hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心肥大発生の機序とその対策-不可逆的心筋肥大に対する遺伝子治療の開発に関する研究-

これらの症例では成人の心筋細胞には発現が認められないとされるC-Mycが心筋細胞核内に発現を認めた。さらに、C-Mycの発現と心筋細胞肥大、左室機能に相関が認められた。以上より大動脈弁閉鎖不全症例において心筋細胞にC-Mycの発現を認め、さらに左室ポンプ機能の低下ならびに左室収縮性の低下に相関することが示された。これらの研究の成果は今後の不可逆心における外科的遺伝子導入による心筋細胞機能回復に関する研究の礎となり、さらなる発展が期待できる。まず、昨年は本研究の当初の目的である肥大心発生のメカニズムを解明すべく腹部大動脈-下大静脈瘻の容量負荷心肥大ラットモデルにおけるin vivoでの心筋細胞肥大の発生機序を検討した。本年はさらに心不全発生のメカニズムとその対策に関する検討を行った。心不全時には、心筋細胞自体の障害とともに、その再生機能自身も傷害されていることが指摘されている。心不全時には、心筋細胞におけるβ2 adrenergic receptorの密度とadrenergic agonistに対する親和性が著しく低下し、心機能低下の一因となっていることが報告されている。今回我々はHVJ(Sendai virous)-liposome法を心臓に応用し、心筋収縮力増強因子(β-2 adrenergic receptor(βAR)を導入することによって、心機能の向上を認めることを確認した。また、心不全を生じた心筋細胞にはapoptosisが関与していることを認め、その制御が重要であることを示した。以上より分子生物学的手法、遺伝子工学的手法を駆使し、現在の内科的治療および外科的治療の限界を越えた重症心不全に対して心筋賦活化因子を導入することによって心機能を回復正常化しうる新しい外科的心不全治療が可能であることを示した。さらに、実際の人心筋細胞における心肥大時の遺伝子発現を検討した。左室容量負荷疾患である大動脈弁閉鎖不全において成人の心筋細胞には発現が認められないとされるC-Mycが心筋細胞核内に発現を認めた。さらに、C-Mycの発現と心筋細胞肥大、左室機能に相関が認められ、術後、左室容量負荷の解除によりC-Mycの発現が減弱することを示した。さらに、重症心筋症患者の心筋細胞にはapoptosisの発現を認め、心筋におけるapoptosisが心不全進行に深く関わっていることを示し、その制御が重要であることを示した。以上よりさらに左室ポンプ機能の低下ならびに左室収縮性の低下に遺伝子の発現が相関することが示された。
膵癌幹細胞をターゲットとしRNAアプタマーを用いた新規標識システムの構築

癌幹細胞の培養法を確立できたため、この細胞を用いてSEREX法を用いたアプタマーのスクリーニングを行った。膵癌幹細胞の親株の膵癌細胞株で癌特異的なアプタマーの除去を行い、残ったアプタマーを回収し、誘導した膵癌幹細胞でセレクトしこれを増幅する作業をおこなった。12サイクル行った時点でとれてきたアプタマーは癌幹細胞特異的に認識していたがマウス血清内で不安定であった。この一方で膵癌細胞と膵がん幹細胞に共通して発現する膜表面分子が同定できたので(分子名を分子Nとする)この分子N特異的なアプタマーのスクリーニングに切り替えて継続している。癌幹細胞は転移や治療抵抗性を示すことに大きく関与しているため近年注目されている。これまで癌治療のターゲットは文字通り癌であったため、その後の再発、転移が防げなかった可能性が有り、この癌幹細胞に対する治療法の確立は急務である。ところが、現在行われている癌の治療は、癌幹細胞の特性から転用しがたいことから、癌幹細胞を直接ターゲットとした免疫療法の開発を行うこととした。癌幹細胞の研究の困難な点は、癌組織中の癌幹細胞の割合が少ないため、多くの癌幹細胞を研究することが難しいことにある。我々は組織や癌細胞株からの癌幹細胞の誘導や長期培養が可能な独自のテクニックを開発(特許申請中)しており、この分野での研究に対して大きなアドバンテージを有している。本研究の目的は、この培養により誘導した膵癌幹細胞を特異的に認識する短鎖RNAつまりRNAアプタマーを同定することである。このアプタマーを用いて膵癌幹細胞だけを直接同定するシステムの構築とさらにはこのアプタマー認識細胞をターゲットとした治療を開発し、難治性の膵癌治療成績向上を目的に、膵癌幹細胞に対する免疫療法のターゲットを見出し、次世代型免疫療法を開発することである。平成25年度はSEREX法によるアプタマーのスクリーニングを行うことを目的とし、癌細胞株でまず不必要なアプタマーを取り除き、誘導した癌幹細胞株を用いて必要なアプタマーを取る作業を開始し、6サイクル行い、ある程度癌幹細胞特異的なアプタマーが選択的に採れてきていることがわかった。まだサイクル数を重ねて検討する必要があることも同時に判明した。これまで癌治療のターゲットは癌であったため、その後の再発、転移が防げなかった可能性が有り、この癌幹細胞に対する治療法の確立は急務である。ところが現在行われている癌の治療は、癌幹細胞の特性から転用しがたいことから、癌幹細胞を直接ターゲットとした免疫療法の開発を行うこととした。本研究の目的は、この培養により誘導した膵癌幹細胞特異的に認識する短鎖RNAつまりRNAアプタマーを同定することである。アプタマーを用いて膵癌幹細胞だけを直接同定するシステムの構築とこのアプタマー認識細胞をターゲットとした治療を開発し、難治性の膵癌治療成績向上を目的に、膵癌幹細胞に対する免疫療法のターゲットを見出し、次世代型免疫療法を開発することである。膵癌幹細胞の誘導及び培養法を確立できたため、この技術を基に膵癌幹細胞を安定的に誘導し、同時に癌細胞も従来の方法で培養することで膵癌細胞と膵癌幹細胞に共通して発現する膜表面分子N特異的なアプタマーのスクリーニングをSEREX法を用いて行っている。この選択時に血清を用いて失活されるものは排除していき、in vivoでも用いることができるものを同定しようとしている。これを今後膵癌幹細胞集団として別のマーカーで選択した細胞集団や、膵癌特異的な新規蛋白をセレクションに用い、20サイクル行った時点でとれるアプタマーを癌幹細胞のみ認識していることをフローサイトメトリーで確認し、最終的なアプタマーを同定する。目標は抗体に変わる癌幹細胞特異的に標識するアプタマーを同定し免疫療法の開発に用いることである。腫瘍免疫学、消化器外科学、腫瘍外科学膵癌幹細胞の誘導及び培養法を確立できたため、この技術を基に、膵癌幹細胞を安定的に誘導し、同時に癌細胞も従来の方法で培養を行っている。この2種類の細胞を用いてSEREX法を用いたアプタマーのスクリーニングを行っている。最初に膵癌幹細胞の親株の膵癌細胞株で癌特異的なアプタマーの除去を行っている。次に残ったアプタマーを回収する。

誘導した膵癌幹細胞が豊富な集団はCD44vによりさらに選択制を高めた細胞集団にソートしこの細胞集団を用いてアプタマーをセレクトしこれを増幅する作業を行っている。この作業を6サイクル行った時点でとれてきたアプタマーは癌を認識せず癌幹細胞のみ認識していることをフローサイトメトリーで確認した。このままサイクル数を増やしアプタマーのバリエーションをより絞っていく予定である。膵癌細胞株を癌幹細胞が豊富な細胞集団に誘導培養したものを当面スクリーニングに用いてSEREX法を用いたアプタマーのスクリーニングを行っている。選択制をより高めるために、まず膵癌幹細胞の親株の膵癌細胞株で癌特異的なアプタマーの除去を行い、その後、誘導した膵癌幹細胞をCD44vによりさらにセレクトした細胞集団を用いて残ったアプタマーを回収し、これを増幅する作業をおこなっている。これを今後膵癌幹細胞集団として別のマーカーで選択した細胞集団や、膵癌特異的な新規蛋白をセレクションに用いることを予定している。これによりアプタマーのバリエーションの数を減し、特異性を高くしていく予定である。この作業を20サイクル行った時点で、とれてきたアプタマーが膵癌幹細胞のみ認識していることをフローサイトメトリーで再度確認し、in vivoでも消化されないものをその中で選択し、最終的なアプタマーを同定する。さらに、この中で治療として機能性があるもの(増殖抑制があるものか否か)を選択する。逆に機能がなくかつ癌幹細胞特異的に認識するものは抗体に変わる標識として免疫療法の開発に用いる予定である。
未来医療にむけた臓器機能維持，再生，評価のための肝臓内流動特性の解明

未来医療技術開発のためには臓器機能を維持し,回復,再生,評価する技術が重要となる.特に,心臓停止後に提供される臓器を新たな医療技術により移植につなぐことができれば,移植提供臓器不足の課題を抱える現代の医療にとってその貢献は計り知れない.機械灌流法は臓器の機能を維持し,回復,再生を図る技術として大きな期待があり,さらに臓器の機能評価を可能にするものである.しかしながら,こうした技術を推進するための知見,特に体外で灌流される肝臓に関しての研究は十分になされていなかった.そこで本研究では,,微視的,巨視的な視点からの臓器機能維持,再生,評価にむけた肝蔵内灌流による流動特性を明らかにした高度な移植医療,期待の高い再生医療をはじめとする未来医療の技術確立のために,微視的ならびに巨視的な視点からの臓器機能維持,再生,評価にむけた肝蔵内灌流による流動特性を解明することが重要である.特に,虚血再灌流障害として現れる臓器内不均一流動分布特性,血再灌流障害下の流動特性,脈管相互制御機構に着目し,大動物(ブタ)による生体内灌流,体外機械灌流による複合計測実験にあわせ,数値流体解析と局所モデル解析を組み合わせた解析的手法を有機的に併用し,これらを相互に比較検討し解明,評価を実施した.具体的には(A)臓器内不均一流動分布特性の解明(巨視的計測・解析)(B)血再灌流障害下の流動特性評価(微視的計測・解析)(C)脈管相互制御機構の解明(統合的計測・解析)に注目する研究である.当該年度は,臓器内不均一流動分布特性の解明を中心に取り組み,以下の結果を得た.大動物実験による巨視的な複合流動計測:虚血時間の異なる(WIT0,WIT60)条件の臓器の体内灌流,体外機械灌流実験を実施した.独自に開発した臓器体外灌流液循環装置により,肝臓ならびに腎臓に着目し実験をおこなった.圧力や流量,温度変化にともなう酸素,逸脱酵素動態など既存の流動計測手法に加え,温度差流動分布計測法を開発し,他の手法とも組み合わせ低侵襲で流動分布特性を評価した.具体的には,摘出された大動物肝臓を,機械灌流装置に配置し,各種流動条件下で血管内に供給する灌流駅の温度に若干の変動を与え,得られる温度分布,変化情報から流動分布特性を計測する流動分布を計測した.これらの結果から,臓器の機能維持状態としてマクロに得られる流動特性とミクロに発現する流動特性の相互評価が重要であることを示した.これら情報をふまえ,今後研究を発展させることで,臓器の再生に向けた医療技術の開発が可能になると考えられる.遅れている備品の導入(当該年度は借用により対応)がなされることにより,次年度一層研究が進展することが期待される.肝臓は,生命維持に不可欠な様々な機能を有しており,かけがえのない臓器の一つである.腎臓透析装置などの代替医療機器が臨床利用できない肝蔵では,移植のみが唯一の治療戦略であり,未来型の医療技術の確立が求められている.未来医療として,従来は移植の難しい心臓停止後に摘出された肝臓内に灌流液を供給し,臓器の機能を維持,回復さらには診断をおこなう臓器灌流技術に関する研究がすすめられている.しかしながら,これらを確立するためには,肝臓内の体内,体外での流動特性の解明が必要不可欠である.本研究では,高度な移植医療,期待の高い再生医療をはじめとする未来医療の技術確立のために,微視的ならびに巨視的な視点からの臓器機能維持,再生,評価のための以下の3項目に着目し肝蔵内灌流による流動特性を解明した.(A)臓器内不均一流動分布特性の解明(巨視的計測・解析)(B)血再灌流障害下の流動特性評価(微視的計測・解析),(C)脈管相互制御機構の解明(統合的計測・解析)具体的な研究手段として,ヒトの肝臓に構造が近く,研究成果を臨床へのすみやかな展開が期待される,大動物(ブタ)を対象として実験を行う.実験は,門脈,肝動脈,肝静脈,胆管の流動特性に着目した巨視的(Macro)な研究,肝臓機能の基礎単位である流動学的にも興味深い類同構造に着目した微視的(Micro)な視点から,生体内灌流(In vivo),体外機械灌流(Ex vivo),数値流体解析と局所モデル解析を複合したコンピュータを利用した解析的手法(In silico)を有機的に併用し,これらを相互に比較検討することにより解明,評価を行った.当該年度においては,前年度の結果をふまえ微視的な視点からの虚血再灌流障害下の流動特性評価をあわせて流動特性を評価した.3年間の計画の中で,若干前後して実施している実験項目解析項目などはあるもののいずれも順調に実施できており,おおむね順調に進展していると考えている.手技の向上,免疫管理の高度化などにより移植医療は確立された医療として世界的に期待が高い.

特に,代替医療の存在しない末期肝臓疾患においては肝臓移植は唯一の治療であり,医療費高騰に要因でもある透析患者にとってもQOLが高く,社会医療の観点からも有用な腎蔵移植は医療費の観点からも重要である.しかしながら臓器不足は深刻であり,これらを解決可能な高度な移植医療技術,さらには次世代の再生医療をはじめとする未来医療の技術確立のために,微視的ならびに巨視的な視点からの臓器機能維持,再生,評価にむけた肝蔵内灌流による流動特性を解明することが重要である.特に,虚血再灌流障害として現れる臓器内不均一流動分布特性,血再灌流障害下の流動特性,脈管相互制御機構に着目し,大動物(ブタ)による生体内灌流,体外機械灌流による複合計測実験にあわせ,数値流体解析と局所モデル解析を組み合わせた解析的手法を有機的に併用し,これらを相互に比較検討し解明,評価を実施した.特に,心停止後に移植される臓器を想定し,以下の結果を得た.大動物実験による巨視的な複合流動計測:虚血時間の異なる(WIT0,WIT60)条件の臓器の体内灌流,体外機械灌流実験を実施した.独自に開発した臓器体外灌流液循環装置により,肝臓ならびに腎臓に着目し実験をおこなった.圧力や流量,温度変化にともなう酸素,逸脱酵素動態など既存の流動計測手法に加え,時空間温度分布計測による流動評価手法を開発し,他の手法とも組み合わせ低侵襲で流動分布特性を評価した.これらをふまえ,さらなる再生医療などの知見を活用し,今後研究を発展させることで,臓器の再生に向けた医療技術の開発が可能になると考えられる.臓器工学発展への基盤となる知見を整理した.未来医療技術開発のためには臓器機能を維持し,回復,再生,評価する技術が重要となる.特に,心臓停止後に提供される臓器を新たな医療技術により移植につなぐことができれば,移植提供臓器不足の課題を抱える現代の医療にとってその貢献は計り知れない.機械灌流法は臓器の機能を維持し,回復,再生を図る技術として大きな期待があり,さらに臓器の機能評価を可能にするものである.しかしながら,こうした技術を推進するための知見,特に体外で灌流される肝臓に関しての研究は十分になされていなかった.そこで本研究では,,微視的,巨視的な視点からの臓器機能維持,再生,評価にむけた肝蔵内灌流による流動特性を明らかにした当該年度の成果をふまえ,複数の研究課題を有機的に取り組むことで一層の研究成果を得られるように体制を整備している.現在計測したデータを微視的な視点から,生体内灌流,体外機械灌流,数値流体解析と局所モデル解析を複合したコンピュータを利用した解析的手法を有機的に併用し多面的な角度から検証を進めていく.29年度が最終年度であるため、記入しない。流体工学,医用工学,臓器工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
青海・チベット草原生態系における炭素循環のプロセスとメカニズムの解明

本研究の最終年度では、青海草原の炭素循環のプロセスとメカニズムを解明するため、中国青海省海北地区のKobresia草原において、引き続きCO_2・H_2Oと熱フラックスの長期観測、草原植物の光合成・呼吸特性測定を行うと同時に、モデリングによって草原の炭素動態(炭素吸収と放出の時間変動)に関するシミューレーションを行なった。本年度の主な研究結果として、(1)冬季蘚苔類の光合成と生態系合成がなかったことが判明した。また、生態系呼吸の変化は土壌温度に依存し、とくに土壌温度が0度前後にその依存関係が大きく変化することを示した。その結果をSoil Biology and Biochemistry誌に公表した。(2)一方、2005年3月に現地蘚苔類を採集し、光合成に及ぼす温度と湿度の影響についての測定を行なった。その結果では、チャンバー内温度が10°C前後で湿度が40%であると明らかな光合成反応を示すことがわかった。一方、光の急激な変動に対して蘚苔類が「速やかな」光合成速度の変化を示した。現在、その結果をさらに解析し、論文を作成中である。(3)チベット高原草原の炭素循環プロセスを解明するため、シミュレーションモデルとこれまで40年間の気象データを使って、草原炭素収支の時間変動を詳しく解析してみた。その結果、過去40年ではチベット高原草原生態系は、吸収量が少ないながらCO_2のシンクであること、と過去20年ではそのシンクの強度は大きく減少したことが分かった。一方、植物生理生態特徴を注目してKobresia草原の炭素動態の時間変動をモデルでシミュレーションした結果では、強広環境は高山草原の炭素収支を5%程度低下させたことが示唆された。本年度の計画としては、海外の研究環境の整備を行い、微気象観測システムの組み立て、光合成と土壌呼吸について測定方法を確立するである。まず、中国科学院西北高原生物研究所の海北高寒草甸生態系統定位站(37°29′N-37°45′N,101°12′E-101°23′E, alt:3250m)内の一地点において、2001年8月9日CO2フラックスと生態系炭素循環プロセスに影響を及ぼす生物環境要因を観測し、現在も継続中である。2001年8月から10月始めにかけての観測結果によると、当該高山帯草原生態系はCO_2を吸収しており、同期間において「炭素シンク」であった。また、純生態系生産量(NEP)の日積算値と考えられる正味CO2フラックスの日積算値(DNFc)は観測期間を通して正であった。観測期間中のDNFcの最大値は、8月に見られ、およそ1520gCO_2m^<-2>d^<-1>であった。DNFcは10月に向かうにつれて減少したが、負に転じることはなかった。次ぎに、光合成・バイオマス・土壌呼吸及び炭素蓄積に関する研究サイトの確立と初期測定の開始した。3種類の高山植物について、強光阻害とそれに及ぼす環境要因について光合成・蛍光反応を測定し、強光による植物の物質生産への影響を明らかにした。また、これまで収集した青海・チベット高原の研究情報について、物質循環の過程とメカニズムを解明するためデータベースの構築・整備及びデータ解析を行った。とくに、異なる草原植生において土壌中炭素の蓄積量を明らかにした。さらに、夏季と冬季において土壌呼吸の測定を行なった。土壌呼吸速度のレベルは、日本の冷温帯域の半自然草地で夏期に観察されるものと同程度であることがわかった。また、冬季の土壌呼吸について、夏期の1/20程度のレベルで土壌呼吸によるCO2放出が見られ(最小:8mgCO_2m^<-2>h^<-1>から最大30mgCO_2m^<-2>h^<-1>),厳寒下の調査で点数が少ないものの,明瞭な日変化も確認できた。

青海・チベット草原生態系における炭素循環のプロセスとメカニズムを解明するため、中国青海省海北地区に位置する中国科学院西北生物高原研究所生態定位站の草原(37°29'N-37°45'N,101°12'E-101°23'E,標高3250m)において、炭素・水・熱フラックスの長期観測、草原の代表種についての光合成・呼吸特性測定、および異なる放牧条件下で植物のバイオマス生産と種多様性の関係に関する実験測定を行った。CO2フラックス測定の結果から、一年の間に草原生態系のCO2放出と吸収ピークがそれぞれ二回あることがわかった。CO2の吸収期間は、草本植物の生育季節である5月下旬から9月ごろまでの間と冬の11月下旬から12月ごろの間であった。冬期におけるCO2の吸収は現在そのメカニズムについて不明だが、蘚苔類の光合成による貢献があると推測される。一方、生態系からのCO2放出がみられるのも年に2回、すなわち、10月から11月ごろまでの間と3月下旬から4月ごろまでの間があった。特に春先のCO2の放出ピークが高く、凍土の解凍によって土壌系に溜め込んだCO2が放出されることが大きな要因と考えられる。つぎに、当該草原生態系のCO2フラックスの変化に及ぼす環境要因について検討してみた。日中の積算生態系CO2吸収フラックスは、各月で比較するとPPFDの日積算値に対し、直角双曲線的な関係を示した。一方、夜間の平均CO2放出速度は、温度に対して指数関数的な正の関係を示したが、土壌水分に対しては負の相関関係を示した。気温と土壌温度は当該草原生態系の炭素動態に影響を及ぼす主な環境要因と考えられる。したがって、地球温暖化とそれに伴う生態系の水分条件の変化によって、この草原生態系のCO2放出量は大きく変わることが予想される。さらに、異なる体制の植物について、受光体制と炭素収支との関係を調べ、強光環境下で匍匐性の植物種は直立性と比べ光合成活性の低下が遅く、強光環境下で高い光合成能力を維持できることが示唆された。また、放牧圧の高い草原では、植物種の多様性が低下し、バイオマスも減少したことがわかった。今年度は、青海草原生態系における炭素循環のプロセスとメカニズムを解明するため、中国青海省海北地区に位置する中国科学院西北生物高原研究所生態定站の草原(37°29′N-37°45′N,101°121′E-101°23′E,標高3250m)において、引き続きCO_2・H_2Oと熱フラックスの長期観測、草原の代表種についての光合成・呼吸特性測定を行った。これまでの二年余りにおけるCO_2フラックス測定の結果から、当該草原生態系純生産は約78から150gCm^<-2>year^<-1>を吸収していると推定される。しかし、渦相関法によるCO_2フラックスの測定データに関して、データの補完や校正方法によって年間CO_2フラックスの推定値は大きく異なることもわかった。したがって、本研究では、渦相関法の測定データの検証を行うため、平成15年度からチャンバー法を用いて、生態系のCO_2交換をさまざまな角度からの測定と検討を行った。
ｎ－３系多価不飽和脂肪酸の意外な作用：血管弛緩に関わる新しい機序

n-3系多価不飽和脂肪酸であるドコサヘキサエン酸(DHA)の血管弛緩作用とその機序について検討した。その結果、DHAがTP受容体やFP受容体アゴニストによる収縮を選択的かつ強力に弛緩させ、その作用にCYP依存性エポキシゲナーゼ代謝物とK+チャネルの活性化が関与する可能性を見出した。この血管弛緩作用は、これまでに疫学的調査により示された魚油やDHA、EPAなどのn-3系多価不飽和脂肪酸による循環保護効果の一端を担うと考えられた。ドコサヘキサエン酸(DHA)やエイコサペンタエン酸(EPA)は、主として魚介類の油に含有されている不飽和脂肪酸(多価不飽和脂肪酸;n-3系)である。DHAやEPAには、脳血栓・心筋梗塞の予防効果や降圧効果など、循環系に対する保護効果が数多く報告されている。しかし、DHAやEPAの血管弛緩作用やその作用機序の詳細に関しては、いまだに不明の点が多く残されている。そこで、本研究では、n-3系多価不飽和脂肪酸による循環系保護効果に関わる分子基盤の構築を目指すことを最終目的とした基礎的検討を主としてラット摘出動脈標本を用いて行い、以下の新知見を得た。1 TXA2の安定誘導体であるU-46619にて収縮させた腸間膜動脈標本で検討したところ、大動脈標本とほぼ同様、DHAは他の受容体刺激による収縮よりもTP受容体を介した収縮をより強く抑制した。2他方、n-6系多価不飽和脂肪酸であるリノール酸(LA)は、TP受容体を介した収縮をほとんど抑制しなかった。3腸間膜動脈でも、大動脈と同様、内皮由来のNOやPGI2は関与せず、主として血管平滑筋への直接作用によってもたらされると考えられたが、内皮由来過分極因子が関与する可能性を示唆する実験結果が得られた。4血管平滑筋以外の平滑筋の収縮に対する抑制効果も検討したところ、モルモット消化管平滑筋の収縮反応に対しては、DHAは劇的な収縮抑制作用を示さなかったが、気管平滑筋では、TP受容体を介した収縮を選択的に抑制する可能性を示す実験結果が得られつつある。5大動脈標本でのDHAによるTP受容体選択的血管収縮抑制作用の機序をさらに検討した結果、DHA自身による直接作用以外に、DHAのP450エポキシゲナーゼ代謝物による作用の2つの作用が関与する可能性が示され、それぞれの作用が別の機序によるものである可能性も示唆された。n-3系多価不飽和脂肪酸(PUFA)であるドコサヘキサエン酸(DHA)とエイコサペンタエン酸(EPA)には、脳血栓・心筋梗塞の予防効果や降圧効果など、循環系に対する保護効果が数多く報告されている。しかし、その機序の詳細には、いまだに不明の点が多い。本研究では、n-3系PUFAによる循環系保護効果に関わる分子基盤の構築を目指すことを最終目的とした基礎的検討を行い、以下の新知見を得た。1 DHAとEPAは、TXA2受容体やPGF2α受容体のアゴニストで収縮させたラット大動脈や腸間膜動脈の標本を、他の受容体アゴニストで収縮させた場合よりもより強く弛緩させた。しかし、n-6系PUFAであるリノール酸(LA)は、そのような作用を示さなかった。大動脈標本、腸間膜動脈のいずれにおいても、DHAとEPAの弛緩作用に内皮由来弛緩因子(NO, PGI2, EDHF)は関与せず、平滑筋への直接作用によるものであることが示された。2 TXA2受容体アゴニストで収縮させた大動脈標本でのDHAの弛緩作用の機序を追究し、DHA本体以外にDHAのCYP依存性エポキシゲナーゼ代謝物が関与し、その作用機序にATP依存性K+チャネルなどのK+チャネルが関与することが示された。3 TXA2受容体アゴニストで昇圧させたラットにDHAを静注したところ、血圧の有意な下降が記録され、上述したDHAの血管弛緩作用が血圧の即時的な下降に反映されうることが示された。4 DHAはTXA2受容体アゴニストによる気管標本の収縮も強力に抑制した。以上の結果から、プロスタノイド受容体を介した平滑筋収縮の抑制はn-3系PUFAの特徴的な作用であり、過去の疫学的調査で示された魚油やn-3系PUFAによる循環保護効果の一端を担うとともに、n-3系PUFAが気管支ぜん息の予防や改善にも効果を発揮する可能性が示された。

しかし、DHAやEPAの血管弛緩作用やその作用機序の詳細に関しては、いまだに不明の点が多く残されている。そこで、本研究では、n-3系多価不飽和脂肪酸による循環系保護効果に関わる分子基盤の構築を目指すことを最終目的とした基礎的検討を、主としてラット摘出動脈標本を用いて行い、以下の新知見を得た。1 TXA2の安定誘導体であるU-46619にて収縮させた大動脈標本で検討したところ、DHAの血管弛緩は、内皮の有無やNO合成阻害薬・COX阻害薬で著明な影響を受けなかった。このことから、DHAの血管弛緩は、主として血管平滑筋への直接作用によってもたらされる可能性が強く示唆された。2 EPAの血管弛緩作用も、主として血管平滑筋への直接作用によってもたらされることが示唆された。また、EPAもDHAとほぼ同程度の血管弛緩作用を示すことが示された。一方、n-6系多価不飽和脂肪酸であるリノール酸(LA)は、DHAやEPAが著明な血管弛緩を示す濃度でも血管弛緩をほとんど示さなかった。3 DHAの血管弛緩作用がTP受容体を介した収縮に対してのみ選択的にもたらされる可能性を吟味したところ、当初の予想に反して、アドレナリンα1受容体、セロトニン5-HT2受容体、FP受容体刺激により収縮させた標本においても、DHAが弛緩作用を示すことが明らかとなった。4血管平滑筋以外の平滑筋の収縮に対する抑制効果についても検討を開始した。現時点では、DHAがムスカリンM受容体を介したモルモット消化管平滑筋の収縮反応に対しても抑制を示す結果が得られつつある。おおむね順調に進展しており、取り立てて大きな問題はないと考える。血管以外に、気管平滑筋においてもDHAがTP受容体を介した収縮反応を選択的に抑制する可能性が見出され、血管で得られた結果の妥当性を強く支持するものとなった。ただし、血管平滑筋以外の平滑筋収縮に対する影響を検討する目的で、主としてモルモットの消化管平滑筋に対する影響の検討を開始したが、モルモットの血管を用いた検討はあまり進まなかった。1.血管平滑筋以外の平滑筋での検討......血管平滑筋以外に、消化管平滑筋(食道、胃、十二指腸、小腸、大腸)、下部尿路平滑筋(膀胱平滑筋)の収縮反応に対するDHAの抑制効果を検討したが、血管平滑筋のTP受容体を介した収縮反応に対する抑制効果と比較すると、それほど劇的な抑制効果は認められなかった。その一方で、気管平滑筋のTP受容体を介した収縮反応に対する抑制効果の可能性を調べたところ、血管平滑筋と同様、DHAがTP受容体を介した収縮をより選択的に抑制する可能性を示す実験結果が得られた。今後は、この実験結果の妥当性についてさらに検証を続ける予定である。2.血管平滑筋での検討......血管平滑筋のTP受容体を介したDHAの抑制作用の機序を検討した結果、DHA自身による抑制に加えて、DHAのP450エポキシゲナーゼ代謝物による抑制の2つの抑制成分が関与する可能性が示された。今後は、DHA自身による抑制がどのような機序によってもたらされるのか、また、P450エポキシゲナーゼ代謝物による抑制がどのような機序によってもたらされるのか、それぞれの機序の詳細について吟味していく予定である。具体的な可能性としては、DHA自身による抑制はTP受容体遮断によりもたらされ、P450エポキシゲナーゼ代謝物による抑制は複数のKチャネル活性化によってもたらされると推察しており、生化学的実験や電機生理実験によりこの仮説の妥当性を検証する予定にしている。3.血管内皮の関与の可能性の検討......腸間膜動脈では、内皮由来のNOやPGI2は関与しないが、NOやPGI2とは異なる血管弛緩因子
思春期メンタルヘルスリテラシーの向上プログラムの開発

本研究の目的は、思春期におけるメンタルヘルスリテラシーの向上を目指した教育プログラムの開発である。中学の保健分野の学生指導要領を参考に、精神科医療機関、教育委員会、保健所、市役所の専門家の協力を得て、プログラムを開発した。プログラムは、ストレスチェックと講義、リラクゼーション実技で構成し、多職種でプログラムを提供した。その結果、生徒は自身のストレスに気づき、その仕組みと効果を理解していた。また、ストレス対処方法を学習し、対処への前向きな姿勢を獲得できた。本研究では、思春期におけるメンタルヘルスリテラシーの向上を目指した教育プログラムの開発を目的とした。特に中学1年生は先輩や同級生などとの人間関係の再構築が課題であるとされ、メンタルヘルス不調をきたしやすいと言われている。したがって、成長発達の過渡期である思春期において、精神保健に関する正しい知識と行動・習慣を身につけることが重要である。今年度はまず、国内外のメンタルヘルスリテラシーの先行研究の検討や先駆的な取り組みについて情報収集を行った。文献検討から、思春期におけるメンタルヘルスリテラシー教育の効果検証に関する研究では、知識伝達型の「講義」だけではなく、主体的な「話し合い」や「グループワーク」、「ロールプレイ」など参加型のプログラムが実施され、学習効果をあげていることが明らかになった。また、プログラムの内容は「精神疾患の適切な理解」、「偏見・差別をなくす」、「援助希求行動の促進」などであった。プログラムの評価には、それぞれの研究で独自に開発された質問紙が使用されていることが多い結果だった。これらの先行研究や先駆的な取り組みをまとめ、研究実施自治体の医療機関・教育員会・保健所・市役所の専門家(精神科医師・公衆衛生医師・保健師・児童思春期専門看護師・精神保健福祉士・小中学校教諭・養護教諭・ケースワーカー)の協力を得て、中学1年生向けのプログラムとその評価についての意見交換を複数回実施した。初年度は、先行研究の文献検討と、先駆的な取り組みの情報集が実施できた。また、本研究に必要な物品の多くを購入し、関係機関の関係者と打ち合わせを行った。プログラムの開発・評価に向けての事前調整はおおむね終了した。今後、実施場所・実施時期の調整を試み、研究を進めていく。27年度が最終年度であるため、記入しない。公衆衛生看護これまでに実施した先行研究の文献検討と専門家からの意見をもとに、今後は、プログラム案を試作する。その後、試作したプログラム案を実際に中学生に実施し、さらに量的・質的にプログラムの評価を行う予定である。
代謝リプログラミングによるステムセルメモリーT細胞の誘導とがん免疫療法への応用

T細胞移入療法は極めて有用ながん治療法であるが、活性化されたT細胞は持続的な刺激を受けて疲弊(Exhaustion)するため、免疫記憶を確立することが難しい。ステムセルメモリーT細胞(TSCM)は近年発見されたメモリーT細胞サブセットであり、ナイーブT細胞とセントラルメモリーT細胞の中間の性質をもつ。TSCMは生体内で強い増殖能力を示し、疲弊しにくいため、T細胞移入療法に最適なメモリーT細胞サブセットであると考えられている。我々は活性化したヒトCD8+ T細胞を、Notchリガンドを発現するフィーダー細胞と共培養することでTSCM様細胞(iTSCM)を誘導する方法を確立した。iTSCMは担がんマウス内で顕著に増殖し、他のT細胞サブセットに比べて強い抗腫瘍効果を示した(Kondo et al. Nat Commun. 2017, Kondo et al. Cancer Science, 2018)。我々は次にiTSCMの代謝学的側面に着目した。活性化T細胞と比較して、iTSCMではミトコンドリアの新生や融合が観察され、ミトコンドリアの酸化的リン酸化が有意に亢進していた。次にiTSCMにキメラ型抗原受容体(CAR)を遺伝子導入したCAR-iTSCMの作成を試みた。ヒト白血病モデルマウスにおいて、CAR-iTSCMは従来のCAR-Tに比べて強い抗腫瘍効果を示した。さらに網羅的遺伝子発現解析の結果からミトコンドリア新生を介してiTSCMを誘導する転写因子を特定した。転写因子の強制発現系を用いることでNotchシグナル非存在化でもiTSCMを誘導することに成功した。iTSCMをCAR-T療法へ応用することで、従来のCAR-T療法に比べてより抗腫瘍効果の高いCAR-T療法を開発できる可能性が示された。我々は以前活性化したヒトCD8+ T細胞を、Notchリガンドを発現するフィーダー細胞と共培養することでTSCM様細胞(iTSCM)を誘導する方法を確立した。また誘導されたiTSCMは担がんマウス内で強い抗腫瘍効果を示した(Kondo et al. Nat Commun. 2017, Kondo et al. Cancer Science, 2018)。今回我々はiTSCMの代謝学的側面に着目することで、iTSCMの誘導メカニズムおよび強い抗腫瘍効果をもたらすメカニズムの解明を目的とした。iTSCMではミトコンドリアの新生や融合が観察され、ミトコンドリアの酸化的リン酸化が有意に亢進していた。酸化的リン酸化の亢進は抗腫瘍効果を増強することが知られており、iTSCMの強い抗腫瘍効果はこの特徴的な代謝メカニズムに依存している可能性が示唆された。またiTSCM細胞への誘導はミトコンドリアの酸化的リン酸化依存していることが明らかになった。さらに、このミトコンドリア新生はある転写因子によって制御されていることを明らかにし、実際に転写因子の強制発現によりiTSCMを誘導することに成功した。一方でにキメラ型抗原受容体(CAR)を遺伝子導入したCAR-iTSCMの作成を試み、従来のCAT-T細胞に比べて強い抗腫瘍効果を示すことを明らかになった。これらの結果をまとめて、現在国際誌へ論文投稿中であり、当初の研究計画通り進展していると言える。今年度の結果から、ある転写因子による細胞内代謝制御によりTSCMが誘導されるメカニズムが明らかになり、さらにフィーダーフリーの培養系を確立できた。これらの結果を踏まえて、現在研究結果を国際誌へ論文を投稿中である。一方でフィーダーフリーの実験系によるCAR-iTSCMの誘導は従来のCAR-T療法を凌ぐ、優れたがん治療効果を期待することができ、臨床応用する価値が高い。現在製薬企業と共同研究により、臨床グレードのCAR-iTSCM細胞誘導培養系の確立を行い、並行して特許申請を行っていく予定である。

iTSCMをCAR-T療法へ応用することで、従来のCAR-T療法に比べてより抗腫瘍効果の高いCAR-T療法を開発できる可能性が示された。我々は以前活性化したヒトCD8+ T細胞を、Notchリガンドを発現するフィーダー細胞と共培養することでTSCM様細胞(iTSCM)を誘導する方法を確立した。また誘導されたiTSCMは担がんマウス内で強い抗腫瘍効果を示した(Kondo et al. Nat Commun. 2017, Kondo et al. Cancer Science, 2018)。今回我々はiTSCMの代謝学的側面に着目することで、iTSCMの誘導メカニズムおよび強い抗腫瘍効果をもたらすメカニズムの解明を目的とした。iTSCMではミトコンドリアの新生や融合が観察され、ミトコンドリアの酸化的リン酸化が有意に亢進していた。酸化的リン酸化の亢進は抗腫瘍効果を増強することが知られており、iTSCMの強い抗腫瘍効果はこの特徴的な代謝メカニズムに依存している可能性が示唆された。またiTSCM細胞への誘導はミトコンドリアの酸化的リン酸化依存していることが明らかになった。さらに、このミトコンドリア新生はある転写因子によって制御されていることを明らかにし、実際に転写因子の強制発現によりiTSCMを誘導することに成功した。一方でにキメラ型抗原受容体(CAR)を遺伝子導入したCAR-iTSCMの作成を試み、従来のCAT-T細胞に比べて強い抗腫瘍効果を示すことを明らかになった。これらの結果をまとめて、現在国際誌へ論文投稿中であり、当初の研究計画通り進展していると言える。今年度の結果から、ある転写因子による細胞内代謝制御によりTSCMが誘導されるメカニズムが明らかになり、さらにフィーダーフリーの培養系を確立できた。これらの結果を踏まえて、現在研究結果を国際誌へ論文を投稿中である。一方でフィーダーフリーの実験系によるCAR-iTSCMの誘導は従来のCAR-T療法を凌ぐ、優れたがん治療効果を期待することができ、臨床応用する価値が高い。現在製薬企業と共同研究により、臨床グレードのCAR-iTSCM細胞誘導培養系の確立を行い、並行して特許申請を行っていく予定である。
産業別技術機会と技術開発活動の実証分析

日本の製造企業の収益性は近年低下している。この原因の一つとして、研究開発投資の効率性の低下があるとされている。しかしながら、日本の製造企業の研究開発投資の効率性が低下していることを示す実証的な分析結果は未だ十分とは言えない。また、研究開発と並び、製造企業にとっては、設備投資がイノベーションの源泉として重要であるが、近年、日本の製造企業の設備の老朽化や効率性の低下により、特に中小企業においては生産設備への投資の収益性への寄与が低減してきているとする指摘もある。このような問題意識から、本研究では、近年の日本の製造企業の収益性に関して、研究開発投資及び設備投資に関する豊富な定量データを元に実証分析を行うものである。ただし、同じ製造企業であったとしても、業種によって技術機会は大きく異なり、研究開発及び設備投資の戦略に差異がある。そのため、本研究においては、業種別に実証分析を行う。分析の結果、製造業全体としては、研究開発投資比率の係数は有意に負の値を示した。しかしながら、業種別では、医薬品、生産用及び業務用機械器具製造業の研究開発比率の有意に負となったものの、ほとんどの業種の企業については有意な結果が得られず、また、有意に正の値を示す業種もあることが分かった。設備投資については製造業全体において、有意ではないものの、正の値となった。また、業種別の分析においては、ほとんどの業種において正の値となった。これらの結果から、業種別の分析では大きく傾向が異なり、業種別による収益性に関する実証分析の蓄積が必要であることが明らかになった。2018年度においては、収益性が低いとされる食品製造業の収益性について定量分析をおこなった。この分析の結果、食品製造業を川中産業の収益性が低く、川上である農林水産業や川下である小売業などの収益性が比較的高い傾向にあることが分かった。本研究では、産業別の技術機会に着目し、日本の製造企業の研究開発投資及び設備投資と収益性との関係を豊富な定量データ及び詳細な事例分析を元に実証分析を行うものである。2017年度の研究においては、研究開発投資・設備投資と収益性の関係について業種別に実証分析を行い、分析結果の発表を行った。2018年度は、食品産業を例に、川上産業と川下産業の収益性が高く、川中産業の収益性が比較的低くなるというスマイルカーブに関する定量分析を行った。研究目的に合致した研究成果を提示しており、概ね順調に推移していると考えられる。分析の結果、製造業全体としては、先行研究と同様に研究開発投資比率の係数は負の関係を示した。設備投資については製造業全体有意ではないものの、正の値となった。これらの結果から、研究計画時における仮説の通り、製造業全体の分析と業種別の分析においては定量分析の結果が大きく異なり、業種別による実証分析の蓄積が必要であることが分かった。そのため、2018年度においては、食品産業を対象に詳細な定量分析を行った。2019年度も定量データを収集し、分析を行っていく。また、定量的な分析結果に加えて、詳細な事例分析により、研究を推進していくこととする。この低下の原因の一つとして、研究開発投資の効率性の低下があるとされている。しかしながら、そもそも、日本の製造企業の研究開発投資の効率性が低下していることを示す実証的な分析結果は未だ十分とは言えない。研究開発と企業業績について既に実証的な研究があるが、むしろ、研究開発投資と企業のパフォーマンスには正の相関関係が示唆される結果も多い。さらに、研究開発と並び、製造企業にとっては、設備投資がイノベーションの源泉として重要である。しかし、この点についても、近年、日本の製造企業の設備の老朽化や効率性の低下により、特に中小企業においては生産設備への投資の収益性への寄与が低減してきているとする指摘もある。このような問題意識から、本研究では、近年の日本の製造企業の研究開発投資及び設備投資と収益性との関係を豊富な定量データを元に実証分析を行うものである。そのため、今年度の研究においては、研究開発投資・設備投資と収益性の関係について業種別に実証分析を行った。これらの結果から、業種別の分析では大きく傾向が異なり、業種別による実証の蓄積が必要であることが明らかになった。

2017度の研究においては、研究開発投資・設備投資と収益性の関係について業種別に実証分析を行い、分析結果の発表を行った。研究の目的に合致した研究成果を提示しており、研究の初年度としては概ね順調に推移していると考えられる。日本の製造企業の収益性は近年低下している。この原因の一つとして、研究開発投資の効率性の低下があるとされている。しかしながら、日本の製造企業の研究開発投資の効率性が低下していることを示す実証的な分析結果は未だ十分とは言えない。また、研究開発と並び、製造企業にとっては、設備投資がイノベーションの源泉として重要であるが、近年、日本の製造企業の設備の老朽化や効率性の低下により、特に中小企業においては生産設備への投資の収益性への寄与が低減してきているとする指摘もある。このような問題意識から、本研究では、近年の日本の製造企業の収益性に関して、研究開発投資及び設備投資に関する豊富な定量データを元に実証分析を行うものである。ただし、同じ製造企業であったとしても、業種によって技術機会は大きく異なり、研究開発及び設備投資の戦略に差異がある。そのため、本研究においては、業種別に実証分析を行う。分析の結果、製造業全体としては、研究開発投資比率の係数は有意に負の値を示した。しかしながら、業種別では、医薬品、生産用及び業務用機械器具製造業の研究開発比率の有意に負となったものの、ほとんどの業種の企業については有意な結果が得られず、また、有意に正の値を示す業種もあることが分かった。設備投資については製造業全体において、有意ではないものの、正の値となった。また、業種別の分析においては、ほとんどの業種において正の値となった。これらの結果から、業種別の分析では大きく傾向が異なり、業種別による収益性に関する実証分析の蓄積が必要であることが明らかになった。2018年度においては、収益性が低いとされる食品製造業の収益性について定量分析をおこなった。この分析の結果、食品製造業を川中産業の収益性が低く、川上である農林水産業や川下である小売業などの収益性が比較的高い傾向にあることが分かった。本研究では、産業別の技術機会に着目し、日本の製造企業の研究開発投資及び設備投資と収益性との関係を豊富な定量データ及び詳細な事例分析を元に実証分析を行うものである。2017年度の研究においては、研究開発投資・設備投資と収益性の関係について業種別に実証分析を行い、分析結果の発表を行った。2018年度は、食品産業を例に、川上産業と川下産業の収益性が高く、川中産業の収益性が比較的低くなるというスマイルカーブに関する定量分析を行った。研究目的に合致した研究成果を提示しており、概ね順調に推移していると考えられる。分析の結果、製造業全体としては、先行研究と同様に研究開発投資比率の係数は負の関係を示した。設備投資については製造業全体有意ではないものの、正の値となった。
機能性を有するキラル超分子構造の構築

当該年度は、インターロック型二量体の形成条件検討を目指し、これまでに合成してきた、ベンゾフェノン誘導体を骨格の中心に、両末端に配位部位としてのピリジン環を据えた二座架配位子L1、L2、L3、L4(リンカー部位:L1=アミド基、L2=エステル基、L3=エーテル基、L4=エーテル基)について、様々なアニオンの存在下でPdイオンとの自己集合を試みた。最終的に生成する錯体の構造をまとめたところ、L2-L4はPd(NO_3)_2との自己集合により、四重鎖ヘリケート、またそのインターロック型二量体を与えた。L3の場合には、NO_3を用いたときに定量的なインターロック型二量体D3形成が起きる一方、D3のキャビティに収まりが悪いアニオンを用いたときにはD3が形成せず、四重鎖メタロヘリケートC3のみが生じることが分かった。本研究を通じて、多重インターロック型構造を得るためには、テンプレートとして働く分子を導入することが有用であることを確認した。また、L1がアニオンによらず一切インターロック型構造を与えないことから、インターロック型構造の前駆体の構造を不安定化する必要性があることが示唆されている。今後は、厳密な分子モデリングにより「インターロック型構造のキャビティの体積」を正確に見積もることで、容易にインターロック型構造生成が可能になると思われる。また、超分子金属錯体の研究と並行して、らせん型ペプチドを材料とした、らせんの反転速度制御も試みた。超分子的手法を用いた分子内二重架橋をらせん型ペプチドに施すことで、らせんの反転速度が著しく遅くなっていることを、結晶構造の再解析や自己集合条件の検討等から見出した。ペプチドのような生体環境に近い物質を用い、二重架橋によりらせんの巻き方向反転速度を低下させた例はこれが初めてのケースであり、学術上強いインパクトを与える研究成果だと考えている。研究の進展とともに、超分子がインターロック型構造に変換するかしないかは、非常に僅かなファクターの差異で決定されることが分かってきた。このため、研究の目的で記した「インターロック型構造の一般的な合成スキームの検討」は困難なものであり、未だ研究の中途にあるといえる。また、本系で用いてきた捩れた架橋配位子は、右巻・左巻間のエネルギー障壁が低く、キラリティ制御の材料としては不適であった。研究材料としてペプチドを用いた系ではキラリティ制御を達成したが、超分子金属錯体を材料にした系においては、これも研究の中途であるといえる。本研究課題で得られた知見を活かし、今後は堅牢な骨格をもつ架橋配位子を用いることで、より効率的なキラル認識・分割等を実現できると考えられる。2,2'-ビナフトール等を骨格の中心に組み込んだ架橋配位子が候補に挙がる。また、ひとたびDiscreteな構造の超分子が得られたなら、様々なゲスト分子との混在条件での自己集合を試行することで、インターロック型構造の形成が期待できることが本研究課題で示唆されている。そのため、今後は、より厳密な分子モデリングにより「インターロック型構造のキャビティの体積」を正確に見積もることで、ゲスト分子を鋳型とした容易なインターロック型構造生成が可能になると思われる。この体積の見積りの厳密化が今後の推進方策の一つとなる。二座架橋配位子LやL_<hyd>は、Pdイオンと自己集合することで、四重鎖ヘリケート、またそのインターロック型二量体を与える。これらは世界的に見ても稀少な構造である。一連の超分子構造を制御することを目指し、当該年度は2つの目標を掲げた。研究実績について、順次報告する。1.様々な二座架配位子の合成-及びそれらが形成する錯体の構造についての検討二座架橋配位子の性質を変化させたとき、自己集合生成物の分布にどのような影響が出るかを検討した。一連の実験の中で、アミド結合を導入した配位子をPdイオンと自己集合させた場合、アニオンを強く包接した安定な四重鎖錯体が生じることを見出した。さらに、この自己集合過程ではインターロック型構造は一切生成しなかった。これらの結果等から、インターロック型構造の生成は、前駆体である四重鎖錯体の安定化により阻害されるとの知見が得られた。この知見を、今後のインターロック型構造創製に向けた超分子設計に活かしていく。アニオンは、生体内を初めとした様々な自然環境において、生理活性等の重要な役割に関わっており、これに対する認識能・包接能を有する物質が近年大きな注目を浴びている。本系で得た四重鎖錯体は、水素結合ドナーであるアミド基が錯形成により四重に働くことで、アニオンに対する強い包接能を示す。この包接は高極性溶媒中でも発現される程強いため、アニオンレセプターとしての機能性が期待できる。2.一方の巻方向を取る四重鎖ヘリケートの合成-及びそのキラル認識・分割二座架橋配位子L_<hyd>をL-アミノ酸と縮合させた。この配位子の構造や、金属イオンとの自己集合挙動については、まだ解析の途中であるが、アミノ酸のキラリティが配位子に、そして配位子のキラリティが四重鎖ヘリケートに伝達した(キラル増幅)可能性があるとして、現在は検討を行っているところである。今後、この解析を引き継いでいく。1.イミノ化による二座架配位子の巻き方向制御-及びこの配位子と金属イオンとの自己集合挙動についての検討

二座架橋配位子L_<hyd>は、Pdイオンと自己集合することで、四重鎖ヘリケート、またそのインターロック型二量体を与える。これらは世界的に見ても稀少な構造である。しかしながら、構成物である架橋配位子の軸性キラリティが素早く反転するため、この超分子構造はラセミ体として存在する。この巻き方向を制御すべく、L_<hyd>の中央部にキラルなアミノ酸をイミノ化反応により導入した。この結果、得られた新規配位子は一方の捩れ方向を優先することが確認された。この配位子を用いて超分子形成を試みたところ、一方の捩れ方向に偏った四重鎖ヘリケートが得られたことが示唆された。構成物の性質のみを変え、これを高次構造(超分子)まで伝えた点にこの研究の面白さがあると言える。2.らせん型ペプチドの巻き方向制御らせん構造をとるペプチドは、非共有的な相互作用により構造が作られる点で、超分子構造の一種であると見做し得る。本研究では、超分子らせん構造制御の実現に向け、構造の予測が容易なペプチドを用いて「らせん構造の巻き方向制御」を試みた。当研究室の先行研究で用いられていたアキラルな(右巻・左巻を等価にとる)ペプチド8量体を参考にし、主鎖の中央部位にD-アラニンを1残基を組み込み、側鎖にL-システインを2残基導入したpep-2を用意した。この場合、主鎖と側鎖のキラル源が競合し、らせん本体に近い主鎖のキラリティが強く影響する。一方で、pep-2の側鎖間を架橋し、構造に制限を加えたところ、巻き方向が反転したことが確認された。ペプチドのような生体環境に近い物質を用い、らせんの巻き方向を反転させることに成功したのはこれが初めてのケースであった。当該年度は、インターロック型二量体の形成条件検討を目指し、これまでに合成してきた、ベンゾフェノン誘導体を骨格の中心に、両末端に配位部位としてのピリジン環を据えた二座架配位子L1、L2、L3、L4(リンカー部位:L1=アミド基、L2=エステル基、L3=エーテル基、L4=エーテル基)について、様々なアニオンの存在下でPdイオンとの自己集合を試みた。最終的に生成する錯体の構造をまとめたところ、L2-L4はPd(NO_3)_2との自己集合により、四重鎖ヘリケート、またそのインターロック型二量体を与えた。L3の場合には、NO_3を用いたときに定量的なインターロック型二量体D3形成が起きる一方、D3のキャビティに収まりが悪いアニオンを用いたときにはD3が形成せず、四重鎖メタロヘリケートC3のみが生じることが分かった。本研究を通じて、多重インターロック型構造を得るためには、テンプレートとして働く分子を導入することが有用であることを確認した。また、L1がアニオンによらず一切インターロック型構造を与えないことから、インターロック型構造の前駆体の構造を不安定化する必要性があることが示唆されている。今後は、厳密な分子モデリングにより「インターロック型構造のキャビティの体積」を正確に見積もることで、容易にインターロック型構造生成が可能になると思われる。また、超分子金属錯体の研究と並行して、らせん型ペプチドを材料とした、らせんの反転速度制御も試みた。超分子的手法を用いた分子内二重架橋をらせん型ペプチドに施すことで、らせんの反転速度が著しく遅くなっていることを、結晶構造の再解析や自己集合条件の検討等から見出した。