hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クロマチン構造に特異的なDNA修復機構の解析

真核細胞では、DNAは裸の状態で存在するのではなく、ヒストンなどの蛋白質が結合して折り畳まれた状態で存在する。このような高次構造が、転写などのDNA代謝反応機構を考えるうえで重要であることが明かとなっている。DNA修復反応においても、このDNAの高次構造を考慮した研究は必須であるが、そのような研究はほとんど行われていない。本申請者らは、すでに、ヌクレオソーム構造を持つSV40のミニ染色体を鋳型とする無細胞系を構築しており、本年度は、この無細胞系を用いて、ヌクレオソーム構造を持つDNA上の損傷の修復に必要な因子の同定を進めた。実際には、ヒトの遺伝子的修復欠損として知られる色素性乾皮症(XP)のC群について、その修復欠損を特異的に相補する蛋白質を精製し、さらに、そのcDNAクローニングを完了した。XP-C相補因子は、SDS-PAGE上の分子量が125Kと58Kの2つのポリペプチドの複合体であり、それぞれのcDNAクローニングの結果より、p125は、酵母の修復因子RAD4と部分的に高い相同性を、また、p58はRAD23と全体に渡り高い相同性を持つことを明らかにした。RAD23のヒトのホモローグとしてはp58以外にもうひとつ別の遺伝子も単離している。また、p125のmRNAの発現がXP-C群の細胞で低下していること、さらに、p125とp58の2つの遺伝子が染色体上の非常に近接した領域にあることを明らかにしている。この蛋白質複合体では、細胞内では、核内に局在しており、現在、さらに、この蛋白質とヌクレオソームとの相互作用等について検討している。
場を利用した新切込み方式による超精密研削加工に関する研究

安定した延性モード研削を実現するためには、振動する砥石と被加工物間にダンパーとなるものを設け、振動や送り誤差による過剰な切込みを防止することが必要である。本研究では切込み抑制方式を新たに提案し、最終仕上げ研磨に相当する安定した延性モード研削の実現を目指した。新たに考案した3つの切込み抑制方式は次の通りである。(1)超微粒子の電気泳動現象を利用した方法:研削液中に超微細砥粒を混濁させておき、電極とした砥石表面に電気泳動現象で砥粒を吸着させる。これにより、砥石と被加工物間にアクティブ制御型ダンパーが形成され、振動や送り誤差による過剰な切込みを防止することが可能である。(2)磁性流体を用いる方法:砥石周りにコイルを巻き砥石表面を磁化させる。研削液には磁性流体を混濁させ、砥石表面粘性を有する磁性流体の層を形成する。加工中コイル内の電流値を制御することで粘性が調整でき、砥石と被加工物間のアクティブ制御型ダンパーが形成される。(3)沸点、粘性の異なる液で構成された研削液を用いる方法:加工に伴う発熱を利用して粘性を低下させていた一方の液を徐々に蒸発させる。これにより、他方の液の粘性が徐々に回復され切込み深さが小さくなる。温度制御による砥石と被加工物間のアクティブ制御型ダンパーが形成される。本研究は新しい試みを実験主体に研究する体制をとった。したがって、時間的な制約があり、本年度は(1)の考案を中心に検討を行った。その結果、電気泳動現象で集められた超微細砥粒は研削面を鏡面化する効果を有していることが確認された。特に研削切断法に適用した場合、切断面が鏡面となる画期的な切断が実現した。さらに、AE計測装置を用いて切込み状況を監視した結果、硬脆材料の破壊を示すAE信号が通常の加工に比べ極端に小さくなることを確認した。したがって、(1)で考案した切込み方式は延性モード研削加工を実現するために有効な手段であったと言える。
沿岸域が里海として持続的に存続するための管理システムの構造と機能

日本では沿岸域総合管理に代わって里海づくりが盛んに行われている。この研究では、沿岸域を持続的に管理するシステムとして多段階管理仮説を構築した。沿岸域管理には、第一段階として市町村と地域住民の協働によるボトムアップ型の地域あげてのアプローチ,第二段階として、そのような里海ネットワーク、第三段階として都道府県によるトップダウン型の全政府あげてのアプローチがある。それらを支援型アプローチで連携させることにより、都道府県の管轄海域を管理することが可能になる。都道府県海域を超える海域では、国が沿岸域インフラの管理を統合し、各海域の状況に合わせて里海や里海ネットワークを構築するのが有効である。◯文献調査:里海管理システムの分析枠組みを構築するため、共有資源の共同利用に関する研究分野として沿岸域管理(海洋政策研究財団2006、2007、2011など)、コモンズ論(Ostrom1990、Burger etc2001、井上真編2008、新保輝幸ほか編2012など)、ネットワーク管理・組織に関する先行研究としてネットワーク組織論(若林直樹2009、西口敏宏2009、中野勉2011など)、ネットワーク論(バラバシ2002、安田雪2001など)の文献研究を行い、共有資源の共同利用の状態をいかなる管理組織によってルールを形成し、いかにしてモニタリングとガバナンスをするのかについて検討した。その結果、ネットワークの構造とネットワーク・ガバナンスについての分析論点と分析の枠組みを整理した。◯事例のアンケート調査:文献その他に掲載された里海あるいは自発的沿岸域管理として注目されている取組み内容を分析し、里海が持つ基本的な管理システム上の特徴や問題点を抽出し、里海の要件について仮説をたてたうえで、アンケート調査表を作成し、全国における里海の取組みを対象にアンケート調査表を配布した(約100件に配布、30件より回答)。さらに、全国の都道府県を対象に、沿岸域利用管理の取組み事例を探索するためのアンケート調査を実施した。これらのアンケート調査結果は、現在分析中である。◯訪問調査:里海あるいは自発的沿岸域管理の事例として名の知られている地域を対象に、訪問による聞き取り調査を実施した。調査対象地は、三重県志摩市(英虞湾、的矢湾、太平洋)、沖縄県石垣島(白保地域)、沖縄県竹富町(細崎地区)、福岡市(博多湾)である。調査結果は、現在分析中である。25年度に行った都道府県の水産部局へのアンケートに合わせ、都道府県の環境部局を対象にしたアンケートを実施した。さらに、それらのアンケート結果を整理し、分析した。また、文献や報告書に取り上げられる里海や沿岸域管理の事例を収集し、全体の把握を行うとともに、25年度に行った事例アンケートの分析と事例の訪問調査も行った。アンケート結果から、現在、日本で里海や沿岸域管理として活動を行っているものは、232件と推定された。また、都道府県アンケートから管理の内容についても情報を得られた。管理の中心となっているのは市町村、都道府県、漁協、NPOの順に多く、事務局では市町村、都道府県、NPOが多かった。また参加団体では漁協、都道府県、市町村、住民団体が多かった。里海・沿岸域管理における市町村と漁協の役割が注目される。事例アンケートでは、事務局の機能と成果の間に相関があるように思われた。里海と沿岸域管理のさまざまな事例を、空間的広がりと多様性の2軸で分類して配置した。もっとも狭く、多様性の少ない領域に共同漁業権管理から発展する坊勢の遊漁裁判の事例や日生町漁協の取組みが入る。石垣島の白保や博多湾の和白干潟、丹後半島の琴引浜は狭い海域で多様性が高くなった取り組みである。それぞれの取組みを詳細にみると、組織や活動内容の発展が観察され、里海のダイナミクスが見て取れる。また、一部の活動組織から地域あげての取組みに拡大しているものも多い。以上はボトムアップ・アプローチである。広域の事例では、大村湾はトップダウンで全政府上げてのアプローチであるのに対し、香川県は支援型アプローチとなっており、それらは補完的と思われた。市町村や漁協が中心となった地域レベルでのボトムアップ型アプローチと、都道府県が主体となるトップダウン型アプローチの2段階管理が想定されるが、支援型アプローチはそれらをつなぐものと推定された。26年度までの研究で、里海組織や活動内容の発展過程の観察から、地域レベルのボトムアップ型アプローチと都道府県が主体となるトップダウン型アプローチ、構成員の活動の連結や支援を行う支援型アプローチがあることが判明した。27年度の研究では、これらを階層的に組み合わせた多段階管理のシステムによって里海を核とした沿岸域管理が可能になるという仮説を構築した。地域レベルのボトルアップ型アプローチは、浦や小湾の目に見える範囲の里海を支えるもので、ネットワーク組織によって地域あげてのアプローチをとる。これが里海による沿岸域管理の最も重要な構成単位となる。目に見える範囲の里海では広い範囲の沿岸域をカバーすることができないが、このような里海を有機的に連結すればより広い範囲をカバーすることが可能になる。27年度の調査では、このような取組みの事例として岡山県の海洋牧場構想や兵庫県の海洋保護区を調べた。これを里海ネットワークとする。これでも沿岸域の環境保全や国土保全といった沿岸域インフラはカバーできない。これらは大村湾(長崎県)のような都道府県によるトップダウン型の全政府あげてのアプローチによって供給される。さらに、このアプローチの弱点である取組み間の連携は、香川県のような支援型アプローチによって促進される。

都道府県の管轄範囲では、このような里海、里海ネットワーク、都道府県による沿岸域インフラ供給の組合せという多段階管理の仕組みによる管理が有効である。都道府県を超えた海域では、沿岸域インフラを都道府県の連携によって統合的に供給し、個別海域ではそれぞれの条件に対応した里海と里海ネットワークによって管理するという方法が考えられる。以上が、沿岸域の多段階管理仮説の骨格である。日本では沿岸域総合管理に代わって里海づくりが盛んに行われている。この研究では、沿岸域を持続的に管理するシステムとして多段階管理仮説を構築した。沿岸域管理には、第一段階として市町村と地域住民の協働によるボトムアップ型の地域あげてのアプローチ,第二段階として、そのような里海ネットワーク、第三段階として都道府県によるトップダウン型の全政府あげてのアプローチがある。それらを支援型アプローチで連携させることにより、都道府県の管轄海域を管理することが可能になる。都道府県海域を超える海域では、国が沿岸域インフラの管理を統合し、各海域の状況に合わせて里海や里海ネットワークを構築するのが有効である。予定していた数の事例調査はできなかったが、三種類のアンケートを行ったために、里海や沿岸域管理の全体像を把握することができた。また、当初は類型化を想定していたが、類型化して固定的にとらえるよりも、管理システムは変化するものとしてダイナミクスをとらえた方がよいとして、方針変更を行った。その結果、類型化するよりも異なるアプローチ間の補完関係というとらえ方が可能になった。環境経営学地域レベルでのボトムアップ・アプローチの推進組織の基本的な構造について、さらに都道府県レベルでのトップダウン・アプローチと支援型アプローチの補完関係について仮説を立てることができた。最終年度は、それを立証するために補完的な事例調査を行うとともに、アンケート結果を使った統計分析によって、構造的な特徴を明らかにする。事例調査は、都道府県レベルでの管理を行っている事例を中心に実施し、全政府あげてのアプローチを達成するための条件、トップダウン・アプローチと支援型アプローチが補完的に機能するための要件について探る。調査先としては、長崎県、香川県、鹿児島県に対する補完調査を中心に、都道府県レベルで全政府あげてのアプローチをとっている事例をさらに探索し、事例調査を行う。また地域レベルでの取り組みについても補足調査を行い、仮説の立証を試みる。初年度は文献調査による分析枠組み作り、事例のアンケート調査、事例の訪問調査を行う予定であった。分析枠組み作りに関しては、里海の管理組織をネットワーク組織ととらえ、従来のヒエラルキー組織とは異なる組織原理で管理することが必要であることが判明したが、具体的に両者がどのように異なり、それをアンケート調査や訪問調査を通してどのように実証的に把握していくのかという、方法論に関する課題が残った。ネットワーク分析に関しては、日本でも安田雪らによってネットワーク分析の方法が紹介されているものの、里海管理の組織分析に適用するための具体的な方法を詰めるに至らなかった。
ステロイド代替薬創出を指向したRXRパーシャルアゴニストの創出と評価

副作用を軽減したステロイド薬に匹敵する抗アレルギー・炎症薬が希求されている実情に鑑み,本研究では,ステロイドとは異なる作用機序によるステロイド代替薬の創出を指向して,所望の効果が期待されたレチノイドX受容体(RXR)パーシャルアゴニストを新規に創出し,その副作用発現,さらには薬効を評価した.申請者らが見出したRXRフルアゴニストNEt-3IB(6-[N-ethyl-N-(3-isobutoxy-4-isopropylphenyl) amino]nicotinic acid)のアルコキシ基の種々の変換,さらに位置異性体の創出の結果,新規なRXRパーシャルアゴニストNEt-4IB(6-[N-ethyl-N-(4-isobutoxy-3-isopropylphenyl) amino]nicotinic acid)がRXRの副作用なく, TPA(12-O-Tetradecanoylphorbol 13-acetate)を用いた皮膚炎モデルで有効なことを見出した.副作用を軽減したステロイド薬に匹敵する抗アレルギー・炎症薬が希求されている実情に鑑み,本研究では,ステロイドとは異なる作用機序によるステロイド代替薬の創出を指向して,所望の効果が期待されたレチノイドX受容体(RXR)パーシャルアゴニストを新規に創出し,その副作用発現,さらには薬効を評価した.申請者らが見出したRXRフルアゴニストNEt-3IB(6-[N-ethyl-N-(3-isobutoxy-4-isopropylphenyl) amino]nicotinic acid)のアルコキシ基の種々の変換,さらに位置異性体の創出の結果,新規なRXRパーシャルアゴニストNEt-4IB(6-[N-ethyl-N-(4-isobutoxy-3-isopropylphenyl) amino]nicotinic acid)がRXRの副作用なく, TPA(12-O-Tetradecanoylphorbol 13-acetate)を用いた皮膚炎モデルで有効なことを見出した.RXRアゴニストは、PPARやLXRなどのRXRパーミッシブパートナーとRXRのヘテロダイマーを単独で活性化しうるが、最近、構造の異なるRXRアゴニストにより両ヘテロダイマーの活性化能が異なることが報告された。リガンド結合依存的な核内受容体を介した遺伝子発現は、核内受容体とコアクチベータと言われる転写活性化因子複合体である各種タンパク質との結合により制御される。アゴニストに対しアンタゴニスト結合時に遺伝子発現が抑制されるのは、リガンド結合時の核内受容体の立体構造が、コアクチベータに比較してコリブレッサーと言われる転写抑制因子群の結合を優位にするためである。したがって、パーシャルアゴニストであれば、フルアゴニストとは異なったコアクチベータの結合、さらには同程度のefflcacyを示しながら異なる構造のパーシャルアゴニストであれば、コアクチベータの結合選択性などを生み出せる可能姓があり、副作用軽減と言う観点でも興味が持たれた。RXRパーミッシブ機構に基づく異なる遺伝子発現を可能とするRXRアゴニストライブラリーが創製可能と言える。RXRパーシャルアゴニストは、いくつか論文報告されているものの、その薬効について評価したものはない。そのようなことから、本研究では既知のRXRパーシャルアゴニストとは異なる種々のRXRパーシャルアゴニストの創出を行った。RXRアゴニストは,概して1.1.4.4-テトラメチルテトラリン構造からなる脂溶性部位,安息香酸やニコチン酸からなる酸性部位,およびこれらを連結するリンカー部位から構成される.リンカー部位に閉環構造を導入することで,分子構造を剛直化させれば,フルアゴニスト活性化能を示すRXRの立体構造への誘導適合が不完全になり,パーシャルアゴニストになるのではと考えた.デザインした化合物を合成し,レポータージーンアッセイ(RGA)で活性評価したところ,酸性部位にベンゾトリアゾール骨格を有するCBt-PMNが,RXRαに対してefflcacyが60%,EC50値が約500nMであることを見出した.RXRフルアゴニストであるLGD1069(1μM)に対して,RXRアンタゴニストPA452を併用すると10-5MにおいてLGD1069のefflcacyを12%まで低下させるのに対し,CBt-PMNは3.3×10-5Mで70%のefflcacyを与えることから,本化合物がRXRパーシャルアゴニストであることが示された。また、脂溶性部位にアルコキシ基を有するRXRアゴニストNEt-4IPのイソプロポキシ基をイソプトキシ基にすることでRXRパーシャルアゴニスト活性を示すことを見出した.これらの化合物についてPPAR/RXR、LXR/RXRなどのヘテロダイマーに対する活性化能を評価したところ,RXRフルアゴニストであるLGD1069には劣るものの、これらのヘテロダイマーを話性化することがわかった。さらに、これらの化合物についてマウスを用いた血中に濃度測定を行ったところ、30mg/kgで数μMの血中移行性が見られること、さらに血中トリグリセリドを上昇することなく、カラゲニン足浮腫抑制作用を示すことを見出した。アトピー性皮膚炎などのアレルギー疾患において利用されているステロイド剤は,有用であるもののその副作用のため用途が限られており,その代替薬が希求されている.上記疾患に対する新規医薬として制御性T細胞分化誘導物質(Treg誘導物質)が注目されているが,そのレパートリーは少ない.

そのような中,申請者らはレチノイドX受容体(RXR)を漂的としたフルアゴニストを開発し,それによるTreg誘導能を世界で初めて示した.しかし,RXRフルアゴニストでも血中トリグリセリド上昇などの副作用を生じうる.そこで本研究では,この回避法として有用と思われたRXRパーシャルアゴニストに注目し,その新規創出とその薬効評価を行った.申請者らはこれまでに,強力なRXRフルアゴニストNEt-3IB(6-[N-ethyl-N-(3-isobutoxy-4-isopropylphenyl)amino]nicotinic acid ; 1)を見出しているが,1の3位のイソブトキシ基の変換が可能なため,イソブトキシ基の変換によりRXR活性化能が調節できないかと考え,種々のアルコキシ基を持つ化合物を合成し,活性評価を行った.さらに,1の3位のイソブトキシ基と4位のイソプロピル基を入れ替えた化合物の創出が可能であることを考え,その化合物について4位のアルコキシ基を種々変換することで新たなRXRパーシャルアゴニストの創出が可能ではないかと考えた.アルコキシ基の種々の変換,さらに位置異性体の創出の結果,新規なRXRパーシャルアゴニストNEt-4IB(6-[N-ethyl-N-(4-isobutoxy-3-isopropylphenyl)amino]nicotinic acid : 2)がRXRパーシャルアゴニストであること,さらにNEt-3IBに比べ副作用が少なく,TPA(12-O-Tetradecanoylphorbol 13-acetate)を用いた皮膚炎モデルで有効なことを見出した.また,この研究の過程において,NEt-3IBのメチルエステル体を原料にヨウ素を導入することで,RXRパーシャルアゴニストのみならず,スチルベン構造を有する強力なRXRアンタゴニストNEt-SB(3)の創出に至った.
炭素およびケイ素のパーメタレーション

本研究は、炭素やケイ素を鋳型とし、パーメタレーションにより金属多核クラスターを構築することを目指した。具体的には、炭素一原子を鋳型とする金属クラスター合成、およびベンゼン環をコアとする金(I)多核錯体合成を行った。その結果、N-ヘテロ環状カルベンを外部配位子とする炭素中心型金(I)6核錯体の合成法、およびジフェニルメチルホスフィンを外部配位子とするベンゼン環の隣合う二つの炭素に金(I)イオンが結合した2核錯体の合成法を確立した。前者の合成研究において、6個の金(I)のうちいくつかが銀(I)や銅(I)イオンと交換し、ヘテロ金属クラスターを与えることを見いだした。本研究は、炭素やケイ素等の14族元素のパーメタレーションによる多核金属クラスターの構築を目的としている。炭素やケイ素等の14族元素は、軌道の混成状態に応じ結合の長さや方向性が規定されることから、金属配列のための理想的な鋳型となる。平成25年度は、まず炭素を鋳型とするパーメタレーションを検討した。【炭素一原子を鋳型とするパーメタレーション】炭素一原子の原料としてジアゾメタン系原料を用い、Au(I)六核錯体の合成に成功した。溶液内構造はプロトンおよびリンのNMR、ESI-TOF型質量分析により明らかにした。中心炭素一原子に6個のAu(I)イオンが結合した構造を取ることがわかった。従来のホウ素化炭素に比べ、ジアゾメタン系原料は容易に入手でき安定性も高いので、より優れた合成法であると言える。同じ方法で、Ag(I)およびCu(I)錯体の合成を試みたが、複雑な混合物を生成し精製が困難であった。【Au(I)錯体の交換反応による混合貨幣金属クラスターの合成】上記Au(I)六核錯体の溶液に、Ag(I)(あるいはCu(I))あるいは、Ag(I)とCu(I)の両イオンを同時に加えたところ、質量分析やNMR測定により、2種あるいは3種混合錯体が生成することがわかった。混合比により主生成物が変わることを利用して、現在単離を試みている。【嵩高い金属配位子を用いた五核および四核Au(I)錯体の合成】上記では金属源としてトリフェニルホスフィン錯体を用いたが、嵩高い金属源を用いて五核および四核Au(I)錯体の合成を試みた。その結果、シクロヘキシルホスフィン錯体を用いた場合、五核Au(I)錯体が主生成物になることが見出された。さらに嵩高いトリメジチルホスフィン錯体を用いて、四面体構造を取ることが期待される四核Au(I)錯体の合成を検討中である。本研究は、炭素やケイ素などの14族元素のパーメタレーションによる多核金属クラスターの系統的構築を目的とした。炭素やケイ素などの14族元素は、軌道の混成状態に応じ結合の長さや方向性が規定され、金属配列のための優れた鋳型となる。以下に、研究実績の概要を示す。【炭素一原子を鋳型とするパーメタレーション】研究期間の前期に確立したAu(I)六核錯体の合成法をさらに発展させるために、Au(I)のトリフェニルホスフィン配位子やトリシクロヘキシルホスフィン配位子を、カルベン型配位子に置き換えて合成を行い、反応条件を検討している。この過程で、カルベン型配位子によるAu(I)三核オキソ錯体を単離することができ、そのクラスター構造を決定できた。本錯体を前駆体として用いた炭素中心型クラスターの合成も検討中である。【ベンゼン環を鋳型とするパーメタレーション】ベンゼン環の六つの水素原子をすべてAu(I)に置換することを目標とした。まず、ベンゼンの二置換ホウ素化合物を用い、トリフェニルホスフィンAu(I)錯体のカップリング反応を行ったところ反応が進行しなかった。配位子同士の立体反発が原因であると考え、嵩が小さいジフェニルメチルフォスフィンを用いて同様の反応を行ったところ、ベンゼン環の隣り合った二つの水素原子をAu(I)に置換することに成功した。我々が知る限り、ベンゼンの隣り合う水素原子を金属イオンに置き換えた前例はない。次に、ベンゼンの六ホウ素置換体を合成し、ベンゼン環のパーメタレーションを検討している。Au(I)六核ベンゼン錯体は、金属間結合や電子構造の共役性に大変興味が持たれる。炭素やケイ素等の14族元素は、軌道の混成状態に応じ結合の長さや方向性が基底されることから、金属配列のための理想的な鋳型となりうる。以下に研究実績の概要を示す。【炭素一原子を鋳型とするパーメタレーション】前年度まで、ホスフィン配位子を用いて、炭素原子を中心とするAu(I)六核錯体の合成を検討したが、最終年度は、デザイン性がより高いカルベンAu(I)錯体を用いて、炭素中心のAu(I)多核錯体の合成を検討した。その結果、カルベン配位子の嵩高さにより、Au(I)六核、五核、四核錯体を作り分けられることがわかった。それぞれについて、各種NMR測定および質量分析を行い、さらに六核錯体についてはX線構造解析により分子構造を決定した。

この六核錯体は、溶液状態と固体状態において蛍光を発するため、そのメカニズムについて詳細を検討中である。【ベンゼン環をコアとするAu(I)多核錯体】ベンゼン環の隣り合う二つの水素原子をホウ素誘導体で置き換えた二置換ベンゼンからAu(I)二核錯体を合成し、その構造を各種NMR測定、質量分析、X線構造解析により決定することに成功した。これはベンゼンのパーメタレーション体の重要な前駆体である。また、予想外の結果として、これにさらにAu(I)イオンを加えていくとAu(I)三核および四核錯体が生成した。最終的には、ベンゼン環をコアとするAu(I)六核錯体を目指しているが、この結果により、Au(I)18核錯体の合成が可能になることが示唆された。本研究は、炭素やケイ素を鋳型とし、パーメタレーションにより金属多核クラスターを構築することを目指した。具体的には、炭素一原子を鋳型とする金属クラスター合成、およびベンゼン環をコアとする金(I)多核錯体合成を行った。その結果、N-ヘテロ環状カルベンを外部配位子とする炭素中心型金(I)6核錯体の合成法、およびジフェニルメチルホスフィンを外部配位子とするベンゼン環の隣合う二つの炭素に金(I)イオンが結合した2核錯体の合成法を確立した。前者の合成研究において、6個の金(I)のうちいくつかが銀(I)や銅(I)イオンと交換し、ヘテロ金属クラスターを与えることを見いだした。アルカンおよび芳香族化合物を鋳型とするパーメタレーションを行った。一炭素中心の金属クラスターについては、Au(I)上のホスフィン配位子のかさ高さを調整することにより、Au(I)六核あるいは五核錯体を作り分けることに成功した。四核錯体については、質量分析測定で検出しているものの、単離には至っていない。また、配位子をホスフィンからカルベン配位子に置き換えて、同様の一炭素中心の金属クラスターの合成を試みたが、反応性が低いことと、金属源が熱に弱いことから、良い反応条件を見つけるに至っていない。Au(I)六核錯体に対して、Ag(I)やCu(I)で一部金属置換できることを質量分析測定やNMR解析により明らかにした。この研究成果は、本研究が異種金属クラスターへ展開できる大きな可能性があることを示している。芳香族化合物のパーメタレーションについては、ホウ素置換体とAu(I)錯体のカップリングを最も困難と思われたベンゼン環の隣り合う水素原子をAu(I)に置換することに初めて成功した。この結果は、目的とする六核錯体の合成を容易にするものである。この反応条件を踏まえて、ベンゼンの六ホウ素置換体を経由したベンゼン環のパーメタレーションを検討しているが、完成は時間の問題である。ケイ素についても検討したが、非常に毒性の高い前駆体を経由する必要が出てきたため、迂回ルートで合成できるかどうかを検討中である。超分子化学【炭素一原子を鋳型とするパーメタレーションに関する課題】カルベン型配位子を持つAu(I)源を用いた一炭素中心Au(I)クラスターの合成反応条件(一炭素源および溶媒の種類)を検討する。また、Au(I)六核錯体のAg(I)あるいはCu(I)で金属置換が起こることを見出したが、置換数や八面体構造由来の異性体を制御する方法、および得られた混合物を分離精製する手法を確立する必要がある。【ベンゼン環を鋳型とするパーメタレーションに関する課題】ベンゼンのパーメタレーションを達成するためには、ベンゼンの六置換ホウ素化合物を合成する必要がある。
非定常動的問題の時間ステップ境界要素法解析とその応用

非定常動的問題に対する境界要素法としては,(1)ラプラス変換を用いる解法、(2)時間依存の基本解を用いる解法,および(3)時間微分を差分近似する時間ステップ解法がある.(1)の解法は発展の初期の段階で提案されたものであり,ラプラス逆変換を数値的に行う手数が余分にかかる短所もあるが精度の良い解が得られるという報告もあり,さらに解法の特性を検討する必要がある.(2)と(3)の解法は物理空間で時間依存解を直接求めようとするものであり,発展が期待できる解法である.現状では(2)の解法が応用の主流を占めているが,(3)の時間ステップ境界要素解析法は時間依存の物理量を直接扱うことができるという利点を持つ,本研究では非定常動的弾性問題についてこれらの解法の特徴を明らかにすることを目的として行った.まず,時間ステップ解法に関して,減衰のない系の非定常動弾性問題解析のための計算プログラムを開発し,1次元問題の例について数値計算を行い,解法の特性を明らかにした.また,減衰のない系の2次元スカラ-波動問題について,簡単な例について数値計算を行って解法の特性を調べた.一方,ラプラス変換解法に関しては,まず,正則化された境界積分方程式に基づくラプラス変換境界要素法の定式化を与えた.これに基づき動的問題を高精度に解析するための2次元動弾性問題解析用の計算プログラムを開発した.そして,厳密解の既知な簡単な問題の数値解析をいくつか行い計算精度のチェックを行った.さらに,き裂を有する平板の動的応力拡大係数の解析や異材界面き裂に対する動的応力拡大係数の解析を行った.これらの数値解析を通じて,ラプラス変換パラメ-タと解析精度の関係や,数値ラプラス逆変換手法の特質について検討を加え,ラプラス変換解法の特性を検討した.非定常動的問題に対する境界要素法としては,(1)ラプラス変換を用いる解法、(2)時間依存の基本解を用いる解法,および(3)時間微分を差分近似する時間ステップ解法がある.(1)の解法は発展の初期の段階で提案されたものであり,ラプラス逆変換を数値的に行う手数が余分にかかる短所もあるが精度の良い解が得られるという報告もあり,さらに解法の特性を検討する必要がある.(2)と(3)の解法は物理空間で時間依存解を直接求めようとするものであり,発展が期待できる解法である.現状では(2)の解法が応用の主流を占めているが,(3)の時間ステップ境界要素解析法は時間依存の物理量を直接扱うことができるという利点を持つ,本研究では非定常動的弾性問題についてこれらの解法の特徴を明らかにすることを目的として行った.まず,時間ステップ解法に関して,減衰のない系の非定常動弾性問題解析のための計算プログラムを開発し,1次元問題の例について数値計算を行い,解法の特性を明らかにした.また,減衰のない系の2次元スカラ-波動問題について,簡単な例について数値計算を行って解法の特性を調べた.一方,ラプラス変換解法に関しては,まず,正則化された境界積分方程式に基づくラプラス変換境界要素法の定式化を与えた.これに基づき動的問題を高精度に解析するための2次元動弾性問題解析用の計算プログラムを開発した.そして,厳密解の既知な簡単な問題の数値解析をいくつか行い計算精度のチェックを行った.さらに,き裂を有する平板の動的応力拡大係数の解析や異材界面き裂に対する動的応力拡大係数の解析を行った.これらの数値解析を通じて,ラプラス変換パラメ-タと解析精度の関係や,数値ラプラス逆変換手法の特質について検討を加え,ラプラス変換解法の特性を検討した.
労働市場との関係でみた港北ニュータウンの主婦の生活時間・生活空間

本研究では、横浜港北ニュータウンに住む142世帯を対象にして、休日(2000年1月23日)と平日(同1月24日)の生活時間ならびに生活空間のアンケート調査を通し、東京の西部「第四の山の手」に住む専業主婦(89名)と就業主婦(53名)のライフ・スタイルの違いを明らかにしようとした。対称世帯の世帯属性は次のとおりである。夫婦とも高学歴で、子供12人の核家族世帯であり、横浜、川崎、東京23区から5年以内に移り住んだ世帯が多い。夫の勤務先も東京23区、横浜、川崎が殆どである。仕事と通勤に一日の時間の3分の1がとられる就業主婦は、専業主婦に比べ、その分だけ家事、子育てにさく時間は少なくなっている。多磨ニュータウンでの調査(杉浦、宮澤、2001)との一つの大きな違いは、就業主婦、専業主婦いずれも睡眠時間は港北ニュータウンの方が、20分ほど長くなっていることである。これは、夫の通勤時間が多磨ニュータウンの場合よりも短いために、その分、妻の起床時間も遅くて済むことによっていると思われる。60%の就業主婦は地元も都築・青葉区で働き、主にパートタイマーとして、事務職と営業・販売サービス職に従事している。現在の就業の有無にかかわらず、1名を除き、全員の主婦が過去に就業経験(殆どが常勤の事務職)があり、70%の主婦は結婚・出産を契機に退職している。現在まで継続勤務している就業主婦は10%にもみたない。それは、結婚・出産を契機に(一時)退職を望む夫の意向に従うものと考えられるが、85%の専業主婦は将来就業することを希望している。今年度は以下のようなデータ収集と集計作業を中心に研究を進めた。(1)アンケート票に関しては、夫と妻の生活時間のほかに、妻の時間配分の有様を決定する要因を把握する目的で、夫と妻の就業意識、就業主婦の就職情報獲得プロセス、世帯転居歴について、詳細が分かるような設計を行なった。(2)アンケート・モニター世帯の募集は、港北ニュータウンのある横浜市都筑区内で配布されている三つの地域情報紙と新聞折込広告を用いて行なった。応募のあった世帯に対し、1月中旬にアンケート票を郵送し、最終的に155世帯のデータを収集することができた。そのうち、就業主婦世帯と専業主婦世帯の比率はおおよそ1:2であった。(3)現在、アンケート票各項目のデータ入力作業ならびに地図情報のGIS入力作業を進めており、今年度中に各項目の単純集計、クロス集計を済ませる予定である。(4)また、次年度の港北ニュータウン周辺における主婦の労働市場調査に向けて、海外での郊外での主婦の就業行動に関する文献研究を同時平行的に進めている。本研究は,港北ニュータウンに住む世帯を対象にして,平日と休日の生活時間ならびに生活空間の調査を通し,東京の西の郊外「第四の山の手」に住む専業主婦と就業主婦のライフ・スタイルの違いを明かにすることを目的とするものである。データは,2000年1月中旬に横浜市都筑区港北ニュータウン区域に住む155世帯の協力を得て実施したアンケート調査を通して入手している。アンケートの主な質問項目は,夫と妻の生活時間のほか,世帯属性,夫と妻の就業意識,就業主婦の就職情報入手経路,世帯転居歴などである。分析対象となった20歳代後半40歳代後半の主婦のいる世代は,夫婦とも高学歴であり,港北ニュータウンに定住するまでに様々な転居プロセスをくり返している。平日における就業主婦と専業主婦の時間収支には当然のことながら違いがあり,前者は就業のために時間が多く使われる分,家事などの家庭内での生活時間は後者より短い。しかし,就業主婦は限られた時間を有効に使うために省力化のための工夫をこらしている。

一方,専業主婦は家事・子育てなどに就業主婦よりも多くの時間を使いつつも,けいこごとや友人・知人との語らいにも一定の時間をさいている。それに伴って,平日の専業主婦の生活空間は港北ニュータウンを越えて横浜市内や東京世田谷区までかなりの広がりを有している。また,両方の主婦層を通して,インターネットの利用に時間をさいている人が予想以上に多いことも大きな特徴である。
プログラム読解学習のための学習教材の自動生成方式と学習者の技能定量化手法の提案

これまでの取り組みの中で,まず,プログラミング読解過程中の視線運動を取得し,視線の推移の特徴が現れるモデル化手法を提案した.そして,プログラム構造に基づき,プログラミング読解過程中の視線運動を解析するための実験プロトコルを設計した.代入演算と算術演算のみで構成される3行のプログラムで生成可能な4パターンのデータ依存関係をもつソースコードを実験課題とし,被験者データを取得し分析を行った.具体的には,視線の推移を評価するため,確率で表した単純マルコフ過程モデルを構築した.そして,単純マルコフ過程モデルのノード間の推移確率とデータ依存関係の有無を比較した.その結果,プログラム読解固有の振る舞いとして,各パターンのデータ依存関係の影響を確認することができた.以上の成果を踏まえ,ソースコードを正確かつ効率的に読めるようになるための学習はプログラミング力を向上させるために重要であると位置付け,プログラムソースの内的構造の把握と適切な読解力の学習を狙いとしたソースコード読解学習システムの開発を進めた.読解学習の目的は,視線分析の結果も踏まえると「要領良くプログラムを読めるようになること」と設定できる.すなわち,認知負荷理論の知見から説明すると,力を入れるべきではない非本質的な作業に対しては極力手を抜くことが合理的であり,その動作の合理性が視線に出現した結果と考えられる.読解における「要領の良さ」として,プログラムの構造を把握する力とされているが,本研究では,プログラムの部分を適切にチャンキングする力も該当すると考えた.そこで本研究では,チャンク方略そのものがプログラミング読解に役立つことを実験的に明らかにし,その結果を踏まえ,チャンク方略に基づいたプログラミング学習の効果を明らかにした.以上により,チャンク方略に基づいたソースコード読解支援システムの開発に繋がる知見を獲得した.これまでの研究により,プログラミング読解過程の眼球運動に基づく分析が進められている.プログラミング読解の様子を眼球運動から調査する研究は既に報告されているが,プログラミングを不得意とする学習者層を対象として,成熟的に学習を進めるための学習支援法・教授法を構築する目的で眼球運動を動員した研究は,申請者らの調査の限りでは確認されていない.先行研究により,「代入と順次実行」の基礎的技能に限り申請者らの成果の有効性が確認されたが,眼球運動の履歴は定性的な観点でのみ解釈された分析結果であるため,学習者の更なる支援の実現に向けては,眼球運動の履歴を定量的に評価するための手法構築が望まれている.以上背景のもとで,本年度においては,プログラミング読解過程中の視線運動を解析し量的に評価する手法として,マルコフモデルに着目した.具体的には,ただ一つの状態によって決定される単純マルコフ過程と直前2つの状態によって決定される2重マルコフ過程を用いた.ソースコード内で処理が記述されている箇所を状態と見なし,また,箇所間の遷移をエッジと見立てることで,状態遷移モデルを構築し,学習者の思考モデルと見なした.本研究で対象としているものは,ソースコード内の行間の推移のみであり,視線運動として観測される出力記号列と,内的な認知過程との間に隠れた状態があることを重視する必要がない.よって本研究では,HMMではなく,単純なモデルを採用した.また,視線運動の中でも,ある行から別の行への注目箇所の推移についてのみに注目するため,同じ状態への推移は考えないものとした.その結果,提案手法は読解の仕方などといった学習者の特徴に強く左右されずに視線運動を評価できることを示すと共に,プログラムソースの内的構造の影響が視線に表出していることを明らかにした.研究の最終目的は,1.データ依存関係,制御依存関係といったプログラム構造の観点から,プログラムの知識・技能とプログラム構造とを対応付けるフレームワークを提案し,2.プログラムを特徴付ける各パラメータに基づきプログラム読解学習教材としてのソースコードを自動生成する機能を実装し, 3.プログラミング読解過程中の眼球運動を取得し,視線の推移を隠れマルコフモデルを中心とした確率モデルで記述するための手法を提案し,4.確率モデルとプログラム構造との構成的差違を定量的に評価し,知識・技能の習得度を定義するための手法を提案し,5.知識・技能の程度に応じたプログラム読解学習教材を提示可能な学習者適応の学習支援システムを開発することである.まず,自学学習環境として利用可能なプログラミング読解学習支援システムを開発した.読解学習支援システムは従来から開発を進めてきたものであるが,2016年度の取り組みにより,データ依存関係,制御依存関係といったパラメータをシステムに与えて読解教材を自動的に生成するためのインタフェースを設計することができた.そして,これを実際の講義に適用することで,学習者ログの収集を行うことができた.また,同一の教材を対象として,プログラム読解過程中の視線運動の追跡を行った.2016年度の研究では,代入文のみで構成される3行のプログラムで生成可能な4パターンのデータ依存関係を実験課題とし,被験者データを取得し分析を行った.その結果,各パターンのデータ依存関係の影響を評価モデルから確認することができた.2016年度の取り組みにより,実験対象となるソースコード自動生成システムの開発,実環境で利用可能な読解学習支援システム,視線データの量的評価手法の構築が達成された.以上のことから,おおむね順調に進展していると評価する.これまでの研究により,プログラミング読解過程の眼球運動に基づく分析が進められている.視線運動を用いた先行研究では,定量分析をする上では視線分布を用いた分析が用いられている.これに対し,本研究では,読解過程の要因の特定を可能にするため,プログラムの各行をどのような順序で読んでいるかに注目する.

そのため,本研究では視線の運動パターンに基づき,プログラム中に存在する構造と比較し,プログラム読解の分析可能性を調べることを目的とする.様々な要素が含まれるソースコードでは読解過程の詳細な分析が困難である.したがって,本研究では,まずは代入演算と算術演算のみでプログラムを構成し,構造としてデータ依存関係だけに単純化したプログラムを実験課題に設定する.その上で,そのようなプログラムに対して,視線追跡から得られたデータに基づき視線の運動パターンを獲得する.視線の推移を評価するため,確率で表した単純マルコフ過程モデルを構築する.単純マルコフ過程モデルのノード間の推移確率とデータ依存関係の有無を比較することで,視線の運動パターンに基づいたプログラム読解過程の分析可能性について調査する.本年度の成果として,具体的には,まず,プログラミング読解過程中の視線運動を取得し,視線の推移の特徴が現れるモデル化手法を提案した.そして,プログラム構造に基づき,プログラミング読解過程中の視線運動を解析するための実験プロトコルを設計した.本論文では,代入文のみで構成される3行のプログラムで生成可能な4パターンのデータ依存関係をもつソースコードを実験課題とし,被験者データを取得し分析を行った.その結果,プログラム読解固有の振る舞いとして,各パターンのデータ依存関係の影響を確認することができた.研究の最終目的は,1.データ依存関係,制御依存関係といったプログラム構造の観点から,プログラムの知識・技能とプログラム構造とを対応付けるフレームワークの提案,2.プログラムを特徴付ける各パラメータに基づきプログラム読解学習教材としてのソースコードを自動生成する機能の実装, 3.プログラミング読解過程中の眼球運動を取得し,視線の推移を隠れマルコフモデルを中心とした確率モデルで記述するための手法の提案,4.確率モデルとプログラム構造との構成的差違を定量的に評価し,知識・技能の習得度を定義するための手法の提案,5.知識・技能の程度に応じてプログラム読解学習教材を提示可能な学習者適応の学習支援システムの開発,である.前年度までに,自学学習環境として利用可能なプログラミング読解学習支援システムの基礎が開発された.読解学習支援システムは従来から開発を進めてきたものであるが,2017年度の取り組みにより,データ依存関係に限定した物ではあるが,読解教材を自動的に生成するためのロジックを実装した.これにより,データ依存関係を把握しながら効率良く読解する力の獲得を目指した学習,また,データ依存関係に応じて,視線運動の調査を進めることができるようになった.生成方法として,まず隣接行列を使用してデータ依存グラフを表す.これを入力として与えることにより,データ依存グラフに従ってプログラムを生成できるようになった.他,被験者の視線の動きがデータ依存構造に沿ったものであることを明らかにするため,大学生を被験者として実験を行った.3行のソースコード読解を課題として実験を行った結果,プログラム読解固有の振る舞いとして,各パターンのデータ依存関係の影響を確認することができた.以上のことから,おおむね順調に進展していると評価する.
畜産食品タンパク質をモデルとした合成ペプチドによる生体調節機能の解明

酸化ストレスは、消化管における粘膜の炎症などに関与している。さまざまな動物および植物由来タンパク質の抗酸化作用が研究されており、卵白タンパク質、卵黄タンパク質、大豆、乳カゼインなどのさまざまなタンパク質の加水分解によって生じた抗酸化ペプチドが報告されている。最近、卵黄タンパク質であるホスビチンやその分解物であるホスビチンホスホペプチド(PPP)の抗酸化作用も明らかとなっている。炎症性ケモカインであるインターロイキン-8(IL-8)は酸化ストレスによって誘導され、抗酸化物質によって抑制されることが明らかになっている。過酸化水素はヒトの上皮由来細胞においてIL-8を産生することも知られている。本研究では、腸管上皮由来のCaco-2細胞を用い、PPPのモデルペプチドとして、化学合成したポリホスホセリンのIL-8産生に及ぼす影響について調べた。IL-8産生は、ELISA(酵素免疫測定法)によって調べた。その結果、合成したポリホスホセリンは、Caco-2細胞における過酸化水素が誘導するIL-8の産生を有意に低下させることが明らかとなった。また、その阻害は濃度依存的であった。本研究結果から、ホスホペプチドが酸化ストレスによる腸管の炎症を緩和させる可能性が示唆された。申請者はこれまで、卵黄タンパク質であるホスビチンやその分解物であるホスビチンホスホペプチド(PPP)が抗酸化作用や抗がん作用を有していることを明らかにしてきた。しかし、PPPは様々な分子量のペプチド混合物であり、単離・精製を行った成分ではないため、その抗酸化作用の機能解明等を難しいものにしている。そこで本研究では、PPPのモデルペプチドとしてポリホスホセリンペプチドを化学合成し、この合成ペプチドの抗酸化作用について調べることを目的とした。抗酸化作用の評価方法は、ヒト結腸がん由来Cacc-2細胞を用い、酸化ストレス時に細胞から産生される炎症性ケモカインのインターロイキン-8(IL-8)を測定することにより行った。ポリホスホセリンペプチドは、ハイドロキシアパタイト上でホスホセリンを重合化させることにより合成した。重合化ホスホセリンは、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により分離、精製を行った。Caco-2細胞は20%FBSを含むDMEM培地でコンフルエントに達したものを実験に使用した。細胞に合成したペプチドを添加し、2時間後に酸化ストレスとして過酸化水素を添加した。過酸化水素を添加してから24時間後に上清を回収し、ELISA法によりIL-8濃度を測定した。酸化ストレスとして用いた過酸化水素は、1mMの濃度の時に最も高いIL-8産生量を示した。ポリホスホセリンペプチドを細胞に添加した結果、1mM過酸化水素によって誘発されるIL-8産生量が濃度依存的に減少し、また、ペプチドの重合度が高い程、IL-8の産生を抑制することが明らかとなった。単体のホスホセリンでは、IL-8の産生量の減少は見られなかったことから、PPPの抗酸化作用は、単体のアミノ酸ではなく複数のホスホセリンが結合し、ペプチドになることで初めてその機能を発揮すると考えられた。畜産食品由来ペプチドとして卵白ペプチドの抗酸化作用および免疫賦活化作用をヒトの腸管上皮細胞およびマウス脾臓細胞を用いた系でそれぞれ調べることを目的とした。卵白タンパク質を各種酵素(消化酵素、食品工業用酵素)を用いて分解することによって、実験用試料を得た。抗酸化作用の評価方法は、ヒト結腸がん由来Caco-2細胞を用い、過酸化水素添加時に細胞から産生される炎症性サイトカインのインターロイキン8(IL-8)をELISA法により測定することにより行った。免疫賦活化作用の評価方法は、BALB/c雄マウスから採取した脾臓リンパ球に、卵白タンパク質の酵素分解物を添加し、その細胞増殖活性および抗体産生量について硫酸テトラゾリウム法およびELISA法によりそれぞれ調べた。卵白タンパク質分解物の中でペプシン分解物に最も高いIL-8産生抑制効果が認められた。このペプシン分解物を高速液体クロマトグラフィーにより分画し、より抗酸化活性の高いペプチドを分離・精製後、LC-MSおよびプロテインシークエンサーにより同定した。その結果、オボアルブミン由来のヘキサペプチドが同定された。

また、同様に卵白タンパク質分解物の中でペプシン分解物に強い細胞増殖活性および抗体産生増強効果が認められた。また、各種サイトカインのmRNA発現量を調べた結果、卵白タンパク質のペプシン分解物はIL-2およびIL-5のmRNA発現量を促進することが明らかとなった。このペプシン分解物から、逆相高速液体クロマトグラフィーおよび質量分析等により免疫賦活化ペプチドの同定を試みたところ、オボアルブミン由来のペプチドが複数同定された。潰瘍性大腸炎、クローン病などの炎症性腸疾患は、大腸および小腸の粘膜に慢性の炎症または潰瘍の症状を呈する病気であり、その患者数は毎年増加の一途をたどっている。これらの発症原因には、自己免疫反応の異常説、細菌やウイルスなどの感染説が考えられているが、いまだ十分に明らかにされておらず、国の難病に指定されている。炎症反応は活性酸素などによる酸化ストレスによって促進されることから、抗酸化物質の中に抗炎症作用を有するものがいくつか知られている。鶏卵卵黄タンパク質ボスビチンの酵素分解物であるホスビチンホスホペプチド(PPP : phosvitin phosphopeptides)は、抗酸化作用を有することが知られており、また、難消化性であるため、腸まで活性を保持したまま届くことが明らかになっている。本研究では、ヒト結腸がん由来Caco-2細胞の腸管炎症モデルを用い、PPPが炎症性サイトカインのmRNAおよびタンパク質発現量に及ぼす影響について調べ、PPPの抗炎症作用について検討した。その結果、RT-PCR法の結果から、PPPは濃度依存的に炎症性サイトカインであるIL-8およびTNF-αの発現を遺伝子レベルで抑制し、また、ELISA法の結果から、IL-8の発現をタンパク質レベルで抑制することが明らかとなった。これらの結果から、PPPはIL-8などの炎症性サイトカインの発現を遺伝子およびタンパク質レベルで抑制することで、抗炎症作用を発揮する可能性が示唆された。今後、in vivoでのPPPの抗炎症作用について検討し、さらにそのメカニズムの解明等を通じて、炎症反応を緩和するPPPの有用性および新たな機能性を確認していくことが研究課題として考えられる。
温度応答性微細加工表面による共培養細胞シートの創製と三次元組織構築への応用

【研究目的】近年、微細加工技術を利用した細胞接着領域の制御を通じ細胞を微細領域へ配列させることが可能となり、微細加工表面上での細胞の形態・機能制御に関する研究が盛んである。本研究では機能性高分子と微細加工技術を利用し、細胞の形態、配向性、機能を制御することで、より高次な組織構造と機能をもつ肝臓あるいは心臓などの代謝系臓器構築のための基盤技術の確立を目的とした。【研究方法】3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをカバーガラス表面に固定し、フォトリソグラフィー技術を用い、親水性ポリマーであるポリアクリルアミド(PAAm)と温度応答性ポリマーであるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PIPAAm)が交互にライン状にグラフト重合された基材を作製した。作製したパターン化表面上にヒト臍静脈血管内皮細胞(HUVEC)を37°Cで培養し、HUVECを20μm幅のPIPAAmドメインのみへ接着させた。一方で、PIPAAmが全面にグラフトされている温度応答性表面上に新生児由来ヒト皮膚線維芽細胞(NHDF)をコンフルエント状に培養した。ゼラチンゲルスタンプを用いて、NHDF細胞層、パターン化HUVEC、NHDF細胞層の順に重層化し三次元化組織の構築を試みた。【研究成果】作製したマイクロパターン化表面上にHUVECを37°Cで培養すると,HUVECは20μm幅のPIPAAmドメインのみへ接着した。細胞シート積層化マニピュレーターを用いて,正常ヒト皮膚線維芽細胞(NHDF)シートとパターン化血管内皮細胞を順々に積層化することで,パターン化HUVECが,NHDFシートにサンドイッチされた重層化組織を構築できた。積層化直後パターン化HUVECは積層化直前と同様に一定の間隔で配列していたが、培養を続けたところ、HUVECは網目状の構造をとり,三次元化組織中に毛細血管様ネットワーク構造を形成した。本手法は,再構成組織中への毛細血管網構築法のひとつとして今後の応用が期待される。近年、微細加工技術を利用した細胞接着領域の制御を通じ細胞を微細領域へ配列させることが可能となり、微細加工表面上での細胞の形態・機能制御に関する研究が盛んである。本研究では機能性高分子と微細加工技術を利用し、細胞の接着面積を変化させ、細胞の形態、配向性、機能を制御することで、より高次な組織構造と機能をもつ肝臓あるいは心臓などの代謝系臓器構築のための培養基材の確立を目的としている。微細加工表面の作製には、(株)三洋バイオメディカ製の縮小投影型液晶プロジェクタを用い、細胞が接着しづらい親水性のポリマーであるポリアクリルアミド(PAAm)が100μmライン幅で20および10μm間隔でカバーガラス上へ共有結合的にパターニングされた表面を作製した。作製したPAAmパターン化表面上で血管内皮細胞は20および10μm幅のガラスドメイン上にのみ選択的に接着・伸展し、血管内皮細胞の微細パターニングが可能であった。ガラス表面へ細胞はランダムに接着し配向性を示さないのに対し、PAAmパターン化表面では、PAAmが細胞の接着を抑制し、細胞はガラスドメイン上のみに選択的に接着し、ライン方向に配向した。また、XZ面を観察すると、未修飾表面では細胞は扁平形状であるのに対し、パターン化ドメイン上に接着した細胞は比較的立方状態を示した。本技術による細胞の空間的制御は神経ネットワークの形成や、さらに細胞接着ドメインの表面物性の制御を通じ、口径サイズを制御した毛細血管網の構築へと応用できることが期待される。