hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラット精巣PHGPxと複合体をつくるタンパク質の解明

PHGPxは精巣に最も多く発現しており、精子形成細胞のさまざまな区画に局在する。その局在の多様性と用いたペプチド抗体の反応性から、PHGPxは、細胞内では他のタンパク質と複合体をつくり、さまざまな区画で特異的なきのうを果たしている可能性が考えられた。そこで、タンパク質複合体を活性のある状態で分離することができるブルー。ネイティブ・ポリアクリルアミド電気泳動法(BN-PAGE)、SDS-PAGE、ウェスタン・ブロット(WB)法を組み合わせた方法(BN-SDS-WB法)で、ラット精巣ミトコンドリア画分のPHGPxタンパク質複合体を分析した。はじめに、タンパク複合体の抽出条件を検討した。ドデシル・マルトシドとデオキシコール酸ナトリウムが最も強い抽出効果を示した。次に、ドデシル・マルトシド抽出物をBN-SDS-WB法で分析した。440kDaを超える分子量から100kDaまでに分布するタンパク質複合体に由来する19kDaのPHGPxのシグナルが見られたが、66kDa以下には19kDaのシグナルはみられなかった。この多様な大きさの複合体に由来するPHGPxは、抽出物をメルカプトエタノールとSDS存在下で加熱還元すると、すべて19kDaのスポットに収束した。結果は、ラット精巣ミトコンドリアのすべてのPHGPxは、400kDaから100kDaの多様な大きさのタンパク複合体として存在することを示す。この複合体の多様性は、各分化段階にある精子形成細胞におけるミトコンドリアPHGPxの複数の機能を示唆する。今回、複合体に由来すると思われるいくつかのポリペプチド・スポットのMFP分析を行なったが、結合相手の特定には至らなかった。今後はPHGPx複合体を単離して、そのMFP分析を行ない、結合相手タンパク質を特定する。リン脂質ヒドロペルオキシドグルタチオンペルオキシダーゼ(以後PHGPxと略す)はセレンを含む酵素で、生体膜のエステル化されたリン脂質やコレステロールの過酸化物を還元する働きをもち、通常、抗酸化酵素として機能している。動物の様々な組織に存在するが、精巣でとくに多く発現している。セレン欠乏食でラットを飼育すると、精子形成に異常が起こり、ラットは生殖能力を失う。これまでのわれわれの研究で、この酵素は200kDaの複合体をつくっていること、しかしC-末15アミノ酸鎖に対する抗体では免疫沈降できないことから、この酵素はC-末部分を介して他のタンパク質と複合体を形成していると仮定された。この研究計画では、はじめに、PHGPx全体に対する抗体を作製し、複合体を免疫沈降して、その沈降物をさまざまな方法で分析することにした。精製実験の結果、PHGPxはグルタチオン結合ビーズと結合しない(アフィニティ精製不可)、従来の精製法では純化できないことが明となった。そこで、分取用SDSPAGE装置を用いて、ラット精巣ミトコンドリア画分の抽出液より、精製することにした。精製したPHGPxを免疫した結果、19kDa(PHGPx)に反応する抗体は得られなかった。PHGPxと血漿グルタチオンペルオキシダーゼとのホモロジー検索の結果、30%ホモロジーあり、これが抗体を作らない原因と思われた。今後はブルー・ネイティブ・ポリアクリルアミド電気泳動法で分けたPHGPx複合体をC-末アミノ酸鎖に対する抗体で同定し、複合体構成タンパク質をプロテオーム分析法によって解析する計画である。ホスホリピドヒドロキシパーオキシドグルタチオンパーオオキシダーゼ(PHGPx)はセレンを含む酵素で、精巣に多く発現し、主にミトコンドリアに分布している。精子鞭毛のミトコンドリアでは酵素活性は失われ、構造タンパク質として機能していると考えられている。

この酵素のC-末15アミノ酸鎖に対する抗体を用いたこれまでのわれわれの研究から、PHGPxは細胞内では他のタンパク質と複合体をつくって存在することが示唆された。そこで、この酵素全体に対するポリクローナル抗体を調製し、免疫沈降法で結合相手の分析を計画した。しかし、精製したPHGPxに対する抗体の調製は困難を極め、成功しなかった。次に、方法を変え、ブルーネイティブ電気泳動法(BN-PAGE)とウェスタンブロット法(WB)を組み合わせてミトコンドリアタンパクの分析を行なった。先ず、様々なデタージェントによる複合体の抽出法を検討した結果、デオキシコール酸とドデシルーマルトシドによって効率よく複合体が抽出されることが分った。次に、ドデシル-マルトシド抽出物のBN-PAGEで分離される複合体におけるPHGPxの分布を調べた。BN-PAGE一次展開し、次いでSDS-PAGEで二次展開し、WBでPHGPxを染色した。PHGPxは440kDaを超えるものから150kDまでの複合体に含まれていることが明らかになった。次に、これらの複合体に含まれるPHGPxが還元剤・SDS存在下の熱処理で二次展開後単一のスポットになるかをみた。結果は19kDaの完全な単一スポットが観察された。結果はPHGPxが細胞内で他のタンパク質と複合体をつくって存在し、単体で存在することは殆どないことを示した。現在、二次展開で見られるスポットをMFP分析中である。
HLA-Cw0102拘束性癌退縮抗原遺伝子クローニングと臨床応用

食道癌患者(HLA-Cw0102陽性)の転移リンパ節より得たリンパ球をIL2下で長期培養し、これらT細胞の各種癌細胞株に対する細胞傷害能をIFN7γ,^<51>遊離法で検討したところ、HLA-Cw0102拘束性C比株を樹立することができた。そこで、このCTLにより認識されるHLA-Cw0102陽性食道癌細胞株TEのcDNAライブラリーを製作し、HLA-Cw0102拘束性癌退縮抗原遺伝子の解析を以下のような方法で行った。HLA-Cw0102のプラスミドとTE8のcDNAライブラリーをCOS7(サル腎細胞株)にダブルトランススフェクトし、この遺伝子導入COS7とHLA-Cw0102拘束性癌特異的キラー細胞とを混合培養した。その上清のIFN-γ産生量をELISAにて測定することで目的の遺伝子を2種類同定することができた。これらの遺伝子をジデオキシン法にて塩基配列を解析し、全塩基配列を決定したところ、それぞれubiquitinとhiston H1 genomic DNAと同一のものであった。現在、これらの遺伝子のアミノ酸配列を決定し、それに基いてペプチドを製作を行っている。それらを自家Bcell由来のEBV-transfered Bcell lineへ結合させ、樹立した自家の癌特異的キラー細胞と反応させ、IFN-γ,^<51>Cr遊離法で測定する。その結果より癌抗原ペプチドを同定する予定である。1.癌における特異免疫の存在食道癌に対する特異免疫の存在の有無を明らかにする目的で食道癌浸潤リンパ球内にHLA-クラスI拘束性キラーT細胞が存在するか否かを検討した。その結果、食道癌の癌局所にHLA-Cw0102拘束性キラーT細胞は存在した(Toh et al., Cell.Immunol. 1997)。以上より食道癌においてもメラノーマと同様に癌局所に特異免疫(キラーT細胞)とが存在することが示唆される。これらの事実は腫瘍特異免疫療法の科学的根拠を与えるものと考えられる。2.扁平上皮癌及び腺癌拒絶抗原遺伝子の同定上記にて樹立したキラーT細胞株により認識される抗原をコードする遺伝子をT.Boonらの方法(gene-expression cloning法)を用いて解析した。これまでのところ食道癌cDNAライブラリーより4種類の新規と考えられる遺伝子(SART-1,SART-2SART-4)をクローニングし、現在その全DNA配列、蛋白構造、ペプチド等々について解析中である。以下最も解析の進んでいるSART-1についてその概略を記す。3.HLA-A2601拘束性扁平上皮癌拒絶抗原遺伝子SART-1の解析:これまでにKE-4 CTL株によって認識される抗原が2506bpからなる新規の遺伝子(GenBank Accession number AB006198)であり、その遺伝子(SART-1と仮称)は2つの蛋白(125kd及び43kd)をコードするbicistronic geneであることを見い出した(Shichijo et al.,J.Exp.Med.,1998)。125kdのSART-I蛋白はLeucine-zipper構造及びDNA結合能を有する核内蛋白であった。一方、43kdのSART-1蛋白は頭頚部癌や食道癌の殆どすべて(80-100%)及び非小細胞性肺癌の50%、子宮癌の30%に発現する細胞質内蛋白であり、正常組織や正常細胞また、白血病細胞、メラノーマ、乳癌などには全く発現していない。これらより43kdSART-1蛋白質にコードされるペプチド部分が扁平上皮癌や一部の腺癌に対するキラーT細胞において認識されているものと推定される。
深宇宙探査用大型セイル構造物の初期から詳細設計のための汎用解析手法の構築

将来の大型宇宙膜面構造物として有力な構造である膜-ブーム構造に対し,これまで別々に検討されてきた構造特性と非線形性の強い膜面の皺を同時に考慮した設計手法を定式化した.希求水準法とヒューリスティックサーチの組合せを導入する事により,一般的に多用されている線形和による評価関数では得られないモデルの探索が可能となる事を示した.得られたモデルの構造的意義を考察し,一連の設計・解析手法の有効性を示し,併せてケーブルなどの構造要素の構造特性への寄与メカニズムを詳細に調査する事で将来の膜-ブームの基本構造モデルの提案を行った.さらにこの構造の立体化の提案とその可能性まで言及した..ANCF梁の網構造の構築については,構造マトリクスの成分の記述法の都合により通常のFEMの場合とは異なるメッシュ作成方法を採用する必要があり,使い勝手の点で依然として改良の余地があるものの,その一応の完成は実用的な膜挙動解析手法として独檀上にある粒子法に次ぐものとなったと考える.しかしこのモデルを用いた最適設計の導入には未だ数ステップの検討事項が必要であるため,最適設計の定式化手法に関する検討も並行して行った.将来の超大型宇宙構造物システムに採用されるであろう「ブーム+膜」構造の構造特性を評価指標とした構造最適設計問題を定式化した.これは膜と主要な剛性部材との結合点配置といった離散変数を含む最適設計問題となり,非線形性の強い評価関数を扱う事となる.「最適設計は使えない」とよく言われるその主たる原因として陥りがちな,非線形最適設計問題に対する評価関数の線形和利用の矛盾点を指摘し,希求レベルの性能を保証しつつ,より良い解の探索を可能とする希求水準法の導入を提案した.また,構造物のリンクル含む静特性のみを目的関数とする場合には世界的動向である端点のみの結合モデルに収束し,ここに複数次の固有振動数を評価項目として追加すると異なる様相を呈した構造設計が必要となる事を明らかにした.例えばソーラーセイルの中心構体付近の結合点を密にし,ブーム端点から1/5程度の点に結合点を設けるといった「工夫」を促すモデルを提示する事が,提案手法によって可能となった.さらにこれらの各工夫点の有効性は膜の応力場やリンクル量,剛性といった観点から数値的に示された.また大型化を目指すために必要となるフープ部材としてのケーブル利用や変断面ブームの利用,水平面に対して角度をつける立体型の構造物の提案についても最適設計を用いた検討を行い,その飛躍的な構造特性の向上を示した.前年度までは宇宙大型軽量構造物の1つであるブーム+膜構造物の設計指針の基本設計手法を提案し,リンクル量という概念を評価関数に導入し、満足化最適化手法を行いる事の有効性を検証した.本年度はリンクル量を実験的に定量化するための格子投影法を利用した装置を開発し,その測定精度の検証を行った.また測定の高精度化として格子以外の投影図を用いる事の検討を行った.さらに,大型の平面構造の製作実現性を考慮し、平面構造ではなくブームの取付角度を変化させる事によって立体的な支持を持つ構造とする事で飛躍的な剛性向上を期待出来る事が判明したため,その実験的検証を行った.ケーブルとの併用によって軸圧縮力による全体構造としての剛性の向上が実現でき,その効果は410[deg]で1.52.0倍にもなる事を実証した.また、結合点の結合力の違いによる剛性向上についても実証した.さらにこれまでの様なケーブルおよび膜とケーブルの接合点,ブーム取付角といった設計変数が全体構造へ及ぼす影響の調査を四角形膜だけではなく六角形膜についても同様に行った.その結果,リンクル量の最小値を実現するブーム取付角が存在する事が判明し,そのメカニズムの解明を今後の課題とした.超柔軟構造物の挙動を把握するための解析手法として注目している節点座標法(ANCF)を用いた板要素に関しては,モード合成法を適用して剛性行列の複雑化を低減する手法の提案を行ってきたが,実用時間内での運用は未だ困難である.引き続き梁要素を組み合わせて平面構造物の挙動を表現するための定式化に注力する必要があり,現状ではピン支持として定式化している梁同士の境界条件の検討を行い,より現実的な定式化を提案する必要性がある.昨年度に行ったブームの取付角度を設けたブーム-膜構造物の剛性取得実験では膜材の不足により,ブーム取付角によって変化する2本のブームのなす面積ごとに膜を作製した試料で実験を行う事ができなかった.これによりブーム取付角が増すごとに斜辺にたるみが生じてケーブルに余計な張力がかかり,剛性の向上がほぼケーブルに依存する結果が生じた.そこで本年度では実験ケース分の膜材を用意し,この点の改良を行って再度の実験を行ったところ,解析で予測されていた4degにおける飛躍的な剛性向上現象が確認できた.リンクルの観点からも4degは有利である事が予測されたため,本提案手法による最適設計の有効性が実証できたと考えられる.また,固有振動数比と有効面積比の間にはトレードオフの関係が存在する事が分かっていたが,10degを超えた範囲での剛性への影響は未検討であったためより詳しく調査したところ,18deg程度までの広域でこの関係性が崩れない事も分かった.さらに当初の計画と異なるが,さらなる実用性を考慮した設計検討を行うべく,その汎用的な構造要素として,宇宙利用だからこそ形状精度維持に信頼が置ける形状記憶合金(SMA)の導入を提案し,薄膜への搭載およびその形状維持性能の検討および構造の展開挙動およびリンクルを考慮した搭載位置の検討を行った.

またブーム-膜構造が太陽光発電やフェーズドアレイアンテナといった無線技術の搭載によって機能化する将来を見据え,通信アンテナ素子とSMA採用構造を同時に考慮する複合領域設計のための初期検討を行い,その実証モデルの提案および製作を行った.これにより本研究の背景を元に,これまでに例を見ないSMAを利用した構造および通信分野の複合領域設計手法として,新しい研究テーマの創成に繋げることができたと考える.将来の大型宇宙膜面構造物として有力な構造である膜-ブーム構造に対し,これまで別々に検討されてきた構造特性と非線形性の強い膜面の皺を同時に考慮した設計手法を定式化した.希求水準法とヒューリスティックサーチの組合せを導入する事により,一般的に多用されている線形和による評価関数では得られないモデルの探索が可能となる事を示した.得られたモデルの構造的意義を考察し,一連の設計・解析手法の有効性を示し,併せてケーブルなどの構造要素の構造特性への寄与メカニズムを詳細に調査する事で将来の膜-ブームの基本構造モデルの提案を行った.さらにこの構造の立体化の提案とその可能性まで言及した..ANCFを用いた動的挙動に対応可能なモデルの定式化に注力する一方で,ブーム+膜の設計指針の検証に研究の力点を置く事となった.ブームおよび膜の結合点や,ケーブルの適用位置,ケーブルと膜との結合といった設計要素は今までに検討がなされておらず,比較的近い将来に急増するであろうドラッグシュート用のデブリ膜の開発への知見としても性急な設計指針が必要とされるためである.それらの知見をもとに、ANCFを用いたモデルを利用した設計から詳細解析までを汎用的にカバーする系統だった設計手法の検討を行うように研究の優先度を組み替えた.実験的検証を元にして,これまでに提案してきた設計指針の実証を行ったことは宇宙構造物開発に対して大きな意義を持つため,当初の計画と異なってきてはいるが達成度は概ね良好といえる.柔軟大型宇宙構造物のダイナミクスと構造最適設計六角形膜構造にブーム取付角が及ぼす影響の1つとしてリンクル量に着目し,その最小値,つまり最適値が存在するメカニズムを検討する.そのためにはリンクル量を定量化できる実験的手法が必要となるが,リンクルのような局所的な形状変化を高精度に捉える手法を提案し,実装する.また,ANCFを用いた梁要素を利用した平面モデルの構築を行い,変断面ブームを想定した剛性配分の最適設計手法の構築を行ったうえで柔軟構造物の詳細解析への汎用性の検討を行う.実験については実験方式の変更を行い,格子投影法を採用する事とした.これは宇宙構造物工学における非接触測定法の目覚ましい近年の発展動向から,将来性,汎用性および需要があると判断したためである.実際,ソーラーセイルの展開状況や膜の展開精度測定に利用されうる技術である.情報収集に時間を要し,年度内の膜のリンクル測定実験には至らなかったが,この変更で実験装置そのものも宇宙利用を想定したものと位置づける事ができるため,研究の意義が高まったと考えられる.必要機材の購入および実験装置の設計までは終了しているため,次年度早々に組立および測定実験を行う予定である.解析部分に関しては,ANCF梁を用いた網構造の構築に時間を要し,リンクル発生条件の定式化の検討まで手を回す事ができなかったが,前者の完了は本課題の主骨格をなすものであり,成果として意義あるものである.ANCF
担子菌ヒトヨタケの性形態形成に関する突然変異の解析

1.担子菌ヒトヨタケの有性過程とそれに伴う性形態形成は、交配型遺伝子AとBによる支配を受けている。本研究では、交配することなくA制御下の性形態形成(pseudoclamp connection)を行うようになった変異(pccl-1)について解析した。pccl遺伝子およびcDNAのクローニング・塩基配列決定によって、1つのイントロンによって中断される1683bpのORFが同定された。PcclタンパクはSRY型のHMGボックスをもつ転写因子であった。またノーザン分析により,pcclの転写量は交配型遺伝子AまたはBのスイッチ・オンによって増大されることが明らかとなった。さらに,pccl-1対立遺伝子は,HMGボックスとC末端の間に位置する211番目のserine残基がnonsense変異をもっていることが判明した。2.ヒトヨタケのAmutBmut株から,REMI法により,クランプ結合の形成に関する2種の突然変異体を新たに誘発・分離した。その一つは,クランプ結合の形成能を失ったものであり,もう一つは,異常な形態のクランプを形成するものである。3.ヒトヨタケのcommon-ABdiploid株を構築し,これを和合するhaploid株と交配してdiploid核とhaploid核とからなる二核菌糸を構築した。この二核菌糸の先端および次端細胞におけるdiploid核およびhaploid核の位置関係を蛍光顕微鏡法および顕微蛍光計測法により調査した結果,2つの核は,二核菌糸の先端細胞において先導核の位置と第二核の位置を共役分裂ごとに交代していることが判明した。担子菌ヒトヨタケの有性過程とそれに伴う性形態形成は,交配型遺伝子AとBによる支配を受けている。2つの交配型遺伝子のうちAは,ホメオドメインをもつ転写因子であることがわかっているが,その標的遺伝子については不明である。本研究では,交配型遺伝子の下流の遺伝的制御機構を解明するために,Aの標的である可能性が示唆される遺伝子,pcc1をクローニング・シークエンシングして遺伝子産物を同定し,その働きを明らかにすることを計画した。先ず,pcc1変異株をrecipientとして,pcc1の座位する第5染色体特異的なコスミド・ライブラリーのDNAによる形質転換実験を行い,pcc1変異を相補するクローンを検索した結果,相補活性をもつクローンを一つ得ることができた。次いで,このクローンの中の活性領域をサブクローニングし,そのDNA断片から作成したプローブを用いて,pcc1-1変異株と野生型株の間のF_1の制限断片長多型(RELP)を調べた。その結果,多型がpcc1-1変異とco-segregateすることがわかった。このことから,得られたクリーンpcc1-1のサプレッサー変異ではなく,pcc1そのものであることが判明した。そこで,活性領域の塩基配列を調べ,既知の遺伝子とのホモロジーを検索した。その結果,活性領域の中に転写因子のモチーフの一つであるHMGが見つかった。今後,pcc1のORFを決定し,さらにpcc1と交配型遺伝子との相互関係について調査を行う予定である。担子菌ヒトヨタケの有性過程とそれに伴う性形態形成は、交配型遺伝子AとBによる支配を受けている。A遺伝子はホメオドメインをもつ転写因子をコードし,B遺伝子はフェロモンおよびフェロモン・レセプターをコードしていることがわかっている。しかし、交配型遺伝子の標的遺伝子については未だ同定されていない。そこで本研究では、交配型遺伝子の下流または近傍で働く遺伝子を解明するために、交配することなくA制御下の性形態形成(pseudoclamp connection)を行なうようになった変異(pcc1-1)を解析することを計画した。前年度において、pcc1遺伝子のクローニング・シークエンシングに成功し、データベースを検索した結果、pcc1はHMGボックスをもつ転写因子であることがわかった。そこで今年度は、まずpcc1のORFを決定するためにcDNAを解析した。その結果,1つのイントロンによって中断される

1683 bpのORFが同定された。つぎに,pcc1-1変異をDNAレベルで同定するために,pcc1-1変異株のコスミドライブラリーからpcc1-1遺伝子をクローニングし、シークエンシングを行った。その結果,HMGボックスとC末端の間に位置する211番目のserine残基がnonsense変異を起こしていることが判明した。さらに,pcc1と交配型遺伝子との相互関係を知るために,交配型遺伝子AおよびBがオンの場合とオフの場合で、pcc1の転写量がどのように変化するかをノーザン分析によって調査した。その結果,pcc1の転写量はAオンによってもBオンよっても増大されることが明らかとなった。
フロロタンニンを主とした低利用食用褐藻成分の抗アレルギーに関する食品機能性研究

サガラメ脂溶性画分から有効成分としてフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)が単離・同定された。腸管モデル細胞のCaco-2細胞を用いて透過を確認したところ、透過率は褐藻抽出物で317 %程度、精製フロロタンニン2種で約30 %であった。フロロタンニン(Pt)は花粉症モデル、食物アレルギーモデルに対してともに有効性を示し、その効果は免疫調節に起因していることが示唆された。さらに、Ptの脱顆粒抑制機序を調べるため、プロテインキナーゼCα発現に対する影響を調べたが、抑制は認められなかった。また、フコキサンチンにも、in vivo、in vitro試験いずれにおいても、抗アレルギー性が確認された。1.褐藻クロメ抽出物について、抗アレルギー効果を確認した。その結果、肥満細胞からのヒスタミン放出や炎症に関わる酵素活性を阻害した。また、マウス耳介浮腫による抗炎症効果の評価では、抽出液を耳介に塗布した場合だけでなく、経口投与した場合にも抗炎症効果が認められたので、クロメが抗アレルギー食品素材となりうる可能性が示唆された。(Food Agric. Immunol., in press)2.フロロタンニン4種(eckol、8,8'-bieckol、phlorofucofuroeckol(PFF)-A、PFF-B)について、マウス耳介浮腫により抗炎症効果を評価したところ、有効性が認められた。本成果は、動物実験によるフロロタンニンの抗炎症効果を示した初めての知見である。(J. Funct. Foods, 5(4), 2019-2023, 2014)3.褐藻サガラメの脂溶性画分に含まれる抗アレルギー物質の探索では、リポキシゲナーゼ活性阻害を指標に分離分画を進めたところ、クロロフォルム可溶性成分から3種単離できた。また、サガラメ脂溶性画分には、メタノール可溶性の有効成分も含まれていることが示唆された。4.Caco-2細胞による腸管透過試験では、褐藻(クロメ、サガラメ、ツルアラメ)抽出物に含まれるポリフェノールが25%程度透過することが確認された。また、フロロタンニンのeckolおよび8,8'-bieckolでは、概ね20%程度の透過が確認され、8,8'-bieckolは透過するときに単量体のeckolに代謝されている可能性が示唆された。1.アレルゲン(卵白タンパク質,OVA)を投与したアレルギーモデルマウスを用いた実験において、フロロタンニン溶液を経口投与した場合は、抗アレルギーならびに抗炎症の方向へ免疫調節されることが分かった。この機序は、従来からよく知られているTh1細胞/Th2細胞の2平衡バランスではなく、Th1とTh2以外にTh17やTreg細胞が関与した4平衡のバランスの改善であることが明らかとなった。さらに、Treg細胞活性化による炎症性のTh2およびTh17細胞の活性化抑制であることも示唆された。(論文の投稿準備中)2.褐藻サガラメの脂溶性成分について成分分画を行い、抗アレルギー性をリポキシゲナーゼ活性阻害を指標に有効成分の探索を実施した。その結果、クロロフォルム/ヘキサン混合液(40/60)で溶出し、メタノールに可溶の成分から、1種の有効成分が単離された。その成分は、リポキシゲナーゼ以外にも炎症に関る酵素(ホスホリパーゼA2やシクロオキシゲナーゼ-2、ヒアルロニダーゼ)活性を阻害し、培養細胞のヒスタミン放出を抑制するなど、抗アレルギー性が確認された。3.褐藻類のカロチノイドであるフコキサンチン(Fx)の抗アレルギー性について検討した。その結果、炎症モデルマウスにおいては、Fxを炎症部位に塗布した場合でも経口投与しても、抗炎症効果を示すことが分かり、有用な抗アレルギー・抗炎症成分であることが示唆された。また、炎症関連酵素(ホスホリパーゼA2やシクロオキシゲナーゼ-2、ヒアルロニダーゼ)の活性を阻害することが分かり、それが抗炎症の機序の一部であることも考えられた。(論文投稿中)1.褐藻サガラメから単離した6種フロロタンニン(eckol, 6,6'-bieckol, 6,8'-bieckol, 8,8'-bieckol, phlorofucofuroeckol (PFF)-A, PFF-B)を炎症モデルマウス(系統:ICR)にそれぞれ経口投与し、抗炎症効果を評価した結果、全てのフロロタンニンで耳介浮腫(炎症)の抑制が認められた。2.スギ花粉由来のアレルゲンタンパク質(Cry j 1)を投与して作製した花粉症モデルマウスにフロロタンニン濃縮物を経口投与したところ、くしゃみ回数が有意に抑制され、鼻掻き回数も抑制傾向であった。また、血中および脾臓中の総IgE量とサイトカイン量(IL-4, IL-5)は、濃縮物投与群で有意に低下した。3.褐藻類(アラメ,サガラメ,ツルアラメ,ヒジキ)の抽出物はRBL-2H3細胞の脱顆粒を抑制した。その抑制機序を調べるため、フロロタンニン濃縮物を試料とし、ウェスタンブロット法により脱顆粒に関与するプロテインキナーゼCα(PKCα)のタンパク質量を確認した。細胞全体のPKCαタンパク質発現量、および細胞質画分と膜画分のタンパク質量の差は認められなかったので、脱顆粒抑制はPKCαタンパク質の発現および膜移行の抑制によるものではないと考えられた。

4.フロロタンニンの吸収や代謝を調べるため、超高速液体クロマトグラフィー(UPLC)-電気化学検出器(ECD)による微量分析系の確立を試みた。フロロタンニン濃縮物を用いて分析条件を検討した結果、移動相:20%アセトニトリル含有50 mMリン酸緩衝液、流速:0.1 mL/min、ECD電極電位:1200mVが最適条件として設定された。モデル試料として濃度500 nMにおけるeckolと8,8'-bieckolの分析を行ったところ、保持時間はそれぞれ4.0分と5.8分であった。また、検出限界はeckolが10 nM、8,8'-bieckolが25 nMであり、従来のHPLC-UV分析系と比べて約1000倍の検出感度であった。サガラメ脂溶性画分から有効成分としてフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)が単離・同定された。腸管モデル細胞のCaco-2細胞を用いて透過を確認したところ、透過率は褐藻抽出物で317 %程度、精製フロロタンニン2種で約30 %であった。フロロタンニン(Pt)は花粉症モデル、食物アレルギーモデルに対してともに有効性を示し、その効果は免疫調節に起因していることが示唆された。さらに、Ptの脱顆粒抑制機序を調べるため、プロテインキナーゼCα発現に対する影響を調べたが、抑制は認められなかった。また、フコキサンチンにも、in vivo、in vitro試験いずれにおいても、抗アレルギー性が確認された。以下3点の新規の研究成果取得により、概ね順調な進展と判断した。1.フロロタンニンによる免疫調節作用は、4種T細胞バランスによるもので、その効果はTreg細胞活性化に起因するという新規知見が得られた。2.サガラメ脂溶性成分に含まれる抗アレルギー成分の探索では、平成25年度の研究で得られた成分以外に新規の成分が単離された。3.フロロタンニン以外の褐藻由来機能性成分であるフコキサンチンについて、抗アレルギー・抗炎症効果に関連する新規知見が得られた。食品機能学1.卵白タンパク質以外のアレルゲン(花粉等)によるアレルギーモデルマウスにて、フロロタンニンの抗アレルギー性を検討する。2.平成25年度および26年度に単離された成分の化学構造を解析する。3. Caco-2細胞を用いたフロロタンニンの透過・吸収実験において、透過液に含まれるフロロタンニンについて、微量成分検出器(電気化学検出器など)で解析する。4.培養細胞(RBL細胞)を用いて、フロロタンニンのヒスタミン放出(脱顆粒)抑制の機序を解析する。平成25年度の計画案では、サガラメ脂溶性画分に含まれる有効成分の探索とCaco-2細胞を用いた腸管吸収モデル研究を予定していた。試験研究の結果、サガラメ脂溶性画分から、3種の有効成分を単離することができ、メタノール可溶性の有効成分の存在も突き止めることが出来た。また、低利用食用褐藻(クロメ、サガラメ、ツルアラメ)の抽出物成分やフロロタンニン(eckol、8,8'-bieckol)がCaco-2細胞を透過することなど、新規知見を得ることができた。さらに、計画案以外にも褐藻クロメの抗アレルギー効果や、動物実験におけるフロロタンニン4種の有効性を証明し、論文化することができた。実験動物(マウス)を用いてフロロタンニンの免疫調節作用の解析を行ったが、全工程を消化できず、ELISAキットや関連機器類の購入を翌年度に繰り越すこととしたため。また、Caco-2細胞を用いた消化
磁場構造の差異を超えたヘリカルプラズマ内部輸送障壁形成物理の系統的理論研究

種々の概念に基づいた各種ヘリカル系プラズマ閉じ込め実験において、共通に観測されている、中心部電子熱輸送閉じ込めの改善モードに対して、低衝突ヘリカルプラズマに特有な電場分岐性によって、その発現閾値が規定されていることを系統的な理論解析によって示し、中心部電子ルート閉じ込め(Core Electron-Root Confinement : CERC)として、学術的な体系的理解をもたらした。また、近年の大型ヘリカル実験装置(LHD :核融合科学研究所)における高イオン温度プラズマで、径電場による低衝突周波数での輸送増大が避けられていることを示した。さらに、その予測された径電場の実験検証を通じて、CERCとともに、ヘリカルプラズマにおける新古典両極性径電場解析が、広いパラメータ空間において高い妥当性を有していることを示し、核融合炉心級ヘリカルプラズマに向けてのさらなる改善閉じ込めシナリオの提示、その実現に向けた理論検討を行う上での確固たる根拠となることを明らかにした。LHD・CHS(ともに核融合科学研究所)、TJ-II(スペイン)、W7-AS(ドイツ)といった種々のヘリカル系プラズマ閉じ込め実験装置において共通に観測されている「プラズマ中心部の急峻な電子温度勾配」に関する系統的理論研究を展開した。これらの実験観測の背景として、低衝突周波数領域におけるヘリカル系特有の径電場分岐性(大きな正の径電場:電子ルート)が共通の物理機構であることを、高精度の新古典輸送計算に基づく両極性径電場解析と実験での径電場計測との対照から高い定量性を持った形で明確にした。電子ルートへの遷移がこの電子のエネルギー閉じ込め改善にとって本質的であることが明確になったので、この共通現象の総称として、「中心部電子ルート閉じ込め(Core Electron-Root Confinement, CERC)」という名称を提唱し、国際的にも受け入れられた。また、異なった磁場構造特性を低衝突周波数領域における新古典輸送特性という観点から統一的に評価するために、実効ヘリシティの概念を活用し、これら4配位での実効ヘリシティ評価に基づいて、CERC発現領域が、実効ヘリシティが大きな配位では高衝突周波数側にシフトする(より低い電子温度あるいは高いプラズマ密度で可能となる)ことを、理論的にも、また、蓄積された実験データからも明確にした。この新知見に基づいて、建設中のW7-X装置(ドイツ)、NCSX装置(米国)でのCERC発現可能性、その衝突周波数領域の相違に関しても予測を行った。2006年10月のIAEA核融合エネルギー会議(中国・成都)において、この研究内容は口頭発表に採択され、さらに、磁場閉じ込め核融合のサマリーにおいても取り上げられるなど、国際的評価も高い。核融合科学研究所の大型ヘリカル装置(LHD)において水素プラズマの高イオン温度化が進展した。このような高イオン温度プラズマでは、温度分布に屈曲が現れ、イオン熱輸送の閉じ込め改善が実現していることが示唆されている。新古典両極性径電場は負(イオンルート)となることが新古典輸送計算から明らかとなり、これは、電子温度がイオン温度より高い状況の「中心部電子ルート閉じ込め」と対照的な性質である。負の径電場による低衝突周波数領域でのリップル輸送の抑制が示され、ヘリカル系プラズマにおける、径電場を活用した閉じ込め改善に関して、従来の知見を拡大することができた。さらに、熱拡散にとどまらず、LHDの高イオン温度プラズマに特徴的な中心部のトロイダル回転促進に対して、フローも取り扱える3次元新古典輸送コードDKESの整備を進めた。低衝突周波数領域でのDKES計算の収束性の問題に直面しているが、低イオン温度時の解析、実験観測との比較を進めている。これらの進行状況について、アメリカ物理学会プラズマ分科会年会での招待講演を始めとして、各種学会において発表を行い、実際のプラズマショットを対象としたベンチマーク活動を開始する端緒を形成した。米国のプリンストンプラズマ物理研究所で建設が進められている準軸対称ヘリカル装置NCSXと、それとは大幅に異なった磁場概念に基づくLHDにおけるトロイダル回転促進観測とを府瞰的知見としてまとめる方向の研究として、DKESコードを活用した共通な新古典輸送係数データベース作成に向けた作業にも取り掛かっている状況である。この作業のさらなる進展により、ヘリカル系プラズマにおける磁場構造の差異を超えたプラズマ回転特性、粘性特性に関する俯瞰的知見を創出できるものと期待される。大型ヘリカル装置(LHD)における高イオン温度プラズマは、イオン温度勾配の急峻化により実現しており、イオン熱輸送の障壁的様相を示している。プラズマの中心部では、イオン温度が電子温度よりも高く、ヘリカル系の新古典輸送に起因する両極性径電場として、負電場(イオンルート)が、理論解析から予測されていた。

不純物の吐き出し(後述)により、荷電交換分光を用いた中心部の径電場計測が困難な状況であったが、平成20年度、重イオンビームプローブ(HIBP)計測により、中心部では、(大きさも含めて)ほぼ理論予測通りの負電場が形成されていることが検証された。このことは、本課題での理論予測の実験適用性を担保するもので、種々のヘリカル系における中心部電子ルート閉じ込め(Core Electron-Root Confinement)における電子ルートの理論予測の実験検証と併せて、ヘリカル系における改善閉じ込めモードに対応した径電場理論解析の広範な妥当性を確認することができだ。本課題で展開してきた径電場解析に基づいて、核融合炉心級プラズマに向けてのさらなる高イオン温度プラズマの実現性、その高密度化、そこでの径電場分岐性を活用した閉じ込め改善シナリオを提示していく上での確固たる根拠となるものである。また、LHDの高イオン温度プラズマでは、イオン熱輸送の改善に伴い、中心部に存在していた不純物の吐き出しが観測され、特徴的な強い凹型不純物分布(不純物ホール)が形成される。新古典理論の描像からは、負電場では不純物の蓄積が予測されるが、この現象はその予測からは説明することができないため、何らかの異常輸送の存在を示唆しているものという認識に至っている。この不純物ホールの形成機構解明に向けて、炭素不純物や、さらに電荷数の高い不純物からの発光強度について、イオン温度勾配への依存性を系統的に調べるデータ整理をすることで、不純物ホール形成機構の解明を目指すという着眼での研究を進めている段階である。
ガンマ線バーストの残光と母銀河から高赤方偏移宇宙の星生成史を探る

GRB起源星の解明のため、今年度はすばる望遠鏡およびGemini望遠鏡によるGRB母銀河観測を行った。新たに観測した母銀河と過去の研究で調べられた母銀河の性質をモデルの予想と統計的に比較することで、GRB発生の条件を従来の研究にはなかった精度で制限することができた。この成果を論文として発表すべく、現在投稿の準備中である。従来研究における統計的GRB母銀河研究のサンプルは大別して「非常に複雑な選択バイアスの影響が疑われる多数のサンプル」と「選択バイアスの影響をほぼ完全に排除した少数のサンプル」の二通りであったが、この研究では「選択バイアスの影響を最小限に抑えつつサンプル数を最大化」する方針をとったことが奏功した。また、GRB残光の光度分布については、過去に個別に行われていた可視残光のスペクトルや光度進化の研究成果を複合的に解析することで、未だ観測例の少ないGRB残光初期における可視光光度の現実的な見積もりを可能にし、高赤方偏移研究を主眼とした将来のGRB観測衛星計画の検討に協力した。高速電波バースト(FRB)もGRBと並んで興味深い突発天体である。この新種の天体の正体を解き明かすため、すばる望遠鏡を用いた対応天体探査チームに参加し、観測・データ解析に参加した。特に2015年4月18日に発生したFRB 150418については、電波干渉計ATCAによって約5-8 GHzでの対応天体(FRB本体は約1 GHz)が発見されて位置決定精度が従来のイベントから格段に向上したことをうけて、すばる望遠鏡による母銀河の発見および分光による史上初の赤方偏移測定が実現した。27年度が最終年度であるため、記入しない。継続時間の長いガンマ線バースト(以下、GRB)は、低金属な環境で発生すると考えられてきた。しかし、2010年以降に高金属なGRB母銀河が複数発見されたことにより、従来の理解と観測の整合性が問いなおされている。大質量星は星生成領域に存在するため、GRBがどのような金属量のもとで発生したかは星生成領域からの輝線を用いて推測される。平成25年度、私は近傍銀河M31の星生成領域観測に基づいて星生成銀河内の星生成領域と金属量の空間分布モデルを作り、それらの星生成領域を遠方においた場合に観測から得られる金属量情報と、実際の金属量の関係を調べた。その結果、これまでに分光観測で調べられてきたGRB母銀河の典型的な距離では、観測的に得られる金属量の情報と実際の金属量の間に空間分解能の不足による系統的なズレが生じうることがわかった。このズレは「低金属でなければGRBは起きない」とする従来のモデル予想と、「高金属と思われる環境で発生したGRBが存在する。」という観測事実の矛盾を説明しうるものである。この成果を論文として発表するため、現在投稿準備を進めている。また、この研究は流体計算による銀河モデルを用いて同種の研究をするための予備研究でもある。この研究ではM31の星生成領域観測に基づくモデルを用いたため、M31とは異なる性質を示すGRB母銀河では状況が異なっている可能性があるが、星生成領域の詳細な観測が可能なほどの近傍には典型的GRB母銀河に似た性質をもつ銀河はない。今後は、流体計算によって様々な性質の銀河での星生成領域モデルを作り、今回得られた結果をより一般の場合について検証する。昨年度に引き続いて、GRB発生環境現場の金属量の真値とその観測値の間に生じる系統的なズレを調べた。近傍銀河M31内にある星生成領域の観測データに基づいたモデル計算を行った結果、GRB発生現場の金属量測定値は観測の空間分解能に大きく依存し、真の値からズレる場合があることがわかった。これは、高金属なGRB発生環境の存在を示唆したこれまでの観測結果が、低金属環境でしかGRBは発生しないとする従来の起源星シナリオと矛盾しないことを示す結果である。昨年度得られた主要結果に加えて、今年度は金属量測定方法ごとに現れる系統誤差の違いを精査し、研究成果の論文としての出版にこぎつけた。また、モデル研究と並行してGRB母銀河の観測研究も推進した。GRB母銀河の観測は幅広い赤方偏移範囲をカバーする「無バイアスサーベイ」がアメリカとヨーロッパのグループによって各々に推進され観測例が増えている一方で、GRB起源天体の解明に特に重要な意味を持つ低赤方偏移の母銀河の分光観測についてはいまだに10例程度の不均一なサンプルしかない。GRB起源天体の解明にむけて「無バイアスサーベイ」と相補的な役割を果たす「低赤方偏移集中サーベイ」を実現するため、受け入れ研究者の柏川伸成准教授やその学生達の協力を得てGemini望遠鏡への観測提案を行い、2015年度前期に観測時間を得た。FRBは2007年に初めて検出が報告され、2013年に新たに4例の検出が報告されて研究者の大きな関心を集めるようになった。FRBの起源は全く不明であるが、研究代表者はFRBの起源シナリオの一部が可視光での追観測で検証可能であることを示す試験計算を行い、その結果を論文として出版した。

新たに観測した母銀河と過去の研究で調べられた母銀河の性質をモデルの予想と統計的に比較することで、GRB発生の条件を従来の研究にはなかった精度で制限することができた。この成果を論文として発表すべく、現在投稿の準備中である。従来研究における統計的GRB母銀河研究のサンプルは大別して「非常に複雑な選択バイアスの影響が疑われる多数のサンプル」と「選択バイアスの影響をほぼ完全に排除した少数のサンプル」の二通りであったが、この研究では「選択バイアスの影響を最小限に抑えつつサンプル数を最大化」する方針をとったことが奏功した。また、GRB残光の光度分布については、過去に個別に行われていた可視残光のスペクトルや光度進化の研究成果を複合的に解析することで、未だ観測例の少ないGRB残光初期における可視光光度の現実的な見積もりを可能にし、高赤方偏移研究を主眼とした将来のGRB観測衛星計画の検討に協力した。高速電波バースト(FRB)もGRBと並んで興味深い突発天体である。この新種の天体の正体を解き明かすため、すばる望遠鏡を用いた対応天体探査チームに参加し、観測・データ解析に参加した。特に2015年4月18日に発生したFRB 150418については、電波干渉計ATCAによって約5-8 GHzでの対応天体(FRB本体は約1 GHz)が発見されて位置決定精度が従来のイベントから格段に向上したことをうけて、すばる望遠鏡による母銀河の発見および分光による史上初の赤方偏移測定が実現した。高速電波バースト(FRB)は2007年に初めて発見され、2013年にその実在を裏付けられて以降急速に注目をあつめている新種の突発天体である。FRBの正体はまったく不明のだが、本研究課題の主要研究目標の一つであるガンマ線バースト(GRB)との類似性もみられ、関連した現象である可能性も指摘されている。今年度において研究代表者はFRBの正体を観測的に確かめる方法を提案する論文を出版し、その方法が現実的な条件のもとで十分実行可能であることを示した。また、昨年度までの研究(さらなる精査を経て今年度出版)でGRBの起源の解明には理論モデルの開発と同時にさらなるGRB母銀河観測データの拡充が必要であることが示された。これを受けて、今年度研究代表者はすばる望遠鏡と時間交換協定を結んでいるジェミニ望遠鏡に観測計画の提案を行い、採択された。この観測は現在(2015年度前期)実行中であり、データの取得が待たれる。上記のFRB研究とGRB母銀河観測計画の立案という当初の計画にない研究に取り組んだため当初予定した数値計算モデルの開発には若干の遅れが生じたが、技術的な主要課題を解決することには成功した。予定外に得られた成果に比して遅れは小さく、全体としては計画以上に進展していると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。近傍銀河観測データに基づく経験則を用いてこれまでに行った計算で得た結果を、銀河形成シミュレーションを活用してより一般の形態の銀河の場合に適用できるよう拡張する。また、近年急速に発展しているGRB母銀河の無バイアスサーベイのデータと比較可能な理論モデルを準解析的銀河形成モデルに基づいて構築する。また、昨年度ジェミニ望遠鏡に採択された観測計画が実行され次第データ解析を行い、研究代表者がこれまでに作ってきたGRB母銀河モデルとの比較からGRB起源星の性質を制限する。
心不全の成因における細胞間情報伝達物質の役割の解明と診断治療への応用

【目的】われわれの開発したEMCウイルスによる心筋炎から心不全を発症するマウスモデルではIL-1β、TNF-αのメッセンジャーRNA(mRNA)は、早期より発現が増加し、IL-1βは慢性期にも発現の亢進が持続した。また、IL-2,IFN-γも慢性期にも発現がみられた。このような心筋炎の慢性期におけるサイトカイン発現の亢進は、心筋炎から拡張型心筋症病態への進展との関連が示唆された。また、ダール食塩感受性ラットの心不全期やラット心筋梗塞後の心不全モデルにおいてもIL-1βなどのサイトカインの発現が亢進しており、これらのサイトカインと心不全の病態との関連が考えられる。近年、われわれの研究によりホスホジエステラーゼ阻害薬などの強心薬のなかにサイトカイン産生を抑制する薬剤があることが明らかとなり、心不全の改善効果との関連が示唆された。一方、IL-1β、TNF-α、IFN-γなどのサイトカインは、心筋のiNOSのほか、心内膜、冠血管のiNOSを誘導し、これらのiNOSにより大量に産生されたNOは心機能障害、心筋細胞障害をきたすと考えられる。NOの過剰発現は心不全をはじめとする各種の病態における心筋収縮性の障害に関与している可能性がある。種々のホスホジエステラーゼ阻害薬にはNO産生抑制効果に差がみられ、強心薬としての作用の差と関係している可能性がある。心不全の根底にある病態生理学的機序には、サイトカインやNOによる心機能の抑制が関与することが示唆され、心不全薬にサイトカインやNO産生抑制作用があることが明らかとなった。また、心不全の病態の理解には、従来の神経・内分泌系因子のほかサイトカインなどの免疫系因子との相互作用を考えることが重要であることが明らかとなった。【目的】インターロイキン(IL)-1β、腫瘍壊死因子(TNF)-αなどの炎症性サイトカインは、陰性変力作用をもつことにより心筋炎などの炎症性心疾患に伴う心不全への関与が示唆されている。しかし、高血圧などの機械的な負荷による心不全への関与については検討がない。【方法】ダール食塩感受性ラット(DS)、ダール食塩抵抗性ラット(DR)に6週齢より高食塩食を負荷し、食塩負荷前(6週齢)、心肥大期(11週齢)、心不全期(18週齢)にラットを屠殺し以下の検討を行った(1)定量的PCRにより左心室におけるIL-1β、TNF-α、iNOSのmRNAを測定した。(2)免疫組織学的に左心室におけるIL-1β、TNF-α、iNOS陽性細胞及びマクロファージの分布を検討した。心肥大を呈するが心不全へ移行しない高血圧自然発症ラット(SHR-SP)でも同様の検討を行った。【結果】DSは高血圧を呈し、11週齢においてエコー上求心性心肥大を呈したが壁運動は正常であった。その後、左室の拡大と壁運動低下を示し平均18週齢で死亡した。病理組織学的に明らかな心筋壊死は認められなかった。DSの左心室組織中のIL-1βmRNA量は、11週齢でDRの3.9倍、18週齢でDRの6.2倍に増加していた。IL-1βmRNA量は左室重量/体重比、ANPmRNA量と正の相関を示し、エコー上の左室短縮率(%FS)と負の相関を示した。血管内皮細胞、間室のマクロファージにIL-1βの陽性所見を認めた。DSのTNF-αmRNA量はDR左室の一部マクロファージにiNOS陽性所見を認めたRT-PCRでは検出できなかった。

SHR-SPのIL-1β、TNF-αmRNA量はWKYと差がなかった。【総括】機械的負荷術による心肥大から心不全への移行に炎症反応が関与していることが示唆された。【目的】われわれの開発したEMCウイルスによる心筋炎から心不全を発症するマウスモデルではIL-1β、TNF-αのメッセンジャーRNA(mRNA)は、早期より発現が増加し、IL-1βは慢性期にも発現の亢進が持続した。また、IL-2,IFN-γも慢性期にも発現がみられた。このような心筋炎の慢性期におけるサイトカイン発現の亢進は、心筋炎から拡張型心筋症病態への進展との関連が示唆された。また、ダール食塩感受性ラットの心不全期やラット心筋梗塞後の心不全モデルにおいてもIL-1βなどのサイトカインの発現が亢進しており、これらのサイトカインと心不全の病態との関連が考えられる。近年、われわれの研究によりホスホジエステラーゼ阻害薬などの強心薬のなかにシトカイン産生を抑制する薬剤があることが明らかとなり、心不全の改善効果との関連が示唆された。一方、IL-1β、TNF-α、IFN-γなどのサイトカインは、心筋のiNOSのほか、心内膜、冠血管のiNOSを誘導し、これらのiNOSにより大量に産生されたNOは心機能障害、心筋細胞障害をきたすと考えられる。NOの過剰発現は心不全をはじめとする各種の病態における心筋収縮性の障害に関与している可能性がある。種々のホスホジエステラーゼ阻害薬にはNO産生抑制効果に差がみられ、強心薬としての作用の差と関係している可能性がある。心不全の根底にある病態生理学的機序には、サイトカインやNOによる心機能の抑制が関与することが示唆され、心不全薬にサイトカインやNO産生抑制作用があることが明らかとなった。また、心不全の病態の理解には、従来の神経・内分泌系因子のほかサイトカインなどの免疫系因子との相互作用を考えることが重要であることが明らかとなった。
毛管相分離現象に起因するナノ細孔内超高速移動現象の解明と化学工学モデル化

平衡状態に関する液体同士の接触界面のナノスケールでの状態、ナノ細孔内に特有の細孔壁相互作用ポテンシャルの影響下にある液体の平衡状態、すなわち毛管相分離現象と、これに伴うナノ細孔内移動現象を検討した。その結果、液体同士の接触界面における、温度・液体間相互作用強度と、Tolman's、界面張力、バルク飽和濃度の関係を明らかにした。また、毛管相分離状態にある液体は、飽和溶解度より低い溶解度で分相し、ナノ細孔内の物質移動には毛管相分離現象が寄与していることが明らかになった。分子シミュレーションにより、スリット状ナノ細孔内で、2種類の異なる種類の液体A,Bを『毛管相分離』状態で平衡にする。その際、液体A,液体Bに相当する、粒子数の割合を変えることで、バルク領域の液体A,Bの濃度条件が異なる状態を作り出した。バルクにおける低濃度成分の濃度が低い条件では、毛管相分離の2液体のメニスカス界面が著しく歪み、界面の曲率半径が小さくなることが明らかになった。これに対して、濃度が高い条件では、メニスカス界面は細孔入口付近で僅かに歪むだけで、界面の曲率半径は大きくなることが明らかになった。メニスカス界面の曲率半径が小さいほどLaplace効果が強く働き、界面を挟んだ2つの相の間に、大きな圧力差を生じさせる。従って、毛管相分離した凝縮相ではメニスカス界面の曲率半径が小さいほど内圧が低くなる。これら異なるメニスカス凝縮相を半分に切りとり、これを上下に仕切板を挟んで接続したシミュレーションを設計した。そして、仕切板を外した後のメニスカス凝縮相の移動挙動を把握可能にした。これにより、通常の液相拡散速度を遙かに上回る、ナノ細孔内での『凝縮液』の『超高速移動現象』を現象論的に正確に把握することが可能になった。また、2種類の異なる種類の液体A,Bが接触する界面では、分割面を挟む形で両隣に張力面が発生することを発見した。また、副次的ではあるが、スリット状ナノ細孔と液体A,Bの3つが同種である特殊な状態では、液体八Bの通常の固液相転移温度でも凝固せず、また、三重点はGibbs-Thomson則に従うことが明らかになった。分子シミュレーションにより、スリット状ナノ細孔内で、2種類の異なる種類のLennard-Jones液体A,Bを『毛管相分離』状態で平衡状態になるようシミュレートした。その際、液体A,液体Bに相当する、粒子数の割合を変えることで、バルク領域の液体A,Bの濃度条件が異なる状態について、シミュレートした。バルクにおける低濃度成分の濃度が低い条件では、毛管相分離の2液体のメニスカス界面が著しく歪み、界面の曲率半径が小さくなった。そして、仕切板を外した後のメニスカス凝縮相の移動挙動をシミュレートした。この結果、毛管相分離現象に伴う、メニスカス界面内部の凝縮液で増幅された圧力勾配と、ナノ細孔内の凝縮相の物質移動速度は、正の相関関係があることが判明した。このことから、ナノ細孔内での凝縮液の移動現象には、毛管相分離現象が寄与していることが明らかになった。また、副次的に、参照系として、バルクにおける液体A, B界面のTolman length(分割面と張力面の位置的ずれ長さ)を検討した結果、温度が高いほど、また、液体A, B間の相互作用強度が強いほど長くなるなどの、バルク物性が判明した。