hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
双安定性金属錯体をもちいたプロトン－電子連動物性の探索

複数の安定状態を持つ双安定性金属錯体は、配位子の修飾や分子集合構造の制御によって、多彩な電子状態を精密に設計することができる。双安定性化合物としては、スピンクロスオーバー錯体、電荷移動共役スピン転移錯体、および原子価互変異性化合物などが例として挙げられる。これらの双安定性化合物は、熱・光・圧力などの外場に応答し、複数の安定な電子状態間を可逆に変換できることから、分子をもちいたナノサイズの新しいエレクトロニクス材料としての応用が期待されている。このような分子は記録材料や表示素子などの機能性分子としての応用が期待されているが、電場に対する応答性の検討や誘電性の観点から物性探索した研究はほとんどなく、精密な分子設計によって新しい物性変換を行うことは、分子性機能材料としての可能性を広げると考えられる。本研究では、プロトン応答性を双安定性金属錯体に導入し、電場による磁性変換や磁場による誘電性の制御を分子レベルでの精密設計によって達成することを目的として研究を進めた。具体的には水素結合可能な部位を導入した双安定性分子を合成し、効果的な分子間相互作用をもたせてネットワーク構造を構築し、各種物性と外場応答性を調べ、プロトンと電子が連動した新しい物性変換機構を探索することを目標として研究を進めた。熱や光による物性変換は数多く報告されているが、プロトンに起因した双安定性の発現や電場応答性の研究は皆無であり、本研究によって新たな分子素子開発への糸口が見つかると考えられる。これまでに異なるpKaの解離性プロトンを2つもつ非対称な平面性3座配位子をもちいて室温付近で急峻なスピンクロスオーバー現象をしめす鉄(II)単核錯体を合成し、単結晶X線構造解析、磁気測定およびメスバウアースペクトル測定などから電子状態を明らかにした。さらにこの錯体の合成時に適切な塩基を加えることで2プロトン脱離した中性の鉄(II)単核錯体を単離し、各種物性測定を行ったところ、S=0の低スピン状態が安定化されていることが明らかとなった。また、合成条件を工夫することで、プロトン化状態の異なる3種の鉄(III)単核錯体を合成し、S=1/2およびS=5/2のスピン状態をとり得ることを明らかにした。これらの結果はプロトン化状態の制御によって、鉄イオンの電子状態を変換でき、電子移動にも有用であることを示唆している。溶液および固体状態での酸・塩基応答性についても調べ、顕著な色調・磁性の変化が起こることを見出した。この単純な単核錯体はプロトン化状態と酸化状態が密接に関連しており、配位子場を反映したスピン状態を持つことから、単核錯体ユニットをもとにした様々な応答性材料やプロトンー電子連動材料の開発が期待されるため、現在プロトンドナー/アクセプターとの複合化や金属イオンの変換などを進めている。これまでの研究において、双安定性を示しプロトン化状態の異なる5種の鉄錯体の単離に成功し、構造・磁性・電子状態を明らかにした。今後は配位子の修飾を行い、分子間の相互作用の制御を行う。また、分子間を効果的に連結するために、類似したpKaをもつプロトンドナー/アクセプターを新規合成し、鉄錯体と混合して結晶化することでネットワーク化された集積体を構築する。有効な水素結合ネットワークが形成されていた場合は、温度可変誘電率の測定を行い、電場応答性があるかどうか調べる。また、電場印加状態で温度依存磁化率測定を行い、電場印加による鉄イオンのスピン状態の変化があるかどうか確かめる。ネットワーク構造が電場印加に対して有効ではない場合は、キラルな対イオンやキラルな溶媒を導入し、分子配列が異方的になるように制御する。電場応答性物性変換が観測された場合は、低温での光励起による誘電率変化を調べ、逆物性変換能の発現に関しても検討する。これまでの研究で、固体状態での酸塩基応答性があることが分かったため、開発した鉄錯体をユニットとするようなMOFの構築を行い、より堅固な骨格をもつ集積型錯体においてプロトンと電子が絡む物性を発現し、磁場・電場によるプロトン・電子の出し入れが可能な材料の構築を試みる。複数の安定状態を持つ双安定性金属錯体は配位子の修飾や分子集合構造の制御によって、多彩な電子状態を実現することができる。例えば、スピンクロスオーバー錯体、電荷移動共役スピン転移、および原子価互変異性化合物などが例として挙げられる。これらの双安定性金属錯体は、熱・光・圧力などの外場に応答し、複数の安定な電子状態間を可逆に変換できることから、分子をもちいたナノサイズの新しいエレクトロニクス材料としての応用が期待されている。本研究では、プロトン応答性を双安定性金属錯体に導入し、電場による磁性変換や磁場による誘電性の制御を分子レベルでの精密設計によって達成することを目的とする。水素結合可能な部位を導入した双安定性分子を合成し、効果的な分子間相互作用をもたせてネットワーク構造を構築し、各種物性と外場応答性を調べ、プロトンと電子が連動した新しい物性変換機構を探索することを目標として研究を進める。

熱や光による物性変換は数多く報告されているが、プロトンに起因した双安定性の発現や電場応答性の研究は皆無であり、本研究によって新たな分子素子開発への糸口が見つかると考えられる。これまでに非対称な平面性3座配位子をもちいて室温付近で急峻なスピンクロスオーバー現象をしめす鉄(II)単核錯体を合成し、単結晶X線構造解析、磁気測定およびメスバウアースペクトル測定などから電子状態を明らかにした。さらにこの錯体の合成時に適切な塩基を加えることで2プロトン脱離した中性錯体を単離し、各種物性測定を行ったところ、低スピン状態が安定化されていることが明らかとなった。また、合成条件を工夫することで、プロトン化状態の異なる3種の鉄(III)単核錯体を合成し、S=1/2およびS=5/2のスピン状態をとり得ることを明らかにした。これらの結果はプロトン化状態の制御によって、鉄イオンの電子状態を変換でき、電子移動にも有用であることを示唆している。これらの結果を踏まえ、分子間の相互作用を制御するために異なる置換基を持つ類似錯体の合成や、プロトンドナー/アクセプターをもちいたネットワーク化合物の構築に着手している。複数の安定状態を持つ双安定性金属錯体は、配位子の修飾や分子集合構造の制御によって、多彩な電子状態を精密に設計することができる。双安定性化合物としては、スピンクロスオーバー錯体、電荷移動共役スピン転移錯体、および原子価互変異性化合物などが例として挙げられる。これらの双安定性化合物は、熱・光・圧力などの外場に応答し、複数の安定な電子状態間を可逆に変換できることから、分子をもちいたナノサイズの新しいエレクトロニクス材料としての応用が期待されている。このような分子は記録材料や表示素子などの機能性分子としての応用が期待されているが、電場に対する応答性の検討や誘電性の観点から物性探索した研究はほとんどなく、精密な分子設計によって新しい物性変換を行うことは、分子性機能材料としての可能性を広げると考えられる。本研究では、プロトン応答性を双安定性金属錯体に導入し、電場による磁性変換や磁場による誘電性の制御を分子レベルでの精密設計によって達成することを目的として研究を進めた。具体的には水素結合可能な部位を導入した双安定性分子を合成し、効果的な分子間相互作用をもたせてネットワーク構造を構築し、各種物性と外場応答性を調べ、プロトンと電子が連動した新しい物性変換機構を探索することを目標として研究を進めた。これまでに異なるpKaの解離性プロトンを2つもつ非対称な平面性3座配位子をもちいて室温付近で急峻なスピンクロスオーバー現象をしめす鉄(II)単核錯体を合成し、単結晶X線構造解析、磁気測定およびメスバウアースペクトル測定などから電子状態を明らかにした。さらにこの錯体の合成時に適切な塩基を加えることで2プロトン脱離した中性の鉄(II)単核錯体を単離し、各種物性測定を行ったところ、S=0の低スピン状態が安定化されていることが明らかとなった。溶液および固体状態での酸・塩基応答性についても調べ、顕著な色調・磁性の変化が起こることを見出した。
造精機能障害の発生機序:精細管基底膜に存在する糖蛋白質の解析

精子形成が障害されているヒト精巣では精細管基底膜の特徴的な肥厚が見られる。我々は精子形成と基底膜の状態は深い因果関係にあり、精子形成過程が異常な時、肥厚した基底膜内層にPNA-lectinに結合する糖蛋白があることを示した。この糖蛋白はヒト特異的な造精機能障害のマーカーになると考えられ、また造精機能障害機構の解明に非常に重要であると思われる。初めに考案した糖蛋白同定のためのdifferencialscreeningsystemは、まず造精機能の程度が異なる精巣からサンプルを調整し、糖蛋白のスポットを2次元電気泳動により分離する。そしてlectin affinity blottingとwestern blottingでスポットを確定し、質量分析を行う方法である。その結果、候補の一つは分子量約43kDa,pI5-6のアルブミン様新規蛋白であると思われたが、他に多数候補糖蛋白が見られ、最終的に目的の糖蛋白同定には至らなかった。そこで新たな糖蛋白spot選択基準として、この糖蛋白に結合する物質を探索する中で、細胞生物学的な手法により、肥厚した基底膜にprogesteroneが吸着しやすいこと、さらにこの糖蛋白はprogesteroneと結合することを明らかにした。今後はこの基底膜の性質を利用して、肥厚した基底膜内層の新規糖蛋白を同定する予定である。また、細胞レベルでの糖蛋白発現機構を検討するため、ヒト精巣由来細胞株の樹立を試みた。まず、primary cultureの細胞集団から増殖能の良好な細胞集団を分離し、これらのサンプルに対し、EGFP遺伝子をマーカーとして遺伝子導入方法を検討した。その結果、非感染型のウイルスベクターを用いた方法が導入効率が良いことを明らかにした。今後、この方法を用いて遺伝子を導入し、ヒト精巣由来細胞株を樹立する予定である。精子形成が異常なヒト精巣では、精巣を構成する精細管において特徴的な基底膜の肥厚が見られる。昨年までに、精子形成と基底膜の状態は深い因果関係にあり、精子形成過程が異常な時、PNA-lectinに対して特異的な結合を示す糖タンパク質が、肥厚した基底膜inner layerに存在することを明らかにした。この糖タンパク質は、ヒトに特異的な造精機能障害を示すマーカーになることが考えられ、また、造精機能障害への関与を考える上で非常に重要であると考え、解析を行った。まず、造精機能障害を持つ精巣と造精機能の良好な精巣からサンプルを調整し、基底膜肥厚に伴い基底膜で増減する糖蛋白のスポットを2次元電気泳動によって分離し、lectin affinity blotting、western blottingを用いて確定し、これらの糖タンパク質のスポットを質量分析にかけ解析した。これらのスポットの一つは分子量約43kDa,pI5-6の糖蛋白であり、質量分析の結果、ペプチドの一部がヒトアルブミンと一致した。しかし、免疫組織化学でも、western blottingでもヒトアルブミン抗体とはクロスしなかったことから、アルブミン様の新規蛋白ではないかと考えている。現在、さらなるdifferential screeningを行い、基底膜肥厚に関与するPNA-lectinで認識される他の糖タンパクを探索中である。昨年までに、精子形成と基底膜の状態は深い因果関係にあり、精子形成過程が異常な時、肥厚した基底膜内層にはPNA-lectinに対して特異的な結合を示す糖蛋白があることを明らかにし、糖蛋白の同定を試みた。精巣内には様々な種類の細胞が存在し含有する蛋白も多いため、当初考案した糖蛋白のdifferencial screening system(2次元電気泳動、lectinaffinity blotting,数種類のwestern blottingを組み合わせたもの)では多数候補が見られ、最終的に目的の糖蛋白を同定するに至らなかった。

そこで今年度は糖蛋白同定system改善のため、新たな糖蛋白選択基準としてこの蛋白に結合する物質を探索した。肥厚した基底膜にはprogesteroneが吸着しやすいことを細胞生物学的な技法を用いて発見した。さらに、精巣内の様々な細胞や肥厚した基底膜に存在するPNA-lectinにより認識される糖蛋白は、肥厚した基底膜でのみprogesteroneと結合することを明かにした。今後はこの基底膜の性質を利用して肥厚した基底膜に存在する糖蛋白の同定を行う予定である。細胞レベルでの糖蛋白発現機構を検討するためヒト精巣由来細胞株の樹立を試みた。まず、primary cultureの細胞集団から増殖能の良好な細胞集団を分離し、これらのサンプルに対し、EGFP遺伝子をマーカーとして遺伝子導入方法を検討した。その結果、非感染型のウイルスベクターを用いた方法が導入効率が良いことを明らかにした。今後、この方法を用いてhuman TERT(teromerase reverse transcriptase)遺伝子を導入し、ヒト精巣由来細胞株を樹立する予定である
過積載を含む大型車両群による自動車荷重の実態把握と道路構造物への影響の分析

大型車両の荷重データを分析し,過積載車両の実態とその影響を把握する方法について検討した.車両の積載状態をパターンマッチングおよび各種制限値を判断して空車・積載・過積載に分類する方法を提案した.また,積載状態を判定した自動車荷重データを軸重の3乗和が損傷に比例するとした疲労損傷モデルに適用し,車両群全体がもたらす疲労損傷全体に対して,空車・積載・過積載の車両群のそれぞれの影響度を試算した.大型車両の荷重データを分析し,過積載車両の実態とその影響を把握する方法について検討した.車両の積載状態をパターンマッチングおよび各種制限値を判断して空車・積載・過積載に分類する方法を提案した.また,積載状態を判定した自動車荷重データを軸重の3乗和が損傷に比例するとした疲労損傷モデルに適用し,車両群全体がもたらす疲労損傷全体に対して,空車・積載・過積載の車両群のそれぞれの影響度を試算した.研究計画に基づき(1)既存の荷重データ分析,(2)新たな荷重データの取得を行った.(1)については,既存の荷重データの中から最も台数が多い国道19号地蔵橋におけるBWIMによる荷重データ(20万台)を対象とし,まずは積載車両と空車および過積載車両の判別方法について検討した.車両が空車であるかの判別方法として積載状態による重心位置の変化から推定する方法,空車・積載の軸重配分の典型パターンを抽出し,パターンマッチングにより判定する方法について検討した.台数が多いものの,軸重・総重量頻度分布において空車・積載の別が判別しにくい3軸後タンデム車両を対象として検討した結果,後者の方がより合理的な方法であると判明した.具体的な方法としては,下記のようになる.車両総重量頻度分布のピーク値および車両カタログ値により,空車・積載の典型パターンの総重量値(域)を決定,この総重量値を持つ車両群を荷重データから抽出,各軸重を平均したものを判定用軸重パターンとする.判定対象車の各軸重との残差2乗和を積載・空車のパターンについて計算し,小さい値を示す方のパターンをその車両の積載状態(空車・積載)とする.過積載車両については,上記方法で積載と判別された車両について,軸重・総重量・隣接軸重が車両ごとに決められた制限値を超過するかどうかで判定することとした.(2)については,東名阪自動車道小島高架橋において,2カ月におよびBWIMの観測を行なった.なお,BWIM以外の本線軸重計の荷重データの取得については,平成23年度において実施を検討することとした.前年度の成果により,荷重データからパターンマッチングにより空車・積載を判定することとし,14種類の車両群について国道19号地蔵橋で得られた荷重データを対象として判定用パターンを作成し,国道19号地蔵橋におけるBWIMによる荷重データ(20万台)を対象として,空車・積載・過積載車両の判定を行った.その結果,トレーラー類などについては不適切なパターンによる誤判定が多く発生するなど,検討の余地があることが判明した.そこで,車両台数が多く,かつ判定結果もある程度信用できると考えられた3軸後タンデム車両について分析対象を絞り込み,積載状態が与える疲労損傷度への影響を分析することとした.疲労損傷モデルとして,車両ごとの軸重の3乗和を疲労損傷の指標とすることとし,疲労損傷度の重み付きの積載状態別頻度分布,積載状態別の台数構成比率および同じく疲労損傷度の構成比率を算出した.その結果,台数構成で空車:積載:過積載が45%:33%:22%%であったものが,損傷度の構成比率では16%:34%:50%となり,全台数において22%の台数である過積載車両が,全損傷度の50%をもたらしていることが判明した.また,1台あたりの平均の疲労損傷度を積載状態別で試算したところ,過積載車両1台の走行がもたらす疲労損傷度は,積載車両の2.25倍となった.以上の結果については車種や測定地点について限定的であり,他の測定地点とのデータの比較や,他の代表的な車種について更に検討する余地があるが,過積載車両が道路構造物に与える影響を調査する方法論としては有意義な成果を得た.本研究のさらなる展開として,(1)上記分析方法の他の自動車荷重測定データへの適用,(2)疲労損傷モデルの高精度化,(3)過積載を抑制するシナリオを反映した荷重モデルの作成と疲労損傷度への影響分析などが考えられる.
脈波伝搬速度を用いた動脈硬化の家庭内モニタリング

これまでの研究により、緑色光による脈波計測によって家庭内での脈波伝搬速度計測が可能となることが示唆された。しかしながら緑色光による脈波計測は近年の著しい光デバイス技術の向上により可能となった手法であり、従来法の近赤外光に比べいまだ基礎的検討は不足していた。緑色光による脈波信号を用いた脈波伝播速度計測の精度について検証した結果、従来の近赤外や、心電図と脈波信号を用いた計測手法と同様の精度が得られた。さらに、脈波伝搬時間の検出方法が脈波伝播速度計測の精度に与える影響について検証を行ない、偏差の少ない脈波伝搬時間の検出方法が存在することを明らかにした。生活習慣病に起因する動脈硬化が引き起こす心疾患や脳卒中は我が国の死因の上位を占めており、その予防および疾患の早期発見は急務な課題である。しかしながら現在行われている脈波伝搬速度(PWV)による動脈硬化の評価方法は、体動時に脈波計測が困難になるため、日常生活中(家庭内)での計測には適していない。しかしながら緑色光による脈波計測は近年の著しい光デバイス技術の向上により可能となった手法であり,従来法の近赤外光に比べいまだ基礎的検討は不足している.そこで計測光の変更が脈波伝搬速度計測に与える影響,さらに血圧などの血行動態,血管壁の硬度に影響を与える自律神経系に着目し,検証を行った.緑色光による脈波信号を用いた脈波伝搬速度計測の精度について検証した結果,従来の近赤外光同様の精度が得られることが明らかとなった.また脈波伝搬速度算出において従来法であるピーク検出と,提案手法である相互相関関数を比較した結果,緑色光・相互相関関数による手法が最も精度が良い結果となった.自律神経系の機能評価は心拍数(脈拍数)変動の周波数スペクトル情報であるLF/HFが使用される.LF/HF評価では心拍変動が一般的に用いられているが,心電図の計測が困難な場合は脈拍変動を用いることも認められている.しかしながらこれまでの脈拍数計測は近赤外光によるものが多く,緑色光での知見は得られていない.そこで本年度の研究ではLF/HF変動時,つまり血行動態,血管壁の硬度が変化した際も従来の近赤外光同様の反応が緑色光による脈波で得られるか検証した.生活習慣病に起因する動脈硬化が引き起こす心疾患や脳卒中は我が国の死因の上位を占めており、その予防および疾患の早期発見は急務な課題である。これまでの研究により、体表面を計測領域とする緑色光脈波計測によって、計測可能な範囲を拡張することが出来た。これにより脈波伝搬測定に向けた多点での脈波計測の組合せの種類が増加し、家庭内での脈波伝搬速度計測をより簡便になることが示唆された。しかしながら緑色光による脈波計測は近年の著しい光デバイス技術の向上により可能となった手法であり、従来法の近赤外光に比べいまだ基礎的検討は不足している.そこで計測光の変更が脈波伝搬速度計測に与える影響,血管壁の硬度に影響を与える自律神経系に着目し、検証を行った。緑色光による脈波信号を用いた脈波伝搬速度計測の精度について検証した結果,従来の近赤外光同様の精度が得られることが明らかとなった.また脈波伝搬速度算出において従来法であるピーク検出と,提案手法である相互相関関数を比較した結果,緑色光・相互相関関数による手法が最も精度が良い結果となった.さらに夜間の長時間計測に向け、ベッド内での脈波伝搬時間計測の開発を行っている。心電図と脈波間での脈波伝搬速度計測を第一段階とし、最終的に頸部ー足首での脈波のみを用いた脈波伝搬速度計測の実現を目指すものである。本年度の研究では、足部での多点脈波計測装置を作製し、睡眠時における寝返りなどの体動の影響を考慮した心電図と脈波間での脈波伝搬速度計測を行った。平成26年度の成果より、緑色光による脈波も近赤外光同様に動脈硬化評価に応用可能であることが示され、また脈波伝搬速度計測の計測精度向上効果も確認された。本年度は家庭内の脈波伝搬速度計測、特に夜間・早朝高血圧症の早期発見という観点から睡眠時における長時間の血圧モニタリングを念頭に、ベッド上での被験者や計測者の負担が少ない低拘束なPWV計測デバイスを作製し、臥位における低拘束な血圧推定システム(クッション脈波計)の開発を行った。クッション脈波計は睡眠時における寝返りなどの体動に対応した計測機器である。足部に脈波センサを複数設置し、圧力センサと組み合わせることで加重されたセンサ、つまり皮膚と接触している脈波センサを自動的に選択し、脈波伝搬速度を算出するものである。開発したクッション脈波計の精度を検証した結果、寝返りを含む計測環境において、心電図のR-R間隔と比較し3 %以下の誤差率で脈波を計測可能であることが示された。

血圧上昇タスクを含む計測環境において、本計測システム(クッション脈波計およびベッド内心電計)で計測した脈波伝搬速度とカフ式血圧計を用いて測定した血圧値において相関係数r = 0.72 (p < 0.001)の有意な相関が確認できた。このことから,本計測システムは臥位における血圧の変動および脈波伝搬時間の変動をモニタリング可能であると考えられる。これらの成果は本研究の達成に大きく寄与するものである。心疾患や脳卒中は我が国の死因の上位を占めており、生活習慣病に起因する動脈硬化が一因として挙げられる。その予防及び疾患の早期発見は急務な課題である。病態の判定として、脈波伝播速度(PWV)検査が現在用いられている。PWVとは心臓からの拍動が伝わる速度であり、PWV検査によって血管の硬さを評価している。PWV検査では手足に血圧計の圧迫帯を装着し、同時に心電図や心音図などを測定する為、医療機関で実施される。そのため従前のPWV検査は疾患の早期発見のようなスクリーニング目的および日常的な用途には適していない。そこで日常生活中(家庭内)での使用に適した脈波伝播速度の確立を本研究の目的とした。脈波伝播計測に用いられる脈波信号は体動に計測が困難となるため、日常生活中の計測には適していなかが、これまでの研究により緑色光を用いることにより、体動の影響を低減させることが可能となった。緑色光による脈波信号を用いた脈波伝播速度計測の精度について検証した結果、従来の近赤外や、心電図と脈波信号を用いた計測手法と同様の精度が得られた。さらに夜間の長時間計測に向け、ベット内での低拘束な脈波伝播速度計測を検討した。前年度の作製したベッド型の頸部ー足首脈波PWV計測デバイスを用いて頸部と足首の脈波信号を取得し、脈波伝播速度を求めた。市販血圧計との比較を行った結果、開発システムで得られた脈波伝播速度が血圧計の血圧変動と同傾向の変化を示すことが明らかとなり、提案システムでの血行動態のモニタリングの可能性が示唆された。現在のPWV検査では手足に血圧計の圧迫帯を装着し、同時に心電図や心音図などを測定する。高額な医療機器を要するだけでなく、仰臥位で四肢にセンサを装着する必要性があり、拘束性がある。そこで平成26年度は光電脈波を利用することにより、血圧計の圧迫帯を要しない脈波伝播計測手法を確立した。平成27年度に作製したベッド型の頸部ー足首脈波PWV計測デバイスでは枕や脚部のベットシーツに光電脈波センサをアレー設置することにより、被検者本人へのセンサ装着を要しない計測システムを実現した。平成28年度は更なる拘束感の低減化を目指し、末梢部の短距離2点間での脈波伝播速度計測を検討した。従来の脈波伝播速度計測手法では、手首-足首間や頸部-足首間などの遠隔部位の脈波の伝搬時間差より脈波伝播速度を求めている。これは成人男性の平均的な脈波伝播速度が8m/sでとされており、部位間の伝搬時間差の検出には高い精度が求められる。そのため低い周波数成分で構成される脈波信号を用いて時間差を検出するには、部位間の距離を長く設定する必要があった。申請者は脈波センサの計測領域の検討、高速サンプリングの検討、伝搬時間差の検出方法の検討を行い、短距離2点間での脈波伝播速度計測を実現した。脈波センサの計測領域の検討においては、表皮から皮下組織までの各層の光伝播特性を考慮した光の伝播経路シミュレーションを行った。計測対象となる血管が計測領域に入り、効率よく血管情報を収録可能な脈波センサを開発した。最大8m/sの脈波伝播を80mmの間隔で測定するためには1ms以下の到達時間を検出する必要がある。申請者らはフォトダイオードの応答速度を向上させることで、計測に耐えうる高速サンプリングを実現した。
ノンパラメトリック回帰による多次元構造の探索:推定方式の改良と実装

本研究は、非線形構造の探索・診断という観点からノンパラメトリック回帰の方法論を再整備し、ノンパラメトリック回帰をより強力な探索的データ解析の道具にすることを目的とした。とくに交互作用効果を含む多次元ノンパラメトリック回帰モデルの有用性を探った。前年度までに提案・開発した、多変量適応的回帰スプライン(MARS)における経験Bayes法による基底関数および節点の選定方式は、Friedmanによる従来の方式(一般化交差確認法の利用)での回帰構造の解釈などの難点を克服することを目標としている。これについて、本年度は以下のような研究を行った。1.変数寄与の測度の再検討回帰構造の解釈に必要となる、各々の説明変数の寄与(主効果・交互作用効果)の測度について、従来の「相対重要度」はかなりアドホックな定義であった。より合理的・包括的な測度として、分散分析などで用いられる平方和分解に類似した変動の分解に基づいて、条件付き分散を用いて定義することを検討した。2.シミュレーションなどによる性能評価前述の条件付き分散に基づく測度を用いて、従来の方式(Friedmanが提案した交差確認法などによる方法)に比べて、回帰構造、とくに交互作用効果を正しく抽出できることを実証した。本研究は、非線形構造の探索・診断という観点からノンパラメトリック回帰の方法論を再整備し、ノンパラメトリック回帰をより強力な探索的データ解析の道具にすることを目指す。とくに、交互作用効果を含む多次元ノンパラメトリック回帰モデルの有用性を探る。本年度は、Friedmanによって開発された多変量適応的回帰スプライン(MARS)について、より有益な回帰構造の解釈を得ることを目標に、基底関数および節点の選定方式を再検討した。最近主流となっているBayes流接近法について調査を行ったところ、予測性能が良好であるものの、計算コストや回帰構造の解釈など様々な面で難点があることが分かった。そこで、度数流のモデル選定とBayes流接近法の両方の利点を活かすために、経験Bayes法の利用を提案した。とくに、Bayes因子が周辺尤度の比で与えられることに着目し、周辺尤度の利用を提案した。MARSの前進過程では、基底関数に用いられる変数の種類・個数および節点などを周辺尤度の最大化によって選定し、所与の基底に対する回帰係数は、やはりBayes流接近法との関連に基づき、罰則付き最尤推定法を用いて推定する。基底関数の個数は赤池Bayes情報量規準(ABIC)を用いて決定する。基底関数の剪定を行う際にも周辺尤度を最大化する。提案した手法は、数種の事例データに対して,容易に解釈できる回帰構造の推定を与えることを確認した。今後の実施計画として、提案した手法のシミュレーションなどによる性能評価、およびコンピュータ・プログラムの開発などを予定している。本研究は、非線形構造の探索・診断という観点からノンパラメトリック回帰の方法論を再整備し、ノンパラメトリック回帰をより強力な探索的データ解析の道具にすることを目的とする。とくに交互作用効果を含む多次元ノンパラメトリック回帰モデルの有用性を探る。前年度に提案した、多変量適応的回帰スプライン(MARS)における経験Bayes法による基底関数および節点の選定方式について、本年度は、より汎用性が高くかつ高速な計算が可能となるものを目指し、Fortranによるソフトウェアの開発を行った。さらに、数種の事例データに対して、開発したソフトウェアを用いて既存の(Friedmanによって提案された)MARSとの比較を行った。既存のMARSは一般化交差確認法をベースに基底関数および節点の選定を行っており、予測性能が良好であるものの、多数個の基底関数を生成し、不安定な推定関数をもたらすことが経験的に分かっていた。そこで、ブートストラップ法による検証を行ったところ、経験Bayes MARSは既存のMARSよりも少数個の基底関数を生成し、推定性能が安定していることが示唆された。とくに2値応答の場合には顕著な結果を示した。今後の実施計画として、経験Bayes MARSによって交互作用効果を適切に抽出しうるかどうかについて、シミュレーションによる性能評価を行う予定である。さらに、経験Bayes MARSのソフトウェアの整備を行うとともに、種々のモデルへの拡張などについても研究する予定である。
媒質による光の吸収特性を利用した形状推定および状態認識に関する研究

本研究では、水による光の吸収特性を活用した物体の三次元形状推定手法を開発した。従来の形状推定手法は、光や電波、音波などを対象に照射し、物体表面での反射情報を利用するため、半透明な素材や鏡面反射を起こす素材など反射特性が特殊な対象の三次元形状を取得できないという問題点があった。そこで、反射情報を利用せずに、水による近赤外線の吸収量を特徴量として用い、異なる波長間の光の吸収量差を抽出することで、媒質の厚みから三次元形状を推定する手法を考案した。近赤外線領域の3つの波長情報を活用し、反射スペクトルを線形近似することで、対象の反射率に依存しない推定を可能にしている。そして、リアルタイムな三次元形状推定を実現するために必要な3波長画像を同時に取得可能なイメージングシステムを構築し、高速に計算可能なアルゴリズムを開発した。これにより、従来は推定することが困難であった特殊な反射特性を有する対象をリアルタイムかつ正確に形状推定することを可能にした。一方で、物質が光を吸収する特性として、吸収した光とは異なる波長の光を発光する蛍光という特性に着目し、蛍光特性を利用した物体識別手法を開発した。蛍光は様々な物質に含まれており、物質毎に異なった蛍光特性を示す。そのため、蛍光は素材の種類や性質、異物が含まれていないかなどを識別するための特徴量としての活用が期待される。しかし、一般的な白色光源下では、微細な蛍光特性の違いをRGBのカメラ画像上で判別するのは困難である。そこで、識別対象に照射する光源の分光スペクトルを機械学習によりデザインすることで、微細な蛍光特性の差異をRGB画像で識別する手法を開発した。デザインされた光源下において撮影されたRGB画像の輝度値を、学習したパラメータを用いて識別空間に投影することで、白色光源下では識別できない対象を容易に分類・識別することを可能にしている。本年度は、特殊な反射特性を有する物体の三次元形状を取得するために、媒質による光の吸収特性を用いて、3波長情報を複合的に活用した形状推定アルゴリズムを開発した。そして3波長情報を同時に取得できるイメージングシステムを構築し、対象の形状を正確に復元可能であることを確認した。また、光を吸収し、より長波長の光を発行する蛍光特性を利用した対象識別手法を開発した。通常の白色光源下では全く識別できない対象を、機械学習によりデザインした光源下で撮影されたRGB画像から、対象を精度良く識別することに成功した。以上のことから、当初の予定通りに研究が進行している。本年度は3波長情報を活用し、媒質による光の吸収量の波長方向における変化量から三次元形状を推定する手法を開発した。しかし、3波長間の反射スペクトルを線形近似しているため、材質に依存する反射特性による影響を除去できているものの、反射率が急激に変化するなど特殊な反射スペクトルを有する対象の三次元形状を正確に推定できない場合がある。そこで、3波長ではなく1波長のみの光の吸収情報を用いた形状推定手法を検討する。活用できる波長情報が大幅に減るため、それを補うために他視点情報を活用するなど、付加情報が必要であると考えられる。また、現状はイメージングシステムを媒質の外に設置し、媒質を固定した状態で撮影実験を遂行してきた。しかし、実際に活用される場では、媒質が動いて波打っていることが予想される。そこで、時間方向の情報を活用することで、媒質の動き自体を推定し、対象の推定精度を安定させることを目指す。

そして3波長情報を同時に取得できるイメージングシステムを構築し、対象の形状を正確に復元可能であることを確認した。また、光を吸収し、より長波長の光を発行する蛍光特性を利用した対象識別手法を開発した。通常の白色光源下では全く識別できない対象を、機械学習によりデザインした光源下で撮影されたRGB画像から、対象を精度良く識別することに成功した。以上のことから、当初の予定通りに研究が進行している。本年度は3波長情報を活用し、媒質による光の吸収量の波長方向における変化量から三次元形状を推定する手法を開発した。しかし、3波長間の反射スペクトルを線形近似しているため、材質に依存する反射特性による影響を除去できているものの、反射率が急激に変化するなど特殊な反射スペクトルを有する対象の三次元形状を正確に推定できない場合がある。そこで、3波長ではなく1波長のみの光の吸収情報を用いた形状推定手法を検討する。活用できる波長情報が大幅に減るため、それを補うために他視点情報を活用するなど、付加情報が必要であると考えられる。また、現状はイメージングシステムを媒質の外に設置し、媒質を固定した状態で撮影実験を遂行してきた。しかし、実際に活用される場では、媒質が動いて波打っていることが予想される。そこで、時間方向の情報を活用することで、媒質の動き自体を推定し、対象の推定精度を安定させることを目指す。
彗星・惑星物質探査用ガスクロマトグラフィー飛行時間型質量分析装置

我々は小型で高分解能を達成できる多重周回タイプの飛行時間型質量分析装置の開発を行ってきており、世界最高の質量分解能35万をすでに達成した。しかしその装置はQレンズを多用したため、イオン光学的に複雑であり、惑星探査用としては簡略化が求められていた。本研究では、その目的のためにまずQレンズを用いないイオン光学系をさがした。その結果完全収束条件を満たした上で多重周回軌道をイオンビームが安定に周回できるイオン光学系を見出した。このイオン光学系は先に分解能35万を達成した装置のイオン光学系と同等の性能を持つことが期待できるものである。さらにそのイオン光学系を搭載するための真空装置(真空箱、バルブ、ポンプ等)や架台などの機械設計を行い、実際に製作を行った。また内部に搭載する小型の垂直加速型イオン源の試作実験も試みた。さらに多用な試みが可能なように検出部に小型のイオンミラーを搭載すべくその設計を行った。設計したイオンミラーは新しく製作した装置に実際に組み込んだ。多重周回型の装置では各電極に適当なタイミングでパルス的に電圧を供給する必要があるが、そのためのタイミング回路と制御プログラムまた高速で信号を取り込むためのシステムも構築した。現在予備的な動作確認の段階である。[1]マルチターン飛行時間型質量分析計(MULTUMII)の設計および:製作完全収束を満たす4個のトロイダル電場(円筒電場+松田プレート)のみからなるイオン光学系を見つけ,この光学系に基づいた装置を設計・製作した.分析部の真空チャンバーのサイズは40cm×40cm×20cmである.平成9-10年度科学研究費補助金(基盤研究B(2)09559012)で製作した「MULTUM Linear plus」(4個の円筒電場と28個のQレンズ.サイズは70cm×60cm×20cm)に比べ,Qレンズを用いなくなったため,部品点数の削減・軽量化が可能となり,彗星・惑星探査機への搭載が容易になると考えられる.イオンの入出射はMULTUM Linear plusと同様,直線型と組み合わせることにより行う.また,出射部にイオンミラーを用いることで,直線部があることにより生じる収差をキャンセルするようにした.[2]マルチイオン源の開発EI・FAB・レーザーイオン化などさまざまなイオン化法に対応可能なイオン源を開発した.ガスクロマトグラフとの接続も可能である.また,イオン源と分析部の間にイオントラップが装着でき,真空中に孤立したイオンの反応を観測することも可能である.我々は小型で高分解能を達成できる多重周回タイプの飛行時間型質量分析装置の開発を行ってきており、世界最高の質量分解能35万をすでに達成した。
新規siRNAデザインによるサルを用いた家族性アミロイドポリニューロパチーの治療

(1)V30Mトランスジェニックマウスを用いたsiRNA発現アデノ随伴ウイルス(AAV)8ベクターの有効性・安全性の検討FAPのモデルマウスであるV30M TTRトランスジェニックマウスに対しsiRNA発現AAV8ベクターを、5x10_<11>,5x10_<10>v.g./mouseの投与量で経静脈的に全身性に投与し、血清中の変異TTRを経時的に定量し、有効性を評価した。郊果の高い配列では高用量で9割以上、低用量でも8割の変異TTRを抑制させることに成功し、抑制効果は2ヶ月以上持続した。副作用に関しては高用量で軽度の肝機能障害が認められたが、低用量では血液学的に異常は認められなかった。(2)新世界サル(タマリン)の霊長類を用いたsiRNA発現AAV8の有効性・安全性の検討新世界サルであるタマリンに対しユビキタスに発現しているSOD1遺伝子に対するsiRNA発現AAV8ベクターを1x10<13>v.g./kg,1x10<12>v.g./kgのウイルス投与量で経静脈的に全身性に投与し、投与3週間後に解剖を施行した。血液・組織学的に肝障害を始めとする有意な副作用は認められなかった。AAVの感染が成立し、遺伝子が目的の組織に導入されていることを確認するために肝臓から抽出したDNAを使用し導入遺伝子に対するPCRによる半定量を行ったところ、投与量に依存して導入遺伝子の存在が認められ、発現させたsiRNAをnorthern blottingで確認できた。しかし、その発現量はタマリンの1/30のウイルス量を投与したマウスの1/3程度の発現しか得られず、肝臓におけるSOD1の発現抑制効果は今回の実験では認められなかった。
義歯床用軟性裏装材の耐久性とその評価法

義歯床用軟性裏装材の口腔内での耐久性(使用限度)を明確にするには、咀しゃく時や発音、嚥下時に発生する圧力、口腔内の温度変化、口腔唾液など多くの因子によって引き起される物理的ならびに機械的性質の変化(劣化現象)を明確にしなければならない。したがって、本研究では、現在臨床においては比較的よく使用されている。アクリル系、シリコーン系、フルオル系、オレフィン系の各軟性裏装材を口腔内で起こり得る圧力、あるいは温度下に置き、粘弾性的性質の経時的変化を調べ、各材料の耐久性と劣化機構を明らかにすることを目的とした。本研究の成果をまとめると、次のようになる。(1)アクリル系材料では、練和時に気泡が混入されやすく、混入された気泡は、材料内で時間の経過に伴って大きくなる。このことが材料の劣化を速め、水分や義歯洗浄剤等の作用によってこの劣化は更に助長される。粘弾性的性質のうち特に弾性要素が影響を受け、弾性率の低下が著しい。したがって使用限度も極めて短くなる。材料を減圧下で練和すると硬化物中の気泡は極めて短くなり、使用限度も長くなる。(2)シリコーン系、オレフィン系の材料は、フルオロ系の材料に比べて義歯洗浄剤の影響を受けやすく、硬化物表面の白濁化が増し、表面反射率の低下が大きくなる。(3)練和するタイプの材料に含まれている可塑剤(例えばアルコール)の溶出は極めて速く、数日間(3日程度)でその殆どが溶出してしまう。アクリル系材料では、この溶出に伴う粘弾性的性質の変化が大きい。(4)軟性裏装材を裏装した義歯床用材料の粘弾性的性質は、裏装した材料の粘弾性的性質の影響を受ける。(5)試作硬度計により、口膣粘膜の粘弾性挙動と軟性裏装材の粘弾性的挙動とを合わせて検討する有力な手段となり得ることがわかった。平成2年度の計画調書に記した計画にしたがって,現在実験を行っている。主要設備である粘弾性測定装置については,すでに設置も完了し試験片の大きさ,測定温度範囲等に関する条件設定を行う段階である。現在、義歯床用軟性裏装材としてはアクリル系,シリコ-ン系,フルオロ系,オレフィン系の4種類のポリマ-が使用されているが,既に得られている表面性状に関する実験結果では,アクリル系材料が水分,洗浄剤等の影響を最も受けやすく,表面の活沢性の低下,レオロジ-的性質の変化(特に流動性の低下)が著しい。これに対し,シリコ-ン系,フルオロ系,オレフィン系の材料では上記の性質の低下が小さく,測定期間2ケ月間では大きな変化はみられない。また,熱可塑性を利用して義歯床に接着する材料(オレフィン系材料)に対して,練和物を床粘膜面に流し固める材料(アクリル系,シリコ-ン系,フルオロ系の材料)では,練和時に巻込む気体の量(気泡の量)によって,その後の材料の耐久性(劣化の進み方)に大きな影響を与えることが判明した。現在,義歯床用軟性裏装材の硬化特性と硬化物の粘弾性的性質,義歯清掃剤,人工唾液の作用による軟性裏装材の表面変化あるいは機械的性質の変化,軟性裏装材の静的印象面と動的印象面との差異等に関する実験を行っており,それらの結果が待たれる状態である。その中でほとんど実験を終えている“義歯清掃剤が軟性裏装材の機械的性質に与える影響"については平成3年度日本歯科理工学会に報告し,学会誌に掲載する予定である。

平成3年度の計画調書投割分担に添って,現在実験を続行している段階である。義歯床用軟性裏装材の硬化特性,硬化物の粘弾性的性質に及ぼす義歯洗淨剤の影響等については,既に実験を完了し,その内,義歯洗淨剤の影響については日本補綴歯科学会誌に現在投稿中である。また,硬化特性については,平成4年5月に開催される日本歯科理工学会で発表する予定である。これからの実験後,新たに得られた知見としてアクリル系材料では、材料練和時に巻込まれ空気が気泡となり,硬化後も時間の経過にともなって気泡の成長がみられ,24時間後には硬化物中のかなりの体積をしめるようになり,硬化物の粘弾性的性質や表面性状を悪くすることが判明した。現在では,この気泡の内容物の分析,さらに気泡とベ-ス材料のガラス転移温度(Tg)との関係を熱分析装置(DSC)ならびに振動リ-ド型粘弾性測定装置(主要設備)を用いて測定している。義歯床用軟性裏装材は,比較的長期にわたって口腔粘膜と義歯間に介在させ使用される。したがって,数日間で劣化し使用不能になる材料は,たとえ操作性がよくても好ましくない。できるだけ長期にわたって,硬化物の表面性状,粘弾性的性質,義歯床への接着力等の変化がみられないか,みられても小さい材料が好ましいと言えよう。また,軟性裏装材には,咬合圧を広い面積で受け口腔内組織に加わる単位面積あたりの力を軽減しようとする効果(緩圧効果)も期待されている。したがって,上記の物性の変化が小さいことに加えて,口腔粘膜の粘弾性的性質に近い性質をもつ材料を選択することも重要な要因となる。このため,現在では,口腔粘膜の弾性率測定に関する実験も行っている。主要装置である振動リード型粘弾性測定装置を用いて、アクリル系、シリコーン系の各軟性裏装材が義歯床用材料(PMMA)の粘弾性的性質に及ぼす影響について実験を行い、次のような結論を得た。1)アクリル系、シリコーン系軟性裏装材の貯臓弾性率(E')は、37°Cで6.09.5×10^7dyne/cm^2の範囲内にあり、口腔粘膜の弾性率よりも幾分大きな値となった。静的な粘弾性測定法では、圧縮弾性率が3.0×10^6dyne/cm^2となり、E'に比べてかなり小さい値となっているが、これは材料が応力緩和を起こしやすいために生じる現象で、咬合速度によっては材料の変形量が変わることを示している。2)シリコーン系材料は、アクリル系材料に比べて耐水性、耐熱性があり、使用可能期間が長い。3)軟性裏装材を裏装すると、義歯床用材料の動的粘弾性挙動はわずかに変化する。とくに、アクリル系軟性裏装を裏装した場合には裏装材の影響と思われる転移が観察された。以上の結論と平成2,3年度に得られた結論とから、軟性裏装材のように応力緩和が著しい材料では、軟性裏装材の粘弾性挙動と口腔粘膜の粘弾性挙動との重畳としてとらえる方が臨床に促した挙動を把握できると考え、口腔粘膜ならびに軟性裏装材の弾性率あるいは硬さが計測できる硬度計を試作した。この硬度計で得られた硬さから換算した弾性率は、動的測定と静的測定で得られた弾性率の中間的な値を示した。現在は、これらの結果と口腔粘膜の挙動を加え検討中である。今後こうした材料の挙動と粘膜の挙動とを合せたものの違いを患者がどのような感覚の違いとして受け取るかについて検討することを計画している。
アレルギー発症増悪における体内時計遺伝子と環境相互の分子遺伝学的解析と臨床展開

本研究の目的は(1)アレルギー発症増悪のアレルギー免疫系遺伝子および体内時計遺伝子と環境の関係の解明と(2)それによる、アレルギーの画期的予防・治療法の確立である。成果として、(1)体内時計遺伝子(主にCLOCK遺伝子)の発現の日内変動が明らかになった。また、アレルギー発症にブレーキをかけるIFN-γ産生は、pHの環境により変動した。体内時計分子の精製を進めている。(2)画期的治療法の確立として、IL-18とIL-18受容体の結合様式が世界に先駆けて解明されたので、アレルギー患者に応用できるようにIL-18シグナル伝達系を調節する創薬などの開発に着手した。本研究の目的は、アレルギー発症増悪に関するアレルギー免疫系遺伝子および体内時計遺伝子と環境の相互関係の遺伝子分子レベルでの解明と、アレルギーのテーラーメイド医療を含む治療法を確立する。平成25年度には以下の成果が得られた。2.上記の成果の一部を応用して、喘息に対するテーラーメイド医療の確立をすすめた。すなわち、LTC4S A-444Cなどの遺伝子型に対応した抗喘息薬の有効性の検証がすすめられている。3.βラクトグロブリンに過敏性のある患者から樹立したT細胞クローンを用いた検討から、一定のHLA抗原型を有する患者では、βラクトグロブリンのアミノ酸97ー117の配列の中にT細胞エピトープが存在することが分かったので、これを応用して作成した種々の改変ペプチドを用いて、食物(牛乳)アレルギーに対するテーラーメイド医療の確立の一端に寄与した。4.体内時計遺伝子の発現実験を進めた。カイコの発現系を用いた時計遺伝子蛋白の発現について、まず、時計遺伝子(BMAL,CLOCK,CRY1)発現ベクターの構築を行った。PCR反応で増幅した断片を精製し、pFastBac1にサブクローニングし、シークエンサーを用いてDNA配列を確認した。本研究についてはさらに次年度にすすめる。本研究の目的は、アレルギー発症増悪のアレルギー免疫系遺伝子および体内時計遺伝子と環境の直接的相互関係の遺伝子分子レベルでの解明とその臨床応用である。平成24年度には以下の成果が得られた。1.日内環境における体内時計遺伝子群(主にCLOCK遺伝子)の生体における発現を、PCRを用いて検討した結果、朝方am4:00では発現が低く、am10:00、pm4:00には発現が高くなり、日内変動が示されたと共に、昼間時間帯の発現の重要性が示された。これと並行して調節性T細胞やIgE発現やアレルギー発症にブレーキをかけるIFN-γの産生が朝方よりも昼間に増加した。2.アレルギー(アトピー)の病因遺伝子群を系統的、大局的に解明し、新規にアレルギーの系統的遺伝子学的分類を試みた。(1)抗原(アレルゲン)認識部位、(2)IgE産生系と抑制系、(3)メディエーター産生系、(4)標的臓器の4つにおける遺伝子変化に整理分類できた。(1)にはHLA、TCRなど、(2)にはIL-12、IFN-γ、IL-4Rなど、(3)にはLTC4Sなど、(4)にはADAM33などが含まれる。上述のIFN-γはアレルギー発症抑制系に位置した。これらの成績は体内時計遺伝子発現がアレルギー発症(特に制御)に大いに関わっていることを示唆した。本研究の目的は、アレルギー発症増悪に関するアレルギー免疫系遺伝子および体内時計遺伝子と環境の相互関係の遺伝子分子レベルでの解明と、アレルギーのテーラーメイド医療を含む治療法を確立することである。平成26年度には以下の成果が得られた。(1).ある種のアレルギー患者でのIL(インターロイキン)-12遺伝子のC3757TやIL-18遺伝子のC-133Gなどの変化の存在が確認された。(2).IL-18のタンパク構造の解明に引き続いて、IL-18とIL-18受容体との結合様式が解明された。(3).IL-12およびIL-18は、アレルギー患者で増加あるいは減少することが確認されているが、このうちIL-18のシグナル伝達系の調節のために、今回明らかになったIL-18とIL-18受容体の結合様式を利用して、その伝達系を調節する創薬についての研究を開始した。(4).時計遺伝子については、前年度に引き続きカイコでの発現系を進め、CLOCK遺伝子タンパクなどがウエスタンブロットで確認されたので、現在、精製を進めている。以上より3年間の本研究の成果として、1アレルギー発症増悪のアレルギー免疫系遺伝子および体内時計遺伝子と環境の直接的相互関係の遺伝子分子レベルでの解明として、体内時計遺伝子(主にCLOCK遺伝子)の発現の日内変動が明らかになった。また、アレルギー発症にブレーキをかけるIFN-γ産生は、pHなどの環境により変動した。体内時計

遺伝子の精製を進めている。2アレルギーのテーラーメイド医療を含む画期的治療法の確立として、IL-18とIL-18受容体の結合様式の解明を利用して、アレルギー患者の治療に応用できるようにIL-18シグナル伝達系を調節する創薬などの開発に着手した。小児、アレルギー当初計画のように、1.アレルギー発症増悪に関するアレルギー免疫系遺伝子の環境因子との関連において、喘息などアレルギー発症と関連する遺伝子として、LTC4S A-444C、ADRβ2 Arg16Gly、などがあげられた。2.上記の成果の一部を応用して、喘息に対するテーラーメイド医療の確立をすすめた。3.T細胞エピトープを視野に入れて作成した種々の改変ペプチドを用いて、食物(牛乳)アレルギーに対するテーラーメイド医療の確立の一端に寄与した。4.体内時計遺伝子の発現実験を進めた。カイコの発現系を用いた時計遺伝子蛋白の発現について、まず、時計遺伝子(BMAL,CLOCK,CRY1)発現ベクターの構築を行った。PCR反応で増幅した断片を精製し、pFastBac1にサブクローニングし、シークエンサーを用いてDNA配列を確認した。以上より、アレルギー発症増悪に関するアレルギー免疫系遺伝子および体内時計遺伝子と環境の相互関係の遺伝子分子レベルでの解明と、アレルギーのテーラーメイド医療を含む治療法の確立に寄与できた。本研究についてはさらに次年度にすすめる。当初計画のように、1.日内環境における体内時計遺伝子群(主にCLOCK遺伝子)の生体における発現を、PCRを用いて検討した結果、朝方am4:00では発現が低く、am10:00、pm4:00には発現が高くなり、日内変動が示されたと共に、昼間時間帯の発現の重要性が示された。これと並行して調節性T細胞やIgE発現やアレルギー発症にブレーキをかけるIFN-γの産生が朝方よりも昼間に増加することが明らかになった。2.アレルギー(アトピー)の病因遺伝子群を系統的、大局的に解明し、新規にアレルギーの系統的遺伝子学的分類を試みた。上述のIFN-γはアレルギー発症抑制系に位置した。以上が明らかになり、体内時計遺伝子発現がアレルギー発症(特に制御)に大いに関わっていることが示され、おおよそ計画通りに研究が進められた。上記の成績を受けて、今後の研究の推進などとして、2.カイコの発現系を用いた時計遺伝子蛋白の発現について、時計遺伝子(BMAL,CLOCK,CRY1)発現ベクターの構築ののち、Bacmid DNAを作成する。BacmidDNA作成はBMAL,CLOCK,CRY1それぞれを組み込んだpFastBacベクターを大腸菌BmDH10Bacにトランスフォーメーション後、菌体を培養し、菌体よりカイコ用Bacmid DNAを抽出精製する。カイコでの時計遺伝子の発現、精製を進める。時計遺伝子蛋白の発現のために、Bacmid DNAをcellfectin溶液と混合したものをカイコ腹部に注射し、飼育後のカイコ体液を抽出し、抗His tag抗体を用いたwestern blot法で時計遺伝子蛋白の発現を確認する。