hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微生物によるポリウレタン化合物の分解

本研究では、プラスチックの中でも特にポリウレタン化合物(PUR)を対象として、その分解菌の取得を試みた。各種土壌サンプルを用いてPUR分解菌の検索を行なった結果、ポリエステル系のPURを効率良く分解資化する細菌、TB-35株を取得した。菌学的諸性質の検討を行なった結果、本菌株はComamonas acidovoransであると同定された。本菌株はポリエステル系PURを唯一の炭素・エネルギー源として生育可能であり、培養液5mlあたり5mm角のPUR1個(重量にして1%)を7日間で完全に分解した。この時、菌体の生育、PURの分解に伴なって、培養液中に著量のタンパク質の分泌が認められた。さらに、本菌株はPURを唯一の窒素・炭素・エネルギー源としても生育可能であったが、この時の分解量はPURを唯一の炭素・エネルギー源とした場合の約50%程度であった。また、ポリエーテル系のPURは分解できなかった。各種ポリエステル、および、これより合成した種々のエステル系PURについて、これらを炭素源として分解能の検討を行なった。その結果、本菌株は種々の分子量のポリエステルを分解可能であったが、PURについては、構成成分であるポリエステルの分子量が2,500程度の比較的長いものについては良く分解したが、1,000以下の短いポリエステルから合成されたPURは分解できなかった。これまで、微生物によるPURの分解には有機栄養源の添加が必須であるとされていたが、本菌株は有機栄養源はおろか、窒素源の添加なしでも極めて高いPUR分解能を有しており、今後本菌株のPUR分解酵素、分解遺伝子等のさらなる解析が期待される。
精子幹細胞を用いた神経疾患モデルラット作成技術の開発

我々はこれまで精子幹細胞を中心とした生殖工学技術の開発を行い、2003年にマウス精子幹細胞の長期培養系(Germline stem, GS細胞)を確立し、これを用いて相同組換えにより遺伝子ノックアウトマウス作成にも成功した。本研究では、この技術のラットへの展開を図り、遺伝子トラップ法および相同組替えにより遺伝子ノックアウトラットの作成を試みた。これまでの研究でラット精巣から樹立されたGS細胞にレンチウイルスで遺伝子導入し、異種移植によりヌードマウスの精巣で精子へと分化させることで、トランスジェニックラットを作成できることが分かった。しかしながらノックアウトなどES細胞の様に自在な遺伝子改変を行うためには、遺伝子導入された細胞を薬剤選択によりクローン化することが不可欠であるが、GS細胞では薬剤選択の効率が十分でない。ES細胞のような腫瘍性細胞と異なりGS細胞の増殖は緩やかであるため、G418などの薬剤の毒性を受けやすいことが原因であると考えられるが、特にマウスGS細胞に比較してラットGS細胞は更に増殖が遅いため改善が必要である。SDラットから樹立したGS細胞にトラップベクター(ROSAβ-geo)を導入しG418により遺伝子導入クローンの薬剤選択を行うことでクローンの樹立が可能であるが、複数挿入クローンが優性に選択されてしまう。我々は遺伝子導入法や培養条件の改善、ラット系統などについて検討することにより、single integration cloneを選択するプロトコールを確立した。さらにターゲッティングベクターにこのプロトコールを用いることによりクローンの樹立を行った。本研究の目的はラット精子幹細胞での遺伝子改変により、神経疾患研究のためのモデルラットを作成する技術の確立にある。本年度の研究はその基礎になる条件検討も行いながら進めた。第一に、ラット由来の精子幹細胞(Germline Stem, GS細胞)を樹立し、1年以上の期間培養し、培養開始後に異なった時間で精巣への細胞移植を行い精子形成能を確認した。これまでのところ最長1年2ヶ月のものを精巣内移植後、顕微授精を行いラット産仔を得ることが確認された。第二に、この方法で作成された仔に巨大胎盤や発育異常が観察されたため、ゲノムインプリンティングには異常がなかった。第三にGS細胞への遺伝子導入後の薬剤選択の条件検討を行った。初期の実験ではほとんどクローンがとれない状況だったが、現在では40ug/mlの濃度のネオマイシンで選択すると薬剤耐性クローンを樹立するプロトコールを確立することができた。これらの条件を用いて遺伝子トラップベクター(ROSAb-geo)をレトロウイルスによりGS細胞に導入し、トラップクローンの樹立に成功した。挿入遺伝子座を5'RACE法により同定し、神経系への発現が認められるSt8sial遺伝子に挿入の認められたクローンにつき、精巣内移植および顕微授精により個体作成を行った。サザンブロッティングによりゲノタイプを解析し、ヘテロ変異同士の交配により、ホモの産仔が得られた。しかしながらホモ個体の脳組織のRNAを用いてSt8sia1遺伝子の発現を調べたところ、遺伝子発現の減弱はあるもののトラップベクターの挿入により完全に発現が抑えられていないことが分かったため、現在は別のクローンを個体化し、ホモ作成を試みている。
免疫学的アプローチによるう蝕予防法の新戦略

う蝕(虫歯)は、Steptococcus mutans (S. mutans)に代表されるう蝕原性菌によって引き起こされる慢性細菌感染症で、細菌が糖質から作った酸によって歯質が脱灰される疾患である。う蝕を免疫学的アプローチから予防するためには、口腔内粘膜免疫で重要な役割を果たしている唾液中の抗原特異的な分泌型IgA抗体(sIgA)の産生を増やし、S.mutansの歯面への付着を防ぐことが有効であると考えられる。近年、特定の細菌を標的とする免疫応答では、クラススイッチのマスターレギュレーターである濾胞性ヘルパーT細胞(Tfh細胞)の応答を介した抗原特異的な分泌型IgA抗体が、重要な役割を担っていることが明らかになってきた。本研究では、う蝕原性菌に対する免疫細胞の分化と遊走に着目し、う蝕に対する新しい効果的な予防法の開発へ向けた研究基盤を確立することを目的とし、当該年度に予定していた研究項目について研究を行い、以下の点が明らかになった。1) S.mutans由来抗原分画成分をin vitroで抗原提示させ、マウス由来リンパ球と反応させ、IgAへのクラススイッチと分泌型IgA抗体の産生を指標に、形質細胞への分化についてFlowcytometry及びELISAを用いて解析できる実験系を構築し、分泌型IgA抗体の産生能が高いS.mutans由来抗原分画成分を同定しつつある。現在、分泌型IgA抗体の産生能が高いS.mutans由来抗原分画成分をHPLCにより分画している段階にある。2)研究計画に従い、マウス腸管内にS.mutansを投与して全身におけるTfh細胞の誘導及びIgAへのクラススイッチをFlowcytometryで解析した。さらに、免疫細胞の遊走に着目し、光照射で色が変わる遺伝子改変マウスを用いて免疫細胞の遊走を評価する系での解析にも着手した。S. mutans菌体由来抗原成分を用いてIgAへのクラススイッチと分泌型IgA抗体の産生を解析し、形質細胞への分化について評価できる系を立ち上げ、分泌型IgA抗体の産生が高いS.mutans菌体由来抗原成分を絞り込んでいる。また、S.mutansを経消化管的に投与したマウスを用いて、全身における免疫細胞の動態解析についても計画に沿って進行していることから、おおむね予定通りに進展していると考えられる。研究はおおむね順調に進行しており、予定通りの研究計画に従って研究を実施していく。1IgAへのクラススイッチを誘導するT細胞エピトープを同定するため、S. mutans菌体由来抗原成分をHPLCによる分画に続いて二次元電気泳動で分離し、プロテオミクス解析を行う。2う蝕の病態にかかわる全身における免疫細胞動態を解析するため、S. mutansに対する全身の免疫応答を特に口腔と腸管に着目してFlowcytometry及びELISAにて解析する。

2う蝕の病態にかかわる全身における免疫細胞動態を解析するため、S. mutansに対する全身の免疫応答を特に口腔と腸管に着目してFlowcytometry及びELISAにて解析する。次年度に計画している実験に本年度以上の予算を必要とするため、次年度に持ち越すこととした。
組織特異的に発現する遺伝子を用いた腫瘍細胞における遺伝子発現機構の発生工学的研究

本研究組織に属する分担者の多くの共同実験によって、ニワトリのデルタクリスタリン遺伝子を導入させて形質転換した奇形がん腫細胞(以下EK細胞と略称)が、異なった条件で細胞分化を行なう際の遺伝子発現を研究する実験システムが昭和60年度までに完成した。特に重要な点は、固形腫瘍を作らせたときの分化においては、外来性の遺伝子の発現は、組織非特異的であるのに対し、キメラ胚を作らせて分化誘導させた場合では、組織特異的(この実験系の場合ではレンズおよび脳)になることである。しかし、昭和60年度までの実験においては、キメラによる分析は胚の時期でのみ行なわれてきた。それで、昭和61年度の研究においては、形質転換されたEK細胞とマウス胚との間で作ったキメラを出生させ、親まで育ててから外来性遺伝子の発現を調べた。すると、デルタ・クリスタリン遺伝子の発現はレンズと、大脳の梨状葉第2層の錘体細胞と海馬3C領域の錘体細胞の一部でも認められた。一方、同じ遺伝子をマウス受精卵に注入してトランス・ジェニック・マウスを作る解析を進めたが、その結果はキメラの場合と同じ場所で発現のあることが確認された。従って、以下のような結論に到達した。(1)外来性遺伝子の発現は、EK細胞が分化したときに限って起る。(2)その発現の場所は、EK細胞が正常の発生における時間的、空間的なコントロールのもとにあった場合にのみ、組織特異的である。(3)但し、組織特異的という言葉は遺伝子発現の見地からは、必ずしも厳密ではなく、クリスタリン遺伝子の発現は、本来のレンズのほか、脳の一部でおこっている。
精巣胚細胞腫瘍の分化調節に係るエピゲノム機構の解明

ホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)標本のマイクロダイセクションと網羅的DNAメチル化プロファイリングに基づいて、精巣胚細胞腫瘍の組織亜型分化に伴って変化し各分化段階に寄与するDNAメチル化変化を理解する。Stage IセミノーマをDNAメチル化プロファイルの観点から層別化し、術後補助療法の選択に繋がる再発リスク診断指標を確立する。精巣胚細胞腫瘍の分化調節機構を明らかにし、人為的に介入することで増殖能の低い組織亜型に分化させる分化誘導療法の可能性を探索する。
18F-NaF PETによる前立腺癌骨転移の治療効果予測法の確立

当院で前立腺癌骨転移に対してRa-223 RaCl2治療を施行した患者のうち、のべ10名について本研究の趣旨に同意いただき、NaF-PET/CTおよび骨シンチグラフィを施行した。検査施行における有害事象の発生はなく、特に検査施行については問題なく施行された。2019年3月31日をもって症例の収集は一旦終了とした。これまでに施行された検査結果をもとに得られた知見として、1NaF PET/CTのSUVは尿排泄率の影響がほとんどなく、検査結果が腎機能に影響されてない可能性があること、2NaF PET/CT SUVmaxとALPとの相関が強く、ALPは転移病変の骨代謝の活発さをより鋭敏に反映している可能性があることがあり、SUVmaxが高い患者においてRa-223 RaCl2治療によるALP改善が期待できることが示唆された。1については第77回日本医学放射線学会総会、2については第188回日本核医学会九州地方会にて発表した。転移性骨腫瘍の治療効果評価および治療効果判定のための定量的指標について引き続き、データ解析、検証を進める予定である。前述のとおり、得られた知見をまとめ、学会発表を行った。当院でNaF PETの施行を安全、確実に施行可能であることを確認するため、まずファントムを用いたNaF PET/CTを施行した。NaF製剤の作成については、当院で稼働しているサイクロトロンを用いて、通常臨床に用いられているFDGと同様の過程を経て作成しており、特に問題は認めなかった。続いて、当院で前立腺癌骨転移に対してRa-223製剤を施行した患者のうち、5名について本研究の趣旨に同意いただき、NaF-PET/CTおよび骨シンチグラフィを施行した。検査施行において、有害事象を含め特に問題はなく検査を終了した。引き続き、適応基準を満たす症例を収集していく予定である。これまでに施行された検査結果から、NaF PET/CTの検出能は骨シンチグラフィより高い可能性が示唆された。治療効果評価については現在症例数が少ないこともあり、明らかな傾向はみられなかった。同様に転移性骨腫瘍治療効果判定のための定量的指標についてもまだ確立できていない。NaFの骨集積が年齢により生理的に変化していく傾向がみられ、NaF PET/CTの定量的評価において、年齢による影響が大きい可能性があることがわかり、第185回放射線学会九州地方会において発表した。現在のところ登録症例数が目標としている症例数(1年目終了時で20例)よりは少ないため、引き続き、当院泌尿器科と協力し適応基準を満たす症例を収集していく予定である。転移性骨腫瘍の治療効果評価および治療効果判定のための定量的指標については症例数の増加に合わせて検討を深めていく予定である。その後、当院で前立腺癌骨転移に対してRa-223製剤を施行した患者のうち、5名について本研究の趣旨に同意いただき、NaF-PET/CTを施行した。また、これまでに施行された検査結果から、NaFの骨集積について、年齢による変化がみられることが示唆され、診断の際に有用な情報となりうる可能性があることがわかり、第185回放射線学会九州地方会において発表した。

現在のところ登録症例数が目標としている症例数(1年目終了時で20例)よりは少ないため、引き続き、当院泌尿器科と協力し適応基準を満たす症例を収集していく予定である。転移性骨腫瘍の治療効果評価および治療効果判定のための定量的指標については症例数の増加に合わせて検討を深めていく予定である。転移性骨腫瘍の治療効果評価および治療効果判定のための定量的指標について引き続き、データ解析、検証を進める予定である。NaF製剤が院内製剤であることもあり、製剤作成のための費用請求は次年度に必要となる本年度の旅費については、学会発表が近郊であったこともあり、科研費からの支出が必要なかったが、今後は海外発表を予定しており、その際に旅費として必要となると想定される。NaF製剤は院内製剤であり、製剤作成のに伴う費用請求は次年度に必要となる。旅費について、今後海外発表を予定しており、その際の旅費として必要となると想定される。
多置換シクロヘキサンの立体選択的合成法の開発

これまで塩化パラジウムを用いて種々の糖類から合成された5,6-不飽和糖や、6位に置換基を有する5,6-不飽和糖についてFerrier反応を行い、本反応の光学活性シクロヘキサン環の合成法としての高い汎用性を示してきた。昨年度はこれらの知見に基づき、本反応を天然物合成に応用し、HIV阻害活性を示すことで最近注目を集めているサイクロフェリトール及びそのエピマー体の効率のよい合成法を開発することができた。本年度はさらに、イノシトールの全異性体の立体選択的な合成法の開発を行った。上述のように、パラジウム塩を用いて6位に置換基を有する多様な5,6-不飽和糖に対してFerrier環変換反応を行い、多官能基化されたシクロヘキサノン体を合成した。その際に、水銀塩を用いた場合と比較してパラジウム塩では多くの異性体を一挙に合成できることも見出した。続いて、得られた様々な多官能基化されたシクロヘキサノン体のカルボニル基を立体選択的に還元することによってイノシトール全異性体9種類のうちの8種類の合成を行った。残る1種類は立体化学を反転させることによって誘導し、初めてイノシトール全異性体9種類を一挙に化学合成することに成功した。イノシトールの異性体の中には天然にも微量にしか存在しなものが多く、その構造的な特性、生物活性など、不明な点が多く残されている。今後、我々は、これらのイノシトール異性体を生化学分野へのツールとして提供する予定である。さらに、コンピューターによるコンフォメーション解析も並行して行い、イノシトール異性体の構造活性相関研究に発展させていきたい。また、これらの知見に基づき、本反応を天然物合成に応用し、HIV阻害活性を示すことで最近注目を集めているサイクロフェリトールの効率の良い合成法を開発することができた。平成10年度はさらに、サイクロフェリトールのエピマー合成を試みた。これまでのグルコースだけでなく、マンノースについても同様にFerrier反応を行い、得られたシクロヘキサン環への位置選択的なヒドロキシメチル基の導入を検討した。すなわち、サイクロフェリトールの全合成と同様に、いったん、シクロヘキサン環上に立体選択的にエポキシ環を形成した後、ヒドロキシメチル基等価体による位置選択的なエポキシ開環反応を試みた。その際、適当な保護基を導入することによって、ヒドロキシメチル化の位置選択性を自在に制御できることを初めて見いだした。恐らく、保護基の立体的な影響を受け、シクロヘキサン環のコンフォメーションが変化することによって、このような位置選択性の変化がもたらされるものと考えている。これによってヒドロキシメチル基の所望する位置への立体選択的な導入法を確立したので、さらにサイクロフェリトールのエピマー合成に応用し、エピサイクロフェリトールの効率の良い合成に成功した。上述のサイクロフェリトールならびにそのエピ体については今後、生物活性を測定し、構造活性相関研究へと発展させる予定である。
エネルギー代謝特性に基づく消化器がん病態解明と制御への応用

本研究はGSK3βのがん促進作用のメカニズムをがん固有の代謝特性に焦点を当てて検討した.大腸がん細胞で異常活性を示すGSK3βはピルビン酸脱水素酵素(PDH)を特異的にリン酸化してその活性を阻害することにより,がん促進的に作用する解糖系優位の代謝を誘導していると考えられた.GSK3β阻害により,がん細胞のエネルギー産生経路は解糖系から酸化的リン酸化にシフトし,アポトーシス刺激感受性になった.一方,これらの代謝変化は非腫瘍性細胞では認められなかった.したがって,GSK3β阻害によるがん治療効果はがん特有のエネルギー代謝を選択的に是正することによるものと考えられ,その安全性を示唆している.これまでに我々は消化器がん細胞株(SW480, HCT116, PANC-1)を用いたメタボローム解析(CE-MS法)によって, GSK3βを阻害することで解糖系からTCA回路に至る代謝産物量に変化が生じることを見出した.今回,メタボローム解析での結果を裏付けるべく,各種消化器がん細胞株にGSK3β阻害剤を処理,あるいはsiRNAを用いてGSK3βの発現を抑制し,その代謝産物量変化を一つひとつ個別に分析キットを用いて計測した.その結果,がん細胞代謝の特徴とされる酸素供給量に非依存的な乳酸産生(Warburg効果)がGSK3βを阻害することによって抑制され,ミトコンドリア内での代謝産物量(アセチルCoA,クエン酸,フマル酸,マレイン酸)が増加することが確認された.その一方で,非腫瘍性の細胞株(HEK293)ではGSK3βを阻害しても大きな変化は観察されなかった.メタボローム解析結果と一致して,乳酸やアセチルCoAの前駆体であるピルビン酸量は変化せず, GSK3β阻害によって乳酸が減少し,アセチルCoAから生じるクエン酸が増加したことから,ピルビン酸を元にアセチルCoAを合成するピルビン酸脱水素酵素(PDH)の機能をGSK3βが制御している可能性が示唆された.また, GSK3βを阻害した際のPDH活性を計測したところ, GSK3β阻害剤を処理して3時間後にはその活性が回復してくることがわかった.こうしたことから, GSK3βの活性・発現を制御することで,がん細胞特有の代謝を更生しうることを見出した.これまでに我々は消化器がん細胞株(SW480, HCT116, PANC-1)を用いた解析によって,がん細胞代謝の特徴とされる酸素供給量に非依存的な乳酸産生(Warburg効果)がGSK3βを阻害することによって抑制され,ミトコンドリア内での代謝産物量(アセチル-CoA,クエン酸,フマル酸,マレイン酸)が増加することを見出した.本年度はマウスのゼノグラフトモデルを作成し, in vivoでの代謝産物に対するGSK3β阻害の影響について解析した.大腸がん由来細胞株(SW480, HCT116)を移植したマウスではGSK3β阻害剤非投与群と比較して,投与した群では腫瘍内での各種代謝産物量が変化することを見出した.培養細胞株を用いたin vitroでの解析と一致して,腫瘍部のがん細胞ではGSK3βを阻害してもピルビン酸には影響をせず,ピルビン酸を原料とする乳酸が減少する一方で,アセチル-CoAが増加することを確認した.また,同一個体の肝臓ではGSK3βを阻害してもピルビン酸,乳酸,アセチル-CoAといった代謝産物の量的変化は認められなかった.さらに,初年度から引き続き作成していたPDH-E1αに対するリン酸化ペプチド特異抗体が完成したため,各種消化器がん細胞株を用いてウエスタンブロット法により検証し, GSK3βによるPDH-E1αのリン酸化部位を特定した.これらの結果より,ピルビン酸からアセチル-CoAを合成するピルビン酸脱水素酵素(PDH)の機能をGSK3βがリン酸化によって制御することでがん細胞に特徴的なWarburg効果を惹起していると考えられた.これまで本研究において大腸がん細胞(SW480, HCT116)で高発現・高活性化されたGSK3βを阻害すると酸素多寡非依存的な解糖(Warburg効果)が抑制され,アセチル-CoA,クエン酸,フマル酸をはじめとしたクエン酸回路での代謝産物量が非がん細胞(HEK293)に近いレベルにまで回復することを見出した.そして,こうした作用が生じるのはピルビン酸からアセチル-CoAを合成するピルビン酸脱水素酵素(PDH)ががん細胞ではGSK3βによって制御されているためであると考えられた.本年度は大腸がん細胞でのGSK3βによる代謝調節とミトコンドリア機能との関係を詳細に解析した.まず,酸素消費速度を指標として酸化加的リン酸化におけるエネルギー産生効率を計測したところ,大腸がん細胞でGSK3βを阻害すると非がん細胞と比較して酸素消費が大きく増加することがわかった.このことから, GSK3βはミトコンドリアでの酸化的リン酸化反応を抑制することでがん細胞特有のWarburg効果を誘導していると考えられた.また,大腸がん細胞におけるミトコンドリア分画ではGSK3β阻害によって過酸化水素が増加しており,シトクロムcの放出といったアポトーシス誘導の状態が観察された. GSK3βは細胞質の他に核やミトコンドリアにも局在しており,その活性に応じて細胞内局在が異なっている. GSK3βの局在を解析したところ,ミトコンドリアに局在するGSK3βは活性型として多く存在していることが判明した.

こうした結果から,高発現・高活性化されたGSK3βはミトコンドリア内でPDHをリン酸化することによって,解糖系とミトコンドリアでの酸化的リン酸化の均衡を調節し,がん細胞の生存に有利なエネルギー代謝を付与していると考えられた.本研究はGSK3βのがん促進作用のメカニズムをがん固有の代謝特性に焦点を当てて検討した.大腸がん細胞で異常活性を示すGSK3βはピルビン酸脱水素酵素(PDH)を特異的にリン酸化してその活性を阻害することにより,がん促進的に作用する解糖系優位の代謝を誘導していると考えられた.GSK3β阻害により,がん細胞のエネルギー産生経路は解糖系から酸化的リン酸化にシフトし,アポトーシス刺激感受性になった.一方,これらの代謝変化は非腫瘍性細胞では認められなかった.したがって,GSK3β阻害によるがん治療効果はがん特有のエネルギー代謝を選択的に是正することによるものと考えられ,その安全性を示唆している.昨年度に前倒しして開始した大腸がん細胞移植マウスでの実験が順調に進み,予定していた解析については年度内にほぼ完了した.また,次年度に予定していたGSK3βとミトコンドリア機能についての解析にも着手できているため,おおむね順調に進展していると判断した.医歯薬学これまでの解析結果から, GSK3βががん細胞エネルギー代謝特性の中心的な役割を担っていると考えられているピルビン酸脱水素酵素(PDH)と相互作用することでがん細胞の代謝を制御していることが示唆された.また,活性型のGSK3βはミトコンドリアにも局在することが知られているため,次年度はPDHとGSK3βの相互作用によるミトコンドリア機能への影響についても解析を進める.平成25年度中に実施予定していた培養細胞系での代謝産物についての解析がほぼ終了し,その分子メカニズムについての解析に着手している.また,次年度に予定していた大腸がん細胞移植マウスでの実験を前倒しして開始できたため,おおむね順調に進展していると判断した.GSK3β阻害によって生じる代謝産物量変化について分子メカニズムの解明を主に進める.特に,がん細胞エネルギー代謝特性の中心的な役割を担っているピルビン酸脱水素酵素に焦点を当て, GSK3βとの相互作用について詳細に解析する.また,消化器がん細胞株でGSK3βを抑制するとアポトーシスが誘導されることから,エネルギー生産の中核として働くミトコンドリアへの影響についても解析する.
日本と中国における結核の時間的・空間的な流行動態に関する研究

(1)本邦の47都道府県別の結核サーベイランスデータについて得られた結果が、査読付き英文学術誌に掲載された(Sumi A, Kobayashi N. PLoSONE 2019; 14: e0213856)。本論文では次の2点を報告した:(i)本邦の結核流行の季節性は、各都道府県の人口密度と相関があること、(ii)オーストラリアの場合について報告されている日光の曝露量との有意な相関は、本邦の場合は観測されないこと。(2)本研究課題を推進する過程で得られた、フィンランドおよびデンマークの水痘に関する結果が、査読付き英文学術誌に掲載された(Sumi A. BMCResearch Notes 2018; 11: 377-382)。本論文では、亜寒帯に位置するフィンランド・デンマークでの水痘流行パターンを定量的に調べ、得られた結果を中国・武漢市(亜熱帯)および日本(温帯)の結果と比較した。(3)本研究課題を推進する過程で得られた本邦の手足口病に関する結果を、国際学会で発表した(第12回日中ウイルス学会、2018:中国・武漢市)。本研究では、手足口病を例にして、感染症が流行する気象条件の閾値を求める方法を提起した。(4)現在、本研究課題を推進する過程で得られた、本邦のムンプスに関する結果を、現在査読付き英文学術誌に投稿中である。(5)前年度にフィランド・ヘルシンキ大学付属図書館で入手した結核データについて、その翻訳を終え、現在整理・解析中である。1.研究対象データの収集、保存:(i)中国の湖北省12直轄市の結核データおよび気象データを、武漢疾病予防センター(武漢市)の研究協力者から提供を受けた。湖北省12直轄市の患者属性(性別、年齢、診療科等)に関するデータをExcelファイルに入力した。日本の結核サーベイランスデータおよび気象データは、それぞれ国立感染症研究所と気象庁のホームページから入手した。2.結核サーベイランスデータの時系列解析:日本の47都道府県、そして中国・湖北省の12直轄市で収集された結核のサーベイランスデータの時系列解析を行った。時系列解析には、申請者が学研究費補助金(平成10年12年度、特別研究員奨励費)を受けて基本的枠組みを構築した方法を用いた。日本のデータについて得られた結果を査読付学術誌に論文(英文)として発表した。3.結核の流行変動と気象変動の相関関係の測定:時系列解析の結果を土台にして、日本および湖北省の結核と気象変動の実測データの相関関係を調べている。その方法として、報告者が平成25年27年度科学研究費基金助成金(基盤研究(C))を受けて構築した、日本の47都道府県の水痘の流行パターンが気温と相関があることを示した手法(Harigane K, Sumi A, et al., 2015)を用いている。結核と併せて、手足口病についても調べ、得られた結果を論文(英文)としてまとめ、査読付学術誌に投稿中である。4.結核の空間的流行伝播の測定:結核の流行伝播の地理的変動を視覚化するために、空間疫学分野で広く普及している統計ソフトウェアArcGIS(ESRIジャパン)を用いて、日本の47都道府県および湖北省12直轄市のデータを地理的相関分析に適用する準備を行っている。平成28年度(2016年度)基盤研究(C)研究計画調書の中で立てた「平成28年度における研究計画」に照らしあわせて、現在の進捗状況について評価を行うと、おおむね順調に進展していると考える。(1)本研究課題を推進する過程で得られた、日本の手足口病および中国の水痘に関する結果が、査読付き英文学術誌に掲載された。前者の論文では、手足口病を例にして、感染症が流行する気温の閾値を求める方法を提起した(Sumi A, Toyoda S, Kanou K, et al. Epidemiol Infect. 2017; 145: 2896-2911)。日本の手足口病について調べた結果は、532°Cであった。後者の論文では、亜熱帯に位置する中国・武漢市の水痘流行パターンを定量的に調べ、得られた結果を日本の結果(発表済)と比較した(Chen B, Sumi A (corresponding author), Wang L, et al. BMC Infect Dis. 2017; 17: 538-546)。(3)本研究課題を推進する過程で得られた、フィンランドおよびデンマークの水痘に関する結果を執筆し、査読付き英文学術誌に投稿中である。(4)フィンランドの結核データをヘルシンキ大学附属図書館で入手し、現在データ整理および解析中である。(5)中国・武漢市の地域別の結核データを現在解析中である。平成28年度(2016年度)基盤研究(C)研究計画調書の中で立てた「平成29年度における研究計画」に照らし合わせて、現在の進捗状況について評価を行うと、おおむね順調に進展していると考える。本論文では次の2点を報告した:(i)

本邦の結核流行の季節性は、各都道府県の人口密度と相関があること、(ii)オーストラリアの場合について報告されている日光の曝露量との有意な相関は、本邦の場合は観測されないこと。(2)本研究課題を推進する過程で得られた、フィンランドおよびデンマークの水痘に関する結果が、査読付き英文学術誌に掲載された(Sumi A. BMCResearch Notes 2018; 11: 377-382)。本論文では、亜寒帯に位置するフィンランド・デンマークでの水痘流行パターンを定量的に調べ、得られた結果を中国・武漢市(亜熱帯)および日本(温帯)の結果と比較した。(3)本研究課題を推進する過程で得られた本邦の手足口病に関する結果を、国際学会で発表した(第12回日中ウイルス学会、2018:中国・武漢市)。本研究では、手足口病を例にして、感染症が流行する気象条件の閾値を求める方法を提起した。(4)現在、本研究課題を推進する過程で得られた、本邦のムンプスに関する結果を、現在査読付き英文学術誌に投稿中である。(5)前年度にフィランド・ヘルシンキ大学付属図書館で入手した結核データについて、その翻訳を終え、現在整理・解析中である。平成28年度の研究を引き続き行い、得られた研究を参考にして以下の研究も推進する。1.中国・黒竜江省13直轄市のデータ解析:平成28年度に行う日本・47都道府県と中国・湖北省12直轄市について行った一連の解析を、中国・黒竜江省13直轄市のデータについて行う。得られたハルビンの結果を論文にまとめる。論文では、中国と日本について、各国における結核流行変動の地域差について考察する。2.インドにおける予備的調査:インドは世界で最も結核患者が多く、中国と日本についての本研究計画をインドに適用することは大変意義深い。そこで本研究の実施期間内にインド・コルカタについての予備的な研究を実施することを目標とする。3.フィリピンにおける予備的調査:フィリピンは、世界有数の結核蔓延国であり、2013年の罹患率は282人(人口10万人対)である。フィリピン、そして今回の研究対象である中国と日本を含むアジアにおける結核流行の全貌を明らかにするためには、将来的に、アジア全体をコンピュータ・オンラインで結んだ結核サーベイランス事業が行われることが必須である。その足掛かりとして、本研究計画を土台として、フィリピン・マニラ市での予備的調査を実施する段階まで到達することを目標とする。平成29年度の研究を引き続き行い、得られた研究を参考にして以下の研究も推進する。(1)本邦の結核サーベイランスで公表されている、喀痰塗抹陽性患者数の年齢階層別・47都道府県別のデータ解析を行い、結果を論文としてまとめる。(2)フィンランドの州別データの整理・解析を行う。(3)中国・武漢市の地域別データの不足分を収集し、整理・解析を行う。外国旅費の使用が予定よりも少なかったために差額が生じた。謝金の使用が予定よりも少なかったために差額が生じた。次年度に予定している資料翻訳のための謝金に用いる。平成28年度に生じた差額は、平成29年度に予定している外国におけるでデータ収集のための外国旅費に用いる。
黄色ブドウ球菌の腫瘍内増殖機構の解明

本研究では、腫瘍内増殖を極く少数の黄色ブドウ球菌の定着で感染が成立する局所感染のモデル系としてとらえ、定着した菌の初期増殖に必要な要因を明らかにする事を目的とした。この一年間で得られた研究の成果は、以下のとうりである。1.宿主要因の検討:Ehrlich腹水癌細胞をマウスの皮下に移植した腫瘍組織内には、腹水に混入していた白血球や宿主由来の白血球が多数存在する。そこで、黄色ブドウ球菌に対する初期の感染防御に重要と思われる好中球を腹水から単離し、黄色ブドウ球菌と、腫瘍内では増殖しない腐性ブドウ球菌の貪食・殺菌能をin vitroで比較した。30分間の培養の結果では、この好中球による貪食のされ易さは両菌種で変わらなかったが、殺菌では黄色ブドウ球菌の方が腐性ブドウ球菌より殺菌されにくかった。また菌を貪食した好中球を細胞外の菌を取り除いてから培養を続けると、殺菌され残った黄色ブドウ球菌は4時間後から増殖を始めたが、腐性ブドウ球菌はほとんど増殖しなかった。これらの菌株では、好中球の作用に対する抵抗力の差が腫瘍内増殖能に反映していると考えられた。2.腫瘍細胞要因の検討:Ehrlich腹水癌細胞をマウス腹腔で増やす代わりに10%ウシ胎児血清添加培養液でin vitro培養して用いた場合、黄色ブドウ球菌の腫瘍内増殖は大幅に遅延した。ウシ胎児血清の代わりに腹水上清を加えて培養した腫瘍細胞を用いると、腫瘍内での黄色ブドウ球菌の初期増殖が回復した。従って腫瘍細胞の生理的な条件も黄色ブドウ球菌の増殖に関与することが分かった。
従業員重視のマネジメントと人的資本の測定・開示に関する理論的・実証的研究

(1) 2007年に国際会計基準審議会(IASB)から公表されたIASB審議提案と2008年にオーストラリア会計基準審議会(AASB)から公表されたAASB討議資料第138号を手掛かりとして、自己創設無形資産に係る当初の会計処理(認識、測定、表示/開示)のあり方について論究した。(2)わが国上場企業への質問票調査をもとに、人的資源の測定・開示の実務実態について論究した。本研究は、知識創造化社会の進展を背景として、企業の持続的競争優位の中核をなす人的資本に焦点を当て、従業員重視のマネジメントにおける人的資本の測定・開示はいかにあるべきかを理論的かつ実証的な側面から体系的に研究することを目的とするものである。平成21年度は、本年度の研究実施計画にしたがって、従業員重視のマネジメントおよび人的資本の測定・開示に関連した広く内外の文献の収集と緻密な文献研究を行い、各国における人的資本マネジメントの特徴点や人的資本の測定・開示における問題点を解明するべく、理論研究を推し進めている。加えて、わが国の全上場企業(会社四季報2010年1集掲載企業)を対象に、「企業における人的資源の評価と測定手法」について、現在の実務実態の把握と意識調査を行うために、海外の先行研究に基づきアンケート調査を実施している。さらに、「新規株式公開(IPO)目論見書における人的資本の開示分析」を遂行する上で、必要となる国内外の文献の収集と分析を行っている。これらの研究成果については、次年度以降に公表を予定している。本年度の研究の内容として、大きく1つは「人的資源の評価と測定手法に関する実態分析」と、もう1つは「自己創設無形資産会計に係る当初の会計処理-IASB審議提にとAASB討議資料第138号に焦点を当てて」に関する理論研究を行った。前者は、(1)人的資源に関する測定の重要性、(2)人的資源に関する測定の進捗状況、および(3)人的資源に関する測定尺度の利用状況について、先行研究を踏まえて、日本のデータを用いて実証研究を行った。当該内容については、日本会計研究学会において自由論題報告を行うとともに、拙稿「人的資源の評価と測定手法に関する実態分析」会計、第179巻4号に投稿している。後者は、2007年に国際会計基準審議会(IASB)から公表されたIASB審議提案と2008年にオーストラリア会計基準審議会(AASB)から公表されたAASB討議資料第138号を手掛かりとして、自己創設無形資産に係る当初の会計処理(認識、測定、表示/開示)のあり方について論究している。当該内容については、国際会計研究学会において自由論題報告を行っている。本研究は、知識創造化社会の進展を背景として、企業の持続的競争優位の中核をなす人的資本に焦点を当て、従業員重視のマネジメントにおける人的資本の測定・開示はいかにあるべきかを理論的かつ実証的な側面から体系的に研究することを目的とするものであった。本年度は、本研究課題の最終年度に当たるため、人的資本の測定・開示の理論的フレームワークとはいかなるものであるのかについて研究の深化を図った。具体的には、前年度の国際会計研究学会および日本会計研究学会で報告を行った内容について、それぞれ学術雑誌である国際会計研究学会年報および会計に研究成果を公表している。本研究を通じて指摘できる点は、次の2点である。1つは、人的資本会計の今後の方向性として、現在各国で研究が推し進められている「統合報告」の一領域として、人的資本に係る非財務情報の開示を拡充化していこうとするアプローチが指摘できる。もう1つは、人的資本会計は、人的資本を含めたより大きな自己創設無形資産の会計の一領域であると捉えて、自己創設無形資産会計の体系化を図ることで人的資本会計の位置づけや認識、測定、開示/表示のあり方を示すアプローチが指摘できる。かかる意味で、人的資本の測定・開示に関する研究は、今後の展開可能性を大きく秘めた領域であると指摘することができる。
農作業時の環境から受ける負荷の軽減に関する研究

農作業時、環境から受ける負荷を軽減する一方法として、農作業服素材からの検討を行った。その中で農作業時、特に関係の深い紫外線被爆、および悪臭問題と農薬散布時の被害の3点に焦点をしぼり、それらからの負荷を軽減することを目的に基礎的な検討を行った。その概要は以下のとおりである。1.農作業服の紫外線透過性布の紫外線透過に及ぼす因子を総合的に検討した。繊維の種類や染色および加工の影響については、かなり明確になっている。そこで新たに、布に関する因子である織密度および糸と撚りの影響と、重ね着による影響について検討した。前者では織密度が高い程、また糸の撚り数が少ない程、透過率は低くなり、その機構を明らかにした。また、後者では透過率の異なる布を重ねる際、光の入射側に透過率の高いものをおく方がその逆より透過率が低くなることがわかった。2.農作業服への悪臭物質の吸脱着各種悪臭物質の吸着性について検討し、その吸着は吸湿性の高い繊維程多く、その値を高分子の溶解度パラメーター値から推定する方法を考案した。また、それらの脱着挙動を赤外吸収スペルトルの変化から検討し、その際、同時に吸着している水の影響を明確にした。3.農作業服に付着した農薬の洗浄性農作業服に付着した農薬の水系における洗浄では、界面活性剤の種類、アルカリ度、温度、時間等の洗浄条件を変化させることによって、綿、ナイロンはよく除去できるようになる。しかし、ポリエステルは、60%程度の除去率しか得られなかった。このポリエステルは、有機溶剤系洗浄、特に酢酸エチル等のエステル系溶剤を用いると、高い除去率になることを見出した。農作業時、環境から受ける負荷を軽減する一方法として農作業服素材からのアプローチを行い、総合的に環境および人間への負荷を軽減することを目的に行った。その中で先ず、作業服に付着する悪臭物質および農薬について、繊維の種類による付着性の差異およびその脱離性について、基礎的な検討を行った。また、農業用資材として大量に用いられている農ビフィルム等の高分子素材の廃棄の実態、およびそれらの環境への影響についての基礎データの収集を行った。1.農作業服素材のへの悪臭物質の吸着性の検討各種悪臭物質の吸着性について検討し、それらの吸着は吸湿性の高い繊維で高く、その値は繊維を構成する高分子の溶解度パラメーター値から推定が可能であることがわかった。さらに、それらの脱着挙動を、赤外吸収スペクトルの変化からみる方法を確立した。脱着において、水との相互作用の影響の大きいことがわかった。2.農作業服素材に付着した農薬の洗浄性の検討農作業時に付着する農薬の洗浄性について、繊維の種類による差異、各種界面活性剤による洗浄効果、さらに、一部有機溶剤系における洗浄性等、基本的な検討を行った。一般にポリエステルで洗浄が困難であり、その効果的な洗浄方法の検討が必要である。3.農業用資材に関する調査農業用資材として大量に用いられている農ビフィルム等に関する調査を行った。それらの環境への負荷量としてLCA(ライフサイクルアセスメント)の手法を用いることの是非について検討した。昨年に引き続いてその中で、作業服に付着する悪臭物質および農薬の脱離性について、基礎的な検討を行った。また、農業用資材として大量に用いられている農ビフィルム等の高分子素材の廃棄の実態、およびそれらの環境への影響について基礎データの収集を行った。1.農作業服素材に吸着した悪臭物質の脱離性の検討繊維に吸着した各種悪臭物質の脱離挙動を、重量法と赤外吸収スペクトルの変化から検討した。

ホルムアルデヒドのように水との相互作用が強い物質が存在すると、水が繊維から脱離する速度が低下する傾向が認められた。これは両者の間で複合体を形成し、それによって繊維分子中における拡散が妨げられるためと考えられる。2.農作業服素材に付着した農薬の洗浄性の検討農作業時に付着する農薬の水系における洗浄では、特にポリエステルにおいては界面活性剤の種類やアルカリ度、さらには温度、時間等の洗浄条件を変えても除去率が60%程度にしかならない。そこで、有機溶剤系における洗浄の検討を行った。その結果、酢酸エチル等エステル系の溶剤で洗浄効率が高いことがわかった。3.プラスチックのリサイクルに関する調査農ビフィルム等プラスチックのリサイクルについて調査を行った。それらの環境への負荷量としてLCA(ライフサイクルアセスメント)の手法を用いることの是非について検討した。農作業時、環境から受ける負荷を軽減する一方法として、農作業服素材からの検討を行った。その中で農作業時、特に関係の深い紫外線被爆、および悪臭問題と農薬散布時の被害の3点に焦点をしぼり、それらからの負荷を軽減することを目的に基礎的な検討を行った。その概要は以下のとおりである。1.農作業服の紫外線透過性布の紫外線透過に及ぼす因子を総合的に検討した。繊維の種類や染色および加工の影響については、かなり明確になっている。そこで新たに、布に関する因子である織密度および糸と撚りの影響と、重ね着による影響について検討した。前者では織密度が高い程、また糸の撚り数が少ない程、透過率は低くなり、その機構を明らかにした。また、後者では透過率の異なる布を重ねる際、光の入射側に透過率の高いものをおく方がその逆より透過率が低くなることがわかった。2.農作業服への悪臭物質の吸脱着各種悪臭物質の吸着性について検討し、その吸着は吸湿性の高い繊維程多く、その値を高分子の溶解度パラメーター値から推定する方法を考案した。また、それらの脱着挙動を赤外吸収スペルトルの変化から検討し、その際、同時に吸着している水の影響を明確にした。3.農作業服に付着した農薬の洗浄性農作業服に付着した農薬の水系における洗浄では、界面活性剤の種類、アルカリ度、温度、時間等の洗浄条件を変化させることによって、綿、ナイロンはよく除去できるようになる。しかし、ポリエステルは、60%程度の除去率しか得られなかった。このポリエステルは、有機溶剤系洗浄、特に酢酸エチル等のエステル系溶剤を用いると、高い除去率になることを見出した。
有機ゲルおよび高分子を用いる融合マテリアルの動的機能の開拓

本研究では、有機ゲルの環境応答性および動的機能と様々な無機微粒子の光学機能および力学的性質を融合させることで、新しい光学的物性もしくは力学的物性を有する新材料の構築を目差した。これまでの成果から、環境に応じて角度依存性のない構造色が変わる構造発色性材料を開発することができた。その他にも、生物の組織を模倣して作成した構造発色性材料が生物では見られないような環境応答性を示すことを明らかにした。人工の系をナノサイズのレベルで組み合わせることで、生物の機能を凌駕するような機能材料が得られる可能性が分かってきた。本研究では、環境に応じて様々な大きさや形状の網目構造を形成できる環境応答性有機高分子ゲルをテンプレートとして、無機物質からなる三次元階層構造の形成を制御することで、"環境に調和して分子配列構造の組み替えや自己補強をし、自然界ではなし得なかったような超越的機能を示す有機-無機動的融合機能材料"の創成を目的としている。具体的には、本融合機能材料の開発により、環境変化を反映して、力学的物性を自己組織的に補強する材料や、スーパーレンズなどの創成を目指すため、以下のようなテーマに取り組む。つまり、1)環境に応じて様々な大きさや形状の網目構造を形成できる環境応答性有機高分子ゲルをテンプレートとして、無機物質からなる三次元階層構造の形成を制御することで、"環境に調和して分子配列構造の組み替えや自己補強をし、自然界ではなし得なかったような超越的機能を示す有機-無機動的融合機能材料"の創成、2)環境に対して動的に応答する刺激応答性高分子と光に対する屈折率の高い無機物質からなるコアーシェル型微粒子の集合体の形成とその光学材料への応用、3)有機微粒子と無機微粒子をサブミクロンのオーダーで融合することによる光学材料の構築、である。本年度は、まず、2)と3)の研究から着手し、2)では、環境に応じて角度依存性のないフォトニックバンドギャップ(PBG)の位置を変化させる材料、3)では、視認性の高い構造発色材料の調製が実現できた。本研究では、環境に応じて様々な大きさや形状の網目構造を形成できる環境応答性有機高分子ゲルをテンプレートとして、無機物質からなる三次元階層構造の形成を制御することで、"環境に調和して分子配列構造の組み替えや自己補強をし、自然界ではなし得なかったような超越的機能を示す有機-無機動的融合機能材料"の創成に取り組む。例えば、有機ゲルの動的機能と無機微粒子の光学機能を融合させることで、環境応答性と光学的高物性能を併せ持った材料の構築を目差している。平成23年度の研究においては、その基盤的技術を確立するために、1)環境変化に応じて動的に応答する刺激応答性高分子ゲル微粒子の調製とその集合体の構造発色性の解明、および、2)無機微粒子の集合構造と光学物性の相関を調べる上で、1)のようなゲル微粒子ではなく、電子顕微鏡にてその構造を調べることが可能なシリカ微粒子を利用した系、に取り組んだ。1)では、なぜ、ゲル微粒子の濃厚懸濁液が角度依存性のないフォトニックバンドギャップ(PBG)を示すのかを、角膜の透明性と関連づけて説明することを試みた。その結果、光の散乱体が離れて、独立した散乱体として振る舞う場合には白濁するが、距離が近くなり、短距離秩序が存在するような状態になると、散乱体によって散乱された可視光が干渉し、透明化することがわかった。さらに、特定の波長の光に対しては強く反射する結果、色付くことも理解できた。また、2)では、視認性の高い構造発色材料の調製が実現できた。本研究では、有機ゲルの環境応答性および動的機能と無機微粒子の光学機能および力学的性質を融合させることで、新しい光学的物性もしくは力学的物性を有する新材料の構築を目差している。具体的には、光の閉じ込め効果が外的刺激に応じて変化させることのできる材料や、ダイラタンシー性を示すソフトマテリアルの構築を行う。本年度は、無機微粒子集合体ついての進展があったので、以下に説明する。これまでに、無機微粒子集合系においては、粒径の揃った白色無機微粒子の形成するアモルファス集合体が、粒子の粒径に応じた特定の波長領域の光を選択的に反射し、その位置は光を照射する方向や観測方向にほとんど依存しないことを見いだした。また、その集合体に微量の黒色微粒子を融合すると鮮やかな発色を示すことも見いだした。本年度は、さらに、無機微粒子集合体に対して黒色物質をどこに配置することが発色を鮮やかにする上で重要かについて明らかにしつつある。これらの知見から、光などの刺激に応じて黒色物質の量が制御できるシステムと無機微粒子集合体を融合することで、刺激応答性発色剤の調製に成功した。具体的には、異なる波長の光照射に応じて銀微粒子の生成-消失が可逆を行うことで、微粒子のアモルファス集合体からの構造発色の彩度を制御することが可能になった。

本研究では、有機ゲルの環境応答性および動的機能と無機微粒子の光学機能および力学的性質を融合させることで、新しい光学的物性もしくは力学的物性を有する新材料の構築を目差した。これまでの研究においては、その基盤技術を確立するために、1)環境変化に応じて動的に応答する刺激応答性高分子ゲル微粒子の調製とその集合体の構造発色性の解明、2)無機微粒子の集合構造と光学物性の相関を調べる上で、1)のようなゲル微粒子ではなく、電子顕微鏡にてその構造を調べることが可能なシリカ微粒子を利用した系、に取り組んだ。本年度は、これまでの研究結果を踏まえて、1)環境に応じて色が変わる構造発色性材料、2)構造発色性材料のマイクロ流路による粒子化、および、3)高力学物性を示す高分子ゲルの開発、4)および、これらの融合研究を行った。これまでに、無機微粒子集合系においては、粒径の揃った白色無機微粒子の形成するアモルファス集合体が、粒子の粒径に応じた特定の波長領域の光を選択的に反射し、その位置は光を照射する方向や観測方向にほとんど依存しないことを見いだした。また、その集合体に微量の黒色微粒子を融合すると鮮やかな発色を示すことも見いだした。さらに、無機微粒子集合体に対して黒色物質をどこに配置することが発色を鮮やかにする上で重要かについて明らかにした。これらの知見から、光などの刺激に応じて黒色物質の量が制御できるシステムと無機微粒子集合体を融合することで、刺激応答性発色剤の調製に成功した。有機ゲル系においては、ポリロタキサンを架橋剤に用いることで、様々な刺激応答性のゲルを調製し、環境応答性および高伸張性、高靱性を示すゲルを調製することに成功した。また、ポリロタキサン架橋剤をラジカル重合で得られるあらゆるゲルに利用して高伸張性および高靱性を示すゲルにするための条件に関しても明らかにした。本研究では、有機ゲルの動的機能と無機微粒子の光学機能を融合させることで、環境応答性と光学的高物性能を併せ持った材料の構築を目差している。平成24年度の研究においては、微粒子集合体との融合を行うために必要な、“環境変化に応じて動的に応答し、かつ、伸張性と靱性に優れた性質を有する刺激応答性ゲルの調製"に取り組んだ。これまでに刺激応答性ゲルの研究が盛んに行われ、様々な刺激に応じてその体積や形状を大きく変化させるゲルが調製されてきた。しかし、このような研究が始まって半世紀以上の歳月が経つが、克服すべきいくつかの問題が原因となり、未だ刺激応答性ゲルの実用化には至っていない。最も大きな問題の一つが、既存の刺激応答性ゲルの脆性である。ゲルの力学的強度を改善する試みは沢山報告されているが、そのほとんどが特殊な高分子網目構造を有するゲルであり、これらのゲルに必要とする刺激応答性を付与するとなると、そう簡単ではない。研究代表者は、技術や知識の蓄積がある刺激応答性ゲルの物性を保持しながら、力学的性質を向上させることができれば、刺激応答性ゲルの応用の促進に繋がると考えた。そのためには、高分子網目の大部分を形成する高分子鎖には、従来の刺激応答性の高分子鎖を利用し、架橋構造のみに改良を施すことができれば、望みの刺激応答性と必要な力学特性を兼ね備えたゲルになると思っている。平成24年度では、ポリロタキサンを架橋剤に用いることで、様々な刺激応答性のゲルを調製し、環境応答性および高伸張性、高靱性を示すゲルを調製することに成功した。