hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
着色眼内レンズがサーカディアンリズムに及ぼす影響に関する無作為化比較試験

生体リズムと外部環境の不一致は、睡眠障害・うつ病・肥満・高血圧・糖尿病・脂質異常症・心血管疾患・がんなど多様な疾患のリスクを上昇させることがシフトワーカーにおける疫学調査で示され、その機序は動物実験やコントロール下の実験研究で研究されている。網膜の内因性光感受性網膜神経節細胞(intrinsically photosensitive retinal ganglion cell)を介して生体リズムの制御中枢である視交叉上核に入力される非視覚的光情報は、生体リズムを外部環境に同調させる上で最も重要なシグナルであり、その作用は464nm付近の短波長光で最も強いことが報告されている。白内障手術は、視力を改善する効果に加えて、網膜への非視覚的光情報を増加させ、生体リズムと外部環境の同調を促進する効果が期待されるが、白内障手術には、短波長光を遮断する着色眼内レンズと非着色眼内レンズの両方が一般的に用いられている。着色眼内レンズは短波長による網膜障害の軽減が期待される一方、生体リズム同調効果は劣る可能性がある。本研究の目的は無作為化比較試験により着色レンズ群と非着色レンズ群の2群間で、生体リズムに関連するうつ症状・睡眠障害・糖・脂質代謝や、生体リズム指標であるメラトニン分泌量を比較することである。平成30年度までに174名の白内障患者において、着色レンズ群と非着色レンズ群の比較を行うことができた。当初予定していなかった白内障手術を行っていないコントロール群との比較分析を行った結果から、白内障手術のメラトニン分泌への短期的影響を明らかにすることができた。一方、現段階で当初予定より少ない対象者数にとどまった。また白内障重症度と血圧サーカディアンリズムに関する観察研究の結果が科学誌に掲載された点は評価できる。本研究の目的は、白内障手術に際して対象者を着色眼内レンズ群と非着色眼内レンズ群の2群に無作為割り付けし、介入後の生体指標について比較検討することである。研究計画での検査項目は睡眠の質(アクチフラフ、Pittsburg Sleep Questionnaire Index、エプワース睡眠調査票)、うつ症状(Geriatric Depression Scale)、認知機能検査(Mini Mental State Examination)、糖脂質代謝異常、サーカディアンリズム指標(皮膚温リズム、身体活動リズム、メラトニン分泌量、光曝露リズム)、光感受性:対光反射(Post Illumination pupil Response)、網膜障害:網膜色素(ドルーゼン発生)である。当初研究計画の初年度目標対象者数であった160名には研究開始が遅れたため届かなかったが、100名についてベースライン測定を行うことができた。測定項目は以下のとおりである。うつ症状、糖脂質代謝指標、肥満指標、睡眠の質、サーカディアンリズム指標、光感受性、網膜障害など。本研究のプロトコル論文(BMJ Open. 2015; 5:e007930)が科学誌に掲載されたことは、今後の研究結果の妥当性を示す上で重要な点である。また白内障手術に関する観察研究の成果も科学誌に掲載され(J Epidemiol. 2015;25:529-535)、本研究の重要な先行知見となる。初年度目標対象者数には若干届かなかったものの100名についてベースライン測定を行うことができ、関連論文が科学誌に掲載されたため。外部環境と生体リズムの不一致(サーカディアンリズム障害)は、睡眠障害・うつ病・肥満・高血圧・糖尿病・脂質異常症・心血管疾患・がんのリスクを上昇させる。網膜の光受容細胞(ipRGCs)を介する光情報はサーカディアンリズムを外部環境に同調させる最も重要なシグナルで、464nm付近の短波長光の作用が最も強い。白内障手術には短波長光を遮断する着色眼内レンズと非着色眼内レンズの両方が一般的に用いられている。着色眼内レンズは短波長による網膜障害の軽減が期待されるが、サーカディアンリズム障害が生じる可能性がある。本研究の目的は無作為化比較試験により着色レンズ群と非着色レンズ群の2群間で、サーカディアンリズム障害に関連するうつ病・睡眠障害・糖尿病・脂質異常症・肥満の新規発症やメラトニン分泌量の変化を比較することである。研究計画での検査項目は、アクチグラフを用いて測定した睡眠の質、黄斑色素密度の変化、うつ、睡眠障害、糖尿病、脂質異常症、肥満といったサーカディアンリズム障害関連疾患の罹患率と、メラトニン分泌、光感受性を2群間において比較する。平成28年度は74名についてベースライン測定を行うことができ、当初計画の2年目予定対象者数(80名)をおおむね達成した。また本研究の関連論文である、白内障手術に関する観察研究の結果も科学誌に掲載され、(Rejuvenation Res. 2016Jun;19(3):239-43,J Epidemiol 25 529-535 2015)本研究の重要な先行知見となる。ベースライン測定を74名の対象者に実施することができ、当初計画の2年目予定対象者数(80名)をおおむね達成した。また本研究の関連論文が科学誌に掲載されたため。研究協力者と研究プロトコル立案から共同で実施しており連携が取れている。外部環境と生体リズムの不一致は、睡眠障害・うつ病・糖尿病・脂質異常症・心血管疾患・がんのリスクを上昇させる。網膜の光受容細胞を介する光情報は生体リズムを外部環境に同調させる最も重要なシグナルで、短波長光の作用が最も強い。

白内障手術は、網膜に届く光情報を増加させ、外部環境と生体リズムの不一致を減少させる可能性がある。また眼内レンズの波長特性によって、効果が異なる可能性がある。本研究は無作為化比較試験によって、白内障手術が生体リズム指標に及ぼす影響を検討することである。奈良県立医科大学付属病院を受診した白内障患者2309名の適格基準を検討した結果577名が該当し、参加に同意した対象者のうち、データが欠損のない169名の結果を以下に示す。術後3か月時点結果から白内障手術を受けた介入群(85名)では、コントロール群(84名)と比べて尿中メラトニン分泌代謝産物濃度が有意に高かった(P = 0.003)。非着色眼内レンズを使用した白内障手術群では、コントロール群と比べて尿中メラトニン分泌代謝産物濃度が有意に高かったのに対し、着色眼内レンズを用いた白内障群もコントロール群に比べて高いものの、有意な差を認めなかった。コントロール群は3か月の待機後に白内障手術が施行され、手術に用いた眼内レンズの種類は無作為に割り付けられた。全参加者のうち、着色眼内レンズ群(86名)と非着色眼内レンズ群(83名)の術後1年の時点の比較では、うつ症状を呈する対象者の割合、睡眠効率低値の割合、空腹時血糖高値の割合、高LDLコレステロール血症の割合に有意な差を認めなかった。当初の予定よる少ない対象者の分析となったが、今後対象者を増やして研究を進めたいと考えている。白内障手術がメラトニン分泌量に及ぼす影響に関する無作為化比較試験の結果は新規性が高く、白内障手術の全身の健康影響を示す重要な結果である。本研究では奈良県立医科大学付属病院を受診した白内障患者2309名に対して適格基準を検討したが、結果として当初予定していた対象者数より若干少なかった。生体リズムと外部環境の不一致は、睡眠障害・うつ病・肥満・高血圧・糖尿病・脂質異常症・心血管疾患・がんなど多様な疾患のリスクを上昇させることがシフトワーカーにおける疫学調査で示され、その機序は動物実験やコントロール下の実験研究で研究されている。網膜の内因性光感受性網膜神経節細胞(intrinsically photosensitive retinal ganglion cell)を介して生体リズムの制御中枢である視交叉上核に入力される非視覚的光情報は、生体リズムを外部環境に同調させる上で最も重要なシグナルであり、その作用は464nm付近の短波長光で最も強いことが報告されている。白内障手術は、視力を改善する効果に加えて、網膜への非視覚的光情報を増加させ、生体リズムと外部環境の同調を促進する効果が期待されるが、白内障手術には、短波長光を遮断する着色眼内レンズと非着色眼内レンズの両方が一般的に用いられている。着色眼内レンズは短波長による網膜障害の軽減が期待される一方、生体リズム同調効果は劣る可能性がある。本研究の目的は無作為化比較試験により着色レンズ群と非着色レンズ群の2群間で、生体リズムに関連するうつ症状・睡眠障害・糖・脂質代謝や、生体リズム指標であるメラトニン分泌量を比較することである。平成30年度までに174名の白内障患者において、着色レンズ群と非着色レンズ群の比較を行うことができた。
非接触ケルビンプローブを用いた摩耗状態その場評価法の開発

摩耗現象を正確に把握するためには,摩擦繰返し毎に時々刻々変化している何らかの物理量を,摩擦面にダメージを与えることなくその場で検出することが必要である.本研究課題では摩耗状態を反映する物理的因子として,ケルビン法により測定される仕事関数を用い,摩擦面での仕事関数と摩擦摩耗特性との相関を調べる.これにより摩擦面での一回のすべり毎に変化する摩耗状態(酸化摩耗やトライボ膜の形成・脱落過程など)をその場で定量的に評価する全く新しい摩耗モニタリング手法を確立することを目的とする.平成12年度の目標は,昨年度開発した非接触ケルビンプローブの測定精度をさらに向上させ,データの信頼性を高めるとともに,申請者が開発した摩擦面ライブ観察システムと組合わせることによる摩耗状態のその場監視システムの構築を試行する.1.現有の真空摩耗試験装置に環境制御装置とケルビンプローブを組込んだ.2.雰囲気気体が摩擦摩耗特性に及ぼす影響を,摩擦力や摩耗量のデータに加えて仕事関数の変化から定量的に調べた.3.摩耗面の変化と仕事関数の変化の相関を調べるために,試験中のある回転数毎に試験を中断し,摩耗面や摩耗粉の観察・分析を行った.4.摩擦面ライブ観察システムと組合わせて,摩耗状態の複合的なその場監視システムを構築した.5.研究成果を全世界的な国際会議である「ゴードン会議2000年」にて公表した.摩耗現象を正確に把握するためには,摩擦繰返し毎に時々刻々変化している何らかの物理量を,摩擦面にダメージを与えることなくその場で検出することが必要である.本研究課題では摩耗状態を反映する物理的因子として,ケルビン法により測定される仕事関数を用い,摩擦面での仕事関数と摩擦摩耗特性との相関を調べる.これにより摩擦面での一回のすべり毎に変化する摩耗状態(酸化摩耗やトライボ膜の形成・脱落過程など)をその場で定量的に評価する全く新しい摩耗モニタリング手法を確立することを目的とする.平成11年度では,摩擦試験に適した小型の非接触ケルビンプローブの設計及び製作を行い,それを摩耗試験機に組み入れて予備試験を実施することで非接触ケルビンプローブの有用性を確認した.具体的な手順を以下に示す.1.ケルビンプローブの駆動用及び仕事関数測定用の電子回路の設計と製作を行った.2.プローブの応答性や測定値の信頼性を保証するために,すべり速度や測定位置,プローブの駆動周波数が仕事関数に及ぼす影響を調べた.3.DCカード型のデータ収集システムにより,プローブからの信号などの実験データを高速で収集・処理するプロセスを十分に確立した.4.プローブを摩耗試験機に組み入れて予備試験を行い,データの再現性などを確認しながら最終的な仕様を決定した.5.非接触ケルビンプローブを摩耗試験に用いて仕事関数のその場計測を行った結果,仕事関数は摩耗面の変化を敏感にとらえることができ,摩耗面に占めるトライボ膜の割合の差によって大きく影響を及ぼされることがわかった.摩耗現象を正確に把握するためには,摩擦繰返し毎に時々刻々変化している何らかの物理量を,摩擦面にダメージを与えることなくその場で検出することが必要である.本研究課題では摩耗状態を反映する物理的因子として,ケルビン法により測定される仕事関数を用い,摩擦面での仕事関数と摩擦摩耗特性との相関を調べる.これにより摩擦面での一回のすべり毎に変化する摩耗状態(酸化摩耗やトライボ膜の形成・脱落過程など)をその場で定量的に評価する全く新しい摩耗モニタリング手法を確立することを目的とする.平成12年度の目標は,昨年度開発した非接触ケルビンプローブの測定精度をさらに向上させ,データの信頼性を高めるとともに,申請者が開発した摩擦面ライブ観察システムと組合わせることによる摩耗状態のその場監視システムの構築を試行する.1.現有の真空摩耗試験装置に環境制御装置とケルビンプローブを組込んだ.2.雰囲気気体が摩擦摩耗特性に及ぼす影響を,摩擦力や摩耗量のデータに加えて仕事関数の変化から定量的に調べた.3.摩耗面の変化と仕事関数の変化の相関を調べるために,試験中のある回転数毎に試験を中断し,摩耗面や摩耗粉の観察・分析を行った.4.摩擦面ライブ観察システムと組合わせて,摩耗状態の複合的なその場監視システムを構築した.5.研究成果を全世界的な国際会議である「ゴードン会議2000年」にて公表した.
食道扁平上皮癌の発癌初期段階におけるマクロファージ・線維芽細胞の協調作用の解析

食道扁平上皮癌の発癌初期段階におけるがん関連線維芽細胞(cancer-associated fibroblast, CAF)の役割を検討するため、ヒト食道正常扁平上皮細胞株(Het-1A)と線維芽細胞との間接共培養系を確立した。線維芽細胞としてヒト骨髄由来間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell, MSC)とヒト食道由来線維芽細胞(fibroblast)を用いた。Transwell上層のHet-1Aとtranswell下層のMSCあるいはfibroblastを間接共培養した。3日間あるいは7日間の間接共培養後にMSCあるいはfibroblastからmRNA、タンパク質、培養上清を抽出・回収した。MSCあるいはfibroblastのいずれにおいてもHet-1Aと間接共培養後にCAFマーカーであるfibroblast activation protein (FAP)とpodoplaninの発現上昇を定量的PCRやwestern blotにて確認できた。別のCAFマーカーであるαSMAについては間接共培養による発現量の変化は見られなかった。MSCでは3日間の間接共培養と7日間の間接共培養との間でFAPやpodoplaninの発現上昇率に差はなかったが、fibroblastでは7日間の間接共培養の方が3日間の間接共培養よりもFAPやpodoplaninの発現上昇率が有意に高かった。がん関連線維芽細胞の由来については種々の細胞が言われており、当初はMSCのみを用いる予定であったが、ヒト食道由来の線維芽細胞が手に入ったため、これについても間接共培養系に用いることにした。間接共培養の条件設定(細胞の種類、培養細胞数、培養時間、培地の条件)に時間を要したため、「間接共培養後のMSCあるいはfibroblast」と「単独培養後のMSCあるいはfibroblast」を用いた表現型解析(増殖能、運動・浸潤能)、サイトカインアレイ解析、cDNAマイクロアレイ解析を実施することができなかった。前年度に条件設定したHet-1AとMSCあるいはfibroblastの間接共培養系からmRNA、タンパク質、培養上清を抽出・回収した。これらを用いてまず「間接共培養後のMSCあるいはfibroblast」と「単独培養後のMSCあるいはfibroblast」との間でサイトカインアレイ解析やcDNAマイクロアレイ解析を施行し、間接共培養後に発現上昇する遺伝子や分泌亢進する液性因子を網羅的に抽出する。前年度にサイトカインアレイ解析やcDNAマイクロアレイ解析で使用する予定であったが、サンプルの準備が遅れたため、これらの解析を実施できなかった。今年度にサイトカインアレイ解析やcDNAマイクロアレイ解析を実施する際に使用予定である。
衛星観測を活用した水災害の早期警戒システムの構築

人工衛星による観測を用いて、洪水などの水災害を検知し、防災に役立てるための研究を行った。衛星観測をもとに降水強度を推定した衛星降水マップを、日本の気象庁の雨量計による観測値を用いて検証した結果、20mm/hを境に弱い雨の推定は良好だが、強い雨の推定には改善の余地があることが示された。修正を行った衛星降水マップを用いて、大雨特別警報に相当する50年に一度程度の豪雨を検知できることが示された。そのほか、衛星観測による浸水域の検出や、九州地方を対象に高空間分解能で水資源のシミュレーションを行った。これらの成果を、今後は世界の他地域に応用し、水災害の減災に貢献することが十分期待できる。GSMaPプロダクトに示されている降水強度推定値を、高時間分解能の雨量計データを用いて検証した。雨量計データは、気象業務支援センターから入手した1分単位のものである。GSMaPの降水強度推定に使われたマイクロ波センサの観測時刻から10分間の雨量計データの平均値をとり、当該のGSMaP降水強度推定値と比較した。なお、平均時間やタイムラグについて、最適な値を詳細に調査した結果として、この設定を選択した。空間方向のマッチアップは、雨量計を含む0.1°格子のGSMaP推定値を、当該の雨量計による観測値と比較した。GSMaP推定値が020mm/hの範囲では、雨量計による10分平均値と良い一致を見せたが、GSMaP推定値が20mm/hを超える場合は、GSMaP推定値が過大評価であることが強く示唆される。GSMaPの降水強度推定に用いられたセンサ別にみると、マイクロ波サウンダが使われた場合に、マイクロ波放射計が使われた場合よりも、高い降水強度推定値が目立つが、それらは地表面の積雪などを強い降水と誤判定した可能性が高い。また、GSMaPに雨量計補正を入れたプロダクト(GSMaP_gauge)についても同様の評価を行った。020mm/hの範囲では、本研究で用いた雨量計との一致が良くなっているが、20mm/hを超える降水の推定値は、依然として過大評価である。次に、水災害リスクを計算するための基礎となる水文モデルとしてH08(Hanasaki et al. 2008)を導入した。解像度1度の全球版を用いて、陸面モジュールや河川モジュールのパラメータの感度実験などを行い、高解像度な領域版を作成するための準備を進めた。水災害の早期警戒システムの試験地域として、九州地方(東経129度132度、北緯31度から34度)を選定した。基本となる水文モデルとして、統合水資源モデルH08を利用することにした。分解能を緯度1分×経度1分として、九州地方にH08を適用した。まず、海陸分布・土地被覆分類・標高などのデータを準備した。土地被覆分類に対して、既存の文献資料を参考に、アルベドの値を決定した。次に、2002年を対象に、陸面モデルに入力する地表面気象データセットを日単位で作成した。降水量・気温・風速・湿度・気圧については、気象庁のアメダスデータを利用し、下向き長波放射および下向き短波放射については、農業環境技術研究所よりデータを取得した。内挿してグリッドデータを作成する際に、降水量・気温・気圧・下向き長波放射については、標高依存性を考慮した。降水量については、グリッドデータを、内挿に使用しなかった独立した観測データで検証し、良好な結果を得た。また、雨雪判別の影響を見るため、降雪量についての検証も行った。陸面モデルのパラメータについては、Hanasaki et al.(2014)によるタイ・チャオプラヤ川流域にH08を適用した研究を参考にして、4つの主要パラメータの感度分析を行い、土壌の深さに関係するパラメータ(SD)の影響が大きいこと、九州地方ではSD=2mが適切であり、グローバルによく使われる1mより大きく、タイで適切とされる24mよりも小さい傾向があることが分かった。さらに、河道網データを作成し、九州地方の20の一級河川が適切に表現されるようにした。陸面モデルと河道流下モデルを結合して計算された河川流量を、各河川の代表的な流量観測所において、実測値と比較し、月単位の推定にはついては良好な結果を得た。そのほか、衛星観測の降水量データに、極値統計理論をあてはめ、降水危険度を算出する手法を検討した。平成27年度は以下のように大きく3つの研究成果が得られた。九州地方を対象とした統合水資源モデルH08を用いた水文・水資源シミュレーションの改良を行った。入力となる気象データを1990年2014年までの25年間分作成した。河道網データをSRTMの観測に基づき修正した。H08の貯水池・作物成長・取水のサブモデルを導入するため、九州地方の貯水池・作物種類・工業および生活用水利用量に関するデータを収集し、実装した。これらの人間活動を表すサブモデルを導入することで、一級河川の月単位流量の再現に改善が見られた。衛星観測に基づく全球降水マップGSMaPを利用して、日本における大雨特別警報に相当する豪雨の検出を行った。大雨特別警報の発表基準の一つである「48時間降水量の50年に一度の値」をGSMaPから0.1°格子で算出した。

これを超える過去の事例を調べたところ、2004年の前線及び台風23号による豪雨、平成18年7月豪雨、平成27年9月の関東・東北豪雨などが該当し、大雨特別警報に相当する主要な豪雨を検出することに成功した。複数のマイクロ波放射計で観測される輝度温度を用いて、関東地方を中心に、地表面の水分量に関するプロダクトを作成した。水分量の指標となる、2つの周波数を用いるNDFIと2つの偏波を用いるNDPIについて、0.1°・6時間の分解能のプロダクトを作成した。可視・赤外放射計MODISによる水分量指標NDWIと比較したところ、2015年9月の鬼怒川堤防決壊による氾濫域など水分量の増加した地域を適切にとらえていることを確認できた。九州地方を対象とした水文・水資源シミュレーションについて改良を行い、月単位流量の推定値を観測値に近づけることができたことは大きな進歩である。ただし、河道流下モデルが単純なままであるため、洪水・氾濫災害と直接結びつけるためには、この部分を別のモデルへ変更することが必要である。GSMaPを利用した大雨特別警報に相当する豪雨の検出は、過去の事例に対して良好な検出結果を示しており、その成果は土木学会論文集(水工学)に発表されている。マイクロ波放射計を利用した地表面水分量の推定と氾濫域の検出は、平成27年度から始めた研究であるが、鬼怒川の決壊事例などで良い結果を得ることができた。このように、当初計画にあった複数の研究項目について、成果が上がっており、研究は順調に進んでいると言える。平成28年度は以下に示す2つの結果が得られた。(1)衛星観測に基づく全球降水マップGSMaPを利用した確率年の推定について、前年度の手法を改良した。GSMaPのデータ期間を9年間から15年間に拡大し、使用したデータバージョンもVersion5から6へ変更した。48時間降水量だけでなく、1,3,6,24時間降水量についても対象とした。また、GSMaPの解像度0.1°をそのまま使うのではなく、0.2°、0.5°、1.0°格子を対象とした。様々な時空間スケールを対象とするいわゆるDAD解析をGSMaPを用いて行うことができた。国交省が示す最大規模豪雨のDAD解析結果との比較を行い、GSMaPによる解析結果が特に時空間スケールの比較的大きい場合(日本の主要河川のスケール)には、妥当であるとの結論を得た。(2)複数のマイクロ波放射計を用いた地表面水分量指標の算出について、対象範囲を全球に拡大した。その際、計算時間の制約から、格子への内挿方法を変更した。研究期間全体を通して、衛星降水マップGSMaPや衛星搭載マイクロ波放射計の輝度温度データを用いて、水災害に関する情報を、地上観測や他の衛星観測に近い精度で得ることができることを示した。検証は主に日本域で行ったが、衛星観測データのみを使うことから、今後世界の他地域への応用が期待できる。また、人間活動を含めた水循環を表現するH08モデルの九州地域への適用も行い、今後、衛星観測と組み合わせて、洪水や渇水などの災害のシミュレーションに利用する準備ができた。人工衛星による観測を用いて、洪水などの水災害を検知し、防災に役立てるための研究を行った。衛星観測をもとに降水強度を推定した衛星降水マップを、日本の気象庁の雨量計による観測値を用いて検証した結果、20mm/hを境に弱い雨の推定は良好だが、強い雨の推定には改善の余地があることが示された。修正を行った衛星降水マップを用いて、大雨特別警報に相当する50年に一度程度の豪雨を検知できることが示された。
生体恒常系の日内変動を考慮した薬物投与計画設定法の検討

近年,生体内(内因性)物質を起源とする効力の極めて強い薬物が次々に開発され臨床的に使用されている.このような薬物には,従来の「最適投与計画設定法」の考え方はもはや適用できず,生体の持つ生理学的な要因,すなわち薬物受容体のDown Regulationや生体恒常系の日内変動の影響などを積極的に考慮した,新しい投与計画設定法の確立が待たれている.本研究は,この点を考慮した薬物投与計画設定法を確立することが目的である.(1)アンジオテンシン変換酵素阻害(ACEI)系降圧薬カプトプリル,(2)骨粗鬆症治療薬サケ・カルシトニン(sCT),そして(3)尿崩症治療薬アルギニン・バソプレッシン(AVP)について,それぞれ検討を行った.この要点は,投与計画設定の指標として,「血漿中薬物濃度」の代わりに,「薬理効果」と,「生体恒常系のモデル」を使用する点である.実験の結果,血圧,Ca,尿中Naのそれぞれの恒常系の日内変動は,当初考えていたよりも小さいが,外的に投与されたCP,sCT,AVPの薬理効果とその生体内動態は,これら生体恒常系の影響を強く受けること,従来の薬物速度論によって投与計画を算定することは,きわめて危険であることを明らかにした.一方,薬理効果を指標とし,生体恒常系を考慮した,「投与計画,bioavailabilityの算定法」は比較的有用であることを示し,特にCPのような通常の医薬品ばかりでなく,内因性生理活性ペプチドであるカルシトニンやバソプレッシンの投与製剤の評価にも適用可能であることを示した点,意義深い.この方法は,「生体恒常系のモデル化」を行っているため,種々の日内変動を組み入れた投与計画の変更には即時に対応できる.しかし,今回用いたCP,sCT,AVPとも,結果的には「生体恒常系の日内変動」の影響は小さく,その投与計画にほとんど影響しなかった.近年,生体内(内因性)物質を起源とする効力の極めて強い薬物が次々に開発され臨床的に使用されている.このような薬物には,従来の「最適投与計画設定法」の考え方はもはや適用できず,生体の持つ生理学的な要因,すなわち薬物受容体のDown Regulationや生体恒常系の日内変動の影響などを積極的に考慮した,新しい投与計画設定法の確立が待たれている.本研究は,この点を考慮した薬物投与計画設定法を確立することが目的である.(1)アンジオテンシン変換酵素阻害(ACEI)系降圧薬カプトプリル,(2)骨粗鬆症治療薬サケ・カルシトニン(sCT),そして(3)尿崩症治療薬アルギニン・バソプレッシン(AVP)について,それぞれ検討を行った.この要点は,投与計画設定の指標として,「血漿中薬物濃度」の代わりに,「薬理効果」と,「生体恒常系のモデル」を使用する点である.実験の結果,血圧,Ca,尿中Naのそれぞれの恒常系の日内変動は,当初考えていたよりも小さいが,外的に投与されたCP,sCT,AVPの薬理効果とその生体内動態は,これら生体恒常系の影響を強く受けること,従来の薬物速度論によって投与計画を算定することは,きわめて危険であることを明らかにした.一方,薬理効果を指標とし,生体恒常系を考慮した,「投与計画,bioavailabilityの算定法」は比較的有用であることを示し,特にCPのような通常の医薬品ばかりでなく,内因性生理活性ペプチドであるカルシトニンやバソプレッシンの投与製剤の評価にも適用可能であることを示した点,意義深い.この方法は,「生体恒常系のモデル化」を行っているため,種々の日内変動を組み入れた投与計画の変更には即時に対応できる.しかし,今回用いたCP,sCT,AVPとも,結果的には「生体恒常系の日内変動」の影響は小さく,その投与計画にほとんど影響しなかった.(1)ACEI系降圧薬カプトプリル(CP)について---CPの降圧降下を,正常ラット(NR)と高血圧自然発症ラット(SHR)を用いて,数種の投与量レベルで検討した。これらの結果を,従来から当研究室で行っているモデル解析法を用いてPK/PD解析を行ったが,SHRにおいては,両者を定量的に関係付けることは出来なかった。この原因は,【.encircled1.】病態時のMAP,血漿中ACE活性は,約25時間周期の著しい日内変動があること,【.encircled2.】実際のMAPの日内変動幅は,血漿中ACE活性の日内変動から予測される値よりも遥かに大きいこと,【.encircled3.】組織中ACE活性を用いると,CPの降圧効果と体内動態とを定量的に結び付けられる可能性があることなどである。現在日内変動のモデル化を検討中である。(2)サケカルシトニン(sCT)について---NRを使用して血漿中Ca濃度の日内変動を血漿中PTH,無機リン(Pi),内因性CTとともに測定した。その結果【.encircled1.】NRにおけるCa日内変動は,約25時間周期,午前2時頃が最低で日照とともに午後2時頃が最高値をとる顕著な日内リズムが存在すること,【.encircled2.】その変動幅は余り大きくないが,sCT投与時に影響していることがわかった。すでに血漿中Ca恒常系とsCTの効果,sCTの体内動態とを用いてPK/PD解析を完成しているので,現在日内変動のモデル化を検討中である。

(3)アルギニンバソプレッシン(AVP)について---AVP投与後血漿中AVPをRIAを用いて測定し,MAPとの関連性を検討しはじめている。本研究の目的は,生体恒常系を介して薬効が発現される薬物を取り上げ,生体恒常系の,特に日内変動リズムがこれらの薬効に及ぼす影響を検討し,次にこれらを積極的に組み込んだ新しい薬物投与計画を設定することにある。これを遂行するにはまず生体恒常系そのもののモデル化と日内変動の影響を検討する必要がある。これまでのところ上記のように,順調に研究が進展している。しかし【.encircled1.】当初考えていたよりも薬効に及ぼす日内変動因子の寄与は小さいこと,【.encircled2.】生体恒常系の日内変動をあらわすモデルは文献的には皆無に近く,これを如何に数学モデル化するかは大きな問題点であること,【.encircled3.】最終目的である新しい投与計画設定法の確立にはまだかなりの検討事項が残されている。各種内因性生理活性ペプチドが,医薬品として繁用される様になって久しい.これらは正常時には,体内に一つの恒常系を持ち,一定のリズム(日内変動)で分泌と消失を繰り返している.従って生理活性ペプチドが医薬品として使用されるときには,これら内因性物質の動向を考慮した投与計画を設計しなければならない.私たちは前年度,サケ・カルシトニンの最適投与計画には,内因性カルシトニン,PTHの変動を考慮した投与設計が必要であることを明らかにした.本年度は,主として尿崩症の治療薬であるアルギニンバソプレッシン(AVP)について,その最適投与設計と生体恒常系との関連を検討した.まずAVPを投与後の生体内動態を測定するとともに,薬理効果として,反応機構の異なる2種の薬効--平均動脈血圧(MAP)変化と尿中ナトリウム濃度変化を経時的に測定した.その結果,生体内で分泌されるAVPの日内変動は,当初考えていたよりも小さいが,カルシトニン同様,外的に投与されたAVPの薬効および生体内動態は,生体恒常系の影響を強く受け,従来の薬物速度論によって投与計画を算定することはきわめて危険であることを初めて明らかにした.私たちはこれに代わるものとして,薬効を指標とした,投与計画,bioavailabilityの算定法を新たに提出することとした.すなわち,以下の7点を明らかにすることで,薬効効果のみからAVPの最適投与計画を設計した.(1)AVPによる平均動脈血圧変化は血漿中AVP濃度と直接的に関連していること,(2)血漿中AVP濃度は,速度論的なモデルを用いれば,MAPから算定できること,(3)このモデルを用いればAVPを経口投与後あるいは鼻腔内投与後のbioavailabilityを推定可能であること,(4)AVPによるもう一つの薬理効果である尿中ナトリウム濃度変化は,血漿中AVP濃度と直接的には関連せず間接効果であること,(5)この間接作用には腎ナトリウム調節系が関与していること,(6)この尿中ナトリウム調節系の数学的モデル化は可能であり,このモデルを介して薬理効果を血漿中AVP濃度と関連させることができること,(7)このモデルを用いればAVPを経口投与後のbioavailabilityを正確に推定可能であること.このように,私たちの提出した方法は,薬理効果のみからbioavailabilityの評価を行う新しい解析方法を提出した点,およびペプチド性医薬品投与製剤の剤形の評価に具体的で有用な情報を提供した点意義深いと思われる.
ビニルエポキシドによるエンド環化選択的芳香族分子内フリーデルクラフツ反応

天然には7員環や8員環といった中員環を有する生理活性物質が多く存在するため、それらの効率的な構築法の開拓は有機合成化学における重要な課題の一つである。既に多くの方法論が開発されているが、まだまだ多くの問題がある。特に環化の際に不斉炭素が生じるようなケースでは、立体化学の制御が困難な問題となる。そこでFriedel-Crafts反応に着目し、求電子基としてエポキシドを用いることを考えた。香月-Sharplessにより開発されたアリルアルコールの不斉酸化により、エポキシドは極めて容易にかつ高光学純度で合成できることが知られている。またエポキシドは種々の求核剤と反応し,二つの連続した不斉炭素を有する化合物を立体選択的に与える。しかしエポキシドは二つの反応点を有するため、その反応では2種の異性体が生成してしまう。そのためエポキシドのFriedel-Crafts反応で7員環形成を試みても、望まぬ6員環化合物だけが優先して生成する。本課題ではビニルエポキシドをFriedel-Crafts反応の基質として用い、7員環化合物を高立体選択的、かつ高位置選択的に合成できる方法を開発した。その適用範囲は炭素環だけでなく、ハイドロベンザゼピンのような窒素原子を含んだ7員環合成にも及ぶ。また、この手法を利用して、ヒガンバナ科アルカロイドのモンタニンの骨格合成に成功した。本手法を一般性が高く、さまざまな天然物や生理活性物質の合成に利用できるものと考える。分子内フリーデルクラフツ反応は古くより知られている反応で、さまざまな環状構造の天然物合成に応用されてきている。さまざまな求電子基が利用されてきている中で、エポキシドは二つの反応点があるという点で、着目すべき官能基である。従来の報告例では6-エキソと7-エンドが競合する場合は、6-エキソ環化が優先するということになっている。私はビニルエポキシドを用いれば、その位置制御によって7-エンド環化を優先させることができるものと考えた。そこで、分子内に芳香環を有する種々のビニルエポキシドを合成し、CH_2Cl_2中、BF_3でのエンド選択的な環化反応を検討した。その結果、予想通り7-エンド環化が高選択的に進行し、高収率で7員環成績体が得られた。環化にともなう立体化学の結果はビニルエポキシがエステル基と共役しているかどうかで大きく異なった。すなわち、エステル基が共役したビニルエポキシドの場合、立体反転で環化が進行し、単一の立体異性体が得られた。一方、エステル基が共役しないビニルエポキシドの場合には、生成物は1:1のエピメマー混合物となった。本反応を他のリングシステムに適用することも検討した。6-エンド環化は選択的に進行したが、8-エンド環化は進行しなかった。BF_3以外のルイス酸も検討したが、現在のところBF_3が最適のようである。芳香環状の置換基効果を検討したところ、メタ位とパラ位のメトキシル基がともに反応活性を向上させる役目を担うことが明らかとなった。私はこのユニークな結果が、本反応の反応機構に対して重要な示唆を与えるものと考えている。平成15年度に、分子内に芳香環を有する種々のビニルエポキシドを合成し、ルイス酸によるFriedel-Crafts環化を検討した。結果として、6-エキソ環化ではなく7-エンド環化が優先的に進行し、高収率で炭素原子からなる7員環成績体を与えること見出した。本年度はこの知見を参考に、側鎖部分に窒素原子を含むビニルエポキシドを合成し、そのFriedel-Crafts環化による複素環の合成を検討した。ベンジルアミン誘導体をトシル化後、アルキル化をおこない、trans-1-benzylamino-4-chloro-2-buteneを合成した。置換反応により、trans-1-benzylamino-4-hydroxy-2-buteneに変換した後、エポキシ化することにより、対応するエポキシアルコール体に導いた。

さらに、Dess-Martin酸化後、Wittig反応を順次行うことにより、目的とするビニルエポキシドを合成した。最初、ルイス酸としてBF_3を用いビニルエポキシドの反応を検討したところ、目的の7-エンド環化はほとんど進行せず、芳香環が転位したアミナール化合物が主生成物として得られた。次にTMSOTfをルイス酸として用い、再度ビニルエポキシドの環化を検討したところ、7-エンド環化が選択的に進行し、高収率で2-ベンザゼピン誘導体が生成した。いくつかの実験的根拠から、2-ベンザゼピン誘導体の生成は単純な機構ではなく、スピロ型フェノニウムカチオン中間体を経由したタンデム反応であると考えられる。平成16年度に、6-benzylamino-4,5-epoxy-2-hexenoate 1の分子内Friedel-Crafts反応を検討したところ、ルイス酸の種類によって反応挙動が全く異なることを発見した。すなわち、TMSOTfにより1を処理すると、7-エンド環化が進行して目的の2-benzazepine誘導体2を与え、BF_3による処理では芳香環の転位によりアミナール化合物3が生成した。本年度はこの知見を参考に、以下の2点について検討した。1.ベンゼンとシクロヘキサンの縮環構造にアミノ基とビニルエポキシドを基本とする側鎖を導入した基質を合成し、そのBF_3による反応を検討した。その結果、反応中間体として一旦生成した三環性スピロ型フェノニウムカチオンの環拡大反応が生起し、10員環アミナールが生成した。この環拡大反応は窒素ローンペアの電子供与とスピロ型フェノニウムカチオンの再芳香化がドライビングフォースとなるグローブ開裂に基づいている。2.TMSOTfによる1の7-endo選択的Friedel-Crafts環化により得られた2-benzazepine誘導体2からヒガンバナ科アルカロイドの1種であるMontanineの合成を目指して、以下の検討を行った。2のオゾン分解、続くオゾニドの還元的処理によりジオール誘導体を得、一方の水酸基をベンジル保護した後、渡環反応をおこなうことにより2,5-methanohydro-2-benzazepine誘導体を合成した。平成16、17年度に、6-benzylamino-4,5-epoxy-2-hexenoateの分子内Friedel-Crafts反応をTMSOTfの存在下でおこない、2-benzazepine誘導体を合成した。またそこからオゾン分解、続くオゾニドの還元的処理によりジオール誘導体へ変換し、さらに渡環反応と続く水酸基の酸化を行うことにより、2,5-methanohydro-2-benzazepinone誘導体を合成した。そこで本年度はヒガンバナ科アルカロイドの1種であるMontanineの全合成を目指し、最終段階である2置換シクロヘキセノン環の構築を検討した。最初に2,5-methanohydro-2-benzazepinone誘導体のアルキル化を行うことにより、シクロヘキセノン環構築のための側鎖導入を試みた。しかし、各種塩基条件を検討したにもかかわらず目的とするアルキル化体を合成することはできなかった。そこでこの側鎖部分に相当する炭素鎖をあらかじめ有するビニルエポキシドを合成し、その7-エンド環化選択的Friedel-Crafts反応をおこなった。
80年代日本文学における民俗学・神話学との関係性―雑誌「潭」を中心に―

本研究は、1980年代日本文学における民俗学・神話学との関係性について、文芸雑誌「潭」同人の作品を中心として解明するものである。1980年代、多くの民俗学・神話学的な研究成果が発表され、日本文学においてもその成果が大いに取り入れられた。1984年から87年にかけて、粟津則雄、渋沢孝輔、入沢康夫、中上健次、古井由吉を同人として刊行された文芸誌「潭」においても、その傾向は色濃く認められる。「潭」同人の持つ、文学についての危機意識が、実作としてどのように結実したかを、文化活動の根源を問い直す民俗学・神話学との関わりという観点から分析し、現代にも通ずる思考の可能性を明らかにしたい。
加工限界のひずみ履歴・材料組織依存性評価のためのミクロ数理損傷モデルの構築

二相組織鋼材中のひずみや応力の局在化挙動を再現するための数値解析モデルとして,ボロノイ法を利用して実材料不均質組織形態を再現可能な三次元不均質組織形態モデル化手法の提案とプログラミングを完了させた。さらに,数理損傷モデルとして,過去に提案した数理損傷モデルに,バウシンガー特性の力学的特性と材料学的特性を導入することで,ひずみ履歴変化に伴う材料強度と損傷の発展をシミュレートする新数理損傷モデルを提案した。提案した解析モデルと数理損傷モデルを併用することで,フェライトーパーライト二相組織鋼材の延性損傷限界とそのひずみ履歴依存性が概ね予測できることを示した。前年度までに,不均質組織鋼であるフェライトーパーライト二相組織鋼材を対象として,延性損傷限界に及ぼすひずみ履歴依存性と組織形態の関係を解明するための実験・観察を行った。これにより,破断するまで一軸引張負荷を与える場合に比べて,途中で負荷方向を90°変化させた場合の方が延性が向上し,またその程度は,パーライト分率が大きい材料の方が顕著であることを見いだした。これは,硬さが異なる二相組織の分率に応じて,フェライト境界部での損傷進展挙動が異なり,さらに,ひずみ履歴が変化した際にその蓄積挙動が変化することが主たる要因の一つであることが示唆された。本年度は,これらの現象を定量的に予測するための手法を構築することを目的として,ひずみや応力の局在化挙動を再現するための数値解析モデルの構築と,ひずみ履歴に応じた損傷進展をシミュレート可能な数理損傷モデルの提案を試みた。数値解析モデルとしては,ボロノイ法を利用して実材料不均質組織形態を再現可能な三次元不均質組織形態モデル化手法の提案とプログラミングを完了させた。また,数理損傷モデルとしては,過去の提案した数理損傷モデルに,バウシンガー特性の力学的特性と材料学的特性を導入することで,ひずみ履歴変化に伴う材料強度と損傷の発展をシミュレートする新数理損傷モデルを提案し,プログラミングを完了させた。提案した解析モデルと数理損傷モデルを併用することで,フェライトーパーライト二相組織鋼材の延性損傷限界とそのひずみ履歴依存性を予測する準備が整った。延性損傷限界に及ぼすひずみ履歴依存性と組織形態の関係を解明するための実験的検討に着手した。材料は,フェラートーパーライト二相組織鋼材を対象とし,各相の粒径や組成,硬度がほぼ同じとなるようにパーライト体積分率のみを20%と65%に変化させた二種類の鋼材を作製した。さらに,不均質の影響を抽出することを目的に,各構成相であるフェライトおよびパーライトの単相材料を作製して試験に供した。全ての材料に対して,一方向に引張って破断させる単調負荷試験に加えて,所定のひずみレベルまで単調負荷した試験片から,第一負荷方向に対して同方向,および垂直方向に採取した微小試験片の引張破断試験を行うことで,延性損傷限界のひずみ履歴依存性の基礎特性を調査した。その結果,単調負荷の場合に比べて負荷方向を90°変化させた場合の方が延性が向上し,またその程度は,パーライト分率が大きい材料の方が顕著であることがわかった。このような二相組織鋼材の破断に至るまでの損傷挙動の観察を行ったところ,パーライト分率やひずみ履歴によらず,いずれも破断直前の最終段階になって,主としてフェライトとパーライトの境界のフェライト相側にて損傷が蓄積して微視き裂を形成することがわかった。すなわち,硬さが異なる二相組織の分率に応じて,フェライト境界部での損傷進展挙動が異なり,さらに,ひずみ履歴が変化した際にその蓄積挙動が変化することが,上記の実験結果をもたらす要因であることが示唆された。また,本実験・観察により,硬質のパーライト単相材は非常に脆いにも関わらず,フィライト相中に分散した際には延性的な損傷挙動を呈するという新たな知見を得た。延性損傷限界に及ぼすひずみ履歴依存性と組織形態の関係を解明するため,パーライト体積分率が異なる二種類のフェラートーパーライト二相組織鋼材と各構成相であるフェライトおよびパーライトの単相材料を作製して,負荷履歴を極端に変化させた場合の引張損傷限界評価試験を実施した。これにより,単調載荷の場合に比べて負荷履歴が変化することにより延性損傷限界が向上すること,また,その効果はパーライト分率が高いものほど顕著であることを見いだした。さらに,破断に至るまでの損傷進展の内部挙動の観察を行うことで,当該二相組織材料では,硬いパーライト相の破断ではなく,主として軟質のフェライトと硬質のパーライトの境界近傍のフェライト相側にて損傷が蓄積して微視き裂を形成し,最終破断を支配するとの知見を得た。

また,新たな知見として,硬質のパーライト単相材では脆性的な破断(へき開型破壊)が生じるにもかかわらず,フェライト相中に分散した二相組織材料中では延性的な損傷挙動を呈することがわかった。このような新たな実験・観察事実から,部材内部での硬質パーライトの損傷挙動を解明するための実験・観察手法を提案し,設計・製作した。二相組織鋼材中のひずみや応力の局在化挙動を再現するための数値解析モデルとして,ボロノイ法を利用して実材料不均質組織形態を再現可能な三次元不均質組織形態モデル化手法の提案とプログラミングを完了させた。さらに,数理損傷モデルとして,過去に提案した数理損傷モデルに,バウシンガー特性の力学的特性と材料学的特性を導入することで,ひずみ履歴変化に伴う材料強度と損傷の発展をシミュレートする新数理損傷モデルを提案し,プログラミングを完了させた。提案した解析モデルと数理損傷モデルを併用することで,フェライトーパーライト二相組織鋼材の延性損傷限界とそのひずみ履歴依存性が概ね予測できることを示した。損傷・破壊力学不均質組織鋼であるフェライトーパーライト二相組織鋼材の延性破壊限界に及ぼすひずみ履歴依存性と組織形態の関係を予測するためには,不均質組織に依存した微視的な損傷進展挙動を再現するシミュレーション手法の構築が不可欠と考えられる。そこで,ひずみや応力の局在化挙動を再現するための数値解析モデルの構築を試み,ボロノイ法を利用して実材料不均質組織形態を再現可能な三次元不均質組織形態モデル化手法の提案とプログラミングを完了させた。また,ひずみ履歴に応じた損傷進展をシミュレート可能な数理損傷モデルの提案を試み,過去の提案した数理損傷モデルにバウシンガー特性の力学的特性と材料学的特性を導入することで,ひずみ履歴変化に伴う材料強度と損傷の発展をシミュレートする新数理損傷モデルを提案し,プログラミングを完了させた。これにより,昨年度までの実験で現象を捉えた,フェライトーパーライト二相組織鋼材の延性損傷限界とそのひずみ履歴依存性を予測する準備が整い,当初の年度目的を達成することができた。しかし,本手法により定量的に延性損傷限界を予測するためには,特殊な材料特性を取得する必要性が見いだされた。そのための特殊試験機の製作を進めているが,特性取得のためには次年度の継続研究が必要となる。延性損傷限界に及ぼすひずみ履歴依存性と組織形態の関係を解明するための実験的検討を行うことを目的として,パーライト体積分率が異なる二種類のフェラートーパーライト二相組織鋼材と各構成相であるフェライトおよびパーライトの単相材料を作製して,負荷履歴を極端に変化させた場合の引張損傷限界評価試験を実施した。これにより,単調載荷の場合に比べて負荷履歴が変化することにより延性損傷限界が向上すること,また,その効果はパーライト分率が高いものほど顕著であることを見いだし,当初の実験目的を達成することができた。さらに,破断に至るまでの損傷進展の内部挙動の観察を行うことで,当該二相組織材料では,硬いパーライト相の破断ではなく,主として軟質のフェライトと硬質のパーライトの境界近傍のフェライト相側にて損傷が蓄積して微視き裂を形成し,最終破断を支配するとの知見を得た。また,新たな知見として,硬質のパーライト単相材では脆性的な破断(へき開型破壊)が生じるにもかかわらず,フィライト相中に分散した二相組織材料中では延性的な損傷挙動を呈することがわかった。
銀イオンによる含砒素鋼鉱物の選択的バイオリーチング

本研究では、現在の乾式精錬法では処理が困難な含砒素銅鉱物に対しパイオリーチング法を適用し、銅を回収する省エネルギー・環境調和型プロセスの基礎を確立することを目的としている。本年度においては、昨年度に選抜した銀耐性鉄酸化細菌単離株を用いて、その銀イオン耐性について詳細な検討を行うとともに、含砒素銅鉱物の主要な脈石鉱物である黄鉄鉱の溶解に及ぼす銀イオンの作用を検討した。その結果、銀耐性鉄酸化細菌であるAcidithiobacillus ferrooxidans E-24株は、銀イオンにより阻害されるが、そのメカニズムは混合阻害であることが見い出された。また、基質である第一鉄イオンや生成物である第二鉄イオンによっても阻害されることも確認された。上記の結果をふまえ、E-24株の鉄酸化活性に及ぼす銀イオン、基質、生成物の影響を考慮した新しい数学モデルを構築した。また、黄鉄鉱を用いた銀イオンを含むバイオリーチング試験を行い、黄鉄鉱のリーチングは銀イオンにより抑制されることが見い出された。その抑制は、銀イオンが鉄酸化細菌に対して阻害を及ぼさない濃度範囲においても起こるものであることが分かった。すなわち、銀イオンは第二鉄イオンによる黄鉄鉱の溶解反応自体を抑制することが確認された。この抑制メカニズムには、未だ不明な点が多いものの、主に単体銀の析出によるものであると推測される。以上のことから、銀イオンを添加した含砒素銅鉱石のバイオリーチングを実施した場合、2×10^<-4>mol/l以下の銀イオン添加量であれば、鉄酸化細菌は銀イオンによる阻害されることなく活動でき、銀イオンにより銅鉱石の浸出が促進されるとともに、脈石鉱物である黄鉄鉱の溶解は抑制されるという選択的バイオリーチングが実施可能であることが見い出された。本研究では、現在の乾式精錬法では処理が困難な含砒素銅鉱物に対しバイオリーチング法を適用し、銅を回収する省エネルギー・環環調和型のプロセスの基礎を確立することを目的としている。本年度においては、鉱物に対する銀イオンの作用を検討し、さらに銀イオン存在下においてバイオリーチングを実施するために、銀耐性鉄酸化細菌の選抜を行った。また、浸出条件の最適化のために、銀イオン存在下におけるバイオリーチングを実施した。その結果、硝酸銀溶液において処理された含砒素銅鉱物は、通常よりも第二鉄イオンによる酸化が進み、銅の浸出が向上することが確認された。その際に、銀イオンは鉱物の一部と置換され、鉱物表面に存在することが、EDXによる解析の結果判明した。そのとき、銀の周辺には銅が集まっていることが確認され、銀イオンによる含砒素銅鉱物は銀の直接的作用により溶解が促進されることが推定された。一方、硝酸銀溶液で処理した黄鉄鉱は、溶解が抑制されることが確認され、銀イオンにより選択的浸出の可能性が高いことを示された。さらに、鉄酸化細菌の集積培養菌を用いて、銀イオンで処理した含砒素銅精鉱のバイオリーチングを行ったところ、60%以上の銅が進出したにも関わらず、鉄の浸出は20%に抑制された。この時の精鉱表面をXRDにより調べたところ、含砒素鉱物のみが溶解し、黄鉄鉱が残っていることが示された。すなわち、含砒素銅鉱物の選択的浸出が行われたことになる。
がん集積の向上を目指す標識抗体の新規設計法

RI標識抗体を用いるがんのアイソトープ治療では、RI標識抗体の肝臓等への非特異的な集積を低減してがんへの集積を促進する目的で、標識抗体に比べて大過剰の非標識抗体が同時投与されている。一方、PET薬剤では、超高比放射能標識体の投与で、標的分子への特異的かつ高い集積が達成されている。しかし標識抗体では、その方法論の欠如から高比放射能標識体の体内動態は明らかでない。そこで、非標識の1価Fab'2分子との反応で1分子の高比放射能RI標識2価F(ab')_2抗体を与える放射性ヨウ素標識薬剤の作製を行った。標識薬剤として両端にキシレン構造を介してマレイミド基を有する有機スズ体を設計した。放射性ヨウ素標識体(I-BDBM)をRP-HPLCで精製後、Fab'と反応し、原料のNa[^<125>I]Iと同じ比放射能(2。22×10^6Ci/mol)の[^<125>]BDBM-F(ab')_2を作製した。[^<125>I]BDBM-F(ab')_2にウシ血清アルブミン(BSA)またはFabを加えた際のマウス体内分布を、従来の方法で作製した[^<125>I]-F(ab')_2と比較した。[^<125>I]BDBM-F(ab')_2は[^<125>I]-F(ab')_2に比べて血液からの消失が緩徐で、腎臓への集積は少なく、経時的な肝臓への集積が観察された。また、キャリアとしてBSAおよびFabを加えた場合で体内動態に相違は見られなかった。本研究により、超高比放射能の標識抗体の作製法が確立し、マウスに極微量(6.8ng)の標識抗体を投与した場合の体内動態が明らかとなり、specificな抗体を用いた場合の特異的並びに非特異的集積に及ぼす非標識1価抗体の影響についての検討が可能となった。本研究成果は、抗体を母体とするアイソトープ治療薬剤の設計に対して従来にない新たな指針を与えることが期待される。標識抗体を用いるがんのアイソトープ治療では、標識抗体の肝臓などへの非特異的な集積を低減してがんへの集積を促進するため、標識抗体は大過剰の非標識抗体と同時投与される。これにより非特異的な集積は低減されるが、その一方で、非標識抗体は標識抗体とがん細胞の抗原との結合を阻害するためがんへの集積をも低減する。申請者らは標的に対する非標識抗体の阻害を低減する目的で抗体の多価効果に着目した。すなわち、1価の抗体が極微量に存在する標識薬剤との反応により極微量の2価の標識抗体を生成できれば、非特異的な集積は大過剰存在する1価の非標識抗体により解消され、かつ、多価効果により2価の標識抗体が1価の非標識抗体に比べて高いがんへの集積を達成すると考えた。これを検証する目的で、1価抗体として抗体Fab'フラグメントを選択し、抗体分子のチオール基同士を架橋して安定な2価の標識抗体を与えるビスマレイミドを有する放射性ヨウ素標識薬剤の設計、合成を計画した。本年度は、ビスマレイミド誘導体の化学合成を行った。フェニレンジアミンを母体として、この2位に放射性ヨウ素を導入するため、その前駆体である有機スズの導入反応を行った。しかし、フェニレンジアミンへの有機スズの導入反応収率はきわめて低かったため、これに代わり、テレフタル酸を母体に選択し、この2位への有機スズの導入、次いで、末端にアミノ基を有するマレイミド誘導体との結合反応を考案した。現在、この経路で化学合成を進めている。本年度の夏前にはプロットタイプの標識薬剤を合成し、その後、抗体との架橋反応、本標識抗体の体内動態についての評価を実施する予定である。

また、キャリアとしてBSAおよびFabを加えた場合で体内動態に相違は見られなかった。本研究により、超高比放射能の標識抗体の作製法が確立し、マウスに極微量(6.8ng)の標識抗体を投与した場合の体内動態が明らかとなり、specificな抗体を用いた場合の特異的並びに非特異的集積に及ぼす非標識1価抗体の影響についての検討が可能となった。本研究成果は、抗体を母体とするアイソトープ治療薬剤の設計に対して従来にない新たな指針を与えることが期待される。