hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
密集市街地における震災後の仮設市街地のマネジメントの技術基準に関する緊急研究

本研究は、「仮設市街地のマネジメントの技術基準」として、1規模設定(被害予測にもとづく仮設市街地の必要量)、2候補地区の選定基準(公有地を基本として不足分を民有地で充填)の内容を明らかにすることを目的としている。国交省による既往のガイドラインや被災地(岩手県等)の状況に対する調査分析等を踏まえた上で、応急仮設住宅の建設候補地選定ガイドラインを考案し、志摩市におけるケーススタディを通じて、その有用性を評価した。平成25年度の研究成果は、以下の通りである。第一に前年度の研究成果を全体的に精査して、「公有地を対象とした仮設住宅の建設候補地選定に関するガイドラインの検討」と題した査読付論文をとりまとめ、日本都市計画学会の学術研究論文発表会にて発表した。第二に前年度の研究成果において課題として上げられていた仮設住宅の建設候補地と災害廃棄物の仮置場の候補地との調整について検討し、国(環境省・国立環境研究所)や学会(廃棄物資源循環学会)による関連ガイドライン、被災県(岩手県・宮城県)の災害廃棄物処理計画を収集し、仮置場の選定基準をとりまとめた。そして仮設住宅の建設候補地の選定基準との比較分析を通じて、両者の候補地が重複しないように調整するための判断基準等を明らかにした。第三に災害廃棄物の仮置場の選定のプロセスを考案し、仮設住宅の建設候補地選定フローの中に新たに組み込むことにより、前年度の研究成果である仮設住宅の建設候補地選定のガイドライン案の改良を行った。第四に平成26年度の研究に向けて、平成25年度末に公表された三重県の新しい地震被害想定調査結果と三重県新地震・津波対策行動計画を三重県防災対策部より収集した。平成24年度の研究成果は、以下の通りである。第一に研究体制として、研究会を立ち上げるとともに研究推進にあたり志摩市と三重県の協力を得ることが出来る体制づくりを行った。また東日本大震災の被災地の現状調査にあたり、岩手大学三宅諭先生の協力が得られる体制づくりを行った。これらの協力体制を活かして、後述の研究成果を上げることが出来た。第二に三重県における防災関連情報の最新データとして、防災危機管理部の協力のもとで、三重県地域防災計画、平成16年および平成23年に実施した被害想定のデータを収集して内容の把握に努めた。これらのデータは、仮設市街地の建設候補地選定ガイドラインの内容を検討するにあたり活用している。なお密集市街地の最新データは、平成24年に三重県が三重県密集市街地基本整備方針を廃止したことを踏まえて収集を中止し、研究実施計画を修正して密集市街地に限定せずに津波被害が想定される自治体の行政区全体を対象とするように範囲を拡げることとした。第三に仮設市街地のマネジメントの技術基準のデータとして、既往ガイドラインである厚生労働省と日本赤十字社による「応急仮設住宅の設置に関するガイドライン」、国土交通省による「応急仮設住宅建設必携(中間とりまとめ)」、三重県による「応急仮設住宅建設の事務処理マニュアル」を収集し、内容の特徴と課題について分析した。また岩手県の被災地の仮設市街地における現状調査を実施し、関連資料の収集や行政担当者へのヒアリング調査を行った。第四に上述の成果をもとに仮設市街地の技術基準の一部である建設候補地選定のガイドライン案を検討し、志摩市においてケーススタディを実施し、志摩市の現状と課題、ガイドラインの課題と有用性について検討を行った。平成26年度の研究成果は、以下の通りである。第一に前年度の研究成果を全体的に精査して、「災害廃棄物の発生を考慮した応急仮設住宅の建設候補地選定に関する研究」と題した論文をとりまとめ、日本都市計画学会中部支部研究発表会において発表を行った。第二に前年度までの研究成果において課題として上げられていた点を踏まえて、既往研究成果である仮設市街地の建設候補地選定のガイドライン案の改良を行った。具体的には、まず発災後に主に必要となる暫定的な土地利用として災害廃棄物以外に救援用地(自衛隊等の野営地)もあることから、救援用地の候補地の選定基準を明らかにした上で、仮設住宅の建設候補地として利用できる可能性の有無について検討を行った。救援用地については、発災後34か月程度で自衛隊等が撤収すると考えられることから、その後は仮設住宅の建設地として活用することができる可能性が高いが、救援用地は災害廃棄物の仮置場として利用することも考えられることから、救援用地を仮設住宅の建設地として含む場合と含まない場合の両方を検討することとした。また既往研究では、三重県が平成17年に公表した被害想定を用いていたが、三重県による新しい被害想定が平成26年に公表されたため、これを用いてケーススタディを全面的にやり直すこととした。第三に上述の成果を踏まえて、暫定的な土地利用を考慮した仮設住宅の建設候補地選定のガイドライン案の改良を検討し、志摩市におけるケーススタディを通じて、志摩市の現状と課題、ガイドラインの有用性と課題について検討を行った。

都市計画第一に当初は最終年度に研究成果をとりまとめて学術雑誌へ投稿する予定だったが、仮設住宅の建設候補地の選定に関する技術基準のデータ収集、志摩市におけるケーススタディが想定以上に順調に進み、十分に有用な知見が得られたことから、(予定より1年早く)二年度目に日本都市計画学会の査読付論文としてとりまとめて投稿し、審査の結果、採択を受け、研究発表の実績を上げることが出来た。第二に前年度の研究成果において課題として上げられていた災害廃棄物の仮置場に関して研究を進めるために、国や学会等による関連ガイドラインのデータ、被災県(岩手県・宮城県)における災害廃棄物処理計画のデータを予定通りに収集することが出来た。第三に前年度に引き続き、三重県における防災関連情報の最新データ(新しい地震被害想定調査結果、三重県新地震・津波対策行動計画)の収集も予定通りに行うことが出来た。第一に研究体制の構築としては、研究推進にあたり志摩市と三重県、岩手大学三宅諭先生の協力が得られる体制づくりに取り組み、ほぼ予定通りに行うことが出来た。第二に三重県における防災関連情報の最新データの収集もほぼ予定通りに行うことが出来た。なお密集市街地の最新データは、平成24年に三重県が三重県密集市街地基本整備方針を廃止したために収集を中止し、研究実施計画を修正して津波被害が想定される自治体の行政区全体を対象とするように範囲を拡げることとした。第三に仮設市街地のマネジメントの技術基準のデータの収集もほぼ予定通りに行うことが出来た。当初は平成25年に実施予定であった岩手県の情報収集と現地調査は、協力体制が構築出来たことから、予定を早めて実施することが出来た。第四に上述の研究成果を踏まえて、仮設市街地の建設候補地選定のガイドライン案の検討と志摩市におけるケーススタディもほぼ予定通りに行うことが出来た。本研究で対象とする仮設市街地のマネジメントの技術基準は、1規模設定、2候補地区の選定基準、3計画基準、4マネジメント手法から成るが、平成24年度と平成25年度においては、主に1と2を対象に仮設市街地の建設候補地選定のガイドラインを考案して論文にとりまとめ、日本都市計画学会にて論文発表を行った。また考案したガイドラインの課題であった災害廃棄物の仮置場の候補地と調整するための判断基準(両者の候補地が重複する可能性のある選定基準の明確化)についても明らかにしてガイドラインに補足し、ガイドラインがより有用な技術基準となるように努めた。平成26年度においては、第一に平成25年度末に三重県によって新しい地震被害想定が公表されたことを受けて、考案したガイドラインで使用する被害想定の位置づけについて見直しを行い、必要に応じてガイドラインにおける建設候補地選定フロー等の改良を行う。第二に3計画基準、4マネジメント手法に関する検討を行う。検討にあたっては、東日本大震災後の新しい情報と知見を得るために、被災県(岩手県)における現地調査を行うとともに、日本都市計画学会や日本建築学会の委員会やシンポジウムに参加して情報収集を行う。第三に上述の内容を踏まえて、研究を総括して仮設市街地のマネジメントの技術基準を構築して研究報告書を作成し、三重県や県内の市町の担当部局に対して研究報告書を送付して提言するとともに、三重大学主催の防災シンポジウムや講演会、みえ防災塾の講義の場等における発表を通じて、研究成果を広く一般公開する。
阻害剤の作用機構研究を基盤とするミトコンドリア複合体-?の動態解明

ミトコンドリアNADH-ユビキノン酸化還元酵素(複合体-I)は、細胞のエネルギー代謝において重要な役割を担う呼吸鎖酵素であり、45の異なるサブユニットで構成される膜タンパク質である。本酵素の基礎研究の進展は、パーキンソン病等の複合体-Iの機能傷害に起因する疾患のメカニズムの解明や、合成農薬や抗寄生虫薬のターゲットとしての応用が期待される。本研究において代表者らは、特異的阻害剤であるキナゾリンを用いた光親和性標識実験により、膜ドメイン(ND1)と親水性ドメイン(49kDa)との接触点に阻害剤結合部位が存在し、本領域が両ドメインの相互作用において重要な機能を果たしていることを明らかにした。ミトコンドリアNADH-ユビキノン酸化還元酵素(複合体-I)は、細胞のエネルギー代謝に置いて重要な役割を担う呼吸鎖酵素である。本研究は酵母複合体-Iにおけるキナゾリン型阻害剤/ユビキノン結合部位の同定と相互作用の解析を行うことを研究の目標とした。好気性酵母(Y. lipolitica)ミトコンドリアより単離された複合体-Iを用いて、光親和性キナゾリン型プローブ([125I]AzQ)による光親和性標識実験を行った。[125I]AzQの酵母複合体-Iに対するIC50はおよそ20nMであり、本プローブはリン脂質存在で下49kDaサブユニットを特異的に標識した。22年度は(1)49kDaにおける[125I]AzQ結合部位の解析(2)酸化還元状態の変化とプローブラベル率との関係についての考察を進める予定である。一方、複合体-Iにおけるユビキノン結合部位を明らかにする目的で、ビオチン化光反応性ユビキノンプローブの合成を行った。本年度は、同じ出芽酵母(S. cerevisiae)由来の酸化還元酵素であるNdil(ロテノン非感受性NADH-キノン酸化還元酵素)におけるキノン反応部位の解析を行った。ウエスタンブロットなどの生化学解析、エドマン分解や質量分析等の機器分析を駆使した結果、シングルアミノ酸での結合部位の同定には至らなかったものの、補酵素であるFADイソアロキサジン環近傍のG374-E399の領域(26アミノ酸)にキノン反応部位が存在することを明らかにした。(Murai et al. (2010)Biochemistry 49, 2973-2980)今後、複合体-Iに対しても同様の標識実験を行う予定である。ミトコンドリアNADH-ユビキノン酸化還元酵素(複合体-I)は、細胞のエネルギー代謝において重要な役割を担う呼吸鎖酵素である。本研究は複合体-Iにおける阻害剤/ユビキノン結合部位の同定と相互作用の解析を行うことを研究の目標とした。前年度に引き続き、好気性酵母(Y.lipolitica)に由来する精製複合体-Iを用いて、光親和性キナゾリン型プローブ([^<125>I]AzQ)による光親和性標識実験を行った。本プローブは49kDaサブユニットを特異的に標識したものの,それ以降の解析に十分な標識量を達成することが出来なかった。そこで、実験材料をウシ心筋由来の単離複合体-Iに変更したところ、本酵素は一定量のリン脂質存在下でAzQに対して高い感受性を示した。49kDaおよびND1サブユニットに対する[^<125>I]AzQの標識反応の特異性も、リン脂質存在下で顕著に認められた。これらの結果は、単離酵素の構造がリン脂質によって保持・安定化されていることを示すものである。続いて、[^<125>I]AzQによって標識された49kDaおよびND1サブユニットを単離し、プロテアーゼ消化によるマッピングを行った。その結果49kDaサブユニットはN末端領域に(Asp41-Arg63)、ND1サブユニットはマトリックス側第3ループ領域(Asp199-Lys262)に、[^<125>I]AzQが結合していることが明らかになった。当研究室の先行研究から、本ループ領域は他の阻害剤の結合部位でもあることがわかっている。このことから、本ループ領域が阻害剤結合部位を構成すると同時に、膜ドメイン(ND1)と親水性ドメイン(49kDa)との接触点となって両ドメインの相互作用において重要な機能を果たしていることが示唆された。本成果は現在、論文発表の準備中である。
分子非線形音響学を創成し、マイクロスケールの質量・運動量・エネルギ輸送を切り拓く

非線形効果と非平衡効果が共存し,かつそれらの間に相互作用が存在する基本問題を取り上げて,現象の理解のために質量・運動量・エネルギー輸送を解明することが重要であることを実証すべく理論解析と数値解析を行って,下記の成果を得た:(1)Boltzmann方程式に基づく漸近解析による気体の非線形音響共鳴振動の解明.(2)分子動力学による微小液滴の平衡・非平衡状態の解明.(3)蒸気と液体の界面での音の反射と透過への蒸発・凝縮の効果の解明.非線形効果と非平衡効果が共存し,かつそれらの間に相互作用が存在する基本問題を取り上げて,現象の理解のために質量・運動量・エネルギー輸送を解明することが重要であることを実証すべく理論解析と数値解析を行って,下記の成果を得た:(1)Boltzmann方程式に基づく漸近解析による気体の非線形音響共鳴振動の解明.(2)分子動力学による微小液滴の平衡・非平衡状態の解明.(3)蒸気と液体の界面での音の反射と透過への蒸発・凝縮の効果の解明.系の代表長に対する気体分子の平均自由行程の比はKnudsen数とよばれ、気体の希薄度を特徴づける無次元パラメータである。一般に、Knudsen数が1に比べて十分に小さければ(たとえば100分の1)、希薄化の効果(分子運動が局所平衡でないことによる効果)は十分小さく、粘性応力に対するNewton流体の仮定と熱流に対するFourierの法則を用いる流体力学が有効であると考えられている。しかしながら、かりにKnudsen数が1000分の1程度であっても、音波のMach数が同程度であるときに、音波だけを考慮して希薄化の効果を無視することが許されるとはかぎらない。実際、大きな温度差をもつ小さなデバイスの内部の定常状態の気体に、希薄化の効果が現れて流体力学の基礎方程式が適用できなくなることは、Ghost effectとしてすでに知られているところである。しかしながら、定常流でなく音波の場合にどのような効果が現れるか、さらに音波特有の非線形効果にどのような影響が生じるか、などはこれまで調べられたことがない。本年度は、(1)気液界面における質量・運動量・エネルギー輸送を支配する法則を明らかにするための理論および数値解析と、(2)局所平衡の仮定が成り立たない大振幅・高振動数の音波の伝播過程に関する基礎データ取得のための数値解析を行い、それぞれについて有意義な成果を得た。系の代表長に対する気体分子の平均自由行程の比はKnudsen数とよばれ、気体の希薄度を特徴づける無次元パラメータである。一般に、Knudsen数が1に比べて十分に小さけれぱ(たとえば100分の1)、希薄化の効果(分子運動が局所平衡でないことによる効果)は十分小さく、粘性応力に対するNewton流体の仮定と熱流に対するFourierの法則を用いる流体力学が有効であると考えられている。本年度は、(1)音源と気液界面ではさまれた空間の多原子分子気体中に励起される線形定在波に対して、多原子分子気体に適用可能なGaussian-BGK-Boltzmann方程式に基づいた漸近解析を行い、分子気体効果が音波に与える影響を解析した。(2)飽和蒸気中の微小液滴に対する分子動力学解析を行い、蒸気圧と表面張力の液滴半径依存性を明らかにした。(3)音波が気液界面で反射される際、界面で蒸発あるいは凝縮が生じていれば、その髭響は音波の反射率に現れる。これを利用して気液界面の蒸発係数の測定を行う方法論の提案を行った。本年度は昨年度に引き続き、(1)音源と気液界面ではさまれた空間の多原子分子気体中に励起される線形定在波に対して、多原子分子気体に適用可能なGaussian-BGK-Boltzmann方程式に基づいた漸近解析を行い、分子気体効果が音波に与える影響を解析した。

(2)飽和蒸気中の微小液滴に対する分子動力学解析を行い、蒸気圧と表面張力の液滴半径依存陸を明らかにした。(3)音波が気液界面で反射される際、界面で蒸発あるいは凝縮が生じていれば、その影響は音波の反射率に現れる。これを利用して気液界面の蒸発係数の測定を行う方法論の提案を行った。詳細は発表文献に示す。
糖尿病性腎症の発症機構にマクロファージが果たす役割の解明―ICAM-1 KO mouseとMacrophage scavenger receptor KO mouseを用いた研究―

糖尿病性腎症はわが国における末期腎不全の原因疾患の第一位を占め、現在も増加を続けている。糖尿病性腎症の発症機構を明らかにして新しい治療法を開発することは、糖尿病患者の生命予後を改善し、末期腎不全患者の増加を阻止するための重要な課題である。糖尿病性腎症患者の腎組織には糸球体と間質にマクロファージの浸潤が認められることから、腎症の成因にマクロファージを中心とした炎症メカニズムが関与することが示唆される。我々は、これまでに、糖尿病性腎症におけるマクロファージの浸潤はICAM-1によって誘導されていることを明らかにした。本研究では、糖尿病性腎症の成因におけるマクロファージの役割を解明する目的で、ICAM-1ノックアウトマウス(ICAM-1 KOマウス)とmacrophage scavenger receptor-Aノックアウトマウス(SR-A KOマウス)を用いた。両マウスとwild typeマウスにstreptozotocinを投与して糖尿病を惹起し、6ヶ月間観察し腎組織を採取した。ICAM-1 KOマウスでは、wild typeマウスに比べて、糖尿病発症後の腎臓へのマクロファージの浸潤が抑制されるとともに、アルブミン尿、糸球体でのTGF-βの発現、メサンギウム基質の増加と間質の線維化が抑制された。この結果から、糖尿病性腎症の成因にマクロファージが重要な役割を果たすことが証明された。一方、SR-A KOマウスにおいてもICAM-1 KOマウスの場合と同様に、腎組織へのマクロファージの浸潤が減少するとともに腎障害の進展が抑制された。このことから、SR-Aは糖尿病状態における腎組織へのマクロファージの浸潤に関与していることが明らかとなった。さらに両実験系において、DNAマイクロアレイを用いて腎組織における遺伝子発現プロファイルを比較した。その結果、wild typeマウスの腎臓で、糖尿病発症後に増加する炎症関連遺伝子群を同定した。次に、これらの炎症関連遺伝子群の中で、ICAM-1 KOマウスではwild typeマウスと比較して発現が抑制される遺伝子群を同定した。これらの分子は、糖尿病性腎症の発症と進展に関与している可能性がある。糖尿病性腎症の成因にマクロファージが果たす役割を解明するために、腎糸球体へのマクロファージの浸潤を長期間抑制できるモデルとしてICAM-ノックアウトマウス(ICAM-1 KOマウス)を用いて以下の実験を行った。ICAM-1-KOマウスと対照群(wild type)の糖尿病マウスにストレプトゾトシンを投与して糖尿病を惹起して6ヶ月間観察し、腎症の変化を比較検討した。糖尿病ICAM-1 KOマウスでは糖尿病wild typeマウスに比較して、糸球体へのマクロファージの浸潤とアルブミン尿が有意に少なく、腎肥大、糸球体肥大が有意に抑制された。また、糸球体のメサンギウム領域の拡大も有意に抑制されていた。さらに糸球体内のTGF-βの発現とtype Iおよびtype IV collagenの局在を検討したところ、糖尿病ICAM-1 KOマウスではTGF-βの発現とcollagenの増加が有意に抑制されていた。以上のことから、ICAM-1 KOマウスでは糸球体肥大、腎肥大と糸球体硬化が抑制されると考えられる。

この結果は2001年米国糖尿病学会および日本糖尿病学会総会において発表した。今後、DNAフィルターアレイを用いて糸球体内の遺伝子発現プロファイルの差を検討する予定である。またマクロファージスカベンジャーレセプター(MSR)ノックアウトマウスに関しては、上記と同じプロトコールで実験が進行中である。糖尿病性腎症患者の腎組織には、ICAM-1をはじめとする細胞接着分子の発現冗進とマクロファージの浸潤が認められることから、腎症の成因に炎症メカニズムが関与することが示唆される。本研究では、糖尿病性腎症の成因におけるマクロファージの役割を解明する目的で、ICAM-1ノックアウトマウス(ICAM-1 KOマウス)とmacrophage scavenger receptor-Aノックアウトマウス(SR-A KOマウス)を用いた。両マウスとwild typeマウスにstreptozotocinを投与して糖尿病を惹起し、6ヶ月間観察し腎組織を採取した。ICAM-1 KOマウスでは、wild typeマウスに比べて、糖尿病発症後のアルブミン尿が有意に少なく、腎組織においてメサンギウム基質の増加と間質の線維化が抑制され、さらに糸球体でのTGF-βの発現の抑制が認められた。この結果から、糖尿病性腎症の成因にマクロファージが重要な役割を果たすことが明らかとなった。一方、SR-AKOマウスにおいても同様の結果が得られた。このことから、SR-Aが糖尿病状態における腎組織へのマクロファージの浸潤に重要な役割を果たしていることが示唆された。さらに両実験系において、腎組織における遺伝子発現プロファイルをDNAアレイを用いて比較した。その結果、wild typeマウスの腎臓で、糖尿病発症後に増加する炎症関連遺伝子群を同定した。さらにこれらの遺伝子群の中でICAM-1 KOマウスとSR-A KOマウスの腎組織で、wild typeマウスと比較して発現が抑制されているサイトカイン等の遺伝子群を同定した。これらの遺伝子が糖尿病性腎症の発症に関与する可能性があると考えられる。
慢性関節リウマチ患者の体力測定と運動療法

1)運動負荷による免疫機能の変化:本学陸上部学生10名を対象にして、最大酸素摂取量測定時(以下VO2max負荷)、Aerobic thresholdの強度で60分の負荷(以下Aet負荷)とAnerobic thresholdの強度で30分の負荷(以下Ant負荷)の3段階の異なった負荷を行い、その負荷前負荷直後に末消血の免疫グロブリンを測定した。結果:IGGとIGAは、いずれの負荷直後も有意に上昇し、VO2max負荷、Art負荷、Aet負荷と負荷が強いほど増加が大きかった。IGMは、Aet負荷の場合を除き、VO2max負荷とAnt負荷では負荷直後に増加し、負荷が強いほどより増加した。2)本学陸上部学生10名を対象とし、Aet負荷での自転車エルゴメーター走行時のペダルにかかる反力を測定し、歩行あるいは走行時の床反力との比較を行った。垂直方向分力の比較では、Aet負荷での自転車エルゴメーターのペダルの反力は、平均14.0Nmであり、歩行時の床反力の平均69.1Nmの20.5%に、走行時の床反力の平均125.9Nmの11.3%に相当した。3)慢性関節リウマチの関節不働化のモデルとして、ラット片側坐骨神経、大腿神経切離による麻痺足を作成し、Freund's complete Adjuvant関節炎に及ぼす影響を検討した。麻痺側にAdjuvantを注入した場合、非麻痺側に注入した場合に比して関節炎の抑制が認められた。目的:慢性関節リウマチ(以下RA)患者の体力の指標として、有酸素性作業閾値であるAerobicthreshold(以下Aet)を測定しRA活動性との関連について検討する。またAetでの運動負荷を強度とする運動療法行い、その効果について検討する。方法:多段階漸増負荷試験法を行い、4分間の各段階毎に、血中乳酸値・心拍数・血圧・呼気ガスを測定した。次にAetでの運動負荷を強度とし、週3回、1回1時間の頻度とし、自転車エルゴメーターを用いた運動処方にて運動療法を行った。トレーニングの効果の指標として、Aetでの酸素摂取量、Lansbury指数を用いた。結果:Aet測定は9例中7例で可能であったが、最大酸素摂取量は全員測定不可能で、RA患者の体力の指標としてAetが適当であろうと考えられる。また体力とLansbury指数との関係について検討してみた。体力の指標としてAetでの酸素摂取量を用いたが、その相関係数は0.22であり、この両者に相関があるとはいえなかった。3名について運動療法を行った。全員4週後よりAetでの酸素摂取量はつまり体力が増加したが、6ケ月後では1名はLansbury指数の改善と伴に体力は増加し、1名はLansbury指数の悪化と伴に体力は低下し、1名はLansbury指数が悪化したにもかかわらず体力が増加した。このようにRAの活動性に対する運動療法の効果は一定ではなかった。今後の課題:1)体力測定と運動療法の対象患者をふやし検討する。2)滑膜炎のある関節を動かしても滑膜炎が増悪しないような運動処方はどのようなものか?現在行っているAetの強度でよいか?という疑問に対し、運動負荷中及び前後で体温(深部温,関節部皮膚温,関節内温,筋肉内温等)測定,血中ホルモン測定,また自転車エルゴメーターのペダルにつけたフォースプレートにより下肢関節にかかっている負荷量を測定し検討する。慢性関節リウマチ患者を対象とした体力測定では,最大酸素摂取量の測定は不可能だが, Aerobic thresholdでの酸素摂取量の測定は全員で可能であった.運動療法では股関節,膝関節に関節破壊や滑膜炎が強くない症例で, 8週間以上の運動療法の継続と体力の増加を認めた.Aerobic thresholdでの1回の運動負荷前後で疼痛関節数の減少を認める例が多いが,血中ホルモン(コルチソール, ACTH),細胞性免疫機能に有意の差は認めなかった.食道温のより高くなった症例で疼痛関節の改善が大きい傾向にあった.医学部学生10名を対象とし,自転車ユルゴメーターを利用して最大酸素摂取量を測定した.最大酸素摂散量測定時,最大酸素摂取量の50%の負荷と75%の負荷の3段階の負荷を行い,その負荷前と負荷直後で, βーendorphine, cortisolCTH,末梢T細胞(OKT3),インデューサー/ヘルパーT細胞(OKT4),サプレッサー/細胞障害性T細胞(OKT8)を測定した. βーendorphineは最大負荷時(14.2±6.9→85±69.9pg/ml)と75%負荷時(19.2±15.3→45.4±35.1pg/ml)で有意に負荷後に増加し,負荷が強いほど増加は大きかった.cortisolは最大負荷時には有意の変化を示さなかったが, 75%負荷時には負荷後増加(17.4±5→22.1±10.1μg/d6)し, 50%では負荷後減少(16±5.8→11.6±4.2μg/dl)した. ACTHは最大負荷時(22.5±8.2→136.4±117.6pg/dl)と75%負荷時(30.3±17.4→101.2±69.5pg/dl)で負荷後有意に増加し,負荷が強いをほど増加は大きかった.

OKT3は最大負荷時(69±6.3→55.2±5.9%), 75%負荷時(70.3±7.6→63.3±7.1%)と50%負荷時(70.3±6.7→64±5.5%)にいずれも負荷後減少した.OKT4でも最大負荷時(37.1±8.3→26±7.1%), 75%負荷時(39.9±9.8→31.8±7.2%)と50%負荷時(39.8±9.5→34.9±6.6%)にいずれも負荷後減少し,負荷が強いほど大きく減少した.OKT8はいずれの負荷でも有意の差はなかった.1)運動負荷による免疫機能の変化:本学陸上部学生10名を対象にして、最大酸素摂取量測定時(以下VO2max負荷)、Aerobic thresholdの強度で60分の負荷(以下Aet負荷)とAnerobic thresholdの強度で30分の負荷(以下Ant負荷)の3段階の異なった負荷を行い、その負荷前負荷直後に末消血の免疫グロブリンを測定した。結果:IGGとIGAは、いずれの負荷直後も有意に上昇し、VO2max負荷、Art負荷、Aet負荷と負荷が強いほど増加が大きかった。IGMは、Aet負荷の場合を除き、VO2max負荷とAnt負荷では負荷直後に増加し、負荷が強いほどより増加した。2)本学陸上部学生10名を対象とし、Aet負荷での自転車エルゴメーター走行時のペダルにかかる反力を測定し、歩行あるいは走行時の床反力との比較を行った。垂直方向分力の比較では、Aet負荷での自転車エルゴメーターのペダルの反力は、平均14.0Nmであり、歩行時の床反力の平均69.1Nmの20.5%に、走行時の床反力の平均125.9Nmの11.3%に相当した。3)慢性関節リウマチの関節不働化のモデルとして、ラット片側坐骨神経、大腿神経切離による麻痺足を作成し、Freund's complete Adjuvant関節炎に及ぼす影響を検討した。麻痺側にAdjuvantを注入した場合、非麻痺側に注入した場合に比して関節炎の抑制が認められた。
ストレスに応答したIGFBP-1遺伝子転写制御の分子機構

タンパク質栄養状態が悪い「低栄養ストレス」時には、成長期の動物で成長遅滞が生じる。この成長遅滞は、成長を司るホルモンであるIGF-Iの作用を、IGF結合タンパク質のひとつであるIGFBP-1が抑制することによって生じる。本研究ではタンパク質低栄養ストレスがIGFBP-1合成を増加させる機構を分子レベルで解析することを目的として行なった。その結果、1)栄養ストレスは動物個体においてmTOR経路を不活性化してインスリンによるIGFBP-1合成抑制を阻害すること、2)栄養ストレスは動物個体においてmTOR非依存的にもIGFBP-1合成を促進すること、3)栄養ストレスによるmTOR不活性化は酸化ストレスの抑制によって解除できないこと、4)栄養ストレスによって生じるmTOR非依存的なIGFBP-1合成の促進は酸化ストレスによって引き起こされること、を明らかにした。本研究の結果から、タンパク質低栄養のシグナルは一部が酸化ストレスに変換されて動物の成長を制御することが明らかとなった。平成19年度は,酸化ストレスおよび栄養ストレスがmTORを不活性化する機構を明らかにすることを主要な目的として研究を行った。その結果,以下の2点について明らかにすることができた。(1)栄養ストレスは動物個体においてmTOR経路を不活性化する:タンパク質低栄養モデルとして,無タンパク質食で成長期のWistar系雄ラットを7日間飼育し,摂食刺激(インスリン刺激)によるmTORを介した遺伝子(インスリン様成長因子結合タンパク質-1,IGFBP-1)の発現制御を解析した。その結果,通常食摂取ラットではインスリンに応答したIGFBP-1遺伝子発現制御が見られたのに対し,栄養ストレス負荷ラットではこの制御が消失していた。(2)栄養ストレスによるmTOR不活性化は酸化ストレスの抑制によって解除できる:無タンパク質食摂取ラットでmTOR依存性IGFBP-1遺伝子発現制御が消失していたが,無タンパク質食に抗酸化物質(α-トコフェロール,アスコルビン酸)を添加して摂取させて酸化ストレスを抑制した場合(酸化ストレスマーカー値の低下により確認),インスリンによるmTOR依存性遺伝子発現制御がふたたび見られるようになった。一連の結果は,低栄養ストレスが生体内で酸化ストレスを介してmTORを介したIGFBP-1遺伝子の転写制御に影響を及ぼしている可能性を強く示していた。さらに,この制御が動物個体の摂食応答という,生理的なモデルで得られたことの意義は大きいと考えられる。申請者らはこれまでに、低タンパク質食摂取による低栄養ストレスと酸化ストレスが、いずれもシグナル伝達分子であるmammalian target of rapamycin(mTOR)の不活性化を介してインスリン様成長因子結合タンパク質-1(IGFBP-1)遺伝子発現を増加させ、IGFBP-1が体タンパク質同化ホルモンであるIGF-I活性を抑制することにより動物の低成長を引き起こす可能性を見いだしてきた。そこで本研究では、ストレスに応答したIGFBP-1遺伝子転写制御の共通性の高い分子機構を解明することを目的として研究を行なった。2008年度は、低タンパク質食摂取(低栄養ストレス)によるmTORを不活性化に酸化ストレスがどのように関与するかを、mTOR制御下にあるIGFBP-1mRNA発現制御を指標として解析した。Wistar系雄ラットを低タンパク質食で7日間飼育するとIGFBP-1mRNAレベルが上昇し,インスリンによるIGFBP-1mRNA低下作用も阻害された。また、グルタチオン量が低下し、酸化ストレスマーカーが上昇した。抗酸化成分の同時摂取によって酸化ストレスレベルを低下させると、低タンパク質食摂取によるIGFBP-1mRNAレベルの上昇が抑制される一方、インスリンによるIGFBP-1mRNA発現抑制作用は回復しなかった。mTORリン酸化およびmTOR基質のリン酸化は、抗酸化成分の摂取の有無にかかわらず抑制されていた。一連の結果から、低タンパク質食摂取により酸化ストレスを介して基礎的なIGFBP-1合成が増加する一方、インスリンによるmTORを介したIGFBP-1合成抑制は低タンパク質食摂取により酸化ストレス非依存的に阻害されることを示した。これらの結果から、ストレスによる体タンパク質異化の促進は、抗酸化物質の摂取で一部が抑制可能であることを示した。
超音波応答性ナノバブルによる抗体デリバリーシステムの開発と乳がん治療戦略

前年度までの検討で見出したFcドメインと高い結合活性を有するリンカーペプチド(proteinA結合性ペプチド及びproteinG結合性ペプチド)を用い、リンカーペプチド修飾PEGリポソームを調製し、標的抗体修飾法ならびにその有用性を評価した。リンカーペプチド修飾PEGリポソームに、抗CD146抗体または抗HER2抗体を添加混合する簡便な手法で抗体修飾リポソームを作製したところ、CD146高発現細胞(血管内皮細胞)またはHER2高発現細胞(乳がん細胞)に対し、効率的なリポソームの取り込みが観察された。またこれら抗体修飾リポソームに超音波造影用ガスを封入したナノバブルを調製したところ、抗体特異的な細胞との相互作用が観察された。以上のことから、本リンカーペプチドを利用した抗体修飾法は、様々な抗体に対し応用可能であることが示された。更に抗体修飾ナノバブルのin vivoでの有用性を評価するため、担がんモデルマウスを用いたがん組織への超音波造影効果を検討した。結果、抗体未修飾のナノバブルと比較し、抗CD146抗体修飾ナノバブルで持続的な造影効果を示した。次に超音波照射を併用した抗体デリバリーシステムの構築の可能性について検討した。蛍光ラベル化抗体を修飾したナノバブルに超音波を照射し、HER2高発現細胞に対する抗体の送達能を蛍光顕微鏡にて調べた。その結果、標的細胞において蛍光ラベル化抗体が観察され、超音波照射に伴う抗体デリバリーの可能性が示された。以上のことから、リンカーペプチドを用いた超音波応答性抗体修飾ナノバブルは、超音波診断および抗体医薬のデリバリーを融合(Theranostics)させる新規乳がん治療ツールとなりうるものと期待される。前年度検討で用いたリポソームへの抗体修飾のためのリンカーペプチド(proteinA結合性ペプチド)よりも更にFcドメインと高い結合活性が期待されるリンカーペプチド(proteinG結合性ペプチド)を用いてマレイル化PEGリポソームと反応させ、リンカーペプチド修飾PEGリポソームとした。さらに抗HER2抗体を添加混合する簡便な手法で抗体修飾リポソームの調製を行い、HER2高発現細胞へのリポソームの取り込み能を蛍光顕微鏡にて評価したところ、効率的な取り込みが観察された。以上のことから、proteinA結合性ペプチドと同様にproteinG結合性ペプチドを利用した場合でも、簡便なリポソームの抗体搭載が可能となることが示された。さらに抗がん活性の増強を期待して、ドキソルビシン内封リポソームへの抗HER2抗体修飾を行い、細胞障害性をMTTアッセイにて評価した結果、未修飾に比べ、抗体修飾群において顕著な障害活性が認められたことから、本抗体修飾法の有用性が示された。次に抗HER2抗体搭載リポソームのバブル化の可能性を明らかにするために、調製した抗HER2抗体搭載リポソームに超音波造影用ガス(パーフルオロプロパンガス)を封入したところ、平均粒子径約500 nmのバブルリポソームが作製できた。細胞相互作用性を蛍光顕微鏡にて調べたところ、蛍光ラベルした抗HER2抗体搭載バブルリポソームは、HER2高発現細胞に安定に細胞表面に結合できることが示された。また、抗体搭載は、リンカーペプチド修飾バブルリポソームの調製後でも可能となることも明らかとなった。以上のことから、リンカーペプチドを利用することで、抗体のターゲティング能を維持した状態で簡便に超音波応答性の抗体搭載バブルリポソームを調製できることが示された。本手法は、様々な抗体搭載バブルリポソームの開発にも有用となることが期待される。今年度は、抗体搭載リポソーム調製法の更なる条件検討を行った。はじめにproteinG結合性ペプチドを用いて、in vitro実験にて抗体修飾効率を検証したところ、proteinGでも抗HER2抗体のリポソーム修飾が簡便に行えることが示された。さらに受容体へのターゲティング能を維持した状態で簡便に抗体搭載バブルリポソームの調製に成功した。これらの結果は、種々の細胞膜受容体を標的化するマウス・ラット由来IgG抗体を用いても、簡便にリポソームやバブルリポソームへの抗体修飾が可能となることを示唆している。以上より、本研究は順調に進捗していると考えられる。本年度計画では、抗体搭載リポソームの調製法の最適化を進めた。はじめにリポソームへの抗体搭載を行うために、DSPC, DSPE-PEG2000を基本構成脂質としてリポソームを作製し、活性基(マレイミド基)を有するPEG脂質を挿入させた。さらにマレイル化PEGリポソームへの抗体修飾を簡便に修飾するために、組換えリンカーペプチド(proteinA結合性ペプチド)を調製(大腸菌内でGST融合ペプチドとしてアフィニティー精製し、大量かつ高純度のものを得ることができた。これをマレイル化PEGリポソームと反応させ、リンカーペプチド修飾PEGリポソームとした。また、リポソームへの修飾用抗体には、乳がん細胞特異的抗原:HER2を認識するハーセプチンと同機能を有する抗体を用い、ヒト型の組換え抗体の抗原結合部位をヒトIgG Fcに連結した一本鎖抗体(scFv-Fc)遺伝子を293細胞に産生させた安定発現細胞株の培養上済を利用してprotein Aカラムクロマトグラフィーにて精製し、大量かつ高純度のものを得た。リンカーペプチド修飾PEGリポソームへの表面修飾は、scFv-Fcを添加混合することで行った。

実際にリポソームへの抗体搭載を検証するために、組換えHER2タンパク質を固相化したプレートを利用して、蛍光ラベル化抗体搭載リポソームの標的受容体への相互作用性を評価したところ、HER2への高い結合性が示された。さらにHER2を過剰発現している乳がん細胞への取り込み能をリポソームを蛍光ラベル化することで蛍光顕微鏡にて評価したところ、抗体修飾依存的かつ効率的な取り込みが観察された。以上のことから、リンカーペプチドを利用することで、簡便なリポソームの抗体修飾が可能となることが示された。得られた知見は、今後の抗体デリバリーシステムの構築を促進させるものと期待される。今年度は、乳がん治療に有用な抗体デリバリーシステムの構築の鍵となるリポソームの抗体修飾法の確立を目指し、調製法の検討を進め、得られたリポソームの機能性をin vitro実験にて検証した。実際にリポソームへの抗体修飾を簡便に行うために、proteinA結合性ペプチドを用いたところ、乳がん細胞を標的化する抗体修飾リポソームの調製が簡便に行えることが示された。今後、リポソームと抗体との結合性の高い結合性ペプチドについても検討する余地はあると思われるが、今年度目標の乳がん細胞を標的化する抗体をリポソーム搭載する簡便な手法を確立することを達成することができた。以上より、本研究は順調に進捗していると考えられる。前年度までの検討で見出したFcドメインと高い結合活性を有するリンカーペプチド(proteinA結合性ペプチド及びproteinG結合性ペプチド)を用い、リンカーペプチド修飾PEGリポソームを調製し、標的抗体修飾法ならびにその有用性を評価した。リンカーペプチド修飾PEGリポソームに、抗CD146抗体または抗HER2抗体を添加混合する簡便な手法で抗体修飾リポソームを作製したところ、CD146高発現細胞(血管内皮細胞)またはHER2高発現細胞(乳がん細胞)に対し、効率的なリポソームの取り込みが観察された。またこれら抗体修飾リポソームに超音波造影用ガスを封入したナノバブルを調製したところ、抗体特異的な細胞との相互作用が観察された。以上のことから、本リンカーペプチドを利用した抗体修飾法は、様々な抗体に対し応用可能であることが示された。更に抗体修飾ナノバブルのin vivoでの有用性を評価するため、担がんモデルマウスを用いたがん組織への超音波造影効果を検討した。結果、抗体未修飾のナノバブルと比較し、抗CD146抗体修飾ナノバブルで持続的な造影効果を示した。次に超音波照射を併用した抗体デリバリーシステムの構築の可能性について検討した。蛍光ラベル化抗体を修飾したナノバブルに超音波を照射し、HER2高発現細胞に対する抗体の送達能を蛍光顕微鏡にて調べた。その結果、標的細胞において蛍光ラベル化抗体が観察され、超音波照射に伴う抗体デリバリーの可能性が示された。以上のことから、リンカーペプチドを用いた超音波応答性抗体修飾ナノバブルは、超音波診断および抗体医薬のデリバリーを融合(Theranostics)させる新規乳がん治療ツールとなりうるものと期待される。本年度計画では、抗体搭載リポソームおよびバブルリポソームの有用性評価を進める。1.抗体搭載バブルリポソームの安定性評価
ナノ医用診断のためのSQUID磁気センサの高性能化設計用シミュレーションの開発（国際共同研究強化）

フロリダ州立大学では、昨年度に続き、超高磁場下でのREBCOマグネットの電磁的挙動について、シミュレーションを通じて検討してきた。本事業で滞在中に世界最高DC磁場の発生に成功した(Nature誌に掲載決定)が、その際に予見できなかった現象をシミュレーションなどを通じて検討を図ってきた。とくに、遮蔽磁場がREBCOテープ線を内部から破壊する可能性があり、遮蔽磁場のシミュレーションを実施し、内部応力のシミュレーションを実施してきた。将来的の50テスラを超えるような超高磁場発生の礎を築くことができたと確信する。また、本研究成果は、国際会議の招待講演などを含めて、国内外で多くの講演および論文発表を行ってきた。マサチューセッツ工科大学では、1.3GHz NMRの開発に携わり、インサート・コイルであるREBCOマグネットがクエンチした場合の電磁的・力学的挙動について検討してきた。とくに、インサート・コイルであるREBCOコイルがクエンチした時の安全性について、シミュレーションを通じて検討してきた。しかし、実際には、REBCOマグネットが励磁中に破損し、シミュレーションと実験の一致を確認することはできなかった。ただし、以前よりシミュレーションを通じて予見していたクエンチ後のトルクが観測され、シミュレーションの有用性を改めて示すことができた。本研究の成果も、国際共著論文として公表してきた。最終年度の研究を通じて、それまでに開発してきた電磁、熱、力の連成シミュレーションの有用性を示すことができた。その成果が認められ、国際会議の招待講演などで研究成果をこうひょうできた。内定年度:2015マサチューセッツ工科大学では、1.3GHz NMRマグネットの開発に携わり、インサート・コイルであるREBCOマグネットの個々パンケーキコイルの特性評価実験および遮蔽電流による不正磁場の測定を実施した。今後、インサート・コイルとしての組み立て、またアウター・コイルと組み合わせることで発生する遮蔽電流、遮蔽電流磁場のシミュレーションに必要な実験データを取得した。フロリダ州立大学では、高温超伝導体を使用したマグネットとして世界最高となる44テスラの発生に成功した。また、遮蔽電流および遮蔽電流磁場シミュレーション・プログラムを開発し、シミュレーション結果と先実験との比較を実施した。比較的よく一致することを確認した。また、開発したシミュレーション・プログラムが高度であることから、一般的な使用に適さないため、遮蔽電流および遮蔽電流磁場の簡易計算法を提案した。今後、国際会議などで公表していく予定である。さらに、44テスラ発生実験で、高磁場下での新たな現象もしくは問題として、トルクやホール効果の問題があることが示唆された。これらの現象は、これまでにも発生しているはずであるが、10テスラ程度では現象として確認されにくく、44テスラのような高磁場下で顕在した問題である。現在、これらの現象をシミュレーションにより裏付けすることを目標に、解析ツールを開発している。該当年度では、それらを明らかにするために、これまで開発してきた部分要素等価回路法(PEEC法)を44テスラ発生実験に適用させる修正を実施した。今後、トルク、ホール効果の影響を明らかにしていく予定である。遮蔽磁場、遮蔽電流磁場のシミュレーション・コードは、次年度に開発する予定であったが、すでに完成した。そして、新たに顕在化した現象についての解析コード開発に取り組んでいる。昨年度はトルクやホール効果など現象が問題となる可能性を示唆してきたが、該当年度はそれらの検討を開発したシミュレーション・ツールから進めて、特にホール効果の際立った現象を明らかにしてきた。さらに、フロリダ州立大学で、世界最高DC磁場となる45.5テスラ発生に成功した。その実験結果より、新たに電磁応力、歪みが超高磁場発生の問題となることが明らかとなり、メカニズム解明のためのシミュレーション・ツールを開発した。これら開発したシミュレーション・ツールより、45.5テスラ発生時のREBCOマグネット内の電磁的・熱的・力学的挙動について解析を行った。インサート・コイルであるREBCOマグネットがクエンチした場合に、アウトサート・コイルへの影響も無視できず、今後も安全な遮断方法について検討する必要がある。さらに、フロリダ州立大学の研究成果からも、マグネット保護には電磁応力に関する検討が必要不可欠であることが判った。1.3GHz NMRマグネットのクエンチ後の電磁応力評価について、現在実施している。帰国後に、電磁応力についての再検討を実施している。フロリダ州立大学とマサチューセッツ工科大学に滞在時には、主にフープ力によりREBCO層が基板であるハステロイから剥離する現象について検討してきた。その後、内部的なREBCO層の破損などが明らかになったことから、電流転流時のREBCOテープ線材内の電流分布解析ツールを開発した。今後、明らかになった電流転流時の電流分布から詳細な電磁応力を検討していく。当該年度に開発する予定であった遮蔽磁場、遮蔽電流磁場のシミュレーション・コードは、昨年度に開発した。そして、本年度は当初予定になかったが、新たに顕在化した現象(トルク、電磁力、ホール効果など)についての解析コード開発に取り組んだ。したがって、概ね順調に進展していると判断した。

本事業で滞在中に世界最高DC磁場の発生に成功した(Nature誌に掲載決定)が、その際に予見できなかった現象をシミュレーションなどを通じて検討を図ってきた。とくに、遮蔽磁場がREBCOテープ線を内部から破壊する可能性があり、遮蔽磁場のシミュレーションを実施し、内部応力のシミュレーションを実施してきた。将来的の50テスラを超えるような超高磁場発生の礎を築くことができたと確信する。また、本研究成果は、国際会議の招待講演などを含めて、国内外で多くの講演および論文発表を行ってきた。マサチューセッツ工科大学では、1.3GHz NMRの開発に携わり、インサート・コイルであるREBCOマグネットがクエンチした場合の電磁的・力学的挙動について検討してきた。とくに、インサート・コイルであるREBCOコイルがクエンチした時の安全性について、シミュレーションを通じて検討してきた。しかし、実際には、REBCOマグネットが励磁中に破損し、シミュレーションと実験の一致を確認することはできなかった。ただし、以前よりシミュレーションを通じて予見していたクエンチ後のトルクが観測され、シミュレーションの有用性を改めて示すことができた。本研究の成果も、国際共著論文として公表してきた。最終年度の研究を通じて、それまでに開発してきた電磁、熱、力の連成シミュレーションの有用性を示すことができた。その成果が認められ、国際会議の招待講演などで研究成果をこうひょうできた。引き続き、フロリダ州立大学で、トルク、ホール効果の影響を明らかにする数値シミュレーション・コードの開発に取り組む。これらは、数年前にProf. Hahnにより提案された無絶縁巻線技術が関係しており、高磁場下ではその現象が顕在化する。現時点での40テスラ超マグネットは、実験的な小さなマグネットであるため、これらの現象により破滅的な問題とはならないが、NMRなどの実応用を目指した時に、大きな問題となる恐れがある。したがって、シミュレーションによりその影響を明確にする必要が新たに発生した。そのために、シミュレーション・コード開発とともに、今後予定されているREBCOコイルによる45テスラ発生実験に携わり、それらの実験結果と比較検討することで、シミュレーション手法の妥当性検証を実施する予定である。また、予定を変更し、2017年8月にふたたびマサチューセッツ工科大学へ移動する予定である。昨年度の部分コイルの実験により、シミュレーションに必要なパラメータ同定は終了したが、1.3GHz NMRマグネットが作る不正磁場のシミュレーションを実施する。さらに、上記でも問題にした、トルク、ホール効果の影響もシミュレーションにより確認する予定である。2017年10月より、日本に戻り、REBCO
自己集合型ナノキャリアの創製

光刺激で活性化されるpH応答性蛍光ナノプローブの開発これまでの成果である構造活性相関に基づく自己集合型ナノプローブの合理的な背一計を基にして、集合状態を形成すると予測された光分解性保護基を導入した自己集合型ナノプローブを合成し、その機能の詳細を検討した。光分解性保護基は、特定の波長の光によって脱保護することができる。実際の自己集合型ナノプローブは、光照射前には自己集合体を形成しており、無蛍光でありながら、光照射をおこなうことで蛍光性を回復し、自己集合状態を維持したままpHプローブとして利用できることが明らかとなった。この細胞内での利用を検討し、細胞内への導入のプロセスの検討や、細胞内においてもpH応答能を試験管内と同様に示すことが確認され、光刺激をトリガーとするpH応答性蛍光ナノプローブとして利用できることが明らかとなった。自己集合型ナノプローブのナノキャリアとしての利用自己集合型ナノプローブとしては、これまでに応答性等を改良してきた自己集合型ナノプローブを採用し、薬剤の内包能を検討した。いくつかの薬剤は自己集合体内に内包されていることが示唆された。自己集合型ナノプローブには、ニトロリダクターゼ(NTR)応答性が付与されているため、NTRによる蛍光の回復により自己集合体の分散過程が評価可能である。実際に内包自己集合型ナノプローブをNTRで処理したところ、顕著な蛍光の回復と、自己集合体に内包された薬剤がNTRの存在により、放出されたことが示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。・合理的設計に基づいたナノプローブの創製我々の自己集合化ナノプローブは、導入する疎水性保護基の疎水性置換基定数を指標とすることで、自己集合状態と分散状態をあらかじめ推測することができる。この特徴を利用することで、合理的設計指針に基づいたナノプローブの創製が可能となる。本年度はその応用例として、フッ素イオンに応答して脱離するシリル基を保護基として採用し、種々のシリル基の中から疎水性置換基定数を指標として、TBDPSを選定した(図1)。設計したSNARF-OTBDPSは、期待した通り、水溶液中で自己集合体を形成していた。特筆すべき点として、自己集合状態となっているため、本来加水分解しやすいシリル基が水溶液中で安定に存在していることが明らかとなった。また、そのイオン選択性を評価したところ、期待通り、フッ素イオンに対して選択的に応答し、蛍光が回復することが明らかとなった。このことから、我々の疎水性置換基定数を指標とした自己集合化ナノプローブの合理的設計の有用性を示すことに成功した。・ニトロ還元酵素応答型ナノプローブの機能評価これまでに開発したニトロ還元酵素をトリガーとしたナノプローブは、その反応性が低く、細胞内での機能評価において長時間の観察を要するという問題があった。そこで構造を最適化することで、自己集合性は保持しつつもその反応性を大幅に改善することに成功し、大腸菌由来の内在性ニトロ還元酵素の検出を評価し、良好な結果を得た。研究計画書では、外部刺激応答性ナノキャリアの候補として、ニトロ還元酵素を挙げたが、その応答性の改良に関しては、良好な結果を得ており、27年度の予定であった細胞内評価まで着手できている。また、同じく27年度評価予定であった光応答性ナノキャリアについても一部着手できている。さらには、他の外部刺激として、新たにフッ素イオンについて評価し、外部発表までおこなえた点で、予定以上に進行していると考えている。一方で、26年度評価予定であった薬剤の内包の評価に関しては、現在進行中であり、完了できていない部分があるため、全体としては、「おおむね、順調に進行している」とした。薬剤を内包した蛍光性ナノキャリアの創製とその細胞内の評価について引き続き27年度に遂行していく。