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レドックス・フロー電池に用いる有機活物質の開発

高エネルギー密度の有機レドックス・フロー電池を開発するために、有機溶媒への高い溶解性を有するキノン材料を設計・合成した。この材料を用いた非水系のレドックス・フロー電池は、従来の水系レドックス・フロー電池よりも高いエネルギー密度を発現した。また、ハロゲンカチオンや芳香族化合物のラジカルカチオンを経由する電解酸化反応を開発し、アルケンの二官能基化、芳香族化合物のC-Hアミノ化へと展開した。太陽光発電・風力発電などの再生可能エネルギーの有効活用を目的とした有機レドックス・フロー電池の開発に向け、新規有機活物質の研究を行った。まず、アントラキノン、フェノチアジンを基本骨格とする有機活物質を設計・合成し、多段階の酸化還元挙動を示すことをサイクリックボルタンメトリー測定により明らかにした。また、有機溶媒を用いて充放電を行い、水系より高い電圧を得られることを明らかにした。次に、電解酸化によるハロゲン、カルコゲンのカチオンの発生・蓄積を検討した。支持塩、溶媒を検討し、高効率で発生・蓄積できる条件を探索した。室温で蓄積できる条件は見い出せていないが、低温で蓄電できる条件を見出すことができた。この知見を基に、反応開発も検討した。具体的には、カチオン前駆体をジメチルスルホキシド溶液中で低温電解酸化することで、ハロゲン、カルコゲンのカチオン種を発生・蓄積し、アルケンと反応させることで、ハロゲン、カルコゲンとジメチルスルホキシドが導入されることを見出した。その後アミンを加えることで、α位にハロゲンまたはカルコゲンが導入されたカルボニル化合物を合成できることを明らかにした。最後に、カチオン種の酸化還元の検討を行った。現在のところ、可逆な酸化還元挙動を示す化合物の創出には至っていないものの、カチオン種を経由する電解酸化反応を開発できた。具体的には、芳香族化合物を保護基のついたイミダゾールの共存下電解酸化することで、芳香環上もしくはベンジル位にイミダゾールが導入されたカチオン種を合成でき、脱保護することでイミダゾール化できることを明らかにした。以上のように、レドックス・フロー電池の有機活物質の開発を行い、基本骨格になりうる有機化合物を探索しただけでなく、そこから派生した電解反応の開発にも成功した。今後、レドックス・フロー電池の高容量化を目指す上で、重要な研究成果であると考えている。太陽光発電・風力発電などの再生可能エネルギーの有効活用を目的とした有機レドックス・フロー電池の開発に向け、キノンを中心とする有機活物質の研究を行った。有機活物質の有機溶媒への溶解度を向上させ、体積あたりの容量を向上させるために、置換基を導入したキノン誘導体を設計・合成した。サイクリックボルタンメトリー測定を行ったところ、一分子あたり二電子の酸化還元挙動を示すことがわかった。正極にキノン溶液、対極に金属リチウムを用いて、充放電試験を様々な電極、有機溶媒、支持電解質を用いて行い、良好なサイクル特性(容量、電流効率、エネルギー効率)を示す組み合わせを見出した。また、電解セルの形状も検討し、高電圧で充放電できるセルを開発した。キノンの濃度、充放電速度を変化させて充放電試験を行い、高出力化への知見を得た。最も高容量の条件では、現在実用化されているバナジウムを用いた水系のレドックス・フロー電池に匹敵する容量を実現した。電解酸化で発生・蓄積させたハロゲンのカチオンを用いた反応を検討し、DMSOで安定化されたハロゲンカチオンをアルケンと反応させてスルホニウムイオンを発生・蓄積させ、その後処理する塩基を変えることで、α-ハロカルボニル化合物、ハロヒドリン、エポキシドを作り分けられることを見出した。電解酸化による硫黄カチオンの発生・蓄積についても検討し、硫黄カチオンとカチオン前駆体との反応により、硫黄で安定化された炭素カチオンを低温条件下で発生・蓄積できることを明らかにした。また、そのカチオンを初めてNMRにより観測し、安定性、反応性を実験的に明らかにした。以上のように、レドックス・フロー電池の有機活物質の開発に加えて、電解酸化で発生・蓄積させたカチオン種を用いた反応の開発に成功した。太陽光発電・風力発電などの再生可能エネルギーの有効活用を目的とした有機レドックス・フロー電池の開発に向け、正極用および負極用の有機活物質の研究を行った。有機活物質の有機電解液への溶解度を向上させ、体積あたりの容量を向上させるために、置換基を導入した有機活物質を合成し、サイクリックボルタンメトリー測定で酸化還元特性を調べた。正極材料として開発したキノン誘導体は、一分子あたり二電子の酸化還元挙動を示した。正極にキノン溶液、負極に金属リチウムを用いたレドックス・フロー電池は、高濃度での充放電が可能で、現在実用化されているバナジウムを用いた水系のレドックス・フロー電池を上回る容量を実現した。負極材料の有機活物質の研究も様々な基質を用いて行ったが、高いサイクル特性の実現には至っていない。電解酸化で発生させた硫黄カチオンを用いた反応を検討し、硫黄カチオンとアセチレンの反応により、発生・蓄積させたチイレニウムイオンの観測と安定性を明らかにすることに成功した。また、チイレニウムイオンと求核剤との反応を検討し、様々なアルケンへと変換できることを見出した。また、我々がこれまでに開発してきた、電解酸化によりカチオン性の中間体を発生・蓄積させ、電解酸化終了後に化学変換するという手法を発展させ、芳香族化合物に第一級アルキルアミノ基を導入する反応を開発した。

以上のように、レドックス・フロー電池の有機活物質の開発に加えて、電解酸化で発生・蓄積させたカチオン種を用いた反応の開発に成功した。高エネルギー密度の有機レドックス・フロー電池を開発するために、有機溶媒への高い溶解性を有するキノン材料を設計・合成した。この材料を用いた非水系のレドックス・フロー電池は、従来の水系レドックス・フロー電池よりも高いエネルギー密度を発現した。また、ハロゲンカチオンや芳香族化合物のラジカルカチオンを経由する電解酸化反応を開発し、アルケンの二官能基化、芳香族化合物のC-Hアミノ化へと展開した。レドックス・フロー電池に用いる有機活物質としては、キノンが優れた酸化還元特性、サイクル特性を有することを明らかにし、有機活物質の欠点であった容量の向上についても、置換基の導入で改善させられることを明らかにした。また、充放電に適した電極、溶媒、支持電解質を見出すことができ、充放電セルの開発にも成功した。電解酸化で発生・蓄積させたカチオン種を用いる反応開発では、ハロゲンカチオンだけでなく、硫黄カチオンを用いた反応開発も行い、電解酸化の利点を活かした反応開発を行うことができた。有機電子移動化学レドックス・フロー電池の開発においては、さらなる高容量化、高出力化を目指し、キノンの置換基の検討、高濃度での充放電測定を行う。また、充放電中の状況を調べるために、UV、IRなどの分光学的手法を用い、キノンおよびその還元体の存在割合を実験的に明らかにする。最終的にはフロー電池を作成し、充放電測定を行う。サイクル特性を向上させることができれば、既存のレドックス・フロー電池を上回る性能を実現できると考えている。電解酸化で発生・蓄積させたカチオン種を用いる反応検討では、硫黄カチオンを中心に検討を行うが、これまでに発生・蓄積できていないカチオン種についても、その発生・蓄積と反応開発に挑戦する。レドックス・フロー電池に用いる有機活物質、特にπ共役化合物の開発においては、フェノチアジンやアントラキノンなどの可逆な酸化還元が可能な化学種を見出すことが出来た。高電圧化、高容量化については改善の余地があるので、今後の検討課題である。特に、酸化還元する骨格を小さくすること、有機溶媒への溶解度の向上することを中心に今後検討を行いたい。また、ハロゲン、カルコゲンなどの有機活物質については、低温でカチオン種を発生・蓄積できることを明らかにした。室温で発生・蓄積できる条件は見つけられていないので、今後も検討を行う。また、これらのカチオン種は有機合成においても有用な活性種であり、それらを利用した反応開発も行うことが出来た。今後も、レドックス・フロー電池として用いるだけでなく、新規なカチオン種を利用した新規反応開発も行っていきたい。カチオン種の酸化還元については、適切な活物質を見出すには至っていない。単純な芳香族化合物を中心に検討を行ったので、カチオン種を経由する新規反応へと結び付けることはできたが、今後は、ビオロゲンなど、可逆な酸化還元挙動を示すことが知られている化合物を中心に検討を行っていきたい。以上のように、レドックス・フロー電池の有機活物質の開発においては、目標の6割ほどを達成することが出来た。
国民健康保険財政における保険料（税）および補助金の決定メカニズムに関する実証分析

本研究では、財政的な困難を抱える市町村国民健康保険(以下、国保)について、その保険者である市町村に着目し、国保財政の基盤をなす保険料(税)と国庫等からの補助金の決定メカニズムを実証的に明らかにすることを目的とする。第1に、市町村国民健康保険と介護保険の比較を行った。両者はともに、主な保険者が市町村である一方、財源の内訳が大きく異なる。その結果、国保への補助金は介護保険に比べて、統計的に有意な非効率性を示した。第2に、保険料(税)決定要因として当該市町村の政治的要因を考慮し、市町村長(以下、首長)の政治的背景や議会構成を用いた分析を行った。その結果、首長の在任期間は統計的に有意であった。本研究では、財政的な困難を抱える市町村国民健康保険(以下、国保)について、その保険者である市町村に着目し、国保財政の基盤を成す保険料(税)と国庫等からの補助金の決定メカニズムを実証的に明らかにする。具体的には、1補助金が国保運営にモラルハザードを引き起こすインセンティブを与えるか、2国保保険者の保険料(税)決定に際し、隣接市町村との横並び行動をとるか、および、3保険料(税)決定に際し、首長や地方議会の構成といった政治的要因がどの程度影響するか、の3点を分析する。本研究により、これまでの国保財政の経済分析で考慮されていなかった、補助金および保険料(税)の非効率性の新たな要因を提示することが可能となる。平成24年度は前年度に引き続き、国保と介護保険とのモラルハザードに関する実証分析を行い、日本財政学会にて報告を行った。その際に討論者及びフロアから頂いたコメントを精査し、さらに分析を改善した。また、前記の分析と並行して、市町村議会の選挙結果データを国保財務データと突合し、予備的分析を行った。これについては現在も分析を続行中である。本研究では、財政的な困難を抱える市町村国民健康保険(以下、国保)について、その保険者である市町村に着目し、国保財政の基盤をなす保険料(税)と国庫等からの補助金の決定メカニズムを実証的に明らかにする。国保被保険者の所得分布を考慮すると、補助金なしには国保財政を維持できないことは明らかである一方、補助金への依存傾向が過大な利用を招いている可能性がある。そこで、本研究では第1に、補助金の投入が国保利用者に対し、(どの程度)医療サービス消費を促すかについて、同じ区市町村が保険者である介護保険との比較分析を試みた。また、市町村が保険料(税)を決定する際に、(どの程度)周辺市町村の過去の決定に依存しているか、さらには、当該および周辺市町村の首長の政治的バックグラウンドや地方議会の構成といった政治的要因が、保険料決定にどのような影響を与えているのかという点を実証的に分析してきた。平成25年度は昨年度に引き続き、国保医療費と補助金との関係について、国保と同じく保険者が市町村である介護保険と比較する研究を行った。これについては、昨年度よりデータの観測期間を拡大するとともに新たなデータを付加した分析を行い、追加的な分析を行った。その結果、より高い完成度の研究になったものと考えられる。また、今年度は昨年から手掛けている、保険料(税)と政治的要因の関係についてのデータ分析を行ってきた。これについては、現在より詳細な分析を行っている。平成23年度は第1に、市町村国民健康保険と介護保険を比較し、それらの効率性の違いが予算システムによるものであるかを検証した。23年度上半期はまず、国民健康保険の予算のうち、補助金がどのようなメカニズムで投入されるかについて調査しつつ、国民健康保険財政にかかわる先行研究を渉猟した。次に、国民健康保険および介護保険の財政データをクリーニングし、分析の準備を行った。下半期にはそれらのデータセットを用い、補助金メカニズムの違いが2つの保険間に効率性の違いを生み出しているという仮説を統計的に検証した。その結果、国民健康保険への補助金は介護保険に比べ、有意に非効率性を助長していることが明らかになった。第2に、国民健康保険の保険料決定要因として政治的要因が関わっているかを検証するためのデータ整備を行った。このデータは紙媒体で公開されているため、研究補助者を雇用して電子化を行った。これにより、市区に関する党派別議席数や首長の支持・推薦、得票率等を過去30年分利用可能となった。これは今年度以降の分析にて使用する。第3に、平成24年度に分析予定である、保険者間の空間競争を分析するフレームワークについて吟味するために、自治体間競争の文献、および、空間競争に関連する文献を渉猟した。特に自治体間競争については、tax competitionの文献を中心に吟味した。

ただ、政治経済学の文脈で地方自治体の競争を取り上げた分析は、私の調査した限りでは多くなかったため、今後も文献渉猟を継続する。本研究では、財政的な困難を抱える市町村国民健康保険(以下、国保)について、その保険者である市町村に着目し、国保財政の基盤をなす保険料(税)と国庫等からの補助金の決定メカニズムを実証的に明らかにする。本年度は、昨年度に引き続き、保険料(税)の決定要因には、被保険者の利用と負担以外に、当該地域の政治的要因が働いているのではないかという点の検証を行った。具体的には、市町村議会の構成や首長の政治的背景が保険料(税)にどう影響しているかという点について分析を行った。都道府県レベルの首長あるいは議会が財政運営に及ぼす影響を分析した研究蓄積は多いものの、市町村単位での分析はほぼ見ない。国保財政運営は主に市町村であることから、本研究に直接繋がる先行研究はほぼないと言える。保険料(税)データとしては、2005年および2010年の国民健康保険財務データ、および、同年の全国首長名簿をリンケージしたものを用いた。保険料(税)を構成する、所得割、資産割、均等割、平等割のうち、所得割と資産割の和を応能割、均等割と平等割の和を応益割とし、応能割と応益割の比を被説明変数とした。説明変数としては、首長の支持および推薦政党、首長在任期間、議会における政党別議席保有割合等を用い、当該市町村の所得、高齢化率等をコントロール変数として用いた。これらを用いた回帰分析の結果、首長の支持および推薦政党、議会における政党別議席保有割合については有意でなく、首長在任期間については正で有意となった。政党に関する変数が有意でないのは、1つには政党の意味が国政とは異なることが考えられる。応用計量経済学当初の予定は以下のとおりである。まず平成23年度に、国庫等補助金によるモラルハザードの実証分析(研究テーマ1)を行う。平成24年度は、国保保険料(税)の決定に関する隣接市町村の横並び意識に関する実証分析(研究テーマ2)を行う。平成25年度は、国保保険料(税)決定に関する政治的要因(研究テーマ3)を分析する。首長や議会の政治的背景を数量化し、保険料(税)との因果関係を推定する。現在までの進捗として、研究テーマ1については1年目におおよそ進めることができ、今年度の学会発表におけるコメントをもとに、より精緻な分析を現在進めている。これについてはおおよそ予定通りの進捗であるといえる。研究テーマ2および3については、取り組む順序を逆にしている。これは、テーマ2の関連文献収集により多くの時間を割く必要があると判断したこと、および、地方自治体の首長および議会の議席数データが早い段階で分析可能な形になったため、テーマ3を優先できる状況となったことによる。つまり、分析順序は変わったものの、全体としての進捗に大きな影響はないと思われる。国保と介護保険の比較については、おおよその目標には達したものの、保険料(税)と政治的要因との関係については次年度での課題としている。当初計画ではすでに終了しているものであったが、因果効果の推定フレームワークの設定に関して想定外の時間がかかっている。平成23年度はおおむね予定通りの進行であった。
プレセラミック物質を用いた窒化アルミニウム-窒化チタン固溶体の合成

窒化チタン前駆体と窒化アルミニウム前駆体の可溶性を利用して、blend法により窒化チタン・窒化アルミニウムコンポジット(Ti-Al-N)前駆体を合成し、その前駆体の熱分解過程について検討した。TiN前駆体はTi(NMe_2)_4とMeHNCH_2CH_2NHMeのアミン交換反応により合成したTi-N結合を有する可溶性オリゴマー、AIN前駆体は可溶性カゴ型化合物(HAINPr^i)_mであった。Ti-AI-N前駆体中のTi : AI比が約1:2、2:1及び5:1になるようにTiN前駆体とAIN前駆体をベンゼンに溶解し、室温で撹拌後ベンゼンを除去することでTi-AI-N前駆体を得た。IR及び^1H NMR分析により、Ti-AI-N前駆体にはTi-N-AI結合がほとんど存在していないと考えられた。いずれのTi-AI-N前駆体においても、NH_3-N_2雰囲気下で熱分解したところ、褐色固体が得られた。前駆体の収率は全て約30%で、理論収率と近い値が得られた。さらに、焼成物のTi : AI比もTi-AI-N前駆体のTi : AI比とほぼ一致していた。Ti : AI=5:1前駆体から得られた焼成物のXRDパターンでは岩塩型化合物の回折線のみが観測された。Ti : Al=2:1前駆体を熱分解したところ、岩塩型化合物に加え2H-ウルツ鉱型AINが結晶相として得られた。また、Ti : AI=1:2前駆体を熱分解したところ、2H-ウルツ鉱型AINと岩塩型化合物からなるセラミックコンポジットが生成した。焼成物の格子定数及び組成分析から、これらの岩塩型化合物はTi(N,C,O)固溶体であると考えられ、格子定数から判断するとTi-AI-N系固溶体生成の可能性は低いものと考えられた。SEM観察により、いずれの焼成物も主に20-40nmの直径の粒子から構成されていることが分かった。平成10年度は計画に基づき前駆体の合成を中心に研究を展開し、(Al,Ti)N前駆体の合成およびその構造やセラミックスへの変換の検討を行った。1) AIN前駆体及びTiN前駆体の合成C_6H_6に溶解させた前駆体(I)と前駆体(II)をAI:Ti比が約1:5となるように混合し、(AI,Ti)N混合前駆体を合成した。得られた前駆体は暗褐色を呈した高粘性液体であり、C_6H_6に可溶であった。^1H-NMRおよびIR分析により、(AI,Ti)N混合前駆体は前駆体(I)と前駆体(II)の混合物であると考えられた。得られた(AI,Ti)N混合前駆体をHe雰囲気下において熱処理したところ、38%の収率でセラミックスに変換されたことが示された。また、TG分析から100400°Cの範囲で緩やかに重量減少したことから(AI,Ti)N混合前駆体は熱分解中に効率よく重合したと考えられ、前駆体として有用であることが示された。昨年度は、Al:Ti=1:5の比で前駆体合成を行い、この手法の妥当性を証明した。

そこで本年度はAl:Ti=2:1、1:2で合成を行ったところ、非常に粘性の高い液体が得られた。IRとNMRの結果から、Al:Ti=1:5の試料同様にTi-Al-N結合はほとんど形成されていないことが明らかとなった。管状炉を用いて前駆体をNH_3-N_2雰囲気下(NH_3雰囲気下で600°Cで3時間熱処理後N_2雰囲気下1350°Cで8時間再熱処理)で熱分解したところ、いずれの試料(Al:Ti=1:5、1:2、2:1)も30%前後の収率でセラミックスへ変換された。前駆体と生成物の組成分析の結果、4.18.0%のTiと7.912.3%のAlが熱分解中に失われており、両金属の損失量はAl/Ti比の増加とともに増加した。また、約35%の炭素と酸素がいずれの試料からも検出された。X線回析の結果では、2:1の試料ではA1Nが、1:2と1:5の試料ではA1NとTi(N,C,O)相が見い出された。2:1の試料中のA1Nの格子定数はa=0.3111nm、c=0.4976nmであり、A1NへのTiNの固溶は起こっていないものと推定された。一方、Ti(N,C,O)相の格子定数はa=0.42430.4246nmであり、TiNの値(a=0.4242nm)と近いものであった。SEM観察の結果、いずれの試料でも主に2040nmの粒子が観察された。
1930－50年代ソ連および日本における物理学をめぐる哲学議論

1940年代日本における技術論--技術とはどういう性格をもつものかという論点をめぐる--論争を、従来は知られていなかった当時の論者の論考を渉猟・精読しつつ、再構成する作業を行った。1930年代に日本の技術論論争はマルクス主義に傾倒していた論者たちの間でマルクス主義の概念装置を用いて行われており、戦後もこの傾向が引き継がれていたが、言論弾圧が苛烈化した1930年代後半から終戦までの時期の技術論論争史はよく調べられてこなかった。代表的論者の一人である相川春喜に着目することで、かつてマルクス主義に傾倒し「転向」した知識人の一部が、戦時下の日本でもてはやされた反機械論、全体論の観点--これはマルクス主義の基本的観点と相反するものではない--を技術論の中に持ち込むことで、従来の論争を換骨奪胎しつつ、また当時の状況下で要請されるような理論的装置を用いつつ、高度な言論活動を維持しようとしていたことが明らかになった。また、当時の相川の議論は高名な物理学者である武谷三男との討論を通じて一面においては鍛えられたものでもあり、これを精読することは戦後の武谷の技術論を再検討するうえでも役立つものである。こうした成果は2月、東京工業大学において開かれたセミナーの席上で口頭発表され、現在学会報告・論文化の準備を進めている。また、ソ連と日本との科学哲学分野における知的交流についても若干の調査を行った。日本の物理学者坂田昌一が、最晩年(1960年代末)にソ連の科学哲学者オメリャノフスキーの慫憩に応じて素粒子論の哲学的問題に関する論考を執筆していたことが明らかになった。ロシア語で発表された同論考を訳とともに日本人読者に紹介する準備を進めている。ソ連における物理学をめぐる哲学論争についてロシア史研究会年会において発表し、この内容を英語の論考にまとめ科学史の学術雑誌に投稿した。現在、査読結果に応じた修正を行ってしいる。論文の公刊は果たせなかったものの、日本、ソ連のそれぞれについて、資料調査に基づき、ひとつずつ論文を執筆している。引き続き日本、ソ連双方の史料に基づく歴史の再構成に邁進する。ソ連物理学論争史についての英語投稿論文を査読コメントに基づき修正し、公刊し、国際的に自らの研究成果を知らしめる。日本技術論論争史についても、日本語・英語の双方で論文を公刊する(今年夏に行われる国際学会ではこのテーマで発表する予定)。研究課題のうち、ソ連に関する部分の研究を推し進めた。モスクワに長期滞在し、図書館・文書館資料を調査しつつ、前年に執筆完成させた博士論文を補強するため、スターリン時代のソ連物理学哲学論争に関わる社会史的側面について考察した。具体的には、たとえば、ロシア科学アカデミー文書館に所収されている、ソヴィエト物理学の父とも呼ばれる物理学者・科学研究機関組織者であったアブラム・ヨッフェの個人ファイルを調べ、彼の社会的活動-哲学論争への関わりも含めた-について調査している。また、ロシア人科学史家との交流も深化させた。特に、研究分野を近しくする、ロシア科学アカデミー自然科学史・技術史研究所の物理学史セクター長、ヴラディーミル・ヴィズギン博士と、自らの研究課題に関する見解-物理学哲学論争史を、イデオローグによる物理学者集団への単なる抑圧と見ることから離れて、その積極的・哲学的側面を摘出するべきであるという-について討論を重ねている。同様の見解を、11月に行われた同研究所の年会において口頭発表し、これは出席した物理学史家たちの間で活発な議論を引き起こした。同様の発表を、12月、日本においても行っている。博士論文の一部をなす、1930年代論争における代表的なイデオローグと電気工学者-同一陣営に属するとみられることが多い-の間にあった齟齬・対立についての実証的研究成果を、単著論文にまとめ、『科学史研究』誌に投稿した。これは査読を経て、12月発行の号に掲載されている。戦前期日本における、左翼自然科学者たちの哲学的議論の様相についての手掛かりを得るため、当時の総合雑誌、哲学雑誌(『思想』、『唯物論研究』、『世界文化』など)に掲載されている自然科学関連の論考を総覧した。その結果、同時期のソ連における同様の論文がいくつかロシア語から翻訳されて紹介されていること、いくつかの主題(宇宙が将来、熱的死を迎えるかどうか、エネルギー概念の哲学的解釈、因果律など)についてはソ連において同時期に行われていた論争を追っていること、その一方で、ソ連では見られなかったような類の論争(数学と弁証法的唯物論との関連についてなど)が行われていたことを確認した。従来は十分精査されてこなかった、戦前期日本に対するソ連の知的影響-これは戦後に至っても、例えば坂田昌一のような高名な物理学者であり社会問題・哲学的問題に関する多数の著書を残した人々にも効いている-をみる上で、これらの事例は重要な要素となるであろう。6月には科学基礎論学会において、当時のソ連および日本で大きな批判対象となっていたエディントン・ディラックの数秘術的観点についての発表を行い、哲学研究者からの反応を得た。多くの研究所を傘下に置く、ソ連科学制度史上極めて重要な要素であるところの科学アカデミーとソ連政権との相互関係をみるなかで、従来あまり注目されてこなかった、大粛清期(1936-38年)の変化についての研究に先鞭をつける意味をなす論文-重職についていた共産党員の粛清について文書館資料を基に考察を行った-を公刊した。

ソ連と日本の科学技術史、思想史、政治史等に関連した書籍の収集も行った1940年代日本における技術論--技術とはどういう性格をもつものかという論点をめぐる--論争を、従来は知られていなかった当時の論者の論考を渉猟・精読しつつ、再構成する作業を行った。1930年代に日本の技術論論争はマルクス主義に傾倒していた論者たちの間でマルクス主義の概念装置を用いて行われており、戦後もこの傾向が引き継がれていたが、言論弾圧が苛烈化した1930年代後半から終戦までの時期の技術論論争史はよく調べられてこなかった。代表的論者の一人である相川春喜に着目することで、かつてマルクス主義に傾倒し「転向」した知識人の一部が、戦時下の日本でもてはやされた反機械論、全体論の観点--これはマルクス主義の基本的観点と相反するものではない--を技術論の中に持ち込むことで、従来の論争を換骨奪胎しつつ、また当時の状況下で要請されるような理論的装置を用いつつ、高度な言論活動を維持しようとしていたことが明らかになった。また、当時の相川の議論は高名な物理学者である武谷三男との討論を通じて一面においては鍛えられたものでもあり、これを精読することは戦後の武谷の技術論を再検討するうえでも役立つものである。こうした成果は2月、東京工業大学において開かれたセミナーの席上で口頭発表され、現在学会報告・論文化の準備を進めている。また、ソ連と日本との科学哲学分野における知的交流についても若干の調査を行った。日本の物理学者坂田昌一が、最晩年(1960年代末)にソ連の科学哲学者オメリャノフスキーの慫憩に応じて素粒子論の哲学的問題に関する論考を執筆していたことが明らかになった。ロシア語で発表された同論考を訳とともに日本人読者に紹介する準備を進めている。ソ連における物理学をめぐる哲学論争についてロシア史研究会年会において発表し、この内容を英語の論考にまとめ科学史の学術雑誌に投稿した。現在、査読結果に応じた修正を行ってしいる。1930-50年代のソ連・日本の双方における哲学論争に関して、資料収集を進めたものの、これら論争の内実に関する分析、それを各国の政治的・社会的文脈の中に位置づける作業は端緒に就いたばかりである。論文の公刊は果たせなかったものの、日本、ソ連のそれぞれについて、資料調査に基づき、ひとつずつ論文を執筆している。大粛清期の科学アカデミーが被った組織的変化について、ロシア・モスクワの文書館に所収されている諸資料をさらに精査することで、当時のソ連学術界が置かれていた緊張状態について考察する。こうした政治的緊張は哲学的な論争にも影を投げかけており、これを考察することは哲学論争の経緯をより陰影を持たせつつ記述する際に重要となってこよう。名古屋の坂田昌一記念史料室に一定期間(2-3週間ほど)滞在し、坂田の青年時代(1930年代)にまでさかのぼる諸資料を見ることで、このマルクス主義者の知的形成に関する見取り図を得たい。坂田は戦後日本の論壇・物理学界双方にきわめて大きな影響力を有していた人物であるにもかかわらず、一次資料に基づいた彼の生涯の記述はまだ進んでいるとは言えず、戦中-戦後日本の哲学的論争史を記述する際にもこの方面を押さえておくことは重要な意義があるであろう。これまで得た研究成果(博士論文)を書籍化する作業も行う。引き続き日本、ソ連双方の史料に基づく歴史の再構成に邁進する。
ポリフェノールによるビフィズス菌の機能性増強に関する分子機序の解明

ポリフェノールによるビフィズス菌の抗炎症活性増強メカニズムを解明するため、変動する菌体タンパク質をプロテオーム解析することを目的とした。ケルセチン応答性の異なるビフィズス菌2株を用いて二次元電気泳動を行い、スポットを解析した結果、統計的に有意に異なる6つのスポットを見出した。さらにMascot解析により、これらのタンパク質を推定した。また、ケルセチン応答性を示す菌株におけるケルセチンの菌体膜会合性は、応答性を示さない菌株の約10倍高いことが明らかとなり、ケルセチンは膜くタンパク質に影響を及ぼしている可能性が示唆された。ポリフェノールのケルセチンがBifidobacterium adolescentisの抗炎症活性を増強するメカニズムについてプロテオミクスにより解明するため、今年度は二次元電気泳動の条件最適化およびタンパク質スポットの解析を目的とした。まず初めに菌体タンパク質の抽出条件を検討し、超音波処理でタンパク質の抽出効率が最も高い条件を見出した。続いて、一次元目の等電点電気泳動に用いるタンパク質量およびpHレンジを検討したところ、タンパク質量80ug、pH3-8がスポットの検出数および分離度において最適条件であることを確認した。そこで、B. adolescentis JCM1275T株をDMSO(終濃度0.1%)もしくはケルセチン(終濃度25 uM, 0.1% DMSO)存在下で3時間、嫌気培養し、これらの菌体タンパク質について上記条件で二次元電気泳動を行った。その結果、ケルセチン処理で縮小するスポットを2つ見出し、二次元解析ソフトウェア(PDQuest advanced)による統計解析で、有意差(p < 0.05)があることも確認した。この結果から、変動したスポットはケルセチン応答性もしくは抗炎症活性成分の産生に寄与するタンパク質である可能性が高いと考えられた。さらに、抗炎症活性を示さないJCM1251株を用いて比較解析した結果、ケルセチン処理により1275T株で見られたスポットの変動は1251株でも見られた。一方、それとはまったく別のスポット1つが1251株では消失していた。これらの結果から、1251株はケルセチン応答性を有しているが、抗炎症活性成分の産生系において何らかの欠損があることが強く示唆された。これら差異の見られたスポットについてタンパク質を同定することで、ケルセチンのB. adolescentisに対する作用機構が明らかになると期待される。昨年度は、二次元電気泳動の条件最適化を進め、ケルセチン処理(嫌気条件下、3時間培養)により抗炎症作用が増強されるB. adolescentis JCM1275T株と変動しない1251株のタンパク質を比較した結果、統計的に有意な差が見られるスポットを見出した。今年度は、二次元電気泳動の回数を重ねて有意差のあるスポットをさらに探索し、計6つの変動スポットを見出した。それらは、(1)両株で同程度存在するがケルセチン処理によって1275T株でのみ変動する、(2)1275T株と比較して発現量が少ない、(3)1275T株より1251株で多く発現している、(4)両株で同程度存在してケルセチン処理によって同様に変動する、といった特徴を示し、やはり1251株はケルセチン応答性を有しているものの、何らかの機構が欠損していると考えられた。またこれらのスポットのうち、CBB染色で目視できるものについてLCMS分析によるタンパク質同定を試みた結果、短鎖脂肪酸合成にかかわるlactate dehydrogenaseとacetate kinaseや、糖代謝にかかわるbeta-fructofuranosidase、酸化還元酵素のaldo/keto dehydrogenaseとketo-acid reductoisomeraseであることが明らかとなった。特に酸化還元酵素は、ケルセチン処理した1275T株で有意に増加し、また、1275T株と比較してケルセチン処理に関係なく1251株で低発現であったことから、抗炎症作用との関連性が強く示唆された。一方、糖代謝や短鎖脂肪酸合成にかかわるタンパク質の変動は、ビフィズス菌の生理機能を変化させている可能性が考えられ、今後詳細な解析を進めることにより、非栄養成分が腸内有用菌を介して我々宿主の健康にどのような影響を与えているか解明する重要な手がかりが得られると期待される。平成27年度の研究実施計画では、二次元電気泳動で有意に変動していたスポットを切り出してプロテオーム解析を行うことであった。したがって、現時点での進捗は計画通りであり、次年度の計画へスムーズに移行できると考えている。昨年度は、ケルセチン処理により抗炎症活性が増強されるB. adolescentis 1275株および活性が変動しない1251株についてプロテオームにより比較し、変動するスポットを同定した。今年度はまず、ケルセチンと同様に抗炎症活性増強効果を示すポリフェノール(EGCg、タキシフォリンおよびフロレチン)について、1275株に対する影響をプロテオームで解析し、ケルセチンと同様に変動するタンパク質スポットの探索を行った。共通して変動するタンパク質は抗炎症活性に関与すると予想して解析を進めたが、今回検討した3つのポリフェノールを処理したB. adolscentisではいずれも変動タンパク質の数がケルセチンよりも少なく、また、共通して変動したものも見られなかった。この結果から、ポリフェノールによるB. adolescentisの抗炎症活性増強効果は、菌体内タンパク質を介さない経路、もしくは、それぞれ異なる経路で誘導している可能性が考えられた。そこで次に前者の可能性に注目し、膜タンパク質との相互作用に関する解析に取り組んだ。

まず、ポリフェノールが菌体に結合するかどうかについてレドックスサイクル法(アルカリ条件下、ポリフェノールのようにカテコール構造を持つ物質によって濃度依存的にホルマザンが還元されて呈色する)により検討した。その結果、ポリフェノールは1275株に結合し、その結合量は不活性株の1251株では1/81/25程度と低値を示したことから、ポリフェノールの菌体への結合が抗炎症活性増強効果に重要である事が示唆された。さらに、膜タンパク質画分を調製し、ドットブロットした膜をレドックスサイクル染色したところ、ポリフェノール添加群で染色された。これらの結果は、ポリフェノールの標的分子が存在することを強く示唆しており、作用メカニズムの解明に向けて重要な知見であると考えられる。ポリフェノールによるビフィズス菌の抗炎症活性増強メカニズムを解明するため、変動する菌体タンパク質をプロテオーム解析することを目的とした。ケルセチン応答性の異なるビフィズス菌2株を用いて二次元電気泳動を行い、スポットを解析した結果、統計的に有意に異なる6つのスポットを見出した。さらにMascot解析により、これらのタンパク質を推定した。また、ケルセチン応答性を示す菌株におけるケルセチンの菌体膜会合性は、応答性を示さない菌株の約10倍高いことが明らかとなり、ケルセチンは膜くタンパク質に影響を及ぼしている可能性が示唆された。平成26年度実施計画では、二次元電気泳動の条件最適化および菌体タンパク質のデータベース解析を目的としたが、現在の実施状況としては二次元電気泳動の最適化に留まっている。一方、平成27年度実施計画において、ケルセチン処理の有無および亜株との比較解析ならびにタンパク質の同定を目的としており、すでに実施して差異のあるスポットを見出している。したがって、26年度と27年度の2年分における進捗としてはおおむね順調であり、27年度中にスポットをLCMS解析し、タンパク質を同定できると予想している。平成28年度は、同定したタンパク質のいくつかについて機能解析を試みる。とくに糖代謝や短鎖脂肪酸(酢酸および乳酸)の合成にかかわるタンパク質に変動があったことから、GCMS分析により短鎖脂肪酸量を測定する。酸化還元酵素については、どのような代謝経路に関与するか文献やデータベースより推定したのちに、大量精製の手法を検討する。また、ケルセチンと同様に1275T株の抗炎症活性を増強する他のポリフェノールをいくつか見出しており、それらについてもタンパク質の変動を二次元電気泳動で確認し、ケルセチンとの比較を行う。それにより、抗炎症活性にかかわるタンパク質の絞り込みができると期待している。食品微生物学平成27年度は差異の見られたスポットについてLCMS解析によりタンパク質の同定を試みる。そして平成28年度では、同定したタンパク質がケルセチン応答性や抗炎症活性成分産生系において実際に寄与するか検討するため、ゲノム情報や相同性検索による機能の推測、大腸菌発現系を用いたタンパク質の大量調製などを試みる。現時点では研究計画の変更や遂行に支障を来すような問題は生じていない。
肝臓の再生・線維化・発癌に関与する自己骨髄由来細胞についての基礎的研究

1)骨髄由来(幹)細胞を凍結保存し、解凍後宿主門脈内に移植すると骨髄由来(幹)細胞移植時と同様に宿主肝臓内でアルブミン陽性クラスターを形成することを確認した(M.Inagaki, et al. Surgery Today 35:955-60,2005)。一方、肝線維化・発癌のためこれまで報告されている化学薬品と投与するとF344alb肝臓内にアルブミン陽性細胞が散在性に出現してしまうため、アルブミン産生を指標とした評価が困難であった。今後、評価可能な肝線維化・発癌のプロトコールの作製が必要である。今回、骨髄由来(幹)細胞を凍結保存し、解凍後宿主門脈内に移植すると骨髄由来(幹)細胞移植時と同様に宿主肝臓内でアルブミン陽性クラスターを形成することを確認し報告した(M.Inagaki, et al.Surgery Today 35:955-960,2005)。また、Liver nonparenchymal cells(LNPCs)を細胞供給源に用いた全身放射照射によるF344alb骨髄置換後のLNPCs移植モデルでは、骨髄細胞移植と同様にLNPCs移植後のF344alb宿主肝臓内にもアルブミン産生クラスターの形成を確認しこのアルブミン産生クラスターがdonar由来であることを確認した(論文投稿中。)現在、以下の項目について検討中である。1骨髄幹細胞の培養・分離のためのラット骨髄由来細胞の培養条件を検討中である。2慢性肝障害モデルとして1)宿主F344albにCCl4を腹腔内投与して作成し、F344骨髄由来幹細胞移植の効果を検討中である。2)前進放射線照射F344albにF344由来骨髄細胞を移植したキメララットを作成後にCCl4、及びG-CSFを投与し、宿主肝臓内アルブミン産生細胞の発現頻度を比較する。3 LECラットに同種LEAラット骨髄由来肝細胞を移植し移植後生存率が向上するか検討したが、正常LECラットおよびCCl4の腹腔内投与による慢性肝障害を与えたLECラットモデルにおいて、ともに生存率の改善は得られなかった。4 F344albは、肝線維化・発癌のため化学薬品と投与するとアルブミン陽性細胞が散在性に出現してしまうため評価のためのバックグランドが高くなる。現在、アルブミン産生クラスター出現頻度が判定可能な肝線維化・肝発癌のプロトコールおよび移植条件を検討中である。我々は以前より無アルブミンラット(F344alb)を用い、アルブミン産生能力のある正常ラッと(F344)骨髄由来細胞を移植し、宿主肝臓内にてF344骨髄由来細胞から肝細胞への分化・誘導する移植モデルを開発・報告してきた。今年度は、自己細胞供給源を検索するため肝臓の非実質細胞(LNPCs)に着目し、放射線全照射後のLNPCs移植実験を試み、以下の結果を得た(Eur Surg Res 2006;38:533)。1)LNPCs中には、骨髄幹細胞機能を有する細胞群が存在する。F344albに対し致死的放射線の全身照射後、F344の肝臓から分離したLNPCsを静脈内に移植すると宿主骨髄機能が回復し、生存率が著名に改善した。2)このキメララットを用いて、LNPCs移植後のF344alb宿主肝臓内を検索すると、アルブミン産生クラスターの形成がみられ、このアルブミン産生細胞群(クラスター)がdonar F344由来であることを確認した。この結果から、1)肝臓のLNPCsに骨髄由来幹細胞機能を有する細胞が存在すること。2)LNPCs移植により置換したF344alb骨髄細胞群にはいわゆる幹細胞が存在し、以前のF344-F344alb骨髄移植モデル同様に少数ながら宿主肝臓内にアルブミン産生クラスターを形成していた。これより、この幹細胞は宿主肝臓内にて肝細胞へと分化する能力を有することを示した。現在、以下の項目については継続して検討をしている。1)骨髄幹細胞の培養・分離のためのラット骨髄由来細胞の培養条件を検討中である。2)性肝障害モデルとして1)CC14をF344albに投与すると、投与回数が多くなるにつれ肝臓内にアルブミン陽性細胞が散在的に出現するため、幹細胞移植モデルとしては評価が困難であった。2)Retrorsine探与・70%部分肝切除モデルを用いた肝再生抑制モデルを再現し、骨髄移植効果の検討を開始した。3)肝線維化・発癌のため報告されているさまざまな化学薬品と投与するとF344alb肝臓内にアルブミン陽性細胞が散在性に出現してしまうため評価が困難であった。現在、評価可能な化学薬品および肝線維化・発癌のプロトコールを検討中である。
哺乳類エンドサイクルの理解とシグナロソームによる制御

哺乳類COP9シグナロソーム(CSN)の不活性化がエンドサイクルを誘導するという知見をもとに、第5サブユニット(CSN5)を骨髄特異的に条件性ノックアウトできるマウスの作製を試みたが、残念ながら切れ味が悪く、本研究を進めるに十分な結果を得ることは難しいと判断した。そこで、K562細胞株を巨核球に分化させるin vitro誘導系での解析を行い、CSN5は一定だが、他のサブユニットに特異的変化を認めた。その後、関与する変異体によるK562細胞での解析結果を得て、現在、マウスの骨髄のin vitro分化誘導系で再現性を検討している。これらの結果が得られしだい、論文にまとめて発表する予定である。COP9シグナロソームの酵素活性中心のサブユニット(CSN5)を組織特異的に条件性ノックアウトできるマウスシステムの作製を行っている。そのため、タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素をコードするcDNAを、骨髄で特異的に活性化されるエンハンサーとプロモーターに連結した組織特異的発現ベクターを構築した。これを、B6マウスの受精卵にマイクロインジェクションすることにより、タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素を骨髄で特異的に発現するトランスジェニックの系統を複数種類樹立した。これをB6マウスと掛け合わせて安定にゲノムにインテグレーションされた系統を3種確立した。次にこの系統をCSN5 Floxマウスと掛け合せ、さらにその子孫をCSN5 Floxマウスと掛け合せる事により、タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素を骨髄で特異的に発現するCSN5 Floxマウスを作製した。このマウスに、タモキシフェンを腹腔内注射したところ、CSN5のFlox遺伝子座が減少し、マーカーであるGFPの陽性細胞が時間とともに減少した。次に、十分数のCSN5の条件性誘導性ノックアウトマウスを得るために、タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素を骨髄で特異的に発現するマウスとCSN5のFloxマウスと掛け合わせているが、マウスの産子数が少なく目的の遺伝子型を持つマウスが十分に得られていない。現在、今までの掛け合せを継続するとともに、新たな方法を模索している。上記遺伝子組換えマウスを用いた解析とともに、K562細胞を用いた巨核球分化のin vitro誘導系をセットアップした。K562細胞をTPAで処理し、巨核球分化誘導時の細胞周期、ploidy、細胞形態を調べた。さらに、TPA処理前後で種々の因子の発現を調べ比較した。(1) COP9シグナロソームの酵素活性中心のサブユニット(CSN5)を組織特異的に条件性ノックアウトできるマウスシステムを作製する。方法としては、誘導可能なCRE組換え酵素をCSN5/Jab1 Floxマウスの骨髄で発現させる。まず、タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素をコードするcDNAを、骨髄で特異的に活性化されるエンハンサーとプロモーターに連結した組織特異的発現ベクターを構築した。これを、B6マウスの受精卵にマイクロインジェクションすることにより、タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素を骨髄で特異的に発現するトランスジェニックマウスの系統を数系統樹立した。これをB6マウスと掛け合わせることにより、安定な系統を3種確立した。次にこの系統をCSN5/Jab1 Floxマウスを掛け合せ、さらにこの子孫をCSN5/Jab1 Floxマウスと掛け合わせることにより、タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素(CRE-ER)を持つCSN5/Jab1 Floxマウス(CSN5Flox(f/-、f/f、あるいはf/+)+CRE-ERマウス)を作製した。現在、CSN5(f/+) +CRE-ERマウスにタモキシフェンを腹腔内注入しCSN5遺伝子座がノックアウトされるか検討している。用いたエンハンサー/プロモーターが造血幹細胞に発現する活性を持つことを考慮し、タモキシフェン投与後、5FUを注入することにより、CSN5遺伝子がノックアウトされた細胞がより多く増殖するように工夫を加えた方法を試す予定である。COP9シグナロソームの第5サブユニット(CSN5)を組織特異的に条件性ノックアウトできるマウスシステムの作製を試みた。タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素遺伝子を、骨髄で特異的に活性化されるエンハンサーとプロモーターに連結した発現ベクターに組み込み、B6マウスの受精卵に導入し、産児を得た。これをB6マウスと掛け合わせてトランスジーンが安定にゲノムに取り込まれた系統マウスを3種類得た。

これらをそれぞれCSN5 Floxマウスと掛け合わせてその子孫をさらにCSN5 Floxマウスと掛け合わせることにより、CSN5 Flox/Flox CRE-ERマウスを作製した。このマウスにタモキシフェンを腹腔内注射したところCSN5のFlox遺伝子座が減少する結果を得た。さらに、十分数のマウスで同様の実験を行ったが、CSN5のFlox遺伝子座の減少は見られるものの、消失することはなかった。また、掛け合せを進めるとタモキシフェンによる反応が鈍くなる傾向にあった。数回の独立した試行の結果、この方法では研究対象とする現象で予想する仮説と矛盾しない結果は得られるが、切れ味が悪く、本研究を進めるに十分な結果を得ることは難しいと判断した。そこで、モデルシステムとしてK562細胞株をTPA処理して巨核球に分化させるin vitro誘導系を用いて、COP9シグナロソームの動態を解析した。その結果、巨核球への分化過程において、CSN5の発現レベルは一定に保たれているが、他のサブユニットに変化が認められることが判明した。その後、関与する変異体を作製しK562細胞に導入して解析結果を得た。現在は、よりin vivoに近い系でこの結果を確認するために、CSN5 Floxマウスの骨髄にCRE遺伝子を導入してin vitro分化誘導系で再現性を検討している。これらの結果が得られしだい、論文にまとめて発表する。細胞周期十分数のCSN5の条件性誘導性ノックアウトマウスを得るために、タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素を骨髄で特異的に発現するマウスとCSN5のFloxマウスと掛け合わせているが、マウスの産子数が少なく目的の遺伝子型を持つマウスが十分に得られておらず、有為な解析ができない。そのため、今までの掛け合せを継続するとともに、新たな方法を模索している。研究の性質上マウスを用いた実験を多く行っており、その中で誘導性条件性ノックアウトマウスを作製しているが、他研究機関にて作製したため、維持、交配とスクリーニングに予想以上の手間と時間がかかり、また、搬送時に当初の予定に無かったクリーニングのステップが加わったため、実験の日数が大幅に伸びた。タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素を骨髄で特異的に発現するトランスジェニック系統の作製が完了し、CSN5の条件性誘導性ノックアウトマウスを得るためにCSN5のFloxed遺伝子座を持つマウスと掛け合わせているが、マウスの産子数が少なく目的の遺伝子型を持つマウスが十分に得られないため、有為な解析ができない。そのため、今までの掛け合せを継続するとともに、新たな計画として骨髄移植により目的の解析が可能なマウスの作製をすることにした。そのための条件設定を行っている。また、K562細胞を用いた巨核球分化のin vitro誘導系を用いて、TPA処理前後での種々の因子の機能を調べる予定である。速やかにマウスの交配を進め、目的の遺伝型のマウスと細胞を得て研究を進める。タモキシフェンにより誘導可能なCRE組換え酵素を骨髄で特異的に発現するトランスジェニック系統の作製が完了し、CSN5の条件
がん免疫を賦活させる新規放射性核種標識薬剤を用いた革新的な放射線内用療法の開発

本研究では、制御性T細胞がリンパ球の一種で放射線感受性が高いこと、放射線照射がクロスファイヤー効果により標的分子が高密度に存在する組織を効率よく殺傷しうることに注目し、我々独自が開発した腎臓への非特異的集積の少ない標識薬剤を用いた新規の放射性核種標識抗制御性T細胞抗体Fabフラグメントを用いたがん免疫内容療法薬剤を開発し、従来法の課題を克服することを計画した。昨年度は、制御性T細胞(Treg細胞)に対する抗体(抗Treg抗体)のFabフラグメントを作製し、抗Treg抗体FabフラグメントをGa-67およびCu-64標識するための標識試薬NOTA-MVK-Malの作製を行った。また、本標識薬剤とFabフラグメントを結合させる(以下プローブと呼ぶ)を作製し、Ga-67あるいCu-64を用いてGa-67標識プローブあるいはCu-64標識プローブを作製し、従来使用していたddyマウスとがんを移植するために使用するC57BL/6マウスにける体内動態を評価した。また、Cu-64標識プローブの低分子化モデル化合物であるCu-64標識NOTA-MVK-Bzoを作製し、ラット腎臓より調製した刷子縁膜小胞を用いて酵素認識性について評価した。その結果マウス間の種差による影響は観察されず、Ga-67標識プローブあるいはCu-64標識プローブのいずれにおいても、腎臓から速やかに排泄されることを認めた。したがって、Ga-67標識プローブあるいはCu-64標識プローブのいずれにおいても腎刷子縁膜酵素の作用により放射性代謝物を遊離しているものと考えられた。しかし、刷子縁膜小胞を用いた検討においては、Cu-64標識プローブにおいては、放射性代謝物が観察されず、酵素による認識の低下が観察された。インビボの検討において、腎臓から速やかに排泄されていることから、現在その原因について検討中である。これまでの成果に従い、制御性T細胞(Treg細胞)に対する抗体のFabフラグメントを作製および標識薬剤であるNOTA-MVK-Malの作製を行い、本標識薬剤とFabフラグメントを結合させる(以下プローブと呼ぶ)を作製し、Ga-67あるいCu-64を用いてGa-67標識プローブあるいはCu-64標識プローブを作製し、再現性を確認した。また、これらを、担癌マウスモデル実験で使用するマウスであるC57BL/6マウスにGa-67標識プローブあるいはCu-64標識プローブを投与し腎臓への集積を確認したところ、これまで使用していたマウスであるddyマウスと同等の腎臓からのクリアランスを示したことから、担癌マウスを用いた検討が可能と考えられた。一方、腎臓からの放射活性の消失に腎臓刷子縁膜酵素の作用が関与しているかを確かめるために、腎刷子縁膜小胞を用いてCu-64標識低分子モデル化合物を評価したところ、所期に予測していた認識よりも遥かに低い結果となった。Ga-67からCu-64への核種変更により錯体の電価が変化することから、インビトロの検討においては、これらの差が影響しているのではないかと考えられ、現在その影響を検討している。このように、当初の予測とは異なり、インビボとインビボの乖離が観察され、予定とは少し異なる実験の追加が必要となったためやや遅れていると判断したが、インビボでの研究の基礎的な部分は確認できたことから、今後問題なく研究を推進できると考えている。本年度の検討より、Ga-67標識プローブあるいはCu-64標識プローブのインビボにおける腎刷子縁膜酵素の作用による腎放射活性の低減と考えられる腎クラランスが観察された。しかし、インビトロにおいて、Cu-64標識プローブの腎刷子縁膜酵素の作用による認識が観察されなかったことから、次年度は、刷子縁膜酵素とのインキュベートの条件(時間や濃度など)を検討することで、酵素認識性を確認したいと考えている。一方、Cu-64による治療効果をインビボで評価するためには、高い比放射活性が必要となる。そこで、まず比放射能が高い標識抗体の作製が容易なヨウ素-131を用いて標識抗体フラグメントを作製し、ヨウ素-131標識プローブを用いて、マウスTリンパ球に対する結合性、細胞治療に対する評価を行う。同時に肺癌細胞に対する治療効果も検討し、放射線に対する感受性の評価を行う。更に担癌モデルマウスへと展開することで研究のスピードを上げたいと考えている。本研究では、制御性T細胞がリンパ球の一種で放射線感受性が高いこと、放射線照射がクロスファイヤー効果により標的分子が高密度に存在する組織を効率よく殺傷しうることに注目し、我々独自が開発した腎臓への非特異的集積の少ない標識薬剤を用いた新規の放射性核種標識抗体抗制御性T細胞抗体Fabフラグメントを用いたがん免疫内容療法薬剤を開発し、従来法の課題を克服することを計画した。本年度は、制御性T細胞(Treg細胞)に対する抗体のFabフラグメントを作製、抗体FabフラグメントをGa-67およびCu-64標識するための標識試薬NOTA-MVK-Malの作製を行った。Treg細胞に対するFabフラグメントの精製は分子篩HPLCを用いることで達成した。また、本標識薬剤とFabフラグメントを結合させる(以下プローブと呼ぶ)を作製し、Ga-67あるいCu-64を用いてGa-67標識プローブあるいはCu-64標識プローブを作製した。Cu-64の標識は初めてであったが、酢酸緩衝液を用いることで、効率よく得る事ができた。