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電極｜イオン液体界面挙動の解明及び希土類金属の高純度電解回収への応用

イオン液体P2225TFSAとAu電極との界面に形成される電気二重層の電位応答について、希土類イオン(Ln3+)の有無に焦点を当てて研究し、主に電気化学測定と「その場」表面増強赤外分光(SEIRAS)測定を利用した。SSEIRAS測定では半円筒型Siプリズムの底面に蒸着したAu薄膜を作用極として使用し、市販のAuディスク電極で得られるサイクリックボルタモグラムと大きな差異は見られなかった。また、Auディスク電極を利用してP2225TFSA|Au電極系におけるゼロ電荷電位(pztc)を測定した。ゼロ電荷電位はP2225TFSA|Au電極界面の構造に影響され、Ln3+イオンを含むP2225TFSA中ではneat [P2225][TFSA]よりもpztcが正側にシフトしており、Ln3+イオンが電気二重層構造に関与していることが示唆された。Ln3+イオン濃度を更に増やしたところ、pztcは更に正側にシフトしており、この現象が裏付けられた。Ln3+イオンを含まないneat [P2225][TFSA]中では、電極表面のカチオン層とアニオン層の入れ替えに関して、電位に対するヒステリシスが認められた。また、SEIRASの表面選択律より、[TFSA-]はpztcより正電位でS-N-S骨格が表面に対して平行な状態で吸着し、pztc付近では同骨格が電極に対して垂直な状態で存在する事が示唆された。Ln3+が存在する場合、Ln3+と相互作用を有する[TFSA-]は-0.3 Vから-0.9 V vs. Fc/Fc+の電位範囲で脱着し、-1.0 VでAuとのみ相互作用を有する[TFSA-]が急速に脱着することが明らかとなった。これらSEIRASの結果とpztc測定の結果から、Ln3+が界面近傍に存在しており、イオン液体|Au電極界面構造に影響を与えていることが判明した。28年度が最終年度であるため、記入しない。最初に、本研究で使用しているイオン液体の構成成分であるP2225+とTFSA-の理論赤外スペクトルについて、GAUSSIAN 09を用いてそれぞれ単独のイオンとして計算を開始した。計算に時間を要するため、現在までP2225+とtrans-TFSA-の計算が終了し、cis-TFSA-は計算中である。また、バルクのP2225TFSA、LiTFSA塩、P2225Br水溶液の赤外透過吸収スペクトルを測定し、これらの情報と既報文献に基づきP2225TFSAの赤外スペクトルにおける吸収ピークを帰属した。次に、金電極|イオン液体界面の表面増強赤外分光測定を開始した。まず最初に主に水溶液系で使用される測定セルを用いて測定を始めた。電位をより負に分極させると、開回路電位付近における赤外スペクトルと比較して、カチオン由来のピーク強度が増加し、アニオン由来のピーク強度が減少した。一方、電位をより正に分極させるとカチオン由来のピーク強度は減少し、アニオン由来のピーク強度が増加した。これらの結果は既に報告されている通り、電極電位に依存して表面でのイオン液体構成成分の組成が変化している事を示している。しかしながら、分極が大きい場合の電流-時間曲線を観察すると、電流の減衰時間が非常に長く、赤外スペクトルの測定は電流の緩和時間内において測定されており、定常に達していない事が判明した。そのため、電極面積を1/5程度に小さくした測定セルを作製し、IRドロップの減少や電位ステップ時の電流減衰時間の減少が確認できた。電極面積を更に小さくして表面増強赤外分光スペクトルを取得したが、感度が著しく低く、測定には適さない事が判明した。従って、電極面積には最適なサイズがある事が確認された。以上の通り、採用1年度目では測定セルの構成、及び測定セルが有する問題点の解決に努めてきた。昨年度は金属イオンを含まない4級ホスホニウムをカチオンとするTFSA型イオン液体と電極との界面における電位応答をその場表面増強赤外分光法により観測した。本測定では半円筒型Siに蒸着させたAuを電極として使用した。この電極とAu円板電極で得られるサイクリックボルタモグラムを比較した結果、大きな差異は見られなかった。またAu円板電極を利用して零電荷電位を測定した結果、Fc/Fc+基準で-0.35 Vである事が判明した。その場表面増強赤外分光測定では電位を一方向にステップさせるSPA方式を利用した。この方式では界面状態を安定させるためにスペクトル測定前に60秒間の電位保持時間を設けた。得られたスペクトルのうち、2950 cm-1付近に現れるP2225+のアルキル鎖のC-H伸縮振動、1360 cm-1付近のTFSA-のSO2逆対称伸縮振動、1230 cm-1付近のTFSA-のCF3伸縮振動の吸収バンド強度を電位に対してプロットした所、負方向への電位ステップ時には零電荷電位よりも約0.6 V負な電位においてバンド強度が急激に変化した。また-2.3 Vから正方向への電位ステップ時には零電荷電位から約0.2 V正な電位からバンド強度が変化した。この様な吸収バンドー電位曲線のヒステリシス挙動はイミダゾリウム型カチオンとTFSAアニオンから成るイオン液体でも観測されている。

このヒステリシス挙動に関してさらなる知見を得るため、電位掃引方式でその場表面増強赤外分光測定した。この方式で得られた吸収バンド強度ー電位曲線は、負方向への掃引時にはSPA方式と類似の挙動であった、ただし、電位折り返し後もカチオン由来の吸収バンド強度は増加し続け、アニオン由来の吸収バンド強度は減少し続けた。これは界面近傍におけるカチオンとアニオンの緩和が遅く、電位に対する応答が遅れているためであると考えられる。昨年度は、金属イオンを含まないイオン液体と金属電極との界面を対象として研究した。その結果、これまで報告されているその場表面増強赤外分光スペクトルとは異なる挙動が観測された。本研究で使用されているイオン液体の粘性はこれまで研究されてきた1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートと比較して高く、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルサルフォニィル)アミドと比較して低い。従って、粘性とは関係なく界面近傍におけるイオンの輸送が遅いためと予想された。電位ステップ後の電流減衰挙動及び、その場表面増強赤外分光スペクトルの経時変化から、上述の予想の正当性が裏付けられた。イオン液体の構成種による界面挙動の違いは分子構造の違いやイオンーイオン間、イオンー電極間相互作用に由来すると考えられる。また、計画には含まれていなかったが、希土類イオンの静的構造に関する知見を得るため、赤外透過吸収スペクトルの吸収バンド強度の希土類イオン濃度依存性から、TFSAをアニオンとするイオン液体中における希土類イオンの溶媒和数を算出した。その結果、これまで報告されてこなかった希土類イオン濃度と溶媒和数との関係性が得られた。イオン液体P2225TFSAとAu電極との界面に形成される電気二重層の電位応答について、希土類イオン(Ln3+)の有無に焦点を当てて研究し、主に電気化学測定と「その場」表面増強赤外分光(SEIRAS)測定を利用した。SSEIRAS測定では半円筒型Siプリズムの底面に蒸着したAu薄膜を作用極として使用し、市販のAuディスク電極で得られるサイクリックボルタモグラムと大きな差異は見られなかった。また、Auディスク電極を利用してP2225TFSA|Au電極系におけるゼロ電荷電位(pztc)を測定した。ゼロ電荷電位はP2225TFSA|Au電極界面の構造に影響され、Ln3+イオンを含むP2225TFSA中ではneat [P2225][TFSA]よりもpztcが正側にシフトしており、Ln3+イオンが電気二重層構造に関与していることが示唆された。Ln3+イオン濃度を更に増やしたところ、pztcは更に正側にシフトしており、この現象が裏付けられた。Ln3+イオンを含まないneat [P2225][TFSA]中では、電極表面のカチオン層とアニオン層の入れ替えに関して、電位に対するヒステリシスが認められた。また、SEIRASの表面選択律より、[TFSA-]はpztcより正電位でS-N-S骨格が表面に対して平行な状態で吸着し、pztc付近では同骨格が電極に対して垂直な状態で存在する事が示唆された。
細胞増殖因子作用の分子機構とトランスフォーメーション

本年度は多彩な成果が得られた.梅田はフィブロネクチンやビトロネクチンとは異なる細胞接着因子を胸水中に見出した.平井(玲)はヒトTGFβを大量精製して抗体を作成し, TGFβ産生機構と活性調節機構の解明を進めた.西川はヘパリン結合性増殖因子についてヒト由来の腫瘍培養細胞でbFGF活性が,動物由来でaFGF,さらに移植腫瘍ではいずれもbFGF活性があることを明らかにした.春日はインスリン, EGF, IGFーIなどの受容体のキナーゼドメインに対する特異的抗体がin vitro系でキナーゼ活性やリガンドによる波うち現象を阻害することを明らかにした.矢追はフィブロネクチン,ラミニン,フィブリノーゲン,ビトロネクチンの特異的部位にインスリン結合性があることを示し,それが細胞外マトリックス蛋白質の重要な機能であることを示した.伊藤はリポソームにFITCーdextranを封入し,ラット腎細尿管からNa^+/H^+アンチポーターが再構成されていることを示した.瀬川はmyc遺伝子が多量に発現した場合には, ras遺伝子と協同せずに初代培養細胞をトランスフォームできることを明らかにした.桑野はEGF応答変異株MOー5のトランスフォーメーションは, Polyoma middle T抗原, src遺伝子の導入によって顕著に低下することを見出した.河野は,増殖刺激によってチロシンリン酸化される41kD, 43kD蛋白は細胞質由来であるが,抗ホスホチロシン抗体では沈澱されない,一方, IL-2でセリンリン酸化される65kD蛋白はT, Bリンパ球や単球などに広く存在していることを明らかにした.平井(雅)はEGF受容体過剰産生細胞NA, Ca9ー22ではEGFによってPI代謝回転が亢進し, Cキナーゼによる80kD蛋白のリン酸化が起こるが, UCVAー1では起こらないことを示した.またこの80kD蛋白を精製した.本年度は多彩な成果が得られた.梅田はフィブロネクチンやビトロネクチンとは異なる細胞接着因子を胸水中に見出した.平井(玲)はヒトTGFβを大量精製して抗体を作成し, TGFβ産生機構と活性調節機構の解明を進めた.西川はヘパリン結合性増殖因子についてヒト由来の腫瘍培養細胞でbFGF活性が,動物由来でaFGF,さらに移植腫瘍ではいずれもbFGF活性があることを明らかにした.春日はインスリン, EGF, IGFーIなどの受容体のキナーゼドメインに対する特異的抗体がin vitro系でキナーゼ活性やリガンドによる波うち現象を阻害することを明らかにした.矢追はフィブロネクチン,ラミニン,フィブリノーゲン,ビトロネクチンの特異的部位にインスリン結合性があることを示し,それが細胞外マトリックス蛋白質の重要な機能であることを示した.伊藤はリポソームにFITCーdextranを封入し,ラット腎細尿管からNa^+/H^+アンチポーターが再構成されていることを示した.瀬川はmyc遺伝子が多量に発現した場合には, ras遺伝子と協同せずに初代培養細胞をトランスフォームできることを明らかにした.桑野はEGF応答変異株MOー5のトランスフォーメーションは, Polyoma middle T抗原, src遺伝子の導入によって顕著に低下することを見出した.河野は,増殖刺激によってチロシンリン酸化される41kD, 43kD蛋白は細胞質由来であるが,抗ホスホチロシン抗体では沈澱されない,一方, IL-2でセリンリン酸化される65kD蛋白はT, Bリンパ球や単球などに広く存在していることを明らかにした.平井(雅)はEGF受容体過剰産生細胞NA, Ca9ー22ではEGFによってPI代謝回転が亢進し, Cキナーゼによる80kD蛋白のリン酸化が起こるが, UCVAー1では起こらないことを示した.またこの80kD蛋白を精製した.
細胞内酸素運搬担体が増加する分子メカニズムの解明とその至適発現条件の検討

本研究では、持久的運動トレーニングによって筋細胞内酸素運搬担体であるミオグロビン(Mb)発現量が増加する分子機序として、ミトコンドリア生合成を司るPGC-1αが関与しているのか否かについて検討した。その結果、4週間以上のeTRによってMbが増加したものの、PGC-1αは増加しなかった。さらに、siRNA導入によるPGC-1αのmRNA発現量の減少はMbのmRNA発現量を減少させなかった。したがって、Mbの発現調節に対してPGC-1α発現量は関与しないことが示唆された。近年、持久的トレーニング(eTR)によるミオグロビン(Mb)発現量の増加が筋収縮開始時における筋酸素消費速度の加速に貢献する可能性が示唆された。運動開始時の筋酸素消費速度は筋有酸素性代謝能力を反映する指標であることから、eTRによってミトコンドリアだけでなくMbも効率的に増加させることが筋有酸素性代謝能力の向上にとって必要不可欠であろう。しかしながら、これまでの先行研究ではミトコンドリア生合成を司るペルオキシソーム増殖剤活性化受容体ガンマ共活性化因子1アルファ(PGC-1α)の発現量がMb発現量の増加に関与するか否かについては議論が続けられており、eTRによってMb発現量が増加する分子機序については明らかになっていない。そこで本研究では、eTR期間中のMb発現量の増加がPGC-1α発現量の増加を伴うか否かについて検討した。被験動物はWistar系雄性ラットとし、対照(Con)群とトレーニング期間を2, 4, 6週間とする3群(それぞれを2 wk-eTR群、4 wk-eTR群、6 wk-eTR群とする)に分類した。eTRはトレッドミル運動とし、5日/週の頻度で実施した。その結果、4週間以上のeTRによって腓腹筋深層部位におけるMb発現量が増加した。その一方で、腓腹筋深層部位のPGC-1αの発現量は6 wk-eTR群においてやや増加傾向が認められたものの、いずれかの群間においても有意な発現量の違いは認められなかった。以上のことから、Mb発現量は少なくとも4週間のeTRによって増加することが示された一方で、6週間のeTRによってもPGC-1α発現量の増加を確認することができなかった。したがって、eTRによるMb発現量の増加に対してはPGC-1α発現量は関与していない可能性が示唆された。運動トレーニング(Tr)による有酸素性代謝能力の向上には、酸素を利用するミトコンドリアのみならず、筋細胞内においてミトコンドリアへの酸素運搬を担うミオグロビン(Mb)も増加させる必要がある。ミトコンドリア生合成にはミトコンドリアのマスターレギュレーターと言われるPGC-1αが重要な働きを担う。もしMbの生合成もPGC-1αによって調節されているのであれば、Trに由来するミトコンドリアタンパク質とMbの発現量増加に関してはPGC-1αを標的タンパクとしてTrを実施すれば良いと考えられる。しかしながら、Tr由来のMb発現量の増加にPGC-1αの発現量が関与するのか否かについては不明であった。したがって、本年度はpgc-1α発現量がmb発現量を制御しているのかについて検討するために、マウス筋芽細胞(C2C12)を用いてsiRNAによるpgc-1αのmRNA発現の抑制がmbのmRNA発現量に及ぼす影響を検討した。Pgc-1αのsiRNAを導入することによって、pgc-1αのmRNA発現量は40%程度抑制された。その一方で、mbのmRNA発現量はpgc-1αのsiRNAによる影響を受けなかった。したがって、TrによってMb発現量が増加する生合成メカニズムには、PGC1-αの発現量は関与しない可能性が示唆された。本年度はmRNAレベルでの検討に終始しているため、今後はタンパク質レベルにおける同様の検討や、量的な観点だけではなくキーとなるタンパク質の活性化の程度についても検討する予定である。本年度は持久的トレーニング(eTR)期間中におけるミオグロビン(Mb)発現量の増加を担う分子メカニズムの解明を行った。これまでの先行研究では、ミトコンドリア生合成を司るペルオキシソーム増殖剤活性化受容体ガンマ共活性化因子1アルファ(PGC-1α)の発現量がMb発現量の増加に関与するかどうかが不明であったため、まずeTR期間中のMb発現量の増加がPGC-1α発現量の増加を伴うか否かについて検討した。その結果、eTRによるMb発現量の増加に対してはPGC-1α発現量は関与していない可能性が示唆された。そのためMb発現量の増加を担うもう一つの有力経路である筋収縮に起因したカルシウムイオンの増加によって惹起されるシグナル経路についても検討する予定であったが、カルシウムイオン依存性情報伝達経路から測定対象とするシグナル分子を絞り込み、予備検討を行うまでにとどまった。

以上のことを勘案すると、eTR期間中のMb発現量の増加を担う分子メカニズムの解明が本年度の主たる研究テーマであったため、研究達成度としてはおおむね順調に伸展していると言える。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、カルシウムイオン依存性情報伝達経路における代表的なシグナル分子の発現量の変化とミオグロビン(Mb)発現量の変化の関連性について検討する。併せて、持久的トレーニング(eTR)期間中におけるmRNAレベルでの発現量の変化についても検討も行う予定である。さらに、もう一つの主たるテーマとしてMbの至適発現条件を生体のサーカディアンリズムの観点から検討する。骨格筋や脂肪組織の代謝調節は時計遺伝子とよばれるサーカディアンリズムを決定する分子群によって調節されていることが相次いで報告され、食事や運動のタイミングも重要になることが指摘されつつある。実際にPGC-1αのmRNA発現は時計遺伝子を介したサーカディアンリズムを有することが確認されており、サーカディアンリズムを考慮した運動トレーニングが骨格筋の適応に違いを生じさせるかもしれない。したがって、サーカディアンリズムを考慮した運動トレーニングの実施が、ミトコンドリアタンパク質の発現量やMb発現量に及ぼす影響の違いについて検討する予定である。併せて、そのシグナル伝達を担う代表的なシグナル分子の発現量についても検討する。
医師偏在解消のためのユビキタス医学教育環境の構築

医師偏在解消のためのユビキタス医学教育環魔の構築の為に必要な要件について多角的に検討した.オーバレイ・ネットワークをつかったWrtualIXによる効果の実証や、地域医療連携ネットワークにおける医学教育環境のありかたなどを検討した結果、我々が提唱している5コンポーネントの連携が重要で、コストパーフォーマンスやセキュリティーの面からも、これらが医療クラウドにて実現されることが必須であろう。【具体的内容】1)ネットワーク品質の主観評価方法、客観評価方法の開発・改良:ネットワーク帯域変化による音声品質の変化を多地点TV会議BizMate Pro、Digital Video Transfer System(DVTS)、フリーのソフトウエア型IP電話Skypeを評価対象アプリケーションとして、Cisco 2960を利用して構築した仮想ネットワークでPerceptual evaluation of speech quality(PESQ)値による客観評価およびWeb型Visual Analog Scaling(VAS)による主観評価を行ったところ客観評価に関してはSkype、BizMateともに、講義音声ではネットワーク帯域と比例して評価値が上昇した。音楽CDでは、Skypeはネットワーク帯域と比例して評価値が上昇したが、BizMateではネットワーク帯域と評価値は相関しなかった。主観評価に関しては、音楽CDでのみ評価を行ったが、Skype、BizMateとも客観評価と同じ評価が一致することが確認できた。2)医療機関でのVirtual Internet exchange(VIX)構築の効果の検討:VIX構築後、客観評価ではBizMateの講義音声で音声品質改善が顕著であった。一方、主観評価では、BizMate、Skypeとも講義音声、CD音楽の双方で音声品質が改善する傾向を認めた。3)遠隔教育・医療ニーズ調査インタビュー結果の解析:自然言語処理としてChaSenによる形態素解析、KiSsによる語彙連鎖構造解析、Rossetteによる品詞分解、発語連鎖の揺れ等の解析により重要語句、即ち、対象文書情報に於ける意味的高吸引力・高頻出語彙を同定する事により、発語者主観を特定、遠隔教育問題点及びニーズの可視化、医療機関(体制)間の差異を同定することができた。【意義・重要性】今回の研究では、ネットワークの品質改善により、遠隔講義のサービス品質を改善できる可能性を示すことができた。またサービス品質の評価方法として従来主観的な評価には絶対品質尺度(Absolute Category Rating : ACR)による平均オピニオンスコア(Mean Opinion Score : MOS)が用いられてきたが、順位尺度を距離尺度に変換する際の誤差、多国間比較時の言語によるバイアスなどの問題を最初から距離尺度で結果を得ることで解決につながる可能性を示すことができた。全国展開に向けて、VIX用のバックボーンとしてJGNの活用の検討が次年度以降の研究課題である。前年度の研究を踏まえ、オーバーレイ・ネットワークを実現したVirtual IXの導入をいろいろ検討したが、コスト・パーフォースにおいて、パーフォーマンスは改善されるも、必要な経費をどう捻出するかがネックになり、医師偏在を解決するための実運用のところで障害が大きい。そこで、北海道南西部広域医療連携ネットワークと連携し、医師偏在解消のためのユビキタス医療教育環境の改善を試みた。情報技術をどのように活用すれば、医師偏在解消が可能になるかを、現場の意見を中心に検討した。医師間のコミュニケーションを促進することにより、ユビキタス医療環境の改善を試みるために必要なfirst stepは画像より音声ということで、主観評価を行ったところ客観評価に関してはSkype、BizMateともに、講義音声ではネットワーク帯域と比例して評価値が上昇したが、医療機関でのVirtual Internet exchange (VIX)構築の効果の検討に関して、VIX設置による主観的評価では高くなかった。それは、ダブルブラインドによる評価をしなかった為、VIXを設置したので改善されるだろうという先入観が逆に働き、評価が低かったと考えられる。導入費用が安く気軽に使えるシステムが、医師偏在解消のための環境構築には適しているようであった。そこで医師間コミュニケーション促進の為に今後ユビキタス環境を考慮し携帯端末対応のシステムを次に検討したい。また、実教育環境及び地域医療の現場との連携が重要と考え、ITによるシステムを使ってみたいという気にさせる仕組み作りが重要で、所謂「情報薬」の開発が課題である。効果的な「情報薬」として、実運用面上で使えるシステムの講習会などが医師偏在解消の助けになるのではないかと考え、地域医療で重点が置かれている周産期システムを検討し導入支援した。医師偏在解消のためのユビキタス医学教育環境の構築の為に必要な要件について多角的に検討した。今までは、コスト・パーフォーマンスの優れるものを考え、オーバレイ・ネットワークをつかったVirtual IXによる効果の実証を行い、また、北海道南西部広域医療連携ネットワークにて医学教育環境のありかた、そして長年のTV会議システムの運用において必要な技術的要件のみならず、その継続性において必要な要素の洗い出しを行った。その結果、地域医療連携とこのTV会議システムを連携させることが非常に重要で、地域医療連携の基盤となるべきユビキタス医学教育環境の構築の為には、5つのコンポーネントが必須であろうという結論に達した。それは、1.医療機関・医師による情報相互連携システム、2.高機能TVカンファレンスシステム、3.生体情報収集・蓄積・管理システム、4.在宅医療支援・

高齢者見守りシステム、5.疾患別地域連携電子化クリニカルパスの5つである。我々の実証事業においては、具体的な疾患別のものとして周産期システムを導入した。これらの5つのコンポーネントを連携させるためには、世界標準は必要ではあるが、それに固執し過ぎては本末転倒で、地域医療や医学教育環境の構築に必要なことは、コスト・パーフォーマンスであり、すでに入っているシステムを活用できることも重要である。TV会議を行うに当たっても、医療機関における患者データが容易に参照できるということが非常に重要である。そこで、我々の考えたのは、これら情報ネットワークの中を流れる情報が薬のように作用する「情報薬」の開発ととらえ、現状の認識から、その実証事業を行い、その結果、今後、必要なものは医療クラウドであろうと結論した。即ち、医療クラウドによる医学教育環境が構築できれば、医療連携をわざわざ考えなくても、極度な標準化システムを考えなくても、すべて医療クラウド側に存在すれば、それはすぐ、「情報薬」として作用し、医師偏在解消のためのシステムとなりうるのである。そこで医療クラウド実現にむけ、次のステップを計画している。
ヒト白血病幹細胞生体内維持機構の分子メカニズムの解明

最近申請者らは造血幹細胞の骨髄環境へのhomingを阻害する因子を排除することを目的として、ヒト造血幹細胞をマウス骨髄内に直接移植することにより、従来の経尾静脈移植と比較して骨髄内直接移植法ではおよそ15倍高い感度で生着が得られることを見い出した。これらの知見を利用してヒト白血病幹細胞を維持する成体モデルを確立した。臍帯血幹細胞をレンチウィルスベクターで遺伝子標識し、免疫不全マウスに移植し解析した。ヒト造血幹細胞も骨芽細胞をニッチとして、自らは自己複製しつつ二次移植などのストレスに応じて増殖・分化する動態を示すことと推察された。同意を得た5名の骨髄異形成症候群患者(RAEB)の骨髄単核球細胞5x10^5個を300cGyの全身照射を受けたNOGマウス骨髄内に直接共移植した。12週後にマウス骨髄を解析した。生着したヒト細胞は多くが移植した芽球細胞と同様のCD34陽性細胞であったが、一部分化したCD34陰性細胞であった。これらがRAEB由来細胞であることは染色体分析により確認された。またCD34陽性RAEB由来細胞は骨髄内で内骨膜領域に存在することが確認された。研究目的白血病幹細胞の生体内維持機構の分子メカニズムを解明するためには,ヒト造血幹細胞を精細に解析する技術が必要である.マウスにおいては一個のHSCがマウスの生涯に亘り造血を営んでいること、すなわち一個のHSCが多分化能と自己複製能を有することが示されている。しかし、ヒトHSCが本当に多分化能と自己複製能を兼ね備えた真の幹細胞であることの直接的な証拠はいまだに得られていない。HSC集団はどのような活性をもった幹細胞によって構成されているのか、またどのような体内動態を示すのかについての知見は、移植医療の向上に重要であるが、個々のヒトHSCが有する幹細胞活性を検討する良い実験系が存在しないことなどから不明な点が多い。そこでわれわれはヒト造血幹細胞のクローンレベルでの動態解析を行った研究方法一個のヒトHSCの生体内動態を解析するために、レンチウイルスベクターで遺伝子標識した臍帯血CD34^+細胞をNOGマウスに移植し、その一次および二次移植マウスよりCD34^+、CD33^+、CD19^+およびCD3^+細胞それぞれを回収、linear amplification-mediated(LAM)-PCR法を利用して、ウイルス遺伝子挿入部位を指標としたクローン解析を行った。研究結果と考察一次および二次移植における長期骨髄再構築能を示すクローンは、骨髄球系およびリンパ球系すべての系列を産生する多分化能と自己複製能を有するヒトHSCで構成されていた。すなわち、一個のヒトHSCの多分化能と自己複製能を初めて明らかにした^<1)>。さらに、個々のヒトHSCの自己複製能には、非常に活性の高いものから、stem cell poolから枯渇してしまうものまで、多様性があるということを示した。結論ヒト造血幹細胞はクローンレベルでT細胞系列を含む多分化能および自己複製能を持つことを示し,また,移植などのストレスにより自己複製能が低下することを示した。研究目的:最近申請者らは造血幹細胞の骨髄環境へのhomingを阻害する因子を排除することを目的として、ヒト造血幹細胞をマウス骨髄内に直接移植することにより、従来の経尾静脈移植と比較して骨髄内直接移植法ではおよそ15倍高い感度で生着が得られることを見い出した。研究方法:同意を得た5名の骨髄異形成症候群患者(RAEB)の骨髄単核球細胞5xl0^5個を300cGyの全身照射を受けたNOGマウス骨髄内に直接共移植した。研究結果と考察:生着したヒト細胞は多くが移植した芽球細胞と同様のCD34陽性細胞であったが、一部分化したCD34陰性細胞であった。

結論:ヒト造血幹細胞も骨芽細胞をニッチとして、自らは自己複製しつつ二次移植などのストレスに応じて増殖・分化する動態を示すこととが確認された。
単一電子イメージング技術の開発

本研究は真空中に単一電子を取り出し、その電子をイメージングするための基礎的な技術を開発するというものである。あるエネルギーをもつ光を物質に照射することで、そのエネルギーが物質の持つ閾値(仕事関数)をこえれば電子を放出させることができることが良く知られており(光電効果)、真空中で銅などに紫外光を照射することで低速電子を得られると考えられる。真空中で低速電子をイメージングするためには特別な検出器(MCP)を用いる。これらを新たに開発し、単一低速電子と思われるイメージングに成功した。しかし、精査はまだ終了しておらず、今後詰めていく予定である。紫外(UV)光を仕事関数の小さいUV光標的に照射することで、光電効果によって単一低速電子を放出させ、その電子を二次元検出器(MCP)によってイメージングする。時間構造および波長域の小さいUV光源およびUV照射標的をうまく選定し、さらにエネルギー情報も捉えることで単一電子イメージングを可能なものとするという計画である。UV光源としてXeフラッシュランプ、UV照射標的として銅ワイヤーを用いた簡単な試験は行っており、単一電子検出を示唆する結果は得られている。今年度は、主に新たなMCPシステムの構築を進めた。また、UV光源・照射標的の選定を進めた。MCP読み出しシステムの改良を行い、より複数ヒットイベントの分離、すなわち単一電子のよりきれいな検出のためにマルチパッド読み出しを採用した。このマルチパッド読み出しにすることにより多チャンネルの電圧供給および信号取り出し機構が必要となったため、それを達成できる新たなカップリング基板を作成した。一方、MCPシステムを動作させるためには真空装置および真空チェンバが必要となるが、元々使用していたそれらが、所属等が変更したために使えない状況になっていた。そこで新たなチェンバ等を導入し、真空試験を行った。以上をあわせ、新MCPの動作試験を行うというところまで至った。UV光源および照射標的システムのコンパクト化に向け、UVLEDの試験の準備も進め、MCPと合わせた試験をできる状況にまで至った。完全な実証までは進められなったが、新たなMCPシステムの構築、試験、およびコンパクトなUV光源準備まで進めることができた。最終年度に達してしまったが、現在も試験を進めており、この結果については今後の学会等で発表する予定である。今年度は、データ収集システムの改良、UV光源・照射標的の選定を進め、単一電子イメージングの実証を行うという計画で研究を進めていた。まずは更なる既存システムの理解に向けた追試験を行い、MCPのゲイン、電子をMCPまでガイドする電場等に対する系統的な調査を行った。さらに波形を取得するために新たなオシロスコープを購入し、それをフラッシュADCとして使えるようにセットアップした。それらの結果に基づき、単一電子らしきイベントを取得するところにまで至った。しかし、MCP自身に問題が起こってしまい、来年度予定していたMCP開発を先に行った。一方で、システムのコンパクト化に向け、UVLEDを購入し、その試験の準備も進めた。また、新たなUV標的の調査も進め、LaB6など複数の候補までしぼりこんだ。完全な実証までは進められなったが、新たなMCPシステムの構築の準備、標的候補の絞り込み、UV光源選定まで進めることができた。新たなMCPシステムの構築が終了次第、系統的なスタディが可能となる。今年度途中で検出器(MCP)に問題が起こってしまったために当初の予定通りの進捗には至らなかった。しかし、検出器が使用できない間に来年度行う予定だった研究項目を進めることができた。特に、MCPの開発に関しては、当初は予備用としての役割であり既存と同様のものを購入予定であったが、より本研究に特化した読み出しシステムの改良を加えることができた。さらに、本研究の応用まで踏まえると、全システムのコンパクト化も非常に重要な点であるが、それを達成させるために使用可能であると考えられるUVLEDの選定および準備も進めることができた。

このUVLEDはXeフラッシュランプと異なり非常にモノラルな波長領域を持ち、時間構造も回路構成により比較的自由に構成可能であるため、来年度行う予定である系統的なスタディも行いやすくなった。そのため、来年度効率的に研究を進めるための準備を進めることができた。以上のように、想定外の問題が起こってしまったがその対処を行い、そしてすぐに方向転換を行うことで研究計画全体としては十分研究を進めることができたと考えられる。それ故、おおむね順調と言えると判断した。今年度の進捗状況を基に、新たなMCPシステムの構築・試験を進め、単一低速電子イメージングの実証を行う。各種UV光源、照射標的を用いた系統的なスタディを進め、定量評価をする。その結果を論文や学会にて発表する予定である。その後、可能であれば更なる改良を加え、コンパクト化まで進める。新たなMCPシステムに関して、改良を加えたことで信号読み出しチャンネルが増えたため回路部の改良が必要である。現在その開発を進めており、まずは少チャンネル版を製作し、試験を行った後、不具合がなければコピー品を加えることで全チャンネル読み出しまで拡張する。この新たなシステムおよびUV光、UV照射標的を用いて単一低速電子イメージングの実証まで進める。データ収集システムに関しても、はじめは少チャンネルの既存のものを使って試験を行い、その後全チャンネルシステムまで構築する。このシステムを用いて、様々なUV光源、照射標的に対して同様の試験を行い、さらに各種パラメタ(MCPゲイン、電子ガイド電場等)についても系統的なスタディを進める。電場シミュレーション等も行い、実験結果と比較、定量評価を行う。そして、これらの結果をまとめ、発表する。該当なし
ＦＧＦ２３を分子標的とした慢性腎臓病 （ＣＫＤ）の新たな食事・栄養療法の開発

慢性腎臓病(CKD)患者にみられる高リン血症はCKD-MBDと称される骨・ミネラル代謝障害や併発する心血管イベントの発症に深く関わる。血中リン濃度は食事由来のリン含有量に左右されるが、食事由来のリンを選択的に制限することは容易ではない。そこで本研究では、リン利尿因子FGF23に着目し、CKD患者におけるFGF23産生亢進機序解析を試みた。その結果、骨でのFGF23産生はCKD患者体内で蓄積が見られる尿毒症物質の一種(IS)によりAhR依存的に誘導されることを新たなに見いだした。一方で、この作用はAhR阻害活性作用を有する食品由来機能性成分により減弱することが明らかとなった。リン利尿因子であるFGF23の活性制御については、転写誘導による発現調節に加えて、タンパクの分子内切断による制御を受けること、またこの分子内切断はプロテアーゼによる切断およびO型糖鎖修飾酵素による切断部位付近への糖鎖付加による調節という、複雑な経路の存在が知られている。申請者はこれまでにイタイイタイ病の原因物質であるカドミウム(Cd)がGalNAc-T3の誘導を介してFGF23の安定化を促し、これが本症にみられる骨・ミネラル代謝障害の一因であることを報告している。またこのCdによるGalNAc-T3の誘導については、芳香族炭化水素受容体(AhR)依存的な転写誘導によるものであることを見いだしている。そこで本研究計画では、イタイイタイ病と同じく、骨ミネラル代謝障害を呈する慢性腎臓病患者でのFGF23誘導についても同様の機序(AHR-GalNAc-T3-FGF23)が関与すること、およびその惹起因子としてCKD患者体内で蓄積のみられる尿毒症物質の一種であるインドキシル硫酸(IS)に着目し解析を試みた。培養骨芽細胞にISを添加したところ、FGF23産生の増加を認めたが、これは内因性GalNAc-T3のknockdownにより減弱した。またISによる当該遺伝子の誘導はAhRを介した転写誘導であることをreporter assayにて確認している。またAdenine投与腎障害モデルでは腎機能低下に加えて血清リン並びにFGF23値の顕著な上昇を認めるが、これは経口尿毒症吸着薬であるクレメジンの投与によりいずれも低下した。以上の成績は、尿毒症物質であるISがGaLNAc-T3の誘導を介してFGF23の安定化を促す可能性を示すものであり、CKD患者におけるFGF23異常高値の一因である可能性が示唆された。概ね計画通りである。培養系による分子機序解析はほぼ終了し、腎障害モデル動物を用いたin vivo解析においても、in vitroで得られた成果とほぼ同等であることを確認している。また次年度の計画である、当該経路を指標としたFGF23産生を抑制可能な食品並びにその機能性成分の探索について、既に候補となる食品(野菜類)の選定並びに試料(野菜由来抽出物)の調整を開始しており、準備が整い次第、直ちに検討を開始したい。慢性腎臓病患者においてはその症状の進行に応じてリン利尿因子であるFGF23の血中濃度が上昇することが知られているが、その分子病態は未だ不明な点が多い。FGF23の活性制御については、転写誘導による発現調節に加えて、たんぱくの分子内切断による制御を受けること、またこの分子内切断はプロテアーゼによる切断およびO型糖鎖修飾酵素による切断部位付近への糖鎖付加による活性制御という、複雑な経路の存在が知られている。申請者はこれまでにイタイイタイ病の原因物質であるカドミウム(Cd)が糖鎖修飾酵素(GalNac-T3)の誘導を介してFGF23の安定化を促し、これが本症にみられる骨・ミネラル障害の一因であることを見いだしている。またこの分子機序として、GalNAcーT3の転写誘導は芳香族炭化水素受容体(AhR)依存的である事を明らかにしている。そこで本研究計画では、Cdと同様に骨ミネラル代謝障害が引き起こされる慢性腎臓病(CKD)患者体内で蓄積のみられる尿毒症物質の一種であるインドキシル硫酸(IS)がAhRを介したFGF23の安定化(血中濃度上昇)を惹起するのではないかとの仮説を立て、その検証を試みた。初代培養骨細胞にISを添加したところ、FGF23産生の増加を認めたが、これはAhR阻害剤並びに内因性GalNac-T3の発現抑制(knockdown)により減弱した。以上の成績は、ISによるFGF23産生増加はAhR依存的であることを強く示唆するものである。AhR活性はダイオキシン(TCDD)をはじめとする化学物質により活性化を受けることが知られているが、一方でその作用は様々な食品由来成分により阻害されることが知られている。そこで我々は培養骨細胞を用いた系を指標に、ISによるFGF23産生増加を抑制する食品のスクリーニングを試み、いくつかの候補を見いだした。概ね当初の計画通りかと思われる。培養細胞を用いた評価系(スクリーニング)により、ISによるFGF23産生を抑制可能な食品あるいはその機能性成分の探索を行い、いくつかの候補を得た。候補食品(野菜類)の選定並びに試料(抽出物)の調整も完了している。今年度(H29年度)は、これらの試料をAdenine投与腎障害モデルに投与することで、その有効性を検証する予定である。

CKD患者にみられる高リン血症は骨・ミネラル代謝障害の原因になるばかりでなく、その悪化は心血管イベントの増加を来すことからもその対策は喫緊の課題である。腎機能が低下したCKD患者において血中リン濃度は食品中のリン含有量に大きく左右されることから、本患者の食事療法ではリン制限が必要不可欠であるものの、その制限は容易ではない。そこで本研究では、食事性リン負荷に応じて骨で産生され、腎でのリン排泄を促進することでリン代謝平衡維持を担うリン利尿因子FGF23に着目した。FGF23はGalNac-T3による糖鎖修飾によりその活性が制御されている。このFGF23の産生を惹起する物質の1つとして、尿毒症物質であるIndoxyl sulfate (IS)が知られており、申請者はこれまでに、ISが芳香族炭化水素受容体AhR依存的にGalNAc-T3遺伝子の転写を誘導しFGF23の産生を促すことを明らかにしている。そこで本研究では、AhR阻害活性を指標に、ISによるFGF23の産生を阻害可能な食品機能性成分の探索を試みた。本研究では、AhR阻害活性を有するとされる4種の食品(モロヘイヤ、緑茶、ブロッコリー、ブロッコリースーパースプラウト)に着目した。それぞれの食品について脂溶性/水溶性画分を抽出し、IS刺激によGalNAc-T3転写誘導に及ぼす効果について検討した。骨芽細胞用細胞株UMR-106においてIS刺激はAhRの活性化を介してGalNAc-T3遺伝子の転写を促進すること並びにFGF23産生を増加させるが、これらの効果は緑茶を除く3種の食品から抽出した成分の同時添加により強く抑制された。そこで得られたin vivoでの成果を生体で検証するため、Adenine投与腎障害モデル動物への投与実験を試みた。その結果、Adenine投与後のマウスでは血中リン濃度並びにFGF23濃度の上昇が認められたが、これは前述の食品抽出物の併用投与により改善された。慢性腎臓病(CKD)患者にみられる高リン血症はCKD-MBDと称される骨・ミネラル代謝障害や併発する心血管イベントの発症に深く関わる。血中リン濃度は食事由来のリン含有量に左右されるが、食事由来のリンを選択的に制限することは容易ではない。そこで本研究では、リン利尿因子FGF23に着目し、CKD患者におけるFGF23産生亢進機序解析を試みた。その結果、骨でのFGF23産生はCKD患者体内で蓄積が見られる尿毒症物質の一種(IS)によりAhR依存的に誘導されることを新たなに見いだした。一方で、この作用はAhR阻害活性作用を有する食品由来機能性成分により減弱することが明らかとなった。尿毒症物質であるISはAhR依存的にGalNAc-T3の転写を誘導することでFGF23の安定化を促す事が明らかとなった。AhRはダイオキシン類やハロゲン化芳香族炭化水素類0あるいは多環芳香族炭化水素類などの環境汚染物質の毒性発現に関わるだけでなく9p@、天然並びに食品由来物質の中にもAhRの活性化(不活性化)に関わるものが存在することが知られている。そこでH28年度は、前述のシグナル経路を指標に、ISによるFGF23活性化を阻害しうる機能性成分の探索を試みる。候補成分としてはフラボン類、フラボノール類、フラバノン、カテキン、ルテイン、インドール類などが挙げられる。今後の治療食展開を踏まえて、これら機能性成分を豊富に含むとされる野菜類を幾つかピックアップし、その抽出物を用いて、期待される効果(FGF23活性化抑制作用)を指標にスクリーニングを試みる予定である。
地震防災と資源循環に向けた土質複合材料の開発

本研究の目的は、高靭性土質複合材料の高性能化を図る体系的取組みにおいて、1)その構成材料に廃棄物あるいは低利用資源を選択することで多様な材料の高付加価値化を図る資源循環技術として発展させること、2)高靭性土質複合材料の特長を活かした土構造物の耐震補強法を提案し、耐震性能と施工コストの整合を踏まえて環境配慮型低コストの土構造物の地震防災技術を確立することである。高靭性土質複合材料の強度変形特性の評価に基づく靭性向上メカニズムの解明に向けて、まず、6号8号珪砂とPVA繊維を用いた繊維補強砂の基本的な締固め特性を評価した。次に、密に締め固めた短繊維補強砂の三軸圧縮試験の結果から、繊維混合によるせん断強度の増加、ダイレイタンシーの抑制が明瞭に確認され、土粒子径と繊維寸法に着目した土と繊維の相互作用の解明に向けて研究方法の妥当性が確認された。環境配慮型の高靭性土質複合材料の開発において、再生石膏の固化材としての適用性を検討し、硬化遅延剤による品質確保策の有効性が確認された。また、自然由来繊維として竹繊維を用いた補強砂の大型一面せん断試験の結果から、せん断強度を増加する効果を確認した。土構造物の耐震強化構造の開発にあたり、FEM動的応答解析により既往の振動台模型実験結果を対象とする再現解析を行った。その結果、既往実験と同様に、1)堤体表層に高靭性土質複合材料を用いた部分補強によって堤体の耐震性が向上すること、2)補強材として剛な板状より柔な袋状の補強効果が大きいこと、3)補強形態としてのり面部の補強が最も効果が高いことが確認された。また、プレセル模型に粘性土を充填した部分補強材を試作して振動台模型実験を行った結果、この補強材は変形追随性を有して補強効果を発揮することを確認した。上記の通り、当初計画に従って成果が得られ、本研究の発展が期待される。
水素結合のネットワーク形成に基づく有機分子触媒の制御システム設計開発

有機変換反応の高効率化と高選択性の実現は有機合成化学者に課された命題の一つである。本研究は、これらを実現する新規触媒の設計開発を目的として、酸性官能基を同一分子内に複数組み込み、それらの分子内水素結合を分子設計戦略とする新たなキラルブレンステッド酸触媒系、多酸系複合型触媒の設計開発を行った。その結果、同一分子内にリン酸官能基を二つ組み込んだキラルビスーリン酸触媒の設計開発に成功した。さらに、このキラルビスーリン酸の開発時における知見をもとに酸性度を向上させるためのリン酸と、反応基質を活性化するためのリン酸基とを作用分離させたC1対称なビスーリン酸触媒を新たに開発した。環境負荷の軽減を目的とした有機変換反応の高効率化と高選択性の実現は有機合成化学者に課された命題の一つである。特に新規触媒反応系の設計はこうした効率化と高選択的反応の開発を推し進める上で益々重要となってきている。申請者はこれまで、有機変換反応における最も古典的かつ汎用性の高い触媒であるブレンステッド酸に不斉認識や分子認識などの基質認識能を付与した有機分子触媒の設計開発に取り組み、ビナフチル骨格を不斉源とするキラルモノーリン酸触媒の開発に成功している。これまでの開発研究により、キラルモノーリン酸によって活性化が可能な官能基はかなり広範囲に渡るようになってきた。しかし、その一方で従来のキラルモノーリン酸触媒では充分な立体選択性を得ることができない反応系も残されており、また、不斉触媒化の実現されていない反応系も依然として数多い。今後、医薬品など多岐に渡る光学活性化合物の需要に応えるには、触媒反応系のさらなる拡充が益々重要な課題となってきている。本計画研究は、こうした要請に応えるため、酸性官能基を同一分子内に複数組み込むことで、それらの分子内水素結合を分子設計戦略とする新たなキラルブレンステッド酸触媒系、多酸系複合型触媒の設計開発を目的とする。研究初年度にあたる平成23年度は、東日本大震災の影響で復旧と併行しての研究活動となったが、幸い、キラルモノーリン酸触媒の発展系として、同一分子内にリン酸官能基を二つ組み込んだキラルビスーリン酸触媒の設計開発において予備的な研究段階ではあるが一定の成果を挙げていたことを足掛かりに、キラルビスーリン酸触媒の機能を明らかにするため、アクロレインとアミドジエンとのDiels-Alder反応の開発を検討した。その結果、ここで開発したキラルビスーリン酸触媒が、これまで用いてきたキラルモノーリン酸よりも高い触媒活性と選択性で生成物を与えることを見出した。しかし、その一方で従来のキラルモノーリン酸触媒では不充分な反応系も依然として数多い。平成23年度にキラルモノーリン酸触媒の発展系として、同一分子内にリン酸官能基を二つ組み込んだキラルビスーリン酸触媒の設計開発に成功した。平成24年度は、このキラルビスーリン酸の開発時における知見をもとにさらなる構造修飾により、高機能化を試みるとともに、機能発現の本質を理解し、さらなる展開を図るうえでの指針の確立を目指した。特にこれまでのビスーリン酸では、pseudo-C2対称性を有する分子設計を進めてきたが、二つのリン酸部分の役割分担、すなわち、酸性度を向上させるためのリン酸と、反応基質を活性化するためのリン酸基とを作用分離させたC1対称なビスーリン酸触媒を新たに開発し、その機能評価をDiels-Alder反応により実施した。その一方で従来のキラルモノーリン酸触媒では不充分な反応系も依然として数多い。

本計画研究は、こうした要請に応えるため、酸性官能基を同一分子内に複数組み込むことで、それらの分子内水素結合を分子設計戦略とする新たなキラルブレンステッド酸触媒系、多酸系複合型触媒の設計開発を目的とする。平成23年度にキラルモノーリン酸触媒の発展系として、同一分子内にリン酸官能基を二つ組み込んだキラルビスーリン酸触媒の設計開発に成功した。平成26年度は、このキラルビスーリン酸の開発時における知見をもとにさらなる構造修飾により高機能化を試みるとともに、機能発現の本質を理解するため計算化学による検証を検討した。これまでのビスーリン酸では、pseudo-C2対称性を有する分子設計を進めてきたが、二つのリン酸部分の役割分担、すなわち、酸性度を向上させるためのリン酸と、反応基質を活性化するためのリン酸基とを作用分離させたC1対称なビスーリン酸触媒を新たに開発し、その機能評価をDiels-Alder反応により実施し、併行して計算化学による検証を進めた。本申請研究では、申請者がこれまで開発研究に取り組んできたキラルブレンステッド酸による触媒反応系のさらなる発展系として、酸性官能基を同一分子内に複数組み込むことでそれらの分子内水素結合を分子設計戦略とする多酸系複合型触媒の設計による新たな制御システムの開発を計画している。平成26年度は、23年度に開発したキラルビスーリン酸の研究過程における知見をもとにさらなる構造修飾により、高機能化を目指すとともに、機能発現の本質を理解し、さらなる展開を図るうえでの指針の確立を目指した。特にこれまでのビスーリン酸では、pseudo-C2対称性を有する分子設計を進めてきたが、二つのリン酸部分の役割分担、すなわち、酸性度を向上させるためのリン酸と、反応基質を活性化するためのリン酸基とを作用分離させたC1対称なビスーリン酸触媒を新たに設計開発し、その機能評価をDiels-Alder反応により実施した。具体的には、立体効果を考慮した置換基と、酸性度の向上を意図して電子求引性置換基をそれぞれ導入した新規なC1対称なキラルビスーリン酸触媒を用い、触媒活性の向上、エナンチオ選択性の向上に成功し、これまでのpseudo-C2対称性を有するキラルモノーリン酸触媒ならびにキラルビスーリン酸では成し得なかった高活性の獲得と高選択性の獲得に成功した。この高い選択性の起源について、計算化学による検証を共同研究により行い、制御機構に関す知見を得ることに成功している。分析装置の修理に時間を要したため、実験による進捗に遅れがあったが、計算化学による共同研究により制御機構を明らかにすることができたため、研究計画に従っておおむね順調に進展していると評価される。環境負荷の軽減を目的とした有機変換反応の高効率化と高選択性の実現は有機合成化学者に課された命題の一つである。特に新規触媒反応系の設計はこうした効率化と高選択的反応の開発を推し進める上で益々重要となってきている。申請者はこれまで、有機変換反応における最も古典的かつ汎用性の高い触媒であるブレンステッド酸に不斉認識や分子認識などの基質認識能を付与した有機分子触媒の設計開発に取り組み、ビナフチル骨格を不斉源とするキラルモノーリン酸触媒の開発に成功している。これまでの研究により、キラルモノーリン酸によって活性化が可能な官能基はかなり広範囲に渡るようになってきた。その一方で従来のキラルモノーリン酸触媒では不充分な反応系も依然として数多い。
ラット連続光照射細膜変性に対する成長因子治療

レチノイン酸による胚性腫瘍細胞の分化段階で発現するミッドカインは、ヘパリン結合性成長因子であり、白色ラットの連続光照射視細胞変性に対して変性遅延効果を示した。このミッドカインの虚血による網膜変性に対する効果を検討した。Lewisラットの硝子体中に、ミッドカイン(1μg/μ1)を左眼に、PBSを右眼にそれぞれ1μ1注入した。動物は2日間通常の光条件で飼育後、前房にカテーテルを留置し、眼圧を120mmHgに上昇させ、60分間加圧した。虚血操作後、7日目、14日目に眼球を固定、眼球を半割、エポンに包埋、薄切、光学顕微鏡により観察した。網膜変性に対する効果を定量的に評価するために、1)内境界膜-外境界膜2)内網状層-内境界膜3)内顆粒層4)外顆粒層の厚さを測定した。虚血により、神経節細胞数は減少、内網状層や外網状層は薄くなり、内顆粒層は正常では5層であるのに対して23層となった。内境界膜-外境界膜、内網状層-内境界膜、内顆粒層の厚さは、正常網膜に比較して有意に減少した。虚血後7日目のミッドカイン注入網膜は、PBS注入群に比較して内境界膜-外境界膜、内網状層-内境界膜、内顆粒層の厚さは有意に厚く、虚血による障害より保護効果を認めた。ところが、14日目では、ミッドカイン注入群で有意に変性保護効果が見られたのは内顆粒層のみであった。レチノイン酸応答性成長因子ミッドカインは、網膜虚血網膜変性において短期間ではあるもののsurvival promoting activityをもつことを示した。ヘパリン結合性成長因子として、ミッドカイン(MK)とプレイオトロフィン(PTN)が知られている。MKは神経栄養因子であるため、L細胞由来のマウスMKを硝子体注入したところ、白色ラット連続光照射性網膜変性が遅延した。今回は、大量のMKを得るためにbaculovirusや酵母を利用して得られたマウスMK、ヒトMK、ならびにヒトPTNの変性遅延効果を、光照射網膜変性において検討した。因子として、L細胞マウスMK、baculoviruマウスMK、酵母ヒトMKならびに酵母ヒトPTNを用いた。SpragueDawleyラットの硝子体に、因子を左眼に、PBSを右眼に1μ1注入した。注入2日後より7日間連続光照射した後に、眼球を得、光学顕微鏡により観察した。網膜変性に対する効果を定量的に評価するために、外顆粒層の厚さを測定した。光照射により視細胞内節・外節は消失し、外顆粒層は23層と減少した。L細胞マウスMK、baculoviruマウスMK、酵母ヒトMK入眼では、PBS注入眼に比較して視細胞変性は遅延した。その効果の程度はL細胞マウスMK>baculoviruマウスMK>酵母ヒトMKの順番であった。一方、酵母ヒトPTNは、光照射視細胞変性において遅延効果を示さなかった。