hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
IGF-Iを用いた顎骨のアンチエイジング治療への挑戦

ラットへのIGF-I投与により以下のことが明らかとなった。(1)X線的に検討した下顎頭の骨密度は頸部に増加がみられた。(2)組織学的に検討した骨基質面積は、上下的に3つに分割した下顎頭において、頸部に骨量の増加がみられた。内外側に分割した下顎頭では、中心部で骨量の増加がみられた。(3)骨芽細胞数は、上下的に分割した下顎頭では、頸部で増加がみられた。内外側的に分割した下顎頭では、内外側部に増加がみられた。(4)破骨細胞数は、いずれに分割した下顎頭の部位にも変化はみられなかった。(5)IGF-I投与によるこれらの骨密度、骨量、骨芽細胞数の変化は、いずれも投与中止後に消失していた。顎骨の老化防止および成長発育に最も深く関連する物質としてペプチド性成長因子の1つであるIGF-Iに注目した。IGF-Iは種々の組織の成長促進作用を有し、加齢とともにその血中量は減少する。IGF-Iは骨芽細胞、軟骨芽細胞の分化・増殖を促進し、骨形成・骨成長作用を有する。これまでの研究において、IGF-Iにより下顎骨は上顎骨や大腿骨と比較して有意に過成長し、特に下顎骨体部と下顎頭が過成長することが明らかとなった。本研究においては、骨形態学的変化として下顎骨および大腿骨の骨密度の変化を検討した。実験動物は10週齢Wistar系ラットを用い、IGF-I群にはIGF-I製剤を、対照群には生理食塩水を背部皮下組織に4週間持続投与し、投与中止直後および投与中止4週間後に試料を摘出した。摘出した試料の軟エックス線写真を撮影し、骨密度を計測した。骨密度の計測部位は、下顎頭の関節面および下顎頭の頸部、大腿骨頭の関節面、大腿骨頭の頸部、下顎歯槽骨の皮質骨、下顎歯槽骨の海綿骨とした。本年度の研究成果として、ラットへのIGF-Iの持続投与により、下顎頭の関節面および下顎頭の頸部、下顎歯槽骨の皮質骨における骨密度は増加することが明らかとなった。また、投与中止4週間後、下顎頭の関節面および下顎頭の頸部における骨密度の増加はみられなくなり、下顎歯槽骨の皮質骨における骨密度は増加したままであった。これらの結果より、下顎頭では血中IGF-I値の増減により骨密度は増減すること、下顎歯槽骨の皮質骨ではIGF-I投与により骨密度が増加するとその後は減少しないことが示唆された。近年、顎骨の老化防止および成長発育に最も深く関連する物質としてペプチド性成長因子の1つであるIGF-Iが注目され、加齢とともにその血中量は減少することが知られている。IGF-Iは種々の組織の成長促進作用を有し、特に骨に対しては骨芽細胞、軟骨芽細胞の分化・増殖を促進し、骨形成・骨成長作用を有する。これまでの研究において、IGF-Iにより下顎骨は上顎骨や大腿骨と比較して有意に過成長し、特に下顎骨体部と下顎頭の長さが増大していることが明らかとなった。また、エックス線的に検討した骨密度は下顎頭の関節面および下顎頭頸部で増加していることが示された。本研究においては、下顎頭頸部の骨量の増加について組織学的に詳細な部位別の検討を行った。下顎頭の部位別の検討として、下顎頭を軟骨層、下顎頭の軟骨層直下、下顎頭の頸部に分け、さらにそれぞれを外側部、中心部、内側部に分類して検討を行った。本年度の研究成果として、エックス線的に骨密度の増加がみられた部位に一致した骨量の増加を認めた。すなわち、ラットへのIGF-Iの持続投与により、下顎頭頸部において、下顎頭関節面である下顎頭軟骨層と下顎頭頸部に骨量の増加がみられた。下顎頭内側極および外側極に骨量の増加傾向がみられたものの外側部、中心部、内側部による骨量の差はみられなかった。投与中止4週間後には下顎頭の部位による骨量の有意差は消失しており、下顎頭において血中IGF-I値の増減に従い骨量も増減することが示唆された。

近年、種々の組織の成長促進作用を有し、老化防止および成長発育に最も深く関連する物質としてペプチド性成長因子の1つであるIGF-Iが注目されている。IGF-Iは特に骨に対して骨芽細胞、軟骨芽細胞の分化増殖に関与することが知られており、これまでの研究においてIGF-I投与は下顎骨、特に下顎頭に特異的に作用し、下顎頭の長さを伸長させていることが明らかとなった。また、エックス線的および組織学的に下顎頭関節面、下顎頭頸部に骨量が増加していることが示された。本研究においては、下顎頭頸部の骨量の増加のメカニズムを解析するために、骨芽細胞および破骨細胞について下顎頭を上から下へ軟骨層直下、中間層、頸部の3層に区分し、さらにそれぞれの層を内側、中心部、外側に区分して詳細な部位別の検討をおこなった。本年度の研究成果として、ラットへのIGF-I持続投与により、以下の事が明らかとなった。(1)下顎頭の軟骨層直下で変化はみられなかったものの、中間層と頸部に骨芽細胞数の有意な増加がみられた。(2)下顎頭の内側極と外側極で骨芽細胞数の有意な増加がみられた。(3)下顎頭の破骨細胞数はいずれの部位にも有意な変化はみられなかった。(4)IGF-I投与による下顎頭の骨芽細胞数の増加は投与中止4週間後に消失していた。以上の結果より、エックス線的・組織学的に骨量増加がみられた部位に一致した骨芽細胞数の増加がみられ、加えて内・外側極で特に骨芽細胞数が増加していることが示唆された。これまでの研究結果と併せて考察すると、IGF-I投与は軟骨性成長を促進し、さらにその伸長した下顎頭の骨組織に対し、内・外側極の活性化した骨芽細胞の働きによる骨の添加が生じると思われた。さらに、血中IGF-I値の増減に伴い、可逆的な骨芽細胞数の増減、その部位に一致した骨量の増減がみられること、血中IGF-I値は破骨細胞数には影響しないことが示唆された。
記憶の分子実体の構成的理解

本研究では,記憶の分子実体を捉えるため,分子実体と予想される生体分子の活性の時間パターン変化をIn vivoで定量化すること,及び,その定量的データをもとに,分子活性を人為的に操作することにより,記憶を人為的に構築することを目的としている.当年度では,前者の定量化のための実験系構築を試みた.過去の研究から分子実体と予想されている分子の活性を測定するためには,通常,蛍光共鳴エネルギー移動法(FRET)を利用することが一般的であることから,まずそのための種々のDNAコンストラクトを作製し,線虫へ導入した.その結果,これらのコンストラクトには当該生体分子の基質を含むが,この基質部位を含んだDNAは線虫で発現が見られず,基質部位のみを除去したDNAでは発現が見られた.この結果は,基質部位がドミナントネガティブとして働き,内在性の基質の機能を阻害している可能性を示唆していた.したがって,現在,新たな定量化実験系の構築を試みている.一方,準備段階の研究から,当該生体分子から遺伝子発現調節を受ける遺伝子の1つとして哺乳類のAMPA受容体の線虫オルソログglr-1を同定していた.さらに,このglr-1は自身の発現によりフィードバック調節を受ける可能性を得ていた.そこで, glr-1遺伝子を過剰発現させ,内在性のglr-1遺伝子の発現量が変化するかどうかを確認することにより,フィードバック調節の可能性を検証するため,glr-1遺伝子を過剰発現させるためのDNAコンストラクトを作製した.現在,このDNA導入し,内在性のglr-1遺伝子量を定量化している.定量化実験系の構築で,外部からのプローブの遺伝子導入が,内在性の基質の機能を阻害するという問題が予想外に発生した.したがって,この問題の解決に時間を要していることが,現在の達成度が当初計画より若干遅れている理由の1つである.この問題のため,新たな定量化実験系の構築が必要となったことから,現在,当該生体分子からの機能調節を受ける分子の遺伝子発現量を指標とし,当該生体分子の活性を定量化する実験系を構築している.現在,構築中の定量化実験系をまず完成を目指す.そして,この実験系により,当該分子の活性の時間パターン変化に関する定量的データを取得する.また,当該分子の活性は,記憶過程で低下することが示唆されており,記憶過程における定量化も実施する.これらの実験系とともに,当該分子から遺伝子発現調節を受ける分子の発現量を操作するツールが完成に近づいていることから,実際にこのツールの応用を目指す.一方で,引き続き,フィードバック制御の可能性を検証し,仮に記憶過程でフィードバック制御が成立している場合,この論理ゲートを実装した数理モデルを作製する.主に物品費として利用し、遅延の発生した従来の計画を追従する形で使用する。本研究では,記憶の分子実体を捉えるため,分子実体と予想される生体分子の活性の時間パターン変化をIn vivoで定量化すること,及び,その定量的データをもとに,分子活性を人為的に操作することにより,記憶を人為的に構築することを目的としている.当年度では,前者の定量化のための実験系構築を試みた.過去の研究から分子実体と予想されている分子の活性を測定するためには,通常,蛍光共鳴エネルギー移動法(FRET)を利用することが一般的であることから,まずそのための種々のDNAコンストラクトを作製し,線虫へ導入した.その結果,これらのコンストラクトには当該生体分子の基質を含むが,この基質部位を含んだDNAは線虫で発現が見られず,基質部位のみを除去したDNAでは発現が見られた.この結果は,基質部位がドミナントネガティブとして働き,内在性の基質の機能を阻害している可能性を示唆していた.したがって,現在,新たな定量化実験系の構築を試みている.一方,準備段階の研究から,当該生体分子から遺伝子発現調節を受ける遺伝子の1つとして哺乳類のAMPA受容体の線虫オルソログglr-1を同定していた.さらに,このglr-1は自身の発現によりフィードバック調節を受ける可能性を得ていた.そこで, glr-1遺伝子を過剰発現させ,内在性のglr-1遺伝子の発現量が変化するかどうかを確認することにより,フィードバック調節の可能性を検証するため,glr-1遺伝子を過剰発現させるためのDNAコンストラクトを作製した.現在,このDNA導入し,内在性のglr-1遺伝子量を定量化している.定量化実験系の構築で,外部からのプローブの遺伝子導入が,内在性の基質の機能を阻害するという問題が予想外に発生した.したがって,この問題の解決に時間を要していることが,現在の達成度が当初計画より若干遅れている理由の1つである.この問題のため,新たな定量化実験系の構築が必要となったことから,現在,当該生体分子からの機能調節を受ける分子の遺伝子発現量を指標とし,当該生体分子の活性を定量化する実験系を構築している.現在,構築中の定量化実験系をまず完成を目指す.そして,この実験系により,当該分子の活性の時間パターン変化に関する定量的データを取得する.また,当該分子の活性は,記憶過程で低下することが示唆されており,記憶過程における定量化も実施する.

これらの実験系とともに,当該分子から遺伝子発現調節を受ける分子の発現量を操作するツールが完成に近づいていることから,実際にこのツールの応用を目指す.一方で,引き続き,フィードバック制御の可能性を検証し,仮に記憶過程でフィードバック制御が成立している場合,この論理ゲートを実装した数理モデルを作製する.京都大学から滋賀医科大学への異動に伴い、環境が変わったことにより、従来の方法では円滑に進んでいた実験が、新たな環境で条件検討が必要となり、研究に遅延が発生したため。主に物品費として利用し、遅延の発生した従来の計画を追従する形で使用する。
標的遺伝子組換え法を用いたサイトカインの生理機能の解析

インターフェロン-γ(IFN-γ)遺伝子欠損マウスの作製とその解析相同組換えによりIFN-γ遺伝子を破壊したES細胞を7クローン単離し、そのうち4クローンについて胚盤胞注入法によりキメラマウスを作製したところ、ひとつのクローンが生殖系列に伝達され、IFN-γ遺伝子欠損マウスの作製に成功した。脾臓細胞をPHAなどにより刺激してIFN-γの発現を誘導しても、ホモ接合欠損マウスにおいては、全くIFN-γが検出されず、完全なIFN-γ欠損マウスであることが確認された。またIFN-γ遺伝子のところに挿入したlacZ遺伝子の発現が、ConA,PHAあるいはPMA+Ionomycinの刺激により誘導され、IFN-γ遺伝子の発現をモニターできることが分かった。まだIFN-γ欠損マウスを用いた解析がなされていない炎症反応に焦点を絞って解析を始めており、特に肝炎においてIFN-γが果たしている役割について明らかにして行きたい。IFN-β遺伝子欠損マウスの作製についても進めているところである。2.インターロイキン-1(IL-1)遺伝子欠損マウスの作製とその解析相同組換えによりIL-1α遺伝子を破壊したES細胞を8クローン、IL-1βを破壊したものを1クローン単離し、10-15個のES細胞を2個の8細胞期胚ではさむ集合キメラ法により、キメラマウスの作製を行った。両遺伝子とも毛色が100%ES細胞由来のキメラマウスが多数得られ、IL-1αについては現在生殖系列への伝達を調べているところであるが、IL-1βについては欠損マウスの作製に成功した。IL-1β遺伝子のホモ接合欠損マウスは外見上は正常であるが、今後炎症反応や免疫反応における異常を解析していく予定である。またIL-1αあるいはβ遺伝子のところに挿入したlacZ遺伝子の発現が、LPSの刺激により誘導され、IL-1遺伝子の発現モニターとして機能することも確認された。IL-1β遺伝子を破壊したES細胞を用いて、更にIL-1α遺伝子の破壊を試みたところ、親株を用いた場合に比べて、相同組換えの頻度が5倍以上に上昇した。IL-1αとβ遺伝子は非常に近接して存在するので、近接した領域に既にヘミ接合の領域が存在すると相同組換えが起こり易くなることが示唆された。今後は単離したクローンよりIL-1αとβのダブル欠損マウスを作製し、それぞれ単独に欠損したマウスと比較しながらIL-1全体の機能を明らかにしていく。
核酸の新しい超高感度酵素免疫測定法の開発とその応用(HIV感染の早期診断)

従来のHIVやHCV等のプロウイルスDNAやウイルスRNAの測定法は、理論値とは程遠い検出感度(数百数万コピー)である。これは、蛍光、発光物質や酵素標識した標識物の非特異結合によるシグナルが、測定系の高感度を妨げているためである。そこで、申請者らが開発した2点結合(特異結合物質・測定物質)複合体転移法という画期的な方法を用い、特異シグナルは維持し、非特異シグナルをほぼ完全に除去することにより、超高感度測定を可能とすることを目的とした。12年度は、HIV-1 p24抗原の超高感度測定法とRT-PCR法の検出感度を、Seroconversion panel serumを用い、比較検討した。その結果、p24抗原とRNAの検出時期は殆ど同時期であった。この時のRT-PCR法の検出限界は、400コピー/mlであった。しかし、抗p17IgGやIgMがp24抗原やウイルスRNAの検出時期より早期に検出されたため、この抗p17IgGやIgMの検出時期以前にウイルスRNAの存在が示唆された。しかし、現法のRT-PCR法では、このような早期には、ウイルスRNAを検出することができなかった。そこで、RT-PCR後のDNAプローブとのハイブリダイゼイション以降の高感度化を検討した。β-D-ガラクトシダーゼを標識したDNAプローブを用い、2点結合法による検出を試みたが、非特異結合が異常に大きく、検出感度はpmolレベルであった。13年度は、非特異結合を完全に除去するために、上記方法に転移法を加え、非特異結合を低下させた。FITC・DNP標識アビジン-ビオチン化DNA・プローブIとβ-D-ガラクトシダーゼ標識アビジン-ビオチン化DNA・プローブIIを用い、測定すべき増幅DNAとハイブリダイゼイション、続いて、抗DNP IgG不溶化固相上にトラップする。洗浄後、過剰のDNP-リジン添加により、複合体を固相より溶出し、抗FITCIgG不溶化固相上に転移させる。最後に、固相上の酵素活性を測定する。この転移法を角いたところ、10amol(10^<-17>mol)の検出が可能となった。PCRにより10^<68>コピーの増幅が可能であるため、最低でも、10^<-23>mol(6分子)の検出の見通しがえられた。申請者らが開発した2点結合(特異結合物質・測定物質)複合体転移測定法を用い、プロウイルスDNAやウイルスRNAの超高感度測定法の開発を目的とした。1本年度は、まず、HIV-1P24抗原の超高感度測定法とRT-PCR法の検出感度を、Seroconversion panel serumを用い、比較検討した(文献1-4)。これは、驚くことであるが、ウイルス粒子中に多量に含まれているp24抗原により、p24抗原の検出が増幅されたものと、推察された。

しかし、抗p17IgGやIgMがp24抗原やウイルスRNAの検出時期より早期に検出されたため、この抗p17IgGやIgMの検出時期以前にウイルスRNAの存在が示唆された。しかし、現法のRT-PCR法では、このような早期には、ウイルスRNAを検出することができなかった。2そこで、RT-PCR後のDNAプローブとのハイブリダイゼイション以降の高感度化を検討した。まず、RT-PCR後、熱やアルカリで一本鎖に変性、ビオチン・DNP標識プローブ、酵素標識プローブと反応させ、3者からなる複合体を形成させ、次いで、抗DNP IgG不溶化固相上にトラップし、洗浄後、複合体を固相より過剰のDNP-リジンにより溶出し、アビジン不溶化固相上に転移させ、最後に、固相上の酵素活性を測定した。(1)酵素活性を検出感度の高い蛍光法と発光法による検出法の比較を行った結果、蛍光法が現時点では検出感度が高く、β-D-ガラクトシダーゼの検出感度は、0.002amol(1200分子)であった。(2)β-D-ガラクトシダーゼを標識したDNAプローブを用い、本法を行ったが、検出感度はpmolレベルであった。検出感度は標識物の非特異結合に大きく依存するため、転移法が有効なわけであるが、ハイブリダイゼイションの効率を上げるため、ビオチン・DNP標識プローブや酵素標識プローブの濃度を増やすと、上記の転移法を用いても非特異結合を十分下げることができなかった。(3)13年度は、非特異結合を完全に除去するために、転移を1回でなく2回行い、さらに、非特異結合を格段に下げ、高感度化を行う予定である。従来のHIVやHCV等のプロウイルスDNAやウイルスRNAの測定法は、理論値とは程遠い検出感度(数百数万コピー)である。これは、蛍光、発光物質や酵素標識した標識物の非特異結合によるシグナルが、測定系の高感度を妨げているためである。そこで、申請者らが開発した2点結合(特異結合物質・測定物質)複合体転移法という画期的な方法を用い、特異シグナルは維持し、非特異シグナルをほぼ完全に除去することにより、超高感度測定を可能とすることを目的とした。昨年度は、HIV-1 P24抗原の超高感度測定法とRT-PCR法の検出感度を、Seroconversion panel serumを用い、比較検討した。その結果、P24抗原とRNAの検出時期は殆ど同時期であった。この時のRT-PCR法の検出限界は、400コピー/mlであった。しかし、抗p17 IgGやIgMがp24抗原やウイルスRNAの検出時期より早期に検出されたため、この抗p17 IgGやIgMの検出時期以前にウイルスRNAの存在が示唆された。そこで、RT-PCR後のDNAプローブとのハイブリダイゼイション以降の高感度化を検討した。β-D-ガラクトシダーゼを標識したDNAプローブを用い、2点結合法による検出を試みたが、非特異結合が異常に大きく、検出感度はpmolレベルであった。本年度は、非特異結合を完全に除去するために、上記方法に転移法を加え、非特異結合を低下させた。FITC・DNP標識アビジン-ビオチン化DNA・プローブIとβ-D-ガラクトシダーゼ標識アビジン-ピオチン化DNA・プローブIIを用い、測定すべき増幅DNAとハイブリダイゼイション、続いて、抗DNP IgG不溶化固相上にトラップする。
転写制御破綻によるトリプルネガティブ乳癌発症メカニズムの解明と新規治療標的の探索

トリプルネガティブ乳癌(TNBC)は進行がはやく極めて予後が悪い。しかしながら、明確な治療標的が存在しないため効果的な治療法が確立されていない。代表者は、細胞分裂期に染色体均等分配を調節するオーロラAの過剰発現マウスがTNBC様の癌を発症すること、オーロラAがTNBCの遺伝子発現プロファイル異常の一因である転写因子Xと核内で相互作用することを見出した。本研究では、TNBC特異的な遺伝子発現異常におけるオーロラA /転写因子Xパスウェイの全貌を明らかにし、TNBCが抱えるトランスレーショナルリサーチの問題克服を目指す。オーロラAは転写因子Xをリン酸化することでオーロラAを含む転写因子複合体の安定化を誘導し、標的遺伝子のプロモーター領域に結合することを突き止めた。このことは細胞周期のG 2 / M期進行に関与する遺伝子の発現調節にオーロラAの活性が関与していることを示唆した。転写因子Xの擬似リン酸化変異体発現細胞は、コントロールおよび非リン酸化変異体発現細胞と比較して、G 2 / M期遺伝子の発現増加と細胞増殖速度の増加を示した。より詳細に解析するため、同定した転写因子Xのリン酸化部位を特異的に認識する抗リン酸化抗体の作製を行った。また、2種のヒストンアセチル化酵素YとZがオーロラAと結合し、アセチル化依存的なオーロラAの活性化とアセチル化非依存的なタンパク質安定化の両方を促すことを突き止めた。さらに、オーロラAのアセチル化部位の一部を特定し、抗アセチル化特異的抗体の作製を行った。細胞周期のG2期進行に必須な遺伝子の発現調節にオーロラAの活性が関与していること、ヒストンアセチル化酵素Yも同様の調節に関与していることが報告されていることから、細胞周期依存的転写調節における新たなシグナル伝達の一端を明らかにできた。作製した抗リン酸化抗体と抗アセチル化抗体を用いてオーロラAを中心とした転写調節の詳細な制御メカニズムとその生理的機能を解き明かす。オーロラA活性依存的に制御される標的遺伝子を同定し、TNBC発症・進行に重要なシグナル伝達経路を見出す。シグナル伝達経路の生化学的な解析に注力したため、オーロラA /転写因子X複合体が制御する標的遺伝子の網羅的解析が行えなかった。次年度において解析に使用する予定である。
オセアニア植民地時代における非白人移住者の歴史人類学的研究

オセアニア植民地時代について、ポストコロニアルの議論からともすれば排除されがちの年季契約労働者の歴史を描き、その現在を考察する。主たるフィールドとしては、申請者が既に研究を重ねているメラネシア系と中国系のいるサモア独立国であるが、参与観察や面接によるデータの収集よりも文献研究を基礎とした研究を目指しており、現地での情報収集は補足的に行う。一次資料はニュージーランド公文書館・同国立図書館およびハワイ大学図書館に赴いて集める。比較のためインド系の多いフィジーや日系人を集めた合衆国ハワイ州、ならびにバヌアツなどから労働者を集めたオーストラリア・クイーンズランド州に関しても文献研究を行う予定である。
暗黒星雲遮蔽による可視光銀河系外背景放射の検出

本研究の目的は、銀河系外からやって来て可視光波長帯で観測される全ての光の総和である「可視光銀河系外背景放射」(Cosmic Optical Background; COB)の世界初検出である。当該年度にはまず、本研究期間中の平成23年度に達成した「惑星探査機パイオニア10/11号のデータによるCOB検出」についてさらに検討と議論を進め、国際学会、欧米学術誌などにおいて精力的に成果の発表を行った。また、銀河間空間に浮かぶ暗黒星雲の巨大版とも言うべき「暗黒銀河」HI 1225+01を対象とし、ニュージーランドのMOA-II 1.8m望遠鏡を用いて観測したデータの解析を行った。その結果、残念ながらこの暗黒銀河によるCOB遮蔽効果の検出には至らなかった。その原因と改善の方策を探るため、HI 1225+01の性質を詳細に探るフォローアップ研究を行った。MOA-IIで観測した可視光Rバンド画像の他に、Sloan Digital Sky Surveyの可視光5バンド、UKIRT Infrared Deep Sky Surveyの近赤外線4バンド、Spitzer IRACおよびMIPSの赤外線7バンドの測光データをアーカイブから取得し、銀河モデルが予測するスペクトルモデルとの比較を行ったところ、HI 1225+01は非常に若くかつ熱いダスト成分を持つ銀河であり、blue compact dwarf galaxyと呼ばれる種族に良く似た性質を持つことが解明された。COB遮蔽が検出されなかったのは、おそらく可視光で十分な減光を起こすだけのダストがこの銀河に不足していたためと考えられる。この結果について欧米学術誌上で発表を行った。さらにCOBに寄与する個々の天体構成について調査を進めるべく、岡山観測所188cm望遠鏡の近赤外線撮像分光装置ISLEを用いて観測キャンペーンを行い、多数の活動銀河核のスペクトルを取得した。解析作業には予想外の時間がかかり、このデータについては現在も鋭意解析を行っているところである。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は可視光宇宙背景放射(COB)の世界初検出を目的とし、その障害となる地球大気放射・黄道光などの前景光を暗黒星雲による遮蔽効果を利用して除去する(暗黒星雲法)という新手法を最大の特長とする。本年度は、当初計画では想定しなかったことであるが、NASAの惑星探査機パイオニア10号・11号が黄道光領域外側を航行中に取得した偏光撮像データを用いることで、前景光除去を精度よく達成することができるという新しい着想を得た。そこで該当データを入手し解析作業を行って、4000,7000Åの2波長帯で高銀緯領域の輝度マップを得ることに成功した。この輝度マップは地球大気放射・黄道光という二大前景光の影響が無視できるレベルにまで(且つモデルに依存しない形で)抑えられているという点で、現在稼働しているいかなる観測装置によっても得ることのできない極めてユニークなものとなっている。残る前景光成分である銀河系内の星の光とその星間塵による散乱光については、全天の星カタログと遠赤外線の放射強度地図を用いて除去を行う方針で、分析を進めている。またこの解析と並行して暗黒星雲法実施のために、ニュージーランドのマウント・ジョン天文台に約2週間滞在し、名古屋大学MOA-II 1.8m望遠鏡による広視野撮像観測を行った。一方で得られるCOB強度の理論的解釈のためには、宇宙全体の光源分布、特にその大部分を作り出すと考えられる星形成率分布を知ることが不可欠である。そのために近傍から遠方までの銀河および活動銀河核の観測を実施しており、その解析を次年度に予定している。本研究の目標は、「宇宙可視光背景放射(Cosmic Optical Background; COB)」の世界初検出である。先行研究において最大の障害となっていた、圧倒的に明るい前景放射(主に地球大気による放射と、太陽光の惑星間塵による散乱で生じる黄道光)の精度良い除去が、本研究における最大の課題となる。当該年度には、前景放射除去に向けて新たに画期的な手法を発案し、研究に取り組んだ。その手法は、1970年代にNASAが打ち上げ、すでに太陽系外へと飛び去った惑星探査機パイオニア10/11号のデータ利用である。パイオニア10/11号は火星-木星間を飛行中に、搭載した「測光・偏光測定器(Imaging Photo-polarimeter)によって、継続的に全天の輝度測定を行ったことが知られている。この観測は地球大気および黄道光の放射帯よりも外側で行われているため、前景放射の影響を受けないCOB検出を達成するのに理想的なデータが得られており、現在はNASAのアーカイブに格納されてほぼ忘れ去られていたと言ってよい。そこでこのデータを取得し、最新の解析技術を用いることで、高精度の全天輝度分布図を作成することに成功した。この輝度分布図から、銀河系内の星の寄与を「Tycho-2catalog」および「Hubble Space Telescope GuideStar Catalog II」および星分布モデル「TRILEGAL」を用いて推定・除去し、またInfrared Astronomical SatelliteおよびCosmic Background Explorerという2つの赤外線・電波天文衛星のデータを用いて、星間塵による星の光の散乱光の除去を行った結果、世界初のCOB検出を達成することができた。

さらに測定されたCOB輝度をHubble deep fieldの全銀河積分輝度と比較した結果、COBのほとんどの成分はすでに個々の銀河として現在の観測技術で分解されていること、従って「宇宙最初の星(種族III星)」や「弱い拡散放射を行う暗黒物質粒子」などの寄与は、少なくとも可視光波長帯においてはほどんど存在しないことが明らかとなった。この成果は「人類は宇宙の明るさのどれほどを理解したのか」という根源的な問いに関わる重大なものであり、当該年度7月には記者発表を行って、新聞各紙などで本研究結果が広く報道されることとなった。本研究の目的は、銀河系外からやって来て可視光波長帯で観測される全ての光の総和である「可視光銀河系外背景放射」(Cosmic Optical Background; COB)の世界初検出である。当該年度にはまず、本研究期間中の平成23年度に達成した「惑星探査機パイオニア10/11号のデータによるCOB検出」についてさらに検討と議論を進め、国際学会、欧米学術誌などにおいて精力的に成果の発表を行った。また、銀河間空間に浮かぶ暗黒星雲の巨大版とも言うべき「暗黒銀河」HI 1225+01を対象とし、ニュージーランドのMOA-II 1.8m望遠鏡を用いて観測したデータの解析を行った。その結果、残念ながらこの暗黒銀河によるCOB遮蔽効果の検出には至らなかった。その原因と改善の方策を探るため、HI 1225+01の性質を詳細に探るフォローアップ研究を行った。MOA-IIで観測した可視光Rバンド画像の他に、Sloan Digital Sky Surveyの可視光5バンド、UKIRT Infrared Deep Sky Surveyの近赤外線4バンド、Spitzer IRACおよびMIPSの赤外線7バンドの測光データをアーカイブから取得し、銀河モデルが予測するスペクトルモデルとの比較を行ったところ、HI 1225+01は非常に若くかつ熱いダスト成分を持つ銀河であり、blue compact dwarf galaxyと呼ばれる種族に良く似た性質を持つことが解明された。COB遮蔽が検出されなかったのは、おそらく可視光で十分な減光を起こすだけのダストがこの銀河に不足していたためと考えられる。この結果について欧米学術誌上で発表を行った。さらにCOBに寄与する個々の天体構成について調査を進めるべく、岡山観測所188cm望遠鏡の近赤外線撮像分光装置ISLEを用いて観測キャンペーンを行い、多数の活動銀河核のスペクトルを取得した。解析作業には予想外の時間がかかり、このデータについては現在も鋭意解析を行っているところである。研究の最終目的であった「COBの世界初検出」については、精度が低いながらもすでに当該年度の研究によって達成された。これは当初計画を大きく上まって進展していると言える。今後はこの結果の高精度化を図ることが課題となる。25年度が最終年度であるため、記入しない。すでに達成したCOB検出については、欧米学術誌において論文発表を行っているものの、世界的な周知という点では残念ながらまだ不十分である。まずは多くの国際会議に出席し、結果の発表とそれに対する批評・議論を受けて、周知と改善を同時に行っていく必要がある。
並列計算機における高速フーリエ変換のアルゴリズムに関する研究

本研究の目的は,並列計算機における高速フーリエ変換(fast Fourier transform,以下FFT)のアルゴリズムの実現および評価が挙げられる。近年,並列計算機の普及に伴い,並列FFTアルゴリズムが様々な研究者によって提案されており,ライブラリとなっているものも多い。ところが,これらの並列FFTアルゴリズムはデータ数がN=2^pのように,2のべき乗で表される場合についてのものが多い。そこで本研究では,並列計算機においてデータ数がN=2^p3^q5^rの場合について並列FFTアルゴリズムの実現および評価を行った。並列計算機は,大きく分けて共有メモリ型並列計算機と分散メモリ型並列計算機があるが,それぞれのアーキテクチャにおいて最適な並列FFTアルゴリズムは異なるために,本研究では異なるアーキテクチャについてそれぞれ並列FFTアルゴリズムを実現し,評価を行った。そして,これらの並列FFTアルゴリズムを実際に共有メモリ型および分散メモリ型の並列計算機上に実現し,今までの逐次FFTアルゴリズムに対する性能向上率を評価した。本研究で実現した並列FFTアルゴリズムでは,キャッシュブロッキングという手法を用いてキャッシュメモリを有効に活用することにより,共有メモリ型並列計算機と分散メモリ型並列計算機という複数のプラットホームにおいて,従来提案されている並列FFTアルゴリズムに比べて高い性能を示すことが分かった.またこれらの研究成果をもとに,雑誌論文や国際会議において研究成果を発表した。
先天性中枢神経障害に対する母親の脂肪組織由来幹細胞を用いた胎児細胞移植療法の検討

胎児の中枢神経系の発達は妊娠1220週に細胞分裂が盛んになることから、妊娠812週に21トリソミーを診断し、中枢神経系の形成期に間葉系幹細胞を移植することで高次脳機能障害を軽減できる可能性がある。申請者は、母体由来の脂肪組織間葉系幹細胞に着目し、脳神経細胞の再生と機能改善を目的とした胎児治療法の開発に取り組んでいる。この研究の特色は、本法をヒトに応用した場合に最も問題となる移植細胞を生着率の低さを解決するため、免疫系に拒絶されにくい母体由来の脂肪組織由来幹細胞を妊娠中に採取精製して、胎児に投与することで生着率を高めることが可能な点にある。本研究において、マウスで脂肪組織由来間葉系幹細胞を胎仔脳室内投与により、移植細胞が胎仔の脳内に生着することを見出している。さらに、胎仔に投与した幹細胞が神経細胞に分化することを明らかにしている。さらに現法を用いることで、母体の脂肪組織間葉系幹細胞を使った場合に同種の脂肪組織間葉系幹細胞に比較して、移植早期に細胞傷害性T細胞の誘導が少なく、炎症性サイトカインの発現を低下させ抗炎症性サイトカインの発現を上昇させることで移植片の生着率が向上し、移植片の生着の妨げとなる母体の免疫反応を抑制し移植早期の生着率の向上に成功している。この成果はダウン症児の高次機能障害の改善を目的とする胎児治療に母体の間葉系幹細胞を用いることで道を開く画期的な方法であると考える。本研究成果は、出生前診断により早期治療介入が可能となった染色体疾患や遺伝性疾患をもつ胎児に対する胎児治療の可能性を示すものである。本研究では効率的な脂肪組織由来間葉系幹細胞の神経分化誘導を確認するために細胞凝集塊から三次元培養を用いて培養を行った。これにより、免疫組織化学的に成熟ニューロンへの分化を確認し、グルタミン酸負荷による細胞内へのカルシウムの取り込みを確認していた。動物実験では、マウス脂肪組織由来間葉系幹細胞を胎仔脳室内投与により、移植細胞が胎仔の脳内に生着し、さらに胎仔に投与した幹細胞の一部が神経細胞に分化することを明らかにした。しかし、投与した幹細胞の周囲にレシピエント由来の炎症性アストロサイトの集簇を認め、移植免疫の抑制が必要であると考えられた。したがって、母体の脂肪組織間葉系幹細胞を使い胎児に移植を行うことで移植片に対する免疫を抑制することが可能であることを確認した。同種の脂肪組織間葉系幹細胞に比較して、移植早期に細胞傷害性T細胞の誘導が少なく、炎症性サイトカインの発現を低下させ抗炎症性サイトカインの発現を上昇させることで移植片の生着率が向上し、移植片の生着の妨げとなる母体の免疫反応を抑制し移植早期の生着率の向上に成功した。今後の研究の推進としてダウン症モデルマウスに応用し、移植後の脳の組織学的および分子生物学的解析と行動解析を行い、母体の脂肪組織間葉系幹細胞を用いた胎児治療の有効性を証明していく。ダウン症モデルマウスにおいては妊娠前に脂肪組織由来間葉系幹細胞を採取した雌マウスに対して、ダウン症モデルである雄マウスを交配させる。ダウン症モデルの胎仔マウスを作製し、子宮内で胎仔への幹細胞の移植を行う。また移植細胞においても細胞凝集塊からニューロスフィア形成を行いより神経分化能を有する細胞を選択し投与を行うことで移植片の生着および効率的な神経分化を図る。当該年度においては、本研究の目的の一つである脳内に投与後の脂肪組織由来幹細胞が生体内で神経分化されることを明らかにした。胎性14日にGFP陽性マウスより採取した脂肪組織由来幹細胞を左脳室内に投与した。投与した胎仔は、生後2週で脳梁を含めた左側大脳皮質内にGFP陽性細胞を認め、これらの細胞の一部は成熟神経細胞に分化していることを確認した。しかし一部が脂肪細胞に分化していることが疾患モデルマウスに投与する際の問題とされた。投与する幹細胞につき抗体染色によりPDGFRalfa+Sca1+Lineage-の細胞集団の中に大きさの異なった細胞集団が存在することに着目した。これらの集団を大きさでソーティングし細胞増殖能を確認したところFCShighとなる細胞集団では細胞増殖能が高くまたG2/M期の細胞が増えていることが示された。これらの細胞において次世代シーケンサーにより遺伝子発現を解析することで、FSChighでは細胞増殖に関連する遺伝子発現が増加しておりFSChighの集団ではより分化が進んだ状態であることが示唆された。平面培養、三次元培養において神経誘導を行うことで、神経細胞様の細胞を分化誘導可能であることも確認された。このFSChighの集団を用いて細胞移植を行い、優位に生着率の上昇することが確認された。また生着した細胞集団が神経細胞へ誘導されていることもin Vigoで確認された。全細胞を投与する際と同様に一部が脂肪に分化していることも確認された。これらのことから、脂肪組織由来幹細胞から類似の細胞集団を抽出し神経幹細胞に誘導後に投与する必要性が惹起した。昨年度の検討から、胎児脳室内への投与により幹細胞の生着が見込めることが明らかになった。脂肪組織由来幹細胞をFCSで分類する方法を用いることで、分化の程度が統一された細胞集団を回収し投与することが可能になった。脂肪組織

由来幹細胞の神経分化を生体内でより効率的に誘導する方法を確立することで、疾患モデルマウスへの投与実験の生着率および神経誘導を高めていくための基礎を確立した。胎児の中枢神経系の発達は妊娠1220週に細胞分裂が盛んになることから、妊娠812週に21トリソミーを診断し、中枢神経系の形成期に間葉系幹細胞を移植することで高次脳機能障害を軽減できる可能性がある。申請者は、母体由来の脂肪組織間葉系幹細胞に着目し、脳神経細胞の再生と機能改善を目的とした胎児治療法の開発に取り組んでいる。この研究の特色は、本法をヒトに応用した場合に最も問題となる移植細胞を生着率の低さを解決するため、免疫系に拒絶されにくい母体由来の脂肪組織由来幹細胞を妊娠中に採取精製して、胎児に投与することで生着率を高めることが可能な点にある。本研究において、マウスで脂肪組織由来間葉系幹細胞を胎仔脳室内投与により、移植細胞が胎仔の脳内に生着することを見出している。さらに、胎仔に投与した幹細胞が神経細胞に分化することを明らかにしている。さらに現法を用いることで、母体の脂肪組織間葉系幹細胞を使った場合に同種の脂肪組織間葉系幹細胞に比較して、移植早期に細胞傷害性T細胞の誘導が少なく、炎症性サイトカインの発現を低下させ抗炎症性サイトカインの発現を上昇させることで移植片の生着率が向上し、移植片の生着の妨げとなる母体の免疫反応を抑制し移植早期の生着率の向上に成功している。この成果はダウン症児の高次機能障害の改善を目的とする胎児治療に母体の間葉系幹細胞を用いることで道を開く画期的な方法であると考える。本研究成果は、出生前診断により早期治療介入が可能となった染色体疾患や遺伝性疾患をもつ胎児に対する胎児治療の可能性を示すものである。本研究では効率的な脂肪組織由来間葉系幹細胞の神経分化誘導を確認するために細胞凝集塊から三次元培養を用いて培養を行った。これにより、免疫組織化学的に成熟ニューロンへの分化を確認し、グルタミン酸負荷による細胞内へのカルシウムの取り込みを確認していた。動物実験では、マウス脂肪組織由来間葉系幹細胞を胎仔脳室内投与により、移植細胞が胎仔の脳内に生着し、さらに胎仔に投与した幹細胞の一部が神経細胞に分化することを明らかにした。しかし、投与した幹細胞の周囲にレシピエント由来の炎症性アストロサイトの集簇を認め、移植免疫の抑制が必要であると考えられた。したがって、母体の脂肪組織間葉系幹細胞を使い胎児に移植を行うことで移植片に対する免疫を抑制することが可能であることを確認した。同種の脂肪組織間葉系幹細胞に比較して、移植早期に細胞傷害性T細胞の誘導が少なく、炎症性サイトカインの発現を低下させ抗炎症性サイトカインの発現を上昇させることで移植片の生着率が向上し、移植片の生着の妨げとなる母体の免疫反応を抑制し移植早期の生着率の向上に成功した。脂肪への分化抑制および生着率の改善を目指し、細胞の投与際の足場となるScaffoldの検討を今後行うことで生着率を高める。また脂肪分化への誘導を抑制するために、投与細胞につき神経前駆細胞に誘導してからの検討を行っている。今後の研究の推進としてダウン症モデルマウスに応用し、移植後の脳の組織学的および分子生物学的解析と行動解析を行い、母体の脂肪組織間葉系幹細胞を用いた胎児治療の有効性を証明していく。ダウン症モデルマウスにおいては妊娠前に脂肪組織由来間葉系幹細胞を採取した雌マウスに対して、ダウン症モデルである雄マウスを交配させる。
RA患者における生物製剤治療の二次無効症例に対する臨床検査医学的研究

【目的】近年、RAの病態形成に各種サイトカイン大きく関与していることが明らかになり、TNF関連薬剤を中心に炎症性サイトカインの抑制を目的とした生物製剤が用いられてきた。EULAR-2009(欧州リウマチ学会)ではDrug freeをめざした早期診断、早期治療が提唱され、RAの寛解治療が現実なものとして我が国でも受け入られている。国内では4種類の生物製剤が保健認可され、それぞれ特徴のある薬効が期待されているが、効能が低下する二次無効症例も存在する。【方法】1992年から2003年まで、従来の抗リウマチ剤(DMARDs)を投与されていた症例25例の10年間の抗CCP抗体の変化を測定する。2003年以降(生物製剤が認可された)で同意書が得られ、生物製剤のインフリキシマブ、エタネレセプトが投与された患者各3例を対象とした。生物製剤は投与前から投与6ヶ月まで毎月抗CCP抗体、リウマチ因子、CRP値を測定した。【結果】生物製剤治療以前の追跡調査可能なRA患者25例について抗CCP抗体検査の結果、大きな変化が認められなかったグループ19例、上昇したグループ6例が観察された。上昇グループの6例中、5例に人工関節施行術が行われ抗CCP抗体の上昇は患者QOLを著しく低下させる指標となることが明らかとなった。一方、生物製剤治療の治療前から6ヶ月までの変化では、抗CCP抗体には大きな変化は認められなかった。また、生物製剤投与患者6例中1例にインフリキシマブ無効例が認められ、エタネレセプトへの薬剤切り替えが行われ、CRP値の改善が認められたが、抗CCP抗体の変化は認められなかった。【考察】今回の検討から、従来のDMARDsや新規の生物製剤で治療有効例ではCRP値の低下が観察されたが、抗CCP抗体の変化は認められなかった。しかし抗CCP抗体の高値症例あるいは、上昇患者では患者QOLが損なわれる可能性が示唆された。(成果発表:日本臨床検査医学会支部総会、日本リウマチ学会総会、日本臨床リウマチ学会など)【目的】近年、RAの病態形成に各種サイトカイン大きく関与していることが明らかになり、TNF関連薬剤を中心に炎症性サイトカインの抑制を目的とした生物製剤が用いられてきた。(成果発表:日本臨床検査医学会支部総会、日本リウマチ学会総会、日本臨床リウマチ学会など)
光並列処理による電子回路・プリント基板の迅速自動外観検査法の開発

プリント基板等の外観検査が本研究によって、従来の顕微拡大法やディジタル画像処理法に代わって、比較的大視野で欠陥検査の迅速自動化が可能な方法及び装置が開発された。レーザ光照射により標準となる参照プリント基板の形状の光回折パターンと被検査基板の光回折パターンとを光学的に差分または排他的論理和をとる光アナログ画像識別処理法によって、形状欠陥等が光速度で並列に検出された。外観検査は参照形状の光回折パターンで多重マッチトフィルタ(MMSF)をつくり、被検査物体形状の光回折パターンをそのMMSFに投影して光学的に画像の差分をとって行なわれる。MMSFの後の物体光側に設置された凸レンズの逆フーリエ変換面には欠陥部分だけが強い強度の画像として現れる。なお、MMSFとしては溶剤蒸気現像型光導電プラスチックホログラム(PPH)が用いられた。開発された光アナログ型のプリント基板外観検査装置はCCDカメラ、空間光変調器またはプログラマブル位相変調器(SLMまたはPPMと略記)、PPH自動作成器、等を光学レール上に組み込んで構成された。この装置の大よその測定視界は30mm平方であり、その視界内で透過型プリント配線の数十μmサイズの欠陥群が1/30secごとに並列識別され得ることが実験の結果明らかとなった。この検査法は従来のディジタル画像検査法に比べて遥に高性能であることが認められた。また、反射型基板上の欠陥検査方開発研究では基板上の数十μmの欠陥検査は画像拡大無しで迅速自動検出することは現時点では非常に困難であることが分かった。更に、反射型基板上の金鍍金の欠陥検査では数百μmサイズの欠陥は照射レーザ光の波長を選択することによって迅速測定が可能であることが明らかとなった。これらの研究成果とディジタル画像処理技術との比較検討を行った。その結果、本研究で提案する光アナログ処理の手法が、解像度および処理速度の面でディジタル画像処理法により遙かに高い性能を有することが実験的に確認された。また、実装基板の部品欠落、極性反転、品名相違、取付け異状などの外観検査法として光アナログ画像識別法は非常に有用であることが認められた。プリント基板等の外観検査が比較的大視野で、欠陥検査の迅速自動化が可能な、方法及び装置が開発された。産業界の要望を満たし得ない従来の顕微拡大法やディジタル画像処理法に代わって、光アナログ画像処理法が行われ、標準となる参照プリント基板の形状の光回折パターンと被検査基板の光回折パターンとを光学的に差分または排他的論理和をとる方法によって、形状欠陥等が光速度で並列に検出された。方法を概説すると、外観検査は、参照形状の光回折パターンで多重マッチトフィルタ(MMSFと略記)をつくり、被検査物体形状の光回折パターンをそのMMSFに投影して光学的に面像の差分をとる。MMSFとしては溶剤蒸気現像型光導電プラスチックホログラム(PPHと略記)が用いられた。PPH上で被検査物体形状と参照物体形状の両者の光回折パターン群の差分または排他的論理和をとって出てきた光を逆フーリエ変換レンズで結像し、結像光強度を或る閾値で切って欠陥部分の画像を鮮明化させる。

被検査物体中の参照形状と全く同じ形状のフーリエ変換光はMMSFによって参照光側に回折されて、物体光としてフィルタを透過する光量が減少する。従って、MMSFの後の物体光側に設置された凸レンズの逆フーリエ変換面には欠陥部分だけが強い強度の画像として現れる。開発された光アナログ型のプリント基板外観検査装置はCCDカメラ、空間光変調器またはプログラマブル位相変調器(SLMまたはPPMと略記)、PPH自動作成器、等を光学レール上に組み込んで構成された。この装置で取り込まれる被検査基板の大よその測定視界は20mm平方であり、その視界内で透過型プリント配線の数十μmサイズの欠陥群が1/30secごとに並列識別され得ることが実験の結果明らかとなった。この検査法は従来のディジタル画像検査法に比べて遥に高性能であることが認められた。プリント基板等の外観検査が本研究によって、従来の顕微拡大法やディジタル画像処理法に代わって、比較的大視野で欠陥検査の迅速自動化が可能な方法及び装置が開発された。レーザ光照射により標準となる参照プリント基板の形状の光回折パターンと被検査基板の光回折パターンとを光学的に差分または排他的論理和をとる光アナログ画像識別処理法によって、形状欠陥等が光速度で並列に検出された。外観検査は参照形状の光回折パターンで多重マッチトフィルタ(MMSF)をつくり、被検査物体形状の光回折パターンをそのMMSFに投影して光学的に画像の差分をとって行なわれる。MMSFの後の物体光側に設置された凸レンズの逆フーリエ変換面には欠陥部分だけが強い強度の画像として現れる。なお、MMSFとしては溶剤蒸気現像型光導電プラスチックホログラム(PPH)が用いられた。この装置の大よその測定視界は30mm平方であり、その視界内で透過型プリント配線の数十μmサイズの欠陥群が1/30secごとに並列識別され得ることが実験の結果明らかとなった。また、反射型基板上の欠陥検査法開発研究では基板上の数十μmの欠陥検査は画像拡大無しで迅速自動検出することは現時点では非常に困難であることが分かった。更に、反射型基板上の金鍍金の欠陥検査では数百μmサイズの欠陥は照射レーザ光の波長を選択することによって迅速測定が可能であることが明らかとなった。また、実装基板の部品欠落、極性反転、品名相違、取付け異状などの外観検査法として光アナログ画像識別法は非常に有用であることが認められた。
新規ナノ分子材料デンドリマーの両親媒的機能物性に関する研究

遺伝子キャリアーとしての応用が可能なポリアミドアミンをデンドリマー骨格とし、その末端基を機能素子で修飾したデンドリマーは複合的な機能性を発現することが期待できる。また、デンドリマーを組織化することによって新規な機能性もさらに期待できる。そこで、昨年度は疎水基(n-ヘキシル基)末端とともに親水性の水酸基末端または糖鎖末端をもつ分子組織性の高い両親媒性デンドリマーを合成し、2相界面での集合性を検討した。本年度は親水基としてアミン末端をもつ両親媒性デンドリマーの集合性を研究し、末端基の異なる両親媒性デンドリマーの場合と比較したところ、その組織性は水酸基/n-ヘキシル基末端両親媒性デンドリマーよりもやや劣るが、糖鎖/n-ヘキシル基末端デンドリマーよりは遥かに優れていた。固液界面での組織化は自己組織化膜の形成によっても達成できる。チオール基と同様にカルボキシル基も自己組織化機能を有することを本研究代表者は他の化合物に対して最近発見しているので、カルボキシル基末端をもつデンドリマーに関して自己組織化膜形成能を明らかにすることを試みた。カルボキシル基末端デンドリマーはアミン末端デンドリマーよりも結合性は高く、単分子膜以上に過剰吸着するが、その量は溶液のpHに依存する。基板上には溶媒で洗浄しても脱離しない自己組織化単分子膜が形成されていた。自己組織化膜はカルボン酸イオンが基板と相互作用することによって形成される。遺伝子キャリアーとしての応用が可能なポリアミドアミンをデンドリマー骨格とし、その末端を機能素子で修飾したデンドリマーは複合的な機能性を発現ことが期待できる。また、デンドリマーを組織化することによって新規な規能性もさらに期待できる。そこで、今年度は水酸基末端または糖鎖末端を持つ分子組織性の高い両親媒性デンドリマーを合成し、2相界面での集合性を検討した。ポリアミドアミン多分岐鎖を骨格とし水酸基/nーヘキシル基末端を持つ3および4世代デンドリマーを合成し、原子間力顕微鏡による形態の観察、接触角測定による表面特性の評価、表面プラズモン共鳴センサーによる吸着量の定量、赤外吸収分光法による配向性の決定により、水溶液から固体基板へのデンドリマーの吸着挙動を評価したところ、この分子は疎水基の中心層からなる二分子膜を形成し、長時間の吸着または濃厚な溶液からの吸着によって二分子膜の積層が生じることが明らかになった。糖鎖/nーヘキシル基末端をもつ両親媒性デンドリマーに対しても同様な実験を行ったところ、水酸基/nーヘキシル基末端デンドリマーとは明らかに異なり、2分子膜形成は確認できず、吸着量も遥かに少ない。吸着挙動に対する親水基の効果を明らかにするために、現在はオリゴペプチドを親水基とする両親媒性デンドリマーの合成を進めている。固液界面での組織化は自己組織化膜の形成をによっても達成できる。

カルボキシル基末端デンドリマーはアミン末端デンドリマーよりも結合性は高く、単分子膜以上に過剰吸着するが、その量は溶液のpHに依存する。基板上には溶媒で洗浄しても脱離しない自己組織化単分子膜が形成されていた。自己組織化膜はカルボン酸イオンが基板と相互作用することによって形成される。