hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
卵胞の選択死:顆粒層細胞にアポトーシスを誘導する新規細胞死受容体の同定と分子制御

分子量、等電点、カスパーゼ様プロテアーゼ阻害剤に対する阻害スペクトルなどの生化学的特性、免疫化学的特性、組織化学的局在などが細胞死受容体であるFas/TNF受容体ファミリーに類似するものの、既知の何れとも異なることから、卵胞にのみ局在する新規な細胞死受容体であると考えられる。現在、この新規細胞死受容体をコードするmRNAの同定を進めるとともに、受容体と結合する糖鎖構造の解析を進めている。哺乳類の卵巣には少数の卵母細胞を選抜して排卵させ、99%以上を卵胞閉鎖による選択的死滅に誘導する機構が存在し、この過程で顆粒層細胞が特徴的核濃縮像を呈しながら消失する。この分子機構の解明研究の一環として、顆粒層細胞にアポトーシスを誘導する分子機構、特に細胞表面に発現している受容体分子の制御機構の解明を進め、卵胞顆粒層細胞にのみ特異的に発現する細胞死受容体の発見とそのシグナル伝達系の解析を進めた。すなわち、卵胞を構成する内外卵胞膜細胞、顆粒層細胞、卵丘細胞、卵母細胞を顕微鏡下に精密の分離できるブタ卵巣を材料として用い、健常卵胞から調整した顆粒層細胞を抗原として感作し、顆粒層細胞にアポトーシスを誘起させことのできるlgMクラスモノクロナール抗体を作成した。この抗体が認識するのは、顆粒層細胞にのみ局在する膜結合性糖蛋白で、腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリーに属する分子量55kDの新規な細胞死受容体である。蛍光抗体法およびウエスタンプロット法ではこの抗体は顆粒層細胞とのみ反応し、胸腺、肝、精巣など既知細胞死受容体のFasやTNF受容体が発現する器官を含めて他の器官では陽性反応を検出できなかった。さらに、初代培養顆粒層細胞の培地にこの抗体を添加して培養した場合、特異的にアポトーシスを誘導でき、このアポトーシスは培地中にカスパーゼ様プロテアーゼ阻害剤を添加した場合にその幾つかで阻害された。分子量、等電点、カスパーゼ様プロテアーゼ阻害剤に対する阻害スペクトルなどの生化学的特性、免疫化学的特性、組織化学的局在などがFasやTNF受容体ファミリーに類似するものの、既知の何れとも異なることから、卵胞顆粒層細胞にのみ局在する新規な細胞死受容体であることを証明できた。また同様にして、分子量42と55kDの2種の膜蛋白を認識するlgGクラスモノクロナール抗体を作成した。この抗体はlgM抗体によるアポトーシスを阻害することや抗原蛋白の解析から、Decoy受容体を認識するものと考えられ、卵胞の生死が特異的細胞死シグナル受容体のみならず、偽受容体による細胞死シグナルからの回避によっても制御されていることが新たに示唆された。哺乳類においては性周期毎に卵胞の99%以上を閉鎖によって選択的に死滅させる機構が存在し、この過程で顆粒層細胞が特徴的核濃縮像を呈しながら消失する。この分子機構を解明するため本研究を行い、次のことが分かった。この抗体が認識するのは、顆粒層細胞にのみ局在する膜結合性糖蛋白で、腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリーに属するが既知の分子とは異なる新規な細胞死受容体である。蛍光抗体法とウエスタンブロット法ではこの抗体は顆粒層細胞とのみ反応し、胸腺、肝、精巣など既知細胞死受容体のFasやTNF受容体が発現する器官を含めて他の器官では陽性反応を検出できなかった。さらに、初代培養顆粒層
実験的電子密度分布解析によるヘム酵素の機能発現のメカニズムの解明

ヘムタンパク質の活性中心に存在するポルフィリン鉄錯体は生体の多様な機能発現に関与している。通常、鉄(III)錯体は高スピン(S=5/2)中間スピン(S=3/2)低スピン(S=1/2)の3つのスピン状態をとることが可能である。この機能発現の過程の中でヘムタンパク質は中心金属の鉄(III)と周辺の配位子の相乗効果により(a)スピン状態のスイッチング(b)電子配置のスイッチングを行なっている。この生体の中に存在するいわばナノサイズの分子スイッチの作動のメカニズムにはヘムの非平面化が関わっていることが我々の研究により明らかになってきた。その理由はこれらの錯体に共通する金属周辺の密な配位環境と構造歪みの誘起する分子軌道の対称性の変化に起因する。そこで、実験的電子密度解析を行うことにより相互作用の定性的、定量的解釈を行いたいと考えた。SPring-8、及びKEK(PF-AR)の放射光を用いて電子密度分布解析を行なったところ、非平面化している5配位ポルフィリン鉄(III)クロリド錯体では外殻電子レベルで見ると、鉄周辺の配位子場は正方形ではないことがわかった。鉄の面外変位と非平面化の影響で、鉄を含む平面上の電子密度は窒素のπ電子同士が接近する方向と逆に離れる方向が存在する。その結果として長方形型の配位子場を与えていることがわかった。また、ポルフィリン異性体を用いて、鉄周辺のcavityの大きさと形状を変化させるとそれに伴って、非平面化ポルフィリンのように金属と配位子の間の電子レベルの結合様式は通常のポルフィリンとは大きく異なっていることが明らかになった。また、3価の鉄の高スピン錯体は各d軌道を1つの電子が均等に占有し、全体では5個の電子が存在するはずであるが、実際にはそれぞれの占有率は大きく異なっており、配位子と金属の間の電子の供与、逆供与をより直接的かつ定量的に観測することができた。生体の2原子分子(酸素,一酸化炭素,一酸化窒素など)結合型ヘムは酵素としての活動を行なうに際して2原子分子を取り込み、活性化してその機能を発現する.しかしこの様な種をそのまま観測し、実験を行なうことは非常に難しい.そこでプローブと呼ばれる類似の電子構造を持つイソシアニドを結合させその電子配置に関する検討を行なった.鉄(III)ポルフィリン低スピン錯体の電子配置には(d_<xy>)^2(d_<xz>,d_<yz>)^3,d_x型と(d_<xz>,d_<yz>)^4(d_<xy>)^1,d_<xy>型と呼ばれる2種類が存在する.イソシアニド結合型モデル錯体では全ての錯体がd_<xy>型になってしまうため,生体ヘムタンパク質の電子配置に関しての知見を十分に得られない.そこで分子設計から行ない,戦略的にd_x型イソシアニド錯体の創製を目指した.ジアザポルフィリンを平面配位子として用い,軸配位子にt-ブチルイソシアニドを用いたところ,NMR, EPRにおいて通常得られるd_<xy>型とは全く異なるデータが得られた.これらのデータから環周辺の原子におけるスピン密度を求めたところ,合成した錯体はイソシアニド錯体としては全く前例のないd_π型であることが判明した.この錯体を生体ヘムタンパク質のデータと比較を行なったところ,シトクロームP450のイソシアニド錯体の電子配置がd_π型であることがわかった.d_π型とd_<xy>型のスピン密度から鉄3d軌道とポルフィリンpπ軌道の相互作用に関して考察を行ない,d_π型とd_<xy>型では電子伝達を行なう道筋が大きく異なることが明らかになった.すなわち,d_π型錯体はポルフィリンからポルフィリンの別の分子軌道に電子が渡されているのに対して,d_<xy>型ではポルフィリンのπ軌道から鉄を介して軸配位子に電子が与えられていることがわかった.つまり,ポルフィリンは生体内での電子伝達の方向を変化させるスイッチとして働くことが判明した.ヘムタンパク質の活性中心に存在するポルフィリン鉄錯体は生体の多様な機能発現に関与している。

また、ポルフィリン異性体を用いて、鉄周辺のcavityの大きさと形状を変化させるとそれに伴って、非平面化ポルフィリンのように金属と配位子の間の電子レベルの結合様式は通常のポルフィリンとは大きく異なっていることが明らかになった。また、3価の鉄の高スピン錯体は各d軌道を1つの電子が均等に占有し、全体では5個の電子が存在するはずであるが、実際にはそれぞれの占有率は大きく異なっており、配位子と金属の間の電子の供与、逆供与をより直接的かつ定量的に観測することができた。
ヤンゴン郊外地域における住宅供給と居住者特性

ミャンマー最大の都市ヤンゴンは、2010年代以降の経済制裁解除後の外国直接投資の急増により、郊外における工業団地、住宅団地開発が急速に進展している。この研究は、現地でのフィールドワークにより、ヤンゴン大都市圏の拡大プロセスの実態を土地利用変化と郊外住宅地の開発、および住民特性の把握から明らかにすることを目的としている。現地調査では、住民へのアンケート調査を実施する。大都市圏の郊外開発に伴う大都市圏の空間構造の変容についても考察を加える。さらに、東南アジアの他の大都市との比較により、ヤンゴンの大都市圏形成の一般性と特殊性を明らかにする。
プロスタグランジンD_2受容体の生化学的性格付けとクロ-ニング

前年度、非クロマフィン(NC)細胞のmRNAより作製したcDNAライブラリ-をラット甲状腺由来のFRTL5細胞に遺伝子導入を行い、約1,500個の安定したトランスフォ-マットを得たことを報告した。今年度、これらの細胞についてPGD_2による細胞内cAMP濃度の変化について検討した結果、一次スクリ-ニングでは1168細胞株のうち155個の細胞がPGD_2により1.5倍以上のcAMPの上昇が認められた。さらに、二次、三次とスクリ-ニング行った結果、7種類の細胞がPDG_2と反応してcAMPを上昇させたが、中でもA4ー7は再現よくPGD_2と反応し、1.4ー1.8倍程度のcAMPを上昇させた。また、PGD_2受容体のアンタゴニストであるBWA868CやAH6809でPGD_2によるcAMPに抑制が見られたことから、PGD_2受容体遺伝子がこの細胞内で発現していることが示唆された。そこでCOS7細胞とA4ー7細胞を融合させ、クロモゾ-ム外にでたpcD2プラスミドをHitt法で回収し、コンピテント細胞に遺伝子導入し、200コロニ-からプラスミドを抽出した。BamHlとXholで切断してインサ-トcDNAのサイズを調べた結果、15種類の異なるcDNAサイズを含むクロ-ンが得られた。これらを再度FRTL5細胞に遺伝子導入し、60時間後にcAMPアッセイを行った結果、PGD_2に反応してcAMPを1.2ー2倍上昇させるクロ-ンが一つ得られ、現在このクロ-ンの塩基配列を解析中である。一方、前年度、PGD_2はcAMPを介して牛胎児気管由来のEBTr細胞のDNA合成、cーmyc遺伝子の発現を抑制することを明らかにしたが、PGD_2がcAMPを介して細胞内Ca^<2+>濃度([Ca^<2ー>]i)の上昇を引き起こすこと、逆に他のホルモンの[Ca^<2ー>]iの上昇を抑制することを見いだした。また、ラット脳星状細胞ではPGD_2はPGF_<2a>受容体を介して[Ca^<2ー>]iを上昇させることを明らかにした。このようにPGD_2の情報伝達機構は多様であり、一日も早くPGD_2受容体遺伝子のクロ-ニングを行い、解明したいと考えている。平成2年度の研究計画に基づき、(1)牛副賢髄質の非クロマフィン(NC)細胞におけるPGD_2によるアデニレ-トシクラ-ゼ活性化機構の解明と(2)PGD_2受容体遺伝子のスクリ-ニング法の確立を試みた。(1)に関しては、PGD_2受容体の特異的なアンタゴニストAH6809やBWA868Cを見いだし、PGD_2のcAMP上昇作用が拮抗的に阻害されること、Gsを直接活性化するNaFはNC細胞膜のアデニレ-トシクラ-ゼを活性化できること、サポニンによる細胞膜穿孔でPGD_2のcAMP上昇作用が消失することから、NC細胞膜上のPGD_2受容体からアデニレ-トシクラ-ゼへのシグナルの伝達には細胞質因子が関与している結果が得られた。

さらに種々の培養細胞を用いてPGD_2の情報伝達にはアデニレ-トシクラ-ゼ系とイノシト-ルリン脂質代謝系にカップルする2経路が存在することを明らかにした。(2)に関しては、まずβーアドレナ-ジック受容体のcDNAを発現ベクタ-pdKCRに組み込みラット甲状腺由来のFRTL5細胞でtransientなトランフォ-マントを作り種々の条件検討を行った。その結果、FRTL5細胞のI_2の取り込みはcAMP上昇後48ー72時間後に認められること、又cAMP上昇とI_2の取り込みの間には蛋白合成などの過程を介しており反応が単純でないことからstableなトランスフォ-マントを作り、PGD_2によるcAMP上昇でスクリ-ニングすることに決定した。NC細胞よりmRNAを調製し、OkayamaーBerg法に基づいてpcD_2のcDNAライブラリ-を合成し、約1500個のstableなトランスフォ-マントを得て現在PGD_2によるcAMP上昇能のスクリ-ニングを行っている。このように、平成2年度の研究計画(1)(2)は計画通り進み、平成3年度の計画に従い現在PGD_2の作用に関する細胞質因子の検索とPGD_2受容体遺伝子のクロ-ニングを試みている。前年度、非クロマフィン(NC)細胞のmRNAより作製したcDNAライブラリ-をラット甲状腺由来のFRTL5細胞に遺伝子導入を行い、約1,500個の安定したトランスフォ-マットを得たことを報告した。今年度、これらの細胞についてPGD_2による細胞内cAMP濃度の変化について検討した結果、一次スクリ-ニングでは1168細胞株のうち155個の細胞がPGD_2により1.5倍以上のcAMPの上昇が認められた。さらに、二次、三次とスクリ-ニング行った結果、7種類の細胞がPGD_2と反応してcAMPを上昇させたが、中でもA4ー7は再現よくPGD_2と反応し、1.4ー1.8倍程度のcAMPを上昇させた。また、PGD_2受容体のアンタゴニストであるBWA868CやAH6809でPGD_2によるcAMPの抑制が見られたことから、PGD_2受容体遺伝子がこの細胞内で発現していることが示唆された。そこでCOS7細胞とA4ー7細胞を融合させ、クロモゾ-ム外にでたpcD2プラスミドをHirt法で回収し、コンピテント細胞に遺伝子導入し、200コロニ-からプラスミドを抽出した。BamH1とXhoIで切断してインサ-トcDNAのサイズを調べた結果、15種類の異なるcDNAサイズを含むクロ-ンが得られた。これらを再度FRTL5細胞に遺伝子導入し、60時間後にcAMPアッセイを行った結果、PGD_2に反応してcAMPを1.2ー2倍上昇させるクロ-ンが一つ得られ、現在このクロ-ンの塩基配列を解析中である。一方、前年度、PGD_2はcAMPを介して牛胎児気管由来のEBTr細胞のDNA合成、cーmyc遺伝子の発現を抑制することを明らかにしたが、PGD_2がcAMPを介して細胞内Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]i)の上昇を引き起こすこと、逆に他のホルモンの[Ca^<2+>]iの上昇を抑制することを見いだした。また、ラット脳星状細胞ではPGD_2はPGF_<2α>受容体を介して[Ca^<2+>]iを上昇させることを明らかにした。このようにPGD_2の情報伝達機構は多様であり、一日も早くPGD_2受容体遺伝子のクロ-ニングを行い、解明したいと考えている。
精神疾患の神経ネットワーク変化に関する研究：時空間コネクティビティ解析による検討

本研究の目的は、従来よりも空間精度、時間精度の高い解析手法を用いて、自閉スペクトラム症、うつ病の安静時脳機能結合MRIデータを解析し、疾患特異的な神経ネットワークの変化を捉えるというものである。1年目は自閉スペクトラム症群の島皮質を空間精度の高い手法で解析した。これにより、1つの解剖学的領域とも言える島皮質が8つの機能的な下位領域に分かれ、かつ、分かれ方が健常群と自閉スペクトラム症群で異なることが判明した。分かれ方が異なる領域の機能を推定する解析を行ったところ、自閉スペクトラム症群では、情動処理に関わる領域が欠如したり、聴覚処理に関連する領域の体積が大きくなっていた。これらは自閉スペクトラム症の症状と矛盾しないものであり、2016年度に科学誌Molecular Autismに投稿し、受理、出版された(Yamada et al., 2016)。2年目は文献検索と時間精度の高い手法について解析を開始した。初めに時間精度の高い手法を含む、安静時機能結合MRIデータ解析について網羅的に文献検索を行った。そして、文献検索の結果を反映させた総説を科学誌International Journal of Neuropsychopharmacologyに投稿し、受理、出版された(Yamada et al., 2017)。そして、文献検索を元に、時間精度の高い手法について解析を開始した。最終年度は、時間精度の高い手法の解析を引き続き行った。最初に時間窓を短くし、その時間推移をみる手法(Allen et al., 2014)、次にボルツマンマシン分布で状態遷移をモデル化した方法(Ezaki et al., 2017)、相関係数とは違う手法で機能結合を推定する方法(Shine et al., 2015)などで解析を行った。しかし、2つのデータセットに汎化するような結果は得られなかった。本研究の目的は、従来よりも空間精度、時間精度の高い解析手法を用いて、自閉スペクトラム症、うつ病の安静時機能結合MRIデータを解析することで、疾患特異的な神経ネットワークの変化を捉えるというものである。今年度の進捗は空間精度の高い手法で自閉スペクトラム症の安静時機能結合MRIデータを解析した結果で認められた。まず自閉スペクトラム症の島皮質を空間精度の高い手法で解析、機能的に区分し、機能的下位領域が健常群と異なるかを調べた(男性自閉スペクトラム症36名、男性健常群38名)。その結果左島皮質前部では、健常群では2つ下位領域が認められたのに対し、自閉スペクトラム症群では1つの下位領域のみ認められた。メタ解析的にこれら下位領域の機能を推定したところ、自閉スペクトラム症では情動処理に関わる下位領域が欠如していることが分かった。また、右島皮質腹側中部の下位領域が自閉スペクトラム症では統計学的有意に拡大していた。この下位領域の機能を推定すると、聴覚処理に関連していた。以上の島皮質下位領域における区分や体積の違いは、自閉スペクトラム症における社会的情動の障害と聴覚過敏に関連している可能性が示唆された。これらの結果を今年度科学誌Molecular Autismに投稿し、受理、出版された(Yamada et al., 2016)。また時間精度の高い手法を用いて解析をするため、関連する文献調査を行い、まず行う手法を絞り込み始めた。空間精度の高い手法で自閉スペクトラム症の神経ネットワーク変化の特徴を抽出することができた。しかし、時間精度の高い手法はまだ試せていない。昨年度空間精度の高い手法を用い、自閉スペクトラム症における変化を描出でき、科学誌に出版された(Yamada et al., 2016)。今年度は時間精度の高い手法を選別するため、文献検索を行った。網羅的に検索を行い、それを総説という形で科学誌International journal of neuropsychopharmacologyに投稿、受理、出版された(Yamada et al., 2017)。そして、Allenが2014に発表した時間精度の高い手法(時間窓を1分間に短縮した)を用いて、自閉スペクトラム症72名、健常者70名のデータを解析した。上記手法に習い、5種類の脳状態が遷移すると仮定した。するとある1種類の脳状態の出現頻度が、自閉スペクトラム症で有意に低く(ttest, p = 0.0097)、自閉症度の指標であるAQ(Autism Quotient)総得点と出現頻度に負の相関が認められた(r = -0.2188, p = 0.0094)。すなわち出現頻度が低いと自閉症度が高いという関係である。この関係は自閉スペクトラム症群内でも認められた(r = -0.2461, p = 0.040)。今後、この1種類の脳状態のネットワーク特徴などを調べる予定である。今までに空間精度の高い手法で自閉スペクトラム症の神経ネットワーク変化の特徴を抽出することができた。今年度はさらに時間精度の高い手法を用いて、ある脳状態の出現頻度が自閉スペクトラム症で低いことを解析で抽出し、これが自閉症度と相関することを抽出することができた。

本研究の目的は、従来よりも空間精度、時間精度の高い解析手法を用いて、自閉スペクトラム症、うつ病の安静時脳機能結合MRIデータを解析し、疾患特異的な神経ネットワークの変化を捉えるというものである。1年目は自閉スペクトラム症群の島皮質を空間精度の高い手法で解析した。これにより、1つの解剖学的領域とも言える島皮質が8つの機能的な下位領域に分かれ、かつ、分かれ方が健常群と自閉スペクトラム症群で異なることが判明した。分かれ方が異なる領域の機能を推定する解析を行ったところ、自閉スペクトラム症群では、情動処理に関わる領域が欠如したり、聴覚処理に関連する領域の体積が大きくなっていた。これらは自閉スペクトラム症の症状と矛盾しないものであり、2016年度に科学誌Molecular Autismに投稿し、受理、出版された(Yamada et al., 2016)。2年目は文献検索と時間精度の高い手法について解析を開始した。初めに時間精度の高い手法を含む、安静時機能結合MRIデータ解析について網羅的に文献検索を行った。そして、文献検索の結果を反映させた総説を科学誌International Journal of Neuropsychopharmacologyに投稿し、受理、出版された(Yamada et al., 2017)。そして、文献検索を元に、時間精度の高い手法について解析を開始した。最終年度は、時間精度の高い手法の解析を引き続き行った。最初に時間窓を短くし、その時間推移をみる手法(Allen et al., 2014)、次にボルツマンマシン分布で状態遷移をモデル化した方法(Ezaki et al., 2017)、相関係数とは違う手法で機能結合を推定する方法(Shine et al., 2015)などで解析を行った。しかし、2つのデータセットに汎化するような結果は得られなかった。今後時間精度の高い手法を用いて、自閉スペクトラム症やうつ病の神経ネットワーク変化を捉えることができるのか、試していく予定。特徴的な脳状態のネットワーク特徴を解析で抽出するとともに、他の手法でも自閉スペクトラム症やうつ病の神経ネットワーク変化を捉えることができるのか、試行錯誤していく予定である。今年度は、解析と文献検索、論文執筆と投稿、受理までのプロセスで時間を大幅に消費し、新たな安静時MRIデータを取得することがなかったため。(理由)今年度、解析と文献検索、論文執筆と投稿、受理までのプロセスで時間を大幅に消費したため、あんせいじのうきのう安静時機能的MRIデータの取得ができなかった。(使用計画)安静時機能的MRIデータの取得用の施設利用料、謝金、また、新たな解析ソフトなどに使用する予定である。今年度は安静時MRIデータを10人単位で取得し、その施設利用料、謝金に使用する予定。データを増やし、より頑健な結果を目指す。
大学における退学防止モデルの提案―大学間・時点間の退学率データ分析から―

本研究では、大学における退学率を規定する要因について検討し、退学防止モデルを提案する。今年度は、1)テキストマイニング:退学経験者のインタビューデータをテキストマイニング、2)フィールドワーク:大学の現場での退学リスク評価の現状と課題に関する聞き取り調査を予定していた。大学の中途退学者のインタビューデータについて、KH Coderを使用して、テキストマイニングを行った。出現する語では、「生活」、「進学」、「授業」(以上、文系)、「活動」、「働く」、「就職」(以上、理系)が多かった。共起ネットワークでは、高校時代の充実や受験に関わるまとまり、人間関係に関するまとまり、学費やバイトに関わるまとまりを主として見出すことができた。さらに、対応分析では、文系では、意欲や興味、勉強という語が特徴的であり、理系では専門や就職、仕事などが特徴的な語として示された。これらのことから、退学者自身の高校時代や大学受験、人間関係、学費やバイトという生活面において、中途退学へ至る理由を見出していることが推測された。ただし、中途退学の理由は個人差が大きいこと、またインタビューごとのまとめ方の違い、現在と中途退学当時との時間差などによる違いがあることに留意することが重要であった。一方、次段階である分析手法に関して情報収集が必要と判断して、教育工学会に参加して、教育工学に関する研究における分析手法や測定に関わる最新の知見や情報を収集した。以上として、退学率を規定する多様な要因を検討するうえで、分析手法の洗練や、退学者自身の語りから有用であろう要因について把握することができた。研究の初年度は、テキストマイニングとフィールドワークに重点をおき、退学経験者と大学現場の双方が、退学をどのように考えているかに関して予備的に調査を予定していた。第1段階【テキストマイニング】:退学経験者のインタビューの二次分析から、退学者側から見た時代や大学の環境としての退学要因を探索することができたが、第2段階【フィールドワーク】の実施に取り掛かることができなかった。このため、やや遅れていると判断した。他大学へのフィールドワークに取り掛かることができなかったのは、昨年度に自身の所属が変わったことによる所属大学での研究や教育等の環境変化への対応に時間を要し、外部における調査実施に至らなかったことによると考えている。今後はそのような時間を必要としないため、他大学へのフィールドワークに十分に取り掛かることが可能であると考えられる。また、第3段階で予定している【大学・時点間の退学データの構築】に関してはデータを収集していく手はずを整えていくこと、最終段階【ベイズ推定等による計量的分析】に関しては、学会等による情報収集をしながら準備を行っていく。他大学へのフィールドワークのための予算を計上していたが、実施できなかったため。次年度の使用計画としては、当初の予定通り、他大学へのフィールドワークに取り掛かるために使用する。
アコースティックエミッションを用いたトライボロジー現象の認識・評価

トライボロジー(摩擦・摩耗)現象下で生じるアコースティックエミッション(AE)をAEセンサによりAE信号として検出・監視することで,トライボロジー現象の認識・評価への応用を図る.本研究では,すべり摩擦下の凝着摩耗とアブレシブ摩耗に関して,巨視的現象から微視的現象までの摩擦・摩耗現象とAE信号の対応関係を調査した.本研究の結果,各摩耗現象におけるAE源を明らかにし,様々なトライボロジー特性とAE信号の関係を見いだした.トライボロジー(摩擦・摩耗)現象下で生じるアコースティックエミッション(AE)をAEセンサによりAE信号として検出・監視することで,トライボロジー現象の認識・評価への応用を図る.本研究では,すべり摩擦下の凝着摩耗とアブレシブ摩耗に関して,巨視的現象から微視的現象までの摩擦・摩耗現象とAE信号の対応関係を調査した.本研究の結果,各摩耗現象におけるAE源を明らかにし,様々なトライボロジー特性とAE信号の関係を見いだした.アコースティックエミッション(AE)法をトライボロジー現象(摩擦、摩耗現象)の認識、評価に適用するため,繰返し摩擦試験および顕微鏡観察部に摩擦系を組み込んだin-situ観察実験により,トライボロジー現象とAE信号の関係を調べた。in-situ観察実験では,摩擦界面で起こる摩擦、摩耗の素過程をその側面よりリアルタイムで観察することができる。本年度の研究により,以下の点が明らかになった。1)AE法は,摩擦係数の変化から検出できない摩耗粒子の脱落などのトライボロジー現象を把握することができる。2)無潤滑繰返し摩擦下で計測されるAE信号は,摩擦界面に介在する摩耗粒子の生成およびその振舞いの影響を大きく受ける。3)摩擦界面の損傷(両摩擦表面粗さRaの和)は,摩耗粒子(移着粒子)の生成過程における凝着や摩耗粒子の摩擦界面での振舞いの結果であり,AE信号の変動幅とよい相関を示す。4)AE平均値やAE計数総数の計測から,摩耗粒子の数や大きさを評価できる可能性を示唆することができる。5)摩擦に伴うすべり線(帯)の生成によって定常的にAEが発生する。6)摩擦表面の塑性変形や摩耗(摩耗粒子の生成、移着)に起因したAE信号レベルの上昇や突発型AEが確認できる。本研究成果より,AE信号レベルやその変動の計測から,摩耗粒子形態やその数、大きさ,摩擦界面の損傷状態などを認識、評価できると考える。また,トライボロジー現象下で計測されるAE信号について,摩擦、摩耗の素過程との対応を新たに見出すことができた。平成20年度の研究では,トライボロジー現象とAE信号との微視的かつ定量的な関係を調べるため,μmオーダーの微小すべり摩擦下でAE信号波形の計測を行った.鏡面仕上げした純金属同士の凝着摩耗時と研磨紙を用いたアブレシブ摩耗時に得られるAE周波数の違いを調べた.凝着摩耗実験では,摩擦後の摩耗面を原子間力顕微鏡(AFM)で観察し,生成した摩耗素子(摩耗粒子のもっとも素となる粒子)とAE信号の対応関係を調べた.本年度の研究成果を以下にまとめる.1)凝着摩耗では,摩耗素子および移着粒子の生成時に,信号密度の高い高周波の突発型AE信号が検出される.そのAE信号の周波数分布は,材料に関係なく高周波領域(約1.1MHz付近)に周波数ピークが存在した.2)AEパルス(突発型AE信号)は,摩耗素子の集団移着によって生じる.このAEパルスエネルギー(最大振幅値と継続時間の積)の大きさは,摩耗素子の生成量と比例関係にあり,摩擦させた材料同士の凝着力が関係している.3)アブレブ摩耗では,信号密度の低い低周波の突発型AE信号が検出される.そのAE信号の周波数分布は,低周波領域(0.251MHz付近)に周波数ピークをもつ信号成分が存在した.このAE周波数のピークは,塑性変形,き裂の生成・進展,破断時に検出されるAE信号の特徴である.本研究により,摩耗粒子の脱落のような巨視的な現象から,直径1030nm程度の摩耗素子生成のような微視的な現象まで,トライボロジー現象の認識・評価に有効な対応関係を見出すことができた.
乳酸菌と酵母菌からなる複合バイオフィルムに関する研究

我々は初めて、保存菌株の乳酸菌と酵母菌からなる複合バイオフィルムの形成を見出した。また乳酸菌の培養濾液中で酵母菌を培養すると酵母菌が単独でバイオフィルム形成をおこなうことを見出した。この培養濾液中のバイオフィルム形成因子を部分精製し、その性質を明らかにした。一方、鹿児島県福山町で伝統的に製造されている福山壷酢の醸造諸味から分離した乳酸菌と酵母菌の組合せでは、さらに旺盛な複合バイオフィルムの形成が認められた。この場合は上記のようなバイオフィルム形成因子を要せず両者の接触が必要であった。特定の保存菌株の乳酸菌と酵母菌の組み合わせで顕著な複合バイオフィルム形成が行われることを既に明らかにしてきた。また当該乳酸菌の培養濾液中で組み合わせ相手の酵母菌を培養すると酵母菌が単独でバイオフィルム形成が行えるようになることも明らかにしてきた。本研究においてその乳酸菌(Lactobacillus casei subsp.rhamnosus IF03831)の生成する、酵母菌(清酒酵母、協会10号)のためのバイオフィルム形成因子の本体を明らかにするために大量培養を行い、分子篩による濃縮と分画、活性画分の繰り返しの逆相クロマトグラフィーにより精製を行い、液体クロマトグラフィーで単一のピークにまで精製した。分子量は3,0005,000Daの低分子物質である。精製品のバイオフィルム形成活性は加熱感受性であったが紫外吸収が認められず、活性本体がタンパク質である可能性は少ない。この組み合わせでの複合バイオフィルム形成は乳酸菌の生成する因子に依存しているので、因子型、または化学的情報伝達型と云える。一方、穀物を原料とする醸造食品の醸造もろみ中には常に多種多数の乳酸菌と酵母菌が共存している。これら醸造に係わる乳酸菌、酵母菌の間でも特定の相手同士で複合バイオフィルム形成が行われるか否かを調べた。鹿児島県の福山壷酢の秋仕込み醸造試料より分離した多数の乳酸菌と酵母菌の間で種々の組み合わせで複合バイオフィルムの形成を調べた結果、特定の乳酸菌と酵母菌の間で顕著な複合バイオフィルムが形成されることを見出した。この組み合わせでは乳酸菌の培養濾過液中で培養した相手の酵母菌は単独でバイオフィルム形成が出来なかった。従ってこの組み合わせの場合の複合バイオフィルム形成は両者の接触が必要で、接触型、または物理的接触型と云える。本年度はまず、乳酸菌Lactobacillus casei subsp. rhamnosusの生成するバイオフィルム形成因子(酵母菌、協会7号が単独でバイオフィルム形成出来るようにする因子)の本体を明らかにすることを目的に同菌を大量培養し、培養濾液から、活性画分を分子篩で分け、逆層クロマトグラフィーを繰り返して単1ピークになるまで精製した。分子量は3,0005,000、疎水性だが酸性の物質、紫外部吸収が無く、かつ熱感受性であった。しかし微量のため残念ながら最終的な物質同定には至らなかった。この例を乳酸菌・酵母菌間の因子型相互作用と呼ぶことにした。一方、我々は鹿児島県福山町の福山壷酢の醸造過程を解析する際に採集した多くの乳酸菌と酵母菌の間で2種混合の複合バイオフィルム形成が行われるかどうかを調べた。その結果幾つかの組合せで顕著な複合バイオフィルム形成があり、中でも乳酸菌ML11-11と酵母菌Y11-43の組合せで旺盛な複合バイオフィルム形成が起こることを見出した。この場合はどちらの培養濾液も他方の菌の単独バイオフィルム形成を支えず、この組合せは両者の接触が必要と考え、こちらを接触型相互作用と呼ぶことにした。Y11-43の代わりに実験室酵母菌BY4741株でも複合バイオフィルムが形成された。従ってBY4741菌の欠失変異株群を調べて、接触認識に必要な酵母菌細胞表層分子を同定する遺伝的解析の道が拓けたことになる。一方、乳酸菌の方は他種の菌と置き換えが出来なかった。small rRNADNAの部分塩基配列の決定から、ML11-11菌はLactobacillusplantarum、また酵母菌Y11-43はSaccharomyces cerevisiaeと同定された。
強迫性障害への家族を含めた曝露反応妨害法の有効性の検討：ランダム化比較試験

強迫症(OCD)患者とその家族を対象に、曝露反応妨害法(ERP)を中心とした認知行動療法と家族介入プログラムを併用したFamily based ERP program (FERP)の有効性をランダム化比較試験により検証することを目的とした。OCD患者は16セッションの認知行動療法を受け、このうち8セッションは家族プログラムを併用したものを受けた。家族プログラムは強迫症状の改善に有効性が認められたGrunesら(Grunes et al., 2001)のプログラムを参考に開発され、1OCDについて、2ERPについて、3みんなでERPの効果を高める、4コミュニケーションを工夫する、5家族の巻き込まれについて知る、6巻き込まれに対抗する、7目標を設定する、8家族で約束を実行する、から構成されている。主要評価は強迫症状の重症度、二次評価項目は家族機能と強迫症状への巻き込まれとし、ベースラインの比較によりFERPプログラムの有効性を検討した。平成28年度に試験を開始し、これまでに13症例を登録した、試験の実施可能性を高めるために目標症例数の再設計や参加対象年齢の変更を行った。さらに被験者の通院への利便性向上のため、都内に共同実施機関を一施設追加した。これらの変更に伴う倫理委員会への申請変更、追加実施施設への新規申請、研究の案内改訂版作成を経て、本研究を継続した。このうち1症例については、通常治療群に割り付け後、すぐに治療をはじめたいという希望がありドロップアウトとなったが、それ以外の12症例において有害事象は報告されず順調に進んでいる。全症例において同意取得状況、被験者組み入れの適格性、評価実施の適切性についてモニタリングを実施した。本研究のプロトコル論文を作成し投稿している段階である。OCD患者とその家族を対象とし、ERPと家族介入プログラムを併用したFamily based ERP program (FERP)の有効性をRCTにより検証することを研究の目的としている。OCD患者は16セッションのERPプログラムを受け、その治療期間中に家族は8セッションの家族介入プログラムに参加するものとする。主要評価項目をOCD症状の重症度、二次評価項目を家族機能と症状への巻き込まれとし、治療後、6ヶ月後、1年後にOCD症状を測定し、ベースラインとの比較によりFERPの有効性を検証する。平成27年度は予備試験を行い、28年以降に本試験であるRCTを実施する予定であった。平成27年度は、2名の患者にFERPを行い、実施可能性と効果を検証しマテリアルを改定した。効果については、2症例とも、患者の強迫症状の重症度、患者の心的苦痛度、強迫症状への家族が巻き込まれる頻度、家族の心的苦痛度はいずれもプログラム実施前と比べて低下した。また家族の全般的機能は、実施前に比べて2症例とも向上した。改定したマテリアルの概要は、16セッション中の家族の8セッションであり、改定した理由としては、改定前は認知行動療法の家族自身のストレス対処を目的に、行動活性化や認知再構成を含めていたが、改定後では家族が以下に患者を支えるかに力点をおいた実施例は2症例と少ないため、家族プログラムの有効性を検討するには限界があるが、プログラムを実施するなかで得られた患者や家族から貴重なコメントや感想、プログラム実施者の感想などを基に、患者や家族のニーズに沿ってマテリアルを開発できた意義は大きいと考える。次年度はランダム化比較試験を実施していきたい。FERPの予備試験を実施し、実施可能性と安全性の検証、プログラム改訂をするという計画であった。FERPを実施し、その実施可能性と安全性を検証すること、マテリアルを改善することができた。さらに来年度のためのランダム化比較試験の準備をすることができた。強迫症(OCD)患者とその家族を対象とし、曝露反応妨害法(ERP)と家族介入プログラムを併用したFamily based ERP program (FERP)の有効性をRCTにより検証することを目的としている。主要評価をOCD症状の重症度、二次評価項目を家族機能と症状へ巻き込まれとし、ベースラインとの比較によりFERPの有効性を検討する。平成28年度はランダム化比較試験を開始し、7症例を登録した。試験開始にあたり、ランダム化登録システムの構築、研究チームの再構築を行うとともに、曝露反応妨害法実施者及び評価者に対する研修や情報共有を行い、質の担保を図った。さらに医療者向け研究案内、患者向け研究パンフレットを作成し、国立精神・神経医療研究センター病院精神科医局や関係医療機関に対して研究案内を周知した。通常治療群に登録された1症例については、患者家族よりすぐに治療を受けさせたいという希望があり登録後にドロップアウトとなったが、それ以外の6症例について有害事象は報告されず順調に進んでいる。また全症例において同意取得状況、被験者組み入れの適格性、評価実施の適切性について安全性モニターより評価された。介入群の症例については、全16回のうち無作為に選ばれた2回のセッションに関して、実施担当者のコンピテンス評価とアドヒアランス評価が独立評価者より評価された。介入中の症例については、毎週堀越からスーパーバイズを受けるとともに、実施担当者が相互にコンサルテーションを行っている。今年度はランダム化比較試験を開始する予定であったが、当初の予定どおり7症例を登録し、有害事象も報告されていないため。

強迫症(OCD)患者とその家族を対象に、曝露反応妨害法(ERP)を中心とした認知行動療法と家族介入プログラムを併用したFamily based ERP program (FERP)の有効性をランダム化比較試験により検証することを目的とした。OCD患者は16セッションの認知行動療法を受け、このうち8セッションは家族プログラムを併用したものを受けた。家族プログラムは強迫症状の改善に有効性が認められたGrunesら(Grunes et al., 2001)のプログラムを参考に開発され、1OCDについて、2ERPについて、3みんなでERPの効果を高める、4コミュニケーションを工夫する、5家族の巻き込まれについて知る、6巻き込まれに対抗する、7目標を設定する、8家族で約束を実行する、から構成されている。主要評価は強迫症状の重症度、二次評価項目は家族機能と強迫症状への巻き込まれとし、ベースラインの比較によりFERPプログラムの有効性を検討した。平成28年度に試験を開始し、これまでに13症例を登録した、試験の実施可能性を高めるために目標症例数の再設計や参加対象年齢の変更を行った。さらに被験者の通院への利便性向上のため、都内に共同実施機関を一施設追加した。これらの変更に伴う倫理委員会への申請変更、追加実施施設への新規申請、研究の案内改訂版作成を経て、本研究を継続した。このうち1症例については、通常治療群に割り付け後、すぐに治療をはじめたいという希望がありドロップアウトとなったが、それ以外の12症例において有害事象は報告されず順調に進んでいる。全症例において同意取得状況、被験者組み入れの適格性、評価実施の適切性についてモニタリングを実施した。本研究のプロトコル論文を作成し投稿している段階である。FERPのランダム化比較試験を行う参加者は、国立精神・神経医療研究センター病院に通院し、OCDの診断基準を満たし、かつY-BOCSにおいて中等度(16点以上)を示し、さらに患者家族にFERPへの参加意思が確認できる者を対象とする。治療内容:平成27年度において作成され、その結果を踏まえて改良されたFERPを使用する。安全性モニターと治療クオリティの維持:安全性管理のため、独立した安全性モニター担当者を置く。治療ではセッション毎に抑うつ、不安症状、自殺念慮について質問票を用いたモニタリングを行う。いかなる有害事象が生じた場合においても、治療者は速やかにモニター担当者や主治医に報告し、適切な処置と対策を講じる。また、治療後には堀越からのスーパーバイズを受ける共に、治療者が相互にコンサルテーションを行う引き続きランダム化比較試験を進めるが、研究期間内の目標症例数未達成を防ぐため、リクルート方法と実施曜日について方策を講じている。まずリクルート方法については、国立精神・神経医療研究センター病院連携医療機関に対して再度集中的に研究案内を周知する他、沿線の医療機関も案内先候補として検討している。また医師が研究対象者をよりイメージしやすいよう、医師向け研究案内パンフレットにその臨床像についてより具体的な記述を追加する。次に実施曜日については土曜日のプログラム実施を検討中である。
耐性菌感染症の克服を目指した抗菌薬個別最適化投与法の構築

基質特異性拡張型β-ラクタマーゼ(ESBL)産生菌の発現率は、世界中で増加傾向にあり、この耐性菌に対する新たな治療薬の開発は喫緊の課題となっている。本研究ではESBL産生大腸菌を用いて、マウス大腿部または肺部感染モデルを作製し、フロモキセフ、ラタモキセフ、セフメタゾールのPK/PD(pharmacokinetics/pharmacodynamics)解析を行うことを目的に、まず、マウスにおける各薬物のPK解析を実施した。5週齢ddy系マウスにフロモキセフ、ラタモキセフ、セフメタゾールを30、60、120、240 mg/kgの用量で皮下注射し、経時的に採血を行い、血中濃度は高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて測定した。PKパラメータは、1-コンパートメントモデルを用いて、Phoenix WinNonlinにより算出した。各抗菌薬の蛋白結合率はマウス血漿を用いて、平衡透析法により求めた。フロモキセフ、ラタモキセフ、セフメタゾールのPKパラメータは、それぞれ蛋白結合率は11.2、10.4、13.4%、吸収速度定数5.97±0.29、8.72±2.44、9.15±0.87 /hr、消失速度定数5.99±0.30、3.03±0.21、5.76±0.19 /hr、分布容積0.34±0.04、0.61±0.12、0.47±0.07 L/kg、クリアランス2.02±0.23、1.85±0.30、2.69±0.36 L/hr/kgであった。フロモキセフ、ラタモキセフ、セフメタゾールは60180 mg/kgにおいて、投与量と最高血中濃度、血中濃度-時間曲線下面積は比例関係にあった。今後、ESBL産生菌を用いてマウス大腿部または肺部感染モデルを作製し、今回のPK結果をもとに様々な投与量と投与間隔でマウスに投与し、PKとPDの関係を明らかにする。蛋白結合率の測定について、当初限外濾過法で実施する予定であった。しかし、膜への吸着などその影響を最小限にする努力をしたが、上手くいかず、最終的には平衡透析法に変更して算出することができた。本研究では蛋白非結合型薬物濃度が非常に重要な因子であるため慎重に実施した。PD解析まで進める予定であったが、上記の検討に時間が大幅に取られ、予想より研究の進捗がやや遅れている。ESBL産生大腸菌に対する各抗菌薬のMIC(最小発育阻止濃度)を微量液体希釈法で算出する。5週齢ddy系マウスに抗菌薬を投与する4日前に、シクロホスファミドを腹腔内に150 mg/kg、1日前に100 mg/kg投与し、好中球減少マウスを作製する。好中球減少マウスに、抗菌薬投与2時間前に、ESBL産生菌(1000000 CFU/mL)を大腿部または経鼻摂取し、マウス大腿部または肺部感染モデルを作製する。PK解析から得られたPKパラメータに基づき、様々なCmax、血中濃度推移、AUCになるように投与法を決定する。例えば、1回15-240 mg/kgで、2、3、4、6、8、12、24時間毎に投与する。抗菌薬投与直前および投与開始24時間後に、大腿部または肺部組織を採取し、培養後、生菌数を数える。抗菌薬投与開始24時間後の生菌数から投与直前の生菌数を引いた値が、抗菌薬投与による抗菌効果(PDデータ)となる。ESBL産生大腸菌のMICに基づき、様々な投与法毎のCmax/MIC、time above MIC、AUC/MICの値を算出する。得られた各PK/PDパラメータ値と、それに対応する大腿部組織または肺部組織の抗菌効果(PDデータ)をエクセル上でプロットし、Sigmoid Emaxモデルを用いて各薬物の抗菌効果とそれぞれのPK/PDパラメータの寄与率(r2)を非線形最小二乗法により算出する。さらに、最もr2が高かったPK/PDパラメータを用いて、殺菌効果が得られる目標PK/PDパラメータ値を決定する。

フロモキセフ、ラタモキセフ、セフメタゾールのPKパラメータは、それぞれ蛋白結合率は11.2、10.4、13.4%、吸収速度定数5.97±0.29、8.72±2.44、9.15±0.87 /hr、消失速度定数5.99±0.30、3.03±0.21、5.76±0.19 /hr、分布容積0.34±0.04、0.61±0.12、0.47±0.07 L/kg、クリアランス2.02±0.23、1.85±0.30、2.69±0.36 L/hr/kgであった。フロモキセフ、ラタモキセフ、セフメタゾールは60180 mg/kgにおいて、投与量と最高血中濃度、血中濃度-時間曲線下面積は比例関係にあった。今後、ESBL産生菌を用いてマウス大腿部または肺部感染モデルを作製し、今回のPK結果をもとに様々な投与量と投与間隔でマウスに投与し、PKとPDの関係を明らかにする。蛋白結合率の測定について、当初限外濾過法で実施する予定であった。しかし、膜への吸着などその影響を最小限にする努力をしたが、上手くいかず、最終的には平衡透析法に変更して算出することができた。本研究では蛋白非結合型薬物濃度が非常に重要な因子であるため慎重に実施した。PD解析まで進める予定であったが、上記の検討に時間が大幅に取られ、予想より研究の進捗がやや遅れている。ESBL産生大腸菌に対する各抗菌薬のMIC(最小発育阻止濃度)を微量液体希釈法で算出する。5週齢ddy系マウスに抗菌薬を投与する4日前に、シクロホスファミドを腹腔内に150 mg/kg、1日前に100 mg/kg投与し、好中球減少マウスを作製する。好中球減少マウスに、抗菌薬投与2時間前に、ESBL産生菌(1000000 CFU/mL)を大腿部または経鼻摂取し、マウス大腿部または肺部感染モデルを作製する。PK解析から得られたPKパラメータに基づき、様々なCmax、血中濃度推移、AUCになるように投与法を決定する。例えば、1回15-240 mg/kgで、2、3、4、6、8、12、24時間毎に投与する。抗菌薬投与直前および投与開始24時間後に、大腿部または肺部組織を採取し、培養後、生菌数を数える。抗菌薬投与開始24時間後の生菌数から投与直前の生菌数を引いた値が、抗菌薬投与による抗菌効果(PDデータ)となる。ESBL産生大腸菌のMICに基づき、様々な投与法毎のCmax/MIC、time above MIC、AUC/MICの値を算出する。得られた各PK/PDパラメータ値と、それに対応する大腿部組織または肺部組織の抗菌効果(PDデータ)をエクセル上でプロットし、Sigmoid Emaxモデルを用いて各薬物の抗菌効果とそれぞれのPK/PDパラメータの寄与率(r2)を非線形最小二乗法により算出する。さらに、最もr2が高かったPK/PDパラメータを用いて、殺菌効果が得られる目標PK/PDパラメータ値を決定する。
中世芸術工匠に関する比較文化研究

ストラスブール大聖堂建築工匠ハンス・ハマーが描き残した『H・ハマーの画譜』に関する研究を基盤に、建築工匠という観点から中世代表する大聖堂、教会堂、それらに関連する教会堂のモノグラフを翻訳、作成し発表する。研究協力者は坊城ガブリエラ知子。
側鎖基間水素結合により自発的に二次構造既成される高分子の合成と分子素子への応用

種々の芳香族クロモフォアをイソタクチックポリメタクリル酸の側鎖ヘアミド化反応により導入し、主鎖タクチシティ、側鎖クロモフォアなど一次構造を既成したポリメタクリルアミドを合成し、側鎖アミド基間水素結合、クロモフォア配向を評価した。その結果、(S)-1-(1-ナフチル)エチル基より、(S)-1-フェニルエチル基を導入した場合がよりアミド基間水素結合を形成し、後者における立体障害が二次構造(完全水素結合構造)の維持に最も適していることが示された。また、分子力場計算からは、側鎖にS不斉を導入したこれらイソタクチックポリメタクリルアミドは1つ置きのモノマー残基間で完全水素結合した安定な右巻き5_2ヘリックス構造をとることが示された。また、完全水素結合構造をとると、側鎖基間励起エネルギー伝達効率が向上することが消失実験により示された。これらポリマーを溶媒キャストして得られるフィルムは、XRDから、剛直らせん構造の自己組織化によりラメラ構造が形成されることが示された。一方、ポリ-L-Lグルタミンにおいても、(S)-1-(1-ナフチル)エチル基など適度な立体障害が存在する場合、クロモフォアが主鎖に沿って配列・配向した構造を与えることが明らかとなった。また、消光実験から、配向したナフチル基を通して効率よく励起エネルギーが伝達されることが示された。また、CDにより側鎖構造(配向)が3種類存在し、アニール温度によって側鎖配向が制御できる可能性が示された。分子力場計算からも数種の安定、準安定側鎖構造が示唆され、そのうちの1つは主鎖-側鎖で水素結合する構造であり、IRから示唆された水素統合側鎖アミド基の存在を支持する結果を得た。そのとき、主鎖構造がα-ヘリックスから乖離することも示唆された。現在、これらふぃるむに異方性を導入することを試みている。以上、イソタクチックポリメタクリルアミド、ポリ-L-グルタミンが分子素子ならびにその組織体として有用であることが明らかとなった。ピレニル基フェロセニル基等を導入し、励起エネルギー伝達、電荷伝達機能をさらに検討していく所存である。本年度の研究により以下のことが明らかとなった。1.不斉を有するものを含む芳香族クロモフォアをイソタクチックポリメタクリル酸の側鎖へアミド化反応により導入し、主鎖タクチシティ、側鎖クロモフォアなど一次構造を規制したポリメタクリルアミドを合成した。1HNMRならびにFT-IRによる種々の溶媒中における側鎖アミド基間水素結合の評価から(S)-1-(1-ナフチル)エチル基を導入の場合に最もよく分子内水素結合し、円二色性から評価したクロモフォア間配向も最も規制された二次構造を与えることが示された。すなわち、水素結合による二次構造の維持ならびに側鎖クロモフォア配向には側鎖の立体障害が有効に作用することが示され、今後、分子力場計算による検討と相まってこの点をより明らかにしてゆく所存である。

2.先行して検討を進めているポリ-L-グルタミン酸の側鎖カルボキシル基のアミド化により側鎖クロモフォア導入したポリ-L-グルタミンについては、側鎖アミド基間水素結合の側鎖構造依存性を詳細に検討した。その結果、この場合もナフチルメチル基等に比べて(S)-1-(1-ナフチル)エチル基など適度な立体障害が存在する場合に水素結合が維持され、クロモフォアが主鎖に沿って配列・配向した構造を与えることが明らかとなった。また、フィルム系においてピレニル基を分子内エネルギーアクセプターとした増感発光ならびに発光の過渡測定から、配向したナフチル基を通して効率よく励起エネルギーが伝達され、このような高分子が分子素子として有用であるとの確信を得た。今後、種々の条件下で製膜したフィルムにおける自己組織化構造を、DSC、X線回析等で、また、クロモフォア配向を円二色性から検討し、分子素子組織体としての確立を図る所存である。昨年度に引き続き、不斉を有する芳香族クロモフォアを導入したイソタクチックポリメタクリル酸の側鎖アミド基間水素結合の側鎖クロモフォア構造依存性を検討した。その結果、(S)-1-(1-ナフチル)エチル基を導入したものに比べて、(S)-1-フェニルエチル基を導入したものでは水素結合性溶媒であるジオキサン中でも安定した水素結、が適度な立体障害となり、二次構造(完全水素結合構造)の維持に有効であることが示された。一方、(S)-1-(1-ナフチル)エチル基を導入したものでは、水素結合性溶媒中では完全水素結合構造が部分水素結合構造へ変化することが示された。また、強い水素結合性溶媒であるトリフルオロ酢酸の添加によってすべての水素結合構造の破壊が起きることが示された。また、分子力場計算から、側鎖にS不斉を導入したこれらイソタクチックポリメタクリルアミドは1つ置きのモノマー残基間で完全水素結合した安定な右巻き52ヘリックス構造をとること、また、その構造から得られる定性的理論CDは観測CDとほぼ一致することが示された。また、完全水素結合構造をとると、側鎖ナフチル基間励起エネルギー伝達効率が向上することが消光実験により示され、分子素子としての有用性がより明らかになった。これらポリマーを溶媒キャストして得られるフィルムは、XRDから、剛直らせん構造の自己組織化によりラメラ構造が形成されること等が示された。一方、ポリ-L-グルタミン系では、フィルムのCDのアニール温度依存性から3種類の側鎖構造(配向)が存在し、その割合はアニール温度によって変化することが示され、側鎖配向が制御できる可能性が示された。分子力場計算からも数種の安定、準安定側鎖構造が示唆され、そのうちの1つは主鎖-側鎖で水素結合する構造であり、IRから示唆された水素結合側鎖アミド基の存在を支持する結果を得た。その時、主鎖構造がα-ヘリックスから乖離することも示唆された。また、CDによって観測されたアニールによる側鎖構造変化が、XRDにおいて六方晶の面間隔の変化として観測されることが確かめられた。