hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生合成経路に基づくタキソ-ルD環部の合成研究

強い抗腫瘍性活性を有するタキソ-ルの活性発現にはC4、C5位に縮環したD環(オキセタン環)が必要不可欠である。このD環は生合成的にはタクスシン誘導体のC4末端メチレンのエポキシ化、続く反転を伴うエポキシ環の転位反応によりオキセタン環が形成されると考えられる。そこで申請者らが既に見出している金属塩存在下におけるエーテル環の環拡大反応を用いることにより生合成的経路に基づくD環部の合成を検討した。生合成経路を踏まえ4-tert-Butylcyclohexanoneからタクスシン型の末端メチレン基を持つアリル型アルコールを得ついでエポキシ化反応によりBaccatin型のエポキシアルコールを得た。さらに水酸基をメタンスルフォニル化し転位反応の基質を合成した。次に基質に対し4等量の炭酸銀を用いて含水アセトン中で転位反応を試みたところ、エポキシ環がオキセタン環に転位し、10%ながらタキソ-ルD環部に相当する化合物を得ることができた。金属塩として酢酸亜鉛を用いたところ収率は25%まで向上した。尚、転位反応を通常の条件である含水酢酸中で行なうと立体化学を保持したままエポキシ環の加水分解反応が進行しトリオールが得られた。つぎに本反応の反応機構を解明する目的でエポキシ環の立体化学が逆の配置を有する基質を用いて転位反応を検討したところ、メタンスルフォニル基とアンチペリプラナーの関係にあるエポキシ環の炭素が転位し、その後の加水分解によりケトンが選択的に得られた。このことより本転位反応は協奏的に進行していることが明らかとなった。
脂肪細胞の機能制御を軸とする包括的抗メタボリックシンドローム機能性食品の開発

脂肪・筋肉細胞を基に抗メタボリックシンドロームin vitro培養細胞評価系を構築した。構築した評価系を用い、候補の機能性食品群より抗メタボリックシンドローム効果の検索を行った。(1)転写因子C/EBPα,β,δ、そしてPPARγの発現量低下を介した脂肪細胞分化抑制機能、(2) AMP-activated protein kinase活性化を介した筋管細胞脂肪酸β酸化増強効果、(3)脂肪細胞のアディポネクチンの発現量増加とTNF-α発現量減少効果、に代表される発酵乳ケフィアの有効性を見いだした。平成20年度は主に脂肪・筋肉細胞を基に抗メタボリックシンドローム評価用in vitro培養細胞評価系を構築し、構築した評価系を用い、候補の機能性食品群より抗メタボリックシンドローム効果の検索を行った。本研究課題の遂行に当たっては、脂肪細胞の機能研究に広く用いられているマウス前駆脂肪細胞3T3-L1、筋肉細胞の機能研究に広く用いられているマウス筋芽細胞C2C12、ラット筋芽細胞L6などを使用した。マウス3T3-L1前駆脂肪細胞を用い、脂肪細胞分化に及ぼす発酵乳ケフィアの効果を検討したところ、発酵乳ケフィア由来水溶性画分中に細胞内脂肪蓄積量を減少させる活性の存在がOil-red-0染色により確認された。この現象が脂肪細胞分化抑制効果であることを明らかにするため、脂肪細胞の分化マーカーであるPPAR_γやaP2遺伝子の発現をRT-PCRにより確認したところ、発酵乳ケフィア処理により分化マーカー遺伝子発現量の大幅な低下が確認された。以上の結果より、発酵乳ケフィアが脂肪細胞分化抑制活性を有することが示唆された。マウスC2C12筋管細胞およびラットL6筋管細胞において、細胞のエネルギー代謝に重要な働きを持つAMP-activated kinaseの活性化状態をリン酸化AMP-activated kinaseに対するWestern blotting法により検討したところ、発酵乳ケフィアがAMP-activated kinase活性化作用を示すことを明らかにした。またマウスC2C12筋管細胞において、発酵乳ケフィアが脂肪酸β酸化増強効果を有することを明らかにした。以上の結果より発酵乳ケフィアにはAMP-activated kinase活性化を介したエネルギー代謝亢進活性物質が含有されていることが示唆された。平成21年度は主に脂肪・筋肉細胞を基に抗メタボリックシンドローム評価用in vitro培養細胞評価系を構築し、構築した評価系を用い、候補の機能性食品群より抗メタボリックシンドローム効果の検索を行った。本研究課題の遂行に当たっては、脂肪細胞の機能研究に広く用いられているマウス前駆脂肪細胞3T3-L1、また筋肉細胞の機能研究に広く用いられているマウス筋芽細胞C2C12、およびラット筋芽細胞L6を使用した。脂肪細胞分化誘導評価系において、発酵乳ケフィア由来水溶性画分中に脂肪細胞分化抑制機能を有することが明らかとなり、本活性は分化誘導初期の72時間において効果があることが明らかとなった。また分化誘導中期以降において分化抑制の効果が著しく低下していたことから、本活性の主要な作用部位は脂肪細胞分化開始シグナルのトリガーとなっている部位に作用して脂肪細胞分化抑制効果を示すものと考えられた。筋肉細胞機能評価系において、発酵乳ケフィア由来水溶性画分は筋管細胞へのグルコース取り込み促進活性を示した。インスリンシグナル経路と本活性の関与を検討したところ、PI 3-kinaseを介したインスリン様の作用とPI3-kinaseを介さない非インスリン様の作用の二面性を持つことが明らかとなった。またAMP-activated kinase活性化を介したグルコース取り込み促進効果の存在が示唆された。筋肉細胞機能評価系において、発酵乳ケフィア由来水溶性画分は筋管細胞における脂肪酸β酸化を亢進することが確認された。発酵乳ケフィア由来水溶性画分の処理により、活性化を介した脂肪酸β酸化関連遺伝子群のmRNA発現量の上昇が確認された。発酵乳ケフィア由来水溶性画分の脂肪酸β酸化亢進効果はこれらの複合的な作用の結果生じるものと考えられた。平成22年度はin vitro培養脂肪細胞評価系により抗メタボリックシンドローム効果を有する機能性食品成分の作用点を明確にするための検討を行った。本研究課題の遂行に当たっては、脂肪細胞の機能研究に広く用いられているマウス前駆脂肪細胞3T3-L1を主に使用した。詳細な脂肪細胞分化抑制効果を検討するにあたり、フローサイトメーターやBODIPY493/503染色によるIN Cell Analyzer 1000を用いた脂肪細胞分化度の定量的な評価法の確立を行った。その結果、3T3-L1前駆脂肪細胞の分化誘導初期において、発酵乳ケフィア由来水溶性画分は処理濃度依存的に細胞内脂肪蓄積量と脂肪滴数の減少が確認された。発酵乳ケフィア由来水溶性画分は、脂肪細胞分化時に発現する転写因子C/EBPα,β,δ、PPARγの発現量を低下させることが確認された。

細胞内cAMPレベル上昇処理は、濃度依存的に発酵乳ケフィア由来水溶性画分の脂肪細胞分化抑制効果を低下させたことより、脂肪細胞の分化誘導初期の細胞内cAMPレベル上昇阻害を介して、C/EBPβ,δの発現を抑制し、脂肪細胞分化抑制効果を示すと考えられた。また脂肪細胞分化抑制効果を有する発酵乳ケフィア由来水溶性画分中の活性成分は、分子量2,000以上の画分中に複数存在し、主要な活性成分は分子量5,000付近に存在することが示唆された。3T3-L1脂肪細胞のアディポサイトカインの発現に及ぼす発酵乳ケフィア画分の影響を検討した結果、通常時と酸化ストレス負荷時の双方において、発酵乳ケフィア由来脂溶性画分、水溶性高分子画分、そして水溶性低分子画分の各々の処理区において、抗糖尿病効果などを有する善玉アディポサイトカインの発現量増加と、糖尿病や動脈硬化などの生活習慣病を誘発させる悪玉アディポサイトカインの発現量減少が確認された。
伝送回線を利用した麻酔記録の計算機による管理

麻酔記録に記載される情報は術直前,術中,術直後の患者管理の全てを含み,診療各科を対象とするため内容が多岐にわたること,また血圧や心拍等の時系列データを含む点が最大の特徴である.計算機管理の基本的な必要条件である記載項目の標準・定型化にはなじまない.本研究は比較的不定形のバイタルデータと自由形式のリアーク文を手術室と麻酔科医局間に布設した伝送回線によってオンラインで直接入力することとし,他のデータは専用の辞書を参照するメニュー形式の入力方式によって標準・定型化と符号化を図った点に特徴がある.以下に概要を述べる.1.伝送方式手術室各室の麻酔器上に入力端末(8201コンピュータ)をおき, RS232回線を介して麻酔科医局のRS232-GPIBコンバータに接続する.主コンピュータ(9801)はGPIBによる通信制御を行う.最大15台まで入力端末を制御することができる.各端末から患者名,生年月日,血圧・心拍・補液・ガスデータが定期的に送られる.2.辞書/メニュー方式の入力方法診療科名,診断名,術式,術者,前投薬,麻酔法,麻酔医名についてそれぞれの辞書を作成し,階層構造に配置した.階層の順序に従ってその階層に属する辞書を次々に呼びだし,辞書の中から該当する1項目を数字で選択し,次の階層に進む.順に選んだ数字の組合せがそのまま符号コードとなる.3.麻酔台帳等の作成とデータベースの構築1と2項によって入力されたデータはリレーショナルデータベースのストラクチェアに書込まれる.日別ログファイル,月別台帳,麻酔台帳,診療科別台帳,症例検索/再手術検索ファイル,計算機内麻酔記録ファイルを生成した. 1000例の症例入力を試行した結果,診療科別および症例検索/再手術検索では表示に約60秒を要し,有用性が実証された.麻酔記録に記載される情報は術直前,術中,術直後の患者管理の全てを含み,診療各科を対象とするため内容が多岐にわたること,また血圧や心拍等の時系列データを含む点が最大の特徴である.計算機管理の基本的な必要条件である記載項目の標準・定型化にはなじまない.本研究は比較的不定形のバイタルデータと自由形式のリアーク文を手術室と麻酔科医局間に布設した伝送回線によってオンラインで直接入力することとし,他のデータは専用の辞書を参照するメニュー形式の入力方式によって標準・定型化と符号化を図った点に特徴がある.以下に概要を述べる.1.伝送方式手術室各室の麻酔器上に入力端末(8201コンピュータ)をおき, RS232回線を介して麻酔科医局のRS232-GPIBコンバータに接続する.主コンピュータ(9801)はGPIBによる通信制御を行う.最大15台まで入力端末を制御することができる.各端末から患者名,生年月日,血圧・心拍・補液・ガスデータが定期的に送られる.2.辞書/メニュー方式の入力方法診療科名,診断名,術式,術者,前投薬,麻酔法,麻酔医名についてそれぞれの辞書を作成し,階層構造に配置した.階層の順序に従ってその階層に属する辞書を次々に呼びだし,辞書の中から該当する1項目を数字で選択し,次の階層に進む.順に選んだ数字の組合せがそのまま符号コードとなる.3.麻酔台帳等の作成とデータベースの構築1と2項によって入力されたデータはリレーショナルデータベースのストラクチェアに書込まれる.日別ログファイル,月別台帳,麻酔台帳,診療科別台帳,症例検索/再手術検索ファイル,計算機内麻酔記録ファイルを生成した. 1000例の症例入力を試行した結果,診療科別および症例検索/再手術検索では表示に約60秒を要し,有用性が実証された.本研究は麻酔管理のための全情報(麻酔記録と台帳)を通信回線を介して計算機に入力し、データベースを作成するとともに、麻酔関連の諸用語の統一および標準化を図ることを目的とする。1.通信方式の決定複数の手術室とセンター間に4線式のRS232C線を布設し、両端にGPIB線をおく方式を採った。データの送受信はGPIBの規格をそのまま利用した。後で述べるように入力の誤りの多発と、回線の混雑のため、データの送受信はバイタル(血圧・心拍・体温・尿・ガス情報)に限定した。他の患者情報は回線を経由せずに、直接センターで入力することとした。2.麻酔関連用語の統一と入力方法の検討麻酔薬の名称でさえも統一が図られていなかったため、データベースの管理に支障があった。入力の方法と用語の統一とそのコード化を検討し、次の方式を採用した。1つの症例について(1)手術日,(2)ケース番号,(3)患者名,(4)ID番号,(5)生年月日,(6)年令を入力したのち(7)部科名とその部科に特有の分類項目、例えば外科ーValve,Myocardidl,Pericardiolー等を選択、ついでその分類に付属する(8)診断名、次に診断名に付属する(9)術式を選択する階層構造を作り、会話形式で次々に入力する方法である。(10)前投薬,(11)麻酔法,(12)麻酔医についても同様な方法を採った。これらの手法によって、入力の誤りは皆無となり、同時に各段階で付されている2桁毎の数字を連ねることによってコード化も完了した。現在使用しているリレーショナルデータベースによってこれらのデータを管理する場合、コードによる管理の方が速度、メモリー容量とも有利でもある。これらの方式を伝送回線を用いて同時処理する場合には、端末側のコンピュータ8201の制約が生じており、現在は不可能である。
マイクロヒートポンプに関する基礎研究

マイクロ熱交換器に関して,伝熱管を細管化することによって伝熱性能を上昇させ,容積を飛躍的に小さくするための伝熱性能の研究を行った。マイクロ熱交換器の特性を生かすために,冷媒R134aを作動媒体とする実験を行い,その結果に基づいて,極細管を用いたチューブフィン熱交換器を製作しその性能試験を行った。また,マイクロ熱交換器の設計にあたっては,入り口部での気液二相流の分配問題が重要になる。その不均等分配に関して基本性質を明らかにする研究を行った。1.HFC134aに関しては,0.53mm管の伝熱管内沸騰熱伝達率の実験データを取得した。蒸発管の入り口のクオリティが0.1以下あるいは過冷却状態の時には,作動媒体の流れが不安定(スラグ流化)になり,熱伝達率も大幅に低下すること,1mm以下の伝熱管では,クォリティが0.5を越えると管壁のドライアウトに起因する伝熱低下が発生することが明らかになった。3mm以上の伝熱管との伝熱特性の違いに基づくと,マイクロ熱交換器を使うときに,作動媒体の入り口状態を制御しなければメリットが出ないことも分かった。2.細管内熱伝達性能の測定に基づき,内径1,2,4mmの伝熱管を用いたチューブフィン熱交換器を設計製作し,熱交換器設計モデルの検証と管内径の最適化を行った。冷媒側の圧力損失を上げずに所定の伝熱性能を維持する熱交換器を設計すると,内径2mmのところに最適な状態が有り,熱交換器の容積は4mm管を用いる場合と比べて30%以上削減できることが明らかになった。3.ヒートポンプサイクルの膨張機構を出た後の気液二相冷媒の複数の蒸発管への分配に関して,管径に応じて冷媒流動を支配している物性が異なるので,管径が小さくなるにしたがって,支配的になる物性値を確認し,流動様式を観察しながら,細管に適した冷媒分配機構を検討した。冷媒の偏流量の発生メカニズムを明らかにした。今年度は、マイクロ熱交換器に関して、伝熱管を細管化することによって伝熱性能を上昇させ、容積を飛躍的に小さくすることを試みた。このような極細管を用いた熱交換器をヒートポンプに用いるためには複数の伝熱管に冷媒を分配させる必要があるが、冷媒の分配時偏流について基本的な性質を明らかにした。マイクロ熱交換器の技術課題として重要なことは、最終的に大気に熱を捨てるときの空気側熱伝達を促進することであるので、極細管熱交換器に適した空気側熱伝達促進技術を開発するための熱交換器シュミレータを開発した。1.管内径0.51mmの伝熱管内沸騰熱伝達率を熱伝達試験装置を用いて計測した。冷媒はHFC134a、熱流束範囲は1020kW/m^2、質量流束は150300kg/m^2sである。管内径4mm以上の管内熱伝達率との違いを検討した結果、細管になれば低クォリティ域の熱伝達率は高くなる傾向があるが、ドライアウトしやすくなり、蒸発管全体としては、伝熱性能が良くなるとは限らないことがわかった。熱伝達率整理式を導いた。2.ヒートポンプサイクルの膨張機構を出た後の気液ニ相冷媒の複数の蒸発管への分配に関して、管径に応じて冷媒流動を支配している物性が異なるので、管径が小さくなるにしたがって、支配的になる物性値を確認し、流動様式を観察しながら、細管に適した冷媒分配機構を検討した。3.伝熱管外空気側熱伝達率の促進は、ヒートポンプサイクルの蒸発器や凝縮器において重要である。細管内冷媒伝熱、管外空気側伝熱の特性を考慮した熱交換器シミュレータを開発した。これを用いて、伝熱量を与えたときに、熱交換器体積を最小にする幾何学的パラメータを計算することができるようになった。

冷媒側の圧力損失を上げずに所定の伝熱性能を維持する熱交換器を設計すると,内径2mmのところに最適な状態が有り,熱交換器の容積は4mm管を用いる場合と比べて30%以上削減できることが明らかになった。3.ヒートポンプサイクルの膨張機構を出た後の気液二相冷媒の複数の蒸発管への分配に関して,管径に応じて冷媒流動を支配している物性が異なるので,管径が小さくなるにしたがって,支配的になる物性値を確認し,流動様式を観察しながら,細管に適した冷媒分配機構を検討した。冷媒の偏流量の発生メカニズムを明らかにした。今年度も引き続き,マイクロ熱交換器に関して,伝熱管を細管化することによって伝熱性能を上昇させ,容積を飛躍的に小さくするための伝熱性能の研究を行った。マイクロ熱交換器の特性を生かすために,二酸化炭素を作動媒体とする実験とHFC134aを作動媒体とする実験の両方を行った。1.内径0.7,1,2mmの伝熱管内を二酸化炭素が流れるときの細管内沸騰熱伝達の実験の結果,以下の知見を得た。沸騰熱伝達には核沸騰熱伝達の寄与が支配的であり,強制対流蒸発の寄与は小さい。流体の質量速度を増大させるにしたがって,流れが管状噴霧流に遷移し,ドライアウトするときのクォリティが小さい値に移ってゆく。熱流束が熱伝達率に与える影響は,1mm管より0.7mm管のほうが大きい。潤滑油を添加すると,熱伝達率は低下する。わずかな潤滑油の量でも熱伝達率が低下するのは,フロン類では見られなかった現象であり,二酸化炭素特有の現象と思われる。圧力損失は,既存の実験整理式より小さく,質量速度が大きくなるにしたがってその乖離は大きくなる。2.HFC134aに関しては,昨年の0.51mm管に引き続き,2mm管を用いて伝熱管内沸騰熱伝達率の測定実験を行った。熱流束範囲は1020kW/m^2,質量流束は150300kg/m^2sである。これで,広範囲な伝熱特性データを取得することができた。新たな知見として,蒸発管の入り口のクォリティが0.1以下あるいは過冷却状態の時には,作動媒体の流れが不安定(スラグ流化)になり,熱伝達率も大幅に低下することが分かった。マイクロ熱交換器を使うときに,作動媒体の入り口状態を制御しなければメリットが出ないことも分かった。マイクロ熱交換器の特性を生かすために,冷媒R134aを作動媒体とする実験を行い,その結果に基づいて,極細管を用いたチューブフィン熱交換器を製作しその性能試験を行った。1.HFC134aに関しては,0.53mm管の伝熱管内沸騰熱伝達率の実験データを取得した。蒸発管の入り口のクォリティが0.1以下あるいは過冷却状態の時には,作動媒体の流れが不安定(スラグ流化)になり,熱伝達率も大幅に低下すること,1mm以下の伝熱管では,クォリティが0.5を越えると管壁のドライアウトに起因する伝熱低下が発生することが明らかになった。3mm以上の伝熱管との伝熱特性の違いに基づくと,マイクロ熱交換器を使うときに,作動媒体の入り口状態を制御しなければメリットが出ないことも分かった。2.細管内熱伝達性能の測定に基づき,内径1, 2, 4mmの伝熱管を用いたチューブフィン熱交換器を設計製作し,熱交換器設計モデルの検証と管内径の最適化を行った。
超ウラン化合物の磁性と超伝導の研究

まず超ウラン化合物合成及び物性測定のための装置の整備を行なった。超ウラン化合物は放射能が非常に高いため、通常とは大きく異なった放射能を防ぐ環境での試料合成や物性測定行なう必要があり、そのための特別な設備が必要である。金属問Np化合物合成のためのNp金属調製する必要がある。このためNpO_2を溶解し、アマルガム法でNp金属を生成させる。Np金属の生成をアマルガム法にて行った。一回で1g程度のNp金属を得ることができた。この金属を用いてNp115化合物をの単結晶をフラックス法で作成した。NpXGa_5(X=Fe, Co, Ni, Rh)の単結晶の合成に成功した。この単結晶試料をX線回折、磁化率、比熱により、評価した。X線回折により115化合物の結晶構造を持っていることを確認した。磁化率、および比熱測定の温度依存測定により磁気転移温度を決定した。また中性子散乱で磁気構造を決定した。またNMRによる磁気揺らぎと基底状態の関係について明かにした。8重極秩序を持つと推測されている化合物NpO_2の秩序状態を解明するため、^<17>O-NMRを行った。NMRスペクトルは通常の双極子秩序では説明できず、八重秩序が起きている事が示唆された。Pu化合物の単結晶合成に成功した。合成した化合物はT_c=9Kの高い臨界温度を持つ新奇超伝導体PuRhGa_5である。この単結晶を用いて、超伝導の重要な基本特性である上部臨界磁場H_c2の異方性を決定した。またNMR測定により、Gaサイトのスピン格子緩和時間T_1の温度依存を常伝導及び超伝導状態で測定した。超伝導状態のT_1の温度依存はT^3則に従いまたT_c直下でのコヒーレンスピークが見えなかったことから、超伝導ギャップは異方的であり、非通常の超伝導状態が出現していることが明らかになった。本年度は超ウラン化合物合成及び物性測定のための装置の整備を行なった。金属間Np化合物合成のためのNp金属調製する必要がある。今年度はアマルガム法を行なうためのガラス製セルを作製し、まずNp生成の予備実験としてウラン金属の生成を試みた。その結果、ウラン金属を1g/h程度で生成することに成功し、この技術を確立し、Np金属生成を試みる準備を終了した。NpO_2の秩序状態でゼロ磁場NMR測定を行い、^<237>Np信号を探索した。メスバウアー効果の実験結果からNMR(NQR)信号は10-150MHzにあることが推察されるのでこの周波数範囲で4.2Kにて信号探索を行なった。試料は焼結体2.8gのNpO_2である。標準試料としてYBa_2Cu_3O_7ペレットをコイルの下部に入れ常に共鳴状態を確かめながら探索をおこなったが、信号を見つけられなかった。その理由としてスピン格子緩和時間が長すぎることが挙げられる。そこで緩和時間が短くなる転移温度(25K)付近での探索を行なう予定である。

Np金属間化合物のNMR測定を行なうための試料菅を設計した。Np試料尽強いα及びγ線を放射するので、密封型の試料菅に試料を封入する必要がある。特にNMRは粉末試料を用いる必要があり、かつ金属試料菅は電磁波をシールドしてしまうので使えない。そこでテフロンカプセル内にスタイキャストで固めた粉末を封入する方法を考案しカプセル等をデザインした。グローボックス内で試作したカプセルに粉末試料を問題なく封入できるかを試す準備を行なった。今年度はまずNp金属の生成をアマルガム法にて行った。一回で1g程度の金属を得ることができた。この金属を用いてNp115化合物をの単結晶をフラックス法で作成した。NpXGa_5(X=Fe,Co,Ni,Rh)の単結晶の合成に成功した。この単結晶試料をX線回折、磁化率、比熱により、評価した。X線回折により115化合物の結晶構造を持っていることを確認した。磁化率、および比熱測定の温度依存測定により磁気転移温度を決定した。これによりNpFeGa_5では118Kと80Kに磁気転移があること。NpNIGa_5では30Kと18Kに磁気転移があることがあきらかになった。NpFeGa_5においてGa NMRの測定を行った。常磁性状態のGaサイトの超微細相互作用はU115化合物の場合と同様であることがわかった。8重極秩序を持つと推測されている化合物NpO_2の秩序状態を解明するため、^<17>ONMRを行った。まず^<17>Oエンリッチした試料をつくるため、Np金属を水素化しNpH_3にしてそれから脱水素化することによりNp金属微粉を作成した。この金属微粉を^<17>Oエンリッチガスで酸化し過熱することで^<17>OエンリッチNpO_2を作成した。^<17>O NMRを常磁性および秩序状態で測定した。秩序に伴い、酸素サイトに弱い内部磁場が現れることがわかった。これは通常の双極子秩序では説明できないほど小さく、それ以外の秩序が起きている事示唆している。今年度はPu化合物の単結晶合成に成功した。合成した化合物はT_c=9Kの高い臨界温度を持つ新規超伝導体PuRhGa_5である。この単結晶を用いて、超伝導の重要な基本特性である上部臨界磁場H_<c2>の異方性を決定した。またNMR測定により、Gaサイトのスピン格子緩和時間T_1の温度依存を常伝導及び超伝導状態で測定した。超伝導状態のT_1の温度依存はT^3則に従いまたT_c直下でのコヒーレンスピークが見えなかったことから、超伝導ギャップは異方的であり、非通常の超伝導状態が出現していることが明らかになった。また常伝導状態のT_1の温度依存は電子相関の影響を強く受けたものであった。これは非通常超伝導状態が電子相関に起因していることを示唆している。多重極秩序を持つと考えられるNpO_2では酸素サイトのT_1の温度、磁場依存を測定した。非常に興味深いことにT_1は常磁性状態でも磁場依存が観測された。これはNp核とO核の強い磁気相互作用による緩和過程を考慮することで理解できることがわかった。またNpO_2の単結晶の合成に成功し、その静帯磁率は常磁性、秩序状態で等方的であることを明かにした。多重極秩序化合物UPd_3では単結晶の^<105>Pd-NQR測定を零磁場行ない、Pd信号観測に初めて成功した。秩序状態になるとスペクトルの分裂が見られ,低対称化が起きることが超微細相互作用を通じて明らかになった。
ナノビーム回折による精密原子配列決定法の開発

本研究では、放射光ナノビームやX線自由電子レーザーなどの高輝度微小光源を使って得られる微小領域試料の回折データから原子配列を解明するための基盤技術を構築を目指した。その結果100×100×100nm3の体積領域に含まれる1億原子からの散乱された数千点の回折データを数時間の実用的な時間で計算するシステムをGPGPUにより構築することに成功した。この方法を、周期性を持った領域と周期性を持たない領域の両者が混在するナノ構造体の回折データの解析に利用して、回折パターンから粒子のサイズ分布、形状分布を解析する手法開発の糸口をつかんだ。本年度は、ナノビーム回折の現状に対する調査と、熱電変換材料、ボロン化合物、フラーレン関連物質、などの放射光粉末、単結晶X線回折の研究を開始した。世界的な状況を調査するため、X-ray Scienceのゴードン会議に参加し、表面界面、デバイスなど様々なナノビームを使った構造研究を調査した。その結果、測定手法開発の側面がまだまだ強く、実材料の研究に展開できている状況ではないことがわかってきた。ナノビームを使った研究を進めるために、結晶より大きなサイズの高次構造を制御することで性能が向上する熱電変換材料、結晶周期だけの情報では欠損サイトの存在のために物性の解釈が難しいボロン化合物、室温近傍で金属絶縁体転移を示す強相関電子系ナノ粒子の実験的研究を開始した。また、計算機環境を整備し、ソフトウェア開発を開始しした。ナノサイズのコヒーレントビームを使って結晶の周期性を無視して回折データを計算できるシステムのプロトタイプを作成した。本年度は、理研SPring-8センターから筑波大学に異動し、異動とほぼ同じくして、耐震改修工事により実験スペースを身近に持てない状況であったことから、放射光施設での活動を中心に進めた。ソフト開発については、異動に伴い、計算機環境を整えきれなかったため、進展が遅れている。昨年度から続けたVO2ナノ粒子については、SPring-8にて粉末回折データを測定し、データ解析とTEM観察などから、粒子形状とタングステン原子のドープ量の違いの相関を解明し、そこまでの結果を取りまとめて論文発表した。また、ナノの厚みの薄膜や一次元鎖などで機能を発現するドナー・アクセプタ共役接合錯体について、放射光粉末、単結晶X線回折により、その構造を決定することに成功した。これらの物質は最先端の実験室X線回折装置を用いてもまったく構造が明らかにできていなかった物質群である。膜や鎖の形で機能を示す物質であることから、今後のナノビーム測定等の候補物質になると考えられる。手法開発の国際展開として、スウェーデンの王立科学アカデミーからX線構造解析の手法開発で2013年にグレゴリー・アミノフ賞を授与されたM. A. Spackman教授との国際共同研究の成果を国際雑誌に報告した。また、8月には、IUMRS-ICAのセッションオーガナイザーを務め、アジア各国のナノビーム線やコヒーレントビームX線、電子線などを利用した回折法の研究者を招待し、情報収集に努めるとともに、自身の解析法開発の成果の内、波長変化させたデータを複合的に利用した手法について発表した。本年度は、開発を進めてきたナノビーム回折から得られる回折データを解析する手法をサーモクロミック材料であるVO2ナノロッドや二次電池材料であるプルシアンブルー類自体の回折データに適用する研究を進めた。特にソフトウェアのグラフィックカードを用いた汎用計算(GPGPU)化を進め、通常のPCの100倍以上の速度を有するソフトウェアシステムを構築することに成功した。このシステムを用いて、VO2ナノロッドの解析を進めた。100nm以上のサイズの粒子の回折パターンをすべて原子として仮定して解析することが可能となり、粒径分布などこれまで粉末回折などから得ることが難しかったパターン情報を得ることに成功した。サーモクロミックガラス材料にこの方法を適用した成果を2016年の日本放射光学会で口頭発表した。この研究は欧米で盛んになりつつある、ホールパウダーパターンモデリングとトータルスキャッタリングの2手法を融合する可能性を持つものであり、材料科学者からX線光学の研究者までの幅広い分野の研究者から注目を集めた。さらに、類似の情報を計測可能な小角散乱などの研究者からも、詳細が聞きたいとの連絡を受けている。以上のようにナノサイズビームを利用している多くの研究者から反響があった。今後はこの手法を実材料の解析に利用する研究を開発と合わせて継続する。そのためには、計算機の能力アップが必須となるため、大型計算機センターの利用などさらに研究環境を拡充して臨みたい。放射光を利用したナノ粒子系物質の研究の論文化など想定以上に進んでいる部分と、移動にともなってソフト開発が停止した部分の両方があり、合わせて考えれば順調に推移していると言える。小角散乱やコヒーレントX線の実験も開始しており、実験、成果の部分は想定以上に順調に推移している。

回折物理学今後は、解析法開発に力を入れていく。平成27年度4月には改修工事も終わり、居室の開発環境も整ってきた。これらを利用してソフトウェア開発を進める。まず、計測法開発を主とした本研究を進めるに当たり、物質科学で重要なテーマの試料を確保することができた。この点は順調に進んでいると判断できる。ドメイン制御による高性能熱電材料の創成やナノ粒子のサイズ制御による相転移温度制御などナノサイズのビームが力を発揮する魅力的なテーマを始められたことは順調に推移していると考えてよい。計測法開発については、計算機の購入を当初は予定していたが、それを取りやめ、開発環境の拡充に力を注いだ。結果的に、計算機の初期納入に伴う手間を削減することができた。一方で、ナノ計測の他の手法を含めた様々な学会、研究会に出席し、手法を物質科学に適用するための情報を収集した。電子顕微鏡や、軟X線分光などライバルとなる手法が多いものの、厚さ方向の情報が得られる、内部がわかるなど硬X線ならではの強みがあることも判明した。手法開発は海外でかなり進んでいることも分かった。情報収取と環境整備の観点で本年度は順調に推移したと思われる。平成26度は、異動と耐震改修工事のため自身の身の回りの物品を購入し環境を構築することができなかった。今後は、実際のデータ測定、解析に力を入れていく所存である。理研およびSPring-8の共同利用ビームラインで定常的に100nmのビームが利用できる実験ステーションが増えてきているためそれらの利用を開始する。試料については、まず熱電変換材料と強相関ナノ粒子を用いる。ボロン化合物については、原子番号が小さく散乱能が低いため空気散乱を最大限提言しないと研究遂行に支障が出ることが判明した。この点については、方法を模索しつつ他の材料の研究を進める。一方で、ビームサイズが小さくなると、試料の温度変化に伴い試料位置が変化しビームが当たらなくなること、冷やして霜が少しつくだけでもその微小な霜から強い回折強度が得られてしまうなどナノビームならではの実験上の困難さも判明してきている。高温、および室温近傍で機能を示す材料を選んでいるためこれらの困難さを避けて研究が進められると期待している。手法開発については現状の開発をつつける。4月より速やかに昨年度までの執行予定に沿って進めていく。本年度は、計算機の購入を計画したが、既設計算機資源の有効活用に利用し、その分、3年に一回開催されるナノビーム回折と関わりの深い国際会議への出席などを積極的に行うようにし、情報の収集に努めた。このため、物品費が抑えられ、旅費が多くなる事態となった。次年度以降は計画通りに進めていく。ただし、実験関係の消耗品の購入費用が見積もりよりかかるためそれらに本年度の繰り越し分を充てることとする。
小腸移植後拒絶反応におけるMAdCAM-1の意義とその制御による新しい治療戦略

I.小動物(ラット)を用いた小腸移植モデルにおけるMAdCAM-1の発現ラットでは急性拒絶反応が最も強く出るACl(RTl^a)ドナーからLewis(RTl^1)レシピエント(雄性,200-250g)をドナーおよびレシピエントに使用し,同種異系同所性小腸移植を行った。この系の組み合わせでは,術後約1週間で拒絶反応がおこり,レシピエントはほぼ100%死亡する。この急性拒絶反応モデルを用い、タクロリムス非投与群において、MAdCAM-1の小腸グラフトにおける発現を検討した。経日的に小腸移植後のグラフト腸管を採取し、凍結標本を作成した抗MAdCAM-1抗体(OST-2)を用いて免疫組織染色を施行した。結果:MAdCAM-1の発現はグラフト腸管の粘膜固有層の小血管において、移植後4日目より、発現の亢進を認めた。II.同小腸移植モデルにおける抗MAdCAM-1抗体投与の抗拒絶反応効果小腸移植後のレシピエントラットに対して、抗MAdCAM-1抗体(OST-2)を移植後2日目より7日間連日、2mg/kg全身投与(静注)を行った。レシピエント生存期間に有意な差は認めなかったが、小腸グラフトのHE所見では、明らかにの拒絶反応のgradeを抑制していた。<まとめ>ラット同所性小腸移植モデルを用いて、拒絶反応初期に小腸グララトにおけるMAdCAM-1の発現の亢進を認めた。また同拒絶モデルにおいて、抗MAdCAM-1抗体(OST-2)を投与することで、小腸グラフトの拒絶反応における粘膜障害のgradeを抑制した。よって、小腸移植の拒絶反応初期において、MAdCAM-1の発現の亢進が関与していることが示唆され、抗MAdCAM-1抗体は拒絶反応を抑制しうる可能性も示唆された。I.小動物(ラット)を用いた小腸移動モデルにおけるMAdCAM-1の発現ラットでは急性拒絶反応が最も強く出るACI(RT1^a)ドナーからLewis(RT1^1)レシピエント(雄性,200250g)をドナーおよびレシピエントに使用し,同種異系同所性小腸移植を行った。経日的に小腸移殖後のグラフト腸管を採取し、凍結標本を作成した。抗MAdCAM-1抗体(OST-2)を用いて免疫組織染色を施行した。結果:MAdCAM-1の発現はグラフト腸管の粘膜固有層の小血管において、移植後4日目より発現の亢進を認めた。II.同小腸移植モデルにおける抗MAdCAM-1抗体投与の抗拒絶反応効果小腸移植後のレシピエントラットに対して、抗MAdCAM-1抗体(OST-2)を移殖後2日目より7日間連日、2mg/kg全身投与(静注)を行った。今後の展開1.抗MAdCAM-1抗体の投与実験。3.グラフト内リンパ球のα4β7インテグリンの発現(免疫組織染色)。4.グラフト腸管粘膜内浸潤リンパ球の解析(フローサイトメトリー)。5.皮膚移植試験などを用いて免疫寛容状態の解析。上記研究成果を国内学会で発表する予定である。
迅速PCR-SSCP法によるグルコース-6ーリン酸脱水素.酵素異常症遺伝子の解析

研究代表者により改良された迅速PCR-SSCP法により、(1)本年度、新規に見出されたものを含む変異酵素未同定のG6PD異常症例、(2)過去に酵素学的に変異酵素が同定されている症例、(3)ソロモン諸島におけるG6PD異常症スクリーニングにより見出された症例、の各々について、変異G6PD遺伝子の解析を行った。(1)に関しては、検索を行った18例より、これまでに知られていない7種の新しい遺伝子変異を含む、計13種の変異G6PDを同定した。(2)については、G6PD Asahikawa,G6PD Musashino,G6PD Kamiube,G6PD Fukushima,G6PD Iwate,G6PD Morioka,G6PD Tsukui,G6PD Mejirodaiの各変異酵素について解析を行い、G6PD Asahikawa,G6PD Musashino,G6PD Kamiube,G6PD Tsukuiの各変異酵素で新規の変異を見出した。これらの変異の大部分は単一塩基置換であったが、G6PD Tsukuiおよび今回、新規に同定されたG6PD Urayasuでは、本症としてはきわめてまれな3塩基の欠失による単一アミノ酸欠失によることが明らかになった。患者または母親が外国出身の症例では、韓国人に見出された初の新規な変異G6PDであるG6PDSeoulを除き、すべて出身地に頻度の高いpolymorphicな変異酵素が同定された。(3)に関しては、メラネシア人453例を対象としたスクリーニングにより見出された27例のG6PD異常症例の遺伝子解析により、G6PD UnionおよびG6PD Honiaraの2種の変異酵素を同定した。G6PD Unionは世界各地に分布する頻度の高い変異酵素であるが、G6PD Honiaraは新規な変異酵素であった。興味深いことにG6PD HoniaraはG6PD Unionの塩基置換に、別の塩基置換が加わって生じたものであることが明らかになり、G6PD Unionがきわめて古い起源を有する変異酵素であることが示唆された。
LECラットのチロシンキナーゼ異常による肝炎、肝癌の自然発症

本研究では、LECラットの肝炎から肝癌発症に至る機構を、肝細胞増殖の肝細胞増殖の情報伝達系のメタロチオネイン(MT)に焦点をあて検討した。その結果、MTは肝細胞増殖時に誘導合成され、細胞周期のS期からG_2M期にかけて核(核小体を除く)に局在化することを認めた。また、初代培養肝細胞においてMTの核局在化は細胞増殖に必須であることが明らかとなった。増殖因子刺激によるMTの核局在化は、チロシンキナーゼの活性化により引き起こされ、Ca dependent protein kinase Cによって制御されることを確認した。更にMTは、DNAに結合し肝細胞増殖を制御する核因子であることが強く示唆された。LECラットを用いた実験で、我々はLECラットの肝疾患発症の成因の一つとして、Cu-MTの肝臓への異常蓄積を明らかとした。そして、病態発症前においてもCu-MTの強い核局在が認められ、急性肝炎発症時には強い増殖因子刺激がなされているにもかかわらずMTが核内に局在しえなかった。ところが、抗体による増殖因子レセプターの検出では、正常を示した。以上より、LECラット肝細胞ではMTを介したチロシンキナーゼの異常が起こっていることが示された。LECラットの肝癌発症機構については、肝非実質細胞の異常増殖が大きく関与していることを発見した。肝炎発症時には、傷害を受けた肝細胞の機能を補うために新たな肝細胞の増殖がおこるはずである。しかし、LECラットでは肝細胞の増殖が低下しているため、肝細胞にとって代わってoval cellなどの肝非実質細胞が増殖することになる。そして、この肝非実質細胞が異常増加することによって、最終的に肝癌を発症することが示唆された。
タンパク質分子認識過程を活写する時間分解ラマン計測の光スイッチングによる超高速化

本研究は、天然変性タンパク質の複合体形成における分子認識機構を明らかにするために、時間分解分光法による高速実時間ダイナミクス観測の実現を目指した。複数の光パルスを使用した時間分解分光法は、ごく短寿命で存在する過渡的な分子集団のダイナミクス観測に対して非常に有効であるが、反応開始のトリガーには光が必要である。光反応を必要としない変性タンパク質の複合体形成反応を開始するタイミング制御に「分子光スイッチ」をもちいることで、これらの反応の実時間観測を試みた。分子認識過程を観測するためには、部位特異的な構造変化の観測を行うのに有効な共鳴ラマン分光法をもちいた。光スイッチとして作用するアゾベンゼン誘導体を合成した。また、本領域外ではあるが、国内の研究グループとの共同研究を実施することで、よりタンパク質に導入しやすいアゾベンゼン誘導体を得ることができるようになった。さらに、アゾベンゼン誘導体を導入するための変性タンパク質の標的タンパク質の変異体作製、および変性タンパク質の発現・精製を行った。ダイナミクス観測を行うため、光スイッチング反応を開始するのに適した波長のナノ秒パルスレーザーを導入した。このレーザーは、良質のスペクトルが得られる既存の高繰り返し発振のレーザーシステムと同期がとれることを確認し、新たにナノ秒の時間分解能を有する時間分解紫外共鳴ラマン分光システムを製作した。光スイッチングおよび時間分解分光法を組み合わせることにより、既存の方法より数桁速いダイナミクス観測が可能になった。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、天然変性タンパク質の複合体形成における分子認識機構を明らかにするため、時間分解分光法による高速実時間ダイナミクス観測の実現を目指している。複数の光パルスを使用した時間分解分光法は、ごく短寿命で生じる過渡的な分子集団のダイナミクス観測に対して非常に有効であるが、反応開始のトリガーに「光」が必要である。光反応を必要としない変性タンパク質の複合体形成の反応開始制御に「分子光スイッチ」をもちいる。変性タンパク質の標的分子にアゾベンゼン誘導体を導入し分子内架橋構造をもつと、その光異性化により標的分子の立体構造形成がうながされる。これを反応開始のトリガーとして、変性タンパク質がどのように標的分子を認識するのかを観測する。平成27年度は、時間分解分光を行うための分子光スイッチの作製を行った。光スイッチとして作用するアゾベンゼン誘導体(3,3'-bis(sulfo)-4,4'-bis(chloroacetamide)azobenzene)の合成を行った。アゾベンゼン誘導体がシステイン残基と結合し、分子内架橋構造を形成する。さらに、転写因子(Cyclic AMP response element-binding protein)がもつ変性領域のpKIDドメインの標的であるKIXドメインのα2ヘリックスへシステイン残基を導入した変異体(N267C/K634C)を作製した。ダイナミクス観測にもちいる時間分解紫外共鳴ラマン分光システムについて、既存のシステムを本研究課題の測定に合わせた条件検討を行った。観測対象のタンパク質は、海外の研究室へ発現ベクターの供与を依頼したため、その交渉に時間を要した。これについては、手続きを踏み、現在は問題なく使用できる状況である。光スイッチとしてもちいるアゾベンゼン誘導体の合成は、既報の方法であるが、さらなる条件検討が必要であった。この点に関しては、同専攻の有機合成を専門としている研究者と相談の上、研究を遂行している。変性タンパク質(pKIDドメイン)および標的タンパク質(KIXドメイン)において、光スイッチ機構を持つ標的タンパク質を作製し、光スイッチング機構の評価および複合体形成の時間分解計測を行う。・光スイッチング機構の評価:光スイッチKIXドメインに対し、時間分解紫外共鳴ラマン計測を行い、二次構造形成の過程を観測する。これにより、光スイッチングの応答時間を調べ、複合体形成の時間分解能を決定する。・複合体形成の時間分解計測:光スイッチングを利用した時間分解共鳴ラマン測定により、pKIDドメインと光スイッチKIXドメインの複合体形成過程を観測する(観測には、平成28年度に導入するレーザーを使用する)。

複合体のドメイン界面には、共鳴ラマンバンドが観測されるチロシン残基がある。このバンドをプローブにして、分子間相互作用変化の過程を活写し、分子認識機構を明らかにする。pKIDドメインと同様にKIXドメインと複合体形成するMybドメインについても同様の実験を行う。MybドメインーKIXドメインの複合体形成では、複合体のドメイン界面および複合体形成後のMybドメインの疎水性コアには、それぞれ共鳴ラマンバンドが観測されるチロシンおよびトリプトファン残基がある。このバンドをプローブにして、分子間相互作用変化の過程を活写する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
糖尿病発症関連遺伝子の解明

糖尿病をおこす常染色体劣性遺伝疾患ウオルフラム症候群の原因遺伝子WFS-1の機能について、WFS1ノックアウトマウスを作製し解析を進めた。WFS1欠損マウスでは膵β細胞数が進行性に減少し、これがインスリン分泌低下の原因と考えられた。WFS1欠損マウスから単離した膵島は、ツニカマイシンやタプシガルギンなどの小胞体ストレス誘導に対してアポトーシスによるDNA断片化が増強し、小胞体ストレスに対して脆弱であった。このことは、WFS1が、小胞体ストレス応答のコンポーネントの1つであり、小胞体ストレスから細胞を守る働きを担う可能性を示唆している。そこで、さらにWFS1欠損膵島での小胞体ストレス応答の詳細を検討した。小胞体ストレス応答では、PERKのリン酸化を起点とする翻訳抑制、ATF6の活性化やIRE1によるXBP1の活性化に始まるシャペロン蛋白の発現誘導が惹起される。WFS1欠損膵島では、PERKリン酸化の亢進、XBP1mRNAのスプライシング増強によるXBP1蛋白発現の亢進、ATF6の誘導によるシャペロン蛋白の発現増加が認められ、小胞体ストレス応答が亢進していることが観察された。また、小胞体ストレス応答の亢進に伴ってCHOPの発現およびcaspase-3の切断の亢進も認められ、アポトーシスシグナルが活性化されていることも明らかにした。さらに、興味深いことに、WFS1欠損膵島ではBrdUの取り込みが減少しており、β細胞の増殖障害が認められることが明らかとなった。その分子機構に関与するものとして、p21^<cip1>の発現亢進を見出し、また、単離膵島およびMIN6細胞を用いた検討から、小胞体ストレスがp21^<cip1>の発現を転写レベルで増強することを明らかにした。上述の遺伝子は糖尿病発症関連遺伝子の候補となるものである。新生児低血糖患者にGDH遺伝子変異を同定し、これが常時活性型であることを機能解析より明らかにした。この常時活性型GDHの過剰発現により、低濃度グルコース下でのインスリン分泌は増強していることも証明した。Preliminaryな結果ではあるが、このようなインスリン分泌増強下で細胞内glutamate量は減少しており、glutamateのインスリン分泌セカンドメッセンジャー説を支持していない。なお、糖尿病患者100人の検討では、GDH遺伝子異常による患者は見出せず、主要な糖尿病遺伝子ではないと考えられる。また、PPARa遺伝子に今まで報告のない多型V227Aを見出した.これは,エクソン5のPCR-RFLPにて検出できる。227Aの頻度は糖尿病と正常者の間で差がなく,227Aがわが国の糖尿病の主要な原因ではない。ところが,尿病患者で227Aを有する場合には高中性脂肪血症の頻度が有意に高く,さらに男性・女性別に検討すると,男性でのみ頻度の有意差が認められた.また,男性糖尿病患者では,227Aを有する者ではBMI26.4以上の頻度が高かった.WFS1の細胞内局在を検討し、ERに局在する膜蛋白であることを明らかにした。ERストレスと細胞死は最近の細胞生物学のトピックスである。たとえば、神経変性疾患である家族性アルツハイマー病の原因遺伝子presenilin1&2もERに局在することから、ERに局在するWFS1が膵β細胞の「変性」と密接に関わる可能性は高い。さらに、我々はERストレスによりWFS1の発現が増強することを見出した。これらより、WFS1の異常、ERストレスの増加、膵β細胞のアポトーシス、糖尿病という図式が浮かび上がってくる。

ERの膜蛋白であるという知見はWFS1の機能解明への重要な突破口となると思われる。低血糖症患者から新たなGDH遺伝子異常Y266Cを見出した。この変異GDHの酵素活性を測定すると、GTPによる活性抑制を受けず、その上昇した活性はADPによる更なる活性化を受けないことが示された。すなわち、Y266CGDH遺伝子は常時活性型といえる。これは膵β細胞GDHの意義解明の有力なツールになると考え、膵β細胞株MIN6に発現させたところ、通常のβ細胞(MIN6もその性質を保持している)ではインスリン分泌を刺激しないグルタミンによりインスリン分泌が刺激された。これは、常時活性型GDHにより、グルタミンがαケトグルタレートに代謝されTCAサイクルに入ることから、インスリン分泌を刺激すると考えられた。この際に細胞内グルタメイト濃度を測定すると減少しており、1999年にスイスのグループより提唱された、細胞内グルタメートが膵β細胞インスリンセカンドメッセンジャー説を支持するものではなかった。また、通常はインスリン分泌を刺激しない2-5mMグルコース濃度下でも266C常時活性型GDH発現MIN6ではインスリン分泌が増加しており、患者における低血糖をよく説明した。GPLD1 (Glycosylphosphatidylinositol-specific phospholipase D 1)は、細胞膜のGPI-glycanを水解し、inositol-glycanを遊離する酵素である。アミノ酸置換をともなう多型6箇所を同定し、そのひとつのV30I多型では、30Iのアレル頻度が、糖尿病患者では対照群の健常者(60歳以上で糖尿病を発症しておらず、2親等内に糖尿病者なし)に比べて有意に高く(p=0.012)、また、別の対照である、糖負荷試験で耐糖能が正常であった者に比べても有意に高い(p=0.02)ことを見出した。次に、糖尿病患者のなかで検討すると、50才以下発症の2型糖尿病患者では51才以降発症の糖尿病患者に比べて有意に高かった(p=0.0098)。さらに、糖負荷試験が行われた耐糖能正常者で検討すると、30Iを有する者のinsulinogenic indexは、30Vを有する者に比べて有意に低値であった。すなわち、30Iを有する者は、インスリン分泌反応が悪いために糖尿病を発症する頻度が高くなることが推測される。糖尿病の大多数を占める2型糖尿病は遺伝的背景に環境因子が加わって発症する疾患であるが、その病態からは、インスリン分泌障害とインスリン作用障害による疾患ということができる。したがって、2型糖尿病の遺伝素因の解明には、インスリン分泌と作用における重要分子の遺伝子(候補遺伝子)を取り上げて検討するのが有力な方法のひとつである。そこで、日本人2型糖尿病候補遺伝子座の一つとして報告された6p22.3-p22.2の中の遺伝子として、Glycosyl-phosphatidylinositol-specific phospholipase D 1(GPLD1)に着目して解析を進めた。なお、GPLD1(Glycosylphosphatidylinositol-specific phospholipase D 1)は、細胞膜のGPI-glycanを水解し、inositol-glycanを遊離する酵素である。
リンパ管内皮細胞のリンパ産生ならびにリンパ輸送機構に及ぼす細胞生理学的研究

2年間の文部省科学研究費補助金、一般研究B(06454145)によって得られた実験結果は次のごとく要約することができる。1.リンパ管内皮細胞培養システムの作製とリンパ管内皮細胞由来弛緩因子の解明。まず始めにイヌの胸管のリンパ管内皮細胞の培養システムを確立し、蛍光プローブを用いてCa^<2+>-トランジェントや。H-トランジェントを連続的に測定出来るシステムを作製した。その標本を用いて、生理活性物質ヒスタミンやプラディキニンの作用を調べてみると、40秒程度持続するCa^4-トランジェントの上昇とそれに付随するアシディブィケーションの発生することが確認された。このリンパ管内皮細胞の細胞内変動に付随して多量の-酸化窒素が産生・放出され、脈管平滑筋、サイクリックGMP依存性の弛緩反応の誘起されることを証明した。2.リンパ節由来の脈管平滑筋弛緩因子の解明。サルの脈管リンパ節の被膜平滑筋は5-hydoxytryptamineによってリンパ節から産生・放出される一酸化窒素によって著名な弛緩反応の生ずることが判明した。3.マクロファージ培養システムの確立と培養マクロファージ由来のリンパ産生・リンパ輸送制御因子の解明。ラット腹腔内に注入した滅菌生理食塩水によって誘導されたマクロファージは、その大部分が単球由来の血管透過型マクロファージであり、ED-1抗体陽性であることを証明した。この遊走マクロファージを炎症状況に相当するL-アルギニンを減少させた環境で培養するとこの細胞の誘導型の一酸化窒素合成酵素の発現が誘導され、多量の一酸化窒素を産生・放出することが確認された。さらに、この一酸化窒素の酵素誘導・産生・放出機構はグルユコルチコイドの前処置で著名に抑制され、同時にNO合成阻害剤L-NAMEでも拮抗され、L-アルギニンの追加投与でこの拮抗作用が除去されるのを確認した。リンパ系は毛細血管床における物質交換によって生じた組織液の回収路としての生理機能を有するばかりでなく,長鎖脂肪酸,脂溶性ビタミンやホルモン,免疫反応に関与するマクロファージやリンパ球の輸送など,血管系と並列に伴走する運搬路としても重要な役割を果している。最近,私共はリンパ管内皮細胞から内因性の一酸化窒素(NO)が産生・放出され,リンパ輸送機能を制御している可能性について示唆していた(Am,J,Physiol.260:H1172-H1178,1991;Am,J,Physiol.264:H1460-H1164,1993)。そこで本研究ではinducible NOを産生・放出し、炎症反応等の状況において様々な病態生理学的役割を担っているマクロファージをリンパ管平滑筋緊張との相互作用について,体系的に解析することをまず始めの研究目的とした。これらの結果より培養ラットマクロファージはCa^<2+>非依存性のinducible NO様物質を腹腔内に遊走した状態ですでに産生・放出し、リンパ管平滑筋を弛緩されることが判明した。[I]リンパ管内皮細部培養システムの作製とリンパ管内皮細胞由来弛緩因子の解明1.イヌ胸管のリンパ管内皮細胞の培養システムを確立し、螢光物質プローブを用いてCa^<2+>-transientやpH-transientを連続的に測定出来るシステムを作製した。2.生理活性物質ヒスタミンやブラディキニンの投与により培養リンパ管内皮細胞は40秒程度持続するCa^<2+