hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホルモン不応性前立腺癌の遺伝子発現プロファイルとその発生機序

前立腺癌の臨床において最も問題となるのは、ホルモン不応性前立腺癌の出現である。内科的、外科的去勢といったホルモン療法によって前立腺癌の増殖は抑制されるが、ある段階でホルモン療法に対して耐性となり、悪性度が増して、最終的に患者を死に至らしめる。このホルモン不応性前立腺癌の分子的特徴を解明するため、18症例のホルモン不応性前立腺癌を収集し、これら凍結切片より癌細胞のみを抽出し、ゲノムワイド(3万スポット以上)でのcDNAマイクロアレルにより、遺伝子発現解析をおこなった。そして、今回作成した遺伝子プロファイルを基にして、前立腺癌の新規標的分子の同定を行った。RT-PCRにてその発現パターンが確認できた数十個の遺伝子のうち、SRD5A2L遺伝子に注目した。前立腺癌を含むアンドロゲンの標的組織においては、テストステロン(T)は、最もアンドロゲンとしての作用が強いDHTに変換され、アンドロゲン受容体と結合する。TをDHTに変換する酵素としてこれまで2つの5αステロイド還元酵素(type-1,-2)が報告されているが、SRD5A2L遺伝子を、新規のtype-3 5αステロイド還元酵素(SRD5A3)と命名した(NM_024592)。SRD5A3の発現はtype-1と同様に、前立腺の癌化、さらにはホルモン療法不応性になるにしたがって上昇し、また正常前立腺で最も発現しているtype-2はその発現が減弱した。SRD5A3を強制発現させた細胞を酵素源として、in vitroでのTからDHTへの変換を行い、LC-MS/MSにてDHTの生成量を測定した。その結果、陽性コントロールのtype-1と同様に、type-3においてもDHTの生成能力が確認され、SRD5A3は5αステロイド還元酵素としての活性を有することが証明された。さらには、前立腺癌細胞株において、SRD5A3の発現をsiRNAにて抑制すると、細胞および培養液中のDHT/T比が減少し、それに伴い前立腺癌細胞株の増殖が減少した。以上より、SRD5A3は前立腺癌の増殖にとって重要な因子であることが明らかになり、前立腺癌の治療の新規分子標的となると考えられる。内科的去勢といったホルモン療法は、通常の前立腺癌には非常に効果的であるが、前立腺癌はある段階でホルモン療法に対して耐性となり、悪性度が増して、既存の抗癌剤への反応は乏しく、最終的に患者を死に至らしめる。このホルモン不応性前立腺癌の分子的特徴を解明するため、18症例より25サンプルのホルモン不応性前立腺癌と10サンプルの通常の前立腺癌を収集し、これら凍結切片より癌細胞のみを抽出し、ゲノムワイド(3万スポット以上)でのcDNAマイクロアレルにより、遺伝子発現解析をおこなった。その結果、遺伝子発現パターンのみでのこれら36個の前立腺癌の分類では、ホルモン不応性前立腺癌と通常の前立腺癌と明瞭に区別された。また、ホルモン不応性前立腺癌と通常の前立腺癌を区別することのできる遺伝子として、AR,ANLN,NR4A1,CYP27A1,HLA-Aなどを同定した。これら遺伝子の発現異常は、ホルモン不応性前立腺癌の表現系に寄与するものと考えられ、特にAR(androgen receptor)の高い発現は、全てのホルモン不応性前立腺癌で観察され、ホルモン不応性前立腺癌であっても、依然AR pathwayは中心的な役割を果たしていると考えられた。

このゲノムワイドの遺伝子発現プロファイルによって、ホルモン不応性前立腺発生の理解が深まり、さらにはホルモン不応性前立腺癌で発現異常をきたす遺伝子を標的とした分子標的の可能性が考えられる。前立腺癌の臨床において最も問題となるのは、ホルモン不応性前立腺癌の出現である。内科的、外科的去勢といったホルモン療法によって前立腺癌の増殖は抑制されるが、ある段階でホルモン療法に対して耐性となり、悪性度が増して、最終的に患者を死に至らしめる。このホルモン不応性前立腺癌の分子的特徴を解明するため、18症例のホルモン不応性前立腺癌を収集し、これら凍結切片より癌細胞のみを抽出し、ゲノムワイド(3万スポット以上)でのcDNAマイクロアレルにより、遺伝子発現解析をおこなった。そして、今回作成した遺伝子プロファイルを基にして、前立腺癌の新規標的分子の同定を行った。RT-PCRにてその発現パターンが確認できた数十個の遺伝子のうち、SRD5A2L遺伝子に注目した。前立腺癌を含むアンドロゲンの標的組織においては、テストステロン(T)は、最もアンドロゲンとしての作用が強いDHTに変換され、アンドロゲン受容体と結合する。TをDHTに変換する酵素としてこれまで2つの5αステロイド還元酵素(type-1,-2)が報告されているが、SRD5A2L遺伝子を、新規のtype-3 5αステロイド還元酵素(SRD5A3)と命名した(NM_024592)。SRD5A3の発現はtype-1と同様に、前立腺の癌化、さらにはホルモン療法不応性になるにしたがって上昇し、また正常前立腺で最も発現しているtype-2はその発現が減弱した。SRD5A3を強制発現させた細胞を酵素源として、in vitroでのTからDHTへの変換を行い、LC-MS/MSにてDHTの生成量を測定した。その結果、陽性コントロールのtype-1と同様に、type-3においてもDHTの生成能力が確認され、SRD5A3は5αステロイド還元酵素としての活性を有することが証明された。さらには、前立腺癌細胞株において、SRD5A3の発現をsiRNAにて抑制すると、細胞および培養液中のDHT/T比が減少し、それに伴い前立腺癌細胞株の増殖が減少した。以上より、SRD5A3は前立腺癌の増殖にとって重要な因子であることが明らかになり、前立腺癌の治療の新規分子標的となると考えられる。
携帯電話を利用したリアルタイム授業評価システムの開発と運用

携帯電話を利用した教育支援システムとしては,多地点遠隔授業に利用したもの,休講情報提供・メール配信システムの開発,衛星通信授業におけるフィードバック情報収集に利用したもの,出席や小テストに利用したもの,授業コミュニケーションの活性化に役立てたもの,カメラ付き携帯電話を利用したもの,英単語学習に利用したもの,電子掲示板上の相互作用を携帯電話上で可視化したものなどがある.また,携帯電話を利用した授業評価システムに関しても,講義の最中に受講者の意見を聴取しその結果をリアルタイムに授業に反映させることを意図したものや本研究と同様の目的を持って開発されているものがある.本研究の目的は,携帯電話やPDAといった携帯端末を利用した授業支援システムにおいて,携帯電話によるWebを利用した授業評価システムを構築しその有効性を検証することである.我々には,本システムのプロトタイプとしてコンピュータ実習室での利用を前提としたWebを利用したリアルタイム授業評価システムの開発と運用実績があり,そのノウハウを活かし他のシステムにはない本システム独自の多くの機能を付加し,その効果について検討を行った.まず,システムの設計と開発の詳細及び実験的運用から得られた改善点等については,情報教育方法研究の論文に詳述した.また,実際に多人数の講義において運用し,その効果とシステムの問題点の検討についてはCIEC(コンピュータ利用教育協議会)会誌の論文で考察を行った.以上が本研究の成果として公刊された査読付学会誌論文である.携帯電話のWebブラウジング機能にはPCの場合に比べ多くの制約がある,携帯電話を利用した授業評価システムおける評価項目の有効性や,入力インタフェースには十分な配慮が必要となるが,その点について考察したものが長崎県立大学論集の2編の論文である.申請者他は,コンピュータ実習関連授業での運用を前提にWebを利用したリアルタイム授業評価システムを開発し運用を行ってきた.リアルタイム授業評価システムによって,半期ごとの授業評価だけではなく1時限ごとの授業における学生の理解度や疑問点を問い,その授業内容の評価を記述させ,リアルタイムに授業評価データを収集し分析するが可能になり,より学生個人に対応した教授法や授業内容の改善が可能となった.本研究では,コンピュータ実習系の授業での運用を前提に開発したリアルタイム授業評価システムを講義演習系の授業においても運用していくために,現在もっとも普及している携帯情報端末である携帯電話を利用したリアルタイム授業評価システムを開発し,実験的運用を行った.携帯電話を利用して授業評価を可能にするために,下記のような特色を持った機能を持たせ,学生による授業評価データによって授業改善がより有効に行えることを目的としたシステムの開発を行った.・様々な携帯電話のWebページブラウジング機能に配慮した評価入力フォーム.・講義・演習といった授業形式の特性や,授業科目の特徴に応じた評価項目設定機能.・講義・演習実施日以後の任意の日時からも授業評価を可能とするために授業実施日特定機能.・携帯電話からも閲覧可能な閲覧フォーム.上記のような機能を有した携帯電話を利用したリアルタイム授業評価システムによって,様々な授業形態において授業評価がリアルタイムに可能になり,当該授業の内容及び教授法に関する様々な角度からのリアルタイムな評価情報収集,評価結果の公開,教授法の改善に有用なデータの提供が可能となった.携帯電話を利用した教育支援システムとしては,多地点遠隔授業に利用したもの,休講情報提供・メール配信システムの開発,衛星通信授業におけるフィードバック情報収集に利用したもの,出席や小テストに利用したもの,授業コミュニケーションの活性化に役立てたもの,カメラ付き携帯電話を利用したもの,英単語学習に利用したもの,電子掲示板上の相互作用を携帯電話上で可視化したものなどがある.また,携帯電話を利用した授業評価システムに関しても,講義の最中に受講者の意見を聴取しその結果をリアルタイムに授業に反映させることを意図したものや本研究と同様の目的を持って開発されているものがある.本研究の目的は,携帯電話やPDAといった携帯端末を利用した授業支援システムにおいて,携帯電話によるWebを利用した授業評価システムを構築しその有効性を検証することである.我々には,本システムのプロトタイプとしてコンピュータ実習室での利用を前提としたWebを利用したリアルタイム授業評価システムの開発と運用実績があり,そのノウハウを活かし他のシステムにはない本システム独自の多くの機能を付加し,その効果について検討を行った.まず,システムの設計と開発の詳細及び実験的運用から得られた改善点等については,情報教育方法研究の論文に詳述した.また,実際に多人数の講義において運用し,その効果とシステムの問題点の検討についてはCIEC(コンピュータ利用教育協議会)会誌の論文で考察を行った.以上が本研究の成果として公刊された査読付学会誌論文である.携帯電話のWebブラウジング機能にはPCの場合に比べ多くの制約がある,携帯電話を利用した授業評価システムおける評価項目の有効性や,入力インタフェースには十分な配慮が必要となるが,その点について考察したものが長崎県立大学論集の2編の論文である.
古代キリスト教のシリア語・コプト語伝承に関する（特に翻訳の問題をめぐる）基礎研究

当初企図した方法では研究成果が必ずしも予想どおりに挙がったわけではないが、シリア語については、研究を進める中で関連する別の問題に行き当たり、これについて、研究代表者が以前に得ていた研究成果と突き合わせて検討を行なうことによって、新たな成果への道が開けつつあると言うことができる。他方コプト語については、これまた関連する別の問題に行き当たったが、こちらはコプト学自体の中で既に100年以上にわたって論争が続いている学問上の難問であり、これについては、解明のための手がかりはいくつか得ることができたものの、研究上の最終的な突破口を見いだすまでには未だ至っていない。研究代表者の本計画の題目は「古代キリスト教のシリア語・コプト語伝承に関する(特に翻訳の問題をめぐる)基礎研究」だが、既に研究計画書でも述べたように、同テーマは、研究代表者自身のより包括的・根本的な関心対象である「原初のキリスト教における言語的ねじれと、そのねじれが初期キリスト教の発展に対してもたらした影響とをどう理解すべきか」という問題を探るための一方策と位置づけることができる。ここで言う「原初のキリスト教における言語的ねじれ」とはさしあたりセム語(アラム語またはヘブル語)とギリシア語の間でのねじれである。その上で、本計画が進めつつある「(特に翻訳の問題をめぐる)基礎研究」について言えば、実はシリア語への翻訳をめぐる研究は、そもそも2014年に研究計画書を提出して本計画が採択されるまでの間に予想以上に進捗し、その結果2014年度末に所属大学の紀要において論文(Miscellanea Syriaca)という形で公刊することができた。結果として公刊の時期が本計画の開始以前へとずれてしまったが、そもそも本計画が研究代表者自身の普段からの研究を文章化したものにすぎないことに鑑みれば、同論文を本計画の成果と称することは決して失当でない。同論文の内容に関する詳論は控えるが、従来のギリシア語借用語研究が「翻訳の問題」という観点から見て甚だ不充分な成果しか得ていないことが、同論文での検討から明らかになった。なお、計画外の業績になるが、2015年に研究代表者は国際的な学術雑誌(Journal of Coptic Studies 16とJournal of Theological Studies 66-2;前者は2014年刊とあるが実際に刊行されたのは2015年に入ってから)でそれぞれ書評を発表した。研究代表者が国際的な学界において一定の地歩を築き始めつつあることの証左と言ってよかろう。本研究は元来様々な個別的研究の集成であり、個別的に見ると、計画以上に進展している部分もあれば、必ずしも計画どおりに進展していない部分もある。上記評価区分欄で「おおむね順調に進展している」を選択したのは、それら全体を総合的に評価した結果であることをまずお断わりしておきたい。より具体的に言えば、2014年度末2015年度初めに研究代表者はコプト語及びシリア語に関する論考をそれぞれ公刊した。また、既に研究計画書でも言及したマニ教関連の研究については、その後国際マニ教学会会議録の編集が順調に進み、今年或いは来年に会議録の刊行が見込まれる。これらは計画以上の進展と評してよい。他方で、ナグ・ハマディ写本への取り組み、及びバルダイサンに関する総括的研究についてはやや立ち遅れが否めない。ただ、この点は研究代表者の研究の今後の方向性に関する省察とも関係しているため、次項でより詳細に論じることとしたい。まずコプト語関連では、平成28年度では国際コプト学会に参加して研究発表を行なった。但し諸般の事情により、研究発表の内容は、当初期していた「ナグ・ハマディ写本所収のコプト語文書」の分析ではなく、コプト学上で百年以上未解決とされてきた(したがって、コプト学自体の上での意義は極めて大きいと言える)パホーム文献に関する分析となった。パホーム文献の著作原語が何語かを特定することによって解決されるべきこの問題は、何人もの研究者がこれまで手がけてきて解決に至らなかった難問であり、研究代表者による研究発表も、いくつか有力な手がかりを得たとは言えるものの、最終的な問題解決には未だ至っていないと言わざるをえない。この点については今後さらに検討を重ねる必要がある。他方シリア語関連では、ローマで行なわれた国際シリア学会への参加は諸般の事情(出張費が嵩む等、主として財政的な理由)により断念し、代わりに、韓国ソウル市で開催されたSBL International Meetingに参加してシリア語関連の研究発表を行なった。シリア語の福音書伝統に関するものであるこの研究発表自体は、なお荒削りな段階にはあるものの、ギリシア語とシリア語のキリスト教的伝統(特に聖書文書の伝統)の交錯に関する興味ぶかい問題に接しており、今後さらなる展開が期待できる。そしてこの研究発表との関連で、方法的にシリア語キリスト教の初期の重要著作家であるエフレムにおける聖書(福音書)引用の問題について急遽検討する必要が生じ、これに関して所属大学の紀要で研究論考を公刊した。また、これは当初の研究計画の中には必ずしも明確に含まれていなかった分野になるが、平成28年度には聖書ギリシア語の研究との関連でギリシア語版旧約聖書に関する研究発表を関連の学会(IOSCS)で行ない、同発表は論文として同学会の会議録に収録されることが決まった。

上記評価区分欄で「おおむね順調に進展している」を選択したのは、それら全体を総合的に評価した結果であることをまずお断わりしておきたい。より具体的に言えば、まずシリア語関連では、当初企図していたバルダイサンに関する検討は諸般の事情により思うような作業継続が実現できていないが、それに代わるものとして、シリア語の福音書伝統に関する研究で予想外の好展開が得られ、その関連で紀要に研究論考を公刊するなど、既に多少の成果も出始めている。これは予想以上の進展と評することが可能である。これに対してコプト語関連では、「研究実績の概要」欄で述べたように、ひょんなことからコプト学上の難問に再び取り組むこととなり、なかなか解決の展望が得られずに苦労しているというのが率直なところである。ただ言うまでもなくこの停滞は、研究代表者の怠慢によるわけでは決してなく、取り組んでいる問題自体の困難さによるところが極めて大きい。とはいえ、これに関連して全く成果が得られていないというわけでも必ずしもなく、今後さらに検討を進める中で進展を図ることは不可能でない。よって、コプト語関連では、研究の進展は現状では「遅れている」と評するほかないが、進展の見込みが全くないわけではない。さらに平成28年度には、上述のとおり、聖書ギリシア語の研究との関連でギリシア語版旧約聖書に関する研究発表を行なうことができた。これはそもそも当初計画の中で少なくとも明確な仕方では言及されていなかった分野の話だが、内容的に全く無関係というわけでは無論決してない。加えて、このような追加的な作業負担が加わったにもかかわらず、当初計画の少なくとも一部では進展が見られた、ということはここで特記しておいて良いだろう。平成29年度はコプト語関連のめぼしい国際学会が開催されなかったため、関連する学会研究発表は行なっておらず、研究発表と関連しない形でコプト語関連の研究は進められた。但し、前年度報告書で触れたように、この研究は現在に至るまで研究上の難所にぶち当たっており、いくつか光明は見えつつあるものの、突破口を見いだすには未だ至っていないのが現状である。これに対してシリア語関連では、ベルリンで行なわれたSBL International Meetingに参加してシリア語関連の研究発表を行なった。昨年度に引き続きシリア語の福音書伝統に関するものであるこの研究発表自体は、無論昨年度より若干の進捗を見たとはいえなお荒削りな段階にはあるが、ギリシア語とシリア語のキリスト教的伝統(特に聖書文書の伝統)の交錯に関する興味ぶかい問題に接しており、今後さらなる展開が期待できる。既に前年度報告書で触れたように、この問題の研究の深化を図るべく、シリア語キリスト教の初期の重要著作家であるエフレムにおける聖書(福音書)引用の問題について研究論考を公刊しており、同様に初期の重要著作家であるアフラハトにおける聖書(福音書)引用の問題についてさらに研究を進める必要があることが明らかになってきた。そしてこのテーマに関連する研究発表を、2017年9月にイタリア・トリノで開催された国際マニ教学会で行なった。但し、マニ教の創始者マニの聖書知識の程度を問題としたこの発表はなお極めて荒削りな段階にあり、発表時には幾人かの学者から厳しい批判を受けもした。
顕微レーザー分光法によるミクロプラズマの時空間分解計測

将来のハイビジョン受像用として期待されている大型カラープラズマディスプレイパネル(PDP)の実用化に向けて、輝度や発光効率を改善するための基礎データとして、単一画素にあたる500μm角程度の大きさの放電セル内の放電特性や発光現象を顕微分光法によって解析した。まず、発光や吸収を高い空間分解能で測定できるように、試験用の放電パネルを試作して光学顕微鏡に組み込んだ。プラズマ中のHeやXe原子の高い励起準位からの発光はCCDカメラで2次元画像として、0.1μs時間分解能で測定した。その結果、放電の進展に伴って発光領域が空間的にダイナミックな変化を示し、電極間の電界やプラズマパラメータの時空間変動によって電離や励起過程が支配されていることが明らかになった。次に、カラー表示の蛍光体励起源となっているXe原子からの波長147nm共鳴紫外線放射の上準位(1S_4)にある励起原子密度を測定するために、波長可変な半導体レーザーのビームを顕微鏡に導入し、1s_4準位から2p_5準位への828nmの遷移に波長を同調させてその吸収を測定した。吸収率から絶対密度を求めると、最大で3×10^<13>cm^<-3>程度の値が得られた。また、レーザービームの透過位置を走査することによって、Xe(1s_4)密度の空間的時間的変化も測定した。一方、実際のPDPの研究開発を支援するために、放電発光現象のシミュレーション技法の確立を目指しているが、原子分子の衝突や放射過程を考慮した1次元の連続流体モデルによって計算したXe(1s_4)の密度やその時間的な変化の様子は上の実験結果と比較的よい一致を示した。しかし、より定量性を高めるためには2次元や3次元のモデルの構築が必要であり、現在その計算時間を短縮するための数値計算法の改善や簡略化の検討を進めている。
Ras蛋白質の翻訳後修飾(ファルネシル化)のエフェクター活性化における意義

1,我々の研究で発見したRas蛋白質とRaf-1蛋白質Cysteine-rich領域(CRR)との間のRasの翻訳後脂質修飾(ファルネシル化)依存性の新しい相互作用機構に基づき,がん抑制遺伝子産物RaplA(Krev-1)の作用機構を解明した。RaplAは、Raf-1CRRに対して翻訳後修飾依存性に非常に強い親和力を持ち、Ras存在下でRas-RaplA-Raf-1の三者複合体を形成することにより,RasのRaf-1CRRへの結合を阻害する事により、RasによるRaf-1活性化を抑制することがわかった。RasとRaplAの相拮抗する活性が、両者のアミノ酸番号31番の1残基の相互置換(グルタミン酸とリジンの置換)によって決定されることを示した。2,出芽酵母アデニル酸シクラーゼのRas蛋白質による活性化において、Rasの翻訳後脂質修飾(特にファルネシル化)が必須である分枝機構を明らかにした。Rasのファルネシル化は、アデニル酸シクラーゼとの結合親和力には影響が無いが、Rasによるシクラーゼ活性化に必要である。この活性化には、アデニル酸シクラーゼがシクラーゼ結合蛋白質CAPと結合していることが必要であり、CAPを結合していないアデニル酸シクラーゼに試験管内でCAPを結合させることにより、Ras翻訳後修飾のシクラーゼ活性化効果を再構成することに成功した。この結果は、CAPがRasに付加されたファルネシル基の受容体であり、翻訳後修飾の影響を仲介する可能性を示したので、「蛋白質に付加された翻訳後修飾基の受容体蛋白質」という新概念を提唱した。3,蛍光偏光度測定法によりファルネシル化されたRasのカルボキシル末端合成ペプチドとの結合を測定した所,CPAについては結合測定に成功したが、Raf-1CRRについては低親和力のため不可能であった。1,我々の研究で発見したRas蛋白質とRaf-1蛋白質Cysteine-rich領域(CRR)との間のRasの翻訳後脂質修飾(ファルネシル化)依存性の新しい相互作用機構に基づき,がん抑制遺伝子産物Rap1A(Krev-1)の作用機構を解明した。Rap1Aは、Raf-1CRRに対して翻訳後修飾依存性に非常に強い親和力を持ち、Ras存在下でRas-Rap1A-Raf-1の三者複合体を形成することにより、RasのRaf-1CRRへの結合を阻害する事により、RasによるRaf-1活性化を抑制することがわかった。RasとRap1Aの相拮抗する活性が、両者のアミノ酸番号31番の1残基の相互置換(グルタミン酸とリジンの置換)によって決定されることを示した。2,出芽酵母アデニル酸シクラーゼのRas蛋白質による活性化において、Rasの翻訳後脂質修飾(特にファルネシル化)が必須である分子機構を明らかにした。

3.蛍光偏光度測定法によりファルネシル化されたRasのカルボキシル末端合成ペプチドとの結合を測定した所、CAPについては結合測定に成功したが、Raf-1CRRについては低親和力のため不可能であった。
協調学習における内省的なプロセスを支援するノートシステムの開発と評価

1.ノートシステムReCoNoteを効果的に利用するカリキュラムの開発と実践2001年度に続き2002年度学部3年生4年生を対象とした集中講義「学習と発達の認知科学」にノートシステムReCoNoteを導入した。授業目標は「認知科学の知見を生かした授業カリキュラム案を提案する」ことである。12の基礎文献、2つの応用研究文献を各グループが押さえ、互いに説明しあって関連付けを考えていく活動を導入した。そして、その関連付けから「人が上手く学べる条件」を抽出し、グループで授業案を提案した。関連付け活動はReCoNoteで支援、人が上手く学ぶ特徴を抽出する活動の促進を狙った。前年度の授業実践での活動データの分析による改善点から、3つの授業フェイズに亘って授業をデザインし直し実践評価、効果を検証した。基礎研究フェイズ:改善1文献の内容をきちんと理解した上で関連付けの議論をさせるため、1文献を理解する活動に時間を掛ける改善2システム上に内容をまとめる支援として、空間配置した内容をプリント上で文章化改善3後から比較参照吟味の材料とするため、ReCoNoteの活動を明確に導入応用研究フェイズ:改善4ビデオ教材を繰り返し吟味可能にするため、2人1組でパソコン上で自由に見直す活動を導入改善5見直す際に役に立つよう、ビデオの時系列に沿って疑問点等をチェックできるメモ用紙を用意改善6応用研究と基礎研究の関連付けを促進するため、振り返るときに基礎研究と関連付けるためのメモ用紙を用意し、システムとの橋渡しを図る授業提案フェイズ:改善7単なる学びの特徴でなく、授業提案に利用可能な上手く学ぶための条件を抽出する支援改善8カリキュラムと条件を関連付ける支援のため、授業案の構成要素ごとに関連付けるよう促す改善9授業案を深める支援のため、作成途中にギャラリーウォーク(中間評価)を実施2.2002年度での授業分析と成果発表分析の結果、相互リンク作成の活動が増え、特に基礎研究と応用研究との間には84個のリンクが作成された。また「人が上手く学べる条件」として抽出された内容が、研究に依存した特徴抽出から、授業案に活用できるような抽象レベルでの抽出が増加した。成果は、AERA2002、認知科学会、PCカンファレンス、電子情報通信学会教育工学研究会にて発表した。
感染象牙質モデルを用いた各種窩洞清掃剤の殺菌効果の包括的検索

本研究では、象牙質に細菌を感染させたモデルを用いたin situでの抗菌効果の評価を中心に、各種窩洞清掃剤の効果を包括的に検証し、その臨床的有用性の検索を行った。被験材料として、クロルヘキシジン含有窩洞清掃剤、消毒用エタノールおよび抗菌性モノマーMDPBを80%エタノールに5%の濃度で溶解した窩洞清掃剤を使用した。まず、各窩洞清掃剤の象牙細管への浸透深さを評価するために、ヒト抜去大臼歯歯冠から4mmx5mmx厚さ2mmの象牙質片を切り出して象牙質ブロックを作製した。象牙質ブロック表面にRhodamine Bを添加した各窩洞清掃剤を30秒間作用させた後、象牙質ブロックを歯軸方向に平行に切断し、CLSMによる断面の観察を行ったところ、MDPB含有窩洞清掃剤およびエタノールではクロルヘキシジン含有窩洞清掃剤に比べて、有意に高い象牙細管内への浸透性を認めた。続いて、各窩洞清掃剤の抗菌力の比較を行うため、Streptococcus mutans NCTC10449に対する最小発育阻止濃度および最小殺菌濃度の測定を行ったところ、クロルヘキシジン含有窩洞清掃剤とMDPB含有窩洞清掃剤は同等の抗菌力を示した。また、エタノールでは最高被験濃度の25%希釈液でも抗菌性を示さなかった。さらに、上記の大きさに切り出したヒト大臼歯歯冠象牙質ブロックにS. mutansを感染させて作製した感染象牙質モデルに対して各窩洞清掃剤を30秒間作用させた後、菌数カウント法とLive/Dead染色法により各窩洞清掃剤の象牙細管内に存在する細菌に対する抗菌効果の評価を行ったところ、MDPB含有窩洞清掃剤ではクロルヘキシジン含有窩洞清掃剤およびエタノールに比べて象牙細管内に存在する細菌を効果的に死滅させることが明らかとなった。以上の結果より、MDPB含有窩洞清掃剤が臨床において有用な材料であることが示唆された。本研究では、各種窩洞清掃剤の効果を包括的に検証し、その臨床的有用性を検索することを目的としている。本年度は、各窩洞清掃剤の象牙細管への浸透性およびう蝕関連細菌に対する抗菌力の評価を行った。まず、各窩洞清掃剤の象牙細管への浸透深さを評価するために、ヒト抜去大臼歯の歯冠側から2 mmの厚さの象牙質片を切り出し、リン酸水溶液と次亜塩素酸ナトリウム水溶液中にて超音波処理を行って象牙質ブロックを作製した。象牙質ブロック表面に、Rhodamine Bを添加した各窩洞清掃剤を30秒間作用させた後、試料を切断してCLSMによる観察を行ったところ、MDPB含有窩洞清掃剤は2%クロルヘキシジン含有窩洞清掃剤に比べて、有意に深くまで象牙細管に浸透することが分かった。次に、各窩洞清掃剤の抗菌力の比較を行うため、Streptococcus mutans NCTC10449に対する最小発育阻止濃度および最小殺菌濃度の測定を行ったところ、2%クロルヘキシジン含有窩洞清掃剤とMDPB含有窩洞清掃剤は同等の抗菌力を示した。以上の結果より、MDPB含有窩洞清掃剤は高い象牙細管への浸透性とクロルヘキシジンと同等の抗菌性を有しており、象牙細管内に感染したう蝕関連細菌に対しても高い殺菌効果が期待できると考えられる。平成29年度の研究実施計画に則り、各窩洞清掃剤の象牙細管への浸透性の評価および抗菌力の比較を行い、前述のような結果を得た。以上のことから本研究はおおむね順調に進展していると判断できる。

以上の結果より、MDPB含有窩洞清掃剤が臨床において有用な材料であることが示唆された。平成29年度に得られた結果に基づいて、次年度は実際に象牙質にう蝕関連細菌を感染させた感染象牙質モデルを作製し、象牙細管内に感染した細菌に対する各窩洞清掃剤の殺菌効果の評価を実施する。当初の研究計画通りに研究を遂行しているが、参加した学会が当初の計画から変更となり、旅費が計画していた額よりも少なく済んだ等の理由により次年度使用額が生じた。次年度は象牙質内に感染させた細菌に対する各窩洞清掃剤の抗菌効果の評価を行うための試薬や器材を購入する。研究計画通りに研究を進めていくことで次年度使用額も問題なく使用することができると考える。
新生児医療からみる生殖補助医療が子どもに与える遺伝的影響

生殖補助医療技術(Assisted reproductive technology:以下ART)が新生児医療に及ぼす影響は全国規模では解析がなされていない。ARTからの出生児は30人に1人を占めているにもかかわらず、これら出生児の詳細な合併症や長期予後は把握されていない。わが国でもARTからの出生時は30人に1人を占めるようになった。この影響を知ることは、本邦の周産期医療を考えるうえで必須と考えられる。またimprintingの関与する疾患が卵細胞内精子注入からの出生児に発症すること、さらに父の高齢化で染色体の微小変化が増加し自閉性障害の発症頻度を増加する可能性などが報告されている。このような染色体遺伝子変化がARTと関連するのか、ARTのどのような手法と関連があるのか、親の年齢と関連があるのかなどの解明も今後の本邦の周産期医療にとって重要な課題と考えられる。本研究では全国アンケート調査と自院出生児の症例解析を主軸としている。平成30年度は、平成29年自院出生分のデータ(対象399名)を集積した。本研究では年間対象400名程度を予定しており、十分な症例数であると考えている。日本産婦人科学会による単一胚移植を推奨する見解および日本生殖医学会の多胎防止のための胚移植数ガイドラインが発表されて以降、自院においてもARTによる双胎数は減少していたが、平成29年度は双胎症例が入院例の28%と増加し、このうち6割がARTによる双胎児であった。双胎児では早産域での出生や低出生体重であることにより単胎児に比べて周産期の疾病罹患率や死亡率が高いことは周知であり、病床運用やマンパワーの点で周産期医療に深刻な影響を及ぼしていた。全国の主要新生児医療機関へのアンケート調査に関しては、調査項目の選定、アンケート用紙作成した。アンケート調査および遺伝学的検索の遅れがある。研究代表者の本来の業務繁忙および親の介護などのため、研究に十分に専心できず計画が遅延した。自施設データの収集・解析は順調に進んでいる。今後、他機関へのアンケート調査および遺伝学的検索を進めた上で、研究をまとめる。生殖補助医療技術(Assisted reproductive technology:以下ART)が新生児医療に及ぼす影響は全国規模では解析がなされておらず、出生児の詳細な合併症や長期予後は把握されていない。平成28年度は、(1)自院出生児の症例解析のためのデータベースの構築、データの集積を図る、(2)自院出生児のうち、ARTから出生した先天異常を持つ児において、特定の集積があるか否を調べる、(3)全国の主要な新生児医療機関へのアンケート調査を予定した。前述のうち、(1)に関しては平成27年出生児の432例のデータを収集しており、当初の予定(年間約400名)の通りである。(2)については過去10年間の対象例を調査しており、平成27年出生例については2例においてG-bandingを実施ずみである。(3)については調査項目の選定、アンケート用紙の作成を進めた。上記の通り、平成28年度は、データベースの構築を進めており、現在は平成27年自院出生分のデータ(対象432名)を集積中である。年間対象400名程度を予定しており、十分な症例数であると考えている。また、ARTから出生した先天異常を持つ児において、特定の集積があるか否かを調べており、平成27年出生児においてはG-bandingを2例実施済みである。全国の主要新生児医療機関への調査に関しては、調査項目の選定、アンケート用紙作成を行い、主要機関への連絡を図っているが、学内倫理委員会への研究の申請が遅れ、28年度内に調査を行うことができなかった。この点から進捗がやや遅れている、とした。平成29年度は、平成28年自院出生分のデータ(対象403名)を集積した。全国の主要新生児医療機関へのアンケート調査に関しては、調査項目の選定、アンケート用紙作成を行った。

また、ARTから出生した先天異常を持つ児において、特定の集積があるか否かを調べており、2016年出生児においてはG-bandingを2例施行しているが、明らかな集積は認められていない。全国の主要新生児医療機関へのアンケート調査の遅れがある。当初計画していた調査項目内容では、内容が細かく、アンケートの回収率が低下することが予測されたため調査項目を再考した。生殖補助医療技術(Assisted reproductive technology:以下ART)が新生児医療に及ぼす影響は全国規模では解析がなされていない。ARTからの出生児は30人に1人を占めているにもかかわらず、これら出生児の詳細な合併症や長期予後は把握されていない。わが国でもARTからの出生時は30人に1人を占めるようになった。この影響を知ることは、本邦の周産期医療を考えるうえで必須と考えられる。またimprintingの関与する疾患が卵細胞内精子注入からの出生児に発症すること、さらに父の高齢化で染色体の微小変化が増加し自閉性障害の発症頻度を増加する可能性などが報告されている。このような染色体遺伝子変化がARTと関連するのか、ARTのどのような手法と関連があるのか、親の年齢と関連があるのかなどの解明も今後の本邦の周産期医療にとって重要な課題と考えられる。本研究では全国アンケート調査と自院出生児の症例解析を主軸としている。平成30年度は、平成29年自院出生分のデータ(対象399名)を集積した。本研究では年間対象400名程度を予定しており、十分な症例数であると考えている。日本産婦人科学会による単一胚移植を推奨する見解および日本生殖医学会の多胎防止のための胚移植数ガイドラインが発表されて以降、自院においてもARTによる双胎数は減少していたが、平成29年度は双胎症例が入院例の28%と増加し、このうち6割がARTによる双胎児であった。双胎児では早産域での出生や低出生体重であることにより単胎児に比べて周産期の疾病罹患率や死亡率が高いことは周知であり、病床運用やマンパワーの点で周産期医療に深刻な影響を及ぼしていた。全国の主要新生児医療機関へのアンケート調査に関しては、調査項目の選定、アンケート用紙作成した。アンケート調査および遺伝学的検索の遅れがある。研究代表者の本来の業務繁忙および親の介護などのため、研究に十分に専心できず計画が遅延した。平成29年度は、平成28年自院出生分のデータ(対象403名)を集積予定である。研究計画では年間対象400名程度を予定していたことから、十分な症例数であると考えている。全国アンケート調査が計画より遅れており、28年度の予定していた全国調査を29年度にずらし実施する。自施設のデータ集積および解析は順調に進行している。遅れているアンケート調査を進めつつ、研究をまとめる。自施設データの収集・解析は順調に進んでいる。今後、他機関へのアンケート調査および遺伝学的検索を進めた上で、研究をまとめる。主に、人件費・謝金が発生しなかったことが次年度使用額が多く生じた理由と考えている。これはデータベース構築をパートタイムの研究補助員に依頼予定であったところを、今年度は主任研究者が担当したためである。
先端硬質薄膜材料に対する耐摩耗・耐衝撃性複合加速評価試験法の開発

一昨年度,昨年度の研究成果を踏まえ,本年度は,投射粒子に球形アルミナ粒子を用いて試験を実施した.特に,投射圧力(投射流量)の影響,投射粒子径の影響について,エロージョン痕の観察を詳細に進め,メカニズムについて考察した.その結果,投射粒子径を変えること,投射時の加速エアー流量を変えることで,硬質薄膜の様々な特性を評価できる可能性を見出すことができた.今回用いた硬質薄膜は,プレス金型用の硬質薄膜で,3層有するものを2種類用いた.両者は,1層目と3層目は共通とし,2層目を純金属系の膜と,積層型の膜の2種類として評価した.今年度は,特に投射粒子に直径約50μmの球形アルミナ粒子を用いた評価を進めた.特に評価手法の定量化として,投射量ごとに,損傷面積から評価する手法を考案し,評価できることを明らかにした.また,投射量ごとに詳細に観察し,その損傷の変化を追っていくことで,硬質薄膜の欠陥とみられる箇所を評価できること,膜と膜や膜と基材との界面の強さを評価できることを明らかにした.具体的には,エアー流量が低い条件(40 L/min)では,投射粒子量の増加に伴い硬質薄膜の欠陥等の弱い箇所で窪みが生じて徐々に大きくなる現象となることを明らかにした.その窪みの大きさは純金属中間層試験片より積層中間層試験片の方が大きいことがわかった.一方,エアー流量が高い条件(60 L/min)では,衝撃負荷が深くまで加わる状態になり,中間層界面で剥離が生じる現象になった.また,結合し大きくなった窪みの大きさは積層中間層試験片より純金属中間層試験片の方が大きいこともわかった.以上,エアー流量を大きくすることで,投射粒子の衝突速度が速くなり,粒子が衝突した際の深さ方向への衝撃負荷が大きくなる.その現象を利用すれば,表層の弱い部分や,界面等の深さ方向の弱い部分の剥離性の違いを定量的に評価できると考えられる.マイクロ・スラリージェット・エロージョン(MSE)法を応用展開し、プレス金型用先端硬質薄膜材料に対して、耐摩耗・耐衝撃性を複合評価する新しい加速評価試験方法を開発することを目指して進めている。1年目である本年度は、投射粒子にジルコン粒子とアルミナ粒子を用いて評価を行った。試験機には大粒子を投射できるようにMSE試験機を応用したSBE試験機を用いた。本試験機は固体粒子と純水を混合したスラリーを圧縮空気によりノズル内に送り、ノズル内で圧縮空気により加速させて試験片に衝突させる装置である。試験の結果、今回評価対象とした先端硬質薄膜においては、耐摩耗性・耐衝撃性が非常に高い性能を有するため、投射粒子の種類によって摩耗の進行が大きく異なった。ジルコン粒子を投射粒子に用いた場合では、試験開始前の面と粒子投射面を比較すると、試験開始前の面に存在するドロップレットの一部から、はく離が生じていることがわかった。硬質なアルミナ粒子を用いた場合は、ジルコン粒子投射面と同様に試験開始前の面に存在するドロップレットから、はく離が生じていることがわかった。また、ジルコン粒子を用いた試験に比べてアルミナ粒子を用いた場合は、少ない投射量ではく離箇所の面積が大きくなることがわかった。以上の結果から、本研究で対象とする硬質薄膜においては、硬質なアルミナ粒子を投射粒子に用いた評価が適することが示唆された。また、硬質薄膜表面や面内に存在知るドロップレット等の欠陥評価に繋がることが示唆された。当初の計画通り、順調に進展している。今年度の結果より、次年度の計画に掲げている投射圧力の影響、投射粒子影響の重要さをより明確にすることができた。昨年度の研究成果を踏まえ,本年度は,投射粒子に球形アルミナ粒子を用いて試験を実施した.特に,投射圧力(投射流量)の影響、投射粒子径の影響を摩耗痕の観察を進めるとともに、粒子の挙動を高速度ビデオカメラ等で撮影し見える化を実施した.その結果,投射粒子径を変えて試験を実施することで,投射粒子径によって硬質薄膜の様々な特性を評価できる可能性を見出すことができた.これまで,MSE法においては,深さ方向のエロージョン進行の状況から評価を行っていたが,今回使用しているアルミナ粒子では,それ以外に面の状況から評価する手法を考案し,評価できることを明らかにした.また,試験後のエロージョン面を詳細にレーザー顕微鏡観察やSEM観察およびEDS分析を行うことで,エロージョンの進行状況を明らかにすることができた.また,平行して実施した高速度ビデオカメラでの粒子の挙動撮影において,おおよその投射粒子の速度が把握できた.一方で,これらの計測には,様々な工夫や高速度ビデオカメラの専業業者の協力を得て進めてきたが,微細な粒子(1.2マイクロメートル,10マイクロメートル)においては,どの速度域においても高速度ビデオカメラでの撮影では難しいこと,大きな粒子径であっても,速度が速くなると高速度ビデオカメラの撮影でも粒子の判別が難しくなることが明らかになった.

このことから,速度計測の専門家である流体の先生にご協力を仰ぎながら,新たな手法で粒子計測を進めて行くとにした.当初の計画通り,順調に進展している.今年度の結果より,次年度の計画に挙げている,投射粒子の速度計測の新たな手法の構築,先端硬質薄膜の新しい耐摩耗・耐衝撃性複合加速評価試験法の完成に向けた様々な成果が得られたため.一昨年度,昨年度の研究成果を踏まえ,本年度は,投射粒子に球形アルミナ粒子を用いて試験を実施した.特に,投射圧力(投射流量)の影響,投射粒子径の影響について,エロージョン痕の観察を詳細に進め,メカニズムについて考察した.その結果,投射粒子径を変えること,投射時の加速エアー流量を変えることで,硬質薄膜の様々な特性を評価できる可能性を見出すことができた.今回用いた硬質薄膜は,プレス金型用の硬質薄膜で,3層有するものを2種類用いた.両者は,1層目と3層目は共通とし,2層目を純金属系の膜と,積層型の膜の2種類として評価した.今年度は,特に投射粒子に直径約50μmの球形アルミナ粒子を用いた評価を進めた.特に評価手法の定量化として,投射量ごとに,損傷面積から評価する手法を考案し,評価できることを明らかにした.また,投射量ごとに詳細に観察し,その損傷の変化を追っていくことで,硬質薄膜の欠陥とみられる箇所を評価できること,膜と膜や膜と基材との界面の強さを評価できることを明らかにした.具体的には,エアー流量が低い条件(40 L/min)では,投射粒子量の増加に伴い硬質薄膜の欠陥等の弱い箇所で窪みが生じて徐々に大きくなる現象となることを明らかにした.その窪みの大きさは純金属中間層試験片より積層中間層試験片の方が大きいことがわかった.一方,エアー流量が高い条件(60 L/min)では,衝撃負荷が深くまで加わる状態になり,中間層界面で剥離が生じる現象になった.また,結合し大きくなった窪みの大きさは積層中間層試験片より純金属中間層試験片の方が大きいこともわかった.以上,エアー流量を大きくすることで,投射粒子の衝突速度が速くなり,粒子が衝突した際の深さ方向への衝撃負荷が大きくなる.その現象を利用すれば,表層の弱い部分や,界面等の深さ方向の弱い部分の剥離性の違いを定量的に評価できると考えられる.今年度の結果より、投射粒子に球形アルミナ粒子を用いていくことで研究を進めていく。投射圧力の影響、投射粒子の影響を摩耗痕の観察を進めながら、粒子の挙動を高速度ビデオカメラ等で撮影し見える化する。1つ目に,投射粒子の速度計測の新たな手法の構築を行う.2つ目に,先端硬質薄膜の新しい耐摩耗・耐衝撃性複合加速評価試験法の完成に向けた様々な試験を継続して実施する.そのために,新たな装置を作製し,研究のスピードを加速させ,最終のまとめを行う.物品費および旅費での端数分が次年度の繰り越しとなった。高速度ビデオカメラでの撮影で,機材をレンタルして撮影する予定であったが,チャレンジングな撮影であったため,うまく撮影できない場合もあり,レンタル代が不要になったためである.なお,不要になった金額分は,本研究をより加速させるためならびにあらたな粒子計測実施に必要となってきた,新たな装置作製に次年度充てる.次年度の物品費および旅費等に合わせ、計画的に使用していく。
アミノ酸バランスを感知し細胞周期を制御する細胞内シグナル伝達機構の研究

mTOR (mammalian target of rapamycin)は、免疫抑制剤ラパマイシンの細胞内標的蛋白質として同定されたSer/Thr protein kinaseである。mTORは、細胞をとりまくアミノ酸濃度の変化を感知して蛋白質合成や細胞増殖を制御する機構において中心的な役割を果たしていると考えられている。本研究では、このシグナル伝達系に関与する蛋白質やリン酸化蛋白質のリン酸化部位を質量分析法を用いて同定しその生理的意義を検討することにより、このシグナル伝達系が細胞周期制御においてどのような役割を担っているのかを明らかにすることを目的としている。本年は年次計画に基づいた実験を行った結果、以下の成果が得られた。1、共同研究者とともに、質量分析法を用いて新規mTOR結合蛋白質raptorを同定し、raptorはmTORのscaffold蛋白質として働きmTORが下流の分子にシグナルを伝える上で重要な働きを担っていることを明らかにした。2、現在までにmTORがin vivoにおいて刺激依存性に複数ケ所リン酸化されることを見い出していたが、これら新規のリン酸化部位であるSまたはTをA(非リン酸化型)またはD(疑似リン酸化型)に置換した変異体を作製した。これらの変異体を用いた解析により、in vitroにおいてA変異体はmTORのリン酸化活性をおさえること、in vivoにおいてもA変異体はmTORの活性を抑制し、D変異体はmTORの活性を上昇させることを見い出した。以上のことからこれらの酸化がmTORの活性を制御する上で重要な役割を担っていることが示唆された。3、今後は、mTORにおけるこれらリン酸化部位をリン酸化するprotein kinaseの同定を試み、アミノ酸によるmTORシグナル系の制御機構の解明とともに、細胞周期におけるmTORシグナルの役割を検討していく予定である。
高分子鎖を介して多重連結されたヘモグロビン集合体の合成と体内酸素運搬機能の評価

本研究では、輸血用赤血球の代替となり得る人工酸素運搬体として、生体適合性が高い高分子鎖を介して多重連結されたヘモグロビン(Hb)集合体(polymer-multilinked Hb assembly; PML-Hbs)の創製を目的としている。平成30年度は、前年度に得られた知見を基に、構造が制御された高分子量PML-Hbsを簡便に合成する方法を見出した。Hbが生理的条件下で安定なα2β2四量体構造を形成しており、2つのαβサブユニットとの結合解離平衡状態にあることは、よく知られた事実である。当該年度では、両末端に官能基を持つPEGを用いて、Hbのα2β2四量体構造の2つのβ鎖をPEGで結合した、環状構造を持つHb誘導体をモノマーとして合成した。合成した環状Hbモノマーは、低濃度ではモノマー構造を保つ一方、高濃度ではαβサブユニットの交換平衡を介して開環重合が進行し、非共有結合的な相互作用によりモノマー同士が結合した、超分子構造を持つPML-Hbsが生成することを明らかにした。架橋剤を用いてこの超分子構造を固定したところ、平均重合度が約13、平均分子量が約100万、分子サイズが約100 nmのPML-Hbsの生成が確認された。本研究のように、超分子化学の手法を人工酸素運搬体の合成に応用した例は他に類を見ず、当該年度の結果は様々な三次元構造を持つPML-Hbsを合成する方法を拓いた。この知見は国内学会発表(3件)と、国際学会発表(1件)を通じて発信されたほか、2報の学術論文として科学雑誌に掲載され、うち1報は雑誌のSupplementary coverにも採用された。前年度の実施状況報告書では、平成30年度の目標を「PML-Hbs合成方法の最適化と、物理化学的性質の測定」と設定した。当該年度では、サブユニット交換反応を用いた開環重合によるPML-Hbsの合成と精製に成功し、その物理化学的性質をnative Hbと比較した。従って、研究は概ね順調に進行していると評価できる。様々な構造を持つPML-Hbsを合成してスクリーニングを継続すると共に、有望なものについては、実験動物への投与を視野に入れた無菌的雰囲気下でのスケールアップ合成の方法を検討する。平成29年度は、PML-Hbs合成の過程において、native HbおよびPML-Hbsの化学的性質について、分子設計上重要な知見を得た。Native Hbが生理的条件下で安定なα2β2四量体構造を形成しており、2つのαβサブユニットとの結合解離平衡状態にあることは、よく知られた事実である。この四量体構造は、極端なpH環境や低濃度では解離が促進され、酸素運搬機能の低下を招く。この解離平衡を回避する有効な手段が、Hbの分子内架橋(crosslinked Hb, XLHb)である。当該年度では、native HbとXLHbの化学修飾反応を比較することで、PML-Hbsにおけるα2β2構造の結合解離の平衡状態を明らかにした。また、native HbとPML-Hbsを混合すると生理的条件下であってもサブユニット交換反応が進行することを見出し、分子内架橋を行うことにより、交換平衡を定量的に分析する手法を確立した。これらの知見は、国内学会発表(2件)と、国際学会発表(1件)を通じて学外に発信されたほか、現在、学術論文として科学雑誌に投稿中である。Hbのα2β2構造は生理条件下では容易に解離しないと考えられていた。このような解離平衡を介したαβサブユニット交換反応が進行することは、当該研究のみならず、Hbを用いた人工酸素運搬体の研究全般において、分子設計を行う際に非常に重要な情報である。当該年度の結果はPML-Hbsの分子設計に反映され、合成経路が最適化された。交付申請書の研究実施計画では、平成29年度の目標を「PML-Hbs合成方法の探索」と設定した。当該年度では、PML-Hbsのサブユニット交換反応という、分子設計上極めて重要な現象を明らかにし、合成経路を確立した。

合成した環状Hbモノマーは、低濃度ではモノマー構造を保つ一方、高濃度ではαβサブユニットの交換平衡を介して開環重合が進行し、非共有結合的な相互作用によりモノマー同士が結合した、超分子構造を持つPML-Hbsが生成することを明らかにした。架橋剤を用いてこの超分子構造を固定したところ、平均重合度が約13、平均分子量が約100万、分子サイズが約100 nmのPML-Hbsの生成が確認された。本研究のように、超分子化学の手法を人工酸素運搬体の合成に応用した例は他に類を見ず、当該年度の結果は様々な三次元構造を持つPML-Hbsを合成する方法を拓いた。この知見は国内学会発表(3件)と、国際学会発表(1件)を通じて発信されたほか、2報の学術論文として科学雑誌に掲載され、うち1報は雑誌のSupplementary coverにも採用された。前年度の実施状況報告書では、平成30年度の目標を「PML-Hbs合成方法の最適化と、物理化学的性質の測定」と設定した。当該年度では、サブユニット交換反応を用いた開環重合によるPML-Hbsの合成と精製に成功し、その物理化学的性質をnative Hbと比較した。従って、研究は概ね順調に進行していると評価できる。数種類のPML-Hbsの合成を行い、人工酸素運搬体としての物理化学的性質を比較し、最適な構造をスクリーニングする。合成したPML-Hbsのうち、有望なものについて、実験動物への投与を想定した無菌的雰囲気下でのスケールアップ合成を行う。PML-Hbsを実験動物に投与して毒性の有無を調べ、毒性が発現した場合には原因を究明し、分子設計に立ち戻ってPML-Hbsの化学構造を最適化する。様々な構造を持つPML-Hbsを合成してスクリーニングを継続すると共に、有望なものについては、実験動物への投与を視野に入れた無菌的雰囲気下でのスケールアップ合成の方法を検討する。<次年度使用額が生じた理由>購入を予定していた、架橋に用いる高分子材料と、分離精製を行うための器具類の購入額が少なく済んだため。<次年度使用額の使用計画>平成29年度の知見を分子設計に反映させた構造を持つPML-Hbsの合成原料を購入するために使用する。