hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネの生育温度と開花シグナルの調節機構の解明

イネの生育気温を認識し花成を誘導するシグナル伝達経路は、Ehd1を介してHd3aやRFT1の転写を制御していることが示唆された。さらに今回解析した開花関連遺伝子は、短日処理後2日または3日目から発現量が変化することが示された。これらの結果から、イネは日長や気温の生育環境が大きく変化した場合、3日で生育環境を認識し花成シグナルの形成を始めることが示された。短日植物であるイネは長日条件から短日条件へと移行させることで幼穂形成が促進されるが、気温がどのように花成シグナルの形成に影響しているか評価した例はない。気温と開花の分子メカニズムを理解することは、頻発する異常気象や今後の温暖化に適応した品種育成や技術体系の確立のために重要な知見となる。そこで本研究では、短日下におけるイネの花成シグナル形成に及ぼす気温の影響を明らかにすることを目的として解析を行った。日本型水稲品種である日本晴を35日間長日条件下(明期16時間、20°C/15°C)で生育させ、その後短日処理の高気温区(明期12時間25°C/20°C)と低気温区(明期12時間20°C/15°C)でそれぞれ栽培した。いずれの生育条件も水温は全て25°C一定に制御し、イネの生長点が水中に浸るよう水位を維持した。幼穂形成後は温室に移動し、出穂日を調査した。また短日処理開始前日から処理後8日目までの10日間、および短日処理開始から10日目と20日目の合計12点で各日明期開始時から8時間おきに葉を採取し、開花関連遺伝子の発現解析を行った。高気温区と低気温区の出穂日を比較した結果、低気温区に比べて高気温区は13日程早く出穂した。また、幼穂形成日(幼穂長が1.5 mmに到達した日)を調査した結果、高気温区では短日処理後14日、低気温区では27日程度で幼穂形成日に到達した。次にイネの花成シグナルとして知られるHd3aとRFT1の発現量を高気温区と低気温区で比較した結果、高気温区では処理後2日目からHd3aとRFT1の発現量が増加し、8日目にピークに達した。低気温区ではHd3aとRFT1の発現量が4日目から増加し始めたが、8日目や20日目においても高気温区のピーク時に比べて低い発現量であった。また、既知の開花関連遺伝子は日長依存的に発現量が変化した遺伝子と気温依存的に発現量が変化した遺伝子が見られた。水温と気温を独立に制御するシステムを利用することによって、短日下のイネの花成シグナル形成における気温の影響を形態的、分子生物学的に評価することができた。本実験の生育環境下で栽培したイネにおいては、気温が5°C異なることによって幼穂形成日が10日以上異なることが明らかとなった。既知の開花関連遺伝子の発現解析の結果から、イネの花成シグナルであるHd3aやRFT1の発現量は気温依存的であり、それらの遺伝子の転写を上流で制御するEhd1の発現量も気温依存的に変化した。これらの結果から、イネの生育気温を認識し花成を誘導するシグナル伝達経路は、Ehd1を介してHd3aやRFT1の転写を制御していることが示唆された。以上のことから、当初計画していた研究は概ね遂行された。そこで本研究では、イネの花成シグナル形成に及ぼす気温の影響を明らかにすることを目的として解析を行った。水温と気温を独立に制御するシステムを利用することによって、短日下のイネの花成シグナル形成における気温の影響を形態的、分子生物学的に評価した。既知の開花関連遺伝子の発現解析から、イネのフロリゲンをコードするHd3aやRFT1の発現量は温度依存的に変化し、その上流のEhd1の発現量も同様に変化することを見出している。さらなる発現解析の結果から、Ehd1と同様にHd3aやRFT1の転写を調節するHd1の発現量は温度によって変化しないが、Ehd1の転写を調節するEhd2の発現量は温度依存的に変化することが示された。また、独立した実験系において、ehd2変異体は長日条件下において温度依存的に異なる表現型を示すことを見出している。これらの結果から、Ehd2-Ehd1-Hd3a/RFT1のシグナル伝達経路がイネの温度依存的な花成シグナル形成に重要であることが示唆された。しかしながら、Hd3aやRFT1のタンパク質が温度依存的にどのような挙動を示すのかは不明瞭である。

また、Ehd1やEhd2が温度依存的にどのように機能しているかを明らかにするためにさらなる実験が必要であるイネの生育気温を認識し花成を誘導するシグナル伝達経路は、Ehd1を介してHd3aやRFT1の転写を制御していることが示唆された。さらに今回解析した開花関連遺伝子は、短日処理後2日または3日目から発現量が変化することが示された。これらの結果から、イネは日長や気温の生育環境が大きく変化した場合、3日で生育環境を認識し花成シグナルの形成を始めることが示された。イネにおける気温依存的な開花促進経路はEhd1を介していることが示されたため、日本晴を背景としたehd1変異体やehd1機能欠損アリルを持つ系統を用いて、異なる生育気温下における形態的及び分子生物学的解析を行うことで、気温依存的な開花促進経路におけるEhd1の機能を明らかにする。また、花成シグナルであるHd3aやRFT1の発現量は高気温区に比べて低気温区では顕著に低かった。低気温区ではどのようにして花成を誘導しているのか明らかにする。Hd3aやRFT1のタンパク質の挙動を確認するために、それらのタンパク質と蛍光タンパクを結合したコンストラクトを導入した形質転換体を用いて解析を行う。イネは3日で生育環境を認識し花成シグナルの形成を始めることが示されたが、一部の開花関連遺伝子でのみ発現解析を行ったため、イネがどのようなシグナル伝達経路を用いて、生育環境を認識しているのかは不明瞭である。そこで短日の高気温処理と低気温処理を行う前日から、処理後5日目までの葉を用いてRNA-seq解析を行うことで、イネの生育環境認識に関わる分子ネットワークを網羅的に明らかにする。以上の結果から、生育気温の変化に対してイネがどのように応答し、花成を誘導しているのかを明らかにする。農学
孤立暗黒雲に付随した星間磁場の検出

低質量星の形成の場として注目される「孤立暗黒雲」に付随した星間磁場を検出し、星間雲の形成と進化に果たす星間磁場の役割を観測的に考察することを目的として、国立天文大岡山天体物理観測所及び堂平観測所の光学望遠鏡を共同利用して星間偏光観測・光電測光観測を実施した。対象にした暗黒雲は、高銀緯分子雲の一つである「大熊座分子雲No.1」と、U字形をした分子流を伴う「L1221」で、光電測光観測から暗黒雲の距離と星間減光量を求め、観測される星間偏光の結果を併せることにより磁場に関する情報を取り出すことを試みた。特記すべき成果は、可視波長域の星間偏光観測を電波域でのゼ-マン効果の測定値と結合させて、分子雲内の磁場の強さと方向を決めることに成功したことである。今年度の観測・整約で1.分子雲内の高密度領域で星間塵粒子の整列が効率よく行われていること、2.整列は磁場によるものと解釈されること、が確認された。さらに、大熊座分子雲については3.磁場の強さは25マイクロガウスで、視線となす角度は110°であること、4.暗黒雲までの距離は110パ-セクで、星間減光は可視域で1等級ほどであることが示された。L1221で検出された偏光が、分子雲内のU字形双極流とどの様に関わっているかについては、偏光の波長依存性と偏光効率及び測光精度の検討を加えて更に調査・観測をまつ必要がある。
移民外国人問題とナショナル・ポピュリズム運動に関する比較地域研究

グローバルによる国民国家の変容という世界的な潮流に対するリアクションとしてのナショナリズムの問題に注目し、欧米先進地域をはじめとする移民受け入れ国におけるナショナル・ポピュリズム運動についての比較地域的な研究を通して、これらの地域において今日顕著な現象となっている「移民問題の政治化」というテーマに学究的に取り組んだ研究である。本研究の成果は、移民流入時代の本格的な到来を見据える上で、これからのわが国が着手するべき移民政策の基本的な在り方を模索する上での一助となるものである。本研究の平成19年度の研究活動は、基本的に、研究計画において提示した(1)ナショナル・ポピュリズム運動についての理論・先行研究の整理・考察および(2)研究対象地域における各国政府の移民政策やメディアの動向を含めたナショナル・ポピュリズム運動についての調査・分析という二つの課題に重点を置いて進められた。その際、中心的な研究作業となったのが、1)文献研究を中心とした調査研究枠組みの設定、2)国内での資料収集を主とする研究対象地域のナショナル・ポピュリズム運動についての最新情報の把握、および3)現地でしか入手できない関連資料の収集や現地研究者との研究上の交流等を中心とした海外研究調査であり、これらの研究作業を通じて、本研究の主たる研究対象であるナショナル・ポピュリズムについての比較研究的な理解が深められたと考えられる。また、本年度は、上記研究課題についての中間的な成果報告を目的とした研究会を2度にわたって実施した。この両研究会を通じてのブレーンストーミング的な議論は、本研究会の研究課題への取り組みが単に研究参加者の個人的な活動のレベルに止まることなく、研究協力者を含めた本研究課題に対する共通した問題意識を形成することに大きく役立ったと考えられる。以上のような研究作業は、同実績報告書の「研究発表」欄にも記載されているように、まだその一部ではあるが、確実に一定程度の研究成果として結実している。平成20年度においては上記(1)および(2)の研究課題に加えて、主として、(3)調査・研究データの分析に基づく研究対象地域におけるナショナル・ポピュリズム問題の現状と課題についての実証的な比較分析に重点をおき、「移民問題の政治化」という現象が顕著なものとなってきた新世紀における民族共生の諸条件についての検討を通じて、本研究の最終的な取りまとめとなる作業を進めていく予定である。ナショナル・ポピュリズムについての理論的分析および実証な考察を通して、主として、移民外国人問題との関連において、欧米および日本を含めたアジア各国のナショナル・ポピュリズム運動の「性格」もしくは「特徴」について明らかにすることが本研究の主たる課題である。本研究の研究計画は、(1)ナショナル・ポピュリズム運動および移民外国人問題についての理論・先行研究の整理・考察、(2)研究地域における各国政府の移民政策やメディアの動向を含めたナショナル・ポピュリズム運動についての調査と分析、(3)これらの調査・研究データの分析に基づく当該研究地域におけるナショナル・ポピュリズム運動および移民外国人問題の現状と課題についての実証的な比較分析、という踏まえるべき3つの主たる段階から構成されている。平成20年度は、(1)および(2)の研究課題に継続的に取り組むとともに、主として、上記(3)の研究課題の達成に力を入れながら、「移民問題の政治化」という現象が顕著なものとなってきた新世紀における民族共生の諸条件についての検討を通じて、最終的に本研究課題の全体的なとりまとめを行った。研究代表者の河原は、研究課題の全体的な総括、ロシアをはじめとする旧ソ連・東欧諸国のナショナル・ポピュリズム運動および移民外国人問題についての実証研究を担当し、谷をはじめとするその他の研究分担者については、それぞれが受け持つ研究対象地域もしくは諸国のナショナル・ポピュリズム運動および移民外国人問題についての実証的な研究を進めた。なお、各研究分担者のこうした担当課題ととともに、玉田と中谷はそれぞれアジア地城およびEU域内についての最終的な総括を行い、また、島田はナショナル・ポピュリズム運動と移民外国人問題についての理論面からの結論的な提言を導く作業を遂行した。本研究の最終的な成果の一部として、研究代表者および研究分担者の研究をまとめた研究成果報告書(全198頁)を作成した。本報告書は2年間にわたる移民外国人問題とナショナル・ポピュリズム運動に関わる研究成果の一部であるが、本研究は、近い将来においてやがては到来するであろう本格的な移民時代を見据える形で、これからのわが国が進めるべき移民政策を模索する上での一助となるものであると考えられ、それ故、本研究成果報告書をもとにした学術書の刊行を現在計画しており、学術振興会の研究成果促進比の公募にも申請の予定である。
マウス膀胱癌細胞MBT2に対するIN VITROにおけるCTLの誘導

癌細胞で前処理されていない雌C3H/HeNマウスより調整した脾細胞をC3Hマウス由来の膀胱癌細胞MBT2と種々の条件で培養し、MBT2に対して強い細胞傷害活性を有するCTLの誘導を試みた。その結果、標的細胞に50Gyの放射線照射を行ったのちにhIL1(167U/ml),hIL2(50U/ml),mIL4(10U/ml),hIL6(134U/ml)及びmIFN-gamma(250U/ml)を各々の濃度で添加した培地を用いて脾細胞を培養する事により強い傷害活性を有するリンパ球が誘導された。これらのリンパ球は培養開始3週後より明らかに誘導され、dishに対して強い付着性を有していた。このリンパ球の誘導には特にmIFN-gammaの添加が重要であり、またMBT2のMHC-classIの発現がmIFN-gammaにより増強されることも示された。誘導されたリンパ球はE/T比2-4で添加した場合8時間後には60-80%のkilling活性を示した。リンパ球の表現型は大部分がCD3+CD4-CD8+でありこれらの所見は諸家により報告されているCTLのそれと合致するものであった。しかしながら傷害活性の特異性についてはC57B由来のメラノーマ細胞B16に対しても活性を示すことより、典型的なCTLの特徴であるMHC-class1依存性の細胞傷害と異なっていることが示された。今後さらにこれらのリンパ球の傷害活性について検討する方針である。
母体血中胎児有核赤血球の回収とDNA分析

[目的]近年リアルタイムにPCR産物の検出を行えるシステム(TaqMan PCR)が開発され,遺伝子DNAの定量測定に大きく貢献している.我々はこのシステムが標的DNAの検出感度と特異性に優れており,しかも短時間に簡便に行えることから,単離胎児有核赤血球を用いPEP(Primer Extension Preamplification)により全ゲノム増幅されたDNA産物からの検出にも有用であると考えβ-actin,SRYのDNA領域の検出について検討を行った.[方法]患者より同意を得,男性胎児血液標本よりマイクロマニプュレータにより単離した胎児有核赤血球20個についてZhangらの方法によりPEPを行い,その増幅産物からβ-actin,SRY領域の検出をTaqMan PCRを用いて行った.同時にPEPにより標的領域についてどの程度のDNA増幅がみられるか検討した.β-actinの増幅はTaqMan PCR Kitを用い,SRY領域の増幅はLoらの方法により行った.[成績]β-actin領域は20細胞中11細胞(55%)に,SRY領域は17細胞中6細胞(35%)に検出された.SRY領域が検出された6細胞はすべてβ-actin領域も検出された.また各領域が検出された細胞において,各々の単離細胞当たりのPEP増殖コピー数はβ-actin領域では0.5-59.5(平均4.8),SRY領域では2.4-278.4(平均17.8)であった.[結論]マイクロマニプュレータにより単離した胎児有核赤血球を用い単一遺伝子領域(β-actin,SRY領域)のPEP-TaqMan PCR分析を行い定量的な検出が可能となった.その結果PEPの増幅効率がはじめて明かとなった.本法は微量DNA検体の検出に有用であり,母体血中胎児有核赤血球によるDNA診断のための強力な分析手法と考えられた.[目的]近年リアルタイムにPCR産物の検出を行えるシステム(TaqMan PCR)が開発され,遺伝子DNAの定量測定に大きく貢献している.我々はこのシステムが標的DNAの検出感度と特異性に優れており,しかも短時間に簡便に行えることから,単離胎児有核赤血球を用いPEP(Primer Extension Preamplification)により全ゲノム増幅されたDNA産物からの検出にも有用であると考えβ-actin,SRYのDNA領域の検出について検討を行った.[方法]患者より同意を得,男性胎児血液標本よりマイクロマニプュレータにより単離した胎児有核赤血球20個についてZhangらの方法によりPEPを行い,その増幅産物からβ-actin,SRY領域の検出をTaqMan PCRを用いて行った.同時にPEPにより標的領域についてどの程度のDNA増幅がみられるか検討した.β-actinの増幅はTaqMan PCR Kitを用い,SRY領域の増幅はLoらの方法により行った.[成績]β-actin領域は20細胞中11細胞(55%)に,SRY領域は17細胞中6細胞(35%)に検出された.SRY領域が検出された6細胞はすべてβ-actin領域も検出された.また各領域が検出された細胞において,各々の単離細胞当たりのPEP増殖コピー数はβ-actin領域では0.5-59.5(平均4.8),SRY領域では2.4-278.4(平均17.8)であった.[結論]マイクロマニプュレータにより単離した胎児有核赤血球を用い単一遺伝子領域(β-actin,SRY領域)のPEP-TaqMan PCR分析を行い定量的な検出が可能となった.その結果PEPの増幅効率がはじめて明かとなった.本法は微量DNA検体の検出に有用であり,母体血中胎児有核赤血球によるDNA診断のための強力な分析手法と考えられた.単離した細胞は臍帯血由来の有核赤血球である。採取後、1)加熱処理法、2)アルカリ処理法、3)Proteinase K処理法の3通りの処理法を用いそれぞれNRBC20細胞をPCRおよびPEP-PCR(Zhangらの方法)を行ないX染色体αサテライト領域の検出を試みた。その結果、PCRのみでは、いずれの方法によってもX染色体αサテライト領域の増幅は検出されなかったが、PEP-PCRにより2)では1細胞(5%)に、3)では13細胞(65%)に同領域の増幅が検出された。PEP-PCRを用いても、加熱処理、およびアルカリ処理では増幅がほとんど検出されなかった領域がProteinase Kを使って処理することにより検出が可能であった。しかし、臨床応用を考えるにはさらに検出率の改善が必要であると思われた。今後は採取されたNRBCの個人識別をも含めたsingle cell DNA分析が現実のものとなると考えられ、PEP-PCRが臨床的に広く応用されていくためには、あらゆるDNA領域を検出可能な感度、精度が要求され、今後さらに検討を要すると考えられた。また、臍帯血塗抹標本からNRBCのみをマイクロマニビュレータを用い採取し、新たなスライド上に再配置し、FISH法により安定した胎児DNA情報を得ることが可能であるか検討を行なった。その結果は以下のとおりであった。1.May-Giemsa染色標本上のNRBCをマイクロマニビュレータを用いて回収しNOCのみの標本を作成することができた。2.NRBC35細胞中32細胞にシグナルが確認できた。3.NOC35細胞中、処理中に脱落したのは1細胞のみであった。4.標本作成後室温で10日以上放置したNRBCにはシグナルは認められなかった。

今回我々は、マイクロマニュビュレータにより選択的に回収したNRBCにFISH法を応用する基礎的手法を確立した。法を用いることにより母体血から胎児DNA情報が非侵襲的に安定して得られるものと期待される。[目的]近年リアルタイムにPCR産物の検出を行えるシステム(TaqMan PCR)が開発され,遺伝子DNAの定量測定に大きく貢献している.我々はこのシステムが標的DNAの検出感度と特異性に優れており,しかも短時間に簡便に行えることから,単離胎児有核赤血球を用いPEP(Primer Extension Preamplification)による全ゲノム増幅されたDNA産物からの検出にも有用であると考えβ-actin,SRYのDNA領域の検出について検討を行った.[方法]患者より同意を得,男性胎児血液標本よりマイクロマニピュレータにより単離した胎児有核赤血球20個についてZhangらの方法によりPEPを行い,その増幅産物からβ-actin,SRY領域の検出をTaqMan PCRを用いて行った.同時にPEPにより標的領域についてどの程度のDNA増幅がみられるか検討した.β-actinの増幅はTaqMan PCR Kitを用い,SRY領域の増幅はLoらの方法により行った.[成績]β-actin領域は20細胞中11細胞(55%)に,SRY領域は17細胞中6細胞(35%)に検出された.SRY領域が検出された6細胞はすべてβ-actin領域も検出された.また各領域が検出された細胞において,各々の単離細胞当たりのPEP増幅コピー数はβ-actin領域では0.5-59.5(平均4.8),SRY領域では2.4-278.4(平均17.8)であった.[結論]マイクロマニプレータにより単離した胎児有核赤血球を用い単-遺伝子領域(β-actin,SRY領域)のPEP-TaqMan PCR分析を行い定量的な検出が可能となった.その結果PEPの増幅効率がはじめて明かとなった.本法は微量DNA検体の検出に有用であり,母体血中胎児有核赤血球によるDNA診断のための強力な分析手法と考えられた.
らせん高分子の構造形成における分子認識-新たな計算スキームを目指して-

本研究では、複雑な螺旋高分子における結晶化の分子過程とそこでの明瞭な分子認識メカニズムの解明を目指した。先ず、分子内自由度を凍結した分子モデルを用いた大規模なMC計算から結晶のキラリティーと格子対称性とが明瞭な一対一の対応を示すことを明らかにした。更に、上記の拘束を外した一般的な条件下での秩序構造形成の研究から、キラルな六方相の結晶化が著しく速いこと、配向非晶質状態からの結晶化では成長速度が非常に加速されることなどを見出し、螺旋高分子が分子内・分子間秩序の高度な協同過程を通して三次元結晶を形成していく過程を"直接観測"することに成功した。本研究では、典型的な螺旋高分子が示すキラリティーの認識を伴った秩序化(結晶化)過程を計算科学的に明らかにすること、及びそのための新たな計算スキームを開発すること目指して研究を開始した。らせん構造を形成する高分子の秩序化では、分子内と分子間の秩序化が協同的に進行する。しかし、単純な線形高分子の場合と比べて、らせん高分子では前者の過程が著しく緩慢で、全体の結晶化速度を非常に遅くしている。そこで先ず、分子内自由度の秩序化は完成した(分子鎖を秩序らせん構造をもった剛体)と仮定し、分子間秩序の形成過程をモンテカルロ法を用いて検討を行った。実験的に観測されるキラル相(β相)やラセミック相(α相)の結晶形成過程が明瞭に観測出来ることを見出した。また、高温からの急速な冷却過程では、特徴的なメソフェーズが生成することも確認した。他方、分子内自由度も考慮した一般的な条件下での三次元秩序構造形成の直接観察は極めて困難である。今年度は以下のような特殊な条件下での結晶化過程の研究を行った。(i)分子鎖のキラリティーを拘束した場合;このときは非常に緩慢ではあるが、キラルなβ相結晶の融解・結晶化過程を観測出来ることを見出した。(ii)分子鎖を高度に分子配向させた場合;配向非晶質状態からの繊維形成に対応するこの過程は単純な直線状の高分子では速い結晶化を観測することが出来る。一般的な螺旋高分子ではどのような振舞いを示すのか、現在計算を進めているところである。本研究は、複雑な側鎖を有する一般的な螺旋高分子の結晶化も分子動力学、特にそれらが示すキラリティーの認識を伴った秩序化過程を、計算科学的に明らかにすることを目指して研究を行っている。高度な分子内構造を有する螺旋高分子の秩序化においては、分子内構造形成と分子間秩序化(結晶化)が協同的に進行する。しかし、単純な線形高分子の場合と比べて、それらの動的過程は著しく緩慢で、結晶化速度を非常に遅くしている。我々は、典型的な螺旋構造を示すモデル高分子として、アイソタクティックポリプロピレン(iPP)をターゲットにして研究を開始した。先ず分子内自由度を秩序構造に固定化したモデル(分子鎖を秩序らせん構造をもった剛体と仮定)を用いてし、それらの三次元結晶化過程をモンテカルロ法を用いて再現することに成功した。これらの計算は、実験的に観測される様々な結晶多形(キラル相β相やラセミック相α相、更には準安定な中間相であるスメクティック相)を観測することができ、それらの特徴的な構造を明らかにした。従来の研究から、以下の様な特殊な条件下での結晶化では、比較的速い結晶化が観測されることを見出した;(i)分子鎖のキラリティーを拘束した場合、非常に緩慢ではあるが、キラルなβ相結晶の融解・結晶化過程を観測出来る(ii)分子鎖を高度に分子配向させた場合には、配向非晶質状態からの繊維形成に対応するこの過程は単純な直線状の高分子では速い結晶化を観測することが可能性が示唆される。H21年度の研究では、後者の条件での結晶化を集中的に研究を行った。すなわち、先ずiPPの非晶質液体構造を作成し、温度・圧力制御の下で一軸伸長を行い、高度に配向した非晶質試料を作成した。その後、この状態を様々な温度に保持し結晶秩序構造の発生を観測した。非常に緩慢ではあるが、およそ100ns程度の熱処理により、明瞭な結晶(iPPの繊維構造)の出現を観測した。出現した構造の研究から、その結晶構造は、いわゆるスメクティック相と呼ばれる準安定相であることが示唆された。この事実は、今回の計算機実験で実現されている結晶化が、通常の実験室レベルでの結晶化と比べれば極めて高速であることを考えれば非常に自然な結果であることが分かる。現在は、この様な秩序の出現過程の分子ダイナミクスを詳細に究明している。

巨大な鎖状分子、規則正しく折り畳まれて結晶を形成する過程の分子レベルでのメカニズムは、未だ多くの謎に包まれている。我々は十年来、分子動力学法やモンテカルロ法を用いたシミュレーションをフルに活用することにより、この不思議な分子過程の解明に努力している。特に、本プロジェクトでは、螺旋構造を有する高分子の結晶化に着目した。螺旋高分子に特徴的な結晶化過程においては、螺旋センス(右巻螺旋と左巻螺旋の)の非常に厳格な識別(分子認識)過程が存在し、そのメカニズムの解明を目指して研究を行ってきた。最も単純な分子構造を有するモデル螺旋高分子に対しては、その結晶化過程を直接に観察することに成功した。そこでは、分子内秩序と分子間秩序が協同しながら、高分子結晶を形成することが明らかになった。しかし、この単純化されたモデル高分子では分子認識能力が弱く、明確な分子認識の発現には大きな側鎖を持った複雑な螺旋分子構造が必要であることが明らかになった。しかし、このような複雑な分子系では結晶化の分子過程が極めて緩慢であり、直接的な分子シミュレーションには多くの大きな障害が存在する。詳細な分子間相互作用を考慮した計算が複雑になるだけではなく、秩序化・結晶化そのものが非常に緩慢になり分子シミュレーションが更に困難なる。我々は、これらの問題に対して、モデルの単純化による計算・結晶化の加速、および現実的な分子モデルに対して外場印可による結晶化の加速、という二通りのアプローチを用いることにより、三次元空間での螺旋高分子の結晶化過程を直接的に観察可能であることを見いだした。現在、形成した秩序構造の解析と秩序化メカニズムの解析を行っている。
軌道揺らぎが誘起する多極子系新奇量子状態の探求

本研究では、強い軌道揺らぎを有する非磁性籠状物質PrT2Al20(T = Ti, V)を対象に、「軌道揺らぎによる新奇な量子物性」の開拓を目的に研究を行った。特に、極低温度域におけるキャパシタンス法を用いた精密熱膨張・磁歪測定に着目して研究を進めた結果、PrTi2Al20の強四極子秩序に関して新たな知見を得ることができた。この強四極子秩序の秩序変数は、これまでのところ、4 T以上の磁場中における中性子散乱や核磁気共鳴により、O20であると考えられてきた。しかしながら、今回行った熱膨張・磁歪測定に加え、精密磁化測定、核磁気共鳴測定の結果から、低磁場の秩序変数はこれとは異なっており、[100]方向に数Tの磁場中で、低磁場相から高磁場相へのクロスオーバーが生じていることが分かった。熱膨張・磁歪の異方性から、低磁場相の秩序変数はO20とO22が混じり合った状態である可能性が高い。さらに興味深いことに、このクロスオーバーが生じる磁場付近では、100 mK以下の極低温度域で熱膨張係数が低温に向かって急激に変化すると同時に、符号反転を示すことが分かった。一般に熱膨張係数の符号反転は何らかの量子臨界性点の存在を示唆するものと解釈される。極めて低い温度のみで確認される現象であること、さらにこの物質が増強核磁性を示すことを考慮すると、何らかの意味で核スピン系の寄与を捉えている可能性が高い。充填スクッテルダイトPrRu4P12では核スピンとf電子がカップルした多重項の存在が指定されているが、本研究では、このような核スピンとf電子の複合系における量子相転移を捉えた可能性があり非常に興味深い。今後は、これが本当に核スピンの寄与で理解できるのか、さらなる検証を進めると同時に、さらにここにf電子の軌道揺らぎが加わることでどのような量子状態が出現するのかといった新たな研究につなげたい。28年度が最終年度であるため、記入しない。
膜在性酵素の固定化担体の開発とその利用

生体膜に存在する酵素(膜在性酵素)はその機能発現と安定化にリン脂質またはリン脂質二分子膜の反応場を必要とするなどの特徴を有するため,この酵素機能を利用するための有効な固定化技術は無かった。著者は,ゲルビーズ内に封入したリン脂質二分子膜閉鎖小胞体(リポソーム)が膜在性酵素の固定化担体として有効と考え,Wallstenらの方法を応用したコール酸透析除去法によって牛腎臓gamma-グルタミルトランスペプチダーゼをリポソームに再構成するとともにこのリポソームをゲル内に封入固定化する事を試み,タンパク質とリン脂質の固定化量および酵素反応性を観点として固定化条件を検討した。その結果,透析緩衝液としてTris-HCl(pH7.5),支持担体ゲルとしてセファロースCL-6Bが,また,酵素-リン脂質-コール酸混合溶液のリン脂質濃度は45mg/mlが最適であることを明らかにした。なお,この際,リポソームが封入固定化されているゲルビーズと封入固定化されていないリポソームとを分離することが再現性のあるデータを得る上で重要であったが,補助金により購入した高速冷却遠心分離器は特にこの目的に使用した。さらに,本固定化方法において介在するリポソームはgamma-グルタミルトランスペプチダーゼの反応性と安定性に非常に有効であることを示した。また,ゲル充填カラムを用いたリアクター操作を行い,リポソームを介してセファロースCL-6Bに固定化したgamma-グルタミルトランスペプチダーゼは12時間に渡って安定にその触媒機能を発現出来ることを明らかにした。以上の結果より,リポソームとセファロースCL-6Bから成るこのハリブリット型担体は脂質要求性酵素または膜在性酵素の固定化に有効であることを明らかにした。
小児呼吸・循環不全に対するECMO(人工肺による呼吸補助)施行時の心筋血流の検討

1.カラードマイクロソフェアを用いた心筋血流の測定まず健常な子犬3頭(体重3kg前後)において,非放射性カラードマイクロソフェアを用いて心筋血流を測定した.全身麻酔下に左心房よりカラードマイクロソフェアを注入し,同時に大腿動脈より基準血液を採取した.心筋及び基準血液よりマイクロソフェアを回収し,心筋血流を算出した.以上の方法により得られた心筋血流は0.7-1.2ml/min・gと従来の放射性マイクロソフェアを用いた結果と同程度であり,本法の信頼性が確認された.2.ECMO施行中の心筋血流の測定体重3kgの子犬に対して定常流および拍動流ECMOを施行して,上記と同様基準血液を採取する方法で心筋血流を測定した.結果は定常流で13.7ml/min・g,拍動流で16.2ml/min・gと拍動流で増加した.しかしこの値は健常な子犬で測定した値の10倍を超える値であった.その原因として,大動脈起死部でのマイクロソフェアの濃度が均一でないことが推測された.そこで心拍出量およびECMO流量を超音波血流計によりモニターし,心筋に取り込まれたマイクロソフェアの総数より心筋血流を測定した.この方法では定常流で0.062ml/min・g,拍動流で0.157ml/min・gと拍動流で増加した.しかし健常な子犬で計測した値の10分の1程度であった.3.まとめこの様に異なった2方法の結果では,いずれも定常流ECMOに比べ拍動流ECMOで心筋血流が増加し,さらにECMO由来の心筋血流も拍動流ECMOで増加していた.しかしこの2方法で測定された心筋血流が著しく異なっていたため,今後さらにECMO施行中の心筋血流の測定方法の検討が必要と考えられた.1.カラードマイクロソフェアを用いた心筋血流の測定まず健常な子犬3頭(体重3kg前後)において,非放射性カラードマイクロソフェアを用いて心筋血流を測定した.全身麻酔下に左心房よりカラードマイクロソフェアを注入し,同時に大腿動脈より基準血液を採取した.心筋及び基準血液よりマイクロソフェアを回収し,心筋血流を算出した.以上の方法により得られた心筋血流は0.7-1.2ml/min・gと従来の放射性マイクロソフェアを用いた結果と同程度であり,本法の信頼性が確認された.2.ECMO施行中の心筋血流の測定体重3kgの子犬に対して定常流および拍動流ECMOを施行して,上記と同様基準血液を採取する方法で心筋血流を測定した.結果は定常流で13.7ml/min・g,拍動流で16.2ml/min・gと拍動流で増加した.しかしこの値は健常な子犬で測定した値の10倍を超える値であった.その原因として,大動脈起死部でのマイクロソフェアの濃度が均一でないことが推測された.そこで心拍出量およびECMO流量を超音波血流計によりモニターし,心筋に取り込まれたマイクロソフェアの総数より心筋血流を測定した.この方法では定常流で0.062ml/min・g,拍動流で0.157ml/min・gと拍動流で増加した.しかし健常な子犬で計測した値の10分の1程度であった.3.まとめこの様に異なった2方法の結果では,いずれも定常流ECMOに比べ拍動流ECMOで心筋血流が増加し,さらにECMO由来の心筋血流も拍動流ECMOで増加していた.しかしこの2方法で測定された心筋血流が著しく異なっていたため,今後さらにECMO施行中の心筋血流の測定方法の検討が必要と考えられた.
角膜上皮構造におけるカルシウム動態を介した細胞内情報伝達

・本申請者の作成した生理的形態を維持した角膜上皮標本の局所刺激これまで,空間的・時間的解像度に優れている高速共焦点レーザー顕微鏡を用いて,組織中の種々の細胞の[Ca^<2+>]i変動を解析してきたが,分化度の異なった細胞層(基底細胞層,中間翼細胞層,表層細胞層の三層が区別される)から構成される角膜上皮では,細胞間を伝播する[Ca^<2+>]i変動が中間翼細胞層で顕著であるのに対し,他の細胞層では弱いことを明らかにしたが、分化度が個々の細胞の[Ca^<2+>]i変動に影響しうるかどうかに関しては,未だに結論は出ていない。そこで本研究では,角膜の輪部と中央部から生きた状態の上皮組織を採取し(マイクロケラトームを用いて作成した標本を灌流水槽に移し替え,周囲をバッファーで灌流し,カルシウム感受性色素(Indo1)を標本に負荷した。)ATPを用いたプリン受容体刺激で生じた[Ca^<2+>]i変動に相違がないかどうかを比較検討した。その結果,もはや分化をとげたと思われる表層細胞でさえ,幹細胞の存在する輪部から採取された細胞と中央部のものとでは,上昇した[Ca^<2+>]iを下げる機構,いわゆる「Ca^<2+>消去系」に機能的差異が存在することが示唆された。現在、岩手医学雑誌に原著「ウサギ角膜輪部と中央部における上皮細胞のカルシウムイオン動態の比較」を投稿中である・本申請者の作成した生理的形態を維持した角膜上皮標本の局所刺激マイクロケラトームを用いて作成した標本を灌流水槽に移し替え,周囲をバッファーで灌流し,カルシウム感受性色素(Fura2、Indo1、Fluo-4)を標本に:負荷した。灌流液中にSubstance Pなど神経自由終末から漏出する伝達物質を局所的に与え,細胞内カルシウムイオンの動態を蛍光顕微測光システムで観察したところ、個々の細胞はそれぞれ細胞内カルシウムイオン濃度が上昇したが、上皮内のどのレベルでの反応であるかは明らかにならなかった。リアルタイム高速共焦点レーザー顕微鏡での観察においては、角膜上皮内の細胞の同定は可能であったが、細胞内カルシウム濃度の変動を捕らえ切れなかった。現在、細胞内カルシウム濃度が角膜上皮内のどのレベルで反応を生じているかをより精密に測定観察できるよう、更なる標本の改良を行っている。・細胞内カルシウムイオンの伝達方向の検討ならびにその生理的作用の検討家兎角膜を四象限に分け,それぞれ0,90,180,270度の位置に対応する上皮細胞標本を作製し,それぞれの標本の間で細胞内カルシウムイオンの動態に差があるか検討した。それぞれの象限での標本間に現在のところ、明らかな有意差を認めていないが、ある象限の標本、また、角膜中央部と角膜周辺部の上皮細胞において細胞内カルシウムイオンの動態に異なったパターンの反応を示すものがあり、今後の更なる検討を要すると考えられた。現在、岩手医学雑誌に原著「ウサギ角膜輪部と中央部における上皮細胞のカルシウムイオン動態の比較」を投稿中である
硬組織形成性疾患における組織中BONE GLA PROTEINと骨形態計測法による評価

口腔領域に認められる硬組織形成性疾患は病変の多様性により病態がいまだ明らかにされていないのが現況である。硬組織の形成機構を考える際、基質形成と石灰化についてわけて考える必要がある。そこで石灰化機構についてチック、あるいはラットを用いて軟骨内石灰化、膜内性骨化過程における石灰化について検討した。さらに病的石灰化としてビタミンD欠乏のクル病動物、口腔領域に生じた骨肉腫について検討を加えた。その結果硬組織が石灰化する際に組織中のアルカリホスファタ-ゼ活性が上昇すること、石灰化が進行すると逆に低下することを明らかにした(日本口腔科学雑誌39:1079ー1093)。次に基質形成について検討した。硬組織基質の主成分はコラ-ゲンであるがコラ-ゲン以外の多くの種類の非コラ-ゲン性蛋白質も存在することが知られている。そのなかでもBONE GLAPROTEINはカルシウムと結合能が高く、しかもOSTEOCLAST走化因子であることが明らかにされていることより、硬組織の石灰化、あるいは改造に関与しているものと考えられている。従って硬組織中のBONE GLAPROTEINのレベルを検討することは、硬組織の石灰化を考えるだけでなく硬組織形成性疾患の病態を検討するうえでも重要である。そこで歯、歯槽骨、骨隆起、皮質骨、海綿骨、歯牙腫、軟骨形成性移植腫瘍について組織中のBONE GLAPROTEINのレベルを測定するとともに、カルシウム含量およびアルカリホスファタ-ゼ活性を測定し石灰化との関連について検討した。その結果、軟骨形成性移植腫瘍以外の硬組織すベてにBONE GLAPROTEINが存在することが示された。しかも部位により異なることが明らかになった。また調べた中では骨隆起が一番多量に存在していた。さらにBONE GLAPROTEINは石灰化の開始よりも進展に関与する可能性のあることが示唆された。この研究の特徴は硬組織形成性疾患を生化学的にかつ形態学的に検索し、その病態を明らかにすることである。そのため、初年度は歯槽骨、顎骨、歯牙を用いて基礎的検討をおこなった。(1)抽出法の検討。抽出はPRICEらの方法に従い10%蟻酸、0.5MEDTA、4M塩酸グアニジンを用い、硬組織として歯牙を利用して比較検討した、その結果、10%蟻酸により約90%以上BGPが抽出されることが示された。(2)抽出効果について。乾燥重量50mgから750mgの歯牙粉末を一定量の10%蟻酸で抽出して組織中のBGPを測定した。その結果、50mgから600mgで直線関係が得られ600mgを越すとプラト-に達した。(3)歯牙、歯槽骨、顎骨でのBGPについて。そこで硬組織中に含まれるBGPのレベルを測定した所、歯牙(根未完成埋伏歯)では1.4±0.13(SE,n=5)ng/dry wtであった。歯槽骨、顎骨においては、現在検討中であるが歯牙よりも高濃度に存在することが予備実験より確かめられている。2.形態学的検討:硬組織の未脱灰薄片切片を作製するのは非常に難かしいと考えられていた。我々は、EXAKT社のカッティングマシ-ンおよびユング社のス-パ-カットミクロト-ムを用いて切片を作製するのに成功した。そこでこの切片を用いて組織染色し画像解析をおこない、骨形態計測の基礎的検討をおこなっている。

口腔領域に認められる硬組織形成性疾患は病変の多様性により病態がいまだ明らかにされていないのが現況である。最近、硬組織形成に重要な役割を果すといわれているOSTEOBLASTにいろいろなPHENOTYPEが存在することが示され、BONE GLAPROTEINはある種のOSTEOBLAST Eが合成することが明らかになってきた。従って硬組織中のBONE GLAPROTEINのレベルを検討することは、OSTEOBLASTの性状を知るだけでなく硬組織形成性疾患は病態を検討するうえでも重要である。またこの蛋白質はある種のOSTEOBASTだけでなくODONTOBLASTも合成することが示された。そこで初年度は歯牙組識を用いて抽出法等の検討を行なったところ、10%蟻酸による脱灰処置で、この蛋白質は容易に抽出されることを明らかにした。平成2年度は歯、歯槽骨、骨隆起、皮質骨、海綿骨、軟骨形成性移植腫瘍について組織中のBONE GLA PROTEINのレベルを測定するとともに、カルシウム含量およびアルカリホスファタ-ゼ活性を測定し石灰化との関連について検討した。その結果、軟骨形成性移植腫瘍以外調べた硬組織すべてにBONE GLAPROTEINが存在することが示された。しかも部位により異なることが明らかになった。調べた中では骨隆起が重量当たり、および蛋白当たりで換算するとで一番多量に存在していた。現在は組織形態との関連について検討中である。さらに興味あることは歯牙組織、および歯牙種においても、骨組織ほどではないが、骨組織同様BONE GLAPROTEINが存在することが確かめられた。このことは歯原性腫瘍の病態を考えるうえで重要であると思われる。
高感度宇宙放射線測定装置による太陽中性子の観測

本研究は、太陽表面における高エネルギー粒子の加速機構を解明するために、加速された粒子と太陽大気との相互作用で生成される中性子を観測するものです。中性子は太陽と地球の間の磁場の影響を受けないため、加速されたときの情報を保持しているからです。本科研費においては、過去に加速器実験で用いられていた粒子の飛跡を捉えることがリアルタイムで行える検出器を4年間で宇宙線検出器として改良し、メキシコの4,600m高山シェラネグラに設置し、最終年度末には定常的な観測が開始しました。この検出器により、太陽表面で高エネルギー粒子が瞬間的に加速されるのか、時間をかけて加速されるのかが世界で初めてわかります。本研究は加速器実験で用いられていたSciBar検出器を、ビーム方向を太陽方向に置き換えることによって宇宙放射線計測装置として転用しようとするもので、観測はメキシコの4,600m高山、シェラネグラで行う。平成22年10月に試作機である128チャンネルの粒子飛跡検出器をシェラネグラに持ちこみ宇宙線バックグラウンドの測定を開始した。チャンネル数こそ本番の15,000と比べて少ないが、同じ電源・電子回路・光検出器を用いたもので高山でのデータ収集能力の確認と本番でのデータ収集方法の検討のためである。無事稼働を確認し、平行して名古屋で本番用のデータ収集システムの開発を行い完成させた。同時にシェラネグラでの宇宙線データをもとにモンテカルロシミュレーションを開発し、本検出器の太陽中性子に対する検出感度を求めた。一方SciBarはアメリカのフェルミ国立加速器研究所にあったが、平成23年2月から3月にかけて6名で解体・梱包作業を行い、陸路でメキシコの国立研究所INAOEに運び4月中旬に無事到着した。高度2,150mのINAOEで宇宙線の測定を行ってからシェラネグラに移設する計画である。SciBarは2.5cm×1.3cm×3mのシンチレータバーを貼り合わせた板64組から構成され、1組は300kgある。宇宙線実験の場合には加速器実験の場合と異なる姿勢で設置する必要があるため、宇宙線観測用に新たな架台を製作する必要がある。INAOEへの導入後、メキシコの研究者と議論を行い、架台の設計・試作を開始した。本研究は、加速器実験で用いられていた高精度粒子飛跡検出器(SciBar)を宇宙線実験に転用し、メキシコの4,600m高山のシェラネグラに設置して太陽中性子観測を行うことを目指している。本研究の最終的な目的は太陽表面で加速されたイオンではなくて、加速イオンと太陽大気との相互作用で生成され磁場の影響を受けずに直進する中性子を観測することにより、太陽表面における高エネルギー粒子加速機構を解明することである。SciBarは平成22年度にはアメリカのフェルミ加速器研究所にあったが、それを平成22年度末に発送し、平成23年度早々にメキシコの2,150mにある研究所INAOEに運び込むことができた。一方データ収集に用いる光センサー、電子回路、パソコン類は名古屋で調整していたが、秋には調整が終わり、メキシコに出荷し、平成24年の2月にIOANEに到着した。INAOEに到着したSciBarであるが、到着後すぐに研究代表者がメキシコに行き、INAOEにおいて現地研究者と架台製作の業者と打ち合わせを行った。SciBarは加速器からのビームを捉えるように製作された計15トンの検出器であるが、太陽中性子の観測のためにはビーム方向を真上に想定して検出器を設計する必要があり、新たな架台が必要であった。平成23年度は主としてメキシコ側の研究者が業者と打ち合わせしながら架台の設計・試作架台の試験を行った。平成23年度終了の時点で架台は出来上がっていなかったが、デザインはほぼ固まり、最終試験を行っている途中で終了した。本研究は加速器実験に用いていた粒子軌跡検出器を宇宙線実験に転用しようとするもので、平成24年度までにメキシコの高度2,150mにある研究所INAOEにおいて、実際に宇宙線データを取得し、検出器が正常に稼働することを確認した。平成25年度に入るとすぐに検出器を4,600mのシェラネグラ山に設置し、9月までかけて宇宙線データの連続取得が可能なシステムを確立した。この間、本科研費と別経費とで複数人の日本人がメキシコに複数回渡航し、現地研究者と協力してデータ取得システムを完成させた。本検出器を用いた研究目的は、太陽中性子を検出することにより太陽表面での高エネルギー粒子加速機構を解明することが主であるが、それと並行して宇宙線強度の方向別変動を調べることにより、太陽系内における宇宙線伝播の様子をモニターすることでもある。従ってデータもこれら2種類の目的が果たせるように区別して保存している。

10月以降は、メキシコ側の研究者が断続的にシェラネグラに行き、連続運転が可能なように電源系の整備や、電源・回路の発する熱の冷却システムを整備し、年度の終わりにはこれらの整備が完了した。あとは過去において10イベント程度しか検出されなかった太陽中性子イベントを検出することであるが、これは研究期間内には実現できず、今後の太陽活動に期待したい。また、本研究を遂行しているうちにわかったことは、本検出器は加速器実験で用いていたデータ収集システムをそのまま使用させていただいているが、宇宙線観測用に最適化されていないので、1秒間に1000イベントしか取得できない。一方シェラネグラでのバックグラウンド中性子は1秒間に20000個あり、現在ほとんどのデータを落としている。そのため高速のデータ取得システムを開発中で将来置き換える予定である。本研究は、メキシコの4,600m高山において加速器実験で用いられていた高精度飛跡検出器を宇宙放射線測定装置として転用し、太陽中性子観測を行うことにより太陽高エネルギー粒子加速機構を解明することを目的としている。平成23年度までに、アメリカのフェルミ加速器研究所にあった検出器をメキシコの高度2,150mにある研究所INAOEまで運搬した。検出器は計15トンあるが、加速器ビームが到来する方向を太陽方向に置き換える必要があるため、新たな架台の製作が必要であった。平成24年度は、まず架台の設計が終了し、INAOEにおいて検出器の設置が完了した。続いて粒子のエネルギー損失に比例したシンチレーション光と呼ばれる信号を光センサーに運ぶためのファイバーを検出器に差し込む作業を完了した。これらの作業はメキシコ側の研究者が行った。平成24年8月には日本から3名がメキシコに渡り、検出器全体の4分の1に対応する部分に光センサー、電気回路、データ収集パソコン、及び電源を取り付け、宇宙線の信号を取得することに成功した。さらに11月と平成25年2月に2名ずつが日本からメキシコに渡り、検出器全体による宇宙線データの取得を完成させた。これらの作業の際にはメキシコ側の研究者も立ち会い、データ収集の方法を一緒に検討し、習得した。メキシコにおける詳細な宇宙線データの取得は本研究が世界で初めてである。平成25年度早々には4,600mのシェラネグラ山に輸送され、高山での太陽中性子観測が開始される予定である。本年度の研究を遂行するにあたり、架台の製作にかかる費用はメキシコ側が負担した。また、日本からメキシコへの出張にかかる経費については本科研費と他の経費を併用して行った。平成23年度中にSciBarを宇宙線測定用の架台に収納し、メキシコの高度2,150mの研究所INAOEにおいて宇宙線データの取得を行うことを予定していた。しかし実際には架台のデザインを終え、宇宙線データ取得用の電子回路・パソコン等がINAOEに到着した時点で終了してしまった。遅れの大きな理由は2点ある。1点目は元々の予定では平成22年度中にSciBarはINAOEに運ばれて架台の設計が始められる予定であったのが、アメリカのフェルミ加速器研究所にあったSciBarを解体・梱包してメキシコ側が輸入体制を作るのに予定していた以上に時間がかかり、INAOEに届いたのは平成23年度になってからであった。2点目は架台の製作過程にある。
マラリア感染イメージングのための分子プローブの開発

感染症の中でも、世界的には最も重要なマラリア感染症のイメージングのための分子プローブの開発に着手し、抗マラリア薬とアミロイドに親和性を示す化合物を基本骨格とする分子プローブの合成を進めた。抗マラリア薬キナクリンの放射性ヨウ素標識体、キナクリンの基本骨格であるアクリジン誘導体とその放射性ヨウ素標識体、またアミロイドに親和性を示すスチリルクロモン誘導体とその放射性ヨウ素標識体の合成に成功したが、マラリア原虫を体外で直接標識する方法は未達成である。世界的に、微生物感染症が死因の第一位を占めているにもかかわらず、これまで、病因となる微生物を直接標的とするin vivoイメージングは、ほとんど行われていない。本学では、昨年度(平成24年度)に、放射性同位元素センター内に、小動物用PET/SPECT/CTを設置したP2(BSL2),P3(BSL3)施設が設置され、本邦初の感染症のin vivoイメージングが可能な本格的な研究環境を整備しつつあるところである。そこで、その間、我々のこれまでの、in vivoイメージングのための分子プローブを開発研究の経験を基に、当該年度は、マラリア感染イメージングのための分子プローブの準備と、それらの放射性ヨウ素標識体の体内動態等の検討を進めた。抗マラリア薬を基本構造とする分子プローブ群の合成とその放射性ヨウ素標識体の体内動態等の検討マラリア原虫の細胞膜を透過し、原虫内のタンパク質に強く結合し、集積することが期待できる抗マラリア薬キナクリンとそれらの関連化合物数種を合成し、その標識を行った。放射性ヨウ素標識キナクリンは、肺への集積が著しく高い結果となり、脳への移行は認められなかった。血中からは速やかな消失が認められたが、肝臓および腎臓においては滞留する傾向を示した。一方、一連のアクリジン化合物においては、置換基の種類や導入位置の違いによって、その体内動態は大きく変化した。特に、肺への滞留生と脳への移行性については,その違いが顕著であった。また、肺への移行が少ない化合物では、肝臓の分布が高くなる傾向があり、徐々に腸へ移行するものの、その消失は緩慢であった。今後、親水性を増加させる官能基の導入を行う等、マラリア原虫が集積する肝臓からの消失が早い化合物の開発を図る事になる。本学では、平成24年度に、放射性同位元素センター内に、小動物用PET/SPECT/CTを設置したP2(BSL2),P3(BSL3)施設が設置され、本邦初の感染症のin vivoイメージングが可能な本格的な研究環境が整備された。そこで、我々のこれまでの研究の経験を基に、感染症の中でも、世界的には最も重要なマラリア感染症のin vivoイメージング技術の開発に着手した。分子プローブの設計合成:(1)マラリア原虫のギムザ染色に用いられるメチレンブルー及びエオシン(2)抗マラリア薬、(3)アミロイドに親和性を示す化合物、を基本骨格とするin vivoイメージング薬剤の開発を当初計画したが、(1)のメチレンブルー等は、骨格自体が荷電を有しており、細胞膜等の透過性に難点が生じること等から、(2)と(3)のアプローチから進めることとした。○抗マラリア薬を基本構造とする分子プローブ群の合成:1抗マラリア薬キナクリンの放射性ヨウ素標識体の合成,2キナクリンの基本骨格であるアクリジン誘導体とその放射性ヨウ素標識体の合成○アミロイドに親和性を示す分子プローブ群の選別:スチリルクロモン誘導体とその放射性ヨウ素標識体の合成分子プローブの投与方法マラリア原虫は,血液もしくは赤血球から取り出すと生存できないため、現在、原虫を体外で直接標識する方法は断念したが、感染動物を作成後、各ステージで分子プローブを投与し、分子プローブの体内挙動を調べることとした。放射性ヨウ素標識キナクリンは、肺への集積が著しく高い結果となり、キナクリン自体の適用は困難で有ると判断したが、一連のアクリジン化合物やスチリルクロモンの標識体においては、置換基の種類や導入位置の違いによって、その体内動態は大きく変化した。今後、さらに最適な動態を示す化合物の設計と、in vitroでの赤血球標識法の検討の必要がある。本学では、平成23年度に、放射性同位元素センター内に、動物用PET/SPECT/CTを設置したP2(BSL2),P3(BSL3)施設が整備され、本邦初の感染症のin vivoイメージングが可能な本格的な研究環境が整うこととなった。そこで、その間、我々のこれまでの、in vivoイメージングのための分子プローブを開発研究の経験を基に、マラリア感染イメージングのための以下の分子プローブの開発を進めた。