hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオ分析のための800nmを超える高輝度蛍光色素の開発

中心の亜鉛にイミダゾールが配位することにより、会合体の形成を妨げるためと考えられ、ヒスチジン濃度の検出限界は約1mMであった。その他、クロリン誘導体を太陽電池に応用することにより、カロテノイドを電子ドナー/クロリンを電子アクセプターとする光電変換系の開発や、クロリン誘導体の電子ドナーに対し亜鉛クロリンの自己集積膜をホール輸送材とするクロロフィルベースの電池も実現できた。天然の光合成色素である(バクテリオ)クロロフィルを原料として有機合成変換を行い、バイオ分析への応用を指向した機能性蛍光色素の開発を行った。主な成果として、1)特定のアニオン濃度に対して蛍光応答するクロリン誘導体の合成、2)アミンに対して吸収・蛍光応答するクロリンカルボン酸類の合成、3)バッファー中でヒスチジン応答するクロリン会合系の構築、および4)800nmを超える長波長領域に蛍光極大を有する新規なバクテリオクロリン誘導体の合成に成功した。新規な蛍光色素を合成し、基礎的な分光学的データの収集を行って学術論文に報告することができた。すなわち、クロロフィルを原料として、カルボン酸部位を有する一連の誘導体を合成し、アミン濃度に応じて吸収・蛍光ピークの位置がシフトする分析試薬を開発した。測定対象としているアミンは中性分子であり、前年度に開発したアニオン補足能を持つ機能性クロリンを補完するタイプの蛍光色素であり、バイオセンシングへの応用につながる成果である。紅色光合成細菌の生産する色素(バクテリオクロロフィル-a)を素材とした蛍光分子の合成については、13位置換基を電子吸引性に変換することにより、天然のバクテリオクロリンの発光を長波長化できることを見出している。化学・バクテリオクロロフィル-aを素材とした蛍光分子の合成を進め、より長波長領域に発光極大をもつ機能性色素を開発する。・クロロゾーム型クロロフィル類が水系溶媒中で自己会合体を形成すると蛍光が消光する現象を利用し、アミノ酸など水溶液中の生体関連物質を定量できる系を確立する。25年度の実施計画に挙げた蛍光色素の一つを合成することに成功し、基礎的な分光学的データの収集を行って学術論文に報告することができた。すなわち、クロロフィルを原料として、特定のアニオンを認識できる結合部位を導入した蛍光イオノフォアへと誘導することで、長波長領域でのアニオンセンシングを実現した。クロロフィル関連の研究の中で、アニオン補足能を持つクロリンの合成は初めての例であり、バイオセンシングへの応用につながる成果である。今回の蛍光分子は応答領域が600nm後半であり、目標とする800nm以上の近赤外領域に達していないことから、バクテリオクロリンの利用など更なる骨格の改良が必要である。予定していた学会(日本化学会第95春季年会)への参加を取りやめ、発表は共同研究者が行ったため。・より長波長領域に発光極大をもつ色素の開発を目指して、紅色光合成細菌の生産する色素(バクテリオクロロフィル-a)を素材とした蛍光分子の合成と機能化を進める。・クロロフィル類の光開裂反応を検討し、天然の渦鞭毛藻ルシフェリンやオキアミルシフェリンの構造に近い色素を作製して生物発光特性を調べる。物品費として試薬の購入に使用する。日程の都合上、予定していた学会に参加できなかったため旅費を使用しなかった。実験補助アルバイトの人件費として使用。
全人工膝関節置換術を施した被介護者のための暗黙知を用いた歩行リハビリ度評価法

全人口膝置換術を施した被介護者のリハビリテーションの回復具合を示すシステムを目指している。これには歩容動作を計測するだけでなく、医師や理学療法士の持つ暗黙知が必要となる。そこで、ヒューマンモーションキャプチャの結果と足裏の重心動揺の軌跡から理学療法士がリハビリテーション中の歩容動作で着目する点を調べた。その結果、膝とかかとの動作と、重心動揺の時間変化が重要であることが分かった。それを基に自己組織化マップにより歩容分類を行った。その結果、リハビリテーションの回復度合いをSOM上で示すシステムを開発することができた。本研究は,全人工膝関節置換術を施した被介護者のリハビリ度を測る理学療法士の暗黙知を形式知化し,これを用いて,被介護者負担が従来よりも低減され,かつ非侵襲で迅速なリハビリ度診断システムを開発することを目的とする。本年度は,被介護者の歩容を計測しデータを収集することと,得られたデータを用いた歩容の分類の2点について研究を進めた。まず,歩容の計測に関して,これまで行ってきたハイスピードカメラと有線型の計測靴を用いた従来システムでの歩容データのデータ収集と,歩容計測のための新たな機器の製作を行った。従来システムでのデータ収集は被介護者10名のデータ収集を行った。なお,1名のデータ収集には約1か月かかる。その際に,ハイスピードカメラによる歩行の計測に加えて,今年度新たにKinectによるデータ収集システムを作成し,臨床試験で実際に撮影しデータの収集を行った。この際に,データ収取がより正確かつ広範囲に測定できる位置と角度を実験的に求め,従来の方法のハイスピードカメラによる計測と同様の範囲を計測できるようになった。さらに,重心動揺システム計測のための計測靴の無線化を行った。次に,歩容の分類に関して,理学療法士への聞き取り調査と,計測靴を用いて計測した重心動揺を自己組織化マップにより分類することを行った。その結果,歩き方の特徴ごとに分類できることが分かった。この分類結果を理学療法士と医師に診ていただいたところ,自己組織化マップ上の各エリアには特徴的な歩容パターンが現れることが明らかとなった。さらに,少ないサンプル数での予備実験においては,歩容が改善する様子と,そのデータから歩容を推測することができそうな手がかりは得た。本研究は,全人工膝関節置換術を施した被介護者のリハビリ度を測る理学療法士の暗黙知を形式知化することと、これを用いたリハビリ度診断システムを開発することを目的とする。本年度は、被介護者の歩容計測の容易化と、足裏の重心動揺のSOMによる分類結果とリハビリ度との関連性の検討の2点を行った。まず、ハイスピードカメラの変更を行い、設置位置と計測精度の関係を調べるとともに、LEDによる光るマーカを作成した。これにより、計測機器の設置にかかる時間とデータの解析にかかる時間の削減を実現した。次に、SOMとリハビリ度の関係性に関しては、重心動揺の良し悪しを理学療法士に採点していただき、分類結果との対応を調べた。その結果、SOMは、歩容が良い領域と悪い領域がシームレスに分類されることが確認できた。また、退院時までの分類結果を時系列で調べたところ、歩容が悪い領域から良い領域へ改善する結果だけでなく、歩容の悪い領域にとどまる結果が得られた。この結果と歩容評価のために医師とともに開発した5項目評価法と対応させた結果、評価の低かった被介護者はSOM分類上でも歩容の改善が見られないことが分かった。例えば、術後も術前と変わらずつま先のけりだしがない被介護者を例に挙げると、5項目評価も術前と術後で大きな変化はなかった。このことから、その被介護者にはつま先のけりだしを行うように指示することでリハビリ度が向上する可能性があることが分かった。この例のような、分類結果から、理学療法士が暗黙知として持つ効果があると推測される指示が得られる可能性のある結果がいくつか見られた。以上から、SOMによる診断システムから理学療法士の暗黙知の一端を導ける可能性を示すことができた。最後に、新たな知見として自動膝伸展不全が歩容に与える影響が大きいことがわかり、その改善とリハビリ度の関係性について調べるための機器開発を行った。まず,リハビリ度を計測する機器の開発はおおむね順調に進んだ。この成果は2点ある。1つは従来有線で計測していた重心動揺を無線化することで、被介護者の転倒リスクを大幅に減らすとともに、計測者が被介護者の後ろからついて歩く負担も削減できた。もう1つはハイスピードカメラの設置位置にかかる時間と解析にかかる時間を削減し計測の容易化を実現した。次に、計測の分類と暗黙知の抽出に関してもおおむね順調に進んだ。この成果の1つは、SOM上の各エリアには特徴的な歩容パターンが現れることを示した点である。また、SOMの分類結果からリハビリ度向上のために効果的な指示が与えられる可能性があることが分かった。この指示は理学療法士の暗黙知の一端である可能性が高く、その解明へ貢献できるシステムとなった。しかしながら、分類結果の評価は定性的であり、容易に解釈できる表示方法の開発は不十分であった。最後に、当初の計画以上の成果として、自動膝伸展不全とリハビリ度の関連性に関して新たな知見が得られた。本研究は、全人工関節置換術を施した被介護者のリハビリ度を測る

理学療法士の暗黙知を形式知化し、これを用いて、被介護者負担が従来よりも低減され、かつ非侵襲で迅速なリハビリ度診断システムを開発することを目的とする。本年度は、足裏の重心動揺と歩容動作との関連性予測を行い、さらに、新たな知見として得られた自動膝伸展不全との関連性を調べるための臨床研究の2点を行った。まず、ハイスピードビデオカメラによる歩容計測は理学療法士が歩行リハビリテーション中に注目している点を調べることを行っており、この計測値に理学療法士の暗黙知が含まれていることを仮定した。そして、足裏の重心動揺の自己組織化マップによる分類とハイスピードビデオカメラによる歩容計測の結果の対応を調べた結果、自己組織化マップ上の領域とハイスピードカメラから得られた歩容の関連性が確認できた。さらに、自己組織化マップは状態をシームレスに分類できる特徴があり、その特徴を利用して歩容の程度をアナログ的に予測することができる知見を得た。これにより、理学療法士の暗黙知の一部を自己組織化マップ上で形式知化することができた。さらに、新たな知見として全人工膝関節置換術者の術後に多く発症する自動膝伸展不全が歩容に与える影響が大きいことがわかり、その改善のためのリハビリテーション装置の開発を行った。その装置を用いた臨床研究を行い、自動膝伸展不全の回復に寄与することを確認した。さらに、自動膝伸展不全の回復が歩容の改善に効果があると考えられる知見を得た。以上から、理学療法士が歩行リハビリテーションに関する暗黙知として持つ着目点の一端を解明し、それを自動的に診断する評価システムの開発を実現した。全人口膝置換術を施した被介護者のリハビリテーションの回復具合を示すシステムを目指している。これには歩容動作を計測するだけでなく、医師や理学療法士の持つ暗黙知が必要となる。そこで、ヒューマンモーションキャプチャの結果と足裏の重心動揺の軌跡から理学療法士がリハビリテーション中の歩容動作で着目する点を調べた。その結果、膝とかかとの動作と、重心動揺の時間変化が重要であることが分かった。それを基に自己組織化マップにより歩容分類を行った。その結果、リハビリテーションの回復度合いをSOM上で示すシステムを開発することができた。まず,新たな計測機器の製作に関しては,Kinectを用いたデータ収集システムは通常の歩容であればトラッキングができるが,歩行器を使用した場合精度が低下する問題が残っている。そして,計測靴の無線化に関しては,作成が終了し臨床試験への導入試験中となっている。次に,分類に関しては重心動揺システムで計測したデータを自己組織化マップで分類し,特徴毎に分類できることが明らかとなった。これまでに得られたデータを精査し、理学療法士の暗黙知に関わる知見を得ることを行う。そして、最後に得られた自動膝伸展不全とリハビリ度の関連性に関して、データ数を増やしてこれまでとは異なる観点からも暗黙知の解明へアプローチする。そしてさらに、計測情報からリハビリ度が自動的に算出されるシステムの作成を医師や理学療法士らの使い勝手を含めて作成を行う。福祉工学理学療法士からの聞き取り調査をデータベース化するとともに,計測機器で収集したデータとの相関を調べることを行う。
統合生産設計システムのための加工知識・生産資源のモデル化に関する研究

生産技術・生産システムの進化とは、生産知識・技術・資源の再利用・再編・蓄積の中で、新たな生産知識・技術を生成する事であると考えると、生産知識・技術・資源の利用・蓄積を可能とする統合生産設計支援システムが必要とされる。しかし、生産設計を支援する体系的なモデル化技術と、それをベースとした統合生産設計支援システムは実現されていない。従って、この問題点を解決するために本研究では以下のことを行う事を目的とする。(1)生産技術および生産システムにおける、あらゆる加工知識・技術・資源を再利用・再編可能な形式で外在化し蓄積・交換することができる情報モデル化技術を確立する。(2)情報モデル化技術により、製品モデルの加工に必要な加工知識・技術・資源を俊敏にそして柔軟に利用・蓄積する統合生産設計支援システムを構築する。(3)統合生産設計支援システムを用い、生産設計に必要な知識・技術・資源の俊敏で柔軟な利用が可能なことを確認する。以上の目的を達成するため研究を遂行し、以下の研究成果を得た。(1)種々のフライス加工機械のEXPRESSモデルを構築し、具体的データを入力し、工作機械データベースを構築した。(2)フライス加工に限定し種々の工具のEXPRESSモデルを構築し、具体的データを入力し、工具データベースの構築した。(3)STEP/AP203形式の製品モデルの出力データから,加工特徴へ変換する変換ソフトウエアを開発して加工特徴データAP224への変換システムの構築を行った。(4)統合生産設計システムに必要な生産資源データベースシステムを工作機械データモデル、工具データモデルを入力とし、パーソナルコンピュータ上で実現した。(5)生産資源データベースと加工特徴入力CAMシステムとの統合により、統合生産設計システムを実現した。また種々の製品形状を入力とし、生産設計支援が実現できることを検証した。今年度は、以下の項目について研究を行い、研究成果を得た。(1)生産資源としての工作機械のモデル化とデータベースの実現:既存ソフトウエアSTEP/EXPRESS toolkitを用いて種々のフライス加工機械のEXPRESSモデルを構築し、具体的データを入力し、工作機械データベースを構築した。(2)工具のモデル化と工具データベースの実現:既存ソフトウエアSTEP/EXPRESS toolkitを用いてフライス加工に限定し種々の工具のEXPRESSモデルを構築し、具体的データを入力し、工具データベースの構築した。(3)入力CADモデルの検討:IDEAS/CADシステムから製品モデルの出力データをSTEP/AP203で出力し、形状特徴生成システムにより抽出した形状特徴から,加工特徴へ変換する変換ソフトウエアを開発して加工特徴データAP224への変換システムの構築およびその検討を行った。

生産技術・生産システムの進化とは、生産知識・技術・資源の再利用・再編・蓄積の中で、新たな生産知識・技術を生成する事であると考えると、生産知識・技術・資源の利用・蓄積を可能とする統合生産設計支援システムが必要とされる。しかし、生産設計を支援する体系的なモデル化技術と、それをベースとした統合生産設計支援システムは実現されていない。従って、この問題点を解決するために本研究では以下のことを行う事を目的とする。(1)生産技術および生産システムにおける、あらゆる加工知識・技術・資源を再利用・再編可能な形式で外在化し蓄積・交換することができる情報モデル化技術を確立する。(2)情報モデル化技術により、製品モデルの加工に必要な加工知識・技術・資源を俊敏にそして柔軟に利用・蓄積する統合生産設計支援システムを構築する。(3)統合生産設計支援システムを用い、生産設計に必要な知識・技術・資源の俊敏で柔軟な利用が可能なことを確認する。今年度は、前年度において開発した工作機械モデル、工具モデル、加工特徴モデルを用いて統合生産設計システムの実現とそれらの正当性検証のために、以下の項目について研究を行い、研究成果を得た。(1)統合生産設計システムに必要な生産資源データベースシステムを前年度作成した工作機械データモデル、工具データモデルを入力とし、STEP/EXPRESS toolkitとプログラム開発環境ソフトウエアを用いて、パーソナルコンピュータ上で実現した。(2)生産資源データベースと加工特徴入力CAMシステムとの統合により、統合生産設計システムを実現した。また種々の製品形状を入力とし、生産設計支援が実現できることを検証した。
初期工業化期ドイツにおける環境問題と住民運動に関する研究

2年間の研究成果は、学説史の考察と史料調査に基づくケーススタディ、およびそれらから導き出される「環境史における初期工業化期(19世紀前半)の位置づけ」に関する仮説の3点に集約できる。(1)学説史的検討は、18世紀後半/19世紀前半のエネルギー転換をめぐる論争を中心に考察し、その成果の一部は社会経済史学会第70回大会の共通論題報告のコメントとして発表された。(1)化石燃料への転換を、薪炭不足に対する対応として技術論的に解釈する所説は退けられた。(2)それに代わってSiemannからは「エコ革命」と表現され、「自然・労働の資源化」「至福の世俗化」「成長概念の浸透」「実践的教育の徹底」「生業合理性から市場合理性への日常的な自然との付き合い方の変化」など経済社会の深部からの漸次的変化の一つの現れと捉える所説が登場した。(3)東ドイツ学界の動向も簡単に追求し、その先行性と市場・住民運動の機能不全を指摘した。(2)実証研究では、「ドイツ最古・最大」の環境運動と呼ばれる1802/03年バンベルク・ガラス工場闘争に関するの史料調査の成果をまとめた。(1)18世紀末に創建された病院が立地した事情もあって、医者の小冊子と雑誌・新聞論文を通じた科学論争をはじめ、裁判記録、市民嘆願書、調査報告など多様な史料が伝来しており、その検討から闘争の経緯・結末の克明な再現が可能であった。(2)この時期の環境闘争が、絶対主義や官房主義のような鍵概念(トップダウン型の意思決定)では読み解けない複合的な性格を示しており、「隣人権(私法)」「ポリツァイ権(公法)」の峻別に基づくのではなく、流動性を象徴するかのように、企業家・市民の言い分の中間を取る裁定が行われて「法による調整」(Radkau)を基調とする「ヨーロッパ特有の道」の特質を確認した。(3)19世紀前半ドイツの環境運動は、市民・地方政府の連携のもと健康・財産権の保護と産業発展との両立期と理解できる。それは、19世紀後半以降の化石燃料の大量燃焼と重化学工業化期に、企業の事前認可制が確立し、認可権(公法)と損害賠償権(私法)が峻別され、またルール地方に代表される工業地域形成の中で「汚染も繁栄の礼服」と捉える諦念が支配的となる時期からは、環境史上はっきりと一線を画する。本年度は、研究計画に沿って研究動向の検討と海外の文書館・図書館での史料収集との2つの方向から作業を進めた。その主要な成果は、下記の3点に要約できる。1)工業化と環境問題に関する研究動向を18/19世紀と20世紀後半の2つの時期につき対比しつつ追求した。(1)初期工業化期の環境問題については、前論文で取り上げた木材から化石燃料へのエネルギー源の転換をめぐる論争を一段と掘り下げて検討し、(1)イギリスと対照的に薪炭不足との因果関係を強調する所説が今日では退けられていること、(2)18世紀中の自然のr原材料化

jという環境意識の緩やかな変化と、19世紀前の「生業合理性(モラルエコノミー)」から「市場合理性」への転換が、そのための伏線として重要だったこと、(3)19世紀後半以降の鉄鋼・化学工業の発展と平行してエネルギー転換が完成したこと、の3点を明らかにした。この成果の一端は、社会経済史学会第70回大会の共通論題「環境経済史の挑戦」(於、上智大学)におけるコメントの形で発表された。(2)中東欧学界における環境史研究の動向調査を行った。「資本主義の基本矛盾としての環境問題」あるいは「国家独占資本主義の全般的危機の兆候としての環境問題」と、社会主義体制が環境危機の克服にさいして持つ制度的な優越性との基本認識は、1980年代の様々な批判にも拘わらず堅持されたこと、しかしながら実在の社会主義諸国の環境政策をr法規制jの失敗と片づけことは早計に過ぎること、の2点を明らかにした(論文の第一部に掲載)。2)初期工業化期ドイツにおける「最古かつ最大の環境闘争」と呼ばれる1802/03年バンベルクのガラス工場建設をめぐる住民運動に関わる史料調査を実施した。バンベルク市立・州立文書館とバンベルク州立図書館に所蔵される未刊行の手書き史料(嘆願書、調査記録、裁判記録)、賛否双方立場から医師・官房学者・官僚など多様な論者の著した小冊子・新聞記事・鑑定書、および関連する研究文献を収集した。その分析結果は、次年度に公表する予定である本年度は、研究動向と昨年度に収集した史料に基づく実証研究と、2つの作業を進めた。(1)1980年代にドイツ学界で提唱された、「経済成長」「技術進歩」概念から離れ、環境次元を組み入れた新たな工業化像の構成のために、初期工業化期(19世紀)と現代の双方から接近する必要を痛感して、研究動向も双方についてまとめた。1)初期工業化期の環境史に関する動向は、19世紀ドイツのエネルギー転換をめぐる論争を中心にして集約し、次の2点を確認した。(1)エネルギー転換を考える場合、以前のように「木材不足」のような技術要因とではなく、「自然・労働の資源化」のような社会の深部を捉えた変化と関連づけて説明されるようになったが、それも、90年代以降の研究潮流(環境問題を各時代状況のなかに的確に位置づけ再評価する動き)の反映であること。(2)初期工業化期は、化石燃料・重化学工業(環境立法の集権化)時代とは明瞭に区別される環境史の独自の段階をなすこと。2)環境史の接近方法を考える上で、現代の環境論争は啓発的な成果を提示している。(1)政策効果の点で重要なのは「国家(法規制)か市場(経済手段)か」という手段選択ではなく、政策形成・評価全体における市民参加、つまり「国家・市場・市民」の関係のあり方なこと。(2)法・制度そのものでなく、市民の効果的なモニタリングが重要なこと。(2)それら研究史から得られた方法を、「ドイツ最古・最大の環境運動」と呼ばれる1802/03年バンベルク闘争に適用し、伝来する多様な史料の検討と合わせて、次の結論をえた。(1)19世紀初頭の環境問題は、絶対主義・官房主義にような大概念では捉えられず、J.ラドカウが提唱した、社会諸層の妥協・合意に導く「法による調整」Verechtlichungに注目して考察すべきこと。(2)市民が国家・企業(市場エージェント)に行使する影響力は強く、公法(営業認可権)と損害賠償・回避(私法)の関係も流動的に留まったこと。(3)上記の方法は、環境行政史・環境運動史の考察にとって有効なこと。
地盤材料に応じた包括的な締固めマネジメント手法の確立

「締固め」は有史以前から人間生活の営みの中で用いられてきた土工技術である.古代に建造された締固め構造物が現存していることから,適切な材料選定,施工がなされれば長期的に品質を保持できることが証明されている.しかしながら,大型重機の導入などにより時代を超えて施工技術は発展してきたものの,比較的新しい構造物が地震や降雨によって崩壊する事例が報告されている.本研究の目的は,盛土や河川堤防,アースダムといった「締固め」地盤構造物の長期品質確保のために,地盤材料に応じた設計・施工・維持管理手法を確立することにある.初年度は,「締固め」を初期値境界値問題として捉え,締固め模型実験と精緻な不飽和土構成モデルを用いた土/水/空気連成解析の比較により,「締固め」の力学的意義を明らかにし,2年目以降に,実際の「締固め」地盤構造物において,施工から供用に至るまでの内部の含水率,水圧,空気圧変化をモニタリングするとともに,非破壊検査である弾性波探査,電気探査により供用時の自然の気象条件下での品質変化を面的に捉える予定であったが,試験機製作に時間を要しており,転圧試験の実施がかなわなかった.代わりに試験盛土におけるモニタリングおよび物理探査を順調に進めることができた.その結果,降雨蒸発といった自然の乾湿条件に置かれた盛土内の浸透挙動を明らかにした.具体的には,法面を有する盛土構造物では,水変な天端から浸透した雨水は鉛直方向に流下するものの,法面から浸透した雨水は法面傾斜方向に誘導されるように流下する.結果的に法肩直下に比較的低含水状態の領域ができることが分かった.この挙動は降雨シミュレーションでも再現され,理論的に説明できるほか,電気探査による電気比抵抗分布からも明らかとなった.当初,初年度に予定していた転圧模型試験製作が遅れており,初年度に完成させることができなかった.そのため,2年目以降に予定していた高容量テンシオメータ開発のためのセラミック品質の可視化および物理探査を前倒して行い,全体のスケジュールを調整した.転圧模型試験機の目途がついてきたため,転圧試験実施と並行して転圧シミュレーションを行うことで,効率的に実験ケースを選定する.「締固め」は有史以前から人間生活の営みの中で用いられてきた土工技術である.古代に建造された締固め構造物が現存していることから,適切な材料選定,施工がなされれば長期的に品質を保持できることが証明されている.しかしながら,大型重機の導入などにより時代を超えて施工技術は発展してきたものの,比較的新しい構造物が地震や降雨によって崩壊する事例が報告されている.本研究の目的は,盛土や河川堤防,アースダムといった「締固め」地盤構造物の長期品質確保のために,地盤材料に応じた設計・施工・維持管理手法を確立することにある.初年度は,「締固め」を初期値境界値問題として捉え,締固め模型実験と精緻な不飽和土構成モデルを用いた土/水/空気連成解析の比較により,「締固め」の力学的意義を明らかにし,2年目以降に,実際の「締固め」地盤構造物において,施工から供用に至るまでの内部の含水率,水圧,空気圧変化をモニタリングするとともに,非破壊検査である弾性波探査,電気探査により供用時の自然の気象条件下での品質変化を面的に捉える予定であったが,試験機製作に時間を要しており,転圧試験の実施がかなわなかった.代わりに試験盛土におけるモニタリングおよび物理探査を順調に進めることができた.その結果,降雨蒸発といった自然の乾湿条件に置かれた盛土内の浸透挙動を明らかにした.具体的には,法面を有する盛土構造物では,水変な天端から浸透した雨水は鉛直方向に流下するものの,法面から浸透した雨水は法面傾斜方向に誘導されるように流下する.結果的に法肩直下に比較的低含水状態の領域ができることが分かった.この挙動は降雨シミュレーションでも再現され,理論的に説明できるほか,電気探査による電気比抵抗分布からも明らかとなった.当初,初年度に予定していた転圧模型試験製作が遅れており,初年度に完成させることができなかった.そのため,2年目以降に予定していた高容量テンシオメータ開発のためのセラミック品質の可視化および物理探査を前倒して行い,全体のスケジュールを調整した.転圧模型試験機の目途がついてきたため,転圧試験実施と並行して転圧シミュレーションを行うことで,効率的に実験ケースを選定する.当該年度に予定していた実験装置作製に予想以上の費用が生じることから,次年度予算と合算することで賄い,実験機作製を行う.実験の実施が遅れることになるが,2年目以降に予定していた研究計画のうち,前倒しで実施できるものは当該年度に行っており,2年目以降の研究が円滑に進むように計画を調整した.
ES細胞から分化誘導した遺伝子改変樹状細胞による免疫制御法の開発

我々は、以前の研究により、マウスのES細胞から樹状細胞(ES-DC)への分化を誘導する方法を開発し、さらに、ES細胞段階で遺伝子導入を行ったものから樹状細胞を分化させることにより、遺伝子改変樹状細胞を作製する技術を開発している。当該研究期間には、これらの技術の将来の実用化を目指し、以下のような研究を行なった。遺伝子改変により抗原とケモカインを同時に発現するES-DCを用いることにより、マウスモデルにおいて抗腫瘍免疫を強力に誘導できることを見いだした。また、腫瘍抗原を発現するマウスES-DCをマウス個体に投与することによる抗腫瘍免疫療法が、ES-DCとマウス個体の間で遺伝的背景が異なっていても、MHCが一部共通であれば有効であることを明らかにした。遺伝子改変によりミエリン鞘抗原(MOG)と免疫抑制分子(PD-L1あるいはTRAIL)を同時に発現するES-DCを用いることにより、実験的自己免疫性脳脊髄炎の発症予防と治療ができることを見いだした。さらに、TRAILを発現するES-DCによる疾患抑制効果に制御性T細胞が関与していることを見出した。免疫霊長類ES細胞からの遺伝子改変樹状分化誘導法の開発マウスのシステムにおいて開発しているES-DCを用いた免疫制御法を将来的に臨床応用するためには、ヒトのES細胞から樹状細胞を分化誘導する方法を開発することが必要となる。そこで、ヒトES細胞と類似した性質を有するカニクイザルのES細胞から樹状細胞を分化誘導する方法を開発した。さらに、マウスおよびカニクイザルのES細胞を用いた研究実績に基づき、熊本大学および文部科学省の倫理委員会へヒトのES細胞使用の申請を行い、承認された。平成18年2月よりヒトES細胞からの樹状細胞分化誘導法の研究に着手した。申請者らは、樹状細胞の遺伝子改変を行う方法として、マウスのES細胞において遺伝子改変を行い、これを樹状細胞へ分化誘導するという、独自の方法を開発している。本年度は、この手法の将来の免疫制御療法としての実用化に資するべく、マウスの疾患モデルを用いて、遺伝子改変樹状細胞による免疫制御療法の基礎的研究を行った。ミエリン鞘に由来する抗原を用いてマウスを免疫することにより、EAE(実験的自己免疫性脳脊髄炎)が惹起される。遺伝子改変樹状細胞を用いて、ミエリン抗原に対する免疫応答を抑制することにより、EAEを予防することを試みた。ミエリン抗原であるMOGペプチドをMHCクラスII分子拘束性にT細胞に提示すると同時に、TRAILあるいは、PD-L1を発現する樹状細胞を作製した。MOGエピトープを提示させるためのベクターとしては、インバリアント鎖(Ii鎖)のCLIP部分を抗原ペプチドに置換したエピトープ提示ベクターを用いた。このような樹状細胞(ES-DC)をマウスに移入することにより、EAEの発症を予防できるかどうか検討した。その結果、Ii-MOG + PD-L1発現ES-DC投与マウス群、およびIi-MOG + TRAIL発現ES-DC投与マウス群では、MOG誘導性のEAEが抑制された。さらに、Ii-MOG + TRAIL発現ES-DCを投与した群では、MOG誘導性のEAEのみでなくMBP誘導性のEAEも抑制された。一方、無関係の外来抗原であるKLHに対する免疫応答能力は、全く影響を受けなかった。Ii-MOG + TRAIL発現ES-DCを投与したマウスの脾臓T細胞を別のマウスへ移入したところ、レシピエントマウスにおいてもMOGやMBPにより誘導されるEAE発症が抑制された。Ii-MOG + TRAIL発現Es-DCを投与した群で、MOG誘導性のみでなくMBP誘導性EAEの発症も抑制されたことは、このような遺伝子改変ES-DCの投与により、免疫応答を抑制的に制御する機能を右したT細胞を誘導できる可能性を示している。

さらにT細胞移入により、この効果の移行が見られたことは、この可能性を強く支持している。本年度は、遺伝子改変により機能を修飾した樹状細胞を用いた免疫制御療法の、将来の実用化を目指し、以下のような研究を行なった。霊長類ES細胞からの遺伝子改変樹状分化誘導法の開発マウスのシステムにおいて開発している、ES細胞を用いた遺伝子改変樹状細胞の作製法と、これを用いた免疫制御法を将来的に臨床応用するためには、ヒトのES細胞から樹状細胞を分化誘導する方法を開発することが必要となる。これまでの研究成果として、ヒトES細胞と類似した性質を有するカニクイザルのES細胞から樹状細胞を分化誘導する方法を開発している。さらに、これまでのマウスおよびカニクイザルのES細胞を用いた研究実績に基づき、熊本大学および文部科学省の倫理委員会へヒトのES細胞使用の申請を行い、承認された。平成18年2月よりヒトES細胞の培養を開始した。移植臓器に対する拒絶反応抑制法の開発移植医療においては、移植臓器に発現するアロ抗原に対する免疫応答を特異的に抑制する手法の開発が強く求められている。そこで、移植片と同一の遺伝的背景を有する樹状細胞に免疫応答を抑制する作用のある分子の遺伝子を導入し、移植前にレシピエントに移入することにより、アロ抗原に対する免疫応答を抑制して、移植片に対する免疫寛容を誘導する研究を行った。申請者らが現在、主に使用しているES細胞TT2は、C57BL/6とCBAマウスのF1由来である。そこで、IL-10、TGF-β、TRAILあるいはPD-L1を発現するTT2由来の樹状細胞を用いて、アロ抗原反応性T細胞の機能を抑制することにより同抗原に対するトレランスを誘導することを試みた。このような前処置を施した後に、MHC遺伝子が部分的に異なるC57BL/6あるいは完全に異なるBALB/cマウスに対してCBF1マウスからの皮膚移植を行った。しかしながら、これまでのところ、このような樹状細胞の投与により、移植片の生着を有意に延長することはできなかった。ES細胞を用いて拒絶反応を誘導しない細胞や臓器を作成するためには、ES細胞固有の遺伝的背景に由来する組織適合性抗原(MHC)クラスIの発現を抑制することが必要であると考えられる。今後は、ES細胞に遺伝子改変加えることにより、MHCクラスIの発現を抑制する手法を開発する予定である。
荒廃地土壌の微生物窒素固定と固定された窒素の安定性

荒廃地土壌の生産性を回復させるためには、窒素が効率よく微生物により土壌へ固定されることが重要である。この研究では、サブサヘルアフリカで採取した荒廃地土壌において、先駆植物の根圏で窒素固定を行うコミュニティを明らかにする。本年度は、1ザンビアの荒廃地でAfrican fountain grass (Pennisetum setaceum)の根圏から採取した土壌や、2日本の荒廃地(都市部の建築現場跡地)における先駆作物の根圏土壌を用いた実験を行った。1に関しては、異なるDNA抽出法を試し、抽出法によって定量PCRや次世代シーケンサによる微生物群衆構造解析にバイアスが出ることが無いかを調査した。結果として、高額であり現地で手に入りにくい土壌DNA抽出キットを用いればより多くのDNAを抽出できるものの、群衆構造解析へのバイアスは少ないことがわかった。しかし、このことは定量PCRの結果が抽出法に強く影響を受けることを示唆しており、今後さらにサブサヘルアフリカで精緻な土壌微生物DNA研究を行っていく上で障壁となる。2に関しては、窒素固定微生物のDNA量を、定量PCRを用いて検証するための条件検討を行った。プライマはPo1FとPo1Rを用い、DNAの精製や希釈の条件などを検討した。結果として、AMPureを用いた精製を行うこと、プライマ濃度を高めることなどで、定量PCRによる土壌中窒素固定遺伝子の定量が成功することを明らかにした。また、ポプラ(Populus)、スギナ(Equisetum arvense)、白クローバー(Trifolium repens)などの先駆植物の根圏土壌において、窒素固定遺伝子量に差が見られる可能性があることが示唆された。
MHC遺伝子欠損マウスをドナーとする異種移植免疫抑制法の研究

異種移植後拒絶反応の機序に関して抗体、T細胞、好中球の遊送・凝集・細胞接着等を引き起こすロイコトリエンB4(LTB4)に対する拮抗剤を応用することにより異種移植拒絶反応における好中球の役割、更に同種移植における拒絶反応に重要な関わりを持つ主要組織適合抗原(MHC)が異種移植の場合にはどのように関与するかを検討した。[方法と結果]WKAネット(RTl^k)をレシピエントに、Balb/マウス(H-2^d)をドナーに用いて、ドナーより採取したear skinをレシピエントの背部に全層皮膚移植とし、移植片を観察して90%以上の壊死をもって拒絶とした。無処置群の生着日数はMadian Sur・vival Time(MST8日(610日)であり、LTB4拮抗剤の単独投与ではMST11.5日(913日)であった。FK506を3.2mg/kg/day用いると、ラットに移植されたマウス移植皮膚はMST66.5日(34102日)と長期生着を示すが、FK506投与量を0.32mg/kg/dayに減量すると移植皮膚は9.5日で拒絶され、生着延長効果は観察されなかった。そこで、FK506 0.32mg/kg/dayにLTB4拮抗剤を併用することによる生着効果を検討すると、MST 14.5日(1223日)で最長は23日生着し、FK506とLTB4拮抗剤併用による異種移植片に対する生着延長効果が観察された。B10.BRと同じclassIを有するC3H-hey,classIK^kのみを共有するB10A(4R)、およびclassID^kのみを共有するC3H-KBRに対してそれぞれ細胞障害性反応を示したが、classIのK,Dいずれも異なるC57BL/10とC3H,SWに対しては細胞障害性反応を示さなかった。「結語」マウス・ラット間異種皮膚移植モデルにおいて、Suboptimal doseのFK506とLTB4拮抗剤との併用効果が観察された。このことから、異種移植拒絶反応における好中球の関与が示唆された。異種CTLでも同種CTLと同様にclassIを標的にした細胞障害が出現することが判明した。MHC欠損ドナーの応用により細胞性免疫反応を抑制することが可能となれば、異種臓器の長期生着に反映されることが期待される。異種移植では同種移植と異なり、血中に存在する自然抗体による拒絶反応が最初に出現する。我々は、この自然抗体の除去に関しては、目的とする異種抗原(臓器など)により除去可能であり、また、自然抗体産生をバックアップするB細胞系の抑制も薬剤等によるコントロールが可能であることを報告してきた。次に我々は、異種間の細胞性免疫反応にも注目して以下の研究を行った。異種間細胞性障害反応:B10.BRで刺激されたミニブタPBLはB10.BRと同じclass Iを有するC3H、class IK^kのみを共有する

B10.A(4R)、class ID^kのみを共有するC3H-KBRに対して細胞障害性反応を示したが、class IのK、Dいずれも異なるB10とC3H.SWに対しては細胞障害性反応を示さなかった。このように、xeno CTLでもallo CTLと同様にclass I killingが出現することが判明した。ラット→マウス皮膚移植:無処置群は9日で拒絶され、FK506 0.32mg/kg投与でも8日で拒絶されたが、FK506を3.2mg/kgに増量しday 0-13の期間投与すると、生着は30日と有意に延長し、T細胞性拒絶反応の関与が示唆された。マウス→ラット皮膚移植:FK506 3.2mg/kg単独投与により66.5日と長期生着を示した。B6(H-2^b)皮膚を生着しているWKAラットにB6・B10(H-2^b)・Balb/c(H-2^d)皮膚を再移植すると、免疫抑制剤の新たな投与なしでそれぞれ30日以上の生着が得られた。しかし、B6心は無処置群同様2日以内に拒絶され、いわゆる臓器特異的寛容が示唆された。異種移植でも同種移植と同様にT細胞性反応が現れることがin vitroやFK506を用いたin vivoの実験から明らかになった。これまで、異種移植といえばもっぱら自然抗体・補体が中心であったが、我々の結果からもT細胞の関与、MHCの役割に関しての研究も必要となる。この観点に立ち、我々はMHC欠損マウスを用いた異種移植の準備を始めている。我々は、異種移植後拒絶反応の機序に関して、自然抗体・補体による超急性拒絶反応、T細胞を介する細胞性拒絶反応に加えて、多核白血球の関与を報告してきた。最近、好中球の遊送・凝集・細胞接着等を引き起こすサイトカインであるロイコトリエンB4(LTB4)に対する拮抗剤が開発され、我々は、同種および異種移植モデルにLTB4拮抗剤を応用することにより、異種移植拒絶反応における好中球の役割を検討した。[実験方法]810週齢の雄性WKAラット(RT1^k)をレシピエントに、Balb/cマウス(H-2^d)をドナーに用いて、ドナーより採取したear skinをレシピエントの背部に全層皮膚移植とした。Tie-overした包帯を5日目にはずし、連日移植片を観察して90%以上の壊死をもって拒絶とした。無処置群、LTB4拮抗剤(50mg/kg/day,day013i.m.)投与群、FK506(0.32mg/kg/day,day013i.m.)投与群、およびLTB4+FK506併用群を作成し、移植片の生着を観察した。[結果]マウスからラットへの皮膚移植では、無処置群の生着日数はMedian Survival Time(MST)8日(610日)であり、LTB4拮抗剤の単独投与ではMST11.5日(913日)であった。FK506を3.2mg/kg/day用いると、ラットに移植されたマウス移植皮膚はMST66.5日(34102日)と長期生着を示すが、FK506投与量を0.32mg/kg/dayに減量すると移植皮膚は9.5日で拒絶され、生着延長効果は観察されなかった。そこで、Suboptimal doseのFK506 0.32mg/kg/dayにLTB4拮抗剤を併用することによる生着効果を検討すると、MST14.5日(1223日)で最長は23日生着し、FK506とLTB4拮抗剤併用による異種移植片に対する生着延長効果が観察された。[結語]マウス・ラット間異種皮膚移植モデルにおいて、Suboptimal doseのFK506とLTB4拮抗剤との併用効果が観察された。このことから、異種移植拒絶反応における好中球の関与が示唆された。
多重反射型飛行時間測定式質量分析器のための高安定度高圧電源装置の開発

不安定核の質量測定のための多重反射型飛行時間測定式質量分析器において、超高安定度の高圧電源群の開発が必須である。高精度24bitADCと低温度依存性分割抵抗器によるPIDフィードバックによって質量分析器に用いる7chの出力を持つ高圧電源装置を開発した。参照となる高確度DVMで測れる1kVの出力の長時間安定度において、5mV(RMS)の長時間安定度を達成できたことを確認した。多重反射型飛行時間測定式高分解能質量分析器(MRTOFMS)のための高精度・高安定度の高圧電源の開発を進めている。高精度の質量測定を行うための電極の電圧の条件をシミュレーションを繰り返して最適化し、その電位をもっとも正確かつ安定に供給するための回路方式を検討した。その結果、性能に最も敏感なミラー電極部分の電位は一つの高圧電源を高性能抵抗器で分割して供給する方式が適していることが判明した。調整範囲は狭くなるが、イオン光学計算を精密に行うことでそれは克服でき、安定度の点では相対値が鍵となるため本方式が最も優れているといえる。実際の回路に使う全ての電子部品は高精度かつ高安定である必要があるので、それを検査するために、市販品では最高性能のAgilent 3458Aデジタルマルチメータを購入し、抵抗器と高圧電源モジュールのテストを行った。その結果、高性能の高圧電源モジュールと、温度特性の優れた分圧用高抵抗器を選択することができた。開発した高圧電源装置を、実際に真空中においたMTOF用トラップにおいて性能試験を行うため、本年度は真空槽を製作し、イオン源の部品を揃え、トラップ電極の整備も行った。別途製作をすすめているMRTOF質量分析器と本研究の成果を合わせて、短寿命核の質量精密測定を効率良く網羅的行うことが実現できる見込みとなった。静電場でイオンを制御してその飛行時間から質量測定する装置開発において、数ppmの精度・安定度を持つ多チャンネルの高安定化高圧電源が鍵となる。本研究において、ゼロ温度係数抵抗器素子を用いた高圧電源の分圧器と、その電圧を高精度でモニタする電圧測定器、高圧電源モジュール制御器、恒温槽とその温度制御器を開発した。本年度、個々の機器と筐体のハードウエアを完成させ、個々の機器の試験を行った。最も重要な要素である電圧測定器には24bitΣ-△ADC素子を用いており、ノイズレベルの測定において、0.34μVrms(1.25Vレンジにおいて)を得た。基準電圧の測定試験では10ppm程度のゆらぎが観測されているが、恒温槽との組み合わせによって改善できる見込みである。これによってモニタした電圧をフィードバックするために、高圧電源モジュール制御器では、高精度16bitADC素子を1chにつき二個用いて異なるゲインで増幅し加算する疑似22bit DACを構成して用いている。一方、この装置を用いて質量測定実験を遂行するためのイオントラップの開発も進んでいる。試験用の表面電離イオン源からのカリウムイオンを蓄積し、ガス冷却し、短いバンチイオンとして引き出すことに成功している。この引き出し電位を精密に与えるために、本研究で開発した高安定化高電圧電源を用いる。さらに、その後段に飛行時間測定のためのイオンミラー装置を用意しており、その各々の素子の電位もこの高安定化高圧電源を用いる。このように本研究の成果は、不安定原子核の質量測定のための重要な装置となる。
疼痛を惹起する新規因子の同定と機能解析

我々はネトリンファミリーの一つであるNetrin-4が疼痛発症に関与していることを見いだした。Netrin-4は成体脊髄において後角2層内側に局在する介在神経細胞に発現していた。Netrin-4遺伝子が欠損した動物の痛覚刺激に対する応答について検討したところ、神経障害性疼痛および炎症性疼痛が引き起こされないことを見いだした。一方で、脊髄髄腔内にNetrin-4タンパク質を投与すると、動物は痛覚過敏を示した。Netrin-4は脊髄神経細胞に発現するUnc5B受容体と結合して、チロシン脱リン酸化酵素SHP2を活性化させることでアロディニアを引き起こすことがわかった。神経障害性疼痛は発症機序が非常に複雑でいまだに根本的な治療方法が開発されていないことが臨床上の重大な問題となっている。有効な治療薬を開発する為には、神経障害性疼痛の発症・維持に関わる分子メカニズムを明らかにし、新規標的分子を同定する必要がある。特に疼痛発症の主な原因箇所である、脊髄後角内での現象および機構を明らかにすることは、疼痛治療薬の開発のために非常に重要である。我々は神経障害性疼痛に関与する因子として、ネトリン(Netrin)に着目した。ネトリンは細胞外基質ラミニンに類似した構造を持っている分泌タンパク質である。過去の知見から、ネトリンは発生・発達期の軸索ガイダンス、細胞移動、細胞生存、神経突起形成、シナプス形成に関与していることが報告されているが、成体脳における役割はほとんど明らかになっていない。またNetrin-4 siRNAを脊髄髄腔内に投与した実験でも同様の傾向が見られた。以上の結果より、脊髄後角の神経細胞に発現するNetrin-4は、脊髄後角内において疼痛を惹起する因子であることが示された。ネトリンは発生・発達期の軸索ガイダンス、細胞移動、細胞生存、神経突起形成、シナプス形成に関与していることが報告されているが、成体脳における役割はほとんど明らかになっていない。Unc5B siRNAあるいはSHP2阻害剤を脊髄髄腔内に投与すると神経障害性モデルにおける機械性アロディニアの発症が抑制された。netrinによる疼痛発症機序を解明し、その抑制によって疼痛を緩和できることを示した。治療応用の可能性の検証は、予定では平成27年度に行うこととしていた。したがって、当初の計画以上に進展している。神経科学シグナル伝達機構の解析を進め、機序の詳細を明らかにする。さらにinterneuronにおけるnetrinの役割を解明する。これは、まったくわかっていないinterneuronの疼痛制御機構を明らかにする重要な成果になりうる。
抗腫瘍活性フラビン類縁体の分子設計とコンピューター支援ソフト利用酵素阻害様式

本研究は,細胞増殖機能調節に関わっている酵素のチロシンキナーゼを阻害して,腫瘍細胞増殖を阻害する新規抗腫瘍薬開発を目的に行った研究である。デアザフラビン類縁化合物に関して,抗腫瘍活性データとコンピューターを駆使した酵素へのドッキングデータよりバーチャルスクリーニング系を構築した。この系より得られた活性情報を基にデザインした新たな活性有効化合物を合成・評価する新しい高効率抗腫瘍活性化合物検索系を構築した。本研究は,細胞増殖機能調節に関わっているプロテインキナーゼーC(PKC)やチロシンキナーゼ(PTK)を阻害して,腫瘍細胞増殖を阻害する抗腫瘍薬開発を目的に行う研究である。特に,フラビンやデアザフラビン類をシーズとする化合物に関して,in vitro酵素阻害(又は抗腫瘍)活性データとコンピューターを駆使した酵素へのドッキングデータよりバーチャルスクリーニング系の構築を行い,この系より得られた活性情報を基にデザインした新たな活性有効化合物のみを合成し,その合成化合物のin vitroでの癌細胞への阻害活性試験およびin vivoでの抗腫瘍活性動物試験を行うものである。今年度は,flavin,5-deazaflavinとflavin-5-oxide類の類縁体をタンパク質tyrosine kinase pp60c-srcの結合サイトヘドッキングさせ,それらの抗腫瘍活性およびPKC阻止活性を評価した。その結果,Flavinあるいは5-deazaflavin骨格の2位にアミノあるいはフェニルが置換した化合物がPKCやPTKへの高い結合親和性を持つことを構造活性相関より明らかにした。また,種々の新規な5-amino-2-deoxo-2-pheny1-5-deazaflavin類を5-deazaflavin類とN-alky1あるいはary1amine類との直接のカプリングによって合成した。そして,人腫瘍細胞CCRF-HSB-とKB細胞に対する抗腫瘍活性をin vitro実験で調査した結果,多くの化合物が有望な抗腫瘍活性を示した。更に,これらの活性構造最適化のためにPTKへの分子ドッキング研究を行った結果,これらは生物活性およびin sillico研究より,低い結合自由エネルギー及び潜在性の抗腫瘍活性をもった低細胞毒性の化合物であることを明らかにした。本研究は,細胞増殖機能調節に関わっているPKCやPTKを阻害して,腫瘍細胞増殖を阻害する高効率の抗腫瘍薬開発を目的に行う研究である。特に,フラビンやデアザフラビン類をシーズとする化合物に関して, in vitro酵素阻害(又は抗腫瘍)活性データとコンピューターを駆使した酵素へのドッキングデータよりバーチャルスクリーニング系の構築を行い,この系より得られた活性情報を基にデザインした新たな活性有効化合物のみを合成し,その合成化合物のin vitroでの癌細胞への増殖阻害活性試験およびin vivoでの抗腫瘍活性動物試験を行うものである。今年度は酵素阻害(又は抗腫瘍)活性候補化合物として,5-deazaflavin類にcholestaneが融合したハイブリッド化合物類を合成した。これらの化合物は,当研究室で開発した合成法(特許第3972103号)により合成した。この合成したdeazaflavin-cholestaneハイブリッド化合物をPTK (PDB code lt46)の結合サイトヘドッキングさせ,酵素阻害活性を評価した。その結果,多くのハイブリッド化合物類がPTKへの高い結合親和性を持つことを見出し,構造活性相関を明らかにした。また,人腫瘍細胞CCRF-HSB-とKB細胞に対する抗腫瘍活性をin vitro実験で試験した結果,多くの化合物が有望な抗腫瘍活性を示した。これらのハイブリッド化合物は抗腫瘍活性およびin silico研究より,低い結合自由エネルギー(PTKへの強い結合)及び潜在性の抗腫瘍活性をもった化合物であることを明らかにした。更に,ハイブリッド化合物に関して, in vitro抗腫瘍活性データとコンピューターを駆使した酵素(PTK)へのドッキングデーとの相関関係よりバーチャルスクリーニング系を構築した。本研究は,細胞増殖機能調節に関わっている酵素のチロシンキナーゼ(PTK)を阻害して,腫瘍細胞増殖を阻害する新規抗腫瘍薬開発を目的に行った研究である。特に,デアザフラビン類縁化合物に関して,抗腫瘍活性データとコンピューターを駆使した酵素へのドッキングデータよりバーチャルスクリーニング系の構築を行い,この系より得られた活性情報を基にデザインした新たな活性有効化合物のみを合成し,その合成化合物の癌細胞への阻害活性試験を行うものであり,バーチャルスクリーニング系を抗腫瘍薬開発に取り入れた新規高効率抗腫瘍薬開発研究である。本年度は下記の研究成果を得た。1、前年度スクリーニングで評価した化合物のそれぞれの評価系での構造活性相関を精査した結果、合成したデアザフラビン-テストステロン及びデアザフラビン-アンドロスタノロン融合化合物の多くにCCRF-HSB-2(ヒト急性リンパ芽球性白血病細胞)とKB細胞(口腔癌由来細胞)に対して210μg/mlの抗腫瘍活性を見出せた。一方、これらの抗ウィルス(単純ヘルペスウィルス)活性は殆ど見出せなかった。

2、抗腫瘍活性が期待される新規骨格として,5-デアザフラビンの9位アザ化合物、即ち9-アザ-5-デアザフラビン骨格を有する化合物の合成法に成功し,種々の誘導体を合成した。これらにも2μg/mlの強い抗腫瘍活性化合物を見出すことが出来た。3、コンピューター生物活性支援ソフト(Discovery Studio)を用い,5-デアザフラビン類縁化合物類のPTK(pp60c-src)に対する阻害作用(結合自由エネルギー)を求め、抗腫瘍活性試験結果との相関を求めた。4、化合物の抗腫瘍活性データと酵素へのドッキングデータ(結合自由エネルギー)との相関関係より、結合自由エネルギーが小さい程抗腫瘍活性が強いことが判明し、バーチャルスクリーニング系の構築を大凡完成させた。