hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規な触媒を用いる効率的なグリコシル化反応の開発

最近、糖質を含む生物活性物資が次々に単離、構造決定され、その顕著な生理活性が注目を集めている。これらの化合物の多くは糖とアグリコン部分が酸素原子を介して結合しているいわゆるグリコシドとして存在しており、その化学合成の手段としては糖とアグリコン部分を直接結合させるいわゆるグリコシル化反応が一般的であり、これを効率的に実現するための手法を開発することが鍵を握る大切な課題とされている。特に、糖の1位の不斉炭素に由来する二つのジアステレオマ-(1,2-トランス体と1,2-シス体)の選択的合成、すなわち、望みのジアステレオマ-を高立体選択的に作り分けることのできるグリコシル化反応の開発が強く望まれている。本研究ではまず触媒量のルイス酸を用いて1位に特に脱離基を持たない遊離のリボースを用いる立体選択的グリコシル化反応を見い出し、引き続きこの反応をピラノース類のグルコシル化反応に適用することにより、遊離のガラクトースあるいは2-デオキシグルコースと遊離のアルコールから一挙にグリコシルドを得ることのできる新しい手法を確立することができた。1-アミノフラノシド類はヌクレオシドとして知られ、DNA、RNAの構成単位として重要な化合物であり、そのα体およびβ体の立体選択的合成は糖質化学における最重要課題の一つである。本研究ではこの課題にも取り組み、炭素3位上の酸素官能基としてチオカルバモイル基を有する2-デオキシリボース誘導体と核酸塩基とのグリコシル化反応をルイス酸触媒の存在下で行うことにより、高い立体選択性をもってβ-リボヌクレオシドを与える優れた手法を見い出すことができた。さらに、炭素5位上の酸素官能基としてチオカルバモイル基を導入することによって、高い立体選択性でα-リボヌクレオシドを得る手法を併せて開発することができた。最近、糖質を含む生物活性物質が次々に単離、構造決定され、その顕著な生理活性が注目を集めている。本年度、申請者らは触媒量のルイス酸を用いる立体選択的グリコシル化反応の開発を目的として研究を行い、1位に特に脱離基を持たない遊離のフラノースあるいはピラノースと遊離のアルコールから一挙にグリコシル化を実現する反応を主題に取り上げ検討を行った。その結果、新規なトリチル塩をリイス酸触媒として用い、脱水剤としてドライエライトを共存させ遊離のフラノースあるいはピラノースと遊離のアルコールとの反応を試みたところ目的のグリコシル化が速やかに進行し、望みのフラノシドあるいはピラノシドを高収率かつ高立体選択的に得る手法を確立することができた。本年度の研究においてこの課題に取り組み、炭素3位上の酸素官能基としてチオカルバモイル基を有する2-デオキシフラノース誘導体と核酸塩基とのグルコシル化反応をルイス酸触媒の存在下で行うことにより、高い立体選択性をもってβ-リボヌクレオシドを与える優れた手法を見い出すことができた。

これらの化合物の多くは糖とアグリコン部分が酸素原子を介して結合しているいわゆるグリコシドとして存在しており、その化学合成の手段としては糖とアグリコン部分を直接結合させるいわゆるグリコシル化反応が一般的であり、これを効率的に実現するための手法を開発することが鍵を握る大切な課題とされている。特に、糖の1位の不斉炭素に由来する二つのジアステレオマ-(1,2-トランス体と1,2-シス体)の選択的合成、すなわち、望みのジアステレオマ-を高立体選択的に作り分けることのできるグリコシル化反応の開発が強く望まれている。昨年度見い出した遊離のリボースを用いる立体選択的グリコシル化反応を本年度はピラノース類のグリコシル化反応に適用し、触媒量のルイス酸を用いて1位に特に脱離基を持たない遊離のガラクトースあるいは2-デオキシグルコースと遊離のアルコールから一挙にグリコシルドを得ることのできる新しい手法を確立することができた。1-アミノリボシド類のα体およびβ体の立体選択的合成は糖質化学における最重要課題の一つである。本年度の研究においてこの課題に取り組み、炭素3位上の酸素官能基としてチオカルバモイル基を有する2-デオキシリボース誘導体と核酸塩基とのグリコシル化反応をルイス酸触媒の存在下で行うことにより、高い立体選択性をもってβ-リボヌクレオシドを与える優れた手法を見い出すことができた。さらに、炭素5位上の酸素官能基としてチオカルバモイル基を導入することによって、高い立体選択性でα-リボヌクレオシドを得る手法を併せて開発することができた。
分子気体力学による低圧回転気流の分岐・安定性の解析

1.蒸発・凝縮を伴う円形クエット流に現れる分岐:低圧回転気流に生じる分岐現象の代表例として、中心軸回りに一定速度で回転する二重円筒形の凝縮相の間に生じるクエット流を取り上げ、分子気体力学(気体論)に基づく解析・数値解析によって蒸気の希薄度の全ての範囲にわたる振舞いを調べた。その結果、軸方向・円周方向に一様な流れに限っても分岐が現れ、蒸発・凝縮の無い場合とは様子が大きく異なることが明らかになった。希薄度が0の(古典流体力学的)極限においては、内側の円筒が十分に速く回転すれば、蒸発・凝縮の向きが異なる2種類と、蒸発・凝縮無しの3通りの分岐が生じる。希薄度か増大するに伴って最初の2通りの流れは接近し、ある希薄度以上で同一の流れに変わる。0以外の希薄度の流れについては数値解析で解析を行ったが、そこでは蒸発・凝縮無しの流れは得られなかった。このことから、蒸発・凝縮無しの流れは不安定であると推測している。2.重力場の下の流体層を下から加熱したときの対流(ベナール対流)の分岐:分岐解の安定性を調べる研究として、代表者が以前に行ったベナール問題の研究で得た、2次元矩形領域における対流ロール流の解を用い、その安定性を次のように調べた:まず、1つの渦を持つ解を水平方向に適当に並べ、領域中に26個のロールがある解を作る。その解に小さな擾乱を加え、その後の時間発展を数値解析により追及する。この結果、26個のロール解が安定に存在するための気体領域の縦横比の範囲が明らかになるとともに、領域が横に広がるにつれ、安定な解の種類(分岐の数)が増えていく様子が明らかになった。低圧回転気流に生じる分岐現象の代表例として,中心軸回りに一定速度で回転する二重円筒形の凝縮相の間に生じるクエット流を取り上げ,分子気体力学(気体論)に基づく解析・数値解析によって,蒸気の希薄度の全ての範囲にわたる振舞いを調べた.希薄度が十分小さければ,軸方向・周方向に一様の流れであっても分岐が生じることをはじめ,次に述べる結果が得られている.1.流体力学方程式に基づく結果.上記の問題(蒸発・凝縮を伴う二重円筒間クエット流)を分子気体力学の漸近理論の成果を用いて解析し,希薄度が0の(古典流体力学的)極限における振舞いを明らかにした.旧来の漸近理論の成果に基づく解析では得られる(分岐)解は蒸発・凝縮の向きが異なる2種類になるが,近年の成果[Y.Sone,S.Takata,H.Sugimoto,Phys.Fluids8,3403(1996)]を用いると,上述の分岐が生じる全ての範囲にわたって蒸発・凝縮が無い3種類目の流れが存在することも明らかになった.2.気体論方程式の直接的数値解析の結果.申請者が以前開発した高精度差分法を用いて有限の希薄度の流れの振舞いを精密に調べた.得られた解は,蒸発・凝縮の生じる2種類だけであり,両者が希薄度の増大に伴って接近し,一方が消失する様子も求められた.本年度の成果を基に,今後は流れの安定性の解析を進める予定であるが,そのためには非定常・多次元流の精密な解析方法を開発する必要がある.数値解析の面では,並列ベクトル計算機を用いたより効率的な差分法・DSMC法の開発を進めているほか,漸近理論の面では高精度の流体力学的方程式の導出も進めている.1.蒸発・凝縮を伴う円形クエット流に現れる分岐:低圧回転気流に生じる分岐現象の代表例として、中心軸回りに一定速度で回転する二重円筒形の凝縮相の間に生じるクエット流を取り上げ、分子気体力学(気体論)に基づく解析・数値解析によって蒸気の希薄度の全ての範囲にわたる振舞いを調べた。
肺における生体防御因子としてのアルカリ性ホスファターゼの研究

本研究を行う発端は、生体内基質が明らかになっていないアルカリ性ホスファターゼ(AP)が、肺あるいは小腸という生体内と生体外の接点で高活性で存在することにある。内毒素であるLPSはリン酸モノエステル結合を有し、脱リン酸化することで毒性が減弱されることは知られており、以前よりin vivoおよびin vitroで小腸APが消化管経由で侵入してきたLPSに作用して、その毒性を減弱することを見出してきた。そして、昨年度の成果として、ラットへのAPを含有する肺サーファクタント粒子の合成分泌を促進させる去痰薬であるアンブロキソール処理は、気管経由で侵入してきたLPSの毒性を減弱することを見出した。アメリカのワシントン大学のAlpers教授より小腸APのノックアウトマウスの調達ができた。そこで、肺経由の侵入の検討の前に、以前より行っている消化管経由でのLPSに対する小腸APについて、このノックアウトマウスを用いて検討した。ワイルドタイプに比較してノックアウトマウスで明らかにLPSに感受性を示し、LPS経口投与後の血中LPS濃度は上昇し、それに比例して顕著な白血球数の増加が認められた。LPS投与後の炎症マーカーであるインターロイキン-6の発現も、ノックアウトマウスで有意に増加していた。今回の研究では、ラットAP精製標品の作製を予定していたが、ある企業よりウシ小腸AP精製標品が分与されたので、まずはこの精製小腸APをLPS処理したラットに静注した。LPSにより誘発された白血球数の増加は、精製小腸AP投与により減少し、LPSにより肝疾患を起こすことが知られているが、LPSにより上昇した血清ASTおよびALT活性もまた、小腸AP投与により有意に低下した。これらの結果から、体外から侵入してくるLPSに対して、APが明らかに脱リン酸化を介して毒性の減弱化に関与していることが、今回の検討からも強く示唆された。リン酸者エステル加水分解酵素であるアルカリ性ホスファターゼ(AP)は、生体内のあらゆる組織に分布しているが、これといった生体内基質が明らかになっていない。また、APの至適pHが10付近で、生理的pHとかけ離れたpHで反応することから、生体内では重要な生理作用を担っているとは考えがたい。しかしながら、APは特に、体外と体内の接触する部位において高活性で示している。胎盤でも極めて高活性で存在するが、胎盤は母体と胎児の設定の部位とも考えられる。そこで、生体防御因子として肺APをとらえ、一般的に体外から侵入してくる内毒素、リポ多糖(LPS)に対する効果を検討した。LPSはリン酸エステル結合を有し、その切断により毒性が減弱されることは知られている。また、去痰薬であるアンブロキソールは、肺サーファクタント粒子の合成分泌を促進させる薬理作用をもつ。その肺サーファクタント粒子内にAPが高活性で局在する。ラット肺に対してアンブロキソール処理すると、肺サーファクタント粒子の上昇が再確認され、さらにin vivoでもin vitroにおいてもAP活性が誘導されることが再確認された。そこで、アンブロキソールを経口投与したラット気管内にLPSを暴露すると、アンブロキソール処理していないラットに比較して、血中LPS濃度が顕著に減少していた。同じ去痰薬でも肺サーファクタント粒子合成分泌促進作用の弱いブロムヘキシンでは、このアンブロキソールの効果は認められなかった。これらの結果は、体外から侵入するLPSをAPは基質として作用し、全身血中に移行するLPS量を減弱、すなわち、LPSの無毒化にAPが関与することを示唆するものと考えられた。

本研究を行う発端は、生体内基質が明らかになっていないアルカリ性ホスファターゼ(AP)が、肺あるいは小腸という生体内と生体外の接点で高活性で存在することにある。内毒素であるLPSはリン酸モノエステル結合を有し、脱リン酸化することで毒性が減弱されることは知られており、以前よりin vivoおよびin vitroで小腸APが消化管経由で侵入してきたLPSに作用して、その毒性を減弱することを見出してきた。そして、昨年度の成果として、ラットへのAPを含有する肺サーファクタント粒子の合成分泌を促進させる去痰薬であるアンブロキソール処理は、気管経由で侵入してきたLPSの毒性を減弱することを見出した。アメリカのワシントン大学のAlpers教授より小腸APのノックアウトマウスの調達ができた。そこで、肺経由の侵入の検討の前に、以前より行っている消化管経由でのLPSに対する小腸APについて、このノックアウトマウスを用いて検討した。ワイルドタイプに比較してノックアウトマウスで明らかにLPSに感受性を示し、LPS経口投与後の血中LPS濃度は上昇し、それに比例して顕著な白血球数の増加が認められた。LPS投与後の炎症マーカーであるインターロイキン-6の発現も、ノックアウトマウスで有意に増加していた。今回の研究では、ラットAP精製標品の作製を予定していたが、ある企業よりウシ小腸AP精製標品が分与されたので、まずはこの精製小腸APをLPS処理したラットに静注した。LPSにより誘発された白血球数の増加は、精製小腸AP投与により減少し、LPSにより肝疾患を起こすことが知られているが、LPSにより上昇した血清ASTおよびALT活性もまた、小腸AP投与により有意に低下した。これらの結果から、体外から侵入してくるLPSに対して、APが明らかに脱リン酸化を介して毒性の減弱化に関与していることが、今回の検討からも強く示唆された。
骨と血圧調節機構のクロストークの解明

プロレニン受容体(PRR)の骨代謝における役割を解明するため、骨組織特異的PRR欠損マウスを解析したところ、著しい骨量の低下、骨形成の抑制、さらに、骨芽細胞マーカーの発現の減少を認めた。骨代謝におけるレニン・アンジオテンシン系の重要性が示唆された。骨粗鬆症と高血圧症は、高齢者に生じる代表的な疾患であり、社会の高齢化に伴い今後さらに増加が見込まれており、病態解明と治療法の開発は急務である。高血圧症を示す患者は骨量が減少しており、骨粗鬆症罹のリスクが高くなることから、骨代謝と血圧調節機構との間には強い関連性があると考えられるが、その詳細な分子生物学的機構は全く解明されていない。血圧調節において、レニン、アンジオテンシン系は最も重要な役割を担っており、なかでもプロレニンはその中心的な役割を果たす。そこで本研究では、プロレニン受容体に着目し、その骨における意義をプロレニン受容体改変マウスの解析を通じて解明し、骨代謝と血圧調節機構とのクロストークを検討することを目的としている。本年度は昨年に引き続き、in vivoでの組織特異的プロレニン受容体欠損マウスの解析を行い、骨代謝および血圧調節に及ぼす影響を、分子生物学的、組織学的に解析した。まず、組織特異的プロレニン受容体欠損マウスを用いて、マイクロCTおよび骨形態計測法を用いた骨量測定、骨形成および骨吸収の指標の評価と、骨芽細胞、破骨細胞の分化や増殖に重要な遺伝子、蛋白の発現を大腿骨より調整したcDNA、蛋白を用いて、リアルタイムPCR法およびWestern blot法で検討した。その結果、組織特異的プロレニン受容体欠損マウスは著しい骨量の低下、骨形成の抑制を認めた。さらに、骨芽細胞マーカーの発現の減少を認めた。また、平成23年度に同定された破骨細胞からの骨芽細胞調節因子を骨芽細胞および破骨細胞に過剰発現あるいはノックダウンしてその機能の解析を行った。以上より、骨組織特異的PRR欠損マウスで、破骨細胞由来因子の異常により、骨形成が障害されることがはじめて明らかとなった。以上の結果は、PRRの骨代謝での生理的意義と、骨と血圧調節機構のクロストークを解明する上での新しい知見となる。骨粗鬆症と高血圧症は、高齢者に生じる代表的な疾患であり、社会の高齢化に伴い、今後さらに増加が見込まれており、病態解明と治療法の開発は急務である。高血圧症を示す患者は骨量が減少しており、骨粗鬆症罹患のリスクが高くなることから、骨代謝と血圧調節機構との間には強い関連性があると考えられるが、その詳細な分子生物学的機構に関しては全く解明されていない。そこで本研究では、骨代謝と血圧調節機構のクロストークを解明する事を目的とし、検討を行った。本年度は、血圧調節に重要であると考えられている遺伝子を骨組織特異的に欠損させたコンディショナルノックアウトマウスを作成した。本マウスの骨から抽出したmRNAおよびタンパク質を用いて遺伝子の発現を確認したところ、mRNA、タンパク質レベル共に有意に発現量が低下している事が明らかとなった。次いで、組織学的ならびにマイクロCTを用いて骨の表現系を解析した。その結果、本マウスでは、野生型マウスと比較して、骨量が有意に減少していることが明らかとなり、これは骨形成の低下による可能性が考えられた。また、コンディショナルノックアウトマウスの骨では、野生型マウスと比較して、骨形成に関わる遺伝子のmRNA発現が低下していることも明らかとなった。さらに、マウスの大腿骨からmRNAを抽出し、マイクロアレイを用いてコンディショナルノックアウトマウスと野生型マウスとの間で発現の異なる遺伝子を網羅的に解析した結果、標的遺伝子と考えられるものを数十種類同定した。さらにこれらの遺伝子発現を、Real time PCR法を用いて確認し、コンディショナルノックアウトと野生型マウスの間で有意に変化する遺伝子を数種類同定した。コンディショナルノックアウトマウスの作製および解析および、in vitroの実験に関して、当初の計画通り概ね順調に進行していると考えられる。1.骨組織特異的遺伝子欠損マウスの解析:平成23年度から引き続きコンディショナルノックアウトマウスの解析を行う。2.トランスジェニックマウスの作製・解析(in vivoの解析):トランスジェニックマウスを作成し、骨および血圧における表現型を解析する。さらにトランスジェニックマウスとコンディショナルノックマウスを交配して得られたマウスの骨および血圧における表現型を解析する。3.トランスジェニックマウスの解析(in vitroの解析): 1で解析したトランスジェニックマウスおよびコンディショナルノックマウスと交配して得られたマウスから、骨芽細胞、破骨細胞そして血管内皮細胞を採取し、平成23年度に標的遺伝子として同定された遺伝子群の発現パターンの変化を検討する。次年度は、コンディショナルノックアウトマウスの維持、トランスジェニックマウスの作成・維持、in vitroにおける機能解析を実施する上での細胞培養培地、試薬および酵素、そして実験用プラスチック製品等に予算を使用する予定である。
バクテリオロドプシンのポンプ機能をひきおこす機構の赤外吸収スペクトル法による解明

バクテリオロドプシンは光のエネルギーを使ってプロトンを一方向に移動するタンパク質で時間的に進む各段階を低温で捉え、その構造に関する情報をフーリエ変換赤外スペクトル法で解析してきた。赤外分光法では特に機能に直接関係する化学結合を捉えることができるので、そのタンパク質内部での位置を、重原子置換と部位特異的変異タンパクを併用して機能発現に至るメカニズムを追跡した。光吸収後の中間体の中で、特にプロトンポンプの最も重要なステップであるシッフ塩基からAsp85へののプロトン移動を起こすL中間体、それに続いてAsp96によるシッフ塩基の再プロトン化の過程に重要なM中間体の構造、それぞれにおける水分子の関与の解明は、他に例を見ない成果である。LからMに行くときに、Asp85のプロトン化にともなってプロトンが細胞外側に放出されるが、その残基を細胞外側に面したGlu204と同定した。また0の寿命がのびる変異タンパクを利用し、光サイクルの最後の段階ではタンパクの変化がレチナ-ルの変化に先行して起こりえることを示した。シッフ塩基の対イオンであるAsp85を電荷のないThrにした変異タンパクではプロトンポンプ活性がないが、クロライドを対イオンにすることでクロライドポンプの活性を発現した。これをもとにクロライドポンプであるハロロドプシンの運搬機構も解明した。バクテリオロドプシンと似た7本のヘリックスをもつタンパクで、視覚の受容タンパクであるロドプシンについても同じアイデアで仕事を進め、シッフ塩基の対イオンであるGlu113の変異タンパクを使って活性中心における水分子の構造と役割を明らかにした。また、Gタンパクの活性化への過程における水分子とペプチド結合の関与、活性中間体であるメタロドプシン11へのGタンパク質の結合にともなう構造変化も明らかにした。バクテリオロドプシンにおいて、そのプロトンポンプの最も重要なステップである、光吸収後のシッフ塩基からAsp85へののプロトン移動を起こすL中間体の構造を、フーリエ変換赤外吸収スペクトル法で解明した。(1)Asp212をアスパラギンに変えた変異蛋白質では、シッフ塩基からAsp85へののプロトンの移動が可能な形になっているにも関わらず、実際にはプロトンの移動はない。この変異蛋白質のL中間体のFTIRを測定すると、野性型でみられたAsp85のそばにある水分子の強い水素結合の形成が見られない。水分子の作るAsp212、Asp85、シッフ塩基との強い水素結合が、シッフ塩基からAsp85へのプロトンの移動に必須であることが結論された。また、Val49、Ala53などリジン側鎖の近くにある残基を変えるとやはり水分子の強い水素結合の形成がなくなると共にプロトンの移動が抑えられた。(2)野性型の9位のメチル基をなくしたバクテリオロドプシン、およびTrp182の変異蛋白質をつかい、L中間体ではTrp182のインドールのN-Hは、9メチル基を介してレチナ-ルのポリエンと相互作用し、シッフ塩基からAsp85へのプロトンの移動を促進していることを明らかにした。(3)L中間体ではシッフ塩基はさらに、その細胞外側に連なったAsp85から遠く離れた、細胞質側のThr46、Asp96の近くにある2分子の水の水素結合を変化させることを示した。(4)ナノ秒段階の反応を解析し、K中間体が約10ナノ秒の寿命で次のKL中間体に変換すること、この二つの中間体は、シッフ塩基の近くの捻れ方にあることを示した。

バクテリオロドプシンにおいて、そのプロトンポンプの最も重要なステップである、光吸収後のシッフ塩基からAsp85へののプロトン移動を起こすL中間体の構造を、フーリエ変換赤外吸収スペクトル(FTIR)法で解明した。(1)LからMに変化する過程でシッフ塩基のプロトンがAsp85に移動するとともに、別のX-Hといわれる未知の場所から、プロトンが細胞外に放出される。このX-HがGlu204であることを、それを解離できないGln、解離できるAspにした変異タンパク質を使い、FTIRと時間分解可視吸収変化を使って同定した。また、これらの残基の近くにある水分子の変化は、Glnでは消失し、Aspでは逆に大きくなっているので、水分子を介した変化が考えられる。(2)細胞質側にあるThr46の変異タンパク質では、2分子の水の変化が消失している。そのうちの一つは、Asp96の変異でも消失することから、Thr-46の近くにあるAsp96の傍にある水と同定した。また、もう一つは、Val49のペプチドのカルボニル基に結合した水と同定した。これらの水分子は、シッフ塩基からAsp85へのプロトンの移動に関与していることも示した。また、水分子の変化や、Asp96のC=0の変化から、Val49とAsp96との水素結合による相互作用も示された。(1)の結果も含めて、細胞外に面したGlu204から、細胞質に近いAsp96への、水素結合のつながりを示すことができた。(3)ロドプシンの乾燥フィルムでは、活性中間体であるメタロドプシンIIができない。その前駆体であるメタロドプシンIの構造を解析し、Glu122の変化が阻害されていることを示した。バクテリオロドプシンに低温法あるいは時間分解法を使い、優れた精度で反応の中間段階をとらえ、その各々の構造を明らかにすることで全過程のダイナミクスを理解することを目指し、光反応によってひきおこされる官能基や分子内の水、さらにはペプチド鎖のカルボニル基の変化を、種々の変異蛋白質、特異的に重原子でラベルした標品を用い、フーリエ変換赤外(FTIR)スペクトルに現われる振動バンドの変化から解析した。その結果、LからMに至る過程で細胞質側に起こされる水分子を中心にした変化を解明し、プロトン放出からとりこみに至る機構についての知見がえられた。(i)バクテリオロドプシンの光化学反応のL中間体において、シッフ塩基の対オインであるAsp85に配位した水分子がさらに、中間にVal49のC=Oとそれに配置した水分子をはさんで水素結合で連なっていること、その先にさらにAsp96に至る水素結合系があることを見い出した。M中間体ではこのVal49とAsp85の近傍の水分子の変化が消失し、細胞質側にプロトン移動のための水分子の変化が生じる。また、Arg82とGlu204の作るプロトン放出系についても水分子の作る水素結合系の関与を示した。(ii)ロドプシンの活性中間体であるメタロドプシンIIがG蛋白質とコンプレックスを生成するときに起こる変化を調べ、ペプチド骨格の変化を見い出した。それがどの残基によるのかGタンパク質の部分ペプチドを同位元素でラベルしたものを用いて調べている。またロドプシンの活性中心であるシッフ塩基の周辺に、水分子、およびペプチド骨格の作る構造体があることを示した。
局所フラッシュ焼結によるセラミックAM法の開発

セラミックス付加製造ではバインダーレスの直接焼結法の開発が課題とされており,本研究では選択的局所フラッシュ焼結法を開発することでこの課題解決に取り組む.本開発手法は従来のフラッシュ焼結には無い,針電極を用いた焼結機構である.本研究では,本手法で生じるユニークな3次元電界分布を解析,制御し,造形システムを構築する.そして,得られた造形体の組織,機械的性質と種々の造形条件との関係を明らかにする.セラミックス付加製造ではバインダーレスの直接焼結法の開発が課題とされており,本研究では選択的局所フラッシュ焼結法を開発することでこの課題解決に取り組む.本開発手法は従来のフラッシュ焼結には無い,針電極を用いた焼結機構である.本研究では,本手法で生じるユニークな3次元電界分布を解析,制御し,造形システムを構築する.そして,得られた造形体の組織,機械的性質と種々の造形条件との関係を明らかにする.
多次元位相空間における分布関数の高精度数値解法と専用計算ボードの開発

前年度は取組むべき衝突項として荷電粒子系に対するFokker-Planck(FP)型衝突項を取り上げ、従来高計算負荷が障害となっていた直接解法の実現策として、その高速演算を実現しうる専用計算機の設計・開発、および専用計算機による演算高速化の有効性について検証を行った。多重積分専用パイプフインを大規模Programmable Logic Device(PLD)上へ実装した実証機による一連の検証から、複数PLDの使用によるパイプライン多本化でおよそ10GFLOPS程度まで衝突項演算を高速化可能である見通しを得た。本年度は、前年度で示された結果を基とし、開発された専用計算ボードと組み合わされる、非衝突過程解析に供されるVlasov方程式の数値解析コードの開発が進められた。高次元位相空間内での解析となるVlasov方程式の数値解析には高速演算の計算機環境が必須となる。これを可能とする方法として、汎用計算機による計算機クラスタに着目し、同システム上で実行される並列化Vlasovコードの構築を行った。同コードはConstrained Interpolation Profile(CIP)法に基づいて開発が行われ、その過程において既存のCIP法における補間方法の改良・提案が行われた。さらに、開発された並列Vlasovコードの相対論的多粒子系への拡張を行い、Maxwellコードの組込みにより粒子・電磁界相互作用等の複雑問題への適用が可能となった。開発されたVlasovコードは非衝突過程が支配的な物理系として電子の電磁場加速である逆制動放射加速を例題として精度面での検証が行われ、開発された並列化コードが良好な精度と効率を持つことが確認された。専用計算機による衝突過程の高速解法と本年度開発された計算機クラスタシステムを使用したVlasov方程式の数値解析手法により、従来には無い高精度な衝突過程をも含めた分布関数の数値解析手段が実現された。従来高計算負荷が実現の障害となっていた、衝突項の直接積分を含む位相空間内高次元計算格子に基づく分布関数の数値解法の実現を目指した。今年度は取組むべき衝突項として荷電粒子系に対するFokker-Planck(FP)型衝突項を取り上げ、直接解法の実現策として、その高速演算を実現しうる専用計算機の設計・開発、および専用計算機による演算高速化の有効性について検証を行った。具体的には、衝突項の並列解法により演算の高速化を計り、ローゼンブルースポテンシャルを求める多重積分専用パイプラインの設計を行った。設計されたパイプラインは大規模Programmable Logic Device(PLD)上へ実装され、汎用計算機の拡張ボードとして実証機が開発された。実証機はC言語等で記述された従来のソフトウェアと協調して動作するように開発された。さらに、有限差分法に基づくC言語によるFP型衝突項の計算コードを開発し、専用計算機の有効性について検証を行い、実証機は1パイプライン当たり約0.6GFLOPSの演算速度を達成することを確認した。一連の検証により、複数のPLDを使用してパイプラインの更なる多本化を計ることでおよそ10GFLOPS程度まで衝突項演算を高速化可能である見通しを得た。一方、開発された専用計算ボードと組み合わされるVlasov方程式の数値解析コードの開発も同時に進められた。次年度で専用計算ボードが組み込まれるPCクラスタ環境上で利用するために、Constrained Interpolation Profile法に基づく並列化Vlasovコードの構築を行った。また、粒子・電磁界相互作用等の複雑問題への適用を目指して、相対論的多粒子系Vlasovコードの開発とMaxwellコードの組込み、および有理関数に基づく補間法等によるVlasovコードの数値スキーム面での改善が行われた。
巨大ブラックホール周りの構造の起源と進化

クェーサー等の活動的銀河中心核(AGN)の内部構造やその進化過程はいまだに謎である。これまで成果を挙げてきた多次元輻射磁気流体計算と多次元放射輸送計算を元にした理論と、X線、光赤外、電波のこれまでにない高精度な多波長観測を組み合わせ、AGNの真の構造、巨大ブラックホール進化の謎に迫るのが目標である。本年度は(1)トーラス領域の輻射流体計算結果から、3次元non-LTE輝線輻射輸送計算}を行い、分子・原子輝線強度(CO, HCN, OH, CIなど)を計算し、ALMA Cycle-4&5で採択された観測データと比較するほか、Cycle-6に観測提案を行い、プロポーザルが採択された(PI: Izumi)。(2)本研究費で雇用するポスドク研究員が中心となり、トーラス領域の磁気流体シミュレーションをCANS+を用いて行い、磁気流体不安定性についての成果をKudo, Wada(2018)として国際研究会で発表した。現在、本論文としてまとめている。(3)銀河スケールからのガス供給とSMBHへの降着率の関係を明らかにするため、SPHベースのASURAコード(斎藤貴之)を用いて、minor merger processの計算を行った。(4)トーラス領域の輻射流体計算結果からCLOUDYを用いた多次元電離ガス計算を行い、狭輝線領域が再現されるか調べ、Wada et al. 2018として出版した。(5)ドイツマックスプランク研究所に滞在し、共同研究者のM. Schartmann博士らと、銀河中心領域のスターバーストについての理論計算の研究打ち合わせを行った。(6)準解析的銀河・AGN進化モデルへの物理モデルの組み込みについて、SWANS/SNAWSチームと共同研究をおこなった。(7)日本天文学会秋季年会(姫路市)等で研究発表を行った。主要な著者としての査読論文として3本の成果があった他、国際研究会でも招待講演等を行い、ALMA観測提案にも複数参加している。最終年度は、これまでの研究成果の総まとめを行う他、引き続き基盤Aの申請に向けて今後の研究課題の整理も行う。また、国内外での研究発表も積極的に行う。多次元輻射流体計算にもとづき、AGN近傍sub-pc -数10 pc領域のガス構造を決める新しいメカニズムとして、我々が提案しているRadiation-driven Fountain(輻射駆動噴水モデル)を最も近傍の2型セイファート銀河である、Circinus Galaxyに適用した結果、SEDなどが観測と一致することを示した論文を出版した(Wada et al. 2016)。研究成果はダートマス大学での国際会議(8月)、東京大学(8月)、呉市(10月)、国立天文台(2月)の国内研究会、日本天文学会春季年会(3月)で発表し、関連研究者と議論した。スウィンバン工科大学に滞在し、M.Schartmann博士らとAGN、中心スターバーストの数値計算に関する共同研究を行った(12月)。数値計算・解析を行う計算機システムを構築した。大学院生を東京工業大学に派遣し、AGN周辺の星間ガスへの輻射フィードバックを計算する粒子法による数値流体計算コードの研究を開発者と行った。Circinus galaxyのモデルをもとに、分子ガス、電離ガスの輻射輸送計算を行い、観測結果と比較する研究を行った(日本天文学会で大学院生が発表)。成果を査読論文として発表した他、大学院生が日本天文学会で成果発表を行えたため。多次元輻射流体計算にもとづき、AGN近傍sub-pc -数10 pc領域のガス構造を決める新しいメカニズムとして、我々が提案しているRadiation-driven Fountain(輻射駆動噴水モデル)を最も近傍の2型セイファート銀河である、Circinus Galaxyに適用した理論モデル(Wada et al. 2016)に対して、モンテカルロ法による3次元輻射輸送コードを用いて、一酸化炭素輝線強度分布を計算し、星間ガスの物理状態との関係、水素分子ガス質量への換算比、などを明らかにした。その結果を査読雑誌に発表した(Wada et al. 2018)。研究成果はイタリア・セストでの国際会議(7月)、日本天文学会秋季年会(9月北海道大学)で発表し、関連研究者と議論した。マックスプランク研究所(ガルヒン・ドイツ)に滞在し、M.Schartmann博士、A. Burkert教授らとAGN、中心スターバーストの数値計算に関する共同研究を行った(7月)。Circinus galaxyのモデルをもとに、分子ガス、電離ガスの輻射輸送計算を行い、観測結果と比較する研究を行った。本研究費によって雇用したポスドク研究員(工藤)が着任し、磁場が入った場合のAGN近傍星間ガスの計算を行い、日本天文学会春季年会(3月、千葉大学)で発表した。ALMA観測データ(Circinus galaxy)と理論モデルの比較に関して、国立天文台の泉らと共同研究を行い、Cycle 6の観測提案に活かした。また、典型的な2型セイファート銀河NGC 1068の中心部の高分解能ALMA観測に参加し、成果を査読雑誌に発表した(Imanishi et al.)成果を査読雑誌に発表した他、ALMAの観測データが得られたことが理論モデルとの直接比較について、国立天文台の泉らと共同研究が進んでいるため。

これまで成果を挙げてきた多次元輻射磁気流体計算と多次元放射輸送計算を元にした理論と、X線、光赤外、電波のこれまでにない高精度な多波長観測を組み合わせ、AGNの真の構造、巨大ブラックホール進化の謎に迫るのが目標である。本年度は(1)トーラス領域の輻射流体計算結果から、3次元non-LTE輝線輻射輸送計算}を行い、分子・原子輝線強度(CO, HCN, OH, CIなど)を計算し、ALMA Cycle-4&5で採択された観測データと比較するほか、Cycle-6に観測提案を行い、プロポーザルが採択された(PI: Izumi)。(2)本研究費で雇用するポスドク研究員が中心となり、トーラス領域の磁気流体シミュレーションをCANS+を用いて行い、磁気流体不安定性についての成果をKudo, Wada(2018)として国際研究会で発表した。現在、本論文としてまとめている。(3)銀河スケールからのガス供給とSMBHへの降着率の関係を明らかにするため、SPHベースのASURAコード(斎藤貴之)を用いて、minor merger processの計算を行った。(4)トーラス領域の輻射流体計算結果からCLOUDYを用いた多次元電離ガス計算を行い、狭輝線領域が再現されるか調べ、Wada et al. 2018として出版した。(5)ドイツマックスプランク研究所に滞在し、共同研究者のM. Schartmann博士らと、銀河中心領域のスターバーストについての理論計算の研究打ち合わせを行った。(6)準解析的銀河・AGN進化モデルへの物理モデルの組み込みについて、SWANS/SNAWSチームと共同研究をおこなった。(7)日本天文学会秋季年会(姫路市)等で研究発表を行った。主要な著者としての査読論文として3本の成果があった他、国際研究会でも招待講演等を行い、ALMA観測提案にも複数参加している。次年度は、本研究費で雇用されるポスドク研究員が着任するので、磁場の効果を考慮したAGN周辺の星間ガスのダイナミクス・構造の研究を行う。また、分子ガス、電離ガスの輻射輸送計算による観測結果との比較の研究を論文としてまとめる。磁気乱流によるAGN近傍トーラス構造の解明を行い、結果を査読雑誌に発表する。また、AGNからの輻射による電離ガスの3次元構造、分光学的特徴に関して、愛媛大学の共同研究者らと研究を進める。最終年度は、これまでの研究成果の総まとめを行う他、引き続き基盤Aの申請に向けて今後の研究課題の整理も行う。また、国内外での研究発表も積極的に行う。
サイリスタスイッチより生ずる伝導・放射雑音の防止の研究

本研究の目的は,サイリスタ制御の蛍光灯照明システムの雑音の発生のメカニズム解明と防止対策の基礎を得ることである。主として,高周波点灯蛍光灯およびプリント基板上に置かれたスイッチング素子からの雑音放射の解明と防止の研究を行った。また,モデル雑音源を用いてTV画像への影響も一部研究した。1.蛍光灯からの雑音の発生源は,(1)蛍光灯の放電,(2)安定化電源内にあるサイリスタスイッチの発生する雑音であることが実験で明らかになった。インバータによる高周波駆動した場合は,駆動波形には相当高いレベルの高調波雑音が,伝導でも放射でも発生することが明らかになった。2.プリント基板上に置かれたスイッチング素子からの雑音を計測した。最初に,近傍磁界センサを使用して,プリント基板の配線上の近傍磁界雑音の強度分布を計測した。また,規格の3m法により電波雑音の計測も行った。プリント基板の厚さと導線の寸法とを変えてデータを採取したところ,近傍磁界雑音はプリント基板上の位置や周波数で大きく変わることが明らかになった。また,プリント基板上にコイル型フィルタを装着した場合よりも,基板の厚さを薄くした方が100から230MHzの周波数範囲で抑制される可能性が明らかになった。近傍磁界騒音と電波雑音とは一致しないが,基板の素材と寸法によって,雑音の抑制すなわち防止が可能になることが推定できた。3.TV信号に混入する雑音モデル(複合雑音発生器,CNG)波形では,雑音電力がTV画像の劣化に最も影響を及ぼすことが明らかになった。本研究は,サイリスタ制御でかつ発光量が可変に出来る蛍光灯照明システムが常識的になりつつある今日,その雑音の発生のメカニズム解明と防止対策の基礎を得ることを目的としている。平成5年度は、蛍光灯照明システムを例に取り,雑音の計測とメカニズムの解明に力を注いだ。(1)蛍光灯からの雑音の発生源各部の性質を実験的に解明。蛍光灯からの雑音の発生源は(1)蛍光灯の放電,(2)安定化電源に対応するスイッチ素子の発生する雑音についてそれぞれ実験的に検討した。蛍光灯は,非線形素子と考えられるので,正弦波駆動しても高調波が生じると考えられる。そこで,蛍光灯から生じる,高調波雑音を計測した。その結果,駆動の周波数に対して相当高い高調波も生じることが明らかになった。(本年度研究発表)(2)サイリスタなどの能動スイッチ素子の発生源の特定と放射・伝導のメカニズムの実験的解明と,基板上に置かれたサイリスタ素子の雑音放出のメカニズムのモデル実験。モデルとしてはロジック用スイッチイング素子を用いたスイッチ回路を基板上に作成したものを使用した。磁界センサーを使用して,基板上で近傍磁界雑音の発生を特定しながら,電流波形,サイリスタスイッチの特性との関連を測定した。線路と放射の関連を示すデータが採取された。スイッチでは,伝導する電圧の波形は余り変わらない場合でも,誘導雑音についてはモデルの基板に対する位置依存性や周波数依存性が大変高いことが明らかになり,その負荷による誘導や波形の変化も,実測として明らかになった。前年度に引き続きインバータ駆動の蛍光灯照明システムを例に取り,伝導及び放射雑音の計測とメカニズムの解明を行った。また,モデルとしてプリント基板上に置かれたスイッチング素子からの雑音放射の解明と防止の研究に力を注いだ。1.蛍光灯からの雑音の実験的解明。蛍光灯からの雑音の発生源は(1)蛍光灯の放電,(2)安定化電源内にあるサイリスタスイッチの発生する雑音であることが実験で明らかになった。蛍光灯を正弦波駆動しても高調波波形歪が生じるので,インバータ回路を用いて高周波正弦波駆動した場合は,相当高いレベルの高調波雑音が,伝導でも放射でも発生することが明らかになった。

2.能動素子のスイッチ動作に伴う伝導及び放射雑音のメカニズムの実験的解明のために,プリント基板上に置かれたスイッチング素子からの雑音を計測した。最初に,近傍磁界センサーを使用して,プリント基板の配線上の近傍磁界雑音の強度分布を計測した。また,規格の3m法により電波雑音の計測も行った。プリント基板の厚さと導線の寸法とを変えてデータを採取したところ,スイッチング素子の出力電圧波形は余り変わらない場合でも,近傍磁界雑音はプリント基板上の位置や周波数で大きく変わることが明らかになった。次いで,プリント基板上にコイル型小型フィルタを装着した場合よりも基板の厚さを薄くした方が100から230MHzの周波数範囲で抑制される可能性が明らかになった。近傍磁界雑音と電波雑音とは,傾向は必ずしも一致しないが,基板の素材と寸法によって,雑音の抑制すなわち防止が可能になることが推定できた。
触媒表面種の制御と活性化に基づく一酸化炭素還元の基礎的研究

エネルギーの安定供給を目指すわが国にとって、多様な炭素資源を合成ガスを経由して燃料あるいは化学原料に変換するための技術を確立することは重要な課題である。本研究が特に注目したのは合成ガスからの【C_2】【C_5】の混合アルコールの製造である。混合アルコールは燃料として熱量が高いばかりでなく、簡単な脱水反応によって化学原料として重要なオレフィンに転換できるという特徴を有する。合成ガスからの含酸素化合物の製造に有望な触媒としてロジウム(Rh)が注目されているが、Rhには資源が極めて乏しいという問題があるため、本研究はRh以外の金属、特に最近注目され始めたレニウム(Re)を活性金属として、混合アルコール合成活性を高めるための基礎的知見の集積を試みた。以下に成果の概要を示す。1.担体効果:Re配合触媒のCO水素化活性は担体の種類によって大きく影響されることがわかった。12種類の担体について検討したところ、活性は【Fe_3】【O_4】,Ti【O_2】,Zr【O_2】が、アルコール選択性は【Fe_3】【O_4】がそれぞれ特に高いことが見出された。2.前処理条件:アルコール選択性を向上させる最適の処理条件は水素気流中、300°Cでの還元であることが見出された。3.表面吸着種:ESR,XPS,FTIR,GC-MS等の手法を用いて、反応中触媒表面のReは0価にまで還元されていること、COはレニウムトリカルボニルとして吸着していることがそれぞれ推定された。4.触媒調製条件の最適化:3の成果をもとに、Reの出発物質として各種のレニウムカルボニルを用いて触媒を調製したところアルコール選択性の向上が見出された。5.超臨界ガスによる触媒の表面処理:反応に供した触媒を超臨界状態のトルエンで処理したところ、好ましくない副生成物である【CO_2】の生成を大幅に減少させることができた。
タンパク質の膜間移行現象を応用した新規癌ワクチンの開発

本研究は、理想的な膜タンパク質の再構成方法として注目されつつあるタンパク質の膜間移行現象を応用することにより、外部から投与した抗原タンパク質(タンパク質再構成リポソーム)を膜間移行させ、癌組織に免疫原性を付与することを目指した新規癌ワクチンの開発を目的としたものである。期間中に申請者は抗原タンパク質として着目したヒト赤血球バンド3タンパク質を、モノクロナール抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィーにより単離・精製し、界面活性剤除去法によってリポソームに再構成することに成功した。さらに、ヒト赤血球膜から抗原となるバンド3タンパク質をリポソーム膜に膜間移行法によって移行・再構成することに成功した。また、並行して移植癌モデルの作成も行い、ラット胸脇部に腫瘍を形成させたモデルを確立した。これまでの知見を元にタンパク質移行法によりバンド3タンパク質再構成リポソームを作成し、そのワクチンとしての効果の検討を試みたが、抗原タンパク質再構成リポソームは大量調製が困難であったため期待したような効果は得られなかった。この点は今後の課題である。しかしながらin vitroでの培養細胞を用いた抗原タンパク質移行のモデル実験において、脂質膜組成や膜の物理化学的性質がタンパク質移行に及ぼす影響について詳細に検討を行った結果、抗原タンパク質の膜間移行に影響を及ぼす脂質膜の物理化学的因子を示差走査熱量測定等の実験から明らかにすることに成功した。すなわち、受け手となる脂質膜が相分離の状態にある場合、タンパク質移行が著しく促進されることを見出した。このことは、これまでに報告されていない新しい知見であり、今後の膜タンパク質移行研究にとって有益なものであると考えている。本研究は、理想的な膜タンパク質の再構成方法として注目されつつあるタンパク質の膜間移行現象を応用することにより、外部から投与した抗原タンパク質(タンパク質再構成リポソーム)を膜間移行させ、癌組織に免疫原性を付与することを目指した新規癌ワクチンの開発を目的としている。本年度は、抗原タンパク質再構成リポソーム膜と細胞膜間でのタンパク質移行に関する情報を得るため、in vitroモデル系を用いて検討を行う。本研究では、抗原タンパク質としてヒト赤血球膜に存在するアニオン輸送担体であるバンド3タンパク質を採用した。バンド3タンパク質はモノクロナール抗体を用いたアフィニティーク口マトグラフィーによってヒト赤血球より単離・精製した。バンド3タンパク質はがなり疎水性の高い膜タンパク質であるため、用いる界面活性剤の選択およびアフィニティークロマトグラフの条件設定は困難なものであったが、純度の高いタンパク質を得ることに成功した。得られたバンド3タンパク質を含むタンパク質/脂質混合ミセル溶液を調製し、界面活性剤除去法により再構成リポソームを調製した。ショ糖密度勾配超遠心法によって、バンド3タンパク質がリポソーム膜に再構成されていることを確認した。物理化学的性質および構造の異なる数種類の界面活性剤について検討した結果、本実験条件においてTritonX-100が最も適していることを明らかにした。また、脂質/界面活性剤/タンパク質の最適比を見出すことにも成功した。さらに、抗原タンパク質の脂質膜間移行における最適条件を見つけるために、赤血球膜とリポソーム膜間でのタンパク質移行について、リポソーム粒子径や脂質組成等種々の条件の影響について検討した結果、赤血球膜から抗原となるバンド3タンパク質をリポソーム膜に移行させることに成功した。
唾液腺多形性腺腫における低酸素応答性増殖機構: SM-AP細胞系による解析

唾液腺多形性腺腫の間質表現は多彩であるが、乏血管性であることも特徴である。したがって間質をふくめて多形性腺腫組織は低酸素状態であるという仮説をたて、これを証明するために多形性腺腫由来細胞の増殖における低酸素依存性を試験管内で検討した。その結果、多形性腺腫由来細胞では、低酸素下でのHIF-1α蛋白質の高発現およびVHL遺伝子・蛋白質の低発現によりHIF-1αの分解抑制機構がはたらいており、低酸素状態で核移行したHIF-1αによりVEGFの高発現レベルを維持されることが示された。試験管内でえられた以上の結果は、ヌードマウス移植腫瘍組織・ヒト多形性腺腫組織手術材料の生体組織でも追認され、ヌードマウス背部皮下移植腫瘍内酸素分圧は周囲皮下組織に比して有意に低いことも確認された。以上の機序によって、低酸素環境で増殖さらには転移形質が誘導されている可能性が示唆された。本年度は以下の実験をおこなった。多彩な間質表現をしめす唾液腺多形性腺腫由来細胞系であるSM-AP細胞より通法にてDNAを抽出し、PCR法にてHIF分解制御分子VHI遺伝子の各exon13および各exon間のintron領域を増幅し、増幅産物をアガーロスゲル電気泳動で確認したのちにカラム精製し、ダイレクトDNAシークエンス法にて、VHL遺伝子の変異の有無を確認した。その結果、導管上皮細胞性格のSM-AP1および筋上皮細胞性格のSM-AP4ともにexon13領域には遺伝子変異はなかったが、exon1と2の間のintron領域に1塩基変異がみとめられた。SM-AP細胞を1.2x10^4個をチャンバースライドに植え込み通法とおり5日培養したのち、さらに通常の培養条件(10%FCS/5%CO_2)と低酸素条件(1%O_2/5%CO_2/94%N_2)とで5時間培養した後、4%パラフォルムアルデヒドで固定後、抗VHL抗体をもちいて、その発現動態を蛍光抗体法にて検討した。昨年平成21年度、免疫沈降法/ウエスタンブロッティング法にて確認した結果と同様に、SM-APのうち分化方向の互いに異なる導管上皮細胞性格SM-AP1ならびに筋上皮細胞性格SM-AP4のいずれにおいても、VHL発現は低酸素条件下でより低下していた。ヌードマウス移植腫瘍実験に先立ち、SM-AP1とSM-AP4におけるECM発現について試験管内で比較した。両細胞を通常の培養条件(10%FCS/5%CO_2)と低酸素条件(1%O_2/5%CO_2/94%N_2)とで5時間培養後、RNAを抽出・精製し、cDNAを調整して定量的RT-PCR法にて比較した。その結果、両細胞間で、SM-AP1ではperlecanおよびfibronectinが、SM-AP4ではtenascinが高発現していることが確認された。本年度は、以下の実験をおこない本研究課題の実施内容を総括した。1)ヌードマウス移植腫瘍組織での低酸素分子機構解析ヒト唾液腺多形性腺腫由来SM-AP1/4およびヒト腺様嚢胞癌由来ACC2/Mを、通常の培養条件(10%FCS/5%CO_2)で培養した後、1.0x10^6個/200μlに調整してヌードマウス背部皮下移植腫瘍を形成させ、腫瘤内の酸素分圧を生物組織内酸素分圧連続測定装置にて測定した。その結果、SM-AP1移植腫瘍内酸素分圧は周囲皮下組織に比して有意に低いことが確認され、SM-AP1移植腫瘍の方がACC2/M移植腫瘍より低酸素であることが判明した。移植腫瘍組織より切片を作製し免疫組織化学的に検討した結果、腫瘍組織内にhypoxia-inducible factor-1α(HIF-1α)およびVEGFが発現していた。2)ヒト唾液腺多形性腺腫組織での低酸素分子機構解析ヒト多形性腺腫組織手術材料からも切片を作製し、免疫組織化学的にHIF-1αおよびVEGFの発現パタンを確認したところ、ヌードマウス移植腫瘍組織同様に腫瘍組織内に発現がみとめられた。HIF-1α陽性細胞周囲には、perlecanおよびfibronectinの細胞外基質沈着がみられた。3)実験結果の評価と研究の総括これまでの実験結果より以下のように結論した。(a)多形性腺腫

由来細胞では、低酸素下でのHIF-1α蛋白質の高発現およびVHL遺伝子・蛋白質の低発現によりHIF-1αの分解抑制機構がはたらいている。(b)低酸素状態で核移行したHIF-1αによりVEGFの高発現レベルを維持される。(c)試験管内でえられた以上の結果は、ヌードマウス移植腫瘍組織・ヒト多形性腺腫組織手術材料の生体組織でも追認された。(d)以上の機序によって低酸素環境で増殖さらには転移形質が誘導されている可能性が示唆された。