hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ASK1キナーゼによる病原体感染ストレス応答シグナルの活性化と生体防御機構

自然免疫シグナルは、病原体パターン識別受容体TLR及びアダプター分子群の多様性によってその特異性が決定されることが明らかとなってきたが、それらの下流シグナルの特異性については不明である。今回我々は、ASK1-p38MAPキナーゼ系が、哺乳動物の自然免疫システムにおいて重要な役割を担っており、特にASK1はTLR受容体群の中でもTLR4下流での特異性が高いことを、ASK1欠損マウスを用いて証明した。マクロファージ系細胞では、ASK1はTLR4リガンドのLPS(lipopolysaccharide)によって強く活性化され、TLR2リガンドであるPGN(peptidoglycan)などでの活性化は非常に弱い。ASK1欠損マウス由来の樹状細胞や脾細胞では、各種リガンド刺激の中で、LPS刺激によるサイトカイン産生が特異的に抑制され、同時にp38の活性化が消失していた。一方、PGNによるp38の活性化はほぼ正常であり、ASK1-p38経路はTLR4に特異性が高いと考えられた。このLPS刺激特異的なASK1-p38経路の活性化は、各種抗酸化剤によって著しく抑制されたことから、TLR4シグナルの下流において、おそらく活性酸素種を介してASK1-p38経路の活性化が増強されていることが示唆された。また、TLRシグナル下流のアダプター分子TRAF6がASK1とLPS刺激依存的に結合し、この結合は各種抗酸化剤によって著しく抑制された。実際TRAF6欠損細胞ではLPSによるASK1活性化が著しく減弱していた。さらにLPS誘導のIL-6などのサイトカイン産生を各種抗酸化剤は有意に抑制した。従って、LPS特異的な活性酸素産生を介したTRAF6-ASK1-p38経路の活性化が、TLR4シグナルにとって重要であると考えられた。
地震災害に伴う緊急および中・長期金融対策の数量的分析

地震災害の社会的・経済的影響の数量経済史的研究として関東大震災を、(1)被災の学計・企業の救済と復興がモラトリウムでどのように実現したか、その緊急対策としての震災の手形割引でどのように実現したか、その緊急対策としての震災手形でどのように実現したかを、当時の政策と実際に発生した情況を年表と統計データの形で再構成した。(2)そのような臨時的措置がどの様な後遺症を残したかを分析した。その最終的決着は、第二次世界大戦時迄及んだことを明らかにした。(3)その分析過程で、資金循環マトリックスを作成した。この関東大震災の資金循環マトリックスによって、当時、世評で論じたられた被害規模からみて、各種指標に顕在化したものは、それ程大きくなかったことが明らかになった。問題は、零細金融業者等の手を通じて済れた資金が、個々の被災家庭にとって、どの様な重荷になっていたのかという点にあることが、明らかになった。この点は、所得分布データの整備等構造統計によって今後検討されるべきものである。また、大規模企業の場合には、財務諸者に計上された損失額は、特別減価償却等によって処理されている。この場合もまた、中小規模の企業に及した倒費等の迎響が重要である。今回の研究結果から得られた知見の一つとして、日本の災害史上数を見ない大災害であるといわれている関東大震災であっても、マクロ経済量の形になって表に出ている被害というのは、大きくない。従って、今後の大規模災害の影響の分析の際には、地域勘定体系でのデータの整備が必要である。旦し現行の地域経済勘定体系は、物的面に伴うデータ整備は可能であるが、資金の循環に即した勘定体系を編成するのは、基礎となる統計調査が、その様な調査容体の単位定義になっていないので、非常に困難である。これ等の点の解決は、行政の対応を含めて今後の課題である。
全赤外帯域で動作する高出力・狭帯域熱輻射光源の開発と近接場熱輻射増強の実現

熱輻射光源は様々な波長の光源として広く利用されるが,広帯域な輻射を示すためにパワー利用効率が低く,かつ輻射強度の上限が同温度の黒体輻射強度で制限される.本研究では,全赤外帯域で狭帯域に発光する熱輻射光源を開発するとともに,近接場光を利用して黒体輻射強度を超える熱輻射パワーの利用を可能とすることを目的としている.今年度の研究では,前者に関して,波長3-5um帯(中波長赤外線帯域)で狭帯域な熱輻射スペクトルを実現するため,同帯域でサブバンド間遷移による光吸収が得られるGaN/AlGaN量子井戸を材料として利用し,そこにフォトニック結晶構造を導入して共振作用により特定の波長の吸収率を増大することを検討した.作製に用いた量子井戸構造はGaN 3nm/Al0.4Ga0.6N 3nmの50周期構造からなり,波長4.1um付近にサブバンド間遷移による光吸収を示すことを,数値計算・実験の両面から確認した.フォトニック結晶構造は,上記のサブバンド間遷移による吸収帯域内に,単一の光共振モードが形成されるように,格子定数・ロッド半径を調整することで設計を行った.光源の作製においては,Si(111)基板上に成長したGaNエピウエハを利用し,フォトニック結晶構造は電子線描画およびドライエッチング法により作製した.作製光源をAr雰囲気化で600°Cに加熱して熱輻射スペクトルの測定を行った結果、波長4.0um(波数2500cm-1)において,発光線幅が黒体輻射スペクトルの1/100程度に相当する狭帯域なスペクトルが確認された.今後は,作製光源の面積の拡大,動作波長域の拡大(3-10um),pn接合の導入による電圧変調動作を実現することが求められる.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
聴覚神経回路の神経可塑性制御機構における細胞外マトリックスBra12の役割

1)Bra12/Hapln4改変マウスにおけるプロテオグリカンへの影響Bra12/Hapln4を欠損することで、会合体を形成すると考えるコンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPG)であるプレビカンがPNNに存在し得るかどうかを免疫組織繊学的手法によって解析した。その結果、ブレビカンはBra12/Hapln4発現がみられるほぼ全ての神経核でdiffuseになり、PNNパターンが破壊されていることが分かった。また、同時にその他PNNに存在するアグリカンに関して詳細に解析した。その結果、聴覚伝導路に存在する神経核を中心に発現パターンに異常が見られた。また、その異常は、同じ神経核でもある特定の神経細胞にのみみられることがわかった。2)Bra12/Hapln4改変マウスにおけるCrtl1/Hapln1による補償Bra12/Hapln4改変マウスおいて、他のLP分子、Crtl1/Hapln1による補償がおこっているかどうかの検討をおこなった。脳におけるCrtl1/Mapln1は、認識可能な抗体がないためか、今まで詳細な局在は明らかになっていなかった。今回、Crtl1/Hapln1を認識するための抗体及び条件を設定し、その局在を詳細に調べた。Bra12/Hapln4改変マウスにおいては、Crtl1/Hapln1による補償はおこっていないことがわかった。3)Bra1改変マスにおけるECS(細胞外スペース)の測定聴覚伝導路において、Bra12を含むCSPG複合体は、その陰性荷電した分子の性質から、シナプス伝達のイオン環境を整えることで神経機能に寄与している可能性が考えられる。その指標の一つとしてECSの測定を試みた。まず、分子構成が比較的単純であるランビエ絞輪に存在するBral1欠損マウスを用い、プロテカグリカンの変化によってECSが変化しているかどうかを測定した。微細な変化は認められたが、今後更に詳細な測定が必要である。1)Bral2/Hapln4発現神経細胞の神経サブセットの探索Bral2/Hapln4を発現している神経細胞と神経伝達物質に相関があるかどうかを探索した。Bral2/Hapln4改変マウスは、その改変ストラテジーとして発現細胞の神経軸索が可視化できるようレポーター遺伝子としてtau-lacZを同時発現するよう組み込んである。また、神経細胞周囲網(PNN)は、抑制性神経に見られることが多い。従って、Bral2/Hapln4のヘテロマウスの脳において、X-gal染色とGABA及びグリシンの神経伝達物質を免疫組織染色することで、聴覚伝導路におけるBral2/Hapln4発現細胞の性質を探った。従来、GABA陽性細胞にPNNが見られることが多いが、今回Bral2/Hapln4発現細胞は、GABA陽性細胞も一部見られるものの、圧倒的にグリシン作動性神経に多く見られることが分かった.2)Bral2/Hapln4改変マウスにおけるプロテオグリカンへの影響Bral2/Hapln4を欠損することで、会合体を形成すると考えられるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンであるブレビカンがPNNに存在し得るかどうかを免疫組織学的手法によって解析した。その結果、ブレビカンはBral2/Hapln4発現がみられるほぼ全ての神経核でdiffuseになり、PNNパターンが破壊されていることが分かった。また、同時にその他PNNに存在するアグリカン、テネイシン-Rなどに関しても解析した。また、他のLP分子による補償がおこっているかどうかの検討のため、脳におけるCrtl1/Hapln1を市販の抗体でいくつもの条件で染色を試みたものの認識することが出来なかった。従って、新たな特異抗体を作成した。来年度は、その抗体を用いて解析を試みる予定である。

その指標の一つとしてECSの測定を試みた。まず、分子構成が比較的単純であるランビエ絞輪に存在するBral1欠損マウスを用い、プロテカグリカンの変化によってECSが変化しているかどうかを測定した。微細な変化は認められたが、今後更に詳細な測定が必要である。
テロ時代における国家秩序構築に関する日英比較研究

この研究で明らかになったことは次の5点である。第1に、冷戦後の世界構造に関する英米の安全保障上の認識は「不確かな時代」である。第2に、不確かさの諸原因の一つがテロであり、テロ対策のためには、国内治安と密接に連携した防衛が必要となっている。第3に、軍隊の抜本的な再編が行われている。第4に、これらのことは欧米諸国で共通している。第5に、これを教訓として日本でも安全保障の再構築が必要になっている。(1)(目的)本研究の目的は、現代における対テロ体制と治安体制を備えた国家構造のありかたを探ることであった。この点で特に先進的な国家構築を行っているイギリスの現状を調査して日本にとっての参考点を明らかにすることであった。(2)(内容)梅川と倉持はイギリスの治安国家の現状を解明する作業を行ってきた。その結果、従来の冷戦構造を持っていた安全保障体制が、世界のテロを抑制することを目的とした体制に変化してきていることを明らかにしてきた。イギリスは、この国家防衛戦略の転換を行うことを基本として治安や警察さらには検察と裁判制度の改革を行っている。しかも、太田が研究してきたように、英国の治安体制はEUの安保体制と結合している。これを参考にして日本の国家体制を整備すると、国家の安全保障、治安制度、裁判制度などの抜本的な見直しが必要となる。この点を渡名喜が研究してきている。平成20年度の研究の目的と実施計画を基本として、本年度は第1に、研究会を3回行うとともに私費でのイギリス渡航によるイギリス研究者との打ち合わせを行った。第2に、そのような活動の中で、日本における治安制度の現状研究とイギリス研究の基礎づくりを行った。第3にイギリスに関する資料収集を行った。1、研究会の実施とイギリス渡航。第1回研究会は平成20年7月19日、第2回研究会は平成20年12月11日、第3回研究会は平成21年2月14日と15日に行った。研究会の場所はいすれも愛知掌院大学である。当初は研究会は1回のみを計画していたか、実際には3回行った。さらにイキリスに渡航してのイギリス研究者との打ち合わせは、当初は計画していなかったが、実際には、研究代表者の梅川正美と研究分担者の倉持孝司の二人が私費によって渡航し、マッケルダウニー先生およひトニー・メイスン先生と共同研究の打ち合わせを行った。これらの作業は次年度からの研究の基礎となる。2、日本における治安制度の解明について本年度の目標にそって仕事を行った。(1)国内秩序については倉持と渡名喜を中心に首相の権限や警察権の現状を整理した。(2)異文化コミュニティーとの融相の問題は梅川がイギリスにおける宗教教育のあり方について研究を開始した。(3)テロ戦争への貢献については倉持を中心に日本の自衛隊海外派兵の現状を研究した。これらの研究は次年度からのイギリス国家現状研究の基礎となる。3、イギリスの反テロ法制に関する資料収集を行った。法律や勅令など多くの資料を収集したが特にストックホルム国際平和研究所の年報である、SIPRI Yearbookは貴重なものであり、これを1989年から2008年まで購入した。これらの資料は今後の研究の必要な資源となる。本研究は4年計画である。初年度である平成20年度は、日英の研究状況の把握をするともにイギリスの研究者との連携の確認を行った。平成21年度は第2年度にあたり、テロ対策の強化の実態と、国家再構築の関係についての研究を開始した。21年度の目標は3点であった。第1がテロ時代における国内法再編の実態の解明、第2が異文化コミュニティー政策の解析、第3が国際秩序政策の変化の分析であった。第1に関しては、梅川が、イギリスの国防戦略の変化とそれに応じたテロ対策の国家的位置づけについて研究した。具体的には治安機構における首相の権限の変化をはじめとする国防治安機構の変化である。これは平成22年度には論文として発表する。倉持は、テロ対策と人権との衝突を研究し、これは「新たな権利章典化」に関する論文として発表した。なお渡名喜は、日本におけるテロ対策と国家の関係についての研究を開始して本科学研究費の研究会で発表した。これは22年度に論文として発表する。第2についてであるが、イギリスのテロ対策法はイスラム教にたいする抑圧を伴う傾向があるが、この点についての立法をめぐっての議会の対立と貴族院での反対について梅川が研究してテロ立法の「宗教条項」に関する論文として発表した。第3については、梅川がイギリスの近代以来の国際政策を分析し、2009年度の日本政治学会の大会で「イギリスと帝国」と題して発表した。これはイギリスのテロ対策法が帝国主義的なものになる傾向をもっており抑制されるべきことを論じている。

以上述べてきたように、4年計画の第2年度である21年度は、実質的研究の1歩を築いた。これを基礎として、第3年度にあたる22年度は、各人が論文を発表するとともに研究の視野をドイツやフランスおよびイタリアまで拡大して、研究を飛躍させる。(747文字)(1) (研究会)科研チームの研究会を10月1日に行い、梅川よりイギリス議会のイラク戦争検証委員会について、太田よりEUのテロ政策について、渡名喜より日本の海賊法についての報告が行われ議論した。(2) (イギリスの研究者との連携)特にイラク戦争検証委員会の実態と評価に関して、これまでの科研グループの研究をふまえて、11月28日に梅川レポートをメールでマッケルダウニー教授に送付した。教授からは12月1日にコメントが来て、これにそって梅川から12月20日にペーパーを送付した。その後、科研グループ4人で渡英して12月28日にイギリスで教授とセミナーを行った。教授からはさらに新なペーパーが出され高い水準の議論をした。(3) (イギリスの前内務大臣との面会)イギリスのテロ対策の立法と実施は前内務大臣のブランケット議員が、その責任を負っていた。そこで梅川は3月に渡英し3月15日にロンドンの彼のオフィスで面会した。テロ対策の基本精神などを聞いたが、中心人物の実感を踏まえた極めて有益な情報を得た。(4) (国際比較研究チームの形成)これまでの日英比較の研究チームに加えて国際比較チームを形成した。メンバーは以下の通りである。第1部・理論(法哲学:堅田・愛知学院大学教授、国際法:富岡・名古屋経済大学教授、国際政治:太田・金城学院大学教授)、第2部・欧米(アメリカ:佐藤・静岡大学教授、イギリス:倉持・南山大学教授、フランス:西村・金沢大学教授、ドイツ:中谷・愛知学院大学教授、イタリア:鈴木・熊本大学教授)、第3部アジア(日本:渡名喜・琉球大学教授、中国:柴田・愛知学院大学教授、韓国:金・名城大学研究員)より成る。(5) (研究書の出版の準備)上記の国際比較のチームで「テロ時代の安全保障の国際比較」に関する研究書を法律文化社より2013年に出版する手はずを整えた。これは学術的に非常に重要な貢献になる。本年度の研究は、年度初めに提出した「研究実施計画」に基づいて下記のように実施した。1(研究会)昨年末から、研究チームを科研のチームである4人から12人に拡大した。国としては英・米・独・仏・伊・中・韓・EUさらに国際法・法哲学の分野の専門家を入れた。この12人で、平成23年度第1回研究会を平成23年9月13日に愛知学院大学で行った。第2回研究会は、上の同じチームで平成24年3月17日に愛知学院大学で行った。ほとんどのメンバーが参加して各国での国家秩序構築について報告し議論した。特に重要な論点は、まず現代の世界構造の認識が主要国で一致しており「不確かな時代」としており、国外の防衛と国内の治安が融合してきていることであった。2(イギリスの研究者との連携)研究分担者の一人である倉持孝司教授がイギリスに渡り、かねてよりの協力者であるウォリック大学マッケルダウニー教授と、研究内容について議論した。教授からも強い関心が示され、平成24年の9月までに教授の研究論文をイギリスから研究代表者である梅川宛に送付してもらうことになった。
加齢に伴う視界の黄変化問題に関する研究-視対象探索時における色彩識別能力のモデル化と色彩感情の影響-

加齢に伴う身体機能低下により、高齢者は日常生活において様々な困難に直面することも多く、事故の発生率も極めて高い。加齢による黄変化問題も、非常に重要な課題の1つである。特に、実際の建築空間・都市空間においては、視対象を同定すること、すなわち、視対象を探索する過程における色彩識別能力をモデル化することが極めて重要な意味を持つ。にもかかわらず、この分野は未だ研究例はほとんどないのが現状である。本研究の目的は、実際に被験者を用いて、視対象が予め示されていないときに視対象を探索する場合の色彩識別能力を心理物理的にモデル化することである。2年度目の今年度は、20代から70代まで、世代の異なる延べ92名の被験者を対象に、(1)VSGによる探索能力評価実験、(2)実際の都市景観画像を用いた探索能力評価実験、(3)探索における色彩感情に関する実験を行った。(1)は初年度も行っているが、違いは色彩の3属性(色相、明度、彩度)のうち、2属性を固定し、残る1属性の影響を詳細に調査した点である。結果として、色相差や彩度差に比べ、明度差の識別がよいこと、黄変化に伴い心理的色空間の歪みが生じ、歪んだ場合には補色関係にあるY-PBの色相でも識別が低下することを明らかにした。また、(2)については、小規模できはあるが、実際に景観を用いた実験を行い、(1)との対応を検討した。また、(3)については、心理量として、「識別のしやすさ」と「色彩の組み合わせとしての好ましさ」を調査し、識別しやすいが好まれない組み合わせがあるなどの結果を得た。初年度は主に、20代から70代まで、世代異なる約15名の被験者を対象に、視覚刺激生成器を用いてポップアウトしない図形を作成し、探索能力評価実験を行った。各被験者は156通りの色の組み合わせ×8回の試行を行い、色彩の組み合わせと加齢による探索能力の変化の関係について、分析が行った。ここでは、探索能力として、探索時間を指標に用い、156通りの色の組み合わせそれぞれの探索時間より、心理物理的色空間を、多次元尺度法を用いて解析した。その結果、探索対象の識別に際し、高齢者ほど、明度差が大きいほど探索が容易であること、彩度差が大きいことも探索時間に影響を及ぼすこと、明度差についてはそれほど探索には役立たないことが明らかとなった。また、次年度計画している実際の都市景観画像を用いた探索能力評価実験のための、各種評価画像の撮影についても行った。
実験進化モデルを用いた共働する遺伝子の適応進化

本研究では、複製酵素をコードしたRNA (RNA1)と無細胞翻訳系、区画を用いて構築された人工RNA複製システムに、新たな遺伝子をもつRNA2を導入し、遺伝情報の増加がシステムの安定性や進化にどのような影響をもたらすかを調べた。昨年度までに、NDK合成酵素をコードしたRNA2を用いて、2種類のRNAが共働して複製するシステムが完成し、またそれは複製に合わせて希釈率を調節した特定の濃度領域で持続的複製が可能であるとわかった。このとき、変異により複製が過度に速くなった利己的分子の出現、共働するRNAの区画内での非共存を回避していると考えられる。本年度は主に持続複製の詳細なメカニズムの解明、および長期複製における協働するRNAの進化について調べた。まず実験を模擬したシミュレーションから、(1)持続的な複製は、複製開始時のRNA濃度が必須な二種類の分子の共存が達成される領域にあり、その後利己的分子がほとんど出現しない低濃度領域へ遷移することで達成される可能性、(2)不均一な区画の融合分裂により、一度複製を開始すると、二種類のRNAが共存できず複製を開始できない低濃度領域でも共存が可能となり、複製が持続可能であると示唆された。また長期継代を経た二種類のRNAは変異を蓄積し、進化が起きていた。このとき多くのRNA1およびRNA2クローン配列が遺伝子の機能を失っていたが、それにも関わらず集団全体は安定的に複製を続けており、変異に対するシステム全体の頑強性が示された。さらに集団で最も濃縮された変異について調べたところ、その変異だけを持つ二種類のRNAは、「セット」としてより自己複製するようになった一方で、パートナーが元のRNAの場合はその複製を阻害した。つまり複雑化システムは、両方のRNAが良く複製するよう共進化することで、システム全体としても進化できるという新たな知見が示された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、生物のようにゲノム複製と遺伝情報の読み出しを介して自己複製する単純な実験モデルの遺伝情報を拡張すること、またその拡張モデルを進化させ、遺伝情報の増加がもたらす進化的利点、および欠点とその進化的解決策を知り、単純な生命がいかに複雑化したかを理解することを目的としている。実験モデルはRNAと再構成型無細胞翻訳系を組み合わせて構築され、遺伝情報の拡張は、自己複製を促進する新たな遺伝子をコードし複製可能なRNAをモデルに組み込むことで行う。今年度は複製可能なRNAの構築を、特に自己複製を促進するとわかった翻訳タンパク質RF1に着目して行った。RF1を遺伝子として組み込んだRNAは複製効率が低いため、RNA構造の理論的デザイン、および進化的手法による複製効率の改善を試みた。まず、RF1をコードしたRNAに55個の同義変異を導入した結果、複製能を約3.5倍改善することに成功した。さらに、よく機能しかつ複製するRNAが選択される進化実験系を構築し、操作を繰り返した結果、9個の変異が固定され、RNAの複製能はさらに4倍程度改善した。しかし一方でRF1の機能が失われてしまった。これはRF1の機能による選択効率が十分でなかったからだと考えられる。以上の結果から、目的のRNAは取得できなかったが、一方で進化的な複製効率の改善に必要な機能選択効率をある程度見積もることができた。また複製効率を進化させることが可能であるということがわかった。今後、より機能選択効率の高い遺伝子をコードさせることで、今回の問題を解決し、十分複製しかつ機能するRNAが得られ、目的の実験モデルが構築できると考えられる。本研究の目的の1つは新たな遺伝子をコードしたRNAを組み込むことによる自己複製実験モデルの拡張である。今年度はRF1の機能選択効率が低く、遺伝子の機能を保ったまま複製可能なRNAを取得することができなかったが、今年度の結果から解決すべき問題点が明らかになり、また進化的手法においてどのくらい選択効率が必要かが見積もられたことは大きな進展である。今後、明らかになった問題点を解決することで目的のRNAを取得できると考えられる。本研究では、複製酵素をコードしたゲノムRNAと無細胞翻訳系を用いて構築された人工RNAゲノム複製システムに、新たな遺伝子をもつRNAを導入し、遺伝情報の増加がシステムの安定性や進化にどのような影響をもたらすかを問う。昨年度は新たな遺伝子をもつRNAとして、翻訳タンパク質RF1をコードしたRNAの構築を試みたが、十分複製可能なRNAは取得できなかった。そこで本年度は別の遺伝子であるNDKをコードした複製可能なRNAの構築を試みた。その結果、合計約50個の変異を導入してRNA構造を固く改変することで十分複製可能なRNAの取得に成功した。そして2種類のRNAゲノムを組み合わせ、条件を最適化することで、2種類のRNAが共働して複製するシステムが完成した。次に、長期継代方法を開発し、様々な条件で複製反応を繰り返したところ、RNA濃度が高すぎると、機能を失い複製能力を向上させた変異体が過剰に出現することで、逆にRNA濃度が低すぎると、2種類のRNAが共存できなくなることでシステムが崩壊するとわかった。しかし一方で、中間領域のRNA濃度では、半永続的に安定な複製を続けることができるとわかり、最終的に2種類のRNAは約160世代複製した。またこのとき、2種類のRNAそれぞれの濃度を独立に制御はしていないのに、それらの複製は常に同期していた。さらに本年度では長期複製の結果、2種類のRNAがどのように進化したかについても解析を進めた。

これまでに配列解析と生化学解析を一部行い、それぞれのRNAが主に異なる方向に進化し、片方は協力性を失うように、もう片方は協力性を維持する、または高めるように進化したと明らかになった。今後、さらに解析を進めることで、安定的な複製と協力性の進化の関係が明らかになり、原始的な複製システムがいかにして遺伝情報を拡張したかの知見が得られると期待される。本年度は予定していた2種類のRNAによる協力的な複製ネットワークが完成し、進化実験を達成できた上に、次年度に計画していた進化実験の解析も一部進めることができたため。本研究では、複製酵素をコードしたRNA (RNA1)と無細胞翻訳系、区画を用いて構築された人工RNA複製システムに、新たな遺伝子をもつRNA2を導入し、遺伝情報の増加がシステムの安定性や進化にどのような影響をもたらすかを調べた。昨年度までに、NDK合成酵素をコードしたRNA2を用いて、2種類のRNAが共働して複製するシステムが完成し、またそれは複製に合わせて希釈率を調節した特定の濃度領域で持続的複製が可能であるとわかった。このとき、変異により複製が過度に速くなった利己的分子の出現、共働するRNAの区画内での非共存を回避していると考えられる。本年度は主に持続複製の詳細なメカニズムの解明、および長期複製における協働するRNAの進化について調べた。まず実験を模擬したシミュレーションから、(1)持続的な複製は、複製開始時のRNA濃度が必須な二種類の分子の共存が達成される領域にあり、その後利己的分子がほとんど出現しない低濃度領域へ遷移することで達成される可能性、(2)不均一な区画の融合分裂により、一度複製を開始すると、二種類のRNAが共存できず複製を開始できない低濃度領域でも共存が可能となり、複製が持続可能であると示唆された。また長期継代を経た二種類のRNAは変異を蓄積し、進化が起きていた。このとき多くのRNA1およびRNA2クローン配列が遺伝子の機能を失っていたが、それにも関わらず集団全体は安定的に複製を続けており、変異に対するシステム全体の頑強性が示された。さらに集団で最も濃縮された変異について調べたところ、その変異だけを持つ二種類のRNAは、「セット」としてより自己複製するようになった一方で、パートナーが元のRNAの場合はその複製を阻害した。つまり複雑化システムは、両方のRNAが良く複製するよう共進化することで、システム全体としても進化できるという新たな知見が示された。RNAにコードさせる新たな遺伝子として、翻訳タンパク質以外の遺伝子についても検討する。現在、文献調査や簡易実験から、NDK (Nucleotide diphosphate kinase)などのヌクレオチド合成酵素をコードすることで目的の実験系が達成できそうだとわかってきた。そのため、それらのタンパク質をコードした新たなRNAを用いて目的の実験モデルの構築を目指す。進化した2種類のRNAの解析をさらに進める。
医療ニーズが高い子どもと家族の「生きる体験」－小児緩和ケアモデル考案への基礎研究

本研究の目的は、小児緩和ケアのモデル考案に向け、医療ニーズの高い子どもの「いきる体験」を明らかにすることであった。医療ニーズの高い16名の子どもの親15名(1名の親は、医療ニーズの高い子どもを2名育てていた)、子どもを亡くした親5名、病院や施設で子どもに携わる専門職10名、計30名を対象に面接調査を実施した。医療ニーズの高い子どもは、5歳から20歳で、12名が気管切開を受けており、7名は人工呼吸管理が必要な状況であり、2名が施設に入所しており、その他14名は在宅で生活していた。面接データの分析を行った結果、親や専門職は、身体的、心理的に安楽であること、人とのつながりがあるなど社会的な側面、そして、子どもらしさや人としての存在感があることなど実存的な側面、すなわちスピリチュアルな側面から、医療ニーズの高い子どもの「いきる体験」をとらえていることが明らかとなった。さらに今回の研究では、医療ニーズの高い子どもが「いきる」ことについて、親や専門職が、親や専門職自身の生きる意味や心理的な安寧としてもとらえていることが明らかとなった。そのため、子どものQOL向上に向けた小児緩和ケアを考える際には、子どもの「いきる」ことを支える上では、子ども自身へのケアのみならず、親やケア提供者、さらには社会との相互作用の視点が重要であることが示唆された。最終年度には、上記分析に加え、本研究で明らかになった結果について、医療ニーズの高い子どもの親からの内容確認を受ける機会を設けた。親やケア提供者にとっての視点が含まれていることは、医療ニーズの高い子どもが生きる上で重要な視点であることが確認され、今後、本研究の成果が、医療ニーズの高い子どもの生活の実態調査や小児緩和ケアの成果指標として活用しうることが示された。平成27年度は、医療ニーズが高い子どもと家族の「生きる体験」を明らかにすること目的に、研究分担者との会議を行い、具体的な研究遂行について検討することを中心に行った。研究分担者との会議では、医療ニーズが高い子どもと家族を取り巻く現在の日本の状況について意見交換し、大阪や熊本等先進的な取り組みがある一方、四国地方などではまだまだ小児の在宅医療を支援する体制が整っておらず、「いつでも、どこでも」子どもたちが小児緩和ケアを受けられる状況にないことを確認した。そのため、調査は、可能な限り日本のさまざまな地域で暮らす子どもと家族を対象とすることでの合意を形成した。また、小児緩和ケアに関する研修会に参加し、専門職の意見を聞く機会を設けた。子どもと家族が望む生活を支えることにおいては、制度上の課題に加え、子どもや家族当事者と専門職間に認識の相違ことがこと確認され、具体的な相違点を明らかにすることで、病院、施設、在宅どこを選択しても、子どもや家族らしい生活につながる支援を検討できるのではないかと考えられた。その他、学術雑誌のレビューを行い、子ども、家族、専門職を対象とした面接内容の検討を行い、「生きる体験」に関する面接ガイドを作成した。現在、研究の倫理申請に向けて研究計画書、調査用紙について、研究者間で最終確認を行っている。当初、秋以降に具体的な研究計画実施を予定していたが、研究代表者の所属機関で勤務負担が増え、研究に費やす時間が確保できなかったため。平成28年度は、平成27年度に検討した面接ガイド、調査用紙をさらに精練させ、研究計画書を作成した。作成した研究計画書は、研究責任者の属する高知大学医学部倫理審査に提出し、承認を得た後、分担研究者施設でも倫理審査を受審し、研究対象者へのリクルートを開始した。平成29年2月から3月にかけて、高知県及び大阪府の医療施設・受賞心身障がい児者施設及び重症心身障がい児者の会に研究協力を依頼し、調査対象者の紹介(医療ニーズが高い子どもの親;16名、子どもを亡くした遺族;1名、重症心身種が医者施設職員3名)への承諾を頂いた。依頼時期が年度末であったため、対象者への負担を考慮し、実際の調査は、平成29年度から行うこととなった。また28年度には、九州大学で小児緩和ケアに先駆的に取り組んでいる小児神経科医師を高知大学に招き、専門的知識の教授を受け、調査対象の選定について検討する必要性を考える機会を得た。研究者間で、調査依頼地域について検討し、医療ニーズが高い子どもたちへの保健医療福祉サービスの充実しているところとまだまだ行き届いていない地域を含めたリクルートを行うことで合意した。研究代表者の所属機関での勤務負担が増え、研究に費やす時間が確保できず、研究計画書の倫理申請が遅れたため。平成29年度は、医療ニーズの高い子ども(以下、子ども)の親15名、子どもを亡くした親6名、医療ニーズの高い子どもに関わる専門職10名に対し、面接調査を実施しした。関西、四国、九州エリアに範囲を拡げて調査を実施し、在宅で生活している子どもに加え、施設で生活している子ども、未就学の子どもから高校を卒業した年齢まで、幅広い対象に調査を実施することができた。子どもの親、専門職がとらえる「医療ニーズが高い子どもの【生きる体験】」について分析を実施し、【生きる体験】の要素を明らかにした。また、30年度に質的調査の分析結果学会報告後に「医療ニーズの高い子どもの【生きる体験】」に関する量的調査に向け、未分析データの追加を実施した。28年度までの遅れの影響で、29年度に本格的な調査を実施することとなり、現在分析段階となり、質問紙開発に至っていないため。

本研究の目的は、小児緩和ケアのモデル考案に向け、医療ニーズの高い子どもの「いきる体験」を明らかにすることであった。医療ニーズの高い16名の子どもの親15名(1名の親は、医療ニーズの高い子どもを2名育てていた)、子どもを亡くした親5名、病院や施設で子どもに携わる専門職10名、計30名を対象に面接調査を実施した。医療ニーズの高い子どもは、5歳から20歳で、12名が気管切開を受けており、7名は人工呼吸管理が必要な状況であり、2名が施設に入所しており、その他14名は在宅で生活していた。面接データの分析を行った結果、親や専門職は、身体的、心理的に安楽であること、人とのつながりがあるなど社会的な側面、そして、子どもらしさや人としての存在感があることなど実存的な側面、すなわちスピリチュアルな側面から、医療ニーズの高い子どもの「いきる体験」をとらえていることが明らかとなった。さらに今回の研究では、医療ニーズの高い子どもが「いきる」ことについて、親や専門職が、親や専門職自身の生きる意味や心理的な安寧としてもとらえていることが明らかとなった。そのため、子どものQOL向上に向けた小児緩和ケアを考える際には、子どもの「いきる」ことを支える上では、子ども自身へのケアのみならず、親やケア提供者、さらには社会との相互作用の視点が重要であることが示唆された。最終年度には、上記分析に加え、本研究で明らかになった結果について、医療ニーズの高い子どもの親からの内容確認を受ける機会を設けた。親やケア提供者にとっての視点が含まれていることは、医療ニーズの高い子どもが生きる上で重要な視点であることが確認され、今後、本研究の成果が、医療ニーズの高い子どもの生活の実態調査や小児緩和ケアの成果指標として活用しうることが示された。28年度早々に研究計画を所属の倫理委員会に提出し、夏以降の調査実施を検討している。調査については、研究分担者の協力をもとに、対象者の選定等に課題はなく、倫理委員会での承認後は速やかに調査が開始できると考えている。平成28年度に倫理委員会の承認が得られたため、今後は、研究計画書にそって、調査依頼を行い、29年度中には、質的調査(面接調査)を終え、分析を実施し、質問紙作成に取り組むことを計画している。そのため、大阪、熊本、高知県での調査日程を調整し、夏休み期間を利用するなど効率良く実施できるように調査依頼を行う。未分化データの分析及び、今後は、子どもだけでなく、「親の【生きる体験】」について着目した分析を実施する。また、親及び専門職のデータを統合し、量的調査に向けた質問紙開発を実施する。27年度に研究会議を実施したが、会議場所が研究分担者である岡崎氏の勤務する施設内であり旅費使用がなかったこと、また、奈良間氏、岡崎氏、双方においては、実際の調査が開始されておらず、必要物品の購入が不要であったため。28年度は、27年度に実施した会議での意見やメール会議等で意見交換を行ったため、会議のための旅費使用がなかった。また、倫理申請が遅れ、実際の調査を開始できておらず、調査及び分析会議のための旅費も支出もなかったため。(理由)調査結果の分析を、高知大学の研究者を中心に実施し、他施設の研究者とはメール会議を活用し、会議のための交通費を使用しなかったため。(使用計画)30年度には、質問紙開発に向け、研究者間での会議開催が必須となるため、旅費としての使用を計画している。
異方的超伝導体のギャップノード構造の研究--角度分解による磁場中比熱測定

(1)異方的超伝導体PrOs_4Sb_<12>のギャップ対称性PrOs_4Sb_<12>の超伝導対称性を決定するために、超伝導混合状態での比熱の磁場方向依存性を0.28KTc(=1.8K)の範囲で調べた。磁場は(100)および(010)面内で回転させた。両方の回転面ともに、0,5K以下の温度領域で比熱に明確な4回対称の角度振動が観測された。その相対振幅はH/Hc20.3付近で極大をとり、低磁場ではほぼゼロに向かって減少した。一方、高磁場側でもゆるやかに減少したが、H=Hc2においても小さい振動が残り、H/Hc21.5で完全に消失した。これらの結果は、品質の異なる2個の単結晶試料において再現することを確認した。以前の磁場中熱伝導測定によって報告された2回対称の磁場領域は、今回の比熱の実験では検出されなかったが、比熱の4回振動が極大となる磁場が熱伝導実験で報告された2回対称-4回対称の転移磁場とほぼ一致することがわかり、この磁場において超伝導状態に何らかの変化が起きていることを確認した。相対振幅がゼロ磁場で非常に小さくなることから、ギャップの大きさには顕著な角度依存性があるものの、少なくとも低磁場では全ての方向でギャップが開いている可能性が高いと思われる。(2)PrFe_4P_<12>の磁場誘起相転移PrFe_4P_<12>の[111]方向における磁場中転移を比熱測定によって調べた。低磁場の反強四重極相が7T付近で壊れたあとに、比熱の明瞭なピークが観測され、新たな秩序相が高磁場側で存在することが明らかとなった。また角度依存性を詳しく調べたところ、その転移は[111]方向を中心に数度の範囲でのみ存在することがわかった。結晶場モデルによる解析の結果、基底1重項-励起3重項からなる擬4重縮退基底状態がゼーマン分裂するとき、[111]磁場方向のみに準位交叉があり、四重極相互作用により磁場誘起秩序が起こり得ることがわかった。
多様なスポーツ状況における予測能力の解明

オープンスキル(競技中に環境が絶えず変化し予測が困難な状況で発揮される運動スキル)を要する特定のスポーツ状況において、競技者のパフォーマンスを左右する予測能力に重要な視覚的手がかり(Visual Cue)を明確にするためのフィールド実験を実施した。特にサッカーのペナルティーキック状況において、ゴールキーパーとキッカーの双方を被験者とし、同時に視線移動パターンを記述し、予測に重要な情報を特定した。オープンスキル(競技中に環境が絶えず変化し予測が困難な状況で発揮される運動スキル)を要する特定のスポーツ状況において、競技者のパフォーマンスを左右する予測能力に重要な視覚的手がかり(Visual Cue)を明確にする目的で、フィールド実験を実施した。まず、サッカーのペナルティーキック状況において、ゴールキーパーとキッカーの双方を被験者として、同時に視線移動パターンを記述した。その際、キッカーにはあらかじめ次の3つの教示を与え、それぞれの教示についてキックを遂行させた。教示1では普段通りにキックさせた。教示2ではゴールキーパーの事前の動きを見極めたうえで逆方向にキックさせた。教示3ではあらかじめ指定したコースにキックさせた。その結果、ゴールキーパーの視線移動パターンについては、キッカーへの教示による影響はなく、すべてのキックについてキッカーの特定の部位を規則的に観察し、キックの方向を予測するために重要な情報を収集していることが示唆された。一方で、キッカーの視線移動パターンは、パフォーマンスの上位群と下位群で異なっていた。上位群はどの教示においても同様な視線移動パターンであったが、下位群は教示により移動パターンに違いが見られた。特に上位群はキック動作の終盤ではボール付近に視線を固定させキックを遂行していたが、キック動作遂行中もゴールキーパーの動きについては視野の周辺部において注意を向けていたようである。以上の点においては、今後の研究でさらに検証する必要がある。オープンスキル(競技申に環境が絶えず変化し予測が困難な状況で発揮される運動スキル)を要する特定のスポーツ状況において、競技者のパフォーマンスを左右する予測能力に重要な視覚的手がかり(VisualCue)を明確にする目的で、フィールド実験を実施した。その際キッカーにはあらかじめ次の3つの教示を与え、それぞれの教示についてキックを遂行させた。
哺乳動物におけるミトコンドリア・ダイナミクスの分子基盤解析

ミトコンドリアは、細胞内におけるエネルギーの産生をはじめ、さまざまな生命活動における重要な役割を果たすオルガネラである。その「形」は特徴的で、動的に融合・分裂を繰り返している発達した構造を形成している(ミトコンドリア・ダイナミクス)。しかしながら、このミトコンドリア・ダイナミクスにどのような意味があるのか、その理解はあまり進んでこなかった。本研究では、哺乳動物におけるミトコンドリア・ダイナミクスに着目し、その調節機構に関わる分子群の構造機能解析を行った。具体的には、(1)遺伝子改変マウスの作製、及び(2)外的(ウイルスの感染)刺激によるミトコンドリア・ダイナミクスへの影響解析を行った。生命機能の根幹に位置するミトコンドリアは、細胞質全体に管状の網様構造を形成・分布し、融合と分裂を絶えず繰り返す動的なオルガネラである。この「ミトコンドリア・ダイナミクス」の破綻は、生命の高次機能にさまざまな影響を及ぼすことが知られており、特にヒトでは多数の疾患の発症とも深く関わっている。本研究の目的は、未だ解明されていない点の多いミトコンドリア・ダイナミクスの素過程(動き、融合・分裂、修飾調節など)を、分子レベルで明らかにすることにある。本研究の推進により、これまでその生理的な重要性のみがクローズアップされてきたこの現象を、ミクロ(分子)とマクロ(個体)の両面から理解できることが期待できる。そこで本研究では、未だ解明されていない点の多いミトコンドリア・ダイナミクスの素過程を分子レベルで明らかにすることを目的し、ミトコンドリア・ダイナミクスを次のような三つの素過程(1運動、2融合・分裂、及び3修飾調節)に大別し、その各過程で中心的な役割を担うタンパク質の構造機能解析を行い、それら分子マシナリーの構造基盤を構築する。当該年度では、主に3に関わる遺伝子破壊マウスの作製を中心に、研究分担者である奈良女子大学・渡邊教授と共に研究を進めた。その結果、破壊する遺伝子を基にしたベクターの作製、ES細胞への導入、その後の薬剤によるセレクションも無事成功し、サザンブロット法による選別で、目的の遺伝子破壊を確認した。現在、それらを基にキメラマウスの作製まで成功しており、今後、ヘテロマウスの作製を進めていく。そこで本研究は、ミトコンドリア・ダイナミクスを次のような三つの素過程(1運動、2融合・分裂、及び3修飾調節)に大別し、その各過程で中心的な役割を担うタンパク質の構造機能解析を行い、それら分子マシナリーの構造基盤を構築する。該当年度では、主に1、及び3に関わる遺伝子改変マウスの作製を中心に行い、研究分担者である奈良女子大学・渡邊利雄教授らと共に研究を進めた。その結果、1に関わる遺伝子改変マウスでは、ヘテロマウスの誕生を確認し、これまでのところ、順調にその成長を確認できている。3に関わる遺伝子改変マウスも、ヘテロマウスの誕生を確認した。該当年度は、ミトコンドリア・ダイナミクスの生理機能解析を進めていく上で必須の遺伝子改変マウスの作製を中心に進めた。現在作製中の複数の遺伝子改変マウス(ヘテロマウス)が当初の予定よりも早く誕生し、今後は各ヘテロマウスの交配を進めて、最終的なホモマウスの誕生まで行う。また、分子レベルでの解析の方も順調に進展しており、現時点においてはおおむね順調に進展していると考える。そこで本研究は、ミトコンドリア・ダイナミクスを次のような三つの素過程(1運動、2融合・分裂、及び3修飾調節)に大別し、その各過程で中心的な役割を担うタンパク質の構造機能解析を個別に進め、最終的にそれら分子マシナリーの構造基盤を構築することから上記命題の理解を目指した。最終年度は、これまでの実験によって得られた結果を総括し、各過程の分子機構を検証した。In vitroによる実験から、1運動、及び2融合・分裂の素過程におけるミトコンドリア・ダイナミクスには、GTPaseによる活性調節が必要不可欠であることを明らかにした。また、2においては、ミトコンドリア局在のプロテアーゼ活性による3修飾調節を必要とすることも明らかになった。

さらに3に関わる他の修飾調節に関わる因子についても、研究分担者と遺伝子破壊マウスの作製を進め、ヘテロマウスの誕生、及びその後のホモマウス作製まで着手した。以上のように、本研究は当初の計画通りに順調に進展したと考えている。ミトコンドリアは、細胞内におけるエネルギーの産生をはじめ、さまざまな生命活動における重要な役割を果たすオルガネラである。その「形」は特徴的で、動的に融合・分裂を繰り返している発達した構造を形成している(ミトコンドリア・ダイナミクス)。しかしながら、このミトコンドリア・ダイナミクスにどのような意味があるのか、その理解はあまり進んでこなかった。本研究では、哺乳動物におけるミトコンドリア・ダイナミクスに着目し、その調節機構に関わる分子群の構造機能解析を行った。具体的には、(1)遺伝子改変マウスの作製、及び(2)外的(ウイルスの感染)刺激によるミトコンドリア・ダイナミクスへの影響解析を行った。本研究では、ミトコンドリア・ダイナミクスの生理的な意義を理解するために、その現象に関わる分子群の作用機序の理解、及び個体レベルでの役割を調べる両面からの研究を計画している。該当年度は、特に個体解析を進める上で必須の遺伝子破壊マウスの作製を中心に進めた。当初の予定より早くキメラマウスの作製までに至り、今後はそれらマウスを用いて最終的に遺伝子破壊マウスの誕生まで進めていく。また、それ以外の細胞株の樹立や、機能解析を進めていく上での組換えタンパク質の作製も順調に行われており、現時点において当初の計画以上の進展が見られた。上述、ミトコンドリア・ダイナミクスに関わる分子群の解析を、タンパク質、細胞、そして個体レベルで進めていく予定でいる。特に、ミトコンドリア・ダイナミクスの生理的な役割を明らかにするために、細胞のウイルス感染による自然免疫応答において、ミトコンドリアの役割、及びその機序を明らかにしていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。生物物理学上述、ミトコンドリア・ダイナミクスに関わる分子群の解析を分子、細胞、及び個体レベルで進めていく。特に、ミトコンドリア・ダイナミクスの生理的な役割で、ウイルスに対する細胞内の免疫応答への影響を解析していくために、目的ウイルスの準備も進めていく。計画研究内で計上していた消耗品が次年度における実験で必要になったため。計画研究内で計上していた消耗費が次年度以降の実験で必要になったため。抗体、及び培養細胞の消耗品を購入予定。抗体や培養細胞用の消耗費を次年度購入予定。
製薬産業の研究開発における組織能力と意思決定プロセス

本年度は、近年、製薬産業で重要性が増しているグローバル研究開発に注目し、グローバルな研究開発を行う上での競争優位の源泉(組織能力)について、意思決定プロセスの側面から分析を試みた。具体的には、グローバル研究開発の成功事例としてMerck(米国)を取り上げ、特にコミュニケーションに焦点を当てながら、グローバル研究開発における研究拠点(R&Dユニット)間の役割分担の形成プロセスとそのマネジメントについて検討した。グローバル研究開発に関する研究では、R&Dユニットの立地やその機能の類型化については古くから研究が行われてきた。しかし、組織論やマネジメント的な視点からの分析は少なく、そうしたR&Dユニット間の役割分担が具体的にどのように形成されるのかにっいては十分な研究は行われていなかった。それに対して本研究では、事例分析より、グローバルな研究分担を効果的に行う上では、幅広い知識ベース(評価能力)とそれに基づいた高いコミュニケーション能力をもった統括者(ゲートキーパー)が重要や役割を果たすことが明らかにされた。こうしたの知見の一部については、マルチ・エージェント型のシミュレータを用いたモデル分析によって一般化が可能であることが確認された(本研究結果の詳細については桑嶋・高橋(2001)を参照)。本年度は、製薬企業の研究開発における意思決定プロセスを、組織的決定の分析フレームワークを用いて理論的に分析する作業を中心に行った。医薬品の製品開発は、自動車、家電などの産業と比較すると、個別製品の開発に際して初期段階の技術的不確実性がきわめて高いという特徴がある。例えば自動車産業では、新しいエンジン・システムを開発するような場合を除いた、基礎的研究を含まない製品の開発においては、目標とする性能(スペック)を実現するためにはどのような問題解決をすれば良いかが事前にかなりの程度予測できる。これは、自動車という製品に関して、製品の構造-機能の因果関係がかなりの程度わかっているからである。それに対して医薬品は、製品機能を発揮する環境が人体というきわめて複雑な環境であるために、製品の構造-機能の因果関係も複雑になっており、開発者にとって技術的不確実性の高い状況になっている。こうした特徴をもつ医薬品の製品開発プロセスを意思決定の分析モデルによって分析した結果、開発プロセスの川上段階(主として探索段階)ではゴミ箱モデル(garbage can model)が適合し、川下段階(主として臨床開発段階)では近代組織論的モデル、すなわち満足基準による探索型の意思決定モデルが符合することがわかった(本研究結果の詳細については桑嶋・高橋(2001)を参照)。
ホウ素中性子捕捉療法（BNCT）におけるテーラーメード型癌腫標的薬剤の創製研究

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は、脳腫瘍等の特定の難治性がんに対し高い治療効果を有することが認められている。BNCTは非侵襲的な先端的がん治療法として注目されている一方で、現在、臨床研究で用いられている第2世代ホウ素化合物はがん選択性や集積性が不十分であることが指摘されており、それらの改善が強く求められている。そこで本研究課題では、がん腫に応じて標的能をオンデマンドに制御可能なテーラーメード型ホウ素薬剤を開発する事を目的としている。平成30年度において、がんに高発現する糖蛋白質を標的としたがん細胞へのホウ素薬剤導入効率の増強や、細胞内移行後のホウ素薬剤の細胞外漏出防止、及び細胞内特定オルガネラへの高い集積性を目指した機能性ペプチドとホウ素化合物のコンジュゲート体を設計・合成し、BNCT評価を行なった。特にミトコンドリアへの集積を狙った機能性ペプチドを使った結果、(1)治療用ホウ素化合物の細胞内導入効率の顕著な向上(細胞膜透過)と高いミトコンドリア集積、(2)細胞内移行後のホウ素化合物の滞留性(ミトコンドリア結合)の向上、(3)コンジュゲート体自体の細胞毒性が殆どない、(4)中性子線照射実験において、臨床研究で用いられている既存のホウ素薬剤と比較して、コンジュゲート体による効果的ながん細胞死誘導が示された。中でも、ホウ素薬剤の細胞内位置を機能性ペプチドで制御することで、中性子線照射実験において細胞死誘導効率が顕著に変化することを世界で初めて明らかにし、細胞の生死に大きく関わるミトコンドリアにホウ素薬剤を効率的に集める技術を構築できたことは極めて画期的な成果である。平成30年度において、細胞膜を通過し、ミトコンドリアへ集積する機能性ペプチドとホウ素化合物のコンジュゲート体を合成することで、ホウ素化合物の効果的ながん細胞内導入の達成、ミトコンドリア集積による細胞内滞留性の向上、中性子線照射実験での顕著ながん細胞死誘導(照射しない限り低毒性)を確認した。上記の通り、ホウ素薬剤の細胞内位置を機能性ペプチドで制御することで、中性子線照射実験において細胞死誘導効率が顕著に変化することを世界で初めて明らかにし、細胞の生死に大きく関わるミトコンドリアにホウ素薬剤を効率的に集める技術を構築できたことは極めて画期的な成果である。本研究によって、ミトコンドリアにホウ素薬剤を集めることで、中性子線照射による高いアポトーシス誘導と、さらに、細胞ホメオスタシスを維持する為に重要なATP産生を顕著に低減させることを示した。細胞標的のみならず、細胞内でのホウ素薬剤の位置を制御することで、中性子線照射による細胞死誘導過程や効率性に大きく影響を与えることを明らかとし、BNCTに関わらず様々な薬剤導入に貢献できる方法論の確立に成功した(現在、論文投稿中)。これらの細胞内移行性向上・オルガネラ集積技術の構築に加え、標的細胞の受容体に高効率に結合できる「カセット式」抗体結合型ホウ素薬剤の合成にも成功している(現在、論文準備中)。標的受容体に結合する抗体を混合するのみでホウ素薬剤に結合でき、オンデマンドに狙った受容体を介して細胞内へホウ素薬剤を導入し、中性子線照射によって細胞死誘導を上昇させる技術構築も現在確立しつつある。平成30年度に引き続き、in vitro基礎研究で上記確立した糖鎖標的-オルガネラ集積性ホウ素薬剤、及び、抗体結合型ホウ素薬剤を用いて、申請書の研究計画3を中心に研究展開する。<研究計画3:新規ホウ素薬剤の細胞内移行・マウス体内分布の可視化>調製したホウ素薬剤に関して、標的がん細胞内移行性や局在性、標的としない細胞の取り込み効率に関して、in vivo(担がんマウス)で検討する。実験内容:(1)担がんヌードマウスを用いた蛍光・PETイメージングによる、移植したがん細胞へのホウ素薬剤の集積、体内分布を検出。(2)目的の受容体を高発現したがん細胞、及び、標的としない正常細胞に対するホウ素薬剤の細胞内取り込みの検討。(3)細胞内への取り込みについて組織切片や生細胞分散取得を行い、共焦点レーザー顕微鏡、ICP発光分光分析装置等による測定。研究計画3で得られた結果を再度ホウ素薬剤の分子設計にフィードバックすることで、動物体内での滞留性や腫瘍集積性、細胞内オルガネラの標的性を更に向上させる技術を構築し、中性子線照射によって誘導される細胞死機序(ホウ素化合物の細胞内局在と細胞死誘導への因果関係)を最も効果的に機能発揮できる薬剤設計を目指す。本研究課題では、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)における、がん腫標的能をオンデマンドに付与できるテーラーメード型ホウ素薬剤を創製することを目的としている。BNCTは現在、脳腫瘍等の難治性がんに対する非侵襲的な先端的治療法として注目されている。しかし第2世代ホウ素化合物は、、臨床研究においてがん選択性や集積性が不十分であり、それらを改善した薬剤開発が強く求められている。よって本研究では、ペプチド化学と薬物送達における高い優位性(非免疫原性、細胞機能制御分子の内包、膜蛋白質構築、無限分泌、安全性)を有する細胞由来ナノ材料のエクソソームを新たに融合し、標的がん細胞への確実な送達能と生体への安全性を強化した革新的な次世代型ホウ素薬剤を開発する。エクソソームを基盤とした細胞内導入技術の開発において、膜透過性アルギニンペプチドをエクソソーム膜に結合させることで、標的細胞へのマクロピノサイトーシス誘導、及び、顕著な細胞内移行の促進が平成28年度の研究において達成された。