hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3地点からの全天大気光撮像による極冠域電離圏広域イメージング観測

また,機器を制御するためのPCやネットワーク関係の設定も完了している.平成27年度10月にイウレカに渡航し,全天大気光イメージャの設置を行う予定であるが,機器設置に備え,機器を設置する予定のPolar Environment Atmospheric Research Laboratory (Pearl)観測施設の下見を平成26年10月に行った.研究代表者の細川がカナダに出張し, Pearlを運営しているCANDACと呼ばれるコンソーシアムのメンバーであるトロント大学のDrummond博士, Fogal博士とともにイウレカに渡航した.渡航の際には,全天イメージャを設置するための光学ドームを持参し, Pearlの屋上にある光学観測のための建物の屋上に設置した.帰国後も, Drummond博士, Fogal博士とやりとりを行い,全天イメージャを設置するスケジュールや,システムをカナダに輸送する際の段取り,観測施設におけるネットワーク利用に関する打ち合わせを行ってきており,平成27年度の機器設置のための準備が十分に行えていると考えている.また,本研究では,カナダのレゾリュートベイ,ノルウェーのスバールバルに既設の全天大気光イメージャの観測も組み合わせて,極冠域電離圏の広域イメージングを行うが,それら2箇所に設置されたイメージャの運用も順調に行われている.平成27年度10月からカナダ北部のイウレカにおいて,全天大気光イメージャの観測を開始した.これにより,既設の2台の全天イメージャ(カナダレゾリュートベイ,ノルウェーロングイヤービイエン)と組み合わせて,極冠域電離圏環境の広域イメージングを行うことが可能になった.平成27年度は,イウレカでの新規観測の立ち上げを行うとともに,既設の2台のイメージャによる観測データを解析する作業を行った.新規観測の立ち上げに関しては,平成27年10月に研究代表者の細川がイウレカに渡航し,イメージャの設置を完了した.観測システムには,日本から衛星インターネット回線を用いてアクセスできるようになっており,冬期に自動観測を行うことができている.また,レゾリュートベイとロングイヤービイエンに既設のイメージャに関しても,遠隔制御を行い冬期シーズンの観測を予定通り行うことができている.既存データの解析に関しては,ロングイヤービイエンのイメージャによって得られたデータに基づいて,ポーラーパッチの形状を詳細に解析し,その輪郭に見られる微細構造がプラズマ不安定によって形成されている可能性を示した.この結果は, Journal of Geophysical Research誌に受理されている.また,レゾリュートベイイメージャのデータを用いて,極冠域に見られるオーロラに関する衛星と地上の同時観測事例の解析も行っており,現在論文を執筆している.光学系,筐体,冷却CCDカメラ,光学フィルター,コントロールPCからなる全天イメージャシステムを完成させ,名古屋大学宇宙地球環境研究所においてテスト観測を行った後,平成27年7月にカナダのトロントに空輸した.その後,イメージャは協同研究者のFogal博士によってイウレカに輸送された.平成27年10月に研究代表者の細川がカナダに出張し,イエローナイフでFogal博士らと合流し,チャーター機でイウレカに渡航した.イウレカでは,すでに到着していた全天イメージャの設置作業を行った. 10日間の作業で,設置から観測データの確認までの全てを行うことができた.また,観測システムに対して日本から衛星インターネット回線を用いた接続が行えるような設定を行い,観測状況の確認が行える環境を構築した.観測はPCによる自動制御で行われており,観測をスタートした10月下旬から3月上旬までのデータが蓄積されている.これらのデータは,機器を設置しているPearl観測施設のエンジニアによってカナダ本土まで輸送され,その後に,ネットワーク経由で日本まで転送されている.既設の2台の全天イメージャ(レゾリュートベイ,ロングイヤービエン)も順調に観測を継続しており,今後イウレカのデータを組み合わせた極冠域電離圏環境のグローバルイメージングを行っていく予定である.
ホルター心電図から解析する長時間麻酔時の心電図変化誘因に関する研究

本研究は、長時間手術の術中術後合併症の1つに挙げられている心電図変化(異常)の誘因を明確にすることを目的に行った。本研究に同意の得られた口腔領域悪性腫瘍手術患者を対象とした。ホルター心電図(24時間心電図)によって収録された術前および手術当日の心電図を比較して、心電図変化の有無を観察した。術前検査として行う安静時心電図は参考にした。全身麻酔は急速導入法にて気管内挿管を行い、吸入麻酔薬あるいは吸入麻酔薬と静脈から投与する鎮痛薬の併用法で維持した。全身麻酔中は不整脈の誘因となる動脈血中酸素分圧の低下や二酸化炭素分圧の上昇を除外するため、動脈血ガス分圧検査を行い測定値を確認した。さらに全身麻酔終了時まで、非観血的動脈血酸素飽和度と呼気炭酸ガス濃度を連続的に測定した。手術当日の24時間心電図解析結果は1.入室後手術執刀前2.手術執刀後腫瘍切除終了3.腫瘍切除後麻酔終了4.術後に分類して観察した。安静時心電図にて問題となる所見を示した者はなかった。24時間連続的に観察することで多くの患者に不整脈を認めたが、いずれも不整脈の程度や患者の自覚症状から器質的心疾患は否定された。手術当日の24時間心電図では術前に認めた不整脈の増加が見られた。なお、手術中は電気メスの影響により記録からの判断が不可能となった。したがって不整脈の増加は病室(術後)で見られたものである。これらの不整脈で治療を要したものや心筋へ非可逆的損傷の加わったものはなかった。心電図変化の主な誘因に、既存の心血管系疾患、手術操作や侵襲、全身麻酔薬および全身管理が考えられる。全身麻酔薬については不整脈が見られた時期から誘因として否定された。したがって誘因は既存の心血管系疾患、手術侵襲に伴う自律神経系の反応、術中術後管理にあると考えられる。今後、症例を増やして年齢、手術内容や手術侵襲を分類してさらに観察する必要がある。本研究は長時間手術の術中合併症の1つに挙げられている心電図変化(異常)の誘因を明確にすることを目的に行っている。誘因としては1.患者自身の基質的因子2.手術操作や侵襲3.全身麻酔薬および管理方法などが考えられる。本研究に同意の得られた口腔領域悪性腫瘍手術患者を対象に、手術当日(全身麻酔・手術を含む)の心電図をホルター心電図によって24時間連続的に収録・解析しその変化を観察した。術前のホルター心電図の結果をコントロールとした。当初の計画では入院前にコントロールのホルター心電図を行う予定であったが、患者の通院負担を考慮し施行時期を入院後に変更した。全身麻酔は吸入麻酔に麻薬性鎮痛薬のフェンタネストを併用して行った。麻酔中は不整脈の誘因となる動脈血中の酸素分圧の低下および二酸化炭素分圧の上昇を否定するため、動脈血ガス分析を行い測定値を確認し、さらに麻酔終了時まで非観血的酸素飽和度・呼気炭酸ガス濃度を連続的に測定した。解析した心電図を1.入室後麻酔導入後・手術執刀前

2.手術執刀後頸部隔清術終了、腫瘍切除終了3.腫瘍切除後麻酔終了時4.術後(帰室後)の4つに分類して、心電図変化(異常)の有無を観察した。不整脈としては頻脈と心室性および心房性期外収縮が見られた。時期としては4.術後(帰室後翌日)に認めることが多く、これは患者の就眠の可否に関係がなかった。但し、手術中、とくに2.手術執刀後頸部隔清術終了では電気メスの影響が大きく、不整脈が生じるであろうと予想された大血管周囲の手術操作時の心電図波形が確実に得られていない。また不整脈が4.術後(帰室後翌日)に認めることが多かった点では、出血量と輸血量との関係も考えられる。今後、症例を増やして観察する必要がある。平成9年度においても同様に研究を継続する予定である。本研究は長時間手術の術中術後合併症の1つに挙げられる心電図変化(異常)の誘因を明確にすることを目的に行った。本研究に同位のいられた口腔領域悪性腫瘍手術患者を対象に、術前と手術当日の心電図をホルター心電図によって24時間連続的に収録・解析し、その変化を観察した。全身麻酔は通常の急速導入法にて気管内挿管を行い、吸入麻酔薬と静脈から投与する麻薬性または非麻薬性鎮痛薬の併用法で維持した。全身麻酔中は不整脈の誘因となる動脈血中酸素分圧の低下および二酸化炭素の上昇を除外するため、動脈血ガス分圧を行い測定値を確認したさらに全身麻酔終了時まで、非観血的動脈酸素飽和度と呼気炭酸ガス濃度を連続的に測定した。術前と手術当日のホルター心電図解析結果に全身麻酔の術前検査として必ず行われている安静時心電図を加え、心電図変化(異常)の誘因について検討した。口腔領域悪性腫瘍は高年齢槽に好発する。したがって今回の対象も高齢者が多かった。安静時心電巣にて問題となる異常所見(不整脈)を示したものはなかったが、24時間連続的に観察することで多くの患者に安静時心電図では見られなかった不整脈を認めた。いずれも不整脈の程度や患者の自覚症状から器質的心疾患は否定される。手術当日の24時間心電図では術前に認めた不整脈の増加が見られ、さらに手術室と病室(術後)に分類し比較すると前者より後者にて不整脈を多く認めた。ただし、これらの不整脈で治療を要したものや心筋へ非可逆的的損傷の加わったものはなかった。心電図変化(異常)の主な誘因に、既存の心血管系疾患、手術操作や侵襲、全身麻酔薬および全身管理が考えられる。手術操作については電気メスの影響により判断不可能となった。全身麻酔薬については部整脈が見られた時期から誘因として否定される。したがって誘因は既存の心血管系疾患、手術侵襲に伴う自律神経系の反応、術中術後管理にあると考えられる。今後、症例を増やして年齢、手術内容や手術侵襲を分類してさらに観察する必要がある。
酸性電解水を用いた新興・再興感染症対策-院内感染・食中毒対策マニュアルの作成-

酸性電解水の抗微生物効果は、幅広いスペクトルを示し、即効的であることが判明している。しかし有機物の存在でその効果は消失する。院内感染対策、食中毒対策を含めた新興・再興感染症対策として酸性電解水が活用されるために、各種酸性電解水生成器からの生成水の物性値を測定し、腸管出血性大腸菌O157:H7(以下O157)などに対する殺菌効果を検討し、適切な手洗い方法などの検討を行った。薬事法認可(医療用具認可)装置5機種の物性値は、有効塩素濃度2060mg/L,pH2.22.7,ORP11001400mVであった。適切かつ有効な手洗い方法を検討した。強酸性電解水の流水による手洗いについては、薬事法認可では2分間の洗浄とされているが、適切な方法を行うことにより、15秒間の洗浄で有効であった。すなわち、強酸性電解水は15秒の手洗いで菌数減少が認められ、日常業務中の菌数が少なく、手荒れも少なかった。ウエルパスによるラビング法の場合は、一般細菌に対しては優れた殺菌効果を示したが、Bacillus属が残存し、手荒れ,刺激性,乾燥感の頻度が他法に比べ高かった。石鹸流水による30秒間手洗いは、手荒れはなく、除菌効果もあるが、平均残存菌量が多かった。以上の結果から、強酸性電解水による有効な手指洗浄法は、(1)手が汚れている場合は、石鹸を用いて水道水で洗い流す。(2)流水下または専用の手洗い器で手全面に強酸性電解水がかかるように洗う。指先、爪下を特に注意して洗う。1分以上が望ましいが、適切な方法で行えば1015秒でも十分な効果が得られる。(3)残留効果を期待する場合には、ウエルパス^R、イソジンパーム^Rなどを使用または併用する。酸性電解水は、抗微生物効果を有する洗浄剤として理解し、その使い方は浸漬するのではなく洗い流すまたは数回新しい酸性電解水に取り替えることがキーポイントである。院内感染対策、食中毒対策を含めた新興・再興感染症対策として酸性電解水が活用されるために、各種酸性電解水生成器からの生成水の物性値を測定し、適切な手洗い方法の検討を行った。適切かつ有効な手洗い方法の検討は、強酸性電解水の流水5秒間、ウエルパスによるラビング法および石鹸・水道水による30秒間の手洗い法と比較した。

以上の結果から、強酸性電解水による有効な手指洗浄法は、(1)手が汚れている場合は、石鹸を用いて水道水で洗い流す。(2)流水下または専用の手洗い器で手全面に強酸性電解水がかかるように洗う。指先、爪下を特に注意して洗う。1分以上が望ましいが、適切な方法で行えば1015秒でも十分な効果が得られる。(3)残留効果を期待する場合には、ウエルパス^R、イソジンパーム^Rなどを使用または併用する。
視覚メディアのための次世代マルチバンドイメージングシステムの開発と応用

本研究では,次世代のマルチバンドイメージング技術を開発し,その技術をすべての人々に有益なユニバーサル視覚メディアシステムに適用することを目指した.まず,画像獲得の段階において,ハイダミックシーンや全方位シーンを含む,様々な実シーンに適したマルチバンド画像系を開発した.次に,画像解析の段階において,シーン光源,物体の表面反射特性,および偏光特性を推定する各種アルゴリズムを開発した.さらに,画像生成の段階において,照明環境を均一に制御できる実験室を構築し,人の視覚効果を考慮した画像レンダリングアルゴリズムを開発した.本研究では,次世代のマルチバンドイメージング技術を開発し,その技術をすべての人々に有益なユニバーサル視覚メディアシステムに適用することを目指した.まず,画像獲得の段階において,ハイダミックシーンや全方位シーンを含む,様々な実シーンに適したマルチバンド画像系を開発した.次に,画像解析の段階において,シーン光源,物体の表面反射特性,および偏光特性を推定する各種アルゴリズムを開発した.さらに,画像生成の段階において,照明環境を均一に制御できる実験室を構築し,人の視覚効果を考慮した画像レンダリングアルゴリズムを開発した.1.マルチバンド画像獲得部の構築構築済の4種類の静止画用分光カメラシステムに加えて,新たにアクティブ光源分光イメージングシステム,偏光分光カメラシステム,リアルタイム分光カメラシステム,マルチバンドスキャナをマルチバンド画像獲得系として構築した.2.効率的な分光・偏光系の決定チャンネル数・選択波長帯と分光情報の推定精度の関係を解析と実験によって考察し,各種分光画像解析に対して最も効率的なセンサ数とその波長帯を決定した.また,偏光イメージング系については適切な偏光フィルタの位相角や偏光度について,解析と実験によって考察した.3.絵画のディジタルアーカイブキャンバス上の油彩画,画用紙上の水彩画,および版画を対象として,3次元形状情報,分光反射率,さらに反射モデルパラメータの推定精度の改善を行った.また油彩画の3次元形状復元を詳細検討した.4.全方位マルチ照明環境の計測と解析自然環境下で分光カメラから全方位画像を獲得するシステムを開発し,一年間の各季節において色信号(分光分布)の特徴を解析した.人工光源が重畳した照明光源を推定する方法は開発中である.5.マルチバンドステレオシステムとアルゴリズム開発視差のあるマルチバンドカメラ画像から得られた2枚のステレオ画像から,3D画像を高速に生成するためのシステム構築とアルゴリズムを開発中である.6.照明環境システムの構築24年度に計画していた照明環境の構築を開始した.照明装置を購入し,基本性能の測定調査を行った.【1.6色スキャナーを用いた絵画のディジタルアーカイブ】新たに6バンドスキャナを計測系に利用することによって,高解像度化を図った.従来のカメラ系と比較して,性能評価を実験的に詳細に調べ,ほぼ同程度の性能が得られることがわかった.【2.全方位HDR画像の獲得と色信号解析】イメージング系としてマルチバンドカメラ系を使用し,まず,ハイダイナミックレンジシーンにおける色信号の推定法を開発した.次に,千葉大学内の3箇所において,異なった季節の画像データや異なった時間帯における時系列画像データを獲得した.構築した分光画像データベースから,全方位スペクトル組成の主成分解析を行い,分光分布の主成分特性を解明した.【3.肌の光反射計測と解析】化粧品ファンデーション塗布肌の質感について,特にツヤ感とテカリ感について,質感の要因解明を試みた.まず,反射特性,色特性を実データに基づいて解析し,次に,ツヤとテカリの視感評価実験を行い,感覚量と物理量との関係を調べた.結果として,幾つかの要因が明らかになった.【4. XYZイメージャとディスプレイシステムの開発】物体の三刺激値を正確に計測するXYZイメージャを構築し,対象物体の任意の照明環境での見えをディスプレイ装置上に再現するための実時間XYZディスプレイを構築した.【5.環境システムの構築】任意の色度をもつ照明環境を実験室内で構築した.照明光源として4色LEDを多数配置し,実験室内において照度むら,色むらのない色光を生成する制御アルゴリズムを開発した.【6.実時間イメージング系の構築】光学的に4分割して撮像素子に投影する光学素子に補色フィルタを適用することで,理論上12バンドの分光動画像の撮影を可能とする系を構築し,撮影された画像から分光分布を推定する手法として遺伝的アルゴリズムの適用を検討した.【1.全方位HDR画像の獲得と色信号解析】全方位HDR分光画像を獲得し,色信号を解析する手法を開発した.イメージングはマルチバンドの全方位画像計測系で,特定の場所における高解像度全方位画像を獲得した.色信号を獲得した6バンド画像から推定するアルゴリズムを開発した,全方位スペクトル組成の主成分分析により,膨大なデータに対し,高いデータ圧縮が可能となることがわかった.【2.物体識別アルゴリズムの開発】シーン中の各種物体について,分光反射率に加えて偏光情報を利用した物体認識のアルゴリズムを開発した.さらに,誘電体と金属が混在するシーンにおいて物体を識別するアルゴリズムを検討した.【3.化粧肌の実時間計測と解析】ファンデーション塗布肌の質感として,よく知られたツヤ,テカリ,マット感のうち,特にテカリ感について視感評価実験を行い,光反射モデル,色座標との関係からテカリ感の解明を試みた.さらに顔画像からテカリ領域を検出するためのアルゴリズムを開発した.【4.シーンにおける蛍光物体の同定】可視光のみから蛍光物体の反射率特性を計測し,蛍光成分と拡散成分を同定する手法を検討した.【5.XYZイメージャとディスプレイシステムの開発】

暗室環境における一般の物体に対して,1分光反射率,2三刺激値を正確に計測するXYZイメージャを構築し,さらに,任意の照明環境において獲得される画像の見えを,実時間でディスプレイに再現するシステムを設計した.【6.実時間イメージング系の構築】光学的に4分割して撮像素子に投影する光学素子と,4種類のNDフィルタ用いて,約11bitのHDR動画像撮影を可能とする系を構築し.さらに光学的に4分割したシーンに補色フィルタを適用することで,理論上12バンドの分光動画像の撮影を可能とする系を構築した.【1.全方位HDR画像系の構築と色信号解析】RGBビデオカメラ2台を使用し,6バンドの高速・高解像度イメージング系を構築した.HDR画像合成,レンズ歪補正,画像レジストレーションを含む統合アルゴリズムを開発した.我々の全方位画像の従来システムと比較して,自然シーンにおける画像解像度が飛躍的に向上した.【2.物体識別アルゴリズムの開発】異なった金属を偏光情報から識別することを検討した.金属の屈折率が光の波長に依存することから,対象物体の屈折率を偏光画像から推定する手法を開発した.【3.XYZディスプレイシステムの開発】我々が開発したXYZイメージャを用いて,ディスプレイシステムを開発した.すなわち,ディスプレイの発光特性,カメラ特性,等色特性等を考慮した照明光を対象物体に照射することにより,ディスプレイ上に正確なカラー画像を生成した.【4.照明環境システムの構築】白熱光源(A光)の均一照明の実験室を構築した.このような光源下で材質・テクスチャーの異なった対象について,不完全順応度を求めた.次に順応度を画像から推定するアルゴリズムを開発した.さらに任意の色度をもつ照明環境について不完全色順応予測の拡張を検討した.【5.絵画のディジタルアーカイブシステム】イメージング系の効率化を目的として,新たにマルチバンドのLED光源を複数セット空間的に配置したLEDドームを構築した.これにより絵画表面の分光反射率や法線情報を高速に推定することが可能になった.【6.複数光源の分光分布推定】シーン物体のハイライトからシーンを照明する光源を推定する際,現実には複数の光源が重畳してハイライト領域を形成することがある.この課題に対して,分光特徴空間のヒストグラムの形状から,2つの光源を分離推定する方法を開発した.不均質誘電体を想定して,昼光,蛍光灯,LED灯について方法の検証を行った.26年度が最終年度であるため、記入しない。視覚情報学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画にしたがって計測装置を購入し,システム構築が順調に推移した.
真菌関連喘息の病態解明と治療法の確立

高用量の吸入ステロイドを用いてもコントロール不良な重症喘息の病態解明と治療法の確立は臨床上重要である。真菌関連喘息は重症喘息の一型であることが知られている。喘息患者の気道において、Aspergillus fumigatus感染は、Th17を介してステロイド抵抗性の好中球性気道炎症を誘導する。形質細胞様樹状細胞の気道内移入は、Th17を抑制しTregを活性化させることで好中球性気道炎症を抑制し、真菌関連喘息の有効な治療法となる可能性がある。真菌をアレルゲンとして発症、増悪する真菌関連喘息を、抗真菌薬を使って治療するのではなく、樹状細胞を用いて、真菌に対する免疫反応を修飾することで、アレルギー反応を抑制することを目的として実験を行った。Aspergillusfumigatusタンパクを水酸化アルミニウムと結合させた後、48週齢の雌性BALB/cマウスの腹腔内へ注射し、その2週間後にAspergillus fumigatus生菌を3日間経鼻感染させた。このマウスの最終感染翌日に肺組織を評価したところ、好中球と好酸球の浸潤と杯細胞過形成を伴うアレルギー性気道炎症の発症が確認された。このマウスに対して、同様にして作成したAspergillus fumigatus感作喘息マウスの脾臓から免疫磁気学的に分離した形質細胞用樹状細胞(plasmacytoid DC: pDC )を感染前に気道内に移入したところ、肺組織の炎症が抑制され、血清IgE低下、Th2サイトカイン抑制が認められ、Th1サイトカインとIL10には影響しなかった。一方、同様のマウスにデキサメサゾンを腹腔内投与したところ、好中球性園s尿は抑制されず、Th2サイトカインのみならず、Th1サイトカインとIL10も非特異的に抑制された。このことは、我々の当初の予測通り、pDCがアレルギー性気道炎症を抑制できる細胞ワクチンとして機能し得ることを期待させる結果である。真菌をアレルゲンとして発症、増悪する真菌関連喘息を抗真菌薬を用いて治療するのではなく、樹状細胞を用いて、真菌に対する免疫反応を修飾することで、アレルギー反応を抑制することを目的として実験を行っている。Aspergillusfumigatusタンパクを水酸化アルミニウムと結合させた後、4-8週齢の雌性BALB/cマウスの腹腔内へ注射し、その2週間後にAspergillus fumigatus生菌を3日間経鼻感染させた。このマウスモデルに対して、同様に作成したマウスの脾臓から免疫磁気学的に分離した形質細胞用樹状細胞(plasmacytoid DC: pDC)を感染前に気道内に移入したところ、肺組織の炎症が抑制され、血清IgE低下、Th2サイトカイン抑制が認められ、Th1サイトカインとIL10には影響されなかった。一方、このマウスモデルにデキサメサゾンで前処置を行ったところ、好中球性炎症は抑制されず、Th1サイトカイン、IL10は非特異的に抑制された。その後、マクロライドを用いた本モデルに対する効果を確認したところ、MAC5ACの産生抑制がみとめられ、さらに検討をすすめている。まず、昨年度作成した、ダニアレルゲンを用いず、真菌アレルゲンおよび真菌感染のみで成立するマウス真菌関連喘息の解析を行った。Aspergillus fumigatusからタンパクを分離生成し、水酸化アルミニウムと結合させた後、48週齢の雌性BALB/cマウスの腹腔内へ注射し、その2週間後にAspergillus fumigatus生菌を3日間経鼻感染させ、最終感染翌日に肺組織を評価したところ、好酸球浸潤と杯細胞過形成を伴うアレルギー性気道炎症の発症が確認された。ダニアレルゲン感作モデルと比較すると、好中球浸潤を伴うこと、杯細胞の過形成が強く、粘液分泌がより亢進していることが特徴であり、真菌関連喘息の臨床像をよく反映したモデルであると考えられた。この真菌関連喘息モデルに対する新規治療法として、マクロライド系抗菌薬および真菌感作形質細胞用樹状細胞(plasmacytoid DC: pDC )ワクチンの効果を検討した。対象薬として使用したDexamethasone(Dex)に比較して両治療とも好中球性炎症と粘液産生亢進に対する効果が有意に高く、前者ではムチンコアタンパクであるMuc5acに対する効果が、後者ではステロイド抵抗性であるTh17への効果が主体と考えられた。さらに両者の併用をおこなうことにより更なる効果が認められた。これらはステロイドホルモンに比較して免疫抑制などの全身性副作用の少ない治療法の可能性を予感させる成果である。真菌の感作、感染のみで成立するマウスモデルが確立でき、細胞ワクチンである、pDCの移入系も確立できた。臨床で問題となっている難治性喘息のphenotypeである真菌感作重症喘息(severe asthma with fungal sensitization: SAFS)のモデルマウスを確立し、各種治療戦略の効果を検討した。

モデルマウスは48週齢の雌性BALB/cマウスを用い、Aspergillus fumigatusからタンパクを分離生成し水酸化アルミニウムと結合させた後、腹腔内へ注射しその2週間後にAspergillus fumigatus生菌を3日間経鼻感染させて作成した。本マウスの肺組織では、好酸球浸潤と杯細胞過形成を伴うアレルギー性気道炎症に加え、好中球浸潤、杯細胞の過形成が強く、粘液分泌がより亢進していることが特徴であり、SAFSの臨床像をよく反映していると考えられた。薬物治療としては、ステロイド、抗真菌薬、両者の併用、マクロライド系抗菌薬、ロイコトリエン受容体拮抗薬(LTRA)を用いた。ダニ感作マウスと比較し、ステロイドによる抗炎症効果は乏しく、特に分泌亢進、好中球性炎症への効果が不十分であった。抗真菌薬は好中球性炎症を抑制した。また、マクロライド系抗菌薬により分泌亢進が抑制され、組織中のムチンコアタンパクであるMUC5ACの産生低下が認められた。LTRAでは明らかな抗炎症効果は認められなかった。さらにin vitroでマウス脾臓から免疫磁気学的に分離した形質細胞様樹状細胞(plasmacytoid DC: pDC )をAspergillus fumigatusで感作し、本マウスの気道へ投与したところ、好酸球性炎症に加え、好中球性炎症と杯細胞過形成が抑制され、Th1サイトカインは抑制せず、Treg由来の免疫調整性サイトカインであるIL10の産生増加を介して、Th2サイトカインの産生低下が認められ、SAFSに対する樹状細胞ワクチンの効果を支持する結果が得られた。高用量の吸入ステロイドを用いてもコントロール不良な重症喘息の病態解明と治療法の確立は臨床上重要である。真菌関連喘息は重症喘息の一型であることが知られている。喘息患者の気道において、Aspergillus fumigatus感染は、Th17を介してステロイド抵抗性の好中球性気道炎症を誘導する。形質細胞様樹状細胞の気道内移入は、Th17を抑制しTregを活性化させることで好中球性気道炎症を抑制し、真菌関連喘息の有効な治療法となる可能性がある。マウスモデルの作成、樹状細胞の分離、免疫病理学的な評価が予定通りに行えている。真菌感作喘息マウス気道におけるextracellular DNA trapsの沈着状況を評価し、それに与える各種治療の効果を評価したい。呼吸器内科学サイトカイン産生パターンはおおむね、結果が確認されたので、pDCのアレルギー性気道炎症を抑制しうる細胞ワクチンとして機能するかを確認実験を行っている。今後はマクロライドとの併用効果についてさらに検討をすすめていく予定である。モデルマウスの作成、樹状細胞の摘出、免疫病理学的な評価が予定通りに行えている。原因菌種のバラエティーの確認とその疾患特異性の検討も本研究の目的となるが、いくつかの確認(菌株培養と菌種の同定、症例数の増加による菌種同定の精密度の上昇)を行う必要が生じた。また、成果をより広く周知し精緻なものとするためにその専門領域の研究者とのディスカッションの機会を得るための学会参加、論文投稿を追加するため。実験物品については初年度の物品を比較的利用できたこと、旅費については学会発表を今年度は行わなかったためいくつかの確認(菌株培養と菌種の同定、症例数の増加による菌種同定の精密度の上昇)を行う必要が生じた。また、学会参加、論文投稿を追加するため。
ナノシリカ粒子を用いた放射性同位元素安全使用のための基礎的な研究

平成21年度の研究計画に従って、(1)シンチレータ(POPとPOPOP)のナノシリカ粒子中への固定を行い、蛍光スペクトルと吸収スペクトルから内包されていることを確認した。(2)シンチレータを固定したナノシリカ粒子を使用して、トリチウムの放射能の測定を行った。当初、水溶液中に分散させてこれにトリチウムを加えて液体シンチレーションカウンター(LSC)で放射能を測定したが、ナノシリカ粒子の濃度が低く、トリチウムとの距離が離れていたため、測定できなかった。そこで、ガラスバイアルの底にシンチレータを固定したナノシリカ粒子水分散液を塗布して乾燥させ、そこにトリチウムを滴下することで計数値を得ることができた。溶媒なしに測定できたことは放射性廃液の減少という点で大変意義がある。(3)ナノシリカ粒子内にシンチレータとトリチウムを同時固定と評価及び(4)その放射能測定と評価では、シンチレータとトリチウム共存下でナノシリカ粒子を調製した。限外ろ過洗浄後に、LSCにて放射能を水溶液中で測定したがバックグラウンドよりわずかに高い程度であった。液体シンチレータを用いて測定するとトリチウムの放射能が得られたことから、本試料はトリチウムのβ線エネルギーの内部のシンチレータへの伝達が十分ではなかったと考えられた、この自己発光型ナノシリカ粒子の調製は、液体シンチレータを使用せずに検出が可能なため、細胞への取り込みなどの際に、効果的である。さらに、条件を調整して使用できるようにしたい。(5)トリチウムの使用、測定、回収を安全に行うことのできるシステムの提案について、H19H21にかけての研究により、ナノシリカ粒子中に、トリチウム及び炭素14についで固定することができた。こめ調製法を応用すれば他の放射性同位元素のナノシリカ粒子中への固定は可能である。これにより、飛散め抑えられたより安全な使用が可能になった。また、従来、有機溶媒を使用していたトリチウムの放射能測定が、溶媒を使用せずに行えることが可能となった。また、ナノシリカ粒子に固定することにより、水溶液中では、静電的に凝集させ沈殿させることが可能なため、溶媒とトリチウムを完全に分離することが可能となった。これらの結果から、安全な使用-回収の手法を提案することができた。放射性同位元素(RI)のシリカナノ粒子内への固定法について検討し、その取り込み濃度の評価を行うとともに取り込み法を最適化するという平成19年度の「研究の目的」について、検討した結果、固定法については、「実施計画」にあったRIイオンと化合物の組合わせ法では、イオンを用いているため、取り込み濃度については、放射能でしか評価できないことから、高価なRIを際限なく使用するおそれがあったので、放射性標識化合物(3-H化合物)を使用して固定する方法を選択した。260nmに吸収極大を持つ非放射性のATPに着目し、ATPのシリカ粒子への最大取り込み条件を限外ろ過した試料の吸光度から決定した。次に、3-H-ATPを購入し、ATPの最大取り込み条件を用いて3-H-ATPの固定を行った。その結果、限外ろ過洗浄後に、放射能を有する試料水溶液を得た。ところが、この試料水溶液を2週間放置した後、再び限外ろ過を行うと、試料水溶液のろ過液の放射能とろ過前の試料の放射能が同じになり、固定していた3-H-ATPが全て水溶液中に放出されたことがわかった。そこで、一度3H-ATPを固定したシリカの上にさらにシリカを2回成長させる(放射能が1/3になる時間から見積もって約40.7nmと推定)ことで、7週間たっても試料の放射能(173kBq)が最初の放射能の1/3に留まらせることに成功した。以上より、平成19年度の計画である、3-H化合物を固定したシリカナノ粒子を調製する事に成功した。これは、RI(3-H)をシリカナノ粒子中に固定した初めての結果であり、シリカナノ粒子の着色(可視化)や界面活性剤による沈殿による回収などにより具体的な放射性同位元素安全使用への道を開いた意義は大きい。今後、着色による汚染の明確化、RIの沈殿化によるRI廃液の減少の具体的かつ簡便な実施方法を計画に沿って研究・開発することが重要である。平成20年度の研究計画に従って^3H-ナノシリカ粒子を用いて次の2点について検討した。1.RIシリカナノ粒子の飛散率測定:モデルルームによる^3H-ATP水-エタノール溶液(370kBq/0.01m1)の飛散率が0.018%と測定されたため、今回調製した^3H-ナノシリカ粒子の放射能(1.8kBq/0.1m1)ではほとんどバックグラウンドレベルになることがわかった。このため、2の回収システムの構築において、^3Hの回収率を使ってナノシリカ粒子からの^3Hの溶出を評価することとした。また、^3H-シリカナノ粒子の可視化を行うために、ローダミンB色素を用いて^3H-ナノシリカ粒子の着色法を検討した。その結果、ローダミンB色素-シラン化合物を用いることでナノシリカ粒子を赤色に着色することがでぎた。2.RIシリカナノ粒子の回収システムの構築:^3H-ナノシリカ粒子及びローダミンB色素で赤色に着色した^3H-ナノシリカ粒子水分酸液に2価の陽イオンを添加した後、5分間14000rpmで遠心分離して^3H-ナノシリカ粒子を凝集体として分離した。

その後、上澄み液の放射能を測定し、上澄み液中に残存する^3Hの放射能から回収率を算出した。その結果、ローダミンBで着色した^3H-シリカナノ粒子において最大で、99.4%の^3Hを回収することができた。しかし、ローダミンB色素-シラン化合物で着色して粒子径を増加させる前後において48.4%から87.9%まで回収率が変化したことから、回収率は、ナノシリカ粒子の大きさにも依存することがわかった。従って、^3Hの溶出は最大でも0.6%以下である。以上より、^3H-ナノシリカ粒子の赤色着色による可視化と水溶液中からの^3Hの簡便な除去システムの構築による^3Hの安全使用法を提示できた意義は大きい。平成21年度の研究計画に従って、(1)シンチレータ(POPとPOPOP)のナノシリカ粒子中への固定を行い、蛍光スペクトルと吸収スペクトルから内包されていることを確認した。(2)シンチレータを固定したナノシリカ粒子を使用して、トリチウムの放射能の測定を行った。当初、水溶液中に分散させてこれにトリチウムを加えて液体シンチレーションカウンター(LSC)で放射能を測定したが、ナノシリカ粒子の濃度が低く、トリチウムとの距離が離れていたため、測定できなかった。そこで、ガラスバイアルの底にシンチレータを固定したナノシリカ粒子水分散液を塗布して乾燥させ、そこにトリチウムを滴下することで計数値を得ることができた。溶媒なしに測定できたことは放射性廃液の減少という点で大変意義がある。(3)ナノシリカ粒子内にシンチレータとトリチウムを同時固定と評価及び(4)その放射能測定と評価では、シンチレータとトリチウム共存下でナノシリカ粒子を調製した。限外ろ過洗浄後に、LSCにて放射能を水溶液中で測定したがバックグラウンドよりわずかに高い程度であった。液体シンチレータを用いて測定するとトリチウムの放射能が得られたことから、本試料はトリチウムのβ線エネルギーの内部のシンチレータへの伝達が十分ではなかったと考えられた、この自己発光型ナノシリカ粒子の調製は、液体シンチレータを使用せずに検出が可能なため、細胞への取り込みなどの際に、効果的である。さらに、条件を調整して使用できるようにしたい。(5)トリチウムの使用、測定、回収を安全に行うことのできるシステムの提案について、H19H21にかけての研究により、ナノシリカ粒子中に、トリチウム及び炭素14についで固定することができた。こめ調製法を応用すれば他の放射性同位元素のナノシリカ粒子中への固定は可能である。これにより、飛散め抑えられたより安全な使用が可能になった。また、従来、有機溶媒を使用していたトリチウムの放射能測定が、溶媒を使用せずに行えることが可能となった。また、ナノシリカ粒子に固定することにより、水溶液中では、静電的に凝集させ沈殿させることが可能なため、溶媒とトリチウムを完全に分離することが可能となった。これらの結果から、安全な使用-回収の手法を提案することができた。
肺がんの上皮間葉転換に伴う薬剤耐性の獲得機構の解明と臨床の予測

P-糖タンパク質(P-gp)は、様々な抗がん薬を基質として細胞外へ掃き出す排出系のトランスポーターであり、がん細胞における多剤耐性の原因のひとつとなっている。一方、がん細胞は上皮間葉転換(EMT)によって、浸潤および転移能を獲得し悪性化する。これまでに我々は、ヒト肺がん由来細胞であるHCC827細胞にSnail遺伝子を導入すると、EMTが誘導されるとともにP-gpの排出活性が増加することを明らかにしている。したがって、がんがEMTを起こしたときには、P-gpの機能亢進による薬剤耐性も獲得していることが示唆される。これらのことから、EMTおよびP-gpの機能亢進のいずれも抑制できる薬剤の開発が期待されるが、そのような薬剤は見出されていない。そこで本年度は、EMTを抑制することが確認されているヒストンデアセチラーゼ(HDAC)阻害剤エンチノスタット(Ent)が、Snail誘発性のEMTおよびP-gp活性化を抑制するか否かを検討した。まず初めに、Snail導入によってE-カドヘリンのmRNA発現量の低下およびビメンチンのmRNA発現量の増加を確認した。これに対して、Ent処理ではSnailによるそれぞれの発現変動が抑制され、EMTが阻害されることが確認された。また、P-gp基質薬物であるローダミン123(Rho123)を用いた排出および取り込み試験において、P-gpの輸送機能も阻害されることが確認された。さらに、Entは対照細胞よりもSnail導入細胞のP-gpをより強く阻害した。これらのことから、EntがP-gpの基質となることが想定されたが、我々は少なくとも低濃度EntはP-gpを阻害するものの、基質として認識されないことを確認している。以上の結果から、Ent治療がSnail誘発性のEMTだけでなく、P-gpを介した多剤耐性をも抑制することを示唆された。2018年度では、ヒト肺がん細胞にSnailの遺伝子を導入することでEMT誘発性のP-gpの輸送機能亢進を引き起こし、その機能亢進のメカニズムおよび阻害方法について各種検討を行なった。まずEMT時のP-gpの輸送機能亢進メカニズムを明らかにするため、P-gpの膜上発現を支える足場タンパクであるEzrin、Radixin、Moesin (ERM)タンパクに注目し、ERMタンパクの発現量変化と輸送機能に対する影響を評価した。その結果、肺がん細胞においては、SnailによってERMタンパクの中でもMoesinの発現量が顕著に増加していた。これに対して、Moesinの遺伝子発現をsiRNAによって抑制したところ、Snailの導入によって亢進したP-gpの輸送機能はSnail未導入群と同程度にまで抑制された。したがって、肺がん細胞におけるP-gpの輸送機能亢進にMoesinが関与していることが示唆された(日本薬剤学会第34年会発表)。また、阻害方法については、EMT抑制薬がP-gpの機能亢進をも抑制することが可能であれば、P-gp単独の阻害薬よりも有用であると考え、既存のEMT抑制薬を用いた検討をおこなった。まず、EMT抑制薬であるエンチノスタット(Ent)を用いて、Snail導入細胞に対する影響を評価したところ、EMTマーカーの発現抑制が確認されるとともに、浸潤能の低下が認められた。そこで、SnailによるP-gpの機能亢進に対するEntの影響を検討したところ、P-gp基質薬物の排出速度がEnt未処理と比較して有意に低下した。したがって、EMT抑制薬の中でもEntは、Snail導入によるP-gpの機能亢進に対する抑制作用を有することが示唆された(Tomono T. et al. PLoSOne. 6;13(7):e0200015 (2018 ).)。当初の計画どおり、まず肺がん細胞の足場タンパクを抑制したときのP-gpの機能変動におけるメカニズムを明らかにする。現在、足場タンパクのひとつであるMoesinの関与を示唆する結果を得ているが、その他のEzrinとRadixinが関与しているかについても検討していく。また、これらの足場タンパクの発現を抑制したとき、P-gpの機能が低下し、抗がん薬に対する耐性も減弱するかを細胞毒性試験により評価する。また、このときの細胞膜上におけるP-gpとERMタンパクの発現変動を評価する。さらに、ERMを活性化するリン酸化酵素群(RhoA: Ras homolog genefamily member Aなど)が、Snailによって誘導されるかをこれら酵素の阻害剤を用いて検討する。以上により、Snailによって誘発されたがん悪性化時のP-gpの機能亢進には、活性化されたERMタンパクによるP-gpの膜上発現誘導が原因となっていることを明らかにし、英文誌への投稿・受理を目指す。以上の他に、P-gp以外の掃き出しトランスポーターであるmultidrug resistance associated proteins (MRPs)およびbreast cancer resistance protein (BCRP)の輸送機能変動も薬剤耐性の原因となるため、これらの輸送機能が亢進するかについてもP-gpと同様の手法により検討する。さらに、共同研究先である群馬がんセンターより提供いただいた肺がん患者の臨床検体を用いて、SnailとP-gpの発現を評価する。

順調に検討が進めば、2019年度末までには足場タンパクあるいはその活性化因子のいずれかを抑制することで、悪性化したがん細胞の薬剤耐性克服方法を示すことができ、新規創薬標的を提案できるものと考えている。P-糖タンパク質(P-gp)は、様々な抗がん薬を基質として細胞外へ掃き出す排出系のトランスポーターであり、がん細胞における多剤耐性の原因のひとつとなっている。一方、がん細胞は上皮間葉転換(EMT)によって、浸潤および転移能を獲得し悪性化する。これまでに我々は、ヒト肺がん由来細胞であるHCC827細胞にSnail遺伝子を導入すると、EMTが誘導されるとともにP-gpの排出活性が増加することを明らかにしている。したがって、がんがEMTを起こしたときには、P-gpの機能亢進による薬剤耐性も獲得していることが示唆される。これらのことから、EMTおよびP-gpの機能亢進のいずれも抑制できる薬剤の開発が期待されるが、そのような薬剤は見出されていない。そこで本年度は、EMTを抑制することが確認されているヒストンデアセチラーゼ(HDAC)阻害剤エンチノスタット(Ent)が、Snail誘発性のEMTおよびP-gp活性化を抑制するか否かを検討した。まず初めに、Snail導入によってE-カドヘリンのmRNA発現量の低下およびビメンチンのmRNA発現量の増加を確認した。これに対して、Ent処理ではSnailによるそれぞれの発現変動が抑制され、EMTが阻害されることが確認された。また、P-gp基質薬物であるローダミン123(Rho123)を用いた排出および取り込み試験において、P-gpの輸送機能も阻害されることが確認された。さらに、Entは対照細胞よりもSnail導入細胞のP-gpをより強く阻害した。これらのことから、EntがP-gpの基質となることが想定されたが、我々は少なくとも低濃度EntはP-gpを阻害するものの、基質として認識されないことを確認している。以上の結果から、Ent治療がSnail誘発性のEMTだけでなく、P-gpを介した多剤耐性をも抑制することを示唆された。2018年度では、ヒト肺がん細胞にSnailの遺伝子を導入することでEMT誘発性のP-gpの輸送機能亢進を引き起こし、その機能亢進のメカニズムおよび阻害方法について各種検討を行なった。まずEMT時のP-gpの輸送機能亢進メカニズムを明らかにするため、P-gpの膜上発現を支える足場タンパクであるEzrin、Radixin、Moesin (ERM)タンパクに注目し、ERMタンパクの発現量変化と輸送機能に対する影響を評価した。その結果、肺がん細胞においては、SnailによってERMタンパクの中でもMoesinの発現量が顕著に増加していた。これに対して、Moesinの遺伝子発現をsiRNAによって抑制したところ、Snailの導入によって亢進したP-gpの輸送機能はSnail未導入群と同程度にまで抑制された。したがって、肺がん細胞におけるP-gpの輸送機能亢進にMoesinが関与していることが示唆された(日本薬剤学会第34年会発表)。
超高活性半導体光触媒の設計原理の確立とその検証

平成7年度までに、種々の市販あるいは実験室において調製した酸化チタンにその活性を検討した結果、液相系光触媒反応に大きく影響をおよぼす触媒の物性は、表面積と結晶化度であることが明らかになった。表面積が大きいほど、反応基質の吸着量が多いので活性は増大する。一方、半導体の結晶化度が高いものほど、結晶欠陥が少なく、そのため、励起電子と正孔の再結合が抑制されるので活性が向上するものと思われる。したがって、高活性な酸化チタンの条件が「表面積が大きく、かつ結晶化度が高い」であるという作業仮説は、いずれの酸化チタンも用いた反応系の場合でも適用できることを確認した。しかし、結晶化度と表面積は互いに密接に関係するうえ、おおまかにいえば逆方向に作用するため、高活性化の戦略は単純ではない。このような条件を満足する酸化チタンを調製することは、従来法、すなわち一旦水酸化チタンあるいはオキシ水酸化チタンを調製してからこれを焼成する方法ではほぼ不可能であるとの結論に達したので、新規な方法を模索したところ、まったく新しい金属酸化物調製法であるHyCOM(Hydrothermal Crystallization in Organic Media)法が、高表面積で、かつ結晶化度の高い酸化チタン粉末の調製を行うためにきわめて有効な手法であることが明らかになった。平成8年度は、さらに新しい調製法として、チタンアルコキシドの直接熱分解法(Thermal Decomposition:TD法)と、アルコールを溶媒をとして用い、加熱により発生する水を利用する移動加水分解法(Transfer Hydrolytic Crystallization in Alcohols:THyCA法)を開発し、その光触媒活性を検討した。その結果、白金を担持させた無酸素下の反応と無担持での酸素共存下の反応の両者について、過去最高の光触媒活性を得た。種々の市販あるいは実験室において調製した酸化チタンにその活性を検討した結果、液相系光触媒反応に大きく影響をおよぼす触媒の物性は、表面積と結晶化度であることが明らかになった。文献調査によって、過去の報告例をこの作業仮説にもとづいて整理しなおすことも試みたが、ほぼすべての場合について矛盾なく結果を説明することができた。したがって、高活性な酸化チタンの条件が「表面積が大きく、かつ結晶化度が高い」であるという、申請者らが提案してきた作業仮説は、いずれの酸化チタンも用いた反応系の場合でも適用できることを確認した。このような条件を満足する酸化チタンを調製することは、従来法、すなわち一旦水酸化チタンあるいはオキシ水酸化チタンを調製してからこれを焼成する方法ではほぼ不可能であるとの結論に達したので、新規な方法を模索したところ、まったく新しい金属酸化物調製法であるHyCOM(Hydrothermal Crystallization in Organic Media)法が、高表面積で、かつ結晶化度の高い酸化チタン粉末の調製を行うためにきわめて有効な手法であることを確認した。

したがって、高活性な酸化チタンの条件が「表面積が大きく、かつ結晶化度が高い」であるという作業仮設は、いずれの酸化チタンも用いた反応系の場合でも適用できることを確認した。しかし、結晶化度と表面積は互いに密接に関係するうえ、おおまかにいえば逆方向に作用するため、高活性化の戦略は単純ではない。このような条件を満足する酸化チタンを調製することは、従来法、すなわち一旦水酸化チタンあるいはオキシ水酸化チタンを調製してからこれを焼成する方法ではほぼ不可能であるとの結論に達したので、新規な方法を模索したところ、まったく新しい金属酸化物調製法であるHyCOM(Hydrothermal Crystallization in Organic Media)法が、高表面積で、かつ結晶化度の高い酸化チタン粉末の調製を行うためにきわめて有効な手法であることが明らかになった。平成8年度は、さらに新しい調整法として、チタンアルコキシドの直接熱分解法(Thermal Decomposition : TD法)と、アルコールを溶媒として用い、加熱により発生する水を利用する移動加水分解法(Transfer Hydrolytic Crystallization in Alcohols : THyCA法)を開発し、その光触媒活性を検討した。その結果、白金を担持させた無酸素下の反応と無担持での酸素共存下の反応の両者について、過去最高の光触媒活性を得た。
重水素置換と共鳴ラマン分光法による生理的条件下の薬物結合に伴う核酸構造変化の検出

位置選択的同位元素置換と紫外共鳴ラマン差スペクトルを組み合わせた"Isotope-edited Raman spectroscopy"により、希薄水溶液中において、DNA中の選択した1塩基のグアニンの微細な構造変化を検出した。[8-D]グアニンでラベルしたオリゴヌクレオチドとラベルしていないオリゴヌクレオチドの251nm励起紫外共鳴ラマン(UVRR)スペクトルを測定した。未置換体とラベル体の差スペクトルを計算すると、ラベル化した位置の塩基のラマンシグナルは現れるが、他の部分は相殺する。したがって、オリゴヌクレオチド中の選択したグアニンのラマンシグナルが抽出できる。Isotope-edited Raman spectroscopyからグアニン塩基の構造解析を行うための基礎データとして、同位元素置換による振動数変化を元にしたC8重水素化グアニン環の振動モードを調べた。ラマンバンドの水素結合感受性を、水素結合能の異なる各種溶媒に溶解した時のラマンスペクトルの比較により調べた。この結果、いくつかのラマンバンドから、グアニン環のN1-HとC2-NH_2、C6=O、N7それぞれの水素結合部位の状態を調べられることが解った。オリゴヌクレオチド22merの2本鎖DNAを用いて、Isotope-edited Raman spectroscopyの有用性を確認した。2本鎖DNAのグアニン塩基と直接水素結合することが知られているcAMP受容タンパク質(CRP)の存在下、非存在下で、UVRRスペクトルを測定した。その結果、CRPはグアニンのC6=Oと水素結合し、N7とは水素結合しないことが解った。Isotope-edited Raman spectroscopyは、生理的条件下、核酸-薬物系における特定のグアニン残基の構造情報が得られる優れた方法と考えられる。本研究の目的は、生理的条件に近い希薄水溶液中で、薬物がDNAに結合した時に起こる構造変化を、個々の塩基レベルで追跡する方法を確立することである。方法としては、紫外共鳴ラマン分光法と選択的同位元素ラベル法を組み合わせた、新規な構造解析法用いる。紫外共鳴ラマン分光法は、μM濃度での核酸-薬物複合体のスペクトルが測定できる。さらに、通常のオリゴマーと、着目する1塩基だけを重水素置換したオリゴマーを用いて、同一条件で紫外共鳴ラマンスペクトルを測定し、両者の差スペクトルを計算する。重水素置換した部位以外の状態は同じであるから、これらのスペクトルは互いに相殺しあい、差スペクトル上には、重水素置換した1塩基だけの情報が残る。今年度の研究実績として、特定のグアニン塩基について、そのイミダゾール環を8位を重水素ラベルとした、DNAオリゴマーを合成する方法を開発した。スペクトル解析を行うための基礎的研究として、置換イミダゾールについて、重水素化した場合のスペクトル変化を詳細に解析した。また、グアノシンモデル化合物を用いて、「未置換体-重水素置換体」の差スペクトルから、グアニン環の水素結合状態を明らかにできることを調べた。さらに、重水素置換オリゴマーを用いて、DNAへの相互作用様式がある程度明らかとなっているタンパク質(大腸菌のcAMP結合タンパク質)との結合に伴うスペクトル変化を調べることで、オリゴマー中の1つ1つのグアニン環の水素結合状態変化が解析できることを確認した。グアニン環を選択的にラベルしたオリゴマーの合成が可能となり、また、モデル実験のレベルであるが本方法の有用性を確認できた。来年度は、当初の研究計画通り、生理的条件下のDNAへの結合様式が未知である、Aureolic acid類の抗癌剤について、DNAとの相互作用様式を調べる予定である。本研究の目的は、共鳴ラマン分光法と選択的同位元素ラベル法を組み合わせた、新規な構造解析法を用いて、生理的条件に近い希薄水溶液中で、薬物がDNAに結合した時に起こる構造変化を、個々の塩基レベルで追跡する方法を確立することである。

共鳴ラマン分光法は、μM濃度でも核酸-薬物複合体のスペクトルが測定できる。さらに、通常のオリゴマーと、着目する1塩基だけを重水素置換したオリゴマーを用いて、同一条件で共鳴ラマンスペクトルを測定し、両者の差スペクトルを計算する。重水素置換した部位以外の状態は同じであるから、これらのスペクトルは互いに相殺し、差スペクトル上には、重水素置換した1塩基だけの情報が残る。昨年度、特定のグアニン塩基のイミダゾール環を8位を重水素ラベルしたDNAオリゴマーを合成する方法を開発し、また、差スペクトルの解析を行うための基礎的研究として、置換イミダゾールについて、重水素化した場合のスペクトル変化を詳細に解析した。今年度は、グアノシンモデル化合物を用いて、8位重水素化グアニン環の振動モードの解析、「未置換体-重水素置換体」の差スペクトルからグアニン環の水素結合状態を決定する方法、さらに、実際に重水素置換オリゴマーを用いて、オリゴマー中の1つ1つのグアニン環の水素結合状態変化が解析できることを発表した。Aureolic acid類に属する抗癌剤、Chromomycin A_3(CHR)について、そのDNAとの相互作用様式を調べた。NMRにより、(CHR)_2-Mg^<2+>とDNAの複合体の構造解析がなされている。一方、CHRはサブmM濃度で会合を起すこと、CHRとMg^<2+>の濃度比に依存して、(CHR)_2-Mg^<2+>錯体の構造が変わることも知られている。生理的条件に近い低[CHR]、低[CHR]/[Mg^<2+>]条件では、NMRで決定された構造とは異なる様式で、CHRがDNAに結合する事を示唆する結果を得た。