hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人為的変異誘導によるインフルエンザウイルスの弱毒化とそのメカニズムの解明

放線菌Streptomyces sp.由来のスフィドロフラン誘導体、(1R, 2R)-1-(5'-methylfur-3'-yl)propan-1, 2, 3-triol(MFPT)によるインフルエンザウイルス弱毒化メカニズムの解明を検討し、以下の結果を得た。1) MFPT耐性ウイルは、マウスの病原性を減弱させた。2)耐性ウイルスは、野生株と比較して細胞におけるウイルス増殖量低下を起こした。3)ゲノム解析の結果、耐性ウイルスには、非構造タンパク質NS1に新規の変異が生じていた。4)化学的合成によるMFPTの大量生産の可能性を確認できた。グリセロール誘導体である(1R,2R)-1-(5-methylfur-3'-yl)propane-1,2,3-triol(MFPT)の存在下でインフルエンザウイルス(IFV)を増殖させると、マウスでの病原性の低下したウイルスが得られた。本年度は、さらに弱毒化能力の高いMFPT誘導体を合成すること、MFPT処理IFVのタンパク質レベル及び遺伝子レベルでの変異の有無を解明することを目的とした。MFPTのメチル化などによって数種類の誘導体を合成し、IFV増殖阻害効果を指標にした活性試験を行ったところ、MFPTよりも優れた化合物は見出せなかった。そのため、MFPTを本研究の材料にすることに決定し、合成方法を開発して、多量のMFPTを確保できた。一方、MFPT処理を10回繰り返してウイルスクローンを得た。これらのクローンの特性として、(1)マウスにおける病原性が低くかつ増殖能が高い、(2)in vitro実験において子孫ウイルス放出量が低下している、(3)感染細胞におけるウイルス特異的蛋白の検出量はやや多い傾向が見られる、(4)ウイルスのHA及びNAの遺伝子配列には変異が生じていないという点が確認できた。次年度には、他のウイルス遺伝子を解析し、クローンの病原性を規定している因子を検討する。さらに、IFV感染動物に対するMFPTの影響を、体内ウイルス産生量及びウイルスの変異誘導の有無の点から解析する。また、MFPT処理ウイルスが弱毒株としての条件を満たしているかを、免疫機能への影響も含めて検討する。インフルエンザウイルス(IFV)を、グリセロール誘導体である(1R,2R)-1-(5'-methylfur-3'yl)propane-1,2,3-triol(MFPT)の存在下で増殖させると、病原性の低下した子孫ウイルスが得られた。本研究の目的は、弱毒化ウイルスの特性を明らかにして、将来的な弱毒生ワクチンの開発への手がかりをつかむことである。これまでに、MFPT処理によって得られたウイルスクローンが,遺伝子レベルで変異を起こしていないかを検討してきた。その結果、宿主細胞へのウイルスの結合や子孫ウイルスの放出に重要な役割を果たす2種類の糖蛋白質(HA及びNA)には変異が認められず、NP(nucleoprotein)、M proteinも保存されていることがわかった。一方、NS(non-structural)protein 1(NS1)の遺伝子塩基配列には、すべてのクローンに共通した変異が生じていて、しかもこれまでに報告されていない新規のものであることが明らかになった。残りのIFV遺伝子についても、現在塩基配列を解析中である。これらのデータに基づいて、MFPTがIFVの病原性に関与するメカニズムをさらに詳細に検討する予定である。今年度までにMFPTを大量に合成できた。これを用いて、MFPT自体が、生体内でのIFV増殖にどのような影響をもたらすのかを検討することも、本研究の目的の1つである。これまでのマウスへのIFV感染実験において、MFPTがウイルス増殖に一定の抑制的効果を及ぼすことが明らかになったことから、上述の遺伝子レベルでの変異誘導と生体内でのウイルス増殖抑制効果との関連性を、今後検討する予定である。インフルエンザウイルスを、グリセロール誘導体である(1R,2R)-1-(5'-methylfur-37yl)propane-1,2,3-triol(MFPT)の存在下で増殖させると、病原性の低下した子孫ウイルスが得られた。本研究の目的は、MFPT処理による弱毒化の特性を明らかにして、将来的な弱毒生ワクチンの開発への手がかりをつかむことである。先ず、MFPT処理を10代繰り返して得られたウイルスクローンについて、in vitro及びin vivoでのウイルス学的挙動を検討した。その結果、細胞内での増殖も、動物体内での増殖も、元のウイルス株に比べて低下していることを確認できた。このような病原性低下に遺伝子レベルでの変異が寄与しているかどうかを明らかにするために、全ウイルス遺伝子の塩基配列を解析した。

その結果として、宿主細胞へのウイルスの結合や子孫ウイルスの放出に重要な役割を果たす2種類の糖タンパク質(ヘムアグルチニンおよびノイラミニダーゼ)には変異が認められず、M proteinも保存されていることがわかった。一方、NP、PB1、PB2については、一部のクローンで変異がみられたが、このうちでウイルス増殖に関与する可能性があるのはPB2のK627Qのみであった。注目すべき点は、NS protein 1(NS1)の遺伝子配列に、すべてのクローンに共通した変異が生じていて、しかもこれまでに報告されていないものであることが明らかになったことである。現在、これらの変異とウイルス増殖機能との関連性を検討中である。さらに、昨年度までに合成したMFPTを用いて、マウス体内でのウイルス増殖に対する影響を検討し、MFPTがウイルス増殖抑制効果を及ぼすことが確認できた。これらの情報を統合して、インフルエンザ対策上の本化合物の有用性を解明することが残された課題である。
メダカ体内で生きたまま視る造骨・破骨の相互作用

メダカ稚魚を用いることにより、骨代謝の全体像を解できるようになった。骨折モデルでの細胞移動と分化に関わる因子について検討した結果、骨折部で分泌されるTGFb-2は、骨芽細胞の骨折部への遊走と分化に関与し、初期破骨細胞の分化に関与することが示唆された。次に、咽頭歯骨の骨モデリング機構について検討した結果、骨芽細胞が産生する因子が破骨細胞の維持、生存に寄与し、新たな役割が見いだされた。哺乳類の頭蓋の成長時には、脳の成長に従って頭蓋の内側に破骨細胞が存在し、骨を削っているものと思われ、また外側では造骨が行われており、脳の形成とともに頭蓋骨は大きくなっていく。このときに脳が頭蓋骨の形と大きさの決定に関与しているのか全く明らかになっていない。この頭蓋形成で代表される骨モデリングをより分子的に解明する実験モデルとして、メダカ骨形成のシステムを用いて研究する。内側を削る破骨細胞と外側を造る骨芽細胞が協調しているのか、また外胚葉由来の神経管と中胚葉由来の血管という、独立に分化してきた器官が中胚葉由来の神経棘・血管棘(メダカ椎体の一部)の形と大きさの決定に関与するのかを解明する。我々の仮説は、神経棘や血管棘の、内側の破骨と外側の造骨が同調して神経棘や血管棘の大きさをコントロールするということ、もう一つは神経管と神経棘、血管と血管棘がそれぞれ器官の成長において同調的に作用し、大きさの決定をするということである。以上の仮説を証明するために、破骨細胞の消失を誘導したときに、神経棘や血管棘の成長はどうなるのか、また造骨はどうなるのかを観察する。我々はTilling法により、RANLノックアウトメダカを、さらにTALEN法により、OPGノックアウトメダカを作成した。破骨のマスター分化因子であるRANLノックアウトメダカでは破骨細胞の出現が急減し、その結果、神経棘のすきまがなくなり、神経管形成が障害された。また興味深いことの破骨細胞が少しだけ現れ、RANKLに依存しない破骨細胞分化が存在した。OPGノックアウトメダカでは通常存在しない椎骨上にも破骨細胞が現れ、過剰な骨吸収が観察された。破骨細胞特異的なノックアウトメダカと骨の細胞特異的に発現するトランスジェニックメダカを駆使し、以下の項目についてin-vivo骨代謝システムについて検討した。1.骨発生における骨モデリング機構における破骨細胞の関与をRANKLとOPGノックアウトメダカを作成し、検討した。RANKLノックアウトメダカを用いても破骨細胞が少しではあるが存在し、RANKL非依存性の破骨細胞分化の存在が明らかになった。次にOPGノックアウトメダカにおける破骨細胞の存在を検討したところ、通常破骨細胞は存在しない脊椎骨中央の周囲に破骨細胞が存在し、破骨細胞存在の特異性はOPGが制御していることが明らかになった。2.RANKLノックアウトメダカに存在する新しい破骨因子について咽頭歯骨を用いて検討した。メダカからアブレーションによって骨芽細胞を取り除いたときにそれまで存在していた破骨細胞が急速に消滅し、骨芽細胞が分泌する新たな破骨細胞維持分子が存在することが明らかになった。3.骨折モデルにおける骨修復において、血管から遊走してくる破骨細胞のプロジェニターの細胞分化機構について検討した。TGFbetaの阻害剤を骨折修復初期過程で処理したところ、遊走してくる破骨細胞の有意な減少が観察された。この結果、TGFbetaの下流に存在する因子が骨折初期の破骨細胞分化を制御していることが示唆された。これまで造骨細胞と破骨細胞の分化メカニズムはin-vitroで実験され、ノックアウトマウスの作成によりその機能が決定された。一方、骨形成研究の最も興味深い現象、古い骨と新しい骨はどのように見分けるのか?破骨細胞と造骨細胞の細胞間相互作用は存在するのか?破骨前駆細胞はどのようにして骨吸収する場を見つけるのか?などの疑問には答えられないできた。その理由は生きたまま、生理的な条件で骨の細胞を見るのは難しいことにある。私達はこれらの疑問に答える一つのモデル動物としてメダカの骨形成のシステムを検討し、造骨細胞と破骨細胞に発現している遺伝子群や細胞形態が哺乳類と同じであること。またメダカにもリモデリングする部位が存在し、さらに骨折修復のモデルも作成できたことによって、メダカを用い生きたままの細胞を追跡することにより、上記の疑問解明の端緒になることが期待できるようになった。さらにメダカ稚魚を用いることにより、造骨と破骨の全身像を見ることができ、これまでのマウスのような局所の動態ではなく、全身における細胞動態を観察し、骨代謝の全体像を解析できるようになった。その結果、破骨細胞特異的なノックアウトメダカと骨の細胞特異的に発現するトランスジェニックメダカを駆使し、以下の項目についてin-vivo骨代謝研究によって明らかにした。1.骨発生における骨モデリング機構における破骨細胞の関与をRANKLとOPGノックアウトメダカの解析により解明した。その結果、OPGが破骨細胞の動態の決定に大きく寄与していた。。2.骨折モデルにおける骨修復において、骨芽細胞のプロジェニターの移動と分化機構の解明。骨折修復に」おいて、TGF-beta2が骨芽細胞の移動に必須の因子として同定された。3.咽頭歯骨における骨芽ー破骨細胞の相互作用の解明。骨芽細胞の因子が破骨細胞維持に機能していた。

メダカ稚魚を用いることにより、骨代謝の全体像を解できるようになった。骨折モデルでの細胞移動と分化に関わる因子について検討した結果、骨折部で分泌されるTGFb-2は、骨芽細胞の骨折部への遊走と分化に関与し、初期破骨細胞の分化に関与することが示唆された。次に、咽頭歯骨の骨モデリング機構について検討した結果、骨芽細胞が産生する因子が破骨細胞の維持、生存に寄与し、新たな役割が見いだされた。メダカの新たな骨折モデルの作成による骨修復過程については2014年に国際生物学会誌であるDevelopmental Biologyに発表した。その結果、新たな破骨細胞分化系の存在が明らかにされ、メダカくを用いた優位性が証明された。骨生物学1.RANKLノックアウトメダカとOPGノックアウトメダカの掛け合わせによって、RANKLとOPGのRANKL非依存性の破骨細胞分化がOPGによって制御されているかを検討する。2.咽頭歯骨の破骨細胞分化の制御を検討するために、破骨細胞プロジェニターを可視化したc-fmsプロモータートランスジェニックメダカとc-fmsノックアウトメダカで検討する。RANKLノックアウトメダカおよびOPGノックアウトメダカが得られ、メダカ全身での骨形成と骨吸収の異常が観察できる。その観察には従来確立したOsterix-DsRedトランスジェニックメダカが造骨細胞の観察用に、TRAP-GFPトランスジェニックメダカが破骨細胞の観察用に用いられる。すでにノックアウトメダカとこれらのトランスジェニックメダカの掛け合わせは終了しており、骨のリモデリングが生きたメダカの全身像として観察が可能である。ノックアウトメダカおよび骨特異的トランスジェニックメダカの確立が遅れたため、その解析が次年度にずれ込んだ。作成したノックアウトメダカの発生時期特異的な骨形成異常を観察し、骨のモデリングのメカニズムを生きたメダカの状態で観察する。さらに新たな骨リモデリングの組織である咽頭歯部の歯足骨に注目して、その解析を進める。1.RANKLとOPGダブルノックアウトメダカの作成と解析に使用する。2.c-fmsプロモータートランスジェニックメダカおよびc-fmsノックアウトメダカの作成と解析に使用する。当初予定した発現誘導性のトランスジェニックラインの作成が遅れ、薬による特異的な細胞の消失ができなかった。最近ようやく発現誘導性のトランスジェニックラインが完成し、その薬の量依存的な細胞消失が可能になりつつある。造骨および破骨特異的なトランスジェニックラインと掛け合わせて、その機能の検討を本格的に検討する。
口腔連鎖球菌の病原性に関与する溶血毒素の分子進化

コレステロール依存性細胞溶解毒素(CDC)やStreptolysin S型溶血毒素に加え,肺炎球菌に近縁なS. pseudopneumoniae(SPpn)で見出された,CDC相同ドメインとリパーゼ相同ドメイン(LD)を持つハイブリッド型毒素様タンパク質(LCDCLP)遺伝子についても口腔連鎖球菌において分布を解析した結果,特に興味深いLCDCLPでは検索した約50%のSPpn株でその遺伝子が見られ,さらにその半数弱で直前の短いORFとオペロン構造を作ることが分かった。またS. pneumoniae(SPn)やS. mitis(SM)等にも本遺伝子の保有株が見られたが,SPnの遺伝子はC末側に欠損があり,構造の多様性が認められた。そこでSPpn基準株のLCDCLP組換え体(rLCDCLP)を調製してヒト赤血球溶血活性や細胞障害活性を検討したところ,両活性は確認されなかったが,rLCDCLPはヒト細胞に顕著な結合性を示した。また抗rLCDCLP抗血清を調製し検討の結果,SPpn基準株はこの分子を分泌型及び菌体結合型として発現していた。さらに,SPpn基準株はSPnやSMの基準株に比べて強いヒト細胞接着性を示したが,抗rLCDCLP抗血清による菌体の前処理や,rLCDCLPによるヒト細胞の前処理で,SPpnのヒト細胞結合性は著しく低下した。従って,LCDCLPは溶血毒素ではなく細胞定着因子として機能し,SPpnの宿主細胞定着性はこの分子に依存することが示唆された。またLCDCLPの部分欠失変異体のヒト細胞結合性を調べた結果,CDCの膜結合ドメインやLDではなく,5ドメイン型CDCのN末端相同ドメインのタンデム構造がこの結合を担うことが判明した。現在,その受容体の探索やLCDCLP遺伝子の多様性と機能の相関,またLCDCLPとSPpnやSMの病原性との関連性の検討を進めている。口腔連鎖球菌におけるCDC型溶血毒素やStreptolysin S型のペプチド溶血毒素に加え,ハイブリッド型の溶血毒素様分子(LCDCLP)の遺伝子分布の解析やその組換え体の調製及び機能解析については順調に検討が進行しており,特にLCDCLPの機能解析の結果からは溶血性/細胞膜障害性ではなく宿主細胞定着機能を持つという予想外の興味深い知見が得られた。しかもLCDCLPが,本遺伝子を持つSPpn基準株の宿主細胞定着性を担っている可能性が見出されてきた。また,LCDCLP遺伝子には多様性があり,異なる構造を持つLCDCLPが異なる菌種に分布していることも分かってきた。このように,当初の研究計画を推進することで概ね順調に結果が出つつある。しかし,LCDCLPとSPpnの病原性の関係を解析するために必須となるLCDCLP欠損株の作製に際し,前提となる効率的なSPpn形質転換法が確立できていないため,今後その解決を図って研究を推進することが必要である。SPpnの効率良い形質転換法が確立されていないことから,現在はLCDCLP遺伝子K/O株やLCDCLP遺伝子発現調節機構の解析のためのゲノム改変株が取得できていない。今後は現在推進中の溶血毒素及びその派生分子の分子機能解析に加えて,SPpn等の効率的なコンピテント細胞の作製方法,例えば感受性促進ペプチドフェロモンを用いたケミカルコンピテント細胞やエレクトロコンピテント細胞の確立を進め,必要な遺伝子組換え株の取得と,それらを用いた解析を行う予定である。また,これまで高次構造が全く解明されていないLCDCLPの構造解明のために,LCDCLPの大量精製系の構築も進める予定である。

口腔連鎖球菌におけるCDC型溶血毒素やStreptolysin S型のペプチド溶血毒素に加え,ハイブリッド型の溶血毒素様分子(LCDCLP)の遺伝子分布の解析やその組換え体の調製及び機能解析については順調に検討が進行しており,特にLCDCLPの機能解析の結果からは溶血性/細胞膜障害性ではなく宿主細胞定着機能を持つという予想外の興味深い知見が得られた。しかもLCDCLPが,本遺伝子を持つSPpn基準株の宿主細胞定着性を担っている可能性が見出されてきた。また,LCDCLP遺伝子には多様性があり,異なる構造を持つLCDCLPが異なる菌種に分布していることも分かってきた。このように,当初の研究計画を推進することで概ね順調に結果が出つつある。しかし,LCDCLPとSPpnの病原性の関係を解析するために必須となるLCDCLP欠損株の作製に際し,前提となる効率的なSPpn形質転換法が確立できていないため,今後その解決を図って研究を推進することが必要である。SPpnの効率良い形質転換法が確立されていないことから,現在はLCDCLP遺伝子K/O株やLCDCLP遺伝子発現調節機構の解析のためのゲノム改変株が取得できていない。今後は現在推進中の溶血毒素及びその派生分子の分子機能解析に加えて,SPpn等の効率的なコンピテント細胞の作製方法,例えば感受性促進ペプチドフェロモンを用いたケミカルコンピテント細胞やエレクトロコンピテント細胞の確立を進め,必要な遺伝子組換え株の取得と,それらを用いた解析を行う予定である。また,これまで高次構造が全く解明されていないLCDCLPの構造解明のために,LCDCLPの大量精製系の構築も進める予定である。必要な試薬類が当初予定した額より安価で購入できたため,次年度への繰り越しとなった。この額は次年度の物品費に合わせて研究のために有効に使用する予定である。
大腸がん検診における組織型検診をめざした受診行動サポートシステムの構築

大腸がん検診の受診者および非受診者に対する介入型啓発活動の効果を明らかにする。本研究では、近畿地方における健康調査の調査票を基に、大腸がん検診の受診対象者に対して、属性や心理・行動的特性について、行動変容の理論を参考に受診者および非受診者をセグメントに分けるための効果的な方法や文献検索を行った。また、ICTを用いてインタラクティブな受診勧奨の有効性、受診者の立場に立った利便性への配慮の効果、電話や面談などの教育効果について、受診者および非受診者の心理的特性をとらえた4つのセグメント【受診者:受診行動を維持しているセグメント(実際に受診している)、非受診者:受診の実行意思を持つセグメント(いつ、どこで受診するか思考している)、受診への目標意思を持つセグメント(受診するつもりである)、受診に無関心なセグメント(受診の意思がない)】に分類する妥当性の検討を行った。そして、研究代表者のホームページ作成に関する打ち合わせを行い、研究協力者への公開内容について検討を重ねた。大腸がん検診の意識に関する質問紙調査に向けて疫学倫理審査の申請を行い承認を得た。大腸がん検診の受診者および非受診者に対する介入型啓発活動の効果の検討を行う予定であったが、対象者の選定と打ち合わせに時間がかかり質問紙調査が進行していない。質問紙調査の選定方法は確定している。近畿地方在住の4060歳代の後発年齢者へ大腸がん検診に対する意識調査を行い、対象者の属性や心理・行動的特性について、行動変容の理論と方法を参考に受診者および非受診者を4つのセグメントに分ける。ICTを用いてインタラクティブな受診勧奨、受診者の立場に立った利便性への配慮、電話や面談などによる正しい知識の普及にむけた教育的介入(情報提供)を実施する。その結果を基に受診者と非受診者をそれぞれ情報提供なし群(対象群)と情報提供あり群(介入群)で実際の受診率の違いを無作為化比較試験により検討する。大腸がん検診の受診行動への介入型啓発活動に対するデータ収集を行い、ICTを用いてインタラクティブな受診勧奨(コール)・検診1年後の再勧奨(リコール)による受診行動と受診率向上について検討する。大腸がん検診の受診者および非受診者に対する介入型啓発活動である質問紙調査に関する打ち合わせ、質問紙調査の実施のための費用やホームページ開設、受診行動支援プログラムの介入に係る費用に使用する。
多人数身体活動量モニタリングシステムの開発と有効性の検証

心不全患者の運動機能が急激に悪化する契機となる代表的なものに再発に伴う入院があり、入院中の身体活動量の低下がその大きな要因であることが指摘されている。本申請者は、入院中の身体活動量モニタリングが、身体機能低下の予防に有用なのではないかと考え、本研究を遂行している。2018年度は、ウェアラブルデバイス数種類を用いて、高齢心不全患者の身体活動量評価に信頼性、妥当性の高い機器を選出することを主な課題として取り組み、複数の研究者、企業と研究計画について話し合い、研究の方向性を決定した。現在、身体活動量とともに睡眠の質やsedentary timeなどを評価可能な海外メーカーのデバイスを用いたパイロット研究を倫理委員会に提出済みであり、承認されしだいデーター収集を開始する予定である。モニタリング指標を医療従事者に表示するためのダッシュボードの開発に遅延が生じている。類似した技術を有する企業が存在していることがわかったため、現在、本研究の目的に合致するものが開発可能かを協議している。モニタリング指標を医療従事者に表示するためのダッシュボードについて、類似の技術を有する企業、研究者と協議を重ねていく。また、身体機能の低下した高齢心不全患者においても、ウェアラブルデバイスのアドヒアランスが十分に保たれるかを、装着部位や機器などを変更しながら、検討していく。デバイスの選定に時間を要し、機器の導入が行えていないため。次年度において、機器の導入をおこない、予算の執行を行う予定である。
放射性物質検出モニタリングの開発

本課題研究期間において、小型加速度・温度・心電図感知機能に線量モニタリングを搭載したの個人用モニタリングセンサーの開発を行い、システム構築を完成させた。このモニタリングセンサーを用いて、2011年3月11日発生した東北地方太平洋沖地震に端を発して発生した福島第一原子力発電所事故における本学からの救援活動の際、現地で活動した本学から派遣の医療関係者の生体情報管理に応用した。また、本学内に設置の精密型ホールボディ-カウンターを用いて、福島に滞在した長崎からの派遣者の内部被ばくを測定した。特に、事故後初期に測定した被験者からは、短半減期のヨウ素-131をはじめ、ヨウ素-132やテルル-132も検出され、初期の段階での内部被ばくの状況を判断するための非常に重要な結果が得られた。今年度は、既に開発過程にあった小型加速度・温度・心電図を搭載した携帯小型モニタリングセンサー(R-BIT:Radiofrequency Bio Information Tracer)を用いて、センサーの作動、PCへのワイヤレスでのデータ転送がスムーズに行えるようシステム構築を行い、その手順を習得しながらより有用な方法を検討した。このセンサーから得られる生体情報は、心電図、心拍数、心拍変動の周波数解析による交感・副交感神経の挙動、皮膚表面温度、加速度解析による活動指数および姿勢変化であり、連続サンプリング時間は最大25時間である。これらのデータを詳細に解析することにより、センサー装着時における生体情報を容易に得ることが可能となった。また、長時間センサーを胸部に装着する際には取り扱いに注意を払う必要があり、且つ日常生活に負担があってはならない。そのため、より負担を軽減するような装着用シールの改良等も常に試みている。更に、新たにγ線を探知する放射線モニタリングセンサーを搭載した試作品(R-BITγ)を用いて、既知の放射性物質を用いた試験測定等の性能試験を行った。線量測定データは、単位時間の積算線量(mSv)と線量率(mSv/h)が得られ、装着時にサンプリングされたデータはワイヤレスで携帯電話やPC画面上にリアルタイムでモニタリングされる。放射線健康リスクが想定される原子力発電所をはじめとする放射線関連施設等での作業現場において、個人レベルでの被ばく線量と生体情報モニタリングの集中管理が可能となり、作業者の安全の担保に繋がるものと考えられる。また、臨床の現場における放射線量モニタリングに関しては、医療用放射線検査を受ける患者のみならず、検査を施す側である臨床医においても業務上の被ばく線量モニタリングをリアルタイムで管理することは放射線健康リスクを考慮する上で有用であると推察された。今年度においては、試作中であったガンマ線を探知する放射線モニタリングセンサー(R-BITγ)の詳細なシステム構築を行い、有用性を検討した。センサーから得られる生体情報すなわち、心電図、心拍数、自律神経系の挙動、皮膚表面温度、活動指数、姿勢変化に加えて、ガンマ線の単位時間における積算線量(mSv)および線量率(mSv/h)である。サンプリングされたデータは、リアルタイムでPC画面上にモニタリング可能である。放射線作業環境下における環境センシングと健康モニタリングの開発成功により、小型軽量化と同時測定が可能となった。また、この放射線モニタリングセンサーを長崎大学病院におけるアイソトープ臨床業務に携わるスタッフの行動と外部被ばく線量の遠隔モニタリングを実施するために実際に装着し、使用感の評価、測定内容の評価を行った。臨床現場における放射線量のモニタリングは、個々人における生体情報と被ばく線量管理に有用であった。このようなモニタリング方法を元にして、今年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震により発生した福島県の原子力発電所事故における救援活動において、長崎大学は福島医科大学と協力し緊急被ばく医療体制構築のためのバックアップ体制を地震発生後のごく早い段階に整えた。この現場でモニタリングセンサーの活用が検討された。すなわち、福島県の医療従事者にも、この放射線モニタリングセンサーの適用が期待され、被曝の恐れのある住民の救護や放射線測定にあたる作業従事者への着用を検討し、モニタリングデバイスの評価を行うよう進めでいる。昨年2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震により引き起こされた福島第一原子力発電所事故において、長崎大学は被災地救援のため福島県立医科大学と連携し、緊急被ばく医療体制め構築に尽力している。そのバックアップ体制の一つとして、福島での救援活動における放射線モニタリングセンサー(M-BIT)の活用を試みた。またこのM-BITは、心電図のRR間隔の心拍変動解析による、心・血管系自律神経機能の評価および、交感神経・副交感神経の分別定量化が可能であるため、心肺変動解析を活用した作業負担を調査出来る。

具体的には、原発周辺の警戒区域内となった住宅への一時立ち入りの際に活動した医療従事者らへM-BITを着用させ、本センサーから得られる生体データの活用性を試みた一部の結果を報告する。対象者は、原発周辺の警戒区域内となった住宅への一時立ち入りの際に活動した医師、診療放射線技師、看護師、事務員の各1名、計4名であった。対象者は、M-BITを装着しその上に、放射線防護のためのタイベックスーツを着用した。得られたデータについて、今回は特に自律神経機能の評価として呼吸周期の変動を示し、副交感神経のみの活動を反映するHF値と皮膚温度の変動とを解析した。これらの結果から、HF値や皮膚温度の上昇に変動は見られるものの、個人によって上下がみられた。同一人物においても測定日による変動があることから、個人別での自律神経系の変動や皮膚温度、心拍数の変動による評価は可能であると思われた。またタイベックスーツの着用の有無においては、上昇皮膚温度に差がみられたものの上昇心拍数では差が無かった。このように、作業中の健康状態をリアルタイムで正確に把握することが可能であった。また他方で、事故以降、長崎県内からの福島県内滞在者に対してホールボディカウンタを用いた内部被ばくの測定も並行して行ってきた。特に、事故後初期に放出の多かったI-131は、、半減期が短く他の測定機関による内部被ばくの測定はほとんど実施されていない。Cs-134及びCs-137のみならず、実効線量評価においては、I-131の寄与も大きいことが示唆された。
躁病治療薬炭酸リチウムによる中枢コリン作動性神経活性調節メカニズムの検討

昨年度,脳内微小透析法を用いて,抗躁病薬炭酸リチウム(Li_2CO_3)のラットへの慢性投与は,海馬シナプス後セロトニン(5-HT)_<1A>受容体を介する海馬コリン作動性神経活性化機構を促進させることを明らかにした.本年度の研究では,抗躁病薬Li_2CO_3を21日間反復投与したラットにおいて,海馬5-HT_<1A>受容体数およびリガンドの受容体親和性の変化,海馬5-HTおよび5-HT代謝物(5-H[AA)含量の変化を検討した.雄性,8週令のWistar系ラットに0.2%Li_2CO_3含有飼料を3週間与え,慢性投与群とした.対照群には通常飼料を与えた.常法に従って,海馬よりシナプス膜を調製した.5-HT_<1A>受容体作用薬[^3H]8-OH-DPATをリガンドとして,海馬シナプス膜に対する飽和結合実験により5-HT_<1A>受容体数およびリガンド親和性を調べた.海馬5-HTおよび5-HIAA含量は蛍光法により定量した.1)海馬5-HT_<1A>受容体数および親和性の変化慢性リチウム投与は,5-HT_<1A>受容体数に対して影響を及ぼさなかった.また,5-HT_<1A>受容体への[^3H]8-OH-DPAT結合の親和性も変化しなかった.5-HT_<1A>受容体自体の機能には慢性リチウム投与は影響しないことが明らかとなった.2)5-HTおよび5-HT代謝物(5-HIAA)含量の変化検討の親和性慢性リチウム投与は,海馬5-HTを増大させた.しかしながら,海馬5-HIAA含量は変化しなかった.すなわち,慢性リチウム投与により5-HT代謝回転が抑制されていることが示唆された.本研究課題の結果より,慢性リチウム投与は,1)5-HT神経系を介する海馬コリン作動性神経活性の促進作用を増大させる,2)海馬コリン作動性神経の自己遊離抑制機構に影響を及ぼすことが明らかとなった.Liの抗躁病作用に,5-HT_<1A>受容体を介する海馬コリン作動性神経活性の促進作用が関与している可能性が明らかとなった.本研究では,抗躁病薬炭酸リチウム(Li_2CO_3)を慢性投与したラットにおいて,セロトニン(5-HT)1A受容体作用薬8-OH-DPAT(30μM)を海馬へ局所投与し,海馬におけるacetylcholine(ACh)遊離の変化を脳内微小透析法とラジオイムノアッセイ法を用いて検討した.雄性,8週令のWistar系ラットに0.2%Li含有飼料を3週間与え,慢性投与群とした.対照群には通常飼料を与えた.l)コリンエステレース阻害剤非存在下(生理的条件下)における検討海馬からの基礎ACh遊離量は,対照群およビ慢性投与群とも約70fmol/30minであり,両群に差は認められなかった.海馬へ局所投与した8-OH-DPATは,対照群のACh遊離に影響を及ぼさなかった.しかし,慢性投与群で8-OH-DPATは,ACh遊離量を有意に増大させた.2)コリンエステレース阻害剤存在下(非生理的条件下)における検討海馬からの基礎ACh遊離量は,対照群および慢性投与群でそれぞれ,約600および1900fmol/15minであった.海馬へ局所投与した8-OH-DPATは,対照群および慢性投与群でACh遊離を有意に増大させた.ACh遊離増大作用は慢性投与群でより著明であった.これらの結果より,慢性リチウム投与は,1)セロトニン神経系を介するコリン作動性神経活性の促進作用を増大させる,2)コリンエステレース存在下では直接海馬におけるコリン作動性神経を活性化させることが明らかとなった.Liの抗躁病作用に,セロトニン1A受容体を介するコリン作動性神経活性の促進効果が関与している可能性が,今回初めて明らかとなった.昨年度,脳内微小透析法を用いて,抗躁病薬炭酸リチウム(Li_2CO_3)のラットへの慢性投与は,海馬シナプス後セロトニン(5-HT)_<1A>受容体を介する海馬コリン作動性神経活性化機構を促進させることを明らかにした.本年度の研究では,抗躁病薬Li_2CO_3を21日間反復投与したラットにおいて,海馬5-HT_<1A>受容体数およびリガンドの受容体親和性の変化,海馬5-HTおよび5-HT代謝物(5-H[AA)含量の変化を検討した.雄性,8週令のWistar系ラットに0.2%Li_2CO_3含有飼料を3週間与え,慢性投与群とした.対照群には通常飼料を与えた.常法に従って,海馬よりシナプス膜を調製した.5-HT_<1A>受容体作用薬[^3H]8-OH-DPATをリガンドとして,海馬シナプス膜に対する飽和結合実験により5-HT_<1A>受容体数およびリガンド親和性を調べた.海馬5-HTおよび5-HIAA含量は蛍光法により定量した.1)海馬5-HT_<1A>受容体数および親和性の変化慢性リチウム投与は,5-HT_<1A>受容体数に対して影響を及ぼさなかった.また,5-HT_<1A>受容体への[^3H]8-OH-DPAT結合の親和性も変化しなかった.5-HT_<1A>

受容体自体の機能には慢性リチウム投与は影響しないことが明らかとなった.2)5-HTおよび5-HT代謝物(5-HIAA)含量の変化検討の親和性慢性リチウム投与は,海馬5-HTを増大させた.しかしながら,海馬5-HIAA含量は変化しなかった.すなわち,慢性リチウム投与により5-HT代謝回転が抑制されていることが示唆された.本研究課題の結果より,慢性リチウム投与は,1)5-HT神経系を介する海馬コリン作動性神経活性の促進作用を増大させる,2)海馬コリン作動性神経の自己遊離抑制機構に影響を及ぼすことが明らかとなった.Liの抗躁病作用に,5-HT_<1A>受容体を介する海馬コリン作動性神経活性の促進作用が関与している可能性が明らかとなった.
非アルコール性脂肪肝炎におけるlipotoxicityによる病態の解明

非アルコール性脂肪肝炎(NASH)非常に大きい。今回の研究ではマウスモデルを用いて大概より遊離脂肪酸であるパルミチン酸を投与してその肝臓への直接作用の検討を行った。遊離脂肪酸の肝臓への直接投与は(1)肝臓組織における好中球を中心とした炎症細胞の浸潤、(2)星細胞の活性化と線維化進展、を呈した。その機序は脂肪酸によるケモカインの産生と、炎症細胞の浸潤であり、線維化は星細胞への直接刺激である。肥満においては脂肪組織で蓄積できなくなった過剰脂質は遊離脂肪酸として血中に存在し、肝臓や筋肉、膵島など異所性脂肪蓄積をきたすとともにインスリン抵抗性を悪化させ、内皮細胞や膵島β細胞のアポトーシスを惹起して異常病態をおこすことからlipotoxicityと総称され近年生活習慣病の根幹をなす病態として注目が集まっている。非アルコール性脂肪肝炎の発症にはこのlipotoxicityの関与が重要と考えられており種々の証拠が提示されているがいまだ十分に解明されたとは言い難い。大腸菌由来のエンドトキシンであるLPS (lipopolysaccharide)はマクロファージ上にあるLPS共受容体CD14に結合することで自然免疫系受容体であるTLR4が認識できるようになり、その結果炎症性サイトカインが産生される。一方、飽和脂肪酸もTLR4を活性化してサイトカインを産生させ脂肪組織におけるインスリン抵抗性の病態異常に強く関与していることがin vivoで血管内に脂肪酸を持続注入する検討などで近年明らかにされてきた。in vitroの研究では脂肪酸投与は肝細胞に速やかに細胞内脂肪蓄積をおこし、JNK (c-Jun N-terminal kinase)を活性化して肝細胞のアポトーシス感受性を亢進させ肝細胞死を誘導することが示されている。しかしながらNASHの研究では糖尿病領域のような体内に脂肪酸そのものを投与するようなin vivoでの証拠はない。肝臓への脂肪酸の経静脈投与で生じる肝障害の解析をマウスに経静脈的にパルミチン酸等の脂肪酸を持続投与してin vivoでの脂肪酸の肝臓への影響を肝機能異常、apoptosis、サイトカイン、JNK, NF-kBなどの分子病理学的解析を現在行っている。NASHは線維化の進行により肝硬変に至る重要な疾患である。しかし、中心静脈領域(zone3)優位の好中球を中心とした炎症細胞浸潤とzone3優位の肝細胞周囲線維化という、他の肝炎とは異なるNASHに特徴的な病態について詳細な機序は明らかにされておらず、線維化の進行を遅らせる予防法や有効な治療法が確立していないのが現状である。遊離脂肪酸は全身臓器での慢性炎症の誘因、膵島細胞でのβ細胞障害による糖尿病の悪化1)、動脈壁のアポトーシスに伴う動脈硬化の進展2)などを引き起こす。それらは“lipotoxicity"と称され3)注目を浴びている。肝臓でのlipotoxicityは、in vitroにおいて飽和脂肪酸が肝細胞のアポトーシスを起こすとの報告があるが4)、技術的な難しさから、in vivoでの遊離脂肪酸投与と肝障害に関する報告はない。我々は、経内頸静脈的飽和脂肪酸持続投与の系を用いてin vivoでの遊離脂肪酸投与が肝臓に与える影響を解析した。その結果、遊離脂肪酸投与早期から肝星細胞の活性化を認め、さらに長期投与により肝線維化を認めた。この事実から、血中遊離脂肪酸と肝線維化には密接な関連が存在すると考えられた。また、遊離脂肪酸の投与は肝臓局所でのcxcl2、ccl2の発現を上昇させ、好中球やマクロファージを中心とした炎症細胞浸潤を誘導した。特に遊離脂肪酸単独によって、ヒトNASH病態に特徴的な好中球浸潤を示したことは非常に新規性が高いと考える。これらの炎症細胞浸潤にTLR4を介した自然免疫応答シグナルが必須であることを、TLR4KOマウスを用いて証明した。[目的]飽和脂肪酸はin vitroで肝細胞アポトーシスを起こし,非アルコール性脂肪肝炎(nonalcoholic steatohepatitis: NASH)病態に関与するとされる.しかしin vivoでの単一飽和脂肪酸の肝臓への影響を検討した報告はない.今回,飽和脂肪酸であるパルミチン酸単独が引き起こす肝臓への影響について検討した.シグナル経路は自然免疫を惹起するパターン認識受容体のTLR4経路に着目した.[方法]C57BL/6J野生型マウス,TLR4KOマウス,高脂肪負荷マウスに右内頸静脈よりカテーテルを挿入後,乳化パルミチン酸を投与した.[結果]短期投与モデルでは,パルミチン酸投与群の肝臓でALT上昇を認めずともαSMA領域上昇と,cxcl2・ccl2を介した好中球エラスターゼ・F4/80陽性細胞浸潤を認めた.In situ hybridization,初代培養肝細胞,clodronate liposomes投与の検討でcxcl2は肝細胞,ccl2はKupffer細胞から発現すると示唆された.長期投与モデルではαSMA発現の上昇と肝線維化を示した.TLR4 KOマウスでは各種変化はキャンセルされる傾向にあった.高脂肪食負荷マウスでは血中endotoxinの上昇を認め,パルミチン酸投与のみでALTの上昇と線維化シグナルの増強を認めたが,腸管滅菌後では,パルミチン酸投与によるALT上昇はキャンセルされた.一方,普通食負荷マウスではパルミチン酸+LPS投与で,各々の単独投与に比較して好中球とマクロファージの相乗的増悪効果によりALTが上昇することを,炎症細胞を除去して解析した.[結語]

今回,in vivoで単一飽和脂肪酸の影響を評価するマウスモデルを確立した.パルミチン酸単独投与がTLR4経路を介した自然免疫応答により炎症細胞浸潤および肝線維化というNASH病理像を呈し,また,パルミチン酸が血中エンドトキシンと相互作用を持つことを示した.この機序の解明が,NASHにおける自然免疫を介したlipotoxicityの解明につながると考える.非アルコール性脂肪肝炎(NASH)非常に大きい。今回の研究ではマウスモデルを用いて大概より遊離脂肪酸であるパルミチン酸を投与してその肝臓への直接作用の検討を行った。遊離脂肪酸の肝臓への直接投与は(1)肝臓組織における好中球を中心とした炎症細胞の浸潤、(2)星細胞の活性化と線維化進展、を呈した。その機序は脂肪酸によるケモカインの産生と、炎症細胞の浸潤であり、線維化は星細胞への直接刺激である。星細胞の活性化機序の解明に培養細胞での検討を行ているが、この見当で種々の困難があり進展を得てない。27年度が最終年度であるため、記入しない。肝臓病学遊離脂肪酸がTLR4を介してシグナルを伝えるには、Fetuin-Aと呼ばれる内因性のリガンドが必須であることが知られている。Feutin-Aは肝臓の糖タンパク質であり、2型糖尿病患者、肥満患者、肥満マウスで上昇が確認されており、FetAの増加はインスリン抵抗性増悪と炎症増悪を起こすことが報告されている7)。遊離脂肪酸が肝線維化を誘導するのに、TLR4を介したシグナルが必須であることは既に証明しているため、このFetAは治療標的となる可能性が極めて高い。この仮説を証明するため、in vitro、in vivoの系で、FetAを介したシグナルの阻害により遊離脂肪酸が誘導する肝線維化を改善できるかを検証する。まず、ex vivo肝星細胞を用いたin vitroの系において、種々のcloneのanti-FetA抗体を用いて、ブロッキング効果を検証する。その結果、in vitroで肝星細胞活性化の阻害を認めた抗体を用いて、in vivoでの肝線維化阻害効果を検証する。モデルの作成に成功しており、解析を行うところまで来ているため。旅費の支払いが見積もりより10万円以上低減したため、繰越額が生じた。確立したモデルにおいて、脂肪酸投与での炎症が惹起されるか、その機序は何かを検討する予定。次年度の研究費として計上して使用予定今後はこれまで得られた結果をもとに各種ノックアウトマウスおよび遺伝子編集技術などを用いて結果の確認作業を精力的に進めていきたい。
相同的組換えによる遺伝子破壊に基づくDNAトポイソメラーゼの機能解析

哺乳類動物のDNAトポイソメラーゼ(トポ)Iの生理機能を細胞レベルと個体レベルで明らかにする事を目的とし、次の実験を順次行い次の結果を得た。(1)ヒトトポIのcDNAをプロープとしてマウストポIcDNAクローンを得た。塩基配列の決定、アミノ酸配列の推定を行い、ヒトトポIのそれと比較した所、96%同一アミノ酸で相同性を示した。その機能的重要性を示す。(2)クローン化cDNAを用いて、マウストポI遺伝子の染色体上の位置をRFLV法を用いて決定した。即ち、実験用マウスNOD,CBA/KIと野生マウスMOL-MITの間で制限酵素HindIII切断パターンの変化(Restriction endonuclease Fragment Length Variation,RFLV)と三点検定交配の解析より、トポI遺伝子は、第2染色体の54.5にユニーク遺伝子としてマップされた。ヒトゲノムで検出された擬遺伝子はマウスでは認められなかった。(3)マウスcDNAをプローブにして、マウスの精子DNAからのCharon4Aゲノムライブラリーをスクリーニングし、exon4から8までを含むクローン2個を得た。exon7に存在するEcoVのユニークな切断部位を利用して、Neo耐性遺伝子とTK遺伝子をそれぞれ挿入した遺伝子破壊に用いるためのプラスミドの構築を行った。マウスの胚性腫瘍EC細胞にこのプラスミドの導入を行い形質転換株30株を取得した。PCR法により相同組換えを検討したが、現在までの所、得られなかった。DNAトポイソメラ-ゼ(トポ)はDNAの主鎖の切断と再結合を触媒する事によって、DNA代謝の全ての局面に関与すると考えられている鍵酵素である。しかし哺乳類細胞においてはその詳細はなお不明である。そこで本研究ではトポIとトポIIの機能的関係を明らかにするためにマウス細胞においてトポIの遺伝子を破壊しその影響を細胞レベルと個体レベルで調べる事を目的とする。そこで本年は先ずマウストポIのcDNAをクロ-ン化しその塩基配列を決定した。ヒトトポIcDNAをプロ-ブとしてマウスcDNAライブラリ-をスクリ-ンして380ー1895bpのcDNA4クロ-ンを得た。更にPCR法によってN端側1065bpのcDNAを得た。これ等の塩基配列決定により全長3512bpの配列が得られアミノ酸配列が明らかとなった。ヒトトポIと比較して第43番と44番アミノ酸の間にリジンとアスパラギン酸の2アミノ酸が挿入された形の767アミノ酸残基より成っていた。また切断DNA末端に結合する活性チロシンも742番目に保存されていた。ヒトトポIとのアミノ酸相同性は96%に達し、哺乳類の間に良く保存されており,その機能の重要性を示している。出芽酵母のトポIとは42%の相同性があり,とくに中央1/2部とC端部は良く保存されており、その機能ドメインとも推定された。次にマウスcDNAをプロ-ブとしてマウスDNAライブラリ-をスクリ-ンをしてマウストポI遺伝子クロ-ンの候補を得て触析中である。哺乳動物DNAトポイソメラーゼI(トポI)の細胞内機能を個体レベルで明らかにする目的でマウストポI遺伝子を特異的に破壊する試みを行っている。そのためにマウストポIcDNAをクローン化し、塩基配列3512bpを決定した。クローン化したcDNAをプローブに用いてマウストポI遺伝子の染色体上の位置をRFLV法を用いて決定した。実験用マウスNOD、CBA/K1と野性マウスMOL-MITの間で制限酵素HindIIIを用いてVariationが検出された。HindIIIで消化後のDNAバンドを指標にしてもどし交配後の形質分離パターン及び三点検定交配の解析結果から、トポI遺伝子は第2染色体54.5番地にユニーク遺伝子としてマップされた。ヒトで検出された凝遺伝子はマウスでは認められなかった。

次にクローン化したcDNAをプローブにしてマウスspermから作成したCharon4AゲノムライブラリーをスクリーニングしてゲノムトポI遺伝子の単離を試みた結果、エクソン4からエクソン8までを含む2つのクローン(クローン858、861)を単離することが出来た。エクソン7にはEcoRV制限酵素切断部位がユニーク部位として存在することからこの部位に遺伝子破壊のためのNeo遺伝子を挿入することにした。エクソン7とエクソン8を含むxbaI断片4.5kbをpUCベクターに組み込んだ後、マーカーとなるNeo及びHSV-tk遺伝子をエクソン7及び3'末端にそれぞれ連結して遺伝子破壊用のプラスミドND5-3及びND5-8を構築した。現在、細胞レベルでの相同的組換えを行うために精製したプラスミドを直鎖状にした後、エレクトロポーレーションによってEC細胞(B242g)に導入して遺伝子破壊実験を行っている。哺乳類動物におけるDNAトポイソメラーゼ(トポ)Iの細胞内機能を明らかにする目的で、最終的にはマウストポIの遺伝子破壊を個体レベルで行おうとするものである。本年度は次の実験を行い結果を得た。(1)トポI特異的な抗体を細胞核に注入すると細胞内RNAも、同時に外から導入されたSV40ウイルスのT-抗原遺伝子からのmRNAの転写も阻害された。トポIの転写における重要性を示すものである。(2)マウストポIのN末端130アミノ酸に相当する約400塩基対のcDNAを用いて動物細胞において誘導可能なマウス乳癌ウイルスのLTRをプロモーターに持つベクターにセンスとアンチセンスに連結した構築を作製した。また同様にマウストポIIalphaのN端に相当する約400塩基対のcDNAをセンスとアンチセンスにメタロチオネインプロモーターに連結したプラスミドを構築した。これ等を同時にマウスNIH3T3にトランスホームし、トポI、トポIIのアンチセンを発現された時のDNA代謝の乱れ、及び細胞の生死判別によりそれぞれの機能的関連を検討する予定である。(3)マウスcDNAをプローブとして、エクソン4-8を含むゲノムDNAを単離し、更にエクソン7と8を含むクローンのエクソン7のEcoVサイトにNeo遺伝子を、エクソン8の下流のイントロンにTK遺伝子を挿入した遺伝子破壊用のベクターND5-3と、エクソン7の上流にTKを挿入したND5-8を構築した。これ等をマウス胚性腫瘍EC細胞に導入し選択培養を行い1015クローンの形質転換株を分離した。PCR法により調べた結果、現在までの所、相同的組換えを起こした株は得られなかった。
キラル有機ビラジカル液晶の合成と物性

強誘電性と磁気秩序を併せ持つ化合物の多くは無機化合物であり、電場により磁化が変化する、あるいは磁場によって電気分極が変化する磁気電気効果の発現が報告されている。我々が合成した化合物は強誘電性SmC*相(強誘電性)を示し、かつ液晶相中において特異な磁気相互作用(正の磁気液晶効果:磁気秩序)を発現するため、化合物の正の磁気液晶効果を電場によって変化させることができるのではないかと考えた。そこで化合物1を液晶セルに封入し、電場を印加した状態でEPRスペクトルを測定することにより、磁化率の電場依存性を測定した。その結果、磁化率は電場に対してヒステリシスを描くように変化することが明らかとなった。この結果は有機ニトロキシドラジカル化合物の磁化率が電場変化を示した世界初の例である。さらにFPRスペクトルの線幅の電場依存性を調べることにより、この変化がスピンースピン双極子相互作用の変化に由来するものであることを明らかにした。さらに、我々は、金属イオンに配位可能なビピリジン構造を持つキラル有機ラジカル化合物を新たに設計、合成した。DSC測定と偏光顕微鏡観察により、この化合物が、N-SmC液晶相を示すことを明らかにした。さらにXRD測定から、SmC相における層間隔は42.6Aであり、分子長軸が層平面に対して約27。傾いていることが示唆された。また、EPR測定から、この化合物が、液晶層において正の磁気液晶効果を示すことも確認された。以上の結果は、有機無機ハイブリッド磁性液晶の開発に向けての重要な基礎的な知見になるとかんがえられる。また、スピンースピン相互作用を増大させることにより、強い磁気相互作用を発現させることを目的として、二つのニトロキシド基が接近したシクロヘキサン構造を有するビラジカルに注目した。このコア構造は平面性を欠くため、水素結合によって液晶性の発現が促されることを期待して、コアの両端にアミド結合を導入したラセミ体の化合物を合成した。DSC測定、偏光顕微鏡観察、XRD測定から、この化合物がディスコティック液晶相を示すことが明らかにした。ビラジカル液晶の発現例は今までになく、今後のさらなる研究が期待される。有機両親媒性分子についても研究を進めこれらの化合物が水中においてミセルやエマルションを形成することを明らかにした。この結果は磁場誘導型ドラッグデリバリーシステムへの応用に向けた重要な知見となると考えられる。本年度は、液晶中の磁気相互作用に電場が及ぼす影響について、EPR測定とその結果の解析から考察を行い、その結果をSoft Matter誌に報告することができた。さらに、これまで研究例のない有機無機ハイブリッド液晶の開発に向けて合成されたビピリジンユニットを持つラジカル液晶が液晶性を示すことが明らかとなり、有機無機ハイブリッド液晶の開発への大きな一歩を進めることができたと考えられる。また、これまでに報告例めない、水素結合のを有するディスコティック液晶性ビラジカル化合物の合成にも成功した。また、両親媒性有機ラジカル化合物についてもミセルやエマルジョンといたソフトマターとなりうることが明らかとなり、研究は概ね期待通りに進展したと考えられる。今後は、ビリピジンユニットを持つラジカル液晶については、ルテニウム塩化合物とを反応させ、有機無機ハイブリッド化合物の合成を行い、この化合物の液晶性について同定を進める。液晶性が発現しない場合にはルテニウム配位子の構造を変化させるなどして液晶性の発現を目指す。水素結合のを有するディスコティック液晶性ビラジカル化合物に関しては、DSC、XRD、偏光顕微鏡等による液晶相の同定を行う。また、それと同時にSQUIDやESR法を用いた磁気物性の解明を行なう。両親媒性有機ラジカル化合物については、SEMやTEM観察による構造解析を行った後に、ESRやSQUIDを用いて磁気物性の解明を行なっていく予定である。申請者は、強誘電性と磁気的相互作用を示す有機ニトロキシドラジカル液晶が、これまでにNakamuraらによって無機材料で報告された磁気電気効果(電場の印加による自発磁化の誘起、あるいは磁場の印加による自発分極の方向の反転)を発現する可能性があると考え、EPRスペクトル法を用いて、磁化率の電場依存性を測定した。その結果、電場による分子配向に伴い、磁化率がヒステリシス曲線を描くことを明らかにした。この磁気電気効果のメカニズムを解明するため、研究計画に従い、分子科学研究所にてパルスEPR法によるスピン緩和時間の電場依存性測定を試みた。しかしながら、有機ラジカル液晶中におけるスピン緩和時間が早すぎるため、パルスEPR法が磁気電気効果のメカニズム解明に適さないことが分かった。そこで、EPRスペクトルの線幅の電場依存性から、分子間磁気相互作用の電場印加による変化を見積もった。その結果、観察された磁化率の変化は、分子配向の変化により、分子間スピン-スピン双極子相互作用が変化したことに由来することを明らかにした。以上の結果は、有機ニトロキシドラジカルの磁化率が電場によって変化したことを示した世界最初の例であり、そのメカニズムの解明により、有機ラジカル化合物の研究に与えるインパクトは大きいと考えられる。また、24年度の研究計画に記載した両親媒性有機ニトロキシドラジカル化合物の研究にも着手した。当初、両親媒性部位として、ナノチューブ会合体を形成しやすいグリシルグリシンを導入したが、会合体の形成が確認されなかった。しかしながら、両親媒性部位としてアラニンを導入した化合物がヒドロゲル化剤となることを明らかにした。