hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抗FGF2アプタマーを用いた関節リウマチの病態制御

この結果病態形成後にアプタマーを投与した場合に於いても明らかな病態の軽減や早期の回復が確認された。アプタマーの改変でより血清中安定性の高かった候補品の投与を行い、より薬効の高い候補の絞り込みを達成することが出来た。また、アプタマー選抜技術を改良し、生体内で機能するRNAの高次構造を特定する手法を開発することが出来た。本研究は関節リウマチの病態形成に関わる線維芽細胞増殖因子FGF2に対するRNAアプタマーを創成し、発症機序解明と治療薬の開発を目的としている。申請者が作製した抗FGF2アプタマーはFGF2依存的なシグナルを強く遮断して、リウマチ関節炎モデルマウスを用いた投与試験で明らかな予防及び治癒効果を示す。GPI誘導関節炎モデルを用いて行った投与試験では病態形成後にアプタマーを投与した場合に於いても明らかな病態の軽減や早期の回復が確認された。さらにアプタマーの改変でより血清中安定性の高かった候補品の投与を行い、より薬効の高い候補の絞り込みを達成することが出来た。アプタマーの最適化において、当初の予想より強い安定性と阻害効果のある改変体を得ることができた。また、抗FGF2アプタマーを作製する技術を応用し、タンパク質とRNA間相互作用の様々な解析に用いることができた。分子生物学アプタマーはその作用機序が抗体医薬と近いが、抗体には無い特徴が副作用を抑える要因として役立っている。特に、免疫排除を受け難い点や極めて高い結合特異性、アンチセンス核酸での不活化はアプタマー特有の利点である。以上本研究計画は関節リウマチにおけるFGF2の病態形成への関与を明らかにし、安全性の高い新規治療薬開発を進めることが十分期待できる。関節リウマチの発症機序におけるFGF2の機能解析が遅れている一因として、特異的な解析ツールが存在しなかったことが挙げられる。本研究が標的とするFGF2は動物種を越えてタンパク質配列の保存性が極めて高く有効な特異的中和抗体の作製を阻む要因となっている。これに対し、アプタマーはSELEX法を用いて人工的に作成されるので、抗原性の低い標的分子や抗原として精製が困難な標的分子に対しても作製が可能である。実際作製したアプタマーが動物モデルで有効性を示したのは大きな進歩であった。また、当初核酸であるRNAアプタマーの血中安定性を得ることは容易ではないと予想していたが、近年様々な塩基修飾の技術開発が進んでおり、多彩な候補を試すことができたことが大きな要因である。より毒性の低い、低価格の核酸医薬開発にも繋がると考えられる。in vivoにおけるアプタマーの試験はGPI誘導関節炎モデル及びCIA(Collagen-Induced Arthritis)モデルを用いて行う。GPI誘導関節炎モデルは既に確立しており、関節炎の発症及び病徴を非投与群と比較する。アプタマーの改変でより血清中安定性の高かった候補品の投与を行い、より薬効の高い候補の絞り込みを行う。またその際、投与量や投与間隔、投与方法についても検討を行う。アプタマーはその作用機序が抗体医薬と近いが、抗体には無い特徴が副作用を抑える要因として役立っている。
新しい超高速電子回折法の開発

表面構造解析法である反射高速電子回折法と超高速現象を捉えるストリークカメラとを融合する事で、表面構造の時間変化を観測できる新しい時間分解電子回折法を開発した。開発した手法を用いて、ナノ秒パルスレーザーを照射したときにSi(111)7x7表面構造が変化する様子を1μs時間分解能で観測する事に成功した。表面構造解析法である反射高速電子回折法(RHEED)と超高速現象を捉えるストリークカメラとを融合することで、表面構造の超高速ダイナミクスを直接捉えることのできる新しい超高速表面構造解析法、すなわちストリーク反射高速電子回折法(ストリークRHEED)の開発を行うことが本研究の目的である。これは本研究者らが開発したワイゼンベルグRHEED法において、試料結晶と蛍光面の間にスリットを置いてRHEED回折パターンを1次元的に切り出し、スリットの後にストリーク掃引電極を置くことで蛍光面垂直方向に時間軸を投影する新たな手法である。初年度に装置を組上げ、2年度に装置の調整を行い、最終年度に本超高速電子回折法を用いて表面の構造変化に関する観測を行うというのが当初の計画である。本年度は、ほぼ計画通りに研究を進展させることが出来た。具体的には、まず実験真空槽ならびに本手法の心臓部であるストリークユニットの設計製作を行った。ストリークユニットは、電子軌道シミュレーションを行って最適な形状に作成できたと考えている。また、そのストリークユニットを駆動するストリーク管用ドライブシステムを特注し購入した。同時に、表面構造の変位を誘起するためのナノ秒パルスレーザーを購入して、ポンプレーザーシステムを構築した。以上のように装置を構成するほぼ全ての部品が準備できた。それらの部品を組み合わせる作業の進捗状態も8割程度と進んでおり、間もなく真空引きテスト等を行う予定である。次年度は、予定通りストリークユニット等の調整を行い、超高速電子回折法の実現を目指す。本年度は、初年度に組上げた装置の調整を行い、最終年度に行う超高速電子回折実験の準備を行うというのが当初の計画であった。組上げた装置の真空排気を行ったが、予定通り10^<-8>Pa台の超高真空を達成する事が出来た。また、超高真空下の実験では、RHEED電子銃の動作試験を行った。また、ストリーク掃引電極への電圧印可試験も行い、ストリークコントロール電源が仕様通りの性能を有する事を確認した。実際に超高真空中でストリークユニットに電子線を入射し、電子ビームの掃引実験を行った。こちらの結果も、電子軌道シミュレーションで予想されたものとほぼ同じ結果が得られた。したがって、これまでのところ製作中のストリークRHEED装置の性能は、設計通りであり、最終年度には予定通り超高速電子回折実験が行えるものと考えている。この手法は本研究者らが開発したワイゼンベルグRHEED法において、試料結晶と蛍光面の間にスリットを置いてRHEED回折パターンを1次元的に切り出し、スリットの後にストリーク掃引電極を置くことで蛍光面垂直方向に時間軸を投影する新たな手法である。最終年度は、昨年度までに作り上げて調整を行って来たストリークRHEED装置を用いて、時間分解電子回折実験を行い手法の有効性を実証するというのが目的である。実験を進める過程で、スリットに塗った蛍光剤による帯電、電子銃からの浮遊電子、レーザー光のスクリーンへの回り込みなど,様々な問題点が明らかになったが、いずれも解決の手だてを見いだし、予定通り時間分解電子回折実験を行うことができた。ナノ秒のパルスレーザーを入射したときのSi(111)7x7表面の構造変化を時間分解能1μ秒で観測することができた。将来フェムト秒レーザーと組み合わせる事でサブピコ秒の時間分解能をもつ超高速電子回折法であることを実証することができた。
サブナノグラムのハフニウム同位体比精密測定法の開発によるマントルの化学進化の解明

岩石記載、主成分元素、微量元素、Hf-Nd-Pb-Sr同位体システマティクスを用いて地球化学的に幌満かんらん岩体を解析した。そこで、幌満かんらん岩帯の成因と進化に関して4つの時間を入れることに成功した。さらに、これまで発見されていなかった低い鉛同位体比をもつ成分を発見した。また、当初の目的であるサブナノグラムのハフニウム同位体比測定法の開発にも成功した。サブナノグラムのハフニウムの同位体比の測定法とブランクの低い分析法を完成し、世界で最も新鮮な試料を得ることができる岩体のひとつである、北海道・幌満かんらん岩体を、年代学的・同位体地球化学的に解析する。本年度は初年度ということで、まず、マルチコレクターICP-MSでのナノグラムレベルのハフニウムの測定誤差(現状)を検討し、フッ化水素酸を持ちいて陰イオン交換樹脂を通して、チタン、ジルコニウム、ハフニウムをまず分離し、続いて、UTEVA樹脂を用いて、ハフニウムを単離するという方法を開発し、論文化した(Lu, et. al., 2007)。この方法をハワイ玄武岩の成因論や(Tanaka, et. al., 2008)、オントンジャワ海台下のマントルの解析(Ishikawa, et. al., 2007)に応用した。しかし、このままでは、ハフニウムー176の親核種であるルテチウムー176を定量できない。なぜならば、ルテチウムはフッ化水素酸中ではマグネシウムやカルシウムのフッ化物と共沈してしまい、また、同位体希釈法用に添加した濃縮同位体(スパイク)と同位体平衡に達さない可能性もある。そこで、チタンを岩石分解前に入れ、過塩素酸と加熱してチタン酸化物とハフニウムを共沈させて分離し、ルテチウムは溶液化して同位体平衡に達せさせた上で回収するという新しい方法を開発した(Makishima and Nakamura,印刷中;特許出願中)。さらに、チタン溶液の高純度化方法を開発した(2008年度特許出願予定)。さらに、試料の最小化のためのイオンカウティングについて、U-Th放射非平衡測定法を開発しながら(Makishima, et. al. 2007)経験を積んだ。本年度は、まず、普通量(数+ナノグラム)のハフニウム同位体比精密測定法を確立し、その応用として、ハワイのマントルプルームの進化過程(論文1番目)や、アイスランドホットスポットの時間的変遷(論文5番目)を解明した。さらに、サブナノグラムのハフニウムの同位比精密測定法の開発の一部として、ハフニウムの分離法を検討した。ルテチウム176はベータ壊変してハフニウム176になるので、どちらも同位体希釈法で高精度に定量しなくてはならない。しかし、ルテチウムがフッ化水素酸中で不溶性のフッ化物を作るのに対して、ハフニウムは水溶性の錯体を作る。逆に、希硝酸中では、ルテチウムは溶解するが、ハフニウムは加水分解して沈殿しやすい。そのために、分解時入れるおのおののスパイクと同位体比平衡に達さない可能性がある。そこで、チタン溶液を加えて過塩素酸とともに乾固することにより、チタン化合物を沈殿させ、これとハフニウムを共沈させて、ルテチウムとハフニウムを分離する手法を開発した(論文2番目)。さらに、この方法で同時に鉛、ネオジム、ストロンチウムを一つの試料から分離する手法も確立した(論文4番目)。さらに、チタンとハフニウムは共にHFSEと呼ばれる、化学的に似た元素であり、チタン溶液からハフニウム、また、ネオジム、鉛を除去することが困難であった。そこで、チタン溶液からこれらの不純物元素を除去する方法を開発した(特許申請中)。これらの手法を駆使して、幌満かんらん岩体のマントルの鉛-ネオジムーハフニウム同位体比の測定に成功し、世界でこれまで見つかっていなかった低い鉛同位体比を持つマントル成分を発見し、幌満かんらん岩体は約10億年前に起源を持つことを再確認し、従来のモデルよりもマントルがより枯渇した成分に富むことをあきらかにした(論文3番目)。サブナノグラムのハフニウムの同位体比測定を完成し、世界で最も新鮮な試料を得ることができる岩体のひとつである、北海道・幌満かんらん岩体を、年代学的・同位体地球化学的に解析する。当初の目的である北海道・幌満かんらん岩体の、年代学的・同位体地球化学的解析はほぼ終了した。サブナノグラムのハフニウム同位体比測定法の開発は継続中である。本年度は予想以上の成果が得られた。岩石記載、主成分元素、微量元素、Hf-Nd-Pb=Sr同位体システマティクスを用いて地球化学的に幌満かんらん岩体を解析する作業と論文投稿は終了した。

特に、幌満かんらん岩帯の成因と進化に関して4つの時間を入れることに成功したことは画期的である(J. Petro1.に投稿してRevised versionを投稿中)。また、これまで発見されていなかった低い鉛同位体比をもつ成分を発見したことは特筆に価する(Nature Geoscienceに掲載済み)。前者に関しては、(1)約1GaにMORBタイプマントルが部分溶融して幌満かんらん岩帯の元ができた。(2)約300MaにHORBタイプのメルトが貫入した。(3)約100Haに沈み込んだ海洋地殻がガブロとして貫入した。(4) 23Maに上昇時にメタソマティズムがおこった、というモデルを地球化学的にあきらかにした。分析法に関しては、サンプルコーンにジェットコーンを採用して感度を倍増させた。本研究の目的は、サブナノグラムのハフニウムの同位体比の測定法とブランクの低い分析法を完成し、世界で最も新鮮な試科を得ることができる岩体のひとつである、北海道・幌満かんらん岩体を、年代学的・同位体地球化学的に解析することであった。以下、簡単に成果をまとめる。1、これまで発見されていなかった低い鉛同位体比をもつ成分を発見した。2、岩石記載、主成分元素、微量元素、Hf-Nd-Pb-Sr同位体システマティクスを用いて地球化学的に幌満かんらん岩体を解析した.そこで、幌満かんらん岩帯の成因と進化に関して4つの時間を入れることに成功した。すなわち、1Gaでの中央海嶺玄武岩のメルトの抽出によるマントルの枯渇、この枯渇したマントルへの50Ma以降のメルトとの反応(このメルトもまた中央海嶺玄武岩である)、このマントルの沈み込みによる沈み込み帯での堆積物起源の流体との反応(メタソマティズム)と島弧玄武岩の生成、さらに、地表への上昇とその際の流体の貫入である。3、さらに研究を発展させ、ハロゲン(フッ素、塩素)の分析法も完成した.また、ゲルマニウム、ひ素、セレン、テルル等、とさまざまな揮発性元素についても分析法を確立した。この方法により、イオンプローブ(SIMS)の標準試料も作成した。これを用いて、幌満試料のハロゲン濃度を測定した。現在、ハロゲン元素のホスト鉱物を探している。また、ハロゲンの起源も探しているところである。このように研究はさらなる展開をしている。4、もちろん、当初の目的であるサブナノグラムのハフニウム同位体比測定法の開発にも成功した。
最大値ノルムによるナヴィエ・ストークス方程式の解析

本年度はナヴィエ・ストークス方程式についての研究を行い4編のプレプリントに纏めた.そのうち1編はManuscripta Math.から出版予定で,他の3編は査読中である.また投稿中であったG.Seregin氏(University of Oxford)との共同研究がProc. Roy. Soc. Edinburghから出版予定となった.本年度行った研究は大きく分けて3つある.一つ目はナヴィエ・ストークス方程式の軸対称解の粘性極限の研究である.3次元オイラー方程式の弱解は未知である部分が多いが,本研究ではナヴィエ・ストークス方程式の時間大域解が構成可能である軸対称旋回なし初期値に焦点を当て,粘性消去法により弱解を構成する研究を行った.二つ目は外部領域におけるストークス半群の最大値ノルムでの時間無限大の評価の研究である.これまでの研究でストークス半群が解析半群になることはわかっていたが,時間無限大の評価は不明であった.本研究ではリュービル型定理とMizumachiの公式を用いて空間次元が3次元以上の場合にストークス半群が有界解析半群となることを示した.また空間次元が2次元となる場合にもネットフォースがゼロになる流れに対しては同様の評価が得られることを示した.三つ目は初期渦度が測度となる場合の2次元半空間の渦度方程式の研究である.2次元半空間の渦度方程式は境界条件がヒルベルト変換を含む非斉次境界条件となる.本研究ではSolonnikovによるストークス半群のグリーン行列による表示を用いてストークス流に付随する渦度方程式の解作用素を構成した.またこれを用いて,初期測度の離散部分が小さい場合に時間大域一意解を構成した.また線形の場合に時間無限大での渦の漸近公式を与えた.引き続き3つの研究テーマについて研究を進めている.一つ目の粘性極限についての研究は本年度で一応の解決が得られたので,今後は軸対称オイラー方程式の定常解である渦輪の安定性の研究を進める.二つ目の外部ストークス流の時間無限大のL_infty評価の研究については2次元の場合にネットフォースがゼロにならない流れが研究課題である.ネットフォースゼロ条件はストークス流が空間可積分となる必要十分条件であることが知られており,時間無限大の評価において本質的な仮定であるのか検証することが課題である.三つ目の渦度方程式の研究は時間無限大の挙動,初期渦度の離散部分が大きい場合の解の存在,リュービル型定理など多くの課題がある.これらの解析には一意性定理が重要である.二つ目の課題は3次元以上の場合に完全解決することができ,大きな進展であった.三つ目の課題は多くの問題が残されているが,今後の解析で重要になる基礎的な道具を準備することができた.以上より研究は概ね順調に進展していると評価する.3つの研究を並行して進める.一つ目の渦輪の研究は2次元オイラー方程式の円渦の安定性定理で得られているL_1安定性を確立することが研究の目標である.定常渦輪はインパルス一定条件のもとでエネルギーを最大にするという変分構造があるため,類似の変分構造を持つ分散型方程式の安定性定理について基礎的な調査を行うことが重要である.二つ目の外部ストークス流の研究については2次元の場合に漸近的に定数になる解について研究を進める.三つ目の渦度方程式の研究は弱L_2かつ渦度が可積分となるクラスでの一意性定理確立を目標とする.双対法により一意性を示すアプローチではオセーン方程式が共役問題となり,一意性は弱L_2空間の前双対空間であるローレンツ空間での解の空間減衰の問題になる.ストークス流の場合に知られている有界函数空間での一意性定理を参考に研究を進める.ナヴィエ・ストークス方程式の初期値境界値問題について2次元外部問題と3次元軸対称解の正則性を研究した.2次元外部問題については有界かつディリクレ積分有限となる非減衰初期値に対して,外部領域における2次元ナヴィエ・ストークス方程式の時間大域可解性を示し,系としてレイノルズ数が高い場合にも漸近的に定数になる時間大域一意解が存在することを証明した.この結果はArchive for Rational Mechanics and Anaysisから単著論文として出版された.その他にはシリンダー内における軸対称旋回なし解の研究を行なった.軸対称旋回なし初期値に対しては時間大域一意解の存在が知られているが,初期条件の正則性はH^{1/2}程度を仮定していた.本研究ではL^{p}理論を考案し,粘性消滅法により弱い初期正則性条件のもとでオイラー方程式の弱解を構成した.この結果は2編の草稿に纏めた.2次元外部問題と3次元軸対称解の正則性を並行して進めている.2次元外部問題は定常解に関する未解決問題(空間無限遠方の挙動,安定性)解決に向けて,外部ストークス流,コーシー問題の解のL^{infty}評価,半空間のリュービル型定理などの研究を進めている.ストークス流のL^{infty}評価は,研究代表者の先行研究により任意の固定した時刻までの評価が得られているが,時間無限大まで込めた評価が得られるかが課題である.これに関連して非線形のL^{infty}評価の研究も行なっている.これらの問題は現在のところ解決に至っていない.今後はリュービル型定理の観点から研究を進める予定である.3次元軸対称解の正則性については旋回がない場合のL^{p}理論の研究を進めている.旋回がない場合にシリンダー内での軸対称初期値に対する初期値境界値問題を考え,初期速度場がL^{p

}可積分となる場合に時間大域解が構成できることを証明した.時間局所解の構成には古典的なL^{p}理論をシリンダーに対して拡張し,時間大域解は渦度方程式を解析することにより示した.さらに構成した時間大域解に対して粘性消滅法を適用し,オイラー方程式の弱解を構成した.これらの結果は2編の草稿として纏めた.2次元外部問題については研究計画当初ほど進展は得られていない.一方で軸対称解の研究についてはオイラー方程式の時間局所適切性やオンサガー予想との関連が見つかり大きな進展があった.以上より,おおむね順調に進展していると評価する.本年度はナヴィエ・ストークス方程式についての研究を行い4編のプレプリントに纏めた.そのうち1編はManuscripta Math.から出版予定で,他の3編は査読中である.また投稿中であったG.Seregin氏(University of Oxford)との共同研究がProc. Roy. Soc. Edinburghから出版予定となった.本年度行った研究は大きく分けて3つある.一つ目はナヴィエ・ストークス方程式の軸対称解の粘性極限の研究である.3次元オイラー方程式の弱解は未知である部分が多いが,本研究ではナヴィエ・ストークス方程式の時間大域解が構成可能である軸対称旋回なし初期値に焦点を当て,粘性消去法により弱解を構成する研究を行った.二つ目は外部領域におけるストークス半群の最大値ノルムでの時間無限大の評価の研究である.これまでの研究でストークス半群が解析半群になることはわかっていたが,時間無限大の評価は不明であった.本研究ではリュービル型定理とMizumachiの公式を用いて空間次元が3次元以上の場合にストークス半群が有界解析半群となることを示した.また空間次元が2次元となる場合にもネットフォースがゼロになる流れに対しては同様の評価が得られることを示した.三つ目は初期渦度が測度となる場合の2次元半空間の渦度方程式の研究である.2次元半空間の渦度方程式は境界条件がヒルベルト変換を含む非斉次境界条件となる.本研究ではSolonnikovによるストークス半群のグリーン行列による表示を用いてストークス流に付随する渦度方程式の解作用素を構成した.またこれを用いて,初期測度の離散部分が小さい場合に時間大域一意解を構成した.また線形の場合に時間無限大での渦の漸近公式を与えた.引き続き3つの研究テーマについて研究を進めている.一つ目の粘性極限についての研究は本年度で一応の解決が得られたので,今後は軸対称オイラー方程式の定常解である渦輪の安定性の研究を進める.二つ目の外部ストークス流の時間無限大のL_infty評価の研究については2次元の場合にネットフォースがゼロにならない流れが研究課題である.ネットフォースゼロ条件はストークス流が空間可積分となる必要十分条件であることが知られており,時間無限大の評価において本質的な仮定であるのか検証することが課題である.三つ目の渦度方程式の研究は時間無限大の挙動,初期渦度の離散部分が大きい場合の解の存在,リュービル型定理など多くの課題がある.これらの解析には一意性定理が重要である.
へリックスペプチドとの複合化による新機能π共役系オリゴマーの創製

本年度は昨年度に引き続き研究課題に乗っ取った研究を3つ遂行し,いずれも国際科学誌にその成果が掲載された.第一の研究では,ヘリックスペプチドとオリゴ(フェニレンエチニレン) (OPE)を直列に結合した化合物80PEを合成した.これを金基板上の1-デカンチオールの自己組織化単分子膜(SAM)中に埋め込み,その導電特性を走査プローブ分光法(STS)によって測定した.プローブと80PEの距離が遠い場合と近い場合でその導電特性に大きな差が見られた.距離が遠い場合は,単純な絶縁膜を介したトンネル電流のモデルであるSimmonsモデルによく一致したが,近い場合では電流-電圧特性に非対称性が見られ,モデルとは大幅に異なる特性が観察された.第二の研究では,ヘリックスペプチドと電子供与基および電子吸引基が両末端に導入したOPEとの環状複合体を作製し,その電子状態を調べた.この複合体においてはヘリックスペプチドの持つ右巻きのキラリティーがOPEにも拡張された.この捻れの効果が電子供与部に存在するHOMOと電子受容部に存在するLUMOの間の電荷移動型遷移にどのように影響するかを分光学的に観察し,さらに得られた考察を計算化学実験によって裏付けた.第三の研究においては,ヘリックスペプチドと電子供与基および電子吸引基が両末端に導入したジフェニルアセチレンの直線型複合体を作製し,この分極した共役系の第二次高調波発生を利用してヘリックスペプチドのSAMの傾き角とその分布をこれまでよりも正確に決定することを試みた.複合体は二種類作製した.一方はL体アミノ酸からなる右巻きのヘリックスペプチドからなるもの(L17)で,他方はD体のアミノ酸からなる左巻きのヘリックスペプチドからなるもの(D17)である.定量的な計算により,D/L混合自己組織化膜は単独膜よりも均質な構造であることが明らかとなった。論文2報に成果を纏めることができた。誘電体と導電体の複合体として、分子デバイスへの展開を目指して、基盤となる学問に貢献する。ヘリックスペプチドが有するダイポールは、生体内においては光合成系などにおいて重要な役割を果たしていることが知られている。しかし、これを工学材料として利用することはこれまで行われてこなかった。本研究では、有機光電子デバイスの材料として注目を集めている共役系化合物の電子状態をヘリックスペプチドのダイポールを使って変調することを試みた。共役系化合物に電場を印加すると、分子内に分極が生じ、HOMO-LUMOギャップが小さくなり吸収波長が長波長シフトすることは、これまで計算科学的手法では予見されていたものの、実験的にこれを確認した例は無かった。本研究では、この予想を実証することを目的とし、共役系化合物であるオリゴ(フェニレンエチニレン)(OPE)を選択し、これとヘリックスペプチドとを直列に結合した化合物(2nOPE2m)を設計・合成し、この化合物の分光学的評価を行った。評価の方法として、2nOPE2mの自己組織化単分子膜(SAM)を10Å程度の厚みの金基板上に調製し、その吸収スペクトルを測定した。対象化合物として、大きなダイポールを持たないウンデカノール末端にOPEを結合させた化合物(C110PE)のSAMを調製し、この吸収スペクトルも測定した。測定の結果、2nOPE2mのSAMの吸収スペクトルはC11OPEのSAMのそれよりも長波長側に吸収スペクトルを持ち、これまでの計算結果を確認した。このような、共役系化合物の電場中での特性を基礎付けは、今後の有機デバイスの材料としての研究に不可欠である。また本研究は、ヘリックスペプチドが基板表面での自己組織化特性と大きなダイポールを併せ持つ興味深い材料であり、ナノスケールでの分子デバイスの構築に応用が可能であることを示した点でも、意義深い。本年度は昨年度に引き続き研究課題に乗っ取った研究を3つ遂行し,いずれも国際科学誌にその成果が掲載された.第一の研究では,ヘリックスペプチドとオリゴ(フェニレンエチニレン) (OPE)を直列に結合した化合物80PEを合成した.これを金基板上の1-デカンチオールの自己組織化単分子膜(SAM)中に埋め込み,その導電特性を走査プローブ分光法(STS)によって測定した.プローブと80PEの距離が遠い場合と近い場合でその導電特性に大きな差が見られた.距離が遠い場合は,単純な絶縁膜を介したトンネル電流のモデルであるSimmonsモデルによく一致したが,近い場合では電流-電圧特性に非対称性が見られ,モデルとは大幅に異なる特性が観察された.第二の研究では,ヘリックスペプチドと電子供与基および電子吸引基が両末端に導入したOPEとの環状複合体を作製し,その電子状態を調べた.この複合体においてはヘリックスペプチドの持つ右巻きのキラリティーがOPEにも拡張された.この捻れの効果が電子供与部に存在するHOMOと電子受容部に存在するLUMOの間の電荷移動型遷移にどのように影響するかを分光学的に観察し,さらに得られた考察を計算化学実験によって裏付けた.第三の研究においては,ヘリックスペプチドと電子供与基および電子吸引基が両末端に導入したジフェニルアセチレンの直線型複合体を作製し,この分極した共役系の第二次高調波発生を利用してヘリックスペプチドのSAMの傾き角とその分布をこれまでよりも正確に決定することを試みた.

複合体は二種類作製した.一方はL体アミノ酸からなる右巻きのヘリックスペプチドからなるもの(L17)で,他方はD体のアミノ酸からなる左巻きのヘリックスペプチドからなるもの(D17)である.定量的な計算により,D/L混合自己組織化膜は単独膜よりも均質な構造であることが明らかとなった。論文2報に成果を纏めることができた。誘電体と導電体の複合体として、分子デバイスへの展開を目指して、基盤となる学問に貢献する。
表明選好法による自然環境の経済的価値評価の有効性-琉球列島を事例として

琉球列島において表明選好法による自然環境の経済的価値評価を実施する際の課題を中心に,文献調査ならびに現地調査を実施した結果,(1)自然環境保全の費用負担に関する行政や観光客への依存度の高さとそのために抵抗回答が発生しやすい状況にあること,(2)当該地域では評価対象となる自然環境との関わり方の差異によって支払意志額の水準が大きく異なることが推測されたことから,集計値を用いる当該手法の結果を集団全体の支払意志額と捉えて評価することの正当性について課題が残ること,などが明らかになった.琉球列島において表明選好法による自然環境の経済的価値評価を実施する際の課題を中心に,文献調査ならびに現地調査を実施した結果,(1)自然環境保全の費用負担に関する行政や観光客への依存度の高さとそのために抵抗回答が発生しやすい状況にあること,(2)当該地域では評価対象となる自然環境との関わり方の差異によって支払意志額の水準が大きく異なることが推測されたことから,集計値を用いる当該手法の結果を集団全体の支払意志額と捉えて評価することの正当性について課題が残ること,などが明らかになった.本研究課題の目的である環境評価手法の有効性の検証に向けて,平成18年度は表明選好法を含む環境の経済的価値評価手法に関する文献・資料の収集と先行研究のレビューにより,手法としての問題点と改善点を抽出する作業を行った.また,平成19年度に実施する調査の準備段階として,調査地の選定や調査票に記載する仮想状況のシナリオ設計に必要な情報の収集を行った.文献調査等の結果,今後の検証課題として,(1)実際の環境保全費用に関する情報を被験者に与えることによって発生するバイアスが推定結果の有効性に与える影響,(2)被験者の主観的印象と推定された支払意志額との整合性の問題,(3)便益移転の可能性に関する検証,等が挙げられる.とりわけ便益移転に関しては表明選好法による評価をより実用性の高い方法として確立するために不可欠な研究課題であり,また,主観的印象との一致性も事業評価等の政策への適用可能性を左右する重要なファクターとなる.また,今後の調査の準備段階として行ったヒアリング調査では,各人の自然環境との関わり方によって保全費用負担に対する考え方が大きく異なることが伺われた.すなわち,マリンレジャーやエコツアーなど自然環境を利用する業種に携わっている者やダイバーなど自然を楽しむことを目的に沖縄を訪れている者は,自然環境の重要性を認識すると共にその保全費用の負担に関しても積極的であるが,自然環境との特別な関連性を持たない県民は保全の必要性を認めつつも費用負担については消極的であり,「それは行政の役割である」と考える傾向が強くなる.限られた人数に対するヒアリング調査のためより詳細な調査を要するが,こうした主体間の意識の差異が支払意志額に影響していることは十分に推測される.この場合,表明選好法は果たして「価値観を金額で評価する」という目的を実現できているのか,という重要な課題に直面することとなる.この点については今後の本調査を通して検証する.本研究課題の目的である表明選好法の有効性の検証に向けて,平成19年度は環境の経済的価値評価手法に関する文献・資料の収集と先行研究のレビューにより,課題最終年度に実施する予定の本調査の準備作業を行った.まず,前年度に抽出していた複数の研究課題の中から,実際の環境保全費用に関する情報を被験者に与えることによって発生するバイアスが推定結果に与える影響を明らかにすることを本調査の目的に据え,調査票の内容等を検討した.具体的には,被験者を,情報を与えるグループと与えないグループに分け,両者の推定結果を比較検討するという方法をとることとなった.また,当該調査は琉球列島地域における経済的価値評価情報の蓄積という目的も持っているため,それに適した調査地選定のための現地調査も行った.これについては次年度においてさらに調査を続け,地域を決定することした.なお,計画していた実験的調査は実現しなかったため,次年度に実施することとした.平成20年度は本課題最終年度であり,課題研究の総括を中心に実施した.本課題は,環境の経済的価値評価手法のうち,表明選好法を用いた環境価値評価手法の理論的特徴を把握した上で,特に沖縄を中心とする琉球列島という特徴ある自然環境の価値評価に適用する場合の当該手法の有効性と問題点を明らかにすることが目的である.前年度から継続して,手法の理論研究と共に奄美大島・沖縄本島・石垣島での実地調査を行うことにより島嶼地域の自然環境や社会環境に見られる特徴を明らかにしてきた.こうした調査を通して,表明選好法(CVM,コンジョイント分析等)で用いられるアンケートの回答に影響を与えるいくつかの要因を抽出し,琉球列島という特色ある島嶼地域において本手法を適用する上での課題となる点について考察した.特に,本地域はすでに観光地としての高い知名度を誇っており,多くの観光客が訪れ,また観光関連業種に携わる住民が多い.このような社会的背景は,地域住民の観光客による環境保全費用負担への過大な期待を生み,表明金額に与える影響も大きいと考えられる.また一方では,「沖縄ブーム」という形でその自然環境が外部からの高い評価を受けたことによって,住民自身の評価も上昇しつつある現状がある.さらには,2008年の国際サンゴ礁年をきっかけに,マスコミ等で取り扱われる自然環境の危機的実態に関する情報に触れ,保全の必要性に対する認識が高まる傾向にもある.

こうした「自然環境を巡る社会環境の変化」は,たとえ短期的な変化であったとしても,表明選好法を用いた価値評価の結果に大きな影響を与える要因となることが推測できる.なお,評価手法に関する研究成果の一環として,土屋誠教授(琉球大学理学部)との共著「サンゴ礁のちむやみ一生態系サービスは維持できるか」(東海大学出版会)を執筆し,2009年5月の出版を予定している.
X線強度相関分光法を用いた動的構造研究

本研究は、コヒーレントX線を利用した動的構造研究手法であるX線光子相関分光法を用いて、不規則系の動的構造研究手法の開発とその応用研究を目的としている。第三世代高輝度放射光光源の活用により、X線領域におけるコヒーレント光を利用した物性研究が近年開始されている。X線光子相関分光法は空間的・時間的に乱れた系のゆらぎを研究する上で極めて強力な実験手法となりつつある。しかし、コヒーレント強度、検出器の制約等により適用されている時間領域は必ずしも速いものではない。そこで、本研究では検出システムの基礎的開発を踏まえながら、本測定法のより広範な時間領域、様々な物性系への適用を念頭におきながら研究を進めている。動的構造研究の応用として、超臨界流体システムにおける動的臨界現象を適用させた。SPring-8の高フラックスビームライン(BL40XU)において、実際に超臨界流体を達成させるための高温高圧試料セルを用いてX線強度相関分光の測定をおこなった。結果として、S/Nが極めて低く、バックグラウンドを適切に取り除くことが不可能であった。したがって、十分な統計精度をもつスペクトルの取得に至らなかった。一方、X線光子相関分光法による動的臨界現象の研究用に製作した超臨界流体セルを用いて、超臨界流体水のX線ラマン散乱実験をおこなうことができた。実験装置は、SPring-8の電子励起を対象としたX線非弾性ビームライン(台湾ビームライン、BL12XU)を使用した。測定した超臨界流体水のX線ラマンスペクトルからは、これまでに観測されていないほど明瞭な酸素原子k-edgeからのpre-edgeとmain-edge比が確認された。超臨界流体水の水素結合状態についてより定量的な議論が可能となると考えられ、現在、解析を進めている。本研究は、コヒーレントX線を利用した動的構造研究手法であるX線強度相関分光法を用いて、不規則系の動的構造研究手法の開発とその応用研究を目的としている。X線強度相関分光法は空間的・時間的に乱れた系のゆらぎを研究する上で極めて強力な実験手法となりつつある。また、原子スケールでしかも時間に関して広いダイナミックレンジを潜在的にもつため、幅広い応用研究が期待される。しかし、コヒーレンス強度の不足により、現在、適用可能な対象が10ms以上の比較的遅いダイナミクスに限定されている。これは、コヒーレント強度、検出器の制約等による。動的構造研究の応用として、流体システムにおける動的臨界現象を適用させる。本年度は、大型放射光施設SPring-8の高フラックスビームライン(BL40XU)において、超臨界流体を達成させる高温高圧試料セルを用いてX線強度相関分光の測定をおこなった。アンジュレーター光からのコヒーレンス特性、さらに時間相関器、検出器等の評価等を含めた予備実験を行なった。結果として、S/Nが極めて低く、十分な統計精度をもつスペクトルの取得に至らなかった。平成18年度はバックグラウンドを減らす工夫をし、S/Nを向上させてスペクトルを得る。
心臓線維化における老化制御因子WRNタンパクの役割

糖尿病合併症としての心不全(糖尿病性心筋症)の特徴の一つは心臓拡張機能障害であり、その心臓における病理学的特徴には、1心臓毛細血管不全2病的心筋肥大3心臓線維化があり、これらは心臓老化の特徴と酷似する。老化制御分子WRN蛋白はテロメア制御とDNA修復を司ることにより染色体を安定的に維持するよう働くが、その欠損は老化・癌化・糖代謝異常を促進することが知られている。本研究では、WRN遺伝子変異マウスモデルを用いて、心臓老化の機序の解明を検証してきた。本研究の成果として、WRN活性抑制マウス( WRN-KD )が、上述に一致する病的心筋肥大および心臓線維化に代表される心臓拡張機能障害を呈すること、そのメカニズムとして、オートファジー異常があるという結果を得た。本マウスにおいては、仮説通り、通常マウスに比して1年早く老化の表現型が発症し、その心臓は、20週令までは心臓拡張機能障害を呈するが、原因として、心臓アポトーシスの亢進、線維化の亢進があり、当初仮設していたテネイシンは無関係であった。DNAマイクロアレイによる網羅的解析の結果、炎症および線維化遺伝子の亢進を認めた。WRN機能障害によるDNA傷害と、これら心臓リモデリングを結ぶ機序として、オートファジー異常を仮設し、これを検証したところ、WRN-KDマウスでは、オートファジー活性の異常な低下があり、その標的シグナリングとして、オートファゴソームを特定した。これらの成果は、国際シンポジウムで発表し、poster awardを受賞し、また第83回日本循環器学会のFeatured research sessionにも採択され投稿準備中である。[研究の目的と計画]:糖尿病合併症としての心不全(糖尿病性心筋症)の特徴の一つは心臓拡張機能障害であり、その心臓における病理学的特徴には、1心臓毛細血管不全2病的心筋肥大3心臓線維化があるが、糖尿病でなぜ心臓線維化が進行するのか、どのような線維化が発症しているのか(replacementなのかreactiveなのか)は不明である。心臓拡張機能障害のもう一つの大きな原因に老化があり、老化と糖尿病病態には慢性炎症の点から類似する点が多いが、老化による心臓線維化進行のメカニズムもまた不明である。本研究では糖尿病と老化には共通する心臓線維化メカニズムが存在すると仮説し、過去の文献や自検データから、ウェルナー症候群の原因分子WRNタンパクに着目し、この遺伝子改変マウスの解析をもとにその分子メカニズムを明らかにするものである。●仮説1:糖尿病によるテロメア依存性心臓線維化メカニズム●仮説2:糖尿病によるテロメア非依存性(ストレス反応性)心臓線維化メカニズムを検証する。[研究実施状況]計画通り、マウス老化モデル(WRNタンパクの1アミノ酸変異による活性異常を開始したウェルナー症候群マウスモデル)における心臓線維化評価を実施し成果は一部学会報告できた。新規老化マウス:WRNをCRISPER-Cas9システムにより遺伝子編集し作成したマウスの作出が完了した。このマウスのテロメア長アッセイを実施し、テロメア短縮が生じていることを確認した。追加として、他の疾患病態モデル(糖尿病・Senescence-Associated Protein10マウス)についてのテネイシン発現変化についての評価も実施できた。計画通り、マウス老化モデルにおける心臓線維化評価を実施し成果は一部学会報告できた。しかしながら、予想外に、アミノ酸変異の老化モデルにおいて、テネイシンの発現亢進は認めないという結果をえた。これが、モデルが適切でないためか、病態が異なるためかを検証するため、新規老化マウス:WRNをCRISPER-Cas9システムにより遺伝子編集し作成したマウスの作出を行い、これの評価並びに自然老化マウス心臓での評価を追加で行う。自然老化モデルについては、目標週令に至るまでの時間が必要であり、前年度は目標に達したマウスが得られなかった。本研究では、WRN遺伝子変異マウスモデルを用いて、心臓老化の機序の解明を検証するものである。今年度は、WRN活性抑制マウス( WRN-KD )の解析をほぼ完了しつつある。本マウスにおいては、仮説通り、通常マウスに比して1年早く老化の表現型が発症し、その心臓は、20週令までは心臓拡張機能障害を呈するが、84週令においては、心臓は著明に拡大し、心収縮能は著明に低下していることを見出した。原因として、心臓アポトーシスの亢進、線維化の亢進があり、当初仮設していたテネイシンは無関係であることが明らかとなった。DNAマイクロアレイにおけるオントロジー解析の結果、炎症および線維化遺伝子の亢進を認めた。これらの成果は、国際シンポジウムで発表し、poster awardを受賞し現在投稿準備中である。また、新たに、ゲノム編集技術を用いたWRN活性欠損マウスの作成を完了した。本年は本マウスの追加解析も合わせて実施し、先のWRN-KDマウスでの所見と一致するか否かを追加検証する。新規に作成したゲノム編集技術による遺伝子改変マウスの作成とタイピングに難渋したため。

糖尿病合併症としての心不全(糖尿病性心筋症)の特徴の一つは心臓拡張機能障害であり、その心臓における病理学的特徴には、1心臓毛細血管不全2病的心筋肥大3心臓線維化があり、これらは心臓老化の特徴と酷似する。老化制御分子WRN蛋白はテロメア制御とDNA修復を司ることにより染色体を安定的に維持するよう働くが、その欠損は老化・癌化・糖代謝異常を促進することが知られている。本研究では、WRN遺伝子変異マウスモデルを用いて、心臓老化の機序の解明を検証してきた。本研究の成果として、WRN活性抑制マウス( WRN-KD )が、上述に一致する病的心筋肥大および心臓線維化に代表される心臓拡張機能障害を呈すること、そのメカニズムとして、オートファジー異常があるという結果を得た。本マウスにおいては、仮説通り、通常マウスに比して1年早く老化の表現型が発症し、その心臓は、20週令までは心臓拡張機能障害を呈するが、原因として、心臓アポトーシスの亢進、線維化の亢進があり、当初仮設していたテネイシンは無関係であった。DNAマイクロアレイによる網羅的解析の結果、炎症および線維化遺伝子の亢進を認めた。WRN機能障害によるDNA傷害と、これら心臓リモデリングを結ぶ機序として、オートファジー異常を仮設し、これを検証したところ、WRN-KDマウスでは、オートファジー活性の異常な低下があり、その標的シグナリングとして、オートファゴソームを特定した。これらの成果は、国際シンポジウムで発表し、poster awardを受賞し、また第83回日本循環器学会のFeatured research sessionにも採択され投稿準備中である。完了した新規老化マウス:WRNをCRISPER-Cas9システムにより遺伝子編集し作成したマウスにおけるテネイシン発現や心臓リモデリング評価を開始する。さらに、圧負荷・心筋梗塞化・糖尿病化をこれらマウスと対照群に実施し、1)線維化関連タンパク変化:膠原繊維並びに、弾性線維、テネイシンECMの発現変化2)心臓線維芽細胞と心筋細胞のクロストークに関係する細胞内シグナリング評価を実施する。WRN活性抑制マウスの解析をほぼ完了しつつある。これらの成果を現在投稿準備中である。また新たに完成したゲノム編集によるWRN活性欠損マウスの解析を開始し、新規研究プロジェクトへの予備データを収集する。仮説と異なる結果を得たため研究計画を変更せざるを得なかったため。見積もり金額と使用金額間の差が累積し期間内に6895円を繰り越すこととなった。次年度適切に文房具など消耗品への使用に充てて適切に使用する予定である。新規作成遺伝子改変マウスの解析に使用する。
東海村における原子力防災学習カリキュラムの開発と地域システムに関する総合研究

主要な研究実績は以下のとおりである。1.簡易放射線測定ネットワークと連携した避難経路シュミレーションモデルの開発実験小学校などの公共施設で簡易に放射線を測定しネットワークするシステムと避難経路を選択するためのシュミレーションモデルを連動させる開発実験を行った。その結果、有効性が確認され、今後、具体的に地域に適用する社会実験を実施することが課題になっている。2.防災学習カリキュラムの開発とワークショップの開催東海村舟石川小学校の5年生を対象にして、コミュニティサービスラーニングの方法を用いて、子供と障害者のための避難経路の環境点検をワークショップ形式で実施し、その点検結果を東海村に提言し、道路行政に反映されることになった。3.防災学習カリキュラム開発のための原子力防災避難マニュアルビデオの改訂公共施設や一般家庭に常備する原子力防災避難マニュアルビデオを住民の意見をふまえてより分かりやすいものに改訂し、東海村を始め茨城県内の自治体と公共施設に配布した。4.地域システム再構築のための実態調査ジェンダーの視点から住民インタビュー調査を実施し、原子力エネルギー政策と男女共同参画社会との関係から問題点を明らかにした。社会的弱者の視点から原子力エネルギー政策を検討する必要を指摘した。5.エネルギー政策と地域システムに関する国際比較調査の実施ヨーロッパ諸国におけるエネルギー政策、産業、政治、福祉、市民生活との関連について資料収集とヒアリングを行った。建設中の原子力発電所が国民投票で否決されたオーストリア、発電所を持つチェコ、ハンガリーとエネルギー政策、産業構造、政治構造も異なるが再生可能エネルギーへの取組みと無制限な消費社会の見直しが進められており、日本の地域システムを考える有益な知見が得られた。6.研究成果のまとめ:研究成果を報告書として刊行した。1.自治体の原子力防災計画の調査・分析原子力臨界事故後の茨城県及び周辺市町村における防災計画の改定状況とその内容について調査・分析し、単独市町村の対策では限界があり、広域的な対応が求められていることが明らかになった。2.ヨーロッパにおける原子力防災システムと地域システムの比較調査・分析スエーデン、デンマーク、ドイツにおける原子力政策と自然エネルギーヘの転換の取り組みを調査し、その基盤となっている政治システム、社会・環境システム、経済システムを日本と比較する分析を開始し、継続している。3.原子力防災教材ビデオの作成と防災学習カリキュラム作成準備原子力事故が起こったときに、住民がどのように行動すべきかを分かりやすく解説したビデオを作成し、東海村やマスコミに配布し、高い評価が得られた。さらに防災学習カリキュラムの開発と併せて活用するために内容の充実をはかる。4.インターネットを利用した放射線情報ネットワークシステムのモデルプログラムの開発万一の場合に備えて、事故の状況や放射性物質の拡散状況などをインターネットを介して複数の地点から得られるネットワークシステムを構築するためのモデルプログラムを開発した。5.地元小学校と連携した防災避難システム構築のためのワークショップ開催準備小学校の協力を得て子供たちの防災避難を支援するシステムを構築するためのワークショップを平成15年度に開催することが決定した。平成15年度の重要な研究実績は次の通りである。1.インターネットを活用した簡易放射線測定ネットワークの構築原子力防災監視体制と避難経路のシュミレーションと避難マニュアルビデオの作成簡易放射線測定器を接続したPCから、インターネットサーバーを経由して放射線測定値を転送し蓄積するソフトウエアを作成した。さらに、東海村地区の衛星写真画像と地図情報を合致させて、地区ごとの各避難所までの避難経路の選択と避難時間のシミュレーションプログラムを開発し、村内の住宅密集地域の道路情報を加味した避難時間の計算も行った。これらの研究成果をふまえ、原子力事故避難(日本語版)マニュアルビデオと韓国語の原子力事故避難マニュアルビデオ外国語版を作成した。2.エネルギー政策と地域システムに関する比較研究ヨーロッパ(フランス・スペイン・イタリア)における原子力を含むエネルギー政策と地方分権制度、地域自治、地域経済との関係についてヒアリングと資料収集を行い、日本における原子力発電施設立地自治体の地域経済政策、および三重県の原子力発電施設整備計画中止の経緯と三重県庁の行政改革との関係等を地域システムの観点から比較分析した。3.防災学習カリキュラムの開発とワークショップの開催

東海村舟石川小学校の5年生を対象にして、コミュニティサービスラーニングの方法を用いて、子供と障害者のための避難経路の環境点検をワークショップ形式で実施し、その点検結果を東海村に提言し、道路行政に反映されることになった。4.その他東海村の10キロメートル圏域に位置する自治体における防災計画の比較分析、大強度陽子加速器の立地に伴う多くの外国人研究者の転入を想定した地域環境の国際化への対応策、子育て環境の整備と高齢者福祉の問題、地域経済の振興策等の地域システムを構成する主要な項目について現状と問題点を調査・分析した。平成16年度の主要な研究実績は以下のとおりである。1.簡易放射線測定ネットワークと連携した避難経路シュミレーションモデルの開発実験小学校などの公共施設で簡易に放射線を測定しネットワークするシステムと避難経路を選択するためのシュミレーションモデルを連動させる開発実験を行った。その結果、有効性が確認され、今後、具体的に地域に適用する社会実験を実施することが課題になっている。2.防災学習カリキュラム開発のための原子力防災避難マニュアルビデオの改訂公共施設や一般家庭に常備する原子力防災避難マニュアルビデオを住民の意見をふまえてより分かりやすいものに改訂し、東海村を始め茨城県内の自治体と公共施設に配布した。3.地域システム再構築のための実態調査新たにジェンダーの視点から住民インタビュー調査を実施し、原子力エネルギー政策と男女共同参画社会との関係から問題点を明らかにした。社会的弱者の視点から原子力エネルギー政策を検討する必要を指摘した。4.エネルギー政策と地域システムに関する国際比較調査の実施旧社会主義国であるチェコスロバキア、オーストリア、ハンガリーにおける政治体制の転換に伴うエネルギー政策、産業、政治、福祉、市民生活との関連について資料収集とヒアリングを行った。建設中の原子力発電所が国民投票で否決されたオーストリア、発電所を持つチェコ、ハンガリーとエネルギー政策、産業構造、政治構造も異なるが再生可能エネルギーへの取組みと無制限な消費社会の見直しが進められており、日本の地域システムを考える有益な知見が得られた。5.3年間の研究成果のまとめ研究成果を報告書として刊行した。
感染症治療をめざした可逆的システインプロテアーゼ阻害剤の創製研究

重症急性呼吸器症候群コロナウイルス(SARS-CoV)が有するプロテアーゼの阻害剤創製を通じ、電子吸引性のアリールケトン構造を基本的な阻害機構としたシステインプロテアーゼ阻害剤の創製手法の確立をめざした。過去の研究より得られた低活性な阻害剤を基に、初年度はトリペプチド型、最終年度はジペプチド型の強力な阻害剤創製に成功し、本阻害剤創製戦略が有効に機能することを確認できた。一方、阻害剤の効率的スクリーニング手法の確立に必要な、混ぜるだけで精製無しに基質をビオチニル化できる試薬の開発にも成功した。重症急性呼吸器症候群の原因ウイルス(SARSコロナウイルス、SARS-CoV)のシステインプロテアーゼ阻害剤創製を通じ、共通科学基盤に基づく当該プロテアーゼ阻害剤の創製手法確立をめざす研究である。創薬的に意義の有るSARS-CoVプロテアーゼ阻害剤開発に注力してきたが、最終年度は昨年得られた強力なトリペプチド型阻害剤をリード化合物に、より低分子量のジペプチド型阻害剤創製に注力した。活性評価はジョンズホプキンス大学フレール教授及び京都薬科大学赤路教授に実施いただいた。トリペプチド型阻害剤のP3部位に当るVal残基の除去後、P4部位のアシル基を誘導し、活性向上を目論んだ。その結果、Val残基除去後、阻害活性は一旦低下したが、P4部位のアシル構造をインドールを含む構造へ変換することで、阻害活性は再度上昇し、酵素阻害活性(Ki)値が6 nMという強力なジペプチド型阻害剤の合成に至った。本阻害剤はITCを用いた熱力学的解析でも、結合定数が16 nMと強力で、Ki値との良い相関が観察された。本化合物を含む高活性阻害剤は創薬における潜在的な候補化合物と言える。これらの研究は3報の論文として投稿し、2報が採択されている(BMC 21,412 (2013); DOI: EJMC,10.1016/j.ejmech.2013.05.005、1報はEJMCにて審査中)。現在、同様なプロテアーゼを有する口蹄疫ウイルスに対する抗ウイルス試験にも供している。今後ウイルスの範囲を広げ、システインプロテアーゼ阻害剤の一般的創製手法の確立に繋げたい。一方、阻害剤創製において固相化学を用いる効率的な高親和性基質スクリーニング法の確立については、ビオチン化試薬に加え、基質を細胞内へ導入可能な固相オリゴアルギニン化試薬の開発を現在進めている。酵素阻害剤の効率的スクリーニング系開発に繋げていく所存である。重症急性呼吸器症候群(SARS)の原因ウイルス(SARSコロナウイルス、SARS-CoV)が有するシステインプロテアーゼの阻害剤創製研究を通じ、システインプロテアーゼ阻害剤の共通科学基盤に基づいた創製手法の確立をめざす研究であるが、本年度は、強力なSARS-CoVプロテアーゼ阻害剤開発に注力して、現在得られている比較的マイルドな阻害活性を有する化合物2を基に構造変換を行い、より高活性な阻害剤創製を実施した。即ち、化合物2の阻害機構部であるthiazole-2-ketone構造の最適化を分子モデリングに基づき実施し、ベンゾチアゾールケトン構造がより優れていることを見いだし、この構造でP1'位を固定し、P2およびP4部位を誘導することで、高活性なトリペプチド型阻害剤を見いだすことが出来た。高活性な化合物は、米国ジョンズホプキンス大学フレール教授との共同研究により、熱力学的解析を行ない、誘導体の中にエンタルピー駆動型の化合物が有ることを見いだした。これらの化合物は、さらなる良好な誘導体創製において有用な出発点となると思われる(第132回薬学会で発表)。またさらに、Drugableな構造への変換として、より低分子のジペプチド型阻害剤創製に繋がる糸口を見いだすことが出来た(未発表)。阻害剤創製において固相化学合成法を用いる効率的な高親和性基質スクリーニング法の確立については、この手法で必要となるチオール基に対する固相担持型ビオチン化試薬の開発を行ない、対象となる基質と混ぜるだけで、精製無しにビオチニル化できる試薬の開発に成功し(出願済み)、論文(TL., 53, 535-538 (2012))として報告した。今期における成果として、阻害剤スクリーニング系の構築におけるツールとしての固相担持型ビオチン化試薬の開発を達成した。スクリーニング系からの阻害剤の発掘は今後の課題であるが、基質配列に基づいて誘導してきた阻害剤からの構造活性相関およびそれに基づく強力なトリペプチド型阻害剤の創製においては、研究実績の概要で述べたように、大きな進捗を得た。近々に論文として報告できる状態になった。また、阻害剤の低分子化の糸口も得られた。電子吸引性のアリール