hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ステントグラフト内挿術を支援する大動脈フィルターデバイスの開発に関する研究

高度粥状硬化を伴う大動脈疾患に対して安全かつ効果的な手術戦略を構築することを目的として術中塞栓症回避の有効な手段を模索してきた。当初は大動脈内フィルターデバイス導入を試みたがデバイス導入自体の安全性や有効性に問題があり、脳分離循環を導入することによる脳保護を主体とする手術戦略に方針転換した。頚動脈や鎖骨下動脈バイパスに対して右房脱血を行いフィルターおよび酸素化を施し遠心ポンプにより送血する。これらの導入により症候性の脳梗塞や対麻痺を回避することが可能であった。さらに高リスク患者に対しては上行弓部置換術およびエレファントトランクを併用することにより安全な手術が確立できると結論づけた。高度な粥状硬化を伴う大動脈疾患症例に対して安全かつ効果的な手術戦略を構築することを目的とする。目的を達成するための方策は、一つはステントグラフトを代表とする血管内治療の導入であり、他方は術中塞栓症を回避するための戦略である。ステントグラフト内挿術および留置デバイスが保険認可されている状況下でデバイス自体の工夫を行うことは困難であり、後者の術中塞栓症回避のための有効な手段を模索してきた。当初は大動脈内フィルターデバイスを積極的に導入して研究を進めていたが、広範な脳動脈塞栓症を併発した症例を経験してからは、脳分離循環を導入することによる脳保護を主体に手術戦略を構築することに方針転換してきた。脳以外の末梢塞栓症に対しては、術中に腹部臓器動脈や下肢動脈を一時遮断することで塞栓症を回避することが経験的にわかってきた。脳分離循環に関しては症例を重ねつつ、その有効性と最適な方法を検討している。循環回路としてPCPS回路を用いて頚部分枝等に術中送血することで塞栓症の回避および脳循環の維持が可能であることがわかった。唯一の問題点として、完全な脳分離には至っておらず、腕頭動脈から右鎖骨下動脈および右椎骨動脈の順行生血流は回路経由では送血できず、この領域への塞栓症併発を予防することが困難な状況である。最終的には腕頭動脈に対する対策をどうするかが問題となる。バルーン付きのシース導入など特殊な戦略を必要とするが、この残された問題点に関しては最終年度で検討したいと考えている。本年度は大動脈瘤ステントグラフト内挿術の臨床応用を中心に研究を進め、粥状硬化が高度な患者群に対する本治療によりフィルター対策を講じなかった場合においてどの程度の術中塞栓性合併症が生じるかの評価を行った。大動脈フィルターデバイスを構築するにあたり実臨床における合併症の頻度を調査することは必要不可欠であり、その評価を行った。粥状硬化の程度は個々の患者において様々であり、現時点では慎重なデバイス導入とステントグラフト留置後の慎重なバルーン圧着、および重度の粥状硬化症例においては上腸間膜動脈などの主要な腹部臓器分枝動脈のバルーンによる一時保護などを併用することで、重篤な合併症を経験していない。フィルターデバイス併用に伴うリスクを鑑みると、本デバイスの積極的な必要性に対してやや懐疑的な印象となった。現在の実臨床における術中塞栓症予防に対する効果的な戦略として脳分離循環の積極的な導入を試みている。すなわち、頸動脈や鎖骨下動脈バイパスに対してステントグラフト内挿術中に右房脱血を行いフィルターおよび酸素化を施し遠心ポンプによりバイパスに送血する手法である。今年度に2例の実臨床例を経験し良好な成績を収めており、今後はこの手法も併用しつつ、大動脈自体のフィルターデバイス導入の是非について検討していく。高度な粥状硬化病変に対する有効な対策法が確立されていない状況下で、安全な戦略構築を模索している状況である。大動脈疾患に対する治療戦略を構築するに当たり、近年ではステントグラフト内挿術を中心とする血管内治療法が手術法選択における上位に位置する時代となった。多数のデバイスが上市され、留置法の工夫が検討され、低侵襲性に優れる本手法の導入により臨床成績も向上している。しかしながら、術中の末梢塞栓症を回避可能な有効な補助手段を持たない本治療法おいては、ひとたび激しい末梢塞栓症を併発すると直ちに致命的転帰をたどる。個々の症例において大動脈壁の粥状硬化の程度は様々であり、また粥状硬化病変の遊離しやすさも千差万別である。これらの高度な粥状硬化病変を有する大動脈疾患に対するステントグラフト内挿術の安全性を向上させることを目的に本研究を目論んだ。当初は大動脈内にフィルターデバイスを一時留置しておき、術中に飛散する微細な粥状硬化病変を効率良く捕捉し症候性の塞栓症を回避可能と考えた。

しかしながら、フィルターデバイスを一時留置すること自体による粥腫の飛散等が生じ、そのため脊髄梗塞を併発するなどの合併症を経験したこと、あるいは胸部大動脈以遠にはある程度の有効性が確認されたが大動脈弓部分枝に対する保護が不十分となることなどの理由から、方針転換をはかり、フィルターデバイスに頼るのではなく、侵襲性は高くなるが積極的なバイパス術や人工心肺補助などを導入することによって全体的な合併症率の軽減を図ることとにした。その手法の一つは、弓部分枝バイパスに対してPCPS回路を使用して脳分離循環を併用する手法であり、あるいは上行弓部置換術およびエレファントトランクを併用したオープン・ステントグラフト内挿術である。これらの手法の導入により高度な末梢塞栓症の合併率は軽減し、侵襲度は高いもののより安全な手術手技が確立できるものと結論づけた。血管内手術研究目的を達成するために、研究の主体はステントグラフト内挿術中の脳分離循環法の確立と考えている。このような手術戦略を要する患者群は明らかに高危険群であり、患者数を増やすことは簡単ではなく、慎重な患者選択と治療計画を行う必要がある。臨床研究であるが故に早急な問題点解決には至らず、慎重に研究を遂行している次第である。重度の粥状硬化症例に対するステントグラフト内挿術を安全かつ確実に施行する手法として、単なる大動脈フィルターデバイスの開発では効果的な結果が得られない印象があった。大動脈自体の保護のみならず、主要分枝の保護や積極的な臓器保護(脳分離灌流)などを臨床に取り入れる必要を感じている。研究目的は安全なステントグラフト内挿術を目指すものであるので、より合目的な戦略の構築に時間を要している。実臨床を通して、ステントグラフト内挿術中の脳分離循環法と腹部分枝や下肢動脈の保護を併用して、術中塞栓症回避に対する有効性を評価していく予定である。また問題として腕頭動脈右椎骨動脈に対する保護に対する対策法を講じる予定である。主要分枝保護のみならず、術中の脳分離循環などを取り入れる準備をする必要がある。頚部分枝バイパス術を併用した症例などに脳分離循環を取り入れる方針で今後は臨床応用を進め、その結果として脳を含めた全身塞栓症併発のリスクが軽減されるかどうかを評価していく必要がある。今年度に少額の未使用額が存在するが、効率的な予算執行により発生したものである。来年度も適切かつ効率的な予算執行に努め、計画的に研究を進める方針である。具体的には、最終年ではあるが臨床応用を進め、ステントグラフト内挿術における補助デバイスの購入等を行いより良い臨床結果を求め、得られた知見等から研究成果をまとめ、学会論文等にて発表することを主たる目的として予算を使用する予定である。上記計画で今後の臨床応用を進め、不十分な結果であれば積極的な大動脈フィルターの臨床応用を進める計画である。今年度に少額の未使用額が存在するが、効率的な予算執行により未使用額が発生したものである。
逆さめがね実験で捉える感覚様相間の空間関係の解明

左右逆さめがねを2週間着用した女性が、正常視のときの生活と同じようなスタイルを獲得するという、きわめて知覚順応の進んだ状態を示した。これにより、逆さめがねの世界に順応することがどのような変化を引き起こすかを捉えることができた。この研究成果を踏まえ、子どもたちに人間の知覚の不思議さを体験してもらい、逆さめがねを通してものを見たり行動したりする際に起こることを予想し実際に体験することにより、その予想がどのように間違っているかを論理的に考えてもらうための科学イベントを構築した。これまで、小学生に左右反転めがね着用を求めることは難しかった。本研究プロジェクトでは、成人ではなく、知覚機能が柔軟、あるいは未完成な小学生が逆さめがねを着用したときの混乱と対応ストラテジーを系統的に収集することが大きなねらいである。本年度は、二度の機会を確保し、それぞれ90名程度の小学生の着用時のデータ収集を実現した。まず、2008年6月1日に、広島市江波山気象館での科学イベントで、左右反転めがねを着用して歩行したり対象物に向かい手でのリーチングを行った。そうした課題遂行時の動作をビデオ記録するとともに、オノマトペという小学生に親しみやすい表現法で、逆さめがね体験の主観的印象の報告を求めた。二度目は、2008年9月15日に、東京学芸大学で開催された科学イベントで、今度は逆さめがねではなく、中を覗くと左右反転して見える箱と上下反転して見える箱の2種類の箱を用意し、それぞれの箱を覗いた状態で垂直ないし水平の線をトレースする作業を課した。実際に課題を行う前に、それぞれの覗き箱では、水平と垂直線のどちらのトレースの方が難しいかを予測してもらい、その予測が実際に作業を行ったとき裏切られることを体験した子どもたちが、その体験を、次(2種類目)の反転覗き箱での作業予測に生かせるかどうか、すなわち体験を通して適切な科学的推論をどの程度行えるかを計測した。その結果、90名のうち一つ目の箱で誤った予測(左右逆さの箱では、左右方向にまっすぐ進む方が難しいとの素朴な予測)をしていた子どもたちが高い割合で次に行う変換状況の開始に先立つ予測で適切な推論を行った。本年度は次の2つの逆さめがね体験会を実施した。まず、2009年5月10日に味の素スタジアムで行われた障がい者と共生するためのイベントであるランフェスに参加し、逆さめがね着用体験会を実施し、小学生低学年を中心とする129名から上下反転めがね着用初期の行動的混乱と知覚印象データを収集することができた。また、2009年9月13日に実施された「科学の祭典in小金井」(於東京学芸大学)において、「親子で体験、さかさまの世界」と題したブースを出し、90組の親子を中心とする着用者から、上下逆さめがね同時着用時の行動観察と知覚印象報告を収集できた。これらは、小学生を中心とする子どもたちに科学的思考を促すために逆さめがね体験時の驚きと疑問を利用する目的で行った。前者では視覚障がいの模擬体験として逆さめがね着用を利用することの可能性、後者では親しい親子が同時体験することで、知覚印象を言語化しやすくできる可能性、したがって良質な言語報告データが得やすくなる可能性を検討した。前者に関しては、論文「視覚障がいを理解するための模擬体験としての逆さめがね着用」で発表し、後者に関しては2010年度に、展示学会の機関誌『展示学』に「研究ノート」として掲載する予定である。親子同時体験時のデータから読み取れる特徴は、終了後に尋ねた「印象に残った作業はどれでしたか?」との質問に対し、子どもは「ボールの転がし」など親子で協同・競争しながら行う作業をあげる傾向が強かったのに対し、親の方は、親子が別々に行う作業をあげる傾向があった。こうしたデータを通して、子ども中心の科学イベントに、親子で参加することの意義を読み取る研究を進めていきたい。最終年度に当たる本年度は、逆さめがね体験を科学教育や心理学基礎実験に活用する応用・実践研究に重点を置いた。まず、科学教育に関しては、青少年のための科学の祭典などでこれまで行って来た逆さめがね体験イベントの成果を、科学的推論の促進と評価をテーマとする論文にまとめ、連携研究者の関口との連名論文として発表した。のぞき込むと箱の中が左右逆さに見える左右反転視条件で行うトレース作業に対する実施前の予測と、遂行の結果、予測が違っていた体験が生じるように課題を構成した。その体験を生かして、今度はのぞき込むと上下が逆さに見える上下反転視箱での同様の課題遂行への予測的推論が修正されるか否かを検討した。その結果、小学生であっても、成人と大差ない予測修正が可能かであることが明らかになった。心理学基礎実験への活用に関しては、福祉系心理学科における基礎実験で検討を行い、研究協力者の小高との連名論文として公表した。

閉眼して何も見えない状況での遂行よりも上下反転した視覚情報がフィードバックされる条件の方がより遂行が難しいこと、さらに難しい左右反転視条件では、できるだけ早く遂行するようにストレスをかけられると、そうした指示を受けない条件での遂行よりも長い所要時間が必要になることが明らかになった。閉眼条件よりも誤った視覚情報下での遂行の方が難しいとの全般的結果は、受講者にとってインパクトが大きく、実験により実証的に検討することの意義を体験できる貴重な実験テーマとなった。
グリカール分子変換反応による官能基化環状骨格の構築と生理活性天然物の合成研究

本研究では、キラルプールである糖の不斉中心と環状立体制御を活用して、グリカール分子変換反応による官能基化環状分子の骨格構築法を検討した。その結果、多様性に富んだ糖を出発原料として利用することで、糖特有の反応性や立体配座反転を生かした基質を設計し、シグマトロピー転位によるグリカール変換反応を機軸とした官能基化環状分子の合成を成功した。1.本研究では、キラルプールである糖の不斉中心と環状立体制御を活用して、グリカール分子変換反応による官能基化環状分子の骨格構築法の開発を目的としている。特に、多様性に富んだ糖を出発原料として利用することで、望む立体配置を持つ多彩な骨格を合成仕分けられる。その際、出発原料である糖特有の反応性や立体配座反転を生かした基質を設計することで、シグマトロピー転位によるグリカール変換反応を機軸とした環状分子の合成を検討した。2.平成20年度は、反応条件の確立を目的として、二置換及び三置換アルケンを持つ基質を利用したグリカール分子変換反応に重点を置いて検討した。特に、本合成系では歪んだ遷移状態を経由しなければならないため、通常適用される反応条件よりも高い温度が必要になると予想される。そこで、種々の高沸点溶媒と反応温度を組み合わせて検討することで、最適な反応条件の検討を試みた。3.鍵中間体である種々のグルカールは、グルコースを出発原料として側鎖の導入と二置換及び三置換アルケン部位への変換により合成した。その結果、種々の高沸点溶媒と適切な反応温度を組み合わせることで、二置換アルケンを持つ基質において望むグリカール分子変換反応が定量的に進行することが明らかとなった。また、反応性の低い三置換アルケンを持つ基質においても、比較的温和な条件でグリカール分子変換反応が進行し、官能基化された環状分子の合成に成功した。2.初年度に見出した三置換アルケンを持つグリカール分子の変換法をさらに展開し、種々のルイス酸や溶媒を組み合わせて検討することで、最適な反応条件の検討を試みた。3.グルコースを出発原料として、種々の官能基を有する三置換アルケン部位への変換によって、基質を合成した。ルイス酸を種々検討した結果、iBu_3Alを用いた際速やかに反応が進行し、エステルで修飾された三置換アルケン化合物から、官能基化された環状分子の合成に成功した。その際、本反応が進行するためにはエステルが必須であることも明らかにした。また、保護基の影響も精査し、グルカール骨格上の水酸基の有無が本反応に非常に重要であることも見出した。また、検討の過程で興味深い結果も見出し、オキサビシクロ骨格の合成が可能な反応条件も明らかにした。この反応は新規な骨格構築法であり、見出した反応法をさらに応用して生理活性天然物合成を検討している。
頭頸部悪性黒色腫におけるホルモン療法についての基礎的研究

耳鼻咽喉科すなわち頭頚部領域に原発する悪性黒色腫は稀だが極めて難治性であり、その治療法は未だ確立されておらず、満足すべき治療成績を得ているとは言いがたい。私たちは、様々な治療に抵抗した頭頚部悪性黒色腫に対し、過去4年間にわたり抗エストロゲン剤を使用するホルモン療法を本邦で始めて行い、臨床的に極めて良好な結果を得る事ができた。引き続き頭頚部悪性黒色腫に対しホルモン療法を行い、その治療の有効性のメカニズム、あるいはその治療のマーカーの存在について基礎的研究を発展させている。具体的な方法については、以下の通りである。1ホルモン依存性悪性腫瘍として知られている乳癌の研究を参考にして、頭頚部悪性黒色腫におけるエストロゲンレセプターを定量した。2個々の症例において定量されたエストロゲンレセプターとホルモン療法の臨床効果と比較検討し、それがホルモン療法の有効性のマーカーになりうるか検討した。3エストロゲンの作用発現によりプロゲストロンの生合成が誘導されるが、理想的なマーカーになり得るのは、エストロゲンレセプターとプロゲストロンレセプターのいずれであるか検討した。以上の方法により得られた結果にもとづき、以下の点がわかった。1乳癌において、エストロゲンレセプターおよびプロゲストロンレセプターの測定はその治療方針を決定するのに有効であるが、頭頚部悪性黒色腫においては、それぞれレセプター陽性症例は陰性症例に比較し、治療効果が良い傾向が見られた。ただし、統計学的有意差は認められなかった。2標本採取から測定までに時間を要し、その間に活性が失われている可能性があり、より簡便かつ鋭敏な測定法が必要である。3以上の方法でそれらレセプターの存在が証明された腫瘍に対しアロマターゼ活性を測定し、発現が認められればアロマターゼ阻害剤を頭頚部悪性黒色腫に臨床応用できうる。
Colitic cancer における Akt-mTOR とオートファジーの役割

近年、炎症性腸疾患(IBD)の罹患率の上昇から、腸炎を母地とした発癌colitic cancerの頻度も増加している。一般に炎症に関連した発癌においては活性酸素(ROS)が大きく関与することが言われているが、ROSに応答して細胞内のAktがリン酸化されることが明らかとなった。従ってcolitic cancerではAKT-mTORシグナル伝達経路が活性化している可能性がある。さらにmTORは、タンパク質合成の制御のほか、オートファジーを負に制御することが知られている。我々は、colitic cancer発症において、ROSが引き起こしうるAkt-mTORシグナル伝達経路の活性化が関与していないか、さらにmTORが制御しているオートファジーの役割について解析した。初年度は、4-6週齢のメスBALB/cマウスにazoxymethan (AOM)およびdextran sodium sulfate (DSS)を投与しColtic cancerモデルを作成し、腫瘍発生のパターンの検討、およびmTORおよびその下流に存在する各種蛋白の発現の解析を行った。上記薬剤投与開始後9週頃より、肉眼的な腫瘍の発生が遠位大腸に認められ15週までに全マウスに腫瘍(腺癌)が発生した。近位大腸での腫瘍の発生はなかった。免疫組織学的にはmTORの染色は確認されなかったが、下流因子である4E-BP1の発現が正常粘膜に比べて腫瘍組織において高発現していた。western blotting解析でも、4E-BP1が腫瘍組織で発現が亢進しており、リン酸化-S6の発現も正常組織に比べて腫瘍組織でより亢進していた。autophagyのマーカーであるLC3の発現は正常、腫瘍組織のいずれにおいても確認されなかった。一般に炎症に関連した発癌においては活性酸素(ROS)が大きく関与することが言われており、ROSに応答して細胞内のAktがリン酸化されることが示唆されている。従って、炎症性腸疾患(IBD)を母地とした発癌colitic cancerにおいてもAkt-mTORシグナル伝達経路が活性化している可能性が考えられる。さらにmTORは、タンパク合成の制御の他、オートファジーを負に制御することが知られている。ROSが引き起こしうるAkt-mTORシグナル伝達経路の活性化がcolitic cancer発症に関与しているか、さらにmTORが制御するオートファジーの関与について解析することを目指して研究を遂行するものである。初年度は4-6週齢のBALB/cマウスにazoxymethan(AOM)を腹腔内投与し、その後dextran sodium sulfate(DSS)を投与しcolitic cancerモデルを作成した。上記薬剤投与で15週までに全マウスにおいて左側結腸優位に腫瘍の発生を認めた。Akt-mTORシグナル伝達経路の関与を免疫組織学的に解析したところ、mTORの染色は確認されなかったが、下流因子である4E-BP1の発現が正常粘膜に比べて腫瘍組織に高く認めた。Western blottingにおいては4EBP1で正常粘膜より腫瘍組織で発現が亢進している結果であった。さらに詳細を検討するためにreal time PCRでAkt-mTORシグナル伝達経路の関与と炎症、発癌組織の解析を行ったところ、正常粘膜、炎症組織、発がん組織とAkt-mTORシグナル伝達経路の相関は確認されなかった。原因としては、モデルマウス作成時にDSS濃度を変化(1%→3%)させたことで、外的因子に伴う活性酸素の影響と発癌に伴う活性酸素の影響の差が評価できなかったと判断した。本年度は前回のモデルマウスでの問題点を改善し、DSS濃度を2%に統一したモデルマウスの作成を行った。炎症性腸疾患(IBD)は慢性的な大腸炎を合併する疾患であり、一部で大腸癌を併発する。一般に炎症に関連した発癌においては活性酸素(ROS)が大きく関与することが言われており、ROSに応答して細胞内のAktがリン酸化されることが明らかとなった。従って、colitic cancerにおいてもAkt-mTORシグナル伝達経路が活性化している可能性が考えられる。ROSが引き起こしうるAkt-mTORシグナル伝達経路の活性化がcolitic cancer発症に関与しているか、また発癌過程においてmTORが制御するオートファジーの役割を解析することを目標とした。平成27年度は前回のモデルマウスでの問題点を改善し、DSS濃度を2%に統一したモデルマウスの作成を行った。その結果、DSSの投与後には一過性に炎症の影響に伴い体重減少を認めるものの、その後体重は回復し、一方で実際に腸管が短縮している所見を認め、HE染色でも腸管に高度の炎症を確認することができた。また、day70の時点で初回のモデルマウスに比べると腫瘍の形成は緩徐ではあるが、癌組織が小さい段階で検体を採取、確認することが可能であった。1個体から採取できる検体量が非常に限られるため、Akt-mTORシグナル伝達経路の評価を免疫染色とreal time PCRで行うこととした。Real time PCRに関してはGAPDH、TBPを内部標準としてLC3、S6、mTORを指標としてAkt-mTORシグナル伝達経路の関与と炎症、発癌組織の解析を行った。結果、正常粘膜、炎症組織、発がん組織とAkt-mTORシグナル伝達経路の相関は確認されなかった。前年度のモデルマウス作成の際に経過中にDSSの濃度を増加させたことにより、高度の炎症が起こり、衰弱したマウスが認められた。高度の炎症を起こしたことで、活性酸素の関与を正確に評価することができなかった。

前回の反省をいかし、AOM/DSSのプロトコールとして、DSS濃度を2%で固定したところ、現時点までに炎症に伴い衰弱したマウスは認めていない。DSSを2%にしたが、腸管の炎症の評価は肉眼的下血ではなく、2週間毎にsacrificeするマウスの腸管の長さを評価することで行った。その結果、DSS、AOM/DSSマウスにおいて、肉眼的下血を認めないものの、腸管が短縮している所見を認め、HE染色でも腸管に高度の炎症を確認することができた。また、day70の時点で初回のモデルマウスに比べると腫瘍の形成は緩徐ではあるが、癌組織が小さい段階で検体を採取、確認することが可能であった。個体から抽出されるタンパク量が少ないことが問題となるが、Akt-mTORシグナル伝達経路の評価を免疫染色とreal time PCRで行うことで、再現性をもった解析が可能であると考えた。また、モデルマウス作成にAOM/DSS群、control群の他にDSSのみ投与する群を追加し、より発癌とROSの関与を評価できるように工夫を加えた。前回のモデルマウスではreal time PCRでAkt-mTORシグナル伝達経路の関与が確認されなかったことから、新たに活性酸素の指標となる項目を追加することとした。大腸肛門病学新たに作成したモデルマウスにおいて、腫瘍が左側優位にできることから、直腸をHE染色で評価することとした。AOM/DSS群、DSS群、control群の間にAkt-mTORシグナル伝達経路の関与に差があるかをreal time PCR、免疫染色を用いて検討する。また、同一個体内において腫瘍が左側結腸に優位にできることに着目し、虫垂、口側腸管、直腸の3部位にわけ、直腸で発癌が起こりやすいメカニズムとAkt-mTORシグナル伝達経路の関与と相関しているかを評価する。活性酸素の指標となる項目として8-OH-dGとcolitic cancerの関与を検討することとした。8-OH-dGは尿中で安定して測定することができる(空気酸化の影響を受けないため)ことから、AOM/DSS群、DSS群、control群のsacrifice前24hrにそれぞれのマウスを特殊なケージ(代謝ケージ)で飼育することで蓄尿し、検体を採取する。また、8-OH-dGを除去するhOGG1やMTH1による修復防御機構が知られており、それらの関与をreal time PCRを用いて検討する。Akt-mTORの関与が示唆された場合はmTOR上流下流因子の解析をさらに行うとともに、ヒトcolitic cancer臨床検体におけるこれらの因子の発現についても解析を加えていく予定としている。AOM, DSSによるcolitic cancerモデルマウスが、過去の文献のプロトコールに従ってこれらの薬剤を投与したにも関わらず、炎症が生じている徴候(下血)がなく、DSSを追加投与せざるを得なかった。したがって統一したプロトコールによるモデルマウスの作成となっておらず、再度のAOM, DSS投与によるマウス作成が必要である。
非線形レーザ顕微鏡を利用したジッターフリーナノ微粒子群3次元光メモリ

21年度の科学研究費助成により,レーザ顕微鏡を利用したジッターフリーナノ微粒子群3次元光メモリの研究開発を行い,下記に挙げるいくつかの成果を得ることができた。(1)バッファリングを有する微小球配列ダブルレイヤー光ディスクの作製成果昨年までは直径300nmサイズの微小球を使用して,干渉露光によって形成した2次元格子上へ均一配列させる方法として,引き上げ法や凝固法を検討してきた.本年は更に情報の高記録密度化を達成するために,直径300nmサイズの微小球をスピンコート法により配列する手法にトライした.微小球溶液に添加する界面活性剤の濃度とスピンコート時の遠心力とのバランスを適度の調整することにより,球の周りに非感光性のエアー領域(バッファリング)を有する3次元光ディスクの作製を行った.結果,比較的大面積のバッファリングを有する二層積層型の微小球光ディスクの作製に成功した.(2)光記録・再生のためのオートクロック信号生成成果今年度開発した光ディスクでは隣り合う球間に信号を発生しない僅かなバッファ領域を設けているため,再生散乱信号には空間構造がコンボリュートされ,見かけ上の分解能も大幅に向上させることに成功した.これにより二層積層型の光ディスク構造であるにも係わらず,NAの大きな顕微鏡対物レンズを使用することなく,光ディスクからのオートクロック信号を生成し,記録・再生時のジッターをほぼゼロとできることが確認できた.現在これによって得られた成果を執筆投稿予定である.19年度の科学研究費助成により,レーザ顕微鏡を利用したジッターフリーナノ微粒子群3次元光メモリの研究開発を行い,下記に挙げるいくつかの成果を得ることができた。(1)微小球配列三次元光ディスクの作製成果これまでは直径500nmサイズの微小球を使用して,干渉露光によって形成した2次元格子上へ3次元に均一配列させる方法として,引き上げ法や凝固法を検討してきた。本研究では更に情報の高記録密度化を達成するために,直径300nmサイズの微小球を使用して3次元光ディスクの作製を行った。結果,微小球懸濁液にドデジル酸をドープし,濡れ性の向上を図った溶液により,スピンコート法を用いることで微小面積ではあるが3次元微小球光ディスクの作製に成功した。(2)再生光学系の基本設計成果微小球のサイズダウンに伴って,共焦点光学顕微鏡の空間分解能を大幅に向上する必要がある。対物レンズの開口数と焦点深度によって制限を受ける通常の共焦点光学顕微鏡では得られる分解能が高々500nm程度となり,これをクリアしない限り,300nmサイズの微小球検出は難しいことが分かった。但し,光軸方向のみではあるが,分解能の壁を打破できる新技術開発の糸口をつかんだ。そのブレークスルーとして次年度は偏光干渉を利用した共焦点顕微光学系の導入を試みる予定である。原理的には十分検出に耐えうるシステムであることが基礎実験から証明できた。本研究についての今年度の成果は国際会議(Micro Optics Conference2007)で発表され,併せて現在JJAPおよび国際会議(Inernational Commission for Optics2008)に投稿中である。20年度の科学研究費助成により,レーザ顕微鏡を利用したジッターフリーナノ微粒子群3次元光メモリの研究開発を行い.下記に挙げるいくつかの成果を得ることができた。(1)微小球配列三次元光ディスクの作製成果昨年までは直径500nmサイズの微小球を使用して,干渉露光によって形成した2次元格子上へ均一配列させる方法として,引き上げ法や凝固法を検討してきた.本年は更に情報の高記録密度化を達成するために,直径300nmサイズの微小球を使用して球の周りにエアー領域(バッファリング)を有する3次元光ディスクの作製を行った.結果,微小面積ではあるがバッファリングを有する3次元微小球光ディスクの作製に成功した.(2)光記録・再生システムの分解能向上成果微小球の300nmへのサイズダウンに伴って,共焦点光学顕微鏡の空間分解能を大幅に向上する必要があった.但し,今回開発したディスクでは隣り合う球間に信号を発生しないバッファ領域を設けているため,再生信号には空間構造がコンボリュートされるため,見かけ上の分解能を大幅に往生させることができることを証明した.これによって得られた成果も現在Mol. Cryst. Liq. Cryst.にて印刷中である.21年度の科学研究費助成により,レーザ顕微鏡を利用したジッターフリーナノ微粒子群3次元光メモリの研究開発を行い,下記に挙げるいくつかの成果を得ることができた。(1)バッファリングを有する微小球配列ダブルレイヤー光ディスクの作製成果昨年までは直径300nmサイズの微小球を使用して,干渉露光によって形成した2次元格子上へ均一配列させる方法として,引き上げ法や凝固法を検討してきた.本年は更に情報の高記録密度化を達成するために,直径300nmサイズの微小球をスピンコート法により配列する手法にトライした.微小球溶液に添加する界面活性剤の濃度とスピンコート時の遠心力とのバランスを適度の調整することにより,球の周りに非感光性のエアー領域(バッファリング)を有する3次元光ディスクの作製を行った.結果,比較的大面積のバッファリングを有する二層積層型の微小球光ディスクの作製に成功した.(2)光記録・再生のためのオートクロック信号生成成果

今年度開発した光ディスクでは隣り合う球間に信号を発生しない僅かなバッファ領域を設けているため,再生散乱信号には空間構造がコンボリュートされ,見かけ上の分解能も大幅に向上させることに成功した.これにより二層積層型の光ディスク構造であるにも係わらず,NAの大きな顕微鏡対物レンズを使用することなく,光ディスクからのオートクロック信号を生成し,記録・再生時のジッターをほぼゼロとできることが確認できた.現在これによって得られた成果を執筆投稿予定である.
高い同時配信性能を実現する高性能ストリーミング配信システムの研究

本研究の目的は,VOD(ビデオ・オン・デマンド)システムにおいて,高い配信性能を持つストリーミング配信システムを実現する技術を確立することであった.ストリーミング配信では大容量のビデオコンテンツを扱うため,配信性能の向上にはVODサーバのI/O削減が重要となる.本研究では,主に以下の3つのアプローチに基づいてVODサーバのI/O削減を実現した.まず第1に,P2P(Peer-to-Peer)の技術を応用してクライアントのメモリをキャッシュとして活用する手法を開発した.P2Pとサーバを併用したhybrid型のモデルに基づき,再生開始時刻が近いクライアント間でP2Pの技術により配信することにより,サーバのディスクI/O及びネットワークI/Oを削減する効果が得られた.第2に,再生開始時刻が異なる複数のクライアントに対して1つのマルチキャストセッションで配信する手法を開発した.本方式では,後続のクライアントを約1.3倍速の早送り再生して先行するクライアントに追いつかせ,セッションを1つに統合するadaptive piggybackingと呼ばれている手法を用いた.これによりサーバのネットワークI/Oを半減する効果が得られた.第3に,早送り再生やネットワーク混雑時における品質確保を目的として、動画圧縮フォーマットのMPEGを分析して、データ量が限られている場合に可能な限り映像品質を落とさずに再生する手法に関する研究をおこなった。フレーム間差分の取り方(I, P or B)やピクチャに含まれるMV(Motion Vector)の性質によって,ピクチャの欠落時に映像品質の劣化の仕方が異なる点に着目し,欠落したときの映像に対する影響が少ないピクチャの選別方法を考案し、目視により効果を確認した。以上の成果を論文にまとめ,国内の会議で発表を行った.本研究の目的は,VOD(ビデオ・オン・デマンド)システムにおいて,高い配信性能を持つストリーミング配信システムを実現する技術を確立することであった.ストリーミング配信では大容量のビデオコンテンツを扱うため,配信性能の向上にはVODサーバのI/O削減が重要となる.本研究では,主に以下の3つのアプローチに基づいてVODサーバのI/O削減を実現した.まず第1に,P2P(Peer-to-Peer)の技術を応用してクライアントのメモリをキャッシュとして活用する手法を開発した.P2Pとサーバを併用したhybrid型のモデルに基づき,再生開始時刻が近いクライアント間でP2Pの技術により配信することにより,サーバのディスクI/O及びネットワークI/Oを削減する効果が得られた.第2に,再生開始時刻が異なる複数のクライアントに対して1つのマルチキャストセッションで配信する手法を開発した.本方式では,後続のクライアントを約1.3倍速の早送り再生して先行するクライアントに追いつかせ,セッションを1つに統合するadaptive piggybackingと呼ばれている手法を用いた.これによりサーバのネットワークI/Oを半減する効果が得られた.第3に,早送り再生やネットワーク混雑時における品質確保を目的として、動画圧縮フォーマットのMPEGを分析して、データ量が限られている場合に可能な限り映像品質を落とさずに再生する手法に関する研究をおこなった。以上の成果を論文にまとめ,国内の会議で発表を行った.本研究では,高い同時配信性能を実現するストリーミング配信システムの開発をおこなっている.サーバ単体での配信性能を向上させる試みとして,(1)ディスクI/0を削減するキャッシュ管理機構の開発,(2)ネットワークのプロトコル処理部分における無駄なコピーを削減するゼロコピーI/O機構の開発,(3)MPEGの特性に基づき,映像品質への影響が大きいパケットを優先的に送信する重み付けピクチャ配信機構の開発,などをおこなっている.また,スケーラビリティの向上を目的として複数のサーバを用いて配信性能を向上させる試みとしては,(4)サーバ間で同じデータを重複してキャッシュしないことでキャッシュの利用効率を向上させるサーバ間排他的キャッシング機構の開発などをおこなっている.(1)のキャッシュ管理機構については,Linux上での開発が進行中であり,システムコールをフックすることで既存のサーバやカーネルを改変することなく独自のキャッシュ管理を導入する機構の実装をおこなっている.基礎的な実験では,提案手法が有効に機能することを確認済みである.(2)のゼロコピーI/O機構は,Linuxカーネルを分析して実装手法を検討している段階である.(3)の重み付けピクチャ配信機構では,ピクチャを意図的に欠落させる実験の結果,Iピクチャは映像に対する影響が極めて大きく,Bピクチャは欠落しても多少コマ落ちする程度であることが判明している.現在Iピクチャを優先的に送信する機構を開発中である.(4)の排他的キャッシング機構では,呼び実験をおこなって,キャッシュの重複を排除して特定のサーバに同じデータを集中配信させることにより配信性能が向上することを確認している.現在排他的キャッシュを実現するサーバ間負荷分散機構を開発中である.本研究の目的は,VOD(ビデオ・オン・デマンド)システムにおいて,高い配信性能を持つストリーミング配信システムを実現する技術を確立することであった.ストリーミング配信では大容量のビデオコンテンツを扱うため,配信性能の向上にはVODサーバのI/O削減が重要となる.本研究では,主に以下の3つのアプローチに基づいてVODサーバのI/O削減を実現した.

まず第1に,P2P(Peer-to-Peer)の技術を応用してクライアントのメモリをキャッシュとして活用する手法を開発した.P2Pとサーバを併用したhybrid型のモデルに基づき,再生開始時刻が近いクライアント間でP2Pの技術により配信することにより,サーバのディスクI/O及びネットワークI/Oを削減する効果が得られた.第2に,再生開始時刻が異なる複数のクライアントに対して1つのマルチキャストセッションで配信する手法を開発した.本方式では,後続のクライアントを約1.3倍速の早送り再生して先行するクライアントに追いつかせ,セッションを1つに統合するadaptive piggybackingと呼ばれている手法を用いた.これによりサーバのネットワークI/Oを半減する効果が得られた.第3に,早送り再生やネットワーク混雑時における品質確保を目的として、動画圧縮フォーマットのMPEGを分析して、データ量が限られている場合に可能な限り映像品質を落とさずに再生する手法に関する研究をおこなった。フレーム間差分の取り方(I, P or B)やピクチャに含まれるMV(Motion Vector)の性質によって,ピクチャの欠落時に映像品質の劣化の仕方が異なる点に着目し,欠落したときの映像に対する影響が少ないピクチャの選別方法を考案し、目視により効果を確認した。以上の成果を情報処理学会・研究会(1編:優秀発表賞受賞),全国大会(5編)として発表した.これらは時間的な制約から論文にまとめていないが,近い将来に論文発表の予定.
トランスポートソームにおけるscaffold蛋白の役割の解析

細胞接着とシグナル伝達の場である細胞間結合の裏打ち蛋白が、膜蛋白(チャネル・受容体・接着分子)と細胞内のシグナル伝達分子・細胞骨格をつなぐscaffold(足場)蛋白として機能して、分子複合体を形成し、シグナル伝達や膜蛋白の取り込みに重要な役割を果たすことを示した。また酵素活性をもつ蛋白が複数の分子と結合してscaffold蛋白として機能し、しかも自らの酵素活性に依存して分子複合体の構成を変える例を見出し、scaffold蛋白の概念を新たにした。近年、トランスポーター・チャネル(以下、膜輸送分子)を細胞膜側から裏打ちするscaffold蛋白が数多く見出されている。Scaffold蛋白は、複数の蛋白相互作用領域をもち、膜輸送分子以外に細胞骨格、シグナル伝達分子、接着分子に結合することから、生体膜を介する物質輸送・情報伝達の機能的ユニットの形成に重要な役割を果たすと推定されている。さらに、異なるscaffold蛋白が直接、或いは、アダプターや接着分子を介して間接に相互作用する例が見出されており、scaffold蛋白を中心とするより大きな蛋白分子ネットワークの存在が予測されている。これらの知見をもとに、膜輸送分子が伝達するシグナルに応答して、膜輸送分子を裏打ちするscaffold蛋白を中心とする蛋白分子ネットワークに変動が生じ、より長期的に持続する膜輸送分子の作動環境の変化がもたらされるというモデルが想定されている。しかし、scaffold蛋白が媒介する複雑多岐な分子相互作用の一つ一つがシグナル依存的にどのように変化して、その結果、蛋白分子ネットワーク全体にどのように変化がもたらされるかを実体的に解明した報告は少ない。今年度は、上皮細胞が種々のサイトカイン作用により間葉系の形質を獲得する現象(EMT)において観察される細胞間結合再構築に焦点をあて、膜蛋白とscaffold蛋白の相互作用の変動の解析を試みた。その結果、従来から私たちが研究対象としている接着分子JAM4にLNX1というPDZ蛋白が結合することを新たに見出した。さらに、LNX1がJAM4のエンドサイトーシスを促進すること、乳腺上皮細胞のEMTに伴うJAM4の局在変動にLNX1が関与することを明らかにした。イオンや低分子を運ぶトランスポーター、チャネルは生体の恒常性維持に重要である。これまでにきわめて多くのトランスポーター、チャネルが同定され、その個々の機能については多くの知見が得られている。しかし、トランスポーター、チャネルの生理機能の全体を理解するためには、トランスポーターやチャネルと相互作用する分子全体を対象として、機能的な分子複合体(トランスポートソーム)を解析する必要がある。本研究では、トランスポートソームの中でも、とくに複数の蛋白相互作用モジュールをもつscaffold蛋白に焦点をあてている。平成18年度には、1)細胞極性制御にかかわるNumbと相互作用する分子LNX1が、接着分子JAM4のエンドサイトーシスのscaffoldとして機能すること、2)シナプスのscaffold蛋白S-SCAMが、樹状突起に存在しこれまで機能未知とされていたdendrinを介して、チロシンキナーゼ受容体のエンドサイトーシスのscaffold蛋白であるCIN85と間接的に相互作用し、複合体を形成すること、3)これまで興奮性シナプスのscaffold蛋白としてのみ注目されていたS-SCAMが、抑制性シナプスにおいてもscaffold機能をもつこと、4)乳腺上皮細胞がTGFβの作用によって上皮細胞から間葉細胞様に変化すると、それに伴い、scaffold蛋白のうちMAGI-1の発現が低下して、かわってLNX1の発現がふえること、すなわち、scaffold蛋白は発現レベルで細胞外からのシグナルによる制御を受けること、を明らかにした。トランスポーター、チャネルの生理機能の全体を理解するためには、トランスポーターやチャネルと相互作用する分子をも対象として、機能的な分子複合体(トランスポートソーム)の全体像を解析する必要がある。本研究では複数の蛋白相互作用モジュールをもつscaffold蛋白がトランスポートソームの中で果たす役割に焦点をあてている。平成19年度には、神経細胞の興奮性、抑制性シナプスにおいてneuroliginなどの接着分子に結合し、前者ではNMDA型グルタミン酸受容体(NMDAR)とも相互作用しているS-SCAMが、NMDARの活性化に応答して樹状突起スパインの形態変化を引き起こすscaffoldとして機能し、直接結合するNMDARのみならず樹状突起スパインに局在する他の受容体、チャネルのシグナル伝達にも影響しうることを明らかにした。また、S-SCAMを欠損するマウスが生後24時間以内に死亡する事実を確認し、数多いシナプスのscaffold蛋白の中でも、S-SCAMが他の分子では代償されない重要な機能分子であることを明証した。腎臓糸球体スリット膜のscaffold蛋白で、S-SCAMの上皮型アイソフォームであるMAGI-1について結合候補分子を同定し、この分子が細胞死誘導能を持つことを明らかにした。この分子のショウジョウバエホモログは、Merlinの下流で制御されるシグナル伝達系に関係しているが、Merlinは同時にNHE-RFなどトランスポーターの機能制御に重要な分子と複合体を形成する。

そこで、現在、私たちが同定した分子が、哺乳動物においても、Merlinによって制御されるシグナル伝達系に関係するかを解析している。イオンや低分子を運ぶトランスポーター、チャネルは生体の恒常性維持に重要である。これまでにきわめて多くのトランスポーター、チャネルが同定され、その個々の機能については多くの知見が得られている。しかし、トランスポーター、チャネルの生理機能の全体を理解するためには、トランスポーターやチャネルと相互作用する分子全体を対象として、機能的な分子複合体(トランスポートソーム)を解析する必要がある。本研究では、トランスポートソームの中でも、とくに複数の蛋白相互作用モジュールをもつscaffold蛋白に焦点をあてている。平成20年度には、EGF受容体やクロライドチャネルのscaffold蛋白として機能するMerlinから制御を受けると想定されるシグナル伝達系の解析を中心に行った。その結果、1)シグナル伝達系の中核をなす蛋白リン酸化酵素MST2に少なくとも3つの分子(hWW45、MOB1、RASSF6)が結合して複合体を形成し、MST2の活性化によって複合体の組み換えがおこること、すなわち酵素そのものが動的なscaffoldとなること、2) MST2はMOB1の複数のサイトをリン酸化して、さらに下流の複数の蛋白リン酸化酵素を活性化するが、その際にどの蛋白リン酸化酵素が活性化されるかは、MOB1のどのサイトがリン酸化されるかによって影響されること、すなわちMOB1はリン酸化依存的なバーフードとして機能するscaffoldであることを明らかにした。つまり、チャネル・受容体を直接裏打ちするscaffold蛋白の下に、さらに複数のscaffold蛋白が位置付けられ、しかも、それらを中心に動的な分子間相互作用の組み換えが起こっていることが示された。これまでに多くのトランスポーター、チャネルが同定され、その個々の機能について詳細な知見が得られている。平成20年度からは、EGF受容体やクロライドチャネルのscaffold蛋白として機能するMerlinから制御を受ける細胞死誘導的なシグナル伝達系の解析に着手している。
一軸配向ポリペプチド液晶ゲルの異方的膨潤－収縮挙動に関する研究

本研究では、剛直なαーヘリックス構造のポリペプチド鎖が形成する液晶溶液を架橋した一軸配向液晶ゲルにおいて、ポリペプチド鎖のヘリックスーコイル転移に伴う特異的な異方的膨潤ー収縮挙動を対象として研究を行った。その結果、(1)分子レベルからゲルのマクロ形状に及ぶ構造変化の階層性、(2)温度変化に応答して異方的膨潤ー収縮挙動を示す新規ポリペプチドゲル、(3)液晶紡糸法による一軸配向ポリペプチドゲル繊維の調製、に関して、新たな知見を得た。本研究では、α-ヘリックス構造の棒状ポリペプチド鎖が一軸的に配向した液晶ゲルにおいて、ポリペプチド鎖のコンホメーションがヘリックス構造からランダムコイルに転移することで起こる、ゲルのマクロな異方的形状変化の挙動を、階層的構造を念頭に明らかにすることを目的としている。一軸配向ポリペプチド液晶ゲルの成分鎖のコンホメーション変化とゲルの形状変化の相関性について検討を行ってきた。平成25年度は、以下の2種類の試料系について研究を行った。(1)温度応答性ポリペプチド液晶ゲルの異方的膨潤-収縮挙動水溶液中で高温ではランダムコイル、低温ではヘリックス構造を取るポリペプチド(PHPePG)を用いて、一軸配向ゲルを調製した。これらの試料でも、温度変化に伴い分子鎖配向方向と垂直方向とで異方的な膨潤・収縮挙動を示した。またPHPePGは、高温で脱水和により溶解性が低下し相分離する。これにより、昇温とともに分子鎖配向方向には収縮、垂直方向には膨潤していたゲルが、相分離温度を境に両方向ともに収縮する、複雑な形状変化を示すことが分かった。(2)ポリペプチド液晶ゲルにおける液晶相の崩壊が膨潤挙動へ与える影響低温では液晶相、高温では等方相となるようなポリペプチド濃度のリオトロピック液晶溶液を調製し、それぞれ架橋させることで、同じ濃度で液晶性を示すゲルと示さないゲルとを調製した。コンホメーション転移の際の膨潤度の変化を詳細に比較した結果、液晶性を示すゲルでは、示さないゲルよりも、膨潤度の変化が急激に起こる領域があることが分かった。これは前者では、分子鎖の剛直性の低下による液晶相から等方相への転移が、コンホメーション変化に付随して起こっていることを意味しており、棒状鎖が凝集し液晶相を形成する階層構造が形成されている本系で特徴的に見られる現象であると考えられる。α-ヘリックス構造の棒状ポリペプチド鎖が一軸的に配向した液晶ゲルでは、ポリペプチド鎖がヘリックス構造からランダムコイルに転移した際に、ゲルのマクロな異方的形状変化が起こる。本研究では、この異方的膨潤ー収縮挙動がゲル中の階層的構造形成に由来しているとの発想から、ポリペプチド鎖としてポリ[N5-(2-ヒドロキシエチル) L-グルタミン](PHEG)あるいはPHEG同族体を用い、一軸配向ポリペプチド液晶ゲルの膨潤挙動を分子論的に解明することを目的としている。平成24年度は、以下の2種類の試料系を調製し、コンホメーション変化と膨潤挙動について検討した。(1)架橋剤濃度の異なる液晶ゲルの調製と異方的膨潤ー収縮挙動架橋剤濃度が異なる一軸配向PHEG液晶ゲルを調製した。PHEGは溶媒が水の場合にランダムコイル、エチレングリコールの場合にα-ヘリックス構造となる。架橋剤濃度が増加するにつれて膨潤度が低下したが、溶媒が水の場合、架橋剤濃度の低い場合により大きく膨潤した。架橋剤濃度が低い試料では、PHEG配向方向とそれと垂直方向との膨潤・収縮挙動に異方性が現れたが、架橋剤濃度が高い場合には異方性は弱かった。(2)ポリペプチド液晶ゲルの温度応答性の異方的膨潤-収縮挙動PHEG鎖の同族体で、側鎖が3-ヒドロキシプロピル基と5-ヒドロキシペンチル基からなる共重合体であるポリペプチドを用いて、一軸配向ゲルを調製した。このポリペプチドは水溶液中で、高温ではランダムコイル、低温ではヘリックス構造を取る。さらに、温度上昇によるポリペプチド鎖の溶解性の低下も起こり、膨潤挙動は複雑に変化した。本研究では、α-ヘリックス構造の棒状ポリペプチド鎖が一軸的に配向した液晶ゲルにおいて、ポリペプチド鎖がヘリックス構造からランダムコイルに転移することで起こる、ゲルのマクロな異方的形状変化の挙動を、階層的構造を念頭に明らかにすることを目的とし、以下の成果を得た。なお、平成26年度は以下の(4)の内容について研究を実施した。(1)架橋剤濃度の影響:架橋剤濃度が異なる一軸配向ポリ[N5-(2-ヒドロキシエチル)L-グルタミン](PHEG)液晶ゲルを、高磁場環境を用いて調製した。PHEGは溶媒変化によりヘリックスーコイル転移が起こる。

架橋剤濃度が低い試料では、PHEG配向方向とそれと垂直方向との膨潤・収縮挙動に異方性が現れたが、架橋剤濃度が高い場合には異方性は弱かった。(2)液晶相の有無の影響:同じ濃度で液晶性を示すPHEGゲルと示さないPHEGゲルとを調製した。ヘリックスーコイル転移に伴い、液晶性を示すゲルでは、示さないゲルよりも、膨潤度の変化が急激に起こる領域が存在した。これは前者では、分子鎖のコンホメーション変化が液晶相から等方相への転移を付随的に起こしていることを意味しており、階層構造が形成されている本系で特徴的に見られる現象である。(3)温度応答性ゲル:水溶液中で温度変化によりヘリックスーコイル転移を示すポリペプチドを用いて、一軸配向ゲルを調製した。この試料でも、温度変化に伴う異方的な膨潤・収縮挙動を示した。また、ポリペプチドの溶解性が高温で低下するため、ゲルの形状は昇温に伴い複雑に変化した。(4)ポリペプチドゲル繊維:液晶溶液を貧溶媒中に押し出すことでポリペプチド配向繊維を得、側鎖置換反応によりPHEG配向ゲル繊維を調製した。高磁場環境を利用するよりも簡便な紡糸法により、異方的膨潤・収縮挙動を示すゲル繊維を調製することができた。高分子構造・物性交付申請書では、様々なポリペプチド液晶ゲルの調製とその形状変化挙動における階層構造の解明を、研究の目的と設定した。平成25年度は、ポリペプチドのヘリックスーコイル転移によるゲルの形状変化と、分子鎖の疎水化によるコイルーグロビュール転移がカップリングすることで、複雑な形状変化挙動を示すことを明らかにした。また、構造変化が階層的に影響を及ぼす現象を、液晶相を示すゲルと示さないゲルとを比較することにより、見出すことができた。以上の成果が得られたことから、本研究は順調に進展していると判断できる。交付申請書では、様々なポリペプチド液晶ゲルの調製とその形状変化挙動における階層構造の解明を、研究の目的と設定した。平成24年度は、架橋剤濃度の異なるゲルの調製を行い、その異方的膨潤ー収縮挙動の架橋剤濃度依存性について検討した。また、ヘリックスーコイル転移が溶媒組成変化ではなく温度変化によって誘起されるポリペプチドを用いた液晶ゲルの調製も行い、この試料についても、温度変化に伴ってゲルが異方的に膨潤ー収縮することを確認するとこができた。このように、ポリペプチド液晶ゲルの異方的膨潤ー収縮挙動は、系を適当に設定することで普遍的に観測される現象であることを明らかにしており、順調に進展していると判断できる。2014年度は、前年度で検討した、液晶相を示すゲルと示さないゲルとの比較を、より詳細に行っていく。これらのゲルが、ポリペプチド鎖のコンホメーションに伴いどのように形状が変化するかを調べる。単なる分子鎖の形態の変化を反映したゲル形状の変化なのか、あるいは、剛直性の低下による液晶相から等方相への転移がカップリングしたゲル形状の変化なのか、について明らかにすることで、ゲルの形状変化と構造の階層性との関係についての知見を得る。また、コンホメーション変化に伴ってゲルが配向方向に膨潤ー収縮を可逆的に繰り返すことを利用して、試料長が可逆的に変化するような繊維状試料の調製を行う。具体的には、ポリペプチドのリオトロピック液晶溶液をせん断配向させ、その状態でゲル化を行うことで、繊維方向に分子鎖が配向したポリペプチドゲル繊維を調製する。