hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
IDH賦活化による癌悪性化抑制法開発のための基盤研究

2018年度において未分化型肝癌細胞および上皮間葉移行による脱分化に際しIDH発現低下が起こることが確かめられ、さらにIDH3強制発現により上皮間葉移行を軽減することができる可能性を示すことができた。現段階ではさらにIDH3ノックダウンにより上皮系マーカーや肝分化マーカーが減少する結果を得ており、IDHの発現減少が脱分化進行に関わることを見出している。またIDH発現を制御するメカニズムについてもヘッジホッグシグナル経路とHDACによるエピジェネティクス制御の関与を示唆する結果を得ており、これらに焦点を当てた研究を今年度に行える状況である。さらに現在までに各IDHの安定導入細胞株樹立に成功し、表現型の解析に進みつつある。進捗状況としては予想以上に進展しており今年度中に複数の論文発表が期待できる。IDHの機能解析について2018年度は一過性強制発現による検証であったが、レンチウイルスベクターによるIDH安定導入肝癌細胞株が樹立できたことで、今年度はより明確な結果が得られると期待される。表現型の解析だけでなく、細胞増殖能、細胞運動能、浸潤能などの悪性形質について検証を進める。細胞内のIDH代謝物であるαケトグルタル酸の定量や、DNAメチル化、ヒストンアセチル化等のエピジェネティック解析を進める。IDHによる脱分化抑制効果が明確に検証された場合には、癌転移モデルをもちいたin vivo実験を予定しており、そのための基礎データを十分に集め、研究計画の最終年度である2020年度につなげる。
植物の染色体サイズの変化に起因するＤＮＡの解析

被子植物は異例で2000倍もの幅広いゲノムサイズレンジを示す。広いゲノムレンジをもつ種は、キク科、マメ科、ユリ科、イネ科などのいくつかの科に限られている。しかしながら、食虫植物であるモウセンゴケ科は歴史的にたった4属しかないが、小さい染色体から巨大染色体をもち、ゲノムサイズのバリエーションも高い。そこで、キク科シオン属ならびに食中植物モウセンゴケ属を材料に、染色体サイズの減少がどのようにして生じたのかを調査し、これに関与する配列を得ることができた。種分化と染色体進化が大きく関連している被子植物の中で、各染色体の形態(動原体の位置や二次狭窄の有無)、すなわち核型がほとんど変わることなくサイズのみが大幅に異なっているゲノムセットをもつ種およびその近縁種が知られている。シオン属(Aster)は、これまでに種分化及び核型進化の解析のため、染色体を用いた詳細な比較研究が数多くされている。また、モウセンゴケ属は、1960年代から先駆的に染色体の研究が行われ、本属のコモウセンゴケ複合種においてみられるゲノムセットの各染色体サイズが上記同様、モウセンゴケと近縁なコモウセンゴケと比べその染色体サイズは半分以下であることは古くから知られている。そこで、シオン属およびモウセンゴケ属の相似的な染色体サイズの違いをもつ種を材料に、染色体サイズの減少だけでなく増加に関与する新規DNAを多数特定し、分子レベルから種分化と染色体の進化について推察するため、平成24年度は、染色体サイズの差異をもつゲノム間での効率的なディファレンシャルディスプレイ解析して得られたDNA断片を単離した。また、単離したDNAを用いて、染色体上へのFISHを行うとともに、シークエンスにより塩基配列を決定した後、比較解析を行った。さらに新たなプローブを用いてノコンギクおよびトウカイコモウセンゴケの染色体でのComparative FISH法を確立し、ノコンギク染色体においてはシロヨメナおよびユウガギクの異質倍数性からなるゲノム構成を持つことと、トウカイコモウセンゴケ染色体においてはモウセンゴケおよびコモウセンゴケの異質倍数性からなるゲノム構成をもつことの可能性を示す結果が得られた。ITS配列によるシオン属とヨメナ属の系統解析では、両者の違いが生じた時間を推定するとともに、ノコンギクの交雑由来を分子レベルで明らかにできた。シロヨメナとユウガギクの染色体全域に共通のレトロトランスポゾンが分布している事がわかっているため,ノコンギクでのレトロトランスポゾンの染色体上での分布や高頻度反復配列についても情報解析を行った。この共通配列について,クローニングとシークエンスによる解析の後、FISHによりその分布域を染色体上で明らかにする事で、染色体サイズ減少の過程で脱落した領域を推定した。さらにそれぞれの植物に含まれるトランスポゾン配列の系統解析により、進化の過程でトランスポゾンが垂直転移を行っているか、平行転移を行っているかを明らかにした。研究を遂行するための植物の系統分類学的解析と、倍数体の分布を明らかにする細胞生物学的調査はこれまでの研究で充分である。目的を遂行するための細胞遺伝学的基礎技術と設備については、分散配列の差異を見積もる必要があり、このため初年度に蛍光顕微鏡画像解析システムを導入し実験をすすめる。平成23年度は、これら系統維持している材料をまずDNA抽出および染色体解析研究に必要な量の生株をモウセンゴケおよびヨメナそれぞれにおいて増殖・管理・育成を行い、モウセンゴケおよびヨメナそれぞれにおいてディファレンシャルディスプレイ法を行うためのゲノムDNAの調整を行った。また、使用するプライマーはRAPDプライマーについてはほぼ全シリーズ(680プライマー)を確保しており、全シリーズの半分に相当する300プライマーについてシオン属およびモウセンゴケ属の3種について行い、合計1200以上の組み合わせの電気泳動試験を実施した。初年度で得たディファレンシャルディスプレイの結果をもとに目標どおりの単離したDNA断片を用いてFISHを行い、雑種起源とされる種において、それぞれのゲノムをGISHとほぼ同様のパターンで染め分けることができたことから、当初の計画どおりに研究が進んでいると評価した。計画どおりに実行し、予定どおりのデータを得ている。申請者らのこれまでの研究で、シロヨメナとユウガギクの染色体全域に共通のレトロトランスポゾンが分布している事が明らかになっているが、ノコンギクでのレトロトランスポゾンの染色体上での分布や高頻度反復配列についても情報解析を行う。この共通配列について,クローニングとシークエンスによる解析の後、FISHによりその分布域を染色体上で明らかにする事で、染色体サイズ減少の過程で脱落した領域を推定する。さらにそれぞれの植物に含まれるトランスポゾン配列の系統解析により、進化の過程でトランスポゾンが垂直転移を行っているか、平行転移を行っているかを明らかにする。

シオン属およびモウセンゴケ属の相似的な染色体サイズの違いをもつ種を材料に、染色体サイズの差異をもつゲノム間での効率的なディファレンシャルディスプレイ解析を中心に行い、染色体サイズの減少だけでなく増加に関与する新規DNAを多数特定し、分子レベルから種分化と染色体の進化について推察する。それぞれの植物における特異的配列、共通配列についての物理的分布と塩基配列のデータの統合を行う。これにより、最終年度では、進化の過程で脱落した配列を特定し、ヨメナ属に見られる染色体変化についての仮説を検証し、論文を作成する。次年度は、単離したDNAを用いて、染色体上へのFISHを行うとともに、シークエンスにより塩基配列を決定した後、比較解析を行う。さらに新たなプローブを用いてノコンギクおよびトウカイコモウセンゴケの染色体でのComparative FISH法を確立し、(1)ノコンギク染色体がシロヨメナおよびユウガギクの異質倍数性からなるゲノム構成を持つこと、(2)トウカイコモウセンゴケ染色体がモウセンゴケおよびコモウセンゴケの異質倍数性からなるゲノム構成の解析、またDNA配列によるシオン属とヨメナ属の解析を行う予定にしている。繰越金は、分担者が担当しているヨメナにおいて目的とするDNA断片が予測していた以上に効率的に得られたことから、次年度以降に残りのプライマーを用いてのRAPDスクリーニングを引き続き行うことにした。よって、これまでの研究成果が当初の予定通りに進められているため、次年度に係る研究経費については、繰越金を前年度のRAPD実験経費として実施し、当初予定していた次年度予算分は交付申請時の計画通りの使用となる。
建築構造物の制震システムに関する理論的・実験的研究

本研究は、大地震時にも適用し得るアクティブ構造制御システムの理論的開発と模型および実大構造物を用いた振動実験による検証を実施し、制震システムの技術開発を行った。平成8年度は、構造制御理論および制御アルゴリズムに関する基本的な理論開発と実大建物実験による検証を中心に、平成9年度では、建物模型を製作して、振動台による制震実験を加えて研究を進めてきた。1)先ず、制御の対象となる構造物の動力学モデルを構築するために、構造物系モデルに含まれる種々のパラメータの同定法および応答推定法を導いた。2)AMDによる制震システムを検証するために、京都大学防災研究所に既設の5階建鋼構造実大試験架構を用いて地震波加振実験を行った。ここでは、5階および3階に設置された2台の加振装置を用いて、地震応答を発生させるシステムを構築した。3)実大試験架構の屋上階にAMDに設置して、LQ、LQGなどの制御則の他に、極配置法やH^∞制御理論に基づく制御則による実験を行い、制震効果の比較検証するとともに制震システムの性能評価を行った。4)さらに、建物模型試験体を用いて振動台による2方向水平加振実験を実施した。同定結果から構造物モデルを構成し、LQ、LQG、極配置法およびH^∞制御理論などに基づく種々の制御則による制震実験を行い、制震効果の比較検証を行った。特に、地震や構造物系に含まれる不確定要因を考慮すれば、安定でかつロバスト性の高い制御アルゴリズムが適しており、これらの制御アルゴリズムの安定性と制御性能を調べた。5)また、AMDのストロークなどの制約条件を考慮した可変ゲイン制御法を開発するとともに実大構造物および振動台での建物模型を用いて実験的に検証し、大地震における制震システムの可能性を検討した。建築構造物の制震システムの理論的構築とその実験的な検証を行うことを目的として、平成8年度は、構造制御理論および制御アルガリズムに関する基本的な理論開発と実大建物実験による検証を中心に研究を進めた。1)地震のような不規則な外乱を受ける建築構造物を対象にして、構造制御の理論開発を行った。先ず、一般に構造物は未知なパラメータを含むため、構造物系ならびに地震外乱モデルに含まれる種々の不確定、不規則性を考慮したパラメータ同定および応答推定法を導いた。この方法を発展させ、構造物の適応推定-制御の方法論的ならびに数値解析的検討を行った。2)制御システムを検証するために、京都大学防災研究所に既設の5階建鋼構造実大試験架構を用いて地震波加振実験を行った。ここでは、5階および3階に設置された2台の加振装置と屋上階に設置されたAMD型制震装置を用いた。特定の地震波入力に相当する建物振動を2台の加振装置を用いて発生させるシステムを構築した。3)従来よく用いられてきたLQ、LQGなどの制御則の他に、極配置法やH^∞制御理論に基づく制御則による実験を行い、制震効果の比較検証するとともに制震システムの性能評価を行った。4)上記の実大構造物による地震加振実験に併せて行った数値シミュレーション解析から、制震システムを含む構造物系のモデル化やコントローラなどの設計が妥当なことを検証した。5)今後予定している振動台での建物モデルを用いる2方向水平加振実験に備えて、各種制御則の開発や実験計画について詳細に検討した。本研究は、大地震時にも適用し得る制御効率の良いアクティブ構造制御システムの理論的開発と模型および実大構造物を用いた振動実験による検証を実施し、制震システムの技術開発を行った。

平成8年度では、構造制御理論および制御アリゴリズムに関する理論開発と実大構造物による検証的実験を行ってきたが、平成9年度では、建物模型を製作して,振動台による制震実験を加えて研究を進めてきた。1)地震のような不規則な外乱を受ける建築構造物を対象にして、構造物系に含まれる種々の不確定、不規則性を考慮したパラメータ同定および応答推定法を導き、数値解析的検証と実験的検証を併せて行った。2)制震システムの検証のため、建物模型試験体を用いて振動台による2方向平加振実験を実施した。同定結果から構造物モデルを構成し、従来よく用いられてきたLQ,LQGや極配置法などの制御則による実験を行い、制震効果の比較検証を行った。3)地震や構造物系に含まれる不確定要因を考慮すれば、安定でかつロバスト性の高い制御アリゴリズムが適しており、H^∞制御理論などに基づく種々の制御アリゴリズムによる制震実験を実施し、これらの制御アリゴリズムの安定性と制御性能を調べた。4)また、AMDのストロークなどの制約条件を考慮した可変ゲイン制御法を開発するとともに実大構造物および振動台での建物模型を用いて実験的に検証し、大地震における制震システムの可能性を検討した。
腫瘍内微小環境リプログラミングによる新規治療法の開発

本計画の研究は、腫瘍細胞の増殖、転移の鍵を握る微小循環系(血管、リンパ管)を含む腫瘍微小環境の変化の過程を、腫瘍モデルマウス(同所移植マウス、自然発症モデルマウス、ヒト手術検体移植マウス)、ヒト病理検体を用いて追跡し、形態と機能の両側面から解析することにより、その腫瘍の特徴を理解するとともに、腫瘍内に正常な微小環境(血管、リンパ管の正常化)を再構築させ、「腫瘍微小環境のリプログラミング」を起こす事で、腫瘍の増殖を制御するための新しい抗脈管療法や、免疫療法を含めたより効果的なコンビネーション療法、そして発癌の予防薬の開発への応用を目指す。今年度は、本計画の前段階研究として、血管新生因子であるVasohibin2をノックダウンした腫瘍細胞の作成に成功し、以下に示す研究成果を得た。第一に,使用した腫瘍細胞各種からVasohibin2が発現していることが確認できた。第二に、このVasohibin2の抑制が、IL-6ファミリーなどの慢性炎症に関連する因子を抑えることがわかった。これらの結果に以前の研究結果を加えると、今後、Vasohibin2を制御することは、腫瘍血管を正常化し、その影響で正常化した微小環境が腫瘍増殖の抑制するのではないかと仮説が立てられた。現在予定通り、その他の微小環境系のノックアウトマウスに腫瘍細胞を移植し、その微小環境変化を追跡中である。また、同時にヒト病理検体を用いて、腫瘍微小環境を指標とした新しい分類を開発中であり、最終年度にはそれぞれの結果を合わせる予定である。予定通り、概ね順調に進展している。計画にあるノックアウトマウスの使用が少し遅れているが、現在繁殖に成功し、今後使用可能となっている。腫瘍血管正常化を通じた微小環境正常化は、生体内に何をもたらすのか、宿主免疫力は回復するのか?を中心に今後は進めていく方針である。腫瘍血管は、形態的な異常をはじめ、血流の不均一や透過性の異常など、正常組織の血管とは形態と機能が大きく異なる。そのため、腫瘍内に低酸素状態を引き起こし、腫瘍優位な環境を作る事が知られている。化学療法においても、投与した薬剤が腫瘍の隅々まで行き渡らず、また、放射線療法も、その低酸素状態のために効果が不十分であるなど、腫瘍細胞を完全に根絶することは難しい。1993年より開発の始まった腫瘍血管内皮細胞をターゲットにした分子標的治療薬についても、「腫瘍血管を完全に破綻させる事は、完全な抗腫瘍には繋がらない」と報告されている。以降さらに、Rakesh Jain博士らによって、腫瘍血管は破綻させるのではなく、正常血管に近づけることで、ドラッグデリバリーシステムの改善などが得られ、抗腫瘍効果が得られるという腫瘍血管正常化という考えが提唱された。その後、この正常化が生体に様々なベネフィットを生み出すことがわかっており、本研究のモデルにおいても、血管と免疫細胞のインタラクションに注目をおいて進めていくことが望ましいと考えられる。

以降さらに、Rakesh Jain博士らによって、腫瘍血管は破綻させるのではなく、正常血管に近づけることで、ドラッグデリバリーシステムの改善などが得られ、抗腫瘍効果が得られるという腫瘍血管正常化という考えが提唱された。その後、この正常化が生体に様々なベネフィットを生み出すことがわかっており、本研究のモデルにおいても、血管と免疫細胞のインタラクションに注目をおいて進めていくことが望ましいと考えられる。今年度は共同研究先の研究費にて細胞作成ができたため、その分の研究費が次年度持ち越しとなった。しかし、次年度はRNAシークエンスなど、かなり金額がかかる研究が予想されるため、繰越により、より幅広い検査が可能となる予定である。
アルミニウムーステンレス複合基板の触媒化と耐熱試験

1.目的本研究は、耐熱性と伝熱性に優れた触媒反応器を制作することを最終目標に、アルミニウム薄膜を圧延によりステンレス上にコートさせたアルミクラッド材を使用して、陽極酸化処理と焼成温度と時間を変化させて、耐熱性のある多孔質プレート状アルミナ触媒担体の調製法を確立することを目的とした。2.実験方法(1)装置設計:常温から600°Cまでの間を毎分10°C程度で繰り返し昇降温し、アルミナ皮膜の剥離の様子を観察した。(2)触媒調製:アルミクラッド材(アルミニウム厚み50μmから100μm)を500°Cで数時間焼成したものをクロム酸を用いて陽極酸化と熱水処理を施し、多孔質アルミナ層を形成させた。(3)物性測定:調製した触媒の表面積をBET表面積測定装置で測定し、COパルス法により活性点の量を測定した。(4)耐熱試験:調製した触媒担体を600°Cで数時間焼成し、常温から600°Cの間での繰り返し耐熱試験を行い、アルミナの膜の剥離しない触媒調製条件を探った。3.実験結果(1)前焼成が密着性に与える効果:クラッド基板を焼成する際に、拡散層におけるアルミニウムと鉄の濃度変化をステップ状でなく直線的に変化させるように焼成することで熱膨張の応力を緩和でき、はがれにくい触媒を作れることが明かになった。(2)熱水処理と耐熱性:触媒作成の際に行う熱水処理と焼成処理に発生する適度なクラックが熱膨張の応力を緩和し、はがれない触媒体とすることが明らかになった。以上に結果は、平成7年3月28日に大阪大学で開催された第60回化学工学年会で発表された。
ヘリコバクター・ピロリのADP-リボシル化酵素の病原性に関する共同研究

我々は、ヘリコバクター・ピロリの菌体画分にmono-ADP-ribosyltransferase(ART)活性が存在することを示し、このARTが分子量約7万の蛋白質(P70)をADP-リボシル化することを明らかにした。このP70のどのアミノ酸が修飾を受けているのかを検討した。[32P]NADを基質としてP70に取り込ませた放射活性は、Hydroxylamine処理で遊離した。これは、ARTによってADP-リボシル化されたP70のアミノ酸はアルギニン(Arg)であることを示唆していた。P70をADP-リボシル化する反応液中にArgやArg類似体であるアグマチン(Agm)を加えると、濃度依存性にP70のADP-リボシル化が阻害された。P70のADP-リボシル化をほぼ90%阻害する濃度のAgm存在下では、Agm自体が強くADP-リボシル化されており、Agmを基質としてART活性を測定する方法、アグマチンアッセイが本菌のART活性を測定する際に利用できることが判った。LysateをSuperose 12カラムを用いたFLPCで分画後、得られた画分のART活性をアグマチンアッセイで測定すると、ART活性は分子量4万から8万の位置に溶出された画分に検出された。このARTがP70のアルギニン(Arg)残基をコレラ毒素と同様にADP-リボシル化することが判った。次に、抗潰瘍剤、rebamipide、がこうしたART活性にどのよう影響するか、また宿主細胞にどのようなADP-リボシル化を行うのかを検討した。[32P]NADを基質としてP70に取り込ませた放射活性は、反応液中にrebamipideを加えると、濃度依存性にP70の減少してADP-リボシル化が阻害された。P70のADP-リボシル化を50%阻害する濃度は1mMであったが、アグマチンを基質としてART活性を測定する方法においては約2mMであった。一方、本ARTが宿主細胞にADP-リボシル化を引き起こすかを前白血病細胞HL-60を用いて行った結果、50kDaの蛋白に著明なADP-リボシル化が引き起こされた。この50kDaの蛋白のADP-リボシル化部位がArgであるかどうかについてはさらに詳細な検討が必要である。P70の精製はLysateをSepharose Qカラムを用いたFLPCで分画後、1)phenylboronate column、2)ビオチニル化NADを基質としてアビジンカラムによる精製法を用いて行ったが、p70の完全精製には至っていない。また、本菌の唯一知られている空胞化毒素であるVacAにはART活性のないことも判った。我々は、ヘリコバクター・ピロリの菌体画分にmono

-ADP-ribosyltransferase(ART)活性が存在することを示し、このARTが分子量約7万の蛋白質(P70)をADP-リボシル化することを明らかにしている。本年度は、P70のどのアミノ酸が修飾を受けているのかを検討した。[32P]NADを基質としてP70に取り込ませた放射活性は、Hydroxylamine処理で遊離した。これは、ARTによってADP-リボシル化されたP70のアミノ酸はアルギニン(Arg)であることを示唆していた。P70をADP-リボシル化する反応液中にArgやArg類似体であるアグマチン(Agm)を加えると、濃度依存性にP70のADP-リボシル化が阻害された。P70のADP-リボシル化をほぼ90%阻害する濃度のAgm存在下では、Agm自体が強くADP-リボシル化されており、Agmを基質としてART活性を測定する方法、アグマチンアッセイが本菌のART活性を測定する際に利用できることが判った。LysateをSuperose 12カラムを用いたFLPCで分画後、得られた画分のART活性をアグマチンアッセイで測定すると、ART活性は分子量4万から8万の位置に溶出された画分に検出された。こんご、ARTの精製を進め、精製ARTの生物活性を解明する。また、ARTを持たない変異株を作製するなどして、Tの病原性への関与を検討する。我々は、ヘリコバクター・ピロリの菌体画分にmono-ADP-ribosyltransferase(ART)活性が存在することを示し、このARTが分子量約7万の蛋白質(P70)のアルギニン(Arg)残基をコレラ毒素と同様にADP-リボシル化することを明らかにしている。本年度は、抗潰瘍剤、rebamipide、がこうしたART活性にどのように影響するか、また宿主細胞にどのようなADP-リボシル化を行うのかを検討した。[32P]NADを基質としてP70に取り込ませた放射活性は、反応液中にrebamipideを加えると、濃度依存性にP70の減少してADP-リボシル化が阻害された。P70のADP-リボシル化を50%阻害する濃度は1mMであったが、アグマチンを基質としてART活性を測定する方法においては約2nMであった。一方、本ARTが宿主細胞にADP-リボシル化を引き起こすかを前白血病細胞HL-60を用いて行った結果、50kDaの蛋白に著明なADP-リボシル化が引き起こされた。この反応系にアグマチンを200mM加えたところ対照群の約20%を抑制していた。この50kDaの蛋白のADP-リボシル化部位がArgであるかどうかについてはさらに詳細な検討が必要である。P70の精製はLysateをSepharose Qカラムを用いたFLPCで分画後、1)phenylboronate column(JBC(1981)256:7800-7805)、2)ビオチニル化NDAを基質としてアビジンカラムによる精製(Biochemistry (1993) 32:2228-2233)など最近報告されたADP-リボシル化蛋白の精製法を用いて行っているが、P70の完全精製には至っていない。
多形滲出性紅斑患者における単純ヘルペスウイルスの動態

昭和57年より現在まで,我々の教室における単純ヘルペス後の多形紅斑(PHEM)患者は16例であり,その出現頻度は,多形紅斑患者157例中16例(10%),単純ヘルペス患者1439例中16例(1%)であった.比較的若い成人女性に好発し,HSVは1型と2型のいずれでも発症した.単純ヘルペス出現後EM出現までの期間は12週間であった.EIA法による血中HSV-1IgGでは常に90以上と高値を示したが,EEM出現時に必ずしも上昇するとは限らなかった.抗ウイルス剤の予防投与によりPHEMの発症は抑制可能であったが,モノクローナル抗体による皮疹部のHSV抗原の検出およびウイルス分離培養は陰性であった.患者本人の承諾の上で,皮疹部,無疹部、末梢血単核球および咽頭ぬぐい液より,DNAを抽出し,増幅領域がそれぞれ,92base pairs(92bp),110bp,144bp,330bp,および847bpのポリメラーゼ連鎖反応でHSVDNAの検出を試みた.92bpのプライマーを用いた場合のみ,一部の皮疹部と単純ヘルペス治癒後の色素脱失斑でHSVDNAが検出され,その他の110bp,144bp,330bp,および847bpのプライマーではすべての検体でHSVDNAは検出されなかった.現在まで,皮疹部からは92bpのプライマー以外でHSVDNAが検出されたことはなく,その特異性に疑問がもたれた.またHSVDNAがEEM皮疹部に存在するとしても,単純ヘルペス治癒部位よりDNA量は少ないと考えられた。症例15と16で施行した免疫組織染色では,早期の皮疹部では,表皮内にCD8+リンパ球の浸潤がみられ,CDla+細胞が減少していた.表皮細胞にはHLA-DR,ICAM-1およびTNF-αが発現され,真皮にはMac387+およびCD68+細胞が多く存在し,その発症機序にmonocytes-macrophagesの関与が強く示唆された.昭和57年より現在まで,我々の教室における単純ヘルペス後の多形紅斑(PHEM)患者は16例であり,その出現頻度は,多形紅斑患者157例中16例(10%),単純ヘルペス患者1439例中16例(1%)であった.比較的若い成人女性に好発し,HSVは1型と2型のいずれでも発症した.単純ヘルペス出現後EM出現までの期間は12週間であった.EIA法による血中HSV-1IgGでは常に90以上と高値を示したが,EEM出現時に必ずしも上昇するとは限らなかった.抗ウイルス剤の予防投与によりPHEMの発症は抑制可能であったが,モノクローナル抗体による皮疹部のHSV抗原の検出およびウイルス分離培養は陰性であった.患者本人の承諾の上で,皮疹部,無疹部、末梢血単核球および咽頭ぬぐい液より,DNAを抽出し,増幅領域がそれぞれ,92base pairs(92bp),110bp,144bp,330bp,および847bpのポリメラーゼ連鎖反応でHSVDNAの検出を試みた.92bpのプライマーを用いた場合のみ,一部の皮疹部と単純ヘルペス治癒後の色素脱失斑でHSVDNAが検出され,その他の110bp,144bp,330bp,および847bpのプライマーではすべての検体でHSVDNAは検出されなかった.現在まで,皮疹部からは92bpのプライマー以外でHSVDNAが検出されたことはなく,その特異性に疑問がもたれた.またHSVDNAがEEM皮疹部に存在するとしても,単純ヘルペス治癒部位よりDNA量は少ないと考えられた。症例15と16で施行した免疫組織染色では,早期の皮疹部では,表皮内にCD8+リンパ球の浸潤がみられ,CDla+細胞が減少していた.表皮細胞にはHLA-DR,ICAM-1およびTNF-αが発現され,真皮にはMac387+およびCD68+細胞が多く存在し,その発症機序にmonocytes-macrophagesの関与が強く示唆された.本研究の目的は,多形滲出性紅斑(erythema exudativum multiforme,EEM)皮疹部からの単純ヘルペスウイルス(HSV)DNAの検出,およびそれに先行する単純ヘルペスとの型別の判定,さらに末梢血官核球や咽頭からのHSVDNAの検出・同定と定量により,EEM患者におけるHSVの動態を解明することにある。昭和57年より現在まで,我々の教室におけるPHEM患者は13例であり,その出現頻度は,多形紅斑患者125例中13例(10%),単純ヘルペス患者1305例中13例(1%)であった。比較的若い成人女性に好発し,HSVは1型と2型のいずれでも発症した。単純ヘルペス出現後EM出現までの期間は12週間であった。皮疹部の蛍光抗体直接法およびウイルス分離培養は陰性であった。抗ウイルス剤の予防投与によりPHEMの発症は抑制可能であった。増幅領域が92bpのプライマーを用いた場合のみ,単純ヘルペス治癒後の色素脱失斑でHSVDNAが検出された。新たな2症例については,患者さん(本人)の承諾の上で,計画した検体を採取することができた。しかし,増幅領域が110bp(thymidine kinase gene)と144bp(Infected Cell Polypeptide0)のプライマーを用いたPCRをまだ行なっていない。

現在まで,皮疹部からは92bpのプライマー以外でHSVDNAが検出されたことはなく,その特異性に疑問がもたれた。またHSVDNAがEEM皮疹部に存在するとしても,単純ヘルペス治癒部位よりDNA量は少ないと考えられた。今後は,症例を蓄積するとともに,110bpと144bpのプライマーを用いたPCRおよびその定量を経時的に検討する予定である。本研究の目的は、多形滲出性紅斑(erythema exudativum multiforme, EEM)皮疹部からの単純ヘルペスウイルス(HSV)DNAの検出,およびそれに先行する単純ヘルペスとの型別の判定,さらに末梢血単核球や咽頭からのHSVDANの検出・同定と定量により,EEM患者におけるHSVの動態を解明することにある.昭和57年度より現在まで,我々の教室におけるPHEM患者は14例であり,その出現頻度は,多形紅斑患者136例中14例(10%),単純ヘルペス患者1387例中14例(1%)であった.比較的若い成人女性に好発し,HSVは1型と2型のいずれでも発症した.単純ヘルペス出現後EEM出現までの期間は12週間であった.皮疹部のHSV特異モノクローナル抗体を用いた蛍光抗体直接法,およびウイルス分離培養は陰性であった.抗ウイルス剤の予防投与によりPHEMの発症は抑制可能であった.増幅領域が92bpのプライマーを用いた場合のみ,単純ヘルペス治癒後の色素脱失斑でHSVDNAが検出された.新たな3症例については,患者さん本人の承諾の上で,計画した検体を採取することができた.増幅領域が110bp(thymidine kinase gene)と144bp(Infected Cell Polypeptide 0)のプライマーを用いたPCRを行なったが,いずれのプライマーをでもHSVDNAは検出されなかった.現在まで,皮疹部からは92bpのプライマー以外でHSVDNAが検出されたことはなく,その特異性に疑問がもたれた.またHSVDNAがEEM皮疹部に存在するとしても,単純ヘルペス治癒部位よりDNA量は少ないと考えられた。今後は,症例を蓄積するとともに,増幅されたHSVDNAのsequenceを解析する予定である.平成8年度は新に症例15:29歳女と症例16:24歳女の2症例が追加され,昭和57年より現在まで,我々の教室における単純ヘルペス後の多形紅斑(PHEM)患者は16例であり,その出現頻度は,多形紅斑患者157例中16例(10%),単純ヘルペス患者1439例中16例(1%)である.2症例の,単純ヘルペスとEEM皮疹の出現時期とHSV抗体価の推移を経時的に検討した.また,患者本人の承諾の上で,皮疹部,無疹部,末梢血単核球および咽頭ぬぐい液より,DNAを抽出し,増幅領域がそれぞれ,92 base pairs(bp),110bp,114bp,330bp,および847bpのプライマーを用いたポリメラーゼ連鎖反応でHSVDNAの検出を試みた.さらに,皮疹部のOCT包埋凍結切片を用いて,MicroTrack herpes,IgG,IgM,IgA,C3,CD4,CD8,CDla,HLA-DR,ICAM-1,TNF-α,Mac387,CD68の各種抗体を用いて免疫染色を行った.これら2症例のEEM皮疹の出現に先行して口唇ヘルペスが認められ,モノクローナル抗体で,HSV 1型と診断した.1年間に,症例15は4回,症例16は3回EEMの再発を繰り返したが,すべてのEEM皮疹に単純ヘルペスが先行するとは限らなかった.単純ヘルペス出現後EEM出現までの期間は12週間であった.
ナノハイブリッド系創製化学と光エネルギー制御

虹色発光ゼオライトナノハイブリッド系:フォージャサイト型ゼオライトのスーパーケージ中にR発光中心としてEu(III)、G発光中心としてTb(III)、さらに増感分子ならびにB発光中心として4-アセチルビフェニルを包埋したナノハイブリッド系は、それぞれの成分比を変化させることにより可視光領域で発光色が大きな範囲で制御できる。さらに、温度と励起波長によっても発光色は変化し、これは分子あるいはナノ粒子単独では創出不可能な機能である。温度と励起波長による発光色変化は、4-アセチルビフェニルからのエネルギー移動が、Eu(III)ならびにTb(III)に起こるだけでなく、Tb(III)からEu(III)へのエネルギー移動も並行して進行するためであることがわかった。このナノハイブリッド系では、スーパーケージ内ならびに近傍のケージ内の発光中心間でエネルギー移動ネットワークが組まれており、温度と励起波長による発光色変化はネットワーク中におけるエネルギー分配が原因である。ナノ酸化チタン多孔質膜上における水溶性ポルフィリンの会合形成と励起エネルギー制御:透明なナノ酸化チタン多孔質膜上にポルフィリンを吸着させ、pH制御された水中における吸収と発光挙動を調べた。これらの分子は膜表面上の吸着状態においてアイランドを作り、周囲水のpHに対応して、モノマーとJ会合体間の可逆的動的変化をする。また、そのとき、フォトルミネッセンスから、分子に与えられた光エネルギーは、モノマーでは単独分子の発光となり、会合体では、J会合体中の分子間エネルギー移動による消光が観測される。結果として、この系において吸収と発光におけるpHをトリガーとするスイッチングが観測されることがわかった。硫化亜鉛、硫化カドミウムのナノ結晶をゼオライト細孔内の特定部位に導入する手法を確立した。特にフォージャサイト型においては、スーパーケージ中に金属硫化物ナノ結晶ならびに希土類カチオンを共存させ、金属硫化物ナノ粒子励起に引き続く希土類カチオンへのエネルギー移動による希土類カチオン増感発光に成功した。L型ゼオライトの直線型の細孔内に硫化亜鉛、硫化カドミウムのナノ結晶を導入し、フォージャサイトタイプを用いた場合との比較を行った。Single SourcePrecursorの昇華ならびに加熱分解反応を用いて金属ナノ結晶を多孔質バイコールガラスの細孔内に金属硫化物を導入する手法を開発した。この手法により、硫化亜鉛ならびに硫化カドミウムの合金ナノ結晶を細孔内に合成する手法を確立した。ゼオライト細孔内にEu(III),Tb(III)ならびに有機化合物を共存させた系により、有機化合物を増感剤とするRed,Green,Blue(RGB)3色同時発光ナノゼオライトの創製に成功した。この系では、導入したEu(III),Tb(III)の比率、増感剤の量だけでなく、温度、励起波長によっても発光色が制御でき、色度座標上において広い範囲を単一粒子でカバーできることがわかった。
ラジカル重合に基づく多重制御精密重合体の構築

本研究では、金属触媒を用いた逐次型のラジカル重付加反応を開発し、モノマー配列が制御されたビニルポリマーの合成法を確立すると共に、連鎖型のラジカル付加重合における分子量、立体構造、モノマー配列の制御についても検討する。さらに逐次型と連鎖型のラジカル重合を組み合わせることによっても新規な多重制御精密重合体を構築し、これらを通じて新規機能性高分子への展開も視野に入れて研究を推進する。本年度は主に以下の成果を得た。1.高次の配列制御ビニルポリマーの構築ラジカルとカチオン付加反応を駆使することで、アクリル酸エステルとスチレン誘導体骨格を含む重付加用モノマーの合成に成功し、さらに適切な金属触媒を用いてラジカル重付加を行うことでABCD型配列制御ビニルポリマーの合成に成功した。また、アクリロニトリル骨格を有する二塩化物とジオレフィンの分子間ラジカル重付加により、アクリロニトリル、塩化ビニル、エチレン骨格を有するABCCB型、AABCCB型などの高次の配列制御ビニルポリマーの構築を行った。2.同時連鎖・逐次ラジカル重合系の開発による各種ランダム共重合体の合成と機能性ポリマーへの展開非共役炭素-炭素二重結合と活性な炭素-塩素結合がエステル結合やアミド結合で結ばれたモノマーと、N-イソプロピルアクリルアミドの共重合を設計することで、室温でも非常に速く共重合が進行し、モノマー骨格により感温性と主鎖分解性が制御可能な新規機能性ポリマーの合成が可能なことを見出した。3.分子量と配列が同時制御されたビニルポリマーの構築非共役オレフィンであるリモネンと、電子吸引性共役モノマーであるマレイミド誘導体のラジカル共重合を、フルオロアルコール中で行うことで、1:2のラジカル共重合が進行し、さらにリビングラジカル重合系を設計することで、開始末端から停止末端までのモノマー配列がほぼ完全に制御されたAAB型配列制御ビニルポリマーの合成に成功した。本研究では、ビニル基への炭素ラジカルの付加を生長反応経路とし、連鎖機構で進行するラジカル付加重合と逐次機構のラジカル重付加において、モノマーおよび金属触媒、開始剤、添加物、溶媒などの反応系の設計を多角的に進めることで、生成ポリマーの分子量、立体構造、モノマー配列などが制御された多重制御精密重合体を構築することを目的とする。本研究は、金属触媒を用いたラジカル重付加反応を、触媒およびモノマーの設計から構築し、これまでにない種々の配列制御高分子を合成する。とくに定序配列高分子を得るためのモノマー設計指針を明らかとし、さまざまな配列制御重合体を構築し、ポリマーの性質を明らかとする。また、ラジカル付加重合の制御も並行して検討し、付加重合と組み合わせることにより新規多重制御精密重合体を構築する。1.金属触媒ラジカル重付加反応の構築と反応系の解析非共役の炭素-炭素二重結合と炭素-塩素結合がエステル結合を介してつながれた一連のモノマーを合成し重付加反応を検討した結果、鉄や銅錯体を用いると収率良く高分子量体が得られることを見出した。また、モノマーの消費率と官能基消費率の詳細な解析と、生成ポリマーおよびモデル化合物の反応生成物の二次元NMR解析より、重合は理想的な段階重合機構の重付加反応で進行していることを解明した。2.二元交互共重合体の構築と反応系の確立ビニルモノマーの二元交互共重合体と等価な骨格を与える構造として、塩化ビニルーメタクリル或いはアクリル酸エステル型の交互共重合体骨格を与える重付加用モノマーを合成し、重合反応を行った。メタクリル酸型の場合には重付加反応が進行したが、アクリル酸型ではモノマーの構造が変化し付加重合が進行してしまい、二元共重合体骨格の構築には制約があることがわかった。3.ビニルモノマーからの設計に基づくABC型三元交互共重合体の構築スチレンを原料とし、塩化ビニル-スチレン-アクリル酸エステル型骨格を与える一連のモノマーを2段階の反応により収率良く合成した。これらの重合では、同時に環化反応が進行してしまうことがわかったが、エステルの置換基が嵩高くなると環化反応が抑制され分子量が増大することが明らかとなり、今後のモノマー設計指針が示された。2.同時連鎖・逐次ラジカル重合系の開発による各種ランダム共重合体の合成と機能性ポリマーへの展開非

共役炭素-炭素二重結合と活性な炭素-塩素結合がエステル結合やアミド結合で結ばれたモノマーと、N-イソプロピルアクリルアミドの共重合を設計することで、室温でも非常に速く共重合が進行し、モノマー骨格により感温性と主鎖分解性が制御可能な新規機能性ポリマーの合成が可能なことを見出した。3.分子量と配列が同時制御されたビニルポリマーの構築非共役オレフィンであるリモネンと、電子吸引性共役モノマーであるマレイミド誘導体のラジカル共重合を、フルオロアルコール中で行うことで、1:2のラジカル共重合が進行し、さらにリビングラジカル重合系を設計することで、開始末端から停止末端までのモノマー配列がほぼ完全に制御されたAAB型配列制御ビニルポリマーの合成に成功した。
関数データに基づく経時測定データ解析法の発展

時間の経過とともに計測されたデータを関数化処理し、得られた関数化データ集合を対象とした分析方法関数データ解析とよばれている。経時測定データに対して関数データ解析を適用することで、観測時点や観測時点数が個体ごとに異なっていても容易に分析できるという利点がある。本研究では、関数データに基づく統計モデルの発展や、新たな推定方法の提案を行うことで、既存手法では発見が困難であった、データに内在する構造を明らかにし、より解釈の容易な統計モデルを獲得することを目指す。
乳癌細胞における細胞内シグナル伝達の役割とその臨床応用

(目的)ホルモンレセプター陰性乳癌に対する有効な補助療法はいまだに確立していないのが現状であるが、乳癌の生物学的特性を解明することにより有効な補助療法の確立を目的とし、ホルモンレセプター陰性乳癌培養細胞株SKBR-3を用いてprotein kinaseC(PKC)を中心とした細胞内シグナル伝達機構および細胞周期に関して基礎的検討をおこなった。(方法)SKBR-3細胞にPKCδadenovirus vectorを用いてPKCδを強制発現させた後の細胞増殖、細胞周期を中心とした細胞内シグナル伝達の変化について検討した。(結果)SKBR-3細胞にPKCのactivatorであるPMAを投与するとPMAの濃度依存性に細胞の増殖が抑制され、96時間後の細胞数はcontrol群と比べ、3nMでは58.6%、10nMでは40.1%に減少した。SKBR-3にwild type PKC δadenovirus(WTPKCδAdV)を3MOI感染させた群は、コントロール群と比べ細胞増殖抑制が認められ、72時間後の細胞周期ではコントロール群のG0/G1期が48%であったのに対しWTPKC δAdV感染群ではG0/G1期が58%であった。PKCのinhibitorであるGF109203Xを5μM加えWTPKCδAdVを3MOI感染させると細胞増殖抑制は認められなかった。さらに、dominant negative(DN)PKCδAdV3MOI感染させた群でも細胞増殖抑制は認められなかった。PMA投与後、ERK MAPKのリン酸化は抑制され、JNK/SAPKのリン酸化は促進された。(結語)PMAはSKBR-3細胞においてG1 arrestを引き起こし、増殖抑制作用にはPKCδとMAPKが関与していることが示唆された。(目的)ホルモンレセプター陰性乳癌に対する有効な補助療法はいまだに確立していないのが現状であるが、乳癌の生物学的特性を解明することにより有効な補助療法の確立を目的とし、ホルモンレセプター陰性乳癌培養細胞株SKBR-3を用いてprotein kinase C (PKC)を中心とした細胞内シグナル伝達機構および細胞周期に関して基礎的検討をおこなった。SKBR-3にwild type PKCδadenovirus (WTPKCδAdV)を3MOI感染させた群は、コントロール群と比べ細胞増殖抑制が認められ、72時間後の細胞周期ではコントロール群のG0/G1期が48%であったのに対しWTPKCδAdV感染群ではG0/G1期が58%であった。さらに、dominant negative (DN) PKCδAdV3MOI感染させた群でも細胞増殖抑制は認められなかった。(結語)PKCδはSKBR-3細胞においてG1 arrestを引き起こすことが示唆された。
N_2O抑止型脱窒系構築のための根粒菌ゲノム生態学の開拓

本研究は、ダイズ根粒菌の遺伝生態、脱窒の分子生物学、微生物ゲノム科学の成果を駆使して、共生細菌の特性を生かしたN_2O抑止型脱窒生態系構築の学術的な基盤を明らかにすることを目標として実施した。TCDガスクロによる^<15>N/TCD定量法を開発し、Bradyrhizobium属根粒菌の脱窒の最終産物である^<15>N_2の測定が可能となった。本法により完全脱窒能を保持している株が優先している圃場と、N_2Oを発生するB.japonicumが優先している圃揚のあることが明らかとなった。系統的にはダイズ根粒菌B.japonicumは2つのcluster BJ1,BJ2に分かれ、それぞれN_2放出型、N_2O放出型で構成された。B.japonicumはnapAB, nirK, norCBを必ず保有し、さらにN_2放出型のBJ1株のみがN_2O還元酵素(N_2OR)遺伝子(nosZ)までの全脱窒遺伝子を保有していた。B.japonicum USDA11Oの培養菌体は、嫌気条件下でN_2OR活性を示したが、nosZ破壊株では活性が消失した。nos遺伝子群を含むコスミドをnosZ破壊株に導入したところ、N_2OR活性が回復し、N_2OR活性はnos遺伝子群に依存していることが明らかとなった。B.japonicum USDA110およびnosZ破壊株を接種したダイズ根粒のN_2OR活性を^<15>N_2Oガスにより検討したところ、nosZ遺伝子に依存して根粒は^<15>N_2Oを取込みその98%以上を^<15>N_2として放出していることが明かとなった。さらに根粒根圏においても強力なN_2O除去能が観察された。以上の結果から、農耕地土壌にはnos遺伝子を保有していないBJ2株が多数生息しており、nos遺伝子群導入株やBJ1株を接種することにより、ダイズ圃場から放出されるN_2O fluxを低減できる可能性が示唆された。本研究は、申請者らが蓄積してきたダイズ根粒菌の遺伝生態の知見、近年急速に発展してきた脱窒の分子生物学、微生物ゲノム科学の成果を駆使して、共生細菌の特性を生かしたN_2O抑止型脱窒生態系構築の学術的な基盤を明らかにするものである。平成14年度の研究成果は以下の通りである。ダイズ根粒菌(Bradyrhizobium japonicum, B. elkanii)の代表株について、硝酸添加条件における脱窒過程を亜硝酸、N_2O、N_2を定量したところ、一部のB. japonicumにおいて、硝酸からN_2までの完全な脱窒系が観察された。研究過程において最終産物であるN_2を測定する必要が生じ、^<15>N標識硝酸を投与し発生する^<15>N_2を質量分析計ではなく、TCDガスクロマトグラフで検出する新しい確立した。本方法は、少なくとも細菌の培養系において従来のアセチレン阻害法に代わる簡便な方法である。ゲノム情報等から得られた脱窒各過程の構造遺伝子napAB, nirK, norCB, nosZ遺伝子のサザンハイブリダイゼーションを行ったことろ、遺伝子が存在しても活性を示さない株が見い出された。

nosZ遺伝子破壊株はN_2O還元酵素活性を失い、Free-livingにおけるN_2O依存性の生育能力および根粒のN_2O取込み活性も消失した。宮城県鹿島台の田畑輪換圃場の土壌および根粒(1000個)から、N_2OおよびN_2気相下で集積培養を行ったところ、表面殺菌した根粒を接種源としたN_2O気相下処理において、集積培養回数が増すにしたがって増殖速度が早くなり、N_2O還元酵素活性が高いと推定される根粒菌群を得ることができた。本年度は上記のようなダイズ根粒菌の脱窒の基本的な特徴の解析や分離を行い、発現解析やゲノム情報解析は予備的な検討のみを行った。本研究は、申請者らが蓄積してきたダイズ根粒菌の遺伝生態の知見、近年急速に発展してきた脱窒の分子生物学、微生物ゲノム科学の成果を駆使して、共生細菌の特性を生かしたN_2O抑止型脱窒生態系構築の学術的な基盤を明らかにするものである。平成15年度の研究成果は以下の通りである。前年度に行ったBradyrhizobium属根粒菌の培養菌体に^<15>N標識硝酸投与すると脱窒の最終産物である^<15>N-N_2が放出され、それをTCDガスクロマトグラフィーによる定量が可能である研究成果(^<15>N/TCD法)を論文投稿したしたとろ、審査員から画期的な方法であるので十分な証拠の提示が求められた。そこで、ヘリウムキャリヤーガスによる分析を行うと同時に、祥雲らのフザリウムからの共脱窒を利用して^<28>N(^<15>N^<14>N)ガスを作製し、^<15>Nの熱伝導度の相違により定量できることを明らかにし、Appl.Environ.Microbiol.に受理された。^<15>N/TCD法により複数の圃場分離株の脱窒能を検討したところ、完全脱窒能を保持しているBradyrhizobium japonicumが優先している圃場と、nos遺伝子が欠損しN_2Oを発生するB.japonicumが優先している圃場のあることが明かとなった。2002年に全ゲノム塩基配列が解読されたB.japonicum USDA110株のnosZ欠損変異株を作製し、形成された根粒のN_2O取込み能を検討した。親株のUSDA110株形成根粒はN2_O取込みを示したが、nosZ欠損変異株がN_2O取込みが観察されなかった。この結果は、B.japonicum根粒菌は、単生状態だけでなく、共生状態においても脱窒系が誘導され、根粒の周りのN_2Oガスの還元を行う除去能力があることを示しており、根粒菌が土壌系からのN_2Oガス除去に予想以上に重要な役割を果たしている可能性のあることが判明した。本研究は、ダイズ根粒菌の遺伝生態の知見、脱窒の分子生物学、ゲノム科学の成果を駆使して、共生細菌の特性を生かしたN_2O抑止型脱窒生態系構築の学術的な基盤を明らかにするものである。平成16年度の研究成果は以下の通りである。N_2OR活性があるB.japonicum USDA110は、嫌気条件下でN_2Oを取込んだが、nosZを破壊したUSDA110ΔnosZではN_2Oを取込まなかった。nos遺伝子群を含むコスミドをUSDA110ΔnosZに導入したところ、N_2OR活性を示し、N_2OR活性はnos遺伝子群に依存していることが明らかとなった。そこで、nos遺伝子群をN_2OR活性のないまたは弱い野生株に導入すると、N_2OR活性の付与および強化が観察された。B.japonicum USDA110およびUSDA110ΔnosZを接種したダイズ根粒のN_2OR活性を^<15>N_2Oガスを用いて検討したところ、nosZ遺伝子に依存して根粒は^<15>N_2Oを取込みその98%以上を^<15>N_2として放出していることが明かとなった。
液晶高分子の分子配向を活用する高分子/無機機能性複合体の構築

歯や骨などの生体内部で作り出される有機/無機複合体は温和な条件で形成する精緻な構造を有する環境適応材料と考えられる。これまでにこのバイオミネラルの形成過程に倣い、高分子の相互作用を利用して人工の有機/無機複合体の構築を行ってきた。本研究では液晶性を示す有機化合物をテンプレートに用いて、無機微粒子の結晶成長を行う事により、その配向制御を試みた。炭酸ストロンチウムはその強い負の複屈折率を有することから、光学材料の添加剤に利用されている。平成21年度は液晶性有機高分子をテンプレートに用いて炭酸ストロンチウムのナノ結晶を温和な条件下において結晶化させ、巨視的に配列した有機/無機複合体を作製することに成功した。結晶成長溶液におけるストロンチウム濃度の違いにより、得られる結晶の配向やモルホロジーが変化した。これらの薄膜は、巨視的に配向を揃えており、偏光顕微鏡観察において、ステージの回転に伴い明暗を繰り返した。テンプレートとなる液晶キチンマトリクスのキチン繊維の表面官能基の配列が薄膜結晶の成長に影響を及ぼした。透過型電子顕微鏡による電子線回折測定は、炭酸ストロンチウム結晶の(001)面、または、(110)面がキチンマトリクスの表面と相互作用していることを示した。このような配向制御の知見を生かして、層状水酸化コバルト/イオン液体複合体の構築や有機高分子マトリクスの熱架橋による炭酸カルシウム薄膜の3次元凹凸構造の形成制御を行った。本年度は、自己組織的な形成過程による人口の有機/無機複合材料の開発において、テンプレートとなる有機高分子の設計・合成を行った。天然の有機/無機複合体であるバイオミネラルは、均一な配向構造を有する有機/無機複合材料である。生体は自己組織化した生体高分子をテンプレートに使用し、無機結晶の結晶成長を制御する。温和な条件の下、精緻な構造を持った生体高分子集合体の階層構造が構造を保持しながら無機結晶で固定化されるため、複合体は精緻な階層構造を有する。これらバイオミネラルの形成過程・形成機構にヒントを得て、人口有機/無機複合体を作製するため、天然高分子の配向制御を行なった。これまでに報告した液晶性のキチン誘導隊から作製した配向キチンマトリクスと、本年度新たに液晶性キチン誘導体の加水分解条件を変えて作製した配向キトサンマトリクスを作製した。配向キトサンマトリクスはキチンと同様に構造を保持した自立性フィルムとなった。得られたマトリクスの結晶成長に及ぼす影響を調べるために、結晶成長制御分子存在下、炭酸カルシウムの結晶成長実験を行った。配向キチンマトリクス上ではマトリクス内部にロッド状炭酸カルシウム結晶が結晶方位を揃えて結晶成長したのに対し、液晶キトサンを用いると炭酸力カルシウムだけではなく、その他のカルシウム塩にもテンプレート高分子として、有用であることが分かった。以上、本年度は配向キトサンフィルムの作製を行い、カルシウム塩の結晶成長マトリクスとしての効果を調べた。得られた配向キトサンは炭酸カルシウムだけではなくその他のカルシウム塩の結晶成長にも良好な性能を示した。