hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鋸歯状病変を介した大腸発癌経路における新規脱メチル化遺伝子の同定と機能解析

大腸鋸歯状病変の一つであるSessile serrated adenoma/polyp(SSA/P)は、右側結腸に好発し、高い癌化ポテンシャルを有することが報告されているが、その発生機序及び発癌機序は不明である。本研究において、右側結腸ACF、SSA/P及び右側結腸癌組織を用いてDNAメチル化アレイによる網羅的解析、MSP解析及び免疫染色を行ったところ、PQLC1, HDHD3, RASL10B, GJA3, SLC26A2, FLI1の6つの遺伝子がACF、SSA/P、右側結腸癌の順に高率にメチル化されていることを見出した。一方、SSA/Pでも脱メチル化遺伝子を多く認めた(41.6個)が、右側結腸癌ではさらに多くの遺伝子が脱メチル化していることを見出した(214個)。さらに、今回解析したSSA/Pに共通する脱メチル化遺伝子として、S100P、PKP3, MUC2, S100A2の4遺伝子を同定した。TaqMan PCRでは、正常粘膜と比べS100P, MUC2, S100A2のmRNA量の有意な亢進が認められた。免疫染色では、正常粘膜と比べ病変部(SSA/Pや右側結腸癌)ではS100Pの発現が著明に亢進していた。以上の検討により、ACF-SSA/P-cancer sequenceにおいて、S100P、PKP3, MUC2, S100A2の4遺伝子、特にS100A2の脱メチル化がSSA/P発生や癌化において重要な役割を担っていることが示唆された。現在、ヒト正常大腸粘膜組織、ACF組織、SSA/P組織及び右側結腸癌組織を採取しオルガノイド培養を行っており、これら標的遺伝子の発現を変化させることによる腫瘍形成や悪性度の解析を行っており、今後は更なる検討を行っていく予定である。本研究において、最も重要な脱メチル化遺伝子の同定を行うことができたため、現在までの進捗状況としては、おおむね順調に進展している。また、ヒト正常大腸粘膜組織、ACF組織、SSA/P組織及び右側結腸癌組織のオルガノイド培養も行っており、これら標的遺伝子の発現を変化させることによる腫瘍形成や悪性度の解析を行っている。SSA/P、cancer in SSA/Pより内視鏡下に生検組織を採取し、DNAを抽出したのちMIAMI法によりメチレーションアレイ解析を行った。アレイ解析により抽出された脱メチル化遺伝子の発現は、新たな生検組織でTaqMan PCR及び免疫染色により評価するとともに、MassARRAY解析によりDNA脱メチル化の定量的解析を行った。次いで、大腸癌培養細胞を標的にこれらの遺伝子のsiRNAを用いたノックダウン実験を行い、cell proliferation assayを行うことにより機能解析を行った。SSA/Pにおける脱メチル化遺伝子は平均41.6±27.5個(癌では214±19.8個)であり、このうちSSA/P7例に共通する脱メチル化遺伝子として、S100P、PKP3, MUC2, S100A2の4遺伝子を同定した。TaqMan PCRでは、S100P, MUC2, S100A2のmRNA量の亢進が認められたが、免疫染色では、S100Pの発現のみ著明に亢進していた。さらに、MassARRAY解析にてMIAMI法で同定したS100Pのプロモーター、exon1及びintro1領域が30%程度脱メチル化されていることを確認した。また、大腸癌細胞株(HT29,WiDr)を標的にS100P遺伝子のsiRNAを用いたノックダウン実験を行ったところ、両細胞株とも細胞増殖は有意に抑制された。SSA/P組織を用いてオルガノイド培養を行い、ノックダウン実験を行ったところ、細胞増殖が抑制された。SSA/Pの発生、癌化には、BRAF変異、遺伝子のメチル化、MSIに加え、S100P遺伝子の脱メチル化も重要な役割を果たすことが示唆された。本研究によりSSA/P-cancer sequenceにおいて、遺伝子のメチル化だけではなく、脱メチル化によっても癌化が促進することが推測された。消化器内科試薬類の調達努力により,多少の次年度使用額が生じた。平成28年度経費と合わせて,試薬や解析の経費に使用予定である。
遺伝子修復間葉系幹細胞を用いた低フォスファターゼ症の治療技術開発

低フォスファターゼ症は、組織非特異的アルカリフォスファターゼの変異により発症する難病であり、重症例では重度の骨形成不全を示し、致死的な経過をたどる。本研究では、根治療法のない本疾患に対して、遺伝子修復間葉系幹細胞などを用いた自家移植モデルによる治療法開発を試みた。患者間葉系幹細胞への遺伝子修復はまだ達成できていないが、様々なアプローチで改善を試みており、細胞移植の評価系を構築しつつある。一方、臨床研究に必要となる細胞培養施設の標準作業手順書の作製、衛生・品質管理基準の文書化を行い、島根大学医学部附属病院での臨床研究体制を築いた。本研究を発展させることで、他の骨系統疾患への応用が期待される。本研究課題では、遺伝子修復間葉系幹細胞を用いた低フォスファターゼ症の治療技術開発を目的に研究を行っている。今年度は、ヒト間葉系幹細胞において相同組み換えを行うべく、様々な条件検討を行った。患者由来の間葉系幹細胞は保有数に限りがあるため、健常者の線維芽細胞および間葉系幹細胞を用いて検証を行った。Addgeneから購入した遺伝子改変用のplasmid(EGFP遺伝子保有)を健常者の線維芽細胞に導入したところ、2030%程度の細胞でのみEGFPの発現が認められた。健常者の間葉系幹細胞でも同様の実験を行ったが、線維芽細胞と比較して同程度以下の効率しか観察されなかった。現在、plasmid以外の方法での遺伝子導入を試みている。低フォスファターゼ症のモデルマウスを共同研究者から分与して頂き、本学の動物実験施設に導入した。しかし、不運なことに、導入した全てのマウスに病原微生物が感染していることが明らかとなった。そのため、外部機関に委託してマウスの清浄化を行って頂き、清浄化後のマウスを本学へ再度搬送して頂いた。現在、これらのマウスを交配・繁殖・維持し、細胞移植治療の準備を進めている。一方、本研究の共同研究者と協力して、マウスおよびヒト由来の高品質間葉系幹細胞の調製を行っている。研究開始2年度目の早い時期に、高品質間葉系幹細胞とマウスの準備が整い次第、マウスへの細胞移植を行う予定である。今年度は予期せぬトラブルも生じたため、当初の予定よりも計画が若干遅れてはいるものの、その他の点は順調に準備が整っているので、2年度目には予定通りの進捗が得られると期待される。当該年度は予期せぬトラブルも生じたため、当初の予定よりも計画が若干遅れてはいるところもあるが、その他の点は順調に準備が整っているので、2年度目には予定通りの進捗が得られると期待される。最終年度は、昨年度に導入・繁殖させた低フォスファターゼ症モデルマウス(Akp2 KOマウス)への間葉系幹細胞の移植を中心に研究を行った。間葉系幹細胞の移植条件を最適化させるため、まず野生型マウスに対して各種間葉系幹細胞の移植を行った。生後8週齢の野生型マウスに、1野生型マウス由来高品質間葉系幹細胞、2ヒト骨髄由来間葉系幹細胞(市販品)、3ヒト骨髄由来高品質間葉系幹細胞(自家調製、CD90/CD271両陽性の細胞)の3種類の細胞を移植した。いずれの細胞も、1×10E6cells / mouse以下では有害事象や非移植群との差は認められなかった。高容量(2×10E6 cells / mouse)の移植においては、2の移植直後に肺塞栓を生じ、移植から数分でマウスが死亡した。一方、3では2×10E6cells1×10E7cells / mouseの移植細胞数でも一切有害事象を示さず、移植後3か月まで非移植群と差は認められなかった。次に、低フォスファターゼ症モデルマウスに13の細胞を移植した。免疫応答が比較的未熟と考えられる出生直後(生後3日以内)に移植を行った。1では、細胞数の確保が難しいため1×10E4 cells / mouseで検討を行い、2および3については、5×10E5 cells / mouseで移植を行ったが、いずれの細胞でもモデルマウスの症状改善には至らなかった。現在、組織学的解析を進めているが、移植細胞数や移植回数について、さらに検討が必要と考えられた。今後は、iPS細胞と遺伝子修復技術ならびに間葉系幹細胞への分化誘導や、モデルマウスと重度免疫不全マウスとの交配による、移植に適したモデルマウスの作製など、多角的な研究を行う計画である。

当初の計画通り、ヒト間葉系幹細胞での遺伝子改変に取り組むが、困難な場合には患者iPS細胞で遺伝子改変を行い、そのiPS細胞を間葉系幹細胞へと分化誘導してマウスに移植できるよう、多角的な方法で解決策を講じる。マウスおよびヒト高品質間葉系幹細胞の調製ができ次第、モデルマウスへの細胞移植を行う。細胞移植の時期や回数などを検討するとともに、移植後の安全性や治療効果の検証も重ねて行う。幹細胞機器や物品の調達や試薬の調達を効率的に行った結果、当初の予定よりも低価格で研究を推進することができた。また、予期せぬトラブルなどが生じ、一部の研究が当初の予定通りに進んでいない点もあるため、一部の予算を次年度に繰り越した。当初の研究計画に沿って、繰り越し分の予算を効率的に執行するとともに、物品や試薬類の調達についてもより効率化を図って円滑に研究が行えるように留意する。
チューブリンは環境化学物質の新規毒性標的となりうるか？

これまでにチューブリンが化学物質の毒性ターゲットになるのは重合、脱重合の平衡をかく乱する場合に限局されており、それ以外の場合に毒性ターゲットになることは考えられてこなかった。本研究では、環境化学物質の毒性標的としてチューブリンに着目し、チューブリンを毒性ターゲットとする化学物質の探索を行った。チューブリンのアセチル化、ユビキチン化に対する様々な環境化学物質の影響を調べたところ、ユビキチン化を阻害する物質が見出された。チューブリンのタンパク寿命延長は細胞毒性に繋がる可能性があり、環境化学物質の毒性標的となる可能性が考えられる。細胞骨格タンパク質であるチューブリンは重合して微小管を構成し、物質輸送等の細胞にとって不可欠な役割を果たしている。しかし従来、チューブリンに作用し毒性発現する環境化学物質は、重合・脱重合を直接阻害する物質を除いて見出されていなかった。そこで本研究では、環境化学物質の毒性標的としてチューブリンに着目し、チューブリンを毒性ターゲットとする化学物質を同定することにより、ヒトに与えるリスク評価を行う。また、化学物質がチューブリンに作用することによる影響を、チューブリン重合のみならず、微小管動態異常、チューブリンタンパク質の寿命延長に基づく不溶性チューブリン増加の観点から検討し、環境化学物質によるチューブリンを介した新規毒性とそのリスク影響を解明することが、本研究の目的である。環境中に存在する化学物質を中心に、チューブリンのユビキチン化状態を変化させる物質を探索した。多くの化学物質で変化は認められなかったが、パーキンソン病脳脊髄液中で上昇することを報告している1-benzyl-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline (1BnTIQ)や、MPTPの活性代謝物MPP+が低濃度でチューブリンのユビキチン化を阻害することが明らかとなった。またこれに伴って、両物質により不溶性画分におけるチューブリンの増加が認められた。これらが起こるメカニズムを調べたところ、1BnTIQはチューブリンに結合することにより、またMPP+はチューブリンにユビキチンを付加する酵素を阻害することにより、チューブリンのユビキチン化阻害および不溶化が惹起されることが示唆された。ところが近年我々は、環境中に存在する特定の化学物質がチューブリンに結合することによりそのユビキチン化が阻害され、毒性に繋がる可能性を明らかにした。そこで本研究では、環境化学物質の毒性標的としてチューブリンに着目し、チューブリンを毒性ターゲットとする化学物質を同定することにより、化学物質のリスク評価を行うことを目的とする。チューブリンのユビキチン化阻害を引き起こす化学物質のひとつとして、パーキンソン病関連神経毒性物質MPP+を見出している。本年度は、MPP+がチュブリンのユビキチン化阻害を起こす比較的低濃度(10 microM)において、その後どのような過程を経て細胞がダメージを受けるのか検証を行った。SH-SY5Y細胞に10microM MPP+を曝露し続けると、1週間後に約40%の生存率低下が認められた。この緩慢な細胞死の際に何が起きているのかを詳細に調べたところ、細胞死が認められないMPP+添加開始48時間後に、オートファゴソームのマーカータンパク質であるLC3-II発現の増加が認められた。オートファジーフラックスアッセイを行った結果、オートファゴソームの分解が阻害されていることが示唆され、低濃度MPP+はオートファジーを阻害することが明らかとなった。来年度はこのオートファジー阻害とユビキチン化阻害、およびその細胞輸送への影響について調べる予定である。新しい興味深い知見は得られたものの、本来の目的であるチューブリンを介した毒性メカニズムの解明は進展していないため。チューブリンのユビキチン化阻害が引き起こす細胞輸送の異常について、ライブイメージング等を用いて明らかにする予定である。主として実験に用いる蛍光色素、顕微鏡使用料等に充てる。
物性と抗酸化能を併せもつ調理加工方法の検討

糖質化合物が共存することにより、アスコルビン酸やカテキン化合物の加熱による量ならびに機能性減少を抑制する効果を見出した。またえん下困難者食品として多糖類ゲルを試作し、この場合も糖質化合物が存在することにより機能性物質の量ならびに機能性減少を抑制することを明らかにした。これらの結果より、物性と機能性を維持した調理加工品を製造する場合、糖質化合物が共存させることが望ましいと言えよう。糖質化合物としてスクロースおよびその構成分子の一つであるグルコースを、そして食品中に存在する抗酸化成分としてアスコルビン酸を用いたモデル系にて検討を行った。加熱によるアスコルビン酸の活性低下をアゾ化合物由来のペルオキシルラジカルに対する捕捉活性および処理後に残存する総アスコルビン酸量と還元型アスコルビン酸量をHPLCにより定量した結果を指標として評価した。このモデル系における加熱方法は、外部加熱(湿式加熱)および内部加熱(誘電加熱、電子レンジ加熱)である。湿式加熱(50、100、150、200°C)は各時間(0,10,20,30分)の処理、そして電子レンジ加熱は500wで0,30,60,90秒処理とした。その結果、スクロース・グルコースとも湿式加熱および電子レンジ加熱により分解されることに起因するアスコルビン酸の減少度合を抑制することが判明した。ラジカル捕捉活性と総アスコルビン酸量は同じような挙動を示し、両者には高い相関性が見られた。還元型アスコルビン酸量は長時間の加熱では残存しなかった。スクロースとグルコースとの比較では、この減少抑制効果に大きな差は見られなかった。またペルオキシルラジカル以外のスーパーオキシドアニオンやヒドロキシルラジカルに対する捕捉活性も同様にスクロースおよびグルコースによる活性減少抑制効果が見られた。このように、調理加工の現場において、糖質化合物が共存することで、食材が有する機能性の損失を抑制する可能性が示唆された。今後、実際の調理加工品に適応し評価を重ねていく所存である。昨年度、糖質化合物としてスクロースおよびその構成分子であるグルコースを、そして食品機能性因子としてアスコルビン酸を用いてモデル系における検討を行った。23年度は物性も考慮に入れた調理加工方法の検討を視野に入れてデンプン、寒天、カラギーナン、キサンタンガムなど多糖類を糖質化合物として検討を行う予定としていた。しかしながら今年度は食品機能性因子としてカテキン類を用い糖質化合物としてスクロース、グルコース、およびフルクトースを用いて検討することを優先した。アスコルビン酸より茶抽出物を食品素材として加工食品に利用するケースが増えてきたためである。実験方法は基本的に前年度と同様である。加熱によるエピガロカテキンガレート(EGCg)の減少をHPLCによる定量とアゾ化合物由来のペルオキシルラジカル捕捉活性を化学発光で検出する方法にて評価した。また加熱は、外部加熱(湿式加熱、50、100、150°C)にて時間は0、10、20分とした。その結果、酸性pH領域ではEGCgは安定であったが、中性およびアルカリpH領域においての不安定さを糖質化合物が共存することで機能性損失を抑制する効果が見られた。特に調理や加工の実際のpHである中性領域においてその効果が顕著であった。HPLC分析より加熱温度50および100°Cにおいて、スクロース、グルコース、フルクトースによるEGCg量の加熱による減少が抑制された。特にグルコースによる効果が大きいことが見出された。ペルオキシルラジカル捕捉活性も同様にこれら糖質による活性減少を抑制する効果が見られ、残存量とラジカル捕捉活性との間に強い相関があった。アルカリpH領域(pH10.0)では加熱による速やかな減少が見られたが、調製時にこれら糖質化合物が存在すると残存量およびラジカル捕捉活性は高いという現象は見られた。食品機能性因子として茶抽出物を食品素材として加工食品に利用するケースが増えてきたため、昨年度はカテキン類を用い糖質化合物スクロース、グルコース、およびフルクトースによる加熱処理がもたらす機能性減少抑制効果を検討した。加熱方法は湿式加熱のみであったが、本年度は電子レンジ加熱による検討を行った。また糖質化合物として多糖類である澱粉や寒天との組み合わせゲルを作製し、えん下困難者食品への応用についても検討を行った。その結果、湿式加熱同様、内部加熱法の1つである電子レンジ加熱によるエピガロカテキンガレート(EGCg)の抗酸化能減少を各種糖質化合物が抑制することを見出した。しかし茶カテキン類の主要化合物であるEGCg残存量を検討したが、減少抑制効果は見られなかった。ただ抗酸化能と残存EGCg量との間で相関が見られたので、電子レンジ加熱において糖質化合物が共存した調理あるいは加工手段は、カテキン類の機能性維持をもたらすことが示唆された。一方、澱粉や寒天など多糖類による影響も検討した。澱粉は水溶性澱粉を用い、最終的に5.0%(w/v)となるようゾルを調製し、残存EGCg量を測定した。

その結果、湿式加熱でのEGCg量減少抑制効果は見出せなかったが、電子レンジ加熱では90秒加熱において優位に減少抑制効果が見られた。またえん下困難者食品の創製を念頭におき、寒天、スクロース、EGCgの各種濃度の組合せによるゲルを作製し、加熱によるEGCg量およびラジカル捕捉活性を測定した。その結果、寒天0.5%、EGCg0.1%においてスクロースによるラジカル捕捉活性減少抑制効果が見られた。予定を変更したため、多糖類の検討を行えなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度はデンプン、寒天を中心に検討を進める。実際に着手している。物性値も示し、えん下困難者用食品を中心に、機能性を損なわず高齢者を中心とした国民の健康維持・増進に寄与するデータを必ず提出する。
P16INK4aによる膵β細胞新生の調節

終末分化器官である膵β細胞は細胞周期を有しているが、p27^<KIPI>(p27)は糖尿病(膵β細胞不全)発症の過程で蓄積し、細胞周期を抑制することで代償性増殖を抑制し、その発症機転に関与していることが明らかになりつつある。今回注目したp16^<INK4a>(p16)は、最近、高齢マウスでの膵β細胞数の調節に重要であることが示されたが、私は膵管由来の膵β細胞新生において重要な役割を有しているのではないかと考えている。p16ノックアウトマウスの膵臓では、膵島密度が最も著明に増加しており、そのため膵β細胞数が増加していた。しかし、膵島密度の増加が膵島新生によるものであるという証拠を得ることが困難であり、膵島新生を定量的に評価する方法が未だ確立できないでいる。培養細胞系においても、膵管由来細胞のβ細胞への分化を安定して再現することができず、また、培養細胞の特性でp16のノックダウンや過剰発現も困難であった。Insulin receptor substrate2(IRS2)は膵β細胞のみならず膵管上皮細胞にもよく発現し、そのノックアウトマウスでは膵島サイズ、β細胞サイズ、膵島密度など様々な指標が低下し、膵β細胞量は著明に低下する。Irs2とp27のダブルノックアウトでは個々の膵島サイズが上昇し、膵島密度は変わらない。しかし、更にp16をノックアウトすると膵島密度の上昇も認められ、p16がより特異的に膵島密度を調節していることが伺える。さらに表現型でも、生後30週までに糖尿病を発症する確率は、IRS2-/-(18/19)、IRS2-/-p27-/-(0/8)、IRS2-/-p27+/-(10/19)、IRS2-/-p27+/-p16+/-(0/9)、IRS2-/-p16-/-(9/14)であり、pl6+/-はp27+/-で改善できなかったIRS2-/-の表現型を改善した。よって、p16は比較的若年期においてもp27と異なる機序で膵β細胞機能維持に関与していると推定された。今後、その機序が膵島新生にあるのかどうか更に追求しなければならない。膵β細胞数は個体のインスリン抵抗性に応じて増加し、より多くのインスリンを分泌することで、糖尿病への進展を抑制しようとする働きを有している。膵β細胞数の増加不全は、インスリン抵抗性代償機転の崩壊をきたす重要な因子の一つである。細胞周期抑制蛋白p27^<Kip1>(p27)は糖尿病発症過程での膵β細胞に蓄積しその増殖に重要な働きを有しているが、細胞死・分化に対しての働きは認められなかった。糖尿病マウスの膵管上皮細胞に於いて、p16^<INK4a>(p16)という別の細胞周期抑制因子の発現が亢進していることを見出し、膵管上皮からの膵β細胞への分化過程において役割を有しているのではないかと考えた。この蛋白の機能を解析する目的で、IRS2ノックアウトマウスとp16ノックアウトマウスを交配し、表現系の解析を行った。

IRS2ノックアウトマウスは生後10週頃膵β細胞数の減少により糖尿病を発症し、20週頃には死亡した。このマウスにおけるp16ノックアウトは糖尿病の発症を遅延させ、多くのマウスは生後40週以上生存した。しかし、p27ノックアウトが完全に糖尿病を抑制したことに比べると、p16ノックアウトの効果は限定的であった。IRS2ノックアウトマウスの糖尿病発症はp27+/-で遅延させることができるが、24週頃にはその半数が糖尿病を発症し、死亡する。この表現型に対するp16+/-の効果を解析してみると、IRS2-/-p27/-p16+/-マウス全て(n=8)が24週でも糖尿病を発症せず生存した。このことより、p16はp27と異なる作用を有していることが推定され、更にその作用機序について解析を行っている。p27ノックアウトにより様々な腫瘍が発生するのに対し、p16ノックアウトにはそのような表現系は見られなかった。糖尿病治療を考えた時、p16阻害剤はより安全な治療薬となり得ると考えている。終末分化器官である膵β細胞は細胞周期を有しているが、p27^<KIP1>(p27)は糖尿病(膵β細胞不全)発症の過程で蓄積し、細胞周期を抑制することで代償性増殖を抑制し、その発症機転に関与していることが明らかになりつつある。今回注目したp16^<INK4a>(p16)は、最近、高齢マウスでの膵β細胞数の調節に重要であることが示されたが、私は膵管由来の膵β細胞新生において重要な役割を有しているのではないかと考えている。p16ノックアウトマウスの膵臓では、膵島密度が最も著明に増加しており、そのため膵β細胞数が増加していた。しかし、膵島密度の増加が膵島新生によるものであるという証拠を得ることが困難であり、膵島新生を定量的に評価する方法が未だ確立できないでいる。培養細胞系においても、膵管由来細胞のβ細胞への分化を安定して再現することができず、また、p16のノックダウンや過剰発現も困難であった。Insulin receptor substrate 2(IRS2)は膵β細胞のみならず膵管上皮細胞にもよく発現し、そのノックアウトマウスでは膵島サイズ、β細胞サイズ、膵島密度など様々な指標が低下し、膵β細胞量は著明に低下している。このマウスでp27をノックアウトすると膵島サイズが上昇し、膵島密度は変わらないが、更にp16をノックアウトすると膵島密度の上昇も認められ、p16がより特異的に膵島密度を調節していることが伺える。さらに表現型でも、30週までに糖尿病を発症する確率は、IRS2-/-(18/19)、IRS2-/-p27-/-(0/8)、IRS2-/-p27+/-(10/19)、IRS2-/-p27+/-p16+/-(0/9)、IRS2-/-p16-/-(9/14)であり、p16+/-はp27+/-で改善できなかったIRS2-/-の表現型を改善した。よって、p16は比較的若年期においてもp27と異なる機序で膵β細胞機能維持に関与していると推定された。今後、その機序が膵島新生にあるのかどうか更に追求しなければならない。
産業廃棄物中の廃PE、廃PVC、廃PETの軽質炭化水素への転換反応

産業廃棄物の廃プラスチックはほとんどの場合特定のプラスチックで構成されている。その中で熱分解技術が困難なプラスチックはポリ塩化ビニル(PVC),ポリオレフィンとポリエチレンテレフタレート(PET)である。そこで,これらプラスチックについて,熱分解機構を解析し,軽質な有用炭化水素への転換反応条件と操作法について研究を進めた。PVCについては,400°C以上の温度で熱分解すると含塩素化合物を生成するが,昇温すると300350°Cで塩素原子が塩酸や塩素ガスとして完全に脱離し,400°C以上では重量で25%の炭化水素が得られ,残さが14%残った。そこで,300-350°Cで一度脱塩素した後,400°C以上に加熱することで含塩素化合物を生成せずに炭化水素が得られることが分かった。また,見かけの反応は350°C以下で支配的なPVC主鎖からのランダムな脱塩素と,それに続くZipper反応と,400°C以上で支配的な主鎖の分解反応の3種類の並列反応で表せることが明らかになった。ポリオレフィンについては代表的なポリエチレン(PE)を用いて研究を行った。PEは400°C以上で分解反応が進行し,550°Cまでで,2%程度の残さを残して,ほとんどが炭素数125程度の炭化水素に分解する。また,分解反応は主鎖のrandamな分解反応速度式で表せた。液状物はNi/REY触媒により市販のハイオクガソリンと同等のオクタン価を有する高品位ガソリンに改質でき,さらにその速度式を導出した。PETについては,水酸化鉄,酸化鉄,酸化ニッケルが触媒活性を示したが,水酸化鉄を用いた場合にはフタル酸が全く生成しないことを見出した。液状成分としてアセトフェノン,ベンゼン,フェノールが,ガス成分として主に二酸化炭素が得られ,残さは数%であった。また,新規な反応機構を提案し,それに含まれる全ての反応速度定数の温度依存性を明らかにした。
宇宙太陽発電方式の運営に関するシミュレーション研究

「SRS2000」と呼ばれる太陽発電衛星(SRS)のパイロットプラントにおいて、赤道上の低軌道を周回する人工衛星から太陽電池で発電される電力をマイクロ波ビームより赤道上の発展途上国(レクテナ国)へ送電し、これを受電して再び電力に変換するレクテナ(受電アンテナ)によりレクテナ近傍の周辺地域住民へ電力エネルギーを供給するという国際プロジェクトに関し、SRS自体と赤道諸国によるレクテナの運営計画とには相互連関性が不可避であることから、予めこの関係をシミュレーションの手法により明確にする必要があった。2ヵ年にわたって行われた本研究計画では、初年度の研究実施計画として、SRSやレクテナの運営に係るシミュレーション・プログラムが開発され、またレクテナ国関係者への説明の媒介としてデモンストレーション・プログラム(英語版)も開発され、一部ではあるが、グラフィカル・シミュレーションも行われるようになった。本年度は前年度に引き続き、シミュレーション・プログラムのアップデートが行われ、また科研費国際学術研究「太陽発電衛星の受電施設の設置に関する現地調査」に係る本年度実施計画と歩調を合わせて、ここで開発されたシミュレーション・モデルが早速、コロンビアやナウル・キリバスでの説明に用いられ、好評を得た。シミュレーション・プログラムとそのモデル適用事例については、Hideo Matsuoka et al,"Computer Simulation of Energy Reception and Utilization by SPS 2000 Rectennas"に取りまとめられている。「SPS2000」と呼ばれる太陽発電衛星(SPS)のパイロット・プラントにおいて、赤道上の低軌道を周回する人工衛星から太陽電池で発電される電力をマイクロ波ビームにより赤道上の発展途上国(レクテナ国)に送電し、これを受電して電力に変換するレクテナ(受電アンテナ)によりレクテナ近傍の周辺地域住民に電力エネルギーを供給するという国際プロジェクトに関し、SPS自体や赤道諸国によるレクテナの運営計画には相互連関性が不可避であることから、予めこの関係をシミュレーションの手法により明確にする必要がある。そのため、本研究計画は2ヶ年で行われるが、その初年度の研究実施計画として、SPSやレクテナの運営に係るシミュレーション・プログラムが開発され、またレクテナ国関係者等への説明の媒介としてデモンストレーション・プログラム(英語版)が作成され、一部ではあるが、グラフィカル・シミュレーションも行われるようになった。さらに研究成果を公表して現地に即したレビューを受けるべく、レクテナ国の一つであるマレーシアの首都クアラルンプールでは、参集いただいた関係行政機関や研究期間の面々の前で、研究成果であるシミュレーションに関する研究報告が行われ、SPSやレクテナに関する現地に即した運営条件について研究協議が行われた。「SPS2000」と呼ばれる太陽発電衛星(SPS)のパイロット・プラントにおいて、赤道上の低軌道を周回する人工衛星から太陽電池で発電される電力をマイクロ波ビームにより赤道上の発展途上国(レクテナ国)へ送電し、これを受電して再び電力に変換するレクテナ(受電アンテナ)によりレクテナ近傍の周辺地域住民へ電力エネルギーを供給するという国際プロジェクトに関し、SPS自体と赤道諸国によるレクテナの運営計画とには相互連関性が不可避であることから、予めこの関係をシミュレーションの手法により明確にする必要があった。2カ年にわたって行われた本研究計画では、初年度の研究実施計画として、SPSやレクテナの運営に係るシミュレーション・プログラムが開発され、またレクテナ国関係者への説明の媒介としてデモンストレーション・プログラム(英語版)も開発され、一部ではあるが、グラフィカル・シミュレーションも行われるようになった。シミュレーション・プログラムとそのモデル適用事例については、Hideo Matsuoka et al,“Computer Simulation of Energy Reception and Utillization by SPS 2000 Rectennas"に取りまとめられている。
高分子溶液の流動挙動を相転移の観点から明らかにする積分変換法の提案

乱流抑制や弾性不安定など低濃度高分子溶液の複雑な流動挙動を,相転移現象の観点から解明するために,高分子溶液の流動現象を対象に,相転移的な挙動を観察し,積分変換法という「系内の注目する要素の変化を分布として抽出する方法」で解析する.系内の注目する要素の変化の分布から系内部の構造変化を予測すれば,系内の不均一な相互作用を物理モデルにできると考えられる.相互作用と構造の分布は密接に関係しており,本研究で提案する「積分変換法→分布抽出→相互作用モデル化」という方法は,あらゆる低濃度な要素を含む系の相転移的な現象に適用できる可能性がある.乱流抑制や弾性不安定など低濃度高分子溶液の複雑な流動挙動を,相転移現象の観点から解明するために,高分子溶液の流動現象を対象に,相転移的な挙動を観察し,積分変換法という「系内の注目する要素の変化を分布として抽出する方法」で解析する.系内の注目する要素の変化の分布から系内部の構造変化を予測すれば,系内の不均一な相互作用を物理モデルにできると考えられる.相互作用と構造の分布は密接に関係しており,本研究で提案する「積分変換法→分布抽出→相互作用モデル化」という方法は,あらゆる低濃度な要素を含む系の相転移的な現象に適用できる可能性がある.
国際標準としてのICF-CY理念に基づく「個別の教育支援計画」実践モデルの構築

ICF理念に基づく「個別の教育支援計画」の在り方を過去3年間,検討してきたが,当事者の主体性を反映した支援目標設定という中核的課題の解決へ向けた方法論的見通しを得たことと"発達期対応"のICF-CY公刊という新たな動向を踏まえて,研究計画の補強・再構築を行った.これより,各種障害事例への適用と実践的検証を経て,自己実現に向けた最適な教育活動を進め得る「個別の教育支援計画」の体系的実践モデルを構築した.ICF理念に基づく「個別の教育支援計画」の在り方を過去3年間,検討してきたが,当事者の主体性を反映した支援目標設定という中核的課題の解決へ向けた方法論的見通しを得たことと"発達期対応"のICF-CY公刊という新たな動向を踏まえて,研究計画の補強・再構築を行った.これより,各種障害事例への適用と実践的検証を経て,自己実現に向けた最適な教育活動を進め得る「個別の教育支援計画」の体系的実践モデルを構築した.各種障害別事例の教育支援にICF理念とモデルを適用して実践的検証を進めた.この過程で各事例の担任教師との連携体制強化(定例検討会)と,形成的評価資料蓄積のための授業分析情報管理システムを導入した.また,本研究の中間まとめとして,実践事例集「特別支援教育とICF-ICFは如何に障害児教育の課題を継承し,克服するのか(全80頁)」を刊行し(2009.3),広く意見交換を行った.今年度研究の成果と意義を以下に示す.(1)中間まとめ「事例集」による意見交換から,「ICF理念」が軽視された中で「生活機能モデル」による方法が重用される状況が明確となった.決定的な誤りは,対象者の思いやニーズとは無関係に支援内容や方法が支援者によって生活機能モデルを使い導き出され,実行されることである.これは『手段の目的化』であり,支援目標の欠如が最も重大な問題と分かった.ICF理念の中核をなす自己実現と自己決定等の「主体性の尊重と発揮」の元に生活機能モデルが使用されないことである.このことは障害児教育の歴史的発展過程における課題の継承・克服に関わる問題であり,この領域の教育にあらためて重要な提言を成す意義が明らかとなった.(2)事例の蓄積と遡及的分析から,障害児教育領域では従来から教育目標設定過程における対象者意思(ニーズ)の聴取尊重,重度重複障害では行動から意思の読み取りが重要とされてきたにもかかわらず,対象者への教育支援目標の設定過程で反映されていないことが明らかとなった.このことは,近年の権利思想の流れにおける「主体性尊重の重視」と支援の有り様との乖離を具体的に示すものであり,重要な問題提起となった.今後も個別事例の蓄積と分析を通して,特に目標設定過程で備えるべき要件とその手続きの解明に向けた取り組みを継続する.21年度の研究から,対象者の思いやニーズとは無関係に支援目標が決定され,この目標に基づき支援内容と方法が支援者によって導き出され,実行されている現状が明確になった.このことは,ICF理念における「主体性尊重」の支援との乖離を具体的に示す重要な問題提起となった.この根本的誤用の改善には,理念の中核をなす「支援対象者の主体性尊重と発揮」を踏まえた『教育支援目標の設定過程』に焦点をあてることが肝要であると考えられた.このため,22年度は,『教育支援目標の設定過程』に焦点化し,各種障害事例を通した実践的検証を行った.「授業分析情報管理システム(21年度導入)」により蓄積された形成的評価資料による遡及的分析を実施した.この結果,『教育支援目標の設定過程』では,本人のニーズよりも一般的な発達過程での質的転換点として示される特徴や社会的役割期待の内容が優先されて目標に設定され,このための学習内容は,本人ニーズとの乖離により学習結果への気づきを阻害した.これにより,本人の学習内容に関する既有知識と自己認識の修正が不十分となることがわかった.学習活動において行動した結果に気づき,既有知識や自己認識の修正を可能にするためには,学習内容に対する本人の既有知識と自己認識を捕捉した上で,修正すべき結果を生じる事態を学習内容として企画することが有効であった.すなわち,本人のニーズ聴取には,特定具体の学習内容に関する「既有知識」と「自己認識」を聴取し,この両者の関係により生じる「自己効力感」を推定しての学習目標・学習内容・支援内容の企画が,その後の学習成果に重要な影響を及ぼすことがわかった.これより,23年度は個別事例の蓄積と分析を継続して行い,目標設定過程で備えるべき要件とその手続きの明確化に向けた取り組みを継続し,「個別の教育支援計画」実践モデルとして体系化する.本研究は,ICF理念に基づく教育実践の在り方として,当事者の主体性を反映した支援目標設定という中核的課題の解決へ向け,各種障害事例への適用と実践的検証を通した最適な教育活動を進め得る「個別の教育支援計画」の体系的実践モデルの構築を目指した.21年度の成果から,多くの特別支援学校では当事者(対象児と保護者)の思いやニーズが聴取されるものの,これらとは無関係に教育支援目標が決定され,これに基づく支援内容と方法が企画・実施される現状があり,この事の学習効果への影響が明確になった.ICF理念の中核をなす「主体性尊重」と支援乖離の原因と学習への影響を具体的に示した.

このため,22年度は『ニーズを踏まえた教育支援目標の設定過程』に焦点化し,「授業分析情報管理システム(21年度導入)」により蓄積した各種障害事例の形成的評価資料を遡及的に分析した.結果,教育支援目標設定には,対象児のニーズのみならず,教師の要求として設定した課題であっても,「具体的な目標」に対する対象児の「既有知識(目標事態に関する知識とその内容)」と「自己認識(自分に関する知識とその内容)」を把握する実態把握が不可欠と分かった.加えて,生活機能モデルが示唆する能力観,すなわち能力発揮の流動性と人的・物的環現要因との関連が示された.特定能力を「普遍的」に捉えることが危惧された.23年度(最終年度)は,過去2年間の成果を踏まえ,各事例での特定具体の学習内容に関する「既有知識」と「自己認識」を聴取・観察捕捉し,この両者の力動的関係から「自己効力感」を推定しての内容設定と支援を企画し実施した.その結果,対象児の目標に対する既有知識と自己認識を修正・更新することに有効であった.これより,目標設定過程で備えるべき要件とその手続きが明確化し,かつ実態把握と連動した形成的評価の観点をも呈示し得る「教育支援計画」として実践モデルを蓄積・体系化できた.他方,体系化モデルを教育活動や生活の広範囲の局面,多様な対象児へと適用・汎用化するためには,教育・生活実践を支える教員組織や時間・空間運用等の学校運営の在り方に関する新たな課題が抽出された.ICF理念に基づく教育実践を支える学校組織と運用の整備が不可欠である.
Th1反応における情報伝達制御機構の解明-IL-12Rを介したIFN-γ産生へのシグナル伝達-

ヒトIL-12Rβ1およびβ2細胞内領域をBaitとしLexAのTwo-Hybrid法でスクリーニングを試みたがポジティブクローンが得られなかった。そこで、マウスIL-12Rβ1およびβ2細胞内領域をBaitとしGAL4のTwo-Hybrid法を用いマウスT細胞リンパ腫瘍株(V13)由来cDNAライブラリーをスクリーニングしたところ、未知の分子を含む複数個のポジティブクローンが得られた。現在、得られて遺伝子を培養細胞株へトランスフェクトし、IL-12Rβ1およびβ2への会合やIL-12Rを介したシグナル伝達における役割を検討中である。レトロウイルスベクターを用いた発現クローニングでは、IFN-γのGenomic遺伝子のATGの後にピューロマイシン抵抗性遺伝子を挿入したプラスミドを構築しトランスフェクタントを作製したが、薬剤耐性による選択でIFN-γ発現誘導が識別できなかった。そこで、GFP遺伝子を挿入したプラスミドを構築しT細胞株のトランスフェクタントを作製し、IFN-γ発現誘導をGFPの蛍光強度の増大で見られる系を確立した。現在、レトロウイルスライブラリー感染後、蛍光強度が増大する細胞をFACSにより分集し導入された遺伝子を解析中である。B7-1/2のT細胞側のCounterpartであるCD28/CTLA-4のIL-12R発現増強への関与を解析した結果、機能的IL-12Rの発現にはCD28からの刺激はポジティブにCTLA-4からの刺激はネガティブに働くこと、さらにIFN-γKOマウスを用いても同様な効果が見られることを示し、IL-12R発現におけるB7-1/2-CD28/CTLA-4刺激の重要性を明らかにした。さらに、CTLA-4からの刺激はナイーブT細胞のTh1への分化を増強すること、この際IL-12の関与は少なくTGF-βを部分的に介しいることも明らかにした。
酸化カーボンナノチューブ近赤外蛍光プローブ

カーボンナノチューブは生体透過性の良い近赤外領域で発光することから、次世代蛍光プローブとして非常に期待されている。本研究課題では、発光量子収率のより大きな酸化カーボンナノチューブを近赤外蛍光プローブとして用いた免疫沈降反応に成功した。さらに生体透過性のより高い波長領域で発光する新しい酸化カーボンナノチューブの合成法を開発し、イメージングプローブとして非常に優れていることを見出した。単層カーボンナノチューブ(CNT)は生体透過性の良い近赤外領域で発光することから、臨床検査における蛍光プローブとして非常に期待されている。さらに、CNTを適度に酸化することによって発光効率を実質的に100倍以上向上できることが発見され、実用化に向けた土台が整ってきた。本研究では、その酸化CNTの近赤外光プローブ応用の実現性を探るため、実際に抗体分子と結合させ、特定のタンパク質との免疫沈降反応をおこなった。まず、酸化CNTは有機合成の手法をもちいて合成し、その後抗体との結合を試みた。研究開始当初おこなった超音波破砕機をもちいた分散方法では、合成された酸化CNTの水溶液化の効率が悪かったが、出力がマイルドなバス型超音波洗浄器による分散をおこなうと、高濃度の酸化CNT水溶液を得ることができた。この酸化CNT水溶液作製方法の最適化に時間がかかり、抗体分子との結合をおこなうことができなかった。一方、大気中でCNTの薄膜に紫外光を照射することにより、従来得られているものとは別種の酸化CNTを合成できることを発見した。この酸化CNTは従来法で得られる酸化CNTよりも長波長で発光するものが得られ、カイラル指数(6,5)のCNTに対して1300nm付近で発光し、生体中の蛍光プローブとしては最適であることが分かった。この酸化CNTをポリエチレングリコールで水溶化し、抗体分子であるイムノグロブリンGを化学結合させた。さらに、Gタンパクとの免疫沈降反応をおこなったところ、未酸化CNTと同様に非常に効率よく反応することが確認できた。本研究によって明らかになったことは、まず、酸化CNTは酸化前の元のCNTと比べ、最適な分散方法が異なることと、酸化CNTは元のCNTと同様に効率よく免疫沈降反応をおこなうことができるという2点である。ナノ材料科学
低消費電力スピントロニクスに向けた金属／絶縁体界面での垂直磁気異方性

低消費電力スピントロニクスデバイスへの応用を目指して,強磁性金属/反強磁性酸化物積層膜の界面磁気異方の発現メカニズムと電界による界面磁気異方性制御について検討した.主な結果として,(1)反強磁性体としてCr2O3を用いた交換磁気異方性は,強磁性層組成,Cr2O3の結晶性によって変化すること,(2)約1原子層のPt界面層の挿入による新規な温度依存性を発現すること,(3)強磁性層/Cr2O3界面に存在する界面非補償反強磁性スピンのピン止め効果を示した.さらに,Cr2O3の電気磁気効果を基本原理として,電界による交換磁気異方性の極性反転が可能であることを示した.低消費電力スピントロニクスデバイスへの応用を目指して,強磁性金属/反強磁性酸化物積層膜の界面磁気異方の発現メカニズムと電界による界面磁気異方性制御について検討した.主な結果として,(1)反強磁性体としてCr2O3を用いた交換磁気異方性は,強磁性層組成,Cr2O3の結晶性によって変化すること,(2)約1原子層のPt界面層の挿入による新規な温度依存性を発現すること,(3)強磁性層/Cr2O3界面に存在する界面非補償反強磁性スピンのピン止め効果を示した.さらに,Cr2O3の電気磁気効果を基本原理として,電界による交換磁気異方性の極性反転が可能であることを示した.スピントロニクスは,電子のスピンと電荷を同時に利用する技術であり,電荷のみを利用する半導体デバイスに対して,デバイスの飛躍的な高機能化を可能とすることから,ユビキタス社会の基盤技術となる.スピントロニクスデバイスの主な課題は,(1)高集積化に対応するために,スピン方向を膜面垂直方向とすること,(2)低消費電力駆動かつCMOS適合性向上のために,電圧駆動型に発展させることである.本研究では,スピントロニクスデバイスに適した金属強磁性/絶縁性酸化物垂直磁化膜を開発し,金属/酸化物界面の垂直磁気異方性の発現メカニズムを電子的起源に基づいて解明する.平成24年度は,絶縁性酸化物としてα-Cr_2O_3を中心とした検討を行った.特に,α-Cr_2O_3(0001)薄膜を絶縁性酸化物,Co-Ni(111)薄膜を金属強磁性薄膜とした場合に,強磁性層のCo-rich領域で明確な垂直磁気異方性が発現することを明らかにした.また,α-Cr203の反強磁性特性を利用した高い界面磁気異方性が発現することを示し、放射光軟X線を用いてその微視的起源についての検討を行った.さらに,パルス磁場を用いた方法で界面磁気異方性の方向を等温可逆的に変化できること示した.この技術は,現在,本研究グループのみが有する独自技術である.その他,金属強磁性体としてCo(111)/Ni(111)積層膜を用いた場合の垂直磁気異方性と磁壁エネルギー,磁気トンネル接合に向けた酸化防止膜としてTa-N,Ti-Nの有用性についても検討を行った。これらの結果は,多数の学会報告,論文発表により公表し,平成24年7月,8月には新聞報道によっても情報発信した.本研究課題では、金属強磁性体/酸化物絶縁体界面での垂直磁気異方性の発現とその原理解明に関する研究を進めている。平成25年度には、Co/α-Cr2O3界面で高い垂直磁気異方性が発現することと同時に、Pt/Co/α-V2O3界面でも垂直磁気異方性が発現することを見出した。また、その原理解明に向けて、電界による垂直磁気異方性の制御についての検討を進めた。その検討段階で、a-Cr2O3層への電界印加には高度な微細加工技術が必要であることが明らかになり、その技術開発を行うことで、40μm以下の微小ドット形状とすることで、電界印加が可能な素子作製に成功した。強磁性体/絶縁体界面での界面磁気異方性とその電界制御に向けて、特に、強磁性層としてPt/Co層、絶縁層としてCr2O3層を用いた検討、ならびに、Cr3Al層上のFe-Co/MgO積層膜の垂直磁気異方性に関する検討を行った。前者については、電界による垂直磁気異方性の変化は確認されなかったが、Cr2O3層の電気磁気効果に起因した交換磁気異方性の方位反転が可能であることを見出した。この成果は、これまでバルク(鉱物)のCr2O3でのみ観測されていた効果をデバイス応用に必須である全薄膜素子に発展させた点で意義深いものであると考えている.一方、観測された交換磁気異方性の方位反転は、低温領域(253 K278 K)に留まっていることから、デバイス応用に向けて,高温駆動を可能にする素子開発が必要となる.異なる酸化物を利用した垂直磁気異方性素子として、Cr3Al相上のFe-Co/MgO薄膜についての研究も行った.本薄膜は、MgOを製膜した段階で室温での磁化が消失することが分かった.磁化の消失は,MgO製膜時の基板温度変化,酸素プラズマ照射によって誘起されるものではなく、放射光を用いたX線吸収スペクトル測定の結果,磁化が消失した原因はMgO製膜過程でFeおよびCoが酸化することによることが分かった.すなわち,MgO/強磁性体界面を用いた垂直磁化膜の作製には,MgO製膜条件(プラズマ密度,ターゲット密度,酸素流量、基板温度など)の最適化が必要であり,これらが今後の課題である。

26年度が最終年度であるため、記入しない。磁性材料26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では,金属/酸化物積層膜における垂直磁気異方性とその電界制御に関する研究を行っている.平成24年度には,垂直磁気異方性を示す新しい系として,Co/α-Cr_2O_3系を開発し,また,その界面磁気異方性の符号を,パルス磁場によって反転させることも世界で初めて成功した.平成25年度以降の研究の主眼は,電界効果を予定しているが,平成24年度中に電界印加型試料作製に向けた必要設備の整備を完了させた.当初予定では、平成25年度に電界による垂直磁気異方性の制御を実施する予定であったが、別途記載した通り、その検討段階で、本素子の作製には高度な微細化が必要であることが明らかになった。平成25年度は、電界印加に適した素子構造の最適化までを完了した。電界印加型垂直磁化膜の作製に向けて,酸化物絶縁体の良好な電気特性を評価する必要があり,良好な絶縁性を示す酸化物薄膜の作製が必要となる.方策として,薄膜のナノ構造を決定する基板及び下地層の最適化を進める.前年度までに明らかにしたCo/a-Cr2O3垂直磁気異方性素子および、それらを用いた電界印加可能素子を用いて、垂直磁気異方性の電界効果の観点から、垂直磁気異方性の発現起源を明確にする。特に、電界印加状態での異常ホール効果測定を用いて、垂直磁気異方性エネルギーの高次項の影響も含めて明確にすることを目指す。平成25年度は,ゲート電圧印加型Ha11素子の開発を進める.平成24年度の未使用予算は,電界印加型素子への微細加工段階で素子構造修正を行ったため,当初予定と異なるマスク作製が必要になったことが主な理由である.この点を踏まえて,超高真空製膜装置の高度化,微細加工設備の整備を中心に設備費,消耗品費,改造費を予定している.また,前年度の結果が高く評価されたこと受けて,国内外学術会議において,招待講演を含む研究発表旅費を使用する.平成25年度には、別途記載の通り、電界印加による垂直磁気異方性を行う予定にしていたが、電界印加素子作製の最適化を重点的に行う必要が生じたため、電界印加に必要となる電子計測器の導入を、平成26年度に行うこととしたため。電界印加計測のための電子計測器の購入を、平成26年度予算と合わせて執行する。これによって、平成25年度に作製に成功した電界印加型素子に対して電界印加実験を行い、当初の平成26年度実施予定である高周波測定と合わせて実施する。
微生物二次代謝産物を用いた分子標的癌治療薬の探索研究

癌に対して選択的な効果の高い治療薬を目指し、微生物代謝産物からHIF-1α(低酸素応答性因子)を分子ターゲットにして探索を行い、新しいタイプと思われるリード化合物を得た。今後、これら化合物の作用機序が解析できれば、新しい作用機序を持つ抗癌分子標的薬の開発に結びつく可能性が高いと思われる。乳癌に罹患するリスクは年齢と共に増加して、九十歳の女性の場合、その年齢までに乳癌に羅患した人の比率は12.5%であり8人に1人は罹患していることになる。これは女性の癌の中では胃癌を越え、現在は1位である。固形癌の代表である乳癌も例外ではなく低酸素応答転写因子である田F-1αの機能もって血管籍生を行い低酸素の状態でも増殖している。したがって、HIF-1αの機能を制御できれば選択性の高い分子標的乳癌治療薬が誕生できる。さらに、最近は癌にかぎらず、高齢化に伴い増加の傾向である、心疾患、脳血管疾患も低酸素状態が原因で起こる疾患で、これらの疾患もHIF-1α機能抑制剤を利用して治療することが期待できる、このようなことからいわき周辺の土壌から3種類の特殊な分離培地を絹いて糸状菌(107種類)を分離した。分離された糸状菌のうち稀少糸状菌と思われるIMU-0051をはじめとする21株を選択し、米をベースとした生産培地(ルー瓶5個)を用いて20日間、25°Cで精置培養を行った。生産培地で培養されたIMU-0051をはじめとする21株は酢酸エチルによって溶媒抽出され、その後、液液分配chromatography及びsilicagelカラムchromatographyを行ってライブラリを構築した。これらのライブラリをHIF-1αアッセイ系(低酸素時の癌細胞内のHIF-1αの蓄積した量をWestern法で測定)でスクリーニングを行った。その結果、HIF-1αの蓄積を強く制御する活性を示す部分精製画分をIMU-0051及びIMU-0089株(格2画分)から見出した。これらの画分は低酸素状態のHIF-1αの蓄積を強く抑制し、DFOなどのキレイトが作り出す人工的な低酸素状態では弱い活性を示すことから選択性の高いことが示唆された。今後、その活性画分についてはさらに精製分離を行い、構造を明らかにする。また、作用機序を明らかにし、実験動物を用いたアッセイ系にてin vivoでの作用を検討する。乳癌に罹患するリスクは年齢と共に増加して、九十歳の女性の場合、その年齢までに乳癌に罹患した人の比率は12.5%であり8人に1人は罹患していることになる。固形癌の代表である乳癌も例外ではなく低酸素応答転写因子であるHIF-1αの機能もって血管新生を行い低酸素の状態でも増殖している。さらに、最近は癌にかぎらず、高齢化に伴い増加の傾向である、心疾患、脳血管疾患も低酸素状態が原因で起こる疾患で、これらの疾患もHIF-1α機能抑制剤を利用して治療することが期待できる。このようなことからいわき周辺の土壌から3種類の特殊な分離培地を用いて糸状菌(107種類)を分離し、米をベースとした生産培地(ルー瓶5個)を用いて20日間、25°Cで精置培養を行った。生産培地で培養された糸状菌を溶媒抽出して、低酸素条件下でHIF-1αの細胞内蓄積を阻害する活性を指標とし、スクリーニングを行った。その内、活性を示したIMU-0051株を選択し、silica gelカラムchromatographyおよびODS HPLCを行って活性成分を3つ単離した。さらに、3つの成分についてNMRを初めとする各種分析データの解析を行い、各成分はIsochaetochromin類であることを明らかにした。現在、各成分の立体構造に関する解析を行っている。活性および作用機序に関する解析はヒト乳癌由来T47D細胞、ヒト乳癌由来MCF-7細胞およびヒト子宮頸がんHela細胞を用いて解析を行い、すべての細胞において3成分は低酸素条件下でHIF-1αの細胞内蓄積および核内移行を阻害することを明らかにした。しかし、同じ条件下でHIF-1βの細胞内蓄積には阻害活性を示さないことからその活性はHIF-1α選択的であることが明らかとなった。今後は各化合物の細胞内情報伝達に関する作用機序を明らかにし、さらに実験動物を用いたアッセイ系にてin vivoでの作用を検討する。