hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血清遊離グリセロール濃度の変動要因の解明とトリグリセライド測定の国際標準化

トリグリセライド(TG)の測定法は、遊離グリセロールを消去して測定する方法(消去法)と、遊離グリセロールもTGに含めて測定する方法(未消去法)がある。TG測定法は世界的標準化が未達成である。遊離グリセロールはTGの分解産物で、脂肪組織のTGとリポ蛋白のTGの2つに由来する。我々は、(1)空腹時の遊離グリセロールはbody mass indexが高くなるにしたがって増加すること、(2)食事により遊離グリセロールが低下すること、(3)空腹時の遊離グリセロール濃度とリポ蛋白のTG濃度には有意な関係がないことを示した。TG測定法は、リポ蛋白のTG濃度をより正確に反映するグリセロール消去法が望ましい。【背景】血清トリグリセライド(TG)は、動脈硬化の危険因子で、グリセロールに脂肪酸が3分子結合したものである。TGに結合する脂肪酸は多様で、TGの分子量は均一でない。そこで、TGをリパーゼで水解し、放出されるグリセロール量をもとにTG値を測定する。血中のグリセロールは、大部分がリポ蛋白中にTGとして存在するが、血清には少量の遊離グリセロールもある。脂肪組織のTGが分解された遊離グリセロールも血中に放出される。欧米では、遊離グリセロールもTG値に含めて測定(未消去法)するが、我が国では遊離グリセロールをあらかじめ消去してからTGを測定(消去法)する。これらの方法の妥当性の検証は不十分である。【目的】(1)採血管が未消去法と消去法のTG値に影響しないか、(2)遊離グリセロールと遊離脂肪酸が相関するか、(3)遊離グリセロールは性別や肥満度と関連するか検討した。【対象および方法】(1)同一人からヘパリンLi管とプレーン管で採血し、TG値を消去法と未消去法で比較した。(2)空腹時採血の入院患者の検体で、未消去法と消去法でTGを測定し、その差を遊離グリセロールとした。遊離脂肪酸は酵素法で測定した。(3)男女別、BMI別で、遊離グリセロール濃度を比較した。【結果】(1)未消去および消去法のTG値は、ヘパリンLi管とプレーン管で有意差はなかった。(2)遊離グリセロールと遊離脂肪酸は正相関を示した(n=53, R=0.701, p<0.0001)(3)遊離グリセロール値に、男女差はなかった。BMIが25以上の高値群では、BMIが25未満の低値群に比べて、遊離グリセロールが20%高かった。【結論】TG未消去法と消去法で測定したTG値の差から遊離グリセロールを求めることができる。空腹時遊離グリセロールは、リポ蛋白のTG量より脂肪組織のTG量を反映することが示唆された。本年度は、自動分析装置を用いてTGを未消去法と消去法で測定し、遊離グリセロールを測定する方法は確立した。その正確度を確認するために、ガスクロマトグラフィと質量分析装置を用いて、遊離グリセロール、モノアシルグリセロール、ジアシルグリセロール、トリアシルグリセロールを分離・定量する測定系を、信州大学(分担研究者の研究施設)で確立する予定であった。現在もその検討が進行中であるが、血清サンプル中に大量のコレステロールが含まれているため、これが各成分の分離を困難にしており測定系の検討に時間がかかった。健常サンプルを用いた場合には、ほぼ上記成分の分離・定量ができるめどがたっている。しかし、高脂血症の患者サンプルでも、きちんと分離できるかについて、もう少し追加検討が必要な状況である。現在は、検討予定のサンプルを採取し、輸送する準備ができている。【背景】血清トリグリセライド(TG)の測定は、我が国では遊離グリセロール(FG)を消去してから測定(消去法)するが、欧米ではFGもTG値に含めて測定(未消去法)する。日本以外のアジア各国では、消去法と未消去法の両者が使われていて、国際的な標準化は未達成である。2法の差の原因である血清FGは、リポ蛋白のTGが分解されて血清中に放出されたものと、脂肪組織のTGが分解されて血清中に放出されたものがある。さらに、食事を摂取すると脂肪組織のTG分解は抑制されるが、リポ蛋白のTG分解は亢進する。【目的】(1)入院患者でFGがBMIと関連するか、(2)健常ボランティアでFGが食事摂取で変動するか、(3)消去法と未消去法で測定した食後のTGの変動が一致するか検討した。【対象および方法】入院患者185名と健常ボランティア26名を対象とした。入院患者では空腹時採血された残余血清を、健常ボランティアでは12時間以上絶食後の空腹時と食事摂取後30分の2点での血清を用いた。TGを未消去法と消去法でTGを測定し、その差をFGとした。【結果および考察】入院患者、健常ボランティアのいずれもFGに男女差がないため、両者を一緒に解析した。入院患者をBMIで3群に分けると、BMI高値群のFGは、他の2群より有意に高かった(p<0.01, p<0.05)。食後に未消去法のTGは85%の健常者で上昇したが、未消去法では69%しか上昇しなかった。FGはほとんどの健常者で低下した。

【結論】FG値は(1)BMIと正の相関を示し、(2)食事摂取により低下する。また、(3)未消去法でTGを測定すると、食後高TG血症を見逃す可能性がある。以上より、FGを消去してから測定する方法(消去法)は、血中リポ蛋白量をより正確に反映することが示唆された。TG測定法として、消去法が望ましいと考えられる。今年度は、これまで得られた結果を国内および国外の学会で発表し、さらにこれらをまとめた論文を英文誌に投稿して受理された。また、グリセロール分画(遊離グリセロール、モノアシルグリセロール、ジアシルグリセロール、トリアシルグリセロール)を分離して定量する質量分析装置を用いた測定系を確立した(現在論文を執筆中)。さらに、遊離グリセロールをTGの未消去法と消去法の差から計算する方法では高TG血症で測定値の信頼性が低くなることがわかったため、遊離グリセロールを直接測定する系を確立した。【背景】血清トリグリセライド(TG)は、グリセロールに3つの脂肪酸がエステル結合している。しかし、血中には脂肪酸が結合していない遊離グリセロール(FG)、脂肪酸が1つ結合したモノアシルグリセロール(MAG)、2つ結合したジアシルグリセロール(DAG)も少量は存在する。日本ではFGを消去してからMAG, DAG, TGをリパーゼで水解し、分解されて放出されるグリセロール量でTGを測定する方法(消去法)が普及しているが、欧米ではFGを消去せずに測定する方法(未消去法)が普及している。本研究では、過年度までは未消去法のTG値から消去法のTG値を減じてFC濃度を計算で求めていた。しかし、計算法の正確度については検証できていない。【目的】ガスクロマトグラフィー質量分析法(GC/MS法)によるFGの測定系を確立する、GC/MS法で測定したFGとTG値との間に関係があるか明らかにする、という2点を目的とした。【対象および方法】成人健常ボランティア20名を対象とし、血清を分離した。血清にグリセロールの内部標準物質を添加し、クロロホルム/メタノールで脂質分画を抽出したのち濃縮遠心機で乾固させた。脂質をトリメチルシリル化(TMS)化し、GC/MSで定量した。【結果および考察】確立したGC/MS法によるFG値は、CV=5.8%と良好な同時再現性を示した。また、240μmol/L(TG換算で21.3 mg/dL)まで良好な直線性を認めた。健常人のFGは、52102μmol/L(TG換算で4.69.0 mg/dL)の範囲だった。消去法で測定したTGとの間には、全く相関を認めなかった。これは、血清FG値が脂肪組織由来であり、リポ蛋白由来でないことを示唆する。【結論】FGをGC/MS法で定量する測定系を確立した。今後は、未消去法と消去法の差でFGを測定する簡易法がどれほど正確かを検証する必要がある。トリグリセライド(TG)の測定法は、遊離グリセロールを消去して測定する方法(消去法)と、遊離グリセロールもTGに含めて測定する方法(未消去法)がある。TG測定法は世界的標準化が未達成である。遊離グリセロールはTGの分解産物で、脂肪組織のTGとリポ蛋白のTGの2つに由来する。我々は、(1)空腹時の遊離グリセロールはbody mass indexが高くなるにしたがって増加すること、(2)食事により遊離グリセロールが低下すること、(3)空腹時の遊離グリセロール濃度とリポ蛋白のTG濃度には有意な関係がないことを示した。TG測定法は、リポ蛋白のTG濃度をより正確に反映するグリセロール消去法が望ましい。
ケモメトリカル分光イメージング法による植物生育環境モニタリングシステムの確立

本研究では分光画像と多変量解析を組み合わせた、新しい植物・植物資源のモニタリング手法の開発を目指し、一連の実験を行うものである。前年度まではクロロフィル蛍光誘導期現象に着目し、水ストレスに対するクロロフィル蛍光誘導期現象の変化の可視化を検討し、この結果を取りまとめた。本年度は、これらを踏まえ、植物の水分状態の把握に関する新たな手法として、ハイパースペクトラルイメージングの利用および熱画像の解析を試みた。植物中の水分状態を詳細に解析するため、新たにハイパースペクトラルイメージングを導入し、葉内の含水率分布を可視化する試みを行った。ライムポトスの葉を試料として用い、これを一定時間乾燥させ、調湿した。葉の乾燥過程においてハイパースペクトラルイメージ(1000nm-2500nm)および対応する重量を測定した。ハイパースペクトラルデータ抽出された吸収スペクトルを説明変量、含水率を目的変量としてPLS回帰分析により含水率予測モデルを構築したところ、高い精度で含水率を推定可能であることが示された。この含水率予測モデルを用いて、予測含水率のマッピングを行ったところ、得られた含水率画像によって葉内における含水率分布を詳細に表現することが可能であることが示されるとともに、乾燥過程における含水率の変化が部位によって違うことが判明した。また、新たに熱画像の併用によって水ストレスを可視化するために、熱画像の時間分解画像を取得し、これに多変量解析を導入する手法を考案した。この手法を用いて、同所的に生育するストレス耐性の異なる樹種の判別を試みた。本研究は分光イメージングと、計量化学的手法を用いて植物のストレス強度や水分状態、光合成活性と言った、植物の生育状況を、非破壊的に行なうことを目的としたものである。本年度はクロロフィル蛍光誘導期現象に着目し、励起光照射開始後の蛍光強度の時間変化を可視化する手法を確立するとともに、これを用いた水ストレスの検出を主題とした。1時間の暗処理を行なったポトスに青色および赤色の励起光を照射し、クロロフィル蛍光誘導期現象を観測した。730nmに最大透過率をもつバンドパスフィルターを装着したCCDカメラによって、励起光照射開始時から20秒にわたる60枚の蛍光画像を撮影した。得られた蛍光画像の各画素における輝度の時間変化を説明変量として主成分分析を行い、主成分スコア画像を作成した。主成分分析により、蛍光強度の変化を強調して抽出することが可能であった。また、主成分分析を行なう前にスムージングおよび一次微分処理を施すことで、蛍光強度の変化速度を効果的に抽出することが可能となった。この方法を用いて、水ストレスを加えた葉と通常の葉を同時に撮影したところ、これを判別することができた。植物工場内における栽培において、生育する植物の生育状況をモニタリングし、その結果から外的環境を制御することにより、より効率的な生産システムを構築することが可能となる。本法を導入することにより、広範囲の生育状況を非接触で迅速に行なえることが期待される。本研究は分光イメージングと、計量科学的手法を用いて植物のストレス強度や水分状態、光合成活性といった、植物の生育状況を、非破壊的に行なうことを目的としたものである。昨年度に着目したクロロフィル蛍光時間分解画像の多変量解析手法をさらに詳細に検討し、水ストレス条件下の葉と健康な葉の判別を行う手法を確立した。一時間の暗処理を行なった鉢植えのポトスに青色および赤色の励起光を照射し、2枚の葉のクロロフィル蛍光誘導期現象を観測した。励起光照射開始から20秒間の連続画像を撮影し、各画素の時間変化を一方の葉は茎を切断し、水の供給を停止した。茎の切断後120時間までのクロロフィル蛍光誘導期現象を測定した。各時間に得られた蛍光時間分解画像において、各画素における輝度の時間変化を説明変量として主成分分析を行なうと、PC2スコア画像によって蛍光強度の時間変化を抽出することができる。クロロフィル蛍光の時間プロフィルは葉(個体)によってばらつきがあるものの、現画像の主成分分析によっても、ある程度以上の水ストレスを明確に検出することができることが確認された。また、茎切断直後の時間分解画像を各時間における画像から減算したところ、葉ごとの蛍光時間プロフィルのばらつきを排除することが可能となった。植物の生育環境をモニタリングし、その結果に従い外的環境を制御することでより効率的な植物生産システムを構築することができるが、本手法を用いることにより、非破壊、非接触で広範囲の植物をモニタリングすることが可能になると考えられる。

この含水率予測モデルを用いて、予測含水率のマッピングを行ったところ、得られた含水率画像によって葉内における含水率分布を詳細に表現することが可能であることが示されるとともに、乾燥過程における含水率の変化が部位によって違うことが判明した。また、新たに熱画像の併用によって水ストレスを可視化するために、熱画像の時間分解画像を取得し、これに多変量解析を導入する手法を考案した。この手法を用いて、同所的に生育するストレス耐性の異なる樹種の判別を試みた。
日独共同・大西洋トリスタンホットスポット下のマントル電気伝導度構造調査

本研究課題は、南大西洋トリスタン・ダ・クーニャホットスポットの成因ついての知見を深めるために、トリスタン・ダ・クーニャ諸島の周辺海域に海底電磁気観測網を敷設し、同域下深さ約500kmまでの3次元的な電気伝導度構造を解明することを目的とした、ドイツの研究機関(IFM-GEOMAR)との国際共同研究である。平成24年1月から約1年間、同海域に合計26点の海底電磁気観測点を展開して、天然自然の電磁場変動を観測した。機器回収後、取得したデータを解析し、電気伝導度構造を見積もるための電磁気応答関数が得られた。今後の詳細な解析により、所期の目的達成が期待される。本課題は、トリスタンホットスポット周辺海域における海底電磁気観測、取得したデータの解析および成果公表を、平成23年度から4年間において行う計画である。平成23年度は、ドイツの大型研究船R/V Maria S.Merianを用いて海底電位磁力計(OBEM)の設置を行い、観測を開始することが目標であった。計画当初、地震研究所からはOBEMを5台持ち出す予定であったが、他のプロジェクトとの調整の結果、3台プラスして8台持ち出すことが可能となり、ドイツグループと合わせて25台のOBEMを設置することができた。航海は、日程と出入港地について若干の変更があり、平成24年1月16日にナミビア・ウォルビスベイを出港、2月16日にブラジル・レシフェに入港となったが、航海中は天候にも恵まれ、すべてのOBEMを無事設置し、観測を開始することができた。またナイチンゲール島に上陸し、陸上電磁気観測点を1点設置することもできた。同時に行った海底地形調査では、トリスタン・ダ・クーニャ島の南島にこれまで知られていなかった海山を、大西洋中央海嶺の東側に小規模の海洋コアコンプレックス様の地形構造を発見した。本課題は、トリスタン・ダ・クーニャホットスポット周辺海域における海底電磁気観測、取得したデータの解析および成果公表を、平成23年度から4年間において行う計画である。海底電位磁力計(OBEM)の設置航海は、平成24年1月17日から2月16日にかけて、ドイツの大型研究船R/V Maria S. Merianを用いて行った。地震研究所からは8台のOBEMを持ち出し、IFM-GEOMARと併せて26観測点を敷設した。またナイチンゲール島にも陸上観測点を1点敷設した。回収航海は、再びR/V Maria S. Merianを用いて、平成24年12月27日から平成25年1月21日の日程で実施され、双方の研究機関が持ち出し設置した全てのOBEMとナイチンゲール島の観測装置を無事に回収した。また両航海期間中には、マルチナロービーム測深による詳細な海底地形データも取得した。平成25年度は、それぞれの研究機関において、持ち帰ったOBEMの時系列データの一次処理およびマグネトテルリック(MT)法に基づく電磁気応答関数の推定を行った。地震研究所のOBEM8台については、データはいずれも良好で、約200秒1日の周期帯で良好な電磁気応答関数を推定することができた。研究代表者の馬場と研究協力者の歌田は、IFM-GEMARの研究協力者であるDr. M. Jegenを6月16日から一週間訪問し、双方のデータ解析の進捗状況についての情報交換と、今後の解析・公表計画について打ち合わせた。ドイツ側は、解析の担い手となるポスドクの雇用計画に変更があったため、日本側に比べてデータ解析の進捗が遅れている。平成25年度中に両研究機関で解析した電磁気応答関数の確定版を交換する予定であったが、平成26年度に持ち越すことにした。この間、馬場は北西太平洋下の電気伝導度構造について研究を進め、海洋上部マントルの温度特性について議論した。この結果は、参照モデルとしてトリスタン・ダ・クーニャ海域の議論にも応用できる。平成23年度にドイツの大型研究船R/V Maria S. Merianを用いて海底電位磁力計(OBEM)を26観測点に設置し、観測を開始した。平成24年度は、これらのOBEMを回収して観測を完了することが目標であった。回収航海は、設置航海と同様R/V Maria S. Merianを用い、平成24年12月27日にナミビア・ウォルビスベイ港を出港し、平成25年1月21日に南アフリカ共和国・ケープタウン港に入港する日程で行われた。この航海で、設置していた全てのOBEMを無事回収するとともに、途中ナイチンゲール島に上陸し、陸上電磁気観測点も撤収した。また研究船に搭載されているマルチナロービームシステムを用い、データ解析時に用いる観測点近傍の海底地形データを取得した。

観測データは、船上においてポータブルハードディスクにコピーして持ち帰り、回収したOBEMと関連する機材はケープタウンより海上輸送して地震研究所に持ち帰った。その後、代表観測点の時系列データを予察的に解析したところ、各観測点で良好な電磁気応答関数を推定できる見込みが得られた。本研究課題は、トリスタン・ダ・クーニャホットスポット周辺海域における海底電磁気観測、取得したデータの解析および成果公表を、平成23年度からの4年間で行う計画である。海底電位磁力計(OBEM)の設置航海は、平成24年1月17日から2月16日にかけて、ドイツの大型研究船R/V Maria S. Merianを用いて行った。地震研究所からは8台のOBEMを持ち出し、IFM-GEOMARと合わせて26観測点を敷設した。またナイチンゲール島にも陸上観測点を1点敷設した。回収航海は、再びR/V Maria S. Merianを用いて、平成24年12月27日から平成25年1月21日の日程で実施され、双方の研究機関が持ち出し設置した全てのOBEMとナイチンゲール島の観測装置を無事に回収した。航海終了後の約2年間は、それぞれの研究機関において、持ち帰ったOBEMの時系列データの一次処理およびマグネトテルリック法に基づく電磁気応答関数の推定を行った。地震研究所のOBEM8台については、データはいずれも良好で、約200秒から1日の周期帯で電磁気応答関数を推定することができた。このうちトリスタン・ダ・クーニャ島に近い観測点に設置したOBEM3台は観測期間中に測定間隔をタイマーで切替えより短周期の電磁場変動を観測できるようにしたため、周期約50秒まで電磁気応答関数を推定することができた。ドイツ側は、ポスドクの雇用計画に変更があり、データ解析が遅れた。このため4年間の期間中に構造解析にまで進むことはできなかったが、この間、馬場は北西太平洋下の電気伝導度構造について研究を進め、海洋上部マントルの温度および組成を電磁気応答関数から制約した。この結果は、参照モデルとして、トリスタン・ダ・クーニャ海域の議論にも応用できる。本研究については引き続きドイツ側と共同で研究を継続し、所期の目的を達成する予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。海底電磁気学26年度が最終年度であるため、記入しない。ほぼ当初予定通り観測航海が実施され、準備した観測装置はすべて無事に海底に設置し、観測を開始することができた。ドイツ側は、データ解析の担い手となるポスドクの雇用計画に変更があり、大学院生が平成26年春の学位取得後にポスドクとなって詳細な解析に着手することになったため、日本側に比べて解析の進捗が遅れている。平成25年度中に両研究機関で解析した電磁気応答関数の確定版を交換する計画であったが、平成26年度に持ち越すことにした。これに伴い平成26年度初頭から開始する予定であった構造解析も、半年程度は順延せざるを得ない。当初予定に従って、平成23年度に設置した海底電位磁力計を全て回収することができた。またデータクォリティについても想定通りであることが確認できた。平成24年度は、12月27日から1月21日に予定されている航海にて前年度に設置したOBEMを回収する。データが回収され次第、電磁場変動記録の一次処理を行う。
経口投与型ナノ治療法の創出

近年、分子標的薬やタンパク製剤、ナノ粒子製剤などが次々上市され、創薬産業にパラダイムシフトが起こりつつあるものの、簡便で安全な経口投与に関する新しい方法や材料などは近年殆ど見当たらない。本研究では、高分子素材を用いて、経口投与後血中を長期滞留し、慢性疾患などにも治療効果を示すナノメディシンを開発した。我々が開発した親水鎖ポリエチレングリコールとニトロキシドラジカル(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシルTEMPO)が結合した疎水鎖から成る両親媒性ブロック共重合体は、透析法により自己集積しコアシェル型のナノ粒子(レドックスナノ粒子:RNP)を形成する。RNP内に封入されているTEMPOは抗酸化剤として機能するだけでなく、電子スピン共鳴(ESR)のプローブとしても機能する。そこで、RNPを経口投与後、血中でのESRのシグナルを確認したところ、粒子の状態ではなく、一本一本のポリマーに崩壊して、取り込まれていることが明らかとなった。これは、胃の酸性条件下で崩壊したRNPが、一本一本のブロック共重合体となり、腸から吸収したものと考えられる。またHPLCを用いて、血中タンパク質との相互作用を確認したところ、大変興味深いことに、アルブミンと相互作用しながら、血中を長期滞留していることが明らかとなった。そこで、酸化ストレスが関連する難病疾患アルツハイマー病をターゲット疾患として、老化促進モデルマウス(SAMP8)を利用し、RM経口継続投与による血液学的血液生化学的検査値の加齢変化を検討するとともに、Morris水迷路行動学習テストにより認識能評価したところ、このRNPを4週間経口投与した群において、脳内の酸化ストレス抑制、神経数増加がみられ、Morris水迷路試験などでも、健常なマウスと同等のレベルまで治癒していたことが確認された。これらのことから、経口投与可能なRNPは、慢性疾患などに有用なナノメディシンとして期待される,近年、分子標的薬やタンパク製剤、ナノ粒子製剤などが次々上市され、創薬産業にパラダイムシフトが起こりつつあるものの、簡便で安全な経口投与に関する新しい方法や材料などは近年殆ど見当たらない。これらのことから、経口投与可能なRNPは、慢性疾患などに有用なナノメディシンとして期待される,
治療薬標的遺伝子のメチル化及びCNVによる気分障害の治療抵抗性マーカーの創出

双極性障害(BP)の病態解明とリチウム(Li)治療反応性のマーカー開発のため、GSK3beta及びBDNF遺伝子のCNVとDNAメチル化の解析を行った。対象はBP患者・健康対照者、各々50名である。CNV計測はTaqMan Copy Number Assay法で、メチル化率の解析はMassARRAY法で行った。Li反応性はAlda Scaleで、評価した。BDNF遺伝子exon VI上のduplicationがBP群で有意に多く検出されたが、exon VIのpromoter上のメチル化率に有意な差はなかった。BDNF遺伝子のduplicationとLi反応性の間に、有意な関連はなかった。代表的な気分安定薬であるLithiumによる治療反応性の評価ができている双極性障害39例から研究への同意を文章にて受け、既に全例からの末梢血由来DNAを抽出しその濃度やQuality (OD260/OD280)のチェックを済ませている。同時にApplied Biosystems社のPCR primersを用いたReal-time PCRによるCNVの計測に関する予備実験を行い、計測法の細かな吟味を済ませ、双極性障害者を対象とした実験の準備を行った。既に1年目として多数の症例から同意を得てDNA抽出を済ませており、GSK3beta遺伝子上の3ヶ所のCNVの計測のための基礎実験も行っており、当初の研究計画通りの進展と考える。本年度は、昨年度に行ったGSK3betaおよびBDNF遺伝子内のCNV計測のためのPCR実験条件に従って、双極性障害(BP)患者50名(F/M 19/31,平均年齢55.5±15.0歳)と年齢及び性別をマッチさせた健康対照者50名の末梢血由来DNAを用いてCNVの解析を行った。1) GSK3beta遺伝子内のCNV解析:Intron IIを含むnsv829628内の2ヶ所及びIntron VIIを含むnsv829697内の1ヶ所のCNVを計測したが、BP患者・健康対照者の全例でコピー数は2個であった。2) BDNF遺伝子内のCNV解析:Exon IVからIntron IVを含むnsv95132内の2ヶ所及びExon IXからExon XIを含むnsv832095内の1ヶ所のCNVを計測した結果、nsv832095内のCNVは全例でコピー数2個であった。これに対してnsv95132内のCNVについては、Exon IV内のCNVでコピー数3個/2個がBP患者群で15名/35名、健康対照群で17名/33名であった。同時にExon IVからIntron IVへの部分のCNVは、BP群で8名/42名で健康対照群で13名/37名であった。BDNF遺伝子にみられたCNVの頻度は、BP患者群と健康対照群の間で有意な差はみられなかった。3) BP患者群でのCNVとLithium治療反応性の解析:BDNF遺伝子内のExon IV内及びExon IVからIntron IVへの部位でのコピー数の違いによるLithium治療反応性への効果の差を解析したが、コピー数2個群と3個群との間にAlda scaleにて評価したLithium治療反応性に有意な差はみられなかった。BP患者50名と健康者50名のGSK3beta, BDNF遺伝子内のCNV解析を終了しており、既にうつ病患者20名のDNA抽出も済ませている。同時にExon IV promoter上のメチル化解析にも着手しており、このような進捗状況から上記の評価が妥当と考える。背景および目的:双極性障害(BP)のリチウム(Li)治療反応性は症例によって異なり、反応性を予測するマーカーも未開発である。本研究ではBPを対象に、Liの標的遺伝子であるGSK3beta, BDNF遺伝子内のCNVを計測し、Li反応性の予測バイオマーカーとしての可能性を解析した。結果:BP群全例でGSK3beta遺伝子のCopy数は3ヶ所とも2個であり、BDNF遺伝子のCopy数もExon IVからIntron IVおよびExon XI内のCopy数は2個であったが、BDNF遺伝子Exon IV内のCopy数に3個の症例が5例みられた。HS群でBDNF遺伝子Exon IV内のCopy数は、全例で2個であった。BP群とHS群でのCopy数の差をカイ2乗検定で解析した結果、有意にBP群で高い結果が得られた。BP群内でのCNVの及ぼす発症年齢やLi反応性の解析では、有意な相関はみられなかった。BDNF遺伝子のPromoter IV領域のメチル化率は、特にCNV数との間に有意な差はみられなかった。考察:本研究の結果からこれまでにBPで報告のなかった、BDNF遺伝子Exon IV内のCopy数3個の症例が、有意にHS群に比べてBP群にて多いことがわかった。今後は多数例での解析を行うと同時に、異なった方法での解析としてCGHアレイを用いた研究が必要と考える。BDNF

遺伝子exon VI上のduplicationがBP群で有意に多く検出されたが、exon VIのpromoter上のメチル化率に有意な差はなかった。BDNF遺伝子のduplicationとLi反応性の間に、有意な関連はなかった。既にDNA抽出を行っている39例の患者のDNAを用いてGSK3beta遺伝子上の3ヶ所のCNVの計測を行い、リチウム治療反応性との関連を統計的に解析する。同時に双極性障害者数の一層の増大とDNA抽出を行い、多数例での解析を試みる。うつ病患者群と健康対照群を対象にBP患者群でみられたBDNF遺伝子Exon IVおよびExon IVからIntron IVへの部位のコピー数について解析し、コピー数の違いによる抗うつ薬治療反応性との関連を評価する。同時にうつ病群を対象に、コピー数の違いがおよぼすExon IV promoter上のDNAメチル化率についての解析を行う。分子精神医学
ラット背側縫線核における各神経伝達物質含有ニューロン間のシナプス関係の免疫電顕研究

この二年間の研究結果をご報告いたします。1.β-endorphin含有終末はABC-DAB-SGI法で染色にして、delta-opioid receptor含有神経細胞はABC-DAB法で染色にしての二重免疫電顕法で、β-endorphin含有終末のdelta-opioid receptor含有神経細胞へのシナプス形成を研究しました。観察されたシナプスはすべて軸索一樹状突起の形でした。シナプス外のシグナル伝達の可能性が示唆されました。2.β-endorphin含有終末はABC-DAB-SGI法で染色にして、mu-opioid receptor含有神経細胞はABC-DAB法で染色にしての二重免疫電顕法で、β-endorphin含有終末のmu-opioid receptor含有神経細胞へのシナプス形成を研究しました。観察されたシナプスは全て軸索一樹状突起の形でした。4.十年間の背側縫線核での免疫電顕の研究結果をまとめて、第二回のアジア太平洋地域国際解剖学会で特別講演の形で、講演しました。5.計画外の研究ですが、最後野でμ1-opioid受容体の微細構造レベルでの分布およびそれのシナプス関係の研究をしました。6.計画外の研究で、最後野でのGABAニューロンとカテコラミンニューロンとのお互いのシナプス関係を研究しました。7.計画外の研究で、視床下部でのneurotensin免疫陽性終末がvasopressin免疫陽性ニューロンへのシナプス形成を研究しました。この一年間の研究結果をご報告いたします。1。δ1-opioid受容体の背側縫線核での微細構造レベルでの分布およびそれのシナプス関係の研究。(1)普通のABC-DAB免疫組織反応法でも、慎重にやればレセプターの微細構造での分布の研究ができると分かりました。特に熱で壊れ易い物質の微細構造レベルの研究では包埋後の金粒子法ではできないので、なかなか貴重な経験を得られました。(2)背側縫線核で、62.4%のδ1-opioid受容体が樹状突起に存在していて、33.8%のδ1-opioid受容体が軸索の終末に存在していますが、神経細胞体では、δ1-opioid受容体は少なかった。(3)92.9%のδ1-opioid受容体免疫陽性樹状突起がシナプス後膜の所で免疫陽性で、δ1-opioid受容体はほとんどシナプスの所で働くことは分かりました。(4)δ1-opioid受容体免疫陽性終末及び樹状突起と関係しているシナプスを多数観察されまして、特に、δ1-opioid受容体免疫陽性終末がδ1-opioid受容体免疫陽性樹状突起にシナプスを形成していることも観察されました。2。μ1-opioid受容体の背側縫線核での微細構造レベルでの分布およびそれのシナプス関係の研究。(1)普通のABC-DAB免疫組織反応法でも、慎重にやればレセプターの微細構造での分布の研究ができると確認しました。(2)背側縫線核で、76.4%のμ1-opioid受容体が樹状突起に存在していて、18.9%のμl-opioid受容体が軸索の終末に存在していますが、δ1-opioid受容体と同様に、神経細胞体では、μ1-opioid受容体は少なかった。(3)70.4%のμ1-opioid受容体免疫陽性樹状突起がシナプス後膜の所で免疫陽性で、δ1-opioid受容体もほとんどシナプスの所で働くことは分かりました。(4)μ1-opioid受容体免疫陽性終末及び樹状突起と関係しているシナプスを多数観察されまして、特に、μ1-opioid受容体免疫陽性終末がμ1-opioid受容体免疫陽性

樹状突起にシナプスを形成していることも観察されました。3。Acetylcholine軸索の背側縫線核での微細構造レベルでの分布およびそれのシナプス関係の研究。(1)δ1-opioid受容体およびμ1-opioid受容体のことと違って、ほとんどのvesicular acetylcholine transporter(Acetylcholine含有を示す)免疫反応陽性物質が軸索の終末の中に存在しています。免疫反応陽性の樹状突起もあるが、数は少なかった。(2)多数の免疫反応陽性軸索の終末が免疫反応陰性の樹状突起およびそのspineにシナプスを形成していますが、細胞体にシナプスを形成することは少なかった(3)免疫反応陽性軸索終末の形成しているシナプスはほとんど対称型でした。シナプス領域も小さかった。(4)免疫反応陽性樹状突起が少ないけど、通常非対称型のシナプスを受けていました。以上、計画の通り研究の目的はすべてできました。この三種類の物質の背側縫線核での微細構造での分布が免疫電顕レベルで観察しました。これから、また、計画の通り、この三種類の物質含有のニューロンと別の物質を含むニューロンとのシナプス関係の研究へと発展したい。この二年目の研究結果をご報告いたします。1。β-endorphin含有終末はABC-DAB-SGI法で染色にして、delta-opioid receptor含有神経細胞はABC-DAB法で染色にしての二重免疫電顕法で、β-endorphin含有終末のdelta-opioid receptor含有神経細胞へのシナプスの形成を研究しました。観察されたシナプスはすべて軸索一樹状突起の形でした。シナプス外のシグナル伝達の可能性が示唆されました。2。β-endorphin含有終末はABC-DAB-SGI法で染色にして、mu-opioid receptor含有神経細胞はABC-DAB法で染色にしての二重免疫電顕法で、β-endorphin含有終末のmu-opioid receptor含有神経細胞へのシナプス形成を研究しました。4。十年間の背側縫線核での免疫電顕の研究結果をまとめて、第二回のアジア太平洋地域国際解剖学会で特別講演の形で、講演しました。5。計画外の研究ですが、最後野でのμ1-opioid受容体の微細構造レベルでの分布およびそれのシナプス関係の研究をしました。6。計画外の研究で、最後野でのGABAニューロンとカテコラミンニューロンとのお互いのシナプス関係を研究しました。7。計画外の研究で、視床下部でのneurotensin免疫陽性終末がvasopressin免疫陽性ニューロンヘのシナプス形成を研究しました。8。計画外の研究で、最後野でのangiotensinIIの微細構造レベルでの分布およびそれのシナプス関係の研究をしました。
細胞外GAPDHの細胞増殖抑制活性を利用した抗がん剤の開発

これまでに、胃がん細胞と胃の線維芽様細胞(間質細胞)を用いた共培養系で、MEK inhibitor Iにより間質細胞からGAPDHが分泌され、がん細胞の増殖を抑制することが明らかになっている。本研究では、細胞外に分泌されるGAPDHを機能分子として着目し、化合物によってGAPDHの分泌を促進することでがん細胞の増殖を抑制することを目的とした。また、GAPDHの分泌機構を解析することで、がん細胞の増殖を抑制するような新しい細胞間相互作用の機構を明らかにすることも目的としている。当該年度では、GFP融合GAPDHを遺伝子導入したHEK293細胞を作成し、化合物の評価を行った。実験に用いる細胞は胃の間質細胞が好ましいが、間質細胞は継代数に限りがあるため、最初にこのHEK293/GAPDH-GFP細胞を用いて先端モデル支援プラットフォームで配布されている標準阻害剤キットを用い、GAPDHの分泌を促進する化合物のスクリーニングを行なった。化合物処理後のconditioned mediumを用いてGFPの蛍光地を測定し、GAPDHの分泌値とした。スクリーニングの結果、コントロールと比較して2倍以上の値を示す化合物がいくつかヒットした。この中で、glucosidase I, IIの阻害剤であるDeoxynojirimycin、α-mannosidaseの阻害剤であるSwainsonineに着目した。これらの化合物の標的はゴルジ輸送に関わる分子である。さらに、Deoxynojirimycin、Swainsonineおよび、エキソサイトーシスに重要なARF1の阻害剤Exo-1を用いて、濃度依存的なGAPDHの分泌誘導を検討した。この結果、Swainsonineは活性が弱いことが分かったが、DeoxynojirimycinおよびExo-1は濃度依存的にGAPDHの分泌を促進することが分かった。これまでに、MEK inhibitor IによりGAPDHの分泌を誘導できることが分かっていたが、この他にも化合物を用いてGAPDHの分泌を誘導できることが分かった。また、本研究の計画段階から、GAPDHの分泌機構はエクソソームもしくはエキソサイトーシスが考えられたため、これらの分泌機構に関わる分子の阻害剤がヒットしたことは非常に興味深く、分泌機構の解明に向けて重要な知見が得られた。上記の通り、GAPDHの細胞外への分泌にはゴルジ輸送による分泌機構の関与が考えられる。このため、GAPDHの分泌機構の解析については、DeoxynojirimycinおよびExo-1を用いたエクソサイトーシス関連経路の変化を検討する。GAPDHの分泌についてはエクソソームによるものも考えられるため、エクソソーム分泌の阻害剤として知られるGW4869を用いた検討および化合物処理後の細胞培養上清からのエクソソームの精製、GAPDHの含有を検討する。また、GAPDHの分泌を誘導する化合物に関しては、HEK293/GAPDH-GFP細胞を用いて微生物培養液や化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを実施する。

また、GAPDHの分泌を誘導する化合物に関しては、HEK293/GAPDH-GFP細胞を用いて微生物培養液や化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを実施する。
抗酸化ビタミン・脂肪酸摂取に関する半定量食事調査法の評価研究

抗酸化ビタミン・脂肪酸摂取について、我々が開発した半定量的な食物摂取頻度調査票(FFQ)の妥当性を評価する目的で、岩手二戸、秋田横手、長野佐久、沖縄石川の4保健所管内の中年期の夫婦120世帯を対象に、年2回(2、8月)の採血、年4回(2,5,8,11月)の7日間秤量食事記録調査(DR)を実施し、各法で得られた摂取に関する情報を比較した。血液に関しては、高速液クロで血漿カロテノイド(β-、α-カロテン)を、比色計で血清アスコルビン酸を、また、血清脂肪酸をガスクロで測定した。FFQによって推定された抗酸化ビタミン摂取量とDRから計算された抗酸化ビタミン摂取量との相関係数は,エネルギー調整をした場合,男性ではカロテン,ビタミンCとも0.44で、女性では各々0.39、0.23であり、女性のビタミンCは相関が低いがほぼ妥当であると考えられた。脂肪酸摂取量についての相関は,総脂肪酸摂取量で調整した場合,男性ではEPA,DHAが各々0.47、0.46で、女性では各々0.52、0.47であり、ほぼ妥当であると考えられた。FFQによって推定された抗酸化ビタミン摂取量と生化学的指標との相関係数はエネルギー調整をした場合、男性ではβ-カロテン,α-カロテン、ビタミンCは、各々、0.19、0.36、-0.19で、女性ではそれぞれ-0.02、0.21.-0.13であり、男性のα-カロテンでは相関がみられたが,その他に良い相関はみられなかった。脂肪酸摂取量については、脂肪酸組成のEPA,DHA摂取量との相関は,各々0.47、0.41であり、ほぼ妥当であると考えられた。岩手県二戸、秋田県横手、長野県佐久、沖縄県石川の4保健所管内の中年期の夫婦127世帯253名を対象に、我々が開発した半定量食品摂取頻度調査票による調査を平成7年と8年の2月に2回実施した。現在、調査票の回答から各種栄養素の摂取量を計算するための成分表データベースとプログラムを開発中である。また、その食品摂取頻度調査票の精度を評価する目的で、同じ対象者に7日間連続の秤量法食事記録調査を平成6年の2、5、8、11月に4回行い、合計28日分の記録を収集していたが、これらのデータのコーディングを終了し、個々の栄養素摂取量を計算した。同じ対象者から、平成6年2、8月の2回採血を行い、血清を-80°Cで保存していたが、沖縄を除く3地域の対象者の検体を解凍し、高速液体クロマトグラフィーによりα-トコフェロール、レチノール、カロテノイド、(α-カロテン、β-カロテン、ルテイン、リコペン)の血中濃度の測定を終了した。カロテノイド濃度の季節変動は、地域により異なる特徴を示した。すなわち、秋田では2月より8月の値が高く、長野では8月より2月の値が高く、岩手では2月と8月で大差がないという傾向があった。一方レチノールは、いずれの地域でも明らかな季節変動はなかった。2月と8月の測定値の相関係数は、リコペンで最も低く(男0.03、女0.12)、α-トコフェロール(男0.70、女0.80)とレチノール(男0.66、女0.89)で高かった。今後、血中濃度の季節変動や地域差を考慮し、28日分の食事記録調査からの栄養素摂取量を参照しながら半定量食品頻度調査票の精度を評価する予定である。

抗酸化ビタミン・脂肪酸摂取について、我々が開発した半定量的な食物摂取頻度調査票の妥当性を評価する目的で、岩手二戸、秋田横手、長野佐久、沖縄石川の4保健所管内の中年期の夫婦世帯253名を対象に、年2回(2、8月)の採血、年4回(2,5,8,11月)の7日間秤量食事記録調査を実施し、各法で得られた摂取に関する情報を比較した。血液に関しては、高速液クロで血漿カロテノイド(β^-、α^-カロテン、ルテイン、リコペン)、レチノール、α-トコフェロールを、比色計で血清アスコルビン酸を、また、秋田と沖縄については、血清脂肪酸をガスクロで測定した。血清カロテノイド類において、秋田、沖縄では8月に、長野では2月に高いとうい明かな季節変動が認められ、カロテノイド含有食品の摂取量に季節変動がある事を示唆した。地域差は、レチノールを除き認められた。食品摂取頻度との関連は、季節・地域・性別により異なるが、にんじんとα^-、β^-カロテン、トマトとリコペンの間で相関が高かった。血清脂肪酸の絶対量(mg/dl)は、2地域ともに2月に高いという季節差を多くの脂肪酸で認めたが脂肪酸組成(%)では季節差は殆どなかった。地域差は男女共、いずれの季節でも、また、絶対量・組成共に、n-3系は秋田に多く、n-6系は沖縄に多いという特徴があった。魚の摂取頻度に性差はなかったが、地域差は顕著で、一部の魚を除いて秋田の方が高かった。また、ポーション・サイズを加味して食物摂取頻度調査票から計算したn-3系の脂肪酸摂取量(g/day)も、秋田が2倍以上高値であった。血清n-3脂肪酸との相関は、秋田男性の2月の絶対量との間に高い相関を示した。今後、成分表データベースやプログラムの開発により食物摂取頻度調査や食事記録調査からの抗酸化ビタミン・脂肪酸摂取量をより精度良く推定し、血中濃度を参照しながら判定量的食事調査法の妥当性を評価する。
偏光近接場ラマン顕微鏡による分子配向ナノ・イメージング法の開発

本研究では、光を用いて非破壊的に分子配向のナノ・イメージングを実現する新たな装置を作製し、次世代微小デバイス開発に強力なツールを提供することを目的とした。近年の電子デバイスサイズの微小化にともない、高い空間分解能で材料の“配向"を評価することが必要とされている。特に有機半導体分子は配向角によって電荷移動度が異なるため、配向分布を測定することが性能評価に必須となる。ここでは近接場光学の特徴を生かしたユニークな偏光測定とラマン分光を組み合わせることで、ナノメートルの空間分解能をもって試料分子の配向方向を詳細に決定できる手法を開発した.本研究では、光を用いて非破壊的に分子配向のナノ・イメージングを実現する新たな装置を作製し、次世代微小デバイス開発に強力なツールを提供することを目的としている。ここでは近接場光学の特徴を生かしたユニークな偏光測定とラマン分光を組み合わせることで、ナノメートルの空間分解能をもって試料分子のxyz3軸方向の完全な“配向"を高い精度で決定できる手法を開発する。本年度では以下を達成することができた(1)近接場における偏光の定量的評価近接場プローブ先端のデフォーカスイメージを取得し、そのイメージをもとに数値解析を行うことで、プローブの形状に依存する近接場の偏光成分の割合を確認する方法を開発した。この測定方法は、定量性をもって近接場における偏光状態を測定できるという点で、画期的な手法である。(2)定量的な近接場偏光ラマンイメージング偏光状態を定量的に解析した近接場プローブを用いて、カーボンナノチューブの近接場ラマン分光イメージを取得した。得られたイメージのコントラストは、理論的な予想とよい一致を示し、ここで確立した見積もりが正しいことを証明することができた。本研究では、光を用いて非破壊的に分子配向のナノ・イメージングを実現する新たな装置を作製し、次世代微小デバイス開発に強力なツールを提供することを目的としている。本年度では以下の2点を達成することができた。偏光を制御した近接場ラマン・イメージングシステムを作製試料面に平行な偏光状態(xy偏光)と垂直な偏光状態(z偏光)を実現し、かつこれらの偏光が集光点を中心に強度を持つように分布させるための偏光配置を設計し作製した。アルファ石英等の標準試料を用い集光点の近接場光学像を取得して偏光状態を評価して、システムが正しく機能していることを確認した。2プローブ先端が作る偏光状態の評価近接場光学顕微鏡は、先端が先鋭な金属プローブ先端に光電場を局在化させて自由に移動するナノ光源として機能させる。ここで形成されるナノ光源は一個のダイポールと近似することができて、その向きを評価することが定量的な偏光測定に不可欠となっている。このダイポールの配向を、デフォーカスした散乱パターンを測定することで確認することができる。本年度は、検出系の一部に小型CCDカメラとピンホールを有する光学系を導入し、測定したダイポールのパターンから配向状態を評価するプログラムを作製して、近接場における定量的偏光状態評価を初めて実現した。ここでは近接場光学顕微鏡において、プローブの偏光状態を正しく評価し、ナノスケール偏光ラマン分光を実現する手法を開発する。本年度では以下を達成することができた。(1)近接場プローブの形状と偏光状態の関係を解明励起レーザー光によって誘起される偏光状態は、近接場プローブの形状と密接な関係がある。近接場プローブ先端のデフォーカスイメージを取得し、そのイメージをもとに数値解析を行うことで、プローブ先端の作る電気双極子の方向を決定することができる。プローブの形状が球形に近いほど、入射偏光の特性を反映してダイポールの向きが変化することが分かった。一方プローブ先端形状に異方性があると、このダイポールの向きは特定の方向に偏り、入射偏光方向を乱すことがわかった。(2)偏光をコントロールした近接場偏光ラマンイメージング入射偏光の方向を空間位相変調器を用いて変化させ、偏光状態を定量的に解析した近接場プローブを用いて、カーボンナノチューブの近接場ラマン分光イメージを取得した。その結果、特定の配向を持つナノチューブを入射偏光を変化させることで選択的にイメージングすることに成功した。本研究で確立した近接場偏光制御法がうまく機能していることを証明することができた。近接場光学顕微鏡を用いて光の偏光測定を行うことで、試料の配向をナノスケールの空間分解能で測定することができて、多角的な分子イメージングが可能になる。しかし、これまで近接場光学顕微鏡を用いた偏光測定は困難とされてきた。

これは、測定に用いる金属製ナノサイズのプローブが真空蒸着によって形成されるために、先端が常に不規則な形状を持っているため、近接場光学顕微鏡によって実際に印可される偏光を定量的に評価することができなかったためである。本研究で我々は、入射光に照射されたプローブ先端を単一のダイポールとして近似し、この配向方向を評価する方法を確立した。この手法では、プローブ先端のデフォーカスイメージを測定し、結果を最小二乗法によりダイポールを特徴付ける2つの角度パラメータを決定することに成功した。実際の近接場プローブについてダイポールの向きを決定し、カーボンナノチューブを試料に近接場ラマンイメージを取得した。カーボンナノチューブのGバンドは、チューブの配向方向に強い偏光特性を示すため、偏光測定の標準試料として最適である。測定の結果、近接場光学像のコントラストは、プローブ先端の作るダイポールに強く異存していることがわかった。本手法は、光測定から分子の配向を決定するのみならず、定量的な近接場光学顕微鏡測定を可能にしたという点からも、大きなインパクトがある。本研究の成果によって、ナノスケールで分子配向を決定する強力な分析法が確立した。本研究では、光を用いて非破壊的に分子配向のナノ・イメージングを実現する新たな装置を作製し、次世代微小デバイス開発に強力なツールを提供することを目的とした。近年の電子デバイスサイズの微小化にともない、高い空間分解能で材料の“配向"を評価することが必要とされている。特に有機半導体分子は配向角によって電荷移動度が異なるため、配向分布を測定することが性能評価に必須となる。ここでは近接場光学の特徴を生かしたユニークな偏光測定とラマン分光を組み合わせることで、ナノメートルの空間分解能をもって試料分子の配向方向を詳細に決定できる手法を開発した.本研究は近接場光学顕微鏡における偏光測定法の確立を目指している。昨年度まで偏光のコントロールという観点からの考察が不足しており、装置の実用性という点で問題があったが、本年度新たに空間位相変調器を導入したことで、近接場光学顕微鏡に積極的な配向選択制を持たせることが可能になった。ここで行ったナノスケールの偏光コントロールがうまく機能していることを、標準試料であるカーボンナノチューブを用いて確認することができた。このような研究の進展により、近接場光学顕微鏡における偏光測定方法に大きな自由度が生まれ、ナノサイズの試料の配向測定可能になったので、順調な進展であると考えている。近接場ラマン顕微鏡ラマン分光をはじめとする振動分光は、大気中または溶液中において分子種の特定、分子間相互作用、配向分析を同時に行うことができ、生体高分子の高次構造解析に大きなポテンシャルを持っている。近接場ラマン顕微鏡による生体高分子の二次構造解析も、近年始まっているが、タンパク質二次構造の指標となるアミドIの振動が残基の構造によっては全く検出されないという報告もあり、近接場ラマン顕微鏡による二次構造の分析は難航している。ラマン分光の偏光測定は、分子振動エネルギー分析とは独立した物理量によって配向を決定することができるため、特定の分子振動に依存する必要がないという特長を備えている。偏光を制御した近接場ラマンイメージングを用いて、生体高分子の局所二次構造を分光学的に決定する手法を確立したい本研究は近接場光学顕微鏡における偏光測定法の確立を目指している。
高分子ナノ集合体の構造解析と解離・会合挙動の特性化

疎水性相互作用、水素結合高分子、イオン対相互作用などの強い引力相互作用が働く高分子系では、高分子集合体が形成され、その集合体の構造や解離-会合挙動が種々の物性に重大な影響を与え、同系の機能性発現に主要な役割を演じている。しかしながら、これらの高分子集合体の構造解析と解離-会合挙動の特性化の方法論は、いまだに確立していない。当該研究課題では、この進歩の遅れている高分子集合体の構造解析と解離-会合挙動の特性化の方法論の確立に取り組んできた。この目的を達成するために、できる限り多くの種類の高分子集合体系を研究対象とし、各系の集合体特性解析に共通する問題点を抽出し、それらを考慮に入れた解析理論を構築するという戦略をとった。具体的に研究を行った系は、(1)高分子リビングアニオン、(2)両末端が疎水化されたテレケリック高分子、(3)両親媒性ブロック共重合体、(4)両親媒性ランダム共重合体、(5)高分子酸と高分子塩基の混合系、(6)熱変性させた二重らせん多糖、(7)熱変性された球状タンパク質、(8)球状タンパク質-イオン性多糖混合系、および(9)π共役高分子である。(1)については星形ミセル、(2)は花形ミセルがランダムに会合した花束ミセル、(3)は球状ミセルおよびベシクル、(4)は花形ミセル、(5)(8)はランダム会合体、そして(9)については多重らせん会合体のそれぞれのモデルを用い、静的・動的光散乱、沈降平衡、蛍光、サイズ排除クロマトグラフィー、粘度、円二色性などの実験手法を利用して、構造解析および解離-会合挙動の特性化を行った。高分子ナノ集合体の機能・材料物性は、会合体構造や解離・会合の平衡および動力学に強く依存する。その詳細な構造解析法を確立する目的で、本年度は以下のテーマについて研究を行った。1.両親媒性高分子電解質の水溶液中で形成される会合体構造:両親媒性高分子電解質は、疎水性モノマーが集合して疎水性コアを形成して、ナノ集合体として水溶液中で存在する。その高分子集合体の会合数とサイズを静的・動的光散乱法の同時測定により求め、他方集合体一つ当りの疎水性コア数を時間分解蛍光測定により見積もり、それらのデータをもとに、同高分子集合体の詳細な内部構造を特性化した。具体的には、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸ナトリウムとヘキシルメタクリレートのランダム共重合体で、重合度・疎水基含量に依存して、27本の高分子鎖が集まり、15個の疎水性コアを持つ単核あるいは多核のミセルを形成し、星型あるいはランダム分岐型ポリマー様の形態をとっていることが判明した。2.低分子アミンとの複合体形成によるポリアクリル酸の分子形態変化:酸-塩基複合形成によって構築される高分子集合体の構造解析法を確立する準備段階として、水溶液中で側鎖のカルボキシル基と低分子アミンとが複合体を形成したときの、ポリアクリル酸の分子形態変化を粘度法とpH滴定により詳細に調べた。複合体形成に伴い、(イオン強度無限大においても)ポリアクリル酸の固有粘度は著しく増大し、その主な原因が複合体形成による高分子鎖の剛直化にあることをつきとめた。3.感熱応答性高分子が水溶液中で形成する巨大会合体:ポリビニルエーテル系の感熱応答性高分子が形成する巨大会合体の構造を静的・動的光散乱法の同時測定により調べ、ランダム分岐型会合体モデルにより解析した。また、そのような会合体を含む広い濃度範囲にわたる水溶液の相挙動と勢力学的性質について調べた。昨年度に引き続き、光散乱法,沈降平衡法,蛍光法,円二色性などの手法を用いて,各種の高分子ナノ集合体の構造解析および解離-会合平衡特性を行った.