hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
嗅覚受容体遺伝子ファミリーを用いた遺伝子重複によるゲノム進化の解析

嗅覚は、多くの動物にとって生存に必須の重要な感覚である。本課題では、13種の哺乳類のゲノム配列を解析し、アフリカゾウのゲノム中に、これまでに報告された中で最多の約2千個もの嗅覚受容体遺伝子が存在することを見出した。また、個々の嗅覚受容体遺伝子がたどってきた進化の道筋を明らかにするための新たな手法を確立し、それぞれの種における遺伝子の重複と欠失について解析した。その結果、約1億年もの間、遺伝子の重複や欠失がなく、遺伝子配列もほとんど変化していないような、進化的に安定して維持されてきた嗅覚受容体遺伝子が3種類見出された。それらは、哺乳類に共通した重要な生理機能を担っていることが示唆された。大部分の哺乳類にとって、嗅覚は生存に必須の重要な感覚である。申請者らはこれまでに、様々な生物種の全ゲノム配列を用いて、嗅覚受容体(olfactory receptor, OR)遺伝子の分子進化解析を行ってきた。その結果、種によってOR遺伝子の数が大きく異なることや、進化の過程でOR遺伝子の重複・欠失が数多く起きていることなどを明らかにしてきた。それでは、重複や欠失が多数起きているOR遺伝子と、そうでないものとでは、何が異なるのだろうか?このことについて調べるため、まず高精度のゲノム配列が利用可能な13種の真獣類ゲノムからOR遺伝子を同定した。そして、系統関係の入り組んだ遺伝子ファミリーに対して、多種間のオーソログを同定する手法を確立した。この手法を適用することで、13種の真獣類がもつ1万個以上のOR遺伝子を、約800のオーソロガスなグループに分類することに成功した。その結果、真獣類の進化の過程で遺伝子数を増加させたオーソロガス・グループは少なく、多くの場合は、重複と欠失が打ち消し合って少数の子孫遺伝子しか残していないことが明らかになった。また、重複・欠失が共になく、全ての種で一つの遺伝子が保存されているようなケースはまれであった。さらに、各オーソロガス・グループに含まれる遺伝子数と、アミノ酸配列の進化速度や結合するリガンド(匂い分子)の数との間に相関が見出された。また、国際的カメゲノムコンソーシアムのメンバーとして、スッポンとアオウミガメの2種のカメゲノムの解析を行った。その結果、スッポンは脊椎動物で最大級のOR遺伝子レパートリーをもつこと、親水性リガンドと結合するクラスI OR遺伝子がカメ特異的に増加していることを見出した。この結果はNature Genetics誌に発表され、様々な新聞や雑誌で取り上げられて大きな反響を呼んだ。それでは、重複や欠失が多数起きているOR遺伝子と、そうでないものとでは、何が異なるのだろうか?このことについて調べるため、まず高精度のゲノム配列が利用可能な13種の有胎盤類ゲノムからOR遺伝子を同定した。そして、系統関係の入り組んだ遺伝子ファミリーに対して、多種間のオーソログを同定する新たな手法を確立した。この手法を適用して、13種の有胎盤類がもつ1万個以上のOR機能遺伝子を781のオーソロガスグループ(OGG)に分類することに成功した。そして、それらOGG間の比較解析を行った。その結果、(1)ゾウは2000個以上ものOR機能遺伝子をもち、それらは巨大な遺伝子クラスターにコードされている、(2)進化の過程で遺伝子重複を多く起こした遺伝子は機能的制約が緩く、より多様なリガンドに結合する傾向がある、(3)クラス2ORはクラス1ORに比べてダイナミックに進化している、ことを明らかにした。また、系統特異的に遺伝子重複を起こしたOR遺伝子が存在する一方、13種間で一対一のオーソログの関係を示すものは極めてまれであり、781個のOGG中3個しか見出されなかった。これら3個のOGGは、アミノ酸配列の保存性も極めて高いことから、有胎盤類に共通の重要な機能を担っていることが示唆された。以上の結果は論文にまとめ、現在投稿中である。また、クラス1OR遺伝子クラスターの発現を制御する塩基配列の同定を行った。全ゲノム配列を用いたこれまでの解析により、嗅覚受容体(olfactory receptor, OR)の数は、高等霊長類(300-400個)からラット(約1200個)まで大きく異なることが分かっている。様々な環境に適応した哺乳類のもつOR遺伝子レパートリーの多様性を明らかにするため、38種の哺乳類の全ゲノム配列からOR遺伝子を網羅的に同定した。その結果、OR遺伝子数はイルカの約10個からゾウの2000個以上まで、大きな開きがあることが明らかになった。OR機能遺伝子の数とOR偽遺伝子の比率との間には相関が見られないことから、OR偽遺伝子率はその生物種の嗅覚能力を示す指標にはなり得ないことを示した。また、高精度のゲノム配列が利用可能な13種の哺乳類間でのオーソログを同定する方法を確立し、系統ごとに無数のOR遺伝子の重複・欠失が起きたことを示した。これらの結果は、国際学会Society for Molecular Biology and Evolutionの年会で発表した。

また、2種のカメのゲノムからOR遺伝子を網羅的に同定し、親水性のリガンドと結合するクラスI遺伝子が爆発的に増加していることを見出した。これまでの解析で得られた成果は、いくつかの総説や教科書の1節として発表した。また、『興奮する匂い・食欲をそそる匂い遺伝子が解き明かす匂いの最前線』という一般向けの単著の図書を技術評論社より上梓した。これらの解析に加え、理化学研究所の角田達彦博士らと共同で、ヒトゲノム中のホモ接合連続領域を検出するプログラムの作成を行った。その結果は、Genome Biology誌に掲載された。OR遺伝子の数は種によって大きく異なり、OR遺伝子ファミリーは遺伝子の重複・欠失が極端に多いことが知られている。本研究では、個々のOR遺伝子の進化ダイナミクスの多様性を明らかにすることを目的として、多種のOR遺伝子間でオーソロガス遺伝子グループorthologous gene group (OGG)を同定し、OGG間の比較進化解析を行った。まず、高精度ゲノム配列が利用可能な13種の真獣類からOR遺伝子の網羅的探索を行った。その結果、アフリカゾウのゲノム中には、これまでに報告されたどの生物よりも多い約2000個ものOR機能遺伝子がコードされていることが明らかになった。系統樹に基づいてOGGを同定する新たな手法を確立し、この手法を13種の真獣類から同定された1万個以上のOR遺伝子に対して適応した結果、781個のOGGに分類された。OGG間の比較解析の結果、以下のことを明らかにした。(1)(特にアフリカゾウにおいて)種特異的に多数の遺伝子重複を起こしたOR遺伝子が存在する。(2) 13種間で1対1のオーソログの関係が保存されているものは非常にまれ(3個のOGGのみ)で、それらは種間でのアミノ酸配列の保存性も極めて高いことから、真獣類に共通した重要な生理機能を担っていることが推定された。(3)クラス2 OR遺伝子はクラス1よりも遺伝子の重複・欠失が多く、進化速度も速いことから、クラス2のほうがよりダイナミックに進化していることを明らかにした。この論文は昨年7月にGenome Research誌に掲載され、毎日新聞、東京新聞、ワシントン・ポスト、ナショナル・ジオグラフィックなど、国内外の多くのメディアで取り上げられた。嗅覚受容体(OR)遺伝子の数は種によって大きく異なり、OR遺伝子ファミリーは遺伝子の重複・欠失が極端に多いことが知られている。昨年度は、個々のOR遺伝子の進化ダイナミクスの多様性を明らかにすることを目的として、高精度ゲノム配列が利用可能な13種の有胎盤類のもつOR遺伝子に対してオーソロガス遺伝子グループ(orthologous gene group, OGG)を同定し、OGG間の比較進化解析を行った。本年度は、これまでに開発した手法を拡張するとともに、データベース中にある100種以上の哺乳類ゲノムに対して本手法を適用した。特に、水棲適応したイルカやマナティー、飛翔する能力を獲得したコウモリなど、特殊な環境に生息する哺乳類に着目し、それぞれの種の生育環境とOR遺伝子レパートリーとの相関について調べた。そのために、遺伝子レパートリーの差異を定量的に比較する手法を開発した。
過酸化水素の培養腫瘍細胞における細胞傷害活性と細胞内グルタチオン濃度との相互作用

過酸化水素は3種類のGlioma細胞株(T98G,U87MG,KG1C)にapoptosisに特徴的な細胞容積の縮小、クロマチンの凝集、apoptoticbody産生を誘導したが、apoptosisの生化学的指標であるDNA fragmentationを伴わなかった。EndonucleaseはCa^<2+>,Mg^<2+>非依存性endonucleaseであった。フリーラジカルによる細胞傷害活性は細胞内グルタチオンにより消去されることが知られている。そこで、細胞内グルタチオンレベルをL-buthionine-[S,R]-sulfoximine、N-acetyl-L-cysteineを使用してそれぞれ減少および増加させたところ、BSOは濃度依存的に過酸化水素の細胞障害活性を増強させたものの、NACは過酸化水素に対する保護作用を顕著には示さなかった。10^6個あたりの細胞内グルタチオン量はT98G(482μg);U87NG(47μg);KG1C(22μg)であり、過酸化水素に対して感受性を示す、ヒト白血病細胞株HL-60(1.4μg);ML-1(2.9μg)に対し8344倍の高値を示した。以上の結果より、白血病細胞株を比較して有意に高いGlioma細胞株の抗癌剤や放射線に対する耐性に、高レベルの細胞内グルタチオン濃度が関与することが明らかとなった。細胞内グルタチオンレベルを人為的に操作することによりGlioma細胞に薬剤感受性を賦与できる可能性が示唆された。
慢性病をもつ高齢者の性への影響の把握と性の充実を促す援助モデルの開発

本研究の目的は、慢性病を抱えながら人生の晩年を過ごしている高齢者の性の充実を促す援助モデルの開発である。初年度(平成8年度)は援助モデル考案のための基礎的研究として、老いと慢性病から生じる高齢者の性への影響について質的ならびに量的に調査し、それらを多角的、包括的に分析・検討した。次年度(平成9年度)は、基礎調査の分析結果および文献的考察を基に「慢性病をもつ高齢者の性の充実を促す援助モデル試案」を作成し、モデルの内容ならびに構造について、性に関する専門家の助言や研究協力者の意見を考慮に入れて検討を重ねた。そして、洗練した援助モデルに基づき、実践における実用性や適切性を鑑みながら、具体的な実施内容と方法ならびに状況設定などを含む、2つのプログラムを作成した。すなわち、高齢者への直接な援助アプローチである<援助プログラム(みのりの会)>と、援助の前提条件となる<看護婦教育プログラム>である。最終年度(平成10年度)には、作成した2つのプログラムを実践に適用し、それぞれのプログラムの有用性を検討した。その結果、<援助プログラム(みのりの会)>では、実験群と対象群の比較から、「衰えの自覚」「老いの実感」「慢性病の負担感」「活力の減退」「性行動の衰退」「性の援助へのニーズ」に有意差は認められなかったが、「相互親密性の強化」には有意(p<.05)な主効果が認められた。一方、<看護婦教育プログラム>では、「看護婦の性に対する態度」「高齢者の性に対する看護婦の知識および態度」ともに、プログラムのの有無と測定時期に交互作用を認め、プログラムに有意な主効果を認めることが出来なかった。しかしながら、プログラム内容の評価に関する質的な分析結果から、実験群の看護婦は、慢性病をもつ高齢者の性への影響に関する知識が援助の基盤となること、援助者の性への態度の自己認識を高めることの重要性を明確に認識していることが明らかになった。今後、今回の対象者の長期成績を縦断的に追跡調査すること、併せて、その経過の中で、更に、援助モデルの洗練を図って行く必要がある。本研究は、慢性病をもつ高齢者の性の充実を促す援助モデルを開発する事を最終目的としている。研究の初年度にあたり、65歳以上の慢性病をもつ高齢者47名(脳卒中17名、腎不全18名、虚血性心疾患12名)を対象に、老いならびに慢性病による性への影響の実態について面接調査を行い、多面的に総合的に検討した。併せて、高齢者の性への影響に関する医療者(看護婦38名、医師15名)の認識ならびに援助の現状と問題点について面接調査を行った。その結果、性行動への影響は、老いに伴って「性欲ならびに性的衝動・興奮の低下」「性交の頻度の減少」がおこり、多くの高齢者がそのことに関して、「自然の成りゆき」であり、「当たり前の事」として受けとめていた。また、慢性病による性行動への影響としては、明らかに病気を契機として性行動に変化あったと語ったものは少なく、むしろ「年のせい」と捉えているものが多かった。一方で、透析の導入や脳卒中発作の後遺症により明らかに「不能」になったり、「性欲の低下」を来したものもみられた。性役割への影響は、男性、女性によりその受けとめ方に差が認められた。

男性は、老いおよび慢性病いずれの影響に関しても、社会から一般的に期待されている男としての、夫としての役割の観点にたって、「権限・威厳の衰退・委譲」を感じているものが多くみられたが、女性は、他者との関係性における自分自身の反応や態度を振り返って「女らしさ」を意識したり、「無理のない範囲で役割をこなす」ことの意味を認めているものが多かった。夫婦の関係性への影響は、それまでの夫婦の在りようにより様々な変化の様相が認められた。看護婦ならびに医師ともに全てのものが、老いならびに慢性病の罹患に伴ってなんらかの性的機能の低下があると認めていたが、知識ならびに認知のレベルに関しては、専門領域や経験年数により違いがみられた。また、現状では多くの医療者が慢性病をもつ高齢者の性に関して援助の必要性を感じそれぞれなりに対応してはいるが、意図的に系統的に指導や援助を行っていないことが明らかになっていた。現在、これらの分析結果と文献的考察に基づいて、高齢者ならびに医療者用双方の質問紙を作成し、面接調査に引き続いて大規模な全国調査を実施し、さらに慢性病をもつ高齢者の性への影響の実態を広く多面的に探っている。本年度は研究の2年目にあたり、初年度に行った調査結果の分析ならびに文献的考察を基に「慢性病をもつ高齢者の性の充実を促す援助モデル試案」を考案し、実践での試験的試みによるモデル試案の検証・修正を行った。モデル試案の検討に際しては、Johnsonが規定した看護介入モデルの構成概念に依拠し、一貫性のある構造化されたモデルの開発をめざした。考案したモデル試案の構成要素は次の通りである。1)モデルの前提:性とは全ての人間がもつ潜在能力の一つで、全人的存在としての人間同士がきずなを築こうとする能力である。2)援助の目標:高齢者が慢性病をもつことによる性への影響に対して効果的に対処でき、性の充実を図ることができる。3)対象:慢性病をもつことで性への何らかの影響を受けている高齢者。4)看護婦の役割:慢性病をもつことで性への影響を受けている高齢者が、性の充実へのニードに応じて効果的で建設的な対処行動をとることにより、自らの性的エネルギーを最大限に発揮して自分にとって大切な人とのあたたかいきずなを築いていくことができるように支える。5)介入の焦点:【性反応の低下】【性行為の困難性】【性的魅力の減退】【責任や権限の移行】【夫婦の力関係のゆらぎ】【孤独・孤立】。6)介入の様式:〈高齢者の性への影響ならびに性的ニードに関する包括的アセスメント〉〈性機能の最適レベルの維持・促進〉〈豊かな性行動を促す援助〉〈性役割の柔軟な移行へのサポート〉〈夫婦間のあたたかなエネルギーの交換の支援〉〈自己尊重を促進するカウンセリング〉〈生・性の活力を沸き起こすセルフ・ケアの促進〉〈他者とのつながりを維持・拡大するための場や組織づくり〉〈老い・性の意味を考え深めることを目的とした医療者の自己研鑽〉。これらの介入様式に沿って、具体的な介入の手段ならびに介入のためのシステム(環境・設備、人的・物的資源など)の内容を検討した。さらに、考案したモデル試案の内容妥当性を検討するために、高齢者看護ならびに性に関する看護の領域の看護専門家を招聘して、モデル試案の検討会を組織し、数回に渡り、モデル試案の内容ならびに構造について検討を行った。
ネアンデルタールのライフステージと栄養生態：サピエンスとの学習能力差の基盤の解明

1.現代の狩猟採集民に関する定量データ収集:昨年度に続き、ピグミー系狩猟採集民の子どものライフスタイルと健康にかんするフィールド調査を行った。森林キャンプにおける子どもの食物獲得活動に焦点を当てて、時間・量・栄養素(エネルギーとたんぱく質)の分析を行った。先行研究で言われてきた以上に、子どもたちは狩猟活動に長時間従事していたが、体格が完成途上であることと技術が乏しいため、栄養学的な貢献は小さいことが明らかとなった。さらに、乳児と養育者(母親、父親、祖父母、兄姉、その他の子ども、その他の成人)の育児活動についてチェックリストを用いた詳細な観察を行った。母親以外の育児協働者は、乳児1人1日あたり平均15.8人であり、大人・子ども、性別、親族関係を越えて多様であった。子どもの育児参加がみられ、とくに年長女子が育児活動に大きく貢献していた。2.ネアンデルタールの栄養生態とライフヒストリーに関する仮説の構築:昨年度に提唱したネアンデルタールの身体成長のライフヒストリー仮説に脳の成熟の視点を加えて仮説を補強した。サピエンスの脳の成長(神経細胞の髄鞘化)は従来の予想よりもずっと遅く、20代中盤であることから、思春期の特徴(刺激、新奇性、リスク、仲間、社会的報酬に強く惹かれるといった思春期の特徴や思春期の問題行動はサピエンスに特徴的であり、ネアンデルタールには存在しなかった(弱かった)可能性が考えられる。同時にネアンデルタールは脳の柔軟性に乏しく、創造性も弱かったかもしれない。ネアンデルタールの1日のエネルギーバランスおよびロコモーション(歩行)のエネルギー効率について推論した。26年度が最終年度であるため、記入しない。1.現代の狩猟採集民に関する定量データ収集:本研究の初年度であったが、H23-24の第1期招待研究で取り組んできたピグミー系狩猟採集民の子どもに焦点をあてて継続調査を行った。子ども(2歳18歳)の身体計測の縦断調査および子どもの森キャンプにおける行動調査(個体追跡と加速度計モニタリング)を実施した。授乳、育児(保育活動)および母子関係に関する予備調査を行った。成果の一部を論文投稿した。2.ネアンデルタールの栄養生態とライフヒストリーに関する仮説の構築:ネアンデルタールの寒冷適応モデルと先行研究から、ネアンデルタールのライフヒストリー(生活史)についての仮説として、「思春期成長スパートが無い、霊長類型のライフヒストリー」と「程度は小さいが、明瞭な思春期スパートをともなう、ホモサピエンス型のライフヒストリー」の2つを提示した。2013年度12月のプロジェクト全体会議でシンポジウムを組織した。成果を2013年度A02班報告書にまとめた。英文単行書(1つの章を担当)の刊行も予定されている。予定していたカメルーン共和国における狩猟採集民の調査も無事に行い、有益なデータを収集することができた。成果は論文として公刊された。現代狩猟採集民の寒冷適応モデルと先行研究から、ネアンデルタールのライフヒストリー(生活史)についての仮説を構築することができた。2013年度12月のプロジェクト全体会議でシンポジウムを組織し、関係研究者と有益な議論ができた。成果を2013年度A02班報告書にまとめた(英文単行書の論文も執筆中)。1.現代の狩猟採集民に関する定量データ収集:カメルーン共和国東部州に半定住化して暮らしているピグミー系狩猟採集民の調査を継続する。とくに「集団サイズと人口構造」、「授乳、保育活動と母子関係」について集約的調査を行う。2.ネアンデルタールの栄養生態とライフヒストリーに関する仮説の構築:狩猟採集民の狩猟活動のエネルギーコスト、狩猟活動に従事する時間(分/日)をベースとしてネアンデルタールのエネルギー必要量を推定する。
動脈硬化症における脂質代謝の基礎的研究

1.遺伝性高脂血症モデル動物としてのWHHLーrabbitsを用いて、スルファチドの抗動脈硬化作用を検討した。スルファチド投与期間3カ月と投与終了後2カ月間にはトリグリセリドの有意義な低下を生じたが、それ以降はリポタン白・リパーゼ活性の亢進は持続しなかった。また、総コレステロール及び総リン脂質の有意な低下は見られなかった。2.スルファチド投与実験群及び対照群の全てのWHHLーrabbitsで、血清リポタン白質はLDLが著増し、抗LDL抗体での測定で、正常家兎の約64128倍の増量であった。血清脂質ではコレステロール・エステルとLysoPCの増量が注目された。対照群の血清リポタン白質でスルファチドが本来、糖脂質の中で圧倒的に主体をなすことが明らかにされた。3.両群のウサギの胸部大動脈壁は殆んど粥状硬化病変に陥っていることが光顕及び電顕写真から確かめられた。とくに、電顕ではマクロファージや平滑筋細胞の泡沫細胞化や泡沫化後の細胞壊死、細胞外でのコレステロールの結晶沈着が認められ、動脈硬化の成因及び進展の解明に役立てられた。実験群では頚動脈が比較的正常なのが注目された。4.胸部大動脈壁の硬化病変と関連して、これらの動脈壁脂質を分析した。ほぼ同齢の正常家兎のそれとは全く違った脂質組成を示した。コレステロール・エステル:リン脂質:コレステロールのモル比は33:14:53で動脈硬化プラークの脂質組成を示した。血清脂質の影響を大きく反映した。LysoPCの存在はマクロファージの走化性を有することと関連して注目された。5.WHHLーrabbits及び正常家兎の皮膚線維芽細胞の脂質組成と増殖に及ぼす糖脂質合成阻害剤の効果が明らかにされた。1.遺伝性高脂血症ウサギ(WHHL-rabbit)を用いて、抗動脈硬化作用の報告されている酸性糖脂質の1種であるスルファチドを1回10mg,隔日,3カ月間投与して、実験群と対象群の血清脂質及びリポタン白質の変動を検討した。結果として、WHHLウサギの高コレステロール及び高LDL値を有意に低下させることはできなかったが、トリグリセリド量を低下させた。2. WHHLウサギの血清LDLの抗体を羊で産生させ、その抗体を用いて、LDLの血管壁への浸潤,沈着を病理組織学的に蛍光抗体法によって検討したが、実験群も対象群も脂肪沈着は認められるものの、線維性プラーク病巣は認められず、弾性繊維も比較的よく保たれていることが観察された。問題としてWHHLウサギの異常な高LDL血症にもかかわらず病巣が比較的転いのが注目され、この点、幼児に見られる遺伝性ホモ型の家族性高コレステロール症とは異なるのではないかと思われた。その原因の解明は極めて重要である。何故なら高コレステロール及び高LDL血症が動脈硬化性病変を直接惹起するのではなく、なんらかの抑制因子がこのウサギでは作用しているように思われるからである。3.動脈硬化性病変の成因としての血漿浸潤説と血栓説から注目されるラミニン,スロンボスポンジン,von Willebrand因子がスルファチドと極めて特異的に結合することから、従来あまり報告のないスフィンゴ糖脂質をWHHL及び正常ウサギ血清リポタン白質について分析したところ、スルファチドがスフィンゴ糖脂質の主体をなし、しかもWHHLウサギでは正常ウサギに比して約40倍も増量していることが明らかになった。目下、このスルファチドの代謝,リポタン白質との挙動,生理的機能の役割について検討がなされている。

1.遺伝性高脂血症WHHLウサギで異常増加した血清LDLのスフィンゴ糖脂貭の約70%をスルファチドが占めることが明らかとなった.そして, WHHLウサギは正常ウサギに比して約40倍の増量を示した.2. WHHLウサギのLDLのスルファチドの脂肪酸組成は直鎖酸約90%とオキシ酸約10%からなり,また,長鎖塩基組成は約90%の(4E)ースフィンゲニンと約10%の4Dーヒドロキシスフィンガニンからなった.3.リポタン白貭合成臓器である肝と小腸のスルファチドを単離精製し,それらの脂肪酸及びスフィンゴシン塩基組成を分析した.肝のスルファチドは主として直鎖酸を(4E)ースフィンゲニンからなり,小腸のそれは主としてオキシ酸と4Dーヒドロキシスフィンガニンからなることが明らかになった.4. WHHLウサギの血清LDL,肝及び小腸のスルファチドの脂肪酸及び長鎖塩基組成より,血清LDLは肝由来のものが約90%で,小腸由来のものが約10%であることが推定された.5. WHHLウサギは遺伝的に肝はじめ種々の組織で, LDLレセプターの欠損のためLDLが組織内に取込まれ難くなって血清中で増量するものと考えられているが, LDLは肝で増量するものと考えられているが, LDLは肝で合成分泌されたVLDLから常に由来し,供給されていることが想定された.6.肝由来のVLDLはリポプロテンリパーゼによってLDLに変換するものであるが,この酵素活性はスルファチドによって亢進するものと思われたが,スルファチドによってリポプロテンリパーゼの量が増加することは認められなかった.7.外来性及び内因性スルファチドによって血管壁への脂肪及びリポタン白貭の沈着はある程度抑制させるのではないかと考えられた.遺伝性高脂血症モデル動物として、ほぼ2カ年以上生存したWHHL-rabbitsの胸部大動脈及びその他動脈の血管壁硬化病変の進展の病理組織学検索と血管壁脂質の異常を中心に研究した。これら殆どすべてのウサギの胸部大動脈壁には内膜及び中膜の肥厚と粥状硬化病変が光顕と電顕によって明らかに認められた。しかしながら、外膜はいずれも比較的よく保持されていた。電顕写真によっては内皮細胞、内膜、内弾性板、中膜、外膜の各部位の病変の違いを詳細に知ることができ、慢性高脂血症における胸部大動脈の硬化病変の成因及び進展の解明に役立つものと思われた。とくに、マクロファージや平滑筋細胞の泡沫細胞化や、泡沫化後の細胞壊死、細胞外でのコレステロールの結晶沈着の状態の血管壁各部位での様々な様相は上記のことを示唆した。スルファチド投与群のウサギの頚動脈壁は非投与群に比して比較的正常に保たれていたが、スルファチド投与による違いとは結論ずけられなかった。粥状硬化病変の認められた胸部大動脈壁とほぼ同齢の正常家兎のそれらとの脂質組成では、前者はコレステリル・エステルとコレステロールの著増を示し、後者はトリグリセリドを主体とし、コレステロール・エステルが殆ど認められないのが特徴的であった。また、前者はコレステロール・エステル:リン脂質:コレステロールのモル比が33:14:53で動脈硬化プラークの脂質組成を、後者はリン脂質:コレステロールのモル比が65:35で細胞膜のそれらの比との類似性を示した。前者のリン脂質にはLysoPCが存在し、また、それらの脂肪酸組成からも血清リポタン白質の脂質に大きく影響されていることがわかった。
農業技術革新および技術普及を促進する農業知的所有権制度のあり方に関する研究

農業関連の試験研究支出は、大きく公的支出と民間支出に大別される。1961年から1990年にかけて、国公立の農業試験研究費は、年率4.2%の増加率であったが、1990年から2003年には2.8%へ低下した。これに照応し、総合生産性指数(TFP)の伸び率も年率1.7%であったのが、1990年から2000年にかけて年率1.3%に低下した。特に2000年以降はTFPが低下しており、今後この傾向が続くのか否かが注目される。このように公的農業試験研究費の伸び率の低下がTFPの伸び率の低下の一因となっていることが示唆された。そこで計量経済学的モデルによってこのことを確認した。具体的には、TFPと公的農業試験研究費との関係をコイクラグモデル、合理的ラグモデル、多項式ラグモデルに基づいて推計した。その結果、農業試験研究支出はTFPに有意な影響を与えていたこと、多項式ラグモデルによれば、6期目のラグが総合生産性に有意な影響を及ぼしていたこと、1990年以後TFPの成長率は低下したもののRD効果には有意な変化が認められなかったこと、などが明らかになった。また、民間部門における研究開発のインセンティブを高めるための公共政策、特許、研究報奨金制度、契約制度などについて経済学的観点から考察を加えた。モデル分析においては、技術革新の価値が異なろうとも一律の特許期間を設けることの制度上の問題点や技術開発の静学的な効率性のみならず、動学的な効率性を考慮することの重要性を指摘した。農作物の品種改良における技術革新は累積的であるので、動学的視点から効率性を分析することはきわめて重要といえる。農業技術進歩を左右する要因として、農業試験研究制度、R&D支出、スピルオーバー効果、知的所有権制度などさまざまな要因があるが、知的所有権制度の経済的分析に焦点を据えた。これまで、ほとんどの先進国では基礎的科学研究に公的資金を投じてきた。そのため誰でもが、これらの研究成果に対して自由にアクセスすることができた。ところが、最近、知的所有権に関する法体系の整備されるにつれて、公的助成に依存した研究成果の特許化もめずらしいことではなくなった。さらに、開発研究や応用研究に力を注いできた民間企業が、次第に基礎研究にも資金を投じるようになった。生命科学の分野では、リサーチツール、マテリアル、知識そのものに対して保護を強化する動きが強まっている。そして、知的財産の保有は、公私を問わず、さまざまな経済主体によって、断片的に保有されているため「アンチコモンズの悲劇」、「特許の密林化」という問題が生じている。例えば、ビタミンAを多く含む「ゴールデン・ライス」の開発に際しては、30の機関が有する70もの特許に依存していた。知的財産権が過剰に保護されるため、クロスライセンスの取引費用が高く、市場メカニズムによっては解決できないと推察される。ただし、自家採取可能な大豆などの新品種の開発と普及は、知的所有権の強さに依存していた。知的所有権が強いほど、研究開発と普及の費用を回収できるからである。特許保護の期間・範囲が、科学技術研究の成果を次の段階の研究やイノベーションに結びつけることができるか否かを左右する基本的要因である。その他に、独占による弊害、重複投資の回避など、社会的経済厚生の最大化に影響を及ぼす要因を総合的に考慮すべきである。我が国農業の試験研究支出(R&D)が総合生産性の向上に及ぼす影響について分析を行った。第一に、1965年から2004年までの『農家経済調査』から日本農業の総合生産性(Total Factor Productivity : TFP)を推計した。その際、生産要素の投入量を集計するために資本のユーザーズ・コストを推計した。日本農業における資本ストックとしての生産要素には、「建物」、「農業機械」、「動物」、「植物」があげられる。本研究では、これらの資本ストックを推計するために資本の実質利子率を推計した上でユーザーズ・コストを求めた。43年間で総合生産性は約1.6倍にまで向上した。年率に換算すると総合投入指数および総合産出指数は、それぞれ年率0.6%、1.9%の増加率であった。その結果、総合生産性は年率1.2%で向上したことになる。近年では総合投入指数の伸びは停滞している。第二に、こうして得られたTFPと農業の試験研究支出(R&D)との関係を単純な計量モデルを用いて分析した。農業の試験研究支出は、農業試験研究機関の人件費、管理経費、研究費、機械費、施設費、事業・普及費からなる支出項目の合計を農産物総合価格指数でデフレートして求めた。研究支出は、年率3.6%で増加していた。モデルの計測結果からR&DはTFPの向上に有意な影響を与えていたことが明らかになった。

このように公的農業試験研究費の伸び率の低下がTFPの伸び率の低下の一因となっていることが示唆された。そこで計量経済学的モデルによってこのことを確認した。具体的には、TFPと公的農業試験研究費との関係をコイクラグモデル、合理的ラグモデル、多項式ラグモデルに基づいて推計した。その結果、農業試験研究支出はTFPに有意な影響を与えていたこと、多項式ラグモデルによれば、6期目のラグが総合生産性に有意な影響を及ぼしていたこと、1990年以後TFPの成長率は低下したもののRD効果には有意な変化が認められなかったこと、などが明らかになった。また、民間部門における研究開発のインセンティブを高めるための公共政策、特許、研究報奨金制度、契約制度などについて経済学的観点から考察を加えた。モデル分析においては、技術革新の価値が異なろうとも一律の特許期間を設けることの制度上の問題点や技術開発の静学的な効率性のみならず、動学的な効率性を考慮することの重要性を指摘した。農作物の品種改良における技術革新は累積的であるので、動学的視点から効率性を分析することはきわめて重要といえる。
マイクロ波放電フロー中の反応過程

フローイングアフターグロー法を用いて、CN、SiNおよびCPの発光スペクトルを観測した。CNの場合は、希ガスフローの上流でマイクロ波放電により希ガス準安定励起原子を作り、下流でCN化合物を加えた。Sin、CPの場合は、それぞれ、希ガスで希釈したN_2/SiCl_4、PCl_3/CH_2Cl_2をマイクロ波放電して生成した。また気化しにくい物質を導入する手段としてスプレーを用いた。スプレー装置は、市販の液体クロマトグラフの液送ポンプに自作のスプレーヘッドを取り付けた。アルゴン準安定励起原子とBrCNとの反応で生成する電子励起CNラジカルのうち、"dark State"である^4【.ct.】状態の生成速度を求めた。B^2Σ^+状態と回転摂動を起こしている^4【.ct.】状態のV=7、12の生成速度は対応するB^2Σ^+状態V=14、17の、それぞれ2.4、1.9倍であった。これから求められた^4【.ct.】状態の振動分布は統計的に期待される分布よりもかなり低くなった。SiNのB^2Σ^+発光のいくつかの振動バンドを選ぶと、核間距離にして1.1-1.8A^^°の範囲で電子遷移モーメントを求めることができた。電子遷移発光強度から発光種の内部状態分布を見積るときには、R-セントロイド近似を用いることが普通であるが、本研究の結果、Sinについては、核間距離が1.5A^^°以下ではR-セントロイド近似がよくないことがわかった。CPでは、B^2Σ^+状態のV=0に回転摂動が現れることが知られていたが、今回、(0.0)バンドの強度を測定して、この摂動を確認することができた。スプレー装置については、タイプの異なるヘッドをいくつか試作して、現在その性能を評価しているところである。
電子商取引にかかる租税条約の改訂:恒久的施設、金融所得

木村弘之亮は、小口決済支払システムの枠内において、消費者が電子商取引で消費する所得に対し、自働的に課税するメカニズムを提唱する。決済所が、電子支払が小売店からなされたときに、自働的にソフトウエアーを介して源泉税を徴収する。電子決済所は、小口決済支払協定により開示される顧客情報および支出金額を知りうるので、消費型所得に対し源泉税を課することは難しいわけでない。電子決済所は、源泉税の歳入の内、消費者の居住地国と消費地国に49.596ずつ配布し、自ら1%の報酬を受領する。電子決済所の所在地国は、歳入権をもたないものとする。Dこのメカニズムは、応能負担原則をみたすばかりでなく、課税漏れを防ぐ1回課税の原則をも充足する。これはACT(Automated Clearinghouse Tax)と呼ばれている。電子商取引にかかる課税をめぐって国際租税法は困難な解決すべき問題を抱えているとされていた。誰が消費者であり、だれが遠隔売り主であるか、明瞭でないため、支払金銭の流れも何人にもわからないと、思いこまれたいたからである。しかし、電子決済所および小口決済支払組織が、コンピュータ工学の急速な発展にともない、顧客情報等を電子媒体により知覚することは可能であり、法律がそのような開示を許容すれば足りる状態に近づいている。国際的に小口決済支払機構が、源泉税の自働徴収および自働配賦のためのソフトを利用できるようにすればよい。共同研究者の1人コーフェルト教授は、類似の提案をしているが、しかし、かれは第三者機関を別途設立して、これ〓税を授権しようとする。しかし、金銭の自由な流れを妨げ、人為的に第三者機関に金銭を流し込むことは、不当だ電子支払機構の反対をうけるであろう。共同研究者は、2度の国際シンポジウムに参加し、報告と討議を行っている。報告書は英文にて作成している。コーフェルト教授*カナダ、ハイ教授(ドイツ)、マクナルティ教授(アメリカ)、ピンカーネル博士(ドイツ)、渡辺教授(滋賀大)、渡邊所長(財務省)らの報告内容は充実している。その他の寄稿文も一読していただきたい。本案は、「法と国際金融学」によって、飛躍的に解決されることとなったと自負している。国際税法のルールを改訂する提案もおこなっている。国際税法シンポジウムが、ケルン大学およびキャルホルニア大学バークレイ校との間で2度にわたり開催した。そのプログラムは、研究成果報告書に記載している。熱心に報告と討議を行った。慶応ケルン大学国際租税法セミナー以下の論文がそれぞれ英文で研究報告され、また日本語でも記録にとどめられている。[1]基調報告として木村弘之亮(慶応義塾大学法学部教授)「グローバリゼーションと電子商取引-現在の消費税の終焉」およびProf.Dr.Lang, Joachim(ケルン大学法学部)「グローバリゼーションとバーチャリゼーション-現在の所得税の終焉」

[2]電子商取引所得の性質決定とその源泉のトピックについて田中理(株モルガン・スタンレー)「OECDモデル条約の適用と電子商取引-日本の展望」、渡辺智之(大蔵省)「電子商取引と国際所得課税-日本の展望」、Prof.Dr.IIey.Johanna(ケルン大学法学部)「OECDモデル条約への電子商取引適用-ドイツの展望」、さらに、吉野直行(慶応大学経済学部教授)「電子商取引所得の性質決定とその源泉-特に金融商品の課税」、近藤哲史(Haarmann, IIemmelrath & Partner)「[コメント]電子商取引所得の性格決定とその源泉-日本の展望」、およびMusahl, Hans-Peter(Haaemann, Hemmelrath&Partner)「電子商取引所得の性格決定とその源泉-ドイツの展望」[3]電子商取引と消費税のトピックについて西山由美(東海大学法学部助教授)「日本における消費税」、狩野剛(平野法律事務所弁護士)「[コメント]日本における消費税」、および、Dr.Pinkernell.Reimar(弁護士)「電子商取引へのE.U.付加価値税の適用」[4]サイバースペースにおける課税手読のトピックについて、佐藤英明(神戸大学法学部教授)「サイバースペースにおける課税手続-日本における経験、電子納税申告」、吉村典久(慶応義塾大学法学部助教授)「サイバースペースにおける課税手続-日本における経験、サイバースペースにおける税務調査」、および、Dr.Grotheer.Jan(ハンブルグ裁判所所長)「サイバースペースにおける税務手続-ドイツにおける経験」結び以上の研究の結論は、木村弘之亮(慶応義塾大学教授)および、金子宏(東京大学名誉教授)によって要約されている。標記研究課題につき、研究分担者のほか、横浜国立大学教授・岩崎政明氏、滋賀大学助教授・渡辺徹也氏、ならびにカリフォルニア大学バークレー校教授・マクナルティ,ジョン氏、クイーンズ大学助教授・コフィールド,アーサー氏と共同研究を行い、セミナーを慶應大学にて開催した。木村の提案は、租税法の目的上個別の電子商取引を把握することの困難さを承知した上で、個別取引をはなれ、電子商取引に基づく所得にかかる電子決済につき、決済機関に申告納税を課し、資本取引にかかる税額控除を行う。これにより消費型所得税が、個々の消費者でなく、集合的消費者に課されることとなる。所得税法が問題となっているので、従前の租税条約の大改訂は必要でなくなる。また、恒久的施設を巡る議論は回避されることとなる。この結果、電子商取引に基づく所得の把握漏れ(すなわち租税浸食)がなくなる。、共同研究の成果は、イギリスの出版社(もし不可能なら、日本の出版社)から公表する準備を進めている。本年度の研究実施計画は、予定者8名中7名(日程の不具合で1名欠席)の参加を得、あらかじめ英文・和文のペーパーを交換して議論を深めることができた。
追跡可能な放送型暗号系に関する研究

放送型暗号系においては、センタは加入者に復号鍵を配布する。しかし、不正な加入者はそれらから海賊版の復号器を生成し、非加入者に与えてしまうかもsれない。n人の加入者のうち高々k人が結託して海賊版の復号器を作ったとしても、その海賊版の復号器から犯人を割出せる方式を(k,n)閾値追跡可能暗号系と呼ぶ。筆者は、Eurocrypt'98という国際会議において、鍵サイズ、暗号文サイズの下限を導出すると共に、これらの下限を等号で満たす最適な方式を提案した。この方式に対し、Stinson and Weiは、SAC'98という国際会議において線形攻撃と呼ばれる攻撃法を示した。本研究では、まず、筆者のEurocrypt'98の方式に対し、新しい犯人追跡アルゴリズムを開発し、このようにすればStinson and Weiの攻撃のみならず、全ての攻撃に対し安全であることを示した。一方、ペイテレビ等においてセンタは、N人の契約者の内、受信料未納のc人の契約者には見えない様に、コンテンツを暗号化して放送したい。この様に、N人中c人以下のユーザを排除できる放送型暗号系を、(c,N)閾値排除可能暗号系と呼ぶ。本研究では、次に、cover free familyという組合せデザインを使うと、(c,N)閾値排除可能暗号系が得られることを示した。また、almost strongly universal hash関数を利用したoverhead=O(c^2)となる(c,N)閾値排除可能暗号系の構成法を示した。最後に、本構成法により得られる(c,N)閾値排除可能暗号系は、追跡可能暗号系としても優れていることを示した。放送方暗号系においては、センタは加入者に復号用の鍵を配布する。しかし、不正な加入者はそれらから海賊版の復号器を生成し、非加入者に与えてしまうかもしれない。n人の加入者のうち高々k人が結託して海賊版の復号器を作ったとしても、その海賊版の復号器から犯人を割り出せる方式を(k,n)しきい値追跡可能暗号系と呼ぶ。従来の方式は鍵サイズ、暗号文サイズが非常に大きい、という欠点を有していた。申請者はEurocrypt'98という国際会議において、鍵サイズ、暗号文サイズの下限を尊出すると共に、これらの下限を等号で満たす最適な方式を提案した。この方式に対し、Stinson and WeiはSAC'98という国際会議において線形攻撃と呼ばれる攻撃法を示した。さて、(k,n)しきい値追跡可能暗号系は、鍵生成アルゴリズム、暗号化アルゴリズム、復号アルゴリズム、犯人追跡アルゴリズムの4つのアルゴリズムから構成される。本研究では、申請者のEurocrypt'98の方式に対し、新しい犯人追跡アルゴリズムを開発し、このようにすればStinson and Weiの攻撃のみならず、全ての攻撃に対し安全であることを示した。この結果は申請者のEurocrypt'98の下限は厳密であり、かつ申請者の方式は最適であることを示している。本研究の成果は平成12年4月17日18日に米国Rutgers大学にて開催されるDIMACS(Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science)Workshopにてacceptされ、発表する予定である。ペイテレビ等においてセンタは、N人の契約者の内、受信料未納のc人の契約者には見えない様に、コンテンツを暗号化して放送したい。最近、筆者ら、及びKumar等は、cover free familyという組合せデザインを使うことにより、(c,N)閾値排除可能暗号系が得られることを独立に示した。Kumarらは、また、代数幾何符号を使ったoverhead=O(c^2)となるcover freefamilyの構成法を示した。ただし、overhead=暗号文の長さ/

平文の長さ。本研究では、まず、almost strongly universal hash関数を利用したoverhead=O(c^2)となる(c,N)閾値排除可能暗号系の構成法を示した。本構成法は、代数幾何符号を使った構成法に比べ、はるかに簡明で、単純である。次に、本構成法により得られる(c,N)閾値排除可能暗号系は、追跡可能暗号系としても優れていることを示した。
NO,MMP,TNF-αの相互作用による椎間板変性機序と制御

家兎腰椎椎間板にOsti, Vernon-Robertsらの方法に従い、L3/4,L4/5,L5/6椎間板左側方にメスを用いて髄核に達しない切開を加え、実験的椎間板変性モデルを作製した。変形進行に伴う経時的なレントゲン像、病理組織像、プロテオグリガン合成能、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP 1、3、9、12、13)、誘導型Nitric Oxide合成酵素(i-NOS)mRNAの発現、NO生産量、TNF-αの変化を調べた。腰椎レントゲン撮影では、術後一ヶ月より徐々に椎間板腔狭小化、骨棘形成が起こり、組織所見でも経時的にSafranin-O染色性の低下が認められ、線維輪の断裂、ヘルニアの発生など、椎間板変性に類似の所見が認められた。椎間板プロテオグリカン合成能は、術後一ヶ月の変性初期には、一時的に合成能は術前の約二倍にまで増加したが、その後は経時的に減少した。MMP-1,3,9,12,13,TIMP(Tissue inhibitor of MMPs)1,2をモノクロナール抗体を用いたSandwich enzyme immunoassay法により測定すると、MMP-1,3,9,12,13は変性進行とともに著しく増加するのに対し、TIMP 1,2はあまり変化しなかった。培養上清中のNitrite量をGriess法を用いた吸光光度計により測定し、NOの産生の変化をみると、術後一ヶ月ごろより髄核を中心にNO産生の増加が認められた。家兎静脈血中にi-NOSインヒビター(L-LMMA)を添加すると、NO産生量、プロテオグリカン合成能は著しく低下したが、MMP,TNF-α産生に変化を及ぼさず、レントゲン撮影、組織所見でみた椎間板変性所見にも大きな変化は認められなかった。しかし、同時にTNF-αインヒビターを投与すると、TNF-α産生とともにMMP産生が著しく抑制され、これに伴って椎間板変性所見も抑制された。椎間板変性過程には、基質合成低下よりも基質分解の亢進が大きく関与しており、基質分解に大きく関わるMMP,TNF-α産生を抑制することが変性抑制に重要であると考えられた。本年度は家兎腰椎椎間板に実験的椎間板変性モデルを作製し、変形進行に伴う経時的なレントゲン像、病理組織像、プロテオグリガン合成能、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP1、3、9、12、13)、誘導型Nitric Oxide合成酵素(i-NOS)mRNAの発現、NO生産量、TNF-αの変化を調べた。家兎をペントバルビタール麻酔下、経腹膜的に腰椎を展開した。Osti, Viernon-Robertsらの方法に従い、L3/4,L4/5,L5/6椎間板左側方にメスを用いて髄核に達しない切開を加えた。腰椎レントゲン撮影による椎間板腔、椎体骨棘形成の度合いを測定すると、術後一ヶ月より徐々に椎間板腔狭小化、骨棘形成が起こり、椎間板変性に類似の所見と考えられた。

組織所見でも、経時的にSafranin-O染色性の低下が認められ、線維輪の断裂、ヘルニアの発生が認められた。椎間板プロテオグリカン合成能は、術後一ケ月の変性初期には、一時的に合成能は術前の約二倍にまで増加したが、その後は経時的に減少した。MMP-1,3,9,12,13,TIMP(Tissue inhibitor of MMP s)1,2をモノクロナール抗体を用いたSandwich enzyme immunoassay法により測定すると、MMP-1,3,9,12,13は変性進行とともに著しく増加するのに対し、TIMP1,2はあまり変化しなかった。培養上清中のNitrite量をGriess法を用いた吸光光度計により測定し、NOの産生の変化をみると、術後一ケ月ごろより髄核を中心にNO産生の増加が認められた。今後、NO,MMPsとともに、その産生に大きく関わっているサイトカインであるTNF-α産生をi-NOS,TNF-αインヒビター、TIMPを用いることにより同時に阻害することによる椎間板変性抑制効果を明らかにする。家兎腰椎椎間板にOsti,Vernon-Robertsらの方法に従い、L3/4,L4/5,L5/6椎間板左側方にメスを用いて髄核に達しない切開を加え、実験的椎間板変性モデルを作製した。変形進行に伴う経時的なレントゲン像、病理組織像、プロテオグリガン合成能、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP1、3、9、12、13)、誘導型Nitric Oxide合成酵素(i-NOS)mRNAの発現、NO生産量、TNF-αの変化を調べた。腰椎レントゲン撮影では、術後一ヶ月より徐々に椎間板腔狭小化、骨棘形成が起こり、組織所見でも経時的にSafranin-O染色性の低下が認められ、線維輪の断裂、ヘルニアの発生など、椎間板変性に類似の所見が認められた。椎間板プロテオグリカン合成能は、術後一ヶ月の変性初期には、一時的に合成能は術前の約二倍にまで増加したが、その後は経時的に減少した。培養上清中のNitrite量をGriess法を用いた吸光光度計により測定し、NOの産生の変化をみると、術後一ヶ月ごろより髄核を中心にNO産生の増加が認められた。家兎静脈血中にi-NOSインヒビター(L-LMMA)を添加すると、NO産生量、プロテオグリカン合成能は著しく低下したが、MMP,TNF-α産生に変化を及ぼさず、レントゲン撮影、組織所見でみた椎間板変性所見にも大きな変化は認められなかった。しかし、同時にTNF-αインヒビターを投与すると、TNF-α産生とともにMMP産生が著しく抑制され、これに伴って椎間板変性所見も抑制された。椎間板変性過程には、基質合成低下よりも基質分解の亢進が大きく関与しており、基質分解に大きく関わるMMP,TNF-α産生を抑制することが変性抑制に重要であると考えられた。家兎腰椎椎間板にOsti, Vernon-Robertsらの方法に従い、L3/4,L4/5,L5/6椎間板左側方にメスを用いて髄核に達しない切開を加え、実験的椎間板変性モデルを作製した。
新規抗腫瘍剤と放射線療法の最適併用法に関する基礎的研究

新しい抗癌剤エミテフールと放射線治療との併用について基礎的に検討した。マウスSCCVIII及びEMT6腫瘍に対して、25mg/kg同薬剤を、5または10日間連日投与あるいは12時間おきに4回投与すると、明らかな抗腫瘍効果が認められたが、これを4Gy、5日間、2.8Gy、10日間、あるいは12時間おきに5Gy、4回のそれぞれの放射線照射の前に投与すると、抗腫瘍効果は著明に増強した。ただし12.5mg/kgでは、同様に併用しても効果はわずかであった。以上より、エミテフールはある程度の投与量(恐らく400mg/日)以上で放射線治療と連日併用した場合、高い抗腫瘍効果が期待できると考えられたまた5-FUのプロドラッグOFU001、1-(2'-oxopropyl)-5-FUについて検討した。この化合物は、低酸素下放射線照射の際に生じる水和電子を取り込むことにより側鎖が切断され、5-FUになる。OFU001の放射線による基質分解は、低酸素、有酸素状態のいずれにおいても観察されたが、5-FUの生成は低酸素状態で顕著に認められたのに対し、有酸素状態ではわずかであった。低酸素状態におけるOFU001の基質分解のG値は3.5であり、5-FU遊離のG値は1.8であった。薬剤を低酸素状態で30Gy照射後、SCCVII細胞と3-6時間接触させると、細胞生存率は40%に低下したが、有酸素照射では生存率は85%であった。低酸素状態でOFU001を7.5、15または22.5Gy照射した場合、線量の低下とともに効果は減少したが、殺細胞効果は認められた。またユーゴスラヴィアのクラグイェヴァチ大学腫瘍科において行われた食道癌、肺癌に対する放射線と化学療法の併用に関する臨床試験について分析を行ったが、いずれも放射線と化学療法の併用によって従来の放射線治療単独の成績を上回ると考えられる結果が得られた。悪性腫瘍の内科的治療法としては、放射線治療と化学療法の併用療法が主流となりつつある。当研究は、新しく開発され、近い将来放射線治療と併用して使用される可能性の高い薬剤や既に放射線治療と併用されているエトポシドについて、実験腫瘍モデルを用いて、放射線との併用効果と最適の併用法について検討することを目的とした。新しい抗腫瘍剤としては、5-FU系のエミテフ-ル、白金製剤のネダプラチン、カンプトテシン誘導体のトポテシンについて検討を予定した。これらのなかで、今年度は特にエミテフ-ルについて詳細に検討した。マウスのSCCVIIおよびEMT6腫瘍に対して、25mg/kgの同薬剤を、5または10日間連日投与あるいは12時間おきに4回投与すると、明らかな抗腫瘍効果が認められたが、これを4Gy,5日間、2.8Gy、10日間、あるいは12時間おきに5Gy、4回のそれぞれの放射線照射の前に投与すると、抗腫瘍効果は著明に増強した。この効果の増強は150mg/kgのエミテフ-ルを単回投与で放射線照射と併用した場合よりも大きいと考えられた。ただし、12.5mg/kgの投与量で、同じプロトコールで併用しても、効果はわずかであった。これらの結果より、エミテフ-ルはある程度の投与量以上(恐らく400mg/日以上)で放射線治療と連日併用した場合、高い抗腫瘍効果が期待できると考えられた。

新しい薬剤については、単回投与にて予備的実験を行ったが、トポテシンは50および100mg/kgの投与量では、SCCVII腫瘍に対して効果が少なかった。ネダプラチンは30および60mg/kg、エトポシドは100および150mg/kgの投与量にて検討したが、共に効果はあるものの、過半数のマウスが死亡した。したがって分割投与および分割照射との併用実験に用いる薬量については、次年度にさらに検討が必要と考えられた。前年度の研究で、新しい5-FU系抗癌剤エミテフールと放射線が優れた併用効果を示したことから、今年度は放射線照射によって活性化され5-FUを放出する化合物OFU00l、1-(2'-オキソプロピル)-5-フルオロウラシルについて重点的に検討した。この化合物は低酸素状熊における放射線照射によって、5-FUに変換されると考えられる。すなわち低酸素状態での放射線照射の際に生じる水和電子が化合物内に取り込まれ、これが側鎖の化学結合の部分に移動し、化学結合が不安定となって水素原子で置換されることによって、5-FUとなると考えられる。当研究においては、放射線照射によるリン酸緩衝液中の同化合物の分解と5-FUの生成をHPLCで検討し、放射線照射後の同薬剤のin vitroにおける効果をマウスSCCVH細胞を用いて、コロニー形成試験によって検討した。OFU001の基質分解は、低酸素状熊のみならず、有酸素状熊においても観察されたが、5-FUの生成は低酸素状態で顕著に認められたのに対し、有酸素状態ではわずかであった。低酸素状態におけるOFU001の基質分解のG値(100keVの放射線エネルギーによって変換または生成される分子の数)は3.5であり、5-FU遊離の(G値は1.8であった。薬剤を低酸素状態で30Gy照射後、SCCVH細胞と3-6時間接触させると、細胞生存率は40%に低下したが、有酸素照射では生存率は85%であった。低酸素状態でOFU001を7.5、15または22.5Gy照射した場合、線量の低下とともに効果は減少したが、これらの線量においても殺細胞効果は認められた。またユーゴスラヴィアのクラグイェヴァチ大学腫瘍科において行われた食道癌、肺癌に対する放射線と化学療法の併用に関する臨床試験について分析を行ったが、いずれも放射線と化学療法の併用によって従来の放射線治療単独の成績を上回ると考えられる結果が得られた。