hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽対流層全体を一貫して取り扱った数値計算への挑戦

これら開発した数値計算コードを用いて世界で初めて太陽の対流層の底から表面までの一貫した計算を実行した。当初の計画通り、2年目にあたる2017年度には数値計算コード開発、磁場がない時の計算実行までが完了しているためにおおむね順調に進展していると評価した。当初採用を予定していたAbbettの提案する輻射冷却を見積もる数値計算法は、精度があまりないために、採用することができなかったが、結果として、より精度の高い計算負荷はそれほど高くならない計算方法を採用することができたために順調に進んでいると考えている。また、計算方法の妥当性の確認のために、太陽表面で輻射輸送をより詳細に解いた数値計算コード(RAMENS)の計算結果を提供してもらうことができたのも研究の進捗を確実にした。このことにより、手法の検討をおこなうことができ当初の目的を達成できたと考えている。これまでに本研究課題において開発した数値計算コードR2D2(Radiation and RSST for Deep Dynamics)を用いて、これまになく深い計算領域を用いて太陽深部から現れる磁束が黒点を形成する様子を再現した。これまでの研究・計算では、太陽内部で大きく変わるスケールに対応することができずに、非常に浅い計算領域(10 Mm)を用いて計算を行ってきた。一方、黒点を作るような磁場は太陽深部で生成されていると考えられており、この間の物理過程は解明されていなかった。本研究では、これまでになく深い140 Mmという計算領域を用意した。この研究の特に難しい点は、深部の熱対流が統計的定常になるまで計算するという点であるが、我々の開発した非常に効率の高いR2D2コードをスーパーコンピュータ「京」を用いて実行することによってこの困難を克服した。計算において太陽深部から発生した磁束から太陽表面で黒点を形成するところまでを再現することができた。特に新しく得られた知見は以下である。太陽表面付近に平行な磁束官として黒点の起源が存在すると二つの黒点が衝突するまで黒点が発展してしまい、観測を再現することができない。一方、トーラスの形で存在すればこの問題を回避することができる。一方、黒点の元となる磁束が最初からある下降流にある存在することが黒点が表面で形成する上で必須条件であることがわかった。発散流を避けること・磁場をたて磁場にすることが重要であることがわかった。2016年度では、アメリカのグループの計算結果を用いて、その状態に近づくような緩和関数を用いて計算をおこなったが、2017年度にはより現実的な放射機構を表面部分の計算に取り入れる予定である。すでに状態方程式に必要なテーブルは共同研究者からもらっており準備はできている。この状態方程式から求めたオパシティーを用いて、放射輸送方程式の解析解を用いた手法を利用する予定である。この手法を用いた数値計算について、2次元から始めて、2017年度中には3次元の大規模計算でのテストまでを行う予定である。2018年度には、これらを全て含めた計算で、磁場の浮上を計算する。初期に磁場を設定し、表面で黒点ができるところまでを計算する予定である。その計算により、どのような条件で黒点ができうるかを議論する予定である。
肺癌の宿主因子とくに細胞遺伝に関する研究

本研究は癌患者、特に肺癌患者や癌発症高危険群における遺伝的素因、発癌リスクを明らかにしようとすることである。1.ベンツピレン誘発姉妹染色分体交換(SCE):肺癌患者の自発SCE頻度は低危険群健康人よりも有意に高値を示した。このことは癌発症高危険群健康人が低危険群健康人よりも体細胞レベルにおいてベンツピレンに対して高感受性である可能性を示唆した。2.肺癌におけるras癌遺伝子発現:肺癌の腫瘍最大経、癌の広がりおよび予後とras癌遺伝子発現の関係を抗ras p21モノクロ-ナル抗体rpー35を用いて免疫学的に検討した。その結果、腫瘍最大経が30mmを越える腫瘍は30mm以下のものに比べてrpー35に対して高反応性であった。p21の発現が亢進している症例ほど予後が不良であった。このことはras p21抗源が、ヒト肺癌の原発巣局所における造腫瘍性に関与することを示唆するものである。3.微量栄養素と家族性、遺伝性、地域性の関連:肺癌患者家族の血清中セレンおよびビタミンE値を測定し、対照群(2親等以内に癌疾患のない健康人)と比較した。その結果、肺癌家族、特に線癌家族にみられた血清中セレンおよびビタミンE値の低下には家族性因子が関与することが示唆された。北海道における6カ所(漁業地帯3カ所、農業地帯2カ所、都市1カ所)の一般住民では、血中Vー4,VーE値は癌の死亡率の高い地域ではこれらの値が低く、癌の死亡率の低い地域ではこれらのレベルが高値を示しているところが一部にみられた。血中の微量栄養素のレベルが地域によって差異があることが明らかとなり、発癌リスクの疫学的研究をさらに進める必要がある。発癌物質の多くは体内で代謝されてはじめて活性をもつようになる。この代謝活性能は細胞や組織により、さらには個体間で大きく異なることが知られている。このような内因性発癌要因の分析は癌の予防を考える場合、特に重要である。1.肺癌におけるras癌遺伝子発現と予後:ras癌遺伝子産物p21に対するモノクローナル抗体を用いて、原発性肺癌における癌遺伝子の発現を調べた。原発単腫瘍最大径が30mmを越える腺癌および偏平上皮癌は、いずれも30mm以下のものに比べて、rp-35に対して高反応性であった。TNM分類、T因子ではT_2およびT_3症例はT_1症例に比べてrp-35に対し高反応性であった。このことはモノクローナル抗体によって認識されるras p21抗原がヒト原発性肺癌の原発巣局所における増殖や、造腫瘍性に関与することを示唆するものである。さらに患者の予後をみると、ras p21癌遺伝子発現の強い症例は弱い症例より予後は明らかに不良であった。以上よりras癌遺伝子の異常は肺癌の悪性度や予後を知るためのマーカーとなり得ることが明らかになった。2.必須微量元素、ビタミン類と癌:癌患者、癌発症高危険群、癌発症低危険群、および地域住民を対象に血清中のセレンやビタミンA、Eを測定し、肺癌発症、家族性因子を検討した。肺癌患者家族の血清セレン値やビタミンE値は対照群より低い傾向を示し、特に腺癌家族群では低値を示した。さらに肺癌患者ではこれらの値は高度な低値を示した。これらの成績は肺癌家族における血清セレン、およびビタミンE値の低下には家族性因子が存在することを示唆している。今後、地域性との関連性について検討する予定である。

内因性発癌要因、即ち、発癌促進、抑制因子、あるいは宿主の感受性の分析は癌の予防を考える場合、特に重要である。本研究は癌患者、特に肺癌患者や癌発症高危険群における遺伝的素因、発癌リスクを明らかにしようとすることである。1.肺癌におけるras癌遺伝子発現:肺癌の腫瘍最大径、癌の広がりおよび予後とras癌遺伝子発現の関係を抗ras p21モノクロ-ナル抗体rp-35を用いて免疫学的に検討した。その結果、腫瘍最大径が30mmを越える腺癌および扁平上皮癌はいずれも30mm以下のものに比べてrp-35に対して高反応性であった。p21の発現が亢進している症例ほど予後が不良であった。このことはモノクロ-ナル抗体によって認識されるras p21抗原が、ヒト肺癌の原発巣局所における増殖や、造腫瘍性に関与することを示唆するものである。2.微量栄養素と家族性、遺伝性、地域性の関連:肺癌患者家族の血清中セレンおよびビタミンE値を測定し、対照群(2親等以内に癌疾患のない健康人で、年齢、性構成を一致)と比較した。その結果、肺癌家族、特に腺癌家族にみられた血清中セレン値およびビタミンE値の低下には家族性因子が関与することが示唆された。北海道における6カ所(漁業地帯3カ所、農業地底2カ所、都市1カ所)の一般住民の血清ビタミンA、血漿V-Eおよびセレン値を測定した。その結果、測定された血中V-A,V-E値は癌の死亡率の高い地域ではこれらの値が低く、癌の死亡率の低い地域ではこれらのレベルが高値を示しているところが一部にみられた。血中の微量栄養素のレベルが地域によって差異があることが明らかとなり、これらのレベルが異常に高い死亡率の疾患の背景にあるのかどうか、さらに疫学的研究を進める必要がある。
ファイバ-スコ-プによる作物根群の簡易測定法の開発

これまで多大な時間と労力,大きな施設を要し,測定が著しく困難であった圃場に生育する作物の根群をファイバ-スコ-プを用いたミニリゾトロン法で簡易に測定する装置を作成し、測定精度と実用性の検討を行った.1.圃場に埋設した直径60mmの透明の管の壁面に現われる根を視野角120゚のレンズのファイバ-スコ-プ(レンズと管の壁面との距離は22.5mm)を通して携帯用ビデオに録画し,実験室で再生して根長をライン交差法で測定するという装置を作成した.2.本装置の測定精度の検討を行ったところ,(1)本装置は管の壁面にはりつけた針金,ダイズのすべての分枝根の長さを正確に測定でき,土壌に生育するダイズでも管壁に現われたすべての分枝根の長さを高い精度で測定できる;(2)圃場に埋設した管のダイズの根の伸長方向に及ぼう影響は小さく,コアサンプリング法で測定した根長密度と本装置で測定した根長との間には密接な関係がある;ことがわかった.3.本装置を用いて圃場に生育するダイズの根群を測定したところ,(1)低土壌水分条件に生育したダイズは湿潤土壌に生育したダイズに比較して,地上部の生育は劣ったが,根は土壌の深い層まで伸長し,また多くの土壌層で根長が大きい;(2)本装置によって根長が大きく根群がよく発達していることが明らかとなったダイズは,根長が小さく根群の発達の劣るダイズに比較して,低土壌水分条件下で土壌水分の吸収量が多く,日中の葉の木部の水ポテンシャルが高く維持され,拡散伝導度,光合成速度の日中低下が小さく,葉の老化の進行が遅い;ことがわかった.以上の結果から,本装置によって圃場におけるダイズの根群の発達の実態をかなり高い精度で,そして従来の方法に比較してはるかに簡易に測定でき,実用性も高いことがわかった.これまで多大な時間と労力,大きな施設を要し,測定が著しく困難であった圃場に生育する作物の根群をファイバ-スコ-プを用いたミニリゾトロン法で簡易に測定する装置を作成し、測定精度と実用性の検討を行った.1.圃場に埋設した直径60mmの透明の管の壁面に現われる根を視野角120゚のレンズのファイバ-スコ-プ(レンズと管の壁面との距離は22.5mm)を通して携帯用ビデオに録画し,実験室で再生して根長をライン交差法で測定するという装置を作成した.2.本装置の測定精度の検討を行ったところ,(1)本装置は管の壁面にはりつけた針金,ダイズのすべての分枝根の長さを正確に測定でき,土壌に生育するダイズでも管壁に現われたすべての分枝根の長さを高い精度で測定できる;(2)圃場に埋設した管のダイズの根の伸長方向に及ぼう影響は小さく,コアサンプリング法で測定した根長密度と本装置で測定した根長との間には密接な関係がある;ことがわかった.3.本装置を用いて圃場に生育するダイズの根群を測定したところ,(1)低土壌水分条件に生育したダイズは湿潤土壌に生育したダイズに比較して,地上部の生育は劣ったが,根は土壌の深い層まで伸長し,また多くの土壌層で根長が大きい;(2)本装置によって根長が大きく根群がよく発達していることが明らかとなったダイズは,根長が小さく根群の発達の劣るダイズに比較して,低土壌水分条件下で土壌水分の吸収量が多く,日中の葉の木部の水ポテンシャルが高く維持され,拡散伝導度,光合成速度の日中低下が小さく,葉の老化の進行が遅い;ことがわかった.以上の結果から,本装置によって圃場におけるダイズの根群の発達の実態をかなり高い精度で,そして従来の方法に比較してはるかに簡易に測定でき,実用性も高いことがわかった.本研究の目的は、測定方法が制限要因となり研究の進展の遅い圃場に生育する作物の根群の形成過程、発達程度をファイバ-スコ-プを用いて、精度高く定量的に測定する方法を開発しようとするものである。本年度の研究結果は以下の通りである。1.用いるファイバ-スコ-プのレンズについて、視野の広さと倍率を圃場に埋設する透明パイプ壁面との距離および画面のゆがみなどを充分考慮して検討した。この検討に基づいて、圃場に埋設する透明パイプの直径を60mm、レンズの視野角を120°、パイプ壁面とレンズとの距離を22.5mmとし、これにビデオによる記録装置を加えて、圃場に生育する作物の根長を測定するための装置を作成した(平沢)。2.この装置の測定精度に関して、(1)長さが既知の針金切片をパイプ壁面にはりつけ、本装置で長さを測定したところ、両者は密接な直線的関係があり、識別可能な根は本装置によって充分に高い精度で長さを測定できる;(2)ダイズの根を2次根から6次根まで分類し、それぞれの根をパイプ壁面にはりつけ、本装置で長さを測定し検討したところ、本装置によってダイズでは高次の分枝根(5次根、6次根の直径は約0.2mmであった)まで測定可能である;ことがわかった(平沢、石原)。

3.この装置を用いて圃場に生育するダイズの根群を検討したところ、生育前半に低土壌水分条件に生育したダイズ(乾燥区)は湿潤土壌に生育したダイズ(湿潤区)に比べて根の分布密度が高いことが観察された。このようなダイズを登熟期にかん水を停止して低土壌水分条件に生育させたところ、乾燥区のダイズは湿潤区に比べて水ストレスによる日中の拡散伝導度と光合成速度の低下程度が小さかった(石原)。次年度はイネについても測定精度の検討をすすめ、さらに、圃場に生育する作物の根群の量的な検討を通じて本装置の実用化をはかる。本年度は,本研究で作成したファイバ-スコ-プを用いたミニリゾトロン法による根群測定装置の精度を前年度に引き続いて検討し,続いて,低土壌水分条件下では地上部の生長は抑制されるが根群はよく発達すること;根群のよく発達した作物は旱ばつに強いことなどに着目し,土壌水分の異なる圃場に生育するダイズを用いて,本装置で測定した根群の発達程度と地上部の生長,生理的パラメ-タ-との関係を検討した。1.ダイズを用いて本装置の測定精度の検討を行ったところ,(1)土壌に生育するダイズでも管壁に現われたすべての分枝根の長さを本装置は高い精度で測定できる;(2)圃場に埋設した管のダイズの根の伸長方向に及ぼす影響は小さい;(3)圃場に生育するダイズについてコアサンプリング法で測定した根長密度と本装置で測定した根長との間には密接な関係がある;ことがわかった(平沢)。2.本装置を用いて圃場に生育するダイズの根群を測定したところ,(1)出芽後約30日,40日(開花始期),60日(登熟中期)と生育がすすむと,とくに土壌の深い層で根長が増す(平沢,石原);(2)低土壌水分条件に生育したダイズは湿潤土壌に生育したダイズに比較して,主茎長,葉面積などの地上部の生長は劣ったが,根は土壌の深い層まで伸長し,また多くの土壌層で根長が大きい(石原,平沢);(3)根長が大きく根群がよく発達していると推察されたダイズは根長が小さく根群の発達の劣るダイズに比較して,低土壌水分条件下で土壌水分の吸収量が多く,日中の葉の木部の水ポテンシャルが高く維持され,光合成速度の日中低下が小さく,葉の老化の進行が遅い(石原);ことがわかった。以上の結果から,本装置によって圃場におけるダイズの根群の発達の実態をかなり高い精度で,そして従来の方法に比較してはるかに簡易に推定でき,実用性の高いことがわかった。
高密度核物質中におけるパイ中間子位相欠陥と核子質量起源の相関性

カイラル対称性を尊重して核物質を記述するスカーミオン結晶手法を用いて、パイ中間子位相欠陥(パイ中間子場におけるエネルギーの空間的局在化)が核物質に与える影響について解析を実施した。核物質中にパイ中間子位相欠陥が存在することで核子のエネルギーが増加し、核物質の構造がパイ中間子位相欠陥の分布変化に伴って歪むことを指摘した。スカーミオン結晶は、高密度領域で核物質の結晶構造が変化することが知られており(「トポロジカル相転移」)、パイ中間子位相欠陥の存在によってトポロジカル相転移点が低密度領域に移ることを示した。加えて、相転移後では核物質中にパイ中間子位相欠陥が存在できない可能性についても示唆した。外場としての磁場がスカーミオン結晶に与える影響についても解析を行った。磁場中での核子1つあたりのエネルギーの振る舞い方は核子の多体系と孤立系の場合によって違いがあることを示した。トポロジカル相転移については、相転移点が磁場の効果によって高密度領域に移ることを示した。また、磁場による核物質形状の変形についても解析を行った。相転移前ではバリオン1つあたりの形状が磁場によって球体から楕円体へ変形し、相転移後では磁場によって結晶形状の原型がなくなるほど大きく変形することを示した。加えて、核物質中での非一様カイラル凝縮(密度中でカイラル対称性が回復する過程で発現する相)への磁場の影響についても解析を行った。低密度領域では非一様カイラル凝縮の空間分布が磁場によって局所的になる傾向があり、一方、高密度領域では磁場の影響を殆ど受けないことを指摘した。研究対象である中性子星は核子が密に敷き詰められことで高密度核物質を成し、結晶構造を取る可能性がある。本研究では核物質が結晶構造を取るとし、スカーミオン結晶手法を用いることにした。用いる模型の手法に変更はあったものの、本年度の研究内容は概ね達した。「パイ中間子位相欠陥による核物質への影響」についての解析は計画通りに研究が進み、国際会議での発表と物理学会での報告に基づき「Chiral solitonlattice effectonbaryonic matter from skyrmion crystal model」を論文として発表した(学術論文誌に投稿中)。また、磁場の影響を考慮した場合についての解析は、スカーミオン結晶手法に磁場を導入した先行研究が存在しなかったため、パイ中間子位相欠陥を考慮しない場合での「磁場が与えるスカーミオン結晶への影響」という研究を行った。これについては、「Magnetic field effect on nuclear matter from a Skyrmion crystal model」を論文として発表した(学術論文誌に掲載済み)。この研究により、来年度から「磁場を考慮した場合でのパイ中間子位相欠陥による核物質への影響」についての解析を本格的に始める準備を整えることができた。解析で用いる手法の変更、本年度の予定していた研究内容の一部の先送りなどの、当初予定していないことは起こったが、研究成果としては十分な結果が挙げられていると考え、本年度の研究は概ね順調に進展していると判断した。基本的には交付申請書に記載した内容に沿って研究を実施する予定である。詳細な内容としては、スケール対称性の破れを考慮することで新しい自由度としてディラトンをカイラル有効模型に導入する。拡張した模型を用いて、パイ中間子位相欠陥が与える核物質への影響を再解析する(核子のエネルギー、核物質の構造、トポロジカル相転移、非一様カイラル凝縮の再評価)。加えて、パイ中間子崩壊定数への密度依存性の評価を行うことで、カイラル対称性の回復とスケール対称性の破れの相関性について議論を行う。先送りにした、「磁場を考慮した場合でのパイ中間子位相欠陥による核物質への影響」についても解析を行う。本年度の結果である「磁場が与えるスカーミオン結晶への影響」を基にパイ中間子位相欠陥を導入し解析を行う。また、核物質の磁化を見積もることで、パイ位相欠陥相での強磁場生成機構についても言及する。

研究対象である中性子星は核子が密に敷き詰められことで高密度核物質を成し、結晶構造を取る可能性がある。本研究では核物質が結晶構造を取るとし、スカーミオン結晶手法を用いることにした。用いる模型の手法に変更はあったものの、本年度の研究内容は概ね達した。「パイ中間子位相欠陥による核物質への影響」についての解析は計画通りに研究が進み、国際会議での発表と物理学会での報告に基づき「Chiral solitonlattice effectonbaryonic matter from skyrmion crystal model」を論文として発表した(学術論文誌に投稿中)。また、磁場の影響を考慮した場合についての解析は、スカーミオン結晶手法に磁場を導入した先行研究が存在しなかったため、パイ中間子位相欠陥を考慮しない場合での「磁場が与えるスカーミオン結晶への影響」という研究を行った。これについては、「Magnetic field effect on nuclear matter from a Skyrmion crystal model」を論文として発表した(学術論文誌に掲載済み)。この研究により、来年度から「磁場を考慮した場合でのパイ中間子位相欠陥による核物質への影響」についての解析を本格的に始める準備を整えることができた。解析で用いる手法の変更、本年度の予定していた研究内容の一部の先送りなどの、当初予定していないことは起こったが、研究成果としては十分な結果が挙げられていると考え、本年度の研究は概ね順調に進展していると判断した。基本的には交付申請書に記載した内容に沿って研究を実施する予定である。詳細な内容としては、スケール対称性の破れを考慮することで新しい自由度としてディラトンをカイラル有効模型に導入する。拡張した模型を用いて、パイ中間子位相欠陥が与える核物質への影響を再解析する(核子のエネルギー、核物質の構造、トポロジカル相転移、非一様カイラル凝縮の再評価)。加えて、パイ中間子崩壊定数への密度依存性の評価を行うことで、カイラル対称性の回復とスケール対称性の破れの相関性について議論を行う。先送りにした、「磁場を考慮した場合でのパイ中間子位相欠陥による核物質への影響」についても解析を行う。本年度の結果である「磁場が与えるスカーミオン結晶への影響」を基にパイ中間子位相欠陥を導入し解析を行う。また、核物質の磁化を見積もることで、パイ位相欠陥相での強磁場生成機構についても言及する。
通信効率の良い並列処理

1.モデルの考案,システム構築,性能検証(a)クラスターにおいて並列処理を行なうための現実的な通信モデルを考案した。(b)MyrinetとConveyを用いた4ノードのクラスターを構築した。(c)WebBench3.0ソフトウェアを用いてクラスターの性能を検証した。2.並列アーキテクチャー我々はアレイプロセッサ(特定の演算を行なうための通信の効率性に重点を置いた高性能な並列処理コンピュータ)をデザインするための2つの効率的な手法を考案した。(a)データの依存関係を示すグラフをもとに可能なすべてのデザインを機械的に検証して,最も効率の良いデザインを導き出す手法。(b)多次元アレイプロセッサのデザインに際して,3つの異なる線形アレイを用いて,次元ごとに分割してデザインする手法。3.並列アルゴリズムとアプリケーション(a)クラスターにおける効率的な通信アルゴリズムを考案した。(b)ハイパーキューブと星形網における通信に最適なフォルトトーレラントルーティングのアルゴリズムを考案した。(c)クラスターを用いて3次元画像処理を行なうアプリケーションを開発した。1.モデルの考案NOW(Network of Workstations)やクラスターにおいて演算と通信を行なうための2種類のモデルを考案した。ひとつはBSP(Bulk Synchronous Parallel)モデルを拡張したEBSP(Extended BSP)と呼ぶものである。これは並列コンピュータや並列プログラムの実際の動作を考慮しており,すべてのオーバーヘッドを負荷の偏り,通信,並列化によるものとしている。二つめはPDCM(Partial Decentralized Cluster Model)と呼ぶもので,クラスターの性能を待ち行列理論によって評価するためのモデルである。このモデルは単一種のコンピュータによる中規模のクラスターに適している。2.アルゴリズムのデザイン考案したモデルに対して並列アルゴリズムをデザインした。我々の研究室のNOWやクラスターに対して2種類のアルゴリズムをデザインし,それぞれを2種類の並列処理言語(MPIとSocket)で実装した。実験の結果,通信コストにおいてSocketはMPIより優れていることが確認されたが,SocketはMPIより通信の信頼性が低い。3.フォルトトレラントルーティングハイパーキューブと星型網における通信に最適なフォルトトレラントルーティングを行なうアルゴリズムを考案した。このアルゴリズムは最短時間でルーティング可能で,NOWやクラスターにおいてその性能を検証した。4.システム開発我々の研究室にMyrinetとConveyを用いた4台のPCによるクラスターを構築した。来年度はさらに多くのPCをこのクラスターに追加する予定である。1.クラスターにおける通信アルゴリズムクラスターにおいて効率的で演算コストの少ないスキャターアルゴリズムを複数考案した。シミュレーションの結果これらのアルゴリズムはこれまでに考えられていたアルゴリズムより優れた性能を持つことが判明した。2.性能検証我々の研究室にConveyソフトウェアを用いたクラスターを構築して,WWWサーバーとしての性能を検証した。実験の結果,巨大なファイルのダウンロード要求に対して高い性能を示したが,多数の小さなファイルのダウンロード要求に対しては,クラスター内での要求の配分に時間を要するため性能が低下することが判明した。3.アプリケーション我々はクラスターを用いた画像処理のアプリケーションについても研究し,福島県の一部地域を3次元処理されたコンピュータグラフィックスで表現するアプリケーションを開発した。
薬物による歯槽骨吸収の制御とそのメカニズムの解明に関する研究

薬物による歯槽骨吸収の制御とその骨吸収制御のメカニズム細胞レベルにて解明すべく以下の研究を行った。低Ca食飼育ラットによる骨吸収の実験モデルを用いて、骨吸収が亢進した際の骨系細胞における骨基質蛋白の遺伝子発現をin situ hybridizationにより検索し、骨吸収の進行と骨形成の関連の解明を試みたところ、コラーゲン、osteopontin,osteocalcin,bone sialoproteinなどの骨基質蛋白の発現は骨芽細胞に観察され、その発現は対照群に比べて低Ca食群で強く認められた。したがって低Ca食飼育により起きる骨吸収子昂進時に骨のturn overの上昇が起きることを示された。またサリチル酸系薬物を代表とする非ステロイド性抗炎症薬の破骨細胞の増殖、分化におよぼす作用を解析したところ、これら薬物は破骨細胞様細胞の形成を抑制することが明らかになり、非ステロイド性抗炎症薬の有する骨吸収抑制作用のメカニズムの一端は破骨細胞に対する作用であることが示された。マウス骨髄から単離した破骨細胞の培養系を用い、これら細胞のGolgi装置、ライソゾーム顆粒、ERなどを蛍光色素により染色しその変化を共焦点レーザースキャン顕微鏡を用い経時的に観察しところ、破骨細胞内のGolgi-ライソゾーム系の動態を生きた細胞で解析できる可能性が示された。以上の研究により、薬物による歯槽骨吸収機能の制御とその発現メカニズムの一部が明らかになり、この成果をもとに歯槽骨吸収に対する有効な薬物開発の可能性が示された。1.歯槽骨吸収実験モデルにおける実験本年は研究の初期段階として、in situ hybridization,ならびにnorthern bloting法による解析の基礎的手技に関する検索を行なった。In situ hybridizationに関しては^<35>Sによる標識プローブを用いた解析を行っていたが、今回新しく非放射性プローブを用いた検索を試みた。すなわちDIG標識RNAプローブを作製し、これを組織切片とハイブリダイズしたのち、抗DIG抗体と反応させアルカリフォスファターゼ発色により検出して観察した。その結果、非放射性プローブを用いても十分にシグナルを観察できることが明らかとなり今後の実験にはこの方法を用いることにした。2.単離破骨細胞を用いた実験ラット新生児の脛骨より破骨細胞を単離し、その動態をビデオを用いた微速度撮影法により記録し観察を行った。実験系の問題点として単離破骨細胞の生存率に関して改善を加えないと長時間の観察を行えないことがあり、この点に関して検討を加えた。その結果、培地を還流することにより比較的長期間培養が行えることが判明し、今後この方法を用いて実験を行うことにした。また骨切片上にて培養を行い骨吸収を行っている破骨細胞の動態を記録する試みを行い、さらに共焦点レーザースキャン顕微鏡による観察の可能性を探索した。本研究計画を実行するには、当初考えた以上に手技的な方法の研究、開発が必要であり、本年度は実験手技に改良を加えて研究の実行が確実に行えるように工夫を行なった。次年度以降改良を加えた実験系により当初の研究目的の実現を計る予定である。1.歯槽骨吸収実験モデルにおける実験前年開発した非放射性プローブを用いたin situ hybridizationにより、低Ca食飼育により起きる骨吸収子昂進時における、骨基質蛋白の遺伝子発現に関する検索を行った。骨基質蛋白の発現は骨芽細胞に観察され、その発現は対照群に比べて低Ca食群で強く認められた。海綿骨ではコラーゲン、osteopontinの発現は強く観察されたが、osteocalcin,bonesialoproteinに関しては弱い発現であった。皮質骨ではいずれの骨基質蛋白の発現は強く認められた。また骨吸収にともない出現する破骨細胞にosteopontinの発現が観察できた。以上の結果は低Ca食飼育により起きる骨吸収子昂進時に骨のturn overの上昇が起きることを示すものである。したがって低Ca食飼育による骨吸収の増加にともない、いわゆるcouplingにより骨形成も同時に増加することが明らかにされた。

2.単離破骨細胞を用いた実験マウス新生児の脛骨より破骨細胞を単離し、共焦点レーザースキャン顕微鏡により生きた細胞の観察を行った。NBD-ceramide,Acridine-orange,DiOC6などの蛍光色素でGolgi装置、ライソゾーム顆粒、ERなどを染色しその変化を経時的に捕えることができた。また象牙質切片上にて培養を行い同様な観察を行うことにより、骨吸収を行っている破骨細胞の細胞内小器官の動態を記録することが可能であった。以上のような共焦点レーザースキャン顕微鏡による観察方法は、生きた破骨細胞の変化を解析する上で有用であることが示された。
心筋虚血・再灌流障害に対するCFTRの保護機能のメカニズム

私たちの研究は、CFTRの関わる虚血心筋保護効果のメカニズムを明らかにし、虚血・再灌流傷害の発生の仕組みとその防御の仕組みへの理解に貢献することを最終目的としている。本申請ではCFTRがin vivoでもin vitroでも虚血・再灌流傷害に対して保護的に働くことを明らかにし、そのメカニズムを明らかにすることを目的としている。本研究ではin vivo虚血・再灌流システムでCFTRがプレコンディミョニングのメカニズムで虚血・再灌流傷害を防御するだけでなく、CFTRチャネル活性化剤を再灌流開始時に投与することでも効果的に虚血・再灌流傷害を防御でき、CFTRの特異的阻害剤によってさらに梗塞サイズが増大することからCFTRは内因性に防御的に機能していることを確認し、更に、成長したCFTRノックアウトマウスを用いその防御効果にCFTRが関わっていることを確かにした。また、in vivo虚血・再灌流の条件に近づくように工夫したin vitro虚血・再灌流システムを用いることで再灌流開始時での活性化剤等の投与が可能となったので、そのシステムを用いCFTRの虚血・再灌流傷害防御メカニズムを解明することを試みた。CFTRは非アポトーシス性細胞死を抑制し、再灌流後に細胞膨張と形質膜が脆弱になった結果生じると考えられる大型ブレップがCFTRに特異的な阻害剤で処理した場合に顕著に形成されている様子からCFTRは再灌流後の細胞膨張を抑制して虚血・再灌流傷害から心筋細胞を防御していることすなわちネクローシス性細胞死を抑制していることが示唆された。しかし、in vitro実験の結果はまだ予備実験的段階で今後実験条件を厳密に決めた上で結果を得ることが必要である。本研究は、CFTRの関わる虚血心筋保護効果のメカニズムを明らかにし、虚血・再灌流傷害の発生の仕組みとその防御の仕組みへの理解に貢献することを最終目的としており、本申請ではこの保護効果が虚血によるCFTR発現増とそれに伴う細胞容積調節能の顕現化によることを確認することを目的としている。これまで、CFTR活性化剤としてPKAとPKCの活性化剤の両方の同時投与が梗塞サイズを小さくし保護効果を示すこと、また、その投与方法は虚血前投与に引き続く持続投与だけでなく、再灌流開始時のみの投与でも効果が得られることを示してきていた。しかし、PKAやPKCのターゲットとなる分子は他にも多数あり、CFTRによる保護効果であることを特定できていなかった。昨年度は、CFTRが虚血・再灌流傷害防御に重要な因子であることを確定するために、薬理学的およびCFTRノックアウト(KO)および野生型マウスを用いる虚血・再灌流in vivo実験により研究を進めた。その結果、PKAとPKC活性化剤の同時投与と同様の効果が、他のCFTR活性化剤であるgenisteinを再灌流時に投与することによっても得られ、一方、CFTRを特異的に阻害する阻害剤の投与実験およびCFTR KOマウスでの実験では、いずれも梗塞サイズがvehicleに比べ大きくなることを確認した。更に、KOマウスへのgenistein投与は期待通り保護効果を失った。これら一連の結果は、CFTRが虚血・再灌流傷害防御に重要な因子であることを示している。しかし、KOマウスへのPKAとPKCの両活性化剤の投与は梗塞サイズを小さくし矛盾する結果となった。本年度は後述の矛盾した結果に対する説明を加えるための実験を引き続き行う。また、培養細胞H9c2で疑似虚血刺激として高NaCl高浸透圧溶液で細胞をインキュベーションすることでCFTRタンパク質の発現を促すことを確認した。この虚血刺激に関する詳細な条件について更に検討を加え、メカニズムの解明に向けた実験に適用し研究を展開する。

私たちの研究は、CFTRの関わる虚血心筋保護効果のメカニズムを明らかにし、虚血・再灌流傷害の発生の仕組みとその防御の仕組みへの理解に貢献することを最終目的としており、本申請ではこの保護効果が虚血によるCFTR発現増とそれに伴う細胞容積調節能の顕現化によることを確認することを目的としている。昨年度は、CFTR活性化剤投与による保護効果がCFTRを介する保護効果であることを特定するために薬理学的実験およびCFTRノックアウト(KO)マウスを用いた実験を行い、CFTR活性化剤の一つであるgenisteinの効果がCFTR活性化によることを確認した。本年度の成果は次のとおりである。引き続き、CFTR KOマウスを用いる虚血実験でCFTR活性化剤の影響について観察した結果、wtマウスでのCFTR活性化剤投与による保護効果はCFTR活性化によるものと考えられた。次にCFTR活性による保護メカニズムの解明のために、新たにin vitro虚血・再灌流実験系を立ち上げた。Oxyraseの使用により酸素分圧をこれまでの実験系に比べ非常に速やかに低下させるだけでなく、in vivo虚血での組織酸素分圧レベルの2mmHg以下にまで到達させ、かつ再灌流開始時での薬剤投与を可能にした。この実験系を用い、虚血によりCFTRタンパク質発現が亢進することがわかっている新生仔ラット心室筋細胞でCFTR活性化剤(genistein)と特異的阻害剤の虚血・再灌流傷害への影響を死細胞率(propidium iodideとHoechst 33342で染色)で確認したところin vivo実験での梗塞サイズへの影響と似通った結果を示し、本研究での保護メカニズムを解明するのに適した実験系であることが確認された。また、膜染色蛍光色素DiOを用い細胞膜の状態を調べたところ、虚血・再灌流した細胞では(細胞膨張による細胞膜破壊の前兆としての)大型のブレッブすなわちネクローシス死を生じている細胞、(細胞内Ca^<2+>著増による)強縮を起こしている細胞が見られたのに対し、CFTR活性化剤で処理した細胞では大型ブレッブや強縮が生じるのを効果的に抑制し、この効果は、CFTR阻害剤を加えることで消失することを確認した。
樹枝状結晶成長時の濃度場測定

1.導伝性ガラス、サファイアガラス等で構成した2次元的な結晶成長セルを作成し、ロックインアップ、マイコン等で高精度の温度制御システムを作成した。2.レーザーを用いた光学系で、NH_4CL水溶液から樹枝状結晶が成長しているときの濃度場を視覚化し、その画像をV.T.R.に取り込んだ。3.マイクロコンピューターを用いて画像解析し、結晶成長時の濃度分布や成長様式の定量化を行っている。以上のシステムで現在、様々なシュリーレン法を用いてNH_4CL樹枝状結晶が成長しているときの拡散場を測定中であ。。樹枝状結晶の研究も結晶形態の測定だけにたよる方法から、拡散場という結晶周辺の場を測定することにより新たな研究段階に入ることができた。この間、樹枝状結晶の成長様式で新たな知見が得られた。亜鉛の2次元電界析出でdense-radialパターンが報告されているが、NH_4CL樹枝状結晶成長においても類似の成長様式が認められた。過飽和度を大きくして、〈100〉成長と〈110〉成長が混在するtip-splitting領域にし、かつ、多数の主幹が成長できるほど大きな2次元系で成長させるとdense-radialになることがわかった。この形態は亜鉛の電解析出と比較すると、結晶先端が分岐して成長し、全体の包落線は安定に維持されるが、dense-radial成長している領域の側面は普通の樹枝状で成長するという、異方性の強い成長様式であることがわかった。現在、通常の樹枝状結晶が成長するときの濃度場を測定中であるが、この測定技術はより複雑な成長様式のtip-splitting成長を研究するときに非常に重要である。この成長はカオス的な成長様式を示す場合があり、このとき、成長形態の様子だけでなく拡散場も同時に測定することにより、拡散場が形態形成に及ぼす影響を定量的に調べることができる。。
環境調和型両親媒性物質のグリーンプロセスによる合成と物性評価

グリーンケミストリーの構築が求められるなか、次世代型界面活性剤には、再生可能資源を原料に用いた環境低負荷なプロセスによる合成が強く望まれている。また、使用量の削減につながる高機能性、優れた生分解性、さらに使用形態によってはケミカルリサイクル性が求められる.本研究では、カチオン界面活性剤および非イオン界面活性剤に生分解性およびケミカルリサイクル性を付与することを目的に、一般的な加水分解酵素により開裂されるカーボネート結合を分子内に導入した新規界面活性剤を設計し、その合成および特性について検討を行った。まず、カーボネート結合を有するジェミニ型(二鎖二親水基型)カチオン界面活性剤の合成および特性について検討を行った。リンカー部にカーボネート結合を有するジェミニ型カチオン界面活性剤は、疎水基基部にカーボネート結合を有するものよりも抗菌性および生分解性に優れた。このことから、抗菌性および生分解性は、リンカー部へのカーボネート結合の導入により向上することが認められた。また、カーボネート結合を有するジェミニ型カチオン界面活性剤はリパーゼを用いたケミカルリサイクルが可能であることが認められた。次に、カチオン界面活性剤の立体化学が界面活性、抗菌性および生分解性に与える影響を明らかにするため、疎水基部に不斉中心を有するカーボネート型カチオン界面活性剤を分子設計した。リパーゼを利用したエナンチオ選択的な反応により、光学活性カーボネート型カチオン界面活性剤を合成した。これの立体化学により、界面活性および抗菌性に顕著な差異は認められなかったが、一方、生分解性は強く影響を受けることを明らかにした。さらに、ポリオキシエチレン鎖を親水基とするカーボネート型非イオン界面活性剤のグリーンプロセスによる合成について検討を行った。それらは、優れた生分解性およびケミカルリサイクル性を有することを明らかにした。一鎖一親水基型(一鎖型)カチオン界面活性剤の親水基部分をリンカーで結合させた二鎖二親水基型(ジェミニ型)カチオン界面活性剤は、相当する一鎖型界面活性剤と比較して使用量の削減につながる優れた界面活性を発揮し、また、高い抗菌性を有することが知られている。しかし、これまでに合成されたジェミニ型カチオン界面活性剤は一般に、環境微生物により生分解を受けにくいことが難点である。グリーン・サステイナブルケミストリーの観点から、ジェミニ型カチオン界面活性剤には、優れた生分解性、さらに使用形態によってはケミカルリサイクル性が求められる。これらの性質を有する新規ジェミニ型カチオン性グリーンサーファクタントの創成は、現代社会が抱えている深刻な資源・環境問題の解決に貢献できるものと考えられる。本研究では、ジェミニ型カチオン界面活性剤に生分解性およびケミカルリサイクル性を付与することを目的に、分子内にカーボネート結合を有するジェミニ型カチオン界面活性剤を分子設計し、そのグリーンプロセスによる合成および特性について検討を行った。カーボネート結合を有するジェミニ型カチオン界面活性剤は、相当する一鎖型界面活性剤よりも優れた界面活性を発揮した。リンカー部にカーボネート結合を有するジェミニ型界面活性剤は従来型のものと同等の抗菌性を示した。従来型のジェミニ型界面活性剤は活性汚泥により全く生分解されなかったが、一方、カーボネート結合を有するものは生分解された。特に、リンカー部にカーボネート結合を有するジェミニ型界面活性剤は、活性汚泥により速やかに生分解された。また、新規ジェミニ型界面活性剤はリパーゼを利用したケミカルリサイクルが可能であることが認められた。以上の結果から、ジェミニ型カチオン界面活性剤において、カーボネート結合が生分解およびケミカルリサイクルセグメントとして有効であることが認められた。
結晶粒微細化誘起による相変態を利用したナノデュプレックス組織制御

強ひずみ加工粉末は表面付近が最も強ひずみ加工を受ける領域であり、内部になるほど徐々に加工度が軽減されていく。表面に近い領域では結晶粒径20nm程度の等軸ナノ結晶粒組織が観察される。この領域では、等軸ナノ結晶粒組織は大角粒界を持っておりBCC構造である。さらに、加工度がやや小さな内部側の領域では、幅2050nm程度で長さ数百nmのアスペクト比の大きい層状ナノ結晶粒(ナノレイヤー)組織が形成されている。ナノレイヤー組織部はBCC構造とFCC構造とが混在した組織である。すなわち、表面領域ではBCCのフェライト(α)単相組織、内部領域ではαとFCC構造のオーステナイト(γ)の2相組織が形成されている。このようなα粒は、γ粒がナノ結晶粒化することで増大した粒界エネルギーを駆動力として変態した可能性がある。一方、ナノレイヤー組織に近接したγ粒からのα変態以外のα相の生成も起こり、(α+γ)ナノデュプレックス組織を形成している。このようなα粒は上述の等軸ナノα粒よりも粒径が大きい。これは、γ界面エネルギーの上昇に加えて、著しい強加工により原子空孔などの多量の格子欠陥が導入され母相γの化学的自由エネルギーが増大した結果、より大きなγ粒径であってもα変態の駆動力が得られたものと推測される。SUS316Lステンレス鋼では、常温でMMによる強ひずみ加工を行うとナノレイヤー組織を経て等軸ナノ結晶粒組織、あるいは(α+γ)ナノデュプレックス組織を形成する。このとき、2種類のα変態が観察されるが、一つはナノ結晶化による界面エネルギー上昇に起因する変態であり、もう一つは界面エネルギー上昇と同時に母相の化学的自由エネルギー上昇に起因した変態であると考えられる。いずれも常温近傍で起こった変態であり、これまでのマルテンサイト変態とは異なる生成メカニズムによる、マッシブ的な相変態によるものと推測される。プラズマ回転電極法により作製したSUS316Lオーステナイト系ステンレス鋼粉末に対して、ボールミル装置を用いたメカニカルミリング法により超強加工を施すと、ステンレス鋼粉末表面にナノ結晶粒組織を有する表面改質層と粉末内部に超微細2相組織構造であるナノデュプレックス構造が生成していることが確認された。表面改質層におけるナノ結晶粒組織は、結晶粒径約20nm程度のフェライト(BCC)粒で構成されていた。粉末内部の強加工領域では、結晶粒径は約100nm程度であり、オーステナイト(FCC)+フェライト(BCC)のナノデュプレックス組織構造であった。SUS316Lステンレス鋼は本来オーステナイト構造を有するが、本研究のような通常では行われないほどの超強加工を施すとフェライト相が生成する。このようなオーステナイト微細組織中に新たに生成するフェライト構造は、超強加工による結晶粒微細化に伴う相変態によって生成したものと考えられる。オーステナイトからフェライトが生成するには、1000J/mol程度の駆動力が必要であると報告されているが、結晶粒径が20nm程度になると約1000J/molの粒界エネルギーが得られる。また、オーステナイトは本来室温で準安定であるとされているため、超強加工によって多数導入された剪断帯などにより非常に過剰な原子空孔が導入されることにより、結晶構造が本来室温で安定なBCC構造に変態する。
シリカ包摂化合物の結晶構造及びゲスト分子吸蔵機構の研究

(1)天然産結晶(メラノフロジャイト)の400Kにおける単結晶X線測定をCCD積出器を搭載した回折計により測定し,ゲスト分子の運動及び挙動についての精密解析を行った.転析精度は普通の意味では十分なレベルになっているが,このゲスト分子の精密な解析のためにはCCD検出器でより高角のBragg角での測定が必要であることが判明した.(2)大容量外部記憶を有する小型計算機を導入し,メラノフロジャイトの分子動力学シミュレーションを行ったが,X線回折法の結果の再現に成功していない.ポテンシャルの検討をする必要がある。(3)ゲスト分子としてCH4,CO2,N2,NO, H2O各分子を含むシリカ包摂化合物の水熱合成の実験を行い,結晶解析に使える単結晶の合成に成功した.合成法をほぼ確立できた。(4)ゲスト分子とシリカフレームワークの相互作用の実験的研究は,低温での双晶形成による困難を避けるため400K程度の高温型領域でかつ加圧条件下でゲスト文子の運動を抑制して回折実験を行うという考えで,ダイヤモンドアンビルを導入した.現在,調整実験抑制を行っている段階である.(5)石英等の他のシリカでは分子動力学シミュレーションが成功しているのに対して,クラスラシルやトリディマイトの低密度シリカではでは成功しない理由を考察した結果,これらの物質における原子の転換序分布の精密な研究が実験と理論の双方から必要であるという結論に到達して,研究がより容易と考えられかつ多数の研究成果が蓄積されているトリディマイトについて研究を進めた。その結果,トリディマイトでは原子の無秩序運動とフォノンモードの間に相関があり,これらの間にカップリングの概念を導入することが可能であるという結論を導いた。理論的な説明の完成は今後に待たなければならないが,クラスラシルを含めた,これらの物質では普遍的にこの現象がおこっている可能性を示す事が出来た。(1)天然産結晶(メラノフロジャイト)の400Kにおける単結晶X線測定をCCD検出器を搭載した回折計により測定し,CCD検出器の性能チェックとゲスト分子の運動及び挙動についての精密解析を試みた.解析精度は普通の意味では十分なレベルになっているが,このゲスト分子の精密な解析のためにはCCD検出器でより高角のBragg角での測定が必要であることが判明した.(2)大容量外部記憶を有する小型計算機を導入し,メラノフロジャイトの分子動力学シミュレーションを開始して,進行中である.(3)ゲスト分子としてCH4,CO2,N2,NO, H2O各分子を含むシリカ包摂化合物の水熱合成を試みている.結晶解析に使える結晶試料の合成はこの1年間では成功していない.次年度の最重要課題である.出発物質をパイレックスガラスに封入し,それをステンレス製テストチュウブに密封した状態で専用電気炉で長時間加熱するという方法による実験であるが,試料の封入方法に問題があると考えられるのでこれの改善に努める.(4)ゲスト分子とシリカフレームワークの相互作用の研究は,この物質の物性を制御する上で重要な情報を与えるという観点から重要であり,計算機シミュレーションとは別に幾つかの実験的研究が考えられる.一つは低温から高温までの回折実験によって温度依存から推定する方法であるが,これらの物質の特徴として,低温では単結晶状態で存在しないという事情があり,単なる冷却では解析に成功するとは思えない.そこで2つめとしては400K程度の高温型領域でかつ加圧条件下でゲスト分子の運動を抑制して回折実験を行うというものである.そのために実験装置としてダイヤモンドアンビルを導入した,現在,石英の標準結晶による調整実験を行っている段階である.

1.ラノフロジャイトの400Kにおける解析精度は普通の意味では十分なレベルになっているが,包摂分子の空隙中での挙動についての知識は安定性などを考える上で重要であるにも関わらず,十分な精度の解析には難航した.回折測定精度と解析プログラムの双方の進歩が課題として残った.2.ラノフロジャイトでは包摂分子が弱い力でシリカ骨格構造と結合していると考えられるので,分子動力学シミュレーションでは,多様な結合方式を取り扱えるようにする必要があった.またフレキシブルなシリカ骨格構造の計算機シミユレーションは世界的に見ても成功していないので,シリカ包摂化合物の計算機シミュレーションではそれら2つを可能にする必要がある.そのため,包摂分子を持たないシリカの一つトリディマイトを取り上げ,まず骨格構造のシミュレーションを行なながら,方法の確立,ポテンシャルパラメタの検討を行なった.まだ公表の段階には到っていないが,部分的(出現する相の幾つか)には成功していると思われる.3.ゲスト分子としてCH4,CO2,N2,NO, H2O各分子を含むシリカ包摂化合物の水熱合成は,出発物質をパイレックスガラスに封入し,ステンレス製テストチュウブに密封した状態で長時間加熱するという水熱合成法による実験で合成できる事が明らかになった.4.ゲスト分子とシリカフレームワークの相互作用の研究は,この物質の物性を制御する上で重要な情報を与えるという観点から重要であり,計算機シミュレーションとは別に幾つかの実験的研究が考えられる.その一つとして高温型領域でかつ加圧条件下でゲスト分子の運動を抑制して回折実験を行う事が考えられる.そのために実験装置としてダイヤモンドアンビルを導入したが,石英の標準結晶による調整実験を行って,温度圧力等の実験条件の確立のための作業をしており,研究期間内では最終段階に到らなかった.
新規腫瘍放射性医薬品としての放射性金属-八臭素化ポルフィリン錯体の開発

本研究では,金属との結合が非常に速い八臭素化ポルフィリン誘導体に着目し,新規「放射性金属-八臭素化ポルフィリン錯体」を開発し,腫瘍の放射性医薬品としての新たな可能性を開拓することを目的とした。カチオン性化合物として,側鎖にN-メチルピリジニウム基を持つOBTMPyPと,アニオン性化合物として,側鎖にp-カルボキシフェニル基をもつOBTCPPを合成し,OBTCPPは放射性^<65>Znと常温で錯体を形成することを見出した。本研究の目的は、速やかに金属と錯体を形成する八臭素化ポルフィリンに着目し、放射性金属-八臭素化ポルフィリン錯体(M-OBP)を開発し、腫瘍を標的とする新規放射性医薬品としての可能性を開拓することにある。そのため、本年度は以下の検討を行った。2.上記で合成したM-OBPは、生体内酵素の活性中心と類似構造を持つため、生体内で酵素様触媒機能を示す可能性がある。そこで、M-OBPについて、酵素様機能などの生理活性について検討した。その結果、Mn-OBTMが天然酵素に比肩するペルオキシダーゼ様機能を発揮することを明らかにした。3. M-OBPと他の物質間に働く相互作用を明らかにするために、M-OBP固定化シリカゲルをカラムに充填し、HPLCの系で検討を行った。その結果、M-OBPの相互作用は従来のポルフィリンとは異なっていることを明らかにした。この結果は、従来の金属ポルフィリンと異なる体内動態や腫瘍への集積性を示す可能性を示唆し、新規放射性医薬品としての発展が期待できる。本研究は、金属との結合が非常に速い八臭素化ポルフィリン誘導体に着目し、新規「放射性金属-八臭素化ポルフィリン錯体」を開発し、腫瘍の放射性医薬品としての新たな可能性を開拓することを目的としている。八臭素化ポルフィリン誘導体としては、正電荷を持つ八臭素化ポルフィリンとして、Octabromotetrakis(N-methylpyridinium-4-yl)porphine (OBTMPyP)を、負電荷を持つ八臭素化ポルフィリンとしてOctabromotetrakis(4-carboxyphenyl)porphine (OBTCPP)を合成した。昨年度は、OBTMPyP、OBTCPPともに、非放射性のIn、Zn、Mn、CoやCuと、中性付近のpHで、常温で速やかに錯体を形成することを見出した。本年度はこれらの化合物について、放射性金属を用いた検討を行った。^<111>In、^<67>Ga、^<65>Znを用いて常温で放射性金属錯体の合成を試みたところ、^<111>In、^<67>Gaに関しては、OBTMPyP、OBTCPPともに、十分な比放射能を持つ標識体を得ることはできなかった。この原因として、放射性金属を用いた反応は、トレーサー量での反応であり、非放射性のInを用いた検討とは異なり、十分な量の金属が存在しないため、錯体生成反応が進みにくかった可能性が考えられる。一方、^<65>Znは、OBTCPPと常温で速やかに錯体を形成した。これらの結果は、トレーサー量での反応においては、金属によって錯体形成反応に差があることを示している。今後、各金属核種ごとに至適標識反応条件の検討が必要と考えられる。