hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「林業」の紹介を軸とした一般向け森林環境教育教材の開発

本研究は、森林環境教育の1つの切り口として「林業」の紹介を軸にした森林環境教育の内容について、「人と森との関わり」のあり方を考えられる学習の内容を新たに提案することを目的として実施した。その結果、新たな森林環境教育教材の開発のためには、1.林業そのものの姿を伝えることに関わる基礎的な学問(造林学、森林経営学、森林経済学等)の内容を、具体的な事例を含めてわかりやすく紹介すること。2.林業の理想像を明らかにすること。3.理想の林業を確立するための社会環境の問題について人々に考えてもらえるような教材づくりが重要であることがわかった。平成24年度は当初、震災の影響の少ない青森県、秋田県、山形県にある市町村を中心に森林環境教育の実施状況調査とフィールド調査対象地の選定を行うこと、さらにアンケート調査(本調査)を実施する予定であったが、ホームページ等を通した予備調査の結果、北海道ほど充実した取り組みが多くなく、実態の把握が困難であることが明らかになった。そのため、全国の森林科学関連学科に所属する在学生(学部学生および大学院生)を対象に、入学前の林業に対する意識と入学後の講義等の影響による意識変化の実態を広範に捉え、そこから林業の紹介を軸とした森林環境教育のあり方を探る方法で本調査を実施することにした。調査では、全国19の国公立大学の森林関連学科から600名以上の記述式のアンケートデータを回収できた。現時点での主な分析結果は以下の通りである。学生の林業へのイメージに影響を与えた教育分野として、「造林・森林保護学」「森林計画・計測学」「林業工学」「砂防・治山学」「林業経済・政策学」「野生動物・生態学」「木質資源利用学」の7つが抽出された。これら教育分野の記述回答数の分布を見たところ、学生全体では主として「造林・森林保護学」「森林計画・計測学」「林業経済・政策学」の影響が大きいことがわかった。とくに「林業経済・政策学」分野については、林業に対して「主体意識」を有する学生、「問題意識」のみを有する学生、その他にグループの順に回答率が増加し、林業の側面と林業の現状を幅広く学習できる同分野の重要性がうかがえた。また、とくに「主体意識」を有する学生は、講義等で林業の具体的な事例を回答している割合が高く、2つ以上の教育分野から影響を受けている割合も高いことがわかった。平成25年度は、前年度実施した全国の国立大学に設置されている森林関連学科の学生を対象に実施したアンケート調査(入学前の林業に対する意識と入学後の意識の変化等の把握)の分析をさらに進め、これをもとに林業を軸とした森林環境教育教材の素案の作成を行う予定であった。しかし、アンケート分析の過程で、東日本大震災の被災地以外の場所でも森林に対する認識やイメージに震災が影響している可能性が認められたため、性急に教材を完成させることには問題があると判断し、主として学校現場や地域をフィールドとし市民とも繋がりを持つ自然教育や野外教育、活動の専門家を中心に教材の骨格部分の構成について意見交換を行いながら情報収集を行う活動を中心に実施した。また、特に自然保護と林業の関係について整理が必要と考えられたことから、被教育者として位置づけられる大学生を対象に、「自然保護と林業」について市民に伝えるための教材づくりをテーマにワークショップを行い、教材作成上の問題点を探るとともに、一部について教材のサンプル(プレゼンテーション用のスライド)を作成した。研究期間(平成2325年度)を通した成果は、森林関連学科に学ぶ大学生の意識変化と特徴の分析および「自然保護と林業」に関する学生ワークショップの結果から、教材の作成にあたっては林業の実体験をリアルに伝える内容を効果的に盛り込む工夫が必要であることを確認したこと。また、サンプル(自然保護と林業に関する解説部分)の提示に留まったものの、具体的な森林環境教育教材の作成の糸口を見出したことである。本申請期間中に計画していた、教材の完成と実地における有効性の検討と改善の作業は、前述の理由により実施には至らなかったが、引き続き東日本大震災による森林観への影響の検討を踏まえて作業を行う予定である。平成23年度は当初、北海道および東北地方の7道県で森林環境教育の実施状況をアンケート調査等により把握する予定であったが、東日本大震災の影響で東北地方の調査は断念せざるを得ず、また北海道においても森林環境教育に関わる諸団体の情報を収集するに留まり、具体的な教育プログラムの十分な把握調査はできなかった。そのため、平成23年度は限られた範囲での森林環境教育事例の収集と、今後のアンケート調査(本調査)の予備調査として、大学生を対象に調査票の妥当性を検討するためのアンケート調査を実施し、調査票の改善点を検討する作業を中心に実施した。

北海道を中心とした森林環境教育の実施状況調査の結果、森林を利用した教育プログラムは意識的に林業に関わる内容のもの、植林体験等は行うが林業をそれほど意識しないで実施しているもの、自然観察等の森林体験が中心のもの等、様々なタイプに分けられた。また、参加人数等の活動の規模も様々であり、今後の調査を進める上でのサンプリングが課題と思われた。学生を対象に、自らの林業に対する意識と、その意識に影響を及ぼした過去の体験について尋ねる記述式アンケートを実施した結果、林業に対する否定的な意識は学校教育の中でも培われている可能性が高いこと。また「伐採された森を見た」等の主として視覚を通した森林体験が林業に否定的な意識形成の要因になっていること、等が推察された。しかし明確な意識を引き出せない回答も多く、調査票の改善点が明らかとなった。本研究は、今年度も前年度からの東日本大震災による調査対象地の制限等の影響を受け、本来到達すべき「林業」紹介教材の試作まで作業を進めることができなかった。また、調査方針を若干変更したことから、「林業」紹介教材の作成方針も新たに検討することとなり、現在、その作業に取りかかっている段階である。本研究の対象地は北海道および東北地方の7道県であったが、東日本大震災のため、特に東北6県での市町村への調査は震災復興事業の妨げになることを避けて実施を断念せざるを得ず、この点で調査が大幅に遅れることになった。年度の後半に至って、ようやく北海道での調査が可能になり、次年度調査の足がかりが掴かめたという段階である。これまでに得られた森林関連学科学生の林業に対する意識調査の結果をもとに、とりあえず一般市民向けの「林業」紹介教材の試作版を完成させ、これまでの遅れを解消する。同時に試作教材を送付して教材の評価(改善点の指摘等)を得る目的に相応しい森林環境教育実施団体を北海道および東北各県から数カ所選定し、最終年度の取りまとめの調査(アンケート調査、ヒアリング調査)を実施する。東北地方では、震災の影響の少ない青森県・秋田県・山形県にある市町村を中心に前年度達成できなかった森林環境教育の実施状況調査とフィールド調査対象の選定作業を同時に行うことする。また年度はじめに調査票の改善作業を終了し、北海道とあわせて北日本7道県において森林環境教育実施団体の会員やイベント参加者を対象としたアンケート調査(本調査)への協力を依頼し、実施する。主として調査対象の一部変更によって生じた前年度未使用額(約45,000円)と次年度交付額600,000円をあわせて、主として教材作成費(パンフレット等印刷費、他)として私用するとともに、森林環境教育実施団体取材のための旅費とアンケート実施費(印刷費、郵送費、他)として使用する計画である。東日本大震災のため調査を断念したため生じた繰越額200,000円を次年度予定額800,000円に加え、計1,000,000円で前年度未調査分の森林環境教育実施状況調査と当初予定していた今年度の研究計画(林業に対する人々のイメージ把握のための本調査と、調査結果に基づいた「林業を軸とした森林環境教育教材」の試作)を合わせて遂行する。
IL-10・IL-4の単球系細胞に対する作用の類似性とその発現機構

(1)IL-4/IL-10によるJAK/STAT系の活性化の検討IL-4/IL-10のヒト単球系細胞内でのシグナル伝達系のなかでJAK/STATの系を検討した結果、誘導型シクロオキシゲナーゼ遺伝子(COX-2)プロモーター領域に存在する(GAS)モチーフに対して、リポポリサッカライドLPSによってSTAT5が活性化されること、その活性化に際してLPSによって誘導されるGM-CSF産生が関与していることを明らかにした。(論文投稿中)(2)マウス単球系細胞株におけるヒトIL-4レセプター遺伝子を安定変異株の樹立IL-4作用の種特異性を利用して、マウス単球細胞株にヒトIL-4レセプター遺伝子を導入して安定変異株を作成した。この様な株化細胞では、ヒトIL-4がマウスIL-4と同程度にLPSで活性化されたプロスタノイド・窒素酸化物(NO)・炎症性サイトカイン産生を抑制した。一方、抗IL-2レセプターγ鎖(Cγ)抗体ではヒトIL-4の作用阻害効果は弱く、IL-4レセプターの構成要素と考えられるCγ鎖の役割は、動物種あるいは細胞種において相違のある可能性が示唆された。(論文準備中)(3)Mφ活性化におけるIL-2/IL-7の作用機構とIL-4/IL-10による変動血液・免疫系疾患を対象とする場合には生理活性物質によるMφ活性化機構が重要である。今回、IL-2/IL-7によるCOX-2活性化はともにIL-4で抑制されるが、IL-10はIL-2活性化は抑制したがIL-7活性化を抑制しなかった。IL-2/IL-7刺激下のチロシンキナーゼ、Cキナーゼ、Aキナーゼの活性化状態とIL-4/IL-10の影響を検討中した。(論文準備中)この実験系はMφの活性化・不活性化におけるシグナル伝達レベルの解析に有用であると考えられる。
超伝導を用いた低周波重力波検出器の開発

本研究では,超電導磁気浮上を利用した高感度ねじれ振子を開発し,それを用いて,0.1Hz付近の低周波数の重力波探査観測を行った.このような方式での重力波観測は他に例がない独自の研究である.また,本研究により,超電導磁気浮上による捩じれ振り子が,従来のワイヤーによるものと同等の性能を持つことが示された.本研究では,超電導磁気浮上を利用した高感度ねじれ振子を開発し,それを用いて,0.1Hz付近の低周波数の重力波探査観測を行った.このような方式での重力波観測は他に例がない独自の研究である.また,本研究により,超電導磁気浮上による捩じれ振り子が,従来のワイヤーによるものと同等の性能を持つことが示された.本研究では,1Hz程度の低周波数帯にまで感度を持つ重力波検出器を地球上で建設し,この周波数帯での世界初の観測を行なうことを目標としている.開発される検出器は,超伝導体で浮上された2つのマスの差動回転変動をレーザー干渉計で精密計測するものになる.これよって,ブラックホールの準固有振動からの重力波の検出,もしくは,そのような重力波イベントの頻度に上限値を与える事を目指す.本研究で開発される検出器は,重力波による変動を受ける試験質量を超伝導体のピンニング効果(ピン止め効果)によって浮上させ,その回転変動を精密計測する,という特徴を持っている.この装置では,マスの回転方向には復元力や摩擦力がほとんどないため,低周波数帯の微小変動まで検出することが可能なのである.また,ピンニング効果を用いているため,マスを安定に浮上させるための制御が不要になり,より安定な観測が可能になっている.研究初年度となる平成18年度は,超伝導による浮上マスのプロトタイプを製作し,その動作確認と基本測定を行なった.超伝導冷却システムとしては,低振動のパルスチューブ冷凍機を採用し,さらにその振動が超伝導体の振動を引き起こさないように,ヒートリンクを防振するシステムを設計し,製作した.その結果,冷凍機を動作させ,超伝導体を60Kの低温に保った状態でも地面振動より小さい振動レベルを達成することに成功した.また,この超伝導状態に保たれた状態で,どの程度の重量を浮上支持できるかの測定を行い,1kg程度の支持は可能であり,十分な重量を支えられることを確認した.また,この支持系の非対称性(磁気摩擦など)などに起因する機械損失の測定を行い,大気中での測定にも関わらず,真空中で測定された低損失なねじれ振り子とほぼ同等の損失に抑えられていることが確認できた.本研究では,1Hz程度の低周波数帯にまで感度を持つ重力波検出器を地球上で建設し,この周波数帯での世界初の観測を行なうことを目標としている.開発される検出器は,超伝導体で浮上された2つのマスの差動回転変動をレーザー干渉計で精密計測するものになる.これよって,ブラックホールの準固有振動からの重力波の検出,もしくは,そのような重力波イベントの頻度に上限値を与える事を目指す.本研究で開発される検出器は,重力波による変動を受ける試験質量を超伝導体のピンニング効果(ピン止め効果)によって浮上させ,その回転変動を精密計測する,という特徴を持っている.この装置では,マスの回転方向には復元力や摩擦力がほとんどないため,低周波数帯の微小変動まで検出することが可能なのである.またピンニング効果を用いているため,マスを安定に浮上させるための制御が不要になり,より安定な観測が可能になっている.研究2年目となる平成19年度は,超伝導による浮上マスのプロトタイプの動作検証実験を行い,その動作確認と基本測定を行なった.超伝導冷却システムとしては,低振動のパルスチューブ冷凍機を採用し,さらにその振動が超伝導体の振動を引き起こさないように,ヒートリンクを防振するシステムを製作した.その結果,冷凍機を動作させ,超伝導体を60Kの低温に保った状態でも地面振動より小さい振動レベルを達成することに成功した.また,この超伝導状態に保たれた状態で,真空槽内で試験マスを浮上支持し,その変動を計測した.その結果,安定な浮上保持と,制御による動作点保持,マイケルソン干渉計を用いた回転変動の精密計測などの成果を得ることができた.得られた回転変動の測定精度は,10^<-10>rad/Hz^<1/2>程度であり,国内外で行われているねじれ振り子実験に匹敵する感度が達成されている本研究では, 1Hz程度の低周波数帯にまで感度を持つ重力波検出器を地球上で建設し,この周波数帯での世界初の観測を行なうことを目標としている.開発される検出器は,超伝導体で浮上された2つのマスの差動回転変動をレーザー干渉計で精密計測するものになる.これよって,ブラックホールの準固有振動からの重力波の検出,もしくは,そのような重力波イベントの頻度に上限値を与える事を目指す.本研究で開発される検出器は,重力波による変動を受ける試験質量を超伝導体のピンニング効果(ピン止め効果)によって浮上させ,その回転変動を精密計測する,という特徴を持っている.この装置では,マスの回転方向には復元力や摩擦力がほとんどないため,低周波数帯の微小変動まで検出することが可能なのである.また,ピンニング効果を用いているため,マスを安定に浮上させる制御が不要になり,より安定な観測が可能になっている.研究3年目となる平成20年度は,超伝導による浮上系の性能評価と向上実験を行なった.

その結果,冷凍機を動作させ,超伝導体を60Kの低温に保った状態でも地面振動より小さい振動レベルを達成することに成功した.また,この超伝導状態に保たれた状態で,真空槽内で試験マスを浮上支持し,その変動を計測し,安定な浮上保持と,制御による動作点保持,マイケルソン干渉計を用いた回転変動の精密計測などの成果を得ることができた.得られた回転変動の測定精度は, 10^<-10>rad/Hz^<1/2>程度であり,国内外で行われているねじれ振り子実験に匹敵する感度が達成されている.
特徴的なスピン構造とスピン軌道相互作用を持った酸化物薄膜の作製と新奇量子相の探索

希土類元素(Ln)とIrを含むパイロクロア型酸化物Ln2Ir2O7は、Ir由来の強いスピン軌道相互作用と、結晶構造の幾何学的制約により、「all-in-all-out」と呼ばれる反強磁性秩序を持つ。この磁気秩序による時間反転対称性の破れから、Weyl半金属やドメイン壁状態といったトポロジカルな電子状態の出現が予言されており、これらはall-in-all-out秩序内の2種類の磁気ドメイン構造と結びついている。パイロクロア型の結晶(A2B2O7)では一般に、f-d相互作用によってカチオンが磁気的に結びついており、特にAサイトカチオンの磁気異方性が系の磁気応答に強く影響する。そこで、種々の磁気異方性を持ったLnイオンから成るLn2Ir2O7を作製し、それらの磁気輸送特性を比較することで、外部磁場による磁気ドメイン制御方法を探索した。まず、<111>方向に一軸異方性を持つTbイオンに着目した。磁気ドメイン反転に付随して現れる特徴的なヒステリシス構造が磁気抵抗に観測された。また、先行研究で報告されたNdとはf-d相互作用の符号が反対であることを示唆する結果を得た。次に、異方性のないGdイオンに着目し、磁気異方性の効果を検証した。磁気抵抗はヒステリシスを持たず、<111>方向の磁気異方性が外部磁場によるドメイン反転に本質的であることを明らかにした。一方でGdでは、2 K、9 Tの磁場下で90%を超える大きな負性磁気抵抗が観測された。非磁性のEuイオンを段階的にドープすると、この負性磁気抵抗が抑制され、Gdイオンの形成する分子場がIrモーメントに強い実効磁場を与えていることを明らかにした。これらの結果は、Lnイオンの選択によってf-d相互作用やドメイン反転に要する磁場の強さを制御可能であることを示しており、トポロジカルな磁壁状態を用いた次世代メモリの構築等に重要な知見である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、希土類元素(Ln)とIrを含むパイロクロア型酸化物Ln2Ir2O7の物性解明と、その薄膜化による工学的応用である。この系においては、Ir原子由来の強いスピン軌道相互作用と、結晶構造由来の幾何学的制約により、「all-in-all-out」と呼ばれる特異な磁気構造や「Weyl Semimetal相」と呼ばれる3次元Dirac電子相の発現が報告されている。この電子相中の電子は、完全にスピン偏極した質量0のDirac粒子的に振る舞うため、高移動度のスピントロニクスデバイスとしての応用が期待できる。。パルスレーザー堆積法と固相反応エピタキシー法を組み合わせることで、単結晶Eu2Ir2O7薄膜の作製に初めて成功した。磁気輸送特性の測定から、「all-in-all-out」磁気構造に特徴的な磁気応答に対応した抵抗変化が現れることを発見した。また、その変化が「all-in-all-out」磁気構造に内在する「all-in-all-out」と「all-out-all-in」という2つの磁気ドメイン構造に起因していることを確認し、磁場冷却によって制御可能であることを示した。これらの結果は「all-in-all-out」磁気構造並びに、そこに内在するドメイン構造を、電気的な測定手法によって同定した初めての報告となる。従来の同定には大規模な放射光施設が必要とされたため、実験室系で検証可能な本成果は、本系の物性研究を大いに促進することが期待される。また、同作製方法を異なる希土類元素にも応用し、同様に単結晶薄膜が作製可能であることを確認した。さらに、希土類元素の持つ磁気的性質の違いに応じて、磁気ドメイン構造を冷却磁場や掃引磁場によって制御出来ることを確かめた。これらは将来的に積層構造の試料を作製する際に重要となると考えられる。本年度は、希土類元素(Ln)とIrを含むパイロクロア型酸化物Ln2Ir2O7薄膜における、磁気ドメイン構造及び磁気ドメイン壁状態に関する研究を行った。本系は、Ir原子由来の強いスピン軌道相互作用と、結晶構造由来の幾何学的制約により、「all-in-all-out」と呼ばれる特異な磁気構造を生じる。本系では2種類のトポロジカル電子相の発現が予見されており、一つ目は「Weyl Semimetal相」と呼ばれるバルク内に生じる3次元的な線形分散を持つ状態。もう一つはall-in-all-out構造に存在する2種類の磁気ドメインの磁気ドメイン壁に現れる金属的伝導状態である。まず、Eu2Ir2O7における磁気ドメインサイズを、磁気輸送測定から見積もった。電子線リソグラフィー技術を用いて作製した微小チャネル内に自発的に形成される磁気ドメイン分布由来の線形磁気抵抗を観測した。測定結果をモデル計算と比較し、ドメインの平均サイズが1-2マイクロメートル程度であることを明らかにした。次に、薄膜の結晶歪がそのドメイン形成に及ぼす影響を調べた。基板結晶との格子不整合の大きさの違いにより、エピタキシャル成長したEu2Ir2O7は圧縮歪、Y2Ir2O7は引張歪を受ける。all-in-all-out磁気秩序では、この歪に応じて反対向きの磁化を生じるため、冷却磁場で安定化される磁気ドメインが変化すると予想された。

Eu2Ir2O7とY2Ir2O7では同一の冷却磁場に対して、反対のドメインが形成されていることを示唆する実験結果を得、結晶歪と冷却磁場に対して安定化される磁気ドメインの相図を解析的に作成し、実験結果を定性的に再現することに成功した。これらの成果は、今後Ln2Ir2O7薄膜・ヘテロ界面と、その磁気ドメイン構造を利用した素子構造を構築する上で、本質的に重要となると考えられる。パイロクロア型酸化物Ln2Ir2O7のトポロジカル電子相の発現にはall-in-all-out磁気秩序がもたらす時間反転対象性の破れが鍵となる。従って、その磁気ドメイン構造を制御することは将来の工学的応用に対して必須の条件となる。本年度の磁気ドメインサイズおよび格子歪に関する研究は、ドメイン構造の安定性に関して本質的な知見を与えるものである。また、昨年度に報告したヘテロ界面に誘起される単一磁気ドメイン壁状態に関しても、進展が見られた。磁気ドメインが冷却磁場で固定される層と、磁気ドメインを掃引磁場でスイッチ可能な層で積層構造を作製することで、ヘテロ界面に生じる金属伝導層を掃引磁場によって制御することが可能となる。Eu2Ir2O7とTb2Ir2O7とのヘテロ界面を作製し、磁場冷却後の磁気抵抗を測定することで、両層の磁気ドメインが異なる場合に伝導度の向上が見られ、理論的に予想されている界面伝導の観測と外部磁場による制御に成功した。さらに、界面構造を変化させることで、界面伝導度の基底状態を制御できることが明らかになりつつある。以上のことから、本研究は当初の予定以上の進展を見せていると判断するものである。希土類元素(Ln)とIrを含むパイロクロア型酸化物Ln2Ir2O7は、Ir由来の強いスピン軌道相互作用と、結晶構造の幾何学的制約により、「all-in-all-out」と呼ばれる反強磁性秩序を持つ。この磁気秩序による時間反転対称性の破れから、Weyl半金属やドメイン壁状態といったトポロジカルな電子状態の出現が予言されており、これらはall-in-all-out秩序内の2種類の磁気ドメイン構造と結びついている。パイロクロア型の結晶(A2B2O7)では一般に、f-d相互作用によってカチオンが磁気的に結びついており、特にAサイトカチオンの磁気異方性が系の磁気応答に強く影響する。そこで、種々の磁気異方性を持ったLnイオンから成るLn2Ir2O7を作製し、それらの磁気輸送特性を比較することで、外部磁場による磁気ドメイン制御方法を探索した。まず、<111>方向に一軸異方性を持つTbイオンに着目した。磁気ドメイン反転に付随して現れる特徴的なヒステリシス構造が磁気抵抗に観測された。また、先行研究で報告されたNdとはf-d相互作用の符号が反対であることを示唆する結果を得た。次に、異方性のないGdイオンに着目し、磁気異方性の効果を検証した。磁気抵抗はヒステリシスを持たず、<111>方向の磁気異方性が外部磁場によるドメイン反転に本質的であることを明らかにした。一方でGdでは、2 K、9 Tの磁場下で90%を超える大きな負性磁気抵抗が観測された。非磁性のEuイオンを段階的にドープすると、この負性磁気抵抗が抑制され、Gdイオンの形成する分子場がIrモーメントに強い実効磁場を与えていることを明らかにした。
RNaseH依存型アンチセンス修飾オリゴヌクレオチドの設計と合成

本研究に必要な4種の2′-O-メチルリボヌクレオシド類(塩基保護体)ついては、ピリミジンヌクレオシド類は著書らが開発した方法を用いて,3′,5′水酸基をTIPDS基で保護したヌクレオシド誘導体の2′水酸基のメチル化を経由して合成した.プリンヌクレオシド類は最近報告された方法により,NaH-CH_3Iを用いて糖部(無保護)の2′水酸基の選択的メチル化を行ない合成した.これらヌクレオシドは常法に従い、5′水酸基のDMTr化,3′水酸基のホスホルアミダイト化によってオリゴヌクレオチド合成用ユニットとした.本研究で用いたアンチセンスオリゴヌクレオチド2種(DNA4merと2′-O-メチルRNAのキメラ体)と標的RNAオリゴヌクレオチドは核酸自動合成機で合成し、それらのハイブリドの配列は以下のものである.下線は2′-O-メチルRNA,括弧内はDNAである.これらのハイブリドに大腸菌RNaseHを作用させると期待したように上記矢印の位置での特異的切断が観察され(著者らの既報の方法論),ハイブリド(I)は(II)より切断されやすいことがわかった.なおアンチセンス体としてDNAオリゴマーを用いると切断は4箇所(-A-G-A-U-G-)であり,切断率の高かった部位(-A-G-,-A-U-)を上記のようにキメラ体/RNaseHの標的とした.現在,(I)におけるキメラ体の2′-O-メチルRNA部分にチオリン酸残基を有するオリゴマーの合成とそれを用いるRNaseH反応を検討している.チオリン酸の導入は修飾核酸であるキメラ体の核酸分解酵素の作用に対する抵抗性を増強させると考えられる.本研究に必要な4種の2′-O-メチルリボヌクレオシド類(塩基保護体)ついては、ピリミジンヌクレオシド類は著書らが開発した方法を用いて,3′,5′水酸基をTIPDS基で保護したヌクレオシド誘導体の2′水酸基のメチル化を経由して合成した.プリンヌクレオシド類は最近報告された方法により,NaH-CH_3Iを用いて糖部(無保護)の2′水酸基の選択的メチル化を行ない合成した.これらヌクレオシドは常法に従い、5′水酸基のDMTr化,3′水酸基のホスホルアミダイト化によってオリゴヌクレオチド合成用ユニットとした.本研究で用いたアンチセンスオリゴヌクレオチド2種(DNA4merと2′-O-メチルRNAのキメラ体)と標的RNAオリゴヌクレオチドは核酸自動合成機で合成し、それらのハイブリドの配列は以下のものである.下線は2′-O-メチルRNA,括弧内はDNAである.これらのハイブリドに大腸菌RNaseHを作用させると期待したように上記矢印の位置での特異的切断が観察され(著者らの既報の方法論),ハイブリド(I)は(II)より切断されやすいことがわかった.なおアンチセンス体としてDNAオリゴマーを用いると切断は4箇所(-A-G-A-U-G-)であり,切断率の高かった部位(-A-G-,-A-U-)を上記のようにキメラ体/RNaseHの標的とした.現在,(I)におけるキメラ体の2′-O-メチルRNA部分にチオリン酸残基を有するオリゴマーの合成とそれを用いるRNaseH反応を検討している.チオリン酸の導入は修飾核酸であるキメラ体の核酸分解酵素の作用に対する抵抗性を増強させると考えられる.
マイクロ波加熱型高輝度リチウムビームの引き出し実証実験

新しいプラズマ計測用高輝度リチウムビーム源としてマイクロ波加熱を利用した熱放出型イオン源を開発中である。ここではマイクロ波吸収体としてSiC(シリコンカーバイド)を用い、リチウムイオンソースをSiCの放射熱で加熱する。50ミリ径のイオンソースについて高輝度(10mAレベル)イオン源として利用するため本研究計画で目標とした1,500°Cを、1.3kW/2.45GHzマイクロ波によっては達成できていない。これまでの達成値は1,200°Cである。磁場閉じ込め核融合研究において、周辺輸送障壁によるプラズマパラメータの改善や、それに伴う周辺局在MHDモード(ELM)によるダイバータ熱負荷の問題が、将来の実用炉のみならず実験炉であるITERにおいてさえ解決すべき喫緊の研究課題となってきた。このような研究に応えうる周辺プラズマ計測では高空間分解能が必須である。近年、米国のDIII-Dトカマクや原研のJT-60Uで、ELM制御の鍵となる周辺部の圧力駆動電流分布の測定に中性リチウムビームプローブ(LiBP)が、使われるようになってきた。電子ビーム加熱型のリチウムイオン源が開発され、10-30kV/数mAの中性ビームを用いて、周辺電流分布の初歩的なデータが得られるようになった。研究の目的は、この計測法に使うための制御性のよい高輝度リチウムビームを開発することにある。ここでは固体熱放出型リチウムイオンソースをマイクロ波電力で加熱するという全く新しい方式により、(1)電子ビーム加熱イオン源と同等以上の輝度を持つこと、(2)加熱電源を高電圧に浮かせる必要がなく制御性のよいイオン源とすること、という特徴を持つプラズマ計測用リチウムビーム源の開発を目指す。これまでの研究で、50ミリ径のポーラスタングステンディスク(これにリチウム・ベータユークリプタイトを含浸させて用いる)を、2.45GHz/1.3kWのマイクロ波で1,200°Cまで加熱できることを実証した。しかしながら、原子力研究開発機構との共同研究により、リチウムビームを高輝度化するためには従来の予想よりも高温(1,500°C程度)にまで加熱する必要があることがわかってきた。そのため、今年度は、同じマイクロ波源で、電力ロスを低減するとともに入力密度を上げ、タングステンディスクをさらに高温にすべく、断熱と冷却の改善によりチェンバーを小型化した。次年度には新しい炉で実験を行う。近年中性リチウムビームが、磁場閉じ込め核融合研究においての周辺プラズマ計測の手段として有効であることが再認識されるようになった。実際、米国のDIII-Dトカマクや日本原子力研究開発機構のJT60-Uトカマクにおいて、電子ビーム加熱型のリチウムイオン源から引き出した10-30kV/数mAレベルのビームを用いて周辺圧力駆動電流分布測定やELM現象にからむ密度分布の時間変化測定に応用され、成果を上げた。本研究の目的は固体イオンソースのマイクロ波加熱という新しい方法による高輝度リチウムビーム源を開発し、上記のようなビーム利用計測の応用範囲を拡大することを目指している。今年度は、これまでの実験および検討から、引出電位配分を大幅に変えることが必要と判断した。そこで引き出し電極部において高い電界強度を与えるため、電極電位を負極にするべく、新たな高電圧負電源(-10kV/30mA)を購入した。これは加熱用NBIイオンソースの構造に近いもので、電子の逆流を抑止する役割も受け持つもので、従来の小電流イオンソースでは必要とならなかった。新しい電位構造の設計を取り込んで、かつ当初目標の1,500°Cのイオンソース運転に耐えうる耐熱構造をもつイオン源を設計製作した。イオンソース部はポーラスタングステン円板から、無垢のタングステン円板表面にタングステンメッシュを多層に圧着するものに改造し、実質的なリチウムベータユークリプタイトの表面積を大きくするように変更した。これらの設計及び方針転換により、実際の引出実証実験は次年度(最終年度)にずれ込むことになった。近年中性リチウムビームが、磁場閉じ込め核融合研究における周辺プラズマ計測の手段として有効であることが再認識されるようになった。本研究の最初のきっかけは、原子力研究開発機構のJT-60Uトカマクで計画された周辺プラズマ電流密度分布計測のための高輝度リチウムビーム源として、固体イオンソースのマイクロ波加熱という新しい方法を適用する可能性探ろうとするものであった。実際には開発のスケジュールを勘案して、JT-60U実験ではすでに米国で開発されていた電子ビーム加熱法を使ったイオン源の使用が決まった。しかし、マイクロ波加熱方式は、イオン源を高電圧部から切り離すことができる点や電源の制御性などに優れているため、リチウムビーム計測の応用範囲を拡大することが期待され、本研究課題による開発を継続してきた。平成20年度末までの実験および検討から、口径を拡大した(50ミリ径)イオン源として利用するためには引出電位配分を改良することが必要と判断した。

そのため平成21年度に新たに高電圧負電源(-10kV/30mA)を導入する等のイオン源電極の改造を行って、今年度のビーム引き出し実験を計画した。しかし、これまでのところ、最大1.3kW/CWのマイクロ波出力ではイオンソース部分を1,400°C以上に加熱することができず、3年間の研究計画として目標とした高輝度ビーム(10mAレベル)の引き出し実証を達成することができなかった。イオンソースへのエネルギー注入効率が最適化できていないことも大きな要因である。しかしながら、これらの実験を通して、SiCをマイクロ波吸収および発熱体とするイオンソース間接加熱方式(タングステン基盤材使用)の改良案のほか、同軸ケーブルとヘリカルアンテナを使ったイオンソース直接加熱方式(イオンソース本体材料をマイクロ波吸収体に改良)の可能性も新たに展望され、開発の方向性が見えてきたことを付記しておく。
ゴーシュトランス交互ポリシランの構造解析

シリコンの1次元鎖を持つ種々の有機ポリシランの構造解析を行った。ポリジメチルシランにおいては、同一分子内の隣接する2つのメチル基の間に隣の分子のメチル基が配置され、空間を密に埋め尽くすようにパッキングされていることが分かった。主鎖のコンフォメーションはオール・トランスである。ポリジエチルシラン及びポリジプロピルシランの主鎖のコンフォメーションもオール・トランスであるが、2つのエチル基またはプロピル基は、同一分子内での立体障害を避けるため、幾何学的に非対称に配置されることが分かった。一方、ポリジブチルシラン及びポリジペンチルシランの主鎖のコンフォメーションは常圧で7/3ヘリックスであるが、1個のシリコン原子に結合している2つの側鎖はポリジエチルシラン及びポリジプロピルシランと同様、、幾何学的に非対称に配置される。炭素原子6個から成る側鎖を持つポリジヘキシルシランの主鎖のコンフォメーションはオール・トランスであり、他のポリシランと同様、2つの側鎖は幾何学的に非対称に配置される。ゴーシュトランス交互ポリシランは、エネルギー計算を行って最適化した分子構造で、ほぼ、説明出来る。また、ポリジメチルシランを薄膜化するため、真空蒸着法を適用したが、蒸着時の速度を変化させることで、配向性を制御出来ることが分かった。その場合、蒸着速度が速い時は主鎖は基板と平行となり、遅い時は基板に対し垂直となる。真空蒸着時の基板温度によっても配向性は変化し、基板温度が高くなると、主鎖方向は基板に対し垂直となる傾向がある。
サイトカインシグナル制御による樹状細胞制御機構の解明

本研究は、サイトカインシグナルの抑制因子SOCSに焦点をあて、1.免疫抑制的に働く制御性の樹状細胞やT細胞の誘導とその抑制作用の分子機序を解明すること、2.炎症性サイトカインシグナルの終息機構とその破綻からもたらされる慢性炎症や発がんの仕組みを明らかにすることを目的とする。1.STAT3関連サイトカインのシグナルを抑制するSOCS3がT細胞で欠損すると、TGF β産生が上昇し、抑制性のTh3(Foxp3+Treg)細胞の誘導が亢進した。さらにSOCS3を欠損させた樹状細胞も、樹状細胞の成熟抑制とTGF βの発現充進により、ナイーブT細胞を選択的にTh3細胞に誘導した。SOCS3のターゲットであるSTAT3を恒常的に活性化させても同様の樹状細胞成熟化の抑制がみられた。重要な点は、抗原パルスしたSOCS3欠損樹状細胞が実際に自己免疫疾患モデルの病態発症を抑制したことである。2.STAT1/6関連サイトカインのシグナルを抑制するSOCS1が欠損すると、TCR α欠損マウスで発症するTh2型慢性大腸炎が増悪化した。これはTh2型サイトカインIL-4だけでなくTh1型のIFNγやLPSのシグナル増強にも起因することがわかり、SOCS1がTh1/2双方のシグナルを制御し慢性大腸炎の発症と増悪化を抑制している事が示された。更にT,B細胞以外の細胞でSOCS1が欠損するマウスには重篤な大腸炎と共に大腸癌が高頻度で発症し、癌部位には炎症細胞の浸潤とCOX2,iNOs等の発癌関連遺伝子の発現上昇を認めた。この炎症と発癌はIFNγに依存的であった。これらはSOCS1が大腸炎抑制因子であると共に慢性炎症による発癌を抑制する新しいタイプの癌抑制遺伝子であることを示唆する重要な知見である。今後、これらの知見を応用し自己免疫疾患、慢性炎症および癌に対する新たな治療戦略の展開を試みたい。サイトカインシグナルの負の調節因子SOCS1が大腸の免疫恒常性維持に重要であることを見いだした。TCRα欠損マウスで発症するヒト潰瘍性大腸炎類似のTh2型慢性大腸炎はSOCS1欠損により増悪化し、これがTh2型サイトカインIL-4だけでなくTh1型のIFNγやLPSのシグナル増強にも起因することがわかり、SOCS1がTh1/2双方のシグナルを制御し慢性大腸炎の発症・増悪化を抑制している事が示された^1。更にSOCS1欠損マウスとT細胞B細胞特異的SOCS1Tgマウスを交配したSOCS1KOTgマウス(T, B細胞以外の細胞でSOCS1欠損)は重篤な大腸炎を呈し、6ヶ月齢でp53の変異やβカテニンの蓄積を伴う大腸癌が高頻度に発症し、癌部位に炎症細胞浸潤とCOX2,iNOS等の発癌関連遺伝子の発現を認めた^2。これはSOCS1が大腸炎抑制因子である共に慢性炎症による発癌を抑制する新しいタイプの癌抑制遺伝であることを示唆する。また、ヒト肝癌で繊維化の程度に応じたTGFβ発現上昇とSOCS3発現低下が観察され、月刊蔵特異的SOCS3欠損マウスは薬剤誘発性の肝繊維化が増悪化し、STAT3活性化とTGFβ産生の亢進を認めた^3。

肝繊維化と肝癌発症の過程でSTAT3が直接TGFβの産生を誘導し繊維化に導き、SOCS3がそれを抑制していることが示唆された。一方、自然免疫で重要なTNFRファミリー、IL-1R/TLRファミリーのシグナル伝達因子TRAF6がT細胞で欠損すると予想外にも多臓器炎症性疾患を発症した4。TRAF6欠損T細胞は、PI3K-Akt経路が過剰に活性化し制御性T細胞による抑制がかからない。つまりエフェクターT細胞を寛容にするシグナルに対し感受性を制御する内在性機構が存在し、T細胞のTRAF6が抹消の免疫寛容維持に重要であることを示唆する。本研究は、サイトカインシグナルの抑制因子SOCSに焦点をあて、1.免疫抑制的に働く制御性の樹状細胞やT細胞の誘導とその抑制作用の分子機序を解明すること、2.炎症性サイトカインシグナルの終息機構とその破綻からもたらされる慢性炎症や発がんの仕組みを明らかにすることを目的とする。1.STAT3関連サイトカインのシグナルを抑制するSOCS3がT細胞で欠損すると、TGFβ産生が上昇し、抑制性のTh3(Foxp3+Treg)細胞の誘導が亢進した。さらにSOCS3を欠損させた樹状細胞も、樹状細胞の成熟抑制とTGFβの発現亢進により、ナイーブT細胞を選択的にTh3細胞に誘導した。SOCS3のターゲットであるSTAT3を恒常的に活性化させても同様の樹状細胞成熟化の抑制がみられた。重要な点は、抗原パルスしたSOCS3欠損樹状細胞が実際に自己免疫疾患モデルの病態発症を抑制したことである。2.STAT1/6関連サイトカインのシグナルを抑制するSOCS1が欠損すると、TCRα欠損マウスで発症するTh2型慢性大腸炎が増悪化した。これはTh2型サイトカインIL-4だけでなくTh1型のIFNγやLPSのシグナル増強にも起因することがわかり、SOCS1がTh1/2双方のシグナルを制御し慢性大腸炎の発症と増悪化を抑制している事が示された。更にT、B細胞以外の細胞でSOCS1が欠損するマウスには重篤な大腸炎と共に大腸癌が高頻度で発症し、癌部位には炎症細胞の浸潤とCOX2、iNOS等の発癌関連遺伝子の発現上昇を認めた。この炎症と発癌はIFNγに依存的であった。これらはSOCS1が大腸炎抑制因子であると共に慢性炎症による発癌を抑制する新しいタイプの癌抑制遺伝子であることを示唆する重要な知見である。
潰瘍性大腸炎発症における亜鉛の関与 : なぜ炎症性腸疾患で血中亜鉛濃度が下がるのか

本研究は炎症性腸疾患での血中亜鉛濃度低下の原因を明らかにすることによって、食事亜鉛を利用した腸炎緩和および予防へとつなげる研究基盤を確立することを目的とした。腸炎での血中亜鉛濃度の低下は、摂食量の低下に伴う亜鉛摂取量の減少や吸収不良が考えられるが、詳細な機構は不明であり、その他因子の影響も考えられる。亜鉛濃度の変動と大腸炎発症の関連も明らかにされていない。デキストラン硫酸ナトリウムによって実験的に大腸炎を誘導した動物モデルにおいて、体内での亜鉛レベルを制御している亜鉛輸送体(ZntおよびZipファミリー)発現に着目し、十二指腸、空腸、回腸、結腸といった消化管でのmRNA発現解析をした結果、一部の亜鉛輸送体が変動することが明らかになった。また、その他臓器における亜鉛含量が特徴的に変動していることが明らかになった。このことは腸疾患発症に伴い、臓器選択的に亜鉛要求性が変化した可能性を示唆しており、このことが腸疾患における血中亜鉛濃度の低下に寄与すると推察される。さらに、マクロファージ様細胞株を用いた実験において、細胞外部環境の亜鉛濃度がリポポリサッカライドへの刺激応答性および亜鉛輸送体発現に影響を及ぼすことが明らかとなった。この時、細胞内亜鉛レベルの変動も観察された。このことから、免疫細胞を取り巻く微小環境の亜鉛濃度は免疫細胞の機能性に重要な影響を与えていると考えられ、炎症性腸疾患での亜鉛の重要性が推察される。血液中の亜鉛濃度の変動を動物モデルでも再現した結果、腸管のみならず、その他臓器における亜鉛輸送体の重要性が示唆されるに至ったこと、ならびに免疫細胞での細胞内亜鉛レベルや局在の変化を見いだし、おおむね順調に進展した。より詳細なメカニズムの検討を行うことで、さらに興味深い知見が得られることが予想される。そのため、学術振興会特別研究員終了後は、外部資金等の獲得が必要である。国の難病に指定されている潰瘍性大腸炎は現在も根本治療法が見つかっていない炎症性腸疾患(|BD)の一つである。本研究はIBDにおける血中亜鉛濃度低下の原因を解明し、食事等を利用した亜鉛での腸炎緩和および予防へと展開する研究基盤を確立することを目的とした。IBD患者で観察される血中亜鉛濃度の低下は、摂食量の低下からくる亜鉛摂取量の減少や吸収不良の結果であると考えられているが、詳細な機構は不明であり、その他因子の影響も考えられる。しかしながら亜鉛濃度の変動と大腸炎発症の関連は明らかにされていない。今年度はデキストラン硫酸ナトリウムによって実験的に大腸炎を誘導し、体内の亜鉛動態および腸炎の進行を評価した結果、IBD患者と同様にデキストラン硫酸ナトリウム誘導性大腸炎においても亜鉛レベルが変動することを見いだした。これまでの申請者らの研究によって、一見特徴的な影響がみられない軽度の亜鉛欠乏レベルでも腸炎症状が悪化することが明らかとなっており、腸疾患に伴う体内の亜鉛動態の変動は腸疾患リスクと関連していると推察される。亜鉛レベルの保持は腸疾患制御に重要である可能性がある。体内での亜鉛レベルを制御している亜鉛輸送体(ZntおよびZipファミリー)発現に着目し、十二指腸、空腸、回腸、結腸といった消化管でのmRNA発現解析をした結果、一部の亜鉛輸送体が変動することを見いだした。現在、腸疾患に伴う亜鉛輸送体の変動機構を検討中である。今年度計画していたように、炎症性腸疾患患者で見られる血液中の亜鉛濃度の変動を動物モデルでも再現できることを確認し、亜鉛濃度変動に関連すると予想される因子の特定へと研究を進めており、おおむね当初の予定通りである。特定した亜鉛輸送体の機能性評価を腸疾患に関わる免疫細胞を用いて行うと共に、その細胞における亜鉛恒常性と機能性の関係を見いだす。

また、研究過程で発見された臓器中亜鉛濃度変動をより詳細に解析し、多臓器の亜鉛動態解析を実施する。より詳細なメカニズムの検討を行うことで、さらに興味深い知見が得られることが予想される。そのため、学術振興会特別研究員終了後は、外部資金等の獲得が必要である。
石綿曝露歴診断支援システムの開発

石綿関連疾患のハイリスク者をスクリーニングする際など、石綿曝露歴を評価するニーズが高まっている状況に鑑み、問診情報を基に概略的リスクを推定し、次段階の診断や追跡方法につなげる支援ツールの開発が急務である。本課題では、主に医療現場において石綿曝露が疑われる受診者への問診場面を想定し、受診者から得られる職歴等情報を基に、石綿曝露歴の評価・診断を支援するソフトウェア開発を目的とした。ただちに運用可能な完成版には至らなかったもののプロトタイプ構築を経てベータ版の構築を達成した。今後の市場ニーズや追加的予算措置等の条件次第で完成版につなげられる。【1】問診者は受診者の表現した職業・業務・曝露に関する言葉をキーワードとして入力し、自らの専門的知識を組み合わせながら系統的分類に即して職務を同定できる。石綿曝露形態や程度、石綿関連疾患リスクがフィードバックされるロジックとデータベースを備えたベータ版が構築された。本システムにより個人の職歴・居住歴・生活歴の履歴情報が時系列的に整理されリスクスコアが算出される。入力情報とリスクスコアの関連を評価する際には、問診情報の「確実性」「頻度」「濃度」等、キーワードには「関連強度」を設定できるロジックを採用した。石綿の職務曝露連関に関するデータベースは代表的職種を含めるにとどまった。【2】全国の石綿外来や石綿健診実施機関を対象に実施した質問票調査により、石綿曝露の問診の取り組みや問診ツールの使用に関する状況を明らかにした。石綿問診を医師自ら4-10分かけて実施する者が多く、石綿曝露問診票を活用している者は7割以上だが、同問診票が使いやすいと感じている者は5割以下であった(長尾・高橋ら産衛誌2008,50:145-51;成果物であることを明示)。このことから問診支援ツールとしての支援ソフトの開発にはニーズがあると考えられた。わが国における石綿ばく露の実態を明らかにする目的で、二つの異なる手法により研究を実施している。一つは個人レベルで過去から現在に至る正確な石綿ばく露評価を行うための手法を開発すること、もう一つは国などのマクロレベルで石綿ばく露の代替指標を開発することである。後者については、国民1人当たり石綿使用量という指標を数十年後の石綿疾患のリスクと組み合わせ、国際比較疫学研究に適用した(雑誌論文1,2)。前者については、様々な程度・形態の石綿ばく露が想定される個人について、長期的な医学的追跡を行う上で必須の技術と位置づけ、医学的問診場面において活用できる石綿ばく露評価システムを開発する。本年度、1)石綿ばく露問診支援システムの必要性に関するニーズ調査を郵送質問票により実施、2)同システムのコンセプトと基本仕様の設計を行った。1.石綿外来・同健診の実施施設に質問票を郵送、137施設(49.1%)より回答を得た。石綿ばく露評価について苦慮するかの質問では約30%が苦慮すると回答した。支援システムが開発された場合、「診療に役立つ」、「関心あり」、「内容次第では使いたい」との回答が50%,65%,70%を占めた。2.システム達成目的を「医療現場において石綿ばく露が疑われる受診者に対する医学的問診場面を想定し、医師等の医療従事者が、受診者から得られる職歴情報を基に石綿ばく露歴の評価・診断を支援するためのソフトウェア」と定めた。データベース(DB)概念として、I.問診情報(個人属性情報・職歴/石綿等に関する問診情報・問診履歴・リスクスコア計算)とII.辞書情報(用語コードに対応する用語名・説明文・出典情報・関連用語およびリスクスコア情報)を構成品とする基本仕様を設計した。リスク評価法として、作業別リスク分類表を作成し、時代・従事期間を考慮したマトリックス表に基づき、14のリスクレベルに分類するロジックを設計した。わが国では,平成17(2005)年に起きたアスベスト(以下,石綿)、パニックを契機として,集団および個人を対象に石綿疾患のハイリスク者をスクリーニングする(「拾い上げ」を行い,精密な検診やフォローアップを実施する)需要が高まっている。このことは,同時期に,多くの医療機関や検診機関が初めて「石綿外来」や「石綿検診窓口」を設置するに至った現象にも表れている。本研究では,今年度,二つの研究実績を達成した。【1】医療機関の石綿外来や石綿健診窓口を担当する医療専門家が,石綿曝露の問診に際して,どのように取り組み,問診票などのツールを活用し,またどのような技術的困難を抱えているか,などについて明らかにした。すなわち全国規模の質問票調査の集計結果から,職業歴は自覚症状と既往歴に並ぶ優先度の高い問診項目となっていること,石綿に関する問診を医師自らが4-10分かけて実施しているものが多い一方,3分以下や11分以上の時間をかけているものが各2割いること,石綿曝露に関する問診票を活用しているものが7割もいるにもかかわらず,塁存の問診票が使いやすいと感じているものは5割以下である,などの点を明らかにした。現在,論文にまとめ,まもなく投稿を終了できる。【2】医療機関の問診場面で,医療関係者が受診者から石綿曝露歴を正確かつ効率的に同定するだめの支援ソフトウェアの開発を最終目標に,ソフトウェア会社と共同で,システムコンセプトを確立し,システムとデータベースの基本設計を終了した。さらにテストランのための基本データの入力を終えた。

すなわち,WINDOWSパソコン上で稼働する研究用プロトタイプシステムを完成させた。今後,最終年度においてベータ版のアップクレート,システムの実用化に取り組む予定である。石綿関連疾患のハイリスク者をスクリーニングする際など、石綿曝露歴を評価するニーズが高まっている状況に鑑み、問診情報を基に概略的リスクを推定し、次段階の診断や追跡方法につなげる支援ツールの開発が急務である。本課題では、主に医療現場において石綿曝露が疑われる受診者への問診場面を想定し、受診者から得られる職歴等情報を基に、石綿曝露歴の評価・診断を支援するソフトウェア開発を目的とした。ただちに運用可能な完成版には至らなかったもののプロトタイプ構築を経てベータ版の構築を達成した。今後の市場ニーズや追加的予算措置等の条件次第で完成版につなげられる。【1】問診者は受診者の表現した職業・業務・曝露に関する言葉をキーワードとして入力し、自らの専門的知識を組み合わせながら系統的分類に即して職務を同定できる。石綿曝露形態や程度、石綿関連疾患リスクがフィードバックされるロジックとデータベースを備えたベータ版が構築された。本システムにより個人の職歴・居住歴・生活歴の履歴情報が時系列的に整理されリスクスコアが算出される。入力情報とリスクスコアの関連を評価する際には、問診情報の「確実性」「頻度」「濃度」等、キーワードには「関連強度」を設定できるロジックを採用した。石綿の職務曝露連関に関するデータベースは代表的職種を含めるにとどまった。【2】全国の石綿外来や石綿健診実施機関を対象に実施した質問票調査により、石綿曝露の問診の取り組みや問診ツールの使用に関する状況を明らかにした。石綿問診を医師自ら4-10分かけて実施する者が多く、石綿曝露問診票を活用している者は7割以上だが、同問診票が使いやすいと感じている者は5割以下であった(長尾・高橋ら産衛誌2008,50:145-51;成果物であることを明示)。このことから問診支援ツールとしての支援ソフトの開発にはニーズがあると考えられた。
N-オキシド化学による鉄センシング技術を基盤とした鉄ホメオスタシスの解明・制御

本研究は生体内鉄ホメオスタシス機構の解明と制御を目指し、種々の新たな化学ツールを開発し、これらを利用した生命科学研究を展開するものである。本年度は、高感度二価鉄イオン蛍光プローブの開発、およびハイスループットスクリーニングによる細胞内鉄変動化合物の探索研究にとりくんだ。その結果、第一世代の二価鉄イオン蛍光プローブであるRhoNox-1を大きく上回る高感度蛍光プローブ、RhoNox-4の開発に成功した。本蛍光プローブは15分で100倍の蛍光増大を示し、かつ、細胞イメージングにおいても従来のものよりも圧倒的に高感度であり、二価鉄イオンの上昇だけでなく減少する様子も再現性良く検出できることが明らかになった。次に、本蛍光プローブを用いたハイスループットスクリーニング系の構築に取り組んだ。使用プレート、コントロール化合物の選定・最適化により再現性の良い二価鉄イオンのハイスループットアッセイ系を構築することができた。このアッセイ系を使用し、東京大学創薬機構より入手した化合物ライブラリーのスクリーニングを実施したところ、細胞内鉄イオンの増減を惹起する化合物が見出された。現在、それら化合物の活性機構について評価を行なっているところである。一方、定量化型蛍光プローブについては、レシオメトリック型核局在二価鉄イオン蛍光プローブの開発に取り組んでおり、現在細胞イメージングまで達成している。しかしながら、応答速度が十分でなく現在その最適化に取り組んでいる。本来予定していた他の細胞内小器官局在型への展開が遅れているものの、今年度予定していたライブラリー化合物のスクリーニングについては順調に進んでおり、かつ、定量性を持つ蛍光プローブ群の合成は核局在型のものの開発に成功している。本研究では蛍光プローブ化合物の開発が基盤となっており、その後のスクリーニングについてはすでにノウハウを確立していることからスムーズに実施可能であると考える。スクリーニングにより得られた鉄変動化合物の作用機序の解明研究と並行し、これまでに得られている蛍光プローブを用いたさらなる化合物ライブラリースクリーニングへと展開する。また、やや遅れているプローブの合成については、中圧自動分取システムを導入して効率化をはかり、今年度中の完成を目指す。一方、鉄により活性化される化合物の開発については、ラジカル反応に加え、異なる作用機序に基づく分子の開発にも取り組む。