hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性大動脈解離における神経筋電気刺激を用いた新たなリハビリテーションプログラム

平成30年度では、急性大動脈解離(保存療法、手術療法)患者を含むICU患者における筋萎縮の程度を評価するため、下肢筋厚評価の実施、また、神経筋電気刺激療法の実施による比較検討を行なった。<ICU患者における筋厚の推移>急性大動脈解離症例8例(stanfordA4例, stanfordB4例、平均年齢76.8歳、男性8例、女性1例)に対し、入院中の下肢筋厚の推移を評価した。下肢筋厚の評価には超音波画像診断装置を用い、上前腸骨棘から膝蓋骨上縁を結ぶ線の中点を大腿四頭筋筋厚として測定した。評価はICU入院後48時間以内(初回)、ICU退室時、当院退院時の3時点とした。結果として、筋厚変化は、ICU入室中で-8.6%、入院全体を通して-20.6%と減少を認めた。急性大動脈解離症例のみでは症例数が不足していたため、上記急性大動脈解離症例を含むICU症例全体を対象として、同様にプロトコルにて筋厚測定を実施した。平均年齢72.5歳、男性17例、女性5例であった。その結果、ICU入室中で-12.3%、入院全体を通して-20.1%と減少を認めた。<神経筋電気刺激療法の効果に関する検討>ICU患者7例に対し神経筋電気刺激療法(NMES)を導入した。電気刺激にはベルト電極式骨格筋電気刺激法を用い、廃用モード(20Hz)にて一日30分間、週5回、筋収縮が確認できる強度での電気刺激を実施した。刺激期間はICU入室中とし、筋厚測定は同様のプロトコルで行った。導入以前の対象者をコントロール群とし、比較を行った。2群間における患者特性として、EMS群で統計学的優位に高齢、低身長、低体重、入院前フレイルスコア低値、筋厚低値であった。また、入院中における筋厚は、コントロール群では有意な減少を認めたが、EMS群では有意な減少を認めなかった。神経筋電気刺激療法の介入以前に筋厚変化を調査する必要があり、研究計画を修正したため。また、EMS群の症例数が不足・患者特性に結果を左右する可能性のある項目において有意差を認め、さらに症例数を増やす必要がある。症例数を増やし、研究を進める予定である。また、研究成果を学会にて発表する予定である。平成29年度では、健常者2例、急性大動脈解離患者2例において、両下肢に対する神経筋電気刺激療法を実施し、バイタルサインの変化を明らかにするための実験を行なった。<健常者での検討>神経筋電気刺激療法にはベルト電極式骨格筋電気刺激法を用いた。装着部位は左右の大腿近位部、大腿遠位部、下腿遠位部とし、廃用モード(20Hz)にて20分間、疼痛閾値での電気刺激を実施した。測定肢位は仰臥位とし、安静5分後、刺激開始後5分、10分、15分、20分、終了5分後での心拍数(脈拍数)、血圧、SpO2について測定した。その結果、安静時と比較し刺激中にはいずれの測定値にもほぼ変動を認めなかった。<急性大動脈解離患者での検討>急性大動脈解離患者2例(早期血栓閉塞型1例、偽腔開存型1例)において刺激強度を収縮域値とし、同様のプロトコルでの評価を行った。その結果、中止基準に該当するような実施中の大きなバイタルサインの変動はなく急性期の血圧管理目標である収縮期血圧120mmHg以下で実施可能であり、経過中は解離の悪化を認めず良好な経過を辿った。また、腹部エコーにて腹部大動脈径を測定したが実施中の変動は認めず、血流速度の測定も試みたが購入した機器では困難であった。今後機器を変更し測定予定である。対象者数は少ないが、これらの研究は神経筋電気刺激療法の安全性を検証するために必要であり、安全性の観点より、臨床において実施可能であることが示唆された。機器の選定に難渋し購入が遅れたため、H30年度に実施予定の研究内容について、医学系研究倫理審査委員会の承認を得るために準備中である平成30年度では、急性大動脈解離(保存療法、手術療法)患者を含むICU患者における筋萎縮の程度を評価するため、下肢筋厚評価の実施、また、神経筋電気刺激療法の実施による比較検討を行なった。

電気刺激にはベルト電極式骨格筋電気刺激法を用い、廃用モード(20Hz)にて一日30分間、週5回、筋収縮が確認できる強度での電気刺激を実施した。刺激期間はICU入室中とし、筋厚測定は同様のプロトコルで行った。導入以前の対象者をコントロール群とし、比較を行った。2群間における患者特性として、EMS群で統計学的優位に高齢、低身長、低体重、入院前フレイルスコア低値、筋厚低値であった。また、入院中における筋厚は、コントロール群では有意な減少を認めたが、EMS群では有意な減少を認めなかった。神経筋電気刺激療法の介入以前に筋厚変化を調査する必要があり、研究計画を修正したため。また、EMS群の症例数が不足・患者特性に結果を左右する可能性のある項目において有意差を認め、さらに症例数を増やす必要がある。医学系研究倫理審査委員会の承認を得たのち、実験を開始する。情報収集のために関連学会に参加発表する予定である。症例数を増やし、研究を進める予定である。また、研究成果を学会にて発表する予定である。補助事業の誠実な執行に努めた結果、当初計画より経費の使用が節約できたことにより未使用額が生じた。当該未使用額を30年度に持ち越して消耗品購入、学会参加費に充てる予定である。予定した症例数に満たなかったことによる消耗品等の充足、また、予定していた学会発表が遂行できなかったことから未使用額が生じた。次年度は当該未使用額を追加の消耗品購入や研究成果発表のための費用に充てる予定である。
可食性バイオハイブリッド創出による大豆タンパク質の低アレルゲン化

大豆中の主要なであるβ-コングリシニンの機能改変を目的として、トランスグルタミナーゼ(MTGase)を用いて、ポリリシン(PL)とのバイオハイブリッドを作出した。得られたハイブリッド分子の組成はβ-コングリシニン:PL=1:18であった。ハイブリッド化により、pH依存的溶解性に改善、乳化性の改善、免疫原性の低減化を達成できた。さらに、デキストランを伸長したハイブリッドの調製を行うことができ、より効果的な免疫原性の低減化が期待される。【目的】主要大豆タンパク質のβ-コングリシニンは必須アミノ酸を豊富に含む良質のタンパク質であり、種々の機能特性や、生理機能を持つ有用な食品素材である。一方で、このタンパク質は酸性条件下で機能特性が低下するため、食品の調理・加工・保存における大豆タンパク質の利用の障害となっており、大豆アレルギーの原因物質であることが問題となっている。本研究では、食品への応用を考慮して、食品加工に用いられる微生物由来トランスグルタミナーゼにより、β-コングリシニンとε-ポリリシン(PL)、デキストランを複合体化することで、β-コングリシニンの機能特性の向上と低アレルゲン化を達成することを目的としている。【方法】βコングリシニンは、等電点沈殿と陰イオン交換クロマトグラフィーにより、脱脂大豆粉末から抽出・精製した。精製β-コングリシニンのGln残基とPLのε-アミノ基のモル比が1:1となるように混合し、タンパク質溶液とした。1 gのタンパク質に対して200 unitとなるように混合した。pH 7.6、40°Cで1時間反応させ、β-コングリシニン-PL複合体を得た。アミノ酸分析により化学組成を調べた。機能特性の評価として溶解性と乳化性を調べた。【結果】高分子のβ-コングリシニン-PL複合体が得られた。アミノ酸分析により、β-コングリシニン1分子あたり約18分子のPLが結合していた。溶解性測定により、酸性条件下での溶解性の改善が認められた。これは塩基性ポリペプチドであるPLの結合により、複合体の等電点が塩基性側にシフトしたためであると考えられた。乳化性測定により、酸性条件下での乳化性の改善が認められた。これはPLの結合により親水基が付与されたためであると考えられた。以上より、本研究の手法がβ-コングリシニンの溶解性、乳化性といった機能性の改善に有効であることが明らかとなった。本研究では、実際の食品への応用可能な微生物由来トランスグルタミナーゼを用い、β-コングリシニンとε-ポリリシン(PL)、デキストランを複合体化することで、β-コングリシニンの機能特性の向上と低アレルゲン化を達成することを目的としている。複合体の抗原性・免疫原性については、3系統の近交系マウス(BALB/c、C3H/He、C57BL/6)を用いて、フロイントのアジュバントとともに免疫して抗血清を得、特異抗体量を非競合法ELISAにより評価した。免疫原性の変化を調べたところ、複合体化により、BALB/cマウスにおいて免疫原性が効果的に低下していた。以上より、本研究の手法がβ-コングリシニンの溶解性、乳化性といった機能性の改善の他、免疫原性の低減化にも有効であることが明らかとなった。【目的】主要大豆タンパク質のβ-コングリシニンは種々の機能特性や生理機能を持つ有用な良質のタンパク質である。一方、このタンパク質は酸性条件下で機能特性が低下し、大豆タンパク質の利用の障害となっており、大豆アレルギーの原因物質であることが問題となっている。本研究では、実際の食品への応用可能なトランスグルタミナーゼ、メイラード反応を用い、β-コングリシニンとε-ポリリシン(PL)、デキストラン(Dex)を複合体化し、β-コングリシニンの機能特性の向上と低アレルゲン化の達成を目的とした。【方法】精製β-コングリシニンのGlnとPLのε-アミノ基のモル比が1:1となるように混合した。1 gのタンパク質に対して200 unitとなるようトランスグルタミナーゼを混合した。複合体の免疫原性については、3系統の近交系マウス(BALB/c、C3H/He、C57BL/6)を用いて、特異抗体量を非競合法ELISAにより評価した。

抗原エピトープ産生に関与する酵素カテプシンBとDによる消化性も評価した。また、メイラード反応によりβ-コングリシニン-PL複合体にDexを複合体化させることを試みた。【結果】β-コングリシニン-PL複合体の組成はβ-コングリシニン:PL=1:18であった、複合体化によりBALB/cマウスにおいて免疫原性が効果的に低下した。複合体化によりカテプシンB、Dによる消化性が低下しており、このことが低免疫原性をもたらしたと考えられた。メイラード反応によりβ-コングリシニン-PL-Dex複合体の調製に成功した。この複合体については、今後免疫原性等を明らかにする予定である。以上より、本研究の手法は、β-コングリシニンの溶解性、乳化性といった機能性の改善の他、免疫原性の低減化にも有効であることと考えられた。大豆中の主要なであるβ-コングリシニンの機能改変を目的として、トランスグルタミナーゼ(MTGase)を用いて、ポリリシン(PL)とのバイオハイブリッドを作出した。得られたハイブリッド分子の組成はβ-コングリシニン:PL=1:18であった。ハイブリッド化により、pH依存的溶解性に改善、乳化性の改善、免疫原性の低減化を達成できた。さらに、デキストランを伸長したハイブリッドの調製を行うことができ、より効果的な免疫原性の低減化が期待される。我々の研究にとって、β-コングリシニンを素材として用いるのは初めての経験であり、そのため、研究当初は、溶解性の低さにより、扱いづらさを感じていたが、その点も、用いる緩衝液に工夫を行った結果克服することができた。ポリリシンとの複合体化にはトランスグルタミナーゼを用いたが、酵素反応の条件を確定するまで試行錯誤を繰り返し、その結果、安定して複合体化を行うことができる条件を確立した。さらに、低アレルゲン化の評価系として、近交系マウスを用いた食品アレルギーのモデルとなる動物実験系を構築し、評価を行った。農学今後は、本研究で創出したβ-コングリシニン-ポリリシン複合体が低い免疫原性を有することの機構を解析する。具体的には、免疫系に関与する酵素による消化性を解析する。また、T細胞応答性の変化が免疫原性の低減化に寄与するか否かを解析するため、複合体で近交系マウスを免疫した後、リンパ節の細胞を採取し、その応答性を解析する。さらに、より効果的な機能改変を達成するために、β-コングリシニン-ポリリシン複合体にデキストランを付加した新規の複合体を創出し、その構造と機能について解析する。物品費に関して、当初予定していた金額よりも購入金額が安価であったため、次年度使用額が生じた。今後は、本研究で創出したβ-コングリシニン-ポリリシン複合体が低い免疫原性を有することを実証する。
普遍的細胞極性制御装置による哺乳動物初期胚発生制御機構の研究

哺乳動物の受精卵が身体作りをする非常に初期の段階(8から32細胞の時期)では、細胞塊の外側の細胞が次第に上皮細胞としての性質を獲得することが、細胞の分化状態がゆっくりと固定化していくために非常に重要である。本研究では、哺乳類初期発生にとって細胞の上皮化、脱上皮化が決定的に重要であることに着目し、近年明らかになってきた普遍的な極性制御因子群(PAR-aPKCタンパク質群)が細胞の上皮化を制御する機構を詳細に分析した。その結果、これまで知られていなかった新しい制御機構を3点にわたって見出すに至り、今後の哺乳類初期発生過程解明の基盤となる重要な知見を生み出した。1) aPKC、およびPAR1の極性制御の分子機構を解明するための下流の標的因子の探索、解析。aPKCの結合タンパク質探索をLg1を安定的にノックダウンすることによりaPKC/PAR複合体の活性を高めた培養上皮細胞状態において試みた。これまで検出されてこなかったaPKC結合タンパク質、p62の検出に成功したものの、新規なタンパク質を同定するには至らなかった。他方、PAR-1の下流因子としては、すでに同定済みの新規タンパク質、p250の解析を精力的に進めた。そして、PAR-1によるリン酸化部位を同定するとともに、PAR-1のキナーゼ活性が上皮細胞におけるp250の細胞内局在を大きく変化させることも見いだした。他方、p250がそのN末端のcoiled-coil領域を介して自己会合活性を示すとともに、C末端のリジン、アルギニン頻出ドメインを介して微小管と共局在し、微小管の安定化を顕著に進めるという非常に重要な知見を得た。そして、ノックダウン実験からは、p250が上皮細胞極性のみならず、神経細胞極性、および細胞分裂においても重要な役割を果たしていることを示唆する結果も得た。2)細胞外基質制御を介してaPKC/PARシステムが集団的細胞運動を制御している可能性の検討。本年度は、PAR-1がUtrophinのスペクトリンリピート領域のスレオニン残基をリン酸化することでラミン受容体、DystroglycanとUtrophinとの相互作用に影響するという結果を得て、論文とした。一方、札幌大学の芳賀博士にPAR-1ノックダウン細胞を寄託し、このプロジェクトの基礎となる共同研究に着手した。1)班内における佐々木洋博士との共同研究を通じて、aPKC lambdaとzetaのdoubleノックアウトマウスが初期胚発生異常を示し、32細胞において外側の細胞でのCdx2の発現に異常を示すことを明らかとした。このことによって、aPKCが初期胚発生に決定的に重要な役割を果たしていることが確認されたとともに、aPKC lambdaノックアウトマウスで見られていた6.5日までの胚発生は、zeta分子種による機能的相補よるものであることが明らかとなった。2)一方、初期胚発生における転写因子発現制御に重要な寄与をするHippo系の新しい制御因子として報告されたaPKC結合タンパク質、KIBRAが、そのC末端領域内のaPKC結合領域にみられる偽基質配列を介してaPKCのキナーゼ活性を競合的に阻害することを明らかとした。また、培養上皮細胞(MDCK細胞)を用いた機能解析から、KIBRAノックダウンがapical膜輸送の亢進を誘導し、collagen gel内で3Dのcystを形成させた場合にはapical膜ドメインの過剰な発達が引き起こすことを明らかとした。これらいずれの表現型もaPKC活性の異常亢進を示唆するものであったが、そのことをaPKC阻害剤を用いた実験などを通じて確認した。以上の結果より、KIBRAが細胞内在性のaPKC活性抑制タンパク質であることが明らかとなり、上皮細胞極性形成における極性タンパク質の活性をこれまで報告されていない様式で制御していることが判明した。3)KIBRAの哺乳動物初期発生における機能解析を目的として、KIBRAジーントラップマウスを入手しその解析に着手した。1)微小管制御を介して細胞極性を制御することが示唆されていたPAR-1について、ノックダウン細胞のライブイメージングを行い、微小管の動的不安定性が低下していることを見出すとともに、この機能が、神経細胞のスパイン形成に必須であることを明らかにした。この結果はこれまで混乱していたPAR-1の作用機構を整理する上で重要な成果であり、PAR-1を介した初期胚制御機構の解明にも重要な知見となる。2)一方、新規PAR-1結合タンパク質、MARKAP1(Mkp1;旧名、p250)の解析を重点的に進めた。その結果、この新規微小管結合タンパク質はゴルジ体に局在し、近年発見されたGolgi-nucleated微小管の制御を介してゴルジ・リボンの形成に重要な役割を果たしていることがわかった。また、Mkp1はこの機能を介して細胞の極性を持った運動に必須な機能を果たしていることも見出した。

他方、Mkp1が上皮細胞特有の微小管構造の発達にも必須であるともに、マウス初期胚の細胞においても微小管と共局在することを明らかとした。Mkp1自身はPAR-1の足場タンパク質としての機能を発揮している一方で、そのホモログであるMkp2の微小管制御領域はPAR-1によってリン酸化制御を受けている可能性を示す結果を得た。3)Mkp1、および、aPKCの内在的阻害タンパク質であることを昨年度見いだしたKIBRAについて、ジーントラップマウスを入手、その解析を進めた。Mkp1の発現を失ったマウスは小脳変性に由来すると思われる運動失調症状を示すものの、単独ノックアウトでは初期胚発生に異常を示さないことが示唆された。KIBRAの発現を失ったホモマウスは、生まれることが少なく、何らかの段階で胚性致死になっていることが示唆された。1)新規PAR-1結合タンパク質、MTCL1(旧名:MARKAP1)の微小管制御能(架橋能)、および、上皮細胞特有の微小管構造の発達に対する必須な役割に関する研究成果を、最終的に国際誌に発表した。その中では、「MTCL1は微小管の束化を担うのみならず、PAR-1キナーゼを微小管束にリクルートすることによって束内の微小管の動的重合能を維持する働きも発揮し、そのことによって上皮細胞特有の微小管構造の形成、上皮極性形成に関わっている」というモデルを提唱した。2)他方、MTCL1のPAR-1結合部位はPAR-1のキナーゼ活性を抑制するピロリ菌毒素CagAのPAR-1結合部位と高い相同性を示し、実際にPAR-1のキナーゼ活性を競合的に阻害することも明らかとした。以上の結果は、MTCL1とPAR-1の相互の活性制御機構の存在を示しており、この相互作用が細胞極性制御の種々の局面で機能している可能性が示唆された。3)MTCL1が分化能の低い細胞において「ゴルジ微小管」の安定的な重合と架橋に働き、そのことを通じてゴルジ・リボン構造の形成を促進し、細胞の極性を持った運動に必須な機能を果たしていることを最終的に実証し、国際誌に論文として投稿した。この過程では、MTCL1のC末端側の微小管結合部位が微小管の安定化に働いていることを発見した。そして、架橋活性とともにこの微小管安定化活性が、非中心体製微小管の制御に重要な役割を果たしているという興味深い結果を得ることができた。4)MTCL1ジーントラップマウスの解析を進め、その運動失調症状の原因の一つが、微小管束との強い相関がしてきされているプルキンエ細胞の軸索起始部の形成異常に求められることを発見した。パラログ分子、MTCL2のコンディショナルノックアウトマウスの作成も行い、MTCL1,2のダブルノックアウトによって初期胚発生異常がみられる可能性を検討する準備を進めた。1)新規PAR-1結合タンパク質、MARKAP1 (Mkp1;旧名、p250)の解析をさらに集中的に進めた。その結果、1Mkp1はこれまで確認していたC末端領域以外に、N末端にも直接微小管に結合する部位を有することが判明するとともに、2中央のコイルドコイル領域を介した2量体化したMkp1は、このN末端領域を介した微小管結合を通じて、微小管を架橋することが判明した。2) Mkp
細胞増殖因子の作用機構………特に蛋白質燐酸化酵素とプロテアーゼの関与について

細胞増殖因子は細胞膜上の特異的な受容体に結合してその活性を現わすこと,しかもこの受容体にチロシン残基を燐酸化する蛋白質燐酸化酵素の存在が明らかにされている.一方これらの増殖因子依存性に蛋白質のセリン残基が燐酸化される現象が知られている.しかしこの2つの蛋白質燐酸化酵素の作用についての詳細は明らかにされていない.私共はチロシン残基を燐酸化する酵素を研究中,血小板や脾細胞を含む血液系細胞の細胞質にこの酵素が多量に存在することを見い出した.血小板では分子量71000のチロシンキナーゼを単一までに精製することに成功した.現在この酵素のもつ性質並びに天然基質について研究中である.一方増殖因子依存性に活性化される細胞膜のセリンキナーゼについて検討したところ,イオン強度やpHに依存性に活性化されることを明らかとした.しかもこの反応はトリプシンインヒビターやロイペプチンによって抑えられることから膜に存在するプロテアーゼの関与が想定される.この膜のセリンキナーゼについて調べたところ,膜のCa^<2t>燐脂質依存性プロテインキナーゼ(Cキナーゼ)が制限消化を受け活性化されたことが明らかとなった.実際細胞増殖のモデルとして再生肝のS6キナーゼ活性について調べたところ, Cキナーセが限定消化を受けて活性化されたことが明らかとなった.この活性化酵素によるS6蛋白質の燐酸化部位を解析したところC末端に近いSer-36, Ser-240,及びSer-242が主な部位であった.これらはインスリン処理後のS6蛋白質の燐酸ペプチドに含まれており,増殖因子の刺激によって認められる数種の燐酸化部位の少なくとも一部に対応する.これらの結果は細胞増殖に伴う蛋白合成の促進時にNa^+/H^+交換送系の活性化を介するCキナーゼの限定消化による活性化で重要な役割を演じていることを示している.現在これらの2つのキナーゼの相互関係についても研究を続けている.細胞増殖因子は細胞膜上の特異的な受容体に結合してその活性を現わすこと,しかもこの受容体にチロシン残基を燐酸化する蛋白質燐酸化酵素の存在が明らかにされている.一方これらの増殖因子依存性に蛋白質のセリン残基が燐酸化される現象が知られている.しかしこの2つの蛋白質燐酸化酵素の作用についての詳細は明らかにされていない.私共はチロシン残基を燐酸化する酵素を研究中,血小板や脾細胞を含む血液系細胞の細胞質にこの酵素が多量に存在することを見い出した.血小板では分子量71000のチロシンキナーゼを単一までに精製することに成功した.現在この酵素のもつ性質並びに天然基質について研究中である.一方増殖因子依存性に活性化される細胞膜のセリンキナーゼについて検討したところ,イオン強度やpHに依存性に活性化されることを明らかとした.しかもこの反応はトリプシンインヒビターやロイペプチンによって抑えられることから膜に存在するプロテアーゼの関与が想定される.この膜のセリンキナーゼについて調べたところ,膜のCa^<2t>燐脂質依存性プロテインキナーゼ(Cキナーゼ)が制限消化を受け活性化されたことが明らかとなった.実際細胞増殖のモデルとして再生肝のS6キナーゼ活性について調べたところ, Cキナーセが限定消化を受けて活性化されたことが明らかとなった.この活性化酵素によるS6蛋白質の燐酸化部位を解析したところC末端に近いSer-36, Ser-240,及びSer-242が主な部位であった.これらはインスリン処理後のS6蛋白質の燐酸ペプチドに含まれており,増殖因子の刺激によって認められる数種の燐酸化部位の少なくとも一部に対応する.これらの結果は細胞増殖に伴う蛋白合成の促進時にNa^+/H^+交換送系の活性化を介するCキナーゼの限定消化による活性化で重要な役割を演じていることを示している.現在これらの2つのキナーゼの相互関係についても研究を続けている.
トリプルネガティブ乳癌悪性化形質におけるユビキチン依存性輸送系の役割

乳癌は比較的若年者に頻繁に発生することから、単に生命予後のみならずQuality of Lifeの観点からもその克服が急務である。特に、エストロゲン受容体(ER)陰性・プロゲステロン受容体(PgR)陰性かつHer2陰性のいわゆる「トリプルネガティブ乳癌(TNBC)」は特に予後不良であり、悪性形質発現の解析が必要である。癌の浸潤・転移には上皮-間葉転換(EMT)という過程が必須である。EMTでは癌細胞形質の変化が起こるが、この過程はESCRT細胞内輸送系によって制御されている可能性がある。そこで本研究では細胞内小胞輸送系、特にVps4等から構成されるESCRT系を介した悪性形質制御を解析した。不活型Vps4を発現する細胞株では、in vitroにおける形態変化、運動性の亢進に有意な差はなかったが、マウスにおける造腫瘍性が軽度亢進した。EMT誘導因子を発現させた乳がん細胞では、SP, CD44+/CD24^<-/low>が2倍以上に増加した。トリプルネガティブ乳がんにおいてはESCRTがよく発現しており、癌幹細胞を増加させることにより悪性度を制御しうることが示唆された。予後不良の乳癌の克服を目的として悪性化形質発現に関わる受容体群に焦点を当て、ユビキチン依存性輸送系によるトリプルネガティブ乳がん制御を明らかにするためin vitro, in vivo両面から解析を加える。ドキシサイクリン(Dox)誘導性乳癌細胞株(MCF7-rTTA)を構築したため、同細胞に発現ベクターを安定に組み込むことにより、Dox依存性に輸送系蛋白を発現またはノックダウンすることが可能である。レトロウイルスベクター(pRetroX-rTTA)によってESCRT蛋白のうち不活性型VPS4Bをドキシサイクリン依存性に発現する細胞株の樹立に成功した。ドキシサイクリン添加によって細胞形態、増殖能を検討したところ顕著な異常を認めなかった。また、ErbB3の発現についても顕著な差異はなかった。今後、アポトーシス、細胞運動、浸潤能を検討するとともに、E-Cadherinに着目したEMTの解析を行う。EMT誘導因子を発現させた乳がん細胞では、SP,CD44^+/CD24^<-/low>が2倍以上に増加した。
セイフティネットとしての職能人財の育成と不公式・非公式学習の認知に関する研究

中小企業のためのe-ラーニングを基盤とする専門職研修システムの実現可能性を検討した.教育機会の民主化のために費用を削減する必要がある.電子技術の教材を開発し,遠隔地に分散するグループ学習を管理するシステムを開発した.大学学生と中小企業の技術者の協力を得て実施したが,財政的時間的制約のために企業からの参加人数は不十分であった.プロジェクトを評価するためにフォーラムを開催し多くの参加者があった.中小企業のためのe-ラーニングを基盤とする専門職研修システムの実現可能性を検討した.教育機会の民主化のために費用を削減する必要がある.電子技術の教材を開発し,遠隔地に分散するグループ学習を管理するシステムを開発した.大学学生と中小企業の技術者の協力を得て実施したが,財政的時間的制約のために企業からの参加人数は不十分であった.プロジェクトを評価するためにフォーラムを開催し多くの参加者があった.わが国では失業保険者受給者,生活保護世帯,第1五分位階級(厚生労働省の区分),外国人労働者は増加の一途にある.職能の再開発を期待されている人々を職能人財と定義すると,これらの人々にICTを活用して地域密着型の無償の高等教育の機会を提供することは可能である.そこで本研究はOECDやUNESCOが提唱する不公式・非公式学習(non-formal and informal learning)によって学習権の視点からみた本格的遠隔大学校を開設する技術研究を遂行する本年度は初期開発として遠隔大学校で使用するe-learningを基盤とした学習システムを開発した.学習システムのテストのため,少人数規模の試行講座を2期に分けて実施した.高騰する高等教育費を問題として取り上げ,開設を目指す大学校は学習者の経済的な負担を極力減らすことを目的としている.そこで,Microsoft Azureのクラウドコンピューティング環境で学習システムの開発を進めることで,学習者一人当たりの通信費をその月々の通信容量に応じて抑えることに成功した.次年度以降も中規模(200人),大規模(600人)と実験を重ね,データを収集する必要があるまた,専門的職能を習得することをテーマに掲げており,試行講座としてエレクトロニクス技術者の向けのコースを開発した.「CMOSアナログ回路」を取り上げた大学院レベルの高度な学習内容であったが,専門家や大学院レベルの学習サポーターの支援を受けながら工学部出身の学習者が分散学習によって協調自律的に課題をクリアしていけることが確認できた.今後の課題として挙げられるのは,学習成果の認証システムである.学習成果の評価,社会的認知の段階をどのような枠組みで形成するのかをそれぞれの職能組合等,関係団体との連携協力しながら模索していく必要がある工業社会から情報社会,さらに知識基盤社会への移行に伴って,倒産,リストラなど労働環境は急変しているが,そのためのセイフティネットを構築する必要がある.これまでの指導者を前提とする従来の職能育成システムでは多様化する学習ニーズに対応することができない.そこで不公式学習(non-formal learning)によって自律的学習で職業能力を高める学習システムの開発を中規模で実施する計画で進めたが,職能レベルを維持することと持続可能な収入が得られるように中小企業の技術者を対象として,そこに失業者などを参加させることによってセイフティネットとして機能を果たすことを目指しているが,中小企業からの参加がきわめて厳しい状況である.LMSシステムの開発はクラウドコンピュータの機能を利用して一定の成果はえられたが,学習支援の実用化については学習サポータへの謝金の支出が研究費の大部分を占める結果となったので,支援関係者の拡大も制約されている.中規模での実施を予定していたが,結果的には「CMOSアナログ回路I」「CMOSアナログ回路II」「電気回路基礎」の3科目であり,受講者数も200名を目指していたが約3分の1にとどまった.しかし,自律学習を実現するために分散同期型協働学習の形態によって,複数の場所での自律学習を実現するため学習ガイドブック開発に成功したし,学習プラットフォームという概念で討議を活発化することに成功した.この場合,理論的枠組みとして「知識はシンボルの集合体として記述されている」という仮説を全体として「学習はシンボルの意味を読み解くことである」という作業仮説を形成することができた.分散同期型協働学習によって自律的学習を多人数で実現できることは確認できたが,多人数にするために企業からの協力と参加を確保することが今後の課題である.2010年度はe-ラーニングを基盤とした学習システムを開発し,少人数ではあるが新職能人財の調査を実施して評価することを計画した.西之園らによるCMOSアナログ回路の教材開発と,松本によるクラウドコンピューティングを利用してのLMSのプロトタイプ開発と試行を実施した.学生,中小企業の技術者による少人数のグループ学習を実施し,積極的に学習に参加する状況を実現できた.2011年度は中規模の実施を目指して学習コースを開発することを目指したが,中小企業内技術者の参加を予想していたがものづくり産業の経営が厳しい状況であったので,十分な参加は得られなかった.結果的には3科目を開講したが,受講者数は当初200名を目指していたが約3分の1にとどまった.しかし,実験を実施する小グループの教材を開発し,大学院生の学習支援者による学習支援方法についていろいろな知見が得られた.2012年度は最大1科目600名定員規模のコースの開発することを計画したが,財政規模が限られていたためにプロトタイプの開発に終わった.コース開発は学習者のニーズを重視し複数の場所で分散して自律学習を実現するために学習ガイドブック開発し,学習プラットフォームという概念で討議を活発化することに成功した.

この場合,理論的枠組みとして「知識はシンボルの集合体として記述されている」という仮説と「学習はシンボルの意味を読み解くことである」という作業仮説を形成した.国際的な研究動向にも十分に配慮しながら,開発計画を評価するために,電気通信大学岡本敏雄教授(当時)の科研の協力も含めて2013年2月9日に「学びのコストと働くスキル」というテーマでフォーラムを開催し,京都大学,名古屋大学の高等教育関連センター,佛教大学,京都府下の企業からの参加を得て問題提起し行い高等教育におけるコストと職能教育の重要性についての議論を深めることができた.職業能力を開発するための方法論としては,「知識はシンボルの集合体として記述されている」と仮定のもとに,「学習をそのシンボルの意味を読み解くことである」と仮定して学習プラットフォームという概念と分散同期型協働学習によって実現可能であることが確認されているが,持続可能性を考えたときに中小企業の技術者の参加を得ることがきわめて困難であることが判明している.2012年の最終年度はこの問題に対する見通しが得られるようにすることが課題である.24年度が最終年度であるため、記入しない。研究課題として取り組んでいるのは,従来の教師あるいは指導者が主導する教育訓練方式では,教育コストを削減することが困難であるので,自律的な学習を実現することによって人件費の削減を目指しているために,従来とはまったく異なるアプローチを試みている.そのためには企業主,技術者,雇用関係,行政関係者の人々を説得する必要がある.そこで本研究の目指している目的をさらにアピールして協力者を増やすために啓蒙用の冊子ならびにPRの方法を再考することが重要な課題である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
リン酸化を介したACC合成酵素の翻訳後制御によるエチレン生成調節機構の解析

LeACS2のC末端にはCDPKとMAPKのそれぞれによってリン酸化されるセリン残基があり、両リン酸化はLeACS2の細胞内の安定化には必要である。LeACS2を脱リン酸化するために、PP2A型のprotein phosphataseが必要であり、ACC合成酵素を認識するBサブユニットが同定された。1)ACC合成酵素はエチレン生合成経路の律速段階を制御する酵素であり、エチレンの生成はACC合成酵素の酵素活性に依存している。これまでにACC合成酵素をリン酸化するprotein kinaseとしてcalcium dependent protein kinase(CDPK)を同定している。一方、他の研究グループにより、CDPKのリン酸化部位とは別の部位がmitogen-activated protein kinase(MAPK)によってリン酸化されることが示されている。Phos-Tag SDS-PAGE法により、生体内においてACC合成酵素が両方のprotein kinaseによってリン酸化されることを明らかにした。さらにそれぞれのprotein kinaseがACC合成酵素の安定性にどのように寄与するかを調べた。特異的阻害剤を用いた生化学的解析により、ACC合成酵素の安定性獲得には両方のprotein kinaseによるリン酸化が必要であることが明らかになった。2)シロイヌナズナの野生型に比べ、rcn1という変異体は暗所で発芽させた芽ばえのエチレン生成量が多く、ACC合成酵素含量も多い。RCN1はprotein phosphatase2AのサブユニットAlであり、PP2AはサブユニットA,B(調節サブユニット)、C(触媒サブユニット)から構成され、それぞれのサブユニットの組み合わせによって特異性が決まっている。そこで、野生型とrcn1からそれぞれPP2Aの特異的阻害剤マイクロシスチンをリガンドとしたアフィニティカラムを用いて、PP2Aを精製して、両精製画分のサブユニット構成を、質量分析計を用いて比較した結果。rcn1画分に含まれず、野生型画分に含まれるサブユニットを複数同定した。エチレンはガス状の植物ホルモンであり、高等植物の一生を通じて様々な成長段階で重要な働きをしている。とりわけ果実の成熟や野菜・花卉の老化など、園芸作物に与える影響は極めて大きく、エチレンの作用を人為的に制御することは、園芸分野において重要な課題である。我々はエチレン生合成経路の鍵となるACC合成酵素がリン酸化によって、その酵素の安定性が制御されていることを明らかにしてきた。ACC合成酵素にはリン酸化部位が2カ所あり、片方はCDPKによって、もう一方はMAPKによってリン酸化されている。今年度は特に、リン酸化部位が2カ所あることの生理的役割を明らかにした。CDPKおよびMAPKのリン酸化を阻害剤によって処理して、片方のみがリン酸化された状態にして安定性を比較した。その結果、ACC合成酵素の安定性獲得には両方のprotein kinaseによるリン酸化が必要であることが明らかになった。また、シロイヌナズナの野生型に比べ、rcn1という変異体は暗所で発芽させた芽ばえのエチレン生成量が多く、ACC合成酵素含量も多い。RCN1はprotein phosphatase2AのサブユニットA1であり、PP2AはサブユニットA, B(調節サブユニット)、C(触媒サブユニット)から構成され、それぞれのサブユニットの組み合わせによって特異性が決まっている。そこで、野生型とrcn1からそれぞれPP2Aの特異的阻害剤マイクロシスチンをリガンドとしたアフィニティカラムを用いて、PP2Aを精製して、両精製画分のサブユニット構成を比較した結果。これらのサブユニットを、昆虫細胞で発現させ、A, B.CサブユニットからなるPP2Aを再構築して活性を測定した。現段階では、同定したBサブユニットがACC合成酵素の脱リン酸に関わっているという明確な結果は得られていない。エチレンはガス状の植物ホルモンであり、高等植物の一生における様々な成長段階で重要な働きをしている。とりわけ果実の成熟や野菜・花卉の老化など、園芸作物に与える影響は大きく、エチレンの作用を制御することは、園芸分野において重要な課題である。我々はエチレン生合経路の鍵となるACC合成酵素(LeACS2)がリン酸化によって酵素の安定性が高まり、逆に脱リン酸化によって、その安定性が低下することを明らかにしてきた。ACC合成酵素にはリン酸化される部位が2カ所あり、1カ所はカルシュウム依存性proteinkinase(CDPK)により、もう1カ所はMAP kinaseによりリン酸化される。これら2カ所のリン酸化状態と酵素の安定性を比較し、片側だけでは安定化されず、安定化されるためには2カ所が同時にリン酸化される必要があることを昨年度までに明らかにした。本年度は、シロイヌナズナの野生型と、その突然変異体でprotein phosphatase2A (PP2A)のA1サブユニットを失い、エチレンを過剰生成するrcn1変異体を用いて、ACC合成酵素の脱リン酸化について解析した。シロイヌナズナのPP2Aには、3個(RCN1はそのうちの一つ)のAサブユニット、16個のBサブユニット、5個のCサブユニットが存在し、これら3つの組合せが違う多種多様なPP2Aが、様々な生理状態に関与することが知られている。なお、Bサブユニットが基質認識に関わっている。

本研究では、RCN1に結合するBサブユニットを同定するために、シロイヌナズナの野生型とrcn1変異体からPP2Aを精製して、質量分析計を用いて網羅的にサブユニットの同定を行った。さらに、野生株とrcn1変異体のサブユニット構成を比較し、rcn1変異体からは検出されず、野生株から検出される複数のBサブユニットを同定した。
緑内障眼と正常眼における網膜及び脈絡膜血管の各種薬理刺激反応性の系統学的研究

カニクイザル(n=9、メス、2.6-4.8kg)の片眼の線維柱帯にアルゴンレーザーを2-3回繰り返し照射し、片眼の高眼圧状態が1年以上にわたり持続したサル高眼圧緑内障モデルを作成した。レーザー処置43-80週後の眼圧の安定している時期に、中枢選択性が高いカルシウムチヤンネル格抗薬であるニルバジピン0,001mg/kgをエタノール、ポリエチレングリコール、蒸留水を含む等張の溶媒に溶解し投与した。レーザースペックル法で測定した対側の無処置眼の視神経乳頭血流速度は投与15分後をピークに約12%有意に増加したのに対し、緑内障モデル眼での血流速度増加は投与10分後に最大約5%にとどまり、両眼のあいだに有意差があった。強力な生体内血管収縮物質であるエンドセリン-1 500ng/kgの静脈投与後、対側の無処置眼の視神経乳頭血流速度は投与90分後をピークに約16%有意に減少したのに対し、緑内障モデル眼での血流速度は有意に変化せず、両眼のあいだに有意差があった。臨床で用いられているα-1受容体格抗薬である5%フエニレンフリンの1回点眼後、対側の無処置眼の視神経乳頭血流速度は投与60分後をピークに約10%有意に減少しだのに対し、緑内障モデル眼での血流速度の減少は投与90分後に約4%にとどまり、両眼のあいだに有意差があった。眼球摘出後にmicro perflisionsystemを用いてin vitroで網膜血管の薬剤反応性の解析を試みたが、血管の脆弱性により信頼性のある結果を得ることは困難であり、今後後眼部の短後毛様動脈を対象とした解析を予定している。本研究により、高眼圧緑内障モデル眼では正常眼に比べて静脈内、点眼での各種薬剤投与時の眼局所組織血流の変化に相違が見られることが明らかになった。緑内障眼と正常眼では局所の循環状態や治療薬の効果が異なる可能性が示唆された。アルゴンレーザーをサルの片眼の線維柱帯に照射して持続的高眼圧を生じさせた、片眼性の高眼圧緑内障モデルを作成し、各種薬剤投与時の薬理反応を、緑内障眼と対側の無処置対照眼で比較検討した。まずカニクイザル(メス、2.6-4.8kg)9匹に対し、片眼の線維柱帯全周にアルゴンレーザーのスポット照射を数回繰り返し行い、約1年以上の長期間にわたり安定して眼圧の上昇した片眼性緑内障モデルを作成した。処置の18-42週後の眼圧の安定している時期に、血管拡張作用を持ちながら血圧下降作用は比較的弱いカルシウムチャンネル拮抗薬であるロメリジン0.01mg/kg、血管内皮由来の血管拡張因子である一酸化窒素(NO)の合成酵素の阻害薬であるL-NAME、およびNO合成の基剤であるL-arginineの各30mg/kgの静脈投与、またプロスタグランジン関連薬の抗緑内障点眼薬であるタフルプロストの点眼などを行い、投与前後の視神経乳頭(ONH)の組織循環をレーザースペックル法により非侵襲的に解析した。ロメリジン投与後、緑内障モデル眼ではONH血流の約6%の有意な上昇を、対側無処置眼では約11%の有意な上昇を認めたが両眼のあいだには有意差はなかった。L-NAME投与後には無処置眼でのみONH血流の約7%の有意な低下を認め、L-arginineの投与後には両眼で約6%の同様の増加を認めた。タフルプロストの点眼後、両眼のONH血流は両眼同様に約15%増加した。このように各種薬剤投与時の眼局所組織血流の変化には、緑内障モデル眼と無処置対照眼とのあいだでしばしば有意な相違が見られた。眼球摘出後にmicro perflision

systemを用いてin vitroで網膜血管の薬剤反応性の解析を試みたが、血管の脆弱性により信頼性のある結果を得ることは困難であり、今後後眼部の短後毛様動脈を対象とした解析を予定している。本研究により、高眼圧緑内障モデル眼では正常眼に比べて静脈内、点眼での各種薬剤投与時の眼局所組織血流の変化に相違が見られることが明らかになった。緑内障眼と正常眼では局所の循環状態や治療薬の効果が異なる可能性が示唆された。
藍色細菌の生物発光リズム:生物時計突然変異遺伝子のクローニングとその機能解析

平成7年度の研究により以下の成果を得ることが出来た。1生物時計突然変異遺伝子のクローニング野性型藍色細菌のゲノムDNAバンクを作製し、これを突然変異体(多くの場合劣性変異)に大腸菌との接合を利用して遺伝子移入した。この中から表現形が野性型に戻ったトランスフォーマントを冷却CCDカメラによりスクリーニングし、その遺伝子を大腸菌に回収し、再度突然変異体に導入して相補活性があること確認した。この遺伝子の塩基配列を決定し、蛋白質のアミノ酸配列を確定した。その結果3つの遺伝子からなるオペロンが生物時計の中核をなす機能をもっていることが同定された。2多くの生物時計突然変異遺伝子のクローニング得られたオペロンを遺他の突然変異体に移入し、形質の復元を調査した。その結果多くの突然変異の形質が復元し、同一の遺伝子座の異なった表現形であることが判明したので、その配列を決定し20個に及ぶ変異部位を確定した。変異は多様でクローニングした遺伝子が時計遺伝子であることが確定した。またいくつかの変異体は独立した変異をもっていることも確認された。これらは今後1の過程を繰り返し、出来るだけ多数の遺伝子のクローニングを試みる。3この配列のホモロジーをデータベースで検索したが、類似の蛋白質が見つからず、新しい遺伝子であることがわかった。またルシフェラーゼを利用してmRNAレベルの日周変動を調べ、この遺伝子の発現もリズムを示すことを確認した。。4さらに得られた遺伝子の機能ドメインをプローブにして類似遺伝子の存在を多くの生物のゲノムDNAから探索した結果、数種類の藍植細菌には類似の遺伝子が存在することが判明した。。
複合アセンブリーπ造形システム

昨年度は、捻れの要素を有するπ電子系分子(オリゴフェニレン)をコアとしたモノマー分子が低極性溶媒であるメチルシクロヘキサン中で超分子重合して形成するヘリカル構造とランダムコイル構造を有する線維状ナノ集合体の相転移を蛍光スペクトル測定によって精査した。これらの線維は、1)高温モノマー溶液の冷却速度を変えることで、ヘリカル構造ならびにランダム構造の比率を変化させることができ、さらにヘリカル構造の長さも制御可能であること、2)内部の分子配列が変化することで結晶し、凝集性の線維へと相転移すること、が前々年までの研究によって明らかになっている。昨年度の蛍光スペクトルの変化、及び、紫外可視分光光度計を用いた濁度測定より、相転移は自己触媒的に進行することが明らかになった。さらに、AFMとTEMによる解析より、ヘリカル構造が長いほど相転移にかかる時間が長くなることが明らかになった。また、ヘリカル構造が変性する温度域における螺旋構造の変性の進行をAFMならびに蛍光スペクトルも用いて精査した。その結果、ヘリカル構造が長いほどに変性に必要な温度域が上がることが明らかになった。さらには、極めて相転移に要する時間が短いランダムコイル線維をヘリカル線維に少量加えると、系全体の相転移が促進されることが明らかになった。加えるランダムコイル線維の量を増やすことで、相転移の速度を調節することも可能であった。このような感染現象は、プリオンタンパクの挙動に類似しており、大変興味深い。蛍光スペクトル測定による相転移の測定は困難を極めたが、データを取得することができた。この系に関しては、ほぼ必要なデータを取得できたため、論文執筆に移ることができた。したがって、研究は予想どおり進んでいると判断できる。昨年度は、ねじれを有するπ電子系分子を有するモノマー分子からなる螺旋状超分子ポリマーが準安定構造にあり、時間経過によって自発的に結晶へと相転移することが明らかになった。さらに詳細な研究によって、結晶化に要する時間はポリマーの長さに依存することが明らかになった。これは、螺旋の繰り返し数が増すほどにポリマーがエネルギー的に安定になっていることを示唆している。そこで今年度は、螺旋構造が熱力学的に安定な構造となりうるモノマー分子の合成に取り組む。具体的には、π電子系を拡張することでこれが達成できると考えている。熱力学的に安定な螺旋構造の形成がAFMなどにより確認できたら、その熱力学的な安定性を、吸収スペクトルや蛍光スペクトルの温度依存性・濃度依存性を精査することで、確認する。昨年度は、準備段階としてπ造形科学で当該研究者が行なうべき研究の基盤形成に努めた。当該研究「複合アセンブリーπ造形システム」においては、複数の分子集合体を同一系内で構築し、外部からの刺激によってそれらの物性・機能が互いに影響を及ぼし合うようにスイッチングさせる必要がある。そこで、まずはこれまでに当該研究グループで開発して来た様々な分子集合体の自己・非自己の認識に関して精査した。ナフタレンをπ部位に有する水素結合性分子の位置異性体(2種)に関して様々な条件における自己・非自己の認識に関して調査を行った。本予算によって新規に購入した動的光散乱装置を用い、2種の分子のメチルシクロヘキサン混合溶液中で形成される分子集合体のサイズを見積もったところ、両者は自己を認識し、別々に会合していることが明らかになった。さらに、分子集合体のナノ構造をAFMにより分析したとところ、両者が単独状態で形成する円環構造(ナノリング)と筒状構造(ナノロッド)の混合物が観察された。そこで、溶液を加熱して分子分散状態とし、急速に冷却することで自己の認識の時間発展性(動的挙動)を精査した。その結果、本系は急速冷却することで非自己を認識して無定形の集合体を構築するが、時間の経過とともに自己を認識して別々の分子集合体を構築することが明らかになった。さらにNMRを用いた調査により、急速冷却によって位置異性体が混合できるのは、水素結合相互作用による超分子形成が優先して起こるためであることが明らかになった。昨年度は、リング状の超分子ポリマーを与えるモノマー分子のナフタレン部位を改変することで、新奇なナノ構造を有する新規超分子ポリマーの構築に取り組んだ。新規分子として、ねじれを有するπ電子系分子を有するモノマー分子を合成した。このモノマーは、低極性溶媒中で水素結合性環状6量体を介して超分子ポリマー化し、高温溶液の冷却速度の違いによってヘリカル構造とランダムコイル構造を有する線維状ナノ集合体を作り分けることが可能であることが、原子間力顕微鏡ならびに透過型電子顕微鏡により明らかになった。赤外吸収スペクトルやX線回折測定により、モノマーは水素結合性環状6量体を経由して線維状に超分子ポリマー化することが明らかになった。ヘリカル構造を有する線維状ナノ集合体を蛍光顕微鏡ならびに共焦点レーザー顕微鏡により観察すると、会合による発光強度の増大によって、一本の壁軽構造を可視化可能であることが示唆された。この点に関してはさらに研究の進展が期待出来る。興味深いことに、構造の異なる二つの溶液を室温で放置いておくと、針状の沈殿が形成された。この沈殿は超分子ポリマーがバンドル化することで形成されることが、原子間力顕微鏡観察により明らかになった。タンパク質のように時間の経過によって凝集体へと変化する超分子ポリマーは珍しい。当初の計画では、様々なナノ構造を有する超分子ポリマーを構築することが昨年度の到達目標であったが、予想外に、構築した超分子ポリマーのうちの幾つかが準安定分子集合体であることが明らかになった。

この成果をもとに、新たな研究プロジェクトを立ち上げることができた。したがって、予想を上回る成果が得られたと判断できる。昨年度は、捻れの要素を有するπ電子系分子(オリゴフェニレン)をコアとしたモノマー分子が低極性溶媒であるメチルシクロヘキサン中で超分子重合して形成するヘリカル構造とランダムコイル構造を有する線維状ナノ集合体の相転移を蛍光スペクトル測定によって精査した。これらの線維は、1)高温モノマー溶液の冷却速度を変えることで、ヘリカル構造ならびにランダム構造の比率を変化させることができ、さらにヘリカル構造の長さも制御可能であること、2)内部の分子配列が変化することで結晶し、凝集性の線維へと相転移すること、が前々年までの研究によって明らかになっている。昨年度の蛍光スペクトルの変化、及び、紫外可視分光光度計を用いた濁度測定より、相転移は自己触媒的に進行することが明らかになった。さらに、AFMとTEMによる解析より、ヘリカル構造が長いほど相転移にかかる時間が長くなることが明らかになった。また、ヘリカル構造が変性する温度域における螺旋構造の変性の進行をAFMならびに蛍光スペクトルも用いて精査した。その結果、ヘリカル構造が長いほどに変性に必要な温度域が上がることが明らかになった。さらには、極めて相転移に要する時間が短いランダムコイル線維をヘリカル線維に少量加えると、系全体の相転移が促進されることが明らかになった。加えるランダムコイル線維の量を増やすことで、相転移の速度を調節することも可能であった。このような感染現象は、プリオンタンパクの挙動に類似しており、大変興味深い。蛍光スペクトル測定による相転移の測定は困難を極めたが、データを取得することができた。この系に関しては、ほぼ必要なデータを取得できたため、論文執筆に移ることができた。したがって、研究は予想どおり進んでいると判断できる。ほぼ半年で今後研究を重心的に推進すべきシーズが見つかったため、研究は当初の計画よりも順調に進展していると言える。また、概要で述べた研究の他にも光で円環構造が開環する分子集合体を与える分子デザインや、時間によって自発的にナノ構造が変遷する分子集合体を与える分子デザインを見出すことにも成功しているため、当該年度の達成度としては当初の計画を大幅に上回っていると言える。ヘリカル構造とランダムコイル構造を有する線維状ナノ集合体のバンドル化は、超分子ポリマーの結晶化と捉えることができる。そこで、この構造転移のキネティクスを今年度は詳細に追っていく。キネティクスの追跡には、蛍光分光、紫外可視吸収、さらに動的光散乱などを用いる。また、本系はアミロイド線維の形成に代表されるタンパク質と同様の構造転移を示す画期的な系であると判断できるため、今回得られた結果を学術論文として早急にまとめる。さらに、超解像度顕微鏡を用い、ヘリカル構造を有する線維状ナノ集合体の高精細イメージングにも挑戦する。