hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膜型マトリックスメタロプロテイナーゼを標的とした遺伝子治療に関する研究

癌細胞細胞膜上に存在する膜型マトリックスメタロプロテイナーゼ(MT-MMP)をターゲットした免疫療法の確立を目的とした.まず耳鼻咽喉科頭頚部外科領域の癌細胞細胞膜上にこのMT-MMPが発現しているかいないかを検索することとした.また3種類あるMT-MMPのうち1型のMT-MMP(MT1-MMP)を対象とした.癌細胞はこのMT1-MMPが不活性型のMMP2を活性型のMMP2に変換し,活性型MMP2が周囲の細胞外基質を破壊することにより浸潤,転移をおこす.そこで第一にゲラチンザイモグラフィーにて頭頚部癌における不活性型MMP2と活性型MMP2の発現を調べた.頭頚部癌10症例に対し行ったところ全てに活性型MMP2の発現が認められた.このことは頭頚部癌にも肺癌や胃癌と同様にMT1-MMPが発現していることが示唆された.そこで第二にMT1-MMPのmRANの発現をノーザンブロットハイブリダイゼイションにて調べた.活性型MMP2の発現を認めた頭頚部癌10症例のうち8症例に対して行ったが,全例にMT1-MMPのmRNAの発現が確認された.第三にMT1-MMPに対する抗体を作製し,頭頚部癌を免疫組織学的に検討した.27例の頭頚部癌を対象とした結果24例,89%が陽性すなわち癌細胞の細胞膜に反応が認められた.病理学的に分化度の高い癌に強く反応が認められた.以上のことより,MT1-MMPは頭頚部癌においても腫瘍マーカーとしてのみならず,遺伝子治療のターゲットとして有用であることが解った.そこで現在MT1-MMP発現プラスミドとバクテリアを用いてMT1-MMP蛋白を精製中である.MT1-MMP蛋白を精製後この蛋白とTリンパ球をサイトカインなどの存在下に混合培養し,殺腫瘍細胞効果を持ったTリンパ球の活性化を検討していく予定である.癌細胞細胞膜上に存在する膜型マトリックスメタロプロテイナーゼ(MT-MMP)をターゲットした免疫療法の確立を目的とした.まず耳鼻咽喉科頭頚部外科領域の癌細胞細胞膜上にこのMT-MMPが発現しているかいないかを検索することとした.また3種類あるMT-MMPのうち1型のMT-MMP(MT1-MMP)を対象とした.癌細胞はこのMT1-MMPが不活性型のMMP2を活性型のMMP2に変換し,活性型MMP2が周囲の細胞外基質を破壊することにより浸潤,転移をおこす.そこで第一にゲラチンザイモグラフィーにて頭頚部癌における不活性型MMP2と活性型MMP2の発現を調べた.頭頚部癌10症例に対し行ったところ全てに活性型MMP2の発現が認められた.このことは頭頚部癌にも肺癌や胃癌と同様にMT1-MMPが発現していることが示唆された.そこで第二にMT1-MMPのmRANの発現をノーザンブロットハイブリダイゼイションにて調べた.活性型MMP2の発現を認めた頭頚部癌10症例のうち8症例に対して行ったが,全例にMT1-MMPのmRNAの発現が確認された.第三にMT1-MMPに対する抗体を作製し,頭頚部癌を免疫組織学的に検討した.27例の頭頚部癌を対象とした結果24例,89%が陽性すなわち癌細胞の細胞膜に反応が認められた.病理学的に分化度の高い癌に強く反応が認められた.以上のことより,MT1-MMPは頭頚部癌においても腫瘍マーカーとしてのみならず,遺伝子治療のターゲットとして有用であることが解った.そこで現在MT1-MMP発現プラスミドとバクテリアを用いてMT1-MMP蛋白を精製中である.MT1-MMP蛋白を精製後この蛋白とTリンパ球をサイトカインなどの存在下に混合培養し,殺腫瘍細胞効果を持ったTリンパ球の活性化を検討していく予定である.
味覚遺伝子の細胞内発現機構

ショウジョウバエの味覚遺伝子Treは口器の糖類に応答性を示す甘味受容細胞の応答性の変異として見い出された。この遺伝子は昆虫類の血糖である2糖類trehaloseに対して受容細胞の応答感度の差をもたらす。Treは唾腺×染色体5B-C領域にあるが、遺伝子量効果の見られることや、糖感度の変化がtrehaloseに特異的であることなどの生理学的証拠から、Treは受容細胞の糖受容体分子自体の構造遺伝子か、あるいはそれと特異的に結びついた信号伝達分子をコードする遺伝子と考えられる(Genetics,119、399-406、1988)。この遺伝子をクローン化するために本年度はP因子挿入突然変異体の誘起分離を試み、約10系統の候補を得ている。
マイクロダイアリシス法を用いた歯髄組織内ヒスタミン濃度のin vivo測定

本研究は、歯髄組織の炎症のメディエータであるヒスタミンに着目し、この濃度をマイクロダイアリシス法を用いてリアルタイムで定量することにより、外来刺激に対する歯髄の炎症反応を見る実験手法を開発することを目的とした。in vivo実験に先立ち、ヒスタミンの回収率を測定する必要があるため、同様な測定回路を組み、組織内に挿入する予定のプローブを抜去歯牙に挿入し、既知の濃度のヒスタミン溶液の中に浸漬した。フラクションコレクタで灌流液を回収後、HPLC(OPA法)およびRIAにて灌流液中に回収されたヒスタミンの定量分析を行なった。こうして得られたin vitroでの回収率は、膜長4mmのCMA-10プローブを流速2μl/minで用いた場合、24.5%であった。以上の条件下で、in vivoにおける回収実験を行なった。成犬5頭を実験に供し、全身麻酔下で両側下顎犬歯に歯科用エアタービンで直径約0.8mmの導入孔を開け、プローブを挿入して歯科用グラスアイオノマーセメントで固定した。乳酸リンゲル液を流速2μl/minで灌流させヒスタミンの定量実験を行った。その結果、回収サンプル濃度が測定限界以下であったため、正常レベル(ベースライン)の歯髄中ヒスタミン濃度が確認できなかった。そこで、何らかのポジティブなデータを得るために急性炎症を惹起させる実験を行った。成犬5頭を用い、下顎両側犬歯にマイクロダイアリシスプローブを挿入し、片側のみ無注水下で歯科用エアタービンとダイヤモンドポイントを用いて深さ約2.5mmの窩洞を形成することにより、実験的に急性歯髄炎を惹起させ組織内に遊離してくるヒスタミンを測定しようとした。しかし、現在のところ検出することができていない。今後は、実験的急性炎症を惹起させる条件の模索や、実験動物の模索(サルの利用)などを検討する予定である。
非線形システムに対するリアプノフ関数を用いた制御系設計

本研究は,非線形システムに対する安定解析に用いられるリアプノフ関数を制御系設計に用いることを目的とした.そのために,まず,制御系の満たすべき最も基本的な性質であるロバスト安定性を保証するための条件を導出した.ここでいうロバスト安定性とは,非線形システムに含まれる不確定要素であるパラメータの値の変化による平衡状態の変化を考慮した安定性である.条件は,リアプノフ関数を用いて,状態空間における線形行列不等式の形で導出した.そして,対象とする非線形システムが,導出した線形行列不等式条件を満たしていれば,線形行列不等式を数値計算で解くことにより,システムに対するリアプノフ関数が求められる.そのリアプノフ関数の全導関数は,リアプノフ関数について線形なシステム表現で評価できるものとなった.すなわち,リアプノフ関数で表わされるシステムは,リアプノフ関数自体を状態とする線形システムとなって,線形制御理論の適用が可能であることが示された.そこで,リアプノフ関数を用いた設計仕様を設定し,その仕様を満たす制御系の設計を線形制御理論で試みた.リアプノフ関数の性質から,リアプノフ関数に対する設計仕様は、もとの非線形システムの状態のノルムと対応づけられる.以上の設計法の有効性については,数値シミュレーションで確認している.本研究は,非線形システムに対する安定解析に用いられるリアプノフ関数を制御系設計に用いることを目的とした.そのために,まず,制御系の満たすべき最も基本的な性質であるロバスト安定性を保証するための条件を導出した.ここでいうロバスト安定性とは,非線形システムに含まれる不確定要素であるパラメータの値の変化による平衡状態の変化を考慮した安定性である.条件は,リアプノフ関数を用いて,状態空間における線形行列不等式の形で導出した.そして,対象とする非線形システムが,導出した線形行列不等式条件を満たしていれば,線形行列不等式を数値計算で解くことにより,システムに対するリアプノフ関数が求められる.そのリアプノフ関数の全導関数は,リアプノフ関数について線形なシステム表現で評価できるものとなった.すなわち,リアプノフ関数で表わされるシステムは,リアプノフ関数自体を状態とする線形システムとなって,線形制御理論の適用が可能であることが示された.そこで,リアプノフ関数を用いた設計仕様を設定し,その仕様を満たす制御系の設計を線形制御理論で試みた.リアプノフ関数の性質から,リアプノフ関数に対する設計仕様は、もとの非線形システムの状態のノルムと対応づけられる.以上の設計法の有効性については,数値シミュレーションで確認している.
損傷神経細胞の軸索再生を促す分子の解析

Damage-induced neuronal endopeptidase(DINE)は所属研究室において独自に単離・同定された神経再生関連分子である。DINEは末梢・中枢神経系の損傷に対し鋭敏にその発現が上昇するという非常にユニークな特徴を有している。しかし,損傷後の神経細胞におけるDINEの働きについてはながらく不明であった。近年,DINEをノックアウトした遺伝子改変マウスではその軸索再生能力が著しく抑制されることが示唆された。従ってその詳細なメカニズムの解明が求められる。そこで本研究では,損傷神経細胞内のどの局在でDINEが機能しているのか検証することを目的とした。DINEの機能局在を明らかにするために,研究計画の第一段階として変異体DINEのAdeno Associated Virus (AAV)を作製することにした。これは,小胞体やエンドソームなど限局した細胞内分画にのみ存在するDINEのAAVである。これらのウイルスをDINEノックアウトマウスの眼球に注入し,軸索再生能力が回復するか否かを検証することでDINEの細胞内機能局在を明らかにできると考えた。この研究計画に対し,当該年度においては目的とするDINEのAAV作製を完了し,マウスにおいて目的とした発現パターンが得られることを確認できた。これにより,DINEノックアウトマウスを用いてDINEの機能局在を検証することが可能になった。今後はこのAAVを用いてDINEの軸索再生メカニズムをより詳細に検討していく予定である。AAVの作製について,所属研究室において一からメソッドを立ち上げたため,安定して作製できるようになるまで当初の予定よりは時間を要してしまった。しかし作製できたAAVはいずれも質の高いものであり,現在は継続的に作製を続けることもできている。既に作製済のAAVを用いて一部の軸索再生実験は進行中であり,おおむね順調に進展していると言うことができる。今後は作製したAAVを用いて,引き続きDINEノックアウトマウスを用いた軸索再生実験を行っていく予定である。
ヒドロキシ基の求核性を向上させる有機ボロン酸触媒の開発と糖鎖合成への応用

昨年度までに見出したオルト位にアミンを有するアリールボロン酸が触媒するヒドロキシ基の位置選択的なアシル化反応に関して,基質となる糖および反応剤となる塩化アシルについて,その適用範囲を検討した。その結果,フコースやガラクトース,マンノース,ラムノース,ガラクタール誘導体において,シス-ビシナルジオールのエクアトリアルに配向したヒドロキシ基を選択的にアシル化することを見出した。また,塩化アシルとしては,塩化ベンゾイルのベンゼン環上に電子供与基,電子求引基,オルト位に置換基をもつものに対しても,高収率かつ高い位置選択性をもってアシル化反応が進行した。加えて,塩化アルキルについても,用いる塩基を立体的にかさ高いコリジンとすることで,収率ならびに位置選択性を損なうことなくモノアシル化糖を得ることができた。その他,α,β-不飽和型の酸塩化物についても同様に反応が進行することを確認している。さらに,酸塩化物だけではなく,CbzClやTrocCl,AllocCl,FmocClといったオキシカルボニルクロリド類についても,位置選択的なヒドロキシ基の炭酸エステル化が可能となることを明らかにした。これらの成果をもとに,ベニバナ属の植物から単離された3'-O-アシルビサボロール-b-D-フコピラノシドの合成を達成した。これらの成果に関する機器データをすべて収集し,現在,国際誌への論文投稿を行い,審査中である。その他に,糖のヒドロキシ基の位置選択的アシル化のみならず,二糖を位置選択的に結合させるグリコシル化反応への適用についても検討している。プロジェクト初年度で得た知見を発展させることで,糖のヒドロキシ基の位置選択的なアシル化反応については論文としてまとめることができており,国際誌への投稿・審査中である。糖のヒドロキシ基の位置選択的な触媒的アシル化反応については,様々な糖や塩化アシルについて適用することが可能であることを見出しており,触媒量のボロン酸を用いることでヒドロキシ基の求核性を増大させることが可能であることを明らかにすることができた。しかしながら,糖と糖を位置選択的に結合可能とさせるグリコシル化反応については,糖供与体の1位脱離基やプロモーターの選択,最適な溶媒や反応温度の設定,さらには糖受容体のヒドロキシ基の位置選択的な求核性の増大を可能とさせるボロン酸触媒の設計及び合成が必要である。位置選択的なアシル化反応に適用したボロン酸触媒や反応条件が,そのまま位置選択的なグリコシル化反応に適用可能なわけではなく,グリコシル化反応における反応系やボロン酸触媒の見直しを行っており,2019年度については位置選択的なグリコシル化反応の開発を中心に検討を進めていく。オルト位にアミンを有するアリールボロン酸がヒドロキシ基の位置選択的なアシル化反応を触媒することを我々は見出した。この成果をもとにアリールボロン酸の化学修飾を行った結果,芳香環上に電子供与基であるメトキシ基を導入すると触媒活性が向上することが認められた。一方,電子求引基であるトリフルオロメチル基を導入した場合には反応性は低下するものの,通常のボロン酸触媒を用いた場合には位置選択性が不十分な系において,その著しい向上を図ることができた。なお,この成果については第34回有機合成化学セミナーにおいて発表した。位置選択的アシル化反応以外に系においては,アルキル化反応およびグリコシル化反応の開発について検討している。アルキル化反応については,我々のボロン酸触媒とともにハロゲン化アルキルと酸化銀(I)とを組合せることによって,複数のヒドロキシ基をもつ単糖に対して位置選択的なアルキル化反応が進行することを見出している。グリコシル化反応の開発については,「1位に脱離基を有する糖供与体とルイス酸およびボロン酸触媒とを用いた反応系の検討」ともに,「パラジウム錯体とボロン酸触媒を組合せたアリル位置換反応による反応系の検討」を進めている。いずれの反応系においてもグリコシル化反応における位置選択性が認められるが,後者の反応系においては触媒活性ならびに位置選択的において優れたデータが得られている。アリル位置換反応によるグリコシル化反応では得られる二糖がピラノンとなることから,その生成物のさらなる誘導化についても検討しており,様々な希少糖への変換が可能となることも見出している。このグリコシル化反応に関する成果は,日本薬学会第138年会において発表している。プロジェクト初年度としては概ね順調に研究が進捗している。加えて,当初予想しなかった有用な知見をあわせて見出しており,さらなる研究の発展が期待できる状態である。

さらに,酸塩化物だけではなく,CbzClやTrocCl,AllocCl,FmocClといったオキシカルボニルクロリド類についても,位置選択的なヒドロキシ基の炭酸エステル化が可能となることを明らかにした。これらの成果をもとに,ベニバナ属の植物から単離された3'-O-アシルビサボロール-b-D-フコピラノシドの合成を達成した。これらの成果に関する機器データをすべて収集し,現在,国際誌への論文投稿を行い,審査中である。その他に,糖のヒドロキシ基の位置選択的アシル化のみならず,二糖を位置選択的に結合させるグリコシル化反応への適用についても検討している。プロジェクト初年度で得た知見を発展させることで,糖のヒドロキシ基の位置選択的なアシル化反応については論文としてまとめることができており,国際誌への投稿・審査中である。現在までに触媒として機能するボロン酸誘導体の合成ならびに位置選択的アルキル化反応とパラジウム触媒との組合せによるグリコシル化反応が進行することを見出している。位置選択的アルキル化反応については,アルキル化剤や基質となる糖の検討については限定された範囲でのみ行っていることから,今後は基質一般性の検討やアルキル化剤の適用範囲について検討する予定である。パラジウム触媒との組合せによるグリコシル化反応では,糖供与体が6-デオキシ型のものについて検討をしていることから,今後は6位にヒドロキシ基をもつものについても行う必要がある。また,当初計画していた「1位に脱離基を有する糖供与体とルイス酸およびボロン酸触媒とを用いた反応系の検討」については,糖供与体における脱離基や共存させるプロモータの種類,溶媒などの反応条件の検討が不十分であり,これらの最適な組合せを見出していく必要がある。我々の開発したボロン酸触媒は位置選択的にヒドロキシ基の求核性を向上させ様々な分子変換を可能とするユニークな特徴をもつが,その位置選択性発現についての理論的な根拠は不明な点が多い。そこで反応中間体となる環状ボロン酸エステルに対して量子力学計算を適用することで,その求核性の向上の理由についての解明を行うことを計画している。仮に従来とは異なるヒドロキシ基の求核性を有機ホウ素触媒によって活性化できれば,上述の我々が見出している反応系における位置選択性に対して相補的なものとなり,我々の分子変換反応における有用性をさらに拡張することができる。現在のところ,位置選択的なアシル化反応の検討の過程で,一部のホウ素原子を含む触媒において位置選択性の逆転が生じることを見出している。そこでこれらの有機ホウ素化合物の分子構造を基盤とした従来とは異なる位置選択性を示す触媒の開発を進めていく。糖のヒドロキシ基の位置選択的な触媒的アシル化反応については,様々な糖や塩化アシルについて適用することが可能であることを見出しており,触媒量のボロン酸を用いることでヒドロキシ基の求核性を増大させることが可能であることを明らかにすることができた。しかしながら,糖と糖を位置選択的に結合可能とさせるグリコシル化反応については,糖供与体の1位脱離基やプロモーターの選択,最適な溶媒や反応温度の設定,さらには糖受容体のヒドロキシ基の位置選択的な求核性の増大を可能とさせるボロン酸触媒の設計及び合成が必要である。
新規ヒト臍帯血由来CD34抗原陰性幹細胞(SRC)の同定とその幹細胞特性の解明-Intra-bone marrow injection(IBMI)法の応用-

われわれはマウス脛骨骨髄腔内直接移植(IBMI)法を開発することにより、従来の尾静脈よりの移植法では生着が困難であったヒト臍帯血由来CD34抗原陰性(CD34^-)SCID-repopulating cell(SRC)の同定に初めて成功した。In vitroトランスウエル遊走試験により、これらのCD34^-SRCだけでなく、CD34^+SRCにもSDF-1に不応性の幹細胞が存在することを明らかにした。いずれのSRCもCXCR4などのホーミング受容体の発現レベルが低く、従来の尾静脈よりの移植法では効率よく骨髄腔内ニッチにホーミングすることができない。従って、IBMI法を臨床応用することにより、非常に効率的な造血幹細胞移植療法を開発することが可能になると考えられる。CD34^-SRCは、骨髄球系及びリンパ球系細胞への多分化能を持っているが、マウスストローマ細胞株HESS-5との共培養実験や再移植実験などより高い自己複製能と長期骨髄再構築能をも保持した非常に未分化な幹細胞と考えられた。従来最も未分化と考えられていたCD34^+CD38^-SRCとその幹細胞特性について詳細に比較検討すると、増殖能や自己複製能だけでなく、移植部位である左脛骨より他の骨への遊走時期やパターンにおいても差のあることが明らかになった。特に、未分化なCD34^-SRCは移植部位のニッチに長期間留まることが示唆された。CD34^-SRCのさらなる純化には、その免疫特性の解明が必須不可欠である。そこで細胞表面上に発現する受容体型チロシンキナーゼであるc-kit,flt3について検討すると、いずれも発現していないことが明らかになった。これまでの研究成果を総括すると、現時点で同定可能な最も未分化なヒト造血幹細胞は、Lin^-CD45^<low>CD34^-CD38^-c-kit^-flt3^-の免疫特性をもつと考えられた。本研究では、われわれが確立した非常に効率的なSCID-repopulating cell(SRC)測定系を用いて、ヒトCD34抗原陰性(CD34^-)長期骨髄再構築細胞(LTR-HSC)の同定を行った。まず、臍帯血より効率的にlineage陰性(Lin^-)CD34^-細胞を純化する方法を確立した。Lin^-CD34^-細胞は、CD34^+細胞に比較してCXCR4などのhoming receptorの発現レベルが低く、従来の尾静脈移植(TVI)法ではCD34^<neg>SRCの骨髄腔内nicheへのhomingは困難と思われた。実際、臍帯血由来Lin^-CD34^<high/low/->細胞をTVI法で移植するとCD34^<high>細胞のみが生着した。しかし、新たに開発したマウス脛骨骨髄腔内直接移植(IBMI)法を用いると、Lin^-CD34^-細胞を移植したすべてのマウスで生着が確認された。IBMI法でのみ同定されるCD34^<neg>SRCは、CD34^<pos>SRCと同様に多分化能を有するが、その緩除な増殖分化動態より深い細胞静止状態にあることが示唆された。さらに、わずか2個のCD34^<neg>SRCが効率的に二次移植マウスの骨髄を再構築し、長期に渡りヒト造血を維持することから非常に未分化な幹細胞と考えられた。SDF-1濃度勾配に対する遊走能試験の結果、CD34^<neg>

SRCの骨髄腔内nicheへのhoming能力の低さがin vitroにおいても確認された。また、CD34^<pos>SRCにもSDF-1不応性のpopulationが存在することが初めて明らかになった。今回の新たな知見は、従来の静脈内投与による移植方法ではCD34^<neg>SRCや非遊走性CD34^<pos>SRCが骨髄腔内nicheにhoming出来ないことを明瞭に示しており、臨床的にも重要な意義をもつものと考えられた。われわれはマウス脛骨骨髄腔内直接移植(IBMI)法を開発することにより、従来の尾静脈よりの移植法では生着が困難であったヒト臍帯血由来CD34抗原陰性(CD34^-)SCID-repopulating cell (SRC)の同定に初めて成功した。In vitroトランスウエル遊走試験により、これらのCD34^-SRCだけでなく、CD34^+SRCにもSDF-1に不応性の幹細胞が存在することを明らかにした。いずれのSRCもCXCR4などのホーミング受容体の発現レベルが低く、従来の尾静脈よりの移植法では効率よく骨髄腔内ニッチにホーミングすることができない。従って、IBMI法を臨床応用することにより、非常に効率的な造血幹細胞移植療法を開発することが可能になると考えられる。CD34^-SRCは、骨髄球系及びリンパ球系細胞への多分可能を持っているが、マウスストローマ細胞株HESS-5との共培養実験や再移植実験などより高い自己複製能と長期骨髄再構築能をも保持した非常に未分化な幹細胞と考えられた。従来最も未分化と考えられていたCD34^+CD38^-SRCとその幹細胞特性について詳細に比較検討すると、増殖能や自己複製能だけでなく、移植部位である左脛骨より他の骨への遊走時期やパターンにおいても差のあることが明らかになった。特に、未分化なCD34^-SRCは移植部位のニッチに長期間留まることが示唆された。CD34^-SRCのさらなる純化には、その免疫特性の解明が必須不可欠である。そこで細胞表面上に発現する受容体型チロシンキナーゼであるc-kit, flt3について検討すると、いずれも発現していないことが明らかになった。これまでの研究成果を総括すると、現時点で同定可能な最も未分化なヒト造血幹細胞は、Lin^-CD45^<low>CD34^-CD38^-c-kit^-flt3^-の免疫特性をもつと考えられた。
アクアポリンをターゲットとした扁平上皮癌の増殖・転移抑制

口腔扁平上皮癌においてアクアポリン3と5が高発現していることを明らかにした。これらの分子は正常上皮には発現していないことから、癌化した細胞に異所性に高発現することが明らかになった。更にアクアポリン3あるいはアクアポリン5をノックダウンすることにより、癌細胞の増殖に重要な役割を果たしていることが明らかになった。更にFatty acid-binding protein (FABP)を同定した。これらの分子もやはり扁平上皮癌の癌部に特異的にかつ異所性に高発現しており、癌細胞の増殖に対してMAPKの経路に関わっていることがわかった。これまでに我々は、口腔扁平上皮癌においてアクアポリン3と5が高発現していることを舌癌患者組織切片を用いた研究から見出して報告している。アクアポリン3と5は癌化した細胞に高発現することが明らかになった。そこでアクアポリン3あるいはアクアポリン5をsiRNAを用いて特異的にノックダウンしたところ、培養癌細胞の増殖を有意に抑制することができた。これらの結果から、アクアポリンが癌細胞の増殖に重要な役割を果たしていることが明らかになった。更に一連の研究を通じて、アクアポリンと関連する分子が、アクアポリンと同じように扁平上皮癌の増殖をコントロールしている可能性も見出された。その分子の一つがFatty acid-binding protein (FABP)であった。FABPの中でもFABP4が扁平上皮癌の癌部に特異的に高発現していることを発見した。そこでこのFABP4をsiRNAを用いて特異的にノックダウンしたところ、培養癌細胞の増殖を有意に抑制することができた。これらの結果からFABP4も癌細胞の増殖に重要な役割を果たしていることが明らかになり、これら一連の研究成果を国際学会ならびに英語論文として発表することができた。アクアポリンもFABP4も我々の研究グループが長年研究を行ってきたPPARgammaによってその発現をコントロールされている。今後、FABP4とアクアポリンとのインタラクションを含めた異所性高発現タンパク群による癌細胞増殖・浸潤・転移における役割について研究を進めていく予定である。我々は口腔扁平上皮癌においてアクアポリン3と5が高発現していることを舌癌患者組織切片を用いた研究から明らかにした。これらの分子は正常上皮には殆ど発現していないことから、癌化した細胞に異所性に高発現することが明らかになった。更にアクアポリン3あるいはアクアポリン5をsiRNAを用いて特異的にノックダウンすることにより、培養癌細胞の増殖を有意に抑制することができた。また、更に詳細な検討を加えた結果、アクアポリンによる癌細胞増殖のメカニズムも明らかにすることができた。我々のグループは、これら一連の研究成果をまとめ、英語論文として発表することができた。これらの分子もやはり扁平上皮癌の癌部に特異的にかつ異所性に高発現しており、癌細胞の増殖に重要な役割を果たしている可能性が極めて高い。現在、これら分子の役割を詳細に検討し、アクアポリンを含めた異所性高発現タンパク群による癌細胞増殖・浸潤・転移における役割について研究遂行中である。口腔扁平上皮癌においてアクアポリン3と5が高発現していることを舌癌患者組織切片を用いた研究から明らかにした。これらの分子もやはり扁平上皮癌の癌部に特異的にかつ異所性に高発現しており、癌細胞の増殖に重要な役割を果たしていた。ノックダウンによりMAPKの活性が抑制された。また転移リンパ節においても強い発現を示し、転移にも関連している可能性がある。この結果を、英文論文に発表することが出来た。これらの結果、新しい分子標的治療に一助を当たれるものと考える。口腔外科

これまでに口腔扁平上皮癌においてアクアポリン3と5が高発現していることを舌癌患者組織切片を用いた研究から明らかにすることができだけでなく、アクアポリン3あるいはアクアポリン5を特異的にノックダウンすることにより、培養癌細胞の増殖を有意に抑制すること、およびそのメカニズムも明らかにすることができた。更に一連の研究を通じて、アクアポリンと関連するFABP4が、同じように扁平上皮癌の増殖をコントロールしていることを明らかにした。この結果を国際学会、ならびに英語学術論文として発表できたことは当初の計画を大幅に上回るものと考えられる。よって、本研究は計画以上に進展していると言える我々は口腔扁平上皮癌においてアクアポリン3と5が高発現していることを舌癌患者組織切片を用いた研究から明らかにすることができた。更にアクアポリン3あるいはアクアポリン5をsiRNAを用いて特異的にノックダウンすることにより、培養癌細胞の増殖を有意に抑制することもできた。併せて詳細な検討の結果、アクアポリンによる癌細胞増殖のメカニズムも明らかにすることができた。その結果、これら一連の研究成果をまとめ、英語論文として発表することができた。これら客観的な事実からも、研究は非常に順調に進んでいると言える。更に一連の研究を通じて、アクアポリンと関連する分子が、アクアポリンと同じように扁平上皮癌の増殖をコントロールしている可能性も見出している。これは当初の計画を大幅に上回るものと考えられる。よって、本研究は計画以上に進展していると言える。前述のように、アクアポリンもFABP4も我々の研究グループが長年研究を行ってきたPPARgammaによってその発現をコントロールされている。そしてその両方が癌細胞や癌組織で高発現し、どちらもノックダウンすることで癌細胞の増殖が抑制されるという結果は非常に興味深いものである。今後、FABP4とアクアポリンとのインタラクションを含めた異所性高発現タンパク群による癌細胞増殖・浸潤・転移における役割について研究を進めていく予定である。特に相互作用については、それぞれのタンパクの発現調節、シグナル伝達、等について詳細な検討を加える予定である。本年度は本研究課題の最後の年度であり、得られたデータについての妥当性を研究グループで十分に検討し、さらなる学会発表、学術論文の発表を行いたい。アクアポリン3およびアクアポリン5による癌細胞増殖促進作用は明らかになったが、浸潤、転移に及ぼす影響については現在、研究推進中である。今後はまず、浸潤におけるアクアポリン3およびアクアポリン5に役割について、siRNAを用いたこれら分子の特異的にノックダウンによって研究を進める。また、これらの結果が順調に推移するようであれば、転移における役割についても検討を加える。上記の研究と合わせて、今回見出した、アクアポリンと同様に癌組織に異所性に発現し、癌細胞の増殖に重要な役割を果たしている可能性のある分子(FABPなど)についても、その役割を明らかにしていく。178円である。計画通り使用する予定である。
室温光磁性材料の創成と光誘起磁化現象の解明

光で直接磁性を制御可能な物質を創製し、従来の熱書込み式光磁気メモリに代わる新しい光直接書込み式メモリへ応用することを目指して、以下の研究を推進した。1、スピネル型フェライト薄膜における光誘起磁性の機構解明スピネル型フェライト薄膜において観測される室温付近での光誘起磁性について、X線光電子分光(XPS)、磁気円二色性(MCD)測定を行い、その発現機構が、カチオン間の光誘起電子移動による局所的磁気異方性の変化であることを突き止めた。2、ガーネット型フェライト薄膜を用いた巨大光磁性材料の創製スピネル型フェライトにおける研究で得られた知見を積極的に利用して物質設計を行い、ガーネット型フェライト薄膜において、巨大磁気光学効果と室温光誘起磁性を同時発現する物質の作製に成功した。3、自然超格子構造を利用した室温巨大光誘起磁性物質の探索スピネル型フェライト薄膜における、非磁性/磁性の自然2相分離構造を利用して、薄膜内に、光伝導物質相と、磁性絶縁体相を共存させると、光照射により磁化が増加することを初めて見出した。これは、光伝導相に誘起されたキャリアと、磁性相のスピンとの相互作用により誘起されたものと考えられる。本研究では、従来の熱書込み式光メモリに代わる新しい光直接書込み式(フォトンモード)光メモリ創製に向けて、室温において、光で直接磁性を制御可能な物質を創製するとともに、その光磁性の発現機構を解明し、優れた光磁性材料創製のための物質設計指針となる基礎的知見を得ることを目指した。1.スピネル型フェライト薄膜における光誘起磁性パルスレーザー蒸着法により、スピネル型フェライト(Ni, Zn, Ti)_3O_4薄膜を作製し、そのクラスターグラス特性と光誘起磁性について検討した。スピン凍結温度は、Zn^<2+>のイオン配置および酸素欠損量に強く依存することを見出し、各種成膜条件を最適化することにより、この物質系において、最高250Kのスピン凍結温度を実現した。また、光照射により、スピン凍結温度以下において、グラス相が融解し磁化が増大することを発見し、この現象の起源が、価数揺動を持つイオン間の光誘起電子移動Ti^<4+>Fe^<2+>→Ti^<3+>+Fe^<3+>であることを、詳細な分光測定により突き止めた。更に、これらの知見を応用して、(Al, Ru, Fe)_3O_4薄膜を作製し、この物質系において、350Kのスピン凍結温度と300Kでの光誘起磁性を実現することに成功した。2.ガーネット型フェライト薄膜における光誘起磁性1で得られた知見を、巨大磁気光学効果が期待できるガーネット型フェライトに応用し、(Bi, Y)_3(Al, Fe, Si)_5O_<12>薄膜において、室温を遥かに超えるスピン凍結温度(390K)と室温光誘起磁性、および巨大磁気光学効果を同時発現する物質の創製に成功した。この物質は、光磁性を光照射前後での磁気光学効果の差で読込可能なフォトンモード光メモリへの応用が十分可能であると考えられる。以上のように、本研究では、新しい室温光磁性体の創製に世界で初めて成功するとともに、その光誘起磁性の機構を完全に解明した。
固体量子もつれ構造の電流相関に対するエネルギー散逸および帯電効果の非摂動論的理論

固体量子もつれ生成構造である共通の超伝導電極を有する疑似2重容量結合型単一電子トランジスター構造に対して、任意のエネルギー散逸効果と任意の透過確率の解析に資する非摂動論的な完全計数統計理論を構築した。系のキュムラント生成関数をシュウィンガー・ケルディッシュ法に基づく有限温度の場の理論で電流連続性を担保した計数場の導入を踏まえて求め、第1キュムラントである量子もつれ電流のエネルギー散逸、帯電エネルギー依存性等を検討し、有効なもつれ情報の取り出し方を理論的に議論した。一方、既存の実験の検討を行い、有効な量子もつれ生成構造を作成しうるレーザ加工、集束イオンビーム誘起堆積技術等のプロセスを起ち上げた。平成24年度に定式化した"交差Andreev反射とクーロンブロッケイドが共存する接合系から成る固体量子もつれ構造(SSE)における全種の電流を包括する非摂動論的な理論"に関して、当初目標である1)初年度定式化した理論を基に高速ワークステーションの使用による数値計算的詳細検討を継続して行う、2)初年度定式化した理論を量子相関の記述に資するようSchwinger-Keldysh法に基づく完全計数統計理論に拡張するを遂行した。ただし、2)についてはある種の近似の下での定式化であり、引き続き検討の余地を残している。また、3)新たな視点での実験的取組、については、理論的検討結果を見据えながら実験技術の確立も含めた基礎検討をすすめた。以上の取組は、国際会議発表6件、論文4編、投稿中の論文2編の形で情報発信している。25年度の目標は、(1)交差アンデレーエフ反射とクーロン・ブロッケイドを有する接合系から成る固体量子もつれ構造を流れ得る全種の電流を包括する非摂動論的な理論の構築と詳細検討、(2)従来の固体量子もつれ構造の批判的検討と理論構築へのフィードバック、であった。目標(1)については、計画書記載の方法論に基づき理論の構築を行いこれを達成した。結果として、全種の電流の非摂動論的な表式を導出した。これらの電流のうち、バイアス電圧eVが超伝導ギャップΔより小さく、かつ帯電エネルギーが大きい条件下では、問題とする交差アンデレーエフ反射によってもたらされる量子もつれ電流が顕在化することが確認できた。また、左右に分かれて流れる量子もつれ電流は、それぞれが基本的にはC-SET構造(ゲート構造を持った2重トンネル接合)を流れる電流として理論的に求められており、量子もつれ電流の制御を記述できるものとなっている。この成果は、本報告には間に合わなかったが、現在論文投稿準備中である。一方、目標(2)に関しては、固体量子もつれ生成構造でのもつれ情報の読み取り・確認に関連する検討を行うとともに、実験的に必須となると思われる要素実験を遂行した。具体的には、スピンの緩和時間が長いスピン偏極した電子系の利用を目指して、グラフェンやカーボンナノチューブを用いた新しいデバイス作製プロセスに関する検討を行った。グラフェンに関しては,紫外線レーザーを照射することにより、層数選択的に基板上からグラフェンを取り除く技術の提案を行い基礎的な実験結果を得た。この成果は国内外の学会で報告し、論文も執筆した。カーボンナノチューブに関しては、サイドゲート構造を用いた電子源の検討を行い、学会発表と論文執筆を行った。当初計画は1)Schwinger-Keldysh法に基づき共通の超伝導電極を有する固体量子もつれ構造としての疑似2重C-SETに対する非摂動論的な完全計数統計(FCS)理論の拡張・展開を継続し、量子もつれの定量的記述数値計算的検討を含めた詳細検討を行う、2)固体量子もつれ構造と情報取りだしに関する実験的提案を行う、であった。1)については、今年度2方向のC-SETを流れる電流連続性を担保した閉じたFCS理論を構築した。それに基づいて数値計算も含め先ずは第1キュムラントまで詳細に検討。エネルギー散逸下での量子もつれ情報の基本的な知見を得た。第2キュムラントの詳細考察は現在も進行中であり、これによってエネルギー散逸に関する量子もつれ情報の有効な取り出し方に関する定量的な考察が出来るものと期待している(投稿中論文4件)。2)については、グラフェンまたはカーボンナノチューブを用いて量子ドットを形成し,さらに集束イオンビーム誘起堆積技術を利用して超伝導材料を堆積し量子ドットと結合するプロセスを考案した。集束イオンビーム誘起堆積技術で作成したタングステンは56 K程度の比較的高い温度で超伝導を示す。H26年度は現有の装置にタングステンの材料ガスを導入するための機構を増設しタングステンを堆積できるように改造した。また,材料は異なるが同じ技術で堆積したナノピラーからの電界電子放出パターンに縞模様が観測される機構を明らかにするための実験手法を提案し実験を始めた。

グラフェンに関しては,レーザを用いた加工プロセスの開発を行った。これらの技術を組み合わせて,超伝導材料と量子ドットを結合させた系を実現するところまでは残念ながら達成できなかったが,実験手法としては有望であり,今後も継続・発展させていきたい(論文4件、投稿中論文1件、国際会議発表6件、国内学会発表2件)。物性基礎理論「研究実績の概要」にあるように、当初目標の3つがほぼ達成されている。また、研究成果の発信も権威ある国際会議、権威ある論文誌に投稿するなど適切に進められている。上記、「研究実績の概要」で述べたように、目標(1)の達成度については、全種の電流の非摂動論的な表式の導出に成功したことが挙げられる。この結果に基づき、問題とする量子もつれ電流が(a)顕在化する条件、および(b)左右の経路に沿って分かれて流れる量子もつれ電流が左右の(C-SET構造の)ゲートで電子1個のレベルで制御されることを理論的に確認できた。この目標は一つのまとめの段階に至っており、成果として現在論文投稿準備中である。また、目標(2)の達成度については、固体量子もつれ生成構造そのものと量子もつれ情報の読み取り・確認の検討に関してスピン偏極構造の利用を目指したグラフェンやカーボンナノチューブを用いた新しいデバイス作製に関わるプロセス技術の検討を行った。これらは今後行う事となる実験的研究に向けて必要となってくるものである。この成果は、学会発表で発表するとともに、2編の論文掲載と1編の掲載予定論文にまとめられている。また、当初の計画に沿って(2)の検討結果は(1)にもフィードバックして理論的研究が進捗中である。以上のように、平成24年度の計画はおおむね順調に進んでいる。26年度の目標は、これまでの2年間の成果を基にして、当初計画に沿って以下のように進める:○Schwinger-Keldysh法に基づくFull Counting Statistics(FCS)への理論の拡張・展開を継続して行い、より一般的な理論として完成させるとともに、高速ワークステーションの使用による数値計算的検討を含めて量子相関の詳細検討の理論的枠組みの構築を完成する○固体量子もつれ構造ともつれ情報取りだしに関する実験提案を行う研究推進目標およびその方策については、遂行は必ずしも容易ではないものの大きな変更は今のところ考えていない。平成25年度および26年度の計画は、初年度の成果を基にして(1)量子もつれ電流の数値計算的詳細検討、(2)現在の理論を完全計数統計での取り扱いに拡張・展開し、固体量子もつれ生成構造での量子相関(ベル不等式の破れ)を議論する理論を構築、(3)量子相関の解析的、数値的詳細検討、(4)様々な電極電子状態(朝永-ラッティンジャー流体、ナノグラフェン)への理論の拡張、(5)固体量子もつれ生成構造と量子もつれ情報の取り出しに関する実験の提案、であった。進捗状況は「現在までの達成度」で述べたとおりであり、遂行方針に基本的な変更はないので、今後の推進方策は以下の通りとなる:◯平成25年度:主として上記(1)および(2)に取り組む。量子もつれ電流の理論の定式化と同レベルの扱い(帯電エネルギー、電磁場環境効果
多孔質ガラスナノ空間を利用した、常温、大気下での二酸化炭素の光還元

昨年度の結果から、多孔質ガラス板内部に導入したRu金属錯体により光還元されたメチルビオロゲン(MV)が細孔内部に存在する酸素を還元し尽くし、細孔内は嫌気的条件になることが示唆された。このことが、多孔質ガラス板を用いることで、酸素大気下でも二酸化炭素を光還元する人工光合成を達成できる重要な要因の一つであると考えられた。細孔内部の酸素濃度分布を可視化するため、共焦点レーザー顕微鏡にて細孔内部に固定されたRu錯体の燐光寿命を測定したところ、多孔質ガラス板の外側表面付近よりも中央付近の方が、溶液系のRu錯体の嫌気的条件に匹敵する程、寿命が長くなっていた。この結果から、多孔質ガラス板の中央付近は嫌気的条件になる事が明らかになった。より酸素濃度に敏感なRuフェナンスロリン錯体を多孔質ガラス板内部に固定し、嫌気的条件から酸素大気下に戻した後の定常燐光強度の時間依存性から、酸素流入速度は細孔径(20-80 nm)に依存し、細孔系が比較的小さい20 nmで、流入速度が最も遅くなった。一方で、Ru錯体を用いたMVの光還元速度は50 nmが最も早くなった。酸素流入速度より光還元速度が500倍以上で、最も速くなる細孔径が50 nmであることが、多孔質ガラス板を用いた人工光合成反応が、50 nmで最適化される重要な要因の一つであったことが明らかになった。Ru錯体よりも光電荷分離反応の量子収率が高い、天然の光合成膜タンパク質である光化学系I(PSI)と、水素発生触媒である白金ナノ粒子を結合させた天然-人工ハイブリッド光触媒を、酸素大気下で機能させるため、多孔質ガラス板に導入した。過渡吸収の結果と反応速度論を用いた解析から、上記と同様に、ハイブリッド光触媒でも酸素大気下で光水素発生反応が起きることを明らかにした。また、水から電子を獲得する機能を持つ光化学系IIの細孔内部における耐久性の測定に成功した。申請書に記載した主要な研究計画は当初の予定より早くすべて実施できた。酸素が多孔質ガラス板に流入する速度を見積もる事や、多孔質ガラス板内部の酸素の分布を可視化し、「多孔質ガラス板の中央付近が嫌気的条件になり、人工光合成のための光反応を起こしやすい環境が構築されている」という仮説が証明できた。このような条件は、Ru錯体とメチルビオロゲンを用いたときのみならず、PSIと白金ナノ粒子を複合体化させた天然-人工ハイブリッド光触媒にも適応できる事がわかった。PSIはRu錯体よりも、可視光応答性に優れ、光誘起電荷分離反応の量子収率が高いため、更なる効率改善が見込まれる。また、多孔質ガラス板内部に固定されたPSIの過渡吸収を行うことで、PSIと酸素の反応性を直接測定できるようになった。前年度に引き続き、水から電子を獲得する人工光合成に発展させるため、光化学系IIを多孔質ガラス板内部に固定し、その耐久性を測定する実験系を構築できた。耐久性は溶液系とほぼ変わらないが、電子受容体であるキノンとの反応性が向上し、水分解反応効率が溶液系よりも改善された。光化学系IIを固定した多孔質ガラス板の光水分解反応効率は、葉の効率のおおよそ半分程度の性能にまで迫った。Ru錯体を用いた系に関しては、議論に必要な実験データおよび解析が完了した。一方で、PSI、PSIIを用いた系は実験データは得たが、解析が遅れている。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。各種の実験データは得られたため、その解析を行い、議論を深める。多孔質ガラス板を利用することで、酸素大気下でも二酸化炭素や水素イオンの光還元に伴うギ酸や水素分子を合成する人工光合成が可能となる機構を、定量的に説明した論文発表を行うことを目標とする。光化学系IおよびIIの反応の最高速度を多孔質ガラス板内部でも達成できれば、葉に匹敵する人工光合成デバイスが構築できる。しかし、未だにそのようなデバイスは設計されていない。溶液系でも多孔質ガラス板系の場合も、電子受容体の交換速度で反応は律速されている。多孔質ガラス板内部に固定した光化学系IおよびIIの機能を改善させ、大気下における人工光合成反応を改善させるためには、光化学系IおよびIIと外部電子受容体との衝突反応を改善させる必要がある。そのため、研究をまとめる過程で、大気下で機能するデバイスや分子の再設計を考案し、次の研究テーマの準備を行う。光化学系IおよびIIから効率よく電子を受け取る分子設計のためには、光化学系の内部で起こる反応の理論化学的理解も必要である。そのため、今後は、東京大学先端科学技術センターの石北研究室にて光合成膜タンパク質や光応答性タンパク質の理論化学計算を行い、本研究テーマに則した人工光合成の研究の発展に貢献する。太陽光を使い、水から水素、または、二酸化炭素を水素エネルギーキャリアとしてのギ酸に変換するデバイス開発は再生可能エネルギー社会の実現に必要である。還元型メチルビオローゲンにより還元されたギ酸脱水素酵素は選択的に二酸化炭素をギ酸に変換できるため、副生成物を生じさせない理想ナノ触媒の一つとして見なせる。本研究ではギ酸脱水素酵素を利用したデバイス開発を行うため、細孔径50 nm、厚さ1 mmの多孔質ガラス板の細孔内部に、光増感剤(Ru錯体)、電子伝達体(メチルビオローゲン)、ギ酸脱水素酵素を導入した。

この反応系では、太陽光で励起された光増感剤が電子伝達体を介してギ酸脱水素酵素を還元する。デバイスの太陽光-ギ酸の変換効率は、溶液系の約14倍に相当した。細孔内部におけるギ酸濃度変化は、溶液系の値の83倍も速い事がわかった。効率改善の要因を追求するため、光増感剤から電子伝達体、電子伝達体から酵素へのそれぞれの電子伝達速度を測定した。その結果、電子伝達体から酵素への電子移動速度は22倍に向上していた。還元型メチルビオローゲンは酸素に電子を奪われるが、多孔質ガラス板の内部ではこの反応が起こりにくいことが効率改善の要因であると考えられた。ギ酸脱水素酵素のみならず酸素に阻害される他の反応系でも応用可能であると期待される基盤技術が構築された。上記の技術を応用として、Ru錯体よりも高効率に太陽光を利用できる光合成に使われる光化学系Iを光増感剤、水素発生触媒を白金ナノ粒子として用いた新しいデバイス開発にも着手した。上記の反応系において、光増感剤を還元するために犠牲試薬を使っている。犠牲試薬を使わないために、水から電子を引き抜く役割を担う光合成に使われる光化学系IIを多孔質ガラス板に導入し、太陽光で水から電子を引き抜くデバイス開発も行い、多孔質ガラス板の外に出てくる酸素の定量方法を確立した。太陽光で二酸化炭素をギ酸に変換する効率を、溶液系と比較して10倍以上も改善でき、順調に進展していると言える。反応素過程の反応速度を定量し、どの段階の反応が溶液系で律速であるかを明らかにし、多孔質ガラス板内部でその反応速度が改善されていることを明らかにできた。しかしながら、溶液系のみならず、多孔質ガラス板の内部で起きている酸素影響がわかっていない。本研究技術を発展させるために、定量的な理解が必要である。水素発生系や、水から電子を引き抜く役目を担う多孔質ガラス板の開発に着手した。多孔質ガラス板の内部に固定された光化学系IIの光水分解反応の際に生じる酸素を検出する方法を開発できた。昨年度の結果から、多孔質ガラス板内部に導入したRu金属錯体により光還元されたメチルビオロゲン(MV)が細孔内部に存在する酸素を還元し尽くし、細孔内は嫌気的条件になることが示唆された。このことが、多孔質ガラス板を用いることで、酸素大気下でも二酸化炭素を光還元する人工光合成を達成できる重要な要因の一つであると考えられた。細孔内部の酸素濃度分布を可視化するため、共焦点レーザー顕微鏡にて細孔内部に固定されたRu錯体の燐光寿命を測定したところ、多孔質ガラス板の外側表面付近よりも中央付近の方が、溶液系のRu錯体の嫌気的条件に匹敵する程、寿命が長くなっていた。この結果から、多孔質ガラス板の中央付近は嫌気的条件になる事が明らかになった。より酸素濃度に敏感なRuフェナンスロリン錯体を多孔質ガラス板内部に固定し、嫌気的条件から酸素大気下に戻した後の定常燐光強度の時間依存性から、酸素流入速度は細孔径(20-80 nm)に依存し、細孔系が比較的小さい20 nmで、流入速度が最も遅くなった。一方で、Ru錯体を用いたMVの光還元速度は50 nmが最も早くなった。酸素流入速度より光還元速度が500倍以上で、最も速くなる細孔径が50 nmであることが、多孔質ガラス板を用いた人工光合成反応が、50 nmで最適化される重要な要因の一つであったことが明らかになった。