hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工膵β細胞の実用化への試み

人工膵臓の開発の鍵を握るのは、長寿命で安定した測定が可能なグルコースセンサの開発にある。この目的のために従来の人工血管型グルコースセンサより皮下型グルコースセンサを開発した。本センサは、直径6mm、長さ30mmの棒状センサでグルコース電極と対照用酸素電極よりなる。Invitroにおいてはグルコースは直ちに反応するが、invivoにおいてはグルコース投与に対してセンサの反応はすぐ始まるが、採血による血糖値とグルコースセンサの読み取り血糖値の間に約2分30秒の差があったが、採血々糖値とグルコースセンサの読み取り血糖値との相関係数は、r=0.961でよく相関した。また、従来のセンサでは動物実験後まれにグルコース識別能力が劣化することがあったためグルコース透過制限膜の前面に一枚膜を装着することにより寿名の延長がはかられた。この結果37°Cでの連続使用においては、固定化酵素膜の前面に何も装着しないセンサでは、5日目付近から急激にその活性が低下したが、固定化酵素膜前面に透析膜を装着した場合約1ケ月酵素の活性が維持された。次に人工膵臓用グルコースセンサを小型化するために、グルコースオキシダーゼとの電子伝達メディエーターとしてベンゾキノンを用いたセンサを試作した。本センサは、1組の電極系で測定可能であり、臨床的に利用し易い針状とすることができた。また原理的に酸素分圧に影響されにくいという特徴を持っている。このセンサは、グルコース制限用の被覆膜を厚くするとセンサの応答速度が遅くなり、また、出力電流が小さくなって、相対的に残余電流が大きくなった。さらに、0点の変動の影響が顕著になり、また種々の還元物質の妨害を受けた。本年度は植込み型人工膵臓のグルコースセンサーの開発に重点を置き改良を行なった。まず従来より開発を行なってきた棒状の直径6mm、長さ30mmの皮下型グルコースセンサーのグルコース制限透過膜をアセチルセルローズ膜に変更し、その性能を改良した。-0.6ボルトの印加電圧を加え、in vitroの実験で37°Cで【Po_2】5%の条件で連続使用を行ない約50日間以上にわたり高濃度のブドウ糖の識別が可能であった。またブドウ糖負荷に対しては、10秒以内に反応し、5分以内に100%応答を示した。さらに、植込み用のバックアップシステムを新たに開発し、24時間正常犬内に植込み応答性を検討した。この結果24時間の植込みでは測定が可能であることがわかった。また、in vivoにてグルコースセンサーの間欠使用を行ない約100日まで使用できることがわかった。次いで現在の棒状皮下型グルコースセンサーが大きいため実際の臨床使用のためさらに小さな針状グルコースセンサーの開発を平行して行なった。これは、グルコースオキシダーゼを吸着により固定化したグラファイト電極にて行なった。本電極は、P-ベンゾキノンの存在下でグルコースの酸化に際し定常電流を与えることを利用している。針状で直径1.3nm、長さ15mmのグルコースセンサーである。in vitroの実験ではブドウ糖の負荷に対し10秒以内に反応し、100%応答は5分以内であり、間欠使用では約30日間使用可能であり従来のClark型酸素電極方式に劣らなかった。in vivo実験ではブドウ糖負荷に対して出力が小さくこの増強が必要である。今後この方式に対して還元物質の影響を出来るだけ少なくすることが本センサーが臨床使用に耐えるものに発展させうるかの鍵を握っている。人工膵臟の開発の鍵を握るのは、長寿命で安定した測定が可能なグルコースセンサの開発にある。

Invitroにおいてはグルコースは直ちに反応するが、Invivoにおいてはグルコース投与対してセンサの反応はすぐ始まるが、採血による血糖的値とグルコースセンサの読み取り血糖値の間に約2分30秒の差があったが、採血々糖値とグルコースセンサの読み取り血糖値との相関係数は、r=0.961でよく相関した。また、従来のセンサでは動物実験後まれにグルコース識別能力が劣化することがあったためグルコース透過制限膜の前面に一枚膜を装着することにより寿命の延長がはかれた。この結果37°Cでの連続使用においては、固定化酵素膜の前面に何も装着しないセンサでは、5日目付近から急激にその活性が低下したが、固定化酵素膜前面に透析膜を装着した場合約1ケ月間酵素の活性が維持された。次に人工膵臟用グルコースセンサを小型化するために、グルコースオキシダーゼとの電子伝達メディエーターとしてベンゾキノンを用いたセンサを試作した。本センサは、1組の電極系で測定可能であり、臨床的に利用し易い針状とすることができた。また原理的に酸素分圧に影響されにくいとう特徴を持っている。このセンサは、グルコース制限用の被覆膜を厚くするとセンサの応答速度が遅くなり、また、出力電流が小さくなって相対的に残余電流が大きくなった。さらに、0点の変動の影響が顕著になり、また種々の還元物資の妨害を受けた。
血管壁の力学的構成要素の適応的可塑性に関する研究

新たな血管網が形成されるモデルとして、ラット腎のThy腎炎モデルを解析した。Thy1.1分子はラットメサンギウム細胞の細胞膜上に発現する抗原で、これに対するモノクローナル抗体を静注すると、メサンギウム細胞が補体依存性に破壊され、毛細血管の拡張と癒合が起こる。そして一ケ月ほどの間に糸球体は自然治癒をし、糸球体毛細血管が再構築される。この経過を、血管鋳型の走査型電子顕微鏡観察によって詳細に観察したところ、既存血管の内腔が分断されて,裂かれるように分岐を生じる嵌入型の血管新生過程が起こっていることを示す所見が得られた。アンジオテンシンIIは、最も強力な血圧上昇物質で、動脈壁の平滑筋細胞を強力に収縮させる。その作用がない状態に対し、平滑筋細胞がどのような挙動を示すかを、アンジオテンシンIIのAT1受容体を欠損したノックアウトマウスを調べた。その結果、血管の径に比して平滑筋細胞層が厚いこと、また過剰な平滑筋細胞が内腔面と間質面の両方で異常な走行を示すことを明らかにした。特殊な型の血管壁の例として、糸球体の濾過障壁を取り上げ、その主要な構成要素である足細胞に着目している。この細胞を解析するために、糸球体から足細胞のみを分離する技術を、新潟大学の腎研究施設と協力して開発した。またこの細胞の特殊な細胞骨格と細胞間結合の分子構築についても、解析を進めている。とくに、スリット膜の基部に分布する分子としてpodocinとFATを新たに同定したことは、これまで未解明の部分が多かった、スリット膜の分子構築の研究に大きく寄与するものである。また接着結合の蛋白質であるp120 cateninの動態については筑波大学病理学教室との、微小管を含む一次突起の形成過程についてはHeidelberg大学解剖学教室との共同研究である。血管系の適応的な構造変化を調べるために、いくつかのモデルについての研究を進めている。1.レニン・アンジオテンシン系の変化に伴う血管系の構造変化アンジオテンシンIIのtype 1a受容体のノックアウトマウスの血管系の構造を解析したところ、腎内の動脈系において、平滑筋細胞が過剰になり、中膜の内腔側と外面とに、過剰な平滑筋細胞のポピュレーションを生じることを明らかにした。アンジオテンシンIIのノックアウトマウスにおける全身の平滑筋細胞の変化についても、解析を続けている。2.発生過程における血管構築の変化肺の血管系は、出生前後に大きな変化を被るが、その際に内皮細胞の表面に局在する糖蛋白であるポドカリクシンの、遺伝子の転写は変わらないが、抗原性の変化によって複数の単クローン抗体に対する反応が変化することを明らかにした。このタンパク質の転写後の修飾が、出生前後の循環系の変化に呼応して変わっていることを示している。また血管系における特殊な構造の一例として、腎糸球体の形成過程、および病的状況に伴う構造変化についても解析している。とくに足細胞が分化をして足突起を形成する際に、足突起のコアになるアクチン線維に付属するタンパク質が、細胞内で局在を変える過程を追跡し、足細胞の分化における細胞骨格の役割について解析中である。これらの成果については、2002年中に学会発表の予定である。Thy1.1分子ラットメサンギウム細胞の細胞膜上に発現する抗原で、これに対するモノクローナル抗体を静注すると、メサンギウム細胞が補体依存性に破壊され、毛細血管の拡張と癒合が起こる。そして一ヶ月ほどの間に糸球体は自然治癒をし、糸球体毛細血管が再構築される。

この経過を、血管鋳型の走査型電子顕微鏡観察によって詳細に観察したところ、既存血管の内腔が分断されて,裂かれるように分岐を生じる嵌入型の血管新生過程が起こっていることを示す所見が得られた。アンジオテンシンIIは、最も強力な血圧上昇物質で、動脈壁の平滑筋細胞を強力に収縮させる。その作用がない状態に対し、平滑筋細胞がどのような挙動を示すかを、アンジオテンシンIIのAT1受容体を欠損したノックアウトマウスを調べた。その結果、血管の径に比して平滑筋細胞層が厚いこと、また過剰な平滑筋細胞が内腔面と間質面の両方で異常な走行を示すことを明らかにした。特殊な型の血管壁の例として、糸球体の濾過障壁を取り上げ、その主要な構成要素である足細胞に着目している。この細胞を解析するために、糸球体から足細胞のみを分離する技術を、新潟大学の腎研究施設と協力して開発した。またこの細胞の特殊な細胞骨格と細胞間結合の分子構築についても、解析を進めている。とくに、スリット膜の基部に分布する分子としてpodocinとFATを新たに同定したことは、これまで未解明の部分が多かった、スリット膜の分子構築の研究に大きく寄与するものである。また接着結合の蛋白質であるp120 cateninの動態については筑波大学病理学教室との、微小管を含む一次突起の形成過程についてはHeidelberg大学解剖学教室との共同研究である。
生体代謝中間体の分子イメージングを可能にする自己修正的なラベル化法

本研究は,生体代謝中間体5-S-システイニルドーパの光音響イメージングを可能にするラベル化法を開発することを目的としている.本研究で合成することを目指しているラベル化剤は,三つの部分構造(1.配位部位,2.配位部位をつなぐリンカー,3.幾何学的制限のためのアーム)から成る.本年度は,昨年度に引き続いて配位部位の構造の検討を行い,さらに配位部位をつなぐリンカーの検討に取り組んだ.まず,ラベル化剤の配位部位の構造を最適化するために,5-S-システイニルドーパの(O,O)配位部位モデル及び(O,S)配位部位モデルと平面型錯体を形成して近赤外吸収を示す構造の探索を行った.様々な配位原子(N,S,O)の組み合わせを検討し,非対称な配位環境を持つ白金(II)錯体の近赤外吸収極大は,対称な配位環境を持つ錯体よりも約100nm長波長にシフトすることを見出した.この吸収極大の波長は,光音響イメージングで用いるパルスレーザーの波長範囲(> 750 nm)に適合しているという利点がある.光音響イメージングの実現に向けて,吸収波長をコントロールする分子設計指針を得るための足がかりを得ることができた.さらに,配位部位をつなぐリンカーの構造を最適化するために,2つのo-フェニレンジアミン誘導体を架橋した配位子を合成し,その錯形成特性と近赤外吸収特性を明らかにした.今後はこれまでに得られた知見を基に,さらなるリンカーの最適化とアームの導入を行い,生体代謝中間体5-S-システイニルドーパのラベル化を可能にする分子を合成することを目指す.本研究は,生体代謝中間体5-S-システイニルドーパの光音響イメージングを可能にするラベル化法を開発することを目的としている.本研究で合成することを目指しているラベル化剤は,三つの部分構造((i)配位部位,(ii)配位部位をつなぐリンカー,(iii)幾何学的制限のためのアーム)から成る.本年度は,ラベル化剤の部分構造(i)配位部位の構造の最適化に取り組んだ.5-S-システイニルドーパの(O,O)配位部位モデル及び(O,S)配位部位モデルと平面型錯体を形成して近赤外吸収を示す構造を探索した.その結果,(O,S)配位部位モデルと錯形成し,近赤外吸収を示す白金(II)錯体を見出した.また,ラベル化剤の配位部位を最適化する過程で,様々な配位環境の平面型白金(II)錯体を合成し,それらの近赤外吸収特性を検討した.その結果,O配位の白金(II)錯体の示す近赤外吸収が,溶媒の種類に応じて大きく変化することを見出した.近赤外吸収の変化は溶媒のアクセプター数に相関があり,溶媒と錯体間の水素結合が錯体の近赤外吸収特性に影響を与える可能性が示唆された.以上の検討より,ラベル化剤の3つの部分構造の中の,配位部位の設計に関する分子設計指針を得ることができた.さらに,5-S-システイニルドーパとラベル化剤の複合体の近赤外吸収特性が溶液内での分子間相互作用によって影響を受ける可能性が示唆された.今後,これらの知見を基に,ラベル化剤の設計に取り組む予定である.本研究は,生体代謝中間体5-S-システイニルドーパをラベル化する手法を開発することを目的としている.本年度は,ラベル化剤の配位部位の設計に関する分子設計指針を得ることができた.ラベル化剤の分子設計指針の一つを獲得することができ,また,得られた研究成果を学会で発表しており,概ね順調に進展していると言える.本研究は,生体代謝中間体5-S-システイニルドーパの光音響イメージングを可能にするラベル化法を開発することを目的としている.本研究で合成することを目指しているラベル化剤は,三つの部分構造(1.配位部位,2.配位部位をつなぐリンカー,3.幾何学的制限のためのアーム)から成る.本年度は,昨年度に引き続いて配位部位の構造の検討を行い,さらに配位部位をつなぐリンカーの検討に取り組んだ.まず,ラベル化剤の配位部位の構造を最適化するために,5-S-システイニルドーパの(O,O)配位部位モデル及び(O,S)配位部位モデルと平面型錯体を形成して近赤外吸収を示す構造の探索を行った.様々な配位原子(N,S,O)の組み合わせを検討し,非対称な配位環境を持つ白金(II)錯体の近赤外吸収極大は,対称な配位環境を持つ錯体よりも約100nm長波長にシフトすることを見出した.この吸収極大の波長は,光音響イメージングで用いるパルスレーザーの波長範囲(> 750 nm)に適合しているという利点がある.光音響イメージングの実現に向けて,吸収波長をコントロールする分子設計指針を得るための足がかりを得ることができた.さらに,配位部位をつなぐリンカーの構造を最適化するために,2つのo-フェニレンジアミン誘導体を架橋した配位子を合成し,その錯形成特性と近赤外吸収特性を明らかにした.今後はこれまでに得られた知見を基に,さらなるリンカーの最適化とアームの導入を行い,生体代謝中間体5-S-システイニルドーパのラベル化を可能にする分子を合成することを目指す.

本研究では,三つの部分構造((i)配位部位,(ii)配位部位をつなぐリンカー,(iii)幾何学的制限のためのアーム)から成るラベル化剤の設計及び合成に取り組んでいる.これまでに,(i)配位部位に関する分子設計指針を獲得できており,概ね順調に研究が進展している.今後は,本年度得た分子設計指針を基に,(ii)配位部位をつなぐリンカー,(iii)幾何学的制限のためのアームの構造の最適化に取り組み,ラベル化剤の全体の構造を調整する.さらに,5-S-システイニルドーパとラベル化剤を複合化し,生成した複合体の安定性を評価する.
時間反転対称性の破れに対応した非線形光学理論の構築

物質の新たな特性を発現させる方法として,光照射で電子バンドのトポロジーに起因する性質を制御しようとする方法が盛んに議論されている.そこでは,時間反転対称性の破れが発端となって,エネルギー縮退がとけることが重要な要素であり,散逸のない電流が発現することが予言されている.それに対し本研究では,対象とする物質系の空間的対称性に依存して,時間反転対称性を破っただけではそのような挙動を示さない系があることを発見し,その条件を明らかにした.これらの系では,従来の方法論はそのまま適用できないことから,従来方法を一般化して,これらの系でも散逸の電流が記述できる方法を新たに構築した.物質材料の光学特性を記述・理解する枠組みの一つが非線形光学理論である.そこでは,周期的時間依存問題を時間に依存する摂動を用いることで対応している.この方法は,物質の基底状態を精査するプローブとして光を用いる場合には威力を発揮する.しかし,近年,摂動論では対応しきれない実験状況が多く作られるようになった.そこで,これらの状況に適用可能な光学応答理論の整備・構築が喫緊の課題となる.本申請の目的はそこに基盤的役割を果たそうとすることにある.そこで,時間依存ハミルトニアンを時間に依存しない有効ハミルトニアンに射影し,固有値問題を議論することで元々のハミルトニアンの物理特性を抽出することを考えた.射影に際して保つべき指針としたものは動的対称性である.動的対称性とは,時間依存ハミルトニアンが持っている点群操作と時間推進操作との組み合わせが与える対称性である.この対称性がもともとのハミルトニアンに与える制約が,射影後の時間に依存しないハミルトニアンにも完全に引き継がれている事を要請する.具体的には,2次元タイトバインディング模型を対象とし,これに光照射する場合を考える.もともとのハミルトニアンが持つ動的対称性の制約を,擬エネルギーバンドのなかで特徴付ける.その後,時間に依存しないハミルトニアンをある方法で構築する.同じ周期的時間依存性を持っている光を照射した場合でも,その効果は格子系の構造に大きく依存していることがわかった.例えばある格子では,円偏光照射によっても決して解けない縮退がある.このことは,時間依存問題の理解においては,電子系の対称性と照射する光の時間的対称性を別々に取り上げるのではなく,両者を組み合わせた動的対称性が系全体にもたらす効果を考えることが重要であることを示している.当初予定した課題から取り組み,長足とはいえないものの,慎重に論を運ぶことで幾つかの知見を得ることが出来ている.その一方,申請時には想定していなかった重要と思われる問題意識も芽生えてきた.例えば非平衡統計力学分野との関連が非常に大きく,本質的に同等な問題が重要な課題として注目されていることが,日本物理学会年会に参加することにより認識できた.電子系に光照射することはとりもなおさずエネルギー注入することに他ならない.このように,一般に外部から駆動される系の密度行列が,十分な時間が経過した後,ギブス分布に従うかという問題意識が非平衡統計物理分野にあることを知った.そこでは,系を記述するハミルトニアンの可積分性の有無が重要と考えられているが,具体例として取り上げられるのは量子スピン系がほとんどである.以上の問題意識を光学応答の文脈で捉え直すことも視野に入れた.また,有機ナノファイバーで観測された励起子ポラリトン伝播について,これまで室温挙動を取り上げていたが,申請後窒素温度での結果が得られ,この解釈が緊急の課題となったため,光と電子系励起の混成という摂動を超えた現象の記述を本申請との共通点とし,これにも取り組んだ.光照射下にある電子系からの応答を記述する方法のひとつに,光と電子の相互作用効果を電子系の物質パラメータにくりこんだ有効ハミルトニアンを出発点にとるアプローチがある.この際,有効ハミルトニアンの構造が重要であるが,もともとのハミルトニアンになかった項が誘起されることで,人工ゲージ場生成など創発現象の記述が可能になる.従来,誘起項の現れ方と,対象とする電子系の空間対称性との関係は明らかではなかった.本年度は,最低次数の効果として光誘起項が現れるための格子の条件が,単位胞に複数サイト含むことと,サイト反転対称性を破っている必要があることを明らかにした.これにより,例えば円偏光照射で,電子系の時間反転対称性が破れる条件が明らかになった.一方,光照射で時間反転対称性が破れた場合,もともとの電子系が持っていた,時間反転対称性に起因するエネルギー縮退がとけるとこれまで一般に考えられてきた.しかしながら,電子系の空間対称性によっては,時間反転対称性が守っていた縮退であっても,時間反転対称性を破っただけでは縮退が解けない場合があることを新たな知見として得た.つまり,円偏光照射によって,もともとの電子系が持っていた,空間対称操作と,時間反転対称操作に対して不変ではなくなった場合であっても,両者を組合わせた複合対称性を持つ場合には,これが守る縮退が存在する.具体例として,アルキメデス格子の1つであるsnub square latticeのタイトバインディング模型をとり,ブリルアンゾーンの縁に出来る線縮退が,時間空間複合対称性によって守られていることを見いだした.

従来,物性分野では,時間反転対称性と空間対称性を切り離して考えてきたが,両者が複合して発現する最も簡単な例を報告したことには意義があると考える.一般的な証明に加え,それが具体的に発現する系で期待できる現象を議論したことで,実験研究者の興味も引くと考えられる.なお,本年度得た成果は,1件の口頭発表と,一報の論文として報告した.光照射下にある電子系からの応答を記述する方法のひとつに,光と電子の相互作用効果を電子系の物質パラメータにくりこんだ有効ハミルトニアンを出発点にとるアプローチがある.この際,有効ハミルトニアンの構造が重要であるが,もともとのハミルトニアンになかった項が誘起されることで,人工ゲージ場など創発現象の記述が可能になる.昨年度,この方法に基づいて,時間反転操作とと空間群操作の何れに対しても不変でない場合であっても,両者の複合対称性が存在する場合に,特異なバンド構造が出現する系を見いだした.この系は,線状のエネルギー縮退を持つために,従来のトポロジカル数に基づく特徴付けが適用できない.そこで,線状縮退がある系でも適用可能なエネルギーバンド塊に対するトポロジカル数の提案を行い,これを定義した.このトポロジカル数の有効性を示すために,これまでのトポロジカル物質を議論するための知見と整合することを確認した.具体的には,(1)エネルギーギャップの消失をおこすバンドの分散冪と,それに伴って生じるトポロジカル数の変化が一致すること,(2)無限系で得られるトポロジカル数と,有限系で得られるエッジ状態の数が一致すること,(3)エネルギーギャップが閉じた状態のバンドの巻き付き数が,トポロジカル数に一致すること,の3つを確認し,全て整合していることを示した.これらの知見に基づき,制御可能な2つのパラメータに対して,トポロジカル状態を特徴付ける相図を得た.これは,1988年に得られたtopological Haldane模型の相図に対応するものである.後者は2元複格子に対して得られたものであるのに対し,本成果は4元複格子を扱っていることから,既知の系の拡張と位置づけられる.物質の新たな特性を発現させる方法として,光照射で電子バンドのトポロジーに起因する性質を制御しようとする方法が盛んに議論されている.そこでは,時間反転対称性の破れが発端となって,エネルギー縮退がとけることが重要な要素であり,散逸のない電流が発現することが予言されている.それに対し本研究では,対象とする物質系の空間的対称性に依存して,時間反転対称性を破っただけではそのような挙動を示さない系があることを発見し,その条件を明らかにした.これらの系では,従来の方法論はそのまま適用できないことから,従来方法を一般化して,これらの系でも散逸の電流が記述できる方法を新たに構築した.時間に依存しない有効ハミルトニアン構築における動的対称性の効果を,上述の具体的な格子形状の結果からの一般化をこころみる.さらに,その結果がどのような実際の物質群で観測可能になるか,といった実験的検証の方策を模索する.また,新たな視点である,非平衡統計力学分野で現在活発に議論されている問題意識との積極的な相互乗り入れを図り,工学分野での非線形光学現象に留まらない理学的な知見との融合も視野に入れ,非線形光学現象が,非平衡統計力学の原理的検証にはたせる潜在的役割についても考察する.今年度得られた知見を更に拡充する.今回見いだした,時間空間複合対称性が発現する系として,他の格子構造での可能性を模索する.
植物KN1型ホメオドメインタンパク質の機能解析

本研究プロジェクトを開始する段階での我々の研究により、高等植物のKN1型ホメオボックス遺伝子の機能発現には、この遺伝子の産物が転写因子として機能する際に必要と考えられていたDNA結合ドメイン(C末端側に存在する)以外に、N末端側に存在するKNOXドメインと名付けられた領域が必要であることが確認されていた。さらにその後の研究により、この領域はHDタンパク質間の相互作用に必要であり、複数のHDタンパク質が相互作用することにより標的遺伝子の発現を制御し機能を発現する可能性が予想されていた。そこで、本研究では、(1)これらのKN1型HDタンパク質間の相互作用がどのようになされているのか、(2)HDタンパク質の標的遺伝子は何か、の2点について明らかにすることを目的とした。この2年間の研究期間でこの2つの設定した疑問についての解答は与えることができたと考えている。すなわち、(1)については、KNOXホメオドメインタンパク質の相互作用にはKNOXドメインとホメオドメインの2つのドメインが必要であり、このタンパク質間相互作用を失うとKNOXホメオドメインタンパク質は機能を失うこと。(2)については、グルココルチコイド受容体のホルモン結合ドメインを用いたHDタンパク質の人為的機能誘導系を用いて、タバコホメオボックス遺伝子NTH15の直接の標的遺伝子が、ジベレリン生合成酵素の一つであるGA20オキシダーゼ遺伝子であることを示した。これらの研究の成果は植物のKNOXホメオドメインタンパク質の機能を考える上で貴重な情報を提供したとして高く評価された。特に、KNOXホメオドメインタンパク質の標的遺伝子の同定は高等植物のホメオドメインタンパク質では初めてのことであり、KNOXホメオドメインタンパク質のみならず他のホメオドメインタンパク質の研究にも多大な影響を与えるものとして評価された。これまでの研究により、タバコホメオドメインタンパク質NTH15の過剰発現で引き起こされる形態異常は、内生のジベレリン(GA)の含量が低下することが原因の一つであることが確認されていた。さらに、その際のGA含量の低下は、GA合成を触媒するGA C20オキシダーゼの発現量が低下したためであることが確認された。そこで、NTH15タンパク質によるGA C20オキシダーゼ遺伝子の発現がどのように制御されているかを詳細に検討するために、NTH15タンパク質とグルココルチコイドレセプター(GR)ドメインを融合したタンパク質をタバコ内で発現させた形質転換体タバコを作成し、外からグルココルチコイド(実際にはDEX)を添加することにより、人為的にタバコの形態異常を誘導する系を確立した。この系を用いて、DEX処理後GA C20オキシダーゼ遺伝子の発現の低下をタイムコースを追って観察したところ、処理後3時間後にはその発現が低下することが分かった。さらに、その発現には新規のタンパク質合成は必要ないことがシクロヘキシミドを用いた実験により確認された。この結果は、NTH15タンパク質が直接GA C20オキシダーゼ遺伝子に結合しその発現を制御している可能性を示唆していたので、ゲルシフトアッセイ方を用いてNTH15とGA C20オキシダーゼ遺伝子の相互作用を検討した。その結果、NTH15は本遺伝子の第1イントロン内の塩基配列を認識し結合することが確認された。さらに、その結合配列を破壊した変異遺伝子をタバコに導入し発現を観察すると、NTH15の発現箇所では発現しないはずのGA C20オキシダーゼが、変異型遺伝子だと発現することが分かった。

さらにその後の研究により、この領域はHDタンパク質間の相互作用に必要であり、複数のHDタンパク質が相互作用することにより標的遺伝子の発現を制御し機能を発現する可能性が予想されていた。そこで、本研究では、(1)これらのKN1型HDタンパク質間の相互作用がどのようになされているのか、(2)HDタンパク質の標的遺伝子は何か、の2点について明らかにすることを目的とした。この2年間の研究期間でこの2つの設定した疑問についての解答は与えることができたと考えている。すなわち、(1)については、KNOXホメオドメインタンパク質の相互作用にはKNOXドメインとホメオドメインの2つのドメインが必要であり、このタンパク質間相互作用を失うとKNOXホメオドメインタンパク質は機能を失うこと。(2)については、グルココルチコイド受容体のホルモン結合ドメインを用いたHDタンパク質の人為的機能誘導系を用いて、タバコホメオボックス遺伝子NTH15の直接の標的遺伝子が、ジベレリン生合成酵素の一つであるGA20オキシダーゼ遺伝子であることを示した。これらの研究の成果は植物のKNOXホメオドメインタンパク質の機能を考える上で貴重な情報を提供したとして高く評価された。特に、KNOXホメオドメインタンパク質の標的遺伝子の同定は高等植物のホメオドメインタンパク質では初めてのことであり、KNOXホメオドメインタンパク質のみならず他のホメオドメインタンパク質の研究にも多大な影響を与えるものとして評価された。
有機単分子層修飾ナノ単結晶の超臨界合成と有機無機ハイブリッドナノ材料創生

(1)基礎反応の機構・速度論(阿尻)18年度と同様の手法により、水中での有機・金属間反応の速度および平衡定数の評価を実施した。結果、有機-無機相互作用を介した結晶核発生および特異的な結晶成長について、以下のような定性的描像を得た。(1)超臨界中では有機分子と金属イオンが均一相を形成し、(2)媒質の溶解度の減少により無機ナノ粒子の核発生後(3)有機物による高活性結晶面の成長速度が抑制され、(4)その結果として通常では得られない表出結晶面をもつナノ結晶が得られる。また、平衡論的アプローチにより、超臨界水中での金属酸化物ナノ粒子の表面電位と、表面修飾剤の解離状態との電荷のバランス関係が反応を支配していることを示唆する結果を得た。(2)有機単分子層修飾ナノ単結晶の超臨界合成法の開発(阿尻・高見)上記のナノ粒子の超臨界in-situ表面修飾により、ハイブリッドナノ粒子を合成する条件及び合成法に関する研究を行った。主に流通式超臨界ナノ粒子合成法による理想的な反応制御を応用し、多段式の表面修飾剤の導入法により多様な表面改質ナノ粒子を得た。また、より微細なナノ粒子の形状、サイズ制御を果たすため、混合部の改良に取り組み、より微細な有機表面修飾ナノ結晶を高収率で得ることに成功した。特にナノ粒子の応用分野を確立する上で、非常に重要な技術である。(3)有機・無機結合評価(阿尻・名嘉・梅津)結合様式の評価は、主にTGA・MS測定を援用し、距離、結合エネルギー、被服率を評価した。(1)の反応条件と表面修飾との関係を明らかにした。また、DLS測定により溶媒中でのナノ粒子の分散度を評価した。更に、固体NMR、及び放射光XAFS測定結果の評価と、ナノ粒子の発光等のナノ粒子物性に与えるサイズ、表面修飾の影響とを評価した。(4)有機・無機ハイブリッドナノ材料創生(阿尻・名嘉・大原)合成したハイブリッド材料の物性評価試験を行った。(1)(3)により得られる、反応と表面修飾の関係、表面修飾とハイブリッドナノ材料物性との関係を明らかにし(特にサイズ効果、表面修飾効果)、ハイブリッドナノ材料の設計指針(特に熱伝導材料、光学材料について)を得た。(1)有機単分子層修飾ナノ単結晶の超臨界合成法の開発独自に提案・開発してきた流通式超臨界水熱プロセスによる機能性無機ナノ粒子の合成法と、ナノ粒子表面の有機分子修飾法を発展させ、有機・無機多元ナノブロックの合成を行った。超臨界水熱環境での極めて高い過飽和度と水系溶媒と有機系溶媒との均一相形成を利用して、単分散性に優れる金属酸化物ナノ単結晶の合成を実現した.さらに、その表面修飾技術を制御することにより、酸化物ナノ粒子の高次結晶面制御を可能にした。透過型電子顕微鏡(TEM)により、その粒子形状をしたところ、粒子径は、シングルナノサイズで結晶構造に依存した形状で合成されていることが確認されただけでなく、それらが、形状に依存した形で自己組織化アセンブリをすることも認められた。

(2)有機・無機結合評価上記手法に作成した完全均一分散有機・無機ハイブリッドナノブロックの表面構の解析を、赤外吸収スペクトル(FT-IR)・示差熱・熱重量同時測定(TG-DTA)を用いて行った。その結果、有機分子は、ただ単の物理吸着ではなく、官能基が金属酸化物と共有結合しており、SAMのような単分子層として、金属酸化物ナノ粒子表面を被覆していることがわかった。(3)物性評価上記手法により作成した有機・無機ハイブリッドナノブロックの有機溶媒中への分散を動的光散乱(DLS)測定により評価した。その結果、トルエンやヘキサン中において、完全に分散するシングルナノ粒子の合成に成功したことを確認できた。さらに、DLSより粒子径を評価したところ、TEM観測より評価された粒子径に適用した有機分子が単分子層として被覆した場合の大きさと一致しており、TG-DTAより得られた結果を支持した。上記より、本年度は、有機溶媒に完全に分散する有機-無機ハイブリッドシングルナノ粒子の合成に成功し、さらに、シングルナノサイズレベルでの結晶面成長制御を可能にする手法を見出した。(1)基礎反応の機構・速度論(阿尻)17年度と同様の手法により、水中での有機・金属間反応の速度および平衡定数の評価を行った。さらに、有機-無機相互作用を介した結晶核発生および特異的な結晶成長について、酸化物ナノ結晶の合成実験結果をもとに、以下のように定性的な描像を与えた。(1)超臨界中では有機分子と金属イオンが均一相を形成し、(2)媒質の溶解度の減少により無機ナノ粒子の核発生後(3)有機物による高活性結晶面の成長速度が抑制され、(4)その結果として通常では得られない表出結晶面をもつナノ結晶が得られる。(2)有機単分子層修飾ナノ単結晶の超臨界合成法の開発(阿尻・高見)上記のナノ粒子の超臨界in-situ表面修飾により、ハイブリッドナノ粒子を合成する条件及び合成法に関する研究を行った。流通式超臨界ナノ粒子合成法による理想的な反応制御を応用し、多段式の表面修飾剤の導入法を開発した。その結果として、通常不可能であった熱的に不安定な有機分子をナノ結晶表面に結合させることに成功した。特に水分散性を確立する上では重要な技術である。(3)有機・無機結合評価(阿尻・名嘉・梅津)17年度に引き続き、様々な系、生成物について、固体NMR、および放射光XAFS測定、TGA・MS測定を行い、距離、結合エネルギー、被服率を評価し、1)の反応条件と表面修飾の関係を明らかにした。また、DLS測定により溶媒中でのナノ粒子の分散度を評価した。さらに、本年度は、ナノ粒子の発光等のナノ粒子物性に与えるサイズ、表面修飾の影響を評価した。(4)有機・無機ハイブリッドナノ材料創生(阿尻・名嘉・大原)コバルアルミネイト、チタン酸バリウム、マグネシウムフェライトのハイブリッド材料を合成し、ハイブリッド材料の物性評価試験を行った。(1)(3)により得られる、反応と表面修飾の関係、表面修飾とハイブリッドナノ材料物性との関係を明らかにし(特にサイズ効果、表面修飾効果)、ハイブリッドナノ材料の設計指針を得ることができた。(1)基礎反応の機構・速度論(阿尻)18年度と同様の手法により、水中での有機・金属間反応の速度および平衡定数の評価を実施した。ナノ粒子の表面
不育症における遺伝学的原因の探索

ANXA5、凝固XII因子、凝固V因子の多型は患者群において高頻度であり、不育症の危険因子であることが判った。しかし、これらのrisk alleleの有無によって次回出産率に差を認めなかった。一方、Protein S徳島、凝固V因子奈良変異、HongKong変異は関係がみられなかった。ループスアンチコアグラントLAは凝固XII因子活性を低下させ、LAを除外するとXII活性低下、PS活性低下は次回流産率に影響を与えなかった。264人の原因不明不育症患者と195人の健常女性のアネキシンA5の6種類の遺伝子多型を調べたところ、SNP5の頻度が患者群で有意に高いことが確認できた。しかし、その次の妊娠における出産率はrisk allele有・無で84.0 %、84.3 %と、全く差がないことが判った。凝固第V因子奈良変異は最近深部静脈血栓症に罹患した少年に発見された。Leiden変異と同様にプロテインC抵抗性を示すことで静脈血栓症を起こすことが明らかになった。このFV Naraと凝固第V活性を88人の原因不明習慣流産患者と97人の健常女性に調べたところ、FV Naraは一人もみつからなかった。また、第V活性は両群間で差を認めなかった。FV Naraは一般集団では希な変異であり、習慣流産には関係しないと考えられた。279人の原因不明不育症患者と100人の健常女性に凝固第XII因子と46C/T多型を調べた。ループスアンチコアグラントLA陽性患者のXII活性は有意に低下していた。そこで、9人のLA陽性患者を除外して検討したところ、患者群ではCT genotypeが有意に高頻度であることが判った。しかし、その後の妊娠ではCC, CT, TT群で出産率の差はみられなかった。また、XII因子が低くても出産率の差はみられなかった。ANXA5、XIIは不育症易罹患性遺伝子であるが、その臨床的影響は小さく、臨床的に調べて治療を行う意義はないことが確認された。AnnexinA5については原因不明不育症患者192人、健常女性195人の横断研究では6種類のSNPすべてが有意に高頻度であった。Max検定では優性遺伝を示すことが明らかになった。しかし、その後の妊娠ではSNP5リスクアレルを持つ患者、持たない患者の成功率は71.4%と72.5%であり多変量解析の結果、差がないことが判明した。つまり、ANXNA5遺伝子は不育症と関与するがORは2未満であり、臨床的に調べる意義は乏しいことが分かった。F&Sに投稿し、修正中。前方視的検討に関する症例数が少ないとの指摘があったため、患者80例を追加実験している。第65回日本産婦人科学会高得点演題として発表予定。凝固第V因子奈良変異、HongKong変異については原因不明習慣流産100人、健常人100人に調べ、変異は一例も見られなかった。V因子活性も測定し、論文をまとめる予定である。凝固第XII因子については原因不明不育症患者280人の多型解析を行った。264人の原因不明不育症患者と195人の健常女性にアネキシンA5の遺伝子多型を調べたところ、横断研究ではSNP5が危険因子であることが確認された。次回妊娠においてrisk alleleの有無で出産率の差がないことも明らかになった。279人の原因不明不育症患者と100人の健常女性に凝固第XII因子活性と46CT遺伝子多型を調べたところ、ループスアンチコアグラント陽性では活性値が約20%低下することがわかった。それらを除外して検討すると、CT genotypeが危険因子であることが世界で初めて明らかになった。しかし、次回妊娠についてrisk alleleの有無、活性値によって出産率の差がないことが明らかになった。不育症は多因子遺伝によって起こるが、臨床的には個々の遺伝子や血中レベルを測定する必要がないことを明らかにした。88人の習慣流産患者と97人の健常女性に凝固第V因子活性とNara変異、Hong Kong変異、R2 haplotypeを調べた。習慣流産患者で活性値高値、低値の患者が存在し、R2変異のいくつかが危険因子である可能性が示された。279人の原因不明不育症患者と100人の健常女性にProtein S活性とPS徳島変異を調べた。現在解析中である。染色体近郊型転座に起因する習慣流産患者のうち着床前診断PGDを受けた37人と自然妊娠を選択した52人の帰結を調べた。PGD群では流産率は低下したが、累積生児獲得率は67.6%、65.4%と差を認めなかった。10回以上の難治性習慣流産患者に対する全エクソンシークエンスが終了し、新規の変異について確認を進めている。355人の原因不明不育症患者と101人の出産歴のある対照のプロテインS徳島遺伝子を調べたところ2.5%(9/355)と1.0%(1/101)の頻度であり、有意差を認めなかった。抗リン脂質抗体陽性例は11人であり、ラテックス凝集法を用いたPS抗原、PS活性、PS比活性では従来の凝固時間を用いた測定系ほど低下症例は多くなかった。抗リン脂質抗体陽性11例を除いて、患者、対照群のPS抗原、PS活性、PS比活性には差を認めなかった。

その後の妊娠において、抗凝固療法を行った症例を除いて解析すると、PS徳島では8例中8例が出産できた。また、PS活性低下、PS比活性低下群は正常群と比較していずれも出産率に差はなくむしろ良い傾向にあった。不育症においてPSを測定し、治療をするエビデンスはないことが示された。論文投稿中。264人の原因不明不育症患者と出産歴のある対照のPD1遺伝子のプロモーター領域の遺伝子多型をTaqManPCR法によって調べた。PD1については、正常群ではAGが101例(55.8%)、AAが33例(18.2%)であったのに対し、患者群ではAGが123例(46.6%)、AAが74例(28.0%)とAAが有意に多く認められた。化学流産および胎児染色体異常による流産を除いた場合の次回妊娠成功率はAGで81.7%、AAで84.6%といずれも有意差を認めなかった。CTLA4については両群に差を認めなかった。論文執筆中。10回以上の習慣流産患者とその両親の5家系の全エクソンシークエンス、トリオ解析を行った。qual1000以上の新規変異は、SIKE1、ZNF77、TDRD15、SLIT1、CHD3、MKL1、PITPNM1遺伝子に認められた。しかし、2家系以上に共通する遺伝子はなかったため、現在別の解析法によって検討している。ANXA5、凝固XII因子、凝固V因子の多型は患者群において高頻度であり、不育症の危険因子であることが判った。しかし、これらのrisk alleleの有無によって次回出産率に差を認めなかった。一方、Protein S徳島、凝固V因子奈良変異、HongKong変異は関係がみられなかった。ループスアンチコアグラントLAは凝固XII因子活性を低下させ、LAを除外するとXII活性低下、PS活性低下は次回流産率に影響を与えなかった。計画したすべての研究が予定通りである。年間約2万件のアクセスがあります。不育症Protein S活性値が検体不良と思われる症例の再検査を行って、解析、論文執筆予定。全エクソンシークエンスの候補遺伝子を確認し、機能解析もしくは8回程度の流産患者について調べる予定。アネキシンA5、FV奈良、第XII因子の研究は完了し、プロテインS研究も順調に進行している。予定になかったHongKong変異の解析も終了した。XII因子多型解析も予定より早期に実施した。習慣流産・不育症の皆さんへ現在、大学院生がプロテインS徳島変異を調べている。血漿中のプロテインS活性、抗原量の測定は検体を整理して、シノテスト社が測定予定である。測定が完了したら解析、論文執筆を行う。難治性習慣流産遺伝子は長崎大学に患者と両親のDNAが送られており、全エクソン解析を行う予定である。Annexin A5に関して、患者80人を追加して実験。再解析を行う予定。XII因子多型解析と第XIi因子活性の測定を行う。予定になかった健常女性100人の検体を収集して横断研究+前方視的研究を行う。Protein S抗原および活性測定用試薬(シノテスト社)
バイオボラタリゼーションを利用した排水・廃棄物からのレアメタル回収技術の開発

微生物によるレアメタルのバイオボラタリゼーション作用を利用した排水・廃棄物からのレアメタル回収技術の開発を行った。レアメタルの一種であるセレンを高効率で気化させるNT-I株を用いてバイオリアクターを作製し、水相に含まれるセレンの66%を除去するとともに、純度の高いセレン溶液として回収することに成功した。また、亜テルル酸耐性細菌3株を単離し、それらの持つテルル気化能力を明らかにした。Pseudomonasstutzeri NT-I株の増殖特性、セレン酸および亜セレン酸還元能を明らかにし、セレン酸、亜セレン酸還元に影響を与える因子を調べた。NT-I株は10-42°C、pH6-9、NaCl濃度0-50g/Lという広範な条件下で増殖が可能であり、好気条件下でセレン酸、亜セレン酸を速やかに還元し、元素態セレンを生成し、これまでに知られている細菌の中で、NT-I株は最もセレン酸、亜セレン酸還元能力が高いものの一つであることが明らかとなった。このセレン酸還元、亜セレン酸還元の速度はpH、温度の最適化によりさらに高まる可能性があり、セレン酸の還元には嫌気条件、亜セレン酸の還元には好気条件が適していることが示唆された。また、乳酸無機塩培地での還元試験から、低栄養環境中ではセレン酸還元に酸素濃度が特に重要な因子であり、亜セレン酸還元の促進にはアミノ酸の添加が有効であることが示唆された。無機塩培地のような低栄養培地中では、TSB培地中のような高いセレン酸、亜セレン酸還元速度は未だ実現できておらず、今後の実用化に向けての課題の一つとして検討を進めている。NT半株によるセレン酸、亜セレン酸、および元素態セレンからのセレンの気化能を明らかにするとともに、その気化産物を同定した。NT-I株はセレン酸、亜セレン酸、および元素態セレンを気化させる高い能力を持っていることが示された。また、その気化産物は揮発性のメチル化セレンであるジメチルセレナイド(DMSe)、ジメチルセレニルサルファイド(DMSeS)、ジメチルジサルファイ(DMDSe)であり、特にDMDSeが主要な気化産物であることが示唆された。これらメチル化セレンは、セレン酸、亜セレン酸の還元によって生じた元素態セレンを経由して生成され、液相を経由して気相に移行することが示唆された。セレンに対する高いバイオボラタリゼーション能力を持つNT-I株のセレン揮発化機構の解明を目指し、トランスポゾン挿入変異を用いてセレン揮発化に関わる遺伝子の同定を試みた。構築したトランスポゾン挿入変異株ライブラリの約30,000株をスクリーニングし、セレン揮発化能低下変異株を5株取得した。5株のうち特にNT-IVM2株においてはmethionyl-tRNA fomyltransferaseをコードする遺伝子fmtが破壊されており、メチル基供与体の合成能の低下により、セレンの揮発化に関与している可能性が考えられた。NT-I株によるセレン揮発化と硫黄代謝との関連性を検討するために、相同組換えによりCysI、CysK、CysM破壊株、およびCysI/CysK重破壊株を作製、取得した。これらの表現型解析の結果、CysIの破壊は水溶性セレン化物および未知水溶性セレンの一時的な蓄積、および元素態セレン減少速度の低下を、CysKの破壊は亜セレン酸還元速度の上昇を引き起こすことが明らかとなった。これより、硫黄代謝に関わる遺伝子がセレン揮発化に関与することが示唆された。以上より、NT-1株のセレン揮発化にメチル基転移経路や硫黄代謝経路が関与することが示され、NT-I株のセレン気化メカニズムの一端が明らかとなった。亜テルル酸還元細菌StentrophomonasmaltophiliaTI-1、Ochrobactrum anthropi TI-2、O.anthropi/TI-3の3株について、亜テルル酸を含むTSB培地でそれぞれ培養し、その気相をGC/MSによって分析したところ、いずれの菌株の気相部からもジメチルテルライド及びジメチルジテルライドが検出されたことから、これら3菌株は亜テルル酸からメチル化テルル化合物を生成することにより気化する能力を持つことが明らかとなった。これより、テルルをバイオボラタリゼーションによって回収するための微生物触媒とレて、これら3菌株を使用できる可能性が示された。前年度までの研究において顕著なセレン揮発化能力を示すことが明らかになったPseudomonasstutzeri NT-Iを用いて、実容積3 Lのジャーファーメンターにおいて水相からのセレンの揮発化速度の向上を図るとともに、その揮発化回収が可能であることを実証した。

ジャーファーメンターの制御条件を最適化し、温度38°C、pH9.0、撹拌速度250 rpm、通気量1 L/mimで回分培養を行った結果、0.5 mMのセレン酸を含む培地からのセレンの最大除去速度は16 μmol/L/hに向上した。また、48時間後には水溶性セレンの76%が揮発化され、66%を夾雑物が少ない状態で簡易な硝酸トラップに回収することができた。これにより、バイオボラタリゼーション作用による水相からのセレンの除去及びセレン回収が実現可能であることを示すことができた。また、金属工場の排水溝から単離された亜テルル酸耐性細菌Stenotrophomonas maltophilia TI-1、Ochrobactrum anthropi TI-2、およびO. anthropi TI-3によるテルル揮発化回収に向けた基礎検討を行った。これらの菌株は30日間の好気培養で1 mMの亜テルル酸を最大24%揮発化させることが明らかとなり、培養条件を最適化することにより揮発化速度を加速することができれば、これら菌株を揮発化回収エージェントとして利用できる可能性が示唆された。また、これら菌株による水相からの亜テルル酸の最大除去速度は、それぞれ58 μmol/L/h、62 μmol/L/h、および130 μmol/L/hと非常に高かったことから、テルルの固化回収のための非常に優れた微生物触媒であることが示された。当初の計画(1)NT-I株のセレン気化メカニズムや培養特性の検討、(2)セレン以外の有用金属代謝微生物の獲得に対し、セレン気化メカニズムとしてメチル基転移経路や硫黄代謝経路が関与することを明らかにし、また、テルル気化細菌を3株取得し、そのテルル気化特性を明らかにしたことから、おおむね順調に進展していると言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、高いセレン気化能力を持つNT-I株を活用した排水・廃棄物からのセレン気化・回収リアクターの開発に注力する。まず、フラスコスケールにおいてNT-I株のセレン気化を促進する培地成分を検討し、培地組成の最適化を行う。続いて、ラボスケールリアクターを構築し、運転管理条件(温度、pH、通気量など)の最適化を行う。また、リアクターからの排気を活性炭チューブやアルカリ過酸化水素水を通過させることにより、排気中に含まれるセレンの回収を試みる。これらの検討により構築した最適リアクター構成及び運転条件において、モデル排水に含まれるセレンを気化・回収し、NT-I株の気化回収への適用性を検証する。さらに、金属製錬工場や焼却灰等の実排水・実廃棄物を入手し、これらからのセレン気化・回収が可能であることを実証する。
HDLサイズに関連する新規酸化HDL指標の測定意義に関する検討

高密度リポ蛋白(high-density lipoprotein:HDL)コレステロール(cholesterol:HDL-C)は抗動脈硬化性の量的指標と言われてはいるが、HDLの性状や機能を加味した質的指標による検討が依然として必要な状況にある。本研究課題では、HDLのサイズや構成アポ蛋白によるHDL不均一性に鑑み、申請者らが開発したサイズ関連酸化HDL(小型サイズ関連酸化HDL[HDLの新規質的指標])の測定意義を探索してきた。本年度は、生活習慣とHDLの引き抜き能に着目して、一般内科の受診者(133人、49歳[平均]、男性65%、喫煙29%)において以下の結果を得た:全体のデータではlow-density lipoproteinコレステロール=115 mg/dL(平均)、HDL-C=58 mg/dL(平均)、中性脂肪=118 mg/dL(平均)、小型サイズ関連酸化HDL指標=3.3(中央値)、HDLのコレステロール引き抜き能(NIH方式)=9.9%であった。非喫煙群に比べて喫煙群でHDL-C値は低く、また酸化HDLと引き抜き能の値は高い傾向にあった。引き抜き能に対する相関分析では、非喫煙群においてHDL-Cとの係数=-0.17(p>0.05)、酸化HDLとの係数=0.32(p<0.01)で、喫煙群においてHDL-Cとの係数=0.19(p>0.05)、酸化HDLとの係数=0.48(p<0.01)を示した。引き抜き能に対する喫煙の影響に一致した見解はないが、今回、引き抜き能と小型HDLの酸化との正の関連性が非喫煙習慣に比べて喫煙習慣下で強いことが新たに示され、これはHDLの性状や成熟に対する喫煙の影響を反映した所見とも推測された。予防医学や臨床医学の現場において、喫煙関連疾患の病態解明や禁煙のバイオマーカーとして新たなHDLの質的管理の道が拓ける可能性がある。高密度リポ蛋白(high-density lipoprotein:HDL)コレステロール(cholesterol:HDL-C)の血中濃度は抗動脈硬化指標とされているが、最近、これに相反する見解がみられるようになってきた。すなわち、HDL-CやHDLに対する認識は新たなステージを迎えている。本研究課題では、HDLの構成アポ蛋白やHDL粒子サイズによるHDL不均一性に鑑み、HDLの2大構成蛋白であるアポA-IとアポA-IIが粒子サイズに関連することに着目して、申請者らが開発したサイズ関連酸化HDL(HDLに関する新規質的指標)の測定意義について検証する。今年度は、血液試料の扱いを含めた検査測定系の検討を進めた。安定して測定できることを繰り返して確認した後に、以下のような臨床的成果を得た:心臓病保有集団(32人、男性59%、平均72歳)と対照集団(31人、男性45%、平均72歳)において一般脂質検査とサイズ関連酸化HDLを測定したところ、心臓病保有集団と対照集団との間に一般脂質検査レベルの差はみられなかった(p>0.05):low-density lipoprotein cholesterol(平均値)=121対122 mg/dL、HDL-C(平均値)=65対69 mg/dL、中性脂肪(中央値)=94対112 mg/dL。心臓病保有集団は対照集団よりも小型サイズ関連酸化HDL(中央値)が有意に高値を示した(p<0.01):0.6対0.4(×10U/mL)。心臓病保有下では、小型HDLの質的変化の存在が示唆された。この新規質的指標を用いて、更に多様な集団で多面的な検討を行ってHDLの理解を深め、併せて予防医学や臨床医学の現場でのHDLの質的管理について提案することを目指したい。本研究課題では、HDLに関する新規の質的指標(サイズ関連酸化HDL)を用いて、その測定意義について検討し、HDLの理解を深め、もって予防医学や臨床医学の現場でのHDLの質的管理について提案することを目指している。この新規質的指標においては、開発段階でHDL粒子サイズとの相関性や検査測定系の安定性を予備的に検討してきた。しかし、今年度になって血液試料の扱い(保存)によっては測定値に影響の出ることが判明し、安定して測定できる条件をあらためて設定した。このため、当初の計画よりも、諸検査の測定が滞り、予算の執行も含めた遅れが発生した。高密度リポ蛋白(high-density lipoprotein:HDL)コレステロール(cholesterol:HDL-C)の血中濃度は抗動脈硬化指標とされているが、これを支持し得ない所見も報告されるようになっている。すなわち、HDLに対する理解を一層深める必要性が唱えられはじめた。本研究課題では、HDL不均一性のコンセプトの下で、HDLの構成蛋白であるアポA-IとアポA-IIが粒子サイズに関係することに鑑みて、申請者らが開発したサイズ関連酸化HDL(小型サイズ関連酸化HDL[HDLの新規質的指標])の測定意義を探索している。今年度は臨床的検討を進めて、一般内科の受診者(男性、126人、49歳[平均])において以下の結果を得た。