hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
円偏光を用いたアミノ酸のキラル重合機構の探索による生命の起源への新しいアプローチ

1.干潟や彗星表面での光反応のモデル系として、膜圧厚制御したアミノ酸の蒸着膜作成に初めて成功した。2.この蒸着膜を用いて、真空紫外域での光吸収と円二色性の(CD)スペクトルを絶対値で初めて測定した。3.これらの成果の上にたって、アミノ酸の蒸着膜を円偏光アンジュレーターからの左右円偏光で照射し、不斉分解の可能性を調べたが、結果は検出限界(0.3%)以下であった。4.原始地球環境を模擬した酸性水溶液中のアミノ酸についてもその蒸着膜を円偏光アンジュレーターからの左右円偏光で照射し、不斉分解の可能性を調べたが、結果は検出限界(0.3%)以下であった。5.非偏光紫外線によるアミノ酸の光分解の量子効率を調べた。その結果、アスパラギン酸水溶液(pH=1)の222nm光による光分解の量子効率は0.56であり、そのうちアラニンの生成にいたる量子効率は0.17であった。6.非偏光のキセノンランプ(分光していない)からの紫外線照射による分解反応のさい、L-アスパラギン酸⇒D-アラニンのような「キラル反転」が起きるかどうかを調べた。その結果、L-アスパラギン酸からはL-アラニンのみが、D-アスパラギン酸からはD-アラニンのみが生成し、キラル反転は起きないことが分かった。照射実験とは別個に行った有機化学実験では、ジ-、トリ-、テトラ-の全ての合成ペプチドにおいて、ホモキラリティー体がヘテロキラリティー体よりも加水分解に対してより安定であること、特にホモキラルなテトラ-ペプチドの場合にはアルファーヘリックス構造が形成され安定性が著しく増すことが分かった。これらの知見は、生命進化にいたる化学進化の過程や機構を定量的に検討する上で重要なヒントとなろう。1.アミノ酸のキラルな重合にはそのアミノ酸が円二色性をもつ吸収を励起することが必要であるが,文献調査では,(1)アミノ酸の光吸収帯が真空紫外域でまだ十分測定されていないこと、および(2)真空紫外域での分光研究に欠かせないミノ酸の蒸着膜を作成するテクニックが十分に開発されていないことが明らかとなった。そこで(2)に関して3種のアミノ酸(アラニン,フェニルアラニン,アスパラギン酸)を対象に,カプトンの蒸着ボ-トで蒸着を試みたところ,成功をみた。この成果は以下2項、6項の成果とともに近く学会発表し,論文にまとめる予定。2.上記(1)については,神戸大学内の真空紫外分光装置を用いて上記の3種のアミノ酸の光吸収帯を真空紫外域(130300nm)で調べることに成功、照射光の波長を決定する手がかりを得た。3.高エネルギー物理学研究所において3種のアミノ酸の円偏光照射を行った。その結果、35eVの左円偏光を照射したフェニルアラニンのラセミ体においてL体の分解のわずかな促進を示したケースがあった。4.真空紫外域で円二色性を測定しうるマシンをもつ電子技術総合研究所と共同研究の契約を締結した。これまでに5回の共同実験を行った。5.円偏光アンジュレーターの準単色光をアミノ酸試料に照射したところ,130-180nm付近の波長で分解反応に起因すると思われる表面損傷が確認された。これをもとに146nmのエキシマーランプを購入した。6.光学実験以外にも,酵素リパーゼの加水分解反応に対する糖の添加効果を調べた。その結果は、酵素活性がD-型の糖との相互作用によって高められる「酵素進化」の可能性をある程度示唆するものであった。酵素の純度および反応速度の決定には、購入したキャピラリー電気泳動装置を用いた。

1.アラニン、アスパラギン酸、フエニルアラニンの蒸着膜を膜制御して作成することに成功した。これにより、真空紫外領域での吸収スペクトルおよびCDスペクトルを定量的に測定することに世界で初めて成功した。2.上記の吸収スペクトルの絶対値をもとに、原始地球環境下でのアミノ酸の紫外線分解のシナリオを考え、実験を行った。すなわち、干潟でできたアミノ酸固相の紫外線分解実験のモデル系としてフエニルアラニン蒸着膜を、またアミノ酸が原始地球の強い酸性の海で紫外線分解を受けたというモデル系としてフエニルアラニン水溶液(pH=1)を準備し、それぞれに紫外線を照射して分解反応を調べた。3.その結果、水溶液のアミノ酸からは小さな分子量の分解生成物がクロマトグラフィーで検出されたのにたいし、固相のアミノ酸ではそれらが検出されなかった。このことから、アミノ酸が紫外線分解されてできた小さな分子種は気体の形で固相から抜き取られることが分かった。4.またL-アスパラギン酸水溶液を紫外線分解したところL-アラニンが、D体からはD体のアラニンのみが生じ、D→LやL→Dといったキラル反転は起きないことが初めて明らかになった。5.さらに化学進化のシナリオを定量化するため、L-アスパラギン酸水溶液を紫外線分解したさいに生じるL-アラニンの生成量子効率を絶対値測定し、0.17との値を得、このときのアスパラギン酸の光分解量子効率は0.48であることも初めて明らかにした。6.上記の照射実験とは独立して行った有機化学実験では、アミノ酸重合の初期過程におけるジペチドおよびトリペプチドの加水分解にたいする安定性は、ホモキラリティーをもつものがヘテロキラリティーをもつものよりも著しく安定であるという興味深い結果が得られた。1.干潟や彗星表面での光反応のモデル系として、膜厚を制御したアミノ酸の蒸着膜作成に初めて成功した。2.この蒸着膜を用いて、真空紫外域での光吸収と円二色性(CD)スペクトルを絶対値で初めて測定した。3.これらの成果の上にたって、アミノ酸の蒸着膜を円偏光アンジュレーターからの左右円偏光で照射し、不斉分解の可能性を調べたが、結果は検出限界(0.3%)以下であった。4.原始地球環境を模擬した酸性水溶液中のアミノ酸についてもその蒸着膜を円偏光アンジュレーターからの左右円偏光で照射し、不斉分解の可能性を調べたが、結果は検出限界(0.3%)以下であった。5.非偏光紫外線によるアミノ酸の光分解の量子効率を調べた。その結果、アスパラギン酸水溶液(pH=1)の222nm光による光分解の量子効率は0.56であり、そのうちアラニンの生成にいたる量子効率は0.17であった。6.非偏光のキセノンランプ(分光していない)からの紫外線照射による分解反応のさい、Lーアスパラギン酸⇒Dーアラニンのような「キラル反転」が起きるかどうかを調べた。その結果、Lーアスパラギン酸からはLーアラニンのみが、Dーアスパラギン酸からはDーアラニンのみが生成し、キラル反転は起きないことが分かった。7.照射実験とは別個に行った有機化学実験では、ジ-、トリ-、テトラ-の全ての合成ペプチドにおいて、ホモキラリティー体がヘテロキラリティー体よりも加水分解に対してより安定であること、特にホモキラルなテトラ-ペプチドの場合にはアルファーヘリックス構造が形成され安定性が著しく増すことが分かった。8.これらの知見は、生命進化にいたる化学進化の過程や機構を定量的に検討する上で重要なヒントとなろう。
腎特異的酸化ストレスによる尿細管薬物トランスポータの発現・機能変動とその役割

有機カチオン輸送系を保持する培養腎上皮細胞LLC-PK_1細胞及び肝虚血再灌流ラットを用い、酸化ストレスが尿細管有機カチオントランスポータの機能・発現に及ぼす影響を検討した。側底膜を介したカチオン性薬物の細胞内への移行は、酸化ストレスの直接的又は間接的作用により低下し、その要因として有機カチオントランスポータOCT2の発現低下が示唆された。本研究成果は、酸化ストレスによる臓器障害時におけるカチオン性薬物の腎排泄クリアランスの変動解析に有用な基礎的知見と考えられる。NG,HG25,HG40+BSOの条件下、多孔性フィルター上に培養したLLC-PK_1細胞における[^<14>C]TEA蓄積量はグルコース濃度依存的に増加し、BSO+HG40群ではBSO+NG群に比較して、約140%まで増加した。NAC(2.5mM)を添加したところ、[^<14>C]TEA蓄積はBSO+NG+NAC及びBSO+HG40+NAC群共にBSO+HG40群と同レベルまで上昇した。BSO+HG40群で認められた[^<14>C]TEA蓄積量の増加はTrolox共存により消失した。脂質過酸化マーカーのmalondialdehydeの細胞内含有量はBSO+HG40群で増加していたが、Trolox併用の場合は消失し、[^<14>C]TEA蓄積量の変動と対応していた。pOCT2mRNA発現量は、BSO+HG40群ではBSO+NG群に比べ増加傾向にあったが、Trolox併用時に増加傾向は認められなかった。以上より、脂質過酸化に関連する酸化ストレスがOCT2の発現量に変動を及ぼすことが示唆された。我々はこれまでに、肝虚血再灌流(肝I/R)モデルラットを用い、免疫抑制薬シクロスポリンA(CsA)の消化管吸収動態を検討した結果、肝I/Rラットでは、CsAの消化管吸収が有意に低下し、その要因が小腸粘膜に発現する薬物代謝酵素(CYP3A)活性及びP-糖タンパク質(P-gp)発現量の上昇に起因することを明らかにしている。そこで、肝I/RラットにおけるCsAの吸収低下における酸化ストレスの役割を検討するため、肝虚血後、再灌流開始5分前に投与した抗酸化剤Trolox(α-トコフェロール誘導体)の影響を、Trolox非投与ラットと比較検討した。Troloxを投与したラットでは、肝I/Rによる血漿中malondialdehyde(脂質過酸化の指標)の上昇が抑えられた。肝I/Rにより低下した経口投与後のCsAの血中濃度曲線下面積(AUC)は、Trolox投与によりShamラットと同等レベルに回復した。Trolox投与したラットでは、肝I/Rによる小腸粘膜のCYP3A活性及びP-gp発現量の上昇は認められなかったことから、肝I/R障害時の小腸粘膜におけるCYP3A活性並びにP-gp発現量の上昇は酸化ストレスに起因することが明らかになった。次に、酸化ストレスが腎薬物動態に及ぼす影響を明らかにするため、腎排泄型薬物であるシメチジンの体内動態に及ぼす肝I/R後の影響を検討した。肝I/R処置12時間後のラットにシメチジンを8mg/kgを大腿静脈から瞬時投与した後、経時的に採血し、血漿中シメチジン濃度を測定したところ、AUCが有意に上昇しクリアランスの低下が認められた。腎尿細管に発現する有機カチオントランスポータrOCT2の発現量は、肝I/RラットではShamラットに比べて減少していた。このことから、肝I/R時のシメチジン血漿クリアランスの低下には、rOCT2を介したシメチジンの尿細管分泌の低下が考えられた。肝I/R障害時の薬物腎排泄変動に関与する有機カチオントランスポータ変動とその変動機構について検討を行った。70%肝I/R障害モデルはWistar系雄性ラット9週齢の左葉及び中葉への血流を60分間遮断し再灌流することにより作製した。In vivo腎クリアランス実験は、再灌流12時間後にシメチジンを負荷投与後、維持量を持続投与することで定常状態とした後、大腿動脈及び膀胱からそれぞれ採血、採尿を行い、腎クリアランスを算出した。血漿中、尿中及び腎組織内のシメチジン濃度は高速液体クロマトグラフィーを用いて測定した。抗酸化剤の影響に関する検討では、再灌流5分前に頚静脈よりTrolox^[○!R](2.5mg/kg)を瞬時投与した。再灌流12時間後におけるI/Rモデルラットの血漿中アルカリホスファターゼ活性は約58倍に上昇し(P<0.001)、肝I/R障害に伴う肝障害が確認されたが、血漿クレアチニン、血中尿素窒素には差が認められなかった。I/Rモデルラットにシメチジン(8mg/kg)を

静脈内投与後2時間までの血中濃度-時間曲線下面積(AUC)は、Shamラットに比べ約1.3倍に増加していた(P<0.001)。一方、全身クリアランスはI/RモデルラットではShamラットの76%まで減少し(P<0.001)、腎クリアランス、腎分泌クリアランスもそれぞれ74.61%まで減少していた(いずれもP<0.01)。また、I/Rラットの腎粗膜画分中におけるrOCT2、rMATE1は共にShamラットの67,61%まで減少していた(各々P<0.01,P<0.01)。抗酸化剤であるTroloxを再灌流前に投与したところ、肝I/R障害後にみられたシメチジンのAUCの増加並びに全身クリアランスの減少は改善され、rOCT2、rMATE1の蛋白発現量の減少も抑制された。以上より、肝I/R障害時におけるシメチジンの全身クリアランスの減少には、腎近位尿細管に発現するrOCT2、rMATE1の酸化ストレスによる低下の関与が示唆された。本研究成果は、肝I/R障害時におけるカチオン性薬物の腎排泄低下とその機構を示唆する有用な知見と考えられる。
GDF-9の卵胞内標的遺伝子解析に基づく卵子機能マーカーの確立

不妊治療において、難治性排卵障害や低受精率・母体原因流産の最大原因のひとつである多嚢胞性卵巣症候群(PCOS)では、卵子の質低下とともに卵子内のGDF9発現減弱が報告されている。本研究課題ではPCOSのin vitroモデル作成を試み、卵子GDF9や顆粒膜細胞FSH受容体の発現抑制といったPCOS病態を再現することに成功した。特にPCOS症例において、GDF9の発現減弱が卵子の質低下の機能マーカーとなり得る可能性が示唆された。「研究の目的」私たちは、体外受精の際に最も質の高い卵を選別することを目標に、卵子が誘導する初期卵胞の発育メカニズムについて検討している。本年度は、卵子由来の成長因子であるgrowthdifferentiation factor 9(GDF9)に着目し、卵子由来のGDF9が、初期の卵胞発育を調節するのか否か、またGDF9による調節を認める場合には、その細胞内機構について、卵局所での遺伝子ノックダウン・システムとin vitro卵胞培養系を用いて検討した。さらには、不妊臨床で高頻度に排卵障害・不妊症・習慣流産を来たす甲状腺機能異常症に着目し、卵胞発育過程における甲状腺ホルモンとGDF9の関連についても検討した。「研究成果(1):GDF9による卵胞発育の促進メカニズム」卵子由来のGDF-9は、(1)顆粒膜細胞のアポトーシスを抑制することに加えて、(2)莢膜細胞からのアンドロゲン産生を促進することにより、初期の卵胞発育を促進するメカニズムを初めて明らかにした。「研究成果(2):甲状腺ホルモンとGDF9との関連」甲状腺ホルモンはFSHと協調して、(1)卵子のGDF9発現、および(2)顆粒膜細胞のFSH受容体発現を誘導することにより、初期の卵胞発育を促進するというメカニズムを初めて明らかにした。【研究目的】不妊治療における課題の一つに「移植胚の着床率向上に向けた良好卵子の選別」が挙げられる。我々は、卵子に特異的な成長因子の1つであるgrowth differentiation factor 9(GDF9)の産生量が、良質な卵子の機能評価マーカーとなり得る可能性について検討を続けている。本年度は、排卵障害の原因として最も頻度が高い多嚢胞性卵巣症候群(Polycystic ovary syndrome; PCOS)に注目し、PCOS女性が卵胞発育障害→不妊症に陥るメカニズムについて、卵子におけるGDF9の発現異常が関与する可能性を検討した。【方法】PCOSの病態と推測されるアンドロゲンやLHの過剰状態が、ラット前胞状卵胞における(1)卵子内のGDF9発現や、(2)卵胞発育、(3)ホルモン産生、(4)ステロイド産生酵素やゴナドトロピン受容体のmRNA発現に及ぼす影響を検討した。【成績】過剰なLHやアンドロゲンはともに、卵子内のGDF9発現を抑制する一方で、前胞状卵胞の発育を有意に促進した。(1)LHが卵胞中の17α-hydroxylase発現を介してアンドロゲン産生を亢進すること、(2)アンドロゲン受容体の特異的阻害剤を添加するとLH誘導性の卵胞発育が抑制されることから、LHはアンドロゲン産生を介して前胞状卵胞の発育を促進すると考えられた。LH刺激で増大した卵胞において、LH受容体発現に変化は見られなかったが、FSH受容体発現が有意に減弱していた。【結論】LHノアンドロゲン系は、初期の卵胞発育を直接促進する可能性がある。しかしながら、一旦LH/アンドロゲンが過剰状態になると、卵子内のGDF9発現が抑制されるだけでなく、前胞状卵胞はFSHに対する通常の反応性を失ってしまい、FSHに依存する胞状卵胞以降の発育・成熟過程も損なわれる可能性が推測された。【研究目的】我々は、卵子に特異的な成長因子の1つであるgrowth differentiation factor 9 (GDF9)の産量が、良質な卵子の機能評価マーカーとなり得る可能性について検討を続けている。排卵障害の原因として最も頻度が高い多嚢胞性卵巣症候群(Polycystic ovary syndrome ; PCOS)で卵子GDF9の発現減弱が報告されることから、本年度はPCOS女性が卵胞発育障害→不妊症に陥るメカニズムについて、卵子内のGDF9発現異常が関与する可能性を検討した。【方法】PCOSの病因と推測されるLHやアンドロゲンの過剰状態が、ラット前胞状卵胞における(1)卵子内GDF9発現や、(2)卵胞発育、(3)ホルモン産生、(4)ステロイド産生酵素やゴナドトロピン受容体のmRNA発現に及ぼす影響を検討した。【成績】過剰なLHやアンドロゲンは、卵子GDF9発現を抑制する一方で、前胞状卵胞の発育を有意に促進した。

(1)LHが卵胞中の17α-ヒドロキシラーゼ発現を介してアンドロゲン産生を亢進すること、(2)アンドロゲン受容体の特異的阻害剤を添加するとLH誘導性の卵胞発育が抑制されることから、LHはアンドロゲン産生を介して前胞状卵胞の発育を促進すると考えられた。一方で、LH刺激により増大した卵胞では、顆粒膜細胞におけるFSH受容体発現が減弱しており、FSH誘導性の卵胞発育が有意に抑制された。【結論】LH/アンドロゲン系は、初期の卵胞発育を直接促進する可能性がある。しかしながら、一旦LH/アンドロゲン系が過剰状態になると、卵子内のGDF9発現が抑制されるとともに、前胞状卵胞がFSHに対する通常の反応性を失ってしまい、FSHに依存する胞状卵胞以降の発育・成熟過程も損なわれる可能性がある。高LH環境に伴う卵子GDF9や顆粒膜細胞FSH受容体の発現抑制は、PCOSにおける難治性排卵障害や高い流産率と関連するかもしれない。
遺伝子導入法による小胞体の形態形成機構の解析

私達は、COS細胞に小胞体膜蛋白質であるラット肝ミクロゾ-ム型アルデヒド脱水素酵素(msALDH)を遺伝子導入法により発現させると、多数の管状小胞体が規則正しく配列した結晶体様小胞体が細胞内に出現することを見い出し、その形成機構を解析した。遺伝子導入したCOS細胞を蛍光抗体法、免疫電顕法を用いて2重染色し、msALDHと内在性の小胞体蛋白であるプロリン水酸化酵素の局在を解析した。その結果、野生型msALDHを発現したCOS細胞では結晶体様小胞体がおもに核周囲に形成され、msALDHは結晶体様小胞体の膜上に、プロリン水酸化酵素はその内腔に存在することが明らかになった。次に、msALDHの部分欠失変異体あるいはクロラムファニコ-ルアセチルトランスフェラ-ゼ(CAT)とmsALDHとのキメラ蛋白をCOS細胞に発現させることによって、結晶体様小胞体の形成機構の解析を試みた。msALDHのC末端の疎水的領域(C末アンカ-部位)を欠くため小胞体膜へ移行できないmsALDHの変異体では結晶体様小胞体の出現は見られなかった。CATのC末にmsALDHのC末35残基を結合させたキメラ蛋白は小胞体に局在するにもかかわらず、結晶体様小胞体は現われなかった。以上の事実は、結晶様小胞体の形成には、msALDHが小胞体膜に挿入されることが必要であること、サイトゾル側に位置するN末側部分も重要であることを示している。小胞体上に多数発現したmsALDH分子を介して小胞体膜同志の会合がおこり、結晶体様小胞体が形成される可能性が示唆される。
大学入試制度と受験競争激化の社会的・経済的・文化的要因に関する総合的研究

本研究の目的は,現在の大学入試にかかわる受験競争を支えている諸要因を社会的,経済的,文化的な様々な側面から分析し,大学入試を取り巻く社会環境を構造的に明らかにし,大学入試政策の可能性と限界を考察し,今後の入試政策策定のための基本的枠組みの構築を図ることである。この目的に沿って,研究実施計画では大別して以下の5点を計画した。(1)戦後の大学入試政策について,政策の立案過程,実施過程,結果の分析と,その総合的な政策評価。(2)国立大学の入学者選抜制度の現状と問題点の分析。(3)私立大学の入学者選抜の現状と問題点を明らかにするための全国的調査。(4)受験産業の実態に関する調査,(5)大学入試競争を支える社会的・経済的・文化的な諸要因について,総合的に分析するためのセグメンテーションの設定と,従来の研究成果のこれに即した分析・評価。3年間の作業・成果としては,とくに(3)が中心になった。そこでは,平成5年度,平成2年度,昭和63年度,昭和56年度,昭和52年度の6年度を対象として,全国の私立大学に関する入試教科目に関するデータの分析を行い,私大の入試教科目に関する基礎集計を作成すると同時に,近年の入試教科目削減化傾向の実態を明らかにした。その他,(2)については国公立大学志願者の志願動向の分析,(4)については受験産業関係者のインタビュー調査を,(1),(5)については既存の研究のレビューを行うと同時に議論を深め,日本における受験競争激化の社会的,経済的,文化的要因を様々な面から考察した。なお,旅費は,研究分担者の研究打合せ,および主に上記(3)・(4)のための調査・研究のために,消耗品,謝金はそれら資料の整理や,(1)(5)の分析に必要な文献・データ収集のために用いた。本研究の目的は、現在の大学入試にかかわる受験競争を支えている諸要因を社会的,経済的,文化的な様々の側面から分析し、大学入試を取り巻く社会環境を構造的に明らかにし、大学入試政策の可能性と限界を考察し、今後の入試政策策定のための基本的枠組みの構築を図ることである。この目的にのっとって、3年間の研究実施計画では大別して以下の5点を計画した。(1)戦後の大学入試政策について、政策の立案過程、実施過程、結果の分析と、その総合的な政策評価。(4)受験産業の実態に関する調査、(5)大学入試競争を支える社会的・経済的・文化的な諸要因について、総合的に分析するためのセグメンテーションの設定と、従来の研究成果のこれに即した分析・評価。本年度は3年計画の初年度であり、以上の項目について基礎的資料の収集と、とくに(1),(2),(5)に関しては、既存の研究・データを概観するマップを作成した。また、(3),(4)に関しては、調査方法・内容等の骨子を立案した。なお、旅費は、研究分担者の研究打合せ、および主に上記(3)・(4)のための調査・研究のために、消耗品,謝金はそれら資料の聖理や、(1)(5)の分析に必要な文献・データ収集のために用いた。この目的にのっとって,3年間の研究実施計画では大別して以下の5点を計画した。【.encircled1.】戦後の大学入試政策について,政策の立案過程,実施過程,結果の分析と,その総合的な政策評価。【.encircled2.】国立大学の入学者選抜制度の現状と問題点の分析。【.encircled3.】私立大学の入学者選抜の現状と問題点を明らかにするための全国的調査。【.encircled4.】受験産業の実態に関する調査,【.encircled5.】大学入試競争を支える社会的・経済的・文化的な諸要因について,総合的に分析するためのセグメンテーションの設定と,従来の研究成果のこれに即した分析・評価。具体的には,【.encircled2.】に関しては国公立大学志願者の出願動向の分析を行った。【.encircled3.】に関しては,全国の私立大学について,平成5年度,平成2年度,昭和63年度の入試教科に関するデータを作成し,基礎的な解析を行った。【.encircled4.】に関しては,受験産業の関係者からヒアリング調査を行った。また,【.encircled1.】,【.encircled5.】に関しても,基礎的資料の収集を行うとともに,研究メンバー間での議論を蓄積した。本研究の目的は,現在の大学入試にかかわる受験戦争を支えている諸要因を社会的,経済的,文化的な様々な側面から分析し,大学入試を取り巻く社会環境を構造的に明らかにし,大学入試政策の可能性と限界を考察し,今後の入試政策策定のための基本的枠組みの構築を図ることである。

(3)私立大学の入学者選抜の現状と問題点を明らかにするための全国的調査。(4)受験産業の実態に関する調査,(5)大学入試競争を支える社会的・経済的・文化的な諸要因について,総合的に分析するためのセグメンテーションの設定と,従来の研究成果のこれに則した分析・評価。本年度の作業・成果としては,とくに(3)について,平成5年度,平成2年度,昭和63年度,昭和56年度,昭和52年度の6年度を対象として,全国の私立大学に関する入試教科に関するデータの分析を行った。さらに,本年度は最終年度ということもあり,(1)(5)の課題についてこれまでに残された点をつめるとともに,報告書を作成し,これらの総合まとめを行った。なお,旅費は,研究分担者の研究打合せ,および主に上記(3)・(4)のための調査・研究のために,消耗品,謝金はそれら資料の整理や,(1)(5)の分析に必要な文献・データ収集のために用いた。本研究の目的は,現在の大学入試にかかわる受験競争を支えている諸要因を社会的,経済的,文化的な様々な側面から分析し,大学入試を取り巻く社会環境を構造的に明らかにし,大学入試政策の可能性と限界を考察し,今後の入試政策策定のための基本的枠組みの構築を図ることである。この目的に沿って,研究実施計画では大別して以下の5点を計画した。(1)戦後の大学入試政策について,政策の立案過程,実施過程,結果の分析と,その総合的な政策評価。(2)国立大学の入学者選抜制度の現状と問題点の分析。(4)受験産業の実態に関する調査,(5)大学入試競争を支える社会的・経済的・文化的な諸要因について,総合的に分析するためのセグメンテーションの設定と,従来の研究成果のこれに即した分析・評価。3年間の作業・成果としては,とくに(3)が中心になった。そこでは,平成5年度,平成2年度,昭和63年度,昭和56年度,昭和52年度の6年度を対象として,全国の私立大学に関する入試教科目に関するデータの分析を行い,私大の入試教科目に関する基礎集計を作成すると同時に,近年の入試教科目削減化傾向の実態を明らかにした。その他,(2)については国公立大学志願者の志願動向の分析,(4)については受験産業関係者のインタビュー調査を,(1),(5)については既存の研究のレビューを行うと同時に議論を深め,日本における受験競争激化の社会的,経済的,文化的要因を様々な面から考察した。
ＣＤ２８ノックアウトＮＯＤマウスを用いた緩徐進行１型糖尿病のモデル動物の開発

本年度は1型糖尿病の膵島および膵外分泌腺組織の病変特徴をヒト1型糖尿病膵を用いて検討した。CD28KOマウスに種々のチャレンジを行う予備実験として、MIN6細胞においてインターフェロン(IFN)ーα、β、γ、IL-12、IL-18、TNFα、IL-1βさらにはPoly(I:C)などのサイトカイン、RNAウィルスホモローグのIFN-γの発現につき影響を検討した。(IFN-γは既に我々が劇症1型糖尿病でβ細胞に発現していることを報告している。Diabetes:61:884-9,2011)各種濃度のサイトカインを添加し、24時間後にRTーPCRによりIFN-γの発現をみたが、有意な変化は見られなかった。また、PolyI:Cを100μg/ml培地に添加もしくは、transfectしても有意なIFN-γの変化はMIN6細胞に見られなかった。そこで、virusの直接的な影響でなく、他のβ細胞障害経路であるERストレスに着目し、以下の実験を行った。ERストレス誘発物質であるTunicamycin(TU)、Thapsigardin(TH)、Palmitate(PA)を培養液に添加し、24時間後のIFN-γの変化をRT-PCRでみた。その結果、TU、TH、PAいずれも用量依存的にMIN6にIFN-γが増加した。Western blottingによっても蛋白レベルでのIFN-γの増加、ERストレスマーカーのBipの増加が認められた。これらの成績は、virus感染がβ細胞のERストレスを惹起してβ細胞にIFN-γさらにはapoptosisを起こす経路の存在を示唆している。まずヒト緩徐進行1型糖尿病膵の特徴を剖検例でみたところ、外分泌腺主体のCD8+T細胞およびCD68+マクロファージの浸潤を認め、膵外分泌腺組織の著明な萎縮がみられた。50%の症例で膵管の上皮細胞にIPMN様のhyperplasiaと膵管閉塞がみられた。β細胞の再生に関係するREGIαの発現も亢進していた。(2015年日本糖尿病学会シンポジウム発表)結論と成果1.CD28 knoc-outNODマウスにZOAL注入を行い、緩徐進行1型糖尿病に類似した膵病変の作成に成功した、(論文発表予定)糖尿病学SPIDDM, FT1DMの病理所見のみでなく,具体的な分子の同定と両病型におけるβ細胞の再生メカニズムにREGIαが関係することをはじめて発見した。モデル動物作成への重要な発見といえる。今回明らかになったERストレスのβ細胞でのIFN-γの発現は種々の環境下においておこるため、SPIDDMを含む1型糖尿病の原因としてvirus感染症に加えてきわめて興味ある機序であり、今後このvirus感染症とERストレスとの関係を含めカスケードの詳細な検討を行い、モデル動物、ヒト組織での検討を行う重要な知見となるため。(なお、一部の成果は平成25年5月の日本糖尿病学会総会で発表予定である。)当初の計画書にある方法でCD28欠損マウスにpoly I:CもしくはEMC virusを投与し,ヒトSPIDDMもしくは類似の膵病変を組織レベル,分子レベルで再現できる検討が進んだ。今後はヒトからマウスレベルでの分子レベルでの検討を行ない最終年度の成果としたい。次年度は、ERストレスのβ細胞障害の経路をより明らかにするため、JNK経路、P38経路、mek1,2経路のinhibitorを使用して検討を進めたい。また、β細胞にIFN-γが発現する際のapotosisの発生が起こる機序を明らかにするためERストレスを与える各種刺激下でIFN-γ発現をsiRNAによりknock downし、その効果(IFN-γによるapoptosisの阻害)をみる。その結果によりvirus感染症→ERストレス→IFN-γのβ細胞内発現→apoptosisの経路が明らかになることが期待される。得られた成績は欧文紙に発表していく予定である。該当なし
脈絡上板の生理的機能に関する研究-特にカルシウム濃度維持機構について-

細胞内カルシウムイオン濃度([Ca^<2+>]i)を指標にして眼球脈絡膜の生理的機能を調べた.有色家兎眼球脈絡上板摘出伸展標本にCa^<2+>感受性螢光指示薬,fura-2を用いた螢光顕微測光法を適用して[Ca^<2+>]i動態を観察した.アデノシン三燐酸(ATP)を細胞外液中に添加すると,脈絡上板の[Ca^<2+>]iが著明に上昇した.初期の急速な[Ca^<2+>]i上昇相は細胞外液のCa^<2+>濃度にあまり影響されず,これに引き続く持続相は外液Ca^<2+>濃度に依存していた.初期相は,ATPが細胞膜外面に存在するnucleotide receptorと結合し,情報がGTP結合蛋白質により細胞内部のフォスフォリパーゼCに伝達され,イノシトール三燐酸(IP_3)産成を促進して細胞内カルシウム貯蔵部位からのカルシウムイオンを放出させたためと考えられる.持続相は細胞外液からのCa^<2+>流入ではないかと考えられる.一方,脈絡上板の外液中のカリウムイオン(K^+)を取り去ると[Ca^<2+>]iは一過性に急激に増加した後一度回復し,再度増加するという独特な三相性の変動を示した.これは細胞自身に備わる細胞内カルシウム濃度維持機構が時間的にずれて発現したものと思われる.特に,二番目の回復相は,ATPまたはUTPを事前に短時間適用しておくだけでかなりの長時間にわたり効果が延長されることから,nucleotide receptorを介する細胞内部の代謝的カルシウム濃度維持機構活性化が関与するのでないかと考えられ,今後の詳細な検討が必要である.このように脈絡上板が生理学的機能を持つことが判明したので,今後は眼機能における脈絡上板の役割,臨床的な病態との関わりなどについて検討していく必要がある.現在,強度近視の発生機序との関わりにおいて,強膜軟骨細胞の培養を行い,[Ca^<2+>]i測定,脈絡上板との相互作用等についての試みを検討している.細胞内カルシウムイオン濃度([Ca^<2+>]i)を指標にして眼球脈絡膜の生理的機能を調べた.有色家兎眼球脈絡上板摘出伸展標本にCa^<2+>感受性螢光指示薬,fura-2を用いた螢光顕微測光法を適用して[Ca^<2+>]i動態を観察した.アデノシン三燐酸(ATP)を細胞外液中に添加すると,脈絡上板の[Ca^<2+>]iが著明に上昇した.初期の急速な[Ca^<2+>]i上昇相は細胞外液のCa^<2+>濃度にあまり影響されず,これに引き続く持続相は外液Ca^<2+>濃度に依存していた.初期相は,ATPが細胞膜外面に存在するnucleotide receptorと結合し,情報がGTP結合蛋白質により細胞内部のフォスフォリパーゼCに伝達され,イノシトール三燐酸(IP_3)産成を促進して細胞内カルシウム貯蔵部位からのカルシウムイオンを放出させたためと考えられる.持続相は細胞外液からのCa^<2+>流入ではないかと考えられる.一方,脈絡上板の外液中のカリウムイオン(K^+)を取り去ると[Ca^<2+>]iは一過性に急激に増加した後一度回復し,再度増加するという独特な三相性の変動を示した.これは細胞自身に備わる細胞内カルシウム濃度維持機構が時間的にずれて発現したものと思われる.特に,二番目の回復相は,ATPまたはUTPを事前に短時間適用しておくだけでかなりの長時間にわたり効果が延長されることから,nucleotide receptorを介する細胞内部の代謝的カルシウム濃度維持機構活性化が関与するのでないかと考えられ,今後の詳細な検討が必要である.このように脈絡上板が生理学的機能を持つことが判明したので,今後は眼機能における脈絡上板の役割,臨床的な病態との関わりなどについて検討していく必要がある.現在,強度近視の発生機序との関わりにおいて,強膜軟骨細胞の培養を行い,[Ca^<2+>]i測定,脈絡上板との相互作用等についての試みを検討している.有色家兎眼球の脈絡上板摘出潅流標本をカルシウムイオン感受性蛍光色素furaー2で染色し,細胞内カルシウムイオン濃度に及ぼすATPの作用を検討した。ATP(1ー100μM)を潅流投与すると,脈絡上板の細胞内カルシウムイオン濃度は150nMから0.5ー1μMにまで上昇した。この作用は外液中のカルシウムイオンを必要とするが、その濃度には依存しなかった。種々実験結果から、このATPの作用は、ATP受容体を介した受動的カルシウムイオン流入や細胞内カルシウムイオン貯蔵部位からの遊離などではなく,ATPの高エネルギ-燐酸結合を利用して、外液中のカルシウムイオンを積極的に取り込む機構であることが示唆された。カルシウムイオンは種々細胞内で様々な情報伝達の役割を担っている重要なイオンで、常に精妙な調節機構により制御されているが、一旦その制御範囲を越えて高濃度になりすぎた場合、細胞死の原因となることが分かっている。又、水晶体やそれを取り囲む房水中のカルシウムイオンが増加すると、蛋白質の不溶化を促進させて白内障の誘引となることも示されている。

一方,ATPは疾病や傷害により破壊された細胞や神経活動時に交感神経終末から神経伝達物質と共に放出されることが知られている。こうして遊離されたATPが,脈絡上板のカルシウムイオン取り込み機構を活性化し眼組織液のカルシウムイオン濃度を調節して、カルシウムイオンの正常な情報伝達機能を維持すると共に眼疾患を予防する役割を果たしているものと推察される。有色家兎眼球の脈絡上板は、細胞外にATP(10-100μM)を潅流投与すると細胞内カルシウムイオン濃度(〔Ca^<2+>〕_1)が増加する。他のプリン関連化合物質の〔Ca^<2+>〕_1上昇作用の強度順位はATP-γ-S(] SY.gtoreq. [)ATP>ADP>>AMP=アデノシンであった(P_2-プリン受容体に相当する)が、特異的拮抗薬(β,γ-メチレンATPと2-メチルチオATP)や特異的遮断薬(ブリリアントブルーGとリアクティブブルー2)が無効であったため受容体サブタイプを特定できなかった。また、細胞外ATPの〔Ca^<2+>〕_1上昇作用はフォスフォリパーゼC抑制剤(コンパウンド48/80やネオマイシン)や、イノシトール3燐酸受容体遮断薬(ヘパリン)で抑制されたことから、細胞内情報伝達系(フォスファチジルイノシトール代謝系)が関与していると考えられる。一方、脈絡上板に無カリウムクレブス液を潅流すると、脈絡上板の〔Ca^<2+>〕_1は独特の三相性の変動を示した。即ち急速な〔Ca^<2+>〕_1の増加とそれに引き続く急速な減少および再度の増加である。種々解析実験の結果、最初の増加相は細胞外液からのCa^<2+>流入、二番目の減少は細胞内貯蔵部位への取込み、そして再度の増加は細胞内貯蔵部位からの放出と考えられる。事前にATPを短時間潅流投与しておくことによって、無カリウム液による〔Ca^<2+>〕_1変動のうち二相目の細胞内貯蔵部位へのCa^<2+>取込みが長時間延長された。これは細胞外ATPの刺激により、細胞内部の〔Ca^<2+>〕_1維持機構が変調を受けたためと考えられ、これが細胞内情報伝達系とどのような関係にあるかは今後の研究課題である。以上の研究結果から、これまで暗箱様の遮光効果程度の生理的役割しか考えられていなかった脈絡上板にはATPの受容体があって、細胞内情報伝達系を介する〔Ca^<2+>〕_1維持機構が存在し、眼機能における何らかの重要な生理的役割を果たしていると結論された。又、通常は〔Ca^<2+>〕_1維持に関与する複数の機構が同時に働くため個々の機能や性質を個別に検討するのは困難だが、脈絡上板の無カリウムクレブス液潅流実験では三つの機構が独立して発現するので、〔Ca^<2+>〕_1維持機構の解析に極めて有用な標本である。有色家兎眼球脈絡上板摘出伸展標本に,カルシウムイオン感受性螢光指示薬,fura-2を用いた螢光顕微測光法を適用して細胞内カルシウムイオン動態を調べた.アデノシン三燐酸(ATP)を細胞外液中に添加すると,脈絡上板の細胞内カルシウムイオン濃度([Ca^<2+>]i)が著明に上昇した.
衛星と現場観測による氷厚分布変動の監視および季節海氷域の海氷力学過程の解明

本年度は研究計画に基づき、1.衛星画像を用いた解析、2.ドローンによる氷盤分布の観測、3.海氷力学過程の検証に取り組んだ。1.について、初年度に導出したPALSARから変形氷の分布を抽出するアルゴリズムの検証を行うため、後継機であるPALSAR-2画像の解析に取り組んだ。PALSAR-2はPALSARと性能はほぼ同じで、入射角幅の拡張により回帰周期が短縮されたこと、広域モードにHV偏波が追加されたことにより、変形氷の特性把握が有利になることが期待される。そこでオホーツク海で毎年2月に実施している航海観測データを基に、20162018年の航海期間中の画像を購入して解析と検証を行った。その結果、アルゴリズムの有用性は確認された一方、海氷表面の凹凸のみならず氷盤の大きさも後方散乱係数に有意に寄与すること、この特性はHH偏波よりもHV偏波でより強いこと、従ってHH偏波とHV偏波の組み合わせにより変形氷がより正確に検出できる可能性などが示された。これらの解析結果については現在論文執筆中である。2.について、実施したオホーツク海ではいずれも比較的大きな氷盤かニラスが卓越しており、想定していた数m以下の小さな氷盤が卓越する海域ではなかったものの、大きな氷盤も数m規模の氷盤の集合体であることなどが観察されて、海氷力学過程の理解に有用なデータを取得できた。3.について、海氷の変形過程に直接関与する数km規模の海氷速度分布をMODIS衛星画像から求める手法を開発した。また、201920年に北極海の海氷厚や海氷力学過程に焦点を当てた観測が計画されており、本研究の成果を基に観測計画に直接関わることができた。以上、本年度は衛星画像の解析が中心となったが、変形氷を検出する手法の検証や北極海の国際共同観測の実施に向けての準備など、今後力学過程を解明するための基盤を整えられたと考えている。本年度は研究計画に基づき、1.北極海およびオホーツク海における現場検証観測、2.衛星画像を用いたリッジ分布の解析、3.従来の海氷力学過程の検証について実施した。1.について、研究協力者(Haas)が中心となって北極海で2016年4月上旬に航空機搭載型EMを用いて氷厚分布の観測が行われた。得られたデータから表面凹凸分布を抽出して氷厚と比較した結果、両者に高い相関が見出され、PALSAR2画像から氷厚分布を推定する根拠が示された。PALSAR2画像との同時観測は実現しなかったものの、近い領域の画像は得られたので今後比較解析を行う準備は整った。また、オホーツク海で詳細な氷盤分布を調べるための準備としてドローンを購入し、網走沿岸の海氷域で試験計測を実施して機器の性能を確かめた。2.について、過去(2009-2011年)にオホーツク海で取得したPALSAR画像と観測データを最大限に活用して(1)L-band SARがC-band SARよりもリッジを見出すのに優れていることを示し、(2)PALSAR画像を用いて入射角と後方散乱係数からリッジ分布を抽出するアルゴリズムを開発した。その結果、オホーツク海のリッジ分布の特性をある程度明らかにすることができた。3.について、現在多くの数値海氷モデルで用いられている力学過程のレオロジーに焦点をあてて、オホーツク海と北極海を対象として衛星から求められた漂流速度分布を用いて変形場の理論を基に検証を行った結果、両海域ともに肯定的な結果が得られた。ただし、オホーツク海では北極海に比べて変形の空間変動が大きく、より細かな分解能が要請されることが示された(論文執筆中)。以上、PALSAR2画像の利用について計画を修正する必要が生じたものの、今後力学過程を吟味するための基盤を整えることができて本研究課題に関わる有意義な成果が得られたと考えている。本研究は衛星L-band SARであるPALSARおよびPALSAR2を用いて広域の氷厚分布を推定するアルゴリズムを構築して北極海やオホーツク海の氷厚分布変動を監視し、数値海氷モデルで用いられる海氷力学過程の改良を行うことを目的としている。本年度はそのための第一段階として、PALSAR2から氷厚分布を推定することの正当性を示し、氷厚推定のアルゴリズムを現場観測データから開発すること、それに従来の数値海氷モデルの力学過程で用いられてきたHiblerの海氷レオロジーの有効性を観測データから検証して問題点を明らかにすることを目指した。研究実績にも記したように、PALSAR2画像の利用に関しては北極海で実施した観測海域とうまく重ならない等の制約が生じたため、計画を若干変更して過去にオホーツク海で取得したPALSAR画像を最大限に活用する方針で研究を進めた。現場観測データを併用して解析した結果、季節海氷域の氷厚分布と密接に関連している表面のリッジ(凹凸)分布を抽出するのに衛星L-band SARは適していることを確認し、そのアルゴリズムを確立することができた。また、北極海における現場観測からは表面凹凸分布は氷厚分布にほぼ対応することを見出して衛星L-band SARの有用性が確かめられ、当初の目的はほぼ達成できた。一方、数値海氷モデルの海氷力学過程に関しては海氷の漂流速度分布を解析した結果、Hiblerの海氷レオロジーは基本的に有効と考えられるものの、変形場の空間変動が大きなオホーツク海では特に高い解像度が要請されることを見出すなど、現状の問題点をある程度明らかにすることができた。

また、力学過程の中で重要と位置づけている氷盤分布の観測に関しては機器を購入して試験観測を行い、次年度の観測の準備を整えることができた。以上の点から、研究はほぼ順調と判断した。本年度は研究計画に基づき、1.北極海およびオホーツク海における現場検証観測、2.衛星画像を用いたリッジ分布と氷盤の解析、3.従来の海氷力学過程の検証に取り組んだ。1.について、研究協力者(Haas)が2017年3月に北極海で航空機搭載型EMを用いた氷厚分布の観測を実施した。しかしながら、観測海域は季節海氷域からは外れた上、PALSAR2画像からは大きく離れていたため解析は断念した。カナダ砕氷船を用いたボーフォート海観測は資金難により中止された。一方、研究代表者によるオホーツク海南部の海氷観測は2018年2月に実施され、オホーツク海では初めてドローンによる海氷観測を遂行できた。しかし、天候状況により解析には適さない大きな氷盤上での観測一回に限られた。米国NGAの高分解能画像に関しては、研究協力者(Hutchings)がようやく利用の目処を付けたので今年度から解析に着手できる予定。このように観測データが十分得られなかったため、2.については前年度に開発したリッジ分布を抽出するアルゴリズムに関する論文の執筆に取り組むこととした。以上の状況により、昨年度は3.に関する論文の執筆に重点を置いた。このため、海氷力学の専門家である研究協力者(Hutchings:オレゴン州立大学)を訪問して議論を重ね、現在多くの数値海氷モデルで用いられている力学過程、特に塑性体としての振る舞いに着目して従来の手法の妥当性をオホーツク海と北極海を対象として観測と理論から比較検証した。特に従来慣習的に用いられてきた降伏曲線に物理的な意味を見出した点は重要と考えており、論文は査読者からも高く評価して頂いた(公表済)。以上、観測データに関しては当初の予定通りに入手することはできなかったものの、今後力学過程を考察するための解析方法や理論的な基盤を整えることができたため有意義な成果が得られたと考えている。本研究は衛星L-band SARを用いて広域の氷厚分布を推定するアルゴリズムを構築して北極海やオホーツク海の氷厚分布変動を監視し、数値海氷モデルで用いられる海氷力学過程の改良を行うことを目的としている。初年度は過去にオホーツク海で取得したPALSAR画像を最大限活用する方針で研究を進め、季節海氷域の氷厚分布と密接に関連している表面のリッジ(凹凸)分布を抽出するのに衛星L-band SARは適していることを確認し、抽出アルゴリズムを確立した。昨年度は次のステップとして北極海の現場観測データを基にPALSAR2から氷厚分布を推定するためのアルゴリズムを開発すること、ドローン等を用いて比較的小さな氷の氷盤分布の特徴を見出すこと、それに従来の数値海氷モデルの力学過程で用いられてきたHiblerの海氷レオロジーの有効性を観測データから検証した論文を執筆することを目指した。研究実績にも記したように、PALSAR2画像の利用に関しては北極海で実施した観測海域とうまく重ならない等の制約が生じたことなどから計画を若干変更し、従来の数値海氷モデルを観測から検証した論文の執筆に力を注いだ。
膵癌微小環境の多様性による標的転移臓器決定機序の解明とその制御

本年度、膵癌原発巣と転移巣において、膵癌細胞と間質との相互作用のメカニズムをさらに明らかにするため、まず切除したヒト腹膜播種組織、肝転移組織より転移巣由来の繊維芽細胞の樹立を行った。膵癌細胞とこれらの細胞で間接共培養を行い、in vitroで膵癌細胞は膵周囲の間質の主成分である膵星細胞と比べて膵癌腹膜播種由来繊維芽細胞、膵癌肝転移巣由来維芽細胞との共培養において遊走能、浸潤能が亢進することを示した。さらに、樹立した膵星細胞と腹膜播種由来繊維芽細胞を用いてマイクロアレイ解析を行い、CACNA1Hという遺伝子が原発巣の膵星細胞と比べて腹膜播種由来繊維芽細胞で低発現していることを確認した。またTCGAの膵癌予後データベースを用いて、CACNA1H低発現群が高発現群と比較して有意に予後不良であることを確認した。本年度、これまでの研究成果により第11回日本膵臓学会国際優秀演題賞を受賞という評価を得た。その他の成果として、腹膜播種形成のメカニズムに関して、in vitroで膵癌細胞が腹膜中皮細胞をclearanceするように浸潤する現象(mesothelial clearance)を明らかにした。さらにインテグリン結合タンパクであるTalin1に着目し、まず膵癌切除症例において免疫組織科学染色を行い、膵癌組織においてTalin1が発現していることを確認した。またmRNA、タンパクレベルにおいてもTalin1が膵癌細胞で発現していることを確認した。続いて、機能的実験として、SiRNAを用いて膵癌細胞でのTalin1抑制実験を行い、膵癌細胞の遊走能、浸潤能、増殖能がSiRNA群で有意に低下することを示した。さらに、Talin1を抑制することにより、mesothelial clearanceが低下することを明らかにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。膵癌微小環境と転移のメカニズムを解明するため、膵癌細胞(pancreatic cancer cell; PCC)と腹膜中皮細胞(peritoneal mesothelial cell; PMC)との相互作用の検討を引き続き行った。In vitroでは、PCCとPMCとの腫瘍間質相互作用により、PCCとPMCの相互の遊走能や浸潤能が有意に促進され、また、PCCの増殖能やアノイキス抵抗性も有意に促進された。3次元培養腹膜播種モデルにおいて、PCCとPMCとの共培養群ではPCC単独群と比較して有意にコラーゲンゲル内へ浸潤する細胞の増加を認めた。PMCはコラーゲンゲル内では癌細胞を先導するように浸潤し、コラーゲン線維をリモデリングすることにより、浸潤した細胞に沿って平行な線維方向を増加させた。KPCマウス(遺伝子改変膵癌自然発生マウス)の腹膜播種組織では、癌細胞が存在しない部位ではPMCは単層を保っている一方、癌細胞の浸潤境界において、PMCは増殖し、筋層への浸潤を認めた。In vivoにおいて、PCCとPMCとの腹腔内への共移植群において、PCC単独移植群と比較して腹膜播種形成は有意に促進された。PMCが腫瘍間質相互作用に関連する増殖因子以外にも、平行線維の配向を増加させることによってPCCの方向依存性の浸潤を促進する可能性が示唆された。これらの結果を第47回アメリカ膵臓学会で発表し、Poster of distinction、Young investigator awardの同時受賞という評価を得た。また、同内容をInt J Oncol誌に投稿し、掲載の運びとなった。また、膵癌間質に存在する膵星細胞でのオートファジーの活性化が膵癌細胞の進展・転移に関与し、膵癌患者の予後に寄与することや、膵癌組織周囲の脂肪組織の線維化が膵癌細胞の局所浸潤・転移に関わることを明らかにした。本年度、従来から取り組んでいた膵癌腹膜播種形成における転移巣での間質との相互作用に関して、膵癌細胞は腹膜中皮細胞との相互作用により浸潤能やアノイキス抵抗性が亢進し、さらに腹膜播種形成が促進されることを明らかにした。これらから癌関連腹膜中皮細胞が膵癌の腹膜播種形成に重要な役割をもつことが示唆された。また、膵癌間質の微小環境において、膵星細胞でのオートファジーの活性化が膵癌細胞の進展・転移に関与し、膵癌患者の予後に寄与することや、膵癌組織周囲の脂肪組織の線維化が膵癌細胞の局所浸潤・転移に関わることを明らかにした。

本年度、これまでの研究成果により第11回日本膵臓学会国際優秀演題賞を受賞という評価を得た。その他の成果として、腹膜播種形成のメカニズムに関して、in vitroで膵癌細胞が腹膜中皮細胞をclearanceするように浸潤する現象(mesothelial clearance)を明らかにした。さらにインテグリン結合タンパクであるTalin1に着目し、まず膵癌切除症例において免疫組織科学染色を行い、膵癌組織においてTalin1が発現していることを確認した。またmRNA、タンパクレベルにおいてもTalin1が膵癌細胞で発現していることを確認した。続いて、機能的実験として、SiRNAを用いて膵癌細胞でのTalin1抑制実験を行い、膵癌細胞の遊走能、浸潤能、増殖能がSiRNA群で有意に低下することを示した。さらに、Talin1を抑制することにより、mesothelial clearanceが低下することを明らかにした。膵癌微小環境の多様性による標的転移臓器決定機序に関する解析をさらに行うこととする。これまでに樹立した膵癌切除組織由来膵星細胞や、肝転移巣切除組織由来線維芽細胞、腹膜播種巣切除由来筋線維芽細胞よりRNAを抽出しており、これらのマイクロアレイ解析をもとに、原発巣と転移巣で類似した発現パターンを示す間質培養細胞由来遺伝子の探索を継続して行う。また、海外渡航を行う予定であり、膵臓癌研究用施設を持ち検体数も世界的にトップクラスであるJohns Hopkins University、Sol Goldman Pancreatic Cancer Research CenterのDepartment of Pathologyにおいても研究を継続することとする。29年度が最終年度であるため、記入しない。
炭化水素の炭素-水素結合の活性化に向けた高機能金属ナノクラスターの開発

本研究はメタンの高化学選択的な官能基化反応を実現するための金属ナノクラスター触媒の開発を目的とする。水酸化フラーレン(C60(OH)n)で保護された金ナノ粒子が、フラーレン一分子あたり三分子のメタンを吸蔵できるという知見をもとに、本年度は、種々の水酸化フラーレン保護金属ナノクラスターの合成を実施した。保護分子としてC60(OH)12を用い、種々の金属イオン(Pd, Pt, Rh)を水素化ホウ素ナトリウムによる液相還元を行ったところ、対応する金属ナノ粒子が2.3-3.0 nm程度の単分散ナノ粒子として生成していることがわかった。興味深いことに、C60(OH)12そのものは水にほとんど溶解しない一方、対応する水酸化フラーレン保護金属ナノクラスター(M:C60(OH)12)は水溶性のコロイドとして存在していることがわかった。現在のところ、ナノクラスターを保護しているC60(OH)12の水酸基の絶対量が増加するため、それに応じて水溶性が高くなっていると想定している。また、IG法によりコロイドサイズを測定したところ、金ナノ粒子の場合には9±5nm程度であり、これはクラスターに対して三層分であるのに対し、今回合成したPd, Pt, Rhに関しては、それよりも大きなコロイド径をもつことがわかった。合成した種々のナノクラスターを用いてエチニルベンゼンの化学選択的還元反応を試みたところ、Pd:C60(OH)12が最も高い触媒活性を示すことがわかり、対応するエチルベンゼンが定量的に得られることを見出した。水酸化フラーレンは位置異性体の混合物として得られるため、再現性良くナノ粒子を調製できるようになるまでに時間を要した。そのことでメタンの活性化に向けての触媒合成、反応検討までは今年度中に移行できなかった。しかしながら、水酸化フラーレン保護金属ナノクラスターの特異な水溶性など、本研究のさらなる展開が期待される成果が得られている。また予備的な知見として、アルキンの水素による接触還元が効率よく進行するなど、気液反応において高い触媒活性を示す触媒系を見いだしているため、31年度にはこれらの知見をもとにさらなる発展が期待できる。メタンのC-H活性化反応のための触媒開発を推進すると同時に、現在までの結果について早期の論文投稿を行う。また、水酸化フラーレン保護金属ナノクラスターが水溶性を示すことから、コロイド表面には多数の水酸基が露出している状態となっていると想定される。このことから、当初計画していたシランカップリング剤などによる保護は問題なく進行することが期待され、触媒の安定化を行うことで実用的な触媒を創出する。当研究に係る経費の多くは物品費として計上しているが、ランニングコストが大きい試薬類、特に高額な水酸化フラーレン(\30,000円/g)が研究室に十分量在庫があったため、その分の経費を翌年度に繰越すこととなった。