hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腎細胞癌の進展・転移におけるRho family低分子量G蛋白質の役割の検討

腎細胞癌患者の摘出腎の癌組織と正常腎組織を用いて、Rho、Rac、Cdc42遺伝子のmRNAとタンパク質の発現を、各々RT-PCR法とWestern blottingにて定性化・定量化した。Rho、Rac、Cdc42遺伝子のmRNAとタンパク質は、癌と正常組織にて発現を認めていた。更にRhoサブタイプにおいては、RhoA、RhoB、RhoCは発現パターンに差を呈していた。RhoAは癌と正常組織にて発現に差を認めなかった。RhoBは、発現量が増すほど生存期間が延びる傾向を呈していたが、対照的にRhoCでは、mRNAとタンパク質の発現量は癌の異型度と進達度と正の相関関係を認めており、また生存期間とは負の相関関係を認めた。このように腎細胞癌においては、Rhoサブタイプはそれぞれが別の機能をになっている可能性があり、これらの成果を国際誌に投稿中である。同様にRacとCdc42の発現パターンと臨床病理所見との相関を検討したところ、異型度・ステージが高い程、これらの発現量が多かった。現在、Rho、Rac、Cdc42の相関を調べており、またこれらRho family低分子量G蛋白質の発現を調節していると考えられているp120cateninの発現についても検討中である。また、腎細胞癌との対比の意味で、他臓器癌でのRho family低分子量G蛋白質の役割も検討しているが、腎孟尿管癌においても、RhoAのmRNAとタンパク質の発現量は癌の異型度と進達度と正の相関関係を認めており、また生存期間とは負の相関関係を認めており、この成果をBJU International誌に発表した。同様に、膀胱癌において検討したところ、RhoおよびそのエフェクターであるROCKの蛋白質の発現をWestern blotting法と免疫組織染色法にて検討したところ、RhoA、RhoCおよびROCKは膀胱癌の進展と正の相関を呈していたのに対し、RhoBは負の相関を示したことを、Clinical Cancer Research誌に発表した。同様にRacとCdc42の発現パターンと臨床病理所見との相関を現在検討中である。また、腎細胞癌との対比の意味で、他臓器癌でのRho family低分子量G蛋白質の役割も検討しているが、腎孟尿管癌においても、RhoAのmRNAとタンパク質の発現量は癌の異型度と進達度と正の相関関係を認めており、また生存期間とは負の相関関係を認めており、この成果をBJU International誌に投稿し受理された。同様な解析を膀胱癌でも行い、国際誌に投稿中である。

腎細胞癌患者の摘出腎の癌組織と正常腎組織を用いて、Rho、Rac、Cdc42遺伝子のmRNAとタンパク質の発現を、各々RT-PCR法とWestern blottingにて定性化・定量化した。Rho、Rac、Cdc42遺伝子のmRNAとタンパク質は、癌と正常組織にて発現を認めていた。更にRhoサブタイプにおいては、RhoA、RhoB、RhoCは発現パターンに差を呈していた。RhoAは癌と正常組織にて発現に差を認めなかった。RhoBは、発現量が増すほど生存期間が延びる傾向を呈していたが、対照的にRhoCでは、mRNAとタンパク質の発現量は癌の異型度と進達度と正の相関関係を認めており、また生存期間とは負の相関関係を認めた。このように腎細胞癌においては、Rhoサブタイプはそれぞれが別の機能をになっている可能性があり、これらの成果を国際誌に投稿中である。同様にRacとCdc42の発現パターンと臨床病理所見との相関を検討したところ、異型度・ステージが高い程、これらの発現量が多かった。現在、Rho、Rac、Cdc42の相関を調べており、またこれらRho family低分子量G蛋白質の発現を調節していると考えられているp120cateninの発現についても検討中である。腎細胞癌との対比の意味で、他臓器癌でのRho family低分子量G蛋白質の役割も検討しているが、腎孟尿管癌においても、RhoAのmRNAとタンパク質の発現量は癌の異型度と進達度と正の相関関係を認めており、また生存期間とは負の相関関係を認めており、この成果をBJUInternational誌に発表したが(BJU Int.89;449-453.2003)、同様に、膀胱癌において検討したところ、RhoおよびそのエフェクターであるRho-kinaseの高発現が膀胱癌の進展に関係していることを、Clinical Cancer Research誌に発表した。
タッチベースデバイス入力からの多言語の手書きを認識する統一的モデルと手法の研究

本研究は,日本語のオンライン手書きで確立した明示的な切出し手法による最先端の認識技術を土台に,包括的なモデルを提案し,英語や中国語,アラビア語などの多言語の手書き認識に適用し,各言語に対する既存手法のメリットを包括しつつ,各手法を超える性能や利点を実現した.本学と中国科学院自動化研究所とニューヨーク州立大学バッファロー校でそれぞれ作成された大規模データベースなどを利用し,既存手法との比較・検討の上に,PDCAサイクルを回して標記の目標を追及した.国際会議や論文誌などの場で研究成果を公表するとともに,研究に必要な意見交換を行った.本研究は,日本語のオンライン手書きで確立した明示的な切出し手法による最先端の認識技術を土台に,包括的なモデルを提案し,英語や中国語,アラビア語などの多言語の手書き認識に適用し,各言語に対する既存手法のメリットを包括しつつ,各手法を超える性能や利点を実現することを目指している.まず,一年目では暗黙的切出し手法と明示的な切出し手法の実験と統合による欧米言語の手書き認識を行った.明示的な切出し手法と暗黙的な切出し手法による英語手書き認識手法を実験し,暗黙的切出し手法と明示的な切出し手法の利害得失を検討することにより,暗黙的切出し手法と明示的な切出し手法を統合する英語手書き認識のモデル化を実現した.これにより精度と速度を大幅に向上でき,その効果を確認できた.国際会議や論文誌などの場で研究成果を公表し,研究に必要な意見交換を行った.計画通りに,明示的な切出し手法と暗黙的な切出し手法による英語手書き認識手法を実験し,暗黙的切出し手法と明示的な切出し手法の利害得失を検討することにより,この2つの手法を統合する英語手書き認識のモデル化を実現し,その効果を確認できた.本研究は,日本語のオンライン手書きで確立した明示的な切出し手法による最先端の認識技術を土台に,包括的なモデルを提案し,英語や中国語,アラビア語などの多言語の手書き認識に適用し,各言語に対する既存手法のメリットを包括しつつ,各手法を超える性能や利点を実現することを目指している.自由に筆記される手書き文字列においては,暗黙的な切出し手法と明示的な切出し手法の2種類がある.暗黙的切出し手法は文字列パタンを想定される文字幅より小さい一定幅の基本切出し(フレーム)に分割し,分割されたフレームのいくつかの列に字種クラスのラベルを付けることで認識を行う.この方法では,個々にフレームの形状を評価しているため文字パタンの形状情報が有効に評価されない欠点がある.一方,明示的な切出し手法では,まず文字列パタンは基本切出しパタンに仮切出しする.文字を分割しすぎることがあっても,文字の切れ目を切らないことがないように過分割する.基本切出しパタンのまま,あるいは結合して生成された候補文字パタンを文字認識し,それらを組み合わせることで,文字切出し認識候補ラティスを生成する.この手法では,同じ筆点が複数の切出しパタンに属し,何度も重複して計算され計算コストを増大さる欠点がある.日本語と中国語を代表とする漢字文化圏では,文字ごとでは分かち書きされるので,明示的な切出し手法が主流であり,一方,英語やフランス語,ドイツ語などの欧米語文化圏では,単語の続け字の明示的な切出しが難しいために暗黙的な切出し手法が多く採用されている.二年目では英語手書き認識のモデル化について,暗黙的切出し手法と明示的切出し手法をそれぞれ認識に適用し結果を比較するうえで,両手法を統合し,改良を行った.これにより,精度と速度の大きくの向上を実現した.国際会議や論文誌などの場で研究成果を公表し,意見交換を行った.計画通りに,暗黙的切出し手法と明示的切出し手法を統合した英語手書き認識のモデル化について,改良を行うことにより,精度と速度を大きく向上した.本研究は,スマートフォンやタブレットなどのタッチベースデバイスから入力される手書き認識について,言語ごとに使われてきた方式を検討し,統一的に認識できるモデルと手法の確立を目指す.オンライン手書き認識はタッチデバイスから入力される時系列の手書きパタンを自動的に解釈・変換する処理を指す.現在,従来のペン入力機器に加えて,スマートフォンやPad型PCなどのタッチ入力の機器が急速に普及しており,自然な入力手段として,オンライン手書き認識技術は重要性を増している.しかし,日本語あるいは中国語,英語などのヨーロッパ言語,アラビア語,インドの諸言語で,手書き認識システムは異なった方式で個々に研究開発されてきた.この方法では,多言語化は開発コストが大きく,性能でも限界にきている.そこで,個々の言語で優位な最新の認識モデルを踏まえつつ,統一的な認識モデルを確立する.本研究は,日本語のオンライン手書きで確立した明示的な切出し手法による最先端の認識技術を土台に,包括的なモデルを提案し,英語や中国語,アラビア語などの多言語の手書き認識に適用し,各言語に対する既存手法のメリットを包括しつつ,各手法を超える性能や利点を実現した.本学と中国科学院自動化研究所とニューヨーク州立大学バッファロー校でそれぞれ作成された大規模データベースなどを利用し,既存手法との比較・検討の上に,PDCAサイクルを回して標記の目標を追及した.国際会議や論文誌などの場で研究成果を公表するとともに,研究に必要な意見交換を行った.本研究は,日本語のオンライン手書きで確立した明示的な切出し手法による最先端の認識技術を土台に,包括的なモデルを提案し,英語や中国語,アラビア語などの多言語の手書き認識に適用し,各言語に対する既存手法のメリットを包括しつつ,各手法を超える性能や利点を実現した.

本学と中国科学院自動化研究所とニューヨーク州立大学バッファロー校でそれぞれ作成された大規模データベースなどを利用し,既存手法との比較・検討の上に,PDCAサイクルを回して標記の目標を追及した.国際会議や論文誌などの場で研究成果を公表するとともに,研究に必要な意見交換を行った.英語で確立した認識方式のフランス語,アラビア語,インド諸言語の手書き認識への適用をし,そして,暗黙的切出し手法と明示的な切出し手法の実験と統合による漢字文化圏の手書き認識にも適用させる.英語では暗黙的切出し手法と明示的切出し手法を統合し互いに欠点を補うことにより,認識精度の大きな向上を実現した.英語で確立したこの方式を他の言語に適用し,効果を確かめる.パタン認識
ショウジョウバエの睡眠行動の分子遺伝学的研究

現代人にとって、睡眠障害、快適な眠りの確保が切実な社会的問題ともなっており、睡眠の研究が注目されている。生物はなぜ睡眠を必要とするのかに対する最終的な解答は得られておらず、睡眠の分子機構の全容も明らかではない。ショウジョウバエにも哺乳動物の睡眠と共通点を持った現象があることが近年報告されており、遺伝的なアプローチから睡眠を研究するためのモデル生物となりうる。本研究では、昼夜間の1匹のショウジョウバエの行動を詳細に解析するために暗視野CCDカメラを用い解析装置をハード、ソフトの両面で開発した。この装置を用いて時計突然変異体の睡眠行動を解析し、pdf時計突然変異体系統のハエの歩行活動リズムが非常に顕著なウルトラディアンリズムを示すことを見つけた。さらに、カフェインの覚醒作用に関わる神経機構を明らかにした。近年の研究により、ショウジョウバエにおいても、ホ乳類で見られる睡眠と同様な休止状態があることがわかってきた。したがって、種々の遺伝学的な手法が利用できるショウジョウバエは、睡眠の分子・神経機構を解明するための実験モデルとなりうる。当研究室で開発した赤外線ビデオカメラシステムを用いて、明暗あるいは全暗下でのショウジョウバエの行動軌跡のパターンの数的解析から睡眠行動を定量的に評価した。種々のサーカディアンリズムの突然変異体の行動を解析したところ、サーカディアンリズムの振動が停止していると考えられる状態において、短い周期の活動リズムを検出できることが今回わかった。野生型のハエにおいても、全明の条件下で、どうようなリズムが観察された。そこで、このウルトラディアンリズムの解析を行い睡眠との関連を研究することとした。カフェインはショウジョウバエにおいても覚醒効果を示すことが知られている。ホ乳類ではカフェインの作用はアデノシン受容体を介して行われると考えられている。ショウジョウバエのゲノムにもアデノシン受容体の候補遺伝子が存在することを見いだし、その遺伝子産物の機能を確認した。アデノシン受容体遺伝子にトランスポゾンが挿入された系統を用いて遺伝子欠損突然変異体を分離することができた。今後、欠失突然変異体にカフェインを与えて睡眠に対する効果を調べる。また、アデノシン受容体が発現しているニューロンの睡眠における役割を解明する。野生型のハエにおいても、全明の条件下で、同様なリズムが観察された。種々の時計突然変異体において調べたところ、pdf(pigment dispersing factor)の突然変異体が顕著なウルトラディアンリズムを示すことがわかった。温度によってウルトラディアンリズムの周期が変化するかどうかを調べたところ、温度依存的な現象であることがわかった。さらに、野生型のハエにおいて全明、全暗の条件下でもウルトラディアンリズムが現れることがわかったことから、ウルトラディアンリズムはショウジョウバエにおいて恒常的に存在するリズムであることがわかった。アデノシン受容体の解析は最終年度に行うこととした。一方、カフェインはショウジョウバエにおいても覚醒効果を示すことが知られている。

アデノシン受容体遺伝子にトランスポゾンが挿入された系統を用いて遺伝子欠損突然変異体を分離することができた。今後、欠失突然変異体にカフェインを与えて睡眠に対する効果を調べる。また、アデノシン受容体が発現しているニューロンの睡眠における役割を解明する。
真菌感染防御機構の分子基盤

真菌の多くは環境中あるいは宿主に常在し、通常は病原性を示さない。そのため、これまでその病原性に対する重要性は見過ごされることが多くあった。そこで、本研究では最終的に真菌感染治療薬の標的を見出すことを目的に、真菌感染防御機構の分子基盤を明らかにすることを目的とし研究を行った。その結果、病原真菌の感染防御には糖鎖を認識する宿主分子が、協調的に関与していることを明らかにした。また、病原真菌の慢性感染マウスモデルの確立に成功した。C型レクチンは、糖鎖を認識する膜タンパク質の総称で、細胞外のCRDと呼ばれる領域で糖鎖を認識する。私達はこれまでに、Dectin-1とDectin-2が、それぞれ特有の真菌細胞壁糖鎖を認識することにより真菌感染防御に重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた。本研究では、これまでの解析をさらに進め、複数のC型レクチン、その下流分子、ILー17などのサイトカインのノックアウト(KO)マウスを組み合わせて用いることにより、1)異なるC型レクチンのcollaborationの機構の解明、2)新規C型レクチン遺伝子改変動物の作成と解析、を行うことにより、真菌感染防御の分子機構を個体レベルで包括的に解明することを目的とした。本年度は、異なるC型レクチン分子のcollaboration機構について検討するため、Dectin-1/-2二重欠損マウス(Dectin-1/-2 DKOマウス)を作成し、感染実験を行った。その結果、Dectin-1/-2二重欠損マウス(Dectin-1/-2 DKOマウス)では、野生型マウスと比較し、真菌感染に対する抵抗性が顕著に低下しているばかりではなく、Dectin-2単独、Dectin-1単独のKOマウスよりも有意に抵抗性が低下していた。このことから、Dectin-1とDectin-2はなんらかのcollaboration機構があり、個体においてより強力に感染防御能を発揮していることが示された。C型レクチンは、糖鎖を認識する膜タンパク質の総称で、細胞外の糖鎖結合領域(CRDと呼ばれる領域で糖鎖を認識する。私たちはこれまでに、C型レクチンファミリーに属するDectin-1とDectin-2が、それぞれ特有の真菌細胞壁糖鎖を認識することにより真菌感染防御に重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた。本研究では、これまでの解析をさらに進め、1)異なるC型レクチンのcollaboration機構の解明、2)新規C型レクチン遺伝子改変動物の作成と解析、を行うことにより、真菌感染防御の分子機構を個体レベルで包括的に解明することを目的とした。本年度は、3系統の新規C型レクチンKOマウスを作成し、真菌感染に対する感受性を検討した。また、これらのC型レクチンのCRDの組換えタンパク質を作成し、病原真菌に対する結合能を検討した。その結果、これらの3種類のC型レクチンは、それぞれ、細胞外のCRDで病原真菌であるCandida albicans (C. albicans)を認識することがわかった。また、強制発現株を用いた実験で、これらのC型レクチンはC. albicansを認識し、サイトカイン産生を誘導することを見出した。また、KOマウスを用いた感染実験では、野生型マウスと比較し、生存率が変化する傾向があることがわかった。以上の結果から、複数のC型レクチンが同じ病原真菌の感染防御に関与している可能性が示唆された。今後は、これらの複数のC型レクチンのcollaboration機構を解明する。当初より計画していた、新規C型レクチンのノックアウト(KO)マウスの作成は、3系統の作出に成功した。さらに、これらのC型レクチンが、病原真菌Candida albicans (C. albicans)の感染防御にも関与していることを見出した。C型レクチンは、糖鎖を認識する膜タンパク質の総称で、細胞外の糖鎖結合領域(CRD)と呼ばれる領域で糖鎖を認識する。本研究では、1)異なるC型レクチンのcollaboration機構の解明、2)新規C型レクチン遺伝子改変動物の作成と解析、を行うことにより、真菌感染防御の分子機構を個体レベルで包括的に明らかにすることを目的とした。昨年度までに、3系統の新規C型レクチン欠損マウスの作成に成功しており、本年度は個体レベルでの解析を行った。その結果、Dectin-1、Dectin-2以外のC型レクチンが真菌感染防御に関与している可能性が示された。そこで、これらのC型レクチンが認識する病原体リガンドや、細胞内シグナルなどの探索を進めている。さらに、異なるC型レクチンのcollaboration機構を解明するため、数種類のC型レクチンを強制発現させた細胞株を単離した。これらの細胞株を用いて細胞生物学的解析を行ったところ、それぞれのC型レクチンは発現に特異性を持っている可能性があることが示唆された。今後は、これらのC型レクチンが真菌を認識する機構を解明するとともに、個体内での病原体排除機構に関しても解析を行う予定である。

そこで、本研究では最終的に真菌感染治療薬の標的を見出すことを目的に、真菌感染防御機構の分子基盤を明らかにすることを目的とし研究を行った。その結果、病原真菌の感染防御には糖鎖を認識する宿主分子が、協調的に関与していることを明らかにした。また、病原真菌の慢性感染マウスモデルの確立に成功した。当初より研究目的としていた、異なるC型レクチン分子間でのcollaboration機構に関し、Dectin-1とDectin-2がcollaborateすることにより、より強力な感染防御能を発揮していることを明らかにした。さらに、新規C型レクチンKOマウスを作成し、真菌感染実験を行ったところ、KOマウスでは感染後の生存率が有意に低下することを見出した。これらの結果から、当初の目的を鑑みて、おおむね順調に進展していると考えている。異なるC型レクチン間のコラボレーション機構に関し、その分子機構を明らかにする。また、これらのC型レクチンによる病原真菌の認識から排除に至るまで、個体レベルでの制御機構について解析する。28年度が最終年度であるため、記入しない。実験動物学異なるC型レクチン間のコラボレーション機構に関し、その分子機構を明らかにする。また、これまでに作成した新規C型レクチン分子KOマウスを用いて、真菌感染実験を行い、感染防御機構における役割を解明する。人件費として計上予定していた金額が3月の社会保険の変更により保険料が下がったため36円の差異が生じた。当初の予定であった、マウス皮膚での真菌感染実験系において、これまで知られていなかった免疫担当細胞が重要な役割担っていることを見出した。そのため、in vitorにおける解析を開始ししたところ、重要な知見が得られた。そのため、マウス個体を用いた実験を次年度で行うこととし、in vitroでの解析を先行したため、次年度使用額が生じた。今後の社会保険変動に伴う人件費に充当したいと考えている。真菌感染防御に重要な細胞群として、これまで知られていなかった細胞群があることを見出した。次年度は、抗体や遺伝子改変動物を用いて、個体レベルの解析を行う予定である。そのためのマウス、抗体、試薬などに使用する。
がん血管新生におけるVEGF受容体や炎症性サイトカインの関与と治療への展開

我々は血管新生が深く関与している腫瘍、糖尿病性網膜症、関節リウマチにおける血管新生の分子メカニズムを検討し、治療に結びつく標的分子の探索を行っている。A)がんの血管新生はがん細胞のみならずがん細胞と間質の細胞との相互作用で誘導されていく。腫瘍の場には間質の細胞であるマクロファージやT細胞や肥満細胞等の浸潤があることはすでに多くの病理学者により観察されており我々は間質細胞が産生する因子に注目してがんの血管新生がどのような機序で誘導されていくのかの検討を行っている。1)ヒトメラノーマの切除腫瘍37標本で検討した結果マクロファージの浸潤はメラノーマの微小血管数や悪性度と有意に相関する。2)浸潤マクロファージは活発にチミジンホスホリラーゼ(TP)やヘムオキシゲナーゼ(HO-1)を産生しており、腫瘍浸潤マクロファージの生化学的指標として有用であることを示唆した。3)マクロファージにおけるTPの発現にはサイトカインの中でも特にインターフェロン(IFN)-γによる発現誘導の亢進が観察され、その分子機序としてTP遺伝子のプロモーター上のGAS様エレメントが必須であることを見いだし、このエレメントをTP/GASと名づけた。B)ヒト糖尿病性網膜症における網膜症眼において網膜血管周囲でVEGFの発現の亢進が観察されその発現誘導因子として高血糖によってもたらされる後期グリケーション週末産物(advanced glycation and products)の関与を明らかにした。また血糖降下薬が血管内皮細胞のシグナル伝達の誘導を阻害することにより糖尿病性網膜症における血管新生を有意に抑制することを観察した。C)関節リウマチの特徴の一つに滑膜組織での血管新生亢進があり破骨細胞と新生血管を含むパンヌス形成に寄与している。血管新生阻害剤によるアジュバント関節炎の骨関節破壊が抑制されたことより、血管新生を抑制することにより関節リウマチの骨関節破壊が防止できる可能性が示唆された。従って血管新生阻害は関節リウマチの骨関節破壊に対する治療の新しいストラテジーになるうると思われる。血管新生病は血管新生のひずみが、その病態に深く関与しているといわれている。これには癌をはじめとして糖尿病性網膜症、加齢性黄班変性、乾癬、動脈硬化症、関節リウマチなど多くの疾病が含まれ、“血管新生"という新しい観点から見直すことができる。血管新生の分子機構を明らかにすることかできれば血管新生病の診断・治療へと大きく貢献することが期待できる。そこで、基礎と臨床分野の研究者が互いに協力して本研究を始めた。本年度は、(1)再発をくり返す肝に生じた血管腫を対象にディファレンシャル・ディスプレイ法で特異的に発現する5クローンを単離した。in situハイブリダイゼーションで血管内皮での発現の有無を検討している。(2)動物角膜の新しい酸素ストレスによる血管新生モデルを樹立、IL-8やNF-KBの関与を明らかにした。(3)細小血管密度の高い肝細胞癌では非癌部位に較べ癌部位では促進因子VEGFが上昇し抑制因子トロンボスポンジン1(TSP-1)が減少し、血管密度の低い胆管癌ではVEGFが低下してTSP-1が上昇していた。1,ディファレンシャルディスプレイ法により、1)増殖速度の高い血管腫に優位なPDGFを含む数種類の遺伝子を同定した。その中には3種類の新規候補遺伝子が含まれ、その一つはin situ hybridization法にて血管腫周囲の肝細胞で発現していることを確認した。

2)血管新生の豊富な癌の一つである腎癌にても癌部で高発現している遺伝子を検索した。癌部に発現の高い遺伝子としてHIF-1、osteopontin、SPARCなどの血管新生関連遺伝子の他、新規の数種類の遺伝子が得られた。現在それら遺伝子が癌化及び血管新生にどのように関わっているかを検索している。2.血管内皮増殖因子(VEGF)は網膜症の発症、進展に重要な影響を及ぼすサイトカインである。VEGFの発現には虚血が重要と考えられているが、網膜症の初期には虚血は生じない。そこで後期グリケーション終末産物(AGEs)とVEGFの関連を明らかにした。AGEsは網膜症の発症前から網膜血管壁に沈着し、直接あるいはVEGFの作用を介して、網膜症の発症、進展に関与していた。現在VEGF受容体に特異的なキナーゼ活性阻害剤を投与して動物モデル系にて検討中である。3.リウマチの骨関節破壊の機構のひとつに滑膜増殖あるいはこれに不可欠な血管新生の関与が考えられる。そこでリウマチのモデル系であるアジュバント関節炎ラットに血管新生阻害剤の一つであるMMP阻害剤を投与し組織およびX線像で解析した結果、四肢の腫脹、骨関節破壊が抑えられ、組織学的にもパンヌスの形成が抑制されていることが確認された。リウマチ滑膜では滑膜肉芽組織中の一部の細胞と血管内皮細胞にタイプIIアクチビンレセプターの発現が観察された。これらの結果より血管新生を抑制する事によりリウマチの骨関節破壊が防止できる可能性が示唆され、血管新生阻害はリウマチの治療の新しい概念になりうると考えられる。我々は血管新生が深く関与している腫瘍、糖尿病性網膜症、関節リウマチにおける血管新生の分子メカニズムを検討し、治療に結びつく標的分子の探索を行っている。A)がんの血管新生はがん細胞のみならずがん細胞と間質の細胞との相互作用で誘導されていく。腫瘍の場には間質の細胞であるマクロファージやT細胞や肥満細胞等の浸潤があることはすでに多くの病理学者により観察されており我々は間質細胞が産生する因子に注目してがんの血管新生がどのような機序で誘導されていくのかの検討を行っている。1)ヒトメラノーマの切除腫瘍37標本で検討した結果マクロファージの浸潤はメラノーマの微小血管数や悪性度と有意に相関する。2)浸潤マクロファージは活発にチミジンホスホリラーゼ(TP)やヘムオキシゲナーゼ(HO-1)を産生しており、腫瘍浸潤マクロファージの生化学的指標として有用であることを示唆した。3)マクロファージにおけるTPの発現にはサイトカインの中でも特にインターフェロン(IFN)-γによる発現誘導の亢進が観察され、その分子機序としてTP遺伝子のプロモーター上のGAS様エレメントが必須であることを見いだし、このエレメントをTP/GASと名づけた。B)ヒト糖尿病性網膜症における網膜症眼において網膜血管周囲でVEGFの発現の亢進が観察されその発現誘導因子として高血糖によってもたらされる後期グリケーション週末産物(advanced glycation and products)の関与を明らかにした。
電子スピン共鳴(ESR)の画像化とパルス化:手法と応用の展開

ESR応用計測の研究が国際的な広がりを見せる中で、従来の物理系、化学系、地学系といったタテ割りの枠を取り払い、処分屋の研究者の総合的協力体制で研究開発を進めることが、従来にもまして必要となっている。本研究で箱のような状況の下で総合研究を組織し、(1)物理系、工学系を中心とし、ESR機器開発(画像計測用、パルスFTーESR、光検出ESR)や普及型ESRの開発をめざすグル-プによるニ-ズに基づいた機器開発、(2)材料科学への応用と新しいニ-ズの取りまとめ、(3)年代測定とESR画像計測の地球科学への応用、またESR画像計測の生物・医学への応用のニ-ズの発掘とその対応、(4)チェルノブイリや原爆放射線の線量計測への応用という4点について、将来広範囲の研究者を組織し、「重点領域」を組織することを念頭において情報交換と技術交流でESRの新しい展開を図った。特に機器開発系(物理、化学、工学系)としては、パルスESR(FTーESR)、光検波パルスESR、ESRイメ-ジング(ESR顕微鏡)、小型ESRの他、トンネルESR(STMーESR)など革新的な装置を開発する。この系には機器開発に関連のある企業関係者も参加して、討議できる場とした。また、放射線線量測定系としては、原爆放射線やチェルノブイリ事故放射線を人体歯牙のESR信号より決めた。チェルノブイリ原子炉に白血病ワ-クショップの折りに立ち寄った。これらの成果は、数多くの論文及び池谷、三木著の「ESR顕微鏡ーESR応用計測の手法」の著書に結実した。
CCN1の心臓における機能解析と新しい心疾患治療の開発

胎生期の心外膜細胞に発現する遺伝子をスクリーニングすることにより多数の遺伝子を同定し、その中の1つである細胞外マトリックスタンパクCCN1に着目した。CCN1は胎生期および心筋障害時に発現が上昇する。われわれはCCN1が心筋細胞を酸化ストレスから保護することを明らかにした。心筋梗塞モデルラットにリコンビナントCCN1タンパクを徐放投与したところ心機能の改善が認められた。またCCN1は血管平滑筋細胞の増殖を促進し、ラットバルーン障害モデルにおいて新生内膜の肥厚に関与していると考えられ、CCN1をノックダウンすることによりバルーン障害モデルラットにおいて新生内膜肥厚が抑制されることを見出した。CCN1が、培養心筋細胞において、酸化ストレスによる細胞死を抑制することを、リコンビナントタンパク質の投与、およびレンチウィルスによる遺伝子導入による過剰発現およびsiRNAノックダウンモデルにより示した。さらにラット心筋梗塞モデルにおける、CCN1の作用について解析を行った。ラットに心筋梗塞を作成し4週後、慢性期に心機能を評価し治療群と対照群にグループ分けし、CCN1またはPBSを含む徐放シートを心嚢腔に留置し、さらに4週にわたって観察し心機能を評価した。CCN1治療群において有意な心拡大の抑制、左室短縮率の改善、およびミラーカテーテルにて左室拡張末期圧の低下と、収縮能(+dP/dt max)と拡張能(-dP/dt max)の改善を認めた。これらの心筋梗塞ラットの心臓の組織学的検討を行ったところ、CCN1治療群においてcapillary densityの上昇、繊維化の減少、アポトーシスの指標となるTUNEL陽性細胞の減少を認めた。そこでさらにメカニズムの解析のため、CCN1投与後1週の心筋梗塞組織を採取し、組織学的解析および、RNAによる発現解析を行ったところ、CCN1治療群においてVEGFやangiopoietin1、HGFなどの血管新生因子の発現が上昇していることが認められた。またCCN1は頚動脈のバルーン傷害時に発現が上昇していることを確認した。バルーン傷害後の新生内膜増殖に関与していると考えられたため、レンチウィルスによりCCN1のsiRNAをバルーン傷害後の頚動脈に遺伝子導入したところ、新生内膜増殖が抑制された。またin vitroでも培養血管平滑筋がレンチウィルスによるCCN1のノックダウンにより増殖抑制されることを確認し、この新生内膜増殖の抑制はCCN1のノックダウンによる平滑筋の増殖抑制によるものであることを明らかにした。またCCN1を徐放投与した心臓組織を解析したところ血管新生の促進と線維化の抑制が認められ、さらにアポトーシスの抑制と、VEGF、HGFなどの血管新生に関与する遺伝子の発現上昇が認められた。またKi67陽性心筋細胞の増加が認められた。CCN1はCD34陽性細胞の接着に関与しているとの報告もあり、心筋梗塞後にCCN1がCD34を介した血管新生や心筋の再生に関与している可能性が考えられ、現在これらのメカニズムについて探索を行っている。またCCN1とそのファミリー遺伝子は胎児期の心外膜に発現し心筋細胞の分化増殖に関与している可能性があり、ES/iPS細胞から心筋細胞への分化過程におけるこれらの遺伝子の発現について解析を行っている。
ゼニゴケ初期胚発生を制御するメカニズムの複合的理解

本研究においては、ゼニゴケ接合子において確立される細胞極性について、その性質、意義、極性形成に関わる因子の解明により複合的な理解を目指した。本年度は主に極性形成に関わる因子について、遺伝学的な解析を用いて候補の探索を行った。まず、受精前後の造卵器を用いたトランスクリプトーム解析において、受精後に有意に発現が上昇し、造卵器特異的な発現が認められた遺伝子に対して、細胞内外のシグナル伝達に関わると考えられる遺伝子を32遺伝子選抜した。これらの遺伝子を標的としてCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集を行い、雌雄のゲノム編集株を作成した。現在はこのうち12遺伝子について、雌雄それぞれで目的の遺伝子が破壊された系統が得られている。そのうち7遺伝子の破壊株については、雌雄の破壊株を掛合わせて形成された胚の発生過程の観察も行った。このうち1遺伝子の破壊株については、造卵器の形態に異常が見られ、受精処理後も正常な胚発生が開始されないことがわかった。新興モデル植物であるゼニゴケにおいては、胚発生が異常になる変異体とその原因遺伝子はほとんど報告されておらず、今回見つかった遺伝子が今後の解析の足がかりになると考えられる。また、以上の結果より、本研究で採用したストラテジーによって、初期胚発生に関わる因子が同定できることも示された。今後は、未完了の候補遺伝子破壊株の作出、およびその表現型解析を行うことで、胚発生に関わる重要な因子の更なる発見が期待される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
民族学調査媒体としての写真資料からみたアイヌ文化観の研究

この研究は、アイヌ民族を被写体とした民族誌写真を調査、整理し、インベントリーを作成したうえで、それを基礎資料として民族学的情報を得ようとするもので、対象となる時期は明治年間を中心とする。【研究の成果】1これまで未公開であった写真について調査が終了し、内容を明らかにすることができた。それらは、明治年間に北海道にわたり、アイヌ社会を歩いた外国人研究者のうち、ハイラム・ヒラー(アメリカ合衆国;1910年来道)、フレデリック・スター(アメリカ合衆国;1904年来道)、および1904年アメリカ合衆国セントルイス万国博覧会に参加したアイヌの人々のうち辺泥五郎(ペテ・ゴロウ)自身が残したアルバムである。その一部は、すでに発表し、またこのたびの報告書に掲載した。ただし、これらの写真の多くは、写っている人物の同定、さらに親族の許可がまだ終了していないため、大きく引き延ばした写真での公開は差し控えている。2セントルイス万国博覧会会場で撮影された写真の内容を分析し、そこに写っている道具類の一部が、現在、フィールド自然史博物館(シカゴ市)に収蔵されていることを確認した。一方、博覧会で展示された資料であっても、フィールド博には収蔵されていないものがあることが判明した。3バシフォード・ディーン(アメリカ合衆国;1901年来道)はアイヌ民具および写真を収集しているが、彼自身が収集後にまとめた資料ノートの翻刻、翻訳をおこない発表した。あわせて彼の収集の視点について、フランツ・ボアズとの関連を考えるべきであることを示唆した。【今後の課題】ハイラム・ピラーが残した日記類が、ペンシルベニア大学博物館にあることが判明した(未調査)。また、ニール・G・マンローが残した写真類は、残された原稿類(未調査)と照合することにより、よりゆたかな民族学情報が得られることがわかった。この研究は、民族誌写真を基礎資料とし、そこから民族学的情報を得ようとするもので、対象となる時期は明治年間のアイヌである。今年度は、1904年および1911年にアメリカの人類学者フレデリック・スターが北海道の平取、十勝で撮影した民族誌写真の集成、ディジタル化をおこなった。また、スターに関連して、1904年セントルイス万国博覧会に9人のアイヌの人々が参加したが、そこで撮影された写真の複写をアメリカ自然史博物館に依頼した。スターに関連するアイヌ民族の写真はほぼ集成できた。これについては、現在分析中である。また、1918年札幌でおこなわれた『開道五十年記念北海道博覧会』を引き継いで、翌1919年に設置された『北海道拓殖館』に展示されていたとされるアイヌ民族資料が北海道開拓記念館に収蔵されており、このたび目録を作成したが、作業の過程で、本研究の一部として1912年大阪市天王寺公園でおこなわれた『明治記念拓殖博覧会』でのアイヌ民族展示写真を検討した。その結果、『拓殖館』資料の一部が、『明治記念博覧会』に出品されていたことが判明した。(北原次郎太「『旧拓殖館』資料の観察所見」出利葉浩司編『旧拓殖館コレクション一括資料目録』2003所収論文)明治、大正年間におけるアイヌ民族資料の博覧会での展示の実態が初めて明らかにされたことは評価されてよいだろう。この研究は、民族誌写真を基礎資料とし、そこから民族学的情報を得ようとするもので、対象となる時期は明治年間を中心とする。研究の手順は、写真に写されている民具類や人々の行動を当時の社会の文脈のなかで説明すること。

つぎにその背後にある調査者(撮影者)の意図を明確化することにより、調査者のアイヌ民族観に接近しようとする。この方法論にしたがって、今年度はとくにつぎのふたつの作業をおこなった。(1)コレクションされたアイヌ民具類の分析をとおしてコレクター(調査者)のアイヌ民族観を探る試み。(2)英国人(スコットランド)医師ニール・ゴードン・マンローに関連する調査。(1)については、ヴァシーリエフ(ペテルブルグ・ロシア民族学博物館蔵)が平取で1912(明治45)年に収集した資料約770点をカテゴリーごとに分析、民具収集における彼の視点を探るとともに、すでに分析を終えているディーン(ニューヨーク・アメリカ自然史博物館蔵)、マンロー(エディンバラ・スコットランド国立博物館蔵)などと比較した。ヴァシーリエフコレクションは、今後、平取で撮影された写真の分析をするうえで基礎資料となるものである。(2)について、マンローが1890(明治23)年に来日して以降、撮影した写真について、開拓記念館所蔵分、国立歴史民俗博物館所蔵分、アイヌ文化振興・研究推進機構所蔵分について、複写、デジタル処理(CD-ROMに記録)作業をおこなった。このほか、1871(明治4)年、来日したチャールズ・ロングフェローが持ち帰ったアイヌ民族写真について、立教大学山田久美子氏および平凡社のご厚意で実見、検討させていただいた。なお、この結果の一部は、チャールズ・ロングフェロー、山田久美子訳『ロングフェロー日本滞在記』(平凡杜、2004)中に、紹介する機会をいただき、写真解説として報告している(同書P275,277)。この研究は、民族誌写真を基礎資料とし、そこから民族学的情報を得ようとするもので、対象となる時期は明治年間を中心とする。研究の手順は、写真に示されている民具類や人びとの行動を当時の社会の文脈の中で説明すること。この方法論に従って、今年度はとくにつぎの作業をおこなった。(1)アメリカ合衆国フィラデルフィア市にあるペンシルベニア大学が所蔵するハイラム・ヒラーが撮影あるいは収集した写真及びガラス・スライドの複写をおこなった。この写真は、1910年に北海道を訪問しアイヌ資料を収集したヒラーが、平取、鵡川、及び白老で撮影したものである。リバーサル撮影及びデジタル撮影をおこなった。このなかには、これまで知られていない画像のものも含まれ、それらはヒラー自らが撮影したものである可能性が高く、今後の分析が期待されるものである。(2)ヒラー撮影・収集写真について、撮影地の同定を白老町、平取町でおこなった。また、ガラス・スライドについては、表裏を判定する必要が生じたため、ほかの写真類や器物、民族誌記述とも対比しつつ、この作業をおこなった。このほか、過去3年間の成果の一部を利用して、北海道開拓記念館および国立民族学博物館において、展示会「見誤った伝統?-アイヌの機織り技術」展(民博では「研究者が見誤った伝統?」展を開催した(吉本忍教授との共同企画)。この研究は、アイヌ民族を被写体とした民族誌写真を基礎資料とし、そこから民族学的情報を得ようとするもので、対象となる時期は明治年間を中心とする。研究の手順は、写真に示されている民具類や人々の行動を当時の社会の文脈のなかで説明すること。
骨折回避AIナビゲーションANZENの開発：診断法の策定から臨床試験まで

人工股関節置換術の際に生じる術中骨折を回避する目的で,ステムを大腿骨に打ち込む際のハンマリング音を集音し,骨折の予測に周波数解析を利用した評価方法を考案した.最大ピーク周波数が定まらないうちは固定が得られず,最大ピーク周波数が一定となった場合に固定性が得られたと判断し,ハンマリングを控えることで,過度な打ち込みを防ぎ骨折を回避する原理である.最大ピーク周波数が重要な評価指標となることから,固定が得られた際のハンマリング音の最大ピーク周波数の帯域を調べる必要がある.そこで当該年度は,THAにおいてハンマでステムを大腿骨へ打ち込む際の,ハンマリング音の最大ピーク周波数を特定することを目的とした.定量的な結果を得るため,対象は同じ骨質で実験を繰り返すことができるバイオメカニカル試験材料を用いた.人工関節用荷重試験機の固定部にスクリューで模擬骨を固定し,ハンマでインサータを介しステムを叩いた時に発生したハンマリング音を,FFTアナライザを用い周波数解析した.ハンマリング音は,骨,ステム,インパクタ,ハンマの集合体による空気の振動で派生する.骨,ステム,インパクタ,ハンマの集合体の最大ピーク周波数は2.43±1.45 kHzであることが明らかになった.周波数解析にあたり,ハンマと直接インパクトするインパクタは長さ,材質など,その特性の影響が大きい.そこでインパクタのみをハンマでハンマリングした結果,最大ピーク周波数は3.41±0.05 kHzであることが明らかになった.固定が得られたと判断しハンマリングを終了した際のスペクトルとその前のスペクトルは同一パターンのスペクトルを示した.本研究課題の進捗状況は当初の予定通り計画的に進んでいるため.本取組の最終目標は,医師と患者に安全・安心を提供できるナビゲーションを提供することである.当該年度はシーズとしての可能性を検証して顕在化させる初期のフェーズと位置付けた.今後は手術室への持ち運びと操作性が簡便な小型デバイスの改良を重ね,医師によるアクセシビリティの検証を進めていく計画である.人工股関節置換術の際に生じる術中骨折を回避する目的で,ステムを大腿骨に打ち込む際のハンマリング音を集音し,骨折の予測に周波数解析を利用した評価方法を考案した.最大ピーク周波数が定まらないうちは固定が得られず,最大ピーク周波数が一定となった場合に固定性が得られたと判断し,ハンマリングを控えることで,過度な打ち込みを防ぎ骨折を回避する原理である.最大ピーク周波数が重要な評価指標となることから,固定が得られた際のハンマリング音の最大ピーク周波数の帯域を調べる必要がある.そこで当該年度は,THAにおいてハンマでステムを大腿骨へ打ち込む際の,ハンマリング音の最大ピーク周波数を特定することを目的とした.定量的な結果を得るため,対象は同じ骨質で実験を繰り返すことができるバイオメカニカル試験材料を用いた.人工関節用荷重試験機の固定部にスクリューで模擬骨を固定し,ハンマでインサータを介しステムを叩いた時に発生したハンマリング音を,FFTアナライザを用い周波数解析した.ハンマリング音は,骨,ステム,インパクタ,ハンマの集合体による空気の振動で派生する.骨,ステム,インパクタ,ハンマの集合体の最大ピーク周波数は2.43±1.45 kHzであることが明らかになった.周波数解析にあたり,ハンマと直接インパクトするインパクタは長さ,材質など,その特性の影響が大きい.そこでインパクタのみをハンマでハンマリングした結果,最大ピーク周波数は3.41±0.05 kHzであることが明らかになった.固定が得られたと判断しハンマリングを終了した際のスペクトルとその前のスペクトルは同一パターンのスペクトルを示した.本研究課題の進捗状況は当初の予定通り計画的に進んでいるため.本取組の最終目標は,医師と患者に安全・安心を提供できるナビゲーションを提供することである.当該年度はシーズとしての可能性を検証して顕在化させる初期のフェーズと位置付けた.今後は手術室への持ち運びと操作性が簡便な小型デバイスの改良を重ね,医師によるアクセシビリティの検証を進めていく計画である.未使用額は少額であり概ね,予定通り執行している.次年度も計画に則り使用する.
固体表面間の束縛液体のナノレオロジー・ナノトライボロジーの研究

ナノレオロジー・ナノトライボロジー特性の解明・制御は、環境負荷の低減、省エネルギーへの重要な鍵となっている。研究代表者が独自に開発したナノ空間中の液体の特性評価法である共振ずり測定法を中心手段とし、この装置に電場印加機構の組込を行い、またナノレベルで平滑な金、銀などの金属表面の調製法の確立し、液晶ナノ薄膜のレオロジー・トライボロジーの電場応答特性を明らかにした。また、共振ずり測定によるスティック-スリップ摩擦の評価法を確立した。さらに、複合材料の接着特性評価や、液体ナノ薄膜のX線回折測定による構造評価を行うための装置を製作し、これらの実験に着手した。我々は2つの固体表面間のナノ空間に閉じ込められた液体の構造(分子組織化)・ナノレオロジー・ナノトライボロジー特性を分子レベルで研究するための新しい評価法を我々は開発してきた。本研究では、開発した装置に電場印加、および広範囲の温度制御機構を組み込み、計測法の高度化を図るとともに、実用材料表面、液体試料の評価へと展開し、金属表面を用いた潤滑油・トラクションオイルのナノトライボロジー特性評価を行い、微細空間の束縛液体の分子科学ならびに現実系の分子の配向・構造制御・ナノレオロジー・トライボロジー制御の基礎を形づくることを目標としている。平成20年度は様々な実用材料表面を用いた表面力・ナノ共振ずり測定を行うための様々な表面の調製法を検討した。具体的には、雲母壁開面に真空蒸着あるいはスパッタリングにより種々の金属薄膜(ニッケル、ニッケルクロム合金、金、銀、鉄)を調製し、金属面を測定用の石英ディスクに貼り付けた後、雲母シートを剥離することにより、測定に用いるのに十分な平滑性・均一性を有する金属表面が得られることを確認した。さらに、金表面を電極として用い、電場を印加する機構を共振ずり測定装置に組み込みを行い、電場印加により配向を制御した液晶の配向・構造化挙動の評価を行った。雲母表面間の液晶(6CB)は電場の印加により長軸を電場に対して平行(雲母基板表面に垂直)に配向したが、表面間距離が約10nm以下まで減少すると空間的閉じ込め効果が支配的になり液晶は表面に平行に配向することが明らかとなった。我々は2つの固体表面間のナノ空間に閉じ込められた液体の構造・ナノレオロジー・ナノトライポロジー特性を分子レベルで研究するための新しい評価法として、我々は共振ずり測定法を開発してきた。本研究では開発した装置に電場印加機構の組み込み、X線回折測定のための改良などの計測法の高度化を図るとともに、共振ずり測定に使用可能な平滑で均一な金属表面の調製法を確立し、微細空間の束縛液体の分子科学ならびに現実系の分子の配向・構造制御・ナノレオロジー・トライボロジー制御の基礎を形づくることを目標としている。平成21年度の主な成果を以下に示す。広範な金属表面を用いた測定へと展開するため、スパッタ成膜装置を導入し、鉄膜の成膜条件・手順の検討を行い、表面力・共振ずり測定に用いることができる表面が調製できることを確認した。工業的に増粘剤として広く用いられている炭酸カルシウムナノ粒子による増粘機構の研究を行い、表面処理とDOPゾル中の水分量との相関を明らかにした。X線回折測定のために設計・製作した表面力装置を用いて、SPring8のビームラインBL40B2において金表面間に閉じ込められた液晶(4-シアノ-4'ヘキシルビフェニル,6CB)のX線回折測定を行い、厚さ500nmの液晶薄膜のからの回折パターンの測定、および電場印加による液晶の配向変化に対応した回折パターンの変化の測定に成功した。我々は2つの固体表面間のナノ空間に閉じ込められた液体の構造・ナノレオロジー・ナノトライボロジー特性を分子レベルで研究するための新しい評価法として、我々は共振ずり測定法を開発してきた。本研究では、開発した装置に電場印加機構の組み込み、X線回折測定のための改良などの計測法の高度化を図るとともに、共振ずり測定に使用可能な平滑で均一な金属表面の調製法を確立し、微細空間の束縛液体の分子科学ならびに現実系の分子の配向・構造制御・ナノレオロジー・トライボロジー制御の基礎を形づくることを目標としている。平成22年度の主な成果を以下に示す。平成21年度に引き続き、広範な金属表面を用いた測定へと展開するため、スパッタ成膜装置に基板加熱機構を導入し、種々の金属について、より平滑な表面を調製するための条件検討を行い、ナノメートルレベルで平滑な鉄、アルミニウムの表面の調製が可能となった。これら調製した金属表面への界面活性剤の吸着、潤滑特性などの評価を行った。

また、石英表面間に閉じ込められた水の構造化挙動と潤滑特性を評価し、また、石英表面の水蒸気プラズマにより表面シラノール基の密度を制御し、水の構造化・潤滑特性との相関を調べた。X線回折測定のために設計・製作した表面力装置を用いて、SPring8のビームラインBL40B2において雲母表面間に閉じ込められたイオン液体のX線回折測定を行い、厚さ500nmのイオン液体薄膜からの回折パターンを測定することができた。今後、さらにナノメートルレベルの厚みでの測定を進める。
ESR・NMR分光及び結晶構造に基づくヘムオキシゲナーゼによるヘム分解機構の検討

生理的なヘム分解酵素であるヘムオキシゲナーゼ(HO)は、1960年代の半ばに米国のSchmidらによって発見された。以来国内外の数多くの研究者により精力的に研究されてきた。我々は、構造生物学観点からこの酵素の反応機構を追求し、本申請課題において次のような成果をえた。2.酸素・電子滴定装置を用いて、ヒドロキシヘムからベルドヘムへの転換には、シトクロムP450還元酵素からのe^-の供給は必要とせず、分子状酸素のみで起こることを発表した(J. Biol. Chem. 274, 18196, 1999)。4.ラットHO-1のセレノメチオニン変異酵素を用いて位相の決定し,ラットHO-1の結晶構造を決定した(FEBS Lett. 471, 61, 2000)。6.ヒドロキシヘムからベルドヘムへの転換には、外部からのe^-の供給は必要とせず、O_2のみで起こることを再確認し,電子要求性についての研究者間の不一致は,結合体の調製方法と用いる還元系(ジチオナイトなど)の違いによることを明らかにした(Eur. J. Biochem. 269, 5231-5239, 2002)。7.ラットHO-1について,アポ型(Blochemitry 41, 7293-7300, 2002)およびヘム-N_3結合型(J. Blol. Chem. 277, 45086-45090, 2002)の結晶構造を明らかにした。ヘムオキシゲナーゼ(HO)はO_2とNADPHの還元力を利用してヘムをα特異的に開裂し、ビリベルジン、鉄、COを生成する。本研究ではC末端の膜結合ドメインを除いた短縮型ラットHO-1の大腸菌での発現系を確立し、阪大大学院福山研との共同研究によりヘムとの複合体の結晶構造を決定した。HO-1は8本のα-ヘリックスより成る。ヘムは2つのヘリックス(A、F)に挟まれており、両ヘリックスはヘムの近くで大きく曲がっていた。近位ヘリックス(A)には予測されたようにHis25が存在していたが、遠位ヘリックス(F)には極性アミノ酸が存在せず、最も近いアミノ酸残基はGly139とGly143であった。これらのGly残基はヘム鉄に結合したO_2と水素結合するのに充分近い。HO反応はP450などと異なりoxyferrylではなくferric peroxideが活性酸素種と考えられている。我々は、主鎖を用いたHOによるO_2活性化のメカニズムを提唱した。HO反応は3段階の酸素添加反応からなるが、第2ステップのヒドロキシヘムからベルドヘムへの転換反応については、O_2のみで起こると主張するグループと、O_2に加えて1e^-の供給が必要であると主張するグループとの対立があった。我々はこの反応がO_2のみで起こり生成されたべルドヘムは2価であることを報告した。これに対して後者から、1e^-の供給なしでヒドロキシヘムから生成されるものはporphyrinが酸化されたporphyrin(Fe^<3+>)πcation radicalであり、O_2酸化物はNa_2S_2O_4によって再還元されてヒドロキシヘムに戻るという反論が出された。確かにNa_2S_2O_4を用いると彼らと同じ吸収スペクトラムが得られたが、正則的なヘム分解が定量的には起こらなかった。同様のことを生理的な還元系であるfp2を用いて行うと、O_2酸化物はベルドヘム特有の吸収像から変化せず、この状態にO_2を通気するとビリベルジンにまで酸化された。