hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チビアシナガバチ属(Ropalidia:スズメバチ科)の自然史と多様性

チビアシナガバチ属(Ropalidia)は約180種を含み、種数だけでなく社会性ならびにに営巣習性においても多様である。本属における社会性や営巣行動の進化と多様性創出機構を系統関係に基づいて考察を加えるのに必要な基礎データの蓄積と解析を中心に研究を行った。(1)チビアシナガバチ属の種レベルでの分類学的整理。特に、本属の分化、多様化の中心であると考えられるニューギニア(未記載種を含めて50種)とマダガスカル(未記載種を含めて37種)の種を重点的に扱った。(2)オーストラリア産分巣種Ropalidia romandiのコロニーにおける女王・ワーカー間の外部形態カースト分化について解析し、外部形態上のカースト分化の様相がサイズ依存型でないことを明らかにした。また、外部形態カースト分化の統計的解析法について検討を加えた。(3)Ropalidia romandiのコロニーにおける遺伝的構造を明らかにした。また、スラベシ島固有のR. plebejaコロニー内成虫・未成熟固体の構成を調べ、本種がほぼ単独性であることを明らかにした。さらに、コロニー内血縁構造を解析するために必要なマイクロサテライト・プライマーを、多数のコロニーが集合営巣するオーストラリア産のR. plebeianaについて開発した。(4)外被を欠く巣について、微細な構造も含めて巣形態の比較を行い、巣構造にみられる適応的側面を明らかにするとともに、系統関係解析用のデータを整えた。(5)形態・行動形質についてのデータマトリックスを作成し、分岐分析の手法を用いて系統関係を推定した。その結果、30の種群を認め、R. loriana種群が残りの29種群からなる単系統群の姉妹群となった。この30種群を網羅する形で、DNAシークエンス解析用の試料を蓄積し、現在までに20種についてCOI遺伝子、16SrRNAについて配列を読み取った。約180種からなるチビアシナガバチ属(Ropalidia)の系統関係解析、社会性進化ならびに多様性創出機構を解明する基礎となる分類学的研究ならびに解析のための基礎データと試料の収集を中心として研究を行った。(1)多様な社会性を示すオーストラリアのチビアシナガバチの分類学的再検討を行い、総説としてまとめた。その結果、オーストラリアには21種が分布しており、それらの祖先種がニューギニアから侵入してきたものと、チモール方面から侵入してきたものとに分れることが明らかになった。(2)チビアシナガバチ属の分化の中心であると考えられる、ニューギニア(約80種)ならびにマダガスカル(約40種)のチビアシナガバチ類の分類学的再検討を行い、総説としてまとめている。(3)交尾行動に関わるオスの触角と交尾器の形態比較を行い、ニューギニアの種においてはこれらの形態に分化があまりみられない一方、マダガスカルの種においては多様に分化していることを明らかにした。マダガスカルの種においては、種分化に性選択が大きく関わっている可能性が示唆された。(4)オーストラリア産分巣種Ropalidia romandiのコロニーにおける遺伝的構造を解明するとともに、初期巣においてワーカーが産卵し、また女王をコントロールしている可能性を明らかにした。両結果から、コロニー内の繁殖個体の血縁度が高くなることが示唆された。(5)チビアシナガバチ類は外被を欠く巣と外被を有する巣を造る種を1属中にもつ唯一の社会性カリバチであるが、まず、外被を欠く巣について詳細な巣構造の比較を進め、系統解析の基礎資料を整えている。

(6)系統解析に用いるDNA塩基配列データを得るための試料を収集し、一部については塩基配列読み取りを始めた。約180種からなるチビアシナガバチ属(Ropalidia)の系統関係解析、社会性進化ならびに多様性創出機構を解明する基礎となる分類学的研究ならびに解析のための基礎データと試料の収集を中心に以下の研究を行った。(1)チビアシナガバチ属の分化の中心の一つあるニューギニアの種について、これまでに記載された種のタイプ標本の精査を行い、シノニム関係をはじめとして、分類学的整理を行った。(2)スイス人分類学者de Saussureは19世紀に多くのチビアシナガバチ属の種を記載したが、これまでほとんど調べられてこなかったこれらのタイプ標本を調べ、分類学的再検討を加え、東南アジア、オセアニアならびにマダガスカルの種の分類学的整理を行った。(3)チビアシナガバチ類は外被を欠く巣と外被を有する巣を造る種を1属中にもつ唯一の社会性カリバチであるが、まず、外被を欠く巣について詳細な巣構造の比較を進め、系統解析の基礎資料を整えるとともに、巣構造の比較形態について論文としてまとめている。(4)オーストラリア産分巣種Ropalidia romandiのコロニーにおける女王・ワーカー間の外部形態カスト分化について12コロニーを用いて解析を行った。その結果、本種ならびに分巣をするチビアシナガバチでは、外部形態上のカスト分化がサイズに依存しないものである可能性が示唆された。(5)系統関係解析に用いる形質状態マトリックスを整えるとともに、DNA塩基配列データを得るための試料を収集とCOI領域の塩基配列読み取りを行った。チビアシナガバチ属(Ropalidia)は約180種を含み、種数だけでなく社会性ならびに営巣習性においても多様である。本属における社会性や行動の進化と多様性創出機構を系統関係に基づいて考察を加えるのに必要な基礎データの蓄積と解析を中心に以下の研究を行った。(1)チビアシナガバチの分化、多様化の中心であると考えられるニューギニア(未記載種を含めて50種)とマダガスカル(未記載種を含めて37種)の種について分類学的整理を完成させ、発表論文(レビュー)としてまとめている。(2)オーストラリア産分巣種Ropalidia romandiのコロニーにおける女王・ワーカー間の外部形態カースト分化について、これまでの解析で用いた12コロニーには欠けていた創設初期のコロニー2巣を採集した。計測ならびに解析を現在進めている。また、外部形態カースト分化の統計的解析法について検討を加えた。(3)コロニー内血縁構造を解析するために必要なマイクロサテライト領域のプライマーを、多数のコロニーが集合営巣するオーストラリア産のR.plebeianaについて開発し、コロニー内の個体間血縁関係ならびに集合して営巣しているコロニー間での創設メスの由来関係を明らかにするために、分析を進めている。また、スラベシ島固有のR.plebejaのコロニー内成虫・未成熟固体の構成を調べ、本種がほぼ単独性であることを明らかにした。(4)1.18の形態・行動形質、104種からなるマトリックスを作成し、分岐分析の手法を用いて系統関係を推定した。
新しいマクロファージマーカーとしてのマクロファージスカベンジャー受容体

マクロファージスカベンジャー受容体(MSR)は、マクロファージによる異物認識のための主要な受容体の一つであり、粥状硬化病巣におけるマクロファージの泡沫細胞化や生体防御において重要な役割を果たす。本研究では、MSRリコンビナント蛋白を抗原としてMSR欠損マウスを免疫し、5種類のモノクローナル抗体を得た。イムノグロブリンサブクラスは何れもIgG1,κであり、Western blottingによって、何れもヒトMSRと特異的に反応することが確認された。ヒト組織の検索から、これらの抗体は種々の臓器の組織マクロファージに陽性所見を示したが、皮膚ランゲルハンス細胞やinterdigitating cellなどの樹状細胞は陰性であった。血液単球は陰性であったが、培養1日目から陽性となり、単球からマクロファージへの分化に伴って発現が増強した。熱処理による抗原賦活法を用いることによりパラフィン切片への応用も可能で、パラフィン切片を用いた病理組織の検討では、これらの抗体は種々の炎症性疾患における浸潤マクロファージに陽性であった。肉芽腫性疾患では類上皮細胞や多核巨細胞にも陽性所見を呈した。一方、腫瘍性疾患については、悪性組織球症における腫瘍細胞に陽性で、骨巨細胞腫では単核の間質細胞は陽性であったが、多核巨細胞には陰性であった。一部の抗体は、種々の動物におけるMSRとの交叉反応も認めた。これらの結果から、今回作製した抗MSRモノクローナル抗体は、組織マクロファージに対する新しいマーカーと考えられ、粥状硬化をはじめマクロファージが関与する種々の病態の解析に有用と考えられた。さらに、各種の動物モデルにおけるMSRの役割解明にも有用なことがわかった。尚、第7回国際CD会議では、本抗体のマクロファージマーカーとしての有用性が認められ、MSRに新しいCD番号であるCD204が付与された。ヒトマクロファージスカベンジャー受容体(MSR-A)I型のリコンビナント蛋白(アミノ酸残基131-451)を抗原としてMSR-A欠損マウスを免疫し、5種類のモノクローナル抗体(MH1,SRA-C6,SRA-D10,SRA-E5,SR7X-F8)を得た。イムノグロブリンサブクラスは何れもIgG1,κであった。Westernblottingによって、何れの抗体もヒトMSR-Aと特異的に反応することが確認された。剖検および生検によって得られたヒトの正常ならびに病的組織を用いて、酵素抗体間接法による免疫染色を施行すると、いずれの抗体も肺胞マクロファージ、肝のクッパー細胞、赤脾髄のマクロファージ、リンパ節の洞内マクロファージなどの組織マクロファージに陽性で、脳の血管周囲マクロファージ(Mato細胞)も陽性であった。血液単球は陰性であったが、培養3日目から陽性となり、単球の分化に伴って発現が認められた。他方、皮膚ランゲルハンス細胞やinterddigitating cellsなどの樹状細胞は陰性であった。また、粥状動脈硬化巣におけるマクロファージ由来の泡沫細胞にも陽性所見を呈した。こられの結果から、今回作製した5種類の抗MSR-Aモノクローナル抗体は、組織マクロファージに対する新しいマーカーと考えられ、粥状硬化をはじめマクロファージが関与する種々の病態の解析に有用と考えられた。次年度以降には、各抗体によって認識されるエピトープの解析とともに、抗体による受容体機能の阻害効果を検討する。さらに、種々の病的組織に於けるMSR-A陽性細胞の分布について検索を進める予定である。マクロファージスカベンジャー受容体(MSR-A)

欠損マウスを免疫動物に利用することで、ヒトMSR-Aに対する5種類のモノクローナル抗体(MH1,SRA-C6,SRA-D10,SRA-E5,SRA-F8)を作製した。Western blottingによって、何れの抗体もヒトMSR-Aと特異的に反応することが確認されたが、このうち、SRA-E5については、マウスマクロファージ細胞株(J774A1,RAW264.7)由来のマウスMSR-Aとも交叉することが、Western blottingによって確認された。ヒト組織の検索から、これらの抗体は、肺胞マクロファージ、肝クッパー細胞、赤脾髄のマクロファージ、リンパ節の洞内マクロファージなどの組織マクロファージに陽性所見を示したが、皮膚ランゲルハンス細胞やinterdigitating cellなどの樹状細胞は陰性であった。また、in vitroの血管モデルによる解析から、内皮層を通過した単球は、培養1日目からこれらの抗体に陽性となり、単球の分化に伴ってMSR-Aの発現が増強した。種々の動物組織との交叉反応の検索から、MH1、SRA-D10、SRA-F8はサル、ウシ、ウマ、ブタ、イヌ、ネコのマクロファージと反応し、これらの動物のMSR-Aをも認識すると考えられた。さらに、SRA-E5は、これらの動物に加えて、ウサギ、ハムスター、ラット、マウスとも交叉し、動物種間に共通のエピトープを認識するものと考えられた。今回作製した抗MSR-Aモノクローナル抗体は、組織マクロファージに対する新しいマーカーと考えられ、粥状硬化をはじめマクロファージが関与する種々の病態の解析に有用と考えられた。さらに、各種の動物モデルにおけるMSR-Aの役割解明にも有用なことがわかった。マクロファージスカベンジャー受容体(MSR)は、マクロファージによる異物認識のための主要な受容体の一つであり、粥状硬化病巣におけるマクロファージの泡沫細胞化や生体防御において重要な役割を果たす。本研究では、ヒトマクロファージスカベンジャー受容体(MSR)のリコンビナント蛋白を抗原として5種類のモノクローナル抗体を得たが、最終年度である今年度は、ヒト病的組織における反応性について検討を加え、抗MSR抗体の病理学における有用性を検証した。はじめに、病的組織の検索には通常の病理組織標本の利用が不可欠と考え、パラフィン切片への応用の可能性を検討した。その結果、クエン酸緩衝液(pH2.0)を用いた抗原賦活法が有用であることがわかった。パラフィン切片での検討で、正常組織では凍結切片での検索と同様に種々の組織マクロファージに陽性であった。病的組織の検討では、抗MSR抗体は、種々の炎症性疾患における浸潤マクロファージに陽性であり、肉芽腫性疾患では類上皮細胞や多核巨細胞にも陽性所見を呈した。代謝性疾患では、粥状硬化病巣の泡沫化マクロファージに陽性であり、蓄積症では、ゴーシェ病のゴーシェ細胞に陽性所見を呈した。一方、腫瘍性疾患については、悪性組織球症における腫瘍細胞に陽性で、骨巨細胞腫では単核の間質細胞は陽性であったが、多核巨細胞には陰性であった。これらの結果から、抗MSR抗体は種々の病的組織のマクロファージの同定に有用であると共に、組織球の腫瘍にも有用であった。また、反応性の多核巨細胞と巨細胞腫における多核細胞との区別にも利用可能と考えられた。
CD4陽性CD25陰性LAG3陽性制御性T細胞による自己反応性B細胞制御機構解明

本課題は、CD4陽性CD25陰性LAG3陽性制御性T細胞(以下、LAG3 Treg)による自己反応性B細胞制御機構の解明を目的とした。平成23年度は、LAG3 TregによるB細胞抗体産生抑制能評価、抑制に関わる分子の同定および、LAG3 Tregの誘導機序解明を行った。SLEモデルMRL/lprマウスを用いて、LAG3 TregおよびCD4陽性CD25陽性Tregの養子移入を同時に比較解析することで、自己抗体産生制御においてはLAG3 Tregが重要な役割を果たしているという知見を得た。また、その分化・誘導はT細胞、B細胞の共通抗原認識を介した抗原特異的なものであり、抑制機序はPD-L1を介していることを明らかにした。上述の如く、本課題においてLAG3 TregによるB細胞制御機構には転写因子Egr2が中心的役割を果たしていることを明確にし、また、その抑制性分子としてPD-L1を同定した。さらにLAG3 Tregの詳細な分化・誘導メカニズムを解明し、当初の目的を十分に達成した。平成23年度は、CD4陽性CD25陰性LAG3陽性制御性T細胞(以下、LAG3 Treg)によるB細胞抗体産生抑制能評価、抑制に関わる分子の同定および、LAG3 Tregの誘導機序解明を行った。代表的な自己抗体産生による自己免疫疾患として、全身性エリテマトーデス(SLE)が知られている。先ず、SLEモデルMRL/lprマウスへコントロールMRL/+マウスより回収したLAG3 Treg, CD4陽性CD25陽性Treg (CD25 Treg), Naive T細胞を移入し、経時的変化を評価した。その結果、LAG3 Tregのみ、自己抗体であるdsDNA抗体価の低下、蛋白尿および腎組織所見の改善を認めた。このことは、自己抗体産生を介した自己免疫疾患の治療応用には、LAG3 Tregの誘導が重要であることを示唆している。LAG3 Tregの誘導機序を明らかにする為、T細胞とB細胞の共通認識抗原に対する経口免疫寛容についても検討した。鶏卵リゾチーム(HEL)特異的B細胞受容体トランスジェニック(Tg)マウス(MD-4)と鶏卵白アルブミン(OVA)特異的T細胞受容体Tgマウス(OT-II)を交配し、HEL-OVAを経口投与したところ、LAG3 Tregの誘導を認めたことより、LAG3 Tregは、T細胞、B細胞の共通認識抗原により誘導されると考えられた。さらに、LAG3 Tregが抑制性分子PD-L1を細胞表面上に高発現していることを同定した。Rag1欠損マウスへB細胞およびOT-IIマウスから回収したヘルパーT細胞を移入後、OVA-NP投与により誘導されるNP特異的抗体産生をLAG3 Tregは抑制したが、PD-1欠損マウスから回収したB細胞の抗体産生は抑制出来なかった。以上の結果は、LAG3 TregがPD-L1を介してB細胞による抗体産生を制御していることを示している。本研究は、今日の治療法では確立していない抗原特異的な自己抗体制御機構の解明を目指している。平成23年度は、LAG3 TregによるB細胞抗体産生抑制能評価、抑制に関わる分子の同定および、LAG3 Tregの誘導機序解明を目的とした。ヒトSLEモデルMRL/lprマウスへの制御性T細胞の関与につき、LAG3 TregとCD25 Tregの養子移入を同時に比較解析することで、自己抗体産生制御においてLAG3 Tregが重要な役割を果たしているという知見を得た。本研究成果は、2011年第55回日本リウマチ学会総会・学術集会において高く評価されワークショップ賞を受賞した。CD25 Tregを欠損するIPEX症候群患者では、SLEで特異的な兆候をほとんど認めず、SLEにおけるCD25 Tregの分化、機能も報告により様々であり、一定の見解を得ていない。今回の検討では、自己抗体産生制御における、LAG3 Tregの役割を、その誘導機序、抑制メカニズム含め解明したことで、本年度の目標以上に進展している。Egr2欠損マウスは菱能形成障害などで胎生致死となり、Egr3欠損マウスは知覚性運動失調を認める。このように、Egr2、Egr3は神経系の機能発現に強く関連していることより、T細胞におけるEgr2、Egr3の機能解析はCre-loxP遺伝子組換えシステムを用いたT細胞特異的なコンディショナルノックアウトマウス(CKO)を用いて行う必要がある。平成24年度は、LAG3 Tregのマスター制御遺伝子として機能する可能性が高いEgr2, Egr3に関して、T細胞特異的なCKOマウスおよび、ダブルCKOマウスを作製する。具体的には、B6.CD4-Creマウスに、B6.Egr2-floxedマウスまたは、B6.Egr3-floxedマウスを交配する。また、レトロウイルスベクターを用いてEgr2およびEgr3を各CKOLAG3 Tregに発現させることで、LAG3 Tregによる抑制能が回復することを併せて確認する。LAG3 TregはPD-L1を介してB細胞を抑制することを確認しており(上述)、今後はChIP assayおよび、Luciferase assayを用いてPD-L1遺伝子のプロモーター領域におけるEgr2、Egr3の機能解析を行い、詳細に抑制メカニズムを解明する。

さらに、上述CKOマウスLAG3 Tregのマイクロアレイ解析行い、抗体産生抑制機序に関連する候補遺伝子の検索を行い、更なる展開を模索する。上述計画を達成するためには、各種T細胞移入実験、FACS解析および細胞分取にあたり、抗体、磁気分離装置を用いる必要がある。経費の多くは、マイクロアレイ解析、ChIP assay、レトロウイルスベクター導入に関連したものとなるが、細胞のRNA抽出、cDNA合成、real time PCRによる遺伝子発現評価などに関連する諸経費を必要とする。
周波数可変サブテラヘルツジャイロトロンの開発と核磁気共鳴の感度向上への応用

高出力のサブテラヘルツ光を試料に照射し、電子スピンの分極を核スピンに移行することにより、NMR分光の感度を1000倍以上高める技術(DNP-NMR分光技術)を開発し、複雑な蛋白質分子等の構造解析に応用するため、本研究では、2台の460GHzジャイロトロンを開発し、700MHz-DNP NMR分光に必要な周波数連続可変・100W級の高出力・10時間を超える長時間安定連続動作の機能を付与することに成功した。開発した2台のジャイロトロンを阪大蛋白質研究所の700MHz NMR装置に設置して、世界最高周波数のDNP-NMR分光実験を行ない、NMR分光の感度を30倍以上高めることに成功した。計算機シミュレーションにより395GHz帯/100W/CW/周波数可変ジャイロトロンの最適設計を以下に示す項目に従って行った1)既存の8テスラ超伝導マグネットと電子銃領域の補助磁場コイルを用いた磁場内で、3極マグネトロン入射型電子銃の動作の解析を行い、空間電荷効果による速度広がり、磁場に垂直な方向の速度成分、空洞共振器内及びコレクターへの入射位置を求め、本研究に合致した最適設計を行った。2)空洞共振器内に励起される共振器モードの解析を行い、複数個のモード間の競合を取り入れたコードにより、各モードの時間的成長、競合による抑制、定常状態に達したときに生き残るモードとその振幅を求め、定常状態に達したとき2次高調波による動作が基本波動作に打ち勝って単独で生き残る条件を求め。空洞共振器形状の最適設計を行った。3)周波数可変を達成するため、空洞共振器の形状を最適化することにより、軸方向モードの周波数近接化を実現し、後進波相互作用を採用することにより周波数の連続可変を達成する設計を行った。4)空洞共振器からの発振出力は、導波管モードであるので、DNP-NMRの光源として応用するため、ガウシアンビームに変換するためのモード変換器の設計を行った。5)連続(CW)動作に適合した、コレクターとして、電子ビームの衝撃による熱負荷が一カ所に集中することを防ぐ設計を完了した。6)真空窓材をサファイアとして、発振周波数が395GHzであること及び最適共振器モードを考慮して、窓の形状の最適化を行った。前年度に完了した「395GHz帯/100W/CW/周波数可変/デマウント型ジャイロトロン」の設計結果に基づいて、ジャイロトロン管を作製し、以下のように、現有の超伝導マグネットに装着して装置全体を完成させた。計算機シミュレーションによる最適設計に従って、ジャイロトロンの各構成要素を製作した。1)8テスラ超伝導マグネットと3個の補助コイル(gun coils)からなる磁場系を製作した。2)電子銃を、前年度の設計に従って外注により製作した。3)真空排気装置は、現有品のターボ分子ポンプとイオンポンプで構成する。4)真空容器は、コレクター部、mirror 3とmirror 4を収納するモード変換器部、空洞共振器(cavity)部、出力窓(window)部を独立に製作し、フランジにて接続し、デマウンタブル型とした。このことにより、各構成要素の交換を可能なようにする。学内のマシンショップにて製作した。5)真空容器内に収容する空洞共振器、モード変換器及びコレクターは学内のマシンショップにて製作した。6)製作した各構成要素及び既存の8テスラ超伝導マグネット,付加コイル3個を用いて、デマウント型ジャイロトロン全体を組み立て、装置の製作を完了した後、ターボ分子ポンプを用いて排気した。7)装置全体の組み立ては、研究チームに含まれるメンバー全員と技術職員が担当した。この結果を基盤として、最終的な光源として封じきりのジャイロトロン管の設計を行い、外注による製作を検討した。8)「395GHz帯/100W/CW/周波数可変/デマウント型ジャイロトロン」の完成後、動作テストを行った。サブテラヘルツ光をサンプルに照射し、巨大な電子スピン分極を核スピンに移行して、NMR測定の感度を向上するためのDNP法を用いたNMR分光技術をサブテラヘルツ波領域で独自に開発し、蛋白質分子の構造解析及び高分子材の表面解析に応用する。本研究では、このための高出力サブテラヘルツ光源として、高周波領域で高効率かつ高出力動作が可能なジャイロトロンの特色を活かして、395GHz帯で安定にCW動作する周波数可変・出力100 W級の二次高調波ジャイロトロンを開発し、照射周波数を最適化することにより、DNP法によってNMR計測の感度を1000倍以上向上させることを目的とする。次に本年度の研究実績について述べる。本研究で開発するジャイロトロンは、最終的に600MHz-プロトンNMR分光装置に装備され、高感度NMR装置を実現するために用いられる。

NMRの感度は、ジャイロトロンの周波数に敏感であるため、2 GHz程度の周波数可変性が要求される。このため、独自の方式(特許出願中)をジャイロトロンに導入する。デマウント型ジャイロトロンは構成要素の取替が容易であるため、本目的に最適の構造要素を選択することができる。この結果を基盤にして、最終的な光源として封じきりのジャイロトロンを設計し、外注により製作した。また、ジャイロトロン出力をNMR装置に結合するためには、ガウシアンモードへの変換と高効率伝送系が必須である。これを装備することにより、ガウシアンモードへの変換を容易にし、高効率でNMR装置にサブテラヘルツ光を伝送し、直線偏光したサブテラヘルツ光の偏光方向を制御して試料に照射することにより、NMR分光の感度を格段に向上させることが可能となる。さらに、700 MHz NMR分光装置の光源として460 GHzジャイロトロンを2台製作して、周波数変調、周波数安定化を達成した。26年度が最終年度であるため、記入しない。テラヘルツ波理工学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の根幹をなす「395GHz帯/100W/CW/周波数可変ジャイロトロン」の製作のための最適設計を行うことが本年度の計画であったが、これまでに計画を完了して、次年度から製作に取りかかる準備が整っている。最終的な目標として設定した「核磁気共鳴分光の感度を向上」のための光源が順調に開発され、来年度のDNP-NMR分光実験に使用の目途が得られている。当初の計画通り、平成25年度に、「395GHz/100W/CW周波数可変/ガウシアンモード出力ジャイロトロンの製作」及び「ジャイロトロンの高安定化動作の達成」を完結し、平成26年度に、「後進波動作による周波数連続可変機構を備えたDM)-NMR方式の確立」を行い、本研究を終了する。本年度開発したジャイロトロンを600 MHz NMR分光装置に設置して、感度向上の研究を行い、最終目標を達成する。
メニーコア演算器によるプラズマ粒子シミュレーションコード高速化への挑戦

本研究ではメニーコア演算子であるXeon Phiをプラズマ粒子シミュレーション(PIC)手法を用いた数値計算へ適用し、どの程度効率的な演算が可能であるのか検証を行った。PIC手法において最も計算コストが高いのが粒子の軌道および電流計算である。荷電粒子の運動計算については、スレッド並列およびベクトル化が実装可能なレベルに至り、効率的な演算が可能であることが検証出来た。しかしながら、電流計算については、空間に散らばる荷電粒子が不規則なメモリアクセスを行うためベクトル化の障壁となっている。空間的に不規則に散らばる粒子を動的にメモリ配置し、連続メモリアクセスを実現するのかが今後の課題となる。本研究では近年注目され始めているメニーコア演算器である「Intel Xeon Phi」を用いて、プラズマ粒子シミュレーションの演算高速化を実現することに挑戦する。プラズマ粒子シミュレーション手法はメモリを多く使用する傾向にあるため、Phi内に内蔵されているメモリでは大規模シミュレーションによる高効率演算は難しいと考えられている。本研究ではこのボトルネックを「領域分割非同期転送手法」を用いて解消し、Xeon Phi上での高効率演算手法の開発を行う。今年度の実施計画としてXeon Phiを年度後半までに導入することを、当初予定していたが、次世代のPhiが開発されており、年度内にリリースされるという情報があったため、購入時期を延期していた。しかしながら研究期間の中盤を過ぎないと次世代Phiのリリースはほぼ無いという情報が明確になったため、予定より数ヶ月以上遅れて、Xeon-Phi搭載の計算機を導入した。その間、一方で、Xeon Phi関連の情報収集(プログラミングセミナーへの参加を含む)を行い、また、シミュレーション研究会に参加することで、その参加者と共に、Xeon Phiを用いた場合でのプラズマ粒子シミュレーション演算高速化について情報交換を行った。その際の情報交換および議論より、これからの開発の基盤となるプログラミングモデルをより明確なものにし、導入した計算機を用いてコード開発を早急に推進する予定である。本研究ではメニーコア演算器を用いたプラズマ粒子シミュレーションコードの演算高速化を実現することを目的としている。プラズマ粒子シミュレーション手法は大量の粒子軌道計算に加え、その運動をもとにした電流場の積分計算が必要となる。通常この際にメモリアクセスが連続にならない場合が多く、メニーコアでの並列化に加え、各コアでのベクトル化やキャッシュチューニングに配慮した高速化が必要となる。本研究ではXeon Phi上でいかに効率よくプラズマ粒子シミュレーションを実現するかに焦点を当てたコード開発に挑戦している。今年度の計画として「非同期転送手法」を用いてCPU側のメモリとXeon Phi側のメモリの間でデータのやりとりを行いながら大規模計算を実現するという手法を開発していたが、この手法は計算の効率化という観点で将来的に大きな恩恵が得られないだろうという結果に至った。また、PCIeを用いたXeon Phiの利用が将来的に減少してくると思われることから、メニーコアを最大限利用するためには転送手法の効率化よりXeon Phi内での演算効率化を目指すことが重要であるという認識に至った。今年度はXeon Phi上での並列化およびキャッシュチューニングに注力しコード開発を進め、STEシミュレーション研究会においてこの進捗状況について報告を行った。粒子シミュレーション計算において重要な部分の1つである粒子軌道計算モジュールについて、CPU(8コア)での計算より約1.6倍以上の効率化が実現された。今後は電流計算モジュールの開発に加え、MPIによる並列化にも着手する。Xeon PhiとCPUの間でデータ転送を行いながら計算を行う「非同期データ転送手法」による粒子シミュレーションの計算の効率化に取り組んでいたが、開発を進めるに当たり、この手法は計算の効率化という観点で将来的に大きな恩恵が得られないだろうという結果に至った。また、PCIeを用いたXeon Phiの利用が将来的に減少してくると思われることから(PCIeを介さないモデルが登場したため)、メニーコアを最大限利用するためには転送手法の効率化よりXeon Phi内での演算効率化を目指すことが重要であるという結論に至った。このため今年度はXeon Phi内でのチューニングに注力し計算手法の再構築から改善を進めており、当初のコード開発計画より進捗としてはやや遅れている状況にある。本研究ではメニーコア演算器であるXeon Phiをプラズマ粒子シミュレーションコードへ実装し、演算高速化を実現することを目的としている。プラズマ粒子シミュレーションコードはプラズマ中の荷電粒子を超粒子として扱い、電磁場中の個々の粒子軌道を追跡すると共に、それによって生じる電流場をマクスウェル方程式を介して電磁場へフィードバックすることで、プラズマの運動論的性質を含んだ物理現象を再現する。この多数粒子計算をXeon Phiのメニーコアで実現するとともに、ベクトル化およびキャッシュチューニングに配慮したコード開発に挑戦している。当初の計画としては「非同期転送手法」を用いてノード内での大容量メモリ演算を実現することを想定していたが、メニーコア演算器との通信がそれほど速くないこと、また最近のXeon Phiがマザーボードに搭載されたことから、将来的にはメニーコア演算器内にあるメモリ上で演算を行うことが重要であろうという認識に至った。このため主な演算はXeon Phiのメモリ上で可能な限り閉じるようにすることに加え、大規模演算に必要なノード間並列の際に必要なデータのみをホスト上のメモリへアップロードし、MPIによるノード間通信を実現出来るような設計で開発を行った。また、Xeon Phiとホスト間でのデータ送受信は非同期で実施し、データ転送時間の隠蔽を実現した。演算効率については、粒子軌道演算のみであればホストCPU(Intel Xeon E5-2650v2(2.6GHz)×1CPU(8Core))

以上の演算速度が実現出来たが、電流計算を加えた場合、Xeon Phi1枚(1.1GHz, 57core)ではCPUを上回ることが出来ていない。29年度はこの改善を考察することに加えノード間並列を実現し、プラズマの運動論的乱流の非線形発展に関する大規模演算を実施する。粒子シミュレーションコードの性質上Xeon Phi上での演算効率が当初想定していたレベルまで到達させることが難しいことが次第にわかってくるようになり、その改善策について模索することに多くの時間を費やしたことが原因であると考えている。本研究ではメニーコア演算器をプラズマ粒子シミュレーションコードへ実装し、演算高速化を実現することを目的としている。これはプラズマ中の荷電粒子を超粒子として扱い、電磁場中の個々の粒子軌道を追跡すると共に、それによって生じる電流場をマクスウェル方程式を介して電磁場へフィードバックすることで、プラズマの運動論的性質を含んだ物理現象を再現する。この計算をメニーコア演算で実現するとともに、ベクトル化およびキャッシュチューニングに配慮したコード開発に挑戦している。当初の計画としては「非同期転送手法」を用いてノードの大容量メモリ演算を実現することを想定していたが、メニーコア演算器との通信能力が予想を下回ったこと、また最近のXeon Phiがマザーボード上に搭載されたことから、将来的にはメニーコアのメモリ上に情報を留めて演算を行うことが重要であろうと考えている。このため主な演算はメニーコアのメモリ上で閉じるようにし、ノード間並列の際に必要なデータのみをホスト上のメモリへアップロードすることでMPIによるノード間通信を実現出来るような設計で開発を行った。シミュレーションモデル内の並列化手法は、領域分割法を採用し、各領域の電磁場および粒子計算を各ノードが請け負い、領域分割の境界の情報をノード間通信で共有するようにした。各ノードに与えられた電磁場と粒子情報をすべてメニーコアへ与え、ノード間通信に必要な情報のみをホストーデバイス間で通信し、通信にかかる時間を抑えるようにした。しかしながら、演算高速化が想定より実現されておらず、その要因としては空間に散らばる粒子がさまざまなメモリへアクセスするためメモリアクセスの連続性が失われやすいことにある。空間的に不規則に散らばる粒子をどのように動的にメモリ配置し、連続メモリアクセスを実現するのかが今後の新たな課題となる。本研究ではメニーコア演算子であるXeon Phiをプラズマ粒子シミュレーション(PIC)手法を用いた数値計算へ適用し、どの程度効率的な演算が可能であるのか検証を行った。PIC手法において最も計算コストが高いのが粒子の軌道および電流計算である。
キトサン膜によるレアメタルの高度分離・能動輸送に関する研究

研究期間が大変限られていたため、キトサン膜による金属イオンの分離機能および能動輸送機能を支配する重要な因子であるキトサンの金属吸着特性について重点的に検討した。すなわち1Mの硝酸アンモニウム水溶液、いろいろの濃度の硫酸水溶液ならびに塩酸水溶液中からのキトサンに対する各種の金属イオンの吸着実験を行い、吸着に対するpHや酸濃度の影響を調べることにより、各金属に対する選択性を明らかにした。さらにキトサンの単位重量当たりの金属の飽和吸着量を求めた。選択性の序列は硝酸アンモニウム水溶液ではCu^<2+>>Ni^<2+>>Zn^<2+>>Co^<2+>となり、硝酸水溶液ではIn^<3+>>Ga^<3+>>Cu^<2+>>Al^<3+>=Fe^<2+>>Cd^<2+>>Zn^<2+>となった。特にガリウムやインジウムのアルミニウム、鉄(II)、亜鉛からの分離特性、コバルトからのニッケルの分離特性がきわめて優れており、様々な分野への利用が期待できることが解った。さらに溶解の防止のために架橋を施したキトサンでは吸着の起こる領域が高pH側にシフトすることが見出された。またキトサンの単位量あたりの銅イオンの飽和吸着量を求めたところ、市販のイミノ2酢酸型キレ-ト樹脂のそれをかなり上回るという注目すべき結果が得られたが、架橋型キトサンでは飽和吸着量のかなりの低下が見られた。塩酸からの吸着では、白金(IV)やパラジウム(II)を除いてそれほどの吸着は見られなかった。ニッケルおよびパラジウムの膜透過実験をキトサンとポリビニルアルコ-ルとのブレンド膜、およびキトサンを酢酸セルロ-スと硝酸セルロ-スとの混合物から成るミリポアフィルタ-に塗布した膜を用いて行なった。しかし、現在のところ膜にすると吸着の研究において見られたキトサンの優れた分離機能は発現されず製膜の際にかなりの工夫を要することが解った。
原子炉ならびに新しい線形加速器による原発性、転移性悪性黒色腫の中性子捕捉療法

代表者らは医療用マシンタイムを確保するための新しい原子炉の設置はきわめて困難と考え、線形加速器から熱中性子捕捉療法(BNCT)に適した中性子源を得るための研究を開始した。ターゲット材、加速粒子の種類、エネルギーをパラメーターとし、感度解析などから加速管の要求仕様を設定した。その結果、加速粒子を陽子とし、ターゲット材をLiと選定し、加速出力を50kWと簡素で効率的な加速器を設定した。改造KURの熱中性子モードの生物学的効果評価ではRBEが高く、^<10>Bの効果は予測より低かったが、熱中性子との混合照射で深さ45cmまでの腫瘍を一回照射で治療できることがわかった。^<10>B化合物である^<10>B-BPAの腫瘍集積性はパラ同位体が最良であった。また、チロシナーゼ遺伝子の導入によりメラニン生成能を亢めると^<10>B-BPAの細胞内取り込みが上昇し、TRP-2遺伝子導入により細胞内メラニンがさらに増加し、^<10>B-BPA取り込みは上昇した。今後TRP-2遺伝子をヒト黒色腫細胞に選択的にとても効率良く移入させる適切な方法の開発が待たれる。黒色腫内に長時間集積可能な3-ボロノ-4ヒドロキシフェニールアラニンの合成も最終段階に至っている。現在までに^<10>B-BPAを投与した黒色腫23例について血液、腫瘍内および正常組織の^<10>B量を測定し、これら組織内の集積性を解析した。その結果、皮膚/血液比、腫瘍/血液比がそれぞれ一定であることから、照射直前に血液内^<10>B量を実測することにより、腫瘍内^<10>B量を推定することが可能となった。さらに腫瘍内^<10>Bをより正確に知るため、ポジトロントレーサー法で^<10>B-BPAの腫瘍組織集積性(^<18>Fラベル^<10>B-BPA)を求め、そのkineticsから個々の患者の照射時の^<10>B濃度を予測できる方法を開発した。これらを応用すれば、腫瘍内^<10>Bをかなり正確に予測できる。2年間の研究成果によりBNCTによる黒色腫治療はより安全に、またより有効に展開できる。さらに線形加速器が実用化されると医療専用時間が自由にとれることから、BNCTの効用が促進され、国民の健康に大きく貢献できる。京都大学原子炉(KUR)の重水設備が捕捉療法のため改良された。熱中性子(0.6eV以下)は4.9*10^9/cm^2/秒、熱外中性子(<10KeV)は1.5*10^9/cm^2/秒のfluxが得られ、深部照射に適していることが証明された。本照射場の生物学的効果比(RBE)を培養細胞で求めると、2.0であった。現在熱外中性子の到達深度を測定している。ビーム出力の2次元計算コード評価で100KeV程度の陽子加速器が都市部にも新設可能な中性子源となりうるとの結果を得た。

従来の^<10>B-p-borono-phenylalanine(^<10>B-BPA)に比べより効率良く黒色腫に集積するボロン化合物を得るため、チロシンアナログとしてフェニルホウ酸の合成を開始し、現在最終ステップまで合成が進んでいる。また、^<10>B-BPAの黒色腫細胞に特異的に集積するか否かをBの位置で比較したところ、para位にBをもつ^<10>B-BPAのみが投与4時間で特異的集積性を示した。さらに^<10>B-BPAは取り込み黒色腫細胞の酵素チロシナーゼ活性と相関した。非黒色腫癌細胞にチロシナーゼcDNAを移入すれば^<10>B-BPAを用いた熱中性子療法で多種癌を治療できる可能性が示唆された。改良されたKURでの黒色腫治療再開前に、BNCT療法による既治療18例をTNM分類で分け、治療成績を詳細に分析し、生存率を評価した。N_0M_0では2年生存率は90%以上、T_<3-4>、N_<1-2>、M_1では約78%であり、手術療法と同等ないしはそれ以上の有効性を得た。今後、これらの成果に基づき第II相後期に当たるBNCT療法をより安全に、また有効に実施するため治療症例を追加すると共に、より有効なボロン化合物の合成と至適照射条件を設定する。黒色腫の外科的治療には常に大きな皮膚欠損を伴い、縫合痕を残す。代表者らは下が適療法と同等に有効であり、皮膚損傷が極めて少ない治療法としてボロン-10(^<10>B)を用いた熱中性子捕捉療法(BNCT)を開発してきた。本療法の最大の問題点は熱中性子場特性と^<10>B化合物の腫瘍内集積性である。BNCTの発展には常時使用できる熱中性子場が必要であるが、既存の原子炉では医療用照射利用は年間10日以内に限られている。そこで代表者らは原子炉に代わる中性子源として線形加速器の利用を考えた。平成9年度はBNCT加速器の使用の最適化を図るため、昨年度に行った概略検討に引き続き、陽子ビーム出力の低減および加速陽子ビーム量についてパラメーター解析し、加速エネルビー2.5MeV、電流20mAを有する50kW級の加速器概念を決定した。今後、Liターゲットの冷却方法を検討する。改修後の京大原子炉の熱中性子と熱外中性子の混合場における生体内深部線量分布については、深部線量を一定にすれば熱外中性子の混合比が増すと同時に表皮線量が減少することを確認し、改良原子炉が深部治療に適していることを示し得た。生物学的殺傷効果では、ボロン存在下の熱中性子モードでは1cm深部で減衰するが、熱外中性子モードではボロン非存在条件でも減衰が少なく、強い殺傷力を示した。混合モードではボロン存在下4cmの深部でも強い殺傷力を示したことから、45cm深部までのヒト腫瘍の治療は混合モードが最適と考えられた。黒色腫細胞への^<10>B-BPAの取り込み能にチロシナーゼ関連酵素活性が関与していることを明らかにした。^<10>B-BPA投与黒色腫症例の腫瘍/血中^<10>B濃度比が一定であることから、BNCTにおける最適治療線量を決定するには、照射直前に血中の^<10>B濃度実測により、最適照射量を求めることが可能となった。これらの成果により黒色腫BNCTの一層の有効性と安全性を提示できた。また、加速器による中性子場を提案できた。
多糖鎖高次構造を活かした光応答性セルロースナノ構造体の構築

ボトムアッププロセスを用いて高位置選択的に光応答性官能基を導入したセルロース誘導体からナノロッドを創製するという世界初の試みに成功した。AFMとGI-WAXS測定により、幅と長さが揃った、単分子厚さのナノロッド構造の形成を確認した。得られた光応答性ナノロッドの光吸収スペクトルが天然の光捕集システムと極めて類似していることをつきとめ、セルロース鎖に捕捉された光応答性官能基がある種の規則的配列を促進することを示した。一方、表面開始リビングラジカル重合によるセルロースナノ材料表面の濃厚ポリマーブラシ化の基礎を固め、その階層化と光学物性の発現に関する研究を発展させることができた。(1)自己組織化により位置選択的にクロロフィル基が導入されたセルロース誘導体からナノロッド構造体を作製し、その構造解析を行った。面内GI-SAXS測定より、d = 7.44 Å、3.57 Åに明確なピークを持つことから、自己組織化により形成されたナノロッド体には分子規則配列があることが判明した。一方、面外GI-SAXSスペクトルにはd = 0.46 nmにピークがあり、AFM測定で得たナノロッド構造体の膜厚0.5 nmと極めて良い一致を示すことを明らかとした。(2)ナノロッド構造体の分光測定を詳細に解析し、クロロフィル基はhead-to-head配列であることが判明した。さらに、クロリン環相互作用がナノロッド構造形成に必要不可欠であることが明らかとなった。(3)styreneを高密度にグラフト化したバクテリアセルロース由来微結晶セルロースが芳香族系溶媒に良好に分散し、ネマチック液晶を形成することを見出した。本研究はセルロースをキーマテリアルとしたナノ構造体の創出に関する研究に世界に先駆けて取り組み、主に光応答性機能性材料への応用展開につながる研究を行う。本年度は、まずパイ電子系分子導入セルロース誘導体のモデル研究に取り掛かり、その分子構造に起因する物理的・化学的特性を明らかにした。すなわち、3量体セロオリゴ糖の6, 6''位にポルフィリン基、還元・非還元末端にメチル基、他の水酸基にベンジル基が導入されたモデル化合物を新規に合成し、その光学特性を検討した。2つの発色団(ポルフィリン分子)はセロトリオースの不斉炭素に直接結合していないのにも関わらず正のCotton bandを示したころから、溶液中で右巻きらせん構造が最も安定に存在することが判明した。この結果を受け、隣り合った無水グルコース単位の6位に導入されると左巻きらせん構造を示す大きなCDバンドが現れ、一つおきに交互に導入されると右巻きらせん構造を示す小さなCDバンドが現れることを推測した。本研究により、セルロース鎖にパイ電子系分子を組み込むことで、パイ電子系分子のらせん配列を制御し得ることを初めて提唱した。次に、2,3位アセチル基(DS≒2)、6位クロロフィル基(DS≒0.07)修飾セルロース誘導体を界面場で集積させることで、世界で初めてセルロースナノロッド構造体を見出した。この分子は6位が僅かにしか修飾されていないため、水素結合は6位残存水酸基のみで形成されると予想できる。本研究により、位置選択的誘導体化により水素結合部位を限定(この場合は6位残存水酸基のみ)し、かつ界面場で分子間水素結合のベクトル性を2次元面内に制限することで自己組織化を制御し得ることを示した。原子間力顕微鏡による詳細な観察により、幅と長さが揃った、単分子厚さのナノロッド構造の形成を確認した。これは、微小角入射X線散乱の結果からも強く支持された。これら成果により、自己組織化により多糖類からナノ構造体を得る手法を提案することができた。具体的には、濃厚ブラシ付与セルロースナノウィスカーが有機溶媒ないしは重合性モノマー中でネマチック液晶を発現し、モノマーを重合させることで複合材料を得ることに成功した。特に最終年度では、セルロースナノ結晶(Cellulose NanoCrystal; CNC)表面に濃厚ポリマーブラシ構造を導入、規則配列化、樹脂固定化により、高強度かつ液晶性を有する強化樹脂複合材料の開発に取り組んだ。表面開始

原子移動ラジカル重合によりグラフト密度及び分子量の制御されたポリスチレンブラシ付与CNCを合成し、モノマー中でリオトロピック液晶を形成後、ラジカル重合に供することで液晶構造を保持した複合材料の作製に成功した。この際、ブラシの分子量(=ロッドのアスペクト比)が鍵であり、分子量約1万(伸び切り鎖にして約25 nm厚さ)以下が特に液晶発現に効果的と判明した。この液晶構造はブラシの反発力のみを駆動力とするため、既報の硫酸加水分解CNCとは異なる挙動が見出された。高分子化学天然セルロースナノ構造体の表面機能化による光機能材料の創出研究をH25年度に注力した。上述のように、高密度ポリマーブラシ付与グラフト天然由来セルロースナノファイバーが、静電相互作用が存在しない条件でも液晶を発現するといった、非常に興味深い結果を見出すことができた。現在、得られた成果を論文発表すべく、当初の予定を延長して研究を継続している。本研究はセルロースナノ構造体の創出に関する研究から、主に光応答性機能性材料への応用展開につながる研究を行う。ナノ構造体創出のために、2つのアプローチを提案している。すなわち、1)高位置選択的セルロース誘導体の自己組織化によるナノ構造体の創製と、2)既存のセルロースナノ材料への濃厚ポリマーブラシの表面修飾、である。前者については、誘導体の化学構造を適切に選択し、かつ製膜条件を注意深く検討することで、形状の比較的そろったナノロッド構造の作製に成功した。一方後者については、セルロースナノ材料への濃厚ポリマーブラシ修飾にすでに成功している。今後の課題は光応答性機能材料への応用展開であるが、そのためのナノ材料は揃ったため初年度としては研究はおおむね順調に進展していると判断した。天然セルロースナノ構造体の表面機能化による光機能材料の創出研究をまとめるために、付与するグラフト鎖長やグラフト密度と液晶構造の影響を検討するともに、光学材料への応用を展開する。自己組織化により得られるパイ電子系分子含有セルロースナノ構造体の光学特性をUV・蛍光スペクトルにより解析し、バルク状態の特性と比較検討する。これら測定結果を考察し、分子設計にフィードバックすることで、量子サイズによる光学特性が顕著なナノ構造体の獲得を目指す。さらには、偏光分光測定による機能性分子団の配向解析や表面電気化学測定によるレドックス解析等を遂行し、ナノ構造体に束縛された機能性分子団の配向や電子状態を考察する。一方、濃厚ポリマーブラシ付与セルロースナノ材料を階層構造化することで、配向性を有する光学薄膜材料を作製する。具体的には、付与するポリマーブラシの分子量を制御することでアスペクト比を精密に制御するとともに、セルロース鎖のキラリティーに基づくキラルネマチック配向薄膜を作製し、セルロースならではの特徴を有する光学材料へと進展していく。平成25年度にセルロースナノロッドの集積と光学特性に関する研究を行い、学会発表する予定であったが、その結果の再現性を確保するために慎重に実験を進めた結果、未使用額が生じた。セルロースナノロッドの光物性の解析の継続と学会での発表を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。研究遂行に必要な合成設備、分析機器などは十分に整っている。ゆえに、経費の主要な用途は、有機合成に必要な試薬・ガラス器具と測定に必要な基板等の消耗品である。
ウナギ初代培養肝細胞により分泌されたリポタンパク質の代謝

1.ウナギ培養肝細胞は一種類のlipoprotein、すなわち超低密度lipoprotein(VLDL)様lipoproteinだけを合成・分泌した。しかし、ウナギ血清中には二種類の主要なlipoprotein,VLDLと高密度lipoprotein(HDL)が存在したが、肝細胞はHDLを合成・分泌しなかった。2.ウナギ肝細胞が分泌するVLDLの特徴。(1)VLDLの化学組成。protein、triacylglycerol、free cholesterol、cholesterolester及びphospholipidの含量はそれぞれ12,69,3.6,0.4%であった。(2)VLDLのapoproteins。VLDLの主apoproteinsはapo Aとapo Bであった。哺乳動物と大きく異なる点は哺乳動物の培養肝細胞あるいは還流肝により分泌されたVLDLはどれも主要なapoproteinとしてapo Aを含んではいないという点である。(3)VLDLの分泌速度。ウナギの肝細胞はVLDLを3.79±1.51μgVLDL/mg cell protein/h(n=6)の速度で分泌した。この値はヒトの肝細胞がVLDLを分泌する速度に較べ10倍高かった。3.VLDL合成・分泌に及ぼすinsulinや血清lipoproteinsの影響。(1)insulinはVLDLの分泌を抑制し、VLDLへの^<14>C-ロイシン及び^<14>C-酢酸の取り込みを抑制した。(2)血清VLDLの影響。培養肝細胞に血清VLDLを添加すると、肝細胞はVLDLの分泌を促進した。また、VLDLのapoproteinsの合成、特にapo Bの合成が促進された。4.分泌されたVLDLはリポソームやlipoproteinとインキュベートするとHDL様粒子に変換された。5.ウナギ筋細胞内に脂質が多量に含まれていることを組織化学的に確認した。^<14>C-VLDLをウナギの肝門脈に注射し10分後に筋肉、肝臓、心臓、腎臓へのVLDLの取り込みを調べたところ、筋肉への取り込みが最も多かった。また、筋細胞膜上にはVLDLと特異的に結合するタンパク質が存在し、その分子量は77,000であることが分かった。【1】培養肝細胞が合成・分泌するリポ蛋白の特微ーコラゲナ-ゼ還流法で調製した遊離肝細胞をWilliams'Eー5% FBSー0.16μMinsulin中で培養した。培地中に分泌されたリポ蛋白を密度勾配超遠心分離により分画した。肝細胞が分泌したリポ蛋白は、一種類でその密度、脂質組成、アポ蛋白の種類、蛋白の含量等から超低密度リポ蛋白(VLDL)様リポ蛋白であることが分かった。その脂質組成は、triglyceride 69%,phospholipid 15%,cholesterol 4%で、蛋白含量は12%であった。アポ蛋白は、apo Aとapo Bが主要な成分として含まれていた。更に、このリポ蛋白はproapo Aを含むことがapo Aとのアミノ酸組成を比較することから分かった。しかし、肝細胞が分泌するリポ蛋白は血清中にはほとんど存在しないか、存在してもほんの僅かであった。血清中のリポ蛋白は、VLDL及び高密度リポ蛋白(HDL)で、HDLが主要なリポ蛋白であった。【2】リポ蛋白合成・分泌に及ぼすinsulinと脂質の影響ー肝細胞を培養する上でinsulinは必須のホルモンであるが、insulinのリポ蛋白合成・分泌に対する影響は抑制的であることが分かった。逆に、細胞内蛋白の合成をinsulinは促進した。これらの結果は、insulinの肝細胞に対する増殖作用が現れたため肝機能の一つであるリポ蛋白の合成・分泌が抑制されたと考えた。また、細胞に脂質として血清VLDLあるいはHDLを添加したところ、VLDLによりリポ蛋白の合成・分泌が促進された。VLDL添加により肝細胞内の脂質量が増え、アポ蛋白特にapo Bの合成が促進されることが分かった。【3】分泌リポ蛋白のHDLへの変換ーコレステロ-ルとレシチンから調製したリポソ-ムとリポ蛋白リパ-ゼを用いて分泌リポ蛋白のHDLへの変換について調べたところ、前者はapo Aのリポソ-ムへの移動、後者はtriglycerideの分解よりHDL様粒子の形成がみられた。