hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
黒毛和種牛の遺伝的改良を目的とした遺伝性疾患原因遺伝子の解明と機能解析

本研究では黒毛和種に発生している遺伝性疾患の原因遺伝子を同定し、遺伝子診断法を確立することを試みた。その結果、前肢帯筋異常症では、GFRA1遺伝子における突然変異が原因であることが明らかになり、PCR-RFLP法による遺伝子診断法を確立した。下顎短小・腎低形成症を含む他の遺伝性疾患についても、発症個体のサンプリングと連鎖解析を行った。その結果、下顎短小・腎低形成症については原因遺伝子の染色体上の位置が特定され、今後、遺伝子診断法の確立が可能となると期待された。本研究課題の対象とする黒毛和種牛の遺伝性疾患のうち前肢帯筋異常症は特徴的な肩甲部の著明な突出や耳介の下垂等が認められる疾患である。本年度の研究では本疾患の原因となる遺伝子を同定し、本疾患の予防のための遺伝子診断法を確立することを試みた。本原因遺伝子はウシの第28染色体上の特定の領域に存在することから、まずウシのゲノム配列上でこの領域に対応する配列から、新たなマイクロサテライトマーカーを確立した。次にこれらのマーカーを用いて、サンプリングした発症個体を含む家系において、ハプロタイプの解析の解析を行い、疾患原因遺伝子の存在する領域をより正確に特定することを試みた。その結果、本疾患の原因遺伝子はウシ第28染色体上の約3Mbの領域に存在することが明らかとなり、ウシゲノムデータベースからこの領域に存在する遺伝子のコード領域の全塩基配列を解析したところ、これらの遺伝子には疾患の原因となるような変異は見いだされなかった。したがって本疾患の原因となる変異は、これらの遺伝子のコード領域以外に存在している可能性が考えられた。次に、原因遺伝子の染色体上の位置が正確に特定されたことから、当該領域に存在し、疾患遺伝子と強く連鎖するマイクロサテライトマーカーを用いた遺伝子診断が可能であるかについて検討した。具体的は、疾患原因遺伝子周辺に存在する4マイクロサテライトマーカーを用いて、キャリアである種雄牛の息牛について遺伝子型を調べ、ハプロタイプの判定をしたところ、変異型遺伝子を受け継いだキャリア、正常型遺伝子を受け継いだ正常型ホモ個体を判別可能であることが明らかとなった。上記の連鎖マーカーを用いた遺伝子診断法は、特定の種雄牛の息牛を対象とした本疾患の遺伝子型判定に利用可能であると考えられた。以上より、本研究では黒毛和種牛に発生する前肢帯筋異常症について、その疾患原因遺伝子が存在する染色体上の領域を正確に特定するとともに、その領域に存在するマイクロサテライトマーカーを用いることで、ある程度の正確度でキャリア個体の同定が可能であることを明らかとなった家畜の育種・改良では肉質などの生産形質を向上させるだけでなく、疾患や繁殖障害などの生産性に負の影響を与える遺伝的な要因を集団より除去することも重要な課題である。特に我が国の主要な肉用種である黒毛和種では、これまでに多くの遺伝性疾患が発生し、家畜生産上大きな問題となっている。そこで、本研究においては現在黒毛和種に多発している前肢帯筋異常症等の遺伝性疾患の原因遺伝子を同定し、その遺伝子診断法を確立するとともに、当該遺伝子の機能の解析を行うことを目的として行われた。九州地方で発生が報告されてる前肢帯筋異常症については、これまでに予想されていた疾患原因遺伝子が存在する領域の遺伝子に原因となる変異が存在ないことが判明したため、再度これまでに進められてきた連鎖解析による疾患原因遺伝子の染色体上の位置をより正確に特定することを試みた。その結果、従来推測されていた位置から、少し遠位側にずれた約2Mbの領域に疾患原因遺伝子が存在することが明らかとなった。次に、新たに判明した領域に存在する遺伝子についても疾患の原因となる変異を特定することを試みたところ、少なくてもタンパク質のアミノ酸配列に変化を来すような変異は同定できなかった。そこで、遺伝子の変異が同定できていない段階でも、疾患遺伝子を持つキャリア個体を同定するために、連鎖マーカーを用いた遺伝子診断法を確立することを試みた。具体的にはこれまでの連鎖解析において疾患原因遺伝子と強く連鎖することが明らかとされた単一塩基多型(SNP)およびマイクロサテライトマーカーの中から、集団中での対立遺伝子頻度の低いと考えられた二つのSNPおよび二つのマイクロサテライトマーカーの計4マーカーのハプロタイプの集団中での分布について検討したところ、これらの4マーカーのハプロタイプは発症個体に特異性がきわめて高いことが明らかとなった。したがって、これらマーカーのハプロタイプを用いることで、キャリア個体の同定が可能であり、遺伝子診断法として利用可能であると結論づけられた。家畜の育種では肉質などの生産形質を向上させるだけでなく、疾患などの生産性に負の影響を与える遺伝的な要因を除去することも重要な課題である。黒毛和種ではこれまでに多くの遺伝性疾患が発生し、家畜生産上大きな問題となっている。

そこで、本研究では現在黒毛和種に多発している前肢帯筋異常症等の遺伝性疾患の原因遺伝子を同定し、その遺伝子診断法を確立するとともに、その機能の解析を行うことを目的として行われた。前肢帯筋異常症については、これまでに疾患原因遺伝子が存在する領域が特定されていたが、連鎖解析により疾患原因遺伝子の染色体上の位置をより正確に特定することを試みた。その結果、従来推測されていた位置の遠位側約2Mbの領域に疾患原因遺伝子が存在することが明らかとなった。そこで、本疾患のキャリア個体の全ゲノムの塩基配列を得て、当該の領域について、データベース上の配列および正常個体の配列と比較し、疾患の原因となる可能性のあるキャリア個体に特異的な変異を特定することを試みた。その結果、キャリア個体の当該領域にはデータベースの配列と比較して計6,194の塩基置換が存在し、そのうち1,226個はキャリア個体に特異的であり、さらにそのうちの6個は各遺伝子のエクソン等に存在し、これらの変異のいずれかが前肢帯筋異常症の原因となる変異である可能性が高いものと思われた。次に、これらの遺伝子における塩基置換について、すべての発症個体と正常個体について調べたところ、GFRA1遺伝子におけるナンセンス変異が発症個体に特異的であることが明らかとなった。GFRA1遺伝子は運動神経の発生に関わる遺伝子であり、その異常により骨格筋の形成異常が生じることがマウスで明らかされていることから、GFRA1遺伝子のナンセンス変異が前肢帯筋異常症の原因であることが結論づけられた。さらに、本塩基置換を検出するPCR-RFLP法により本疾患の遺伝子診断が可能であることが明らかとなった。
低温度星周りの惑星探査：系外惑星の多様性とその起源

2018年度は以下の2つの研究を推進した。研究1:近赤外高分散分光器IRDの試験観測とデータ解析2017年度から実施しているすばる望遠鏡のIRD分光器の性能試験を継続し,試験観測として2018年6月,8月,10月にバーナード星等の視線速度標準星を観測した。2017年度の成果として1ヶ月程度の観測スパンであれば視線速度精度3m/s程度が実現できることを示していたが,2018年度の観測でIRD分光器が約1年にわたって視線速度精度3m/sを達成できることを示した。特に,2018年度はハワイ島で起きた地震等の影響でスペクトルの位置が検出器上で空間方向ずれてしまっていたにもかかわらず精度が達成できたことで,IRD分光器の長期的な運用が可能であることが明らかとなった。研究2:低温度星まわりの惑星の特徴付け近年地上・宇宙からのトランジットサーベイによって特に低温度(3500K以下)の恒星のまわりで系外惑星が見つかってきている。ただしこうした低温度星は可視光で暗く,詳細な特徴付けが困難であった。本研究では最近見つかった低温度星まわりのトランジット惑星に対してその特徴付けとして2018年8月から2019年1月にかけ,(1)視線速度観測による惑星質量の測定,(2)トランジット中のロシター効果の観測による惑星の軌道傾斜角の測定,という2つの観測を最新のIRD分光器を使って実施した。得られたデータは現在も解析中であるが,簡易解析でIRD分光器は期待された精度が達成できていることが明らかになった。上記「研究1」については,予定通り観測が実施され順調に解析が完了した。解析パイプラインについては現在も整備中であるが,2018年度の一年間で多くの改良が加えられ,得られた視線速度結果も当初に比べてかなり改善した。「研究2」については,2018年8月-9月は悪天候とトラブルのためすばる望遠鏡での観測時間のうちかなりの割合を失った。晴天時に得られたデータについては順調に解析が進んでいる。「研究1」については,2018年度でIRD分光器の性能評価と視線速度解析パイプライン作成の大半が完了したが,パイプラインに関しては地球大気のスペクトル線の影響を除去するのに理論モデルを用いているため,これを実際の観測スペクトルのライブラリに置き換えるなど,いくつか改善点も残っている。今後はこれを踏まえて試験観測,パイプラインの改良を実施する。また2019年2月からはIRDを用いた晩期M型星を対象としたドップラーサーベイ観測が開始されており,今後はそのデータの解析も順次実施する。「研究2」では,2018年度得られたデータの解析を継続するとともに,その結果を踏まえつつ2019年6,7月に予定されているIRD観測の計画を立てる。観測によって新たなデータが得られれば解析して結果をまとめる。2016年度は以下の二つの研究を推進した。研究1:近赤外視線速度法の開拓近赤外域での視線速度観測による低温度星周りの系外惑星探査を実施するべく,すばる望遠鏡に搭載する新型分光器IRDの開発を進めている。計画では2016年度中のファーストライトを予定していたが,装置開発とエンジニアリング試験の遅れのため2017年6月のファーストライト予定となっている。IRDでは二つのファイバーを用いて観測を実施し,片方は天体光,もう片方はレーザーコム光を挿入して高精度な波長較正を実現する。2016年度は,IRD分光器の性能テストとして,両方のファイバーにレーザーコム(もしくはトリウムアルゴンランプの光)を挿入して二つのスペクトルの相対変動を見る視線速度安定化試験を実施し,膨大な試験データを解析した。結果,視線速度の相対変動として,シングルモードファイバーを用いた場合でおよそ0.6m/s,マルチモードファイバーを用いた場合でおよそ0.8m/sの精度が達成できることが判明した。これは本来の目標である1m/sよりも良い精度である。研究2:低温度星周りのトランジット惑星探査ケプラー望遠鏡の第2次ミッションである「K2」を利用してトランジット惑星探査を実施した。K2は黄道面に沿った領域を約80日間測光観測し,各領域で明るい星周りでのトランジット惑星候補を検出するプロジェクトであるが,惑星候補の検出から候補確認のための追観測まで世界中の研究者に委ねられている。そこで本研究では国際研究チームを立ち上げ,K2で観測された星の周りの惑星候補を検出しそれを世界中の観測施設を用いて追観測している。2016年度は低温度星周りの10個程度の惑星候補に対してすばる望遠鏡,岡山188cm望遠鏡,スペインCAHA2.2m望遠鏡等を用いて追観測を実施し,そのうち8個が実際の惑星であることを確認した。上記研究1では装置開発の遅れのため少しスケジュールが後ろにずれたが,2018年からの本格的な視線速度サーベイ開始には支障なく,順調に準備が進められている。研究2に関しても,K2が観測してデータを公開する各観測領域で約50個程度の惑星候補を毎回検出しており,その追観測も順調に進展している。2017年度は以下の二つの研究を推進した。研究1:近赤外高分散分光器IRDの試験観測とデータ解析

2010年頃から開発を行ってきた近赤外高分散分光器IRDが2017年8月にすばる望遠鏡でファーストライトを迎え,2017年度は8月から2月にかけての計3回の試験観測観測でいくつかのスペクトル型標準星,視線速度標準星や,既知の惑星を持つ恒星をIRDで観測した。試験観測で得られたデータをリダクションしてスペクトルを取り出すとともに,これまで開発してきた視線速度解析パイプラインに入力して近赤外波長域で視線速度を測定した。結果,数日間の短期的なタイムスケールでは太陽型星では3-5m/s程度,低温度星では2m/s程度の視線速度精度が達成できることを示した。また,試験観測以外にも実験室での周波数コムを用いた分光器の安定性試験を実施し,データを解析して視線速度の安定性について詳細に調べた。研究2:K2ミッションで観測された天体の追加観測2014年頃より,ケプラー望遠鏡の現在のミッションである「K2」で取得されたデータを解析してトランジット惑星候補を検出し,それらに対して追加観測を実施するKESPRINTプロジェクトを進めてきている。私はプロジェクトの中でも特に低温度星(M型矮星)周りの惑星候補に着目して追加観測を実施しており,2017年度はすばる望遠鏡等を用いた観測から低温度星のまわりで新たに15個の小型惑星を発見した。このうちK2-155dと呼ばれる惑星は,水が液体として存在しうるハビタブルゾーン付近にあることが判明した。また,新たに発見した惑星を含めてM型矮星まわりの惑星の性質について統計的に調べてみたところ,1)中心星の近傍には中間サイズの惑星がほとんど存在しない,2)3地球半径を超える惑星は金属量の大きい恒星のまわりでのみ見つかっている,などの特徴を発見した。研究1についてはファーストライトが当初の予定より遅れてしまったが,その後は順調に試験観測,安定性試験を実施している。解析パイプラインは以前から整備していたため,実際の観測データをスムーズに解析できた。研究2に関しては,計画通りK2で観測された新しいフィールドのデータを順次解析し,各K2フィールドで50個程度の惑星候補を検出した。なお2017年度は低温度星のまわりで当初の予想よりも多くの惑星を発見した。2018年度は以下の2つの研究を推進した。研究1:近赤外高分散分光器IRDの試験観測とデータ解析2017年度から実施しているすばる望遠鏡のIRD分光器の性能試験を継続し,試験観測として2018年6月,8月,10月にバーナード星等の視線速度標準星を観測した。2017年度の成果として1ヶ月程度の観測スパンであれば視線速度精度3m/s程度が実現できることを示していたが,2018年度の観測でIRD分光器が約1年にわたって視線速度精度3m/sを達成できることを示した。特に,2018年度はハワイ島で起きた地震等の影響でスペクトルの位置が検出器上で空間方向ずれてしまっていたにもかかわらず精度が達成できたことで,IRD分光器の長期的な運用が可能であることが明らかとなった。研究2:低温度星まわりの惑星の特徴付け近年地上・宇宙からのトランジットサーベイによって特に低温度(3500K以下)の恒星のまわりで系外惑星が見つかってきている。ただしこうした低温度星は可視光で暗く,詳細な特徴付けが困難であった。本研究では最近見つかった低温度星まわりのトランジット惑星に対してその特徴付けとして2018年8月から2019年1月にかけ,(1)視線速度観測による惑星質量の測定,(2)トランジット中のロシター効果の観測による惑星の軌道傾斜角の測定,という2つの観測を最新のIRD分光器を使って実施した。
ハーバート・C・フーヴァー大統領と日米関係

平成13年度は、国内(主に国立国会図書館)と米国(詳細は後述するが、主にマッカーサー記念館とフーヴァー研究所資料室)で本テーマに関する1次資料と2次資料の調査・収集のほか、ハーバート・C・フーヴァーを中心とする親日派、知日派の対日観を、1930年代から冷戦初期の日米関係と米国の対外政策における思想的位置付けの観点から検証を行った。このテーマに関する中間報告は、平成13年7月20日第26回アメリカ史研究者夏期セミナー(同志社大学で開催され、司会は柏倉康夫京都大学文学研究科教授)で「ボナー・フェラーズ准将と日米関係-1930年代から1950年代の米国内外交論争におけるハーバート・C・フーヴァ系知日派の位置付け」として発表した。この報告を行うにあたり、フーヴァー文書(アイオワ州フーヴァー大統領図書館所蔵)とファラーズ文書(バージニア州のダグラス・マッカーサー記念館所蔵)が大変役に立った。平成13年12月と平成14年3月は、スタンフォード大学のフーヴァー研究所資料室のボナー・フェラーズ文書などを閲覧・収集し、また、平成14年1月は前述のマッカーサー記念館でフェラーズ文書などを閲覧、収集し、現在は、前述の中間報告テーマをもとにした草稿の修正・加筆を行っている。本テーマに関する本の執筆は、ボナー・フェラーズの日米関係における影響と位置付け(草稿は現在執筆中)を検証しながら、今後積極的に進めていく。本研究テーマは、平成12年度のおいて、必要な文献(一次資料および二次資料)の収集に主に専念した。ハーバート・C・フーヴァー大統領を中心とする日米の政治的人脈が、戦間期から冷戦期の日米関係においてはたした重要性を解明していく上で、フーヴァー大統領および彼と深く関係した米国人の一次資料を収集することは、本研究にとって欠かすことのできない重要事項である。この関係で特に成果が多かったのが、2000年11月下旬より2000年12月上旬にかけて行なった米国における資料調査である。本研究テーマに関係する二次資料は、一年を通じて収集し、また、国内における一次資料の収集先として国立国会図書館や靖国偕行文庫を利用したが、訪米中に訪ねたハーバート・C・フーヴァー大統領図書館で収集したフーヴァー大統領文書やフーヴァー関係文書(一部は郵便を通じて入手)、ダグラス・マッカーサー図書館で収集した占領期や太平洋戦争期の文書、そして米国公文書館で収集した占領期の文書は、フーヴアー大統領が太平洋戦争末期から対日占領期の日米関係にはたした役割をより解明する上で大変有用なものが多い。米国で収集したこれら資料をもとに、ハーバート・C・フーヴァーと、初期の対日占領政策で重要な役割をはたしたボナー・フェラーズ准将(ダグラス・マッカーサー元帥の副官)の関係が、終戦直後の日米関係においてどのような役割をはたし、また、両者の役割が日米関係においてどのような意味で重要であったのかを考察する論文を、現在執筆中である。平成13年度は、国内における資料収集のほか、米国における資料収集を行いながら、本研究テーマの論文執筆を進めていく予定である。米国における資料収集先は、上記のほか、ハーバード大学ホートン図書館やスタンフォード大学のフーヴァー研究所を検討している。以上、平成12年度における本研究は、主に資料の収集とその解読作業が中心となり、現時点では、ハーバート・C・フーヴァーとボナー・フェラーズ准将の関係に関する論文の草稿をだいぶ執筆したところである。平成13年度は、資料収集を引き続き行う一方、平成13年度後半には、本研究テーマに関する論文執筆の完成を目指す。
不斉ナノゲルによる光学分割RP-HPLC

近年,オルガノゲルが注目されているが,一般になじみのある親水性高分子によるヒドロゲルとは異なり,構成分子はある種の低分子であって,この低分子が有機溶媒中で分子集合することによりポリマーネットワークのようなナノ繊維状会合体を形成し,結果として有機溶媒がゲル化することを特徴としている。オルガノゲルに注目が集まる理由は,ゲル化プロセスにおいて脂質二分子膜類似の分子配向場が形成される点にあり,そのため一次元ナノ構造構築のための分子ツールとしても注目されている点にある。機能の設計が分子レベルで予想できることや,分子配向による機能増幅や超分子的な機能発現を期待できる点も魅力となっている。この典型的な例としてアモルファスゲルでは発現しにくい不斉増幅や特殊な光学特性の発現(エキシマー形成)などが挙げられる。一方,オルガノゲルの弱点は物理的な脆弱さにある。多くの場合,ゲルに振動を与えると見かけのゲル状態は簡単に崩壊する。しかしここで面白いのは,巨視的にはゲル状態が破壊されていても(機械的振動によって分子集合ネットワークがある程度破壊されても),微視的には分子の配向状態が依然として維持されている点にある。そこで本研究では,このようなオルガノゲルの特徴を活かし,安定化法を開発することによって無機担体に導入することにより,従来の分離材では発現しえなかった精密で高選択的な分離を達成する新しい固定相を開発することを目的とした。とくにオルガノゲルが発現する特殊な不斉性に着目し,光学分割に適用することを最終目標とした。そのため本研究は,オルガノゲルを形成する分子の化学構造と機能,とくに不斉性や同分子ゲルを安定化するための手法,さらにはシリカゲルへの固定化と液体クロマトグラフィ分離への適用,オルガノゲル系との比較としてポリペプチド系について併せて検討した。光学分割法として利用度が高まっているのがキラル固定相を利用する液体クロマトグラフ法であるが,光学活性体の多様性からより高性能な光学分割剤の開発が望まれ続けている。そこで本研究では,液体クロマトグラフ法の中でもっとも利用度が高く,しかもまだ実現されていない逆相分配系(RP-HPLC)での光学分割を可能とする固定相の開発を目的とした。一方申請者らは,トリアミド型L-グルタミド誘導脂質が有機溶媒中において脂質二分子膜様の会合体を形成し,溶媒をゲル化させることを明らかにしてきた。これらは特殊な不斉場を形成するため,このミクロ環境を液体クロマトグラフィーの固定相へ応用することを考えた。そこで,アミノ酸を出発物質とした重合性を有する人工脂質を合成し,この人工脂質からリポソームを作製した後,重合によって得られるナノゲルをシリカ上に固定化し,これを液体クロマトグラフィー用充填剤として利用することを当初計画として掲げた。本年度は,頭部に塩基性であるキノリン部位をもつトリアミド型L-グルタミド誘導脂質に着目し,同脂質から形成するナノゲルの光学分割を調査するとともに,シアニン色素を用いたキラリティの評価を行った。一定濃度の色素に異なる濃度の脂質を添加して有機溶液を調製し,それぞれの円二色スペクトルを測定したところ,ある濃度以上でアキラルなシアニン色素の極大吸収波長付近で光学活性が見られた。すなわち色素が脂質の会合体と相互作用して二量体を形成し,増幅キラリティの効果が確認された。また脂質とアミノ酸のD体とL体それぞれの有機溶液を緩衝溶液上に注入し,有機相から水相へのD体とL体の溶出挙動をUVスペクトルで評価したところ,脂質の存在下では脂質がない場合と比較してD体とL体の溶出時間に差が生じた。

すなわち,脂質の会合体がアミノ酸の光学活性体を特殊な不斉場により識別したということが確認された。光学分割を達成するためには,分子固有の不斉性だけに頼るよりも,分子配向等によって高度に組織化された超分子組織体を構築することが重要と考えられる。そこで本研究では,有機溶媒中において分子集合・配向し,これによって誘起キラリティを発現するとともに,高分子化によってこの光学活性が維持あるいは増幅されうる系を構築することを目標とした。これを達成するために,L-グルタミン酸をキー物質とし,アミド結合を介して2本の長鎖アルキル基と1個のビニル安息香酸を導入した新規な脂溶性アミノ酸誘導体を作製した。同誘導体は,ベンゼンやトルエン,シクロヘキサン中に加熱下で可溶であり,この溶液を室温に冷却すると溶液のゲル化を引き起こすことが確認された。そこで同誘導体をメチルアクリレートとの混合系においてラジカル重合を行い,組成比が1:2,1:4,1:12からなる共重合体を得た。これらの共重合体も,出発物質であるモノマーと同じように,様々な有機溶媒中でオルガノゲルを形成することが確認された。オルガノゲル形成の駆動力やメカニズムを調査するため,透過型電子顕微鏡観察や走査電子顕微鏡観察,円二色スペクトル法を用いて会合形態や不斉性を調査したところ,オルガノゲル形成にはグルタミン酸誘導体間の水素結合による分子間相互作用が重要な役割を果たしており,これを駆動力として脂質膜類似の分子配向体が形成されていることが明らかとなった。また,この会合体は一次元的に繊維状構造体として発達し,結果としてこのナノ繊維が絡み合うことによってネットワーク化することによりゲル化を誘起することも明らかにした。このように,得られたオルガノゲルは分子配向に基づくため,グルタミン酸誘導体固有の光学活性とは著しく異なる構造不斉性を示し,また,重合されているため,モノマー状態において観察される高温下での光学活性の著しい減少傾向が改善され,幅広い温度範囲で高い光学活性が維持されることを確認した。光学分割が分離化学における重要な課題となっている背景には,いまだに分離機構が複雑で多様なこと,これに加えて光学活性体の構造的な多様性がさらに拡大傾向にある点と大いに関係している。とくに,薬剤における構造的な多様性は著しく,新たな光学分割法,とくに液体クロマドグラフィのための分離剤の開発が求められている。しかしながら,液体クロマドグラフィの中でも操作法が簡便で,もっとも利用度の高い手法とされる逆相分配系(RP-HPLC)で光学分割を可能とする分離剤はいまだ存在しない。本研究はこのような視点に立ち,逆相分配系て光学分割を可能とする分離剤の開発を目指して研究を遂行した。本研究の最大の特長は,光学分割の駆動力として弱い相互作用点を分子内で配向させ,これによって分子認識能の増幅(結果として光学分割能を増幅)することにある。そこで本研究の最終年度では,相互作用点としてカルボニル基の高い極性に着目し,配向制御の手法としてポリペプチドにおける2次構造の形成を利用した。具体的には,ポリ(L-アラニン)を多孔質シリカの表面に固定化(グラフト化)して,これを液体クロマトグラフィのための分離剤として利用した。ポリ(L-アラニン)は逆相分配系の溶媒条件下でβ-構造を形成し,結果として分子形状を高精度に識別する分離剤として機能することを確認した。
糖尿病網膜症と冠動脈疾患の関連に関する研究

東大病院において冠動脈血行再建術を受けた糖尿病網膜症患者の調査からその20-30%の患者は術前胸部症状がなく、他科の術前査で偶然診断されていた。従って糖尿病網膜症患者に未診断・未治療の慢性冠動脈疾患患者が多数潜んでいる可能性があると考えられる。その結果、東大病院において2007年4月より糖尿病網膜症患者を対象として冠動脈疾患の早期診断を行う専門外来を開設した。この専門外来では眼科、糖尿病・代謝内科の協力を得て、明らかな狭心症症状を有さなかったため循環器科の受診を積極的に考慮していなかった糖尿病網膜症患者を紹介してもらい、第一スクリーニング検査(運動負荷心電図、冠動脈CT、負荷心筋SPECTのいずれか)を行った。第一スクリーニング検査に冠動脈疾患を強く疑った場合は冠動脈カテーテル造影検査を施行した。その結果、2008年3月31日までに245人の患者が当専門外来を受診し168人の診断が終了した。初診時まった<胸部症状を認めない患者は144人(86%)、安静時心電図異常を認めない患者は119人(71%)であった。168人中、第一スクリーニング検査で冠動脈疾患疑いありとされた54人(32%)にカテーテル検査が施行され、42人(25%)に冠動脈有意狭窄を認めた。3枝病変を21人(14%)、左冠動脈前下行枝病変(左冠動脈主幹部病変[8人]を含む)を34人(20%)に認めた。血行再建術の適応と判断したのは35人(21%)で、2008年3月31日までに11人(7%)がCABG、17人(10%)がPCIを受けている。糖尿病網膜症患者から優先的に慢性冠動脈疾患の早期診断・治療することにより糖尿病患者全休の生命予後を効果的に改善できると考えている。
高温超伝導体固有ジョセフソン接合の位相ダイナミクスとそれを用いた量子ビットの研究

固有ジョセフソン接合(IJJ)における量子ビットの研究に向けて、一年目にBi_2Sr_2CaCu_2O_y(Bi2212)からIJJを作成し、約0.4Kまでの低温下でブランチ構造におけるゼロボルト状態から第一電圧状態へのスイッチング(1stスイッチ)についてスイッチング電流分布の測定を行い、巨視的量子トンネリング(MQT)、及び離散化量子準位(ELQ)の観測に成功した。二年目は、Bi2212における第一電圧状態から第二電圧状態へのスイッチング(2ndスイッチ)、及びLa_2Sr_<2-x>CuO_4(La214)の1stスイッチについて、一年目と同様にスイッチング電流分布の測定を行なった。Bi2212における2ndスイッチは1stスイッチと同様に、低温でスイッチング電流分布が温度変化しないMQT的な振舞いを示したが、温度変化しなくなる温度(Ts)は1stスイッチのMQTへのクロスオーバー温度(Tcr1K)に比ベー桁程度高温の約8Kであり、ヒーチイングの寄与が懸念された。異なるデバイス構造の素子での測定、及び、パルス幅を変えた測定を行い、それらに依存しないことから、ヒーティングの寄与だけではTsがTcrより高いことを説明できないことを示した。一方、La214の1stスイッチにおいても同様のMQT的な振舞いを示したが、MQTによる脱出を仮定した計算値との不一致が見られた。これらの結果は、IJJにおいて特徴的な接合間相互作用によるものだと考えられた。IJJにおいて量子ビット動作を行う上で接合間相互作用の寄与を考える必要があるという明確な方針を得ることができた。研究最終年度である二年目には以上の成果を国内外における学会(LT25、日本物理学会)において発表した他、論文を執筆しアメリカ物理学会の論文(Physical Review B)に投稿し、採用された。固有ジョセブソン接合における量子ビットの研究に向けて、1年目の目標は巨視的量子トンネリング(MQT)の観測、離散化量子準位(ELQ)の観測であった。1年目に両者とも観測に成功したことを報告する。MQT,ELQの観測に必要な試料の作製、微細加工、そして、極低温環境の構築を行った。試料はFZ法により24時間3週間観察しながらBi2Sr2CaCu20y(Bi2212)単結晶を作製した。Bi2212単結晶の固有ジョセブソン接合を測定するための微細加工を行った。加工は共同研究先の超電導工学研究所において集束イオンビームを使用し、接合サイズ1μmの試料加工に成功した。MQT観測には1K以下の測定環境が必要だが、3Heの減圧により0.4Kまでの測定が可能な測定系を構築した。低温まで冷やすためのインサートは旋盤、フライス盤を用いて自作しノイズ対策用にSUSパウダーフィルター、チップフィルターを挿入した。その他、ノイズ対策用に低ノイズ用オペアンプを自作、パーマロイシールド、シールドボックスによるノイズカットを行った。ELQ観測に必要なマイクロ波挿入ラインも同時に組み入れた。以上の試料作成、加工、測定環境の構築を行った後、スイッチング電流分布の測定を行ったところ1Kで分布が温度に依存しないMQTの振る舞いを観測した。計算から求めらる古典領域からのクロスオーバー温度も一致し完全にMQTであることを示した。次にELQの観測を行うためMQTが観測できる温度でマイクロ波を照射した。照射したマイクm波と離散化量子準位間隔のエネルギーとが一致するところで、励起状態からのMQTが観測された。現在Bi2212における研究結果をまとめて論文を執筆しているとともに、より高温でMQTへのクロスオーバーが期待されるLa2-xSrxCuO4においても同様の実験を試みるようとしているところである。

研究最終年度である二年目には以上の成果を国内外における学会(LT25、日本物理学会)において発表した他、論文を執筆しアメリカ物理学会の論文(Physical Review B)に投稿し、採用された。
非天然型アミノ酸α、α-ジ置換アミノ酸のコンフォメーションと不斉触媒への応用

1.α,α-ジ置換アミノ酸2-アミノイソブタン酸(Aib)ペプチドが形成する3_<10>-ヘリックス二次構造のらせんの方向性の制御を計算化学を用いたアプローチにより行った。計算ではD-Pro-L-Pro構造が右巻きの3_<10>-ヘリックス構造を安定化させるという結果になったが、実際の溶液状態でのコンフォメーションは計算より得られた最安定構造と類似しており、D-Pro-L-Proペプチドのみが右巻きの3_<10>-ヘリックス構造をとっていた。この研究により、N末端のD-Pro-L-Pro構造が右巻きの3_<10>-ヘリックス構造を安定化させるテンプレートとなりうることがわかった。また、計算化学を用いたアプローチによりα,α-ジ置換アミノ酸ペプチドの二次構造の予測が可能であることもわかった。2.ピペリジン骨格を有する1-substituted Pipの合成ルートの開発を行った。この合成ルートを用いることで様々な置換基を有する新含窒素環状α,α-ジ置換アミノ酸を合成することができた。合成に成功したα,α-ジ置換アミノ酸は側鎖が環状になっているためペプチドに導入する際に同相法を用いることが可能と予想される。また合成に成功したα,α-ジ置換アミノ酸のうち2つのものには不斉炭素があり、そのホモペプチドがヘリックス構造をとった際にヘリックスの方向性も制御が可能なのかということに興味が持たれる。またこのα,α-ジ置換アミノ酸を用いた生理活性ペプチドの研究や、触媒活性ペプチドへの応用にも興味が持たれる。以前に私たちのグループではα-メチル化およびα-エチル化ジ置換アミノ酸の不斉合成について報告している。その不斉合成法を利用して得られたα-エチル化ジ置換アミノ酸を含有するペプチドのコンフォメーション解析を行った。α-エチル化ジ置換アミノ酸として(S)-α-エチルロイシン(α-EtLeu)、(S)-α-エチルバリン(α-EtVal)、(S)ブチルエチルグリシン(Beg)、(S)-エチルプロピルグリシン(Epg)、ジエチルグリシン(Deg)を用いた。ペプチドとしてはα-メチル化ジ置換アミノ酸であるアミノイソブタン酸(Aib)シークエンスに導入したペプチドCF_3CO-α-EtLeu-Aib_4-OEt(1)、CF_3CO-Aib_2-α-EtLeu-Aib_2-OEt(2)、α-エチル化ジ置換アミノ酸のみより構成されるペプチドCF、CO_α-EtLeu-Deg_4(3)、CF_3CO-α-EtVal-α-EtLeu-Epg-Deg-Beg-OEt(4)の4種類についてコンフォメーション解析を行った。X線結晶解析を用いた結晶状態、^1H-NMR、FT-IR、CDスペクトルを用いた溶液状態でのコンフォメーション解析を行った結果ペプチド1および2では結晶、溶液状態ともにα-メチル化ジ置換アミノ酸ペプチド中によく見られるの3_<10>-ヘリックス構造を、ペプチド3および4では結晶状態は3_<10>-ヘリックス構造を、溶液状態ではプラナー構造をとっていることが分かった。今回行った研究によりα-エチル化ジ置換アミノ酸では、天然のα-アミノ酸、α-メチル化ジ置換アミノ酸とは異なりプラナー構造をとりやすいという性質を持つことが分かった。
シクロデキストリンを利用した機能性コンポジットレジンの開発

コンポジットレジンの重合収縮によって生じる歯面に掛かる応力の緩和を目的とし、シクロデキストリンを利用した機能性コンポジットレジンの開発を行った。その結果、コンポジットレジンに含まれるモノマーとシクロデキストリン間で擬ロタキサンを形成することを明らかにした。三つの開口部を有し口腔内に安定に存在する新規分子カプセルを合成し構造決定を行った。また、分子カプセルの空孔内に金属イオンを導入できることを見出した。現在コンポジットレジンは主に咬合負荷の少ない欠損部の修復に用いられている。審美性、操作性、耐久性がさらに向上したコンポジットレジンが開発できれば、より複雑な形態の窩洞に対するコンポジットレジン修復とチェア-タイムの短縮が可能となる。本研究は重合収縮時に歯面に掛かる応力を分散するためにシクロデキストリンで被覆された貫通型の錯体をモノマ-の-つとして添加することで、フィラ-含有量に囚われない、新しいコンポジットレジンの開発を目的としている。本研究の実現に向けた課題として、シクロデキストリンとコンポジットレジンの原料となる各モノマーが貫通型錯体(擬ロタキサン)を形成することを明らかにすることが挙げられる。α、β、γの各サイズのシクロデキストリンの飽和水溶液中に、コンポジットレジンの合成に用いられるTEGDMA、UDMA、Bis-GMAを添加したところ、TEGDMAやUDMAでは溶液の変化は見られなかった。一方、Bis-GMAは水にほとんど溶解しない粘性のモノマ-にも関わらず、αとβのシクロデキストリンの飽和水溶液中に完全に溶解するだけでなく、白色の固体が沈殿することが明らかとなった。この結果からシクロデキストリンがBis-GMAと擬ロタキサン型の錯形成をすることが示唆された。本研究成果は、製品化されある程度確立しているコンポジットレジンの成分に、シクロデキストリンを直接添加することで、シクロデキストリンを含有したコンポジットレジンを作成することが可能なことを意味しており、本研究成果を実用化していく観点からも重要な知見が得られたと考えられる。歯科修復材料であるコンポジットレジンは咬合負荷の少ない欠損部の修復に用いられており、審美性、操作性、耐久性が向上したコンポジットレジンが開発できれば、より複雑な形態の窩洞に対するコンポジットレジン修復とチェアータイムの短縮が可能となると期待されている。本研究は重合収縮時に歯面に掛かる応力を分散するためにシクロデキストリンで被覆された貫通型の錯体をモノマーの一つとして添加することで、フィラー含有量に囚われない、新しいコンポジットレジンの開発を目的としている。前年度までに、シクロデキストリンがBis-GMAと擬口タキサン型の錯形成をすることを見出した。それを踏まえ本年度では、コンポジットレジン成分内にシクロデキストリンを添加して擬口タキサン化する実験を行ったところ、コンポジットレジン成分内では擬口タキサン化は進行しないことが明らかとなった。そこで、コンポジットレジンに含まれる有機成分とより親和性の高いカプセル型の中空構造を有するヘミクリプトファンをシクロデキストリンの代替材料とすることを検討した。ヘミクリプトファンはTEGDMAと錯形成が可能な程度の空孔を有するように新規に設計した。実際、シクロトリベラトリレンから多段階合成を経て実用的なスケールでの大量合成に成功した。得られたヘミクリプトファンは空孔内に金属イオンを内包する事も見出した。また、Bis-GMAやTEGDMAなどのコンポジットレジンの有機成分にも十分溶解することを見出した。本研究成果により得られた新規ヘミクリプトファンは空孔内でTEGDMAと擬口タキサン化しながら重合することも可能となるため、今後擬口タキサン構造を利用した重合収縮を抑えたコンポジットレジンの実用化のための重要な知見が得られた。
走査型電子線誘電率顕微鏡

本研究者が発明した光熱誘電率顕微鏡は誘電体中のミクロな誘電率温度係数分布を読みとることができる初めての装置である.しかも最近の研究で分解能も光で読みとれる限界の1μmφ程度まで向上してきている.そこで,このプローブ光を電子線に変え一気に走査型電子顕微鏡(SEM)の分解能と同程度の分解能で誘電率温度係数分布及び熱の流れの分布を計測できる走査型電子線誘電率顕微鏡を開発した.その為に,まず熱拡散長を極限的に短くするために非常に高い周波数で断続した電子線による微小領域の誘電率変化を高感度で検出するためのマイクロ波発振器の開発およびその復調系の開発を行った.また,総ての機'器をコントロールし,顕微鏡システムとして有機的に統合制御するソフトウェアーの開発も行った.その結果,本顕微鏡は材料の組成分析と誘電率温度係数計測及びSEMによる形状の同時観察が高分解能に行える顕微鏡となった.走査型電子線誘電率顕微鏡の開発に成功したので次に,これを用いた誘電材料の評価法の確立を行った.即ち,開発した顕微鏡システムを用いて,種々のマイクロ波用誘電材料(特に多相系のセラミックス)のサブミクロン領域での誘電率温度係数分布を計測した.このようなセラミックスの各グレインの組成と誘電率温度係数の関係等を明らかにする研究を通して本顕微鏡システムの有効性を明らかにした.また計測の高速化を図るため実時聞計測法の確立と定量測定法の確立も行った.本研究者が発明した光熱誘電率顕微鏡は誘電体中のミクロな誘電率温度係数分布を読みとることができる初めての装置である.しかも最近の研究で分解能も光で読みとれる限界の1μmφ程度まで向上してきている.そこで,このプローブ光を電子線に変え一気に走査型電子顕微鏡(SEM)の分解能と同程度の分解能で誘電率温度係数分布及び熱の流れの分布を計測できる走査型電子線誘電率顕微鏡を開発した.その為に,まず熱拡散長を極限的に短くするために非常に高い周波数で断続した電子線による微小領域の誘電率変化を高感度で検出するためのマイクロ波発振器の開発およびその復調系の開発を行った.また,総ての機'器をコントロールし,顕微鏡システムとして有機的に統合制御するソフトウェアーの開発も行った.その結果,本顕微鏡は材料の組成分析と誘電率温度係数計測及びSEMによる形状の同時観察が高分解能に行える顕微鏡となった.走査型電子線誘電率顕微鏡の開発に成功したので次に,これを用いた誘電材料の評価法の確立を行った.即ち,開発した顕微鏡システムを用いて,種々のマイクロ波用誘電材料(特に多相系のセラミックス)のサブミクロン領域での誘電率温度係数分布を計測した.このようなセラミックスの各グレインの組成と誘電率温度係数の関係等を明らかにする研究を通して本顕微鏡システムの有効性を明らかにした.また計測の高速化を図るため実時聞計測法の確立と定量測定法の確立も行った.本年度は以下のような成果があった.本研究者が発明した光熱誘電率顕微鏡は誘電体中のミクロな誘電率温度係数分布を読みとることができる初めての装置である.しかも最近の研究で分解能も光で読みとれる限界の1μmφ程度まで向上してきている.そこで,このプローブ光を電子線に変え一気に走査型電子顕微鏡(SEM)の分解能と同程度の分解能で誘電率温度係数分布及び熱の流れの分布を計測できる走査型電子線誘電率顕微鏡を開発した.その為に,まず熱拡散長を極限的に短くするために非常に高い周波数で断続した電子線による微小領域の誘電率変化を高感度で検出するためのマイクロ波発振器の開発およびその復調系の開発を行った.また,総ての機器をコントロールし,顕微鏡システムとして有機的に統合制御するソフトウエアーの開発も行った.その結果,本顕微鏡は材料の組成分析と誘電率温度係数計測及びSEMによる形状の同時観察が高分解能に行える顕微鏡となった.本研究者が発明した光熱誘電率顕微鏡は誘電体中のミクロな誘電率温度係数分布を読みとることができる初めての装置である.しかも最近の研究で分解能も光で読みとれる限界の1μmφ程度まで向上してきている.そこで,このプローブ光を電子線に変え一気に走査型電子顕微鏡(SEM)の分解能と同程度の分解能で誘電率温度係数分布及び熱の流れの分布を計測できる走査型電子誘導電率顕微鏡を開発した.その為に,まず熱拡散長を極限的に短くするために非常に高い周波数で継続した電子線による微小領域の誘電率変化を高感度で検出するためのマイクロ波発振器の開発およびその復調系の開発を行った.また,総ての機器をコントロールし,顕微鏡システムとして有機的に統合制御するソフトウエアーの開発も行った.その結果,本顕微鏡は材料の組成分析と誘電率温度係数計測及びSEMによる形状の同時観察が高分解能に行える顕微鏡となった.走査型電子線誘電率顕微鏡の開発に成功したので次に,これを用いた誘電材料の評価法の確立を行った.即ち,開発した顕微鏡システムを用いて,種々のマイクロ波用誘電材料(特に多相系のセラミックス)のサブミクロン領域での誘電率温度係数分布を計測した.このようなセラミックスの各グレインの組成と誘電率温度係数の関係等を明らかにする研究を通して本顕微鏡システムの有効性を明らかにした.また計測の高速化を図るため実時間計測法の確立と定量測定法の確立も行った.
IgA腎症の成因機序に関与する食物抗原の研究

IgA腎症患者80例の血清を用いて各種食物抗原(ラクトアルブミン、ラクトグロブリン、カゼイン、大豆)に対する免疫グロブリン別抗体価を測定したところ、本症ではすべての食物抗原に対するIgA型抗体価が健康人に比較して有意(P〈0、01)に上昇していた。高IgA抗体価を有する血清のHPLCによる分析ではPolymericIgAが増加しており、これら食物抗原の吸収により減少を示した、また、この分画の分析でもこれら食物抗原に対する抗体価が高値を示していた。次に、腎生検材料よりクエン酸バッファ処理によりIgAを溶出させ、その溶出液中の抗体価を検討した。しかし、腎生検で得られた組織材料が極めて少ないためにIgAの溶出は微々たるものと考えられHPLCによるIgA、rich分画を得ることはできなかった。但し、腎切片上の検策でIgA腎症患者では糸球体メサンジウム内にIgAと共に大豆、カゼインなどの沈着を螢光抗体法で証明しており、腎組織内にもこれら食物抗原関連物質の関与が強く示唆された。次に、培養メサンジウム細胞を用いての検討では、IgA腎症の動物モデル作製に繁用されているddYマウスを用いて糸球体よりメサンジウム細胞を単離培養することに成功した。しかし、IgA腎症が作製された血清の添加によってもメサンジウム細胞の増殖には変化が見られなかった。現在、ヒト糸球体メサンジウム細胞を用いて再検中であり、HPLCにより得られた分画を添加して検討中である。今後は、HPLCを用いてより精密な分子量の相異に基づくメサンジウム細胞の反応性を病理形態的に検討すると共に、化学的分析も加えて行ってみたい。さらに、腎組織からの溶出材料はIgA腎症患者の剖検腎を得ることで試してみたい。現時点までの研究で、IgA腎症の発症・進展に食物抗原が強く関与していることがさらに強く示唆された。
顎顔面の再生とホメオティック遺伝子ネットワークの解析

骨誘導タンパク(BMP)は顎顔面の形成に中心的な役割を担っている。そこで本研究では、BMPを中心に、またBMPと遺伝子ネットワークを持つnoggin、RANK/RANKL/OPGおよびIGFについて検索を行った。先の研究によって、BMPは顎顔面の骨形成が行われる部位の骨の前駆細胞と考えられる問葉系細胞に発現することを認めた。BMPと拮抗作用を持つnogginも同様の細胞に出現し、骨芽系細胞はBMPとnogginは遺伝子ネットワークによって、骨芽細胞系細胞の分化や増殖を調節しているものと考えられた。TNF)リガンドファミリーに属し,骨芽細胞系細胞によって産生されるRANKL,は破骨細胞の分化および成熟に重要な役割を果たすことが明らかにされている。また,RANKLが破骨細胞のレセプターであるRANKに結合することによって,シグナルが細胞内に伝達される。さらに,OPGがRANKLとRANKとの結合を阻害することによって破骨細胞誘導作用を阻害する。このようにRANKL/RANK/OPGシステムが骨を形成する細胞の機能を調節していることを示唆している。このシステムは骨の改造に関係しBMPによって発現が調節されている。顎顔面および歯槽骨では、RANKL骨芽細胞の分化初期に強く発現し、後期では弱かった。それに対して,骨膜においてはRANKLと同様の局在を示したが骨芽細胞の分化の遅い時期に発現した。また破骨細胞に最も強い発現がみられた。OPG抗体を用いた免疫反応では,骨膜付近の前骨芽細胞や骨膜から骨組織の中央部に位置する骨芽細胞に免疫反応がみられた。一部の破骨細胞には強い免疫反応が観察された。RANKLのシグナル伝達物質のTRAFは,RANKと同様の局在を示した。ANKL/RANK/OPGシステムは,破骨細胞系細胞の分化および成熟を調整して,骨の形成や改造を行う重要な役割を果たすものと考えられた。骨芽細胞の分化を調節すると考えられるRunx2は骨芽細胞の分化初期段階やエナメル芽細胞にも発現した。また、担体とリコンビナントBMPを用いた骨形成や切歯におけるIFGの発現も観察した。当該年度の研究では以下の遺伝子ネットワークをin situ hybridizationと免疫組織化学を用いて検索することである。実験の流れ実験材料と組織学的方法胎生期7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18日および生後0,1,2,4,7日のDDYマウスの臼歯および体重約40gのラット切歯を用いる。DEPC waterで作製した4%paraformaldehyde溶液を用いて固定し,パラフィン包埋した。結果1)BMPおよびそのreceptorの発現と局在は同じ局在を示し、顎顔面の膜内骨発生が生じる部位の間葉細胞、前骨芽細胞にみられた。骨形成が開始されると、骨芽細胞に強い反応が観察された。また、骨改造が生じる部位では、破骨細胞に最も強い反応がかんさつされた。2)転写因子CBFA1の局在と遺伝子発現は間葉細胞、前骨芽細胞および初期の骨芽細胞にみられたが、Osteocalcinを発現する成熟した骨芽細胞にはみられなかった。3)細胞外マトリックスではpro alpha-collagenは間葉細胞、前骨芽細胞に強い発現がみられた。

Osteonectinは分化した骨芽細胞にOsteocalcinは成熟した骨芽細胞にみられた。結論顎顔面の再生は発育と同じ過程によって行われる。顎顔面の骨形成はRANKL/RANK/OPGシステムによって制御されている。そこで、ラット切歯歯槽骨の骨改造過程におけるRANKL/RANK/OPG局在を観察した。1.RANKL抗体を用いた免疫反応は,骨膜では,osteogenic layerの前骨芽細胞と考えられた細胞に強かった。骨膜から骨組織の中央部に位置する骨芽細胞および骨細胞の免疫反応は強かったが,それより歯根膜に近い部位では弱かった。一部の破骨細胞には強い免疫反応が観察された。2.RANK抗体では,骨膜においてはRANKLよりも弱かった。osteogenic layer付近の前骨芽細胞と考えられた細胞の免疫反応は強かった。骨膜から骨組織の中央部に位置する骨芽細胞および骨細胞の免疫反応は弱く,それより歯根膜に近い部位では強かった。最も強い免疫反応は破骨細胞にみられた。3.OPG抗体を用いた免疫反応では,骨膜付近の前骨芽細胞や骨膜から骨組織の中央部に位置する骨芽細胞に免疫反応がみられた。4.対照実験では,反応は前期の細胞にみられなかった。RANKL/RANT/OPGシステムは,破骨細胞系細胞の分化・成熟を調整して,骨の形成や改造を行う重要な役割を果たすものと考えられた。また切歯におけるRANKL/RANK/OPGシステムの検索を行い、成熟期エナメル芽細胞にこのシステムの強い免疫反応が観察された。頭頂骨の濃く欠損部にアテロコラーゲンと本研究で作成したnano-HAPを移植したものでは、移植後3週間で新生骨が形成された。Nano-texturedチタン表面に骨芽細胞系細胞を培養したものでは、通常のチタン表面に比べて培養後、2週間後では、osteocalcinおよびBSPの合成が著しく増加した。
ヒトパピローマウイルス感染と子宮頚がん発生:改良ISH法を用いた検索

Human papillomavirus(HPV)は、80型以上に分類され、子宮頚部で16,18,31,33,型など特定の型が癌の発生に関わっている。従来サザン法では、コンジロームや異形成ではHPVはフリーの状態、がんでは宿主DNAに組込まれているとされていた。前年度までに我々が改良した高感度ISH法での陽性所見でdiffuse pattern(DP)巣はフリーのHPVをoligo-dot pattern(OP)巣は宿主DNAに組込みのある細胞のモノクローナルな増生を意味し、浸潤癌はほとんど全てOPであること、OPを示すIa期の症例は間質への浸潤傾向の強いことを明らかにしたが、この結果を踏まえ今年度は、異形成病変で客観的なHPV感染様式所見の指標を明確にしつつ正確な予後を含めた病理組織所見の確立を目的に、癌研病院婦人科で、初回はCIN IまたはIIで、最終的にCIN IIIに進行した14例をHEとISH標本で組織学的な観察をした。初回標本では、いずれも中層から表層にkoilocytosisが明瞭でDP、基底細胞の核には腫大がある。CIN IIIではkoilocytosisとDPは目立たなくなり多核の出現も減る。HPV16型陽性例のうち、CIN I,IIの基底細胞を含む深層にOP巣が出現し進行と共にそ範囲が拡大した1例と、CIN IIIになりはじめて深層部にOP巣が出現した1例を認めた。OP巣は細胞密度が高く、N/C比が大、核質が濃染した変性のない細胞増生巣で、spindlecellも見られる。CINの進行に伴いある確率で出現するHPV組込み型細胞の増生巣はがん化の最終段階に連がる病変として注目される。子宮頸癌ではHuman papillomavirus (HPV)の16,18,31,33,35型など特定の型のDNAが高率に検出される。サザン法では、その存在様式はコンジロームや異形成ではフリーの状態であるのに対し、浸潤がんでは宿主DNAに組込まれている。本研究はホルマリン固定パラフィン包埋材料で高感度ISH法により、HPVの存在様式の違いを、フリーの状態はDP:diffuse pattern、宿主DNAに組込まれている状態をOP:oligo-dot patternに区別することができた。OPの所見は細胞のモノクローナルな増生を意味し、腫瘍性の病変を示唆する指標となるので子宮頸部病変をISH法を用いて検討しているが、今年度は、微小浸潤癌のCINとの共存関係およびHPVの陽性所見を検討した。癌研で摘出されたMIC49例の円錐切除および摘出子宮頸部を全割し癌部の最大浸潤幅(MIW)と最大上皮内進展幅(MSW)を計測し、その比(MIW/MSW)が0.4以上をA群(n=10)、0.1未満をB群(n=23)、および0.10.4未満を中間群(n=16)とした。その結果、CINII以下の病変はA群、中間群、B群で3/10、16/16、23/23例に認めた。ISH法では5/10、9/16、11/23例でHPV陽性で、A群と中間群は全て16型、B群は8例が16型で3例がその他の型であった。浸潤部も陽性であったA群と中間群の各5例の浸潤部は全てOP。B群は2例がDP、1例がOP。上皮内進展部もOPはA群に多く(4/5)、DPはB群に多かった(10/11)。この結果から、浸潤傾向の強いA群はCINI期II期を経ないか、癌細胞が早い時期にCIN病変を置換するものでいわゆる大腸癌の"de nobo"型発生に比することができ、HPVは宿主DNAに組込まれて存在することを明らかにした。