hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
難治性喘息におけるTNFLIGHTと窒素化ストレスのクロストークと制御機構の研究

ストレスにはクロストークが難治性喘息の治療標的であると推察された。本研究の目的は、喘息におけるTNF-LIGHT(以下LIGHT)と窒素化ストレスのクロストークの有無や役割を明らかにし、喘息難治化の機序及びその制御機構を検討することである。通常治療にも関わらず閉塞性障害が残存する喘息と呼吸機能良好喘息を対象に呼気NO測定、誘発喀痰中LIGHT、窒素化ストレス陽性細胞を測定し、呼吸生理学的指標との関連について比較検討を行った。その結果、LIGHTと窒素化ストレスにはクロストークが存在し、喘息の固定性の気道狭小化(=気道リモデリング)に関連する可能性があるとの結論を得て、LIGHTと窒素化ストレスにはクロストークが難治性喘息の治療標的であると推察された。現在まで研究の概要通り、検体採取と解析が進行している。今後は、シグナル経路を検討するため、誘発喀痰上清中のサイトカインのマルチアレイの測定を上半期中に予定している。呼吸器内科現在までの検討にて窒素化ストレス及びTNF-LIGHTは、クロストークをしながら、難治性喘息の病態に関与していることが示された。今後は、マルチサイトカインの測定によって、クロストークの特異的なシグナル経路の検討を行い、難治性喘息の分子機構を明らかにする。以上の計画点・方法にて難治性喘息の病態と制御機構の解明を目指す。計画では健常人による誘発喀痰採取も検討しているが、現在まで健常者の誘発喀痰が得られていないため。今後は、現在得られている検体によって、難治性喘息、健常者を対象に呼気NO測定、誘発喀痰中TNF-LIGHT、窒素化ストレス及び呼吸生理学的指標との関連の差異の比較検討を行い、各々の分子のクロストークの有無や役割を明らかにする。次に難治性喘息を対象にテオフィリンを追加投与し、介入前後の検討にてテオフィリンによるTNF-LIGHTと窒素化ストレスのクロストークの制御が、呼吸生理学的指標の改善に繋がるのかを明らかにする。最後に培養細胞を用いてTNF-LIGHT及び窒素化ストレスの生物活性や情報伝達経路、テオフィリンによる制御機構を検討し、クロストークの分子機構やテオフィリンによる制御機序を明らかにする。以上の計画・方法にて難治性喘息の病態の機序と制御機構の解明を目指す。経済的に執行した結果、残額が生じた。消耗品に使用する予定。
2次元超流動転移の批判的再検討

2次元超流動転移はヘリウム4吸着膜で精力的に研究されてきたテーマである。この相転移の機構はコスタリッツ・サウレス転移(K-T転移)として理解するのが定説とされている。K-T転移では,超流動状態を記述する2次元複素秩序変数に特有な位相欠陥である量子化渦が重要な役割を演じるが,秩序変数の位相欠陥が系の応答関数に相転移という形で過激な変化を引き起こすことは極めて特異な現象と言える。しかしながら,一般に広く信じられているK-T理論による2次元超流動転移の説明も磐石ではない。例えば,各種の測定を定量的に説明する際に,いくつかのパラメータが現れるが,その値が測定の種類ごとに大きく異なっていたり,大きさが不合理な値であったりすることは,しばしば指摘されている。ヘリウム膜の超流動転移点近傍における,第3音波の減衰率の周波数依存性を系統的に調べることで,これまでの定説であるK-T転移による解釈の妥当性を評価することが本研究の目的である。ヘリウム3クライオスタットを製作し,第3音波の透過スペクトルを測定した。その過程で第3音波の他に気層中を伝播する通常の音波の寄与が無視できない程度であることを見い出し、その効果を分離するための装置の改良を行なった。15EA05:現時点で当初目標とした課題に完全な結論を得るにはいたっていないが、スペクトルの推定法の改良などを含め、第3音波の測定において、世界的に見ても圧倒的な優位を誇るところまで来ることができた。
多重共鳴NMR技術を基盤とする生体分子イメージングの新手法の開拓

本研究では、生体分子イメージングの新手法として、多重共鳴NMR法のパルス系列とMRIで用いられる高速スピンエコー法を融合した多重共鳴MRI法を開発し、以下のことを明らかにした。(1)13C, 15N核でラベルしたコリンポリマープローブはマウス腫瘍部位に高選択的かつ効率良く集積すること、(2)その腫瘍部位を多重共鳴MRIにより明瞭に画像化できること、(3)腫瘍集積と体内動態はプローブの分子サイズによって制御されること、を明らかにした。さらに、(4)能動的ターゲッティング機能(抗Her2部分抗体)を有するポリマープローブを開発し、Her2高発現腫瘍を選択的にMR画像化することに成功した。平成26年度は、平成25年度に開発に成功した13C-ラベル化ポリマーナノプローブ(13C-PMPC)に腫瘍特異的抗体を付与したポリマーナノプローブ(13C-PMPC-scFv)の開発に成功した。さらに、PMPCナノプローブの更なるシグナル感度向上およびがん集積性の向上を目指して、星形ポリマー(スターポリマー)型の新規13C/15N-PMPCナノプローブの合成に成功した。具体的には、1.担癌マウスのMRイメージング測定により、(1)13C-PMPC-scFvプローブは抗Her2 single chain fragment variable (scFv)の効果により、Her2陽性のヒト胃がん細胞(N87)に選択的に集積すること、(2)本プローブは、肝臓等の代謝臓器への集積が抑制されること、(3)その体内動態は抗体未修飾の13C-PMPCに比べて、がんへの集積/排泄が速いことを明らかにした。さらに、本プローブを用いて、担癌マウスのHer2陽性ヒト胃がん腫瘍を選択的に二重共鳴MR画像化することに成功した。2.分岐型の開始剤を用いて、原子移動ラジカル重合により星形構造の新規13C/15N-PMPCポリマーナノプローブの合成に成功した。その分子サイズは、同一分子量の直鎖PMPC比べ有意に低下し、星形ポリマー化することによりその分子サイズをEPR効果に適切なサイズに制御可能であることを示した。1.多重共鳴MRI法の開発生体イメージングの新手法として、多重共鳴NMR法のパルス系列と1H MRIで用いられる高速スピンエコー法を融合した多重共鳴MRイメージング測定法を開発した。本手法を用いることにより、水や脂質などの内在性ノイズシグナルの完全消去に成功し、安定同位元素(13C核, 15N核)でラベルした分子プローブのみの画像化に成功した。2.安定同位元素を集積化したポリマーナノプローブの開発MRイメージングに有効な高い選択性と高い感度を持つ分子プローブとして、細胞膜脂質の一部であるホスホリルコリン骨格を13Cおよび15N核で二重ラベルしたポリマーナノプローブ(13C/15N-PMPC)の開発に成功した。上記多重共鳴MRI法により、13C/15N-PMPCのみを高選択的に画像化することに成功した。さらに、本プローブは、EPR効果の発現に適切な分子サイズを有し、本プローブがマウス腫瘍に極めて効率よく集積する様子(腫瘍集積率: ca. 30%ID)をin vivoにおいて多重共鳴MR画像化することに成功した。3.腫瘍特異的抗体を付与したポリマーナノプローブの開発13C-ラベル化ポリマーナノプローブ(13C-PMPC)に腫瘍特異的抗体(抗Her2-scFv)を付与したポリマーナノプローブの開発に成功した。本プローブは、抗Her2-scFvの効果によりHer2陽性のヒト胃がん腫瘍に選択的に集積すること、一方で肝臓等の際者臓器への集積が抑制されること、13C-PMPCに比べて腫瘍への集積/排泄が速いことを明らかにした。さらに、本プローブを用いて担癌マウスのHer2陽性ヒト胃がん腫瘍を選択的に多重共鳴MR画像化することに成功した。本研究の目標は、in vivoでの多重磁気共鳴イメージングへの展開が可能な“高い選択性"と“高い感度"を有する分子プローブの開発、およびその分子プローブの溶液中における多重共鳴MR画像化を検討するとともに、細胞、組織、動物レベルで分子プローブの有効性を評価することである。平成26年度では、平成25年度より引き続き、MRイメージングに有効な高い選択性と高い感度を持つ分子プローブとして、細胞膜脂質の一部であるホスホリルコリン骨格を13Cおよび15N核で二重ラベルしたポリマーナノプローブ(13C/15N-PMPC)を開発し、多重共鳴NMR法を応用した多重磁気共鳴イメージングにより13C/15N-PMPCプローブがマウス腫瘍部位に高選択的に集積する挙動をin vivoで直接画像化することに成功した。本研究の一部は論文投稿し受理された。さらに、腫瘍特異的な能動的ターゲティング

機能を有するポリマーナノプローブの開発に成功し、その研究の一部は投稿中である。また、星形構造の新規13C/15N-PMPCポリマーナノプローブの有効性について基礎的な知見を得た。この観点から、本研究は概ね順調に進展していると考えている。ケミカルバイオロジー研究は順調に進展しており、研究計画に大きな変更はない。本年度で得られた腫瘍特異的な能動的ターゲティング機能を有するポリマーナノプローブの標的部位の最適化を進め、本プローブの更なる高機能化を図るとともに、星形構造の新規13C/15N-PMPCポリマーナノプローブの有効性をNMRレベルおよびMRIレベルで評価する。また、引き続き新たな分子プローブとして組織化した13C/15N-ラベル化ポリマーナノプローブの設計・合成を進める。本研究は、in vivoでのMRイメージングへの展開が可能な“高い選択性"と“高い感度"を有する分子プローブを開発し、その分子プローブの溶液中における多重共鳴MR画像化を検討するとともに、細胞、組織、動物レベルで分子プローブの有効性を評価することにより、多重共鳴NMR技術を基盤とする生体分子イメージングの新手法の開拓することが目標である。平成25年度では、実績概要で述べたとおり、MRイメージングに有効な高い選択性と高い感度を持つ新規ポリマーナノプローブを開発し、多重共鳴NMR法を応用した多重磁気共鳴イメージングにより本プローブのみを高選択的に画像化可能であることを明らかにした。さらに、本プローブがマウス腫瘍部位に高選択的に集積する挙動をin vivoで直接画像化することに成功した。この観点から、当初の計画以上に進展したと考えている。本テーマの一部は論文投稿し、現在審査中である。また、計画以上に進展した他の点として、EPR効果による受動的ターゲティング機能に加えて、腫瘍特異的な能動的ターゲティング機能を有するポリマーナノプローブの開発に成功し、能動的ターゲティング機能を有するポリマーナノプローブの有効性について一定の知見を得たことである。当初の計画では、乳がん抗原Her2に作用する抗Her2抗体(anti-Her2 scFv)を導入したポリマーナノプローブの設計・合成までが本年度の予定であったが、本プローブがHer2陽性のがん細胞(N87)へ選択的に集積する様子をin vivoで直接画像化することに成功した。代表者の異動に伴う基金移管手続きのため次年度使用額が発生したが、研究は概ね計画通り順調に進んでいる。本研究には、プローブ分子の合成・機能評価に必要な有機合成試薬、安定同位元素試薬、生化学関連試薬、ガラス器具、培養関連プラスチック製品、実験動物等の消耗品が必須である。これらは年度を問わず購入せざるを得ないため、繰り越した研究費を次年度使用に充当することにより、本研究のより一層の進展を見込んでいる。研究は順調に進展しており、研究計画に大きな変更はない。本年度で得られた腫瘍特異的な能動的ターゲティング機能を有するポリマーナノプローブの標的部位の最適化を進め、本プローブの更なる高機能化を図る。さらに、EPR効果による受動的ターゲティング
記号系活動の成立機序-実験心理学的・障害学的アプローチを通じて-

言語信号系のみならず、自成信号系、身ぶり信号系などの種々のレベルの交信行動と、知覚・認知機能とを支えている基礎的過程としての記号系活動の成立機序を分析し、それを通して交信行動と知覚・認知機能との相互作用を明らかにしようとして、交信行動、および知覚・認知機能に種々の障害をもつ事例について、実験心理学的および障害学的にその障害の様相を把握するとともに、その療育的働きかけによる行動の改善の過程の分析が試みられた。そのため本研究では、(1)発達遅滞児、(2)開眼受術者ないし弱視者、(3)自閉症児、(4)脳損傷者、(5)重症心身障害児、などの各種障害事例に対して、(1)言語的遅れとともに視覚認知機能が未分化な障害児について注視、追視運動、2次元的幾何図形、絵の理解の発達過程を分析し、健常児と比較する、(2)開眼受術者ならびに弱視者については、人の顔の識別、表情判断、および視空間認知の成立過程を分析する、(3)自閉症者については、母親との2方向的交信行動の成立のための条件を分析、確定する、(4)失認、とくに半側空間無視、純粋失読、交叉性失語などの脳損傷者には、その行動特性の分析を基に空間認知、その他の認知機能成立の条件を明らかにするとともに、損傷部位との関連を検討する、(5)重症心身障害児には、とくに能動的姿勢交換をもたらす外部からの働きかけの分析より、その信号的特性を解明する、などの研究が各班において行われてきた。その結果、種々のレベルの記号操作の働きないしは記号系活動は、種々の状況でのヒトの交信行動を支えているだけでなく、多様なレベルの課題状況における知覚・認知機能を支えていること、またこのような記号系活動は、逆に、より低次のレベルの交信活動、および知覚・認知過程の働きを基に形成されてくること等が明らかにされた。言語行動をふくむ種々のレベルの交信行動と,知覚・認知機能とを支えている基礎的過程としての記号系活動の成立機序を明らかにし,それを通して交信行動と知覚・認知機能との相互作用を解析しようとして,交信行動や知覚・認知機能に種々の障害をもつ事例について,その障害の様相を把握するとともに,その療育的働きかけによる行動の改善の過程の分析が試みられた.本研究ではそのため, (1)発達遅滞児, (2)開眼受術者ないし弱視者, (3)自閉症児, (4)脳損傷者, (5)重症心身障害児,などの各種の障害事例について, (1)言語的遅れとともに視覚的認知機能,とくに視覚的探索活動が未分化な障害児に対して基本的な注視および追視運動の解析を行ない,健常児の記録と比較する,(2)開眼受術者と弱視者に対して,事物の識別の成立の過程の分析を行なうとともに,人の顔の識別と表情の判断の成立過程を追跡吟味する,(3)自閉症者に対して母親との二方向的交信行動の成立のための前提条件を分析する,(4)失認,とくに半側空間無視などの脳損傷者に対して,その行動特性の分析をもとに空間認知成立の条件を明らかにし,かつ損傷部位との関連を検討する,(5)重症心身障害児に対しては,とくに能動的な姿勢の変換をもたらす外部よりの働きかけを吟味し,その信号的特性を解明する,などの研究が各班で行なわれた.

さらにそれに付随して,知覚・認知機能の基礎過程としての視覚的探索活動の解析を,健常成人を破験者として,アイカメラ, EOG,さらにコンピューターによるtopographic mappingなどを用いて行ない,その結果,眼球運動に伴なう注意のメカニズム,その個体差,さらに眼球運動と動機づけとの関連が明らかにされつつある.また,脳波,誘発電位,事象関連電位などの左右大脳半球差の画像表示の方法を検討して,この方法が半球特殊化の個体差や脳の機能障害の分析の手段として有効であることが示唆された.言語信号系のみならず、自成信号系、身ぶり信号系などの種々のレベルのコミュニケーション行動と、知覚・認知行動とを支えている基礎的過程としての記号系活動の成立のメカニズムを明らかにし、それを通してコミュニケーション行動と知覚・認知機能との相互作用を解析しようとして、コミュニケーション行動、および知覚・認知機能に種々の障害をもつ子例について、その障害の様相を把握するとともに、その療育的働きかけによる行動の改善の過程の分析が試みられた。本研究ではそのため、(1)発達遅滞児、(2)開眼受術者ないし弱視者(3)自閉症児、(4)脳損傷者、(5)重症心身障害児、などの各種の障害事例について、(1)言語行動の遅れに伴って視覚的な認知機能が未文化な障害児に対して、注視機能・視覚的探索活動の発達過程や2次元的幾何図形、絵の理解の学習過程を分析する、(2)開眼受術者と弱視者について、その視空間の成立過程を追跡する。(3)自閉症者に対して母親との二方向的コミュニケーション行動の成立のための前提条件を、昨年の成果をふまえてさらに確定する、(4)失認、とくに純粋失読および交叉性失語などの脳損傷者に対して、その行動特性の分析を基に認知成立の条件を明らかにし、損傷部位との関連について検討する、(5)重症心身障害児に対しては、とくに能動的行為における信号的特性の機能を明らかにする、などの研究が各班で行われた。またそれに付随して昨年に引き続き、視覚的認知機能解明のための基礎データとして、健常成人を被験対象にして、EOGやtopographic mappingなどを用いて眼球運動やさらに視覚的探索活動の発達過程の解析を進めて視覚認知障害との関連を明らかにしつつあるとともに、言語記憶、その他の心的機能と左右大脳半球差との関連を示唆する結果を得た。上述の障害事例による結果と併せて、これらの基礎データは脳の機能障害の分析に利用しうる。
アシンメトリック配位空間を鋳型とした機能性ナノ材料創製

キラルな共役ポリマーは、キラリティと電子物性の協奏に基づく興味深い光電子的性質を有するため、円偏光発光素子など様々な光電子デバイスへの応用が期待されている。ポリマー鎖にキラリティを誘起する手法として、キラル側鎖の利用が挙げられる。しかし、側鎖の導入は、導電性や蛍光など、共役ポリマーの本来の性質を変化させる。一方、有機配位子と金属イオンとの自己集積によって構築される多孔性金属錯体(MOF)が、近年大きな注目を集めている。MOFはその構成要素を適切に選択することで、ナノ細孔のサイズ、形状、表面機能を合理的に設計することができる。我々の研究グループでは、MOFが有するナノ細孔をポリマー鎖の拘束場として用いることで、本数、配向、環境が精密に制御されたポリマー鎖集積体の創製に取り組んできた。本研究では、キラルなMOFのナノ細孔内で無置換ポリチオフェンを合成することで、ポリチオフェンにキラリティを付与することに成功した。キラルな細孔を有するMOFにモノマーであるターチオフェンを導入し、酸化重合を行うことで、MOFとポリチオフェンの複合体を得た。重合後、可視光領域にポリチオフェンのπ-π*遷移に基づく吸収が見られ、MOFの細孔内で重合が進行していることを確認した。複合体の固体CD測定から、ポリチオフェンの吸収領域に強いCDシグナルが観測され、MOFからポリチオフェンにキラリティが転写されたことが分かった。次に、キレート剤を用いることでMOF骨格を除去し、複合体からポリチオフェンを単離した。興味深いことに、MOF骨格の除去後もポリチオフェンのキラリティは保持されていることが分かった。MOFのキラル情報を高分子に転写した初めての系となり、新しいキラル高分子合成法として非常に有用であると認められることから。ポリチオフェンのみならず、他の共役系高分子やカーボン材料などへの展開を目指す。有機太陽電池などの活性層では、ドナー・アクセプター間の界面構造がデバイスの機能に直結するため、その分子レベルでの精密な制御が必要となる。本研究では、無置換ポリチオフェン(PTh)とC60を多孔性錯体の一次元細孔内に拘束することで、不溶性でプロセスが困難な本組合せでも、これまでにない特異な混合状態を創製できることを示した。[La(1,3,5-benzenetrisbenzoate)]n (1)とC60をボールミルにより混合し、1の結晶性を回復させることで、C60を細孔内に取り込ませた(1⊃C60)。続いて、1⊃C60の残りの細孔内にターチオフェンを昇華により導入し、酸化重合を行うことで、1の細孔内にC60とPThが拘束された複合体(1⊃C60+PTh)を得た。ここで得られた複合体では、異方的な細孔内でC60とPThが完全に一次元的に接触し、通常では取り得ないエンドオン型構造のみを形成していることが示された。そこで、時間分解マイクロ波伝導度測定によるキャリア伝導特性の評価を行うと、有機太陽電池で最も良く利用されているP3HT/PCBMの組合せと同程度の高い伝導度が得られた。興味深いことに、1⊃C60+PTh中で生成したキャリアはP3HT/PCBM系に比べ、千倍以上も長寿命化していることも明らかになった。活性層中のキャリアが長寿命化することで、太陽電池の変換効率が大幅に向上することが知られており、このような特異な接触界面の形成がキーになることが初めて実験的に示された。多孔性錯体の一次元性細孔を用いることで、でこれまで形成されたことのないポリチオフェンとC60との完全エンドオン配置を達成できた。このような配向が太陽電池の作成に有用であることが予想されており、本研究において、その特異な光電子機能を発見できたことから、順調に研究が進展していると考えている。ナノメートルレベルの膜厚を有する高分子薄膜体はそのバルク体とは異なった物性を示すことが知られており、長年にわたりその合成や解析に興味が持たれてきた。これまでに有機高分子超薄膜体の作製法としてスピンコート法やLangmuir-Blodget法、界面重合法など様々な方法が開発されてきたが、モノマー種に関わらず膜厚を精密に制御することは未だ非常にチャレンジングな課題である。本研究ではピラードレイヤー型のMOFである[Ni(Hbtc)(bpy)]n (1)の細孔内で架橋重合を行うことで、膜厚が単分子レベルに規制されたビニル高分子の超薄膜体合成を行った。1を加熱脱気した後、その二次元状ナノ細孔内にスチレン(St)と架橋剤であるエチレングリコールジメタクリレート(EDMA)、ラジカル開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を加え、窒素雰囲気下で加熱することにより、細孔内で架橋ラジカル重合を行った。粉末X線構造回折から重合前後で1の結晶構造が保持されていることを確認した。重合後はHCl/MeOH溶液を加えることで錯体構造を壊し、重合体粒子を単離した。走査型顕微鏡測定から重合・単離の過程でMOF粒子の形態が保たれていることが明らかとなった。次に、単離された粒子をクロロホルム中に分散させることで架橋高分子薄膜の剥離を行った。

すると0.8 nm程度の厚みを有する高分子超薄膜が得られていることが原子間力顕微鏡(AFM)測定から確認され、ポリスチレン(PSt)の単分子膜であることが示唆された。また本手法をメタクリル酸メチルとEDMAの組み合わせに対して適用した際にも同様に重合が進行し、AFM測定においても同程度の厚みを有する薄膜が観察された。これまで合成が不可能とされてきた単一モノマー分の厚さを持つ高分子薄膜を合成できた。モノマーの種類もスチレンだけではなく、MMAや酢酸ビニルまでも可能になり、一般性が高い手法になることが分かったため、順調に研究が進行していると考えられる。キラルな共役ポリマーは、キラリティと電子物性の協奏に基づく興味深い光電子的性質を有するため、円偏光発光素子など様々な光電子デバイスへの応用が期待されている。ポリマー鎖にキラリティを誘起する手法として、キラル側鎖の利用が挙げられる。しかし、側鎖の導入は、導電性や蛍光など、共役ポリマーの本来の性質を変化させる。一方、有機配位子と金属イオンとの自己集積によって構築される多孔性金属錯体(MOF)が、近年大きな注目を集めている。MOFはその構成要素を適切に選択することで、ナノ細孔のサイズ、形状、表面機能を合理的に設計することができる。我々の研究グループでは、MOFが有するナノ細孔をポリマー鎖の拘束場として用いることで、本数、配向、環境が精密に制御されたポリマー鎖集積体の創製に取り組んできた。本研究では、キラルなMOFのナノ細孔内で無置換ポリチオフェンを合成することで、ポリチオフェンにキラリティを付与することに成功した。キラルな細孔を有するMOFにモノマーであるターチオフェンを導入し、酸化重合を行うことで、MOFとポリチオフェンの複合体を得た。重合後、可視光領域にポリチオフェンのπ-π*遷移に基づく吸収が見られ、MOFの細孔内で重合が進行していることを確認した。複合体の固体CD測定から、ポリチオフェンの吸収領域に強いCDシグナルが観測され、MOFからポリチオフェンにキラリティが転写されたことが分かった。次に、キレート剤を用いることでMOF骨格を除去し、複合体からポリチオフェンを単離した。興味深いことに、MOF骨格の除去後もポリチオフェンのキラリティは保持されていることが分かった。MOFのキラル情報を高分子に転写した初めての系となり、新しいキラル高分子合成法として非常に有用であると認められることから。実際のデバイス作成に向けたプロセスの開拓を行っていく。また、多孔性錯体の構造を変化させることで、骨格内にアクセプター性分子があらかじめ組み込まれた系を開発し、ポリチオフェンとの複合体を形成することで、完全にドナー・アクセプターが交互に並んだ材料を開発する。これは太陽電池の構築において、最も理想的な構造であり、本研究を進めることで、高い変換効率を示す材料の開発を行っていく。今後はラジカル重合だけではなく他の重合法にも展開し、超薄膜高分子を合成する一般的な手法として確立していく。また、得られた高分子の物性に関しても検討し、一モノマー分の厚みしかないポリマーの力学特性などを検討してみる。ポリチオフェンのみならず、他の共役系高分子やカーボン材料などへの展開を目指す。
糖尿病の遺伝子治療における糖濃度によるインスリン産生調節系の開発

遺伝子治療をおこなう際に、導入遺伝子の発現調節は重要な課題である。本研究は糖尿病の遺伝子治療モデルにおいて、導入インスリン遺伝子の生理的な発現調節として糖濃度によるインスリン分泌制御の開発をめざした。下垂体細胞株GH3にヒトインスリン遺伝子、ラットGLUT2遺伝子、ラットグルコカイネース遺伝子を重複導入した。遺伝子導入はアデノウイルスカセットを用いておこなった。GLUT2遺伝子、グルコカイネース遺伝子の発現が膵β細胞レベルでは糖濃度とインスリン産生は比例しなかったが、両遺伝子を膵β細胞の5倍に過剰発現させたところ糖濃度に比例してインスリン産生の増加が認められた(糖濃度5mMから20mMで8.3倍)。インスリン/プロインスリン比は産生量が増加した際にも変化はなかった。経時的変化では糖濃度増加後10分で既に培養液中のインスリン濃度は増加し反応が認められた。GLUT2遺伝子、グルコカイネース遺伝子を過剰発現させたGH3トランスフェクタントをアガロースマイクロカプセルに封入した後にストレプトゾシンにより糖尿病としたラットに移植した。移植前の血糖値は摂食前後で220および330mg/dlであったが移植後には摂食前は100mg/dlと正常化し、摂食後も180mg/dlと血糖値上昇は抑制された。移植前の血中インスリン濃度は0.2μg/mlであったが移植後には、摂食後の血糖値上昇時に10.6μg/mlと上昇がみられた。また血糖値が80mg/dl時には血中インスリン濃度は0.8μg/mlと抑制た。これらより生理的な発現調節としての糖濃度によるインスリン分泌制御モデルは開発された。
背血管型心臓の体節動物における循環系神経支配の中枢および末梢神経機構

管状型心臓をもつ有爪動物、昆虫、環形動物を用いて研究を行った。1.オーストラリア産の有爪動物カギムシ(Euparipatoides kanangransis)を採集し実験室での繁殖・飼育に成功した。免疫細胞化学法により脳と腹髄(左右1対)及び心臓(背血管)、その他の内臓の神経支配を調べ、以下を明らかにした。(1)左右の後大脳の間に付属神経器官が認められ、これから1本の神経索が下行する。この神経索は3本に分枝して心臓にinnervateする。(2)心臓には、セロトニン様、FMRFアミド様神経プロセスが分布する。(3)セロトニン免疫陽性神経の細胞体は後脳付属器官及び更に上位の中大脳にも見られた。2.鱗翅目昆虫カイコガ・エピガラスズメの心臓(背行血管)とこれを保持する翼状筋の神経およびホルモン支配について電気生理学、薬理学、免疫細胞化学的方法により次のような結論を得た。(1)大動脈または心臓前方は前頭神経節から出る内臓神経を経てオクトパミン作動性興奮性神経の支配を受けている。(2)心臓後端部はセロトニン興奮性支配を受けている可能性がある。(3)同部域は側心体から抑制性神経分泌細胞の支配を受けていることが示唆された。(4)第1翼状筋は同神経を経てセロトニン作動性興奮性神経支配を受けている。一方、(5)全体節の翼筋状はアセチルコリン(ACh)やグルタミン酸作動性神経支配を受けている可能性がある。3.ミミズの心臓(背行血管と側心臓)について以下を示した。(1)両心臓とも独立的に興奮と抑制の二重神経支配を受けている。側心臓心筋細胞から興奮性および抑制性神経筋接合部電位の記録に成功した。(2)アセチルコリンは両心臓の興奮性ホルモン候補である。(3)側心臓の興奮性神経はセロトニン作動性軸索を含む。(4)腹髄神経節の第3根から分枝する隔膜神経が側心臓神経神経を含む。1.(1)環形動物フツウミミズAmynthassp.を用いて、背血管(心臓)および側心臓について推定伝達物質の薬理学的研究を行った。GABAは、側心臓においては抑制性効果を示したが、背血管においては領域特異性ないしは、心筋(縦走筋及び輪走筋)特異性が疑われ、輪状筋には興奮性効果を起こす可能性が示された。FMRFamide、セロトニン、オクトパミン、アセチルコリンは両心臓に対し興奮性効果を惹起した。(2)腹部神経節から出て節間膜上を通り、心臓に到る神経系を解剖学的、免疫細胞化学的方法で明らかにした。抗セロトニン抗体、抗FMRFamide抗体を用いて腹部神経節神経の免疫細胞化学的研究を行った。節間膜上でこれらの抗体に対する免疫陽性プロセスが認められた。2.(1)オーストラリア、ブルーマウンテン産の有爪動物カギムシ(Euperipatoides kanangrensis)を用いて飼育方法の確立を試みた。初代(採集標本)飼育でコオロギ、シロアリ等の餌を試み、この2種の動物が最適な餌であった。卵胎生で生まれた仔十数匹のうち数匹は34ヶ月、1匹は16ヶ月に渡って飼育する事に成功した。

(2)抗セロトニン、抗FMRFamide抗体を用いて、脳と腹髄(左右1対)及び心臓(背血管)、その他の内臓の神経支配を調べた。左右の後大脳の間に付属神経器官が認められ、これから1本の神経索が下行する。この神経索は3本に分枝して心臓にinnervateする事を明らかにした。心臓で、セロトニン様、FMRFamide様神経プロセスが認められた。心臓内に"心臓神経節ニューロン"様構造は認められなかった。セロトニン免疫陽性神経の細胞体は後脳付属器官及び更に上位の中大脳にも見られた。後大脳付属器官中にもニューロン細胞体が存在するかどうかは今後に残された課題であるが、「神経節」ならば配置は異なるが昆虫の「前頭神経節」の相同器官とみなせる事になる。管状型心臓をもつ動物は昆虫、有爪動物、環形動物である。これらの動物群の実験動物を用いて研究を進めた。1.鱗翅目昆虫カイコガ、エビガラスズメの心臓(背行血管)とこれを保持する翼状筋の神経およびホルモン支配について電気生理学、薬理学、免疫細胞化学的方法により次のような結論を得た。1)大動脈または心臓前方は前頭神経節から出る内臓神経を経てオクトパミン作動性興奮性神経の支配を受けているといえる。2)心臓後端部はセロトニン興奮性支配を受けている可能性がある。3)同部域は側心体から抑制性神経分泌細胞の支配を受けていることが示唆された。4)第1翼状筋は同神経を経てセロトニン作動性興奮性神経支配を受けている。一方、5)全体節の翼筋状はアセチルコリン(ACh)やグルタミン酸作動性神経支配を受けている可能性がある。6)モノアミンの翼状筋への効果は多様であった。2.ミミズの心臓(背行血管と側心臓)について1.と同様な方法により研究した。1)両心臓とも独立的に興奮と抑制の二重神経支配を受けている。側心臓心筋細胞から興奮性および抑制性神経筋接合部電位の記録に成功した。2)AChは両心臓の興奮性ホルモン候補である。3)側心臓の興奮性神経はセロトニン作動性軸索を含むことを明らかにした。4)腹髄神経節の第3根から分枝する隔膜神経が側心臓神経神経を含むことを明らかにした。5)心臓興奮性ニューロン細胞体は腹髄神経節同側背側にあるらしい。3.稀少動物で節足、環形動物のmissing-linkとも言われる有爪動物カギムシ(Euparipatoides kanangransis)を、オーストラリアで採集して実験室での繁殖・飼育に成功した。免疫細胞化学法により心臓調節神経にセロトニンおよびFMRFアミド作動性神経が含まれることを発見した。これをもとに生理学実験用装置等を開発中である。
ヘテロスピン系による外部刺激応答型ゲル磁性体の構築

分子磁性体の分野は、単結晶X線回折を用いた精密な分子構造解明によって発展してきた経緯がある。そのため柔らかい構造を有するゲルを用いた分子磁性体の構築は、構造が不鮮明であるため、ほとんど例がなかった。また一次元構造を基本とするゲル中での金属スピンどうしの磁気的相互相はそれほど強くないことが予想される。そこで今回、比較的磁気的相互作用が大きく、構造の柔軟性を有する、有機スピンと金属のスピンからなるヘテロスピン系で、ゲル磁性体の構築を目指した。また、得られたゲル磁性体が、磁場などの外部刺激に応答する現象についても検討を行った。当研究室では、有機のスピンと遷移金属のスピンを持つヘテロスピン系による分子磁性の研究を行っている。この系の特徴は、有機スピン源と金属の組み合わせを変えることによって様々な性質の分子磁性体を構築できる点にある。今回このヘテロスピン系の特徴を活かして、柔らかい構造を有するゲル磁石構築と外部刺激に応答する系を構築することを目的に研究を行っている。25年度は、当研究室で開発した2種類のジピリジル型有機配位子1と2を有機スピン源(または有機スピン源前駆体)として用いた。また遷移金属錯体においては、長鎖アルキル基を有するニッケルとコバルト錯体を準備し、有機スピン源と金属錯体とを混合し、ゲル磁性体構築を目指した。その結果、ジアゾ基を有する1とニッケル配位子においてエタノール中20mMを臨界ゲル濃度(CGC)とした柔らかいゲルを構築することが出来た。しかしながらその他の溶媒やコバルト錯体においてはゲル構造を得ることが出来なかった。ニッケル錯体で得られた柔らかいゲルは、ゲル構造に特徴的な三次元ネットワークが不完全であるため、柔らかくなったと考えている。またコバルト錯体でゲルが得られなかったのは、1のピリジル基がシスとトランスに配位したため、オーダーした構造を有することが出来なかったことが原因であると考える。また有機配位子2を用いた系においては、金属との錯形成能が弱いため、目的とする三次元ネットワーク構造を有するゲルを得るに至っていない。そこで三次元ネットワーク可能な分子設計として、新しい有機配位子3の合成と遷移金属よりも結合数が多く磁気異方性の大きなランタノイドを用いたアプローチを開始した。予備的合成ルートの段階であるが3の合成に成功し、またランタノイドを用いた有機無機ヘテロスピン単分子磁石の構築に至った。結晶を基盤に発展してきた分子磁性研究を応用展開するために、「柔らかい構造」を有するゲル状態に着目し、世界でほとんど例のない分子磁性ゲルの構築とその外部刺激応答性に関しての研究内容である。最終的な目標として、外部刺激に応答して磁性がスイチィングできるシステムの構築を我々のオリジナルである有機と金属のスピンを用いたヘテロスピン系で達成することである。平成25ー26年までに、構造異性化が比較的少ないニッケルを用いた分子磁性ゲルの構築と光照射後の磁気的性質を明らかとした。また磁気異方性の大きな遷移金属であるコバルトを用いた有機と金属のスピンによるヘテロスピン一次元鎖を基本骨格として、磁性ゲルの構築を果たした。しかしながら分子構造とスピン状態の観点から、1)より硬いゲル、2)より大きな磁気異方性、を有する分子構築の必要性が生じたため、平成26年度からはランタノイドを用いる方針で研究を進めて来た。今年度も同様な方針で継続する。平成26年度は論文発表4件と学会発表14件を達成した。特にInorganic Chemistry (Karasawa S. et al. 2014, 53, 5447-5457.)に掲載された論文では、固体状態ではなく溶液状態におけるヘテロスピン単分子磁石に関する内容であり、ゲル磁性体との関連性が深い論文となった。またランタノイドを用いた有機無機ヘテロスピン磁性体に関する内容も学会発表とはなるが、2件行うことが出来た。最終年度はこれらの内容を論文として発表する。分子磁性体分野は結晶を用いて、分子構造と磁性を明らかとすることで発展してきた。一方溶液状態に分散している分子がネットワーク構造を有することで得られるゲルは、高分子や超分子化合物を中心に発展しきた分野であり、分子磁性分野との接点はほとんどなかったのが現状である。今回研究代表者は、分子磁性とゲルを結びつけることによって、新た分子磁性ゲルを構築し、「柔らかいゲル」が有する特徴を外部刺激で制御することを目的に研究を行った。まず3d遷移金属としてNi(II)イオンを用いて、ゲル形成が期待される長鎖アルキル基をベンゼン環に連結させた二座配位子hfpipーXとの間で錯形成を行い、Ni(hfpip-X)2を得た。これとD1py2とを混合することによって得られた微結晶を有機溶媒に溶解させることで、ヘキシル基、オクチル基(X=ヘキシル、オクチル)を有するNi(hfpip-X)2において、ゲルの生成を確認した。このゲルを用いて極低温下光照射し三重項カルベンを発生させた結果、Niのスピンと三重項カルベンのスピンが強磁性的に相互作用した強磁性鎖の構築が明らかとなった。このことは、世界で初めてゲル構造の一次元鎖内で電子スピンが整列した分子磁性ゲルの構築に成功したことを意味する。Inorg. Chem. Front, 2015, 2, 917で発表した。

得られたゲルは常磁性体であるため、ゲル一次元鎖磁石構築を新たな目的として、磁気異方性の大きなCo(II)やFe(II)、またはLn(III)を用いた取り組みを行った。4f-Lnは大きな磁気異方性を持つだけでなく、結合サイトが遷移金属と比べて多いため、ゲル化には有利に働く。その結果Lnでは、世界で初めて有機スピンとTb(III), Dy(III)のスピンが一次元鎖内で強磁性的に相互作用した2p-4f一次元鎖を構築したが、ゲル化の挙動には至らなかった。しかしながら溶液状態のTEM画像から一次元鎖の構築は明らかとなり、今後ゲル化のために更に長い長鎖アルキル基の導入が必要となる。分子磁性体の分野は、単結晶X線回折を用いた精密な分子構造解明によって発展してきた経緯がある。そのため柔らかい構造を有するゲルを用いた分子磁性体の構築は、構造が不鮮明であるため、ほとんど例がなかった。また一次元構造を基本とするゲル中での金属スピンどうしの磁気的相互相はそれほど強くないことが予想される。そこで今回、比較的磁気的相互作用が大きく、構造の柔軟性を有する、有機スピンと金属のスピンからなるヘテロスピン系で、ゲル磁性体の構築を目指した。また、得られたゲル磁性体が、磁場などの外部刺激に応答する現象についても検討を行った。研究目的を達成するためには、1)ヘテロスピン系で「ゲル」を構築すること、2)得られたゲルの磁性を明らかにすること、3)大きな磁気異方性を有すること、これらが必要条件となっている。現在までの達成度がやや遅れている理由は、1)に関する進捗が遅れているからである。即ち我々が開発した有機配位子と金属錯体を混合することによって得られる「ヘテロスピンゲル」の合成方法に二点の問題点が見出された。一点目はゲル化のための最適な溶媒条件が限られている点、二点目は得られたゲルが柔らかすぎる点である。前者については、単一の溶媒系ではゲル化の達成が得られておらず、全て混合溶媒系で得られている。例えばニッケル錯体を用いて得られたヘテロスピンゲルでは、20%塩化メチレンを加えたエタノール溶媒によってゲルは得られるが、10%や30%の塩化メチレンではゾル若しくは沈殿が生じる。単一溶媒でないため、条件検討に非常に時間がかかるのが現状である。従って、分子系を変えることで改善を試みている。また二点目の柔らかいゲルに関しては、得られている一次元鎖構造に起因するのではないかと考えている。即ちゲルの本質は一次元鎖のネットワークが絡み合うことであるが、得られている一次元鎖が「硬い」ため、ネットワークを作ることが困難である可能性が考えられる。そこでランタノイドを用いて次元性を拡張する方向で研究を進めている。27年度が最終年度であるため、記入しない。機能性物質科学・物理有機化学研究最終年度であり、以下1ー3の実験と成果発表を積極的に行っていく。1)ランタノイドを用いることでの利点は、結合サイトが多くなる点と磁気異方性が大きい点にある。実際我々が昨年度構築したdiscrete誘導体1と一次元鎖誘導体2では、それぞれ結合数が8と9配位であった。またランタノイドとしてTb(III)を用いた誘導体1と2では、有機スピンと磁気的相互作用することによって遅い磁気緩和現象が初めて確認された。これはTbが大きな磁気異方性を有しているためであり、ランタノイドの特徴を我々が開発した本ヘテロスピン系で実現することが出来た。
重症虚血肢救済を目的とした脂肪組織由来幹細胞によるハイブリッド人工血管の開発

人工血管を用いた膝下膝窩動脈以遠への下肢動脈バイパスの長期成績は不良である。人工血管内腔の仮性内膜が血管内皮細胞に被覆(内皮化)されず、早期の血栓性閉塞、および、晩期の吻合部内膜肥厚を来すことが、主な原因である。これに対し、血管内皮細胞を人工血管に播種するハイブリッド人工血管が考案されたが、成熟・分化した血管内皮細胞は増殖能が低いため、臨床応用には至らなかった。増殖能の高い幹細胞もしくは前駆細胞を用いて人工血管の内皮化を達成すれば、臨床成績の向上に大きく寄与できると考えられる。幹細胞の供給源として、骨髄細胞、末梢血単核球由来内皮細胞など、国内外からの報告があるが、骨髄由来幹細胞の採取には全身麻酔が必要であり、一方、末梢血由来幹細胞は細胞数が少ない。脂肪組織由来幹細胞は、局所麻酔下に大量に採取可能で、脂肪、骨、筋肉、軟骨など多くの間葉系細胞に多分化能を有し、増殖能も高いことが知られているが、最近、内皮系の細胞へも分化しうることが報告された。従って、脂肪組織由来幹細胞を内皮細胞系へ分化させ、人工血管に播種させれば、理想的な小口径人工血管となる可能性がある。本研究では、内皮細胞系へ分化可能な脂肪組織由来幹細胞を用いた小口径バイオ人工血管の開発を目的とした。脂肪組織由来幹細胞の採取と脂肪組織由来幹細胞の内皮細胞への分化と内皮機能を評価した。脂肪組織由来幹細胞の採取は、ラットの皮下脂肪組織より脂肪細胞を採取し、collagenase digestion法による幹細胞培養を行い、少なくとも5継代目までは増殖能を有することを確認した。継代培養を行った細胞の内皮細胞への分化の確認(フローサイトメトリーによる細胞表面の抗原の発現の評価)と内皮機能の評価(内皮細胞より産生されるNOおよびPGI2の定量)を行っている。平成18年度は、脂肪組織由来幹細胞の採取と脂肪組織由来幹細胞の内皮細胞への分化と内皮機能の評価を行った。脂肪組織

由来幹細胞の採取は、ラットの皮下脂肪組織より脂肪細胞を採取し、collagenase digestion法による幹細胞培養を行い、少なくとも5継代目までは増殖能を有することを確認した。現在、継代培養を行った細胞の内皮細胞への分化の確認(フローサイトメトリーによる細胞表面の抗原の発現の評価)と内皮機能の評価(内皮細胞より産生されるNOおよびPGI_2の定量)を行っている。人工血管を用いた膝下膝窩動脈以遠への下肢動脈バイパスの長期成績は不良である。人工血管内腔の仮性内膜が血管内皮細胞に被覆(内皮化)されず、早期の血栓性閉塞、および、晩期の吻合部内膜肥厚を来すことが、主な原因である。これに対し、血管内皮細胞を人工血管に播種するハイブリッド人工血管が考案されたが、成熟・分化した血管内皮細胞は増殖能が低いため、臨床応用には至らなかった。増殖能の高い幹細胞もしくは前駆細胞を用いて人工血管の内皮化を達成すれば、臨床成績の向上に大きく寄与できると考えられる。幹細胞の供給源として、骨髄細胞、末梢血単核球由来内皮細胞など、国内外からの報告があるが、骨髄由来幹細胞の採取には全身麻酔が必要であり、一方、末梢血由来幹細胞は細胞数が少ない。脂肪組織由来幹細胞は、局所麻酔下に大量に採取可能で、脂肪、骨、筋肉、軟骨など多くの間葉系細胞に多分化能を有し、増殖能も高いことが知られているが、最近、内皮系の細胞へも分化しうることが報告された。従って、脂肪組織由来幹細胞を内皮細胞系へ分化させ、人工血管に播種させれば、理想的な小口径人工血管となる可能性がある。本研究では、内皮細胞系へ分化可能な脂肪組織由来幹細胞を用いた小口径バイオ人工血管の開発を目的とした。脂肪組織由来幹細胞の採取と脂肪組織由来幹細胞の内皮細胞への分化と内皮機能を評価した。脂肪組織由来幹細胞の採取は、ラットの皮下脂肪組織より脂肪細胞を採取し、collagenase digestion法による幹細胞培養を行い、少なくとも5継代目までは増殖能を有することを確認した。継代培養を行った細胞の内皮細胞への分化の確認(フローサイトメトリーによる細胞表面の抗原の発現の評価)と内皮機能の評価(内皮細胞より産生されるNOおよびPGI2の定量)を行っている。
２次元有機ポリマーによる熱電性能向上と評価技術の開発

研究課題である高性能有機熱電材料の開発に向け、薄膜にダメージを与えない面内熱伝導率κ||の測定技術確立を目指した。多様な形状・性質のサンプルを想定し、κ||が(i)大きい場合及び(ii)小さい場合に適用可能な測定法の検証をそれぞれ行った。(i)薄膜のκ||が大きい場合空中に浮かせた金属細線をプローブとしてκ||を測定するT-type法を用いた。この手法ではヒートシンクと細線間にサンプルを架橋する必要があるが、有機薄膜は自立膜の作成が困難であるため、本研究では熱伝導率の低いポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに載せたものを測定し、差分を計算することで薄膜のみの熱伝導率を求めた。実際にこの手法を用いてカーボンナノチューブ(CNT)水平配向膜(CNTが面内の一方向へ配向した薄膜)の測定を行い、50300 Kにおけるκ||の温度依存性を得た。これと原子グリーン関数法による計算結果との比較から、κ||はCNT間の界面による影響を受けず、単一CNT自身の熱伝導率によってのみ支配されることが分かった。これは薄膜中でCNTが高密度・高配向していることに対応しており、このことから測定手法の有効性が確認された。本結果については日本熱物性シンポジウム及び応用物理学会学術講演会にて発表を行い、また現在論文投稿準備中である。(ii)薄膜のκ||が小さい場合金属細線をヒーター及びプローブとして用いる3ω法を用いた。本研究ではガラス基板上へ予め異なる幅を持った細線をパターニングし、その上に薄膜を載せることでκ||を求める。本研究ではまず薄膜を載せないガラス基板について測定を行い、この時ガラス基板の熱伝導率として文献値と同程度の値が得られたことから、実際に作成したデバイスを用いた測定が正常に行われること、またフィッティング時に用いる理論式が妥当であることを確認した。本年度は、有機熱電材料として用いる有機薄膜の面内熱伝導率κ||を正確に測定する技術の確立を行った。まず、κ||または膜厚の大きいサンプルに対しては、PETフィルムなどの基板に載せて測定を行う手法を提案し、モデルサンプル(CNT配向膜)の測定からこの手法が有効であることを明らかにした。この手法では微細加工技術を用いず簡便にκ||を測定することができるため、サンプル作成とその測定というサイクルを素早く回し、効率良く材料開発を行うことが可能となった。一方、熱電変換へ応用する上で有利となるκ||の小さい材料に対する測定手法も提案し、薄膜を載せない場合の測定値と理論値のフィッティングから、実際に作成したデバイスが使用可能であることを確認している。また、実際に有機薄膜を載せた場合についてもすでにシミュレーション結果と理論値が一致していることを確認しており、検証ののち実際の測定に移行することが可能である。以上より本研究は本年度における目標を概ね達成しており、順調に進展したといえる。κ||の小さい材料に対する測定手法である3ω法について、引き続き検証を行うことで手法としての確立を目指す。同時に、電気伝導性が報告されているポリマー材料、特に2次元構造を有する共有結合性有機構造体や金属有機構造体について、これらの配向膜を作成することでより高い電気伝導性を持った材料の開発を狙う。その上でポリマー構造や電荷ドープに対する材料の熱伝導率変化を調べることで、構造最適化に向けた設計指針の提示を目指す。

まず、κ||または膜厚の大きいサンプルに対しては、PETフィルムなどの基板に載せて測定を行う手法を提案し、モデルサンプル(CNT配向膜)の測定からこの手法が有効であることを明らかにした。この手法では微細加工技術を用いず簡便にκ||を測定することができるため、サンプル作成とその測定というサイクルを素早く回し、効率良く材料開発を行うことが可能となった。一方、熱電変換へ応用する上で有利となるκ||の小さい材料に対する測定手法も提案し、薄膜を載せない場合の測定値と理論値のフィッティングから、実際に作成したデバイスが使用可能であることを確認している。また、実際に有機薄膜を載せた場合についてもすでにシミュレーション結果と理論値が一致していることを確認しており、検証ののち実際の測定に移行することが可能である。以上より本研究は本年度における目標を概ね達成しており、順調に進展したといえる。κ||の小さい材料に対する測定手法である3ω法について、引き続き検証を行うことで手法としての確立を目指す。同時に、電気伝導性が報告されているポリマー材料、特に2次元構造を有する共有結合性有機構造体や金属有機構造体について、これらの配向膜を作成することでより高い電気伝導性を持った材料の開発を狙う。その上でポリマー構造や電荷ドープに対する材料の熱伝導率変化を調べることで、構造最適化に向けた設計指針の提示を目指す。
傍(パラ)分泌ホルモン及び循環ホルモンとしてのL型ナトリウム利尿ペプチド

1.ウナギを海水に移したり、高張食塩水を注射して血漿浸透圧を急激に上昇させると、心房性及び心室性ナトリウム利尿ペプチド(ANP、VNP)の血漿濃度が一過性に上昇する。単離した心臓の灌流標本を用いることにより、心筋自身が浸透圧受容体として機能して、浸透圧の上昇を感知してANPやVNPの分泌を調節していることがわかった。さらに、ANPは心房から成熟型として分泌され、VNPは心房と心室双方からプロホルモンとして分泌されていた。一方、ウナギの血液量を生理食塩水で2倍に上げても、血漿ANP及びVNP濃度の上昇は小さかった。従って、ウナギでは哺乳類とは逆に、浸透圧の上昇が血液量の増大より主要な分泌刺激であることがわかった。2.放射性ヨードで標識したウナギANPを血液中に注射したのち全身オートラジオグラフィーで調べたところ、鰓で特に高濃度にANPが蓄積されていた。放射性リガンド結合実験により鰓のANP受容体の性質を調べたところ、ほとんどの受容体はC型で、淡水ウナギの鰓には少量のB型受容体も存在していた。この結果は、ウナギ鰓におけるB型受容体mRNAの発現が海水適応により減少するという事実と一致する。3.ANPは、海水ウナギと淡水ウナギ双方で飲水と腸からの水とNaClの吸収を抑制する。また、ANPは海水ウナギでのみ海水適応ホルモンであるコルチゾルの分泌を促進し、尿量を減少させる一方尿中のナトリウム排泄を促進する。従って、ANPはウナギではナトリウムを排泄させるホルモンである。4.哺乳類や鳥類の心室にはB型ナトリウム利尿ペプチド(BNP)が存在し、ウナギやニジマスの心室にはVNPが存在する。半水生である両生類の心室にどちらが存在するかは不明であったが、ウシガエル心室からBNPを単離してそのアミノ酸配列を明らかにした。1.ウナギを海水に移すと、血漿中の心房性及び心室性ナトリウム利尿ペプチド(ANPとVNP)濃度が一過性に上昇し、再び淡水のレベルに戻る。従って、海水に適応した後は、血漿浸透圧やNa濃度が高いにもかかわらず、血漿ANP及びVNP濃度は淡水ウナギのそれと変わらない。CNPは、ラジオイムノアッセイに問題があり、今回血漿濃度が測定できなかった。2.淡水ウナギの血漿浸透圧をNaClやマンニトールで上昇させると、血漿ANP及びVNP濃度が一過性に約10倍に上昇した。しかし、細胞膜を通過する尿素では、浸透圧を上げてもANPやVNP濃度にほとんど変化がなかった。従って、ウナギではANP分泌を調節する浸透圧受容体があり、その受容体細胞の脱水により分泌が促進されるらしい。3.哺乳動物では血液量の増大が主要なANP分泌刺激であるが、ウナギでは、生理食塩水で血液量を2倍に上げても、血漿ANP及びVNP濃度の上昇は小さかった。4.ANPの主要な作用部位をさがすため、放射性ヨードで標識したANPをウナギの血液中に注射した後、全身オートラジオグラフィーで調べたところ、鰓で特に高濃度にANPが蓄積されていることがわかった。心臓、腎臓、腸にもANPが蓄積されていた。また、淡水ウナギの血漿ANP、VNP濃度を、心臓から出た血液が直接流入する腹大動脈と、一度鰓を通った後に流入する背大動脈で比べると、腹大動脈で高かった。従って、淡水ウナギの鰓は、血液中のANP、VNP濃度を調節するバッファーの役割を担っているらしい。

1.ウナギの心臓を単離して灌流標本を作成し、灌流液の浸透圧を上昇させると、心房性及び心室性ナトリウム利尿プペチド(ANP、VNP)の分泌が上昇した。従って、心筋細胞自身が浸透圧受容体として機能していることがわかった。心房と心室を分けて細切し、イオン交換ゲルに埋め込んで表面を灌流したところ、心房からはANPとVNPが、心室からはVNPのみが分泌されていることがわかった。また、ANPは成熟型が分泌され、VNPはプロホルモンが分泌されていた。2.放射性リガンド結合実験を用いて鰓のANP受容体の性質を調べたところ、親和性は血漿ANP濃度とほぼ等しく、ほとんどの受容体はC型であることがわかった。しかし、淡水ウナギの鰓ではC型ナトリウム利尿プペチド(CNP)がとりわけcGMP産生を増加させたため、少量のB型受容体も存在することがわかった。3.血圧に影響を与えない低用量のANPをウナギの血液中に継時注入したところ、尿量は減少して尿中のナトリウム、カルシウム、マグネシウムの排泄量が増加した。また、血漿ナトリウム濃度や浸透圧はANPの投与時に低下した。従って、ANPは鰓からのナトリウム排泄も増加させていると考えられる。4.哺乳類と同様に、半水生の両生類であるウシガエル心室からB型ナトリウム利尿プペチド(BNP)を単離・同定した。従って、両生類は魚類型のVNPではなく、陸上動物型のBNPを持つことがわかった。