hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バルプロ酸による放射線誘発口腔粘膜炎軽減作用の検討

がん放射線治療の副作用の一つである口腔粘膜炎は頭頸部放射線療法時の殆どに発症し、口腔内から咽頭に至るまで重篤な粘膜障害を引き起こす。しかし、現在のところ有効な治療薬剤はない。今回、抗てんかん薬であり、かつHDAC阻害のあるバルプロ酸ナトリウムは放射線誘発口腔粘膜障害に対して有用である可能性が示唆された。ハムスターのチークポーチにX線30Gyを単回照射することにより、放射線誘発口腔粘膜炎モデルの作製を行った。バルプロ酸ナトリウム100, 300, 600mg/kgの投与を行い、放射線照射後14日目の好中球ミエロペルオキシダーゼ(MPO)活性を測定したところ、用量依存的なMPO活性の低減を認めた。また、放射線照射後8日目および14日目のH&E染色像では粘膜下の炎症性細胞の浸潤や粘膜上皮の破たんがバルプロ酸600mg/kg投与群では顕著に軽減していた。細胞増殖マーカーの一つであるMinichromosome maintenance protein 4 (MCM4)の免疫染色を行ったところ、バルプロ酸600mg/kg投与群では粘膜組織の陽性細胞が多く観察され、粘膜増殖機能が維持されていることが明らかとなった。ヒストンH3およびH4のアセチル化を測定したところ、バルプロ酸600mg/kg投与群では投与後2時間よりヒストンのアセチル化が開始していることが確認され、48時間後においても維持されていた。一方、バルプロ酸600mg/kg投与後の組織中バルプロ酸濃度は投与3時間後には半減し、12時間後には検出限界以下であった。このことから、バルプロ酸単回投与においてもヒストンのアセチル化は長時間維持され、口腔粘膜炎の改善に寄与していることが示唆される。リアルタイムPCR法により各種遺伝子発現を測定したところ、投与後14日目のTGF-βの発現量がバルプロ酸投与群では有意に低下していた。また、β-cateninの発現量はバルプロ酸投与後8日目および14日目いずれも上昇していた。これらのことは放射線による組織のアポトーシスを軽減しつつも粘膜上皮増殖を促進していることを示唆する。以上より、バルプロ酸ナトリウムは放射線誘発口内炎を軽減する可能性が認められた。本年度はこれまでの全身投与による検討に加え、局所投与での検討を行った。バルプロ酸ナトリウムおよびHDAC阻害活性を有しないバルプロ酸のアナログであるバルプロマイドを放射線照射当日より連日頬袋内へ投与した。投与量はいずれも30 mg/siteとし、溶媒にはヒドロキシプロピルセルロースを用いた。バルプロ酸ナトリウムの投与により粘膜炎スコアは軽減し、総スコアおよびスコア3以上の日数の割合を有意に改善した。これらの作用はバルプロマイドでは見られなかったことから、バルプロ酸ナトリウムによる口腔粘膜炎改善作用はHDAC阻害作用によるものであることが明らかとなった。頬袋内のバルプロ酸ナトリウムは1時間以内に最高濃度に到達し、投与8時間後においても持続していた。また、反対側の頬袋からはほとんど検出されなかったことから、全身循環による影響は少ないと考えられる。さらに、バルプロ酸ナトリウム投与により放射線照射による抗腫瘍効果に悪影響が出ないことを確認するために、ヒト扁平上皮がん細胞(SAS, HSC2, HSC3, HSC4)を用いて評価した。バルプロ酸ナトリウム濃度については0.5mM10mMの濃度で基礎検討を行い、濃度は1mMおよび5mMに設定した。扁平上皮がん細胞に放射線照射(2, 4, 6, 8および10Gy)を行い、バルプロ酸ナトリウム1nMおよび5mM添加時の細胞生存率を検討したところ、バルプロ酸ナトリウムはいずれの細胞株においても濃度依存的に放射線増感作用を示した。以上より、バルプロ酸ナトリウムは腫瘍細胞に対して悪影響を及ぼすことなく放射線誘発口内炎を軽減する可能性が示唆された。当初の計画では全身投与を主体に計画していたが、臨床応用を見据えた際に安全性および局所での有効性も検証する必要があると考え、ハムスターを用いた放射線誘発口腔粘膜炎モデルでバルプロ酸ナトリウムの局所(頬袋内)投与による有用性を評価した。バルプロマイドは効果を示さなかったことから、口腔粘膜炎改善作用はHDAC阻害作用によるものであることを強く裏付ける結果が得られた。実際にHDAC阻害薬は抗炎症作用や細胞分化促進作用を示すことが報告されており、前年度の検討で得られたTGF-β抑制作用やβ-cateninの発現量増加作用が粘膜炎の軽減に関与していると考えられる。バルプロ酸ナトリウムが局所投与で粘膜から良好に吸収され、全身循環に影響しないことは、安全性の観点から今後臨床応用を進めていく上でも有用である。今回、溶媒にはヒドロキシプロピルセルロースを用いたが、臨床応用する際には粘膜への滞留性や使用感および味のマスキングも考慮した工夫が必要となることも想定される。培養細胞を用いた悪性腫瘍に対するバルプロ酸ナトリウムの影響についての検討では、腫瘍を増悪することなくむしろ放射線増感作用を示す結果が得られた。このことは放射線照射による粘膜炎を軽減しつつ患者の予後を改善する可能性を示唆している。実際にバルプロ酸ナトリウムは抗悪性腫瘍作用を示すという報告が数多くあり、今回の我々の結果もこれらを支持する形となった。動物実験および培養細胞を用いた評価はおおむね順調に進展していると考えられ、今後は臨床応用を目指して検討を実施していく見込みである。

愛媛大学医学部附属病院歯科口腔外科の協力を得て自主臨床試験「放射線性口内炎治療薬としてのバルプロ酸ナトリウムの安全性に関するオープン試験」を実施した。口腔がん治療として放射線療法あるいは化学放射線療法を受ける患者を対象として2例実施した。概要はバルプロ酸ナトリウム1200mgを1日2回に分けて内服し、血中濃度40μg/mL120μg/mL(てんかんの有効血中濃度を参照)が維持されるように適宜増減した。副作用の確認としては血液学的検査(赤血球数、白血球数、血小板数、ヘモグロビン)、血液生化学的検査(AST、ALT, γGTP, LDH,総ビリルビン、ナトリウム、クレアチニン)を行った。結果として、1例はバルプロ酸ナトリウムとの因果関係が不明なせん妄および誤嚥性肺炎を発症したことから放射線治療中断となり、もう1例はバルプロ酸ナトリウムとの因果関係が不明な肝機能上昇(他の被疑薬:ミノサイクリン、アセトアミノフェン)を示したためバルプロ酸ナトリウムの服用を中止した。これらの結果は予測不可能な有害事象ではなかったものの、より安全に投与できる経路として局所投与(含嗽)が望ましいと考え、「放射線性口内炎に対するバルプロ酸ナトリウム含嗽剤の安全性・有効性に関する非対照、オープンラベル第I/II相試験」を実施することとした。実施方法としては1日4回毎食後および放射線照射前にバルプロ酸ナトリウム含嗽を行い、全身への移行がないか血中濃度をモニタリングする。また、全身投与時の副作用に加えて局所での副作用(口腔内刺激感等)がないかどうかも確認する。現在、2名の患者がエントリーされたが、目立った有害事象は無く治療を遂行している。がん放射線治療の副作用の一つである口腔粘膜炎は頭頸部放射線療法時の殆どに発症し、口腔内から咽頭に至るまで重篤な粘膜障害を引き起こす。しかし、現在のところ有効な治療薬剤はない。今回、抗てんかん薬であり、かつHDAC阻害のあるバルプロ酸ナトリウムは放射線誘発口腔粘膜障害に対して有用である可能性が示唆された。ハムスターを用いた放射線誘発口腔粘膜炎モデルでバルプロ酸ナトリウムの有用性を評価したが、予想されたメカニズムに関してはおおむね検討することが出来た。MPO活性の測定により、全般的な炎症の程度を評価した。また、H&E染色により、経時的(8日後および14日後)の組織学的評価を行った。加えて、細胞増殖マーカーの1つであるMCM4免疫染色を実施することによりバルプロ酸ナトリウムによる細胞増殖の維持(放射線による細胞死の抑制)が確認された。ヒストンH3,H4のアセチル化測定も当初の予定通り実行することが出来た。当初作用機序の検討はWestern blotting法、リアルタイムPCR法、免疫組織化学法等を予定していたが、使用動物にハムスターを用いたことから、リアルタイムPCR法および免疫組織化学法を選択した。MPO活性の測定およびH&E染色による評価はこれまでに数多く実施した経験があったことから、問題なく遂行できた。MCM4免疫染色は初の試みであったが、ハムスターでの交差性も問題なく染色可能であった。
安定性を保証したアクティブ音場制御のための適応制御システムに関する研究

主音源からの騒音を基準マイクにより検出し,第2音源からアクティブに制御音を生成し目標点での騒音レベルを抑制する能動騒音制御において,主音源からの2つの1次伝播経路,制御音源からの2つの2次伝播経路に関する情報は極めて重要である.設定した研究目標に関して次の新しい成果が得られた.1)1次伝播経路の変動に関して,安定性を理論的に保証する新しいロバスト適応アルゴリズムを構築し,これをエア-ダクトを用いた適応制御実験により実証し,約30dBのキャンセリング性能が達成できた.2)2次伝播経路の変動に関しては,従来では適当キャンセリングを実時間で安定に実施する方法や実験結果の報告はないが,本研究では2つの総合伝達特性をFIRフィルタで同定し,この比をとり逆FFTを適用することにより,適応能動コントローラを実時間で構成できることを示し,初めてエア-ダクトにおける適応制御実験に成功した.3)主音源,基準マイク,第2音源,目標点マイクがそれぞれ複数個存在するようなマルチチャンネル形能動騒音制御における適応制御を安定に実現するための新しいマルチチャンネル形ロバスト適応アルゴリズムの構築と実際のエア-ダクトにおける実験による検証を行うことに成功した.特にマルチチャンネル形の適応制御では第2伝播経路行列の干渉効果をいかに解決するかが分散適応制御を行う場合に重要であり,今回は従来の多入出力系のロバスト適応アルゴリズムと比較して極めてタイトに干渉項の上限を利用できるのでキャンセリング誤差の上界を抑えることができる点に大きな特徴が見られた.以上,アクティブに制御音を生成し音場騒音を安定に制御する一つの有力ロバスト適応手法を与えることができたが,今後はこれらの手法や成果を発展さえて音場再生のための実時間適応制御に関して取り組みたいと考えている.主音源からの騒音を基準マイクにより検出し,第2音源からアクティブに制御音を生成し目標点での騒音レベルを抑制する能動騒音制御において,主音源からの2つの1次伝播経路,制御音源からの2つの2次伝播経路に関する情報は極めて重要である.設定した研究目標に関して次の新しい成果が得られた.1)1次伝播経路の変動に関して,安定性を理論的に保証する新しいロバスト適応アルゴリズムを構築し,これをエア-ダクトを用いた適応制御実験により実証し,約30dBのキャンセリング性能が達成できた.2)2次伝播経路の変動に関しては,従来では適当キャンセリングを実時間で安定に実施する方法や実験結果の報告はないが,本研究では2つの総合伝達特性をFIRフィルタで同定し,この比をとり逆FFTを適用することにより,適応能動コントローラを実時間で構成できることを示し,初めてエア-ダクトにおける適応制御実験に成功した.3)主音源,基準マイク,第2音源,目標点マイクがそれぞれ複数個存在するようなマルチチャンネル形能動騒音制御における適応制御を安定に実現するための新しいマルチチャンネル形ロバスト適応アルゴリズムの構築と実際のエア-ダクトにおける実験による検証を行うことに成功した.特にマルチチャンネル形の適応制御では第2伝播経路行列の干渉効果をいかに解決するかが分散適応制御を行う場合に重要であり,今回は従来の多入出力系のロバスト適応アルゴリズムと比較して極めてタイトに干渉項の上限を利用できるのでキャンセリング誤差の上界を抑えることができる点に大きな特徴が見られた.以上,アクティブに制御音を生成し音場騒音を安定に制御する一つの有力ロバスト適応手法を与えることができたが,今後はこれらの手法や成果を発展さえて音場再生のための実時間適応制御に関して取り組みたいと考えている.
興奮性アミノ酸ニューロンを指標とした分裂病とてんかんの病因に関する研究

1.分裂病死後脳の大脳皮質において、NMDAレセプター複合体のグリシン結合部位が増加しており、興奮性アミノ酸神経伝達に対する代償的変化である可能性が考えられた。2.ラット前頭前野において、NMDAレセプターはドーパミンニューロンに対して抑制的に作用しており、この相互作用にはGABAニューロンが介在している可能性が示唆された。3.NMDAアンタゴニストによって引き起こされるラットの異常行動が,NMDAレセプター機能を促進する物質によって抑制されること、さらにこの物質のひとつであるD-セリンが、ラットやヒトの脳内に存在することが新しくわかった。4.キンドリングラットの扁桃核/梨状葉皮質において、代謝型レセプターのmRNA含量には変化がなかったが、このレセプターに共役したイノシトールリン脂質代謝回転が長期間にわたり亢進していることがわかり、この亢進がけいれん準備性に関与していると考えられた。5.キノリン酸の脳室内投与によって誘発されるけいれんは、NMDAレセプターを介した神経伝達が亢進することによって発現するが、低用量ではNO系が、高用量ではL型およびT型Ca^<2+>イオンチャンネルがさらに関与している可能性が示唆された。6.遅発性神経細胞死のメカニズムに、細胞内CA^<2+>の上昇、non-NMDA型でCa^<2+>透過性の増加を示すグルタミン酸電流成分の増加、ならびにイノシトールリン脂質代謝障害が関与している可能性が示唆された。7.メタアンフェタミンンのドーパミンニューロンに対する神経毒性は、NMDAレセプターを介したグルタミン酸神経伝達の亢進状態が関与することが明らかになった。8.脳内のNMDAレセプター複合体には、多様なタイプが存在することが、レセプター結合実験や核内転写制御因子に関する実験で明らかになった。1.NMDAレセプタ-のアンタゴニストは、ラットの中脳・辺緑系ド-パミンニュ-ロンの代謝回転を選択的に亢進させ、とくに前頭葉においてはNMDAレセプタ-はド-パミンニュ-ロンに対してtonicな抑制をかけていることが明かになった。2.内在性ポリアミンのスペルミジンが、ラット脳のMK-801結合を増強することがわかり、NMDAレセプタ-を介する神経伝達をポリアミンが調節している可能性が示唆された。3.慢性分裂病死後脳の大脳皮質でNMDAレセプタ-に関連しているグリシン結合が増加していることがわかり)、興奮性アミノ酸神経伝達の異常が分裂病脳において存在することの証拠が新たに加わった。4.メタンフェタミン反復投与後のラット線条体におけるド-パミン取り込み部位の減少が、NMDAのアンタゴニストの同時投与によって抑制されることから、メタンフェタミンの神経毒性にNMDAレセプタ-が関与している可能性が考えられた。5.キンドリングラット脳では、興奮性アミノ酸レセプタ-のイオノトロピックレセプタ-の持続的方化は認められなかったが、メタボトロピックレセプタ-を介した神経伝達が持続的に亢進していることがわかった。6.グルタミン酸レセプタ-解明の手段としてジョロウグモ毒素(JSTX)を用いた研究では、無脊椎動物の神経筋標本やモルモット海馬スライスを用いた電気生理学的研究において、JSTXがグルタミン酸のアンタゴニストとして作用すること、ラット海馬のCA3でビチオン-JSTX結合が豊富であることがわかり、さらにJSTXを用いたグルタミン酸レセプタ-の精製を進めている。

1.メタンフェタミン逆耐性ラットに、フェンシクリジンを投与すると行動学的(spontaneous activity,head weaving)に交差逆耐性がみられ、前頭前野皮質および前部帯状回皮質においてアスバラギン酸合量が著明に減少することがわかった。2.扁桃核キンドリングラットの海馬において、Kainate受容体(KA-1)のmRNAが増加し、NMDA受容体(NMDARI)およびAMPA受容体(GluR-2)のmRNAには変化がないことを見出した。3.NMDAレセプター複合体内に存在するグリシン結合部位に内在性ポリアミンに対する反応の異なるアゴニスト選択型とアンタゴニスト選択型が存在する可能性を示唆する研究結果が得られた。4.NMDAレセプター複合体のグリシン結合部位に対するアゴニストであるD-セリンがラットやヒトの脳に器官特異的に存在していることを、世界ではじめて発見し、ならびに、その測定方法を確立した。5.慢性分裂病死後脳の大脳皮質の6部位で、グリシン結合部位の結合親和性には変化はないが、最大結合数が増加していることがわかり、精神分裂病における興奮性アミノ酸神経伝達異常が杉在することの証拠の一つを発見した。6.ラットに多量のメタンフェタミンを多量投与すると脳内のセロトニン含量が減少するが、これをNMDAアンタゴニストが抑制することから、メタンフェタミンのセロトニンニューロンに対する神経毒性にNMDAレセプターが関与していることが示唆された。1.前頭前野において、NMDAレセプターとGABAニューロンとの間に相互作用があることが、in vivo microdialysis法によって、確かめられた。2.スナネズミを用いた脳虚血モデルにおいて、海馬CA1錐体細胞のシナプス後電位で、non-NMDA型レセプターでCA^<2+>透過性を示すグルタミン酸成分が増加していることが、新しく分かった。3.メタアンフェタミンの線条体におけるドーパミン神経毒性に、メタアンフェタミン反復投与によるグルタミン酸の遅延性持続性の増加が、関与している可能性が示唆された。4.キノリン酸脳室内投与によるけいれんが、L型Ca^<2+>チャンネル及びT型Ca^<2+>チャンネル拮抗薬で抑制されること、ニッケルやニカルジピンによっては部分的に抑制されることが分かった。5.In vivo microdialysis法を用いた研究で、ラット線条体において、AMPA受容体はドーパミン遊離に促進的に作用していることが示された。6.NMDA投与により、AP1結合蛋白は海馬において著明に、大脳皮質、線条体、視床下部及び橋・延髄においても増加すること、さらに、CREB結合蛋白が海馬で有意に増加することが分かった。7.Phencyclidineの慢性投与で、大脳皮質と海馬のベンゾジアゼピン結合部位が増加し、嗅皮質では減少することがわかり、興奮性アミノ酸とGABAaレセプターとの間に相互作用があることが示唆された。8.内因性D-セリンの遊離に関して、in vivo dialysis micro法を用いて調べたが、ベラトリジン誘発による遊離は見られず、D-セリンの遊離は古典的な神経伝達物質とは、異なることがわかった。
自殺予防対策のための効果的な医学教育法の開発

医学生に対して、自殺予防への理解と具体的な介入スキルを身につけるために、厚労省・警察庁そしてNPO団体の資料を基に「自殺予防」に必要な「予備知識」について、「現状」「自殺者」「原因」「予兆」「予防」に分類し計50の下位項目に分類し、医学生の意識調査を行った。また、医学生に小講義や討論の前に「自殺企図」に対する率直な意見を求めるためのアンケートを行った。この調査の結果から、医学生には「自殺は誰にでも起こりえる」、「自殺と精神疾患の関連性が高い」といった一般的な認識に乏しいことが伺えた。自由記載から、完遂者に対するイメージをまとめてみると「止むに止まれぬ状況で精神的に追い詰められた孤独な精神的弱者」、未遂者については「死ぬ気はなく、周囲に何か訴えたい・興味・注意を引きたい者」といった内容であった。先行研究から自殺未遂者ケアが自殺予防の重要な鍵とされる。医学生は「完遂者」と「未遂者」の捉え方に一線を引いており、自殺予防教育の必要性を再認識した。自殺予防のゲートキーパーになり得る医師養成のためには、医学教育の中で自殺に関する医学・生物学的、心理・社会学的見地からの教育が必要と考えられた。自殺予防対策のための効果的なグループ討論を行うため、2-3名の小グループ討論を実施した。グループごとに意見を抽出、発表を行い、各グループの問題点の総括を全体討論で行った。その結果、医学生にとって、まずは自殺問題に関して視覚的に興味を持ちやすい教材が必要であると私たちは考えた。私たちは、パワーポイントを用いて、臨床場面で生かせる「自殺予防対策」のロールプレイ教材と、「自殺予防対策の啓発活動」のリーフレット作成を行った。今後、医学生にとって印象に残りやすい有用な自殺予防教材の開発を検討した。系統講義を終え臨床実地教育のため精神科臨床実習を行う第5-6学年の医学生に自殺予防への理解と具体的な介入スキルを身につけるために、効果的な教材の開発と研修の試験的実施をおこなった。準備段階として、必要な本邦における自殺の実態について、厚労省・警察庁そしてNPO団体からの資料を収集した。「自殺予防学」として医学生にとって最低限必要な疫学的、心理・社会学的、医学的知識について、「現状」「自殺者」「原因」「予兆」「予防」に分類し、計50の下位項目とした。また、医学生に小講義や討論の前に「自殺企図」に対する率直な意見を求めるためのアンケートを4項目にまとめた。内容は、「完遂者へのイメージ」「未遂を繰り返すものへのイメージ」「身近なものの自殺の告白への対応」「未遂手段で多い向精神薬について」とした。さらに、3-4人ごとに行なう小講義教材をパワーポイント30-40枚にまとめた。試験的実施の前に、知識を求める50項目内容について、知識が偏っていないか、謝っていないか、難易度は適当かを確認するために第4学年の医学生約70名を対象に「YES」「NO」形式で答えてもらい、内容を検討して修正を行なった。試験的実施として、5学年3名ずつ計6名を対象に、知識の確認とアンケートを実施し、小講義をパソコンにて行なった。その後、「効果的な自殺予防対策」についてグループ討論と意見を求めた。今後、研究全体の流れを確認し対象ケースを増やすと共に、講義内容、自殺予防対策のための効果的なグループ討論とロールプレイ進め方、学習教材について、医学生のレベルにあった質と量であるかを総合評価し改訂を加えていく予定である。本邦の死因の第6位である自殺について、医療従事者はその事実を把握し、自殺予防対策において医学的見地から十分な認識が必要である。

系統講義を終え臨床実地教育のため精神科臨床実習を行う第5-6学年の医学生77名に自殺予防への理解と具体的な介入スキルを身につけるために、効果的な教材の開発と研修の試験的実施をおこなった。本邦における自殺の実態について、厚労省・警察庁そしてNPO団体からの資料を収集した。医学生にとって「自殺予防」に必要な「予備知識」について、「現状」「自殺者」「原因」「予兆」「予防」に分類し計50の下位項目とした。また、医学生に小講義や討論の前に「自殺企図」に対する率直な意見を求めるためのアンケートを4項目にまとめた。内容は、「完遂者へのイメージ」「未遂を繰り返すものへのイメージ」「身近なものの自殺の告白への対応」「未遂手段で多い向精神薬について」とした。さらに、3-4人ごとに行なう小講義教材をパワーポイント40枚にまとめた。「予備知識」50項目の結果から、「自殺は誰にでも起こりえること」、「自殺と精神疾患の関連性」、「身体疾患・健康問題を動機としていること」、「中高年期に多いこと」といった極めて一般的な知識の不足が確認された。アンケートから、完遂者に対するイメージとして「孤独な精神的弱者」、未遂者については「死ぬ気はなく、周囲に何か訴えたい・興味・注意を引きたい者」といった意見も少なくはなかった。自殺予防のゲートキーパーになり得る医師を養成するためには、医学教育の中で自殺という「死因」の実態把握・理解とともに、自殺に関する医学・生物学的、心理・社会学的見地からの教育の必要性が考えられた。今後、自殺予防対策のための効果的なグループ討論とロールプレイ進め方、学習教材について、医学生のレベルにあった質と量であるかを総合評価し改訂を加えていく予定である。医学生に対して、自殺予防への理解と具体的な介入スキルを身につけるために、厚労省・警察庁そしてNPO団体の資料を基に「自殺予防」に必要な「予備知識」について、「現状」「自殺者」「原因」「予兆」「予防」に分類し計50の下位項目に分類し、医学生の意識調査を行った。また、医学生に小講義や討論の前に「自殺企図」に対する率直な意見を求めるためのアンケートを行った。この調査の結果から、医学生には「自殺は誰にでも起こりえる」といった認識に乏しい半面、「自殺と精神疾患の関連性」の認識も以外に乏しいことが伺えた。自由記載から、完遂者に対するイメージをまとめてみると「止むに止まれぬ状況で精神的に追い詰められた孤独な精神的弱者」、未遂者については「死ぬ気はなく、周囲に何か訴えたい・興味・注意を引きたい者」といった内容であった。先行研究から自殺未遂者ケアが自殺予防の重要な鍵とされる。医学生は「完遂者」と「未遂者」の捉え方に一線を引いており、自殺予防教育の必要性を再認識した。自殺予防のゲートキーパーになり得る医師養成のためには、医学教育の中で自殺に関する医学・生物学的、心理・社会学的見地からの教育が必要と考えられた。この結果を基に、自殺予防対策のための効果的なグループ討論を行うために、2-3名の小グループを構成しパソコンを使って、予備調査の結果を基に各グループの意見を抽出、発表を行い、各グループの問題点の総括を全体討論で行った。その結果、医学生にとって、まずは自殺問題に関して視覚的に興味を持って受け止めやすい教材の必要性が指摘された。これを基にパワーポイントを用いて、臨床の場面で生かせる「自殺予防対策」のロールプレイ教材の作成と、「自殺予防対策の啓発活動」を行うリーフレット作成を行った。
分子シミュレーションによる生体活性サイトの構造・機能相関の解明とデザイン

本年度は、(1)生体活性サイトの機能解明に向けた新しい分子シミュレーション技術の開発、(2)3D活性サイトの分子構造・電子状態の理論計算による精緻化、(3)金属タンパク質の機能発現要素の抽出を進めた。(1)に関しては、金属タンパク質活性サイトの電子状態計算の高速化のためUPM6のパラメータを改良したUrPM6の開発に関して、多核金属中心をもつ模倣錯体への適用を可能にした。(2)に関しては、PSIIに関して、S2 →S3遷移、S3 →S0遷移では、Mn4部位の酸化に伴って配位水W1より、水素結合アクセプターD1-Asp61を介したH+共役電子移動が起こることをQM/MM計算で示すなど、Mn4CaO5錯体における水分解・酸素発生反応機構を明らかにした。ヘムタンパク質に関しては、有毒なNOを無毒なN2Oに変換する酵素である一酸化窒素還元酵素P450norのNO結合状態について電子状態と分子構造の関係を明らかにした。(3)に関しては、ヘムの構造歪みと酸化還元電位に着目し、各振動モードと酸化還元電位の間に相関があることを明らかにした。この結果は振動モード方向の歪みを大きくすることで酸化還元電位の制御が可能であることを示唆しており、ヘムタンパク質の演繹的設計指針を示した。酸化反応の触媒となる高スピン型複核Ni錯体bis(μ-oxido)dinickel(III)が合成され、その電子状態・スピン状態が実験と計算の双方から調べられた。その結果、高い酸化数を持つ金属酸素二核錯体としては極めて珍しく、強磁性的に相互作用した錯体であることが明らかとなった。このように、金属タンパク質に関して方法、構造、機構、デザインについて進展させることができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、(1)生体活性サイトの機能解明に向けた新しい分子シミュレーション技術の開発と(2)3D活性サイトの分子構造・電子状態の理論計算による精緻化を進めた。(1)では、通常の分子動力学シミュレーション(MD)で追跡不可能であるタンパク質の機能発現の効率的なレアイベント探索のため、(i)構造変化を誘起する可能性が高い初期構造選択と、(ii)短時間MDによる初期構造の構造リサンプリング過程から成る効率的構造サンプリング手法、Outlier FLOODing法とTaBooSeArchalgorithmを提案した。また、理論計算によってタンパク質などの生体高分子の機能発現機構を明らかにするには、活性サイトの電子状態には量子力学計算(QM)を用い、タンパク質の動的構造には経験的な力場(MM)を用いた分子動力学計算を用いる。我々はそのような量子力学と古典力学の並列連成計算のオリジナルなコードの開発・高度化を行い、発光タンパク質siriusの発色団への応用を実施した。(2)では、光合成システムII (PSII)の活性中心であるCaMn4O5クラスターに対して、QM/MM計算により構造最適化を行い、タンパク質の静電相互作用を考慮に入れた中間体の構造同定およびMnの酸化状態などの電子状態を決定し、「3D活性サイト」の分子構造・電子状態の精緻化を行った。また、ヘムの多機能性の起源を明らかにするため、、ヘムの構造としてヘムの歪みを、機能として電子伝達や酸化還元反応に関わる酸化還元電位に着目し、量子化学計算によるヘム単体の構造-機能相関の解明として実施した。ヘムのポルフィリン面外よりも面内の振動モード由来の歪みの方が酸化還元電位に対してより敏感であることが明らかになった。(1)に関しては、分子動力学法によるタンパク質の機能発現に関わる効率的な構造変化探索法の開発、長時間の古典力学分子シミュレーションに耐える分子力場の開発、電子状態計算の計算コスト削減のための分割統治法による初期密度生成法の開発、タンパク質の機能解析のためのQM/MMシミュレーションプログラムの開発をすすめ、その有効性を確認した。(2)、(3)に関しては、光合成光化学系IIに対しては、光合成による水分解の第1段階反応でのプロトン放出サイトは、Mn4CaO5錯体内のO5と呼ばれる酸素原子であるともっぱら提唱されていたが、結晶構造解析の結果では、O5には水素結合する相手が存在いないためH+放出は起こりにくいと考え、PSIIタンパク質環境下でMn4CaO5錯体からのH+放出経路をQM/MM法を利用して解析した。その結果、これまで放出サイトと考えられてきたO5ではなく、O4が、近接している「水分子の鎖」を通じて、H+を容易に放出できることを発見した。また、光合成光化学系II (PSII)の活性中心付近にあるチロシンYZとHis190は特異的に短い水素結合を形成している。そこでYZ-His190間の水素結合に現れるH/D同位体効果を解析したところ、一般の水素結合と異なり、短距離強水素結合を有する系で知られている逆ウベローデ効果が見いだされた。一方、ヘムタンパク質に関しては、好気呼吸で酸素を水に還元する酵素であるシトクロムc酸化酵素(CcO)と同じ祖先から進化した一酸化窒素還元酵素(NOR)の一種であるqNORに関して、その中間体として考えられる状態のFe(heme)-NO部分のOがラマン分光に対して同位体効果を示さない理由を電子状態計算により明らかにした。

当初の計画とおり、シミュレーション技術の開発および生体活性サイトの精緻化、機能発現機構の解明に着手・遂行できたため。本年度は、(1)生体活性サイトの機能解明に向けた新しい分子シミュレーション技術の開発、(2)3D活性サイトの分子構造・電子状態の理論計算による精緻化、(3)金属タンパク質の機能発現要素の抽出を進めた。(1)に関しては、分子動力学法によるタンパク質の機能発現に関わる効率的な構造変化探索法の開発として提案しているTaBoo SeArch法(TBSA法)の拡張として、複数の反応座標を用いて探索でき、さらに確率分布に閾値をもうけることでサンプリング方法を工夫する拡張を行った。また深層学習方法の一つである自己組織化マップ法でタンパク質の構造変化をクラスター解析する方法を提案した。深層学習の結果、大振幅のCα間距離情報が明確にクラスター化されていることが明らかとなった。(2)、(3)に関しては、シトクロムc酸化酵素と同じ祖先から進化した有毒なNOを無毒なN2Oに変換する酵素である一酸化窒素還元酵素の一種であるP450norに関して、NO結合状態のQM/MM計算(ONIOM計算)を実施し、タンパク質環境によりNOがより折れ曲がった形で配位していることを示し、これがNADHからのヒドリドの付加に有利となりうることを示唆した。また、ヘムの構造と機能の相関性を解明することを目的として、ヘムの構造の統計分布解析を行った。PDBに登録されている全ヘムタンパク質結晶構造からヘムの骨格構造計3,748個を抽出し、得られた構造データに対して主成分分析を行った。また、B3LYP/6-31G(d)レベルでヘムのモデル分子の構造最適化・振動解析を行い、得られた振動モードを先の主成分と比較した。その結果、最も平均構造からの分散が大きい3つの主成分は最低周波数の3つの面外歪みの振動モード(saddling, ruffling, doming)に対応していることが明らかになった。当初の計画通り、シミュレーション技術の開発および生体活性サイトの精緻化、機能発現機構の解明に遂行できたため。(1)に関しては、金属タンパク質の計算でボトルネックとなる活性中心の電子状態計算の高速化を目指し、計算化学で頻用されている非制限型密度汎関数理論(UDFT)計算よりもコストが低い非制限型半経験的分子軌道法のUPM6に着目した。しかしUPM6法は、実験やUDFT計算とは異なる電子状態、反応経路を与えてしまう。そこでUPM6のパラメータを改良し、精度に関する問題の解決を図った(以下、UrPM6とする)。金属タンパク質のシトクロムP450, sMMOの活性部位の模倣錯体に適用したところ、UrPM6ではほぼ全ての遷移状態構造を求めることができた。さらには計算時間を約4,000分の1に短縮できた。(2)、(3)に関しては、タンパク質中でのヘムの構造歪みに着目し、ヘムの構造と機能の相関性を解明することを目的として、ヘムの構造の統計分布解析を行った。
戦国秦漢簡牘による中国古代文書行政制度史の研究

本研究は、近年の新たな史料である簡牘(木簡・竹簡)を用いて、戦国・秦・漢時代における文書行政制度の実態解明を目指した。その成果はおおよそ次の通りである。12002年に発見された秦代の行政文書たる「里耶秦簡」の解読作業を進め、木簡断片の復元にも一部成功した。2秦代の県の中枢機関である「県廷」の行政上の役割を明らかにした(中国での国際学会で発表、日本語論文として公刊)。3戦国・秦・漢時代における行政文書の転送方法・コピー方法の変遷を明らかにした(英語論文として公刊)。4木簡が行政文書としての県尉を持つに至る過程をまとめた一般向け書籍『木簡と中国古代』(研文出版、2015年)を上梓した。当初計画に則り「里耶秦簡の古文書学的研究I」との題目で研究を進めた。これは、秦代の行政文書たる里耶秦簡の性格を確実に把握するための基礎研究である。里耶秦簡の出土遺址が秦代遷陵県であったことは既に共通認識となったが、遺址を大雑把に「県」と捉えるのみでは不十分である。簡牘の大部分はJ1と称される井戸より出土しており、これは県内でも特定の官府、すなわち「県廷」が使用していた井戸であった。この県廷と県内の諸他の部署との区別およびそれらの関係が、秦代地方行政を考えるうえで極めて重要となる。これについてはかつて県廷が県内各部署に対して絶対優位となるような制度設計が存在したことを指摘したが、その後J1出土簡の公開が一挙に進んだため、再検討の必要が生じ、そこで2014年5月に「里耶秦簡所見的秦代文書行政」(「中国中古的政治与制度」国際学会、於北京)として発表し、これをもとに論文「里耶秦簡にみる秦代県下の官制構造」(『東洋史研究』73-4、2015年3月)を公表、「遷陵県廷」の性格を明らかにした。当初計画に則り「里耶秦簡の古文書学的研究II」との題目で研究を実施し、昨年度に引き続き『里耶秦簡(壹)』所載の文書簡牘の検討を進めた。特に県長官の秘書たる「令史」の動向を中心として検討し、論文「秦代の令史と曹」(『東方学報京都』90冊)を公刊した。令史は県廷作成のほとんどの文書にその書き手として署名を残しており、また文書の送達、受領、開封、修正、整理などあらゆる文書処理に関わっている。一方、『里耶秦簡(壹)』の公表によって、令史が「曹」と呼ばれる業務単位に配分されていることが明らかになってきた。しかし私見によると「曹」は秦代においては地方行政機関としては極めて未熟な存在であった。すなわち、曹は秦代の法律条文には見えず、また当時の地方官吏の名簿にもその名が見えない。曹とは文書の窓口や文書整理の表題として現れるのみであって、単なる文書処理の単位にすぎなかった。この状況が漢代中期以降に変化し、曹は明確に行政組織としての内実を備えて機能しはじめる。曹は「官」の担った行政実務の権限を奪い取って行政組織としての実質を獲得したのである。以上のように秦代における令史の性格とその制度史的展開を明らかにしたことが本稿の主たる成果である。また、次年度の課題たる辺境漢簡の研究にすでに着手し、8月27日から30日にかけてロンドン・大英図書館においてスタイン将来敦煌漢簡の調査を行い、特に文書簡の筆跡と署名を中心に実見した。以上の成果は、東京大学・京都大学の共催による『「つながる・史料と研究」東洋学・中国若手研究者のための合宿ワークショップ』(於東京大学運動会山中寮内藤セミナーハウス、2016年3月1921日)において講師を勤めた際にも大いに活用された。ここでは「秦漢時代の簡牘文書」と題するワークショップを担当し、里耶秦簡および辺境出土漢簡に基づく最新の知見について自身の研究成果を交えて解説した。前年度に引き続いて里耶秦簡の古文書学的研究を順調に進めることができた。前年度は里耶秦簡所見の官制構造についての成果を公刊(拙稿「里耶秦簡にみる秦代県下の官制構造」『東洋史研究』73-4、2015)していたが、これはいわば秦代官制の静態面を復元したものであり、ここから自ずと生じる次なる課題は、その動態面ないし史的展開について考察するということであった。そこで本年度は、重要官職と認知はされてきながらもその性格が明確でなかった令史とその業務担当範囲を示す「曹」について、秦漢時代の歴史的展開のなかでその発展の軌跡を描き出すこととした。前年度の研究の過程で得られた着想を論文として公刊できたことは、研究の順調な進展を端的に示す成果である。また令史と曹の問題については既に中国においても短期間内に複数の論文が提出されており、秦漢史研究、簡牘研究において非常に関心の高い分野と言え、拙稿もまたこの国際的な議論に参加するものである。また前記のように、当初計画では次年度に予定をしていた大英図書館での調査を前倒しし、本年度において一部実施することができた。この点が当初の計画以上に進展すると評価する所以である。

当該館所蔵の漢簡は、既にいくつかの報告書が出版されており、その全貌はおおよそ明らかになっている。さらに国際敦煌プロジェクトのデータベースも存在し、使い勝手が万全とは言い難いものの、未出版の赤外線図版を掲載するなど、利用価値の高いものである。しかしながら、実見で得られる情報は図版の比ではない。また図版と実物との「距離」を掴むこと、すなわち写真版ではいかなる情報が見えづらくなるのか、筆画と陰影とをいかに判別すべきかなどといった感覚は、実物を見ることによって初めてその精度を高めることができる。こうした認識を得られたことは、次年度以降に予定している漢簡研究に直結する成果であったといえる。本計画の第三年次にあたる本年度は、秦代・漢代の簡牘文書を用いて当該時期における文書行政の実態解明を進めた。2016年8月には中国・襄陽市において、湖北省歴史学会・湖北文理学院等の主催にかかる「秦漢魏晋南北朝史国際学術研討会」に参加し、「秦漢時期的“令"与文書行政」と題する口頭発表を行い、現地の研究者とのディスカッションによって有益な知見を得た。本発表は、秦漢時代において、県が郡などの上級機関に対して行政上の定期報告を行う際、その提出期限が律・令・式によって定められていたことを明らかにするものであり、なかでも令が指定する内容は、「新たな日常業務」が発生しつつある状況を反映しているものであることを論じた。本発表は2017年末に論文集として中国で公刊される予定である。次に、2017年2月には金沢大学において『古代東アジア世界における地方統治行政と民衆』ワークショップに参加し、「岳麓秦簡「執法」考」と題する口頭発表を行い、日本各地より出席したアジア史・日本史を含む若手研究者と活発な討論を行うことができた。本発表は、近年公表された岳麓秦簡の律令類を検討し、そこに登場する「執法」なる官の官制的特徴について全面的に検討したものである。秦代の執法は、1930年代に桜井芳朗氏によってその存在が指摘されていたが、今回の新史料の公開によって、その学説の是非が検証可能となった。本発表では、執法=御史中丞の次官とする桜井説が成り立たず、一方で執法が御史に所属する点は支持しうるということを論じた。本年度は辺境漢簡の研究を中心に進めることとしていたが、辺境簡牘を用いた研究成果の一部は、中国での国際会議にて発表することができた(「秦漢時期的“令"与文書行政」)。その一方で、岳麓秦簡の律令類という本研究課題において極めて重要な史料が公表されたために、当初予定にはなかった秦代史料の検討にもかなり多くの時間を割いた。それによってこの新史料に関する研究成果を口頭発表しえた(「岳麓秦簡「執法」考」)点では、意義のある処置であったと考えている。さらに、本研究の成果である土口史記「秦代の令史と曹」(『東方学報京都』第90冊、pp.1-47、2015年12月)が中国語訳され公刊されることも、本年度中に決定した。以上のことから、おおむね順調に進展していると評価するものである。研究計画の最終年度にあたる本年度は、昨年度に引き続き、戦国漢代に至る出土簡牘の検討を進め、中国古代の文書行政制度に関わる基礎的・応用的な研究成果を得ることができた。まず基礎研究部分での成果として、秦代の出土木簡である「里耶秦簡」の綴合例を発見した。断片的なかたちで出土する木簡を完全な簡に復元するという基礎的研究は、中国では盛んに行われているものの、日本からこれを提示できた事例は少ない。この成果は武漢大学による出土文献研究の代表的なウェブサイトである『簡帛網』に掲載された(「里耶秦簡8-739+8-42+8-55綴合」『簡帛網』2017年9月15日http://www.bsm.org.cn/show_article.php?id=2886)。応用的な部分では主に次の二点の成果を得た。
分子性導体の電荷配列の極低温及び強磁場下X線による観測

世界で初めてとなる,超高感度10T磁場下回折装置と磁場中散漫散乱カメラを用いて,磁場下で量子ホール効果示す低次元物質η-Mo4011のX線散漫散乱写真を撮影した。6Kの極低温下では,二種類の電荷密度波転移の内,比較的振幅の大きなCDW1形成に伴う衛星反射だけではなく,特に微弱なCDW2形成に伴う衛星反射を観測する事に成功した。同一の写真に10ヶ以上の反射の撮影に成功しており,これは低温用X線カメラとしても世界最高性能であることを示している。更に8T以上の強磁場でCDW2の衛星反射位置が一次元方向b*成分に大きく変化することを観測した。この磁場領域では磁気輸送や磁場下光学特性にも異常があらわれることと考えあわせると,磁場による電子状態の変化が引き起こされていると考えられる。この装置は低次元分子性導体のような,様々な波数,つまり予測不能な波数の変調構造が現れ,それが電子状態に大きな影響を及ぼす系の構造科学研究にとって不可欠である。更に,EuO. 6SrO. 4MnO3の絶縁体-金属転移に関連し,同じく世界初となる高感度磁場中回転カメラ用いて磁場中冷却の金属相では,磁場なし冷却の絶縁相とくらべ,格子が明瞭に変化していることを観測した。つまり,磁場により格子の歪みが少ない金属相が安定となることを示した。これはこの系の物性が基本的に二重交換相互作用に支配されていることを示している。極低温で2種類の電荷秩序が競合するθ-(BEDT-TTF)2CsZn(SCN)4では,高電場下で巨大な非線形伝導やサイリスタ動作と関連し,3倍の電荷変調は変化しないが,2倍の電荷変調が減少すること,さらにその電荷変調の消長に格子定数の変化が同期していることを見いだした。本年度は,極低温および強磁場下X線測定システムの設計を行い,購入物品を組み合わせて,X線測定システムの立ち上げをおこなった。世界にも例を見ない,カメラ法による強磁場下システムは現在立ち上げ中であるが,極低温下X線測定システムは既に順調に動き出しており,室温から15Kまでの温度領域で,迅速かつ高精度衛星反射測定や精密構造解析が可能になった。その結果として,以下の実験的な知見が得られ,当該分野の進展に寄与した。1.θ型有機導体の金属絶縁体転移と電荷配列θ型有機導体では超伝導相の近隣に金属絶縁体転移相境界があるが,この転移の成因は長い間謎であった。低温構造解析の結果が報告されていたが,低温での絶縁体化を説明する物ではなかった。一方,光学的な研究や磁気共鳴による研究により,この物質では,電荷を帯びた分子と,中性の分子に分離するという電荷分離が絶縁相で形成されるという知見が得られてきたが,これらの手法から得られるのは短距離の相関であり,長距離秩序が成長している証拠はなかった。低温での衛星反射探索と精密構造解析をおこない,この結果,いわゆる水平ストライプ型の電荷配列が絶縁相で形成されていることを見いだした。つまり電荷が存在する分子の並びは,分子のスタックと垂直である事を見いだした。2.(TTM-TTP)I_3の物性変化と2種類の変調構造一次元系固有の現象であるスピン電荷分離の可能性がある(TTM-TTP)I_3で,微弱な複数の24変調による超格子反射を観測した。

さらにこの超格子を含めた精密構造解析をおこない,抵抗上昇の起こる温度での超格子構造と磁化率減少の起こる温度での超格子構造から,それぞれの成因を議論し,違う温度で抵抗と磁化率の変化が起こる説明を与えた。低温まで金属であるDMET-TSeF塩で室温での結晶構造と,低温での量子振動の結果が良く一致しなかった。低温で微弱な衛星反射信号を検出し,低温での量子振動は,変調構造によるフェルミ面の折りたたみ効果によることを示した。4.バナジウムブロンズの変調構造と物性変化低温で,表題物質の多数な変調構造を精密X線測定により観測し,その温度変化,時間変化を精密に測定した。その変調構造のの内,一種類の変調が,特に抵抗の上昇と磁化率の減少に寄与していることを見いだした。5.τ型有機導体での散漫散乱と超格子構造有機物で,遍歴強磁性を示すτ型物質の,磁場ヒステリシスを伴う複雑な磁気抵抗の起因となる変調構造を発見した。6.α型有機導体の電荷配列135Kで金属絶縁体転移を起こすα-(BEDT-TTF)_2I_3の低温構造解析をおこない,金属相では分子上の電荷量がほぼ均一であるが,絶縁相では水平ストライプ電荷配列が生じており,最近接クーロン反発の影響が顕著であることを示した。10Tという国内でも最高レベルの強磁場下極低温X線装置を開発し測定をおこなった。この装置の特徴は,1)高感度写真法であり2次元的な情報が素早く手に入る,2)強磁場下極低温下という極端条件下にもかかわらず高S/Nである,の両方である。1)の特徴は低次元分子性導体のような,様々な波数,つまり予測不能な波数の変調構造が現れ,それが電子状態に大きな影響を及ぼす系の構造科学研究にとって不可欠の装置となる。しかし写真法では低温冷却装置や超伝導磁石の窓からの散乱を効果的に抑える手段がなく,これまでは,残念ながら1)と2)との両立はきわめて難しく適当な装置が存在しなかった。本研究では,180度発想を転換し,窓なしのドーナツ型の超伝導磁石を採用した。この結果,試料位置(磁場中心)はドーナツの中にあり,X線を直接試料に照射する事が出来る。これにヘリウムクライオスタットを組み合わせ,世界初の高S/N低温強磁場X線振動カメラを実現した。このX線カメラでは,ヘリウムガス以外にノイズ源がないため,一般の低温X線カメラよりも低ノイズで,高精度構造解析や変調構造観測が充分可能になる。このことを検証するために,磁場下で量子ホール効果に類似した特徴を示す低次元物質η-Mo4011のX線散漫散乱写真を撮影した所,CDW形成に伴う衛星反射を観測した。また,更に高感度の散漫散乱カメラを開発し,磁場印加により非金属金属転移が起こる,EU_<1-x>Sr_xMnO_3で,極低温強磁場下で転移に伴う構造変化などを観測している。この他,有機物できわめて興味深い磁性を持つ物質,例えばカゴメ格子反強磁性体の構造変化と磁性との相関,有機物で遍歴強磁性を示すτ型の変調構造と電子状態との相関,などを高感度X線回折法を中心とした手法で詳しく調べた。本年度は昨年度に引き続き10Tという国内でも最高レベルの強磁場下極低温X線カメラの更なる高性能化に成功した。この装置の特徴は,強磁場下極低温下という極端条件下にもかかわらず超高感度写真法であり2次元的な情報が素早く手に入ることである。昨年度開発した装置では1)超音波モータを使用し磁場下で自由に回転可能で磁場中構造解析が可能になる初めての装置である,2)ヘリウム吹き付けクライオスタットを使用したため,窓散乱がカットできる,などの特長があった。
内因性物質による寿命制御の研究

老化を物体の風化のような避けえない不可逆なプロセスに例える見方は過去のものとなっている。また、若さの鍵を握る物質が生物個体のなかから次々に報告されている。本研究では、一酸化窒素に由来する内因性化合物に注目し、代表的モデル生物であるC. elegansを用いて研究した。寿命延長効果は、daf-16, skn-1などに依存しeate-2などには依存しなかった。また、オートファジー関連遺伝子atg-5のノックダウンによって寿命延長効果が抑制されることがわかった。モデル生物C. elegansに対して寿命延長作用をもつ内因性物質を見出し、このメカニズムについて検討した。まず、投与時期について検討した結果、線虫が成虫になる頃から老年期に差し掛かる期間、つまり壮年期に投与することが最も効果的に寿命を延長した。老年期における化合物投与は、逆に寿命を短縮させる効果を示した。次に、インスリン様シグナル経路、ミトコンドリア代謝など個体寿命に影響を与える変異株を用いて寿命測定を行った。その結果、この物質が寿命を延長するうえで必須となる複数の遺伝子を同定することができた。交付申請書において計画した実験計画を所定の期間で実施でき、次年度の検討に移行できたから。老化を物体の風化のように避けられない不可逆なプロセスとする見方は過去のものになっている。寿命関連遺伝子群が同定されて以降、寿命研究は科学的な精度を増している。老化も他の表現型と同様に厳密に制御されており、一定の範囲で若返らせることも可能である。また、若さの鍵を握る物質が、生物個体のなかに存在することが次々に報告されている。一酸化窒素NOもそのひとつである(Nudlerらによる報告)。本研究では、NOに由来する内因性化合物と個体寿命の関係を代表的なモデル生物である線虫C. elegansを用いて調べた。本研究で着目した内因性化合物を線虫に投与すると、再現性良く個体寿命が延長した。また、老化に伴うタンパク質凝集体の蓄積や運動能力の低下が、化合物投与で抑制された。次に、daf-2, daf-16, skn-1, eat-2などの寿命関連遺伝子欠損株を用いて、野生株で観測された寿命延長効果が観測されるか調べた。daf-2, eat-2などには依存が見られなかったため、独立した寿命延長機構を有すると考えられた。一方、寿命延長の主要な原因としてオートファジーの活性化が知られている。今回注目した内因性化合物の効果とオートファジーの関係を調べるため、atg-5のRNAiを行った条件で寿命測定を行ったところ、寿命延長効果が抑制された。このことは化合物の寿命延長効果とオートファジーが関係する可能性を示唆している。さらに詳しい検討を行うためCRISPR/Cas9法によるオートファジー関連遺伝子のゲノム編集を行って新規変異株を得た。今後は、この株を用いて検討を続ける予定である。当初計画通り、今回の寿命延長効果が老化の遅延によるものかどうかを調べていく。また、化合物の大量合成法を検討して、将来的に、より大型のモデル生物で実験が可能となるよう準備する。ケミカルバイオロジー28年度には、比較的多くの予算を必要とする寿命延長化合物の大量合成が計画されている。ここに用いる予算を27年度から移動させることによって、より大量の化合物を調製でき、本研究経過の波及効果を高めることができるため。寿命延長化合物の大量合成費用として用いる。
レーザトラッピングプローブ技術を用いたニアフィールド光学及び原子間力顕微法

レーザトラッピングしたプローブを試料表面において走査することによる摩擦力顕微システムを試作した。これは、光の放射圧によって微小球を試料表面に押しつけ、このとき、試料を走査することによって生じる微小球の位置の変位量から、試料表面と微小球との間に生じる摩擦力を求める。試作システムは、落射顕微鏡、スキャン装置、近赤外レーザ(Nd:YLFレーザ:2W)、プローブ照明光学系、摩擦力検出系、および制御用コンピュータから構成され、ガラス及びPMMAの表面の摩擦力測定を試み1.0【.+-。】0.2pNの摩擦力が測定可能であることを確かめた。さらにニアフィールド信号検出系を追加し、ニアフィールド光学顕微鏡システムの試作を行った。本システムでは、レーザトラップによって保持されたプローブを使用しているため、次のような特長を持つ:1)pNオーダーの微小な力しか試料に及ぼさないために試料にダメ-ジを与えることがない、2)水中での観察であるために生体試料の観測に適している。本システムを用いて、以前からトラッピングに用いている誘電体球に加えて、金属微小球をトラップすることに成功した。散乱効率が高い金属のプローブを用いることによりより高いSN比の、また微小な球(40nmφ)を用いることにより高分解の、ニアフィールド光学像の測定が可能となった。また、プローブの作成技術として、安定かつ位置精度高くトラップされ、かつ先端径が小さくしかも散乱効率が高いというプローブの作製するための技術として、2光子吸収を利用した3次元微細加工法を提案し、実験を行った。これは、紫外線硬化樹脂中の集光スポット部分のみを、2光子吸収を利用することによって選択的に硬化させ、スポットを走査させることにより、任意の3次元形状を形成できる。実験では、モードロックTi:Sapphireレーザ(波長:790nm)を光源として用い、パルス出力とパルス数の最適化を行うことにより、面内分解能0.6μm、奥行き分解能1.0μmでの3次元微小構造体加工に成功した。これは、これまでの作製技術に対し1桁以上の分解能向上に相当する。また、光の放射場からプローブが受ける力の解析手法として、有限差分時間領域法(FDTD法)が有効であることを示し、エバネッセント場を含め様々な電磁場内でのプローブの受ける放射圧(=トラップ力)の計算を可能とした。この計算手法を用いることにより、球形のみならず任意の形状や材質のプローブにおけるトラップ力の計算が可能となった。その結果ニアフィールド光学顕微鏡用のトラッピングプローブとして、散乱効率が高く、なおかつ安定にトラップおよび走査ができるプローブの形状および材質の最適化が可能であると考えられる。本年度は、まず、レーザー・トラップされたプローブを用いたニアフィールド光学顕微鏡(LT-NSOM)を試作した。