hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大口径解像型チェレンコフ望遠鏡のための高度トリガーの開発

本研究は、解像型チェレンコフ望遠鏡のしきい値を100GeV以下に下げるために最も有効なトリガーの方法を、現在計画されている大口径望遠鏡に適用することを念頭に置いた計算機シミュレーションにより調べ、最適なトリガーロジックを、実際にハードウェアーで実現するための研究開発を行った。ガンマ線および陽子による空気シャワーの計算機シミュレーションを行い、夜光等による雑音を最も効率良く除去し、陽子シャワーも最大限に落とし、かつエネルギーしきい値を下げられるトリガーロジックを調べた。ガンマ線のトリガー効率、それに対する10^8Hzの夜光バックグラウンドとその変動の影響、トリガーレート等を総合的に評価した結果、比較的簡単なトリガー条件で、100GeV以上に対して45%以上のトリガー効率を得られることがわかった。1ボックス16本のPMTからなるPMTユニットに5個以上の光電子が入り、3個以上の光電子が入るPMTが少なくとも2本あるという条件で、100GeV以上に対して45%、200GeV以上に対して93%のトリガー効率を得られることがわかった。また、そのとき、夜光バックグラウンドの2倍または2分の1の変動に対して、トリガーレートの変動は3%以下であった。これを基に、PMTユニットボックスからの信号と、各PMTからの信号、さらに、全体のPMTヒット数を反映するヒットサム信号と、全体の光量を反映するアナログサム信号を組み合わせて、トリガーロジックを形成した。使用したモジュールは、TKOのディスクリ&サムモジュール、サムアンプ、CAMACディスクリ、その他NIMモジュールである。
ヒトの小進化・民族移動と地球環境の変動

本重点領域研究において、各分担者はそれぞれの研究課題についてデータを収集し、それに基づいて分析を行った。データの種類と収集地域は次のとおりである。《データの種類》頭骨計測値、歯の計測値、人類遺伝学的データ、HTLV(ヒト成人T細胞白血病ウイルス)感染者データ、気候データ、縄文時代農耕データ、日本在来犬の遺伝学的データ。《データの収集地域》日本国内、東アジア地域、太平洋地域、南米地域。以上のデータ分析に基づく研究の主たる目的は以下のとおりである。(1)アジア・太平洋圏における人間集団の近縁性と移動。(2)南西諸島集団の形成過程。(3)いわゆるエミシおよびクマソ(ハヤト)の人種的起源。(4)日本を含む東アジア地域の気候変動と文化の移動との関連。(5)縄文農耕の起源-とくに北日本における農耕の展開。(6)HTLV感染者の環太平洋的分析とその感染経路の推定。(7)日本在来犬の系統とその分布。これらの研究は現在も進行中であるが、その一部については本重点領域研究に関わるシンポジュウムですでに報告されているとくに頭骨と歯の計測値についてはデータベース(ADAMS-Anthropological Data Management Sysyem)を構築中であり、現在約820集団を入力済みである。なおこのデータベースは近い将来、国際日本文化研究センターのネットワークを通じて一般に公表する予定である。本研究課題のもとに平成4年度に行われた研究の概要は次のとおりである。(1)頭骨計測値データベースの構築。新たに72集団、約1200個体のデータを入力した。(2)頭骨計測値に基づく研究。a)縄文人と太平洋民族はともに東南アジアの原アジア集団を祖先集団とし、それぞれの地域に移動した後に独自の適応を行った。また原アジア集団は東南アジアの熱帯降雨林に適応し、新石器時代までに少なくとも中国南部まで広がった。b)南・北アジアの集団は新石器時代までにはかなりの程度分化していた。したがって弥生時代から北アジア系集団が日本列島に移動し、南アジア系の縄文人に大きな影響を与えたことが再確認された。c)アイヌと沖縄人はともに縄文人を祖先とし、北アジア系集団の影響を受けることが少なかった。これに対して本土日本人は北アジア系集団の影響を強く受けた。また中世のエミシは、縄文人の系統を濃厚に残した集団である。(3)遺伝学的研究。a)縄文時代前期には、東南アジア系の集団が少なくとも関東地方にまで北上していた。b)縄文時代の後期または弥生時代の中・後期に中国南部より、おそらく琉球列島を通って西南日本に達した民族移動があったと思われる。c)弥生・古墳時代を通じて、朝鮮半島経由で西日本に渡来した大規模な民族移動があったことは、多くの遺伝学的証拠によって裏づけられる。(4)ATLV保有者の研究。日本・アジア各地のデータのほか、新たに調査された南米諸国のデータを加え、アジア系集団のアメリカ大陸への移動を調査している。(5)古環境の研究。日本文化の形成と古環境との関連について分析を進めている。
後期中生代の海洋無酸素事変の環境地球科学的評価

後期中生代の白亜紀には大きく分けて3回の海洋無酸素事変が発生し,それらは概ねアルビアン期,セノマニアン期チューロニアン期境界,コニアシアン期サントニアン期であったと予報されてきた.これらのうち,セノマニアン期チューロニアン期境界の事変は期境界でありかねてより国際地質学連合の白亜系の層序小委員会等により継続的に国際シンポジウムがもたれ研究が推進されてきたこと,当該セクションが欧米・北アフリカなどのこれまでによく研究されてきた地域を始めアプローチしやすい所に多いこと,その他にも地球上の各地に分布していること,等から最初に詳しい研究が進められた.日本も大型化石層序の観点からはこの期境界の研究はかねてから進められていたので,容易に海洋無酸素事変の存在とそのタイミングを明らかにすることが出来た.すなわち,事変はNeocardioceras juddi帯とその上のWatinoceras devonense帯の境界で終了しており,従来の日本の国際対比の高い精度を異なる原理より確認できた.アルビアン期の海洋無酸素事変の全貌は国際的にはるかに混沌とした認識状況であった.北海道北大夕張の下部蝦夷層群空知層群を対象にして,泥岩試料を得た全有機炭素量,炭化水素の熟成度,バイオ・マーカー,炭素同位体比などの分析を行った.こでまで当該層準の国際対比の精度は著しく低かったので,併せてアンモナイト類・イノセラムス類・放散虫類による化石層序学的研究を実施し時間分解能を従来より著しく高めた.両者の結果,アプチアン期アルビアン期に少なくとも4回の海洋無酸素事変が蝦夷前弧海盆に発生したことを明らかにした.これは北西太平洋では初めて得られた知見である.後期中生代の白亜紀には大きく分けて3回の海洋無酸素事変が発生し,それらは概ねアルビアン期,セノマニアン期チューロニアン期境界,コニアシアン期サントニアン期であったと予報されてきた.これらのうち,セノマニアン期チューロニアン期境界の事変は期境界でありかねてより国際地質学連合の白亜系の層序小委員会等により継続的に国際シンポジウムがもたれ研究が推進されてきたこと,当該セクションが欧米・北アフリカなどのこれまでによく研究されてきた地域を始めアプローチしやすい所に多いこと,その他にも地球上の各地に分布していること,等から最初に詳しい研究が進められた.日本も大型化石層序の観点からはこの期境界の研究はかねてから進められていたので,容易に海洋無酸素事変の存在とそのタイミングを明らかにすることが出来た.すなわち,事変はNeocardioceras juddi帯とその上のWatinoceras devonense帯の境界で終了しており,従来の日本の国際対比の高い精度を異なる原理より確認できた.アルビアン期の海洋無酸素事変の全貌は国際的にはるかに混沌とした認識状況であった.北海道北大夕張の下部蝦夷層群空知層群を対象にして,泥岩試料を得た全有機炭素量,炭化水素の熟成度,バイオ・マーカー,炭素同位体比などの分析を行った.こでまで当該層準の国際対比の精度は著しく低かったので,併せてアンモナイト類・イノセラムス類・放散虫類による化石層序学的研究を実施し時間分解能を従来より著しく高めた.両者の結果,アプチアン期アルビアン期に少なくとも4回の海洋無酸素事変が蝦夷前弧海盆に発生したことを明らかにした.これは北西太平洋では初めて得られた知見である.当初計画通り、今年度は後期白亜紀Cenomanian期・Turonnian期境界の海洋無酸素事変について、(1)化石層序学的に海洋無酸素事変の発生層準の位置をより鮮明にし、(2)更に、その原因について化学層序学的検討を行った。研究対象は北海道夕張市大夕張地方の中部蝦夷層群である。(1)研究代表者により既に行われてきた、大型化石による化石層序学的研究、硫化物体硫黄を対象とした化学層序学的研究、及びDecmoccras科アンモナイト類の形態進化学的研究、更に他の研究者による炭素同位体比スパイクの発見により、Cenomanian/Turonian階境界の海洋無酸素事変は、その層準が一段と明確となり、Neocardioceras juddi帯とWatinoceras devonense帯の境界で終了したことが判明した。これに伴い、本邦白亜系の大型化石層序を北アメリカ・コロラド州のプエブロ・セクションと対比したところ、全く矛盾もずれもなく見事に一致することが示された。(2)以上により汎世界的にきわめて短期間に、同時に発生した海洋無酸素事変の原因を調べるために、主要元素組成と稀土類元素組成による化学層序学的研究を実施した。この結果は、目下解析中であるが、予察的には、スーパー・プルームの直接的影響は存在しなかったと思われる。標記課題について本年度は前期白亜紀の海洋無酸素事変の存否について堆積学的・地球化学的に調査研究を行った。すなわち、北海道の中軸部に分布する蝦夷累層郡のうち、北大夕張地方に分布する下部蝦夷累層郡を対象にして、まず初めに大型化石による化石層序学的研究及び放散虫による微化石層序学的研究を実施し、時代区分について、従来殆どなされていなかった国際対比が可能な程度まで精度まで高めた。特に下部蝦夷層郡上部についてはアンモナイト類により国際対比が可能となった。また、下部蝦夷層郡全体について放散虫類により一応の国際対比を実施した。更に、放散虫化石層序による国際対比とアンモナイト類によるそれとを比較検討し、両者に矛盾のないことを明らかにした。

次いで詳細な岩相観察に基づいて柱状図を作成し、その過程で併せて分析試料を採集した。最終試料について、全有機炭素量を測定するとともに、炭化水素の熟成度の分析、バイオ・マーカー分析、更に炭素同位体比分布を実施した。その結果、下部蝦夷層郡の上部、国際対比上は中部アルビアン階に全有機炭素量の正のシフト、炭素同位体比の正のスパイクと判断される同位体比変動のパターンが得られた。岩相上は、ラミナの比較的発達した、すなわち生物擾乱の無かった貧酸素相においてこれらが確認されたことから、アルビアン中期の地球規模の海洋無酸素事変が蝦夷前弧海盆においても発生したことが立証された。従って、下部蝦夷層郡の中・下部においてアンモナイト類のような大型化石、或いはイノセラムス類のよう底生二枚貝が産出しない理由も明らかとなった。中生代白亜紀には大きく分けて3回の海洋無酸素事変が生じたと言われ、古い方からOAE1(アプチアン期アルビアン期)、OAE2(セノマニアン期・チューロニアン期境界)、OAE3(コニアシアン期サントニアン期)として区別している。初めにこれら3回の海洋無酸素事変の存在について地質学的観点からの予察をとりまとめた。次いで、OAE2について、これまで地球化学的に調査した結果を踏まえて、主としてアンモナイト類・イノセラムス類に基づいて化石層序学上の位置づけを明確に示し、OAE2という事変は国際対比上極めて高い精度で対比できること、逆に従来の化石層序学による国際対比の精度が極めて高分解能であったことを示した。なお補足的にこの海洋無酸素事変がどのような機構で生じたかを解明する第一歩として、主要元素・微量元素・希土類元素の分析を行った。その結果、還元環境の存在を裏打ちすると共に、西太平洋ではスーパー・プルームの直接的影響は評価できないことを示した。次いでOAE1について、アンモナイト類、イノセラムス類、放散虫類を用いて、化石層序学的分解能を国際対比の可能な高い精度に高めた。その成果に基づき、有機地球化学的分析並びに同位対比分析を行い、海洋無酸素状態の存在を確認し、且つ少なくとも3回の小事変の継続であることを明らかにした。太平洋中央部では最近OAE1の存在が確認されつつあるが、西太平洋・東アジアではこれが最初の確認報告である。
神経障害性疼痛におけるオフセット鎮痛変容の機序解明－脊髄後角での電気生理学的検討

本研究は、オフセット鎮痛のメカニズムを脊髄での電気生理学的記録により明らかにするものである。オフセット鎮痛とは、熱刺激を短時間でわずかに増減させた際に痛み感覚が不釣り合いに大幅に変化する現象のことを指す。研究初年にあたる本年度は実験系の確立に労力を費やした。ウレタン麻酔下のラットに脊椎椎弓切除術を施行し、脊髄膠様質細胞から細胞外記録を試みた。新規に購入した温冷型痛覚計UDH-300を用いてオフセット鎮痛を発現させるための温度刺激プロトコールの模索を行った。定型的には初期温度を43°C49°C、上昇幅を+13°Cとし、刺激時間も520sなどを組み合わせた。しかし設定温度や刺激時間を様々に変えて記録を行ったが、熱刺激・冷刺激のいずれのプロトコールにおいても、細胞外記録上で明らかなオフセット鎮痛を誘起するには至らなかった。ピンチメーターを用いた器械的刺激ではオフセット鎮痛様の反応が見られるため、脊髄後角からの細胞外記録法としての手法は問題ないと思われる。UDH-300を用いた温度刺激ではオフセット鎮痛が誘起できない理由にについて、現段階で明確な結論は出ていない。要因の一つとして機器から発生する電気的ノイズの影響を疑っており、ノイズリダクションが可能かどうか業者を交えて対策を考慮中である。また、脊髄レベルではオフセット鎮痛が記録されないものであれば、今後は大脳皮質での記録も考慮する必要がある。UDH-300を用いた温痛覚刺激において、当初想定していたようなオフセット鎮痛の反応が脊髄後角レベルで記録できていないことが遅れの要因である。その原因は機器が発生する電気的ノイズかもしれないが、現在解決法を模索中である。業者も交えて、ノイズリダクションが可能かについて検討する。オフセット鎮痛が確認されれば、細胞外記録のみならず、パッチクランプ記録へと実験を進めてゆく。もし脊髄レベルでのオフセット反応が見られないのであれば、今後は大脳レベルでの記録を検討する。今年度はUDH-300の購入に支出の大半を要した。一方で実験プロトコールの模索に時間を費やしたため、ラットや薬剤購入の費用が予定より少なく済んだ。次年度はラットやパッチクランプ消耗品、薬品などに本年度より費用を要すると考えられる。
現代フランスと欧州連合における移民政策と難民政策―課題と展望―

科研費を戴いた2年間において、本報告者は専門研究分野であるフランスの移民政策だけではなく、欧州全体の移民政策や、厳格な移民政策をとる国について政策分析を行うことができた。また移民政策だけでなく、難民政策にも研究領域を広げることができ、その成果を2013年の日本比較政治学会と2014年の日本政治学会という、政治学の分野ではハイレベルかつ大規模の研究大会において研究発表を行うことができた。2015年10月末には、日本国際政治学会において研究発表をさせて戴くことが確定しており、科研費を戴いたことによる研究の成果がより明確になるであろう。また単著出版を目指して鋭意研究と執筆活動を進めている。平成25年度、報告者は、現在執筆中の論文における分析枠組みについて再検証を行い、先行研究ならびに近似する領域研究の渉猟を行うなど、科学研究費により購入した図書を十分に活用しながら研究を精力的に進めた。また、前年度までの研究内容との整合性・一貫性を再度確認し、今後の研究を進める上でも必要な情報及び加筆修正作業についての見直しを行うこともできた。2013年度6月には、報告者が在籍する日本比較政治学会において、フランスの難民政策について特化して導き出した分析内容について報告を行った。同学会では、カナダとオーストラリアにおける外国人政策の研究者とともに、比較政治の観点からフランスの移民政策及び難民政策の動向について発表を行った。出席した研究者の方々からも、現在の政治学研究領域において非常に有益な研究を行っているとの高い評価を受けた。特に社会学領域からの分析が多くを占める同領域において、理論的かつ政治制度を熟知した観点からの分析は単にヨーロッパの地域政治だけでなく、国際政治においても多くの示唆をもたらしうる研究であるとの評価を戴いた。さらに、2013年11月から12月にかけて、フランスとモナコに赴き、それぞれの国の移民政策・難民政策に関わる政府の政策決定者と面会し、本研究における仮説の実証性をより確実なものとするための聞き取り調査を実施することができた。特に、現行の厳格化された移民・難民政策を先導してきたマキシム・タンドネ元大統領府移民政策特別担当顧問やパリ政治学院のカトリーヌ・ヴィートル・ドゥ・ヴェンデン教授、フランス内務省の移民政策・難民政策担当者であるシルヴィー・モロー担当局課長、モナコの外国人政策局長であるセルジュ・ドニ氏とのインタビューでは大変有益な情報を得ることができ、今後の政治学的観点を枠組みとした本研究において、大きな成果を得ることができた。平成26年度は、専門研究分野であるフランスの移民政策及び難民政策だけではなく、現在厳格化しているヨーロッパ全体の移民政策や難民政策に分析対象を広げて研究を行った。特に、フランスをはじめ現在のヨーロッパ地域における厳格化された移民政策モデルはデンマークの政策をモデルとして策定・施行されているものであり、そのルーツを辿るべくデンマークの移民政策・難民政策を実地にて調査を行うことができた(現地ではデンマークの移民政策及び難民政策のエキスパートに聞き取り調査を行うだけでなく、活発な議論を行うことができた)。平成27年度には勤務校においてその専門家をデンマークから招聘し、学生への講演を行ってもらう予定である。本報告者にとって有益な学術情報は、これから研究や学習を行う学生にとっても有益な情報となりうると考えられるため、こうしたつながりや、そこで得られる情報を大いに活用させることができればと考えている。また外国人の流入や滞在に関して寛大であり、2001年に入るまで実質的にコントロールを行ってこなかったためにイギリス、ドイツ、フランスなどから批判を浴びてきたイタリアの移民政策及び難民政策の実態を探るべく、イタリアの研究者及び政策決定者にもインタビューを行うことができた。イタリアでは、特に移民政策に関して中央政府が実質的に機能していなかった時間が長く、慢性的な人手不足が原因で、移民を制限的に受け入れるよりも、寛大に受け入れる必要性に迫られてきた歴史があることから、他国とは単純比較しがたい側面があることも分析できた。そして専門分野であるフランスについては、パリ政治学院のCatherine Wihtol de Wenden教授やMaxime Tandonnet元大統領府付き移民政策担当顧問(現在、フランス内務省総督)を勤務校である大阪大学に招聘して講演会を行い、活発な議論ができ、盛会であった。フランス及び欧州連合域内の移民政策と難民政策報告者の研究目的は、フランスをはじめ欧州諸国における移民政策・難民政策や、欧州共通の移民・難民政策に影響を与えているのはどのようなアクターや要因があるのかを実証的に解明していくことである。この課題について、報告者はフランスとモナコについて、平成25年度は研究と学会発表を行うことができ、さらに現地調査にて多くの知見を得ることができた。また、フランスだけでなく、研究対象地域にモナコも含めた研究を行うことができた。

モナコは国土の三方がフランスによって囲まれていることから、フランスの政治的影響力が色濃く出ている国家ではあるものの、外国人政策はフランスをはじめ他のEU諸国と比較すると非常にユニークなものであり、EUの移民・難民政策とは全く方向性の違う政策を打ち出している。このことについて研究発表を行いたいと思い、平成26年度日本政治学会での報告を希望したところ発表内容が採用された(平成26年10月に早稲田大学にて開催)。現在、その研究発表のために平成25年度に行った研究内容を存分に生かしながら、報告資料を作成中である。ただし、より一層研究の問いを深化し、学術論文や執筆中の著書を書き上げるためにも、現状の進め方で満足・慢心せずに自己に対して厳しく評価したいため、今回は「おおむね順調に進展している」として、今後の研究の仕方をより効率的に行えるよう見直しながら、鋭意研究を進めていきたい。平成25年度までは、特にフランスの移民政策と難民政策に焦点をあてて研究を行った。しかし平成26年度は、フランスからより大きな地域であるEU(ヨーロッパ連合)を研究対象として研究を進めていき、さらなる理論の精緻化を図りたい。そのために、欧州の中でも突出した数の移民を受け入れてきたドイツ、最大の難民受け入れ国であるスウェーデン、そして欧州の中でも最も厳格化された移民政策・難民政策をとってきたデンマークにも研究対象地域を広げて研究を行う。さらに近年の中東地域・アフリカ地域における治安悪化や紛争激化のため、欧州に安全を求めて入域してくる移民・難民が増えている。こうした人々の国際移動についても、そのプッシュ要因及びプル要因とをふまえて分析を行い、地域研究のみにとどまらない、より広範囲な国際関係論の見地からも分析が行えるように研究を進めたい。現在執筆中である著書作成や、平成26年10月に開催される日本政治学会においても上記研究内容を十二分に反映させ、最大の効率化と効果が表れるように努力したい。第一の理由として、当初、フランス政府高官やモナコの政府要人とのインタビュー、資料収集において、謝金が必要になると思い計上していた。ところが、先方との交渉過程において、先方の厚意により無償でインタビューや資料を提供してくれることとなったため。第二の理由として、日本国内における郵送費や国内移動費が当初予定したほどの代金とならなかったため。平成26年度には報告者の著書執筆のため、国内郵送費や国内の研究者との交流もよりさかんになることから、そうした必要経費にあてたいと考えている。
人工酸素運搬体を用いた腫瘍細胞酸素化による抗癌剤感受性増強に関する実験的研究

実験的腫瘍として腫瘍細胞(SLCおよびLY-80)をドンリュウラットで移植継代するモデルを確立し研究を行った。【腫瘍モデルの基礎的検討】SLCではin vivo抗癌剤感受性試験(CD-DST法)を行いMitomicine、Vindesine、Adriamycineなどの薬剤に感受性を認めた。ラット腫瘍モデルの基礎的な事項の検討として、腫瘍における血流の状態が酸素化に関連していることが予想されたので新しく開発されたマイクロスフェアー法により腫瘍組織血流の定量化を行った。SLCでは移植後1週目に腫瘍血流は対肝臓比1862±475%、腫瘍重量は0.53±0.21gであったが、それぞれ123±30%、12.5±5.5gと変化した(各群n=4)。病理所見とあわせ経時的な腫瘍中心壊死による血流の低下が示唆された。【人工酸素運搬体による腫瘍組織酸素分圧の変化】ラット背部皮下に移植した腫瘍の酸素分圧測定法としてOxyspot法(静注したパラジウムコプロポルフィリンを励起させ減衰時間より算出するもの)を用いた。人工酸素運搬体としてヘモグロビン小包体、アルブミンヘム、フルオロカーボンを静脈内に投与した。コントロールとしてLactate ringer、5%アルブミンを用いた。SLCにヘモグロビン小包体を10ml/kg投与した実験では投与30分後に組織酸素分圧は約2.4倍に増加した。一方、LY-80にアルブミンヘムを投与した実験では投与30分後に30%程度の酸素分圧上昇がみられた例もあったが、全体として有意な酸素分圧上昇を示すデータは得られなかった。その原因として機能的に正常組織の血管とは異なる腫瘍血管に対して人工酸素運搬体が何らかの作用(例えばNitric oxideの捕捉など)をおこし、腫瘍血流の低下が起こった可能生などを考えている。現在、人工酸素運搬体および抗癌剤の腫瘍組織に対するより効果的な投与経路として動脈内注入を考えており、ラット足背に移植した腫瘍に対して大腿動脈からの人工酸素運搬体投与実験を進めている。担癌モデルとして、Sato Lung Cancer(SLC)と呼ばれる移植可能な肺癌をDonryu Rat背部皮下へ継代し、各種実験を行った.SLC組織内酸素分圧(PTO2)の測定方法としてはOxyspot(パラジウムコプロポルフィリンをラット頚静脈から静注し,励起後の燐光の減衰消滅時間から腫瘍内酸素分圧を測定する装置.)を採用し、人工酸素運搬体を投与することによる腫瘍内酸素分圧の変化を測定した.【対象と方法】人工酸素運搬体は,酸素溶解能,酸素解離曲線がヒト赤血球ヘモグロビンとほぼ同等な、Hgb-Vcsicleと呼ばれるリポソーム包埋型ヘモグロビンである。SLC移植ラットに頚静脈カニュレーションを施行し,リポソーム包埋型ヘモグロビンを投与した.投与前と投与後の腫瘍内酸素分圧を経時的にoxyspotで測定した.【麻酔と測定条件】ネンブタール0.2mg/body ip,大気下自発呼吸,保温下及び血圧モニター下にて測定.【結果】Hgb-vesicleはラット1.2.3の3匹で測定した.コントロールとしてラット4.5.6に乳酸加リンゲルを投与した.ラット

1.2.3では腫瘍酸素分圧の上昇がみられたが、ラット4.5.6では低下した.投与前投与後5分10 30 60 120ラット1 PtO2(Torr) 0.470 1.13 0.99 1.15 2.413.63ラット2 PtO2(Torr) 3.95 4.48 8.02 11.8 6.98ラット3 PtO2(Torr) 3.51 4.15 3.33 5.87 5.70今後は個体数を重ねて,さらに抗癌剤及び放射線と組み合わせた抗腫瘍効果増強について実験を重ねてゆく予定である.ドンリュウラットにラット肺癌であるSato lung cancer(SLC)または吉田肉腫(LY-80)を移植し実験的胆癌モデルを作成した。【腫瘍血流の定量化】ラット腫瘍モデルにおける血流の状態が、酸素化に関連していることが予想されたので新しく開発されたマイクロスフェアー法により腫瘍組織血流の定量化を行った。SLCでは移植後1週目に腫瘍血流は対肝臓比1862±475%、腫瘍重量0.53±0.21gであったが、それぞれ123±30%、12.5±5.5gと変化した。病理所見とあわせ経時的な腫瘍中心壊死による血流の低下が示唆された。同様の測定においてLY-80では比較的組織血流が保てることが判明したためLY-80による実験を施行した。【人工酸素運搬体による腫瘍組織酸素分圧の変化】酸素分圧測定法としてOxyspot法(静注したパラジウムコプロポルフィリンを励起させ減衰時間より算出するもの)を用いた。人工酸素運搬体としてヘモグロビン小包体、アルブミンへム、フルオロカーボンを静脈内に投与した。コントロールとしてLactate ringer、5%アルブミンを用いた。アルブミンヘムを投与したラットでは投与30分後に30%程度の酸素分圧上昇がみられた例もあったが、全体として有意な酸素分圧上昇を示すデータは得られなかった。その原因として機能的に正常組織の血管とは異なる腫瘍血管に対して人工酸素運搬体が何らかの作用(例えばNitric oxideの捕捉など)をおこし、腫瘍血流の低下が起こった可能性などを考えている。現在その原因を解明すべく、人工酸素運搬体投与時の腫瘍血管のマイクロサーキュレーション観察を計画している。また、人工酸素運搬体および抗癌剤の腫瘍組織に対するより効果的な投与経路として動脈内注入を考えており、ラット足背に移植した腫瘍に対して大腿動脈からの人工酸素運搬体投与実験を進めている。
窒化物半導体中の希土類イオンの局所構造制御と発光デバイス応用に関する研究

Eu添加GaNは超狭線幅・発光波長の温度安定性の特徴を有する発光デバイスへの応用が期待できる。本研究では,本材料の発光効率の改善に向けて,(1)母材の検討,(2)Mg共添加による発光強度増大メカニズムの解明,(3)高濃度Eu添加GaNナノコラム結晶の成長,(4)ナノコラムLEDの作製,(5)規則配列InGaN:Eu/GaN QWナノコラムの作製に取り組んだ。我々は励起断面積の高い発光サイトの優先的形成,窒素源選択の重要性を明らかにし,またAlGaNによる光学的活性化,ナノコラムによる濃度消光の抑制,ナノコラムLEDからのシャープな発光の観測,形状制御による発光特性制御に成功した。Eu添加窒化物半導体は超狭線幅・発光波長の温度安定性などの優れた発光特性を示し,高温動作においても安定で高効率な発光デバイスの実現が期待できる。結晶中のEuイオンを効率よく発光に寄与させるため,これまでに見出してきたMg共添加効果を基礎に,母材の検討や表面状態制御による局所構造制御の可能性の検討を進めている。まずは母材について,従来のGaNよりもワイドギャップであるAlGaNを用い発光特性への影響について調べたところ,発光サイトの制御はできなかったものの,励起パスを有するEuイオン数の増加させる傾向があることを示した。また表面状態制御に向けて,Ga/Nの供給比による表面モフォロジーやEuイオンの取り込み効率,発光特性への影響について調べ,N供給比の増加が表面の平坦性悪化,Euイオン濃度の増大,低励起断面積をもつ発光サイト数の増加を引き起こすことを明らかにした。希土類添加窒化物半導体は耐環境性(高温・放射線)に優れ,超狭線幅・発光波長の温度安定性などの優れた発光特性を示すため,高温動作下で安定で高効率な発光デバイスの実現が期待できる。ここでは具体的に,1Mg共添加試料の発光サイト分析,2成長モード制御によるEu取り込み制御,3ナノコラムによる発光中心の増大に取り組んだ。1Mg共添加による発光サイト分析を行うため,PL,PLE測定を中心とした詳細な光学特性評価したところ,Mg共添加した試料では励起効率が良い発光サイトが全体の20%程度とこれまでの報告例と比較して高い値が示され,Mg共添加によるサイト選択効果が有効に働いていることが示された。2成長モードに着目しMBE成長中のV/III比と発光特性の関係を調べたところ,Gaリッチでの成長においては発光効率が高まるもののEu濃度が低くなることを確認された。GaリッチとNリッチでは表面モフォロジーが大きく異なっていることが示され,表面モフォロジーがEu取り込みや発光効率に影響を与えていることが示された。III族リッチ条件下で発光効率を維持したままEu濃度を向上させるために,シャッター制御法を用いたGaN/EuN交互供給法を試したところ,平坦性をキープした状態でEu濃度の増加が実現された。3発光強度の更なる増加を実現するために発光中心となるEu濃度増加を試みたところ,組成2%以上結晶中に取り込むと発光効率の急激な低下が観測されるとともに,表面にクラックが発生することが観測された。Eu組成増加に伴う結晶中への結晶欠陥の発生を抑制するために,欠陥抑制効果や歪み緩和効果をもつナノコラム結晶に着目し,Eu添加GaNナノコラムを作製したところ急速な発光効率の低下なく,Euイオン起因のシャープな発光を維持したまま,ドーピングレベルではなく混晶というべきEu組成6%程度の結晶を得ることに成功した。Eu添加GaNの発光効率改善に向けて結晶中に取り込まれた全てのEuイオンを活用する手法の開拓を進めている。これまでに見出してきたMg共添加効果だけでは改善が難しいことが明らかとなったが,シャッター制御法を用いた成長モード制御によるEu取り込み制御法に挑戦し,表面状態を制御した状態でのEu取り込みの改善に成功している。更に新たな手法として,無転位性や歪み緩和効果をもつナノコラム結晶の利用を提案し,実際に高濃度ドーピングを行っても大きな発光効率の低下は観測されず新たな手法として有効であることを示すことに成功している。1高効率発光を目指した窒素源の選択Mg共添加法による発光効率改善メカニズムの解明に向けて,窒素源がMg共添加法に与える影響について調査を行った。アンモニアを窒素源とした場合にはMg濃度1x10^18cm^3において発光強度が20倍以上に増加されたが,窒素プラズマ源を用いた場合にはいずれのMg濃度でも発光強度の増加が見られなかった。PL-PLEマッピング法を用いて双方の試料の発光サイトを調べたところ,構成される発光サイトが大きく異なっており,窒素源の種類が発光サイト形成に強い影響を与えることを示唆する結果を得た。2Eu添加GaN層を用いたナノコラムLEDの作製n型Si(111)基板上にn型GaNナノコラム,Eu組成1%のGaEuNナノコラム活性層を成長し,最後に表面で連続膜化する条件でp型GaN層を成長させた。電気特性を調べたところ,立ち上がり電圧3.6Vの整流性が観測され,希土類イオンに起因した半値幅7nm以下の極めてシャープな赤色発光が観測された。ピーク波長の電流依存性を1mAから20mAの範囲で調べたところ,発光波長シフトは0.2nm以下であり, InGaN系LEDと比較して2桁近く波長安定性が高いことが示された。

Tiマスク選択成長法を用いてGaNテンプレート基板上に規則的に配列したGaNナノコラムを形成した後,InGaN:Eu/GaN(5/10nm)量子井戸を10ペア成長させた。直径は130-300nmの範囲で精密に制御された。発光特性を調べると,いずれのパターンからもEuイオンを起因とするシャープな発光ピークが620nm付近に観測された。また発光ピークや発光効率とナノコラム直径との間に相関関係が得られつつあり,ナノコラムのサイズ制御や形状制御が発光サイト制御に有効である可能性を示唆した。Eu添加GaNは超狭線幅・発光波長の温度安定性の特徴を有する発光デバイスへの応用が期待できる。本研究では,本材料の発光効率の改善に向けて,(1)母材の検討,(2)Mg共添加による発光強度増大メカニズムの解明,(3)高濃度Eu添加GaNナノコラム結晶の成長,(4)ナノコラムLEDの作製,(5)規則配列InGaN:Eu/GaN QWナノコラムの作製に取り組んだ。我々は励起断面積の高い発光サイトの優先的形成,窒素源選択の重要性を明らかにし,またAlGaNによる光学的活性化,ナノコラムによる濃度消光の抑制,ナノコラムLEDからのシャープな発光の観測,形状制御による発光特性制御に成功した。発光効率の飛躍的な向上に向けて,ワイドギャップ半導体であるAlGaNの活用と従来技術のMg共添加効果を組み合わせることで,励起パスを有するEuイオン数の増大に寄与しうる結果を得ている。Euイオン周囲の局所構造制御に向けて重要な表面の平坦性の制御についても,成長温度,Ga/N供給比を制御することでその傾向を明らかにし,RMS1nm以下の平坦な表面を得ることに成功している。更に,結晶欠陥(特に貫通転位)がEuイオンの発光特性に与える影響をカソードルミネッセンスにより評価したところ,暗点は観測されず,貫通転位が発光特性に影響を与えづらいことを明らかにした。シャッター制御法においては,表面平坦性やEu取り込み量,発光特性を指標にシャッターパターンの最適化を進め,発光特性の改善を図る。また発光強度の増加を実現するため,発光中心の増加を行う必要があるが,有効性を明らかにしたナノコラム結晶の高品質化を図ることで高Eu濃度結晶における発光特性の改善を実現する。またヘテロ構造制御によりGaEuN/AlGaNダブルヘテロ構造,量子井戸構造を作製することで,エネルギー輸送効率や発光効率の特性改善を目指す。半導体工学,結晶成長Euイオン周囲の局所構造の究極的な制御に向けて精密な表面モフォロジー制御を行うため,MBE法においてシャッター制御法を用い結晶中表面の状態を制御し,Euイオンの発光特性や取り込み効率への影響を明らかにする。またMg共添加や表面モフォロジー制御により変化しうるEuイオン周囲の局所構造の変化を直接的に調べるためEXAFS測定を行い,Euイオン周囲の配位数や原子間距離,隣接原子などの結晶構造を明らかにする。デバイスとしての性能を向上させるため,AlGaN層をバリアとしてダブルヘテロ構造や量子井戸構造の作製を試みて,エネルギー輸送効率や発光効率の特性向上を目指す。年度の前半においてMBE装置のヒータや回転機構などに大きなトラブルがあったために当初予定していた結晶成長の実験を進めることができず,原料や成長基板の購入量に変更があった。
小児もやもや病RNF213レアバリアントを用いたバイオマーカー探索

もやもや病の感受性遺伝子としてRNF213が報告され、創始者バリアントp.R4810Kが多数の患者で陽性になり、補助診断や重症度のマーカーとして研究対象とされてきた。しかし、p.R4810K以外のレアバリアントの解析や重症度への影響はまだ分かっていない。今回、遺伝学的要因が成人に比べ高いと予想される小児もやもや病においてRNF213遺伝子の全エクソンの解析を行ない、レアバリアントの重症度への影響を検討し、バイオマーカーとしての可能性を探る。
チタニアインプリントゲルによるキラル認識と蛋白の2次元標的化

分子認識に関わるホストの重要な役割は三つ挙げられる。第一は、一つの空間(包接空間)がホストの内と外で区別されることである。第二は、つねに内と外との物質の出入りが生じる動的な性質を持つことである。第三は、この動的性質を通して、ホストに入るものと入らない分子との選択が起こることで分子認識において最も重要なことである。特に、生体内で起こる分子認識は、タンパク質、核酸、糖質などのキラル分子を主体としたキラル認識であり、生命活動を支える最も重要な現象である。本研究では、このような生体の高度な分子認識を分子インプリントといった簡便かつ安定なホスト作成方法を用いて実現することを試みた。特に、金属材料(金属酸化物)を利用したキラル分子の識別に成功し、人工ホストの新たな作成手法として価値が認められた。また、生体分子との優れた接合性による新しいバイオインターフェースとしての機能が確認され、様々な分野への応用が期待されている。平成14年度から2年間に得られた研究成果を以下三つにまとめた。(1)チタニアゲル超薄膜を用いたキラル識別:チタニアゲル分子インプリント超薄膜を用いたキラル分子の識別に成功した。また、水晶発振子(QCM)によるナノグラムオーダーの高感度モニターリングによる分子認識過程の追跡や反応機構の説明が可能となった。(2)官能基に対する位置選択性の確認:チタニアゲルインプリント薄膜によるターゲット分子の官能基の位置識別に成功した。分子の構造のみではなく官能基の位置の違いを識別するためのゲルマトリックスの構造制御に成功し、様々な分子構造に対してその応用が検討された。(3)構造制御を伴った超薄膜化技術の開発:これまでの超薄膜技術である表面ゾルゲル法に加え、新しくスピンコート法を用いた薄膜作製法を検討した。また、分子インプリント法を用いることで薄膜中の空間構造がより簡便に制御できることを実証した。様々な分子サイズに対して簡便かつ柔軟に対応できることから、実用的な分離材料や新しいバイオインターフェースの作成手段として様々な分野に大きなアドバンテージと新しい可能性を与えることができる。生命体はタンパク質、核酸、糖質などのキラル分子を主体として構成されており、キラル認識(不斉認識)は生命活動を支える最も重要な現象である。分子インプリント法は、生体のキラル分子をターゲットとした人工ホストの簡便かつ安定な作成方法の一つとして最も幅広く研究されている分野である。本研究では、分子キラリティーを識別できる新しいバイオインターフェースの開発の一環として、金属酸化物ゲルインプリント薄膜によるキラル識別を試みた。まず、平成14年度では、光学異性体として種々のアミノ酸誘導体を用い、in situ水晶発振子法によるナノグラムオーダーの分子認識過程の高感度でモニターリングとキラル識別の有用性について検討を行った。ゲストとしてcarbobenzyloxy (Cbz)-LまたはD-アミノ酸誘導体(Cbz-Ala, Cbz-Leu, Cbz-Phe)を用い、それぞれのインプリント膜に対してL-またはD-異性体の結合実験を行った。また、各インプリント膜における異性体の選択性をエナンチオ分離係数(α; M-template/M-enantiomer, mol/mol)として求めた。Cbz-Alaインプリント膜では、光学異性体間の振動数変化の差が5Hz以下であり、エナンチオ分離係数は約1.1であった。一方、Cbz-LeuまたはCbz-Pheインプリント膜の場合は、光学異性体間の振動数変化の差が約16-22Hzであり、エナンチオ分離係数は1.7-2.0となった。本研究におけるこのようなD-, L-光学異性体の吸着量の差は、α炭素の回りにある3つの認識部位(-COOH、-Cbz、側鎖)を全て識別することによって達成される。即ち、保護アミノ酸のキラル認識は、チタンとカルボキシル基の錯体形成部位、Cbz保護基中の極性結合部位、側鎖及びCbz保護基中の非極性結合部位の形状に基づくと考えられる。これらの結果からキラリティーを有するアミノ酸誘導体の分子インプリントにチタニアゲルが非常に有用であることが確認された。Cross-linking polymerと比較して、酸化物ゲルのネットワーク構造はより精密なインプリントに適している。これはO-Ti-O結合のフレキシビリティーと短い結合距離、配位構造の多様性に理由する。更に、超薄膜化による速い応答が達成された。実用的な分離材料の作成手段として本手法は、様々な分野に大きなアドバンテージと新しい可能性を与えるであろう。

平成14年度から2年間に得られた研究成果を以下三つにまとめた。(1)チタニアゲル超薄膜を用いたキラル識別:チタニアゲル分子インプリント超薄膜を用いたキラル分子の識別に成功した。また、水晶発振子(QCM)によるナノグラムオーダーの高感度モニターリングによる分子認識過程の追跡や反応機構の説明が可能となった。(2)官能基に対する位置選択性の確認:チタニアゲルインプリント薄膜によるターゲット分子の官能基の位置識別に成功した。分子の構造のみではなく官能基の位置の違いを識別するためのゲルマトリックスの構造制御に成功し、様々な分子構造に対してその応用が検討された。(3)構造制御を伴った超薄膜化技術の開発:これまでの超薄膜技術である表面ゾルゲル法に加え、新しくスピンコート法を用いた薄膜作製法を検討した。また、分子インプリント法を用いることで薄膜中の空間構造がより簡便に制御できることを実証した。様々な分子サイズに対して簡便かつ柔軟に対応できることから、実用的な分離材料や新しいバイオインターフェースの作成手段として様々な分野に大きなアドバンテージと新しい可能性を与えることができる。
新規口腔乾燥症モデルを用いた保存修復材料の評価に関する研究

本邦は超高齢社会を迎え加齢による唾液量減少に伴い口腔乾燥症を有する高齢者が増加している。口腔乾燥はう蝕発生リスクの増加につながりQOLの低下が懸念されるが、保存修復治療において口腔乾燥症を想定した条件での修復物の評価の報告はまだ少ない。本研究では平成29年度に研究の骨子となる口腔乾燥症を想定した新規環境モデルの作製を行った。平成30年度は現在最も本邦で使用頻度の高いコンポジットレジン、レジン添加型グラスアイオノマーセメントおよび従来型グラスアイオノマーセメントがこの環境モデル内でどのような挙動を示すかの分析を行った。その結果、これまで乾燥に対して脆弱であると考えられてきたグラスアイオノマーセメントはこの環境モデル内では明らかな物性低下を認めず、特にレジン添加型グラスアイオノマーセメントについてはその物性が向上する可能性を示した。さらに歯面に対して用いられている保湿剤の併用がこれら修復材料の表面性状の長期的な保護に働き、プラーク沈着を阻害する可能性についても明らかにした。これらの修復材料はいずれも物性、歯質接着性、抗う蝕性が異なり、患者の全身状態および口腔内にあわせた選択が求められる。本研究で得られた結果は、高齢者をはじめとする口腔乾燥症を有する患者の保存修復治療のあり方を示すものとなり、高齢者のオーラルマネジメントに対し新たな知見を与えることが出来たと考える。さらに、特殊な口腔環境と患者のニーズに応じた歯科治療の指針を提供することで、高齢者の口腔機能の維持・回復、健康寿命の延伸に貢献したと考えられる。現在、本邦は超高齢社会を迎え口腔乾燥症を有する高齢者が増加している。また、残存歯数の増加に伴い保存修復治療の需要はより高まっていくものと思われる。一方、口腔乾燥症を想定した条件での修復物の評価の報告は少ない。本研究目的は口腔乾燥症を想定した新規環境モデルの作製を行い、各種修復材料の評価を行うことである。本研究計画の骨子は1)口腔乾燥症を想定した新規環境モデルの作製2)唾液がフッ素徐放性に及ぼす影響の評価3)新規口腔乾燥モデルが修復物の機械的性質および象牙質接着性へ及ぼす影響の評価4)各種保湿剤への修復物への影響の評価5)口腔乾燥症の患者に対する保存修復治療の提案の5つよりなる。平成29年度は研究計画に沿い上述の新規環境モデルの作製および環境モデル内の歯科保存修復材料へ及ぼす影響の評価、検討を行った。その結果、作製した口腔乾燥症モデル内で、各種歯科保存修復材料がその性質に伴い異なる挙動を示す可能性がある事を検証することが出来た。さらに修復材料の種類により負荷対する反応時間が異なることも検証でき、各材料にあわせた環境モデルの作製が必要であることも実証された。以上の成果より患者の口腔内の環境に合わせた保存修復材料の選択が必要であることが示唆された。それらの成果は国内学会および国際学会にて発表を行い発信している。平成30年度は研究計画に沿い前年度に作製された新規環境モデルを用いて保湿剤の修復材料への影響の検討および口腔乾燥症を有する患者への保存修復治療の提案を行っていく事とする。研究計画書に記したように平成29年度は実施を予定していた口腔乾燥症を想定した新規環境モデルの作製、フッ素徐放性の検討、新規口腔乾燥モデルが修復物の機械的性質および象牙質接着性へ及ぼす影響の評価を実施することが出来た。その結果、修復材料の性質により環境モデル内における影響が異なることが明らかとなった。得られた結果に関しては同年中に国内学会および国際学会にて発表を行っている。当初の計画通り平成30年度は試作レジンセメントを用いた修復方法の検討、各種保湿剤への修復物への影響の評価、口腔乾燥症の患者に対する保存修復治療の提案を行っていく。当初予定していた試薬量よりも少量にて研究結果を得ることができ、92474円を平成30年度の研究計画へ計上した。
Pin1阻害剤による新規尿路結石予防薬の開発を目指して

【背景・目的】尿路結石は再発症例が多くみられ、予防として飲水・シュウ酸制限などの生活指導のみでは不十分であり再発を繰り返す症例も多くしばしば治療に難渋することも多い。尿路結石のリスクファクターとして脂質代謝異常が重要であることは指摘されているが、その機序に関しては不明な点が多いままである。私たちはプロリン異性化酵素PIN1(Peptidyl-prolyl cis-trans isomerase NIMA-interacting 1)が前立腺癌細胞の増殖に寄与していることや脂質代謝を制御していることを発見した、PIN1研究の際にノックアウトマウスの腎臓で尿路結石の発生が少ない傾向があると考えられた。これらから、尿路結石の発生にPIN1が関与しているものと考え、遺伝子操作と新規開発中の阻害剤を使用してその機序を解明する。1細胞レベルでのPin1発現増加、減少によるACC1の増減機構の解明、2細胞レベルでのPin1変化に伴う、細胞の変化や脂肪酸合成パターンの変化の解明、3Pin1KOマウスでのACC1減少ならびに脂質代謝異常症への影響の解明、4モデル動物でのPin1阻害剤によるACC1への影響、尿路結石の予防効果の解明、以上の研究成果により尿路結石の新規予防薬の開発に結びつけることを目的とする。細胞レベルでのPin1発現増加、減少によるACC1の増減機構の解明CRISPR-CAS9systemを使用してヒト胎児腎細胞であるHEK293細胞のPIN1遺伝子をノックアウトしACC1の発現量を確認する。同時に分解経路の検討としてMG132,Chloroquineを使用してオートファジーやユビキチン-プロテアソーム系の変化を確認する。同細胞により免疫沈降法で、Pin1結合蛋白であるACC1を確認する。現在上記内容を施行予定中である。今後以下の内容を予定している。・細胞レベルでのPin1変化に伴う、細胞の変化や脂肪酸合成パターンの変化の解明するべくPin1発現量と脂肪酸合成に相関性があるかについて調べる。Pin1変化による脂肪酸合成の特異的パターンを特定し合成酵素の変化についても検討する。さらには増加する脂肪酸が同定できればマウスに投与し尿路結石の発生がみられるかを確認する。・Pin1KOマウスでのACC1減少ならびに脂質代謝異常症への影響の解明するべく全身性Pin1KOマウスを作製しPin1が尿路結石発症に重要であるかを検討する。・モデル動物でのPin1阻害剤によるACC1への影響、尿路結石の予防効果の解明するべくPin1の発現量増加と尿路結石発症との相関が想定されることから、Pin1阻害薬が治療薬となりうる可能性についても検討する。我々は、薬学部の研究室と共同で、低毒性で且つ選択性の高い新規Pin1阻害剤を複数得ることに成功している。これらの阻害剤を尿路結石モデルラットに投与することで、抗結石効果が認められるかを検討する。

我々は、薬学部の研究室と共同で、低毒性で且つ選択性の高い新規Pin1阻害剤を複数得ることに成功している。これらの阻害剤を尿路結石モデルラットに投与することで、抗結石効果が認められるかを検討する。
トリアゾリウムカチオンを架橋部にもつ水易溶性人工核酸の創製

DNAのリン酸部を排除した人工核酸は高い安定性をもつことから注目されている.我々はクリック化学を活用したトリアゾール連結型人工核酸(TLDNA)を開発している.TLDNAの安定性や錯形成能を活用した機能展開を行うにあたり,中性のオリゴマーに不可避の溶解性の問題を克服することが重要な課題となっていた.本研究ではトリアゾール連結部をメチル化し,主鎖に正電荷を付与することで水易溶性人工核酸を開発した.水への溶解性が800倍以上向上しただけでなく,負電荷をもったDNAに対し優れた錯形成能を示すことを明らかとした.さらに生命科学分野・材料科学分野における独自の機能展開を行った.[具体的内容]本研究は,水易溶性人工核酸としてトリアゾリウムカチオンを連結部にもつ人工核酸TLDNA+を開発し,その機能探索を行うものである.本年度は,このTLDNA+多量体の天然核酸への錯形成能,およびTLDNA+どうしの自己二重鎖の形成能を明らかにした.さらにRNA型人工核酸の設計・開発を行った.まず,TLDNA+は負電荷を帯びた天然DNAに対し安定な三重鎖を形成することを見いだした.この検討においては,相補鎖の選択・反応条件の精査の末,錯形成の再現性を向上させることができた.三重鎖の融解温度は室温付近であり,天然核酸三重鎖の融解温度が測定可能範囲内で観測不能であることから鑑みると,極めて高い結合力であるといえる.続いて,TLDNA+のチミン塩基部と水銀イオンとの架橋構造を活用することで,TLDNA+の自己二重鎖を形成できることを見いだした.これまでに,中性のTLDNAの水銀架橋二重鎖が水晶基盤上で高い電子輸送能をもつことを報告しており,その電子輸送材料としての利用が期待される.さらにTLDNA+の合成法を踏襲しRNA型人工核酸の開発を行った.今年度は4種の核酸塩基をもつ単量体の合成法を確立し,クリック化学を活用した伸長反応により一伸長あたり90%を超える効率で多量体を合成できた.今後,連結部のメチル化により水易溶性人工RNAを開発できるものと考えている.[意義・重要性]DNAのリン酸ジエステル部を中性骨格に置き換えた人工核酸は加水分解耐性をもつことなどから注目されているが,溶解性の低さが不可避の問題であった.本研究ではTLDNAの連結部を一段階の反応でメチル化することにより,大量供給可能・水易溶性・錯形成能を併せ持つ人工核酸を実現した.さらにこれまで数例しか報告例のないRNA型人工核酸の簡便・高効率合成法を実現することができ,今後の機能展開も期待される.[具体的内容]本研究は,水易溶性人工核酸として,トリアゾリウムカチオンを連結部にもつ人工核酸TLDNA+を開発し,その機能を探索することを目的とした.昨年度までに,TLDNA+の簡便・量的供給可能な合成法を確立するとともに錯形成能を評価できたことから,本最終年度は,さらなる展開として,新たにRNA型類縁体および天然型核酸とのキメラ型オリゴヌクレオチドへの展開を視野にいれた検討を行った.なかでもRNA型類縁体合成における鍵中間体であるリボヌクレオシド類縁体を活用することで,細菌が産生する環状二量化核酸(c-di-GMP, c-di-AMP)のトリアゾール連結型類縁体(c-di-GMPTL, c-di-AMPTL)の簡便合成法を開発した.柔軟な骨格ゆえに多様な配座をとる天然型環状二量化核酸とは異なり,c-di-GMPTL, c-di-AMPTLは剛直なシクロファン構造をその内部骨格をもつことから,その配座を単一の配座に固定化することができた.[意義・重要性]TLDNA+の構造を多様化するなかで,新たな標的化合物として細菌産生の多機能性環状二量化核酸に着目し,トリアゾール連結型環状二量化核酸類縁体を開発することができた.量的供給可能な合成経路による簡便な合成法を確立できたことに加えて,トリアゾール骨格ゆえの剛直な骨格を持ち,その配座を制限できることを,理論計算により明らかにできた.今後,この配座固定化法を活用し,環状二量化核酸の多様な機能発現のなかから機能を特定化するという独自の機能開発へと展開できることが期待される.DNAのリン酸部を排除した人工核酸は高い安定性をもつことから注目されている.我々はクリック化学を活用したトリアゾール連結型人工核酸(TLDNA)を開発している.TLDNAの安定性や錯形成能を活用した機能展開を行うにあたり,中性のオリゴマーに不可避の溶解性の問題を克服することが重要な課題となっていた.本研究ではトリアゾール連結部をメチル化し,主鎖に正電荷を付与することで水易溶性人工核酸を開発した.水への溶解性が800倍以上向上しただけでなく,負電荷をもったDNAに対し優れた錯形成能を示すことを明らかとした.さらに生命科学分野・材料科学分野における独自の機能展開を行った.[具体的内容]本研究は,遺伝子発現制御への展開を指向した水易溶性人工核酸として,トリアゾリウムカチオンを連結部にもつ人工核酸TLDNA+を開発し,その機能探索を行うものである.本年度はまず,TLDNA+を合成するなかで,その出発原料として用いるTLDNAの合成の効率・量的供給に問題があることに着目し,分子設計の見直しを行った.