hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がん微小環境を標的とした間質性肺炎合併肺がんに対する革新的治療法の構築

ブレオマイシン誘導性間質性肺炎マウスモデル(ブレオマイシン投与後14日目)にマウス肺がん細胞株LLCを左肺に同所性肺移植し、同所性移植後14日目に形成された腫瘍を評価した。ブレオマイシン誘導性間質性肺炎マウスモデルに形成された腫瘍と、コントロールとしてPBSを経気道的に投与したマウスに形成された腫瘍を比較したところ、腫瘍の大きさに有意差は認められなかったものの、ブレオマイシン誘導性間質性肺炎マウスモデルで形成された腫瘍では縦隔リンパ節転移量が有意に増加し、コントロールマウスでは全く認められなかった対側肺転移が認められるようになった。抗線維化薬投与により間質性肺炎を制御することで、間質性肺炎合併肺がんにおけるがんの進行を抑制することができるのかを検証した。ピルフェニドンは、2008年10月に特発性肺線維症の治療薬として初めて認可された抗線維化剤で、間質性肺炎の病態に関わる各種サイトカインおよび増殖因子に対する産生調節作用や,線維芽細胞増殖抑制作用を有することが知られている。肺がんの同所性肺移植モデルにブレオマイシンで間質性肺炎惹起させ、間質性肺炎に対する治療薬であるピルフェニドンを投与し、間質性肺炎を制御したところ、肺がんの縦隔リンパ節転移、対側肺転移が有意に抑制された。間質性肺炎合併肺がんの生物学的特性を把握するために、病理病期I期の間質性肺炎合併肺がん切除症例を検討したところ、非合併肺がんと比較して、リンパ管侵襲が有意に多く認められた。肺がんにおいて、脈管侵襲は強力な術後再発予測因子であり、これは間質性肺炎合併肺がんの病理学的悪性度が高いことを示唆している。そこで間質性肺炎の肺の微小環境が既存の肺がんの悪性度を高める因子として働いているのではないかという、独自の新しい仮説を立てて研究を開始した。本研究期間内において、間質性肺炎における肺の微小環境が肺がんの悪性度を高める因子として働いているという、臨床研究の成果に基づいた洞察より導いた作業仮説を、マウスモデルを用いて検証し、間質性肺炎における肺微小環境は、肺がんのリンパ節転移、対側肺転移を促進させることを示した。さらに、抗線維化薬投与により間質性肺炎を制御することで、間質性肺炎合併肺がんにおけるがんの進行を抑制することができるのかを検証し、既に臨床応用されている抗線維化薬ピルフェニドンが効果を示すことが非臨床モデルで立証することができた。本研究は、おおむね順調に進捗しているため、予定通り平成29年度課題の進捗を推進する。ブレオマイシン投与肺(ブレオマイシン投与後14日目)、コントロール肺のそれぞれから、線維芽細胞を単離したところ、ブレオマイシン投与肺から単離した線維芽細胞は、有意にα-SMA陽性率が高かった。これらの線維芽細胞を、マウスの左肺にLLCと共移植したところ、ブレオマイシン投与肺から単離した線維芽細胞は、肺がんのリンパ節転移、対側肺転移を促進させた。ブレオマイシン投与肺から単離したα-SMA陽性線維芽細胞の、腫瘍細胞の浸潤能に対する影響をin vitro実験で検討したところ、ブレオマイシン投与肺から単離したα-SMA陽性線維芽細胞は、がん細胞の浸潤を促進させた。さらに同所性肺移植モデル以外の肺がんマウスモデルとして、C57BL/6系統の遺伝子背景をもったK-rasLSL-G12D/+; p53fl/fl(KP)マウスを導入し、Cre発現アデノウイルスベクターを経気道的に投与することで肺がんが発症するマウスモデルを確立させた。C57BL/6系統の遺伝子背景をもったK-rasLSL-G12D/+; p53fl/fl(KP)マウスを導入し、Cre発現アデノウイルスベクターを経気道的に投与することで肺がんが発症するマウスモデルを確立させた。しかし、試適投与ウイルス量の設定に予想以上に時間がかかった。

ピルフェニドンは、2008年10月に特発性肺線維症の治療薬として初めて認可された抗線維化剤で、間質性肺炎の病態に関わる各種サイトカインおよび増殖因子に対する産生調節作用や,線維芽細胞増殖抑制作用を有することが知られている。肺がんの同所性肺移植モデルにブレオマイシンで間質性肺炎惹起させ、間質性肺炎に対する治療薬であるピルフェニドンを投与し、間質性肺炎を制御したところ、肺がんの縦隔リンパ節転移、対側肺転移が有意に抑制された。今後は計画通りに研究を推進する。間質性肺炎関連α-SMA陽性筋線維芽細胞の病態形成機序の解明及び間質性肺炎の病態形成に関わるα-SMA陽性筋線維芽細胞が、肺がんのリンパ節転移を促進させるメカニズムの解明を行う。遺伝子改変による肺がん発症マウスモデル(KPマウス)にブレオマイシンを経気道的に投与し、間質性肺炎を惹起させると、同様に肺がんの進行は促進されるのかを検討する。さらにKPマウスに間質性肺炎に対する治療薬であるピルフェニドンを投与し、肺がんのに対する抑制効果を調べる次年度使用額が生じた理由としては、まず、実験用動物購入が予定より大幅に少なかったことがあげられる。C57BL/6系統の遺伝子背景をもったK-rasLSL-G12D/+; p53fl/fl(KP)マウスを導入し、Cre発現アデノウイルスベクターを経気道的に投与することで肺がんが発症するマウスモデルを確立させた。。遺伝子改変による肺がん発症マウスモデル(KPマウス)にブレオマイシンを経気道的に投与し、間質性肺炎を惹起させると、同様に肺がんの進行は促進されるのかを検討し、さらにKPマウスに間質性肺炎に対する治療薬であるピルフェニドンを投与し、肺がんに対する抑制効果を調べる予定であり、次年度において助成金を治療薬購入にあてたい。新たな肺がん発症マウスモデルを導入するために、K-rasLSL-G12D/+; p53fl/fl(KP)マウスを購入し、Cre発現アデノウイルスベクターを経気道的に投与することで肺がんが発症するマウスモデルを確立させる。
パルスCVI法による難焼結性粉体のボンディングに関する研究

1.Si_3N_3粉体へのBNのパルスCVI(外熱炉)B_2H_6-NH_3-Ar-N_2系から圧力パルスのもとでSi_3 N_4粉体プリフォ-ムにBNを充填させた。1100°C以上では1秒以内で反応が終わるので、内部への充填は1000°C以下が望ましいことがわかった。パルス数と内部析出との関係では1000°Cでも保持でも保持時間が5秒では1000パスルで表面上への析出がはじまるので1秒程度がよい。曲げ強度は1000°Cで3000パルスまで直線的に増大し10MPaに達した。2.SiC粉体、多孔質炭素、炭素繊維プリフォ-ムへのSiCの充填高周波加熱のもとでCH_3 SiCl_3 -H_2系からSiC粉体プリフォ-ムにパルスCVIによりSiCを充填したところ、4μm粉体では1000°C、30000パルスで表面上への析出が始まり、ここで充填率90%、曲げ強度200230MPaに達した。50μm粉体では40000パルス後でも直線的に充填が進んでいるが、曲げ強度は120MPa程度であった。多孔質炭素では1000°C、10000パルスで充填率は60%であり、曲げ強度は基質のそれの約3倍の120MPaとなった。この際、冷ガスのパルス的導入のために基質の中心部から充填が始まり、パルス数の増大と共に表面に向かうことを確認した。炭素繊維プリフォ-ムへのSiCの充填では、繊維が誘導加熱を受けるため個々の繊維の半径方向にSiC膜が成長し、曲げ強度の向上には至らなかった。3.SiCおよびTiC粉体プリフォ-ムへのTiNの充填TiCl_4 -N_2-H_2系からパルスCVIによりTiNを充填したが、内部へ析出させるためには830870°C程度の低温を選ぶ必要があることがわかった。TiNの析出はSiCのそれに比して温度依存性が大きく、条件設定は難度が高い。4.パルスCVIのモデリング内径1100μmの石英管にTiNのパルスCVIを行い、膜厚分布を拡散関係式から解析した。1.Si_3N_3粉体へのBNのパルスCVI(外熱炉) B_2H_6-NH_3-Ar-N_2系から圧力パルスのもとでSi_3 N_4粉体プリフォ-ムにBNを充填させた。平均粒径5μmのSi_3N_4及びBNの粉に微量のでん粉を加え,プレスにより外径18mm,厚み1.4mmのプリフォームを作り, N_2気流中6時間假焼して試料とした.空孔率はSi_3N_4が45%, BNが35%であった. Si_3N_4プリフォームに対しB_2H_6(0.5%)ーNH_3ーN_2系からBNのパルスCVIを行ったところ次の結果を得た.1.温度と保持時間との関係

NH_3/B_2H_6比を40とするとき, 1473Kでは92KPaでの保持時間が0.3秒以下ですでに反応が終結するのに対して, 1373及び1273Kでは反応の終結にそれぞれ1.5秒及び5秒を要することがわかった.パルスCVIにより深部の粒間に析出させるためには反応温度を下げて,原料ガスが内部へ浸透したのち反応すること,及び表面への析出を抑制するため保持時間を1秒程度に抑える必要があった.2.パルス数と内部への充填量全析出量から表面上の層の重量を差引いた内部充填量は1273Kでは3000パルス後でもなお増加するが,同じ温度で保持時間を5秒とするとき,及び保持時間1秒で温度を1473Kとするときはほぼ1000パルスで飽和値に達することが確認された.3.充填後の断面のSEM観察1473Kでは約30μm深部までち密に充填するのに対し, 1273Kでは100μmの深部でもかなりの析出が認められた.4.パルス数と三点曲げ強度との関係1473Kでは約1500パルスで三点曲げ強度が13MPaに達して飽和するのに対して, 1273Kでは3000パルスで8MPaとなり,なお直線的に強度が増大していることが確認された.他方, BN粉プリフォームへのBNのパルスCVIは,四方晶BN粉がりん片状であり,プレス過程でガスの通気孔が著しく減少するために,充填率はSi_3N_4のそれの約40%程度となり,さらに粗い原料粉が必要であることがわかった.1.Si_3N_4粉プリフォームのBNCVIによるボンディング平均粒径5μmのSi_3N_4粉に少量のでん粉糊を加えて100MPaの加圧下で円板状に成形し、1273K、6時間の焼成を行ったのち、0.5%B_2H_6ー16%NH_3ー8%Arー75.6%N_2の原料ガスを0.192KPaの圧力パルスのもとで給排気した。1273Kでは深層までBNが析出し、3000パルス後でも表面膜による閉塞は見られなかった。室温での三点曲げテストを行ったところ表面層の厚膜化による曲げ強度の上間は微弱であるのに対して、内部充填が主に越える条件下でのパルスCVIでは3000パルスで9MPaとなり、なお強度はパルス数と共に直線的に上昇していた。2.SiC粉プリフォームのSiCCVIによるボンディング平均粒径4μm及び50μmのSiC砥粒を上記と同様に仮成形したのち、6%CH_3SiCl_3ーH_2を原料ガスとし、パルス当りの保持時間を0.52秒とし、12731423KにおいてSiCのパルスCVIを行った。高い充填率は1273Kで得られ、粒径4μmのSiC仮成形体では3万パルス後に95%程度の充填率に達して一定となるが、粒径50μmのプリフォームでは4万パルス後でも充填が終らなかった。高充填物の三点曲げ強度は230240MPaに達し、このままでも多くの用途があるが繊維の複合化でさらに数倍の強化が可能であると考えられた。3.多孔質炭素を芯材とする炭素繊維プリフォームのSiC CVIによるボンディング炭素板を芯板として0.7mmの厚みに炭素繊維を巻き、高周波加熱のもとでSiCのパルスCVIを行った。SiCは中心部から充填されたが、SiCの析出と共に繊維の半径方向へのSiC析出が優勢となり、繊維間の充填が停止するため、三点曲げ強度は5060MPaに止った。この場合は外熱式の方が有効と考えられた。1高周波加熱法の検討今年度はまずTiC粉の100メッシュおよび平均径1.5μmのものを2.1の割合で混合し、成形したプリフォ-ムにTiNマトリックスをTiCl_4(5%)-N_2-H_2系から高周波加熱のもとでパルスCVIにより充填する検討を行った。860920°Cの間で保持時間1秒でCVIを行ったところ、860880°Cの間で析出速度は約4倍となり、5000パルス後の三点曲げ強度は、880°Cのもので5MPa、860°Cのもので1MPa以下であった。これらの結果は、TiC粉体プリフォ-ムの均一性が悪いために充填が著しく不均一になっていることを示している。2 SiC粉体プリフォ-ムへのTiNのCVI平均粒径4μmのSiC粉から10x20x1.5mmのプリフォ-ムを成形し、800950°CにおいてTiNを3000パルス充填して、重量増および曲げ強度を測定した。前者は800°Cで1.2mg、950°Cで2.8mgとなり、また、強度は1.33MPa程度であった。
ストレス負荷により痛覚過敏が生じる脳メカニズムの解明

慢性ストレスに暴露することにより、動物に痛覚過敏(疼痛反応の増強)が生じることが知られていが、そのメカニズムは現在まで明らかにされていない。本研究において、慢性ストレス後、痛覚過敏を生じたラットの中脳中心灰白質においてアストロサイトの細胞骨格タンパク質であるGFAPおよびグリアグルタメートトランスポーターの減少が確認された。さらに慢性ストレス後、ラットの吻側延髄腹内側部のGFAPレベルと機械的感覚閾値の間に正の相関関係を見いだした。これら実験結果より、慢性ストレスによる痛覚過敏に下行性疼痛調節系のグリア細胞の変化が関与することが明らかとなった。1.慢性ストレス後の痛覚過敏の発現・維持に下行性疼痛調節系からのセロトニン入力が関与していることを明らかにするため、RatTph2遺伝子断片(もしくはスクランブル配列)を含むshort hairpin RNA (shRNA)プラスミドをエレクトロポレーション法を用いてラットの吻側延髄腹内側部(RVM)に遺伝子導入を試みた。刺激電極の形状を変化させ、電気刺激の加え方を改善して、現在、適切な刺激条件を探っている。2.慢性ストレス負荷後、脳を摘出し、グリア細胞関連タンパク質( GFAP, CD11b )などのWestern blotを用い、タンパク量を測定しコントロール群と比較した。慢性ストレス負荷後、中脳中心灰白質(PAG)においてGFAPおよびグリアグルタメートトランスポーター(EAAT2)の有意な減少が確認された。免疫組織染色において、GFAPの減少はVLPAGにおいて著明であることが明らかとなった。これら結果は、第35回日本神経科学大会、第105回近畿生理学談話会において報告し、論文として掲載された(Neuroscience 223: 209-218, 2012)。3.コントロール、強制水泳ストレス負荷ラットの足底にCFAを注射し、疼痛反応を測定した。強制水泳ストレス負荷により、疼痛反応の有意な増強が確認された。さらに、強制水泳ストレス負荷により、大脳皮質の一部でp-CERBおよびc-Fosの発現が有意に増加することが明らかとなり、現在、さらに検討を加えている。刺激電極の形状を変化させ、電気刺激の加え方を改善し、適切な刺激条件を探っている。2.慢性ストレス負荷後、脳を摘出し、グリア細胞関連タンパク質( GFAP, CD11b, S100beta )のWestern blotを用い、タンパク量を測定しコントロール群と比較した。亜急性、慢性ストレス負荷後、吻側延髄腹内側部(RVM)においてGFAPの有意な減少が確認された。さらに、慢性ストレス後、ラットのRVMのGFAPレベルと機械的感覚閾値の間に正の相関関係が認められた。免疫組織染色において、GFAPの減少は大縫線核(NRM)において著明であることが明らかとなった。これら結果は、第106回近畿生理学談話会において報告し、論文として掲載された(Neuroscience 241:10-21, 2013)。3.コントロール、強制水泳ストレス負荷ラットの足底にCFAを注射し、大脳皮質でのp-CERB、c-fosの発現を免疫組織学的に調査した。強制水泳ストレス負荷により、前部島皮質でp-CERBおよびc-Fosの発現が有意に増加することが明らかとなった。さらに、強制水泳ストレス負荷ラットの足底へのCFAの注射は、痛覚過敏の有意な増強が確認され、島皮質でのc-Fosの発現の有意な減少が明らかとなった。これら結果は、第91回日本生理学会大会において報告し、論文として掲載された(Neuroscience 259:1-11, 2014)。1.慢性ストレス後の痛覚過敏の発現・維持に下行性疼痛調節系からのセロトニン入力が関与していることを明らかにするため、Rat Tph2遺伝子断片(もしくはスクランブル配列)を含むshort hairpin RNA (shRNA)プラスミドをエレクトロポレーション法を用いてラットの吻側延髄腹内側部(RVM)に遺伝子導入を試みた。米国訪問時に、実際の実験を見学した。2.慢性ストレス負荷後、脳を摘出し、グリア細胞関連( GFAP, CD11b )タンパク質などのWestern blotを用い、タンパク量を測定しコントロール群と比較した。慢性ストレス負荷後、中脳中心灰白質(PAG)においてGFAPの有意な減少が確認された。

これら結果は、41th Annual Meeting of the Society for Neuroscienceおよび第104回近畿生理学談話会において報告した。さらに、アストロサイトに特異的なグルタメートトランスポーターの有意な減少がPAGにおいて生じることを見いだした。これらデーターをまとめ、現在、投稿中である。3.コントロール、強制水泳ストレス負荷ラットの足底にCFAを注射し、疼痛反応を測定した。強制水泳ストレス負荷により、疼痛反応の有意な増強が確認された。さらに、強制水泳ストレス負荷により、大脳皮質の一部でp-CERBの発現が有意に増加することが明らかとなり、現在、さらに検討を加えている。疼痛学慢性ストレス負荷後、下行性疼痛調節系の重要な構成要素である中脳中心灰白質(PAG)において、アストロサイトのマーカーであるGFAPおよびグルタメートトランスポーターの有意な減少を確認することができた。関連する学会において発表を行い、データーをまとめ、論文として掲載された。同様に、吻側延髄腹内側部(RVM)においても学会に発表を行い、論文を投稿中である。研究はおおむね順調に進展していると考えている。慢性ストレス負荷後、下行性疼痛調節系の重要な構成要素である中脳中心灰白質(PAG)において、アストロサイトのマーカーであるGFAPおよびグルタメートトランスポーターの有意な減少を確認することができた。関連する学会において発表を行い、データーをまとめ、現在、投稿中である。1.shRNAプラスミドをラットの吻側延髄腹内側部(RVM)に遺伝子導入し、RNA干渉によりTPHの遺伝子発現を抑制する。下行性セロトニン入力を低下させたラットでストレス負荷により生じる痛覚過敏が変化するか否か検討する。2.慢性ストレス負荷後、RVMにおいて、グリア細胞関連タンパク質( GFAP, CD11b, S100beta )などのWestern blotを用い、タンパク量を測定しコントロール群と比較する。有意差が確認されたタンパク質に対しては免疫組織染色を行い、画像上どの領域で変化が著明であるのか、組織学的検討を加える。2.慢性ストレス負荷後、RVMにおいて、グリア細胞関連( GFAP, CD11b )、細胞骨格( neurofilaments )タンパク質などのWestern blotを用い、タンパク量を測定しコントロール群と比較する。3.PAGにおけるアストロサイトの減少が疼痛反応に及ぼす影響を判定するため、アストロサイト選択毒素であるL-AAAをPAGに脳内微量注入し、ストレス負荷後と同様のアストロサイトの減少をおこし、疼痛反応がどのように変化するか観察する。
肺吸虫システインプロテアーゼの生物学、生化学、遺伝子学的解析と免疫診断への応用

寄生吸虫類のシステインプロテアーゼ(CP)は、腸管の消化酵素としての機能を担うばかりでなく虫体外に吐出され重要な抗原となることが知られている。本研究では、肺吸虫CPの生物学的、生化学的、遺伝子学的解析により吸虫CPよりみた寄生虫・宿主相互関を知り、また免疫診断の応用も試みた。1.太平肺吸虫成虫の排泄・分泌物より酸性および中性CPsを各種クロマトグラフィーにより精製した。2.CPsで免疫したマウスより、酸性および中性CPs両方を認識するモノクローナル抗体を作製し、その抗体で肺吸虫CPsの虫体局在部位を酵素抗体法で検討した。その結果、CPsが虫体の腸管上皮細胞で合成され、腸管腔に分泌されることを確認した。また、このモノクローナル抗体が他種肺吸虫にも反応性をもつことを示した。3.ウェステルマン肺吸虫の精製CP抗原を使ったELISA法でヒト肺吸虫症の免疫診断の有用性を検討し、この酵素が感受性および特異性の両面で極めて有用な免疫疫診断用抗原であることが明らかにした。4.精製CPからN末端アミノ酸の20残基を明らかにし、このデータからプライマーを作製してmRNAからPCR産物を得た。このPCR産物を利用して大腸菌で抗原性をもつ融合タンパク質を得た。5.CPの阻害剤であるシスタチンを利用したELISA法で肺吸虫CP抗原を精製することなく抗肺吸虫CP抗体を検出する方法を考案した。6.感染宿主に産生される抗肺吸虫CP抗体が肺吸虫CPsの酵素活性を阻害するか否かを検討し、感染宿主の特異抗体は高分子基質には高い酵素活性阻害作用を示すが、低分子ペプチド基質にはあまり影響を与えないことを示した。寄生吸虫類のシステインプロテアーゼは腸管の消化酵素としての機能を担うばかりでなく虫体外に吐出され重要な抗原となることが知られている。本研究では、今年度については肺吸虫の酸性および中性システインプロテアーゼを精製し、その精製プロテアーゼを利用して以下の項目について研究を進めた。1.大平肺吸虫成虫の排泄・分泌物より酸性および中性システインプロテアーゼを各種クロマトグラフィーにより精製した。2.精製システインプロテアーゼを免疫したマウスより、酸性および中性システインプロテアーゼの両方を認識するモノクローナル抗体を作製した。3.作製モノクローナル抗体を使ってシステインプロテアーゼの虫体局在部位を酵素抗体法で検討し、虫体の腸管上皮細胞で合成され、腸管腔に分泌されることを確認した。また、このモノクローナル抗体がウェステルマン肺吸虫と宮崎肺吸虫の腸管上皮細胞にも反応生をもつことを示した。4.ウェステルマン肺吸虫の精製システインプロテアーゼ抗原を使ったELISA法でヒト肺吸虫症の免疫診断の有効性を検討し、この酵素が感受性および特異性の両面で極めて有効な免疫診断用抗原であることを明らかにした。5.精製システインプロテアーゼからN末端アミノ酸の20残基を明らかにし、このデータからプライマーを作製してmRANからPCR産物を得た。現在、このPCR産物よりシステインプロテアーゼのcDNA塩基配列の決定と融合タンパク質を作製中である。寄生吸虫類のシステインプロテアーゼは腸管の消化酵素としての機能を担うばかりでなく虫体外に吐出される重要な抗原となることが知られている。昨年度は、肺吸虫のシステインプロテアーゼの生化学的精製、N末端アミノ酸残基の決定、ヒト肺吸虫症の免疫診断への利用、モノクローナル抗体の作製などについて成果を得た。本年度は,その成果を踏まえて以下の項目について研究を進めた。

1,精製肺吸虫システインプロテアーゼのN末端アミノ酸残基のデータからプライマーを作製し,通常の遺伝子工学的手法により、大腸菌で抗原性をもつ融合タンパク質を得た。この融合タンパク質は、免疫診断の特異性においてnativeなシステインプロテアーゼより劣っていた。2.システインプロテアーゼの阻害剤であるシスタチンを利用したアフィニティークロマトグラフィーにより、one stepで肺吸虫システインプロテアーゼ抗原を分画した。この抗原は他の生化学的分画法で複数ステップ精製した肺吸虫システインプロテアーゼと類似の高い免疫診断の反応性と特異性を与えた。3.ラットが好適宿主であるいは非好適宿主である肺吸虫の感染、幼虫期で死滅するX線照射メタセルカリアでの感染について、それぞれの場合における抗肺吸虫システインプロテアーゼ抗体の感染経過に伴う産生変動を明らかにした。さらに肺吸虫システインプロテアーゼに対するlgE抗体が産生されることを確認した。4.抗システインプロテアーゼ抗体がシステインプロテアーゼの酵素活性を阻害するか否かを検討した。感染ラット血清の抗体では酵素活性に全く影響を与えないこと、肺吸虫患者血清の抗体では、一部の患者血清のみに部分的に酵素活性を阻害する血清があるに過ぎないことを示した。現在、酵素活性を阻害する抗体を産生誘導する方法を検討している。
エネルギー地形および非平衡相転移描像を用いた，固体の力学応答に関する統一的理解

結晶やアモルファス等の固体材料は,これらの初期構造の安定性によって,変形に対して急激に壊れる(脆性破壊)または徐々に壊れる(延性破壊)を示すことが経験的に知られている.しかし,これらの物理機構は未解明である.本研究は,コンピュータシミュレーションを用い,熱や変形により固体の初期構造を系統的に変化させ,脆性破壊および脆性破壊が起こる物理機構を解明する.結晶やアモルファス等の固体材料は,これらの初期構造の安定性によって,変形に対して急激に壊れる(脆性破壊)または徐々に壊れる(延性破壊)を示すことが経験的に知られている.しかし,これらの物理機構は未解明である.本研究は,コンピュータシミュレーションを用い,熱や変形により固体の初期構造を系統的に変化させ,脆性破壊および脆性破壊が起こる物理機構を解明する.
蘇生後低酸素脳症患者の急性期病態の解明と治療法開発に関する研究

臨床研究では、無侵襲脳内酸素飽和度モニターを用いて、心呼吸停止患者における脳内酸素飽和度の変化を連続測定し、(1)胸骨圧迫心臓マッサージだけでは脳内酸素飽和度を保てない症例が多く存在すること、(2)そのような心肺停止症例に対しては、可及的速やかに経皮的心肺補助装置を装着する必要があること、の2点を明らかにした。基礎研究では、砂ネズミ虚血再灌流モデルを用いて、致命的である虚血時間(生存率が急激に低下)が20分であること、低体温の最適温度は30°Cであること、低体温の導入時期は虚血直後(ゼロ分)で最も成績が良いこと、を明らかにした。【基礎研究】平成18年度までの我々の研究により、30分虚血群でも再灌流1時間後には5分虚血群・15分虚血群と同様に体性感覚誘発電位及び脳波は回復するが、その後減弱して行き、やがて平坦になって神経細胞としての機能が消失することが判明している。平成19年度は、15分虚血群と30分虚血群との病態の違いが、何分の虚血を境に生じているのかを明らかにする研究を行った。現時点では、両群の境界が20分間の虚血であることを確認し、組織標本を用いて確認作業を行っているところである。【臨床研究】蘇生後脳症患者に対して、自己心拍再開直後、4、8,24、48時間後と経時的にperfusion CTによる脳血流量測定を行い、Vital signが安定した患者に対しては、脳室ドレナージを挿入して頭蓋内圧を測定し、脳血流量測定と同じスケジュールで髄液を採取して髄液中各種サイトカイン及び興奮性アミノ酸濃度を測定する旨の研究計画書を大阪大学医学部附属病院の倫理委員会に提出し、現在1回目の修正案を提出中である。また、2005年1月1日から2006年12月31日までの2年間に、ウツタイン様式に基づき救急隊が関与した院外心肺停止症例を、前向きかつ地域網羅的に集計したウツタイン大阪のデータ(18歳以上の心原性心停止症例6943人)を解析した。その結果、蘇生後脳症の重要な予後規定因子は年齢、心停止時間、初期調律の種類であること、PEA/Asys症例の予後はVF/VT症例に比べ極めて不良であること、初期心電図がPEA/Asysから搬送中にVFに移行した症例の転帰は、PEA/Asysのまま推移した症例に比較して有意に神経学的予後は良好であることを明らかにした。無侵襲脳内酸素飽和度モニターは、近赤外線を用いてセンサー部位から約3cm深部の毛細血管に存在する血液の酸素飽和度(resional oxygen saturation)を計測する機器である。我々は、この無侵襲脳内酸素飽和度モニターを用いて、心呼吸停止患者における脳内酸素飽和度の変化を、胸骨圧迫心臓マッサージ中と自己心拍再開後48時間あるいは胸骨圧迫を中止するまで20例で連続測定した。その結果、自己心拍再開後に脳内酸素飽和度は著明に上昇するが、従来の胸骨圧迫では脳の酸素化が十分に保たれていない実態が明らかになった。この結果は、『従来の胸骨圧迫心臓マッサージを漫然と行うだけでは十分に脳の酸素化を保つことができない』ことを如実に示しており、心呼吸停止患者の蘇生方法の問題に一石を投じた。この研究結果は、2008年10月に札幌市で開催された日本救急医学会総会と、2009年2月米国ナッシュビルで開催された第38回米国集中治療医学コングレスで発表した。蘇生後脳症患者に対して、自己心拍再開直後、4、8,24、48時間後と経時的にperfusion CTによる脳血流量測定を行い、Vital signが安定した患者に対しては、脳室ドレナージを挿入して頭蓋内圧を測定し、脳血流量測定と同じスケジュールで髄液を採取して髄液中各種サイトカイン及び興奮性アミノ酸濃度を測定する旨の研究計画書を大阪大学医学部附属病院の倫理委員会に提出し、2008年7月に大阪大学倫理委員会の承諾を得た。2008年11月より実際にプロトコールを開始している。平成21年度は大阪府立急性期・総合医療センターと共同研究を行い、無侵襲脳内酸素飽和度モニター(Near infrared spectroscopy、以下NIRS)を用いて、心呼吸停止患者における脳内酸素飽和度の変化を、胸骨圧迫心臓マッサージ中と自己心拍再開後48時間あるいは胸骨圧迫を中止するまで、60例で連続測定した。その結果、(1)従来の胸骨圧迫に重点を置いた心肺蘇生法では脳内酸素飽和度(regionnal oxygen saturation、以下rSO_2)を良好に保つことができない症例が少なからず存在すること、(2)心肺停止患者において、NIRSで得られたrSO_2値は神経学的予後と関連すること、が明らかになった。

この研究結果は現在英文雑誌に投稿中であり、2010年10月の日本救急医学会総会及び11月の米国American Heart Association総会で発表する予定である。我々は、平成1517年度の文部科学省基盤研究で、砂ネズミを用いて、5分虚血群及び15分虚血群と30分虚血群とでは脳虚血再灌流後の脳血流、動静脈血管径、脳酸素消費量は全く異なる変化を示すこと、長時間の虚血再潅流では脳温と脳血流の不均衡な回復のため脳が傷害されて神経学的予後に影響を与えていることを明らかにした(J Trauma, 2007)。平成21年度は、致命的である虚血時間(生存率が急激に低下)が20分であること、低体温の最適温度は30°Cであること、低体温の導入時期は虚血直後(ゼロ分)で最も成績が良いこと、を明らかにした。この研究結果も現在英文雑誌に投稿中であり、2010年10月の日本救急医学会総会及び11月の米国American Heart Association総会で発表する予定である。
新規小胞体ストレス応答因子MANFによる神経細胞保護機構の解析

マウス神経芽細胞腫(Neuro2a細胞)を小胞体ストレス誘導剤タプシガルギンで刺激することにより誘導される遺伝子群の中から、2種類のマウスMANF遺伝子をクローニングし、各種MANF発現コンストラクトを用いてその細胞保護能および分泌機構の解析を行った。(1)においては、はじめにMANFのC末端にHisタグを付加したコンストラクトを作製し、大腸菌へ遺伝子導入することにより調製を試みた。しかし、そのほとんどが不溶性画分にみられ可溶化は出来なかった。そこで、HEK293細胞などを用いて恒常的にMANFを発現する細胞株の樹立を試みた。G418によるセレクションにより、糖鎖修飾を受けたマウスMANFを培養液中へ恒常的に分泌する細胞株の樹立した。今後この細胞株由来の培地をもととしてマウスMANFタンパク質を大量に調製する予定である。(2)においては、当研究室でクローニング済みの各マウスMANFタンパク質を、種々の細胞株(Neuro2a, Hela, HEK293, U2OS細胞など)に一過的または恒常的に発現させた。そして、小胞体ストレスをはじめとする種々の刺激をあたえた後に、細胞生存率・増殖、形態変化について解析を行った。しかしながら、いずれの細胞株においても上記項目に対してMANF高発現の効果は見られなかった。(3)においては、作製した各マウスMANF恒常的高発現細胞株を用いて、2つのマウスMANFスプライシングバリアントの細胞内挙動を比較検討した。その結果、両者では細胞内の安定性、分泌が著しく異なることが明らかとなった。これまでのところ、MANFの生理機能を効率的に解析する有効な条件が見つかっていない。今後大量調製したMANFタンパク質を用いて細胞応答の解析を進めるとともに、MANF受容体などの探索することが生理機能の解明につながるものと考えられる。1)MANFC末端について:GRP78をはじめとする多くの小胞体局在性タンパク質は、そのC末端にKDELまたは類似の配列を有している。そこでMANFのC末端配列を各生物種で比較すると、高度に保存されたアミノ酸配列[R(T/S)(D/E)L]を有していた。そこで、この4アミノ酸欠損またはC末端にMycなどのTagペプチドを付加したMANFコンストラクトを作製し、その挙動を解析した。その結果、MANFC末端構造を変えることにより細胞内への蓄積が低下する傾向が見られた。2)MANFα-helix構造について:MANFは6つのα-helix構造を有しており、それらの部分的欠損MANFコンストラクトを作製し、細胞内外のMANF量について解析した。その結果、欠損させるα-helixによって細胞内への蓄積および細胞外への分泌に著しい差があることが明らかとなった。3)GRP78のMANFの細胞内挙動への関わりについて:上記で作製した各種MANF分泌へ及ばすGRP78の影響を解析したところ、GRP78の高発現がMANFの細胞内蓄積を増加させることを見出した。この結果はCRELD2の挙動に及ぼすGRP78の影響とは異なるものであった(現在投稿中)。MANFは分泌性の神経栄養因子として同定されたことから、その受容体が探索されている。しかし最近、細胞内での細胞保護作用も報告されたことから、その作用機序はより複雑なものであると考えられる。本研究により得られた知見は、小胞体内におけるMANFの何らかの役割を示唆するものであり、作製した変異型MANFを詳細に解析することにより更にその機能を解明できると考えられる(尚、上記1-3で得られた知見は現在学術誌への投稿準備中)。
『杜騙新書』の研究

3月に「杜騙新書」訳注稿二編という研究報告書を册にして印刷し、各地の図書館に郵送しました。訳注稿は閻の監修のもと、底本(明刊本)の配列順に奇数話は氏岡が、偶数話は佐立が草稿を作成し、江戸時代の写本5種を参照し、そこに見られる書き込みも可能な限り収録した。閻小妹・氏岡真士の論文二本「『杜騙新書』と南方熊楠」、「『杜騙新書』の明刊本について」、佐立治人の論文「あぶくの告発」を訳注稿の最後に収録した。1、諸本の調査は閻小妹・氏岡真士によって、まず和歌山にある南方熊楠資料館で行なわれ、その報告は「『杜騙新書』と南方熊楠」という題で信州大学人文社会科学研究に発表した。主な内容は以下である。南方熊楠の蔵書のなかに『杜騙新書』がある。明刊本と見まがいかねない外観だが、明刊本より1行多くなっており、その分だけ葉数が節約されている。また版心は、明刊本が「杜騙新書〔黒魚尾〕〔巻数〕〔葉数〕」という体裁を採るのに対して、写本はこれらを記さず、とくに葉数が記されるべき個所は「○」となっている。その下に「文刻堂」の3文字を記す。全体の構成だが、まず「叙江湖奇聞杜騙新書」から始まる。ここは明刊本に比べて崩した書き方で文字を詰め込んでおり、行数も明刊本の半葉8行より2行分多いため、半葉少なく2.5葉で終わっている。次に目録が2葉。明刊本の4葉の半分なのは、おもに巻三と巻四の記載が無いためである。ところでこの写本は、日本に伝わる他の写本と興味深い共通点が2つ見られる。ひとつは「書林漢冲張懐耿梓」と本文各巻初めに記すことで、もうひとつは巻二19bの第9行と第10行についてである。そして国会図書館蔵本をのぞく3つの写本(国立公文書館、東洋文庫、筑波大学所蔵)においても、この部分は記載が無い。2、閻小妹は中国の南京大学図書館、西北大学図書館で調査をしました。また『杜騙新書』の関係資料を学会で日本文学関係者に配布して、『杜騙新書』の最新研究状況への理解を深められた。3、分担者もそれぞれ担当する原文の校勘を行い、訳注稿の作成を計画通りに順調に進めている。日本国内の図書館と中国の図書館の調査が順調に進んでいる。原文の校勘、訳注の作成も行われている。氏岡真士氏との共同調査によって、その成果として論文「『杜騙新書』の明刊本について」を信州大学総合人間科学研究第11号に載せた。大連図書館本に序も目録も無いが、裂痕など版面の特徴から他の明刊本と同版であると認められた。蔵書印は各冊の見返し(遊び紙)表に「大谷光瑞蔵書」、裏に「S.M. R. LIBRARY」「南満州鉄道株式会社図書印」、本文laに「旅大市図書館所蔵善本j「大連図書館蔵Jとあるほか、さらに巻二・四の遊び紙裏には「写字台之蔵書」の単行長方印も見られる。これらの蔵書印や、広く大連図書館の現況については、宗政氏によれば、これら“唐本小説稗史類のほとんどは文知上人の所蔵書であったと考えられる。大連本『社編新書』の特色は本文の傍らに朱書された音義にあり、詳しくは付録として末尾にまとめておく。音義はしばしば俗語的な表現に付されるが必ずしも適切とは言えず、中国語を母語としない者によって書き込まれたことが窺える。また岡島冠山『唐話纂要』のごとき唐話を読むための参考書が出現する以前の書き込みである可能性も示唆されていると言えよう。なお、唐話辞書類にも度々『杜騙新書』を参考にしていると明記されているので、その関係にも視野を入れ、読本における『杜騙新書』の利用方法を分析し、直接利用と辞書類の利用という両方面から考察し、三年目の論文集に反映する計画である。全文訳注の作業も順調に進められ、三年目の終了もほぼ可能である。中国大連図書館への調査を終え、国内の調査は継続中であるが、唐話辞書類との関係にも視野を入れ、三年目の論文集に反映できると思う。なお全文訳注の作業も進められ、三年目にほぼ完成できると判断している。以上のように当初計画に対して、進展はおおむね順調と判断している。明代末期に出版された『杜騙新書』について、中国文学を軸としつつ、日本文学・中国語学・東洋法制史・経済史など多角的見地から、共同研究を行い、『杜騙新書』各種テキストの調査を国内外で行い、書誌学的事項を把握しました。原文の校勘をすすめ、重要な部分を訳注を作成し、さらに専門を異にする視点から考察を行った。そして『杜騙新書』訳注稿二編2018年3月21日発行しました。『杜騙新書』訳注稿二編は、中国明代の短編小説集『杜騙新書』全四巻のうち前半に収める作品を中心として、訳注と原文・訓読をまとめたものである。ただし江戸時代の和刻本に見える計17話については、『「杜騙新書」訳注稿初編』(『杜騙新書』の基礎的研究プロジェクト、2015年)に既収のため、存目にとどめた。

『杜騙新書』訳注稿二編は、閻の監修のもと、底本(明刊本)の配列順に奇数話は氏岡が、偶数話は佐立が草稿を作成し、さらに伊藤・井上とともに五名で検討を重ねた。また江戸時代の写本5種を参照し、そこに見られる書き込みも可能な限り収録した。最後に論考1「『杜騙新書』と南方熊楠」閻小妹・氏岡真士、2「『杜騙新書』の明刊本について」氏岡真士・閻小妹、3「あぶくの告発」佐立治人三編収録した。『杜騙新書』が中国文学は勿論、人文科学系の諸方面に資する愈かな内容をもつことを明らかにし、また、今回制作発行した『杜騙新書』訳注稿二編という情報の共有化を図る為に研究機関や公立図書館に寄贈した。3月に「杜騙新書」訳注稿二編という研究報告書を册にして印刷し、各地の図書館に郵送しました。訳注稿は閻の監修のもと、底本(明刊本)の配列順に奇数話は氏岡が、偶数話は佐立が草稿を作成し、江戸時代の写本5種を参照し、そこに見られる書き込みも可能な限り収録した。閻小妹・氏岡真士の論文二本「『杜騙新書』と南方熊楠」、「『杜騙新書』の明刊本について」、佐立治人の論文「あぶくの告発」を訳注稿の最後に収録した。1,今後も引き続き、国内『杜騙新書』の新たな所蔵先の判明などに必要に応じた追加調査を行う。または海外特に中国の各図書館への調査を行う。2,原文の校勘と訳注の作成は引き続き各自で行う。1、台湾及び国内図書館への調査を続けるが、まず、今年年末に台湾大学、台湾中央科学院への資料調査へ行く予定である。2、全文訳注の原稿を入力、精査する必要もある。3、年度末に論文集の編集、印刷する。日本文学・中国文学当初計画で見込んだよりも安価に研究が進んだ為、次年度使用額が生じた。1、訳注の原稿入力に対して謝金の支払いは遅れていた。2、分担者の打ち合わせの時期が調整出来なかった。平成28年度請求額と合わせて、研究分担者の旅費費用として平成28年度再分配をする。1、訳注の原稿入力に対して謝金の支払いは遅れていたので、今年合わせて支払う。2、早めに調整する。3、論文集の印刷にまわす。
アフリカ熱帯雨林における焼畑農耕の生態基盤－その歴史的形成過程と現代的展開－

平成24年4月より12月の期間は,フランス・モンペリエ市に滞在して研究活動を遂行した。文献・資料収集,およびこれまでの調査で収集したデータの整理をすすめ,学会発表と論文執筆作業をおこなった。平成24年5月に,モンペリエで開催された第13回国際民族生物学会(13th Congress of the International Society of Ethnobiology)の分科会"Histodcal ecology and legitimacyof customary rights toforest resources"において,"Abandonment of Cacao Agrofbrest : Integrating commercial cacao farming into traditional shifyting cultivation in southeastern Cameroon"のタイトルで発表した。発表では,カメルーン東南部熱帯雨林地域におけるカカオ栽培の実践をとりあげ,農民が従来の焼畑システムにどのようにカカオ栽培を取り込んだのかについて論じた。従来,庇蔭樹が多く観察されるカメルーンのカカオ畑の景観は,カカオ・アグロフォレストと呼ばれ,多様性の高い景観として評価されてきた。調査地域においても多様な樹木が残るカカオ畑が観察されるが,本発表ではそれをアグロフォレストリーとして評価するのではなく,焼畑のバリエーション,すなわち動態的な土地利用のなかで創出される景観のひとつとして位置づけ,農民の生活全体のなかでの役割を明らかにした。また,平成23年11月に提出した学位論文をもとに,これまでの研究の成果を日本語の単行本としてまとめる作業をおこない,『焼畑の潜在力-アフリカ熱帯雨林の農業生態誌』のタイトルで出版した。本書では,カメルーン東南部の熱帯雨林地域において焼畑を主たる生業としているバンガンドゥ社会を対象とし,かれらの農業実践についての記述・分析を通じて,焼畑が,人びとが森と共存しながら生活していく基盤としての潜在力をもっていることを明らかにした。とくに,商品作物であるカカオ生産の拡大というグローバルな市場経済との接合にさいして,バンガンドゥが従来の焼畑の営みをどのように改変・調整することで対応したのかに着目しながら,焼畑に関わる人びとの知識や技術,そしてその生態基盤としての熱帯雨林のもつ潜在力について総合的に論じた。本研究の目的は、アフリカ熱帯雨林、とくにカメルーン東南部の熱帯雨林帯でおこなわれている焼畑農耕の生態基盤に焦点をあてながら、マクロな政治・経済状況がその生態基盤にどのような影響を及ぼしているのかということについて、近年、調査地域において現金収入源として拡大しつつあるカカオ栽培の事例をもとに明らかにすることである。本年度は、これまでの調査結果をもとにデータ分析、及び文献研究を進め、その成果として『森棲みの生態誌-アフリカ熱帯林の人・自然・歴史I(木村大治・北西功一編,京都大学出版会より刊行)』において「バナナとカカオのおいしい関係-カメルーン東南部の熱帯雨林における焼畑農耕の現代的展開」のタイトルで論文を発表した。論文においては、調査地域であるカメルーン東南部の熱帯雨林に暮らす焼畑農耕民バンガンドゥを対象に、生業経済(バナナ栽培を中心とする焼畑)の特徴、及び市場経済(カカオ栽培)の導入による生業経済の変容を説明し、市場経済化の影響に対応しながら安定した食料生産を維持する戦略について議論をおこなった。今後は、カカオ栽培の導入が森林に及ぼす影響について検討するために、カカオ栽培の導入によって新たに形成されつつある森林景観「カカオ・アグロフォレスト」の構造や、その創出過程について明らかにするとともに、このような森林景観がカカオ栽培の消長と連動してどのように変化しているのか、カカオ経済に関わる政治・経済的な背景と照合しながら明らかにしていきたいと考えている。本研究の目的は、カメルーン東南部の熱帯雨林帯でおこなわれている焼畑農耕の生態基盤に焦点をあてながら、マクロな政治・経済状況がその生態基盤にどのような影響を及ぼしているのかということについて、近年、調査地域において現金収入源として拡大しつつあるカカオ栽培の事例をもとに明らかにすることである。本年度はこれまでの調査結果をもとにデータ分析と文献研究を進め、その成果を学会発表、及び投稿論文において発表した。カカオ栽培は森林を農地化することによって拡大してきたが、カカオは庇蔭環境を好むため、一般的には森林は皆伐されず、伐り残した樹木や人びとが植え付けた樹木が庇蔭樹として利用されてきた。このようなカカオ栽培の実践、およびカカオ畑の景観は「カカオ・アグロフォレスト」と呼ばれ、生物多様性を保全する役割を果たすものとして注目されている。論文では、カメルーン東南部のカカオ畑を対象とし、カカオ樹以外の樹木の樹種構成、およびその創出過程を分析するとともに、他のカカオ栽培地域でおこなわれた先行研究の結果と比較しながら、調査地のカカオ・アグロフォレストにおける樹木の多様性を評価した。その結果、調査地のカカオ・アグロフォレストでは多様性の高い植生景観が形成されていることが明らかになった。その要因として、1)様々な樹種で構成される原生林がカカオ畑を造成する場となっていること、2)人びとは庇蔭樹の存在が不可欠であると強く意識しているものの、どの樹種を伐り残すべきかの判断には個人差が大きく、特定の樹種の選抜が起こりにくいこと、3)カカオ畑の造成後に侵入するパイオニア種の存在が種数の増加に貢献していること、以上の3点を指摘した。本研究の目的は,カメルーン東南部の熱帯雨林帯でおこなわれている焼畑農耕の生態基盤に焦点をあてながら,マクロな政治・経済状況がその生態基盤にどのような影響を及ぼしているのかということについて,近年,調査地域において現金収入源として拡大しつつあるカカオ栽培の事例をもとに明らかにすることである.本年度,平成23年4月より平成24年1月の期間は,育児のために研究活動を中断したが,可能な範囲において研究活動をすすめた.

これまでに収集したデータの整理,及び文献研究をおこないながら論文の執筆にとりくみ,その成果を学位論文としてまとめ,平成23年11月に京都大学アジア・アフリカ地域研究研究科に提出し,平成24年3月に京都大学博士(地域研究)の学位を取得した.学位論文「アフリカ熱帯雨林における焼畑の潜在力-自給作物生産と商品作物生産の両立にかんする農業生態学的研究-」では,カメルーン東南部の熱帯雨林地域において焼畑を主たる生業としているバンガンドゥ社会を対象とし,バナナを中心とする自給作物生産とカカオを中心とする商品作物生産が,どのようなかたちでバンガンドゥの生活のなかに共在しているのかを論じた,両者の共在の基盤には,焼畑が本来もつ人と森との関係を維持しつづけているバンガンドゥの農業実践があることを実証的に示し,それをもって焼畑の潜在力として評価した.研究活動に復帰した平成24年2月以降は,当初の研究計画にしたがい,フラジス・モンペリエ市において在外研究を開始した.現在は,平成24年5月にモンペリエで開催される第13回国際民族生物学会での発表準備を進めるとともに,学位論文をもとに英語論文を執筆中である.平成24年4月より12月の期間は,フランス・モンペリエ市に滞在して研究活動を遂行した。文献・資料収集,およびこれまでの調査で収集したデータの整理をすすめ,学会発表と論文執筆作業をおこなった。平成24年5月に,モンペリエで開催された第13回国際民族生物学会(13th Congress of the International Society of Ethnobiology)の分科会"Histodcal ecology and legitimacyof customary rights toforest resources"において,"Abandonment of Cacao Agrofbrest : Integrating commercial cacao farming into traditional shifyting cultivation in southeastern Cameroon"のタイトルで発表した。発表では,カメルーン東南部熱帯雨林地域におけるカカオ栽培の実践をとりあげ,農民が従来の焼畑システムにどのようにカカオ栽培を取り込んだのかについて論じた。従来,庇蔭樹が多く観察されるカメルーンのカカオ畑の景観は,カカオ・アグロフォレストと呼ばれ,多様性の高い景観として評価されてきた。調査地域においても多様な樹木が残るカカオ畑が観察されるが,本発表ではそれをアグロフォレストリーとして評価するのではなく,焼畑のバリエーション,すなわち動態的な土地利用のなかで創出される景観のひとつとして位置づけ,農民の生活全体のなかでの役割を明らかにした。
細菌のω-3系高度不飽和脂肪酸の代謝に関わる新規タンパク質の探索と機能解明

EPA/DHAの合成・分解・変換といった代謝やその制御に関する新しい知見を得るため、EPA/DHA代謝に関わり得る遺伝子をバイオインフォマティクス的な手法により推定し、EPA生産性細菌Shewanella livingstonensis Ac10を用いて遺伝子破壊株を作製してEPA生産性への影響を検証したり、同遺伝子にコードされるタンパク質の酵素としての働きを解析することで、EPA/DHA代謝に関わる未同定の遺伝子・タンパク質の探索および機能解析を行う。
励起状態でのダイナミクス制御に基づく高効率アップコンバージョン材料の開発

三重項ー三重項消滅に基づくフォトン・アップコンバージョン(TTA-UC)は、比較的弱い光で低いエネルギーの光子を高いエネルギーの光子に変換する方法論であり、近年注目を集めている。そして、TTA-UCを実用上重要な近赤外光から可視光への変換に展開していく上で、三重項増感剤の緩和過程におけるエネルギーロスの低減が求められていた。筆者らはこれまでにエネルギーロスの小さな増感過程を設計し、Os錯体の一重項ー三重項遷移(S-T遷移)に基づく近赤外光から青色光への変換に成功した。しかし、Os錯体は三重項励起状態の寿命が従来の増感剤と比較して短く、UC効率が低下してしまうという問題があった。そこで本年度は、長い三重項寿命を有するペリレンを共有結合で連結したOs錯体を新規に合成し、分子内エネルギー移動に基づく励起状態の長寿命化を試みた。その結果、合成した錯体は120倍も長寿命な三重項励起状態を示した。最終的にこの錯体を用いて、TTA-UCにおける分子間のエネルギー移動効率を最大化させ、近赤外ー青TTA-UCの効率を向上させることに成功した。次に、バイオロジー分野への応用を志向して、近赤外ー青TTA-UCを示すヒドロゲルの作製に取り組んだ。非イオン性界面活性剤ミセル中に色素を取り込ませ、ゲル化させた後に近赤外光を照射したところ、青色のUC発光が確認された。通常ゲルのような柔らかい環境中では溶存酸素が励起状態の分子を容易に失活させてしまうが、申請者らはゲルの酸素耐性が加熱に伴い向上することを見出し、水中での安定的な近赤外ー青TTA-UCを実現した。本年度は、長寿命な励起状態を示す色素をOs錯体に連結させ、S-T遷移に基づく三重項増感剤の励起状態を長寿命化させることに成功した。そして、TTA-UCにおける分子間の三重項エネルギー移動効率の最大化に成功した。さらに、色素の集合構造を制御し、バイオロジー分野への応用に向けて重要なヒドロゲル中での安定的な光変換も達成した。これらの成果は、本研究の目的である近赤外ー可視TTA-UCの高効率化とその応用に向けた大きな進展といえる。したがって、当初の予定以上に進展していると考えられる。申請者は上記の研究の中で、連結された色素間のエネルギー移動速度と連結構造の制御が三重項増感剤の長寿命化に重要であることに気が付いた。従って今後は、二つの色素間の連結構造を系統的に変化させた分子を合成し、超高速分光測定によって、連結された色素間の三重項エネルギー移動の速度の変化を調べる。量子化学計算の結果とも照らし合わせ、理想的なエネルギー移動速度と連結構造を明らかにする。以上より、三重項励起状態を長寿命化するための分子設計指針を確立する。また、TTA-UCをバイオロジー分野に応用するためには、低強度の光で駆動するUC材料の開発が必須であり、増感剤の吸光度の向上が重要と考えられる。従って今後は、色素の近赤外域における吸光度の向上に向けた分子設計の検討も行っていく。さらに、色素の構造と細胞毒性の相関を調べ、生体親和性を合わせ持つUC材料の開発にも取り組む。

したがって、当初の予定以上に進展していると考えられる。申請者は上記の研究の中で、連結された色素間のエネルギー移動速度と連結構造の制御が三重項増感剤の長寿命化に重要であることに気が付いた。従って今後は、二つの色素間の連結構造を系統的に変化させた分子を合成し、超高速分光測定によって、連結された色素間の三重項エネルギー移動の速度の変化を調べる。量子化学計算の結果とも照らし合わせ、理想的なエネルギー移動速度と連結構造を明らかにする。以上より、三重項励起状態を長寿命化するための分子設計指針を確立する。また、TTA-UCをバイオロジー分野に応用するためには、低強度の光で駆動するUC材料の開発が必須であり、増感剤の吸光度の向上が重要と考えられる。従って今後は、色素の近赤外域における吸光度の向上に向けた分子設計の検討も行っていく。さらに、色素の構造と細胞毒性の相関を調べ、生体親和性を合わせ持つUC材料の開発にも取り組む。