hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環動高分子を用いた有機無機ハイブリッド機能相反材料の創出

本研究では、架橋点が自由に動く環動高分子と無機ナノ微粒子を有機無機ハイブリッド材料として組み合わせ、異種材料間の界面における結合様式を制御することにより、環動高分子を用いた新規有機無機ハイブリッド材料を創出することを目指している。これにより、従来のハイブリッド材料では実現不可能であった高機能性と伸縮性を同時にあわせもつ画期的な機能相反材料を創出し、ハイブリッド材料におけるエネルギーの高効率利用に向けた基盤技術を確立する。本年度はまず、カルボキシル基修飾磁性ナノ粒子(Fe3O4)を用いた磁性ゲルの合成に取り組んだ。従来の磁性ゲルの問題は、磁場を印加すると粒子の凝集やポリマーへの吸着が起こり、柔軟性が失われてしまう点にあった。この問題を、微粒子を可動な架橋点に結合させ、表面有機鎖同士・環状分子同士の反発により、磁場印加後の凝集を抑制することで解消できると考えた。また、ハイブリッドナノ微粒子の特性上、高濃度分散が可能なため、より強い磁場応答性も期待される。この有機修飾ナノ粒子は、連携研究者である東北大学の阿尻教授より提供された。架橋反応の方法としては、ナノ微粒子有機鎖末端のカルボキシル基を利用し、アミド結合による粒子・ポリマー間架橋を目指した。まず、ポリロタキサンのアミノ基修飾を行い、これとナノ粒子とを共通溶媒であるジメチルスルホキシド中で混合し、ゲル化を行った。ナノ粒子の重量分率がポリロタキサンの10 %程度のものでは、溶媒による膨潤が観察されたことから、ナノ粒子を介した架橋に成功していることが確認された。なお、本研究は科学研究費補助金(基盤研究(S)・課題番号:25220603・研究代表者:伊藤耕三)の採択に伴い、平成25年9月11日付けで廃止となった。25年度が最終年度であるため、記入しない。
エンバクの冠さび病抵抗性遺伝子ファミリーのクローニング

昨年に引き続き、エンバクの病害抵抗性発現の初期認識遺伝子-抵抗性遺伝子-をクローニングするため、既報のセリン・スレオニンキナーゼ保存領域を参考に新たなプライマーをデザインし、PCR増幅を行った。得られたバンドをプラスミドにクローニング後、シークエンスを行ったが、最終的に目的の断片は得られなかった。一方、エンバクの病害抵抗性における後期発現遺伝子のクローニングを試みたところ、ファイトアレキシン(Avenanthramide)合成に関与する鍵酵素CCoAOMTおよびHHTの遺伝子を得ることに成功した。CCoAOMT遺伝子はサブトラクション法により、HHT遺伝子はdegenerate primerを用いたPCR法により得た。前者はalfalfa,parsleyなどのCCoAOMT遺伝子と、また後者はcarnationのHCBT遺伝子とそれぞれアミノ酸レベルで約80%,40%の相同性を有していることが判明した。また、クローニングされたHHT遺伝子を大腸菌で発現させたところ、粗抽出タンパク質中に有意なHHT活性が検出された。コムギ赤さび病抵抗性遺伝子のクローニング(Feuillet et al.1997)に用いられたプライマーを利用して、セリン/スレオニンキナーゼの増幅を試みた。エンバク品種IowaX469(エンバク冠さび病抵抗性遺伝子Pc2保有)のゲノムDNAを種々の条件を変えて上記プライマーで増幅したところ、最終的に単一のバンドを得ることができた。このバンドをゲルから切り出し、プラスミドにクローニング後、シークエンスを行った。約50クローンのシークエンスを行ったが、セリン/スレオニンキナーゼドメインを持つクローンは得られなかった。そこで、現在次の2つのことを試みている。(1)既報のセリン・スレオニンキナーゼ保存領域を参考に新たなプライマーを組み、PCR増幅をおこない、目的断片を探索する。(2)すでにエンバクcDNAライブラリーから得ているトマトの抵抗性遺伝子Ptoに類似したセリン・スレオニンキナーゼ断片をプローブとしてサザン解析を行ない、Pc遺伝子保有系統にのみ存在する断片を探索する。
植物寄生性及び捕食性ダニ類の分類

北日本においてササの葉に寄生するミドリハダニPanonychus(Sasanychus)akitanus Eharaには、卵の形態・葉面利用部位・休眠態などから2型があるとされていた(Gotoh、1986)。この2型の形態的差異をくわしく調べた結果、いわゆる"無柄卵型"は、akitanusとは別種であることがわかった。Sasanychusが、狭義のPanonychusとは形態的にも生態的にも著しく異なるので、Sasanychusを亜属から属に昇格させた。そしてミドリハダニ("有柄卵型")Sasanychus akitanusを再記載し、同時に"無柄卵型"をヒメミドリハダニSasanychus pusillus Ehara etGotohの名のもとに新種として記載した。両種は、胴背毛の長さが著しく異なるほか、雄の脚の毛の配列や雄交尾器の形状でも差異がある。北日本でカエデの葉に寄生するEotetranychusのハダニ2種を新種として記載した。ヒメカエデハダニE.spectabilis EharaとオオカエデハダニE.dissectus Eharaがこれで、ともに赤色種である。Eotetranychusに属する日本産既知13種の夏型雌は、スミスハダニE.smithi Pritchard et Baker(赤色)を除き、淡黄淡黄緑色であるから、この2種は色彩の点で少数派に属する。ヒメカエデハダニとオオカエデハダニは色彩が似ていても、他の点ではかなり相違する。ともにカエデに寄生するため、両種の識別は重要である。雌の皮膚条線は、ヒメカエデハダニでは内仙毛の後方で逆V字状に走るが、オオカエデハダニではすべて横走する。雄交尾器は、前種では後方でほぼ直角に下降するが、後者では直走する。東南アジアのハダニ科、ツメダニ科、カブリダニ科なども研究された。北日本においてササの葉に寄生するミドリハダニPanonychus(Sasanychus)akitanus Eharaには、卵の形態・葉面利用部位・休眠態などから2型があると報告されていた(Gotoh,1986)。本研究では、この2型の形態的差異を見いだすことに努め、予想される2つの種の実在をつきとめることを目ざした。この結果、いわゆる"無柄卵型"はakitanusとは異なる別種と判明した。Sasanychusが、狭義のPanonychusとは形態的にも生態的にも大いに異なるので、この機会にSasanychusを亜属から属に昇格させることにした。そしてミドリハダニ("有柄卵型")Sasanychus akitanusを再記載し、同時に"無柄卵型"をヒメミドリハダニSasanychus pusillus Ehara & Gotohの名のもとに記載した。両種の主要な差異は次のごとくである。ヒメミドリハダニの雌は、ミドリハダニの雌と一見よく似ているが、胴背毛の長さが後者のそれよりも著しく短い(どの胴背毛についての比較でもP〈0.001(t-test)。ヒメミドリハダニの雌はミドリハダニの雌よりも体が小さいけれども、胴背毛【P_3】,H,【L_2】及び【L_3】の長さと体長の比は、いずれもヒメミドリハダニの方が明確に小さい(t-test,P〈0.001)。さらに、ヒメミドリハダニの雄は、第2脚〓節が二重毛よりも基方に1通常毛と1ソレニジオンをもつことで特徴がある。

(ミドリハダニの雄の第2脚〓節は、その部位に3通常毛と1ソレニジオンをもつ)。ヒメミドリハダニの雄交尾器の後部は波状をなさず、端末は円い。そして軸部の背縁に顕著な突起がある。これに対し、ミドリハダニの雄交尾器の後部は軽くS字状をなし、端末は截断形を呈し、軸部の背面は平滑である。北日本でカエデの葉裏に寄生・加害するハダニの2種を新種として記載した.ヒメカエデハダニEotetranychus spectabilis EharaとオオカエデハダニE.dissectus Eharaがこれで,両種とも北海道と青森県から知られる赤色種である.Eotetranychus属の日本産既知13種の夏型雌は,スミスハダニE.smithi Pritchard et Baker(赤色)を除き,淡黄淡黄緑色であるから,この2新種は色彩の点で少数派に属する.ヒメカエデハダニの雌:体長385μm,皮膚条線は内仙毛の後方て逆V字状に走る.生殖口蓋は横走する条線をもち,生殖口蓋のすぐ前の領域は縦走する条線を有する.触肢の端感覚体(出糸突起)は,長さが幅の2倍に満たない.第1脚〓節は二重毛の後方に5通常毛と1ソレニジオンを有し,同脚脛節は9通常毛と1ソレニジオンをもつ.第2脚〓節は二重毛の後方に3通常毛と1ソレニジオンをそなえ,同脚脛節は8通常毛をもつ.ヒメカエデハダニの雄:体長330μm,交尾器は後方でほぼ直角に下向している.第1脚〓節は二重毛の後方に4通常毛と3ソレニジオンをもち,同脚脛節は9通常毛と4ソレニジオンを有する.第2脚〓節は二重毛の後方に3通常毛と1ソレニジオンをもち,同脚脛節は8通常毛を付属する.オオカエデハダニは,ヒメカエデハダニよりもはるかに大形で,体長は雌520μm,雄430μm.雄:後体部の背正中域の皮膚条線は,すべて横走する.生殖口蓋は,前部に縦条,後部に横条をもち,生殖口蓋のすぐ前の領域は縦条を有する.触肢の端感覚体は長さと幅がほぼ同様である.雄:交尾器は後方に向かい次第に細くなるが,曲がることなく直走する.第1・2脚の爪間体は4裂している.なお,雌雄とも脚の毛の配列は,ヒメカエデハダニとほぼ同じである.
高電圧・大電流インパルス測定における誤差補正とデジタル測定の評価に関する研究

高電圧・大電流インパルス測定技術の向上を目的として研究を行い,以下の成果を得た.1.インパルス測定系の校正用として,高精度基準インパルス発生器を試作した.その発生精度は波高値で±0.3%以下であった.2.正弦波,直線上昇波,さい断波インパルスを用いてデジタル計測器の動的特性ついて検討を行ない,量子化誤差と波形上昇率,周波数などの関係を明らかにした.3.標準インパルス電圧(波頭長1.2μs,波尾長50μs)を規格に定められた精度で測定するためには, 8ビット,サンプリングレート40/μs以上の高速デジタイザーが必要であることを,実験ならびにシュミレーションにより示した.4.数値ラプラス変換法を用いたインパルス測定系の測定誤差補正について検討を行い,その補正精度と問題点を明らかとした.数値ラプラス変換法を適用する場合には,測定系の応答波形および出力波形の読み取り誤差が補正結果に大きく影響することを明らかとした.5.測定系の誤差補正対策として,抵抗分圧器に側路容量を設ける方法,低圧部に誘導抵抗を用いる方法,および両者を併用する方法を提案した.とくに併用する方法により分圧器の性能を約3倍向上しうることを示した.6.電解液抵抗分圧器の測定精度向上について検討を行ない,その抵抗温度係数と補正法,温度上昇よりみたインパルス電圧測定限界値,表皮効果などを明らかとした.さらに電解液は誘電率が極めて大きい(約80)ので,これを利用した新形の電解液抵抗容量分圧器を開発した.高電圧・大電流インパルス測定技術の向上を目的として研究を行い,以下の成果を得た.1.インパルス測定系の校正用として,高精度基準インパルス発生器を試作した.その発生精度は波高値で±0.3%以下であった.2.正弦波,直線上昇波,さい断波インパルスを用いてデジタル計測器の動的特性ついて検討を行ない,量子化誤差と波形上昇率,周波数などの関係を明らかにした.3.標準インパルス電圧(波頭長1.2μs,波尾長50μs)を規格に定められた精度で測定するためには, 8ビット,サンプリングレート40/μs以上の高速デジタイザーが必要であることを,実験ならびにシュミレーションにより示した.4.数値ラプラス変換法を用いたインパルス測定系の測定誤差補正について検討を行い,その補正精度と問題点を明らかとした.数値ラプラス変換法を適用する場合には,測定系の応答波形および出力波形の読み取り誤差が補正結果に大きく影響することを明らかとした.5.測定系の誤差補正対策として,抵抗分圧器に側路容量を設ける方法,低圧部に誘導抵抗を用いる方法,および両者を併用する方法を提案した.とくに併用する方法により分圧器の性能を約3倍向上しうることを示した.6.電解液抵抗分圧器の測定精度向上について検討を行ない,その抵抗温度係数と補正法,温度上昇よりみたインパルス電圧測定限界値,表皮効果などを明らかとした.さらに電解液は誘電率が極めて大きい(約80)ので,これを利用した新形の電解液抵抗容量分圧器を開発した.研究計画にしたがって研究を実施し、61年度は次の成果を得た。1高精度基準電圧・電流発生器を開発してその精度の検証を行なった。その結果、波高値±0.05%波形±0.5%の高精度で標準波(1.2/50μs),裁断波,急峻波を発生できることが確認された。これによりインパルス測定系やデジタル計測器の性能の正確な実験が可能となった。2デジタル計測器の動的性能評価の第一段階として、プログラマブルパルス発生器により発生した直線上昇波,正弦波,裁断波を用いて実測と解析を行い、量子化誤差と波形上昇率,周波数あるいは裁断波形との関係を実測し、有効ビット数とこれらの諸量との関係を明らかにした。この過程で動的量子化誤差の実測結果が、雑音,直線上昇波の非直線度,正弦波の高調波含有率により大きく影響されることが見出された。3動的量子化誤差は雑音により大きく影響されるので、雑音許容度試験機(61年12月購入)を用いて、デジタル計測器を含むインパルス電圧,電流測定系の雑音除去対策,許容雑音強度を明かとした。4分圧器,分流器の代表的な基本的応答特性と、これによる測定波形(出力波形)とを数式化し、数値ラプラス変換法を適用して補正を行い、原波形(入力波形)とよく一致することを確かめた。5密閉形高気圧放電ギャップによる立上り1ns,1kVのパルス電圧発生器を開発した。これにより超高速インパルス測定系の応答特性の高精度測定を可能とした。高電圧・大電流インパルス測定精度の向上を目的として,測定誤差補正とデジタル計測器の動的特性の評価を中心として研究を進めた.1.高精度基準インパルス電圧発生器によりデジタル計測器の動的特性を実験的に測定するとともに,コンピュータによるシュミレーションを行ない両結果がほぼ一致することを示した.標準インパルス電圧(波頭長1.2μs波尾長50μS)を測定するには, 8ビットサンプリングレート40/μs以上の高速デジタイザーが必要であることを示した.また,測定結果をコンピュータで補正することにより,大幅に前記のサンプリングレートを低くすることが可能であることを明らかとした.2.数値

ラプラス変換法を用いたインパルス測定系の測定誤差補正に関し,測定系の応答波形らなびに出力波形の読み取り誤差が,補正に与える影響について計算を行ない,両者の関係を明確とした.3.インパルス電圧測定用抵抗分圧器の測定精度の向上対策として,側路容量による方法を提案し,約40%性能を向上しうることを示した.さらに側路容量と低圧部に誘導抵抗を用いることにより,性能を約3倍向上しうることを明らかとした.この結果,従来の抵抗分圧器に比べて,測定誤差の大幅な減少を可能とした.4.電解液抵抗分圧器の測定精度向上について検討を行い,その抵抗温度係数と補正法,表皮効果,インパルス電圧測定時の温度上昇と対策などを明かとした.さらに電解液は誘電率が極めて大きい(約80)ので,これを利用した新形の電界抵抗容量分圧器を開発した.
キラルな置換活性錯体をエナンチオ選択的に包接する液晶性錯体ホストの開発

キラルな八面体型金属錯体(デルタ・ラムダ異性)は、これまで合成や光学分割に関する多数の報告があり、近年ではキラル光学材料としても注目を集めている。一方、キラル光学材料や不斉触媒として利用されるキラル錯体の多くは、中心に置換不活性な金属イオンをもつ。置換「活性」な金属イオンをもつ場合、そのエナンチオ体は徐々にラセミ化し光学活性を失う。本研究では、置換「活性」錯体のエナンチオ体を安定に保持し、機能を発現する場(ホスト)として、液晶性を示す金属錯体を検討・活用する。さらに、液晶ホスト内部に包接された置換「活性」錯体のキラル物性の開拓に挑戦する。
同種造血幹細胞移植後のWT1ペプチドワクチン療法における分子機構の解明とその制御

WT1蛋白を標的とするWT1ペプチドワクチンが開発され臨床研究として「WT1ワクチンを用いた難治性小児血液腫瘍患者に対する同種移植後免疫療法第2相試験」をおこなった。登録例18例の解析をおこなった。このうち非寛解期移植群では7例中4例が寛解維持しており小児血液悪性疾患において有効であることを明らかにしたWT1特異的キラーT細胞が接種は有意に増加しており、その増加率は寛解生存例で高いことを見出し、バイオマーカーとして有用であること明らかにした。またレパトア解析、マウスモデルも作成しえた。「造血細胞移植後のWT1ワクチン接種による維持療法」という新たな概念を創ることができた。「WT1ワクチンを用いた難治性小児血液腫瘍患者に対する同種移植後免疫療法第II相試験」を遂行し、H25年度中に予定登録数20例に到達し、H26年4月に全症例で1年を経過した。解析可能な18例中ALL8例、AML.MDSが9例、NHL1例であった。2012年7月からHLA-A0201拘束性天然型ペプチドを用いてHLA-A0201をもつ症例も対象とした。HLA-A2402、16例、HLA-A0201 2例であった。移植ソースは15例(血縁9例、非血縁6例)、非血縁臍帯血2例、末梢血1例であった。移植からワクチン開始までは中央値88日、平均110日、観察期間の中央値は24か月(1273か月)である。免疫モニタリングとしてWT1特異的HLA拘束性tetramerを用いて末梢血中のWT1特異的キラーT細胞(Cytotoxic T cell:CTL)としてCD3+CD8+WT1 tetramer+細胞のCD3+CD8+細胞における割合および絶対数を検討した。ワクチン開始前より接種後のWT1特異的CTL絶対数は全例で有意に増加していた。また寛解維持例と再発例で比較したところ、寛解維持例でWT1特異的CTL絶対数の増加率が高く寛解維持にWT1特異的CTLの増加が関与していることが示唆された。また同種移植後に免疫抑制併用下や、臍帯血移植後においてもWT1特異的CTLは増加していた。本臨床試験におけるワクチンの有効性の判断基準はワクチン開始後、1年で20例中11例が無病生存であればWT1ワクチンは同種造血幹細胞移植後の再発抑制に対して有効であると考えられるとしている。本研究の結果は18例中12例で寛解維持しており難治性小児血液腫瘍患者に対する同種造血幹細胞移植後のWT1ペプチドワクチン接種は再発抑制効果があると判断された。Wilms tumor gene (WT1遺伝子)は、がん遺伝子様の働きをもち、その転写物であるWT1蛋白は小児ALL、AML,リンパ腫など悪性血液腫瘍を含むほとんどの悪性腫瘍細胞の核や細胞質に存在する。これを標的としてWT1ペプチドワクチンが開発された。本研究では臨床研究をおこない得られた検体を用いて以下のことをおこなった。[臨床研究]「WT1ワクチンを用いた難治性小児血液腫瘍患者に対する同種移植後免疫療法第2相試験」をさらに推進し有効性、GVHDを含めた安全性に関するデータを蓄積した。現在、予定症例数20例が登録され(2例が不適格)18例が登録され登録終了となった。うち11例が寛解を維持しており、本邦および海外での学会で発表した。また基礎研究の結果をふまえて同種造血細胞移植後の後再発予防に対する新しい治療法の開発をおこなっている。[基礎研究]同種造血細胞移植後のWT1ペプチドワクチンによる移植片対白血病効果、がん免疫系全体の解明としてWT1ペプチドワクチン接種患者の末梢血、骨髄を定期的に採取し抑制系を含めたWT1ペプチドによって引き起こされた免疫系の変化に関する検討をおこなった。おもにフローサイトメトリーを用いて継時的にWT1特異的キラーT細胞数、そのフェノタイプをワクチン接種前後で検討した。また寛解例、再発例において比較し寛解例ではワクチン接種前後の増加率が高いことを見出した。さらに制御性T細胞など抑制系T細胞に関しても検討しており解析中である。本研究でおこなった同種造血細胞移植後の免疫療法が有効となれば絶対予後不良例に対する救命になるばかりでなく移植前処置の軽減が可能となり、小児では重要な問題である晩期障害の回避につながりより質の高い予後が期待される。Wilms tumor gene (WT1遺伝子)は、がん遺伝子様の働きをもち、がんが癌であるために働く種々の遺伝子に対する転写因子として働く。このため免疫回避されにくくその産物であるWT1蛋白を標的とするWT1ペプチドワクチンが開発された。[臨床研究]「WT1ワクチンを用いた難治性小児血液腫瘍患者に対する同種移植後免疫療法第2相試験」をさらに推進し全例3年の長期にわたり観察することができた。現在別試験にて長期安全性を検討中である。18例解析可能例が蓄積されうち11例が寛解を維持している(ワクチン接種開始後観察期間3691ヵ月、中央値43.5ヵ月)。通常の化学療法等とは異なり発症時もしくは再発時のWT1mRNAが高い症例や移植前WT1mRNAコピー数が高く微小残存病変陽性症例で予後が良い傾向があった。

また頻回再発例においても67%の高い寛解維持率を保っている。これらのことは従来の殺細胞的治療とは異なり、微小残存病変などが免疫原性を持ち標的となって免疫を活性化している可能性が示唆された。[基礎研究]同種造血細胞移植後のWT1ペプチドワクチン接種によるフローサイトメトリーを用いたWT1特異的キラーT細胞(CTL)の動態と抑制系を含めた免疫モニタリングおこなった。また寛解例、再発例において比較し寛解例ではワクチン接種前後の増加率が高いことを見出した。さらに制御性T細胞、免疫制御因子など抑制系因子に関しても検討した。WT1ワクチン接種の前後でWT1特異的なクローンの検出を目的として次世代TCRレパトア解析をおこなった。最終登録症例のワクチン接種後3年観察日がH28年度になったことからH28年度に長期予後として3年Leukemia Free survivalをエンドポイントとして解析、論文化を予定している。これには新規臨床試験研究計画が必要であり、統計家の支援が必要である。英文作成支援も必要であるため。Wilms tumor gene (WT1遺伝子)は、がん遺伝子様の働きをもち、がんが癌であるために働く種々の遺伝子に対する転写因子として働く。このため免疫回避されにくくその産物であるWT1蛋白を標的とするWT1ペプチドワクチンが開発された。[臨床研究]「WT1ワクチンを用いた難治性小児血液腫瘍患者に対する同種移植後免疫療法第2相試験」をおこなった。本研究ではWT1キラーペプチド単独を12回は毎週、以降2週2か月に1回接種している。18例解析可能例が蓄積されうち10例が寛解を維持している(ワクチン接種開始後観察期間4197ヵ月、中央値48.5ヵ月)。再発高リスク群7例中4例で寛解を維持している。このようにWT1ペプチドワクチンは小児血液悪性疾患において有効であることが明らかになった。[基礎研究]フローサイトメトリー法にて制御性T細胞、免疫制御因子など抑制系因子に関しても検討した。再発例では再発時の腫瘍細胞にPD-L1の発現を認めた。またWT1ワクチン接種の前後でWT1特異的なクローンの検出を目的として次世代TCRレパトア解析をおこない、CD8+T細胞全体では接種前よりポリクローナルであるという予想外の結果が得られた。現在さらに解析を進めている。これらの臨床試験の結果を医療統計家の協力を得て、造血細胞移植時の病期、腫瘍細胞のキメラ遺伝子、WT1mRNA値、WT1特異的キラーT細胞の増加割合およびそのフェノタイプなどと予後との関連を検討中である。[論文化等]臨床試験の結果および基礎研究の結果を合わせて論文化をおこなっている。またこれらの臨床試験の結果、血液腫瘍に対しても有用であることから、細胞株をマウスに接種し、その後WT1ペプチドワクチンを接種するマウスモデルを作成した。免疫動態を解析、より良いワクチンの作成を試みている。WT1蛋白を標的とするWT1ペプチドワクチンが開発され臨床研究として「WT1ワクチンを用いた難治性小児血液腫瘍患者に対する同種移植後免疫療法第2相試験」をおこなった。登録例18例の解析をおこなった。
１ｂｉｔ圧縮センシングへの統計力学的アプローチ

既存の圧縮センシングの復元アルゴリズムは一般のL_1復元法の潜在性能をほぼ達成しているが、しかしながら、L_1復元法の潜在性能は実際の応用の要求レベルにはまだまだ達していないため、よりパフォーマンスのよい圧縮センシングの復元法とそれを実践できるアルゴリズムを開発する必要がある。研究実施計画の課題1は観測行列のデザインである。今までの研究では、観測行列を正規分布からランダムに決めたが、データの特徴をより正確かつ効率的に抽出するために、観測行列を工夫するのが必要と考えた。本年度はこの課題に注目し、計画書を書いた当時のアイデアよりさらに扱いやすく、効果的な手法を考えた。アイデアは観測された実数データを1ビットの情報に圧縮する前に、既知の非ゼロ閾値を挿入することである。この操作のおかげで、原信号の振幅情報も1ビット圧縮センシングによって獲得できるようになる。今までのモデルは、原信号の方向しか予測できなかったため、振幅情報はノルム制約で設定した。本年度は、閾値入りの1ビット圧縮センシングモデルの潜在性能をレプリカ法により評価し、さらに潜在性能と閾値の依存関係を調べた。この研究結果は、ある確率分布に従う原信号の適切な閾値を設計する理論である。事前に原信号の確率分布を知らない場合に対して、観測しながら、1ビット情報の中のプラス符号の割合をヒントにし、適応的に次の観測の閾値を調節するモデルを開発した。数値実験によってこのモデルに従うアルゴリズムを検証し、理論値の潜在最適性能に近い性能を得られた。27年度が最終年度であるため、記入しない。私の研究課題は1ビット圧縮センシングへの統計力学的アプローチである。平成26年度までの研究で我々は1ビット圧縮センシングにおいての潜在性能を解析し、アルゴリズムも開発した。しかしながら、復元法の潜在性能は必ずしも最良ではなく、よりパフォーマンスのよい復元法とそれを低計算コストで実践できるアルゴリズムを開発することを研究目標にした。研究計画の中の課題3をメインに研究を進んだ。以下は課題3の内容である。課題3確率推論による復元アルゴリズムの開発復元法の潜在性能に満足していないため、圧縮センシングを確率推論の枠組みで捉えなおし、高い性能を示す信号復元アルゴリズムを開発する。有力な方法として観測結果から原信号を復元する問題をベイズの公式に基づいて表現し、スパース信号を生成する事前分布を仮定して定式化する。この課題で提案された1ビット圧縮センシングのベイズ推論による復元法の潜在性能を解析し、確率的復元アルゴリズムを開発した。性能解析と開発アルゴリズムによる数値実験の結果が一致することを示した。研究計画では課題を三つ考えたが、一年の間、そのうちの一つを完成した。思った以上に難しかったが、とてもよい勉強になった。フランスの研究者との交流によって、新しいテクニックを身についた。さらに多様な問題に対応できるように成長してきた。研究計画の残りの二つの課題をやってもいいけれど、研究の打ち合わせから新しい方向性が見えてきた。今までの1ビット圧縮センシングのモデルでは、振幅情報が獲得できず、規格化条件で補正しているが、今度は新しいモデルで、観測データを量子化する閾値をゼロから変えることによって、信号の振幅情報も得られるようになる。この新しいモデルの最適な閾値の決め方と潜在性能について調べる。
超音波スキャン画像を用いた腹斜筋群の簡易評価方法の作成：機能面との関係を考慮して

研究計画の最終年度は、腹斜筋群が動作に主として関わる体の動き、つまり、体捻転動作を行った際の筋パワー発揮値を測定する装置を開発し、この器械を利用して種々の計測を実施した。普段から練習や競技を行う中で捻転動作を繰り返しているカヌー競技選手(10名)を対象に、競技パフォーマンスが高い4名(上位群)と低い4名(下位群)に分類し、両群の体捻転時の筋パワーを左右2試行ずつ計測した。2試行の平均値をもとに、筋パワー発揮値の比較をおこなった結果、上位群に振り分けられた選手の筋パワーの方が下位群の選手たちの筋パワー平均値に比べ有意に高いパワー発揮値を示したことから、筋パワーの優劣が反映される測定器(測定値)であることが明らかになった。また、左右の筋パワー発揮値は、全体のデータの平均値で見ると全体的には均等であるが、一部、左右の値が大きく異なる選手が存在することが明らかになった。これは、体幹部の筋パワーの発揮状況には偏りがあることを示す結果である。このような体捻転時のパワー発揮値の方よりは、様々なスポーツの競技パフォーマンスにも影響をおよぼす可能性があると考えられることから、本測定器により、パワーの偏りを発見することが可能になったことは、選手のコンディショニング調整やトレーニング内容の見直しに有益な情報をもたらすと考えられる。腹斜筋群の断面積と捻転時の筋パワーの関係については、カヌー選手を対象とした場合には、有意な相関が認められたが、一般人や他の運動選手の特徴や、トレーニングによる筋断面積の変化と筋パワー発揮値の対応については今回の期間内では十分に明らかにすることが出来なかったため、今後の課題として継続的に研究を進めていく予定である。本研究の最終目標は、指導現場で活用できるような、体表面から非侵襲的、かつ簡便に筋量あるいは筋断面積の状態や変化、筋の左右バランスを測定し、適切な指標(基準値)をもとにその優劣を評価しトレーニングに活かす方法を開発する事である。つまり、腹斜筋群の形態的特性(超音波画像による筋断面積)の測定値の簡便な評価方法を、機能的特性(筋力)や、運動パフォーマンスとの関連性を踏まえて作成し、トレーニングや運動処方の作成、効果の検証時に有効な資料を提供することを目的としている。本研究では、3ヶ年で4つの研究課題を設定している。研究初年度にあたる平成28年度は、主に超音波画像による腹斜筋断面積の測定法の作成(研究課題I)を中心に取り組んだ。具体的には、超音波画像診断装置のBモード法を用いて腹部前面から背面までの内腹斜筋及び外腹斜筋を分割して撮影・保存した画像を結合し、筋断面積を推定するソフトウェアを企業と共同開発した。また、開発中の期間に、解析に使用する画像の計測(撮影)方法について、信頼性の高いデータが得られるよう、計測(撮影)手順や部位の選定などの予備実験を行った。現在は、開発した腹斜筋の断面積推定用システムを持ちいて、被験者12名を対象に、測定値の信頼性を検証するため、各被験者に対し3試行の測定を実施し、試行間信頼性(ICC)を確認する作業を実施している。更に、平成29年度の腹斜筋の筋力測定関連の課題(検討課題II、III)の予備実験として、内腹斜筋、外腹斜筋の個人内左右差の有無、あるいは競技種目による筋断面積の左右差の発症の差があるかを検討する予定であるが、ソフト開発中の期間を利用し、予備実験として筋厚の左右差の比較、競技種目間の比較を行い、学会等で発表した。本年度の最大の課題であったソフトの開発が完了した。開発した腹斜筋の断面積推定用システムの信頼性を検証するため、各被験者に対し3試行の測定を実施し、試行間信頼性(ICC)を確認する作業についても、年度の後半に測定を行い、現在解析中であるため、概ね計画は順調に進行しているものと判断される。今年度は、昨年度、検討課題Iの内容に即して作成した筋断面積推定用のソフトについて、実用化のために検討する必要のあった測定値の信頼性について未検証であったため、まず、その検証を実施した。その結果、測定結果の信頼性は級内相関係数(ICC)が0.8以上の高い値を示し、実用化に十分耐えうるものであることが実証された。更に、今年度は検討課題IIで開発予定であった腹斜筋群の筋パワー発揮値を測定するための測定器を企業と連携し共同で開発した。開発した筋パワー計測器についても実用化に向けて十分な信頼性が確保されているかを検証するため、試行間信頼性(ICC)を検討したところ、ICCが0.82以上の高い信頼性であることが確認できた。これらの研究成果については、学会発表や原著論文として成果発表を行った。現在は、筋断面積の推定値と筋パワー発揮値の関連性について検討する課題に必要なデータを計測中であり、次年度以降に発表を行う予定である。

体幹の捻転時の筋力を測定する装置の開発に予定よりも時間を費やしたため、データの測定開始時期が少し遅れてしまった。しかしながら、十分巻き返せる範囲内の遅延であり、最終年度である平成30年度終了時点で研究計画全体が終了できるよう計画的に進める予定である。研究計画の最終年度は、腹斜筋群が動作に主として関わる体の動き、つまり、体捻転動作を行った際の筋パワー発揮値を測定する装置を開発し、この器械を利用して種々の計測を実施した。普段から練習や競技を行う中で捻転動作を繰り返しているカヌー競技選手(10名)を対象に、競技パフォーマンスが高い4名(上位群)と低い4名(下位群)に分類し、両群の体捻転時の筋パワーを左右2試行ずつ計測した。2試行の平均値をもとに、筋パワー発揮値の比較をおこなった結果、上位群に振り分けられた選手の筋パワーの方が下位群の選手たちの筋パワー平均値に比べ有意に高いパワー発揮値を示したことから、筋パワーの優劣が反映される測定器(測定値)であることが明らかになった。また、左右の筋パワー発揮値は、全体のデータの平均値で見ると全体的には均等であるが、一部、左右の値が大きく異なる選手が存在することが明らかになった。これは、体幹部の筋パワーの発揮状況には偏りがあることを示す結果である。このような体捻転時のパワー発揮値の方よりは、様々なスポーツの競技パフォーマンスにも影響をおよぼす可能性があると考えられることから、本測定器により、パワーの偏りを発見することが可能になったことは、選手のコンディショニング調整やトレーニング内容の見直しに有益な情報をもたらすと考えられる。腹斜筋群の断面積と捻転時の筋パワーの関係については、カヌー選手を対象とした場合には、有意な相関が認められたが、一般人や他の運動選手の特徴や、トレーニングによる筋断面積の変化と筋パワー発揮値の対応については今回の期間内では十分に明らかにすることが出来なかったため、今後の課題として継続的に研究を進めていく予定である。研究課題Iにおいて作成したソフトを用いて、内腹斜筋、外腹斜筋の筋断面積の個人内左右差の有無を検討、更に、競技種目による左右差の発症の差があるかを検討する。また、腹斜筋群の筋機能を評価するため、新たに体捻転筋力・筋パワー測定装置を開発し、筋断面積との関係を明らかにする。この測定装置をもちいて、筋断面積と筋力、筋ーパワー発揮値が比例関係になる一定の比率のライン(定常状態になるポイント)を明らかにし、筋の動員が十分でない非運動者と運動者との境界線を明らかにすること、あるいは、非運動者のトレーニング初期の目標値を明らかにすることを目標とする。新しい測定装置の開発については、企業と共同開発を行っていく。途中、計画に変更があった場合や、開発に問題が発生した場合は、研究協力者(有識者)と相談をしながら計画の改善、修正を行い、研究全体の目標に支障をきたさないよう留意する。平成30年度がはじまった時点で有識者、研究協力者と打ち合わせを行いながら、再度調整を行い、全体の進行に支障が無いように研究計画の見直しをはかる。また、昨年度、一昨年度に作成した測定機器を利用し、予定していた検討課題のデータ計測ならびに成果発表を行う。企業及び有識者との打ち合わせ等に必要な旅費を計上していたが、一部未使用となった予算が主な繰越金の内訳である。この予算については、2017年度も継続して測定器の開発を行うために必要な打ち合わせのための旅費として使用する予定である。測定器の開発が遅れたことにともなって、測定も計画よりも遅れが生じたことで、予定していた旅費や補助者への謝金の使用が行えなかった。
ＨＥＲ２，ＦＧＦＲ２ 陽性胃癌に対する分子標的治療と手術を組み合わせた集学的治療

HER2陽性胃がんはTrastuzumab (Tmab)などを用いた分子標的治療が可能な数少ない胃がんであるが、耐性の獲得など課題が多い。本研究では各種HER2遺伝子増幅胃がん細胞株やTmab、T-DM1耐性株を独自に作成し、抗体医薬、チロシンキナーゼ(TKI)阻害剤及び抗がん剤の3者の抗腫瘍効果についてマウスを用いて検討した。その結果、Tmab耐性細胞に対して新規分子標的薬であるT-DM1、Afatinib(TKI)単剤及びTmabと抗がん剤の併用療法が効果的であること、その作用機構はそれぞれ異なることを明らかにし、これら分子標的治療と手術を組み合わせた新しい集学的治療の可能性を示唆した。1 HER2陽性胃がん、FGFR2陽性胃がん細胞パネルの確立本年度は新たにHER2陽性胃癌細胞株を1株樹立した(GLM-5)。本株は生検標本でIHC HER2(3+)と判定された症例で剖検肝転移巣から無血清培地下で株化された。HER2発現は不均一性をしめし、IHC(3+)を示すがDISHではHER2/Ch17比はEquivocalであった。血清を加えると増殖を停止するが、それに伴いHER2発現の亢進が認められた。ヌードマウス移植腫瘍でもHER2発現は腫瘍内不均一性を示した。本株はHER2陽性胃がんのTrastuzumab (Tmab)耐性機序のひとつであるHER2不均一性のメカニズム解析のモデルとして有用である。また、既存のGLM-4細胞のTmab耐性株は耐性が弱かったため、in vivo腹膜転移モデルを用いてTmab治療を追加し、遺残転移巣から再度培養株を樹立した。現在その耐性能につき検討中である。一方、胃がん患者腹水から培養したFGFR2陽性胃癌細胞(GPM-5)は依然安定した増殖能の獲得(株化)には至っていないが、FGFR2遺伝子増幅については、qRT-PCR法、Copy number assay法により確認した。今後さらに継続して株化を進めると同時に、新たなFGFR2高発現株の樹立を試みる予定である。2分子標的薬のHER2陽性胃がん細胞に対する抗腫瘍効果の検討HER2陽性胃がん細胞株(GLM-1)を用いてTmab、Lapatinibおよび非可逆的阻害剤(BIBW2992)のin vitroにおける増殖抑制、細胞周期、アポトーシスについて検討した。その結果、Tmabに比べLapatinibおよび非可逆的阻害剤が有意に強い増殖抑制効果を示し、それが細胞周期G1期停止およびアポトーシス誘導によるものであることを明らかにした。1 HER2陽性胃がん、FGFR2陽性胃がん細胞パネルの確立本年度は新たにHER2高遺伝子増幅胃がん細胞株T-DM1(カドサイラ)耐性株樹立をin vitro, in vivoの両方法で試みた。乳がんのHER2高遺伝子増幅細胞株ではT-DM1治療により皮下腫瘍は顕著な縮小が見られたのに対し、本胃がん細胞株ではハーセプチン(Tmab)に比べれば有意なものの、現時点では著明な腫瘍縮小は認められていない。しかし、in vitroではTmabに比べ著明な細胞死が誘導されることから、重心をin vitro法におきながら、耐性株分離を両面から進めている。胃がんでは乳がんと異なりHER2陽性胃がんに対するT-DM1の臨床試験がnegativeであったことから、本株は日本人HER2陽性胃がんのカドサイラ低感受性の機序を考える上で、貴重なモデルになるものと考えられる。一方、これまでに胃がん患者腹水から直接培養したFGFR2陽性胃癌細胞(GPM-5)は依然として安定した増殖能の獲得(株化)には至っていない。今後も継続して株化を進める。2各種分子標的薬のHER2陽性胃がん細胞に対する抗腫瘍効果の検討本年度は上記HER2陽性胃がん細胞株(GLM-1)およびそのTmab耐性株を用いて化学療法、Tmabおよび両者併用のin vitroにおける増殖抑制,アポトーシスについて検討した。その結果、Tmab単独では増殖抑制効果は有意ではなかったが、化学療法とTmabの併用群では耐性株においても相加的以上の強い増殖抑制効果が認められた。この結果はTmab耐性になっても、化学療法に継続してTmabを併用することの有用性を示唆しているものと考えられる。新たなHerceptin、T-DM1耐性株の作成に成功しつつあり、また新しい化学療法と分子標的薬併用療法のHER2陽性胃がん細胞に対する増殖抑制効果の機序を明らかにしつつあり、概ね所期の目標を達成したので達成度は70%程度と評価する。1 HER2陽性胃がん、FGFR2陽性胃がん細胞パネルの確立(440+213=653)本年度は昨年度からのHER2高遺伝子増幅胃がん細胞株(GLM-1, GLM-4)のT-DM1(カドサイラ)耐性株樹立をin vitro暴露法で行ない、T-DM1耐性株(GLM1-DMR)を作成した。本株はin vitroではT-DM1に対して有意な耐性を示すが、マウス皮下移植腫瘍では依然、T-DM1による有意な腫瘍縮小が認められ、現時点では有意な耐性は認められていない。現在、引き続きin vivo選択法による完全なT-DM1耐性株の樹立を進めている。一方、胃がん患者腹水から直接培養したFGFR2陽性胃癌細胞(GPM-5)は依然として安定した増殖能の獲得(株化)には至っていない。

そこで最近米国のグループから報告されたFeeder layerとしてのfibroblastとの共培養法とRho kinase inhibitorを併用するConditional reprograming法を用いて、引き続き、株化細胞の樹立に取り組んでいる。2各種分子標的薬のHER2陽性胃がん細胞に対する抗腫瘍効果及びその機構本年度は新たに上記HER2陽性胃がん細胞株(GLM-1)およびそのTrastuzumab耐性株(GLM1-R2)を用いてTrastuzumabおよびT-DM1(カドサイラ)のin vivoにおける抗腫瘍効果について検討した。その結果、T-DM1はTrastuzumab耐性株においても有意な腫瘍抑制効果を有することを明らかにし、T-DM1の有用性を示唆した。HER2陽性胃がんはTrastuzumab (Tmab)などを用いた分子標的治療が可能な数少ない胃がんであるが、耐性の獲得など課題が多い。本研究では各種HER2遺伝子増幅胃がん細胞株やTmab、T-DM1耐性株を独自に作成し、抗体医薬、チロシンキナーゼ(TKI)阻害剤及び抗がん剤の3者の抗腫瘍効果についてマウスを用いて検討した。その結果、Tmab耐性細胞に対して新規分子標的薬であるT-DM1、Afatinib(TKI)単剤及びTmabと抗がん剤の併用療法が効果的であること、その作用機構はそれぞれ異なることを明らかにし、これら分子標的治療と手術を組み合わせた新しい集学的治療の可能性を示唆した。新たなHER2陽性胃がん細胞株及びHerceptin耐性株の作成に成功し、また新しい分子標的薬のHER2陽性胃がん細胞に対する増殖抑制効果の機序を明らかにしつつあり、概ね所期の目標を達成したので達成度は70%程度と評価する。平成28年度1 HER2陽性胃がん、FGFR2陽性胃がん細胞パネルの確立新しいHER2陽性胃がん、FGFR2陽性胃がん細胞株の樹立およびHER2陽性胃がん株からHER2抗体薬であるハーセプチン,カドサイラ耐性株分離を継続して進める。2各種分子標的薬のHER2陽性胃がん細胞に対する抗腫瘍効果および転移抑制効果の検討今年度樹立予定のGLM-1カドサイラ耐性株細胞株を用いてカドサイラ耐性機序の解析をin vitro, in vivoの両面から行う。医歯薬学平成27年度1 HER2陽性胃がん、FGFR2陽性胃がん細胞パネルの確立新しいHER2陽性胃がん、FGFR2陽性胃がん細胞株の樹立を継続して進めると同時に,HER2陽性胃がん株からHER2抗体薬であるハーセプチン,カドサイラ耐性株を、またFGFR2陽性胃がん細胞株からFGFR2チロシンキナーゼ阻害剤耐性株をin vitro, in vivo両方法で作成する。2各種分子標的薬のHER2陽性胃がん細胞に対する抗腫瘍効果および転移抑制効果の検討今年度樹立したGLM-5細胞株を用いてHerceptin耐性機序のひとつと考えられるHER2不均一性のメカニズムの解析をin vitro, in vivoで行う。
環境調和型原位置動電土壌浄化システムの開発

重金属汚染土壌の原位置動電土壌浄化システムが確立していない現時点において、土壌を強く酸性化するなど土壌特性およびその機能を損なうことなく、かつ生分解性の高いキレート剤あるいはバイオサーファクタントを導入することで使用した薬剤が土壌中に長期残留し環境に悪影響を及ぼさない環境に優しい原位置動電浄化システムの基本システムを開発した。重金属と土壌pHが中性から弱アルカリ領域で安定な錯体を形成するキレート剤を導入することで、土壌の強い酸性化を必要としない動電土壌浄化法による浄化プロセスの構築を目的として研究を実施し、また、六価クロムの動電学的土壌浄化挙動を数値解析により検討し、以下のような結果が得られた。鉛およびカドミウムで汚染された土壌の浄化にキレート剤であるEDTA、EDDSおよびクエン酸の適用を検討した結果、溶出実験よりpHが中性以上ではEDTAおよびEDDSの使用においてPbおよびCdの溶出性が高く、クエン酸の使用では溶出性が低いことが分かった。また、EDTAとEDDSによるPbの溶出反応を速度論的に解析した結果、両反応とも化学反応が律速であり、またEDDSとPbの反応のほうが活性化エネルギーが大きく、温度依存性が強いことが明らかになった。また、Pbの溶出に与えるFe(III)およびCaの影響について検討し、EDDSの方が特に中性以上のpH領域で、鉄およびカルシウムの影響が小さいことが分かった。一方、動電学的土壌浄化実験では溶出実験から得られなかったEDTAとEDDSの浄化効果の差が顕著に見られた。ただし、EDDSは土壌中での微生物による分解性が高いことから土壌内での長期残留の問題も小さく、特にPbの浄化に対してはEDDS濃度を高くするなどして浄化効果を改善することで動電学的土壌浄化法への適用が期待できることが分かった。また、六価クロムの浄化挙動について数値解析により検討し、六価クロムは動電学的手法により中性以上の土壌pH領域で容易に浄化できることを明らかにした。重金属汚染土壌の浄化へのEDTAと生分解性キレート剤であるEDDSの混合キレート系を使用してその浄化効果の評価をバッチ式ならびにカラム型実験装置を用いることで実施し、以下のような結果が得られた。バッチ式実験による検討から、鉛汚染土壌を対象にEDTAとEDDSの混合キレート系による鉛除表性のキレート組成の影響、時系列変化、pH依存性について系統的に検討した結果、鉛の除去性は、EDDS単独の場合の鉛除去性からEDTA単独の場合の鉛除去性への直線的な変化が見られ、この傾向は反応速度ならびにいずれのpH領域においてもその傾向は同じであった。キレート組成は、鉛の除去性および難生物分解性のEDTAの使用量を削減する目的から判断して、EDDSとEDTAの組成比を8:2に設定することが最も適当であることが明らかになった。次に、初期汚染土壌pH6.8、EDDS:EDTA組成比8:2で鉛汚染土壌に対してカラム型実験装置を使用して通電実験(電圧:100V/m、土壌pHはほぼ中性になるように調整)を行った結果、前年度までに得られたEDDS単独による鉛除去性に比較して約2倍の浄化効率を達成することが可能であった。また、鉛浄化に与える鉄(III)およびCaの影響を前年度に引き続きより詳細に実験および解析を実施した結果、EDDSならびにEDTAの鉛除去性に与える鉄(III)およびカルシウムの影響を条件安定度定数の差分法により半定量的に説明できることを明らかにした。重金属汚染土壌を中性領域で処理する場合、あるいは重金属を強く収着した細粒汚染土壌を浄化するためには、重金属と強い反応性を示すキレート剤等を使用する必要がある。しかし、重金属と強い反応性を示すキレート剤の多くは土壌に強く吸着し、しかも微生物による分解性が小さいことから、浄化後に土壌を埋め戻した場合、キレート剤が長期にわたって土壌中に残留し、環境への悪影響が懸念される。そこで本年度は土壌を中性領域で処理できしかも土壌中に長期にわたって残留しない生分解性キレート剤並びに生分解性界面活性剤(バイオサーファクタント)の重金属浄化効果について、抽出実験と動電学的浄化処理実験を適用して検討した。その結果、生分解性キレート剤である[S、S]ーエチレンジアミンコハク酸(EDDS)が中性領域でPbおよびCdの浄化に非常に有効であることを抽出実験より明らかにした。また、動電学的実験よりPbおよびCdの浄化において、EDDS濃度および印加電圧の増加は浄化を促進すること、さらに、印加電圧10V20V(50V/m100V/m)程度の範囲では印加電圧の影響よりもEDDS濃度の影響の方が強いことが明らかにした。また、バイオサーファクタントを利用した研究では、バイオサーファクタントとしてラムノリピッドおよびサポニンを使用して検討を実施した。その結果、ラムノリピッドは、細粒汚染土壌からのPbおよびCdの除去に効果的でないことが明らかになった。サポニンは、細粒汚染土壌からのPbの除去には効果的でないが、Cdの除去には有効でることが分かった。

また、低濃度のサポニンを用いることで中性領域からCdを短時間で迅速に除去することが可能であった。さらに、これまでの研究成果を総合して、環境に優しい原位置動電土壌浄化システムの構築を行った。
分子インプリント高分子を使った神経システム内Ｄ－アミノ酸挙動解析ツールの開発

神経系内のD-アミノ酸の挙動をモニタリングするためには、純水溶媒中でキラル特異的にアミノ酸を検出する分子インプリント高分子固定電極の開発が必要であった。本研究において、親水性の架橋性モノマーと疎水性の架橋性モノマーをブレンドすることによって水系でもキラル特異的センシングが実現できることを見出した。またD-アミノ酸添加による神経挙動を観察するには、膜電位イメージングによって複数の神経の活動電位を検出する方法を確立する必要がある。本研究において、神経を膜電位感受色素で染色し、テトラエチルアンモニウムで処理することによって、味覚刺激に対する膜電位応答の検出に成功した。○アミノ酸の神経活動への影響アメフラシロ球神経節の食道神経節にパルス状に電気刺激し、摂食を司る中枢パターン発生器(CPG)のリズミカルな出力を発生させた。この状態で、D-アミノ酸オキシダーゼを神経節に投与すると、CPG出力が停止した。ここに人工海水を加えて、D-アミノ酸オキシダーゼを洗い流すと、CPG出力が再び発生した。またD-アミノ酸オキシダーゼを加えて、CPG出力が発生しなくなったところへ、D-アスパラギン酸を加えると、CPG出力が再び発生した。この結果から、CPGにおいて、D-アミノ酸が重要であることが分かった。○分子インプリント高分子を用いたD-アミノ酸センサの開発インジウム-スズ酸化物(ITO)電極に、光リビング重合開始剤を固定した。これを、鋳型としてのフェニルアラニンの存在下で、これに配位する機能性モノマー(メタクリル酸およびジメチルアミノエチルメタクリレート)および親水性架橋性モノマーメチレンビスアクリルアミドの共重合を行った。この電極でフェロシアン化物のサイクリックボルタメトリーを行ったところ、鋳型の存在に置いて電流値は増加したが、そのエナンチオマーの存在下では、電流変化が見られなかった。キラル特異性を持つセンサの開発に成功した。神経に埋め込めるほど小型化することが課題である。○酵素電極型D-アミノ酸センサの開発フッ素ドープ酸化スズ(FT0)電極にオスミウム錯体高分子とペルオキシダーゼをキャストして乾燥した後、グルタルアルデヒドを含むD-アミノ酸オキシダーゼ溶液をキャストした。この電極はD-アミノ酸に対して、キラル特異的な応答を示した。本センサとMIPを利用したセンサの性能を比較する。アメフラシの食道神経節を電気刺激しながら口球神経節内の中枢パターン発生器(CPG)出力を検出した。細胞外液にD-アミノ酸酸化酵素を加えると、CPG出力の周期は明らかに低下した。この結果は、中性または塩基性D-アミノ酸が口球神経の咀嚼を司るCPGの活動を促していることを示している。しかし、口球神経節に豊富に含まれるD-セリンを添加しても、CPG出力の発生周期に関係は無かった。またD-セリンをアゴニストとするN-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)型グルタミン酸受容体の拮抗剤であるMK801の投与もCPGの出力に影響しなかった。そこで食道神経節に含まれる中性または塩基性D-アミノ酸の同定を試みたところ、D-アルギニンがD-セリンの3倍程度の高濃度で存在することが解った。次年度は、D-アルギニンがCPG出力に与える影響を解析することにした。親水性の架橋性モノマーと疎水性の架橋性モノマーをブレンドして分子インプリント高分子固定電極を作製することによって純粋溶媒中のD-フェニルアラニンをキラル特異的に検出できることを見出した。さらにこの電極上の水の接触角が、鋳型の存在に依存することが確認された。また原子間力顕微鏡で表面を観察した結果、キラル選択を示す電極は、示さない電極に比べて粗いことが解った。次年度は、フェニルアラニン以外のアミノ酸のキラル識別能を検討する。○アメフラシ食道神経にパルス電圧を印加して刺激し、運動神経の膜電位変化から、咀嚼運動に関与する中枢パターン発生器出力を検出した。この状態でDーアミノ酸オキシダーゼを加えると、興奮頻度が明らかに減少した。またD-アミノ酸オキシダーゼの基質であるD-セリンを加えたところ、興奮頻度が増加した。この結果より、アメフラシの咀嚼においてD-セリンが重要な役割を演じている可能性が示された。○インジウム・スズ酸化物電極に開始剤を導入し、鋳型(D-またはL-フェニルアラニン)、機能性モノマー(メタクリル酸およびジエチルアミノエチルメタクリレート)、架橋性モノマー(メチレンビスアクリルアミドおよびエチレングリコールジメタクリレート)の共重合体を表面にグラフトした。この電流をフェロシアン化カリウムの水溶液中でサイクリックボルタメトリーを行い、得られる電流値に与える、鋳型またはそのエナンチオマーの影響を調べた。その結果、2種類の架橋性モノマーを適切な比率でブレンドすることにより、電流が鋳型に対してのみ著しい変化を生じることが分かった。