hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
湛水土壌中の嫌気性微生物相の解析と制御

水田はアジアを中心に約1億5千万ヘクタール広がる重要な食料生産基盤であり、湛水により嫌気的環境が支配的なため、メタン生成菌など絶対嫌気性菌が多いと言われている。メタン生成菌は強力な地球温暖化ガスであるメタンを生成する。しかし、水田土壌中のこうした嫌気性菌の生態や微生物相などの知見は極めて限られており、地球環境保全のための嫌気性菌の制御は現状では困難である。そこで本研究では、PCR法や基質利用性による同定法を湛水土壌に適用し、嫌気性細菌の検出と微生物相の解析とその活性評価を行う。これと平行してメタン生成菌の分布様式や他の微生物群との競合関係の解析、その変動要因などを明らかにする。2年間に以下の項目について検討した。1)メタン菌に特有な16SrRNA塩基配列を用いたPCR法で、水田土壌中のメタン生成菌相を探った。2)メタン生成活性とメタン菌数の関係を3種類の水田土壌を用いたポット実験で検討した。3)蛍光顕微鏡を併用し湛水土壌中でのメタン生成菌の生残機構の解明と生息部位の特定を行なった。ロールチューブ法による一般の嫌気性細菌のうちコエンザイムMによる蛍光を発する菌数は1割以下であった。4)水田土壌中のメタン生成活性と基質の関係を、有機物連用を行った水田マイクロコズム実験で検討した。5)メタン生成菌と競合する他の嫌気性細菌の基質としても重要な酢酸の代謝速度から、メタン生成活性と呼吸活性とを評価し、湛水初期と中後期で基質利用性が大きく異なることが明らかとなった。6)分離したメタン生成菌の同定を行うため、形態観察と基質利用性による同定法を検討した。水田はアジアを中心に約1億5千万ヘクタール広がり、約20数億の人口を支える重要な食料生産基盤である。また湛水により嫌気的環境が支配的なため、メタン生成菌など絶対嫌気性菌が多いと言われている。メタン生成菌は強力な地球温暖化ガスであるメタンを生成し大気環境に大きな影響を及ぼすとされている。しかし、水田土壌中のこうした嫌気性菌の生態や微生物相などについての知見は極めて限られており、地球環境を保全していくための嫌気性菌の制御は現状では極めて困難である。そこで本研究では、PCR法やエーテル脂質などの菌体成分分析法を湛水土壌に適用し、嫌気性細菌の検出と微生物相の解析とその活性評価を行う。これと平行してメタン生成菌の分布様式や他の微生物群との競合関係の解析、その変動要因や生残機構の解明などを明らかにし、メタン生成を微生物学的に制御する手法を提案する。本年度は以下の項目について検討した。1)湛水土壌からのDNA抽出・精製法を検討した。モデル土壌として水田土壌に稲わら断片やグルコース、砂などを添加した系を用い、特にDNA抽出条件を検討し改良を加えた。2)水田土壌中のメタン生成活性とメタン菌数の関数を3種類の水田土壌を用いたポット実験で検討した。3)湛水土壌からのメタン生成菌の分離と同定を行い、菌の形態から主な菌相を推定した。7)蛍光顕微鏡を併用し湛水土壌中でのメタン生成菌の生残機構の解明と生息部位の特定を行なった。

しかし、水田土壌中のこうした嫌気性菌の生態や微生物相などについての知見は極めて限られており、地球環境を保全していくための嫌気性菌の制御は現状では極めて困難である。そこで本研究では、PCR法や基質利用性を用いたバイオログ法を湛水土壌に適用し、嫌気性細菌の検出と微生物相の解析とその活性評価を行う。これと平行してメタン生成菌の分布様式や他の微生物群との競合関係の解析、その変動要因や生残機構の解明などを明らかにし、メタン生成を微生物学的に制御する手法を提案する。本年度は以下の項目について検討した。1)湛水土壌からのDNA抽出・精製法の検討を続け、特にDNA抽出条件を検討し改良を加えた。メタン菌に特有な16SrRNA塩基配列を用いたPCR法により、水田土壌中のメタン生成菌の微生物相を探った。2)水田土壌中のメタン生成活性と基質の関係を、有機物連用を用いた水田マイクロコズム実験で検討した。3)水田土壌中のメタン生成菌とともに競合する他の嫌気性細菌の基質としても重要な酢酸の代謝速度から、メタン生成活性と呼吸活性とを評価した。その結果、湛水初期と中後期では基質利用性が大きく異なることが明らかとなった。4)湛水土壌から分離したメタン生成菌の同定を行うため、形態観察と基質利用法によるバイオログ法を検討した。しかし培養中の嫌気度の維持や再現性などでさらに検討する必要が残された。
リソソーム性薬物トランスポーター欠損マウスによる薬物耐性獲得の分子制御機構

癌細胞は、治療途中に投与した抗癌剤に対して耐性になると同時に、治療には用いていない抗癌剤、しかも作用機構や構造が異なる薬剤に対しても耐性になることが知られている。これまで多剤耐性獲得機構としてP-糖蛋白質やMRPなどの薬物輸送ポンプの過剰発現が癌細胞の抗癌剤耐性に密接に関連していることが明らかにされているが、細胞内酸性コンパートメントであるエンドソーム・リソソームへの抗癌剤の隔離が癌細胞の耐性獲得の一因であることが知られている。最近、酵母のチミジン輸送欠損株を相補するマウスヌクレオシドトランスポーター(LAPTM4α)が同定された。この蛋白質は4回膜貫通蛋白質でエンドソーム・リソソーム膜に局在し、酵母の薬物感受性株に発現させるとこれまで報告されていたP-糖蛋白質やMRPと同様な多剤耐性を示すことが判明した。しかしながら、LAPTM4αが実際に動物細胞でこのような機能を発揮しているのかについては未だ明らかにされていない。それ故、本研究はLAPTM4αの欠損マウスを作成し、これまでP-糖蛋白質およびMRPでは説明出来なかった新たな多剤耐性獲得の分子機構の解明を目的とした。申請者らは、LAPTM4αの遺伝子ノックアウトマウスの作成に成功し、ホモマウスにおける遺伝子レベル(RT-PCR)およびタンパク質レベル(特異的抗体の作成により)でのLAPTM4α欠損を証明した。形態学的観察の結果、正常マウスとLAPTM4αノックアウトマウス間において各種組織レベルおよびオルガネラレベルにおける形態学的差は見られなかった。さらに、正常マウスとの比較においてLAPTM4αノックアウトマウスにおけるリソソームの性質に大きな違いは観察されなかったが、LAPTM4αノックアウトマウスの繊維芽細胞にリソソームの若干の肥大化が観察され、この現象は、LAPTM4αをHeLa細胞に過剰発現させた時にも引き起こされた。それ故、これらの結果はLAPTM4αがリソソーム形成に関与することを示唆する。エンドソーム・リソソームに局在するヌクレオシドトランスポーターLAPTM4αの遺伝子ノックアウトマウスの作成に成功し、ホモマウスにおいて遺伝子レベル(RT-PCRによる)あるいは蛋白質レベル(特異的抗体の作成による)での欠損を証明した。現在その表現系について以下のような解析を行っている。2 LAPTM4α欠損マウス由来の細胞を用いた細胞レベルにおける形態変化(電子顕微鏡および種々の細胞内オルガネラに対する抗体を用いた共焦点レーザー顕微鏡による細胞内小器官の形態変化)3 LAPTM4α欠損マウス由来の血液、胆汁、尿、各種組織抽出液におけるアミノ酸、糖、核酸および低分子量物質の定量的分析4LAPTM4α欠損マウスにおけるリソソームの性質(形態、安定性、酵素活性、密度、pH、他のリソソーム膜蛋白質の発現レベル、リソソーム蛋白質の細胞内分布および輸送)の変化6 LAPTM4α欠損マウスにおける各種薬物(主に抗癌剤)の体内および細胞内分布の変化以上のような解析を行なうことにより、抗癌剤の細胞内蓄積(特にエンドソーム・リソソームへの蓄積)により引き起こされる多在耐性獲得機構を生体および分子レベルで解析する。

これまで多剤耐性獲得機構としてP-糖蛋白質やMRPなどの薬物輸送ポンプの過剰発現が癌細胞の抗癌剤耐性に密接に関連していることが明らかにされているが、細胞内酸性コンパートメントであるエンドソーム・リソソームへの抗癌剤の隔離が癌細胞の耐性獲得の一因であることが知られている。最近、酵母のチミジン輸送欠損株を相補するマウスヌクレオシドトランスポーター(LAPTM4α)が同定された。この蛋白質は4回膜貫通蛋白質でエンドソーム・リソソーム膜に局在し、酵母の薬物感受性株に発現させるとこれまで報告されていたP-糖蛋白質やMRPと同様な多剤耐性を示すことが判明した。しかしながら、LAPTM4αが実際に動物細胞でこのような機能を発揮しているのかについては未だ明らかにされていない。それ故、本研究はLAPTM4αの欠損マウスを作成し、LAPTM4αの生理機能の解明、疾患との関連性および様々な薬物に対する詳細な基質特異性の解析を通して、これまでP-糖蛋白質およびMRPでは説明出来なかった新たな多剤耐性獲得の分子機構の解明を目的とした。申請者らは、LAPTM4αの遺伝子ノックアウトマウスの作成に成功し、ホモマウスにおける遺伝子レベル(RT-PCR)およびタンパク質レベル(特異的抗体の作成により)でのLAPTM4α欠損を証明した。形態学的観察の結果、正常マウスとLAPTM4αノックアウトマウス間において各種組織レベルおよびオルガネラレベルにおける形態学的差は見られなかった。しかしながら、LAPTM4αノックアウトマウスの繊維芽細胞においてリソソームの若干の肥大化が観察され、この現象は、LAPTM4αの過剰発現でも引き起こされた。それ故、これらの結果はLAPTM4αがリソソーム形成に関与することを示唆する。
非celiacグルテン過敏性腸症の実態調査-過敏性腸症候群との関連に注目して-

小麦蛋白グルテンによって特異的に消化器症状が出現みられる疾患は、小麦アレルギー、自己免疫疾患のセリアック病と、その他non-celiacグルテン過敏性腸症に分類される。セリアック病とグルテン過敏性腸症は、HLAを背景とする小麦蛋白グルテンに対する自己抗体と、粘膜組織障害によって鑑別される。正確な病理診断をなくしてはnon celiac diseaseをセリアック病と誤診する可能性が示唆される。下痢型過敏性腸症の患者を中心に、消化器外来を受診する患者に消化器症状と食歴の問診を行い、血液検査および上部・下部内視鏡検査・病理組織検査を行い、セリアック病・non-celiac gluten sensitivity・IBDの鑑別と診断を行っている。近将来に現在の機能性胃腸症の国際診断基準であるRoma基準が改定になることを念頭に、当科外来受診のうち、慢性的な下痢症状のある患者を対象としている。セリアック病・non-celiac glutensensitivityに特異的な血清抗体陽性患者が存在することが明らかになった。ただし、免疫グロブリン低値例や、肉眼的にも非特異的な腸管の炎症がある例、また、病理診断で軽微な炎症が疑われる例においては、セリアック病・non-celiac gluten sensitivityなのか、抗原に暴露されている影響なのか判断に苦慮している。現在までのところ、明確にセリアック病、またはnon-celiac gluten sensitivityの診断に至った症例はない。近年では、肉眼的な炎症はなくとも、腸管の微細な炎症がある場合に、粘膜透過性・トランスポーター・免疫担当分子が複数関与していることが相次いで報告された。これらのうち近年あらたに報告されている分子についても、下痢症状との関連について解析を加え、さらに腸炎動物モデルを使用しながら、詳細な検討を行う予定である。セリアック病発症の遺伝的素因のない日本人におけるグルテン過敏性腸症の実態調査を継続している。海外では過敏性腸症に高率に潜在する可能性が示唆されているため、消化器症状で受診される方を対象に、ローマIIIの診断に基づいた問診を行い、疑われる方は食事との関連、血清抗体検査を行っているが、現在までのところ、グルテン特異的に症状の誘発が証明されたIBS(疑)の症例はない。グルテン過敏性腸症では、グルテン蛋白の消化不良や、その分解産物による腸管の刺激、腸管粘膜におけるグルテン分解産物の吸収の異常亢進、それに対する粘膜免疫の過剰な反応などの関与が言われている。近年、上部小腸で蛋白質吸収の大部分を担うペプチドトランスポーターが、下部大腸においては、生理的状態では発現がないもしくわ極めてわずかであるが、炎症状況下においては発現がみられ腸内細菌や消化産物を吸収して、炎症の増悪に関与している可能性が示唆されている。我々は、マウスに炎症性サイトカインTNF投与によりトランスポーターの発現が亢進していることを確認し、それにより腸内細菌関連ペプチドの粘膜内への取り込みが亢進し、白血球のリクルートメントが亢進することを生体顕微鏡を用いて確かめた。今後はトランスポーターが腸管腔側から粘膜側へ取り込むメカニズム、またグルテン分解産物の粘膜免疫担当細胞への影響について、解析を進めたい。当初は、海外の報告ではグルテン過敏性腸症が0.513%と報告されるため、臨床現場での検討を予定していたが、現時点では確定診断に至る患者はなく、罹患率は1%未満と想定される。そのため、食事成分の代謝(分解)産物と腸内細菌の相互反応と、腸管免疫の総合的検討を動物を用いて行う方針へ変更した。消化管症状を訴える患者を対象とした血清学的なスクリーニングと内視鏡・組織検査を組み合わせた検討においては、グルテン関連疾患に特異的な血清抗体検査陽性だが、組織学的変化はなく、またセリアック病のハイリスクである遺伝的素因が陰性で、非セリアックグルテン過敏性腸症が疑われる患者が存在する可能性が考えられた。グルテンによって症状が引き起こされている可能性が強く疑われる例も少なくない。しかし、現時点ではまだ確立された診断基準がなく、確定診断には至っていない。一方、グルテン関連腸症の病態解明においては、グルテン分解産物と腸管免疫の相互作用の門戸として、腸粘膜に炎症時に発現するペプチドトランスポーターに着目した。動物モデルをもちいて大腸炎症時に発現が亢進し、免疫応答を惹起することを解析した。腸管腔内から粘膜内への輸送経路は、細胞間輸送路は分子量に上限があるが、細胞内の輸送路にはない。基質選択性の低いPEPT1は、細胞内輸送経路として注目されてきた。今回我々は、腸管ループを用いた独自の手法で、炎症時にPEPT1が炎症性サイトカインの産生や免疫担当細胞の大腸炎症粘膜へのリクルートメントに関与していることを明らかにした。またその局在についても共焦点レーザー顕微鏡を用いて明らかにした。今後は、炎症時の大腸粘膜におけるPEPT1発現メカニズムなどを解明する予定である。また、それらの結果を、グルテン過敏性腸症の病態を反映したバイオマーカーの探索につなげたい。

正確な病理診断をなくしてはnon celiac diseaseをセリアック病と誤診する可能性が示唆される。以前より行っている、血清抗体検査・病理組織検査は順調に行うことができているが、病態解明のために予定している粘膜透過性検査・腸内細菌分析検査の準備に難渋している。マウスにおいて炎症性サイトカイン投与により下部大腸でトランスポーターの発現亢進、細菌分解物の取り込みと免疫反応の亢進が確かめられた。今後はトランスポーターが腸管腔側から粘膜側へ腸内細菌や代謝産物を取り込むメカニズム、またグルテン分解産物の粘膜免疫担当細胞への影響について、解析を進める予定である。医歯薬学さらなる症例の蓄積と、基礎的病態解明のセットアップを心掛ける。動物・細胞を用いての解析を予定している。実験動物、試薬などの購入費用として使用する。試薬購入に加えて、病態研究のために粘膜透過性・腸内細菌の検討を計画したく、使途を検討中である。近年、腸粘膜における様々な粘膜透過性の担当分子、吸収に関与するトランスポーターの異常と、腸炎の関与が報告され始めている。まだ細胞や線虫における報告が多く、ヒトを含む哺乳類におけるまとまった解析・報告は少数だが、これらの異常が腸管内の様々な抗原への暴露の亢進、異常な免疫亢進、腸管の炎症や機能異常と関連している可能性が示唆されている。そこで、本研究でも、粘膜透過性・トランスポーターまで詳細に解析し、その病態については動物モデルも使用しながら解析を行うことも視野にいれたく検討している。
大気中の物質とエネルギーの輸送過程に関する総合的研究

大気中の物質とエネルギーの輸送過程を放射・力学・雲物理などの観点から総合的に研究することは,近年とみに注目を浴びている気候およびその変動の解明の基礎を与えると考えられる.本研究では,主として次のような項目を研究対象とした.(1)大気波動とくにプラネタリー波や重力波はどのように励起され,成層圏や中間圏にエネルギーを輸送するか.また大循環や季節変動とどのように関わっているか.(2)気候に影響する水蒸気, CO_2, O_3,エアロゾルなどの微量物質は大循環や波動・乱流によって,どのように拡散・分布していくか.またエアロゾルの主成分であるサルフェイト粒子はどのように形成されるか.(3)長期間にわたる熱エネルギー輸送に関わる海洋の役割をどのように評価するか.また熱や水蒸気の輸送を通して大気-海洋相互作用に主役を果たす,海洋上大気境界層の構造はどのように決定されているか.とくに熱帯域での熱・水蒸気輸送の実態はどうか.(4)固体地表面とくに裸地,雪氷面,植被面などは大気とのエネルギー交換にどのような役割を果たしているか.(5)雲はどのようにして雲群を形成するか.降水・降雪粒子はどのように形成され落下するか.各グループそれぞれ三年間の研究により,一定の目的は達せられた.その内容については,今後の研究方向と共に研究成果報告書に述べている.大気中の物質とエネルギーの輸送過程を放射・力学・雲物理などの観点から総合的に研究することは,近年とみに注目を浴びている気候およびその変動の解明の基礎を与えると考えられる.本研究では,主として次のような項目を研究対象とした.(1)大気波動とくにプラネタリー波や重力波はどのように励起され,成層圏や中間圏にエネルギーを輸送するか.また大循環や季節変動とどのように関わっているか.(2)気候に影響する水蒸気, CO_2, O_3,エアロゾルなどの微量物質は大循環や波動・乱流によって,どのように拡散・分布していくか.またエアロゾルの主成分であるサルフェイト粒子はどのように形成されるか.(3)長期間にわたる熱エネルギー輸送に関わる海洋の役割をどのように評価するか.また熱や水蒸気の輸送を通して大気-海洋相互作用に主役を果たす,海洋上大気境界層の構造はどのように決定されているか.とくに熱帯域での熱・水蒸気輸送の実態はどうか.(4)固体地表面とくに裸地,雪氷面,植被面などは大気とのエネルギー交換にどのような役割を果たしているか.(5)雲はどのようにして雲群を形成するか.降水・降雪粒子はどのように形成され落下するか.各グループそれぞれ三年間の研究により,一定の目的は達せられた.その内容については,今後の研究方向と共に研究成果報告書に述べている.九大班:赤道域40日振動の大筋は、東進する局所加熱域に対する大気の線形答として解釈できることを示した。北大班(1):レーダーエコーと地上気温の変化から、冬期季節風時のしゅう雪に伴って頻繁に下降気流が生じることを見出した。(2):エコー強度とあられの落下速度の関係を用いて上昇・下降流を推定する方法を提案した。東北大班(1):季節変化を考慮した熱収支気候モデルを用いて気候敏感度を調べ、海氷の熱遮断効果が気候変化パターンを支配する大きな要因であることを示した。(2):積雪面温度と凍結深を同時に予測するモデルをつくり、川渡での実際の融雪過程をうまく再現した。東大班(1):MVレーダーによって、対流圈・下部成層圈の乱れを観測し、大規模場のトラフに伴う水平波長灼く200kmの短周期慣性重力波を見出した。(2):GMS雲量データを用いて赤道中部太平洋域の雲量変動を調べ、10日周期の変動を見出した。名大班(1):NOAA赤外データなどにより梅雨期中規模雲塊の分布を解析し、1985年梅雨ではメソαスケールが卓越し、1986年ではβスケールが卓越していたことを見出した。(2):エアロゾル巨大粒子と大粒子を名古屋と佐久島で採取して電子顕微鏡で観察し、名古屋では【NO_3】粒子は巨大粒子にのみそんざいし、佐久島では両方の粒子に含まれていることを見出した。京大班(1):NMC北半球データを用いて冬をS.O.Iによって二つに分類し、その差が明瞭な晩冬期には平均帯状風が中緯度に節をもつ応答をすることを見出した。(2):北半球気圧のEOF解析により、1920年と50年に気候ジャンプが起こったことを見出した。
がん型OATP1B3を応用した先進的がん個別化遺伝子治療の基盤システム創成

本研究では、がん型organic anion transporting polypeptide 1B3(がん型OATP1B3)を標的とする新たなspliceosome-mediated RNA trans-splicing (SMaRT)がん遺伝子治療用核酸を構築した。ヒト大腸がんLS180細胞および担がんモデルマウスを用いた解析により、本核酸は優れた抗がん活性を示すことが明らかとなった。したがって、本研究結果は、SMaRTがん遺伝子治療開発推進に向けた基盤的成果となると考えられる。まず、がん型OATP1B3 pre-mRNAと効率的なトランススプライシングを起こす配列探索をおこない、44-2を同定した。これを含む融合タンパク質作製用プラスミド(RTM44-2とする)を構築し、ヒト大腸がんLS180細胞に安定的に導入した(RTM/LSとする)。また、コントロールとして、GFPを発現するLS180細胞も構築した(GFP/LSとする)。これら細胞を用いてcDNAを調製し、RT-PCRを行ったところ、RTM/LS特異的にがん型OATP1B3-HSVtk融合mRNAの発現が認められた。また、RTM/LSからタンパク質を抽出してウエスタンブロッティングをおこなったところ、抗HSVtk抗体に反応するバンドが推定分子サイズの位置に検出され、このことよりがん型OATP1B3-HSVtk融合タンパク質が発現したと考えられた。そこで、ガンシクロビル(50 μM)による細胞毒性試験をMTSアッセイによりおこなったところ、RTM/LSでは、滅菌水曝露時(コントロール)と比較し、ガンシクロビル暴露時に細胞生存率が30.9±3.2%にまで低下した。一方、GFP/LSではガンシクロビルによる有意な細胞死は認められなかった。以上より、本年度では、がん型OATP1B3 mRNA発現陽性細胞においてトランススプライシングを誘導する塩基配列44-2を同定した。また、このトランススプライシングによりガンシクロビル代謝活性を有するがん型OATP1B3-HSVtk融合タンパク質が発現することが明らかとなった。トランススプライシングを誘導する塩基配列44-2を同定したこと、また、機能を有するがん型OATP1B3-HSVtk融合タンパク質が発現することが明らかとなったことは、期待どおりの成果であった。ただし、マウスを用いたin vivoにおけるがん型OATP1B3-HSVtk融合タンパク質の機能検証までは進んでいない。一方、ヒト大腸がんにおけるがん型OATP1B3 mRNAの発現解析は終了し、ヒト大腸がんが本遺伝子治療法の有望な標的であることが明らかとなった。これらを総合し、(2)おおむね順調に進展している、と判断した。Ct-OATP1B3のゲノム配列スクリーニングにより、本遺伝子を標的とする遺伝子治療用配列を同定した。この配列を用いてCt-OATP1B3標的がん治療用遺伝子を構築し、そのin vitroにおける有効性検証をおこなった。その結果、治療用遺伝子発現ヒト大腸がんLS180細胞において、Ct-OATP1B3の発現に依存した自殺遺伝子の発現が認められた。また、この自殺遺伝子の基質となるganciclovir(GCV)を曝露したところ、治療用遺伝子発現LS180細胞において高い細胞毒性(80.8 ±4.8%)が認められた。そこで、治療用遺伝子発現LS180細胞を用いて担がんマウスを作製し、in vivoにおける抗腫瘍効果を解析した。その結果、投与開始14日後の生理食塩水投与群の相対腫瘍体積は10.1 ±1.8倍であったのに対し、GCV投与群では2.4 ±0.7倍であり、GCV投与による腫瘍増殖の大きな抑制が認められた。以上、本研究により、Ct-OATP1B3を標的としたがん遺伝子治療はin vitro・in vitroにおいて高い抗腫瘍効果を発揮しうることが明らかとなった。本成果は、Ct-OATP1B3を標的とする新たながん遺伝子治療法の社会実装に向けた最初の基盤的知見となると考えられる。初年度のin vitro実験より妥当な結果が得られたことから、次年度は動物モデルを用いたin vivoにおけるがん型OATP1B3-HSVtk融合タンパク質の機能検証を進める予定である。また、現在はトランススプライシング配列安定発現系を用いた評価であることから、今後、外来から本配列を一過性に導入し、より実際に則した系にて評価をおこなう必要がある。この点については次年度、新規の遺伝子DDS技術を導入してその効果を検証したいと考えている。一方、発現した融合タンパク質の配列を解析することにより、トランススプライシングをタンパク質レベルで実証する必要もあると考えられる。この点については、LS/MS/MSを用いたペプチド配列解析を進める予定である。薬理学・薬物動態学
ビオチン脂質とペプチド脂質を用いた成長因子等の固定化と徐放化

ビオチン-アビジンは高い親和性を持つことで知られている。ビオチンを脂質部分に結合したビオチン脂質を合成し、プラスチックディッシュなどの疎水表面にコートして用いることにより、任意のアビジン標識タンパク質を固定化できると考えた。また、アビジンとの弱い親和性を示すHPQペプチド配列を持つペプチド脂質を用いると、培養素材からタンパク質を徐放できると考え、本研究を行った。ビオチン脂質およびHPQペプチド脂質は、既知の方法により合成した。ビオチン脂質とHPQペプチド脂質は、各々、表面プラズモン共鳴装置を用いてストレプトアビジンとの相互作用を測定した。疎水表面に固定化したビオチン脂質はストレプトアビジンと非常に強い相互作用を示した。次いで、ビオチン脂質に結合したストレプトアビジンとビオチン標識したコンカナバリンAとの結合能を測定し、タンパク質の固定化が可能であることを確認した。さらに、固定化したコンカナバリンAがレクチンとしての機能を保っていることを確認する為に、ハイマンノース型の糖鎖を持つリボヌクレアーゼBとの相互作用を測定した結果、レクチン-糖鎖間の弱い相互作用を確認した。一方、HPQペプチド脂質は、ストレプトアビジンが結合した後、徐々に解離し、弱い相互作用(K_D=1.45×10^<-5>M)を確認したことから、タンパク質の徐放に使用できることが示された。また、弱い相互作用を持つレクチン-糖鎖間の相互作用を利用した徐放化についても検討した。マメ科植物Bauhinia purpureaレクチンのガラクトース認識配列(DTWPNTEWS)を持つペプチド脂質を合成し、同様の方法で、ガラクトースを非還元末端に持つアシアロフェツインとの相互作用を測定した結果、弱い相互作用(K_D=1.89×10^<-5>M)を確認したことから、レクチン-糖鎖間の相互作用を利用した徐放化の可能性も示唆された。分子内に脂質部分とビオチンを持っビオチン脂質は、プラスチックディッシュなどの疎水表面にコートして用いることにより任意のタンパク質を固定化することができると考えられる。即ち、合成したビオチン脂質を培養基材に直接固定化し、ビオチン-アビジンの高い親和性を利用すると、アビジン標識したタンパク質や、アビジンを介してビオチン標識したタンパク質を培養素材に固定化することが可能となる。また、アビジンとの親和性はあるが、ビオチンに比べて結合定数が小さいHPQペプチド配列を利用することにより、培養素材からタンパク質を徐放することが出来ると考え、本研究を行っている。ビオチン脂質は、人工脂質とビオチンを既知の方法で縮合し、得ることが出来た。また、HPQペプチド脂質は、同じ人工脂質にFmoc-アミノ酸を順次縮合し脱保護することで得た。合成したビオチン脂質とHPQペプチド脂質は、各々、表面プラズモン共鳴装置を用いてストレプトアビジンとの相互作用を測定した。キュベットの疎水表面に固定化したビオチン脂質はストレプトアビジンと非常に強い相互作用を示した。次いで、ビオチン脂質に結合したストレプトアビジンへのタンパク質の固定化を検討した。固定化するタンパク質として、ビオチン標識したコンカナバリンAを用い、同様に表面プラズモン共鳴装置を用いて結合能を測定し、固定化出来ていることを確認した。さらに、固定化したコンカナバリンAがレクチンとしての機能を保っていることを確認する為に、ハイマンノース型の糖鎖を持つリボヌクレアーゼBとの相互作用を測定した結果、レクチン-糖鎖間の弱い相互作用が確認できた。一方、HPQペプチド脂質は、バッファーで洗浄後、徐々にストレプトアビジンを解離し、弱い相互作用(K_D=1.45x10^<-5>M)を示したことから、タンパク質の徐放に使用出来ることが示唆された。

マメ科植物Bauhinia purpureaレクチンのガラクトース認識配列(DTWPNTEWS)を持つペプチド脂質を合成し、同様の方法で、ガラクトースを非還元末端に持つアシアロフェツインとの相互作用を測定した結果、弱い相互作用(K_D=1.89×10^<-5>M)を確認したことから、レクチン-糖鎖間の相互作用を利用した徐放化の可能性も示唆された。
かさ高い置換基の配座固定を利用した安定なケイ素カチオン種の合成とその構造

まず、申請者らの開発した有用な立体保護基である2,4,6-tirs[bis(trimethylsilyl)methyl]phenyl)基(以下Ar基と略)をケイ素上に導入したモノアリールトリヒドロシラン(ArSiH_3)1を合成した。次いで、ジブロモベンゼンの還元的カップリングにより2,2'-ジブロモビフェニル2を合成し、2のリチウム-ハロゲン交換反応により調製したジリチオ体をエーテル中へキサメチルリン酸トリアミドの共存下-35°Cで1と反応させたところ、ケイ素原子上にAr基を有するジベンゾシロール誘導体3を63%の収率で安定な白色結晶として単離することに成功した。得られたヒドロシラン3に関しては、X線結晶解析を行い当初の分子設計通り3のシロール環とAr基の芳香環がほぼ直交した配座をとっていることを確認した。上記の反応で合成した前駆体3からのトリチルカチオンによるヒドリド引き抜き反応によるシリセニウムイオンの発生を目的として、NMR管封管中重トルエンを反応溶媒としトリチルテトラフェニルボラート(Ph_3CBF_4)と200°Cで加熱し^1H-NMRにより反応を追跡したところ、原料のSi-Hのシグナルが徐々に消失し、新たにトリチルカチオンのヒドリド引き抜きによって生じたと考えられるトリフェニルメタン(Ph_3CH)のメチンピークが出現し徐々に増大した。反応混合物を分離精製した結果、原料の3を44%回収するとともに、トリフェニルメタン(10%)および3のシロール環のケイ素原子上に水酸基やフッ素原子が置換した化合物がそれぞれ1%、2%と低収率ながら単離された。これらの結果は本反応系におけるシリセニウムイオンの生成を示唆するものであるが、今後安定なシリセニウムイオンを得るためには、立体的に嵩高くしかもより反応性の高いヒドリド引き抜き試剤との反応を検討する必要がある。一方、シリセニウムイオンの別途発生法として、五塩化アンチモンを用いて3のケイ素原子上を塩素化したクロロシラン4からの塩素引き抜き反応を検討したところ、顕著な呈色反応が観測されたものの、反応は極めて複雑となり生成物を同定するには至らなかった。今後、^<29>Si-NMRを用いた反応の初期過程の追跡を行う予定である。
ゴマの分子・細胞育種に関する基礎研究

1.ゴマのω-6およびω-3不飽和化酵素のcDNAクローンの単離と解析:小胞体型ω-6不飽和化酵素と色素体型ω-3不飽和化酵素の完全長のcDNAをゴマからクローン化した。構造解析の結果、前者は383アミノ酸を、後者は、447アミノ酸をそれぞれコードしうることが明らかになった。さらに、ω-3酵素の小胞体型のcDNA断片はまだ単離されていないものの、ω-6酵素の色素体型では、全長の約3分の1をカバーするcDNA断片が得られた。2.ゴマにおけるω-6およびω-3不飽和化酵素遺伝子の発現パターン:単離したcDNAクローンをプロープとしてノーザン分析を行なった。その結果、ゴマでは、小胞体型ω-6不飽和化酵素遺伝子が種子特異的に高発現していたが、色素体型のω-6不飽和化酵素遺伝子の方は、ゴマ種子では、ほとんど発現していなかった。また、色素体型ω-3不飽和化酵素遺伝子の場合も種子における発現レベルは極めて低いことが示唆された。3.ゴマのω-6およびΔ9不飽和化酵素のゲノミックDNAクローンの単離と解析:小胞体型ω-6不飽和化酵素のゲノミックDNAクローンをゴマから単離し、構造を解析した。その結果、開始コドンの直前に1.6kbのイントロンが挿入されていること、イントロン内部には、E-boxなど種子特異的なシス配列モチーフが多数散在していることが明らかになった。また、Δ9不飽和化酵素遺伝子の5 ́上流領域もクローン化できた。4.アグロバクテリウム感染によるゴマの形質転換:野生ゴマS. schinzianumの無菌芽生えに対して、MATベクターpMAT21を有するA.tumefaciensを感染させたところ、感染が成立した。クラウン・ゴール由来のカルスから植物体が高頻度に再分化したので、今後、再分化した個体が本当に形質転換しているかをPCR分析とサザン分析によって調べる。1.ゴマ栽培種の未熟な趣旨に由来するcDNAライブラリーから、ω-6不飽和化酵素のcDNAを単離散した。(1)アラビドプシスのFAD2遺伝子断片とハイブリダイズするものとして、約ω1.5kbpのcDNAクローン(CSEo6-1)が得られた。解析の結果、CSEo6-1クローンは、383個のアミノ酸からなる小胞体型ω-6不飽和化酵素をコードしうることが示され、ゴマの小胞体型ω-6不飽和化酵素の分子量が約41kDであると推定された。(2)アラビドプシスのFADG遺伝子断片とハイブリダイズしたcDNAクローンとして、約0.4kbの断片(CSPo6-1)を得た。CSPo6-1クローンは、ゴマの色素体型ω-6不飽和化酵素の一部域(112個のアミノ酸配列)をコードしうることが示された。2.ゴマにおいて、小胞体型と葉緑体型のω-6不飽和化酵素遺伝子のそれぞれの発現量が、時間的および空間的にどのように変化しているかをノーザン・ハイブリダイゼーションによって分析した。単離した2種類のcDNA断片(CSEo6-1,CSPo6-1)をプローブとして、種子登熱の過程でのmRNA量の変動を調べ、一方、異なる組織間でのmRNA量を比較した。その結果、(1)小胞体型

遺伝子は、登熱初期の種子と子葉でのみ特異的に多量に発現していること、(2)色素体型遺伝子は、登熱後期の種子と根以外のすべての場合で、ごく低いレベルでしか発現していないこと、が明らかになった。3.ゴマの野生種(Sesamum schinzianum)に対して、2種類のAgrobacterium rhizogenesの野生菌株を接種した。いずれの組合せの場合も効率良く感染し、接種部位からの毛状根の形成が観察された。得られた毛状根クローンから植物体を再生させるために、種々の条件を検討したところ、野生ゴマ由来の毛状根は、栽培ゴマに感染した場合よりカルス状になりやすく、緑化もしやすいことが判明した。1.ゴマのω-6デサチュラーゼのうち、小胞体局在型酵素について完全長のcDNAクローンとゲノミックDNAクローンを単離し、それらの塩基配列を決定した。両者の構造を比較したところ、コード領域は383アミノ酸からなり、開始コドン直前の25bpの部位に1.6kbpのイントロンが挿入されていることが明らかになった。小胞体局在型ω-6デサチュラーゼ遺伝子の場合におけるこのようなイントロンの存在は、最近、ワタ属およびアーラビドプシスの場合にも共通して報告されている。ゴマのω-6デサチュラーゼ遺伝子のイントロンの配列を解析した結果、E-boxをはじめ、GCN4、AGCT、WSなどの種子特異的なシス配列モチーフが多数散在しているという予想外の事実が明らかになった。このイントロン内部の配列が、ゴマで観察されるω-6デサチュラーゼ遺伝子の高い発現レベルと関係しているか否かの検討は、今後の課題である。2.ゴマのΔ9デサチュラーゼ(ステアロイル-ACPデサチュラーゼ)遺伝子の5′上流領域をアンカーPCRによってクローン化することができた。現在、その構造の解析中である。今後、このΔ9デサチュラーゼ遺伝子の上流制御領域をω-6の場合と比較検討しながら、高発現のしかけについて解析してゆく。3.野生ゴマS.schinzianumの無菌芽生えに対して、MATベクターpMAT21を有するA.tumefaciensを感染させた。その結果、感染が成立し、クラウン・ゴール由来のカルスから植物体が高頻度に再分化した。再分化した個体が本当に形質転換しているかを調べるために、今後、PCR分析とサザン分析によるGUS遺伝子の有無の確認を急ぐ。
多孔質材料を用いた液中非平衡プラズマの発生と界面反応の誘起

液中で非平衡プラズマを生成することについて視点を変えて、液体と気体の二層を挟み微小間隔で電極を設置する構造の放電形態を提案し、検討した。この構造を用いるとプラズマ生成だけでなく、界面現象を調べるモデル実験として意義があり、次の特徴がある。液中で直流電圧により定常放電を得るのは困難であるが、気体相があるため容易に定常グロー放電が実現できる。この放電では気体-液体および液体-電極界面の二種類の現象が組み合わされている。しかも気体と液体との空間は1mm以下の距離としているので、プラズマが液体に与える影響を顕著にできる。すなわち、電極間隔を微小とすることにより、気体と液中の電極とが一体として扱える放電部を構成できる。本方法は液体が介在する非平衡プラズマの生成に適したものであり、化学反応を利用する応用に有効である。液体、金属をそれぞれ電極とした場合、陽極とするならば両者の放電維持電圧同じであるが、陰極とすると液体のほうが金属に比べて放電維持電圧が高くなる。液体陰極を用いて大気圧グロー放電を得るために、電解質濃度の設定、液体を流動させること、放電電流をある大きさ以上にすることなどの条件が必要であることを見いだした。微小電極の実験では、液体中の金属電極付近での電気分解反応とプラズマ-液体界面現象が複合した系を構築できた。微小なノズル陽極からヘリウムを流出させると、放電部の直径が軸方向に一定であるグロー放電が得られ、かつ放電の安定性を向上できた。以上のように液体界面現象は未解明ではあるが、液体を陰極とし、かつ微小ギャップとする放電は、液体が介在するプラズマの生成とその応用に大きく展開できることを示している。液中放電に対して、今年度は液体と電極界面の現象に注目し、この効果は100μm1mmの微小な電極間隔において特に顕著な影響が現れるという仮説のもとに、電解質溶液を用いて電極反応を実験的に調べた。電解質に硫酸ナトリウムを用い、電気化学分野で標準的な計測法であるサイクリックボルタンメトリー法を適用した。ファンクションジェネレータにより0から5Vまで変化する三角波電圧を印加し、溶液の濃度、電極間距離、周波数を変えて、白金電極間の電圧・電流特性を調べた。電圧の上昇とともに、まず電極表面付近に電気二重層が形成されるため充電電流が流れる。さらに電圧を上昇させると水素と酸素が発生するファラデー電流が流れる。三角波の周期を1Hz程度とすると充電電流の変化は、電圧上昇時と下降時では同一とならずヒステリシス特性が現れた。この電流変化の幅は電極間隔を大きくするとわずかとなり、微小な電極間隔において初めて観測されたものである。この電圧・電流特性の観測から電極界面のイオンの挙動を推定できる可能性を見いだした。また、三角波の周波数を上げていくと、水の電気分解が通常起こる電圧以上においても電極反応が起きにくい現象が見られた。これは、水分子の分極による影響と考えられ、周波数によって分極の制御が可能であることを示している。すなわち、水の電気分解が生じない電圧の範囲である安定領域を拡大することができることを意味している。この現象は電極間隔を微小にすることや溶液の濃度をある程度以上に高くすると発生しやすい。電解質溶液中の界面付近における陽イオンと陰イオンの挙動は、プラズマ中の正イオンと電子との挙動に単純には対応できないことが分かった。今後、電極界面に薄い気体層あるいは放電領域を形成させ、薄膜形成を中心とするプラズマ化学への応用を目指す。
動的な電子状態理論による電子・スピン移動反応の理論的研究

分子内、分子間における電子、スピン移動反応の機構や移動経路を(1)Fermiの黄金則にもとづいて解析した。水素結合により結び付けられた電子供与体と受容体のモデル会合体での電子移動について水素結合系の役割を検討した。すなわち[CH_2-COOH〓COOH-CH_2^<(-)>]という二重水素結合を持つモデル分子系で、電子遷移行列要素Vab(〓√<k>_<ET>)と、その分子構造、水素結合依存性を検討した。用いた波動関数は空間対称性の破れたUHF解でSTO-3G基底、モデル分子両端のCH_2基上のPπ軌道が電子授受の主要な軌道である。分子構造D_<2h>でエネルギーもVabも極大値をとっており、水素結合ポテンシャルがdouble wellとなった。このことから重水素置換により電子移動が減速されることが示唆された。また、仲介となる水素結合系を取り去るとVab値はほとんどゼロとなり水素結合系でのthrough-bond電子移動機構が例証された。(2)直接移動(through-space)と間接移動(through-bond)の解析を行うためにThoulessの展開定理に基づいた解析式を検討した。すなわち電子移動の始・終状態波動関数のThouless展開により、電子遷移動行列要素Vabをthrough-bond機構とthrough-space機構部分とに展開係数の次数に従って分割した。その結果(1)で用いた空間対称性の破れたUHF波動関数を生成する主な励起演算子は、いわゆるHOMO-LUMO遷移でありその局在化状態は良好であった。また、この主となる電子配置間の直接カップリングがthrough-space機構に相当した。
バグ診断機能を持つ知的プログラミング指導システムの開発

本研究においては「知的プログラミング指導システム」の開発を目指して以下のテーマの元に研究開発を行った:・プラン指向エディタの開発・プラン指向エディタに基づくプログラム診断・事例に基づいたプログラミングプロセスの指導・意志決定支援ツールIBISを用いたプログラミングプロセスの記述・インターネットを利用したプログラミング診断システム・プログラムの良形度の診断システムこれにより以下の点が明らかとなった。・プログラム指導のためにはプランは有効な手段である。但しプランライブラリ(診断のための知識ベース)の構築は難しいので、このための研究が今後必要となる。・プログラミングを指導するためにはプロセスを理解し、プロセスをガイドする事が是非とも必要となる。IBISはそのための有効な手段であるので、今後更なる記述実験、利用実験が必要となる。・コンピュータシステムの分散化に伴い、この様な診断システムも分散化の必要性が高まっている。WWWは有効なインフラであるが、ITSを目指す立場からは改善の必要な部分も多々見つかった。本年度は,以下の3点について研究を行った。ネットワーク上での利用の観点からWWWをプラットフォームとして選び、その上でのプログラミング指導システムの実現法について考察した。・プログラムのベースとなるプランデータベースの教科書からの抽出。意味的な誤りの認識のベースはプラン及びプランに基づく問題の記述である。そこで教科書からのプログラミングプランの抽出を行なった。プログラムは結果さえ正しければいいというものではない。良形なプログラミングスタイルを身に付ける必要がある。そこで学生のプログラムから悪形を認識するシステムについて考察を行なった。本年度は以下の3点について研究を行った1)指導システムのベースとなるプラン指向構造化エディタのパーソナルコンピュータ上での実現。UNIX上での実現では使いづらいのでパソコン上に移植した。2)事例を通してプログラム開発を理解するためにWEB上でのプログラム開発の事例トレースシステムの実現。動的なプロセスとしてプログラム開発を理解させるためにプログラム開発の事例をwebのブラウザを利用してハイパーテキスト形式でたどれるシステムを試作した。3)WEB上でのプログラム診断システムの実システム化。コースウェア化への第一歩として問題記述及び診断機能を充実。本年度は昨年度の結果を引き継ぎ、主に実利用の観点から以下の3点について研究を行った1)指導システムのベースとなるプラン指向構造化エディタのユーザインターフェイスの改良2)プログラム開発事例の記述言語として新たにIBISを採用し、開発プロセスの記述のためにIBISモデルを拡張し、記述実験を行い、サポートツールの観点からの要件を明らかにした3)WEB上でのプログラム診断システムの実システム化。更には問題記述のための問題記述エディタの試作
HPV陰性子宮頸部癌の発癌機構の解明

当院受診した子宮頸部扁平上皮癌39例、子宮頸部腺癌19例のDNAの抽出を行い、HPV-DNAの検察を行った。子宮頸部扁平上皮癌39例中3例7.7%、子宮頸部腺癌19例中5例26.3%がHPV陰性であった。近年多臓器の癌で末梢血中のEpidermal Growth Factor Receptor(EGFR)mRNAの発現が、偽陽性が少なく、微小腫瘍細胞検出に有用であるとの報告がある。本研究において子宮頸部癌患者における末梢血中EGFRmRNA発現を検討した。対象は上記症例中35例で、正常女性30例をコントロールとした。治療前に末梢血2ccを採取、RNAを抽出後、cDNAを合成し、CK19、CK20、EGFRのmRNA発現をGAPDHを内部標準とするRT-PCR法にて測定した。検出感度を1000-2000コピー程で測定した。正常コントロールではこの検出感度ではCK19、CK20、EGFRのmRNAを検出しなかったが、子宮頸癌においてCK19、CK20、EGFRのmRNAはそれぞれ5/35(16.7%)、0/35(0%)、13/35(37.1%)検出された。また上記培養細胞ではすべてEGFRmRNAが検出された。子宮頸部癌においてもCK19と同様、末梢血中EGFRmRNA発現が微小腫瘍細胞検出に有用である可能性が示唆された。今回の検討ではHPVの発現とEGFRmRNAの発現での関係は明らかではなかった。当院受診した子宮頸部扁平上皮癌39例、子宮頸部腺癌19例のDNAの抽出を行い、HPV-DNAの検索を行った。子宮頸部扁平上皮癌39例中3例7.7%、子宮頸部頸部腺癌19例中5例26.3%がHPV陰性であった。頸部腺癌では15%ほどがHPV陰性との報告があり、今回の検討ではHPV陰性率が高い傾向にあった。扁平上皮癌ではHPV16型が19例、18型3例、58型3例、その他11例、頸部腺癌ではHPV16型4例、18型8例、その他2例で、頸部腺癌ではHPV18型の頻度が扁平上皮癌より高い傾向にあった。
産学間技術移転の国際比較

産学連携の改善が日本の経済回復にとって極めて重要であることは、日本のトップ官僚やビジネスリーダーたちはよく理解しているし、その課題の1つとして、知的財産管理の問題が重要であることにも気付いているようである。しかしながら、日本の大学および政府系研究機関で行われた発明の帰属のあり方、またそれが産学問の研究協力と産業におけるイノベーションにどのように影響を与えてきたかに関しては、体系的な分析はほとんど行われてきていない。本章では、日米の産学連携のシステムの比較分析を通じて、この問題に取り組む。技術移転システムに関する民間企業の新しいアイディア、新しい製品、新しい発明はどこから来ているか?少なくとも欧米に関しては、バイオ分野に関する主な発明の源は大学とバイオベンチャーにある。欧米の経済において産学連携システムは重要である。日本の製薬産業では、大部分の新薬は社内の研究所で発生しており、他の産業でも同じことが言える。日本の大企業が自前主義的イノベーションにより世界競争力を維持できるのであれば、アメリカ的産学連携システムはいらないであろう。1998年以前の曖昧な産学連携システムで十分かもしれない。しかし、この曖昧な産学連携システムが日本の産業上の需要を満たしていないのであれば、精力的なベンチャー企業、または積極的に技術経営を行う大学が必要であろう。日本におけるイノベーションシステムと産学連携システムはお互いに関連しあっているため、この関連性について、アメリカにおけるイノベーションシステムと産学連携システムを比較しながら、この2つのシステムが日本経済に将来的にどのような影響を与えるかを分析する。産学間技術移転の国際比較ロバート・ケネラーこのプロジェクトには3つの関連した構成要素がある。(1)産学間技術移転に関する国際比較(2)日米のバイオベンチャー企業が直面しているチャンスや挑戦に焦点をしぼり、日米における重要な技術移転機構を比較する。バイオベンチャー企業に特別に焦点をあてる。(3)この特定の産業において、製薬会社が初期の技術や革新的なアイディアを得るために、どれほど大学(及び他の外部機関)に依存しているか日米の企業の度合いを比較することに特別な焦点をあてる。現況について1.(1)現在、日米の技術移転比較についての論文、及び中国、インドの技術移転システムに関する論文を執筆中である。この地域の近年の発展について最新情報を入手するため、国際会議にも参加。台湾のシステムについて調査するために台湾へ出張した。(2)ドイツにおける、大学で発生した発明に関する所有権のシステムは日本よりもアメリカにより近いので、この点についても最新情報を入手した。2.日本のベンチャー企業を10社以上に渡ってインタビューし、国内及び国際会議における欧米のベンチャー企業のプレゼンテーションに参加。日本のバイオベンチャー企業が直面している問題を比較しながら論文を作成中。3.日本の製薬会社8社をインタビューし、日本及び外資系製薬会社間の共同研究に関する調査をした。今年度科研費により、下記2つの研究を達成。その結果は2003年前半に出版予定。(1)日本とアメリカの産学連携活動についての比較研究この研究は産学連携活動の法的な枠組みについて深く分析するものであり、特に1.知的財産権の管理2.民間企業が大学での研究をサポートする能力と民間企業がプロジェクト用に研究者を産業界に適切な形で移行させる能力について、分析している。大学発ベンチャー企業や他のベンチャー企業に対して日本のシステムがどのように偏っているかが示されている。この産学連携活動によって、ベンチャー企業が技術革新的リーダーになり得る産業界で、国内競争力が損なわれてしまう可能性がある。このことは、ベンチャー企業が大学の発明に対して、強くはっきりとした譲渡できる知的財産権を必要としている産業界、例えばバイオメディカル関連産業等において特にあてはまるといえる。(2)日本と欧米の製薬会社における新薬発見を導くイノベーションについての比較研究日本の企業によって開発された新薬のほぼ全ては企業内研究チームによって全面的に発見されている。これとは対照的に、欧米の製薬会社はネットワーク型新薬発見戦略をより追及しており、大学とベンチャー企業においてなされた基礎、及び応用研究に大きく依存している。

興味深いのは、日本企業は企業内研究者が革新的な非ぞろしん薬を製造する能力においては海外の競合企業に比べて革新的ではないように思われることである。現在、日本のバイオベンチャー企業が持っているチャンスや、挑戦している事柄、バイオベンチャー企業が大学と既存企業間で効果的な掛け橋になれるかということについて論文を執筆している。日本、アメリカ、ヨーロッパ間におけるイノベーションについて比較した本を書くようオックスフォード大学出版局から依頼を受けている。これまでの調査の結果、日本企業は外部組織との重要な共同研究を行ってはいるものの、欧米企業に比べて、その探索研究を自社により依存していることが判明した。このような「自前主義」を採る理由は、「供給側」と「需要側」の両方にあると考えられる。「供給側」の明確な要因の一つは、国内のバイオ企業数の不足である。また、日本のバイオ企業は、米国あるいは英国のバイオ企業に比べてより困難な人材面あるいは財務面の問題に直面している。加えて、企業と日本の大学との間で効果的な協力を行うことへの障壁もある。一方で「需要側」の要因もまた重要である。製薬企業は一般的に国内のバイオ企業をあまり重視しておらず、たとえこれらのバイオ企業が価値ある技術を有していても、研究開発責任者は、実質的な共同研究を認めたがらないかもしれない。また、日本の大学の研究に対する評価も一般的に低い。インタビューでは、たとえ困難であろうとも、日本企業は海外の大学やバイオ企業とのコラボレーションを追求する以外ないと考えているように思われる。日本企業は、海外の提携先と研究に関する有形・無形の知識・情報を交換するというよりも、一方的に研究成果だけを海外の提携先に求める傾向があるようである。また、ファイザーやスミスクライン・ビーチャム(現グラクソ・スミスクライン)は、若い大学研究者との長期的な関係を構築するために奨学金やフェローシップ・トレーニング・プログラムを行っているが、日本企業はそのような取組みを全く始めていないようである。海外企業との共同研究に際して、日本企業のマネジャーや研究者は言語の問題に直面するが、これは欧州の企業が米国のバイオ企業や大学と共同研究を行う場合に比べてより深刻である。海外と共同研究を進める際に日本企業はハンデを背負っているという意見はおそらく事実であろう。