hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規Axin結合蛋白質、Axamの腫瘍内発現およびアポトーシス誘導の検討

【目的】Axin遺伝子はWntシグナル伝達経路の制御因子の一つで、これまで大腸癌や肝癌における癌抑制遺伝子として働いている可能性が示唆されている。またAxamはこのAxinの作用を増強する遺伝子として教室の角舎らが同定した。今回、乳癌においてもAxamが関与する可能性が高いと考え、β-cateninと併せて本研究を行った。現在までに私共の教室で治療した乳癌患者より得られた腫瘍組織検体を用い、抗Axam抗体を用いた免疫組織(細胞)化学的染色を行い、Axamの腫瘍内発現の有無を検討した。(第61回日本癌学会総会:2002.10.1.東京)【対象と方法】当科で加療した乳癌患者36症例の腫瘍部パラフィン封入切片を用いて、抗Axam抗体および抗β-catenin抗体による免疫組織化学染色を行い、Axamおよびβ-cateninの腫瘍内発現の有無を検討した。対象36症例の内訳は手術時年齢平均54.6歳、臨床病期はTis3例、I8例、IIA+B 10例、IIIA+B 11例、IV 4例で、組織型は非浸潤癌3例、浸潤性乳管癌26例、浸潤性小葉癌7例である。およびβ-cateninの染色率は、Axam染色陽性率61.1%(22/36)、β-catenin陽性率69.4%(25/36)、両者の一致率58.3%(21/36)(NS)であった。【結果】(1)抗Axam抗体染色は約60%の癌細胞において陽性所見を示し、腫瘍細胞の細胞質または核が顆粒状から彌慢性に染色され、逆に正常組織では細胞膜に淡く染色された。即ちAxamが正常組織と比較して、乳癌腫瘍細胞内に強く発現している事が確認された。(2)Axamとβ-catenin染色性には相関が見られなかった。(3)Axam染色は進行例、特に腫瘍が大きくなるほど良く染色され、また間質浸潤部ほど強く染色されたが、リンパ節転移度や予後との相関は見られなかった。【結語】Axamまたはβ-cateninは、乳癌腫瘍細胞の増殖能に、何らかの関与している可能性が示唆された。今後更に2003年6月、第103回日本外科学会総会(札幌)においてAxin染色についても追加報告する予定で準備している。Axin遺伝子は私共教室の池田聡らが広島大学医学部生化学第一教室の菊池章教授らとの共同研究で発見したWntシグナル伝達経路の制御因子である(EMBO J.17(5),1371-84,1998)。最近、池田らの研究成果から大腸癌における癌抑制遺伝子として働いている可能性が強く示唆されている(Oncogene19(4):537-45,2000)。またAxamはこのAxinの作用を増強する遺伝子として教室の角舎学行らが同定した(J.Biol.Chem.275(47):37030-37,2000)。従って私の専門領域である乳癌においてもAxamの異常がWntシグナル伝達経路の異常を導き、発癌に関与する可能性が高いと考え、本研究を開始した。現在までに私共の教室で治療した乳癌患者より得られた腫瘍組織検体あるいは細胞診検体を用い、UltraTech HRP Streptavidin-Biotin Universal Detection System(Immunotech社)による抗Axam抗体を用いた免疫組織(細胞)化学的染色を行い、Axamの腫瘍内発現の有無を検討中である。これまで抗Axam抗体の希釈倍率や染色前処置(マイクロ・ウエーブ処置など)の可否についての検討に時間を要したが、Axam抗体の染色性については陽性所見を示す細胞は細胞質が穎粒状から彌慢性に茶色に染色され、これはいくつかの培養細胞でも同様であった。即ちAxamが正常組織と比較して乳癌腫瘍細胞に広く発現する事は確認できた。しかしほぼ全ての癌細胞に発現しその発現強度の意味する所(過剰発現と言えるか)が評価できていない。今後、Axamが関与するのは発癌早期の過程であるか、あるいは癌が進展・増殖した過程で関与するのかを、乳癌進行度やリンパ節転移度、あるいは他の良性疾患などとの比較から、Axam染色分布や染色強度から解析を加えて報告する予定である。

対象36症例の内訳は手術時年齢平均54.6歳、臨床病期はTis3例、I8例、IIA+B 10例、IIIA+B 11例、IV 4例で、組織型は非浸潤癌3例、浸潤性乳管癌26例、浸潤性小葉癌7例である。およびβ-cateninの染色率は、Axam染色陽性率61.1%(22/36)、β-catenin陽性率69.4%(25/36)、両者の一致率58.3%(21/36)(NS)であった。【結果】(1)抗Axam抗体染色は約60%の癌細胞において陽性所見を示し、腫瘍細胞の細胞質または核が顆粒状から彌慢性に染色され、逆に正常組織では細胞膜に淡く染色された。即ちAxamが正常組織と比較して、乳癌腫瘍細胞内に強く発現している事が確認された。(2)Axamとβ-catenin染色性には相関が見られなかった。(3)Axam染色は進行例、特に腫瘍が大きくなるほど良く染色され、また間質浸潤部ほど強く染色されたが、リンパ節転移度や予後との相関は見られなかった。【結語】Axamまたはβ-cateninは、乳癌腫瘍細胞の増殖能に、何らかの関与している可能性が示唆された。今後更に2003年6月、第103回日本外科学会総会(札幌)においてAxin染色についても追加報告する予定で準備している。
動物の光受容・情報伝達系はどのように出来てきたかを探る。

本研究は動物の光受容・情報伝達系がどのように出来てきたかを明らかにするために、1)系統樹上で重要な位置を占める刺胞(クラゲ)、扁形(プラナリア)動物の眼で、どのような光受容タンパク質(オプシン)、情報変換タンパク質(Gタンパク質)が用いられているかを明らかにする。2)中枢神経系などにある眼以外の光受容、情報伝達系についても同様な検討を加えることを目的とした。得られた成果は以下の通りである。1-1)刺胞動物カミクラゲ・オプシンの一次構造を明らかにした。ノーザンブロットにより眼領域での発現を確認した。また、C末ペプチドに対する抗血清を用いた光学顕微鏡、及び、電子顕微鏡レベルでの免疫組織学的検討により、オプシンが眼の繊毛部位にあることを確認できた。現在明らかになっているオプシンとしてはアミノ酸数は最も少なく、最も原始的な生物由来である。1-2)我々は既に扁形動物プラナリア・オプシンの一次構造を明らかにしていたが、本研究ではプラナリアの眼からGq、GoクラスのGタンパク質遺伝子を得ることができた。それらの発現をWhole-mount in situハイブリダイゼーション法、及び、Gqタンパク質のC末配列に特異的な抗体を用いて調べたところ、Gqが眼に大量に発現していることが示された。これらの結果はプラナリア・ロドプシンがGqクラスのGタンパク質と共役していることを示す結果であり、進化の早い時期からロドプシンとGqとが共役していたことが明らかにされた。2)蚕幼虫の脳、及び、単眼からオプシン遺伝子のC末側配列を得ることができた。また、両者の配列は完全に一致していた。これは、同一のオプシンが幼虫の脳、及び、単眼で使われていることを示唆する結果である。さらに、C末ペプチドに対する抗血清を作製して、免疫組織化学的に調べたところ、幼虫の単眼で明らかな陽性反応が得られた。脊椎動物光受容タンパク質オプシンについては種々の動物種でオプシン遺伝子がクローニングされてきたが、無脊椎動物においては、一部の節足動物、軟体動物で明らかにされているにすぎなかった。そこで、本研究では光受容タンパク質オプシンの分子進化と無脊椎動物の系統関係を明らかにするため、進化系統的に重要な位置を占める原索(ホヤ)、棘皮(ヒトデ)、環形(ゴカイ)、扁形(プラナリア)、刺胞(クラゲ)動物の光受容タンパク質オプシンの遺伝子構造を決定しようとしている。本年度は、刺胞動物カミクラゲのオプシン遺伝子の全長を決定することができた。PCR産物の配列をもとにN末、C末配列をそれぞれ5',3'RACE法で決定した。得られた5'、3'非翻訳領域のプライマーを作製し、翻訳領域全長を含むDNAを増幅して、最終的に全長配列を確認した。翻訳領域は303アミノ酸からなる配列をコードしており、そのハイドロパシープロットはオプシンに典型的な7回膜貫通ドメインを示していた。全長アミノ酸レベルで比較すると、ウシ・ロドプシンと26%程度の同一性を示したが、多くのオプシンにみられるN末端の糖鎖付加部位は認められなかった。ノーザンブロット解析では眼点を含む領域のみに発現が認められた。また、C末ペプチドに対する抗体を作成した。この抗体は、眼点で免疫組織化学的に陽性の反応を得た。カミクラゲでは環状神経にも光感受性があると言われているが、この抗体は交差しなかった。

このことから、刺胞動物の時点において既に眼で用いられる視物質と眼外光受容蛋白との系統分化が生じていることが推察された。アミノ酸配列を基に分子系統樹を作製すると、この配列はオプシンファミリーに含まれた。本オプシン遺伝子は明らかにオプシンファミリーに属するものとしては最も下等な生物由来である。本研究では、動物の光受容・情報伝達系がどのように出来てきたかを明らかにするために、1)系統樹上で重要な位置を占める刺胞(クラゲ)、扁形(プラナリア)動物の眼で、どのような光受容オプシンタンパク質、情報変換タンパク質(Gタンパク質)が用いられているかを明らかにする。2)中枢神経系などにある眼以外の光受容、情報伝達系についても同様な検討を加えることを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。I)昨年度、一次構造を明らかにしたカミクラゲ・オプシンタンパク質の抗血清を用いた免疫電顕により、オプシンタンパク質が繊毛部位にあることを確認できた。これにより、得られた遺伝子がカミクラゲの眼点て働いているオプシンのものであることが更に確かめられた。II)蚕幼虫の脳、及び、単眼からオプシン遺伝子断片、さらにそのC末部位の配列を得ることが出来た。また、両者の配列は完全に一致した。これは、同一のオプシンタンパク質が幼虫の脳、及び、単眼で使われていることを示唆する結果である。さらに、C末ペプチドに対する抗血清を作製して、免疫組織化学的に調べたところ、幼虫の単眼で明らかな陽性反応が得られた。脳切片においては現在のところ明らかなシグナルは検出されていない。脳部位でのオプシンタンパク質の確認には試料の調製時期など更に検討を要すると思われる。III)扁形動物プラナリアの眼由来のcDNAからGq、GoクラスのGタンパク質遺伝子を得ることが出来た。それらの発現をWhole-mount in situハイブリダイゼーション法、及び、Gqタンパク質のC末配列に特異的な抗体を用いて調べたところ、Gqクラスのものが眼に大量に発現していることが示された。これらの結果はプラナリアロドプシンがGqクラスのGタンパク質と共役していることを示す結果である。これは脊椎動物、頭足類、節足動物以外では最初の報告である。
地球深部物質の超高圧下における熱伝導度測定

地球のマントルを構成する物質の熱拡散率と熱伝導率、さらには比熱を高圧力下で測定した。一次元のパルス加熱法を適用し、圧力発生装置に多アンビル(川井)型を用いた。蛇紋石やタルクのような含水鉱物は高圧下で比熱に特異性を示す。また熱拡散率・熱伝導率の温度圧力変化がカンラン石などのマントル物質とは異なり、沈み込み帯での温度場に変化をもたらしていると考えられる。つぎに、より小さい試料を用いることにより測定圧力の上限をこれまでの10 Gpaから15 Gpaまで伸ばして測定することがでた。そこで、同様の方法でもってマントル遷移層さらには下部マントルの条件下で測定を行う見通しがついた。地球内部ダイナミクスの研究の一環として地球のマントルを構成する物質の熱伝導率と熱拡散率のマントルの温度圧力条件下での測定を目指す。測定は多アンビル(川井型)装置を用い短い円柱状試料による一次元のパルス加熱法である。また、両者の同時測定により比熱を求める。今年度はスラブ(プレート)の沈み込むところで鍵となる含水物質の一つ、タルクの熱伝導率と熱拡散率をたがいに直交する3方向について測定した。タルクの測定結果はこれまでの場合にくらべて試行ごとのばらつきが大きい。試料が軟らかくて加圧はじめの変形により系統誤差が大きくなり、値を測定精度内(2-3%)に収斂させることが難しいのかもしれない。それを見極めることも含め、測定を継続中である。高圧においてもタルクの熱伝導は同じ含水層状珪酸塩鉱物のジャモン石(アンチゴライト)にくらべて大きな値をもつことがわかったが、むしろ大きな周期構造に起因すると考えられるジャモン石の低い伝導度のほうが特異なのであろう。沈み込むスラブの脱水によって生じたジャモン石がスラブ上で熱絶縁層をつくり、その周辺の温度構造を変えている可能性がある。まだデータの精度から決定的なことはいえないが、タルクやジャモン石では比熱が圧力の増大にたいして変化がないようにも見える。そうだとすると熱膨張率の温度依存性がないということで、これは含水鉱物の格子力学的な特異性を示しているのかもしれない。主要マントル物質については、試料を小さくしてまずカンラン石とザクロ石の測定圧力上限を伸ばすこと予定していた。だが、研究期間の限られていることでもあり、次の段階に考えていたこれまでより小さい試料セルを用いる変形スピネル(圧力15GPa以上必要)と輝石(小さい試料しか使えない)の測定に進むことにした。地球内部ダイナミクスの研究の一環として地球のマントルを構成する物質の熱伝導率と熱拡散率、さらには比熱のマントルの温度圧力条件下での測定を目指す。測定は短い円柱状試料による一次元のパルス加熱法を適用し、多アンビル(川井型)装置でもって行う。なお、本測定では熱拡散率と熱伝導率を求めるときに加圧や昇温による試料の大きさの変化を補正する必要があるが、同時測定して比熱を求めるときはそのような補正がはいってこないことを確かめた。まず、高温型蛇紋石アンチゴライトの熱伝導率は測定した平均的(バルク)値がもともと小さい上に、配向性を示すタルク試料の測定結果から類推すると、アンチゴライト熱伝導は音波(地震波)速度の小さいc-軸方向ではさらに低くなると考えられる。そこから、沈み込むスラブたとえば琉球弧では、地震波速度の異方性を考えにいれると、厚さ数10kmの蛇紋岩化層においても400Kに達する温度勾配がありうることを示唆した。同じような層状構造をもつ含水ケイ酸塩の熱物性を蛇紋石と比較して調べるためにタルクの熱測定を行ったものの値がなかなか収束しない。そこでタルクの測定はあるところで打ち切ってまとめることを考えている。本研究でつぎに測定する対象物質は上部マントルの主要構成物の輝石であるが、そのアナログ物質として測定したヒスイ輝石の熱拡散率と熱伝導率のデータを吟味した。さらに、輝石を単結晶試料で測定するために、試料の大きさを厚さ0.7mm、直径3mmにして測れるよう高圧セルの大きさをきめ試作を行った。このセルは変形スピネルのマントル条件下の測定にも用いる予定である。地球のマントルを構成する物質の熱伝導率と熱拡散率、さらには比熱を高圧力高温の条件下での測定実験を継続した。測定は短い円柱状試料による一次元のパルス加熱法を適用し、多アンビル(川井型)装置により加圧して行った。まず、沈み込み帯で蛇紋石と並んで重要なタルクの熱的性質を圧力5.3Gpa。温度900Kまでの実験結果によりまとめた。天然のタルクは多結晶の選択

配向により弾性波速度に強い異方性を示し、熱伝導率・熱拡散率とも同様であった。熱伝導率・熱拡散率の値そのものはカンラン石と同程度で蛇紋石にくらべかなり大きく、タルクは蛇紋石と違い沈み込み帯の熱輸送で特別な振る舞いを示さないと考えられる。いっぽう、熱伝導率・熱拡散率の圧力依存性が小さい(圧力が上がるにつれて熱拡散率はやや減少、熱伝導率はやや増加)という点で主要マントル鉱物と著しく異なる様相を示す。タルクの比熱は圧力の上昇とともに増加する傾向にあり、このような特異性は蛇紋石と同様で、水酸基の特異な振動モードによると考えられる。つぎに、測定圧力範囲を伸ばすべく試料の小型化を図った。試料の直径3mm、厚さ0.7mmとし、これを一辺14mmの圧力媒体に仕組んで試料セルとし、切り落とし長8mmのアンヴィルを用いて実験を行った。天然のザクロ石単結晶について圧力15Gpaまで加圧し測定したところ、熱拡散率がやや小さくでたものの、これまでの大きい試料による値とつながる結果が得られ、試料をそのままこの大きさにしても特別なことをせずにデータが得られることがわかった。ただ、この大きさの試料を用いる実験となると、いままでのような手作業では試料セルをつくるのは難しくなり、また加圧初期の予期しない変形を招き系統誤差を大きくする危険がある。試料内各部分の位置決めが重要な鍵となるので、そのための穴開け機械を援用しまた治具を工夫するなどしてセルの作成を行った。
分子STM探針によるフロンティア軌道の可視化検出法

フラーレンで科学的に修飾した探針(C_<60>探針)を用いて、ポルフィリンおよびその金属錯体をSTMで観察した.その結果,ポルフィリンの共役π電子系のみが選択的に明るく観察できることを見出した.これはC_<60>探針とporphyrinとの電荷移動相互作用に伴う電子波動関数の重なりを通じてトンネル電流が促進されたためであると考えられる.さらに,ポルフィリンからC_<60>へは大きな電子移動が生じるのに対し,逆にC_<60>からポルフィリンへの電子移動はほとんど生じないことを見出した.以上の結果から,空間的に近接した電子供与体と受容体の間には電子移動が非対称に生じることを実証し,C_<60>-ポルフィリンのペアが分子整流素子として有用であることを単分子レベルで明らかにした(Proc. Natl. Acad. Sci).次に,種々のオリゴチオフェンをSTMにより観察した.オリゴチオフェン四量体(4T)は,従来の金属探針,およびC_<60>探針のいずれを用いても,その共役II系が一様に明るく観察された.4Tの中央にフェニレン基を導入したオリゴチオフェン(2T-P-2T)は,金属探針では,4Tと同様に共役系が一様に観察されたのに対し,C_<60>探針を用いることによって,そのフェニレン基が選択的に暗く観察された.チオフェンは,フェニレンよりも電子供与性が強いため,フロンティア軌道では,フェニレン基はチオフェン部位よりも電子密度が少ない.従って,上記の結果は,C_<60>探針を用いることによって,C_<60>とオリゴチオフェンとの電荷移動相互作用に基づき,この電子密度が直接可視化できたものと考えられる.これにより,分子探針を用いることによって,共役系におけるエネルギーレベルの異なる部位,すなわち,分子ワイヤにおける"欠陥"部位を選択的に可視化できることが明らかになった.走査型トンネル顕微鏡(STM)の探針分子としてfullerene誘導体を設計,合成した(C_<60>探針).このC_<60>探針を用いてporphyrinおよびその金属錯体をSTMで観察した.その結果,porphyrinの共後π電子系のみが選択的に明るく観察できることを見出した.これはC_<60>探針とporphyrinとの電荷移動相互作用に伴う電子波動関数の重なりを通じてトンネル電流が促進されたためであると考えられる.また,C_<60>探針との相互作用強度の違いを利用し,中心金属が異なるporphyrinをその最高被占軌道のエネルギー準位の違いに基づき識別できることを明らかにした.さらに,走査型トンネル分光法を用いて,探針であるC_<60>単一分子と試料porphyrin単一分子との間に流れるトンネル電流を測定した.負バイアスを印加した際には大きなトンネル電流が測定されたのに対し,正バイアス印加時にはほとんど電流は測定されなかった.すなわち,porphyrinからC_<60>へは大きな電子移動が生じるのに対し,逆にC_<60>からporphyrinへの電子移動はほとんど生じないことを見出した.以上の結果から,空間的に近接した電子供与体と受容体の間には電子移動が非対称に生じることを実証し,C_<60>-porphyrinのペアが分子整流素子として有用であることを単分子レベルで明らかにした(Proc.Natl.Acad.Sci.印刷中).フラーレンで科学的に修飾した探針(C_<60>探針)を用いて、ポルフィリンおよびその金属錯体をSTMで観察した.その結果,ポルフィリンの共役π電子系のみが選択的に明るく観察できることを見出した.これはC_<60>探針とporphyrinとの電荷移動相互作用に伴う電子波動関数の重なりを通じてトンネル電流が促進されたためであると考えられる.さらに,ポルフィリンからC_<60>へは大きな電子移動が生じるのに対し,逆にC_<60>からポルフィリンへの電子移動はほとんど生じないことを見出した.以上の結果から,空間的に近接した電子供与体と受容体の間には電子移動が非対称に生じることを実証し,C_<60>-ポルフィリンのペアが分子整流素子として有用であることを単分子レベルで明らかにした(Proc. Natl. Acad. Sci).次に,種々のオリゴチオフェンをSTMにより観察した.オリゴチオフェン四量体(4T)は,従来の金属探針,およびC_<60>探針のいずれを用いても,その共役II系が一様に明るく観察された.4Tの中央にフェニレン基を導入したオリゴチオフェン(2T-P-2T)は,金属探針では,4Tと同様に共役系が一様に観察されたのに対し,C_<60>探針を用いることによって,そのフェニレン基が選択的に暗く観察された.チオフェンは,フェニレンよりも電子供与性が強いため,フロンティア軌道では,フェニレン基はチオフェン部位よりも電子密度が少ない.従って,上記の結果は,C_<60>探針を用いることによって,C_<60>とオリゴチオフェンとの電荷移動相互作用に基づき,この電子密度が直接可視化できたものと考えられる.これにより,分子探針を用いることによって,共役系におけるエネルギーレベルの異なる部位,すなわち,分子ワイヤにおける"欠陥"部位を選択的に可視化できることが明らかになった.
超精密組立作業における作業者の技の計測とモデル化に関する研究

本研究課題は,高度な作業スキルを要する超精密部品の組立技術に着目し言葉では表現できない「経験や勘」に相当する作業の定量化,および定量化されたデータに基づく作業のモデル構築作業を行うことを目的として2年計画で実施された.初年度は,申請に先駆けて実施した予備実験を参考に,計測システムの開発および基礎的な計測実験を行った.予備実験で用いた市販の6軸力センサのモーメントに関する感度が低過ぎたため,まず測定感度の高いモーメント計測用センサを開発した.その結果,直線性,方向分離性,ヒステリシス共に性能の高い2軸モーメントセンサを実現した.さらに軸と穴の効果的な位置合わせ方法の導出や,力に関する情報の解析精度の向上を目的として,挿入される軸の作業中の姿勢(傾き)変化も同時に測定した.2度にわたる計測システムの改良を行いそれぞれ計測実験を実施した.その結果,力・モーメント・姿勢ともにほぼ所望のデータを計測できるシステムを構築することができた.また2度にわたる計測実験を通じて,熟練者と非熟練者の間には物理情報的な観点から作業パターンに明らかな差異があることを確認できた.2年目においては,前年度に構築した計測システムを用いて実験データを収集するとともに,そのデータ解析を中心に取り組んだ.多少の計測システムの改良を加えた後,熟練者・非熟練者による多数回の作業計測実験を行ったところ,次のようなことが明らかになった.熟練者と非熟練者の大きな違いは,モーメント負荷の与え方であり,素人の場合,無理やりモーメントを与えながら挿入してしまうためミラー側(ポリゴンミラー+挿入ジグ)の自重以上の負荷をかけてしまうが,熟練者はそのようなことが無く毎回同じように組立を繰り返している.挿入開始時の心合わせ部分では軸と軸受の双方に設けられた微小面取り部分を利用した調心動作を行っていると考えられる.力とモーメントの計測結果を比較するとZ軸方向の負荷が抜けたときにX, Y軸周りのモーメントが少し大きな値になっていることから,挿入の過程ではジグの傾いている方向がわからなくても上向きの力を作用させることで自動的に姿勢を補正する方向にモーメントを作用させ挿入を行っていると考えられる.本年度は、申請に先駆けて実施した予備実験を参考に、計測システムの開発および計測実験を行った。予備実験で用いた市販の6軸力センサのモーメントに関する感度が低過ぎたため,まず測定感度の高いモーメント計測用センサを開発した。その結果、直線性、方向分離性、ヒステリシス共に性能の高い2軸モーメントセンサを実現した。さらに本年度は、軸と穴の効果的な位置合わせ方法の導出や、力に関する情報の解析精度の向上を目的として、挿入される軸の作業中の姿勢(傾き)変化も同時に測定した。本年度は2度にわたる計測システムの改良を行いそれぞれ計測実験を実施した。なおモーメントセンサは2回目の実験でのみ使用した。初回の実験では姿勢を計測するためにレーザポインタ(粗い姿勢計測)とオートコリメータ(精密な姿勢計測)を併用した。そこではポリゴンミラーユニットを市販の6軸力覚センサに搭載固定し、また軸受部のついたポリゴンミラー装着のための挿入ジグ側には、姿勢測定のためのレーザポインタを取り付けた。上方約2mの高さにあるスクリーン上に投射されたポイントの軌跡を下からビデオカメラで撮影した。ビデオの撮影速度は毎秒30フレームであり、姿勢変化の読み取りは実験終了後にフレーム毎にレーザポイントの座標位置を調べることにより行った。しかしながらオートコリメータの測定範囲が余りに狭すぎるため、計測に失敗する回数が多かったため2回目の実験ではレーザポインタの測定感度を光学的に増幅することで姿勢計測方法の改善を図った。さらにレーザポイントの座標位置の読み取りもCCDカメラと画像処理を用いて計測作業の自動化を推進した。その結果、力・モーメント・姿勢ともにほぼ所望のデータを計測できるシステムを構築することができた。2度にわたる計測実験を通じて、熟練者と非熟練者の間には物理情報的な観点から作業パターンに明らかな差異があることを確認できた。本研究課題は,高度な作業スキルを要する超精密部品の組立技術に着目し言葉では表現できない「経験や勘」に相当する作業の定量化,および定量化されたデータに基づく作業のモデル構築作業を行うことを目的として2年計画で実施された.初年度は,申請に先駆けて実施した予備実験を参考に,計測システムの開発および基礎的な計測実験を行った.予備実験で用いた市販の6軸力センサのモーメントに関する感度が低過ぎたため,まず測定感度の高いモーメント計測用センサを開発した.その結果,直線性,方向分離性,ヒステリシス共に性能の高い2軸モーメントセンサを実現した.さらに軸と穴の効果的な位置合わせ方法の導出や,力に関する情報の解析精度の向上を目的として,挿入される軸の作業中の姿勢(傾き)変化も同時に測定した.2度にわたる計測システムの改良を行いそれぞれ計測実験を実施した.その結果,力・モーメント・姿勢ともにほぼ所望のデータを計測できるシステムを構築することができた.また2度にわたる計測実験を通じて,熟練者と非熟練者の間には物理情報的な観点から作業パターンに明らかな差異があることを確認できた.2年目においては,前年度に構築した計測システムを用いて実験データを収集するとともに,そのデータ解析を中心に取り組んだ.多少の計測システムの改良を加えた後,熟練者・非熟練者による多数回の作業計測実験を行ったところ,次のようなことが明らかになった.

熟練者と非熟練者の大きな違いは,モーメント負荷の与え方であり,素人の場合,無理やりモーメントを与えながら挿入してしまうためミラー側(ポリゴンミラー+挿入ジグ)の自重以上の負荷をかけてしまうが,熟練者はそのようなことが無く毎回同じように組立を繰り返している.挿入開始時の心合わせ部分では軸と軸受の双方に設けられた微小面取り部分を利用した調心動作を行っていると考えられる.力とモーメントの計測結果を比較するとZ軸方向の負荷が抜けたときにX, Y軸周りのモーメントが少し大きな値になっていることから,挿入の過程ではジグの傾いている方向がわからなくても上向きの力を作用させることで自動的に姿勢を補正する方向にモーメントを作用させ挿入を行っていると考えられる.本年度の主たる研究目的は,前年度に構築した計測システムを用いて実験データを収集するとともに,そのデータ解析を中心に行い,精密組立作業がどのようなプロセスで進行するかという課題を,物理情報の観点より解明することである.本年度はまず計測システムの改良から取り組んだ.軸受部(外筒)のついたポリゴンミラー装着のための挿入ジグ側には,姿勢測定のために小型ミラーが取り付けられている.そこに上方よりHe-Neレーザ光を照射し,その反射光が上方約2.5mの高さに設置したスクリーンに投影され,ポイントの軌跡を下からCCDカメラで撮影した.影速度は毎秒30フレームであり,姿勢変化の読み取りは画像処理によってレーザポイントの座標位置を計算し最終的に角度情報に変換している.6軸力センサは付属のインターフェースボードを介して一定のサンプリングレート(500Hz)で取得が行われ,本研究用に開発した高分解能2軸モーメントセンサは動歪み計からの出力をデータロガー(キーエンス製)により500Hzでサンプリング,姿勢計測は上述のように毎秒30フレームのサンプリングとなる.したがって解析の都合上これらの同期を正確に取る必要がある.そのため,モーメント情報と姿勢情報の同期を取るために半導体レーザーをスクリーンに照射し,6軸力センサとモーメントセンサの同期は実験開始前に物理的なパルスを与えることで行った.この計測システムを用いて,熟練者・非熟練者による多数回の作業計測実験を行ったところ,次のようなことが明らかになった.熟練者と非熟練者の大きな違いは,モーメント負荷の与え方であり,素人の場合,無理やりモーメントを与えながら挿入してしまうためミラー側(ポリゴンミラー+挿入ジグ)の自重以上の負荷をかけてしまうが,熟練者はそのようなことが無く毎回同じように組立を繰り返している.挿入開始時の心合わせ部分では軸と軸受の双方に設けられた微小面取り部分を利用した調心動作を行っていると考えられる.力とモーメントの計測結果を比較するとZ軸方向の負荷が抜けたときにX, Y軸周りのモーメントが少し大きな値になっていることから,挿入の過程ではジグの傾いている方向がわからなくても上向きの力を作用させることで自動的に姿勢を補正する方向にモーメントを作用させ挿入を行っていると考えられる.
ヒト胎盤形成におけるゲノムインプリント機構の役割について

1.ヒト・トロホブラスト幹細胞(TS細胞)の樹立と未分化維持機構の解明;マウストロホブラスト幹細胞(TS細胞)は未分化維持に胎児側因子であるNodalやFGF4のシグナルが必須である。ヒトTS細胞の樹立は未だ報告はない。ヒト初期胎盤絨毛よりcytotrophoblastを分離。FACSを用い未分化幹細胞を単離。幹細胞特異的な表面抗原としてCD49を用い、高純度な幹細胞を分離した。この細胞群の特性を解析した。未分化幹細胞維持に必須なBmiIをレンチウイルスベクターを用い、遺伝子導入し継代。FGF4及びヘパリンを除いた培養系で、細胞培養の変化、巨細胞の出現の有無を確認した。分化、未分化TS細胞株で、マイクロアレイ法による大容量遺伝子発現解析システムを応用し、分化に伴い顕著な発現変化を示す遺伝子群を同定中である。マウスTS細胞でも同様の検討を行い共通点、相違点を明確にする。2.胎盤形成とゲノムインプリント(GI)の分子機構;改変単為発生(PG)胚の胎盤について解析している。GIを受ける前の卵子:非成長期卵母細胞核(ng)とGIを獲得した後の卵子:完全に成長した卵母細胞核(fg)よりなる単為発生胚(ng/fgPG)を作製した。fg/fgPG胚では胎盤はほとんど形成されないのに対し、ng/fgPG胚の胎盤は正常に発育した。ng/fgPG胚のGIの部分的改善したPG胚つまりGI遺伝子H19の欠損マウス由来のng卵を使用した改変PG胚(H19Δ13ng/fgPG)では胎盤組織構築は完成し、妊孕性を有する。fg/fgPG胚、ng/fgPG胚、H19Δ13ng/fgPG胚の順に、GIは改善され、同時に胎盤組織も構築される。これらマウスの胎盤機能について(in vitro in vivo)解析している。集合キメラを作成し、胎盤機能の改善をするか検討している。本研究では、栄養膜細胞における分化制御機構とゲノムインプリントの胎盤形成での役割を解明することを目的に1)ヒトトロホブラスト幹細胞(TS細胞)の樹立2)Dnmt3L mat-/+のTS細胞の分化機構について解析した。1)ヒトトロホブラスト幹細胞(TS細胞)の樹立;ヒト栄養膜幹細胞(TS細胞)は未だ樹立されていない。我々は、患者の同意を得て採取した妊娠初期胎盤絨毛組織を酵素処理および濃度勾配法を用いて栄養膜細胞を分離した後、Hoechst染色しFACSでside population(SP)細胞(0.01-0.3%)を分離。さらにCytotrophoblast(CT)および合胞体栄養細胞特異的抗体を用いて細胞免疫染色を行い、SP細胞がCTに存在することを確認した。SPは非SP細胞のRNAと比較し、未分化マーカーの発現亢進と分化マーカーの著しく発現低下を認めたため。幹細胞的性格を有することが示唆された。また、ヒトとマウスのTS細胞における発現パターンは異なることも証明した。2)ゲノムインプリントの胎盤形成に関わる役割;ゲノムインプリントの部分的獲得障害(maternal methylationの消失)をもたらすDnmt3L^<mat-/+>の胎盤は低形成を示し、胎生9.5日に致死となる。Dnm3L^<mat-/+>マウスの胎盤はアポトーシスを起こすのではなく、細胞分裂の停止により、胎盤の低形成をもたらすことを示した。またこのDnmt3L^<mat-/+>TS細胞(幹細胞)を用い胎盤形成不全の原因解明を行った。胎盤分化に関与するmash2,Gcm1の発現の低下が見られ、インプリント異常が胎盤の分化に影響を及ぼし、胎盤低形成を示すことが確認された。このmutantマウスの解析からインプリント機構が胎盤形成に基づく胎児形成に必須のものであることが実証された。ng/fgPG胚のGIの部分的改善したPG胚つまりGI遺伝子H19の欠損マウス

由来のng卵を使用した改変PG胚(H19Δ13ng/fgPG)では胎盤組織構築は完成し、妊孕性を有する。fg/fgPG胚、ng/fgPG胚、H19Δ13ng/fgPG胚の順に、GIは改善され、同時に胎盤組織も構築される。これらマウスの胎盤機能について(in vitro in vivo)解析している。集合キメラを作成し、胎盤機能の改善をするか検討している。
エネルギー伝送のためのマイクロストリップアンテナの研究-----マイクロマシン及びガン治療への応用

ガンの温熱治療のためのエネルギ源としてマイクロ波を効果的に利用するための研究を進めた.体組織(皮膚,筋肉,脂肪,骨など)の種類によって異なる高周波電磁波の吸収量に関する論文を調査した.この結果に基づき,ガンの温熱治療用マイクロストリップアンテナを設計した.上記の設計ツールを使って,体内に挿入できる大きさの温熱治療用マイクロストリップアンテナを設計し,試作した.このタイプのアンテナはカテーテル内部に固定して体内に送り込むものである.幅1.6mm2.8mm,長さ18.6mm37.8mmの範囲の異なる大きさのアンテナパターンをテフロン基板上に形成し,発信周波数を測定したところ,設計値と良く一致した.これと並行して,マイクロアクチュエータによってアンテナ面をある角度範囲で高速走査するタイプのマイクロストリップアンテナを検討した.以上の結果を3件の国際会議論文として発表し,論文2件を学術雑誌に投稿中である.さらに,ガンの温熱治療用アンテナに関する特許1件をJSTを通じて出願した.(特願2002-189950)ガンの温熱治療のためのエネルギ源としてマイクロ波を効果的に利用するための研究を進めた.体組織(皮膚,筋肉,脂肪,骨など)の種類によって異なる高周波電磁波の吸収量に関する論文を調査した.この結果に基づき,ガンの温熱治療用マイクロストリップアンテナを設計した.上記の設計ツールを使って,体内に挿入できる大きさの温熱治療用マイクロストリップアンテナを設計し,試作した.このタイプのアンテナはカテーテル内部に固定して体内に送り込むものである.幅1.6mm2.8mm,長さ18.6mm37.8mmの範囲の異なる大きさのアンテナパターンをテフロン基板上に形成し,発信周波数を測定したところ,設計値と良く一致した.これと並行して,マイクロアクチュエータによってアンテナ面をある角度範囲で高速走査するタイプのマイクロストリップアンテナを検討した.以上の結果を3件の国際会議論文として発表し,論文2件を学術雑誌に投稿中である.さらに,ガンの温熱治療用アンテナに関する特許1件をJSTを通じて出願した.(特願2002-189950)
食品の公共財的属性に対する消費者選好の適正な評価手法についての研究

業者Aの会員を対象とした経済実験を実施し、実験での行動と実際の消費行動とを統合したデータベースを作成した。まず、予備調査として200名規模のオンライン調査を行い、実験デザインの有効性を確認するとともに、本実験に向けて必要なデザイン修正を多方面から行った。業者Aには、参加者を募集を依頼した。業者A内に整備されている全組合員の購買履歴データベース等を利用して実験参加候補者を抽出し参加者募集を行った。個人情報を取り扱うため,この作業は業者Aに委託した。応募者に対しては実験内容や参加報酬についての詳細な説明書を配布し、実験参加同意書を取りまとめた。また、実験デザインに基づき、経済実験の実施で必要な物品の調達を進めた。東京都内に実験会場を確保し、4日間8セッションにわたって、241名の実験参加者を実験会場に招き、調査を行った。実験においては、1仮想環境下(支払いを伴わない)選択実験での商品選択データ、2非仮想環境下(支払いを伴う)選択型実験での商品選択データを同一人から収集した。加えて、利他性についての独裁者ゲームも行い情報も収集した。これらの実験データに実験参加者の購買履歴データを結合し、パネル構造を持つシングルソースデータベースを構築した。商品選択データの解析にあたっては、実験環境と実際の消費者行動との差異について、離散選択モデル等による評価を検討した。Mixed Logit Modelならびに階層ベイジアンモデルの適用可能性について検討した。一部予備的分析を行い、実験データの正確性についても確認を行った。一部に遅れは見られるものの、消費者実験は順調に終了し、十分なデータを収集することができた。おおむね順調に推移していると評価している。本年度分までの事業において、必要なデータの収集はおおむね完了したので、収集したデータの解析を引き続き進めていく予定である。Generalized Mixed Logit Modelを適用して、支払意志額空間において選好異質性を捉えつつ、実験での選択データと実際の購入における商品選択データの差異を解析し、個人属性、商品属性、家計内での在庫状況、購入経験などが実験バイアスにどのように影響するか、適切な評価方法を検討する。また、推定方法にはベイジアンアプローチの採用を検討している。分析結果を取りまとめ、国内外の学会誌に論文を投稿し、成果の公開を進める。文献データベースや書籍、学会などで情報を収集し、既往文献や報告でレポートされている消費者の支払意思額ならびに適用されている調査対象や手法の特徴についてまとめた網羅的なデータベースの構築をすすめた。協力事業者の購買履歴データを解析した。商品属性と購買者特性との関連性を多変量解析等の手法を用いて多角的に検討し、購入数量や購入者比率をはじめ、商品毎の購買者の特徴をまとめた一覧データの作成に取り組んだ。実験実施のために,環境配慮型商品やフェアトレード商品、地域農業支援型商品など、様々な公共財的属性をもつ商品のうち、購入者率が高く、かつ多様な特性をもつ組合員に購入されている商品を比較検討した。これらのデータベースを活用し、実験群の設定ならびに実験において参加者に提示する商品プロファイルの設計を進めた。また,地域支援意向等が消費行動にどのように影響するのかデータの解析を進めた。経済実験を適正に行うためには、実験デザインを十分に検討しなければならず、またオペレーションがスムーズにいくような措置を講ずる必要がある。本年度は,協力研究者らも交えて実験デザインの検討を進めた。特に実験参加者が協力事業者の会員であることから,実在の商品による実験オークションを実施する場合,参加者に内在している参照価格が影響を与えうる可能性についてもっと配慮する必要性が議論され,実施対象として発売予定の商品や類似商品を採用することが検討された。一部に遅れは見られるものの,次年度に行う予定の実験デザインの大筋は固まりつつあり,概ね順調に作業は進展している。平成29年度には経済実験の実施

ならびに購買履歴データと実験データの統合データベース化と解析を行う。本実験においては500名程度の参加者を募集して実験を行う.まず,被験者候補の抽出を行う.協力事業者内に整備されている全組合員の購買履歴データベースを利用して,実験参加候補者を抽出し参加者募集を行う.個人情報を取り扱うため,この作業は協力事業者に委託する。応募者に対しては実験内容や参加報酬についての詳細な説明書を配布し、実験参加同意書を取りまとめる。実験参加者を実験会場に招き、選択実験を行う。実験においては、(1)仮想環境下(支払いを伴わない)選択実験での商品選択データ、(2)非仮想環境下(支払いを伴う)選択型実験での商品選択データを同一人から収集する。なお実施の際には利他性やリスク選好、時間選好など幅広い属性情報も収集する。これらの実験データに実験参加者の購買履歴データを結合し、パネル構造を持つシングルソースデータベースを構築する。実験での選択データと実際の購入における商品選択データの差異を解析し、個人属性、商品属性、家計内での在庫状況、購入経験などが実験バイアスにどのように影響するか評価する。本年度分までの事業において、必要なデータの収集はおおむね完了したので、収集したデータの解析を引き続き進めていく予定である。Generalized Mixed Logit Modelを適用して、支払意志額空間において選好異質性を捉えつつ、実験での選択データと実際の購入における商品選択データの差異を解析し、個人属性、商品属性、家計内での在庫状況、購入経験などが実験バイアスにどのように影響するか、適切な評価方法を検討する。また、推定方法にはベイジアンアプローチの採用を検討している。分析結果を取りまとめ、国内外の学会誌に論文を投稿し、成果の公開を進める。
団代数の基礎と応用の研究

団代数の基礎と応用の研究を行い、研究成果の一部として以下の結果を得た。A。二重対数関数および量子二重対数関数に対する応用、B。有限型団代数におけるcベクトルとdベクトルの分類、C。完全WKB解析に対する応用、D。一般団代数の基礎的性質の研究および量子一般団代数の定式。今年度も引き続き、研究計画に基づき、団代数の基礎と応用の研究を行った。特に、2012年8月から12月の4ヶ月間、バークレーの数理科学研究所(MSRI)のプログラム"cluster algebras"に参加し、団代数の専門家と多くの有益な議論を行い、また研究集会およびセミナーで研究発表を行った。以下の3つが得られた主な結果である.2. Salvatore Stella氏との共同研究により、有限型団代数の箙の変異同値類、cベクトル、dベクトルのDynkin図による明示的表示を与え、それによって完全に分類決定を与えた。手法としては、A型とD型については、団代数の多角形実現を有効に利用し、また、B型とC型についてはcベクトルおよびdベクトルの折りたたみの手法を開発し適用した。3. Salvatore Stella氏との共同研究により、sine-Gordon Y-systemに対する周期性とダイログ恒等式に関するTateoの予想を、団代数の手法を用いて証明するとともに、多角形の三角分割や連分数展開との興味深い関係を明らかにした。それぞれの結果について、査読付き論文(結果1)およびarXivプレプリント(結果2、3)による結果の公表を行った。2013年度は引き続き団代数の基礎と応用の研究をおこなった。特に、岩木耕平氏(京大)との共同研究で、完全WKB解析における変異理論の研究を開始し、以下の成果を得た。Riemann球面上のSchroedinger方程式のポテンシャル関数の連続変形に対して、Stokesグラフが不連続に変形すること(変異)、また同時にVorosシンボルが漸近展開の不連続現象であるところのStokes現象を起こすことは、従来より良く知られていた。本研究では、このような完全WKB解析における変異現象と、最近のGaiotto-Neitzke-Mooreによる4次元ゲージ理論およびHitchin系の研究, Bridgeland-Smithによる3-Calabi-Yau圏の安定性条件の研究などの進展を踏まえて、より一般にコンパクトRiemann面上におけるSchroedinger方程式の変異理論の研究を開始した。その結果、Gekhtman-Shapiro-Vainshtein、Fock-Goncharov、Fomin-Shapiro-Thurstonらによる、Riemann面上の三角分割と団代数の関係性を有効に用いることにより、StokesグラフやVorosシンボルの変異が団代数の変異とその一般化により記述されることを明らかにした。これは団代数と完全WKB解析というかなり疎遠と考えられていた二つの分野の密接な結びつきを明らかにするものであり、大きな意義があるものと考える。Rinat Kashaev氏(Geneve大)との共同研究において、古典および量子dilogarithm恒等式の研究を行った。具体的な成果としては、1。量子団代数の周期に付随する量子dilogarithm恒等式のさまざまな形式(tropical形,普遍形、局所形)の導出。これはKellerや長尾の圏論的導出よりもより直裁的な導出であり、量子団代数の定式化のみで行うことができる。2。量子およびdilogarithm恒等式の関係。1で得られた量子dilogarithm恒等式の局所形の半古典極限により対応する古典団代数の周期に付随する古典dilogarithm恒等式が得られることを示した。これは、FaddeevとKashaevによる量子および古典ペンタゴン恒等式の関係の広範な一般化を与える。途中計算において量子団代数の量子力学的実現が鍵となる。以上の結果は、量子および古典dilogarithm恒等式を団代数の観点から統一的な視点を与えるものとして今後の研究においてもその有用性が期待される。さらに、Salvatore Stella氏およびAndrei Zelevinsky氏(いずれもNortheastern大)と団代数の基礎理論の研究の開始をした。c-ベクトルについての新しい知見が得られたが、これをさらに精密化させることが課題として残された。今年度も引き続き団代数の基礎と応用の研究を行い、以下の3つの結果を得た。1. Schroedinger方程式の単純極におけるStokes現象の団代数による定式化(岩木耕平氏(京大)との共同研究)。前年度に岩木氏との共同研究によりSchroedinger方程式の完全WKB解析に現れる2重極におけるStokes現象が団代数の曲面による実現を通して団代数の変異により記述されることを明らかにした。本研究では、これに引き続いて単純極におけるStokes現象について調べた。その結果、2重極の場合と並行する結果が、以下の特記すべき事実とともに得られた。i)Stokes現象の幾何学的記述は、通常の団代数の曲面による実現の代わりにFelikson-Shapiro-Tumarkinによる「団代数のオービフォールド曲面による実現」により与えられることii)Voros係数のStokes現象の記述は、通常の団代数の代わりにChekhov-Shapiroによる「一般団代数」の変異により与えられること。2.一般団代数の種子の構造について。1の研究において一般団代数の理論的整備の必要性が生じたことを動機として、一般団代数のいわゆるy変数を用いた再定式化を行い、これらのx変数やy変数が通常のFomin-Zelevinskyによる団代数の種子に対するものと同様にF多項式, cベクトル, gベクトルにより記述されることを明らかにした。

これにより、一般団代数が団代数と同等の良い性質を持つものであるという極めて重要な認識に達した。3.一般団代数の量子化と一般量子ダイログ関数。2の研究に引き続き、一般団代数のy変数の量子化の研究を行い、量子ダイログ関数を一般化した一般量子ダイログ関数というものを導入することによって自然な量子化が得られることを明らかにした。今年度は引き続き団代数の基礎と応用の研究を行った。具体的には1。一般団代数の研究、特に高次ダイログ関数の関数等式の導出、2。Gross等による散乱図形による交換図の記述を用いた団代数の研究、3。団代数の亜群による定式化、などの研究を行い、さまざまな成果が得られた。研究成果の一部について論文[1]を公表し、また一部については現在論文を執筆中である。団代数の基礎と応用の研究を行い、研究成果の一部として以下の結果を得た。A。二重対数関数および量子二重対数関数に対する応用、B。有限型団代数におけるcベクトルとdベクトルの分類、C。完全WKB解析に対する応用、D。一般団代数の基礎的性質の研究および量子一般団代数の定式。一般団代数は当初の研究の視野に入っていなかったが、完全WKB解析に現れることからその重要性を認識し、団代数と同様の良い性質を明らかた点において、団代数の基礎理論に対する重要な貢献がなされたと評価する。代数学引き続き、団代数の基礎と応用の研究を行う。まず、団代数の基礎の研究として、有限型団代数のcベクトルのDynkin図による明示的表示と分類決定を行ったことは、大きな意義があると考える。一般に、反対称団代数のcベクトルは初期箙から定まるルート系のルートになることがNajera Chavezらの最近の研究により知られている。しかし、それが具体的にどのようなルートになるかは未知である。有限型団代数によるわれわれの分類定理は、今後、これらのルートをより一般的に特徴付けるための有用なデータとなると考えられる。また、団代数の応用の研究として、証明することは長年困難に見えたsine-Gordon Y-systemに関するTateoの予想を、多角形の三角分割と関連づけるというアイデアによりsine-Gordon Y-systemの本質を明らかにしつつ証明した点に意義があると考える。これはまた、E型のY-systemの連分数による一般化は存在するのか、という新たな問題も提起する。また、sine-Gordon Y-systemはアフィンA_1型の戸田場理論から得られるという観点からも、さらなる(膨大な)sine-Gordon Y-systemおよび団代数の周期の一般化の存在も示唆する。
心筋Caチャンネルの薬物結合部位の同定と創薬への応用

本研究はCa拮抗薬の心筋Caチャンネル上での結合部位を、骨格筋チャンネルと対比しつつ明らかにし、得られ結果を基に国際的な共同研究により、心筋に選択性の高いCa拮抗薬の創製を目的とする。平成89年度の2年間の研究で得られた知見を以下に要約する。1.Ca拮抗薬の一つジルチアゼム型薬物1の、骨格筋Caチャンネル上での結合部位を、立体的に小さな反応基を用いた光アフィニティラベル法で明らかにした。同定した部位はリピートIVの2箇所であり、欧米のグループが最近発表したリピートIIIとIVの2箇所であるとの結論は、立体的に嵩高い反応基を用いたための誤った結果が含まれることを指摘した。2.平面化学構造上ジルチアゼム型薬物に類似しているが、従来のCa拮抗薬にはない長期持続性をもつ新規化合物セモチアジルの光ラベル用試薬[^3H]FNAKを用いて結合部位を同定した。それはリピートIVのセグメント6を含む領域であり、従来の3つのCa拮抗薬結合部位と一部重なり合う近接した部位ではあるが、完全にはオーバーラップしていないことがわかった。薬理学的に、セモチアジルと他の3つのCa拮抗薬の間にみられるアロステリック相互作用も、この構造解析の結果でよく説明できた。3.これに続き、[^3H]FNAKを用いて心筋Caチャンネルでの結合部位も同様の手法で明らかにできた。結果は骨格筋チャンネルと対応する領域であるが、明らかに数箇所のアミノ酸置換が認められた。これが両チャンネルに対する作用の違いの要因の一つとみなされた。臨床的に汎用されているCa拮抗薬のイオンチャンネル上での結合部位を分子レベルで明らかにした上で、これの基づいたドラッグデザインと合成を行い、その基礎的および臨床薬理学的検討を綿密に行うことは、より有効な循環器疾患治療薬の創製を可能ならしめる途である。本研究はCa拮抗薬の心筋Caチャンネル上での結合部位を、骨格筋チャンネルと対比しつつ明らかにし、得られた結果を基に国際的な共同研究により、心筋に選択性の高い拮抗薬の創製を目的とする。本年度の研究で得られた知見を以下に要約する。1.代表的なCa拮抗薬である1,4-ジヒドロピリジン型薬物の心筋Caチャンネル上での結合部位は、骨格筋のチャンネルと一次構造上で同等部位であり、数個のアミノ酸残基の違いが薬物結合親和性を制御していることが強く示唆された。2.代表的なCa拮抗薬であるジルチアゼム型薬物1の、骨格筋Caチャンネル上での結合部位を、立体的に小さな反応基を用いた光アフィニティラベル法で明らかにした。3.平面化学構造上ではジルチアゼム型薬物に類似している点をもつが、従来のCa拮抗薬にはない薬理作用をもつ新規化合物2の光ラベル用試薬を合成し、これを用いて骨格筋Caチャンネル上での結合部位を明らかにした。それは従来のCa拮抗薬結合部位と近接した部位ではあるが、明らかに異なっていた。X線結晶解析で得られた1と2の立体構造は、重なり部分がほとんどないことが判明した。この結果に基づき、2をリ-ド化合物とした新たな化合物群のデザインと合成が可能となった。臨床的に汎用されているCa拮抗薬のイオンチャンネル上での結合部位を分子レベルで明らかにした上で、これの基づいたドラッグデザインと合成を行い、より有効な循環器疾患治療薬の創製を可能ならしめる途である。

本研究はCa拮抗薬の心筋Caチャンネル上での結合部位を、骨格筋チャンネルと対比しつつ明らかにし、得られた結果を基に国際的な共同研究により、心筋に選択性の高いCa拮抗薬の創製を目的とする。本年度の研究で得られた知見を以下に要約する。1.平面化学構造上ではジルチアゼム型薬物に類似しているが、従来のCa拮抗薬にはない長期持続性をもつ新規化合物セモチアジルの光ラベル用試薬[^3H]FNAKそれはリピートIVのセグメント6を含む領域であり、従来の3つのCa拮抗薬結合部位と一部重なり合う近接した部位ではあるが、完全にはオーバーラップしていないことがわかった。薬理学的に、セモチアジルと他の3つのCa拮抗薬の間にみられるアロステリック相互作用も、この構造解析の結果でよく説明できた。2.これに続き、[^3H]FNAKを用いて心筋Caチャンネルでの結合部位も同様の手法で明らかにできた。結果は骨格筋チャンネルと対応する領域であるが、明らかに数箇所のアミノ酸置換が認められた。これが両チャンネルに対する作用の違いの要因の一つとみなされた。