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サイト選択性ならびに規則度を制御した多元系窒化鉄ナノ粒子の創製とその磁性研究

レアアースフリーの高性能磁性材料の創出を目指して高飽和磁化Fe16N2ナノ粒子のFeの一部をM元素(M=V、Cr、Mn...)で置換して磁気異方性を高める研究を行っている。昨年度まで原料となるα-FeOOHナノ粒子のFeの一部をV、Cr、Mn、Co、Niで5 at%および10 at%置換する検討を行った。Co以外の元素では10 at%まで置換すると、還元してFe-M合金になったときの磁化の低下が大きく160 emu/gを下回ったので、5 at%の置換量に留めた。今年度は理論計算の結果、高い磁気異方性の発現が期待されるAlに着目し同様にα-FeOOHナノ粒子のAl置換系の検討を行った。また磁化の低下を抑制するためにCoとの複合置換α-(Fe95Co3Al2)OOH、α-(Fe95Co3V2)OOH、α-(Fe95Co3Mn2)OOHを出発原料として(Fe,M)16N2ナノ粒子の合成を試みた。はじめにα-(Fe,M)OOHナノ粒子の還元条件を検討したところCo、Niでは低い温度で還元されるのに対して、他の元素では還元温度が高くなる傾向を示した。引き続き行う窒化においても無添加系に比べ(Fe,M)16N2の生成率が窒化温度に対してたいへん敏感になることがわかった。また還元温度が高くなると、(Fe,M)16N2の生成率は低下する傾向があり、還元によって生成されたFe-Mナノ粒子の組織が窒化に対して何らかの影響を与えていることが示唆された。N原子の規則化およびそれが保磁力に及ぼす影響については、明確な実験結果が得られなかった。結果としては理論予想されたAl系が最も高い保磁力を示した。Co-Al複合添加系で窒化鉄系では最高レベルの2000 Oe程度の高い保磁力が得られた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。我が国のエネルギー戦略において、電力の過半を消費しているモーターの効率向上は最重要課題であり、モーターを構成するハード磁性材料およびソフト磁性材料の高性能化が必須となっている。とりわけ(Nd,Dy)-Fe-B磁石にはレアアースが大量に使用され供給不安が拭いきれないため、レアアースに依存しない材料が強く望まれている。本研究は、高飽和磁化材料α"-Fe16N2ナノ粒子の合成技術をベースに、FeをM元素(M=V、Cr、Mn...)で置換し、Nを規則あるいは不規則配位させることによって(Fe,M)16N2の磁気異方性を変化させてユビキタス元素による高性能磁性材料の創出を図ろうとするものである。具体的には多元系(Fe1-XMX)16N2ナノ粒子の合成方法を確立し、M元素のFe置換サイトの選択性およびNの規則・不規則配位を制御することによって、高い飽和磁化を有するハード磁性材料あるいはソフト磁性材料の実現を目指している。平成28年度は、最初に第一鉄塩水溶液の中和-湿式酸化法において第一鉄塩にFeSO4を、中和用にNa2CO3を用いてモル比、酸化温度等を変えて素原料であるα-FeOOHの生成条件を確立した。次にV、Cr、Mnを導入するため、これらの塩化物、硫化物を用い、反応時の条件を種々変えて合成実験を行った。いずれも高濃度でFeをM元素で置換することは難しく約5at%以下の導入に留まった。これらを還元しα-(Fe,M)ナノ粒子を合成した。還元温度が低いほど、M元素の量が多いほどFeOやFe3O4が生成しやすくなることがわかった。窒化条件も単相の(Fe,M)16N2を得るためには、より高温で反応させなければならないこと、高温にすると他の窒化物が生成しやすくなること等が明らかになった。M元素添加により(Fe,M)16N2が得られる還元条件、窒化条件はより厳しくなったと言える。M元素をFeに固溶させたFe1-XMXナノ粒子の合成条件を見出すのに多くの時間を費やした。M元素によって素原料となるα-(Fe,M)OOHナノ粒子の沈殿速度や粒成長速度等が全く異なり、それぞれのM元素にあった合成条件を見出さなければならなかった。窒化条件の検討は計画どおりに進んだが、Fe1-XMXナノ粒子のM元素のサイト選択性の検討を開始するまでには至らなかった。電力の過半を消費しているモーターの効率向上を図るため、磁性材料の高性能化が必須となっている。本研究は高飽和磁化Fe16N2ナノ粒子の合成技術をベースに、Feの一部をM元素(M=V、Cr、Mn...)で置換し、Nの配位を変化させることによって(Fe,M)16N2の磁気異方性を制御し、レアアースフリーの高性能磁性材料の創出を図ろうとするものである。具体的には多元系(Fe1-XMX)16N2ナノ粒子の合成方法を確立し、M元素のFe置換サイトおよびNの規則・不規則配位を可能にすることを目指している。昨年度は、第一鉄塩水溶液の中和-湿式酸化法を用いてα-FeOOHナノ粒子のFeの一部をV、Cr、Mnで置換する検討を行った。これらの元素で置換した場合、磁化の低下が大きかったので、今年度はCo、Niを選んだ。

これまで作製したV、Cr、Mn置換系も含めて構造解析および磁気特性の評価を行った。合成したα-(Fe,M)OOHナノ粒子の結晶性をX線回折で評価したところV、Ni、Mn、Cr、Coの順で高くなった。いずれも高濃度置換は難しく5 at%以下の導入に留まった。5 at%置換α-(Fe,M)ナノ粒子の磁化はCoとNiが207 emu/gとなり、Vの185 emu/g、CrとMnの178 emu/gに対して高くなった。次にα-(Fe,M)OOH →α-(Fe,M)2O3 →α-(Fe,M)→(Fe,M)16N2と変化させる還元・窒化プロセスにおいてガス反応条件を検討した。M元素を添加すると(Fe,M)16N2が得られる窒化条件は厳しくなり、これまでCo、Ni、Vについてのみ合成に成功しているが生成率は十分ではない。(Fe,M)16N2ナノ粒子の保磁力はCo、Niの場合は低くなり、Vの場合は高くなることがわかった。この理由を明らかにするため、真性的な磁気異方性の評価を進めている。M元素としてCo、Niを選ぶことにより磁化は高くなったが、結晶性の高いα-(Fe,M)OOHナノ粒子の合成が難しく、反応条件を見出すのに多くの時間を費やすこととなった。(Fe,M)16N2を合成するための還元条件および窒化条件もM元素によって異なり、(Fe,M)16N2の生成率を高くするためにガス反応条件の設定を詳細に行うことが必要となっている。しかしながら、合成に成功した系では、磁気特性の変化が現れており、M元素置換効果を明らかにする端緒を掴むことができたと考えている。レアアースフリーの高性能磁性材料の創出を目指して高飽和磁化Fe16N2ナノ粒子のFeの一部をM元素(M=V、Cr、Mn...)で置換して磁気異方性を高める研究を行っている。昨年度まで原料となるα-FeOOHナノ粒子のFeの一部をV、Cr、Mn、Co、Niで5 at%および10 at%置換する検討を行った。Co以外の元素では10 at%まで置換すると、還元してFe-M合金になったときの磁化の低下が大きく160 emu/gを下回ったので、5 at%の置換量に留めた。今年度は理論計算の結果、高い磁気異方性の発現が期待されるAlに着目し同様にα-FeOOHナノ粒子のAl置換系の検討を行った。また磁化の低下を抑制するためにCoとの複合置換α-(Fe95Co3Al2)OOH、α-(Fe95Co3V2)OOH、α-(Fe95Co3Mn2)OOHを出発原料として(Fe,M)16N2ナノ粒子の合成を試みた。はじめにα-(Fe,M)OOHナノ粒子の還元条件を検討したところCo、Niでは低い温度で還元されるのに対して、他の元素では還元温度が高くなる傾向を示した。引き続き行う窒化においても無添加系に比べ(Fe,M)16N2の生成率が窒化温度に対してたいへん敏感になることがわかった。また還元温度が高くなると、(Fe,M)16N2の生成率は低下する傾向があり、還元によって生成されたFe-Mナノ粒子の組織が窒化に対して何らかの影響を与えていることが示唆された。N原子の規則化およびそれが保磁力に及ぼす影響については、明確な実験結果が得られなかった。結果としては理論予想されたAl系が最も高い保磁力を示した。Co-Al複合添加系で窒化鉄系では最高レベルの2000 Oe程度の高い保磁力が得られた。M元素をFeに固溶させたFe1-XMXナノ粒子の合成条件を見出すのに多くの時間を費やした。M元素によって素原料となるα-(Fe,M)
ホルモン分泌における細胞内Ca情報伝達機構とその生理的意義の解明

研究代表者はsea urchin受精に必須の情報伝達経路であるCa^<2+>oscillationにcADPRを介するcalmodulin依存性CICR機構が関与している事を明らかにした。本研究では同様の機構が哺乳類ホルモン分泌細胞にも存在する事の証明、その詳細な分子機序・疾患発症との関連の解明を目的とした。(2)Sea urchin eggやラット細胞でのW7によるCa抑制を見た予備観察をもとに実験を進めたがW7以外のcalmod-ulin阻害剤(特異ペプチドなど)は哺乳類ホルモン分泌細胞Ca^<2+>シグナルを抑制しなかった。実験方法の問題の可能性もあるが、下記を併せ考えるとca-lmodulin-cADPR系は哺乳類ホルモン分泌細胞CICRでは作動しておらずW7作用の少なくとも一部は非特異作用だった可能性が高い。(3)哺乳類細胞mic-rosomeには単独ではcADPR反応性はないがsea urchinegg抽出物添加で反応性を惹起しうる事を観察していた為その精製も試みた。ところがこの活性も実験を繰り返すうちに失われた。種の違いによる可能性も考え研究を開始したハーバード大学から最初と同種のsea urchinを入手、再構築を試みたが現時点では哺乳類細胞microsomeにcADPR反応性をもたらす分画はない。予備実験で活性化が見られた理由として抽出物中のmicrosome分画混入の可能性がある。(4)哺乳類型cADPR反応性チャネルをヒト小脳由来cDNAライブラリからexpress-ion cloningの方法で得ることを目指し上記(2)(3)と平行して研究を開始したが発現系が失われ続行不可能に陥った。ホルモン分泌細胞内情報の一手段であるCa^<2+>oscillationの機構としてcADPRを会するcalmodulin依存性CICR機構関与の証明とそのより詳細な分子機序の解明が本研究の目的である。GH_4C_1細胞、AR42J細胞を用いて検討してきたが、予備検討で認めたW-7以外のcalmodulin阻害剤はCa^<2+>シグナルに抑制をかけない。理由として、仮説の正当性の問題や実験方法の未熟性以外に、細胞系が適切でない事が考えられた為、他のアプローチを検討している。(1)ラット甲状腺FRTL細胞を用いた検討:この細胞はTSHに反応して一つの受容体(TSH-R)がcAMP系とCa^<2+>系の2つのメッセンジャー系を起動するなどこれまでの細胞系と伝達機構が異なる。バセドウ病の原因であるTSAbにてもCa^<2+>上昇→増殖・分泌情報伝達を行う事が我々の検討からも明らかであり興味深い。本細胞においてW-7がCa^<2+>シグナルを抑制する事を確認しcADPR作用の関与を見る良いモデル系になると期待し詳細な検討に入っている。(2)digitonin-permeabilizationやmicrosomeprepration等で、cADPR,Ca^<2+>,calmodulinの相互作用のkinetics解析、未知のcofactorの分離を試みている。washしたpermeabilizedcellまたはmicrosomeで失活する活性を細胞質ホモジネート添加が回復させるが主成分の同定には至っていない。(3)ウニ型RyRLCをまずクローニングし、その後に哺乳類細胞スクリーニングに戻る事を考えていたが、RyRLCは大型分子であり良いウニライブラリが不可欠かつ難作業となる事が判明した。ヒト小脳由来cDNAライブラリを直接スクリーニングする方法への方針変更を検討中である。研究代表者はsea urchin受精に必須の情報伝達経路であるCa^<2+> oscillationにcADPRを介するcslmodulin依存牲CICR機構が関与している事を明らかにした。

(2)Sea urchin eggやラット細胞でのW7によるCa抑制を見た予備観察をもとに実験を進めたがW7以外のcalmodulin阻害剤(特異ペプチドなど)は哺乳類ホルモン分泌細胞Ca^<2+>シグナルを抑制しなかった。実験方法の問題の可能性もあるが、下記を併せ考えるとcalmodulin-cADPR系は哺乳類ホルモン分泌細胞CICRでは作動しておらずW7作用の少なくとも一部は非特異作用だった可能性が高い。(3)哺乳類細胞microsomeには単独ではcADPR反応性はないがsea urchin egg抽出物添加で反応性を惹起しうる事を観察していた為その精製も試みた。ところがこの活性も実験を繰り返すうちに失われた。種の違いによる可能性も考え研究を開始したハーバード大学から最初と同種のsea urchinを入手、再構築を試みたが現時点では哺乳類細胞microsomeにcADPR反応性をもたらす分画はない。予備実験で活性化が見られた理由として抽出物中のmicrosome分画混入の可能性がある。(4)哺乳類型cADPR反応性チャネルをヒト小脳由来cDNAライブラリからexpression cloningの方法で得ることを目指し上記(2)(3)と平行して研究を開始したが発現系が失われ続行不能に陥った。
宇宙塵マントル層における星間分子常磁性種のESRその場観測

最終年度は、これまで行ってきたメチルシランおよびメチルゲルマンからの水素原子トンネル引抜き反応の発展として、ジシラン(SiH_3SiH_3)からの水素原子引き抜き反応をin situ ESR法を用いて調べた。水素原子およびCH_3ラジカルによる水素原子引き抜き反応は、メチルシラン系よりも反応速度が大きいため、4K-77Kの極低温で試料調製直後に、ジシリルラジカルに由来する比較的強いESRスペクトルを観測した。水素原子引き抜き反応が早い原因として、ジシランにおける頻度因子の増加および反応前後の局部構造の変化が小さいことがトンネル反応に有効に作用していると考えられる(投稿準備中)。また、77K以下の低温固相中で、CH_3XD_3(X=Si, Ge)のCH_3-基とCD_3ラジカルとの置換反応が、2分子ホモリティック置換反応(S_H2)的に起こることを見出した。ab initio MO計算結果によると、生成物であるCD_3XD_3の零点振動エネルギーは、反応物CH_3XD_3よりも約1 kcalmol^<-1>小さい。選択的重水素化による反応前後の零点エネルギー差およびX部位からの水素原子引き抜き速度の減少(1/5200)による顕著なH/D同位体効果により、メチルラジカルのS_H2的反応をESR観測できたと考えられる(Chem.Phys.Lett.投稿中:CPLETT-05-642)。この反応は、SiやGeを結合中心とする超原子価結合からなる反応前駆体を経由している可能性があり、宇宙塵および低温固相中の化学反応として大変興味深く、今後の展開が期待できる。初年度は、直流高電圧プラズマ法による水素原子発生条件の最適化を行った。ESR測定用真空チャンバーに新しく取り付けたガス導入用ノズルから、プラズマ発生と同時にArガスを吹き付けることにより、水素原子を5 K Arマトリックス中に補足した。水素原子の収率は、電圧:3kV-5kV,電流:0.01mA0.25mA,ガス組成:H_2/He=0.20.5の条件下で比較的高いことがわかった。水素原子と共に生成する常磁性種(CH_3、CHOおよびNラジカル)が問題となったが、ターボ分子ポンプの使用による真空度の改善および光学トラップの使用によりほぼ解決できた。また、低温固相におけるシリル基とメチル基水素の反応性の違いを調べるため、最も単純なアルキルシランであるメチルシラン(CH_3SiH_3)とH原子およびCH_3ラジカルとの反応性についてESR法を用いて調べた。3 K-120 Kの低温固相中において、シリル基水素の引き抜かれたメチルシリルラジカル(CH_3SiH_2)が高選択的に生成することをESR法で直接観測した。77KにおけるCH_3ラジカルによる水素原子引き抜きの反応速度は,k_<(Si-H)>=3.6x10^<-2>s^<-1>およびk_<(Si-D)>=6.9x10^<-6>s^<-1>(k_<(Si-H)>/k_<(Si-D)>=5200),20K以上における活性化エネルギーは、E_<a(Si-H)>=0.85kJmol^<-1>およびE_<a(Si-D)>=8.9 kJmol^<-1>(E_<a(Si-H)>/E_<a(Si-D)>=1/10)と評価できた。大きなH/D同位体効果が観測できたことから、シリル基水素の引き抜き反応では量子力学的トンネル効果の寄与が大きいことがわかった。次年度は、宇宙塵モデル反応として、プラズマ法により生成した基底状態水素原子と窒素原子、アセチレンおよびメチルシランとの低温固相化学反応を調べる。本年度は、希ガス吹き付け装置の性能評価試験と実験条件のファインチューニングを行う目的で、IR法で詳細に調べられているアセチレン系の水素原子付加反応についてin-situ ESR測定を行った。4Kで、Ar希釈した水素およびアセチレンガスを、5Kに冷却したコールドロッドに流速1.5std.cm^3/minで5分間ずつ交互に繰り返し40分間蒸着させた。この試料において、信号強度は弱いがビニルラジカルに特徴的なスペクトル線形(7mT(1H),3.7mT(1H),1.6mT(1H))を観測できた。IR研究では、アセチレンへの水素原子付加で生成するビニルラジカルは、その反応性が高いために定常状態では検出できないと報告されている。しかしながら、今回、ESR法を用いると、常磁性中間種であるビニルラジカルを直接観測することができた。また、昨年度行ったシリル基からの水素原子トンネル引き抜き反応の発展として、炭素・ケイ素と同じIVB属元素のゲルマニウムをエタンに1つ導入したメチルゲルマン(CH_3GeH_3)を取り上げた。CH_3GeH_3とH原子およびCH_3ラジカルとの反応性についてESR法を用いて調べた。いずれの場合も、4K-77Kの低温固相中において、ゲルミル基水素が引抜かれたメチルシリルラジカル(CH_3SiH_2)が高選択的に生成することをESR法で観測した。77KにおけるCH_3ラジカルによる水素原子引抜きの反応速度(k_<Si-D>)は6x10^<-3>s^<-1>であり、(k_<(Ge-D)

>/k_<(Si-D)>=870),20K以上の温度領域の見かけの活性化エネルギーとして、E_<a(Ge-D)>=4.1kJmol^<-1>を評価できた(E_<a(Si-D)>/E_<a(Ge-D)>【approximately equal】2)。最終年度は、これまで行ってきたメチルシランおよびメチルゲルマンからの水素原子トンネル引抜き反応の発展として、ジシラン(SiH_3SiH_3)からの水素原子引き抜き反応をin situ ESR法を用いて調べた。水素原子およびCH_3ラジカルによる水素原子引き抜き反応は、メチルシラン系よりも反応速度が大きいため、4K-77Kの極低温で試料調製直後に、ジシリルラジカルに由来する比較的強いESRスペクトルを観測した。水素原子引き抜き反応が早い原因として、ジシランにおける頻度因子の増加および反応前後の局部構造の変化が小さいことがトンネル反応に有効に作用していると考えられる(投稿準備中)。また、77K以下の低温固相中で、CH_3XD_3(X=Si, Ge)のCH_3-基とCD_3ラジカルとの置換反応が、2分子ホモリティック置換反応(S_H2)的に起こることを見出した。ab initio MO計算結果によると、生成物であるCD_3XD_3の零点振動エネルギーは、反応物CH_3XD_3よりも約1 kcalmol^<-1>小さい。選択的重水素化による反応前後の零点エネルギー差およびX部位からの水素原子引き抜き速度の減少(1/5200)による顕著なH/D同位体効果により、メチルラジカルのS_H2的反応をESR観測できたと考えられる(Chem.Phys.Lett.投稿中:CPLETT-05-642)。この反応は、SiやGeを結合中心とする超原子価結合からなる反応前駆体を経由している可能性があり、宇宙塵および低温固相中の化学反応として大変興味深く、今後の展開が期待できる。
金属箔ベルト法を用いたTBABセミクラスレートハイドレートの生成

本研究では,金属箔ベルト生成方法を用いて,TBABハイドレートの生成に与える諸因子の影響を評価することで,TBABハイドレートの結晶成長メカニズムの解明することを目的にして,以下のプロセスで研究を進める.まず初めに,装置作成および装置の検証を行う.次に,ハイドレート結晶状態と結晶成長先端形状を観察する実験を実施し,その観察結果を分析することで,結晶成長プロセスの概形を捉える.さらに,ベルト送り速度,冷却板温度,水溶液濃度などの基礎因子を変化させて,結晶状態・形状に与える影響について検討する.最後に,得られた結果を踏まえて,結晶状態制御の可能性の検討を行う.本研究では,金属箔ベルト生成方法を用いて,TBABハイドレートの生成に与える諸因子の影響を評価することで,TBABハイドレートの結晶成長メカニズムの解明することを目的にして,以下のプロセスで研究を進める.まず初めに,装置作成および装置の検証を行う.次に,ハイドレート結晶状態と結晶成長先端形状を観察する実験を実施し,その観察結果を分析することで,結晶成長プロセスの概形を捉える.さらに,ベルト送り速度,冷却板温度,水溶液濃度などの基礎因子を変化させて,結晶状態・形状に与える影響について検討する.最後に,得られた結果を踏まえて,結晶状態制御の可能性の検討を行う.
核膜孔複合体を指標とした細胞核構築基盤の解析

本研究では、ヒト培養細胞を用いて細胞核構築における核膜とクロマチンの相互作用の関係を分子レベルで探るきっかけを得ることを目的とし、核膜の最も顕著な構造体である核膜孔複合体の機能と動態を解析を進めた。その結果、細胞核構築を考える上で重要と思われる下記の新しい知見を得ることができた。1)全てのヒト培養細胞に共通する現象として、細胞周期に依存して核膜孔複合体が規則的にその分布と数を変えること、また、その変化がラミンを中心とする核内膜タンパク質によって引き起こされることを見つけた(Maeshima et al., 2006)。この結果を得て、複数の核膜孔複合体構成因子並びに、核内膜タンパク質を同時発現する安定発現株を取得することで(Yahata et al., J. Mol. Biol., 2007)、間期核における核膜孔複合体の形成過程とダイナミクスを可視化することに成功した。この発現系を利用して、膜タンパク質POM121の核膜孔複合体形成の重要性を示し(Funakoshi et al., FEBS Let, 2007)、間期核膜上に新たに形成される核膜孔複合体を検出する解析系を樹立することができた。現在、核膜孔形成が細胞周期シグナルによって厳密にコントロールされていることがわかり、その前駆体構造を捉えている(投稿準備中)。2)核膜孔複合体を介して、importin α/β輸送経路で核の中に運搬されるクロモクネシンKidが、importin α、importin β、並びに分裂期染色体から生成されるRanGTPの作用で、染色体上にローディングされることを示した(Tahara et al., JCB, 2008)。これは、核-細胞質間輸送を担う因子が、核膜のない細胞分裂期において染色体構築と機能に寄与することを示した最初の現象である。細胞の持つ遺伝情報を保持する細胞核は、細胞外環境の変化や細胞周期進行などに応じて異なる機能発現をする動的な細胞内器官である。核膜は、核内高次クロマチン構築のための重要な足場の1つであると考えられるが、その分子基盤は殆ど明らかにされていない。細胞核構築における核膜の重要性を意識し、核膜に存在する核膜孔複合体に着目して細胞周期を通したその挙動の変化を調べた。細胞分裂を終えた核膜新生時に、核膜孔複合体は姉妹染色体上に不均一に分布するように構築され、細胞周期の進行に伴ってG1期からS期にかけてその不均一分布が解消されることを見いだした。核膜孔複合体は、B-typeラミンの分布と一致する一方で、A-typeラミンの分布領域から排除される。B-typeラミンと相互作用するLBRは核膜孔複合体の分布と一致し、A-type laminと相互作用するemerinは核膜孔複合体の分布領域から排除される。A-typeラミンをsiRNAでknock-downすると、核膜孔複合体の不均一分布が解消される一方で、lamin Aを過剰発現すると、核膜孔複合体のない領域が核膜上に誘引される。これらの結果から、核膜孔複合体の核膜上の分布は核内膜タンパク質の分布と密接な繋がりをもち、その構造が細胞周期進行に伴ってre-organizeされることがはじめて明らかになった(Maeshima et al.2006)。現在、核膜孔複合体の挙動が変化するG1期からS期にかけて、核膜上に核膜孔複合体が新生されることをライブイメージングで捉えることに成功しており、そのメカニズムの解析中である。

また、A-typeラミンと結合するLap2αの発現が大腸癌組織で強く亢進されること、Lap2αをsiRNAでknock-downすると細胞周期がG1期で停止して増殖が抑制されることを見いだしており、そのメカニズムについても解析中である。細胞核構築における核膜とクロマチンの相互作用の関係を探るため、核膜の最も顕著な構造体である核膜孔複合体の挙動が細胞機能に応じてどのように変化するのかを調べている。本研究を通してこれまでに、ヒト培養細胞の細胞周期において、1)G1期からDNA複製期にかけて、核膜孔複合体の分布が崩れ、G2期には核膜全面に均一に分布するようになること、2)分布の均一化に伴って核膜孔の数が増えること、3)核膜孔複合体の分布が核内膜タンパク質であるラミンに影響を受けることを見いだしている。本年度は、間期核における核膜孔複合体の形成過程とダイナミクスを可視化することにより、核膜と核内構造の相関に変化が生じる細胞周期タイムポイントを同定する、ことに焦点を絞って研究を進めた。まず、部位特異的組換え反応(Flp/FRT)を利用して、染色体上の特定部位に1数個の遺伝子を効率よく組み込む原理を利用した発現ベクターに転写干渉を防ぐインシュレーターを組み込み、複数のcDNAを効率よく同時に細胞内に導入して発現させるマルチ遺伝子発現システムを共同研究で開発した。この発現システムで複数の核膜孔複合体構成因子の安定発現株を取得した。その中で、核膜孔複合体の中で最も安定に存在すNUP133-YFPの発現株に着目し、488mmレーザーをもちいて核膜表面のある核膜孔領域をbleachすることで、間期核膜上に新たに形成される核膜孔複合体を検出する解析系を考案した。HeLa細胞をnocodazole処理で分裂期に同調し、release後、経時的にbleachすることで、核膜孔複合体が形成される細胞周期タイミングを詳細に調べた。様々なCDK阻害剤によって細胞周期進行を阻害した結果、間期の核膜孔形成が、細胞周期によって厳密にコントロールされていることが示された(投稿準備中)。新たな知見を得た意義のある研究成果である。
非定常時系列信号の解析に関する研究

自然現象、社会現象について観測される信号はほとんど非定常現象である。しかし、従来のほとんどの理論では対象とする現象を定常と仮定しており、解析結果の信頼性および有効性が限定されている。また、信号解析方法の研究目標の一つとして、生物のシステム有する繊細性・多様性・高感度性に匹敵できる信号の検出および分析能力の実現にあると考えられる。人間を含む生物は非定常信号の中から速い時間変化を追跡的に感知し、その特徴の変化を利用し、信号の含む複雑な要因を分離している。これら非定常信号に対する信号解析方法の高度化への進展が望まれている。本研究では、信号の有する性質のうち、定常性の部分よりもむしろ非定常性の部分に重要な情報があるという考えに基づき、非定常時系列のスペクトル解析法、波形の解析法についての研究を行った。さらにこれらの解析方法を用いて、生体信号への適用研究を試みた。また、非定常信号のひとつとして変調信号を考え、スペクトル拡散変調に関する研究とその移動無線通信への適用研究を行った。(1)非定常時系列の解析方法の研究非定常信号の位相情報を利用した解析,特徴抽出方法の研究について電子情報通信学会英文論文誌にて研究成果発表を行った。(2)非定常信号のスペクトル解析の生体信号への適用睡眠時の脳波は時々刻々変化する非定常信号である。睡眠紡錘波は継続時間が1秒前後であり、非常に変化しやすい非定常信号である。非定常スペクトル解析法を睡眠時脳波の解析に用い、浅いREM睡眠、深いREM睡眠における特徴波の性質について研究を行い、電子情報通信学会にて研究成果を発表した。(3)スペクトル拡散変調に関する研究非定常信号のひとつとして変調信号を考え、スペクトル拡散変調に関する基礎的研究を行い、適用研究として移動体通信における広帯域CDMAの研究を行った。IEEEおよび電子情報通信学会に研究成果を発表した。自然現象、社会現象について観測される信号はほとんど非定常である。しかし、従来の理論では現象を定常と仮定しており、解析結果の信頼性が制限される。本研究では非定常時系列の瞬時の特性と時変特性に着目した解析法の研究およびその適応研究を行った。(1)生体の信号処理の研究(電子情報通信学会論文誌に発表)(2)波形解析の研究非定常時系列について位相に含まれる情報のパラメータ化に関する研究を行った。(電子情報通信学会論文誌,IEEEにて発表)信号解析方式の適用分野は多岐に亘り、自然・生体現象に由来するものから情報・通信システムに関わる人工的なものまで含み、多様で複雑である。複雑性のなかで特に解析の困難なものとして、非定常性を有する信号があげられる。つまり、時間軸において変化しやすく、従来の定常性を仮定した理論及び方法では解析結果の信頼性が制限されるという問題があった。本研究では、定常性を仮定した部分よりもむしろ非定常性の部分に情報があるという考えの基に、1996年度において行った方法論の研究を受けて、生体、通信における実データへの応用研究を行うとともに本科学研究補助金による研究の成果発表を中心に行った。(1)変調モデルによる波形解析の方法論非定常信号の位相情報も考慮した解析,特徴抽出方法の研究について電子情報通信学会英文論文誌にて発表を行った。睡眠紡垂波などは継続時間が1秒に満たないものもあり、非常に変化しやすい。

浅いREM睡眠,深いREM睡眠での睡眠紡垂波とアルファ波,デルタ波の関係を明らかにし、電子情報通信学会英文論文誌にて発表を行った。(3)無線通信における音声信号への適用無線通信における信号処理は、従来の有線回線と異なり、自然環境による歪やデータ誤りなど高雑音の対処が求められる。高雑音耐性のある広帯域符号分割多重化方式(Wideband CDMA:IS-665)について、ワシントン及びニューヨークで開催された米国標準化方式(TlPl委員会)に出席し技術報告を行った。また、電子情報通信学会誌において解説論文を発表した。
介護老人福祉施設での終末期ケア行動に看取り介護加算導入が及ぼす効果と今後の課題

看取り介護加算の導入による施設内3者(管理医師・看護師・ケアワーカー)の終末期ケア行動への変化を大阪府下の41施設358名の協力を得て実施した。その結果、施設内での三者の協働作業の実態の調査の結果、各職種の専門性と業務の特性を理解しつつ協働体制をもつことが不可欠なこと。施設内では施設長による施設運営方針が重要であり、看取り介護加算を積極的に導入する姿勢であることが不可欠であることがわかった。現在、わが国の高齢者の生活形態は夫婦世帯や単独世帯の増加に伴い、老後の生活場所の選択肢の一つとして施設での生活が望まれるようになり、特に介護保険導入後は高齢者施設の果たす役割や位置づけは高くなっている。施設入居者の特徴として後期高齢者の増加や重症化のために、必然的に施設で最期の時を迎える割合も増加している。本研究では平成18年度より創設された看取り介護加算の導入により医師を始め看護師、介護福祉士の終末期ケア行動にいかなる変化が生じているか、その実態について明らかにし、今後の課題を考えるものである。当初は、来年度に予定していたアメリカにおける高齢者施設の実態と高齢者の意識(特に日系アメリカ人の死についての意識)に関する実情を知るための訪問・調査を今年度に実施した。これは施設の紹介者であり、実際にアメリカの施設の勤務者である人の都合によるものである。(今年度中に退職して日本に帰国する予定して為である)9月3日より10日間の日程で、サンフランシスコ地区の4ケ所の高齢者用施設の見学を実施した。次に看護師と介護福祉士の行っている終末期ケアの実態と死生観、業務に対する協働の意識等についての調査を実施した。大阪市立大学の学内倫理委員会を経て両スタッフ各5名の予備調査を実施して調査表を作成した。調査対象者を大阪府下の全施設とした。333施設の施設長に郵送にて調査依頼をし、41施設より協力の返事をもらった。次に41施設に対して希望枚数900枚を郵送し約350名からアンケートの回答が郵送されてきた。現在郵送されてきたアンケートの集計作業に入ったところである。次に管理医師の業務実態と意識・及び3者の協働についての考え等について、看取り介護加算を実施している施設・していない施設のそれぞれ5名ずつの医師について聞き取り調査を実施するべく、コンタクトを取っているところである。本研究の平成19年度の課題は看取り介護加算の導入により医師、看護師、介護福祉士の終末期ケア行動にいかなる変化が生じているか、施設内での協働作業の実態について明らかにし、今後のあり方を考えることである。本研究は大阪市立大学の学内倫理委員会を経て、調査対象者を大阪府下の全施設とした。333施設の施設長に郵送にて調査依頼を行い結果的に41施設、約350名からアンケートの回答が郵送され、そのアンケートの集計作業及び分析作業を行った。ケアワーカーと看護師の業務の実態と理想とする業務との相違や相手に対する期待や不満等が具体的に現れてきた。次にアンケート結果の中の自由記述欄をピックアップして、集計分析を行い(約半数が記載している)ケアワーカーと看護師の終末期ケアに関する具体的な考え方をまとめた。さらに3施設の管理医師のヒアリングを行い、福祉施設における医師の業務実態と意識及び介護福祉士・看護師への考え方・課題を聞き取った。福祉施設内における医師・看護師・ケアワーカー3者の協働についての現状と考え方、今後のあり方についての分析を行った。このヒアリングを通して施設内での終末期ケア行動に対する協働体制の重要性が明らかになってきた。そのためには各職種の専門性・特徴を理解していく努力が重要であるということ。特に介護老人福祉施設においては施設長をはじめとしたリーダーの施設運営方針や役割が最も重要であることが示唆された。

そのためには各職種の専門性・特徴を理解していく努力が重要であるということ。特に介護老人福祉施設においては施設長をはじめとしたリーダーの施設運営方針や役割が最も重要であることが示唆された。医師へのヒアリングとして大阪府下の管理医師のヒアリングに加えて、奈良県の病院、特別養護老人ホームの管理医師からも行い、さらに施設内での事例検討会への参加も行い、三者の協働の取り組みについての実態把握ができた。平成21年度は研究期間の最終年度にあたるため国内学会(日本死の臨床会)、国外学会(アメリカ老年学会年次総会)にポスター発表を行い、成果報告をした。
心サルコイドーシスにおける帯状疱疹ウイルス感染の関与の検討

本研究では、サルコイドーシスの病因として、水痘・帯状疱疹ウイルス(VZV)およびPropionibacterium acnes (P. acnes)の感染の関与を検討することを目的として、血清学的検討、病理組織学的検討および分子生物学的検討を行った。結果的に、174種類のウイルスと75種類の細菌・真菌の網羅的検索において感染性微生物の遺伝子の存在は証明されなかった。サルコイドーシスの肉芽腫内に、VZVおよびP. acnesを含めて活動性の微生物が存在する可能性は低いことが示唆された。初年度の研究計画に基づいて、サルコイドーシスにおける水痘・帯状疱疹ウイルス(varicella-zoster virus: VZV)および単純ヘルペスウイルス(herpes simplex virus: HSV)感染の関与について検討した。サルコイドーシス患者の血清を用いて抗VZV抗体価(IgG、IgM)および抗HSV抗体価(IgG、IgM)を測定した。また、サルコイドーシス患者のリンパ節生検試料、皮膚生検試料および心筋生検試料を用いてVZVの免疫組織学的検索および、polymerase chain reaction法によるVZV-DNAの検索を行った。その結果、サルコイドーシス患者群と対照群において、血清抗VZV抗体価に有意な差は認められなかった。また、心臓病変を有する(心サ症)群と有さない(非心サ症)群の間にも血清抗VZV抗体価に有意な差は認められなかった。さらに、サルコイドーシス患者の全ての生検試料においてVZV-DNAは検出されなかった。血清抗HSV抗体価(IgG)については対照群と比較して、サルコイドーシス患者において高値を示す割合が高い結果が得られた。現時点では、サルコイドーシスにおけるVZVの病因論的意義は高くない可能性が示唆される研究成果となっている。今後、1)患者数や試料数を増やしての検討、2)方法論とくに免疫染色における抗体の再検討、3)水痘・帯状疱疹ウイルス以外のものも含めて、サルコイドーシスの病原微生物を特定する可能性を検討することなどが必要と考えられる。しかし、得られた結果が、当初予期していたものとは異なる結果であり、サルコイドーシスにおけるVZVの病因論的意義は高くない可能性も示唆される研究成果となっている。初年度(平成27年度)の研究結果では、サルコイドーシス患者群と対照群において、血清抗VZV抗体価に有意差を認めず、また、サルコイドーシス患者の全ての生検試料において、VZV-DNAが検出されなかったことから、サルコイドーシスにおけるVZVの病因論的意義は髙くない可能性が示唆された。そこで、本年度(平成28年度)は、サルコイドーシスの病原微生物を特定する可能性を求めて、水痘・帯状疱疹ウイルス以外のものも含めて、病原微生物を広く網羅的に探索することに、研究計画を修正して推進した。その結果、当初サルコイドーシス患者の一部の生検試料において、Propionibacterium acnes (P.acnes)の遺伝子が検出された。これは環境内には存在しないが、パラフィン切片を作成する際に標本作成者の手指などからしばしばcontaminationすることがよく知られている。それを排除するため、対照群を含めて生検サンプル数を増やして再度追加実験を行い、その際、標本作成時に手袋とマスクを着用して、さらに清潔な刃を用いてcontaminationの防止に細心の注意を払った。その結果、174種類のウイルスと75種類の細菌・真菌の網羅的検討において感染性微生物の遺伝子の存在は証明されなかった。サルコイドーシスの肉芽腫内に活動性の感染性微生物が存在する可能性は低いことが示唆された。従来より、サルコイドーシスの病因として感染性微生物、とくにMycobacteriumとPropionibacteriumの関与が検討されてきたが、未だに結論は出ていない。本年度(平成28年度)までの我々の研究結果からは、活動性の感染性微生物の関与の証左は得られていない状況となっている。本年度(平成28年度)は、サルコイドーシスの病原微生物を特定する可能性を求めて、水痘・帯状疱疹ウイルス以外のものも含めて、病原微生物を広く網羅的に探索することに、研究計画を修正して推進した。サルコイドーシスの肉芽腫内に活動性の感染性微生物が存在する可能性は低いことが示唆され、一定の研究成果が得られた。そこで、昨年度(平成28年度)は、サルコイドーシスの病原微生物を特定する可能性を求めて、水痘・帯状疱疹ウイルス以外のものも含めて、病原微生物を広く網羅的に探索することに、研究計画を修正して推進した。

サルコイドーシスの肉芽腫内に活動性の感染性微生物が存在する可能性は低いことが示唆され、一定の研究成果が得られた。従来より、サルコイドーシスの病因として感染性微生物、とくにMycobacteriumとPropionibacteriumの関与が検討されてきたが、昨年度(平成28年度)までの我々の研究結果からは、活動性の感染性微生物の関与の証左は得られていない状況となった。最終年度の本年度(平成29年度)は、当初、病原微生物遺伝子の網羅的探索や感染微生物の関連蛋白に関して、サンプル(症例)数をさらに増やして検討することを目標としていたが、将来への更なる研究の発展・推進のために、研究目的を修正した。すなわち、症例を心臓サルコイドーシスおよびそれと同様の病態を示す心筋症患者に限定して、18F-FDG PETを行い、それらの疾患における18F-FDG PETの所見を比較解析するとともにVZVや炎症の病因論的意義の関与についても検討を試みることとした。本研究では、サルコイドーシスの病因として、水痘・帯状疱疹ウイルス(VZV)およびPropionibacterium acnes (P. acnes)の感染の関与を検討することを目的として、血清学的検討、病理組織学的検討および分子生物学的検討を行った。結果的に、174種類のウイルスと75種類の細菌・真菌の網羅的検索において感染性微生物の遺伝子の存在は証明されなかった。サルコイドーシスの肉芽腫内に、VZVおよびP. acnesを含めて活動性の微生物が存在する可能性は低いことが示唆された。1)患者数や試料数を増やしての検討:当初の研究計画よりも、さらに検査項目を増やすことを検討している。また、当初の研究計画の一つである非心サ症例から心サ症例へ進展した症例があれば、血清抗VZV抗体価等の推移を比較検討する。2)方法論とくに免疫染色における抗VZV抗体の再検討を行う。また、一方で、サルコイドーシスの病原微生物を特定する可能性を求めて、水痘・帯状疱疹ウイルス以外のものも含めて病原微生物を網羅的に探索するなど、当初の研究計画の修正も視野に入れて、新たな研究推進計画を検討することを考えている。1)病原微生物遺伝子の網羅的探索に関して、サンプル数をさらに増やして検討する。2)これまでの網羅的検討において、MycobacteriumとPropionibacteriumを含めて、感染性微生物の存在は証明されなかった。サルコイドーシスの肉芽腫内に活動性の感染性微生物が存在する可能性は低いと思われる。しかし、何らかの抗原が契機となって、宿主側の要因と相まって、免疫応答が進行してサルコイド肉芽腫が発症することには相違ないと考えられている。それらの抗原が何であるのか、感染性微生物の遺伝子ではなく、いわゆる「関連蛋白」の可能性もあり、今後、感染性微生物「関連蛋白」の検討も含めて研究を推進していくことも考えられる。循環器内科学当初予期したものと異なる研究成果が得られたため、研究計画がやや遅れている状況にある。また、研究方法の中の血清抗体価測定などの諸検査を外部業者に委託し、当初予定していた直接経費内の物品購入を行わず、その他の経費として計上支出したことによる。持越し金額は多額ではなく、概ね順調に使用されたと考える。1)患者数や試料数を増やして研究を進めるために使用する。
嗅細胞の匂い受容シグナリング及び脳への情報伝達を制御する膜蛋白質群の機能解析

私たちは、匂いセンサーとして中心的役割を果たす嗅細胞の機能発現を調節する膜蛋白質群に焦点を当てて研究を行っている。とりわけ本研究班においては、嗅細胞特異的新規ゴルジ膜蛋白質#123(未発表)及び嗅細胞軸索サブセットに発現する免疫グロブリンスーパーファミリーGPIアンカー型膜蛋白質BIG-2(J. Neurobiol. 1995; Neuro 2008)に着目し、これら分子の嗅細胞における詳細な発現様式及び生理機能の解明を目指して研究を行っている。平成20年度に置いては、マウス嗅細胞に発現する膜蛋白質の網羅的解析を目指して、酵母シグナルシークエンストラップ法によるスクリーニングを行い、約20種類の新規分子をコードするCdnaを得た。In situ hybridization法による二次スクリーニングの結果、すべての嗅細胞と鋤鼻感覚細胞に特異的な発現を示す膜分子#123を発見した。#123は既知の蛋白質と構造的相同性を全く示さない新規分子であった。#123蛋白質を特異的に認識する抗体を作成し、免疫組織化学的解析を行ったところ、#123蛋白質は嗅細胞内のGolgi膜に選択的に局在することが明らかとなり、膜蛋白質の糖鎖修飾、細胞内移行あるいはシャペロンなどとして機能する可能性が示唆された。とりわけ本研究班においては、嗅細胞特異的新規ゴルジ膜蛋白質#123(未発表)及び嗅細胞軸索サブセットに発現する免疫グロブリンスーパーファミリーGPIアンカー型膜蛋白質BIG-2(J. Neurobiol. 1995)に着目し、これら分子の嗅細胞における詳細な発現様式及び生理機能の解明を目指して研究を行っている。平成19年度においては特にBIG-2の発現・機能解析を中心に行った。BIG-2は1995年、私たちのグループが神経系特異的発現を示す新規免疫グロブリンスーパーファミリー分子として発見したGPIアンカー型膜蛋白質である。BIG-2はTAG-1, contactin, BIG-1と高い構造類似性を示し、また培養海馬神経細胞の神経突起伸長促進作用を有する。BIG-2蛋白質を認識する特異抗体を作成して免疫組織化学的解析を行うと、特に嗅細胞軸索に高い発現が検出された。嗅細胞における発現を詳細に解析すると、BIG-2蛋白質はその軸索サブセットに局在しており、嗅球における糸球がBIG-2強陽性、弱陽性、陰性とモザイク状に観察された。またBIG-2の発現強度は嗅細胞における嗅覚受容体遺伝子の選択と強い相関関係を有していた。さらに発生工学的手法によりBIG-2遺伝子欠損マウスを作製したところ、嗅細胞軸索の標的糸球体への集束に異常が観察された。以上の結果から、BIG-2は一次嗅覚神経系における「匂い地図」形成を司る重要機能分子であることが明らかとなった(Neuron, in press)。
インドの経済発展における小規模企業の役割:企業の効率性と産業集積の視点から

平成18年度は、次のような調査・研究を実施した。1.産業集積や効率性に関する理論・実証文献の整理昨年度に引き続き、企業の立地に関する理論・実証研究の整理と、企業の効率性に関する理論・実証研究の整理を行った。2.小規模企業を含む製造業企業に関するデータの加工・分析本研究の対象である「小規模企業」を管轄するインド政府・小規模工業省は、この部門に関する脱集計データばかりでなく集計データさえ経済自由化以降公表していない。そのため、代替的な措置として、二つの統計源から小規模企業の実態を把握することにした。(1)未組織部門製造業企業調査(Unorganized manufacturing enterprise survey)で集められた個票データ(2)年次工業調査(Annual Survey of Industry)による組織部門製造業企業のデータ。これら調査の概要を整理・理解した上で、分析を進めた。3.研究会の実施上記の中間成果を発表し、若手研究者から幅広く意見を得るため、東京と大阪で研究会を開催した。4.現地調査デリーで日系企業を中心に調査を実施した。また、現地の共同研究者と打ち合わせを行った。5.研究成果の総括1.4.の研究を通じて、1990年代以降、グローバル化とともに世界で起こっている新たな動き、FTAなど地域貿易協定の拡大が、小規模企業の立地行動にどのような影響を与えているか、という視点からの実証研究がほとんどないことが分った。次ページに挙げる研究成果のほか、現在はこの視点からも論立を執筆している。平成17年度は以下の研究・調査を実施した。1.先行文献の整理(1)産業集積に関する理論文献や事例研究の整理。理論文献の整理は、インド小規模企業の産業集積を分析する際の方法論を提供する一方で、中国を中心としたアジア諸国やインドにおける先行事例研究の整理は、本研究で実際に調査を行ううえでのベンチマークとなる。(2)企業の効率性に関する理論・実証文献の整理。2.統計データの収集と分析(1)小規模工業省が実施し、公表した第3回全インド小規模工業センサス(参照年度:2001-02年度)を購入した。そして、1991年の経済自由化以前に行われた第2回全インド小規模工業センサス(参照年度:1987-88年度)との二時点間比較を行った。集計データしか公表されていないため、これらのセンサスからは、記述統計量での分析が限界であるが、比較分析の結果から、(1)期待された雇用創出や輸出増加が顕著ではない、(2)製品の差別化や近代的技術・経営方式が導入されていない、(3)十分な信用が得られずに閉鎖や経営不振化する企業が増大しているなど、経済自由化以後も小規模工業全体としてはダイナミズムが欠如している現状が浮き彫りになった。(2)企業のパフォーマンスを検討するため、個表データも入手した。ただし上述のように、小規模工業省からは小規模企業の個表データを入手できないため、代替的な措置として、統計・計画実施省が販売している未組織部門製造業調査の個表データを入手した。3.現地調査の準備調査地の選定のため、二度インドへ出張した。また、フィールドワークの経験がある研究者と面会し、調査を実施するうえでのアドバイスや調査協力の承諾を得た。
幼小接続期の子どもに対する教育制度設計と移行に使用する実践ツールに関する研究

本研究は、保育と教育の統合政策の先行事例として、スウェーデンの就学前クラスに着目し、幼小移行期における学習の実践様式を検討した。さらに、統合政策の現状と影響に関する現地調査を行った。研究の結果、スウェーデンの就学前教育領域に学校化の影響が散見されることが明らかとなった。他方、現地の就学前教員はこの傾向をよいものと受け止めていることも明らかとなった。【目的】本研究は、保育と教育の統合政策の先行事例として、スウェーデンの就学前クラスに着目し、幼小移行期における学習の実践様式を検討するとともに、統合政策の現状と影響に関する現地調査を行うことを目的としていた。【重要性と意義】今回の調査においては、学校改革の施行直後の時期に、現地を訪れ、公立・私立双方の施設を訪問したうえで、就学前学校教員資格者・基礎学校低学年教員資格者、両者に対し、就学前クラスの学習に関する考え方や具体的な取り組みについての意見を聞き取ることができた点が大きな成果である。また、新学校法や就学前ナショナルカリキュラムの改訂などにみられる改革の内容について、Ingrid博士や現場の教員らと意見交換を行うなかで、政策が先行しているスウェーデンの人々には気づきにくい統合政策の功罪への理解を深められた点は、非常に意義深いと考える。これらにより、スウェーデンの保育・教育制度を別側面から照射し、これから統合政策を進める日本において、今後の幼小接続や移行に関する方向性や新たな視点を提示できた点は重要であろう。
新たなＰＥＴトレーサーを用いたアミロイドーシスの病態解明と治療薬の開発

アルツハイマー病(AD)を初めとして多くの疾患の原因物質として「アミロイド」があり、不溶化したアミロイドを原因とする疾患は広く「アミロイドーシス」と呼ばれている。アミロイドを構成する分子は単一ではないが、我々が近年開発したPETトレーサー:BF-227は、AD等の脳疾患のみならず、トランスサイレチンを原因物質とする心筋アミロイドーシスをも画像化できることが示唆された。我々は、BF-227を用いたPETで「アミロイドーシス」を解析し、より早期かつ正確な診断法の確立、さらには治療薬の開発・評価を推進させた。本研究の成功裏にはアミロイドーシスの新たな診断法、治療法の開発に大きく寄与するものと考える。平成24年度は、PET用ブローブ化合物について、in vitroでトランスサイレチン、免疫グロブリン(IgG)-L鎖、IgG-H鎖、アミロイドβ蛋白質(Aβ)、血清アミロイドA(SAA)、ゲルソリン、シスタチンCの凝集線維との結合親和性を確認した。さらに、継代培養細胞(PCl2、SH-SY5Y)にトランスサイレチン等のアミロイド蛋白質の遺伝子導入を行いこれらの物質を過剰発現した細胞を作成し、これの培養細胞を用いて、BF-227がこれらの細胞にいかに結合するかを確認した。これらの実験により細胞質内に蓄積したアミロイド凝集体にBF227は高い親和性を持って結合することが証明できた。またアミロイド蛋白質を過剰発現したトランスジェニックマウスの病理標本をもちい、各種臓器に沈着したアミロイドに対しBF-227がいかに結合するかを蛍光顕微鏡を用いて検索したところ、肝臓、腎臓、脳等へのBF-277の集積が確認できた。また家族性アミロイドーシスの病理標本でトランスサイレチン結合性を免疫組織染色性と蛍光顕微鏡によって評価した。これらのプローブにおいてパイロジェン試験を実施し、陰性を確認し、さらにマウスおよびラットにおけるプローブ用化合物の毒性試験を実施し、安全性を確認した。東北大学医学系研究科の倫理委員会の承認を受け、被験者自身ならびに全身性アミロドーシス患者数例においてのPET撮像も遂行した。これまでの結果では心筋ならびに腎臓にBF-227の高集積が確認されており、今後解析を進める予定である。アルツハイマー病(AD)をはじめとして各種難治性疾患の原因物質として「アミロイド」があり、不溶化したアミロイドを原因とする疾患は広く「アミロイドーシス」と呼ばれている。アミロイドを構成するmoleculeは単一ではないが、我々が近年開発したPETトレーサー:BF-227は、AD、クロイツフェルトヤコブ病、等の脳疾患のみならず、トランスサイレチンを原因物質とする心筋アミロイドーシスをも画像化できることが明らかになった(Furukawa et al. Circulation 2011)。我々はヒトにおいてBF-227を用いたPETで各種の「アミロイドーシス」を解析し、より早期かつ正確な診断法の確立、さらには治療薬の開発・評価を推進させる。基礎実験において、アミロイドを形成する各種の原因分子(トランスサイレチン、免疫グロブリン(IgG)-L鎖、IgG-H鎖、アミロイドβ蛋白質(Aβ)、血清アミロイドA(SAA)、ゲルソリン、シスタチンC、等)に対するBF-227の結合特性を解析したところ、いずれのmoleculeに対しても高い親和性を示した。我々はこれまで既に計5名のアミロイドーシスの患者においてBF-227を用いたPETを施行した。対象患者のアミロイドーシスを生じた原因物質はトランスサイレチン、免疫細胞性(AL)、反応性(AA)であり、心臓、腎臓、腸管にアミロイドの沈着が示唆された症例を対症とした。これらの症例において、BF-227-PETはアミロイドが沈着している臓器において高信号を呈し、アミロイドのPETによる画像化に成功した。我々が近年開発したPETトレーサー:BF-227を用いて各種アミロイドーシスの疾患においてPETの撮像を行った。臨床PET研究は東北大学サイクロトロンRIセンターと東北大学病院において実施し、前臨床評価は、東北大学大学院医学系研究科、東北大学先進医工学研究機構、東北大学サイクロトロンRIセンターの現有設備を用いて実施した。その際に使用した患者の病理サンプルは共同研究先である福祉村病院から提供を受けた。アミロイドーシス患者への薬物投与の臨床研究に関しては,東北大学医学部の臨床、研究、治験研究に従事する治験コーディネーター,生物統計家の協力を得て被験者に不利益が生じ得ないように遂行した。また有害事象の発生時の対応も含めて、研究が円滑に行われるように最大限の注意を払い計画を立案し遂行してきた。アミロイドの蓄積を抑制することが示唆されている既存の医薬品を用いた縦断的介入研究を。