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骨代謝機能診断および転移性骨腫瘍の疼痛緩和を目的とする放射性薬剤の設計

骨への親和性を損なうことなく血液からの速やかな放射能消失を与える骨代謝機能診断および転移性骨腫瘍の疼痛緩和に有用な放射性薬剤の開発を目的として,生体内で安定な^<99m>Tc単核錯体を骨に高い親和性を有するビスホスホン酸(BP)の分子に導入した新たな薬剤設計を検討した.今年度は,生体内で安定でタンパク結合の少ない有機レニウム錯体であるシクロペンタジエニルトリカルボニルレニウム(CpTR)構造をBPへ導入した新たな化合物の設計,合成と実験動物における体内動態を検討した.[^<186/188>Re]CpTRのグリシン結合体(CpTR-Gly)は,CpTRに比べて生体内での代謝安定性は大きく増大する一方で血清タンパク質との結合を示さないことから,CpTR-Glyを[^<186/188>Re]Reの標識構造に選択し,アミノ基を導入したBPであるABPと結合した.本化合物は,フェロセン誘導体にグリシンメチルエステルを結合後,放射性および非放射性レニウムとのdouble ligand transfer反応によりCpTR-Glyのメチルエステルへと変換後,ABPとの結合反応より得られた.[^<186/188>Re]CpTR-ABPをマウスに投与した場合の体内放射能動態を検討したところ,血液からの速やかな消失と骨への速やかな集積が観察された.また生体内でのレニウムの酸化の指標である胃への集積は認められず,生体内において本化合物が安定なレニウム構造を維持することが支持された.昨年および今年の研究成果から,BPとキレート構造とを分子内に独立して存在させる標識薬剤の設計により,^<99m>Tc錯体の高い安定性と骨への集積性とが両立可能であることが明らかとなり,骨代謝機能診断および転移性骨腫瘍の疼痛緩和を目的とする放射性薬剤の開発に対する本薬剤設計の有用性が示された.骨への親和性を損なうことなく血液からの速やかな放射能消失を与える骨代謝機能診断および転移性骨腫瘍の疼痛緩和に有用な放射性薬剤の開発を目的として,生体内で安定な^<99m>Tc単核錯体を骨に高い親和性を有するビスホスホン酸(BP)の分子に導入した新たな薬剤設計を検討した.N_2S_2型四座配位子であるmonoaminemonoamidedithiols(MAMA)構造は^<99m>Tcと安定で中性の錯体を形成することからMAMAの窒素原子に酪酸のω炭素原子を結合させた後,炭素側鎖にアミノ基を有するBP誘導体とを結合したMAMA-APBを合成した.次いで,MAMA-APBを^<99m>Tcと錯体とした後,マウスにおける体内放射能動態を汎用されている^<99m>Tc-HMDPと比較した.^<99m>Tc-MAMA-APBは,^<99m>Tc-グルコヘプタン酸錯体との交換反応により,95%以上の放射化学的純度で得られた.また別途行った検討から,MAMA-APBを^<99m>Tc標識した場合,^<99m>Tcは5座配位のオキソ錯体としてMAMA部位のみに選択的に配位することが支持された.^<99m>Tc-MAMA-APB,^<99m>Tc-HMDPを95%O_2/5% CO_2で飽和したリン酸緩衝液中37°Cで24時間インキュベートした結果,^<99m>Tc-HMDPは40%以上が^<99m>TcO_4へと分解されたのに対して,^<99m>Tc-MAMA-APBは,95%以上が未変化体として存在した.さらに,^<99m>Tc-MAMA-APBおよび^<99m>Tc-HMDPをマウスに投与した結果,共に,投与早期から骨への高い集積を示した.^<99m>Tc-MAMA-APB投与6時間後までに尿中に排泄された放射能を逆相HPLCで分析した結果,85%以上の放射能が^<99m>Tc-MAMA-APBと同じ保持時間に溶出され,本錯体は生体内においても安定に存在することが確認された.以上の結果から,BPとキレート構造とを分子内に独立して存在させる標識薬剤の設計により,^<99m>Tc錯体の高い安定性と骨への集積性とが両立可能であることが明らかとなり,骨代謝機能診断および転移性骨腫瘍の疼痛緩和を目的とする放射性薬剤の開発に対する本薬剤設計の有用性が示された.骨への親和性を損なうことなく血液からの速やかな放射能消失を与える骨代謝機能診断および転移性骨腫瘍の疼痛緩和に有用な放射性薬剤の開発を目的として,生体内で安定な^<99m>

Tc単核錯体を骨に高い親和性を有するビスホスホン酸(BP)の分子に導入した新たな薬剤設計を検討した.今年度は,生体内で安定でタンパク結合の少ない有機レニウム錯体であるシクロペンタジエニルトリカルボニルレニウム(CpTR)構造をBPへ導入した新たな化合物の設計,合成と実験動物における体内動態を検討した.[^<186/188>Re]CpTRのグリシン結合体(CpTR-Gly)は,CpTRに比べて生体内での代謝安定性は大きく増大する一方で血清タンパク質との結合を示さないことから,CpTR-Glyを[^<186/188>Re]Reの標識構造に選択し,アミノ基を導入したBPであるABPと結合した.本化合物は,フェロセン誘導体にグリシンメチルエステルを結合後,放射性および非放射性レニウムとのdouble ligand transfer反応によりCpTR-Glyのメチルエステルへと変換後,ABPとの結合反応より得られた.[^<186/188>Re]CpTR-ABPをマウスに投与した場合の体内放射能動態を検討したところ,血液からの速やかな消失と骨への速やかな集積が観察された.また生体内でのレニウムの酸化の指標である胃への集積は認められず,生体内において本化合物が安定なレニウム構造を維持することが支持された.昨年および今年の研究成果から,BPとキレート構造とを分子内に独立して存在させる標識薬剤の設計により,^<99m>Tc錯体の高い安定性と骨への集積性とが両立可能であることが明らかとなり,骨代謝機能診断および転移性骨腫瘍の疼痛緩和を目的とする放射性薬剤の開発に対する本薬剤設計の有用性が示された.
脳蘇生治療の高度化のための高精度脳生理状態自動管理・管理支援システムの開発

今年度は、前年度までに構築してきた静的脳血液循環モデルと脳組織水分移動モデル、及び静的脳血液循環モデルと組織熱移動モデルの統合を行った。これらの統合は、モデル間で共通な変数を共有化することで実現した。これらの統合で、これまでは関係が定量的に把握できなかった、例えば平均動脈圧や中心静脈圧の変化による脳圧や脳温の変化といった関係が考察できるようになった。以上について、2019年6月に沖縄で開催される日本生体医工学会大会で発表する予定である。また、脳蘇生では脳代謝の動態の評価も欠かせない。そこで、本年度はグルコースの移動と消費を表現するモデルを構築した。グルコースが脳血液関門を促進拡散によって選択的に移動するという特徴は、ミカエリス・メンテンの式を適用して解決した。今後は、グルコース代謝に伴う酸素及び二酸化炭素の移動・消費・生成についてもモデル化を進める。なお、この脳代謝モデルについても2019年6月に沖縄で開催される日本生体医工学会大会で発表する予定である。脳血液循環モデルが静的モデルのままだと、血管の収縮・拡張による脳内貯留血液量の増減を計算することができず、15年ほど前に臨床でも試みられた動脈血二酸化炭素分圧の操作による脳圧調節も表現できない。したがって、今年度は動的脳血液循環モデルも構築し、現在は健常成人の状態を妥当に表現できるようになっている。次年度以降で、この動的脳血液循環モデルと脳組織水分移動モデル、組織熱移動モデル、及び脳代謝モデルとの統合を進める予定である。動的脳血液循環モデルについては、2019年2月にロンドンで開催された1st ICRSETで発表した。また、現在、MRIなどによる実測データとの比較によるモデルの検証を進めており、2019年夏までに原著論文として投稿する予定である。平成28年度は、これまでに構築してきた脳血液循環モデルの検証と高精度化のための改良、及び脳圧変動を説明するために必須の脳組織・脊髄液循環モデルの構築を主に行った。これまで構築してきた脳血液循環モデルは、内頚動脈・椎骨動脈から頚静脈に至るまでの脳血液循環を、血流路を左右の大脳半球、前・中・後の各大脳動脈支配領域、および灰白質と白質の違いに従って12分割し、さらに血管の解剖学的構造、血液の粘性、灌流圧とICPによる血流量自己調節機能を考慮して表現可能なものである。本年度は、まず右中大脳動脈が閉塞した状況におけるモデル解析を行い、これまで理論的に考えられている血液循環状態との比較から、少なくともこの解析結果が定性的に妥当であることを確認した。これについては、平成28年8月にオークランド(フロリダ州)で開催されたIEEE EMBC'2016で発表済みである。また、各大脳動脈とWillisの動脈輪の直径と長さを実際の患者のデータに合わせた場合の解析結果と、実際にその患者計測した左右の内頚動脈と椎骨動脈、及び各大脳動脈の血流量を比較し、先行モデルよりも高精度であることを確認した。現在は、灌流圧とICPによる血流量自己調節機能部分の修正と検証による高精度化を進めている。一方、脳組織を上記の脳血液循環モデルに合わせて12個のコンパートメントに分割し、さらに脳脊髄液コンパートメントを加えた合計13コンパートメントからなる脳組織・脊髄液循環モデルの構築も行った。このモデルでは、静水圧と膠質浸透圧によるコンパートメント間水分移動流量、各脳組織コンパートメントの膠質濃度変化、脈絡叢とくも膜顆粒における脳脊髄液の産生・吸収流量、各コンパートメントの体積変化とそれに伴う静水圧変化が解析可能である。これについては、平成29年度に国際会議等で発表する予定である。当初の研究計画では、これまでに構築した脳血液循環モデルに脳脊髄液循環機能と温度に対する血管抵抗調節機能などを加えて、脳温、脳圧、脳血流量の相互関係を考慮した脳生理状態統合モデルを平成28年度中に構築することになっていたが、実際には脳血液循環モデルの検証と高精度化から研究を実施したので、例えば脳温に対する血管抵抗調節機能などは未着手である。しかしながら、平成29年4月から、脳組織・脊髄液循環モデルの改良・高精度化に加えて、脳組織内熱移動モデルの構築に着手し始めている。これらの改良・構築は当然、今後のモデル統合を見据えたものであり、次年度中の完成が見込まれるので、本研究課題の目的である、個人の特性を脳生理状態統合モデルに反映させるシステム同定方法の確立と、脳生理状態自動制御システムの設計は、研究期間を半年程度オーバーして達成できると思われる。これまで構築した脳血液循環モデルは、血流制限要素として血管抵抗のみを考慮し、血流路をWillis動脈輪の各セグメント、左右大脳半球、前・中・後の各大脳動脈支配領域、および灰白質と白質によって分割したものであった。35個の節点において立式したので、35元非線形連立方程式として表現している。しかし、血管の弾性や質量を考慮しなければ、今後、動脈硬化や動脈瘤などの影響を評価できないので、血流路の分割はそのままに、血管の弾性要素と慣性要素を追加し、191次元非線形連立微分方程式を得た。なお、血管走行の解剖学的構造や灌流圧と頭蓋内圧による自己調節機能はこれまでどおり考慮している。これについては、ICBES Paris 2018(平成30年3月、パリ)で発表した。

また、平成28年度に構築した脳組織内水分移動モデル(ICBB 2017、平成29年9月、オッフェンブルクにて発表)において、脳脊髄液コンパートメントを脳室コンパートメントとクモ膜下腔コンパートメントに分割し、さらに頭蓋内容積の不変性を考慮して44次元非線形連立微分方程式を得る改良を行った。これにより、脳組織内の水分移動がより精確に表現可能になり、脳圧増減シミュレーションの信頼性が向上した。この成果は、ICBCBBE Barcelona 2018(平成30年8月)にて発表する予定である。さらに、脳組織生理状態の表現に欠かせない要素として脳組織内熱移動モデルの構築も行った。このモデルは、上述の脳組織内水分移動モデルのコンパートメントに脳静脈洞、頭蓋骨、頭皮を加えた計17コンパートメントからなるモデルであり、代謝産熱、温度差による熱伝導、及び水分移動による熱対流を考慮している。脳組織熱移動モデルは各種の先行モデルがあるが、本モデルは上述のモデルと同様に17次元非線形連立微分方程式によるものであり、将来の統合が容易である。当初の研究計画では、これまでに構築した脳血液循環モデルに脳組織水分移動機能と温度に対する血管抵抗調節機能などを加えて、脳温、脳圧、脳血流量の相互関係を考慮した脳生理状態統合モデルを平成28年度中に構築し、平成29年度には脳生理状態統合モデルの解析と検証を行うことになっていたが、平成28年度に脳血液循環モデルの高度化を図ったことから、約1年程度の遅れが生じている。ずなわち、平成29年度に脳血液循環モデルの改良、脳組織水分移動の改良、及び脳組織熱移動の構築を行ったことから、平成30年度にこれらを統合して脳生理状態統合モデルを構築し、解析・検証を行う予定である。平成30年度には、同時に脳組織代謝モデルも新たに構築することにしたので、本研究の終了後になると思うが、このモデルの統合により、さらに実態を反映した脳生理状態モデルの構築が期待できる。一方、平成30年度には脳生理状態自動制御システムの設計を計画していたが、脳生理状態統合モデルの完成が遅れたことにより、平成30年度は要素となる脳組織熱移動自動制御システムの設計を行う予定である。また、同じく平成30年度には個人差を考慮するための脳生理状態に関するシステム同定方法の確立を行う予定であったが、やはり脳生理状態統合モデルの完成が遅れたことにより、この課題は平成31年以降の課題にせざるを得ない。以上から、本研究は研究の進度に伴い新たな課題の出現と対応により1年程度の遅れとなっているが、取り組んだ課題は順調にクリアしているので、必ず達成できると思われる。今年度は、前年度までに構築してきた静的脳血液循環モデルと脳組織水分移動モデル、及び静的脳血液循環モデルと組織熱移動モデルの統合を行った。これらの統合は、モデル間で共通な変数を共有化することで実現した。これらの統合で、これまでは関係が定量的に把握できなかった、例えば平均動脈圧や中心静脈圧の変化による脳圧や脳温の変化といった関係が考察できるようになった。以上について、2019年6月に沖縄で開催される日本生体医工学会大会で発表する予定である。また、脳蘇生では脳代謝の動態の評価も欠かせない。そこで、本年度はグルコースの移動と消費を表現するモデルを構築した。グルコースが脳血液関門を促進拡散によって選択的に移動するという特徴は、ミカエリス・メンテンの式を適用して解決した。
ジーン・ガンによる中枢ニューロンヘのシグナリング試薬・細胞内ローディング

ニューロンの細胞内シグナリングを分析するために有用な試薬のほとんどが親水性すなわち低細胞膜透過性であり、生きた細胞標本に投与することが困難である。本研究では遺伝子導入に利用されているジーン・ガン(空気銃)を応用して、親水性試薬を付着させた弾丸(金属微粒子)を細胞内投与する技術の開発に取り組んだ。本年度は昨年度に開発した基礎技術の洗練と実用化を目指した。(1)中枢ニューロンへの最適化:培養マウス小脳ニューロンをモデルとして投与プロトコールを改良した。射出ガス圧を上げると細胞内導入効率が増すが、衝撃波や爆風により細胞が傷害された。この問題は昨年度に開発した爆風回避装置と低ガス圧(8090psi)で何回かに分けて投与を行うプロトコールを用いることで大幅に改善できた。弾丸が通過する培地層を厚くすることで細胞が保護できるかも検討したが、培地層が数ミリメーターを越えると導入効率が急激に低下してしまうことが分かった。(2)投与濃度のコントロール:一定の濃度の試薬を細胞内投与するためには、i.弾丸に付着した試薬の濃度、ii.薬莢に含まれる弾丸の数などが重要なファクターであることが分かった。iについては直径の小さな(0.6ミクロン)研磨済み金粒子の方が、直径が大きく(1ミクロン)表面に凹凸があるタングステン粒子より試薬の付着濃度が一定することが分かった。iiは薬莢の製造ムラに起因するもので、a)薬莢を使用前に蛍光顕微鏡で直接検査して弾丸数の揃ったロットに選り分けるとともに、b)それぞれのロットのサンプルでパラフィルムに向かって試射を行い、パラフィルムに命中した弾丸の密度から細胞内導入効率を予測することで概ね解決できた。蛍光カルシウムインジケーターをモデル試薬とした比較では、ジーン・ガンによる細胞内導入後510分での細胞内蛍光輝度が、従来のパッチクランプ記録電極から細胞内に拡散させる方法で数十分投与した場合よりも強く、ジーン・ガンによってカルシウム濃度の測定や制御に十分な濃度の試薬を細胞内投与できることが分かった。ニューロンの細胞内シグナリングを分析するために有用な試薬のほとんどが低細胞膜透過性であり、生きた細胞標本に投与することが困難である。本研究では遺伝子導入に利用されているジーン・ガンを応用してこれら試薬を簡便に細胞内投与する技術の開発に取り組んだ。(1)弾丸コーティング技術の開発蛍光カルシウムインジケーターOregon Greenなどで金微粒子(弾丸)をコートする方法を検討した。弾丸を試薬水溶液に数分間漬けた後、蒸留水で回収してポリエチレンチューブ(薬莢)に注入した。弾丸を乾燥させ薬莢壁面に付着させた。乾燥を数分内に完了することで試薬の再溶出を抑えられた。またポリビニルピロリドンを回収液に添加することで弾丸付着を促進できた。(2)投与技術の開発培養マウス小脳ニューロンを標本として、上記要領で作製した弾丸を生きた細胞に打ち込む方法を検討した。弾丸射出に用いるヘリウムのガス圧を高めるにつれ、細胞内導入効率が増した。ただしガス圧が100psiを越えると爆風によりしばしばニューロンが破壊された。そこでジーン・ガンの銃口に弾丸通過に必要最小限の孔を開けたシリコンゴム栓を取り付け、爆風の大部分を銃身の通気孔から逃すようにした。さらに弾丸通過孔にメンブレーンフィルターを取り付け、射出方向への爆風を抑制し、なるべく弾丸だけがニューロンに届くよう工夫した。ニューロンに突入した弾丸は黒点として明視野顕微鏡で確認できた。弾丸のOregon Greenは約5分で神経突起の数百ミクロン以上にわたる範囲に細胞内拡散することが蛍光顕微鏡下で観察された。

蛍光カルシウムインジケーターをモデル試薬とした比較では、ジーン・ガンによる細胞内導入後510分での細胞内蛍光輝度が、従来のパッチクランプ記録電極から細胞内に拡散させる方法で数十分投与した場合よりも強く、ジーン・ガンによってカルシウム濃度の測定や制御に十分な濃度の試薬を細胞内投与できることが分かった。
脂肪蓄積に機能する新規内因性リガンドの探索と分子機構の解明

本研究では、TGFβリガンドファミリーの中から過栄養状態においてALK7シグナルを活性化する新規内因性リガンドの探索を行った。その結果、対照マウスに比べ、高脂肪食負荷および肥満状態において、脂肪組織で強く発現誘導される遺伝子4種を同定した。これらリガンドはALK7リガンド活性を有し、脂肪細胞、CD11b陽性マクロファージに発現していることがわかった。これらリガンドは、分化させた脂肪細胞、腹腔マクロファージには発現していないことから、肥大化した脂肪組織環境下において特異的に発現誘導しており、ALK7の新規リガンドとして機能する可能性を明らかにすることができた。これまで私たちは、遺伝子変異マウスを用いた解析から新規脂肪蓄積遺伝子ALK7を見出した。TGFβ受容体ファミリーの一つであるALK7は、成熟脂肪細胞に強く発現していることから、成熟脂肪細胞における機能を解析した。その結果、ALK7は過栄養状態において脂肪分解酵素(リパーゼ)遺伝子発現を抑制することにより、余分なエネルギーを脂肪細胞に蓄積させる作用があることがわかった。このようなALK7シグナルが長期継続すると、インスリン抵抗性や慢性炎症状態を引き起こすことが考えられる。ALK7シグナルを抑制できれば肥満症やそれに伴う代謝異常の改善につながると考えられるが、ALK7シグナルを活性化するリガンドは解明されておらず、その抑制方法も未だ不明である。本研究では、高脂肪食負荷および肥満状態においてALK7シグナルを活性化する新規内因性リガンドの探索を行った。初めに高脂肪食負荷および糖尿病・肥満モデルマウスより単離した代謝系組織におけるTGFβリガンドファミリーの網羅的発現解析を行った。その結果、対照マウスに比べ、高脂肪食負荷および肥満状態で強く発現誘導される遺伝子4種を同定した。これら遺伝子は全て脂肪組織で強く発現誘導していた。次に、免疫学的手法を用いて脂肪組織中の間質血管細胞群(SVF)からマクロファージ、T細胞などの免疫系細胞などを分離し、発現細胞を調べた。その結果、これら遺伝子は脂肪細胞、マクロファージに発現していることがわかった。以上のことから、同定されたTGFβリガンドファミリーが、脂肪細胞、マクロファージにおいて、新規リガンドとして機能する可能性が示唆された。TGFβ受容体ファミリーの一つであるALK7は、成熟脂肪細胞に強く発現し、過栄養状態において脂肪分解酵素(リパーゼ)遺伝子発現を抑制することにより、余分なエネルギーを脂肪細胞に蓄積させる作用があることがわかった。従って、このALK7シグナルを抑制できれば肥満症やそれに伴う代謝異常の改善につながると考えられるが、ALK7シグナルを活性化するリガンドは解明されていない。ルシフェラーゼアッセイにより、このうち3種リガンドはCripto依存的にALK7リガンド活性を有することがわかった。次に、免疫学的手法を用いて脂肪組織におけるリガンド発現細胞を調べたところ、脂肪細胞、CD11b陽性マクロファージに発現していることがわかった。これらリガンドは、分化させた脂肪細胞、腹腔マクロファージには発現していないことから、肥大化した脂肪組織環境下において特異的に発現誘導しており、ALK7の新規リガンドとして機能する可能性が示唆された。群馬大学生体調節研究所遺伝生化学分野ホームページ代謝学本年度までに、(1)網羅的発現解析から、高脂肪食負荷・肥満状態において強く発現する新規リガンド候補をいくつか同定した。(2)それら遺伝子は、脂肪組織中の脂肪細胞、マクロファージにおいて発現していることがわかった。(3)また、これらリガンドのリコンビナントタンパク質を用いて、in vitroルシフェラーゼアッセイによりALK7シグナルを活性化するか検討中である。従って、本研究はおおむね順調に研究計画を遂行していると思われる。1.新規ALK7リガンドの同定(1)網羅的発現解析から、リガンド候補として同定されたTGFβファミリーのリコンビナントタンパクを用いて、免疫沈降実験により、ALK7との結合も調べる。(2)ルシフェラーゼアッセイを用いたin vitro実験により、ALK7シグナルを活性化するか検討する。(3)リコンビナントタンパク質を3T3-L1脂肪細胞やマウス脂肪細胞に振りかけ、リパーゼ遺伝子発現を調べる。必要に応じてALK7など受容体を過剰発現させる。ALK7リガンドの効果を個体レベルで解析する。(1)TSOD及び正常マウスにリコンビナントタンパク質を投与し、ALK7シグナルの活性化、リパーゼ発現、脂肪量を調べる。

(2)マウス個体レベルでの耐糖能、インスリン抵抗性、血中パラメーターなどを調べ、in vivoにおけるALK7シグナルの生理的意義を解明する。本年度は、主に、培養細胞を用いたin vitro実験とマウス脂肪組織からの細胞分離実験を行い、おおむね順調に条件検討などを進めることができたため、当初の予定よりも使用額を少なく抑えることができた。次年度には、計画している動物実験において、細かな検討を必要とするため、本年度の未使用額を試薬・器具などの物品費に使用する予定である。
デジタルシネマ時代における小規模映画の上映形式の研究

2000年代初頭から世界的に始まった映画の急速なデジタル化は、映画制作と上映のスタイルを一変させた。デジタル化による機器の低廉化などのコストダウンは、撮影、編集など一部の制作工程では大きな利点を生み出したが、一方で、デジタル上映方式の画一化に伴い、デジタルシネマ専用の上映素材を制作しなければならなくなったことが、新たな問題となった。本研究では、学生映画を含む小規模映画において障害となったデジタル専用の上映素材制作の技術的研究に取り組むことで、一定のチュートリアルを作成し、研究者や作家自身による議論から、デジタルシネマ時代における諸問題の可視化と今後の方向性を導き出した。本研究の初年度にあたる平成25年度は、小規模映画制作体制におけるデジタルシネマへの対応の具体的な調査として、主に完成フォーマットであるDCPに主眼を置いて、国内・海外の実制作者及び上映者からの情報を集約し、現状の問題の実態把握に努めた。アンケート(有効回答数60件)及びヒアリング(10件)による調査を行なった結果、予測以上に上映者側の変化が急激であり、その一方で小規模映画制作者側における情報格差と適応のバラつきが大きく、上映のクオリティや制作の作業効率など様々な点で問題が生じていることが明らかになった。小規模映画に焦点を絞った先行調査がなく、激変するデジタルシネマをめぐる環境を包括的に分析する意義は大きく、制作者と上映者の双方より本研究に対するニーズや関心が寄せられた。特に、生じている混乱状況への解決策として、小規模映画におけるデジタルシネマのワークフローの確立が喫緊の課題であることが確認された。先駆事例としての小規模映画における自家制作DCPについて調査を行ない、次年度以降の実践に向けて準備を進めた。さらに、デジタルシネマの先端技術として、4K(フルハイビジョンの4倍の高画質)による小規模映画制作についても着目した。また、小規模映画とデジタルシネマに関する批評的分析を深めて、映画史において現在の状況を俯瞰的に位置づけることを試み、今後への視座を高めた。これらの調査結果について、2014年3月29日に東北芸術工科大学東京藝術学舎にて公開の報告発表会を行なった。研究者・上映者・制作者などを含めた幅広い層が出席して会場が満席の盛況となり、本研究への注目度の高さと重要性が裏付けられた。東北芸術工科大学においてDCP上映環境を整備し、また4K撮影機材を導入し、デジタルシネマの上映と制作に関する実践的な研究を行なうための環境を整えたので、次年度以降の制作作業の基礎を固めた。研究2年目に当たる2014年度は、初年度に購入整備したデジタル機材を実際に使用し、インディペンダント映画における4Kデジタルシネマ撮影およびそのDCP制作過程の検証を実施した。そのため、短編映画の制作に取り組み、林海象による短編劇映画と岩井天志のアニメーション作品を制作した。なお、林氏による「GOOD YEAR」(18分30秒、永瀬正敏、月船さらら、出演)は、2015年6月に、日本唯一の米国アカデミー賞公認・短編映画祭である、ショートショートフィルムフェスティバル&アジ2015(東京都産業労働局共催事業)での公開が決定している。研究発表の場としては、10月に東京国際映画祭関連プログラムとして日本橋のTOHOシネマズにおいて、二度目のセミナーを開催することができた。村山匡一郎氏(映画評論家)、武正晴氏(映画監督)、他が登壇し、デジタルシネマの現状とその問題点、特に後半では、ホームメイドによるDCPの製作について具体的な実例を報告することができた。年度末である3月には東北芸術工科大学において韓国からイ・チャンドン監督をゲストに招き、撮影監督の柳島克己東京芸術大学教授、他を講師に迎えてデジタルシネマ撮影とDCP自家制作のワークショップを開催した。全国映画教育連絡協議会加盟大学からの参加学生も加えて約20名の学生たちが4日間のワークショップで非常に専門性の高い高度な技術を学ぶことができたと同時に、ホームメイドでDCPを制作することを普及させるためのワークフローを整備することができた。研究2年目までの成果を、研究中間報告書としてまとめ、印刷製本することができ、関係各方面への配布を行った。本研究の平成27年度は、デジタルシネマ時代の上映形式をめぐる議論を国際的な観点からより一層深め、研究を展開するため、2回のシンポジウムを開催した。詳細を下記に記す。1)国内外から映画関係者が多数集まる山形国際ドキュメンタリー映画祭2015の期間中、映画祭の共催のもとに2015年10月12日に開催した。基調講演として、映画批評家のクリス・フジワラ氏を招聘し、世界映画史と現在におけるDCP及びデジタル環境が観客を念頭にした映画の上映にどのような影響を及ぼしているか、講演を展開して頂いた。パネルディスカッションでは、各分野の専門家を招聘し、専門の立場から現状の認識と問題点を共有、議論を進めた。これによってDCPの技術研究と普及が緊急に要請されていることが明らかとなるとともに、DCPに止まらない、映画・映像の上映及び鑑賞をめぐるデジタル技術下での映画のあり方そのものに視座をおく必要があることが確認された。また、翌13日には、本研究において制作した映像フッテージ及び短編映画『GOOD YEAR』(林海象監督)をDCPにおいて、シアターで上映。観客とともに映像を見比べ、検証を行った。2)2016年3月5日6日の2日間にわたって、山形の文化スペースとして新たにオープンしたKUGURU(とんがりビル内)にてディスカッションと上映のかたちで開催。研究者・映画監督を招聘し、小規模映画の制作・上映・鑑賞をめぐって、研究者や一般の来場者を交え、より具体的な議論を展開した。

また、作品上映も行い、作品を実際に鑑賞して進めることで、机上の議論に止まらない、より実践的な研究の進展を試み、映画・映像表現そのものと上映形式の関係を根本から考えていくことなど、今後への視座を高めた。一方で、DCP制作の技術的な研究もテストを重ねることで引き続き進め、研究の終盤を迎えている。平成27年度は、研究を具体的に展開するために国内外から専門家を招聘することで、議論を進め、本研究によって見出すべき方向性を獲得したといえる。具体的には、2015年10月12日のシンポジウムでは、基調講演として、映画批評家のクリス・フジワラ氏を招聘し、世界映画史と現在におけるDCP及びデジタル環境が観客を念頭にした映画の上映にどのような影響を及ぼしているか、講演を展開して頂いた。パネルディスカッションでは、ロッテルダム国際映画祭のプログラマーであるジュリアン・ロス氏、東京国立近代美術館フィルムセンターで映画の保存・活用を主に調査されている三浦和己氏、映画監督のジャン・ユンカーマン氏、キャメラマンの加藤孝信氏を招聘し、各者専門の立場から現状の認識と問題点を共有、議論を進めた。2016年3月5日6日の2日間には、NPO法人独立映画鍋共同代表の土屋豊氏、韓国ソウルの市民映像メディアセンター・メディアクト所長のキム・ミョンジュン氏、東京都写真美術館学芸員の田坂博子氏、映画作家の牧野貴氏、映画監督のムン・ジョンヒョン氏を招聘し、小規模映画の制作・上映・鑑賞をめぐって、研究者や一般の来場者を交え、より具体的な議論を展開した。こうしたことから、映画・映像表現そのものと上映形式の関係を根本から考えていくことなど、今後への視座を高めた。こうした議論の蓄積により、本研究で進めてきたDCPの技術研究を相乗的に高めることで、研究成果発表に向けた体勢を整えた。平成28年度は、本研究の終盤ともなり、全体を通して研究のまとめに取り掛かった。具体的には、4カ年の研究成果発表となる最終報告書の作成と、これまでに得た技術的な知識と経験からフリーソフトウェアを活用したハンドメイドDCP制作の実践的な手引き書の作成を行った。最終報告書では、2015年10月12日に山形国際ドキュメンタリー映画祭において行ったシンポジウムでの発表や2016年3月5日6日の2日間に亘って行ったトークディスカッションの内容を採録したほか、4Kカメラを使用した実践研究としての映画制作や映像を学ぶ学生を対象としたデジタルシネマワークショップについてもこの報告書に記述した。そのほか、東京現像所の技術者にインタビュー取材を行い、最前線におけるデジタル映像の在り様についても報告している。また、研究協力者も含めた討議を設け、本研究が何を達成し、どのような課題を見出すことができたのかについても明確にしている。この報告書は、様々な研究機関や映画・映像関係者のもとに届け、今後、より一層のデジタルシネマ研究の発展と議論の活発化を望むところである。
不登校などで特別の援助を求める児童生徒に対する・学校・家族・地域の援助システム

本研究では、学校(内の援助チーム)、家族、地域の援助資源が、子どもの「ネットワーク型援助チーム」として機能するモデルの構築をめざし、学校・家族・地域の連携による援助システムを検討した。実践研究では、北海道、茨城県、埼玉県、高知県、神奈川県での5つの事例と高知市の実践研究を検討した。また調査研究においては、宇都宮市、川崎市、富山県で、コーディネーター役の教師、スクールカウンセラー、地域の専門機関の相談員等99名から質問紙の回答を得た。研究の主な結果は以下の通りである。(1)援助チームの形成には、コーディネーターが子どもの問題状況に対するチーム援助の必要性について判断し、援助チームをよびかけることが必要である。(2)援助チームの促進には、援助チームの話し合いで具体的な援助案が提案されることが鍵を握る。(3)校内支援委員会や援助チームにおいて、スクールカウンセラーはコンサルタントとして機能する。平成13年度の研究目的は、学校・家族・地域による拡大援助チームの活発なところを対象に、拡大援助チームについての調査研究を行うことであった。本年度は、調査研究における質問項目を検討すると同時に、茨城県、埼玉県、神奈川県における拡大援助チームについて研究した。その主な結果は以下の通りである。(1)拡大援助チームのコーディネーションにおいて、教育事務所・教育センターの相談員・カウンセラー、そして学校に派遣されているスクールカウンセラーが重要な働きをする。(2)拡大援助チームのコーディネーションが進むためには、学校における援助サービスのマネジメントとコーディネーションの機能が鍵をにぎる。(2)拡大援助チームにおいてスクールカウンセラーが機能するためには、管理職との連携が重要である。スクールカウンセラーによる管理職に対して援助サービスのマネジメントに関するコンサルテーションで、管理職が学校の教職員の援助サービスのリーダーシップを発揮することが促進される。(4)拡大援助チームの機能促進に関しては、コーディネーターのネットワークづくりの能力と話し合い能力が重要な鍵を握る。(5)学校における援助サービスのコーディネーションを担う委員会の機能が、拡大援助チームの推進において欠かせない。学校内の個別の教職員あるいはスクールカウンセラーと外部機関との連携ではなく、学校と外部機関の連携が拡大援助チームを促進する。平成14年度の研究目的は、学校・家族・地域による拡大援助チームの活発なところを対象に、拡大援助チームについての調査研究を行うとともに、実践について研究することであった。本年度は、調査研究における質問項目の決定すると同時に、東京都、埼玉県、茨城県における拡大援助チームについて研究した。その主な結果は以下の通りでる。(1)長期欠席中の子どもの援助に関する拡大援助チームにおいては、地域の援助資源(例:新聞販売店、楽器演奏の指導者)の参加が鍵を握る。(2)LD(学習障害)など発達障害のある子どもの援助については、特別支援教育のコーディネーターの機能をもつ教員が、学校内および地域の資源のコーデイネーションの鍵を握る。(3)LD(学習障害)など発達障害のある子どもの援助については、巡回相談員、教育センターの相談員が、拡大援助チームの充実に貢献する。(4)援助チームの話し合いにおいて、「援助チームシート」「援助資源チェックシート」の活用が有用である。平成15年度は、調査の実施と分析、そして実践研究のまとめを行う。本研究は、学校心理学に基づき、学校、家族、地域の援助資源が、子どもの「拡大援助チーム」として機能するための実践モデルの構築をめざし、教師、スクールカウンセラー、保護者、養護教諭、そして地域の資源のチームにおける促進要因と妨害要因について明らかにすることであった。本年度は、調査研究と実践研究のまとめを行った。調査研究では、栃木県、神奈川県、高知県、富山県で、拡大援助チームに関する質問紙調査を行った。質問紙は、「拡大援助チームの形成のきっかけ」「拡大援助チームの構成メンバー」「拡大援助チームへの保護者や地域の専門家の参加の度合い」「拡大援助チーム維持の要因」そして拡大援助チームを支える「校内支援委員会の状況」について尋ねるもので、学内のコーディネーター役、スクールカウンセラー、地域の専門家の三者から回答を得た。その結果、学内のコーディネーターの役割の重要性が確認された。そして実践研究としては、北海道、茨城県、埼玉県、神奈川県、高知県における実践をまとめた。事例では、とくに(1)拡大援助チーム形成の過程、(2)拡大援助チームにおける、事例のアセスメントおよび援助方針決定に関するコーディネーション、(3)拡大援助チームの維持を支える人間関係や役割分担、(4)拡大援助チームにおけるスクールカウンセラーや地域の専門家の役割に焦点をあてた。その結果、学内のコーディネーターの行動、スクールカウンセラーのコンサルテーションなどが鍵を握ることが確認された。上記の研究成果をもとに、拡大援助チームの実践モデルを検討した。
非典型的カルパインPalBHによる神経成長因子の機能制御

これまでに申請者らは、神経成長因子受容体p75^<NTR>の相互作用因子であるMAGE-D1と、ヒトcalpain-7(PalBH)との相互作用を検討したが、抗MAGE抗体の感度・特異性の問題もあり相互作用は検出できていなかった。しかし、MAGE-D1-p75^<NTR>複合体はエンドサイトーシス経路において形成され、calpair 7はエンドサイトーシス経路における選別装置ESCRTの関連因子CHMP1BならびにIST1と相互作用するため、calpain-7はESCRTシステム周辺で神経成長因子依存的シグナル伝達等に関与する可能性が考えられた。さらに、calpain-7はCHMP1BならびにIST1をはじめとする複数のESCRT関連因子により活性化され、プロテアーゼ活性により基質を切断することで神経成長因子依存的シグナル伝達等に影響を与えている可能性も考えられたため、calpain-7のプロテアーゼとしての性質を詳細に検討する目的で、バキュロウイルス発現系を利用し、培養昆虫細胞からの組換えcalpain-7の大量精製を試みた。その結果、アフィニティー精製、イオン交換精製、ゲルろ過の三段階のクロマトグラフィーにより、組換えcalpain-7を従来と比べて高収量かつ高精製度で取得する方法を確立することに成功した。また、ゲルろ過の過程でcalpain-7は他の典型的calpainとは異なり、単量体として存在するcalpainであることも示唆された。これはcalpain-7の生化学的性質に関する新たな知見である。今回確立した大量精製法は、calpain-7の酵素学的・構造生物学的解析に応用可能であり、将来的にはcalpain-7の基質の同定すなわちcalpain-7とESCRTシステムとの関連性ならびに神経成長因子依存的シグナル伝達等へ与える影響の解明に繋がると期待される。申請者らは酵母を利用した実験により、ヒトcalpain 7(PalBH)と、神経成長因子受容体p75^<NTR>の相互作用因子MAGE-D1などが結合するという予備的知見を得ていた。そこで、MAGE-D1が培養動物細胞内においてもcalpain 7と相互作用するか検討した。エピトープタグを付加したMAGE-D1を人為的に発現させた場合にはcalpain 7と相互作用したが、細胞に元々発現しているMAGE-D1とcalpain 7との相互作用は、良質な抗MAGE-D1抗体が入手できず、検出できなかった。また、mRFP(赤色蛍光蛋白質)を融合したp75^<NTR>の恒常発現細胞を樹立し共焦点レーザー顕微鏡を用いて細胞内局在の観察を試みたが、mRFP-p75^<NTR>は細胞内に蓄積し本来の局在を反映しておらず、calpain 7との共局在の検討には至らなかった。申請者らはこの他に、N末端側に単量体GFP(緑色蛍光蛋白質)を融合したcalpain 7(mGFP-calpain 7)を細胞に発現させると自身のプロテアーゼ活性により分解(自己消化)する可能性を見出していた。自己消化の証明のため、C末端側にエピトープタグを付加したmGFP-calpain 7を培養細胞に発現させ、精製した。この精製蛋白質は試験管内でも培養細胞内と同様に分解したことから、今まで不明であったcalpain 7自身のプロテアーゼ活性が初めて証明された。さらに、当研究室で新たにcalpain 7との相互作用を検出したIST1(エンドサイトーシスや細胞分裂に関与する蛋白質複合体、ESCRTの関連因子)により自己消化は促進された。この結果はcalpain 7のプロテアーゼ活性の解明に繋がる知見であり、calpain 7が神経成長因子受容体などのエンドサイトーシスに寄与する可能性を示すものである。これまでに申請者らは、神経成長因子受容体p75^<NTR>の相互作用因子であるMAGE-D1と、ヒトcalpain 7 (PalBH)との相互作用を検討したが、抗MAGE抗体の感度・特異性の問題もあり相互作用は検出できていなかった。しかし、MAGE-D1-p75^<NTR>複合体はエンドサイトーシス経路において形成され、calpain 7はエンドサイトーシス経路における選別装置ESCRTの関連因子CHMP1Bと相互作用するため、calpain 7はESCRTシステム周辺で神経成長因子依存的シグナル伝達等に関与する可能性が考えられた。近年、新規ESCRT関連因子としてMITドメイン相互作用領域(MIM)をもつIST1が報告された。calpain7はMITドメインをもつことからIST1とcalpain 7との相互作用解析を行った結果、想定の通りcalpain 7はMITドメインを介してIST1のMIMと直接結合することが明らかになった。さらに、相互作用解析の過程で、calpain 7が自身のプロテアーゼ活性で自己消化した可能性を見出した。そこで、calpain 7を精製し試験管内における実験を行ったところ、精製calpain 7を用いた反応系においても自己消化がみられた。calpain 7は基質が同定されておらず、プロテアーゼ活性はこれまで不明であったため、今回得られた結果はcalpain 7のプロテアーゼ活性の初めての証明である。また、IST1との相互作用はcalpain 7の活性を促進することも示した。これまでの研究により、calpain 7と複数のESCRT関連因子との相互作用が示されている。

したがって、calpain 7はESCRTシステムと密接に関連しながら、プロテアーゼ活性により基質を切断することで神経成長因子依存的シグナル伝達等に影響を与えている可能性がある。これまでに申請者らは、神経成長因子受容体p75^<NTR>の相互作用因子であるMAGE-D1と、ヒトcalpain-7(PalBH)との相互作用を検討したが、抗MAGE抗体の感度・特異性の問題もあり相互作用は検出できていなかった。しかし、MAGE-D1-p75^<NTR>複合体はエンドサイトーシス経路において形成され、calpair 7はエンドサイトーシス経路における選別装置ESCRTの関連因子CHMP1BならびにIST1と相互作用するため、calpain-7はESCRTシステム周辺で神経成長因子依存的シグナル伝達等に関与する可能性が考えられた。さらに、calpain-7はCHMP1BならびにIST1をはじめとする複数のESCRT関連因子により活性化され、プロテアーゼ活性により基質を切断することで神経成長因子依存的シグナル伝達等に影響を与えている可能性も考えられたため、calpain-7のプロテアーゼとしての性質を詳細に検討する目的で、バキュロウイルス発現系を利用し、培養昆虫細胞からの組換えcalpain-7の大量精製を試みた。その結果、アフィニティー精製、イオン交換精製、ゲルろ過の三段階のクロマトグラフィーにより、組換えcalpain-7を従来と比べて高収量かつ高精製度で取得する方法を確立することに成功した。また、ゲルろ過の過程でcalpain-7は他の典型的calpainとは異なり、単量体として存在するcalpainであることも示唆された。これはcalpain-7の生化学的性質に関する新たな知見である。今回確立した大量精製法は、calpain-7の酵素学的・構造生物学的解析に応用可能であり、将来的にはcalpain-7の基質の同定すなわちcalpain-7とESCRTシステムとの関連性ならびに神経成長因子依存的シグナル伝達等へ与える影響の解明に繋がると期待される。
海洋性カロテノイドの慢性炎症疾患予防作用の基盤となる組織・細胞間調節機能の解明

フコキサンチンは、ケモカインによる脂肪細胞と免疫細胞の相互作用を制御し、肥満脂肪組織での慢性炎症を抑制した。更に、脂肪組織由来の炎症性因子の産生抑制とともに、骨格筋組織における糖代謝を改善した。一方、ヘマトコッカス藻由来のアスタキサンチンが、潰瘍性大腸炎や大腸発癌のモデル系において予防効果を発揮した。その予防機構として、組織細胞に対する直接的な抗炎症作用に加え、マクロファージによる大腸細胞の炎症誘導に対する抑制効果を見出した。以上のように、海洋性カロテノイドは細胞・組織への直接的な作用に加え、それらの相互作用を制御し、効果的に慢性炎症や炎症性疾患の予防に貢献するものと推察する。生体内組織の慢性炎症は、様々な疾病の発症に関わる病態基盤であるため、その予防や改善が極めて重要である。本研究では、海洋性カロテノイドの優れた抗炎症作用を明らかにするため組織・細胞間相互調節機能による抗炎症機構の解明を目的とした。(1)褐藻由来のフコキサンチン(FX)は、肥満の進行中にみられる脂肪組織へのマクロファージの浸潤を抑制するとともに、CD8+T細胞の浸潤を抑制した。(2)T細胞の遊走活性を示すケモカインのSDF-1やRANTESの産生が、Fxを投与した肥満/糖尿病KK-Ayマウスの脂肪組織で抑制されることを見出した。特に、本研究ではSDF-1が脂肪細胞によっても産生されることを明らかにし、更にFxンがその産生を抑制することを見出した。(3)SDF-1の受容体であるCXCR4のmRNAは脂肪組織中の免疫細胞を含むSVF画分で高発現しており、Fxはその発現量を低下させた。(4)FXの生体内代謝物のフコキサンチノールは、LPS刺激したマクロファージに対しTNF-・およびTLRのmRNA発現量を抑制し、パルミチン酸処理した脂肪細胞に対してマクロファージの遊走能を持つMCP-1の分泌を抑制した。これらの結果は、Fxが脂肪細胞とマクロファージやCD8+T細胞の相互作用を制御して、肥満の進展にともなう脂肪組織の慢性炎症を抑制すること示すものである。一方、(5)FXはDSSによって引き起こされる潰瘍性大腸炎を抑制するとともに、大腸発癌に対する予防を示し、その作用機構としてNF-kBの活性化抑制を介した炎症抑制効果を見出した。また、(6)ホタテの卵巣に含まれるペクテノロンのマクロファージに対する抗炎症機構として、転写因子のNF-kBに加えAP-1の活性化抑制作用を明らかにした。よって、Fxの大腸組織炎症における抑制効果の解明とペクテノロンの炎症抑制作用による疾病予防効果が期待される。1大腸組織における細胞間相互作用の制御:本年度、新たにヘマトコッカス藻由来のアスタキサンチン(Asx)が、DSS誘導性マウス潰瘍性大腸炎に対して予防効果を発揮することを確認した。また、既にマクロファージ様RAW264.7細胞に対する炎症因子の産生抑制作用を見出しているが、大腸細胞Caco-2に対してもAsxはTNF-alphaにより誘導されるIL-8などの炎症性因子の産生を抑制することを見出した。更に、その作用機構としてRAW264.7細胞に対するp38のリン酸化抑制、Caco-2細胞でのp38の発現抑制機構が示唆された。以上から、Asxはマクロファージと大腸細胞間の炎症性因子を介した相互作用を制御することによって潰瘍性大腸炎に対して予防効果を発揮することが推察される。2脂肪組織における細胞間相互作用の制御:3T3-L1脂肪細胞とRAW264.7細胞の共培養により発現上昇のみられたIL-6やRANTESなどの炎症性因子のmRNA発現量が、フコキサンチン(Fx)の生体内代謝物処理により低下した。更に、RAW264.7細胞の培養上清を用いることにより3T3-L1細胞でのIL-6やRANTESのmRNA発現量が上昇したが、Fx代謝物処理によりそれらの抑制が見られた。それに対し、3T3-L1脂肪細胞の培養上清ではRAW264.7細胞における炎症誘導は微弱であった。一方、3T3-L1細胞の培養上清によりRAW264.7細胞の遊走能が活性化し、Fx代謝物の一つであるアマロウシアキサンチンA処理によって低下した。更に、培養上清中のIP-10濃度がFx代謝物処理で低濃度であったことから、遊走を導くケモカインの産生制御を介したマクロファージの脂肪組織への浸潤抑制機構が推察された。これらはFxがマクロファージの浸潤と炎症因子の産生にかかわる細胞間相互作用を制御することによって脂肪組織での慢性炎症を効果的に抑制することを示す結果と考える。1脂肪組織-免疫細胞間の相互作用制御:

これまでに明らかにしたケモカインに加え、T細胞の遊走能を有するIP-10の白色脂肪組織におけるmRNA発現量とその血清濃度がFxにより低下することを見出した。一方、Fx代謝物で処理したマクロファージ様細胞では、ケモカインレセプターであるCCR5やCCR2のmRNA発現量が低下した。これらの結果は、Fxによる脂肪組織とマクロファージの相互調節作用による慢性炎症の抑制機構を示すものであり、抗肥満や抗糖尿病効果の作用基盤と推察される。2脂肪組織-骨格筋組織間の相互作用制御:Fxは糖尿病/肥満KK-Ayマウスの骨格筋組織において、糖代謝の律速であるGLUT4を活性化した。また、インスリンおよびエネルギー代謝の亢進により炎症制御に関わるleptinの血清濃度の低下に加え、それらの生体内感受性亢進の指標である肝臓SCD1の発現低下が見られた。更に、FxはKK-Ayマウスの骨格筋組織においてマイオカインであるIL-15やirisinのmRNA発現量を増加させた。これらの結果は、Fxが脂肪組織と骨格筋組織の糖代謝に関わる相互作用を改善または活性化することを示す興味深い結果であり、血糖値改善効果の分子機構と推察される。一方、Fxと類似構造をもつネオキサンチンが、KK-Ayマウスの血糖値を改善したことから炎症抑制作用を介した分子機構の解明が期待される。3大腸組織と免疫細胞間の相互調節作用:FxがDSSによって誘導される潰瘍性大腸炎を抑制することを示したが、大腸組織においてTNFaやIL-6などの炎症性サイトカインのmRNA発現に抑制傾向が見られたことから、大腸細胞と免疫性細胞の相互作用の抑制による予防機構が示唆された。一方、ペクテノロンを含むホタテガイ卵巣脂質がDSSによって誘導される潰瘍性大腸炎を抑制したことから、生体における抗炎症作用が明らかとなった。本年度の研究により、Fxがメタボリックシンドロームの発症と密接にかかわる脂肪組織の慢性炎症を抑制する作用機構を明らかにするとともに、脂肪細胞が産生する新たな制御因子の解明を示唆する新規知見を得た。また、Fxによる潰瘍性大腸炎及び大腸癌に対する予防効果とペクテノロンによる炎症性因子の産生抑制能を見出すとともに、その分子機構としてNF-κBやAP-1の活性化抑制機構を明らかにした。これらは、平成23年度当初の研究計画以上に進展した成果であり、研究目的を十分達成するものである。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、海洋性カロテノイドの炎症性疾患に対する予防作用のメカニズムとして慢性炎症抑制機能とそれに関わる組織・細胞間相互調節作用の解明を行っている。本年度の研究では、フコキサンチン(Fx)による脂肪組織の慢性炎症抑制作用に関わる分子機構として、あらたに脂肪組織におけるIP-10の産生抑制を見出した。昨年度の研究において見出したケモカインを含め、複数の因子がFxの作用に関わっていることを明らかにできた点は、当初の計画以上の成果といえる。また、本年度はFxの脂肪組織と骨格筋組織との相互作用に対する制御因子の探索と作用機構に関して検討を行った。その結果、当初予想した脂肪組織由来のアディポカインの産生抑制やそれらに対する感受性の亢進によるインスリン抵抗性の改善効果を明らかにし、その成果の一部を論文発表した(研究発表参照)。
分子セルフアセンブリ法による導電性高分子多層ヘテロ構造素子の作製と機能性

π共役電子構造を有する導電性高分子の合成,物性,応用などに関する研究が目覚ましい勢いで進展しているが,最近,特に導電性高分子を光電池,FETあるいはLEDといった電子素子・デバイスへ活用しようとする研究が活発に行われている。これら素子は機能を最大限に発揮させるため基本的に導電性高分子の薄膜を用いて作製することが肝要で,その薄膜作製技術でも規則正しく配列したり,機能分子を組み込んだりして,いわゆる超構造,素構造の薄膜を得ることに関心が持たれている。本研究では,このような観点から超分子構造の薄膜を作製する新しい技術として分子セルフアセンブリ法を用い,分子レベルで膜厚を制御した多層ヘテロ構造薄膜の製膜条件の把握とそれを用いた種々の電子デバイスの作製を試み,その動作機構の検討も行ってきた。本手法は基本的に互いに反応極性に荷電した電荷間の静電引力が製膜の起源となるので,ポリチオフェン-3-酢酸,スルフォン化ポリアニリンなど種々のポリイオンを合成し,それらの製膜条件を確立した。即ち,基板の性質,電解質の濃度,pH,イオン強度などが薄膜の密着性,緻密性,膜質,膜厚などに大きく影響することを明らかにし,ヘテロ界面では基底状態で相互作用はなく,吸光度と層数の間に線形関係が認められることから,分子組成を正確に制御できることを確認した。更に,これら多層ヘテロ構造超薄膜の光照射効果を調べた結果,蛍光スペクトルの消光現象と光電流の増強現象を観測し,ヘテロ界面で有効な光誘起電荷分離が生じていることを明らかにした。また,蛍光の消光は理論解析とも比較的良く一致し,界面での電荷分離がこの素子で重要な働きをしていることが分かった。一方,超薄膜ヘテロ構造の電界発行素子では,薄膜の厚さを種々変化させると発光スペクトルのシフトが観測され顕著な量子サイズ効果が認められた。これら本研究で得られた知見は,特徴的な電子的・光学的性質を分子レベルで制御できる上,有機層の厚さが分子スケールに近づくにつれて量子効果を実現でき,界面の特異な性質が素子全体の性質として発現できるなどの可能性を秘めている。また,分子セルフアセンブリ法を導電性高分子のin situ重合法に適用できることを見出し,絶縁性高分子/導電性高分子複合膜を作製することに成功し,これを用いたバイモルフ型のアクチュエータを提案した。これらの成果は,エレクトロニクス素子機能を分子で代行させようとする将来の分子電子素子を実現する上での基礎研究として大いに貢献できると考える。最近,π共役電子構造を有する導電性高分子の合成,物性および応用に関する研究開発が目覚ましい勢いで進展している。特に,導電性高分子の安定性や加工性の改善は電界効果型トランジスタ,発行ダイオードなど種々の薄膜電子デバイスなどの電子的・光学的な活物質として,これらの魅力的な材料の利用を大いに刺激している。