hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重症急性呼吸器症候群(SARS)ウイルスに対するワクチン開発と免疫防御機構の研究

研究要旨(1)中和抗体依存性SARSワクチンの開発SARSウイルスHKU39849,TWI,FFM-1のS、M、N、Eの各ウイルス構造タンパクcDNAをpcDNA3.1(+)ベクターに構築した。Vero細胞を用い、中和抗体活性を測定した。その結果、マウスの系でSARS(S)DNAワクチンがSARSウイルスに対する中和抗体産生を誘導した(2)細胞性免疫(キラーT細胞)による新しいSARS DNAワクチンの開発(2)SCID-PBL/huを用い、SARS(N)、SARS(M)DNAワクチンは、ヒト・キラーT細胞分化及び増殖機能を示し、ヒトT細胞活性化SARSワクチンであることを示した。(4)SARS(M)DNAワクチンはM蛋白に対する抗体の産生を誘導し、この抗体はすでにSARSに感染した細胞にも作用し、SARSウイルスの増殖を抑制する効果が示された。すなわち、SARSウイルスが感染しても広がらない作用を発揮する可能性が示唆された。2.SARSウイルスHKU39849のS、M、N、Eの各ウイルス構造タンパクcDNA及びSARS TW1株のcDNAをpcDNA3.1(+)ベクター及び、His-Tag発現ベクターに構築し、真核細胞及び大腸菌に導入した。NとMのリコンビナント蛋白を作製した。3.細胞性免疫(キラーT細胞)による新しいSARS DNAワクチンの開発(1)マウスII型肺胞上皮cell line(T7)細胞にS、NDNAを導入し、これを抗原として用い、IFN-γ産生によるキラーT活性を測定し、又、キラーT及びヘルパーT細胞の増殖反応をBrdUで測定し、SARS(N)DNAワクチンとSARS(M)DNAワクチンが強力なT細胞活性化SARSワクチンであることが示唆された。(2)SARS DNAワクチンで免疫したSCID-PBL/hu脾リンパ球中のヒト・キラーT細胞活性を測定する系を確立した。SARS(N)、SARS(M)DNAワクチンは、ヒト・キラーT細胞分化及び増殖機能を示し、ヒトT細胞活性化SARSワクチンであることを示した。すなわち、4種のS、M、N、EDNAワクチンをマウス及びヒト免疫応答を解析しうるSCID-PBL/huに免疫し、細胞性免疫(キラーT細胞)を介してワクチン効果を発揮するSARS(N)DNAワクチン及びSARS(M)DNAワクチンを開発した。4.さらにSCID-PBL/huを用い、SARSウイルス増殖阻止活性を示すヒト抗体を誘導するSARSDNAワクチンを作製した。
新規ＣＡＫＵＴ原因遺伝子の発現・機能解析と包括的遺伝子診断システムの構築

既知のCAKUT原因遺伝子シークエンスにて変異を検出できなかった症例に対して、ゲノムワイドCGHアレイや次世代シークエンサーを用いて解析を行ったところ、特に腎尿路奇形以外の奇形や異常を合併する症候性CAKUTで、その原因と思われる遺伝子コピー数の変化や新規原因遺伝子と思われる遺伝子変異を複数検出した。CAKUTの原因として、1q21.1, 16q12.1q12.2, 16q12.1q13及び8q12.1q12.3領域の欠失やUPK3A及びEP300の遺伝子変異を同定し、CAKUTの包括的遺伝子診断システムを確立した。先天性腎尿路奇形(CAKUT)は500人に1人程度の高頻度で生じる先天奇形であり、小児期腎不全の原因として最も頻度が高く、その発症機序の解明や診断・治療法の開発が強く望まれている。CAKUTの発症機序として、尿管芽と後腎組織の発生・分化に関わる遺伝子異常が重要と考えられている。CAKUTの原因遺伝子として、PAX2, EYA1, SIX1, SALL1, HNF1Bなどの遺伝子が同定されたが、これらの遺伝子変異が検出されるのは15%程度にすぎず、大半のCAKUT症例では依然としてその原因遺伝子は不明である。我々は、上記遺伝子等の既知のCAKUT原因遺伝子シークエンスにて変異を検出できなかった症例に対して、ゲノムワイドCGHアレイを用いて解析を行ったところ、特に腎尿路奇形以外の奇形や異常を合併する症候性CAKUTで、その原因と思われる遺伝子コピー数の変化が比較的高頻度で検出された。そのうちの1例である小頭症と発育障害をともなう総排泄腔遺残の女児例では、1q21.1領域に約1.8Mbの欠失を検出した。これまで1q21.1欠失症候群でCAKUTが発症しうることは報告されていたが、総排泄腔遺残の報告はなく、本症例が初めてであると考えられる。なお、この症例において、どの遺伝子が具体的に総排泄腔遺残に関与しているかは不明であるが、欠失範囲内に存在するCHD1Lは近年新規CAKUT原因遺伝子候補として報告されており、CHD1Lの検索を進めることで新たな本邦のCAKUT原因遺伝子の分布を明らかにしていきたい。我々は、上記遺伝子等の既知のCAKUT原因遺伝子シークエンスにて変異を検出できなかった症例に対して、ゲノムワイドCGHアレイや次世代シークエンサーを用いて解析を行ったところ、特に腎尿路奇形以外の奇形や異常を合併する症候性CAKUTで、その原因と思われる遺伝子コピー数の変化や新規原因遺伝子と思われる遺伝子変異を複数検出した。小頭症と発育障害をともなう総排泄腔遺残の女児例で、1q21.1領域に約1.8Mbの欠失を検出したが、欠失範囲内に存在するCHD1Lが原因遺伝子である可能性があり、現在、検索を進めている。その他、CAKUTの原因と思われる16q12.1q12.2、16q12.1q13及び8q12.1q12.3領域の欠失も同定しており、現在、その領域中に存在する遺伝子の機能情報などからCAKUTの原因遺伝子の同定を進めている。一方、次世代シークエンサーによる解析で、CAKUTの原因となる候補遺伝子として新たにUPK3A及びEP300を同定し、現在、その病的意義について検討中である。これらの研究を通して、CAKUTの包括的遺伝子診断システムを確立できたと考えている。

我々は、ゲノムワイドCGHアレイを用いて種々のCAKUT症例の解析を行ったところ、特に腎尿路奇形以外の奇形や異常を合併する症候性CAKUTで、その原因と思われる遺伝子コピー数の変化が比較的高頻度で検出されることが明らかになった。我々は、これまでに、腎機能障害を伴う低異形成腎、感音性難聴、両側副耳等BOR症候群の範疇に入る症例で、SALL1遺伝子を含む16q12.1-q12.2領域の約5.3 Mbのヘテロの欠失を検出した。また、母も同様の症状を有する腎機能障害を伴う低異形成腎、感音性難聴、耳瘻孔を認めるBOR症候群患児においてELN遺伝子及びLIMK1遺伝子を含む7q11領域の約1Mbの重複を検出した。上記の欠失や重複によると思われるBOR症候群の報告は、これまでなされておらず、BOR症候群の新たな原因である可能性が高く、CAKUTの発症機序を考える上で非常に貴重な症例であり、今後さらに同様の症例の集積をはかる予定である。対象を症候性CAKUTにまで広げ、主としてゲノムワイドCGHアレイを用いて解析したところ、比較的高頻度で遺伝しコピー数の変化が検出できた。なかでも、総排腔遺残症例で1q21.1欠失症候群を検出したことは特筆すべきことであり、欠失領域に含まれるCHD1L遺伝子と総排腔遺残との関連を追及していきたい。研究計画書申請時に同定していたCAKUT候補遺伝子の多くは、その後の検討でCAKUTの原因とは考えにくいデータを得たため、対象を症候性CAKUTも含む症例にまで広げてCAKUT新規原因遺伝子の同定を行うこととした。その結果、現在のところ、新規原因遺伝子の同定には至っていないが、CNV arrayを用いた解析で、BOR症候群の範疇に属する症例にMbレベルの欠失や重複を見いだしており、その領域内にCAKUT新規遺伝子が含まれる可能性が高いと考えている。総排腔遺残と1q21.1欠失症候群及びCHD1L遺伝子との関連を追及するために、全国より総排腔遺残症例を集積し、アレイCGH及びCHD1L遺伝子変異検索を行う予定である。また、CHD1Lノックアウトマウスの情報収集やヒト胎児cDNAを用いた、胎生期のCHD1Lの臓器発現パターンなどを検討する。これと平行して、症候性CAKUTの症例集積を行い、アレイCGHによる欠失、重複の検出を継続し、新たな原因遺伝子同定につなげたい。今後も症候性CAKUTを中心として、CNV arrayによる欠失や重複の検出を継続し、症例の集積をはかるとともに、欠失領域、重複領域に含まれる遺伝子の発現・機能プロファイルをGene Note Databaseなどの種々のデータベースを利用して解析する。また、それらの遺伝子の胎生期腎での発現の有無をヒト胎児cDNAライブラリーを用いて検討し、腎での発現が認められるものについては、ヒトあるいはマウスの胎児腎を対象として、RT-PCRやin situ hybridizationにより、その発現時期や発現パターンを検討する。上記の方法にてCAKUT新規候補遺伝子の可能性が高いと考えられた遺伝子を対象として、ジーンターゲテイング法にてノックアウトマウスあるいはノックインマウスを作成し、腎尿路の形態異常や機能異常の有無を検討する。このようにして、CAKUT新規遺伝子が同定されたならば、その遺伝子も含めた包括的なCAKUT遺伝子診断システムを開発・確立する。1)アレイCGH、2)ヒト胎児cDNA等の試薬、3)情報収集のための旅費、4)研究成果出版費用等に用いる予定である。次年度の研究費は、1)CNV array、2)ヒト胎児cDNA等の試薬及び情報収集のための旅費等に用いる予定である。
ロベリアのポリアシル化アントシアニンの生合成機構の解明

花色の発現にはアントシアニンのアシル化および配糖化が重要な役割をもつことが知られてきたが、その仕組はほとんど解明されていなく、アシル化、配糖化を担う酵素やその遺伝子もほとんど単離されていない。そこで平成23年度はまずロベリアを材料に新規のアシル化酵素や配糖化酵素の遺伝子の単離を試みた。また、得られた遺伝子の機能についてウイルスベクターによるRNAサイレンジンクを利用した解析を行うことから、キュウリモザイクウイルス(CMV)ベクターが実際にロベリアで機能するかについても先行実験を行った。青花ロベリアを材料として、配糖化酵素遺伝子に共通に見られるPSPGモティーフおよび推定される機能ドメインの塩基配列をもとにプライマーを設計した。このプライマーおよびロベリアから抽出したmRNAを用いてRT-PCRを行い、ターゲット遺伝子のcDNAを増幅した。得られたPCR産物のクローニングおよびシークエンス解析を行ったところ、配糖化酵素遺伝子と思われる数クローンを単離することができた。また、アシル化酵素に関しては、アシル化酵素に特徴的なBAHD配列を基にプライマーを作製し、同様にしてロベリアからアントシアニン・アシル化酵素の単離を試みた。その結果、アシル化酵素に関しても数クローンを得ることに成功した。得られたクローンが実際に目的とする酵素遺伝子であるかを判定するために、今後は大腸菌あるいは昆虫細胞でタンパク質を発現させてその機能を解析する必要がある。また、ロベリア花弁で青色を発現するための重要な遺伝子であるflavonoid 3' 5'-hydroxylase遺伝子の部分配列をCMVベクターに挿入した。この組換えウイルスをロベリアに感染させたところ花弁で青色の退色が観察された。一方、部分配列を挿入していないCMVベクターを感染させても花色の変化はみられなかった。このことから、CMVベクターがロベリアの花色関連遺伝子の解析に利用できることを確認できた。
改変レトロウイルスベクターを用いた効率的な肝細胞特異的外来遺伝子導入法の開発

in vivo遺伝子導入法を用いた肝癌に対する遺伝子治療を確立するための基礎実験として、肝癌細胞特異的に外来遺伝子の発現を誘導し得るかを検討した。マウス由来アルブミン遺伝子のエンハンサーおよびプロモーターの制御下に、大腸菌のβ-galactosidase遺伝子であるlacZ遺伝子を発現するAlb e/p-pIP200レトロウイルスベクターを作製し、in vitroおよびin vivoにおける肝癌細胞特異的な遺伝子発現に関する検討を行い以下の結果を得た。1)Alb e/p-pIP200レトロウイルスを肝癌細胞に感染させるとlacZ遺伝子の発現を認めたが、線維芽細胞およびBリンパ腫細胞に感染させてもlacZ遺伝子の発現を認めなかった。2)マウス皮下肝癌内へ直接Albe/p-pIP200レトロウイルスを注入すると、肝癌細胞においてlacZ遺伝子の発現を認めたが、周囲の結合組織には認めなかった。3)マウス肝内へ経脾臓的にあるいは直接ALb e/p-pIP200レトロウイルスを注入しても、正常肝細胞においてlacZ遺伝子の発現を認めなかった。4)部分肝切除術を施行したマウス肝内へ、経脾臓的にあるいは直接Alb e/K-pIP200レトロウイルスを注入すると、少数の肝細胞においてlacZ遺伝子の発現を認めたが、遺伝子導入効率は皮下肝癌における場合と比較すると極めて低かった。また、骨髄細胞を含む他の臓器にはlacZ遺伝子の発現を認めなかった。5)肝癌細胞にAlbe/-pIP200レトロウイルスを反復感染させると、遺伝子導入効率は著明に上昇した。以上より、アルブミン遺伝子のエンハンサー及びプロモーターを内因性の制御因子とする組換えレトロウイルスを用いれば、再生肝細胞や骨髄細胞などの増殖期にある正常細胞に影響することなく、肝癌細胞特異的な外来遺伝子の導入発現が可能であることが示唆された。さらに、in vivoにおいても、組換えレトロウイルスの反復投与を行えば、外来遺伝子の導入効率を上昇させ得ると考えられた。外来遺伝子の導入効率を上昇させるために、レトロウイルスベクターに以下のごとき改良を加えた。1.レトロウイルスベクターの3'LTR内プロモーターのTATAボックスに点突然変異を加えたベクターを作製した。これによって、組換えレトロウイルスが標的細胞に感染し逆転写された場合には、5'LTRプロモーターのTATAボックスにも点突然変異が誘導されるので、5'LTRプロモーターよりの内因性プロモーターへの転写干渉を阻止できる。2.ゲノムRNAのパッケイジングを司る領域の3'側にあるパッケイジングシグナルの延長領域をレトロウイルスベクター内に挿入した。これによってウイルスゲノムのパッケイジング効率が上昇し、ウイルス産生が増加すると考えられる。3.単一プロモーターより複数の遺伝子を効率よく発現させるために、リボソームエントリーサイトを挿入したベクターを作製した。これによって複数の遺伝子情報を有するpolycistronic mRNAが転写され、各々の遺伝子が独立して翻訳されるために、複数の遺伝子が効率よく発現すると考えられる。以上、組換えレトロウイルスベクターに加えるべき基本的な改良はほぼ終了した。今後、アルブミンプロモーターやalpha_1アンチトリプシンプロモーターなどの、肝細胞選択的遺伝子発現を誘導しえる可能性のある制御因子を、内因性プロモーターとして用いたレトロウイルスベクターを構築する。lacZ遺伝子などのレポーター遺伝子を、上記の改変レトロウイルスベクターに挿入し、肝細胞特異的な効率の高い遺伝子導入が可能であるかどうかを検討する。

in vivo遺伝子導入法を用いた肝癌に対する遺伝子治療を確立するための基礎実験として、肝癌細胞特異的に外来遺伝子の発現を誘導し得るかを検討した。マウス由来アルブミン遺伝子のエンハンサーおよびプロモーターの制御下に、大腸菌のβ-galactosidase遺伝子であるlacZ遺伝子を発現するAlb e/p-pIP200レトロウイルスベクターを作製し、in vitroおよびin vivoにおける肝癌細胞特異的な遺伝子発現に関する検討を行い以下の結果を得た。1)Alb e/p-pIP200レトロウイルスを肝癌細胞に感染させるとlacZ遺伝子の発現を認めたが、線維芽細胞およびBリンパ腫細胞に感染させてもlacZ遺伝子の発現を認めなかった。2)マウス皮下肝癌内へ直接Alb e/p-pIP200レトロウイルスを注入すると、肝癌細胞においてlacZ遺伝子の発現を認めたが、周囲の結合組織には認めなかった。3)マウス肝内へ経脾臓的にあるいは直接Alb e/p-pIP200レトロウイルスを注入しても、正常肝細胞においてlacZ遺伝子の発現を認めなかった。4)部分肝切除術を施行したマウス肝内へ、経脾臓的にあるいは直接Alb e/p-pIP200レトロウイルスを注入すると、少数の肝細胞においてlacZ遺伝子の発現を認めたが、遺伝子導入効率は皮下肝癌における場合と比較すると極めて低かった。また、骨髄細胞を含む他の臓器にはlacZ遺伝子の発現を認めなかった。5)肝癌細胞にAlb e/p-pIP200レトロウイルスを反復感染させると、遺伝子導入効率は著明に上昇した。以上より、アルブミン遺伝子のエンハンサー及びプロモーターを内因性の制御因子とする組換えレトロウイルスを用いれば、再生肝細胞や骨髄細胞などの増殖期にある正常細胞に影響することなく、肝癌細胞特異的な外来遺伝子の導入発現が可能であることが示唆された。さらに、in vivoにおいても、組換えレトロウイルスの反復投与を行えば、外来遺伝子の導入効率を上昇させ得ると考えられた。
注意欠陥/多動性障害(AD/HD)児への統合的心理社会的治療の開発に関する研究-ペアレントトレーニングとソーシャルスキルトレーニングの日常場面での発展-

本研究の目的は、AD/HD児への統合的な心理社会的治療として、(1)地域家族会や学校などで実施できるペアレント・トレーニング(PT)の開発と指導者の育成、(2)学校現揚でのソーシャルスキル・トレーニング(SST)の開発と実践、(3)記入式評価尺度に加えて、新たに神経生理学検査など客観的評価も用いて、PTやSSTの効果判定を行うことである。1.地域に根差したPTとして、家族会などでのPT、保健センターなどでの短縮版PT、学校でのTT(ティチャー・トレーニング)などを開発するとともに、実践者を養成講座で育成し、実施した。それぞれにおいて効果判定を行い、改善点を導き出し、よりニーズに応じたPTに改訂した。2.学校現場において、通常学級型、通級指導教室型のSSTを現場の教員との連携の下に実施し、本人の社会性の向上のみでなく、学級経営上も役立つことを実証した。3.病院や大学で行ってきたSSTの発展版として、学校との連携強化によって日常生活場面に即したSSTを実施し、学校でのSSTの発展に寄与した。4.神経生理学検査であるIVA-CPTによって、軽運動によって成人の注意集中機能が改善することを実証し、子どものAD/HD事例のおいても有用であることを確認した。SSTにて感覚統合の有効性も確認した。5. AD/HDに対する心理社会的治療として、PTにて不注意や多動性が改善すること、SSTにて多動性や社会性が改善することを本邦ではじめて実証した。上記成果を国内学会、国際学会にて報告、国内論文に掲載するとともに、「日常生活場面での発展」をキーワードにPT、SSTの養成講座を毎年行って多数の実施者を養成し、地域での本プログラムの発展を推進した。本研究の目的は、AD/HD児への統合的な心理社会的治療として、(1)地域家族会や学校などで実施できるペアレント・トレーニング(PT)の開発と指導者の育成、(2)学校現場でのソーシャルスキル・トレーニング(SST)の開発と実践、そして(3)これまでの記入式評価尺度に加えて、新たな神経生理学検査によるPTやSSTの効果の客観的評価判定を行うことである。本年度は3年間の研究の初年度として、下記の通り研究を進めていった。1.学校現場で実施可能なPTを開発し、奈良県と和歌山県の複数の学校教員の協力の下に3グループ実施した。2.PTの指導者(インストラクター)養成講座を2005年6月19日と25日の2日間にわたって行った。3.これまで病院で実施してきたSSTを参考にして、奈良市内の1小学校にて現場の教員との連携の下にSSTを2005年6月から2006年2月までかけて行った。4.新たな神経生理学的検査として、IVA-CPTを購入し、環境設定を調整中である。5.PTとSSTのプログラム内容をさらに検討・改訂していくために、現在日本で研究者らが実施しているプログラムの原版であるUCLA(米国カリフォルニア大学ロサンゼルス校)のFrankel博士の同プログラムを見学し、最新情報を収集するとともに、工夫点などについて討論を行った。また、学校現場での取り組みを学ぶために、ロサンゼルス市のSummit View SchoolとVillage Glen Schoolを見学し、指導を受けるとともに情報収集を行った。以上の取り組みのなかで、学校現場でもPTやSSTなどの行動療法によってAD/HDの子どもの適応行動を増やすことは有用であり、行動面だけでなく、セルフエスティームなど心理面での成長も期待できることが明らかになってきている。また、病院以外の地域や学校にてこのようなプログラムを行う際には、他の発達障害としてアスペルガー障害のある子どもへの対応も含めることと養成講座などでの指導者育成が急務であることも課題としてあがってきている。本年度は、研究の達成にむけて下記の通り研究を進めた。

1.初年度に開発・実施した学校現場での教師用PTについて、一部改訂したものを引き続いて奈良県と和歌山県にて計3グループ実施した。2.家庭、学校、児童相談所、保健センターなどでのPTの指導者(インストラクター)養成講座を2006年7月8-9日の2日間にわたって行った。3.初年度に奈良市内の1小学校にて実施した現場教員と大学院生スタッフによるSST(通級教室型)について、一部改訂したものを2006年度も引き続いて実施した。また、他の1小学校においても通常学級全体での短期型SSTを4学年(1,3,5,6年生)計10クラスに対して実施した。4.神経生理学的検査IVA-CPTの環境設定を調整し、まずコントロール成人36名に対してSSTの運動プログラムに準じた軽運動前後の注意集中機能の変化について測定し、その有効性を検討した。さらに、10歳AD/HD男児1名に対して同検査を行い、注意集中の指標が軽運動によって改善することを確認した。5.これまでの研究成果について、2006年10月の第47回日本児童青年精神医学会総会において報告した。これまでの取り組みのなかで、家庭や病院で行われていたPTやSSTを学校現場でも行うことによって、AD/HDだけでなく、アスペルガー障害の可能性のある子どもの適応行動を増やすことは有用であり、行動面に加えてセルフエスティームなど心理面での成長もみられるので、二次的障害の予防的意味も大きいことが明らかになってきている。また、SSTのプログラム中に行っている軽運動が脳生理学的に注意集中を改善する可能性が示唆され、今後さらに生理学的研究を発展させていく必要があると思われた。本年度は、3カ年の研究の達成にむけて下記の通り研究を遂行し、実績報告も行った。1.学校現場での教師用PTについて、引き続いて奈良県と和歌山県、さらに新たに京都府において計3グループ実施し、データを蓄積した。保健センターでの幼児対象の短縮版PTも開発し、実践した。2.家庭、児童相談所、保健センターなどでのPTの指導者(インストラクター)養成講座を2007年6月に2日間、学校版PT養成講座を1日、SST養成講座を1日行った。3.学校現場におけるSSTについて、小学校での通級型SSTと通常学級型SST、そして中学校でのストレスマネージメントに応用したSSTを実施し、その効果判定を行い、有効性を実証した。4.病院で行っていたSSTを奈良教育大学にて学校との連携を深める形で一部改訂して実施し、効果的な実施方法について検討した。5.これまでの研究成果について、2007年7月の日本生物学的精神医学会、8月のヨーロッパ児童青年精神医学会総会、10月の日本児童青年精神医学会において報告した。PTについては、養成講座の修了者の中から地域に根差したPT実践者が着実に増えてきており、それぞれのグループのニーズに応じた工夫がなされてきている。SSTについては、日常生活の場である学校現場でも行うことによって、AD/HDだけでなく、アスペルガー障害などさまざまな子どもに有用であることが分かり、特別支援教育に貢献する可能性が示唆された。さらに、大学でも病院版を一部改訂してスタッフによる学校訪問を加えたSSTを実施し、その効果を実証した。
古細菌シャペロニン分子の交差反応性と歯周病ならびに自己免疫疾患への関与

歯周病は口腔内細菌の感染によって発症する疾患である。ところが近年、細菌とは異なる微生物の古細菌が歯周病の原因となるが報告された。古細菌はヒトのシャペロニンと類似した蛋白質を保有している。このため、この分子に対する免疫応答が誘導された場合には、自己のシャペロニンが免疫応答の標的となり、自己免疫応答が誘導される可能性が高い。本研究では、歯周病患者と自己免疫疾患患者のシャペロニンに対する応答性を解析し、シャペロニンに対する自己免疫応答が誘導されている可能性を示した。古細菌シャペロニン(Cpn)分子とヒトCCTの交差反応性から、古細菌感染と歯周病さらに自己免療疾患との関連性を解析することを目的とし、以下の研究を遂行した。PCR法ならびにゲノムウォーカー法によってM.oralisのCpn遺伝子をクローニングした。M. oralisには2つのCpnサブユニットが存在し、それぞれの遺伝子塩基配列から推測されるアミノ酸配列は、ヒトCCTサブユニットと28.8-40.0の相同性を示した。本結果から、両分子に交差反応エピトープの存在する可能性の高い事が示唆された。His-tag tecchnologyを応用した発現プラスミドベクターを使用して、M. oralisの保有するCpn分子の組み換えタンペク質を構築し、精製した。精製した組み換えタンパク質は、今後の研究遂行のための重要なサンプルとなる。3.組み換えタンパク質と歯周病患者血清の反応性の解析歯周病患者血清とM. oralisみ換えCpnタンtパク質の反応性を解析した。その結果、重度の歯周病患者の多くがM. oralisのCpn分子に対する体液性免疫応答を惹起していることが明かとなった。4.抗ヒトCCT抗体を使用した交差反応性の解析抗ヒトCCT抗体とM. oralisの組み換えCpnタンパク質との反応性をWestern blot法で解析した。その結果、抗ヒトCCT3、CCT8抗体が組み換えタンパク質に反応性を示した。この結果はM. oralisのCpnがヒトCCTの交差反応抗原であることを、強く示唆するものであり、上記3の研究結果とあわせ、古細菌感染をトリガーとしたヒトCCTに対する、自己免疫応答発症機序の仮説を示唆するものである。古細菌シャペロニン(Cpn)とヒトグループIIシャペロニン(CCT)の交差反応性から、古細菌感染と歯周病、さらに自己免疫疾患との関連性を明かにすることを最終的な研究目標とし、平成22年度は以下の研究内容を遂行した。1.ヒトCCT遺伝子のクローニング前年度の抗ヒトCCT抗体を使用した古細菌CpnとヒトCCTの交差反応性の研究から、ヒトCCTサブユニットの中でCCT3,CCT4,CCT8が古細菌Cpnと交差反応する可能性の高いことが分かった。そこで、これらCCTの組み換えタンパク質を構築する目的のため、ヒトTHP-1細胞から、それぞれのCCTサブユニットcDNAをクローニングした。2.ヒトCCT組み換えタンパク質の構築クローニングしたCCT遺伝子を発現ベクター(T7プロモーター制御)に組み込み、タンパク質発現を確認した。しかしながら、大腸菌内で、安定した組み換えタンパク質の発現が起こらなかった。組み換えタンパク質が大腸菌に為害作用を与えている可能性が考えられたため、より厳密に発現コントロールが可能なベクターを使用する計画に変更する必要性がでた。3.コールドショック発現系を応用した組み換えタンパク質の再構築T7プロモーターを応用した発現系では安定したタンパク質発現が得られなかったため、コールドショック発現系のベクターに各CCTの遺伝子を組み込んだ。この結果、安定した組み換えタンパク質の発現を確認することができた。4.小麦胚芽無細胞発現系ベクターへの遺伝子組み換えさらに、将来的な培養細胞系での組み換えタンパク質の使用を考え、CCT3,4,8の各遺伝子を小麦胚芽系発現ベクターに組み込んだ。5.組み換えタンパク質の精製発現した組み換えタンパク質のうち、CCT3についてアフィニティーカラムを用いて精製した。古細菌シャペロニン(Cpn)とヒトグループIIシャペロニン(CCT)の交差反応性から、古細菌感染と歯周病、さらに自己免疫疾患との関連性を明かにすることを最終的な研究目標とし、平成23年度は以下の研究内容を遂行した。1.ヒトCCTならびに古細菌M.oralisCpn組み換え蛋白質の構築コールドショック蛋白質発現システムならびに小麦胚芽無細胞蛋白質発現システムを応用して、CCT3、CCT4、CCT8ならびにM.oralis Cpnの組み換え蛋白質を構築した。さらに、構築した組み換え蛋白質の精製を行った。2.組み換えグループIIシャペロニンに対する患者血清の反応性の解析組み換え蛋白質を構築したヒトCCT3、4、8ならびにM.oralis Cpnに加えて、市販されているヒトCCT1、CCT5ならびにCCT6に対する患者血清の反応をウエスタンブロット法で調べた。

血清については、重度歯周病患者ならびに、リウマチ、シェーグレン症候群などの自己免疫疾患を保有する患者から調整した。各グループIIシャペロニンに対する患者血清の反応性を調べた結果、CCT1、CCT3ならびにCCT5については、患者血清ならびに対照とした健常者血清のほとんどが反応性を示さなかった。これに対して、M.oralisのCpnに対しては、歯周病患者ならびに自己免疫疾患患者の半数以上が反応性を示す結果となった。また、CCT4、CCT6、そしてCCT8に対しては約2割の患者血清が強い反応性を示す結果となった。3.ヒトCCTのTHP-1細胞のシグナル伝達系に与える影響THP-1細胞をヒトCCT4で刺激し、シグナル伝達系に与える影響を調べた。その結果Erkのリン酸化が誘導されていることが明かとなった。以上の結果からヒトCCTに対する自己免疫応答が歯周病患者、ならびに自己免疫応答患者に誘導されている事が示唆された
就学前施設における家族レジリエンスを高める子育て支援プログラムの開発と検証

本研究では、就学前施設において、保育者が子育て初期の家族とポートフォリオを通した連携によって、家族レジリエンスを高める子育て支援プログラムの開発と検証を行うことを目的とした。最終年度では、デジタルポートフォリオを使用した施設において実施したアンケートを分析し、ポートフォリオが家族の関係性にどのような影響を与えたかを検討した。アンケートの結果、デジタルポートフォリオの閲覧は、週3,4回以上が44%、週1,2回程度が56%であった。またデジタルポートフォリオへのコメントについては、6割以上の保護者が全くしない、ほとんどコメントしない、であった。ポートフォリオをデジタル化することで閲覧に対する利便性が上がる一方で、閲覧が2極化する傾向があることや、コメントが少なくなることが考えられる。デジタルポートフォリオの閲覧で嬉しい内容は、自分の子どもの体験であり、他の子どもやクラスの活動に対する関心は多くなかった。そして、自分の子どもを褒める機会が増えた(52%)、自分の子どものできるところを見つけられるようになった(48%)、自分の子どもの新たな一面を見つけられるようになった(46%)など、自分の子どもの理解や関わりに一定の変化は認められた。また、家族レジリエンスに関連する項目について、家族の間で互いに愛情を感じられるようになった(46%)、家族の間で連帯感が増した(48%)、というように心理面での変化が一定程度見られた一方で、家族が共に過ごす時間が増えた(20%)については、割合が低く、行動での変化はあまり見られない結果となった。本研究全体を通して、ポートフォリオを使用した連携が子どもの育ちを家族全体で喜び合う一助になることが明らかになったものの、保育者の手作りや手渡しのほうがすべての家族に効果が行き渡ることが示唆された。デジタル化することのデメリットを解消するための工夫が必要である。本年度は、デジタルポートフォリオを使った子育て支援プログラムの開発にあたり、以下の2点を実施して成果を得た。第1に、資料収集である。昨年の10月下旬か11月上旬にかけて、ニュージーランドのタウポで開催されたReconceptualizing Early Childhood Educationという学会に参加し、ニュージーランドにおける幼児教育のカリキュラムと評価の動向に関して、資料収集を行い、日本でのデジタルポートフォリオの開発と今後の展開の参考とした。第2に、デジタルポートフォリオの実施園に行う予定の質問紙調査の作成である。家族レジリエンスの概念をもとに、「家族成員間での相互理解」や「家族内の凝集性」を評価するための項目を検討し、質問紙を作成した。具体的には、デジタルポートフォリオ実施に際して、父親・母親別、所属クラス別において、デジタルポートフォリオの閲覧・コメントの実績、デジタルポートフォリオを介しての家族内での会話、デジタルポートフォリオ実施後の子育てにおける変化として、家族で子どもの成長を喜んだり、子どもを褒める機会が増えたり、遊びに興味が持てるようになったりしたかどうか、また他の保護者や保育者、親族などとの関係にどのような変化があったのか、さらに家族の間で理解や信頼、連帯感などが増したかどうかなどを問うものである。こういった内容に自由記述の質問を加えて、量的・質的両面から分析を行う予定である。当初の研究計画通りに進んでいるため本年度は、ポートフォリオの子育て支援に関する効果を明らかにするために、次の2点を実施した。第1に、ポートフォリオに記載された保護者の記述内容の分析と保護者4名を対象としたフォーカスグループインタビューの実施である。第2に、デジタルポートフォリオの使用と家族レジリエンスとの関連を明らかにするために、デジタルポートフォリオ実施園の保護者を対象としたアンケートを実施した。保護者の記述内容の分析では、保護者9名の記述内容について、3年間の経年変化を明らかにした。加えて、そのうちの4名の保護者を対象にフォーカスグループインタビューを実施し、ポートフォリオの取り組みが子育て支援に及ぼす影響を検討した。その結果、保護者はポートフォリオの写真や記録に対して行動主義的、能力主義的に見る傾向が強く、それらを子育ての参考にしたり、子どもの理解を深めたりすることに活用していることがわかった。さらに、対象の子どもが第1子の保護者の場合、子どもの保育園での生活に関する情報を得て、保育園への安心感や信頼感を持つと同時に、子どもとの関わりや子育ての方法の参考にしていたことが明らかになった。これは初めての子育て、初めての保育園という状況が影響していると考えられた。一方、第2子以降の保護者の場合、子どもの良さを発見することや本人の喜びとなっていることがわかった。これは、子育てに慣れたからこそ見過ごしがちな子どもの成長やそれに対する喜びを補う役割をポートフォリオが果たしていたことが明らかになった。子育てに慣れ、保育園での生活にも理解がある状態の保護者に関しては、ポートフォリオは本人やきょうだいも含めて家族全体で子どもの育ちを楽しむ作用をもたらしていると考えられた。デジタルポートフォリオ実施園のアンケートについては、分析途中である。父親、母親の別、対象クラスの別によっての分析を計画している。デジタルポートフォリオ実施園におけるアンケートの分析がまだ終了していない点において、やや遅れている。

ポートフォリオをデジタル化することで閲覧に対する利便性が上がる一方で、閲覧が2極化する傾向があることや、コメントが少なくなることが考えられる。デジタルポートフォリオの閲覧で嬉しい内容は、自分の子どもの体験であり、他の子どもやクラスの活動に対する関心は多くなかった。そして、自分の子どもを褒める機会が増えた(52%)、自分の子どものできるところを見つけられるようになった(48%)、自分の子どもの新たな一面を見つけられるようになった(46%)など、自分の子どもの理解や関わりに一定の変化は認められた。また、家族レジリエンスに関連する項目について、家族の間で互いに愛情を感じられるようになった(46%)、家族の間で連帯感が増した(48%)、というように心理面での変化が一定程度見られた一方で、家族が共に過ごす時間が増えた(20%)については、割合が低く、行動での変化はあまり見られない結果となった。本研究全体を通して、ポートフォリオを使用した連携が子どもの育ちを家族全体で喜び合う一助になることが明らかになったものの、保育者の手作りや手渡しのほうがすべての家族に効果が行き渡ることが示唆された。デジタル化することのデメリットを解消するための工夫が必要である。次年度は、まず日本で試行的にデジタルポートフォリオを実施している園を対象にして質問紙調査を実施し、暫定的な評価をする。次に、質問紙調査の結果を踏まえて、質問紙の質問項目等の再検討を行うと同時に、子育て支援プログラムとしてデジタルポートフォリオを活用する方法を具体化し、協力園で実施し、質問紙とインタビュー調査を併せて、子育て支援プログラムの評価を行う予定である。今後の研究としては、まずアンケートの分析をして、子育て支援の効果に関して明らかにするとともに、すでにデジタルポートフォリオを実施している園における改善方法を提案し、その実践を試行・評価することを行う。資料収集にかかる予算が安価で済んだため。次年度はアンケートの分析に伴う人件費、研究成果の発表に関する旅費で予算を使用する予定である。成果の公表を行う際の国際学会への参加費用で使用する。
若者の科学技術離れに対応する理数系教員養成の基礎的研究

近世においては、教師は「成る」ものであり、養成できるものではなかった。養成できる「教員」は、真の教師ではなく「技芸」に限定された教師であった。つまり、教員を養成するという概念は、近代に入って国家的要請により成立する。そこで、現行の教員養成の現状を明らかにし、次いで、理数系の教員養成を、日本の教育と科学教育に関連させて史的考察を加え、共同研究の視座を提示した。すなわち、教育を近代化とか科学技術立国といった"国家"の視点からではなく"個人"の視点から考察することである。若者の理科・数学離れの背景を、新聞報道、料学技術白書、そして関連科学諸学会の共同声明書等を分析し、主に学校教育の面からその課題を明らかにした。さらにその課題を具体的に検討するため、数学教育に限って、1960年以降30年間にわたる数次の学習指導要領改訂の中で検討し、その背景と問題点を提起した。次いで大学における基礎教育の目的と方法を明らかにするために、工学院大学の新入生に対するアンケート調査を行なった。また、大学での数学教育の前提として、高校数学の習得状況に関するアンケート調査を行ない、自信度と理解度に分けて検討した。さらに、小中高大生と教員を対象に、(1)科学技術離れについて、(2)好きな科目について、(3)授業・教員に対する意識について、アンケート調査を行ない、若者の科学技術離れ、数学・理科ぎらいの実態を解明した。採用した調査方法は、ISMとFSMである。最後に、本研究を国際的な比較研究へと発展させるため、スェーデンの高等数学教育についての研究とノルウェーの上級中学校(高等学校)のカリキュラムの調査をした。今年度は基礎的な調査および資料の収集を行った。主な内容は次の通り。2、科学技術離れの原因に教科書のあり方と関係があるのではないかと考えられる。またこれを克服するために教科書の改善が必要であろう。こうした視点から教科書研究の準備を進めた。1)戦後の数学教科書について、学習指導要領の「精選」の原理を視点として、教科書自体がどのように変化したかを検討する準備を進めている。2)諸外国の数学教科書を収集し、日本の教科書との比較を行う準備を進めた。3、科学技術離れを検討する視点の考察を進めた。大学、社会、若者、学会、教育など、この問題に関わる多くのファクターをあげ、それらの関係の整理を試みている。また、大学入試問題が、若者の科学技術離れにどのような影響を与えているかも大きな問題である。この考察は今後の調査の設計につなげていきたい。今年度の研究はいずれも準備的作業が中心である。来年度、再来年度の研究によって具体的な成果をまとめていきたい。昨年度に続き、資料の収集と準備的研究を進めている。主な内容は次の通り。1、引き続き理数系教員養成史の資料収集と検討を行っている。特に近代化と教員養成という視点から、わが国の歴史の中で教員養成がどのように位置づけられてきたか、それはわが国の伝統的な教育観と西欧から伝えられた教育観がどのように拮抗し、互いに影響をしあい、受け合ったかを解明しようとするものである。2、教科書研究として外国の教科書を収集し、分析を始めているところである。わが国の教科書と比べて、練習問題が多いばかりでなく、応用問題が重視されていることに大きな特徴があるといえるのではなかろうか。このことの調査とともに外国の学習指導要領の研究を進めている。3、明治維新期は文明開化の呼び声の下、数学・理科が大変関心の持たれた時期である。この時期の特徴を探ることは、今日の数学・理科離れを考える上でも大きな示唆を得ることができるのではなかろうか。特に、数学に即して金沢ほかの地域について研究を進めている。

4、理数系教員養成の実践例として、本学における教員養成の実績を振り返り、その中から本研究テーマに即した教員養成の方策を探るために卒業生教員のヒヤリングを実施している。その他の事項についても昨年より継続して研究を進めている。来年度は研究の最終年度であり、これらの研究を大きくまとめたい。本年度は研究期間最終年度として、比較教育的研究を進めるとともに、研究全体のまとめを行った。この中でも、欧米、特に北欧の数学教育を研究することができたのは大きな収穫であった。欧米の数学教育はここ10年ほどの間に大きく変わってきた。それは数学の応用を重視するとともに、学習者の心理に配慮して学習の動機付けを基礎にした指導を強ねることである。本年度はその中でも、ノルウェーの上級中学校カリキュラムと、スウェーデンの高校教科書の紹介と内容の検討を行った。その結果、両国とも数学の内容は基礎から取り上げ、応用を重視するとともに理論的歴史的説明も丁寧に行い、生徒が学習に当たって困難を感じることが少なくなるように、また数学の学習の意義について理解が深まるように配慮していることが明らかになった。翻って、わが国の数学を見ると理論的にすぎ、生徒にとって抽象的な概念を具体的につかむことが大変困難になっていることが明らかである。わが国において若者の科学技術離れが進んでいる現状を考える時、大変参考になり、一つのあり方を示すものといえよう。研究全体のまとめについても、今年度進めてきた。この結果、総合成果報告書を完成することができた。若者の科学技術離れの問題は複雑な要因が関わっているが、わが国において科学技術がおかれた歴史的特質を十分ふまえることが、特に重要であることが明らかになった。
高度発達型筋細胞系を用いた運動刺激依存的なGLUT4膜移行制御機構の解明

昨年度、研究代表者らは、ほとんど解明手段がなかった筋における糖取り込み機構の解析に極めて有効な高感度GLUT4膜移行評価系を構築した(Nedachi, kanzaki, 2006)。この構築と電気パルス刺激の条件検討(Fujita, Nedachi, kanzaki, 2007)によって本研究課題の迅速な遂行が可能となった。そこでまず今年度は、C2C12の筋収縮すなわち運動効果をより高めるための分化条件を探索した。その結果、細胞外糖濃度変化による分化制御因子SIRT1とFOXO転写因子群による分化制御システムが重要であることを見出した(Nedachi et al., 2008)。これらの知見を利用して開発した高分化型C2C12に電気パルス刺激を付与し、筋収縮依存的に発現変動する遺伝子の網羅的解析を行った結果、運動依存的なGLUT4膜移行制御に新しい分泌タンパク質群が重要な役割を果たしていることを発見した(特願:神崎,根建,2007、Nedachi et al.,投稿中)。GLUT4小胞の精製も進捗しており、その精製過程においてGLUT4小胞に結合するタンパク質Sortilinを見出した。Sortilinは脂肪細胞内で小胞輸送を制御するとの報告があったが、研究代表者らは筋のGLUT4膜輸送においてもこのSortilinが促進的に働くことを始めて発見、またSortilinの過剰発現はC2C12筋細胞の分化も促進することも見出した(Ariga, Nedachi eta1.,2008)。また、昨年度に引き続いて、本研究課題進行中に得られた情報についての解説を著した(根建,2007a,2007b)(有賀,根建他,印刷中)。以上、本研究課題の推進により、筋におけるGLUT4膜移行制御さらには筋分化制御の新しいメカニズムが多数発見され、筋糖代謝研究分野に極めて大きな貢献が出来たと考えている。現在までに培養筋細胞系を用いた高感度な糖代謝能評価系は存在せず、このことが培養筋細胞を用いた代謝研究を困難にさせている一因であった。研究代表者らは、この問題を解決するために新しい高感度GLUT4膜移行評価系を構築(Nedachi T, Kanzaki M, 2006)、これによって研究課題である高度発達型筋細胞系を用いた運動刺激依存的なGLUT4膜移行制御機構の解明が可能となった。また、運動効果を最大限に発揮しうる条件を幅広く探索した結果、C2C12筋細胞の下に特定のフィーダー細胞を播種することが運動効果をより正確に評価する条件となりうることを発見し、その方法について特許申請した(,神崎展、根建拓、2006)。さらにC2C12の運動効果をより高める分化条件を探索、分化制御因子SIRT1とFOXO転写因子群による分化制御システムが重要であることを見出した(論文準備中)。以上の知見を1利用して開発した高度発達型筋細胞系にっいて網羅的遺伝子発現解析を行った結果、運動依存的な,GLUT4膜移行制御に新しい分泌タンパク質群が重要な役割を果たしていることを発見した(論文準備中)。GLUT4小胞の精製についても予備検討が終了し、現在プロテオミクス解析に向けての準備を鋭意進めている。
準安定分子種の多光子励起によるイオン化と解離

本研究では下記の1-4に示す研究成果を得た。1.トリメチルアミン(TMA)およびトリエチルアミン(TEA)のリドベルグ状態を経る多光子イオン化(MPI).TEAのリドベルグ状態を経る2+1MPI過程を、色素レーザーを用いて励起し、得られる光電子の運動エネルギーを測定して研究した結果、TEAの【S_2】状態のvibrationless状態のエネルギーを知ることができた。ついでTMAについて、Nd:YAGレーザーの2倍波のanti-Stokes光を用いて1+1光子イオン化を行い、光電子の運動エネルギーを測定した。TMAを【S_2】の振動励起状態に励起したとき、その状態からの直接イオン化と、内部変換を経て生じた【S_1】状態からのイオン化の両過程が競争的に起っていることを知ることができた。2.光三重共鳴法より研究した【I_2】の高励起状態からの光解離.【I_2】分子を3光子(3波長)吸収法を用いて高エネルギー反発状態に励起し、その状態からの解離で生じた【I^*】原子の発光をモニターすることにより、【I_2】の3光子励起で得られた1u反発状態の一つのポテンシャルエネルギー曲線を決定した。3.チオホルムアルデヒド(【H_2】CS)のリドベルグ状態を経るMPI.【H_2】CSの【^1B_2】(4s←n)リドベルグ状態を経る2+2光子MPIスペクトルを、色素レーザー(423426nm)を用いて測定し、その回転構造のシミュレーションを行った結果、0-,P-,Q-,R-,S-枝のうちでQ枝の強度が相対的に小さく現れることが判り、これは共鳴中間状態における分子のalignmentに帰せられた。4.金属基板のレーザー照射による有機化合物のイオン化.この実験で有機金属化合物のイオン化を観察し、その生成機構として基板から飛び出す電子によるイオン化を結論した。
光応答性アクティブサスペンション用材料の開発

光応答性分子であるAzobenzene-4,4'-dicarboxy Dichlorideと2,2-Bis(4-aminophenyl)hexafluoropropaneを用いて重縮合させ、ポリマーを合成した。得られたポリマーをDMFに溶かし、粘度測定を行った。5 wt%の溶液では光照射と共にηSPが増加し、光照射30分程度で最大約11%の増加となった。高分子溶液の濃度が0.6wt%より低い濃度域では紫外光照射下で粘度が減少し、それより高濃度では紫外光照射下で粘度が増加した。重なり合い濃度である0.67Wt%を境に光照射による粘度変化の傾向が変化した。本研究では半屈曲性高分子がもつ外的要因によるtroidal構造への転移を利用した新たな光応答性材料の創製を目標とし、実験を行った。4,4-diaminoazobenze(以下DAA)と4,4-diaminobenzanilide(以下DBA)、pyromellitic dianhydride(以下PMDA)をモル比5:495:502で仕込み、DMF中に溶解させ、氷冷しながら2時間反応させポリマーを得た。得られたポリマーの化学構造はNMRで同定した。紫外光照射前後での紫外可視吸収スペクトル、GPCによる分子量測定、キャノン・フェンスケ型毛細管粘度計を用いたポリマー希薄溶液の各濃度での粘度を測定した。紫外光照射により高分子中のアゾベンゼンはトランス体からシス体へと光異性化することがわかった。また、可視光照射によりシス体はトランス体に戻った。GPCによる測定で、紫外光照射後に溶液中のポリマーの流体力学半径が減少することが確認できた。また、可視光照射により流体力学半径はもとの大きさに戻った。この流体力学半径の変化は可逆的であった。一方、粘度計で測定した光照射前後での高分子溶液の粘性係数変化はごくわずかであった。これは流体力学半径の測定結果と矛盾している。GPCは希薄溶液下で測定するため、分子鎖の絡み合いがおきにくいが、粘度測定では比較的高濃度溶液で測定するため、分子鎖の絡み合いが生じ異性化を抑制していると考えられる。実際に数平均分子量が1万を超えると、紫外光照射による光異性化の速度が極端に低下する。これらの問題点を克服するためには側鎖を導入し、高濃度においても分子鎖が凝集しないようにする必要がある。我々は昨年度、半屈曲性高分子の主鎖にアゾベンゼンを導入し、紫外光照射下での粘度が増加するという、先行研究とは逆の粘度変化挙動を示す材料を得た。しかし、このアゾベンゼン導入高分子は、分子鎖同士の水素結合やベンゼン環部位のスタッキングにより、分子量が1万以上であると、1 wt%程度まで溶解することができなかった。また、高分子同士の凝集によって、紫外光照射による光異性化が抑制されてしまうため、光照射による粘度増加はわずかなものであった。今年度は、立体障害の大きな側鎖を導入することによって、溶解性を向上させ、分子鎖同士の凝集を防ぎ、光照射による粘度変化の増大を目指した。GPC測定から得た高分子の分子量は、Pst換算でMw=750000、Mn=700000であった。また、このポリマーは従来のポリマーよりもDMFへの溶解性が向上した。これは分子鎖同士の凝集が-CF3基の立体障害によって解消されたことに起因すると考えられる。この高分子は紫外光照射によってアゾベンゼンがトランス体からシス体へ変化し、350 nm付近の吸収ピークが減少した。およそ30分で光定常状態に到達した。典型的な実験結果である、5wt%の高分子溶液の実験結果では光照射と共に相対粘度が増加し、光照射30分程度で最大約11%の増加となった。異なる濃度の高分子溶液を作製し、粘度測定を行った。高分子溶液の濃度が0.6wt%より低い濃度域では紫外光照射下で粘度が減少し、高濃度になったときには紫外光照射下で粘度が増加することがわかった。剛直な分子鎖を持つ高分子の一部が折曲がると、ドーナッツのようなトロイダル構造ができることはDNAによる実験で確認されている。そこで、DNAのように剛直な光応答性アミド酸オリゴマーに蛍光観察部位であるフルオレンを導入した、PR(Photorheological Fluid)流体を合成した。

光照射前には分子鎖は伸びているが、紫外光照射によりアゾベンゼンが折曲がると、そこを中心にトロイダル構造が形成されることを原子間力顕微鏡により確認した。PR流体の光照射時の粘性係数の変化を粘度計で確認した。その結果、紫外光照射により粘性係数が減少し、また、可視光を照射すると、粘性係数は元に戻った。この粘性係数の変化は可逆的であった。また、GPCで光照射前後の分子量を測定すると、光照射前には分子の会合体が確認できたが、光照射後には会合体が小さくなっていることが判明した。この光照射前後でのアゾベンゼンのトランス体からシス体への光異性化速度の分子量依存性について解析した。その結果、光異性化速度は高分子の分子量が大きくなるほど低下することを見出した。これは高分子鎖間のπ電子-π電子相互作用や水素結合に起因することを明らかにした。また、高分子中に嵩高い分子を導入することによって、高分子鎖の凝集を防ぎ、光異性化速度を向上させることに成功した。また、高分子の光照射による運動を連続的に計測するためのプローブの開発に取り組んだ。その結果、ステロイド骨格を有するホスト材料に三重項励起状態の準位が2.8eV以下の芳香族第二級アミンを導入すると秒オーダー以上のりん光が観察できることを見出した。このプローブを高分子に結合し、光照射による分子運動の観察に成功した。研究目的である、光異性化部位を含む剛直な高分子を合成し、紫外光照射後の流体力学半径が減少することを見いだした。この実験結果は高分子鎖の絡み合いが減少したことを示唆している。しかし紫外光照射による粘性係数の減少はごくわずかであった。これは剛直な高分子鎖中のπ電子-π電子相互作用により、分子鎖が凝集していることに由来する。側鎖を導入し、分子鎖の凝集を防ぐことで研究がより進展すると思われる。25年度が最終年度であるため、記入しない。光照射前後の高分子鎖の形態を当初は蛍光のパターンによって確認する予定であったが、高分子鎖の導入した蛍光分子の発光がアゾベンゼンに吸収され、うまく観察できなかった。そこで光照射によるトロイダル構造の形成を原子間力顕微鏡で確認した。今後はより長波長の蛍光を発生するプローブ分子を高分子鎖中に導入し、蛍光観察も可能にする。主鎖の凝集が高分子の光応答性を妨げている。従って、主鎖の凝集を防ぐために、側鎖を導入し、溶媒への分散性を向上させる。また、主鎖中に光プローブ分子を導入し、分子鎖の形態変化をin-situ観察することを試みる。分子構造と光照射前後での流体力学半径の変化、粘性係数の変化の相関性を明らかにする。粘性係数変化の応答速度を向上させるために分子量の影響を調査する。合成した高分子を利用して、光照射によって減衰係数が変化するアクティブサスペンションを試作する。粘性係数を粘度計によって求めたが、レオメーターによる測定に変更し、貯蔵弾性率と損失弾性率を計測する。また、高分子溶液の濃度によって、貯蔵弾性率が損失弾性率を上回る臨界濃度を求める。合成した高分子の光異性化速度を向上させるための分子設計に取り組む。特にモノマーとして使用する酸無水物のかさ高さを変更したり、長鎖アルキル基の導入を試みる。また、粘性係数の変化を最大にするための最適なアゾベンゼンの導入率を探索する。