hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管形成能を有する複合型培養皮膚の開発

末梢血単核球中の血管内皮前駆細胞の質と量を向上させる無血清生体外培養増幅法で得られた細胞(QQc細胞)と表皮角化細胞、真皮線維芽細胞をそれぞれ共培養し48時間後の細胞数を検討した。結果、QQc細胞は各細胞の増殖効率を上昇させた。QQc細胞を複合型培養皮膚に組ことで生着の向上に寄与する可能性が示唆された。現在QQ細胞を組み込んだ複合型培養皮膚の組織実験を施行中である。平成25年度の計画として、末梢血血管内皮前駆細胞を組み込んだ複合型培養皮膚の作成を行った。将来的な臨床への応用を考え、当初の計画を若干修正し、安全で安価な培養皮膚の作成方法を模索し検討した。表皮角化細胞の培養は無血清培養法で行っているが、通常、初代培養の効率を向上するため播種培地には血清を添加し、増殖培地から無血清KGMを使用していた。播種・増殖培地を無血清Defined Keratinocyte-SFMに変更し検討したところ、以前の増殖効率と遜色なく、血清を使用せずに表皮角化細胞を培養することができた。また、末梢血血管内皮前駆細胞は磁器細胞単離装置にてCD34+細胞を採取する予定であったが、数的および質的に十分な細胞を確保することが難しく、かつ大量の末梢血を必要とした。そこで、当該施設の増田らが開発した非選別末梢血単核球の無血清生体外培養細胞で代用するに至った。この細胞群は少量の末梢血から得ることができ、機能においても下肢虚血マウスモデルでの血管再生効果は既に報告(Stem Cells Transl Med.2012;1:160-171)されており、単離したCD34+細胞よりも効果が高いと考えられている。平成25年度は本実験で用いる細胞の培養方法について検討を行い、より効率の良い方法に改良を行った。平成26年度はこれらの細胞を用いた複合型培養皮膚をSCIDマウスに移植し、組織検討を行う予定である。末梢血単核球に含まれる血管内皮前駆細胞(EPC)の機能を増幅する培養法である無血清生体外培養増幅法(Quality and Quantity Culture : QQc平成25年度に報告)を用いて得られた細胞(以下QQc細胞)を含むハイブリッド複合型培養皮膚を作成するための予備実験として、QQc細胞を含む細胞群と表皮角化細胞、QQc細胞を含む細胞群と真皮線維芽細胞をそれぞれ共培養し48時間後の細胞数を比較し検討した。この実験の結果、QQc細胞を含む細胞群と表皮角化細胞では表皮角化細胞単独に比べ、共培養では約29%(n=1)の増加が見られた。また同様にQQc細胞を含む細胞群と真皮線維芽細胞でも線維芽細胞単独に比べ約30%(n=3)の増加が確認された。表皮角化細胞の共培養についてはサンプル数が少なく更なる検証が必要ではあるが、この結果よりQQc細胞群は表皮や真皮に対して細胞の増殖能を活性化させることが示唆され、QQc細胞を組み込んだ複合型培養皮膚はQQc細胞を含まない培養皮膚に比べて生着率の向上や生着後の機能維持に寄与する可能性があると考えられた。また、QQc細胞が共培養により表皮角化細胞・真皮線維芽細胞の両方を活性化したことから、各細胞の培養段階から併用することで、培養期間の短縮や播種する細胞数の削減などに繋がる可能性が考えられた。急を要する熱傷治療において、期間の短縮や細胞数の削減は培養皮膚の移植において大きなアドバンテージとなり得ると考えられる。当初の計画であるQQc細胞を含むハイブリッド型培養皮膚の移植実験、組織学的検討は現在施行中である。また今後は真皮線維芽細胞、表皮角化細胞、QQc細胞の3種類の共培養を行い検討する予定である。形成外科学25年度中にマウスへの移植実験を行う予定であったが、複合型培養皮膚の作成方法の修正と末梢血血管内皮前駆細胞を非選別末梢血単核球の無血清生体外培養細胞を使用することにに変更したため若干の遅れが生じた。本研究で使用する培養細胞についての修正、検討は終了した。26年度は非選別末梢血単核球の無血清生体外培養細胞を複合型培養皮膚に組み込んだものと、従来型の複合型培養皮膚のマウスへの移植実験を行い、実験計画に沿った組織学的な比較検討を行う。今年度に予定していた動物実験を次年度に行うことになったため、実験用動物と組織染色に用いいる試薬の費用分を使用しなかったため、次年度に繰越となった。次年度は細胞培養培地、実験用動物、組織染色試薬などを繰越分で購入する予定である。
軟骨組織再生を志向し成長因子の空間運動性を最適化したインジェクタブルIPNゲル

成長因子は、高効率な軟骨組織再生を実現するための重要な生理活性タンパク質である。しかしながら、細胞培養材料であるハイドロゲル中に内包された成長因子の活性は著しく低下するため、未だ有効な活用法は提案されていない。我々は、成長因子の運動がゲル内で制限を受けるため活性の低下につながると仮説を立て、空間運動性を有するリンカーを介した自己分解ゲルへの成長因子の固定が、ゲル分解に伴う成長因子の運動性向上を誘発すると期待し、長期的に成長因子の活性が保持されると考えた。本研究では、我々が開発した軟骨組織再生に有効な分解性ゲルに対し、高柔軟なリンカーを介し成長因子を固定した成長因子固定型分解性ゲルを提案する。
実験的自己免疫性脳脊髄炎の再発・寛解に関わる制御性T細胞を誘導する因子の解明

多発性硬化症は中枢神経系に脱髄病変を生じ、多彩な神経障害を呈するが、症状の再発・寛解を伴いやがては進行する神経難病である。その動物モデルとして実験的自己免疫性脳脊髄炎(以下EAE)が研究されているが、再発・寛解の詳細なメカニズムについては依然として不明である。EAEを誘導する脳炎惹起性ペプチドは動物の種や系統によって決まり、従来EAEの臨床経過は動物種の系統によって単一であると思われていたが、我々は脳炎惹起性ペプチドが複数同定されているSJL/Jマウスにおいて、同じ系統であってもそれらペプチド毎に異なる臨床経過のEAEが誘導できることを明らかにした。SJL/JマウスではPLP139-151による感作が一般的であり、再発・寛解型のモデルとして研究されているが、それと重複するPLP136-150で感作すると、再発しない単相性寛解型の経過をとり、さらにその後どの脳炎惹起性ペプチドで感作しても、PLP139-151の感作による場合と異なり、EAEが再誘導できなくなるという特異な現象を認める。その理由として、PLP136-150感作EAEではリンパ節に誘導型のCD4+CD25+制御性T細胞が寛解期に誘導されて長期に維持されるが、PLP139-151感作EAEではその誘導が一過性で不充分であること、さらにその制御性T細胞の動態においてFoxp3は必要条件ではあるが充分条件ではなく、CD69とCD103の発現が重要であることを明らかにした。この誘導能の違いをもたらすメカニズムを構造的に解明するため、PLP136-150とPLP139-151を中心とするペプチドを作成し、PLP136-150のN末端の存在とPLP139-151C末端の欠如が重要であることを示した。また感作ペプチド特異的寛容誘導の実験により、PLP136-150反応性細胞が制御誘導性でPLP139-151反応性細胞が脳炎惹起性であるのではなく、PLP136-150感作でもPLP139-151感作でも同等のTCRレパトアを持つ脳炎惹起性T細胞が誘導され、交差反応性を示すが、PLP136-150感作ではさらに抑制能誘導性T細胞も誘導されやすいこと、さらにlow dose感作の実験により、TCR-peptideのaffinityの差が関与していることを突き止めた。その動物モデルとして実験的自己免疫性脳脊髄炎(以下EAE)が研究され、自己反応性T細胞による自己免疫性病態であることが明らかになっているが、再発・寛解の詳細なメカニズムについては依然として不明である。EAEを誘導する脳炎惹起性ペプチドは動物の種や系統によって決まっており、従来EAEの臨床経過は動物種の系統によって単一であると思われていたが、我々は複数のペプチドが同定されているSJL/Jマウスにおいて、同じ系統であってもそれらペプチド毎に異なるEAEの臨床経過を取ることを明らかにした。本来SJL/JマウスのEAEではPLP139-151による感作が一般的であり、再発・寛解型のモデルとして研究されているが、それとオーバーラップするPLP136-150で感作すると、ほぼ再発しない単相性寛解型の経過をとり、さらにその後どの脳炎惹起性ペプチドで感作しても、PLP139-151の感作による場合と異なり、EAEが再誘導できなくなるという特異な現象を認める。その理由として、PLP136-150感作EAEではそのリンパ節に誘導型のCD4^+CD25^+制御性T細胞(adaptive regulatory T cell)が寛解期に誘導されて長期に維持されるが、PLP139-151感作EAEではその誘導が一過性で不充分であること、さらにその制御性T細胞の動態においてFoxp3は必要条件ではあるが充分条件ではなく、CD69とCD103の発現が重要であることを明らかにした。またこの誘導型の制御性T細胞を移入したマウスではEAEが抑制され、その細胞増殖反応も抑制されること、さらにその効果は特にCD69やCD103陽性細胞群において顕著であること、CD4^+CD25^+T細胞群を除去するとPLP136-150感作EAEでもPLP139-151感作EAEと同様に再発寛解型となり再誘導できるようになることを示した。また感作ペプチド特異的寛容誘導の実験により、PLP136-150反応性細胞が制御誘導性でPLP139-151反応性細胞が脳炎惹起性であるのではなく、PLP136-150感作でもPLP139-151感作でも同等のTCRレパトアを持つ脳炎惹起性T細胞が誘導され、交差反応性を示すが、PLP136-150感作ではさらに抑制能誘導性T細胞も誘導されやすいことを明らかにした。

EAEを誘導する脳炎惹起性ペプチドは動物の種や系統によって決まり、従来EAEの臨床経過は動物種の系統によって単一であると思われていたが、我々は脳炎惹起性ペプチドが複数同定されているSJL/Jマウスにおいて、同じ系統であってもそれらペプチド毎に異なる臨床経過のEAEが誘導できることを明らかにした。SJL/JマウスではPLP139-151による感作が一般的であり、再発・寛解型のモデルとして研究されているが、それと重複するPLP136-150で感作すると、再発しない単相性寛解型の経過をとり、さらにその後どの脳炎惹起性ペプチドで感作しても、PLP139-151の感作による場合と異なり、EAEが再誘導できなくなるという特異な現象を認める。その理由として、PLP136-150感作EAEではリンパ節に誘導型のCD4+CD25+制御性T細胞が寛解期に誘導されて長期に維持されるが、PLP139-151感作EAEではその誘導が一過性で不充分であること、さらにその制御性T細胞の動態においてFoxp3は必要条件ではあるが充分条件ではなく、CD69とCD103の発現が重要であることを明らかにした。この誘導能の違いをもたらすメカニズムを構造的に解明するため、PLP136-150とPLP139-151を中心とするペプチドを作成し、PLP136-150のN末端の存在とPLP139-151C末端の欠如が重要であることを示した。また感作ペプチド特異的寛容誘導の実験により、PLP136-150反応性細胞が制御誘導性でPLP139-151反応性細胞が脳炎惹起性であるのではなく、PLP136-150感作でもPLP139-151感作でも同等のTCRレパトアを持つ脳炎惹起性T細胞が誘導され、交差反応性を示すが、PLP136-150感作ではさらに抑制能誘導性T細胞も誘導されやすいこと、さらにlow dose感作の実験により、TCR-peptideのaffinityの差が関与していることを突き止めた。
機能性グルタミン酸トランスポーターブロッカーの開発

グルタミン酸トランスポーターは神経終末やグリア細胞に存在し、シナプス間隙のグルタミン酸濃度を常に低濃度に維持する役割を担っている。我々はアフィニティカラムやトランスポーターの可視化実験に利用できる機能性リガンド創成を目的として研究を行った。その結果、高親和性ブロッカーとして(X-BzA-TBOAs)を見出し、その生物活性を詳細に検討することができた。中でも(2S,3S)-3-{3-[4-(trifluoromethyl)benzoylamino]-benzyloxy}aspartate(TFB-TBOA)が最も強いラベル化グルタミン酸取り込み阻害能を示した。COS-1細胞に一過性発現させたEAAT1,EAAT2,EAAT3に対するTFB-TBOAの取り込み阻害のIC_<50>値は、各々22nM,17nM,300nMであり、L-TBOA(33μM,6.2μM,15μM)に比べて、大きく親和性が向上している。アフリカツメガエル卵母細胞に発現させた各サブタイプでの電気生理学的解析により、TFB-TBOAは全てのサブタイプに対してブロッカーとして働くことがわかったが、他のサブタイプに比べてEAAT3に対する阻害は比較的弱かった。タンパクとの強い結合を反映してか、EAAT1に対するTFB-TBOAの阻害効果は30分以上も持続した。グルタミン酸受容体を始めとする各種受容体への作用も検討したが、他に顕著な活性を示す系はなく、TFB-TBOAはEAATに非常に選択的であることが確認できた。特にTBOAで見られた弱いNMDA受容体結合活性が消失したことは、複雑な生物標本での解析を明快にするものである。そこで、TFB-TBOAをマウスに脳内投与したところ、グルタミン酸の蓄積によるものと考えられる強い痙攣を誘発した。TFB-TBOAのみならずX-BzA-TBOA類はいずれも同様の強い活性をもつことから、現在、光親和性ラベル化や放射性ラベル化に向けた取り組みを行っている。グルタミン酸は哺乳動物の中枢神経系における代表的な神経伝達物質として、記憶や学習といった高次の脳機能を司っている。神経伝達の効率をあげるため、またグルタミン酸よる神経細胞死を防ぐため、シナプスでのグルタミン酸濃度はトランスポーター(Excitatory amino acid transporter ; EAAT)により常に低レベルにコントロールされている。トランスポーター研究には輸送を遮断するブロッカーが不可欠であり、我々はDL-TBOA(threo-β-benzyloxyaspartate)が強力且つトランスポーター選択的なブロッカーであることを報告してきた。TBOAは現在までに見つかっているトランスポーターの5種類すべてをブロックする唯一の化合物である。トランスポーターの生理的役割や輸送機構を解明するためには、さらに機能を有する化合物の開発が必要である。そこでTBOAの構造を基に、光をあてる事により生理活性化合物を生成するcaged化合物の合成、及びそのブロッカー活性を検討した。4種類の立体異性体の中でL-threo体の活性が最も強かったため、まず、L-TBOAの効率的合成を行った。ケージド基としては、クマリン誘導体を選び、エステルもしくはカルバメート体として合成した。得られたCaged L-TBOAは光を当てない時にはほとんど活性がなかったが、光を当てるとL-TBOAが生成しブロッカー活性を示す事が判明した。

Caged-TBOAは、シナプス伝達におけるトランスポーターの役割の速度論的解析に重要な試薬として期待される。グルタミン酸は哺乳動物の中枢神経系における代表的な神経伝達物質として、記憶や学習といった高次の脳機能を司っており、シナプスでのグルタミン酸濃度はトランスポーター(Excitatory amino acid transporter ; EAAT)により常に低レベルにコントロールされている。我々はL-TBOA(threo-β-benzyloxyaspartate)が強力且つトランスポーター選択的なブロッカーであることを報告してきた。今年度は、TBOAのベンゼン環上にアミノ基を有する誘導体(A-TBOA)の合成を行った。このアミノ基にビオチンやアミノ酸を結合させることにより、リガンドをアフィニティカラムに結合させることが可能になった。トランスポーター蛋白の3次元構造は未だ明らかになっておらず、このアフィニティカラムを用いて蛋白の精製ができれば、3次元構造や基質結合部分の構造を明らかにできると期待される。さらに、A-TBOAのアミノ基をアシル基で保護することにより、親和性が向上すると共にサブタイプ選択性も向上させることができた。特にベンゾイル誘導体で置換した化合物は、EAAT2に対して強いブロッカー活性を示した。中でも(2S,3S)-3-{3-[4-(trifluoromethyl)benzoylamino]benzyloxy}aspartate(TFB-TBOA)はTBOAの約500倍という強い活性を示した。TFB-TBOAはグルタミン酸受容体に対する作用がほとんどなかった。特にTBOAの有する弱いNMDA受容体結合活性も消失し、TBOAと比べても更にトランスポーター選択性の強いリガンドであった。TFB-TBOAを海馬スライスに投与したところ自然発火頻度の上昇が見られ、トランスポーターの不活性化と痙攣・てんかんの関連性を調べる有用な試薬になることが確認できた。グルタミン酸トランスポーターは神経終末やグリア細胞に存在し、シナプス間隙のグルタミン酸濃度を常に低濃度に維持する役割を担っている。我々は高親和性ブロッカーとして(X-BzA-TBOAs)を開発し、その生物活性を詳細に検討した。中でも(2S,3S)-3-[3{4-(trifluoromethyl)benzoylamino]-benzyloxy}aspartate(TFB-TBOA)が最も強いラベル化グルタミン酸取り込み阻害能を示した。COS-1細胞に一過性発現させたEAATl,EAAT2,EAAT3に対するTFB-TBOAの取り込み阻害のIC_<50>値は、各々22nM,17nM,300nMであり、L-TBOA(33μM,6.2μM,15μM)に比べて、大きく親和性が向上している。アフリカツメガエル卵母細胞に発現させた各サブタイプでの電気生理学的解析により、TFB-TBOAは全てのサブタイプに対してブロッカーとして働くことがわかったが、他のサブタイプに比べてEMT3に対する阻害は比較的弱かった。タンパクとの強い結合を反映してか、EAAT1に対するTFB-TBOAの阻害効果は30分以上も持続した。
好酸球性副鼻腔炎の病態における局所産生IgEの役割

鼻茸組織よりモノクローナル抗体を作製し反応性試験を行い、鼻茸局所IgEの多くが鼻腔細菌に反応することを明らかにした。同定した抗原を用いたT細胞刺激試験により、好酸球性副鼻腔炎患者は鼻腔細菌に対するTh2細胞を多く持つことを明らかにした。次世代シーケンサーを用いた鼻茸中B細胞受容体のレパトア解析により、鼻茸局所IgEはIgG及びIgAに由来することが分かった。以上のことから、好酸球性副鼻腔炎患者では細菌に対する防御的な粘膜免疫反応がIgEクラススイッチを介してアレルギー性炎症へと転換していることが推察された。好酸球性副鼻腔炎の鼻茸中には高濃度のIgEが含まれることが知られているが、その反応性については未だ不明な点が多い。また、抗IgE抗体の投与により鼻茸の縮小を認めた報告もあり、局所産生IgEが好酸球性副鼻腔炎の病態に重要な役割を果たしていることが推察される。今回、その詳細な反応性、産生機序など局所産生IgEの役割について新たな知見を得ることを目的に研究を開始した。まずはIgEの詳細な反応性を解析するために、手術加療を行った好酸球球性副鼻腔炎患者の鼻茸組織より形質細胞を単離し、一細胞に由来するIgE遺伝子をクローニングし、その遺伝子を培養細胞に導入し発現させることで、組換えIgEモノクローナル抗体を作製した。現在のところ、およそ100クローンの組換え抗体を作製している。IgEモノクローナル抗体の反応性についてELISA法、CLEIA法により確認したところ、一般的な吸入抗原、およびdsDNAやインスリン等の自己抗原には反応しなかった。その一方で、細菌に対する反応性についてフローサイトメトリーを用いて調べたところ、約20%のクローンがS. pyogenes, S. aureus, M.catarrhalis等の鼻副鼻腔常在菌に対して反応することが明らかとなった。以上の実験結果から、鼻副鼻腔常在菌が好酸球性副鼻腔炎の鼻茸局所において抗原抗体反応を起こし、その病態に関与している可能性が示唆された。平成27年度は鼻茸組織からのモノクローナルIgE抗体の作製が主な目標であった。現在も抗体の作製は順調にすすんでおり、その一部は抗原同定も進みつつある。中でも鼻副鼻腔常在菌に対する反応性を持つ抗体が存在するという結果は好酸球性副鼻腔炎の病態への関与を示唆する非常に価値のある実験結果と考えられる。好酸球性副鼻腔炎は好酸球浸潤を伴うTh2炎症、鼻茸の合併を特徴とした難治性副鼻腔炎である。鼻茸中には高濃度のIgEが含まれており、病態との関連も示唆されているが、その反応性や分化過程など未だ不明な点が多い。そこで、局所産生IgEの役割について新たな知見を得ることを目的に研究を開始した。これまでの研究により、鼻茸組織由来IgEモノクローナル抗体を作製し、その多くが鼻副鼻腔常在菌に反応することを明らかにした。今回、クローニングしたIgE抗体の遺伝子解析を行ったところ、多くの体細胞超変異を蓄積していることが判明した。また、その遺伝子変異をPCRにて元の配列に戻したリバータント体では細菌に対する反応性は消失することから、鼻茸局所IgEは親和性成熟を経たものと考えられた。このような親和性成熟した常在菌反応性B細胞を産生するには同様の反応性を持ったヘルパーT細胞が必要と考えられるため、患者末梢血を用いたT細胞刺激試験を行った。その結果、鼻副鼻腔に存在する菌の1つである溶連菌を用いてT細胞を刺激した場合、健常人・患者ともTh1細胞が主に誘導されるが、患者ではそれと同時にTh2細胞が健常人に比して優位に増加することが分かった。このことから鼻副鼻腔常在菌が好酸球性副鼻腔炎の本態であるTh2炎症に関与していることが示唆された。平成28年度はクローニングしたIgE抗体の遺伝子解析、および患者末梢血を用いたT細胞の刺激試験を行った。その結果、鼻茸中のIgEが親和性成熟したものであること、および好酸球性副鼻腔炎患者の末梢血中には細菌反応性Th2細胞が健常人に比して優位に多いことが明らかとなった。現時点ではおおむね予定通りに進展している。これまでの研究により、鼻茸中IgEの多くが鼻腔細菌に反応すること、好酸球性副鼻腔炎患者は鼻腔細菌に対するTh2細胞を多く持つことを明らかにした。今回、鼻茸リンパ球よりRNAを抽出し、次世代シーケンサーを用いた鼻茸中B細胞受容体のレパトア解析を行った。鼻茸IgEレパトアはオリゴクローナルに増殖しており、そのクローンの多くがIgMではなく、IgG及びIgAと重複していた。これらのアイソタイプ重複クローンのうち、代表的なものについて系統樹解析を行ったところ、IgEとIgG,IgAに共通の配列が多数確認された。

また、鼻茸リンパ球由来RNAを用いたRT-PCRにて、クラススイッチ時に産生されるcircle transcriptが同定された。以上のことから、鼻茸局所においてIgG及びIgA陽性B細胞がクラススイッチを介してIgE陽性B細胞へと分化していることが明らかとなり、好酸球性副鼻腔炎患者では細菌に対するIgG/IgA産生をはじめとする防御的な粘膜免疫反応がクラススイッチを介してアレルギー性炎症へと転換していることが推察された。鼻茸組織よりモノクローナル抗体を作製し反応性試験を行い、鼻茸局所IgEの多くが鼻腔細菌に反応することを明らかにした。同定した抗原を用いたT細胞刺激試験により、好酸球性副鼻腔炎患者は鼻腔細菌に対するTh2細胞を多く持つことを明らかにした。次世代シーケンサーを用いた鼻茸中B細胞受容体のレパトア解析により、鼻茸局所IgEはIgG及びIgAに由来することが分かった。以上のことから、好酸球性副鼻腔炎患者では細菌に対する防御的な粘膜免疫反応がIgEクラススイッチを介してアレルギー性炎症へと転換していることが推察された。今回、副鼻腔常在菌に反応するIgE抗体が鼻茸局所に存在することを明らかにした。平成28年度は、同定したIgEの抗原を用いて好酸球性副鼻腔炎患者の末梢血を用いたT細胞刺激試験を行い、好酸球性副鼻腔炎の本態であるTh2反応を誘導できるかを検討し、病態への関与につき明らかにする。未だ反応性が不明なモノクローナル抗体について更なる抗原検索を行うことや、今までに作製した抗体の遺伝子解析を行いIgEの分化の過程につき検討することも予定している。それと平行して引き続きサンプルの収集を行う。複数患者から同一細菌に対する抗体が検出されており、今後、特定の細菌における詳細な抗原を同定をすすめる。もし抗原が同定できれば、特異的なIgE陽性率などを含めた項目について検討し、好酸球性副鼻腔炎との相関を調査する。耳鼻咽喉科学実験に使用予定であった試薬が在庫切れにつき、年度内の購入に間に合わなかったため反応性試験の試薬の一部が納入まで時間がかかり、年度内の購入に間に合わなかったため。遺伝子解析について一部未施行であるため。平成28年度に購入し、実験に使用予定であるこのため、一部の反応性試験、遺伝子解析については次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てる予定である。
帯状疱疹患者の免疫反応-抗ウイルス薬の抗体産生と急性期帯状疱痛の影響

【方法】基礎疾患を有していない帯状疱疹患者にビダラビン600mg/日(n=29)あるいはアシクロビル500mg/日(n=31)を5日間静脈内に投与し,急性期帯状疱疹痛の治療には神経ブロックを併用して皮疹の治癒,水痘・帯状疱疹ウイルスに対する抗体価ならびに急性期帯状疱疹痛に対する治療期間を重症度別に比較した。【結果】皮疹の重症度はビダラビン群ならびにアシクロビル群で軽症は7例と6例,中等症は15例と17例,重症は7例と8例であった。年齢,初診までの期間ならびに発症部位については両群に有意の違いはなかった。ビダラビンならびにアシクロビルを投与した群での皮疹の治癒は,重症例ほど治癒は有意に遷延していたが,個々の重症度についてみると有意の違いは認められなかった。水痘・帯状疱疹ウイルスに対する最高の抗体価は,皮疹が重篤な症例ほど有意に高い値を呈しており,重症度に高い相関を示していた。最高の抗体価は両群で有意の違いは認められなかった。急性期帯状疱疹痛に対する治療期間は皮疹が重篤な例ほど有意に長期間になっており,個々の重症度についてみるとビダラビン群とアシクロビル群で有意の違いはなく,部位別についても有意の違いは認められなかった。【結論】基礎疾患を有していない患者における帯状疱疹患者に対しては,今回使用したビダラビンおよびアシクロビルの投与量であれば,抗体産生,皮疹治癒までの期間ならびに急性期帯状疱疹痛に対する効果に明かな違いはなかった。
三世代の質量構造と新しい物理

将来のニュートリノ振動実験において、超対称性を持つように拡張された標準理論がどのようのな新しい信号を出しうるかについて詳細に計算した。具体的には、ループの二重勘定や不確定性関係、そして荷電レプトンにおけるレプトンフレーバーの破れに関する現在の制限をきちんと考慮して計算した。残念ながら、荷電レプトンにおけるレプトンフレーバーの破れとの相関が強く、それらの現在の実験からの制限を考慮に入れると、現在考えられている将来の実験では、その影響が見えることはないであろうくらいに小さくなりそうであることがわかった。そのため、より詳しい実験を行う必要があることから、今までとは違うタイプの実験を提案した。具体的には原子核による電子捕獲を利用してニュートリノを作ろうというものである。この過程においては、原子核の静止系におけるニュートリノのエネルギーが非常に良く定まっていることから、原子核を加速することにより任意のエネルギーのニュートリノを作ることが出来、より精密な実験ができる可能性があることを示した。一方で、超対称標準理論は、宇宙論的にもおもしろい性質を持ち、もうすぐLHCである程度のことが観測できると期待されている。この観測において、宇宙の暗黒物質の残存量を説明するあるパラメタ領域において、stauと呼ばれる粒子が大変超寿命になることを示し、このことが、宇宙の観測との重要なクロスチェックになることを示した。超対称性を持つように拡張された標準理論というのは、冷たい暗黒物質の候補を自動的に与える模型になっていて、この枠組みでCPの破れをあるパラメタに与えることにより、ビーノ的なニュートラリーノ暗黒物質に対してこれまでの常識とは全然違う性質が現れることを見た。このようなパラメタ領域では、ニュートラリーノは比較的重く、また、がっませんへの対消滅の確率が飛躍的に高くなるので、将来の実験結果の解釈に多大な影響を与えうる。まだ掲載は決定していないが、プレプリントにはまとまっている。一方で、このような模型が、ニュートリノ振動実験において、どのような影響を与えるかについても研究を行った。まだ、掲載は決定していないが、プレプリント作成までは行った。このような研究を通して、改めて量子力学的な観測というものについて考える必要があると考え、通常は用意され得ない非exponential型の崩壊を示す物理系がどういうものであるかについて調べた。これは、Physical Review A誌への掲載が決定している。
RNA修飾酵素とその基質RNA認識機構の分子進化

本研究により、明らかとなった学術的知見は多岐にわたりますが、当初予定した三つの主要課題に照らし合わせつつ、記述すると下記のようになります。(1)高温環境下の試験管内で、きちんと動作するRNA修飾系を組み立てる。RNA修飾系において、RNAの構造安定化因子は(i)修飾ヌクレオシド自身(ii)RNA結合タンパク質(iii)ポリアミン(iv)塩類の4つであると思われます。細胞内における塩類濃度・組成は、ほぼ一定と予想されますので、in vitro実験系で重要な因子は、(i)(iii)であると思われます。そこで、とくにポリアミンに焦点を絞り、高度好熱菌Thermus thermophilusの生産する特異的ポリアミン、カルドヘキサミンやテトラキスアミンが高温環境下でのRNA修飾に有効に作用することを見いだしました。(2)RNAメチル化酵素の基質認識機構を生化学的に調べる。超好熱菌Aquifex aeolicusのtRNA(m^1G37)メチル化酵素[TrmD]やtRNA(m^2_2G26)メチル化酵素[Trm1]が全く新規なRNA認識機構をもつ酵素であることや、真核生物のtRNA(m^7G46)メチル化酵素[Trm8/Trm82複合体]が真正細菌由来酵素に比較して、より厳密なRNA認識機構をもつことを見いだしました。(3)RNAメチル化酵素の基質RNA認識がどのようなタンパク質構造によってもたらされるかを明らかにする。TrmHに関して、保存されている塩基性アミノ酸残基に着目し、そこに変異を導入することにより、tRNAの初期結合に関する部位と触媒反応の進行に伴ってtRNAと会合する部位を明らかにすることができました。平成17年度の本申請計画では、(1)高温環境下のRNA修飾システムを包括的に調査するため、当研究室において、高温培養システムを確立する(2)高温環境下のRNA修飾酵素の補助因子に関する知見を集積する(3)耐熱性RNA修飾酵素の基本的性質を把握するという三つの目標を設定した。(1)の目標を達成するため、東京薬科大学の超好熱菌培養システムを借用し、実際に超好熱古細菌を培養した。この経験をもとに、当研究室において、簡易の超好熱菌培養システムを立ち上げ、現在、稼働するに至っている。平成18年度の研究計画では、このシステムが研究の中核をになう予定になっている。(2)に関連し、高度好熱菌由来ポリアミンがRNA修飾酵素の補助因子として極めて重要であることを確認し、第28回日本分子生物学会年会・ワークショップにおいて研究成果を発表した。本研究は、平成18年度計画でも引き続き、実施される予定である。(3)に関連し、tRNA (Gm18)methyltransferaseの構造解析について、第46回日本生化学会中四国支部例会にて報告した。本発表は、この学会において優秀研究発表賞を受賞した。また、メチル基供与体存在下でのサブユニット構造変化について、4th International Symposium on Nucleic Acid Chemistryにおいて報告し、その内容を学会紀要としてまとめた。さらに、tRNA (m^7G46)methyltransferaseのRNA認識システムについては第7回日本RNA学会で、サブユニット構造については第78回日本生化学会年会で、A.aeolicus由来tRNA (m^2_2G26) methyltransferaseが古細菌酵素とは異なるRNA認識パターンを示すことを4th International Symposium on Nucleic Acid Chemistryで報告した。tRNA (m^2_2G26)methyltransferaseの知見は、学会紀要としてもまとめられている。本申請課題は、RNA修飾酵素の分子進化をゲノム情報に基づいて分析し、実際のタンパク質構造情報や生化学的解析の結果と対比させ、基質RNAとの共進化について考察するという内容でした。本申請では、四つの中心計画と、二つの挑戦的課題を準備しました。

四つの中心計画とは、(1)RNAメチル化酵素の基質RNA認識機構の解明,(2)タンパク質の保存アミノ酸配列の役割の解明,(3)修飾塩基自身の機能の解明,(4)RNA修飾酵素と無細胞翻訳系の新規利用法の開発であり、二つの挑戦的課題とは(5)コンピューターを利用したタンパク質分子進化の逆算,(6)RNA修飾酵素がDNAに作用することによる遺伝子への影響でした。四つの中心計画は、ほぼ当初の予定どおり、研究を遂行することができました。一方、挑戦的課題は、やはり相当に難航しましたが、学会等で発表できる成果をいくつか得ることができました。二年間の研究期間でしたが、平成18年度の研究成果は、極めて多岐にわたります。論文や学会で報告した事例として、(1)TrmHファミリーのtRNA結合に関して、新知見を報告した(2)DNA-RNAキメラ核酸を調製し、TrmH-AdoMet-tRNA三者複合体の形成にはじめて成功した(3)TrmDファミリーにあらたな基質特異性をもつ酵素を発見し、報告した(4)真正細菌型TrmBの触媒ドメインの機能について新知見を得、報告した(5)酵母Trm8-Trm82複合体の基質RNA認識機構について報告した(6)Aquifex aeolicus由来Trm1が従来知られていないRNA認識機構をもつことを報告した(7)TgtがDNAに対する潜在的触媒活性をもつことを示した(8)高度好熱菌が、培養温度の変化にあわせて、tRNA修飾を変化させ、タンパク質合成系を質的に変化させる模様を追跡した(9)無細胞翻訳系で補因子結合タンパク質のアポタンパク質の生産に成功し、その構造変化の追跡のため、tRNA修飾をもたないサプレッサーtRNAシステムを開発し、非天然アミノ酸プロービングに成功した(10)無細胞翻訳系を用いて、ヘテロマルチサブユットRNA修飾酵素の生産に成功した等があげられます。
浅海養魚場における環境に優しい複合エコ養殖のモデリング

●平成21年度の研究成果は、環境に優しい複合エコ養殖のモデリングのために、本学臨海実験地に冷凍断熱コンテナを再利用し、家庭用エアコンで温度調節した小規模循環式陸上養殖システムを構築・検証した。コンテナ内にはアワビ飼育槽、微生物ろ過槽、泡沫分離槽、アオサ培養槽の各水槽を設置し、2009年5月から12月まで循環式で長期間飼育可能であることが実証できた。研究内容は養殖アワビの摂餌、成長および排泄を定量化し、海藻の機能と効果、アワビのシェルター効果および浮遊微生物に及ぼす泡沫分離の効果を明らかにしたことに意義がある。●研究面では、研究成果をRahman M.M.博士と共同でまとめ、2009年10月に第8回日本水産増殖学会大会でポスター発表、2010年3月に平成21年度日本水産学会春季大会で口頭発表した。世界における魚介類の陸上養殖の現状と課題について、日本の陸上養殖研究者と意見交換し貴重な情報を得た。●産業面では、アワビ陸上養殖の最新の現況と課題についての情報を得るために、静岡県焼津市魚市場に設置されている深層水を利用した半閉鎖循環式アワビ養殖施設を訪問見学し、聞き取り調査を行なった。調査結果として、アワビ養殖に使用する深層水の利点は、1トン10円と安価であり、微生物が少なく清浄であるが、欠点は、塩分濃度が高く酸素濃度が低いため通気が必要である情報を得た●今後に残された小規模循環式陸上複合エコ養殖の研究課題は1)飼育生物の糞や残餌の簡便な除去方法、2)アワビの成長と味に好適なコンブ目やワカメ目の生鮮餌料をいかに低コストで安定的に供給入手できるかが、ランニングコストを低下し、消費を拡大するうえで重要なポイントであるといえる。●平成20年度の研究成果は、2008年11月21日に外国人特別研究員のRahman M.M.博士をお迎えし、12月に陸上循環式複合エコ養殖の実験研究計画の打ち合わせを行った。2009年1月に鹿児島市鴨池に所在する本学臨海飼育実験地に段熱効果を有する廃棄トラッツク用冷凍コンテナ(以下、陸上コンテナと呼ぶ)を設置した。2月から陸上コンテナで貝類、海藻および微生物を長期間飼育する循環水槽の設計作成を開始した。3月に陸上コンテナ内にアワビ飼育槽、微生物ろ過槽、泡沫分離槽、海藻培養槽の各水槽設備を設置した。システム全体は洗浄・安全作動試験を三回おこない、飼育水が正常に循環することを確認し、次年度実験装置の準備を完了したことに意義がある。●研究面では、我が国における魚介類の陸上養殖の現状と課題について、科学的情報を得るために、3月28-31日にRahman M.M.博士と平成20年度日本水産学会春季大会に参加した。ポスターセッションや発表で発表者と直接質疑応答した。それらの知識や知見は、次年度計画を推進する上で、陸上養殖の課題や現状を把握し、貴重な情報を得ることができた。●産業面では、我が国におけるアワビ陸上養殖の現状と課題について、陸上飼育現場での情報を得るために、3月27日に八王子市の(株)エクセルの小規模アワビ陸上養殖施設を訪問した。飼育担当と直接約3時間にわたって、聞き取り調査を行った。調査内容は次のとおりである。循環式養殖システムの各水槽の構成、アワビの種苗と出荷のサイズ、成長、生残、収容密度、餌量、糞や残餌の除去や処理方法、飼育水の水質測定項目と測定方法、アワビの生産期間と出荷単価、ランニングコスト等の現状について重要な情報を得た。
低原子価コバルト錯体触媒を用いた新形式変換反応の開発

低原子価コバルト錯体触媒を用いた新形式変換反応の開発において、炭素-炭素結合のカップリング反応に焦点を絞り研究を行っていた。その研究過程においてパラジウム錯体触媒を用いた新しい変換反応を見出した。すなわちパラジウム触媒存在下、酢酸アリル類とアリールボロン酸とのアリル-アリールカップリング反応が高位置選択的に進行した。辻-トロストカップリング反応に代表される(π-アリル)金属中間体を経由するアリル位置換反応は、極めて有用な炭素-炭素結合形成反応である。しかしながら、(π-アリル)金属中間体に対する求核剤の攻撃が位置選択的でないために、非対称な内部アリル系基質を用いた場合、生成物の位置選択性が問題となる。今回の見出された反応は、パラジウム触媒存在下で酢酸アリル類とアリールボロン酸を用いることにより完全なγ選択性で反応が進行する新形式のアリル位置換反応である。触媒量の酢酸パラジウム(10mol%)、1, 10-フェナントロリン(12mol%)、ヘキサフルオロアンチモン酸銀(10mol%)存在下、酢酸アリル(0.5mmol)に対して1.5等量のフェニルボロン酸を1, 2-ジクロロエタン(1.5mL)溶媒中、60°Cで作用させたところ、完全なγ位選択性およびE選択性を伴って反応が進行し、対応するアリル置換ベンゼン誘導体が良い収率で得られた。また原料に光学活性酢酸アリルを用いることにより、本カップリング反応は脱離基と求核剤が1, 3-synの関係で立体特異的に進行し、ベンジル位に不斉中心を有するアリルーアリールカップリング体を得ることに成功した。
養殖・栽培漁業の天然集団に対する遺伝的影響の実証と持続可能性の解明

平成25年度は博士後期課程3年であり、以下の研究を進め、博士論文を完成させた。なお本研究で得られたミトコンドリアDNA (mtDNA)の塩基配列は、データベース(DDBJ)に登録した。【サワラ】マイクロサテライトDNA (msDNA)5遺伝子座1,654個体及びmtDNA調節領域の塩基配列861個体のデータを解析した。日本周辺のサワラは1つの大きなgene poolを形成している。2001年・2002年放流群の遺伝的多様性は野生魚の約54%に低下しており、2010年の瀬戸内海における遺伝的混合率は7.8-14.5%と推定された。瀬戸内海では、長年の放流により人工種苗の遺伝子にほぼ置き換わっていると考えられたが、遺伝的多様性は放流前後で変化していない。これは、毎年漁獲された野生親魚を用いて種苗生産しているためと考えられ、シミュレーションもこれを支持した。野生魚の資源量は増加しており、集団のフィットネス低下の兆候は見られなかった。【マダイ】msDNA5遺伝子座の遺伝子型642個体及びmtDNA調節領域の塩基配列493個体を決定し、解析を行った。遺伝的多様性は、養殖魚が最も低く、放流魚も野生魚より低かった。2004年の鹿児島湾奥における放流魚の遺伝的混合率は、mtDNAとmsDNAでそれぞれ39.6%及び42.3%と推定されたが、2010年には16.1%及び19.9%と半分以下になっていた。一方,宇和海における養殖魚の遺伝的混合率は、4.8%及び5.7%と推定された。近年、鹿児島湾では、放流効果は小さくなっており、湾外からの野生魚の移入と相まって、種苗放流の遺伝的影響が修復されつつあると考えられた。本研究により、マダイ養殖の遺伝的影響は放流よりも小さいこと、及び、開放された集団では人工種苗と野生魚の置き換えは双方向に起きることが明らかになった。(抄録なし)平成24年度は、以下の3種について、種苗放流及び養殖が天然集団に及ぼす生態的・遺伝的影響を評価した。1.大量に輸入・放流されている中国アサリ(仮称)は外来種で、アサリとは遺伝的・形態的に異なる。日本8カ所、中国4カ所から採集された1,200個体以上の標本の外部形態及び遺伝子データ解析から、有明海では初めに中国アサリ♂が侵入して交雑し、現在ではハイブリッド集団になっていた。本研究では、形態・遺伝子データ解析及びミトコンドリアのデータベースへの登録を担当した。2.魚食性が極めて強いサワラについて、1999年から2005年の7月から12月に計測された5,005個体の0歳魚(内放流魚551個体)の体長と体重を解析し、サワラは近年低位で変動する環境収容量を限度まで利用しており、サワラの資源量が多い場合にはバイオマスでみて放流魚は天然魚を置き換えたことを明らかにした。遺伝子実験については、日本周辺の11海域から合計1,424個体の天然魚と香川県で生産された人工種苗230個体を収集し、ミトコンドリアDNA調節領域の塩基配列(861個体)とマイクロサテライトDNA5遺伝子座(1,654個体)の遺伝子型を決定した。3.マダイについては、愛媛県宇和海(養殖生産量第一位)から養殖魚100個体と天然魚116個体、養殖・放流が行われていない瀬戸内海東部の岡山県寄島から98個体を採集した。また、30年以上大量放流されてきた鹿児島湾から、天然魚125個体、放流魚45個体、養殖がなく放流の影響もない対照群としては、鹿児島県東シナ海側の江口から100個体を採集した。このうち、養殖魚、宇和海、寄島、江口、鹿児島湾の5標本249個体の外部形態15ヵ所を計測・解析した。遺伝子実験については、マイクロサテライトDNA5座位(575個体)の遺伝子型とミトコンドリアDNA COI領域の塩基配列(397個体)を決定した。

2004年の鹿児島湾奥における放流魚の遺伝的混合率は、mtDNAとmsDNAでそれぞれ39.6%及び42.3%と推定されたが、2010年には16.1%及び19.9%と半分以下になっていた。一方,宇和海における養殖魚の遺伝的混合率は、4.8%及び5.7%と推定された。近年、鹿児島湾では、放流効果は小さくなっており、湾外からの野生魚の移入と相まって、種苗放流の遺伝的影響が修復されつつあると考えられた。本研究により、マダイ養殖の遺伝的影響は放流よりも小さいこと、及び、開放された集団では人工種苗と野生魚の置き換えは双方向に起きることが明らかになった。今年度で博士後期課程を修了する予定のため、1年目から継続して行う予定だった遺伝子実験の予定を早め、概ね所期の実験を終了することができた。研究成果発表については、海外での口頭発表に初めて臨み、貴重な経験を積むことができた。また、原著論文も2編(1編は第一著者)国際誌に投稿し、受理された。サワラにPいては、放流魚の遺伝的混合率についてシミュレーションを行い、推定された混合率の妥当性を検証する。また、今回得られた遺伝子実験データを解析し、日本周辺の遺伝的集団構造及び放流魚の遺伝的影響を明らかにする。マダイについては、残りの2集団天然魚の遺伝子実験及び形態計測を行い、これまでに取得した遺伝子・形態データを総合的に解析し、マダイの養殖と放流が天然集団に及ぼす影響を比較評価する。これらは2編の原著論文として取りまとめ、国際誌に投稿する。昨年度Aquaculture Environment Interactionsに掲載されたサワラ種苗放流の生態的影響論文(9.2参照)と今年度取りまとめる上記2編の論文を各章とし、緒言及び総合考察を付け加え、博士論文を完成させる。(抄録なし)
肝発癌制御ワクチンの開発

C型肝炎ウイルス(HCV)・コア遺伝子をもつトランスジェニックマウスを樹立した。このトランスジェニックマウスでは、早期に肝の脂肪化を起こし、後期に肝細胞癌を発生した。免疫惹起により肝発癌の抑制を図るため、コア蛋白をコードするDNAワクチンを投与した。通常、トランスジェニックマウスは発現蛋白に対して寛容状態となっているため、通常の抗原刺激では免疫反応が得られないことが多い。インターフェロン・ガンマなどのサイトカイン遺伝子を同時に発現させることによって、これを克服(寛容状態をブレーク)することが可能である。遺伝子型1bのHCVcDNAクローンよりコア遺伝子を切り出し、肝特異的発現ベクターpBEPに挿入し、DNAワクチンのコンストラクトを作製した。同一の制御領域のもとにサイトカイン遺伝子であるインターフェロン・ガンマ遺伝子を接続したコンストラクトを同様に作製した。これらのコンストラクトを肝癌由来培養細胞HepG2にトランスフェクトし、その蛋白発現、活性の確認を行なった。このコンストラクトを、HCVコア遺伝子トランスジェニックマウスの筋肉内に都合三回投与した。約1/3のマウスにおいてコア蛋白特異的抗体の産生が認められた。炎症細胞の浸潤等の炎症所見は認められていない。免疫惹起により肝発癌の抑制を図るため、コア蛋白をコードするDNAワクチンを投与する。まず、DNAワクチンのコンストラクトを作製した。遺伝子型1bのHCVcDNAクローンよりコア遺伝子を切り出し、肝特異的発現ベクターpBEPに挿入する。同一の制御領域のもとにサイトカイン遺伝子であるインターフェロン・ガンマ、インターロイキン2遺伝子を各々接続したコンストラクトを同様に作製する。また、HCVコア遺伝子とサイトカイン遺伝子を同一のDNA上にもつコンストラクトも作製した。これらのコンストラクトを肝癌由来培養細胞HepG2にトランスフェクトし、その蛋白発現、活性を確認している。来年度は、このコンストラクトを、HCVコア遺伝子トランスジェニックマウスの筋肉内に投与後し、コア蛋白特異的抗体、コア蛋白に対する細胞障害性T細胞活性を測定する予定である。
巨大分子の孤立化と精密制御による電子構造調和を活かした光活性技術

直径1.2nm以上の特定構造の半導体カーボンナノチューブ(CNT)は光学的用途で重要な波長帯(1500-1600nm)での発光を可能にする。CNT構造選別法におけるこれまでの研究で、溶媒密度などの要因を考慮した選択的抽出の効率化に関する知見とともに、直径の大きなCNTでは、凝集化(束の形成)が促進されること、そのCNTの束は弱い遠心力による遠心分離処理で除去可能になること、さらに、孤立した直径の小さなCNTも弱い遠心力による分離処理で除去しやすいことが分かってきた。そこで、本年度、分離除去の容易さが粒子形態に依存する現象をポリマーラッピングによるCNT構造選別技術に活かし、低速遠心分離処理によるチューブ構造選別手法を開発した。その手法原理は、1.2nm以上の直径の大きなCNTに限定されず、チューブ構造を高感度に識別可能なポリマーを用いて他の直径分布を有するCNT材料へ適用できるため、汎用性が高い。今後、直径分布範囲の異なるCNT材料やチューブ構造識別可能ポリマーの選択肢が増えることで、さらに有用な手法と成りうる。本手法で得られた半導体CNT分散液は、従来の分散液と比較して1450nm以上の近赤外波長領域で高いピークバレー比を示し、加えて、不純物やCNTの束などに起因するバックグラウンド吸光度が低いことを特徴とする。この低バックグラウンド吸光度や高ピークバレー比などの特徴は光学的用途に重要な要素であり、孤立分散(1次粒子分散)した半導体CNT分散液における傑出した特徴ともいえる。さらに、1450nm以上の波長領域で発光可能な直径の大きなCNTでは今まで、チューブ構造を従来手法で制御すると抽出量がごく僅かになってしまうため、評価可能な特性の種類に制約があった。しかし、開発した手法で抽出量が劇的に向上したことによって、光吸収したフォトンの挙動に関する新たな知見も得ることができた。研究代表者らが見出してきた高感度なチューブ構造識別能力を有する幾つかのフルオレン系ポリマーにおいて、開発した手法を用いることでチューブ構造選別に必要な遠心力の劇的な低減(10分の1以下)を達成できた。直径の大きなCNTにおいてチューブ構造選別が困難となる原因は、一般的に、チューブ直径が増大するにつれて、チューブ構造の類似性が増すだけでなく、チューブ曲率が小さくなることによってπ-π相互作用を介してバンドル化が促進されることにあり、本質的な要因である。本研究過程において、従来の超遠心分離処理とは異なり、安価な卓上遠心分離器で運転可能な弱い遠心力によって、1450nm以上の光学的用途に重要な波長帯で発光可能な特定チューブ構造のCNTを選択的に抽出できるようになったことは、このチューブ構造選別技術の大衆化に貢献できる。開発した手法を活かした研究展開に加えて、本手法に関して対外的に成果発表を行うことで成果発信を推進する。

カーボンナノチューブ構造制御のための基盤技術として、合成後に特定の構造のカーボンナノチューブを選択的に分離する技術がある。現在、1.2nm以下の直径のカーボンナノチューブを対象とする場合、チューブ構造の違いによる電子状態の相違が大きいだけでなく、直径分布幅の狭いカーボンナノチューブ試料を初期原料に使用できるという好条件などの要因が追い風となって、構造制御する際に様々な手法が利用可能になった。一方、1.2nm以上の直径の大きなカーボンナノチューブでは、半導体的カーボンナノチューブの分離でさえ、チューブ曲率が小さいことによる凝集しやすさ(チューブ間相互作用を介した束の形成しやすさ)などが障害となって、困難となる。さらに、ある特定の構造を有する大直径のカーボンナノチューブを選択的に抽出する技術は、CNTの電子状態や直径を高感度に識別しなければならず、極めて困難である。そこで、我々は大直径のカーボンナノチューブに対して顕著な構造認識能を有するポリマーを今までに明らかにしてきた。本研究では、それらの構造認識ポリマーを活かし、ポリマーラッピングによるカーボンナノチューブ構造選別法を深化させ、光活性技術の開発を行う。本年度は、所属機関の方針で組織運営に関わる部署へ研究代表者が併任となりながらも、構造認識ポリマーと類似した水溶性ポリマーによる構造分離、加えて、ポリマーラッピングによるカーボンナノチューブの選択的抽出の効率化を図った。水溶性ポリマーに関しては、ポリマー骨格が類似しても、溶媒がポリマー主鎖骨格の剛直さを引き起こさないため、構造選択性が現れないことが分かった。この結果は、これまでに明らかにした構造認識ポリマーが特定の有機溶媒でその選択性を発揮することと矛盾しない。一方、構造選別法の深化に関しては、溶媒密度などの要因を考慮することで選択的抽出の効率化が可能であることを明らかにした。本年度は、所属研究機関の方針で組織運営に関わる内部部署へ研究代表者が併任出向していた。突発的業務を含めた併任先での多忙な業務によって、10月まで研究を進めることが実質的に叶わなかった。しかしながら、出向先での組織運営に関わる業務を十分に達成したことから、帰任した10月以降に研究へ注力することができ、研究をある程度進展させることができた。開発した手法を活かした研究展開に加えて、本手法に関して対外的に成果発表を行うことで成果発信を推進する。カーボンナノチューブの構造分離技術の中でも、特に、ポリマーラッピングを利用した構造分離技術において、その分離技術に傑出した特徴である「カーボンナノチューブの孤立化」を活かし、光活性技術に寄与する研究を推進する。次年度に招待講演で本手法に関する成果発表を行うこととなったため、その際の旅費として使用する。年度途中までの併任出向によって物品購入時期がずれたこと、加えて、試薬の品質が購入時期によって変動することから、次年度に使用する。
各種神経イメージング手法を用いたヒト脳の聴覚機能の研究

聴性定常誘発反応とは音刺激(連続クリック刺激や振幅変調音など)の振幅包絡の位相と同期した脳から出る聴覚誘発反応の一つである。報告者は振幅変調がない周期的な音に対しても聴性定常誘発反応がヒト脳において惹起されるか否かを脳磁図で調べた。今回の実験には20Hz, 40Hz, 80Hzの周期で繰り返される白色雑音と、繰り返しのない通常の白色雑音を用いた。15人の健常被験者から脳磁図を用いて聴覚誘発反応を記録したところ、周期的な白色雑音には、その周期性と同調する脳神経活動が認められたが、通常の白色雑音ではそのような反応は認められなかった。この結果は、音刺激に振幅変調がなくとも音の波形内に繰り返しがあれば、その繰り返し周波数に対応した反応が惹起されることを示している。この研究内容の一部は、2014年3月16-18日に開催された第91回日本生理学会大会にて発表された。人工内耳装用者がどのように音の周期性を弁別しているかを調べるためには、比較的簡便に様々な場所で行動データを得ることが必要となる。そのために持ち運びができ、簡便に行動指標を計測できるiPadを購入した。iPadを用いれば、人工内耳装用者が画面に触れるだけで行動データが計測できる。二者択一形式に様々な周期的な雑音や周期性のない雑音を聞かせ、それが同一か否かを尋ねる。このように持ち運びの可能な計測機器を用いることで様々な環境下での計測が可能となるばかりでなく、60Hzの周期を有する交流電源に計器を直接つなぐことを避ける事も可能となる。既に研究を1つ完成し、論文を執筆中である。新しい2つの研究アイデアについて構想を練っている。本研究費助成事業は、まだ開始後6か月であるが、既に研究を1つ完成し、論文を執筆中である。また、新しい2つの研究アイデアについて構想を練っている。現在のペースで研究が進展することを期待している。