hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子宮内膜癌におけるサイクリンAによるアポトーシス抑制の分子機序の解析

我々は子宮内膜癌におけるサイクリンAの発現亢進の意義として、細胞増殖能への影響以外に、抗癌剤感受性の低下を及ぼす可能性があるという仮説を立てこれを検証する目的で本研究を施行した。まずサイクリンA強発現HHUA株を樹立し、この細胞の増殖能が亢進し、抗癌剤感受性が低下していることを確認した。またこの細胞では抗癌剤によるアポトーシス発現低下、アポトーシスの発現抑制因子であるBcl-2の発現増加、アポトーシス促進因子Badの不活化を見出した。次にサイクリンAによるapoptosis抑制機序を解明するために、PI3K-Aktの経路について検討した。サイクリンA導入細胞にシスプラチンを添加するとAKTリン酸化の増強が認められたことからPI3K-Akt経路が重要な関与をしていると考えられた。以上の結果をふまえ、サイクリンAによるアポトーシス抑制に関与する遺伝子を同定するため、サイクリンA導入による遺伝子発現の変化をオリゴヌクレオチドマイクロアレイにて解析した。その結果Akt結合タンパクであるのperiplakin (PPL)の発現がサイクリンA導入細胞において亢進していることが判明した。またPPLの発現亢進にともなって、PPLのAkt結合分画も増加していることが確認された。さらにPPLmRNAの発現をsiRNAを用いて抑制するとAktのリン酸化レベルは減弱したことから、PPLの結合によりAkt経路が安定化し、活性化することを確認した。以上の結果から子宮内膜癌におけるサイクリンA発現とシスプラチン耐性の機序として、サイクリンAによるアポトーシスの抑制が関与していることが判明し、さらにこの機序はPPL発現亢進とそれによるAKT経路を安定化活性化が重要であることを世界で初めて明らかにした。当教室では、サイクリンA発現する子宮内膜癌患者の予後が不良であったことから、サイクリンAの抗癌剤感受性に対する作用を検討した。その結果、サイクリンAを強制発現させた内膜癌細胞株ではシスプラチンに対する感受性が低下したこと、さらにその原因として、サイクリンA導入細胞ではシスプラチンによるアポトーシスの低下が見られたことを見出した。我々は次にサイクリンAによるアポトーシス抵抗性の分子機序を検討したところ、アポトーシス誘導因子であるBadがサイクリンA導入細胞によりリン酸化を受け、アポトーシス誘導機能が低下していること、またこのBadのリン酸化がPI3-kinase-Akt経路の活性化によることを見出した。次に我々はサイクリンAによるこの活性化の分子機序を明らかにするために、サイクリシA導入による遺伝子変異をマイクロアレイ解析とreal-time RT-PCR法によって包括的に解析したところ、サイクリンA導入によって発現が増加する因子としてperiplakinとFGF(fibroblast growth factor)9を同定した。このうちpriplakinは細胞内でAkt分子の足場蛋白としてAktシグナルの安定化に関与するといわれている。我々はまずperiplakinの関与について検討したところ、免疫染色で内膜癌におけるサイクリンAの発現とperiplakinの発現が相関する傾向を認め、免疫沈降法によってperiplakinとAktの結合を確認した。さらにsiRNA法を用いてperiplakinの発現を抑制したところ、Aktの燐酸化の低下が観察されたことから、我々はサイクリンAがperiplakin-Aktの経路を介してアポトーシスの発現を抑制していることを世界で初めて見出した。この発見はサイクリンAを新たな分子標的とした内膜癌の治療戦略の確立のために重要であると考えられた。これら知見は平成17年第64回日本癌学会総会シンポジウムにて発表し現在投稿準備中である。

我々は子宮内膜癌におけるサイクリンAの発現亢進の意義として、細胞増殖能への影響以外に、抗癌剤感受性の低下を及ぼす可能性があるという仮説を立てこれを検証する目的で本研究を施行した。まずサイクリンA強発現HHUA株を樹立し、この細胞の増殖能が亢進し、抗癌剤感受性が低下していることを確認した。またこの細胞では抗癌剤によるアポトーシス発現低下、アポトーシスの発現抑制因子であるBcl-2の発現増加、アポトーシス促進因子Badの不活化を見出した。次にサイクリンAによるapoptosis抑制機序を解明するために、PI3K-Aktの経路について検討した。サイクリンA導入細胞にシスプラチンを添加するとAKTリン酸化の増強が認められたことからPI3K-Akt経路が重要な関与をしていると考えられた。以上の結果をふまえ、サイクリンAによるアポトーシス抑制に関与する遺伝子を同定するため、サイクリンA導入による遺伝子発現の変化をオリゴヌクレオチドマイクロアレイにて解析した。その結果Akt結合タンパクであるのperiplakin (PPL)の発現がサイクリンA導入細胞において亢進していることが判明した。またPPLの発現亢進にともなって、PPLのAkt結合分画も増加していることが確認された。さらにPPLmRNAの発現をsiRNAを用いて抑制するとAktのリン酸化レベルは減弱したことから、PPLの結合によりAkt経路が安定化し、活性化することを確認した。以上の結果から子宮内膜癌におけるサイクリンA発現とシスプラチン耐性の機序として、サイクリンAによるアポトーシスの抑制が関与していることが判明し、さらにこの機序はPPL発現亢進とそれによるAKT経路を安定化活性化が重要であることを世界で初めて明らかにした。
組換え特異抗原を基盤としたエキノコックス感染イヌの血清診断システムの開発

エキノコックス症に感染したイヌの血清診断法に関する研究を行った。それまで、イヌの血清診断は全く未開発であったが、本研究により、診断法の基盤となる抗原をコードするいくつかの遺伝子や糖タンパク質成分を見いだすことが出来た。2年間の研究期間中、その遺伝子群を基に10数種の組換え抗原タンパク質を作製し、感染イヌおよび健常イヌ血清を用いて評価を行った。その中、数種類の感度および特異性共に良好な組換えタンパク質の作製に成功した。また、幼虫から抽出した糖タンパク質成分の血清学的評価も良好であった。現在、イヌのエキノコックス症の診断には感染したイヌの糞便中に存在する寄生虫由来の分泌/排泄物を免疫学的に検出する手法が主に用いられている。ところがエキノコックスの成虫は感染したイヌから自然に排出されてしまう場合があり、このような場合のイヌの検体は偽陰性と判定されてしまう恐れがある。また、飼い主や試験実施者が糞便を扱う際に感染の危険も伴う。本研究では、イヌの糞便ではなく、血清を用いる診断法を開発するため、感染イヌの抗体価を上昇させるような(結果として血清診断に利用できるような)タンパク質を探すことにした。エキノコックスの幼虫を実験的にイヌに感染させ、虫卵を排出する成虫にまで発育させた。この成虫からmRNAを抽出し、それを基にcDNAライブラリーを構築した。分離された多数の遺伝子(およそi200クローン)の塩基配列を調べているうちに、寄生虫の細胞内プロテアーゼ(カテプシン)やヒートショックプロテインに類似した蛋白質、膜表面に発現する事が示唆される、ある種のタンパク質がそれぞれ見いだされた。これらのタンパク質が、感染したイヌの血清中の抗体価を上昇させているかを調べると、5頭感染させたイヌ全ての血清中にそれぞれのタンパク質に対する特異抗体の存在が確認された。このことから、イヌの血清診断法を開発するに当たり、今年度見いだしたそれぞれのタンパク質は有望な候補になると考えられた。さらに、本研究の趣旨からはわずかに逸脱するが、マウスに免疫すると、エキノコックスの虫卵感染における感染率を有意に抑制させるタンパク質を見いだした。これは、エキノコックスのワクチンとして使用できるかもしれないタンパク質が見いだされたことを意味する。今後さらにこれらのタンパク質の性質を調べ、組み合わせていくことで、エキノコックス生活環を鑑みた全体の制御システムを考えていく予定である。近年、エキノコックス流行地である北海道では、愛玩動物として飼育されているイヌのエキノコックス感染事例が報告されてきている。現在、イヌのエキノコックス症の診断には感染したイヌの糞便中に存在する寄生虫由来の分泌/排泄物を免疫学的に検出する手法が主に用いられているが、エキノコックスの成虫は感染したイヌから自然に排出されてしまう場合があり、このような場合のイヌの検体は偽陰性と判定されてしまう恐れがある。本研究では、イヌの糞便ではなく、血清を用いる診断法を開発するため、感染イヌの血清中の抗体価を上昇させるような寄生虫由来タンパク質を探すことを目的とした。昨年度までに見いだした抗原候補遺伝子を基に組換えタンパク質を作成し、その中で最もエキノコックス感染イヌ血清に特異的で感度良く反応する抗原の評価を行った。その中、EMY-162という分泌性タンパク質、カテプシン(細胞内消化酸素)様のタンパク質およびputative hsp20が、優れた反応を示した。しかしながら、そのうち前二者は幾つかの健常イヌ血清にも反応を認めず、今後有望な抗原として開発を進めると共に、現在その成果について海外他論文へ投稿中である。さらにputative hsp20の性質を調べたところ、本寄生虫のほぼすべての成育段階(幼虫、幼弱成虫および成熟成虫)にその遺伝子発現を認めた。Hspはいくつかの感染症原因生物において強い免疫原性を示す事が知られ、ワクチン抗原候補として見いだされている。本抗原は全ての成育段階に発現していることから診断抗原のみならず、終宿主に対するワクチン効果を発現する可能性も期待される。
温度感受性ポリマーを利用した生体内微量物質精製法の開発応用に関する研究

近年のバイオ技術の発達に伴い,医療の場においても生命活動そのものを分子レベルでとらえようとする気運が著しく高まりつつある。分子レベルでの解析を行うには,生命活動に働く生体内の微量因子のひとつひとつをより完全な状態で取り出すといった操作が不可欠であり,効率が良く汎用性のある新たな分離精製法を開発することは最も必要性の高い問題の一つである。本研究では温度変化に依存して,水に対する溶解度が極めて鋭敏かつ可逆的に変化すると言ったユニークな性質を持つ高分子ポリマー(温度感受性ポリマー)並びにその誘導体を新規に開発し,分離担体として応用することによって,単に,温度変化を行うだけで,様々な生体微量因子を他の物質中から温和な条件のもと個々に分離精製することが可能な方法の開発を行った。その結果,以下のような成果を見出すことができた。1.無水条件下,N-イソプロピルアクリルアミドとメタクリル酸グリシジルをアゾビスイソブチロニトリルを用いて共重合させることにより,温度感受性ポリマーの誘導体を新規に開発した。本誘導体は,32°Cを境にして,H_2Oに対する溶解性が激変する性質(温度感受性)並びにアミノ基を持った物質との結合性を併せ持っていた。2.本誘導体に,p-アミノフェニルホスホリルコリン(CRP)をアフィニティリガンドとして結合させ(APPC結合ポリマー),これをウサギ炎症血からのC反応性蛋白質(CRP)の分離精製に用いた。Ca^<2+>存在下,ウサギ炎症血とAPPC結合ポリマーとを反応させたところ,CRPはこのポリマーに特異的に結合し,32°C以上に反応液温度を上昇させることによって,ポリマーと共沈した。3.遠心によって回収したポリマーから,EDTAを用いてCRPを回収したところ,混入物質のない精製CRPを80%以上の回収率で得ることができた。加えて,ポリマーへのCRPの結合度は,両者の濃度にそれぞれ依存することも判明した。以上の研究成果の詳細は取りまとめ,論文にて発表した。
病理診断用in situ遺伝子検査法の開発

in situ PCR法は、PCRを病理組織片に適用し、顕微鏡下に観察する技術である。まずわれわれは、変異特異的プライマーを用いて、癌細胞における点変異の検出を検討した。対象としたのは、肺癌細胞におけるK-ras点変異で、変異特異的プライマーをジコキシゲニンで標識し、増幅したPCR産物をアルカリホスファターゼで標識した抗ジコキシゲニン抗体で検出し、NBTで発色させた。こうした検出法においては一般に、Taqポリメラーゼが内因性物質(ヘモグロビンや陰性多糖類)によって著しく阻害されるため、検出感度に難がある。そこで、次にわれわれは、血液や糞便中の阻害物質の影響を減弱させ、長鎖DNAの反応性を高めることの知られたAmpdirect^<TM>の添加効果を非固相(液相中)で調査した。Ampdirectは専用のバッファーと添加剤からなっており、Mgなどの金属イオンと界面活性剤に工夫がこらしてある。これを血液サンプルに適用し、βグロブリン遺伝子を標的として増幅効果の検討をおこなった。まず、異なった抗凝固剤を用いて採血し、PCR反応液に2倍ごとの希釈系列で全血を加えたところ、従来のPCRバッファーに比較して、Ampdirectバッファーを用いると良好な増幅が得られた。また全血量が少ないほど良好な増幅を示し、血液中に増幅阻害物質が存在することが示された。抗凝固剤の比較では、へパリンがそれ自身阻害作用を持つことが示された。さらに、HBウイルス感染者から得た血清についても、Ampdirect使用による良好な増幅効果を確認した。そこで現在、in situ PCR法の検出感度を高めるために、Ampdirectを添加し、その増幅への効果を検討している。一方、PCR増幅によらない高感度検出法として、PNAプローブにCSA(Catalyzed Signal Amplification)法を組み合わせた検出法の開発を進めている。これらの検出法により、病理領域における遺伝子検査が飛躍的に発展するものと期待される。
要介護認定者に対する呼気筋トレーニングの開発

肺合併症の予防に資する呼吸・咳嗽・嚥下機能の改善につながる在宅要介護認定者に対するトレーニングに最適な負荷圧と姿勢について検討した上で呼気筋トレーニングプログラムを開発し、その効果を検証した。呼吸・咳嗽機能は経時的に改善し、嚥下機能はトレーニング後に改善した。また、栄養状態良好者はトレーニング3週以降に呼気筋力が改善した。今後は、開発したプログラムで水準の高いデザインによる効果検証が必要である。呼気筋トレーニング(EMT)は嚥下機能に好影響を与えるとの報告が散見される。健常者では座位より仰臥位で嚥下時の舌骨上筋群は活動するが、在宅療養者での同様の報告やEMT実施時の姿勢が舌骨上筋群に及ぼす影響に関連する報告は見られない。本研究は,在宅療養者に対してEMT実施時の至適な座位姿勢および至適呼気圧負荷の違いによる舌骨上筋群の活動を比較することによって,至適な姿勢および呼気負荷圧を決定することを目的とした。対象は,嚥下障害を有せず、座位保持が可能な在宅療養中の要支援・介護認定者である13名(男性6名・女性7名,74.6±8.1歳,BMI22.1±2.4,要支援6名・要介護7名)であった。まず、最高呼気筋力(MEP),舌圧を測定した。次に,リクライニング椅子を使用し,端坐位,30°座位,45°座位,75°座位の4肢位で、対象者のMEPに対する30%MEP,50%MEP,75%MEP,100%MEPの圧でEMTデバイスによる呼気負荷を実施し,呼気開始からの1秒間の舌骨上筋振幅をroot mean squareに変換した後、座位姿勢と呼気負荷圧の二要因による二元配置分散分析を用いて解析し,有意水準をp<0.05とした。結果、MEPと最大舌圧およびPCFは有意に正の相関(r=0.60,0.71)を示した。座位姿勢を変えても舌骨上筋の筋活動に有意差はなかったが,30%MEPより75%MEP,75%MEPより100%MEPで有意に舌骨上筋の活動は増加した。EMTは座位が自立していない在宅療養患者にも適用可能であり、呼気圧負荷はより大きい程舌骨上筋の活動を賦活するが、患者のアドヒアランスを考慮することが必要である。呼気抵抗負荷トレーニング(expiratory muscle training: EMT)は、呼吸筋力や咳嗽能力のみならず、嚥下機能にも影響を及ぼす可能性が報告されており、注目されている。しかし、これらは呼気圧負荷時における舌骨上筋群の活動を表面筋電図により検討されており、呼気負荷圧時にMRI画像を用いて形態学的側面から検討された報告はこれまでにない。本研究はMRIを用い、呼気負荷圧時の舌の形態学変化について比較検討することを目的とした。健常者男女30名(男性15名・女性15名、平均28.9歳)を対象とし、呼気負荷圧(maximal expiratory pressure: MEP)を加えた時の矢状面における舌面積の形態変化を測定した。形態変化はMRIによるT2強調画像を用いて背臥位で撮影した。撮影は最大呼気抵抗圧の10%MEP・30%MEP・50%MEPを水圧にて加えた時に実施し、安静時と比較した。結果、10%MEPから50%MEPへと舌面積は順次、負荷圧が強くなるとともに有意に縮小した。変化率は、男性で10%MEPでは-13.0%、30%MEPでは-16.4%、50%MEPでは-18.7%、女性で10%MEPでは-16.2%、30%MEPでは-18.6%、50%MEPでは-22.0%であった。負荷圧毎の変化率の性差については有意差がなかった。よって、健常者の舌では50%MEPまで呼気負荷圧が増すと形態学的には安静時より縮小し、より舌筋の強い収縮が得られることが判明した。本研究の目的は、在宅虚弱高齢者に対する呼気筋トレーニングプログラムを開発し、呼吸機能の改善を通じた肺合併症の予防および嚥下機能の改善に資することであり、4カ年での研究を実施している。その目的に従い、初年度にはMRIを用いた研究において、健常者では最高呼気筋力の50%まで呼気負荷圧が増すと形態学的に舌は安静時より縮小し、より強い舌筋の収縮が得られる結果を得た。次年度には、表面筋電図を用いた研究において、呼気抵抗負荷トレーニング(expiratory muscle training:EMT)は座位が自立していない在宅療養患者にも適用可能であり、呼気圧負荷は強いほど舌骨上筋の活動を賦活するが患者のアドヒアランスを考慮することが必要であるとの結果を得た。これまでの2カ年の研究結果を踏まえ、座位形態は特定しないなんらかの座位姿勢(端坐位、30°から75°後方傾斜坐位)で、呼気圧負荷強度を在宅療養患者が4週間に毎日30分間(15分間を2回/日)継続できると想定した最高呼気筋力の30%と決定した。

そこで、今年度以降は徳島県に在住し、介護保険サービス利用中の要介護認定者で本研究の主旨を説明し、同意の得られた症例を対象として、4週間在宅でのEMTを実施し、嚥下機能に及ぼす効果について介入前後での反復唾液嚥下テスト、舌圧、口唇閉鎖力、呼吸機能検査、呼吸筋力、ADL(バーセル・インデックス)のデータを取得している。なお、介入期には最高呼吸筋力を毎週測定し、負荷圧を再調整した。中間解析の結果では、EMT介入前後で呼気筋力、吸気筋力、最高呼気流速、咳嗽時最大呼気流速は改善傾向にあった。反復唾液嚥下テストには介入前後で改善する症例もあるが、変化を示さない症例も存在していた。来年度も研究を継続し、症例を増やして、分析し、最終結果を得る予定である。徳島県に在住し、介護保険サービス利用中の要介護認定者23名に4週間在宅での呼気筋トレーニングを実施し、嚥下機能に及ぼす効果について介入前後での反復唾液嚥下テスト、呼吸機能検査、呼吸筋力の結果からその効果を検討した。呼気筋トレーニングは、前年度までに決定した至適負荷圧である最高呼気圧の30%圧と各種の座位姿勢で、先行研究に準じて1セット5回、5セットで1日2回、週5回の介入開始前に反復唾液嚥下テスト、呼吸機能検査、咳嗽能力検査、呼吸筋力検査を行い、開始後は毎週呼吸機能と呼吸筋力を測定し、終了後は全検査を実施した。なお、2回目以降の設定圧は、再評価時に得られた最高呼気圧の30%圧で負荷圧の再調整を随時行った。呼気筋トレーニング期間は4週間とした。トレーニングによる効果は、反復唾液嚥下回数についてはトレーニング前後でWilcoxonの符号付順位検定、各測定時期における呼吸指標には補正したMann-WhitneyのU検定を用いた。また、栄養状態を考慮し、BMIの中央値でBMI高値群と低値群の2群に分け、呼吸機能、咳嗽能力、呼吸筋力について高低と測定時期の2要因による分散分析と多重比較にて解析した。反復唾液嚥下回数は、介入前後で有意に改善しており(p<0.001)、回数が不変24%、悪化0%であった。最高呼気流量と最高咳嗽流量は、トレーニング前より開始2週後、3週後、4週後で有意に改善していた(p<0.05)。BMIと測定時期の2要因による分散分析の結果、BMI高値群で最高呼気筋力のみトレーニング前より開始3週後、4週後で有意に改善した(p<0.05)。今回開発した要介護認定者に対する在宅での呼気筋トレーニングは、嚥下機能、呼吸機能、咳嗽機能を改善することが明らかとなった。今後は、開発したプログラムで無作為化比較試験といった水準の高いデザインによる効果検証が必要である。肺合併症の予防に資する呼吸・咳嗽・嚥下機能の改善につながる在宅要介護認定者に対するトレーニングに最適な負荷圧と姿勢について検討した上で呼気筋トレーニングプログラムを開発し、その効果を検証した。呼吸・咳嗽機能は経時的に改善し、嚥下機能はトレーニング後に改善した。また、栄養状態良好者はトレーニング3週以降に呼気筋力が改善した。今後は、開発したプログラムで水準の高いデザインによる効果検証が必要である。当初の計画通りに研究は進行しているが、研究対象者数が予定より少なくなる見込みである。また、対象者の協力を継続して得難い理由により、クロスオーバー試験の実施が困難となる可能性が高い。リハビリテーション科学研究の対象者数を増やし、最終結果を得る予定である。当初の計画通りに研究は進行しているが、要介護認定者に対する検査で対象者の疲労、負担を一部軽減するために、至適座位姿勢と至適呼気負荷圧の検討に絞り、研究を進めたため。科研費申請書類における当該年度の計画は、「健常成人約10名を対象とし、健康保険鳴門病院のMRI検査により、呼気筋トレーニングが舌骨筋の活動に寄与する形態学的変化を通して至適呼気圧の決定および呼気圧負荷が嚥下機能改善に資する機序について検討する。
前立腺肥大症の機能的閉塞に関する平滑筋の収縮制御機構

前立腺肥大症(BPH)における尿閉や排尿障害は、α_1受容体数の増加により、交感神経刺激が前立腺平滑筋の収縮を増大させるためと考えられている。しかし、平滑筋の収縮制御に関する細胞内機構についてはほとんど知られていない。前立腺平滑筋の動物モデルとしてモルモット精管を用い、交感神経刺激による収縮の制御機構を明らかにした。以下にその要点を述べる。(1)交感神経刺激による平滑筋収縮の成分を分離した。電気刺激により誘発されるモルモット精管平滑筋の収縮はα1(α1-受容体を介する成分、α1-earlyとα1-lateを含む)、N-ATP(交感神経由来のATP)、α1-ATP(α1依存性の筋原性ATP)の3つの成分から構成されていた。(2)精管平滑筋の収縮に関与する2つのnifedipine-感受性Ca^<2+>チャネルと1つのnicardipine感受性Ca^<2+>チャネルを分離した。(3)収縮の制御に関し、Ca^<2+>-activated K^+チャネルが重要な役割を果たすことを明らかにした。N-ATP成分を誘発するnifedipine-感受性Ca^<2+>チャネルの1つはBKチャネルと密接に関連しており、α1-lateの成分に関与するnifedipine-感受性Ca^<2+>チャネルはBKおよびSKチャネル両方に関与していた。α1-early成分を誘発するnicardipine-感受性Ca^<2+>チャネルはSKチャネルに関与していた。(4)α_1受容体を介する収縮にはryanodine-Sensitive Ca^<2+> storeのCa^<2+>-induced Ca^<2+>release(CICR)系が関与することを明らかにした。(5)P2x受容体を介する収縮には筋小胞体の関与は比較的少ないことを明らかにした。これらの研究結果は骨格筋、心筋に比較して遅れていた平滑筋の収縮制御機構の解明に著明に貢献したものと考えられる。交感神経-前立腺平滑筋のモデルとしてモルモット精管を用い、壁内交感神経刺激により誘発される平滑筋の収縮機構を明らかにするために、Organ bath収縮実験を行った。A.モルモット精管を麻酔下(25% urethane,1ml/100g,ip)で摘出し、2個の円形銀電極を通してMagnus管に懸垂し発生張力を記録した。電気刺激は5、10、40Hz、0.3msec持続の矩形波定電流で10パルスの最大刺激(10mA)を空気隔絶条件で行った。実験は36°Cで行い、温度負荷は43、45、46および47°C、1時間とした。c.電気刺激による収縮:1)電気刺激による収縮は、tetrodotoxin感受性の成分と非感受性の成分から成っていた。前者はα_1成分、ATP成分とα_1受容体を介して筋から放出されるATP成分の3つであった。後者の1つは電気刺激により筋から直接放出されたATPによるものであり、他の1つは今までに報告のない成分で'X'と名づけた。2)電気刺激による収縮の神経原性成分に対する温度負荷効果を調べた。43°Cでは影響を受けず、45°C、46°Cではそれぞれ対照の22±6%、14±3%(mean±SD、p<0.001)に減少し、47°Cでは完全に消失した。

日本泌尿器科学雑誌第91巻掲載予定交感神経-前立腺平滑筋のモデルとしてモルモット精管を用い、交感神経刺激による収縮の制御機構とそれに伴う細胞内Ca^<2+>の動態を明らかにすることを目的とした。電気刺激による収縮はα_1受容体を介する成分(α_1)、プリン受容体を介する成分(N-ATP)、およびα_1受容体の活性化により筋から放出されるATP(α_1-ATP)成分から成り立っていた。α_1はL-type Ca_<2+>channelの活性化および細胞内Ca_<2+>storeからのCa^<2+>の両者が収縮に関与していた。一方N-ATPはL-type Ca^<2+>channelを活性化し、細胞内Ca^<2+>storeに依存しない収縮を誘発した。Dihydropyridine誘導体は全ての成分を著明に抑制し、L-type Ca^<2+>channelsのfacilitatorであるBayK8644は全ての成分を著明に増大させた。K^+channelsについては、charybdotoxinはN-ATP成分を著明に増大させ、apaminはα^1成分を著明に増大させた。BKおよびSK channelsは平滑筋の過剰な収縮を抑制するように働いているものと考えられた。2.細胞組織化学的研究モルモット精管の初代培養を行った。蛍光Ca^<2+>指示薬Fluo-3-AMを細胞内にloadした後、α_1agonist刺激による細胞内Ca^<2+>の動態をAQUACOSMOSで測定した。収縮実験に対応するblockerを用いた解析は今後の課題である。(2)免疫組織化学モルモット精管における容量依存性Ca^<2+>channelの存在を、anti-TRPC1を用いて検討した。精管内皮細胞は強い陽性反応を示したが、縦走筋、輪走筋は弱陽性であった。
う蝕リスク低減化食品素材探索へのグルカンスクラーゼ分子基盤

う蝕(虫歯)の進行は、口腔細菌Streptococcus mutansによる不溶性グルカンの産生をきっかけに開始される。本研究では不溶性グルカン形成を触媒する虫歯病原因子GTF-SIの立体構造を世界で初めて解明した。GTF-SIの構造には一般的なGHfamily 13のアミラーゼと比較してアミノ酸配列に順列置換が起きており、阻害剤・糖転移アクセプター基質との結合構造から、GTF-SIのユニークな基質認識メカニズムや反応特異性の詳細を明らかとすることに成功した。本研究から得られた情報は、GTF-SIを特異的に阻害する虫歯予防食品や医薬品の開発に役立つと期待される。本研究の最終的な目的は、最も身近な生活習慣病である、う蝕リスクの低減である。当該年度はう蝕病原因子であるStreptococcus mutans由来グルカンスクラーゼ(GSase)とその阻害剤およびアクセプター基質との複合体構造のX線結晶構造解析およびそのモデル精密化を行い、相互作用の詳細を解明した。これまで各種食品素材からGSase阻害物質が探索され、茶、プロポリス、リンゴ等のポリフェノール類に強い阻害活性があることが報告されている。しかしGSaseの糖転移反応メカニズムを理解し、より効果的な阻害物質を設計開発するには、そのサブサイト構造の情報が不可欠である。そこで、既知阻害物質であるアカルボース、糖転移反応のアクセプター基質であるマルトースとの複合体構造を解析した。その結果、サブサイト-1を構成するアミノ酸残基は、Glycoside hydrolase family 13に属する他アミラーゼとの間で高度に保存されている一方、サブサイト+1, +2, +3を構成するアミノ酸残基は大きく異なっていることが明らかとなった。マルトースはTrp517とTyr430に挟まれて結合しており、これらのアミノ酸残基がアクセプター基質の結合に重要であることが明らかとなった。この知見は、GSaseに特異的な阻害剤を探索設計する際の重要な情報となる。S. mutansの持つ3種のGSase(GTF-I、GTF-S、GTF-SI)はその反応生成物が異なることを利用し、これらのアミノ酸残基を比較したところ、サブサイトを構成するアミノ酸残基のうちGTF-S、I、SI間で異なるのは593位のみであることがわかり、このアミノ酸残基が3酵素間の糖転移反応生成物の違いに関与していることが示唆された。また、抗う蝕効果の期待される新規機能性ペプチドを見出したため、その分子メカニズムの詳細な解析を進めている。本研究では最も身近な生活習慣病であるう蝕のリスク低減を目的としている。2011年度はう蝕病原因子であるStreptococcus mutans由来グルカンスクラーゼ(GSase)の発現精製系を構築し、立体構造の解明に成功した。2012年度はGSaseとその阻害剤およびアクセプター基質との複合体構造を明らかとすることで、その相互作用の詳細を解明した。これらの知見に続き、2013年度はGSaseの活性阻害効果を迅速・簡便に評価可能なアッセイ系を構築し、市販の飲料、および食品由来のポリフェノール類等について阻害効果を解析した。その結果、緑茶カテキン等に高いGSase阻害効果がみとめられた。現在これらポリフェノール類とGSaseの複合体構造の解析を進めている。一方、GSase阻害との相乗効果を得ることを目的に、GSase以外の標的分子へ作用するう蝕リスク低減食品素材を探索した結果、ある種のペプチド類にS. mutansの生育阻害効果があることを見出した。この効果は静菌的であり、分子メカニズムは細胞内ADP/ATP比の顕著な増加によるものであることが示された。類似ペプチドの生育阻害効果を解析した結果、ペプチドの生育阻害効果にはそのアミノ酸配列が重要であり、特定の側鎖を有するアミノ酸残基が特定の位置に存在することが活性に重要であることが明らかとなった。細胞内へのペプチド取り込みを迅速・簡便に測定できるシステムを開発したため、このシステムを用いて詳細なメカニズムを解析中である。今後、GSase阻害剤とS. mutans生育阻害物質を同時に利用することで、う蝕リスクの効果的な低減が期待される。本研究では最も身近な生活習慣病であるう蝕リスクの低減を最終的な目的とし、平成23年度はう蝕病原因子であるStreptococcus mutans由来グルカンスクラーゼ(GSase)の立体構造解明をめざした。その結果、GSaseの立体構造をX線結晶構造解析によって2.1オングストロームの高分解能で解明した。GSaseは触媒ドメインを含めた計4個のドメインにより構成されており、GSaseは一次配列の特徴からグルコシドハイドロラーゼファミリー(GH)70に属するが、GSaseの触媒ドメインはGH13に属する既知のアミラーゼに類似したTIMバレル構造を取っていた。一方で、GSaseとGH13アミラーゼのアミノ酸

配列間には順列置換が起きていることが明らかとなった。すなわち、GH13アミラーゼのドメイン構成はN末端側からA1、B、A2、Cの順であるのに対し、GSaseのドメインはB1、A1、C、A2、B2の順で構成されていた。また、GSaseの触媒部位に被さるように、GH13アミラーゼには存在しない2つのαヘリックスが存在し、サブサイトの一部を形成していた。このような順列置換や配列挿入は、GH70とGH13ファミリー間酵素の分子進化を示唆するものとして興味深い。本研究成果により、虫歯の病原因子であるGSaseの立体構造情報をもとに、より選択性が高く、強くGSaseに結合する阻害物質の探索・設計が可能となり、より効果的な虫歯の予防物質の探索が期待される。虫歯病原因子の立体構造解明は本研究が世界初であり、う蝕予防研究のブレークスルーともいえることから、新聞、テレビ等の報道機関の取材を通じて研究成果を公表した。研究開始当初の目標通り、GSaseと阻害剤・アクセプター基質の複合体の立体構造のX線結晶構造解析に成功し、構造モデルを精密化することで、その相互作用の詳細を明らかにできた。特にGSaseに特有のリガンドとの相互作用領域を特定できたことは、GSaseに特異的な新たな阻害剤の探索・開発への有用な情報であると考えられる。研究開始当初の目標通り、GSaseの立体構造解明に成功した。研究過程には立体構造解析に必須である結晶化を含め、種々の条件決定が含まれているため、虫歯病原因子の構造を基盤としたう蝕リスク低減化食品素材の探索において、我々の研究グループは競合する世界の研究グループに対して大きなアドバンテージを有することとなった。さらに、強い阻害効果があることが知られている既知化合物のアカルボース、糖転移基質であるマルトースとの結合構造の解明にも成功しているため、平成24年度の到達目標である「GSaseの基質複合体構造解析」間近まで研究が進展しており、極めて順調である。これまでの研究から得られたGSaseの分子基盤に基づいて新規阻害物質の探索・設計を進め、同時に既知阻害物質の作用メカニズムの解明を目指す。また、GSase以外のう蝕病原因子についても阻害物質を探索することで、GSase阻害との相乗効果によって優れたう蝕予防効果が期待できる食品素材の開発を目指す。具体的には、予備実験によりS. mutansの生育を阻害する可能性のあるペプチドを見出したことから、その作用メカニズムの解明を進める。GSase単体の立体構造に加え、既知阻害物質であるアカルボース、糖転移基質であるマルトースとGSaseの結合構造の解明にも成功したため、今後は得られた構造の精密化や変異体解析を行うことで、GSaseのリガンド認識・触媒メカニズムを解明する。さらに、得られたGSaseの分子基盤に基づいて新規GSase阻害物質の探索・設計を進め、同時に既知阻害物質の作用メカニズムを解明する。
持参薬確認業務のノウハウとピットフォールを学ぶ危険予知トレーニングツールの開発

【目的】薬剤師による持参薬確認や評価の必要性は高い.正確な情報聴取,適切な処方提案を行うには,知識やコミュニケーションカなどのノウハウが必要だが,こうしたスキルは経験により培われる部分も大きい.一方,危険予知訓練(KYT)は,危険察知能力の向上に有用であり,医療安全教育に取り入れられている.本研究では,薬剤師が持参薬確認業務において見落としがちな項目(ピットフォール)を予測する感性を磨けることを目指し, KYTを応用した持参薬確認業務に関する教育ツールを開発した.またその有用性を評価した.【方法】ツールの開発:医療機関機能評価機構ホームページ上の公開データおよび当院のヒヤリハット事例より薬剤師が持参薬確認に関わった事例を抽出した.それらの内容から,持参薬確認業務の場面を想定したKYTイラストを10枚作成し, 1つのイラストに23個のピットフォールを組み込んだ.ツールはiPad等で閲覧可能なibooks電子書籍コンテンツとし,イラスト内のピットフォール箇所をタップすると,その解説が閲覧できるようにした.ツールの評価:当院の薬剤師63名を対象とした.ツールの使用前後でKYTイラスト2枚(計5個のピットフォール)を紙面で配布しピットフォール箇所を記入させた.またツール使用後にアンケート調査を行った.【成果】紙面のKYTイラストでピットフォール箇所を5個全て指摘できた者は,ツール使用前37名から使用後53名に増加した.アンケートでは,ツール全体について「良い」・「まあまあ良い」が62名(98%),解説が「理解出来た」・「まずまず理解できた」が63名(100%)であった.自由記載では「知らないことを学べた」,「ゲームやクイズ感覚で楽しんで出来た」,「場所を選ばずに使用できるのが良い」等の意見が得られた.本ツールの使用により持参薬確認業務上のピットフォールに気付き易くなる可能性があり,知識・技能の習得に有用であることが示唆された.【目的】薬剤師による持参薬確認や評価の必要性は高い.正確な情報聴取,適切な処方提案を行うには,知識やコミュニケーションカなどのノウハウが必要だが,こうしたスキルは経験により培われる部分も大きい.一方,危険予知訓練(KYT)は,危険察知能力の向上に有用であり,医療安全教育に取り入れられている.本研究では,薬剤師が持参薬確認業務において見落としがちな項目(ピットフォール)を予測する感性を磨けることを目指し, KYTを応用した持参薬確認業務に関する教育ツールを開発した.またその有用性を評価した.【方法】ツールの開発:医療機関機能評価機構ホームページ上の公開データおよび当院のヒヤリハット事例より薬剤師が持参薬確認に関わった事例を抽出した.それらの内容から,持参薬確認業務の場面を想定したKYTイラストを10枚作成し, 1つのイラストに23個のピットフォールを組み込んだ.ツールはiPad等で閲覧可能なibooks電子書籍コンテンツとし,イラスト内のピットフォール箇所をタップすると,その解説が閲覧できるようにした.ツールの評価:当院の薬剤師63名を対象とした.ツールの使用前後でKYTイラスト2枚(計5個のピットフォール)を紙面で配布しピットフォール箇所を記入させた.またツール使用後にアンケート調査を行った.【成果】紙面のKYTイラストでピットフォール箇所を5個全て指摘できた者は,ツール使用前37名から使用後53名に増加した.アンケートでは,ツール全体について「良い」・「まあまあ良い」が62名(98%),解説が「理解出来た」・「まずまず理解できた」が63名(100%)であった.自由記載では「知らないことを学べた」,「ゲームやクイズ感覚で楽しんで出来た」,「場所を選ばずに使用できるのが良い」等の意見が得られた.本ツールの使用により持参薬確認業務上のピットフォールに気付き易くなる可能性があり,知識・技能の習得に有用であることが示唆された.
受精時における精子受精能制御機構の解明

受精の過程において精子の運動能・受精能が調節されるメカニズムについて解明することを目的とし、本課題においては、主に精子走化性機構、及び精漿による精子の受精能調節機構の2点に研究内容を絞って研究を推進した。そして、精子走化性において重要な役割を果たしている精子鞭毛内Ca^<2+>濃度には細胞膜型Ca^<2+>ポンプが関与していること、マウス精嚢由来タンパク質SVS2がin vivoでの精子の受精能獲得の調整に必須であることが明らかとなった。受精の過程において外部環境因子が精子機能を制御するメカニズムを解明するため、本研究課題では精子の受精能調節機構、および卵由来物質による精子運動調節機構について、マウス及びカタユウレイボヤを主材料として研究を推進している。本年度は以下の通りである。(1)精漿由来物質による精子の受精能調節機構の解明:精子の受精能獲得機構に関して、申請代表者等の研究により、マウス精漿中に含まれる精嚢分泌タンパク質SVS2が精子膜GM1を介して受精能獲得を制御していることがわかっている。この精漿による受精能抑制機構を足がかりに、精子の受精能制御の分子機構の解明を行っている。本年度はSVS2 KOマウスの作成を行い、キメラマウスを得ることに成功した。現在交配によりKOマウスの産出を試みている。さらに、SVS2以外の精漿タンパク質が精子受精能に与える影響を検討し、SVS4にも精子受精能抑制効果があることが明らかとなった。(2)卵由来物質による精子運動調節機構の解明:卵に対する精子活性化・走化性機構について、申請代表者等の研究により、カタユウレイボヤでは精子活性化・誘引物質(SAAF)が同定され、精子運動制御機構の解明が進んでいる。この成果を基に精子活性化・走化性のシグナル伝達機構の解明を分子生物学的・生理学的手法を用いて行っている。今年度は精子膜上にあるSAAF受容体の解明をすすめ、候補分子を得ることに成功した。本年度はSVS2 KOマウスの産出に成功し、フェノタイプの解析を行っている。期待通り一部不妊に関わることが判り、現在詳細な解析を行っている。今年度は精子膜上にあるCatSperおよびPMCAの解析を進めている。(1)精漿由来物質による精子の受精能調節機構の解明:精子の受精能獲得機構に関して、申請代表者等の研究により、マウス精漿中に含まれる精嚢分泌タンパク質SVS2が精子膜GMIを介して受精能獲得を制御していることがわかっている。本年度は、SVS2が実際にin vivoにおいて、精子の自発的な受精能獲得機構を抑制することによって、正しい場所での受精能獲得を制御していることを明らかとした。今年度はカタユウレイボヤPMCAの解析を行い、精子膜上で発現している新規バリアントを同定した。このPMCAの培養細胞発現系を構築し、PMCAが実際に精子走化性に関与していること、精子誘引物質SAAFと相互作用することを明らかとした。
サメ軟骨を用いた抗腫瘍治療の基礎的研究

サメ軟骨由来plasminogen activator inhibitor(CD-PAI)の精製及びその生理活性を明らかにするため研究を行った。平成11年度にはサメ軟骨組織より1Mグアニジウム塩酸及びgel chromatography・affinity chromatographyにより、上記物質を部分精製することに成功した。平成12年度には、この部分糖製品を材料としポリクローナル抗体を作製することを試みたが、ウサギで免疫して得られた抗体の特異性は十分に高いとはいえず、抗体を用いたchromatographyによる、蛋白の精製率は低く、完全に精製するためには他の蛋白のcontaminationを除去する必要が生じた。そこで平成13年度は、この部分精製された蛋白のin vivoの生理活性の検討と、本蛋白のアミノ酸配列の解析を行うために、HPLC chromatographyによる更なる精製を並行して行った。まず、生理活性解明のための実験系はB16 melanomaとC57BLマウスによるbioassayとCAM法による血管新生阻害活性の測定系を使用した。この結果、部分精製されたCD-PAIはin vivoで、マウスに移植されたB16 melanomaの増殖を、有意に抑制しさらにCAM法で、B16 melanomaによって誘導される血管新生を阻害することができた。この実験結果から、CD-PAIはin vivoで抗腫瘍活性を示し、このメカニズムは血管新生の阻害による可能性が示唆された。次に、CD-PAIの血管内皮細胞(HUVEC)および腫瘍細胞に対するin vitroでの影響を検討した。本蛋白は、HUVECの増殖には影響を与えなかったが、HUVECの遊走を阻害した。また、腫瘍細胞に関しても同様の結果が得られた。以上より、サメ軟骨由来CD-PAIは腫瘍細胞や血管内皮細胞の浸潤や遊走を阻害し、腫瘍の増殖を抑制すると考えられた。現在尚、アミノ酸配列の解析は進行中である。以前より、Langerをはじめとする科学者によりサメ軟骨における抗腫瘍活性の存在が示唆されてきたが、その詳細は未だ不明のままである。最近、Sheuらは、サメ軟骨より抽出した抗腫瘍物質のコラゲナーゼインヒビター活性を示し、これらの作用が、コラグナーゼインヒビダー活性による可能性のあることを示唆した。しかし、サメ軟骨における詳細な酵素学的検討はなされておらず、インヒビターについても同様である。以前、われわれは、ウシ軟骨より描出した坑腫瘍画分にウロキナーゼインヒビター活性が存在することを示した(Biomed.Res.18 1997)。ウロキナーゼは腫瘍細胞表面のウロキナーゼレセプターと結合し、細胞外マトリックスの分解に関わる酵素の1つとして考えられており、そのインヒビターは抗腫瘍物質としての可能性を有している。しかし、出発材料としてのウシ軟骨の入手には困難があるため、軟骨魚類であるサメに着目し、これを出発物質として、軟骨由来ウロキナーゼインヒビター(CD-PAI)の同定、その1次構造の決定、抗腫瘍活性の検討を目的として実験を開始した。方法はサメ軟骨に対し10倍量の2Mグアニジウム塩酸を含むTris-HCIにより抽出し、16000gにて遠心後、上清を限外濾過による10万Daltonでの分子量カットを行ったものをSephadex-G75superfine分子篩クロマトグラフィーにより分画した。現在、この画分を、70%エタノ一ル分画法によりFITC標識ゼラチンを基質としたトリプシンインヒビター活性、ウロキナーゼインヒビター活性の検討を行っているところである。今後,両酵素のインヒビター活性を有する画分の抗腫瘍活性についてB16メラノーマを用いたin vivoならびにin vitroの系において検討を行う予定である。

われわれは、ウシ軟骨より抽出した抗腫瘍画分にウロキナーゼインヒビター活性が存在することを示した(Biomed.Res.18 1997)。ウロキナーゼは腫瘍細胞表面のウロキナーゼレセプターと結合し、細胞外マトリックスの分解に関わる酵素の1つとして考えられており、そのインヒビターは抗腫瘍物質としての可能性を有している。しかし、出発材料としてのウシ軟骨の入手には困難があるため、軟骨魚類であるサメに着目し、これを出発物質として、軟骨由来ウロキナーゼインヒビター(CD-PAI)の同定、その1次構造の決定、抗腫瘍活性の検討を目的として実験を開始した。方法はサメ軟骨に対し10倍量の2Mグアニジウム塩酸を含むTris-HCIにより抽出し、16000xgにて遠心後、上清を限外濾過による10万Daltonでの分子量カットを行ったものをSephadex-G75 superfine分子篩クロマトグラフィーにより分画した。これらをStephenらの方法(immuno-capture assay)を用いヒトウロキナーゼに対するインヒビター活性を測定した。その活性はトータルボリューム付近現れ、見かけ上の分子量は非常に小さいものであった。Sephadex樹脂に対する親和性が高いため、流出が遅れた可能性があると考え、2Mグアニジウム塩酸を含むTris-HCIにより、展開したところ、複数のピークが前方に出現した。現在、これらのピークについて、インヒビター活性の測定ならびに抗腫瘍活性についてB16メラノーマを用いたin vivoならびにin vitroの系において検討するため、脱塩を行っているところであるが、脱塩カラムに対する吸着の可能性が非常に高いため、種々の方法について検討中である。サメ軟骨由来plasminogen activator inhibitor(CD-PAI)の精製を目的に現在まで、実験を継続してきており、平成11年度にはサメ軟骨組織を材料として1Mグアニジウム塩酸およびgel chromatographyおよびaffinity chromatographyにより、上記物質を部分精製することに成功した。平成12年度には、この部分精製品を材料としポリクローナル抗体を作製することを試みたが、ウサギで免疫して得られた抗体の特異性は十分に高いとはいえず、抗体を用いたchromatographyによる、蛋白の精製率はやや低く、完全に精製するためには他の蛋白のcontaminationを除去する必要が生じた。そこで本年度は、この部分精製された蛋白のin vivoの生理活性の検討と、本蛋白のアミノ酸配列の解析を行うために、HPLC chromatographyによる更なる精製を並行して行った。まず、生理活性解明のための実験系はB16 melanomaとC57BLマウスによるbioassayとCAM法による血管新生阻害活性の測定系を使用した。
フランシウム電気双極子能率の相対論的多体理論計算による標準模型を超える物理の研究

基本粒子における永久電気電気双極子能率(EDM)の存在は、時間反転対称性の破れを意味しており、CPT不変性を考慮するとこれは即ちCP非保存を意味する。標準模型を超える様々な理論的枠組みでは有限のEDMを予測しており、EDMは反物質消失の起源に迫るために重要な観測量である。特にある特定の原子系では相対論的効果により基本粒子である電子のEDMが極めて大きく増幅され、微弱なEDMからの信号を高感度で探索するのによい方法である。同時にその増幅度をいかに精度よく理論的に評価するかが、電子EDMを測定する際の鍵となる。Huliyar氏が研究を進めている相対論的結合クラスター手法は、様々な階層での量子多体系の物理量を計算するのに強力な方法である。特に不対電子を1個最外殻にもつアルカリ原子の高精度計算コードの開発を精力的に進めており、これまで軽いアルカリ原子から段階的に計算を進め、原子の励起エネルギー等、既存の実験値を再現することを確認しながらセシウムに至る重いアルカリ原子まで系統的にEDM計算を行った。そして、阪大、インド等のスパコン、クラスター計算機を活用して、高精度な計算結果を得つつある。この理論計算手法は、これまでの基礎研究により、原子の励起状態における電子EDMの増幅度計算、ならびに、極性分子における電子EDMの評価に重要な内部有効電場の計算に極めて威力を発揮することがわかってきた。そこで、次世代のEDM探索実験を見据えて、Xeの準安定状態における電子EDMの増幅度、そして、Fr-Sr分子における内部有効電場の計算も並行して進めた。本研究は、原子核反応で原子量最大のアルカリ原子・放射性元素・フランシウムを生成し、そのEDMを探索して、物質優勢宇宙の創成機構を探る事にある。原子EDMから、その電子EDMを抽出するためには、高精度原子EDM測定実験と高精度電子EDM増幅度の理論計算が両輪となって進む必要がある。理論計算は、原子構造計算の第一原理計算を用いて、その理論モデルを本研究で確立し、スパコンでの大規模計算が進行中である。計算のリソースの限度により、計算結果を得るには、もうしばらくかかるが、途中経過を確認しながら、順調に計算は進んでいる。実験の方は、大震災の影響で、加速器の復旧に時間がかかったが、昨年10月より運転再開し、測定着手に向けて準備を進めている。本研究で確立した相対論的結合クラスター理論による第一原理計算により、EDMとともに、電子と核子(クォーク)間に働くCPを破る相互作用の寄与を評価していく予定である。さらに、他の種類の原子、特に、準安定状態で増幅度の高い原子がないか、他の候補を探索していく。また、この手法をさらに拡張して、極性分子における内部電場を高精度で評価していく。極性分子は、内部電場が極めて強いため、電子EDMの増幅度が、アルカリ原子よりさらに大きくなることが期待されている。しかしながら、その内部電場の評価の不定性が大きいため、その測定精度の誤差が現状では極めて大きい。そこで、この内部電場の評価を格段に高め、どの組み合わせの分子がEDM測定の有力候補となるか、理論的な評価を進めつつ、実験の可能性を探っていく。基本粒子における電気双極子能率(EDM)の存在は、時間反転対称性の破れを意味し、CPT不変性を考慮すると、これはCP非保存を意味する。標準模型では、電子EDMの寄与は極めて小さく、標準模型を超える現象を探索するのに有力な管測量である。アルカリ原子のように、最外殻に1個の不対電子をもつシンプルな原子構造をもつ元素では、相対論効果により、電子EDMが増幅されることが示唆されており、特に、最大の原子量をもつアルカリ原子・フランシウム(Fr)では、最大の増幅度を持つため、電子EDM探索を行う上で、きわめて重要な元素となる。原子EDMの観測値から、電子EDMの値を高精度で抽出するためには、その増幅度の高精度計算が必要である。今年度は、任意の次数まで、EDMの増幅度、極性分子における内部有効電場、超微細構造定数等、原子の基底状態および励起状態の様々な物理量を計算する相対論的な理論計算手法を、相対論的結合クラスター計算をもとに開発を行った。この手法を用いて、FrのEDM増幅度の精度をさらに向上させるとともに、同じ手法により、Xe原子の準安定状態における電子EDMの増幅度をはじめて計算を行った。さらに、極性分子・YbFの基底状態における有効電場の計算を進め、極性分子における電子EDMの増幅度に関して、議論を深めた。標準模型では、電子EDMの寄与は極めて小さく、標準模型を超える現象を探索するのに有力な観測量である。