hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
２型糖尿病薬メトホルミンによる腫瘍内制御性T細胞の機能調節と抗腫瘍効果の解析

メトホルミンのTregに対する直接作用の検討を行うために、in vitroにより実験を行った。Tregは胸腺由来のnatural occurring Treg(nTreg)と局所で誘導されるinducible Treg(iTreg)に大別される。nTregをin vitroでメトホルミン存在下、非存在下で培養し、またメトホルミン処理後に抗CD3抗体、抗CD28抗体、TGF-β、IL-2により異なった条件で刺激培養を行い、Tregを増殖誘導した。刺激後、サンプルを回収し、各遺伝子・分子の発現をqPCR法やウェスタンブロット法により解析した。また、non Treg細胞をin vitroでメトホルミン存在下、非存在下で培養した。その後はnTregと同様に刺激培養してiTregの分化誘導を行い、解析した。nTregにおいてはメトホルミン処理を行っても有意な差を認めなかったが、iTreg誘導実験では、メトホルミン処理を行うとFoxp3陽性細胞は有意に減少した。また、誘導されたFoxp3陽性細胞は細胞死が誘導されていることを確認した。flux analyzerによるTreg誘導時の代謝変化の解析を行った。Seahorse社のflux analyzerは細胞の代謝解析において非常に注目されている。flux analyzerは培養ウェルに微小環境を作り、細胞の酸素消費量(OCR: Oxygen Consumption Rate)とpH(ECAR: Extra Cellular Acidification Rate)の変化により、TCA回路の亢進および解糖系の亢進をそれぞれ測定することができ、同機器を使用してiTregの代謝変化の解析を行った。メトホルミン処理を行った細胞では解糖代謝が亢進していることを明らかとした。4つの腫瘍(RLmale1、MCA、MO-5、MethA)をマウス皮内に移植した。腫瘍移植後、5日目あるいは7日目からメトホルミン投与を行い、腫瘍径を経時的に測定したところ、全ての腫瘍において抗腫瘍効果が認められた。マウスに腫瘍を移植し、メトホルミン投与群、非投与群に分けてそれぞれ解析した。腫瘍移植後、経時的に末梢の脾臓、腫瘍所属リンパ節と腫瘍組織を回収し、細胞を蛍光色素標識抗体(Foxp3、CD3、CD4、CD25など)で染色し、フローサイトメーターを用いてそれぞれの組織に浸潤しているTregの解析を行った。その結果、メトホルミン投与を行ったマウスでは脾臓と腫瘍所属リンパ節では有意差のある変化は認めなかったが、腫瘍内Tregは早期アポトーシスの増加を認め、腫瘍内Tregの割合は減少していることを明らかとした。また、Tregの最終分化とされているKLRG1とCD103の両分子陽性細胞の割合もメトホルミン治療を施した担癌マウスの腫瘍内Tregでは減少していることを確認した。さらに、Tregの抑制能を示すIL-10のサイトカインやCTLA-4分子の発現もメトホルミン治療を施したマウスにおいては、腫瘍内Tregにおいて減少を認めた。代謝の変化に関して、2-NBDGやBODIPYでの観察は困難であったが、腫瘍内Tregの細胞表面にあるグルコーストランスポーターであるGlut1の発現は上昇しており、解糖代謝の亢進が認められることを明らかとした。また、ミトコンドリアの活性を示すMitosoxやTMREはメトホルミン治療群で有意に減少していた。本研究により、in vivoのデータは滞りなく行うことが出来た。ほぼ研究計画通りに実験は進んでおり、順調である。Tregは胸腺由来のnatural occurring Treg (nTreg)と局所で誘導されるinducible Treg (iTreg)に大別される。

この2種類のTregにおいてメトホルミンの作用を詳細に解析し、どのような代謝変化が起きているか、またそれによりTregの動態がどのように変化するかを明らかにし、分子メカニズムの解明の足掛かりとする。nTregをin vitroでメトホルミン存在下、非存在下で培養し、またメトホルミン処理後に抗CD3抗体、抗CD28抗体、TGF-β、IL-2により異なった条件で刺激培養を行い、Tregを増殖誘導する。刺激後、サンプルを回収し、各遺伝子や分子の解析をqPCR法やウェスタンブロット法により解析する。nonTreg細胞をnTregと同様にメトホルミン存在下、非存在下で培養し、メトホルミン処理後に前記と同様に異なった条件で刺激培養を行い、iTregを誘導し、同様に解析を行う。Seahorse社のflux analyzerは細胞の代謝解析において非常に注目されており、同機器により、細胞の酸素消費量(OCR)とpH(ECAR)の変化により、TCA回路の亢進および解糖系の亢進をそれぞれ測定することが出来る。T細胞の機能解析においても非常に有用であり、同機器を使用した代謝変化が多く報告されている。これらにより、メトホルミンの直接的な影響や代謝の変化について研究し、明らかにしていく。これらの方法が困難な場合は、免疫組織化学法などを用いて解析を行っていく。in vivoの実験が滞りなく行われたため、抗体購入費が少額に抑えられた。次年度での新たな抗体購入費として使用予定である。
行政コンサルタントの機能と動態に関する実証的研究

行政機関は、都市計画、福祉、衛生、社会教育等、様々な部門で新しい施策を展開していくが、その施策の着想、立案、策定、文書化の各段階で各種のコンサルタントが関わることが多くなっている。もちろん、関与の程度と頻度は個々のケースによって変わるものの、仮説としては、政策の内容が専門化すればするほど、また行政機関側の人材の専門的知識と経験が浅ければ浅いほど、コンサルタントの関与は深く多くなることが予想される。あるいは、行政機関は当初から大まかな方向だけを示し、政策の具体的内容はほとんどコンサルタントの側で形成するという極端なケースもあるかもしれない。これはある意味では「自治体の政策官庁化」に反する傾向でもある。自治体の政策形成においてコンサルタントはどこまでどれほど関わっているのか。その実態を本研究では次のような方法で明らかにしようとした。まず、コンサルタント側へのヒアリング調査である。三和総研が幹事を務める日本シンクタンク協議会をはじめ、地方シンクタンク協議会や、地元福岡や鹿児島のコンサルタント会社へのヒアリングを通じて、行政によるアウトソーシングの現状を受注側の立場から調査した。次は、発注側である行政へのヒアリング調査である。建設省、通産省、自治省といった中央省庁、そして、福岡県、福岡市などの大規模自治体、さらには福岡県内のいくつかの市町村に対してヒアリングを行い、発注側の立場から行政によるアウトソーシングの実態把握に努めた。また、こうしたヒアリング調査と並行して、全国約660の特別区および市に対して「行政のアウトソーシングに関する調査研究」と称する郵送によるアンケート調査を実施した。これは、主として、(1)ほとんどの市で策定されている総合計画で最新のものにつき、コンサルタントの関与の程度やその内容、(2)電算処理業務におけるプログラミングの外部委託や法令等改正時のプログラム変更の実態等を150項目にわたって質問するものである。その集計と分析の結果の詳細は研究報告書に譲ることにして、発見された顕著な傾向は、財政力が高い自治体ほど、コンサルタントへの依存度が高いということ。また、電算処理業務ではそのほとんどがシステム・エンジニアリング関係のコンサルタントによって担われているということである。
う蝕象牙質へのレジンの初期および長期接着性能向上効果を有する臨床技法の開発

う蝕象牙質に対するSelf-etch接着システムの接着性能が健全象牙質に比べ低下する原因を明らかにするとともに、有機質溶解効果を有する前処理剤を応用することにより、接着性能向上効果を有する象牙質接着技法を開発した。う蝕罹患象牙質に対するレジンの接着性能が低下する原因としては、特にう蝕罹患象牙質の無機成分量に低下および結晶構造の変化、管間象牙質中の水分量の増加、象牙質コラーゲン性状の変化などが考えられている。特に、Self-etch接着システムでは健全象牙質とのスミア層構造・成分の違いも原因のひとつとして考えられる。すなわちう蝕罹患象牙質スミア層における有機成分比率の増加により、健全象牙質のスミア層と比べ溶解・除去されにくく、レジンモノマーの象牙質への浸透を妨げている可能性がある。本年度の研究成果により、有機成分溶解作用を持つ6%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を応用することによりSelf-etch接着システムのう蝕罹患象牙質に対する接着性能を向上させることができることが判明した。一方で、酸化剤である次亜塩素酸ナトリウム水溶液で長時間、象牙質を処理した場合、レジンの重合反応(酸化-還元反応)を阻害し、健全象牙質に対するレジンの接着性能を低下させてしまうことも判明した。さらに、有機質溶解作用を示すが、次亜塩素酸ナトリウム水溶液に比べ、口腔内での使用に関し安全性の高い次亜塩素酸系機能水の応用をこころみた。その結果、次亜塩素酸系機能水ではSelf-etch接着システムにおける健全象牙質への接着性能に対する影響は少なく、次亜塩素酸ナトリウム水溶液より短時間の使用で、う蝕罹患象牙質に対するSelf-etch接着システムの接着性能の向上効果が発現することが示唆された。特に、Self-etch接着システムでは健全象牙質とのスミヤー層構造・成分の違いも原因のひとつとして考えられる。すなわちう蝕罹患象牙質スミア層における有機成分比率の増加により、健全象牙質のスミヤー層と比べ溶解・除去されにくく、レジンモノマーの象牙質への浸透を妨げている可能性がある。これまでの研究にから、有機成分溶解作用を持つ6%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を応用することによりSelf-etch接着システムのう蝕罹患象牙質に対する接着性能を向上させることができることが判明した。さらに本年度の研究成果により、有機質溶解作用を示すが、次亜塩素酸ナトリウム水溶液に比べ、口腔内での使用に関し安全性の高い次亜塩素酸系機能水の応用をすることにより、Self-etch接着システムにおける健全象牙質への接着性能に対する影響は少なく、次亜塩素酸ナトリウム水溶液より短時間の使用で、う蝕罹患象牙質に対するSelf-etch接着システムの接着性能の向上効果が発現することが示唆された。また、接着界面のTEM観察では、6%次亜塩素酸ナトリウム水溶液および次亜塩素酸系機能水によるスミヤー層中の有機成分の除去効果により、健全象牙質およびう蝕象牙質ともにhybridized smear layerの形成のみられない優れたhybrid layerの形成ができることが判明した。さらに、6%次亜塩素酸ナトリウム水溶液処理後に、MMP阻害効果をもつ抗酸化剤ロズマリン酸の応用を追加することにより、長期象牙質接着安定性を持つ接着界面の形成できる可能性が示唆された。すなわちう蝕罹患象牙質スミヤー層における有機成分比率の増加により、健全象牙質のスミヤー層と比べ溶解・除去されにくく、レジンモノマーの象牙質への浸透を妨げている可能性がある。これまでの研究成果から、有機成分溶解作用を持つ6%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を応用することによりSelf-etch接着システムのう蝕罹患象牙質に対する接着性能を向上させることができることが判明した。さらに、有機質溶解作用を示すが、次亜塩素酸ナトリウム水溶液に比べ、口腔内での使用に関し安全性の高い次亜塩素酸系機能水の応用をすることにより、Self-etch接着システムにおける健全象牙質への接着性能に対する影響は少なく、次亜塩素酸ナトリウム水溶液より短時間の使用で、う蝕罹患象牙質に対するSelf-etch接着システムの接着性能の向上効果が発現することが示唆された。また、6%次亜塩素酸ナトリウム水溶液処理後に、MMP阻害効果をもつ抗酸化剤ロズマリン酸の応用を追加することにより、長期象牙質接着安定性を持つ接着界面の形成できる可能性が示唆された。

さらに、本年度の研究成果より、透過型電子顕微鏡(TEM)による象牙質接着界面の微細構造の解析では、6%次亜塩素酸ナトリウム水溶液および次亜塩素酸系機能水によるスミヤー層中の有機成分の除去効果により、健全象牙質およびう蝕象牙質ともにhybridized smear layerの形成のみられない、またナノリーケージの少ない優れたhybrid layerの形成ができることが判明し、象牙質接合界面の性状を改良することが可能であることが示唆された。
「総合的な学習の時間」に生きる情報吟味力の指導に関する研究

本研究は、A国語科における説明的文章の吟味についての指導B「A」の指導を「総合的な学習の時間」の「情報吟味」に生かしていくための指導--の在り方を解明していくことを目的としている。今年度、「A」「B」ともに成果があった。1.「A」については、千葉県松戸市立松飛台小学校の柳田良雄教諭が、説明的文章「日本語を考える」の「吟味よみ」の授業を実践してくれた。それによって導入期における「吟味よみ」の指導の在り方が明らかになってきた。また、吟味の方法についても、語彙の吟味等新たな追究ができた。2.「B」については、秋田大学教育文化学部附属小学校教諭の京野真樹教諭が、説明的文章の「吟味」を「メディア吟味」に応用するかたちの実践を展開してくれた。「ニホンオオカミ」の新聞記事の読み比べを核とした「吟味」、「アンマン空港事件」の新聞記事の読み比べを核とした「吟味」等を、小学生にも理解できるかたちで実践した。小学校におけるメディア吟味の指導の有効性が実証されたと言える。メディアは、もともと「総合」的な要素をもっているが、これからは合科的な「総合」、活動的「総合」だけでなく、メディアにおける「総合」という観点も必要となってくると考えられる。3.「B」については、さらに「合科的総合」における「吟味」の可能性についても追究を行った。「吟味」を中核に据えながら、社会科と国語科、理科と国語科等の「総合」を試みた。4.これらの成果の一部は、2004年5月に千葉大学で行われた全国大学国語教育学会の課題研究および2005年3月に早稲田大学で行われた日本言語技術教育学会の全体研究で発表した。5.上記の成果を含め、三年間の研究成果を研究報告書にまとめることができた。本研究は、A.国語科における説明的文章の吟味についての指導B.「A」の指導を「総合的な学習の時間」の「情報吟味」に生かしていくための指導-の在り方を解明していくことを目的としている。平成14年度は、「A」「B」ともに成果があった。1.「A」については、埼玉県入間郡三芳町立三芳中学校の高橋喜代治教諭、秋田大学教育文化学部附属小学校の京野真樹教諭などとの共同研究を通じて、国語の授業における説明的文章の吟味についての指導の在り方を追究した。説明的文章教材の優れた点・不十分な点について、多角的に検討をするための方法を明らかにした。たとえば「解釈・推論相互に不整合はないか」「問題提示と解釈・推論との間に不整合はないか」等の方法である。2.「B」については、「A」と同じ埼玉県入間郡三芳町立三芳中学校の高橋喜代治教諭との共同研究によって、説明的文章教材の吟味を「総合的な学習の時間」の学習に発展させる形の実践を試みた。説明的文章教材を吟味し、それによって見えてきた疑問点を、「総合的な学習の時間」の中でリサーチし解明していくという実践である。指導の工夫によって、中学生でもかなり高度な吟味が可能であることが明らかになった。この実践構想および実践は、平成12年9月に日本女子大学で開催された日本教育方法学会の課題研究で提案をした。東京大学名誉教授・柴田義松氏、都留文科大学・鶴田清司氏等から高い評価をもらった。3.上記の「1」および「2」は、ビデオに収録し、詳細に分析検討を行った。それによって、指導方法についての成果と課題が明確になった。また、いくつかの実践分析の手法も明らかになってきた。

4.今後は、上記の成果を発展させ、国語の教材以外の教材-たとえば、社会科の教材や「総合的な学習の時間」で資料として使われる教材などを吟味させていく指導の在り方について、研究を進めていきたい。本研究は、A.国語科における説明的文章の吟味についての指導B.「A」の指導を「総合的な学習の時間」の「情報吟味」に生かしていくための指導-の在り方を解明していくことを目的としている。平成15年度は、「A」「B」ともに成果があった。1.「A」については、京都府立命館宇治中学校・高等学校の岩崎成寿教諭、東京都町田市立小山田南小学校の永橋和行教諭などとの共同研究を通じて、国語の授業における説明的文章の指導のあり方について追究をした。説明的文章教材の文章構造を把握する過程、論理関係を把握する過程、それらの過程を前提として優れた点・不十分な点について多角的に吟味をする過程、といった指導過程の追究も進めた。また、吟味の方法についてもさらに検討を進めた。たとえば「解釈・推論相互に不整合はないか」「問題提示と解釈・推論との間に不整合はないか」等の方法である。2.「B」については、昨年度に引き続き埼玉県入間郡三芳町立三芳中学校の高橋喜代治教諭との共同研究によって、説明的文章教材の吟味を「総合的な学習の時間」の学習に発展させる形の実践についての検討を深めた。特に、今年度は、メディアを吟味するという観点を取り入れ、「メディア・リテラシー」の実践構築も試みた。この分野は、国語科の領域であるが、同時に「総合的な学習の時間」の領域ともなりうる。3.これらの実践構想および実践は、平成15年8月に成蹊大学で開催された科学的「読み」の授業研究会において提案をした。4.今後は、上記の成果を発展させつつ、吟味の方法を体系点・系統的に解明していきたい。また、「メディア・リテラシー」の観点からの追究も進めていきたい。本研究は、A国語科における説明的文章の吟味についての指導B「A」の指導を「総合的な学習の時間」の「情報吟味」に生かしていくための指導--の在り方を解明していくことを目的とする。平成16年度は、「A」「B」ともに、成果があった。また、本年度は、三年間の研究のまとめの年度である。三年間の研究のまとめも完了した。1.「A」については、千葉県松戸市立松飛台小学校の柳田良雄教諭との共同研究によって、国語科の授業における説明的文章の吟味についての指導の在り方を追究した。特に、はじめて吟味を指導する際に、どういった導入教材が有効であるかについての研究で多くの成果が残った。2.「B」については、埼玉県入間郡三芳町立三芳中学校の高橋喜代治教諭、秋田大学教育文化学部附属小学校京野真樹教諭等との共同研究によって、説明的文章の吟味を「総合的な学習の時間」の指導に発展させる方法について研究を進めた。高橋教諭との研究では、国語科と社会科・理科との合科学習の可能性について研究を進めた。また、京野教諭との研究では、特にメディア教材の吟味をどのように指導していくかについての研究で成果があった。3.本年度は、三年間の研究のまとめの年度である。これまで記録した授業の中からいくつかを選択し、文書記録化した。それを、再度阿部が分析・検討を行い、研究をまとめていった。また、三年間に発表した論文、書籍、研究発表を、再度整理し直し、まとめた。
製糖業における工場と社宅街の建設が台湾の都市開発に与えた影響に関する研究

本研究の目的は,戦前期に台湾で建設された44カ所の全ての製糖工場と社宅街を対象として,製糖工場と社宅街の建設とその後が,周囲の街や集落に与えた影響を明らかにすることであった。そのためにまず,製糖工場と社宅街を対象とした空中写真と旧版地図の系統的かつ網羅的な収集を行い,44ヵ所全ての地図集を作製することができた。次いで,製糖工場と社宅街の復元配置図作製のための各種資料の収集を進めたが,資料の制約から,配置図の復元作業は難航した。そこで,打開策として,これまでの研究成果の整理を改めて行った。また,資料収集の過程で新たに見出した台湾や樺太の火災保険特殊地図の詳細な内容を検討した。本研究では,戦前期すなわち日本統治期に,台湾で建設された44ヵ所全ての製糖工場と社宅街を対象として,製糖工場と社宅街の建設とその後が,周囲の街や集落に与えた影響を明らかにすることを目的に研究を進めている。平成26年度は,具体的には以下のように研究を進めた。平成26年9月に台湾を訪問した。中央研究院のほか,国立台湾図書館,国家図書館などを訪問して製糖業に関係する資料を収集した。また,渓湖糖廠,旧烏日糖廠,台北糖廠跡,宜蘭製糖所跡を対象に現地調査を行った。さらに,台南市に所在する善化糖廠内の善糖文物館で,同館が所蔵する資料の一部についてデジタルアーカイブズ化の打ち合わせを行った。ここでは,同館と中央研究院の研究者との関係構築に協力することができた。また,平成27年3月にも台湾を再訪した。南瀛国際人文社会科学研究中心,国立台湾図書館,国家図書館などを訪問して製糖業に関係する資料を収集し,中央研究院の研究者と打ち合わせを行った。南瀛国際人文社会科学研究中心では,これまで報告されていなかった史料の詳細な内容を把握することができた。また,新営糖廠と宜蘭製糖所跡を対象に現地調査を行った。その結果,台湾側でも情報が完備されていなかった,44ヵ所の全ての製糖工場の位置を正確に同定することができた。なお,これらの調査を中心に,研究の具体的な様子をブログ「居住環境学科な日々」で紹介した。国内での資料の掘り起こしでは,平成26年12月に東京大学経済学図書館と公益財団法人交流協会の図書室を訪問して資料を閲覧したほか,他の研究者との情報交換を行い,これまでに収集した資料の整理なども行った。これまでの研究成果の整理では,台湾の事例との比較を行う上で重要な,戦前期に日本の影響下にあった他の地域を対象とした製糖工場と社宅街に関する成果(今回は樺太と沖縄を対象として)を発表することができた。平成27年度は,具体的には以下のように研究を進めた。平成27年9月に台湾を訪問した。高雄市立歴史博物館,高雄市立図書館総館,嘉義県立図書館,中央研究院,国家図書館,国立台湾図書館などを訪問して製糖業に関係する資料や郷土史や地域史に関係する文献などを収集した。また,蒜頭糖廠,旧岸内糖廠,南靖糖廠,麻豆糖廠を対象に現地調査を行った。さらに,中央研究院の研究者とは,日本側で見出し,デジタル化が進行中であった戦前期の台湾の地図データの共有に関する打ち合わせを行った。平成28年3月にも台湾を再訪した。中央研究院,台北市立図書館総館,陳中和紀念館,高雄市立歴史博物館,国家図書館,国立台湾図書館,台湾大学図書館などを訪問して,9月と同様に資料や文献を収集した。また,前述のデータ共有についての打ち合わせを継続した。その結果,次年度にはデータの共有ができる見通しとなった。国内での資料の掘り起こしについては,平成27年5月に,防衛省防衛研究所戦史研究センター史料閲覧室,千代田区立日比谷図書文化館,国立国会図書館,12月に東京大学経済学図書館,平成28年3月に嘉手納町立図書館,沖縄県立図書館,那覇市立歴史博物館などを訪問して資料を閲覧したほか,他の研究者との情報交換を行い,これまでに収集した資料の整理を行った。これまでの研究成果については,平成27年9月にマカオ大学で開催されたPNC2015と平成28年2月に熊本県立大学で開催されたH-GIS合同研究会で報告することができた。なお,これらの活動を中心に,前年度に引き続き,研究の具体的な様子をブログ「居住環境学科な日々」で紹介した。当初の予定では平成26年度中に完成を目指していた空中写真と地図を用いたハンドブックの進行が遅れていたため,平成27年度はじめの段階では,年度の前半には完成を目指していた。この製糖工場と社宅街に関するハンドブックについては,調査の進行に応じて改訂する箇所が出てくるとは考えられるものの,一応の完成をみた。さらに,当初の予定では,平成27年度は,1郷土史や地域史に関する資料を収集すること,2前年度の補足調査を行うこと,3戦書や米軍関係資料を収集すること,4国内での資料の掘り起こしを行うこと,を実施する予定であった。

このうち1については,収集にはキリがないと言え,当初考えていた資料や文献については,おおよそ収集できた。また,3については,当初想定していたよりも現段階では資料の存在が少ない印象であるものの,収集をほぼ終えることができた。そのため,「おおむね順調に進展している。」と判断した。本研究では,戦前期すなわち日本統治期に,台湾で建設された44ヵ所全ての製糖工場と社宅街を対象として,製糖工場と社宅街の建設とその後が,周囲の街や集落に与えた影響を明らかにすることを目的に研究を進めた。研究期間3年間の最終年度である平成28年度は,具体的に以下のように研究を進めた。平成28年9月に台湾を訪問した。国立台湾図書館,国立中興大学図書館,彰化県文化局県史館などを訪問して製糖業に関係する資料や郷土史や地域史に関係する文献などを収集した。また,橋頭糖廠を対象に現地調査を行った。さらに,中央研究院の研究者と研究打ち合わせを行った。平成29年3月にも台湾を訪問し,国立台湾図書館で各種資料や文献を収集した。製糖工場と社宅街の復原配置図作製に必要な資料を収集する段階で見出すことができた火災保険特殊地図について検討を進め,査読付き論文を発表できた。また,台湾中央研究院地理資訊科学研究専題中心とデジタルデータの共有も行うことができた。さらに,平成29年2月には,この地図の原本の所蔵館である千代田区立日比谷図書文化館で講演会と展示を実施し,同3月には台湾中央研究院台湾史研究所で講演を行った。現在,平成30年中の復刻出版に向けて作業を進めている。製糖工場や社宅街と周囲の街や集落との関係については,44ヵ所と数の多い台湾の事例を考察するための方針や視点の設定に苦慮した。しかし,まずは,数の少ない沖縄県の製糖工場と社宅街を対象に検討を行うことによって,台湾の事例に繋げることを考えた。その結果,沖縄の事例については方針や視点を設定することができ,日本建築学会九州支部研究報告で報告した。この作業によって,台湾の事例に適応する目処をつけることができたので,現在,検討作業を進めている。これらの活動を中心に,引き続き,研究の具体的な様子をブログ「居住環境学科な日々」で紹介した。本研究の目的は,戦前期に台湾で建設された44カ所の全ての製糖工場と社宅街を対象として,製糖工場と社宅街の建設とその後が,周囲の街や集落に与えた影響を明らかにすることであった。そのためにまず,製糖工場と社宅街を対象とした空中写真と旧版地図の系統的かつ網羅的な収集を行い,44ヵ所全ての地図集を作製することができた。次いで,製糖工場と社宅街の復元配置図作製のための各種資料の収集を進めたが,資料の制約から,配置図の復元作業は難航した。そこで,打開策として,これまでの研究成果の整理を改めて行った。また,資料収集の過程で新たに見出した台湾や樺太の火災保険特殊地図の詳細な内容を検討した。当初は,平成26年度には,1台湾で現在所蔵されている空中写真のうち,第二次世界大戦中以降1960年代頃までに撮影された,製糖工場と社宅街が写り込んだ空中写真を体系的に収集すること,2明治・大正期から現在に至るまでの地図を対象として,工場と社宅街周辺の集落や街が記載されたものを体系的に収集すること,3それらを用いて,空中写真と地図を用いたハンドブックの作成を作成すること,を計画していた。このうち,1と2については概ね達成でき,残りは補足調査を行えば良い状況となったが,3については現在進行中であるため,「やや遅れている」と評価した。
細胞内微小空間の温度分布を可視化する蛍光性温度センサーの開発

本年度は、各細胞小器官の機能変化と温度変化の相関関係について評価した。特に、エネルギー(ATP)産生を伴うミトコンドリア機能に焦点を当てて評価した。ミトコンドリアではATP合成が行われ、細胞内のエネルギー産生場として知られる。ATPを産生する際には、ミトコンドリア内外にH+勾配を発生させ、H+移動の駆動力を利用する。すなわち、ミトコンドリアは熱代謝が盛んに行われていることが示唆される。また、褐色脂肪細胞においては、ミトコンドリアにプロトンを輸送するUCP1と呼ばれるタンパク質が存在し、温度発生を行っていると報告されている。そこでH+勾配の解消剤(FCCP)を処置した際の、ミトコンドリアの温度変化を温度センサーを用いて評価した。その結果、FCCP処置により、蛍光変化が起こり、温度変化が起こっていることが示唆された。また、H+勾配の構築を阻害する脱共役剤ロテノンをあらかじめ処置しておくと、FCCPを処置しても蛍光変化が起こらなかった。これらの結果は、ミトコンドリアにおける温度上昇を可視化できたことを意味する。また、褐色脂肪細胞に関わらず、他の細胞においても、ミトコンドリアのH+勾配を解消することで温度上昇が起こることも確認できたことを意味する。今年度は、TlpA(37°C)とは異なる温度領域を感知できる温度センサーおよび異なる蛍光波長を有する温度センサーの構築を行った。また、細胞内応答を評価するためにセンサー感度の向上を遂行した。「検出温度・蛍光波長の拡張」TlpA(37°C)以外の温度領域を検出するために、TlpAの点変異を行って融解(検出)温度を変えた。また、検出温度の大幅な変更を行うためにTlpA以外のcoiled-coilタンパク質(tropomyosinなど)を用いたセンサーを構築した。「センサー感度の向上」PRIMを用いた第一世代の温度センサーは、細胞内での評価を行なうにはratio380/480の変化量が不十分であった。そこで、感度向上を目指してcircular permutation法(Tsien, et. al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999)を採用した。この方法では、GFPのN末端及びC末端をβシート構造近傍に移動することで、構造変化が蛍光変化としてより反映されやすいと期待される。この方法論を用いることでcoiled-coilによる構造的な歪みがより強くなり、蛍光変化量が大幅に上昇することが確認できた。
大腸菌の染色体DNA上に分布する一本鎖上DNA合成開始シグナルの探索

ほとんどのプラスミドDNAには、一本鎖鋳型DNAにあってDNA鎖伸長開始反応を指令する特異的塩基配列すなわちssiシグナルが存在し、多様な生物学的役割を果たしていることが明らかにされている。本研究では大腸菌染色体DNA上に存在するssiシグナルを検索する。大腸菌染色体oriC領域付近の長いDNA断片(約10kb)をクロ-ニングすると弱いssiシグナルとして働くことを見い出した。しかしこれからサブクロ-ニングによってもっと短いDNA断片(200300bp)がssiシグナルの機能を持つことは証明できなかった。一方、terC領域からは2つのssiシグナルsitAとsitBを発見した。前者は長さ33塩基、後者は129塩基であり、両者の塩基配列の間には比較的相同性の高い部位が見い出されている。これら2つのssiシグナルは、ともにクロ-ニングベクタ-として用いたoric欠損繊維状ファ-ジ変異株の増殖を約10倍促進し、in vivo DNA合成を約2.5倍上昇させることが判明した。これらssiシグナルの生物学的役割はまだ明らかではない。しかしこれらはある種の予備的なDNA合成装置の一部ではないかと考えられる。たとえばoriCに依存したDNA複製が何らかの理由で機能しなくなった場合の代替装置あるいはoriCから遠く離れたterC付近のDNA複製を迅速かつ確実に実行するための装置、などが考えられる。今後このようなssiシグナルが大腸菌染色体の他の領域に存在するかどうか検索するとともに、これれらの活性の変動に関係のある特異的生理状態についても検討する必要がある。
フェノロジーの分子生態学:多年生植物における開花調節遺伝子群の動態

植物が気温の長期傾向に応答して遺伝子の働きを調節していることを明らかにし、その"記憶"期間は約6週間であることを示した。この結果は、植物が自然の複雑な温度変化の中でも季節に応答できる理由をよく説明する。この仕組みのもたらす頑健性(ノイズの多い状況においても正常に機能することができる性質)こそが、自然条件下での開花時期の決定において重要である。好適な時期に花を咲かせる仕組みの生態的・進化的機能を明らかにすることを目的として研究を行った。成長から開花への転換・再転換を、バーナリゼーション反応と日長反応をどのように統合して実現しているかを明らかにすること、繁殖への移行を決定するサイズがどのように感知されているのかを明らかにすることを目的として、本年度は、以下の調査・研究を行った。1.野外調査区の設定、環境測定、フェノロジー観測体制の整備:兵庫県中部の野外集団に永久調査区を設置し、約200個体について2006年4月より1週間ごとに成長、繁殖に関するパラメータを測定している。また、温度センサーを設置して気温・地温の継続測定を続けている。この測定を20年度中も継続した。2.ハクサンハタザオにおけるシロイヌナズナ開花調節遺伝子群の相同遺伝子の配列決定:ハクサンハタザオFLCの全配列を決定し、mRNA定量に必要なプライマーを設計し、同遺伝子転写における定量を野外において継続的に行った。3.開花調節遺伝子群の多遺伝子同時定量法の確立:半定量的な手法で、複数の開花遺伝子群の同時定量を行い、これらの遺伝子の季節変動を明らかにした。4.栽培実験個体による開花調節遺伝子群の多遺伝子同時定量:温湿度・日長制御が可能な栽培用ファイトトロン(現有)を用いて、温度調節条件下で栽培した個体について遺伝子転写のデータを得た。これにより、遺伝子転写の温度依存性を検証した。成長から開花への転換・再転換を、バーナリゼーション反応と目長反応をどのように統合して実現しているかを明らかにすること、繁殖への移行を決定するサイズがどのように感知されているのかを明らかにすることを目的として、本年度は、以下の調査・研究を行った。この測定を21年度中も継続した。2.バクサンハタザオにおけるシロイヌナズナ開花調節遺伝子群の相同遺伝子の定量解析:バクサンハタザオFLC遺伝子転写の定量を野外において継続的に行った。3.栽培実験によるサイズ依存性開花の解析:温度・光量が可能な栽培用ファイトトロンを用いて、サイズの違いを作り出し、開花応答のサイズ依存性を解析した。栄養量を変えたときの開花のサイズ依存性への影響を調べた。4.シロイヌナズナ属の倍数体種タチスズシロソウについて野外調査区を設置し、フェノロジーの定期調査とFLCホモログの配列決定、遺伝子定量の継続調査を開始した。この測定を22年度中も継続した。2.ハクサンハタザオにおけるシロイヌナズナ開花調節遺伝子群の相同遺伝子の定量解析:ハクサンハタザオFLC遺伝子転写の定量を野外において継続した。また、これまでの計測データを用いて、調査地での温度データに対する時系列解析を行い、FLCの季節変動を予測するモデルを作成した。その成果を米国科学アカデミー紀要に発表した。3.シロイヌナズナ属の倍数体種タチスズシロソウについて野外調査区を設置し、フェノロジーの定期調査とFLCホモログの配列決定、遺伝子定量の継続調査を実施した。
活性化NKT細胞によるメモリーCD4T細胞の数と機能の制御

本研究では糖脂質を認識したNKT細胞が、それが産生するサイトカインによりメモリーCD4 T細胞の増殖を誘導することがわかった。特にII型NKT細胞は生体内においてメモリーCD4T細胞の維持に関与することも明らかとなった。また活性化したNKT細胞はメモリーTh2細胞の機能変化を誘導し、喘息の症状を改善した。したがって、活性化したNKT細胞はメモリーT細胞の数と機能を制御することがわかった。本研究の目的は第4のリンパ球とされるNKT細胞がメモリーT細胞の数と機能をどのように調節しているのか明らかにすることである。さらに、活性化したNKT細胞による効率的なメモリーCD4T細胞の形成機構や、免疫疾患制御のメカニズムの解明を目指す。これまではNKT細胞の活性化がメモリーTh1またはTh2細胞の増殖を誘導することがわかっている。そこでノックアウトマウスや中和抗体を用いた実験から、NKT細胞の産生するIL-2などのサイトカインがメモリーTh1またはTh2細胞を増殖させていることがわかった。特にセントラルメモリー細胞と呼ばれる集団においてその増殖が顕著であった(I)。またα-GalCer投与によるメモリーTh2細胞はNKTの産生するIL-2によりEomesの発現を上昇させ、抗原刺激に対してよりIFN-g産生の増加とTh2サイトカイン産生の低下を誘導した。このことは分化が終了したと考えられるTh2細胞は可塑性をもっており、NKT細胞の活性化によりその機能を変化できることを示す(II)。NKT細胞による細胞の増殖はメモリーTh1/Th2細胞ならずnatural occurring memory CD4 T細胞やメモリーCD8T細胞など他のメモリーT細胞においても誘導することができた。これらの結果はNKT細胞の活性化が効率的なワクチン開発や病態制御の一助になると考えられる(III)。今後は、こうした現象を効率よく誘導するNKT細胞のリガンドや投与方法を探索し、活性化NKT細胞のメモリーCD4T細胞形成や維持における役割を明らかにする。23年度は下記の実験を行った。I.他のメモリー細胞の機能変化とin vivoモデル;OVA特異的なメモリーTh17またはメモリーiTregが形成されるか検討した。次にこれらのマウスにα-GalCerを投与し、各臓器においてこれらのメモリー細胞が増殖するのか検討した。また、α-GalCer投与後にこれらの細胞を回収し、in vitroで抗原刺激を行い、それに対するサイトカイン産生能や増殖能への影響を検討した。Th17細胞移入によりメモリーマウスを作成した後、α-GalCerを投与した後にOVAを吸入曝露させ、気道炎症反応を誘導する。そのときの喘息症状を評価した。OVA特異的TCRTgマウスからナイーブCD4T細胞を調整し、BALB/cマウスに移入した後にアジュバントなしでOVAにより免疫し、40日間飼育する。そしてα-GalCerを投与して30日後に脾臓中のメモリー細胞をin vitroで抗原による再刺激を行い、サイトカイン産生パターンを細胞内染色法により検討した。II.NKT細胞のメモリーT細胞維持における生理的役割の解析とリガンド探索:Th2と同様にNKT細胞が欠損している状態では他のメモリーT細胞が形成または維持されにくいのか検討した。また、CD1dKOマウスと野生型マウスに抗原で免疫して、この系でもメモリーT細胞が形成されにくいか検討した。またメモリーマウスからメモリーCD4T細胞を回収し、CD1dKOマウスに移入し、数週間後に移入したメモリー細胞がCD1dKOマウスの中で維持されているのかどうか検討した。またNKT細胞のリガンドの種類や投与方法、ならびに投与回数が、メモリーT細胞数の増加や機能にどのような変化をもたらすことができるのか検討した。
経時測定データの解析に関連したランダム効果モデルに関する研究

本研究の目的は、多変量の経時測定データへの応用をもつ共変量を伴う多変量成長曲線モデルにおいて、一般的な多変量ランダム効果共分散構造の族の適合性の検定問題、並びに、この共分散構造の下での平均および分散パラメータに関する推測問題を調べることであった。まず、共変量を伴う多変量成長曲線モデルの平均構造の中に含まれる未知パラメータ行列の一部分である最初の任意個の列ベクトルに、部分的に個体変動を考慮することによって得られる多変量ランダム効果共分散構造の族の適合性の検定問題に対して、修正尤度比統計量を提案し、その仮説の下での分布の漸近展開を導出した。正確な尤度比統計量は極めて複雑になるためこの修正尤度比統計量が実用的である(J.Statist.Plann.Inference65(1997))。次に、多変量ランダム効果共分散構造をもつ共変量を伴う多変量成長曲線モデルの特別な場合において、平均パラメータのプロフィール分析に関する2つの仮説に対するWald型の検定問題を調べた。プロフィール分析における2つの仮説とは、k個のグループの平均プロフィールが平行であるという仮定の下で、平均プロフィールがフラット、すなわち、時間軸に対して水平であるという仮説、並びに、平均プロフィールが全て一致しているという仮説である。多変量ランダム効果共分散構造をもつ多変量平行プロフィールモデルにおいて、多変量へ拡張した上述の2つの仮説に対する修正Wald型統計量を提案し、それらの仮説の下での漸近分布を求めた。正確なWald型統計量は極めて複雑になるためこの修正Wald型統計量が実用的である(Hiroshima Math.J.28(1998))。これらの簡便統計量に関する収束理論的な側面の評価、逐次解析的な側面の評価、不完全データの場合の解析については、それぞれ、研究分担者坂田、高田、中村によって基礎的な結果が得られた。本年度の研究目的は、多変量の経時測定データヘの応用をもつ共変量を伴う多変量成長曲線モデルにおいて、一般的な多変量ランダム効果共分散構造の族の適合性の検定問題を調べることであった。このモデルの平均構造の中に含まれる未知パラメータ行列の一部分である最初の任意個の列ベクトルに、部分的に個体変動を考慮することによって得られる多変量ランダム効果共分散構造の族の適合性の検定問題に関して、いくつかの有用な結果が得られた(J.Statist.Plann.Inference 65(1997))。まず、多変量対称性に関する仮説に対する尤度比統計量とそのh次のモーメントを求めて、特性関数を展開することによりその仮説の下での分布の漸近展開を求めた。次に、この結果を利用して一般の仮説に対する修正尤度比統計量とその仮説の下での分布の漸近展開を導出した。1変量の場合の正確な尤度比統計量は複雑ではあるが、ある種の条件付最小値問題の解を用いて表わすことができる。しかし、多変量の場合の正確な尤度比統計量は極めて複雑になるためこの修正尤度比統計量が実用的である。この簡便統計量に関する収束理論的な側面や逐次解析的な側面の評価については研究分担者坂田、高田によって基礎的な結果が得られた。さらに、今後の重要課題の1つである各時点で欠測値をもつような不完全データの場合の解析に関連する結果についても研究分担者中村によって得られている。また、本年度の課題に関連して、この共分散構造の特別な場合におけるいくつかのグループの平行な平均プロフィールに関する2つの仮説に対するWald型検定統計量とそれらの仮説の下での漸近分布に関する結果も得られた(to appear in Hiroshima Math.J.)。

以上の研究成果を基にして、多変量ランダム効果共分散構造をもつ共変量を伴う多変量成長曲線モデルにおいて、平均および分散パラメータに関する推定問題を調べることが次年度の課題である。本年度の研究目的は、前年度の研究成果を基にして、多変量ランダム効果共分散構造をもつ共変量を伴う多変量成長曲線モデルにおいて、平均および分散パラメータに関する推測問題を調べることであった。このモデルの特別な場合である1変量および多変量のランダム効果共分散構造をもつ平行プロフィールモデルにおいて、平均パラメータのプロフィール分析に関する2つの仮説に対するWald型検定に関して、いくつかの有用な結果が得られた(Hiroshima Math.J.28(1998))。プロフィール分析における2つの仮説とは、κ個のグループの平均プロフィールが平行であるという仮定の下で、平均プロフィールがフラット、すなわち、時間軸に対して水平であるという仮説、並びに、平均プロフィールが全て一致しているという仮説である。まず、1変量のランダム効果共分散構造をもつ平行プロフィールモデルにおいて、2つの仮説に対する正確なWald型統計量とそれらの仮説の下での漸近分布を求めた。次に、多変量ランダム効果共分散構造をもつ多変量平行プロフィールモデルにおいて、多変量へ拡張した上述の2つの仮説に対する修正Wald型統計量とそれらの仮説の下での漸近分布を求めた。多変量の場合の正確なWald型統計量は極めて複雑になるためこの修正Wald型統計量が実用的である。この簡便統計量に関する収束理論的な側面の評価、逐次解析的な側面の評価、不完全データの場合の解析については、それぞれ、研究分担者坂田、高田、中村によって基礎的な結果が得られた。
人の行動は、そのきっかけとなる刺激を感覚器が受けてから、脳内の情報処理や神経伝達に要する時間を経て、初めて筋肉が動き始めて開始する。開始後も、行動を完了するまでには、質量を持つ運動部位は、力学の法則に従い、限られた筋力で徐々に加速し、目標に到達するまでに相応の時間を要する。本課題では、こうして生じる数百ミリ秒の遅延の間に人の行動を予測し、事故が予知される場合にそれを未然に回避する方法を、高速生体信号認識、高速画像認識手法の開発を通じて研究する。
有害生物の信号物質に関する合成化学的研究

1)貯穀害虫であるオオツノコクヌストモドキ(Gnatocerus cornutus)の集合フェロモンの主成分の構造として提案されていた(+)-acoradieneを合成したが、合成品の分光学的性質は天然物と一致しなかった。よってフェロモンの真の構造は、(+)-acoradieneではない。2)眠り病を媒介するアフリカのツェツェバエ(Glossina austeni)の性フェロモンである13,17-dimethyl-1-tritriaconteneと13,17-dimethyl-1-pentatriaconteneの全立体異性体の合成を完了した。現在アフリカで生物活性試験を実施中である。3)ツェツェバエGlossina brevipalpisの性フェロモンであろうと考えられている3,7,11,15-tetramethylhentriacontaneと4,8,12,16-tetramethyldotriacontaneを立体異性体混合物として合成した。1)Sandfly,(Lutzomyia longipalpis)の性フェロモンの合成性フェロモンの一つである9-methylgermacrene-Bのラセミ体と両鏡像体の合成を完成し、天然フェロモンが(S)-体であることを確定させた。もう一つのフェロモンである3-methyl-α-himachaleneに関しては、ラセミ体の合成で相対立体配置を確定後、両鏡像体の分離にキラルHPLC法を用いて成功した。3)寄生雑草種子発芽誘導物質(+)-orobancholの合成に成功した。1)リーシュマニア病原生虫の媒介昆虫であるSandfly(Lutzomyia longipalpis)のうちブラジルのジャコビナ地方の雄虫が放出するフェロモンである(1S,3S,7R)-3-methyl-α-himachaleneの不斉合成を達成した。2)イスラエルマツカイガラムシ(Matsucoccus josephi)の性フェロモンとその類似体を多数合成した。天然型性フェロモンはカイガラムシだけではなく、その捕食者(つまり益虫)である甲虫(Elatophilus hebraicus)をも誘引する。合成類似体の一つはフェロモンとしてのみ強い活性を示し、捕食者は誘引しないことを発見した。3)南仏とスペインでのブドウの害虫であるlonghorn beetle(Vesperus xatarti)の雌の性フェロモンであるvesperal[(S)-10-oxoisopiperitenone]の合成を達成した。
琉球王国物価史の基礎的研究

近世の琉球王国時代(16091879年)における物価に関する基本的な史料の収集を主とし、いくつかの分析をも行った。その結果、17世紀半ばから19世紀半ばにかけて首里王府の物価政策を示す史料を発掘することができた。具体的に示すと、「石宝秘稿」(国立国会図書館蔵)中の廻文がそれにあたる。米麦粟などの穀物、黒砂糖、欝金、木材、菜種子などが銭と換算されているため、物価の変動を把握することができる基礎史料であることが判明した。その他、1660年代の「羽地仕置」、1670年代から1870年代にかけての「琉球王国評定所文書」中にも物価史料が含まれていることが分かった。後者の文書には、幕府の亨保改革の影響が薩摩藩を媒介に琉球に及んでいたことを示す「琉球諸物出物引合値書成定帳」(1724年)が記録されている。それによると沖縄・宮古・八重山の特産物や反布等の92品目がリストアップされ、その価格が示されている。この「定帳」の分析から当該期の物価状況と琉球王府と薩摩藩との間で発生した物価政策をめぐる衝突が発生していたことが分かった。都市部(首里・那覇)と地方(田舎間切や離島)とでは、物価のあり方が異なっていた。それを示す史料として、前者のそれは1780年代から1810年代にかけて記録された「伊江親方日日記」、後者のそれは1870年代の「八重山嶋諸物代付帳」等が有効な史料であることが分かった。その他、中国からの冊封使一行のもたらす評価貿易における商品の価格などを示す「評価方日記」(1830年代から1860年代)からも物価状況を把握することができる。とりわけ、福州相場と琉球の相場の連動性など、今後解明すべき課題も明確になった。
DNA構造を基盤とした機能色素集積体の構築と光分子デバイスへの応用

DNA構造を基盤として機能性有機色素を精密に配置、集積した分子構造体を構築し、分子配列によって制御された光捕集・光伝達・電子輸送機能を有するDNA構造体の作製と光物性評価に関する研究を行った。核酸合成及びポスト修飾法を用いた核酸修飾法によって、ピレン、ペリレンジイミド、ポルフィリン、シアニン系色素等の機能性色素を有する機能性DNAを作製した。スタックした機能性分子を持つDNAが優れた光電変換特性を示すことを見出した。さらに官能基を導入することで電子特性を制御したペリレンジイミド誘導体のヘテロ集積体を用いることで鋭敏な発光応答を示す核酸蛍光プローブの作製を行った。DNA構造を基盤として機能性有機色素を精密に配置、集積した分子構造体を構築し、分子配列によって制御された光捕集・光伝達・電子輸送機能を有するナノ構造体の作製と物性評価に関する研究を行い、機能化DNAを利用した光分子ナノデバイスの構築を研究目標とする。構造体構築、物性評価、応用の観点から、1) DNA上に機能色素を配列したナノ集積体の構築と光物性の評価、2)電子供与性・受容性を有する機能色素分子の交互積層体およびヘテロ集積体構造の作製、3)光電変換機能を有するDNA電極の作製と評価、およびバイオセンサーへの応用、4)単分子エレクトロニクスへの応用を目指した機能色素集積化DNAナノ配線の作製、に関して研究を進めてきた。核酸合成化学を基盤とし、目的とする多様な有機色素を導入したDNA複合体の開発を行った。DNA固相合成によってエチニル基を導入し、アジド基を持つポルフィリンとのクリック反応によって、ポルフィリン分子をらせん状に配置したDNA構造体の構築に成功し、また優れた光電変換応答を示すことが分かった。また、DNA構造を基盤とした組織化を利用することで、ペリレンジイミドなどの機能性色素分子を集積したナノデバイスを構築し、ホモ接合、ヘテロ接合構造体の光応答機能の評価を行った。色素分子を導入した修飾DNAを電極表面に固定したデバイスを作製し、色素数や色素の配置に応じた光電変換機能を持つことを明らかにした。当初の目的通り、DNA化学合成法及びポスト修飾法を用いて、目的とする修飾核酸の合成法を確立した。ポルフィリンやペリレンジイミドなどの機能性分子を組み込んだDNAの作製に成功し、またその光機能性についても明らかにすることができた。また、各種分光測定により、作製した機能性DNAの構造や安定性についての評価も行うことができた。DNA構造を基盤として機能性有機色素を精密に配置、集積した分子構造体を構築し、分子配列によって制御された光捕集・光伝達・電子輸送機能を有するナノ構造体の作製と物性評価に関する研究を行い、機能化DNAを利用した光分子ナノデバイスの構築を目標として、構造体構築、物性評価、応用の観点から以下の点について研究を行った。1) DNA上に機能色素を配列したナノ集積体の構築と光物性の評価、2)電子供与性・受容性を有する機能色素分子の交互積層体およびヘテロ集積体構造の作製、3)光電変換機能を有するDNA電極の作製と評価、およびバイオセンサーへの応用。核酸合成及びポスト修飾法を用いた核酸修飾法によって、ピレン、ペリレンジイミド、ポルフィリン、シアニン系色素等の機能性色素を組織化させた機能性DNAの作製と機能評価を行った。ペイレンジイミドを集積化したDNAを表面修飾した電極が優れた光電変換特性を示すことを見出した。また、シアニン系色素の一つであるチアゾールオレンジを複数分子導入したDNAはそれらの分子の配列や配列に応じて発光特性が変化することを明らかにし、発光波長制御可能な機能性DNAの作製と蛍光センサーへの応用が可能であることが分かった。また複数のピレンをらせん配置させた集積構造体は優れた円偏光発光特性を示すことを見出した。当初の目的通り、DNA化学合成法及びポスト修飾法を用いて、目的とする機能性分子を組み込み集積化させた核酸(DNA, RNA)誘導体の作製を行った。機能性分子としてペリレンジイミド、チアゾールオレンジ、ポルフィリン、ピレン等を組み込み、それらを持つDNAを修飾した電極の光電特性、発光性やバイオセンサーなどの特性評価を行った。DNAを構造基盤として光機能性クロモフォアを一次元状に配置・集積したナノ分子構造体を構築し、分子配列を通じた高効率な光捕集・光伝達・電子輸送機能の発現と物性評価を通じて、DNAを利用した光分子ナノデバイスの構築を目標として研究を行った。構造体構築、物性評価、応用の観点から、DNA上に光機能性分子を配列した集積体の作製と光物性の評価、電子供与性・受容性を有する機能色素分子の交互積層体およびヘテロ集積体構造の作製、光エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を有するDNA電極の作製と評価とそれを利用したバイオセンサーの開発を目的として研究を行った。核酸合成及びポスト修飾法を用いた分子導入によって、ペリレンジイミドの誘導体、ポルフィリン、シアニン系色素等の機能性色素を組織化させた機能性DNAの作製と光物性評価を行った。また、DNA構造を利用した分子の自己組織化制御法の確立、酵素反応を用いた高効率な分子導入法の開発を行った。ペイレンジイミドを集積化したDNAで表面修飾した電極が優れた光電変換特性を示すことを見出した。

さらに電子特性を制御したペリレンジイミド誘導体がスタックしたヘテロ集積体をDNA構造を用いて構築し、高速電子移動反応が起こることを実証し、蛍光核酸プローブへの開発へと繋げる事に成功した。また、シアニン系色素の一つであるチアゾールオレンジを複数分子導入したDNAはそれらの分子の配列や配列に応じて発光特性が変化することを明らかにし、発光波長制御可能な機能性DNAの作製と蛍光センサーへの応用が可能であることが分かった。DNA構造を基盤として機能性有機色素を精密に配置、集積した分子構造体を構築し、分子配列によって制御された光捕集・光伝達・電子輸送機能を有するDNA構造体の作製と光物性評価に関する研究を行った。核酸合成及びポスト修飾法を用いた核酸修飾法によって、ピレン、ペリレンジイミド、ポルフィリン、シアニン系色素等の機能性色素を有する機能性DNAを作製した。スタックした機能性分子を持つDNAが優れた光電変換特性を示すことを見出した。さらに官能基を導入することで電子特性を制御したペリレンジイミド誘導体のヘテロ集積体を用いることで鋭敏な発光応答を示す核酸蛍光プローブの作製を行った。今後の研究では、複数種類の有機色素分子を組み込んだDNAを作製し、その光機能性を明らかにするとともに、電極表面に固定した修飾電極を作製し、光電変換デバイスとしての機能評価に取り組む予定にしている。また、光電応答を利用した化学センサーの開発も合わせて進めていく計画である。今後は、これまでと同様、様々な機能性色素分子を導入した人工DNAの作製とその基礎的特性評価の研究を進め、さらに分子デバイスへの応用へと展開する計画である。特に、一次元分子集積体を作製し、その導電性特性や電荷輸送特性についての評価を積極的に行う予定である。また、発光性や円偏光発光などの光学特性については高速時間分解分光法を用いて明らかにする予定である。さらに、ヘテロ分子集積体の構築とそれらを用いた光電変換デバイスと光バイオセンサーへの応用について検討していく。29年度が最終年度であるため、記入しない。生体関連化学29年度が最終年度であるため、記入しない。