hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能性薄膜の新しい製造方法:光化学堆積法

光化学堆積(PCD)法は水溶液に光照射し化学反応を誘起、薄膜を堆積させる新しい手法である。本研究では、このPCD法にて太陽電池用半導体であるCdS、ZnS、Cd_<1-x>、Zn_x、Sを堆積し、SnSと積層して太陽電池を作製した。またSnO_2を堆積し水素ガスセンサーを作製した。さらに、紫外レーザ光を集光して金のPCDを行い、電極パターンの直接形成を試みた。・太陽電池用薄膜堆積硫酸亜鉛とチオ硫酸ナトリウムの水溶液に紫外線を照射することでZnSが生成する。p型半導体であるSnSの上に堆積させたZnS/SnS構造で光起電力特性を評価した。その結果、微弱だが光起電効果を観測した。同様に光化学堆積のCdSおよびCd_<1-x>Zn_xSとSnSを組み合わせた太陽電池を作製した。比較的良好な整流性と光起電特性が得られ、Cd_<1-x>Zn_xSの方が電流、電圧ともCdSよりも優れていた。得られたエネルギー変換効率は最大で0.7%だった。・SnO_2薄膜堆積硫酸スズの水溶液に紫外線を照射することでSnO_2が生成する。基板に溶液を少量滴下し光照射するドロップ法を用いて薄膜を作製し、水素ガスセンサーへの応用を目指してセンサー特性の測定を行った。その結果、室温にて0.5%水素濃度で電流値が約四桁上昇するという高い感度を示した。・金薄膜堆積塩化金酸と亜硫酸ナトリウムの水溶液に少量のエチレンジアミンを添加した溶液で金の光化学堆積が可能である。YAGレーザ四倍高調波をレンズにて集光し、基板に照射して微細パターン形成を試みた。基板をステップモータで移動させることで、100μm幅の金のラインを形成することができた。太陽電池用半導体薄膜であるZnSと、透明導電膜およびガスセンサーに用いられるSnO_2を光化学堆積法にて作製した。硫酸亜鉛とチオ硫酸ナトリウムの水溶液に紫外線を照射することでZnSが生成する。本年度は太陽電池への応用を目的とし、大面積化、高品質化を目指した。高品質化については、硫黄源であるチオ硫酸イオンの濃度を上げるとともに、亜硫酸を加えることで組成が化学量論的になり光学特性が大幅に改善されることを見出した。

また光電気化学測定によりこの膜が光感度を持ち、n型の伝導性を示すことがわかった。このZnS薄膜をp型半導体であるSnSの上に堆積させたところ整流性が得られた。ZnS/SnS構造で整流性が観測されたのは初めてである。また整流性のあるヘテロ構造を光化学堆積法にて作製したのもこれが最初である。大面積化については、従来の超高圧アーク水銀灯に代わり,グロー放電の高圧水銀灯を用いた堆積実験を開始した。100Wという小さな電力のランプで5cm径の堆積膜を得ることができたが、堆積速度が小さいため、今後条件の見直しが必要である。・SnO_2薄膜堆積硝酸スズの水溶液に紫外線を照射することでSnO_2が生成する。本年度は特に初期の結晶核形成過程について研究を行った。核形成過程の制御は局所的な選択成長と再現性向上に不可欠である。ビーカ中に基板を浸して光照射する従来の方法に代わり、ドロップ法を採用することで、確実な核形成が行われることがわかった。ドロップ法とは、基板に数滴堆積溶液をたらしそこに光照射する方法である。溶液の中の生成物が確実に基板に到達するため、核が形成されやすい。なお紫外レーザを用いた堆積はレーザの入手が遅れ実施できなかった。・太陽電池用薄膜堆積硫酸亜鉛とチオ硫酸ナトリウムの水溶液に紫外線を照射することでZnSが生成する。前年度の実験により、硫黄源であるチオ硫酸イオンの濃度を上げるとともに、亜硫酸を加えることで組成が化学量論的になり光学特性が大幅に改善されることを見出した。今年度はp型半導体であるSnSの上に堆積させたZnS/SnS構造で光起電力特性を評価した。その結果、微弱だが光起電効果を観測した。同様に光化学堆積のCdSおよびCd_<1-x>Zn_xSとSnSを組み合わせた太陽電池を作製した。比較的良好な整流性と光起電特性が得られ、Cd_<1-x>Zn_xSの方が電流、電圧ともCdSよりも優れていた。得られたエネルギー変換効率は最大で0.7%だった。光化学堆積法で作製したpn接合で光起電特性が観測されたのはこれが初めてである。本年度は昨年に開発したドロップ法を用いて薄膜を作製し、水素ガスセンサーへの応用を目指してセンサー特性の測定を中心に行った。従来のガスセンサーは300°C程度以上に加熱してはじめて感度が得られるが、本研究で作製したSnO_2膜は室温にて0.5%水素濃度で電流値が約一桁上昇するという高い感度を示した。これは膜が微粒子にて構成されていることでガスとの表面反応の影響が強く現れたためと考えられる。光化学堆積の特徴が有利に働いた結果といえる。昨年度にひきつづき、太陽電池用半導体であるZnSとSnSを積層したヘテロ接合型太陽電池と、SnO_2薄膜水素ガスセンサーを作製した。また集束レーザ光を用いた金のパターン電極形成を行った。p型半導体であるSnSの上に堆積させたZnS/SnS構造で光起電力特性を評価し、その結果微弱だが光起電効果を観測した。今年度は特に、ZnS膜の均一性、特性の再現性を高めるため、堆積条件を詳細に検討した。その結果、溶液を少量基板に滴下し紫外線照射をするドロップ堆積のプロセスにより再現性、均一性が大きく改善されることがわかった。
培養ラットメサンギウム細胞における誘導型-酸化窒素合成酵素の発現調節因子について

培養メサンギウム細胞(MC)は種々の炎症性サイトカイン(IL-1β, IL-6, INF-γ)による刺激のうち,IL-1β特異的に一酸化窒素合成酵素(iNOS)mRNAを誘導し,NOを産生した.IL-1β(100 U/ml)によるNO産生はTGF-β(0.55 ng/ml)により用量依存的に抑制された.最大抑制率は80%に達した.また,iNOS mRNAの発現誘導も抑制された.これらの作用はTGF-β特異抗体により阻害された.Actinomycin D(2 μg/ml)存在下にTGF-β(5 ng/ml)の作用を検討したところ,TGF-βはiNOS mRNAの半減期には影響しなかった.アンジオテンシンII(All, 10^<-6>10^<-9>M)もIL-1βによるNO産生を最大で40%抑制した.この作用はAll拮抗薬であるCV11974(10^<-6>M)により阻害されたが,TGF-β特異抗体は作用を示さなかった.AllはiNOS mRNAレベルには影響しなかった.一方,MCおけるアドレナリンα1およびα2受容体mRNAの存在はRT-PCR法により確認したが,ノルエピネフリン(10^<-5>M)およびフェニレフリン(10^<-4>M)はMCにおけるNO産生には影響しなかった.Phorbol myristate acetate (10^<-7>M))はIL-1βによるNO産生およびiNOS mRNAの発現を有意に抑制した.以上の結果から,TGF-βはMCにおいてiNOSの発現をmRNA転写レベルで抑制すると考えられた.AllもMCにおいてNO産生を抑制するが,この作用はTGF-βの産生を介するものではないことが示唆された.また,AllのNO産生抑制作用はprotein kinase C (PKC)を活性化する経路以外の機序が関与している可能性がある.近年,All受容体はPKC以外にもJAK-STAT, MAP kinase経路とも連関を有することが報告されている.NOの腎炎における役割を明らかにするため,これらの細胞内情報伝達系とMCにおけるNO産生との関係をさらに検討中である.培養メサンギウム細胞(MC)は種々の炎症性サイトカイン(IL-1β, IL-6, INF-γ)による刺激のうち,IL-1β特異的に一酸化窒素合成酵素(iNOS)mRNAを誘導し,NOを産生した.IL-1β(100 U/ml)によるNO産生はTGF-β(0.55 ng/ml)により用量依存的に抑制された.最大抑制率は80%に達した.また,iNOS mRNAの発現誘導も抑制された.これらの作用はTGF-β特異抗体により阻害された.Actinomycin D(2 μg/ml)存在下にTGF-β(5 ng/ml)の作用を検討したところ,TGF-βはiNOS mRNAの半減期には影響しなかった.アンジオテンシンII(All, 10^<-6>10^<-9>M)もIL-1βによるNO産生を最大で40%抑制した.この作用はAll拮抗薬であるCV11974(10^<-6>M)により阻害されたが,TGF-β特異抗体は作用を示さなかった.AllはiNOS mRNAレベルには影響しなかった.一方,MCおけるアドレナリンα1およびα2受容体mRNAの存在はRT-PCR法により確認したが,ノルエピネフリン(10^<-5>M)およびフェニレフリン(10^<-4>M)はMCにおけるNO産生には影響しなかった.Phorbol myristate acetate (10^<-7>M))はIL-1βによるNO産生およびiNOS mRNAの発現を有意に抑制した.以上の結果から,TGF-βはMCにおいてiNOSの発現をmRNA転写レベルで抑制すると考えられた.AllもMCにおいてNO産生を抑制するが,この作用はTGF-βの産生を介するものではないことが示唆された.また,AllのNO産生抑制作用はprotein kinase C (PKC)を活性化する経路以外の機序が関与している可能性がある.近年,All受容体はPKC以外にもJAK-STAT, MAP kinase経路とも連関を有することが報告されている.NOの腎炎における役割を明らかにするため,これらの細胞内情報伝達系とMCにおけるNO産生との関係をさらに検討中である.
SUMO化依存的なクロマチン構造変換機構の解析

膨大な情報量をもち、クロマチンと呼ばれる構造を持つゲノムから正確に情報を取り出すのが転写制御システムである。この機構には適切なゲノム領域から情報を読みとるためのクロマチン構造の変換が必須である。我々はこの構造変換を行う因子を同定し、この因子クロマチン構造変換の機構について解析を行った。本成果はゲノム上で行われる多くの細胞内の生命現象を明らかにする為の重要な知見となると考えられる。我々は生殖腺の分化に不可欠な転写因子Ad4BPのSUMO化修飾特異的に相互作用する因子としてクロマチンリモデリング活性を有すると推測される因子SCFの単離に成功し、クロマチンリモデリングや核内構造のダイナミックな変換反応との関連において、転写因子のSUMO化修飾の機能を明らかにしてきた。本研究課題では、SCFの転写制御機構を明らかにするために、SCFの過剰発現およびsiRNAによるノックダウンを行った細胞を用いレポーターアッセイを行った。Ad4BPの標的であるStARのプロモーター領域をもつレポータープラスミドを用いて転写活性化能を調べた結果、SCFの過剰発現によってAd4BPの転写活性化能は抑制され、siRNAによって内在のSCFをノックダウンした場合には促進が見られた。これらの結果から、SCFはAd4BPの転写活性化能において抑制的に機能するコファクターであると考えられた。またSCFはATPase活性を有するクロマチンリモデリングファクターに保存されたSNF2ドメインをもつ。このことから、ATPase活性が転写の抑制機能に関与しているかどうかを明らかにするため、同様のレポーターアッセイの実験系に、ATPaseの活性中心に変異を導入したATPse変異体SCFを導入した。その結果、若干の抑制能を保持するものの、このATPase変異体は明らかにAd4BP標的遺伝子に対する抑制活性が減弱していた。この結果はSCFの転写抑制能がATPase活性を介していることを強く示唆し、おそらくAd4BPはSCFによるATP依存的なクロマチンの高次構造の変化によって転写抑制を行っていると考えられる。本研究成果は、機能の不明であった転写因子SUMO化修飾の意義を明らかにするために重要な知見であり、この転写機構の解明により多段階からなる転写機構の解明において新規の概念を提唱できると考えている。私は生殖腺の分化に不可欠な転写因子Ad4BPのSUMO化修飾特異的に相互作用する因子としてクロマチンリモデリング活性を有すると推測される因子ARIP4の単離に成功し、クロマチンリモデリングや核内構造のダイナミックな変換反応との関連において、転写因子のSUMO化修飾の機能を明らかにしてきた。本研究課題では、ARIP4の転写制御機構を明らかにするために、ARIP4の過剰発現およびsiRNAによるノックダウンを行った細胞を用いレポーターアッセイを行った。Ad4BPの標的であるStARのプロモーター領域をもつレポータープラスミドを用いて転写活性化能を調べた結果、ARIP4の過剰発現によってAd4BPの転写活性化能は抑制され、siRNAによって内在のARIP4をノックダウンした場合には促進が見られた。これらの結果から、ARIP4はAd4BPの転写活性化能において抑制的に機能するコファクターであると考えられた。またARIP4はATPase活性を有するSNF2ドメインをもつ。このことから、ATPase活性が転写の抑制機能に関与しているかどうかを明らかにするため、ATPaseの活性中心に変異を導入したATPse変異体ARIP4を導入した。その結果、このATPase変異体は明らかにAd4BP標的遺伝子に対する抑制活性が減弱していた。この結果はARIP4の転写抑制能がATPase活性を介していることを強く示唆し、おそらくAd4BPはARIP4によるATP依存的なクロマチンの高次構造の変化によって転写抑制を行っていると考えられる。本研究成果は、機能の不明であった転写因子SUMO化修飾の意義を明らかにするために重要な知見である。このシステムの機構が解明できればゲノムのような膨大なデーターを高度に折りたたみ収納したのち、さらにその内容を効率よく読み取る情報処理機構の新規概念となると考えられる。
固形癌特有の低酸素環境に依存するシスプラチン耐性機構の検討

固形癌の内部環境は腫瘍血管新生の遅延や構造異常などによる低酸素・低栄養を特徴としており,酸素感知・供給維持システムが利用され,癌細胞の増殖,転移そして抗癌剤治療抵抗性獲得が促進されると考えられている.そこで本研究では、固形癌化学療法に最も重要なシスプラチン(CDDP)に対する治療抵抗性および耐性に関わる低酸素応答分子機構を解明し、さらにその克服への足がかりを行うものである。今回検討に用いたのはヒト扁平上皮癌細胞株A431細胞株(以下,A431/P)と同細胞株より突然変異誘発法により樹立したCDDP耐性細胞株(以下,A431/CDDP2)を使用した。1.固形癌内部環境下におけるCDDP感受性の検討:A431/P,A431/CDDP2ともに,hypoxia環境下においてCDDP感受性の低下を認めた.すなわち両細胞株ともに,normoxia環境下(20%O2)に比しhypoxia環境下(1%O2)におけるCDDPのIC50濃度は高値を示し,いずれの環境下でもA431/CDDP2はA431/Pに比しIC50濃度は高値を示した。2.固形癌CDDP低酸素誘導耐性因子の検証:Western blotting法により,hypoxia環境下およびCDDP添加時のタンパク発現量の検討を行った。両細胞株においてhypoxia環境下のHIF-1aタンパク発現量が増加していた。ERCC1は,A431/Pにおいてnormoxia環境下ではCDDP添加によりそのタンパク発現量が増加していたが,逆にhypoxia環境下においては低下を認めた。一方,A431/CDDP2においては,normoxia,hypoxia両環境下でCDDPによりERCC1タンパクの発現が増加していた.DNA-PKcsは,いずれの細胞株においてもhypoxia環境,CDDP添加による著明な変化は認められなかった。
組織構築における細胞極性制御ロジックの解明

平面内細胞極性(PCP)とは、組織平面における個々の細胞の極性を制御する機構である。PCP形成過程において、非典型的カドヘリンDachsous(Ds)等によって構成されるDsグループは位置情報として機能し、細胞極性の担い手であるコアグループ分子の局在を制御する。最近、従来の概念を覆す「コアグループ非依存的PCP経路」の存在が明示されているが、その分子実体は全く不明である。これまでに我々は、PCP制御系には上述の二グループ(Dsグループとコアグループ)の他に、第三のPCP制御グループ(Jbugグループと命名)が存在することを見出し、このグループの構成因子を複数同定している。この発見を機に、昨年度我々は「コアグループ非依存的経路」の構成因子を多数同定することができた。次に我々は、「コアグループ非依存的経路」構成因子とJbugグループ因子との関係を解析した。その結果、Jbugグループ因子の欠損またはノックダウンによる背毛の配向性異常が「コアグループ非依存的経路」構成因子のノックダウンにより抑制されることが明らかとなった。また、ショウジョウバエ変異体を用いた実験においても、上述の抑制効果が認められた。以上の結果から、Jbugグループと「コアグループ非依存的経路」の間に遺伝学的相互作用が存在することが明らかとなった。「コアグループ非依存的経路」構成因子にはアクチン細胞骨格の調節因子が含まれるため、本経路の下流で機能するアクチン結合タンパク質の探索を行った。EnaやCpaなどの候補因子を選別し、「コアグループ非依存的経路」への関連性を解析したが、本経路への関与は認められなかった。今後、他のアクチン結合タンパク質に着目して、本経路の下流でアクチン細胞骨格を制御する分子機構を明らかにする必要がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。PCP形成過程において、非典型的カドヘリンDachsous(Ds)等によって構成される「Dsグループ」は位置情報として機能し、細胞極性の担い手である「コアグループ」分子の局在を制御する。興味深いことに、最近、従来の概念を覆す「コアグループ非依存的PCP経路」の存在が明示されているが、その分子実体は全く不明である。ショウジョウバエ中胸背板では、ある遺伝学的背景において、コアグループ非依存的に背毛が整然と逆を向く。この現象に着目して、「コアグループ非依存的経路」の構成因子を同定するための組織特異的RNAiスクリーニングを実施した。その結果、これまでにコアグループ非依存的経路構成因子の候補として17個の遺伝子を同定した。また、同定した一部の遺伝子に関しては、発現ベクターを構築し、既知のPCP分子との分子間相互作用を解析した。当初予定していた通りに研究が進行し、研究目的を達成するに充分な研究成果を得ているため。今後、まだ調べていない残りの遺伝子に関してもスクリーニングを施行し、コアグループ非依存的経路構成因子をさらに同定する。また、同定済みの遺伝子に関しては、変異体を用いた検証を行なうと共に、同定した因子の上下位性を明らかにし、コアグループ非依存的経路の分子機構を明らかにする。
半導体レーザー(Indigo 830)を用いた経気道的肺容量減少術の開発-肺気腫に対する経気管支鏡

ビーグル成犬(8kg)に対し片肺分離換気下に正常肺を無気肺の状態にしてDiode Laser Indigo 830を用いて80°C,5分間照射したところ、肺の凝固範囲は平均25x10mmであり、90,100°Cのそれとほぼ同等で、70°C,5分の15x5mmより広い範囲が焼けた。また90,100°Cでは一部に壊死層が確認された。静肺コンプライアンスは21.2ml/cmH_2Oが7.1ml/cmH_2Oと33.5%に低下した。80°C7minの焼灼で最も効果的な組織凝固が得られた。(2)肺胞壁凝固の至適条件肺の状態が肺の凝固にどのように影響するのかを検討した。条件として(1)膨張肺で自発換気がされた状態(2)膨張肺で片側主気管支がフォガティーバルーンカテーテルにより閉塞され、換気が停止した状態(3)一部胸壁に穴を開け開胸状態にして片肺を完全に虚脱させた状態、の3種類の状態を作成した。その結果(1)ではまったく肺内温度の上昇がみられず、焼灼効果は得られなかった。(2)の条件では多少の組織学的変化が認められた。一方(3)ではかなり明瞭な焼灼効果をみとめその範囲も広かった。以上の結果より肺虚脱下で加熱することが、最も効率がよいことが判明した。(3)肺気腫モデルの作成パパイン40mg/kgの気管内吸入により1ヶ月後にミニブタの肺気腫の程度を評価するため、呼吸メカニクス計測器を使用して、気道内圧およびflow volumeをもとに気道抵抗とcomplianceを測定した。その結果静肺コンプライアンスはパパイン吸入前23+/-3.5ml/cmH2Oが吸入1ヶ月後には33.3+/-4.6ml/cmH2O(n=3)と有意な上昇が認められた(p<0.01)。病理組織学的にも肺胞構造に破壊による気腫性変化の進行が確認された。(4)肺気腫成犬モデルに対するdiode laserの効果肺気腫作成前後およびlaser照射後(図7)の呼吸機能を測定した。その結果静肺コンプライアンスは21.2+/-3.7ml/cmH20が7.1+/-2.5ml/cmH20と約33%に低下した。これに同様のレーザー照射を行ったところ13.8ml/cmH2Oと再上昇を示した。近年肺気腫に対して気腫肺の約30%を切除するLungvolume reduction Surgery(LVRS)においてみられる問題点は以下のごとくである。

1.LVRSの適応となる肺気腫はその気腫性変化の強い部分が比較的限局しているもののみであること、2.両側にしろ片側にしろ手術は一側肺に対し1回しか行えない、3.手術合併症として長期におよぶ肺瘻があり呼吸不全に至る事がある、4.手術後残存肺の気腫性変化が進行し、25年で術前のFEV1.0に戻ってしまうこと、等である。LVRSの一方法として胸膜へのLaser照射法がみられたが、胸膜の収縮により全体のvolumeを減らしたものの、肺気腫を消失させる点では十分とはいえず、外科的気腫肺切除に比較してその改善効果は劣っていた。これらの問題点を解決する手段として経気管支鏡的に気腫肺を凝固収縮させvolume reduction効果を得ようというのが本研究の目的である。平成12年度の研究実績ビーグル成犬(8kg)に対し片肺分離換気下に正常肺を無気肺の状態にしてDiode Laser Indigo830を用いて80°C,5分間照射したところ、肺の凝固範囲は平均25×10mmであり、90,100°Cのそれとほぼ同等で、70°C,5分の15×5mmより広い範囲が焼けた。また90,100°Cでは一部に壊死層が確認された。静肺コンプライアンスは21.2ml/cmH_2Oが7.1ml/cmH_2Oと33.5%に低下した。2)オリンパス光学との共同研究によるheat probeの開発本実験に適したheat probeとはprobe先端の温度調節が行なえること,楕円状のheat probeで組織に対し損傷を来たしにくいこと,肺気管支に対し選択的にprobeが誘導できるflexibilityを有していることである。そこで我々はオリンパス光学との共同開発でHeat probe CD-120Uを開発した。これは上記条件を満たすもので先端径2.8mm温度調節能に優れ、選択的に肺末梢まで送れるものであった。実際の実験では80°C7minの焼灼で最も効果的な組織凝固が得られた。平成13年度の研究実績前年度に開発したHeat Probe CD-120U(Olympus)による肺胞壁の組織凝固・繊維化にとって至適条件は、80°C,7分ということが判明したが、本年度は更に肺の状態がどのように影響するのかを検討した。条件として(1)膨張肺で自発換気がされた状態(2)膨張肺で片側主気管支がフォガティーバルーンカテーテルにより閉塞され、換気が停止した状態(3)一部胸壁に穴を開け開胸状態にして片肺を完全に虚脱させた状態、の3種類の状態を作成した。その結果(1)ではまったく肺内温度の上昇がみられず、焼灼効果は得られなかった。(2)の条件では多少の組織学的変化が認められた。一方(3)ではかなり明瞭な焼灼効果をみとめその範囲も広かった。ただしprobeが直接接したところはかなり強い凝固をきたしており、熱の伝導深度によってだんだんと凝固程度が弱まっていた。以上の結果より肺虚脱下で加熱することが、最も効率がよいことが判明した。2)ビーグル犬における肺気腫モデルの作成実際の治療対象となる肺は重度の肺気腫であり、正常組織と比較して組織凝固に到るためにはより大きな熱量と照射時間を必要とすると考えられる。そこで実際の肺気腫モデルを作成することが、その前段階として重要である。我々は様々な方法で肺気腫モデルの作成を試みた。蛋白分解酵素であるパパインを経気管注入して、作成された気腫の程度を肺機能検査(肺コンプライアンス,エラスタンス)および病理所見にて評価した。投与方法はパパイン50,350,700mgを生食30mlに溶いて気管支鏡にて直接気管内投与する方法とネブライザーにて吸入させる方法を取った。直接注入法では下葉気管支にのみにパパインが流れ込み、下葉優位の肺気腫が作成された。しかし700mgでは肺胞出血をきたし、肺気腫は作成されなかった。
せん断流の不安定性に関与する非線形擾乱の構造

本研究で行った非線形安定性解析の対象とした主なせん断流はナヴィエ・ストークス方程式の厳密解として表され、その速度プロフィールが4次関数となる流れである。この流れは、現実的には内部発熱により引き起こされる平行平板間の自然対流に対応する。(1)プラントル数が零の場合熱による不安定性要因を排除し、純粋に流体力学的不安定性問題として扱うことが可能となる。得られた主な成果は以下のとおりである。1.2次流れの分岐は調べた全ての場合でホップ分岐であった。すなわち、非線形の横渦型構造は流れと同じ方向にある位相速度をもって伝播する。2.非線形2次流れに微小擾乱を加え、その安定性を線形解析した結果、次に分岐を起こす3次流れは流れ方向だけでなくスパン方向にも周期的に変化する3次元空間構造を有する流れであり、その分岐の仕方はホップ分岐であった。すなわち、3次流れは時間的に準周期(quasi-periodic)解となることが判った。(2)プラントル数が零と異なる場合プラントル数が零の極限で近似できる流体の内部熱源によるせん断流非線形不安定性問題をプラントル数が7.0(水)および0.71(空気)の場合に拡張し、さらにチャンネルを斜めに傾けた場合も考慮した。その結果以下の成果を得た。1.2次不安定性に寄与するのは、空気の場合は準周期モード、水の場合は位相ロック・モードというようにプラントル数の値に大きく依存することがわかった。2.流体が水の場合でチャンネルの配置を斜めに傾けると、線形安定性解析の結果、鉛直方向からわずか約1度傾けるだけで、鉛直配置の場合に見られた横渦型2次元伝播擾乱によって引き起こされる不安定性とは空間構造のまったく異なる縦渦型2次元定常擾乱による不安定性が卓越する。平成12年9月に購入したワークステーションを駆使して以下の3件について研究を遂行した(研究1,3は「研究実施計画」の(1),(2)に対応)。研究1と研究2は修士課程の大学院生との、また研究3は英国アストン大学化学工学及び応用化学科のS.C.Generalis博士との共同研究である。得られた知見は次のとおりである。1.回転平面Couette流における3次元非線形解析:テーラー渦流れ(縦渦構造)から分岐する3次元流れは新たに発見された別構造を持つ3次元解の枝に終焉する。後者は回転クエット流(層流)から直接的に分岐しており、多重解が存在するパラメータ領域がある。これらの多重解の空間構造はDNSでは識別できないほど似通っている。2.Dean流れにおける軸対称非線形解の安定性:2重円筒間の円周方向に加えられた圧力勾配によって引き起こされるディーン流れ(縦渦構造)の安定性は、これまでに知られていたエックハウス(2次元擾乱)不安定性限界だけでなく、3次元擾乱による不安定性限界によっても制限されることが判明した。3.内部発熱により引き起こされる自然対流の非線形解析:2枚の鉛直平板間の流体の内部加熱により発生する自然対流解(横渦構造)の安定性を調べた結果、パラメータの変化に依存して横渦変調構造をもつ2次元流と新たな方向(流れ方向)に周期性をもつ3次元流に分岐することがわかった。基本流がナヴィエ・ストークス方程式の厳密解で表されるせん断流のうちで、流れのプロフィールが4次関数となる一例として鉛直平行平板間で内部発熱により引き起こされる自然対流の非線形安定性解析を行った(「研究実施計画」の(3)に対応)。

熱による不安定性要因を排除し、純流体力学的不安定性だけを考慮するためにプランドル数が零の極限を考えた。この流れのプロフィールは最大2個所で変曲点をもち得ることから横渦構造を有する2次流れが超臨界的に分岐することが期待できる。さらに、圧力勾配を鉛直方向に加えることにより、すなわち平面ポアズイユ流の成分を重ね合わすことにより、2次流れの分岐特性がどのように変化するかを調べた。その結果得られた主な知見は以下のとおりである。1.平面ポアズイユ流成分の増加に伴い横渦型2次流れの分岐が超臨界分岐から亜臨界分岐へと変化する。2.2次流れの分岐は調査した全ての場合でホップ分岐であった。すなわち、非線形の横渦型構造は流れと同じ方向にある位相速度をもって伝播する。3.非線形2次流れに微小擾乱を加え、その安定性を線形解析した結果、次に分岐を起こす3次流れは流れ方向だけでなくスパン方向にも周期的に変化する空間3次元構造を有する流れであり、その分岐の仕方はホップ分岐であった。すなわち、3次流れは時間的に準周期(quasi-periodic)解となることが判った。以上の研究成果は当研究代表者が連合王国アストン大学のS.C.Generalis博士との共同研究によって得られた。とくに、当研究代表者が2度にわたって訪英することで、問題点が生じたとき両研究者による、いわばon the spot'の解決が可能となり研究が大きく進展できた。1.前年度までに行ってきた鉛直に置かれたチャンネル内のプラントル数がゼロの極限で近似できる流体の内部熱源によるせん断流非線形不安定性問題を、プラントル数が7.0(水)および0.71(空気)の場合についても解析し、さらにチャンネルを斜めに傾けた配置の場合にも拡張した。非ゼロ値のプラントル数の流体を扱う場合は、純粋の流体不安定性だけでなく温度擾乱による不安定性も考慮に入れなければならず、解析にはナヴィエ・ストークスの方程式以外にエネルギー方程式を加える必要がある。線形解析、横渦型2次元非線形伝播波解の分岐、およびその安定性解析を行った結果、2次不安定性に寄与するのは、空気の場合は準周期モード、水の場合は位相ロック・モードというようにプラントル数の値に大きく依存することがわかった。また、流体が水としてチャンネルの配置を斜めに傾けた場合は、線形安定性解析の結果、鉛直方向からわずか約1度傾けるだけで、鉛直配置の場合に見られた横渦型2次元伝播擾乱によって引き起こされる不安定性とは空間構造のまったく異なる縦渦型2次元定常擾乱による不安定性が卓越するという驚くべき事実を見つけた。この不安定性から生じる縦渦型非線形定常解についての数値解析は、現在、英国アストン大学のGeneralis博士との共同研究として継続して進行中であり、次年度には英国側から日英共同研究プロジェクトとしてEPSRC(Engineering and Physical Science Research Council)に応募の予定である。2.Generalis博士との共同研究の促進、とくに、問題点の即時解決を可能にするため、平成14年度は研究代表者によるアストン大学訪問を申請どおり2回行った。そのうち平成14年6月から7月にかけての訪問では英国サウスハンプトン大学で開催の第9回ヨーロッパ乱流会議における共著論文発表に先立ち綿密な打ち合わせも行った。
百日咳の病態発生メカニズムの解析

百日咳菌感染における咳嗽発作の発症機構を解明する目的で、百日咳類縁菌である気管支敗血症菌を用いた感染モデルを作製した。本感染モデルは、500cfu(生菌数)の投与で百日咳に似た咳嗽発作を再現することができる。このモデルでは、高菌量の百日咳菌の経鼻投与でも咳嗽発作が再現できた。種々の気管支敗血症菌の遺伝子変異株を用いて咳嗽症状の解析を行う過程で、咳嗽発作惹起能のきわめて弱い自発変異株を分離することに成功した。本変異株と野生株の全ゲノム配列を比較したところcrg1と名付けた遺伝子が咳嗽発作に関与していることがわかった。今後は咳嗽発作機構解明に向けてcrg1遺伝子の性状と機能を解析する予定である。1.感染動物モデルの咳嗽発作の観察データの収集百日咳の感染モデルとして、気管支敗血症菌のラット感染実験を行った。10ー1,000 CFU/ラットの本菌をラットに鼻腔内投与したところ、少なくとも感染後60日まで気管および肺から生菌が回収できた。また感染3ー5日後から咳嗽発作と思われる症状が現れた。この咳嗽症状は感染後12ー14日まで継続した。この咳嗽発作は、非感染群では認められなかった。感染ラットの気管および肺の組織切片を作製し、病理検査を試みたが、顕著な病変や免疫細胞の浸潤は認められなかった。これらの結果を検討し、ラット感染モデル作製のための好適条件を決定した。2.気管支敗血症菌の菌体破砕液からの咳発作原因分子の単離同定気管支敗血症菌の破砕菌液をラット鼻腔内に5日連続投与したところ、咳嗽発作が再現できた。この咳嗽発作は、ΔC株の破砕菌液では起こらなかった。さらに破砕菌液をあらかじめ熱処理しても咳嗽発作は起こらない。研究計画当初は、破砕菌液中に含まれる咳嗽発作の原因分子の分離を考えたが、当該分子同定のためのスクリーニングに膨大なラット数と日数が要するため方針を変更し、ΔC株と野生型株の全ゲノム配列を決定して、遺伝子内の変異の存否を調べて責任遺伝子を同定する方法をとることにした。1.感染動物モデルの咳嗽発作の観察データの収集気管支敗血症菌と百日咳菌をそれぞれラットに感染させ、経日的にラット気道をを取り出し組織切片を作製して顕微鏡観察を行った。その結果、気管支敗血症菌の感染した気道組織では免疫細胞の浸潤が見られて明らかな炎症像を示したのに対し、百日咳感染の気道では明らかな細胞浸潤は認められなかった。今後、炎症の有無を生み出す細菌側の要因を調べる予定である。2.咳嗽発作を起こさないΔC株の変異遺伝子のクローニング咳嗽発作を起こさないΔC株の種々の病原因子の発現状況を野生型のそれと比較した結果、前年度に同定したΔC株における変異遺伝子cxは、種々の遺伝子の発現を制御する因子であることが推定できた。そこでcxを人為的に欠失させたΔcx株を作製した。Δcx株はΔC株と同様にラットに咳嗽発作を起こさなかった。次にcx遺伝子の下流で発現制御を受け、かつ咳嗽発作に関与する遺伝子を探索するために、Δcx株と野生型株の遺伝子発現パターンをマイクロアレイによって比較した。任意に設定した基準に従って、野生型株で発現するがΔcx株で発現しないと考えられた遺伝子を40遺伝子程度リストアップした。それぞれの遺伝子の欠損変異株をさらに作製し、現在、それぞれの咳嗽惹起能を調べているところである。1.感染動物モデルの咳嗽発作の観察データの収集前年度までに決定した条件で、気管支敗血症菌をラットに感染させ、咳嗽発作症状を観察した。2種の異なる菌株(S798株とRB50株)をラットに経鼻投与したところ、両菌株とも感染5日以内にラット咳嗽症状を起こした。観察期間における平均咳嗽回数は両菌株とも同程度(150回/30分)であった。ラットを自然宿主としない百日咳菌を高菌量(100,000,000 cfu/ラット)で投与したところ、菌は一週間以内に排除されたが、感染5日から咳嗽発作が認められた。

気管支敗血症菌の菌体破砕液を5日間連続投与しても、咳嗽発作が認められたが、加熱処理した菌体破砕液は咳発作を起こさなかった。また、既知の病原因子遺伝子を欠失させた変異株はいずれも咳嗽発作を起こした。2.咳嗽発作を起こさないΔC株の変異遺伝子のクローニング気管支敗血症菌のΔC株と野生型株の全ゲノム配列を決定し、その異同からΔC株に特有の変異遺伝子を探索したところ、3種の遺伝子に変異のあることがわかった。これらのうち2種は同様に咳嗽発作を起こす百日咳菌やパラ百日咳菌のゲノムには存在しない遺伝子であることがわかった。野生型株のこれらの遺伝子をそれぞれ人為的に欠失させて、咳嗽発症能を調べたところ、気管支敗血症菌、百日咳菌、パラ百日咳菌が共有する残りの1遺伝子(C遺伝子)を欠失させると、咳嗽発作が起こらないことがわかった。ラット感染モデルの経過観察データの収集は概ね予定通り進捗した。本実験で、回収菌数の経時変化、病理切片観察、咳嗽の程度などの観察結果を総合して、実施プロトコールの詳細を決定することができた。本研究課題の助成繰越の原因となった飼育環境の変化による咳嗽への影響については不明な点が多く、まだ検討するべき余地があるが、これは本研究課題とは別のテーマとしたい。また、感染ラットの病理切片の例数がまだ本研究では少ないため、引き続き感染実験を行い、切片を作製して観察を行う予定である。咳発作の原因分子の同定については、菌破砕液から原因分子を分画するために必要なスクリーニングに、予想外に多くのラットを使用しなければならないことがわかり、この点で方法の転換を余儀なくされたが、ゲノム配列の異同から責任遺伝子にアプローチする方法も当初の計画には含まれており、特に研究計画の大きな変更を要することもなく、また計画の進捗が遅れるという結果には陥っていない。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では感染動物モデルの経過観察データの収集と、咳嗽発作を起こす気管支敗血症菌の責任遺伝子の同定が計画の柱であった。これに対し、気管支敗血症菌のラット感染モデルの実験データから、咳嗽発作の責任遺伝子の性状について、多くのヒントを得ることができた。また、ゲノム配列の結果から、咳嗽発作の責任遺伝子と思われる遺伝子を同定することができた。研究実施の当初の年度計画から鑑みて、ほぼ順当に計画が進捗していると考えて差し支えない。本年度までの研究成果により決定された感染条件および観察条件で、ラット感染モデルの感染データをさらに収集する予定である。咳嗽発症の責任遺伝子の同定については、気管支敗血症菌のΔC株と野性型株のゲノム比較により達成する予定である。気管支敗血症菌の全ゲノム配列はすでに決定され報告されている例があり、これを参照データとして利用可能であるので、ゲノム配列決定の上で予想される大きな障害はない。今後は、責任遺伝子の同定が研究課題推進のための律速段階となるので、ゲノム配列の決定とΔC株と野性株の相互比較に注力することにする。今後は同定されたC遺伝子の性状解析が、研究進捗のための重要なステップとなる。C遺伝子の配列から予想される機能に応じて、気管支敗血症菌の遺伝子転写活性解析、培養細胞及び動物レベルの感染実験、さらに分子生物学的・生化学的解析をおこない、それらの結果を総合して、百日咳(Bordetella属細菌)感染による発作性咳嗽の原因と発症機構を明らかにしたい。
動物実験手技訓練用シミュレータの開発

動物実験オールタナティヴの動きに対応するため,初学者に動物を用いないで動物実験手技を教育,訓練するためのシミュレータ(モデル)の開発を意図し,とくに平成23年度の2か年をかけて,プラスチックラットモデルの開発を行なってきたが、その基礎研究を基にして実用に耐える安価な塩化ビニール製ラットモデルの製品化に成功した。本モデルは,わが国の実験動物関係者のみならず欧米の実験動物関係者にも展示し,高い評価を得ることができた。とくに,1992年11月のアメリカのカルフォルニア(マナハイム)で開催された第43回アメリカ実験動物学会において研究成果を報告したところ,アメリカのみならずカナダやヨーロッパ各国から本モデルを製造している(株)高研に注文が殺到し,それに応じられない状況にある。本研究は,3年間において,ラットに続いてウサギ,イヌ,その他の動物実験手技の訓練用プラスチックモデルを製作,完成させる予定であったが,多くの解決すべき問題があって研究の進行は予想どおりにいかなかった。しかし,最終年度である平成4年度においてウサギモデルの製作に着手し,経口投与,気管挿管,静脈注射(および採血)ならびに導尿に関する手技訓練用の試作に成功している。研究期間を超えてはいるが,本研究グループを解散させることなく,私的研究組織としてその実用化に取り組んでおり,平成5年秋までにウサギモデルの安価な製品化を成功させる予定である。動物実験オ-ルタナティヴの動きに対応する1つの手段として,初学者に動物を用いないで動物実験手技を教育,訓練するためのシミュレ-タ(モデル)を開発した。その最初のモデルとしてラットを選び,経口投与,気管挿管,尾静脈注射等の訓練ができることを第一目標とした。モデル作成の実際は,(株)高研が担当した。(株)高研は,人工呼吸,心臓マッサ-ジ,分娩介助等のモデル製作に第一級の実績をもっている。まず,シリコ-ンを素材とした忠実なラット原型を作り,続いて,頭蓋骨,下顎骨,咽喉頭,気管,食道,胃等の模型をレプリカ法によって作成した。材質はカテ-テル挿入や注射針刺入の自然な感触に近いものを開発した。続いて,表皮,諸臓器,尾静脈等について解剖学的に忠実に再現したラットモデルを完成させた。なお,体の一部を透明シリコ-ンで作成し,内部が観察できるようにした。この開発研究は,数次にわたる試作品について,研究メンバ-あるいは研究計画には記されていない多くの協力者の卒直かつ建設的な意見交換(検討会議の開催,個別の交流)を基にして,初学者の動物実験手技訓練用として十分に実用に耐えるラットモデル(試作品)を完成させることに成功した。本試作品の製品化は平成3年5月中旬までに終了させて,最初の製品を第38回日本実験動物学会総会(平成3年5月2931日於札幌)において発表,展示する予定である。次期開発モデルは,経口投与,気管挿管,耳静脈採血(注射),皮下注射,導尿の教育,訓練を目的としたウサギモデルとし,最終的には,マウス,モルモット,イヌ,ネコ,サル類のモデルを開発したい。動物実験オ-ルタナティヴの世界的動きに適切に対処する一手段として,初学者に動物を用いないで動物実験手技を教育,訓練するためのシミュレ-ション(モデル)の開発を目的として,平成2年度より3年計画で本研究を進めている。第一年度は,経口投与,気管挿管,尾静脈注射あるいは採血等の手技訓練ができるラットモデルの開発を目標とし,(株)高研の技術スタッフの全面的な協力の下に,シリコ-ンを材料とした実用に耐える試作品を完成させ,第38回日本実験動物学会(平成3年5月,札幌)において展示し,多くの会員より高い評価を受けることができた。このラットモデル(シリコ-ン製)は極めて現実感あふれる実用化に耐える製品であったが,1)高価であること(試算で1匹10万円余),2)反復使用に多少問題があること(例えば経口投与に20回前後が限度)のため,より安く,より強い製品が望ましいのと結論に達し,急いで計画の一部を変更し,第二年度は塩化ビニ-ル製のラットモデルの開発に着手することにした。第一年度の研究の蓄積があったため作業は比較的順調に進み,シリコ-ン製モデルの感触にほとんど劣らない,安価な(1匹1万円弱),丈夫な(最低100匹の反復使用に耐える)塩化ビニ-ル製モデルの作製に成功した。このラットモデルの製品は,第39回日本実験動物学会(平成4年5月,東京)において発売できる予定である。この塩化ビニ-ル製ラットモデルの製品化と平行して,当初の予定であったウサギモデルの開発を進め,ウサギ皮膚の感触をもつシリコ-ン布(皮膚)と実用化に耐える塩化ビニ-ル管(静脈)の試作に成功した。第三年度は,ウサギモデルの開発,試作,製品に重点を置く。

とくに,1992年11月のアメリカのカルフォルニア(マナハイム)で開催された第43回アメリカ実験動物学会において研究成果を報告したところ,アメリカのみならずカナダやヨーロッパ各国から本モデルを製造している(株)高研に注文が殺到し,それに応じられない状況にある。本研究は,3年間において,ラットに続いてウサギ,イヌ,その他の動物実験手技の訓練用プラスチックモデルを製作,完成させる予定であったが,多くの解決すべき問題があって研究の進行は予想どおりにいかなかった。しかし,最終年度である平成4年度においてウサギモデルの製作に着手し,経口投与,気管挿管,静脈注射(および採血)ならびに導尿に関する手技訓練用の試作に成功している。研究期間を超えてはいるが,本研究グループを解散させることなく,私的研究組織としてその実用化に取り組んでおり,平成5年秋までにウサギモデルの安価な製品化を成功させる予定である。
部位特異的変異法を用いたGsαタンパク質の機能の研究

本年度は、まず大腸菌でのGsαタンパク質発現系の改良を行った。研究計画に記したTacプロモ-タ-を使ったGsα発現系では充分高いGsα活性が得られず,大腸菌全抽出液での活性測定が困難で、リコンビナントGsαを精製することが必要であった。そこで、我々はより強力なT7プロモ-タ-を用いた発現系を作製した。T7プロモ-タ-の下流にラットGsαcDNAを接続したプラスミドを、T7RNAポリメラ-ゼ遺伝子を持つ大腸菌に導入し,リコンビナントGsαタンパク質を発現させた。その結果,大腸菌全抽出液可溶性画分にGsα活性を確認することができた。リコンビナントGsαは,可溶性画分のSDSーPAGE電気泳動でもそのバンドを確認することができた。しかし,ウサギ肝臓より精製したGsαに比べると,リコンビナントのGsαの比活性は低く,発現したGsαのタンパク質のうち一部のみが本来のGsαタンパク質のコンホメ-ションをとるものと考えられた。今後この発現系での発現条件や抽出法等を改良することにより、より高い比活性のリコンビナントGsαタンパク質を得たいと考えている。Gsαとrasのアミノ酸配列を比較すると,Gsαの193番のセリン及び196番のアスパラギン酸は,それぞれrasタンパク質の35番のスレオニン及び38番のアスパラギン酸に対応する。rasタンパク質では,どちらかのアミノ酸残基をアラニンに変異するとrasタンパク質のトランスフォ-ム能及びGAP(GTP水解促進因子)に対する反応性が失われる。そこで我々は,Gsαタンパク質において193番のセリン及び196番のアスパラギン酸をそれぞれアラニンに変異した変異体を作製し、上記大腸菌発現系を用いて発現させた。現在そのGsα活性を測定しているところである。今後これらの変異がGTP結合活性,GTP水解活性に及ぼす影響も解析する予定である。また,哺乳動物細胞に変異Gsαを発現させその機能を解析する系の確立も計画している。
グリオーマ細胞及び神経細胞での膜脂質シグナリング制御遺伝子による分子治療の開発

これまで申請者は悪性グリオーマ細胞を用いたセラミド産生経路に、1)活性酸素種(ROS : reactive oxygen species)の産生を介する野生型p53依存性の中性スフィンゴミエリナーゼ(N-SMase)の活性経路2)p53非依存性のROSを介さない酸性スフィンゴミエリナーゼ(A-SMase : acid sphingomyelinase)の活性経路の2種類が単独あるいは混在することを報告してきた(Cell Death Differ.11(9),997-1008,2004)。そこで、今回我々はp53表現型の違いによるグリオーマ細胞の放射線によるアポトーシス感受性及びセラミド産生の相違を解明するために、野生型p53を発現しているヒトグリオーマU-87MG細胞にp53のsiRNA(small interfering RNA)をレトロウィルスを用いて遺伝子導入することによってp53を不活化させたU-87MG細胞を作成した。この細胞を用いてp53 statusの異なるU-87MG細胞系(p53活性の有無)での放射線によるアポトーシス、ROS産生、N-SMaseあるいはA-SMase活性及びセラミド産生について検討した。結果としては、放射線治療によるヒトグリオーマ細胞のアポトーシス誘導過程においては、p53依存的なN-SMaseではなくp53非依存的なA-SMase活性を介するセラミド産生経路が存在するとともに、p53がA-SMase活性の阻害とacid ceramidaseの発現を制御することによりセラミド産生を制御していることが判明し報告した(Cell Death Differ. 11(8),853-861,2004)。またセラミド代謝系を阻害する薬剤投与下で放射線治療によるセラミドを過剰に蓄積させることで放射線単独治療群との間でアポトーシス、caspase活性、A-SMase活性及びセラミド産生について検討した結果から、p53非依存的な放射線によるアポトーシス誘導過程においてA-SMase活性を介するセラミドがcaspaseの活性に重要な役割を果たしていることも判明し報告した(Oncol Rep. 12(1),119-123,2004)。これらにより、放射線治療によるヒトグリオーマ細胞のアポトーシス誘導におけるp53非依存的なセラミド産生機序が明白となり、放射線によるアポトーシス誘導過程でのセラミド産生機序の解明にも繋がった。細胞膜脂質代謝産物であるセラミド産生経路には、中性スフィンゴミエリナーゼ(N-SMase)活性による経路と酸性スフィンゴミエリナーゼ(A-SMase)活性による経路に大別されるが、申請者らがこれまでに報告してきたグリオーマ細胞の抗癌剤によるアポトーシス及び神経系細胞の低酸素刺激によるアポトーシスは、いずれもp53依存性のROS産生を介したN-SMaseの活性化による経路のみから産生されるセラミドの関与であった。そこで我々は今回、同時にN-SMaseとA-SMaseの両者を活性化するTNF-αによるアポトーシスでのセラミド産生経路を解析することで、それまで不明であったp53、ROS、セラミドの相関関係を解明した。結果としては、TNF-αによるグリオーマ細胞でのアポトーシス誘導ではp53依存性のROS産生を介するN-SMase活性とp53非依存性のROSを介さないA-SMase活性による2種類の活性経路によるセラミド産生が混在し、いずれのSMaseの活性化もcaspase-8によって制御されること、またいずれの経路から産生されたセラミドはミトコンドリアを障害しチトクロームcの逸脱を介するIntrinsic pathwayを準行していくことが判明した。この研究結果を通じてそれまで不明であったp53、ROS、セラミドの相関関係がより明確となり、Cell Death and Differentiationの国際誌にin pressとなった。またセラミド代謝系を阻害する薬剤投与下で放射線治療によるセラミドを過剰に蓄積させることで放射線単独治療群との間でアポトーシス、caspase活性、A-

SMase活性及びセラミド産生について検討した結果から、p53非依存的な放射線によるアポトーシス誘導過程においてA-SMase活性を介するセラミドがcaspaseの活性に重要な役割を果たしていることも判明し報告した(Oncol Rep. 12(1),119-123,2004)。これらにより、放射線治療によるヒトグリオーマ細胞のアポトーシス誘導におけるp53非依存的なセラミド産生機序が明白となり、放射線によるアポトーシス誘導過程でのセラミド産生機序の解明にも繋がった。
対称分子から非対称環状骨格へのトリテルペン生合成マシナリーの解析とリデザイン

これまでにアンブレインを生合成する手法として,変異型スクアレン-ホペン環化酵素(SHC)によって単環を形成した後,テトラプレニルβクルクメン環化酵素(TC)によって二つ目の環を形成する段階的合成法と,変異型TC(SAC)のみを用いる直接的合成法を報告している。これら酵素の機能改変から,天然にはないアンブレイン類縁体を合成する。
ミュオンスピン緩和法による重い電子系の研究

重い電子系の諸問題、特に多極子の秩序と多極子ダイナミクス及び超伝導電子対の対称性のミュオンスピン回転、緩和法による実験的解明を目的とした研究を行っている。微視的な内部磁場測定手法であるμSR法は磁気多極子の検出に大きな威力を発揮し、高い感度と独自の時間窓で磁気揺らぎの検出が可能であり、この特性を活かした研究を行った。PrIr_2Zn_<20>は最近見出された重い電子状態を持つ金属間化合物であり、希土類イオンであるPrが16個のZnで構成されるカゴに内包された構造を持つ。この物質では、多極子秩序が起こるものと考えられており、さらに0.05Kで超伝導を示す。我々は多極子秩序と超伝導状態についての詳細な理解を目指し、PrIr_2Zn_<20>におけるμSR実験を行った。2K以上では、常磁性であるにもかかわらず、ミュオンスピンの緩和が見られた。この緩和は0.02Kまで顕著な変化を示さず、磁気相転移や時間反転対称性の破れた超伝導などの状態は検出されていない。この結果は四極子の秩序状態と一致しており、磁気多極子の秩序は伴わないことが明らかになった。SmIn_3は3段の逐次相転移があることが知られ、その転移の秩序変数が四極子である可能性がこれまで提唱されていたが、μSR実験では全秩序相において少なくとも内部磁場を伴う転移であることが確認され、全ての秩序相の主要な秩序変数は磁気多極子であり、スピン構造の逐次変化を持つことが示唆された。またCeIrSi_3では圧力下のμSR実験を行い、圧力の増加とともに、反強磁性転移温度が減少し、やがて超伝導状態があらわれることを観測した。超伝導状態では磁性との共存が見られず、また超伝導状態での磁場侵入長を明らかにした。T_8基底状態を持っ立方晶のSmPb_3では5Kにおいて一次転移があり、磁気交換相互作用と四極子間相互作用の競合があるものと考えられる。μSR実験でも磁気転移が観測され、そこでは複数の内部磁場の存在が明らかになったことから長周期の整合秩序構造が提案される。また、SmIn_3は3段の逐次相転移があることが知られ、その転移の秩序変数が四極子である可能性がこれまで提唱されていたが、μSR実験では全秩序相において少なくとも内部磁場を伴う転移であることが確認され、全ての秩序相の主要な秩序変数は磁気多極子であり、スピン構造の逐次変化を持っことが示唆された。YbPtSbは電子比熱係数が極めて大きい重い電子系物質であり、その磁気的状態はYb系の重い電子状態そのものを知る上でも興味深い。我々の行ったμSR実験では極めて弱い内部磁場の発生を伴う反強磁性への相転移が観測され、小さな磁気モーメントの秩序であることが示唆される。さらに磁気揺らぎによるスピン格子緩和が観測され、その緩和率は20K付近で最大値をとることを見出した。他にCeOs_4Sb_<12>で低温秩序相の研究を行い、磁気秩序が起こっていることを確認するなど複数の物質での研究が進展した。