hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
３次元平衡配位における定量的なジャイロ運動論的乱流シミュレーション研究

大型ヘリカル装置(LHD)に代表される複雑な3次元構造を持つ磁場閉じ込めプラズマの乱流輸送に対して、定量的な理解を深めるため、ジャイロ運動論的乱流輸送シミュレーション研究を進めた。複雑な磁場の幾何情報を正確に導入したGKVーXコードを開発し、LHD高イオン温度プラズマに適用した。実験で観測された揺動分布とイオン温度勾配不安定性との関係を明らかにし、乱流輸送レベルや揺動スペクトルを非線形乱流シミュレーションにより再現することが出来た。さらに、線形解析に基づいた新しい簡約輸送モデルの構築も行った。本研究課題では、国際熱核融合実験炉(ITER)や大型ヘリカル装置(LHD)のような磁場閉じ込めプラズマでの異常輸送機構に対する定量的理解を与えるため、実際の実験を反映した平衡磁場や幾何形状効果を組み込んだシミュレーション解析を進めてきた。解析には3次元平衡配位の磁場成分や磁気面形状効果を正確に考慮できるよう新たに開発したジャイロ運動論的コード「GKV-X」を用いた。最近のLHD実験において行われた高イオン温度放電では、2次元位相コントラスト・イメージング(PCI)計測によりプラズマ密度揺動分布が詳細に測定されている。この揺動はイオン温度勾配が急峻な場所で振幅が増大し、且つ揺動の伝搬がイオン反磁性方向に進行するという、イオン温度勾配(ITG)不安定性の特徴を有している。そこで平成22年度は、GKV-Xコードを用いて上記の放電におけるITGモードおよびゾーナルフローに関するシミュレーション解析を進め、同放電で観測された揺動に対するITG不安定性からの説明を試みた。解析結果からは、実空間および波数空間上の観測揺動のピーク位置においてITGモードは最も不安定になっており、不安定性の臨界温度勾配からの差も最大になっていることが明らかになった。この結果は、観測された揺動がITG不安定性に起因している可能性を強く示唆するものである。一方、ゾーナル・フロー応答については、これまでの理論予測に従い、応答関数が磁場スペクトルに依存する中、その残存レベルは径方向波数の増加に応じて上昇することも確かめられた。大型ヘリカル装置(LHD)に代表される3次元磁場閉じ込めプラズマでの異常輸送機構に対する定量的理解を与えるため、実際の実験を反映した平衡磁場や幾何形状効果を組み込んだシミュレーションコードGKV-Xを用いたシミュレーション解析を進めた。平成23年度では、交付申請時の研究計画に基づいて、下記の成果を得た。(1)GKV-XコードをLHD高イオン温度放電配位に適用し、イオン温度勾配(ITG)乱流シミュレーションを実行した。実験で得られた異常輸送レベルと揺動スペクトルについて、本シミュレーションが定量的に再現することに成功した。(2)上記シミュレーション配位、及び真空磁場配位における解析から、ゾーナルフローにより径方向波数領域に引き伸ばされたポテシシャルゆらぎのスペクトルが、最終的な乱流輸送レベルを決定することを発見した。(3)ポテンシャルゆらぎの非線形乱流成分、及びゾーナルフロー成分のスペクトル構造と、ITG不安定性やゾーナルフロー応答の線形解析との間の強い相関関係を見出した。(4)上記LHD実験配位におけるシミュレーションでのポテンシャルの乱流成分とゾーナルフロー成分との比、及び乱流輸送レベルとの間に、簡潔な比例関係の存在を発見した。この結果を、別の独立した磁場配位でも確認し、輸送モデル構築に対して大きく貢献できる結果を得た。(5)GKV-Xコードの検証テストを海外のグループと進め、GS2コードおよびGENEコードとの間の線形シミュレーションで、ベンチマークに成功した。大型ヘリカル装置(LHD)に代表される複雑な幾何構造を有した3次元磁場閉じ込めプラズマにおける乱流輸送に対して、定量的な理解を深めることが本課題の目的である。最終年度である25年度では、課題実施期間の初頭に代表者が開発したGKVーXコードを用いたジャイロ運動論的シミュレーションによる輸送解析を中心に、下記の成果を得た。(1)これまでに実施した乱流シミュレーションの計算条件(温度・密度勾配長、磁気シア、磁場配位等)をさらに広範囲に拡げ、主にイオン温度勾配(ITG)駆動の乱流輸送シミュレーションを実行した。その結果得られた乱流揺動ポテンシャル及びゾーナルフロー(ZF)振幅とイオン熱輸送係数との簡潔な関係性をより確度の高い形で得た。(2)昨年度までに、乱流揺動ポテンシャルとZF振幅がそれぞれ、ITG線形不安定性成長率とZFポテンシャルの線形応答関数から得られるZF減衰時間によって表現し得ることが分かっていた。25年度は、より多くの非線形乱流シミュレーション結果に基づいて、その関係式をより正確な形に修正した上で、上記での乱流揺動ポテンシャル及びZF振幅を熱輸送係数との相関関係に基づき、非線形結果をより高い確度で再現できるITG乱流輸送の簡約モデル構築を行った。(3)上記の輸送モデルを統合輸送コードTASK3Dへの適用し、実際のLHD放電ショットに対する解析を行った。構築した簡約輸送モデルにより、実験結果に近い温度分布を再現することが出来た。

(4)これまでのGKVーXコードでは、モデル化された衝突効果が導入されていたが、複数粒子種での各物理量保存則を満たすようなジャイロ運動論的衝突項の導入を進めた。大型ヘリカル装置(LHD)のように複雑な3次元構造を持つ磁場閉じ込めプラズマにおける乱流輸送に対して定量的な理解を深めることを目的としている本課題において、平成24年度では、代表者が開発したGKVーXコードによる3次元配位でのジャイロ運動論的乱流輸送シミュレーション研究を進め、下記の成果を得た。(1)様々な計算条件(温度・密度勾配長、磁気シア、磁場配位等)におけるイオン温度勾配(ITG)乱流シミュレーションを実行した。LHD実験で得られた異常輸送レベルを定量的に再現していることを確認した上、乱流揺動ポテンシャル及びゾーナルフロー振幅により、計算条件に依らない簡潔的な形で、ITG乱流輸送レベルが表現できることを発見した。(2)上記での乱流揺動ポテンシャルとゾーナルフロー振幅は、それぞれ、ITG線形不安定性成長率とゾーナルフロー・ポテンシャルの線形応答関数によって表現し得ることを見出し、(1)で得られた簡潔的な関数形に代入することで、ヘリカル・プラズマのITG乱流輸送に対する非常に再現性の高い簡潔輸送モデルの構築に成功した。(3)GKVーXコードの検証テストを海外グループと進め、LHD磁場配位における不安定性解析を米国のGS2コード、およびドイツのGENEコードとの間で実行した。解析結果から、各物理量の一致を確認し、ベンチマークに成功した上、それぞれの計算手法の差異による特性に関する課題を明確にすることが出来た。交付申請時の主目的であった熱輸送係数や揺動スペクトル等の実験観測結果との系統的かつ定量的な比較は、問題なく進展した上、輸送レベルと乱流やゾーナルフローとの間の簡潔な関係性の発見や、乱流スペクトル構造解析を通じたプラズマ輸送の物理機構の理解等、当初の目的以上の成果を得ることができた。その一方で、正確な衝突演算子の導入が完全には完了していないため、上記の達成度とした。25年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請時の最大の目的であった熱輸送係数や揺動スペクトル等の実験観測結果との系統的および定量的な比較は当初の予定通りに進展した上、乱流輸送レベルが、乱流揺動やゾーナルフローにより簡潔的な形式で表現し得ること、さらにその簡潔形式から新しい乱流輸送モデルを提案できたことは当初の目的以上の成果であった。今後、さらに様々な条件下でのシミュレーション解析を進める必要もあるため、上記の達成度とした。平成23年度までの研究成果を受けて、今後は下記の点について研究を推進する。(1)乱流シミュレーションとLHD実験とのより詳細な比較。前年度にLHD高イオン温度実験結果の再現に成功した乱流シミュレーションの対象を他の放電にも広げ、より定量的な解析を進める。(2)3次元配位プラズマにおけるイオン熱輸送のモデリングの推進。
機能性物質としての分子ファスナーの研究

テトラキス(アルキルチオ)テトラチアフルバレンTTCn-TTF(nはアルキル基中の炭素数)を中心とする分子ファスナー類について、下記のように合成と、構造及び物性の測定を行った。(1)東大物性研斉藤研に協力して、n=718の全化合物を合成した。(2)n=9-11の化合物の示す異常に高い電気伝導度を単結晶を用いて確認し、結晶内の分子の一次元配列に対応した大きな異方性があることを見出した。(3)姫工大安岡・樋口グループに試料を提供してX線構造解析を行い、長鎖化合物では1次元カラム内でのπ電子部(【C_6】【S_8】グループ)の間にファンデルワールス距離よりも小さなS-S距離が存在することを見出した。(4)国相のイオン化エネルギーが電気伝導度に対応したn依存性を示し、強い分子間相互作用を反映していることが我々によって既に見出されていたがこれを確認するため、融解状態での光電子スペクトルを測定し、電導度の小さいn=2化合物ではイオン化エネルギーが殆ど融解によって変らないが、n=10では強い分子間相互作用の消失により大きく増加する事を見出した。(5)TTF環とアルキル鎖を結ぶSをSeやTeに変えたものがやはり斉藤研で合成されたので、特にTe系について電気伝導度を測定し、n=1のものが異常に伝導性の良いこと、n=2以降はTTCn-TTFと同様のn依存性を示す事を見出した。(6)種々の熱履歴下での熱分析から、アルキル鎖がπ電子部を締めつけるという分子ファスナー概念から理解されるとおり、長鎖化合物ではアルキル鎖が分子のパッキングを支配している事を見出した。このように分子ファスナー系は種々の興味深い性質を示し、この概念が新しい分子集合体、有機半導体の構築原理として有用である事がわかった。今後更に合成と物性測定を進め、その可能性を追求して行きたい。
移植臓器におけるb-FGF mRNAの発現の競合PCR法を用いた定量的検討

A)除神経モデルの作成:全身麻酔下に開胸手術、左肺門部で迷走神経を顕微鏡下に切断。開胸手術後のratの生存が思わしくなく、各群3ひきずつとなった。1)control house keeping geneの定量:human、rat,mouseGAPDHに共通の部分を認識するprimer setを確認、これに応じたCompetitor DNAを作成し、一般のcDNA合成反応がうまく成功しているのかどうかを、20cycle程度の競合PCRで定量できるようになった。2)bFGFの定量:Perkin-Elmer社の遺伝子増幅装置(今回研究費で平成7年度購入)にて35cycleで成功、Competitorは355bpである。検出感度は10fgである。結果:神経切断側の左肺にbFGFmRNAが術後3から5日目をピークに誘導されている。これに比して、対象とした未処置の右肺ではbFGFmRNAは検出限界以下であり、明らかに神経切断側の肺門部に誘導が認められた。C)画像解析、発現強度の定量的解析non-Rlで実験するため、画像解析に浜松ホトニクスARGUS-50/2Dルミノメータ/BL(現有改良)を使用した。研究結果:移植に伴う除神経の問題について検討するために、ラットを用いた除神経モデルを作成し、除神経肺における神経栄養因子(basic fibroblast growth factor ; bFGF)の発現を遺伝子レベルで確認した。実験モデルの作成の点から肺移植群の設定までには至らなかった。
中詰廃タイヤWIB工法による環境振動対策工法の開発

本研究では,振動の発生・伝播メカニズムを振動・波動理論から究明した環境振動評価・予測システムを構築し,コンピュータ支援による効果的な振動対策工法を中詰廃タイヤWIB工法で以って開発していくことを目的とした.具体的には,本年度の研究実施内容は,I.列車走行・交通による軌道・道路構造物-地盤系の動的シミュレータの開発し,パラメータ・スタディーを実施した.列車走行・交通による軌道・道路構造物-地盤系の動的解析のモデル化を有限要素法と層状粘弾性体で行った.荷重の速度と地盤内の波動の伝播速度との関係で波動場の性状を調べた.そして構造物の基礎下に本研究で提案する波動バリアー構造(中詰廃タイヤWIB)を敷設した状態の波動場の解析をコンピュータ・シミュレーションから実施し,その制振効果を中詰廃タイヤのサイズ,スペーシング,剛性をパラメータにして評価した.II.フィールド計測(1)新幹線走行による沿線振動環境を対象として、現場アレー振動計測をすることで振動源の特性および地盤内波動伝播のメカニズムを究明した.(2)列車走行の振動計測データの波形解析から,走行速度と振動の強度の距離減衰,振動数成分の関係を成層地盤内の波動伝播の分散特性を評価した.III.振動対策工法廃タイヤWIBのフィールド実験中詰廃タイヤWIBを地盤内に構築し,地表面の打撃によって衝撃波動の伝播を計測し,波動バリアー構造(中詰廃タイヤWIB)を施工したときの波動伝播の様相から遮断.距離減衰効果を評価した.IV.ハニカムWIBを杭基礎支持の高架橋に適用したときの制振効果を事例研究で実施し,大きな低減効果が得られた.本研究では,振動の発生・伝播メカニズムを振動・波動理論から究明した環境振動評価・予測システムを構築し,コンピュータ支援による効果的な振動対策工法を中詰廃タイヤWIB工法で以って開発していくことを目的とした.具体的には,本年度の研究実施内容は,I.列車走行・交通による軌道・道路構造物-地盤系の動的シミュレータの開発し,パラメータ・スタディーを実施した.列車走行・交通による軌道・道路構造物-地盤系の動的解析のモデル化を有限要素法と層状粘弾性体で行った.荷重の速度と地盤内の波動の伝播速度との関係で波動場の性状を調べた.そして構造物の基礎下に本研究で提案する波動バリアー構造(中詰廃タイヤWIB)を敷設した状態の波動場の解析をコンピュータ・シミュレーションから実施し,その制振効果を中詰廃タイヤのサイズ,スペーシング,剛性をパラメータにして評価した.II.フィールド計測(1)新幹線走行による沿線振動環境を対象として、現場アレー振動計測をすることで振動源の特性および地盤内波動伝播のメカニズムを究明した.(2)列車走行の振動計測データの波形解析から,走行速度と振動の強度の距離減衰,振動数成分の関係を成層地盤内の波動伝播の分散特性を評価した.III.振動対策工法廃タイヤWIBのフィールド実験中詰廃タイヤWIBを地盤内に構築し,地表面の打撃によって衝撃波動の伝播を計測し,波動バリアー構造(中詰廃タイヤWIB)を施工したときの波動伝播の様相から遮断.距離減衰効果を評価した.IV.ハニカムWIBを杭基礎支持の高架橋に適用したときの制振効果を事例研究で実施し,大きな低減効果が得られた.本研究では,振動の発生・伝播メカニズムを振動・波動理論から究明した環境振動評価・予測システムを構築し,コンピュータ支援による効果的な振動対策工法を中詰廃タイヤWIB工法で以って開発していくことを目的とした.具体的には,本年度の研究実施内容は,I.列車走行・交通による軌道・道路構造物-地盤系の動的シミュレータの開発し,パラメータ・スタディーを実施した.列車走行・交通による軌道・道路構造物-地盤系の動的解析のモデル化を有限要素法と層状粘弾性体で行った.荷重の速度と地盤内の波動の伝播速度との関係で波動場の性状を調べた.そして構造物の基礎下に本研究で提案する波動バリアー構造(中詰廃タイヤWIB)を敷設した状態の波動場の解析をコンピュータ・シミュレーションから実施し,その制振効果を中詰廃タイヤのサイズ,スペーシング,剛性をパラメータにして評価した.II.フィールド計測(1)新幹線走行による沿線振動環境を対象として、現場アレー振動計測をすることで振動源の特性および地盤内波動伝播のメカニズムを究明した.(2)列車走行の振動計測データの波形解析から,走行速度と振動の強度の距離減衰,振動数成分の関係を成層地盤内の波動伝播の分散特性を評価した.III.振動対策工法廃タイヤWIBのフィールド実験中詰廃タイヤWIBを地盤内に構築し,地表面の打撃によって衝撃波動の伝播を計測し,波動バリアー構造(中詰廃タイヤWIB)を施工したときの波動伝播の様相から遮断.距離減衰効果を評価した.本研究では,振動の発生・伝播メカニズムを振動・波動理論から究明した環境振動評価・予測システムを構築し,コンピュータ支援による効果的な振動対策工法を中詰廃タイヤWIB工法で以って開発していくことを目的とした.具体的には,本年度の研究実施内容は,I.列車走行・交通による軌道・道路構造物-地盤系の動的シミュレータの開発し,パラメータ・スタディーを実施した.列車走行・交通による軌道・道路構造物-地盤系の動的解析のモデル化を有限要素法と層状粘弾性体で行った.荷重の速度と地盤内の波動の伝播速度との関係で波動場の性状を調べた.そして構造物の基礎下に本研究で提案する波動バリアー構造(中詰廃タイヤWIB)を敷設した状態の波動場の解析をコンピュータ・シミュレーションから実施し,その制振効果を中詰廃タイヤのサイズ,スペーシング,剛性をパラメータにして評価した.II.フィールド計測

(1)新幹線走行による沿線振動環境を対象として、現場アレー振動計測をすることで振動源の特性および地盤内波動伝播のメカニズムを究明した.(2)列車走行の振動計測データの波形解析から,走行速度と振動の強度の距離減衰,振動数成分の関係を成層地盤内の波動伝播の分散特性を評価した.III.振動対策工法廃タイヤWIBのフィールド実験中詰廃タイヤWIBを地盤内に構築し,地表面の打撃によって衝撃波動の伝播を計測し,波動バリアー構造(中詰廃タイヤWIB)を施工したときの波動伝播の様相から遮断.距離減衰効果を評価した.IV.ハニカムWIBを杭基礎支持の高架橋に適用したときの制振効果を事例研究で実施し,大きな低減効果が得られた.
地球環境を支える光合成酸素発生系の解明-反応機構、獲得、継承

研究の最終年に当たり、班員相互の連携の下、研究進展を図った。今年度の成果としての特記事項を記す。(1)酸素発生に必須のマンガンクラスターのリガンドとなりうる光化学系(PS)II CP43の354番目のアミノ酸を置換した結果、それが確かにリガンドであること、そのMn原子に水が配意することを見出した。(三室)(2)分解系から放出されるプロトンを、FTIR法を用いて検出する手法を新たに開発し、反応サイクルにおけるプロトン放出過程を調べた。その結果、基質水分子からのプロトン放出数は、S_0→S_1,S_1→S_2,S_2→S_3,S_3→S_0遷移に対して1:0:1:2であることが示された。(野口)(3)ジビニル型クロロフィルを持つSynechocystis PCC6803は強光下では光傷害のため生育することはできない。しかし、この種にProchlorococcusのD1タンパク質を導入すると強光耐性が獲得され、また、Synechocystis PCC6803のD1タンパク質の2アミノ酸をProchlorococcus型に改変しても、同様の光耐性が獲得されることを見出した。(田中)(4)渦鞭毛藻Alexandrium tamarenseについて、PSIIタンパク質をコードするpsbSAの動態を解析した結果、複数の変異型psbAが共存することを見出した。タンパク質全長をコードできないものの,通常型同様に転写/RNA編集されることから葉緑体の機能に関与することが示唆された。(村上)(5)遺伝子の核移行要因の探索について、葉緑体移行シグナルのバクテリア細胞での分解にはジンクメタロプロテアーゼが深く関与していることを示した。真核細胞の成立の過程で、このプロテアーゼ活性が細胞質中から消失したことが、葉緑体移行シグナルの獲得を促したと予想される。(関根)総合的な研究成果は別に取り纏める。地球環境を支える根幹の反応である光合成酸素発生系について、反応機構、獲得、継承の3点から解析を行った。獲得過程として、光合成細菌からシアノバクテリアへの変遷に伴って最も重要な変化であった光合成色素の置換とその後のタンパク質の最適化過程を解析した。反応機構として、マンガンクラスターの配位子となるアミノ酸の置換などの分子生物学的手法とFTIRに代表される分光学を結合し、解析した。継承過程として、シアノバクテリアの遺伝子が葉緑体に移行する際に満たすべき要件等について解析した。5年間の研究により多くの研究成果を得ることができ、世界の光合成酸素発生系に大きな足跡を残す研究となった。光合成酸素発生系の反応機構、獲得過程、葉緑体への継承過程の解析のために研究を進め、以下の結果を得た。(1)クロロフィルdを主要色素とするシアノバクテリアAcaryochlorismarinaから、高い活性を保持する光化学系II標品を得る方法を確立した。さらにAcaryochloris淡路株について生理学実験に適用可能な培養条件の検討を進めると共に、光質条件(白色光と遠赤色光)を変えて培養した細胞についての時間分解蛍光スペクトルの解析を行い、光化学系2反応中心の電子供与体がクロロフィルaであることを明らかにした。(2)酸素発生反応における中間状態遷移のpH依存性を、FTIR法により解析し、プロトン放出を起こす遷移を特定した。(3)始原的シアノバクテリアGloeobacter violaceusの酸素発生系表在性タンパク質には、特異な欠失、挿入があるが、その影響は光化学系II中のCP-43、CP-47の変異により相補され、活性が維持されることを明らかにし、酸素発生系の多様性を初めて示した。(4)第一電子供与体クロロフィルの高い酸化電位の要因を量子化学計算によって調べ、それが蛋白質内の極めて低い誘電率に起因することを示した。(5)全ゲノム配列を用いた分子系統解析の方法を開発し、光合成生物に応用した。その結果、進化の過程で、まず緑色光合成細菌(光化学系I型)が誕生し、次に紅色イオウ光合成細菌(光化学系II型)が現れ、最後に酸素発生型光合成細菌であるシアノバクテリアが誕生したことを明らかにした。(6)原始紅藻シアニディオシゾンの核ゲノムにコードされているシアノバクテリア由来の遺伝子のプロモーター領域の塩基配列を解析し、それらのうちのいくつかは、核ゲノムに散在しているくり返し配列に含まれるプロモーター様配列から転写されていることを明らかにした。これは、核ゲノムの散在性繰り返し配列が葉緑体から移行した遺伝子のプロモーター配列の起源になっていることを示唆する結果である。光合成酸素発生系に関し、反応機構、獲得、継承の3つの課題について、全員による討論や協働と班員の独自の解析を行い、下記の成果を得た。今年度は2年目であり、実質的な進展が可能となった。反応機構に関して、三室はクロロフィルd(Chl d)を主要な色素とするシアノバクテリアAcaryochloris marinaの光化学系II反応中心の電子供与体がChl dであることを世界で初めて明らかにした。これは酸素発生系の構築原理を問い直す契機となることとなった。さらに野口は、Ca2+を除去、またはSr2+に置換した光化学系IIを用いて、FTIR法による解析を行った結果、Ca2+はMnクラスターとカルボキシル配位子を介して直接的に相互作用し、酸素発生反応に関与していることが示された。

獲得過程について、田中は光合成装置の進化を部分的に再現することを目的に、Synechococcus WH8102にProchlorococcus MED4のクロロフィルb合成遺伝子を導入したところ、Synechococcus WH8102はクロロフィルbを蓄積した。この実験は、SynechococcusからProchlorococcusへの進化の過程を再現したことを意味することを明らかにした。また、村上は、渦鞭毛藻Alexandrium tamarenseについて光化学系2のD1蛋白質をコードするpsbAを解析し、複数の分子種の存在、ミニサークルへのコードと転写、C末延長配列の欠落とPEST領域における疎水度の低下、などの知見を得た。継承過程について関根は、生物ゲノムには葉緑体移行シグナルとなりうる配列が多数、潜在的にコードされていることを実証した。よって核にコードされている葉緑体遺伝子は原始葉緑体から核へ転移した際に偶発的に移行シグナル配列を獲得した可能性を示した。さらに、効率の良い実験の進展を図るため、分子生物学的手法の共有化を行うこととした。光合成酸素発生系に関し、反応機構、獲得、継承の3つの課題について、全員による討論や協働と班員の独自の解析を行い、下記の成果を得た。今年度は3年目であり、大きな進展が見られた。反応機構に関して、三室は、Synechocystis sp.PCC6803の変異株を複数作成し、光化学系II(PS II)複合体の単離方法を確立し、野口のFTIR解析に供した。またPS IIの遅延蛍光の起源とスペクトルを明らかにし、PS II反応中心の特性を論じた。野口は水分解系に対する2価カチオンの影響について精査した。獲得過程について、田中は、色素の置換が光化学系に及ぼす影響を見ることで、酸素発生型光合成系の最適化を再現する実験の第一歩として、Synechocystis sp.PCC6803のDivinyl reductase遺伝子を破壊し、Prochlorococcus型のジビニルクロロフィルを持つシアノバクアテリアを作成した。しかし細胞は低照度下でのみ生育可能で、タンパク質の最適化が伴うことが必須の要件であることを示した。村上は、世界的に培養が困難とされるProchlorococcusの人工培養に着手した。継承過程について関根は、葉緑体遺伝子翻訳系の成立について、以下の結果を得た。すなわち、シアノバクテリアの葉緑体特異的リボソームタンパク質PSRP1遺伝子の破壊株や過剰発現株の生育解析を行った結果、高温や細胞密度が高い条件のような環境ストレスに応答した翻訳制御に関与していることが予想された。葉緑体翻訳系においても、これと類似した環境要因による翻訳制御を継承している可能性がある。反応機構に関して、三室は、昨年度確立したSynechocystis sp.PCC6803の変異株について野口とFTIR測定を行い、水分子のMn原子への配位を初めて明らかにした。野口はフーリエ変換赤外(FTIR)法を用いて、水分解系に存在する水分子(D2O)のDOD変角振動を初めて検出し、その反応過程を調べた。
新古典輸送効果およびプラズマ境界形状を考慮したトーラス系磁場の配位最適化の理論研究

トーラス系磁場配位によるプラズマ閉じ込めの理論的最適化を追求している。MHD平衡が、境界値問題であることを鑑みて、プラズマ境界形状とMHD平衡、特に、磁場スペクトルの変化に着目して、理論的最適化の基礎的研究を行った。プラズマ境界のヘリカル変形、三角変形、立体磁気軸化が磁場スペクトルとどのように関連しているか系統的に調べ、その結果について、“Realization and Classification of Symmetric Stellarator Configurations through Plasma Boundary Modulations"(NUCLEARFUSION誌)において発表した。この基礎的研究により、準軸対称、準ヘリカル対称のステラレータを形成するおよそのガイドライン(必要なプラズマ境界変形、望ましいアスベクト比、トロイダル周期数など)を得ることができた。これは、今後、様々な物理特性を考えながら磁場配位の最適化を大規模計算によって行っていく上で、その見通しをよくするために必要不可欠な知見である。さらに、オリジナルな配位として、準ポロイダル対称配位形成の可能性を示した。また、準対称磁場配位よりも磁場スペクトルの観点からの拘束ガ小さく、かつ、捕捉粒子でさえ、案内中心が磁気面から逸脱しないという“準等磁場系配位"が、ドイツ、米国などで検討されている。磁場構造を2次元化するのではなく、3次元性を保ったままで粒子軌道閉じ込めを改善できる可能性があり、この場合、その他の物理特性(MHD、新古典輸送など)を最適化する自由度が高まる。ドイツのJ.Nuhrrenberg博士らとの議論を通じて、上で述べた準ポロイダル対称配位と準等磁場系配位との関連が明らかになりつつある。準対称系磁場配位、準等磁場系磁場配位など、世界各地で進展しつつある“ヘリカル系磁場配位の新概念"を、プラズマ・核融合学会誌の解説記事として発表した。プラズマ境界形状の主要な変形(ヘリカル変形、三角変形、バンピー変形(立体磁気軸化)など)がMHD平衡特性に及ぼす影響についての基本的、系統的な研究を行ってきている。擬軸対称、擬ヘリカル対称のステラレータ磁場配位を形成するための基本的要請として、バンピー磁場成分を小さく抑えることが挙げられるが、これは、磁気面の断面積をトロイダル方向に変化させないことによって可能である。このことから、適切なヘリカル変形に関する条件が導かれる。また、三角変形は、磁気軸を磁気面断面の重心に比べてトーラス外側へ移動させることを通して、磁気井戸の形成に効果的である。また、巨視的、局所的磁気シア-の形成にも効果的である可能性がある。立体磁気軸化は、磁場のトロイディシティを減少させ、これは、擬ヘリカル対称配位を形成する上で本質的である。これらの、プラズマ境界変形と、MHD・平衡特性との関連についての基本的な理解に基づいて、擬軸対称ステラレータ配位における高回転変換の配位形成を試み、それによりフイルシューシュルター電流を抑制し、有限ベータにおける磁気軸シフトの抑制に成功した。この試みにより、擬軸対称配位における平衡ベータ限界値の上昇へ向けた方向性が示された。また、ブートストラップ電流を自己無矛盾に含んだMHD平衡計算によって、有限ベータにおける回転変換の大幅変化(特に大幅な低下)が回避できる可能性も示された。また、現在、非軸対称の磁場スペクトル成分が、高エネルギー粒子の閉じ込めに与える影響についての検討を行っているところである。来年度はこれら擬対称性を有するステラレータ配位の最適化のみならず、各地で盛んに行われているquasi-omnigenous配位(粒子ドリフトが正味打ち消されている配位)にも、今年度得られたプラズマ境界形状とMHD平衡との関連の観点から取り組んでいく予定である。
膵臓癌におけるCD44 isoformの発現解析と可塑性制御因子の探索

癌幹細胞は正常の幹細胞と異なり、可塑性を有し周囲の環境変化に応じてそのphenotypeをフレキシブルに変化させることが可能であるとされている。CD44 variant isoform(以下CD44v)陽性細胞が癌幹細胞様の性格を持ち、腫瘍進展の中心となりうる事が近年の研究により明らかになってきているが、膵臓癌における報告はまだ乏しい。本研究課題では膵臓癌におけるCD44variant isoform陽性細胞の生物学的特徴を明らかにするとともに、可塑性を制御する因子の探索を目的とし検討を進めてきた。前年度までの組織及び細胞学的検討により、膵臓癌細胞株中のCD44vの発現が上皮間葉転換(Epithelial to Mesenchymal Transition:EMT)を起こすことにより低下することが示唆されていたが、更にその現象が可逆的であるかどうかについても検討を行った。その結果、一旦TGF-beta処理によって低下したE-caderin発現は、TGF-betaを除去することにより間葉上皮転換(Mesenchymal to Epithelial Transition:MET)を起こし回復していた。以上のことよりこのCD44v陽性細胞はEMT/MET可塑性を持つことが示唆された。また、これまでの研究によりCD44vはCystine transporterであるxCTの安定化に寄与することが示されている。従ってxCT阻害剤sulfasarazineの膵癌細胞への影響をin vivoおよびin vitroの両方において検討した。その結果、CD44vを発現している細胞はsulfasaraziineに対して感受性を示した一方で、CD44v陰性細胞における感受性は軽度であったことより、他の組織と同様、膵臓癌においてもまたCD44vがその腫瘍進展・維持に寄与している可能性が示唆された。本研究課題では、癌幹細胞マーカーとして知られるCD44に着目し、CD44 variant isoformの発現変化とEMT/MET可塑性の関連についてその制御因子を明らかにすると共に、それを標的とする転移・再発治療法構築の手掛かりを得ることを目的としている。まずEMT/MET statusのモニタリングを可能にするため、ゲノム編集技術であるTALENs法を用いた蛍光タンパクの導入を試みたが、未だ成功には至っていない。現在その原因を解明中である。並行して膵臓癌細胞株7種を用いてCD44v8-10の発現解析とその細胞の生物学的特徴について検討を行った。まず、ウエスタンブロットにてそれらの細胞におけるCD44v8-10の発現量比較を行った。その結果、3種のCD44v8-10 highグループと2種のCD44v8-10 nullグループに分類することができた。次に、手術検体由来膵癌組織におけるCD44vの発現について免疫染色を行い、その発現部位について観察を行った。CD44vの発現はクラスターを形成している癌細胞または腫瘍腺管形成細胞の一部において強く認められた一方で、浸潤部位および浸潤後間質細胞中に孤立性に存在する癌細胞においては発現が減弱しているか消失していた。更に、CD44v陽性細胞および陰性細胞をフローサイトメトリーを用いて分離を行い、これらの細胞に対しTGF-betaによるEMT誘導を行った後、E-cadherinおよびCD44v発現について解析を行った。その結果、CD44v陽性細胞はTGF-beta未処理群においてE-cadherinの発現が高く、その発現はTGF-beta処理により著しくdown-regulateされていた。CD44vの発現もまた同様であった。以上のことから、EMTとCD44v8-10の発現の有無に何らかの相関があることが示唆された。計画していたTALENの作製は遅れているものの、細胞株を用いたCD44v陽性細胞の解析が予定よりも良く進行したため。TALEN作成に関し、トラブルシューティングを行う。

CD44v発現細胞については本年度の成果により、EMT/MET可塑性とCD44vの発現が何かしらの相関性を持つことが明らかになった。今後はCD44v陽性細胞について更なる生物学的特徴の解析を進め、膵臓癌組織におけるCD44v発現の臨床的意義について検討および癌細胞の持つEMT/MET可塑性に関与する因子の探索を行うと共に、その因子を治療標的とする意義について証明をしていく。
遺伝子改変動物による敗血症性ショックにおけるマクロファージ遊走阻止因子機能の解明

MIFの敗血症病態への修飾作用マクロファージ遊走阻止因子(MIF)の敗血症病態に及ぼす影響を検討することを目的とした。MIFノックアウトマウスとBulb-Cマウスを用いて、盲腸結紮・穿孔モデルを作成し、敗血症性ショックを惹起させた。MIF-KOマウスはBulb-C比較して生存が延長することが示された。敗血症病態を惹起するToll-like受容体(TLR)、とりわけ、グラム陰性桿菌のリポポリサッカライド(LPS)を認識し、NF-kBやMAPキナーゼを活性化させるTLR4をノーザンブロット解析した結果、TLR4 mRNAはコントロールマウスでは、肺と心房筋に多く認められ、MIF-KOマウスでは、このTLR4 mRNAが肺や心房筋で減じられていることが判明した。核内p65のイムノブロッド解析で敗血症病態の肺や心房筋におけるNF-kB活性を定量比較した結果、MIF-KOマウスが対象マウスに比較して有意にNF-kB活性が高かった。現在、グラム陽性菌のペプチドグリカンを認識しNF-kB活性を高めるTLR2の発現をMIF-KOがどのように修飾しているか検討している。以上の研究成果より、MIFはTLR4の発現調節をしている可能性があり、MIFを制御することにより、各臓器のTLR4発現を制御し、NF-kB活性を制御できる可能性が展開された。
ESRと振動分光法による過度金属錯体の構造とダイナミクス

磁気共鳴を用いた共同研究は、4つの研究室と行なった。ドイツ・ベルリン自由大学のメビウス教授、イタリア・パドバ大学のコルバジャ教授、イスラエル・エルサレム大学のレバノン教授、ドイツ・フライブルグ大学のコテ教授である。ほとんどの研究室を訪れ、実際に実験、議論を行う完全な共同研究の形をとった。どの教授とも、研究期間内に2度以上会うことができた。振動分光については、分担者の海野助手が約2週間、アメリカ・ノースイースタン大学チャンピオン教授の研究室で実験を行ってきた。これらの共同研究から、以下の成果が得られた。1.金属(亜鉛・マグネシウムポルフィリンにニトロオキシドラジカルを軸配位させた系に光照射を行い、時間分解高周波(95GHz)ESRにより初めて励起四重項、励起五重項の存在を確認した。さらにESR信号の減衰から、励起状態は独立して減衰し、励起二重項の寿命は50ナノ秒程度であることがわかった。2.金属ポルフィリン及びフタロシアニンの励起三重項状態のESR信号を溶液中で初めて観測し、スペクトルのシミュレーションを行った。その結果、ヤーンテラー分裂した状態間と分子運動によるパラメータの平均化を分離して解析することができ、この方法が溶液中の励起状態の電子状態の変化や分子運動の解析に有効であることを示した。3.励起状態のスピン多重度を決定する二次元パルスESR法を開発し、多くのフラーレン-ビスラジカ系に適用して、すべての系で初めて励起五重項状態の存在を確認した。4.ヘム酵素チトクロームP450の重要な中間体である酵素結合体の共鳴ラマンスペクトルを測定してFe-O-Oの変角モードを同定し、その振動数から酵素の特異性を見出した。今年の研究実績は、協同研究の継続・発展と新たな研究の始まりに分けられる。前者はベルリン自由大学のメビウス教授、ボストン・ノースイースタン大学チャンピオン教授との協同研究であり、以下のような成果が得られらた。1.二度の高周波ESRの実験により、初めて溶液中の励起三重項-ラジカル系で、励起二重項のESR信号が観測、同定された。また、信号の時間変化と分極の極性から、(1)分極機構としてラジカル-三重項機構が重要である、(2)XバンドとWバンドで規測される相互作用パラメータJの符号は同じであることなどがわかった。2.ヘム酵素チトクロームP450の重要な中間体である酵素結合体の共鳴ラマンスベクトルを測定し、Fe-O-Oの変角振動モードの発見、帰属に初めて成功した。観測された振動数が他のヘム蛋白質と大きく異なることから、この酵素の特異性を見いだした。後者は、パドバ大学のコルバジャ教授、エルサレム大学のレバノン教授との協同研究で、以下のような研究をスタートさせた。3.フラーレン-ラジカルの励起三重項-ラジカル系において、電子-核スピン二重共鳴(ENDOR)法により、励起四重項の電子構造を決定する。同じ系でラジカルが2個ついた分子の励起状態の多重度をパルスESR法で決定する。4.溶液中の励起三重項のスピン格子緩和機構を決定するために、種々の金属ポルフィリンを用いて、溶液と液晶中で三重項の緩和時間とその温度変化を測定する。本年度の国際共同研究により次のような成果が得られた。1.高周波SR法により励起二重項状態が初めて観測され、分離・同定された。さらに信号の線幅と時間変化から、同時に観測された励起四重項、基底二重項も含めたダイナミクスが解析された。2.二次パルスESR法を開発し、これらを三重項-ラジカル系に応用して、多重項のスピン多重度とスピン遷移の同定を行った。その結果、励起五重項状態の観測に初めて成功した。

また、溶液中のスピン状態の同定に使える新たな二次元ESR法を開発した。3.昨年初めてその存在を証明した、励起三重項からラジカルへの電子スピン分極移動の第二番目の例を見い出し、これが一般的な現象であることを確認した。4.溶液中の励起三重項ESRスペクトルの予備的なシミュレーションを行ない、これらの解析が励起分子の溶液中の電子構造と分子運動の解明に極めて有効であることがわかった。また、これを光反応に適用して、反応機構の解析を行った。5.レチナールに類以した光感応生体分子であるイエロープロテインの反応中間体の共鳴ラマンスペクトルを初めて観測した。さらに、Ab initio計算により振動解析を行ない、中間体がシス型のプロトン付加体であることを解明した。
光誘起異性化反応のX線結晶解析を基礎とした反応空間解析法の確立

ジチオナイト基が配位したロジウム複核錯体の結晶相光異性化反応において、吸収帯の波長の光は結晶表面で吸収されて単結晶構造解析では見掛け上光異性化が観測されないが、吸収帯の裾野の光では異性化が観測されることが分かった。また、光照射の初期段階で一次相転移が起こること、この相転移に伴う構造変化は温度相転移と一致し、光異性化反応で生成する異性体に関係したエントロピー効果に由来することを明らかにした。結晶相異性化反応が観測されているジチオナイト基が配位したロジウム複核錯体[(Cp^<Et>Rh)_2(μ-CH_2)_2(μ-O_2SSO_2)](Cp^<Et>=C_5Me_4Et)の結晶(1)について、結晶相光異性化反応の初期段階で、単位格子が半分に変化する光誘起相転移が観測され、室温での光照射下でのX線回折実験から相転移が再現性良く起こることが明らかになった。結晶(1)は、[(Cp^*Rh)_2(μ-CH_2)_2(μ-O_2SSO_2)](Cp^*=C_5Me_5)の結晶(2)と類似した結晶構造をとるが、単位格子の体積は2倍であった。(1)を(2)と同形の格子に変換して結晶構造解析したところ、Cp^<Et>配位子の向きにdisorderが現れた。しかし、SPring-8にて測定した反射データを用いて解析したところ、disorderは見られず、結晶学的に独立な2分子であることが分かった。結晶(1)の吸収帯のすそのに対応する波長の光を照射したところ、ほぼ100%の光異性化が観測されたが、同形の結晶(2)とは異性体の生成比率が大きく異なっていた。また、結晶相光異性化反応の初期過程で、(1)の単位格子が半分になって(2)と同形になること、光照射前に見られたCp^<Et>配位子の向きのdisorderが光照射後に消失することが観測された。この相転移現象が光誘起現象か温度変化に伴うものかを確認するため、光照射前の結晶を80°Cで12時間加熱した後で構造解析したが、結晶性の向上が見られたものの、単位格子に変化は見られなかった。これより、光誘起相転移は光異性化反応と関係していると考えられる。実験室のX線回折装置を用いて、光照射時間に対する相転移に伴い消失する反射の強度変化および単位格子の変化を測定した結果、光誘起相転移が起こるまでに誘導期間があること、一次相転移に対応した挙動を示すことが明らかになった。結晶相光異性化反応が観測されているジチオナイト基が配位したロジウム複核錯体[(Cp^<Et>Rh)_2(μ-CH_2)_2(μ-O_2SSO_2)](Cp^<Et>=C_5Me_4Et)の結晶について、室温での結晶相光異性化反応の初期段階で、単位格子が半分に変化する光誘起相転移が観測された。このロジウム複核錯体について、これまでの単結晶X線構造解析などの研究から次のことが明らかになっている。このロジウム錯体の単結晶に可視光を照射すると、ロジウムに配位したジチオナイト基が光異性化反応を起こす。光照射の初期段階で、単位格子の体積が半分になる光誘起一次相転移が起こる。この時の光異性化率は約4%である。一方、光照射前の単結晶を300Kから250K程度に冷却すると、光誘起相転移と同様に単位格子の体積が半分になる一次相転移が観測され、この熱相転移は可逆である。温度と光照射に伴う相転移後の結晶構造は、空間群等を含めてほとんど同じである。光誘起相転移が起こった結晶は、温度変化させても熱相転移は起こらない。しかし、可視光を弱く照射した、光誘起相転移が起こる前の結晶については、熱相転移が起こる。光誘起相転移が起こった単結晶を、室温より高い温度で数週間放置したところ、光誘起相転移前の単位格子に戻った。この結晶について、X線構造解析からジチオナイト基の異性化率および結晶構造を調べたところ、光照射前の状態に戻っていた。以上の実験結果から、光誘起相転移には光照射により生成した光異性化分子が関係していると考えられる。すなわち、純物質中に不純物が増加した場合の、エントロピー由来の相転移として理解できることが明らかになってきた。結晶相異性化反応では、照射光の波長を変化させると反応に関与する励起状態が変化して反応に伴う構造変化も変化すると予想される。X線構造解析によってこのような励起波長の違いに由来する構造変化の違いを直接観測できる可能性があるが、結晶のごく表面で励起光は吸収されてしまい、測定は困難である。

しかし、高輝度放射光と表面構造解析法の組み合わせにより、結晶表面から数ミクロンまでの深さの構造解析は可能と考え、表面薄膜結晶のX線構造解析法の確立を目指した。22年度は、励起光が侵入できる「結晶表面から1ミクロン程度までの領域」の構造解析の実現を目指し、結晶表面にすれすれの角度でX線を入射させて、表面薄膜結晶からの反射強度の測定を試みた。SPring-8 BL13XUにおいて、4ミクロンに集光した8keVのX線を用いてX線回折像の測定を行った。測定には、臭素架橋一次元白金混合原子価錯体の基板結晶表面に、同形の塩素架橋白金錯体を厚さ0.3ミクロン程にエピタキシャル成長させたものを用いた。試料表面に対して入射角0.1゚0.7゚の条件で、入射角一定の条件で結晶試料を回転させてX線回折像を測定した。この結果、膜結晶と基板結晶からの回折点をブラッグ点の対として観測した。これより、基板結晶表面にエピタキシャル成長した膜結晶は、単結晶に近い結晶性を持ち、膜結晶と基板結晶の方位はほぼ一致していることが分かった。また、測定された各反射点の積分強度を見積もったところ、入射角を大きくするとともに、表面薄膜結晶からの回折X線強度に比べて基板結晶からの強度が大きくなり、予想通りの傾向を示すことが明らかになった。これより、表面層の構造解析の実用化が可能であることが示唆された。今後、試料表面の平滑性の向上と測定方法の改善により、表面層の構造解析法が実現すると期待される。
末熟児脳障害発症におけるIL-18の役割の分子生物学的検討と周産期医療への応用

未熟児の脳の出血障害には、臍帯血におけるIL-18の有意な高値に加えて敗血症の合併が多かったことから、IL-18単独のみならず細菌毒素であるlipopolysaccharide(LPS)を組み合わせ、未熟な血管系細胞のモデルとなる臍帯由来ヒト血管内皮細胞(HUVEC細胞)を処理した。HUVEC細胞には形態学的変化がなかったが、LPSとIL-18を添加した場合にcDNAマイクロアレイ、で変動を示した遺伝子、ケモカインとそのレセプター、endometrial bleeding associated factor(EBAF)に注目した。特にEBAFは、Lefty Aの別名でも知られており、RT-PCRによってもこの遺伝子発現が上昇することが確認されたが、発現レベルは細胞株によって差が見られた。皮膚に存在して神経系にも分化することが知られているCD34陽性の毛包由来幹細胞の培養に成功したため、複数の成人ボランティアの協力を得て幹細胞を培養した。LPSはToll-like receptor(TLR)4のリガンドであるので、LPSおよびIL-18以外にも、他のTLRのリガンドへの反応も検討した。その結果、LPSでは全般的にCCL、CXCLの発現変動はわずかで、EBAF1、IL8R、IL5RAがLPSで、IL9RがIL-18で上昇した。TLR4以外のTLRリガンド添加によってCCL、CXCLの一部、ICAMが誘導されるとともに、IL-18の発現については上昇・低下のいずれもが見られ、これは個人差に関係するとも考えられた。最近では、成人の感染症の重症化には遺伝子多型に基づく個人差が関係するとの報告が散見される。これらの報告とあわせると、TLRシグナル伝達系によって幼弱細胞が細胞障害を受けるが、この障害の強さには個人差がある可能性が示された。またこのパスウェイの遮断が細胞障害回避に必要と考えられた。未熟児の脳の出血障害には、臍帯血におけるIL-18の有意な高値に加えて敗血症の合併が多かったことから、IL-18単独のみならず細菌毒素であるlipopolysaccharide (LPS)を組み合わせ、胎児-新生児の血管系細胞のモデルとなる臍帯由来ヒト血管内皮細胞(HUVEC細胞)を処理した。HUVEC細胞には形態学的変化がなかったが、LPS単独、LPS処理後にIL-18を添加した場合にcDNAマイクロアレイで変動を示した遺伝子(ケモカインとそのレセプター、serine proteinase(SERP)inhibitor、phospholipase、IL-8、ubiquitin D、CD54、ICAM1、endometrial bleedingassociated factor(EBAF))に注目した。皮膚に存在して神経系にも分化することが知られているCD34陽性幹細胞の培養に成功したため、複数の成人ボランティアの協力を得て幹細胞を培養した。LPSはToll-like receptor(TLR)4のリガンドであるので、LPSおよびIL-18以外にも、他のTLRのリガンドへの反応や、TLR発現を上昇させると報告されているCa添加によって遺伝子発現変動も検討した。TLR2/6のリガンド添加によってCCL、CXCLの一部、SERP1、ICAM1、IL8が誘導された。IL18自体の発現については上昇・低下のいずれもが見られ、これは個人差の影響も考えられた。Ca添加によるTLR発現上昇は有意ではなかった。以上より、TLR4よりもTLR2/6のほうが幼弱細胞で幅広い遺伝子群の発現に影響する可能性があり、このパスウェイの遮断を考慮すべきと考えられた。
サイトカイン含有DNAフィルムを用いた骨形成ドラッグデリバリーシステムの開発

本研究では、サイトカインの口腔内での徐放量、徐放速度をコントロールするドラッグデリバリーシステム(DDS)を開発するためにDNAを吸収性担体の素材として選択し、DNAの持つ低分子化学物質をインターカレーションや、グルーブバインディングさせる機能を利用し、サイトカインをDNAに結合させ、さらにDNAを人工脂質で被覆して作成したサイトカイン含有DNAフィルムの有効性について検討した。サイトカイン含有DNAフィルムは、抗菌性、抗真菌性が認められ、細胞毒性は殆ど認められず良好な生体適合性が得られ、骨形成能も良好であったが、組織内でキャリア材としては早期に分解することが判明し、更なる検討が必要なことが明らかになった。そこで、DNAフィルムの早期分解を解決するために、まず、キトサンを人工脂質に変えて用い、DNAと反応させることにより、新たにドラッグデリバリーシステムの素材としてDNA/キトサンコンプレックスを用いることができるのではないかと考え検討した。DNA/キトサンコンプレックスはDNA/人工脂質コンプレックスよりも長く組織内に留まる可能性があり、また、二重螺旋構造も保持している為、さらに検討する価値があるものと考えた。現在、DNA/キトサンコンプレックスは、ホットプレス法にてフィルム状に加工する事が可能となっており、DNA/キトサンフィルムのDDSとしての応用は可能であると考えている。また、DNA/人工脂質コンプレックスとポリ乳酸共重合体とを溶媒に溶解した後にキャストし、無色透明なDNA/人工脂質/ポリ乳酸共重合体のコンプレックスフィルムを作成した。DNA/人工脂質/ポリ乳酸共重合体フィルムもdaunorubicin hydroclllorideコンプレックスをインターカレートしたことから、二重螺旋構造も保持しており、DDSとしての応用は可能であると考えている。人工脂質の合成と構造確認、DNA/lipidコンプレックスの合成およびDNAフイルムの作成、およびDNAフイルムの引っ張り強さと抗菌性について検討を行った.人工脂質はアミノ酸と高級アルコールとを反応させて合成した。アミノ酸にLアラニン、グリシン、バリン、ロイシン、フェニルアラニンを選び、また、高級アルコールにはn-デシルアルコール、n-ドデシルアルコール、n-テトラデシルアルコール、n-ヘキサデシルアルコールを選び、構造を確認した。但し、バリン、ロイシン、フェニルアラニンはn-ドデシルアルコールとのみしか合成していないDNA/人工脂質コンプレックスの合成は、まず合成した人工脂質水溶液とDNA水溶液を混合し、3時間撹拌した.若干水に難溶なC16-L-Ala/pts、C16-Gly/ptsは、エタノールを一部使用し合成した。析出した白色沈殿物を遠心分離・洗浄し、凍結乾燥を行って白色のDNA/人工脂質コンプレックスを得た。DNAフィルムの作成は、上記のDNA/人工脂質コンプレックスを溶媒(クロロホルム:エタノール=4:1)に溶解してテフロン板上にキャストし減圧にて溶媒を除去して作成した。また、溶媒に溶解しキャストするDNAフィルム作製法(キャスト法)以外にも、溶媒を使わず、また、大きな形状のDNAフィルムを作製できるhot-press法によるDNAフィルムも作成した。これらのDNAフィルム(L-アラニン,グリシンとから合成した人工脂質とDNAより作成した)の引っ張り強さを測定した.キャスト法で作成したDNAフィルムは,約2MPaの引っ張り強さを示し,hot-press法では2.4-3.OMPaの値を示した.この値は市販のGTR用メンブレンと同等かやや低い値であり,フィルムとして臨床応用可能な値と考えられた.また,キャスト法でもhot-press法でも抗菌性は認められた.昨年度DNAフィルムの抗菌性について報告したが、抗菌性と同様にカンジダへの抗真菌性も認められた。水晶発振装置を用いてDNAへのサイトカイン(BMP、b-FGF)の結合(インターカレーション、グルーブバインディング)を検討し、これらサイトカインの結合と抗ガン剤であるダウノマイシンの結合が認められた。ラット皮下に埋入したサイトカイン含有DNAフィルムの炎症反応はほとんど認められなかったが、DNAフィルム自体も分解され認められなかった。また、骨形成は現在のところ認められていない。