hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シナプス伝達効率を左右する因子の戦略的配置の可視化

聴覚系の神経細胞間の情報伝達を行うシナプス領域では、伝達物質の放出を制御するタンパク分子と受け側の伝達物質受容体が、協調しながら劇的に形態変化することで、音が聞こえる時期に合わせて、それぞれの分子の配置が空間的に完成される様子を電子顕微鏡法によって可視化した。H20年度の研究実施計画は、1)シナプス前終末に存在するグルタミン酸受容体の存在をレプリカ標識法で明らかにする、2)レプリカ標識法の試料作製条件の検討であった。まず、シナプス前受容体の存在を検討するために、海馬CA3領域、線条体核、台形体核を用いて、AMPA型、NMDA型のグルタミン酸受容体についてレプリカ標識、観察を行った。シナプス前膜上には、非常に低い密度で金粒子の反応が認められ、その受容体数は電気生理学の実験結果から計算される受容体数とほぼ等しかった。しかし、シナプス前膜では、後膜受容体のような膜タンパク分子の凝集といった特徴的な構造は観察されず、金粒子の反応が真の標識であるという確証が得られなかった。一方、この実験の過程で、台形体核に存在するCalyx of Heldシナプスのグルタミン酸受容体を対象にレプリカ法を用いることで、成熟に伴うシナプスの形態形成についての新規知見が得られた。すなわち、細胞膜を2次元で解析できる本手法により、受容体タンパクの凝集と形状の変化、また、それらの受容体クラスター内でのAMPA、NMDA各受容体の局在、配分の変化を可視化した(顕微鏡学会にて発表)。さらに、双面レプリカ法を応用することで、より詳細に受容体クラスターの形態形成を解析できるようになった。また、計画(2)として挙げた、試料作製法の条件検討について、凍結割断の割断温度、蒸着するカーボン・プラチナの量を検討し、これまでの通常法では観察が困難であった膜内タンパク粒子の微細形態がより正確に観察できるようになった。本研究で検討した実験条件をもとに、長年議論されてきた、網膜における電気的シナプスの構成タンパクについて、チャネルを形成する二つの細胞が2種類のタンパクを発現し、同じタンパク種同士で結合していることを初めて明らかにし報文として報告した。20年度の本研究実施過程で、台形体核に存在するCalyx of Heldシナプスのグルタミン酸受容体の形態形成をレプリカ標識法で解析することで、成熟にともなうシナプス伝達の効率化について形態学的に考察できる可能性が示された。そこで本年度は生後1-3週間の動物を用いて、発育段階にともなって変化する受容体タンパクのシナプス後膜上での凝集形態の変化と、それらの受容体クラスター内でのAMPA、NMDA各受容体の局在、配分の変化を詳細に解析した。その結果、生後1週目では膜タンパク分子がゆるく凝集したクラスターが多く存在し、かつ、シナプス前終末とMNTB主要細胞が接着している部分では、受容体に対する標識がクラスターの外側にも多く観察された。聴覚系がほぼ完成する生後2週目では、膜タンパク分子のクラスター化が進み、それらにはAMPA型グルタミン酸受容体の標識が集中した。NMDA型に対する標識は1週目に比べて減少した。生後3週目ではNMDA型受容体に対する標識はほぼ消失し、AMPA型受容体に対するほとんどの標識は、非常に高密度に凝集した膜タンパククラスター上に存在した。さらに、双面レプリカ標識法によって、幼若期のCalyx of Heldシナプスでは、グルタミン酸受容体の凍結割断時の脂質二重膜における分配が典型的な例とは異なり、通常見られるようにほとんどがE-face側に移行するのではなく、相当数の分子がP-face側に移行していることが確認できた。これらの結果は、シミュレーションを介することで、電気生理で得られた結果を理解するために非常に有用であることが明らかになり、学会報告を行った。また、レプリカ標識法における新技術の開発として、種々のナノ粒子を標識物質として用い、粒子の元素の違いを検出して抗原部位を同定する可視化技術を開発し報告した。本法はさらに、ナノ粒子によって目的の抗原を従来法よりも高密度に標識する方法として実現できる可能性を示した。20、21年度の研究では、台形体核のcalyx of Heldシナプスにおけるグルタミン酸受容体の発育に伴う形態形成をレプリカ標識法で解析し、受容体タンパクのシナプス後膜上での凝集形態の変化と、それらの受容体クラスター内でのAMPA、NMDA各受容体の局在、配分の変化を詳細に解析してきた。その結果、生後1週目から3週目にかけて、受容体タンパク分子で形成される膜上のクラスター密度が上昇し、かつ、クラスターの数は減少していく様子が明らかになった。そこで22年度は、シナプス前膜に存在する分子に着目した。シナプス小胞を放出する機構に最も重要な役割をもつカルシウムチャネルについては、これまで組織化学で使用可能な抗体が限られていたことから、チャネルの局在様式に関してはほとんど情報がなかった。しかし、本研究において、P/Q型カルシウムチャネルに対する入手可能な抗体の中から、レプリカ標識法で使用できる抗体を発見し、calyx of Held

シナプスにおけるカルシウムチャネルの局在を電子顕微鏡レベルで可視化することに成功した。さらに興味深いことに、本シナプスにおいては生後1-3週間の発育段階で、シナプス後膜のグルタミン酸受容体のクラスター化に対応したように、シナプス前膜のカルシウムチャネル、およびシナプス前タンパク複合体に存在するCASTやRim1といったタンパクもクラスター化していく様子が明らかになった。本研究によって、シナプス形成におけるシナプス前後の協調した発達過程を可視化できたと考える。また、同様の抗体を用いて小脳でも解析を開始し、プルキンエ細胞に形成されるシナプスにおいてもP/Q型カルシウムチャネルの局在様式を明らかにした。これらに関しては学会報告を行い、現在、報文を作成中である。
死:過程か出来事か

本研究は、萌芽的研究として認められたもので、人間そして生命体の死を一瞬の出来事としてではなく、一連の過程として理解することを目的としたものである。まず、生物学・医学関係の文献に当たることにより、生物学・医学自身の内には生死の定義が存在しているのではないことを再確認した。このことは、人間が生活する中での実感をもとにして死のイメージが形成されてきたのであり、それに合致するように死の基準が作られてきたとの考え方を補強するものである。この視点から、医学的にみて脳死状態の人は死亡しているとする考え方の不十分性が明らかになる。次に、脳死状態の人は、人格Personを喪失しているから、死亡しているとのより哲学的な議論の検討を開始した。これは人格同一性Personal Identityについての議論に関わる。手始めに、Peter Singer,Practical Ethicsに見られる人格論を批判的に検討した。その過程で、Singerが人間中心主義を批判し動物解放運動を主張しているにも関わらず、生命の価値を「人格・意識ある生命・意識のない生命」の順で序列化しようとする点で、やはり彼は人間中心主義を免れていない、との結論を得た。その対案として考えられるのが、生命体である限り平等な価値を持つという「生命中心主義」である。これを倫理の中心に据える見方は、環境倫理学において、人間中心主義でもなくまたいわゆるDeep Ecologyでもない見方をとることにつながった。さらに、これらのテーマについての文献にあたっている中で、最近強調されてきた徳の倫理をどう考えるかについても示唆を得るところが多かった。
アルツハイマー病の早期診断を目的とする老人斑アミロイド画像化薬剤の開発

アルツハイマー病(AD)の確定診断に患者死後脳の病理学的所見が必要な現状において、体外からの老人斑の画像化は有効な診断法の確立につながると考えられる。そこで本研究では、核医学的手法を用いた老人斑アミロイドのインビボ画像化を目的として、老人斑アミロイドに選択的結合性を有する新規アミロイドイメージングプローブの開発を計画した。昨年度、アミロイド凝集体への高い結合性を有するスチルベンの分子骨格をもとに、(E)-3-スチリルピリジン誘導体の開発を行った。本年度は、さらに有用な老人斑アミロイド画像化薬剤の開発を目的として、広く植物界に分布するフラボノイド化合物の一種であるフラボンの基本骨格をアミロイドイメージングプローブとして応用することを考案した。フラボン骨格に種々の置換基と放射性ヨウ素を導入したフラボン誘導体を設計・合成し、アミロイド凝集体を用いたインビトロ結合実験、正常マウス体内放射能分布実験による脳移行性とクリアランスについての検討を行った。その結果、インビトロ結合実験において、フラボン誘導体はアミロイド凝集体に高い結合親和性を有すること、正常マウス脳への高い移行性を示すことが明らかとなった。さらに、これらのフラボン誘導体は投与早期に脳へ移行した後、老人斑の存在しない正常マウス脳から速やかな消失が観察され、既報のプローブ化合物に比べ、アミロイドイメージングプローブとして優れた性質を示すことを見出した。また、アルツハイマー病患者の脳切片を用いた検討の結果、フラボン誘体はびまん性老人斑を含む老人斑アミロイドに特異的結合性を有することが明らかとなった。以上の結果より、放射性ヨウ素標識フラボン誘導体は、有用なアミロイドイメージングプローブとして機能することが示された。そこで我々は、核医学的手法を用いた老人斑アミロイドのインビボ画像化を目的として、老人斑アミロイドに選択的結合性を有する新規放射性薬剤の開発を計画した。我々は、これまでに、コンゴーレッドおよびチオフラビン-Tの誘導体であるスチルベンおよびベンゾフランの分子骨格が老人斑アミロイド画像化薬剤の開発に有用であることを示した。本研究では、さらに有用な老人斑アミロイド画像化薬剤の開発を目的として、スチルベン骨格の一つのベンゼン環をピリジン環に置換した(E)-3-スチリルピリジン誘導体の設計・合成を行い、インビトロ結合実験によるアミロイドβペプチド凝集体との結合親和性および正常マウスにおける体内放射能動態実験の検討から、(E)-3-スチリルピリジン誘導体の老人斑アミロイド画像化薬剤としての有用性について評価を行った。種々の置換基を導入した(E)3-スチリルピリジン誘導体のブロモ化合物を合成し、Aβ(1-40)凝集体を用いたインビトロ結合実験を行った結果、側鎖が-N(CH_3)_2>-NHCH_3>-NH_2の順で結合親和性は増加した。最も高い結合親和性を示したジメチルアミノ体は、トリブチルスズを導入後、スズ-ヨウ素交換反応により、放射性ヨウ素化合物を作製した。この放射性ヨウ素化合物の正常マウスにおける体内放射能分布を検討した結果、既報の放射性ヨウ素標識ベンゾフラン誘導体およびスチルベン誘導体に比べ、投与早期の高い脳移行性とその後の脳からの速やかな放射能消失を示した。これらの結果より、ジメチルアミノ基を持つ放射性ヨウ素標識(E)-3-スチリルピリジンは、老人斑アミロイドの画像化精度の低下を引き起こす脳移行後の非特異的放射能滞留を低減しうる化合物であることが示された。
バイオインフォマティクスを応用した新規血管新生抑制因子の探索

各種の生体情報処理技術を駆使して既存の完全長ヒトcDNAデータベースなどに登録された配列を検索し、構造上シグナル配列を有して分泌性蛋白をコードし、さらにプロセシングを受けることが推測され、かつ細胞外への分泌が示唆される遺伝子配列を選択した。これらのペプチド、および関連配列を中心に化学合成し、その中から強力な抗腫瘍作用を示すペプチド性因子を同定する目的のために、エンドスタチンによる血管内皮細胞に特異的な細胞内応答である「血管新生抑制シグナル」を惹起するものを選択することにより、新規血管新生抑制性生理活性因子となりうる可能性のあるペプチドをスクリーニングし、陽性を示すペプチドのヒト組織での発現を検討した。内因性と推測される合成ペプチドおよびそれらの関連人工ペプチドの中にも同様のシグナルを示すものが一定の頻度で存在することが明らかになり、現在、これらの中から強力な抗腫瘍作用を示すものを探索する過程にある。さらに、これらのペプチド性因子あるいは拮抗薬などが有用な抗腫瘍薬となるためには、副作用を含む様々な生体内作用、細胞内情報伝達系などを検討しなければならない。そのための基礎的検討も併行して行った。今回の研究により200種類を超えるペプチドをバイオインフォマティクスによって選択して新たに合成して、1年間の研究期間で予定していた検討の大部分を効率的に行うことができた。今後、本法を用いることによりさらに大量の候補因子からより強力な物質を選択できる可能性が高まった。
インターフェロン誘導性抗ウイルス因子の胎盤形成に及ぼす影響

この研究の目的は、1)インターフェロンガンマが抗ウイルス因子を介して胎盤形成に与える影響を証明すること、2)妊娠高血圧症患者の胎盤で、抗ウイルス因子の上昇が認められるか確認することの2点である。本研究によって、炎症性疾患や感染症に罹患した妊婦に流産や早産が多い原因の解明や治療法の開発を行うことができる。これまで、マウスへのインターフェロンガンマ投与は妊娠を阻害し、感染症を原因とするヒトの流産では母体のインターフェロンガンマが高値の疾患があることが報告されている。ヒトの胎盤はシンシチンが細胞融合することで形成されるが、このシンシチンは、太古にヒトがレトロウイルスの感染を受けゲノム上に組み込まれた内在性レトロウイルスの一つであり、その構造はレトロウイルスのエンベロープと同じである。一方、我々はすでにインターフェロンガンマによって誘導されるthiolreductaseがウイルス・エンベロープ蛋白質のS-S結合を切断することによりウイルス感染を抑制することを発見した。2018年度は、主にin vitroでインターフェロンガンマによってこのthiolreductaseが誘導されシンシチンによる胎盤融合を阻害することを証明した。まずヒト絨毛癌細胞をインターフェロンガンマで処理し、目的のthiolreductase発現が起きることを確認した。また、シンシチンを強制発現させた細胞をインターフェロンで処理すると細胞融合は低下した。次にthiolreductaseのノックダウン細胞系を構築し細胞融合アッセイを行った。ノックダウン細胞ではインターフェロン処理を行っても細胞融合を起こした。これらのことより、in vitroで、インターフェロンガンマによって誘導されるthiolreductaseがシンシチンが起こす細胞融合を阻害することが証明できた。2018年度の予定であったin vitroでの実験を終了することができた。次の実験で用いるノックアウトマウスはすでに入手している。thiolreductaseのノックアウトマウスの受精後にインターフェロンガンマを投与して出産数、成長曲線を確認する。胎盤レベルでこのthiolreductaseの発現を免疫染色にて確認する。妊娠高血圧症患者から出産後に胎盤を提供していただき、thiolreductaseのRNAレベル、タンパク質レベルでの発現を非患者の胎盤と比較する。試薬節約に努めたことと、今後のマウスの実験やヒトの検体を用いた実験にかかる経費が当初の予定よりも多くかかることを予想したため。ヒト検体の採取にかかる移動費や試薬代、今後の論文投稿にかかる英文校正費用や出版費に計上する予定である。
転写共役因子REQUIEMを介したHIV-1転写制御機構の解析

本研究ではNF-кBの新規のcoactivatorを同定することを目的として、DPF2の属するd4ファミリーの他のメンバーであるDPF1, DPF3a, DPF3bと、これらとC末端の構造が類似するPHF10が、代表的なNF-кBダイマーのcoactivatorとして機能するか否かを評価した。In vitroの解析からDPF3a, DPF3bはどちらもSWI/SNF複合体の構成サブユニットやRelA、p50と直接結合していることが分かった。HIV-1の野生型LTRを用いたクロマチン免疫沈降により標的遺伝子のプロモーター上での三者の挙動を解析すると、このプロモーターの活性化にはSWI/SNF複合体とRelA/p50が揃う必要があり、両者を結び付けるDPF3a/bはcoactivatorとして重要な機能を担っていることが明らかとなった。hREQUIEM(hREQ)は主にBrmおよびRe1B/p52タイプのNF-kappa Bと相互作用し、NF-kappa Bを介した積極的なプロモーター上への動員および転写制御に寄与していることが期待されるが、p52を介してhREQと他のNF-kappa Bダイマーと相互作用している可能性も検討する必要がある。そこでこれらの可能性についてもさらに詳細に検討をするため、初年度はhREQタンパク質と組み合わせとして可能性のあるNF kappa Bダイマーとの結合についてさらに解析を進めた。初年度後半より、hREQの内在のタンパク質レベルでの発現分布の解析、および免疫沈降実験を行うことによりin vivoにおける相互作用についても解析を進めている。NF kappaBはRe1A(p65)、Re1B、c-Re1、NFκB1(p105/p50)、NFκB2(p100/p52)の5種類からなるタンパク質のホモダイマーもしくはヘテロダイマーとして主に転写を活性化する(Annu Rev Cell Biol 1994, 10, 405-455.)。これらの可能性のあるダイマーについてin vitro転写によりGST-hREQとの結合の程度を解析し、候補となりうるダイマーの同定を現在進めている。また変異体解析により、p52との相互作用するhREQのアミノ酸部位の同定を行い、p52の結合に必須な部位はN末側であることを明らかにした。初年度後半よりhREQに対する有効な抗体を得るため、hREQのポリクローナル抗体の作製を受託により開始した。現在、hREQの内在のタンパク質レベルでの発現分布の解析、および免疫沈降実験を行うことによりin vivoにおける相互作用についても解析を進めている。hREQUIEM (hREQ)は主にBrmおよびRelB/p52タイプのNF-kappa Bと相互作用し、NF-kappa Bを介した積極的なプロモーター上への動員および転写制御に寄与していることが期待されるが、p52を介してhREQと他のNF-kappa Bダイマーと相互作用している可能性も検討する必要がある。NF kappa BはRelA (p65)、RelB、c-Rel、NFκB1 (p105/p50)、NFκB2 (p100/p52)の5種類からなるタンパク質のホモダイマーもしくはヘテロダイマーとして主に転写を活性化する(Annu Rev Cell Biol 1994, 10, 405-455.)。hREQUIEM (hREQ)は主にBrmおよびRelB/p52タイプのNF-kappa Bと相互作用し、リンフォトキシン刺激の結果、内在のBLC、ELC遺伝子がこの複合体依存的に活性化されることをこれまでに報告した(J.B.C Tando. T et.al 2010)。本年度ではNF-κBの新規のcoactivatorを同定することを目的として、DPF2の属するd4ファミリーの他のメンバーであるDPF1,DPF3a,DPF3bと、これらとC末端の構造が類似するPHF10が、代表的なNF-κBダイマーのcoactivatorとして機能するか否かを評価した。

NF-κBとSWI/SNF複合体の両方に依存的に発現するレポーター細胞を構築して解析した結果、全ての候補がRelA/p50を含めた複数のNF-κBダイマーのcoactivatorとなりうる可能性が示唆された。その中でも、DPF3遺伝子からスプライシング様式の違いにより産生されるDPF3aおよびDPF3bはTNF-α刺激によって活性化されたRelA/p50ヘテロダイマーによるレポーター活性を最も強く誘導することから、NF-κBの古典的経路で働く有力なcoactivator候補であると考えた。in vitroの解析からDPF3a,DPF3bはどちらもSWI/SNF複合体の構成サブユニットやRelA、p50と直接結合し、TNF-α刺激後の核抽出液を用いた免疫沈降実験からこれらの相互作用は核内で起こっていることが分かった。HIV1の野生型LTRを用いたクロマチン免疫沈降により標的遺伝子のプロモーター上での三者の挙動を解析すると、DPF3a/bとSWI/SNF複合体は定常的に動員されているのに対しRelA/p50はTNF-α依存的にLTR上へ動員されていた。このReWp50の動員のkineticsは転写元進のkineticsとよく相関していた。このプロモーターの活性化にはSWI/SNF複合体とRelA/p50が揃う必要があり、両者を結び付けるDPF3a/bはcoactivatorとして重要な機能を担っていることが明らかとした。
アロステリックな効果を利用した新規クラウンエーテル型蛍光・吸光試薬の開発

生体系や環境中で重要な役割を果たしているカリウムやカルシウムなどのアルカリ・アルカリ土類金属イオンの高感度かつ簡便な分析法を検討した。クラウンエーテル類似化合物として、分子内に芳香環を2個持つポリエーテルを分子設計・合成し、蛍光光度法に用いる分析試薬としての性能を評価した。長鎖ポリエーテルの構成成分としてo-フェニレン基を導入して鎖の剛直性を増した化合物を基本骨格として、その両端にピレンやキサンテンを導入した化合物を合成した。(1)まずピレンを導入した化合物についてアセトニトリル溶液中で、アルカリ・アルカリ土類金属との錯形成挙動を検討した。その結果、鎖長の短いポリオキシエチレン鎖の場合は錯形成能は弱いながらもリチウムイオンに選択性を有し、錯形成に伴い蛍光スペクトルがピレンのダイマーからモノマーへと変化していった。エーテル鎖に5個の酸素原子を含む化合物ではカルシウムに選択的となった。(2)希土類金属イオンとの錯形成を試み、配位子からのエネルギー移動による希土類の増感発光を試みた。上記の化合物ではテルビウム(III)などの希土類イオンとは錯形成をするが明確な可視領域の発光は見られなかった。これはピレンのT_1とテルビウムイオンとのエネルギー差が適当でないためであった。一方、ピレンの代わりにキサンテンを導入した化合物ではテルビウム(III)に対して400倍近い発光の増大が認められ、三重項経由の効率のよいエネルギー移動が観測できた。
口腔がんの予後予測に対する画像診断学的及び分子生物学的アプローチの戦略的融合

MRスペクトロスコピーに関して正確なcholineとcitrateの量及びcholine/citrateを数値化は不可能であった。理由は頭頸部に脂肪成分が多いためと想定している。一方、18F-FDG-PET-CTでは辺縁性歯周炎と根尖性歯周炎で18F-FDGの集積が口腔がんのレベルと同程度のものがあること、同時に炎症の程度と18F-FDG集積の程度が相関することを示した。舌尖部と口輪筋には18F-FDGの集積が多数認められることも示した。口腔がんに対する手術後、頸部廓清が施された患者ではその範囲によって反対側の僧帽筋と胸鎖乳突筋に18F-FDGの集積が発現することを明らかにした。1正常者の頭頸部におけるMRスペクトロスコピーの撮像を行い、単一元素の検出を行ってきた。はじめに唾液の成分との比較を行うために耳下腺及び顎下腺に的を絞り、撮像及び成分分析を行った。しかし、両組織には極めて高い脂肪成分が多く、正確な成分分析を行うことができていない。今後は新たなソフトウエアを応用することで対処していく予定である。同時に、口腔がん患者に対して腫瘍部分におけるcholineとcitrateそれぞれの量や両者の比と病理学的性状とを比較する予定である。2口腔がん患者の18FDG-PET-CT画像から得られるSUV値について、検討する中で、正常部にも高集積を示す領域が多数あることを明らかにした。そのため、SUV値が高値を示す領域や状態を検討した。その結果、口輪筋と舌筋に集積が強いことが確認できた。加えて、根尖性歯周炎と辺縁性歯周炎の程度と18-FDG集積が相関することも確認できた。今後は、口腔がんの病理所見、治療後の再発率、後発リンパ節転移の発症率及び生存率等と比較検討する予定である。3. Dynamic MR sialographyにおける唾液腺刺激後の変化率と口腔乾燥症の程度及び治療効果が関係していることを確認した。今後、このデータを利用して、口腔がん患者に対して放射線照射を行った患者の間で唾液流出及び口腔乾燥感の相違をDynamic MR sialographyのデータと比較・評価していく予定である。1昨年同様、正常者の頭頸部におけるMRスペクトロスコピーの撮像を行い、単一元素の検出を行っている。撮像が難しいため、頭頸部では比較的大きい組織である耳下腺、顎下腺及び咀嚼筋に的を絞り、撮像及び成分分析を試みた。しかし、唾液腺組織には脂肪成分が極めて多く、また、原因は不明であるが筋肉でも正確な成分分析を行うことができていないのが現状である。今後は更に新たなソフトウエアを用いて、撮像及び計測することで対処していく予定である。実際に撮像が可能になった後、口腔がん患者の腫瘍部分におけるcholineとcitrateについてそれぞれの量や両者の比と病理学的性状とを比較する予定である。2口腔がん患者の18F-FDG-PET-CT画像から得られるSUV値について、検討する中で、正常部にも高集積を示す領域が多数あることを明らかにした。更に、口腔がん患者の処置前後で18F-FDG-PET-CT画像を比較検討すると切除部が広範囲の領域では切除部周囲の18F-FDGの集積が強いことが分かった。更に、頸部廓清を行った群と行っていない群間を比較したところ行った群では、行っていない部分の正常な頸部の筋に18F-FDGの集積が強いことが分かった。この結果は、手術後の代償性補償を捉えた画像の可能性もあり更に検討していく予定である。3. Dynamic MR sialographyにおける唾液腺刺激後の変化率と口腔乾燥症の程度及び治療効果が関係していることを確認し、論文として発表した。

今後、このデータを利用して、口腔がん患者に対して放射線照射を行った患者の間で唾液流出及び口腔乾燥感の相違をDynamic MR sialographyのデータと比較・評価していく予定である。1昨年同様、耳下腺、顎下腺、咬筋、内側翼突筋、外側翼突筋及び舌に対し、正常者における頭頸部のMRスペクトロスコピーをシークエンスの変更を試しながら継続して行っている。同時に、成分分析を試みてきた。しかし、耳下腺、顎下腺組織には脂肪成分が極めて多いこと及び原因は不明であるが筋肉及び舌でも正確な画像の採取及び成分分析を行うことができていないのが現状である。最終年度は新たなソフトウエアを用いて、撮像及び計測することで対処していく予定である。実際に撮像が可能になった後、口腔がん患者の腫瘍部分におけるcholineとcitrateについてそれぞれの量や両者の比と病理学的性状とを比較する予定である。2口腔がん患者の18F-FDG-PET-CT画像から得られるSUV値について、検討する中で、口輪筋と舌筋に集積が強いこと及び根尖性歯周炎と辺縁性歯周炎の程度に一致して18F-FDG集積ることを確認し、報告した。更に、口腔がん患者に対して頸部廓清術の有無及びその程度によって18F-FDGの集積に差異があることが分かった。同時に、その内容を国際雑誌に発表した。具体的には切除部が広範囲の領域では切除部とは反対側の頭頸部筋に18F-FDGの集積が強いこと、一方廓清寿値を行っていない群では集積に変化がないことが分かった。この結果は、手術後の代償性補償を捉えた画像の可能性ことを論文にして国際雑誌に発表した。3. Dynamic MR sialographyにおける唾液腺刺激後の変化率と口腔乾燥症の程度及び治療効果が関係していることを確認し、論文として発表した。今後、このデータを利用して、口腔がん患者に対して放射線照射を行った患者の間で唾液流出及び口腔乾燥感の相違をDynamic MR sialographyのデータと比較・評価していく。18F-FDG-PET-CT画像を用いた各種検討については、国際誌への掲載を果たし、極めて順調に進んでいる。この内容については次のデータも国際雑誌への投稿を準備している。また、口腔乾燥症の評価に関しても順調に進んでおり、国際誌の掲載を果たせる予定である。しかし、昨年同様MR spectroscopyによる腫瘍内部の性状評価に関しては頭頸部の組織に脂肪成分が多いことが一因で適切なデータが得られないものが多い。18F-FDG-PET-CTに関して:口腔がんでリンパ節転移を疑う患者に施される頸部廓清の領域が広範囲になるほど手術側とは反対の僧帽筋や胸鎖乳突筋に18F-FDGの集積が認められる。従って、再発やリンパ節転移を疑う場合にはその変化を頭に留めて評価する必要があることを示した。舌がん手術後について、術前と術後の18F-FDGの集積を比較検討することによりその集積が術前では、舌尖部に限局していたものが切除後は後方部に変化することも確認した。Dynamic MR sialographyに関して:放射線治療後を含む口腔乾燥症患者に対してDynamic MR sialographyによる評価を行い、その有効性を明らかにすることができた。
バーチャル空間でのイルージョンを利用したマイクロ-マクロ・テレ・オペレーション

近年,分子生物学におけるトランスジェニック技術や医療分野における不妊治療に代表されるように,マイクロマニピュレータの利用が増加している.機構的・精度的な改善が施されているものの,マイクロマニピュレータの操作には熟練を要し,操作性向上の必要性が指摘されている.マイクロマニピュレータの操作性向上に関する研究は,マイクロの世界を力覚的にフィードバックすることを骨子とし,活発に行われてきた.マイクロスケールでは,質量は長さの3乗,摩擦は長さの2乗に比例するので,摩擦力のほうが相対的に質量より支配的になる.したがって,支配物理則が異なる環境を忠実に再現すると,オペレータは,逆に違和感を覚える可能性がある.換言すれば,人間にとって極めて作業しにくいものになる可能性があるということである,そこで,この研究プロジェクトでは,マイクロ・ナノの世界を忠実にマクロの世界に近づける代わりに,人間をある意味で「騙して」,人間に違和感なくマクロ・ナノの世界の作業を実行させる手法を検討することを目的とする.視覚情報の拡大は容易に可能であるが,力覚情報の拡大,とくに視覚情報と関連させた拡大は極めて難しい.したがって,力覚情報を忠実に拡大するかわりに,音,振動,衝撃と言った全く人工的・作為的な情報を視覚情報に連動して人間に与える手法や,人間を「騙す」ための錯覚の利用について取り組み,基礎的なシミュレーションやデバイスの製作を通して,提案したアプローチの有効性を確認した.ナノ・マクロあるいはマイクロ・マクロ変換に関する研究が1990年代より活発に行われている.これらの研究では,如何に忠実にマイクロ・ナノ空間をマクロ空間に拡大するか,あるいは,どの程度の倍率で拡大すれば人間にとって最も扱いやすいものとなるか等の問題を扱っていた.これらの議論では,単に物理スケールを拡大するという問題と同時にマイクロ・ナノ世界の力,すなわち対象が発する反力をいかに拡大するかということが問題であった.言い換えれば,このような研究は,マイクロ・ナノの世界を如何に忠実に我々の世界に近づけるかということを目標に研究していたと言える.しかし,人間は工学者が考える以上に曖昧であるがフレキシブルに各事象に対応できることから,操作性向上にはこれらのアプローチが必ずしも正であるとは言えない.そこで,この研究プロジェクトでは,マイクロ・ナノの世界を忠実にマクロの世界に近づける代わりに,人間をある意味で「騙して」,人間に違和感なくマクロ・ナノの世界の作業を実行させる手法を検討することを目的とする.視覚情報の拡大は容易に可能であるが,力覚情報の拡大,とくに視覚情報と関連させた拡大は極めて難しい.そこで,力覚情報を忠実に拡大するかわりに,音,振動,衝撃と言った全く人工的・作為的な情報を視覚情報に連動して人間に与えることにより,恰も力覚情報が正確に得られているように人間に感じさせることを目論んでいる.具体的には,インジェクション操作におけるピペットの細胞貫入時に,何らかの付加情報を与えて操作性が如何に変化するかを試みることを目標とし,デバイスの開発と基礎実験に取り組んだ.近年,分子生物学におけるトランスジェニック技術や医療分野における不妊治療に代表されるように,マイクロマニピュレータの利用が増加している.機構的・精度的な改善が施されているものの,マイクロマニピュレータの操作には熟練を要し,操作性向上の必要性が指摘されている.マイクロマニピュレータの操作性向上に関する研究は,マイクロの世界を力覚的にフィードバックすることを骨子とし,活発に行われてきた.マイクロスケールでは,質量は長さの3乗,摩擦は長さの2乗に比例するので,摩擦力のほうが相対的に質量より支配的になる.したがって,支配物理則が異なる環境を忠実に再現すると,オペレータは,逆に違和感を覚える可能性がある.換言すれば,人間にとって極めて作業しにくいものになる可能性があるということである,そこで,この研究プロジェクトでは,マイクロ・ナノの世界を忠実にマクロの世界に近づける代わりに,人間をある意味で「騙して」,人間に違和感なくマクロ・ナノの世界の作業を実行させる手法を検討することを目的とする.視覚情報の拡大は容易に可能であるが,力覚情報の拡大,とくに視覚情報と関連させた拡大は極めて難しい.したがって,力覚情報を忠実に拡大するかわりに,音,振動,衝撃と言った全く人工的・作為的な情報を視覚情報に連動して人間に与える手法や,人間を「騙す」ための錯覚の利用について取り組み,基礎的なシミュレーションやデバイスの製作を通して,提案したアプローチの有効性を確認した.
生体流体解析モデルの細胞レベルからの構築的再構成

2008年度までに,藻類やバクテリアなどの微生物や,赤血球や癌細胞などの細胞の力学モデルを構築した.また,繊毛反応などの生理的反応のモデル化も行った.2009年度はこうした数理モデルをベースとし,生物学的反応を含む細胞モデルの大規模シミュレーションを行った.そして,シミュレーションによって細胞の拡散テンソルや溶液のレオロジー特性など,マクロな連続体モデルに必要な物理量を求めることに成功した.さらに,これらの値のデータベース化と,流動下における各テンソル量の数理モデル化を行った.また,マクロスケールの生理流体解析にも取り組み,小腸内における細菌分布を議論するための腸内フローラシミュレータを開発した.血球,腸内細菌,微生物などのサスペンジョンは,全て細胞サスペンジョンと分類することができる.細胞の特性には変形能,遊泳能力,走性などが挙げられるが,これらは固体力学,流体力学によるモデル化が可能であり,基礎物理学により定式化された現象を丹念に追うことで現象を記述することが可能である.しかしながら,定式化が非常に複雑となるため,細胞レベルから積み上げられた流体力学モデルは未だ完成していない.本研究課題は,細胞レベルの物理現象を,実験や数値シミュレーションを用いて解明する.そして細胞レベルの現象の数理モデル化を行い,それを構築的に積み上げることで,マクロスケールの新しい生体流体解析モデルを再構成する.2008年度までに,藻類やバクテリアなどの微生物や,赤血球や癌細胞などの細胞の力学モデルを構築した.また,繊毛反応などの生理的反応のモデル化も行った.2009年度はこうした数理モデルをベースとし,生物学的反応を含む細胞モデルの大規模シミュレーションを行った.そして,シミュレーションによって細胞の拡散テンソルや溶液のレオロジー特性など,マクロな連続体モデルに必要な物理量を求めることに成功した.さらに,これらの値のデータベース化と,流動下における各テンソル量の数理モデル化を行った.また,マクロスケールの生理流体解析にも取り組み,小腸内における細菌分布を議論するための腸内フローラシミュレータを開発した.まず始めに、境界要素法を用いて靴毛を持つバクテリアの単一モデルを構築した。そして、2体の遊泳バクテリアの流体力学的な干渉の数値シミュレーションを行った。境界要素法で解像できない程の非常に狭い隙間流れは、潤滑理論により解析的に求め、2体の流体力学的な干渉をシミュレーションした。これにより、非常に希薄な条件下ではあるが、バクテリア溶液の特性を議論することが可能となった。また、微生物群の数値シミュレーションを行い、微生物の準希薄溶液におけるレオロジー特性や、拡散特性、ミクロ流動構造等を検討した。これらの解析結果をサポートする実験は、現在立ち上げ中である。これらの成果は英文雑誌論文、および国際会議論文として公表されている。次に、赤血球の力学モデルの構築と妥当性の検証を行なった。赤血球は脂質二重膜を持つカプセルとモデル化でき、赤血球内外の流体のストークス流れと、膜の構成方程式とを連立させることで、その運動を記述できる。そこで境界要素法を用い、共用研究者のBarthes-Bieses教授とともに赤血球のモデル化を行った。本年度は、定ずり流動下の変形挙動を解析することができた。さらに、流れ中の変形する赤血球の挙動観察を、共焦点マイクロPIVシステムを用いて行った。そして実験結果と赤血球の力学モデルの解析結果を比較検討し、モデルパラメータの妥当性や、モデル化の精度を検証した。これらの成果の内、実験結果については英文雑誌論文、および国際会議論文として公表されている。2008年度は、微生物を含む大規模な細胞溶液シミュレーションを実施した。申請者は境界要素法と、粒子表面の力をモーメント展開するストークス動力学法を合わせた新しい手法を提案しており、微生物に関しては216体の多体干渉解析に成功した。この手法は、J.Fluid Mech.に1編の論文として掲載された。また、微生物が集団で作り出す様々な遊泳パターンが、本研究課題で構築された流体力学モデルで表現できることを、世界で初めて示した。この成果は、アメリカ物理学会の最高峰誌であるPhysical ReviewLettersに掲載され、世界中の注目を集めている。本年度は、この手法をさらに高速化させ大規模な計算を行うことを試みた。現時点では、計算精度を保ったまま2000体の多体干渉解析に成功している。さらに、申請者は微生物溶液中のマクロな物理量である、粒子応力テンソル、細胞の自己拡散テンソルを解析した実績を持っているが、本年度はその成果を勾配拡散テンソルにまで拡張している。また、赤血球溶液に対する実験的研究も精力的に行い、バイオメカニクスの分野で最高峰のJ.Biomech誌に2編の論文が掲載または掲載予定である。これらの研究では共焦点マイクロPIVシステムを用い、高ヘマトクリット血液中を流れる個々の赤血球の挙動を解明することに成功した。さらに、赤血球の計算モデルも開発中であり、本年度は4編の国際会議論文を発表している。こうした数値シミュレーションには、本科研費で購入した並列計算機システムを使用した。この他にも、微生物遊泳や赤血球の挙動に関する細胞レベルの実験、解析を行い、査読付英文雑誌論文に14編、国際会議論文にも多数の論文を公表している。また、国際会議における基調講演、招待講演なども行い、研究成果を広く世界に発信した。2008年度は,藻類やバクテリアなどの微生物や,赤血球や癌細胞などの細胞の力学モデルを構築した.また,繊毛反応などの生理的反応のモデル化も行った.

2009年度はこうした数理モデルをベースとし,生物学的反応を含む細胞モデルの大規模シミュレーションを行った.そして,シミュレーションによって細胞の拡散テンソルや溶液のレオロジー特性など,マクロな連続体モデルに必要な物理量を求めることに成功した.現在はこれらの値のデータベース化と,流動下における各テンソル量の数理モデル化を行っている.また,マクロスケールの生理流体解析にも取り組み,小腸内における細菌分布を議論するための腸内フローラシミュレータを開発し,次年度行うマルチスケールシミュレーションの下準備を完了した.今年度の顕著な成果としては,以下の2つがあげられる.(1)ボルボックスのダンスの解明「Dancing Volvox : Hydrodynamic bound states of swimming algae(ボルボックスのダンス:遊泳藻類の流体力学的均衡)」という論文を連名でPhysical Review Letters誌に発表した.この論文では,藻類のVolvoxがワルツやメヌエットなどのダンスを踊る姿を世界で初めて発見したことを報告し,そのメカニズムを流体力学で説明した.掲載誌は物理学の最高峰の雑誌であり,この論文はその表紙を飾った.また,この成果はNatureやScience等の科学誌のみならず,各種メディアのニュースとして取り上げられた.
ボーズ凝縮ナトリウム原子と非共鳴光場の相互作用の研究

本研究は,21世紀にボーズ凝縮原子を工業的に利用する可能性について知見を得ることを目的に,ポーズ凝縮原子と非共鳴光場の相互作用を調べる。すなわち,ナトリウム原子のボーズ凝縮を行い,ポーズ凝縮原子を閉じ込め磁場ポテンシャルから抽出し,非共鳴光の定在波場,エバネッセント場などのポテンシャル中での挙動について調べ、そして,これら双極子力によるポーズ凝縮原子の反射,偏向などの操作技術や原子波共振器の可能性を探ることを目的に平成11年度から開始され、以下の成果を得た。1.磁気トラップ用四重局磁場と定磁場からなる四葉型磁場を設計・試作し、また、レーザー光導入用ガラスセルを作製し真空装置に配置し、また必要な光と磁場のタイミング系を準備した。2.ナトリウム原子に時間的ダークMOTと周波数離調による偏光勾配冷却を行い、磁気トラップに移行しBECを達成するのに十分な位相空間密度3×10^<-5>が得られた。この原子集団をモードマッチングを考慮し磁気トラップに高効率で移行できた。これにより蒸発冷却を行うことでナトリウム原子のボーズアインシュタイン凝縮を達成する見込みが得られた。しかしながら、装置の真空度が5×10^9と悪く、磁気トラップの寿命が0.35秒と短かかった。現在真空装置の改良を進めており、その後、蒸発冷却を行う予定である。3.現在のところボーズアインシュタイン凝縮した原子集団が作成できなかったので、偏光勾配冷却した原子に非共鳴光を照射し、超低温集団と非共鳴ラマン散乱について調べた。これを用いてコヒーレントな分割を行ない、原子干渉計を作成した。この干渉計を用いて磁気モーメントを持つ中性粒子がパルス磁場ポテンシャル中で受けるスカラーハラノフ・ボーム効果の検証実験を行うことに成功した。本研究は,21世紀にBEC原子を工業的に利用する可能性について知見を得ることを目的に,BEC原子と非共鳴光場の相互作用を調べる。すなわち,ナトリウム原子のボーズ凝縮を行い,ボーズ凝縮原子を閉じ込め磁場ポテンシャルから抽出し,非共鳴光の定在波場,エバネッセント場などのポテンシャル中での挙動について調べる。そして,これら双極子力によるBEC原子の反射,偏向などの操作技術や原子波共振器の可能性を探る。本年度はこれまで申請者が研究してきたナトリウム原子冷却・磁気光学トラップ装置の研究を基に,あらたに磁気トラップ装置を設計・試作しボーズ凝縮実験を行うため以下のような準備を行った。1.磁気光学トラップから偏光勾配冷却を効率的に行うための磁場を作成し,偏光勾配冷却を行い、ナトリウム原子をドップラー冷却温度以下に下げることができた。2.オーブン部の真空度を改善し、磁気光学トラップ原子を数秒以上トラップできるようになった。また、原子密度を上げるためのダーク磁気光学トラップを行い、そのための条件について知見が得られた。また、10^<-11>Torrの真空度を目指してゲッターポンプを購入した。3.磁気トラップ用の四重局磁場と定磁場からなる動径磁場曲率155G/cm^2,軸曲率50G/cm^2からなるクローバーリーフ型磁場を設計し,作成した。現在、作成したクローバーリーフ型磁場の特性を試験しているところで、今後、真空装置を組立、磁気光学トラップから磁気トラップヘの冷却原子の充填を開始する。そして,これら双極子力によるBECの反射,偏向などの操作技術や原子波共振器の可能性を探る。

平成11年度は偏光勾配冷却により,ナトリウム原子をリコイル限界温度近くまで冷却し、また、真空度を10^<-11>Torrまで排気できるよう真空排気系を改良した。また,磁気トラップ用四重局磁場と定磁場からなる四葉型磁場について検討し、設計試作した。本年度は1.磁気光学トラップの高密度化を目的にダーク磁気光学トラップを行い、3×10^<-11>の密度の原子をトラップすることができた。2.試作した磁気トラップ用の四葉型磁場の性能を試験して、ほぼ設計値が得られることを確認した。またガラスセルを作製、四葉型磁場とを真空装置に配置した。この状態でダークトラップした原子を磁気トラップに移行することができた。3.高速度CCDカメラで原子温度、密度、個数を測定する技術を開発した。4.現在、蒸発冷却からナトリウム原子のボーズアインシュタイン凝縮へ向けての実験中である。5.非共鳴光場の準備を行った。本研究は,21世紀にBEC原子を工業的に利用する可能性について知見を得ることを目的に,BEC原子と非共鳴光場の相互作用を調べる。すなわち,ナトリウム原子のボーズ凝縮を行い,ボーズ凝縮原子を閉じ込め磁場ポテンシャルから抽出し,非共鳴光の定在波場,エバネッセント場などのポテンシャル中での挙動について調べる。そして,これら双極子力によるBECの反射,偏向などの操作技術や原子波共振器の可能性を探る。平成11年度、12年度に渡り、磁気トラップ用四重局磁場と定磁場からなる四葉型磁場を設計・試作し、また、レーザー光導入用ガラスセルを作製し真空装置に配置した。また、ダーク磁気光学トラップ法による高密度トラップ化、偏光勾配冷却による低温化の実験、および磁気トラップの試験を行ってきた。平成13年度は、(1)ナトリウム原子に時間的ダークMOTと周波数離調による偏光勾配冷却を行い、磁気トラップに移行しBECを達成するのに十分な位相空間密度10^<-5>が得られた。この原子集団をモードマッチングを考慮し磁気トラップに高効率で移行できた。これにより蒸発冷却を行うことでナトリウム原子のボーズアインシュタイン凝縮を達成する見込みが得られた。しかしながら、装置の真空度が10^<-10>オーダーと悪く、磁気トラップの寿命が0.25秒と短かかった。現在真空装置の改良を進めており、その後、蒸発冷却を行う予定である。(2)現在のところボーズアインシュタイン凝縮した原子集団が作成できなかったので、偏光勾配冷却した原子に非共鳴光を照射し、超低温集団と非共鳴ラマン散乱について調べた。これを用いてコヒーレントな分割を行ない、原子干渉計を作成した。この干渉計を用いて磁気モーメントを持つ中性粒子がパルス磁場ポテンシャル中で受けるスカラーハラノフ・ボーム効果の検証実験を行うことに成功した。
難培養性植物細菌病の治療技術の開発および分子薬理機構の解明

植物の篩部に寄生し代謝系を宿主に依存して増殖する細菌「ファイトプラズマ」は40種以上が知られ、世界各地で1000種以上の植物に大きな被害を与えている。治療薬剤として、1967年にファイトプラズマの発見と同時に効果を確認された抗生物質「テトラサイクリン」が唯一有効とされるが、効果は一時的で、使用を中止すると再発病してしまう。また耐性菌の出現リスクが評価された例がなく、潜在的な問題である。このように、「新たな防除・治療技術」および「耐性菌リスク評価技術」の開発が大きな課題であるが、ファイトプラズマは人工培養できないために、培地を用いた一般的な細菌に対する薬剤評価系を適用できず、ファイトプラズマの薬剤感受性・耐性に関する性状は発見から50年を経ても理解が進んでいない。そこで本研究では、これまで困難とされてきたファイトプラズマの防除・治療技術および耐性菌リスク評価技術を開発することを目的として、培養系が確立されていないファイトプラズマを植物ごと培地上で培養する「試験管内培養系」を用いることで薬剤スクリーニングを実施する。今回、様々な作用機序を有する40種類の薬剤をスクリーニングした。その結果、ファイトプラズマの蓄積量を減少させる複数の薬剤を見出した。また、本法は土壌を用いないことで薬剤の流亡や吸着・分解による影響を排除できるため、実験結果の再現性が高く、肥培管理が不要で省スペースかつハイスループットであり、抗生物質の消費量も抑制され低コストとなるなど、多くの点で効率的であった。これまでファイトプラズマに対して有効な薬剤はテトラサイクリン系だけとされてきたが、本研究を通じて他にも有効な薬剤が存在する可能性を明らかにすることができた。今後は、薬剤を用いた治療技術の開発をおこなうとともに、標的遺伝子の配列解読と比較解析を実施する。高額な消耗品類の購入を次年度に予定しているため。当該研究費は、基本的には実験のための消耗品の購入に充てる予定である。高額な機器の購入予定は無い。
フロー式標識法と固相抽出技術に基づく11C-メチオニンの標準製造法の確立

[11C]メチオニン([11C]MET)合成の簡便法である[11C]ヨウ化メチル用いた、使い捨ての固相抽出カートリッジ(C18)を使用するフロー式標識反応のオンカラム標識法と新たに開発するイオン交換固相抽出による製剤化法をリンクさせ、合成の迅速・効率化を実現し、[11C]METの標準的製造法として確立することを本研究の目的とする。30年度の研究内容を以下に述べる。アルカリの濃度(0.5 M0.2 M)とエタノールの混合比を変え、合成収率とD、L-メチオニン異性体の割合を調べた結果、0.3 M以下の濃度の水酸化ナトリウム液では収率が著しく低下し、原料のラクトン環の開環が不十分であり、標識反応が進行しない可能性が示された。また、アルカリの濃度の低下と共にD-異性体の割合が減少する傾向にあったが、安定的に基準値の10%以下を確保することは困難だった。[11C]MET注射剤に含まれるヨウ化物イオンは、標識反応後に精製を行わない従来法で調製した場合3.57.0 μg/mLであるのに対して、陰イオン交換体による精製工程を含む本法では検出されなかった。以上のことはヨウ素イオンの陰イオン交換樹脂への選択性、吸着性が極めて高く、溶出液の低濃度リン酸緩衝液ではヨウ化物は脱離しないことが考えられた。自動合成装置の開発には先ず、市販の使い捨て三方活栓、シリンジ、チューブを組み合わせてカセット化し、少量の放射能を用いて手動で操作し合成を行い、本法が適応可能かどうか評価した。その結果を踏まえて、[11C]METの製造工程を効率的に実施可能な装置を製作した。三方活栓の駆動機構は合成装置の基軸をなす部分であるため、自動合成装置メーカーの協力を得ながら製作し、これに滅菌チューブを組み合わせて全体の流路を構成した。送液はシリンジを手動で操作し合成を行い、本法が忠実に実施できることが確認された。[11C]METの合成において、[11C]ヨウ化メチル用いるオンカラム標識法の反応条件を最適化し、イオン交換固相抽出によって、[11C]METを単離・精製し、製剤化する方法が確立された。基質反応液の組成と反応効率および基質由来の不純物の生成との関連を系統的に調べ、固相抽出の工程を不純物と製剤の分析結果に基づいて効率化し、得られた製剤について、各種品質試験、光学異性体および夾雑物の測定を行い、製法の妥当性の評価をした。また、[11C]METの製造工程を効率的に実施可能な使い捨てカセット式の合成装置を試作した。以上より、30年度まで実施計画に基づいて概ね順調に進展しているものと考える。岩手医大サイクロトロンセンターは30年度末で閉鎖になり、令和元年度からは青森県量子科学センター(六ヶ所村)に研究の拠点を移す。今回製作した合成装置を移設し、HPLCのほか分析機器、薬剤品質管理機器はすべて揃い、今までと同様の研究環境が整備されており、課題研究の遂行には全く支障はない。最終年度では[11C]METの製造工程に基づき、効率的に機能する装置を設計し、試作機を完成させる予定である。装置の構成は、三方活栓など使い捨て部品を利用する[11C]ヨウ化メチル合成装置(液相法)、および既に製作した三方活栓駆動機構にシリンジを自動駆動するモジュールを追加して[11C]MET製造システムを構築する。また、これまでの研究期間内に遂行できなかった実験、または補足する実験を行い、合成方法の妥当性と信頼性を堅固なものにし、本法を[11C]METの標準的製法として提言するとともに、全国のPET施設への技術移転を積極的に推進する。[11C]メチオニン(MET)合成の簡便法である[11C]ヨウ化メチル用いたオンカラム標識法と新たに開発するイオン交換固相抽出による製剤化法をリンクさせ、合成の迅速・効率化を実現し、[11C]METの標準的製造法として確立することを目的とする。アルカリ・エタノールの混液から成る基質反応液を用い、C18カートリッジ上で[11C]ヨウ化メチルで反応させた後、水で溶出したC18の標識反応液を塩基性条件下(pH 9)で、Oasis MAX(逆相・イオン交換ミックスモード固相)に導入することで、[11C]METの効率的なトラップが達成され、続く水洗浄を経て、リン酸緩衝液(pH 6.5)で溶出することで安定に注射剤を得ることができた。一方で、C18とOasis MAXに比較的高レベルの残留放射能が確認されており、今後、保持されている成分の分析を実施する。本法と固相抽出を用いない従来法で得られた注射剤の品質をHPLC法で分析した結果、反応液に添加した少量のエタノール、反応基質由来の不純物が全て注射液中に混入する従来法に対して、本法では、基質由来の不純物が1/2以下に減少し、特に、ヨウ化物、エタノールが完全に除去されていた。また、各種品質検査を実施した結果、PET薬剤としての要件を概ね満たしており、選択したイオン交換固相は[11C]MET精製に効果的に機能することを確認した。