hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
“Interconnected”カーボンナノチューブ合成と応力センサ材料の開発

本年度は、分散剤として、これまで研究してきたヒドロキシプロピルセルロース(HPC)の代わりに、ポリアクリル酸(PAA)用い、カーボンナノチューブ(CNT)の分散液および透明導電膜を作製した。PAAは分散剤としてだけではなく、導電性を向上するためのドーパントの機能も併せ持つことが期待される。そこで、PAAの分子量や濃度とCNTの分散やドーピング効果の相関を検討し、CNTの最適な分散プロセスやPAAを用いたInterconnected構造の構築について重点的に探索した。その際、原子間力顕微鏡(AFM)や走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、CNT-PAAの複合膜の微細構造を観察した。また、赤外線吸収スペクトル(FTIR)、ラマン散乱スペクトル(RAMAN)、X線光電分光法(XPS)、紫外ー可視吸収スペクトル(UV-VIS)など様々な分光法によりPAAのドーピング効果についても解析した。その結果、透過率85%において、シート抵抗60Ω/squareという世界最高水準のCNT透明導電膜を得られた。さらに、温度85°C、湿度85%の高温高湿環境加速試験においても、高い導電率を維持することを確認した。今回開発した技術は、後処理工程が「塗布膜の乾燥」だけなので、高品質な透明導電膜を簡単かつ効率的に製造できる。また、強酸や熱処理に弱いプラスチック基材上にも高品質なCNT透明導電膜を成膜できるため、幅広い分野での応用が期待される。本年度は、水溶性高分子を分散剤とし、改良直噴熱分解合成法(enhanced Direct Injection Pyrolytic Synthesis method)で得られた高品質の単層カーボンナノチューブを用いて、高粘性CNT分散液を作製した。得られたカーボンナノチューブ分散液をドクターブレード法によりガラス上へカーボンナノチューブ薄膜を作製し、光照射及び有機溶剤への浸漬処理により、絶縁性の水溶性高分子を除去し、透明導電膜を作製した。昨年度に見出した新規ドーパントの中で、金属イオンがないヨウ化アンモニウム(NH4I)のドーピング効果を重点的に検討し、ドーピングのメカニズムの解明を行った。AFMやSEMなどの電子顕微鏡を用いて、interconnectedカーボンナノチューブの複合膜の微細構造を観察した。また、FTIR、RAMAN、XPS、UV-visなど様々な分光法を用いて、カーボンナノチューブ複合膜の構造解析により、NH4Iのドーピング効果について解析した。NH4Iの膜厚や光照射のパラメータの最適化により、透過率84%に対して84Ω/squareという硝酸処理と同程度の世界最高水準のカーボンナノチューブ透明導電膜が得られた。さらに、85°Cと85%湿度の高温高湿環境加速試験においても、高い導電率を維持することを確認した。本技術の実用性が高いため、論文発表の前に特許1報を出願した。論文はにJJAPにアクセプトされ、今年中に掲載される予定である。CNTの導電率を向上させるため、NH4Iという新しいドーパントを発見した。また、これまで、CuI、CuBr、CuCl粒子と複合化させる研究で、光照射処理によりハロゲン化銅が還元され金属Cuとなり、interconnected CNT複合膜の導電率の向上に寄与しているのではないかとの推測があったが、本研究により、金属成分が入っていないNH4Iも同様に導電率の飛躍的な向上に成功した。また、NH4Iは元々水に溶けるが、光照射後は水に溶解しない上に、紫外線にも強い耐性を示した。また、85°Cと85%湿度の高温高湿環境加速試験においても、高い導電率を維持することを確認した。CNTおよびグラフェンなどのナノカーボン材料の新しいドーパントやドーピング技術を見出していく方向性も確認できた。本年度は、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)を分散剤とし、改良直噴熱分解合成法(enhanced Direct Injection Pyrolytic Synthesis method: eDIPS)で得られた単層カーボンナノチューブ(CNT)を用いて、高粘性CNTインクを作製した。

得られたCNTインクをドクターブレード法によりガラス上へCNT薄膜を作製し、光照射及び有機溶剤の浸漬処理により、絶縁性のHPCを除去した。その後、CNT膜の上に、真空蒸着法によりAu、Crの金属をそれぞれ製膜した。また、塗布法によりヨウ化ナトリウム(NaI)、ヨウ化カリウム(KI)、ヨウ化カルシュウム(CaI2)、ヨウ化アンモニウム(NH4I)をそれぞれCNT膜の上に製膜し、積層膜を作製した。さらに、短パルス光照射により,``interconnected`` CNTのハイブリッド構造の構築を試した。比較のため、CNTの単純な積層膜はホットプレートにより300度の熱処理も行った。得られたCNT膜の電気特性と光学特性を測定し、透明導電膜の性能も評価した。その結果、短パルス光照射処理により上記の金属と半導体と複合化したCNT複合膜の導電率がすべて向上した。また、Au、Crの金属より、NaI、KI、CaI2、NH4Iのハイブリッド膜の方が高い導電率を示した。特に、短パルス光照射処理の最適化により、金属成分が入っていないNH4IとCNTの複合膜は最も高い導電率を示し、CNTの導電率を向上するため、新しいドーパントを発見した。CNTの導電率向上するため、NH4Iとの新しいドーパントを発見した。また、これまで、CuI、CuBr、CuClの研究で、光照射処理により金属Cuが還元され、interconnected CNT複合膜の導電率の向上に寄与していないかとの推測があったが、本研究により、金属成分入っていないNH4Iも同様に導電率の飛躍的な向上に成功した。論文は近いうちに投稿する予定である。CNTおよびグラフェンなどのナノカーボン材料の新しいドーパントやドーピング技術を見出していく方向性も確認できた。最終年度は、これらのドーピング技術を用いて、伸縮センサーを作製する予定である。ドーパントの種類やネットワーク構造とセンサーの性能の関係について議論する。また、ドーピングなどの後処理が不要な新規CNT分散・ドーピング技術も開発する。NH4Iのドーピングメカニズムを解明する。AFMやSEMなどの電子顕微鏡を用い、interconnected CNTの複合膜の微細構造を観察する。FTIR、RAMAN、XPS、UV-visなど様々な分光法によりNH4Iのドーピング効果を解析する。CNTの導電率をさらに向上するため、新しいドーピング技術及びドーパントを検討する。まだ、CNTの複合膜をストレッチャブルなフィルムに作製し、CNTストレッチャブルセンサーの作製技術を開発する。ストレッチャブルセンサーのデバイス測定システムを構築し、材料を研究しながら、実際のセンサの研究にも取り組む予定である。特許出願のために、論文掲載は予定より遅れたので、論文掲載料は次年度に支払うことになる。昨年度はCNTの導電率を向上するため、ドーパント材料を中心に検討してきた。消耗品と設備の一部はすでに持っているものを使用しているため、10,212円と次年度使用額が生じた。本年度は新しいドーパントまたドーピングメカニズムを解明するため、複合構造の解析を進める。
食物アレルギーにおける食品タンパク質の高次構造の重要性

食物アレルギーを発症する患者は増加の一途をたどっており、広く食品素材として利用されている植物種子に対してアレルギー症状を示す患者も増加している。本研究では、アレルギーの主要な原因食品である大豆について、アレルギー症状に重要なタンパク質の構造領域を同定するとともに、アレルギー症状に関わるエピトープの構造的特徴を見出した。食物アレルギーの原因物質(アレルゲン)の多くは安定な構造をとるタンパク質であり、それらの高次構造がアレルギー症状の発症に関与していると考えられている。しかし、どのような高次構造がアレルギー症状に寄与しているかは明確にはなっていない。我々は、アレルギー症状に寄与する立体構造を明らかにするために、これまで落花生の主要なアレルゲンについて立体構造を解析し、報告されているエピトープ情報に基づいて、アレルギー症状に関わる構造領域を推定してきた。本研究では、主要なアレルギーの原因物質である大豆について、アレルギー症状に関与する大豆タンパク質のエピトープ構造を同定するとともに、同定する構造の比較からアレルギー症状に関わる大豆タンパク質の構造を見出すことを目的としている。平成26年度において、主要な大豆アレルゲンについて、一次構造に基づいてオーバーラップさせた合成ペプチドを作成するとともに、それらのライブラリーを構築し、患者血清と反応性の高い領域の同定を進めてきた。データについては概ね得られており、これらのデータについて、患者間の相違性に着目し、解析を進めている。このデータから明らかになると予想される大豆タンパク質の主要なエピトープについて、これまで解析してきた立体構造データに基づいて構造の特徴を明らかにするとともに、落花生などの他の植物種子タンパク質とのデータとの共通性についても見出すことを次年度の課題としている。食物アレルギーの原因物質(アレルゲン)の構造が、アレルギー症状の発症に関与している。我々は、アレルギー症状に寄与する立体構造を明らかにするために、これまで主要なアレルゲンである種子貯蔵タンパク質について立体構造を解析するとともに、アレルギー症状に関わるエピトープと構造との関係を解析してきた。本研究では、食物アレルギーの主要な原因物質である大豆についてエピトープの構造の比較から、アレルギー症状に関わる大豆タンパク質の構造を見出すことを目的としている。大豆の主要な種子貯蔵タンパク質である7Sグロブリンは複数のサブユニットにより構成されており、その中でN末端に親水性ドメインをもつタイプのサブユニットが主要なアレルゲンであることを見出している。そこで、N末端の親水性ドメインに対する組換えタンパク質について大腸菌を用いて発現させ、クロマトグラフィーにより精製した。組換えタンパク質に対する患者血清との反応性の解析から、そのドメインのアレルゲン性が高いことが示唆された。また、構造データから、この親水性ドメインはディスオーダー構造をとると考えられた。さらに、N末端の親水性ドメインに対する合成ペプチドライブラリーを用いたエピトープ解析によって見出された反応性の高いペプチド配列について比較することにより、エピトープの構造的特徴が見出された。さらに、その特徴に着目して、これまで報告されている食物アレルゲンのエピトープとの比較を行った。当初予定していた項目について結果が得られており、最終年度の計画も含めて目途がついているため。食糧タンパク質化学本研究で同定するすべてのエピトープの構造について構造に基づいて比較することにより、アレルギー症状に関わる種子タンパク質の構造の共通性を見出す予定にしている。検体分析の一部を次年度に行うように計画を変更した。次年度使用額は、検体分析のための物品費として当初の予定に加えて使用する。
組み換え抗酸菌を使用した新規薬剤感受性試験の開発

肺MAC症の未治療患者から分離された50株のMycobacterium aviumについて薬剤耐性を調べた。リファンピシン、レボフロキサシン、クラリスロマイシン(CAM)に対する耐性率はそれぞれ52%、68%、6%であった。これらの株の薬剤耐性がそれぞれの薬剤の標的遺伝子(rpoB, gyrBA)の変異によるかどうかを調べる実験系を迅速発育性抗酸菌M. smegmatisを用いて構築し、耐性菌から得られたrpoB遺伝子、gyrA遺伝子について調べたが、耐性の性質は、それら遺伝子中の変異によるものではなかった。CAM耐性についても同様に調べたが、標的遺伝子のrrlに変異は見られなかった。研究協力者が所属する臨床施設の肺MAC症患者から分離された菌株を使用し、臨床経過も連結可能匿名化された情報としてデーターベース化した。これらの臨床分離株について、各種抗菌薬に対する最小発育阻害濃度(MIC)を測定し、対照とする薬剤感受性標準株(MAC104株、ATCC700898)との比較から薬剤耐性・感受性を決定した。現在の肺MAC症の標準的治療はCAM,EB,RFPの3剤でありそれに加えてフルオロキノロンを併用することもある。CAMの感受性については、調べた株の約14%が、対照と比較して4倍以上のMICをしめした。また、EBに関しては、約7%、リファンピシンでは、約70%の株が対照と比較して4倍以上のMICを示した。フルオロキノロン系薬剤のオフロキサシンでは、ごくわずかの菌株のみが耐性を示した。CAM、EB、RFP、フルオロキノロンの標的分子をコードする遺伝子はそれぞれ、rrl、embB、rpoB、gyrA(B)であるので、臨床分離株からDNAを抽出し、まず、高率で耐性が見られたrpoB遺伝子の耐性決定領域(rifampicin resistance determining region, RRDR)といわれる領域約500bpを増幅するようにprimer pairを設定してPCR増幅を行った。得られた増幅断片の塩基配列を決定し、リファンピシン感受性菌であるM. avium 104株のrpoB塩基配列と比較した。その結果、多くの株で5か所の変異を検出したが、これらは全て同義変異と言われるアミノ酸の置換を伴わないものであった。昨年度の研究で、肺MAC症患者から分離された菌株についてデータベースを作製し、主治療薬であるクラリスロマイシン(CAM)、エタンブトール(EB)、リファンピシン(RFP)、フルオロキノロンの4剤に対する薬剤感受性を調べた。CAM、EB、RFPに対しては、それぞれ調べた株の約14%、7%、70%、が対照と比較して4倍以上のMICをしめし、フルオロキノロン系薬剤のオフロキサシンでは、ごくわずかの菌株のみが耐性を示した。これらの株における耐性化の原因を明らかにするため、CAM、RFP、フルオロキノロンの標的分子をコードする遺伝子である、rrl、rpoB、gyrBA上の変異について検討した。対照とした薬剤に対して感受性であるM. avium 104株からDNAを抽出し、PCRによりrrl、rpoB、gyrBAについて完全長の増幅を行ってMycobacterium smegmatisを利用した遺伝子交換株の作製を行った。作製されたM. avium 104株の薬剤標的遺伝子を持つM. smegmatis株はそれぞれの薬剤に対して感受性を示した。次に、それぞれの薬剤に対して耐性を示した臨床分離株から一部の株を選択してDNAを抽出し、同様にrrl、rpoB、gyrBAについて増幅を行ってM. smegmatisの遺伝子交換株の作製し、薬剤感受性を調べた結果、耐性株から得られた遺伝子を用いてもM. smegmatisの耐性化が起こらなかったことから、肺MAC症から得られた分離株の少なくとも一部は、薬剤の標的遺伝子の変異とは違う方法で薬剤耐性を獲得していることが示唆された。本研究では、世界的に患者数の増加を認め日本では肺Mycobacterium avium complex (MAC)症の増加を引き起こしているMACについて、今後薬剤耐性頻度が急激に増加することが予想されるため、その薬剤耐性状況と、薬剤耐性を引き起こす原因となる遺伝子の変異を同定することを目的としている。本年度は、それぞれの薬剤の標的遺伝子の変異の有無が薬剤耐性の原因となっているかどうかを調べるための実験系の構築を行った上で、一部の耐性株において標的遺伝子の変異以外の原因があることを明らかにした。薬剤耐性を示す臨床分離株については、順次標的遺伝子変異の耐性への関与を調べる予定である。肺MAC症の病原体であるMycobacterium aviumの薬剤耐性獲得状況を調べるため、未治療の患者から分離された50株のM. aviumについて薬剤感受性試験をしたところ、リファンピシン、レボフロキサシン、クラリスロマイシンに対する耐性率はそれぞれ52%、68%、6%であった。結核菌などでは、リファンピシン耐性、レボフロキサシン耐性はそれぞれrpoB遺伝子、gyrBA遺伝子の変異で起こるとされている。DNA診断による薬剤耐性の判定の可能性を検討するため、これらの株の薬剤耐性がそれぞれの薬剤の標的遺伝子の変異によるものであるかどうかを調べる実験系の構築を行った。

耐性菌から得られたrpoB遺伝子、gyrA遺伝子について、迅速発育性抗酸菌Mycbacterium smegmatisのrpoB、gyrA遺伝子を置換した組み換え株を作製してその薬剤感受性を調べたが、リファンピシン感受性、レボフロキサシン耐性を示さなかったことから、臨床分離株に見られたリファンピシン耐性、及びレボフロキサシン耐性の性質は、それら遺伝子中の変異によるものではないことが示唆された。クラリスロマイシン耐性を示した株について、標的遺伝子であるrrl遺伝子の塩基配列を調べたがクラリスロマイシン耐性との関連が示されている2058、2059番の位置に変異は見られなかった。rrl遺伝子に関してもM. smegmatisでの遺伝子置換株を作製し、2058、2059番に人為的に変異を入れたものを作製して調べると耐性を示したことから、変異と耐性の直接の因果関係が示されたが、未治療患者から得られたM. aviumの薬剤耐性はそれぞれの薬剤の標的遺伝子の変異によるものではないことが示唆された。肺MAC症の未治療患者から分離された50株のMycobacterium aviumについて薬剤耐性を調べた。リファンピシン、レボフロキサシン、クラリスロマイシン(CAM)に対する耐性率はそれぞれ52%、68%、6%であった。これらの株の薬剤耐性がそれぞれの薬剤の標的遺伝子(rpoB, gyrBA)の変異によるかどうかを調べる実験系を迅速発育性抗酸菌M. smegmatisを用いて構築し、耐性菌から得られたrpoB遺伝子、gyrA遺伝子について調べたが、耐性の性質は、それら遺伝子中の変異によるものではなかった。CAM耐性についても同様に調べたが、標的遺伝子のrrlに変異は見られなかった。complex(MAC)症の増加を引き起こしているMACについて、今後薬剤耐性頻度が急激に増加することが予想されるため、その薬剤耐性状況と、薬剤耐性を引き起こす原因となる遺伝子の変異を同定することを目的としている。本年度は、臨床分離株における薬剤感受性の状況を把握することを計画し、これを調べた。臨床分離株については、本研究の研究期間内にさらに調査を進めることが可能であるので順次データの更新を行う予定である。次年度は、主にRFP、CAM、フルオロキノロンについて、それぞれの薬剤の標的遺伝子と考えられるrpoB、rrl、gyrBA遺伝子の変異と薬剤感受性の変化の関係を、耐性を示した臨床分離株についてM. smegmatisを利用した遺伝子交換株の作製によって調べる。MACは同種内の菌であってもDNAの多型が高頻度に見られることから、変異の検出が薬剤耐性の判定に結びつかないことも多いため、作製した組換え株を利用して薬剤感受性試験を行って、変異と薬剤耐性の因果関係の有無を直接的に示す。また、薬剤耐性の原因が標的遺伝子の変異以外であると判定したものについて、その耐性化の原因の同定を試みる。細菌学次年度からは、主にリファンピシン、クラリスロマイシン、フルオロキノロンについて、それぞれの薬剤の標的遺伝子と考えられるrpoB、rrl、gyrBA遺伝子の変異と薬剤感受性の変化の関係を調べるため、Mycobacterium smegmatisを利用した遺伝子交換株の作成を行う。作成した組み換え株を利用して薬剤感受性試験を行って、変異と薬剤耐性の因果関係を直接的に証明する。
小脳長期抑圧に関わる一酸化窒素発生源の同定

小脳長期抑圧(LTD)は平行線維と登上線維の同時刺激を必要とする。登上線維入力がLTDの発生に関わるメカニズムの一つに登上線維刺激後に発生するNOが重要であるということが判っているが、どの細胞からNOが発生するのかまだ同定されていない。神経系のNO合成酵素はカルシウムによってその活性が調節されるので登上線維入力がプルキンエ細胞やNO合成酵素を持つバスケット細胞の細胞内Ca^<2+>濃度を上昇させ、NOを発生させるという可能性が考えやすい。しかしながら我々の従来のデータではnonNMDA型グルタミン酸受容体のアンタゴニストであるCNQXを用いてもNO放出反応はブロックされなかった。今回NO電極を小型化してNO測定にともなうシナプス伝達のダメージを少なくして実験したところ、登上線維刺激による5nM程度のNO上昇反応を分子層において記録した。しかもこの反応はCNQX(10μM)でほぼ完全にブロックされ、D-APV(100μM)によってほとんど影響を受けなかった。この薬理学的性質はプルキンエ細胞でみた登上線維反応と一致する。以上のことから小脳LTD成立に重要な登上線維刺激後の分子層のNO発生源はプルキンエ細胞であるという可能性が示唆される。現時点ではしかしながらプルキンエ細胞にNO合成酵素が存在するとの確証がない。従ってNO合成酵素を持つことが既に知られているバスケット細胞が登上線維によって駆動されNO発生源として働くという可能性も否定できない。
都市の選択：15世紀スイスの地域の権力構造とハプスブルク家の影響力

スイスの歴史をハプスブルク家による支配からの解放・独立の歴史として捉える見方は今なお根強い。しかし近年の研究はそうした見方から離れ、ハプスブルク家との関係を見直すことによって新しいスイス史像を構築しようという方向を模索しつつある。本研究は、そうした新しい研究動向を押さえながら、スイスの都市ラインフェルデンの動向に着目し、ハプスブルク家や近隣諸都市を含む地域の権力構造との関係に目を向けることによって、新たなスイス史像を描き出そうとするものである。
細動波(f波)周波数解析によるガイド下心房細動手術の開発

本研究では心房細動症例において心臓電気刺激装置の機器内部の心電図入力端子を心表面電位採取用に改変して、刺激と同時に心表面の電位が採取できるような心表面マッピングシステムを構築した。このシステムで細動波(f波)周波数解析を行い、その解析結果の集積から、個々の症例で心房切開、電気的隔離線の至適部位を検討し、ガイド下心房細動手術を試行したところ、周波数解析の結果では、各部位での周波数にかなりばらつきがあることが判明し、特に心房細動の基礎疾患(僧帽弁疾患、大動脈弁疾患、三尖弁疾患、虚血性心疾患など)、心負荷の程度との関連性が認められた本研究では心房細動症例において心臓電気刺激装置の機器内部の心電図入力端子を心表面電位採取用に改変して、刺激と同時に心表面の電位が採取できるような心表面マッピングシステムを構築した。このシステムで細動波(f波)周波数解析を行い、その解析結果の集積から、個々の症例で心房切開、電気的隔離線の至適部位を検討し、ガイド下心房細動手術を試行したところ、周波数解析の結果では、各部位での周波数にかなりばらつきがあることが判明し、特に心房細動の基礎疾患(僧帽弁疾患、大動脈弁疾患、三尖弁疾患、虚血性心疾患など)、心負荷の程度との関連性が認められた研究の目的は心房細動症例において心表面マッピングシステムから細動波(f波)周波数解析を行い、その解析結果の集積から、個々の症例で心房切開、電気的隔離線の至適部位を検討し、より合理的なガイド下心房細動手術を構築することであるが、昨年度においてはまず心表面マッピングシステムの開発を行った。これは昨年度に購入した心臓電気刺激装置(フクダ電子社製、BC-1100)の機器内部の心電図入力端子を心表面電位採取用に改変して、刺激と同時に心表面の電位が採取できるようなシステムを構築した。この心臓電気刺激装置を周波数解析装置に連結させ、細動波のみを心表面単極電位測定電極にて心房から採取し(30秒間)、それを5秒ごとに6分割し高速フーリエ変換(FFT解析)し、各区間の最大周波数を求め、その平均周波数から興奮周期(FF、速さ)を算出することが可能となった。実際に心房細動の症例において、電位の測定から周波数解析を行ったこところ、ノイズの少ない安定した電位が採取可能で、そのデータより短時間で手術室にて周波数解析が可龍であった。今後データを重ねて、部位ごとに採取、解析したその細動波の中で、早い部分、遅い部分、ばらっきの多い部位、少ない部位を判定し、周期の速い部分、ばらつきが多い部分をターゲットとし、電気的隔離、焼灼を行い、その後の周波数の変化を解析し、その効果を判定する。本研究の目的は心房細動症例において心表面マッピングシステムから細動波(f波)周波数解析を行い、その解析結果の集積から、個々の症例で心房切開、電気的隔離線の至適部位を検討し、心房細動の機序に応じた、より合理的なガイド下心房細動手術を構築することである。一昨年度において、新たに構築した心表面マッピングシステムにより術中マッピングを高位右房、下位右房、右房自由壁、右心耳、右肺静脈側の左房、左肺静脈側の左房、左心耳にて行い、採取した細動波電位を高速フーリエ変換(FFT解析)し、各区間の最大周波数を求め、その平均周波数から興奮周期(FF、速さ)を算出した。心房細動手術症例十数例において電位の採取を行ったこところ、ノイズの少ない安定した電位が採取可能で、そのデータより短時間で手術室にて周波数解析が可能であった。周波数解析の結果では、各部位での周波数にかなりばらつきがあることが判明し、特に心房細動の基礎疾患(僧帽弁疾患、大動脈弁疾患、三尖弁疾患、虚血性心疾患など)、心負荷の程度との関連性が疑われる状況であった。しかし、心房細動の発生、維持に機序に関しては得られたデータからは不明な部分が多く、今後データを重ねて、部位ごとに採取、解析したその細動波の中で、ターゲット決め電気的隔離、焼灼を行い、その後の周波数の変化を解析し、その治療効果を判定する予定である。新たに構築した心表面マッピングシステムにより術中マッピングを高位右房、下位右房、右房自由壁、右心耳、右肺静脈側の左房、左肺静脈側の左房、左心耳にて行い、採取した細動波電位を高速フーリエ変換(FFT解析)し、各区間の最大周波数を求め、その平均周波数から興奮周期(FF、速さ)を算出した。しかし、心房細動の発生、維持に機序に関しては得られたデータからは不明な部分が多く、データを蓄積して解析を行ったが、明らかな関連性を見出すには至らなかった。

これは1)全身麻酔による鎮静下では心房細動の周期が遅くなり、麻酔の影響により術前の心房細動の状態を再現できないこと、2)マッピング電極の位置と解剖的所見の間にバイアスがかかることが考えられた。上記の一連の研究により、心房細動周波数解析によるガイド下手術は一定の成果を得ることができたが、今後、より安全で効果的な周波数解析を行うために、12誘導ホルター心電図を解析の中に組み込みデータ集積を継続し、ターゲット決め電気的隔離、焼灼を行い、その治療効果を判定する。心房細動症例における周波数解析の結果が予想していたものより、ばらつきが多く、一定の方向性を見出すためには解析する症例数を増やす必要がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。心房細動症例の周波数解析のデータをさらに蓄積し、想定される機序に応じて、fullメイズ、左房メイズ、右房メイズ、肺静脈隔離術と術式を選択して、その治療効果を判定する。
クライオ電子顕微鏡を用いたダイニン-微小管複合体の構造解析

植物プランクトンであるクラミドモナスから鞭毛を回収し、その運動を司るタンパク質である鞭毛ダイニンの構造解析を行っている。鞭毛ダイニンは微小管を構成するタンパク質であるチューブリンと共重合する性質があり、それにより生成されたダイニン-微小管複合体が私の研究の主要な試料である。ダイニンは2MDaある巨大なATPaseであり、我々の研究によりATP依存的な構造変化を起こすことが明らかになっている(Oda et al.2007)。この構造変化をさらに詳細に解析することが本年度の研究テーマである。1.ATPase活性部位のマッピング電子顕微鏡の実験において、ラベルされた部位が本当に想定されているドメインであることを生化学的に検証するため、アジド化されたATPおよびADPを用いてダイニンとヌクレオチドを紫外線により共有結合させた。そのダイニンをトリプシンで分解し、固相化されたストレプトアビジンを用いてビオチン化ペプチドを精製した。TOF-Mass解析により二つのシグナルを得た。このシグナルは再現性があり、ATPおよびADP両方から同様に検出されている。これにより電顕像でラベルされている部位はATPとADPでは同じであると確認できた。現在、ラベル部位の正確な同定をfinger printingによって試みている。2.電子トモグラフィーネガティブステイニング法を用いてストークドメインのATP依存的構造変化を観察している。モリブデンを染色剤に使用し、サンプルをトレハロースアモルファス膜に包埋することにより高いコントラストを得ること成功した。国立神経精神センターの諸根室長との共同研究により、高傾斜かつ多サンプルのトモグラムを撮影した。通常のback-projection法からある程度ストーク像を観察することができた。ダイニンは発生や生殖、脳機能に関わる重要なタンパク質であり、我々の研究によりATP依存的な構造変化を起こすことが明らかになっている。1.ダイニンのドメインラベリング2007年の論文では解像度の不足から、ヘッドドメインやストークドメインの方向を観察することができなかった。これを克服するために、抗体等のタンパク質を用いてラベリングを行い目的のドメインを可視化することを試みた。ストークドメインのラベリングは、ドメイン単体で発現精製を行うことが困難であり、またドメインがATP依存的に抗原性を変化させることなどから断念した。ヘッドドメインについては、抗体の非特異的結合の影響が大きかったためラベリングタンパク質を代えることにより成功した。ラベルされた複合体をクライオ電子顕微鏡により撮影し、ATPおよびADP存在下における複合体の再構成像と対照との比較から、ATP依存的な構造変化をより詳細に解析することができた。2.ATPase活性部位のマッピング上記の実験において、ラベルされた部位が本当に想定されているドメインであることを生化学的に検証するため、アジド化されたATPおよびADPを用いてダイニンとヌクレオチドを紫外線により共有結合させた。そのダイニンをプロテアーゼで分解し、二次元電気泳動とMass Spectrometryを用いて共有結合部位を同定する実験を進めている。3.ストークドメインの撮影1.の実験においてストークドメインをラベルすることができなかったため、コントラストの低いクライオ電子顕微鏡を用いた実験を断念し、ネガティブステイニング法を用いてストークドメインのATP依存的構造変化を観察した。通常使用される酢酸ウランではなくモリブデンにより高いコントラストを得ること成功した。また、トレハロースを包埋剤として使うことにより、電子ビームが試料に与えるダメージを押さえ、サンプルがステイニングにより変形するのを防ぐことができた。
半導体/絶縁体多層超薄膜埋込推積による多重接合単一電子トランジスタの作成と評価

本研究では微細ホールへの半導体-絶縁膜多層超薄膜堆積を利用した多重接合単一電子トランジスタの研究を行った。本素子の作製プロセスは、電子ビーム露光及びドライエッチングにより微細な孔を薄い多結晶シリコン膜に作成し、さらにシリコン熱酸化により孔径を縮小し、この微細孔に半導体とトンネル絶縁膜の多層超薄膜を埋め込み堆積するものである。作製した素子の動作特性を室温から液体ヘリウム温度までの温度範囲で評価したところ、サイドゲート電圧印加によるトンネル電流の制御が可能であることを確認したものの、リーク電流が無視できず単一電子トランジスタとしての動作特性は確認できなかった。不良原因を考察するため、作製した素子の断面構造を収束イオンビーム装置(FIB)により加工し、透過電子顕微鏡観察行った結果、リークの主要因はエッチバック時のエッチングレートにパターン依存性が大きく、再現性が取れないことであることが判明した。その代替策として、反応性イオンエッチングによるエッチバックを行った結果、リーク電流の大幅な抑制が達成できた。なお、多重接合単一電子トランジスタの作成法として、新たにA1陽極酸化ナノホールを用いた埋め込む量子ドットSETの並列形成法の検討も行い、自己組織的なSETの二次元規則配列形成のための要素技術を確立した。本年度は「埋め込み形成多重接合単一電子トランジスタ」の作成法の確立に重点をおいた。作成プロセスの前半では、電子ビーム露光及びドライエッチングにより微細な孔を薄い多結晶シリコン膜に形成し、さらにシリコン熱酸化により孔径を縮小する。実際に作成したサイズでは、ドライエッチングにより約直径100nmの孔を形成し、その後1000°Cの熱酸化により孔径を30nmまで微細化することに成功した。また後半の主要点は、この微細孔に半導体とトンネル絶縁膜の多層超薄膜を埋め込み堆積することにある。そのため申請設備である「多層薄膜堆積装置」を作成した。これは低圧高イオン化RFスパッタ法により半導体および絶縁体をオングストロームオーダーで膜厚を制御して高指向性堆積を行うものである。現在装置は組み上がった段階であり、これから次年度前半にかけて堆積特性の基礎評価を行っていく。なお、本年度は試験的に既存装置である低圧CVD装置により多結晶シリコンを微細孔に埋め込み堆積し、その後熱酸化することによりトンネル酸化膜を形成して、単一電子トランジスタを試作した。このSETはドット最小直径40nm、高さ70nmでありそのままでは動作温度は50K程度と見積もられるが、サイドゲートに負バイアスを印加することにより200K程度でも動作し得ることが予想された。しかしながら、サイドゲートと量子ドットの上部電極との間にリ-ク電流があり、十分な動作は確認できなかった。その原因としては、ポリシリコン埋め込み堆積後のエッチバックがオーバーであった可能性が高く、次年度においてはエッチバックプロセスの条件を慎重に選んだ上で、SET作成・評価を行う予定である。本年の課題は「埋め込み形成多重接合単一電子トランジスタ」の作成法における、ゲートと基板間のリーク電流低減、及び半導体-絶縁膜多層超薄膜堆積技術の確立であった。本素子の作製プロセスは、電子ビーム露光及びドライエッチングにより微細な孔を薄い多結晶シリコン膜に形成し、さらにシリコン熱酸化により孔径を縮小し、この微細孔に半導体とトンネル絶縁膜の多層超薄膜を埋め込み堆積するものである。その後に化学ドライエッチング(CDE)によりエッチバックを行い、孔内部のみに半導体を残して量子ドットを形成する。作製した素子の断面構造を収束イオンビーム装置(FIB)により観察した結果、リークの主要因はエッチバック時のエッチングレートにパターン依存性が大きく、再現性が取れないことであることが判明した。また、多層超薄膜堆積装置においては、低圧RF-DCスパッタ法によるシリコン及びSiO2膜の積層膜堆積を膜厚精度0.5nmで達成した(主要設備スパッタ電源使用)。なお、多重接合単一電子トランジスタの作成法として、新たにオフセットマスク法による斜めスパッタによる作成法も新たに検討を行った。ここで、堆積粒子の指向性を向上するためコリメーターを使用して、Al/AlO/Al構造の単一電子トランジスタ作製に成功した。さらに、室温程度の高温動作に向けて、埋め込み形成型SETとオフセットマスク型SETとで比較検討を行っている。
長期観察データの整備を通じた太陽光発電を利用した農村電化事業の評価

代表者らがバングラデシュ中部の農村部で定期的に調査をした結果、以下の点が明らかとなった。SHSが普及・拡大する地域において、送電線網の整備が進みつつある。また送電線網から供給される電気を主に利用し、SHSは停電時のバックアップ用電源としての利用する世帯が存在する。事業者へのインタビュー調査の結果、需要が大幅に減少していることがわかった。また、SHS導入世帯においても、事業者に対する未払い等の課題が浮き彫りとなった。SHSを継続利用している世帯と、SHSと送電線網を併用している世帯を対象に、差の差の検定法を用いて、送電線網利用による効果を推計した結果、電灯やテレビの数は増加したものの、子供の学習時間や収入増加は観察されていない点を明らかにした。送電線網の普及は、教育や健康の面で望ましい効果を示していないことを示唆した。途上国で農村電化を進める上で、太陽光発電を利用した電化設備の導入は有望な手段の一つである。本研究では、バングラデシュでの住居用電化設備(SHS: solar home systems)の普及を事例に、導入世帯・非導入世帯の双方に対して追跡調査を実施して、長期間の観察データを整備する。得られたデータを基に、生活改善効果を収入増加・教育効果の観点から評価するとともに、設備導入による貧富の格差を分析をすることで、農村電化事業のインパクト評価を行うことを目的としている。平成26年度においては、バングラデシュ農村部の治安状況や、近年のSHS導入世帯において進んでいる技術革新の進展といった調査対象地の状況変化を踏まえ、海外協力者との農村電化の状況確認、農村電化やインパクト評価手法に関する先行研究の調査、を実施した。とりわけバングラデシュ農村地域においてLED(light-emitting diode:発光ダイオード)を利用した電化が普及しつつあり、発電量が限定されるSHSとは親和性が強く今後も需要が増加することが予想されるため、これらLEDの普及を踏まえた農村電化と、結果として生じる住民生活のインパクトを注視する必要があることが分かった。また、海外協力者を招へいし今後の計画について議論を行った。更にバングラデシュでの農村電化に関する論文を取りまとめて刊行した。平成26年度に行ったこれらの活動を踏まえて、平成27年度にはバングラデシュ農村部での調査(予備調査及び大規模本調査)を実施することを予定している。平成27年度はバングラデシュ農村部で予備調査および本調査を実施した。予備調査では発展段階の異なるバングラデシュ農村部の2県(マニクガンジ県、バリサル県)を対象とし、SHS利用による生活水準への効果(収入・教育・健康面等)を評価するとともに、SHS普及の局面が変化しつつあることを確認した。具体的には急速な送電網の普及により、SHSからオングリッド型の電化(変電所や送電線網延長を利用した電化)に乗り換える世帯が増加しつつあることを確認した。更にNGO・政府機関を訪問し、再生エネルギー普及に関する情報収集を行った。予備調査の結果を受けて本調査を実施し、農村部3県(マニクガンジ県、キショレガンジ県、コミラ県)で590世帯を対象に、SHSの利用状況やオングリッド型への転換、健康面・教育・エネルギーアクセス・家電製品保有状況など家計状況に関する調査を行った。このうち2009年・2013年以降追跡調査していた世帯のうち約7割は、SHSからオングリッドに転換していることが示された。転換した世帯では、SHSはバックアップ電源として利用されるか、全く利用していない状況であった。更に貧しい世帯が新規にSHSを購入する動きは乏しい状況であることも示された。この結果は、世界中で最もSHSが普及しているバングラデシュにおいて、SHSの普及が曲がり角に来ていることを示唆している。但し調査対象地域でオングリッド型電化が進んだのは主に2015年以降であるため、今後の家庭でのSHSの利用状況、利用する電化製品の変化、更には生活水準への影響を分析するためには注意が必要である。平成27年に実施予定であった、予備調査及び本調査を実施するとともに、専門家や実務家に対してインタビュー調査を実施できたため、おおむね順調に進展していると考えられる。平成28年度は、バングラデシュ農村部での調査委託及び平成27年度までに得られたデータをもとに、データ分析を実施した。調査では、農村部3県(マニクガンジ県、キショレガンジ県、コミラ県)で590世帯を対象に、SHSの利用やオングリッド型への転換、健康面・教育・エネルギーアクセス・家電製品保有状況など家計状況に関する情報を集めた。このうち、2013年時点でSHSを利用していた341世帯のうち、再度十分な追跡調査データが得られた295世帯を対象として、SHS普及地域で送電線網延長が進んだ場合に生じる、電化設備の利用状況変化による生活水準への影響を評価した。295世帯のうち、SHSを継続していたのは110世帯、SHSからグリッドに切り替えたのは185世帯であった。SHSの利用継続世帯をControl, SHSからGridへの切替世帯をTreatmentと設定した、差の差の検定法(Difference-in-Difference)により、電化設備の変化による生活水準への影響を推計した。分析の結果、送電線網利用への切り替えにより、利用している電灯数の増加や、テレビの利用増加といった効果が見られた。反面、子供の学習時間の増加や、収入(農業収入・非農業収入)増加といった効果は観察されなかった。

本研究からは、送電線網の延長による生活改善の効果は示唆されたものの、教育・健康便益に限定すれば、送電線網の普及が進んだとしても、公共政策として望ましい効果は得られていないことが示唆された。更に農村電化の文脈で、今後SHSが果たす役割・位置づけについて十分な整理が必要であることも指摘した。具体的には、1.Gridが到達するまでの経過措置、2.定期的な電力料金が支払えない貧困層に対する電化設備、3.再生エネルギーを利用した気候変動対策、といった観点で、送電線網と比較したSHSの利点・欠点を検討する必要がある。平成27年末から現在(平成29年4月)に至るまで、バングラデシュは治安の悪化に伴い、テロに対する特別警戒が必要となり、不要不急の渡航が禁止された状況が続いている。結果として平成28年度はバングラデシュへの渡航調査が実施できない状況であった。平成29年度に予定しているフォローアップ調査は、現地情勢を慎重に見極めて実施の可否を検討する。平成29年度はバングラデシュ農村部での調査で得られたデータを分析するとともに、農村部3県(マニクガンジ県、キショレガンジ県、コミラ県)でSHS(Solar Home Systems:住居用太陽光発電供給システム)事業を行っている事業者に対してインタビュー調査を行った。更に、太陽光発電を利用した近年の新たな試みとして広がるMini Gridを利用した送電網整備事業に関する調査を実施した。平成29年度までの調査結果からは、農村電化の文脈で、今後SHSが果たす役割・位置づけ及び限界についてより精緻な分析が必要であることを明らかにした。Gridが到達できない遠隔地であり、Mini gridによる送電網整備も難しい地域における発電手法として、SHSは役割を果たすと考えられた。同時にSHSは、定期的に電力料金が支払えない貧困層に対する初期の電化設備としても有用であると指摘した。平成27年末から現在(平成30年4月)に至るまで、治安の悪化に伴い、テロに対する特別警戒が必要となり、バングラデシュ全土で不要不急の渡航が禁止された状況が続いている。結果として平成2829年度はバングラデシュへの渡航調査が実施できない状況であった。平成30年度に予定しているフォローアップ調査は、共同研究者と共に現地情勢を慎重に見極めて実施の可否を検討する。代表者らがバングラデシュ中部の農村部で定期的に調査をした結果、以下の点が明らかとなった。SHSが普及・拡大する地域において、送電線網の整備が進みつつある。また送電線網から供給される電気を主に利用し、SHSは停電時のバックアップ用電源としての利用する世帯が存在する。事業者へのインタビュー調査の結果、需要が大幅に減少していることがわかった。また、SHS導入世帯においても、事業者に対する未払い等の課題が浮き彫りとなった。SHSを継続利用している世帯と、SHSと送電線網を併用している世帯を対象に、差の差の検定法を用いて、送電線網利用による効果を推計した結果、電灯やテレビの数は増加したものの、子供の学習時間や収入増加は観察されていない点を明らかにした。送電線網の普及は、教育や健康の面で望ましい効果を示していないことを示唆した。
グリコシラ-ゼの新規反応解媒能に関する研究

近年,著者はグリコシラ-ゼが本来の作用水解部位であるαーグルコシド結合を持たないDーグルカ-ル,Dーグルコオクトエニト-ルに作用し,水和反応を触媒する新規な作用能力を発見し,グリコシラ-ゼは基質のアノマ-を厳格には認識しないと言う新しい概念を導くに至った。したがって,もしアグリコンが酵素に立体障害をもたらさない程に充分小さければ,本来のαー型基質に作用する酵素はβー型基質にも作用し得るものと仮定し本研究を企図とた。得られた成果の概要を下記する。1.Aspergillus oigerからαーグルコシダ-ゼを結晶状態に精製し,種々の基質に対する速度パラメ-タ-を算出し,基質特異性を厳密に評価した。同時に,サブサイト親和力を算出し,主として3つのサブサイトよりなることを明らかにした。2.βーglucosyl fluorideを合成し,結晶Asp oiger αーグルコシダ-ゼを作用させたところ,Fの遊離を認め,一方グルコ-スはNMRによりαー型であることを確認した。このCーF切断反応はマルトトリオ-スによって阻害されることを明らかにした。3.αーglucosyl fluorideの[^<1ー2>H],および[^<1ー3>H]と[6ー^<14>C]同位体置換体を合成し,グルコアミラ-ゼとグルコデキストラナ-ゼ反応のアイソト-プ効果を調べ,これらの反応はカルボニウムイオン中間体を形成するものであることを実証した。4.Dーgalactal,Dーgalactoーoctenitolにガラクトシダ-ゼを作用させ,NMR解析したところ,水和反応が解析されることを認めた。5.テンサイおよびコメ起源αーグルコシダ-ゼについてβーglucosylfluoride作用能を調べ,これら酵素もβー型基質のCーF切断を解媒することを確認した。これら事実から,一般にグリコシラ-ゼは基質のアノマ-を厳格には選択しないと言う結論に達することができた。本研究は平成2,3年度にわたるものである。近年,著者はグリコシラ-ゼが本来の作用水解部位であるαーグルコシド結合を持たないDーグルカ-ル,Dーグルコオクトエニト-ルに作用し,水和反応を触媒する新規な作用能力を発見し,グリコシラ-ゼは基質のアノマ-を厳格には選択していないと言う新しい概念を導くに致った。したがって,もしアグリコンが酵素に立体障害をもたらさない程に充分小さければ,本来αー型の基質に作用する酵素はβー型基質にも作用し得るものと仮定し本研究を行った。初年度は各種酵素の精製,基質の合成,反応の解析等を行う計画を立案した。これまでに得られた結果の概要を述べると,当初の計画通り順調に進み,ミツバチ,Aspergillus niger,テンサイ,コメなどのαーグルコシダ-ゼ,ア-モンドβーグルコシダ-ゼ,Paecilomyces variotiグルコアミラ-ゼをそれぞれ単離・精製した。特に,前二者は速度論的研究も行い,関係雑誌に投稿した。本研究の基質であるαー,βーグルコシルフルオライドは純度良く合成した。これらグリコシラ-ゼと基質を用いて,本来αー結合に作用するαーグルコシダ-ゼとグルコアミラ-ゼはいずれの起源の酵素もβー

グルコシルフルオライドに作用することを見出した。一方,βー型基質にのみ作用するとされるβーグルコシダ-ゼはαーグルコシルフルオライドに作用することを確認した。これらの反応はF^ーの遊離とNMRによって確かめた。したがって,グリコシラ-ゼは従来から考えられていたように基質のアノマ-型を厳格に読みとるものではなく,基質認識はかなりのフレキシビリティがあるものと考えられる。次年度においては,これらの反応が通常の基質の水解部位と同じ所で行われるのか否かを速度論的方法を用いて調べる計画である。近年、著者はグリコシラ-ゼが本来の作用水解部位であるαーグルコシド結合を持たないDーグルカ-ル,Dーグルコオクトエニト-ルに作用し,水和反応を触媒する新規な作用能力を発見し,グリコシラ-ゼは基質のアノマ-を厳格には認識しないと言う新しい概念を導くに至った。したがって,もしアグリコンが酵素に立体障害をもたらさない程に充分小さければ,本来のαー型基質に作用する酵素はβー型基質にも作用し得るものと仮定し本研究を企図した。得られた成果の概要を下記する。1.Aspergillusnigerからαーグルコシダ-ゼを結晶状態に精製し,種々の基質に対する速度パラメ-タ-を算出し,基質特異性を厳密に評価した。同時に,サブサイト親和力を算出し,主として3つのサイトよりなることを明らかにした。2.βーglucosyl fluorideを合成し,結晶Aop.nigerαーグルコシダ-ゼを作用させたところ,Fの遊離を認め,一方グルコ-スはNMRによりαー型であることを確認した。このCーF切断反応はマルトトリオ-スによって阻害されることを明らかにした。3.αーglucosyl fluorideの[1ー^2H],および[1ー^3H]と[6ー^<14>C]同位体置換体を合成し,グルコアミラ-ゼとグルコデキストラナ-ゼ反応のアイソト-プ効果を調べ,これらの反応はカルボニウムイオン中間体を形成するものであることを実証した。4.Dーgalactal,Dーgalactoーoctenitolにガラククトシダ-ゼを作用させ,NMR解析したところ,水和反応が触媒されることを認めた。5.テンサイおよびコメ起源αーグルコシダ-ゼについてβーglucosylfluoride作用能を調べ,これら酵素もβー型基質のCーF切断を触媒することを確認した。これら事実から,一般にグリコシラ-ゼは基質のアノマ-を厳格には選択しないと言う結論に達することができた。
四級アンモニウムフルオリド類に促進される標識反応の開発とイメージングへの応用

本研究ではテトラブチルアンモニウムフルオリドが活性メチレンの11Cーメチル化反応に適した塩基であることを見出し、11C標識アミノイソ酪酸(11CーAIB)の簡便かつ効率的ワンポット合成、アミノレブリン酸(ALA)誘導体新規PETトレーサーである11CーMALAの開発、一般的な抗炎症薬のイブプロフェンの11C標識に成功した。これらのトレーサーを用いた動物PET研究により11CーAIBはガンの放射線治療効果の早期診断に、11CーMALAはALAによる光線力学療法の治療効果判定に有効であることが明らかとなった。11C標識アミノ酸はポストFDGーPET候補の代表的な腫瘍PETプローブである。しかし、標識合成が11Cーメチオンニンを除いて困難であること、11Cーメチオンニンも代謝的な脱11Cーメチル化が生じ良好な画像が得られるわけではないことから、腫瘍PETプローブとしての開発が進んでいなかった。本研究では前年度、堅牢で汎用性の高い11C標識アミノイソ酪酸(11CーAIB)のワンポット合成法の開発に成功した。今年度は腫瘍と急性炎症を同時に発症したモデルマウスに対する11CーAIBのPETを撮像し、11CーAIBの腫瘍への集積が腫瘍に選択的に高いことを明らかにした。同様のモデル動物に対して18FーFDGは腫瘍に選択的な集積を示さないことから、11CーAIBは放射線治療等の効果を早期に診断できるプローブとして期待される。また、11CーAIBは正常な血液脳関門(BBB)を通過しないが脳細胞には速やかに取り込まれることからBBB透過性の機能をPETにより非侵襲的に判断するプローブとして有望と考えられる。本年度は脳腫瘍および脳炎症モデルラットに対して11CーAIBが集積することを見出した。末梢の結果を踏まえて判断すると、この11CーAIBの集積はそれらのモデルラットにおいてBBBの機能が破綻していると推測されるとともに、11CーAIBのBBB機能マーカーとしての有用性を示した結果であると考えられる。テトラブチルアンモニウムフルオリドを利用したメチル化反応は、新たに11Cアミノレブリン酸誘導体の標識合成(11CーMALA)に有効であることを見出した。11CーMALAは光線力学療法の効果を予測するプローブとして有望と考えられる。さらに11C標識条件下においてCーC結合形成を連続的に達成する方法を開発した。本研究では平成23年度にテトラブチルアンモニウムフルオリド(TBAF)を利用したメチル化反応により堅牢で汎用性の高い11C標識アミノイソ酪酸(11CーAIB)のワンポット合成法の開発に成功し、24年度には腫瘍と急性炎症を同時に発症したモデルマウスに対する11CーAIBのPETを撮像し、11CーAIBの腫瘍への集積が腫瘍に選択的に高いことを明らかにしてきた。25年度では、11CーAIBのPETがX線照射によるガンの治療効果の早期診断に有効であることを動物実験で明らかにし、現在放射線治療での効果診断におけるヒト臨床研究への準備が進んでいる。一方、11CーAIBは血液脳関門(BBB)透過性の機能を非侵襲的に判断するPETプローブとして有望と考えられることから、本年度は11CーAIBのPETによるマイクロバブルの超音波照射によるBBBの一時的な破壊の状態の撮像を試みたところ、処置後の時間経過に伴うBBB開閉を画像化することに成功した。11CーAIBのPETがBBB透過性のイメージングに有効であることを示した結果であり、マーモセットを用いて遺伝子治療とへ応用を試みている。平成24年度にはTBAFを利用したメチル化反応により新たに11Cアミノレブリン酸誘導体である11CーMALAを標識合成したが、25度では11CーMALAの滞留とガン特異的にアミノレブリン酸からプロトポルフィリンが蓄積することが相関することを見出した。現在、11CーMALAーPETは光線力学療法の効果を予測する有望な検査法であると期待されている。さらに25年度はTBAFを利用したメチル化反応にホーナーエモンズ反応を融合した連続的CーC結合形成をまとめた、本手法はこれまでの11C標識反応と比較すると、容易でありながら様々な標識化学構造を創り出す方法として放射薬剤の研究分野で注目されている。しかし、標識合成が11Cーメチオンニンを除いて困難であること、11Cーメチオンニンも代謝的な脱11Cーメチル化が生じ良好な画像が得られるわけではないことから、腫瘍PETプローブとしての開発が進んでいない。本研究では11C標識アミノイソ酪酸(11CーAIB)の合成研究に取り組み、堅牢で汎用性の高いワンポット合成法の開発に成功した。