hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ソーシャルストレスによる遺伝子発現異常の解析(乳仔期ストレス有無の影響)

現代社会において問題視されている社会的ストレス、特に"いじめ"を想定したストレス実験系を構築した。それが与える影響さらには予防・治療法を解明していくことを目的とした。本ストレス負荷により海馬脳神経栄養因子(BDNF)とグルココルチコイドレセプター(GR)関連遺伝子の発現上昇と恐怖記憶の獲得(不安様症状)が起こることを突き止めた。本ストレス負荷によるBDNFmRNA発現上昇を伴った不安は柴胡加竜骨牡蠣湯で改善できる可能性を示した。乳児期母子分離ストレスモデル系の確立母子分離ストレスのみでは子の行動異常を発現させるためには不安定であることが判明し、その原因が母マウス側にあることを突き止めた。そこで母マウスに一定のストレスを与えるため母マウスに出産後から1日3時間拘束ストレスを負荷した。その結果母マウスには行動学上あるいは分子生物学上ほとんど異常は認められないにもかかわらず、子の成長傷害が惹起されることが明らかとなった。そしてその子が成長するにつれ多動を示す場合もあることが明らかとなった。この成長障害は母子分離ストレスだけでは引き起こされることはなく、また子の栄養状態には異常は認められなかった。従って、この成長障害それに続く行動異常は母マウスが子育て中に受けたストレスによることが明白となった。母子分離ストレスではこの成長障害までは惹起されないが、一定以上のストレスが母マウスに加わることで行動学的に異常に加え成長障害まで起こすという極めて重要に事実を明確にすることができた。ソーシャルストレスモデル系の確立ソーシャルストレスの条件は前回の報告書であきらかにしたので割愛するが、長期のソーシャルストレス(1日1時間4週間)を負荷することで、マウス海馬でのBDNF発現が増加することを突き止めた。そしてその関連遺伝子(TrkB,CREB等)の発現増加も確認された。また、行動学的には恐怖条件付試験(CFC)で著明な無動時間の延長が認められた。このことは過度のソーシャルストレスはうつ症状を惹起する前に恐怖記憶を固定するためにBDNFが増加し、PTSD様の症状を引き起こすことが明らかとなった。このモデルは条件から所謂「いじめ」を受けたときの脳の異常を検討するためにも有益なモデル実験系が出来上がったものと考えられる。1、慢性ソーシャルストレス負荷における行動学的分子生物学的異常の解析ソーシャルストレスを長期間(4週間)負荷することによりうつ症状のみならず恐怖条件付け試験によって恐怖不安が増大することを明らかにした。ソーシャルストレスは暴力と精神的ストレスの複合したストレスで現代のあたかも「いじめ」を想起させる。うつ様症状および恐怖不安の増大は、ソーシャルストレス負荷2周目より認められ、4週では明らかな増強が認められた。それに先立ち(1週目より)海馬でのBDNFmRNAおよびその関連遺伝子の発現増加が観察された。BDNFは神経の栄養因子でありほとんどのストレス負荷で発現の減少が起こることが知られている。抗うつ剤はBDNFの発現を増加させることでうつ様症状を改善させることが報告されている。したがって、BDNFが発症にかかわるストレス疾患(恐怖不安等)が存在するとすれば、抗うつ剤で改善されない可能性を示唆するものである。少なくとも今回我々が明らかにしたソーシャルストレス負荷モデルでは抗うつ剤の効き目が悪い可能性がある。そこで今年度は抗うつ剤による効果も観察することとした。ソーシャルストレスは4週間付加し、その間SSRIと漢方薬の柴胡加竜骨牡蠣湯をそれぞれ別々の動物に投与して効果を検討した。その結果、うつ様症状に関してはSSRIで改善傾向、漢方薬で有意な改善作用が認められた。しかし、ソーシャルストレスで増大する恐怖不安症状に関しては、SSRIではほとんど抑制作用を示さず、漢方薬投与で有意な改善作用が見られた。このときの海馬でのBDNFmRNA発現を見てみると、漢方薬投与でのみ増加した海馬BDNFmRNA発現が正常レベルまで改善していた。現段階ではBDNFmRNA発現を抑制したために恐怖不安を改善したのかは完全には明らかではないが検討の余地を十分残す結果であった。恐怖を記憶として保持するために不安が増大する場合には抗うつ薬が有効でない場合もあるのかもしれない。この点を今後明らかにしていくことが重要である。
ショウジョウバエを主とした嗅覚レセプター遺伝子の分子進化遺伝学的研究

嗅覚レセプター遺伝子の進化学的特徴を明らかにするために、キイロショウジョウバエの5つの嗅覚レセプター遺伝子(2F.1,33B.1,33B.2,33B.3と46F.2)の相同遺伝子の塩基配列をキイロショウジョウバエ2系統と近縁4種(オナジショウジョウバエ、セイシェルショウジョウバエ、モーリシャスショウジョウバエ、ヤクバショウジョウバエ)から決定し、比較した。種内種間変異は分子進化の中立説に合った特徴を示すことが明らかになった。系統学的解析により、それぞれの嗅覚レセプター遺伝子はキイロショウジョウバエとヤクバショウジョウバ工の種分(約1000万年前)よりはるかに前に分岐していることを示した。遺伝子間では膜貫通領域が比較的保存されているが、第3膜貫通領域に関しては相同遺伝子間では良く保存されているが、異なる遺伝子間ではアミノ酸の性質を変える置換が最も多く見られた。このような変異の分布は、昨年我々が調べたメダカの嗅覚レセプター遺伝子とは大きく異なるものであった。このことは脊椎動物と無脊椎動物の嗅覚レセプター遺伝子群は異なる進化過程を経て同じ機能を獲得した遺伝子であることを示唆していると考えられる。以上の内容は日本遺伝学会大会および日本分子生物学会大会で発表した。1.キイロショウジョウバエの触覚第3節からのcDNAライブラリーの作成キイロショウジョウバエから嗅覚受容体遺伝子をクローニングすることを目的として蛹期初期、中期、後期の触覚第3節からcDNAライブラリーの作成を試みた。各々約100個の触覚から得られたcDNAライブラリーから胴体部のcDNAライブラリーを差し引いたcDNAライブラリーを作成し、アンテナ特異的な発現をするクローンの塩基配列の決定を進めている。その経過について日本遺伝子学会大会で発表した。2.メダカ嗅覚受容体遺伝子群の種内変異に関する研究日本メダカ自然集団における嗅覚受容体遺伝子群の種内変異の特徴を明らかにすることを目的として、北日本、南日本、西韓国・中国、東韓国4地域集団の日本メダカ1匹ずつからそれぞれ4つの嗅覚受容体遺伝子のDNA塩基配列を決定した。系統学的な解析からそれぞれの遺伝子は日本メダカ集団の分岐以前に分岐したこと、また種内の変異のあり方は特にに分子進化の中立説から逸脱していないことが明らかになった。これらの成果は日本遺伝子学会大会と日本分子生物学会大会で発表した。
枯草菌のカタボライト抑制の分子機作の解明

枯草菌はグラム陽性菌の中で最も研究が盛んな原核生物であるが、この菌のカタボライト抑制は分解系の酵素誘導や細胞分化のモデルである胞子形成の制御に重要な役割を演じている。このカタボライト抑制の制御系は大腸菌で明らかにされたcAMPの関与する正の制御系では説明できない未知の制御系であると考えられている。枯草菌の分解系オペロンの中で最も研究の進んだグルコン酸オペロンのカタボライト抑制の制御機構を分子レベルで解析することによりその制御機構の解明を目指す。1.グルコン酸オペロンのカタボライト抑制に関与するcis配列の解析グルコン酸オペロンのカタボライト抑制に関与するcis配列はプロモーターの近傍と下流の2箇所に存在する。そこでプロモーターの近傍と下流のcis配列による抑制系がそれぞれ独立に作動していることを照明するために近傍と下流に存在するcis配列内で共通配列から特に保存されていると思われる塩基に変異を導入し、カタボライト抑制の影響を解析した。その結果、プロモーターの近傍と下流のcis配列による抑制系がそれぞれ独立に作動していることが明らかになった。2.グルコン酸オペロンのカタボライト抑制の転写調節機構の解析申請者はカタボライト抑制下でプロモーターの下流にあるcis配列を含む領域で転写量の減少を観察している。このことから下流にあるcis配列によるカタボライト抑制の制御系が転写伸長を妨害する機構(転写のロードブロック機構)であると考え、この仮説を立証するためにノーザンブロット方によりカタボライト抑制下で(in vivo)転写伸長がブロックされた転写産物の同定を試みた。その結果、プロモーターの下流にあるcis配列付近で転写伸長が妨害された転写産物を同定することができた。しかし、この転写伸長妨害をin vitroで再現するに至らなかった。
計算論的立場からの大脳基底核の機能の解明

本研究「計算論的立場からの大脳基底核の機能の解明」の目標として三つの目標、1)システムレベル、2)ニューロンレベル、3)理論的基盤の確立をかかげた。1)については、昨年度に既にいくつかの論文として発表できていたが、最も主要な論文が現在印刷中となっている。ごく簡潔にその成果を述べるならば、大脳基底核の異なるループが、異なる座標系(視覚座標系及び運動座標系)の特長を生かしながら協調して、逐次的運動系列の学習・制御に貢献するという仮説の提案である。そして、その仮説を、実験的研究の結果と、理論的研究のシミュレーション結果を比較により、実証しつつ具体的に示したことにある。2)については、大脳基底核における尾状核での実験結果の解析を自ら行った。更に、それに基づいて、報酬信号に基づく自己組織化学習のモデルのを開発した。このモデルが、実験結果を良く予測することを示した。実験結果の解析については学会発表を終え、論文準備中である。また、モデルの仕事については、既に論文の投稿をすませている。3)では、神経集団による外部刺激の符号化という観点から研究を進めた。ここでは、フィシャー情報量という統計量に基づき、神経細胞の平均発火頻度の集合から外部刺激を復元する際に、どれ位正確に復元できるかということについて理論的解析を行なった。これは理論系の学会誌としては最も良いとされるNeural Computationに既に2本の論文が印刷中となっている。本研究「計算論的立場からの大脳基底核の機能の解明」の、本年度の目標として三つの日標、1)システムレベル、2)ニューロンレベル、3)理論的基盤の確立をかかげた。1)については、いくつかの研究発表論文としてその成果を世に問うことができた。なお、まだ未受理の論文があるので、これを来年度で終らせたい。2)では、大脳基底核における尾状核での実験結果に基づき、報酬信号に基づく自己組織化学習理論の開発を行ない、さらに、その理論的結果が実験的結果を良く予測することを示せた。現在論文準備中である。その一部は、すでに発表論文となっている。ここでは、フィシャー情報量という統計的な量に基づき、神経細胞の平均発火頻度の集合から外部刺激を復元する際に、どれ位正確に復元できるかということについて理論的解析を行なった。
動物における順位制の新しい解析法

動物の群れが強弱に基づいていくつのサブグループに分かれてサブグループ内やサブグループ間ではどのような構造をとっているかを分析するため、対比較の線形モデルを使った尤度比検定とそのプログラムを開発した。この方法は強弱を定量的に表現できる点で優れている。だが、この方法が有効に機能するためには、(1)個体の各ペア(ダイアドと呼ばれる)について相当数の順位行動の観察数があること、(2)一度も負けない個体や一度も勝たない個体(あるいは他のサブグループの個体の間とでは一度も負けない個体や一度も勝たない個体)が存在しないことの2条件が必要である。(1)についてはパラメトリック・ブートストラップ法の適用で解決できたが、(2)については対比較の線形モデルと尤度の枠組みそのものがかかえる問題であることがわかった。そこで、一般的なランダマイゼーション検定を考察した。個体やサブグループの強弱について仮説がはっきりしているときには、先の(1)および(2)の条件下でもここで考えた一般的なランダマイゼーション検定が有効であることがシミュレーションで支持された。さらに、強弱を間隔尺度で表現することをやめ順序尺度で表すことにしてブートストラップ法を適用し群れの順位制の構造を解析する方法を考案した。動物の群れの観察では順位制の観察データ以外には順位制の構造についての仮説がないと状況がよくあるが、このブートストラップ法はそういった場合にとくに適していた。
二重管式係留システムで係留された没水水平版の波浪制御効果に関する研究

まず、ポテンシャル理論に基づく理論式の展開および数値計算プログラムの作成をおこない、ついで、二次元造波水槽を用いて微小振幅波による実験をおこなって理論解を検証した。得られた結果の概略は以下のようである。(1)比較的波長が長く、通過率が極小値を取る波長近傍までは理論解析によって、波の遮断効果(反射率・通過率)を実用上十分な精度で推定する事が出来るが、通過率が極小となる波長よりも入射波長が小さくなると理論値と実験値には大きな差異が生じる。(2)この、両者の差異が大きくなる波長範囲では2倍および3倍の周波数成分波が励起され、線形理論に基づく解析では現象を十分には表せない。(3)しかし、水平版の動揺には2倍や3倍の高次の周波数成分はほとんど生じない。(4)鉛直動揺の平均位置は静止時から上の方に移動し、その大きさは入射波の周期によって変化する。いくつかの条件について行った理論計算より次のことが明らかになった。(1)二重管係留システムは水平版の鉛直動揺を許容するが、固定された没水水平版の場合に見られるように特定の波長の入射波を完全に遮断する機能を有する。(2)水平版に作用する鉛直波力は固定した場合の波力と較べると大きく減少する。(3)鉛直動揺には、浮遊構造物に見られるような、特定の周期の波に対して共振現象を生じる事はない。ついで、水槽実験において、波の有限振幅の影響(波の非線形性)を調べた結果、以下のことがわかった。(1)入射波の周期が小さい場合には、通過率は波形勾配が大きくなるとともに増大するが、通過率が極小となる周期を境として、逆に減少するようになる。(2)水平版の鉛直動揺の無次元振幅は、反射率や通過率ほどには波形勾配によって変化しない。(3)入射波の周期によらず、動揺の平均位置は、波形勾配が大きくなるにつれて、いったん増大しその後は減少する特性を示す。
塑性変形からの断層の自発的不安定化に関する実験的研究

地下深部,高温・高圧の環境下,比較的低速度の変形を受けている断層では,ある程度の幅を伴った剪断帯に,流動変形メカニズムによる安定な変形(塑性変形)が進行する.これらの塑性変形は,変形速度の増加に伴い変形に必要な強度も増すため,断層の加速を,つまり地震の発生を抑制する.では,これらのメカニズムが卓越している場所は永久に地震を起こさないでいられるだろうか?この問いに答えるため,塑性変形と摩擦滑りの両方のメカニズムを再現できるアナログ物質(岩塩と白雲母の混合物質)を用い,変形組織の変遷と関連させ,剪断応力制御様式による自発的な加速が起きる条件を明らかにする.地下深部,高温・高圧の環境下,比較的低速度の変形を受けている断層では,ある程度の幅を伴った剪断帯に,流動変形メカニズムによる安定な変形(塑性変形)が進行する.これらの塑性変形は,変形速度の増加に伴い変形に必要な強度も増すため,断層の加速を,つまり地震の発生を抑制する.では,これらのメカニズムが卓越している場所は永久に地震を起こさないでいられるだろうか?この問いに答えるため,塑性変形と摩擦滑りの両方のメカニズムを再現できるアナログ物質(岩塩と白雲母の混合物質)を用い,変形組織の変遷と関連させ,剪断応力制御様式による自発的な加速が起きる条件を明らかにする.
IV型コラーゲンに対する新しい単クローン抗体の作成と肝疾患診断治療への臨床応用

IV型コラーゲンに対する新らしい2つのモノクロナール抗体の作製に成功した。これらを用いた血中IV型コラーゲン測定系IV-67法とIV-238法をELA法により確立した。健常者血清の測定より正常値をIV-67法では8.2ng/ml以下、IV-238法では91.6ng/ml以下と設定した。慢性肝疾患133例について測定するとIV-67法は慢性肝炎の87.8%,肝硬変の97.9%で高値を呈し、IV-238法ではそれぞれ62.2%, 89.4%で異常値を呈した。慢性肝炎から肝硬変へ病態が進展すると各々の測定値は有意に上昇した。組織学的な線維化の程度とIV-67法, IV-238法の測定値はいずれも正の相関を示し、門脈域や小葉内の炎症・壊死の程度には影響されなかった。以上から、IV-67法, IV-238法ともすぐれた肝線維化マーカーであり、従来法に比べより少量で短時間に大量の検体の測定が可能であり、広い臨床応用が期待できる。
パーキンソン病における血液脳関門を介した臓器連環のトランスオミクス解析

本研究では、超高齢化社会において問題となっている慢性炎症性神経変性疾患に着目し、特に根治療法が存在しないパーキンソン病(PD)のバイオマーカーを同定する。病態において要となるメカニズムをトランスオミクス解析により臓器連環の観点から解明する。特に血管内皮細胞と白血球の相互作用に影響を与えるPDバイオマーカーを同定後、治療用抗体の分子標的を同定する。申請者は機能性抗体の作成を得意としており、分子標的に対するPD疾患修飾治療(disease modifying therapy)抗体の創生を目指している。順天堂神経学グループでは、測定原理の異なる複数の質量分析計により代謝産物を包括的に同定するメタボローム解析を施行し、トリプトファンやカフェイン代謝産物(T. Hatano et al., 2015)、本年度の成果として脂肪酸代謝産物(S. Saiki et al.,Sci. Report)を主なPDバイオマーカーとして見出した。申請者は、炎症タンパク質などの分泌因子群を解析する目的で、パイロットスタディとして3種の神経変性疾患および健常人由来の末梢血液の炎症因子に関するSecretome解析を行っており、クラスター解析の結果、PD特異的な因子を明らかにした。複数コホートの結果を踏まえて、更なる解析が必要である(未発表)。過去の知見から、PDにおいて末梢血液内の白血球(単球やT細胞)数に変動がみられることが知られている。詳細は不明だが、血液脳関門(BBB)を越えて脳内に滲出し神経傷害を惹起すると考えられる。我々はPD病症初期にある患者の末梢血液に存在する白血球のトランスクリプトームCAGE解析(理研との共同研究)から、PD特異的な遺伝子の候補を明らかにした(未発表)。メタボローム解析については、PD病態初期に特徴的な発現変動を示す脂質代謝物(アシルカルニチン)群を同定することに成功し、論文発表した(S. Saiki et al., Sci. Rep., 2017)。トランスクリプトーム解析についてはPD bloodからのCAGE解析を行った。miRを含むRNAについて抽出を行い、配列決定により得られたデータについて、3つの解析アルゴリズムで解析した。その結果、PARK2患者と健常者のトランスクリプトームについてcoding-RNAまたはnon-coding RNAに発現の差異を認める結果を得られた。準備状況の進捗により、今後PD患者由来iPSから樹立した神経幹細胞ないし神経細胞のトランスクリプトームについても解析を行う予定である。血液系、神経系のトランスクリプトーム解析により、より実態が明らかにできると考えている。またマウス脳血管内皮細胞bEnd.3を用いての解析にはなるが、TEER測定、および損傷治癒と管腔形成をライブイメージングにより経時的に追跡可能となった。不死化ヒト脳血管内皮細胞HBMECを用いた解析を進行中である。バイオマーカー候補の因子について、これらの機能に与える影響を定量的に解析する準備が整ったと考えている。データベースの拡充と維持ならびにメタボローム解析については、本研究室の斉木らが主体になって病態マーカー代謝物の解析を進めている。本研究では30年度には、(1) PD transcriptome解析:血液サンプルのトランスクリプトーム解析について得られたデータをもとに共同研究差らが学会発表を済ませており、現在は投稿準備中である。血液に加えて、CAGE解析が有効と考えられたため新たにPARK2-PD患者由来のトランスクリプトーム解析についても行った。既にiPS、NPC(神経前駆細胞)、ドーパミン神経をサンプルとして同様の技術およびアルゴリズムにより候補遺伝子リストを得ているので、これらについてqPCRなどによる検証を進める。検証を行い、データをまとめて投稿予定とする。(2) PD患者の血液に含まれる分泌因子を高感度に測定する目的で、TNFaやIL1bなどのサイトカインレポーター細胞を入手して測定系を確立したので、これを活用する。さらにNFkBを介する炎症刺激全般を分泌型アルカリフォスファターゼまたはルシフェラーゼで定量することのできるTHP1単球由来細胞株を用いて、PD血液の状態を把握するとともにTHP1細胞機能に影響をあたえるか検討する。また、脳血管内皮細胞株HBMECを用いて、THP1とHBMECの接着や浸潤が亢進するか、検討する。

詳細は不明だが、血液脳関門(BBB)を越えて脳内に滲出し神経傷害を惹起すると考えられる。我々はPD病症初期にある患者の末梢血液に存在する白血球のトランスクリプトームCAGE解析(理研との共同研究)から、PD特異的な遺伝子の候補を明らかにした(未発表)。メタボローム解析については、PD病態初期に特徴的な発現変動を示す脂質代謝物(アシルカルニチン)群を同定することに成功し、論文発表した(S. Saiki et al., Sci. Rep., 2017)。トランスクリプトーム解析についてはPD bloodからのCAGE解析を行った。miRを含むRNAについて抽出を行い、配列決定により得られたデータについて、3つの解析アルゴリズムで解析した。その結果、PARK2患者と健常者のトランスクリプトームについてcoding-RNAまたはnon-coding RNAに発現の差異を認める結果を得られた。準備状況の進捗により、今後PD患者由来iPSから樹立した神経幹細胞ないし神経細胞のトランスクリプトームについても解析を行う予定である。血液系、神経系のトランスクリプトーム解析により、より実態が明らかにできると考えている。またマウス脳血管内皮細胞bEnd.3を用いての解析にはなるが、TEER測定、および損傷治癒と管腔形成をライブイメージングにより経時的に追跡可能となった。不死化ヒト脳血管内皮細胞HBMECを用いた解析を進行中である。バイオマーカー候補の因子について、これらの機能に与える影響を定量的に解析する準備が整ったと考えている。データベースの拡充と維持ならびにメタボローム解析については、本研究室の斉木らが主体になって病態マーカー代謝物の解析を進めている。本研究では30年度には、(1) PD transcriptome解析:血液サンプルのトランスクリプトーム解析について得られたデータをもとに共同研究差らが学会発表を済ませており、現在は投稿準備中である。血液に加えて、CAGE解析が有効と考えられたため新たにPARK2-PD患者由来のトランスクリプトーム解析についても行った。既にiPS、NPC(神経前駆細胞)、ドーパミン神経をサンプルとして同様の技術およびアルゴリズムにより候補遺伝子リストを得ているので、これらについてqPCRなどによる検証を進める。検証を行い、データをまとめて投稿予定とする。(2) PD患者の血液に含まれる分泌因子を高感度に測定する目的で、TNFaやIL1bなどのサイトカインレポーター細胞を入手して測定系を確立したので、これを活用する。さらにNFkBを介する炎症刺激全般を分泌型アルカリフォスファターゼまたはルシフェラーゼで定量することのできるTHP1単球由来細胞株を用いて、PD血液の状態を把握するとともにTHP1細胞機能に影響をあたえるか検討する。
高濃度二酸化炭素条件下における日本の樹木に対する光化学オキシダントの影響

日本の代表的な森林構成樹種であるシラカンバ、ダケカンバ、アカマツ、スギに対する高濃度二酸化炭素(CO_2)とオゾン(O_3)の単独および複合影響を調べた。本研究においては、ガス処理区として、外気を活性炭フィルターに通して浄化した浄化大気区、浄化大気に外気と等しい濃度となるようにO_3を常時添加した大気濃度区、大気に外気の1.5倍濃度となるようにO_3を添加した高濃度O_3区、外気の1.5倍濃度となるようにCO_2を添加した高濃度CO_2区、外気の1.5倍濃度のO_3とCO_2を添加した高濃度O_3+CO_2区を設定した。これらの処理区において、二成長期にわたって4樹種の苗木を育成した。なお、CO_2無添加区と1.5倍のCO_2添加区における日中12時間の平均CO_2濃度は、それぞれ379ppmと544ppmであった。外気の1.5倍濃度のO_3処理は、シラカンバ、ダケカンバおよびアカマツの個体乾物成長を低下させた。これに対して、外気の1.5倍濃度のCO_2処理は、4樹種の個体乾物成長を促進した。なお、シラカンバでは、高濃度CO_2処理によって一時的に純光合成速度が促進されたが、しだいにシンク不足や葉の窒素濃度の低下が生じ、その促進効果は長期間にわたって持続しなかった。オゾンと高濃度CO_2の有意な交互効果はシラカンバにおいて発現し、高濃度CO_2条件下では個体乾物成長におけるO_3障害が緩和されることが明らかになった。この原因として、高濃度CO_2条件下においてはシラカンバの気孔開度が低下し、葉内へのオゾン吸収量が減少することが考えられた。本研究によって、オゾンと高濃度二酸化炭素の複合影響には樹種間差異があることが明らかになった。我が国の代表的な森林構成樹種に対する高濃度二酸化炭素(CO_2)とオゾン(O_3)の単独および複合影響を調べた。供試植物として、スギ、アカマツ、シラカンバ、ダケカンバの苗木を用いた。苗木は、黒ボク土を詰めた1/2000aワグネルポットに、ポットあたり1個体ずつ植え付けた。本研究では、CO_2、O_3ともに外気と等しい濃度または外気の1.5倍の濃度にし、両者を組み合わせて4つのガス処理区を設けた。ガス処理期間中におけるCO_2濃度の日中12時間平均値は、外気区では362ppmであり、1.5倍CO_2区では534ppmであった。また、O_3濃度の日中12時間平均値は、外気区では41ppbであり、1.5倍では61ppbであった。9月下旬において、1.5倍CO_2区で育成したシラカンバとダケカンバの葉色が薄くなった。また、9月上旬に、1.5倍O_3区で育成したシラカンバの葉にネクロシスや褐色斑などの可視障害が観察された。10月上旬には、1.5倍CO_2区で育成したスギの葉色が薄くなった。スギの樹高増加量は、高濃度CO_2処理によって有意に増加した。また、ダケカンバの落葉数は、高濃度CO_2処理によって有意に増加した。なお、シラカンバの樹高増加量はオゾン暴露によって有意に低下した。スギとダケカンバの個体乾物成長は高濃度CO_2処理によって増加する傾向を示したが、他の樹種ではこのような傾向は認められなかった。O_3による成長低下は、いずれの樹種においても認められなかった。

さらに、高濃度CO_2とO_3による有意な交互作用は、いずれの測定項目においても認められなかった。本研究の結果より、我が国の森林を構成する樹木に対する高濃度CO_2やO_3の影響には樹種間差異が存在するが、1年目においては樹木の成長や生理機能におけるO_3障害の程度にCO_2濃度は影響を及ぼさないことが明らかになった。日本の代表的な森林構成樹種であるシラカンバ、ダケカンバ、アカマツ、スギに対する高濃度二酸化炭素(CO_2)とオゾン(O_3)の単独および複合影響を調べた。本研究においては、ガス処理区として、外気を活性炭フィルターに通して浄化した浄化大気区、浄化大気に外気と等しい濃度となるようにO_3を常時添加した大気濃度区、大気に外気の1.5倍濃度となるようにO_3を添加した高濃度O_3区、外気の1.5倍濃度となるようにCO_2を添加した高濃度CO_2区、外気の1.5倍濃度のO_3とCO_2を添加した高濃度O_3+CO_2区を設定した。これらの処理区において、二成長期にわたって4樹種の苗木を育成した。なお、CO_2無添加区と1.5倍のCO_2添加区における日中12時間の平均CO_2濃度は、それぞれ379ppmと544ppmであった。外気の1.5倍濃度のO_3処理は、シラカンバ、ダケカンバおよびアカマツの個体乾物成長を低下させた。これに対して、外気の1.5倍濃度のCO_2処理は、4樹種の個体乾物成長を促進した。なお、シラカンバでは、高濃度CO_2処理によって一時的に純光合成速度が促進されたが、しだいにシンク不足や葉の窒素濃度の低下が生じ、その促進効果は長期間にわたって持続しなかった。オゾンと高濃度CO_2の有意な交互効果はシラカンバにおいて発現し、高濃度CO_2条件下では個体乾物成長におけるO_3障害が緩和されることが明らかになった。この原因として、高濃度CO_2条件下においてはシラカンバの気孔開度が低下し、葉内へのオゾン吸収量が減少することが考えられた。本研究によって、オゾンと高濃度二酸化炭素の複合影響には樹種間差異があることが明らかになった。
常温下熱機械変位方式高速高感度光パワー標準器の開発

バイメタル熱変位センサによる高速高感度な熱型光パワー標準器の実現可能性について検討した。数mm角に及ぶ大面積のバイメタルセンサの熱弾性特性を有限要素法数値計算で評価した結果、同サイズの従来型熱電モジュール方式光カロリメータと比べて、等価ノイズパワー、及び応答時定数が一桁以上小さくなる設計を見出した。試作したセンサの評価実験結果もそれを支持するものであった。また熱型光センサの光吸収部として、吸収層付マイクロキャビティ型光吸収体が極低反射率を示す起源を突き止め、新規光吸収体の開発も行った。これらの成果により、高スループットな分光絶対光パワー測定につながるものと期待できる。高速高感度MEMS型光パワーセンサの試作:初年度から検討していたMEMSセンサの最適化設計に基づき、機械変位検出方式熱型光パワー検出器の心臓部を試作した。具体的には、MEMSセンサの仕様として数mm角のSi-Alバイメタルシートを細い4本の梁(ビーム)で支える「竹とび型構造」を採用し、試作を進めた。試算の上では時定数1秒以下、等価ノイズパワー数十pW/√Hzの特性が得られる設計である。その後、完成したMEMSセンサの熱変位をレーザ変位計で計測する系を構築し、応答速度、応答感度など基本特性を評価した。その結果、MEMSセンサの熱変位の検出に成功し、時定数0.3秒という高速応答が実現できていることがわかったが、変位のパワー感度は設計値の10分の1程度であることがわかった。Al成膜の膜質が一因となっているものと考えられるが、それでもNEPは数百pW/√Hzが得られると見込まれ、従来方式の熱型光パワー検出器より一桁近い性能向上である。光吸収体の試作:初年度に数値シミュレーション等で得られた知見に基づき、NiPブラックと同様な吸収層つきマイクロピット構造を有した光吸収体を試作した。具体的にはイオントラックエッチング法を応用し、樹脂基板上に高エネルギーイオンビームを照射後、化学エッチングで現出したエッチピットの表面に炭素系光吸収体を堆積することで低反射光吸収体とした。試作した光吸収体はSEM観察により設計通りの表面構造が得られているかどうか確認したほか、標準反射板との比較により絶対反射率評価を行った。その結果は理論予想(コンマ数%)に対し、1%弱という結果であった。これはマイクロピットのアスペクト比不足が一因と考えられ、ピット構造を鋭くすることで0.1%級の極低反射率も不可能ではないと考えられる。得られた成果については、学会発表等を通じて公表した。1.熱型標準器の高速高感度化方式の評価と選定:熱型光パワー標準器の温度センサ部に採用する機械的変位検出方式について、有限要素法による数値解析などを元に応答感度、応答速度を評価し、その最適化設計の探索を行った。温度上昇に伴う機械的変位発生法としては、性能や製作・オペレーションの難易度も加味して、熱膨張率の異なる2種類の材料を貼り合わせたバイメタル方式を主に検討した。機械変位検出に特有のノイズや電力置換の等価性も含めて評価した結果、有感面積5mm角を有する並進変位のMEMS構造で、従来器よりも応答感度・応答速度とも1桁以上の性能向上が見込まれる体系を見出した。一方、微小変位の検出法として当初想定していた光てこ技術は、並進変位の検出には必ずしも適切ではないため、ファブリペロ干渉計方式の変位計測法を採用することとし、必要な測定系の整備に着手した。2.波長感度一様性の高い光吸収体の原理検討: NiPウルトラブラックの超低反射率および波長感度一様性の原理解明を目指し、これまでの文献で公表されている表面構造や光吸収層のサイズ、黒化層の組成の情報を元に、FDTD法による光の伝播のシミュレーションを行った。その結果、光吸収体表面のピット構造のサイズ、アスペクト比、吸収層厚、基板材料、光入射角が反射率に影響を与えることがわかり、実験的に得られた反射率データを説明できる構造の存在を明らかにした。また、可視から近赤外に渡っての波長感度一様性を保証するための評価法についても提案した。本内容は論文としてApplied Optics誌に投稿し、受理・掲載された。MEMS型センサの設計については、被測定レーザビームを漏れなく捉え切れるサイズでありながら、高速高感度化が達成できる構造を見出すことができたため、次年度中にもセンサ試作に着手できる下地が整った。また同MEMSセンサの変位検出方式の選定も完了して必要物品の調達・整備を進めており、次年度早々にも基礎実験を開始できる見込みである。光吸収体部分については、NiPブラックの極低反射率および波長感度一様性の原理を明らかにすることができた。

同タイプの光吸収体を採用することで、光カロリメータの波長感度一様性保証が達成できると考えられ、着実に前進できたと考えている。高速高感度熱型光パワー標準器の試作:初年度において検討したMEMSセンサの最適化設計に基づき、機械変位検出方式熱型光パワー検出器の心臓部を試作する。具体的にはまずMEMSセンサの仕様を確定して試作を進める。完成したMEMSセンサには熱リンク(熱伝導接着)に注意を払いながら補償用ヒータの実装を行い、熱変位計測系も組みつけて熱量計測の体系を構築する。この試作実機について応答感度、ノイズ特性、応答速度など基本特性を評価する。光吸収体の実装まで完了できていれば、電力置換熱量計測の等価性なども従来方式の国家標準器との比較を通じて評価する。光吸収体の試作と熱型標準器への実装:初年度に数値シミュレーション等で得られた知見に基づき、NiPブラックと同様の構造を有した光吸収体を試作する。試作した光吸収体はSEMによる構造観察を行なう他、国家標準トレーサブルな標準反射板との絶対反射率比較や斜入射系での反射率特性評価を行い、理論予想の検証を行なう。光吸収体はMEMS熱量センサに熱伝導接着もしくは直接黒化を施すことで実装し、熱的特性への影響なども確認・評価する。得られた成果については、学会発表等を通じて公表する。初年度はMEMSセンサの方式選定・設計まで順調に進んだ一方で試作の着手までは及ばなかったこと、及び微小変位検出方式については見直しが必要と判明し再検討が年度末近くまでかかった結果、測定系に必要な物品の納品が次年度早々にずれ込んだことなどから次年度使用額が発生したが、既に大半の物品は初年度中に発注手配済みである。また次年度は実際にMEMSセンサの試作を行う予定であり、評価の必要性も考えると比較的多くのリソースを割く必要があると考えられる。次年度使用額の一部はこの試作に加算充当することで研究計画を加速させることとする。
ホヤ芽体における個体性の確立機構

無性生殖においては,個体発生の出発点が多細胞で,これらの細胞の間に特に差異が存在しない場合がある.このような系を使うと,細胞集団がいかにしてオーガナイズされ,いかにして調和のとれた個体が形成されてくるか調べることができる.そこで,アラレボヤの芽茎芽出芽を利用して調べてみた.研究はストロン(芽茎)から個体が生じる過程の組織学的研究と,実験発生的研究とに大別され,後者はさらに4部に分かれる.第一部では,オーガニゼイションセンターの確立期を,ストロン結紮の開始時期や持続時間をいろいろ変えて調べた.第二部では,センターの形成部位とストロン本来の頂基性との間に関係があるか否かについてしらべた.第三部では,一つのストロンから生じる個体の数とオーガニゼイションセンター形成時の内部構造との関連を調べた.第四部では芽体のどのような部域に最も早く形態形成(消化管原基形成)が見られるかを調べた.組織学的研究の結果,切断後25-30時間で囲鰓腔上皮由来の内胞基部側に消化管原基が形成され,さらに5時間位経過すると咽頭原基ができ始めることが分かった.第一部の実験で,一つのストロンから2個体が生じるためには,結紮をある時期(切断後25時間)以前に始め,一定時間(約20時間)以上結紮を持続する必要があり,センター確立期はほぼ消化管原基出現期と一致することがわかった.第二部では,ストロン自体の極性により,内部の血球が頂部側に寄り,基部側にセンターが形成されると思われる結果が得られた.第三部では,結紮により内胞が2分した時に2個体が形成されるという仮説を支持する結果がえられた.第四部では,内胞上皮で消化管原基形成が起こる位置は切断刺激により決められていると考えられる結果が得られた.無性生殖においては,個体発生の出発点が多細胞で,これらの細胞の間に特に差異が存在しない場合がある.このような系を使うと,細胞集団がいかにしてオーガナイズされ,いかにして調和のとれた個体が形成されてくるか調べることができる.そこで,アラレボヤの芽茎芽出芽を利用して調べてみた.研究はストロン(芽茎)から個体が生じる過程の組織学的研究と,実験発生的研究とに大別され,後者はさらに4部に分かれる.第一部では,オーガニゼイションセンターの確立期を,ストロン結紮の開始時期や持続時間をいろいろ変えて調べた.第二部では,センターの形成部位とストロン本来の頂基性との間に関係があるか否かについてしらべた.第三部では,一つのストロンから生じる個体の数とオーガニゼイションセンター形成時の内部構造との関連を調べた.第四部では芽体のどのような部域に最も早く形態形成(消化管原基形成)が見られるかを調べた.組織学的研究の結果,切断後25-30時間で囲鰓腔上皮由来の内胞基部側に消化管原基が形成され,さらに5時間位経過すると咽頭原基ができ始めることが分かった.第一部の実験で,一つのストロンから2個体が生じるためには,結紮をある時期(切断後25時間)以前に始め,一定時間(約20時間)以上結紮を持続する必要があり,センター確立期はほぼ消化管原基出現期と一致することがわかった.第二部では,ストロン自体の極性により,内部の血球が頂部側に寄り,基部側にセンターが形成されると思われる結果が得られた.第三部では,結紮により内胞が2分した時に2個体が形成されるという仮説を支持する結果がえられた.第四部では,内胞上皮で消化管原基形成が起こる位置は切断刺激により決められていると考えられる結果が得られた.1.結紮実験アラレボヤのストロン(芽茎芽)を種々の時間帯に結紮又は解除することにより、Organizing centerの確立期を調べた。その結果、二つのセンターがつくられるためには、一定時間結紮し続ける必要があること,必要時間は、結紮開始が、切断後の15時間以後の場合、結紮開始が早いほど短くてよいことがわかった。このことは、センターの確立と、15時間目頃に始まり、30時間目前後で終了する"短小化"とが深いかゝわりあいを持っていることを示唆している。2.組織学的研究ストロンから成体が形成される過程を、末処理ストロンと結紮ストロンの双方で調べた。末処理ストロンでは26時間目前後に囲鰓腔上皮に肥厚が起こり、その部域はやがて消化管を形成する。30時間目前後に、消化管原基の対極に咽頭原基が形成され、45時間目前後で、囲鰓腔の鰓腔の分離が完了することがわかった。短小化期に結紮したものでは、内胞(囲鰓腔上皮の袋)は、しばらくの間、糸により中央部が著しく押しつけられているが、二つには分離していない。この時期に肥厚が起こっても、どちらか一方の袋だけ(つまり一か所だけ)で、双方の袋に肥厚が見られることはなかった。やがて、内胞が二分されると、それぞれの袋に肥厚が生じる。

結紮実験の結果とあわせ考えると、内胞が単一なら単一個体、二つなら二個体が生じ、囲鰓腔上皮が連絡していると、その一部に生じたセンターが、同一内胞上に第二にセンターが生じるのを抑制していると考えられる。
規則ー不規則転移過程における逆位相境界の挙動と役割

本研究では、逆位相境界は単に規則化過程の結果に現れる欠陥ではなく、転移過程自体に大きな影響を与えることを明らかにすることを目的とする。まず、ギンツブルグ・ランダウ展開式を発展させて、逆位相境界を含む系の状態に関する速度式を導出した。このときのエネルギーパラメーターの値ははCu_3Pt合金を想定して決定した。これを種々の条件の下で計算し、逆位相境界構造変化のシミュレーションを行った。その結果、次のような結果が得られた。(1)T≧T_C(規則化温度)では、逆位相境界に不規則領域が発生し、それが拡張することにより不規則化が進行する。(2)T≦T_Cの範囲で比較的高温域では、周期的逆位相境界表面に熱揺らぎのために凹凸ができ、そこから「くびれ」が生じ、ついには1対にヘアピンとなる、そのヘアピンが退行することによって逆位相境界が消滅していく。(3)低温域では、逆位相境界エネルギーが相対的に高くなるので、逆位相境界表面の凹凸は安定でなく平滑性を保つ。そのため、周期的逆位相境界構造(L1_<2-S>)は準安定化する。(4)化成不変(con-gruent)を仮定してもT<T_Cで、逆位相境界に不規則領域が発生する、すなわち「濡れ」が期待される。これは、他の研究者によるクラスター変分法による結果とよく一致する。これらの計算結果と対比させるために、Cu_3Pt合金を用いてX線回折実験と透過電子顕微鏡観察を行った。L1_<2-S>バリアントサイズを変えた試料をL1_2が安定な温度領域で焼鈍すると、バリアントサイズが小さい試料では逆位相境界はヘアピン機構によって消滅してL1_2相に転移する。大きい試料では周期的逆位相境界は残留し、L1_<2-S>は準安定化することが確かめられた。また、Fe-Si合金では、単一規則相領域においても、逆位相境界は「濡れ」現象を示すことを高分解能像観察から確認された。これらの結果は、逆位相境界が規則-不規則転移過程に大きな影響を与えていることを示している。本年度は主にFeーSi合金とCuーPt合金の試料について相転移に伴う逆位相境界付近の状態を電子顕微鏡により詳細に観察した。得られた結果を以下に示す。1.Feー14.6at%Si合金をB2均一規則状態にした後DO_3単相領域で焼鈍していくと、DO_3規則相特有のa/2〈110〉逆位相境界付近において不明瞭なコントラストをもつ領域が出現し、この領域が焼鈍時間の増加、すなわち規則化の進行とともに拡張されていくことが判明した。また、この不明瞭なコントラストを示す領域は逆位相境界が試料の厚さ方向に湾曲して生じたものではなく、逆位相境界にFe濃度の高いB2規則相が偏析したために現れることがわかった。このことは、Feー14.6 at%Si合金がDO_3化学量論組成より過剰のFe原子をもっているため、B2→DO_3相転移の進行に伴って生じた余剰のFe原子が逆位相境界に凝縮されることを示唆しており、逆位相境界が余剰な原子を引き取ることにより非化学量論性を有する規則合金の相転移が円滑に進行することが明きらかとなった。2.Cuー24.4at%Pt合金についてLl_

<2ーe>→Ll_2転移の初期段階を観察したところ、周期的逆位相境界の一部が揺らぎ、この部分で隣接する逆位相境界と接合してヘアピン形状となり、このヘアピンが後退することで周期的逆位相境界が消減することがわかった。次に、長周期構造(Ll_<2ーe>)相の状態を規則度波で表し、これに規則度の揺らぎに伴って生じる界面エネルギ-と熱揺動を加え、これを時間依存ギンツブルグ-ランダウ(TDGL)展開式により記述した自由エネルギ-の速度方程式をたてた。これを用いてLl_<2ーe>→Ll_2転移過程の計算機シミュレ-ションを行った結果、周期的逆位相境界近傍の規則度が局所的に変動して逆位相境界が湾曲し、この部分が隣接する境界と結合してヘアピン形状となり消滅していく過程が再現できた。本年度は昨年度にひきつづき、規則度を状態変数とする系についての速度式を逆位相境界構造に適用し、逆位相境界の形状変化の計算機シミュレーションを系統的に行った。ただし、実験結果と対比させるために、Cu_3Pt合金を想定してエネルギーパラメーターの値を定めた。その結果、つぎのような結論を得た。(1)組成不変(congruent)規則化を仮定しても、規則化温度以下において逆位相境界が一定の幅を持つ、すなわち不規則領域による「濡れ」の現象が期待される。(2)規則化温度以上においては、逆位相境界の幅が時間とともに増大することにより不規則化は進行することが予測される。(3)平滑な面からなる逆位相境界は、比較的高温域では熱揺らぎのために表面に凹凸ができ、そこから「くびれ」を生じ、ついにはそれが1対のヘアピンとなって消滅に向かう。低温域では逆位相境界エネルギーが相対的に高くなるので、境界表面に凹凸ができにくくなり、逆位相境界は停留することになる。これは長周期逆位相構造(L1_<2-s>)は通常の規則構造のL1_2が安定な低温度域でも準安定化することを示唆している。これらの内、(1)については他の研究者が行ったクラスター変分法による計算結果と定性的ではあるが、良い一致を示している。また、今回得られたシミュレーションの結果を確かめるためにCu_3Pt合金を用いてX線回析実験および透過電子顕微鏡観察を行った。L1_<2-s>バリアントサイズを変えた試料をL1_2安定領域で焼鈍すると、バリアントサイズが小さい試料では逆位相境界が消滅してL1_2に転移するが、大きい試料ではL1_<2-s>のまま在留した。バリアントサイズが小さい試料では、逆位相境界は、バリアント境界のみならずバリアント中に多く残留する熱的逆位相境界を介して消滅し始めることが認められた。これらの結果は、逆位相境界が規則-不規則転移過程に大きな影響を与えていることを示している。
唾液腺におけるcGIPDEのクローニング

cGMP-inhibited cyclicnucleotide phosphodiesterase(cGIPDE)は,細胞内のcAMP濃度を調節することにより,心筋の収縮や脂肪細胞の脂肪代謝などに関係しているが,唾液腺のcGIPDEについての研究はほとんど行われていない。これまでにわれわれはin situ hybridization法によりラット唾液腺でcGIPDEが大量に発現していることを見いだし,また,唾液腺由来細胞と唾液腺にcGIPDE活性を認めた。以上のことより唾液腺においてcGIPDEは非常に重要な役割を有する可能性が示唆されたため,ラット唾液腺のcGIPDEのクローニング計画した。ラット顎下腺よりtotalRNAを調整し,逆転写酵素にてcDNAを合成後,additional regionを含むcatalytic domainをprimerとしてPCRを行い,予想どうりの大きさのバンドを得た。PCR産物のシークエンスよりcGIPDEであることを確認した。これをcDNAライブラリーのスクリーニングのプローブとして使用した。バキュロウイルスに発現させるために,これまでにクローニングしたcGIPDEのcDNAを発現ベクターのpVL1393バキュロウイルストランスファーベクターに挿入し,バキュロウイルスと共にSf9昆虫細胞に感染させ,ウエスタンブロッティングとcGIPDE活性の測定などを行いcGIPDEの発現を確認した。また,研究内容を平成10年に愛媛県で開催された第52回日本口腔科学会総会にて発表した。今後は更に唾液腺でのcGIPDEの役割を検討するためにノックアウトマウス作成や唾液腺疾患でのcGIPDEの異常等の検討を予定している。cGMP-inhibitd cyclicnucleotide phosphodiesterase(cGIPDE)は、細胞内のcAMP濃度を調節することにより、心筋の収縮や脂肪細胞の脂肪代謝などに関係しているが、唾液腺のcGIPDEについての研究はほとんど行われていない。これまでにわれわれはinsitu hybridization法によりラット唾液腺でcGIPDEが大量に発現していることを見いだし、また、唾液腺由来細胞と唾液腺にcGIPDE活性を認めた。以上のことより唾液腺においてcGIPDEは非常に重要な役割がある可能性が示唆されたため、ラット唾液腺のcGIPDEのクローニング計画した。ラット顎下腺よりtotalRNAを調整し、逆転写酵素にてcDNAを合成後、additional regionを含むcatalytic domainをprimerとしてPCRを行い、予想どうりの約350bpのバンドを得た。PCR産物を精製後、スクリーニングのprobeとして使用する予定である。cDNAライブラリーの作成のためラット顎下腺のtotalRNAからmRNAを精製した。オリゴdTをプライマーとしてcDNA合成を行い、EcoRIアダプターの連結後、cDNAをベクターに挿入し、パッケージング反応後、力価測定を行い、cDNAライブラリーとして使用する。ラット唾液腺のcGIPDEをクローニング後、バキュロウイルスにて発現させるために、これまでにクローニングしたcGIPDEのcDNAを発現ベクターのpVL1393バキュロウイルストランスファーベクターに挿入し、バキュロウイルスと共にSf9昆虫細胞に感染させ、ウエスタンブロッティングとcGIPDE活性の測定などを行いcGIPDEの発現に使用できることを確認した。ラット唾液腺のcGIPDEをクローニング後、リコミナントプロテインを発現させこれまでの研究結果と詳細に比較検討する予定である。
ガン局所加温により抗腫瘍効果を発現する高分子ミセル型薬物キャリアの分子設計

α位にヒドロキシル基、ω位にジチオベンゾエート基をもつポリ(N-イソプロピルアクリルアミド共重合体を可逆的付加-開裂連鎖移動型(RAFT)ラジカル重合により合成した。この両末端ヘテロ官能基型の温度応答性高分子鎖のヒドロキシル基を開始点として生分解性のポリ(ε-カプロラクトン-D,L-ラクチド)を連結したブロックコポリマーを調製した。得られたブロックコポリマー末端を一級アミンで処理することで、チオール基を遊離させ、親水性のマレイミドあるいは蛍光基マレイミド誘導体と反応させた。これらの末端官能基型のブロックコポリマーを用いて、表面機能型の温度応答性高分子ミセルを作製した。蛍光基を表面にもつ高分子ミセルを用いて相転移温度を挟んだ異なる温度で細胞内への高分子ミセルの取り込み挙動の違いを検討したところ、相転移温度以下では、細胞内に高分子ミセル由来の蛍光がほとんど観察されなかったが、相転移温度以上では、細胞内に高分子ミセル由来の蛍光が観察された。低温側では、ミセル外殻が親水性であるために細胞表面との相互作用が低減されているが、高温側では、ミセル外殻が疎水性に変化することで細胞表面への吸着が促進し、細胞内への取り込みが増大したためであると考えられる。一方、疎水性抗癌剤のドキソルビシン(DOX)を内包した温度応答性高分子ミセルをC26担ガンマウスに尾静脈投与した後、収束型超音波照射装置を用いて固形腫瘍部位を局所加温した。その結果、コントロール(未処理)、DOX内包ミセル、超音波処理のみと比較して、DOX内包ミセルと超音波処理を併用することで固形ガンに対する効果的な抗腫瘍効果が観察された。相転移温度を境に内包薬物の放出を促進する温度応答性高分子ミセルを作製するために、種々の疎水性高分子鎖とポリ(N-イソプロピルアクリルアミド共重合体をもつ分子量制御されたブロックコポリマーを可逆的付加-開裂連鎖移動型(RAFT)ラジカル重合により合成した。RAFT重合により合成したポリマーは生長末端側にジチオエステル基をもち、加水分解により容易に片末端チオール基を与える。このチオール基にさまざまな官能基を導入することで、表面機能型の温度応答性高分子ミセルを作製した。興味深いことに、表面官能基の親疎水性とミセル外殻を構成する温度応答鎖の分子鎖長により、任意にミセルの相転移挙動を制御できることが示された。すなわち、表面にヒドロキシル基を有するミセルでは、外殻の分子鎖長に依存せずに40°C付近に相転移温度を示した。ところが、表面に疎水性のフェニル基を導入したミセルでは、ミセル外殻の分子鎖長が短いほど顕著に相転移温度が低温側にシフトすることが確認された。今後、表面に、pH変化や光により物性が親水性//疎水性と変化する官能基を導入することで、高機能型の薬物キャリアの構築が期待できる。一方、開始末端側にヒドロキシル基を導入した温度応答鎖をRAFT重合により合成し、生分解性のポリ(ピカプロラクトン-D,L-ラクチド)を連結したブロックコポリマーから温度応答性高分子ミセルを作製した。この高分子ミセルに疎水性抗癌剤のドキソルビシンを内包したものでは、相転移温度を境に高温側において薬物の放出促進が確認されている。現在、担ガンマウスを用いたin vivo実験の準備を進めている。