hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
活性酸素種の反応機構解明

交差分子線散乱画像観測装置を用いて、衝突エネルギー6kcal/molにおけるO(^1D)+HCl→OH+Cl(^2P_J)反応の散乱実験を行い、生成Cl原子のスピン軌道状態(J=1/2、J=3/2)を分離した散乱分布画像を測定した。特徴的な前方散乱を示す散乱角度分布が測定されたことから、これまでの多くの研究において示唆されてきた基底状態(1^1A')の深いポテンシャル井戸領域に捕捉された長寿命中間体を経由するのではなく、より直接的な反応機構で反応が進行することを明らかにした。短時間の相互作用で反応が終了する機構に対応して、生成OHの内部終状態分布は、より高い内部エネルギーを持つOHがより多く生成する反転分布を示していた。さらに詳細な散乱角度・速度相関の解析では、OHの後方散乱が内部エネルギー緩和と有意の相関を持っていることを明らかにして、擬古典経路法による理論計算との比較から微視的反応機構を検証した。励起状態(2^1A'、1^1A")の反応への関与を量子化学計算と動力学理論計算との比較に基づいて評価したが、本測定結果には電子的非断熱遷移の実験的証拠は現れていなかった。一方、スピン軌道相互作用による非断熱遷移はスピン軌道励起状態Cl^*(^2P_<1/2>)の生成をもたらすが、Cl^*(^2P_<1/2>)はCl(^2P_<3/2>)(スピン軌道基底状態)の10%程度の強度比で検出された。2つのスピン軌道状態のCl(^2P_<3/2>)とCl^*(^2P_<1/2>)が相似の散乱分布が示していたことから、ClとCl^*に相関する複数のポテンシャルエネルギー曲面の相対変化が小さくなった反応出口領域付近において、スピン軌道相互作用型の非断熱遷移が生じていると結論した。中性反応の中で最も反応性が高く、酸素が関与する反応として重要な励起酸素原子O(^1D)反応の交差分子線実験を行った。はじめに散乱実験において検出可能な量の生成物をもたらすために十分な強度のO(^1D)原子源の開発を行った。O(^1D)は酸素分子のSchumann-Runge帯を利用したレーザー光解離法により生成した。発生したO(^1D)線の原子線診断を交差領域で行い発生条件を最適化した。解離過程でO(^1D)が得る反跳速度(2200m/s)を、ノズル直下の高圧領域で希釈ガスであるヘリウムにより空間的に閉じこめて400m/sまで速度冷却した原子線を得た。必要な強度のO(^1D)原子線が得られた時点で、(重)水素分子との交差分子線実験(O(^1D)+H_2/D_2→OH/OD+H/D)を行った。生成物である(重)水素原子の検出にライマンα線によるレーザー光イオン化を用いて、ドップラースペクトルを測定した。D生成物については既報値のドップラースペクトルの半値全幅(3cm^<-1>)が測定できたが、H生成物の半値前幅は報告値(6cm^<-1>)の半分であった。画像観測法による散乱分布測定では、検出レーザー光の方向に沿って多く分布する散乱分布画像が測定された。画像解析によりH生成物のドップラースペクトル幅が狭く測定されたことと、散乱画像がレーザー光に沿って強い分布を示したこととは、ともに画像上の検出感度分布(装置関数)に由来していることがわかった。発生する生成物の量は2つのビーム強度の時間的・空間的重なりに比例し、そのうち実際には照射した検出レーザー光の体積中のものだけが検出される。実際の実験パラメーターに基づいて、数値計算によりシミュレーションされた予測画像は実測画像をよく再現した。しかし、現状では本来の目的である微分散乱断面積の高精度測定には適っていない結果であり、装置関数の改善の必要性を示している。真空紫外レーザー光解離法を用いた励起酸素原子(O(^1D))線を開発して、散乱実験が可能となる原子線強度を達成した。予備測定として、重水素分子との反応性散乱(O(^1D)+D_2→OD+D)を行い、生成D原子の散乱分布をライマンα線によるイオン化法を用いて観測した。この散乱画像を対象として、交差分子線散乱画像観測法で得られる画像データ解析法を開発した。画像分解能を評価した後、O(^1D)と塩化水素との散乱実験(O(^1D)+HCl→OH+Cl(^2P_J))を行い、生成Cl原子のスピン軌道状態選別微分散乱断面積を測定した。大きな前方散乱成分を持つ特徴的な分布が観測され、これによりこれまで定性的に示唆されていたHOC1長寿命反応中間体を経由する反応機構ではなく、直接的な機構で反応が進行することを明らかにした。また、測定された散乱画像の解析の結果、OH生成物が大きな内部エネルギー分配を持って放出されていることがわかった。最新の理論研究では、基底状態での深い二重井戸型ポテンシャルにも関わらず、長寿命の反応中間体は存在しないことが示唆されているが、本測定結果はこれを支持するものである。また、励起状態の反応への寄与に関する理論計算によると、励起状態上の反応エネルギー障壁は、本散乱実験を行った衝突エネルギーより低いとされている。非断熱遷移による励起状態の反応への関与により、OH生成物の振動励起が促進された結果が測定されたものと考えられる。

検出は生成Cl原子のスピン軌道状態(^2P_<3/2>、^2P_<1/2>)を分離して行った。スピン軌道励起状態C1^*(^2P_<1/2>)は反応途中の非断熱遷移により生成すると理論的には説明されてきたが、本散乱画像測定の結果は、非断熱遷移確率は10%程度であり、非断熱遷移は生成系漸近領域で生じていることを示している。交差分子線散乱画像観測装置を用いて、衝突エネルギー6kcal/molにおけるO(^1D)+HCl→OH+Cl(^2P_J)反応の散乱実験を行い、生成Cl原子のスピン軌道状態(J=1/2、J=3/2)を分離した散乱分布画像を測定した。特徴的な前方散乱を示す散乱角度分布が測定されたことから、これまでの多くの研究において示唆されてきた基底状態(1^1A')の深いポテンシャル井戸領域に捕捉された長寿命中間体を経由するのではなく、より直接的な反応機構で反応が進行することを明らかにした。短時間の相互作用で反応が終了する機構に対応して、生成OHの内部終状態分布は、より高い内部エネルギーを持つOHがより多く生成する反転分布を示していた。さらに詳細な散乱角度・速度相関の解析では、OHの後方散乱が内部エネルギー緩和と有意の相関を持っていることを明らかにして、擬古典経路法による理論計算との比較から微視的反応機構を検証した。励起状態(2^1A'、1^1A")の反応への関与を量子化学計算と動力学理論計算との比較に基づいて評価したが、本測定結果には電子的非断熱遷移の実験的証拠は現れていなかった。一方、スピン軌道相互作用による非断熱遷移はスピン軌道励起状態Cl^*(^2P_<1/2>)の生成をもたらすが、Cl^*(^2P_<1/2>)はCl(^2P_<3/2>)(スピン軌道基底状態)の10%程度の強度比で検出された。2つのスピン軌道状態のCl(^2P_<3/2>)とCl^*(^2P_<1/2>)が相似の散乱分布が示していたことから、ClとCl^*に相関する複数のポテンシャルエネルギー曲面の相対変化が小さくなった反応出口領域付近において、スピン軌道相互作用型の非断熱遷移が生じていると結論した。
光依存性ホスホジエステラーゼの酵素活性制御機構に関する構造的基盤の解明

Rh-PDEは、ロドプシンとホスホジエステラーゼ(PDE)が融合した光応答タンパク質であり、光を受けるとcAMP/cGMPを加水分解する。これらの環状ヌクレオチドは、生体内ではGPCRの下流で二次メッセンジャーとして働く。そのため、環状ヌクレオチドを光照射によって制御することでGiタンパク質を模倣することができ、光遺伝学に応用が可能である。一方で、構成的活性が高いという問題点があり、そのままでは光遺伝学に応用ができないため、立体構造をもとに構成的活性を抑えた変異体を作ることが求められている。全長構造の構造解析によって、ロドプシン部位とPDEドメインの相互作用が解明されることが期待される。
近代社会形成原理における世俗と宗教の相克：J. ロックの宗教的言説の社会的意義

本研究では、17世紀後半から18世紀前半にかけてイングランドで生じた“合理的な聖書解釈"に基づく宗教的言説の変化に焦点を当て、その社会的意義(近代社会の形成に果たした役割)について検討する。具体的には、以下の三点を中心に研究を進める。第一に、イングランドで聖書解釈の方法ならびに宗教的言説の変化を促す契機となった同時期の出来事(時代背景)の把握を行う。第二に、ロックを中心に、同時期の思想家の著作を取り上げ、聖書解釈の方法がどのように変化したのかを分析する。第三に、その結果生じた宗教的言説の変化を明らかにし、それが当時の社会状況に与えた影響を検討する。
NY-ESO-1/CpGによる新規癌ワクチンの第二相臨床試験

本研究の目的は、癌患者における腫瘍特異抗原であるNY-ESO-1などの遺伝子の発現と免疫学的反応、および予後について明らかにする一方で、新たな治療法である医師主導型がんワクチン臨床試験の体制を構築し、エントリーされた症例におけるNY-ESO-1/CpGワクチンの安全性と臨床効果を明らかにすることであった。まず、RT-PCRによって癌細胞株におけるNY-ESO-1の遺伝子発現をスクリーニングし、発現陽性細胞株と陰性株を同定した。陽性株であるHEC46と陰性株であるTE8をSCIDマウスに移植して得られた腫瘍組織からパラフィン切片を作製し、免疫染色法を用いて陽性検体でのみ染色される条件を構築した。本検体を陽性対照および陰性対照として、122例の食道癌症例でNY-ESO-1をスクリーニングした結果、22例(18%)が陽性であり、この症例に於いては浸潤するCD4+T細胞およびCD8+T細胞数が有意に多いことが判明した。さらには進行癌に於いてはNY-ESO-1陽性症例は有意に予後良好であった。同時に、各種癌患者における免疫担当細胞についてのスクリーニングを行い、予後との相関を明らかにした。本結果に基づいて施行された臨床試験では、NY-ESO-1陽性であった乳癌再発症例がエントリーされ、NY-ESO-1/CpGワクチンが投与された。現時点ではワクチン投与に起因する有害事象は観察されていない一方で、明らかな腫瘍縮小も認めていない。以上より、腫瘍特異的抗原は宿主の抗腫瘍免疫を活性化させ、切除後の予後の改善に寄与していると考えられる。また、腫瘍抗原と免疫活性化アジュバントによる癌ワクチンの投与は安全ではあるが、再発症例に対する治療効果は有用ではないことが予想された。癌抗原を標的とする癌ワクチン療法は,抗原特異的CD4陽性リンパ球およびCD8陽性リンパ球を誘導する材料を用いて臨床試験を開始した。北海道大学大学院医学研究科医の倫理委員会に基づいてプロトコールを構築した。標的は,NY-ESO-1(GMP基準を満たす),免疫活性化アジュバントはCpG(GMP基準を満たす)としたワクチンを構築した。NY-ESO-1蛋白を合衆国のLudwig研究所より,CpGをファイザー製薬より入手した。対象症例は全ての進行・再発癌症例で他の治療法が無効であるかそれを拒否した者とし,十分なインフォームドコンセントに基づいてエントリーを開始した。遺伝子発現の有無を,Ludwig研究所より入手した抗体E978を用いた免疫染色法を施行し判定した。判定法を標準化するために,RT-PCRによってNY-ESO-1抗原の発現が確認されている細胞株であるHEC46と,発現しないことが確認されているTE8を,それぞれSCIDマウスに移植して得られた腫瘍を,免疫染色の陽性対照および陰性対照として用いることが可能であることを確認した。北海道大学腫瘍外科の関連教育病院で再発症例が標準治療を離脱した場合,遺伝子発現解析によってNY-ESO-1陽性と診断された症例のみを対象としている。現在,4例の同意取得がなされたが,うち3例はパフォーマンスステータスが増悪し(1例は肺転の移による呼吸苦増悪,2例は脊椎転移による歩行障害)治療不能となった。現在再発乳癌症例1例をエントリーしており,最終的に9症例を目標として試験を継続する。判定項目として,腫瘍縮小効果をRECISTに基づいて判定しているほか,特異的免疫反応の有無をELISAおよびELISPOT法で検討している。また,本試験をUMINに登録した。癌患者におけるNY-ESO-1発現をスクリーニングした。

122例の食道癌症例では、22例(18%)にNY-ESO-1発現が認められ、この群は無発現群と比較して予後良好な傾向が見られた。病期IIIまたはIVの症例に限っては有意に発現症例の予後が良好であった。さらに、上記22例の腫瘍に浸潤するCD4+T細胞およびCD8+T細胞が有意に多いことが明らかになった。このことから、腫瘍において抗原であるNY-ESO-1が発現している場合、宿主の免疫がこれを認識して術後の生存率を規定していることが判明した。北大病院において施行した臨床試験においては、陽性率は全スクリーニングにおいて10%であったが、これらのNY-ESO-1陽性症例のうち多くは(癌の進行が急速で)全身状態が不良であり、エントリーに至った症例は乳癌症例のみであった。IC取得後、2週間に一回の皮下投与を施行した。投与に伴う急性の有害事象は全く観察されない一方で、明らかな腫瘍縮小も見られなかった。免疫学的反応の評価として、HLAタイピング、血清のELISA(抗NY-ESO-1抗体の検出)、末梢血単核球成分のELISPOT(NY-ESO-1を特異的に認識しインターフェロンγを産生する細胞数を検出)を施行した。現在得られたデータを解析中であるが、特異的免疫反応が見られた場合でも、腫瘍の縮小は観察されていないことから、全身的な免疫反応以外にも腫瘍周囲の局所的な免疫回避機構の存在が示唆されていると同時に、画像上あるいは肉眼的に存在が認められる腫瘍に対しての免疫効果には限界があると予想される(免疫誘導療法が補助療法として有用な可能性がある)。また、NY-ESO-1を特異的に認識するCD4+T細胞およびCD8+T細胞の分離培養を施行した。
前頭側頭葉変性症の患者死後脳を用いた診断・病態マーカーの探索・同定

研究代表者らは、前頭側頭葉変性症患者の死後剖検脳を用いた大脳病変のマッピング,およびこれに基づく病態特異的診断バイオマーカーの提唱、および前頭側頭葉変性症における中枢神経病変,特に尾状核・被殻病変の細胞病理学的な病態解明をテーマに研究を行った。結果として、前頭側頭葉変性症においては、正常コントロールやアルツハイマー病に比べて、新線条体の障害が高度であることを明らかにした。とくにGABA作動性遠心ニューロンの障害が選択的に起こり、介在ニューロンは障害を免れることを証明した。そして、線条体遠心ニューロンの中でも、サブスタンスPを神経伝達物質とするニューロンが高度に障害されることを明らかにした。TDP-43に関連した前頭側頭葉変性症(FTLD-TDP)における,患者剖検脳を用いた検討を行った.我々は,FTLD-TDP患者で頻繁に,かつ早期から障害される部位として線条体に注目し,その病理学的変化についてFTLD-TDPとTDP-43関連筋萎縮性側索硬化症(ALS-TDP)の59剖検例を対象に解析した.結果として,FTLD-TDP患者の全例で,線条体遠心系ニューロンの脱落,遠心系ニューロン軸索終末の脱落を認めることが判明した.これらの所見は,罹病期間にかかわらずみられ,発症2年以内に死亡した早期例でも著明な線条体遠心系の障害が確認された.線条体遠心系は,線条体の機能そのものを反映することから,我々の観察した病理学的変化は,FTLD-TDPにおいて線条体の機能不全が高率に,早期からおきていることを示唆すると考えられた.さらに,TDP-43タンパクの異常凝集も,全例において線条体遠心ニューロンの細胞体にみられた.興味深いことに,発症2年以内に死亡した早期例を中心に,遠心系ニューロンの軸索終末へのTDP-43異常凝集がみられた.これらの結果から,FTLD-TDP患者では,早期からTDP-43凝集体が遠心線維にそって投射先の神経核にまで到達している可能性が示唆された.さらにこういった変化は,ALS-TDP患者の過半数でも確認され,線条体遠心系の障害はTDP-43-proteinopathy disease spectrumに共通した病理学的変化と考えられた.予定通りのペースで論文採択の見通しであるから.研究代表者らは、前頭側頭葉変性症患者の死後剖検脳を用いた大脳病変のマッピング,およびこれに基づく病態特異的診断バイオマーカーの提唱、および前頭側頭葉変性症における中枢神経病変,特に尾状核・被殻病変の細胞病理学的な病態解明をテーマに研究を行った。研究協力先として、愛知医科大学加齢医科学研究所神経病理部門と共同研究を行った。実験に当たっては、前頭側頭葉変性症のもっとも主要なサブタイプであるTDP-43タンパクの異常凝集を伴う症例の剖検脳を用いた。実験の対象症例は、孤発性の49症例である。結果として、TDP-43タンパクの異常凝集を伴う前頭側頭葉変性症においては、正常コントロールやアルツハイマー病に比べて、新線条体、とくに尾状核の障害が高度であることを明らかにした。さらに、尾状核ニューロンの中でもGABA作動性遠心ニューロンの障害が選択的に起こり、アセチルコリン作動性もしくはGABA作動性の介在ニューロンは比較的障害を免れることを証明した。そして、線条体遠心ニューロンの中でも、サブスタンスPを神経伝達物質とし、淡蒼球内節・黒質へ投射するニューロンがより高度に障害されることを明らかにした。我々は、TDP-43異常凝集を伴う筋萎縮性側索硬化症の剖検例でも同様の実験を行ったが、軽度ながら同様の傾向があることを見出した。これらのことから、画像などによる尾状核病変の検出や、線条体遠心系のサブスタンスP活性の可視化などが、いまだバイオマーカーの発見されていないこれらの疾患の診断標的になる可能性が示唆された。これまでは線条体からの遠心系を検討したが,次年度は皮質から線条体への入力を検討する予定である.現在の研究と同様のモデルで,皮質から線条体への入力軸索終末を免疫組織化学的に同定し(vGLUT-1 IHCなど),その脱落や,線条体のどのようなcell groupへの入力が障害されやすいか,結果としてどのような臨床フェノタイプが出現するか,といったことを検討する.現在の研究と合わせて,皮質線条体系という大きなシステムが障害されることが,FTLD-TDPの臨床的発症に関与することを証明したいと考えている.神経病理学実験費用として目算した金額に達しない時点での実験成果により,論文投稿が可能になったため,残額が発生したため.

そのため,具体的には,当初,物品日として計上した額の内,一次抗体,標本作成物品の使用が抑制された.発生した次年度使用額については,研究課題の後半の項目である,「TDP-43に関連した前頭側頭葉変性症における皮質-線条体系の病理学的検討」に使用される.
脳変性症におけるミトコンドリアの形成制御に関する分子生物学的研究

ミトコンドリア形成制御機構自体がまだ十分に解明されていない点が多く存在するので、脳を中心としたミトコンドリア形成機構解明のために以下の研究を行った。1.ミトコンドリアタンパク質のゲノム遺伝子のクロ-ニングミトコンドリアタンパク質の脳・中枢神経系において特異的に発現する遺伝子とその構造を明らかにする目的で、ヒトATP合成酵素のαサブユニットとγサブユニット遺伝子をクロ-ニングし、塩基配列を決定した。2.ミトコンドリアタンパク質遺伝子の転写制御領域の決定ATP合成酵素βサブユニット遺伝子の5′上流領域を分子生物学的常法によって転写に必須な領域と転写制御領域を新たに決定した。3.ミトコンドリア脳筋症由来ミトコンドリアの挙動慢性進行性外眼麻痺CPEO患者由来ミトコンドリアをHeLa細胞に導入し、欠失ミトコンドリアDNA(mtDNA)の挙動を調べた。そして欠失mtDNAは正常mtDNAに比べ増殖速度が速いことを見い出した。また、タンパク質合成速度は欠失mtDNAが60%を閾値に急速に低下した。脳卒中様症状を呈するミトコンドリア筋症・脳症(MELAS)では4%程度正常mtDNAがあるとタンパク質は合成されるものの高分子タンパク質合成速度は低下していた。すなわちミトコンドリア脳筋症の各病型では、変異mtDNAによるタンパク質合成低下のプロファイルも異なっていることが明らかとなった。
脳内アミノ酸代謝機能の画像診断を目的とした放射性診断薬の開発に関する基礎研究

本研究課題に関する昨年度までの検討より,脳内神経伝達物質であり精神疾患との関連が強いドーパミンの生合成前駆体であるドーパの誘導体,6-[^<123>I]-L-DOPA(^<123>I-DOPA)が脳のドーパ膜輸送機能を選択的に測定し得る放射性診断薬として優れた性質を有することを明らかにした.本年度は更に詳細な検討を進めると共に,^<123>I-DOPAが臨床現場で容易に部位選択的に標識でき,更に品質管理の簡便化が期待できる固相化標識法の確立を試みた.固相化標識では,ハロゲンと置換し易い金属脱離基を予め標識原料に導入し,その脱離基を樹脂と結合させることにより,標識後,未反応原料は樹脂にとどまり,標識体のみが溶液中に容易に得られる利点を有する.6位水銀置換DOPA前駆体(6MPD)をカルボン酸を介して樹脂と結合させた二種の6MPD結合カルボン酸樹脂を合成した.また,その反応性を評価するために,非放射性ヨウ素化及び無担体放射性ヨウ素標識を試み,モノマー体6MPDと比較した.その結果,これらの樹脂は6MPDと同等かそれを上回る高いヨウ素化収率,標識率を示した.以上より,^<123>I-DOPAの高い標識率を示す部位選択的固相化標識法が確立された.更に,既に臨床使用されている6-[^<18>F]-L-DOPAがドーパミン代謝全般を反映することが報告されていることから,フッ素化に関しても上記固相化標識法の応用を試みた結果,従来法に匹敵するフッ化収率を示すなど良好な結果を得られた.一方,脳内神経伝達物質の生合成酵素活性あるいはアミノ酸を直接神経伝達物質として利用している神経系の受容体機能の診断を目的として,アミノ酸膜能動輸送機構により脳に高く集積する基質や阻害剤誘導体をデザインし,それらの標識原料の合成を試みると共に,一部のものに関しては標識・精製法を確立し,予備的検討を開始した.これらの検討に関しては,今後も継続して行う予定である.本研究課題に関する昨年度までの検討より,脳内神経伝達物質であり精神疾患との関連が強いドーパミンの生合成前駆体であるドーパの誘導体,6-[^<123>I]-L-DOPA(^<123>I-DOPA)が脳のドーパ膜輸送機能を選択的に測定し得る放射性診断薬として優れた性質を有することを明らかにした.本年度は更に詳細な検討を進めると共に,^<123>I-DOPAが臨床現場で容易に部位選択的に標識でき,更に品質管理の簡便化が期待できる固相化標識法の確立を試みた.固相化標識では,ハロゲンと置換し易い金属脱離基を予め標識原料に導入し,その脱離基を樹脂と結合させることにより,標識後,未反応原料は樹脂にとどまり,標識体のみが溶液中に容易に得られる利点を有する.6位水銀置換DOPA前駆体(6MPD)をカルボン酸を介して樹脂と結合させた二種の6MPD結合カルボン酸樹脂を合成した.また,その反応性を評価するために,非放射性ヨウ素化及び無担体放射性ヨウ素標識を試み,モノマー体6MPDと比較した.その結果,これらの樹脂は6MPDと同等かそれを上回る高いヨウ素化収率,標識率を示した.以上より,^<123>I-DOPAの高い標識率を示す部位選択的固相化標識法が確立された.更に,既に臨床使用されている6-[^<18>F]-L-DOPAがドーパミン代謝全般を反映することが報告されていることから,フッ素化に関しても上記固相化標識法の応用を試みた結果,従来法に匹敵するフッ化収率を示すなど良好な結果を得られた.一方,脳内神経伝達物質の生合成酵素活性あるいはアミノ酸を直接神経伝達物質として利用している神経系の受容体機能の診断を目的として,アミノ酸膜能動輸送機構により脳に高く集積する基質や阻害剤誘導体をデザインし,それらの標識原料の合成を試みると共に,一部のものに関しては標識・精製法を確立し,予備的検討を開始した.これらの検討に関しては,今後も継続して行う予定である.
高原子価ビスマスの酸化力を利用した高効率酸化反応および重合反応の開発

本申請課題では、ビスマスの特徴が最大限に発揮された効率的な単位反応の開発をめざし、「高原子価有機ビスマス化合物を用いた高効率酸化反応および重合反応の開発」を課題として研究を進めてきた。三年間にわたり、特に『テトラアリールビスムトニウム塩を用いたアルコールの酸化』、『テトラアリールビスムトニウム塩を開始剤とする光カチオン重合』、および『光重合開始剤として利用するための新しい増感剤の開発』に重点をおき、さまざまな角度から検討を行った。最初の課題では、塩基共存下、ビスムトニウム酸化剤が一級および二級アルコールをそれぞれアルデヒドおよびケトンへ効率よく酸化することを見出した。また、ビスマス酸化剤の酸化効率が、ビスマス上のアリール基の立体効果および電子効果の影響を強く受けることを明らかにした。さらに、得られた知見に基づき、新しいビスマス酸化剤を数種類開発した。二番目の課題では、ピレニル基を有するビスムトニウム塩の光分解反応を詳しく調べたうえで、このビスムトニウム塩を開始剤とするオキシランおよびビニルエーテルの光カチオン重合反応系を確立した。重合反応は高圧水銀灯で短時間光照射を行うだけで完結し、対応するポリマーが得られる。ポリマーの収率と重合度は対アニォンの求核性に強く依存し、ヘキサフルオロアンチモナート塩を用いた場合に最も高い効率が得られた。また、当初の計画には入れていなかったが、ビスムトニウム塩を用いた光増感型重合開始剤を設計する過程で、新規増感剤である典型元素置換ポルフィリンの化学を展開し、その吸収特性や電気化学特性を明らかにした。本申請課題では、ビスマスの特徴が最大限に発揮された効率的な単位反応の開発をめざして、「高原子価有機ビスマス化合物を用いた高効率酸化反応および重合反応の開発」をめざして研究を進めている。本年度においては、当初目的として掲げた課題のうち、特に『高原子価有機ビスマス化合物の酸化能に及ぼす置換基効果の総括およびビスムトニウム塩型酸化剤の開発』に重点をおき、さまざまな角度から検討を進めた。まず、Ar_3BiX_2型酸化剤と塩基との組み合わせによるアルコールの酸化反応について、基質選択性に関するアリール基の置換基効果を検討し、一級アルコールと二級アルコールの選択的な酸化にアリール基の立体効果が影響を及ぼすことを明らかにした。また、本酸化剤の適用範囲を知る目的で複素環を含むアルコールの酸化反応を検討した。次いで、これまで詳細な検討が行われていなかったビスムトニウム塩によるアルコールの酸化について検討した。ビスムトニウム塩は銅触媒が存在するとアルコールの求電子的アリール化剤として振る舞うことは既に知られていたが、適当な塩基を共存させることで、さまざまなアルコールを極めて効率よくカルボニル化合物へ変換する酸化剤となることを見いだした。本系においてもアリール基のオルト置換基による立体効果は顕著であり、室温・短時間で酸化反応が完結する。興味深い点は、アリール基が水素引き抜きをするという点であり、分子内および分子間の競争実験により、水素引き抜き過程においては電子効果よりも立体効果が強く影響することが明らかとなった。また、副生成物であるトリアリールビスマスは反応混合物から容易に分離・回収できるため、反応操作の面においてもビスムトニウム塩は実用的酸化剤となりうることが明らかとなった。本年度においては、当初目的として掲げた課題のうち、特に『ビスムトニウム塩型酸化剤の開発』及び『ビスムトニウム塩の光反応』に重点をおき、さまざまな角度から検討を進めた。

まず、Ar4BiX型酸化剤と塩基との組み合わせによるアルコールの酸化反応について、アリール基の置換基効果、塩基及び溶媒の効果を検討し、一級アルコールと二級アルコールの選択的な酸化にアリール基の立体効果および電子効果が大きな影響を及ぼすことを明らかにした。また、メシチル基を有するビスムトニウム塩が高い一級/二級選択性を発現するという興味深い知見を得た。さらに、重水素同位体効果の検討により、反応の律速段階に対する知見を得た。一方、Ar4BiX型化合物の光反応について、照射時間、溶媒、濃度、置換基の効果を検討した。その結果、ピレン骨格を有するビスムトニウム塩が、365nmの光(高圧水銀灯)照射下で容易に分解し、ビスマス-炭素結合のホモリティックな開裂に由来すると考えられる生成物(ピレニルラジカル、プロトン)を発生することが明らかとなった。これらの結果は、ビスムトニウム塩が光重合開始剤としての高い潜在能力を持つことを強く示唆しており、実際に、少量のピレニルビスムトニウム塩存在下、エポキシドモノマーが光照射により極めて短時間で重合することを見いだ本申請課題では、ビスマスの特徴が最大限に発揮された効率的な単位反応の開発をめざし、「高原子価有機ビスマス化合物を用いた高効率酸化反応および重合反応の開発」を課題として研究を進めてきた。本年度においては、当初目的として掲げた課題のうち、特に『ビスムトニウム塩を開始剤とする光カチオン重合』に重点をおき、さまざまな角度から検討を行った。まず、ピレニル基を有するAr3(Pyr)BiX化合物(ビスムトニウム塩)の光分解反応を詳細に調べた。アセトニトリル中、高圧水銀灯を用いて数分間光照射を行うと、ビスマス-炭素結合のホモリティックな開裂が進行し、トリアリールビスマス(Ar3Bi)、ピレン(PyrH)、およびプロトン酸(HX)がいずれも高い収率で生成することが明らかとなった。そこで、シクロヘキセンオキシドとビスムトニウム塩(基質に対して0.1mol%)を用いてさまざまな条件下で光カチオン重合を検討した。反応は高圧水銀灯で12分間光,照射を行うだけで完結し、オキシラン環の開環重合が進行してポリマーが得られる。反応の収率と重合度は対アニオンの求核性に強く依存し、ヘキサフルオロアンチモナートを用いた場合に最も高い効率が得られた。得られた知見をもとに、他のモノマー(オキシラン、ビニルエーテル)についても同様の検討を行い、ピレニルビスムトニウム塩が光カチオン重合開始剤として高い潜在能力を持つことを明かにした。
間質細胞に作用して抗がん活性を発揮する低分子化合物の開発とその作用機構の解明

我々はこれまで、がんー間質相互作用を調節する、即ち間質細胞に作用して抗がん活性を発揮する低分子化合物を微生物培養液から発見してきた。本研究では最近発見した新規化合物intervenolinの作用機構を解析すると共に新たな活性物質の探索を行った。その結果、intervenolinで間質細胞を処理するとがん細胞の増殖抑制因子が分泌されることがわかった。一方、新たに共培養系で放線菌培養液に活性を見出し、精製した結果8-azaguanineと同定した。8-azaguanineはある種の肺がん細胞株に選択的な作用を示し、その作用には細胞同士の接着が必要なこと、核酸の代謝は関係ないことが示唆された。固形がんの組織はがん細胞と周辺の様々な間質成分が混在する形で成立している。近年、間質の中でも特に線維芽様細胞(間質細胞とも呼ぶ)によるがん細胞の増殖制御(がんー間質相互作用と呼ぶ)が注目されている。我々はこれまで、がんー間質相互作用を調節する、即ち間質細胞に作用して抗がん活性を発揮する低分子化合物を微生物培養液から発見し、それらが動物実験で抗がん活性を示す事を見出してきた。そこで、本研究ではこれまでの成果をさらに発展させ、がんー間質相互作用を調節する新たな活性物質を発見するとともに、活性物質の詳細な作用機構を解析し、間質細胞に作用して抗がん活性を発揮する分子基盤を明らかにすることを目的とした。初年度である平成27年度は、蛍光タンパクGFP遺伝子を安定的に導入したヒトがん細胞株と対応する臓器由来のヒト間質細胞との共培養系を用いて活性物質の探索を行った。具体的には、これまで我々が未だヒット化合物を得ていないがん種である、肺がん、膵がん、大腸がん由来のがん細胞と各臓器由来の間質細胞を用いた。活性物質の探索源として、放線菌およびカビ培養液を用いた。その結果、肺がんの共培養実験系で、がん細胞および間質細胞のみの培養に比べて共培養した時にがん細胞の増殖を強く阻害する活性をある放線菌培養液に見出した。活性物質を単離・精製し、MS、NMR、結晶構造解析から構造を決定した。この化合物は低分子化合物であり、比較対照とした前立腺がんの共培養系では目的の活性を示さず、肺がんに対して選択的な作用があることが示唆された。一方、先行している新規化合物intervnolinは胃がんの共培養系で目的の活性を示すが、作用機構の解析を行った結果、胃の間質細胞に作用することで胃がん細胞の増殖を抑制する因子の分泌を促進することが示唆された。本年度新たに活性物質を発見し、単離・精製、構造決定できた点は極めて順調である。しかし、先行している化合物intervenolinの作用機構については、間質細胞から分泌が促進される因子の同定に予想以上の時間を要してしまった。これは活性が不安定であるなどの原因であることから、今後実験方法を改良して対応する。平成28年度は、初年度に引き続き、蛍光タンパクGFP遺伝子を安定的に導入したヒトがん細胞株と対応する臓器由来のヒト間質細胞との共培養系を用いて活性物質の探索を行った。その結果、肺がんの共培養実験系で、がん細胞および間質細胞のみの培養に比べて共培養した時にがん細胞の増殖を強く阻害する活性を、ある放線菌培養液に見出した。活性物質が微量であったため、現在放線菌を大量培養して構造解析用に足る量を確保するために精製中である。一方、初年度に放線菌培養液から見出した活性物質は、MS、NMR、結晶構造解析の結果から8-azaguanineと同定した。8-azaguanineは肺由来の間質細胞存在下で肺がん細胞の増殖を強く抑制したが、その作用には両細胞の直接的な接着が必要であることが分かった。一方、別の構造類縁体では同様な効果が見られなかったことから、8-azaguanineに特異的な標的分子の存在が示唆された。現在、詳細な作用機構について解析を行っている。先行していた新規化合物intervenolinは胃がんの共培養系で目的の活性を示す活性を有するが、これまでの解析から胃の間質細胞に作用することで胃がん細胞の増殖を抑制する因子の分泌を促進することが示唆されていた。その後の解析から、間質細胞から分泌される因子の一つとしてthrombospondin-1を同定し、実際にリコンビナントタンパクthrombospondin-1によって胃がん細胞の増殖が抑制されることがわかった。このように、胃がんー間質相互作用にthrombospondin-1が関わっていることを見出した。昨年度に引き続き、本年度も新たに活性物質を発見できた点は極めて順調である。また、昨年度発見した化合物を8-azaguainineと同定し、その作用機構の解析に進めた点もよく、またこれまでに我々が見出した活性物質とはことなるメカニズムが示唆された点も重要であり、今後の解析が期待される。さらに、先行している化合物intervenolinの作用機構については、間質細胞から分泌が促進される因子の一つとしてthrombospondin-1を同定でき、実際にがん細胞の増殖抑制活性を確認できた点も極めて進展が得られた点である。平成29年度は、これまでに引き続き、蛍光タンパクGFP遺伝子を安定的に導入したヒトがん細胞株と対応する臓器由来のヒト間質細胞との共培養系を用いて活性物質の探索を行った。その結果、肺がんおよび膵がんの共培養実験系で、がん細胞および間質細胞のみの培養に比べて共培養した時にがん細胞の増殖を強く阻害する活性を放線菌やカビの培養液に見出した。

活性物質が微量であったため、活性物質を生産する微生物を大量培養することによって構造解析に必要なサンプル量確保のため活性物質の精製を継続している。一方、これまでの検討から活性を見出した8-azaguanine (8AG)については、作用機構の解析を行った。肺がん細胞6株について肺間質細胞との共培養系で8AGの活性を検討した結果、NCI-H460およびNCI-H522細胞の増殖を共培養下で強く阻害することが分かった。8AGを処理した間質細胞の培養上清では活性の増強は認められず、がん細胞と間質細胞の接触が活性に重要であることが示唆された。一方、同じプリン類縁体である6-thioguanineおよび6-mercaptopurineでは同様な活性は見られなかったことから、8AGに特異的な作用機構が存在すると考えられた。そこで、感受性を示した肺がん細胞株2株で他の細胞よりも特徴的に発現している分子をアレイデータから抽出した。現在、候補遺伝子産物と8AGの作用との関連について検討を行っている。我々はこれまで、がんー間質相互作用を調節する、即ち間質細胞に作用して抗がん活性を発揮する低分子化合物を微生物培養液から発見してきた。本研究では最近発見した新規化合物intervenolinの作用機構を解析すると共に新たな活性物質の探索を行った。その結果、intervenolinで間質細胞を処理するとがん細胞の増殖抑制因子が分泌されることがわかった。一方、新たに共培養系で放線菌培養液に活性を見出し、精製した結果8-azaguanineと同定した。8-azaguanineはある種の肺がん細胞株に選択的な作用を示し、その作用には細胞同士の接着が必要なこと、核酸の代謝は関係ないことが示唆された。引き続き新しい活性物質の探索をつづけ、がんー間質相互作用を調節する活性物質を一つでも多く発見する。また、発見した化合物の作用機構の解析を進めると供に、大量にサンプルを調整し、動物実験での安全性評価および実際の抗がん活性について検討する。引き続き新しい活性物質の探索を続け、がんー間質相互作用を調節する活性物質を一つでも多く発見する。現在構造解析のために放線菌の大量培養を行っている活性物質については、構造を決定する。8-azaguanineについては、詳細な作用機構の解析をさらに進めるとともに、動物実験での抗がん活性についてもがんー間質相互作用の観点から解析を試みる。がん化学療法
細胞老化・寿命制御シグナルによる白血病幹細胞の発生・維持・分化

本研究では、細胞老化・寿命制御シグナルの知見をもとに、正常幹細胞と白血病幹細胞の共通性と相違点を明らかにし、白血病幹細胞の実体を解明することを目指した。その結果、寿命制御遺伝子として知られているFOXOが、白血病幹細胞の維持に必須の役割を果たしていることが明らかとなった。また、細胞老化シグナルとして知られるRasの活性化は、細胞分化特異的な因子と関連し、白血病化の決定的因子として機能していると考えられた。本研究では、細胞老化・寿命性制御シグナルの知見をもとに、正常幹細胞と白血病幹細胞の共通性と相違点を明らかにし、白血病幹細胞の実体を解明することを目指し研究を遂行した。本年度は、細胞老化シグナルとして知られるRasの活性化の造血幹細胞制御および白血病発生における影響をタモキシフェン誘導的活性型K-ras発現モデル(LSL-K-ras^<G12D> ; Rosa26-CreER^<T2>)で解析した。タモキシフェン投与による全組織Kras活性化により、骨髄増殖性腫瘍(Myeloproliferative neoplasm : MPN)が発症することを確認した。また、骨髄系細胞・リンパ系細胞の両者でmTOR複合体1(mTORC1)の標的分子のひとつS6のリン酸化(活性化)の亢進が観察された。これらの遺伝子改変マウスから、造血幹細胞や様々な前駆細胞集団を採取し、試験管内でタモキシフェンを作用させた後、移植したところ、幹細胞集団のみが、MPNを発生することができ、この病態の発生起源は造血幹細胞であることが判明した。これらのMPNの発生にmTORシグナルの活性が重要かどうかを検討するため、K-ras活性化後、ラパマイシンを投与した。その結果、mTOR活性化(S6リン酸化)の抑制は確認できたものの、MPNの症状に改善は認められなかった。本研究からは、mTOR活性化そのものは、骨髄増殖性疾患の直接の原因ではないことが示唆された。本年度は、(1)核小体分子Nucleosteminのプロモーターを用いたシステムにて、細胞老化に関連するMyc誘導性白血病モデルでの白血病幹細胞動態を観察した。Nucleostemin-GFPマウス由来細胞にmycを強制発現し白血病化させたところ、GFPの強度の違う二つの集団が観察され、両者間でコロニー形成、分化能の大きな違いがあることが観察された。さらに、この違いは、遺伝子導入する細胞の違いに由来する可能性が示唆され、細胞老化誘導現象と白血病幹細胞動態の関連が示唆された。一方、昨年に引き続き、細胞老化シグナルとして知られるRasの活性化の造血幹細胞制御および白血病発生における影響をタモキシフェン誘導的活性型K-ras発現モデル(LSL-K-ras^<G12D> ; Rosa26-CreER^<T2>)で解析した。短期的な観察では、K-rasによる骨髄増殖性腫瘍(Myeloproliferative neoplasm : MPN)に対し、ラバマイシンの効果が認められなかったのに対し、長期的には、T細胞性白血病の抑制効果が見られた。このことから、mTOR活性化の白血病発症における役割は、細胞種により大きく異なることが示唆された。以上のように、細胞老化シグナルからのアプローチにより、白血病本態の理解につながることが期待されたし。本研究では、細胞老化・寿命性制御シグナルからのアプローチにより、正常幹細胞と白血病幹細胞の共通性と相違点を明らかにし、白血病幹細胞の実体を解明することを目指し研究を遂行した。本研究では、特にフォークヘッド転写因子FOXO、活性化型Ras/Myc、さらにmTOR複合体1に焦点を絞り解析を行った。mTOR複合体1の必須のコンポーネントであるRaptorの変異マウスでの正常造血と白血病における役割を解析した。その結果、mTOR複合体1は、好中球やB細胞の分化に必須の役割を果たしていることが判明した。一方、リンパ球系前駆細胞、好中球マクロファージ前駆細胞(granulocyte-macrophage progenitors: GMP)は増加傾向を示した。骨髄中分化抗原陽性細胞では、アポトーシスの上昇が観察された。一方、急性骨髄性白血病モデルにおいて、mTOR複合体1を完全に抑制すると、アポトーシスの上昇を伴い白血病発症能が極端に低下することが判明した。我々は、前年度までに慢性骨髄性白血病幹細胞においてFOXOの活性化が必須の役割を持つことを見出していたため、本年度は急性骨髄性白血病における役割を解析した。特に、MLL-AF9の系で米国のグループからFOXOの機能解析が報告されているため、同様の系で検証した。その結果、FOXOノックダウンによって、分化抗原の発現上昇と増殖停止を確認した。これらの結果から、白血病幹細胞と造血幹細胞・前駆細胞の制御に関連がみられることが判明し、今後の白血病幹細胞病態解明のための有意義な研究結果となった。
アクアポリン遺伝子を用いた耐乾燥性・耐塩性・耐冷性カリフラワーの作出

平成13年度は,以下の3項目の内容で研究を行い,それぞれの結果が得られた.1.カリフフワー花蕾培養法および効率的な植物体再生系の確立平成12年度に行った実験によって確立できた高い再分化率を示すカリフラワーの再分化系をさらに発展させ,「花蕾すりおろし法」の適用について検討した.「花蕾すりおろし法」とは,おろし金などを使用してカリフフワーの花蕾球を細かい断片にして培地に置床する方法であり,操作が簡単で時間も短縮できる.カリフフワーの再分化植物体の獲得において,「花蕾すりおろし法」を用いた再分化系は,通常の花蕾を切除して培地に植える再分化系と比較して再分化効率・順化効率が高いと考えられた.2.カリフフワー形質転換系の検討アグロバクテリウムを用いてカリフラワーのすりおろした花蕾から直接感染させたが,形質転換個体の獲得には至っていない.この原因としては,アグロバクテリウムと植物の共存期間・感染時の濃度等が考えられた.3.ウラギクのsamip遺伝子を導入した植物用形質転換ベクターの構築平成12年度の結果により全長の塩基配列が明らかになったsamipAおよびsamipB遺伝子を,バイナリベクターpBE2113のT-DNA領域に挿入し,ウラギクのアクアポリンをコードする遺伝子を含む植物用形質転換ベクターを構築した.samip遺伝子が35Sプロモーターの下流にクローニングされていることを,制限酵素消化および塩基配列決定によって確かめた.平成12年度は,以下の3項目の内容で研究を行い,それぞれの結果が得られた.1.カリフラワー花蕾培養法および植物体再生系の確立カリフラワーの花芽を使用して、花蕾培養培地および再分化培地の培地組成と生長調節物質の添加量等の検討を行った.培地内の糖濃度や花蕾の生長段階の差異に関わらず,100%の再分化率でシュートが形成された.シュートをNAA 0.1mg/lを添加した培地に移植することで,78%の発根率を得ることができ,発根した植物体は90%の順化率で順化することができた.カリフラワーの再分化植物体を獲得するにおいて,花蕾球を用いた再分化系はカルスを用いた再分化系と比較して再分化効率が高いと考察された.2.カリフラワー形質転換系の検討アグロバクテリウムを用いてカリフラワーの花蕾から直接感染させたが,形質転換されていると観察されるシュートは存在しなかった.感染させた花蕾からのシュート再分化率に影響を及ぼす要因としては,選抜用の抗生物質,感染方法,アグロバクテリウムの系統,感染時のアグロバクテリウム懸濁液が考えられた.3.ウラギクの全長のsamip遺伝子のスクリーニング既存のsamip-PCR断片をプローブとして、プラークハイブリダイゼーション法によりスクリーニングおよびクローニングを行った.その結果,samipAおよびsamipB遺伝子の全長の塩基配列が明らかになった.遺伝子配列から推定されるアミノ酸数は,SAMIPAが251残基,SAMIPBが252残基であった.リン酸化を受ける部位の推定配列から,セリンを持つSAMIPAは液胞膜存在型,スレオニンを持つSAMIPBは原形質膜存在型であると考えられた.平成13年度は,以下の3項目の内容で研究を行い,それぞれの結果が得られた.1.カリフフワー花蕾培養法および効率的な植物体再生系の確立平成12年度に行った実験によって確立できた高い再分化率を示すカリフラワーの再分化系をさらに発展させ,「花蕾すりおろし法」の適用について検討した.「花蕾すりおろし法」とは,おろし金などを使用してカリフフワーの花蕾球を細かい断片にして培地に置床する方法であり,操作が簡単で時間も短縮できる.カリフフワーの再分化植物体の獲得において,「花蕾すりおろし法」を用いた再分化系は,通常の花蕾を切除して培地に植える再分化系と比較して再分化効率・順化効率が高いと考えられた.2.カリフフワー形質転換系の検討アグロバクテリウムを用いてカリフラワーのすりおろした花蕾から直接感染させたが,形質転換個体の獲得には至っていない.この原因としては,アグロバクテリウムと植物の共存期間・感染時の濃度等が考えられた.3.ウラギクのsamip遺伝子を導入した植物用形質転換ベクターの構築平成12年度の結果により全長の塩基配列が明らかになったsamipAおよびsamipB遺伝子を,バイナリベクターpBE2113のT-DNA領域に挿入し,ウラギクのアクアポリンをコードする遺伝子を含む植物用形質転換ベクターを構築した.samip遺伝子が35Sプロモーターの下流にクローニングされていることを,制限酵素消化および塩基配列決定によって確かめた.
二粒系コムギとタルホコムギの交雑個体でみられる生育不良に関する遺伝解析

低温下でハイブリッドネクローシスを誘導し、成長が抑制される合成パンコムギ系統と、正常な生育を示す合成パンコムギ系統の茎頂分裂組織(SAM)を観察したところ、成長が抑制されている系統のSAMは正常な系統に比べ小さかった。in situ hybridization法を用いてHistone H4遺伝子の発現解析を行ったところ、成長が抑制される系統のSAM周辺ではHistone H4遺伝子の転写産物の蓄積がみられる細胞の数が、正常な生育系統に比べて少なかった。よって低温下で生長が抑制される系統ではSAMにおける細胞の分裂活性が低下していると考えられた。低温下で生長が抑制されている系統のクラウン組織で発現量が低下していた細胞分裂関連遺伝子について、シロイヌナズナホモログとしてMCM5やcyclin B1など5つの遺伝子を選抜し、これらの遺伝子の発現を抑制するためにRNAi用のコンストラクトを作製し,形質転換シロイヌナズナを作出した。このうちMCM5やcyclin B1,cyclin 2aのRNAiコンストラクトを導入した形質転換植物が得られた。これらの形質転換植物では、導入遺伝子の発現が低下しており、生長初期に幼苗が枯れるという表現型を示した。また、これらの形質転換植物ではPR-1遺伝子の発現が有意に増大しており、cyclin 2aのノックダウン系統ではPR-2やPR-5の発現も増加しており、細胞分裂関連遺伝子の発現抑制が病害抵抗性遺伝子の発現を増加させることが明らかになった。タルホコムギの集団構造を推定するために、AFLPデータを基に近隣結合法によって系統樹の作成及びSTRUCTURE解析を行った。さらにその集団構造をもとにハイブリッドネクローシス原因遺伝子の地理的及び集団中の分布について研究を行った。その結果、タルホコムギ集団は大きく二つのLineageに分けるごとができ、さらにそれぞれ6つ及び3つのサブグループに分かれることがわかった。生育不良を起こす系統は2つのLineageにきれいにわかれることから、それぞれの生育不良を起こす遺伝子は2つのLineageが分かれてから成立したと考えられる。次にネクローシスを起こした葉で特異的に発現している遺伝子の探索を行うために、Agilent社のコムギ38Kアレイを用いてマイクロアレイ解析を行った。さらにマイクロアレイ解析に結果を確かめるために、RT-PCR及びReal-time RT-PCR法によって発現解析を行った。その結果、約70%の遺伝子についてマイクロアレイの結果が発現解析で再現でき、マイクロアレイ解析の結果は信頼できるものであると考えられる。またWT系統に比べ、type Iネクローシスを起こしている系統の葉では、多くの病害抵抗性関連遺伝子の発現が誘導されていた。一方、光合成関連遺伝子の多くは発現が抑制されていた。マイクロアレイの結果から、シロイヌナズナで報告されているハイブリッドネクローシスと同様に、多くの病害抵抗性関連遺伝子の発現誘導されており、type Iネクローシス系統の葉では過敏感細胞死様の細胞死がおこっていることが示唆された。正常生育系統(WT)系統とtype Iネクローシス系統及びtype IIネクローシス系統を両親にして作出したのF_2世代を用いて、タルホコムギ側の原因遺伝子のマッピングを行った。F_2集団の分離からtype Iネクローシス及びtype IIネクローシスの原因遺伝子はそれぞれ単一の優性及び劣性の遺伝子が関与していることが明らかになった。また、SSRマーカーを用いてtype Iネクローシス及びtype IIネクローシスの原因遺伝子NetI-1、NetII-1をマッピングしたところ、それぞれ7D及び2D染色体短腕に座乗していることが明らかになった。type IIネクローシス系統は低温条件下では成長が抑制されることから、低温処理によって茎頂分裂組織に何らかの異常がおこっていると考えられる。type IIネクローシス系統で特異的に異なる発現パターンを示す遺伝子の探索するために、Agilent社のコムギ38Kアレイを用いてマイクロアレイ解析を行い、正常生育系統(WT)とtype IIネクローシス系統の茎頂分裂組織を含むクラウン領域での発現パターンの比較を行った。その結果、WT系統に比べtype IIネクローシス系統で発現が誘導されている遺伝子では病害抵抗性関連遺伝子が多く、抑制されている遺伝子としては細胞分裂に関連する遺伝子が多かった。マイクロアレイ解析の結果から、type IIネクローシス系統は低温条件下で茎頂分裂組織の細胞分裂の異常が原因で生育が抑制されることが示唆された。これらの細胞分裂の異常により細胞死が加速しているのではないかと考えられる。

また、これらの形質転換植物ではPR-1遺伝子の発現が有意に増大しており、cyclin 2aのノックダウン系統ではPR-2やPR-5の発現も増加しており、細胞分裂関連遺伝子の発現抑制が病害抵抗性遺伝子の発現を増加させることが明らかになった。
脱フロンのための超小型吸収器の研究

吸収式冷凍サイクルの吸収器の超小型化を図るため、細隙流路によるLiBr水溶液への水蒸気吸収について実験を主に研究を行った。流路寸法は高さ2mm,長さ275mm,幅30mmであり、下面は真鍮製として水冷により壁温一定条件で吸収熱を除去し、上面を透明アクリル製として流動様式の観察を行う。流路入口より濃度5256wt%のLiBr水溶液と水蒸気を供給し、流路出口において気液分離後、水溶液濃度を測定し吸収量を求めた。流路出口圧力は50Torr程度とした。以上の系を用い、液入口サブク-ル度,冷却壁過冷却度,気液の入口流量を種々変化させ、吸収率の測定およびビデオ撮影による流動様式の観察を行った。その結果、入口蒸気流量および液流量の増加と吸収率増加の関係、また液入口および冷却壁のサブク-ル度の増加と吸収率増加の関係を定量的に明らかにした。流動様式の観察より、流量が小さい場合にはプラグ流的で気液界面積および界面の乱れは小さいが、流量の増加とともに波状分離流的となり気液界面積および乱れの増加により吸収率が増加することが分かった。また層流平滑気液分離流を仮定し、気液の速度場,温度場,濃度場の流れ方向変化を求める理論解析を行い吸収率を実験結果と比較した結果、気液界面の乱れによる界面せん断力増加が重要なことが分かった。さらに冷却壁面に吸収促進体として高さ1mmの正方形突起を取り付けて実験を行った結果、平滑壁に較べ吸収率は40%程度増加し、壁面突起による吸収促進が吸収器の小型に有効なことを示した。