hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘムオキシゲナーゼー1が造血幹細胞移植後治療成績におよぼす効果と新規治療戦略

骨髄バンクからの非血縁者間同種骨髄移植患者・ドナーのDNAと臨床データを用いて、Fc receptor-like 3遺伝子の一塩基置換(s3761959)が生存率(全生存)と治療関連死亡と関連があることを明らかにした。また、移植後急性移植片対宿主病(GVHD)予防などに用いられる免疫抑制剤タクロリムス(FK506)は血管内皮細胞を傷害し、血管透過性亢進を惹起すること、遺伝子組換えトロンボモジュリン前投与が内皮機能障害を改善する可能性を示唆した。造血幹細胞移植の予後改善には合併症の予防及び治療法の確立が重要である。これまでの報告によると、移植前処置やドナー細胞、免疫抑制剤の投与などによって、血管内皮細胞が刺激を受け、凝固系、炎症などが亢進することや、T細胞・単球・顆粒球の活性化および組織への遊走が亢進することにより、移植後合併症が起こると考えられている。今回、免疫抑制剤であるタクロリムス投与が血管内皮細胞の凝固・線溶系因子および炎症性サイトカイン、HO-1、接着因子発現に及ぼす影響について検討し、以下の成果を得た。1.HUVECにタクロリムスを投与した結果、HO-1以外の全ての因子のmRNA発現量が有意に増加した。2.シグナル伝達阻害剤による検討では、IL-6はp38MAPK、PI3Kの阻害により、ICAM-1はp38MAPK、JNK、PI3Kの阻害により、TMはMEKの阻害により、PAI-1はp38MAPK、JNK、PI3Kの阻害により、有意な発現抑制がみられた。タクロリムス投与によりp38MAPK、MEK、JNK、PI3Kなどのシグナル伝達経路が活性化され、TF、TM、PAI-1、IL-6、ICAM-1の発現が増加することが明らかとなった。3.フルバスタチンは、タクロリムス刺激によるTF、IL-6の発現増加を抑制することが明らかとなった。以上の結果より、タクロリムス刺激により血管内皮細胞が傷害を受けると、p38 MAPK、MEK、JNK、PI3Kなどのシグナル伝達経路が活性化され、炎症性サイトカインやインターフェロン、細胞接着因子などに加えて、TF、PAI-1などの凝固・線溶系因子の産生を誘導すると考えられた。また、発現が増加したTF、IL-6などによりシグナル伝達経路がさらに活性化され、過凝固・炎症亢進状態になると考えられた。今回の検討では、HO-1は変動を示さずタクロリムスの内皮傷害にはほとんど関与しないと考えられた。また、スタチン投与により、TF、IL-6などの発現増加が抑制され、過凝固・炎症亢進状態が軽減することが示され、合併症予防薬としての可能性が示唆された。ヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)にタクロリムスによる刺激を行い、刺激3時間後、6時間後、24時間後、48時間後に細胞からtotal RNAを抽出し、RT-PCR法を用いて組織因子(TF)、トロンボモジュリン(TM)、インターロイキン-6(IL-6)、ICAM-1、プラスミノゲンアクチベータ・インヒビター-1(PAI-1)、HO-1のmRNA発現量を半定量した。次に、HUVECに各種シグナル伝達阻害剤を添加し、その1時間後にタクロリムスを投与し、TF、IL-6、ICAM-1発現量は6時間後、TM、PAI-1発現量は48時間後のmRNA発現量を定量した。HUVECに脂溶性スタチンであるフルバスタチンを添加し、その1時間後にタクロリムスを投与し、6時間後の各種mRNA発現量を半定量した。このように、in vitroにおける血管内皮細胞の実験はおおむね順調に進んでいる。HO-1が免疫抑制剤であるタクロリムスの影響をほとんど受けてはいないことが明らかとなったが、凝固・線溶系因子、炎症性サイトカイン、接着蛋白などが変動することが確認でき、その変動をスタチンが改善することも明らかとなった。今回、タクロリムスではHO-1への影響が明らかとならなったため、他の免疫抑制剤であるサイクロスポリンについても、検討することを考えている。【目的】造血幹細胞移植の予後改善には、移植後合併症の予防及び治療法の確立が重要である。前回までの研究により、GVHD予防などに用いられる免疫抑制剤タクロリムス(FK506)は血管内皮細胞を傷害し、IL-6、ICAM-1、VCAM-1、トロンボモジュリン(TM)、PAI-1などの発現を増加することを明らかにした。今回は、特に血管透過性に影響を及ぼす因子に着目し、血管新生関連因子として知られているアンギオポエチン-1(Ang-1)およびそのアンタゴニストであるアンギオポエチン-2(Ang-2)、Ang-1のレセプターであるTie-2についてmRNA発現量を検討した。【方法】1)ヒト臍帯静脈血管内皮細胞を高用量のFK506で刺激し、以上の3つの因子のmRNA発現量を測定した。2)さらに、同種造血幹細胞移植予後を改善すると期待される遺伝子組換え可溶性TM(rTM)前投与が、FK506刺激による内皮傷害を軽減されるかどうかについても検討した。【考察】以上のことから、高用量のFK506はAng-1発現の著減により血管透過性の亢進を惹起する可能性が示唆された。

一方、rTM前投与がFK506によるICAM-1発現の増加を抑制、Ang-1発現減少を抑制し、内皮機能障害の軽減をもたらし、結果として急性GVHD、類洞閉塞症、血栓性微小血管障害症などの移植後合併症の予防のために有効な治療戦略となる可能性が示唆された。前回に引き続き、免疫抑制剤タクロリムスによる血管内皮傷害の検討を行ったが、今回は血管透過性の亢進を惹き起こす要因に着目し、Ang-1 mRNAが半減することを初めて明らかにした。さらには、rTM前投与が、Ang-1の減少を改善することを明らかにしたことは、類洞閉塞症などの移植後合併症の予防戦略を考える上で、極めて意義がある。以上のように、血管内皮細胞を用いたin vitroの研究は、おおむね順調に進んでいる。【目的】Fc receptor-like 3 (FCRL3)遺伝子はヒトのBリンパ球に発現している。そのプロモーター領域に存在する遺伝子多型(rs7528684, -169C>T)はFCRL3のmRNA発現量に影響を与え、同種造血幹細胞移植後の慢性GVHDの発症や関節リウマチやその他の自己免疫疾患の発症に関与することが報告されている。本研究では血液系腫瘍に対し非血縁HLA合致骨髄移植(BMT)を行った305例の患者においてFCRL3遺伝子多型を解析し、移植成績にFCRL3多型が与える影響について解析した。【方法及び結果】FCRL3の遺伝子型解析はTaqManアリル識別法を用いた。遺伝子解析の結果、各アリル頻度は、患者:C/C18%、C/T43%、T/T40%、ドナー:C/T13%、C/T48%、T/T37%であった。統計解析にはEZR softwerepackageを用い、ハザード比を評価するために全生存(OS)、無病生存期間(DFS)、治療関連死亡(TRM)、再発について多変量Coxモデルによる解析を行った。OSについて患者C/C遺伝子型では患者C/TあるいはT/T遺伝子型に比べて良好であり(HR:0.58, 95% CI:0.34-0.96, P=0.034]、また無再発生存(NRM)についても改善がみられた(HR:0.56, 95% CI 0.34-0.94, P=0.029 ]。FCRL3遺伝子多型rs7528684の周囲には転写活性因子NFκBが結合し、Tアリルに比べCアリルではその結合能がより強く、結果としてFCRL3遺伝子の発現量が多くなることが分かっている。従ってC/Cアリルを持つ患者ではB細胞上に存在するFCRL3発現量が増加することによってB細胞の活動になんらかの変化が現れ、移植予後の改善に寄与している可能性が考えられる。骨髄バンクからの非血縁者間同種骨髄移植患者・ドナーのDNAと臨床データを用いて、Fc receptor-like 3遺伝子の一塩基置換(s3761959)が生存率(全生存)と治療関連死亡と関連があることを明らかにした。また、移植後急性移植片対宿主病(GVHD)予防などに用いられる免疫抑制剤タクロリムス(FK506)は血管内皮細胞を傷害し、血管透過性亢進を惹起すること、遺伝子組換えトロンボモジュリン前投与が内皮機能障害を改善する可能性を示唆した。1.in vitroの実験の続きとして、免疫抑制剤の検討に加えて、放射線照射の影響なども検討する。2.in vivoの実験として、骨髄移植後ラットモデルにおけるHO-1の移植後合併症阻止作用の検討を進める。1.in vitroの実験の続きとして、FH506がAng-1を半減させる機序について、シグナル伝達経路を検索する。
初期受粉過程における生殖障壁の分子解析

アブラナ科植物の受粉-受精過程の最初の生殖障壁として機能する花粉-乳頭細胞間相互作用について解析した。その結果、花粉表層物質中には同種の乳頭細胞内のアクチン繊維の再構成を誘導し、花粉管へのCa^<2+>を含む水の供給を促進する活性が含まれることを明らかにした。また、この和合反応経路は、自家不和合性経路により阻害されることを示すと共に、実際のCa^<2+>輸送に関わるポンプ分子の候補を特定した。アブラナ科植物においては、花粉と雌ずいの接触に始まる初期受粉過程は、生殖過程における最初の生殖障壁として特に重要である。異種の花粉(種間不和合性)や同種であっても自己の花粉(自家不和合性)は、この初期段階で発芽・伸長が阻害される。これまでの研究により、アブラナ科植物の花粉が、同種の雌ずい乳頭細胞に対して花粉の受入に必要な生理反応を誘導する分子(「和合シグナル」と呼ぶ)を保持していることが示唆されてきており、本分子が種間における生殖障壁として機能している可能性が推察される。本研究では、「和合シグナル」の実体を解明すること、また、本分子により雌ずい乳頭細胞内に誘起される生理変化とその情報伝達経路を解明することを目的としている。本研究では、初期受粉過程の種間障壁形成に関わる「和合シグナル」の実体解明と、当該シグナルにより誘起される生理変化の実体解明を目的とする。本年度の研究成果は以下の通り。(1)「和合シグナル」モニター系の確立和合受粉時には乳頭細胞内で特徴的な[Ca^<2+>]変動が認められる。この[Ca^<2+>]変動をon timeにモニターするために、[Ca^<2+>]センサー蛋白質yellow cameleonを導入した形質転換シロイヌナズナを作出した。その結果、明確な[Ca^<2+>1変動を観察できる形質転換体を得ることに成功したが、その形質は後代では消失してしまった。今後さらに安定な形質転換体の取得を目指して形質転換作業を継続していく予定である。また、乳頭細胞内のアクチン骨格の変動をOn timeにモニターするために、アクチン結合蛋白質talinとGFPとの融合タンパク質を乳頭細胞内に発現させた形質転換シロイヌナズナの作出を試みたが、十分な蛍光を示す高発現体を得ることは出来なかった。これは、talinの細胞毒性に帰因することが考えられるため、今後他のアクチン結合蛋白質を用いて同様の形質転換体を作出していく計画である。(2)「和合シグナル」分子の性状解明Yellow cameleonを導入した当代の形質転換体およびtalin-GFPを一過性に発現させた乳頭細胞をモニター系として用い、「和合シグナル」の花粉における局在を解析した。その結果、和合受粉時に認められる乳頭細胞内[Ca^<2+>]変動とアクチンの重合・束化は、シクロヘキサン処理によりpollen coatを除去した花粉を受粉した際には認められず、逆に抽出したpollen coatのみを乳頭細胞に処理した際には認められることが判明し、この様な変化を誘導する花粉の「和合シグナル」は、pollen coat中に含まれることが明かとなった。1.「和合シグナル」により誘導される乳頭細胞内生理変化の解明アブラナ科植物の和合受粉時の乳頭細胞内の生理変化を調べるために、微細構造の変化を超高圧電顕トモグラフィーにより解析した。その結果、受粉前の乳頭細胞では、液胞が中心液胞と管状あるいは小胞状液胞からなる複雑なネットワーク構造を形成していること、和合受粉後その構造が花粉接触部位に向かって方向付けられること、アクチンの重合阻害剤サイトカラシンは和合受粉の吸水・発芽を阻害すると共に、液胞構造にも影響を及ぼすことが示された。このことから、和合受粉への液胞の関与が示唆された。今後、その他のオルガネラについてもGFPイメージングと組み合わせて解析を進めていく予定である。2.「和合シグナル」情報伝達系の解明これまでの解析により「和合シグナル」により乳頭細胞では細胞内Ca^<2+>濃度の変動、細胞外への水とCa^<2+>流出、アクチンの重合・束化促進などの生理変化が誘導されることが示された。そこでこれらの生理変化に関与する遺伝子を同定するために、受粉直後と受粉後15分の柱頭、あるいは無処理の柱頭と花粉表層物質塗布後15分の柱頭、シクロヘキサン処理(花粉表層物質除去)花粉による受粉直後と受粉後15分の柱頭をもちいて、マイクロアレイによる発現遺伝子変動解析を行った。その結果、「和合シグナル」を含むと考えている花粉表層物質により、カルシウムシグナリングに関係する遺伝子や極性輸送に関与すると考えられる遺伝子が多数発現誘導されていた。今後、これらの遺伝子の和合受粉過程における機能について明らかにしていく予定である。

アブラナ科植物の初期受粉過程における生殖障壁の実体解明を目的として以下の研究を行った。(1)「和合シグナル」検出系の確立とシグナル分子性状解析[Ca^<2+>]センサー色素を柱頭に塗布してから受粉させる実験系により、花粉表層物質中にはCa^<2+>を含む水の流出を誘導する何らかの「和合シグナル」が含まれることが示された。この活性は、花粉表層物質を加熱処理あるいは蛋白質分解酵素処理により消失することが示され、タンパク性の物質の関与が示唆された。本活性物質の分子性状をさらに解明するために、アブラナ科植物の花粉表層物質の大量調製法の検討を開始した。また、シロイヌナズナの花粉表層物質中にも、同様の活性物質の存在が確認された。(2)「和合シグナル」により誘導されるの水輸送経路の解明上記により、「和合シグナル」は乳頭細胞から花粉へのCa^<2+>を含む水の供給を調節することが示唆された。この調節機構を明らかにするために、まず、アクアポリン阻害剤HgCl_2で乳頭細胞を前処理したところ、花粉表層物質処理時の水の流出が抑制されることが示され、この調節にアクアポリンの関与が示唆された。さちに、発現解析により、乳頭細胞で高発現のPIP分子種の探索を行った。さらに、乳頭細胞で高発現の複数のPIP分子種についてタグラインの表現型解析を行ったが、受粉過程における異常は観察されなかった。複数のPIP分子種が相補的に機能している可能性が示唆された。1.「和合シグナル」検出系の確立とシグナル分子性状解析「和合シグナル」活性を定量的に追跡するために、[Ca^<2+>]センサー色素を含ませた微小ビーズを用いる新たな検出系を確立した。Brassica rapa花粉表層物質を分画し、本系により活性を追跡したところ、脂溶性画分と水溶性画分の両者が「和合シグナル」活性に必要であることが判明した。また、Arabidopsis thalianaを変異原処理し、不稔性株の収集を進めた。これら不稔性株の中から「和合シグナル」の情報伝達系に変異を持つ株の探索を開始した。2.「和合シグナル」により誘導される水/Ca^<2+>輸送経路の解明乳頭細胞から花粉への水の供給にアクアポリン分子(PIPs)の関与が示唆されてきたが、実際に機能する分子種は特定できていない。そこで、乳頭細胞をレーザーマイクロダイセクション法により回収し、マイクロアレイにより本組織で高発現のPIP分子種を複数特定した。これらPIP分子種は、いずれも受粉前後で発現レベルが変動しないことが示され、水の輸送調節が発現後調節により行われていることが示唆された。一方、同じくマイクロアレイ解析により、柱頭において受粉後に発現上昇するCa^<2+>輸送体(ACAs)の分子種が複数同定された。その内の一分子種について、酵母変異体を用いた相補実験により、実際Ca^<2+>輸送活性を持つことが確認された。3.和合受粉時における花粉管内Ca^<2+>動態の解析和合受粉時の花粉管内のCa^<2+>動態を明らかにする目的で、Ca^<2+>センサー蛋白質YC3.6を花粉内に発現させた。従来よりin vitro培養花粉管先端ではCa^<2+>オシレーションが観察され、これが花粉管の伸長に必須であると考えられてきたが、in vivoの状態で乳頭細胞壁内を伸長する花粉管にはオシレーションが観察されないという、通説を覆す結果を得た。
ｐＨ調節トランスポータＮＨＥ１の新規カルシニューリン活性化因子としての意義の解明

細胞内Na+濃度およびpHを制御するNa+/H+交換輸送体NHE1と心臓の肥大化シグナルを仲介するCa2+依存性脱リン酸化酵素カルシニューリン(CaN)が直接結合する事を見つけ、この相互作用の意義を調べた。その結果、NHE1の活性化が、NHE1に結合したCaNの活性化を介して最終的に遺伝子発現を調節し、この機構が心筋細胞の肥大化に寄与するという結果を得た。脱リン酸化酵素カルシニューリン(CaN)は、Ca依存的に転写因子NFATを活性化し、免疫細胞の賦活化や心臓肥大などの生理的・病態的役割を担う重要分子である。申請者は、Na/H交換輸送体NHE1の新規結合蛋白質としてCaNを発見し、1)野生型NHE1の活性化によりCaN活性が上昇し、2)この活性上昇は、イオン輸送活性は持つがCaNを結合できない変異NHE1では消失し、3)in vitroのCaN活性はアルカリpHで著しく亢進したことから、NHE1が自身の活性化による近傍のアルカリ化により、直接結合したCaNを活性化し、下流の転写因子NFATの転写活性を上昇させるという新たなシグナル伝達機構が存在することを提案した。これらの結果を基に平成24年度は、実際にこのような経路が病態形成過程で機能するのか、NHE1およびCaNの活性化が病的な肥大化を起こすことが知られる心筋細胞を用いて調べた。野生型NHE1またはCaN結合能を持たない変異NHE1を過剰発現したラット新生児培養心筋細胞を血清刺激した場合で比較すると、肥大化を表す心筋細胞サイズ、心肥大化マーカーANFの発現、CaN活性化の指標となるNFATの核移行程度、CaN活性化を示すRCAN1の発現は、何れも野生型NHE1の場合に亢進していた。何れの細胞応答もCaN阻害剤FK506で抑制された。これらのことは、NHE1によるCaN/NFAT経路の増幅作用が、心肥大シグナリングに含まれることを意味する。また、NHE1・CaN複合体は、ラフトにも局在することを明らかにし、複合体が集積することで効率よい増幅を支持するものと考えられた。本研究の成果は、心肥大形成における新しいシグナル経路を提案すると共に、NHE1とCaNの結合を阻害することが新しい創薬標的となる可能性を示す。なお本成果はMol. Cell. Biol 2012掲載された。Na+/H+交換輸送体NHE1は、心筋細胞など細胞の形質膜に発現し、細胞内pHを中性付近に維持する重要な役割を持つ。申請者らは、NHE1の新規結合蛋白質として、心筋細胞の病的な肥大化を仲介する事が知られる脱リン酸化酵素カルシニューリン(CaN)を発見した。本研究は、両者の相互作用の病態的意義を明らかにする事を目的とする。CaNは、NHE1のC末端側細胞質領域に直接結合することがわかった。そこで、NHE1がCaN活性に影響するのか調べた。驚くことに、内在性CaNの活性は、CaN結合部位を欠失したNHE1を強制発現する細胞と比べて、野生型NHE1を強制発現する細胞では3倍程度上昇した。いくつかのNHE1変異体を作製して調べた結果、NHE1によるCaN活性増幅作用には、NHE1のCaN結合能と基質輸送活性の両方が必要であることが分かった。これらのことから、NHE1は自身の活性化による近傍のアルカリ化を介して結合したCaNを活性化し、CaNの標的である転写因子NFATの活性を上昇させるという新たな機構が存在することが考えられた。実際に、in vitroのCaN活性はpH依存的であり、アルカリpHで活性が上昇した。このようなNHE1によるCaN活性の増幅機構は心筋細胞でも機能しており、CaN結合能を持たないNHE1を過剰発現した培養心筋細胞では、野生型NHE1の場合と比較して、肥大化促進刺激によるCaNの活性化、およびそれに続くNFATを介した細胞の肥大化が抑制されることを確認した。最終年度は、NHE1に結合したCaNがどの様に下流にシグナルを伝えているのかを調べ、両者の適度な結合親和性がシグナル伝達に重要である事が分かってきた。本研究は、NHE1とCaNとの相互作用が心筋細胞の病的肥大化のシグナルの一部を成すことを提示し、心肥大の発症機構の理解に寄与するものと考えられる。Na+/H+交換輸送体NHE1の新規結合蛋白質として、Ca2+/カルモジュリン依存性の脱リン酸化酵素カルシニューリン(CaN)を発見した。CaNは、NHE1のC末端側細胞質領域に存在する既知のCaN結合モチーフ(PxIxIT)と似た配列に直接結合することがわかった。そこで、NHE1発現がCaN活性に影響するのか、CaNの脱リン酸化標的である転写因子NFATのプロモーター活性およびGFP標識NFATの核移行を調べた。

驚くことに、内在性CaNの活性は、NHE1を欠失した細胞と比べて、野生型NHE1を過剰発現すると3倍程度上昇し、GFP標識NFATの核移行も促進した。いくつかのNHE1変異体を使って調べた結果、NHE1によるCaN活性増幅作用には、NHE1のCaN結合能と活性の両方が必要であることが分かった。これらのことからNHE1は、その近傍のpH環境を調節することで結合したCaN活性を制御する役割を持つことが予想された。実際に、in vitroのCaN活性はpH依存的であり、アルカリpHで活性が上昇した。これらのことから、NHE1は自身の活性化を介して直接結合したCaNを活性化し、下流のNFATシグナルを増幅するという新たな機構が存在することが考えられた。NHE1とCaNはともに心筋細胞肥大に関わる重要な分子であることから、本研究で見つかったこの相互作用が、肥大過程において何らかの役割を持つことが考えられる。平成24年度までに、「研究の目的」の項、「NHE1の発現がどのようにCaNを活性化させるか」、「提案したこの新規シグナル経路が培養心筋細胞の病的肥大過程において機能するか」、を明らかにし、これらの成果は英文雑誌に受理された。NHE1/CaN/TRPC6の相互作用の詳細な検討が計画通りではないが、ラット成体心臓組織、モデル細胞系などを用いた検討により、TRPC6を含む非選択性陽イオンチャネルの活性がNHE1/CaN経路の活性化に影響するという結果を得ている。CaNのアルカリ化による活性化は、CaNのCa感受性の亢進による事が分かっている。従って、NHE1によるCaN活性の増幅機構にはNHE1活性化と連携するようなCa供給源があり、更なるCaN活性増幅に寄与することが予想され、TRPC6はその候補の一つである。研究計画・方法、2.に関するNHE1/CaN/Ca2+チャネルの相互作用の詳細な検討が進んでいない。Ca2+チャネル安定発現細胞系の確立が難航しているからである。原因を解明中である。その他の平成23年度中の達成度は概ね計画通りであり、仮説に沿った結果が得られた。本研究課題は、これまでのところ目的の2/3は達成しており、残りを本年度中に解決する予定である。NHE1/CaN複合体とTRPC6との相互作用が心筋細胞に存在し、心肥大形成に寄与するのか検討する。野生型NHE1またはCaN結合能を持たない変異NHE1を過剰発現する培養心筋細胞を用いて、薬理学的、生化学的な手法によりNHE1によるCaN活性増幅作用に対するTRPC6活性の影響を調べる。一方、NHE1によるCaN活性の増幅作用にはCaNのNHE1への結合が必要であることは判明したが、CaNどのようにして下流のNFATを脱リン酸化するのか詳細は分かっていない。NFATのCaNによる脱リン酸化反応には両者の結合が必須であることから、CaNはNHE1に結合して活性化された後に一旦解離してNFATを脱リン酸化するものと予想されるので、これを主に生化学的な手法で検討する。心肥大から心不全に至る機構は完全に明らかになってはおらず、その理解は創薬標的の創出につながると信じている。今年度の課題は、心筋細胞膜局所において発信されるNHE1/CaN/TRPC6複合体による肥大化シグナルのメカニズムを明らかにしようとするものである。本研究課題は、これまでのところほぼ計画通りに進んでおり、予定通りに推進する。ただし、Ca2+チャネル安定発現細胞系の確立が難航している分の遅れを取り戻すために迅速に推進できるよう努力する。
膵癌腹膜播種に対する新規診断法ならびに新規治療法の開発

難治性の癌である膵癌に対する新たな微小癌巣の診断法ならびに治療を開発することが目的である。5-aminolevulinic acid(5-ALA)はヘムの前駆体物質であり、内因性のアミノ酸である。5-ALAは代謝されると、蛍光物質であるprotoporphyrinIX(PpIX)を癌細胞内で蓄積する。18例の膵癌患者に5-ALAを術前に内服してもらい、術中に蛍光観察すると、蛍光陽性な腹膜結節を有する症例を2例認め、病理診断でも腹膜播種と診断された。膵癌細胞株を5-ALAで処理すると、いずれの細胞株でもPpIXの蛍光を認め、LEDを照射するとコントロール群と比較すると有意に治療効果を認めた。難治性の癌である膵癌に対する新たな微小癌巣の診断法を開発し、最終的には、過不足のない個々の患者に適したオーダーメイド治療の実現を目指す。5-aminolevrinic acid(5-ALA)はヘムの前駆体物質であり内因性のアミノ酸である。5-ALAが癌細胞内で特異的に代謝され、蛍光物質であるprotoporphyrinIX (PpIX)を蓄積するという性質を利用して、術中の光線力学的診断ならびに光線力学的治療に関しては基礎的に検討する。10例の膵癌患者に術前に20mg/kgの5-ALAを内服してもらい、切除標本に対する蛍光観察では腫瘍組織に一致してPpIXの蛍光が確認できた。しかし、蛍光強度の弱い症例やリンパ節でのfalse positive,negative例も認めており、今後の検討課題である。5-ALA処理を行ったヒト膵癌細胞株(Panc-1)の細胞密度の希釈列を作製し、通常の腹水細胞診同様の遠心分離後の共焦点顕微鏡(FV1000:Olympus)を用いた蛍光診断では、PpIX陽性細胞が確認された。また、同希釈列を用いてフローサイトメトリーを行う事でPpIX陽性細胞の分離が可能であり、今後臨床応用に向けて検討を引き続き行う。ヒト膵癌細胞株Panc-1を5-ALAで処理した後に、各種波長のLEDで光を照射し、細胞死の効果をMTT assayで測定すると、照射を行っていない細胞株と比較し、照射例で有意に殺細胞効果を認めた。その波長は青色が最大の治療効果を有し、赤色が一番弱いという結果であった。担癌マウスモデルでの検討もLED照射群でコントロールと比較し有意な腫瘍縮小効果を認めた。HE染色では壊死部分が多く、免疫染色ではアポトーシスの部位も認めたが、全範囲ではないため、今後さらに検討する。5-ALAが癌細胞内で特異的に代謝され、蛍光物質であるprotoporphyrinIX (PpIX)を蓄積するという性質を利用して、術中の蛍光診断ならびに治療を基礎的に検討する。18例の膵癌患者に5-ALAを術前に内服してもらい、術中に蛍光診断を行った。蛍光陽性な腹膜播種結節を有する症例を2例認め、病理診断でも腹膜播種と診断された。リンパ節に関してはunmixixingを行う事でコラーゲンや脂肪組織の自家蛍光を除外することができたが、PpIXの蛍光も減弱し、今後さらなる検討が必要と考えられた。膵癌細胞株である、Panc-1、MIA Paca2、PK-45H、KP4-1、PK-59を5-ALAで処理するといずれの細胞株もPpIXの蛍光を確認することができた。また、5-ALAで処理した細胞株にLEDの光を照射するとコントロールと比較し、有意に治療効果を認めた。MIA Paca2を皮下移植し、LEDを照射するとコントロールと比較し有意に治療効果を認めた。また、PpIXの吸収スペクトルに合わせた3種類のLED(青色、緑色、赤色)を用いると、その効果は青>緑>赤の順であった。膵癌細胞株に5-ALAとともにABCG2を競合阻害する薬剤を投与すると、PpIXの蛍光強度は増強し、PDTの治療効果も増強した。その理由としてROS(reactive oxygen species)を測定すると治療効果の高い群でROSの産生量が高いことが確認できた。しかし、照射光の波長によりその産生量と治療効果に差があり、今後さらなる検討が必要と考えられた。医歯薬学平成25年度に行う予定であった内容はほぼすべて行う事ができた。

ただ、症例によるPpIXの蛍光強度の差や、リンパ節での偽陽性、偽陰性例っも認めておりその理由や改善策については今後検討する必要があると考えている。5-ALA処理を行ったヒト膵癌細胞株(Panc-1)の細胞密度の希釈列での蛍光観察ではPpIXの蛍光が観察された。また、同希釈列を用いてフローサイトメトリーを行う事でPpIX陽性細胞の分離が可能であった。しかし、本年度では細胞診で陽性の症例が認められなかったため、来年度も引き続き臨床応用に向け検討を行う。細胞株に対するPDTの検討では、有意にコントロール群と比較し、殺細胞効果を認めた。また、担癌マウスモデルでのLED照射でもその高い抗腫瘍効果が確認された。平成25年度は、概ね計画通りに進められたため、平成26年度に行う予定の内容を行う。平成25年度での新たな課題、具体的には症例によるPpIXの蛍光強度やリンパ節での偽陽性、偽陰性の原因を追究する。また、腹水での診断に関しては、実地臨床でも診断可能かについて引き続き検討する。平成26年に行う予定は上記の課題と、『膵癌腹膜播種、肝転移、リンパ節転移診断に対する蛍光腹腔鏡検査への応用』ならびに『ヒト膵癌細胞株ならびにマウスモデルに対する光線力学的療法の有用性とABCG2を阻害する事によるPDT効果の増強についての検討』を行う。
新規ANO1阻害剤の発見とその鎮痛作用機序の解明

一次感覚神経に共発現するTRPV1(カプサイシン受容体)とアノクタミン1(カルシウム活性化クロライドチャネル)が相互作用することにより急性疼痛を増悪させる機構を形成している。そこで本研究では炎症時における相互作用の役割を明らかにすることを目的としている。TRPV1はプロテインキナーゼC活性によりリン酸化を受けると、その活性化閾値が低下する。そのため、通常では痛みを感じない程度の侵害性刺激に対してもより強い反応を示すようになる。そこでプロテインキナーゼC刺激剤であるPMAを用いて実験を行なった。ヒト腎臓由来の培養細胞であるHEK293T細胞にTRPV1とアノクタミン1を強制発現させ、PMAでTRPV1をリン酸化させた後に低濃度のカプサイシン投与によってもたらされる電流をホールセルパッチクランプ法により解析した。その結果、強い相互作用を示唆する電流が観察された。この際、相互作用による電流はTRPV1単独の電流よりも5倍程度大きかった。これは、TRPV1の活性化が僅かであってもアノクタミン1の活性は極大近くに上昇することを示している。このことから、TRPV1とアノクタミン1の相互作用における関係性はそれぞれの活性化レベルが正比例するシンメトリーなものではなく、TRPV1の活性化強度に関わらずアノクタミン1はほぼ一定の強い活性化をするという非対称性の働きをすることが判明した。論理的推察として、TRPV1とアノクタミン1の活性化が対称性を持つ(TRPV1活性が50%なのときアノクタミン1活性も50%)とするなら、今回の事象は生理学における対称性の破れを論ずるものである。これまで炎症時に起こる痛覚過敏を引き起こす主要分子としてTRPV1だけが信じられ、クローニングより20年近く研究対象になってきた。しかしながら、本研究より炎症性疼痛においてもTRPV1とアノクタミン1の相互作用は深く関わっており、特にその関係は非対称的であることが初めて明らかとなった。これは生体内で起こり得る微弱な刺激によってなぜ生理的に意義を持つ強度の反応を示せるのかという疑問にも答えを導く一助となる発見であり、当初の計画とは多少変更を必要とするものの推測の域を超えた進歩と期待できる。TRPV1の活性化を引き起こすリガンドはカプサイシンのような化学的だけではない。今度は物理的刺激である熱を用いてTRPV1とアノクタミン1の相互作用がどのように変化するのか確かめる。現在、メカニズムは不明であるがアノクタミン1自体も42度を超える侵害性熱刺激で活性化することが判明している。しかしながら、その活性は侵害熱範囲で急速に低下し、失活する。リン酸化TRPV1は温度活性化閾値が深部体温程度まで下がることはすでに報告されているため、炎症時を想定すれば、熱刺激自体ではほとんど活性化しないが、TRPV1を介して流入するカルシウムにより強力に"活性化し続ける"ことが考えられる。これが証明されれば、炎症性疼痛におけるアロディニアを明確に説明することが可能となる。一次感覚神経において相互作用するTRP1とANO1は疼痛を増強する。そのため、TRPV1やANO1の活性を抑えることは鎮痛効果をもたらすと考えられる。本研究では、メントールがANO1電流を阻害するという発見からメントールの化学構造に着目して研究を進めた。その結果、ANO1を阻害する最小構造はイソプロピルシクロヘキサンであることを同定した。また、より親水性の高い4-イソプロピルシクロヘキサノール(4-iPr-CyH-OH)が広範のイオンチャネル阻害効果をもつことを発見した。4-iPr-CyH-OHは食品添加物の一種であるが、その薬理学的特性については研究が乏しく、特に本研究のように分子メカニズムを検討した例は他にない。本研究から、1)4-iPr-CyH-OHがカプサイシンによるTRPV1-ANO1相互作用を抑えること、2)マウスDRGニューロンにおける神経興奮を強力に抑制すること、3)マウスにおける疼痛関連行動を減弱させること、が判明した。一方で、4-iPr-CyH-OHがTRPA1やTRPV4といった掻痒とも関連の強いイオンチャネルを阻害することを発見した。しかしながら、行動実験においてその鎮痒作用は微弱であったため、鎮痛薬としての可能性により期待される。4-iPr-CyH-OHは鎮痛薬開発において新規シーズになると考えられる。これまでの検討は急性疼痛における検討であるが、臨床においては慢性疼痛も重要な課題となる。そこで今後は、臨床応用を目指す一歩として炎症時におけるTRP-ANO1相互作用の意義について検討を続けていく。イオンチャネルに対する4-イソプロピルシクロヘキサノール(4-iPr-CyH-OH)の薬理学的検討は順調に進んだ。加えて、イオンチャネル解析から明らかとなった4-iPr-CyH-OHの持つ新たな阻害効果から、予定した疼痛に関する研究だけでなく、掻痒についても解析を進めることができた。また、本研究課題から新たなテーマの発案に至ることができた。4-iPr-CyH-OHのような単純な構造体によってイオンチャネルが阻害されるということは大変興味深いが現時点で生物物理学的解明には至っていない。これについては、別件で検討できる課題となる。また、イオンチャネルに対する4-iPr-CyH-OHの作用は同じであるにも関わらず、疼痛と掻痒で行動実験に相違が見られた。

これは、二つの感覚が末梢神経の段階で本質的に違うことを示唆しており、これもまた研究の飛躍へと繋がる発見となった。一次感覚神経に共発現するTRPV1(カプサイシン受容体)とアノクタミン1(カルシウム活性化クロライドチャネル)が相互作用することにより急性疼痛を増悪させる機構を形成している。そこで本研究では炎症時における相互作用の役割を明らかにすることを目的としている。TRPV1はプロテインキナーゼC活性によりリン酸化を受けると、その活性化閾値が低下する。そのため、通常では痛みを感じない程度の侵害性刺激に対してもより強い反応を示すようになる。そこでプロテインキナーゼC刺激剤であるPMAを用いて実験を行なった。ヒト腎臓由来の培養細胞であるHEK293T細胞にTRPV1とアノクタミン1を強制発現させ、PMAでTRPV1をリン酸化させた後に低濃度のカプサイシン投与によってもたらされる電流をホールセルパッチクランプ法により解析した。その結果、強い相互作用を示唆する電流が観察された。この際、相互作用による電流はTRPV1単独の電流よりも5倍程度大きかった。これは、TRPV1の活性化が僅かであってもアノクタミン1の活性は極大近くに上昇することを示している。このことから、TRPV1とアノクタミン1の相互作用における関係性はそれぞれの活性化レベルが正比例するシンメトリーなものではなく、TRPV1の活性化強度に関わらずアノクタミン1はほぼ一定の強い活性化をするという非対称性の働きをすることが判明した。論理的推察として、TRPV1とアノクタミン1の活性化が対称性を持つ(TRPV1活性が50%なのときアノクタミン1活性も50%)とするなら、今回の事象は生理学における対称性の破れを論ずるものである。これまで炎症時に起こる痛覚過敏を引き起こす主要分子としてTRPV1だけが信じられ、クローニングより20年近く研究対象になってきた。しかしながら、本研究より炎症性疼痛においてもTRPV1とアノクタミン1の相互作用は深く関わっており、特にその関係は非対称的であることが初めて明らかとなった。これは生体内で起こり得る微弱な刺激によってなぜ生理的に意義を持つ強度の反応を示せるのかという疑問にも答えを導く一助となる発見であり、当初の計画とは多少変更を必要とするものの推測の域を超えた進歩と期待できる。現行において、TRPV1-ANO1相互作用が急性の疼痛に関わること、また4-イソプロピルシクロヘキサノールがその急性疼痛を抑えることが分かっている。今後は、この基礎的研究をより臨床へ近づけるため、炎症状態を人為的に引き起こした環境において、この相互作用がどのように振る舞うのか、またそれを制御するにはどのようにしたら良いのかを検討していく。これらについては、概ね当初の計画と変わらない。TRPV1の活性化を引き起こすリガンドはカプサイシンのような化学的だけではない。今度は物理的刺激である熱を用いてTRPV1とアノクタミン1の相互作用がどのように変化するのか確かめる。現在、メカニズムは不明であるがアノクタミン1自体も42度を超える侵害性熱刺激で活性化することが判明している。しかしながら、その活性は侵害熱範囲で急速に低下し、失活する。リン酸化
顎裂部に応用した移植海綿骨の質的変換についての研究

ニホンザル成猿雄を用いて、両側性人工顎裂モデルを作製し、二次的骨移植術、特にrhBMP-2移植による骨形成につき検討を行った。・方法:ニホンザル成猿雄11頭を用いた。両側性人工顎裂のうち右側は9頭に脛骨より採取した骨髄を、2頭にポリ乳酸・グリコール酸共重合体ゼラチン複合体(PGS)を移植し対照群とした。左側は実験群とし、2mg/mlの濃度のrhBMP-2をPGSの坦体に吸着させて用いた。実験群は4群に分け、Group1:BMP単独移植群(N=3)、Group2:BMPと骨髄が4:1の混合移植群(N=2)、Group3:BMPと骨髄が3:1の混合移植群(N=3)、Group4:BMPと骨髄が1:1の混合移植群(N=3)とした。それぞれ移植後12週に屠殺し、X線的、組織学的に評価検討した。・結果:対照群ではpositive control群である骨髄移植群では9顎裂のうち8顎裂に骨架橋形成がみられた。Negativecontrol群であるPGS単独移植群では2顎裂とも骨形成はみられなかった。実験群では、Group1では、3顎裂のうち1顎裂に骨形成がみられたが、2顎裂は骨形成は見られなかった。Group2では、2顎裂ともに骨架橋形成がみられた。Group3では、3顎裂のうち1顎裂に骨形成、2顎裂に骨架橋形成がみられた。Group4では、3顎裂のうち2顎裂に骨形成、1顎裂に骨架橋形成がみられた。X線および組織学的には、骨架橋形成された顎裂部はコンタクトマイクロラジオグラム(CMR)や非脱灰研磨標本のトルイジンブルー染色でも皮質化した移植骨の連続性が確認された。以上のより、血流に乏しい瘢痕組織および皮質骨に囲まれた条件の下においてもrhBMP-2は骨髄と混合させることにより骨架橋形成が得られ、顎裂部骨移植の際の補助的な材料としての有用性は示唆された。しかしながら、再現性に乏しく、rhBMP-2と骨髄の最適比率についての結論は得られなかった。本年度研究にて日本猿の人工的顎裂モデルの作製を行っておりその経過について報告する。実験動物は雄の成猿(日本猿)10頭を用いた。1)インフルレン維持による全身麻酔下で人工的顎裂の作製を行った。2)両側の上顎側切歯、犬歯を抜歯し同部の骨を削除し鼻腔側にまでおよぶ約20mmの顎裂幅の人工的顎裂を作製した。3)鼻口腔瘻を作製するために鼻腔側粘膜にも切開を行い、挙上した粘膜骨膜弁は顎裂部粘膜となるように弁の先端を可及的に鼻腔側へ翻転し縫合し鼻口腔瘻も作製した。鼻口腔瘻を維持するためにネラトンチューブを鼻腔と口腔に貫通させ、縫合固定した。4)また術後は上顎前歯部のセグメントがフリーとなるため、術後の創の安静のためにシ-ネを装着した。人工的顎裂の作製後約3ヶ月経過しても瘻孔が自然閉鎖することなく、瘻孔部粘膜は上皮化しており、より口唇、口蓋裂患者に近いモデルであると考えられる。今後は顎裂作製から約3ヶ月を目安に同顎裂に自家骨ならびに生体材料(rh-BMP)を移植し、その骨架橋形成の量的質的変化を検討していく予定である。ニホンザルを用いて、ヒト顎裂部を忠実に再現した両側性人工顎裂モデルを作製し、顎裂部への二次的骨移植に関する研究を行った。その成果は1998年10月8日の第43回日本口腔外科学会総会において発表した。このモデルは、X線学所見で顎裂部骨欠損部は自然修復せずに、断端の骨の連続性はみられずそれぞれ皮質化していた。また鼻口腔屡は自然閉鎖せず顎裂部に残存し、痩孔部は上皮化して鼻腔粘膜と口腔粘膜とが連続しておりヒト顎裂部を再現できた。そこで本モデル8頭、16顎裂を用いて両側性人工顎裂への二次的骨移植を行った。一側へは脛骨海綿骨骨髄を移植し対照群とし、反対側にはrhBMP-2を移植した。rhBMP-2移植側においては今回は8顎裂のうち3顎裂でrhBMP-2単独、3顎裂でrhBMP-2と自家骨骨髄を3:lに、2顎裂でrhBMP-2と自家骨骨髄を1:1に混合,したものを用いた。結果:術後のX線所見より、対照側の自家骨移植群;8顎裂のうち7顎裂に良好な骨架橋形成がみられたのに対し、rhBMP-2移植側のうち、rhBMP-2単独群では3顎裂の1顎裂に僅かな骨形成がみられた。またrhBMP-2:自家骨骨髄が3:lの群では3顎裂中2顎裂に僅かな骨形成が、1顎裂に骨架橋がみられた。2顎裂のrhBMP-2:自家骨骨髄がl:1の群では1顎裂に骨架橋がみられた。今後は骨架橋形成がみられたrhBMP-2と自家骨骨髄が1:1の群を中心にして、移植骨およびrhBMP-2の経時的な変化、確実な骨架橋形成へ向けての条件の特定、臨床応用に耐え得る骨架橋の形成を目標に実験を進めていく方針である。

ニホンザル成猿雄を用いて、両側性人工顎裂モデルを作製し、二次的骨移植術、特にrhBMP-2移植による骨形成につき検討を行った。・方法:ニホンザル成猿雄11頭を用いた。両側性人工顎裂のうち右側は9頭に脛骨より採取した骨髄を、2頭にポリ乳酸・グリコール酸共重合体ゼラチン複合体(PGS)を移植し対照群とした。左側は実験群とし、2mg/mlの濃度のrhBMP-2をPGSの坦体に吸着させて用いた。実験群は4群に分け、Group1:BMP単独移植群(N=3)、Group2:BMPと骨髄が4:1の混合移植群(N=2)、Group3:BMPと骨髄が3:1の混合移植群(N=3)、Group4:BMPと骨髄が1:1の混合移植群(N=3)とした。それぞれ移植後12週に屠殺し、X線的、組織学的に評価検討した。・結果:対照群ではpositive control群である骨髄移植群では9顎裂のうち8顎裂に骨架橋形成がみられた。Negativecontrol群であるPGS単独移植群では2顎裂とも骨形成はみられなかった。実験群では、Group1では、3顎裂のうち1顎裂に骨形成がみられたが、2顎裂は骨形成は見られなかった。Group2では、2顎裂ともに骨架橋形成がみられた。Group3では、3顎裂のうち1顎裂に骨形成、2顎裂に骨架橋形成がみられた。Group4では、3顎裂のうち2顎裂に骨形成、1顎裂に骨架橋形成がみられた。X線および組織学的には、骨架橋形成された顎裂部はコンタクトマイクロラジオグラム(CMR)や非脱灰研磨標本のトルイジンブルー染色でも皮質化した移植骨の連続性が確認された。以上のより、血流に乏しい瘢痕組織および皮質骨に囲まれた条件の下においてもrhBMP-2は骨髄と混合させることにより骨架橋形成が得られ、顎裂部骨移植の際の補助的な材料としての有用性は示唆された。しかしながら、再現性に乏しく、rhBMP-2と骨髄の最適比率についての結論は得られなかった。
非周期長距離秩序構造における原子結合性

複雑構造を持つ準結晶およびその近似結晶の非周期結晶工学の基礎を与えるために、幾つかの系において単結晶の育成と結晶構造解析を試みた。その結果、1.6nm周期をもつAl-Ni-Ru正10角形準結晶と近似結晶の数mm大の単結晶を、フラックス法を用いて育成することに初めて成功した。また、Al-Cr-Cu系では1.2nm周期の正10角形準結晶の3/2-2/1高次近似結晶の単結晶を育成することに初めて成功した。高融点元素を含むAl系準結晶では、フラックス法による比較的低温での単結晶育成が可能である。構造複雑系物質のひとつの典型である合金系準結晶とその近似結晶の原子構造を電子密度分布レベルで解明し、非周期長距離秩序形成のメカニズムと構造安定性の起源についての知見を得ることを目的に研究を行なった。具体的には、第一にZn-Mg-Dy系正十角形準結晶の構造解析を目指した単相試料作製の条件を、電子顕微鏡、粉末X線回折、EPMAによる試料評価により調べた。準結晶組成として報告されているZn58Mg40Dy2では単相試料が出来ないことを確認し、その組成をわずかに変化させたZn57.6Mg40Dy2.4と412°C1000時間の焼鈍条件で、単相に近い準結晶試料が出来ることをはじめて見出した。これは、この系の単準結晶育成につながる重要な結果である。また第二に、Al-Ni-Ru正十角形準結晶と関連近似結晶の単結晶育成をAlリッチな組成から出発したsolution-growth法により試みた。その結果、準結晶と関連近似結晶ともに数ミリメートル大の単結晶を育成出来た。Al-Ni-Ru正十角形準結晶と近似結晶はX線構造解析が可能なサイズの単結晶が育成されたのは今回が初めてであり、この準結晶のX線による原子構造解明につながる結果が得られた点は重要である。斜方晶Al13(Ni,Ru)4近似結晶については、単結晶X線構造解析を行い、空間群がPmnn,単位胞中に102個の原子を含む構造であることを明らかにした。この結晶構造ではRuとNi原子には明確なケミカルオーダーが存在しないが判明した。第三に、Cd-Yb二元素準結晶構造モデルを用いた、三元素系の同型構造であるAg-In-Yb準結晶の表面構造解析をおこない、準結晶の構造単位の一つである菱形30面体クラスターの中心を通る断面構造に対応する原子面が実際に観測される安定表面構造であることを明らかにした。構造複雑系物質のひとつの典型である合金系準結晶とその近似晶の原子構造を電子密度分布レベルで解明し、非周期長距離秩序形成のメカニズムと構造安定性の起源についての知見を得ることを目的に研究を行なった。具体的には、Al-Ni-Ru正十角形準結晶と関連近似結晶のsolution-growth法による結晶育成条件の詳細を明らかにした。これにより、数ミリメートル程度の単結晶を再現性よく育成できることを確立した。この方法の適用により育成された結晶のうち、単斜晶Al_<13>(Ni,Ru)_4近似結晶の単結晶X線構造解析を行い、空間群がC2/mに属し,単位胞中に102個の原子を含む構造であることを明らかにした。さらに、すでにわれわれによって構造解析がなされた斜方晶Al_<13>(Ni,Ru)_4近似結晶との原子構造の比較により、両方の近似結晶でRuとNi原子には明確なケミカルオーダーは存在しないが、特定の原子サイトのみでNiとRu原子の占有率がほぼ半々になるという規則性があることを明らかにした。この特定の原子サイトは、一辺が0.47nmの5角形と菱形をモチーフとして近似結晶構造をあらわした場合に、菱形の短い体対角線の頂点位置に対応する。Al-Ni-Ru正十角形準結晶と近似結晶に共通する構造単位と考えられる5角形カラム状クラスターのNiとRu原子のケミカルオーダーが、共通する周期軸の周期1.6nmと0.8nmの違いに関連していることが示唆される結果が得られた。以上の近似結晶の結晶構造解析で得られた知見に基づき、Al-Ni-Ru正十角形準結晶の空間群P10_5mcに属す5次元結晶構造モデルを構築することができた。この構造モデルにより、電子顕微鏡のHAADF-STEM像で観測されている特徴的な遷移金属分布を解釈することができたことは、1.6nmという長周期構造を持つ正十角形準結晶の完全な構造解明に寄与する重要な結果である。

本年度は、主としてAl-Cr-Cu系において正十角形準結晶と関連近似結晶のsolution-growth法による結晶育成を試みた。その結果、1.2nm周期をもつ正10角形準結晶の3/2-2/1斜方晶近似結晶のミリメートルサイズの単結晶を再現性よく育成できる条件を得た。組成A180Cr4Cu16の溶融液体からのセルフフラックス法による結晶成長によって、5角形板状の3/2-2/1斜方晶近似結晶が、柱状のζ相結晶と共に成長する。この近似結晶は、過去において単結晶構造解析がなされていない高次近似結晶である。空間群はAmm2(No.38)、格子定数はa=1.260nm,b=3.284nm,およびc=2.389nmである。単結晶X線構造解析の結果、a軸に垂直な原子面が6層積み重なった構造であることが判明した。a軸投影構造は一辺が0.66nmの6角形と星形のタイリングで表される。直径0.48nmの5角形柱状原子クラスタが、中心をタイリングの頂点と一致して配列した構造をしている。遷移金属元素であるCrとCuがタイリングの頂点位置と辺上の2つの位置に配置する構造となっている。この3/2-2/1近似結晶構造は、1.2nm周期をもつ正10角形準結晶の構造解明にとって重要である。その他に、1.6nm周期の正10角形準結晶に関連したAl-Cu-Rh斜方晶近似結晶を、同様にセルフフラックス法育成をもちいて育成に成功した。YbCd正20面体準結晶を3元系に拡張したYb12Mg52Cd36準結晶の低密度消去法による位相回復にもとづく電子密度解析からYbとMeがケミカルオーダーした構造であることの知見を得た。