hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘムタンパク質自己組織化を基盤とする機能性超分子デバイスの構築

ヘムタンパク質は多様な機能を有し、補欠分子を置換することで機能改変が可能なため、魅力的な機能素子である。それゆえ、様々な機能を発揮するヘムタンパク質を集積して得られるデバイスの構築が期待される。本研究代表者はヘムポケットとその補欠分子の相互作用を利用した手法に着目した。すなわち、補欠分子とタンパク質の特異的相互作用をタンパク質間で誘起させてタンパク質を連結し、これを電極表面に固定したヘムタンパク質集合体修飾電極の構築を行った。今年度の具体的成果を以下に示す。1)ヘムタンパク質の一種であるシトクロムb_<456>の変異体(H63C)の表面に亜鉛ポルフィリン誘導体を修飾し、これに引き続きH63Cに元来含まれるヘム分子を除去することでモノマーユニットを得た。これを中性条件下濃縮して、亜鉛置換H63C集合体を得た。2)前年度までに報告した系とは異なる配向を持たせてタンパク質集合体を電極上に集積させた。マレイミドを両末端に有するジスルフィド誘導体を合成し、金電極上に修飾した。その上にアポH63Cを浸漬させ、単層のアポタンパク質が固定された電極を得た。この電極に亜鉛置換H63C集合体を浸漬することで、先行研究とは逆の配向を持つタンパク質集合体を修飾した電極を調製した。ヘムタンパク質の修飾量を見積もるために交流インピーダンスおよびQCMによる測定を行ったところ、平均しておよそ78個のH63Cが亜鉛ポルフィリン-ヘムポケット相互作用を介して電極上に集積しているという結果を得た。これは先行研究よりも1個多い値である。一方で亜鉛ポルフィリンの光励起を利用したアノードおよびカソード方向への光電流発生実験の結果、単一層の修飾電極よりも光電変換効率が約2倍向上するという結果を得た。これは先行研究の場合に比べて約40%の光電変換向上率であり、電極上におけるタンパク質集合体の物性がモノマーユニットの積層量のみならず、その配向性に影響されることを示唆する結果である。本研究はヘムタンパク質集合体の電極表面上での構築、およびこれに基づく高機能性バイオデバイスの構築を目的としており、有機合成化学、タンパク質工学に立脚したバイオデバイスの機能向上の新規手法確立という意義を備えている。本手法では多様な機能を有し、補欠分子を置換することでさらなる機能改変が可能なヘムタンパク質を用いるため、様々な機能を発揮するヘムタンパク質集合体を利用したデバイスの構築が期待できる。これを達成するために、本研究代表者はヘムタンパク質とその補欠分子(ヘム分子)の相互作用に着目した。すなわち、ヘムとタンパク質の特異的相互作用をタンパク質間で誘起させてタンパク質を連結し、これを電極表面に固定したヘムタンパク質集合体修飾電極の構築を行った。1)ヘムタンパク質の一種であるシトクロムb_<562>の変異体(H63C)の表面に導入可能なヘム誘導体を有機合成的手法により調製した。またヘム誘導体の中心金属を鉄から亜鉛に置換した誘導体も同様に得た。これらを遺伝子工学的手法により調製したH63Cの表面に修飾し、これに引き続きH63Cに元来含まれるヘム分子を除去することで、ヘムタンパク質集合体をそれぞれ調製することに成功した。2)金電極上にヘム誘導体および亜鉛置換誘導体を修飾し、これを起点としたヘムタンパク質集合体の電極上への固定化を行った。また単一のヘムタンパク質を修飾した電極も同様に調製し、これらの電極上のヘムタンパク質の修飾量を電気化学的手法および水晶発振マイクロバランス法による測定を行い比較したところ、ヘムタンパク質集合体を用いた場合、およそ78個のタンパク質が電極上に積層可能であるという結果が得られ、目的とするヘムタンパク質集合体修飾電極の調製法を確立することができた。本研究はヘムタンパク質集合体の電極表面上での構築と、これに基づく高機能性バイオデバイスの構築を目的としている。本手法では多様な機能を有し、補欠分子を置換することでさらなる機能改変が可能なヘムタンパク質を用いるため、様々な機能を発揮するヘムタンパク質集合体を利用したデバイスの構築が期待される。1)ヘムタンパク質の一種であるシトクロムb_<562>の変異体(H63C)の表面にヘム誘導体を修飾し、これに引き続きH63Cに元来含まれるヘム分子を除去することにより、モノマーユニットを得た。金電極にヘム誘導体を修飾し、これを起点としたH63C集合体の電極上への固定化を行った。電気化学的手法および水晶発振マイクロバランス法(QCM)、原子間力顕微鏡(AFM)測定によりタンパク質が積層していることを確認した。2)ヘムの中心金属を鉄から亜鉛に置換したH63C集合体を調製し、これを修飾した電極も同様に調製した。これらの電極上へのヘムタンパク質の修飾量を見積もるためにQCM、AFMによる測定を行い比較したところ、H63C集合体を用いた場合、およそ78個のH63Cが電極上に積層している結果を得た。

亜鉛ポルフィリンの光励起を利用したカソード方向への光電流発生実験を実施した結果、単一層の修飾電極よりも光電変換効率が約5倍向上し、さらに光電変換効率はモノマーユニット間のリンカー長に依存することが示された。このことから、集積化に基づくH63C修飾電極の光電変換効率はモノマーユニットの集合化状態に依存することが明らかとなった。ヘムタンパク質は多様な機能を有し、補欠分子を置換することで機能改変が可能なため、魅力的な機能素子である。それゆえ、様々な機能を発揮するヘムタンパク質を集積して得られるデバイスの構築が期待される。本研究代表者はヘムポケットとその補欠分子の相互作用を利用した手法に着目した。すなわち、補欠分子とタンパク質の特異的相互作用をタンパク質間で誘起させてタンパク質を連結し、これを電極表面に固定したヘムタンパク質集合体修飾電極の構築を行った。今年度の具体的成果を以下に示す。1)ヘムタンパク質の一種であるシトクロムb_<456>の変異体(H63C)の表面に亜鉛ポルフィリン誘導体を修飾し、これに引き続きH63Cに元来含まれるヘム分子を除去することでモノマーユニットを得た。これを中性条件下濃縮して、亜鉛置換H63C集合体を得た。2)前年度までに報告した系とは異なる配向を持たせてタンパク質集合体を電極上に集積させた。マレイミドを両末端に有するジスルフィド誘導体を合成し、金電極上に修飾した。その上にアポH63Cを浸漬させ、単層のアポタンパク質が固定された電極を得た。この電極に亜鉛置換H63C集合体を浸漬することで、先行研究とは逆の配向を持つタンパク質集合体を修飾した電極を調製した。ヘムタンパク質の修飾量を見積もるために交流インピーダンスおよびQCMによる測定を行ったところ、平均しておよそ78個のH63Cが亜鉛ポルフィリン-ヘムポケット相互作用を介して電極上に集積しているという結果を得た。これは先行研究よりも1個多い値である。一方で亜鉛ポルフィリンの光励起を利用したアノードおよびカソード方向への光電流発生実験の結果、単一層の修飾電極よりも光電変換効率が約2倍向上するという結果を得た。これは先行研究の場合に比べて約40%の光電変換向上率であり、電極上におけるタンパク質集合体の物性がモノマーユニットの積層量のみならず、その配向性に影響されることを示唆する結果である。本申請者の研究の目的は配向制御されたヘムタンパク質集合体の電極界面上での構築とその機能化である。これまでに、金基板に亜鉛ポルフィリンを有するチトクロムb_<562>を積層する手法を確立し、積層による光電変換特性の向上を示すことができた。またAFMによる積層状態の直接観察を行い、チトクロムb_<562>が電極に対して垂直方向に積層されていることを確認した。よって当初の計画通りに研究を進められたと自己評価している。今後の研究では、電極上に積層したタンパク質集合体の配向性や積層量などの要因が、電子移動反応の効率やタンパク質集合体の安定性に与える影響について検証を行う。またミオグロビンなどシトクロム類以外のヘムタンパク質を用いたタンパク質集合体修飾電極の構築と機能評価を計画している。
銅フタロシアニン染料の生分解に関する研究

巨大環二重結合系の中心に銅イオンがキレ-ト状に入った銅フタロシアニン染料は化学的に安定で美しい青色を示し染色工場や手工芸染料および記録用インク等に広く利用されているが、その生分解性に関する報告は皆無である。そこで本染料の生分解性を検討し分解菌の検索を、濃度40ppmの染料水溶液を土壌に環流し環流液のスペクトル変化、銅イオン濃度変化および全有機炭素量変化を追跡し染料の生分解性を検討する方法により試みた。分解菌の分離には銅フタロシアニン染料を唯一の炭素源とする寒天培地を用いた。銅フタロシアニン染料により予備吸着処理および馴養処理を施した土壌に染料水溶液を290日間環流したところ、環流開始後2週間で環流液の吸光度とCu^<2+>濃度が平行して減少し0に近い値を示したが、全有機炭素量は7日目以降殆ど減少しなかった。一方、減菌土壌では全く分解を認めなかった。環流土壌より銅フタロシアニン染料を単一炭素源として生育し、コロニ-周辺に著明な脱色域を生ずる糸状菌KW-1株を分離し、各種の性状に基づきMyrothecium Verrucariaと同定した。本菌はこの染料を部分分解して生育に利用すると共に、生成するCu^<2+>を菌体中に蓄積するものと推定した。さらに国内に保有しているMyrothcium Verrucariaの中から徴工研の保存菌株であるMyrothecium verrucarias-13株を入手し、同菌株について銅フタロシアニン染料の分解能を確認した。S-13株およびKW-1株による培養液をメンブランフィルタ-で炉過して得た粗酵素液を銅フタロシアニン染料水溶液に添加したところ急速に脱色し、S-13株では24時間後にはほぼ20%の吸光度にまでO.D.が低下した。これらの結果からMyrothecium Verrucariaが生産した酵素によって銅フタロシアニン染料の分解が生じるものと推定しMyrothecium Verrucaria由来のBilirubin Oxidaseによる本染料の分解性を検討したところ、急速な脱色が確認できた。
小脳プルキンエ細胞GABA受容体のセカンドメッセンジャーによる修飾機構の解明

本年度は以下の3項目について研究を行った。生後約2週齢ラットの小脳スライスプルキンエ細胞からwhole-ceII patch clampを行った。単離CaM-KIIを、カルモジュリン、Ca^<++>、ATPγS存在下で自己燐酸化させ、活性化型としてパッチピペットからプルキンエ細胞に注入した。whole-cell記録開始5分後から2分毎にバスにGABA(2-5μM)をあたえて内向きのクロライド電流をモニターした。対照として熱処理して変性させたCaM-KIIを同様に注入する実験を行った。活性化型CaM-KIIを注入するとGABA電流の振幅が増大し、記録開始20分後には5分後の値の約150%に達した。また、抑制性シナプス後電流(IPSC)の振幅も同様に増大がみられた。一方、対照群では、GABA電流およびIPSCの振幅に変化はなかった。2.ホスファターゼ阻害剤の効果について。タンパク脱燐酸化をホスファターゼ阻害剤のcalyculin A (1μM)を用いてブロックすると、GABAによる電流応答が増大した。vehicleのみの対照実験では電流振幅にほとんど変化はなかった。以上の結果はプルキンエ細胞のGABA_A受容体の反応性はCaM-KIIによる燐酸化とホスファターゼによる脱燐酸化によって調節されていて、一過性Ca^<++>濃度上昇に引き続くCaM-KII活性化とそれによる燐酸化がIPSCの長期増強に関与することを強く示唆する。PKCの特異的阻害ペプチドのPKC(19-36)を細胞内に与えても長期増強をブロックできなかった。今後阻害剤の濃度、投与方法について、さらにはこれ以外の阻害剤について検討する予定である。
身心の一体化と活性化の論理と実習プログラム及びその効果

身体は、自律的に重心制御して生きている細胞とそれらの細胞が分泌した細胞外基質から成る。また直立二足歩行する不安定な身体は、反射動作に加えて意識的な体幹・重心制御が必須である。この身心の二面性を理解し、行動変容を促す教材を再開発し、その有効性について検討した。授業・公開講座により中高生から中高年の幅広い年齢層(約1000人)に対して実施、アンケート調査によりその効果が確認できた。平成27年度科学技術分野の文部科学大臣表彰理解増進部門を受賞したまさにこの「いのちを知り生かす身心一体科学の普及啓発」により本活動が広まりつつある。オリンピックをひかえ体罰問題への対応を含め、さらに深化させたい。平成26年度は、計画どおり、できるだけ幅広い年齢層に対する出張授業【滋賀県倉庫協会での講義(中高年男性約50名)、嘉悦大学「身体論講義と細胞観察実習」(大学3年生約90名)、岩手県立大船渡高校(約40名)、農工大公開講座一般向け(中高年25名)、中高生向け(15名)、杉並区立久我山小学校保護者会での講義と細胞観察授業(約40名)、NPOハイネット・ふじ主催講演会(介護従事者を含む中高年約40名)、放送大学面接授業解剖学実習(30名)、農工大・府中市連携講座での体幹を意識し鍛える体操指導(30名)とアンケートによる効果評価を行った。当初、すでに東大教養部の学生向けに作成した授業DVDをもとにキーワードを洗い出し、それについての理解を判定するアンケートを作成したが、出前授業の内容と必ずしも一致しないことが判明した。そこで、対象者と講義・実習内容に応じたアンケートおよび運動歴・日常における身体活動についての共通アンケートを行った。毎回、アンケート結果はポジティブなものであったが、個々人の背景にマッチしたプログラムが選択できるように、言語解析を開始し、平成27年度も継続する。広報につながる活動として、茨城新聞「茨城論壇」に、本課題の論理背景を「「いのちの幹」を考える」、「「体の幹」と心・身」というテーマで5回執筆した。尚、特筆すべき事項として、本課題を含むこれまでの身心一体科学教育活動に対して、平成27年度文部科学大臣表彰・科学技術賞理解増進部門(平成27年4月)が授与された。本研究では,身心の二面性:1)身体が、生命の基本単位であり自律的に生きる細胞と細胞が分泌した細胞外基質から成ること、2)不安定な身体の姿勢制御、運動開始・維持や自重/体幹制御の脳神経系-前庭系-筋骨格系の連係論理の理解と意志による制御が必須であることを理解するための教材やプログラムを再開発し、実際の授業においてアンケートやレポート記述などから評価することを計画、身心の一体化と活性化の理解のための身体教育の有効性について検討することを目的とした。平成26年度は出張授業を中高生から中高年の幅広い年齢層(計360名)に対して実施、毎回アンケート結果はポジティブなものであった。これまでの身体科学教育活動に対して研究代表に授与された、平成27年度科学技術分野の文部科学大臣表彰理解増進部門「いのちを知り生かす身心一体科学の普及啓発」を契機に、平成27年度は、農工大・学部1年生(約30名)及び修士1年生(約40名)対象の15回にわたる授業とアンケートによる効果判定を中心に実施した。授業は生命科学・脳科学の実験・実習、体幹体操指導と日常身体活動評価を含むものであり、期待通りの効果を得たので既に国内外の学会発表を行ったが、さらに複数の投稿論文として公表予定である。分担者の協力を得て文系学部1年生に対する授業も実施、身体の科学的理解には生命科学をどのように導入するかが鍵であることが、身体を排除した従来の科学知識普及映像(理化学研究所制作)視聴と本課題で活用してきた「身体運動と生命科学」DVD視聴を対比したアンケート調査から明らかになってきた。また小規模ながらノルウェーで出張授業を実施する機会を得、手応えを得たので英語版を制作してさらに国内外での普及に努めたい。暴力や体罰問題を抱えている対象への試みを実施する機会が無かったが、オリンピックをひかえ早急に展開する必要がある。小学生以下を含む「こども」世代を除き、ほぼあらゆる年齢層に対する講義・実習プログラムを実施することができた。課題として、1本課題責任もしくは分担者以外でも実施できるDVDの制作と評価、2暴力問題への対応(防止):暴力問題、とくに日本人男性のメンタル形成の背後に歴史的にある武道について、専門家(寒川恒夫教授)の話しを聞いた。「いのちを知る=決して殺さない」ということは暴力問題の解決につながるはずであるが、そのような問題をかかえている集団(潜在的には運動系サークルは可能性がある)へのデモ授業と評価をこころみたい。

身体運動科学、生命科学農工大大学1年生(30名)および修士1年生(40名)に対する前期15回の講義・実験実習を通して、本人による身心一体の科学的理解を通して、実際にこころが育っていく過程をアンケートおよび体力&身心操作能力測定により検証していく。平成26年度中に実施できなかったDVDの作成と、それを使った授業および評価。レンタルが利用できることから、購入を予定していた実習用顕微鏡についての必要性について再度見直しをおこなった。顕微鏡についてはすべてレンタルを利用することとし、その分の予算を身心一体の身体的形成=体幹を意識し使えるようになることによる体力向上を評価するための活動量計50台の購入にあてる。
ターゲティング能を有するアデノウイルスベクターの開発

遺伝子治療の実用化と一層の進展に向けての最大の鍵は、高い安全性を確保し、目的遺伝子を必要な細胞に効率良く導入し、安定に発現させる技術の開発である。申請者はこれらの目標を達成するために、ファイバーミュータントアデノウイルス(Ad)ベクターを開発し、遺伝子治療用ベクターとしてのAdベクターの有効性、安全性の向上を目指した研究を行ってきた。Adベクターは多くの細胞に効率が良く遺伝子導入可能であることが知られており、この広い感染性はAd受容体であるcoxsackievirus and adenovirus receptor(CAR)、αvインテグリン、ヘパラン硫酸が多くの細胞に発現しているためであると考えられる。一方で、目的の細胞にのみ遺伝子導入可能なターゲティングAdベクターの開発には、CAR、αvインテグリン、ヘパラン硫酸と結合しないAdベクターを開発し、目的の細胞にのみ結合する機能を付与することが必要である。そのため申請者はCAR、αvインテグリン、ヘパラン硫酸と結合しない改変型Adベクターを開発し、マウス肝臓への遺伝子発現を1/1500まで低下させることに成功した。本研究では、更なる改良を行い1/10000以下まで肝臓での遺伝子発現を低下させたAdベクターの開発に成功し、さらにこのAdベクターは肝障害性の低下、および炎症性サイトカイン産生など自然免疫誘導の減弱が認められたことから安全性に優れたAdベクターであることを見出した。本改良型Adベクターは、ターゲティングリガンドの同定技術を併せた研究により、ターゲティングAdベクターのための基盤ベクターになるものと考えられる。さらに、改良型AdベクターはAdベクターによる自然免疫誘導の減弱が認められることから、自然免疫誘導メカニズム解明に有用なベクターになると考えられる。今後詳細な検討をおこなうことで遺伝子治療用Adベクターの副作用回避のヒントを与えてくれると期待される。Adベクターは多くの細胞に効率が良く遺伝子導入可能であること知られており、この広い感染性はAd受容体であるcoxsackievirus and adenovirus receptor(CAR)、αvインテグリン、ヘパラン硫酸が多くの細胞に発現しているためであると考えられる。そのため申請者は組織・細胞ターゲティングを目指したAdベクターの開発のために、ファイバーノブやペントンベースに変異を導入し、CARとαvインテグリンと結合せず、ファイバーシャフト部分をAd5型由来から35型由来に変更したトリプルミュータントAdベクターを作製した(Ad35型のファイバーシャフトはAd5型のファイバーシャフトに存在するヘパラン硫酸との結合モチーフを持たない)。3つの受容体(CAR、αvインテグリン、ヘパラン硫酸)との結合性をなくしたAdベクターはマウス静脈内投与後、通常のAdベクターの集積が知られている肝臓での遺伝子発現を1/30000まで低下させ(他の組織での遺伝子発現も大幅に減少)、ターゲティング能を有したAdベクター開発のための基盤ベクターの開発に成功した。
実働荷重下における疲労き裂伝播寿命推定法に関する研究

疲労き裂の開閉口挙動をDugdaleを発展させて導き,すでに提案している負荷過程でき裂先端に引張塑性域が生じだす時点の荷重RPG荷重から最大荷重にいたる荷重範囲に対応する応力拡大係数範囲ΔK_<RP>を用いて,最大荷重が低下した直後の遅延減速現象が定量的に評価されること,ならびにき裂停留条件はΔK_<RP>が0の時であることが判明した。また,RPG荷重の実測値と上記モデルによる推定値が良く一致することを明らかにした。さらに疲労被害を受ける寸法ω^^(実測はできないが)がΔK_<RP>と良い相関を示すこと,ならびにω^^をもとに,残留応力場での疲労き裂成長曲線,平均荷重が変化する嵐モデル荷重を与えた場合の疲労き裂成長曲線が推定でき,実験値と良く一致することが示された。しかし,非常に大きな過大荷重が作用した場合には推定値は非安全側になることが判明した。一方,切欠底の多数点から発生・伝播する表面き裂については,成長段階で合体を繰り返すので,アスペクト比変化がばらつくが,近接する表面き裂の干渉効果を考えた最深部のK値と同じK値を有する1つの仮想的な表面き裂(深さは変えずに)を考え,そのアスペクト比変化を調査すると,き裂合体完了時点までは,アスペクト比変化の実験式を導出した。また,表面き裂問題をバネに置き換え2次元問題として解く手法を提案した。Dugdaleモデルを発展させ、負荷・除荷過程でのき裂開閉口をシミュレーションするプログラムを既に作成していたが、最大荷重を低下させると、減速遅延現象が実験値よりも大きく現れることが判明し、除荷過程でき裂が新しく成長する部分では、き裂が生じることに対応してDugdaleモデルに与える内圧が一部解放されることを考慮できる新しいモデルを構築した。そしてこのモデルにより、最大荷重を低下させた場合のシミュレーションを行うと同時に、実験も実施した。そして減速遅延現象が本モデルで定量的に表せ得ることを明らかにした。さらに最大荷重を大きく低下させると疲労き裂が停留することが実験およびシミュレーションで確認でき、RPG荷重が最大荷重より大きくなるとき裂が停留することが明らかとなり、疲労き裂の停留条件として一般に考えられているΔK_<th>や(ΔK_<eff>)_<th>なる量を考えなくても疲労き裂の停留を議論できることが判明した。また、切欠先端に引張、あるいは圧縮の残留応力を付与するために、ガス加熱をした試験片を用意し、それらの試験片の残留応力を測定した。そして残留応力分布がRPG荷重に及ぼす影響を疲労き裂伝播試験で調査した。その結果、引張の残留応力はRPG荷重を低下させ、き裂伝播速度を加速させること、圧縮の残留応力はRPG荷重を上昇させ、き裂伝播速度を低下させることが実験およびシミュレーションで判明し、定量的にも実験とシミュレーションは良く一致することが判明した。さらにΔK_<RP>は最大荷重時の塑性域寸法と最小荷重時の塑性域寸法の小さい方の長さ、すなわち疲労被害が蓄積される領域寸法を規定していることが明らかとなった。また、表面き裂問題へ拡張するため、バネをき裂面に配置して2次元化することで表面半楕円き裂のK値を求めたところ、FEMで求められている結果と良い一致を示すことが確認され、次のステップへの大きな足がかりが得られた。船舶がフルロード状態とバラスト状態を交互に繰返して航行していることを考え、その最も単純な荷重パターンとして、平均応力が異なる二段二重ブロック荷重を与えた疲労き裂伝播試験を実施した。二段目の平均応力が低くなると、始めは伝播寿命は遅くなるが、さらに平均応力が低くなると、逆に伝播寿命は早くなる結果が得られた。これはある程度二段目の平均応力が低くなると、このブロック下では伝播しなくなるが、最小荷重が低くなると、最小荷重時にwake zoneの引張残留変形層が小さくなり、次のブロック荷重の初期にき裂が開口しやすくなるためであることが、シミュレーション結果より明らかとなった。

また開発したシミュレーションプログラムは試験片レベルのものであるが、構造物におけるき裂長さとK値の関係が、試験片で同じとなる等価分布応力を定義し、その等価分布応力下でのシミュレーションでRPG荷重が推定できることが判明し、実構造物中の貫通き裂に対しても適用できることが明らかとなった。一方応力集中場から発生する疲労き裂は、多点から表面き裂状に伝播し、成長とともに合体を繰返し最終的には一つの表面き裂となる。この合体成長過程を個々のき裂に対してシミュレーションすることはかなり難しい。そこで最も深いき裂における最深部のK値(近接する表面き裂の干渉効果によるK値の上昇も考慮した)と同じとなる仮想的な表面き裂(深さは同じ)のアスペクト比変化を実験的に調査し、そのアスペクト比はき裂深さに関して線形的に変化することが判明し、この仮想的なき裂のアスペクト比変化の実験式を得た。この結果と昨年度実施した表面き裂の二次元化の結果を、上記シミュレーションプログラムに導入することにより、表面き裂の疲労き裂伝播寿命のシミュレーションが出来るようになると考えられるので、現在そのプログラムの開発を行っている。負荷過程中に引張塑性域が形成され、それが成長する荷重範囲に対応する応力拡大係数範囲ΔK_<RP>による疲労き裂伝播則を微視・微小き裂へ拡大するための一歩として、ΔK_<RP>の物理的意味をすでに提案したDugdaleモデルを基礎としたき裂開閉口シミュレーションモデルを使用して考察した。その結果ΔK_<RP>は、塑性仕事がなされ疲労被害が蓄積される領域寸法、具体的には最大荷重時におけるき裂前方の引張塑性域寸法と最小荷重時におけるき裂前方の圧縮塑性域寸法のうちの小さい方の寸法ω^-を規定していることが判明し、微視・微小き裂への拡張に対する糸口が導かれた。さらに、船体が時系列で受ける荷重を模擬したランダム波を受ける場合のω^-を上記シミュレーションで求め、推定したき裂成長曲線は、実験結果と定量的に良く一致することを確認した。しかし、非常に大きな過大荷重を与えた場合、実験ではき裂成長は遅延はするが、停留しなかったものが、シミュレーションでは完全にき裂の停留が生じるという推定となる場合があることが判明した。このシミュレーションの基礎となっているDugdaleモデルは、単なる弾性問題の重ね合わせ(ただし作用応力は降伏点以上にならないとしているが)より構成されており、塑性問題を取り扱ったものでない。そこで、固有ひずみ/応力がき裂垂直方向では一様であるとした新しい結合力モデルを構築した。その結果、き裂開口変位がDugdaleモデルによるものよりも妥当であることが判明した。ただし、それに基づくき裂開閉口のシミュレーションについては時間の関係で終結しておらず、今後の課題として残った。
アジア・オセアニアにおける園芸の持続的発展に関する研究

1.本研究は、アジア・オセアニアにおける園芸を持続的に発展させるための問題点の解明と技術開発を目指して、日本、韓国、ニュージーランドの三大学が協力して行った。2.1998年11月、東京大学において第1回のワークショップを開催し、三ヶ国の持続的園芸生産に対する取り組みについて情報交換を行い、三ヶ国における持続的園芸生産についての共通理解を得た。3.1999年2月、マッセイ大学において持続的園芸生産に対する同大学の研究および教育の面での対応について、紹介を受けた後、ニュージーランド北島の持続的園芸生産および持続的複合経営に取り組んでいる生産者、流通業者、および園芸試験場を視察した。ニュージーランドにおける、生産者と出荷業者による持続的園芸生産の体系的、機能的運営についての理解を深めた。4.平成11年度はソウル大学で第2回目のワークショップを開催し、三ヶ国における持続的園芸生産に関する研究を中心に意見交換を行った後、韓国の持続的園芸生産、米の有機栽培、および持続的複合経営に取り組んでいる生産者、流通業者、および研究機関を視察した。韓国政府の積極的関与についての認識を深めた。5.平成12年度は日本で野菜および果樹栽培農家を中心に有機農業、環境保全型農業の実施状況を、関連施設での生産物の取り扱いを視察した。有機農業、環境保全型農業に携わる全ての人が熱意を持って問題解決に当たっている実状の理解を深めた。6.有機栽培および持続的園芸生産に関して、日本、韓国、ニュージーランドの三カ国間で、生産者、流通業界、政府、および研究機関の認識や取り組み方に違いがあるものの、生産者の情熱を肌で感じることが出来た。7.有機栽培が必ずしも環境保全型農業や持続的園芸生産と一致しないことを確認した。8.有機栽培、環境保全型農業、持続的園芸生産に関して今後の国際共同研究の必要性について共通認識を得た。1.園芸生産は資材・労力・エネルギーを多投し、しかも畑作のため土壌の劣化をもたらしやすい。また、近い将来園芸生産のさらなる発展が見込まれるアジア・イセアニア地域では環境問題の発生が懸念される。そこで、本研究は当該地域において園芸研究がもっとも進んでいる3大学の研究者が協力し、アジア・オセアニア地域の園芸生産の持続的発展を図る上での問題点の解明と技術開発を目指した基礎研究を行うことを目的として始められた。2.本年度は平成10年10月に、東京大学において会議を持ち、日本、ニュージーランド、韓国における持続的園芸に関する産業や研究の実態について報告しあい、あわせて東京大学における研究成果の発表を行った。韓国の研究者は県農業試験場における持続的園芸研究の調査を行った。3.また、平成11年2月には、日本、韓国の研究物がニュージーランドを訪問し、持続的園芸産業の調査を行った。果樹・野菜ともに有機農業や低農薬栽培など発達した持続的園芸が行われていること、その技術的発展が国の指導によるものではなく、輸出のために付加価値を創出しようとする産業(農家)の意志が強く働いた結果であると推察された。このことは、持続的園芸に関する技術普及を考える場合に考慮すべき重要な点を考えられた。4.以上の調査を、成果発表をもとに来年度計画を検討した。1.本研究は、アジア・オセアニアにおける園芸を持続的に発展させるための間題点の解明と技術開発を目指して、日本、ニュージーランド、韓国の三大学が協力して行うものである。本年度は韓国ソウル大学で1999年9月29日に第2回ワークショップを開催し、その後、3日間韓国の主要野菜・果樹産地において実施されている自然農法、有機農法を見学した。

2.ワークショップは、三大学のメンバーによる報告のほか、韓国の持続的農業に関する代表的研究者により、有機農業がもたらす可能性のあるN03-N過剰施用を防止するための客観的指標を定める国際的取り組み、農薬使用量をへらすための総合防除体系の研究、自然農法の実際に関する3講演が行われた。3.マッセイ大学チームには3名の研究者が同行し、土壌からみた持続的園芸の教育と研究、リンゴ産業の経験から学んだ指針、開発途上国における持続的園芸について講演した。4.園芸研究所における持続的園芸に関する研究の現状説明、ソウル近郊のキュウリの有機栽培、ブドウの有機栽培、光州市近郊のナス有機栽培、また、済州島における柑橘の有機栽培を見学した。5.有機栽培に際して、微生物による発酵物が使用されていたが、その成分等は不明のままであった。農薬・化学肥料の使用量に応じて、マークがハウス・温室・出荷段ボールに表示され、行政によって管理されていた。1.本研究は、アジア・オセアニアにおける園芸を持続的に発展させるための問題点の解明と技術開発を目指して、日本、韓国、ニュージーランドの三大学が協力して行っている。2.本年度は日本の野菜・果樹産地において実施されている有機農業、環境保全型農業、および関連施設を視察した。3.ソウル大学チームは2名、マッセイ大学は3名、東京大学は3名の研究者が視察を行った。4.茨城県では八郷町の野菜の有機栽培農家を視察し、長野県では更埴中部農業協同組合の選果場およびJAちくま管内の野菜共同育苗施設と果菜類および葉菜類の有機栽培ハウス、JA伍賀支所の野菜鮮度保持貯蔵施設および管内のレタスの環境保全型栽培団地、菅平レタス栽培団地、高山村のリンゴおよびブドウの有機栽培園と家庭ゴミの堆肥化施設などの現場視察を行ったほか、長野県果樹試験場における持続的果実生産に関する研究の現状説明を受けた。5.有機栽培および持続的園芸生産に関して、日本、韓国、ニュージーランドの3国間で、生産者、流通業界、政府、および研究機関の認識や取り組み方に違いがあるものの、生産者の情熱を肌で感じることが出来たというのが各国参加者の共通した意見であった。6.日本においても、有機栽培が必ずしも環境保全型農業や持続的園芸生産と一致しないことを再確認した。7.有機栽培、環境保全型農業、持続的園芸生産に関して今後の国際共同研究の必要性について共通認識を得た。
妙峰山廟会における民衆の信仰組織(香会)とその活動に関する基礎的研究

今年度は5月6日13日に春季廟会、9月3,4日に秋季廟会の調査をした。(1)廟前にある歴代の石碑を調査し、撮影した碑文を解読し、データベース化した。→康煕・乾隆時代から残存するものを含め、現在45基の碑を確認した。碑の写真と碑文の内容、現在復活した香会との関係等についての詳細データは、2006年3月に出版した中国語による報告書(総490ページ)にまとめた。(2)日本で未見の資料を収集した。→関係者の協力をえて、民国時代の貴重な資料はもとより、雑誌、新聞記事などに掲載された断簡零墨に近い資料も網羅的に収集し、A4コピーで3,600ページの分量になった。(3)香会および香客(参拝者)の現地調査。→2年間で、これまでに復活した香会を完全に把握することはまず不可能であるが、少なくとも約80の存在は確認した。そのうち重要な香会については、個別に密着調査をはじめた。また廟会の当日だけではなく、その準備段階における香会の行程についても参与観察した。密着型の追跡調査と準備段階の調査は従来だれも行っていない。香客については、初年度にアンケート調査をし、275人から回答をえた。また個別の聞き取り調査もおこなった。その結果は報告書に入れてある。(4)秋季廟会の調査。→従来、全く報告のなかった秋の廟会について、ほぼ実態を知ることができた。これは妙峰山廟会研究史の空白を埋めるものである。参加した香会などのデータは報告書に記載してある。(5)碑文の分析から香会の成立背景及び現在の組織のあり方を探った。→報告書に中国側協力者を含めた調査報告、論文などを21本収めた。研究成果としては、上記の中国語による報告書とは別に、論文として「妙峰山における「香会」の復活と現代的意義」加地伸行先生古稀記念事業会編『中国思想の十字路』所収(研文出版、2006)を発表した。本研究は妙峰山廟会の文献研究ではなく、現地調査による実態把握にある。申請書の「研究計画・方法」に記した(平成16年度の計画)にそって報告する。初年度は基礎データの収集につとめた。1,(碑文の確認)石碑は34基ほどあることがわかった。年代の判明したものは、康煕1基、乾隆4基、道光1基、民国1基、1988,90,92,95,98年各1基、2001年5基、02年1基、03年2基、04年2基であった。2,(未見資料の収集)中国科学院図書館、上海図書館を中心に数点コピーし、ほぼ必要な資料は入手した。3,(現地調査)4,(聞き取り調査)5,(秋季進香の調査)中国社会科学院教授賀学君氏と北京大学、北京師範大学の院生5名、名古屋大学院生1名の協力を得て、(1)春季(旧4月1日15日)、(2)秋季(旧8月1日15日)および(3)国慶節の連休(10月1日7日)の3回実施した。それぞれ廟会に参加した民間信仰組織(香会)の数、入場券発売数からみた一般参拝者の人数などを調べ、大量のアンケート、聞き取り調査をおこなった。(1)春季:香会は55組、参拝者は13,977名、(2)秋季:香会は8組、参拝者は4,861名(3)国慶節連休:香会は、0、参拝者は10,774名(国慶節期間は本来廟会とは関係がないため宗教行事はない。そのため香会はなく、また参拝者というよりは行楽客である)アンケートは春季のみで、合計179件収集した。春季間の碧霞元君廟における寄付金は15日間で50,098人民元、そのほか米、マントウなどの現物も奉納されている。香会組織の宣布文や祈願文などの実物は5点収集した。アンケート回答数、聞き取りテープの量は相当数あるので、整理と分析を現在進めているところである。

香客については、初年度にアンケート調査をし、275人から回答をえた。また個別の聞き取り調査もおこなった。その結果は報告書に入れてある。(4)秋季廟会の調査。→従来、全く報告のなかった秋の廟会について、ほぼ実態を知ることができた。これは妙峰山廟会研究史の空白を埋めるものである。参加した香会などのデータは報告書に記載してある。(5)碑文の分析から香会の成立背景及び現在の組織のあり方を探った。→報告書に中国側協力者を含めた調査報告、論文などを21本収めた。研究成果としては、上記の中国語による報告書とは別に、論文として「妙峰山における「香会」の復活と現代的意義」加地伸行先生古稀記念事業会編『中国思想の十字路』所収(研文出版、2006)を発表した。
特異な磁性を示すアモルファス合金における構造と磁性の理論的研究

アモルファス純金属の有限温度磁性理論を拡張して、磁性合金を取り扱うための理論的枠組と計算方法を確立した。この理論に基いて、第1に構造不規則性が強磁性を壊しているアモルファスFe-Zr合金と構造不規則性が強磁性を強めているアモルファスCo-Y合金系を取り上げてその物理量を計算し、両者の電子状態の変化と構造との関連を明らかにした。第2に特異な磁性を示すアモルファスTM-Y(TM=Mn,Fe,Co,Ni)合金へ理論を適用し,数値計算を行なった。その結果,Mn-Yにみられるスピングラス(SG)状態の出現、液体急冷Fe-Y合金にみられるSG-強磁性(F)-常磁性(P)転移,Co-YとNi-YのF-P転移等の系統的な磁気相図の変化が最も乱れた原子配置を仮定することによって再現されることを示し、磁化・帯磁率の濃度・温度依存性を半定量的に導びいた。これらの多様な磁性は、Mn-Mn間の反強磁性相互作用(Mn-Y),Fe-Fe原子間の非線形磁気相互作用と局所環境効果(Fe-Y)、アモルファス系に固有の原子サイズ効果(Fe-Y,Co-Y)、及び3d-4d混成(Co-Y,Ni-Y)等によって引き起こされる。第3に、原子短距離秩序効果を数値的に調べ、Fe-Fe原子対の増大に伴なう原子サイズ効果と非線系磁気相互作用によってF-SG転移が生じることを見出した。そして、この機構が、スパッタ法Fe-Yアモルファス合金にみられる単相SGを説明することを指摘した。第4に,アモルファス金属と結晶金属を内挿する磁性理論を提案し、格子の乱れを増大して結晶からアモルファスへ移行させる場合の磁性の変化を調べた。その結果、bccFeでは、原子間距離の揺らぎ△が0.05を越えるとその強磁性が急激に不安定化して2次のF-SG転移を引き起こすことを示した。また、fccNiでは乱れ△を導入することによってキュリー温度が急激に減少し、その磁性が乱れの程度によって大きく左右されることを見出した。当該年度においては、従来のアモルフアス金属磁性理論を拡張して、特異な磁性を示すアモルフアス磁性合金を取り扱うための理論的枠組と計算方法を確立することに重点をおいた。まず、理論的計算の出発点となるアモルフアス合金の電子状態の計算を極端に簡単化できる幾何平均モデルを提案し、これが現実のアモルフアス合金を定量的に記述することを数値的に示した。次に、この方法を有限温度のアモルフアス金属磁性理論とつなげることによって、各原子の平均配位数〓、原子短距離秩序tau_<alpha>、アモルフアス純金属の平均状態密度〔P_<alpha>(G)〕_s、各原子の電子数NalphaとストーナーパラメタJaを用いて、アモルフアス合金の磁性を(スピングラス状態も含めて)記述する理論を提出した。

続いて、その定量性と妥当性を確かめるために理論をアモルフアスFe-ZrとCo-Y合金に適用し、状態密度、磁化、帯磁率等を計算して(〓)dバンドの状態密度、低温での磁化は定量的に、(〓)キキュリー温度スピングラス温度、有効ボーア磁子数、磁気相図等は半定量的・定性的に記述できるこを確めた。アモルファス金属磁性の系統的な変化とその中に現われる特異な磁性を調べるために、我々が発展させたアモルファス磁性合金の有限温度理論を用いて、アモルファスTM-Y CTM=Mn,Fe,Nil合金系の数値計算を実行した.その結果,"最も乱れた原子配置"を仮定して、TM=MnからTM=Niまでの系統的な磁気相図の変化が定性的・半定量的に説明できることを見出した.更に、液体急冷法で作成されたアモルファスFe-Y合金に見られる強磁性相とスパッタ法で作られたFe-Y合金のスピングラス相の2つの異なる磁気相図の原因を明らかにするために原子短距離秩序パラメタの函数として磁気相図を求めた.数値計算の結果、Fe側の濃度では、Feの隣りにFeがくる確率PFeFeが0.8を越えると強磁性からスピングラスへ転移することを見出し、原子短距離秩序の違いによって異なる2つの磁気相図を説明できることを明らかにした.我々が提出したアモルファス磁性合金の有限温度理論を特異な磁性を示すアモルファスTM-Y (TM=Mn, Fe, Co, Ni)合金へ適用し,数値計算を行った結果,その磁性を定性的・半定量的に説明することに成功した.具体的には,Mn-Yにみられるスピングラス(SG)状態の出現,液体急冷Fe-Y合金にみられるSG-強磁性(F)-常磁性転移,Co-YとNi-YのF-P転移等の系統的な磁性相図の変化が最も乱れた原子配置を仮定することによって再現されることを示し,磁化・帯磁率の濃度・温度依存性を半定量的に説明した.また,これらの多様な磁性は,Mn-Mn間の反強磁性相互作用(Mn-Y), Fe-Fe原子間の非線形磁気相互作用(Fe-Y),アモルファス系に固有の原子サイズ効果(Fe-Y, Co-Y),及び3d-4d混成(Co-Y, Ni-Y)といったミクロなメカニズムによって引き起こされることを明らかにした.更に,原子短距離秩序効果を数値的に調べ,Fe-Fe原子対の増大に伴なう原子サイズ効果と非線形磁気相互作用によってF-SG転移が生じることを見出した.そして,この機構によって,スパッタ法Fe-Yアモルファス合金にみられる単相SGを説明できることを示した.
抗マラリア薬スクリーニングを見据えた迅速マラリア原虫検出手法の開発

これまで研究してきたマラリア原虫の生物学的研究と大量の細胞を正確に並べる工学的技術を融合し、分離・濃縮・検出をワンステップで行うことで数百万個(300万個程度)の赤血球中からたった一個のマラリア感染赤血球の有無を15分程度で検出する新しい高感度マラリア感染赤血球迅速検出法を構築するため今年度は300万個を一度に並べることを可能とする細胞チップを作成した。これら技術とDNAマイクロアレイスキャナー、DNA蛍光染色色素を用いて300万個の中から1個でもマラリアがいれば検出できる原理を構築した。今後これらの技術を基盤として抗マラリア薬スクリーニング手法へと発展させて行きたいと考えている。マラリア原虫はヒトの赤血球に寄生を繰り返し、年間感染者数3億人以上うち200万人以上が死亡している人類史上最も重篤な寄生虫感染病である。感染症マラリアの深刻な問題としてキナクリンに代表される抗マラリア薬に対する薬剤耐性マラリア原虫の出現や、地球規模の環境変動(特に温暖化)・交通手段の発達によるグローバル化によって感染者数の増加・感染地域の拡大が上げられる。このような背景のなかWHOなどの国際機関ではマラリア撲滅指針の一つに「早期発見および適切な早期治療」を掲げている。しかし診断法に関しては、イムノクロマト法やPCR法が開発されてはいるものの、検出感度や検出時などの面から今だ100年以上前に確立されたギムザ染色による顕微鏡下での観察診断が主流とされている。そこで申請者は小胞輸送関連タンパク質を標的としたマラリア特異的抗体と、大量の血球細胞を一定数ずつ正確に並べる(整列させる)事ができる細胞チップと名付けた微細加工プラスチック基盤を用いることで、大量(数百万個)の血球細胞の中からたった一個のマラリア感染赤血球を見つけ出すことを可能とする簡便かつ迅速なマラリア診断手法を確立しようと考えた。本申請においてこれまで研究してきたマラリア原虫の小胞輸送関連タンパク質に関する生物学的研究と大量の細胞を正確に並べる工学的技術を融合し、分離・濃縮・検出をワンステップで行うことで数百万個(300万個程度)の赤血球中からたった一個のマラリア感染赤血球の有無を15分程度で検出する新しい高感度マラリア感染赤血球迅速検出法を構築するため今年度は300万個を一度に並べることを可能とする細胞チップを作成し、これとDNAスキャナーを使ってマラリアの検出の原理をほぼ構築できた。近年、予防・治療分野では薬剤を塗布した蚊帳による感染予防は大きな成果を上げ、また生薬をベースとした抗マラリア薬の開発は実を結びつつある。しかし診断法に関しては、イムノクロマト法やPCR法が開発されてはいるものの、検出感度や検出時間などの面から今だ100年以上前に確立されたギムザ染色による顕微鏡下での観察診断が主流とされている。そのため特に感染初期段階での診断に多大な時間と労力を必要とし、早期発見とその先に続く治療の大きな妨げとなっている。そのため感染症マラリア撲滅にはギムザ染色法に代わる感染初期に感染の有無を見極める事のできる迅速な診断手法の開発が急務と考えられる。そこで申請者は全年度までに大量(3百万個)の血球細胞の中からたった一個のマラリア感染赤血球を見つけ出すことを可能とする簡便かつ迅速なマラリア診断手法の基礎技術を確立した。今年度は特に色々な細胞等の混ざった全血中から効率的に赤血球だけを選別することで効率的な検出を可能とする基礎技術を他の研究グループと共同で組み上げた。これらの技術を総合することで効率的なマラリア検出が可能となると考えている。

しかし診断法に関しては、イムノクロマト法やPCR法が開発されてはいるものの、検出感度や検出時間などの面から今だ100年以上前に確立されたギムザ染色による顕微鏡下での観察診断が主流とされている。そこで申請者は小胞輸送関連タンパク質を標的としたマラリア特異的抗体と、大量の血球細胞を一定数ずつ正確に並べる(整列させる)事ができる細胞チップと名付けた微細加工プラスチック基盤を用いることで、大量(数百万個)の血球細胞の中からたった一個のマラリア感染赤血球を見つけ出すことを可能とする簡便かつ迅速なマラリア診断手法を確立しようと考えた。本申請においてこれまで研究してきたマラリア原虫の小胞輸送関連タンパク質に関する生物学的研究と大量の細胞を正確に並べる工学的技術を融合し、分離・濃縮・検出をワンステップで行うことで数百万個(300万個程度)の赤血球中からたった一個のマラリア感染赤血球の有無を15分程度で検出する新しい高感度マラリア感染赤血球迅速検出法を構築するため今年度は300万個を一度に並べることを可能とする細胞チップを作成した。これを使って細胞(赤血球)が並ぶ事を確認している。今回の研究遂行に当たって重要な要素の一つに高集積度(300万個の大量の赤血球を並べる)を可能とするマイクロデバイスを作成すること、さらにはそれらを用いた正確な検出技術が必要と考えて居いる。。チップの形状・素材・表面処理等をコントロールすることで赤血球細胞に特化したチップを作成し、1年年目に赤血球が270万個程度並ぶことを確認した。2年目にDNAスキャナーを使ってマラリアの検出の原理をほぼ構築できた。2ね目の予定は概ね完了したと考えている。今回の研究遂行に当たって重要な要素の一つに高集積度(300万個の大量の赤血球を並べる)を可能とするマイクロデバイスを作成することが上げられる。チップの形状・素材・表面処理等をコントロールすることで赤血球細胞に特化したチップを作成し、実際に赤血球が270万個程度並ぶことを確認した。計画の1年目の予定は概ね完了したと考えている。初年度は300万個を一度に並べることを可能とする細胞チップを作成し、2年目にはこれとDNAスキャナーを使ってマラリアの検出の原理をほぼ構築できた。これにより本研究課題の2つの重要な研究要素をクリアするこでき目的に大きく近づいたと言える。今後は細胞チップ上でどのように(抗原抗体反応による染色、もしくはその他の簡便な染色法の選択、染色された細胞の高速・高感度な検出手法の選定)検出するのか、またいかに簡単な方法(手間を必要としない)にするのかを検討する。最終年度ではそれらの系を用いて抗マラリア薬添加時に生存するマラリア原虫検出系を確立する。今年度作成した細胞チップ上で、マラリア感染赤血球を検出する手法を確立すること本研究課題の2つ目の重要な研究要素のである。細胞チップ上でどのように(抗原抗体反応による染色、もしくはその他の簡便な染色法の選択、染色された細胞の高速・高感度な検出手法の選定)検出するのか、またいかに簡単な方法(手間を必要としない)にするのかを検討する。1年目の研究において薬剤耐性マラリアの検出には培養マラリア原虫以外に全血中(白血球・血小板等・血清)から効率的にマラリアを検出を想定する必要が出てくる可能性が高い事が明らかとなってきている。
がんの生命現象解明のためのナノキャリア型近赤外蛍光アクチベータブルプローブの開発

近年、膜結合型マトリクスメタロプロテアーゼ(MT1-MMP)ががんの悪性度と密接に相関することが明らかとなり、MT1-MMPを標的としたがんの診断法の開発が急務となっている。近赤外蛍光プローブを用いるインビボ蛍光イメージング法は、生体の微小変化を生きたまま空間的・時間的に把握できることから、がんの診断法としてのみならず、生命現象を総体として解析する有効な手法である。そこで本研究では、MT1-MMPとの相互作用により蛍光を発するナノキャリア型近赤外蛍光アクチベータブルプローブを開発する。本年度は、標的認識ユニットの有効性評価検討とインビボ検討を行った。1)標的認識ユニットの有効性評価検討:ラクトソームプローブのがん標的化のための標的認識ユニットとして、抗MT1-MMP抗体、単鎖抗体、二量体化単鎖抗体、MT1-MMP結合性ペプチドを得、RI標識体を合成してインビボでの有効性を調べた。その結果、ラクトソームプローブの合成の容易性、親和性、標的指向性の観点から抗MT1-MMP抗体が適切と考えられた。2)インビボ検討:抗MT1-MMP抗体を表面修飾した蛍光アクチベータブルラクトソームを調製し、担がんマウスに尾静脈内投与後の経時的体内分布を小動物用近赤外蛍光イメージング装置を用いて調べた。その結果、本プローブはMT1-MMP発現腫瘍において高い蛍光強度を認め、所期の目的を達成するプローブとして有効である可能性を示した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、がんの浸潤・転移において重要な活性を有する膜結合型マトリクスメタロプロテアーゼ(MT1-MMP)を標的として、MT1-MMPとの相互作用により近赤外蛍光を発するナノキャリア型近赤外蛍光アクチベータブルプローブを開発することにある。本年度は、ナノキャリアへの蛍光剤の内包化検討、蛍光スイッチングに関する検討、標的認識ユニットの評価検討を行った。1.ナノキャリアへの蛍光剤の内包化検討これまでに開発した疎水性近赤外蛍光色素IC7-1を母体骨格とし、蛍光特性に影響を与えないと考えられる部位へのアルキル鎖導入によりいくつかの誘導体を設計・合成した。ナノキャリアとして用いたラクトソームへの内包はIC7-1が最も適していたことから以下の検討はIC7-1を用いて行った。また、ナノキャリアとしてラクトソーム・リボソームの利用を計画していたが、合成方法を含め取り扱いの簡便なラクトソームに研究を注力することとした。2.蛍光スイッチングに関する検討IC7-1はポリ乳酸に共有結合させることでラクトソームに高濃度内包することが可能であることを認め、内包濃度依存的にラクトソームプローブの蛍光強度が減弱することを見出した。また、SDS処置によりミセル構造を崩壊させることで蛍光強度が回復することから、所期の通り本プローブがアクチベータブルプローブとなり得る可能性が示された。3。標的認識ユニットの有効性評価検討ラクトソーム構成ポリマー分子の水溶性末端にマレイミド基を導入し、ラクトソーム表面への分子修飾を可能とした。標的認識ユニットには抗MT1-MMP抗体、抗MT1-MMP単鎖抗体、MT1-MMP認識ペプチドを検討したところ、抗MT1-MMP抗体を用いた場合にMT1-MMP認識性を認めた。平成22年度交付申請書に記載の研究計画に従って研究を展開できているため。概ね当初の研究計画通りの推進が可能であると考えている。インビボ検討においては種々の予測外の結果が得られる可能性があることから、早期にインビボ検討を行い本プローブの妥当性を評価していく予定である。