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水熱プロセスによるセラミックス・金属接合機構の解明

本研究は、水熱ホットプレス法による、ハイドロキシアパタイト(HA)セラミックスとチタン(Ti)金属の低温接合メカニズムの解明を目的とするものである。前年度までに、水熱ホットプレスにおけるHAセラミックス/Ti金属接合機構を、界面化学反応によるものであるという結論を得た。この結果に基づき、HA/Ti接合界面におけるナノ厚さの第3相をTi表面に積極的に導入するために、表面改質による接合挙動の影響に関する調査を引き続き行った。純チタンだけでなく、機械的強度、耐食性など、既存の材料より優れた特性を持つことが知られている金属ガラスについて本研究で得られた手法を展開した。新規生体材料としての利用が期待されているTi系の金属ガラスTi_4oZr_10Cu_36Pd_14について、本研究で得られた成果を元に水熱プロセスを用いて、金属ガラスTi_4oZr_10Cu_36Pd_14表面へのHAセラミックス接合について検討を行った。水熱ホットプレス処理によって、HAセラミックスとバルク同士の接合体は得られなかったが、ヒトの血漿の無機成分とほぼ同じイオン濃度を有する擬似体液に1週間浸漬したところ、旺盛なアパタイト活性が認められた。これより金属ガラス表面を生体活性化させることに世界で初めて成功した。HA/Ti界面における第3相をTi表面に積極的に導入させるために、水熱電気化学法による表面処理(水)酸化ナトリウム溶液濃度:5mol/L、温度:90°C、電気密度:0.5mA/cm^2、処理時間:2時間)を行った金属ガラスTi_4oZr_10Cu_36Pd_14については、水熱ホットプレス法によって、セラミックスとのバルク同士の接合体を得ることができた。これより、様々な金属系材料へのHAセラミックス接合の可能性が示唆された。得られた接合体のHA/Ti界面近傍をアルゴンイオンビームでラッピングし、走査型電子顕微鏡(SEM)で直接観察を行った。SEM観察結果から、何らかの化学反応により形成される第3相を介して、HA/Ti接合が形成されていることを示唆する物質を検出することに成功した。この第3相物質はTi上に形成され、ナノオーダーレベルの非常に薄い層をTi表面に形成していた。この結果から、水熱ホットプレスにおけるHAセラミックス/Ti金属接合機構を、界面化学反応によるものであるという結論を得た。この結果に基づき、HA/Ti接合界面における第3相をTi表面に積極的に導入するために、Ti表面改質による接合挙動の影響に関する調査を行った。水熱ホットプレス処理前に、Ti表面をアルカリ溶液、特に5mol/L濃度の水酸化ナトリウム水溶液への浸漬するによるTi表面改質を行った。これにより界面化学反応による第3相形成は、溶液処理の条件によって形成される反応層厚さや結晶相がそれぞれ異なることも確認された。また接合強度向上が実現される水酸化ナトリウム溶液処理条件(濃度:5mol/l以上、温度:150°C、処理時間:1時間)を見出すことに成功し、水熱処理条件下の表面処理が特に有効であることがわかった。界面化学反応HAセラミックス/Ti金属接合条件の最適化のための水熱ホットプレス処理条件領域図の作成した。これにより出発原料からHAセラミックスへの完全反応とTiとの接合を両立する水熱ホットプレス条件(温度:150°C、圧力:40MPa、反応時間:12時間)を見出した。
疑似的に不規則な画素配置による高精細画像システム

カメラやディスプレイなどの画像システムの高精細化の制限要因となる斜め線に対するジャギーは、高解像度化によっては根本的には解決不可能である。本研究では、画素内の受光領域などの有効領域の配置を擬似的に不規則とすることで、ジャギーを根本的に解消する方法の理論的・実験的検討を行った。理論的検討では、画像の空間スペクトルからジャギーの本質を見極めることに成功し、また実験的検討では、擬似的な不規則画素配置を持つCMOSイメージセンサの試作を行った。本研究では、あらゆる画像システムの目標である、高精細でリアルな画像の撮像及び表示のために、従来とられてきた、画素数の増加、画素信号の低ノイズ化とは別のアプローチとして、画素内の有効領域、すなわち撮像系の受光素子や表示系の発光素子の位置を画素内でずらす手法により、従来の画像システムにおける高精細化の手法によっては根本的には解決が不可能であった、ギザの現れ方が画像内の物体の方向によって異なるという方向特異性を根本的に解決することを目的としている。本年度の研究によって、主に(1)擬似的な不規則画素配置を持つ撮像素子の試作、(2)擬似的な不規則画素配置による方向特異性の解消特性の評価という2つの成果が得られた。この(1)では、128×128画素の、従来型の規則的画素配置、本研究の手法による擬似的な不規則画素配置の2種類のCMOSイメージセンサを設計・試作した。しかし設計時のミスによって撮像素子としての動作検証を行うことができなかったため、次年度に再度設計・試作を行う予定である。また(2)においては、擬似的な不規則画素配置を持つ撮像系と、従来型の規則的な画素配置を持つ表示系の組み合わせた画像システムにおいて、方向特異性の解消特性の定量的な評価を行った。その結果、撮像系・表示系がともに擬似的な不規則画素配置を持つ画像システムの構成と比べて、方向特異性の解消特性はやや劣るものの、そのような組み合わせの画像システムによっても、高精細化に対して有用性であることが示された。カメラやディスプレイなどの画像システムの進化の究極の目的は、高精細でリアルな画像であり、従来は高解像度化のアプローチが主にとられてきた。しかし撮像素子やディスプレイの高解像度化は、信号処理回路や伝送回路の設計の困難化や消費電力の増大という深刻な問題に直面しており、また光の波長の制限からも、これ以上の高解像度化は原理的に困難となりつつある。さらに、通常の格子状に配置された画素からなる画像は、人間の目には格子として認識されるため、画素配置に平行な水平線と垂直線は完全に直線に見えるが、斜め線は正方格子の近似配置によるギザが現れる、すなわち画像の表現の精細が図形の方向によって異なる方向特異性が存在する。特に水平に近い直線で現れるギザは空間周波数が低いために、人間の目には非常に目立って感じられ、高精細な画像を表現するための大きな制限要因となる。しかし従来の格子状の画素配置をもつ画像システムでは、高解像度化をいかに進めようとも、この方向特異性の問題は、根本的に解決が不可能である。本研究では、画素の中で画像の構成に実質的に関与する領域が画素面積の一部分のみを占める点に着目し、有効領域の空間配置が擬似的に不規則とすることで、この方向特異性の問題を根本的に解決することが可能である撮像素子・ディスプレイを実現するための理論的・実験的検討を行った。理論的検討では、画像の空間スペクトルからジャギーの本質を見極めることに成功し、その指標の定量化を試みた。また実験的検討では、擬似的な不規則画素配置を持つCMOSイメージセンサを、通常の格子状画素配置をもつCMOSイメージセンサとあわせて設計・試作し、その撮像特性の評価を試みた。
微生物における新規な一酸化窒素生成系の解明

放線菌Rhodococcus sp.N-771は一酸化窒素(NO)生成活性を持ち、ニトリルヒドラターゼ(NHase)をニトロシル化することにより不活性化し、NHaseに光応答性を付与している。従来NO生産活性としては、アルギニンを基質としたNO合成酵素および亜硝酸イオンを基質とした亜硝酸還元酵素とが知られている。1998年にR.sp.N-771に極めて近縁と思われるR.sp.R312においてNO合成酵素によってNOが合成されると報告されているが、R.sp.N-771におけるNHaseの不活性化はアルギニンでは促進されず、亜硝酸イオンで促進されることから、本菌体のNO生成系は亜硝酸還元酵素によるものと考えられる。微生物における亜硝酸還元酵素としては、シトクロムcd1あるいは銅を中心金属として含むものが単離されており、いずれのタイプもそれぞれ種間でよく保存されている。昨年度の結果から、R.sp.N-771における亜硝酸還元酵素は銅型ではないと考えられる。そこで、今年度はシトクロム結合部位を含む鉄型亜硝酸還元酵素で極めてよく保存されている部位をもとにプライマーを設計し、PCRを行った。その結果、幾つかのメジャーなバンドが得られたが、いずれも亜硝酸還元酵素とは全く異なっていた。次に、酵素の活性測定系を考えた。R.sp.N-771破砕液を硫酸第一鉄存在下でNOトラップ試薬であるN-methy1-D-glucamine dithiocarbamateと混合すると、NOに由来するESRシグナルを示した。この系に亜硝酸ナトリウムを加えるとシグナルが約3倍に増大し、電子供与系としてジチオナイトとベンジルビオロゲンを加えると、さらに、3.5倍に増大した。従って、この電子供与系を用いれば、in vitroで酵素活性を測定できる。R.sp.N-771破砕液を遠心し、可溶性画分と膜画分について同様に活性測定したところ、NO生成活性は可溶性画分に検出された。以上の結果から、R.sp.N-771における亜硝酸還元酵素は、従来知られていない可溶性酵素であると考えられる。上記の活性測定系を用いて、現在R.sp.N-771粗抽出液から亜硝酸還元酵素の単離を試みている。放線菌Rhodococcus sp.N-771は一酸化窒素(NO)生成活性を持ち、ニトリルヒドラターゼ(NHase)をニトル化することにより不活性化し、NHaseに光応答性を付与している。Rhodococcussp.N-771ではNHaseの不活性化はアルギニンでは促進されず、亜硝酸イオンで促進されることから、本菌体のNO生成系は亜硝酸還元酵素によるものと考えられる。本年度は以下の研究を行なった。これまでに亜硝酸還元酵素としてはシトクロムcdlあるいは銅を中心金属として含むものが単離されており、いずれのタイプもそれぞれ種間でよく保存されている。最近、Streptomyces thioleteusから放線菌としては始めて亜硝酸還元酵素が単離された。この亜硝酸還元酵素は銅型であり、カビ由来のものを一次構造が極めてよく似ていた。そこで、このSthioleteus由来酵素の一次構造を元にプライマーを設計し、Rhodococcussp.N-771ゲノムDNAを用いてPCRを行なったが、適切なサイズのDNA断片は増幅しなかった。さらに、銅の結合部位、種間でよく保存されている部位を元にブライマーを設計し、PCRを行なったが、やはり顕著なDNA断片の増幅は起こらなかった。また、カビ由来酵素のポリクローナル抗体を用いて、Rhodococcus sp.N-771細胞破砕液に対してウェスタンブロッティングを行なったところ、亜硝酸還元酵素と思われるバンドは検出されなかった。以上の結果から、Rhodococcus sp.N-771のNO生成酵素は銅型亜硝酸還元酵素ではないと考えられる。一方、鉄型亜硝酸還元酵素でよく保存されている領域、および鉄結合部位をもとにプライマーを設計し、Rhodococcus sp.N-771ゲノムDNAに対してPCRを行なったところ、いくつかのDNA断片が増幅した。現在、このDNA断片の解析を行なっている。

そこで、今年度はシトクロム結合部位を含む鉄型亜硝酸還元酵素で極めてよく保存されている部位をもとにプライマーを設計し、PCRを行った。その結果、幾つかのメジャーなバンドが得られたが、いずれも亜硝酸還元酵素とは全く異なっていた。次に、酵素の活性測定系を考えた。R.sp.N-771破砕液を硫酸第一鉄存在下でNOトラップ試薬であるN-methy1-D-glucamine dithiocarbamateと混合すると、NOに由来するESRシグナルを示した。この系に亜硝酸ナトリウムを加えるとシグナルが約3倍に増大し、電子供与系としてジチオナイトとベンジルビオロゲンを加えると、さらに、3.5倍に増大した。従って、この電子供与系を用いれば、in vitroで酵素活性を測定できる。R.sp.N-771破砕液を遠心し、可溶性画分と膜画分について同様に活性測定したところ、NO生成活性は可溶性画分に検出された。以上の結果から、R.sp.N-771における亜硝酸還元酵素は、従来知られていない可溶性酵素であると考えられる。上記の活性測定系を用いて、現在R.sp.N-771粗抽出液から亜硝酸還元酵素の単離を試みている。
光照射器の特性が光重合レジンの重合性と光透過性に及ぼす影響

昨年度の実験結果から、光重合レジンのフィラータイプが光重合レジンの重合性に影響を及ぼすことが示唆されたが、使用した市販光重合レジンに含まれる他の成分の影響も考えられ、明確な関係は得られなかった。この結果を基にBis-GMA, TEGDMAの組成比を変えたモノマーに屈折率の異なるフィラーを加えてコンポジット化し、各光照射器の特性と光重合レジンの成分がその重合性と光透過性に及ぼす影響についてさらに詳しく実験を行った。1.光透過性光照射中に試作レジンを透過する高出力型光照射器の透過光強度は従来型光照射器の約2倍5倍の値を示した。また、両光照射器で、マトリックスレジンとフィラーの屈折率の差が重合に伴って大きくなるものは光照射直後に強い透過光強度を示し、経時的に減少した後、一定となった。しかし、重合に伴い差が小さくなるものは光照射開始から徐々に透過光強度が上昇し、経時的に一定となる傾向を示した。2.光重合レジンの重合性試作レジンの硬化深さを従来型で10,20および40秒、高出力型で3秒および6秒の照射時間について調べ、その重合性を調べるために深さ方向にヌープ硬さを測定した。いずれの試作レジンにおいても高出力型の6秒照射は従来型の20秒照射と同程度の値を示した。また、両照射器とも、フィラーとモノマーの屈折率の差が小さい方が硬化深さおよびヌープ硬さ共に大きな値を示す傾向が認められた。以上より、高出力型光照射器は、従来型光照射器に比較して短時間で光重合レジンを重合させることができ、光照射器の特性が光重合レジンの光透過性および重合性に影響を与える一因子であることが認められた。また、使用する光照射器にかかわらず、光重合レジンのマトリックスとフィラーとの屈折率の差がその光透過性および重合性に影響を及ぼしていたことから、光重合レジンの成分の屈折率も重要な因子であることが示された。光照射器の性能が光重合レジンの重合性に影響を及ぼすことは広く知られている。最近注目されている高出力型光照射器は大幅な照射時間の短縮によって光重合レジンが重合できると報告されている。現在多く使用されているハロゲンランプを光源にもつ従来型光照射器との比較を行い、光照射器が光重合レジンの重合性に及ぼす影響を調べた。1.光強度の測定高出力型の方が従来型に比べて約2倍の光強度を示していた。経時的変化は実験に用いた従来型照射器の光強度は安定していたが、高出力型照射器は照射直後に最高値を示し、その後は低下していた。また、高出力型光照射器は繰り返し照射を行うと光強度が低下する傾向があるため、臨床での繰り返し使用の際には注意すべきであることが示唆された。2.光重合レジンの重合性フィラータイプの異なる市販光重合レジンの硬化深さを1,3,5,10および20秒の照射時間について調べ、その重合性を調べるために深さ方向にヌープ硬さを測定した。光照射量の多い高出力型照射器はいずれの時間においても、硬化深さおよびヌープ硬さ共に従来型照射器を使用して重合した光重合レジンよりも大きな値を示し、短時間の光照射でも安定した重合性が得られることがわかった。。ハイブリッド型に比べ、超微粒子フィラー含有の光重合レジンは高出力型、従来型光照射器のいずれにおいても重合性が低かった。本実験では市販光重合レジンを使用しているため、他の成分の影響も考えられ、光重合レジンの重合性に及ぼすフィラータイプと光照射器の特性と影響についての明確な関係は得られなかった。このため、試作レジンを使用して光重合レジンのフィラータイプと光照射器の特性との関係について引き続き実験を行う。

以上より、高出力型光照射器は、従来型光照射器に比較して短時間で光重合レジンを重合させることができ、光照射器の特性が光重合レジンの光透過性および重合性に影響を与える一因子であることが認められた。また、使用する光照射器にかかわらず、光重合レジンのマトリックスとフィラーとの屈折率の差がその光透過性および重合性に影響を及ぼしていたことから、光重合レジンの成分の屈折率も重要な因子であることが示された。
スズの3重結合化合物スタンナアセチレンおよびスタンナニトリルの合成と性質

昨年度は,アセチレンのスズ類縁体であるジスタンナアセチレンの合成研究途上,新規なスタンニレン(1;R-Sn-Si(t-Bu)_3)およびスズラジカル(2;R-Sn-(SiMe(t-Bu)_2)_2)の合成に成功した.これらの化合物は合成例も少なく,これらの構造について実験および理論の両面から研究を進めることが重要である.そこで,今年度は主に理論計算による構造の解明を計画していた.Gaussian O3プログラムを利用して,化合物1および2の最安定構造を計算した(B3LYP/3-21G*レベル).その結果,スタンニレン1の構造においては,Sn-Si結合の異常な伸長が再現され,Sn-Siσ結合からベンゼン環のπ*軌道との共役によることが示された.スズラジカル2の構造については,可視領域の電子スペクトルにおける2つの吸収体が,420nmはHOMO(σ(Sn-Si))-SOMO(5p)遷移,および530nmは,SOMO(5p)-LUMO(σ^*)遷移であると帰属することができた.また,これらの化合物は,以前我々が合成したスタンニレン(W. Setaka, et al., Organometallics,20,4460-4462(2001))の類縁体であり,その性質を系統的に比較することが可能になった.本研究はこれで最終年度終了となるが,以下の成果が得られた.第一に,スタンナアセチレンの合成反応において,置換基の嵩高さに依存して寿命が変化し,また異なる捕捉生成物を与えることが示された.第二に,新規なスタンニレンおよびスズラジカルの合成に成功し,その性質を系統的に明らかにすることができた.この他、高周期14族元素の性質を解明する関連分野の研究として、シリル基が置換したπ電子系化合物の合成・構造研究を、専門誌上において3報研究成果を発表した。アセチレンの炭素の1つを同族の高周期元素であるスズに置き換えた化合物であるスタンナアセチレン(1;R-Sn≡C-R',RおよびR'は置換基でそれぞれR=C_6H_3-2,4-Tip,R'=Si(i-pr)_3)は、炭素のアセチレンとは異なり不安定で、発生後直ち隣接する原子と反応してしまうことを明らかにしていた。今年度は、スタンナアセチレンの反応性に及ぼす置換基効果を明らかにするため、先の研究で利用した1において置換基の立体的かさ高さのみを減少させたスタンナアセチレン(2;R-Sn≡C-R',R=C_6H_3-2,4-Tip,R'=SiMe_3)を設計し、その反応性を詳しく研究した。その結果、スタンナアセチレンの寿命に顕著な違いが観察され、1では50ミリ秒であったのに対し2では3.7マイクロ秒とかなり不安定化することが示された。これは、スタンナアセチレンが嵩高い置換基による立体保護を受け速度論的に安定化されていることを示している。つまり、スタンナアセチレンは本質的に不安定であることが明確になった。さらに反応性についても違いが見られ、1ではカルベン部分がCH結合に挿入するのに対し、2ではカルベン部分がC=C結合に付加して特異な構造のスタンニレンを与えた。以上のように、スタンナアセチレンの性質を系統的に解明する研究成果を得た。これらの結果については現在専門誌への投稿を準備中である。一方、スタンナニトリル(R-Sn≡N,Rは置換基)の合成と性質の解明に向けた研究として、その前駆体化合物であるアジドスタンニレン(3;R-Sn-N_3,R=C_6H_3-2,4-Tip)の合成と構造決定に成功した。これに関しては現在詳しく研究中である。この他、高周期14族元素の性質を解明する関連分野の研究として、ベンゼン環にケイ素-ケイ素結合を導入した化合物の合成と特異な分子内電荷移動蛍光の詳細について、2つの化学雑誌(Chem.Commun.誌およびJ.Phys.Chem.A誌)上で研究成果を発表した。アセチレンの炭素の1つを同族の高周期元素であるスズに置き換えた化合物であるスタンナアセチレンは,炭素のアセチレンとは異なり不安定で,発生後直ち隣接する原子と反応してしまうことを明らかにしていた.前年度は,置換基の立体的嵩高さのみを減少させたスタンナアセチレンを設計し,その反応性を詳しく研究した.今年度は,原料化合物のクロロスタンニレン(1;R-Sn-Cl, R=C_6H_3-2,4-Tip, R'=Si(i-pr)_3)とシリルアニオ-ンの反応について詳しく検討した.その結果,用いたシリルアニオンの嵩高さに依存して生成物の選択性が変化することを見出した.すなわち1と(t-Bu)_3SiLiの反応では,スタンニレン(2;R-Sn-Si(t-Bu)_3)を与え,1と(t-Bu)_2MeSiLiの反応では,スズラジカル(3;R-Sn-(SiMe(t-Bu)_2)_2)を与えた.これらの生成物はともにNMRスペクトルやX線解析により構造を決定し,その特異な性質を明らかにした.

2は陽性元素が置換した単離可能なスタンニレンとして,3は単離可能なスズラジカルとして,ともに2例目となり,過去の研究とあわせて系統的な性質の比較が可能になった.そこで現在,スタンナアセチレンの実験結果とあわせてこれらの構造や反応性の特異性について理論的な解明を研究中である.この他、高周期14族元素の性質を解明する関連分野の研究として、シリル基が置換したπ電子系化合物の合成・構造研究を、化学雑誌(Chem. Lett.誌)上において2報研究成果を発表した。昨年度は,アセチレンのスズ類縁体であるジスタンナアセチレンの合成研究途上,新規なスタンニレン(1;R-Sn-Si(t-Bu)_3)およびスズラジカル(2;R-Sn-(SiMe(t-Bu)_2)_2)の合成に成功した.これらの化合物は合成例も少なく,これらの構造について実験および理論の両面から研究を進めることが重要である.そこで,今年度は主に理論計算による構造の解明を計画していた.Gaussian O3プログラムを利用して,化合物1および2の最安定構造を計算した(B3LYP/3-21G*レベル).その結果,スタンニレン1の構造においては,Sn-Si結合の異常な伸長が再現され,Sn-Siσ結合からベンゼン環のπ*軌道との共役によることが示された.スズラジカル2の構造については,可視領域の電子スペクトルにおける2つの吸収体が,420nmはHOMO(σ(Sn-Si))-SOMO(5p)遷移,および530nmは,SOMO(5p)-LUMO(σ^*)遷移であると帰属することができた.また,これらの化合物は,以前我々が合成したスタンニレン(W. Setaka, et al., Organometallics,20,4460-4462(2001))の類縁体であり,その性質を系統的に比較することが可能になった.本研究はこれで最終年度終了となるが,以下の成果が得られた.第一に,スタンナアセチレンの合成反応において,置換基の嵩高さに依存して寿命が変化し,また異なる捕捉生成物を与えることが示された.第二に,新規なスタンニレンおよびスズラジカルの合成に成功し,その性質を系統的に明らかにすることができた.この他、高周期14族元素の性質を解明する関連分野の研究として、シリル基が置換したπ電子系化合物の合成・構造研究を、専門誌上において3報研究成果を発表した。
ヘラクレイトスの生命観とギリシア医学におけるその展開について

本年度は、古代ギリシア医学の倫理的側面に注目し、当時のギリシア哲学思想との連携において、「生命」や「自然」がどのような倫理的観点から捉えられていたのかを、ヒポクラテスの『誓い』を中心とする医学テキストの検討を通じて明らかにした。その研究成果を、「安楽死問題とヒポクラテスの『誓い』」というタイトルで、京都大学文学研究科21世紀COEプログラム「グローバル化時代の多元的人文学の拠点形成」22研究会[「規範性と多元性の歴史的諸相(canone)」]において2003年12月に発表し、同タイトルの論文を『京都大学古代哲学研究室紀要』13号において掲載した。その研究内容は、現代の諸問題との繋がりを考慮して、「安楽死」という生命倫理学の主要なテーマの一つに即して考察している。最初に文献学的研究に基づき、『誓い』の伝承問題を確認し、『誓い』と他のヒポクラテス派の医学文書との関連について検討を加えた。一般に『誓い』の倫理観は、ピュタゴラス派との密接な思想的結びつきが指摘されてきたが、本研究ではこのような解釈の立場に対して疑問を呈し、むしろヒポクラテス派の医学思想のなかで培われてきた「自然」把握に深く根付いた倫理観にこそ注目すべきであることを強調した。そして、多くの解釈者たちによって安楽死禁止と見なされてきた『誓い』の一節について考察し、安易にその用語を適用すべきではないことを踏まえつつも、実際に死の決定の問題はギリシア医学においてどのように捉えられているのか、そして『誓い』の倫理観は生命第一主義の立場とはどのような点で異なっているのかという問題をヒポクラテス文書における技術論と対比しつつ論じた。ヒポクラテス医学には、身体の自然(ピュシス)に基づいて判断するという原点に医者が立ち返り、医の領分を明確にすべきとする倫理的態度がみられる。この点を踏まえて、現代医療における安楽死問題に対して、『誓い』の倫理観がどのような示唆を持っているかをも考察した。本年度の主要な研究業績としては、以下の二つの論文がある。まず、1.「初期ギリシアの医学理論とヘラクレイトス」という主題で立命館哲学会の研究発表を行い、同タイトルの論文を『立命館哲学』14号に掲載した。さらに、2.「エリュクシマコスのエロース論」というタイトルの論文を古代哲学会編『古代哲学研究』34号に掲載した。1.の論文では、初期ギリシア医学史上最初に生理学について詳しく語ったといわれるアルクマイオンの説とヘラクレイトスの説とに共通する思想基盤を確認し、さらに「ヒッポクラテス集成」[とくに『古い医術について』(De vetere medicina)と『人間の自然本性について』(De natura hominis)]における体液の混合(クラーシス)説とヘラクレイトスの説との関係を明らかにした。主要な「ヒッポクラテス集成」において示唆される体液説は、アルクマイオンのイソノミアー説と共に、反アトミズム的な身体観を基盤としながらヘラクレイトスの「対立の一致」に遡源するような特質をもつものであることを指摘し、そしてその体液説の系統をピュタゴラス派やエンペドクレスのそれとは異質なものとして位置づけた。2.の論文では、プラトンの『饗宴』(Symposium)におけるエリュクシマコスの医学説(185E6-188E4)が、『養生法について』(De victu)の議論と連絡を持ちながら、ヘラクレイトスと医術の関わりを強調するものである点を明らかにした。そして、ソクラテス-ディオティマのエロース論との関係をも視野に入れて、ヘラクレイトスと医学理論との繋がりをプラトンがしっかりと念頭においていたという点を主張した。以上、これらの論文の考察を通じて、ギリシア医学思想史におけるヘラクレイトス哲学の重要性を明らかにし、さらにギリシア医学における身体観や経験に基づいた医学の方法論がヘラクレイトス思想と深く結びついていたことの意義をも明らかにした。

そして、多くの解釈者たちによって安楽死禁止と見なされてきた『誓い』の一節について考察し、安易にその用語を適用すべきではないことを踏まえつつも、実際に死の決定の問題はギリシア医学においてどのように捉えられているのか、そして『誓い』の倫理観は生命第一主義の立場とはどのような点で異なっているのかという問題をヒポクラテス文書における技術論と対比しつつ論じた。ヒポクラテス医学には、身体の自然(ピュシス)に基づいて判断するという原点に医者が立ち返り、医の領分を明確にすべきとする倫理的態度がみられる。この点を踏まえて、現代医療における安楽死問題に対して、『誓い』の倫理観がどのような示唆を持っているかをも考察した。
炎症性皮膚疾患の病態におけるプログラニュリンの役割

プログラニュリン(PGRN)は表皮細胞で発現し、特に乾癬表皮で発現が増加しているが、その意義は不明である。本研究では重要な炎症性皮膚疾患である乾癬およびアトピー性皮膚炎について、患者血清中のPGRN濃度測定、皮疹組織におけるPGRNの発現、培養表皮細胞を用いてPGRNのサイトカイン産生に対する作用を検討する。また、これらの疾患のモデルマウスを作成し、血清中、皮疹の組織中のPGRN濃度を測定する。本研究は乾癬とアトピー性皮膚炎の病態におけるPGRNの役割を明らかにするとともにPGRN及びそのアナログであるAtsttrinを用いた新規治療の開発に寄与すると考えられる。
細胞機能を司るオルガネラ・ゾーンの解読

オルガネラ・ゾーン研究を、領域全体で有機的に進めることができるように、様々な施策を行った。特に、公募班に対する支援体制の整備、情報の相互交換、共同研究の推進を図った。具体的には、6月に全ての研究班が発表する「第1回全体班会議」を開催し、研究の進捗状況を班員全員で共有する場を設けた。さらに、「第2回プログレスレポート」を12月に開催し、領域一体となって研究を進めていった。また、本領域では、若手研究者のプロモーションにも力を入れており、12月に「若手プロモーションの会」改め「第2回オルガネラゾーン研究会」(東京医科歯科大学)を開催した。さらに、平成31年1月には、若手研究者が主催する「オルガネラゾーン若手の会」を開催し、ジュニアクラスの若手の育成にも努めた。本領域では、オルガネラゾーンという学問領域を確立することを目指している。国外向けには、Golgi meeting2018で複数の領域内研究者が講演を行った。また、世界最大の細胞生物学大会であるASCB/EMBO2018においては、organella zoneがセッションタイトルに選定され、領域内研究者がシンポジストの半数を占めることができた。さらに、JB誌において英文の総説特集号を発刊したほか、海外研究者の招聘2件、国内若手研究者の海外派遣3件を行った。国内向けには、多くの学会において、オルガネラゾーン関連のシンポジウムを行ったほか、分子生物学会のフォーラムでは、オルガネラゾーン研究の進め方を領域の枠にこだわらず議論する場を設けた。技術支援部門では、イメージングやプロテオミクスなどの技術を、計画班、公募班に提供し、約40件の技術支援が行われた。事務部門では、ホームページを随時更新し、種々の情報を迅速に発信した。また、第2号のニュースレターを発刊し、研究成果の公開を行なった。総括班会議は2度開催し、領域の施策を議論した。当初予定していた、総括班会議、ホームページ開設、ニュースレター発刊、「全体班会議」、「プログレスレポート」の開催を順調に行った。また、多くの共同研究を実施することができた。重要なことに、これらの研究を進める間に、領域内のメンバー間の信頼が深まり、領域一体となって研究を行う意識が涵養された。さらに、SCLIM顕微鏡、超解像顕微鏡、電子顕微鏡、糖鎖解析、リピドミクス、プロテオミクス、siRNAスクリーニングライブラリー、ケミカルバイオロジーなど、お互いの技術を班内で共有する技術支援も非常に有効に機能した。実際に、これらを活用した共同研究も多く進行している。若手育成に関しても、独立研究者を目指すシニア若手を対象とした「オルガネラゾーン研究会」、大学院生などのジュニア若手を対象とした「オルガネラゾーン若手の会」、国際学会への派遣などを予定通り行なった。国際化に関しては、ASCB/EMBO2018において"organella zone"がセッションタイトルに選ばれたのが特筆すべき点である。「オルガネラ・ゾーン統合解析プロジェクト」の研究も進みつつあるほか、領域内共同研究も進行している。以上のことから、総括班の活動は極めて順調に遂行されていると判断される。引き続き、現在の管理体制、技術支援体制を継続して行う。また、平成31年度には国際シンポジウムも予定しており、「オルガネラ・ゾーンの概念」の国際化を推進するために、総括班として企画、調整、評価を行う。班会議は、半年おきに、全体会議とプログレスレポートを開催し、お互いの研究成果や研究手法の共有、研究者間の情報交換、研究材料の相互活用などを行う。また本年も、若手育成に重点をおいた、若手のみからなる研究会を企画している。研究支援面では、さらに技術支援を相互利用するよう勧奨する。ホームページでは、引き続きオルガネラゾーンに関する情報を提供する。また、「オルガネラ・ゾーン統合解析プロジェクト」を遂行する。オルガネラ・ゾーン研究を推進するために最適な体制を構築すべく、本年度は領域に関連する情報の発信、研究情報の交換、共同研究体制の構築等を行った。具体的には、4回の総括班会議を開催し、領域全体の運営・進捗管理・企画調整・推進方針の決定を行う体制を構築した。また、技術支援部門では、SCLIM、超解像顕微鏡、電子顕微鏡を用いたイメージング技術と糖鎖解析、リピドミクス、プロテオミクス、siRNAスクリーニングライブラリー、ケミカルバイオロジーなどの特殊技術を提供する体制を整えた。その結果、これまでに20件の技術支援が行われた。事務部門では、採択後直ちにホームページを開設し、キックオフシンポジウムを開催し、領域のコンセプトや種々の情報を一般向けに発信した。また、全ての計画代表者、計画分担者が発表を行う「プログレスレポート」を平成29年12月25、26日に開催し、研究成果や研究手法の紹介、情報交換を行い、領域全体で研究を進める体制を構築した。また、PIを目指す領域内研究者と領域外の有力研究者が集う「オルガネラゾーン研究会」を平成30年3月8、9日に開催し、領域外研究者も含めてオルガネラゾーン研究を推進するための議論を行った。また、第一号のニュースレターを発刊し、研究成果の公開を行なった。国際化に対しては、海外からの研究者招聘を2件、研究者派遣を2件行ったほか、国際シンポジウム開催の準備を開始した。総括班が中心となって行う「オルガネラ・ゾーン統合解析プロジェクト」に関しては、研究プロトコールの策定と実施担当者を決定し、共同研究を推進する体制を整備した。これらの研究成果として、26報の英文論文発表を行うことが出来た。

当初予定していた、総括班会議、ホームページ開設、キックオフシンポジウム開催、ニュースレター発刊、「プログレスレポート」や「オルガネラゾーン研究会」の開催を順調に行うことができた。また、この間に共同研究を行う意識が涵養された。さらに、SCLIM顕微鏡、超解像顕微鏡、電子顕微鏡、糖鎖解析、リピドミクス、プロテオミクス、siRNAスクリーニングライブラリー、ケミカルバイオロジーなど、お互いの技術を班内で共有する技術支援体制も予定通り構築できた。実際に、これらを活用した共同研究も多く進行している。若手育成に関しても、「オルガネラゾーン研究会」での発表や国際学会への派遣などを予定通り行なった。国際化に関しては、研究者招聘、研究者派遣を行なったほか、複数の国際共同研究も順調に進捗している。総括班が中心となって行う「オルガネラ・ゾーン統合解析プロジェクト」の研究体制構築も完成した。その他の領域内共同研究も進行しており、共同研究論文の投稿にも至っている。以上のことから、総括班の活動は順調に遂行されていると判断される。オルガネラ・ゾーン研究を、領域全体で有機的に進めることができるように、様々な施策を行った。特に、公募班に対する支援体制の整備、情報の相互交換、共同研究の推進を図った。具体的には、6月に全ての研究班が発表する「第1回全体班会議」を開催し、研究の進捗状況を班員全員で共有する場を設けた。さらに、「第2回プログレスレポート」を12月に開催し、領域一体となって研究を進めていった。また、本領域では、若手研究者のプロモーションにも力を入れており、12月に「若手プロモーションの会」改め「第2回オルガネラゾーン研究会」(東京医科歯科大学)を開催した。さらに、平成31年1月には、若手研究者が主催する「オルガネラゾーン若手の会」を開催し、ジュニアクラスの若手の育成にも努めた。本領域では、オルガネラゾーンという学問領域を確立することを目指している。国外向けには、Golgi meeting2018で複数の領域内研究者が講演を行った。また、世界最大の細胞生物学大会であるASCB/EMBO2018においては、organella zoneがセッションタイトルに選定され、領域内研究者がシンポジストの半数を占めることができた。さらに、JB誌において英文の総説特集号を発刊したほか、海外研究者の招聘2件、国内若手研究者の海外派遣3件を行った。国内向けには、多くの学会において、オルガネラゾーン関連のシンポジウムを行ったほか、分子生物学会のフォーラムでは、オルガネラゾーン研究の進め方を領域の枠にこだわらず議論する場を設けた。技術支援部門では、イメージングやプロテオミクスなどの技術を、計画班、公募班に提供し、約40件の技術支援が行われた。事務部門では、ホームページを随時更新し、種々の情報を迅速に発信した。また、第2号のニュースレターを発刊し、研究成果の公開を行なった。総括班会議は2度開催し、領域の施策を議論した。当初予定していた、総括班会議、ホームページ開設、ニュースレター発刊、「全体班会議」、「プログレスレポート」の開催を順調に行った。
増殖性網膜硝子体疾患の病態解明ならびに新規治療薬開発

未だ有効な薬物療法が確立されていない増殖糖尿病網膜症や増殖性硝子体網膜症の病態に生理活性物質として形質転換増殖因子-・(TGF-・)、そのシグナル伝達分子としてRho-kinase(ROCK)が関与していることを明らかにし、ROCK阻害薬を用いた新規の薬物療法の可能性を示した。近年の目覚ましい眼科手術の進歩にもかかわらず、進行した糖尿病網膜症や増殖硝子体網膜症のような眼内増殖性疾患は手術をもってしても悪化を繰り返し、最終的には著しい視力低下を残してしまう症例が少なくない。この病態として重要と考えられるのが、眼内に形成される増殖膜の瘢痕収縮によって引き起こされる牽引性網膜剥離である。本研究では、増殖膜の瘢痕収縮を抑制することで、眼内増殖性疾患の悪化を食い止めることができるのではないかと考え検討を行った。今回の研究で、そうした眼内増殖性疾患においては硝子体中の形質転換増殖因子(transforming growth factor-β2;TGF-β2)の濃度が有意に上昇しており、増殖膜瘢痕収縮において主要な働きをしていることが明らかになった。HMG-CoA還元酵素阻害剤であるメタチンは高コレステロール血症治療薬として広く使われているが、近年、Rho/ROCK経路を阻害し、多面的な作用を持つことが報告されてきている。今回、スタチンがRho/ROCK経路を阻害することでTGF-β2依存性の硝子体細胞を包埋したコラーゲンゲル収縮(in vitro瘢痕収縮モデル)を抑制することを確認した。更に、スタチンは実際に眼内増殖性疾患の患者から得られた硝子体液刺激によるコラーゲンゲル収縮も有意に抑制した。最後に、ウサギを用いたin vivoの増殖硝子体網膜症モデルにおいてもスタチンは明らかな毒性を認めることなく病態の進行を抑制した。すなわち、スタチンは増殖膜の瘢痕収縮を抑制することで眼内増殖性疾患の病態進行を抑制することができる薬剤であり、今後更に研究を進めることで臨床応用できる可能性があることを見出した。目覚ましい眼科手術の進歩にもかかわらず、進行した糖尿病網膜症や増殖硝子体網膜症のような眼内増殖性疾患は手術をもってしても悪化を繰り返し、最終的には著しい視力低下を残してしまう症例が少なくない。この病態として鍵を握るのが、眼内に形成される増殖膜の瘢痕収縮によって引き起こされる牽引性網膜剥離である。今回の研究では、眼内増殖性疾患においては硝子体中の形質転換増殖因子(transforming growth factor-β2; TGF-β2)の濃度が有意に上昇しており、増殖膜瘢痕収縮において主要な働きをしていることを明らかにした。さらにTGF-β2による増殖膜の瘢痕収縮は選択的ROCK阻害剤であるfasudilによって制御可能であることを示した。また、HMG-CoA還元酵素阻害剤であるスタチンは高脂血症治療薬として広く使われているが、近年、Rho/ROCK経路を阻害し、多面的な作用を持つことが報告されてきている。今回、スタチンがRho/ROCK経路を阻害することでTGF-β2依存性の硝子体細胞を包埋したコラーゲンゲル収縮(in vitro瘢痕収縮モデル)を抑制しうることを確認した。加えて、スタチンは実際に眼内増殖性疾患の患者から得られた硝子体液刺激によるコラーゲンゲル収縮も有意に抑制した。最後に、ウサギを用いたin vivoの増殖硝子体網膜症モデルにおいてもfasudilおよびスタチンは明らかな毒性を示すことなく病態の進行を抑制した。すなわち、これらの薬剤を用いた新規薬物療法の可能性を見出した。
阻血障害肝切除後の転写因子活性抑制に伴う肝再生遅延機序へのPin1の関与の検討

高度障害肝ではPin1発現が低下するため、MIP-2発現は増強するにも拘らず、NF-kappaB活性は低下し、肝再生が抑制された。しかし、軽度障害肝ではPin1発現が維持されるため、MIP-2発現増強に伴いNF-kappaB活性は亢進し、肝切除後の肝再生が促進した。In vitroでも、正常肝細胞と比べて軽度障害肝細胞ではPin1発現は維持され、MIP-2刺激により肝細胞増殖シグナルは促進するが、高度障害肝細胞ではPin1発現低下に伴いNF-kappaB活性は抑制され、肝細胞増殖シグナルも抑制された。これより、術後障害肝の肝再生抑制にはPin1発現低下に伴うNF-kappaB活性抑制が関与することが示された。よって、術後の肝細胞内Pin1発現の維持が、術後肝再生抑制に伴う肝不全に対する有用な治療法となり得る。高度阻血障害肝細胞におけるCXC chemokine等の肝細胞増殖促進因子に対する不応性発現機序を、マウス正常肝細胞のcell lineであるAML-12 cellを用いてin vitroにて検討した。CXC chemokine投与により、用量依存性に肝細胞増殖シグナルは亢進した。また、その増殖シグナルはCXCR1&2 inhibitorであるrepertaxinや、NF-kB inhibitorであるBAY11-7085により抑制された。次にH2O2刺激により酸化ストレス障害肝細胞モデルを作成し、CXC chemokineによる肝細胞増殖シグナルを検討したところ、障害の程度に応じて増殖シグナルは抑制された。また、高度障害肝細胞ではCXC chemokine投与による肝細胞増殖シグナルは消失した。肝細胞障害の程度に応じて、Pin1発現は低下し、それに伴いPin1- NF-kB-p65複合体形成及びNF-kB活性は抑制された。さらには、Pin1 inhibitorであるJuglone投与により、用量依存性にNF-kB活性は抑制された。以上より、高度障害肝における肝細胞増殖促進因子に対する不応性発現に伴う肝切除後の肝再生抑制の原因として、Pin1発現低下によるNF-kB活性抑制が考えられ、拡大肝切除術後や肝移植術後において肝細胞内のPin1発現を維持することが、術後肝不全を予防するための有用な治療法となり得る。阻血再還流(I/R)障害肝における肝再生促進因子に対する不応性発現の機序を解明するために、I/R障害肝の70%肝切除マウスモデルを作成。肝切除96時間後の残肝重量にて肝切除後の肝再生を評価すると、正常肝に比べて軽度障害肝では肝再生は亢進したが、高度障害肝では肝再生は著名に抑制された。PCNA免疫染色にて肝細胞増殖シグナルを評価したところ、正常肝に比べて軽度障害肝ではPCNA発現が増強していたが、高度障害肝ではPCNA発現が著名に減弱していた。しかし、肝再生促進因子として知られるCXC chemokine発現は高度障害肝で著名に増加しており、高度障害肝における肝再生促進因子に対する不応性の発現が示唆された。肝切除後の肝再生にはCXC chemokineによるNF-kappaB活性亢進の関与が必要なため、当モデルでのNF-kappaB活性を評価したところ、正常肝に比べて軽度障害肝では活性の亢進を認めたが、高度障害肝では活性の著名な抑制を認めた。我々は以前、I/R障害肝におけるNF-kappaB活性亢進にはPin1とNF-kappaB-p65との複合体形成が必要であることを報告した。よって、当モデルでのPin1発現を評価すると、正常肝に比べて軽度障害肝ではPin1発現は維持されていたが、高度障害肝ではPin1発現は著名に低下していた。また、Pin1-NF-kappaB-p65複合体の発現は、正常肝に比べて軽度障害肝で亢進していたが、高度障害肝では著名に抑制されていた。さらにはCXCR1&2 antagonistであるRepaertaxinを軽度障害肝モデルに投与したところ、軽度障害肝における肝再生促進作用は消失した。よって、軽度障害肝におけるCXC chemokine発現増強がPin1を介したNF-kappaB活性亢進を促して、肝切除後の肝再生を促進させることが示唆された。交付申請書に記載した研究目的における仮定がおおむね正しいことが示されたため、今後の研究において大きな方針変換の必要性が乏しい。平成23年度に施行予定であった研究内容の結果をおおむね評価しえたため、平成23年度の積み残しなく、平成24年度の研究を施行可能である。過去の自らの論文発表した研究結果を元にそれを発展させて施行している研究のため、着実に遂行する背景が十分に確立されている。

よって、本研究はおおむね順調に進展していると考える。平成23年度に動物実験にて証明したI/R障害肝の肝再生遅延機序を細胞実験にて確認する。正常肝細胞株であるAML-12 cellをH2O2で刺激して、I/R障害肝に類似した酸化ストレス障害肝細胞モデルを作成。それを肝細胞増殖因子で刺激し、DNAレベルでの増殖シグナル発現をBrdU incorporation assayにて評価する。Preliminary dataでは、障害肝細胞での増殖促進因子に対する不応性が確認されている。障害肝細胞におけるPin1、NF-kappaB-p65、IkappaB-alpha及び、さまざまな肝細胞増殖因子の肝細胞内発現をwestern blot、ELISA、リアルタイムPCR等で測定、NF-kappaBやSTAT3の活性化をEMSAで評価し、障害肝細胞における肝再生促進因子に対する不応性発現の分子生物学的機序を肝細胞レベルで追求する。さらに、Pin1に特異的なsiRNAをretrovirus vectorを用いて肝細胞に定常的に発現させることによりPin1をknock-downした肝細胞を作成。このPin1発現欠損肝細胞を肝細胞増殖因子で刺激して、細胞増殖シグナル発現及びNF-kappaBの活性亢進を評価することにより、肝細胞増殖におけるPin1の必要性を検討する。そしてNF-kappaB inhibitorであるBAY11-7085を投与してNF-kappaBの肝細胞増殖への関与を検討する。また、以前より我々が肝I/R障害軽減作用を報告してきた諸因子(低体温、HSP70、ischemic preconditioning、PPAR-gammaなど)が、肝I/R障害時のPin1発現を維持し、NF-kappaBの活性化を介して肝再生を促進しうるかを究明し、拡大肝切除術後の肝I/R障害に起因する肝再生抑制に対する治療法としての可能性を追及する。抗体各種及びELISAキット:10万円、Western blot関連製品:20万円、リアルタイムPCR関連製品:10万円、EMSA関連製品:10万円、Bio-PlexTM 2000関連製品:10万円、免疫染色用製品:10万円、細胞培養関連製品:20万円、siRNAtransfection関連製品:10万円、Cell proliferation assay kit:10万円、Pin1強発現モデル関連製品:10万円。国内旅費:10万円、海外旅費:10万円、謝金等:10万円、研究成果投稿料:10万円。
開腹手術痛のメカニズム

本研究の目的は開腹手術後の痛みの機序を明らかにすることである.ラット腹部の皮膚・筋肉を切開した群(S群)と比較し,腹膜まで切開した群(P群)では,痛み関連行動が増加し,痛みに関連しない自発行動は減少した.S群では胸髄後角ニューロンの自発活動に変化はなかったが, P群では増加した.腹膜切開後の行動分析における変化と,増加した胸髄後角ニューロンの自発活動は脊髄くも膜下へのNMDA受容体拮抗薬投与により抑制された。整形外科手術などに比べて,開腹術後や開胸術後は術後疼痛が強いことが知られている.しかし,これまでの手術痛のメカニズムの基礎的研究は,ラットの足底に対する切開モデルや,腰部に対する切開モデル,あるいはヒト前腕部への小切開しかなく,主に体性感覚としての手術痛のみが検討されてきた.本件研究の目的は開腹手術痛として,ラットの腹部皮膚腹膜までの小切開を加えるモデルを開発し,行動学的,電気性理学的,免疫組織学的,およびタンパク発現の点から,開腹手術の手術痛に特有な疼痛メカニズムを解明し,開腹術の手術痛に対する治療戦略を確立することにある.以下の研究成果が得られた.1,行動生理学ラットの下腹部傍正中に縦切開を加えることにより疼痛に関連しない自発活動は減少し,疼痛に関連する自発可動は増加した.また,これらの自発活動の変化は皮膚筋までの切開を加えたものに比べ,皮膚腹膜まで切開を加えたもので,より顕著であった.2,電気性理学切開後の脊髄後角V層ニューロンの記録において,皮膚筋までの切開を加えたものでは自発活動の増加は軽度であったが,皮膚腹膜までの切開を加えたものでは時間経過とともに自発活動の増加を認めた.また、この自発活動の増加はNMDA受容体のアンタゴニストであるMK-801を脊髄へ潅流投与することにより抑制された。以上より、開腹手術後の自発痛には腹膜への切開が影響していると考えられ、またそのメカニズムとしてNMDA受容体を介した反応であることが示唆された。四肢や体表面の手術後に比べて,開腹術後や開胸術後は痛みが強く,そして長く持続することが知られている.しかし,これまでの手術痛のメカニズムの基礎的研究は,ラットの足底に対する切開モデルや,腰部に対する切開モデル,あるいはヒト前腕部への小切開しかなく,主に体性感覚としての手術痛のみが検討されてきた.本研究の目的は,ラットの腹部皮膚から腹膜までの小切開を加えるモデルを開発し,行動学的,電気生理理学的,免疫組織学的,およびタンパク発現の点から,開腹による手術痛に特有な疼痛メカニズムを解明し,治療戦略を確立することにある.以下の研究成果が得られた.1,免疫染色下腹部傍正中に縦切開を加えたラットの脊髄を取り出し,神経細胞活動のマーカーであるc-fosタンパクの免疫染色を行った。皮膚から筋までの切開を加えたものと比較し,皮膚から腹膜までの切開を加えたものでは,脊髄後角深層のc-fosタンパクの発現がより長時間持続した.2,行動生理学ラットの下腹部傍正中に縦切開を加えることにより疼痛みに関連しない自発行動は減少し,疼痛みに関連する自発行動は増加した.また,疼痛みに関連する行動の増加は,NMDA受容体のアンタゴニストであるMK-801を脊髄くも膜下に投与することで抑制された.以上より,腹膜を切開することにより開腹手術後の自発痛が強く,そして持続すること,またそのメカニズムとして脊髄におけるNMDA受容体を介した反応であることが示唆された.
効率の高い二光子励起作動型一酸化窒素(NO)ドナーの開発

1.化合物TB2-TFNBの合成合成したTB2-TFNBはNOのスピントラップ剤であるFe-DETC錯体を用いた測定により、一光子励起によりNO放出を起こすことが示された。しかし、TB2-TFNBの二光子分解の効率を表す値δ_uは840nmにおいて0.016GMであり、TB2-DNBの840nmにおけるδ_u(=0.051GM)よりも小さい値であった。Flu-DNB-DBの二光子分解の効率を表す値δ_uは720nmにおいて0.98GMであり、Flu-DNBの約8倍であった。また、NOの蛍光プローブであるDAR-4Mを用いた測定により、細胞内において一光子励起、及び二光子励起によるFlu-DNB-DBからのNO放出が観測された。特に、二光子励起ではFlu-DNBよりも長波長かつ短時間のパルスレーザー照射によりNO放出が起こった。以上より本研究の成果として、高い効率で作動するNOドナーFlu-DNB-DBが見出された。〈合成〉化合物Flu-DNBのアミド結合を二重結合へと変換し、光吸収性部位の励起エネルギーが一酸化窒素(NO)放出部位へと効率よく伝達されることを期待した化合物であるFlu-DNB-DBの合成を行った。これまでに最終中間体までの合成を行っており、最終的にFlu-DNB-DBが得られる条件の検討を行うとともに、別ルートでの合成法の検討も行っている。また、化合物DMN-Fluorを設計し、その合成を行った。化合物DMN-Fluorは二光子励起で蛍光を放出する蛍光色素であるfuoresceinのキサンテン環に2,6-dimethylnitrobenzene構造を導入した化合物であり、二光子吸収性部位に直接NO放出部位を組み込むことにより、高い効率を持った二光子励起作動型NOドナーとなることが考えられる。現在、最終中間体の合成まで完了しており、条件検討を行うとともに、別ルートでの合成法も検討を行っている。〈評価法の確立〉化合物Flu-DNBを細胞に投与しパルスレーザー照射によって二光子励起させることにより、細胞内における二光子励起によるNO放出評価系の検討を行った。一光子励起の際と同様にNOの蛍光プローブであるDAR-4M-AMを投与した細胞にパルスレーザー照射を行ったところ、化合物投与群において化合物非投与群に対して有意に蛍光の上昇が観察された。また、DAR-4M-AM投与前から一酸化窒素合成酵素(NOS)阻害剤を投与しておくことで、バックグラウンドにおける蛍光の上昇が抑えられる事が確認された。今後、現在合成中の化合物について同様の方法を用いることで生体応用可能な二光子励起作動型一酸化窒素供与剤が創製できると考えられる。