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結晶状態で動的機能性を示す銅（I）発光性錯体の合成

本研究ではジホスフィン配位子の利用および混晶形成により銅(I)および銀(I)発光性錯体の合成を行った。ジホスフィンを用いた研究では、1,5-ビス(ジフェニルホスフィノ)ペンタンと4,4'-ビピリジンで架橋した銅錯体を合成した。混晶化による研究では、ビピリジンと4,4'-ビピぺリジンが混合架橋した銀錯体およびビス(ピリジル)エタンとビス(ピリジル)エチレンが混合配位した銅錯体を合成した。ビピペリジンービピリジン系では、混晶化によりビピリジンサイトの発光性が修飾されることを示した。また、ビスピリジルエタンービスピジルエチレン系では架橋配位子混合系でもアンテナ効果がみられることを示した。本研究ではこれまでの{Cu2I2}骨格を持つ強発光性銅(I)錯体に関する研究を踏まえ、ジホスフィン配位子の利用および混晶形成により外部刺激に応答する発光性錯体の合成を行う。具体的には、1.{Cu2I2}単位をジホスフィン配位子で連結した配位高分子の合成、2.外部応答性を持つピリジン誘導体配位子を持つ複核銅(I)錯体の合成、3.混晶化による新規発光性錯体の合成を行う。本年度は、1.および3.を中心に研究を進めた。ジホスフィンを含む配位高分子の合成として1,5ビス(ジフェニルホスフィノ)ペンタン(dpppen)、1,6ビス(ジフェニルホスフィノ)ヘキサン、トランス-1,2-ビスジフェニルホスフィノエチレンを用いて、ジホスフィン架橋銅錯体の合成を試みた。ピリジン系架橋配位子としては4,4'-ビピリジン(bpy)を用いた。その結果、dpppenを用いた場合に、少量ながら{Cu2I2}骨格を持つ化合物[Cu2I2(dppp)(bpy)]が得られることが明らかになった。新たな混晶系の開発として架橋配位子混合型の銀錯体の合成を行った。これまで{Ag2X2}単位を持つ銀錯体では、架橋配位子混合型錯体は合成されていないため、まず、同型混晶系の合成を試みた。架橋配位子としては、同程度の大きさを持ち、銅錯体で混晶形成が確認されている4,4'ビピリジンと4,4'-ビピぺリジン(bipip)を用いた。単結晶X線構造解析、元素分析などにより架橋配位子混合型の錯体が合成できることがわかった。bipipとbpyの比率を変えて、合成した所主にbpyユニット由来の発光が観測されることがわかった。特に、bpyの比率が小さい場合には、振動構造が明確化した。振動構造の明確化は、bpy単一錯体では-50°C程度まで低温にした場合に観測される挙動であり、混晶化により発光挙動が変化する可能性が明らかになった。本研究では、ジホスフィン配位子の利用および混晶形成により外部刺激に応答する発光性錯体の合成を行う。具体的には、1. {Cu2I2}単位をジホスフィン配位子で連結した配位高分子の合成、2.外部応答性を持つピリジン誘導体配位子を持つ複核銅(I)錯体の合成、3.混晶化による新規発光性錯体の合成、を行い、これらを組み合わせることにより、結晶状態で外部応答性のある発光性錯体の合成を目的としている。{Cu2X2}をジホスフィンとピリジン系架橋配位子で二重に連結した化合物の合成法はまだ確立されていなかったが、本年度の研究で、1,5ビス(ジフェニルホスフィノ)ペンタン(dpppen)と4,4'-ビピリジンを架橋配位子として持つ配位高分子を少量ながら合成することに成功した。また、新規の架橋配位子混合型の銀錯体を合成し、架橋配位子の混合比率により発光性が変化することも明らかにすることができた。このため、おおむね順調に研究は進展していると判断した。本研究では{Cu2I2}骨格を持つ強発光性銅(I)錯体に関する研究を踏まえ、ジホスフィン配位子の利用および混晶形成により外部刺激に応答する発光性錯体の合成を行う。具体的には、1. {Cu2I2}単位をジホスフィン配位子で連結した配位高分子の合成、2.外部応答性を持つピリジン誘導体配位子を持つ複核銅(I)錯体の合成、3.混晶化による新規発光性錯体の合成を行う。本年度は、3を中心に研究を進めた。昨年度までに合成した架橋配位子混合型錯体について、詳しく物性の検討を行った。ビスピリジルエタン(bpa)-ビスピジルエチレンを持つ架橋配位子混合型ヨウ化銅錯体では、僅かのbpeを導入した際にbpeサイトに特徴的な発光帯が観測される。ごく少量混合した(分率0.01未満)際にbpa錯体由来の発光帯の極大がシフトすることが観測されていたが、bpa単一錯体の発光減衰を詳しく検討することにより、bpa単一錯体が二つの励起状態を持ち、これの高エネルギー帯から効率よくbpeサイトへエネルギー移動が進行していることを明らかにした。4,4-ビピリジン(bpy)と4,4'-ビピぺリジン(bipip)を持つ架橋配位子混合型ヨウ化銅錯体ではbpy分率が0.1程度で発光量子収率がbipip単一錯体およびbpy単一錯体よりも大きくなり、混晶化による発光強度の増加がみられることがわかった。対応するbipip-bpy混合架橋銀(I)

錯体については発光寿命の検討も行い、前年度の発光スペクトルの結果とあわせ、混晶化により低温に近い状況すなわち構造揺らぎの減少が起こっていることが示唆された。これらの事からbipip-bpy混合系では、銅錯体・銀錯体とも混晶化によりbpy発光サイトの構造安定化が起こっていることが考えられる。本研究では、ジホスフィン配位子の利用および混晶形成により外部刺激に応答する発光性錯体の合成を行う。具体的には、1. {Cu2I2}単位をジホスフィン配位子で連結した配位高分子の合成、2.外部応答性を持つピリジン誘導体配位子を持つ複核銅(I)錯体の合成、3.混晶化による新規発光性錯体の合成、を行い、これらを組み合わせることにより、結晶状態でエネルギー集約能を持ち外部応答性のある発光性錯体の合成を目的としている。昨年度において、ジホスフィン配位子を持つ錯体の合成の可能性を示すことができた。また、銀錯体も含めbpa-bpe, bipip-bpyなど同形混晶系では新たな混合系の開発も進めてきた。本年度は昨年度得られた同形混晶の物性に関する検討を進め、bpa-bpe混合系,bipip-bpy系ではエネルギー集約能がある可能性を見出した。また、bipip-bpy混合系では、混晶化が温度変化に対応する変化を引き起こしているという新たな可能性を見出した。このため、おおむね順調に研究は進展していると判断した。本研究では{Cu2I2}骨格を持つ強発光性銅(I)錯体に関する研究を踏まえ、ジホスフィン配位子の利用および混晶形成により外部刺激に応答する発光性錯体の合成を行う。初年度の検討により、{Cu2I2}単位を1,5ビス(ジフェニルホスフィノ)ペンタン(dpppen)と4,4'-ビピリジン(bpy)で架橋した錯体[Cu2I2(dpppen)(bpy)]が合成できる事が明らかになった。この錯体は溶媒を含む錯体であり溶媒の吸脱着による変化を検討したが、脱溶媒の進行のみ観測され変化は一方向であった。混晶化による研究では、初年度にbpyと4,4'-ビピぺリジン(bipip)が混合架橋した銀(I)ヨウ化物錯体が合成可能であることを示した。昨年度には、銅ヨウ化物錯体でビスピリジルエタン(bpa)-ビスピジルエチレン(bpe)が混合配位した錯体を合成し、bpaサイトからbpeサイトへ高効率でエネルギー移動が進行することを示した。また、bipip-bpy系を銅ヨウ化物錯体で合成し、発光量子収率の向上が起こる事を示した。本年度は、臭化物錯体でもbpa-bpe系の合成を行った。bpa-bpe臭化物錯体系でもエネルギー移動が起こる事が明らかになった。また、この錯体で温度変化挙動を観測したところ、室温でbpaおよびbpeサイトからの発光が観測される錯体でも、低温にすると主にbpaサイトからの発光が観測され、サーモクロミック発光体となることがわかった。また、銀(I)塩化物錯体についてbipip-bpy混合型錯体の合成を行った。bipipおよびbpy塩化物錯体は異なる結晶形であり、bpy錯体ではbpy上に対称心が存在しないが、bipip錯体では対称心が存在する。bipip-bpy混晶では、bipip比率の高い時に青色の発光を示し、bpy比率の高い際には黄色の発光を示すことを明らかとした。本研究ではジホスフィン配位子の利用および混晶形成により銅(I)および銀(I)発光性錯体の合成を行った。ジホスフィンを用いた研究では、1,5-ビス(ジフェニルホスフィノ)ペンタンと4,4'-ビピリジンで架橋した銅錯体を合成した。
薬剤性過敏症症候群をモデルとする自己免疫性疾患発症のリスクファクターの解明

薬剤性過敏症症候群(DiHS/DRESS)では様々なヘルペスウィルスが再活性化し、長い経過で自己免疫疾患が発症する.そのため、DiHS/DRESSはウィルス感染から自己免疫疾患発症までの免疫動態の推移を経時的に検討できる理想的な疾患モデルと言える.我々は今までの臨床研究から、自己免疫疾患の発症には様々な特徴が存在する可能性に気付いた.本研究では、DiHS/DRESSの長期観察例を用いて自己免疫疾患発症のリスクファクターを確立することを目的とする.これにより自己免疫疾患発症の予測だけでなく、自己免疫疾患発症を防げるステロイドの使い方を明らかにし、長期予後の点からも最適な治療を確立したい.薬剤性過敏症症候群(DiHS/DRESS)では様々なヘルペスウィルスが再活性化し、長い経過で自己免疫疾患が発症する.そのため、DiHS/DRESSはウィルス感染から自己免疫疾患発症までの免疫動態の推移を経時的に検討できる理想的な疾患モデルと言える.我々は今までの臨床研究から、自己免疫疾患の発症には様々な特徴が存在する可能性に気付いた.本研究では、DiHS/DRESSの長期観察例を用いて自己免疫疾患発症のリスクファクターを確立することを目的とする.これにより自己免疫疾患発症の予測だけでなく、自己免疫疾患発症を防げるステロイドの使い方を明らかにし、長期予後の点からも最適な治療を確立したい.
強相関伝導系の物理

固体電子論は局在電子と遍歴電子模型の2つの概念を柱として発展してきたが、f電子が伝導電子と混成によって生ずる強い相克性が、近藤効果、高濃度近藤状態、重い電子状態など新しい物性概念として萌芽し、更に高温超伝導状態やf電子系に現われる非BCS超伝導などが開発され、強相関伝導系の物理として新しい展開をみせている。これは局在・遍歴の二重性を基礎とした物性概念に対する統一的理解を必要とする新しい領域研究であり、めざましく発展しつつある。本研究は、平成6年度より発足する科学研究費重点領域研究「強相関伝導系の物理」(代表者東北大学理学部教授小松原武美)が発足することになり、その準備研究を推進するために交付されて、遂行された。重点領域研究「強相関伝導系の物理」では、研究目的を重点的に絞り、基本的には、希土類、ウランおよび鉄属化合物を対象に、4f,5f,3d電子化合物の強相関伝導系の新しい物質を探索し、局在・遍歴の二重性が絡んだ異常物性を抽出して研究することとし、1).異常に小さな磁気モメントの発生機構とメタ磁性転移2).非BCS超伝導の発生機構3).重い電子系におけるギャップの形成と金属・非金属転移の3つの命題を柱に重点的に研究を行う。そのため、本研究では、領域研究に係わる実験的、理論的研究者研究協力者など約40名が集まって研究会を開催し、最近の研究成果について発表、討論し、強相関伝導系の物理の当面の研究課題を検討し、更に、平成6年度から発足する「重点領域研究」を成功裏に推移させるための研究計画の提唱、期待される成果などに焦点を絞り、発表報告して頂いた。その結果は総合研究(B)の成果報告書として別途刊行して公表する。
豪雨出水の実時間予測と制御に関する研究

本研究は、豪雨・出水による災害を防止・軽減するための予知・予測理論を構成し、出水制御に関する理論と統合して、その有効性を実証することを目的としている。本年度の研究成果は次の通りである。(1)レーダ雨量計データの補外と気象解析を用いた短時間降雨予測手法の開発・地上雨量計データによりレーダ定数を逐次補正する方法を7通り考え、洪水予測精度を比較検討した。・不安定場をモデル化して降雨分布の再現を試みるとともに、3次元レーダを用いた水蒸気相変化量の推定手法を発展させた。・波数空間フィルタリング手法を2次元のレーダデータに適用している。(2)実時間予測のための豪雨出水現象の解明とモデルの開発・レーダ雨量計を用いて洪水位の精密予測を行い地上雨量計の場合と比較して遜色のない結果を得た。・都市雨水貯留施設の治水機能評価に必要な降水の統計量を全国各地について評価した。・中小流域の豪雨出水の増水時流量簡易推算法を等価粗度法に基づいて想定し、流出解析によりその妥当性を確認した。・対象とする流域の標高・流路位置を入力すれば、流域の地形構造を考慮した流域モデルが自動的に生成されるシステムを開発した。・Horton型表面流と降雨浸透機構を考慮した概念モデルを開発した。(3)実時間予測とダム制御を統合する理論の開発・統計的2次近似によるダム制御の初期解を求める手法を工夫した。・ファジイ推論によるダム制御方式を提案した。・洪水調節シミュレータを開発した。・洪水制御支援システムに分散協調問題解決モデルを導入し、問題の大規模化複雑化にも対処する構成を示した。
地域史の編纂と歴史意識の形成―自治体史・字誌に関する基礎的研究―

本研究は、自治体史と字誌を素材にしてそれらの地域史を編纂する過程で歴史意識がどのように形成されるかを検討したものである。それぞれ複数の地区の調査を通じて、これらの地域史が「行政、研究者、市民」の力学のなかでどう作られるかという軸と、「専門家ー非専門家」という軸の二つから考察することの必要性を明らかにした。そしてこれによって、地域社会で「地域の歴史は誰が書くのか」という問いを通して新たな公共性が生じる可能性を指摘した。本研究は、地域づくりの基礎ともなる一般市民の歴史意識を自治体史や字誌の検討を通じて明らかにし、歴史を媒介とした地域づくりの可能性をさぐることを目的としている。したがってそこでは、自治体史、字誌、そして歴史意識がキーワードとなる。またその際には、実際に作られている自治体史や字誌がどのようなものであるのか、それが現場ではどのように作られていて、その反響はどうであるかといったことと同時に、歴史意識そのものについての研究も必要となると考えられる。前年度は、まず自治体史や字誌についての先行研究を検討し、合わせて調査対象地として設定した長野県飯田市、兵庫県尼崎市、それに沖縄県読谷村に出向いて、前二者については自治体史の、後者については字誌の編纂状況を調べた。そして今年度は同じ地域での調査を継続しつつも、単に自治体史や字誌の編纂だけでなくそのまわりで地域史に関わっている人たちをも調査した。すなわち、具体的には郷土史のグループ(いわゆる郷土史の会)や一般の市民たちが集う歴史関連の研究会やイベント、また特に字誌の場合には編集者や印刷業者である。これは、字誌の場合には通常一般の地域住民が執筆と編纂に携わるため、そもそも一冊の本を作るノウハウを知らないことも少なくなく、アドバイザー的な役割を担って専門家が関与してくるのである。本研究ではそのような周縁部分に位置する人たちをも視野に入れた調査を行なった。またこの他に、上記3地区以外の箇所の状況も調べた。とりわけ字誌については、これまでの先行研究のほとんどが沖縄県についてのものであるので、本研究では比較の意味で沖縄県以外の状況にも目を向けるように努めた。3年目となる次年度は、そうした比較にもさらに目配せをしつつ、歴史意識について原理的な部分を改めて検討したうえで、幅広く地域社会の歴史意識を明らかにしていきたいと考えている。本研究は、地域づくりの基礎ともなる歴史意識に関わるもので、なかでもそうした歴史意識のうえに作られている自治体史や字誌がどう編纂されかつ地域づくりにどんな役割を果たしているかを調べるものである。その際、先進的な地域として長野県飯田市、兵庫県尼崎市と沖縄県読谷村を取り上げ実地に調査をしていく。本年度は、まず自治体史や字誌についての先行研究を収拾・検討したが、なかでも字誌については社会教育分野での蓄積に注目し、申請者が専門としている社会学とは異なる視点からの研究に大いに刺激を受けた。そして本格的な調査には次年度を予定しているので本年度はその予備調査に各地域で取り組んだ。なかでも読谷村では夏季休暇中に調査に赴き、村内各字で編まれた字誌について各担当者にインタビューを行なった。また現在編纂中のところでも同様な聞き取りを行なうと同時に編纂会議にも参加させてもらって現場での議論を調査した。他方、飯田市と尼崎市はこれまでも申請者は調査に入っているので、まず担当機関に当方の調査主旨を説明して積極的な協力を依頼し、かつ予備調査を行なった。その過程で、飯田市では自治体史編纂の前提として戦前期以来当地で盛んに行われてきた郷土研究があり、かつ現在ではそれが下伊那郡全体をカバーするまでになっていることの重要性を認識したので、次年度はそうした郷土研究にも焦点を当てて調べていくつもりである。また尼崎市では、市立地域史料館という文書館機能を有する施設の意義が大きく、そこでの市民目線での考え方に注目して聞き取り等を行なった。さらに、尼崎市とも関連するので、神戸大学と連携して自治体史づくりに取り組んでいた旧香寺町史(現姫路市)の方にも聞き取りを行なうなどした。こうした本年度の予備調査の成果の上に立って次年度は本調査を刊行していく予定である。最終年度である本年度においては、地域の歴史や記憶がどのような歴史意識のもとで記録化されてきたのか、その成果物である自治体史や字誌がどのように作られてどう活用され得るのかを考えるにあたって、地域社会が重層的であること、多様であることを念頭に置いて研究を進めた。その際、前者については、地域社会の構成員間で歴史意識は一様でなくさまざまなものが見られること、後者については、地域ごとに自治体史や字誌への人びとの関わり方が異なっていることを特に意識して出来るだけ多くの事例を集めた。その結果として、研究費の交付申請時にはこれらの地域史誌(自治体史や字誌)をめぐる公共性という分析視角でしか捉えられていなかったが、それに加えて「専門家ー非専門家」という関係性が、多くの地域史誌を分析するにあたっては重要な視点であることを見出した。

さらに専門家、非専門家と言いつつも、それらもまた程度によって多様であり、したがって地域の歴史や記憶は誰が書くのかによってそこに期待されるものが大きく異なってくるものであることが、本年度において到達したいわば帰結点であるといえる。なお本年度の成果としては、論文1本の執筆、日本生活学会、日本社会学会、日本出版学会などの全国規模の学会での口頭発表の他、兵庫県姫路市で開催された「フォーラム大字誌をつくる」ではコメンテーターとして出席し、「地元にとっていちばん大切な歴史が何なのか、考えてまとめることが重要」とコメントし、地域社会に根ざした歴史意識でつくられる「大字誌」がいかにまちづくりに発展していく可能性があるかを提起した。社会学本研究の2年目である今年度においては、当初予定していた時期に学務等で忙しくなり調査に行けなかったことが2,3度あった。そのため調査の進行上に支障を来したことが、「やや遅れている」理由である。またまとまった論考のかたちで成果を残し切れていないのは、そうしたことの表われといって良い。それでも成果の一部を学会で報告することができたのは緩やかながらも前進したといえると思う。本研究では自治体史と字誌を具体的に調べるために調査を行なってきたが、1年目が終わった時点で、実際に自治体史を作る専門家としての歴史学研究者以外にも地域史に携わる人は昔から大勢いたことーいわゆる郷土史のグループがこれにあたるー、またそれ以外にもセミプロ的な人たちもいること、そしてそうした人たちとは別途に一般の人たちー歴史に対して特に意識的には関心を持っていないーがいるわけであり、それらの重層的なところをどう考えていくかを、課題として感じた。また字誌については、まずその具体的な編纂の現場に入る必要があること、それと沖縄県では読谷村以外にも全県的に盛んに作られていることをどう捉えていくかを課題とした。2年目においては、こうした課題を意識して調査を行なったことを指摘できる。すなわち、郷土史のグループへの聞き取り調査を行ない、また普段は歴史研究に関係していない普通の人たちが編纂するものとして字誌を捉え直してその編纂現場や編集の専門家への聞き取り調査を行なった。また沖縄県以外の字誌(この場合は必ずしも字誌とは言われない)も検討を加えつつあるところである。おおむね順調といえると思う。理由の一つに、調査対象地が初めて行くところではなくこれまでも同様の調査で入っているため人間関係づくりで苦慮しないことが挙げられる。また申請者が従来より当該研究に携わってきたことも大きく、これまでの研究の総体的なまとめをしたいと考えているからでもある。ただそうやって調べる過程で、新たな課題も複数見つかった。例えば長野県飯田市では従来より当地で盛んな一般地域住民による郷土研究の分厚い蓄積を詳しく調べることがいかに重要であるかを思い知らされた。また沖縄県読谷村では字誌の編纂が予想以上に盛んであったこと、字誌づくりは各字によって多様であること、また一口に字誌といっても時期によって変容してきていることや、沖縄ならではの事情であるが基地と字行政との関連性も字誌づくりに関係していることなどへの視点の必要性である。兵庫県尼崎市でも、単に行政というよりも専門家たる研究者と一般市民の関係性を改めて問い直す必要があるように感じられた。
新しいアプローチによる新規共有結合性ネットワークの構築と物性評価

14族元素であるケイ素、ゲルマニウム、スズといった元素は、電気陽性金属との反応によって、14族元素からなる共有結合骨格をもった特徴的な化合物群を生成する。近年、これらの中に数多くの超伝導体が発見され、更に熱電材料など機能性材料への応用の道も開けてきたことから、新しい骨格の構築や新構造の発見への研究が益々盛んになってきた。そこで本研究では、異なった形状の共有結合パーツを組み合わせる方法によって、新しい骨格を構築する方法の開拓を目指す。また、こうしたアプローチにより、新規超伝導体の探索とその電子構造に関する研究を進めることを目的とする。
ヘテロダイン増強コヒーレントアンチストークスラマン光学活性顕微鏡の開発

振動円二色性(VCD)分光法を水環境中のAβ40とAβ42の微細な構造差異の検出に応用した。Aβ42、Aβ40それぞれの水溶液を計測用基板に滴下し、N2乾燥させることで水和フィルムをそれぞれ作成した。蛋白質水溶液をフィルム化させることで、膨大なバルク水の吸収を防ぐことができ、蛋白質選択的な信号を得ることができる。VCDスペクトルでは、Aβ40は1630cm-1付近に右円偏光活性を有するアミドIバンドが観測された。一方、Aβ42では同波数位置に反対の極性、つまり左円偏光活性を有するアミドIバンドが観測された。その波数位置からAβ40とAβ42はどちらも主にβシート構造を形成しているが、それぞれの二次構造は逆の光学活性を有していることを初めて明らかにした。さらに、蛋白質二次構造の光学活性の研究に加え、ヘテロダイン増強を用いたレーザー誘起表面顕微鏡という新しい装置の開発にも着手した。その装置は、光の圧力を利用して非接触にμmスケールの試料の動的粘弾性特性が計測可能という特徴を有している。その装置を開発し、細胞1個の粘弾性計測に適用した。典型的な細胞骨格を有する繊維芽細胞のパワースペクトルから、細胞骨格の一種である微小管が細胞膜の弾性に寄与していることを初めて明らかにした。従来、微小管は細胞内での物質輸送のレールとしての役割が示されてきたが、初めて細胞膜のレオロジーへの寄与が明らかになった。さらに、大きさが1μmの細胞内小器官である芽胞と芽胞を形成する枯草菌細胞とのパワースペクトルの差異を検出した。そのことから、開発した顕微鏡を用いて1μmの大きさの試料が計測できることが実証でき、かつ従来の原子間力顕微鏡フォースカーブ計測のような接触法では原理的に不可能であった細胞内に埋もれた小器官の粘弾性計測への道を拓いた。振動円二色性(VCD)分光法を用いて、水環境中のAβ40とAβ42の微細な構造差異の検出に適用し、それぞれの二次構造はβシート構造を主に形成しているにも関わらず、逆の光学活性を有していることを明らかにした。さらに、ヘテロダイン増強を用いたレーザー誘起表面顕微鏡という新しい装置を開発し、細胞1個の粘弾性に対する細胞骨格の寄与や、細胞小器官の粘弾性を明らかにした。これらの成果に対して、3報の論文を投稿準備中である。VCD分光法で明らかになった水環境中のAβ40とAβ42の二次構造がもつ逆の光学活性の構造起源に関して、分子シミュレーションを併用し、その構造を同定する。さらに、新しく開発したヘテロダイン増強を用いたレーザー誘起表面顕微鏡に対して、顕微ラマン計測やヘテロダイン増強旋光度計測を組み合わせることにより、対象とする細胞小器官を構成する分子の化学情報や蛋白質の光学活性の違いに基づく立体構造情報の同時取得を目指す。初年度である平成23年度は、蛋白質の二次構造がもつキラリティーを利用して水環境中にある蛋白質選択的に指紋領域の振動スペクトルを検出するために、円偏光技術と赤外分光法を組み合わせた振動円二色性(vibrational circular dichroism:VCD)分光法を用いて、蛋白質の変性バンドが混在しないαヘリックス構造由来のVCDスペクトルの取得に成功した。具体的には、モデル蛋白質としてαヘリックス構造が支配的であるミオグロビンを用い、VCD測定時における膨大なバルク水の強い干渉を防ぐために、水和したミオグロビンから構成されるフィルムを作成した。そのミオグロビンの水和フィルムを用いて、視覚的には判別することができない、すなわち変姓による蛋白質の凝集・白濁化が起きていないレベルでのミオグロビンの変性を鋭敏に反映するVCDバンドを同定した。水和フィルム作成において、その変性由来のVCDバンドが検出されないようにフィルムの作成条件を制御することによって、未変性のミオグロビン水和フィルムを作成、変性バンドが混在しないαヘリックス構造由来のVCDスペクトルを取得した。さらには、そのような未変性のαヘリックス構造由来のVCDスペクトルを検出する方法を確立したことで、ミオグロビンを構成する柔軟なαヘリックス構造と強固な球殻構造をもつフェリチンの剛直なαヘリックス構造の微細構造の差異を分光学的に識別することにも成功し、これまでαヘリックス構造に由来すると言われていたVCDバンド内に、柔軟性、剛直性のαヘリックス構造の指標となるバンド構造を発見した。ここで確立した水和フィルムの作成方法および得られたスペクトル結果から、一般的に解釈が困難とされている蛋白質のVCDスペクトルをより精密な蛋白質の構造解析に適用可能となることが期待される。現在報文を準備中である。採用第二年度は、初年度に引き続き、蛋白質の二次構造がもつキラリティーを利用して水環境中にある蛋白質選択的にその指紋領域の振動スペクトルが検出可能な、円偏光技術と赤外分光法を組み合わせた振動円二色性(vibrational circular dichroism : VCD)分光法を用いて、蛋白質の脱水和に伴う立体構造変化に特徴的なVCD活性の変化の検出に成功した。モデル蛋白質として、代表的な二次構造であるαヘリックス構造が支配的であるミオグロビン(Mb)を用い、その水和フィルムを作成した。水和量の減少に伴うMbのVCD活性の変化から、初めにアミドI領域の左活性の増加、それに続いてアミドI,アミドII領域の右活性の増加が観測された。

初めの左活性の増加は、透明な水和フィルムで観測されたことから、その増加は、水和量の減少に伴うわずかな立体構造の転移過程を表している。一方、右活性の増加は水和フィルムの白濁の進行に伴って観測された。白濁の進行はMb間の凝集に依るものであることから、そのアミド1,アミドII領域の右活性の増加はMb間の凝集に帰属される。さらに、そのような左活性から右活性へのVCD活性の特徴的な反転は、他の典型的な二次構造であるランダムコイル構造が支配的であるカゼインにおいても観測された。これまで、その右活性の増加は、アミロイド繊維の形成や高温下での蛋白質変性においても報告されている。一方、初めの左活性の増加に関して、報告例はない。体内において蛋白質が機能を発現するときは、周囲の水和構造を変化させ、立体構造をわずかに変化させる。そのことから、観測された左活性の増加は、蛋白質の機能発現に関与する構造転移過程を表しているのかもしれない。また、左活性から右活性へのVCD活性の反転が、典型的な二次構造であるαヘリックスまたはランダムコイル構造を支配的にもつ蛋白質両方で見られたことから、蛋白質の機能発現機構やフォールディング機構に対して、キラル活性の観点から普遍的な理解への展開が期待できる。振動円二色性(VCD)分光法を水環境中のAβ40とAβ42の微細な構造差異の検出に応用した。Aβ42、Aβ40それぞれの水溶液を計測用基板に滴下し、N2乾燥させることで水和フィルムをそれぞれ作成した。蛋白質水溶液をフィルム化させることで、膨大なバルク水の吸収を防ぐことができ、蛋白質選択的な信号を得ることができる。VCDスペクトルでは、Aβ40は1630cm-1付近に右円偏光活性を有するアミドIバンドが観測された。一方、Aβ42では同波数位置に反対の極性、つまり左円偏光活性を有するアミドIバンドが観測された。その波数位置からAβ40とAβ42はどちらも主にβシート構造を形成しているが、それぞれの二次構造は逆の光学活性を有していることを初めて明らかにした。さらに、蛋白質二次構造の光学活性の研究に加え、ヘテロダイン増強を用いたレーザー誘起表面顕微鏡という新しい装置の開発にも着手した。その装置は、光の圧力を利用して非接触にμmスケールの試料の動的粘弾性特性が計測可能という特徴を有している。その装置を開発し、細胞1個の粘弾性計測に適用した。典型的な細胞骨格を有する繊維芽細胞のパワースペクトルから、細胞骨格の一種である微小管が細胞膜の弾性に寄与していることを初めて明らかにした。従来、微小管は細胞内での物質輸送のレールとしての役割が示されてきたが、初めて細胞膜のレオロジーへの寄与が明らかになった。さらに、大きさが1μmの細胞内小器官である芽胞と芽胞を形成する枯草菌細胞とのパワースペクトルの差異を検出した。そのことから、開発した顕微鏡を用いて1μmの大きさの試料が計測できることが実証でき、かつ従来の原子間力顕微鏡フォースカーブ計測のような接触法では原理的に不可能であった細胞内に埋もれた小器官の粘弾性計測への道を拓いた。初年度において、蛋白質の基本骨格と言える二次講造の光学活性の標準となる指紋領域の振動スペクトルの取得に成功した。このことから、現在解釈が困難と言われている蛋白質の振動スペクトルをより精密に解析可能となり、水環境中の蛋白質の構造解析がより深められることが期待される。
日本海沿岸のソフトビーチの変形予測に関する研究

日本海沿岸の砂浜海岸の侵食問題は深刻である。これは冬季季節風により日本海で生じる波浪が波形勾配のきつい侵食性波浪であるためである。波浪により生じる流れを海浜流というが,砕波帯内の海浜流は海底では沖向きとなり,これを戻り流れと呼ぶ。戻り流れにより砂浜海岸の底質(砂)は沖方向に輸送されるが,砕波点近傍で沿岸砂洲を形成する形でそれより沖への流出が食い止められる。このメカニズムが維持されている海岸では急速な海岸侵食は発生しないが,沿岸砂洲の形成が,護岸による反射波の発生や港湾の防波堤による沿岸漂砂の阻止などの人為的な要因により破壊されると,海岸侵食の問題が顕著になる。この様な理由により侵食された砂浜海岸を再生させる最も有力な方法として海岸のソフトビーチ化がある。現在わが国で行われている安定海浜工法はそのひとつである。本研究では,日本海沿岸のソフトビーチの変形予測をおこなうため,以下のような研究を行った。(1)海浜変形が生じる限界水深(depth of closure)の特定:大潟海岸において広域海浜流の観測を2年間行い,水深20m30mまでは強風による吹送流で底質が移動していることを明らかにした。(2)柿崎漁港の建設に伴って形成された安定海浜の形状を分析し,日本海においても安定なポケットビーチが形成されることを確かめた。(3)日欧米での養浜工の海岸保全への適用の仕方を分類し,その望ましい適用方法を総括した。日本海は冬季季節風による強風により発達した侵食性波浪(波形勾配きつい波浪)が強風と共存して,海岸侵食の主外力となっているが,閉じられた海域のため定常的なうねりにより沖に流出した海岸底質が戻される海岸の回復効果が期待できる外洋に面する海岸とは本質的に異なっている。近年,海岸侵食の制御や海浜の保全に養浜工を適用し,自然海浜の消波機能を活用し波浪エネルギーを吸収するとともに海岸の健全な自然環境を育む工法が世界的の主流をなしてきている。このため,養浜を塀用した安定海浜工法や,養浜工は今後の海岸保全工法の主流になることは明らかであり,建設が困難な状況下でのソフトビーチ建設に向けての技術的ポテンシャルを高めておく必要がある。本研究では,欧米のソフトビーチ建設技術を総括するとともに,日本海沿岸の海岸を対象としたソフトビーチの変形予測に主眼を置き,3次元海浜流系および海浜変形の数値予測方を提案する。今年度の成果は以下のようである。(1)海浜変形を議論するための水深(depth of closure)の同定:大潟海岸を対象として,吹送流の影響を考慮したdepth of closureの推定を行った。(2)養浜工法の総括:米国ではCERC,欧州はCURが養浜工建設マニュアルを作製しているが,これを総括すると伴に,現在ドイツで注目されている多段砂州内への養浜についてSYLT海岸でのモニタリングデータを収集し,これを数値モデルで追算するための準備を行った。(3)安定海浜形成過程の実例データの解析:新潟県大潟海岸の柿崎漁港の建設にともなう安定海浜の形成過程の深浅測量データを数値化した。さらに,3次元海浜流場を考慮した海浜変形数値モデルを構築し,この海底地形変化の追算を行っている。日本海沿岸の砂浜海岸の浸食問題は深刻である。波浪により生じる流れを海浜流というが,砕波帯内の海浜流は海低では沖向きとなり,これを戻り流れと呼ぶ。

この様な理由により侵食された砂浜海岸を再生させる最も有力な方法として海岸のソフトビーチ化がある。現在わが国で行われている安定海浜工法はそのひとつである。本研究では、日本海沿岸のソフトビーチの変形予測をおこなうため,以下のような研究を行った。(1)海浜変形が生じる限界水深(depth of closure)の特定:大潟海岸において広域海浜流の観測を2年間行い,水深20m30mまでは強風による吹送流で底質が移動していることを明らかにした。(2)柿崎漁港の建設に伴って形成された安定海浜の形状を分布し,日本海においても安定なポケットビーチが形成されることを確かめた。(3)日欧米での養浜工の海岸保全への適用の仕方を分類し,その望ましい適用方法を総括した。
メソ細孔性シリカ中の吸着サイトの精密合成と重金属アニオン選択性吸着剤への展開

MCM-41, MCM-48, SBA-1の細孔表面を[1-(2-aminoethyl)-3-ammopropyl]trimethoxysilaneでシリル化し、ethylenediamine基(en)を表面に固定した.この表面官能基を酸性条件でプロトン化したものは,HAsO_4^<2->,CrO_4^<2->を効果的に吸着した.さらにFe^<3+>,Co^<2+>,Ni^<2+>,Co^<2+>でカチオン化するため,それぞれのイオンの塩化物の水溶液で処理したものもこれらオキシアニオンを吸着したが,分配係数および飽和吸着量にはカチオンによって大きな差が見られた.Fe^<3+>, Co^<2+>は非常に大きな分配係数を示す一方,Cu^<2+>によるものはH^+によるものより劣った.またSO_4^<2->による阻害効果もCo^<2+>,Fe^<3+>に関しては小さかった.MCM-41, MCM-48ではFe^<3+>,Co^<2+>、Cu^<2+>に配位したenは12個と考えられるが,SBA-1では大部分のenが金属カチオンを固定しなかった.また、分子中のアミノ基が1つのシラン(NH_2CH_2CH_2CH_2Si(OCH_3)_3)、3つのシラン(NH_2CH_2CH_2NHCH_2CH_2NHCH_2CH_2CH_2Si(OCH_3)_3)をグラフティング法により固定化した修飾MCM-41を合成、HAsO_4^<2->の吸着特性をen型の修飾MCM-41と比較した。H^+型は窒素の数の増大とともにHAsO_4^<2->の吸着量の増大を見たが、Fe^<3+>,CO^<2+>型ではこの関係は成り立たず、金属カチオンの量が吸着量を支配した。(2)表面水酸基にFe^<3+>,Co^<2+>,Ni^<2+>,Cu^<2+>等のイオンを配位させる。ICPによりカチオンと官能基の化学量論を明らかにし、紫外可視吸収分光法により配位携造を解析した。X線回折、窒素吸着実験により担体構造の保持を確認した。【1-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl】trimethoxylsilaneの場合、Fe、Cuは2つの配位子により、Coには1つの配位子により固定化されているという構造が最も適当であると結論された。(3)このように調製されたシリカによるHAsO_4^<2->,CrO_4^<2->の吸着実験を行った。溶液はICPにて分析し、吸着等温線、吸着飽和値での化学量論などを明らかにした。SO_4^<2->,P0_4^<3->,N0_3^-などの濃度を様々に変化させ、共存イオンやpHの影響を調べた。Asの場合、分配係数の上でも量論の上でもFeが最も優れた吸着特性を示し、続いてCo、Ni、Cnの順であった。酸性条件で生成したアンモニウムイオン系はCuに類似した吸着特性を示した。したがって、Cuについては単純な陰イオン交換が配位子の外圏で起きていると考えられる。いっぽうFeは高度な選択性を示し、配位子交換を伴った吸着反応を起こしていると考えられる。一方Crの場合、Cuが優れた吸着特性を示した。

H^+型は窒素の数の増大とともにHAsO_4^<2->の吸着量の増大を見たが、Fe^<3+>,CO^<2+>型ではこの関係は成り立たず、金属カチオンの量が吸着量を支配した。
自転車競技能力を向上させる効果的なトレーニング因子の究明

1.目的自転車競技能力・技量を効率的に向上させるには、科学的根拠に基づく筋力トレーニング方法や技量を向上させる理論的な研究が必要である。自転車競技においてどの様なトレーニングが競技能力の向上に関与するかを解明することを最終目的に、自転車走行能力の定量的な評価方法の確立を試みた。2.対象及び方法対象は日本競輪学校の選手生徒5名(生徒群)で、一般健常男子4名を対照群とした。直結式自転車シミュレーターにてダッシュ走行(目標速度60km/h)を行い、トルク、速度を計測。またビデオ画像による関節動作解析(股・膝・足関節)、大腿直筋(RF)、大腿二頭筋長頭(BF)、前脛骨筋(TA)、腓腹筋外側頭上(GAS)における表面筋電図計測も行った。2種類のこぎ方(sittingとdancing)、ペダル位置の移動(生徒群)による各ファクターの比較を行った。3.結果及び考察走行能力の優れた生徒群では最大トルク・最高速度・加速度はsitting positionに比べdancing positionでは高値を示し、関節動域角度も伸展位になったが、対照群ではこぎ方による変化はなかった。生徒群の筋電位発現パターンにおいて、ペダル踏み込み時だけでなく引き上げ時にも(クランク角度が90度と270度付近)TA及びGASの筋放電がみられたことは特徴的であった。また、生徒群においてペダル位置を移動すると、関節動作、筋活動に遅れが生じることが分かった。今回の計測手技を用いたことにより自転車走行の技量やこぎ方・ペダル位置によって走行ファクターの相違をある程度確認することができたことから、今後、この計測手技をさらに確立・発展させ、種々の走行情報をリアルタイムで走者にフィードバックする総合的なシステムを開発する計画である。これにより走行能力・技量の定量的評価が容易となり、競技能力向上に大きく寄与するものと考える。1.目的自転車競技の能力や技量を効率的に向上させるには、トレーニング方法の理論的な研究・開発が必要と考え、どの様な形のトレーニングが競技能力の向上に関与するかを解明することが本研究の目的である。本年度はシミュレーター走行による計測を行い、自転車走行能力の差によって、動作・筋電位など自転車運動能力のどのファクターに違いがあるかを検討した。2.対象・方法競技能力に差をもうけた日本競輪学校生徒(5名)を対象とし、一般成人男性(4名)を対照とした。直結式自転車台上走行試験装置(シミュレーター)において体重相当分の負荷をかけ、周回レベルからダッシュ走行(目標速度60km/h)を行った。シミュレーターからは、後車輪速度・回転数・クランク回転数・角度・トルクを記録した。足趾、足関節、膝関節、股関節、上前腸骨棘、肩関節の6点にマーカーを貼付し、デジタルビデオカメラ画像から走行フォームを記録し、各関節の運動を計測した。さらに、大腿四頭筋、大腿二頭筋、前脛骨筋、腓腹筋上の表面筋電図(SEMG)を連続的に計測した。3.結果・考察・シミュレーターでの走行能力と膝周囲筋力との間に相関があった。・画像解析から選手生徒は対照群に比べ膝より上位の関節の動域角度が大きいが、足関節の動きが少なく、脚全体でこいでいると考えた。・マーカーの軌跡からフォームを観察すると、競技能力が優れた生徒ではダッシュ時前方への移行はスムーズで、無駄な動きが少なかった。・SEMGから、走行能力の優れた生徒はダッシュ時の筋活動の維持時間が長かった。またクランク角度・各関節角度・下肢動作および各筋活動の総合的な解析から、ペダルの引き上げが重視されていると考えた。これらのことから、動作およびSEMG解析は、自転車走行能力を評価する手段として有用であることが解り、この解析手法のさらなる確立が客観的な自転車走行能力の解明に貢献すると考えた。
細胞間接着シグナリングによる細胞極性の形成機構

本研究では、ネクチンーアファディン系の細胞間接着による細胞極性の形成機構に焦点を絞り、ネクチンーアファディン系の細胞間接着の形成から接着シグナリングを介したタンパク質および細胞骨格の不均等な局在の形成機構、すなわち細胞極性確立の分子機構を明らかにすることを目的として、研究を行なった。研究の結果、次のような研究成果を得た。ネクチンによるアドヘレンスジャンクションおよびタイトジャンクションの形成には、アファディンとアクチン細胞骨格が必須の役割を果たすことを明らかにした。アネキシンIIをノックダウンした細胞では、タイトジャンクションはカドヘリンによる細胞間接着形成なしに形成されること、タイトジャンクションの形成にはネクチンーアファディン系は必須であることを明らかにした。さらに、アドヘレンスジャンクションおよびタイトジャンクションの形成には、アファディンとPar-3が協調的に機能することを明らかにした。多細胞生物の発生や分化の過程では、細胞内においてさまざまなタンパク質が時空間的に不均等に局在または合成され、これが各細胞の運命決定・特異的な機能発現に重要な役割を果たしている。これらタンパク質の不均等な局在や局所的な合成は、細胞骨格の不均等な配置などの細胞極性に依存しており、多細胞生物においては細胞間接着が細胞極性の形成すなわち細胞骨格やタンパク質の不均等な局在に重要な役割を果たしている。細胞極性形成の生化学的な分子機構の解明は、個体の発生や維持の制御機構を理解する上でも大変重要である。本研究では、ネクチン-アファディン系の細胞間接着による細胞極性の形成機構に焦点を絞り、ネクチン-アファディン系の細胞間接着の形成から接着シグナリングを介したタンパク質および細胞骨格の不均等な局在の形成機構、すなわち細胞極性確立の分子機構を明らかにすることを目的としている。また従来までのタンパク質の局在機構に加え、最近神経細胞などで報告されているmRNA局在と局所的翻訳機構を上皮細胞においても存在するのかどうか検討する。本年度の研究では、ネクチン-アファディン系による細胞間接着の分子機構、上皮細胞におけるRNA結合タンパク質の局在を解析し、以下の成果を得た。(1)ネクチンによるアドヘレンスジャンクションおよびタイトジャンクションの形成には、アファディンとアクチン細胞骨格が必須の役割を果たしていた。(2)アネキシンIIをノックダウンした細胞では、タイトジャンクションはカドヘリンによる細胞間接着形成なしに形成された。このTJの形成にはネクチン-アファディン系は必須であった。(3)接着分子のネクチン3は精子の形態形成に必須の役割を果たしていた。(4)ショウジョウバエにおいてmRNAの局在に重要な役割を果たすRNA結合タンパク質Staufenのヒトホモログをクローニングし、神経細胞だけでなく、上皮細胞においても発現していることを確認した。(5)ヒトStaufenと相互作用する因子を同定した。本研究では、ネクチンーアファディン系の細胞間接着による細胞極性の形成機構に焦点を絞り、ネクチンーアファディン系の細胞間接着の形成から接着シグナリングを介したタンパク質および細胞骨格の不均等な局在の形成機構、すなわち細胞極性確立の分子機構を明らかにすることを目的としている。本年度の研究では、ネクチンーアファディン系による細胞間接着の分子機構、上皮細胞におけるRNA結合タンパク質の局在を解析し、以下の成果を得た。(1)ケラチノサイトにおいて、ネクチンによる接着がロリキュリンの発現を制御すること、その制御にはRapl-ERK経路が関与することを見出した。(2)アドヘレンスジャンクションおよびタイトジャンクションの形成には、アファディンとPar-3が協調的に機能していた。(3)ショウジョウバエにおいてmRNAの局在に重要な役割を果たすRNA結合タンパク質Staufenのヒトホモログをクローニングし、神経細胞だけでなく、上皮細胞においても発現していることを確認した。(4)マウスStaulが筋分化に抑制的に働くことを明らかにした。と相互作用する因子を同定した。

多細胞生物の発生や分化の過程では、細胞内においてさまざまなタンパク質が時空間的に不均等に局在または合成され、これが各細胞の運命決定・特異的な機能発現に重要な役割を果たしている。これらタンパク質の不均等な局在や局所的な合成は、細胞骨格の不均等な配置などの細胞極性に依存しており、多細胞生物においては細胞間接着が細胞極性の形成すなわち細胞骨格やタンパク質の不均等な局在に重要な役割を果たしている。細胞極性形成の生化学的な分子機構の解明は、個体の発生や維持の制御機構を理解する上でも大変重要である。本研究では、ネクチン-アファデイン系の細胞間接着による細胞極性の形成機構に焦点を絞り、ネクチン-アファデイン系の細胞間接着の形成から接着シグナリングを介したタンパク質および細胞骨格の不均等な局在の形成機構、すなわち細胞極性確立の分子機構を明らかにすることを目的としている。また従来までのタンパク質の局在機構に加え、最近神経細胞などで報告されているmRNA局在と局所的翻訳機構を上皮細胞においても存在するのかどうか検討する。本年度の研究では、RNA結合タンパク質Stau1の機能解析を行い、以下の成果を得た。(1)ショウジョウバエにおいてmRNAの局在に重要な役割を果たすRNA結合タンパク質Staufenのヒトホモログをクローニングし、神経細胞だけでなく、上皮細胞においても発現していることを確認した。(2)Stau1がmRNA制御を介して筋分化の運命決定を担っているか検討し、Stau1をノックダウンしたC2C12筋芽細胞では、筋の分化誘導処理に応答し誘導される転写因子であるmyogeninの発現が分化誘導を行わなくても上昇し、分化誘導処理を行わない場合でも筋分化が進行することを見出した。さらに、Stau1と共にSMDに関与しているUpf1をノックダウンした細胞では、分化誘導処理を行なわない場合、筋分化は進行しないことから、Stau1はSMD非依存的に筋分化を抑制することが示唆された。
T細胞依存性免疫応答におけるHIF-1αの役割

T細胞は自己・非自己を認識する獲得免疫システムの司令塔的役割を担う免疫担当細胞であり、各種炎症時においても重要な役割を果たす。炎症局所に観られる低酸素環境が引き起こすT細胞の機能とHIF-1分子の発現との関連を調べることは、炎症病態を制御する臨床治療の見地からも重要である。最近申請者らは、独自に作製したHIF-1サブユニットARNT遺伝子のT細胞特異的欠失マウスを利用してT細胞免疫応答モデルを作製し、T細胞におけるHIF-1分子の機能を解析している。その結果より、HIF-1分子がT細胞依存性免疫応答に関与している可能性を見いだした。本研究では、独自に作製したT細胞特異的HIF-1機能不応答性マウスを利用することにより、(1)活性化T細胞の免疫応答におけるHIF-1分子の機能を明確にするとともに、(2)T細胞のHIF-1機能を制御することによる各種炎症に対する新規治療基盤の開発を目的とした。本変異マウス由来の培養T細胞を利用しConAや抗CD3抗体によるT細胞活性化応答を調べたところHIF-1欠失T細胞もコントロールと同様の活性化応答マーカーの出現が認められた。しかし、一方、個体レベルでの実験系として、大腿動脈におけるカフ誘導性動脈硬化モデルを作製し動脈硬化に伴う炎症について形態組織学的に調べたところ、HIF-1欠失T細胞を有する変異マウスでは、有意にカフで覆った動脈内膜肥厚の増加および血管周囲のリンパ球特にB細胞の増加が確認された。これらの結果は、T細胞中のHIF-1a分子が何らかの形で生体内免疫機能に影響を及ぼすことを示している。現在、T細胞が低酸素条件下においてTCR活性化が相乗的にその発現レベルを上昇させることと、個体レベルでの免疫応答の関係について、分子レベルでの解明を推進している。最近申請者らは、独自に作製したHIF-1サブユニットARNT遺伝子のT組胞特異的欠失マウスを利用してT細胞免疫応答モデルを作製し、T細胞におけるHIF-1分子の機能を解析している。初年度は、T細胞系譜特異的HIF-1欠失マウスを利用した各種炎症モデルを作製し、炎症性免疫応答における末梢T細胞の活性化・増殖を中心にその機能を解析した。スーパー抗原作用を示すSEB投与によるT細胞の活性化および活性化誘導性細胞死を調べたところ、対照群で観察された血中のT細胞サブセットVb8特異的なAICDが、変異マウスではその効果は観察されなかった。また、ConcanavalinAによるT細胞活性化応答において、本変異マウスでは、末梢T細胞応答はやや現弱しており、Con A誘導性肝炎は明らかに炎症応答は現弱していた。このことより、HIF-1a分子が何らかの形でT細胞の活性化に関与し生体内で機能していることが予想された。

現在、T細胞が低酸素条件下においてTCR活性化が相乗的にその発現レベルを上昇させることと、個体レベルでの免疫応答の関係について、分子レベルでの解明を推進している。T細胞は自己・非自己を認識する獲得免疫システムの司令塔的役割を担う免疫担当細胞であり、各種炎症時においても重要な役割を果たす。炎症局所に観られる低酸素環境が引き起こすT細胞の機能とHIF-1分子の発現との関連を調べることは、炎症病態を制御する臨床治療の見地からも重要である。最近申請者らは、独自に作製したHIF-1サブユニットARNT遺伝子のT細胞特異的欠失マウスを利用してT細胞免疫応答モデルを作製し、T細胞におけるHIF-1分子の機能を解析している。その結果より、HIF-1分子がT細胞依存性免疫応答に関与している可能性を見いだした。本研究では、独自に作製したT細胞特異的HIF-1機能不応答性マウスを利用することにより、(1)活性化T細胞の免疫応答におけるHIF-1分子の機能を明確にするとともに、(2)T細胞のHIF-1機能を制御することによる各種炎症に対する新規治療基盤の開発を目的とした。本変異マウス由来の培養T細胞を利用しConAや抗CD3抗体によるT細胞活性化応答を調べたところHIF-1欠失T細胞もコントロールと同様の活性化応答マーカーの出現が認められた。しかし、一方、個体レベルでの実験系として、大腿動脈におけるカフ誘導性動脈硬化モデルを作製し動脈硬化に伴う炎症について形態組織学的に調べたところ、HIF-1欠失T細胞を有する変異マウスでは、有意にカフで覆った動脈内膜肥厚の増加および血管周囲のリンパ球特にB細胞の増加が確認された。これらの結果は、T細胞中のHIF-1a分子が何らかの形で生体内免疫機能に影響を及ぼすことを示している。現在、更に、T細胞が低酸素条件下においてTCR活性化が相乗的にその発現レベルを上昇させることと、個体レベルでの免疫応答の関係について、分子レベルでの解明を推進している。