hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
初期リンパ球におけるTCRγ遺伝子座のaccessibility調節機構

リンパ球抗原受容体遺伝子は分化段階特異的にV(D)J組換えをおこすが、これはクロマチンの開閉状態により制御されている。我々は、インターロイキン7レセプターにより活性化されたStat5が、TCRγ遺伝子座に転写共役因子をリクルートし、ピストンのアセチル化により転写とDNA組換えを誘導することを示した。最近、ピストンH3 Lys9のメチル化が種々の遺伝子座のサイレンシングを誘導することが報告されているので、TCRγ遺伝子座が閉じた状態とピストンのメチル化との関連について解析した。BaF3/pim-1細胞ではIL-3刺激によりTCRγ遺伝子座においてヒストンのアセチル化が誘導される。この実験系を用いて、サイトカイン刺激後のTCRγ遺伝子座全域のピストン修飾の経時的な変化を、抗アセチル化ピストンH3 Lys9抗体と抗メチル化ピストンH3 Lys9抗体を用いて、クロマチン免疫沈降法にて解析した。その結果、サイトカイン非刺激の状態でJγgermlineプロモーター、エンハンサー領域、HsA領域(V領域の中に存在する調節領域)が高レベルでメチル化されていたが、刺激後数日間でそのメチル化レベルが徐々に低下し、代わりにアセチル化レベルが上昇した。この時、Jγ領域のgermline転写の誘導をノザン法で、クロマチンの開閉状態を制限酵素accessibility法にて解析すると、サイトカイン刺激後数日間をかけて転写とaccessibilityが徐々に上昇した。一方、Cγ遺伝子においては、ピストン修飾のこのような変化は見られなかった。以上の結果から、TCRγ遺伝子座におけるピストンH3 Lys9の修飾は調節領域に特異的に誘導され、クロマチンの閉じた状態とピストンH3 Lys9のメチル化が良く相関することが示された。一方、ピストンH3 Lys9のアセチル化とクロマチンの開いた状態が良く相関することが示された。我々は、インターロイキン7レセプターにより活性化されたStat5が、TCRγ遺伝子座に転写共役因子をリクルートし、ヒストンのアセチル化により転写とDNA組換えを誘導することを示した。最近、ヒストンH3Lys9のメチル化が種々の遺伝子座のサイレンシングを誘導することが報告されているので、TCRγ遺伝子座が閉じた状態とヒストンのメチル化との関連について解析した。この実験系を用いて、サイトカイン刺激後のTCRγ遺伝子座全域のヒストン修飾の経時的な変化を、抗アセチル化ヒストンH3Lys9抗体と抗メチル化ヒストンH3Lys9抗体を用いて、クロマチン免疫沈降法にて解析した。その結果、サイトカイン非刺激の状態でJγ遺伝子やエンハンサー領域が高レベルでメチル化されていたが、刺激後数日間でそのメチル化レベルが徐々に低下し、代わりにアセチル化レベルが上昇した。この時、Jγ傾域のgermline転写の誘導をノザン法で、クロマチンの開閉状態を制限酵素accessibility法にて解析すると、サイトカイン刺激後数日間をかけて転写とaccessibilityが除々に上昇した。一方、Cγ遺伝子においては、ヒストン修飾のこのような変化は見られなかった。以上の結果から、TCRγ遺伝子座におけるヒストンH3Lys9の修飾は調節領域に特異的に誘導され、クロマチンの閉じた状態とヒストンのメチル化が良く相関することが示された。
光応答性タンパク質およびペプチドの創製と構造機能制御

タンパク質やペプチドの立体構造と機能を高い空間分解能と時間分解能で制御できれば、生体内計測や医療などへの利用が期待できる新技術の開発に繋がる。本研究では、光応答性タンパク質やペプチドを作製し、これらの生体関連分子の立体構造を光制御するとともに、機能制御を行った。具体的には、タンパク質の光応答性を利用した構造機能解析、光応答性配位子の金表面固定化と金属イオンの結合制御、光応答性配位子によるDNA切断制御を行った。タンパク質、ペプチドなどの構造を高い空間分解能と時間分解能で制御できれば、様々な利用法があり、特に、生体内計測分析や医療への利用が期待できる。そこで本研究では、光応答性タンパク質やペプチドを作製し、これらの生体分子の構造を制御するとともに、分子間の相互作用を光制御する。生体分子間相互作用の光制御の一例として、ホスファチジルイノシトール3-キナーゼに結合するRLP1ペプチドの両末端にCysを導入した直鎖状ペプチド(linear-1 ; AcC-RKLPPRPSK-C)を用い光解離性修飾基により架橋した光解離性環状ペプチド(cyclic-1)を合成し、タンパク質-ペプチド相互作用の光制御を検討した。また、光照射によって金属イオンを「捕捉・脱離」できるシステムの構築を目指し、[Cu^<II>(trans-L)]/C_6-Au, [Cu^<II>(cis-L)]/C_6-Auをそれぞれ作製した。トランス体とシス体のいずれの場合も、サイクリックボルタモグラムはCu^<I/II>に由来する一対の酸化還元応答のみを示し、これらの酸化還元応答は掃引を繰り返すことで徐々に減少した。配位子がトランス体の場合、70回目の掃引時にはピークがほぼ完全に消失した。このピーク強度の減少はCuイオンが表面上の配位子から解離したことを意味している。一方、シス体の場合では70回目の掃引時には強度は減少したが、明確な酸化還元応答を示した。修飾に用いたcis-H_4L溶液はtrans-H_4Lも含んでいるため、[Cu^<II>(cis-L)]】/C_6-Au上にはcis-Lとtrans-Lの両方が修飾されている可能性が高く、cis-Lはtrans-Lよりも強くCuイオンと結合していることが示された。70回掃引後の[Cu^<II>(cis-L)]/C_6-Auに可視光を照射したところ、酸化還元ピークの強度が減少した。以上より、光照射によってCuイオンの結合を光制御できる可能性が示された。そこで本研究では、タンパク質やペプチドなどの生体関連分子に光応答性を付加し、得られた光応答性分子の構造を光制御するとともに、その構造変化に基づいて機能を光制御する。これまでにCysGly銅錯体をアゾベンゼン誘導体で連結し、照射光の波長を変えることにより、二つの銅サイト間の距離を変え、DNA切断活性を制御することに成功した。しかし、銅錯体は酸化的にDNAを切断する可能性があり、人工酵素などには適さない。本年度は、加水分解的にのみDNAを切断する亜鉛錯体を新しく合成したアゾベンゼン配位子で連結した。得られた複核亜鉛錯体のトランス体に355nm付近の紫外光を照射するとシス体に、シス体に430nm付近の可視光を照射するとトランス体に可逆的に変換できた。また、複核亜鉛錯体のシス体のほうがトランス体よりもDNA切断が速く、切断によりDNAのコンフォメーションは超らせん構造から損傷環状構造に変化した。以上の結果より、2つの亜鉛錯体をアゾベンゼン誘導体で連結し、DNA切断活性を光制御することに成功した。軟体動物や節足動物の酸素貯蔵・運搬タンパク質であるヘモシアニンの酸素付加体を作製した。乳酸存在下、様々な条件でヘモシアニンの酸素付加体のフラッシュフォトリシス測定を行い、それぞれの条件で酸素結合定数を求め、乳酸がヘモシアニンの酸素結合挙動に与える影響に関する研究論文をまとめた。また、光応答性を示すことが期待されるシトクロムc多量体の一酸化炭素付加体を作製した。タンパク質、ペプチドなどの生体分子の立体構造を高い空間分解能と時間分解能で制御できれば、様々な利用法があり、特に、生体内計測分析や医療への利用が期待できる。本研究では、タンパク質やペプチドなどの生体関連分子に光応答性を付加し、得られた光応答性分子の構造を光制御するとともに、その構造変化に基づいて機能を光制御することを目指す。平成23年度は、アゾベンゼン配位子で2つの亜鉛錯体を連結した化合物の性質を詳しく調べた。この複核亜鉛錯体のシス体のDNA切断活性のpHはpHに対して鐘形を示し、pH8.5付近で最大であった。

得られたpH依存性は、他の亜鉛錯体によるDNAの加水分解切断で報告されているpH依存性と同じの傾向を示し、複核亜鉛錯体のシス体はDNAを加水分解的に切断すると考えられる。この複核亜鉛錯体のシス体のDNA切断活性は、メジャーグルーブに結合するメチルグリーンを共存させてもほとんど変化しなかったが、マイナーグルーブに結合する4',6-diamidino-2-phenylindoleを共存させると著しく低下し、複核亜鉛錯体がDNAのマイナーグルーブに結合することが分かった。細胞内での光応答性を観察するため、Hisタグを付加したHis-AcGFP(Aequorea coerulescens緑色蛍光タンパク質)-TatPTD(Tatタンパク質の形質導入ドメイン)およびHis-AcGFPを大腸菌で高発現し、精製した。His-AcGFP-TatPTDおよびHis-AcGFPの細胞内移行を蛍光顕微鏡により観測したところ、His-AcGFPでは蛍光は観測されなかったが、His-AcGFP-TatPTDでは蛍光が観測され、光応答性化合物の生体内観測が可能となった。タンパク質、ペプチドなどの生体分子の立体構造を高い空間分解能と時間分解能で制御できれば、様々な利用法があり、特に、生体内計測分析や医療への利用が期待できる。平成24年度は、[NiFe]ヒドロゲナーゼのNiーFe活性部位における水素活性化触媒反応機構の解明のため、本酵素の不活性酸化型の一つであるNi-A型の光反応性をフーリエ変換赤外分光法(FT-IR)と電子常磁性共鳴法(EPR)を用いて調べた。Ni-A型にレーザー光(457.9ー514.5nm)を室温で照射するとFT-IRスペクトルが変化し、光反応性があることが判明した。光照射を停止するとFT-IRスペクトルの変化は観測されなくなったが、再度、光照射を開始すると同様のスペクトル変化が観測され、光反応は可逆的であることが判明した。Ni-A型のESRスペクトルも可視光照射により変化し、光照射を停止するとスペクトル変化は観測されなくなった。光照射によって生じた反応生成種のCO伸縮振動(ν(CO))は1971 cm-1、CN-伸縮振動(ν(CN-))は2086と2098 cm-1に観測された。ESRスペクトルのg値は2.29, 2.24, 2.02と求まり、光照射により新たな種が生成したと考えられ、Ni-AL型と名付けた。Ni-AL型のg値はNi-A型のg値(2.30, 2.23, 2.01)に非常に近いことから、Ni原子の電子状態はNi-A型と類似していると推測された。一方、Ni-AL型のν(CN-)振動数はNi-A型の2084と2094 cm-1からあまり変化しなかったが、ν(CO)振動数はNi-A型の1956 cm-1から15 cm-1高波数シフトしたことより、Ni-AL型はNi-A型に比べてFe原子に対してCOの反対側に位置する2原子分子配位子からFe原子への電子供与が弱くなったことが示唆された。金属錯体をアゾベンゼンで連結することによりDNA切断を光制御することに成功し、その制御機構を明らかにした。さらに、研究成果を学術論文として報告した。24年度が最終年度であるため、記入しない。光応答性タンパク質などを用いてタンパク質の立体構造の光制御を行い、タンパク質の構造機能相関を調べるとともに、本研究の総括を行う。
高圧下での元素分配に対する酸素雰囲気の影響

マントル環境下における固相間および固相-液相間の主要元素および希土類元素の元素分配に対する酸素雰囲気の影響を調べるために、出発物質の合成、高温高圧実験、回収試料の分析を行った。出発試料は天然試料(ハワイ島キラウエア玄武岩)に0.3から0.5wt%の微量元素・希土類元素を加えたものを作成した。高温高圧実験は3から7GPaの圧力範囲で固相と液相が共存する温度条件下で行い、回収試料の組成分析にはEPMAを用いた。実験の酸素雰囲気は、Graphite、Rhenium、Au-Palladium+水、の3種類のカプセル構成で調整した。この順番で、より酸化的な酸素雰囲気が実現していると考えられる。ただし同時に変化しうる水素雰囲気の影響については考慮していない。当初予定していた希土類元素を加えて合成したマントル鉱物を種結晶として用いて行う平衡到達の確認実験はまだ行っていない。実験結果からは現時点で次の事柄が明らかとなった。同一温度圧力条件下の実験でも酸素雰囲気が異なると主要元素の元素分配に変化が生じる。これは酸素雰囲気によって価数を変化させるFeなどの元素だけでなく、本来2価の元素であるCa, Mgや1価のNaに対しても有意に観察される。酸化的な雰囲気下ではGarnet中のCa量やCpx中のNa量が顕著に増加し、従って共存する液組成ではこれらの元素に乏しくなる傾向が現れる。これは、Garnet中のAndradite成分とCpx中のAcmite成分が安定化したためと解釈できる。ただしこの現象の圧力の依存性はもともとこれらの元素のGarnetやCpxへの入り方に圧力依存性が強いために明確ではない。微量元素・希土類元素の分配についても同様に酸素雰囲気の影響が見られ、酸化的雰囲気下の方がよりgarnetにこれらの元素が入りやすいという一般的傾向があるがその大きさは一意的ではない。
肝細胞癌に対するペプチドワクチンカクテル療法

ゲノム解析により発見された肝癌において発現している新規癌抗原(WDRPUH, FOXM1, MELK,HJURP)由来HLA-A2402拘束性エピトープペプチドとアジュバントを混合した癌ワクチン療法を行った。五人に施行し、一人に腫瘍縮小効果を認め、一人にSDと癌の進行が制御された。一人に食道静脈瘤からと思われる出血grade2を認めたが、ワクチンの効果による出血ではないと判断した。また、皮膚の硬結も認めた。grade2を超える有害事象は認めなかった。本臨床試験は、ゲノム包括的解析により発見された肝癌に高頻度に発現し、正常組織にはほとんど発現していない新規腫瘍抗原であるWDRPUH、FOXM1、MELK、HJURP由来HLA-A*2402拘束性エピトープペプチドとアジュバントを用いるペプチドワクチンカクテル療法である。肝癌に対して、副作用がなく臨床的有用性を上げることを目指した新規治療法を確立するための第I/II相臨床試験である。当研究の対象となる肝癌患者3名に、ワクチン治療を行った。1例消化管出血を認めた。しかし、胃静脈瘤からの出血でアリ、ワクチンによるものではないと思われる。また、1例において転移巣が縮小する効果があり、抗腫瘍効果と判定した。更に症例を積み重ね、安全性と有効性について検証する本研究は、ゲノム包括解析により発見された肝癌において発現している新規癌抗原であるWDRPUH,FOXM1,MELK,HJURP由来HLA-A2402拘束性エピトープペプチドとアジュバントを混合した癌ワクチン療法である。人を対象とした臨床試験でもある。第I/II相試験であるため、既存の治療が不応となった患者が対象である。現在5人に投与し、一人に腫瘍の縮小効果をみとめ、一人にSDと癌の進展が制御され、合計2人に効果を認めた。当研究の対象となる肝癌患者2名に、ワクチン治療を行った。2例とも有害事象を認め無かった。更に症例を積み重ね、安全性と有効性について検証する安全性試験を主目的としているため、当研究にエントリーできるのは、直らない進行肝癌患者である。安全性試験のため、ある程度の全身状態が保たれていることも、条件となり、適応となる患者が少ない。安全性試験を主目的としているため、当研究にエントリーできるのは、直らない進行肝癌患者である。出来るだけ、当研究の活動について広報活動を行い、エントリー患者を増やす予定。出来るだけ、当研究の活動について広報活動を行い、エントリー患者を増やす予定です。治療効果と癌抗原の発現を比較・検討するために免疫染色の抗体を購入する予定。エントリーが増えれば、今年度同様にワクチン治療に必要とするモンタナイドを購入する予定です。
分極カルサイト単結晶(エレクトレット)を基板とした炭酸カルシウム複合材料の創製

1,研究目的:カルサイトエレクトレット(分極カルサイト単結晶)による局所空間電場を切り口として有機添加物による階層構造を有する炭酸カルシウム複合体材料を創製する。2,研究方法:炭酸カルシウム複合体を創製する方法としの実験系はCaCl_2-(NH_4)_2CO_3 system (slow diffusion mode)を用いた。また、核形成の誘導時間の測定を"その場"観察装置をslow diffusion modeを用いて作製し、金属顕微鏡下で行った。分極基板としてはカルサイト単結晶のそれぞれ特徴的なCa^<2+>イオン、CO_3^<2->イオンの配置を示す面構造の(00.1)面、(10.0)面とへき開面である(10.4)面の3種類を用いた。これらの基板を電場5kV・cm^<-1>、温度400°Cで1時間、電気的分極処理を行い、エレクトレットにした。有機添加物としては貝殻組織に含まれ炭酸カルシウム結晶の鋳型になると考えられているポリアスパラギン酸(PAsp、分子量5000-15000)を用いた。分極された基板について、正あるいは負に帯電した面をそれぞれP面、N面と略し、未分極な面を0面と記す3,研究成果:(1),熱刺激脱分極測定により、(00.1)、(10.0)、(10.4)面での蓄積電荷密度はそれぞれ34μC・cm^<-2>、25μC・cm^<-2>、19μC・cm^<-2>であり、それらの表面電位はケルビンプローブ測定でそれぞれ4.4V、3.5V、2.8Vであった。(2),ポリアスパラギン酸添加における炭酸カルシウム結晶成長。slow diffusion modeでは反応水溶液のpHは実験中、9.4を維持するので、PAspのCOOHはほとんどCOO^-に解離している。カルサイト基板の種類に限らず階層構造を示す薄膜が形成した。X線分析によると析出物はカルサイトを主としたアラゴナイト・バテライトの混晶であった。この層構造は基板から柱状構造、その上に半球状で扇型構造を示す層でできていた。赤外分光測定によると、柱状構造の層は扇型構造の層に比べてPAspが多く含まれていた。柱状晶の膜厚はPAspの添加量および分極基板の蓄積電荷量が多いい程、厚くなった。"その場"観察装置による核形成の誘導時間はN<0<P面であった。炭酸カルシウムの結晶化はN面で顕著に現れた。分極基板、その表面特性および有機添加物の協調作用によりカルサイトを主とした階層構造の薄膜が形成した。
超高感度光ポンピング原子磁気センサによる極微弱な生体磁気信号計測システムの開発

光ポンピング原子磁気センサを用いた生体磁気計測システム実現に向けて、モジュール型の光ポンピング原子磁気センサを用いて前年度に計測したヒトの脳磁図(MEG)を、本年度はSQUIDを用いたMEG計測装置により計測し、モジュール型の光ポンピング原子磁気センサによる計測結果の妥当性を検証した。原子磁気センサ及びSQUIDにおいて、ほぼ同等な事象関連脱同期(ERD)及び事象関連脳磁界(ERF)が観測され、光ポンピング原子磁気センサによるヒトMEG計測の実現可能性及びSQUIDに対する代替性を示す結果を得た。これらの研究成果は、国内学会において発表し、学術論文誌に投稿・採録された。光ポンピング原子磁気センサシステムの多チャンネル化及び高感度化の実現に向けて、光学的グラジオメータを構成しその性能を検証した。一つのアルカリ金属セルに2本のポンプ光と2本のプローブ光を照射し、2組の受光回路を用いて計測する従来法と異なり、2本のポンプ光を照射した上で、1本のプローブ光をミラーで折り返して2回照射し、1組の受光回路を用いて計測することで、光学的にグラジオメータを構成した。プローブ光と受光回路が少なくなることで、小型化により適した構成となり、高感度かつ多チャンネルなセンサシステムの実現に役立つことが期待される。効率的に差動計測を行うことが出来る適切な動作条件を実験により導出し、理論値計算によりその妥当性を確認した。光学的グラジオメータを適切な動作条件において動作させることで、20 fTrms/√Hz以上であった感度が差動計測により10 fTrms/√Hz以下にまで改善し、光学的グラジオメータによる環境磁場ノイズ低減及び信号対雑音比向上効果を示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。光ポンピング原子磁気センサを用いた生体磁気計測システム実現に向けて、原子磁気センサの感度向上を目的に、微弱な生体磁気信号を計測する上で障害となり得るセンサノイズ及び、環境磁場ノイズの低減に関して検討を行った。磁場応答信号強度が最も大きくなる最適な動作条件を実験により追求するとともに、ノイズ源となり得る加熱機構やレーザー光の受光部などを改良することでセンサノイズが低減することを確認した。また、グラジオメータ構成による環境磁場ノイズの低減効果に関して検討を行った。アルカリ金属を封入した単一のガラスセル内にボンプ・プローブの2種類のレーザー光をそれぞれ2本ずつ照射し、同一の条件下で2つの原子磁気センサを構築、それらの出力の差分を取ることで、2つのセンサで共通に測定される環境磁場ノイズの低減を図った。2系統の原子磁気センサの特性の違いから、差分による環境磁場ノイズ低減の効果が確認されなかった。磁場環境の不均一性などが原因と推測され、勾配磁場コイルなどを導入することで改善することが確認された。目標とするSQUIDを超える感度(HT/Hz1/2以下)の実現には至っていないが、光ポンピング原子磁気センサを用いて複数名を対象に心磁図(MCG)の計測や磁場分布計測を行った。MCGを正確に捉えるため、事前に測定したセンサの周波数応答を基に、周波数特性を補正する信号処理を測定信号に対して施した。計測結果は生理学的知見とも一致しており、光ポンピング原子磁気センサによりヒトのMCGを正確に測定することが可能であることを示し、MCGマッピングや信号源推定の実現可能性についても示した。これらの研究成果は国内学会にて発表するとともに学術論文誌に投稿・採録された。光ポンピング原子磁気センサの感度向上に向けて、グラジオメータ構成による環境磁場ノイズの低減効果に関して検討を行った。2組のレーザーパスを用いることで2つのセンサ系統を一つのシステム内に構築し、その出力信号の差分をとることで2つのセンサで共通に測定される環境磁場ノイズの影響の低減を試みた。これまでの3軸の環境磁場相殺用コイルと一軸の勾配磁場コイルに加えて、もう一軸勾配磁場コイルを使用することで、磁場環境の均一性を向上させ、2つのセンサの出力特性を一致させた。また、レーザ光を受光する際に光ファイバを介さずフォトディテクタで直接受調する方式に変更した。その結果、2つセンサそれぞれの出力信号よりも差分した信号のノイズレペルが低く、グラジオメータ構成により感度が向上することを確認した。ヒトを対象にした原子磁気センサによる脳磁図(MEG)計測を目標に、小型かっ可搬性を持たせたモジュール型の光ポンピング原子磁気センサを開発し、ヒトの頭部を模した生体ファントムから発生する磁場を計測することで開発したモジュール型の光ポンピング原子磁気センサがヒトの脳磁図を計測可能かどうか検証した。その後、開発したモジュール型の光ボンピング原子磁気センサを用いて、ヒトを対象に磁気シールド内に横たわる被験者の後頭部(視覚野)付近の脳磁図計測を行った。実験では内部を照明で照らした磁気シールド内で開眼状態と閉眼状態を切り替えるように被験者に指示した。結果として、閉眼時に対し開眼時にα波帯の信号強度が減少する事象関連脱同期(ERD)と呼ばれる現象や、開眼・閉眼後数百ミリ秒に大きく信号ピークが生じる事象関連磁界(ERF)を確認することができた。以上の結果より、開発したモジュール型原子磁気センサによる、ヒトMEG計測の実現可能性を示すことができた。

これらの研究成果は、国内・国外の学会おいて発表した。光ポンピング原子磁気センサを用いた生体磁気計測システム実現に向けて、モジュール型の光ポンピング原子磁気センサを用いて前年度に計測したヒトの脳磁図(MEG)を、本年度はSQUIDを用いたMEG計測装置により計測し、モジュール型の光ポンピング原子磁気センサによる計測結果の妥当性を検証した。原子磁気センサ及びSQUIDにおいて、ほぼ同等な事象関連脱同期(ERD)及び事象関連脳磁界(ERF)が観測され、光ポンピング原子磁気センサによるヒトMEG計測の実現可能性及びSQUIDに対する代替性を示す結果を得た。これらの研究成果は、国内学会において発表し、学術論文誌に投稿・採録された。光ポンピング原子磁気センサシステムの多チャンネル化及び高感度化の実現に向けて、光学的グラジオメータを構成しその性能を検証した。一つのアルカリ金属セルに2本のポンプ光と2本のプローブ光を照射し、2組の受光回路を用いて計測する従来法と異なり、2本のポンプ光を照射した上で、1本のプローブ光をミラーで折り返して2回照射し、1組の受光回路を用いて計測することで、光学的にグラジオメータを構成した。プローブ光と受光回路が少なくなることで、小型化により適した構成となり、高感度かつ多チャンネルなセンサシステムの実現に役立つことが期待される。効率的に差動計測を行うことが出来る適切な動作条件を実験により導出し、理論値計算によりその妥当性を確認した。光学的グラジオメータを適切な動作条件において動作させることで、20 fTrms/√Hz以上であった感度が差動計測により10 fTrms/√Hz以下にまで改善し、光学的グラジオメータによる環境磁場ノイズ低減及び信号対雑音比向上効果を示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。原子磁気センサを用いた心磁図計測に関しては、国内学会で発表し、英文誌"Physiological Measurement"にも投稿・採録され一定の成果を示すことができた。しかしながら、脳磁図(MEG)計測の実施を目指す上で、脳磁信号の計測に必要な感度の実現には至らず、視覚刺激に対するMEG計測を行うことができなかったため、原子磁気センサの感度向上という点でやや遅れていると判断する。グラジオメータ構成導入による感度の向上など、ある程度研究は進展した。また、開発したモジュール型原子磁気センサを用いた脳磁図計測を実現し、国内・国外学会で発表することで一定の成果を示すことができた。しかしながら、原子磁気センサの多チャンネル化やモジュールの小型化、アレイ化などが実現できておらず,脳磁図の多チャンネル計測が実施できていないため、やや遅れていると判断する。原子磁気センサの感度を向上させ、視覚刺激に対するMEG計測の実施を目指す。磁場変調や偏波面変調など昨年度には導入しきれなかった技術を用いることで感度の向上が見込まれる。センサの感度向上、MEG計測が実現できた場合、センサの小型化・多チャンネル化を目指す予定である。
悪性脳腫瘍における分子標的としてのオートファジック細胞死の解明

抗癌効果のoutputである細胞死の解析は重要であり、悪性脳腫瘍では、アポトーシスの細胞死の形態をとらず、第二の細胞死つまりのオートファジーを伴う細胞死を生じていることがわかり、その分子メカニズムを解析した。細胞死の過程で、BNIP3が細胞死関連する唯一の分子であり、逆に、bcl-2蛋白はその細胞死をアポトーシス同様に抑制した。オートファジック細胞死において、BNIP3とbcl-2蛋白の相互作用が細胞死を制御していると考えられた。また、bcl-2蛋白の阻害などオートファジック細胞死の分子機構を制御することによって、新しい抗がん剤の開発が可能であることが示された抗癌効果のoutputである細胞死の解析は重要であり、悪性脳腫瘍では、アポトーシスの細胞死の形態をとらず、第二の細胞死つまりのオートファジーを伴う細胞死を生じていることがわかり、その分子メカニズムを解析した。また、bcl-2蛋白の阻害などオートファジック細胞死の分子機構を制御することによって、新しい抗がん剤の開発が可能であることが示された抗癌剤処理された悪性脳腫瘍細胞のサンプルを用いたマイクロアレイの結果から、オートファジー性細胞死においてBc1-2ファミリー蛋白の役割が重要であることがわかった。1)オートファジーが細胞死を抑制している際、オートファジー阻害薬を用いオートファジーを抑制すると、細胞死が誘導され、そのメカニズムは、HtrA2/omiのミトコンドリアから細胞質への放出が重要であることがわかった。さらに、抗癌剤耐性を示す悪性脳腫瘍細胞では、オートファジーが恒常的に亢進しており、オートファジー阻害薬単独で細胞死が誘導されるが、正常細胞では、同様の濃度で、細胞傷害性が少ないことがわかった。このことから、オートファジー阻害薬(バフィロマイシン)をリード化合物、あるいは、オートファジー関連蛋白のSiRNAにより、悪性脳腫瘍選択的な抗癌剤の開発が可能と考える。2)オートファジーが細胞死を促進している場合、BH3ファミリーの蛋白群が重要であることがわかった。今後、免疫沈降などをおこない、オートファジー性細胞死責任遺伝子を活性化させる方法を模索し、あらたな抗癌剤の開発を行う。悪性脳腫瘍における抗癌効果において、オートファジーは細胞保護的に作用すること、逆に、過渡のオートファジーは細胞死を促進することがわかっており、その対極的な性質を捉えることが、抗癌剤開発において重要である。1.細胞保護的なオートファジーオートファジーの分子は、わずかな蛋白量でも作用することが判明し、SiRNAなどの手法で、抑制することが困難であったが、LC3は、悪性脳腫瘍における抗癌効果で唯一、mRNAレベルで上昇し、SiRNAで抑制することにより、抗癌効果を上昇させることが分かった。また、バフィロマイシン(オートファジー阻害薬)誘導体が、悪性脳腫瘍に抗癌効果を有することがわかってきている。2.細胞障害的なオートファジー網羅的な解析から、オートファジーを誘導する分子は、Bcl family蛋白と結合を示唆すドメインが有し、通常は、Bcl family蛋白と結合し、その細胞死の発現を抑制されていることが分かった。悪性神経膠腫の平均生存期間は、診断後、約1年と、極めて厳しい状況にあり、新規治療法の開発が望まれる。抗癌効果のoutputである細胞死の解析は重要であるが、悪性脳腫瘍は、形態および機能的にアポトーシスでなく、第2の細胞死:オートファジーを伴う細胞死を生じることが判明して生きている。したがい、従来のアポトーシスの解析では、悪性脳腫瘍の抗癌効果の判定、作用機序の解析は困難であるころから、腫瘍細胞に生じるオートファジーの解析を継続している。その際、オートファジーは細胞保護的に作用する場合、逆に、過渡のオートファジーは細胞死を促進することから、この対極的な条件を捕らえ、生存的なオートファジー、細胞障害的なオートファジーはいかに制御されているかを明らかにすることを目的とする。オートファジーの関連する分子において、LC3は、悪性脳腫瘍における抗癌効果で唯一、mRNAレベルで上昇することから、SiRNAで抑制を試みたところ、抗癌効果を上昇させるが、細胞死は誘導しないことがわかった。これらのことは、atg5など他のオートファジー関連分子でも同様であり、オートファジー自体が細胞死を制御しているとは考えらなかった。これに対して、オートファジー生じた悪性脳腫瘍細胞おいてbcl-2蛋白が、転写亢進、蛋白発現、ミトコンドリアへの移動がみられ、細胞死が生じた際には、いずれも低下していた。従い、アポトーシス同様、第二の細胞死においても、bcl-2蛋白により死のシグナルは制御され、ふたつの細胞死はクロストークしていることがわかった。恒常的にオートファジーが誘導されている細胞や、抗がん剤、放射線により、オートファジーを誘導された細胞では、bcl-2蛋白阻害薬が抗がん効果を発揮し、腫瘍選択性があることがわかった。
グローバライゼーションとジェンダー-海外進出日系企業の女性雇用の実態分析-

本研究の課題は、海外進出した日系企業の雇用実態をジェンダーの視点から分析することである。自動車産業を対象に、女性雇用に関連する文献と統計の整理、関係する法制度および男女平等政策の比較分析、欧米の工場に赴任した経験のある人事担当者へのヒアリング調査等にもとづいて、雇用者に占める女性比率、定着率の男女差、教育訓練および昇進・昇給における差異について検証をおこなった。伝統的な男性職場である自動車産業を対象に、海外工場と日本工場との間で、女性の雇用管理の実態がどのように異なるのか、またその違いを生み出す要因はどこにあるのかについて、労務管理の方法および各国の法制度、男女平等政策の視角から、検証する。平成19年度は、大手自動車メーカーのイギリス工場と日本工場との比較研究をすすめた。日本工場との労務管理上の違いとしては、日本工場において、男女の筋力・体力差に配慮した労務管理が実施されているのに対して、イギリス工場では、ほぼまったくそのような配慮がみられないことがわかった。これが、日本とイギリスの男女筋力差の有無によるものなのか、いわゆるジェンダー意識によるものなのかは、不明である。同時に、イギリス工場でも、日本工場と同じように、女性技能職の比率は大幅な増加はしていないなど、国内工場と海外工場の類似点も多々みられる。今後、海外工場と国内工場との国際比較をおこなうにあたって、工場の現場調査のみならず、本社への調査を実施し、海外工場の労務管理に、本社からどのような指示が出されているのかを明らかにする必要性を感じた。同時に、今年度は、EUおよびイギリスにおける労働に関する男女平等政策について、文献、資料を収集した。本年度は文献及び資料収集に予想以上の時間を取られ、収集した資料の整理、分析は来年度の課題として残された。こうした違いが生まれる要因を検討した。平成20年度は、主にEUおよびイギリスにおける労働に関する男女平等政策について、文献、資料を収集し、各国の政策の特徴を整理した。さらにこれらの政策が、労働現場にどのような影響を与えているのかについて、イギリス、アメリカの先行研究を収集した(しかしこうした研究はまだ少なく、予想したほどには集まらなかった)。また、基軸となる男女平等政策(法改正等を含む)の前後において、女性労働の実態でどのような変化があったのかを確認するために、主にイギリスとアメリカの女性労働に関する主要統計データを収集し、分析をおこなった。今年度は、時間が足りずデータの入力作業とクロス集計までしかできなかったため、来年度に引き続き分析をつづける。自動車産業を対象に、海外工場と日本工場との間で、女性の雇用管理の実態がどのように異なるのか、またその違いを生み出す要因はどこにあるのかを検証することを目的としている。当初、日系自動車メーカーのイギリスおよびアメリカ工場へのヒアリング調査を予定していたが、私自身の個人的な理由(出産等)と2008年のいわゆるリーマン・ショックに端を発した金融危機の影響、そして調査を依頼していた日系自動車メーカーのアメリカでのリコール問題等が重なり、2007-2009年度の海外調査はほぼ不可能な状況であった。そのため当初の計画を大幅に見直し、米英での自動車産業での女性雇用に関連する文献と統計の整理、関係する法制度・男女平等政策の比較分析、欧米の工場に赴任した経験のある人事担当者へのヒアリング調査結果にもとづき研究をすすめてきた。結果として、英米では、日本と比べて女性雇用比率は高いものの、英米間でも差が大きく、英国では米国ほど女性の参入はすすんでいない。勤続年数については、日本の工場の「女性」の勤続年数とさほど変わりない。英国工場では、採用の際に長期雇用をアピールしているものの、実際の定着率は日本より低い。ただ日本工場と比べて「男性」の定着状況が低いため、定着率の男女差は小さく、キャリアの男女差は確認されていない。日本の工場で問題となっていた筋力の問題は、英米ではほぼ問題視されておらず、それが工場現場の技術的に解決できる問題なのか、女性労働者の筋力の差異によるものなのかは、今回のヒアリング調査だけでは正確に把握できなった。
初期地球の生態系モデルとしての温泉バイオマット:遺伝子とバイオマーカーによるバイオマットカタログ

温泉バイオマットは、長野県の中房(3回)、中ノ湯(1回)、湯俣(1回)で調査した。バイオマット試料の微分干渉像と蛍光染色像を顕微鏡で観察した結果はデジタル画像で記録した。試料から抽出したキノンのHPLC測定の結果、マットの種類とキノン分子種の構成に相関関係を確認した。遺伝子プローブを利用してバイオマット微生物群の構成を調べた結果、硫黄芝の優占種が16SrRNA遺伝子の分子進化系統で最古の系統である硫黄酸化細菌であると確認した。またこの菌種に特徴的な含硫キノンを硫黄芝から確認した。キノン測定では典型的な白色硫黄芝以外からも含硫キノンが検出され、この細菌群が温泉バイオマットに広く分布していることが示唆された。温泉バイオマットに沈着する鉱物では、単体硫黄、硫化鉄、炭酸カルシウムが主成分として検出された。化学合成型マット(硫黄芝)では、白色または黄白色マットには硫黄が多く含まれ、黒色マットには鉄が含まれていた。光合成型マットでは光合成に関る色素がマットの色に反映されていた。また炭酸カルシウムの沈積が観察され、温泉においてもストロマトライト様の構造が形成されることを観察した。現生の温泉バイオマットを環境と構成微生物で識別すると、生態進化の歴史において古い形質を受け継ぐバイオマットであるか否かを判定できた。この研究でリボソーム遺伝子の分子進化系統では最古の系統群に属する硫黄酸化細菌により形成されると確認できた硫黄芝バイオマットについては、地球史の初期に果した役割を検討する試みが開始された。非酸素発生型の好熱性光合成細菌によるバイオマットでも酸素発生型光合成細菌と類似のストロマトライト様構造物が形成されるという観察は、太古代に形成された岩石や鉱物の生成機構に新たな解釈をもたらした。この研究で形成された地球科学と微生物生態学との共同研究体制は今後も継続される。
空間分解能1ミクロン以上のスクイド磁気顕微鏡の開発

スクイドを用いた微小領域の磁気検出法にはスクイド素子そのものを直接検出コイルとして使う直接型と、従来のスクイド磁束計などと同じようにピックアップコイルを経由して検出コイル位置での磁束の変化をスクイド素子へ間接的にトランスフォーマーコイルで伝える間接型とが考えられる。どちらも一長一短があるが、できるだけ微小空間での磁場変化を検出するため、我々は直接スクイド素子を検出コイルとして用いる直接型を取り上げた。これまでも従来の超伝導体を用いた直接型磁束計は、たとえば、フランスのグルノーブル(CRTBT)で開発され、実用化されている。この場合、空間分解能はスクイドリングの大きさで決まることから、約1ミクロン程度が限界である。本研究で目指すものはこれ以上の分解能を有するスクイドの作成である。そこで、空間分解能をあげるため、スクイドとして固有ジョセフソン接合系を使う。幅1ミクロンのBi2212系の単結晶を用いれば、超伝導層間距離が1.5nmであるから究極的には、1.5nmまで分解能をあげることができるはずである。1層の素子を作成することは困難であるが、厚さ100nmに単結晶を加工することは可能である。この厚さが実現できれば十分、スクイド磁束計として作成可能であることから、この様な素子を作成し、スクイドの基本特性の測定を行った。その結果、スクイドとしての磁束の量子化は1.33Tで起こり、さらにこの振動を10-4程度まで分解可能とすれば、0.1ミクロン程度の空間で1ガウスの磁場変化を検出することが可能であることがわかった。これは空間変化率としてはきわめて高感度である。この様に、固有ジョセフソン接合を直接検出コイルとして用いれば、0.1ミクロン程度の空間で1ガウスの磁場変化を検出できるスクイド磁束計が原理的には可能であることが実証できた。近年のナノテクノロジーの進歩はめざましく、原子や分子を直接操作し、制御することが可能となり、従来、予想もできなかった新しい物質を人為的に作成することができる段階に達している。このような、人為的に作られた新物質(状態)の性質を調べる手段として、ナノプローブ顕微鏡が近年、盛んに開発されている。その代表例として、走査型原子間力顕微鏡や、トンネル顕微鏡などが挙げられ、物質表面の原子配列や電子状態を原子スケールで観測できるようになってきた。一方、物質は必ず磁性を持つが、原子レベルでの磁気的状態を調べる技術開発が大きく後れている。本研究では、最近の研究によって明らかにされてきた高温超伝導体の固有ジョセフソン接合の性質を用いて、原子レベルの磁気的状態を直接観察する技術を開発することにある。その基本的なアイディアは、高温超伝導体の固有ジョセフソン接合をミクロンサイズに加工することによって、この固有ジョセフソン接合を通過する磁束の大きさを高感度で検出できることにある。このアイディアと既に高いレベルにある走査型プローブ顕微鏡の技術を磁気顕微鏡に応用すれば、1ミクロン以下の空間分解能を持つ磁気顕微鏡を開発することが可能でありその技術的な指針を得る基礎実験を行った。
重症外科患者に対する選択的脳冬眠療法に関する研究

1.臨床的研究:種々病態下での呼気ガス分析による酸素消費量と二酸化炭素排泄量(産生量)の測定により,個々の患者のエネルギ-消費量測定が臨床的検査法として確立された。その結果,栄養障害時の栄養管理や,手術侵襲時あるいは合併症併発時の栄養管理に非常に役立っている。ただし使用する機種により若干測定値が異なるため,その評価には注意を要するが,エネルギ-状態の変動を把握するには十分であることが判明した。性,年齢,身長,体重から計算して求める予測基礎エネルギ-消費量に比べ,10%以上元道しているもの,10%以上低下しているものなどがあり,間接熱量計によるエネルギ-消費量の測定で代謝状態をとらえることが可能になった。これは技術侵襲によるエネルギ-消費量の元道にも明らかな影響をおよぼしていることが明らかとなった。選択的脳冬眠療法の臨床適応例はなかったが,今後急性の呼吸不全症例がまず適応となると思われた。2.動物実験:大において本法の実施は可能であった。バルビタ-ル療法に筋施緩剤を併用した呼吸管理と,循環,代謝管理を行うことにより,的25%のエネルギ-消費量の低下がみられた。本法によるエネルギ-消費量の抑制効果だけでなく,糖代謝,たん白代謝,および創傷治癒におよぼす影響についても基礎的研究が必要と思われた。糖代謝については,ダブルアイソト-プ法により,内因性の糖新生の抑制および糖酸化速度の低下が明らかにされ,選択的に脳の代謝が抑制されていることを示唆する成積と思われた。しかしエンドトキシン投与実験ではその効果が明らかでなく,敗血症の場合には末梢での代謝元道がおこって,本法による効果は得られなかった。3.以上より,今後も基礎的研究を続け,本法の適応決定,および代謝的効果,創傷治癒効果を明らかにして,重症外科患者の栄養管理に応用したいと考えている。1.臨床的研究成果:呼吸連続監視装置(RM-200,ミナト医科)により安静時エネルギー消費量;REE)を求める際どの様な注意点が必要かについてまず検討が加えられた。マスク使用時では患者に装着による著しい過呼吸,頻呼吸が惹起されなければ満足すべきREEが得られ、また気管内挿管下の患者では投与酸素濃度(Fi【O_2】)が50%以下の条件で本装置によるREE測定が可能であることが明らかとなった。以上RM-200使用の実際に関する予備的データが得られたため、食道癌に対する一期的食道切除再建術例13例,胃癌に対する膵・脾または脾の合併切除を併う胃全摘術例13例でエネルギー消費量を測定し、比較,検討した。重症感染症,多臓器障害などの重篤患者での生体の異常代謝反応制禦(脳冬眠療法など)に関する臨床的検討の基礎的データを得るためである。両群とも全く術後合併症のない患者が対象であるが食道切除後患者のREEが胃全摘後患者のそれに比べ有意に大きいこと,累積エネルギー出納と累積窒素出納が正の相関を示すことなどが明らかとなった。2.動物実験成績(無麻酔犬でのブドウ糖代謝回転測定法の確立およびエンドトキシン血症時におけるブドウ糖代謝回転):〔υ-【^(14)C】〕ブドウ糖,〔6-【^3H】〕ブドウ糖(double isotope法)の持続点滴投与下に血中【^(14)C】-ブドウ糖,【^3H-】

ブドウ糖の血中比活性を経時的採血により求め、一方イヌの頭部を覆うフード(Canopy system)により呼気を採取し呼気中【^14CO_2】比活性を求めることにより、肝を中心とした組織でのブドウ糖産生量,末梢組織でのブドウ糖の消費量,Cori cycle,glucose-alanine cycleなどのrecycling量を単位時間当りで定量的に算出する方法が確立された。本法によりエンドトキシン(LD100)one shot投与後では肝でのブドウ糖産生,末梢での消費とくに酸化が著しく亢進することが示された。これらの実験成績は脳代謝制禦を中心とした生体反応制禦に関する研究の基礎及び対照となるものである。1.臨床的研究成果:呼吸連続監視装置(RMー200)により安静時エネルギー消費量(REE)を外科患者で測定し,各患者の代謝状態をより正確に把握することができるようになった.特に低栄養患者や,食道癌など大きな手術侵襲の加わる術後患者,および術後合併症たとえば肺災など併発し重篤な患者で非常に有用で,栄養管理の効果をあげている.これまでの研究成績では従来の方法によるエネルギー消費量の予測値と,RMー200でREEせ実測して求めたエネルギー消費量が一致するものは約30%で,30%には多目に,40%には少な目になるため,過剰投与による障害と,不足による低栄養の進行の可能性が高いことが明らかとなった.また術後のエネルギー消費量の元進の程度は様々で,侵襲の大きさ,合併症の有無,術前の栄養状態などの影響が大きく対応がむつかしいことが示唆された.しかし十分な鎮静,鎮痛,人工呼吸などの管理により代謝亢進はある程度抑制され,短期間の栄養管理には有用であった.今後より重篤な病態において,本法による適応を考えたいと思う.2.動物実験成績: Stable isotopeを用いたブドウ糖代謝回転測定法の確立により,エンドトキシンショックなどの重篤な病態での内因性糖代謝の定量的把握が可能となった.現在外因性の栄養素投与による代謝変態を検討中である.また超音波トランジェットタイム血流計と多用途計測監視装置により,犬の実験で各臓器血流および代謝量の測定法を検討中で,本法の有用性を定量的に比較検討する準備ができた.1.臨床的研究成果:食道癌患者や術後合併症併発患者に対し、呼吸、循環理のほかに代謝・栄養管理を行うことにより治療成績は向上している。ほぼ重症患者の代謝管理の方法は確立されたと思われるが、呼吸不全などMOF(多臓器障害)を発症した場合や、重篤な栄養障害で代謝管理に反応を示さず、効果の得られない症例は今も少くない。現在呼気ガス分析により代謝状態(エネルギー消費量、内因性外因性エネルギー源の代謝状態)の把握を行い、より適切な管理法を検討している。鎮静鎮痛による代謝量の減少は個人差があり一定の方法を行うことはできないが、ネンブタールなどの薬物による代謝抑制が必要な症例は必ずしも多くなく投与法の検討は今後の問題である。今のところ呼吸不全が本法のよい適応であると考えている。2.動物実験成果:犬における代謝量の測定および内因性ブドウ糖の産生と消費量の測定は確立され、エンドトキシン投与による代謝変動と外因性エネルギー源投与の代謝状態を検討中である。選択的脳冬眼状態を引きおこす薬物の検討を行っているが、脳波の測定、全身臓器の血流配分などについて検討を要するため実験を行っている。実験回数や薬物量の制御よりラットなど小動物を使った実験系の確立も必要で、現在代謝ケージの作製や、エネルギー代謝測定装置の改良を行っている。
プロトン認識ナノゲルの異相融合による動的機能開拓

大きなpKaを示すナノゲルの合成方法を一般化することを目的として、カルボン酸を含有した温度応答性ナノゲルの合成条件とナノゲル内のカルボン酸のpKaの関係を調べた。その結果、収縮時に高いpKaを示すナノゲルを合成する為には、ナノゲル重合時の水溶液のpHをカルボン酸含有モノマーのpKaより低くコントロールする事が重要であることがわかった。これはカルボン酸がプロトン化した状態でナノゲルを合成することで、水素結合によりナノゲル内のプロトンが安定化される“プロトンインプリント"効果が現れるためである。一方、収縮時に低いpKaを示すナノゲルを合成するためには、架橋剤の導入量をできるだけ低く抑え、体積相転移により大きな高分子の構造変化を誘起することが重要であることがわかった。温度応答性の二酸化炭素可逆吸収材を大容量かつ高速の二酸化炭素分離材料として機能させるためには、ゲル膜の膜厚を薄くし、大面積化する必要がある。同時にナノゲル膜全体の温度を高速に変化させるために高い伝熱特性を付与する必要がある。そこで大きな表面積を有し、熱伝導速度が速い金属繊維にナノゲルを塗布した。すると大容量の二酸化炭素を高速に可逆吸収するナノゲル担持ファイバーを作成できることがわかった。液相中での高速物質輸送の為、多孔質樹脂表面にナノゲルを組織化する方法を開発した。ナノゲル担持樹脂がタンパク質のアフィニティー分離材として応用可能である事を見いだした。ナノゲルの高分子密度を制御すると結合定数に影響を与えず、タンパク質の交換速度を加速できる事を明らかにした。さらに、ナノゲル内のアミンのpKaを最適化すると酵素の様に加水分解活性を有するナノゲルを作成できることがわかった。以上のナノゲルの分子認識に関する研究をまとめた論文及び総説等を発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。アミン含有ナノゲル粒子のpKaが相転移温度前後で8から6に低下することを見いだし、このナノゲル水溶液が相転移前後で効率よく酸性ガスを吸収放散する事を明らかにした。さらに、アミン含有ナノゲル粒子からなるキャストフィルムが高効率かつ可逆的に酸性ガスを吸収する事を見いだした。カルボン酸を含有したナノゲル粒子のpKaが相転移温度前後で5から7程度に上昇することを見いだし、このような大きなpKa変化達成する為には、ナノゲル重合時の水溶液のpHをコントロールする事が重要である事を明らかにした。ナノゲル粒子を多孔性の微粒子と融合し、大量のナノゲルを担持した多孔性高分子微粒子の作成に成功した。さらに、作成したナノゲル担持微粒子を用いてタンパク質を効率よく可逆吸着できる事を確認した。ナノゲル液膜の両側に温度勾配を形成させ材料内で異なる相状態のナノゲルを動的に融合することで効率的なプロトン輸送を達成できる事を確認した。当初の計画通り、アミン含有ナノゲル粒子のpKaが相転移温度前後で低下することを見いだし、このナノゲル水溶液が相転移前後で効率よく酸性ガスを吸収放散する事を明らかにした。同時に、カルボン酸を含有したナノゲル粒子のpKaが相転移温度前後で大きく上昇することを見いだし、大きなpKa変化達成する為には、ナノゲル重合時の水溶液のpHをコントロールする事が重要である事を明らかにした。また、予定とおりナノゲル粒子を多孔性の微粒子と融合し、大量のナノゲルを担持した多孔性高分子微粒子の作成に成功した。

さらに、当初の予定通り、ナノゲル液膜の両側に温度勾配を形成させ材料内で異なる相状態のナノゲルを動的に融合することで効率的なプロトン輸送を達成できる事を確認した。様々な相転移温度・pKaのナノゲルライブラリーを合成し、多層に組織化する。多層化した材料に温度勾配を印加し、多段階のpKa勾配形成およびpkaの動的スイッチングを試みる。イオン輸送量・熱移動量・速度の関係から熱エネルギー変換効率を検討する。
阿波踊りを活用した健康体操の開発とその機能・効用に関する研究

阿波踊り体操(基本編)の運動強度は34メッツであり、歩行から速歩程度の運動である。また、ウォーキングと比較して大腿前面に対する負荷も3倍以上あり、下肢筋力強化に有効であると考えられる。したがって、阿波踊り体操は生活習慣病の予防と介護予防の観点から有効な運動プログラムになると考えられる。この特性を生かしてメタボリックシンドローム予防・解消編、トレーニング編など6つの新バージョンを開発した。研究初年度である平成20年度における本研究の目的は、平成18年に開発した「阿波踊り体操基本編・シニア編」の効果の検証と健康課題に対応した目的別バージョンの開発であった。まず、研究1として阿波踊り体操を3週間実施した前後の変化について平均年齢63歳の男女39名を対象に調査を行った。正日あたり1回以上実施した26名では30秒間いす立ち上がりテストが22.7回から28,1回と有意に増加した。また、5段階評価による膝の痛みの回答値が2.88から2.22に有意に低下した。実施回数が1日1回に満たない群では有意な改善は見られなかった。3分半の阿波踊り体操でも1日1回以上実施することで下肢筋力が強くなり、膝の痛みの軽減につながることが示唆された。研究2として阿波踊り体操のエネルギー代謝を測定した。平均年齢46歳の男女40名を対象に体操実施時のエネルギー消費を測定した。測定はミナトAE300-Sを用いて呼気ガス分析を行った。いすに座ったシニア編では平均して8.59kcalのエネルギー消費であったが、基本編では12.5kcal、しっかり強めに実施した場合には14.4kcalのエネルギー消費であった。研究3として、健康課題に特化した目的別バージョンの制作を行った。後期高齢者や脳卒中リハビリ患者などを対象とした「リハビリ編(5分)」、下肢筋力強化とバランス機能改善を目的とした「トレーニング編(5分)」、エネルギー消費を高める有酸素運動としての「メタボリックシンドローム予防・解消編(16分20秒)」の3バージョンを開発した。その3バージョンは映像を撮影、編集し、DVDに収録した。本研究は徳島県との地域連携事業としても実施し、研究成果は県を通じて発表された。また、成果発表用のWEBサイト「That's阿波踊り体操」も制作した。研究2年目である平成21年度は、前年度の研究データを論文としてまとめ、前年度に制作した目的別バージョンを活用した運動療法プログラムを作成して介入実験を行った。まず、前年度のエネルギー代謝測定の結果を「阿波踊り体操と阿波踊りのエネルギー消費量に関する研究」として徳島大学大学開放実践センター紀要に投稿した。分析の結果、3分半の阿波踊り体操のエネルギー消費量は平均で12.0kcal、運動強度は3.29メッツであった。普通歩行から速歩の範囲の運動強度であるといえる。一方、阿波踊りは、3分半で平均19.9kcal、運動強度は5.44メッツであり、速歩から軽いジョギングに相当する運動強度であった。阿波踊り体操はストレッチなどと阿波踊りの動きを組み合わせることにより無理のない適度な強さの運動プログラムになっているといえる。運動療法の介入研究では、阿波踊り体操3種類と基本編とウォーキングを組み合わせた2種類の運動プログラムを作成し、62名を対象に3ヶ月の運動療法に取り組んだ。肥満者の割合は61%、高血圧者は65%(服薬者34%)、糖尿病55%(服薬者21%)であった。事後のアンケートでは92%が「運動量が増えた」と回答しており、73%が「食生活が改善した」と回答していた。運動記録表については「ほぼ毎日つけた」が65%であった。体重は64.5kgから62.4kgに有意に減少した。体重が減ったと回答した人は45%であり、血圧と血糖検査値は15%が改善したと回答していた。また、成果発表用のWEBサイト「That's阿波踊り体操」も随時更新した。研究最終年度である平成22年度は、平成20年度の研究で制作した目的別バージョンの続編ともいえる3バージョンを制作した。健康上の愁訴としてもっとも回答率の高い肩こりと腰痛の改善を目的とした「肩こり・腰痛解消編」、短時間で楽しみながらエネルギー消費を図る「プチエネルギー消費編」、2人組でスキンシップを深めながら阿波踊りを楽しむ「フレンズ編」である。これで本研究により制作した新バージョンは計5バージョンとなり、体操時間も3分半から16分までの5種類となり、目的や時間に応じて多彩な選択、組み合わせが可能となり、多様なニーズに応えることのできる健康体操のシリーズとして完成した。22年度に制作した3バージョンの映像を収録、編集してDVDの第3弾に当たる「阿波踊り体操VOL.3」を制作。これは今後、徳島県における健康増進施策の中で活用されることとなった。また、阿波踊り体操を取り入れたダイエットプログラムを阿波踊り未経験者(東京在住)を対象に実施した。平均年齢50歳の19名から5ヶ月後に回答を得た。