hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳中脳 : 脳機能発達のチェック機構

脳機能の発達は、回路の発達を意味する。回路形成の分子機構に関しては研究が進展してきたものの、では機能の仕上がりを脳のどこでチェックしているのかという命題に関しては、そのような研究すら見ない。そこで、我々は、究極、機能の仕上がりが回路の仕上がりの唯一の確証であることに鑑み、小児自閉症をはじめとする広汎性発達障害の基礎研究を通して、機能の仕上がりのチェック機構である「脳の中の脳」部分を探し当てることを企図した。配線の異常や機能低下を感知することは、このようなチェック機構の存在を示唆し、配線異常を作る実験パラダイムから、このようなチェック機構に関わる脳部位や分子が抽出される可能性が高い。そこで、脳神経切断モデルを一つの中心的実験パラダイムとして、この分子神経機構に迫り、広汎性発達障害の原因解明の一助としたい。我々は、これまでに、発達過程のサルのPET(ポジトロンエミッショントモグラフィー)計測を目的としたシステム開発、サル・ヒトを用いた脳タスク・シナプス可塑性のPET研究、精神神経疾患の病態・治療に関するPET研究を進めてきた。平成13年度の研究により、脳局所の物理的な破壊とモノアミン系を選択的に部位特異的に生後直後に破壊するパラダイムを開発して、c-fos発現などにより、脳のどの部位の活動が上昇するかについて検討し、これまでのところ、ラット脳前頭葉の1mm程度の局所破壊においては、対側の内嗅領野などにc-fos発現が上昇し、この部分の神経活動の亢進を意味した。このパラダイムを出生直後のラットにセロトニン系の選択的破壊薬である5,7-dihydroxy-tryptamineなどの投与を用いて、現在、追跡中である。すでに、この操作により行動異常の見られる動物ができ、モノアミン系を賦活するテトラハイドロバイオプテリンにより、異常行動が改善されることが判明している。
酸化チタン・酸化亜鉛の光照射による一重項酸素等の活性酸素生成の定量的検討

これまで酸化チタンおよび酸化亜鉛の光照射によりヒドロキシルラジカルが生成し,殺菌や有機物の分解にあずかるとされてきた.ヒドロキシルラジカル生成の根拠としてはESRスピントラップ法によりヒドロキシルラジカルの付加体が検出されたことである.しかし,同一の付加体が一重項酸素酸化によっても生成することが明らかになっているので,酸化チタンおよび酸化亜鉛の光照射によるヒドロキシルラジカル生成の根拠は不確実なものとなっている.我々は,酸化チタンおよび酸化亜鉛の光照射下でオレイン酸メチルが酸化され,一重項酸素酸化特有の生成物を与えること,同様の光照射下で尿酸は酸化されるがブチルヒドロキシトルエンは酸化されないことから,酸化チタンおよび酸化亜鉛の光照射により生成する活性酸素種はヒドロキシルラジカルではなく一重項酸素であることを明らかにしている.光照射を受けた酸化チタンおよび酸化亜鉛から,酸素への電子移動によりスーパーオキシドも生成するので両者を以下の通り定量した.オレイン酸メチル(18:1Me)の100mMエタノール溶液にTiO2, ZnO微粒子をそれぞれ懸濁させ,これに室温・大気下でUVA照射を行った.反応液中のオレイン酸メチルヒドロペルオキシド(18:1Me-OOH)の生成を化学発光検出器付きHPLCにて分析した.熱分解で一重項酸素を定量的に発生させるナフタレンエンドペルオキシド(NEPO)を用いて18:1Meの酸化を行い,系での一重項酸素と18:1Meの反応効率を求め,TiO2, ZnOへの光照射によって生成する一重項酸素の量を推定した.スーパーオキシドの生成量はその2次産物である過酸化水素を定量する事により評価した.TiO2からは一重項酸素の生成が多いことが明らかになった.一方,ZnOからはスーパーオキシドが一重項酸素よりも多く産生した.これまで酸化チタンおよび酸化亜鉛の光照射によりヒドロキシルラジカルが生成し,殺菌や有機物の分解にあずかるとされてきた.ヒドロキシルラジカル生成の根拠としてはESRスピントラップ法によりヒドロキシルラジカルの付加体が検出されたことである.しかし,同一の付加体が一重項酸素酸化によっても生成することが明らかになっているので,酸化チタンおよび酸化亜鉛の光照射によるヒドロキシルラジカル生成の根拠は不確実なものとなっている.我々は,酸化チタンおよび酸化亜鉛の光照射下でオレイン酸メチルが酸化され,一重項酸素酸化特有の生成物を与えること,同様の光照射下で尿酸は酸化されるがブチルヒドロキシトルエンは酸化されないことから,酸化チタンおよび酸化亜鉛の光照射により生成する活性酸素種はヒドロキシルラジカルではなく一重項酸素であることを明らかにしている.光照射を受けた酸化チタンおよび酸化亜鉛から,酸素への電子移動によりスーパーオキシドも生成するので両者を以下の通り定量した.オレイン酸メチル(18:1Me)の100mMエタノール溶液にTiO2, ZnO微粒子をそれぞれ懸濁させ,これに室温・大気下でUVA照射を行った.反応液中のオレイン酸メチルヒドロペルオキシド(18:1Me-OOH)の生成を化学発光検出器付きHPLCにて分析した.熱分解で一重項酸素を定量的に発生させるナフタレンエンドペルオキシド(NEPO)を用いて18:1Meの酸化を行い,系での一重項酸素と18:1Meの反応効率を求め,TiO2, ZnOへの光照射によって生成する一重項酸素の量を推定した.スーパーオキシドの生成量はその2次産物である過酸化水素を定量する事により評価した.TiO2からは一重項酸素の生成が多いことが明らかになった.一方,ZnOからはスーパーオキシドが一重項酸素よりも多く産生した.
ヘテロ金属内包フラーレンの電子状態

昨年度は異なる種類の金属を内包したヘテロ金属内包フラーレンとしてHoTm@C_<82>を生成・単離し、そのXANESの測定を行った。その結果、どちらの金属も3価の状態にあることが明らかになった。本年度は異種金属の電荷状態が互いに異なるような系を構築するために、2価と3価がそれぞれ大変安定であるCaとHoを内包させる原子として選び、CaHo@C_<82>の生成・単離を行い、電荷状態を決定することを目的とした。CaとHoを含んだ炭素ロッドのアーク放電によってススを作成し、そこからフラーレン成分をトリクロロベンゼンで抽出した。これを高速液体クロマトグラフィーの手法により分離し、CaHo@C_<82>を2種類単離することができた。単離できたかどうかは、質量スペクトルによって確認した。非ランタノイドとランタノイドの金属を同時に内包した金属フラーレンの生成・単離は今回の例が最初である。次に電子状態を調べるために、吸収スペクトルの測定を行った。紫外-可視-近赤外吸収スペクトルは、炭素ケージの電子状態を反映している。したがって、内包される金属原子から炭素ケージに何個の電子が移動しているかによって大きく異なる特徴を有する。Tm_2@C_<82>やHoTm@C_<82>では、内包される金属が異なるにも関わらず吸収スペクトルは非常に良く似ていた。これは、どちらのフラーレンにおいても、内包金属原子からケージへ6個の電子が移動していたからである。CaHo@C_<82>の吸収スペクトルは二つの異性体のどちらも、ケージが6-の電荷状態にある金属フラーレンと異なっていた。これは、Caが2価、Hoが3価でケージが5-になっているという事を示唆しているものと考えられる。つまり、当初の目的どおりに内包される金属の価数が異なるものを生成できたと考えられる。本年度はHoTm@C_<82>を生成・単離し、金属原子の価数をXANES測定により明らかにすることができた。これまでの研究で、f電子に起因する蛍光の測定からEr_2@C_<82>においては金属原子が3価の状態を取っていることが明らかにされている。吸収スペクトルがEr_2@C_<82>のものと非常に良く似ていることから、HoTm@C_<82>においてもHoとTmが3価の状態になっていることを我々は推定してきた。しかしながら、それはあくまでも推定であって直接に金属が3価の状態を取っているという証拠を示すことが必要とされてきた。そこで、もし金属原子の内殻吸収スペクトルを測定することができれば金属原子の価数を明らかにすることができると考え実験を行った。HoやTmが3価の状態を取っていることが明らかなTm_2O_3やHo_2O_3のXANESのスペクトルをHoTm@C_<82>のものと比較した。その結果、吸収ピークのシフトは全くといっていいほど観測されず、HoTm@C_<82>において金属原子はそれぞれ3価の状態であることが確かめられた。また、同時に測定を行ったTm_2@C_<82>においてもTmは3価の状態を取っていることが分かった。一方で、金属原子を1個だけ含むTm@C_<82>においては、XANESの吸収ピークが7eVほど低エネルギー側にシフトすることが確認された。これは、Tm@C_<82>においてTmが2価の状態を取っているとするこれまでの様々な測定に基づいた報告と一致する結果であった。同じC_<82>というケージに内包されていながら、金属原子の個数が変わる事によって価数に変化が生じているという結果は非常に興味深い。
マックス・ニューハウスをめぐる音楽とサウンド・アートの境界線

本研究の目的は、20世紀後半に活動した米国のアーティスト、マックス・ニューハウスMax Neuhaus(1939-2009)に関する調査・分析を通して、彼をめぐる「音楽」と「サウンド・アート」の境界線を再構築することである。そして、「ニューハウスに関する記述において、音楽とは何か」という問いに対する解答を提出する。具体的な検証作業として、第一に、ニューハウス自身の著述における「音楽」への言及・論及の収集・分析を行う。第二に、西洋音楽史書におけるニューハウスへの言及・論及を収集し、サウンド・アートに関する先行研究との比較を行う。
省エネルギー社会を実現するための高性能熱電変換ホイスラー薄膜の基礎的研究

熱電材料として注目されているホイスラー型Fe2VAlの熱電特性の向上のために、高温で良好な熱で特性を有する材料の開発およびその薄膜化を試みた。Fe2VAlに対し、様々なドーピング効果、非化学両論効果を試みることにより、正負ともに大きなゼーベック係数の絶対値を得るとともに、最高性能温度の上昇に成功した。また、放射光を用いた材料評価により、これらの大幅な熱電特性の向上は、非化学量論効果による電子構造の変調および局所結晶構造の制御に起因していることをこれまでに明らかにした。また、更なる熱電デバイスの普及を目指して、ホイスラーFe2VAl薄膜の作製技術の確立も試みた。(1)高性能熱電材料Fe2VAl合金の探索従来のFe2VAl合金は熱電性能のピーク温度がおよそ300 K 400 Kであり、熱電デバイスを作製するためには、そのピーク温度を500 K600 Kに向上させることが必要であった。そこで、従来のホイスラー合金の開発方針であるキャリアードープにより電子構造を剛体バンドモデル的に制御することによる熱電特性の向上だけではなく、積極的に電子構造を変化させる非化学両論効果を取り入れることにより、更なる熱電特性の向上を試みた。そこで、Fe2V1+xAl1-x合金を作製し、熱電特性を決定するとともに、置換に伴う熱電特性の変化を議論するために局所結晶構造解析および電子状態を詳細に決定した。その結果、VとAlの置き換えのみでn型およびp型の熱電特性の大幅な向上に成功し、また、そのピーク温度を500 K600 Kへと向上させることに成功した。(2)高性能熱電デバイス用Fe2VAl薄膜作製装置の開発フレキシブル性を有し、応用の範囲を広げる熱電デバイスの開発には、熱電材料の薄膜化は非常に有用である。しかしながら、金属間化合物薄膜の作製は、作製条件の最適化、基板の選択など、精密に決定すべき条件が多数あるため、熱電材料用の薄膜作製装置の設計が必要不可欠である。そこで、本開発では、熱電薄膜の作製のために以下の点を重視し、設計を行った。・試料作製時に不純物の混入を防ぐため、超高真空下での蒸着を可能にすること。・デバイス作成を目指し、スパッタリング法の適用が可能な事。・様々な試料作製条件を試すことができるよう、効率よく試料を交換、搬送できること。ロードロック室が設置できること。・金属間化合物の純良な試料の作製にために、基板を加熱しながら蒸着できること。・将来、他の蒸着装置も設置できるよう、装置に拡張性を持たせること。以上の条件を満たすよう、蒸着装置の設計を行い、装置の開発に成功した。省エネルギー化を進めるために今まで無駄にしていた工場や車から排出される熱を利用することが可能な“.熱電効果"を利用した熱電発電に関する研究が活発に行われている。ホイスラー型Fe2VAl化合物は、金属元素のみから構成されているにも関わらず半導体的な電気伝導の挙動を示し、フェルミ準位近傍に鋭い状態密度の落ち込みを持つ擬ギャップを有する擬ギャップ系金属間化合物である。このような擬ギャップ系金属間化合物は、電子やホールをドープしフェルミ準位における擬ギャップの位置をコントロールすることにより、大きな熱電能を持ったn型およびp型熱電材料の創成を行うことが期待できる。そこで、母材料であるFe2VAlの擬ギャップを有効に利用したFe2VAl単結晶試料、特に高性能熱電素子として要求されるフレキシブル性を備えたFe2VAl単結晶薄膜を作製し、高性能熱電素子を実現することを目的として研究を行った。本年度に得られた成果は、以下の2つである。(1)ホイスラー化合物薄膜作製装置の開発フレキシブル性を有し、応用の範囲を広げる熱電デバイスの開発には、熱電材料の薄膜化は非常に有用である。しかしながら、金属間化合物薄膜の作製は、作製条件の最適化、基板の選択など、精密に決定すべき条件が多数ある。そのため、熱電材料用の薄膜作製装置の設計を行い、装置の開発に成功した。詳細な熱電特性を評価するためには、単結晶試料の作成は必要不可欠である。そこで、チョコラルスキー法を用いて、Fe2VAl単結晶試料の作成を行った。その結果、純良な単結晶試料の作成に成功し、詳細な熱電特性の解明に成功した。今年度の研究の目標は、(1)ホイスラー化合物薄膜作製装置の開発および(2)Fe2VAlバルクおよび薄膜単結晶の作製および物性評価、であったが、研究は概ね順調に進んでいる。しかしながら、薄膜作成装置の完成が年度末となったため、薄膜試料の作成にはまだ至っていない。

現在のところ、装置の立ち上げは完了したので、平成25年度で十分、研究の遅れは取り戻せると考えている。平成24年度に計画していた、Fe2VAl単結晶薄膜の作製と熱電特性評価を行うことが最も重要であるため、まずはその研究を優先的に行う。その後、更に熱電性能を向上させるためにドープFe2VAl単結晶薄膜の作製とFe2VAl単結晶薄膜の電子状態の解明、機能性向上を試みる。具体的には(ドープ系Fe2VAl単結晶薄膜の作製)さらなる高性能熱電素子を創成するために、Fe2VAlに電子やホールをドープしたドープ系Fe2VAlの作製に移行する。この段階でも、まずドープ系Fe2VAlバルク単結晶を作製し物性評価を行う。これにより最適なドープ原子、組成を決定した後に、ドープ系Fe2VAl単結晶薄膜の作製・物性評価を行う。これにより、Fe2VAlをベースとした、高性能熱電素子の創成を試みる。熱電特性のメカニズムを解明するためには、その起源となる電子状態の知見は必要不可欠である。そこで、電子状態を高精度で決定可能な角度分解光電子分光(3D-ARPES)測定や構成元素の価数や化学状態を決定可能なX線吸収分光(XAS)測定を行うとともに、その電子状態の理解のために第一原理電子状態計算を行う。これらの測定は、愛知県岡崎市の分子科学研究所放射光施設UVSOR-IIのBL4B(軟X線吸収分光測定ビームライン)、BL5U(表面敏感高分解能3D-ARPES測定ビームライン)、BL7U(バルク敏感超高分解能3D-ARPES測定ビームライン)などの放射光施設で行う。また、実験によって得られたFe2VAl単結晶薄膜の電子状態の理解のためにWien2kを用いた第一原理電子状態計算を行う。この手法では電子状態やゼーベック係数の理論計算を行うことが可能である。これらの手法を組み合わせることにより、Fe2VAlの特異な電子状態と顕著な熱電特性との関係性を明確にする。次年度は、薄膜作成条件の精密化に必要不可欠な、薄膜作成装置の残留ガスを分析するための四重極質量分析器の購入を行う。また、装置の真空の維持に必要不可欠な超高真空部品を消耗品として計上している。次年度が研究最終年度となるため、得られた研究成果を社会に還元するために、学会発表を行。そのための旅費を計上した。
彙音妙悟の分析と校訂

本年度は校正データの入力をすべて完了し、校本を「新編彙音妙悟」(樋口靖編、東京外国語大学外国語学部刊、平成16年3月)と題して公刊した。また、日本中国学会年次大会(平成15年10月4日、於筑波大学)において「増補彙音妙悟の増補字」と題して研究成果の一部を発表した。「彙音妙悟」はこのたびの作業によって99%は正しく読めるようになり、その結果、これをを基礎として泉州方言の比較的古い音韻体系、語彙の研究を着実に進展させることができるようになったと信じている。具体的な成果としては主に以下の4点である。1)増補字の実態がはっきり分かつた。2)「土、土解、俗、俗解、正」等々の注記の範囲を確定することができた。3)「平、上、去、入」四声の範囲を確定することができた。4)字形、意味が不明であった俗字、方言字、僻字についてもある程度解決することができた。主な反省点としては以下の3点である。1)データはすべてPDFファィルにしてあるので、WEBで公開し専門研究者に提供するつもりであるが、インターネット関連の技術的整備が間に合わず、まだ実現していない。但し、近日中に完成の予定である。2)計画では、「四角号碼」による一字索引を付録するつもりであったが、作業が複雑で困難を極め、完成を見なかった。「四角号碼」索引の作成にはどうしても専門家の援助を得る必要があることが分ったのでこれは他日正式出版に際して整備することとした。4)校文は分量が多いので今回の「新編」に付することは見合わせざる得なかった。これも2)と同じく他日を期したい。研究計画に従い、継続して「彙音妙悟」の校訂作業行っていたところ、「中国語文」2001年第3期に王建設「新発見的彙音妙悟版本紹介」という文章が発表され、「彙音妙悟」の未知の版本の存在を知った。この版本は発行年は不詳であるものの比較的良好な版本であり、我々の作業にとって極めて有用であると判断した。早速、王建設教授に連絡して中国(泉州)に出張(11月27日12月4日)し、王教授の好意により、版本のコピーを入手することができた。それは、予想どおり、間違いの少ない良い版本であり、作業に大いに役立つものであった。その足で福建省図書館に立寄り、「彙音妙悟」関係の書籍を調査したところ、なかに嘉慶6年(1801)刊行の版本が含まれていることを発見した。この版本は現在知られている限り最も早い版本であり(嘉慶5年初刻本は未発見)、既知の諸版に比べて多くの特色を持ち、初刻本に最も近いものであることは疑いない。その最も重要なことは、既知の版本がすべて増補本である(王教授本同じ)のに対し、嘉慶6年版は「増補」ではないという点である。これによって、これまでの諸本のどの部分が増補された部分、増補字であるかが始めて明らかになった。また、これまで編者黄謙の創案に係るとされ、高い評価を与えられていた「三数新数法」(漢字音表音法の一種)が初刻本にはなく、後に黄謙本人を含む誰かによって付加された事実も明らかになった。もっと重要なことは刻字の乱れが非常に少ないことで、王氏紹介の版本よりも一層美しく整然とした版本である点である。このエディションを見て初めて読解できるようになった個所も大変多い。12月24日29日に福州に再度出張してこの版本の筆写が概ね終了したので、以後はこの版本を底本とすることに方針変更し、現在改訂作業進行中である。また、この版本の存在を学界に紹介すべく、論文を執筆中である。本年度も昨年度に続き、校訂作業を継続した。そのほか昨年秋、福建省図書館において我々が発見した嘉慶六年薫園蔵板本『彙音妙悟』の研究上の重要性について共同論文を発表した。その概要は以下のとおりである。福建歴史文化センター所蔵の「大版式本」は貴重な版本ではあるけれど、明らかに嘉慶6年本とは別の版木によっている。嘉慶6年版と大版式本との間に、黄謙自身が校訂増補したオリジナルな薫園蔵版『増補彙音妙悟』があったに違いなく、大版式本はそれを翻刻したものと推定できる。もちろん、大版式本自体が黄謙本人の手によって上梓された『増補彙音妙悟』そのものである可能性も否定できないが、大版式本が嘉慶6年本よりミスの多い原因は、黄謙自身あるいは黄大齢の目が通っていないことにあると思われる。そしてその誤刻漏刻は道光本以降の版本にほとんどすべて受け継がれていった。嘉慶6年本は原刻本『彙音妙悟』から大版式本「増補彙音妙悟」までのブランクを埋めるものであり、従来のどの版本よりも高質で、〓南語研究の文献学的隘路を大きく広げてくれるものである。『増補彙音妙悟』の「増補」とは具体的にどの収録字を指すのかはこれまで、大きな謎であった。嘉慶6年本の発見によって、「大版式本」以降の「増補」がどのようなものであったかが、やっと分かって来た。

増補字は編者黄謙自らが言う1千余字ほどは無いが、530字以上あることが判明した。そのうち人名用字も多いことは間違いないが、純粋な口語語彙を写した字も少なくないことが明らかになった。現在、増補字を具体的に分析した論文を投稿予定している。ほかに本年は『彙音妙悟』に反映された泉州方言と密接な関係にある〓州方言に属す〓浦方言を調査することが出来たので、報告を準備中である。本年度は校正データの入力をすべて完了し、校本を「新編彙音妙悟」(樋口靖編、東京外国語大学外国語学部刊、平成16年3月)と題して公刊した。また、日本中国学会年次大会(平成15年10月4日、於筑波大学)において「増補彙音妙悟の増補字」と題して研究成果の一部を発表した。「彙音妙悟」はこのたびの作業によって99%は正しく読めるようになり、その結果、これをを基礎として泉州方言の比較的古い音韻体系、語彙の研究を着実に進展させることができるようになったと信じている。具体的な成果としては主に以下の4点である。1)増補字の実態がはっきり分かつた。2)「土、土解、俗、俗解、正」等々の注記の範囲を確定することができた。3)「平、上、去、入」四声の範囲を確定することができた。4)字形、意味が不明であった俗字、方言字、僻字についてもある程度解決することができた。主な反省点としては以下の3点である。1)データはすべてPDFファィルにしてあるので、WEBで公開し専門研究者に提供するつもりであるが、インターネット関連の技術的整備が間に合わず、まだ実現していない。但し、近日中に完成の予定である。2)計画では、「四角号碼」による一字索引を付録するつもりであったが、作業が複雑で困難を極め、完成を見なかった。「四角号碼」索引の作成にはどうしても専門家の援助を得る必要があることが分ったのでこれは他日正式出版に際して整備することとした。4)校文は分量が多いので今回の「新編」に付することは見合わせざる得なかった。これも2)と同じく他日を期したい。
シーケンシャルポリペプチドによる3次元自己整合構造の構築

先年度まで,本研究では,分子ナノワイヤーの構築を目指し,剛直で分子間水素結合により形成されるポリペプチドβ-sheet構造に着目した。ポリペプチドのアミノ酸配列による主鎖2次構造の制御,さらに単分散性による自己整合性を利用した3次元高配向性会合体の構築と制御を目的とする。具体的には,アミノ酸配列の中でも特にβ-sheet構造を形成すると考えられるシーケンシャルポリペプチドを調製した結果,(1)NaClの添加に伴い,LysineとLeuicineが交互に配列したペプチドPyr-(LK)_8)において,β-sheet構造を主とした二次構造へと転移した。(2)Py-(LK)_8では,小さな繊維状会合体が寄り集まって形成された繊維状の会合体が観測された。この小さな繊維状会合体はナノレベルのらせん構造を形成した。このようなナノ構造は,ランダムなアミノ酸配列では観察されなかった。以上の結果は,高配向性1次元会合体の構築と,さらなる分子間相互作用(本申請書における錯構造形成能)を分子設計により組み込むことで,この会合構造を利用した3次元集積化への展開が可能であることが示唆された点で非常に重要な結果と考えられる。本年度では,分子鎖末端のPyrをクラウンエーテルに置き換え,同様な研究を試みた結果,この化合物においても高配向性1次元会合体の構築が可能であった。また,末端のクラウンエーテルは金属包接能を有することから,包接金属の蛍光特性について検討した結果,β-sheet構造への転移に伴い交互シークエンスでは顕著なピークシフトと消光が確認された。これは,1次元会合体形成による分散状態とは異なった配位構造,すなわち金属の一次元配列が行われた結果と考えられる。本研究は,有機超分子構造体を鋳型とした1次元金属ナノワイヤーの構築として非常に有用であることが示された。本研究では,分子ナノワイヤーの構築を目指すにあたり,剛直で分子間水素結合により形成されるポリペプチドβ-sheet構造に着目した。具体的には,アミノ酸配列の中でも特にβ-sheet構造を形成すると考えられるシーケンシャルポリペプチドを調製し,(1)β-sheet構造型ペプチド分子が有する多点的な分子間水素結合,(2)分子が有する鎖長による自己整合性,を新たな分子間相互作用として着目し,自己組織化的に構築される高配向性分子会合体の創成と構造評価について検討を行った。この結果,(1)NaClの添加に伴い,LysineとLeuicineが交互に配列したペプチド(Fmoc-,Pyr-(LK)_8)において,β-sheet構造を主とした二次構造へと転移した。(2)Fmoc-,Pyr-(LK)_8は,一定量のNaClの添加によりβ-sheet構造へと転移し,かつ末端の発色基が近接している構造,すなわち自己整合性を有した構造を形成している可能性が示された。(3)Fmoc-(LK)_8では,幅が数nmのナノワイヤーの形成が確認された。Py-(LK)_8では,小さな繊維状会合体が寄り集まって形成された繊維状の会合体が観測された。今後,この超分子構造を鋳型とした金属イオンの配向制御並びにこの構造により発現する光学特性について詳細に検討していくことを目的とする。

これは,1次元会合体形成による分散状態とは異なった配位構造,すなわち金属の一次元配列が行われた結果と考えられる。本研究は,有機超分子構造体を鋳型とした1次元金属ナノワイヤーの構築として非常に有用であることが示された。
強化学習における確率的ダイナミクスの表現系とその幾何構造

今年度は,初めに,複数エージェント強化学習の枠組みがエルゴード的マルコフ決定過程に従い,かつ学習が十分にゆっくり進むという仮定の下で,経験系列(観測された状態,行動,報酬からなる時系列)において漸近等分割性と呼ばれる性質が成り立つことを示した.また,この性質を使って複数エージェントのマルコフ決定過程における収益最大化の解析を行った.この解析は,前年度までの単数エージェントの場合の研究成果を複数エージェントの場合に対して拡張したものである.単散エージェントの場合との違いは,複数のエージェント間の状態把握及び通信に関する制約条件が,複数エージェントの協調政策に深く影響してくる点である.その結果,制約条件は典型集合の大きさ(漸近的に確率1で出現する経験系列の集合)に影響し,その影響は学習が適当に終了する場合において漸近的に消えることを示した.次に,単数エージェントの場合において,強化学習の枠組みに対する標準的な仮定,すなわちマルコフ性,エルゴード性,及び学習が十分にゆっくり進むという仮定を全てなくしてしまっても収益最大化が可能なのかを理論的に検証した.その検証の結果,収益最大化はそれらの仮定をなくしてもある正の確率で可能であり,収益最大化が可能な強化学習の枠組みはエルゴード的マルコフ決定過程より広いクラスの確率過程であることを示した.さらに,収益最大化が可能であるための強化学習の枠組みに対する必要条件を明らかにした.これらの研究成果は,国内の学会及び国際シンポジウム等で発表され,現在は学術雑誌に投稿中である.今年度は,強化学習の枠組みを情報理論的に解析することで主に2つの研究成果を挙げた.1つは,Temporal Difference学習による収益系列の予測符号化を使った,新たな行動選択戦略の基準についてである.マルコフ決定過程に従うような学習過程においては,状態と行動についての収益があるパラメトリックな確率分布で決まるマルコフ情報源に従うとみなすことができる.この系列を予測符号化することで得られる符号レートは,収益についての不確実性(最小符号レート)と推定誤差(冗長度)の和として書き表せる.この性質を利用することで,最適化と効率という2つの意味で優れた「損失に対する情報量基準」を提案し,その有効性を計算機実験によって確かめた.もう1つは,学習過程におけるドメインの大きさと確率構造の複雑さの影響についてである.マルコフ決定過程における状態行動対及び報酬をそれぞれ文字列表現することで,その文字列はマルコフ情報源からの出力とみなすことができる.その文字列のLempel-Ziv符号長を解析することで,学習の初期段階において学習はドメインの大きさに影響され,学習が進むにつれ確率構造の複雑さに強く影響されるということを数理的,実験的に明らかにした.また,この結果は定常でない環境下においても有効であることがわかった.以上の成果は国内の学会や研究会国外での国際会議において発表され,現在は学術雑誌に投稿中である.今年度は,マルコフ決定過程から得られる経験系列において成り立つ漸近等分割性と呼ばれる重要な性質を証明し,その性質から強化学習の学習過程を統計的に解析した.この性質は経験系列が十分に長ければ,すべての取り得る経験系列の集合の中で,確率1で出現するような経験系列の集合(典型集合)が存在し,その典型集合中に含まれる経験系列はすべて等しい出現確率を持ち,その集合の大きさはある条件付きエントロピーの指数関数となることを示すものである.さらに,この典型集合の大きさはすべての取り得る経験系列の集合の大きさに比べて極めて小さいものであり,この事実は強化学習の解析を容易にする.なぜなら,我々はこの極めて一部の集合にのみ注目すれば良いからである.解析結果より,強化学習における収益最大化は行動選択戦略のパラメータに依存する確率的複雑さと呼ばれる量と環境に依存するある量に特徴づけられることが明らかになった.このうち,学習者が制御できるのは前者のみで,そのパラメータの変化に対する確率的複雑さの感度が重要となる.そこで,パラメータを制御する上で有用なこの感度に関する定理を示した.また,経験系列が収益を最大化する最良の系列へ収束する速度の理論的な限界を示した.さらに,アルゴリズム論的情報理論の視点から上述の確率的複雑さの数学的な妥当性を表す定理を証明した.これらの研究成果は,国内の学会及び海外での国際会議などで発表され,現在は学術雑誌に投稿中である.今年度は,初めに,複数エージェント強化学習の枠組みがエルゴード的マルコフ決定過程に従い,かつ学習が十分にゆっくり進むという仮定の下で,経験系列(観測された状態,行動,報酬からなる時系列)において漸近等分割性と呼ばれる性質が成り立つことを示した.また,この性質を使って複数エージェントのマルコフ決定過程における収益最大化の解析を行った.この解析は,前年度までの単数エージェントの場合の研究成果を複数エージェントの場合に対して拡張したものである.単散エージェントの場合との違いは,複数のエージェント間の状態把握及び通信に関する制約条件が,複数エージェントの協調政策に深く影響してくる点である.その結果,制約条件は典型集合の大きさ(漸近的に確率1で出現する経験系列の集合)に影響し,その影響は学習が適当に終了する場合において漸近的に消えることを示した.次に,単数エージェントの場合において,強化学習の枠組みに対する標準的な仮定,すなわちマルコフ性,エルゴード性,及び学習が十分にゆっくり進むという仮定を全てなくしてしまっても収益最大化が可能なのかを理論的に検証した.その検証の結果,収益最大化はそれらの仮定をなくしてもある正の確率で可能であり,収益最大化が可能な強化学習の枠組みはエルゴード的マルコフ決定過程より広いクラスの確率過程であることを示した.

さらに,収益最大化が可能であるための強化学習の枠組みに対する必要条件を明らかにした.これらの研究成果は,国内の学会及び国際シンポジウム等で発表され,現在は学術雑誌に投稿中である.
新しい光増感剤の皮膚癌に対する光力学的療法への応用研究

腫瘍に対してレーザー光を照射する光力学的療法(PDT)ではヘマトポルフィリン誘導体を使用するが、吸収波長が短波長であり組織透過性の点から考えて深部に局在する腫瘍に対しては効果が少ない。そこで、ガリウム錯体の誘導体であるATX-70と超音波(US)を照射する音響化学療法(SDT)を併用することで、深部に存在する悪性腫瘍に対してより有効性が得られるかを調べた。扁平上皮癌を移植した6週令のC3H/HeNマウスに腫瘍塊を移植し、光増感財としてpheophorbide-a誘導体であるPH-1126とATX-70とを使用した。治療成績は、腫瘍のサイズを計測し、各群の腫瘍の体積の平均値をもとに成長曲線を作成して抗腫瘍効果を判定した。さらに照射後マウスの生存日数をもとにDaplan-Meier生存曲線を作成して延命効果を判定した。併用群では照射72時間後には腫瘍の壊死および潰瘍形成を認めた。成長曲線から併用治療群では92-98%の腫瘍成長抑制率を示し、各単独治療群の27-77%と比較し、有意に強い抗腫瘍効果を認めた。また併用治療群では、25%のマウスは照射後3日目に腫瘍が消失し、照射後20日後にも再発を認めなかった。さらに併用治療群は120日以上のmedian survivialperiodを示し、各単独治療群の77-95日と比較して、有意に強い延命効果を認めた。以上併用療法が、より顕著な抗腫瘍作用、延命効果が得られることを確認した。また病理組織学的検討によって、SDTと併用するとPDT単独の場合に比べ、より効果は深達性であるこという成績が得られた。(目的)種々の光増感剤を用い、波長可変レーザー光単独およびレーザー光と超音波の併用照射による抗腫瘍効果を検討する。1.光増感剤による抗腫瘍効果の優劣の検討。2.超音波照射の抗腫瘍効果の検討。3.レーザー光と超音波の併用照射が抗腫瘍効果を持つか否かを検討する。(実験材料と方法)使用した光増感剤はPH-1126(pheoforbide-a誘導体)、ATX-70(clorinE-6誘導体)、5-ALA(5-amino levulinic acid)、AlPcS4(aluminum phthalocyanine tetrasulphonate)、photofrin II、HpO(hematoporphyrin oligomer)である。C3H/Heマウスの背部に継代可能な有棘細胞癌組織片を移植し、約1週間後に尾静脈から薬剤を投与し、575nm、630nm、650nmのレーザー光あるいは1.099MHz、37W/50Ωの超音波を10分間照射した。照射後、腫瘍の大きさを経時的に計測し、同時に、一部のマウスからは光顕・電顕試料を作成した。さらに、光力学的治療は非侵襲性である代わりに、治療後の再発率が高いため、生存曲線を作成し、延命効果の検討も検討中である。(成績)光増感剤ではPH-1126、AlPcS4が優れている傾向がある。超音波単独ではATX-70が有効だという印象を持つ、併用両方は単独治療よりも抗腫瘍作用、延命効果か期待できる成績が得られ、現在使用マウスの頭数を増やし実験中である。今までの実験から、抗腫瘍効果は、波長可変レーザー光と超音波の併用照射による場合がもっとも優れていることが判明した。すなわち光増感剤による抗腫瘍効果の優劣を検討したところ、PH-1126(pheoforbide-a誘導体)がもっとも有効であった。一方、超音波照射単独の場合はATX-70(clorinE-6誘導体)を使用した場合に優れた抗腫瘍効果がみられた。

そこで、レーザー光と超音波の併用照射が単独療法に比べより抗腫瘍効果を持つか否かを調べるため、PH-1126および、ATX-70を用いて検討することとした。腫瘍としては、今まで行っているC3H/Heマウスの背部に継代可能な有棘細胞癌組織片を移植したものを用い、約1週間後に尾静脈から薬剤を投与し、575nm、630nm、650nmのレーザー光あるいは1.099MHz、37W/50Ωの超音波を10分間照射した。照射後、腫瘍の大きさを経時的に計測し、同時に、一部のマウスからは光顕・電顕試料を作成した。さらに、光力学的治療は非侵襲性である代わりに、治療後の再発率が高いため、生存曲線を作成し、延命効果の検討もしている。なお、光顕・電顕試料から真皮の変化を調べる過程で、ヒトの正常、病態を参考とするため、具体的な臨床例での真皮の病変あるいは汗腺の構造を検討していたところ、興味ある所見を経験したので別途報告した。目的:腫瘍に対してレーザー光を照射する光力学的療法(photodynamic therapy ; PDT)ではヘマトポルフィリン誘導体を使用するが、吸収波長が短波長であり組織透過性の点から考えて深部に局在する腫瘍に対しては効果が少ない。そこで、ガリウム錯体の誘導体であるATX-70と超音波(ultrasound ; US)を照射する音響化学療法(Sonodynamic therapy ; SDT)を併用することで、深部に存在する悪性腫瘍に対してより有効性が得られるかを調べた。成績:扁平上皮癌を移植した6週令のC3H/HeNマウスに腫瘍魂を移植し、光増感剤としてpheophorbide-a誘導体であるPH-1126とATX-70とを使用した。治療成績は、腫瘍のサイズを計測し、各群の腫瘍の体積の平均値をもとに成長曲線を作成して抗腫瘍効果を判定した。さらに照射後マウスの生存日数をもとにKaplan-Meier生存曲線を作成して延命効果を判定した。併用群では照射72時間後には腫瘍の壊死および潰瘍形成を認めた。成長曲線から併用治療群では92-98%の潰瘍成長抑制率を示し、各単独治療群の27-77%と比較し、有意に強い抗腫瘍効果を認めた。また併用治療群では、25%のマウスは照射後3日目に腫瘍が消失し、照射後20日後にも再発を認めなかった。さらに併用治療群は120日以上のmedian survivialperiodを示し、各単独治療群の77-95日と比較して、有意に強い延命効果を認めた。以上併用療法が、より顕著な抗腫瘍作用、延命効果が得られることを確認した。また病理組織学的検討によって、SDTと併用するとPDT単独の場合に比べ、より効果は深達性であるという成績が得られた。
可視超短パルスレーザーを用いた有機半導体デバイスの過渡光電流分光

近年、有機材料を用いた電子材料(例えば有機薄膜トランジスタや太陽電池)が注目を集めている。これは、有機材料特有のしなやかさ、スプレー塗布可能性などの液状化によるコストの抑制など無機半導体材料では成し得ない特性を有しているためである。有機半導体材料では光を照射することにより励起子が生成する。励起子の緩和ダイナミクスとして、数fspsの時間スケールで電子・正孔対の電荷再結合または電荷分離が起こる。この電荷分離過程の分岐比が光電変換の効率を主に支配する。また電子遷移の余剰エネルギーが核の振動に散逸されると、光電変換効率は低下する。このような有機半導体における光励起初期過程の詳細を明らかにするためには、フェムト秒レーザーを用いた超高速分光が必要となる。本研究では超短パルスレーザーを用いて有機半導体デバイスの過渡光電流検出システムを構築する。それを用いて、有機半導体デバイスに電圧印加を行い、デバイスの動作時における励起子ダイナミクスの詳細を調べる。さらに分子振動モード毎の光電流変換効率の測定手法を確立し、新規材料開発のための指針を示す。具体的な研究内容は、1超短パルスレーザーによる有機半導体デバイスの過渡光電流検出2過渡吸収スペクトルと過渡光電流の相関測定3分子振動モード毎の電流密度ー電圧特性測定の3点である。本年度は、有機半導体デバイスの作成に関して、学内の共同利用施設にて試作品の制作手順等の研究打ち合わせを行った。また光電流検出系の構築を行った。有機半導体デバイスの制作に関して、業者を探したが見つからなかった。その代わり学内の共同利用施設において制作することができることがわかった。試作に関して担当者と打ち合わせを行ったところ、制作には3日間要することがわかった。しかしながら雇用の関係で連続して作業を行うことができなかったため本年度は打ち合わせのみとなった。有機半導体デバイスの試作を早急に行う。異動を伴う雇用の関係でエフォートが5%と制限があり、研究活動に遅れが生じた。次年度以降は速やかに研究活動を行う。
模擬赤血球の開発・利用と人工赤血球創製の基礎研究

ヒト赤血球とほぼ同寸法で、類似した力学的、レオロジー的特性を持つ直径約l0μmの球状アルギン酸ゲル粒子(「模擬赤血球」)を作製し、この粒子を水、生理食塩水、デキストラン中にヘマトクリット(体積濃度)Ht=約45%とヒト血液とほぼ同じHtで分散させた懸濁液(「模擬血液」)を作製し、その流体力学的、レオロジー的特性を調べたところ、模擬血液はずり応力-ずり速度線図においてヒト血液と同様に降伏応力を持つカッソン流体の特性を持つこと、ヒト血液と同様に低ずり速度下での集合体形成と高ずり速度下でのその可逆的解離という性質を示すこと、模擬血液(液温15°C)はヒト血液(37°C)と同一の粘度を持ち、かつ同様のShear Thinning特性を示すことが分かった。次に、マイクロピペットで保持した模擬赤血球に平板を押し付けることにより初期の球形から扁平球状に変形させ、歪みと応力を同時測定する実験を行なったところ、模擬赤血球は短時間(約10秒以内)の中・小変形(変形率約60%以内)に対しては完全な弾性を示したが、短時間大変形(変形率70%以上)と長時間中変形に対しては510%の塑性変形が残った。また、応力緩和を示した。さらに、変形率が小さい時は、模擬赤血球の応力と変形率の関係はHertz.の接触理論に良く従うこと、Hertz理論を用いて計算した模擬赤血球のヤング率は0.0750.1MPaとなり、ゼラチンゲルのそれとほぼ一致することが分かった。また、模擬赤血球の周囲媒体(血漿に対応)を水、デキストラン液、生理食塩水、塩化カルシウムに変えても、その粘弾性特性への影響は見られなかった。平行平板の間に模擬赤血球を挟んで圧縮し、球形から円盤状へと変形させることにより、膜面拡張係数を求め、ヒト赤血球のそれと比較したところ、模擬赤血球のそれはヒト赤血球のそれの1/41/6の大きさであり、表面積の拡張を伴う変形はヒト赤血球よりもはるかに容易であった。ヒトの赤血球とほぼ同じ大きさを持ち、かつ類似した力学的、レオロジー的特性を持つ「模擬赤血球」として直径約10μmのアルギン酸ゲル粒子の製作に成功した。次いで、「模擬血液」として、この粒子を水、生理食塩水、デキストラン中に、ヒト血液のヘマトクリット値約45%に近い体積濃度3050%の高濃度で分散させた液体を製作し、その流体力学的、レオロジー的特性を調べるとともに、並行して模擬赤血球自体の弾塑性特性や変形能を調べた。その結果、1.模擬血液はずり応力-ずり速度図において、ヒト血液と同様に降伏応力を持つカッソン流体的レオロジー特性を示した。2.模擬血液はヒト血液と同様に、低ずり速度下での集合体形成と高ずり速度下でのその可逆的解離という性質を示し、同一ヘマトクリット(体積濃度)で液温15°Cの模擬血液は37°Cのヒト血液と同一の粘度を持つことが分かった。3.シリコーンゴム製の模擬動脈狭窄を通る模擬血液の流れは水流と異なり、丸みを帯びた断面内流速分布や狭窄直後の再循環領域の減少等の特徴を示した。

4.マイクロマニピュレーターによる模擬赤血球の変形実験より、模擬赤血球は短時間(10秒以内)中・小変形に対しては完全な弾性を示したが、短時間大変形と長時間中変形に対しては弾塑性を示した。我々が製作に成功した、ヒト赤血球を寸法的・力学的・レオロジー的に正確に模擬できる直径約10μmのアルギン酸ゲル微粒子、すなわち「模擬赤血球」の弾塑性または粘弾性特性、ヤング率(縦弾性係数)および変形能を調べるために、マイクロマニピュレーターを用いて数種類の実験を行なったところ、以下のような結果を得た。1).マイクロピペットで保持した模擬赤血球に平板を押し付けることにより初期の球形から扁平球状に変形させ、歪みと応力を同時測定する実験を行なうことができた。2).模擬赤血球の変形実験より、模擬赤血球は短時間(約10秒以内)の中・小変形(約60%以内)に対しては完全な弾性を示したが、短時間大変形(約70%以上)と長時間中変形に対しては510%の塑性変形が残った。また、変形量を一定に保って、数10分間放置すると応力緩和を起こした。3).模擬赤血球の周囲媒体(血漿に対応)を水、デキストラン液、生理食塩水、塩化カルシウムに変えても、その粘弾性特性への影響は見られなかった。4).模擬赤血球の変形率と応力の間の一意的な関係が得られた。5).模擬赤血球の変形率が小さい時は、応力と変形率の関係はHertzの接触理論に良く従う。6).Hertz理論を用いて計算した模擬赤血球のヤング率は0.0750.1MPaとなり、ゼラチンゲルのそれとほぼ一致した。ヒト赤血球を寸法的、力学的、レオロジー的に模擬できる直径約10μmのアルギン酸ゲル微粒子、すなわち「模擬赤血球」の変形能を測定する実験を行なうと共に、この模擬赤血球を人工血小板や超音波造影剤、さらには人工赤血球として利用するために必要なさらなる微粒化の実験を行なった。その結果、以下の事項が明らかになった。1.平行平板の間に模擬赤血球を挟んで圧縮し、球形から円盤状へと変形させることにより、膜面拡張係数を求め、ヒト赤血球のそれと比較したところ、模擬赤血球の場合はヒト赤血球の場合の1/41/6の大きさであり、表面積の拡張を伴う変形はヒト赤血球よりもはるかに容易であった。2.粒径のさらなる微粒化と均一化を目的として、特殊仕様の空気霧化ノズルを用いたところ、大量の微小液滴ができたが、霧化用気流の存在のためゲル化がきわめて困難であり、成功に至っていない。一方、電気流体力学的霧化法による作製を試みたところ、直径13μmのきわめて均一な粒径の液滴群を作製できたが、1μm程度の微小液滴のゲル化は困難であり、現段階では、平均直径7μm程度のごく少量のゲル微粒子が作製されているに過ぎない。3.超音波造影剤として用いることを目的として、アルギン酸ゲル微粒子に微細な気泡を含有させ、超音波散乱特性を測定したところ、近年市販されるようになった「レボビスト」と比較すると、はるかに散乱特性が悪かった。この原因は、粒子の気泡含有が十分でないためと推測される。以上より、我々の模擬赤血球は体外模擬実験用としては十分満足できる特性を備えていること、それ以上の機能を持たせるためには改良が必要であるが、そのための目途を付け得たことが分かった。
ラクトフェリンの抗破骨細胞形成部位の決定と骨破壊性病変に対するペプチド医薬の開発

今年度は、in vitroの実験で抗炎症作用、抗破骨細胞活性作用を示した合成LFペプチドのin vivo抑制効果を検証するために歯周炎モデルラットとRAモデルマウスを用いた実験病理学的検討を行った。LPS投与による歯周病モデルを用い合成LFペプチド(bLF-p1、bLF-p2およびbLF-p3)投与の検討を行った。上顎臼歯口蓋側歯面から歯肉縁上に、5mg/ml濃度のLPSを浸漬した綿栓を1時間静置することにより、口蓋側歯周組織の炎症とそれに伴う骨吸収を誘導し、実験群にはLPS投与の4時間前に合成ペプチドを歯肉溝に滴下投与した。bLF-p2およびbLF-p3は歯周組織におけるLPSが誘導する炎症性サイトカイン(TNF-α、IL-1β、IL-6)のmRNA発現を有意に抑制した。また、免疫組織学的検討で破骨細胞形成を促進するRANKLの発現を抑制し、逆に破骨細胞形成を抑制するOPGの発現は回復させていた。さらには歯槽骨歯根膜測骨縁に沿って出現するカテプシンK陽性破骨細胞数も有意に減じ、歯周炎における骨破壊を抑制することが明らかとなった。一方、bLF-p1ではこのような効果は認められなかった。自然発症リウマチモデル(SKGマウス)のリウマチ発症過程におけるLFペプチド静脈注射の影響についても調べたが、明らかな抑制効果が得られなかった。今回用いた単鎖LFペプチドは、生体内での分解が早く、効果が得られなかったものと考える。現在、長期安定的に作用する環状ペプチドを作成し、検討中である。以上のことから、合成ペプチドbLF-p2およびbLF-p3が歯周炎などの骨破壊性病変に対する有効なペプチド医薬となる可能性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではラクトフェリン(LF)のTRAF6結合部位を決定し、活性部位の合成ペプチドの抗炎症作用や破骨細胞形成阻害作用を検討することによって、同合成ペプチドが歯周病や関節リウマチなどの骨破壊性病変に対する有効なペプチド医薬になるかどうかを明らかにすることを目的とした。29年度は、28年度の検討の結果、LPS刺激下で骨芽細胞やマクロファージの産生する破骨細胞形成促進因子の発現やそのシグナル伝達を抑制することを明らかにした合成ペプチド(bLF-peptide 2)とともに、引き続く検討で、同様の抑制効果を示す可能性のある2つの合成ペプチド(bLF-peptide 3とTRAF6-peptide)についてin vitroの検討を行った。その結果、1. bLF-peptide 3とTRAF6-peptideも破骨細胞形成促進に関わるサイトカインの発現やそのシグナル伝達を抑制することが明らかになり、ペプチド医薬として利用できる可能性を示すことができた。2.合成ペプチドの投与方法に関する検討の結果、合成ペプチド水溶液の局所あるいは血中への直接投与で、副作用を示すことなく破骨細胞形成抑制効果を示すことを確認した。3. LPS投与による歯周病モデルを用いた合成ペプチドの破骨細胞形成に対する影響について検討したところ、合成ペプチドが破骨細胞の出現を抑制することを明らかにした。4.関節リウマチに対する検討については、病変誘導に必要な試薬の変更でモデル確立に時間を要したのが、ようやく実験が可能となった。以上の結果から、合成ペプチドを骨破壊性病変に対するペプチド医薬として用いるための動物実験モデルを確立し、歯周病モデルでは合成ペプチドによる骨破壊抑制効果が得られた。これらの結果から30年度に計画しているin vivoの本格的検討の基盤を構築することができた。これらの結果をもとに特許出願も行なった。破骨細胞形成に関わるサイトカイン産生を阻害する合成ペプチドが、歯周病モデルを用いたin vivoの検討でも破骨細胞形成を抑制することが明らかとなった。当初予定していた研究が概ね順調に進行していると考える。この結果を受けて来年度はin vivoの本格的検討を計画書に沿って実施する。

現在、長期安定的に作用する環状ペプチドを作成し、検討中である。以上のことから、合成ペプチドbLF-p2およびbLF-p3が歯周炎などの骨破壊性病変に対する有効なペプチド医薬となる可能性が示唆された。本研究では核磁気共鳴法を用いたTRAF6-LF相互作用解析により、ラクトフェリン(LF)の破骨細胞形成抑制部位を決定し、その合成ペプチドの抗炎症作用や破骨細胞形成阻害作用を検討することによって、同合成ペプチドが骨破壊性病変に対する有効なペプチド医薬になるかどうか明らかにするため、以下の検討を行った。1.LFのTRAF6結合部位の決定:LFのプロテアーゼ限定分解産物からTRAF6に結合するフラグメントをpull-down法により単離した。プロテアーゼにより分解されたLFフラグメントからTRAF6に結合する異なるフラグメントの配列を質量分析により決定した。各フラグメントの配列解析の結果から、共通する配列をLF結合部位として同定した(LFペプチド1、LFペプチド2)。2.LFとTRAF6との相互作用の解析:TRAF6-LFの相互作用解析を,等温滴定型熱量計(ITC)を用いて行った結果、LFはTRAF6と結合することで、TRAF6のユビキチン化を阻害するという機構が考えられた。3.LFのTRAF6結合部位に相当するペプチド合成とその機能解析:LFペプチド1とLFペプチド2を化学合成し、それらの破骨細胞形成促進因子産生に対する影響を解析した。その結果、LFペプチド2がLPS刺激下で骨芽細胞やマクロファージの産生するサイトカインの発現やそのシグナル伝達を抑制することが明らかになった。以上の結果から、LFペプチドを骨破壊性病変に対するペプチド医薬として用いるための次年度以降の検討の基盤を形成できた。破骨細胞形成に関わるサイトカイン産生を阻害するラクトフェリンの活性部位を同定し、その部の合成ペプチドが破骨細胞形成を抑制することが明らかとなった。当初予定していた研究が概ね順調に進行していると考える。この結果を受けて来年度はin vivoの検討を計画書に沿って実施する。破骨細胞形成に関わるサイトカイン産生を阻害する合成ペプチドが、歯周病モデルを用いたin vivoの検討でも破骨細胞形成を抑制することが明らかとなった。この結果を受けて来年度はin vivoの歯周病モデルならびにin vivoモデルを確立した関節リウマチモデルを用いて本格的検討を実施する。また、合成ペプチドの最小化を図るため短いペプチドについても検討を追加し、その結果を出願中の特許に追加する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。なお、in vivoの検討にあたっては、歯周病モデルや関節リウマチモデルに先立って、より簡易な炎症モデルで同定したペプチドの抗炎症作用についても検討したい。