出芽酵母などで見出されていた配列とも一部しか一致しなかった。出芽酵母の研究がeIF5A自体の欠損株で得られていることを考えると、本研究で得られた結果は、eIF5Aがその修飾状態に応じて標的を変えている可能性を示唆している。本研究では、翻訳因子eIF5Aにのみ起こるハイプシン化修飾の翻訳における役割を明らかにするため、ハイプシン化欠損株で発現レベルが低下するタンパク質としてスクリーニングで得られた候補タンパク質を用いて、特にそれらの配列中のどの部分がハイプシン化の影響を受けるかについて調べた。部分欠失変異体を作製し、ハイプシン化の有無でタンパク質レベルが変化するかどうかを調べた結果、最終的にいくつかの配列に絞り込まれた。しかし、それらの配列には共通性はなく、これまでeIF5Aが制御する配列として報告されている配列とも一致しないことから、eIF5Aは修飾の違いにより異なるタンパク質の翻訳を制御することが示唆された。eIF5Aのハイプシン化の生理的役割は分かったものの、この修飾がどのようにして好気呼吸に関わるタンパク質群だけを選択的に抑制しているのか、その分子メカニズムは不明である。そこで本年度は、この分子メカニズムを明らかにするための研究を行う。
環境維持流量評価のためのダム下流部における伏流過程の水理学的検討

ダム下流部の減水区間における河川流況を改善するために,貯水池から環境維持流量が放流されるが,土砂生産が盛んな流域では河道から河床へ伏流浸透し,十分な成果が期待できないケースがある.本研究では,維持流量を決める際,重要となる河道から河床への伏流過程を定量的に明らかにすることを目的として,実河川における現地観測と理論解析を行い,必要な維持流量の評価に基礎情報を提供した.1.実河川における伏流現象に関する現地調査:土砂生産が激しく河谷内に厚い堆積層が形成された河川として安倍川支流三郷川を例にとり,渇水期における河道流量の流下方向変化を計測し,河道から堆積層への伏流現象の実態を把握するとともに,併せて河床堆積物の粒度調査・河川測量などを実施した.2.河谷堆積層への伏流過程に関する解析:河道から堆積層への伏流強度の場所的変化と伏流総量および伏流水の平面ポテンシャル分布を,堆積層の透水係数と層厚,河道から側岸までの堆積層幅および河床勾配を媒介として理論的に解析し,ダムからの環境維持流量と下流部の河川流況との関係を検討した.3.水理実験による解析結果の検証:室内での水理実験装置として,貯水池から下流に伸びた開水路を幅狭の河道と浸透層(ガラスビーズ層)に区切ったものを製作し,浸透層中の流れをインク等で可視化した.その結果,伏流水の動きはポテンシャル分布の解析結果と一致し,理論解の妥当性が確認された.4.現地観測データと理論解の比較:理論モデルに実測を行なった現地の河川形態を入力し,伏流による河道流量の減少過程を比較した結果,理論解は実現象をよく再現し,理論解の有効性が検証された.ダム下流部の減水区間における河川流況を改善するために,貯水池から環境維持流量が放流されるが,土砂生産が盛んな流域では河道から河床へ伏流浸透し,十分な成果が期待できないケースがある.本研究では,維持流量を決める際,重要となる河道から河床への伏流過程を定量的に明らかにすることを目的として,実河川における現地観測と理論解析を行い,必要な維持流量の評価に基礎情報を提供した.1.実河川における伏流現象に関する現地調査:土砂生産が激しく河谷内に厚い堆積層が形成された河川として安倍川支流三郷川を例にとり,渇水期における河道流量の流下方向変化を計測し,河道から堆積層への伏流現象の実態を把握するとともに,併せて河床堆積物の粒度調査・河川測量などを実施した.2.河谷堆積層への伏流過程に関する解析:河道から堆積層への伏流強度の場所的変化と伏流総量および伏流水の平面ポテンシャル分布を,堆積層の透水係数と層厚,河道から側岸までの堆積層幅および河床勾配を媒介として理論的に解析し,ダムからの環境維持流量と下流部の河川流況との関係を検討した.3.水理実験による解析結果の検証:室内での水理実験装置として,貯水池から下流に伸びた開水路を幅狭の河道と浸透層(ガラスビーズ層)に区切ったものを製作し,浸透層中の流れをインク等で可視化した.その結果,伏流水の動きはポテンシャル分布の解析結果と一致し,理論解の妥当性が確認された.4.現地観測データと理論解の比較:理論モデルに実測を行なった現地の河川形態を入力し,伏流による河道流量の減少過程を比較した結果,理論解は実現象をよく再現し,理論解の有効性が検証された.
前立腺癌予後診断用バイオマーカーの開発と臨床応用

現在,前立腺癌予後診断には血中前立腺特異的抗原(PSA)のスクリーニングが汎用されているが,PSAは組織特異的抗原であり,良性の前立腺肥大症などとの区別はなされない.さらに病理組織検査でもこれらの識別は容易ではない.最近,血中又は前立腺中テストステロン(T)とその活性型である5α-ジヒドロテストステロン(DHT)の比率が前立腺肥大症と前立腺癌患者で大きく異なることが示唆され,バイオマーカーとして有望視されている.本研究は,T/DHTの超高感度分析法を開発し,臨床知見との相関を求めることで,前立腺癌予後診断用バイオマーカーを確立,臨床診断へ応用,キット化,更には新規治療薬の開発を行わんとして計画されたものである.以上の背景の下にT/DHTのLC/MSによる超高感度分析法の開発に取り組み,それに必要な誘導体化試薬の開発に成功した.本試薬による誘導体化で,誘導体化前に比してTは70倍,DHTは130倍の高感度化がもたらされた.本試薬を基に精度,正確度に優れるLC/ESI-MS分析法を確立した.さらに本法を針生検で得られる程度(10mg)の前立腺中T及びDHTの定量へ適用したところ,前立腺肥大症患者(n=7)のそれではDHTが定量可能であるのに対し,癌患者(n=3)のそれでは定量下限値以下であった.またいずれの検体でもTは定量下限値以下であった.この知見はマススクリーニングへの適用上有用であった.また,DHT生成と深く関係する5α-reductaseの阻害薬開発を目指して,その活性測定法をLC/MSを用いて開発した.これはTを基質として生成するDHT及び5α-androstane-3α,17β-diolを定量して活性測定を行う方法で,放射性物質を基質としない点が優れている.現在,前立腺癌予後診断には血中前立腺特異的抗原(PSA)のスクリーニングが汎用されているが,PSAは組織特異的抗原であり,良性の前立腺肥大症などとの区別はなされない.さらに病理組織検査でもこれらの識別は容易ではない.最近,血中又は前立腺中テストステロン(T)とその活性型である5α-ジヒドロテストステロン(DHT)の比率が前立腺肥大症と前立腺癌患者で大きく異なることが示唆され,バイオマーカーとして有望視されている.本研究は,T/DHTの超高感度分析法を開発し,臨床知見との相関を求めることで,前立腺癌予後診断用バイオマーカーを確立,臨床診断へ応用,キット化,更には新規治療薬の開発を行わんとして計画されたものである.以上の背景の下にT/DHTのLC/MSによる超高感度分析法の開発に取り組み,それに必要な誘導体化試薬の開発に成功した.本試薬による誘導体化で,誘導体化前に比してTは70倍,DHTは130倍の高感度化がもたらされた.本試薬を基に精度,正確度に優れるLC/ESI-MS分析法を確立した.さらに本法を針生検で得られる程度(10mg)の前立腺中T及びDHTの定量へ適用したところ,前立腺肥大症患者(n=7)のそれではDHTが定量可能であるのに対し,癌患者(n=3)のそれでは定量下限値以下であった.またいずれの検体でもTは定量下限値以下であった.この知見はマススクリーニングへの適用上有用であった.また,DHT生成と深く関係する5α-reductaseの阻害薬開発を目指して,その活性測定法をLC/MSを用いて開発した.これはTを基質として生成するDHT及び5α-androstane-3α,17β-diolを定量して活性測定を行う方法で,放射性物質を基質としない点が優れている.前立腺癌は中高齢の男性に特有の癌で,ライフスタイルの欧米化に伴い,近年日本においても急増し,超高齢化社会における大きな問題となっている.特に再燃癌の予後は悲惨であり,早期発見が治癒への必要不可欠な条件とされている.現在,前立腺癌予後診断には血中前立腺特異的抗原(PSA)のスクリーニングが汎用されているが,PSAは組織特異的抗原であり,良性の前立腺肥大症などとの区別はなされない.さらに病理組織検査でもこれらの識別は困難であり,臨床診断,治療法開発上の大きな隘路となっている.これに対して,最近アンドロステンジオール(A-diol)のエストロゲン及びアンドロゲン活性が報告されると共に,前立腺癌増殖あるいは再燃への関与が強く示唆されている.以上の背景を基に本研究は,各種抱合体を含むA-diol及び関連物質の超高感度分析法を開発し,前立腺癌予後診断用バイオマーカーを確立,臨床診断へ応用,キット化,更には新規治療薬の開発を行わんとして計画されたものである.副腎由来アンドロゲンは血中で主に硫酸抱合体として存在しているが,A-diolのそれについては位置異性体が存在することからも不明な点が多い.そこで,本年度はA-diolの3位及び17位硫酸抱合体を調製し,次いでこれらを標品として血中における抱合体を同定ついで定量法を確立した.いずれも高極性,不揮発性化合物の分析に威力を発揮するLC/MSにより行い,前者に関しては3位抱合体がほとんどであることを明らかとし,後者に関しては安定同位体を内標として病態との関連にも検討を加えた.また,代表的男性ホルモンであるテストステロン,ジヒドロテストステロンの血中定量法の開発を目指して,LC/MS用誘導体化試薬の開発も行った.

現在,前立腺癌予後診断には血中前立腺特異的抗原(PSA)のスクリーニングが汎用されているが,PSAは組織特異的抗原であり,良性の前立腺肥大症などとの区別はなされない.さらに病理組織検査でもこれらの識別は困難である.最近アンドロステンジオール(A-diol)のエストロゲン及びアンドロゲン活性が報告されると共に,前立腺癌増殖あるいは再燃への関与が強く示唆されている.しかし,前立腺組織や血中におけるそれの十分な定量法はなく,特にA-diolは血中では硫酸抱合体として存在していると思われるが,前立腺組織内での存在形態すら明らかにされていない.一方,血中又は前立腺中テストステロン(T)とその活性型である5α-ジヒドロテストステロン(DHT)の比率が前立腺肥大症と前立腺癌患者で大きく異なることが示唆され,バイオマーカーとして有望視されている.以上の背景を基に本研究は,各種抱合体を含むA-diol及びT/DHTの超高感度分析法を開発し,臨床知見との相関を求めることで,前立腺癌予後診断用バイオマーカーを確立,臨床診断へ応用,キット化,更には新規治療薬の開発を行わんとして計画されたものである.本年度は特に後者,すなわちT/DHTのLC/MSによる超高感度分析法の開発に取り組み,それに必要な誘導体化試薬の開発に成功した.本試薬はLC/電子捕獲型エレクトロスプレーイオン化-MSのイオン化効率を上げるための4級塩基と分析対象に素早くかつ定量的に反応するヒドラジノ基を併せ有し,しかも化学的に安定なMSプローブである.これによる誘導体化で,誘導体化前に比してTは70倍,DHTは130倍の高感度化がもたらされた.さらに本試薬を針生検で得られる程度(10mg)の前立腺中T及びDHTの定量へ適用したところ,少なくとも後者のそれは測定可能であり実用化への第1歩が拓かれた.現在,前立腺癌予後診断には血中前立腺特異的抗原(PSA)のスクリーニングが汎用されているが,PSAは組織特異的抗原であり,良性の前立腺肥大症などとの区別はなされない.さらに病理組織検査でもこれらの識別は容易ではない.最近,血中又は前立腺中テストステロン(T)とその活性型である5α-ジヒドロテストステロン(DHT)の比率が前立腺肥大症と前立腺癌患者で大きく異なることが示唆され,バイオマーカーとして有望視されている.本研究は,T/DHTの超高感度分析法を開発し,臨床知見との相関を求めることで,前立腺癌予後診断用バイオマーカーを確立,臨床診断へ応用,キット化,更には新規治療薬の開発を行わんとして計画されたものである.以上の背景の下にT/DHTのLC/MSによる超高感度分析法の開発に取り組み,それに必要な誘導体化試薬の開発に成功した.本試薬による誘導体化で,誘導体化前に比してTは70倍,DHTは130倍の高感度化がもたらされた.本試薬を基に精度,正確度に優れるLC/ESI-MS分析法を確立した.さらに本法を針生検で得られる程度(10mg)の前立腺中T及びDHTの定量へ適用したところ,前立腺肥大症患者(n=7)のそれではDHTが定量可能であるのに対し,癌患者(n=3)のそれでは定量下限埴以下であった.またいずれの検体でもTは定量下限値以下であった.この知見はマススクリーニングへの適用上有用であった.また,DHT生成と深く関係する5α-reductaseの阻害薬開発を目指して,その活性測定法をLC/MSを用いて開発した.これはTを基質として生成するDHT及び5α-androstane-3α,17β-diolを定量して活性測定を行う方法で,放射性物質を基質としない点が優れている.
糖類の環内酸素原子の効果(5a-カルバニトロオレフィン糖の合成と反応を中心に)

本研究では糖類の環内酸素原子の効果を明らかにする一環として、5a-カルバニトロオレフィン糖の合成ならびにC1-O1とC1-O5結合の切れやすさに及ぼす1位置換基の効果を調べることを目的としている。1.1-アセトキシ-1、3-ブタジェンとアクロレインによるDiels-Alder反応により簡便かつ多量に5a-カルバニトロオレフィン糖を合成する経路を確立した。この方法により、副生成物であるスレオ型の5a-カルバニトロオレフィン糖を単離することが出来た。しかし二重結合のC2からC1位への転位ではNefの反応が起こり、目的とするギュラールは得られずエノンを与えた。他方、エリスロ型のニトロ糖からは3-ニトローグルカ-ルとアラールを得ることが出来た。2.これらの5a-カルバ糖ならびに対応するニトロ糖のメトキシマ-キュレイションを検討したところ、ニトロ基のみならず4位の酸素原子の立体配置が立体選択性に大きく関与していることが判明した。特に5a-グルカ-ルでは単一の付加体を与えるのに対し、対応するニトログルカ-ルでは立体選択性が極めて低いことは注目に値する。しかし5a-アラールでは反応性が悪く、反応に伴い生じた酢酸のために保護基がはずれたためか生成物が低収率でしか得られていない。3.溶媒を含む分子軌道法計算(ab initio:6-31G^*レベル)による生成熱とグリカ-ル誘導体の平衡比は良く一致した。さらに計算から予測されたようにスレオ型のニトロオレフィン糖からは、ギュラールのみが得られることが明らかになった。4.メチル3-ヒドロキシメチル-2-p-トリルスルホニルピラノシドをナトリウムメトキシド存在下メタノール中で長時間加熱するとほぼ定量的に環の巻き直しが起こった5員環生成物が得られるが、数時間の反応では単に糖の1位の異性化が起こるととを既に見い出している。しかし同じ条件でエタノール中ナトリウムエトキシドを加え数時間加熱しただけで、対応する5員環生成物が得られることを明らかにすることができた。反応そのものがかなり複雑であるために、解析はまだ十分ではないが、1位のエトキシ基はメトキシ基よりも脱離能は低いことは言える。