hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
PI3キナーゼp85α欠損マウスにおける肝臓と血管インスリン抵抗性

インスリンシグナル伝達系のPhosphatidylinositol 3-kinase (PI3キナーゼ) p85α欠損マウスでは、末梢(筋肉と脂肪細胞)でのインスリン感受性の亢進が認められ、低血糖を起こす。私達は、以前、p85α欠損マウスの肝臓における糖代謝を検討した。その結果、末梢組織とは異なり、肝臓のインスリン感受性は亢進していなかった。今回、初代培養細胞を用いた検討を行った。その結果、p85α欠損マウスの肝糖新生は、野生型マウスと比較し、抑制されていないことが判明した。PI3キナーゼp85α欠損マウスでは、p50αの代償によると考えられる末梢(筋肉と脂肪細胞)でのインスリン感受性の亢進が認められ、低血糖を起こす(Terauchi Y et al.Nat Genet. 21, 1999)。また、最近に肝臓特異的にp85αを欠損させたマウスでは肝臓と末梢のインスリン感受性が亢進していることが示された(Taniguchi CM et al.Proc Natl Acad Sci USA.103, 2006)。我々は、全身でp85αを欠損させたマウスでの肝臓の糖代謝を検討し報告した(Aoki K et al.Am J Physiol Endocrinol Metab.296, 2009)。グルコースクランプ法では、p85α欠損マウスの末梢組織でのインスリン感受性は亢進していたが、肝糖新生は有意差がないもののむしろ亢進していた。p85α欠損マウスにおける肝糖新生酵素のG6Pase、PEPCKの遺伝子発現は野生型に比して上昇していた。また、p85α欠損マウスのインスリン情報伝達系のPI3キナーゼ活性やAktのリン酸化も野生型と比較して亢進していなかった。すなわち、末梢組織とは異なり、肝のインスリン感受性は亢進していなかった。この原因として、血中のカテコラミンとグルカゴン濃度の上昇が肝糖産生亢進に寄与していた可能性がある。そこで我々は、p85α欠損マウスと野生型マウスから初代培養肝細胞を作成し、糖新生を測定した。その結果、初代培養肝細胞において両群での糖新生に有意差は認められなかった。PI3キナーゼp85α欠損マウスでは、in vivoとin vitroとも肝臓のインスリン感受性は亢進していないことが判明した。慢性的な高血糖状態だけではなく、食後の一過性高血糖がすでに心血管イベントのリスクであることが判明している。Rissoらは細胞株(HUVEC)を用い、高血糖条件の培地を維持した細胞に比較して、一過性の高血糖を反復させた細胞の方が、多くのアポトーシスが誘導されたと報告している(Risso A et al. Am J Physiol Endocrinol Metab.2001)。そこで我々は、マウスの血管内皮初代培養細胞を作成し、食後の一過性高血糖状態をシャーレの中で作り、アポトーシスの発生を検討した。平成23年度に、野生型マウスの血管内皮細胞を小林の方法(Kobayashi M et al. J Atheroscler Thromb. 2005)によってマウスの大動脈から血管内皮細胞を単離・培養した。そして、培地のグルコース濃度を、1100mg/dL、2300mg/dL、3100と300mg/dL交互の3群に分けて2週間培養し、caspase-3, bax, Bcl-2, Ba, Aktなどのアポトーシスのマーカーをウエスタンブロット法にて解析した。その結果、123群間で蛋白発現の有意差を認めなかった。最近、窪田らが血管内皮特異的IRS2欠損マウスを用いて検討を行い、血管内皮細胞のインスリンシグナル障害は、インスリンの移行障害により骨格筋のインスリン抵抗性を発症することを報告した(Kubota T et al. Cell Metab. 2011)。そこで、PI3キナーゼの上流に存在するIRS2を全身で欠損させた(IRS2欠損)マウスより作成した血管内皮細胞で上記と同様の検討を行った。その結果、123群間でcaspase-3, bax, Bcl-2, Ba, Akt蛋白発現の有意差を認めなかった。現在、p85α欠損マウスの血管内皮細胞を作成し、123群間で同様の検討を行っている。初代血管内皮細胞は、endothelial cell growthsupplementsやFBSを含有する培地を用いて培養している。このため、培地の条件変化のみではアポトーシスが誘導されず、評価が困難であった可能性がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。
アンギオテンシノーゲン及び同mRNAのラット肝細胞内局在とその固体発生

アンギオテンシノーゲン(ANG)のmRNAを成熟及び発生期のラット肝細胞を用いて検索してきたが、特異的なシグナルを得ることが難しく、反応が不安定であった。おそらく、用いたcDNAがヒト由来であること、cDNAをニックトランスレーション法により標識後、様々な長さのプローブとなるため非特異反応がでやすくなるものと思われた。このため、腎摘出ラット血液から、ANGを精製し、抗ANG血清を作製した。同血清によりANGの肝細胞における局在を検討した。その結果、1)成熟肝細胞のANGの局在、免疫反応性は、明瞭な日周リズムを示した。このリズムは、肝腺房の門脈領域にある肝細胞では変動幅が大きく、中心静脈領域の肝細胞では小さかった。変化様式は、いずれの肝細胞でも、明期の初めにANGの免疫反応は強く、暗期の初めに弱かった。私達はこれまで、形態解析法により肝細胞の微細構造、特に粗面小胞体の日周リズムを明らかにしてきたが、粗面小胞体量の多い時期に一致してANGの免疫反応性も強かった。このことは、肝細胞の分泌蛋白の合成と分泌がこの時期に高いことを示しており、事実、血中ANG濃度もこの変化に一致している。2)成熟ラットの腎摘出後、肝細胞におけるANGの免疫反応性を検索したが、無処置のものと同様であった。しかし、コルヒチン投与によりその免疫反応性は上昇し、電顕免疫法で調べてみると、ANGは小型小胞とリソゾームに局在していた。過剰のANGをリソゾームで処理しているものと思われる。3)胎生期において、ANGの免疫反応性が明瞭に認められるのは、胎生20日目であった。その反応は多くの肝細胞で認められたが、弱いものであった。生後1日目になると、非常に強い免疫反応がほとんど全ての肝細胞に認められた。5日以降、免疫反応性は発達段階で異なっていたが、成熟ラットのものとほぼ同様であった。肝細胞におけるANGは、出生直後から腎のレニンの基質として有用となろう。成熟ラクトを用いて, 62年度の研究を遂行した.光学顕微鏡レベルでのアンギオテンシノーゲン(ANG)の局在に関しては,凍結乾燥エポン包埋標本で,脱エポン後,抗ANG抗体を用いて免疫染色を行った.この方法では,切片が薄いため(0.5-1μm)通常の顕微鏡では観察しにくいが,本年度の科学研究費により購入した1マルスキー微分干渉セットを現有する顕微鏡に取り付けることにより,非常に改造力の良い像を得ることが出来るようになった.この方法で,正常例と,腎摘出コルヒチン処理ラットより得た例とを比較した.結果および検討中の課題は下記の点である.1.正常例では免疫反応が弱く,ほとんど細胞内局在を認め得なかった.2.しかし, 24時間内の6時点で,肝の凍結乾燥標本を作成し, ANG免疫反応を施してみると,暗期の終りから明期の初めにかけて,反応陽性物質が増加することが分った.3.細胞内局在に関しては,現在検討中である.電子顕微鏡レベルの免疫反応では,像の保存性を考え,金コロイド法を用いて行っているが,反応が弱く,一定した結果が得られていない.現在,さらに反応の特異性を持たせる目的で,ラットANGを精製し,単クローン抗体を作成中である.また,本学にペプチド合成機が本年度中に入る予定であることから, ANGの部分合成ペプチドを作成し,この単および多クローン抗体を作成することを検討中である.4.ANGmRNAの局在については, PEG標本,凍結切片-パラフォルムアルデヒド固定標本のいずれでも, ANGmRNAのシグナルを得ることが出来た.正常例では銀粒子の沈着は極く少なく,腎摘出により多少増加することが分った.しかし, cDNAプローブを用いると非特異反応も多い.現在,合成プローブを作り, cDNAを使用する場合と,また, 3H標識dTTPと^<35>SdCTP標識とではどちらが良いか検討中である.アンギオテンシノーゲン(ANG)のmRNAを成熟及び発生期のラット肝細胞を用いて検索してきたが、特異的なシグナルを得ることが難しく、反応が不安定であった。

過剰のANGをリソゾームで処理しているものと思われる。3)胎生期において、ANGの免疫反応性が明瞭に認められるのは、胎生20日目であった。その反応は多くの肝細胞で認められたが、弱いものであった。生後1日目になると、非常に強い免疫反応がほとんど全ての肝細胞に認められた。5日以降、免疫反応性は発達段階で異なっていたが、成熟ラットのものとほぼ同様であった。肝細胞におけるANGは、出生直後から腎のレニンの基質として有用となろう。アンギオテンシノゲン(ANG)のmRNAの局在を成熟及び発生期の肝細胞を用いてin situ hybridization法により検索したが、特異的反応を得ることができなかった。様々な標識核酸を用いて、それぞれANGcDNAを標識したものをプローブとして反応することにより、肝細胞にシグナルを得ることができるが、非特異反応も多く、一定した結果を得るにいたらなかった。それゆえ、腎摘出ラットからANGを精製し、抗ANG血清を作製した。また、ANGの水溶性領域15アミノ酸残基を合成し、これに対する抗体も作製した。Western blotやラジオイムノアッセイ法を用いて、これらの抗体が血中ANGを認識することを確認した。これらの抗体を用いて、発生期の肝細胞における、ANGの出現過程を観察した結果、胎生17日目から19日目の肝細胞では、ANG陽性反応は非常に弱いものであった。胎生20日目になると、明瞭な陽性反応が肝細胞に認められたが、21日目の肝細胞では20日目に比べ陽性反応は弱かった。生後は、生日から3日目まで、非常に強いANG陽性反応が全ての肝細胞に認められた。しかし、5日目以降、成熟肝細胞にみられるように、中心静脈域あるいは門脈域の肝細胞で抗ANGに対する反応性に違いが認められ、日齢により違った反応を呈した。すなわち、成熟ラットの肝細胞のANGは、明瞭な日周リズムを呈し、明期の初めに強い免疫反応性が特に門脈域の肝細胞にみられ、暗期の初めには門脈域の肝細胞はほとんどANG陰性であるが、中心静脈域の肝細胞では、弱い陽性反応がみられた。おそらく、5日目以降の肝細胞では、成熟肝細胞とリズムの性質は違っても固有のリズムを持っている結果と思われた。現在、これらの所見を基に、胎生期から生後にかけて、肝及び血中のANG量の動態を検索中である。
標準ゲーム力学系の拡張とその応用

標準ゲーム力学系をN人系、マルコフ系、連続系へ拡張し、力学系理論的解析を行いました。(1)N人ゲーム力学系の解析:拡張モデルは結合写像系、大域結合写像系となり、進行波、時空カオス、時空間欠性といった複雑現象が観察されました。(2)マルコフゲーム力学系の解析:プレイヤーを確率分布でなくマルコフ系でモデル化し、情報理論的な解析を行いました。(3)連続ゲーム力学系の解析:プレイヤーの取りうる行動が連続である系について、確率密度関数を混合戦略の表現としてPDEモデルを構成しました。本年度は基礎概念を整理し、具体的なゲームを選んで問題を明確化し、標準ゲーム力学系をN人系、マルコフ系、連続系へ拡張したモデルを構成しました。(A)N人ゲーム力学系への拡張:プレイヤーの数を増やす拡張をする場合、いくつかの問題が生じる。N人ゲーム力学系の利得行列はN人のプレイヤーどうしを結合するN層の複雑ネットワークとなり、モデルデザインが困難です。そこで(1)最も単純なネットワークである格子モデル、(2)ランダム選択から導かれる大域結合モデルを最初のステップとして考察します。またNが大きくなると大量の計算資源が必要になることが予想されるので、各要素の適応ダイナミクスとして離散力学系(写像)を用います。拡張モデルは結合写像系(Coupled map lattice, Globally coupled maps)となります。(B)マルコフゲーム力学系への拡張:プレイヤーを確率分布でなくマルコフ系でモデル化します。最初のステップとしては二人の2×2行列ゲームにおいて各プレイヤーを単純マルコフ系でモデル化した場合を考えます[業績10]。この場合状態変数は条件付き確率xi|ij=Prob(X=i|X=i,Y=j)となり、前記方程式系(1)が以下の方程式系(3)のように拡張されます。βx,βyは学習率であり学習のタイムスケールを定めます。この系ではXはXとYの行動を把握しているが、YはXの行動の情報を持たない、といった非対称な情報構造に応じたゲーム力学系の振る舞いの変化を考察しました。(C)連続ゲーム力学系への拡張:行動が連続無限の系の場合、その上の確率密度関数を混合戦略としてモデル化します。記憶は拡散的に損失すると仮定すると、拡張モデルは反応拡散系に類する偏微分方程式系となります。本年度は基礎概念を整理し、具体的なゲームを選んで問題を明確化し、標準ゲーム力学系をN人系、マルコフ系、連続系へ拡張したモデルを解析しました。(A)N人ゲーム力学系の解析:プレイヤーの数を増やす拡張をする場合、いくつかの問題が生じる。N人ゲーム力学系の利得行列はN人のプレイヤーどうしを合するN層の複雑ネットワークとなり、モデルデザインが困難です。そこで(1)最も単純なネットワークである格子モデル、(2)ランダム選択から導かれる大域結合モデルを解析しました。拡張モデルは結合写像系(Coupled map lattice,Globally coupled maps)となります。(B)マルコフゲーム力学系の解析:プレイヤーを確率分布でなくマルコフ系でモデル化します。最初のステップとしては二人の2×2行列ゲームにおいてプレイヤーを単純マルコフ系でモデル化した場合を考えます。とくにNihat Ay(MPI-Leipzig)とともに、情報理論的な解析を行いました。基礎概念を整理し、標準デーム力学系をN人系、マルコフ系、連続系へ拡張したモデル解析しました。(A)N人ゲーム力学系の解析:N人ゲーム力学系の利得行列はN人のプレイヤーどうしを結合するN層の複雑ネットワークとなり、モデルデザインが困難です。そこで(1)最も単純なネットワークである格子モデル、(2)プレーヤーのランダム選択から導かれる大域結合モデルを考察しました。Nが非常に大きい大規模系については各要素の適応ダイナミクスとして離散力学系(写像)を用いました。拡張モデルは結合写像系、大域結合写像系となり、進行波、時空カオス、時空間欠性といった高次元の非線形現象が観察されました。最初のステップとしては二人の2×2行列ゲームにおいて各プレイヤーを単純マルコフ系でモデル化した場合を考えます。この場合状態変数は条件付き確率xi|ij=Prob(X=i|X=i, Y=j)となり標準ゲーム力学系がマルコフ記憶を含む形に拡張されます。

ここではプレーヤーXはプレーヤーXとプレーヤーYの行動を把握しているが、プレイヤーYはプレイヤーXの行動の情報を持たない、といった非対称な情報構造を持つゲーム力学系の振る舞いの変化を考察しました。Nihat Ay (MPI-Leipzig)とともに、情報理論的な解析も行いました。(C)連続ゲーム力学系の解析:行動が連続無限の系について、確率密度関数を混合戦略の表現としてモデル化を行いました。記憶は拡散的に損失すると仮定すると、拡張モデルは反応拡散系に類する偏微分方程式系となります。二次元空間での追従ゲームのような相互作用に限定することにより具体的なモデル方程式系を与えました。現在この系の解析を進めています。
霊長類脳の加齢に伴う脳由来神経栄養因子(BDNF)の発現変化

1.ノザンブロット法により、ニホンザル大脳皮質各領野や海馬における脳由来神経栄養因子(BDNF)とソマトスタチンの加齢に伴う遺伝子の発現変化を調べた。その結果、30歳以上のサルの大脳皮質各領野のBDNFmRNA(1.6kbと4.0kb)の発現量は、それぞれ2歳の30-60%、50-80%に減少していた。一方、海馬では1.6kbのみ2歳の60%に減少していた。また大脳皮質、海馬のソマトスタチンmRNA(0.65kb)は、30歳以上で2歳の30-40%に減少していた。ソマトスタチンの遺伝子発現はBDNF量によって制御されているので、ソマトスタチンの発現量の低下は上述のBDNFの遺伝子発現量の低下によるものと考えられた。これらはBrain Res.1997、Neurochemical Res.1996に発表された。2.BDNFは受容体であるTrkBを介して細胞に作用するが、TrkBにはチロシンキナーゼを持つ分子(TrkB+)と持たない分子(TrkB-)が存在する。TrkB+に対する抗体をもちいてサル海馬におけるTrkB+を含有する神経細胞の発達を調べた。その結果、TrkB+は歯状回の顆粒細胞、CA1CA4および海馬台の錐体細胞に発現していた。またTrkB+は胎生期から観察され、生後4ヵ月がもっとも発現量が多く12歳になると減少していた。これはNeurosci.Res.1997に発表された。またウエスタンブロット法によって大脳皮質のTrkB+,TrkB-の発達を調べたところ、TrkB+は胎生期から成熟期まで一定量発現しているのと対照的にTrkB-は生後急増することを発見した。この成果はSoc.Neurosci.Abs.1997に報告された。今後老齢サルのTrkB類の変遷過程を解明する予定である。1.ニホンザル大脳皮質各領野や海馬における脳由来神経栄養因子(BDNF)の加齢に伴う遺伝子の発現変化をノザンブロット法によって調べた。その結果、BDNFmRNAは1.6kbと4.0kbの2本のバンドとして大脳皮質各領野や海馬において検出された。さらに30歳以上のサルにおける大脳皮質各領野の1.6kbと4.0kb mRNAの発現量は、それぞれ2歳の30-60%、50-80%に減少していた。以上、加齢に伴ってサル大脳皮質のBDNF遺伝子発現は顕著に減少するが、海馬は比較的安定に遺伝子発現していることが明らかにされた。2.ニホンザル大脳皮質や海馬のソマトスタチンの遺伝子発現量をノザンブロット法で調べた結果、0.65kbの位置にmRNAが検出された。大脳皮質や海馬におけるソマトスタチンの遺伝子発現量は30歳以上では2歳の30-40%に減少していた。ソマトスタチンの遺伝子発現はBDNFによって活性化される事が知られているので、ソマトスタチンの発現量の低下は上述のBDNFの遺伝子発現量の低下によるものと解釈された。3.BDNFに特異的なペプチド(E-K-V-P-V-S-K-G-Q-L)に対するポリクロナル抗体をウサギを使用して作成した。本抗体を使用した免疫組織化学法によって、成熟期カニクイザルの大脳皮質の細胞を染色した。

その結果、大脳皮質2-3層及び5層のピラミダル細胞がBDNFを含有していた。今後細胞の加齢変化を調べるとともに、ウエスタンブロット法や酵素免疫測定法によってサル脳内のBDNFタンパク質を検出し、タンパク量の変遷を調べることを計画している。1.ニホンザル大脳皮質各領野や海馬における脳由来神経栄養因子(BDNF)とソマトスタチンの加齢に伴う遺伝子の発現変化をノザンブロット法によって調べた。その結果、BDNFmRNAは1.6kbと4.0kb,ソマトスタチンmRNAは0.65kbの位置に検出された。さらに30歳以上のサルの大脳皮質各領野の1.6kbと4.0kb mRNAの発現量は、それぞれ2歳の30-60%、50-80%に減少していた。一方、海馬では1.6kbのみ2歳の60%に減少していた。またソマトスタチンの大脳皮質や海馬における遺伝子発現量は30歳以上では2歳の30-40%に減少していた。ソマトスタチンの遺伝子発現はBDNF量によって制御されているので、ソマトスタチンの発現量の低下は上述のBDNFの遺伝子発現量の低下によるものと考えられた。これらはBrain Res 1997、Neurochemical Res 1997に発表された。2.BDNFは受容体であるTrkBを介して細胞に作用するが、TrkBにはチロシンキナーゼを持つ分子(TrkB+)と持たない分子(TrkB-)が存在する。TrkB+に対する抗体をもちいてサル海馬におけるTrkB+を含有する神経細胞の発達を調べた。その結果、TrkB+は歯状回の顆粒細胞、CA1CA4および海馬台の錐体細胞に発現していた。またTrkB+は胎生期から観察され、生後4カ月がもっとも発現量が多く12歳になると減少していた。これはNeurosi.Res 1997に発表された。またウエスタンブロット法によって大脳皮質のTrkB+,TrkB-の発達を調べたところ、TrkB+は胎生期から成熟期まで一定量発現しているのと対照的にTrkB-は生後急増することを発見した。この成果はSoc.Neurosci,Abs.1997に報告された。今後老齢サルのTrkB類の変遷過程を解明する予定である。
音響光学的手法による炭素質エアロゾルの放射特性の測定

気候変動を理解し予測する上で、黒色炭素エアロゾル(BC)の光吸収量=大気加熱量が重要である。BC光吸収量は、BCが他の物質で被覆されることで増大するが、その効果まで含め高精度で測定することは従来の測定器ではできなかった。本研究では音響光学的手法によりそれを可能にし、人工BC粒子実験により光吸収量とその被覆物質による増大率を測定した。増大率は、被覆厚みとともに1.5倍2倍まで増大し、この結果は比較的簡単なモデル計算により実用上十分な精度で表すことができた。並行して日本及び中国での都市大気BC光吸収量を測定した。気候変動を予測する上で現在最も不確定な要素と考えられている一つとして、大気中のエアロゾルの影響が挙げられる。特に、元素状(黒色)炭素エアロゾルについては、実大気中ではその表面に有機・無機成分が付着している場合が多く、それによって放射吸収特性が大きく変化すると思われるが、その把握は進んでいない。そこで、本課題では、以下の3つの研究を実施する。(1)新しいエアロゾルの放射特性の測定法である音響光学法を導入し、主に元素状炭素エアロゾルなど炭素質エアロゾルの放射特性を精度よく測定および較正する手法を開発する。(2)黒色炭素エアロゾルの粒径と放射特性の関係を定量的に測定する。また、特に黒色炭素エアロゾルに有機物が被覆したときのレンズ効果など、放射特性の変化について定量的に明らかにする。(3)実大気中の内部混合状態にある黒色炭素エアロゾルの放射特性を日本や中国の都市域および大陸から輸送された汚染空気中で測定し、組成との関係や特に被覆の効果による吸収増大について、定量的に示す。平成18年度には、まず音響光学的手法で炭素質エアロゾルの吸収量を正しく測定できることを検証した。音響光学法による炭素質エアロゾル検出装置は、はじめ自主開発する予定であったが、平成18年度に米国Droplet measurement Technology社が、音響光学法による炭素質エアロゾル検出装置PASS-1を開発・販売を開始したので、Droplet measurement Technology社に、実際のPASS-1の性能についてデータ提出してもらい検討した結果、自主開発するより性能・(時間、費用)コスト面で有利であると判断し、導入することとした。PASS-1の導入後、実際の精度について検証すべく、実験を行った。光の吸収量に比例する音響出力が得られることは、二酸化窒素を音響光学セルに導入しその光吸収と出力との関係を調べることにより確認できた。ノイズレベルが予定より若干高く、その原因として電源経由のノイズが問題であることがわかり、対策として低ノイズ電源を導入した。そのほかに、オフセットがしばしば変動する問題が見出された。これについては、較正用ゼロモードと観測モードを切り替える電磁弁が問題となっている可能性が高いことがわかった。その対策として、較正用ゼロモードと観測モードの切り替えをPASS-1の外部で行うように改造することにした。現在、そのような改良による、データクオリティの向上について実験により確認を行っているところであり、十分な性能が達成でき次第、実際の測定や室内実験を行う予定である。本研究では、重要な社会問題となっている気候変動において、現在最も不確定な要素のひとつであるエアロゾルの気候影響、とりわけ炭素質エアロゾルの影響を明らかにするため、新しいエアロゾルの吸収特性測定法である音響光学法を導入し、実験室での黒色炭素エアロゾル放射特性測定、および都市域での実大気中のエアロゾルの測定を行なった。まず音響光学法による測定が粒子の大きさによらず正しいことを、二酸化窒素を用いた絶対値較正と、複素屈折率が既知の黒色炭素(ニグロシン)粒子を用いて確認した。ついで、実大気中の元素状炭素エアロゾルの模擬粒子であるAqua Blackを用い、単一粒径の黒色炭素エアロゾルを生成することに成功し、それを用いてエアロゾル光吸収率の粒径依存性及びエアロゾルに有機物をコーティングした場合のレンズ効果による吸収率増加について測定することに成功した。レンズ効果による吸収率増加については、従来の光吸収率測定装置では正しく測定できず、音響光学法を用いることで初めて定量化できることが示された。実大気での音響光学法による測定については、中国都市郊外域での音響光学法による測定結果についてまとめた。東京でも従来法の測定装置との比較観測を行い、従来法では黒色炭素エアロゾル以外の散乱性エアロゾルの干渉を受け、その大きさは場合により一定しないことを明らかにした。また大気を加熱した場合と非加熱での場合での比較から、エアロゾルの外部・内部混合による吸収効果の増大が約2倍程度あることも明らかになった。

平成20年度には、まず音響光学法によるエアロゾル光吸収率測定法について、オゾンを用いた絶対値較正法を用い、絶対精度を10%程度に向上させることができた。ついで、複素屈折率が既知の黒色炭素(ニグロシン)粒子および実大気中の元素状炭素エアロゾルの模擬粒子であるAqua Black炭素粒子を用い、またDMAのほかAPMも併用することによって、完全に単一粒径の黒色炭素エアロゾルを生成することに成功し、それを用いてエアロゾル光吸収率の粒径依存性及びエアロゾルに有機物をコーティングした場合のレンズ効果による吸収率増加について測定することに成功した。また、同時に散乱係数と消散係数も測定した。レンズ効果による吸収率増加については、従来の光吸収率測定装置では正しく測定できず、音響光学法を用いることで初めて定量化できることが示された。さらに、8月10月にかけて、東京で実大気での音響光学法他によるエアロゾル放射特性の観測を行った。従来法では黒色炭素エアロゾル以外の散乱性エアロゾルの干渉を受け、その大きさは場合により一定しないことを明らかにした。また大気を加熱した場合と非加熱での場合での比較から、エアロゾルの外部・内部混合による吸収効果の増大が約2倍程度あることも明らかになった。気候変動は、現在最重要な環境問題のひとつである。気候変動をもたらす主因は温室効果気体の増加であると考えられているが、気温などの変動を予測する上で現在もっとも不確定な要素として、大気中のエアロゾルの影響が挙げられる。特に、元素状(黒色)炭素エアロゾルについては、実大気中ではその表面に有機・無機成分が付着している場合が多く、それによって放射吸収特性が大きく変化すると思われるが、これまでその定量化は進んでいない。本研究では、BC粒子をフィルターに捕集して光吸収量を測定する従来の手法では、特に粒径が小さい時にBC粒子がフィルター内部に入り込むため、フィルター繊維による光の多重反射の影響で系統的な誤差が生じることを明らかにできた。そこで、新しいエアロゾルの放射特性の測定法として、音響光学法を導入し、主に元素状炭素エアロゾルなど炭素質エアロゾルの放射特性を精度よく測定する手法を確立させた。この手法により、まず実験室で発生した模擬大気BC粒子を用いて、粒径と光吸収・消散係数の関係、および透明物質の被覆による光吸収・消散量の増大について測定を行った。その結果、適切な複素屈折率をデータから求めることで、実験結果はほぼ誤差範囲内で、比較的簡単なモデル(BHMIE, BHCOAT)により説明できることが分かり、このようなモデルで近似的に大気BCの光学特性を表すことができることを示すことができた。さらに、実大気の光吸収量、およびそのうち被覆による増大分の寄与について、東京での都市大気観測により調べた。東京では、ディーゼル排気など排出源が多いので、郊外域でも光吸収量は10-30(1/Mm)とやや大きく、被覆の厚みは粒径の10-30%と少なめである。被覆の効果による寄与は、多くの場合で被覆厚と正相関し、大きさも20-30%と実験室の結果と一致する結果が得られた。
超伝導マグネットのクエンチ時における冷媒液体の電気絶縁破壊機構と耐電圧評価

本研究は、超伝導コイルを検討対象として、それがクエンチを起こしたときのコイルの温度上昇と主冷媒である液体窒素と液体ヘリウムの高電界下における沸騰現象を調べ、このような環境下における冷媒の破壊機構と耐電圧特性を解明するとともに、絶縁劣化機構の解明と耐電圧向上法を見いだして、超伝導コイルの電気絶縁技術の確立と絶縁信頼性向上を目的としている。得られた主な研究成果を下記にまとめる。1.浸漬冷却超伝導コイルの電気絶縁設計法浸漬冷却超伝導コイルの電気絶縁設計法を提案し、小型SMESに適用して検討した。その結果、絶縁距離に影響する主要なパラメータとしては、クエンチ保護回路を動作させるまでの遅れ時間、コイルの初期電流、インダクタンス、及び導体の形状と寸法であることがわかった。2.クエンチ時の冷媒中における気泡挙動高電界下の気泡挙動を理論と実験により調べた。その結果、気泡に作用する力はグレディエント力が支配的となることを示し、クエンチ時の冷媒の流通確保には、ギャップ長の設定に注意しなければならないことがわかった。3.破壊統計現象液体窒素と液体ヘリウム(超流動を含む)の破壊統計を調べ、破壊統計は弱点破壊のワイブル分布に従うことを示した。また破壊特性に対するサイズ効果は面積効果として現れることを明らかにした。本年度は、超伝導マグネットのクエンチ時の極低温冷媒液体の絶縁破壊特性と部分放電特性の解明並びに超伝導マグネットの耐電圧向上法の基礎確立を目的として研究を行った。以下に得られた主な結果を示す。1.クエンチ時に液体窒素中に発生する熱気泡と超伝導コイルの絶縁テープ被覆が破壊特性に与える影響について検討し,気泡のサイズがギャップ長と同程度のときには破壊電圧が窒素ガスのレベルまで急激に低下することを示した。また、コイルに絶縁テープ被覆があるときには、テープ上に放電痕が存在するとギャップ長が大きいときでも窒素ガスのレベルまで低下することがわかった。2.極低温(77K)と室温(275K)における固体絶縁物の部分放電特性について検討し、温度の低下とともに放電電荷量のばらつきが大きくなること、また極低温では放電電荷量が印加電圧とともに急激に増加することを明らかにした。3.液体窒素中に存在する極低温窒素ガスおよび熱気泡が部分放電特性に与える影響について検討した。その結果、部分放電は印加電圧の瞬時値に対応した直流コロナモードに従うことがわかった。また、液体窒素の加圧に伴う気泡の消滅により、部分放電の発生数が減少することを明らかにした。4.浸漬冷却超伝導コイルの絶縁設計法を提案し、コイル内の絶縁距離に影響を与える主要なパラメータが、クエンチ保護回路動作までの遅れ時間、クエンチ保護時のエネルギー放出特性、コイル初期電流、コイルインダクタンス、導体の寸法と形状および絶縁裕度であることを示した。本年度は、超伝導コイルのクエンチ時に発生する熱気泡挙動をシミュレーションで推定し、高耐電圧化のための気泡運動制御の検討を行うと共に、超伝導コイル用冷媒における部分放電特性と破壊現象に関する研究を行った。得られた主な結果を以下に記す。1.冷媒液体中に発生する熱気泡に作用する力(浮力、グレディエント力など)を計算し、気泡挙動のシミュレーションモデルを構築した。浮力とグレディエント力が釣り合う位置では、滞留曲線が形成され、特に下部滞留曲線では気泡の集塊が形成される可能性があることを示した。2.ギャップ長が長い場合には滞留曲線は形成されないが、ギャップ長が短くなると気泡の占める割合いが大きくなり液体中よりも破壊電圧が低下することを明らかにした。3.飽和超流動ヘリウム中における直流破壊電界と破壊遅れの液体温度依存性を調べ、液体温度に関係なく、サイズ効果としての面積効果および初期電子生成機構としての陰極表面からの電界放出機構を明らかにした。4.液体窒素中における密閉ボイドの部分放電特性を調べた結果、室温時よりも部分放電開始電圧が低下することを示した。また放電開始後の特性にはボイドの配置依存性があることを示した。なお、本年度は研究の最終年度になるので、181ぺ一ジの報告書を出版した。
コンビナトリアルマテリアルによる金型用耐熱非晶質合金薄膜の探索

新しいガラスレンズ金型用耐熱非晶質合金薄膜の候補として, Pt基及びNi-Nb基非晶質合金薄膜についてコンビナトリアルアークプラズマ蒸着法を用いて,材料探索を行った.それぞれの合金系で,ガラスレンズ金型に適したPt_<50>Zr_<40>Ni_<10>及びNi_<35>Nb_<40>Zr_<25>(at.%)を探索した. Pt_<50>Zr_<40>Ni_<10>を用いて実際の金型を試作した.さらに,ガラスレンズの成型テストも行い,ガラスレンズの成型に成功した.新しいガラスレンズ金型用耐熱非晶質合金薄膜の候補として, Pt基及びNi-Nb基非晶質合金薄膜についてコンビナトリアルアークプラズマ蒸着法を用いて,材料探索を行った.それぞれの合金系で,ガラスレンズ金型に適したPt_<50>Zr_<40>Ni_<10>及びNi_<35>Nb_<40>Zr_<25>(at.%)を探索した. Pt_<50>Zr_<40>Ni_<10>を用いて実際の金型を試作した.さらに,ガラスレンズの成型テストも行い,ガラスレンズの成型に成功した.本年度は,新しいガラスレンズ金型用非晶質合金候補として,3種類のPt基合金(Pt-Hf-Ni,Pt-Zr-Ni,Pt-Zr-Cu)について,材料探索を行った.まず,コンビナトリアルアークプラズマ蒸着法を用いて薄膜ライブラリを製作し,非晶質組成領域の特定を行った.その結果,すべての合金系で,Pt過剰組成で非晶質組成領域を示し,Ptの非晶質組成領域はいずれも,5060at%の範囲であった.特定された非晶質組成の試料をスパッタにより再成膜し,金型材料として必要な結晶化温度,溶融ガラスとの融着性,ダイヤモンドバイトでの被削性を調べた.目標の結晶化温度をガラス材料のガラス転移点(830K)よりも十分高い973Kに設定し,各合金系について調べた.その結果,Pt-Hf-Ni,Pt-Zr-Ni系の試料の中でいくつかの試料は,目標値以上の結晶化温度を得られたが,Pt-Zr-Cu系の試料は,目標値を満たす試料は得られなかった.溶融ガラスとの融着性を調べるために,ガラス成形機の実機を用いて,溶融ガラスの滴下試験を行った.ガラス成形時と同じ大気中で,試験を行うことで,試料の耐酸化性についても調べた.その結果,いずれの試料も,溶融ガラスと融着しなかった.また,滴下試験後の試料についてX線回折測定を行った結果,いずれの試料も非晶質で,結晶化や酸化物のピークは観察されなかった.Pt-Hf-Ni,Pt-Zr-Ni系の試料についてダイヤモンドバイトによる切削試験を行った.t-Zr-Niの被削性は,従来のPt非晶質合金・PtHfZrNiと比べ優れていた.しかし,Pt-Hf-Niは,ダイヤモンドバイトで切削加工することができなかった.本年度探索したPt-Zr-Ni非晶質合金を用いて,ガラスレンズ金型の試作を行い,回折溝を有する金型の製作を行った.本年度は,新しいガラスレンズ金型用非晶質合金候補として, Ni-Nb-Zr薄膜非晶質合金について,材料探索を行った.まず,コンビナトリアルアークプラズマ蒸着法(CAPD)を用いて薄膜ライブラリを製作し,非晶質組成領域の特定を行った.その結果, Nb濃度: 2080at%と広範囲で非晶質領域を示した.得られたアモルファス組成領域内で,スパッタサンプルを製作し,ガラスレンズ成形金型用材料に要求される以下に示す各特性の評価を行った.(1)熱的安定性:真空中723K, 100h加熱保持しても結晶化しない.(2)切削加工性:ダイヤモンドバイトのRバイトを用いてテーパ形状の切削加工を行い,バイトの切込み角に対する実際の切削角を切削除去率と定義し,それが90%以上あること.(3)機械的性質:引張強度が1GPa以上,ナノインデンテーション法による硬さが, 7GPa以上あること.(4)耐酸化性:大気中723K,40h加熱保持しても,未酸化であること.(5)融着性:溶融したガラスと融着しないこと.その結果, Ni_<35>Nb_<40>Zr_<25>(at. %)のサンプルにおいて,真空中723K-100h加熱保持してもアモルファスを維持し, Rバイトでの切削除去率94%,引張強度1.71GPa,硬度10.0GPa,大気中723K-40h加熱保持しても未酸化であり,ガラスとの低融着性を示し,新しいガラスレンズ金型用非晶質合金を発見した.さらに,切削加工性を向上させるため,第四元素のTiを添加し,その効果を検証した.その結果, Ti添加量15, 20(at. %)のサンプルで,剣先バイトによる切削加工が行えるようになり,微細な回折格子の製作に可能性を見出した.
遺伝性運動失調症(特にSCA5)の原因遺伝子の単離

遺伝性運動失調症は遺伝的に不均一な疾患群であり、これまでにSCA1SCA7、DRPLAの計8個の遺伝子座が知られている。その中で、SCA5遺伝子座は、染色体11番セントロメア近傍にマップされているが、その原因遺伝子は未だ明らかにされていない。我々は、SCA5の原因遺伝子の単離および遺伝性運動失調症の発症機序の解明を目標に以下の研究を行った。1.現在SCA5遺伝子座は、2つの多型性DNAマーカーD11S913とGATA2A01の間の8cMの中に存在すると考えられている。そこで、これらのDNAマーカーを用いて、臨床的にSCA5と考えられる1家系で連鎖解析を行った。新たな組み換えが認められるか否かについては、現在解析中である。2.これまでにSCA1、2、3、6、FRPLAの原因遺伝子が明らかとなっている。そこで、日本の遺伝性運動失調症の実態を把握するために、インフォームド・コンセントに基づき、近畿地方在住の遺伝性運動失調症47家系に対し遺伝子診断を行なった。その結果、多くのSCA1家系が報告されている北海道、東北地方と対照的に、近畿地方ではSCA1では遺伝子変異は稀であることが判明した。このことは、日本の遺伝性運動失調症には、地域特異性があることを示唆する(論文として発表した)。3.上記スクリーニングの過程で、SCA3 (Machado-Joseph病)の家系が23家系見つかった。この病気の原因はMJD1遺伝子内に存在するCAGリピートの異常伸長によることが明らかにされている。我々は、MJD1遺伝子のある種の遺伝的多型が、CAGリピートの異常伸長に深く関わっていることを見い出した(論文として発表した)。
虚血性心疾患患者における可溶型接着分子の動態

虚血性心疾患のなかでも不安定狭心症や急性心筋梗塞の病態の主体はプラークの破裂であり、解離を伴う出血であるが、最も大切なものは、冠動脈血栓である。近年、その病態に急性炎症が関与することが注目されている。最近、可溶型接着分子(soluble Intercellular Adhesion Molecule-1;sICAM-1、soluble P-selectin;sP-selectinなど)が人間の血液中に存在することが確認され、炎症との関連が指摘されている。本研究においては、心臓カテーテル検査時に冠静脈洞(CS)と大動脈基部(Ao)より同時に採血し得た不安定狭心症、安定労作狭心症、対照患者を対象として検討し、CSの値もAoの値も不安定狭心症において、安定労作狭心症や対照患者よりも高く、不安定狭心症においてはCSがAoに比し高値であった。不安定狭心症においては血管内皮側のICAM-1の発現が亢進しており、冠循環においてその亢進が著明であることが示唆された。冠攣縮およびpacing負荷による狭心発作前後での血漿sP-selectin値の変動の検討では、血漿sP-selectin値のCS-Ao較差は、冠攣縮性狭心症の発作前後では上昇したが、安定労作狭心症の発作前後および対照患者のacetylcholine注入前後では変化はなかった。このことから冠動脈攣縮によって冠循環でのsP-selectinも上昇するが、安定労作狭心症の虚血発作では上昇しないことも明らかとなった。従って、冠攣縮が冠循環において白血球の接着を誘導し、thrombinを生成することにより不安定狭心症や急性心筋梗塞を発生する可能性が示唆された。以上より、不安定狭心症や冠攣縮における冠循環においては急性炎症が関与すると考えられた。冠攣縮性狭心症患者、器質性狭心症患者の心臓カテーテル検査での急性心筋虚血誘発時に、発作前後で冠静脈洞と大動脈基部より同時に採血し、そのsoluble P-selectin(sP-selectin)値および乳酸値を測定した。すなわち、冠攣縮性狭心症患者においては、アセチルコリンの冠動脈内注入による発作誘発を行い、また器質性狭心症患者においては、右房ペーシングによる発作誘発を行い、その前後で冠静脈洞と大動脈基部のsP-selectin値を調べた。実験的には、P-selectin虚血再潅流後に2-3分して血管内皮に出現してくることが証明されているが、本研究において、臨床例において冠攣縮後にはsP-selectinが冠循環内で増加し、右房ペーシングによる発作誘発では増加しないことより、冠攣縮後には、白血球の接着が起こり易くなり心筋障害が生じやすいことが示唆された(Circulation 1995;92:1726-1730)。しかし、急性心筋梗塞患者における血漿soluble Intercellular Adhesion Molecule-1(sICAM-1)値の経時的変動を検討した結果では、急性心筋梗塞患者は、安定労作狭心症患者や対照患者に比較して、sICAM-1値は明らかに上昇しているものの、その上昇の程度は、当初実験研究結果より推測された再潅流障害と関連するものではなく、梗塞発症前の状態によること、すなわち不安定狭心症からの急性心筋梗塞発症患者においてのみsICAM-1値の明らかな上昇が認められることを明らかにできた。さらに、不安定狭心症患者、安定労作狭心症患者の心臓カテーテル検査時に冠静脈洞と大動脈基部より同時に採血し、そのsICAM-1値を測定、両部位とも不安定狭心症患者が安定労作狭心症患者より高値で、また不安定狭心症患者においては、冠静脈洞において大動脈基部より高値を示すことを証明しつつある。

虚血性心疾患の重症型である不安定狭心症や急性心筋梗塞の病態の主体はプラークの破綻であり、解離を伴う出血であるが、最も大切なものは、冠動脈血栓である。近年、その病態に急性炎症が関与することが注目されている。最近、可溶型接着分子(soluble Intercellular Adhesion Molecule-1 ; sICAM-1、soluble P-selectin ; sP-selectinなど)が人間の血液中に存在することが確認され、炎症との関連が指摘されている。本研究においては、心臓カテーテル検査時に冠静脈洞(CS)と大動脈基部(Ao)より同時に採血し得た不安定狭心症患者、安定労作狭心症患者、対照患者を対象として検討し、CSの値もAoの値も不安定狭心症患者において、安定労作狭心症患者や対照患者よりも高く、不安定狭心症患者においてはCSがAoに比し高値であることを明らかにした。不安定狭心症においては血管内皮側のICAM-1の発現が亢進しており、冠循環においてその亢進が著明であることが示唆された。冠攣縮およびペーシング負荷による狭心発作前後および対象患者においてはアセチルコリンの注入前後での血漿sP-selectin値の変動の検討では、血漿sP-selectin値のCS-Ao較差は、冠攣縮性狭心症患者のアセチルコリン負荷による発作前後では上昇したが、安定労作狭心症患者のペーシング負荷による発作前後および対照患者のアセチルコリン負荷前後では変化はなかった。このことから冠動脈攣縮によって冠循環でのsP-selectinも上昇するが、安定労作狭心症の虚血発作では上昇しないことも明らかとなった。従って、冠攣縮が冠循環において白血球の接着を誘導し、トロンビンを生成することにより不安定狭心症や急性心筋梗塞を発生する可能性が示唆された。以上より、不安定狭心症や冠攣縮における冠循環においてはその病態に急性炎症が関与すると考えられた。
荘園絵図史料のデジタル化と画像解析的研究

まず最初に、「東京大学史料編纂所所蔵荘園絵図摸本」と「西岡虎之助蒐集絵図コレクション」について、その目録を完成させた.次に、前者の全点を4×5判カラーフィルムで撮影し、そのカラーフィルムをtiff形式で保存すると共に、高精細画像閲覧ソフトを組み込んだ「東京大学史料編纂所所蔵荘園絵図摸本データベース」の構築のために、現在市販されている高精細画像閲覧ソフトウェアの比較・検討を行ない、Rizardtech社の提供しているMrSIDが、2000年度段階では最適であるとの判断を下した.その結果、tiff形式で保存してある史料編纂所所蔵荘園絵図摸本のデータを、MrSIDのファイルへ変換すると共に、MrSlDについても、所内LANでの利用については、回転・水平反転などの機能を強化した。また、その作業と並行して、(1)管理情報と整えると共に、(2)トレース図や(3)原本実測図の作成を行ない、(4)釈文情報と(5)画像情報を作り、(6)文献情報も用意して、「東京大学史料編纂所所蔵荘園絵図摸本データベース」の構築を行なった。また、「備中国服部郷図」「下総国毛呂郷図」などについて、原本調査と現地調査を実施するなどして、新たな研究成果を得た。史料編纂所が『日本荘園絵図聚影』編纂のために撮影してきたカラーフィルム計160点をMrsidファイル・tiffファイルにてデジタル化し、またDBにて公開予定の史料編纂所所蔵の荘園絵図模写全67点につき、調査・撮影を行いデジタル化も完了した。こうしたデジタル画像を閲覧するために、既存のブラウザにつき改良をすすめ、歴史研究者の利用を前提とした仕様への変更を図った。DB開発の事前作業としては、絵図関連文献、地方史文献のリスト化を進め、現在約700の論文、100の地方史を採録している。絵図個別データについては、『日本荘園絵図聚影』編纂の際のデータをもとに書誌情報、実測数値など約300点の絵図について整理を進めている。同時に絵図内部に記された文字記載の情報化や、描かれた画像を文章にて情報化する試み等を進めた。また絵図の地理情報を充実させるための現地調査(茨城県結城市)、未撮影絵図の撮影ならびに調査(高野山)、海外所在日本関係絵図の調査(独・伊)も実施した。まず最初に、「東京大学史料編纂所所蔵荘園絵図摸本」と「西岡虎之助蒐集絵図コレクション」について、その目録を完成させた。次に、前者の全点を、4×5判カラーフイルムで撮影し、そのカラーフイルムを、tiff形式で保存すると共に、高精細画像閲覧ソフトを組み込んだ「東京大学史料編纂所所蔵荘園絵図摸本データベース」の構築のために、現在市販されている高精細画像閲覧ソフトウェアの比較検討を行ない、Rizardtech社の提供しているMrSIDが、2000年度の段階では最適であるとの判断を下した。その、結果、tiff形式で保存してある史料編纂所所蔵荘園絵図摸本のデータを、MrSIDファイルへ変換すると共に、MrSIDについても、所内LANでの利用については、回転・水平反転などの機能を強化した。
酸化ストレスを惹起するキノン系化合物の人体曝露評価法の開発

循環器疾患やアレルギー性疾患の悪化に寄与する可能性があり、ディーゼル排ガス等に含まれる、酸化ストレスを惹起する環境汚染物質である9,10-phenanthrenequinone(PQ)の人体曝露量を評価するための生体指標(バイオマーカー)を開発することを目的としてヒト尿中に排泄されるPQ代謝物を測定するための分析法を開発し、ヒト尿中からPQ代謝物をはじめて同定することに成功した。循環器疾患(動脈硬化など)やアレルギー性疾患(喘息など)の悪化に寄与する可能性が示唆され、ディーゼル排ガス等の人為燃焼発生源に由来する浮遊粒子状物質に含まれる、酸化ストレスを惹起する環境汚染物質であるキノン系化合物の人体曝露量を評価するための生体指標(バイオマーカー)を開発することを目的として研究を実施した。本年度は、キノン系化合物の中でも、ディーゼル排出粒子中の主要成分の一つである9,10-phenan threnequinone (PQ)に着目し、PQの曝露量を評価するバイオマーカーとして、PQのヒト尿中代謝物であると推定される9,10-dihydroxyphenanthreneのグルクロン酸抱合体または硫酸抱合体の分析法を開発した。これらの代謝物を脱抱合した際に自動酸化によって得られるPQを分析対象化合物として、ヒト尿中PQ代謝物の同定と定量を実施した。ヒト尿試料を酵素により脱抱合し、逆相系固相抽出および順相系HPLCでの分取を行い、減圧濃縮した後、LC-APCI-MS/MS、またはトリメチルシリル(TMS)誘導体としてGC-MSで測定した。PQを直接GC-MSで測定すると感度が低かったが、TMS誘導体化することで高感度に検出できることを明らかにした。一方、LC-MS/MS法では誘導体化の必要性がなく、直接分析できることも判明した。脱抱合したヒト尿試料を両法に適用したところ、PQのピークを検出することに成功した。この結果から、ヒト尿中にPQ代謝物が排泄されていることがはじめて明らかとなった。来年度は、ヒト尿中のPQ代謝物の抱合体を直接分析する手法を開発すると共に、ヒト尿中の実際のPO代謝物レベルを測定する予定である。キノン系化合物の中で、ディーゼル排出粒子中の主要成分の一つである9,10-phenanthrenequinone(PQ)に着目し、PQの曝露量を評価するバイオマーカーとして、PQのヒト尿中代謝物であると推定される9,10-dihydroxyphenanthreneのグルクロン酸抱合体または硫酸抱合体の分析法を昨年度開発し、ヒト尿中にPQ代謝物が排泄されていることをはじめて明らかとした。しかしながら、代謝物を脱抱合した際に自動酸化によって得られるPQを分析対象化合物としており、抱合体を直接検出していなかった。そこで、木年度はPQグルクロン酸抱合体(PQHG)を直接検出できるLC-MS/MS法による分析法を開発した。イオン交換能を持つ逆相系固相抽出を利用した尿試料の前処理法を開発し、また質最分析法での検出ではグルクロン酸部位で効率的にプロダクトイオンが生成するため、極めて高感度な検出が達成された。開発した分析法をPQ投与ラットの尿試料に適用したところ、PQHGを同定することに成功し、グルクロン酸抱合体が主要な代謝物であることが判明した。さらに、ヒト尿中からもPQHGをはじめて同定できたことから、PQが代謝されて抱合体として尿中に排泄されていることが確実となった。尿中PQ代謝物は、酸化ストレス評価のバイオマーカー候補となりうると結論付けた。
分裂酵母における接合型変換と組換え(修復)機構

DNA相同組換えは、減数分裂期にゲノムに多様性をもたらすのみならず、様々な要因によって生じるDNA損傷を修復する重要な生物機能の1つであるRad51は組換え反応を触媒し、大腸菌から人まで高度に保存されている重要なタンパク質である。これまでに私は、分裂酵母において接合型変換、DNA修復、減数分裂期組換えに関わるswi5遺伝子の解析を行い、Rad51 (Rhp51)依存的組換え修復経路において、Swi5依存的経路を新しく同定した。また、Swi5が接合型変換時にはSwi2と、DNA修復時にはSfr1と複合体を形成し、Rad51 (Rhp51)による組換え反応を促進していることを明らかにした。この結果を、2003年12月23日号のProceedings of the National Academy of Sciences of the United States of Americaに発表した。さらに、Swi5の機能を詳細に調べるために、細胞内でSwi5-EGFP融合タンパク質を発現し、細胞内局在を観察した。Swi5-EGFPは核に局在し、さらに核内で数個のfociを形成していた。Heterochromatin protein 1 (HP1)の分裂酵母ホモログであるSwi6をECFPと融合し、Swi5-EGFPとの共局在を調べたところ、Swi5-EGFPとSwi6-ECFPが共局在し、Swi5がヘテロクロマチン領域に局在することが分かった。これまでの実験結果から、Swi5がSwi2を介してSwi6と相互作用すること、Swi2-EGFPが核内で数個のfociを形成することが明らかになっている。これらのことから、ヘテロクロマチン領域ではSwi5-Swi2-Swi6の複合体が形成され、何らかの機能を担っていることが予想される。一方、Swi5-EGFPは、紫外線照射後に細胞内で新たにfociを形成した。またSfr1-EGFP融合タンパク質も紫外線照射後に細胞内でfociを形成した。多くの相同組換えに関わるタンパク質についてDNA損傷部位に結合することが報告されているため、Swi5がSfr1と共にDNA損傷部位に局在している可能性が考えられる。分裂酵母の接合型変換に関与する遺伝子として同定されたswi5^+遺伝子はその後の解析から、DNA修復や一般相同組換えにも関与することが示されている。これまでに遺伝学的解析から、swi5^+がrhp51^+(出芽酵母RAD51ホモログ)依存的、且つrhp55^+/57^+(出芽酵母RAD55/57ホモログ)非依存的な組換え修復経路で機能することを明らかにした。ツーハイブリッド解析ではSwi5-Swi2-Rhp51の相互作用を同定した。また、ヘテロクロマチン構成タンパクであるSwi6とSwi2との相互作用も明らかになった。swi2-株やswi6-株ではDNA修復欠損を示さないため、これらの相互作用は接合型変換特異的に働いていると考えられる。さらに、swi2^+のC末端領域に相同性を示すsfr1^+遺伝子を単離した。Swi2のC末領域はSwi5、Rhp51との相互作用に重要な領域である。そこで、ツーハイブリット解析を行い、Swi5-Sfr1-Rhp51の相互作用を同定した。また、変異株の解析からsfr1^+がswi5^+、rhp51^+依存的な組換え修復経路に属すること、しかし接合型変換には機能していないということが分かった。すなわちSfr1を含む相互作用がDNA修復に特異的に関与していることを示唆している。これらのことからSwi5はRhp51との結合を仲介する2種のタンパクSwi2及びSfr1を取り換えることによって接合型変換と組換え修復との機能変換を行っていると考えられる。

これらのことから、ヘテロクロマチン領域ではSwi5-Swi2-Swi6の複合体が形成され、何らかの機能を担っていることが予想される。一方、Swi5-EGFPは、紫外線照射後に細胞内で新たにfociを形成した。またSfr1-EGFP融合タンパク質も紫外線照射後に細胞内でfociを形成した。多くの相同組換えに関わるタンパク質についてDNA損傷部位に結合することが報告されているため、Swi5がSfr1と共にDNA損傷部位に局在している可能性が考えられる。