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在欧日本古典籍の所在および伝来に関する調査と研究

本研究は、ヨーロッパ各地に所在する日本古典籍の調査を網羅的に行うことを目的としている。また、ヨーロッパ各地における日本文学者との交流や、各地と日本との文化交流についての研究もその対象としている。本研究の中心となる、ヨーロッパにおける日本書籍調査は、合計4回行われた。第1回(2000年1月19日31日)は、館内者3名と館外研究協力者2名(後半のみ)が参加した。日本古典籍(主に近世の絵本)の書誌調査を行い、カードをとった。イタリア共和国ジェノバのキオッソーネ東洋美術館で81点、ドイツ連邦共和国ケルンのプルヴェラー家で86点の成果であった。第2回(2000年3月1日16日)は、館内者4名が参加し、オーストリア共和国ウィーンのオーストリア国立図書館で265点、チェコ共和国プラハのプラハ国立美術館(ズブラスラフ分館)で27点、ナープルステク博物館では142点、ボドメール図書館では、12点の成果であった。第3回(2001年2月20日3月5日)は、館内者6名が参加した。連合王国ロンドンのチェスタービーティー図書館では1点の成果があり、主要な資料の撮影も実施した。第4回(2001年3月9日24日)は、館内者3名が参加した。イタリア共和国ローマのサレジオ大学図書館では、日本書籍の整理(帙入れ・請求番号の確認・ラベル貼付)と調査12点、キオッソーネ東洋美術館では68点、プルヴェラー家では105点の成果があった。本研究は、中欧東欧諸国に所在する日本古典籍の調査を可能な限り網羅的に行い、書物を介した日本と当該地域の文化交流を具体的に跡付けることを主要な目的としている。その柱となる渡欧調査は、今年度は2回に分けて実施された。第1回は、1月19日31日の日程で、館内者3名(うち1名は前半のみ参加)と館外の研究協力者2名(後半のみ参加)により、イタリア共和国ジェノヴアのキオッソーネ東洋美術館、ドイツ連邦共和国ケルンのプルヴェラー家に蔵される、主として近世の絵入り版本の調査を行った。カードは現在整理中のため、点数は確定していないが、それぞれ百数十点の成果であった。第2回は、3月1日16日の日程で、館内者4名により、オーストリア共和国ウィーンのオーストリア国立図書館、チェコ共和国プラハのプラハ国立美術館(ズブラスラフ分館)およびナープルステク博物館、スイス連邦ジュネーブのボドメール図書館において、日本古典籍の調査を行った。オーストリア国立図書館では主に近世の版本265点、プラハ国立美術館では室町末期の絵入り本を含む写本27点、ナープルステク博物館では近世明治初期の版本類142点、ボドメール図書館では秀逸な奈良絵本・絵巻など12点のカードを採取した。このうちプラハでは、19世紀末20世紀初め頃、資産家の後援を受けて世界を回り、書物を含む各国の文化資料をチェコにもたらした「旅行家」の活動および彼らの将来した資料の現在における所蔵状況について、現地の研究者から有益な話を聞くことができた。本研究の課題である「在欧日本古典籍の所在および伝来に関する調査と研究」のための渡欧調査は、今年度は二回にわたって実施された。第1回は、平成13年2月20日3月5日の日程で6名(ただし1名は2月21日3月5日、1名は2月25日3月5日、1名は2月25日3月11日)が、連合王国ロンドンの大英図書館・ロンドン大学SOAS図書館、アイルランド共和国ダブリンのチェスタービーティ図書館において、日本古典籍の書誌調査と主要資料の撮影を行った。このうち大英図書館では、文化5年写『地蔵菩薩霊験図』が、東京国立博物館所蔵の模本と共通部分を持つ鎌倉末期の絵巻の模本であることを確認するなどの成果があった。ロンドン大学SOAS

図書館では江戸初期の団扇型の狂言図11枚を調査し、紙背に曲名の注記があることを発見、既刊の目録の曲名比定の誤りを修正することができた。また天正10年4月写『庭訓往来』を調査、書家で金春流謡本製作者として知られる鳥養宗日折の筆本であることを確認した。チェスタービーティ図書館においては、神護寺経『五分律第二十六』の巻末に、従来の報告に漏れていた校了識語を見出したほか、『十二類絵巻』と『玉藻の前』に写本製作時の書き換えの痕跡を確認した。第2回は、平成13年3月9日24日の日程で3名が、イタリア共和国ローマのサレジオ大学図書館、ジェノヴァのキオッソーネ美術館、フィレンツェのウフィツィ美術館、ドイツ連邦共和国ケルンのプルヴェラー氏邸において、江戸時代の絵本類を主体とする日本古典籍の所在調査および書誌調査を行った。
大気降下物中の窒素が森林生態系における養分バランスに与える影響に関する研究

森林生態系の酸性降下物に対する反応は窒素の飽和状態によって異なる。試験地のある青森県七戸町における大気由来の窒素の沈着量は窒素飽和が起こる基準値を超えているにもかかわらず、窒素飽和の兆候は認められていない。本研究は、窒素化合物の動態に着目し、スギ林の大気降下物に対する反応に関するモニタリングを中心とした環境動態に関する研究である。1996年以来5年間の沈着量と気象データとの関連を解析した結果,夏期に多いアンモニウムイオンの沈着量は,南東および南よりの風の強さにより左右されていることが明らかになった。また,植物の生育が盛んになる夏に沈着量が増加するため,林冠におけるアンモニウムイオンの吸収量が増加した。このことは,試験対象とした森林生態系において窒素が不足していることを示唆している。しかし,土壌中における物質収支の結果,窒素の形態変化に由来する酸の生成量が酸の全生成量を左右していることが明らかとなった。生成された酸は土壌に保持されているカルシウムイオンなどの塩基とのイオン交換反応および鉱物の化学的風化により消費されていることが示された。これに対して,スギの落葉中には多くのカルシウムイオンが含まれ,これがリター層および表層土壌での蓄積に寄与しており,土壌酸性化を抑制していることが示唆された。実際に,深さ0-10cmの土壌から酸の消費のために溶脱した塩基の量よりリター層からの塩基の供給量が上回っていたことから,試験対象としたスギ林地では著しい土壌酸性化は起こりにくいと判断された。リターの分解速度から相対的に分解速度の遅い試験区ではリター層に塩基が蓄積しており、分解の速い試験区ではリターよりむしろ土壌のイオン交換基に多く塩基が保持されていた。分解速度の差異が塩基の蓄積場所に影響していることが明らかになった。加えて,リター層により浸透水量にも影響していることが示された。試験地におけるアンモニウムイオン沈着量は植物の生育が盛んになる夏に増加した。これに伴い、林冠におけるアンモニウムイオンの吸収量が増加した。このため、硝酸イオンと合わせた林内雨中の窒素の沈着量は11-13kg ha^<-1>まで減少したが、窒素飽和起こる基準とされる10kg ha^<-1>を超えていた。しかし、土壌溶液中で多かった硝酸イオンも、渓流水中においては低く、窒素飽和の兆候は認められなかった。窒素飽和に至らない要因の一つとして、塩基特にカルシウムイオンの蓄積が示唆された。スギの落葉中には多くのカルシウムイオンが含まれ、これがリター層および表層土壌での蓄積に寄与していた。カルシウムイオンは硝酸イオンと共に土壌中を移動していたが、多量に蓄積しているため、著しい減少つまり土壌の酸性化が起こりにくいと推察された。また、マグネシウムについても同様の傾向が認められた。加えて、土壌浸透水および渓流水中のナトリウムイオンがカルシウムイオン、マグネシウムイオンと同程度含まれていた。他の試験地では、あまりこの様な例はなく、本試験地の特徴が明らかとなった。

試験地のある青森県七戸町における大気由来の窒素の沈着量は窒素飽和が起こる基準値を超えているにもかかわらず、窒素飽和の兆候は認められていない。本研究は、窒素化合物の動態に着目し、スギ林の大気降下物に対する反応に関するモニタリングを中心とした環境動態に関する研究である。平成12年度の無機態窒素の全沈着量は窒素飽和起こる基準とされる10kg ha^<-1>を下回っていた。しかし、土壌中における物質収支の結果、窒素の形態変化に由来する酸の生成量が酸の全生成量を左右していることが明かとなった。また、生成された酸は土壌に保持されているカルシウムイオンなどの塩基とのイオン交換反応および鉱物の化学的風化により消費されていることが示された。これに対して、平成11年度までの結果からスギの落葉中には多くのカルシウムイオンが含まれ、これがリター層および表層土壌での蓄積に寄与しており、土壌酸性化を抑制していることが示唆された。平成12年度においてリターの分解速度について検討した結果、相対的に分解速度の遅い試験区ではリターに塩基が蓄積しており、分解の速い試験区ではリターよりむしろ土壌のイオン交換基に多く塩基が保持されていた。分解速度の差異が塩基の蓄積場所に影響していることが明かになった。加えて、酸の消費の結果深さ0-10cmの土壌から溶脱した塩基の量より、リター層からの塩基の供給量が上回っていたことから、試験対象としたスギ林地では著しい土壌酸性化は起こりにくいと判断された。森林生態系の酸性降下物に対する反応は窒素の飽和状態によって異なる。1996年以来5年間のモニタリングデータと気象データを解析した結果,夏期に多いアンモニウムイオンの沈着量は,南東および南よりの風の強さにより左右されていることが明らかになった。また,重回帰分析の結果,カルシウムイオンなどの塩基の移動量は陰イオンの移動量に左右されていることが示された。さらに,陰イオンの移動量は土壌浸透水量に左右されており,表層に堆積しているリター層の物理性の評価が今後の重要な課題であることが示された。硫酸イオンは試験地土壌である黒ボク土に吸着保持される。冬期に硫酸イオンの沈着量が多い試験地では,年間でみると硫酸イオンの吸着により年間の酸総生成量は負の価となり,塩基も蓄積していることが示された。このことから,試験地土壌において著しい土壌酸性化は起こりにくいと判断された。試験地は窒素飽和に達していないことから,硝酸イオンの流出により土壌酸性化の促進されることがなく,リターによる塩基の供給や硫酸イオンの吸着保持により塩基が流出するより蓄積することにより著しい土壌酸性化を抑制していることが明らかとなった。
水同位体比データ同化システムを用いた大気・陸面水循環過程の詳細解明（国際共同研究強化）

平成29年度に実施した海外(サンディエゴ州立大学及びスクリプス海洋学研究所)での半年強の滞在を経て、平成30年度は、国内にて成果を表に出す作業に専念した。その結果、10件の研究論文の発表、10件の学会発表(うち招待講演1件)が表すとおり、分担者がいない研究プロジェクトとしては極めて生産性の高い最終年度を過ごすことができた。中でもNature誌系列のデータ論文誌であるScientific Dataに掲載されたWei et al. (2019)は、本研究で目的としていた世界中(北米6、欧州6、アジア10、アフリカ1、オセアニア1、北極域2、南極域2、船舶航空機8、計36箇所)の水蒸気同位体比観測データを集めたものであり、まさに国際共同研究を強化したことの賜であった。その他、芳村(2018)による同位体水文気象学に関する総説では、本研究の目的の一つである同位体比データ同化の将来展望が述べており、衛星観測及び現地観測の重要性を強調している。さらに、本国際共同研究の展開のひとつとして、国際原子力機関が統括するCRP(Coordinated Research Program)のIsotope-enabled Models for Improved Estimates of Water Balance in Catchments(同位体モデルによる流域水収支推計改善)に平成29年度に応募し、平成30年度に採択され共同研究が開始している。その第一回会合が11月にウィーンのIAEA本部で行われ、成果物である報告書が間もなく公開される見込みである。こうした成果を鑑み、本研究の目的は十分達成されたと考えている。内定年度:2015平成28年度には、8月中にサンディエゴ州立大を訪れ、Lai教授との共同研究を進めるとともに、次年度に行う長期滞在の準備を行った。その上で、日本にて水蒸気同位体比を用いた蒸発・蒸散分離に関する研究を進めた。具体的には、自らが水田で行った観測データに加えて、これまで行われてきた66の論文から得られた情報を元に、6つの植生タイプごとに葉面積指数と蒸散寄与率との関係性を求め、その関係式を全球に適用した。その結果、20%から90%近くまでと、近年の研究で非常にばらつきがある全球蒸散寄与率(全球陸域からもたらされる蒸発散量のうちの植物活動に由来する蒸散量割合)の推定値について、57%(±7%)という新たな値を提示した。この研究結果は、Geophysical Research Letters誌にて発表した。計画通り共同研究先の研究機関を訪れ、来年度に行う長期滞在の準備ができたため。サンディエゴ州立大学での長期滞在(2017年7月から2018年3月)を実施し、水同位体モデルを用いた水循環研究を推進させた。具体的な研究成果は以下の通り。1.まず、短寿命気候汚染物質(SLCP)による陸域水循環への影響を検討した。その結果、黒色炭素粒子排出を制限することで全球での水資源のストレスが緩和する可能性があるが、排出を抑制しても推進しても洪水暴露人口は増大することを示した。2.さらに、観測で見られる月単位の降水同位体比と層状性・対流性降雨の割合との相関について、モデルでは見えないためにモデルの水循環性能の悪さによるものと言われていたが、水蒸気輸送過程を再現(拘束)したうえで、現実に観察された層状性対流性降水の割合で再整理すると、観測と似た関係性が出てくることがわかった。査読論文を15篇(英語10篇、日本語5篇)が出版され、国際原子力機関の研究課題に本研究カウンターパートと連名で応募するなど、成果発表及び新たな展開の両者において順調に推移しているため。2017年8月ごろに渡米し、半年程度の滞在を計画している。これまで通りの共同研究の進め方で、水同位体情報を用いたデータ同化研究を進める。研究を遂行する上での課題は、今の所特にない。引続き当該研究を推進する。
分子認識性オリゴヌクレオチドライブラリーの調節と動物細胞系への応用

近年DNA、RNA等の核酸分子の分子認識能が注目されている。本研究では分子認識素子としての核酸分子の設計を行い、その実用性を実証した。またターゲットに結合した核酸分子の回収・分析・増幅方法の確立を行った。シングルループやダブルループの二次構造を持つ一本鎖オリゴヌクレオチドライブラリーをいくつか合成した。これらを用いて種々のターゲットタンパク質に対してwesternブロットおよびdotブロットを行うとシグナルが検出されたことから、一本鎖オリゴヌクレオチドとタンパク質が結合していることが確認できた。しかしターゲットタンパク質が高濃度に存在すると結合できない現象も確認された。ターゲットタンパク質と結合したDNA分子の回収・増幅方法について検討した。フィルターからの回収方法としてはシグナル部分を切り出し、適量のTE bufferで浸し、100°C、10minを行うことで回収できることがわかった。また結合した一本鎖オリゴヌクレオチドの増幅方法としてはビオチン化プライマーとアビジン化アガロースを用いる方法で回収できることが確認できた。またこれらの一本鎖オリゴヌクレオチドの塩基配列を決定するため、直接回収したオリゴヌクレオチドをテンプレートとして試みたが、短いため困難であった。そこでプラスミドに一度組換えて行う方法を試み、解読することが可能となった。また液/液界面培養法で形成された細胞集合体とコラーゲンコートウェルで単層培養した細胞との細胞表層に提示されている分子の違いについては、凍結融解による細胞の破砕と表層タンパク質の分離を試み、それぞれの成分の分離に成功している。これらのサンプルのSDS-PAGEではほとんど違いは認められなかった。今後このサンプルに開発中の一本鎖オリゴヌクレオチドライブラリーを応用していく必要がある。
DNA塩基配列に基づく有孔虫殻形態の評価

本研究は、DNAの塩基配列に基づいて底生有孔虫の殻形態が持つ意味を分子生物学的見地から評価することを目的とする。研究は、有孔虫の殻の形態的な特徴と、その形態変更の実態を理解することと、DNA解析を行うことの2方向から解析を進めた。化石記録が豊富な有孔虫類の中から,形態解析を詳細に行ったGlabratella属とBolivina属のDNA解析を行った。有孔虫からのDNA抽出およびPCR法による増幅はPawlowske et al. (1995)の方法に従い,核のribosomal DNAのlarge subunitの約650塩基の増幅を行った。プライマーは,有孔虫に対して特有に働くspecific primerを用いたところ,極めて効率よく有孔虫のDNA断片を得ることが出来,かなり小さい個体からもDNAの抽出が可能になった。増幅したDNA断片はプラスミドベクターに導入してクローニングした後,シークエンサーを用いてシークエンシングを行った。DNA解析を行った属グループ内の遺伝的変異は,固生群内での遺伝子の交流が頻繁に起こるような粗放的な生殖様式を持つAmmoniaやBolivina属は大きく,細胞質融合をして生殖を行うために遺伝子の交流が少ないGlabratella属は小さかった。塩基配列から節約法あるいはNJ法を用いて計算して求めた分子系統樹は,従来の形態分類とは異なる系統関係を描き出した。しかし,仮足の伸展を支持する機能を持つ口孔の周りのradial grooveなどのように機能的な意味を持った形態に注目して再分類を行うと,その結果は分子系統樹と整合的になった。一方、Glabratella opercularisの地域個体群の中には,従来の形態分類では区別できないが,遺伝的には種を越えた変異を個体群が存在する。以上の結果から,有孔虫の形質を機能形態的な側面に注目して見直すことによって,分子系統学の結果と整合的な形態分類ができるようになると結論する。本研究は、底生有孔虫の殻形態をDNAの塩基配列に基づいて分子生物学的見地から評価しようとするものである。研究は、有孔虫がどのような殻形態を持っており、それがどのような変異を示すのかを理解することと、DNA解析を行うことの2方向から進めている。平成6年度は、有孔虫の形態解析とクローン飼育を行いながら、有孔虫細胞からDNAを抽出し、PCR法で増幅することを目指した。有孔虫の形態解析はAmmonia,Glabratella,Elphidium,Pararotaliaについて行った。Elphidiumは温度・塩分などの環境条件を変えてもほとんど外部形態が変化しないが、Pararotalia,Ammoniaは温度条件を変えると、殻の巻き方に変異が現れた。このように、有孔虫には、環境条件によって形態変異が現れる種群と形態が遺伝的に安定している種群とがある。DNA解析には、双方の種群から材料を選択することによって、より有孔虫の殻形態が持っている意味にアプローチできる。飼育は、粗放飼育、粗飼育、クローン飼育と流れる飼育システムを確立し、クローン個体群を確保した。有孔虫のPCR法については、すでに公表された論文を検討するとともに、1994年7月にカリフォルニア大学バークレー校で開催された有孔虫国際会議の折りに、すでに研究を開始しているアメリカおよびスイスの研究グループと接触して実験方法に関する情報を得た。以上の情報に基づき実験マニュアルを作成し、10月よりDNAの抽出を開始した。プライマーは原生生物一般向けの万能型をまず使用して抽出を試みたところ、Glabratella nakamuraiからDNAを抽出することに成功した。

また、ダイレクトシークエンシングを行い、DNAの塩基配列を読むことが出来た。したがって、ほぼ実験方法を確立した。本研究は、底生有孔虫の殻形態をDNAの塩基配列に基づいて分子生物学的見地から評価しようとするものである。研究は、有孔虫がどのような殻形態を持っており、それがどのような変異を示すのかを理解することと、DNA解析を行うことの2方向から進めている。平成7年度は、すでに形態解析を行ったGlabratella属についてDNAの塩基配列を決定した。有孔虫からのDNA抽出およびPCR法による増幅はPawlowski et al.(1995)の方法に従い,核のribosomal DNAのlarge subunitの約650塩基の増幅を行った。プライマーは,有孔虫に対して特有に働くspecific primerを用いたところ,極めて効率よく有孔虫のDNA断片を得ることが出来,かなり小さい個体からもDNAの抽出が可能になった。Sequencingは大腸菌にクローニングする方法を用いた。日本近海に生息するGlabratella属の有孔虫4種(Glabratella opercularis, G. nakamurai, G. patelliformis, G. milletti)および近縁種Angulodiscorbis quadrangularisの塩基配列を解析した。その結果,種間での塩基配列の違いは,最大14%であった。分子系統樹を作成したところ,Glabratella属内では,形態が類似しているG. opercularisとG. nakamuraiが系統的に近い結果となった。一方,かなり異なった形態を持つために別の属に分類されているAngulodiscorbis quadrangularisはGrabratella属の中にグループされ,従来の形態分類との違いが現れた。しかし,生殖に関係がある形質である腹側面の放射状彫刻の形態はAnguloldiscorbisもGlabratellaも類似していることから,分類形質を見直すことによって形態分類と分子系統とのギャップが埋められる可能性がある。研究は、有孔虫がどのような殻の形態変異を示すのかを理解することと、DNA解析を行っている。平成8年度は、Glabratella属とBolivina属についてDNAの塩基配列を決定した。有孔虫からのDNA抽出およびPCR法による増幅は平成6・7年度と同じ方法を用いた。シークエンシングはプラスミドベクターに導入してクローニングした後、シークエンサーを用いて行った。本年度は,化石として多産する種類の中から,形態的な特徴がはっきりしたBolivina属および近縁属の有孔虫4属7種(Bolivina robusta,Bolivina cf.robusta,Saidovina subangularis,S.amygdalaeformis,Rectobolivina raphana,R.bifrons,Brizalina spissa)の塩基配列を解析した。
皮膚上皮が適切な形態を持つようになる仕組み?Bnip3の解析を通じて

私たちはこれまでに、Hes1が表皮有棘層の維持に関与していることを明らかにしてきたが、今回、Hes1に制御される因子として、Bcl-2ファミリータンパク質の一つであるBNIP3を見出した。BNIP3の発現は顆粒層に認められ、BNIP3はオートファジーを介して表皮分化促進効果を持つことが明らかとなった。一方、BNIP3はUVB照射によるアポトーシスから細胞を保護し、皮膚表皮の形態維持に関与していることも明らかとした。ヒト初代角化細胞(HPEK)にアデノウイルスを用いてBnip3を強制発現させたところ、皮膚の分化マーカーの発現が上昇することを確認した。また、Bnip3はマウス表皮ならびにヒト3次元構築表皮の顆粒層に発現することを見出した。表皮では、分化にともなってミトコンドリアや核が減少するため、Bnip3がオートファジーを起こすことによって、表皮最終分化に関与すると予想した。予想通り、BNIP3の強制発現はオートファジーを介して分化を促進し、BNIP3のノックダウンによって、オートファジーならびに分化の抑制が確認された。また、今回我々は、HPEKにUV-Bを照射することで、Bnip3の発現が誘導されることを見出した。そこで、Bnip3を強制発現もしくはノックダウンしたHPEKにUV-Bを照射したところ、Bnip3を強制発現したHPEKでは細胞死が抑制され、逆にBnip3をノックダウンしたHPEKでは細胞死が促進されていることが確認された。面白い事に、これらの細胞を10日間ほど培養し続けたところ、Bnip3を強制発現した細胞は分化がすすみ、角質細胞様の細胞構造が形成された。しかし、Bnip3をノックダウンした細胞ではそのような細胞構造の形成は見られなかった。また、Bnip3の発現を制御する転写因子を探索するために、in silicoでのBnip3プロモーター解析を行ったところ、Hes1の結合領域が何箇所かに存在することを見出した。そこで、HPEKにHes1を強制発現させ、ChIP解析を行ったところ、Hes1が直接Bnip3のプロモーターに結合することが確かめられた。また、Hes1を強制発現させることにより、Bnip3の発現が抑制されることも見出した。このことから、角化細胞中ではHes1は直接的にBnip3の発現を抑制していることが示唆された。Bnip3がアポトーシスを誘発して皮膚分化を誘導しているのではないかと考え、全カスパーゼ阻害剤であるz-VAD-fmkを添加し、Bnip3の強制発現を行った。しかし、z-VAD-fmkの添加は、Bnip3による皮膚分化を抑制しなかった。このことより、Bnip3による皮膚分化誘導は、アポトーシスを介しているのではないと考えている。当初予定していた、Bnip3がアポトーシスを誘導することによって分化を誘導する、という仮定は否定されてしまったものの、Bnip3が分化を促進する分子であることを、強制発現、ノックダウン、いずれの系でも確認することが出来た。また、新たな切り口として、UVBを照射した際のBnip3の働きについて研究が進んできており、Bnip3がUVB照射時において、細胞死を抑制しているということが判明したことのみならず、こちらにおいてもBnip3が分化を促進する分子であることを強く導く結果となっている。また、Bnip3を強制発現もしくはノックダウンした細胞を使い、皮膚3次元構築を行うことにも成功した。

目立った表現型は今は得られていないが、今後UVB照射の際、表現型が得られることが期待され、2次元と3次元での結果を対比し、より生理学的な意味を持たせられるものと考えている。また、当初平成24年度に予定していたChIP解析であるが、Hes1に関しては既に解析も終わり、Hes1が直接的にBnip3のプロモーターに結合し、その発現を抑制していることを明らかとすることに成功している。以上の結果より、当初の予定とは少し変化が生じているものの、軌道修正がうまく行われ、概ね順調に進展しているものと考える。Bnip3がどのようにして皮膚分化を促進しているのか、今後はアポトーシスではなく、オートファジーに注目して調べていく。そのために現在、オートファジーを可視化することの出来る、GFP-LC3安定発現HPEKを作製しているところである。今後はこの細胞にBnip3を発現させ、オートファジーが誘導されるのか調べていきたい。また、Bnip3を強制発現したHPEKに、3メチルアデニンなどのオートファジー阻害剤を加えることにより、Bnip3の分化誘導作用が抑制されるのかも調べていきたい。また、UVBを照射されたとき、Bnip3によりどのように細胞死が抑制されるのか、そのメカニズムも調べていく。また、この細胞死がアポトーシスによるものなのか、ネクローシスによるものなのかを明らかにする。こちらもオートファジーとの関連性を軸にしていく。具体的には、Bnip3を強制発現した細胞にオートファジー阻害剤を添加することにより、UVB照射時の細胞死が増加するのか、またBnip3をノックダウンした細胞にオートファジー誘導因子を発現させることで、UVB照射時の細胞死が減少するのかなどを調べる。また、UVBを照射することによりBnip3の発現が上昇することを見出したが、このときDAPTなどでNotchシグナルを抑制し、Hes1の発現を抑えることで、よりBnip3の発現が上昇するのかなども併せて検討する。これらにより、Hes1とBnip3がどのように皮膚の分化を制御しているのか、またUVB照射によるダメージからどのように皮膚を保護しているのかが明らかになると考えられる。多くの研究費は、培養に必要なプラスチック製培養器具、ピペットなど、また高額なHPEK用維持培地などに充てられる。また、ChIP用、免疫染色用、FACS解析用の抗体をいくつか購入する予定である。さらに、アポトーシス解析用のキット(AnnexinVやTUNELなど)を購入予定である。
ナノ同軸ワイヤー構造構築によるカーボンナノチューブ光触媒の高機能化

これまで報告例のないカーボンナノチューブを光吸収材料として利用した水分解水素製造に利用可能な光触媒の開発に成功した。カーボンナノチューブを光吸収材料として利用することで、可視光はもちろん、従来型の光触媒では利用できなかった近赤外光照射下での水分解活性が確認された。以上の成果は、今後、カーボンナノチューブの光電変換材料への応用分野、また、光触媒を利用した水素製造(人工光合成分野)の発展に大きく貢献すると期待される。カーボンナノチューブをコアに持つナノ同軸ワイヤー構造構築法を開発し、様々なナノ同軸ワイヤー構造構築を可能とするとともに、カーボンナノチューブ光触媒の高機能化を達成することを目的とし、以下の検討を行った。1)ナノカーボンのエッジ修飾法として、ハロゲン化を経由した鈴木宮浦カップリングによる官能基導入法を新たに見い出し、グラファイト系化合物へのカルバゾール基導入と蛍光センシング応用について明らかとした。本合成法は、カーボンナノチューブ両端への官能基導入へと応用可能であり、同軸ワイヤー構造両端への官能基導入法として価値が高い(Chem. Lett. in press)。2)本研究者が独自に見出した同軸ワイヤー構築法である、フラーレンーSWCNT間の相互作用を利用したSWCNTをコアに持つ同軸ワイヤー構築法に用いることができる、新規フラーレン誘導体の合成について検討し、C70誘導体の合成に成功した。これにより、SWCNT側面にC70を物理修飾した同軸ワイヤー構造構築が可能となった点はナノ同軸ワイヤー構造の高機能化の観点から重要である。(Bull. Chem. Soc. Jpn. 2016, 89, 437)3)合成したナノ同軸ワイヤーの光触媒活性評価を行い、カーボンナノチューブのカイラリティーと触媒活性の相関や内包色素を利用した活性波長制御法などの検討を行った。こうした検討により、600 nm以上の長波長領域の可視光照射下で活性を有するカーボンナノチューブ光触媒の開発に成功しつつある。様々なナノ同軸ワイヤー構造構築により、従来困難であった、600 nm以上の長波長領域で高い活性を有する光増感剤が幾つか見つかってきており、カーボンナノチューブ光触媒の高性能化という当初の目的へ向けて、研究が順調に推移していると判断できる。1)グラフェン系メゾ孔化合物のエッジ修飾法を利用した蛍光材料導入について検討し、分子吸着によるメソ孔の伸縮が蛍光を変化させることを見出した。今後CNTとの組み合わせによる化学変換プロセスの可視化へと応用可能である。(Chem. Lett. 2016)2)フェロセン部位とアクセプター性の高いパイ平面からなるカーボンナノチューブ内包用色素の設計と合成に成功した。今後CNTへの内包によるカーボンナノチューブ光触媒の高機能化に利用する。(Chem. Lett. 2017)3)光触媒機能を高める量子ドットとして利用可能なCdSeクラスターの新たな合成法を開発した。(Bull. Chem. Soc. Jpn. 2017)4)これまで明らかとなっていなかったカーボンナノチューブの光励起による水素製造が可能であることを世界で初めて明らかとした。これにより、近赤外光を利用した水素製造光触媒として、本研究のカーボンナノチューブ光触媒が特に優れていることが明確となった。(Sci. Rep. 2017)5)フラーレンーペンタセンモノ付加体の自己会合と蛍光挙動について明らかとし、励起波長と蛍光波長のスイッチングを見出した。こうした結果は、カーボンナノチューブ側面の物理修飾においても重要な知見となる。(ChemistrySelects 2017)6)カーボンナノチューブ側面修飾用の新規デンドリマーの開発に成功した。(Can. J. Chem. 2017)従来、励起子解離エネルギーが大きいために困難であると考えられてきたカーボンナノチューブの光吸収帯を利用した光触媒機能の発現について、(8,3)SWCNTをコアに持つカーボンナノチューブ光触媒を用い、単色光を利用したカイラリティー選択的な光励起により検討したところ、良好な量子収率で水素が発生することを見出した。これは、当初の目的である、カーボンナノチューブ光触媒の有用性を明らかにし、高機能化を達成するという観点から、無機光触媒では利用できない長波長領域を利用した水素発生に使えることを示しているだけでなく、ナノ材料化学そのものとしても、溶液系での励起子解離によるキャリア生成法としての知見を与えており、きわめて重要な結果となっており、計画以上の進捗があったということができる。単層カーボンナノチューブ(SWCNT)をコアに持つナノ同軸ワイヤー構造構築法を確立し、様々なナノ同軸ワイヤー構造を自在に合成することで、カーボンナノチューブ光触媒の高機能化を達成することを目的とし、以下の検討を行った。1)同軸ワイヤー構造を有するSWCNT光触媒のシェル部に半導体性材料であり、また、電子抽出層として働くTiOx層を導入することに初めて成功した。TiOx層の効果により、SWCNT光触媒を利用した水分解水素生成反応のAQYが大幅に向上することを明らかとした(RSC Adv.)2)SWCNT光触媒を用いると、近赤外領域(波長1000 nm)の光を用いた水素製造が可能であることを明らかとした。

その水分解水素生成反応のAQYは12.8%であった(Proc. Nat. Res. Soc.)3)これまでSWCNTを光吸収材料として利用した光電変換材料には、SWCNT/C60ヘテロ接合界面が必要とされてきたが、C60を持たないSWCNT光触媒においても水素製造が可能であることを見出した(Chem. Commun)これまで報告例のないカーボンナノチューブを光吸収材料として利用した水分解水素製造に利用可能な光触媒の開発に成功した。カーボンナノチューブを光吸収材料として利用することで、可視光はもちろん、従来型の光触媒では利用できなかった近赤外光照射下での水分解活性が確認された。以上の成果は、今後、カーボンナノチューブの光電変換材料への応用分野、また、光触媒を利用した水素製造(人工光合成分野)の発展に大きく貢献すると期待される。今後、さらに多くの同軸ワイヤー構造構築を行い、従来にないナノ構造と活性を有するカーボンナノチューブ光触媒の開発を可能としたい。次年度は、引き続き、以下の検討を行う1)色素内包カーボンナノチューブを利用した光触媒合成と性能評価2)新規デンドリマーを利用したカーボンナノチューブ側面修飾と光触媒への応用3)カーボンナノチューブ光触媒を組み込んだZ-scheme光触媒系構築4)カーボンナノチューブ光触媒のフィルム化項目、3と4は、当初の研究計画よりも更に進んだ研究内容となっている。29年度が最終年度であるため、記入しない。ナノ炭素材料化学、光化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
山地の成長限界と限界斜面に関する実験的研究

隆起する平坦な始原面(細砂とカオリナイトの混合物からなる)に降雨を与えると、端から谷の発達が始まる。斜面が成長して斜面崩壊が起こるようになると、崩壊物質が流水により速やかに排出されるため、斜面の拡大とともに地表面の上昇が減速する。そして侵食と隆起が釣り合う平衡状態に達する。降水量が多ければ、流水による侵食力が強く初期の上昇が抑えられて平衡高度が低くなる。しかし、砂山の透水性が大きいと斜面プロセスが強く働き、降水量が少ない方が初期の侵食が速く平衡高度も低くなる。流水侵食、斜面プロセス、斜面崩壊のそれぞれが同じ実験条件の変化に異なる反応をしており、結果としての地形発達を複雑なものにしている。本研究では、隆起と降雨侵食による実験地形の発達を規定する条件について検討を加え、実験山地の成長限界やそこに至るメカニズムを明らかにしようとしている。本年度は、このような条件の一つとして考えられる堆積域幅の影響について検討を加えるための実験を行った。自動計測装置の製作に多少てまどったが、これまでのより堆積域の幅を2倍(20cm)にした実験を2回行うことができた。降雨強度、隆起速度が同じであれば概ね同じような発達をするのであるが、これらの実験から、堆積域の幅が広くなると平均高度が高く比高は小さくなる傾向が明らとなった。堆積域が広くなることで隆起域の最低点高度(谷の出口の高度)が上昇する一方で最高点高度(山頂高度)があまり変わらないためである。このことは、隆起域内の最大比高がある値を超えていれば(60cm程度と考えている)、最高点高度を決定する斜面崩壊頻度は降雨強度と構成物質の性質によって規定され、谷の侵食(比高の増大)の影響は大きくないことを示唆している。これは谷の下刻が進むほど崩壊が起こりやすくなるとする従来の考え方とは異なっており、この点について今後さらに検討を加えていく必要がある。隆起と降雨侵食による地形発達実験では、隆起速度が下方閾値以下であれば、斜面は発達せず流水による侵食のみによって材料の性質を反映した小起伏面が形成され、隆起速度が上方閾値以上であれば、斜面崩壊と流水浸食による低下をものともせずに山地状の地形が実験条件によって規定される高さまで成長する。隆起速度がその間である場合は、最終的には斜面崩壊と流水侵食による低下が隆起による上昇とほぼ釣り合って、一方的な上昇も低下も見せないようになる。隆起速度が下方閾値以上であれば山地が発達するが、その様相は各種実験条件の違いによってかなり異なる。本年度は、実験山地発達に直接関係する斜面の形成と崩壊の様子を、実験条件(降雨強度と堆積域幅)の違いと関連させて検討した。どの実験の場合も、開始後しばらくは始原面が隆起とともに上昇し、流水による侵食が隆起域の周りに細かい溝を発達させていく。その後、表面流による谷の発達が進み、平均高度の上昇が隆起より小さくなる。隆起域の最低点と最高点の比高が約60mmを越えるようになると斜面崩壊が多く発生し、崩壊によって生産された物質を水流が域外に搬出するプロセスで侵食が進むようになる。水路はほぼ安定し、地形は大規模崩壊による低下と隆起による上昇を繰り返す。降雨量が少ないと、この“平衡状態"に至るまでの流水侵食による侵食量が少なく斜面の成長・崩壊が遅れるため、地形は高く流路勾配も大きくなる。堆積域幅が広ければ、侵食基準高度となる扇頂部がより高くなり、隆起域全体の高度も増加する。堆積域が運搬物質の通過域となってからの地形変化はあまり変わらないが、堆積域幅が狭いと比高が小さなうちに流水侵食が進むために谷幅が広くなり、“山地"が分裂する傾向がある。実験においては、斜面が発達するまでの流水侵食の強さと期間の長さがその後の山地の発達や形態に大きな影響を持つようであった。本年度は、これまでとは異なる堆積域幅の実験を3回行い、隆起速度、降雨強度が同じで堆積域幅が狭い実験の結果と比較した。降雨強度の影響については、これまでの実験結果から降雨強度の異なるものを選び、新たな検討を加えた。一回の実験に時間がかかるため実験例を増やせないことが問題であるが、1年に3回の実験ができたことでよしとしたい。そのうちの1回は隆起域を取り囲む堆積場の幅を方向によって変えたものであり、相対的に幅の広いところの影響が強く出るようであったが、今後の詳しい解析が待たれる。水路勾配が安定し斜面崩壊が頻繁に起こるようになると、1cmグリッドの傾斜が、流水による10°15°くらいの面と、安息角(約34°)以上平均50°程度の崩壊を起こすような斜面をピークとするバイモダルな分布を示すようになる。大規模崩壊が集中して起こると、斜面の急傾斜部分が減少し20°前後の土石流堆積面に相当する部分が増加する。その後次の大規模崩壊が起るまでに、この面が流水による面に移行すると同時に、隆起と流水侵食によって急斜面が増加する。実験地形が“平衡状態"に達するとこのような変化を繰り返すようであった。以上のような観察から、実験地形の発達を規定する要素として流水による侵食と斜面崩壊の兼ね合いが重要であることが明らかであった。これまで実験地形の発達に影響を持つ要素として、降雨強度、隆起速度、砂山の透水性、隆起域周りの堆積域幅、などの検討を行ってきた。

今回これらの他に砂山構成材料の剪断強度も重要であると考え、実験材料の剪断強度の計測を行った。砂山の構成材料は細砂とカオリナイトを重量比10:1で混合したもので、これが変わらない以上透水性も剪断強度も材料の締固め程度によるはずである。したがって、異なる強さで締固めた材料の、密度、剪断強度、透水性を計測し、それらの関係と実際の実験地形発達に与える影響を検討した。剪断強度の測定はこの実験のための計測装置を工夫・制作して行った。この装置は土質工学分野で通常使用される装置と比べてかなり小型であり、得られるデータを直接比較することはできないが、今回の目的には十分使用できる。計測の結果、実際に使用している透水性のレベルの範囲(透水係数が10-4cm/sオーダー)ではあまり変わらないが、オーダーが異なるくらいの違いでは締固めが強くなれば透水性が小さく剪断強度が大きくなることは明らかであった。ただし、透水性の違いによって表面流出が異なることの影響が大きいという推定を変えるほどではない。透水性が小さければ表面流が増加し剪断強度も増加し、大きければ表面流も剪断強度も減少する。すなわち、透水性が流水侵食中心のプロセスと斜面崩壊中心のプロセスの兼ね合いに大きな影響をもっていると考えることができる。斜面崩壊が短時間・間欠的に起こるのに対して、流水侵食は連続的に少しずつ進行するという特徴を持つ。透水性が小さく隆起速度も小さければ、流水侵食による谷の発達が顕著となるが、透水性が大きければ斜面崩壊が中心となって隆起速度にかかわらず同じような地形が発達することが確かめられた。これまでの実験結果の蓄積から、実験地形発達における隆起速度、降雨強度、砂山の透水性、剪断強度の影響についてその概略が明らかになりつつある。あと12回程度の補強実験と行うことにより、降雨と隆起による実験地形発達の全貌を明らかにできるところまで来ているのではないかと考えている。しかし、その結果を実際の地形発達にどの程度応用できるのか、そして、これまで提唱されてきた地形発達のモデルとどのような対応を持つのかなど、深い考察が必要な問題も多く、まだ到達点が視界に入っていないのも現実である。実験地形の発達を既定する重要な要因と考えられる降水量及び砂山の透水性・強度の影響を検討するために、新たに透水性を前回(run 38)とほぼ同じ1.37×10-3 cm/s、降水量を約半分の約50mm/hとした実験(run 39)を行った。実験地形の発達経過自体はこの2回の実験で大きな違いはなかったのであるが、このくらいの透水性の場合降水量の小さなrun 39の方が侵食が強く働きsteady stateにあたる地形の高さが低くなることが明らかとなった。これは、以前に行った透水係数が10-4 cm/sオーダーで降水量を変えた実験の場合(runs 26,27)と逆の結果である。透水性が高く強度が小さい場合(runs 38, 39)は、より透水性が低く強度が大きい場合(runs 26, 27)と比べて斜面の崩壊が容易に起こるために、表面流の運搬能力があれば侵食が速く進むのではないだろうか。また、降水量が多ければ表面流による谷の侵食が速く進み、起伏が大きくなると考えられる。隆起と降雨侵食による実験地形の発達は、3つのステージを経ることが明らかになっており、上昇と低下を繰り返しながらもある一定の高度を維持する「平衡状態」に達するまでのステージ1、2における侵食速度がこの状態に達する高度を決定するようであった。
フラーレンの電気化学的ドーピングとイオン性結晶の作製に関する研究

フラーレンはアルカリ金属のドープにより半導体から金属状態に転移することが知られ、その電子状態の変化について様々な観点から研究されているが、詳細な機構は不明な点が多い。本研究では、フラーレンのアルカリ金属の電気化学的ドーピングと溶液からのイオン性結晶を用い、光学吸収、ESR、伝導度の測定から電子状態の変化を詳細に調べた。電気化学的還元ではC60(純度99.9%)粉末を真空蒸着により薄膜とし、LiCIO_4/プロピレンカーボネイト溶液中でLiのドーピングを行ない、ドープ過程での吸収と伝導度の変化を測定した。中性C60から電子一個の還元過程まで測定することができ、1-1.2eV近傍に3本の微細な吸収ピークが現れ、2.8eV、3.6eVの吸収は減少する結果が得られた。これは還元により、t_<1u>のLUMO準位に電子が付与され、その結果t_<1u>→t_<1g>の光学遷移が1-1.2eVに現れ、また、吸収の減少はHOMO準位のhgからt_<1u>などへの遷移の減少によるものと解明できた。伝導度の測定から、Li金属の一価ドーピングによっても伝導度は増加することが分かった。イオン性結晶ではNa_XC60,K_XC60,Rb_XC60について微粉末の形状で得られ、これらのESRの温度依存性の測定から、微結晶は金属相を成していることが分かった。またそのTHF溶液の吸収スペクトルは中性C60溶液とは大きく異なり、t_<1u>準位が半分満たされたx=3と推定した。また導電性高分子にC60を微量添加した複合膜の光励起発光、誘起吸収の測定を行なった。導電性高分子特有の発光が減少し光誘起吸収が顕著に現れる結果より、C60の微量添加によりフォトクロム現象の増感作用を見いだした。これは光照射によって導電性高分子に光励起された電子がC60に電荷移動する光励起イオン化現象によるものであると推定した。
3型(筋型)カベオリンの機能異常とインスリン抵抗性増大

本研究の最終目的は,「インスリン刺激伝達系における筋型カベオリンの役割の証明と糖尿病治療への応用」である.研究代表者らは,カベオリンが筋細胞においてインスリン受容体と結合しており,インスリン受容体基質のチロシンリン酸化促進を介して,インスリン刺激伝達系の活性因子として働くことを蛋白および細胞レベルでは,すでに報告していた(J Biol Chem 273:1998).本研究においては,筋型カベオリンの遺伝子ノックアウトマウスが,骨格筋でのインスリン刺激伝達系におけるIRS-1のチロシンリン酸化障害から,伝達系下流のPI3K活性低下やAktリン酸化低下,筋細胞への糖取込み障害をおこし,耐糖能異常および脂質代謝異常をひきおこすこと,骨格筋へのカベオリン遺伝子導入は上記の病態を改善させることを見いだし,筋型カベオリンのインスリン刺激伝達系活性化作用を個体で証明した.さらにストレプトゾトシンの少量投与によって,膵臓β細胞におけるインスリン分泌を抑えると,野生型マウスと比較して遺伝子ノックアウトマウスでは,糖負荷後に著明な高血糖をきたすことを示した(Proc Natl Acad Sci 101:2004).骨格筋が運動時に少量のインスリン刺激によって速やかに糖を取り込むためには,インスリン受容体と筋型カベオリンの結合構造が重要であること,インスリン抵抗性の存在にインスリン分泌不全が加わると糖尿病が顕性化することが示唆された.さらに本研究では,筋型カベオリンを耐糖能異常の治療に応用することを検討した.アデノウイルスベクターに組み込んだ筋型カベオリン遺伝子を,本来当遺伝子が発現していないヒト肝細胞に導入すると,IRS-1のチロシンリン酸化に対するインスリン感受性は約10倍に増大した.インスリン抵抗性を有する高脂肪食マウスの肝臓にカベオリン遺伝子を導入すると,細胞実験と同様に肝臓でのインスリン感受性は増大し,刺激伝達系は活性化,グリコーゲン合成能も増大し,血糖値は改善した.これらの結果は、糖尿病に対するカベオリン遺伝子治療の可能性を示唆するものである.本研究の最終目的は,「インスリン刺激伝達系における筋型カベオリンの役割の証明と糖尿病治療への応用」である.研究代表者らは,カベオリンが筋細胞においてインスリン受容体と結合しており,インスリン受容体基質のチロシンリン酸化促進を介して,インスリン刺激伝達系の活性因子として働くことを蛋白および細胞レベルでは,すでに報告していた(J Biol Chem 273:1998).本研究においては,筋型カベオリンの遺伝子ノックアウトマウスが,骨格筋でのインスリン刺激伝達系におけるIRS-1のチロシンリン酸化障害から,伝達系下流のPI3K活性低下やAktリン酸化低下,筋細胞への糖取込み障害をおこし,耐糖能異常および脂質代謝異常をひきおこすこと,骨格筋へのカベオリン遺伝子導入は上記の病態を改善させることを見いだし,筋型カベオリンのインスリン刺激伝達系活性化作用を個体で証明した.さらにストレプトゾトシンの少量投与によって,膵臓β細胞におけるインスリン分泌を抑えると,野生型マウスと比較して遺伝子ノックアウトマウスでは,糖負荷後に著明な高血糖をきたすことを示した(Proc Natl Acad Sci 101:2004).骨格筋が運動時に少量のインスリン刺激によって速やかに糖を取り込むためには,インスリン受容体と筋型カベオリンの結合構造が重要であること,インスリン抵抗性の存在にインスリン分泌不全が加わると糖尿病が顕性化することが示唆された.さらに本研究では,筋型カベオリンを耐糖能異常の治療に応用することを検討した.アデノウイルスベクターに組み込んだ筋型カベオリン遺伝子を,本来当遺伝子が発現していないヒト肝細胞に導入すると,IRS-1のチロシンリン酸化に対するインスリン感受性は約10倍に増大した.インスリン抵抗性を有する高脂肪食マウスの肝臓にカベオリン遺伝子を導入すると,細胞実験と同様に肝臓でのインスリン感受性は増大し,刺激伝達系は活性化,グリコーゲン合成能も増大し,血糖値は改善した.これらの結果は、糖尿病に対するカベオリン遺伝子治療の可能性を示唆するものである.骨格筋や培養筋細胞に3型カベオリンを強制発現させるため、3型カベオリンのアデノウイルスベクターを作成した。3型カベオリン欠損マウスの筋肉におけるインスリン刺激伝達系や糖取り込みは野性型マウスと比較して低下しているが,アデノウイルスを骨格筋に筋肉内注射によって投与すると,カベオリンの発現がみられ,それに伴い低下していたインスリン刺激伝達系の各分子の活性が改善した。また、3型カベオリン欠損マウスと野性型マウスに,少量のストレプトゾトシンを注射し,インスリンの膵分泌を抑制すると,両者の耐糖能異常の差は増大し,欠損マウスは2型糖尿病に近い病態を示した。これらの結果は,現在,海外英文誌に投稿中であり,2004年4月にWashington DCで開かれるFASEB Experimental Biology 2004にて発表予定である。一方,本来は3型カベオリンが発現していない肝細胞に,アデノウイルスによる強制発現を行うと,インスリンに非依存的にインスリン刺激伝達系が活性化されることが判明した。現在,糖尿病モデル動物を用いて,治療戦略の面から研究を進めている。本研究の最終目的は,「インスリン刺激伝達系における筋型カベオリンの役割の証明と治療への応用」である.研究代表者らは,カベオリンが筋細胞においてインスリン受容体と結合しており、インスリン受容体基質のチロシンリン酸化促進を介して,インスリン刺激伝達系の活性因子として働くことを蛋白および細胞レベルでは、すでに報告していた.

本研究においては,筋型カベオリンの遺伝子ノックアウトマウスがインスリン刺激伝達系におけるチロシンリン酸化障害から,筋細胞への糖取込み障害をおこし,耐糖能異常および脂質代謝異常をひきおこすこと、骨格筋へのカベオリン遺伝子導入は上記の病態を改善させることを見いだし、筋型カベオリンのインスリン刺激伝達系活性化作用をin vivoで証明した.骨格筋が運動時に少量のインスリン刺激によって速やかに糖を取り込むためにはインスリン受容体とカベオリンの結合構造が重要であると考えられる.さらに本研究では、筋型カベオリンを耐糖能異常の治療に応用することを検討した.アデノウイルスベクターに組み込んだ筋型カベオリン遺伝子を,本来当遺伝子が発現していない肝細胞に導入すると、インスリン感受性は約10倍に増大した.インスリン抵抗性を有する2型糖尿病モデル動物の肝臓にカベオリン遺伝子を導入すると,細胞実験と同様に肝臓でのインスリン感受性は増大し、糖取り込みやグリコーゲン合成能が改善し、血糖値は低下、脂質代謝異常も改善した。これらの結果は、糖尿病に対するカベオリン遺伝子治療の可能性を示唆するものである.