hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
TSPOを起点とした肝疾患の [18F]FEDAC-PET診断法の確立

化学により、肝臓におけるTSPOの発現量を調べ、[18F]FEDACとの特異結合の検証を行った。その結果、2017年度に病理スコアを2点以下と評価された正常肝臓検体におけるTSPOの発現は非常に少なく、[18F]FEDACとの特異結合を認めなかったことに対し、3ー5点以内の単純性脂肪肝、脂肪肝炎、5点以上の肝硬変検体では、肝臓TSPO発現量が増加し、[18F]FEDACとの高い特異結合が確認された。同時に一部の乖離症例も認められた。今回のヒト肝臓検体はコーカソイド39例であったため、その乖離の原因として、これまでの神経疾患研究でも報告されたように、殆どの既知TSPOプローブと結合しない特殊なTSPO多型症例「LABs」に遭遇したと考えられ、リアルタイムPCRによりTSPOの遺伝子多型を解析した。その結果、既知TSPOプローブに高い結合性があるHABsは25例、中程度結合性と持つMABsは22例、結合しないLABsは4例が存在していた。従って、TSPOの遺伝子多型は肝臓検体におけるTSPOの発現量が[18F]FEDAC結合率との乖離の原因であることが示唆された。ヒト肝臓検体を利用して、肝疾患バイオマーカーであるTSPO-PET診断法の実験系及び評価系の整備を行い、肝臓におけるTSPOの遺伝子多型を発見できた。昨年度から得られた結果を基にして、申請者は、ヒト肝疾患の各段階におけるTSPOの発現量、[18F]FEDACの結合率、及び患者の臨床情報を統合し、これらの3者相関性を解析する予定である。また、TSPOの発現及び肝疾患進展の各段階のキー細胞及び関連遺伝子を網羅的に解析し、肝疾患におけるTSPOの制御ネットワークを調べ、詳細な解析を進めたい。これまで得られた結果を基に、2019年度からTSPOの遺伝子多型の解析結果を取り入れ、ヒト肝疾患の各段階におけるTSPOの発現量、[18F]FEDACとの結合率、及び患者の臨床情報を統合し、これらの3者相関性を解析する予定である。また、従来と全く異なる構造を有するTSPOのPETプローブの開発も視野に入れ研究を進めたい。当初計画においては、肝臓組織標本の作製及び病理染色は外部に委託する予定であったが、他の研究者からの協力を得て、研究を進めることができた。一部の委託金を節約できたため、助成金の繰越を生じた。今年度から得られた結果を基にして、次年度は、肝疾患の病態発生及び進行において、TSPOが果たす役割と作用機序を詳細に解析する予定である。そのため、定量解析ソフトウェア、遺伝子解析試薬および実験消耗品の大量使用によって、購入費用が高くなると予想し、今年度の繰越分と合わせて研究を進めていく必要がある。当初計画においては、肝臓組織標本の作製及び病理染色は外部に委託する予定であったが、他の研究者からの協力を得て、委託を行うことなく、研究を進めることができた。そのため、一部の委託金を節約し、助成金の繰越を生じた。2019年度では、肝疾患におけるTSPOが果たす役割を解明し、また、新規TSPOPETプローブを開発する予定である。そのため、定量解析ソフトウェア、試薬および実験消耗品の大量使用により、購入費用が高くなると予想し、2018年度の繰越分と合わせて研究を進めていく予定である。
がん細胞転移を可視化するシステインプロテアーゼ蛍光プローブ

がん細胞の骨組織への転移は、がんの進行に伴い起こる現象である。現状、骨転移の解析ツールが無いために骨転移の進行を調べ、治療することは困難である。そこで本研究では骨転移に関連する活性化した破骨細胞が分泌する酵素、カテプシンK活性を見るための蛍光プローブを開発し、この問題を解決することを目的とする。システインプロテアーゼであるカテプシンK活性により蛍光スイッチがオンとなる蛍光色素を開発し、骨組織へとデリバリー可能な修飾を施すことで、In vivoで骨転移の進行状況を可視化することを目指す。また、本研究では発蛍光性を有するタンパク質の修飾技術の開発にも取り組む。高コントラストな蛍光画像を得る上で、洗浄操作なしで迅速かつ低濃度でタンパク質を標識することのできる蛍光プローブの開発が重要である。このようなプローブに要求される条件は、遊離状態では非蛍光性で、標識されると蛍光強度が上昇するとともに、その標識速度が速い必要がある。本年度においては当研究室で開発されたPYPラベル化システムを用い、近赤外蛍光色素を細胞内の標的タンパク質にラベル化する方法の開発に取り組んだ。近赤外蛍光色素の多くは脂溶性の緩和のため、アニオン性の官能基が導入されており細胞膜透過能がない。一方で、Si-Rhodamine系の色素は電荷を持たない状態と双性イオンの状態との平衡にあり、膜透過性を有することが知られている。そこで、Si-Rhodamineを修飾したPYP-タグリガンドを開発した。プローブに発蛍光性と細胞膜透過性を付与することで、生細胞内でPYPタグを融合発現させた標的タンパク質を高いコントラストでラベル化する系を構築した。カテプシンK活性により蛍光スイッチがオンとなる蛍光色素として、BODIPY色素骨格を基に、消光基となる分子を導入した化合物を設計した。消光基側にはアミド結合を持たせており、システインプロテアーゼであるカテプシンKの基質として認識、切断が起こるものを選択した。カテプシンK選択的に切断される基質を合成し、実際にカテプシンKに対する反応性、および他のシステインプロテアーゼに対する選択性について評価を行ったが、消光基として適切な基質は得られなかった。一方で、発蛍光性を有するタンパク質の修飾技術の開発に取り組み、Si-Rhodamine系の近赤外蛍光色素をPYPタグリガンドに導入した蛍光プローブを設計、合成した。この蛍光プローブは遊離状態では蛍光を示さないが、PYPタグとの結合により蛍光が上昇する性質があることを確認した。また、生細胞内に発現させたPYPタグタンパク質を無洗浄でラベル化すする事に成功した。こちらに関しては当初の計画以上に研究が進展しており、上記の評価とした。引き続き、カテプシンKに対する反応性、選択性に優れた基質と基質分解に伴う蛍光スイッチングを可能にする色素の探索を進める。また、タンパク質修飾用蛍光プローブの評価を進める。非共有的な相互作用によってタンパク質を標識する手法は可逆性を持たせることができるため、機能性ラベル化剤の入れ替えや、結合・解離に伴って蛍光分子を点滅させることが可能である。特に、後者の点滅原理はタンパク質1分子単位で観察することで、光の回折限界を突破した超解像イメージングへの応用が期待できる。そこで、可逆的にタンパク質を標識することができ、かつ結合したときのみ蛍光を示す蛍光プローブを設計、合成し、タンパク質のラベル化を実証する。標的タンパク質、蛍光プローブの検討を行い、プローブが結合した時に高いコントラストで蛍光イメージング可能なシステムを構築する。最適化した蛍光プローブを用いて、生細胞の標的タンパク質のラベル化を行い観察し、可逆性について調べる。

消光基側にはアミド結合を持たせており、システインプロテアーゼであるカテプシンKの基質として認識、切断が起こるものを選択した。カテプシンK選択的に切断される基質を合成し、実際にカテプシンKに対する反応性、および他のシステインプロテアーゼに対する選択性について評価を行ったが、消光基として適切な基質は得られなかった。一方で、発蛍光性を有するタンパク質の修飾技術の開発に取り組み、Si-Rhodamine系の近赤外蛍光色素をPYPタグリガンドに導入した蛍光プローブを設計、合成した。この蛍光プローブは遊離状態では蛍光を示さないが、PYPタグとの結合により蛍光が上昇する性質があることを確認した。また、生細胞内に発現させたPYPタグタンパク質を無洗浄でラベル化すする事に成功した。こちらに関しては当初の計画以上に研究が進展しており、上記の評価とした。引き続き、カテプシンKに対する反応性、選択性に優れた基質と基質分解に伴う蛍光スイッチングを可能にする色素の探索を進める。また、タンパク質修飾用蛍光プローブの評価を進める。非共有的な相互作用によってタンパク質を標識する手法は可逆性を持たせることができるため、機能性ラベル化剤の入れ替えや、結合・解離に伴って蛍光分子を点滅させることが可能である。特に、後者の点滅原理はタンパク質1分子単位で観察することで、光の回折限界を突破した超解像イメージングへの応用が期待できる。そこで、可逆的にタンパク質を標識することができ、かつ結合したときのみ蛍光を示す蛍光プローブを設計、合成し、タンパク質のラベル化を実証する。標的タンパク質、蛍光プローブの検討を行い、プローブが結合した時に高いコントラストで蛍光イメージング可能なシステムを構築する。最適化した蛍光プローブを用いて、生細胞の標的タンパク質のラベル化を行い観察し、可逆性について調べる。
ヒト精巣機能の分子生物学的解明

1.培養Sertoli細胞を用いた蛋白合成調節の検討(2)FSH,LHのヒト精巣inhibin αおよびβmRNAに対するhMGおよびhCGの作用をin vitro(sertoli細胞培養系を用いて)およびin vivo(精巣生検を用いて)にて検討した。in vitroおよびin vivoの系とも,hMGはinhibin αmRNAを差明に増加させ,hCGはわずかにinhibin αmRNAを増加させた。inhibin βmRNAはhMG,hCGともに影響をうけなかった。2.androgen受容体の調節機序の検討AR monoclonal antibodyを用いて,正常および停留精巣など病的精巣についてandrogen受容体の調節機序をmRNA,蛋白の変化より検討した。AR mRNAおよびAR蛋白の発現は,少量のandrogenにより増加したが,大量のandrogenでは逆に減少した。3.androgen受容体遺伝子の検討特発性男性不妊症の一部症例および完全型精巣性女性化症の末梢血より得られたDNAを分離し,androgen受容体遺伝子の異常を検討した。完全型精巣性女性化症では4例を例に,特発性男性不妊症では20例中2例に1塩基の点突然変異を認めた。1.培養Sertoli細胞を用いた蛋白合成の調節精巣を器官培養し,kicl法にて得られたtotal RNAをNothern blot法にてinhibinαおよびinhibin βmRNAとhybridineし,FSHによる促進効果を確認した。2.androgen受容体の検討3.培養Sertol細胞を用いた蛋白合成の調節培養Sertoli細胞より得られたinbibin αおよびinhibin βmRNAの発現成growthfactorやactivinに一部依存することが判明した。1.培養sertoli細胞を用いた蛋白合成調節についての検討2.androgen受容体遺伝子の検討特発性男性不妊症および完全型精巣性女性化症の末梢血より得られたDNAを用いてandrogen受容体遺伝子の異常を検討した.完全型精巣性女性化症では4例全例に,男性不妊症では20例2例に1塩基の点空然変更を認めた.
出漁漁民の移住地域において開発された移住漁業の漁撈技術に関する民俗学的研究

本研究では、出漁漁民が移住した漁村や彼らの出身村を調査することによって、彼ら(移住漁民)が、定住化に向けて、移住後の生活を構築させていく方法について、漁撈技術の開発という観点から民俗学的に研究を進めた。1.岩手県宮古では、富山県出身の漁民が移住しており、彼らは越中衆と呼ばれている。明治時代末ごろに、彼らは富山県からイカ釣り漁で出漁してきて、昭和のはじめごろに移住がおこなわれた。移住後、彼らは、宮古において、マグロ流し網漁やマグロ延縄漁を開始した。現在、マグロの遠洋漁業経営で発展している。2.長崎県大島村では、明治35年頃、徳島県由岐町出身の漁民たちが底引き網漁で出漁して、大島村的山を根拠地としていた。彼らはアワセンと呼ばれた。しかし、大正時代以降、その根拠地は五島列島に移っていった。昭和20年から30年になると、島根県大社町からテグリ網漁による的山への出漁があった。彼らはカタエ船団と呼ばれた。昭和20年代には、出漁者の多くは、家族で一年中的山港に住んでいたが、昭和30年代には、大社町に引き上げて行った。彼らによる出漁先への漁業の移植はなかった。3.徳島県東部沿岸地域の漁民たちは、明治20年代、九州北部へ底引き網漁で出漁をおこなった。佐賀県伊万里市漁港では、彼らは昭和初年に移住したが、昭和40年代以降、漁業をやめたり、福岡市に引越していった。現在、伊万里市漁港に彼らの移住漁業の展開をみることはできない。4.長崎県対馬の豊玉町水崎では、水崎のなかで西加藤という地域は広島市広町の出身者により構成されている。水崎では、明治30年代に、延縄漁が移住漁業として展開している。また、同町塩浜、見世浦では、イカ釣り漁が移住漁業として展開し、対馬の在来漁民にも普及している。出漁漁民の移住地域において、移住した漁民が展開する漁業(これを移住漁業という)について民俗学的に研究を進めた。佐賀県伊万里市漁港および福岡県福岡市では、徳島県阿南市椿泊町出身の漁民が移住した実態をとらえた。長崎県対馬の厳原町浅藻では、山口県大島郡久賀町出身の漁民の移住、同島の豊玉町水崎では、広島県広島市広町長浜・同市向洋出身の漁民の移住、そして、同島の豊玉町塩浜・見世浦では、広島県・長崎県壱岐などの出身の漁民の移住をとらえた。それらの地域では、おもに、移住漁民から出漁・移住・移住後の個人生活史について聞き取り調査をおこなった。徳島県東部沿岸地域の漁民たちは、明治20年代、九州北部へ底引き網漁で出漁をおこなった。伊万里市漁港では、彼らは昭和初年に移住したが、昭和40年代以降、漁業をやめたり、福岡市に引越していった。漁港には当時の船員宿舎や船主の住宅跡を確認することができた。しかし、現在、伊万里市漁港に彼らの移住漁業の展開をみることはできない。長崎県対馬の豊玉町水崎の場合、明治30年代に、話者の祖父と父親が延縄(ノベナワ)で出漁してきて移住した。話者は移住先の地で産まれ、延縄漁をおこなった。

水崎のなかで、西加藤という地域は、広島市広町の出身者により構成されており、氏神の入江神社は、出身地の広町長浜から勧請されている。水崎では、延縄漁が移住漁業として展開している。また、同町塩浜、見世浦では、イカ釣り漁が移住漁業として展開し、対馬の在来漁民にも普及している。対馬では、以上のほかにも、出漁漁民が移住した地域が存在する。対馬は、移住漁業の調査研究において、さらに深化させる価値のある地域である。本研究では、出漁漁民が移住した漁村や彼らの出身村を調査することによって、彼ら(移住漁民)が、定住化に向けて、移住後の生活を構築させていく方法について、漁撈技術の開発という観点から民俗学的に研究を進めた。岩手県宮古では、富山県出身の漁民が移住しており、彼らは越中衆と呼ばれている。明治時代末ごろに、彼らは富山県からイカ釣り漁で出漁してきて、昭和のはじめごろに移住がおこなわれた。移住後、彼らは、宮古において、マグロ流し網漁やマグロ延縄漁を開始した。現在、マグロの遠洋漁業経営で発展している。宮古在住の越中衆の出身地をみると、もっとも多いのは、富山県下新川郡入善町である。中でも入善町八幡地区の出身者が多い。八幡地区出身者のほとんどが船員・漁業者である。八幡地区出身者は、宮古市の第2区(築地・愛宕)に居住している。富山県では、明治16年頃に、下新川郡出漁団が結成されて、北海道のニシン漁に出漁した。これが、宮古への出漁・移住の始まりである。長崎県大島村は、平戸大島とか的山大島と呼ばれている。大島村には神浦と的山の集落がある。明治35年頃、徳島県由岐町出身の漁民たちが底引き網漁で出漁して、大島村的山を根拠地としていた。彼らはアワセンと呼ばれた。しかし、大正時代以降、その根拠地は五島列島に移っていった。昭和20年から30年になると、島根県大社町からテグリ網漁による的山への出漁があった。彼らはカタエ船団と呼ばれた。昭和20年代には、出漁者の多くは、家族で一年中的山港に住んでいたが、昭和30年代には、みな大社町に引き上げて行った。彼らのうち、的山に養子に入った者が3人確認された。しかし、彼らによる漁業の移植は聞かれなかった。そのほかに、移住漁民の出身地として山形県鶴岡市小波渡、出漁漁民の移住地として神奈川県三浦市三崎の調査をおこなった。本研究では,出漁漁民が移住した漁村や彼らの出身村を調査することによって,彼ら(移住漁民)が,定住化に向けて,移住後の生活を構築させてゆく方法について,魚携技術の開発という観点から民俗学的に研究を進めた。高知県須崎町,島根県大社町,和歌山県雑賀崎における漁民の出漁と移住に関する調査と資料収集を行った。また,これまでおこなってきた調査資料をもとに,1930年代後半に行われた民族学者桜田勝徳の「出漁と漁業移住」研究の検討を行った。桜田が「出漁と漁業移住」でとりあげた移住地域について,本調査結果からまとめれば,岩手県宮古市の宮古湾へ,越中衆はイカ釣り業を通して北海道を経由して定住し,イカ釣り漁により移住後の生活を組み立てた。さらに,移住後の漁業をイカ釣り漁からマグロの流し網,サケマス漁,マグロ延縄と展開させていった。それらの漁業では,地元の漁民を乗組員とすることによって移住先の在来漁業にも影響を与えた。また,宮古では越中講の形式や善宝寺の勧請がみられた。佐賀県伊万里市漁港では,昭和10年代に底引き網漁の根拠地が長崎県南松浦郡玉之浦から移ってきて,アワセンの移住がみられた。しかし,昭和10年代後半には,その根拠地もさらに福岡港へ移っていった。現在,伊万里市漁港にアワセンの船主や乗組員の移住はみられるが,彼らが移住先の在来漁業へ影響を与えることはなかった。
消化器癌退縮抗原遺伝子のクローニングとワクチン開発の基礎研究

本研究ではこれまでに日本人に多発する消化器癌に対するHLA-クラスI拘束性癌特異的キラーT細胞株を多数樹立し、それの認識する上皮性癌拒絶抗原遺伝子を複数クローニングし、さらに同遣伝子のコードするペプチド抗原も明らかにしつつある。具体的には以下の成果を得た。2. SART-1癌拒絶抗原遺伝子:1)癌ワクチン開発研究においてはHLA-A24拘束性ペプチド(SART-1_<690-698>)が強いCTL誘導能を有することを見出した。2)アジュバントを決定する目的でSART-1_<690-698>ペプチドによるCTL誘導の至適条件を各種サイトカインを用いて解析した。3)HLA-A26拘束性ペプチドSART-1_<736-744>がHLA-A2601,-A2602,-A2603癌患者のいずれからもCTLを誘導することを見出した。3. SART-2癌拒絶抗原遺伝子:100kdのSART-2抗原が扁平上皮癌粗面小胞体内に選択的に発現していることを明らかにするとともに、同抗原内にHLA-A24^+癌患者リンパ球よりCTL誘導能を有する3つのnonapeptideを同定した。4. SART-3癌拒絶抗原遺伝子:140kdのSART-3抗原が増殖細胞に選択的に発現し、かつ癌細胞に限って核内にも発現することを明らかにした。同抗原内にHLA-A24^+癌患者リンパ球よりCTL誘導能を有する2つのnonapeptideを同定した。5. SART-4/SART-5拒絶抗原遺伝子:上記に用いたHLA-A24CTL株に認識される抗原遺伝子を2つクローニングして、現在解析中である。1)HLA-A2601拘束性扇平上皮癌拒絶抗原遺伝子SART-1の解析:これまで2506bpからなる新規の遺伝子(SART-1)が2つの蛋白(125kd及び43kd)をコードするbicistronic geneであることを見い出した(Shichijo ,et al.,J.Exp.Med.,1998)。125kdのSART-1蛋白はLeucine-zipper構造及びDNA結合能を有する核内蛋白であった。一方、43kdのSART-1蛋白は頭頸部癌や食道癌の殆どすべて(80-100%)及び非小細胞性肺癌の50%、子宮癌の30%及び大腸癌の一部に発現する細胞質内蛋白であり、正常組織や正常細胞また、白血病細胞、メラノーマ、乳癌などには全く発現していない。これらより43kdSART-1蛋白質にコードされるペプチド部分が消化器癌の大部分を占める扇平上皮癌や一部の腺癌に対するキラーT細胞において認識されているものと推定される。2)HLA-A260l拘束性扁平上皮癌拒絶抗原SART-1ペプチドの解析:SART-1_<736-744>ペプチド(KGSGKMKTE)はin vitroにて自家癌特異的CTL誘導能を有していた。現在改変ペプチドを占めて癌ワクチンとしての可能性を解析中である。3)SART-1蛋白内HLA-A2402結合性ペプチドの解析:SART-1_<690-698>(EYRGFTQDF)がHLA-A24陽性癌患者及び健康人PBMCよりHLA-A2402拘束性CTL誘導能を有することを見い出した。現在同ペプチドの癌ワクチンとしての可能性を解析を検討中である。本研究ではこれまでに日本人に多発する消化器癌に対するHLA-クラスI拘束性癌

特異的キラーT細胞株を多数樹立し、それの認識する上皮性癌拒絶抗原遺伝子を複数クローニングし、さらに同遺伝子のコードするペプチド抗原も明らかにしつつある。具体的には以下の成果を得た。2. SART-1癌拒絶抗原遺伝子:1)癌ワクチン開発研究においてはHLA-A24拘束性ペプチド(SART-1_<690-698>)が強いCTL誘導能を有することを見出した。2)アジュバントを決定する目的でSART-1_<690-698>ペプチドによるCTL誘導の至適条件を各種サイトカインを用いて解析した。3)HLA-A26拘束性ペプチドSART-1_<736-744>がHLA-A2601,-A2602,-A2603癌患者のいずれからもCTLを誘導することを見出した。3. SART-2-癌拒絶抗原遺伝子:100kdのSART-2抗原が扁平上皮癌粗面小胞体内に選択的に発現していることを明らかにするとともに、同抗原内にHLA-A24^+癌患者リンパ球よりCTL誘導能を有する3つのnonapeptideを同定した。4. SART-3癌拒絶抗原遺伝子:140kdのSART-3抗原が増殖細胞に選択的に発現し、かつ癌細胞に限って核内にも発現することを明らかにした。同抗原内にHLA-A24^+癌患者リンパ球よりCTL誘導能を有する2つのnonapep11deを同定した。5. SART-4/SART-5拒絶抗原遺伝子:上記に用いたHLA-A24CIL株に認識される抗原遺伝子を2つクローニングして、現在解析中である。
高感度放射性機能探索分子の開発とそれによる神経受容体機能の画像解析

本研究では、γ線放出放射性化合物を用いた脳神経伝達機能のインビボ解析法の開発を計画し、体内分布動態に影響する物理化学的性質は同じであるが、レセプターとの親和性に大きな差がある、キラルな放射性機能探索分子を設計し、両光学異性体の対象部位での集積量の差から対象レセプター機能をインビポで評価することを考えた。対象として、記憶や学習との関連性が注目されている中枢ニコチン受容体(nAchR)機能の解析を選択し、ニコチン誘導体の構造とnAchRとの相互作用に関するデータを基礎に分子レベルでのレセプター相互作用に加え、合成の容易性、体内での安定性等を考慮して、従来にないピリジン環の5位(メタ位)に放射性ヨウ素を導入した(S)-5-ヨードニコチン(S-IN)を開発した。本化合物のnAchR親和性は、インビトロレセプターアッセイにより、ニコチンと同程度、R体よりも約80倍高いことを見出した。また、血液-脳関門透過性はS、R体とも差なく血液-脳関門を高く透過することを明らかとした。さらに、本化合物をラットに靜注したところ、S-INは脳内のnAchRの密度の高い部位に局在し、インビボでも脳内のnAchRに結合していることを認めた。一方、R体は脳内の分布は局所的な差はほとんどなく、ほぼ均一であることを認めた。その結果、S体とR体の脳局所における集積量の差がレセプター密度に高く相関していることを見いだした。このことより、神経受容体機能の画像解析に光学異性体を利用することの有効性が示された。さらに、この結果に基づいて、画像的により鮮明なものを得るために、S-INより高いnAchR親和性を示す化合物の開発を計画し、S-INでの結果を基に、ニコチンの誘導体であるA85380について、ピリジン環の5位(メタ位)に放射性ヨウ素を導入した(S)-5-ヨード-A85380を合成した。本化合物は、インビトロレセプターアッセイにより、ニコチンより約10倍高いnAchR親和性を示した。
新しい粒子塞栓物質の基礎的研究と臨床応用

粒子径150および200ミクロンのマイクロキャリーアを造影剤に混和し、ゲルビーズとしたものを各々成犬の腎動脈内に挿入したマイクロカテーテルより注入し腎動脈を塞栓し、臨床応用に必要な項目を検討した。1、各々の粒子径に応じた大きさの血管の閉塞をきたしていることが組織学的検討にて確認された。2、腎動脈を塞栓した後、亜急性期(2週間後)および慢性期(8週間後)に腎動脈撮影を施行したが、何れの時期においても再開通は認められなかった。3、急性期、亜急性期、慢性期の腎臓の切片を作製し、Hematooxylin & eosin,elastica-van Gieson,ギムザ染色したが、弾性板の断裂などの血管壁の損傷は認められず、血管壁内への炎症細胞の出現も認められなかった。以上の結果より我々の開発したマイクロキャリーアは粒子塞栓物質として臨床応用が可能であることが判明した。
妊娠におけるT細胞,CD56^<bright> NK細胞の妊娠維持に果たす役割について

ヒト着床現象や胎盤形成において、母児間での相互作用の重要性が指摘されている。妊娠中の母体免疫は抑制状態ではなく、着床部においては、むしろ母体脱落膜中のリンパ球やマクロファージは活性化状態にあり多数のサイトカインを産生している(免疫賦活説)。しかし、現在のところ母体の免疫担当細胞に対する、胎児側からの活性化因子は明らかではない。一方、絨毛細胞はHLA-Gを発現している。HLA-Gは多型に乏しく、Tリンパ球からの攻撃を回避することにより胎児は母体から守られていると考えられている。今回、HLA-Gが母体免疫担当細胞のサイトカイン産生に及ぼす影響を検討し、免疫賦活説におけるHLA-Gの果たす役割を考察した。また、Tリンパ球は産生するサイトカインによってTh1型(IL-2、TNF-α、IFN-γ)とTh2型(IL-10、IL-4)とに分類される。IL-10やIL-4は胎盤形成に作用し妊娠維持に有用であり、TNF-α、IFN-γは流産に関与することが知られている。妊娠中はTh2型サイトカインが優位な状態であることも明らかになった。また今回、HLA-G刺徴により免疫担当細胞からのIL-10の産生が増加し、TNF-α、IFN-γの産生を減少させることか明らかになった。すなわちHLA-Gは、Th1型サイトカインの産生を抑制し、Th2型サイトカインの産生を増加させることにより妊娠維持に作用することが明らかとなった。妊娠中の母体免疫は抑制状態てはなく、着床部においては、むしろ母体脱落膜中のリンパ球やマクロファージは活性化状態にあり多数のサイトカインを産生している(免疫賦活説)。IL-10やIL-4は胎盤形成に作用し妊娠維持に有用であり、TNF-α、IFN-γは流産に関与することか知られている。また今回、HLA-G刺激により免疫担当細胞からのIL-10の産生が増加し、TNF-α、IFN-γの産生を減少させることが明らかになった。
SiGe/Si系半導体の赤外光誘導放出に関する基礎研究

本研究の目的は、SiGe系間接遷移型半導体において、誘導放出が可能であることを実証し、その発光機構を明らかにすることであった。即ち、励起子閉じ込めおよびミクロな組成揺らぎに基づく励起子の局在効果により、発光効率が著しく増大することが期待された。具体的には、SiGe/Si量子井戸構造を作製し、これを光ポンピングすることによって、赤外の誘導放出光を確認しその発光機構を究明することであった。高抵抗Si(100)基板上に、分子線エピタキシ-法により、Si/Si_<1-x>Ge_x/Si(0.1≦x≦0.3)の量子井戸構造を作製し、この試料に波長337nm、パルス幅10nsのN_2パルスレーザを<100>方向に照射し、<011>方向への放射光を分光した。この時のレーザーパワーと放射光の発光強度および発光スペクトルの関係を、20300Kの範囲において調べた。しかしながら、SiおよびSiGeに対応する自然発光スペクトルのみが観察され、誘導放出と思われるシャープな発光線は見られなかった。また、Si_xGe_<1-x>層のGe組成を連続的に変化させ、キャリアに対する大きな揺らぎポテンシャルを形成させた試料においても、同様な実験を行ったが誘導放出光は観察されなかった。また、他の実験として、p型のSi_<0.9>Ge_<0.1>の伝導率、正孔濃度および移動度の温度特性を10300Kの範囲で調べた。その結果、温度の減少とともに伝導率は増加したものの、50K程度において急激に減少しその後一定値になった。同時にホール効果から、移動度およびキャリア濃度を求めたところ、この現象はSiGe内の圧縮歪のために、重い正孔バンドと軽い正孔バンドが分裂し、低温においては重い正孔のみが伝導に寄与するためであることがわかった。
微小循環動態および血管内皮機能を指標としたショック病態の解明

兎急性大量出血モデルの輸液蘇生において、膠質液である中分子量ヒドロキシエチルデンプン(HES)を用いた場合の微小循環(兎舌下粘膜の毛細血管血流、兎耳透明窓の細動脈血流)、中心静脈血酸素飽和度(ScvO2)、中心静脈血と動脈血の二酸化炭素分圧較差(dCO2)について、晶質液と比較検討した。<方法>家兎を用いて、麻酔維持はイソフルラン、気管挿管下人工呼吸器管理を行った。脱血方法は循環血液量の4050%の脱血を目標に、20 ml/minの速度で4段階に分けて3分間隔で計80mlを脱血した。HES群(n=20)は脱血操作後、中分子量HESを20ml急速静注したのち160ml/hr点滴静注し、総量100mlを投与した。生食群(n=20)では生食を中分子量HESと同様の方法で2倍量投与した。統計処理はt検定で行った。<結果と考察>脱血操作終了後、耳介細動脈血流量は両群平均3.5 %、舌下粘膜毛細血管潅流率は両群平均51.7 %であった。輸液終了後、生食群の耳介血流量、舌下毛細血管潅流率はそれぞれ25.4±6.5 %、65.7±9.2 %に対し、HES群は76.8 ±8.9 %、90.5 ±10.7 %に回復し、HES群で有意に上昇がみられた(p<0.001)。脱血後、血圧、ScvO2は、両群ともに低下し、輸液後には、HES投与群では生食投与群に比べて、血圧、ScvO2は有意に回復した。dCO2も輸液蘇生後、HES群で有意に回復した。舌下粘膜微小循環は耳介末梢循環に比し、それほど大きな変化は示さなかった。舌下粘膜は頭部の血流を反映し、中枢の血流と関連があると推測した。<結語>急性大量出血時の輸液蘇生で中分子量HESは生食に比し、血圧、ScvO2、dCO2、微小循環動態に改善がみられた。舌下粘膜微小循環は耳介末梢循環ほど大きな変化はみられなかった。出血性ショックの輸液蘇生については、知見が得られたが、敗血症については、今後検討が必要である。敗血症についても、循環動態を観察し、治療薬の反応をみたい。出血性ショックモデル: 15-20mlの脱血を5回に分けて行い、循環血液量の40-50%の脱血を行い、人為的大量出血とする。全身麻酔下、生体顕微鏡下に心電図、動脈圧、中心静脈圧、心拍出量等の循環動態評価を行い、微小循環は血管径、血流速度、血流量の変化、白血球や血小板の血管内皮への接着、赤血球の連銭形成を直視下に観察する。赤血球変形能を測定する。気管挿管下で呼吸管理を行い、血液ガス分析、気道内圧をモニターする。出血性ショックに対する輸液蘇生の効果をみるために、膠質液である中分子量ヒドロキシエチルデンプン(HES)を用いた場合、ミクロの指標として微小循環動態と赤血球変形能を、そしてマクロの指標として中心静脈酸素飽和度(ScvO2)および中心静脈血と動脈血の二酸化炭素分圧較差(dCO2)について晶質液と比較した。1Rabbit ear chamber (REC)モデル作成:家兎の耳介にアクリル樹脂製透明窓を装着する。6週間経て新生血管再生後この窓を通して毛細血管を3-CCDビデオテレビを装備し生体顕微鏡下にリアルタイムに観察する。2舌下微小循環:家兎の舌下に微小循環観察用コンピュータシステムを用いてプローベを舌下の粘膜に接着させ、コンピュータ画面で観察し、解析する。<結果>出血性ショックで輸液蘇生を行った結果、膠質液では晶質液に比較して、RECモデルにおいては、細動脈の血管径は増加、血流速度は上昇、血流量も増加した。急性大量出血における輸液蘇生で中分子量HESは生食に比し、微小循環動態、中心静脈酸素飽和度およびdCO2に改善がみられた。赤血球変形能は膠質液で有意に保たれていた。舌粘膜の微小循環は現在のところ、有意差はみられていないが、これはRECが末梢循環を観測しているのに対して、舌下微小循環はより中枢の循環動態を反映していることも示唆される。これまでの兎耳窓法による微小循環観察に加えて、舌下微小循環を観察する方法を取り入れ、新しい知見が得られている。<目的>我々はこれまで兎急性大量出血モデルにおいて膠質液である中分子量ヒドロキシエチルデンプン(HES)を用いた場合の微小循環、中心静脈血酸素飽和度、中心静脈血と動脈血の二酸化炭素分圧較差について、晶質液と比較し、大量出血時の輸液蘇生には中分子量HESがミクロとマクロの血行動態に有利であることを発表した。最近、日本でベッドサイドでの微小循環モニタリングが可能になった。そこで、家兎の舌下粘膜への影響を、晶質液で対処する場合と、膠質液を用いた場合について比較検討した。<方法>Sidestream Dark FieldImagingの技術を駆使した舌下粘膜の微小循環モニタリング(MicroScan)を用いて兎舌下粘膜の毛細血管血流を、そして耳透明窓法を用いて生体顕微鏡下に細動脈血流を観察した。

麻酔維持はイソフルラン、気管挿管下人工呼吸器管理を行った。脱血方法は循環血液量の4050%の脱血を目標に、20 ml/minの速度で4段階に分けて3分間隔で計80mlを脱血した。HES群(n=16)は脱血操作後、中分子量HESを20ml急速静注したのち160ml/hr点滴静注し、総量100mlを投与した。生食群(n=16)では生食を中分子量HESと同様の方法で3倍量投与した。統計処理はt検定で行った。<結果>脱血操作終了後、耳介細動脈血流量は両群平均3.5 %、舌下粘膜毛細血管潅流率は両群平均51.7 %であった。輸液終了後、生食群の耳介血流量、舌下毛細血管潅流率はそれぞれ25.4±6.5 %、65.7±9.2 %に対し、HES群は76.8 ±8.9 %、90.5 ±10.7 %に回復し、HES群で有意に上昇がみられた(p<0.001)。舌下粘膜微小循環は耳介末梢循環に比し、それほど大きな変化は示さなかった。舌下粘膜は頭部の血流を反映し、中枢の血流と関連があると推測した。舌下微小循環を出血性ショックで観察し、ウサギ耳介の微小循環と比較してみた。兎急性大量出血モデルの輸液蘇生において、膠質液である中分子量ヒドロキシエチルデンプン(HES)を用いた場合の微小循環(兎舌下粘膜の毛細血管血流、兎耳透明窓の細動脈血流)、中心静脈血酸素飽和度(ScvO2)、中心静脈血と動脈血の二酸化炭素分圧較差(dCO2)について、晶質液と比較検討した。<方法>家兎を用いて、麻酔維持はイソフルラン、気管挿管下人工呼吸器管理を行った。HES群(n=20)は脱血操作後、中分子量HESを20ml急速静注したのち160ml/hr点滴静注し、総量100mlを投与した。生食群(n=20)では生食を中分子量HESと同様の方法で2倍量投与した。<結果と考察>脱血操作終了後、耳介細動脈血流量は両群平均3.5 %、舌下粘膜毛細血管潅流率は両群平均51.7 %であった。脱血後、血圧、ScvO2は、両群ともに低下し、輸液後には、HES投与群では生食投与群に比べて、血圧、ScvO2は有意に回復した。dCO2も輸液蘇生後、HES群で有意に回復した。<結語>急性大量出血時の輸液蘇生で中分子量HESは生食に比し、血圧、ScvO2、dCO2、微小循環動態に改善がみられた。舌下粘膜微小循環は耳介末梢循環ほど大きな変化はみられなかった。出血性ショックの輸液蘇生については、知見が得られたが、敗血症については、今後検討が必要である。敗血症性ショック:エンドトキシン(Sigma社製E coli,B4 lipopolysaccharide;LPS)を2ー10mgを生理食塩水に溶解し、20分かけて点滴静脈内投与する。治療効果の期待できるトロンボモジュリンなどの投与により、微小循環および赤血球変形能さらには血液凝固の評価を行う。
「子ども主体の学び合う授業づくり」の熟達化過程の解明と教育支援プログラムの開発

昨今学校教育現場で,児童生徒同士のコミュニケーションを通した「創造的対話能力」の育成が重要課題とされる.知識や技能を教科体系に沿って習得させるだけでなく,それらを活用し「他者や状況に開かれた対話的思考」を行う態度や技能を育むことは,学校教育の目標の一つといえる.その達成には,知識伝達を目的とする授業に加え,学習者同士が「他者の考えを道具としながら自分の意見を組み立て,互いの吟味・検討を通して発展させていく活動(「協働による知識構築活動」)」への参加を通して,参加の仕方を学ぶことが重要となるが,単に授業内で「話し合って課題に取り組む機会を設ける」だけでは単なる情報交換の水準に留まる可能性が高く,「他者や状況に開かれた対話的思考」は生じ得ない.そのため,これらの活動に熟達した教師の特徴を解明・検証することが極めて重要な課題となる.本年度実施した研究は,「協働による知識構築活動」を中心に据えた授業実践に取り組む教師の授業実践を対象に,年間の学習活動の進展過程の推移を検証することを目的とした.「教師の授業実践を変化させる」要因の一つとして,「研究授業の事後に授業内容を協働で検討する」授業研修会を取り上げた,研修会の議論に積極的に関与することで,「異なる認識を持つ他者の言葉を把握・理解し自ら持つ「教科内容の知識(Shulman 1987)」を再考し,「教授内容の知識(Shulman 1987)」へと転換していく機会」が得られると想定したためである.研修会に参加する教師集団を議論への関与度の高低で二群に分け,学期ごとの「学習活動の進展過程」が異なるか,同僚や外部研究者が提案した「教授内容の知識」が事後の授業にどの程度取り入れられ実践が変化したかを検討した結果,群間で「参加の仕方の変化」が異なることと,その推移に研修会の指摘を取り入れた実践(「実践化の問題」が関係することが示唆された.昨今の学校教育現場では,子ども同士のコミュニケーションを通した「創造的対話能力」をいかに育むかが重要な課題となっている.知識や技能を教科体系に沿って習得させるだけでなく,それらを活用しながら「他者や状況に開かれた対話的思考」を行う態度や技能を育むことは,学校教育の大きな目標の一つである.この達成には,知識伝達を目的とする授業に加え,得られた知識・情報を活用しながら,学び手同士が「積極的に互いの考えを出し合い吟味・検討を行うことで,新たな考えを創り出す」活動を通して,「見方・考え方を学び合う授業」を実現すること,両者の比重を吟味しバランスを保障することが重要となる.しかし,単に授業内で「話し合って課題に取り組む機会を設ける」だけでは「単なる情報交換」の水準に留まる可能性が高く,「他者や状況に開かれた対話的思考」は生じ得ない.そのため,「子ども主体の学び合う授業」を支える熟達教師の特徴(どのような働きかけを通して「子ども同士の学び合い」を実現しているか)を解明・検証することが極めて重要な課題となる.本年度実施した研究の意義は,熟達教師の特徴を解明・検証することで,(「学び手側」の発話行為に与える影響や「子ども主体の学び合い」への寄与といった)要因間の構造を明らかにしたことにある:学期ごとのフィールドワークから得られた授業観察記録のなかでも,「子ども主体の学び合う授業」づくりに熟達している教師とそうでない教師の授業実践を対象に,(1)先行研究から示唆される「熟達教師に特徴的な発話行為の頻度」が学級間で異なるか,(2)学期ごとの「子ども主体の学び合い」の変化が異なるかを検証した.更に,(3)学期間の「児童側の発話行為」の変化を検証し,変化を促す「教師側の働きかけ」の特徴を明らかにした.最後に,(4)「熟達教師の発話行為」が「子ども主体の学び合い」に与える影響モデルを構築した.昨今学校教育現場で,児童生徒同士のコミュニケーションを通した「創造的対話能力」の育成が重要課題とされる.知識や技能を教科体系に沿って習得させるだけでなく,それらを活用し「他者や状況に開かれた対話的思考」を行う態度や技能を育むことは,学校教育の目標の一つといえる.その達成には,知識伝達を目的とする授業に加え,学習者同士が「他者の考えを道具としながら自分の意見を組み立て,互いの吟味・検討を通して発展させていく活動(「協働による知識構築活動」)」への参加を通して,参加の仕方を学ぶことが重要となるが,単に授業内で「話し合って課題に取り組む機会を設ける」だけでは単なる情報交換の水準に留まる可能性が高く,「他者や状況に開かれた対話的思考」は生じ得ない.

そのため,これらの活動に熟達した教師の特徴を解明・検証することが極めて重要な課題となる.本年度実施した研究は,「協働による知識構築活動」を中心に据えた授業実践に取り組む教師の授業実践を対象に,年間の学習活動の進展過程の推移を検証することを目的とした.「教師の授業実践を変化させる」要因の一つとして,「研究授業の事後に授業内容を協働で検討する」授業研修会を取り上げた,研修会の議論に積極的に関与することで,「異なる認識を持つ他者の言葉を把握・理解し自ら持つ「教科内容の知識(Shulman 1987)」を再考し,「教授内容の知識(Shulman 1987)」へと転換していく機会」が得られると想定したためである.研修会に参加する教師集団を議論への関与度の高低で二群に分け,学期ごとの「学習活動の進展過程」が異なるか,同僚や外部研究者が提案した「教授内容の知識」が事後の授業にどの程度取り入れられ実践が変化したかを検討した結果,群間で「参加の仕方の変化」が異なることと,その推移に研修会の指摘を取り入れた実践(「実践化の問題」が関係することが示唆された.
嗅覚神経回路形成を保証する嗅覚受容体遺伝子の発現制御機構

私共はこれ迄に、マウス嗅覚受容体遺伝子MOR28クラスター(MOR28-10-83-29A)を導入したトランスジェニックマウスの解析から、このクラスター内の受容体遺伝子の発現には、その転写開始点上流約100kbの領域が必要であることを示した。本研究において先ず、マウスMOR28クラスター及びそのヒトorthologクラスター領域に関する比較ゲノム解析から、MOR28遺伝子の転写開始点上流約75kbに、唯一、双方で相同性の高い2kbの領域が同定され(Gene292,73,2002)、この相同性領域を欠失させたトランスジェニックマウスでは、MOR28,10,83,29A遺伝子の発現が同時に消失した。我々は更に、この2kbの相同領域を部分的に欠失させたトランスジェニックマウスを作製し、MOR28クラスター内の受容体遺伝子の発現に必要な領域をnarrow-downした。本研究では次に、マウスMOR28クラスターを含めた複数のクラスターに関して、受容体遺伝子を発現する嗅細胞の投射先を解析した。その結果、"同一クラスター上に隣接して存在し、相同性の高い嗅覚受容体遺伝子ファミリーを発現する嗅細胞は、嗅上皮において同一ゾーンで類似した匂い分子を受容し、嗅球において局所的な糸球ドメインに軸索投射する"ことが示唆された(投稿中)。これらの結果は、嗅覚受容体遺伝子の染色体上での連鎖(linkage)と、嗅球上での投射先の位置の間に一定の相関性のあることを示唆するものであり、匂い地図形成の遺伝学的基礎を理解する上で極めて有用であると考えられる。一方、嗅上皮で発現する嗅覚受容体遺伝子は、大まかな四つのゾーンの中いずれか一つに限定して発現しているが、嗅上皮におけるゾーン構造の生物学的な意味は未だ不明である。そこで本研究では更に、ラット嗅上皮においてゾーン特異的に発現する遺伝子をdifferential display法を用いて検索した。その結果、単離されたゾーン1特異的な新規遺伝子o-macsはmedium-chainacyl-CoA synthetase遺伝子と高い相同性を示し、嗅上皮を構成する殆どすべての細胞種で発現し、然もゾーン1の嗅覚受容体遺伝子が発現する以前の胎生11.5日目から発現していることから、嗅上皮の領域特異化、或いは、そこで受容された匂い分子のプロセシングに関与していることが示唆された(Eur.J.Biochem.270,1995,2003)。申請者のグループはこれ迄に、マウス嗅覚受容体遺伝子MOR28クラスター(MOR28-10-83-29A)を導入したトランスジェニックマウスの解析から、MOR28遺伝子クラスターの発現には、その転写開始点上流約100kbの領域が必要であることを示した。

最近、マウスMOR28クラスター及びそのヒトorthologクラスター領域に関するDNA塩基配列がそれぞれ決定され、申請者のグループの解析により、MOR28遺伝子の転写開始点上流約75kbに、唯一、双方で相同性の高い2kbの領域が同定された(Gene 292,2002)。興味深いことに、MOR28遺伝子の上流に存在するこの相同性領域を欠失させたトランスジェニックマウスでは、MOR28,10,83,29A遺伝子の発現が同時に消失した。この観察は、嗅覚受容体遺伝子の発現がクラスターのレベルで制御されており、一つの嗅覚受容体遺伝子が選択される前に、一つのクラスターがchoiccされることを示唆している。次年度では、この相同領域に含まれる制御配列を特定すると共に、これに結合する制御因子を単離することを目指す。ここに述べるクラスターの選択には、複数の制御因子の組み合わせが個々のクラスターの特異的活性化に関与している可能性が有り、クラスター選択の相互排他性を確保する為、嗅覚受容体の細胞膜上への提示が、活性化複合体の形成にフィードバック阻害として働く可能性も考えられる。また申請者は、染色体上で同一クラスターに属し、且つ、同サブファミリーに属する嗅覚受容体遺伝子は、嗅上皮の同じゾーン内で発現し、それら発現細胞は嗅球上で近接した糸球に軸索を投射することを示した(J. Neurosci.19,1999)。この観察は、最近の嗅球のイメージング解析より得られた"特定の官能基を有する匂い分子は、嗅球表面において局所的なドメイン内の糸球を興奮させる"という知見を勘案すると、"類似した匂い分子はその官能基を介して、相同性の高い嗅覚受容体サブファミリーにより受容され、嗅球上の特定のドメインに属する糸球を興奮させる"と考えられる。そこで本年度では、マウス嗅覚受容体遺伝子MOR28クラスターを含めた複数のクラスターに関して、嗅覚受容体遺伝子を発現する嗅細胞の軸索投射先を解析した結果、"同一クラスター上に存在し、且つ、同一サブファミリーに属する嗅覚受容体遺伝子を発現する嗅細胞は、類似した匂い分子を受容し、嗅球においては局所的な糸球ドメインに軸索投射する"ことが示唆された。私共はこれ迄に、マウス嗅覚受容体遺伝子MOR28クラスター(MOR28-10-83-29A)を導入したトランスジェニックマウスの解析から、このクラスター内の受容体遺伝子の発現には、その転写開始点上流約100kbの領域が必要であることを示した。本研究において先ず、マウスMOR28クラスター及びそのヒトorthologクラスター領域に関する比較ゲノム解析から、MOR28遺伝子の転写開始点上流約75kbに、唯一、双方で相同性の高い2kbの領域が同定され、この相同性領域を欠失させたトランスジェニックマウスでは、MOR28,10,83,29A遺伝子の発現が同時に消失した。本年度は更に、この2kbの相同領域を部分的に欠失させたトランスジェニックマウスを作製し、MOR28クラスター内の受容体遺伝子の発現に必要な領域をnarrow-downした。本研究では次に、マウスMOR28クラスターを含めた複数のクラスターに関して、受容体遺伝子を発現する嗅細胞の投射先を解析した。その結果、"同一クラスター上に隣接して存在し、相同性の高い嗅覚受容体遺伝子ファミリーを発現する嗅細胞は、嗅上皮において同一ゾーンで類似した匂い分子を受容し、嗅球において局所的な糸球ドメインに軸索投射する"ことが示唆された(submitted)。
表面の環境応答性を制御した生体機能材料としての多相高分子の分子設計

人工生体材料において、生体組織と直接接触・相互作用する材料表面の制御は極めて重要である。多相高分子は接触媒体等の表面環境と成分鎖との相互作用に基づき表面組成・構造を変化させる。本研究では、そのような環境応答挙動と分子の一次構造および分子集合体特性との相関を明らかにし、かつそのような環境応答挙動を示すモデル高分子の合成法の確立により環境応答性高分子の分子設計を行うことを目的とした。得られた結果は以下の通りである。1.テレケリック高分子やマクロモノマーを用いた合成手法により、生体親和性に優れたポリウレタン、ポリジメチルシロキサン、ポリビニルアルコールをはじめ、表面自由エネルギーや分子集合体特性の異なった種々の成分鎖を組み込んだ、一次構造の明確なグラフト共重合体や網目高分子の合成法を確立した。2.多相高分子における成分鎖の配列様式と表面自由エネルギーをパラメーターとし、表面組成・構造の環境応答性を明らかにした。空気中での表面形成においては、表面エネルギーの最も小さい成分鎖が表面を覆っているが、環境を水中に変えることにより迅速に表面組成の交替が行われ、かつそれは可逆的であることが示された。分子の一次構造との関連では、グラフト共重合体の方がブロック共重合体より顕著な環境応答を行った。さらにブロック共重合体を枝鎖とする3成分グラフト共重合体においては表面が3層よりなる積層構造を形成することが明らかにされた。3.結晶状態およびガラス状態のような分子集合体特性と表面の環境応答挙動が明らかにされた。すなわちバルク中でガラス状態であっても表面においては環境応答し得るが、結晶状態では応答しないまたは応答速度が遅いことが示された。また、ガラス状態における応答知見は表面におけるガラス転移に関する基礎的課題への情報をも与える。以上のように、本研究の成果は環境応答を制御し得る生体機能材料の分子設計に少なからず寄与し得ると考えられる。多相高分子は接触媒体等の表面環境と成分鎖との相互作用に基づき表面構造を変化させる。多相高分子におけるこのような表面構造の環境応答性を接触媒体と成分鎖の相互作用(界面自由エネルギー)ばかりでなく結晶・非晶、ガラス状態等の物理的性質にも着目し評価した。本年度においては、まず第一に、分子の集合体特性と表面の環境応答性との関係を得るために結晶性成分鎖とガラス状成分鎖から成るグラフト共重合体および高分子網目における表面組成の環境応答挙動を評価した。その結果、結晶性高分子の融点以下では環境応答性が認められなかったが、融点以上では、一方の成分鎖がガラス状態にあるにもかかわらず大きい環境応答を示し、表面の環境応答挙動は、分子の集合体特性と密接に関連することが確認された。第2に表面自由エネルギーおよび成分鎖の配列様式と表面の環境応答との関連を追及するために、3成分から成るモデルグラフト高分子の合成を行い、その表面組成の環境応答性の予備実験を行った。その結果、成分鎖の表面自由エネルギーと配列様式の競合が表面環境応答に影響することが示唆された。多相高分子は、接触媒体等の表面環境と成分鎖との相互作用に基づき表面組成および構造を変化させる。平成6年度においては、グラフト共重合体において空気中で形成された表面組成が水中に浸水することによってダイナミックに変化すること、および、それは結晶性等の分子集合体の特性に依存することを明らかにした。7年度においては、表面自由エネルギーの異なった成分鎖の配列様式と表面構造・組成の環境応答性を、モデル高分子の合成を行い検討した。

先ず、ポリウレタン(PU)またはポリビニルアルコール(PVA)を幹とし、枝成分としてポリスチレン・ポリジメチルシロキサンブロック共重合体(PS・PDMS)を有するグラフト共重合体をマクロモノマー法により合成した。これら成分鎖の表面自由エネルギーはPVA(またはPU)>PS>PDMSの順に低い。また、このグラフト共重合体における配列様式は、PDMSが幹鎖に連結され、枝鎖の端成分がPSとなっている。すなわち、最も低い表面自由エネルギーを有するPDMS成分が中間に位置している。したがって、空気中で形成された表面がどの成分で覆われているか、水中でどの様にそれが変化するかは非常に興味深い。このような表面組成がXPSおよび接触角法によって解析された。その結果、空気中で形成された表面は、XPSの解析から、表面から50100Åの層ではPS-PDMSブロック共重合体が濃縮されており、接触角の結果はPDMSが最表面を形成していることを示した。すなわち、この表面近傍の構造は最表面がPDMS、2層目がPS-PDMS、3層目がPUまたはPVAという積層構造になっていることが示唆される。このことは、表面自由エネルギーによって枝鎖が特異なコンホメーションをとることを意味する。この表面が水中に浸漬されると、迅速に対応し、より表面エネルギーの大きいPS鎖が表面に進出した。