hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
造血幹細胞・白血病幹細胞における酸化ストレスセンサー機構

Keap1-Nrf2制御系は、生体防御系遺伝子群の誘導的発現を統括的に制御し、生体防御の中核的役割を担っている。本研究では、造血幹細胞・白血病幹細胞の幹細胞性の維持における親電子シグナル応答の意義とその感知機構を明らかにすることを目的とした。(1)Neh2-tdTomatoマウスを用いた造血幹細胞・白血病幹細胞の親電子シグナル応答の解析Neh2-tdTomatoマウスを利用して、Keap1の応答状態を1細胞レベルでモニタリングすることを可能にした。今後、白血病を自然発症するGata1.05マウス、あるいは、Pten:Mx-CreマウスとNeh2-tdTomatoマウスを交配して得られる複合変異マウス(Gata1.05:Neh2-tdTomatoマウス、Pten:Mx-Cre:Neh2-tdTomatoマウス)を用いて、白血病幹細胞の応答を調べる。(2)Keap1 C151S変異体発現マウスの造血幹細胞の解析Keap1 C151S変異体を発現するマウスにおける造血幹細胞の親電子シグナル応答を検討した。一部の親電子性物質に対する応答が低下していることがわかった。(3)親電子シグナルセンサーとしてのKeap1機能制御機構の解析Keap1が担う親電子シグナルセンサーの機能制御機構として、Keap1タンパク質の翻訳後調節を解析した。オートファジーが障害されたAtg7ノックアウトマウスにおいてKeap1タンパク質が顕著に蓄積することが観察されており、Keap1タンパク質の分解にオートファジーが関与することが明らかになった。さらに、一部の親電子性物質によるKeap1の修飾が、オートファジーによるKeap1の分解を促進することを見いだした。
食品添加物と小児期における問題行動に関する実験・疫学的研究

「子供の過激行動は、サリチル酸、着色料,着香料などの食品添加物が原因である」とのFeingold B.F.(1973年)の指摘は、未だ解明されていない。その一端を明らかにすべく、食品添加物摂取頻度調査と行動特性に関するアンケート調査およびラット脳神経細胞(B103)を用いた食品添加物の毒性評価を行い,小児期における食品添加物と問題行動の関係について検討した。その成果と問題点について報告する。(1)小中学生を対象にした生活習慣調査データを活用して、A型行動特性と食品添加物摂取頻度(インスタント食品、清涼飲料水など)の関係について解析したが、統計的に有意な結果は得られなかった。(2)ラット脳神経細胞を用いた食品添加物の細胞毒性について検討したが、微量元素について量-反応関係を認めたものの、特筆すべき反応結果は見られなかった。今後は、むしろ実験動物を用いた行動異常に関する検討が必要不可欠であると考える。(3)食品添加物1日摂取量の把握の問題として、添加物の定量は困難であること、既存の資料から換算する場合、加工食品の種類と添加物含有量のばらつきが大きいこと、摂取頻度から摂取量に換算する場合のあいまい性など解決すべき課題が山積していることが指摘された。(4)問題行動の把握については、試行錯誤の結果、調査対象の特定・選択と調査への協力・理解・承諾(インフォームド・コンセント)を得ることが困難であることがわかった。今や、一般の小中学生を対象にした調査、採血、肥満指導等においてすら、保護者の承諾を得ないと何もできない時代となっていることからも納得できる厳しい現実を思い知らされた感がある。(5)近年、我が国でもADHD(注意欠陥多動性障害)の存在が認識・注目されるようになってきたが、食生活、特に食品添加物との関連性については殆ど議論されていない。(背景・目的)アメリカのFeingold B.が、「子どもの過激行動は、サリチル酸、着色料、着香料などの食品添加物が原因である」と指摘したが、未だその明確な結論は得られていない。そこで、今年度は食品添加物摂取量調査と問題行動に関するアンケート調査およびラット脳神経細胞を用いた食品添加物の毒性評価方法の検討を行った。小児期における食品添加物と問題行動の関係については次年度検討する。(方法)小児期における添加物の摂取量の評価方法として、3種類の定量方式があるが、今回は加工食品を中心にした食品摂取頻度調査を実施した。問題行動の定義・同定および調査対象の選択については課題が多く検討中である。食品添加物の毒性評価は、脳神経細胞(ラットのneuroblastoma B103細胞)を用い、細胞増殖曲線およびトリパンブルー染色による生細胞割合を求め行った。(結果および考察)加工食品摂取頻度調査から既存の資料(食品群別添加物1日摂取量)を基に食品添加物の摂取量を換算することはできるが、その妥当性については問題が残った。加工食品の種類と添加物含有量にばらつきがあること、頻度から量に換算することに無理があることなどさらに検討を要することがわかった。問題行動については対象の選定と協力を得ることが非常に難しく、調査の目的を理解して戴いた上での食品摂取頻度調査がどこまで可能か模索している。プライバシーの問題もあるので、精神科医やケースワーカーなど問題行動の児童を扱っている現場スタッフの協力を打診している。食品添加物の毒性評価は、ラット脳神経細胞-B103細胞を用いて検討したが、食品添加物の細胞毒性について量-反応関係が認められた。細胞増殖率および生細胞割合が毒性評価指標として適当であることがわかった。また、無血清培地でも増殖可能で毒性評価に最適な細胞といえる。今後、マルチプレート法にによるLDH測定およびMTT測定についても幅広く検討していきたい。
ディスク状多座配位子を利用したモレキュラー・ボールベアリングの開発

六つの2-チアゾリル基を有するディスク状六座配位子と、三つの2-チアゾリル基を有するディスク状三座配位子、および三つのAg^+イオンからヘテロトピックなAg_3L・L'型の錯体が定量的に形成することが^1H NMR、ESI-TOF Mass測定より明らかになった。さらに、293KにおけるAg_3L・L'錯体の^1HNMRスペクトルは、六座配位子のチアゾリル基は全て等価に観測された。これは隣り合う二つのチアゾリル基がAg^+イオンに対し橋掛けして配位する3配位のAg^+中心の形成か、もしくは六座配位子の三つのチアゾリル基がAg^+イオンに配位した2配位のAg^+において六座配位子の隣り合うチアゾリル基間で配位子交換しているかのいずれかである。温度を低下させて、Ag_3L・L'錯体の^1H NMR測定を行った結果、213Kにおいて六座配位子のチアゾリル基は積分比1:1に分裂し、六座配位子のチアゾリル基は直線二配位でAg^+イオンに配位しており、隣り合うチアゾリル基間で配位子交換していることが明らかになった。配位子交換のメカニズムは、配位に関与しないチアゾリル基が回転し、隣接するAg^+イオンに配位して3配位の遷移状態を経て、結合の組み替えが起こるものと考えられる。このとき、上下の配位子の結合の組み合わせは60°ずれることから、ディスク状三座配位子から作られるAg_3L_2錯体内に見られる、結合の開裂を伴わないフリップ運動とは異なる配位子交換を介して作られる新たな回転運動を作り出すことができた。今後、配位子交換とフリップ運動を組み合わせることにより、上下のディスク状配位子が相対的に360°自由回転を行い、三つのAg^+イオンおよび上下の配位子がそれぞれボールとベアリングとして働く、分子レベルのボールベアリングの開発が可能になるものと考えられる。
高等植物のポリコーム/F-box蛋白質融合遺伝子を用いたアポミクシスの人為的制御

本研究の目的は、胚発生/胚乳形成開始のマスターキー遺伝子であるpolycomb様遺伝子によってコードされているタンパク質を、遺伝子操作により核に存在するF-boxタンパク質に認識させ、任意の時期にユビキチン化を介して速やかに分解させることで、受粉(受精)を経ないで正常な果実(種子)を得る(アポミクシスを人為的に制御する)ことができないかという考えを実験により検証することである。昨年度の解析から、1)薬剤誘導型ベクターpER8ではβ-エストラジオールによる誘導が組織の表層細胞でしか認められないこと、2)CaMV35Sプロモーター::F-box:MEA部分領域融合遺伝子では種子形成等の異常は認められなかったこと、が明らかとなった。そこで、今年度は、目的タンパク質の細胞内局在が正しく行なわれていない可能性について考え、F-boxの核局在に関する解析を進めた。CaMV35Sプロモーターを使い一過的にシロイヌナズナ細胞で発現させ、GUS遺伝子をマーカーに用いることで、以前、我々が明らかにしていたF-boxを含む領域の核局在に関する領域を更に詳しく解析した。その結果、F-boxモチーフの大部分とそのN末端側にある約20アミノ酸残基からなる領域が、シロイヌナズナ細胞での核局在に重要であることが明らかとなった。本研究期間内には当初の目的は達成できなかったが、今後、用いるF-boxタンパク質部分の検討、融合部へのリンカーの導入、用いるMEA部分領域等について検討しなければならないと考えられる。今年度は以下の実験を行った。1)薬剤誘導型ベクターpER8の有効性検討、2)F-box : MEA部分領域融合遺伝子の作成、3)発現誘導型F-box :MEA部分領域融合遺伝子を導入した形質転操シロイヌナズナ植物体作成、4)F-box : MEA部分領域融合遺伝子を構成的に発現する形質転換シロイヌナズナ植物体作成。F-boxタンパク質:GFPをマーカーに用いβ-エストラジオールによるpER8の有効性を検討したところ、薬剤処理した形質転換体シロイヌナズナでは組織の表層細胞にのみ、GFPの蛍光が認められた。この事は植物組織に於いて本薬剤浸透性が十分でない事を意味している。そこで、薬剤誘導型ベクターだけではなく、構成的な発現を行うCaMV35Sプロモーターを用いた目的の融合遺伝子コンストラクの作成と形質転換シロイヌナズナ植物体の作成を行った。このT1植物体を生活環を通して観察したが、種子形成等の異常は認められなかった。これはMEA変異体の表現型と異なる結果であり、本研究を遂行する為には、F-boxタンパク質部分、融合部へのリンカーの導入、タンパク質分解のポジティブコントロール等について検討しなければならないことを意味している。
超音波波形解析による術中異常血管識別法の開発

脳神経外科術中には、血管が病変を灌流する異常血管で凝固切断すべきか、正常脳組織を灌流し閉塞により後遺症を生ずるため温存すべきかの判断に難渋することが少なくない。異常血管を識別する手法として、術中に血液中に造影剤を流す方法が用いられることがあるが、判断の一助になるものの、正確さや簡易さの点で十分ではない。本研究では、術中に超小型超音波を血管に当てることで得られるデータを解析し、異常血管に特異的に見られる所見を特定できるか検証する。異常血管と正常血管を正しく識別する手法を開発することができれば、侵襲性が低く、安全性の高い手術が実現する可能性がある。
放線菌由来新規ニトロ化酵素の同定と芳香族ジアミン生産系の開発

昨年度同定したチロシンニトロ化酵素RufOについて、その構造情報を得るため結晶構造解析を進めた。結晶は再現性よく得られたものの、活性中心を覆うループ部分の電子密度が観測されなかった。その原因として基質であるチロシンが活性中心に結合していないことが考えられた。そこで基質との共結晶化を行うため、チロシンやニトロチロシンおよびそれらのアナログ化合物を用いて実験を継続した。しかしながら、やはり活性中心への結合およびそれに伴うループの安定化は見られなかった。次にホモログ酵素を用いた解析を進めることを考え、データベースより発見したNonomuraea solani由来のタンパク質(NsP450)を使用して研究を継続した。NsP450はRufOと比較的高い相同性を示し、rufO遺伝子破壊株にNsP450遺伝子を相補するとその表現型が回復したことから、NsP450もRufOと同じ機能を持つことを確かめた。ゲノム上でNsP450遺伝子の周辺にはrufomycinとは異なる二次代謝産物生合成遺伝子クラスター領域があることから、おそらくrufomycinとは異なるニトロチロシンを含む化合物の生合成に関与するものと思われる。続いてNsP450の結晶化条件の探索と確立を行ったのち、基質、生成物とそのアナログを用いて共結晶化を進めた。しかしRufOと同様、やはり活性中心のループ部分の電子密度は観察されなかった。結晶は得られたが活性中心の詳細な構造情報を取得するには至っておらず、反応機構の類推や基質特異性改変のためのアミノ酸残基の絞り込みができていない。RufOとNsP450について得られた構造情報を併せて考えることで、重要なアミノ酸残基を予測し、部位特異的変異導入などによって酵素活性や基質特異性がどのように変化するのかを調べていく。これまでに放線菌Streptomyces atratusのドラフトゲノム解析を行い、rufomycin生合成を担うと予想される遺伝子クラスターを取得し、その中からチロシンのニトロ化酵素の候補遺伝子rufOを発見した。今年度はrufomycin生合成遺伝子クラスターの遺伝学的解析、RufOの酵素学的解析、RufOの結晶化条件の検討に関して研究を行った。遺伝学的解析では、rufO遺伝子破壊株の作製を行い、そのrufomycin生産能を調べた。その結果、遺伝子破壊株はrufomycin生産能を失った一方で、その培地中にニトロチロシンを添加した場合、rufomycinの生産が回復することがわかった。このことから、RufOは予想通りチロシンのニトロ化酵素であり、そのニトロ化反応はrufomycinのペプチド骨格形成に先立って、遊離のチロシンを基質として行われることが強く示唆された。次に酵素学的解析では、RufO組換えタンパク質が確かにチロシンのニトロ化反応を触媒することを明らかにし、遺伝学的解析の結果が強く支持された。また基質特異性に関して検証を行った結果、RufOはチロシンに対して高い特異性を示すことを明らかにした。結晶化実験では、RufOの結晶化条件のスクリーニングを行い、再現性よく結晶化する条件を発見した。以上の結果より、RufOが予想通りチロシンをニトロ化する酵素であることを明らかにし、酵素学的に重要な知見を得ることができた。研究計画に従い、rufomycin生合成についての知見を得ることができた。また目的のチロシンニトロ化酵素RufOの取得に成功した。この結果は酵素学的に大きな成果であると考えられ、シトクロムP450酵素の新たな能力を示すことができたとともに、今後さらなる研究への波及効果が期待できる。またRufOの結晶化条件を発見し、今後の研究推進への展望も拓けている。さらに芳香族ニトロ基に関する別のアプローチとして、芳香族アミノ基を酸化的にニトロ基へと変換する放線菌由来の酵素AurFに関しても検証を重ねた。以上より、当初の研究計画以上に進展していると考える。

結晶は得られたが活性中心の詳細な構造情報を取得するには至っておらず、反応機構の類推や基質特異性改変のためのアミノ酸残基の絞り込みができていない。基本的には当初の研究計画に則って進める。結晶構造解析実験が難航した場合、RufOのホモログを用いた解析を行う必要が生じる可能性がある。RufOとNsP450について得られた構造情報を併せて考えることで、重要なアミノ酸残基を予測し、部位特異的変異導入などによって酵素活性や基質特異性がどのように変化するのかを調べていく。
新規細胞培養系とノックアウト個体を用いたメダカ精原細胞の増殖・分化機構の解析

本研究では新規に開発した精子形成の全過程(精原細胞から精子まで)を再現するメダカ細胞培養系を利用し、精子形成の制御機構の解明を目的として研究を実施した。特にleukemia inhibitory factor (LIF)の精子形成における機能に焦点を絞って研究を進めた。平成24年度の研究で、昆虫培養細胞Sf9で作製した機能的な組換えLIF蛋白質を培養系に添加する、あるいはLIFを強制発現させたメダカ精巣体細胞株をバキュロウイルスを用いた遺伝子導入法で作製し、これを細胞培養系においてフィーダー細胞として用いると精原細胞数が増加することが判った。この結果はLIFが精原細胞の増殖を促進することを示唆するが、精原細胞から精母細胞への分化がLIFによって抑制されている可能性も否定できない。平成25年度はLIFの精原細胞に対する効果をさらに詳細に解析するため、1)精原細胞を幹細胞型(タイプA)と分化型(タイプB)に区別する方法、2)標識した細胞を追跡することで培養系における細胞動態を解析する方法を検討した。その結果、1)新規に作製したゼブラフィッシュPiwi様蛋白質1に対する抗体はメダカホモログを認識してメダカ精原細胞のみを染め、さらにタイプA精原細胞をより強く染めるため、タイプAの精原細胞とタイプBの精原細胞を区別できること、2)細胞をPKH26で標識することで、その後の培養下での増殖・分化を追うことが可能であることが明らかとなった。これらの新しい実験ツールを用い、セルソーターで単離した精原細胞に富む細胞分画を様々な培養条件下で培養した結果、LIFはメダカ精原細胞の増殖・分化を制御することが明らかになった。本研究では、新規に開発した精子形成の全過程(精原細胞から精子まで)を再現するメダカ細胞培養系を利用し、精子形成の制御機構の解明を目的として研究を実施した。本年度は特にleukemia inhibitory factor (LIF)の精子形成における機能に焦点を絞って研究を進めた。機能的な組換えLIF蛋白質を昆虫培養細胞Sf9で作製し、これを培養系に添加することでメダカ精子形成におけるLIFの機能を解析した。培養系で作製された精子で自然放卵された卵を受精させるアッセイ系を用いた結果、LIFの添加によって精子形成が促進され、機能的精子が効率良く作られることが明らかになった。また、LIFを強制発現させたメダカ精巣体細胞株をバキュロウイルスを用いた遺伝子導入法で作製し、これを細胞培養系においてフィーダー細胞として用いると、精原細胞の増殖が細胞培養系でも恒常的に起こることが示された。これらのことは、少なくともin vitroにおいて、LIFは精原細胞の増殖制御に働くことが示す。LIFのin vivoでの機能を探るため、LIF mRNAのメダカ精巣における発現をin situ hybridization法で調べた。その結果、精原細胞とそれらを取り囲むセルトリ細胞でLIF mRNAが発現していることが明らかとなった。さらに、タンパク質の発現を調べるために抗体を作製し、メダカ精巣切片を免疫組織化学法で調べたところ、LIFタンパク質は精原細胞とそれらを取り囲むセルトリ細胞で発現していることが示され、mRNAの発現結果と一致することが確認された。LIF発現精原細胞をさらに詳しく同定したところ、未分化の精原細胞が分化した精原細胞よりもより強くLIFを発現していることが判った。これらの結果から、メダカ精巣において、LIFは精原細胞の増殖・分化に関わることが示された。計画していた

2研究課題のうち、「1.精原細胞の増殖と分化に対するサイトカイン(LIF・IL-11a)の機能」については、組換え蛋白質によるLIFの機能については目的を達成したが、精巣の形成・分化過程(特に精原細胞の増殖・分化過程)でのLIFの発現変化は、実験材料であるQurtメダカの発育状態が悪く、実施に至っていない。IL-11aについても研究が遅れている。「2.機能未知遺伝子の精原細胞の増殖と分化への関与」については担当予定の大学院生が体調を崩したため、研究が遅れている。計画していた2研究課題のうち、「1.精原細胞の増殖と分化に対するサイトカイン(LIF・IL-11a)の機能」については、実験材料であるQurtメダカを新たにメダカバイオリソースから入手したので、これを生育して、精巣の形成・分化過程(特に精原細胞の増殖・分化過程)でのLIFとIL-11aの発現変化を解析する。IL-11aの機能については、組換え蛋白質の作製を急ぎ、その機能を培養系で確認する。「2.機能未知遺伝子の精原細胞の増殖と分化への関与」については、担当予定の大学院生が体調を回復させて実験が可能となったため、予定していた研究を進める。研究代表者自身も研究実施に積極的に関わり、研究の遅れを取り戻す。本研究課題の遂行にあたり必要な機器や設備はすでに整備済みのため、主要な研究経費は、実験の実施に必要な消耗品費と研究成果の発表や情報収集を目的とした学会等の出張にかかる国内旅費である。本年度予算の未使用額は3月中に発注・納品した物品の支払いが完了していないために生じたものであり、予算の執行はほぼ予定どおりに行われている。
土壌メタトランスクリプトーム解析に基づく新規抗生物質生産遺伝子のスクリーニング

本研究では、キチンの添加により土壌中で生育している放線菌の抗生物質生産関連遺伝子群の発現が活性化されるという申請者が見いだした最新の知見に基づき、これまで手つかずだった培養が困難な土壌微生物に着目し、メタトランスクリプトーム解析技術等を駆使してメタゲノムから新規抗生物質生産に関与する遺伝子断片の取得を目指す。これまでの研究で、滅菌土壌で生育している放線菌Streptomyces coelicolorの抗生物質生産関連遺伝子群の発現が、キチンによって誘導されることが明らかになった。この知見の普遍性を検証することを目的に、生土壌にキチンを添加した場合に、そこに生息する土壌微生物の抗生物質生産関連遺伝子群の発現が誘導されるか否かを検討するため、土壌から直接抽出したRNA(メタトランスクリプトーム)中の抗生物質生産関連遺伝子の転写産物の検出を試みた。その結果、キチンパウダーから調整したコロイダルキチンを添加した土壌と添加しなかった土壌を2日間(48時間)及び3日間(72時間)保温した土壌からRNAを抽出し、逆転写反応でcDNAを合成、それを鋳型にして縮重PCR反応を行い、代表的な抗生物質生産関連遺伝子であるポリケタイド合成酵素遺伝子(pks)を増幅したところ、キチンを添加した2日後及び3日後の土壌からのみ増幅断片が得られた。この結果から、土壌に生息する微生物の抗生物質生産がキチンの添加により活性されたことが明らかとなった。さらに、キチン添加後48時間保温した土壌から得られたRNAから増幅したpks遺伝子のPCR産物を、大腸菌にクローニング、得られたクローンのDNA塩基配列を解析した結果、既知pks遺伝子配列に相同性を有する様々な配列バリエーションを持つ新規のpks遺伝子の部分配列であることが明らかとなった。この結果から、キチンを土壌に添加することで、土壌微生物に由来する様々な新規抗生物質関連遺伝子の発現が活性化されることが示唆された。キチン添加後2日後の土壌から抽出したRNAについて、リボソームRNAを除去しmRNA画分を濃縮したサンプルを、次世代シークエンサーを用いてメタトランスクリプトーム配列解析を行った。その結果、残念ながらキチンを添加した土壌に特異的に発現するpks産物を検出することはできなかった。そこで、縮重PCRによってキチン存在下特異的増幅してくるpks産物を次世代シークエンサーで配列解析を試みた。しかし、短い部分配列やギャップを持つpks様配列は得られるものの、機能しているpksと考えられる適当な長さを持つ配列を得ることはできなかった。おそらく縮重PCRで得られた産物のGC含量が高く、エマルジョンPCR反応がうまく進行しなかったことが原因と考えられた。そこで、全年度に引き続きキチン添加後2日間保温した土壌から得られたRNAから増幅したpks遺伝子の縮重PCR産物を、大腸菌にクローニング、得られたクローンのDNA塩基配列を解析した。結果、既知のpks遺伝子と70-80%の相同性を示す新規のpks遺伝子の部分配列を複数得ることができた。このことは、最近行き詰まっている新規抗生物質の探索研究に、これまで手つかずであった土壌中に生息する難培養微生物という新たな探索源と、土壌メタトランスクリプトームから新規抗生物質生産遺伝子群を得る手がかりとなるもので、新規の抗生物質の探索の突破口を開く研究成果である。本挑戦的萌芽研究では、新規pksの候補配列の網羅的な取得はできなかったが、今後、経常研究費等、他の研究費を用いて引き続き土壌中でキチン存在下特異的に発現が誘導される抗生物質生産遺伝子群の解析を続ける予定である。土壌微生物学今年度、土壌から直接抽出したRNA、いわゆるメタトランスクリプトームを解析することにより、放線菌Streptomyces coelicolorだけででなく、土壌で生育している様々な土壌微生物においてキチンの添加により、抗生物質生産関連遺伝子群の発現が活性化される可能性が示された。この結果は、最近行き詰まっている新規抗生物質の探索研究に、これまで手つかずであった土壌中に生息する難培養微生物という新たな探索源と、土壌メタトランスクリプトームから新規抗生物質生産遺伝子群を得るという全く新しい、抗生物質探索法を提供する可能性を示すものであり、当初の作業仮説が正しかったことが確認できた。3月には、今年度得られた上記研究成果に基づき、「抗生物質生産関連遺伝子のスクリーニング方法」と題して、メタトランスクリプトーム解析から得られた情報を利用して土壌メタゲノムから新規抗生物質生産関連遺伝子をスクリーニングする方法に関する特許を出願することができた(特願2014-042420)。今年度得られた結果に基づき、キチンを添加した土壌から大量にmRNA(土壌メタトランスクリプトーム)を抽出し、微生物mRNAの除去キットを用いてサンプル中に含まれるリボソームRNAを除去しmRNA画分を濃縮、得られたmRNAを次世代シークエンサーで配列解析を行う。次世代DNAシークエンサーを用いた配列解析で得られた配列は、既知の遺伝子配列に対してホモロジー解析を行い、相同性に基づいて分類しアノーテーションを実施、既知の抗生物質生産関連遺伝子と相同性を示す配列のバンクを作成する。

得られたバンクに含まれる配列については、その新規性・有効性を検討し、新規抗生物質生産遺伝子として有望な配列情報を抽出する。さらに、特に新規性が高いと思われる配列については、土壌メタゲノムから、抗生物質生産関連遺伝子群全長の取得を試みる。今年度得られた研究成果に基づく特許の出願を優先させたため、学会発表を行わなかったことから、旅費の使用額が極端に少なり次年度使用額が生じた。特許の出願がすんだことから、次年度は積極的に学会等で研究成果を発表すると共に、高額な試薬代が必要になるメタトランスクリプトームの配列解析に集中して支出したい。
多検体日本人口腔癌のエクソーム解析に基づく移植マウスモデルを用いた発がん機構解析

口腔扁平上皮癌(以下、OSCC)は治療や診断の開発が進んでおらず、手術療法が主であるが、これに伴う機能障害や醜形に悩まされることがしばしばあるOSCCも他のがんと同様に、遺伝子異常が発癌、進行に関わっていると考えられているが、その詳細は明らかになっていない。そのため、OSCCの遺伝子異常のプロファイルを手術で切除した標本を用いて明らかにし、その遺伝子異常がどのように関わっているのかを明らかにする。また、患者腫瘍移植マウスを用いて、OSCCの病態について解明することを目標とする。
自閉症児童に蓋然的推論等の論理的思考力を育成する算数科指導に関する一考察

帝京大学教育学部初等教育学科の中島ゼミと京都市立小学校との小大連携(京都市教育委員会との連携・協力)による研究体制を確立し、通常学級に在籍する自閉症スペクトラムと診断されている児童をはじめとするすべての児童に、蓋然的推論等の論理的思考力の育成を目指す算数か授業の構築を推進することを目的として展開されてきた。初年度(平成27年度)は、京都市立小学校との連携について京都市教育委員会の協力を得て2校(修学院第二小学校、桃山東小学校)を研究推進校として指定し、研究の実践的展開のフィールドとすることができた。併せて、5校の協力を得て、若手教員の授業観察並びに、研究課題に関する授業実践を行い、それらの記録を作成した。それらの記録に基づいて、蓋然的推論等の論理的思考力の育成にかかわる実践的課題を整理した。さらに、授業実践を通じた実践的研究と併行して、蓋然的推論等の論理的思考力の育成にかかわる理論的研究も展開し、国内外先行研究を分析・整理し、授業分析の枠組みの作成を展開した。次年度(本年度)は、初年度の研究を踏まえ、その精緻化に重点を置いて展開することとした。また、蓋然的推論等の論理的思考力については、数学的推論に関することと数学的内容にかかわることの二つに大別し、前者から帰納的推論と類推的推論を、前者からは集合の考えと関数的な考えをそれぞれ取り上げ、焦点化して研究課題に取り組むこととした。研究半ばで研究代表者の逝去という悲しい事態に遭遇したが、今年度前半では帰納的推論と関数的な考えに重点を置いた展開ができ、授業記録の作成とそれに基づく分析をした。帝京大学教育学部初等教育学科の中島ゼミと京都市立小学校(大宮小、金閣小、修学院第二小、砂川小、吉祥院小、西京極小、桃山東小)との小大連携(京都市教育委員会の協力を得ている)による研究体制を確立させ、通常学級に在籍する自閉症スペクトラムと診断されている児童をはじめとする全ての児童に「蓋然的推論等の論理的思考力」の育成を目指す算数科授業の構築を推進するものである。具体的には、京都市立修学院第二小学校、同桃山東小学校を研究推進校として位置付け、他の小学校の教員も参加して、以下の手順で研究を推進する。(1)研究推進に関わる京都市立小学校の担任は、自分の学級の自閉症スペクトラムと診断されている児童・生徒或いはその傾向の強い児童・生徒に焦点を当てて学習態度、集団との関係等の特性を明らかにする。(2)(1)の児童・生徒の数量や図形などに関する知識・技能について診断的評価を行い、算数・数学の内容に関する特性を明らかにする。(3)算数科・数学科に関する「蓋然的推論等の論理的思考力」を育成する授業設計を帝京大学教育学部初等教育学科の中島ゼミの学生(教育学演習I,II及び卒業研究I,IIに所属する学生)が創造し作成する。(4)中島ゼミの学生が作成した授業設計を基に、(1)の児童の特性や算数科の学力等を踏まえ、京都市立小学校の教員が授業を実践する。(5)実践した授業の逐語記録を中島ゼミの学生が作成し、それを基に、授業分析及び考察を行う。(6)(5)で作成した逐語記録及び授業の一考察について、小大連携の教員との合同研究会を実施する。(1)から(6)のような取組及び具体的な実践を行い、小大連携による特別支援を必要とする児童をはじめ全ての児童に「蓋然的推論等の論理的思考力」を育成することができる算数科教育の推進を目指す。以下の4点の理由により、区分(1)を選択する。(1)京都市立小学校との連携について、京都市教育委員会現教育長様の内諾を得て、京都市立修学院第二小学校、京都市立桃山東小学校を研究推進校として教育委員会から指定を受けることができた。また、同大宮小学校、金閣小学校、吉祥院小学校、砂川小学校、西京極小学校などの学校長の了解を得て、若年教員を中心に、授業を提供していただくことができている。京都市で、小大連携に参加する京都市立小学校教員を招集し、「蓋然的推論等の論理的思考力」に関する理論研修会を実施した。(2)帝京大学教育学部初等教育学科中島ゼミの学生が「蓋然的推論等の論理的思考力」について造詣を深め、それらの数学的な考え方を育成する授業設計について考え、創造し作成することができた。(3)(2)の授業設計の基づく授業を、小大連携に関わる京都市立小学校教員が実践し、帝京大学教育学部初等教育学科中島ゼミの学生による授業の逐語記録を作成することができた。

さらに、授業実践を通じた実践的研究と併行して、蓋然的推論等の論理的思考力の育成にかかわる理論的研究も展開し、国内外先行研究を分析・整理し、授業分析の枠組みの作成を展開した。次年度(本年度)は、初年度の研究を踏まえ、その精緻化に重点を置いて展開することとした。また、蓋然的推論等の論理的思考力については、数学的推論に関することと数学的内容にかかわることの二つに大別し、前者から帰納的推論と類推的推論を、前者からは集合の考えと関数的な考えをそれぞれ取り上げ、焦点化して研究課題に取り組むこととした。研究半ばで研究代表者の逝去という悲しい事態に遭遇したが、今年度前半では帰納的推論と関数的な考えに重点を置いた展開ができ、授業記録の作成とそれに基づく分析をした。今後の研究の推進方策として,以下の3点に研究の重点を置き、推進する。(1)「蓋然的推論等の論理的思考力」の育成に向け、特に、今までの蓋然的推論をはじめ、方法としての数学的な考え方及び内容としての数学的な考え方について、広げて造詣を深めるとともに、特に、以下に示すアからコの考え方の育成を図る授業設計を創造し作成する。ア帰納的推論イ類推的推論ウ演繹的推論エ統合的な考えオ発展的な考えカ一般化の考えキ特殊化の考えク関数的な考えケ集合の考えコ確率・統計の考え(2)小大連携の京都市立小学校の授業協力者の学級における「自閉症スペクトラム」と診断されている児童、或いはその傾向が強い児童のアセスメント表を作成し、生活上学習上の「困り」について明らかにし、算数科の学習における認知に関する特性について明らかにする。(3)実践された授業の逐語記録から授業の分析及び考察を深め、京都市立小学校の教員との合同研究発表会を実施する。(1)から(3)の成果をまとめ、特に(2)及び(3)についての考察を深め、紙上発表してまとめる。以下の理由で、次年度使用額が生じた。(1)逐語記録を作成するためのPCの見積額と実際に購入額に差があった。(2)実際に計画していた中華人民共和国の算数・数学の授業参観及び授業研究懇談会が中止となった。(3)小大連携による研究協議会を,京都から5名の関係教員を招いて、帝京大学で実施する予定であったが、日程上見合わせることとなった。次年度使用額については、以下のように計画する。(1)京都市と帝京大学との小大連携による研究協議会を,京都市で実施する。帝京大学生10名を京都市立小学校教員と小大連携による合同研究協議会及び研究交流会を実施し、更なる研究の推進を図る。(2)シンガポールの算数・数学教育及び自閉症スペクトラムをはじめとする児童・生徒への算数・数学教育について小中学校を視察し、授業研究の機会を設ける。
レドックス性ルテニウム化合物を用いる電解循環反応システムの開発

高原子価ルテニウム反応剤を電解系で循環させながら、種々のアルコールを酸化する反応を実用に移するための最適化の研究を行なった。まず、グルコースセトニドの酸化反応を詳細に検討した結果、pHを約10に保ち、四塩化炭素/第三ブチルアルコ-ル(9:1v/v)混合溶媒系で、電流密度を1040mA/cm^2に保ち、反応温度を2040°Cに設定し、二酸化ルテニウムを20mol%共存させて電解すると、目的の対応するウロース体が収率約90%で生成した。δ-ラクトン体の副生は、0.2%程度まで抑制することができた。この反応は、ペプチド様レニン阻害物質(KRI1314)等の構成単位でその薬理活性に重要な役割を持つα-ヒドロキシ-β-アミノアルカン酸の光学活性体の合成法の鍵工程に応用し、標的分子の簡便な製取法を開発した。つづいて、本ダブルレドックス系をハロヒドリン体の酸化に適用し、相当するα-ハロケトン体の実用的な製取法について検討した。1,3-ジクロロアセトンの合成法として、1,3ジクロロ-2-プロパノ-ルの酸化に四酸化ルテニウム/NaCl水系を用いる間接電解酸化法を適用した場合、小量のトリクロロアセトンが副生する。そこで、まずジクロロアセトンが選択的に生成する条件を詳細に検討した。電解酸化反応は、アルコール体に対し二酸化ルテニウムを2.44.8mol%用い、有機溶媒/飽和食塩水(8/12v/v)二相系で行なった。電解体件の最適化の結果、有機溶媒として酢酸エチルがよく、反応温度は05°Cに保つこと、電解セルとして、隔膜分離型が優れていることを見いだした。この条件では、ジクロロアセトンとトリクロロアセトンの生成比は96/1となり、それら生成物の電流効率98%であった。この電解反応系の実用化の観点から、基質濃度を学上げ、濃度の影響を検討したところ、40wt%までは選択性の低下がほとんど起こらなかった。ルテニウム化合物の再使用実験でも、触媒の劣化は起こらないことが確認できた。他のハロヒドリン体の酸化にも、本反応を適用したところ、好結果が得られた。本法はTCNO等の有機電子材料の中間体として広い用途を有するシクロヘキサン-1,4-ジオンの合成に適用した。シクロヘキサン-1,4-ジオールを水層側のpHは約4、電流密度は2330mA/cm^2、2相系の場合、四塩化炭素-飽和食塩水(1/2 v/v)の条件で間接電解酸化したところ、ジケトン体が收率94%、電流効率85%で生成した。これらの実験室レベルで効率よく電解酸化ができる反応条件は反応スケールを拡大しても、これまでの結果が再現できるので、大規模スケールで行なうための基礎データとなり得ることを確認している。三年間にわたる試験研究の結果、レドックス性ルテニウム化合物を用いる電解循環システムによるアルコール酸化法に関し、実用化に向けての可能性を得た。

シクロヘキサン-1,4-ジオールを水層側のpHは約4、電流密度は2330mA/cm^2、2相系の場合、四塩化炭素-飽和食塩水(1/2 v/v)の条件で間接電解酸化したところ、ジケトン体が收率94%、電流効率85%で生成した。これらの実験室レベルで効率よく電解酸化ができる反応条件は反応スケールを拡大しても、これまでの結果が再現できるので、大規模スケールで行なうための基礎データとなり得ることを確認している。三年間にわたる試験研究の結果、レドックス性ルテニウム化合物を用いる電解循環システムによるアルコール酸化法に関し、実用化に向けての可能性を得た。高原子価ルテニウムを電解系で循環再生させながら、アルコールやアミンなどを酸化する反応を実用に移すための反応条件の最適化を進めている。本年度は、Dーグルコースアセトニドを反応基質に用いて、相当するウロース体への酸化に及ぼす諸因子の影響の究明を行った。生成物は種々の医薬品、生物活性化合物のキラル合成中間体として用途は広い。しかし、分子内に酸に対して不安定官能基を有するので、反応条件に様々な制約を受け、また、対応するδーラクトン体へのオーバーオキシデーションも問題である。しかし、ルテニウム化合物/ハロゲンのレドックス系を用いる本間接電解法は、広いpH範囲で実施できるので、上記問題点の解決には有効である。詳細な条件の検討の結果、pHを約10に保ち、四塩化炭素/第三ブチルアルコール(9:1)混合溶媒系で、電流密度を1040mA/cm^2に保ち、反応温度を2040°Cに設定し、二酸化ルテニウム(20mol%)を共存させて電解すると、目的物が約90%で生成し、δーラクトン体の副生は0.3%程度まで抑制することができた。シクロヘキサンー1,4ージオールからシクロヘキサンジオン体の合成では、基質が水溶性であるため、水溶液中と、有機層ー水溶液からなる2相系の双方での電解酸化を検討した。その結果、水溶液のpHは約4、電流密度は2030mA/cm^2、2相系の場合、四塩化炭素ー飽和食塩水(1/2)の条件を用いると、ジケトン体が収率約94%、電流効率85%で生成した。二酸化ルテニウムを電子担体に用いる反応の最適化と並行して、ルテニウム化合物にビピリジンなどの配位子で化学修飾を施し、多様な原子価状態のルテニウム化合物でアルコールを選択的に酸化する研究も行った。RuCl_3、[Ru(bpy)_2(CH_2)(PPh_3)]^<2+>を臭素酸ナトリウムと共に1級アルコールを酸化し、相当するアルデヒド体の製取に成功した。Ru(VIII)/Ru(VI)-〔CI^+〕/CIからなるダブルレドックス系をハロヒドリン体の酸化に適用し、相当するα-ハロケトン体の実用的な製取法について検討した。特に、医薬および農薬ヘテロ環化合物の合成原料として幅広い用途を有する1,3-ジクロロアセトン(2)を標的化合物に選んだ。ジクロロアセトンの合成法として、1,3-ジクロロ-2-プロパノール(1)の酸化に四酸化ルテニウム/NaCl水系を用いる間接電解酸化法を適用した場合、少量のトリクロロアセトン(3)が副生する。そこで、まずジクロロアセトン(2)が選択的に生成する条件を詳細に検討した。電解酸化反応は、アルコ-ル1(15.5mmol)に対して二酸化炭素ルテニウムを2.44.8mol%用い、有機溶媒/飽和食塩水(8/12ml)2相系で行なった。有機溶媒、pH、反応温度、隔膜の有無等の因子を探り、最適条件を求めた。その結果、有機溶媒として酢酸エチルがよく、反応温度は05°Cに保つこと、電解セルとして、隔膜分離型がよいことがわかった。
中性子とX線回折法による水素結合型有機誘電物質の圧力誘起強誘電性の解明

柔らかい格子を持つ有機分子性結晶は,外部環境の変化に敏感で多彩な物性を示すが,中でも圧力は直接的に格子変化させることで新規物性を誘起させることが可能となる。本研究では,水素結合中のプロトンダイナミクスが誘電応答に重要な役割を果たす有機水素結合系圧力誘起強誘電体において,圧力下における中性子およびX線構造解析によって分子構造と水素位置を決定し,分子の自由度(配列・軌道・構造)と絡み合った相互作用を明らかにする。分子の自由度を物理的に制御し電子相を理解することは,近年急速に発展している有機エレクトロニクス研究において,物質・物性開拓のための設計指針に繋がる。
南北アメリカの砂糖と移民－グローバリゼーション・ローカリゼーションの地理学―

グローバリゼーションに伴って世界と世界の諸地域はダイナミックに変化しており、地域変化を認識し、そのメカニズムを解明することは地理学の課題である。グローバリゼーションの研究動向を概観すると、グローバルスケールにおける政治、経済、社会に焦点を当てて世界像が描かれる一方で、グローバリゼーションの影響を受けて変化する地域像は十分に解明されていない。本研究は、グローバリゼーション・ローカリゼーションの地理学の考察の枠組みを用いて、南北アメリカの砂糖と移民を研究対象とする。資本・製糖工場・原料調達・労働力に着目して製糖地域の特徴を解明するとともに、製糖地域間の関係や、グローバルな生産・消費の動向との関連性を考察する。ローカルスケールの事例研究と、砂糖をめぐるグローバルスケールの動向を関連付けて考察することにより、グローバリゼーション研究と砂糖・移民研究に新たな知見を付加することができる。今年度は、アメリカ合衆国を対象として、現地での資料収集を3回行った。すなわち、アメリカ西部のテンサイ糖地域について、ユタ州、アイダホ州、ワシントン州を対象とした資料収集、アメリカ南部のサトウキビ糖地域について、テキサス州とルイジアナ州を対象とした資料収集、グレートプレーンズのテンサイ糖地域について、コロラド州を対象とした資料収集である。研究成果の一部は、歴史地理学会大会(アメリカ合衆国ユタ州・アイダホ州におけるテンサイ糖産業と移民)及び日本地理学会春季学術大会(アメリカ合衆国におけるテンサイ糖工場の立地と移動)として発表した。また、グローバリゼーション・ローカリゼーションの考察の枠組みについては、「甘さの地域構造を探るー砂糖をめぐるグローバリゼーションとローカリゼーション」地理空間11(1)、1-17として公表した。本研究を遂行するために、現地における資料収集は中心的な研究活動である。今年度は、アメリカ西部のテンサイ糖地域について、従来の研究成果を踏まえて資料収集を行った。コロラド、ユタ、アイダホ、ワシントンの諸州においては資料収集をほぼ完了することができた。また、アメリカ南部のサトウキビ糖地域については、テキサス大学(オースチン)及びルイジアナ州立大学(バトンルージュ)の図書館・資料館で基本文献や一次資料に目を通すことができた。また、ミシシッピ川下流部ではサトウキビ糖地域の現況(サトウキビ畑と製糖工場の立地)を確認することができた。ユタ・アイダホ州のテンサイ糖産業について、またアメリカ合衆国のテンサイ糖工場の立地動向については、研究成果の一部を学会発表することができたし、グローバリゼーション・ローカリゼーションの地理学については、考え方の枠組みを論文として公表した。なお、コロラド州のグレートプレーンズのテンサイ糖産業と移民については、学会誌への投稿論文(アメリカ合衆国コロラド州サウスプラット川流域のテンサイ糖産業と移民)を執筆中であり、次年度中の公表を目指している。以上のように、アメリカ西部のテンサイ糖産業については地域像と全体像が明らかになった。今後はサトウキビ糖地域について重点的に資料収集と検討を進めるつもりである。以上から、本研究はおおむね順調に進展している。次年度は、アメリカ南部におけるサトウキビ糖産業について、本格的な資料収集を実施する計画である。特にミシシッピ川下流部を対象として、ルイジアナ州立大学図書館での資料収集を継続するとともに、製糖シーズンに現地調査を企画している。また、ハワイについては、サトウキビプランテーションと日系移民について、従来の研究成果を踏まえて検討する予定である。そのために、ハワイ大学図書館での資料収集を計画している。これらの成果を踏まえて、アメリカ南部とハワイというアメリカのサトウキビ糖地域の動態的関係を考察する。最終年度には、西インド諸島とブラジル北東部を訪問して資料収集にあたる。ブラジル北東部については1990年代に調査をした経験があり、かなりの資料を収集済みであるので、そうした資料をグローバリゼーション・ローカリゼーションの地理学の枠組みで再検討する。また、西インド諸島については、以前に訪問したキューバでの経験を踏まえつつ、ジャマイカやバルバドスを訪問して、かつて繁栄したサトウキビ糖地域について理解を深める予定である。また、西インド諸島の砂糖とアメリカやヨーロッパとの関連について、主に文献資料に基づいて考察を進めたい。以上の研究結果をまとめて、砂糖と移民のグローバルシステムの形成と動態について考察する。その際に、私がかつて提示した南北アメリカの三つの経済文化地域(北西ヨーロッパ系経済文化地域、イベリア系牧畜経済文化地域、プランテーション経済文化地域)のモデルとの関連性を意識しながら、考察を行う計画である。なお、研究成果については、学会発表や論文として逐次公開する予定である。

すなわち、アメリカ西部のテンサイ糖地域について、ユタ州、アイダホ州、ワシントン州を対象とした資料収集、アメリカ南部のサトウキビ糖地域について、テキサス州とルイジアナ州を対象とした資料収集、グレートプレーンズのテンサイ糖地域について、コロラド州を対象とした資料収集である。研究成果の一部は、歴史地理学会大会(アメリカ合衆国ユタ州・アイダホ州におけるテンサイ糖産業と移民)及び日本地理学会春季学術大会(アメリカ合衆国におけるテンサイ糖工場の立地と移動)として発表した。また、グローバリゼーション・ローカリゼーションの考察の枠組みについては、「甘さの地域構造を探るー砂糖をめぐるグローバリゼーションとローカリゼーション」地理空間11(1)、1-17として公表した。本研究を遂行するために、現地における資料収集は中心的な研究活動である。今年度は、アメリカ西部のテンサイ糖地域について、従来の研究成果を踏まえて資料収集を行った。コロラド、ユタ、アイダホ、ワシントンの諸州においては資料収集をほぼ完了することができた。また、アメリカ南部のサトウキビ糖地域については、テキサス大学(オースチン)及びルイジアナ州立大学(バトンルージュ)の図書館・資料館で基本文献や一次資料に目を通すことができた。また、ミシシッピ川下流部ではサトウキビ糖地域の現況(サトウキビ畑と製糖工場の立地)を確認することができた。ユタ・アイダホ州のテンサイ糖産業について、またアメリカ合衆国のテンサイ糖工場の立地動向については、研究成果の一部を学会発表することができたし、グローバリゼーション・ローカリゼーションの地理学については、考え方の枠組みを論文として公表した。なお、コロラド州のグレートプレーンズのテンサイ糖産業と移民については、学会誌への投稿論文(アメリカ合衆国コロラド州サウスプラット川流域のテンサイ糖産業と移民)を執筆中であり、次年度中の公表を目指している。以上のように、アメリカ西部のテンサイ糖産業については地域像と全体像が明らかになった。今後はサトウキビ糖地域について重点的に資料収集と検討を進めるつもりである。以上から、本研究はおおむね順調に進展している。次年度は、アメリカ南部におけるサトウキビ糖産業について、本格的な資料収集を実施する計画である。特にミシシッピ川下流部を対象として、ルイジアナ州立大学図書館での資料収集を継続するとともに、製糖シーズンに現地調査を企画している。また、ハワイについては、サトウキビプランテーションと日系移民について、従来の研究成果を踏まえて検討する予定である。そのために、ハワイ大学図書館での資料収集を計画している。これらの成果を踏まえて、アメリカ南部とハワイというアメリカのサトウキビ糖地域の動態的関係を考察する。最終年度には、西インド諸島とブラジル北東部を訪問して資料収集にあたる。
プラズマ技術を用いた表面形状・薬剤徐放制御による大動脈ステントグラフト材料の開発

「ステントグラフト」は,致死的な結果を招く大動脈瘤に対し瘤内への血液を遮断する役割を果たす,血管内治療には重要な医療器具である.本研究では,この医療器具の課題であるエンドリーク(動脈瘤内への血液の再流入)を抑止する方法として,プラズマ技術により「表面形状制御」および「薬剤徐放制御」を融合させ,細胞の接着・増殖を制御できる新規材料の開発を目指した.本研究により,プラズマ処理によるポリマーの表面形状制御および薬剤徐放制御が血管内皮細胞の増殖に寄与すること示した.また,bFGFを含浸させたポリマー上にa-C:H膜をパターニングすることで血管内皮細胞が増殖することを明らかにした.致死的な結果を招く大動脈瘤に対し,体に優しい治療法として,血管内手術による「ステントグラフト内挿術」が広まっている.しかしながら、留置後の血管壁とグラフトの隙間からの血液再流入(エンドリーク)により,動脈瘤が再発・破裂をすることが最大の問題点である.本研究では,プラズマ技術によるグラフト表面形状制御および薬剤徐放制御システムの融合により,血管壁とグラフトの隙間の早期創傷治癒が可能となる新規素材開発を行う.本研究では薬剤を含浸したポリマーを基礎材料に,血管細胞の接着・増殖を促進する新規材料開発を進める.ポリマー基材をプラズマ技術により処理し「ナノ・マイクロレベルでの表面形状」および「薬剤徐放特性」を制御することで,血管内皮細胞や線維芽細胞の接着・増殖を制御し,早期の創傷治癒に寄与する材料の創製を目指す.平成25年度は、申請時実験計画に基づいて以下の点を明らかにした.1)プラズマ処理に伴うナノパターニング表面が,表面の撥水性や抗血栓性にどのように影響するかを明らかにし,Diam Relat Mater, 2013;38:14-18に報告した.2) bFGFが,血管内皮細胞の増殖を促進するが,血管平滑筋細胞の過剰な増殖を惹起しないことを見いだし,J Atheroscler Thromb, 2014;21:477-485に報告した.「ステントグラフト」は,致死的な結果を招く大動脈瘤に対し瘤内への血液を遮断する役割を果たす,血管内治療には重要な医療器具である.本研究では,この医療器具の課題であるエンドリーク(動脈瘤内への血液の再流入)を抑止する方法として,プラズマ技術により「表面形状制御」および「薬剤徐放制御」を融合させ,細胞の接着・増殖を制御できる新規材料の開発を目指した.本研究により,プラズマ処理によるポリマーの表面形状制御および薬剤徐放制御が血管内皮細胞の増殖に寄与すること示した.また,bFGFを含浸させたポリマー上にa-C:H膜をパターニングすることで血管内皮細胞が増殖することを明らかにした.致死的な結果を招く大動脈瘤に対し、体に優しい治療法として、血管内手術による「ステントグラフト内挿術」が広まっている.しかしながら、留置後の血管壁とグラフトの隙間からの血液再流入(エンドリーク)により、動脈瘤が再発・破裂をすることが最大の問題点である.本研究では、プラズマ技術によるグラフト表面形状制御および薬剤徐放制御システムの融合により、血管壁とグラフトの隙間の早期創傷治癒が可能となる新規素材開発を行う.本研究では、薬剤を含浸したポリマーを基礎材料に、血管細胞の接着・増殖を促進する新規材料開発を進める.ポリマー基材をプラズマ技術により処理し「ナノ・マイクロレベルでの表面形状」および「薬剤徐放特性」を制御することで、血管内皮細胞や線維芽細胞の接着・増殖を制御し、早期の創傷治癒に寄与する材料の創製を目指す.平成24年度は、申請時実験計画に基づいて以下の3点を明らかにした.1.プラズマ処理およびイオンビーム処理によって医療材料表面のパターニングのコントロールが可能であることを確認した(論文発表).2.表面の形状および化学組成を制御したポリマー上に炭素系薄膜:ダイヤモンドライクカーボン(DLC)ナノ薄膜あるいはフッ素添加DLCを被覆することによって抗血栓性を有しかつ血管内皮細胞(ヒト臍帯静脈内皮細胞を用いて実験)の増殖性に問題ないことを確認した(論文発表).3.疑似薬剤を含浸したポリマー材料を用いてプラズマ処理を施すことによって、薬剤の徐放スピードをコントロールできることを確認した(論文発表).致死的な結果を招く大動脈瘤に対し、瘤内への血流を遮断する「ステントグラフト留置術」が体に優しい血管内治療法として広まっている。しかし「ステントグラフト留置術」には、留置後に血管壁とグラフトの隙間を通してエンドリーク(動脈瘤内への血液再流入)が発生するという課題が存在する。エンドリークにより動脈瘤が再発・破裂する危険性があるため、早期解決が望まれる。本研究では、エンドリークを抑止する方法として、グラフト材料表面への血管内皮細胞の接着・増殖促進を目指すこととする。これを実現するため、プラズマ技術により「表面形状制御」および「薬剤徐放制御」を融合させ、血管内皮細胞の接触増殖を制御できる新規材料開発に取り組む。平成26年度は、申請時実験計画に基づき、(1)リン脂質ポリマー上への非晶質炭素膜(a-C:H)のパターニング表面において、細胞増殖因子bFGF含有量の増加にともない、血管内皮細胞の増殖が促進することを明らかにし、国内学会(第37回日本バイオレオロジー学会年会:最優秀賞受賞)に報告した。本研究期間全体としての成果は、(1)プラズマ処理によるポリマーの表面形状