hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プレシナプスドーパミン神経伝達異常に着目した新規抗精神病作用の標的探索

本課題では、現存の抗精神病薬であるハロペリドール及びオランザピンにおいて臨床投薬状況をマウスで一定期間模倣する方法を開発した。また、フェンサイクリジンを慢性投与したマウスがワーキングメモリーに障害を有しており、プレシナプスドーパミン神経の軽微な異常を含むワーキングメモリー障害との関連が示唆された複数の脳部位を同定した。これらは新規の抗精神病作用の標的を解明する一助となることが考えられる。本研究は臨床用量を反映したマウスにおける抗精神病薬慢性投与法を開発すること、また統合失調症のマウスモデルに本研究で開発する投与法による抗精神病薬の慢性投与を行い、構築する定量プロテオミクス技術及び行動学的表現型の評価系を用いることによって、プレシナプスドーパミン神経を中心とした神経系及び行動への作用について検討することを目的とする。本年度では、まず臨床用量を反映したマウスにおける抗精神病薬慢性投与法を開発することを目的にマウス線条体のin vivoにおける抗精神病薬慢性投与時の受容体占有率を解析するため、S-racloprideを液体クロマトグラフィー接続型質量分析装置(LC-MS/MS)によって定量する実験系の構築を行い、定量限界が50 pM以下並びに34桁の定量範囲を有する測定系を確立した。また、現時点で確立しているLC-MS/MSを用いた12種類のタンパク質における定量プロテオミクス系に加え、統合失調症患者における死後脳研究と動物モデル研究の先行文献からプレシナプス及びポストシナプス関連分子、ドーパミン神経伝達やその制御に関わる分子など重要性が高いと考えられる数十種類の標的タンパク質の候補をリストアップした。さらに、行動実験をより安定して行うための温度・湿度を制御できる行動実験用防音室の所属研究室への整備を行った。今後、このS-raclopride定量系を用いてマウス線条体におけるin vivo受容体結合試験を行うことにより臨床用量を反映したマウスにおける抗精神病薬慢性投与法を開発し、新たに選定したタンパク質群の定量系を構築する。本課題は液体クロマトグラフィー接続型質量分析装置(LC-MS/MS)を用いて臨床用量を反映したマウスにおける抗精神病薬慢性投与法を開発し、定量的標的プロテオミクス解析を行うこと、またフェンサイクリジン(PCP)慢性投与マウスにおいて行動学的、組織学的手法を用いて神経系及び行動の障害とその原因について解析することによって、新規抗精神病作用の標的を探索することを目的とする。本年度では、マウス線条体のin vivoにおける抗精神病薬慢性投与時の受容体占有率を解析するため、LC-MS/MSにUPLCシステムを用いたS-racloprideなどの迅速定量系を所属機関に導入したLC-MS/MSにおいて構築した。さらに、LC-MS/MSを用いて定量的標的プロテオミクス解析を行うためのMS測定条件最適化を27種のタンパク質特異的ペプチドにおいて各々実施した。次に、前年度に整備した温度・湿度・照度等を制御できる行動実験用防音室において内側前頭前野皮質のドーパミン神経系が重要な役割を果たすワーキングメモリー(WM)をPCP慢性投与マウスにおいて解析した結果、生理食塩水慢性投与マウス(control)と比較して有意な正答率の低下によるWM障害を見出した。WM障害関連部位を探索するため神経活動に応答して誘導される転写因子であるc-Fosタンパク質陽性細胞をWM課題負荷後にマッピングした結果、controlと比較して内側前頭前野皮質内部の前辺縁皮質(PL)の2-3層で特異的なWM課題試行時の神経活性化亢進が明らかになった。本年度では、所属機関に新たに導入したLC-MS/MSにおける実験系の構築に多くの時間を要したが、構築後から今後に渡って共同研究先の研究機関へLC-MS/MSを使用するための出張を行わずに所属機関で測定から解析まで行えるため、結果的に時間と予算において効率的かつ持続的な体制を確立することができた。また、新規抗精神病作用の標的部位を探索する上で重要となる動物モデルが示す行動障害に関わる脳領域を同定した。本研究は新規抗精神病作用の標的を探索することを目的とした。具体的には、臨床用量を反映したマウスにおける抗精神病薬慢性投与法の開発と統合失調症のマウスモデルにおける行動異常を指標に神経細胞、脳領域レベルで標的探索を行った。PETなどを用いた様々な臨床研究結果から、統合失調症治療における抗精神病薬による抗精神病作用には、線条体におけるドーパミンD2受容体占有率が6580%であることが至適であることがわかっている。そこで本年度ではまず、液体クロマトグラフィー接続型質量分析装置(LC-MS/MS)を用いてマウス線条体のin vivoにおける抗精神病薬(定型抗精神病薬のハロペリドールと非定型抗精神病薬のオランザピン)慢性投与時の受容体占有率を解析することによって臨床用量(持続的な線条体D2受容体の6580%占拠)を反映したマウスにおける抗精神病薬慢性投与法を開発した。また、前年度までに確認した疾患モデルとしてフェンサイクリジン(PCP)を慢性投与したマウスがワーキングメモリー障害を示し、PCP慢性投与マウスがワーキングメモリー課題負荷時に前頭前野皮質内部の前辺縁皮質2-3層における特異的な神経活性化亢進を示すことに加えて、背内側線条体と背側海馬CA3領域においても同様な異常を見出し、腹側被蓋野のinterfascicular nucleusにおけるドーパミン神経細胞の微細な神経活動低下を示唆する結果を得た。さらに、神経細胞レベルでの形態解析を行って、PCP慢性投与マウスが前辺縁皮質3層特異的な樹状突起スパイン減少、皮質ー皮質間の興奮性シナプス入力低下、パルブアルブミン陽性GABA

作動性神経細胞からグルタミン酸作動性神経の細胞体への抑制性シナプス入力低下を示すことを明らかにし、本疾患モデルマウスの前辺縁皮質における興奮性ー抑制性神経のバランス異常を示唆する結果を得た。本課題では、現存の抗精神病薬であるハロペリドール及びオランザピンにおいて臨床投薬状況をマウスで一定期間模倣する方法を開発した。また、フェンサイクリジンを慢性投与したマウスがワーキングメモリーに障害を有しており、プレシナプスドーパミン神経の軽微な異常を含むワーキングメモリー障害との関連が示唆された複数の脳部位を同定した。これらは新規の抗精神病作用の標的を解明する一助となることが考えられる。本研究計画における初年度では抗精神病薬慢性投与時のマウス線条体におけるドーパミンD2受容体占有率を解析するために、LC-MS/MSを用いたin vivo受容体結合試験系の構築と定量プロテオミクスにおける標的候補のリストアップを計画した。LC-MS/MSを用いたS-raclopride定量系を確立し、定量プロテオミクスにおける数十種類の標的候補のリストアップを行ったものの、初年度末時においてマウスにおける臨床用量を反映した抗精神病薬慢性投与法の開発は途上であり、行動実験をより安定して行うための温度・湿度を制御できる行動実験用防音室の所属研究室への整備及び行動実験用防音室での基礎検討やin vivo受容体結合試験の実験プロトコール作成における基礎検討、共同研究先でのLC-MS/MSの使用日程調整、所属機関へのLC-MS/MSの導入における調整等に時間を要し、総合的に判断してやや遅れていると評価した。これまでの構築した実験系及び研究成果をもとに、in vivo受容体結合実験によりヒト線条体の臨床用量を反映する慢性投与方法をマウスにおいて開発し、現在の抗精神病薬の作用部位として重要な線条体及びPCP慢性投与マウスのWM障害に重要な脳部位として同定した内側前頭前野皮質において細胞分画したサンプルにおいて定量プロテオミクス解析を実施する。精神神経科学本研究計画で行うin vivo受容体結合試験及び定量プロテオミクスに用いるLC-MS/MSが2015年5月に所属機関の獨協医科大学に新たに導入されて使用可能になるため、今後は共同研究先ではなく主に所属機関でin vivo受容体結合試験及び定量プロテオミクスの実験を行い、実験・解析・実験の一連の作業を大幅にスピードアップすることが期待される。そのための準備も初年度から準備中である。また、既に確立している定量プロテオミクス系を用いてマウス線条体など脳組織のシナプス画分やポストシナプス画分への細胞分画法を確立することにより、プレシナプスドーパミン神経を中心とした神経系におけるタンパク質群発現変動解析系構築を推進する。共同研究先である東北大学薬物送達学分野(宮城県)に出張して行っていたLC-MS/MSを用いた実験系を所属機関の獨協医科大学(栃木県)において同様のLC-MS/MSを導入し、実験及び解析が行えるように実験系を構築したため、出張回数が予定よりも減少し本年度の旅費使用額が減少したため。
分子シャペロン誘導剤が骨格筋の廃用性萎縮に及ぼす予防効果

テプレノン投与による骨格筋でのHSP(熱ショックタンパク質)70の発現について検証した.投与量とHSPの発現について検証するためラットにテプレノン200mg/kg投与群,400mg/kg投与群と600mg/kg投与群に区分し,経口投与を行った24時間後のHSP72の発現について検討した.ヒラメ筋(SOL)のHSP72発現は,Control(CON)の95±20(au)に対して,200mg/kg投与群は143±4,00mg/kg投与群は101±28,600mg/kg投与群は100±29となり有意な差を認めなかった.速筋である長趾伸筋(EDL)のHSP72発現量は,遅筋であるSOLに比較し,HSP72発現量はSOLの28%と極めて低い発現であった.EDLにおけるCONでは,28±7(au)であったのに対して,GGA投与群では,23±3であった.これらの結果から600mg/kgの高濃度の経口投与を単独で行っても,骨格筋へのHSP72の誘導が観察されないものと考えられる.一方,先行研究によりGGAがプレコンディショニングな作用を行い,過酷な生体侵襲でその効果が強調され可能性が考えられる.そこで,GGAのみ投与ではHSP72の誘導が観察されなかったが,予めプレコンディショニング的にGGAを投与し,廃用性萎縮筋を誘発するときにHSP72の増強が生じるかについて検証を行った.廃用性萎縮(HU)では46±2となり有意な減少を示したが,GGAを投与したHU群では77±6であり,HUに比較して,HSP72の減少が抑制された.また,筋原タンパク質量の減少も抑制された.この結果から,廃用生筋萎縮時のHSP72の減少がGGAの投与によりHSP72の発現と相殺されることで,HSP72の減少が減衰されたものと考えられる.廃用性萎縮を減衰する予防薬としての可能性が示唆された.テプレノン投与による骨格筋でのHSP(熱ショックタンパク質)70の発現について検証した.投与量とHSPの発現について検証するためラットにテプレノン200mg/kg投与群,400mg/kg投与群と600mg/kg投与群に区分し,経口投与を行った24時間後のHSP72の発現について検討した.ヒラメ筋(SOL)のHSP72発現は,Control(CON)の95±20(au)に対して,200mg/kg投与群は143±4,00mg/kg投与群は101±28,600mg/kg投与群は100±29となり有意な差を認めなかった.速筋である長趾伸筋(EDL)のHSP72発現量は,遅筋であるSOLに比較し,HSP72発現量はSOLの28%と極めて低い発現であった.EDLにおけるCONでは,28±7(au)であったのに対して,GGA投与群では,23±3であった.これらの結果から600mg/kgの高濃度の経口投与を単独で行っても,骨格筋へのHSP72の誘導が観察されないものと考えられる.一方,先行研究によりGGAがプレコンディショニングな作用を行い,過酷な生体侵襲でその効果が強調され可能性が考えられる.そこで,GGAのみ投与ではHSP72の誘導が観察されなかったが,予めプレコンディショニング的にGGAを投与し,廃用性萎縮筋を誘発するときにHSP72の増強が生じるかについて検証を行った.廃用性萎縮(HU)では46±2となり有意な減少を示したが,GGAを投与したHU群では77±6であり,HUに比較して,HSP72の減少が抑制された.また,筋原タンパク質量の減少も抑制された.この結果から,廃用生筋萎縮時のHSP72の減少がGGAの投与によりHSP72の発現と相殺されることで,HSP72の減少が減衰されたものと考えられる.廃用性萎縮を減衰する予防薬としての可能性が示唆された.先行研究で安静前の運動や温熱負荷により骨格筋の筋原線維タンパク質量の減少やミオシン重鎖アイソフォームの速筋型への移行を抑制できた.共焦点レーザー法による毛細血管構造の観察では,萎縮により欠損する吻合毛細血管の温存が確認された.これらの現象に共通して,熱ショックプロテイン(HSP72)の発現増加が観察された.そこで,本研究では分子シャペロン誘導剤(Geranylgeranylacetone, GGA)を用いて,骨格筋へのHSP72の発現について検討した.本年度はGGA(テプレノン)を経口投与し,骨格筋(ヒラメ筋)に発現の増加が認められるか検証した.200mg/kgのテプレノンを経口投与し,24時間後にはHSP72が約15%の増加を示した.次にMorey法による後肢無負荷中にテプレノンを毎日投与し,HSP72の発現の低下を減衰できるかについて検討した.その結果,廃用性萎縮筋ではHSP72が40%減少し,筋原線維タンパク質が低下したが,テプレノンの投与により,HSP72の減少が抑制された.これらの結果から,テプレノンは骨格筋へHSP72の発現を促すことが示唆された.骨格筋の廃用性萎縮を遅延させる可能性が示唆された.

今後,テプレノンの投与量などについて検討を重ねて,筋タンパク質分解に関与すると考えられるリソソーム系,カルパイン系,ユビキチン-プロテアソーム系の関連や血管内皮細胞への関与などについて検討を行う予定である.先行研究で安静前の運動や温熱負荷により骨格筋の筋原線維タンパク質量の減少やミオシン重鎖アイソフォームの速筋型への移行を抑制できた.共焦点レーザー法による毛細血管構造の観察では,萎縮により欠損する吻合毛細血管の温存が確認された.これらの現象に共通して,熱ショックプロテイン(HSP72)の発現増加が観察された.そこで,本研究では分子シャペロン誘導剤(Geranylgeranylacetone, GGA)を用いて,骨格筋へのHSP72の発現について検討した.本年度はGGA(テプレノン)を経口投与し,骨格筋(ヒラメ筋)に発現の増加が認められるか検証した.200mg/kgのテプレノンを経口投与し,24時間後にはHSP72が約15%の増加を示した.次にMorey法による後肢無負荷中にテプレノンを毎日投与し,HSP72の発現の低下を減衰できるかについて検討した.その結果,廃用性萎縮筋ではHSP72が40%減少し,筋原線維タンパク質が低下したが,テプレノンの投与により,HSP72の減少が抑制された.これらの結果から,テプレノンは骨格筋へHSP72の発現を促すことが示唆された.骨格筋の廃用性萎縮を遅延させる可能性が示唆された.今後,テプレノンの投与量などについて検討を重ねて,筋タンパク質分解に関与すると考えられるリソソーム系,カルパイン系,ユビキチン-プロテアソーム系の関連や血管内皮細胞への関与などについて検討を行う予定である.本研究では分子シャペロン誘導剤(Geranylgeranylacetone,GGA)を用いて,骨格筋へのHSP72の発現について検討した,GGA(テプレノン)を経口投与し,骨格筋(ヒラメ筋)に発現の増加が認められるか検証した.200mg/kgのテプレノンを経口投与し,24時間後にはHSP72が約15%の増加を示した.一方,温熱環境での全身曝露(温熱負荷)による骨格筋HSP72の発現との比較を行ったが,GGAによるHSP72発現は,温熱負荷に比較して少なかった.また,GGAと温熱負荷の併用でも,温熱負荷に比較して,増加を認められなかった.次にMorey法による後肢無負荷中にGGAを投与(200mg/日),HSP72の発現の低下を減衰できるかについて検討した.その結果,廃用性萎縮筋ではHSP72が40%減少したが,GGA経口投与したラットヒラメ筋では,HSP72の減少が観察されなかった.また,筋原線維タンパク質は廃用性萎縮筋と同様に減少したが,GGAの投与により筋原線維タンパク質が減衰した.毛細血管構造の観察では,萎縮により毛細血管-筋線維比や吻合毛細血管の減少が観察されたが,GGAを投与によりこれらの毛細血管構造の変化が温存された.これは,骨格筋細胞と毛細血管とのクロストークによると考えられる.これらの結果から,GGAは骨格筋へHSP72の発現を促し.骨格筋の廃用性萎縮を遅延させる可能性が示唆された.今後,GGAの投与量などについて検討を重ねて,筋タンパク質分解に関与すると考えられるリソソーム系,カルパイン系,ユビキチン-プロテアソーム系の関連や血管内皮細胞への関与などについて検討を行う必要があると考えられる.
行列模型に基づくゲージ理論と時空の研究

24年度、我々はplane wave行列模型のあるBPSセクターがある行列積分で記述できることを示した。25年度は、24年度の結果を用いて、plane wave行列模型とIIA型超重力理論のbubbling geometryとの対応(ゲージ/重力対応)を精密に調べた。この対応は重力の量子論を定式化する上で重要な概念である"emergent geometry"を実現する例となっているので、これを詳細に理解することは重要である。IIA型超重力理論のbubbling geometryを求める問題は、ある3次元軸対称な静電系の静電ポテンシャルを求める問題と等価であることが知られている。この静電系は導体円板とある背景静電ポテンシャルからなっており、導体円板上の電荷密度を求めれば静電ポテンシャルも求まる。我々は、昨年度得られた行列積分をラージNで評価した。そして、行列積分の固有値密度のラージNでの振る舞いが、対応する静電系における導体円板上の電荷密度と同一視できることを示した。そして、固有値密度の広がりが、bubbling geometryの典型的なスケールに対応(導体円板の半径とも対応)することも分かった。この同一視(対応)の正当性は、geometryがよく知られているD2-brane geometryやNS5-brane geometryになる極限において、確かめることができた。以上から、plane wave行列模型のある1/4-BPSセクターの固有値密度がbubbling geometryの一次元部分空間を構成していることが明らかになった。当初の計画とは異なるが、行列模型に基づく時空の研究という観点からは、より重要な結果をえることができた。26年度以降の研究の一つの方向は、25年度に引き続きBPSセクターの解析を詳しく行うことである。より広いクラスの時空がplane wave行列模型で記述できるかを調べることは一つの重要な課題である。また、興味深い問題としてplane wave行列模型におけるNS5-brane極限があげられる。この極限で、plane wave行列模型はlittle string theoryとなると考えられており、まずは上記のBPSセクターでこれを確かめたい。RxS^3上のN=4超対称Yang-Mills理論(SYM)のlarge N reductionについて調べた。特に、RxS^3上のN=4 SYMのreduced model(BMN行列模型のある真空周りの理論)において、Wilson loopに対応する演算子をladder近似のもとで計算し、N=4 SYMの知られている結果が再現されることを確かめた。また、N=4 SYMのベータ関数がゼロとなることも行列模型の1-loopの摂動論で再現することができた。このlarge N reduction(行列正則化)を使うことによってN=4 SYMの強結合領域を解析できれば、AdS/CFT対応に大きな進展をもたらすと期待される。また、S^3上のN=2 quiver Chern-Simons理論でもlarge N reductionが成り立つことを示した。特に、局所化の方法というこれまでと異なる方法を用いてreduced matrix modelの分配関数やS^3の大円を巻くWilson loopの期待値を計算し、元の理論の知られている結果を再現することを確かめた。以上からlarge N reductionは様々なS^3上のゲージ理論に対しても成立することが確かめられた。さらに、globalAdS_4xS^7/Z_k上のM理論のM2ブレーン解とそれに双対なRxS^2上のABJM理論のBPS解について調べた。M理論側には、globalAdS_4の中にトーラスの形状で広がったM2ブレーン解が存在する。我々はこのブレーン解に対応するであろうBPS解をRxS^2上のABJM理論において見つけ、実際に期待される量子数も持っていることを確かめた。また、Higgsingによって、RxS^2上のABJM理論からRxS^2上のSYMが得られることを確かめた。RxS^2上のSYMと密接に関係するBMN行列模型は、様々なトポロジーのブレーンに対応するBPS解を持っていると考えられており、これとABJM理論のBPS解との対応を調べることは興味深い問題である。これによって、曲がった空間がゲージ理論もしくは行列模型でどのように記述出来るかという問題に対して新しい知見を得られるのではないかと期待している。本年度は特に、R×S^3上のN=4超対称Yang-Mills理論(SYM)の次元還元で得られるSU(2|4)対称性を持つSYM理論について研究を行った。SU(2|4)対称性(16個の超対称性)を持つSYM理論は、R×S^3/Z_k上のN=4 SYM、R×S^2上のN=8 SYM、plane wave行列模型からなっており、mass gapや多くの離散的な真空が存在するという共通する性質を持っている。さらに、各理論の各真空に対応する重力解も知られている(ゲージ/重力対応)。私は、13に挙げた論文で、京都大学の浅野侑磨氏、伊敷吾郎氏、岡田崇氏とともに、これらの理論の分配関数(正確にはある真空からある真空への遷移振幅)とあるBPS演算子の期待値を、インスタントン効果(異なる真空への遷移)を除いて厳密に計算することに成功した。このような厳密な計算が可能になることは、当初予期していなかったことである。具体的な計算方法は以下の通りである。まず、plane wave行列模型に対して局所化の方法を適用し、分配関数とあるBPS演算子の期待値を、インスタントン効果を除いて厳密に求めた。

次に、R×S^3/Z_k上のN=4 SYMとR×S^2上のN=8 SYMはplane wave行列模型のある極限として得られるので、対応する極限をとることによってこれらの理論の分配関数などを求めた。このようにして得られたR×S^3上のN=4 SYM(R×S^3/Z_kでk=1)の分配関数が、すでに知られている結果(gaussian行列模型となる)と一致していることから、この計算方法の妥当性を確認した。さらに、plane wave行列模型とR×S^3上のN=4 SYMの間のlarge N等価性(large Nゲージ理論はそれを0次元に次元還元した理論で記述出来るという主張)を、分配関数やWilson loopの期待値に対して、非摂動的な証明を与えた。24年度、我々はplane wave行列模型のあるBPSセクターがある行列積分で記述できることを示した。25年度は、24年度の結果を用いて、plane wave行列模型とIIA型超重力理論のbubbling geometryとの対応(ゲージ/重力対応)を精密に調べた。この対応は重力の量子論を定式化する上で重要な概念である"emergent geometry"を実現する例となっているので、これを詳細に理解することは重要である。IIA型超重力理論のbubbling geometryを求める問題は、ある3次元軸対称な静電系の静電ポテンシャルを求める問題と等価であることが知られている。この静電系は導体円板とある背景静電ポテンシャルからなっており、導体円板上の電荷密度を求めれば静電ポテンシャルも求まる。我々は、昨年度得られた行列積分をラージNで評価した。そして、行列積分の固有値密度のラージNでの振る舞いが、対応する静電系における導体円板上の電荷密度と同一視できることを示した。そして、固有値密度の広がりが、bubbling geometryの典型的なスケールに対応(導体円板の半径とも対応)することも分かった。この同一視(対応)の正当性は、geometryがよく知られているD2-brane geometryやNS5-brane geometryになる極限において、確かめることができた。以上から、plane wave行列模型のある1/4-BPSセクターの固有値密度がbubbling geometryの一次元部分空間を構成していることが明らかになった。研究計画で記載したことはおおむね達成できた。次年度の研究計画で書かれていたN=4 SYMのreduced modelでのN=4 SYMのWison loopの期待値を計算についても、ほぼ完成した。さらに、S^3上のN=2 quiver Chern-Simons理論において局所化の方法を用いてlarge N reductionが成り立つことを示したことは、研究計画以上の成果である。当初の計画とは異なるが、行列模型に基づく時空の研究という観点からは、より重要な結果をえることができた。
代数群の作用を受ける代数多様体の研究

代数群の作用を受ける代数多様体の研究として,筆者は平成10年度-12年度で下記の4つの研究を行った.(1)単純代数群の非自明な作用を受ける3次元非特異射影代数多様体の中で,唯一,構造の不明である,SL(2)が作用する3次元非特異射影代数多様体で,2次元の一般軌道を持つものの構造を調べた.このうち,不動点をもたないものについては,完全な分類結果を得たので,論文Projective threefolds on which SL(2)acts with2-dimensional general orbitsにまとめて,AMSのTransactionsに発表した.不動点を持つものについては,現在研究遂行中であるが,ほぼ満足する結果を得て,論文準備中である.(4)SL(4)のprimitiveな有限行列群の分類はBlichfeldtによって得られており,30種類あることが知られているが,筆者は,大学院生の新妻氏との共同研究で,数式処理システムMagmaを用いて,この30種類の有限行列群が実際にprimitiveであることを確認し,さらに,この30種類の有限行列群の中で,その不変式環が完交環であるものの候補を決定した,この結果は論文On primitive finite subgroups of SL(4)and their invariant ringsとして,準備中である.代数群の作用を受ける代数多様体の研究として,筆者は平成10年度-12年度で下記の4つの研究を行った.(1)単純代数群の非自明な作用を受ける3次元非特異射影代数多様体の中で,唯一,構造の不明である,SL(2)が作用する3次元非特異射影代数多様体で,2次元の一般軌道を持つものの構造を調べた.このうち,不動点をもたないものについては,完全な分類結果を得たので,論文Projective threefolds on which SL(2)acts with2-dimensional general orbitsにまとめて,AMSのTransactionsに発表した.不動点を持つものについては,現在研究遂行中であるが,ほぼ満足する結果を得て,論文準備中である.(4)SL(4)のprimitiveな有限行列群の分類はBlichfeldtによって得られており,30種類あることが知られているが,筆者は,大学院生の新妻氏との共同研究で,数式処理システムMagmaを用いて,この30種類の有限行列群が実際にprimitiveであることを確認し,さらに,この30種類の有限行列群の中で,その不変式環が完交環であるものの候補を決定した,この結果は論文On primitive finite subgroups of SL(4)and their invariant ringsとして,準備中である.まず,1次元閉部分群H⊂Gに対して,G-作用を持つ3次元非特異射影代数多様体Xで.一般軌道がG/Hと同型であるもの全体をC(H)とおく.すると,G-同変的双有理同値類の分類は次のようになる.定理(1)Hが1次元トーラスでなければ,任意のX∈C(H)は,G/H×Cと(G-同変的に)双有理同値である.ただし,Cは自明なG-作用を持つ代数曲線である.さらに,この双有理同値の分類結果をもとにして,不動点がない場合について,極小モデルの完全な分類と具体的記述を得た.最近S.Kebekusによって、この分類結果が非特異の場合から、Q-分解的で高々端末特異点をもつ3次元代数多様体の場合に拡張された。現在、この結果をふまえ、Q-解的で高々端末特異点をもつ3次元射影代数多様体のカテゴリーで、自己同型群が大きい多様体の双有理幾何の精密な研究を計画している.代数群の作用を受ける代数多様体の研究として、筆者は、今年度、次の3つの研究を行っている。1.単純代数群の非自明な作用を受ける3次元非特異射影代数多様体の中で、唯一、構造の不明である、SL(2)が作用する3次元非特異射影代数多様体で、2次元の一般軌道を持つものの構造を調べた。このうち、不動点をもたないものについては、完全な分類結果を得たので、AMSのTransactionsに発表した。不動点をもつものについては、現在、研究遂行中であるが、ほぼ満足する結果を得て、論文準備中である。2.アフィンおよび射影平面上で、x^2=y^qおよび無限遠直線で分岐する極大ガロア被覆についての研究を行い、そのガロア群および、極大ガロア被覆の存在するための条件を得た。この結果は、Tokyo J. Math.に発表される予定である。3.SL(4)のprimitiveな有限行列群の分類はBlichfeldtによって得られており、30種類あることが知られているが、筆者は、大学院生の新妻氏との共同研究で、数式処理システムMagmaを用いて、この30種類の有限行列群が実際にprimitiveであることを確認し、さらに、この30種類の有限行列群の中で、その不変式環が完交環であるものの候補を決定した。現在、この候補が実際に完交環であることの証明をどうしたらよいか研究中である。代数群の作用を受ける代数多様体の研究として,筆者は平成10年度-12年度で下記の4つの研究を行った.(1)単純代数群の非自明な作用を受ける3次元非特異射影代数多様体の中で,唯一,構造の不明である,SL(2)が作用する3次元非特異射影代数多様体で,2次元の一般軌道を持つものの構造を調べた.

このうち,不動点をもたないものについては,完全な分類結果を得たので,論文Projective threefolds on which SL(2)acts with2-dimensional general orbitsにまとめて,AMSのTransactionsに発表した.不動点を持つものについては,現在研究遂行中であるが,ほぼ満足する結果を得て,論文準備中である.(4)SL(4)のprimitiveな有限行列群の分類はBlichfeldtによって得られており,30種類あることが知られているが,筆者は,大学院生の新妻氏との共同研究で,数式処理システムMagmaを用いて,この30種類の有限行列群が実際にprimitiveであることを確認し,さらに,この30種類の有限行列群の中で,その不変式環が完交環であるものの候補を決定した.この結果は論文On primitive finite subgroups of SL(4)and theirinvariant ringsとして,準備中である.
人工膝関節の三次元動的術前計画が可能な新しい筋骨格シミュレータの開発

1)前十字靭帯・後十字靭帯(ACL・PCL)温存型人工膝関節置換術(TKA)の「動的」シミュレーション解析:従来の筋骨格コンピュータシミュレータを用い、ACL・PCL温存型TKA動的解析を行った。ACL・PCL温存型TKAは、既存のTKAと異なり、膝関節伸展時での大腿骨位置は正常膝関節に近似、中間可動域の不安定性を生じなかった。一方、膝関節屈曲時の大腿骨後方移動と回旋運動は正常膝より著しく低下していた。これは、温存靭帯と人工関節の形状の不一致が原因で、特に外側側副靭帯とPCLが過緊張となり、生体で問題となる術後膝関節痛や関節拘縮の原因と考えられた。この問題の解決法として、今まで行われてきた、脛骨インプラント後方傾斜を強くする方法、脛骨近位の骨切り量を増やして関節弛緩性を増やす方法では対処困難で、大腿骨インプラント前後径のサイズダウンにより、膝屈曲時の靭帯過緊張が緩和された。一方、関節面形状に合わせ大腿骨及び脛骨インプラントを傾けて設置することでも靭帯過緊張軽減をみたが、脛骨内側に応力が集中することが判明した。2)光学式マーカを用いたモーションキャプチャにおける術前・術後動態評価:3次元動作解析装置を使用し、TKA対象患者の術前・術後歩行解析を行なっている。現存するACL・PCL温存型TKAの問題点が1)の検討により示されたため、バックアップの治療効果が安定したTKA機種で解析を行っている。現時点で、TKA術前よりも術後の歩容が改善している結果がでている。3)新しいコンピュータシミュレーションの開発:1)で検討した結果を元に、有限要素解析と動態解析が同時に算出可能な新しいコンピュータシミュレーターの開発が進んでいる。すでに人工関節術後スクワット運動での解析が可能となっており、現在3つの人工関節デザインの膝関節動態及び関節に加わる接触力の違いを検証している。目標で掲げたACL・PCL温存型TKAの従来型コンピュータシミュレータを用いた「動的」術前計画は、目標通りに結果を出すことができ、現在学会報告を積極的に行っている。モーションキャプチャによる動的術前計画の妥当性の検証は、ACL/PCL温存型TKAの問題点がコンピュータシミュレーターで示されたため、バックアップで計画を準備した、安全性と術後長期成績に定評のあるTKAを用いて研究の継続をして、現在順調に術前・術後の動態の変化を解析できている。新しいコンピュータシミュレーション開発は、すでに稼働可能で解析結果も算出できている。ACL・PCL温存型TKAの従来型コンピュータシミュレータを用いた「動的」術前計画は、英語論文作成も完成し、peer review英文雑誌に投稿可能な段階である。本邦初の有限要素解析が可能な筋骨格コンピュータシミュレータ開発は、すでに稼働できているため、前年度で解析した従来までの筋骨格シミュレータの解析結果、光学的マーカを用いた実際の患者における動態解析結果を照らし合わせ、新しい筋骨格シミュレータの算出された解析結果に妥当性があるか現在検証している。また、インプラントのデザインを変更してどのような動態変化を生じるかも検討を開始している。1)前十字靭帯/後十字靭帯(ACL/PCL)温存型人工膝関節置換術(TKA)の「動的」解析:計測妥当性が既に検証された筋骨格シミュレータを用い、今後中年期以降の変形性膝関節症患者の就労と健康寿命の回復に重要な役割を果たすACL/PCL温存型TKAにおける術後機能と予後予測を行った。従来までの「静的」術前計画で設置されたACL/PCL温存型TKAは、膝屈曲に伴い外側側副靭帯、ACL及びPCLの過緊張を生じることが判明し、臨床使用で顕著化しつつある術後膝関節痛や拘縮残存の原因と考えられた。対して筋骨格シミュレータで「動的」な観点で正常膝に近い靭帯緊張を示す術前計画を多角的に行い、変形前の関節面形状に合わせインプラントを設置することで、関節靭帯の過緊張を軽減させることができると算出された。しかし、変形前関節面形状にインプラントを合わせるには、やや傾けて設置する必要性を生じ、脛骨内側に応力が集中することが判明、長期的にインプラントの緩みに繋がることが懸念された。従って、通常の設置方法で比較的簡便に関節靭帯の緊張を正常化する方法を模索し、大腿骨インプラントを通常選択されるサイズより小さいサイズを用いることで、膝屈曲時の靭帯過緊張が緩和されることがわかった。2)光学式マーカを用いたモーションキャプチャにおける術前・術後動態評価:既存の3次元動作解析装置を使用し、研究経費により購入した光学式マーカ、キャプチャ用スーツを用い、倫理委員会の承認を得てリクルルートしたTKA予定対象患者の歩行解析をはじめている。現在ACL/PCL温存型TKAの安全性の検討を進めている段階のため、バックアップの治療効果が安定したTKA機種で解析を行っており、良好な解析結果を得ることができている。3)日本人の骨形態の3次元的解析(予備研究):研究経費で購入したコンピュータを用い、現在骨形態を計測中である。平成29年度の目標で掲げたACL/PCL温存型TKAの従来型コンピュータシミュレータを用いた「動的」術前計画は、当初の目標通りに結果を出すことができ、現在学会報告・英語論文作成に取り掛かっている。予備研究については、解析用コンピュータが導入され、現在鋭意解析中である。

また、モーションキャプチャによる動的術前計画の妥当性の検証は、実際のTKA術前・術後患者で解析が行われており、動的術前計画との妥当性を検討中である。ただし、現在ACL/PCL温存型TKAの安全性と適切な手術法はまだ検討段階であり、バックアップで用いている安全性と術後長期成績に定評のあるTKAを用いて検証を継続している。1)前十字靭帯・後十字靭帯(ACL・PCL)温存型人工膝関節置換術(TKA)の「動的」シミュレーション解析:従来の筋骨格コンピュータシミュレータを用い、ACL・PCL温存型TKA動的解析を行った。ACL・PCL温存型TKAは、既存のTKAと異なり、膝関節伸展時での大腿骨位置は正常膝関節に近似、中間可動域の不安定性を生じなかった。一方、膝関節屈曲時の大腿骨後方移動と回旋運動は正常膝より著しく低下していた。これは、温存靭帯と人工関節の形状の不一致が原因で、特に外側側副靭帯とPCLが過緊張となり、生体で問題となる術後膝関節痛や関節拘縮の原因と考えられた。この問題の解決法として、今まで行われてきた、脛骨インプラント後方傾斜を強くする方法、脛骨近位の骨切り量を増やして関節弛緩性を増やす方法では対処困難で、大腿骨インプラント前後径のサイズダウンにより、膝屈曲時の靭帯過緊張が緩和された。一方、関節面形状に合わせ大腿骨及び脛骨インプラントを傾けて設置することでも靭帯過緊張軽減をみたが、脛骨内側に応力が集中することが判明した。2)光学式マーカを用いたモーションキャプチャにおける術前・術後動態評価:3次元動作解析装置を使用し、TKA対象患者の術前・術後歩行解析を行なっている。現存するACL・PCL温存型TKAの問題点が1)の検討により示されたため、バックアップの治療効果が安定したTKA機種で解析を行っている。現時点で、TKA術前よりも術後の歩容が改善している結果がでている。3)新しいコンピュータシミュレーションの開発:1)で検討した結果を元に、有限要素解析と動態解析が同時に算出可能な新しいコンピュータシミュレーターの開発が進んでいる。すでに人工関節術後スクワット運動での解析が可能となっており、現在3つの人工関節デザインの膝関節動態及び関節に加わる接触力の違いを検証している。目標で掲げたACL・PCL温存型TKAの従来型コンピュータシミュレータを用いた「動的」術前計画は、目標通りに結果を出すことができ、現在学会報告を積極的に行っている。モーションキャプチャによる動的術前計画の妥当性の検証は、ACL/PCL温存型TKAの問題点がコンピュータシミュレーターで示されたため、バックアップで計画を準備した、安全性と術後長期成績に定評のあるTKAを用いて研究の継続をして、現在順調に術前・術後の動態の変化を解析できている。新しいコンピュータシミュレーション開発は、すでに稼働可能で解析結果も算出できている。本邦初の有限要素解析が可能な筋骨格コンピュータシミュレータ開発に向けて、現在ソフトウェア上で筋骨格のモデリングを行い、仮想空間で人工関節を設置し稼働可能な状態になりつつある。今後、前年度で解析した従来までの筋骨格シミュレータの解析結果、光学的マーカを用いた実際の患者における動態解析結果を照らし合わせ、新しい筋骨格シミュレータが正しく稼働しているか、また算出された解析結果に妥当性があるか検証をしていく予定である。
多機能性アゾリウム塩の創製と実践的不斉合成への応用

含窒素複素環式カルベン(N-Heterocyclic Carbene,以下NHC)は、α,β-不飽和アルデヒドやその等価体の極性転換を経て、炭素-炭素二重結合と共役した共役型Breslow中間体を与える。共役型Breslow中間体はホモエノラート等価体として機能し、芳香族アルデヒドやN-スルホニルイミンなど様々な求電子剤との交差反応により、生理活性分子や天然物に多く含まれるヘテロ五員環化合物を与える。しかしながら、ホモエノラート等価体を用いる不斉触媒反応の報告例は少なく、成功例においても限られた反応系でのみ有効であり、一般に基質適用範囲も狭い。このような背景をもとに本研究課題では、高い触媒活性とエナンチオ制御能を兼ね備えた高次機能性アゾリウムカルベン触媒の創製し、ホモエノラート等価体の特性をいかした不斉触媒反応を開発するための基礎的知見を得ることを目的として研究を実施した。昨年度の結果を踏まえ、報告者らは広範囲なNHC触媒反応に利用可能な触媒骨格として、ピロリジン縮環型トリアゾリウム塩に着目し、フッ素原子に起因する立体電子効果を利用する新規含フッ素トリアゾリウム塩を設計・合成した。合成した含フッ素トリアゾリウム塩を触媒前駆体として、シンナムアルデヒドとp-ブロモベンズアルデヒドを基質とするホモエノラート等価体を経由する不斉ラクトン化反応を検討したところ、目的とするγ-ブチロラクトンが高エナンチオ選択的に得られることを見出した(93:7)。これらの成果は、今後のNHC触媒を用いた物質科学研究の進展に資するものである。なお、開発された研究成果の一部をもとに、さらなる応用研究が進行中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。含窒素複素環式カルベンは触媒前駆体であるトリアゾリウム塩やイミダゾリウム塩に塩基を作用させることで生成し、近年光学活性なアゾリウム塩を用いた不斉反応への展開も精力的に行われている。中でも、アミノインダノールを不斉源とする四環性トリアゾリウム塩を用いることで、立体化学を高度に制御した環化付加反応やカスケード型反応、光学分割など広く研究されている。一方で、光学活性なイミダゾリウム塩は同様な不斉環境を有する四環性イミダゾリウム塩などが報告されているが、反応性、選択性ともに大きな課題を残しており、高い触媒活性とエナンチオ制御能を兼ね備えた高次機能性イミダゾリウム塩の創製が望まれている。そこで、今回我々はNHC触媒の反応様式を拡充する新たな触媒機能の発見や協同効果の開拓を目指し、これまでNHC触媒反応に関与しなかった対アニオンを機能化した複合型アゾリウム塩を設計し、合成研究に着手した。効果的な不斉反応場が期待できる不斉リン酸を銀塩へと誘導し、対アニオンに塩化物イオンを有する種々のアゾリウム塩とのアニオン交換反応によりビナフトール骨格の3,3'位に種々の置換基を有する複合型アゾリウム塩を合成した(72%94%)。IPrと3,3'位にフェニル基を有する不斉リン酸アニオンからなる複合型アゾリウム塩のX線結晶構造解析の結果、イミダゾリウム環2位水素とリン酸アニオンは水素結合を形成していることが明らかになった(C-HO-P水素結合距離:1.95 A。また、得られた触媒前駆体群をホモエノラート等価体による不斉ラクトン化反応に応用したところ、IMesと3,3'位に4-ニトロフェニル基を有するキラルリン酸アニオンからなる複合型アゾリウム塩にn-BuLiを作用させ系中で生成したNHC/ルイス酸協同触媒を用いることで、不斉収率は15% eeまで向上した。

IMesと3,3'位に4-ニトロフェニル基を有するキラルリン酸アニオンからなる複合型アゾリウム塩にn-BuLiを作用させ系中で生成したNHC/ルイス酸協同触媒を用いることで、不斉収率は15% eeまで向上した。これらの結果から、当初計画した対アニオンの機能化によるNHC触媒の高度化研究は大きく進展した。また、これまでに単一触媒による共役型Breslow中間体のエナンチオ選択的なホモエノラート付加反応の報告例は数例に限られているため、こちらも新たなトリアゾリウム塩を設計し、現在合成研究を実施している。具体的には、共役型Breslow中間体において生じる一時的な電気双極子相互作用により不斉空間を構築するトリアゾリウム塩触媒を合成し、予備的検討においてすでに23% eeまで不斉収率が向上している。以上のことから、本研究はおおむね順調に進行している。27年度が最終年度であるため、記入しない。1)複合型アゾリウム塩の創製と不斉触媒反応への応用IMesと3,3'位に4-ニトロフェニル基を有するキラルリン酸アニオンからなる複合型アゾリウム塩にn-BuLiを作用させ系中で生成したNHC/ルイス酸協同触媒を用いることで、不斉収率は15% eeまで向上したものの、反応性に課題を残している。これはIMesとルイス酸との錯体形成に起因するものと考えられるため、それぞれの触媒が錯体を形成せずに機能する新たなアゾリウム塩またはルイス酸の創製が求められる。そこで、これまでの構造活性相関研究で得られた知見に基づき、新たな複合型アゾリウム塩を合成し、触媒活性、エナンチオ選択性について精査する。また、不斉収率23%eeが得られている共役型Breslow中間体において生じる一時的な電気双極子相互作用により不斉空間を構築するトリアゾリウム塩触媒についても構造最適化を行い、有用物質合成を推進しうる有機分子触媒の創出を目指す。2)触媒的不斉ハロ環化反応に有用な高次機能性アゾリウム塩の創製ハロ環化反応は、複素環化合物の合成や光学分割などに広く利用される重要な分子変換反応であり、近年有機分子触媒を用いた触媒的不斉反応が相次いで見出されている。そこで、アゾリウム塩の新たな可能性を見出すために、双性イオン型アゾリウム触媒を創製に挑戦する。触媒合成は、報告者が所有する光学活性なアゾリウム塩からカルベンを生成させ、S8を作用させることで容易に調製が可能である。単一触媒の検討に加え、添加剤に起因するルイス塩基性やブレンステッド酸性など触媒/基質/ハロゲン化剤との相互作用についても検討し、反応性の向上や協同効果の発見を目指す。
家庭・学校の連携を基盤とした情報モラル講演会の開発と評価

毎年,多くの児童生徒が,インターネットや携帯電話による被害を受けている.学校での児童生徒への啓発はもちろんのこと,保護者への啓発も重要となる.しかし,保護者向けの情報モラル講演への出席率は必ずしも高くはないことや,具体的にどのようなルールをどんな形で子どもたちと一緒に作ればよいかが分からないと答える保護者が多いことが課題としてあげられる.そこで,保護者が聞きたい内容は何か,来られない理由は何かなど,保護者の情報モラル講演会への意識を詳細に分析することが,家庭での惰報モラル教育,具体的には,家庭でのルール作りに寄与するのではないかと考えた.本研究の目的は,情報モラル講演会への保護者意識を分析し,出席者のニーズにこたえた講演内容の在り方を検討すると共に,来られない保護者の理由や傾向を調べ,家庭のルール作りをするためのきっかけとなる情報モラル講演会の開発と評価を,実践を通して検証しようとすることにある.まず,保護者が情報モラル講演会に対して希望する内容を調査した.保護者を,(1)講演会に参加できる(2)参加したかったが,参加できない(3)参加できない(情報モラルには興味がある)(4)参加できない(情報モラルは興味がない)という4つのグループに分け,それぞれにおける意識を分析した.(1)に該当する保護者は,情報モラルに対する意識が高く,今後も,児童へ積極的に,携帯電謡やインターネットに関わる指導を行ってくれることが予想される.そこで,本研究では,(2)(3)の保護者へ焦点を当て,情報モラル講演会へ出席してもらうための方策を練った.(2)(3)に該当する保護者は,(4)に該当する保護者と比べて,1:保護者が知っておくべき法令2:保護者が指導すべき内容3:個人情報公開の危険性4:トラブルの相談窓口5:トラブルへの対処法6:トラブルに巻き込まれないための対処法について知りたいという知見が得られた.こうした保護者のニーズを踏まえた内容を,講演会前に配付する案内文書に位置付けると共に,従来の講演内容の改善を図った.具体的な改善点は相談窓口の具体化,トラブル発生時の子どもの様子,家庭のルールのつくりかたといったものである.こうした改善を踏まえ,情報モラル講演会を実施したところ,前年度同期に行った情報モラル講演会と比べ,約4倍の出席者があった.また,事後調査から,参加した保護者の情報モラルへの興味関心が高まり,親子で携帯電話の使い方などについて話し合ったという回答が約1/3程度,保護者同士で情報モラルについて話し合った回答が約5割あった.毎年,多くの児童生徒が,インターネットや携帯電話による被害を受けている.学校での児童生徒への啓発はもちろんのこと,保護者への啓発も重要となる.しかし,保護者向けの情報モラル講演への出席率は必ずしも高くはないことや,具体的にどのようなルールをどんな形で子どもたちと一緒に作ればよいかが分からないと答える保護者が多いことが課題としてあげられる.そこで,保護者が聞きたい内容は何か,来られない理由は何かなど,保護者の情報モラル講演会への意識を詳細に分析することが,家庭での惰報モラル教育,具体的には,家庭でのルール作りに寄与するのではないかと考えた.本研究の目的は,情報モラル講演会への保護者意識を分析し,出席者のニーズにこたえた講演内容の在り方を検討すると共に,来られない保護者の理由や傾向を調べ,家庭のルール作りをするためのきっかけとなる情報モラル講演会の開発と評価を,実践を通して検証しようとすることにある.まず,保護者が情報モラル講演会に対して希望する内容を調査した.保護者を,(1)講演会に参加できる(2)参加したかったが,参加できない(3)参加できない(情報モラルには興味がある)(4)参加できない(情報モラルは興味がない)という4つのグループに分け,それぞれにおける意識を分析した.(1)に該当する保護者は,情報モラルに対する意識が高く,今後も,児童へ積極的に,携帯電謡やインターネットに関わる指導を行ってくれることが予想される.そこで,本研究では,(2)(3)の保護者へ焦点を当て,情報モラル講演会へ出席してもらうための方策を練った.(2)(3)に該当する保護者は,(4)に該当する保護者と比べて,1:保護者が知っておくべき法令2:保護者が指導すべき内容3:個人情報公開の危険性4:トラブルの相談窓口5:トラブルへの対処法6:トラブルに巻き込まれないための対処法について知りたいという知見が得られた.こうした保護者のニーズを踏まえた内容を,講演会前に配付する案内文書に位置付けると共に,従来の講演内容の改善を図った.具体的な改善点は相談窓口の具体化,トラブル発生時の子どもの様子,家庭のルールのつくりかたといったものである.こうした改善を踏まえ,情報モラル講演会を実施したところ,前年度同期に行った情報モラル講演会と比べ,約4倍の出席者があった.また,事後調査から,参加した保護者の情報モラルへの興味関心が高まり,親子で携帯電話の使い方などについて話し合ったという回答が約1/3程度,保護者同士で情報モラルについて話し合った回答が約5割あった.
牛成長ホルモン分泌促進能の高い成長ホルモン放出ホルモン誘導体の開発

本研究は牛のGHを放出させるGRF誘導体の特性を明らかにし、より強力なGH放出活性を示すGRF誘導体を検索することを目的として、インビトロおよびインビボでの実験を行い、次の通りの結果を得た。牛の下垂体静置培養系を用いたインビトロの実験では牛のGRF(bGRF-44)は10^<-18>までGHを放出させた(P<0.05)。またアミノ酸残基を29個にした誘導体(bGRF-29)とこの誘導体の第2位および第15位のアミノ酸残基をそれぞれD異性体のアラニンとアラニンに置換した誘導体(【D-Ala^2,Ala^<16>】-bGRF-29)はそれぞれ10^<-17>Mおよび10^<-16>MまでGHを放出させた(P<0.05)。ヒト(hGRF-44)およびラット(rGRF)のGRFは10^<-14>Mまでの牛のGHを放出させた(P<0.05)。アミノ酸残基を29個にしたヒトGRF誘導体(hGRF-29)は10^<-14>MまでGHを放出させたが(P<0.05)、この誘導体の第2位のアラニンをD-異性体に置換した誘導体(【D-Ala^2】-hpGRF-29)は10^<-18>MまでGHを放出させた(P<0.05)。以上、インビトロの研究結果から、牛、ヒト、ラットのGRFおよびこれらの誘導体は牛のGHを放出させること、またその放出能はペプチドの構造上の違いにより、差のあることがわかった。次に、平均7.5か月齡の雌子牛にbGRF-44、bGRF-29、【D-Ala^2,Ala^<15>】-bGRF-29、【D-Ala^2】-hGRF-29およびrGRFを直接静脈内に投与(0.25μg/KgBW)してインビボでのGH放出反応を調べた。5種のGRFとも血漿中GH濃度は投与後急激に上昇し、10分から10分後に最大値を示した。血漿中GH濃度は最大値を示した。血漿中GH濃度は最大値を示したのち徐々に減少した。この減少形態は【D-Ala^2,Ala^<15>】-bGEF-29を除く4種でほぼ同様で、GH濃度は投与し150分から180分後に基礎濃度に戻った。【D-Ala^2,Ala^<15>】-bGRF-29では80分から180分におけるGH濃度の減少は他の4種に比べ緩慢で180分後においてもGH濃度は対照区に比べ有意に高い値を示した(P<0.05)。GHの放出反応をAUCで見ると、60分から120分の間で【D-Ala^2,Ala^<15>】-bGRF-29はbGRF-29、bGRF-44およびrGRFより有意に高い値を示した(P<0.05)。また120分から180分の間では【D-Ala^2,Ala^<15>】-bGRF-29は他の4種に比べ有意に高かった(P<0.05)。以上、インビボの研究の結果から、【D-Ala^2,Ala^<15>】-bGRF-29は牛のGHを持続的に放出させること、またこのほかの4種のGH放出能はインビボでは明らかな差がないことがわかった。本研究はさまざまなGRF誘導体の牛GH放出能を明らかにするともに、【D-Ala^2,Ala^<15>】-bGRF-bGRF(1-29)-NH_2はインビボにおける牛GH放出能がきわめて高いことを初めて示した。