hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顕著な細胞毒性を有するハイブリッドステロイド2量体の合成研究

Cephalostatin類は海洋ミミズの一種であるCephalodis eusgilchristiより単離されたステロイド2量体であり、強力な細胞成長抑制を有する。まず、ステロイド側鎖部の立体選択的構築法の確立を目的として検討したところ、スピロ体の前駆体である16-デヒドロ-22-ヒドロキシステロイドの立体選択的合成に成功した。すなわち、dimethyl[(17M-6β-methoxy-3α,5-cyclo-5α-pregn-17(20)-en-16α-y1]oxymalonateをLiC1とともにHMPA中で加熱すると、Wittig転位と脱メトキシカルボニル化が一挙に進行し、対応する(20S,22S)-22-ヒドロキシ-24-nor-16-コレンー23一酸メチルエステルが主生成物として得られることを見出した。次いで、ステロイド側鎖部に複素芳香環を有する新規OSW-1誘導体の合成を企画した。芳香環の導入は、17E(20)-ethylidene-16α-arylmethyloxysteroidのWittig転位を用いることとした。すなわち、17E(20)-ethylidene-16ct-(4-methyl-2-thenyl)oxysteroidのWittig転位によりステロイド側鎖を導入し、16位のオレフィンを足場にtrans-16,17一ジオールに導いた。次いでステロイド受容体とD-xy1とL-araからなる二糖の供与体によるグリコシル化を行うことにより、目的とするチオフェン環を有するOSW-1の新規誘導体並びにOSW-1の合成に成功した。さらに、塩基性窒素を有する誘導体が未だ合成されていないことに着目し、チアゾール環をもつ誘導体の合成を検討したところ、アグリコンに相当するステロイドの合成に成功した。一方、OSW-1並びにその誘導体に関してLC/MSを詳細に検討したところ、有用な構造情報を得ることができた。Cephalostatin類は1988年にPettit等により南アフリカ産の海洋ミミズの一種であるCephalodiscus gilchristiより単離されたステロイド2量体であり、構造上の特徴として側鎖部にスピロアセタール環を有するとともにピラジン環を介して2量化していることが挙げられる。Cephalostatin類は強力な細胞成長抑制作用を有する。一方、伏谷等は1994年に群体ホヤRitterella tokiokaから強力な細胞毒性を有するステロイド2量体としてritterazine類を単離している。これらステロイド2量体が抗がん剤のリード化合物として期待されることから、共通の合成戦略の基にこれらステロイド2量体の合成法の確立と生理作用発現における構造活性相関に興味が持たれる。ステロイド2量体の合成においては、スピロアセタール部の立体選択的な構築法の確立とピラジン環形成による2量化が課題となる。本年度は、ステロイド側鎖部の立体選択的構築法の確立を目的として検討したところ、スピロ体の前駆体である16-デヒドロ-22-ヒドロキシステロイドの立体選択的合成に成功した。すなわち、(17E)-16α-ヒドロキシ-17(20)-プレグネンとジメチルジアゾマロネートから調製できる[(17E)-6β-メトキシ-3α,5-シクロ-5α-プレグ-17(20)-ネン-16α-イル]オキシプロパン二酸ジメチルエステルを塩化リチウムとともにHMPA中で加熱すると、Wittig転位と脱メトキシカルボニル化が一挙に進行し、(20S,22S)-22-ヒドロキシ-6β-メトキシ-3α,5-シクロ-24-nor-5α-16-コレン-23-酸メチルエステルが主生成物として得られることを見出した。

本化合物は16位のアルケンを足場にすることで16β,17α-ジオール基の導入も可能であり、cephalostatin類やritterazine類の側鎖部合成における重要な合成中間体となりうるものと考えられる。OSW-1は指田・三巻等によってユリ科の植物であるOrnithogalum Saundersiae鱗茎から単離された新規アシル化コレスタン配糖体であり、各種悪性腫瘍細胞に対して極めて強力な増殖抑制活性を有することが見出されている。OSW-1はadriamycin, camptothecin耐性腫瘍を含む各種悪性腫瘍細胞に対して、臨床で使用されている既存の抗腫瘍薬であるmitomycin C, cisplatin, taxol等に比べても10から100倍以上もの細胞増殖抑制作用を有することから、注目を浴びている。その構造はステロイド2量体であるcephalostatinやritterazineに類似しており、構造活性相関の観点からも興味深い。そこで我々は、ステロイド側鎖部に芳香環を有する新規OSW-1誘導体の合成を企画した。芳香族化合物としてチオフェンやチアゾールを念頭においた。チオフェンの場合、脱硫によりOSW-1の合成も可能となる。芳香環の導入は、17E(20)-ethylidene-16α-arylmethyloxy steroidのWittig転位を用いることとした。先ず、モデル実験としてallyl 2-thiophenemethyl ether類のWittig転位を確立した。この知見を基に、17E(20)-ethylidene-16α-(4-methyl-2-thenyl) oxy steroidのWittig転位によりステロイド側鎖を導入し、16位のオレフィンを足場にtrans-16,17-ジオールに導いた。次いでステロイド受容体とD-xylとL-araからなる二糖の供与体によるグリコシル化を行うことにより、目的とするチオフェン環を有するOSW-1の新規誘導体並びにOSW-1の合成に成功した。Cephalostatin類は1988年にPettit等により南アフリカ産の海洋ミミズの一種であるCephalodiscus gilchristiより単離されたステロイド2量体であり、強力な細胞成長抑制作用を有する。構造上の特徴として側鎖部にスピロアセタール環を有するとともにピラジン環を介して2量化していることが挙げられる。一方、伏谷等は1994年に群体ホヤRitterella tokiokaから強力な細胞毒性を有するステロイド2量体としてritterazine類を単離している。これらステロイド2量体が抗がん剤のリード化合物として期待されることから、共通の合成戦略の基にこれらステロイド2量体の合成法の確立と生理作用発現における構造活性相関の検討が望まれる。ハイブリッドステロイド2量体の合成においては、cephalostatinあるいはritterazine型のスピロアセタール部を側鎖に有するステロイドとOSW-1などのような異なるタイプのステロイドとの組合せによる生理作用の検討に興味がもたれる。既に、OSW-1の合成に成功していることから、本年度は新規OSW-1誘導体の合成を検討した。
豚の管内増殖性糸球体腎炎は溶連菌感染後糸球体腎炎か?

野外で発生している豚の糸球体腎炎、とりわけ管内増殖性糸球体腎炎(EPGN)の発生状況および病理学的本態について研究した。また、豚由来β溶連菌を健康子豚の扁桃に接種し、EPGNの実験的再現を試みた。1.発生状況O日齢から6ヶ月齢以上の豚2129例の腎臓を検索したところ、EPGNは約6ヶ月齢の肉用豚16例(検索全例の0.8%、6カ月齢豚の1.3%)に認められた。また、メサンギウム増殖性糸球体腎炎(MDGN)が572例(検索全例の26.8%)に、1gA腎炎が28例(検索全例の1.3%)に認められ、これらの糸球体病変は全年齢群にわたって出現していたが、経齢とともに出現頻度が増加した。2.病理像EPGNは糸球体毛細管における管内性細胞増殖を特徴とし、免疫組織学的には、1gG、1gMおよびC_3の顆粒状沈着がメサンギウム域および係蹄壁に認められた。MPGNではメサンギウム基質の増加が著明であった。1gG、1gM、1gAおよびC_3の沈着は認められず、本糸球体病変の発生に免疫学的機序が関与している可能性は低いと思われた。1gA腎炎ではEPGNとMPGNの糸球体病変が同一系球体に共存していたが、1gAの特異的沈着を伴っており、EPGNとMPGNの移行像ではなく、独立した糸球体疾患と考えられた。3.実験的再現離乳直後の雑種豚2頭の扁桃内に、β溶連菌(血清型B,C,E,N,P,R,U)を1日1回6週間にわたって接種し、EPGNの実験的再現を試みた。組織学的、超微形態学的および免疫病理学的手法による検索を試みたが、EPGNの作出は不成功に終わった。肥育豚に糸球体腎炎が多発していることを見出し、その病理発生を明らかにするため、本年度は以下の研究を行った。1.野外豚における糸球体腎炎の発生状況生後1週齢から23歳までの繁殖豚約2,000頭の腎臓を検索し、糸球体腎炎は約1カ月齢より発生し、6カ月齢までは発生率が上昇すること、および繁殖豚では糸球体腎炎の発生率が低く、間質性腎炎が多いことが分かった。また、メサンジウムの増殖性糸球体腎炎が糸球体腎炎の大部分を占め、管内増殖性糸球体腎炎は少いことが分かった。管内増殖性糸球体腎炎はメサンジウム増殖性糸球体腎炎に何らかの感染性要因が加わった場合に発生するものと考えられた。次年度ではこれらの腎炎の免疫組織学的および超微形態学的特徴を明らかにする。2.豚の糸球体腎炎の実験的再現AR群のβ溶血性レンサ球菌(溶連菌)を子豚に扁桃内接種し、糸球体腎炎を実験的に再現するための条件を探る基礎実験を繰り返し行った。その結果、いずれの菌群においても、週1回3週間にわたり扁桃内接種し、最終接種より3週後以降に剖検した離乳豚に糸球体腎炎が認められることが分かった。現在、糸球体腎炎の起炎性を各菌群について比較する実験を行っている。本実験では、上記菌群の比較の他、実験的に再現された糸球体腎炎を自然発生糸球体腎炎と形態学的および免疫病理学的に比較し、野外で多発している豚の糸球体腎炎はβ溶血性レンサ球菌による溶連菌感染後糸球体腎炎であることを証明する。

野外で発生してる豚の管内増殖性糸球体腎炎の病理形態像、免疫病理像およびその発生状況について検討するとともに、豚由来β溶連菌を健康子豚の扁桃に接種し、管内増殖性糸球体腎炎の実験的再現を試みた。1.病理形態像〓慢性広汎性に糸球体が腫大・分葉化し、糸球体細胞増数(富核)が顕著であった。超微形態学的には糸球体毛細血管内皮細胞の腫大、毛細血管内への好中球、リンパ球および大食細胞浸潤が見られた。2.免疫病理像主としてメサンジウム域にIgG、IgA、IgMおよびC_3の顆粒状沈着が高率に認められた。しかし、正常な糸球体例30例についても免疫病理学的に検索したところ、同様な免疫複合体の沈着が高率に認められた。従って、本腎炎に特異的な免疫複合体の沈着はないと考えられた。3.発生状況本糸球体腎炎は全検索例2129例中16例(0.8%)に出現し、かつ発生は約6カ月齢の肉用豚に限られていた。従って,本糸球体腎炎は一過性で、かつ可逆的変化であることがわかった。4.実験的再現離乳直後の雑種豚計24頭の扁桃内に、β溶血性レンサ球菌(血清型B、C、E、N、P、R、u)を1日1回1ないし6週間にわたって接種し、管内増殖性糸球体腎炎の実験的再現を試みた。実験終了後全例とも屠殺・剖検し、病理組織学的、超微形態学的および免疫病理学的に検索した。管内増殖性腎炎は1例も認められず、再現実験は不成功に終わった。
常微分方程式系の幾何学的理論

1.k(≧2)階の常微分方程式系を含む、k階の有限型偏微分方程式系のあるクラスについて、下記のような幾何学的研究を行った。(1)このクラスの偏微分方程式系を座標に依らない形で定式化し、k階準射影系の概念を導入した。これは、微分方程式であると同時に幾何構造でもある。(2)k階準射影系のモデル表象代数Lを決定し、その延長gを計算した。さらに、gを用いて、k階準射影系のモデル空間を等質空間G/G^<(0)>として構成した。さらに、このモデル空間を射影空間の言葉を使って具体的に表現した。(3)任意のk階準射影系Rに対して、標準カルタン接続Γを構成した。(4)当面の課題は、この接続Γの基本的不変量を決定し、その曲率を詳しく調べ、幾何学的に意味のあるk階準射影系のクラスを見出すことである。2.常微分方程式系の幾何学的積分において、完全積分可能系の積分に関するリー及びカルタンの理論が重要な役割を果す。しかし、この理論には、明確でない点が多多あるので、この理論の厳密な定式化と証明を与えた。(1)単純リー環gに付随するリーの微分方程式及びリー演算を明確に定義した。さらにgの次数付け(gradation)を用いて、リーの微分方程式の好ましい表現を与えた。(2)Σをカルタン系とする。即ちΣは、完全積分可能系Eをもつ多様体P上の横断絶対平行性を意味する。g(Σ)をΣの無限小自己同型の簡約化されたリー環とする。このとき、カルタンによる次の定理の厳密な証明を与えた。「Eの積分は、求積法(不定積分)とg(Σ)の単純成分に付随するリー演算によって行われる。」1.k(≧2)階の常微分方程式系を含む、k階の有限型偏微分方程式系のあるクラスについて、下記のような幾何学的研究を行った。」κ(≧2)段階の常微分方程式系,一般にκ(≧2)階, γ独立変数, η-γ従属変数の包合的な(正規形をもつ)有限型偏微分方程式系について,下記のような幾何学的研究を行った.1.このような系を座標系によらない形で定式化し, κ階,双次数(η, γ)の準射影系の概念を導入した.これは微分方程式であると同時に一種の幾何構造(準積構造)である.2.κ階,双次数(η, γ)の準射影系χの表象代数〓を決定し,その延長〓を計算した. κ=2またはκ=3, γ=η-1のとき,〓は〓=〓_<-κ>+...+〓_κの形の単純次数つきり一代数であり,その外のとき,〓は〓=〓_<-κ>+...+〓_1の形の(根底をもつ)次数つきり一代数である.3.延長された表象代数〓を用いてκ階,双次数(η, γ)の標準的(standard)準射影系のモデル空間を等質空間G/G^<(0)>として構成した.さらにこのモデルを射影空間における概念を用いて具体的に表現した.4.以前,研究代表者は単純次数つきり一代数〓に付随するある種の幾何構造の等値問題を,最も精密な形で,即ち,この幾何構造に対して標準的(normal)カルタン接続を構成することによって,解決した.今回,これと同様な研究を〓が根底をもつ場合に行った.5.この研究を用いて, κ階,双次数(η, γ)の準射影系のχに対して標準的カルタン接続τを構成した.

6.今後の課題. (1)τの基本的不変量を決定し, τの曲率を詳細に調べること.(2)τの基本的不変量が部分的に消えている系χお幾何学的性質を調べ,そのような系をより単純な別種の幾何構造によって表現すること.(3)我々の非線型常微分方程式系の研究とラゲール・フォーサイス流の線型常微分方程式系の研究との関連性を考えること.常微分方程式系の幾何学的積分において、完全積分可能系の積分に関するリー及びカルタンの理論が重要な役割を果す。しかし、この理論には、明確でない点が多々あるので、この理論の厳密な定式化と証明を与えた。1.単純リー環gに付随するリーの微分方程式及びリー演算を明確に定義した。さらにgの次数付け(gradation)を用いて、リーの微分方程式の好ましい表現を与えた。2. Σをカルタン系とする。即ち、Σは完全積分可能系Eをもつ多様体P上の横断絶対平行性を意味する。g(Σ)をΣの無限小自己同型の簡約化されたリー環とする。このとき、カルタンによる次の定理の厳密な証明を与えた。「Eの積分は、求積法(不定積分)とg(Σ)の単純成分に付随するリー演算によって行われる。」3.今後の課題は、この定理を常微分方程式系の幾何学的積分の問題に実際に応用することである。(2階の系に対しては、このような応用は既に研究代表者によってなされている。)
成長期の骨密度決定因子の解明

まずPBM獲得年齢の検討を約350名の健常人のデータをもとに下記モデルで検討した。腰椎・大腿骨骨密度と年齢の関係はY=A+BxX+CxX^2 with plateauにより統計学を用いR^2が最大となるモデルをPBM年齢とした。女子では腰椎・大腿骨頚部密度とも14.5-15歳でほぼPBMとなりその値は両者とも約1g/cm^2であった。男子では16.5-17歳でPBMとなりその値は約1.05g/cm^2であった。これらは本邦での従来の常識より早い、以下の検討はPBMに達しかつその後の加齢の影響を受けないgolden ageと考えた主として18-20歳ついて行った。女性ではPBMと初経年齢と運動と有意な関係を認めたこの差は約7%であった。男子では通常の運動はPBMの決定因子でなかった。私どもは、PBMに達した18-20歳の群でビタミンD受容体遺伝子多型のうちEismanらがNature報告したイントロン8のBsmlを中心とした遺伝子多型と骨密度との関係には有意なものをみとめなかった。成長期の小児約100人で検討したものでも同一の結果であった。さらにTakedaらにより報告されたビタミンD受容体Exon2に存在するInitiator Met A(T/C)G(Met-Thr)多型をSSCP法で解析した。この泳動パターンは3型に別れるがType1は腰椎・大腿骨頚部共他の2型に比し有意に骨密度が低値であった。またType1はBsm1のBと連鎖する傾向をみとめた。これは新知見であり、今後低骨密度群に対する対策が必要になる。さらに低高骨密度群各群に分けリンパ球のセルライン化を行った。ただしRT-PCRによるビタミンD受容体mRNAの定量性には技術的問題があり現在検討をひかえている。機序解明には遺伝子多型とWestern blotによるVDR蛋白の定量・VDR受容体プロモーター活性との関係をみる必要がある。
共形写像に関連する変分問題とｍｅｔｒｉｃのｐｕｌｌｂａｃｋに関する変分問題の研究

この研究課題は,リーマン多様体の間の写像の共形性(等角性)を測るテンソル量のノルムの積分の停留写像(C-stationary mapと呼ぶ)と,計量のpullbackのノルムの積分の停留写像(symphonic mapと呼ぶ)についての研究である.symphonic mapに対して,正則性,構成(symphonic joinと呼ぶ),安定性などについて結果が得られた.C-stationary mapに関しては, symphonic mapに比べて取り扱いが非常に難しいが,安定性の部分的結果が得られている。本研究の目的は2つある:(1)多様体間の写像のconformalityを測るテンソル量のノルムの積分を最小にすることにより, conformal mapsに"最も近い"写像を見つける.もっと一般に,この変分問題の停留写像(C-stationary mapsと呼ぶ)の性質を調べる.(2)上記の積分量の一部として, metricsのpullbacksのノルムの積分が現れるが,そのノルムの積分の停留写像(symphonic mapsと呼ぶ)の性質を調べる.ちなみに, metricsのpullbackのトレースの積分の停留写像がharmonic mapsである.今年度は,昨年度から引き続き, symphonic mapsに関して,以下の2つの事柄について研究を行った:(a)symphonicmapsの解の構成について, harmonic mapsのSmith constructionの方向での解の構成について研究を行い,結果が得られた.(b)n次元球面の部分多様体を定義域あるいは値域とするsymphonic mapsの安定性に関連していくつかの結果が得られた.この研究課題は,リーマン多様体の間の写像の共形性(等角性)を測るテンソル量のノルムの積分の停留写像(C-stationary mapと呼ぶ)と,計量のpullbackのノルムの積分の停留写像(symphonic mapと呼ぶ)についての研究である.symphonic mapに対して,正則性,構成(symphonic joinと呼ぶ),安定性などについて結果が得られた.C-stationary mapに関しては, symphonic mapに比べて取り扱いが非常に難しいが,安定性の部分的結果が得られている。本研究の目的は2つある:(1)多様体間の写像のconformalityを測るテンソル量のノルムの積分を最小にすることにより、conformal mapsに"最も近い"写像を見つける.もっと一般に,この変分問題の停留写像(C-stationary mapsと呼ぶ)の性質を調べる.(2)上記の積分量の一部として, metricsのpullbacksのノルムの積分が現れるが,そのノルムの積分の停留写像(symphonic mapsと呼ぶ)の性質を調べる.ちなみに, metricsのpullbackのトレースの積分の停留写像がharmonic mapsである.今年度は,本研究課題の初年度として, symphonic mapsに関して,以下の2つの事柄について研究を行った:(1)symphonicmapsの正則性について調べた.4次元ユークリッド空間の部分領域から, n次元球面へのsymphonic mapsのへルダー連続性の結果が得られた.(2)n次元球面の部分多様体を定義域あるいは値域とする安定なsymphonic mapsの性質についての研究を行っている.現在進行中である.この研究課題の目的は2つある:(1)多様体間の写像のconformalityを測るテンソル量のノルムの積分を最小にすることにより,conformal mapsに"最も近い"写像を見つける.もっと一般に,この変分問題の停留写像をC-stationary mapsと呼び,その性質を調べる.(2)上記の積分量は, 4-エネルギーと, metricsのpullbacksのノルムの積分に分解される.後者の積分量の停留写像をsymphonic mapsと呼び,その性質を調べる.ちなみに, metricsのpullbackという観点からは,そのトレースの積分の停留写像がharmonic mapsである.多様体上の変分問題Smith constructionの議論を用いて, 2つの球面から球面へのsymphonic mapsから,球面から球面への新たなsymphonic mapsの構成することができるという結果が得られた.C-stationary mapsの研究の準備的段階として, symphonic mapsについての考察が進んでおり,初年度としての目的は達しているものと思われる.今後もこの方向で研究を進める.特に, symphonic mapsについて,研究を進める.次年度以降は,初年度の研究を進めるとともに, C-stationary mapsの研究の準備的考察を始める予定である.行う予定であった研究打ち合わせが、事情により行えなかったため。行えなかった研究打ち合わせを次年度に行う予定であり、この打ち合わせの旅費に使用する。本研究は,他大学の研究者との共同研究として進めている部分も多い.したがって,研究費の多くは,研究打ち合わせのための旅費と,研究に必要な図書の購入に使用する.また,次年度末には今年度末に引き続き, Willmore曲面の研究会を開く予定であるので,研究会開催のための費用を計上する.
内リンパの恒常性維持にかかわる膜輸送体の液性調節機構

内リンパのイオン組成に対するエストロゲンの影響を調べ、それによって起こる内耳障害の影響について調べた。また、人工的に内リンパ水腫を作成し、前庭機能に与える影響を調べた。1、エストロゲン欠乏状態での蝸牛膜電位の変化C-57BLマウスのエストロゲンレセプターノックアウトマウスを用いて、蝸牛内膜電位の変化を調べた。正常の8週齢のC-57BLマウスの平均蝸牛内膜電位の平均は108mV、ノックアウトマウスの平均は112mVと両者に有意な電位の差は無かった。老齢マウスに関しては両者に蝸牛膜電位差がある可能性あり、今後検討の予定である。2、内リンパ水腫による前底系の影響有色モルモットを用いて、手術で内リンパ嚢を閉塞し、メニエール病のモデルとなる内リンパ動物を作成する。モルモットの前庭機能評価のため、暗所で振子様回転刺激を与え、前庭眼反射(VOR)を測定した。内リンパ嚢作成2週目にVORは有意に減少し、以後は回復傾向にあった。さらに内リンパ作成2週目回転刺激後に、メニエール病の発作期と同様の内リンパ水腫作成側に向かう眼振を認め、3週目以降にメニエール病の回復期と同様の反対側に向かう回転刺激後眼振を認めた。この結果から、当モデル動物と検査方法でメニエール病の病態解明の手がかりを得られる可能性があると考えた。薬剤投与による内リンパ水腫抑制効果と、それに伴うVOR gainの変化を今後検討したい。内リンパの分泌と吸収に関わっている膜輸送体の発現と内リンパのイオン組成に対する各種ホルモンの影響を調べ、体内の液性調節因子とメニエール病をはじめとする内耳病態との関連を考える手がかりを得ることを目的とする。特に以下の点に重点を置いて研究する。1.ホルモン過剰動物における膜輸送体mRNAの発現量の変化グルココルチコイド、エストロゲンをラットに1-7日間投与し、これらホルモンの全身的過剰状態を作成する。これらの動物から内耳を摘出し、実体顕微鏡下にマイクロダイセクションを行い、血管条、ラセン靭帯、コルチ器、蝸牛軸等に分割して組織を採取する。これらの組織に発現している各種膜輸送体のmRNAについて定量的RT-PCRを行い、発現量を対象と比較する。エストロゲンをマウスに1-7日間投与し、エストロゲン過剰状態を作成する。エストロゲン欠乏状態動物は、同種のエストロゲンレセプターノックアウトマウスを用意する。これらの動物の蝸牛内電位を測定し、さらに血管条等蝸牛内組織を観察し、対照と比較する。いずれも、現在まだ比較検討に十分なデータが得られておらず、実験進行中である。特に以下の点に重点をおいて研究する。1.エストロゲン過剰、欠乏状態での蝸牛膜電位、組織学的変化。エストロゲン過剰状態は、マウスにエストロゲンを1-7日投与し、作成する。エストロゲン欠乏状態は、同種のエストロゲン、およびエストロゲンレセプターノックアウトマウスを用意する。さらに内耳を摘出し、血管条、ラセン靱帯、コルチ器、蝸牛軸に分割して組織を採取し、正常対象と形態変化を比較する。幼齢マウスではエストロゲン、エストロゲンレセプターノックアウトマウスの蝸牛内電位は正常と比較して変化ないことを確認している。老齢変化、組織学的観察は現在進行中である。2.内リンパ水腫による前庭系の影響有色モルモットを用いて、手術で内リンパ嚢を閉塞し、メニエール病のモデルとなる内リンパ水腫動物を作成する。モルモットの前庭機能評価のための前庭眼反射(VOR)測定システムはすでに構築しており、正常動物でVOR gain測定可能な段階となった。現在内リンパ水腫動物のVOR gainの変化を経時的に測定中である。今後内リンパ水腫軽減薬剤投与によるVOR gainの変化、組織学的水腫の程度とVOR gainの相関を検討する予定である。さらに内リンパ作成

2週目回転刺激後に、メニエール病の発作期と同様の内リンパ水腫作成側に向かう眼振を認め、3週目以降にメニエール病の回復期と同様の反対側に向かう回転刺激後眼振を認めた。この結果から、当モデル動物と検査方法でメニエール病の病態解明の手がかりを得られる可能性があると考えた。薬剤投与による内リンパ水腫抑制効果と、それに伴うVOR gainの変化を今後検討したい。
生活習慣の欧米化によるインクレチン・グルカゴン分泌の変化

日本人に比し生活習慣の欧米化した日系米人において、肥満や耐糖能異常によるグルカゴンやインクレチン分泌の変化を調べた。糖尿病の既往がなく、現在治療中でもない、ロサンゼルス在住の日系米人138名に、75gブドウ糖負荷試験(OGTT)を施行し、血糖値、血清インスリン値、血漿グルカゴン値、血漿Glucagon-like peptide-1(GLP-1)値、血漿Glucose-dependent insulinotropic polypeptide(GIP)値を測定し、耐糖能別に正常群(119名)、境界群(12名)、糖尿病群(7名)の3群に分類し、糖負荷に対する各ホルモンの血中濃度の変動を比較した。空腹時血漿グルカゴン値及びOGTTにおける血漿グルカゴン濃度-時間の曲線下面積は、正常群、境界群、糖尿病群の順に高くなり、正常群に比し糖尿病群は有意に高かった。血漿GLP-1値と血漿GIP値は3群で差異を認めなかった。続いて、正常耐糖能群を肥満の程度(Body mass index: BMI)別に、BMI<22群(37名)、22≦BMI<25群(46名)、BMI≧25群(36名)の3群に分け、同様の検討を行った。血漿グルカゴン値は、空腹時は、BMI<22群より22≦BMI<25群が、さらに22≦BMI<25群よりBMI≧25群が高値であり、OGTTにおける血漿グルカゴン濃度-時間の曲線下面積は、BMI≧25群では他の2群に比し有意に高値であった。本研究の結果から、ごく初期の糖尿病群や境界型の耐糖能異常群、さらには正常耐糖能群であっても肥満があれば、空腹時の血漿グルカゴン値が高いことが示された。すなわち、空腹時の血漿グルカゴン濃度は糖尿病発症の予知マーカーとして有用であることが示唆される。本研究では、遺伝素因は同じでありながら、生活習慣の異なる2つの日本人集団、すなわち、ロサンゼルス在住の日系米人と広島在住の日本人の血中グルカゴンおよびインクレチン(GLP-1、GIP)濃度を測定し、2つの集団で比較解析を行い、生活習慣の欧米化による肥満やインスリン抵抗性、糖尿病の発症に、グルカゴンやインクレチンがどのように関連しているかを検討することを目的としている。平成28年度は、まず、平成27年の8月に実施したロサンゼルス医学健診にて採取した、4075歳のロサンゼルス在住日系米人156名(男性80名、女性76名)の75gブドウ糖負荷試験における0分、60分、120分の血漿グルカゴン、total GLP-1、active GLP-1、total GIP、active GIP濃度の測定を実施した。その結果、空腹時グルカゴン値およびグルカゴン総和(ブドウ糖負荷0分、60分、120分の曲線下面積AUC)は、糖尿病群で非糖尿病群に比べ有意に高値であり、また肥満者で非肥満者に比べ有意に高値であった。さらに、重回帰分析を行うと、空腹時グルカゴン値はインスリンとは独立した、Body mass indexの有意な説明因子であった。一方、比較対照となる広島在住の日本人集団として、ロサンゼルス在住日系米人と同様の条件で、広島県で実施されている生活習慣病健診において、広島在住の日本人40名(男性33名、女性7名)の血液サンプルを採取した。ロサンゼルス在住日系米人のデータは数的にも十分確保することができた。しかし、広島在住日本人はサンプル数が少なく、また性別も男性に偏ってしまった。75gブドウ糖負荷試験を実施し、かつグルカゴンやインクレチン採取のためには採血時に特別に手間がかかるため、一般の健診では協力が困難なため、やむを得ないと考えている。平成29年度は、4075才のロサンゼルス在住日系米人156名(男性80名、女性76名)と広島在住日本人40名(男性33名、女性7名)の75gブドウ糖負荷試験(OGTT)における0分、60分、120分の血漿グルカゴンおよびインクレチン(GLP-1、GIP)濃度を測定し、統計学的に比較解析した。今回サンプルを収集した広島在住日本人には耐糖能異常者の割合が多く、生活習慣の異なる日本人集団として、日系米人の比較対照となる日本人としては不適切な集団であった。そこで、ロサンゼルス在住日系米人138名(男性75名、女性63名)において、耐糖能別に血漿グルカゴンおよびインクレチン濃度のOGTTによる変動パターンを解析した。耐糖能別に分類すると正常型(NGT)119名、境界型(IGT)12名、糖尿病型(DM)7名であった。血漿グルカゴン値は、負荷前、負荷後60分、負荷後120分のすべてにおいて、NGT群よりIGT群が、さらにIGT群よりDM群が高値を示した。一方、インクレチンについては、active GLP-1値、active GIP値ともに、NGT、IGT、DMの3群で有意な違いを認めなかった。続いて、NGT群のなかで、BMIにより22未満、22以上25未満、25以上の3群に分けると、負荷前の血漿グルカゴン値はBMIが大きい群になるほど高値を示したが、血漿インクレチン濃度には特徴的な変化を認めなかった。

日系米人における耐糖能別、肥満度別における血漿グルカゴン濃度の解析結果から、糖尿病を発症する前段階のIGT、そしてNGTであっても肥満を有すれば、空腹時グルカゴン値が高値であることが判明した。このことは、空腹時グルカゴン値が糖尿病の発症を予知するマーカーとして利用できる可能性を示唆している。ロサンゼルス在住日系米人156名と広島在住日本人40名のサンプルの収集、データの解析は終了し、現在、日系米人138名のデータを論文作成中である。日本人に比し生活習慣の欧米化した日系米人において、肥満や耐糖能異常によるグルカゴンやインクレチン分泌の変化を調べた。糖尿病の既往がなく、現在治療中でもない、ロサンゼルス在住の日系米人138名に、75gブドウ糖負荷試験(OGTT)を施行し、血糖値、血清インスリン値、血漿グルカゴン値、血漿Glucagon-like peptide-1(GLP-1)値、血漿Glucose-dependent insulinotropic polypeptide(GIP)値を測定し、耐糖能別に正常群(119名)、境界群(12名)、糖尿病群(7名)の3群に分類し、糖負荷に対する各ホルモンの血中濃度の変動を比較した。空腹時血漿グルカゴン値及びOGTTにおける血漿グルカゴン濃度-時間の曲線下面積は、正常群、境界群、糖尿病群の順に高くなり、正常群に比し糖尿病群は有意に高かった。血漿GLP-1値と血漿GIP値は3群で差異を認めなかった。続いて、正常耐糖能群を肥満の程度(Body mass index: BMI)別に、BMI<22群(37名)、22≦BMI<25群(46名)、BMI≧25群(36名)の3群に分け、同様の検討を行った。血漿グルカゴン値は、空腹時は、BMI<22群より22≦BMI<25群が、さらに22≦BMI<25群よりBMI≧25群が高値であり、OGTTにおける血漿グルカゴン濃度-時間の曲線下面積は、BMI≧25群では他の2群に比し有意に高値であった。本研究の結果から、ごく初期の糖尿病群や境界型の耐糖能異常群、さらには正常耐糖能群であっても肥満があれば、空腹時の血漿グルカゴン値が高いことが示された。すなわち、空腹時の血漿グルカゴン濃度は糖尿病発症の予知マーカーとして有用であることが示唆される。生活習慣の異なる、ロサンゼルス在住日系米人と広島在住日本人の2つの集団において、グルカゴンやインクレチンのデータを統計学的に比較解析し、生活習慣の欧米化による肥満やインスリン抵抗性、糖尿病の発症におけるグルカゴンやインクレチンの影響を検討し、その発症予防や治療介入の新たな方策を探る。日系米人138名のデータを論文発表する予定である。遺伝素因が同一でありながら生活習慣の異なる日本人集団同士を比較解析するために、日系米人の比較対照として今回収集した日本人40名のサンプルは不適切であった。従って、広島県の生活習慣病予防健診などのうち、対象者に対して無作為にOGTTを実施している健診において、新たに日本人サンプルの収集を実施することが必要である。これは今後の(次の)研究の検討課題と考える。
植物病原菌胞子の生活環に係わる化合物の合成研究

いくつかの植物病原菌胞子について自己発芽抑制因子の存在が知られている。平成3年度はこのうちヒレタゴボウタンソ病菌(<colleatatrichum gloeospolides>___ー)の胞子の自己発芽抑制因子、(ー)ーグロエオスボロン、およびその立体異性体を合成し生理活性と構造との関係を明らかにすることを目的として研究を行なった。この目的を達成するためには、(ー)ーグロエオスボロンがその構造中にもつ二つの不斉中心に由来する立体異性体を全て光学活性体として合成しなければならない。それには適当な段階で合成中間休を光学分割して合成を進めるのが有利であると判断し、2ートリデセンー6ーオ-ルの光学分割を行なった。分割を行なうには一般に結晶性の良いとされているカルバメ-ト誘導体を選び、2ートリデセンー6ーオ-ルと(S)ー(+)ー(1ーナフチ-ル)ーエチルイソシアナ-トとを三フッ化ホウ素を触媒として反応させ、ジアステレオマ-の関係にある二種カルバメ-トを得た。因みにアルコ-ルとイソシアナ-トからカルバメ-トを形成する場合に触媒として三フッ化ホウ素が極めて無効であった。二種カルバメ-トを分離後、それぞれを環元し(+)ー、及び(-)ー2ートリデセンー6ーオ-ルを得た。ここに得た(+)ー、及び(-)ー2ートリデセンー6ーオ-ルをエボキシドに酸化し、エボキシドに4ーペンチン酸のリチウムジアニオンを反応して炭素鎖の延長を行なった。この時新たに不斉中心が生ずるので生成物は二種のジアステレオマ-の混合物となる。この段階では二者の分離は出来なかった。これを混合物のまま,14員環ラクトンの形成、続いてアセチレン結合をαーチケトンに酸化した。この段階でジアステレオマ-の分離が可能であった。その内の一つは(-)ーグロエオスボロンに導かれ同定された。また、残る三種の異性体はそれぞれ(ー)ーグロエオスボロンの立体異性体に導かれ、合成を完成した。
障害者歩行支援装具の最適設計と画像解析による評価診断システムの構築

本研究では平成12年度に引き続き、英国で開発された障害児用歩行器(以後Hart Walkerと称す)の機能分析と国内での量産化を目指した試作を進め、両年度にわたる以下の様な成果が得られた。(1)国内外の50例の歩行データを解析し、歩容(歩行状態)の変化とHart Walkerの調整箇所との関連をまとめ、基礎的な調整基準が得られた。(2)上記結果については客観的な指導が行えるように症例毎に調整箇所の画像データを解析したCD/Rを製作し、訓練士の育成に役立てる準備を進めている。(3)(1)、(2)については地域医療機関と連携して症例の検討にあたり、今後の工学と医学の両分野の協力体制が確立された。(4)画像データ解析にあたり、被験者や地域訓練施設の協力を得て3次元画像解析を実施した。歩行の解析にこの方法は的確に歩容の特徴をつかむことができ、今後の研究を更に進めていく上で大きな前進が期待できる。(5)量産化に向けた試作では、開発者から指摘された部分の改善に努め、量産化に目途がついた。この課程で福祉機器製作に際しての欠くことのできない安全性、仕上がり、使い勝手のよさ、信頼性等の開発姿勢を学ぶことができた。(6)国産化とともに、成人用Hart Walkerの開発を進め、CAD/CAMを利用して膝関節ジョイント部分など荷重がかかる部分の設計と試作を行った。同時に成人用の装着機器を設計し介護者の負担軽減、装着者の歩行意欲向上につなげる予定である。本研究では英国で開発された障害児用新型歩行器の機能分析を進め、訓練士の経験だけに頼らず、科学的なデータに基づく歩行器調整法の確立と国内での普及を念頭に置いて量産化に結びつく技術開発を目指した。その結果次のような成果が得られた。(1)VTRに記録した症状の異なる国内外の脳性麻痺児20名の歩行データ(歩行器装着時)について速度ベクトル解析プログラムを用いて股関節・膝関節・足関節部の変位パターンや加速度等を測定し、調整の基礎となる力学的データを得た。(2)歩行器使用時の筋活動を筋電計を用いて測定し、健常者の筋活動と比較することで、歩行器の正しい調整方法に関する新しい知見を得た。これににより、歩行器の各パーツが持つ機能を力学的に理解することができ、客観的な調整法の基礎が得られた。(3)国内での量産に向けた取り組みでは、開発者から試作許可を得て1号機を製作したが、組み立て後の機能性不備や英国と日本の材料規格等の相違について指摘を受け、改めて2、3号機を製作した。この試作は地域企業の協力を得て行い、今後の量産化に向けた協議も進めている。本歩行器については障害児だけでなく、大人や高齢者からも利用の要望が強く、大人用に強度確保を行う事も重要な問題として浮上してきた。そのためフレーム強度を中心に設計段階での大人用歩行器部品の検討を進めており、開発者との協議を試作と平行して進めている。本研究の成果は平成13年度の機械学会、理学療法士学会にて発表する予定である。

歩行の解析にこの方法は的確に歩容の特徴をつかむことができ、今後の研究を更に進めていく上で大きな前進が期待できる。(5)量産化に向けた試作では、開発者から指摘された部分の改善に努め、量産化に目途がついた。この課程で福祉機器製作に際しての欠くことのできない安全性、仕上がり、使い勝手のよさ、信頼性等の開発姿勢を学ぶことができた。(6)国産化とともに、成人用Hart Walkerの開発を進め、CAD/CAMを利用して膝関節ジョイント部分など荷重がかかる部分の設計と試作を行った。同時に成人用の装着機器を設計し介護者の負担軽減、装着者の歩行意欲向上につなげる予定である。
高親和性IgEレセプター(FcεRI)を介したシグナル伝達機構の解析

高親和性IgEレセプター(FcεRI)は、マスト細胞、好塩基球、好酸球、皮膚のランゲルハウス細胞などに選択的に発現しているレセプターで、I型アレルギー反応の効果相を発動させる分子である。FcεRIはα_1β_1γ_2の4量体構造をとっており、α鎖はIgEを結合し、β、γ鎖はシグナル伝達に関与する。遺伝子組み換えによってヒトFcεRIα鎖細胞外ドメインの可溶化(CHO細胞)が可能になったが、IgEとFcεRIα鎖の高親和性結合の分子機構を明らかにするためには、α鎖上のIgE結合部位の高次構造を解明する必要があり、α鎖の結晶化を目指して可溶化α鎖大量生産系をバキュロウイルスを用いて構築した。結晶化のためには糖鎖修飾を除く必要があるので、その前段階として糖鎖修飾部位を同定し、各部位の糖鎖修飾の程度を明らかにした。今後、主たる糖鎖修飾部位に変異を導入して、糖鎖修飾を除き、IgE結合活性を検討する。より単純な一分子の系を用いてシグナル伝達を解析するために、IgEを結合するヒトα鎖細胞外ドメインと、シグナル伝達に関与するヒトβ鎖C末端側の細胞内ドメインまたはヒトγ鎖の細胞内ドメインとのキメラ融合分子を導入した細胞株を樹立し、その発現様式を明らかにした。またヒト好塩基球細胞株よりヒトSykキナーゼ遺伝子をクローニングし、上記の細胞株に導入して、FcεRIを介するシグナル伝達におけるSykキナーゼの役割を検討している。高親和性IgEレセプター(FсεRI)は、マスト細胞、好塩基球に特異的に発現しているレセプターで、IgEによって媒介されるI型アレルギー反応の効果相を発動させる分子である。FсεRIはα_1β_1γ_2の四量体構造をとっており、α鎖はIgEを結合し、β、γ鎖はシグナル伝達に関与する。先ずシグナル受容の分子機構を明らかにする目的で、高親和性IgE結合を担う部位の探求を開始した。遺伝子組み換えによってヒトFсεRIα鎖細胞外ドメインの可溶化に成功し、このα鎖細胞外ドメインはそれ単独で、細胞表面に発現している完全型のレセプターと同じ高親和性をもってIgEを結合すること、そしてそのstoichiometryは1:1であることを明らかにした。さらにIgE結合部位の同定のための立体構造解析を目的としたα鎖の結晶化に向けて、可溶化α鎖の大量生産システムを開発しつつある。一方シグナル伝達に関与するヒトβ鎖の遺伝子単離を行い、オックスフォード大学との共同研究でこのβ鎖遺伝子がアトピー遺伝子と連鎖していることを明らかにした。より単純な一分子の系を用いてシグナル伝達を解析するために、IgEを結合するヒトα鎖細胞外ドメインと、シグナル伝達に関与するヒトβ鎖s末端側に細胞内ドメインまたはヒトγ鎖の細胞内ドメインとのキメラ融合分子をコードするcDNAをPCRにて合成し、種々の細胞株に導入した。宿主の細胞株の性質に応じて、導入キメラ融合分子の細胞膜への発現様式を検討し、発現のためのaccessory moleculeの要求性とその会合様式を解析するとともに、キメラ融合分子を発現したいくつかの細胞株を樹立し、現在この分子を介したシグナル伝達機構の解析を始めている。高親和性IgEレセプター(FcepsilonRI)は、マスト細胞、好塩基球、好酸球、皮膚のランゲルハウス細胞などに選択的に発現しているレセプターで、I型アレルギー反応の効果相を発動させる分子である。FcepsilonRIはalpha_1beta_1gamma_2の4量体構造をとっており、alpha鎖はIgEを結合し、beta、gamma鎖はシグナル伝達に関与する。遺伝子組み換えによってヒトFcepsilonRIalpha鎖細胞外ドメインの可溶化(CHO細胞)が可能になったが、IgEとFcepsilonRIalpha鎖の高親和性結合の分子機構を明らかにするためには、alpha鎖上のIgE結合部位の高次構造を解明する必要があり、alpha鎖の結晶化を目指して可溶化alpha鎖大量生産系をバキュロウイルスを用いて構築した。

結晶化のためには糖鎖修飾を除く必要があるので、その前段階として糖鎖修飾部位を同定し、各部位の糖鎖修飾の程度を明らかにした。今後、主たる糖鎖修飾部位に変異を導入して、糖鎖修飾を除き、IgE結合活性を検討する。より単純な一分子の系を用いてシグナル伝達を解析するために、IgEを結合するヒトalpha鎖細胞外ドメインと、シグナル伝達に関与するヒトbeta鎖C末端側の細胞内ドメインまたはヒトgamma鎖の細胞内ドメインとのキメラ融合分子を導入した細胞株を樹立し、その発現様式を明らかにした。またヒト好塩基球細胞株よりヒトSykキナーゼ遺伝子をクローニングし、上記の細胞株に導入して、FcepsilonRIを介するシグナル伝達におけるSykキナーゼの役割を検討している。
ペロブスカイト型酸化物触媒を用いたアンモニアSOFCの要素技術開発

アンモニア燃料を直接利用する固体酸化物形燃料電池の低温動作化に向けては、第一に燃料極(アノード)のアンモニア酸化反応に対する活性と耐久性の向上が必要である。500度程度の低温で高い活性・耐久性が期待されるペロブスカイト型酸化物燃料極触媒の探索を中心とするアンモニア燃料を直接利用する固体酸化物形燃料電池の基盤技術の開発を目的として、本年度は以下の研究を行った。1.従来のNiベースの燃料極触媒よりもアンモニア分解反応に対して高い活性を示したペロブスカイト型酸化物:SrM1-xMoxO3-δ触媒(M=Fe)をアノード触媒に用いた固体酸化物燃料電池セルを作成し、電気化学特性を調査した。その結果、600°Cで、Niをベースの燃料極触媒を用いたセルよりも高い性能を得られた。また、Niベースの燃料極触媒よりも高い耐久性があることが分かった。発電後、ペロブスカイト型酸化物:SrM1-xMoxO3-δ触媒(M= Fe)粒子表面には、Feが析出していることが分かった。表面に析出したFeが、アンモニア分解の活性点となり、発電性能が向上したと考えられる。また、Coを含侵したSrM1-xMoxO3-δ触媒(M= Fe)をアノード触媒に用いたセルを作成し、電気化学測定を行った。Coを含侵することにより、性能のさらなる向上が確認された。この触媒粒子表面には、アンモニア分解能の高いCo-Fe合金が形成されていることが確認された。合金相の形成により、性能が向上したと考えられる。2.液相法を用いて、Mo金属を含有するペロブスカイト型酸化物:SrM1-xMoxO3-δ触媒(M= Co、Ni)を合成した。Coを導入した触媒をアノード触媒に用いたセルは、Feを導入した触媒よりも高い発電性能並びに耐久性を示した。しかし、Niを導入し場合、単相のペロブスカイト構造を持つ触媒の合成ができなかった。(1)400600度の低温度領域で、ペロブスカイト型酸化物燃料極触媒単体でのアンモニア分解性能を調査するため、四重極質量分析装置と超高真空排気装置を購入し、それらを組み合わせて触媒性能評価装置を作製した。Niベースの燃料極触媒を標準試料に用いて、当該装置の動作確認を行った。(2)液相反応法や固相反応法を用いて、Mo金属を含有するペロブスカイト型酸化物:SrM1-xMoxO3-δ触媒(M= Fe)を合成した。液相反応法で合成した触媒は、固相反応法で合成した触媒と比較して、均一小粒径な粒子であった。この触媒を触媒性能評価装置を用いて調査した結果、一般的に固体酸化燃料電池に使用されているNiベースの燃料極触媒よりも、アンモニア分解反応に対して高い活性を持つことがわかった。さらに、耐久性試験から、アンモニア燃料に対して高い耐久性があることがわかった。(3)合成したペロブスカイト酸化物触媒を燃料極とするセルを作製し、それを用いて電気化学的評価手法を確立した。(理由)当初予定の項目(1)触媒性能評価装置を作製並びにそれを用いた触媒性能の評価、(2)発電性能を調査するためのセル評価システムを構築、各項目について当初の計画に沿った成果を得ることができたため。

Coを導入した触媒をアノード触媒に用いたセルは、Feを導入した触媒よりも高い発電性能並びに耐久性を示した。しかし、Niを導入し場合、単相のペロブスカイト構造を持つ触媒の合成ができなかった。(1)触媒性能評価装置を用いて、合成した酸化物触媒のアンモニア分解性能を調査する。酸化物のMoの一部を、Co、Ni、Fe等のMoよりも窒素との結合が弱い原子を導入した酸化物触媒を作成し、触媒の組成がアンモニア分解速度に与える影響を系統的に調査し、触媒とN原子との相互作用に着目して、酸化物表面における活性の要因を明らかにする。(2)アンモニア分解反応に優れた触媒を選択し、その材料を燃料極とする発電セルを作製して、その発電特性を評価する。燃料をアンモニア、水素と切り替えるなどして運転条件を変化させ、アンモニアの酸化反応に対する活性を調査する。(3)長期運転試験前後の発電特性を比較し、触媒の化学的な安定性を調査する。発電後の燃料極の構造や燃料極と電解質との界面構造を電子顕微鏡で観察し、燃料極触媒として用いた場合の課題を明らかにする。29年度、第43回固体イオニクス討論会(山形)に参加し、成果発表を行う予定であったが、諸事情により取りやめた。そのため、国内旅費として予定していた予算が繰り越しとなっている。上記のとおり、繰越金は、国内学会での成果発表のための旅費として使用する。
ニューロプシンによる海馬長期増強制御の細胞内シグナル解析

シナプスの構造、機能、可塑性の制御が脳の情報処理能力を担っている神経回路の機能に重要であることが示されてきた。近年、tPA, plasmin, neurotrypsin, neuropsin等による細胞分子の分解過程がシナプスの機能調節に関与することが示唆された。しかしながら、それらの機能については現在明らかにされていないのが現状である。これまで我々はneuropsinによる神経可塑性を詳細に調べてきた。実際にneuropsinが長期増強(LTP)の調節に重要であることが明らかとなってきた。LTPにはNMDAの受容体の関与するタイプ(NMDA-LTP)とNMDA受容体と電位依存性カルシウムチャンネルの関与するタイプ(compound-LTP)の少なくとも2つのタイプと時間的な異なるタイプ(E-LTP, L-LTP)が知られている。海馬の学習・記憶に関連するセリンプロテアーゼneuropsinはLTPの初期過程(E-LTP)の増大量を調節し、シナプス長期増強効果を示す。しかしながら、どの様にしてシナプス長期増強効果を生み出すかは明らかではなかった。当助成の研究からE-LTPからL-LTPへの移行にNeuropsinが関与する知見を得た。さらに、L-type VDCCの活性化が関与する事も明らかとなった。このE-LTPからL-LTPへの移行は短期記憶から長期記憶へのメカニズムのひとつであると考えられている。そのことから、neuropsinが記憶の短期から長期への移行に関与することが示唆された。神経可塑性関連プロテアーゼニューロプシンは、これまでの研究でLTPの増強効果があることが示されていた。本研究ではこのニューロプシンによる増強効果がどのような細胞内シグナルを介しているのかを明らかにすることを目的としている。ニューロプシンは分泌型プロテアーゼで細胞外から効果を発揮すると考えられる。LTPのシグナルは多くは細胞内シグナルが修飾されることによる。中でもLTPは、そのシグナルの場であるスパインの形態変化を伴うことがある。スパインの形態変化は細胞骨格分子アクチンの重合脱重合にて制御されている。ニューロプシンによる増強効果に細胞骨格系の再構築が関与するかどうかを調べるためにアクチン重合阻害剤サイトカラシンD(cyt.D)で海馬スライスを処置し検討した。その結果、ニューロプシンによるLTPの増強効果はcyt.Dの処理によって完全に阻害することが明らかとなった。このことは、ニューロプシンの効果はスパイン細胞骨格系の再構築を促進している可能性を示唆している。実際にスパインの形態が変化しているのかをEGFPを海馬細胞に発現させリアルタイムイメージングを行った。ニューロプシンの処理によりスパインの安定化が観察された。このことから、ニューロプシンによってスパイン内の細胞骨格系の再構築が起こりスパインの安定化が誘導されたことが示唆された。現在、アクチンEGFPを発現させ実際にアクチンがどのような挙動をするかを観察している。しかしながら、詳細なニューロプシンによるLTP増強効果を調べるためには更なるシグナル系を探索しなければならない。
メラニン生成能を利用したメラノーマ特異的化学療法剤の開発

メラノーマはメラニン形成という特異的な分化形質を有する。我々は、この性質を利用したメラノーマに特異的な抗腫瘍剤の開発研究を進めてきた。その結果、フェノールアミンである4-S-システアミニルフェノール(以下4-S-CAPと略す)が最も有望な抗メラノーマ薬剤であることが見出された。しかし、4-S-CAPは血圧降下作用を有するため、投与量が制限されると言う問題点がある。そこで我々は、4-S-CAP同族体の鏡像異性体について一方の鏡像異性体はマウスチロシナーゼの基質となり抗腫瘍作用を発揮するが、もう一方は血圧降下作用を有するであろうと期待し、α-メチル-4-S-CAP(α-Me-4-S-CAPP)およびα-エチル-4-S-CAP(α-Et-4-S-CAP)の鏡像異性体(R体,S体)を新規に合成し、マウスチロシナーゼの基質としての効果を調べた。そして、これら鏡像異性体のin vitroにおける細胞毒性およびフェニルチオウレア(以下PTUと略す)、N-アセチルシステイン(以下NACと略す)の効果、B16-Fl細胞への取り込みとグルタチオンレベルの減少を検討し、さらにB16担がんマウスにおける抗腫瘍効果、CS7BLマウス毛包メラノサイトにおける脱色効果および血圧降下作用についての比較検討を行った。その結果、α-Me-およびα-Et-4-S-CAP鏡像異性体はB16チロシナーゼに対して、天然のメラニンの基質であるL-チロシンよりもよりよい基質となった。in vitroにおける細胞毒性はメラニン産生細胞であるB16-Fl細胞に対する細胞毒性は、メラニン非産生細胞であるB16-G4F細胞より約70倍高く、3T3線維芽細胞より約160倍高いものとなり、PTUまたはNACによって完全に抑制された。4-S-CAPおよび各鏡像異性体のB16-Fl細胞への取り込みには差は見られず、グルタチオンの減少の度合いは化合物間で大きく異なっていた。また、α-Me-4-S-CAPではR体、およびα-Et-4-S-CAPではS体が、B16メラノーマの皮下での増殖を強く抑制し、C57BL黒色マウスの毛包メラノサイトの脱色を引き起こしたのに対し、その鏡像異性体では低い効果しか示さなかった。以上の結果から、鏡像異性体を用いることは、フェノール類のチロシナーゼに依存した細胞毒性を高めるということが示唆された。我々は、メラノーマに特異的な化学療法剤の開発研究を進めてきた。その結果、我々及び他の研究グループが検討してきた化合物のなかで、チラミンの硫黄同族体である4-S-システアミニルフェノール(4-S-CAP)が最も優れた抗メラノーマ作用を示すことを証明した。しかし、4-S-CAPは血圧降下作用を示すため、投与量が制限されるという問題点がある。