hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肝細胞癌悪性性質獲得に寄与するBMP9分子機構の解明と新規治療法の開発

肝細胞癌(HCC)は、予後不良な悪性腫瘍であり、進行HCCに対する有効な治療法の開発が求められている。癌幹細胞(CSC)は、高い腫瘍形成能や転移能、抗がん剤抵抗性を有し、重要な治療標的と考えられているが、その維持や分化に関わる因子の同定やメカニズム解明が治療法開発に必要である。HCCにおいても、種々のCSCマーカーが同定されており、それらを用いた分類により、HCCサブタイプ毎の悪性形質や関連する分子が明らかになっててきている。BMP9は、TGFβスーパーファミリーに属し、肝幹細胞の維持・分化に関与する他、肝線維化やHCC増殖に関わる因子として近年注目されている。本研究においては、BMP9のHCCバイオマーカーとしての意義と、HCC悪性形質との関連を検討する。2018年度は、BMP9の血清バイオマーカーとしての意義を検討するために、BMP9発現をELISAにて解析した結果、血清BMP9高値群では、低発現群に比して有意に予後不良であり、血清バイオマーカーとしての有用性を確認した。また、BMP9とHCC悪性形質との関連について検討するために、ヒトHCC培養細胞株に対し、ヒトBMP9リコンビナントタンパクを添加検討した。その結果、EpCAM陽性HCC細胞株において、BMP9シグナル分子ならびに幹細胞マーカーの発現が亢進し、癌浸潤能、遊走能の亢進が確認された。以上の結果から、BMP9は、HCC患者予後を規定する血清バイオマーカーとして有用であり、さらに、HCC幹細胞マーカーEpCAMの発現を亢進する事で、浸潤能などのがん悪性形質獲得に寄与する事が示唆された。研究計画書で記載した2018年度の研究予定のうち、バイオマーカーとしての有用性やBMP9とHCC幹細胞性の関連を検討する内容は、ほぼ達成されており、また次年度の研究に繋がる重要な知見が得られており、おおむね順調に進展している。2018年度に得られた結果から、BMP9は、EpCAM陽性HCCの幹細胞性へ影響することが明らかになった。2019年度は、特にBMP9がEpCAM陽性HCC幹細胞へどのように作用するかの分子生物学的な検討を行い、BMP9分子シグナルを標的とした高悪性度HCCに対する新規治療法開発に関して検討を行う予定である。
疾患と初期発生に関わるWNKキナーゼシグナル経路構成因子の同定と制御機構の解析

WNKキナーゼファミリーは、多細胞生物間で保存されているセリン/スレオニンキナーゼファミリーである。WNK1およびWNK4は、ある遺伝性の高血圧症の原因遺伝子として見いだされており、また、WNK1遺伝子の欠損した生物は発生途上で死に至る。したがって、WNKキナーゼの正確な制御機構を明らかにすることは、器官形成や疾患の機構を理解するのに重要である。本研究において、WNKキナーゼの制御に関与する様々な分子が明らかにされた。WNK1ホモ欠損マウスは胎生期11日から13日の間で致死となる。この過程におけるWNK1の標的因子を明らかにするために、WNK1ホモ欠損マウスが致死になる一日前の時期の野生型およびホモ欠損マウス胚からmRNAを調整し、マイクロアレイ解析(GeneChip,Affymetrix社)を行った。発現量が二倍、あるいは半分になる遺伝子をそれぞれ20以上見出した。致死の原因と明らかに思われるものは見出せなかったが、その中のいくつかの候補遺伝子については解析を継続中である。WNK1の制御機構あるいはエフェクター分子を見出す目的で、HEK293細胞にflag-tag付きWNK1を発現させflag抗体免疫沈降物中に含まれる因子を同定するという手法によりWNK1結合因子を探索した結果、WNKファミリーキナーゼであるWNK3,WNK4が結合候補分子として得られた。培養細胞での過剰発現系で調べたところ、WNK1はWNK3,WNK4ならびに他のファミリー分子であるWNK2ともヘテロダイマーを作ることが確認された。また、様々な欠失変異体を用いた解析から、WNKファミリー分子間のヘテロダイマー形成はC末側に存在するcoiled-coil領域を介して行われていることが明らかとなった。この領域内に変異をもつ遺伝性疾患の家系も存在することから、ダイマー形成能とWNKファミリー分子の機能調節に関連性がある可能性が示唆された。疾患ならびに初期発生に関与するWNKキナーゼは、プロテインキナーゼSPAK/OSR1の進化的に保存されたセリン残基をリン酸化する。また、WNK欠損細胞を用いた実験からSPAK/OSR1の活性化にWNKが重要であることが明らかになっている。しかし、WNKによるリン酸化部位であるSPAK/OSR1のセリン残基を置換した変異体は細胞内において野生型と同程度の活性を保持しており、線虫のSPAK/OSR1ホモログ(GCK-3)変異体の表現型も回復できる。したがって、WNKによるSPAK/OSR1の活性制御はセリン残基のリン酸化以外による可能性が考えられた。SPAK/OSR1の制御機構を明らかにする目的で、HEK293細胞にflag-tag付きSPAKを発現させflag抗体免疫沈降物中に含まれる因子を同定するという手法によりSPAK結合因子を探索した結果、プロテインキナーゼであるカゼインキナーゼ(CK2alpha)が結合候補分子として得られた。HEK293細胞での過剰発現の実験から、SPAK/OSR1とCK2alphaは細胞内で結合がみられること、さらにCK2alphaはSPAK/OSR1のC末領域を基質とし、それはラットSPAKの394番目のセリン残基であることを明らかにした。また、CK2alphaによるリン酸化は線虫GCK-3でも認められることから、このメカニズムは種を超えて保存されている可能性が示唆された。WNKキナーゼファミリーは多細胞生物に普遍的に存在するセリン/スレオニンキナーゼで、WNK1とWNK4が偽性低アルドステロン症II型と呼ばれる常染色体優性遺伝性の高血圧症の原因遺伝子として同定されている。これまでの研究から、WNKキナーゼファミリーの下流でSPAK/OSR1キナーゼ→イオンチャネルという経路が機能し、この経路の異常が発症の原因であることを明らかにした。しかしながら、WNK1ノックアウトマウスの胎生致死性の原因については不明な点が多く残されている。OSR1を恒常的に過剰発現するトランスジェニックマウスを作製し、その表現型を調べたが、高血圧症の優位な症状は見られなかった。マウスB6系統にバッククロスしたWNK1ヘテロノックアウトにも明らかな血圧の変化は見られなかったことから、系統の違いによって表現型が異なる可能性も考えられる。一方、WNK1ノックアウトマウスとOSR1過剰発現マウスを交配させ、マウス発生過程について解析した。WNK1のホモ欠損個体は通常胎生10-11.5日目で発生が停止し吸収されてしまうが、OSR1過剰発現により、12.513.5日まで発生が進行することが認められた。このことから、OSR1キナーゼは、腎臓におけるイオン調節のみならずマウス発生過程においてもWNKキナーゼの重要なエフェクターとして機能することが示された。
X線結晶構造解析による多糖リアーゼの構造・機能相関と構造的一般則

多糖リアーゼは、多糖分子中のウロン酸を認識し、β脱離反応を触媒する。本研究は、多糖(アルギン酸,ゲラン,キサンタン)に異なる様式で作用するリアーゼの構造を解明し、多糖リアーゼ反応における構造的一般則を確立することを目的とする。各リアーゼについて以下の知見を得た。【アルギン酸リアーゼ】スフィンゴモナス属細菌は、エンド型アルギン酸リアーゼ(3種類:A1-I,A1-II,A1-III)とエキソ型オリゴアルギン酸リアーゼ(OAL)を持つ。αバレル構造を基本骨格に持つA1-IIIについて、部位特異的変異及び酵素-アルギン酸3糖の複合体のX線結晶構造解析を行い、その反応機構を解析した。A1-IIIのチロシン-246とヒスチジン-192がリアーゼ反応に必須であり、チロシン-246がアルギン酸のC5位のプロトンの引抜きと切断部位へのプロトンの供与を担っていることを明らかにした。硫安とポリエチレングリコールで調製したA1-IとA1-IIの結晶は、各々単斜晶系P2_1及び立方晶系P4_32_12の空間群に属した。現在、各結晶の構造解析が進行中である。オリゴアルギン酸にエキソ型で作用するOALは、硫安で結晶化した。【グランリアーゼ】枯草菌が生産するゲランリアーゼは、多糖ゲランを非還元末端より4糖単位で切断する(エキソ型)。本酵素は、263kDaの巨大な前駆体から翻訳後プロセッシングにより130kDaの成熟体に変換される。成熟体の大量発現・精製系を構築し、現在、結晶化条件を探索している。【キサンタンリアーゼ】多糖キサンタンの分岐鎖に作用する枯草菌キサンタンリアーゼ(分岐鎖型)の1次構造及び立体構造モデリング解析により、本酵素は、α/βバレル構造を持つヒアルロン酸リアーゼと類似しており、活性に必要なアスパラギン-194、ヒスチジン-246、チロシン-255がαバレル構造ドメインに存在した。以上の研究により、多糖リアーゼは、αバレル構造を基本骨格に持つスーパーファミリーを形成することが示唆された。多糖リアーゼは、一般に多糖分子中のウロン酸を認識し、β脱離反応を触媒する。多糖(アルギン酸、ゲラン、キサンタン)に作用するリアーゼの構造を解明し、多糖リアーゼ反応における構造的一般則を確立するため、各リアーゼについて以下の知見を得た。【アルギン酸リアーゼ】Sphingomonas sp. A1(A1株)の3種類のエンド型アルギン酸リアーゼ(A1-I,A1-II,A1-III)について、各酵素の大腸菌での大量発現、精製系を確立した。分解能1.8ÅでのX線結晶構造解析により、A1-IIIはαヘリックスから成る新規なバレル構造(α_6/α_5)を形成しており、その中にアルギン酸と相互作用するクレフトを有していた。硫安とポリエチレングリコールを用いてA1-IとA1-IIの結晶を調製し、予備的なX線回折データを収集した。アルギン酸にエキソ型で作用するA1株細胞質局在性オリゴアルギン酸リアーゼ(OAL)の酵素及び遺伝子を取得した。現在、OALの大量発現系を構築し、結晶化条件を探索している。【ゲランリアーゼ】Bacillus sp. GL1(GL1株)は、細菌多糖ゲラン[(Glc-GlcA-Glc-Rha)n]を菌体外からのエキソ型ゲランリアーゼで4糖にまで低分子化する。ゲランリアーゼは、263kDaの前駆体から翻訳後プロセッシングにより130kDaの成熟体に変換される。ウェスタン解析により、ゲランリアーゼは前駆体のまま菌体外に分泌され、プロセスを受けることが示された。成熟体のC末端分析によりプロセス部位を決定し、前駆体のN末端半分子が成熟体になることを明らかにした。現在、成熟体の大量発現系を構築中である。【キサンタンリアーゼ】GL1株は細菌多糖キサンタンの分岐鎖に作用するキサンタンリアーゼを菌体外に産生する。キサンタンリアーゼ遺伝子をクローニングした結果、その1次構造は多糖リアーゼの一種であるヒアルロン酸リアーゼと相同性を示した。現在、大量発現系を構築中である。

A1-IIIのチロシン-246とヒスチジン-192がリアーゼ反応に必須であり、チロシン-246がアルギン酸のC5位のプロトンの引抜きと切断部位へのプロトンの供与を担っていることを明らかにした。硫安とポリエチレングリコールで調製したA1-IとA1-IIの結晶は、各々単斜晶系P2_1及び立方晶系P4_32_12の空間群に属した。現在、各結晶の構造解析が進行中である。オリゴアルギン酸にエキソ型で作用するOALは、硫安で結晶化した。【グランリアーゼ】枯草菌が生産するゲランリアーゼは、多糖ゲランを非還元末端より4糖単位で切断する(エキソ型)。本酵素は、263kDaの巨大な前駆体から翻訳後プロセッシングにより130kDaの成熟体に変換される。成熟体の大量発現・精製系を構築し、現在、結晶化条件を探索している。【キサンタンリアーゼ】多糖キサンタンの分岐鎖に作用する枯草菌キサンタンリアーゼ(分岐鎖型)の1次構造及び立体構造モデリング解析により、本酵素は、α/βバレル構造を持つヒアルロン酸リアーゼと類似しており、活性に必要なアスパラギン-194、ヒスチジン-246、チロシン-255がαバレル構造ドメインに存在した。以上の研究により、多糖リアーゼは、αバレル構造を基本骨格に持つスーパーファミリーを形成することが示唆された。
銀河円盤の100GeVガンマ線によるマッピング観測

本課題で鍵となるのはチェレンコフ望遠鏡複数台を用いたステレオ観測によるマッピングである。平成14年度はオーストラリアに設置される複数望遠鏡計画の2台目の観測準備作業及び3台目の建設を進めた。2台目の望遠鏡では、反射鏡の製造工程を業者と共に改良。さらに現地での調整システムを大幅に改善した結果、1台目との比較で、集光能力を約2倍向上させ、調整時間を約5分の1に短縮することができた。これらの結果、10メートル口径クラスのチェレンコフ望遠鏡としては世界に先駆けてステレオ観測を始めることができた。ステレオ観測ではガンマ線到来方向を良い精度でイベントごとに決定できる。現在は既知のガンマ線天体を用いてその精度を調べている。これらの開発を、視野内に広がった天体の解析に応用していく予定である。銀河面は背景雑音の校正データとして収集データの中に含まれており、他波長のこれまでの観測結果から興味深い場所の優先度等を理論の研究者と共に検討した。一方、1号機望遠鏡の観測データ解析も進めた。銀河近くのパルサー、PSR1259-63は主系列Be星と極端に偏った楕円軌道を形成しており,星風・ディスクとパルサー風の相互作用を直接に調べるプローブとして独特な意義を持っている。解析の結果、高エネルギーガンマ線の放射に対して有意義な上限値を得ることができた。Be星流束からの放射一般について新しく開発した計算モデルは、銀河に多く含まれる大質量星連星系にも応用可能である。銀河円盤の放射への寄与を検討している。この研究は雑誌論文として現在投稿中である。本課題で鍵となるのは、チェレンコフ望遠鏡複数台を用いたステレオ観測によるマッピングである。平成13年度は、オーストラリアに設置されるこの複数望遠鏡計画の2台目の建設準備に携わった。1台目の建設・運用の経験からデザインや作業工程の改善を行い、より効率良い建設作業を実現した。例えば集光装置を構成する小型鏡は、遠隔で姿勢が調整できるシステムである。今回、線形性・再現性を精度良く測定し、デザインを改善した。今後は望遠鏡複数台のコントロール等を調整し、14年度からステレオ観測が始まる予定である。現在稼働中の1号機望遠鏡で観測を行い、データを解析した。チェレンコフ望遠鏡では入射宇宙線/ガンマ線が大気中で作るチェレンコフ光をPMTピクセルのカメラで捉えるが、これらシャワー事象に対して夜光や星光などのランダムな背景雑音が大量にデータに混入してしまう。解析データの対象は銀河近くのX線連星系PSRB1259-63。星が密集する背景雑音のスタディとしても有用であり、銀河円盤の観測に応用できる。電波パルサーが主系列Be星と極端に偏った楕円軌道を形成しているこの連星系は、Be星のディスク/星風とパルサー風の相互作用を直接に調べるプローブとして、独特な意義を持っている。近星点後の観測結果、高エネルギーγ線の放射は上限値であった。結果は物理学会で発表され、雑誌論文として準備中である。
自己埋め込み構造をもつ再帰的概念が人間の認識に及ぼす効果

本年度の研究計画は,いわゆる「心の理論」研究でいう二次的信念に関する再帰的な心的状態の理解の研究を実施することであった。その結果,以下の2つの成果をあげることができた。第1に,日常的なコミュニケーション場面における再帰的な心的状態の理解の役割を、「心の理論(theory of mind)」と「関連性理論(relevance theory)」という2つの理論をもとに,さらに発展して考察することができた。第2に,昨年度の研究で必ずしも明らかにできなかった「他者の行為の道徳的判断に関する再帰的な心的状態の理解」についての明確なデータを得ることができた。具体的には、2つの似たお話を提示して,「どちらの男の子がよりよくないことをしましたか?」というように尋ねる形式であった。2つのお話はともに,男の子が女の子に何かをして,女の子に悪いことが起こるものであったが,「『女の子の信念』についての男の子の信念」という再帰的な心的状態を理解できたときのみ区別が可能で、どちらの男の子がより悪いかを決定できる課題であった。昨年度の調査と同様に,児童(小学1,3,5年生)を対象に実施したところ,以下のことが判明した。1.再帰的な心的状態の理解は1年生では難しく,3年生以降に理解できるようになること2.再帰的な心的状態の理解が必要になる道徳的判断において,3年生以降に正確な判断ができるようになること3.再帰的な心的状態の理解と道徳的判断の間に,明確な関連が見られること本年度の研究計画は,いわゆる「心の理論」研究でいう二次的信念に関する再帰的な心的状態の理解の研究を実施することであった。1.再帰的な心的状態の理解は1年生では難しく,3年生以降に理解できるようになること2.再帰的な心的状態の理解が必要になる道徳的判断において,3年生以降に正確な判断ができるようになること3.再帰的な心的状態の理解と道徳的判断の間に,明確な関連が見られること
風土的環境倫理の可能性と日本的自然観の意義

風土的環境倫理およびその骨格を初めて提示し、地域計画や自然保護運動の研究者等との交流を通して、それが地域づくりや自然保護運動にとって有効であることを基本的に明らかにした。また、日本的自然観の現代的モデル化を試み、それが現代日本人においてリアリティを持つことを、初めて実証的に明らかにした。そのことを通して日本的環境倫理、特に風土的環境倫理の意識的基盤を確認するとともに、ジャーナリズムや論壇等で従来日本的自然観とされてきたものが生活次元での自然観・民衆の歴史的自然観と異なることを明らかにし、もう一つの伝統的自然観の系譜の可能性を明らかにした。1.本研究の第一の目的に関わって、今年度は「人間と自然の共生」理念と風土との関わりについて検討し、この観点から従来の実績を発展させて、風土概念の整理、風土記述方法と、それがもつ地域主体形成の意義に関して、基本方向をほぼ確定した。これは本研究の方向付けに関わる基礎的作業であり、その成果の一部は著書『環境倫理と風土』において公表した。また、あらためて「人間と自然の共生」理念の可能性を日本的自然観との関係で理論的に整理し、これも公表した。これにひきつづき、風土的環境倫理が日本的自然観を背景とした「人間と自然の共生」理念の具体化であることを検討中である。2.今年度は研究第一年度ということもあって、本研究のための基礎的文献・資料収集を特に重点的に行うと共に、その解析のための予備的作業を行った。本研究の第二、第三の目的とも関わって、日本的自然観にかかわる各種の文献を比較検討し、典型的な論点を整理し、日本的自然観のモデル化の第一段階を試みた。ちなみに、これはなお改良中である。3.本研究の第二の目的と関わって、上記モデルを利用して、物語・昔話などから析出される民衆生活レベルでの自然観(自然への態度)と現代人がイメージする日本的自然観がどの程度重なり、またどの点で相違するかに関して、解読作業を進めている。4.本研究の第二、第三の目的に関わって、現代社会における日本的自然観の現状を把握するための一つの手がかりとして、上記の日本的自然観のモデル化に基づきアンケートを作成し、現代人(特に学生)においてこのモデルがどの程度リアリティをもつかどうかを検証すべく、アンケート調査を行っている。5.本研究の第三の目的に関わって、風土における自然観を調査するために、専門家の指導助言を受けるとともに、現地調査を行い、学会などで自然観・風土・環境倫理学の研究者や地域づくり・地域計画に携わっている関係者と意見交換を行った。さらに風土における自然観を記述するために、具体的な地域の風土をモデルとしてどう風土を記述できるかを検討中である。1.本研究の第一の目的に関わって、前年度に引き続き「人間と自然の共生」理念と日本的自然観、および風土との関わりについて原理的検討を深めた。特に、日本文化のアイデンティティ論やモラルと「風土」の関係についてシンポジウムに参加し、ナショナリズム論の文脈と環境倫理の文脈との位相の交錯と風土概念の相違を検討し、その成果の一部を論文として公表した。また、岐阜県における「風土保全プログラム」との交流を行い、中山間地域における風土保全の実践を通して、環境倫理における風土の意義の検証・深化を図った。さらに、風土的環境倫理の理論的焦点の一つとして風土における共同性の質の理論的検討を行った。なお、前年度にひきつづき、風土的環境倫理が日本的自然観を背景とした「人間と自然の共生」理念の具体化であることを検討中である。2.今年度は第2年度として、前年度に引き続き、基礎的文献・資料の収集を行い、解析の予備的作業を行った。本研究の第二、第三の目的とも関わって、日本的自然観関連文献を検討し、日本的自然観のモデル化(第一段階)を前年度に引き続いて継続し、モデルの改良を試みた。3.本研究の第二の目的と関わって、上記モデルを利用して、物語・昔話などから析出される民衆生活レベルでの自然観(自然への態度)と現代人の日本的自然観との異同の解読作業を、前年度に引き続き進めている。4.本研究の第二、第三の目的に関わって、現代社会における日本的自然観の現状を把握するための一つの手がかりとして、前年度に引き続き上記の日本的自然観のモデル化に基づくアンケートを実施し、集計・整理を行った。5.本研究の第三の目的に関わって、風土における自然観を調査するために、専門家の指導助言を受け、現地調査を集中的に行い、日本的自然観のモデルとの異同の検討を開始した。また、学会などで自然観・風土・環境倫理学の研究者や地域づくり関係者と意見交換を行った。1.本研究の第一の目的に関わって、引き続き「人間と自然の共生」理念と日本的自然観、および風土との関わりについて原理的検討を深めた。特に、前年度に引き続き、風土的環境倫理の理論的焦点の一つとして風土における共同性について理論的検討を行った。

また、前年度にひきつづき、風土的環境倫理が日本的自然観を背景とした「人間と自然の共生」理念の具体化であることを検討し、一部成果を公表した。関連して、環境正義概念と風土的環境倫理の関係を検討し、一部成果を公表した。さらに、下記3の、一般的な日本的自然観と民衆の自然観との異動の確認とも関連して、近世農民の自然観と共生理念との関係について、検討を行った。2.本年度は第3年度として、関係文献・資料の補充的収集を行い、解析作業を進めた。本研究の第二、第三の目的とも関わって、日本的自然観関連文献を検討し、日本的自然観のモデル化を試みた。3.本研究の第二の目的と関わって、上記モデルを利用して、物語・昔話などから析出される民衆生活レベルでの自然観(自然への態度)と現代人の日本的自然観との異同の解読作業を、前年度に引き続き行った。4.本研究の第二、第三の目的に関わって、現代社会における日本的自然観の現状を把握するための一つの手がかりとして、上記の日本的自然観のモデル化に基づくアンケート結果の整理を継続した。5.本研究の第三の目的に関わって、風土における自然観や時間のあり方を調査するために、現地調査を行った。また、学会などで自然観・風土・環境倫理学の研究者等と意見交換を行った。本研究は以下3点を目的としている。(1)人間自然共生の理念と風土的環境倫理の意義の解明。(2)日本的自然観の分析と現代的モデル化。(3)風土の自然観の研究と日本的自然観の意義。本年度は本研究の最終年度として、上記目的に沿った研究実施計画に基づき、総合収約的研究を行い以下の成果を得た。いずれも、環境倫理・合意論に新しい知見と論点を提示した。1.過去3年の風土的環境倫理の研究を踏まえて、関係諸分野の専門家等と交流・検討を行い、その集約点としてシンポジウム「地域の“再生"・自然保護と風土」(平成20年6月7日)を企画開催した。その成果は別記報告書として公表した。2.日本的自然観の現代的リアリテイに関して、過去3年間進めてきた自然観アンケートを整理し、別記報告書で公表した。また、民衆的自然観に関しては、近世農民の典型として二宮尊徳の農本思想を分析し別記論文で成果公表し、今昔物語等から中性民衆世界の自然観の分析結果を別記報告書で公表した。3.風土、自然観、環境倫理に関わる資料・文献の補充収集を行い、その検討を通して風土と教育、風土的人間存在と個人概念、風土と共同体、風土と時間、風土と産業に関わる研究を行い、その成果の一部を別記報告書で公表した。本年はこの方面の研究を先行させたため、結果として当初計画の補充調査が十分には行えなかった。4.以上を含め、過去3年の本研究に関して、未発表の成果を、報告書『風土的環境倫理の可能性と日本的自然観の意義』を作成し、公表した。
Cu(001)表面におけるマンガン窒化物ナノ構造の成長、電子状態と磁性

19年度は、Cu(001)表面上におけるマンガン窒化物(MnN)ナノパッチの周期構造の成長過程と原子構造、電子状態と磁性を、走査トンネル顕微鏡(STM)観察、X線光電子分光(XPS)、軟X線吸収分光(XAS)と磁気円二色性(XMCD)と磁気円二色性(XMCD)測定を用いて調べた。XASとXMCD測定は、高エネルギー加速器研究機構と分子科学研究所の放射光施設にて行った。STM観察では、MnNの低被覆率から飽和被覆率に至るまでの過程を詳細に調べ、ナノ周期構造形成のメカニズムぶ、MnNナノパッチが下地Cuに誘起する歪みを緩和するものとして理解できることを明らかにした。この歪み緩和は表面第2層目までで起きており、これまでに知られている弾性歪み緩和モデルとは異なるメカニズムである。この結果をまとめた論文が厩に受理されている。次に、Mn2p内殻吸収端でのXMCD測定を4K、5Tの極低温強磁場下で行ったが、MCDシグナルはゼロであり、強磁性ではないことがわかった。また、Mnは2価イオンのような振る舞いを示すこともわかった。スペクトル形状には入射光偏光依存性が見られたので、これが反強磁性を反映した線二色性(XMLD)なのか、電子状態の異方性を反映しているのかを調べるために、バルクMnN結晶のネール点付近の温度でのXAS測定を行った。これらの結果と、XPS測定によるMn2p,2s内殻スペクトルとを、配置間相互作用を取り入れたクラスター計算によって再現し、電子状態の詳細な情報を議論するべく、現在解析中である。本年度は、国外も含めて3件の学会発表を行い、昨年度の成果をまとめた報文1報も出版された。18年度は、Mn/N/Cu(001)表面、特にマンガン窒化物ナノパッチの周期構造の成長過程と原子構造、電子状態と磁性を、走査トンネル顕微鏡(STM)観察、角度分解光電子分光(ARPES)、X線光電子分光(XPS)、光電子回折(PED)、及び表面磁気光学Kerr効果(SMOKE)測定を用いて調べた。これらの測定には、既存の装置を用いた。STM観察とXPS、ARPES測定から、パッチ構造内のMnと窒素の比率が1:1であることや、表面作製時のアニール温度の違いによる成長過程の違い、MnとNの比率を変えた場合の成長過程を明らかにした。MnNパッチ上にMnを蒸着してアニールすると、最表面に再びMnNパッチが形成され、2層目はCuMn合金になると考えられる。また、MnNパッチ表面由来の価電子帯バンド構造も確認した。これらの結果を現在、論文にまとめている。次に、原子配列の情報を元素選択的に得るため、汎用のX線源を用いたPEDを用いて構造を調べた。Mn 2pやN 1sからのPEDパターンを得たので、今後、多重散乱モデルを用いたシミュレーションと比較を行う予定である。一方、表面磁性については、SMOKE測定で磁化曲線の測定を試みた。実験装置の制約上、液体窒素温度までの冷却と、10mT程度の外部磁場印加までしか行えなかったが、その範囲では、ナノ構造表面は強磁性的な振る舞いを示さなかった。来年度は、さらに低温・強磁場下での軟X線吸収と磁気円二色性測定を、外部の共同利用機関(分子科学研究所など)で行い、強磁性あるいは反強磁性の振る舞いを確認したい。
高温反応を高効率に実現する自立マイクロリアクタの要素開発と携帯燃料改質器の構築

本研究では半導体微細加工技術を用いて実現したマイクロリアクタでブタンを水素に改質するシステムを研究する。本年度は自立マイクロリアクタの要素のマイクロエゼクタ、マイクロバルブについて研究を行った。マイクロエゼクタはエゼクタの出口の圧力が大気圧から数十Pa上昇すると空気供給能力が急激に低下する問題がある。この問題を解決するため感圧塗料を用いてエゼクタ内の流れを観察し、それを基にしてCFDによる解析を行う。感圧塗料は、気体中の酸素濃度によって発光強度が変化するという特徴を有している。そのため、ブタンガスの濃度が高くなると混合ガス中の酸素濃度は変化することから混合状態を観察できる。今回は、感圧塗料を使用してエゼクタ内の酸素濃度圧を観察した。実験により、ノズル内の酸素濃度画像を得ることができた。得られた画像および実験結果とCFD解析の解析結果の比較により、マイクロエゼクタのCFD解析の解析モデルには層流モデルが適していることがわかった。感圧塗料によって得られた解析モデルを使用してマイクロエゼクタの解析を行った。解析結果から、マイクロエゼクタは25%の性能向上が見込める。マイクロバルブはコルゲートダイヤフラム、静電バルブによって構成されている。本年度は静電バルブの改良を行った。静電バルブはストッパーがシリコンのエッチング中に剥離、電圧を印加すると放電する問題があった。そこで、ストッパーにアルカリエッチング保護膜を成膜した。保護膜によってストッパーの剥離は起きなくなった。また、電極を金属からITOにすることで放電しにくくした。本年度は自立マイクロリアクタの要素のマイクロエゼクタ、マイクロバルブ、燃焼器について研究を行った。この問題を解決するために数値流体力学(CFD)を使用してエゼクタ内の流れを解析した。CFD解析の結果が試作したエゼクタの実験結果に近いことからCFD解析が有効であることがわかった。マイクロエゼクタのノズル、混合管、ディヒューザ、スケールを変えたときの性能の変化をCFD解析によって求めた。本年度は要素であるコルゲートダイヤフラム、静電バルブの開発、実験を行った。コルゲートダイヤフラムはブタンの流量が27sccmのとき300Pa以下の圧力損失を実現できた。これは、マイクロリアクタに使用するには十分な性能である。静電バルブはブタン圧力下で開閉の動作を確認した。ただ、試作した静電バルブは閉じている状態でもリークが発生してしまった。要素であるコルゲートダイヤフラム、静電バルブが機能することが確認できたので、現在は要素を組み合わせマイクロバルブとして試作している。試作したエゼクタを使用してブタンの燃焼実験を行った。燃焼器には内径7mmのステンレス管を使用して外径、長さを変えて実験した。エゼクタがブタンの燃焼に必要な空気を供給することが確認できた。燃焼効率は約80%、最高燃焼温度は約560°Cが得られた。この問題を解決するために数値流体力学(CFD)を使用してエゼクタ内の流れを解析してきた。しかし、実際のエゼクタ内の流れを観察していなかったので、CFDの結果どおりになっているかわからなかった。そこで、感圧塗料を用いてエゼクタ内の流れを観察した。感圧塗料は、気体中の酸素濃度で発光強度が変化するので、ブタンガスと空気の混合を観察することができる。今回は、感圧塗料が有効か予備実験を行った。実験により、ノズルからブタンガスが噴出している様子を観察できた。このことから、エゼクタ内の流れの観察に感圧塗料が有効であることがわかった。本年度は要素であるコルゲートダイヤフラム、静電バルブをすべて組み合わせたシステムとして製作、実験を行った。実験は駆動流体にブタンを用いて、静電バルブの印加電圧を変化させたときの、コルゲートダイヤフラムの圧力損失とそこを流れるブタンの流量を測定した。静電バルブに電圧を印加したときに、圧力損失の上昇と、流量の減少を計測できた。しかし、今回の実験では、ブタンの流量は元の流量の約90%にしかならず、完全に流れをせき止めることはできなかった。感圧

塗料は、気体中の酸素濃度によって発光強度が変化するという特徴を有している。そのため、ブタンガスの濃度が高くなると混合ガス中の酸素濃度は変化することから混合状態を観察できる。今回は、感圧塗料を使用してエゼクタ内の酸素濃度圧を観察した。実験により、ノズル内の酸素濃度画像を得ることができた。得られた画像および実験結果とCFD解析の解析結果の比較により、マイクロエゼクタのCFD解析の解析モデルには層流モデルが適していることがわかった。感圧塗料によって得られた解析モデルを使用してマイクロエゼクタの解析を行った。解析結果から、マイクロエゼクタは25%の性能向上が見込める。マイクロバルブはコルゲートダイヤフラム、静電バルブによって構成されている。本年度は静電バルブの改良を行った。静電バルブはストッパーがシリコンのエッチング中に剥離、電圧を印加すると放電する問題があった。そこで、ストッパーにアルカリエッチング保護膜を成膜した。保護膜によってストッパーの剥離は起きなくなった。また、電極を金属からITOにすることで放電しにくくした。
表面磁気異方性を利用した超高密度メモリー用ナノ磁性粒子の創成

磁性体の表面磁気異方性については未知の部分が多く,巨大な表面磁気異方性を実現する為の指針が明らかでない.そこで本研究では先ず理想的な多層膜を用いた系統的表面異方性測定を行ない,次いでナノ粒子系における表面異方性の影響を調べた.3d遷移金属のPd, Pt界面における表面異方性を調べた.表面異方性はCoの価電子数で最大を示し,第一原理計算と一致した.また,最大の表面異方性を示すCoを主体として,スピン軌道相互作用の大きい4f元素の添加を試みた.その結果,微量のSmにより,異方性が1.31.5倍に強調されることが判った.(2)3d遷移金属/非磁性酸化物界面における表面異方性3d金属/非磁性酸化物多層膜を形成し,表面磁気異方性を系統的に調べた.表面磁気異方性は価電子数に強く依存し,第一原理計算と同様の傾向を示した.具体的に,表面磁気異方性はFe, Co付近で最大となり,0.50.8erg/cm^2であった.この値はバルクの結晶磁気異方性よりも一桁以上高い.(3)グラニュラー膜中のナノ粒子の表面磁気異方性超高密度記録材料として有望なナノグラニュラFe/SiO_2を作製し,その保磁力がバルクから期待される保磁力120Oeよりも非常に高いことを見出した.上記(2)で得られた表面磁気異方性0.5erg/cm^2を用い,粒子径に対する保磁力挙動及び絶対値を完全に説明することができた.(4)ナノ磁性粒子における表面磁気異方性の影響独自の気相凝縮により作製した完全孤立系Fe, Co, Co-Pt, Niナノ微粒子の磁気挙動を調べた.その結果,それらの粒子の磁化は,バルクよりも遥かに高い有効磁気異方性の下でコヒーレントな挙動を示すことが確認された.この高い有効異方性は表面異方性に起因するものであり,明らかにナノ磁性体における表面効果の重要性を示している.以上述べたように,Fe, Co, Niといった磁性金属は非常に高い表面磁気異方性を示し,表面の影響が支配的なナノ粒子系に於いて,有効磁気異方性を強調することが確認された.この結果は,急激な微粒子化が進む超高密度メモリー材料に表面磁気異方性を利用することの有効性を示している.磁性体の表面磁気異方性については未知の部分が多く,巨大な表面磁気異方性を実現する為の指針が明らかでない.そこで本研究では先ず理想的な多層膜を用いた系統的表面異方性測定を行ない,次いでナノ粒子系における表面異方性の影響を調べた.3d遷移金属のPd, Pt界面における表面異方性を調べた.表面異方性はCoの価電子数で最大を示し,第一原理計算と一致した.また,最大の表面異方性を示すCoを主体として,スピン軌道相互作用の大きい4f元素の添加を試みた.その結果,微量のSmにより,異方性が1.31.5倍に強調されることが判った.(2)3d遷移金属/非磁性酸化物界面における表面異方性3d金属/非磁性酸化物多層膜を形成し,表面磁気異方性を系統的に調べた.表面磁気異方性は価電子数に強く依存し,第一原理計算と同様の傾向を示した.具体的に,表面磁気異方性はFe, Co付近で最大となり,0.50.8erg/cm^2であった.この値はバルクの結晶磁気異方性よりも一桁以上高い.(3)グラニュラー膜中のナノ粒子の表面磁気異方性超高密度記録材料として有望なナノグラニュラFe/SiO_2を作製し,その保磁力がバルクから期待される保磁力120Oeよりも非常に高いことを見出した.上記(2)で得られた表面磁気異方性0.5erg/cm^2を用い,粒子径に対する保磁力挙動及び絶対値を完全に説明することができた.(4)ナノ磁性粒子における表面磁気異方性の影響独自の気相凝縮により作製した完全孤立系Fe, Co, Co-Pt, Niナノ微粒子の磁気挙動を調べた.その結果,それらの粒子の磁化は,バルクよりも遥かに高い有効磁気異方性の下でコヒーレントな挙動を示すことが確認された.この高い有効異方性は表面異方性に起因するものであり,明らかにナノ磁性体における表面効果の重要性を示している.以上述べたように,Fe, Co, Niといった磁性金属は非常に高い表面磁気異方性を示し,表面の影響が支配的なナノ粒子系に於いて,有効磁気異方性を強調することが確認された.この結果は,急激な微粒子化が進む超高密度メモリー材料に表面磁気異方性を利用することの有効性を示している.本研究では表面磁気異方性の発現機構を明確にすると共に,それを積極的に利用した巨大磁気異方性ナノ粒子を創製することを目的として研究を進め,以下のような成果を得ている.1.人工格子膜を用いた表面磁気異方性の研究磁性体の表面磁気異方性については未知の部分が多いので,巨大な表面磁気異方性を実現する為の指針が明らかでない.そこで本研究では,表面研究に理想的な人工格子を用い,表面異方性の研究を行なった.(1)表面異方性の発生機構:表面異方性は価電子数に強く依存する事が予想される.

そこでFeNiの合金人工格子を作製し,表面異方性の価電子数依存性を調べた.表面異方性はCoで最大となり,この結果は空間対称性の破れを考慮したNeelモデルで良く理解できることが明らかになった.(2)表面異方性の増大:3d遷移金属で最大の表面異方性を示したCoを主体として,表面異方性の増大を試みた.特にスピン軌道相互作用の大きい元素に着目し,その添加効果を系統的に調べた.その結果,軽希土類である微量Smの添加により,異方性が1.31.5倍に強調されることが判った,これはSm添加によりCo軌道モーメントのエンハンス効果に起因する.更に,Pdのような水素吸蔵性を有する物質でCoをサンドイッチし,水素吸蔵によりCo格子を膨張させても顕著な表面異方性強記効果が現れることを確認した.2.ナノ磁性粒子における表面磁気異方性の影響(1)気相凝縮により作製した完全孤立系Fe,Co,Niナノ微粒子の磁気挙動を詳細に調べた.その結果,それらの粒子のスピンは,バルクよりも遥かに高い有効磁気異方性の下でコヒーレントな挙動を示すことが確認された.この高い有効異方性は表面異方性に起因するものであり,明らかにナノ磁性体における表面効果の重要性を示している.(2)上記ナノ粒子の一連の磁気挙動を,高い有効磁気異方性を仮定することにより,全てLamdau-Lifshitz-Gilbert方程式に基づく数値計算で再現することができた.磁性体の表面磁気異方性については未知の部分が多く,巨大な表面磁気異方性を実現する為の指針が明らかでない.そこで本研究では理想的な多層膜を用い,表面異方性の研究を行なった.表面異方性は価電子数に強く依存する事が予想されるため,価電子数の異なる3d遷移金属のPd, Pt界面における表面異方性を調べた.表面異方性は3dの価電子数に強く依存しCoで最大となり,第一原理計算と一致した.(2)3d遷移金属/非磁性酸化物界面における表面異方性3d遷移金属/非磁性酸化物多層膜を形成し,表面磁気異方性を系統的に調べた.その結果,酸化物界面における表面磁気異方性は3d遷移金属の価電子数に強く依存し,単原子層/真空に関する第一原理計算と同様の傾向を示した.但し,表面異方性が垂直から面内に遷移する価電子数に関しては若干理論とのズレがあった.そのズレは,3d遷移金属の外殻電子が酸化物中の酸素に引き寄せられ,実効的な価電子数が減少したためと推定された.酸化物界面における表面磁気異方性はFe, Co付近で最大となり,0.60.8erg/cm^2であった.この値はバルクの結晶磁気異方性よりも一桁以上高い.このように高い表面磁気異方性は,ナノ粒子の実効異方性にも大きな影響を与える可能性がある.3.グラニュラー膜中のナノ粒子の表面磁気異方性非磁性酸化物中にナノ磁性粒子を分散析出させたグラニュラー膜は超高密度記録材料として有望視されている.我々はFe/SiO_2グラニュラー膜を作製し,その保磁力がバルク異方性から期待される最大保磁力120Oeよりも大幅に高い600Oeに達することを明らかにした.上記(2)で得られた表面磁気異方性を用い,粒子径に対する挙動及び絶対値を理解することができた.この結果はナノ粒子系において表面磁気異方性が極めて重要な役割を果たすことを示すと共に,それを利用すれば通常の安価な磁性材料でも高密度記録材料への利用の可能性を示唆している.
沿岸漂砂フラックスのリモートセンシング観測手法の確立

Xバンドレーダにより,茨城県神栖市須田浜の約5 km汀線位置分布を連続的に観測した.さらにSAR衛星の観測結果を収集し,10年間にわたる鹿島灘南部(鹿島港南端部波崎漁港)16 kmの汀線位置を追跡した.経験的固有関数法(EOF)により汀線変動を解析したところ,季節的な変化(岸沖方向)と長期的な変化(沿岸方向)に分離できることを確認した.前者の変動は波の入射エネルギーの大小と関連性が高いことを示した.一方,後者の変動は沿岸漂砂フラックスによるものと考えられ,向きと大きさの変動をおおよそ波浪と関連付けられるが,波浪に加えて流れの影響を加味して詳細に理解する必要も判明した.XバンドレーダとSAR衛星の観測結果をDINEOFという手法により融合することを試みた.DINEOFは,欠測等により欠けているデータを,EOF解析結果の特性を利用して補完する手法である.この手法のパフォーマンスを厳密に検証することは困難であるが,尤もらしい結果が得られたことを目視で確認した.これにより作成されたデータの空間分解能は10 m,時間分解能は1日である.Xバンドレーダの観測結果を潮汐観測結果と合わせて解析し,汀線位置と前浜勾配の沿岸分布をを自動的に推定するシステムを完成させた.これにより,広域の海岸地形を自動的に収集することが可能となり,モニタリングの効率が向上した.課題は,推定の精度が波浪が大きい時,海浜勾配が非常に緩くなる時に悪くなることへの対応である.沿岸漂砂フラックスの分布,時間変化は海岸侵食の長期的な動向を定める要因である.ここでは,Xバンドレーダ観測とSAR衛星データの観測結果を合わせて解析し,中短期のスナップショット的な局所の沿岸漂砂フラックス,年平均程度の長期間の沿岸漂砂フラックスの全域の分布を推定する手法を確立することが研究目標である.(1)既存のXバンドレーダにより海岸地形を連続的に観測し,汀線変動を捉えた.特に,鹿島灘南端部の汀線変化を分析し,堆積に伴う特徴的な変動を明らかにした.Xバンドレーダにより,静穏時から暴浪時までの波浪の入射状況と汀線形状が連続的に観測される.静穏時には,波浪エネルギーフラックスの入射方向下手に移動する地形パターンが汀線変動に見られ,これの速さと規模をより沿岸漂砂方向の土砂移動を評価できる.鹿島灘中央部の観測桟橋で観られた汀線変動と合わせて分析をし,沿岸漂砂フラックスを推定する準備を行った.(2) SAR衛星データを収集し,広域の汀線変動の季節変化を追跡可能なことを確認した.これとXバンドレーダで観測した局所の汀線変動と合わせて分析することにより,観測域全体の沿岸漂砂フラックス分布を明らかにする準備を整えた.(3)対象域の波浪場データを取得する準備を行い,地形データと合わせた解析に備えた.波浪データが必要とする分解能は数百メートル程度となることが,Xバンドレーダの観測結果より明らかにされた.汀線変動の継続的観測を実施し,沿岸漂砂フラックスを推定するのに必要となる波状的変動成分の移動の抽出を行なった.一方,レーダデータの取得装置に関する検討が当初の計画よりも遅れている.沿岸漂砂フラックスの分布,時間変化は海岸侵食の長期的な動向を定める要因である.ここでは,Xバンドレーダ観測とSAR衛星データの観測結果を合わせて解析し,中短期のスナップショット的な局所の沿岸漂砂フラックス,年平均程度の長期間の沿岸漂砂フラックスの全域の分布を推定する手法を確立することが研究目標である.(1)既存のXバンドレーダにより海岸地形を連続的に観測し,汀線変動を捉えた.平均画像より汀線位置を半自動的に抽出し,波の遡上効果を補正する手法を確立し,現在の観測結果に加えて,過去の観測結果より汀線位置データベースを作成した.これらのデータは,沿岸漂砂フラックスを推定するために用いられる.(2) SAR衛星データを収集し,広域の汀線変動の季節変化を追跡可能なことを確認した.EOF解析により,変動を岸沖方向成分と沿岸方向成分に分離し,季節変化ならびに長期トレンドをそれぞれ明らかにした.これとXバンドレーダで観測した局所の汀線変動と合わせて分析を行い,観測域全体の沿岸漂砂フラックス分布の推定に着手した.(3)対象域の波浪場再解析データを入手し,地形データと合わせた1lineモデルによる同化解析に備えた.この際に,波浪データが必要とする分解能は数百メートル程度となることが,Xバンドレーダの観測結果より明らかにされた.沿岸漂砂量をモデルを介して推定する準備はできたが,レーダにより直接沿岸流則を計測するための研究が遅れている.画像の平均化の検討,レーダ信号の特性分析等を行う必要がある.Xバンドレーダにより,茨城県神栖市須田浜の約5 km汀線位置分布を連続的に観測した.さらにSAR衛星の観測結果を収集し,10年間にわたる鹿島灘南部(鹿島港南端部波崎漁港)16 kmの汀線位置を追跡した.経験的固有関数法(EOF)により汀線変動を解析したところ,季節的な変化(岸沖方向)と長期的な変化(沿岸方向)に分離できることを確認した.前者の変動は波の入射エネルギーの大小と関連性が高いことを示した.

一方,後者の変動は沿岸漂砂フラックスによるものと考えられ,向きと大きさの変動をおおよそ波浪と関連付けられるが,波浪に加えて流れの影響を加味して詳細に理解する必要も判明した.XバンドレーダとSAR衛星の観測結果をDINEOFという手法により融合することを試みた.DINEOFは,欠測等により欠けているデータを,EOF解析結果の特性を利用して補完する手法である.この手法のパフォーマンスを厳密に検証することは困難であるが,尤もらしい結果が得られたことを目視で確認した.これにより作成されたデータの空間分解能は10 m,時間分解能は1日である.Xバンドレーダの観測結果を潮汐観測結果と合わせて解析し,汀線位置と前浜勾配の沿岸分布をを自動的に推定するシステムを完成させた.これにより,広域の海岸地形を自動的に収集することが可能となり,モニタリングの効率が向上した.課題は,推定の精度が波浪が大きい時,海浜勾配が非常に緩くなる時に悪くなることへの対応である.観測を継続する.これに加え,沿岸漂砂フラックスの推定モデルの確立を行う.具体的に波,局所と全領域の観測結果を統合し,長期的な汀線動向を表現する沿岸漂砂フラックス分布を推定する.観測結果には岸沖方向の砂移動による汀線変化が含まれるが,これを分離することが合理的な沿岸漂砂フラックスの評価につながる.この分離は,桟橋で海浜断面形状の定期観測結果の解析,入射波浪エネルギーの岸沖成分の算定等を通じて行い,その妥当性は上に述べた1-lineモデルの同化結果から検証する.観測を継続する.これに加え,沿岸漂砂フラックスの推定モデルの確立を行う.具体的には,局所と全領域の観測結果を統合し,長期的な汀線動向を表現する沿岸漂砂フラックス分布を推定する.観測結果には岸沖方向の砂移動による汀線変化が含まれるが,これを分離することが合理的な沿岸漂砂フラックスの評価につながる.この分離は,桟橋で海浜断面形状の定期観測結果の解析,入射波浪エネルギーの岸沖成分の算定等を通じて行い,その妥当性は上に述べた1-lineモデルの同化結果から検証する.レーダデータの取得装置に関する検討が当初の計画よりも遅れているため,未使用額が生じた.製造会社の担当者と打ち合わせを進めており,平成29年度前半に取得装置を導入する予定である.
ペプチドのプロセシングによる心血管病態制御機構の解明

心血管疾患の病態においては内分泌制御が関与することが明らかになり、心血管内分泌分野として近年注目されている。我々は動脈硬化時にみられる心臓に選択的な生理活性ペプチドがプロセシングを受けて生じるフラグメントの生成メカニズムを追求した。ヒトリコンビナントがこの生理活性ペプチドをプロセスするか、質量分析計を用いて検討した。また、実際の血液でこの酵素の活性が見られるかどうかの検討を行い、病態との相関を検討した。その結果、冠動脈再狭窄の病態において、特定の生理活性ペプチドの断片が減少していることを明らかにした。今後の動脈硬化の新規診断薬、さらには抗動脈硬化薬の開発の糸口となることが期待される。しかし、今までは心臓利尿ペプチド、レニン・アンジオテンシン・アルドステロン等の生理活性ペプチド等、受容体等を標的とした治療法が中心であった。本研究では、動脈硬化性疾患に選択的に見られる心血管生理活性ペプチドの新規プロセシングに作用する酵素を対象とし、その特定および制御機構を明らかにする。動脈硬化促進ペプチダーゼを同定し、その過程に関わる酵素またその活性制御の機構を明らかにすることにより、創薬への糸口としたい考えである。まず、動脈硬化時にみられる心臓に選択的な生理活性ペプチドがプロセシングを受けて生じるフラグメントの生成メカニズムを追求した。ヒト培養心筋細胞を用い、血中で見られるプロセシングのモデル系の構築を行った。その結果、血中で見られるプロセシングと同様のフラグメントを検出しうる培養細胞モデル系の構築に世界で初めて成功した。このプロセシングのメカニズムにはある種のプロテアーゼが関与しているということを作業仮説として、システマチックにプロテアーゼの阻害剤をこのモデル系に加え、検討した。その結果をもとに、データベースの検索を行ったところ、このプロテアーゼが、あるプロテアーゼではないかと考えられた。平成25年度は、ヒトリコンビナントがこの生理活性ペプチドをプロセスするかどうかについて、質量分析計を用いて検討した。また、実際の臨床検体においてこの酵素の活性が見られるかどうかの検討を行い、病態との相関を検討した。メカニズムとして、その酵素の活性が減少していることが示唆された。このような検討は、今後の動脈硬化の新規診断薬、さらには抗動脈硬化薬の開発の糸口となることが期待される。平成24年度は、動脈硬化時にみられる心臓に選択的な生理活性ペプチドがプロセシングを受けて生じるフラグメントの生成メカニズムを追求した。培養細胞として、ヒト心筋細胞を用い、血中で見られるプロセシングのモデル系の構築を行った。その結果をもとに、データベースの検索を行ったところ、このプロテアーゼは因子Xではないかと考えられた。さらに因子Xのヒトリコンビナントがこの生理活性ペプチドをプロセスするかどうかについて、質量分析計を用いて検討した。動脈硬化進行時にみられる心臓に選択的な生理活性ペプチドがプロセシングを受けて生じるフラグメントの生成メカニズムを追求することを平成24年度の計画としていたが、その計画通り、ヒト心筋細胞を用いて、血中における生理活性ペプチドのプロセシングのモデル系を構築することができた。また、このプロセシングに関与するプロテアーゼを同定するために、システマチックにプロテアーゼの阻害剤をこのモデル系に加え、検討し、このプロテアーゼが因子Xではないかという結果を得た。さらに、このプロテアーゼが実際に生理活性ペプチドをプロセスするかどうかについて検討することができた。このように、当初の計画どおりおおむね順調に進展している。平成25年度は、平成24年度の結果の検証を行うとともに、この酵素の活性の制御機構を解明するために、化合物ライブラリーを用いた活性制御物質のスクリーニングを目指す。リード化合物の同定ができたら、細胞実験系でプロセシングへの影響を検討する。

また、実際の臨床検体においてこの酵素の活性が見られるかどうかの検討を行い、病態との相関の検討を行い、疾患診断法の開発につなげることを目指す。このような検討は、動脈硬化の新規診断薬、さらには抗動脈硬化薬の開発の糸口となることが期待される。該当なし