hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セリ科野菜に含まれるキノンレダクターゼ誘導成分による細胞の酸化傷害の抑制

セリ科野菜の中でもQR誘導活性が高いアシタバから有効成分の単離精製を試みた。アシタバの凍結乾燥物を80%メタノールで抽出後、酢酸エチル可溶部を得た。これをシリカゲルカラムにより分画(ヘキサン/酢酸エチル混合液で溶出)した。このうち、ヒト肝由来培養細胞株Hep G2において有意にQR活性を誘導するヘキサン/酢酸エチル=1:1溶出部について成分検索を行った。ここにはHep G2細胞に対する致死性を有する成分も混在することがわかったので、これらを分離する条件を検討した。その結果、この画分をSeo-pakC18カラムによりアセトニトリル/水混合液で溶出すると、50%アセトニトリル溶出部にQR誘導成分が、また、100%アセトニトリル溶出部に細胞致死性成分が得られた。QR誘導活性成分をC30-逆相HPLCで分析したところ、誘導活性は主に2つの保持時間の極めて接近した成分によることがわかった。次に,QR誘導成分のHPLC/MS分析(カラム:Develosil C30-UG-5、移動相:50%アセトニトリル、流速:0.2mL/min、Cone Vol.30V、Negative mode)を行った結果、活性画分中の主成分は、フラボノールの一種であるルテオリン(M^+286)と推定されるアグリコンを有する分子量646の物質と推察された。一方、細胞致死性成分は、これまで、アシタバの根の成分として報告されているカルコン誘導体、すなわち、4ヒドロキシデリシン[3'(γ,γ-Dimethylallyl)-2',4-dihydroxy-4'-methoxychalcone]であることが強く示唆された。本化合物は、アシタバ以外のミツバ、パセリ、セリなどセリ科野菜に共通して含まれていた。上記QR誘導成分の細胞酸化障害への影響をDNAからの8-OhdG生成量により評価したが、明瞭な抑制効果は見られなかった。この点は測定法も含めて今後とも検討する必要がある。1.野菜試料中のキノンレダクターゼ(QR)誘導活性の確認あしたば,みつば,パセリの凍結乾燥粉末を調製し,その80%メタノール抽出物を得た。それぞれの酢酸エチル可溶部を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより分画された画分(3種類のn-ヘキサン/酢酸エチル混合液【3:1,1:1,1:3】溶出画分および100%酢酸エチル溶出画分)についてヒト肝由来培養細胞株HepG2におけるキノンレダクターゼ誘導活性を調べた。その結果,あしたばでは,n-ヘキサン/酢酸エチル(1:1)溶出画分,みつばでは同溶出画分と100%酢酸エチル溶出画分,パセリでは3種類のn-ヘキサン/酢酸エチル溶出画分に濃度依存的なQR誘導活性が認められた。2.活性成分の単離・同定まず,あしたば抽出物の活性成分の分離を試みた。あしたば凍結乾燥粉末10gから約360mgの抽出物を得た。これをシリカゲルカラム(20×200mm)により,20%n-ヘキサン/酢酸エチル,25%n-ヘキサン/酢酸エチル,50%n-ヘキサン/酢酸エチルの順に各120mLずつ用いて分離を行い,3つの溶出画分を得た。

それぞれの成分分析をODS-HPLC(カラム:YMC Pack Polymer C184×150mm;溶離液:0.1%TFA→100%アセトニトリルへのリニアーグラジエント溶出;流速10mL/min;検出260nm)にて行ったところ、活性成分は50%n-ヘキサン/酢酸エチル溶出により得られる第1番目のピークに含まれ,そこから主要7成分が検出された。そのうち,2ないし3成分がQR誘導能を持つことが示唆され,現在,単離同定中である。今後は、同定成分を中心に、QR誘導とDNAの酸化障害の抑制との相関性を肝培養細胞株における8-OH-デオキシグアノシン生成量を指標として検討する予定である。セリ科野菜の中でもQR誘導活性が高いアシタバから有効成分の単離精製を試みた。アシタバの凍結乾燥物を80%メタノールで抽出後、酢酸エチル可溶部を得た。これをシリカゲルカラムにより分画(ヘキサン/酢酸エチル混合液【3:1,1:1,1:3】で溶出)した。このうち、ヒト肝由来培養細胞株Hep G2において有意にQR活性を誘導する画分(ヘキサン/酢酸エチル=1:1)についてさらに成分検索を行った。この画分にはHep G2細胞に対する致死性を有する成分も混在することがわかったので、これらを別々に分離する条件を検討した。その結果、この画分をSeo-pakC18カラムによりアセトニトリル/水混合液で溶出すると、50%アセトニトリル溶出部にQR誘導成分が、また、100%アセトニトリル溶出部に細胞致死性成分が得られた。QR誘導活性成分をC30-逆相HPLCで分析したところ、誘導活性は主に2つのリテンションタイムの極めて接近した成分によることがわかった。次に、QLR誘導成分のHPLC/MS分析(カラム:Develosil C30-UG-5、移動相:50%アセトニトリル、流速:0.2mL/min、Cone Vol.30V、Negative mode)を行った結果、活性画分中の主成分は、フラボノールの一種であるルテオリン(M^+286)と推定されるアグリコンを有する分子量646の物質と推察された。一方、細胞致死性成分は、同じくHPLC/MS分析の結果、これまで、アシタバの根の成分として報告されているカルコン誘導体、すなわち、4ヒドロキシデリシン[3'-(γ,γ-Dimethylallyl)-2',4-dihydroxy-4'-methoxychalcone]であることが強く示唆された。本化合物は、アシタバ以外のミツバ、パセリ、セリなどセリ科野菜に共通して含まれていた。これらの細胞酸化障害との関係はなお今後検討する必要がある。
ユビキチンリガーゼＳＣＲＡＰＰＥＲによる細胞内輸送制御機構の解明

選択的タンパク質分解は様々な細胞機能の制御に重要であり、細胞内輸送においても重要であることが予想される。本研究では、申請者が発見したユビキチンリガーゼSCRAPPER(YaoらCell 2007)を介したモータータンパク質の動態制御に着目して解析を行った。研究代表者らの解析の結果、SCRAPPERとモーター蛋白質が相互作用することが明らかとなった。また、SCRAPPER依存的ユビキチン化及び蛋白質分解によりモーター蛋白質量が調節されることが見出された。さらに、質量分析イメージングにより、Scrapper遺伝子ノックアウトマウスにおいて量的に変動する候補分子が複数得られた。そこで本研究では、申請者が発見したユビキチンリガーゼSCRAPPER(YaoらCell 2007)を介しタンパク質分解により調節されるモータータンパク質の動態制御に着目した。本年度は量的な変化について生化学的手法を用いて検討を行った。まず、SCRAPPERとモータータンパク質問の相互作用解析を行い、SCRAPPERの標的分子となることを確認した。培養細胞及びマウス個体での過剰発現、変異体、及びRNAiによってSCRAPPERの標的タンパク質との相互作用を検討した。次に、SCRAPPER依存的なモータータンパク質ユビキチン化の試験管内での検証を行った。ユビキチンリガーゼ(SCRAPPER-Skpl-Cullinl-Roclの複合体)と標的タンパク質の組み換え体を、ユビキチン存在下、ATP、E1、E2を加えてインキュベートし、ユビキチン化を観察した。その結果、SCRAPPER依存的にモータータンパク質がユビキチン化されることを試験管内での再構成を行いユビキチン化されることを確認した。SCRAPPER遺伝子のノックアウトマウス行動解析により、SCRAPPERタンパク質の量が脳内で減少しているマウスでは、恐怖記憶の形成に異常があることが明らかとなっている。この結果を含め、SCRAPPER分子の解析について第33回日本神経科学大会、第84回日本生化学会大会、北米神経科学学会をはじめとする学会発表を行った。本研究では、申請者が発見したユビキチンリガーゼSCRAPPER(YaoらCell 2007)を介したKIF1モータータンパク質の動態制御に着目して解析を行う。現在標的分子の有力候補としてモーター蛋白質KIF1が得られていることから、シナプス関連タンパク質に対する抗体を用いたウェスタンブロット法により抽出物に含まれる量を検討するとともに、免疫組織化学実験での脳切片観察により脳組織における発現量を検討した。また、これまでの解析では得られていない細胞内での動態の可視化を試みた。GFP-KIFを細胞に発現させその動態を観察した。インキュベータ型の顕微鏡での観察を行い、並行して全反射顕微鏡による膜近傍での分子動態の観察を行った。その結果、SCRAPPERの発現に応じてGFP-KIF1の発現量が変動する様子が観察された。さらに、変動している分子の検出方法として質量分析イメージングを取り入れ、ノックアウトマウスでの観察を行った。質量分析イメージングは、申請者らが確立した手順で測定を行い、必要に応じて条件を検討する。組織をクライオミクロトームで薄切し電導性のITOコーティングを施したスライドガラスに載せる。スプレー法によりマトリクスを塗布し、質量分析イメージング測定を行い、データを取得した。SCRAPPER遺伝子のノックアウトマウスの海馬スライスでは、Long-term potentiationに異常があることが分かっている。この結果を論文として報告した。また、SCRAPPER分子の解析について第34回日本神経科学大会、北米神経科学学会で発表を行った。SCRAPPERの量により調節されるモータータンパク質の可視化を行った。GFPタグを付した組み換えモータータンパク質を作成し、神経細胞に発現させてリアルタイム観察を行い、プロテアソーム阻害剤を作用させて分解を阻害し、発現させたタンパク質が分解されずに蓄積していく様子を経時的に観察した。また、分子の検出方法として質量分析イメージングを取り入れ、ノックアウトマウスでの観察を行った。シナプス関連分子の解析について第36回日本神経科学大会・第56回日本神経化学会大会・第23回日本神経回路学会大会合同大会および第37回日本神経科学大会で発表を行った。脳内物質の質量顕微鏡解析について総説(Romero GAら、Mass Spectrometry2015、武井史郎,矢尾育子、インナービジョン2014等)、第62回質量分析総合討論会第38回医用マススペクトル学会等で発表した。

26年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学、生化学、イメージング26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度の計画を遂行し目標を達成した。タンパク質分解を介した分子数の調節により情報発現が制御される機構を明らかにし、ユビキチンプロテアソーム系による細胞内輸送・極性の制御機構の統合的な理解をはかる。神経細胞と機能分子、その相互作用について数理モデル化を行い、ユビキチンプロテアソーム系による細胞内輸送・極性の制御機構の統合的な理解をはかる。
牛乳脂肪球膜の主要タンパク質であるPAS-7糖タンパク質の糖鎖構造の解析

PAS-7糖蛋白質の糖鎖構造は以下のように決定した。まず、PAS-7糖蛋白質からヒドラジン分解により糖鎖を切り出し、2-アミノビリジンで還元末端をラベルした。つぎに、イオン交換HPLCで酸性糖鎖と中性糖鎖を単離し、糖鎖のサイズの分析、エキソグリコシダーゼによる逐次的酵素分解、部分アセトニトリルにより解裂した糖鎖のサイズの分析ならびにメチル化分析により糖鎖構造を解析した。PAS-7糖蛋白質からは2種の中性糖鎖(7NG16,7NG14.5)と3種の酸性糖鎖(7M,7D,7T)が検出された。7NG16を基本骨格とした場合、7NG14.5はフラクトースが1残基欠損したもの、7M、7D、7Tは非還元末端にシアル酸がそれぞれ1、2、3残基結合したものと表される。7NG16の構造式を以下に示す。また、PAS-7糖蛋白質における7NG14.5、7NG16、7M、7Dおよび7T糖鎖の比率は、それぞれ1:21:53:19:6であった。
レーザー結合ECRプラズマを用いた小型高輝度金属イオン源の開発

ECRイオン源は、その安定性、ビーム強度の強さから加速器用イオン源、多価イオン衝突実験などに幅広く利用されている。しかし生成イオンはガス試料からの導入が基本であり、固体試料からのイオン生成が大きな問題点となっている。本研究では、固体試料から安定的にイオンを生成するために、レーザーアブレーションを利用してECRプラズマ中に固体試料元素を外部導入する方式の開発を行った。大電流金属イオン源として、またECRイオン源がイオン化効率の高いことを利用して固体試料の微量元素分析装置として応用出来る。本研究では、まずレーザーアブレーション試験装置の開発を行った。使用したNd:YAGレーザーはパルス幅8ns、波長λ=1064nmで50mJのエネルギーを持つ。標的上での最大レーザー照射強度は、λ=1064nmで1.4×10^9W/cm^2となる。標的として3mm厚のCu板を用いた実験では、ドリフト距離500mmの位置で、-400Vの電子サプレッサーを備えた内径10mmのファラデーカップにより0.12mAのビーム電流値が得られた。ビーム電流パルスはレーザー照射後13μsでピークを持つ、これは速度として3.8×10^4m/sとなり、エネルギーで約470eVとなる。加速電圧2kVでは、ビーム電流値が0.51mAとなった。小型レーザーイオン源でも大強度のイオンビームを生成出来ることを実証した。またレーザーアブレーションによる中性粒子の生成効率を、分析電磁石によりイオンと中性粒子を振り分けて調べた。本研究に用いた小型2.45GHz-ECRイオン源は、RF導入部を径方向入力としている。ECRプラズマ閉じ込めを永久磁石で行っており、小型軽量化が図られている。レーザーアブレーションにより抽出した粒子は軸方向からECRプラズマ内に導入される。ECRプラズマによるレーザーアブレーション抽出粒子の捕獲効率を測定した。実験結果から小型高輝度金属イオン源の実用化に対する目処が得られた。この研究成果を元に、レーザー生成粒子を既存の超伝導14.5GHz-ECRイオン源のECRプラズマ中にトラップさせる実用的装置の開発段階に進んでいる。Nd-YAGレーザーによるアブレーションで生成された粒子を、ECRイオン源内に導入するための装置を開発した。レーザーはパルス幅7nsで繰り返しは最大20Hz、波長λ=1064nmで50mJのエネルギーを持つ。レーザーイオン源用真空容器はターボ分子ポンプによって排気され、最高到達真空度は5×10^<-6>Torrである。レーザーは標的に対して45゚方向から焦点距離f=150mmの収束レンズにより集光される。標的上の収束ビーム直径は0.8mmとなる。開発されたレーザー照射装置の標的上での最大レーザー照射強度は、1.4×10^9 W/cm^2となる。標的として厚さ3mmのCu板を用いてテスト実験を行った。標的には最大±5kVまで加減速電圧を加えることが出来る。標的から420mmの位置にφ8mmのスリットを置き、ドリフト距離500mmの位置に、-400Vの電子サプレッサーを備えた内径10mmのファラデーカップを設置してビーム電流値を測定した。レーザーアブレーションにより発生したプラズマは、標的に対して垂直方向に大きな速度分布を持つ。ここでは加速電圧を数kVまでとして、収束要素の無い場合で500mmのドリフト距離でイオン電流がどの程度得られるか計測を行った。レーザー照射強度1.4×10^9 W/cm^2の時、0.12mAのビーム電流値が得られた。ビーム電流パルスはレーザー照射後13μsでピークを持つ、これは速度として3.8×10^4 m/sとなり、エネルギーで約470eVとなる。現在、この実験結果を元に、レーザー生成イオンを14.5GHz-ECRイオン源のECRプラズマ中にトラップさせるイオン光学系の設計を進めている。

またレーザーアブレーションによる中性粒子の生成効率を、分析電磁石によりイオンと中性粒子を振り分けて調べた。本研究に用いた小型2.45GHz-ECRイオン源は、RF導入部を径方向入力としている。ECRプラズマ閉じ込めを永久磁石で行っており、小型軽量化が図られている。レーザーアブレーションにより抽出した粒子は軸方向からECRプラズマ内に導入される。ECRプラズマによるレーザーアブレーション抽出粒子の捕獲効率を測定した。実験結果から小型高輝度金属イオン源の実用化に対する目処が得られた。この研究成果を元に、レーザー生成粒子を既存の超伝導14.5GHz-ECRイオン源のECRプラズマ中にトラップさせる実用的装置の開発段階に進んでいる。
ラテンアメリカの安定化政策と地域経済統合および新経済開発戦略

平成十年度は、計画にしたがって、ラテンアメリカ諸国が新たな成長基盤を形成する上であマクロレベルでの安定性とミクロレベルでの構造改革の相互作用、両立可能性を理論的に検討し、ラテンアメリカ地域における国際投資(直接投資・ポートフォリオ投資)と流れを分析することに努めた。その過程で、内生的関税決定理論などの貿易政策決定過程のモデル分析の地域経済統合分析への応用可能性に着目し、重点的に研究を進めた。その結果以下の二点を成果として得た。第一の点は、九年度の研究成果として確認した、世界経済への統合度の上昇(市場志向政策への転換・対外開放政策)がもつラテンアメリカ経済への不安定化作用に対して、地域経済統合がもつ一定の緩和効果の理論的確認である。これには市場拡大という規模の経済が持つ投資誘発効果が寄与している。ただし実証的確認は今後の課題として残されている。第二の点は、安定化政策・地域経済統合の進展過程における国内政治経済構造の分析の重要性である。世界経済への統合度の上昇がもたらす不安定性は、国内政治上の圧力の在り方によって持続可能性が左右される。このことは、ラテンアメリカ各国間における政策の進展の差(特にブラジルとアルゼンチン)を根拠づける上で重要となる。これらの点については、平成十年十一月のラテンアメリカ政経学会(於神戸大学)における報告としてまとめた。同報告は学会当日における議論や、その後の改定した草稿について他機関研究者から受けたレビューをふまえて、十一年度の早い時期に論文として発表する計画である。平成9年度は、計画にしたがって第一にラテンアメリカにおける地域経済統合の動きについての政治経済学的分析、第二に同地域の近年の経済パフォーマンスの重層的検討を試みた。達成した成果は以下のとおりである。第一の点は、ラテンアメリカ地域の近年の経済パフォーマンスの分析から、世界経済への統合度の上昇がもつ不安定化要因を確認した。経済のグローバル化の進展は、各国を世界経済に統合している。発展途上諸国の場合も、地域を問わず1980年代以来の自由主義政策(市場志向型政策)への転換によって、植民地期以来再び世界経済への統合度を高めている。このような統合による経済の相互依存、あるいは世界市場への編入は、発展途上諸国にとってもはや国内景気や成長を最重視した自律的経済政策・開発政策の追求を困難にしている。そのことは端的に94年末からのメキシコ金融危機や、97年後半からのアジア通貨・経済危機が示していることである。世界市場への統合は発展途上諸国に大きなチャンスを与えると同時に、そこでの調整の急激さと市場参加者の期待の不安定さは大きな制約となっている(研究発表「国際資本移動と発展途上国経済の成長・安定」)。第二の点は、世界経済への統合によって、発展途上諸国が直面せざるを得ないそのような問題に対して、ラテンアメリカ諸国おける地域経済統合がもつ一定の緩和効果の確認である。メキシコにおいてNAFTAは輸出の拡大と投資の再流入によって国内・対外マクロ均衡の回復に大きな役割を果たしたことが、95-97年の経験によって明らかである。また国内経済安定化のために依然、為替のペッグ制をとるブラジル・アルゼンチンにおいては、MERCOSURは地域規模での生産過程の統合(分業の進展)によって効率化を達成すると同時に、域内各国の産業の市場をも創造している。この点は地域統合の大きな利点となっている。
米国社会と文学が歴史化する「男らしさ」:「戦争後」を生きる「奇形の男性像」研究

当研究は男性性研究の視点による文学研究を発展させるものである。アメリカの最大の試練であった南北戦争前後の歴史を扱う文学作品に注目し、戦争が生み出す「奇形の男性性」がその後に体験することとなった試練を検証した。研究成果は国内及び、米国での研究発表を行い、注目をあつめることができた。成果はまた国内、および米国で発行される雑誌への論文として公開されている。本研究は,米国社会および米国の文学作品を考察するため「男性性研究(Masculinity Studies)」の視点を援用し、これにより明らかになると思われる様々な「奇形の男性像」の問題を考察するものである。これを通じ「男性とはどのような存在か」という普遍的で、同時に現代的な問題の解決に補助金支給期間を通じて、取り組むものである。これを通じ「男性とはどのような存在か」という普遍的で、同時に現代的な問題の解決に取り組むものである。平成19年度の研究においては、19世紀アメリカでこの問題に取り組んだと思われる作家、マーク・トウェインの作品が表す「男性性を規定する大衆」の存在を中心に考察している。トウェインは「大衆」のための文学を書くことを求められ、またそれに自らの使命を認めていた。しかし彼は「大衆」の本質を見抜き、またその存在の横暴さに苦しむことにもなった。トウェインが「大衆」の好奇の視線に自らの姿をさらす「結合双生児」を、自分自身を表す隠喩として数度にわたって作品の核としたのはその理由にもよるだろう。またこの「大衆の視線にさらされる不自由さ」を巡る問題は、当時、南北戦争時の戦場医療により得た肉体的あるいは精神的「不自由さ」を抱えたまま社会に戻らざるを得なかった「奇形の男性たち」のあり方を考察する際にも有効な示唆を与えている。平成20年度は、他の重要な作家による作品の研究、19世紀当時の医学・、社会史等の研究を深めるのはもちろん、成果発表を精力的に行うことを通じさらなる進展に努めたい。なお、平成19年度の研究成果は書籍(長尾輝彦編『文学研究は何のため一英米文学試論集』)所収の論文、学会での口頭発表(東北英文学会第62回大会米文学部門シンポジウム)、およびその原稿を収めた予稿集などにおいて発表した。平成20年度は、一度の研究発表を行い、またその発表を活字にしたものを成果として発表することとなった。また今年度3月に、米国において行った資料収集と、国際学会での発表に向けての話し合いにより、研究を進展させた。平成20年10月、日本マーク・トウェイン協会第12回全国大会でのワークショップ:「ハドリバーグをを堕落させた男」(西南学院大学にて開催)において講師として、この研究の成果の一部を「トウェインはどこにいるのか?」と題して発表した。トウェインが作品において示す、米国社会への視線を論じ、著名な研究者諸氏の批評を仰いだ。また、この発表は『マーク・トウェイン:研究と批評』第8号、(日本マーク・トウェイン協会、2009年発行)にてワークショップの記録として、発表者によるさらなる説明を加えた上で発表される。本研究は、米国社会および米国の文学作品を考察するため「男性性研究(Masculinity Studies)の視点を援用し、これにより明らかになると思われる様々な「奇形の男性像」の問題を考察するものである。2009年度の当研究は、「不完全な」男らしさを抱え苦しむ男性の姿を、特に、19世紀、南北戦争後の社会とそれを映し扱う文学作品に注目して考察することを続けた。今年度の当研究の最大の成果は、米国ニューヨーク州エルマイラにあるエルマイラ大学にて開催された、マーク・トウェインの研究情勢について3日間にわたり集中的に討議を行う最大の国際学会(The Sixth International Conference on the State of Mark Twain Studies)での研究発表、および、国際的なトウェイン研究雑誌(The Mark Twain Annual)への論文投稿(審査中)である。研究発表は、マーク・トウェインの顧みられなくなった作品を取り上げ、作品中に反映される南北戦争のわずかな痕跡から、登場人物の男性性のあり方がトウェイン作品を論ずる際の重要な要素として立ち現れることを明らかにしたもので、米国トウェイン研究者からも大きな関心を持って受け入れられた。本補助金支給最終年の平成22年度は、米国の雑誌への論文掲載、米国の学会を含む三度の研究発表という成果を残すことができた。これらにより、当研究が米国でも研究者の間で高い関心を呼ぶ、価値のあるものであることを明らかにすることができたと考える。米国の雑誌、The Mark Twain Annualに掲載された論文は、2009年に米国ニューヨーク州エルマイラ大学で開催されたThe Sixth International Conference on the State of Mark Twain Studies.において注目された論考である。

南北戦争において損なわれた身体の表象を通じてマーク・トウェインが表出する、「奇形の男性性」の苦しみと、その米国における重要性を論じたものである。この論文が米国雑誌へ掲載されたことは、当研究の重要性を証明していると考える。今年度行われた三度の研究発表は、すべて今回の研究テーマと関連する、Mark Twainの作品における「身体」の表象を巡るものとなった。特に、米国ジョージア州・アトランタで2010年11月に開催された、South Atlantic Modern Language Assbciation年次大会において、米国という国家の「奇形」の身体性に注日した研究発表をおこなったことは重要であった。いわゆる「結合双生児」と米国のイメージが持つ相似性に関する歴史的な議論から、トウェイン作品を分析し、従来論じられることなかった作者の視点を探ることを試み、注目を集めた。またこれに前後する形で、日本英文学会中部支部大会シンポジアム、および、日本アメリカ文学会中部支部の例会において、この視点をさらに発展させることを意図した課題に結びつけて発表した。現在それに基づいた論文を執筆中である。中である。
歯科臨床における科学的な歯牙動揺検査システムの開発と実用化

本研究では平成7年度に・測定機器の小型化、・新測定機器臨床応用のための基礎データの収集、・測定端子の改良を行なう予定であった。測定機器の小型化については当初市販品を一部改良した機器で若干測定行為を行ったが満足すべき結果が得られず、装置自体のみなおしを行い大幅な改良を加えて一月末に第一号機が完成した。
炎症性破骨細胞の同定とその特異的プロテアーゼに着目した骨破壊防御法の開発

1.LPS刺激により炎症性破骨細胞(iOC)においてIκBζの発現誘導が認められたため、レトロウイルスベクターを用いたRNAi法や過剰発現系を用いて、破骨細胞におけるIκBζの機能解析を行った。2.炎症性骨破壊ではTh17細胞が破骨細胞誘導性T細胞として機能する。そこでTh17細胞におけるIκBζの役割についても検討したところ、Th17細胞分化に伴いIκBζの発現が誘導されることを見出した。IκBζ欠損マウス由来のT細胞では、Th17細胞分化に障害が認められ、今後IκBζを標的としたTh17細胞制御が炎症性骨破壊治療に有効であることを明らかにし、これを報告した(11.研究発表の岡本一男らによる研究成果)。3.樹状細胞でのTLR9シグナルに対するカテプシンK阻害剤の作用機序について検討した。TLR9下流のERK、NF-κB、IRFの活性化は全てカテプシンK阻害剤によって抑えられた。一方、二重標識したTLR9を用いた蛍光共鳴エネルギー転移解析から、CpG刺激によるTLR9の立体構造変化はカテプシンK阻害剤による影響を受けないことが分かり、カテプシンK阻害剤はTLR9下流直下の活性化機序に作用することが示された。4.カテプシンK阻害剤と異なり、アポトーシスを引き起こす効果を持つビスフォスフォネート製剤はiOCに対して抑制効果が低い。iOCを用いた遺伝子発現プロファイルから、抗アポトーシス分子・Bcl-2の高発現がiOCのアポトーシス抵抗性獲得の原因であることが示唆された。このようなiOCの特性を考慮に入れた治療法が炎症性骨破壊治療に必要であることを明らかにした。現代の高齢化社会においては、運動や咀嚼機能と密接につながる硬組織の健康を維持し、健全な寿命を延長することへの要求が高まっている。関節リウマチや歯周病などの炎症性骨疾患では、関節骨や歯槽骨が破壊されて機能障害に到り、日常生活に著しい支障をきたすことから、その制御法開発は急務である。骨組織の維持には骨形成と骨吸収のバランスが重要であるが、関節リウマチや歯周病などの炎症性骨疾患では、破骨細胞性の骨吸収が過剰となり異常な骨量減少を生じることが示されている。これまでに、骨粗鬆症において破骨細胞を有効に制御する治療剤が、炎症性骨破壊の治療においては有効性が低いことが指摘されており、その原因として、炎症性サイトカイン存在下に分化した破骨細胞が、apoptosis耐性となっていることが報告されるなど、炎症疾患部位で進行する破骨細胞性の骨破壊を制御するためには、新しいアプローチが必要である可能性が浮上していた。我々はまず、予備研究として、骨溶解酵素のなかでも特に主要であることが遺伝学的に示されているカテプシンKの新規阻害剤を開発して、in vitroでその効果の詳細を確認するとともに、ラット関節リウマチモデルにおいて本カテプシンK阻害剤を用いた治療実験を行い、種々の病理学的検討から、新規阻害剤が炎症性骨破壊の制御に有効であることを明らかにし、これを報告した(Asagiri et al.,Science 319:624-7,2008)。我々が開発した経口投与可能な新規カテプシンK阻害剤NC-2300は、in vitroで分化誘導した破骨細胞の骨吸収を顕著に抑制し、閉経後骨粗鬆症の動物モデルである卵巣摘出ラットにおける全身性の骨粗鬆症を抑制することが明らかにされている。昨年度では、この新規阻害剤が炎症性骨疾患に及ぼす効果をラットのアジュバント関節炎モデルにおいて検討し、この阻害剤が骨破壊だけでなく炎症までも顕著に抑制することを見いだし、カテプシンKの意外な免疫機能の発見に成功した。本年度は、カテプシンK阻害剤が自己免疫性疾患を制御する作用点に関する解析を進めた結果、破骨細胞分化を促進するTh17細胞の抑制が重要な作用点であることが明らかになった。さらに、カテプシンKによるTh17細胞の制御機構を詳細に検討した。そして、自己免疫反応の初期に作動する自然免疫活性か受容体のうち、Toll-like receptor 9による樹状細胞の活性化経路として知られているNFkB, MAPK, IRFなどのすべての経路に障害があることがわかった。抑制される樹状細胞の機能としては、特に炎症性サイトカインと考えられているIL-6, IL-12, IL-23の産生が強く抑制されることが明らかになった。また、今回のアジュバント関節炎の実験において、カテプシンK阻害剤と作用を比較するために用いたビスフォスフォネート製剤の破骨細胞への作用を検討した際、炎症刺激を受けた破骨細胞には作用が弱いことを明らかにした。今後、この炎症性破骨細胞の性状についても解析を進める。

IκBζ欠損マウス由来のT細胞では、Th17細胞分化に障害が認められ、今後IκBζを標的としたTh17細胞制御が炎症性骨破壊治療に有効であることを明らかにし、これを報告した(11.研究発表の岡本一男らによる研究成果)。3.樹状細胞でのTLR9シグナルに対するカテプシンK阻害剤の作用機序について検討した。TLR9下流のERK、NF-κB、IRFの活性化は全てカテプシンK阻害剤によって抑えられた。一方、二重標識したTLR9を用いた蛍光共鳴エネルギー転移解析から、CpG刺激によるTLR9の立体構造変化はカテプシンK阻害剤による影響を受けないことが分かり、カテプシンK阻害剤はTLR9下流直下の活性化機序に作用することが示された。4.カテプシンK阻害剤と異なり、アポトーシスを引き起こす効果を持つビスフォスフォネート製剤はiOCに対して抑制効果が低い。iOCを用いた遺伝子発現プロファイルから、抗アポトーシス分子・Bcl-2の高発現がiOCのアポトーシス抵抗性獲得の原因であることが示唆された。このようなiOCの特性を考慮に入れた治療法が炎症性骨破壊治療に必要であることを明らかにした。
地域で生活をする透析患者の災害時要援護必要度の尺度開発

糖尿病性腎症による透析患者の増加と高齢化に伴い、災害時に自ら支援を求められない患者の増加への対応不足が危惧されている。本研究では、要援護透析患者を事前に見つけるための尺度開発を目的とした。阪神・淡路大震災と東日本大震災を経験した看護師・患者を対象に半構成面接を行い、質的帰納的に分析した結果、【身体的状況】【精神的状況】【災害対応能力】【人的環境】【住居環境】【地域活動】の6つの視点が得られた。1.文献検討1)国内における透析看護師の災害に対する取り組み状況を明らかにするために、医中誌にて<透析><災害><看護>のキーワードを用いて原著論文の検索を行った。この結果より、日本における災害時に取り組みでは、透析中の避難や緊急離脱に関する教育とその評価が主として取り組まれていることが分かった。また、対象となった文献のほとんどが原著論文とされていても研究の手続きは不十分であり、概念分析の基礎資料とならなかった。2)海外での取り組みを中心に、本研究の概念枠組みを確認するために、文献検討を行った。まず、災害時に支援が必要とされる脆弱な状態(vulnerability)の概念を明らかにすることを目的として取り組んだところ、看護支援ではなく国による福祉の視点での介入に関係するキーワードであることがわかった。また、概念が大きすぎるため、disaster preparednessに絞ることとした。その他、災害時の透析、看護支援について検索しているが、文献だけで概念分析を行うには、災害看護学は発展途上の状態であることがわかった。そのため、Hybrid Model (Barcott & Kim, 2000)を用い、文献検索以外にフィールドワークを行う必要性が明らかになった。2.《調査1》《調査2》:Hybrid Modelにて概念分析を行うため、調査1と調査2については、概念分析のフィールドワークにて明らかにすることとした。そのため、フィールドワークにいけるよう現場との交渉を実施している。3.研究成果発表:学会以外では、神奈川県の保健福祉事務所と共に、地域住民を対象とした災害時の活動の講演を行った。本研究の成果の一部も地域住民に還元した。ハイブリッドモデルを使用し、文献検索とフィールドワークを行った。フィールドワークでは、都市型災害における大規模自然災害時の初回透析について、阪神・淡路大震災の被災体験を持ち、現在も透析室の看護師として従事している看護師7名を対象に半構成的インタビューを実施し逐語録を作成した。更に、日常の透析の状況を観察した。また、阪神・淡路大震災の被災体験を持ち、現在も透析を受けている患者7名を対象に、グループフォーカスインタビューを実施し、逐語録を作成した。インタビューの実施状況についてビデオ撮影を行った。それぞれの逐語録とビデオ撮影の客観的状況から、災害時の初回透析に向けた要援護に必要な主要概念を抽出した。《病院で優先した治療》《自助力の高い患者・家族の判断と行動》《災害時要援護者についての今後の課題》《情報伝達の限界と想定外の連絡》《患者自身の災害に向けた心構え》《病院施設での災害時対策の変化》《個人情報を扱う難しさ》《地域におけるネットワーク構築の必要性》《行政への役割期待》《生活場所におけるジレンマ》《透析患者の心身のニーズ》《経験の活用の必要性》《功を奏した事象》がスムーズな初回透析にかかわる主要な概念として抽出された。更にスムーズな初回透析を妨げる事象として、身体的状況として《高齢化に伴う課題》《基礎疾患としての糖尿病と合併症》《自分で情報を獲得できない状況》、精神的状況として《災害に向けた消極的準備状況》《透析患者であることを隠したい気持ち》、社会的状況として《コミュニティーの崩壊》《民生委員への役割期待と現状》等が抽出された。そして、文献検索とフィールドワークの結果を統合し、透析患者に必要な災害時の支援の概念について研究メンバーで検討を行った。研究の成果は、2つの学会で発表するとともに、行政保健師に知識を還元した。【具体的内容】災害時要援護者必要度の視点は、1.患者の状況、2.患者の環境、3.地域の3つの視点でまとめられた。1.患者の状況は5つの視点:《身体》□糖尿病がある□視聴覚障害がある□下肢の壊疽や切断がある□高齢である《ADL》□一人で透析に来ることができない□一人で透析に通う際、車いすを使用している□一人で透析に通う際、枕を使用している《精神》□生きる意欲がない□自分で自分を守る覚悟がない□助けを求めようと思わない《認知》認知症である□口頭で透析条件を言えない□日々の管理が悪い《災害時対応能力》□カリメートを3日以上持っていない□

配給された非常食から、自分に適した飲食を摂ることができない□災害時の透析情報の入手方法を知らない□災害時の透析情報を入手できる能力がない□透析時の支援を自分から発信できないであった。2.患者の環境は5つの視点:《家族・親戚》□独居である□同居者も高齢者である□同居者に助けてもらえるような良い関係性がない□徒歩圏内に交流のある親戚がいない《支援者》□訪問看護・訪問介護を利用していない□災害時に相談できる人がいない□日々の透析や生活で決まった支援者がいない《近隣》□民生委員を知らない□自分が透析をしていることを近所の人か民生委員に話せていない《行政》□保健師と面識がない□福祉職と面識がない《住居》□高層ビルに住んでいる□マンションの5階以上に住んでいる□1981年建築以前の古い住居に住んでいるであった。3.地域では、□向こう三軒両隣との付き合いがない□自治会に加入していない□自治会が機能していない□地域の祭りや行事に参加していないという具体的な項目が挙げられた。【意義】新規透析患者の半数以上が糖尿病を伴い高齢化の一途をたどっていることから、医療と生活の広い視点で要支援者を日ごろから把握しておく必要性は高く、項目を網羅できたことは有意義である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
消化管粘膜細胞保護に果たす抗酸化防御機構の役割

平成5年度の研究で以下の知見を得、内科、消化器病あるいは生理学関連雑誌にその成績を発表、一部は投稿中および投稿準備中である。1.活性酸素の細胞傷害機序:活性酸素の細胞傷害は過酸化水素(H202)がmediatorであり(Am.J.Phy-siol.1987;253:G40-G48)、H202は細胞内グルタチオン酸化還元系で消去れるが(Am J Physiol 1991;261:G921-G928)、細胞内GSH系で消去しきれない過量のH202は胃粘膜細胞傷害を惹起し、この傷害は細胞内Fe(III)からFe(II)への転換により仲介される(Gastroenterlogy 1993:104:780、Gastronte-ro; Jpn 1993:28:132-138)。これは胃粘膜細胞のみならず、血管内皮細胞に対する活性酸素の傷害性にも共通した機序である(J.Cell Physiol(印刷中))・2.細胞内SODの抗酸化防御因子としての役割:銅イオンのキレート剤であるdiethyldithiocarbamateは選択的に細胞内Cu,Zn-SODを阻害しH202傷害の増悪をきたす(J Clin lnvest 1994;93:331-338)。従って、細胞内Fe(III)のFe(II)への還元(Gastroenterology 1993:104:780)に細胞内スーパーオキシド(02-)の産生が関与するが、これは細胞内02-の産生源のひとつと考えられているxanthine oxidase系とは独立した過程である(J Clin lnvest 1994;93:331-338)。4.細胞傷害に果たす過酸化脂質の役割:有機パーオキシドであるtert-butyl hydroperoxideを負荷した場合、用量依存性に細胞の過酸化脂質の産生が促進されるが、脂質過酸化は細胞傷害に先行する。鉄イオンのキレート剤が細胞傷害のみならず脂質過酸化を抑制することにより、脂質過酸化は細胞傷害の一因と判断される(1994年米国消化器病学会発表およびGastroenterolgy(投稿中))。5.エタノール(EtOH)の胃粘膜細胞傷害にはたす活性酸素の役割および細胞内GHS酸化還元系のEtOHに対する保護作用を示した(日本消化器病学会雑誌1993;90:1866、投稿準備中)。
流体力学的ストレスによる動脈変化-内皮細胞の重要性について

本研究は血流がどのように血管の構築を変えるのか,ラット・家兎の総頚動脈を使用し,動静脈吻合による血流変化を用いた実験により明らかにした.[方法]ラット,家兎の総頚動脈を用いた.左総頚動脈に頚静脈と内吻合を作成し血流負荷を行った.実験計画は次の3つである.1)負荷後1時間から30週まで形態学的検討を行った.2)バルーンカテーテルにより内皮剥離を行った後内吻合を作成し血流負荷を行い形態学的に検討した.3)家兎総頚動脈において内吻合を作成し血流負荷を行った後4週で内吻合を閉じ血流負荷をもとにもどした.5ないし6週後屠殺し光顕的及び電顕的に検討した.これを2回繰り返したものと,3回繰り返したものを作成し同様に形態学的に検討した.[結果]1)12時間を過ぎると内皮細胞は活発化し,3日で内皮細胞の増殖をみた.3日には内皮細胞の基底膜側細胞膜にしばしば楔型の突出部が認められ,しばしば内弾性板に直接侵入していた.大きく長い突出は時に内弾性板を貫き中膜に達していた.7日には明らかな内弾性板の離開が見られ,その部位の中膜平滑筋細胞の走行の乱れを認めた.4週では離開はさらに著しくなり,中膜平滑筋細胞の走行の乱れと肥大と増殖を認め,内径は拡大し改築はほぼ完成した.その後30週まで内径は血流とバランスをとりながら拡大し,中膜は壁張力を補う様に改築を示した.2)内皮細胞を剥離するとこれら血流による動脈改築は生じなかった.3)血流負荷の増減により動脈に内膜肥厚を作成することができた.[考察]内皮細胞は血流負荷後3日で内弾性板を破り,7日でさらにその部分を広げ,それにつれて中膜平滑筋細胞の再構築が生じていることがわかった.したがって血流による動脈拡大は血流により活性化した内皮細胞による動脈改築であると考えられた.本研究は血流がどのように血管の構築を変えるのか,ラット・家兎の総頚動脈を使用し,動静脈吻合による血流変化を用いた実験により明らかにした.[方法]ラット,家兎の総頚動脈を用いた.左総頚動脈に頚静脈と内吻合を作成し血流負荷を行った.実験計画は次の3つである.1)負荷後1時間から30週まで形態学的検討を行った.2)バルーンカテーテルにより内皮剥離を行った後内吻合を作成し血流負荷を行い形態学的に検討した.3)家兎総頚動脈において内吻合を作成し血流負荷を行った後4週で内吻合を閉じ血流負荷をもとにもどした.5ないし6週後屠殺し光顕的及び電顕的に検討した.これを2回繰り返したものと,3回繰り返したものを作成し同様に形態学的に検討した.[結果]1)12時間を過ぎると内皮細胞は活発化し,3日で内皮細胞の増殖をみた.3日には内皮細胞の基底膜側細胞膜にしばしば楔型の突出部が認められ,しばしば内弾性板に直接侵入していた.大きく長い突出は時に内弾性板を貫き中膜に達していた.7日には明らかな内弾性板の離開が見られ,その部位の中膜平滑筋細胞の走行の乱れを認めた.4週では離開はさらに著しくなり,中膜平滑筋細胞の走行の乱れと肥大と増殖を認め,内径は拡大し改築はほぼ完成した.その後30週まで内径は血流とバランスをとりながら拡大し,中膜は壁張力を補う様に改築を示した.2)内皮細胞を剥離するとこれら血流による動脈改築は生じなかった.3)血流負荷の増減により動脈に内膜肥厚を作成することができた.[考察]内皮細胞は血流負荷後3日で内弾性板を破り,7日でさらにその部分を広げ,それにつれて中膜平滑筋細胞の再構築が生じていることがわかった.したがって血流による動脈拡大は血流により活性化した内皮細胞による動脈改築であると考えられた.
霊長類記憶機構の解明：ウイルスベクターを用いた光遺伝学と高磁場ｆＭＲＩの融合研究

本研究は、霊長類下部側頭葉の神経細胞群が、記憶の符号化・想起時に果たす役割を、光遺伝学的手法を用いて、その神経細胞活動を制御することで、明らかにすることが目的である。研究期間内においては、下位目標を含め以下4点を達成した。1.ラット小脳プルキンエ細胞の光遺伝学的操作及び血圧との因果関係の証明、2.霊長類用オプトロード(光ファイバー内包ガラス被覆式タングステン電極)の開発、3.霊長類及びげっ歯類の運動皮質におけるウイルスベクターに搭載された内部プロモーターの機能解析、4.霊長類及びげっ歯類の視床への光遺伝学の適用と機能的磁気共鳴画像(opt-fMRI)の取得条件の最適化、である。本研究は、霊長類下部側頭葉の神経細胞群が、記憶の符号化・想起時に果たす役割を、光遺伝学的手法を用いて、その神経細胞活動を制御することで、明らかにすることを目的としている。平成24年度においては、前年度に立ち上げた実験系を利用して、以下2点を中心に推進した。個別に記載する。1、In vivo遺伝子導入用ウイルスベクターの改良前年度までは遺伝子導入用ウイルスベクターとして主にレンチウイルスベクターを使用してきたが、精製の容易性、組織障害性、感染の広がり等を考慮し、アデノ随伴ウイルスベクターを導入した。CaMKIIaプロモーター制御下にチャネルロドプシン(ChR2-HAまたはChIEF-HA)とハロロドプシン(eNpHR3.0-EYFP)を共発現するセロタイプ5型のアデノ随伴ウイルスベクターを作製した。AAV5-ChR2/eNpHR3.0-EYFP、AAV5-ChIEF/eNpHR3.0-EYFPの2種のベクターをラットの視床に接種し、光ファイバー内包ガラス被覆式タングステン電極(Tamura, Ohashi et al., 2012)で光照射・電気生理学記録を実施したところ、2種のベクター共に青色光照射で神経細胞活動の活性化・橙色光照射で神経細胞活動の抑制が可能であることがわかった。さらに組織学的にもチャネルロドプシン及びハロロドプシンの共発現を確認できた。2、光遺伝学的機能的磁気共鳴画像法の検討上記新ウイルスベクター及びレンチウイルスベクターをラットの視床に接種し、光照射下にてMRI撮像を実施し、BOLD信号の取得を試みた。特定の条件下において、BOLD信号の取得に成功したが、同時に各条件の最適化が必要であることが判明した。上記の他、電気生理学的記録、X線撮影、MRI画像などを組み合わせて、マカクザルの下部側頭葉等、狙った脳部位にウイルスを接種する方法を開発した。平成25年度においては、前年度までの成果を踏まえ、主に以下2点を推進した。それぞれ個別に記載する。1、サルにおける光遺伝学的機能的磁気共鳴画像法(opt-fMRI)の検討昨年度に構築したアデノ随伴ウイルスベクター(AAV5-CaMKIIa-ChIEF-HA-P2A-eNpHR3.0-EYFP-WPRE-hGHpA)及びレンチウイルスベクター(Lenti-CaMKIIa-ChIEF-tdTomato-WPRE)をサルの視床に接種した。接種後約40日を経て、オプトロードを用いて、電気生理学的に青色光刺激反応性の神経細胞の存在を確認した。続いて、同定した反応性の神経細胞が存在する領域の青色光刺激下/非刺激下(block design)において、麻酔下にて機能的磁気共鳴画像の取得を複数回試みた。しかしながら、BOLD信号は、刺激直下(視床)及びその投射先(大脳皮質)においても、その検出は困難であった。2、ラットにおける光遺伝学的機能的磁気共鳴画像法(opt-fMRI)の検討上記サルの結果を踏まえ、opt-fMRIの条件を最適化するために、再度ラットを用いた検討を実施した。結果、再現性良くBOLD信号を得るためには、1)オプシン蛋白質の高発現が必要、2)光照射は広範囲である方が良い、3)光強度(ワット数)には最適値がある(一定値を越えるとBOLD信号の取得が困難となる)、が明らかとなった。今後は上記知見に基づいて、記憶課題遂行中のマカクザルに光遺伝学的手法を適用し、記憶想起と霊長類下部側頭葉の神経細胞群の因果関係を解明する予定である。

平成23年度においては、青色半導体レーザー(独オミクロン社製)を導入し、実験系の立ち上げ及び予備的検討等を実施した。以下、個別に記載する。1、ラットを用いた光遺伝学実験系の確立レンチウイルスベクターを用いて、ラット小脳プルキンエ細胞特異的にチャネルロドプシン2及びハロロドプシンを発現させ、その神経細胞活動を光照射により制御可能であることを示した。また、小脳第9小葉のプルキンエ細胞を特異的に標的とすることで、神経細胞活動だけではなく、血圧の制御をも可能にした。2、サルへの遺伝子導入と新型オプトロードの開発3頭のマカクサルを用い、MRIで同定したその視床及び大脳皮質に対し、レンチウイルスベクターによる遺伝子導入(チャネルロドプシン2及びハロロドプシン)を実施した。並行して、光ファイバーを内包したガラス被覆式タングステン電極(オプトロード)を開発した。これにより、サルのような大型動物においても、低侵襲かつ高精度での、光照射・蛍光量測定・電気生理学記録を可能にした。上記2点の他、遺伝子導入効率の向上及び組織毒性の軽減を目的として、レンチウイルスベクターのカラム精製、アデノ随伴ウイルスベクターの導入及び血清型の検討を進めている。以上の結果より、ラットだけではなく、マカクサルにおいても光遺伝学の適用は十分に可能であり、そのための準備段階はほぼ終了したと言える。現段階では、問題なく進展していると言える。マカクサルの使用にあたっては、使用可能個体数に制限があるため、今年度は主にラットを用いて、実験系の確立を行った。また、本研究の実施にあたっては、高品質のウイルスベクター(レンチウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター)の安定した供給、高性能のオプトロード(光照射と電気生理記録を同時に可能にする電極)の作製が必須である。これらの供給体制も確立できたため、研究計画の初年度としての目標は達成できたと言える。今後の方針としては、以下を検討している。1、光遺伝学的機能的磁気共鳴画像法の条件検討及び検討結果に基づいたウイルスベクターの改変機能的磁気共鳴画像法の撮像パラメーター、青色または橙色レーザーの出力、オプトロードの規格、ウイルスベクターの種類(レンチウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター)、プロモーターのタイプ、ウイルス力価等を検討し、再現性良くBOLD信号が得られる条件を同定する。それに基づき、最適なウイルスベクターを改変により得る。2、課題遂行中のマカクザルへの適用課題遂行が可能なマカクザルに対し、上で決定したウイルスベクターを接種する。課題遂行中に様々なタイミングで光照射を行い、光照射と行動との因果関係を明らかにする。1、マカクサルにおいて、視覚対連合記憶課題の遂行に関連した活動を示す神経細胞が多く集まっているとされる下部側頭葉に、再現性良くウイルスベクターを接種するための手法の開発を行なう。2、ウイルスベクター接種により、脳内でチャネルロドプシン2及びハロロドプシンを発現したマカクサルにおいて、光(青色光または橙色光)照射下に機能的磁気共鳴画像法を適用し、BOLD信号の取得を目指す。主にウイルスベクターを作製するための遺伝子工学及び細胞培養試薬、免疫組織化学試薬、光学部品類、動物飼育用飼料を中心とした消耗品類の購入にあてる予定である。
キラルイオン液体の光学選択的溶媒和力を用いたキラル体分離膜の開発

キラルなイオン液体として、アミノ酸をアニオンとして有するアミノ酸イオン液体を設計・合成した。アミノ酸イオン液体を種々の両親媒性分子と複合化したところ、様々なナノ構造を形成する液晶性材料が得られた。特に、アミノ酸アニオンの選択・両親媒性分子の設計・二成分の割合などを適切に調整することで、三次元的ナノチャンネルを有する双連続キュービック相を発現することを見出した。アミノ酸イオン液体はこの三次元的なチャンネル状に組織化されている。この三次元チャンネルはイオン輸送パスとして機能することを明らかとした。生体適応材料や創薬などの研究においてアミノ酸の光学分割は非常に重要であり、より低コストで簡便に分割する手法の開発が未だ求められているのが現状である。そこで本研究では、キラルイオン液体の光学選択的溶媒和力を用いた新規光学分割手法の開発を目指した。分割対象化合物(特にアミノ酸など)のL体・D体をキラルイオン液体中に溶かしこめば、サイズの異なるクラスター構造を形成することが予想される。このサイズの違いを利用して、サイズ選択分離膜を用いることで光学分割を実現できるのではないかと構想した。キラルイオン液体としてはアミノ酸イオン液体に着目した。サイズ選択分離膜としては自己組織的に三次元ナノチャンネル構造を形成する双連続キュービック液晶に着目した。種々のアミノ酸イオン液体を合成し、両親媒性化合物と複合化した。複合体の液晶性や分子集合構造を調べた。構造解析は、偏光顕微鏡観察・示差走査熱量測定・X線回折測定を用いて行った。複合体はイオン液体のイオン構造や両親媒性分子の分子構造の違いによって多種多様のナノ集合構造を形成した。それらの検討の中で、適切にイオン液体と両親媒性の化合物の組み合わせることで目的の双連続キュービック液晶相を発現することに成功した。得られた複合体の液晶性の詳細な検討から、双連続キュービック液晶構造内において、キラルなイオン液体は三次元的なナノチャンネル状に組織化されていることがわかった。アミノ酸イオン液体の物理化学的な性質を詳細に調べたところ、アミノ酸イオン液体の高い水素結合能が双連続キュービック相の発現に重要であることを明らかとした。これらの結果は、アミノ酸イオン液体の新しい可能性として学術的に非常に興味深く、現在、海外学術誌へ論文として結果を投稿中である。今後、これらのナノチャンネル構造を利用することで、ゲスト分子の光学分割分離膜への展開へ繋がれば非常に興味深い。本研究では、分割対象化合物(特にアミノ酸など)のL体・D体のそれぞれがキラルイオン液体中で形成するイオンクラスター構造のサイズの違いを利用し、サイズ分離膜による高効率な光学分割を目指す。分離膜によるラセミ体の光学分割ができれば、薬剤などの光学活性な材料の合成・精製を非常に簡便かつクリーンに行うことができると考えられる。高効率なサイズ分離能を有する分離膜を構築するにはナノレベルでオーダーの揃ったチャンネル構造の構築が不可欠である。このようなナノ構造を構築する手法として、液晶性分子の自己組織化に着目した。特に、ナノ相分離型の液晶相の中でも、三次元的なナノチャンネル構造を形成する双連続キュービック構造が最適と考えた。光学分割を達成するには、ナノチャンネルへのキラル認識能の導入が不可欠である。キラル認識能を導入するにあたり、キラルなイオン液体の利用が有用であると考えた。キラルなイオン液体としてはアミノ酸をアニオンとして有するアミノ酸イオン液体に着目した。既報の合成ルートに従うことでキラルな構造を有するアミノ酸イオン液体の合成を行った。このイオン液体と種々の両親媒性化合物を複合化させ、それらの分子集合構造を調べた。それらの検討の中で、目的の双連続キュービック液晶相を発現するイオン液体と両親媒性の化合物の組み合わせの指針を立てることに成功した。この双連続キュービック液晶構造内において、キラルなイオン液体は三次元的なナノチャンネル状に組織化されている。今後、これらのナノチャンネル構造を利用することで光学分割分離膜への応用を目指す。本研究の目的を達成するにあたり3つの課題がある。1)双連続キュービック構造を形成するキラルイオン液体と両親媒性分子の組み合わせの探索。2)得られた液晶構造の固定化手法の確立。3)実際に分離能があるかどうかの評価。である。平成23年度の一年間において、最初の課題1)は達成することができた。双連続キュービック相は非常に珍しい液晶相の一種であり、双連続キュービック相を発現する液晶材料のデザインは一般的に非常に難しいとされている。それゆえ、その難題をクリアできたことを考慮すると、研究の目的達成への過程はおおむね順調に進展していると言える。