hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中性子イメージング用輝尽性蛍光体の研究

ガンマ線感度の低い中性子イメージング用輝尽性蛍光体として、SrBPO_5:Eu蛍光体、SrBPO_5:Ce系蛍光体及びCaBPO_5:Ce系蛍光体についてこれらを製作し、中性子照射による輝尽性蛍光特性を詳細に調べた。SrBPO_5:Eu蛍光体の輝尽性蛍光はEu^<2+>の5d-4f遷移に起因する390nmにピークを有し、その強度は中性子エネルギーの-0.5乗に比例していた。また、ガンマ線除去性能を示すガンマ線/中性子感度の比は市販の中性子イメージングプレート(NIP)より一桁優れていた。また、コリメートした中性子ビームのイメージを0.4mmの分解能で測定可能であることがわかった。SrBPO_5:Ce蛍光体及びCaBPO_5:Ce蛍光体では、その基本的な特性はSrBPO_5:Eu蛍光体とほぼ同等である。Ceを活性化物質とするこれらの蛍光体の特徴は、輝尽性蛍光が340nmにピークを有すること、及びその蛍光寿命が23.5nsと極めて短いことである。また、両蛍光体はフッ素原子導入によって輝尽性蛍光量が増大することを世界で初めて確認した。これは、フッ素導入によって電子のトラップ源となる空孔の量が増大したためである。また、市販のNIPでは核反応によるエネルギー付与の際に大きな分散が生ずるため量子検出効率は40%を超えることはないが、SrBPO_5:Eu蛍光体やCaBPO_5:Ce+CaF_2蛍光体においては、その分散が小さく、量子検出効率が40%を超えることが可能であることを確認した。さらに、市販のNIPと同じ蛍光波長を有するSrBPO_5:Eu蛍光体においては、実際にAl板に蛍光体を塗布してNIPを試作し、市販のリーダーで読み込んだところ、被写体のイメージが鮮明に得られた。位置分解能は0.3mmまで達成可能であり、ガンマ線除去性能は市販のNIPより優れていることも確認された。ガンマ線感度の低い輝尽性蛍光体の探索にあたり、比較的軽元素からなり、密度の小さいこと、及びホウ素等の中性子有感物質を母体に含むことを探索指針として、本年度は以下の輝尽性蛍光体を作製しその特性を調べた。SrBPO_5:Eu^<2+>は中性子照射後約390nmにピークを有する輝尽性蛍光があり、その蛍光寿命は0.75μsであった。また、活性化物質であるEuの濃度の最適値は2%程度であった。本蛍光体の中性子感度は市販の中性子イメージングプレートより低いものの、ガンマ線感度/中性子感度の比は一桁優れていることを見出した。また、本蛍光体をペレット状に成型したサンプルを用いて中性子ビームのイメージを分解能0.4mmで取得することができた。SrBPO_5:Ce^<3+>は中性子照射後約350nmにピークを有する輝尽性蛍光があり、その蛍光寿命は23.5nsと非常に高速であった。その強度は中性子エネルギーの-0.5乗に比例し、これが中性子と母体中の^<10>Bの核反応によるものであることが確認された。ガンマ線感度/中性子感度の比はSrBPO_5:Eu^<2+>と同様、市販の中性子イメージングプレートより一桁優れていた。

さらに、ペレット状に成型した本サンプルでも中性子ビームのイメージを分解能0.5mmで取得することができた。Sr_2B_5O_9Br:Ce^<3+>は、輝尽性蛍光は認められたものの、SrBPO_5:Eu^<2+>又はSrBPO_5:Ce^<3+>に比べてその強度が弱く、今後はその製造過程を見直す必要がある。15年度は、Sr_2B_5O_9Br:Ce^<3+>の製造過程を見直すと共に、SrBPO_5:Ce^<3+>において、さらに軽元素化を図るためにSrをCaに置き換えて製作しその特性を調べる他、他の蛍光体についても調べる予定である。ガンマ線感度の低い輝尽性蛍光体の探索にあたり、比較的軽元素からなり、密度の小さいこと、及びホウ素等の中性子有感物質を母体に含むことを探索指針として、本年度は以下の輝尽性蛍光体を作成してその特性を調べた。中性子感度を増大させるため、SrBPO_5:Eu^<2+>にSrF_2を添加したものを作成し、これが中性子に対して輝尽性蛍光を有することを新たに見出した。輝尽性蛍光量はSrF_2を添加しない場合比較して同程度であった。SrF_2添加によりホウ素の量が相対的に減少しているため、単位吸収中性子あたりの輝尽性蛍光量は増大していることを意味する。SrF_2添加により輝尽性蛍光量が増大することを見出した。その増大率は添加モル比が1:1の場合、アルファ線に対して7.7倍、中性子に対して6.3倍であった。これはSrF_2添加により電子トラップ源となる空孔の量が増大したためと考えられる。実際、輝尽性蛍光励起スペクトル測定ではSrF_2添加前には存在しなかった650nmにおけるピークが観測された。CaBPO_5:Ce^<3+>が中性子に対して輝尽性蛍光を有することを見出すと共に、CaF_2添加により輝尽性蛍光が飛躍的に増大することを確認した。その増大率は添加モル比が1:1の場合、アルファ線で50倍以上、中性子で27倍であった。中性子による増大量がアルファ線より小さいのは、CaF_2添加により、相対的に中性子有感物質であるホウ素の量が減少しているためである。本物質は合成は可能であったが、残念ながら輝尽性蛍光は確認できなかった。しかし、紫外線による即発蛍光は大きなものが観側されたため、中性子用高速シンチレータとして使用可能である。本輝尽性蛍光体は昨年度の研究の結果得られたもので、本年度は、CaF_2の添加量の最適化をおこなった。その結果、添加するCaF_2の量を増加するにつれ紫外線励起発光量は増大し、CaBPO_5:Ce^<3+>とCaF_2のモル比が1:1.5程度の場合に最大の発光量があり、CaF_2を添加しない場合と比べて3倍程度であった。一方、輝尽性蛍光出力は、CaF_2添加によって極めて増大し、中性子照射の場合、そのモル比が1:1程度で、α線照射の場合は1:1から1:1.5程度で最大の輝尽性蛍光量が得ちれ、その量はCaF_2を添加しない場合と比べてそれぞれ25倍、45倍程度になることがわかった。ただし、輝尽性蛍光出力において、α線照射の場合に比べて中性子照射の場合、CaF_2添加による増大率は小さい。これはCaF_2の添加量が増大すると中性子有感物質であるホウ素の量が減少するためである。SrBPO_5:Eu^<2+
ポリカチオン型機能性エラストマーの分子設計

高極性基ならびに反応性基を持つ高強度の非架橋型イオン性熱可塑性エラストマーを得るため、ε-カプロラクトンを開環連合して得られた水酸基末端ポリエステル(数平均分子量850)からイソシアナート末端ポリエステルを得、ジメチルアミノメタノールを反応させることによって、ジメチルアミノ末端ポリエステル(AT-PCL)を合成した。水酸基末端ポリブタジエン(数平均分子量2700)から同様にして合成したジメチルアミノ末端ポリブタジエン(AT-PB)とAT-PCLを種々の配合で混合し、α,α'-ジクロロパラキシレン(DCX)を反応させて、ポリブタジエン-ポリエステルブロック型アイオネン(AD)を得た。試料のTHF溶液を窒素下60°Cで1時間加熱後、THFを除去し、さらに100°Cで2時間加熱してフィルムを得た。引張試験の結果、AT-PB/AT-PCL=25/75の混合比で作製したADは引張強さが38MPa、100%引張応力が35MPa、伸び148%に達する強靱なエラストマーであることが判明した。かかる挙動は、ポリブタジエン相より分離したポリエステル相の補強効果によることが動的粘弾性試験から判定された。一方、ジメチルアミノ末端液状ニトリルゴム(数平均分子量3700)とDCXならびに4,4'-ジピリジン(BP)を反応させて得られるアイオネンポリマー(NBPI)のフィルムは引張強度45MPa、100%引張応力4.2MPa、伸び410%の高強度、高伸長率を示す優れたエラストマーとなることがわかった。この高強度はBPの主鎖導入による補強効果によるもので、ウレタン構造を持たないジエン系アイオネンポリマーでも容易に高性能化し得ることが判明した。かかる高性能化発現の要素を分子設計の立場よりモデル的に検討を行い、取得エラストマーに対する導電性や分離機能性の付与を行うことが今後の計画である。
Reg遺伝子ファミリー全欠損による再生不全疾患モデル動物の開発

本研究の目的は、膵β細胞や神経組織の再生・増殖に関与しているRegファミリーの遺伝子を全て欠失したマウスを作製し、Regファミリーの機能を解析すると共に、このReg遺伝子ファミリー欠損マウスを組織再生不全の新たなモデル動物として開発することである。平成1113年度の研究により以下の成果が得られた。1.マウスRegファミリーの既知の5つの遺伝子を含むBACクローンを単離しSouthern法、PCR法により解析したところ、マウスRegファミリー遺伝子は第6染色体C/D領域の約75kbpの領域に5'側からReg IIIβ-Reg IIIα-Reg II -Reg I -Reg IIIγの順にクラスターを形成して存在していることが明らかとなった。2.1.で単離したBACクローンを解析したところ、Reg IIIβとReg IIIαの間に新たなRegファミリー遺伝子が存在していることが明らかとなった。新規Regファミリー遺伝子はtype III Reg遺伝子に属しており、Reg IIIδと名付けた。Reg IIIδ遺伝子の転写方向はReg IIIγと同方向でその他の遺伝子とは逆向きであった。さらにこのBACクローンを解析したが、全長130kbpのBACクローンの中には新たなRegファミリー遺伝子は存在していなかった。3.以上の解析結果を基にReg遺伝子ファミリークラスターに対してReg IIIβ遺伝子の外側にlox P配列が挿入されたノックアウト用ベクター、クラスターに対してReg IIIγ遺伝子の外側にlox P配列が挿入されたノックアウト用ベクターをそれぞれ作製した。4.現在3.で作製したベクターをES細胞に導入し、染色体上の遺伝子が相同組換えにより入れ換わった変異細胞株の分離を試みている。最近になりRegファミリー遺伝子クラスターの外にもRegファミリー遺伝子が存在することがヒトで報告され、クラスターを欠失しただけではReg遺伝子ファミリー全欠損にはならない可能性が出てきた。一方研究代表者らは最近になりReg受容体を単離し、その実体を明らかにしている。研究代表者らが単離したReg受容体は膵ランゲルハンス島以外の種々の組織でも発現しており、type I以外のRegファミリー蛋白質とも結合すること、またこれまでに他のReg受容体が見つかっていないことから、研究代表者らが単離したReg受容体がRegファミリー蛋白質と結合する唯一の受容体である可能性が考えられる。そこでReg遺伝子ファミリー欠損マウスの作製と並行して、5.Reg受容体欠損マウスの作製を行っている。これまでにノックアウト用ベクターをES細胞に導入し染色体上の遺伝子が相同組換えにより入れ換わった変異細胞株の分離に成功しており、現在キメラマウスの作製を試みている。平成11年度の研究では以下のように期待された成果が得られた。

(1)申請者らのこれまでの研究により、マウスRegファミリーの既知の5つの遺伝子(Reg I,Reg II,Reg IIIα,Reg IIIβ,Reg IIIγ)は第6染色体C/D領域に局在することが明らかとなっている。そこでこれらの遺伝子を含むBACクローンを単離した。(2) (1)で単離したBACクローンをSouthern blot法、PCR法により解析したところ、マウスRegファミリー遺伝子は染色体上の約75kbpの領域に5'-側からReg IIIβ-Reg IIIα-Reg II-Reg I-Reg IIIγの順にクラスターを形成して存在しており、Reg IIIγの転写方向のみが他の遺伝子とは逆向きであることが明らかとなった。またそれぞれの遺伝子間の距離はReg IIIβとReg IIIαの間が6.8kbp、Reg IIIαとReg IIの間が14.6kbp、Reg IIとReg Iの間が14kbp、Reg IとReg IIIγの間が20kbpであった。以上の解析結果を基に、現在Reg IIIβ遺伝子とReg IIIγ遺伝子の5'上流域にlox P配列が挿入されたノックアウト用ベクターを作製中である。本研究の目的は、膵β細胞や神経組織の再生・増殖に関与しているRegファミリーの遺伝子を全て欠失したマウスを作製し、Regファミリーの機能を解析すると共に、このReg遺伝子ファミリー欠損マウスを組織再生不全の新たなモデル動物として開発することである。平成12年度の研究では以下のように成果が得られた。(1)平成11年度の研究により、マウスRegファミリー遺伝子は第6染色体C/D領域の約75kbpの領域に5'-側からReg IIIβ-Reg IIIα-Reg II-Reg I-Reg IIIγの順にクラスターを形成して存在していることが明らかとなった。これらのマウスRegファミリー遺伝子を含むBACクローンをさらに解析したところ、Reg IIIβとReg IIIαの間に新たなRegファミリー遺伝子が存在していることが明らかとなった。(2)RT-PCR法により新規Regファミリー遺伝子由来のcDNAを増幅しその構造を決定したところ、この遺伝子は他のRegファミリー遺伝子と同様に6つのexonから成ること、この遺伝子がtype III Reg遺伝子に属することが明らかとなり、新たにReg IIlδと名付けた。Reg IIIδ遺伝子の転写方向はReg IIIγと同方向でその他の遺伝子とは逆向きであった。(3)ノーザン法による解析で、Reg IIIδ遺伝子は膵臓でのみ発現していることが明らかとなった。(4)以上の解析結果を基に、クラスターに対してReg IIIβ遺伝子の外側にlox P配列が挿入されたノックアウト用ベクターを作製中である。
海洋生物由来の抗マラリア活性物質の探索とkalihinol Aの合成

これまでに沖縄産Acanthella属海綿から新規化合物を含むカリヒナン型ジテルペノイドを単離し、それらの抗マラリア活性を検討したところ、kalihinol Aはマラリア原虫に対する抗マラリア活性を示し、マウス乳ガン細胞FM3Aとの選択毒性比が317であることを見い出した。そこで本年度は、沖縄産の海洋生物から抗マラリア作用物質のさらなる探索とkalihinol Aの合成法の開発の2点を目的に研究を行った。沖縄県石垣島近海にて採集した数種の海綿から、新規化合物を含む数種の化合物を単離した。これら化合物及びこれらの化学修飾体の抗マラリア活性を検討したところ、いくつかの化合物はマラリア原虫に対し、弱い抗マラリア作用を示した。カリヒナン型ジテルペノイドの絶対配置は、これまで決定されていない。そこで、kalihinol Aの合成に先立ち、その絶対配置を明らかにすることにした。kalihinol Aの2つのイソシアノ基を加水分解することによりジアミンとし、それをビス-ρ-ブロモベンズアミドに変換後、その化合物にCD励起子キラリティー法を適用することにより、kalihinol Aの絶対配置を決定した。光学活性なスルホンのアニオンとゲラニオールよりSharpless酸化等により合成した光学活性なエポキシドとの位置選択的なカップリング反応を用い、分子内Diels-Alder反応の前駆体となるテトラエンを合成した。次いでこの化合物をトルエン中加熱することにより分子内Diels-Alder反応を行い、望ましい立体配置を有するtrans-デカリン誘導体を合成した。さらに、テトラヒドロピラン環の構築を行い、kalihinol Aの全環構造を有する化合物の合成に成功した。現在、本化合物よりkalihinol Aの合成を検討中である。
ブラウン運動の超汎関数とFeynmanの経路積分および量子場の理論

標記研究課題の今年度の経過及び成果を次のように報告し、今後の展望を簡単に記す。交付申請書においては、研究の目的が大きく分けて4個あった。そのうちの一つに、「ブラウン運動の正値超汎関数が決める一次形式は有界正値測度による積分形式となるが、この定理をより精密化することによって、ブラウン運動の正値超汎関数に対応する正値測度をFernique型の評価式で必要十分条件として特徴付ける。」を挙げておいたが、この問題に関してほぼ目的通りの成果を得る事が出来た。詳しく言うと、少し一般化して、ホワイトノイズの正値超汎関数(Hida Distribution)に対して、それに対応する正値測度をFerniqu型の評価式で特徴付けることが出来た。なお、この成果を得るに当たって、補助金からの旅費による出張がもたらした研究上の情報交換が重要であった。特に、昨夏の名古屋でのConference on Gaussian Random Fieldsにおいて、Potthoff,Streit(Bielefeld,独)から与えられたBerezanskii,Kondrat'ev,Samoilenko(Kiev,ソ連)等の研究に関する情報は貴重であった。枠組み、方法、視点は、異なるが、多くの結論が独立に得られていることが分かった。また、この研究会議中に、Berezanskii氏と直接議論をすることが出来、上記成果の発表に関して、氏からの示唆を受けた。この成果については昨年10月にある雑誌に投稿し、現在referee,editor、著者との間で連絡調整中である。この課題研究の大きな目標の一つであるFeynmanの経路積分に関しては、Donsker's delta functionが正値超汎関数になるので、それに対応する測度による積分を具体例に対して、試行錯誤的に適用し、種々の考察をしようとしているところである。
不定型多剤耐性変異株の分離と解析

1.不定型多剤耐性変異株の分離と解析。ベラパミ-ル存在下に分離したアドリアマイシン耐性株は、増殖速度がかなり低下して実験するのに不便であった。このため新たにKB細胞よりセファランチン存在下にアドリアマイシン耐性株を分離した。新しく分離した耐性株は非常に興味深い性質を有していた。すなわち、アドリアマシン以外にビンクリスチン、ビンブラスチン、コルビチン、エトポシド、テニポシドに交差耐性を示したが、Pー糖蛋白質の発現は認められなかった。アドリアマイシンの細胞内蓄積は、親株KB細胞に比較して著明に減少していた。現在細胞膜蛋白質の解析を行っている。2.シスプラチン耐性変異株の分離と解析。ヒト癌KB細胞より分離したシスプラチン耐性株は、カルボプラチンなどのシスプラチン誘導体に対してだけでなく、メルファランシクロフォスファミド、マイトマイシンC、メトトレキセ-トに交差耐性を示した。しかし、紫外線、カドミウムには交差耐性がなかった。また、グルタチオンーSートランスフェラ-ゼの発現レベルにも差がなかった。シスプラチン耐性形質は、細胞融合実験の結果不完全優性であることが明らかとなった。耐性細胞では、シスプラチンの細胞内蓄積が減少していた。膜蛋白質の変化と耐性度との相関性を調べるために、復帰変異株の分離を試みたが、完全な復帰変異株は得られなかった。そこでヒト前立腺癌PCー3細胞由来のシスプラチン耐性株PCー5から完全復帰変異株PCー5Rを分離し、実験に用いた。耐性細胞で出現し、復帰変異細胞では再び消失する蛋白質を2種類発見した。現在これらの蛋白質に対する抗体を作製中であり、また遺伝子解析のためにNー末端のアミノ酸配列を決定中である。これと並行して、シスプラチン耐性株を用いて耐性克服薬剤をスクリ-ニングしている。3.多剤耐性克服薬剤PAKー200のIn vivoでの耐性克服活性。我々はIn vitroで多剤耐性を克服する薬剤を多数見出した。なかでもジヒドロピリジン誘導体に関しては、約400種類をスクリ-ニングした。その中で最も耐性克服活性の強い5種類の誘導体について、マウス白血病細胞P388、そのビンクリスチン耐性株P388/VCRを用いた動物実験系でIn vivoでの活性を調べた。ジヒドロピリジン誘導体PAKー200は最も強い耐性克服活性を有しており、カルシウム拮抗作用もベラパミ-ルの1/10と低いため臨床での応用可能な耐性克服薬剤であろうと考え、さらに別の動物実験系を用いてPAKー200の耐性克服活性を調べた。ヒト癌KB細胞、KB細胞由来多剤耐性変異細胞、KBー8ー5を各々ヌ-ドマウスの背部皮下に移植し、PAKー200存在下、非存在下でアドリアマイシンが移植腫癌の増殖を阻止する活性を調べた。KB細胞はアドリアマイシン(8mg/kg)単独でも増殖が抑えられたが、KBー8ー5細胞の増殖は抑制されなかった。PAKー200(80mg/kg)存在下では、アドリアマイシンはKBー8ー5の増殖を著明に抑制した。アドリアマイシンに耐性を示すヒト大腸癌細胞をヌ-ドマウスに移植し実験を行ったが、アドリアマイシン単独では増殖は阻止されないが、アドリアマイシンとPAKー200を併用すると増殖は完全に抑制された。NCIのゴッテスマン、パスタン両博士は、骨随細胞でMDR1mRNAが発現しているトランスジェニックマウスを作製した。このマウスにタウノマイシン(10mg/kg)を投与しても末梢白血種数は減少しないが、PAKー200を併用すると著明に減少した。これらの数種類の動物実験系を用いた実験結果からPAKー200がIn vivoでも強い耐性克服活性を有することが明らかとなった。現在、さらにカルシウム拮抗作用の低いPAKー200の光学活性体を合成し実用化に向けて研究を行っている。そこでヒト前立腺癌PCー

3細胞由来のシスプラチン耐性株PCー5から完全復帰変異株PCー5Rを分離し、実験に用いた。耐性細胞で出現し、復帰変異細胞では再び消失する蛋白質を2種類発見した。現在これらの蛋白質に対する抗体を作製中であり、また遺伝子解析のためにNー末端のアミノ酸配列を決定中である。これと並行して、シスプラチン耐性株を用いて耐性克服薬剤をスクリ-ニングしている。3.多剤耐性克服薬剤PAKー200のIn vivoでの耐性克服活性。我々はIn vitroで多剤耐性を克服する薬剤を多数見出した。なかでもジヒドロピリジン誘導体に関しては、約400種類をスクリ-ニングした。その中で最も耐性克服活性の強い5種類の誘導体について、マウス白血病細胞P388、そのビンクリスチン耐性株P388/VCRを用いた動物実験系でIn vivoでの活性を調べた。ジヒドロピリジン誘導体PAKー200は最も強い耐性克服活性を有しており、カルシウム拮抗作用もベラパミ-ルの1/10と低いため臨床での応用可能な耐性克服薬剤であろうと考え、さらに別の動物実験系を用いてPAKー200の耐性克服活性を調べた。ヒト癌KB細胞、KB細胞由来多剤耐性変異細胞、KBー8ー5を各々ヌ-ドマウスの背部皮下に移植し、PAKー200存在下、非存在下でアドリアマイシンが移植腫癌の増殖を阻止する活性を調べた。KB細胞はアドリアマイシン(8mg/kg)単独でも増殖が抑えられたが、KBー8ー5細胞の増殖は抑制されなかった。PAKー200(80mg/kg)存在下では、アドリアマイシンはKBー8ー5の増殖を著明に抑制した。アドリアマイシンに耐性を示すヒト大腸癌細胞をヌ-ドマウスに移植し実験を行ったが、アドリアマイシン単独では増殖は阻止されないが、アドリアマイシンとPAKー200を併用すると増殖は完全に抑制された。NCIのゴッテスマン、パスタン両博士は、骨随細胞でMDR1mRNAが発現しているトランスジェニックマウスを作製した。このマウスにタウノマイシン(10mg/kg)を投与しても末梢白血種数は減少しないが、PAKー200を併用すると著明に減少した。これらの数種類の動物実験系を用いた実験結果からPAKー200がIn vivoでも強い耐性克服活性を有することが明らかとなった。現在、さらにカルシウム拮抗作用の低いPAKー200の光学活性体を合成し実用化に向けて研究を行っている。Pー糖蛋白質の関与しない多剤耐性変異株を、アドリアマイシン、シスプラチンに耐性になった細胞を分離することにより得た。1.アドリアマイシン耐性変異株ヒトの癌KB細胞、ヒトの大腸癌Lovoー1細胞より、ベラパミ-ル存在下にアドリアマイシン耐性株を分離した。アドリアマイシンに対し、各々10倍、40倍耐性を有し、40倍耐性になった大腸癌は、エトポシド、テニポシド、コルヒチンに交差耐性を示した。また細胞増殖の低下が認められ、トポイソメラ-ゼII活性との関連性を調べている。2.シスプラチン耐性株シスプラチンに8倍、20倍、40倍、70倍、140倍、耐性になった変異株をKB細胞より分離した。シスプラチン耐性株は、シスプラチンのほかに、カルボプラチン、メルファラン、シクロフォスファミド、マイトマイシンC、メトトレキセ-トに交差耐性を示した。シスプラチン耐性株にはPー糖蛋白質の発現は認められなかった。
高耐熱・高強度スーパーエンプラナノファイバーを作る

本研究では、ポリマー材料の中でも高い耐熱性を有し、さらに強度が極めて高いスーパーエンジニアリングプラスチック(スーパーエンプラ)に着目し、そのナノファイバー化に向けた基盤研究を実施する。具体的な研究内容は、軟化温度を高く、ナノファイバー直径が小さく、さらには弾性率が高いスーパーエンプラナノファイバー(SEnF)を作製することである。その後、SEnFの微細構造(モルフォロジー)を最適化し、ナノファイバーが3次元的に絡み合ったナノフィルター構造の実現なども目指す。SEnFを用いた複合材料の基盤技術を確立し、SEnFの先駆的研究を実施することで、スーパーエンプラの実用範囲の拡大を目指す。ポリマーの中で高耐熱性と最高強度を有するもののナノ加工が大変に困難であるスーパーエンジニアリングプラスチック(スーパーエンプラ: SE)のナノファイバー化に挑戦する研究である。高吸着性の耐超高圧高熱ナノフィルターや、軽量で環境にやさしいオールポリマー型複合材料創製にもつながると期待される。有機溶媒や水に均一に溶解し拡散する材料を選び、溶媒中のポリマーの分散状態をX線小角散乱などで把握するとともに、エレクトロスピニング法で作製するファイバーの構造制御を放射光を利用して調べる網羅的な研究計画は、学術的にも意義深い。
CO-CBS系による細胞内メチレーション制御機構の分子基盤整備

平成19年度は、前年度同定されたメチル化標的候補分子群の中で、糖代謝系酵素群の機能解析を行なった。本研究により同定された標的候補分子の多くは解糖系およびペントースリン酸回路の分岐点およびその近傍に位置する。このことからストレス応答性に産出されたCOがメチル化を介して糖代謝のswitchingに寄与しているのではないかと着想した。CO処理により誘起される糖代謝酵素のメチル化修飾が糖代謝fluxにどのような影響を与えるかを検討するために、CO処理したU937細胞に安定同位体標識グルコース(^<13>C_6グルコース)を添加し、代謝物の流れをLC-MS/MSを用いて解析した。その結果、対照群に比べCO処理細胞において解糖系へのfluxの抑制とペントースリン酸回路へのfluxの増加が認められた。この際メチル化阻害剤を添加することによってCOの効果は軽減される傾向が見られた(投稿準備中)。これらの結果はCOによる含硫アミノ酸代謝の制御が糖代謝の重要なファクターとなることが示唆された。糖代謝はエネルギー産生、核酸合成、糖鎖合成など生命活動に必須な過程であり、解糖系からペントースリン酸回路へのswitchingは細胞増殖に密接に関係する。今後、酵素群の修飾部位の同定およびメチル化修飾による具体的な機能変化について詳細な検討を加える必要があるが、本研究はストレス応答時の細胞増殖機構の解明という基礎研究分野の発展のみならず、がん細胞の代謝特性を利用した、治療戦略開発のための基礎研究としても大きなインパクトをもたらすものと考える。平成18年度はCOの含硫アミノ酸代謝制御における作用機構について細胞レベルでの検討をおこなった。細胞モデルとしてマクロファージへの分化能を有するヒト単球由来株であるU937細胞を用いてCO処理後の含硫アミノ酸メタボローム解析を行なったところ、処理後30分以降で細胞内のmethionine, s-adenosyl-methionine量が有意に増加しcystathionine量が減少していた。それに伴いタンパク質へのメチル基転移反応の亢進を認めた。この反応はメチル化阻害物質であるAdOxによってreverseされることからCOがメチル基転移反応の制御物質であることが示唆された。またsiRNAによるCBSの発現抑制された細胞ではCO処理してもタンパク質のメチル化レベルに変化が見られないことからCOはCBSの活性を阻害することによって細胞内のメチレーションサイクルを活性化し基質レベルでメチル基転移反応を制御することが示された。また内在性のHO-1の発現を誘導するためU937細胞をPMA処理によって分化誘導させると処理後4時間以降で顕著なタンパク質のメチル化亢進が認められるが、HO阻害剤のZnPPを処理した細胞ではPMA誘導性のタンパク質メチル化を低下させることからストレス応答性に産出されたCOが細胞内のメチレーションレベルを変化されることがわかった。次に、COよってメチル化が制御されるタンパク質の同定を試みた。CO処理30分後の試料を二次元電気泳動により展開し抗ADMA抗体によりメチル化レベルに差異のあるスポットをMALDI-TOF MSによって解析したところ、解糖系酵素群、RNA結合タンパク質、シャペロンタンパク質等複数同定された。次年度はこれらの修飾部位の同定、メチル化修飾による細胞機能相関について検討を加える。
状態密度法による有限密度ＱＣＤの計算方法の開発

「強い相互作用」の理解に向けて、その基礎理論である量子色力学(QCD)の数値シミュレーションは非常に強力な研究方法である。しかし、高密度状態での数値シミュレーションについては未だに確立した方法がない。そのため、QCDの高密度での性質は依然として未知のままである。本研究では、有限密度QCDで現れる諸問題の解決策を探り、高密度でも研究可能な数値シミュレーションの方法の確立を目指す研究を行った。高密度でのQCDの計算を実行しようとすると「符号問題」という深刻な問題が現れる。その符号問題を避ける方法として、「状態密度法」という技法と組み合わせて、符号問題を級数展開の収束性の問題にすりかえる方法を提案した。その方法がより高密度でのQCDの研究を可能にするのではないかと考えている。まずその方法を、比較的計算が簡単な、すべてのクォーク質量が重い場合に適用して、状態密度法の中で中心的な役割をはたす「確率分布関数」の性質について議論した。その確率分布関数を調べることにより、クォーク質量と化学ポテンシャルの関数として、相転移が一次相転移か二次相転移かクロスオーバーかを識別し、その相転移の次数が変わる臨界面を任意の密度で具体的に決めることができた。それによって我々の方法の有用性を示した。さらに、現実のクォーク質量近くでの計算を目指した、クォークが軽い場合も、小さな格子上のシミュレーションでテストした。符号問題を避ける方法もうまく機能して、低密度でクロスオーバーであった相転移が、高密度で一次相転移に変わる兆候を見つけることができた。そのような相転移の変化は現象論的な研究で予想されていて、高密度QCDの相構造の詳細な研究に進むための足がかりを、本研究によって与えることができたと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。「強い相互作用」の性質の理解に向けて、QCDの数値シミュレーションは非常に強力な研究方法であるが、高密度状態での数値シミュレーションについては未だに確立した方法がない。そのために高密度状態でのQCDの性質は依然として未知のままである。本研究では、有限密度QCDにおける符号問題の解決策を探り、高密度でも研究可能な数値シミュレーションの方法を開発する。その符号問題を避ける方法として、「状態密度法」という技法と組み合わせて、符号問題を多項式展開の収束性の問題にすりかえる方法を提案した。今年度は、その方法の有効性を確認するために、比較的計算が簡単なすべてのクォーク質量が重い場合の研究を行い、その状態密度法の中で最も重要な働きをする「確率分布関数」の性質について議論した。シミュレーションは、化学ポテンシャルゼロ、クォーク質量無限大の点で行い、パラメータをそのシミュレーションを行った点から連続的に変化させたときに、確率分布関数の形がどのように変化するかを調べた。そうすることにより、シミュレーションが直接行えない有限密度の点でも、確率分布関数の計算が可能であることを具体的に示すことができた。さらに、クォークが軽い、現実のクォーク質量の場合への適用を目指した研究も、テスト計算として小さな格子上のシミュレーションで、現在進行している。符号問題を避ける方法もうまく機能していて、クォークが重い時と同様に、密度が高くなっても確率分布関数を計算できることが分かってきた。この研究を進め、高密度状態でのQCD研究のための信頼できる計算方法を確立したい。状態密度法が、重いクォークの領域でうまく機能することはほぼ確認でき、現在は論文の作成を行っている。

クォークが軽い、現実のクォーク質量の場合への適用を目指した研究も、計算時間が比較的かからない小さな格子上のシミュレーションで現在進行していて、今のところ、おおむね肯定的な結果が得られている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、状態密度法をクォークが軽い、現実のクォーク質量に近い場合に適用して、有限密度QCDの相構造の解明を目指したい。特に、高密度でカイラル相転移がクロスオーバーから一次相転移に変わることを、定性的なレベルでいいので示したい。
防災行動定着のためのダイアローグマネジメント手法の開発

平成30年度は以下の内容を実施した.1.大量文書データを用いた社会的関心の変遷に関する分析防災分野に関する新聞記事データから人々の関心の推移を明らかにする方法を開発した.社会的な関心を表すデータとして新聞記事を用い,20年分の新聞記事テキストに対し深層学習を適用することで,新聞記事において,分析者が指定したキーワードと共に出現し易い(共起する)単語を年毎に算出した(類似度の算出).次に,その類似度から共起する単語のグループを算出し,各グループの変遷の特徴と,各グループを構成する単語を明らかにした.例えば,「避難」と一緒に出現し易い単語が年毎にどのように変化したのかを見た.最後に,特徴的な単語から関心の内容を考察し,その関心がどのように推移したのかを明らかにした.2.討議の特性が住民の防災意識に与える効果の分析沖縄県国頭村における防災ワークショップ(以下WS)を事例とし,住民の防災意識とWSの特性の関係を明らかにする方法論の開発を試みた.まず,住民の防災意識については,アンケート調査における自助と共助に関する質問への回答結果から,WSの参加者と不参加者の防災意識を算出した.次に,WSの特性については,複数の集落におけるWSの議事録に対しテキストマイニングを行い,各集落の特徴的な話題とその話題が出現する順番を明らかにした.さいごに,集落ごとの住民の防災意識とWSの特性を比較し,防災意識の高い集落におけるWSの特性を明らかにした.つまり,防災意識が高い集落では,どんな話題がどんな順番で出現し易いのかを定量的に明らかにした.平成30年度は,(1)防災に関する社会的関心の解明と(2)話し合いの構造が個人の行動意図に与える影響の分析を試みた.(1)は防災に関するキーワードと関連するサブキーワードの抽出とその変化を明らかにすることを目的としており,(2)は話し合いと防災行動意図の関係を明らかにすることを目的としている.(2)では話し合いの質と防災行動意図の関係を明らかにすることを試み,防災WSの内容(質)を評価する際に,どんなキーワードが出現することが望ましいかを(1)より明らかにすることを試みた.(1),(2)ともに結果を得られたことから上記のように判断した.平成31年度は,防災WSにおける効果的なファシリテーション手法を解明することを目的とした研究を行う.防災WSにおけるファシリテーターは,話し合いを円滑に進めるのみではなく,参加者の防災行動意図を高めるような話し合いを運用することが大切である.しかし,効果的なファシリテーションの手順やルールは明らかではない.そこで,前年度の研究で明らかになった,防災WSの量的な側面(平等に話ができていたか等)と質的な側面(どんな内容を話していたか)から,ファシリテーションのタイミングや内容が防災行動意図に与える影響を明らかにする.平成30年度は以下の内容を実施した.1.大量文書データを用いた社会的関心の変遷に関する分析防災分野に関する新聞記事データから人々の関心の推移を明らかにする方法を開発した.社会的な関心を表すデータとして新聞記事を用い,20年分の新聞記事テキストに対し深層学習を適用することで,新聞記事において,分析者が指定したキーワードと共に出現し易い(共起する)単語を年毎に算出した(類似度の算出).次に,その類似度から共起する単語のグループを算出し,各グループの変遷の特徴と,各グループを構成する単語を明らかにした.例えば,「避難」と一緒に出現し易い単語が年毎にどのように変化したのかを見た.最後に,特徴的な単語から関心の内容を考察し,その関心がどのように推移したのかを明らかにした.2.討議の特性が住民の防災意識に与える効果の分析沖縄県国頭村における防災ワークショップ(以下WS)を事例とし,住民の防災意識とWSの特性の関係を明らかにする方法論の開発を試みた.まず,住民の防災意識については,アンケート調査における自助と共助に関する質問への回答結果から,WSの参加者と不参加者の防災意識を算出した.次に,WSの特性については,複数の集落におけるWSの議事録に対しテキストマイニングを行い,各集落の特徴的な話題とその話題が出現する順番を明らかにした.さいごに,集落ごとの住民の防災意識とWSの特性を比較し,防災意識の高い集落におけるWSの特性を明らかにした.つまり,防災意識が高い集落では,どんな話題がどんな順番で出現し易いのかを定量的に明らかにした.平成30年度は,(1)防災に関する社会的関心の解明と(2)話し合いの構造が個人の行動意図に与える影響の分析を試みた.(1)は防災に関するキーワードと関連するサブキーワードの抽出とその変化を明らかにすることを目的としており,(2)は話し合いと防災行動意図の関係を明らかにすることを目的としている.(2)では話し合いの質と防災行動意図の関係を明らかにすることを試み,防災WSの内容(質)を評価する際に,どんなキーワードが出現することが望ましいかを(1)より明らかにすることを試みた.(1),(2)ともに結果を得られたことから上記のように判断した.平成31年度は,防災WSにおける効果的なファシリテーション手法を解明することを目的とした研究を行う.防災WSにおけるファシリテーターは,話し合いを円滑に進めるのみではなく,参加者の防災行動意図を高めるような話し合いを運用することが大切である.しかし,効果的なファシリテーションの手順やルールは明らかではない.そこで,前年度の研究で明らかになった,防災WSの量的な側面(平等に話ができていたか等)と質的な側面(どんな内容を話していたか)から,ファシリテーションのタイミングや内容が防災行動意図に与える影響を明らかにする.
電動車椅子による事故削減のための遠隔型ヘルスケア・ナビシステムの開発

近年、高齢者用電動カートの普及に伴って、歩行者や車両と電動カートの事故が増加しており社会的な問題となっている。そこで、このような事故を未然に防ぐために、ITS技術と生体計測情報のヘルスモニタリング技術を融合させた、遠隔型のヘルスケア・ナビシステムを開発することを目的とした。平成16年度は、高齢者用電動四輪車(本田技研工業社製Monpal ML100)を用いた走行実験を継続して行い、道路脇や歩道走行時の振動環境計測と運転者の生理的・心理的影響を検討した。これは自動車とのすれ違いなどによる不安感から、安全確認や状況判断を誤って事故を起こす人が多いためである。走行実験は、大学生8名、高齢者2名を対象として行い、走行時の頭頂部と腰部の加速度ならびに心拍数の変動を測定し、走行実験後に心理的影響に関するアンケート調査を行った。この結果、路面状態、特に、石畳や車道への傾斜部、道路陥没、アスファルト補修路面などの走行時に運転者に、予想以上の加速度レベル(上下方向1G以上)が負荷されることが判明し、同時に多くの被験者から心拍数の上昇が計測され、不安定な走行に起因する不快感を感ずる者が多いという調査結果が得られた。また、人ごみの中を走行する際、狭い道での車とのすれ違い時に心拍数が増加する傾向が見受けられ、運転者の視点の低さによって歩行者よりも緊張感が増すことが明らかとなった。これらの結果は高齢者の場合さらに顕著になったため、運転者の受ける加速度レベルと心拍変動をひとつの指標として、自動的に走行速度の抑制、自動停止させるなどの運転支援の必要性を示唆した。これは車載型の運転支援装置の追加装備で対応可能である。また、石畳などの景観に配慮した路面環境は、歩行者にとっては、さほど気にかかるものではないが、現状の電動四輪車では運転者の受ける加速度レベルが、長時間走行の際に疲労を蓄積させることもあるので、タイヤのサイズやサスペンション機構、さらに着座位置の高さを現状より高くする工夫や、座席からのずり落ちを防止するために座面形状に多少の凹凸を設けること、ひじ掛け部分の寸法についても一考の余地があることを示した。近年、高齢者用電動カートの普及に伴って、歩行者や車輌と電動カートの事故が増加しており社会的な問題となっている。これには多くの要因が考えられるが、歩道通行が原則であるために、操作する人の認知判断の誤りや、健康状態の急激な変化が事故に直結する場合も多く報告されている。平成15年度は、高齢者用電動四輪車(本田技研工業社製Monpal ML100)を用いた走行実験を行い、私道や歩道走行時の振動環境計測と運転者の生理的・心理的影響を検討した。これは認知判断の誤りや健康状態の変化が、生理的・心理的影響に起因することが多いためである。走行実験は、大学生10名を対象として行い、走行時の頭頂部と腰部の加速ならびに心拍数の変動を測定し、走行実験後に心理的影響に関するアンケート調査を行った。

この結果、路面状態、特に、石畳や車道への傾斜部、道路陥没、アスファルト補修路面などの走行時に運転者に、予想以上の加速度レベル(上下方向1G以上)が負荷されることが判明し、同時に多くの被験者から心拍数の上昇が計測され、走行の不安定感に起因する不快感を感ずる者が多いというアンケート調査結果が得られた。また、人ごみの中を走行する際、狭い道での車とのすれ違い時に心拍数が増加する傾向が見受けられ、遅転者の視点の低さによって歩行者よりも緊張感が増すことが明らかとなった。これらの結果は高齢者の場合さらに顕著になることが予測されるため、運転者の受ける加速度レベルと心拍変動をひとつの指標として、自動的に走行速度の抑制、自動停止させるなどの運転支援の必要性を示唆した。これは車載型の運転支援装置の追加装備で対応可能である。また、石畳などの景観に配慮した路面環境は、歩行者にとっては、さほど気にかかるものではないが、現状の電動四輪車では運転者の受ける加速度レべルが、長時間走行の際に疲労を蓄積させることもあるので、タイヤの形状やサスペンション機構にも一考の余地があることを示した。近年、高齢者用電動カートの普及に伴って、歩行者や車輌と電動カートの事故が増加しており社会的な問題となっている。そこで、このような事故を未然に防ぐために、ITS技術と生体計測情報のヘルスモニタリング技術を融合させた、遠隔型のヘルスケア・ナビシステムを開発することを目的とした。平成16年度は、高齢者用電動四輪車(本田技研工業社製Monpal ML100)を用いた走行実験を継続して行い、道路脇や歩道走行時の振動環境計測と運転者の生理的・心理的影響を検討した。これは認知判断の誤りや自動車とのすれ違い行動が、生理的・心理的影響に起因することが多いためである。走行実験は、大学生8名、高齢者2名を対象として行い、走行時の頭頂部と腰部の加速度ならびに心拍数の変動を測定し、走行実験後に心理的影響に関するアンケート調査を行った。この結果、路面状態、特に、石畳や車道への傾斜部、道路陥没、アスファルト補修路面などの走行時に運転者に、予想以上の加速度レベル(上下方向1G以上)が負荷されることが判明し、同時に多くの被験者から心拍数の上昇が計測され、走行の不安定感に起因する不快感を感ずる者が多いという調査結果が得られた。また、人ごみの中を走行する際狭い道での車とのすれ違い時に心拍数が増加する傾向が見受けられ、運転者の視点の低さによって歩行者よりも緊張感が増すことが明らかとなった。これらの結果は高齢者の場合さらに顕著になったため、運転者の受ける加速度レベルと心拍変動をひとつの指標として、自動的に走行速度の抑制、自動停止させるなどの運転支援の必要性を示唆した。また、石畳などの景観に配慮した路面環境は、歩行者にとっては、さほど気にかかるものではないが、現状の電動四輪車では運転者の受ける加速度レベルが、長時間走行の際に疲労を蓄積させることもあるので、タイヤのサイズやサスペンション機構、さらに着座位置の高さを現状より高くする工夫や、座席からのずり落ちを防止するために座面形状に多少の凹凸を設けること、ひじ掛け部分の寸法についても一考の余地があることを示した。
Seed仮説に基づくアルツハイマー病の病態解明ならびに治療薬開発

アルツハイマー病のアミロイドss蛋白質(Ass)の重合には神経細胞膜の糖脂質であるガングリオシドに結合したAss(GAss)がアミロイドの"種"として働いていると考えられる。本研究では、GAssの形成に神経細胞内の膜輸送の障害が関わり、ガングリオシドが密集した特異な膜ドメインが形成されることが必要であることを確認した。またGAssの"種"作用の抑制により脳内におけるアミロイド形成を阻害する新しい治療法の開発を検討した。アルツハイマー病(AD)発症の物質的基盤はAbeta重合体であり、その形成機構と毒性発現機構の解明はAD研究の重要課題である。本研究課題は、Abeta重合開始に働くことが確認された内因性seedであるGM1ガングリオシド結合型Abeta(GAbeta)を中心に、AD病態解明ならびに治療薬開発を目指すものである。本年度は以下の方法により、研究を実施した。1、ガングリオシド含有リポソームに溶解Abetaを反応させ、形成されたAbeta重合体(amyloid, oligomer)を、生化学的ならびに形態学的に評価した。2、一次神経細胞培養系ならびにNGF投与PC12細胞系に溶解Abetaを投与し、系内で形成されたAbeta重合体(amyloid)を生化学的に評価した。3、Abeta重合体を培養神経細胞に作用させ、その毒性を細胞生物学的に評価した。4、抗GAbeta抗体(4396C)のFab断片にprotein transduction domain(TAT)を結合させ、APP-Tgに5-8ヶ月腹腔内投与し、脳内Abeta蓄積への影響を生化学的ならびに形態学的に評価した。その結果、1、ガングリオシドによるAbeta重合促進には両分子種の組み合わせが決定的要因となり、脳領域特異的なAbeta蓄積を説明しうることを確認した。さらに、Abeta分子種の如何(野生型、遺伝的変異型)にかかわらず、Abeta重合開始においては共通の構造を有するseed分子が形成されることを確認した(既報)。2、GM1ガングリオシドは神経細胞表面に広く発現する一方で、Abeta重合は神経細胞の限られた領域でのみ生じることを確認した(投稿中)。3、ガングリオシドにより特異な神経細胞毒性を発揮するAbeta oligomerが形成されることを確認した(投稿中)。4、抗GAβ抗体より作製したTAT-Fabの投与により、APP-Tg脳内におけるAbeta蓄積は有意に抑制されることが確認された、一方、Fabのみでは効果が認められず、抗seed抗体によるAD治療には血液脳関門の通過を促進させる処置が必須であることが示された。以上の研究結果により、脳内Abeta蓄積に関するseed仮説にさらなる支持が得られた。また、seed分子を標的とする新しい治療薬開発戦略の実効性を支持する結果が得られたことにも意義があったと考えられる。アルツハイマー病(AD)発症の物質的基盤はAβ重合体であり、その形成機構と毒性発現機構の解明はAD研究の重要課題である。本研究課題は、Aβ重合開始に働くことが確認された内因性seedであるGM1ガングリオシド結合型Aβ(GAβ)を中心に、AD病態解明ならびに治療薬開発を目指すものである。(1)各種ガングリオシドを含有させたリポソームに可溶性Aβ(野生型ならびに遺伝的変異型)を反応させ、その結果誘導されるAβ重合を生化学的ならびに形態学的に評価した。これまで未解析であったIowa型Aβは、他のアミロイドアンギオパチー誘導の変異型Aβ同様、血管平滑筋が発現するGM3の存在下で顕著なアミロイド線維形成を示すことを確認した。(2)培養神経細胞に可溶性Aβを作用させ、神経細胞表面上で進むGM1依存性Aβ重合の詳細を免疫細胞化学的ならびに細胞生物学的に解析した。培養系においてAβは軸索末端においてGM1依存性に、Gβ形成を介して重合することが確認された。また、クロロキン投与によるエンドサイトーシス障害は軸索末端におけるAβ重合を促進することが確認された。(3)GM1依存性に形成される可溶性Aβ重合体の特性を形態学的ならびに細胞生物学的に解析した。GM1依存性に形成される可溶性Aβ重合体には強い神経細胞毒性があり(toxic soluble Aβassembly; TAβと命名)、アミロイド形成とは別経路で形成され、NGF受容体を介して神経細胞死を誘導することが確認された。脳領域特異的な遺伝的変異型Aβの重合・蓄積に局所のガングリオシド(GM1,GM3,GD3)が深く関わる可能性について、Iowa型Aβの研究結果はさらなる支持を与えた。一方、弧発性ADにおいて、GM1が脳実質のAβ重合・蓄積をどのように促進するかは不明であったが、本年度の研究により、軸索末端(前シナプス膜)に発現されるGM1が特異なドメインを形成しAβ重合を誘導している可能性が示唆された。

また、弧発性AD脳神経細胞で報告されているエンドサイトーシス障害は同部位におけるGM1集積を促進する可能性が示唆された。Aβ重合を誘導する軸索末端GM1ドメインの実体を詳細に解析する必要があると考えられる。さらに、AD脳に認められる老人斑非依存性神経細胞死はNGF受容体を有する神経細胞に好発することから、TAβの病的意義を追求し、AD脳で検出された場合には、GAβに加えTAβをも標的とした小分子化合物のスクリーニングを実施する必要があると考えられる。また、平成19年度に繰越した交付金により、遺伝子改変アルツハイマー病モデルマウス(GM1欠損/APP変異遺伝子導入マウス)の脳内アミロイド蓄積に関する生化学的評価系(高感度ウエスタンブロット法等)の構築ならびに解析を実施した。アルツハイマー病(AD)発症の物質的基盤はAβ重合体であり、その形成機構と毒性発現機構の解明はAD研究の重要課題である。本研究課題は、Aβ重合開始に働くことが確認された内因性seedであるGM1ガングリオシド結合型Aβ(GAβ)に焦点をあて、AD病態解明ならびに治療薬開発を目指すものである。本年度は以下の方法により、研究を実施した。1、GAβ形成の神経生物学的基盤として、弧発生AD脳神経細胞で確認されている神経細胞内膜輸送傷害を培養系で誘導し、細胞膜系における脂質組成の変化を解析した。その結果、細胞外に排出される特異な小胞表面にGM1ガングリオシドが集積し、且つ、その上でGAβ形成を介したAβ重合が誘導されることを確認した。2、昨年度までの研究において確認した神経突起末端部におけるGAβ依存性Aβ重合の場となっている膜ドメインの特性を明らかにすることを目的にGM1ガングリオシド集積ドメインのみを選択的に認識するペプチド(p3)を用いて年齢の異なるマウス脳を対象に検討した。その結果、GAβ誘導性のGM1ガングリオシド集積ドメインは老化に依存して形成されることを確認した。3、Seed仮説に基づくAD治療薬開発に向けて、既に作製済みの抗Gaβ抗体のCDRペプチドを合成し、その抗Seed能の定量的評価系の構築に向けた実験に着手した。以上、本年度の研究によりAD脳の内因性seedと考えられるGAβの形成は神経細胞膜脂質組成の変化を基盤とする可能性がさらに深まった。また、Seed仮説を支持する実験結果が集積しつつあることより、抗GAβ抗体の反応性を模した小分子化合物開発の意義が大きくなった。尚、平成19年度研究費の一部の平成20年度への繰越により、細胞培養系におけるAβ重合ならびに抗GAβ抗体によるAβ重合抑制の半定量的評価に関する実験を行った。さらに、より大量の薬剤候補化合物のAβ重合抑制能の定量的評価をハイスループットで実施することを目標とするリポソームを用いた無細胞評価系の構築についても予備的検討を実施した。平成20年度の研究概要は以下の通りである。
神経回路網形成におけるシナプス結合の新しい接着機構の解明

細胞間接着は、細胞同士の接着にとどまらず、細胞の分化、増殖、形態変化等に必須の役割を果たしている。上皮細胞間接着は主にタイトジャンクション、アドヘレンスジャンクション(AJ)からなっている。近年、神経シナプス結合においてもAJ様の接着の存在が示され、シナプスと上皮細胞間接着との相同性が指摘されている。AJではカドヘリン-カテニン系が必須の接着機構として機能しているが、私共は、AJにおけるもう一つの接着機構としてネクチン-アファディン系を見出している。ネクチンは免疫グロブリンスーパーファミリーに属する接着分子で、細胞内裏打ち蛋白質アファディンを介してアクチン細胞骨格系と連結し、カドヘリン-カテニン系と相互作用している。本年度の研究においてネクチン-アファディン系による神経回路網形成機構について以下の結果を得た。1.loxp配列にはさまれたアファディン遺伝子を持つマウスとCaMKプロモーターでCreを発現させるマウスをかけ合わせ、脳特異的なアファディンコンディショナルノックアウトマウスを得、現在解析中である。2.ネクチン-1の神経回路網形成における役割を明らかにするため、ネクチン-1のノックアウトマウスを作製した。ノックアウトマウスでは、シナプスのダイナミックな再構築がなされている海馬CA3領域において、ネクチン-1に加えカドヘリンの局在にも異常があり苔状線維の走行が乱れていることを明らかにした(投稿準備中)。3.上皮細胞においてトランス結合しないネクチンが、カドヘリンのトランス結合によるRacへのシグナル伝達を抑制していること、ネクチンのトランス結合によりその抑制が解除されることを明らかにした。以上のように、これらの結果から本研究の目的はほぼ達せられたと考えられる。1.脳特異的プロモーターによるアファディンコンディショナルノックアウトマウスの作製のため、loxP配列にはさまれたアファディン遺伝子を持つマウスを作製した。ノックアウトマウスでは、シナプスのダイナミックな再構築がなされている海馬CA3領域において、ネクチン-1に加えカドヘリンの局在にも異常があることが認められた(投稿準備中)。3.ネクチン活性化物質としてネクチンの細胞外ドメインとヒトFCとの融合蛋白質(Nef)を作製した。クラスタリングさせたNefは細胞のネクチンと結合して、低分子量Gタンパク質Cdc42とRacを活性化した。また、クラスタリングさせたNefによって、JNKの活性化が引き起こされることを示した。このJNKの活性化が、Cdc42とRacを介していることも明らかにした。