hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サンゴ礁トワイライトゾーンの未利用海洋資源からの新規分子プローブの探策と展開

沖縄沿岸のサンゴ礁トワイライトゾーンと呼ばれる水深40m以深の海底から底生生物を採集し、新規生理活性成分の探索を行った。海綿Suberites japonicusからは、強い細胞毒性成分としてseragamide A-Fと命名した一連のデプシペプチド類を見い出し、スペクトルデータの解析と誘導体作成などを通して化学構造を明らかにした。生理活性については、培養細胞の細胞質の分裂を阻害することからアクチンを標的にしていることが推定された。そこで、蛍光ラベル化したアクチンを使用した実験により、seragamide AのF-アクチン脱重合阻害作用とG-アクチン重合促進作用を確認した。次に海綿Dysidea dv.arenariaの毒性成分を検討したところ、spongian骨格を有する一連の新規ジテルペンを得た。構造はスペクトルデータの解析ならびに関連化合物との比較により決定した。また、この海綿については4つの場所で採集した標本について分析したが、含有しているspongian類に多様性が見られた。国頭村で採集したムチヤギEllisella sp.からもbriarane型ジテルペンを見い出し、それらの構造ならびに細胞質分裂阻害作用を報告した。この他にも沖縄本島恩納村沿岸でリブリーザーを使用して海洋生物資源(44種)の採集を行い、それらのスクリーニングを行った。現在までに強い細胞毒性を示し同定された化合物は、latrunculinなど既知の物質であるが、本研究期間終了後もこれらの生物から得たエキスの生理活性物質を分離しており、新しい物質を見い出せるものと期待している。また、これまでにサンゴ礁トワイライトゾーンを含めサンゴ礁生物から見い出したアクチン標的成分ならびにタンパク合成阻害成分の分子プローブ(研究試薬)としての活用を図った。まず、沖縄沿岸のサンゴ礁トワイライトゾーン(水深50m以深)から海洋生物資源の探索を行った。採集した海綿等の抽出物を細胞毒性等を指標にスクリーニングを行った。その結果、恩納村沿岸で採集した黄色海綿Suberites japonicusが強い細胞毒性を示したことから、その活性成分を分離・精製したところ、Seragamideと命名した一連の新規デプシペプチドを見出した。それらの化学構造は、NMR等の機器分析、Marfey法によるアミノ酸の絶対配置の決定、および誘導体の作成により決定した。これらはその分子構造がJaspamideに似ていたところから、その活性がアクチンの脱重合阻害にあると推定された。そこで、prodan化アクチンを使用して、その活性を蛍光測定で調べたところ、予想通りF-アクチンの脱重合阻害、およびG-アクチンの重合促進であることを確認した。このSeragamideそのものも分子プローブとして使えると期待されるが、さらに細胞生物学等に使い易いように蛍光誘導体の作成を試みた。Geodiamolide Aとの関連からSeragamide中のThr残基のヒドロキシル基にRhodamineを付けたが、ほとんど活性が失われていた。そこで、Tyr残基のフェノールを利用して、Rhodamineをつけたところ、細胞質を染色することができた。これは細胞生物学で多用されるRhodamine-phalloidinよりも有機溶媒に対する溶解性がよく、新規な分子プローブが創生できたのではないかと期待される。S.japonicusと同様に採集した未同定の赤色海綿は培養細胞に対し、強い毒性を示した。これについても成分を調べたところ、既知のLatrunculinA, Bであることが判明した。今年度は、昨年度の続きのseragamide類の研究、ならびに新たにサンゴ礁トワイライトゾーンで採集した海洋生物を材料にその毒性成分等の研究を行った。先に報告したseragamide A-Fについては、ポリケチド部分の立体構造が不明確であったので、seragamide Aを使用して立体配置の確認を行った。

seragamide Aをアルカリ処理したものと別途インドネシア産海綿から取り出したjaspamide(jasplakinolide)から同様に誘導したもののNMRデータを比較することにより、同一の立体であると結論した。沖縄本島で採集したソフトコーラルの一種Eleutherobia sp.の脂溶性分画が細胞毒性を示したことから、これを分離しジテルペン類を取り出した。NMR等のデータ解析の結果、これらはxenicane型の新規ジテルペン類および既知のsarcodictyinであった。sarcodictyinおよび関連のeleutherobinには微小管に対する活性が知られていることから、現在sarcodictyinを出発原料に有用な誘導体作成を模索している。xenicane類には弱い細胞毒性が見られた。ウミウシの一種Glossodoris cinctaの抽出物は、強い細胞毒性を示した。そこでこれを分画したところ、2つのセスタテルペンを見出した。一方、このウミウシが摂食していた海綿Hyrtios sp.を調べてみると、類似の化合物が含まれており、明らかに餌由来であることが判明した。ウミウシにだけ含まれていた成分は細胞毒性が少し弱く、ウミウシの体内で変換されたのかもしれない。さらに沖縄本島恩納村沿岸のサンゴ礁トワイライトゾーンで採集した20種程度の海綿などの無脊椎動物を材料に毒性成分のスクリーニングおよび化学的研究を行っており、次年度にその成果を報告したい。今年度も昨年度に引き続き沖縄本島沿岸のサンゴ礁トワイライトゾーンからの未利用海洋資源の採集を行い、50種以上の試料を収集した。比較的量が多かった20種程度を材料に細胞毒性のスクリーニング、およびNMRでの主成分の検討を行った。その結果、約半数のものは10μg/mLで毒性を示し、従来サンゴ礁の浅い部分の生物から得られている結果と大きな差は見られなかった。以下、いくつかの試料についての結果について述べる。海綿Dysidea cf. arenariaは白い被覆状の海綿で、近縁のD. arenariaがarenastatinなどの生理活性成分を含有することから新規生理活性物質の存在が期待された。実際、D. cf. arenariaのエキスは細胞毒性を示し、これをクロマトで分画したところ、一連のspongian骨格を有する新規ジテルペン6つと既知関連化合物3つを見い出した。これらの化学構造については、詳細なNMR等による検討によって立体配置も含めて推定した。さらにNBT-II細胞に対する毒性の結果は構造活性相関に若干の示唆を与えた。現在のところ、これらの化合物の詳細な標的分子に関しては判明してない。この他にも未同定海綿やソフトコーラルの一種Cespitularia sp.の成分等を検討したが、既知のイソシアノセスキテルペン、プレニル化したフェノール類、xenicane型ジテルペンなどの単離に終わった。
Ｘ線ＣＴ法と粒子法を用いたＶＯＣ汚染地盤の浄化機構の解明に関する研究

本研究は、揮発性有機化合物(以下VOC)による地盤汚染問題を対象として、マイクロX線CTスキャナ(以下、μXCT)を用いて画像解析と数値解析を行い、その成果を新たな地盤浄化シミュレーション開発に応用することを目的とした研究である。本研究の第一の目標は、μXCT画像を用いてミクロな土の不飽和浸透特性を評価する定量化手法を提案することである。この目標を達成するために、本研究では、μXCT画像解析の結果と土の保水性実験結果が比較検討可能な一連の実験装置を開発し、不飽和浸透特性の評価を行う。第二の目標は、地盤中におけるVOCの汚染・浄化メカニズムを解明し、ミクロ現象をマクロ現象に展開するスケールモデルを提案することである。この目標を達成するために、μXCT画像から得られる土の間隙構造をデータ化し、格子ボルツマン法と有限要素法による流動解析を実施することにより、VOCの流動機構の解明に迫る。まず、VOCが浸透する領域である土中内部の不飽和領域における流体の流れを把握し、画像解析を応用した排水過程における二相流シミュレーションの開発を主な目的として研究を実施した。ここでは粒度分布の異なる3種類の粒状材料を用いて供試体を作成し、保水性試験を行うことで、それぞれの粒状材料ごとに水分特性曲線を求めた。また、保水性試験を実施しながらマイクロX線CTスキャナ装置での撮影を行うことによって、得られたCT画像から土粒子の間隙構造の違いによる不飽和浸透特性の解明を行った。また、新たな地盤浄化シミュレーション開発に応用するために、CT画像サイズであるミクロ領域から実地盤スケールであるマクロ領域への展開を検討し、対象とする粒状材料の平均寸法と画素サイズの関係を定式化し、水分特性曲線において、CT画像解析を行う際に検討すべき推奨画素寸法の提案を行った。当初の予定では、二相流シミュレーションの吸水過程における妥当性評価を行う予定であったが、共同研究者からデータの見直しを指摘され、CT画像のデータの精度について検討する必要があった。その代わり、ミクロ領域からマクロ領域への展開を行う際のスケール評価における推奨画素寸法の検討を行うことに成功し、本研究の第二目標である、ミクロ現象をマクロ現象に展開するスケールモデルの提案に近づくことができた。当初の予定とは異なるものの、本研究における第二目標達成のための平均寸法と画素サイズの定式化を行うことに成功したため、本来の目的は達成したため、本研究の課題は概ね順調に進んでいると考える。引き続き、第一目標と第二目標達成のための研究を遂行する。第一目標に関しては、吸水過程における画像解析を応用した二相流シミュレーションの開発を行い、吸排水試験におけるミクロな土の不飽和浸透特性を評価する。第二目標に関しては、フランスLorraine大学との共同研究で開発した格子ボルツマン法を用いた数値解析を用いて、VOCと水の二相流解析を行い、妥当性評価を行う。その際、VOCによる地盤汚染問題を対象としていることから、地表面に存在するVOCが地盤内部に浸透する挙動を再現するために、保水性試験装置を一部改良し、マイクロX線CTスキャナを用いて自重によるVOC浸透挙動の観察を行う予定である。

引き続き、第一目標と第二目標達成のための研究を遂行する。第一目標に関しては、吸水過程における画像解析を応用した二相流シミュレーションの開発を行い、吸排水試験におけるミクロな土の不飽和浸透特性を評価する。第二目標に関しては、フランスLorraine大学との共同研究で開発した格子ボルツマン法を用いた数値解析を用いて、VOCと水の二相流解析を行い、妥当性評価を行う。その際、VOCによる地盤汚染問題を対象としていることから、地表面に存在するVOCが地盤内部に浸透する挙動を再現するために、保水性試験装置を一部改良し、マイクロX線CTスキャナを用いて自重によるVOC浸透挙動の観察を行う予定である。
Smads活性化に関わるチロシンリン酸化分子Hgsの細胞増殖がん化における役割

インターロイキン2によりチロシンリン酸化される分子としてFYVE finger分子Hgs/Hrsを遺伝子単離した。その機能を調べるためにHgs遺伝子ホモ変異マウスを作成したところ、胎生期10.5日以内に死亡した。HgsはSmad2やSmad3分子と直接会合し、これらSmadsをアクチビン受容体に効率よく会合させる機能を有することを見出し、Hgsの変異がアクチビン受容体からの情報伝達不全を引き起こし、これが胎生致死の原因と考えられた。Smad2、Smad4は癌抑制遺伝子として働いていることが明らかにされているため、Smads活性化に重要なHgsもまた癌抑制遺伝子として機能している可能性を想定し、Hgsの遺伝子座(17q25)に相当する領域のLOHが認められている食道癌におけるHgsの変異を検索したが、これまでのところ明らかなHgs分子の異常は見つからなかった。Hgsの各組織での機能、特に癌抑制機能を検討するためにCre-loxPシステムを用いてHgsコンディショナルノックアウトマウスを作成しようと試みたが、コンディショナルターゲティングベクターがうまく機能せず、胎生致死となった。現在ターゲティングベクターを作製し直しているところである。ドミナントネガティブHgsがアクチビン以外にもSmad活性化シグナルを抑制するかどうかを調べた結果、TGF-βとともにBMPのシグナルも抑制することを見出した。Hgsと同様FYVE fingerドメインを持つSARAのドミナントネガティブ分子(SARA DN)がTGF-βのシグナルを強く抑制することは報告されているが、我々はSARA DNのBMPシグナルに対する抑制作用は非常に弱いという結果を得ており、それらFYVE fingerドメイン分子のSmad活性化における使い分けがあるのではないかと考え、さらに研究を進めている。
血管石灰化におけるマトリックスＧｌａ蛋白の役割についての研究

野生型と比較し、トランスジェニックマウスは6週令時点の雄マウスの死亡率、心臓、肺、大動脈、腎臓、肝臓の観察所見および病理組織学的所見に差を認めなかった。mRNAおよび蛋白の発現もGla mRNAおよび蛋白の発現亢進は認めなかった。細胞レベルでは機能していたトランスジーンの発現がin vivoでは無効になっていることが考えられた。トランスジーンの発現が無効化されている可能性が考えられ、Tie-2プロモーターに変更し検出を試みた。しかし、一部クローンは細胞内での発現はあるものの、細胞外での検出が難しく、MGPは細胞内でProcessingを受け、細胞内外に分泌されることが判明した。平成24年9月に研究機関の移動(国際医療福祉大学三田病院より国立循環器病研究センター)を行った。研究機材や研究環境のセットアップを行っている。研究に関しては、モデルマウスの作成および、蛋白解析を実行中である。モデルマウスに関しては安定したMatrix Gla蛋白(MGP)過剰発現マウスの作成が現在のところ困難であり、ワイルドタイプマウスでの高カルシウム・高リン食負荷を行い、MGPおよび関連蛋白の発現の変化を確認中である。また、近年、MGPと大動脈狭窄症や慢性心不全との関連が明らかになっており(J Intern Med. 2010, Clin Sci 2011)、マウスの大動脈縮窄圧負荷モデル(TACモデル)でのMGPやMGP関連蛋白およびRNAの発現を経時的に観察すること、また病理組織学的な変化、特に同蛋白の免疫染色による沈着の有無、von Kossa染色によるカルシウム沈着の程度を病理学的に確認する予定である。また、TAC作成後に高カルシウム・高リン負荷を行い、石灰化誘導が心圧負荷に与える影響を、生理学的、分子生物学的、病理学的な側面から研究する。Matrix Gla Protein(MGP)は間葉系細胞より骨芽細胞への分化を抑制することにより骨代謝を抑制するマトリックス蛋白である。本研究は、血管石灰化の機序とその抑制作用としてのMGPの役割を同定することを目的とした。本研究では、MGPの過剰発現マウスを用い、高カルシウム・高リン食を負荷することにより誘導される石灰化が、同マウスでは抑制されるとの仮説の下、研究に着手した。1) MGPの発現:αSMAプロモーターの下流に組み込んだMGPの発現を確認した。NegativeControlと比較し、心臓において約15倍と亢進し、十分な遺伝子発現を確認しえた。心臓以外の臓器ではMGPの分泌亢進は確認できず、心臓特異的な発現であると考えられた。2)過剰発現マウスでの検討:高カルシウム・高リン食の負荷による石灰化誘導が困窮を極めた。コントロールマウスにおいても十分な石灰化を確認するに至らず、MGPによる石灰化抑制効果の確認はできなかった。ApoEノックアウトマウスを用いた検討も今後必要と考えられる。3)テネイシン発現の検討と免疫組織染色:MGPと類したテネイシンも組織のマトリックス蛋白であり、血管平滑筋細胞や骨芽細胞に働くとされ、組織染色を行った。血管内皮細胞のマーカーであるCD31、CD34の染色も加え、これらの細胞への作用を検討している。また、血中テネイシンが石灰化のあらたなバイオマーカーになる可能性についても研究を重ねている。平成23年度は、マトリックスGla蛋白(MGP)過剰発現マウスの作成および同マウスの解析を予定していたが、安定したMGPの発現ラインを確認できず、同マウスの解析を行なうことはできなかった。従って、まずはwild typeマウスにおいて、未治療群、圧負荷モデル群、心筋梗塞モデル群(非梗塞域)におけるMGPの発現および、石灰化関連蛋白(BMP、RUNX2、ALP、OCN、OPN)の発現量をmRNAレベルおよび蛋白レベルでの変化をRT-PCR法およびウェスタンブロット法で測定した。また、マウスの心臓、肝臓、腎臓、大動脈のホルマリンおよび凍結固定組織切片を蛍光免疫染色することにより、各部位のMGP発現および局在の確認を試みた。また同時に、別の血管内皮特異的TIE-2プロモーターを用いてコンストラクトを設計し、MGP過剰発現遺伝子改変マウスの作成を開始した。研究施設の移動に伴い、研究資材および環境のセットアップに時間を要している。モデルマウスの作成や蛋白解析を行っているが、計画より遅れている状況である。引き続き情報の収集および、研究継続を行い、研究遂行に尽力したい。安定したMGP発現を持った遺伝子改変マウスが得られなかったため、以後計画通りの研究が困難だった。安定した遺伝子改変動物の作成に難渋している。情報収集とともに、ワイルドタイプモデルを用いた研究を並行して行い、データを集積していく。また、血管のみならず、マウス圧負荷モデルによる心不全の関与についても探究していく。まずは、MGP過剰発現マウスの作成が第一の目標である。

マウスの作成が困難だった場合、ApoE遺伝子欠失マウスに高リン、高カルシウム色を負荷し石灰化を誘導し、同マウスのMGP発現および石灰化関連因子の発現を確認したうえ、経時変化ならびに石灰化と発現量を明らかにすることを試みる。また、MGPのアデノウィルスベクターをマウスに感染させることにより、過剰発現状態を作成することを試みる。研究施設の移動により、平成24年度は十分な研究資材の使用ができず残額が発生した。平成25年度は、研究環境を整え、必要な機材および試薬を含めた研究資材および購入に研究費を使用する。また、引き続き学会参加による情報収集、データ解析のためのハードおよびソフトウェアの購入、可能なら学会発表や論文作成および投稿に研究費を使用する予定である。マウスの購入費用、抗体等各種試薬の費用が中心となる。
先史時代における北海道と樺太・千島との文化交流の研究

1.樺太・千島出土考古資料の集成国内の研究機関(同志社大学・国立民族学博物館・明治大学・日本大学・東北大学・市立函館博物館・北海道大学農学部博物館・北海道開拓記念館・帯広百年記念館等)に所蔵する樺太・千島出土の考古資料の写真、実測図による集成をおこない、それらの形態、寸法、出土状況、時代等を付記した集成資料を作成した。2.樺太・千島関係考古学文献目録の作成明治以降、現在までの日本語文献約300点、ロシア語文献約50点を収録した文献目録を作成した。3.北海道東北部の先史文化と樺太・千島の先史文化との比較研究北海道と樺太の関係においては、旧石器時代には共通性が多く、北海道産の黒曜石が樺太に持込まれている。縄文期においては、北海道からの影響は少ないが、続縄文期、オホ-ツク文化期においては相互の交流があり、同一文化圏を構成していた。また、樺太に従来ないとされていた擦文土器をクズネッオボI遺跡において確認した。千島との関係では、国後、選択両島以南において、縄文中期以降、北海道とほぼ同じ文化が展開したことがわかった。5.樺太出土黒曜石の年代および産地の同定樺太のド-リンクスI遺跡(旧落合)およびポロナイスク(旧敷香)地方ザパドナセV遺跡で出土した黒曜石を、フィッション・トラック法による年代測定・産地同定をおこなった。前者は北海道白滝産で、現在より13.900年前という測定値、後者は白滝および置戸産と判明した。5.樺太中部におけるサルゴリ文化の確認アム-ル河下流域の新石器時代末青銅器時代初頭にかけてのサルゴリ文化が、樺太中部ポロナイスク地方まで南下したことを確認した。
東北日本における過去3400年間の酸素同位体比標準年輪曲線の確立

今年度は,前年度までに得られた東京都愛宕下遺跡出土材の分析を進め,さらに東北日本の遺跡において追補資料を収集することを計画した。また,酸素同位体比年輪年代法の有用性を認知してもらうため,東北地方および北海道の遺跡における出土材の年代測定,研究成果に基づく論文出版と学会発表等を計画した。東京都愛宕下遺跡出土材の分析の結果,15-17世紀の酸素同位体比データを得ることができた。これらは東北日本版標準年輪曲線と極めて高い相関を示し,東北日本の木材であるという確証も得られた。これらのデータを追加することで,東北日本版標準年輪曲線は西暦417年-1679年まで拡張された。古い時代の東北日本のデータを得る資料として,北海道余市町安芸遺跡,秋田県横手市一本杉遺跡,秋田県美郷町中屋敷2遺跡,秋田県秋田市戸平川遺跡の出土材を収集することができた。次年度は,これらの分析を進め,標準年輪曲線の基盤データ獲得を目指す。今年度の大きな成果として,東北日本版標準年輪曲線によって年代決定された宮城県多賀城跡出土材に西暦917年の年輪が認められたことが挙げられる。これに基づいて考古学的考察が大きく深まり,これまで西暦915年に起きたと考えられてきた「十和田カルデラ10世紀噴火(To-aテフラ)」の年代が,917年以降であった可能性が大きく高まった。研究代表者は,この成果を国際火山噴火史情報研究集会にて発表した。そのほかの成果として,北海道上ノ国町の国史跡勝山館跡,青森県青森市の国史跡高屋敷館遺跡の出土材の年代決定が挙げられる。これらは北日本の中近世史において非常に重要度が高い遺跡であり,高精度な年代情報がもたらされたことによって,新たな歴史学的知見が生まれている。酸素同位体比年輪年代法の有用性を広く一般にも認知してもらうため「季刊考古学」に酸素同位体比年輪年代法の概説論文を寄稿した。計画が軌道に乗り,目標としていたデータの獲得,資料の収集が進んでいる。また,年代測定の成功事例も着実に増えており,本研究の進展に協力を申し出る研究者や研究機関も増加の一途にある。次年度も資料の分析と収集を継続する予定である。併せて手元にある現生木の分析も進めることで,過去320年間の空白をすべて埋めることを次の目標とする。次年度は「号外地球」に論文投稿を予定している。また,中央大学や若狭三方縄文博物館等での公開講演も予定している。今後の調査,研究を円滑に進めるためにも,次年度以降もこのような情報発信を継続する。今年度の大きな成果として、東京都愛宕下遺跡出土材の年輪年代測定と産地推定、放射性炭素年代測定を行なった結果、15-17世紀の年輪を含む青森産アスナロが多数含まれていることを突き止めた。これにより、これまでデータが得られていた時代と得られていなかった時代をつなぐ極めて重要なデータが得られる見通しとなった。次年度はこれらの資料と現生木を中心に酸素同位体比分析を進め、過去420年間のデータを完全に獲得することを目指す。また、青森市石江遺跡群や米山(2)遺跡出土材の酸素同位体比分析を進め、新たなデータを得たことで、既存の標準年輪曲線のクオリティが格段に向上し、国際誌に投稿できる水準に達した。次年度早々に、既存データをまとめて国際誌に投稿する予定である。また、多賀城跡出土材の酸素同位体比分析を行った結果、既存の標準年輪曲線によって暦年代を確定することに成功した。加えて、追補資料として青森市高屋敷館遺跡の出土材を得ることができ、既存の標準年輪曲線の中世のクオリティを上げるデータを得ることができた。今年度は酸素同位体比年輪年代法の有用性を関連分野の研究者に広く認知してもらうため「考古学ジャーナル」に酸素同位体比年輪年代法の概説論文を寄稿した。次年度はさらに「季刊考古学」にも論文の投稿を予定している。日本第四紀学会においてセッションコンビーナーを務め、酸素同位体比年輪年代法の特別講演を企画し、創始者である中塚武氏らを招待した。さらに大韓民国でも国際ワークショップを開催し、日本の酸素同位体比標準年輪曲線によって朝鮮半島の資料の年代決定も可能になっていることを発表した。今後の調査、研究を円滑に進めるためにも、次年度以降もこのような情報発信を継続する予定である。新しく得た遺跡出土木材の分析を進めたことで、日本では最もデータ獲得が難しい16-17世紀のデータ獲得の見通しを得た。これによって、本研究の最大の目的の一つ「過去420年間のデータ獲得」が達成される見通しとなった。入手済みの複数の遺跡出土木材の分析を進め、中世近世のデータを獲得したことにより、既存の標準年輪曲線のクオリティが格段に向上した。この標準年輪曲線によって、東北日本各地の遺跡出土木材に正確な年代が与えられるようになった。さらには朝鮮半島の自然埋没木や遺跡出土木材にも年代が与えられることがわかり、日本にのみならず、北東アジアの年輪年代法においても、本研究で構築と拡張を続けている標準年輪曲線は極めて高い価値を有することがわかった。

また,酸素同位体比年輪年代法の有用性を認知してもらうため,東北地方および北海道の遺跡における出土材の年代測定,研究成果に基づく論文出版と学会発表等を計画した。東京都愛宕下遺跡出土材の分析の結果,15-17世紀の酸素同位体比データを得ることができた。これらは東北日本版標準年輪曲線と極めて高い相関を示し,東北日本の木材であるという確証も得られた。これらのデータを追加することで,東北日本版標準年輪曲線は西暦417年-1679年まで拡張された。古い時代の東北日本のデータを得る資料として,北海道余市町安芸遺跡,秋田県横手市一本杉遺跡,秋田県美郷町中屋敷2遺跡,秋田県秋田市戸平川遺跡の出土材を収集することができた。次年度は,これらの分析を進め,標準年輪曲線の基盤データ獲得を目指す。今年度の大きな成果として,東北日本版標準年輪曲線によって年代決定された宮城県多賀城跡出土材に西暦917年の年輪が認められたことが挙げられる。これに基づいて考古学的考察が大きく深まり,これまで西暦915年に起きたと考えられてきた「十和田カルデラ10世紀噴火(To-aテフラ)」の年代が,917年以降であった可能性が大きく高まった。研究代表者は,この成果を国際火山噴火史情報研究集会にて発表した。そのほかの成果として,北海道上ノ国町の国史跡勝山館跡,青森県青森市の国史跡高屋敷館遺跡の出土材の年代決定が挙げられる。これらは北日本の中近世史において非常に重要度が高い遺跡であり,高精度な年代情報がもたらされたことによって,新たな歴史学的知見が生まれている。酸素同位体比年輪年代法の有用性を広く一般にも認知してもらうため「季刊考古学」に酸素同位体比年輪年代法の概説論文を寄稿した。計画が軌道に乗り,目標としていたデータの獲得,資料の収集が進んでいる。また,年代測定の成功事例も着実に増えており,本研究の進展に協力を申し出る研究者や研究機関も増加の一途にある。本研究の目的達成において極めて重要な資料を入手できた。今後はこれらの分析を最優先で進める。これらの資料のデータ獲得と解析により、既存の標準年輪曲線を大幅に強化できる見通しである。また、紀元前400-後400年の資料獲得も、引き続き関係する研究機関や自治体の協力を仰ぎ、推進していく考えである。次年度も資料の分析と収集を継続する予定である。併せて手元にある現生木の分析も進めることで,過去320年間の空白をすべて埋めることを次の目標とする。次年度は「号外地球」に論文投稿を予定している。また,中央大学や若狭三方縄文博物館等での公開講演も予定している。今後の調査,研究を円滑に進めるためにも,次年度以降もこのような情報発信を継続する。
熟達教師に学ぶべき机間指導の技術

初任教師は授業を通じた子どもとの関わり方について困難を覚えており、本研究ではその中でも机間指導に着目し、熟達教師と共に振り返りを行うことで指導力を向上させられるようなシステムの開発を目標とした。そのために、どのような観点から指導内容を確認すべきかが経験のない教師にとっては分かりにくい、記録した映像から目的の場面を呼び出すには手間がかかる、などといった振り返りを行う際の課題を解決すべく、教師の教室内の移動の軌跡を視覚化してその場面に対応する映像を呼び出せるようなソフトウェアを開発した。具体的には教室全体を撮影した映像から教師の位置を認識し、教師の視点からの映像と結び付けて、移動の軌跡からその時点での指導内容を確認することを可能にした。これにより、授業を振り返る際に各生徒に対してどのような指導をしているかという視点を提案することができた。加えて、指定した場面に対応する指導が確認できるということで、机間指導の効率的な振り返り方法についても示すことができた。実際にその効果を測るため、小学校の教育実習生とその指導教員のペアに対して同じ学級で同じ科目の授業を複数回行い、その様子を記録して共に振り返りを行ってもらった。その際、教育実習生は自分の移動の様子から改善について意識したという感想を持っており、本システムが振り返りの際に着目すべき有効な観点を提示できたと言える。また、特定の児童に対する指導を確認する際にもすぐにその場面を確認することができ、効率な振り返りを支援することができた。熟達教師と実習生の机間指導の様子を比較すると、熟達教師は教室内を広く巡視しており指導が必要と思われる児童のところ滞留していることが移動の軌跡に顕著に表れており、児童に対する声かけも多く実施していることが分かった。今後、デジタル教科書教材協議会(DiTT)の実証研究「新任教師の育成を目的としたデジタル授業書の開発」に於いてもその有効性を確認する予定である。本研究の成果は2011年12月の教育工学研究会で発表を行った。
アメリカ労使関係の特質に関する研究〜QWL運動を中心とする企業内労使関係の構造〜

日米間の貿易不均衡の拡大がアメリカ保護主義を強め,同時にドルの暴落の危険が顕在化するなかで,アメリカの労使関係はかつてない「激動の時代」を迎えている.それは歴史的観点からも大きな転換期であるといえよう.1.レーガン政権の労働政策の基調: 1985年以降の一連の労働争議に対するレーガン政権の姿勢は,「自由競争」と市場原理にもとづく,いわゆるディレギュレーション政策を基軸にすえて,労働組合に「譲歩」を強制するものであった.従って,賃金凍結,労働時間延長,付加給削減,労働強度増大につながる作業慣行の変更を含むコンセッションバーケニングが一般化し,アメリカ労働運動の「冬の時代」が固定化しつつあるかにみえる.2.動揺するアメリカ的雇用・労働慣行:現在,アメリカ労使関係は,内部から大きく変貌しつつある.「労働協約」の内容にも明らかなように,賃金抑制と雇用調整の展開は,アメリカ型ビジネスユニオニズムの破綻をもたらした. AIFやCOLAの矛盾さらには先任権制度にもとづく雇用保障システムの事実上の崩壊がもたらされるに至った.3.進行する労働組合の「空洞化」: 80年代のアメリカ労使関係の動向は,まさに「労働組合に対する経営の挑戦」を基本とし,大量失業時代のなかで労務管理の構造をも大きく変えつつある. GMのQWL運動やフォードのEIプログラムなどは,アメリカ経営者の労務管理思想の大きな転換を前提として具体化した労務政策であり注目に値いする.それは明らかに労働組合の組織と機能とにインパクトを与えているのである.(4)アメリカ労使関係の展望:アメリカ経済とそれを支える企業経営にとって,いま最も求められるものは,産業の空洞化を生みだす多国籍企業の世界的展開に対して,労働組合が具体的政策を対置することである.日米間の貿易不均衡の拡大がアメリカ保護主義を強め,同時にドルの暴落の危険が顕在化するなかで,アメリカの労使関係はかつてない「激動の時代」を迎えている.それは歴史的観点からも大きな転換期であるといえよう.1.レーガン政権の労働政策の基調: 1985年以降の一連の労働争議に対するレーガン政権の姿勢は,「自由競争」と市場原理にもとづく,いわゆるディレギュレーション政策を基軸にすえて,労働組合に「譲歩」を強制するものであった.従って,賃金凍結,労働時間延長,付加給削減,労働強度増大につながる作業慣行の変更を含むコンセッションバーケニングが一般化し,アメリカ労働運動の「冬の時代」が固定化しつつあるかにみえる.2.動揺するアメリカ的雇用・労働慣行:現在,アメリカ労使関係は,内部から大きく変貌しつつある.「労働協約」の内容にも明らかなように,賃金抑制と雇用調整の展開は,アメリカ型ビジネスユニオニズムの破綻をもたらした. AIFやCOLAの矛盾さらには先任権制度にもとづく雇用保障システムの事実上の崩壊がもたらされるに至った.3.進行する労働組合の「空洞化」: 80年代のアメリカ労使関係の動向は,まさに「労働組合に対する経営の挑戦」を基本とし,大量失業時代のなかで労務管理の構造をも大きく変えつつある. GMのQWL運動やフォードのEIプログラムなどは,アメリカ経営者の労務管理思想の大きな転換を前提として具体化した労務政策であり注目に値いする.それは明らかに労働組合の組織と機能とにインパクトを与えているのである.(4)アメリカ労使関係の展望:アメリカ経済とそれを支える企業経営にとって,いま最も求められるものは,産業の空洞化を生みだす多国籍企業の世界的展開に対して,労働組合が具体的政策を対置することである.
電子構造設計と反応制御の分子理論とその応用に関する研究

本研究では、電子構造の設計と反応制御の理論の構築をめざして4つの主要な課題について研究を行い、多くの新しい知見を得た。研究実績の概要は以下の通りである。1.素反応過程の理論計算と実験の予測について、精緻な非経験的分子軌道計算によって化学反応ポテンシャルエネルギー曲面を求め、種々のラジカル種と酸素分子との反応の動力学的機構の解明、振動励起イオンと分子との反応に関する断熱チャネルモデルの提唱、遷移状態と高振動励起分子と動力学とスペクトロスコピーに関する理論解析などを行うとともに、化学反応遷移中間体を分光学的に捉らえて、理論計算の結果と対応させる研究を行った。2.有機反応の電子機構と高選択的合成ルートの探索をめざして、環状付加反応を副次的軌道相互作用により制御する試み、高周期14族典型元素を含む不飽和化合物の電子構造の理論計算、小員環を有する分子のひずみをジエミナル結合間のシグマ電子の非局在化によって評価する試みなどについて研究を行った。3.遷移金属錯体の電子構造と反応について、二酸化炭素を遷元する遷移金属錯体触媒の設計、ロジウム錯体による炭素-水素結合、ケイ素-水素結合の活性化、ジルコニウム錯体によるオレフィン重合の領域選択性と立体選択性の制御、金属および金属化合物の電子状態と反応に関する精密計算、f軌道の関与する系の反応設計などについて研究を行った。4.高分子の電子構造と反応を制御することを目的として,周期性をもたない重合体の電子構造を計算する方法、反応に対する溶媒の効果をとり入れた分子動力学法、分子動力学法に必要な新しいポテンシャル関数などについて研究を行い、方法論の新しい展開をみた。本研究の目的は、大型計算機の高速化と計算理論の充実によって、実験的手段だけでは捉えられない基礎的で有用な知見が電子構造理論から数多く得られるようになってきた現状を踏まえ、理論が事実を解釈する手段に留まらず、化学に対する明確な見通しを与えうるように、電子構造の設計と反応の制御に目標を絞った緻密で普遍性のある分子理論を発展させようとするものである。研究内容は4つに大別され、素反応の研究においては、一方の末端に炭素のラジカル中心をもち、他の末端に窒素のラジカル中心をもつジラジカルの単分子的反応経路の系統的研究から、一重項のスピン状態では、水素移動による異性化を経て、水素原子と窒素末端上に中心を有するラジカルが生成する経路がもっとも有利であることが明らかにされた。有機反応を対象とする研究では、トロポンとフルベンの環化付加反応でエンド付加体が選択的に生成する原因が、副次的軌道相互作用による支配にあることが明らかにされた。また、歪みをもつ化合物においては、ジェミナルσ結合間の電子の非局在化が反結合的に作用すること、14族元素とは異なり、15族元素は高周期になっても不飽和結合を形成することなどが見いだされた。さらに、フロンティア軌道理論を発展させ、これまで困難であった大型分子の局所的な電子供与能、電子受容能の評価を可能にし、相対反応速度と結び付けられることを明らかにした。今後、反応設計にひろく活用できるものと期待される。遷移金属錯体および反応経路の研究においては、ニッケル(I)錯体による二酸化炭素の触媒的変換反応について理論計算を行い、中間体の構造と電子状態を明らかにした。二酸化炭素の化学的処理法との関連において注目される。その他、多くの新しい知見が見いだされつつあり、平成2年12月に開かれた研究会において、情報交換と研究の打ち合わせを行った。本総合研究(A)において、平成3年度に得られた研究実績の概要は以下の通りである。1.素反応過程の研究においては、NH( ^3Σ^-)とO_2( ^3Σg^-)との反応のポテンシャルエネルギ-変化の全貌を解明し、速度定数を理論的に算出した。

また、HgAr,HgNeファンデルワ-ルス錯体の高励起状態における振動、回転準位構造の測定および光ー光二重共鳴の手法を用いて、Hg原子の6s ns ^3S_1状態に相関する錯体の種々のリュ-ドベリ状態に対するスペクトル測定を行い、リュ-ドベル状態と希ガス原子の相互作用と主量子数との関連を明らかにした。2.有機反応の研究においては、有機分子の局所的な電子供与能、電子受容能を定義し、これが実験結果に新しい解釈を与え、反応性の予測に利用できることを示した。また、ディ-ルス・アルダ-反応に見られる面選択性についても、軌道相互作用の立場から新たな考察を加えた。3.遷移金属錯体および反応路の研究においては、遷移金属錯体が示す触媒作用の例として、CO_2の還元反応におけるニッケル錯体の触媒機構Pt(O)錯体によるケイ素化合物の酸化的付加反応の電子的過程について検討した。また、配位不飽和Rh錯体触媒とZr錯体触媒の触媒活性を反応のポテンシャル面、電子的因子の立場から考察し、ヒドロシランの酸化的付加の機構、プロピレンの重合反応機構などを明らかにした。4.高分子化合物の研究においては、複雑な高分子の電子構造を簡便に計算する方法を提案した。これをアタクチックポリプロピレンやポリシランに適用して、ランダムポリマ-の構造とエネルギ-の関連を明らかにした。また、イオンチャネルについて量子化学的考察を行い、カチオンの違いによる輸送機構の違いをエネルギ-的な見地から明らかにした。本研究では、電子構造の設計と反応制御の理論の構築をめざして4つの主要な課題について研究を行い、多くの新しい知見を得た。平成4年度における研究実績の概要は以下の通りである。1.素反応過程の理論計算と実験の予測について、非経験的分子軌道計算によるイミンパーオキシドHNOOの電子構造と単分子反応の動力学的解析、C_2H_2^+イオンとH_2分子の反応における反応速度の数値計算、高スピン開殻系のエネルギーを求めるための多電子配置メラー・プレセットの振動効果、アンモニアカチオンにおけるプロトン移動に対するイキンの振動効果、励起されたHgAr_2クラスターの振動スペクトルと光解離など、種々の素反応の微細機構について、理論と実験の両面から研究を行った。2.有機反応の電子機構と高選択的合成ルートの探索をめざして、分子軌道法によるL-アスコルビン酸とOHラジカルとの反応の計算、高周期14族典型元素を含む高ひずみ多環化合物カチオンの構造と物性、シラン、ホスフアン化合物などにおけるジェミナル結合間の相互作用と環ひずみなどについて研究を行った。3.遷移金属錯体の電子構造と反応について、二酸化炭素を環元する遷移金属錯体触媒のモデルに対する理論計算、ジルコニウム錯体によるオレフィン重合の領域選択性と立体選択性に関する非経験的分子軌道法および分子動力学法による解析、チタン一炭素結合へのエチレン、プロピレンの挿入反応に関する理論計算などの研究を行った。4.高分子の電子構造と反応を制御することを目的として、周期性をもたない重合体における局所状密度の非経験的計算、水溶液中におけるプロント移動反応にともなうエネルギー伝達に関する分子動力学的とり扱いなどについて研究を行い、新しい方法論を発展させた。
自発的チオエステル形成ユニットを用いる蛋白質の選択的標識反応の開発

独自に開発した自発的分子内活性化ユニットを用いて,標識グループを部位選択的に蛋白質に導入する方法の開発を目的とした.まず,標的蛋白質に結合するリガンドが分離することなくチオエステルへ変換されるリガンド結合型自発的活性化ユニットの設計と合成を行った.副甲状腺ホルモン(PTH)受容体を発現させたに細胞に対して,PTH部分ペプチドをリガンドし,この受容体の蛍光標識を試みた結果,蛍光顕微鏡観察によって受容体発現部位に蛍光を確認できた.しかし,最終的には共有結合によって受容体が修飾できたかどうか確認できなかった.一方で,ここで設計した自発的活性化ユニットを利用して蛋白質の化学合成に成功した.これまでに,Cys-Proエステル(CPE)構造をカルボキシ末端に有するペプチドが,自発的にペプチドチオエステルへ活性化され,ペプチド縮合法に利用できることを見出している.本研究ではこの自発的活性化法を用いて,蛍光団などの標識基を部位選択的に蛋白質に導入する方法の開発を目的とする.CPEペプチドはそれ自身ではアシル化の反応性を有さないが,系中で自発的にチオエステルへと変換されてアシル化活性を獲得する.したがって,標的蛋白質へ結合するまでの非特異的な反応や分解を抑制できると考えられる.平成24年度には,リガンド結合型自発的活性化ユニットの設計とそれを用いたPTH(1-34)誘導体を用いる細胞表面上PTH受容体の共有結合による蛍光標識に着手し,蛍光顕微鏡観察によって細胞の受容体発現部位に蛍光が確認できた.しかし,確かに共有結合によって受容体が蛍光修飾できたかどうか確認できなかった.平成25年度は,標的蛋白質に対して確実に共有結合による修飾を確認するために,モデル蛋白質を用いてその結合配列を有するペプチドチオエステルとの反応を検討したが,依然として確実な共有結合を確認することができなかった.一方で,前年度に達成した,自発的活性化ユニットの重要性を示す目的のメチル化修飾したヒストンH3(135残基)の化学全合成をまとめて論文などで発表した.本成果は日本化学会欧文誌論文賞を受賞した.また,蛋白質修飾反応の研究過程で見出したCPE活性化ユニットの改良についてまとめて,より効率的なチオエステルへの変換方法として論文などで発表した.独自に開発した自発的分子内活性化ユニットを用いて,標識グループを部位選択的に蛋白質に導入する方法の開発を目的とした.まず,標的蛋白質に結合するリガンドが分離することなくチオエステルへ変換されるリガンド結合型自発的活性化ユニットの設計と合成を行った.副甲状腺ホルモン(PTH)受容体を発現させたに細胞に対して,PTH部分ペプチドをリガンドし,この受容体の蛍光標識を試みた結果,蛍光顕微鏡観察によって受容体発現部位に蛍光を確認できた.しかし,最終的には共有結合によって受容体が修飾できたかどうか確認できなかった.一方で,ここで設計した自発的活性化ユニットを利用して蛋白質の化学合成に成功した.これまでに,Cys-Proエステル(CPE)をカルボキシ末端に有するペプチドが,自発的にペプチドチオエステルへ活性化され,ペプチド縮合法に利用できることを見出している.本研究ではこの自発的活性化法を用いて,標識基を部位選択的に蛋白質に導入する方法の開発を目的とする.CPEペプチドはそれ自身ではアシル化の反応性を有さないが,系中で自発的にチオエステルへと変換されてアシル化の反応活性を獲得する.したがって,標的蛋白質へ結合するまでの非特異的な反応や分解を抑制できると考えられる.平成24年度は,`リガンド結合型自発的活性化ユニットの設計'とそれを用いた`PTH(1-34)誘導体を用いる細胞表面上PTH受容体の共有結合による蛍光標識'を計画した.CPE構造を介してリガンドと標識化部位を結合させると,活性化の際にリガンドと標識基が分離してしまう.そこで,リガンドが解離しないように自発的活性化ユニットを設計し,その検証を行った.その結果,リガンドが結合したままチオエステルに変換されることを確認し,さらに,それは元のCPEペプチドよりも速やかに活性化されることが判明した.この自発的活性化ユニットを用いて,副甲状腺ホルモン(PTH)受容体に対してPTH部分ペプチドをリガンドし,この受容体のリガンド結合部位の蛍光標識に着手した.PTH部分ペプチドに自発的活性化ユニットを介して蛍光団を導入して,細胞表面受容体へのアシル基転移による蛍光標識を試みた結果,蛍光顕微鏡観察によって細胞の受容体発現部位に蛍光が確認できた.しかし,現在のところ,確かに共有結合によって受容体が蛍光修飾できたかどうか確認できていない.また一方で,自発的活性化ユニットの重要性を示す目的で,メチル化修飾したヒストンH3(135残基)の化学全合成を行った.これまでに,Cys-Proエステル(CPE)構造をカルボキシ末端に有するペプチドが,自発的にペプチドチオエステルへ活性化され,ペプチド縮合法に利用できることを見出している.本研究ではこの自発的活性化法を用いて,蛍光団などの標識基を部位選択的に蛋白質に導入する方法の開発を目的とした.CPEペプチドはそれ自身ではアシル化の反応性を有さないが,系中で自発的にチオエステルへと変換されてアシル化活性を獲得する.したがって,標的蛋白質へ結合するまでの非特異的な反応や分解を抑制できると考えられる.平成24年度には,リガンド結合型自発的活性化ユニットの

設計し,その構造ではチオエステルへの変換速度の向上が見られた.それを用いてPTH(1-34)誘導体を用いる細胞表面上PTH受容体の共有結合による蛍光標識に着手し,蛍光顕微鏡観察によって細胞の受容体発現部位に蛍光が確認できた.平成25年度は,標的蛋白質に対して確実に共有結合による修飾を確認するために,モデル蛋白質を用いてその結合配列を有するペプチドチオエステルとの反応を検討したが,確実な共有結合を確認することができなかった.平成26年度には,チオエステルと反応して選択的にアミド結合を形成させる目的で,チオール選択的に反応し,1,2-アミノチオール構造を導入するリンカーを開発することができた.本成果は未発表であるが,自発的チオエステル形成ユニットを用いる新たな選択的標識反応への利用が期待される.一方で,自発的活性化ユニットを用いて,配列内にシステイン残基を含む組換え蛋白質のN末端システインと選択的に反応させる新たなヒストンH3(135残基)の合成法を確立した.ペプチド合成平成25年度の最も重要な課題は,蛋白質結合部位を有するチオエステルを用いて,共有結合によって確実に蛋白質を修飾できることを確認することであった.チオエステルや自発的活性化ユニットを介して標識とリガンドを導入し,モデル蛋白質を用いて試験管内での標的蛋白質の蛍光標識を行ったが,依然として,確かに共有結合によって標的蛋白質が蛍光修飾できたかどうか確認に至っていない.この早急な確認が必要であり,場合によっては対策を講じる必要がある.一方で,本研究過程においてCPE活性化ユニットの構造基盤において,より迅速にチオエステルへ変換される改良型CPE活性化ユニットを見出すことができ,論文などで発表することができた.また,CPE自発的活性化ユニットの有用性としてメチル化修飾したヒストンH3(135残基)の化学全合成をまとめて論文などで発表することができた.これらのことは,本研究課題の一方のテーマである構造的基盤による自発的活性化ユニット効率化に成功したことを意味し,一定の成果を達成できたと考えている.平成24年度の計画に対して,`リガンド結合型自発的活性化ユニットの設計'では,目的のリガンド結合型自発的活性化ユニットを開発することができた.またそれは,元のCPEペプチドよりも速やかにチオエステルへと活性化し,本研究目的の蛋白質の修飾反応だけでなく,縮合反応にも有用であると考えられ,十二分に達成できた.一方で,`PTH(1-34)誘導体を用いる細胞表面上PTH受容体の共有結合による蛍光標識'では,PTH部分ペプチドに自発的活性化ユニットを介して蛍光団を導入して,細胞表面受容体へのアシル基転移による蛍光標識を試みた.その結果,蛍光顕微鏡観察によって細胞の受容体発現部位にPTHリガンド由来の蛍光が確認できた.これは,このリガンド誘導体が受容体に選択的に結合し,蛍光標識できたことを示す.しかし,現在のところ,確かに共有結合によって受容体が蛍光修飾できたかどうか確認に至っていない.この早急な確認が必要であり,場合によっては対策を講じる必要がある.平成26年度はこれまでの結果を受けて,チオエステル自体およびCPE誘導体自発的活性化構造(チオエステル前駆体)を用いて確実に共有結合による蛋白質の修飾法をモデル蛋白質とモデルペプチドを用いて検討する.
弾性歪・界面歪拘束系におけるエピタキシャル成長メカニズムの理論的・実験的解析-2

(110)SrTiO_3基板上での(115)Bi_2Sr_2CuOxエピタキシャル膜の方位分布の異方性について研究した。基板加熱なしでスパッタ法によって、Bi_2Sr_2CuOx膜を成膜した。成膜条件をかえても常にアモルファス状態であった。これを820°C真空中でアニールすることによって固相反応を利用してエピタキシャル膜とすることを試みた。主として通常のX線回析とω法によって構造的評価を行なった。まず、オフ角なしの(110)SrTiO_3基板上では(115)film〓(110)sub〔110〕film〓〔001〕subと(115)film〓(110)sub〔110〕film〓〔001〕subの関係を満すダブルドメイン構造をとることが判明した。一方、(110)から1.6゚オフ角を持つオフ基板上では、ω法によると(115)回析線は4.8゚の半価巾を有し鋭いピークと肩を有していることが判明した。解析の結果、基板の〔110〕subに対して51.4°C軸がかたむいた粒が鋭いピークを形成し、48.4゚かたむいた粒が肩の部分に対応することになった。格子のミスマッチは基板の〔T10〕subに5.5%、〔001〕subに-2.8%と異方性を持つ。前述の2種類の粒は〔001〕subのまわりにミスマッチの大きい方向に異ったかたむきを持つことになる。基板と薄膜の界面を含む断面の原子配列をみてみると、ミスマッチを緩和することのみを考えると(116)が成長することになるが、界面に接する原子密度が小さく、多数の原子が大きな距離を移動する必要があり格子エネルギーを増加させることになる。(115)の場合界面に接する原子の密度も高く、原子の移動量も少くてすむ。したがって、大きなミスマッチ(異方性のある)の緩和は界面における歪エネルギーと格子エネルギーの競合する中で系全体のエネルギーを最小にするように進行することになる。
新生児慢性肺疾患における細胞内抗酸化物質チオレドキシンの重要性に関する研究

【背景】新生児慢性肺疾患(CLD)や未熟児網膜症(ROP)は早産児の重篤な合併症である。CLD、ROPの原因として高濃度酸素投与による酸化ストレスがある。一方でチオレドキシン(TRX)は、分子内に酸化還元活性を有するSH基を持つ抗酸化酵素で、酸化ストレス/活性酸素からの保護作用を示し、成人領域では、酸化ストレスマーカーとして有用であるとされている。しかし、血清TRX-1と早産児合併症との関連について検討を行った報告はない。【目的】血清TRX-1と新生児疾患・合併症との関連性を明らかにすることを目的とした。【方法】埼玉医科大学総合医療センターに入院した早産児25名(平均在胎期間:26週、平均出生体重812g)の出生時と日齢14の残血清を用いて、ELISA法でTRX-1の測定を行った。CLD、ROPとTRX-1との関連性について後方視的に検討した。【結果】TRX-1は非CLD群と比較して、CLD群で出生時に有意に低値であった(p<0.01)。日齢14ではTRX-1はCLD群で有意に増加していたが、クレアチニン(Cr)で補正したTRX-1/ Crは有意差を認めなかった(p=0.97)。日齢14のCrが非CLD群と比較してCLD群で有意に高値であった(p<0.01)。ROP群と非ROP群では差を認めなかった。【結論】早産児における日齢0のTRX-1/Cr比はCLD群で有意に低く、バイオマーカーとして有用である可能性がある。今後更なる検討と症例の蓄積が必要である。1)新生仔期高濃度酸素暴露による肺傷害モデル動物(新生児慢性肺疾患(CLD)モデル)を確立する。→新生仔期高濃度酸素暴露により、新生仔マウスにCLD児に認められる肺胞発達遅延と同様の変化が肺病理組織検査で認められることを確認した。再現性も高く、新生仔期高濃度酸素暴露による肺傷害モデル動物はCLDモデルとして有用であると考えられた。2)野生型、TRX Tgマウスの新生仔期に高濃度酸素を暴露し、両者の表現型の違いを比較する。→野生型マウスは新生仔期高濃度酸素暴露により、mean linearintercept増加および二次中隔数減少を示し(肺胞発達遅延)、これは日齢14まで続いた。一方、高濃度酸素暴露されたTRX-Tgマウスでは日齢4、14共にWTと比較してこれら肺胞発達の遅延を抑制した。また、日齢14においてWTに比しTRX-Tgでは炎症性マーカーであるIL-6、MCP-1、CXCL2の肺内mRNA発現が有意に減少し、マクロファージの遊走を阻害した。この結果からTRXはCLDに対する新たな治療薬になる可能性が示唆された。3)ヒト血清を用いて、新生児慢性肺障害とチオレドキシンの関連性を明らかにした。抗酸化酵素であるチオレドキシンが出生時に高値であると、新生児慢性肺障害への進展が抑えられる可能性が示唆された。新生仔マウスを用いたウエスタンブロットを用いたマクロファージ遊走阻止因子(MIF)の蛋白発現量の解析が一定の見解が得られず、時間を要した。MIFはウエスタンブロットによる解析ではなく、野生型とTRX TgマウスでmRNA発現の差を確認することとした。今後は将来の臨床応用に向けて、CLDマウスモデルに対するヒト組み換えチオレドキシン蛋白の有効性を検証し、臨床応用を目指した橋渡し研究を行う。1)TRX投与により高濃度酸素性肺傷害を予防・治療し、CLDに対する新規予防・治療法の開発を行う。出生した新生仔マウスにヒトTRX蛋白を静脈内投与する。その後高濃度酸素を暴露し、TRX投与の高濃度酸素性肺傷害に対する予防・治療効果を検討する。「TRX投与による抗酸化作用増強」というCLDに対する新規治療法の開発が期待される。2)血清TRX-1・TRX mRNA・蛋白発現量の測定により、予後を早期に予測し、再入院の頻度を軽減させることが期待される。TRX-1、TRX mRNAまたは蛋白の血中または気管支肺胞洗浄液中濃度を定期的に測定する。これにより患児の呼吸器予後を早期に予測できることが期待される。高リスク群として、より綿密なフォローアップを行うことができ、NICU退院後の再入院の頻度を軽減させることができる。【背景】抗酸化酵素であるチオレドキシン(TRX)を過剰発現させたマウスは成獣において高濃度酸素性肺障害に対し防御作用を示すが、新生仔におけるTRXの重要性については未だ解明されていない。また、血清TRX-1値と新生児慢性肺疾患(CLD)との関連について検討を行った報告はない。【目的】1新生仔期高濃度酸素性肺傷害におけるTRXの重要性を検討する。2血清TRX-1値とCLDとの関連を明らかにする。【方法】TRXトランスジェニック(TRX-Tg)、野生型(WT)新生仔マウスに対し高濃度酸素またはルームエアを96時間暴露した。日齢4、14で肺を摘出し、(1)HE染色、エラスチン染色、免疫染色を用いての組織学的検討、(2)定量PCRを用いての遺伝子定量解析を行った。