hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固体表面における光電効果の機構解明

レーザー技術の進展とともに、仕事関数を越える光子エネルギーを持つ高強度のレーザー高調波を安定的に発生させることが可能となった。これに伴ってレーザー高調波を光源とした光電子分光法が発展してきた。光電子分光法に有用なレーザー高調波は通常の光源に比して低エネルギー域(深紫外-遠紫外域:hn<11 eV)にある。この光領域はまだ物質の価電子プラズモンエネルギー(約15 eV)より低く、光は物質の表面で反射や屈折もする。光と物質の誘電応答が顕著な中で起きる特異な光電効果や、低エネルギー域特有の新たな電子分光法の可能性が広がっていると言える。昨年度より進めていたコンパクトな6 eVレーザー高調波光源の研究開発が完了した。この光源を最先端光電子分析装置に装着することで、固体表層から放出される低速な光電子(運動エネルギー<1 eV)のエネルギーと放出角を、試料や光源の配置を変えることなく捉えることを可能にした。Au(111)からの光電子放出分布を調べたところ、最も遅い光電子が形成する仕事関数のカットオフが角度に依存することを発見した。このカットオフは、最も早い光電子が形成するフェルミカットオフよりも鋭い。カットオフが角度に依存する起源を解明し、さらに観測された低速側のカットオフから仕事関数を標準偏差1 meVで決定することに成功した。本研究により、固体表層の仕事関数をこれまでにない精度で決定する新たな方法が開拓された。固体表層における誘電応答を光電効果の関連を調べることを念頭に、表面第2高調波発生(SHG)をプローブする装置開発に着手した。300 fs、10 MHzのフェムト秒域ファイバーレーザー光源を用い、さらに位相マスクを用いることで、試料を回転させることなく光の入射方向を360度回転させながらSHGを捉える装置を設計、製作した。BBOを参照試料として、SHGを捉えることに成功した。固体物質に仕事関数を越える光子エネルギーをもつ光を照射すると、光電効果によって固体表層から光電子が跳びだす。これは光の粒子性を如実に表す現象である。この量子過程におけるエネルギーの保存はよく知られる一方で、運動量保存に関しては未解明の問題が残されている。特に、光と物質の誘電相互作用がまだ十分大きい深紫外域の光を照射した場合、入射光が固体表層において最早長波長の光と見做せなくなる可能性およびこの長波長近似の破綻が光電効果に果たす役割は、1930年代から認識されている未解決問題である。本研究は、深紫外光を照射した際の光電効果のメカニズムを解明することを目的とする。深紫外域において偏向および入射方向をコントロールすることが容易なレーザー高調波を用い、出てくる光電子の分布を最先端電子分析器で捉えることで、長波長近似の破れを検証し、またこの破綻に伴う新現象の探索を行う。本研究を遂行するために、まず原子レベルで清浄な結晶表面を作製する必要がある。初年度は、試料表面処理のための真空槽の整備を行い、有機物を真空蒸着したトポロジカル絶縁体やSnTe薄膜の時間分解光電子分光測定を可能にした。また、最先端分析器でとらえられる光電子分布をブロッホ電子の分布に焼き直すためのプログラムを開発し、これをRev. Sci. Instrum.誌に発表した。さらに、深紫外レーザー高調波を発生させるための小型レーザーシステムの開発をはじめ、中心波長1030nm,繰り返し周波数100MHz,パルス時間幅>250fs、最大出力4Wを達成した。試料表面処理のための真空槽の整備は予定通り初年度中に完了し、これまで不可能であった試料表面の清浄化が可能となった。また、当初の計画を前倒しして深紫外レーザー光源の開発をはじめ、順調に装置がたちあがりつつある。また、光電子分布を最先端光電子分析器でとらえる考察を進めるうちに、この分布をブロッホ電子の運動量空間にマップするためのプログラムの開発に至り、これを誌上発表した(オープンアクセス)。以上より、当初の計画以上に進展していると判断した。

本研究により、固体表層の仕事関数をこれまでにない精度で決定する新たな方法が開拓された。固体表層における誘電応答を光電効果の関連を調べることを念頭に、表面第2高調波発生(SHG)をプローブする装置開発に着手した。300 fs、10 MHzのフェムト秒域ファイバーレーザー光源を用い、さらに位相マスクを用いることで、試料を回転させることなく光の入射方向を360度回転させながらSHGを捉える装置を設計、製作した。BBOを参照試料として、SHGを捉えることに成功した。深紫外レーザーの開発をすすめ、入射方向と光の偏向を自在に制御して光電子分布を捉えることができるシステムの構築を予定通り進める。光電子分布の精査から、長波長近似の破綻の検証を行い、表面における光電効果の機構解明を進める。深紫外レーザーシステムの開発をはじめ、この進捗具合で、必要物品を購入する必要がでてきたため。現在、新たにオシロスコープが必要であり、これを次年度使用額に繰り越した。
次世代PET装置の概念設計およびPET画像の定量性向上化

前年度、3.8mm×3.8mm×10mmの大きさのシンチレータ素子を用いて達成した3段の3次元行列結晶ブロックの成果を元に、より高解像度が期待できる2.9mm×2.9mm×7.5mmの大きさのシンチレータ素子を用いて4段の3次元行列結晶ブロックを新たに考案した。深さ方向4段への拡張には、添加するCe濃度を変えるとケイ酸ガドリニウム(GSO)が異なるシンチレーション波形を示すことを利用した。3段の検出器では消滅放射線が入射し相互作用を起こした結晶素子は、位置感応型光電子増倍管の出力信号で重心演算を行いその結果を2次元波高分布図に表すことで判別したが、そのまま4段にすると2次元波高分布図上で各結晶を表す領域同士が重なって判別ができなくなるという問題があった。Ce濃度の異なる2種類のGSOを用い深さ方向に交互に重ね、初めに波形で各GSOに相当するデータに分け、その後それぞれのデータで2次元波高分布図を作ることによって4段分の結晶を判別することができた。GSOでの波形弁別を利用した方法は、高感度、高分解能の特性をもつ次世代PET装置用3次元放射線位置検出器だけでなく、他分野の放射線検出器にも応用できる可能性をもつ。大面積フラットパネル光電子増倍管の出力信号処理では、検出器ブロック群の集積化と検出器径が計数率特性を左右する因子となる。その影響を計算機シミュレーションで評価した結果、次世代PET装置は従来型装置に比べて予想計数率特性が5倍程度優れていることを確認した。一方、立体計測により増加する視野外放射能の影響を軽減するために、セプタの効果をシミュレーションにより分析し、2次元画像再構成において、DOI情報が解像度を改善することと、リストモード・データ収集が、従来のヒストグラム・データ数数方式に無い画質向上の可能性を有していることを理論的に分析した。高感度、高分解能の特性をもつ次世代PET装置用3次元放射線位置検出器を開発するために、3.8mmx3.8mmx10mmの大きさのシンチレータ素子48個により3次元行列結晶ブロックを作り、このブロックに26mm角の位置弁別型光電子増倍管を光学結合した検出器ユニットを試作した。662keVガンマ線を一様に照射しても、4行4列3段の素子配列に対して位置弁別可能なことと、それぞれの素子ごとにエネルギー弁別の可能なことを実験により示すことができた。検出器ユニットにガンマ線ビームを1mm間隔で照射して結晶の応答関数を測定し、位置の誤りが5%以下であることが実証された。PET装置の検出器は被検体を中心に円環状配列され、消滅放射線を一対の検出器で同時計数する際の応答は対検出器の組み合わせごとに変化するために、再構成画像の解像度を劣化させる。この問題を克服するには、同時計数の応答関数を組み込める代数的画像再構成法が有効である。代数的手法の欠点は、観測データに等しい次元の逆行列計算のため演算時間がかかることであったが、逆行列計算の一部を前処理することで、ほぼフィルター逆投影法と同等の演算時間に短縮できる画像再構成手法を新たに開発した。この手法は近似的な画像再構成法ではあるが、解像度の劣化は無視できる程度であることが実験により実証され実用化が期待できる。セプタを使用した2次元モードPETは画像の定量性が高い。一方、セプタを除去した3次元モードPETは感度が向上する利点はあるが、定量性に問題がある。両者のモードの長所を活かすために、円環型セプタの代わりに扇型セプタを取り付けて、これを回転させる方法を新たに考案した。

投影データは、2次元モードと3次元モードの両方が同時に取得できるために、これらのデータの演算により散乱線成分の除去ができる。計算機シミュレーションにより新手法が適用できることを確認した。前年度、3.8mmx3,8mmx10mmの大きさのシンチレータ素子を用いて達成した3段の3次元行列結晶ブロックの成果を元に、より高解像度が期待できる2.9mmx2.9mmx7.5mmの大きさのシンチレータ素子を用いて4段の3次元行列結晶ブロックを新たに考案した。深さ方向4段への拡張には、添加するCe濃度を変えるとケイ酸ガドリニウム(GSO)が異なるシンチレーション波形を示すことを利用した。3段の検出器では、消滅放射線が入射し相互作用を起こした結晶素子は、位置感応型光電子増倍管の出力信号で重心演算を行いその結果を2次元波高分布図に表すことで判別したが、そのまま4段にすると2次元波高分布図上で各結晶を表す領域同士が重なって判別ができなくなるという問題があった。Ce濃度の異なる2種類のGSOを用い深さ方向に交互に重ね、初めに波形で各GSOに相当するデータに分け、その後それぞれのデータで2次元波高分布図を作ることによって4段分の結晶を判別することができた。GSOでの波形弁別を利用した方法は、高感度、高分解能の特性をもつ次世代PET装置用3次元放射線位置検出器だけでなく、他分野の放射線検出器にも応用できる可能性をもつ。大面積フラットパネル光電子増倍管の出力信号処理では、検出器ブロック群の集積化と検出器径が計数率特性を左右する因子となる。その影響を計算機シミュレーションで評価した結果、次世代PET装置は従来型装置に比べて予想計数率特性が5倍程度優れていることを確認した。一方、立体計測により増加する視野外放射能の影響を軽減するために、セプタの効果をシミュレーションにより分析し、2次元画像再構成において、DOI情報が解像度を改善することと、リストモード・データ収集が、従来のヒストグラム・データ数数方式に無い画質向上の可能性を有していることを理論的に分析した。
腎細胞癌におけるサイトカイン産生を誘導する転写因子の意義と治療への応用

【目的】NF-κBとCCAAT/enhancer binding protein (C/EBP)はともにサイトカインの産生を制御する転写因子である。腎細胞癌が炎症所見等の腫瘍随伴症状を伴うことを考慮すると、これらの,転写因子が腎細胞癌の発癌または進展に関与している可能性がある。【方法】腎細胞癌45症例の癌組織および正常腎組織よりタンパクを抽出し、ゲルシフト法を用いてNF-κBの活性化を検討した。p65に対する抗体を用いて免疫組織染色を行った、NF-κBの抑制因子であるIκBαの突然変異の有無をダイレクトシークエンス法により検索した。C/EBPの活性化は44例の手術検体を使用し、ゲルシフト法で検討した。isoformの判別にスーパーシフト法を用いた。C/EBPの組織内での活性化を免疫組織染色で確認した。【結果】NF-κBの活性化は、45症例中15例において正常腎に比して2倍以上の活性化を認めた。局所進展例(pT3)では14例中9例に活性化の増強を認めたのに対し、pT2以下の症例では31例中6例であり、その差は有意であった。活性化が増強されていた例では、組織内の腎癌細胞の核が活性化型NF-κB p65抗体で陽性に染色された。IκBαの突然変異は認められなかった。C/EBPについては、活性化はすべてβ-isoformによるものであった。44例の腎癌組織を使用した解析では9例で活性の増強を認めた。局所浸潤を認める症例(pT3)は限局性の腫瘍(pT1-pT2)と比べて有意に活性化を認める症例が多かった(62.5%v.s.16.7%)。活性化を認めた症例ではC/EBPβ抗体で腎癌細胞の核内が陽性に染色された。【結論】腎細胞癌の進展にはNF-κBとC/EBP-βの活性化が関与し、これらの転写因子の活性化の抑制は腎細胞癌に対する新しい治療方法としての可能性を示唆するものと考えられた。
新規クリプタンドを基盤とするホスト高分子の設計

1.トリアジン環に結合するアミノ基を2つもつモノマーは4官能性となる。そこで、ジアミノトリアジン環をもつモノマーに、片末端ハロゲン化オリゴエチレングリコールとを反応させ、4本の足をもつ開鎖型クラウンエーテルモノマーを合成した。種々の副生成物を分離するためHPLCを用いた。モノマーの単独重合およびスチレンとの共重合を行い、共重合パラメータを決定した。ポリマーは優れた金属イオン補足能、相間移動触媒能を示した(第42回高分子討論会発表、1993年9月、東京)。2.ビス(一置換アミノ)トリアジン環をもつモノマーに対して、希薄溶液中で等量の両末端ハロゲン化オリゴエチレングリコールとを反応させ、トリアジン環を含むアザクラウン型のクリプタンドモノマーを合成した。HPLCを用い、効率よくモノマーを合成するために閉環の最適条件を検討した。そのポリマーは優れた遷移金属イオン補足能、相間移動触媒能を示した(第42回高分子年次大会発表、1993年6月、京都)。3.モノアミノトリアジン環をもつモノマーに対して、等量の両末端ハロゲン化オリゴエチレングリコールとを反応させ、トリアジン環にアザクラウンを結合させた型のクリプタンドモノマーを合成した。そのポリマーは優れた金属イオン補足能、相間移動触媒能を示した(第43回高分子年次大会発表予定、1994年5月、名古屋)。4.4官能性であるジアミノトリアジン環をもつモノマーに対して、希薄溶液中で2倍量の両末端ハロゲン化オリゴエチレングリコールとを反応させ、モノマー中に2つのアザクラウンを結合させた型のクリプタンドモノマーを合成した。ポリマーは優れた金属イオン補足能、相間移動触媒能を示した(第43回高分子年次大会発表予定、1994年5月、名古屋)。
紛争、難民、グローバル化-東ティモール国境周辺社会の民族誌的研究

2005年7月後半より約1ヶ月間にわたって東ティモールにおいて現地調査を実施した。インドネシアと国境を接するコバリマ県スアイ周辺村落において、当該地域の歴史および社会構造を把握するために、リアアダットと呼ばれる長老たちにインタビューを実施した。言語と慣習法を共有するインドネシア側の東ヌサトゥンガラ州ベル県おいてもインタビューを実施し、国境をこえた共同体の歴史と現在の親族ネットワークの拡がりについて考察するためのデータを収集した。当該地域では1999年の東ティモール住民投票後の騒乱の結果、東ティモール側の住民の大半が難民としてインドネシア側へと避難し、難民の大半は親族を頼って村落部に居住した。調査の結果、東ティモール側のスアイの人々が難民としてインドネシア側に移動するのはこれがはじめてではなく、20世紀前半におこった反植民地闘争の時以来、今回で4度目にあたることが判明した。数度にわたる大量移動の結果、東ティモール出身の人々による村々がインドネシア側国境周辺に形成された。結果として当該地域における難民は、難民キャンプに居住せず、血縁関係のある村へ避難した。国連機関UNHCRによる難民支援は、難民キャンプを中心に実施されたため、村へ避難した人々に支援物資や情報は届きにくかった。また支援活動が独立派と反独立派という図式の中で実施されたことも、インドネシア側と血縁関係があることから反独立派とみられた住民に対し、支援が届きにくい要因となっていた。帰国後、これらの調査で得られたデータを整理し、学会誌への投稿論文の草稿を執筆した。8月末から1ヶ月間、東ティモールにおいて、1999年9月の騒乱と難民体験に関する聞き取り調査を実施した。特にインドネシアと国境を接するコバリマ県において、難民としてインドネシア領西ティモールへ避難した体験を持つ人々にインタビューを実施し、当該地域における紛争の影響とその歴史的背景に関するデータを収集した。その結果、当該地域の人々が難民として西部へ逃れたのは今回がはじめてではなく20世紀初頭から数度にわたる移住の歴史があり、多くの親族がインドネシア領に居住していることがわかった。従って、いまだに帰還しない難民はインドネシア統合支持者といわれているが、その帰還の拒否の背景には親族関係を主とした複合的要因が存在すると理解された。この調査結果を、12月におこなわれた上智大学COE国際シンポジウムにおいて発表した。12月から翌年2月にかけて、紛争地の比較調査のため、フィリピン・ミンダナオ島ラナオ・デル・スル州における現地調査を実施した。東ティモールと同様に分離独立運動が展開している当該地域において、現地で調査をおこなっている研究者の協力を得て、伝統的指導者や政治家、宗教指導者に対するインタビューを実施し、当該地域における紛争と運動の歴史的、政治的背景について調査した。その結果、キリスト教徒が支配的である国民国家に対する少数派ムスリムの抵抗として一般に理解される当該地域の分離独立運動の背景に、当該地域における有力な親族集団間の対立が存在することが明らかにされた。当該地域全体を支配する中央集権国家が誕生したことがなく、多くの村落共同体が相互に均衡を保ってきたという歴史性、そして国民国家に包摂される過程で、利権をめぐり内的な対立が悪化した政治構造は、東ティモールの状況と酷似しており、東ティモールにおける紛争の歴史的背景を再考する上で当該地域との比較は有益であることが理解された。
結晶表面からのX線散乱の基礎ー理論と実験

本研究班員は、それぞれ多少異なった観点からX線散乱を用いて結晶表面の研究を進めてきた。昭和63年度は、米国のBell研より来日した、Dr.Robinsonを迎えシンポジウムを開いた。また班員相互の理解を深めるための討論会も開いた。これらの会合で国際的な交流の基礎も出来た。平成元年度には、5月末、フランス・マルセイユで第1回「すれすれ入射条件のもとでのX線・中性子線散乱による、表面・界面・薄膜の研究」と題する国際シンポジウムが開かれ、本研究班から原田と橋爪が参加した。原田は、X線散乱で得た半導体結晶表面の形態について招待講演を行い、橋爪は口頭発表を行なった。共に好評であり、昨年度得た国際交流の成果を更に発展させることが出来た。平成2年2月1日2月3日には、箱根・静雲荘で研究成果を検討する研究会を開いた。この場で、川村は表面散乱に関して一歩進んでいる電子線回折における理論のX線回折への適用を検討した結果を発表した。また、柏原、柏倉、原田等の結晶表面からの棒状X線散乱の解析から得た知見に基づいて、石田及び浦上は結晶表面に歪が分布する場合のブラグ反射におけるプロファイルを理論的に検討した。そこで、棒状X線散乱(CTR散乱)の基本的な様相、結晶表面の乱れや格子歪が散乱X線のプロファイルにどの様な影響をもたらすかが議論され、それを説明する理論がほぼ完成した。また、清浄表面に金属をエピタキシャル成長させて作られた超格子の構造解析も、高橋、橋爪等により進められた。加えて、石川は、入射X線の空間的なコヒ-レンスの長さを調べ、飯田はSR光を用いた蛍光X線測定による表面吸着原子を調べる研究の現状を報告した。昭和63年8月、米国Bell研究所のI.K.Robinson博士が来日したのを機会に"表面科学におけるX線回析"と題するシンポジウムを開き結晶表面、界面の構造研究におけるX線回析法の役割を検討した。これにより、欧米でのこの方面の研究の動きをつかむことができたと同時にベル研を中心としたRobinsonのグループとの共同研究への道も開けた。また、この研究会に加え、平成元年1月、名古屋大学で開いた班の研究報告会を通し、班員間の意志の疎通がはかられた。そして、共通の解決せねばならない問題として、すでに知られている所の、逆格子空間内で表面に垂直方向に伸びる棒状散乱の他に、ブラグ点を含み表面に平行に広がった板状散乱が観測されることが、高橋らおよび原田、柏原、柏倉らのグループにより示された。その原因追及がなされた。本研究班は本年度スタートしたばかりであるので、実験装置の整備中のところもあるが、表面構造を研究した仕事として、1)高橋、石川らが放射光を用いSi(111)表面のAg√<3>×√<3>構造の解析が進んだこと、2)柏原、木村、原田が進めた、イオン結晶(100)表面の格子緩和の解析がNaCl、KBrに対して完成したことをあげることができる。また石田等はSi表面にイオン注入した時の表面層の構造変化をX線回析法で評価できることを実験的に示した。また、石川は表面構造研究のための平行性の良く、強度の強いX線ビームを放射光におけるアンジュレーターを利用して、実現することを検討している。回析の基礎として、橋爪はX線を表面すれすれに入射させたとき、グラグ反射のプロファイルが表面構造の変化に対して変調を受けるが、理論、実験の両面から検討を進めている。浦上は表面散乱をダーウィンの動力学的回析理論に基づいて理解する検討を進め、飯田は放射光を用い、表面吸着元素をX線の蛍光分析法を用いて極微量分析することを推進した。

本研究班員は、それぞれ多少異なった観点からX線散乱を用いて結晶表面の研究を進めてきた。昭和63年度は、米国のBell研より来日した、Dr.Robinsonを迎えシンポジウムを開いた。また班員相互の理解を深めるための討論会も開いた。これらの会合で国際的な交流の基礎も出来た。平成元年度には、5月末、フランス・マルセイユで第1回「すれすれ入射条件のもとでのX線・中性子線散乱による、表面・界面・薄膜の研究」と題する国際シンポジウムが開かれ、本研究班から原田と橋爪が参加した。原田は、X線散乱で得た半導体結晶表面の形態について招待講演を行い、橋爪は口頭発表を行なった。共に好評であり、昨年度得た国際交流の成果を更に発展させることが出来た。平成2年2月1日2月3日には、箱根・静雲荘で研究成果を討論する研究会を開いた。この場で、川村は表面散乱に関して一歩進んでいる電子線回折における理論のX線回折への適用を検討した結果を発表した。また、柏原、柏倉、原田等の結晶表面からの棒状X線散乱の解析から得た知見に基づいて、石田及び浦上は結晶表面に歪が分布する場合のブラグ反射におけるプロファイルを理論的に検討した。そこで、棒状X線散乱(CTR散乱)の基本的な様相、結晶表面の乱れや格子歪が散乱X線のプロファイルにどの様な影響をもたらすかが議論され、それを説明する理論がほぼ完成した。また、清浄表面に金属をエピタキシャル成長させて作られた超格子の構造解析も、高橋、橋爪等により進められた。加えて、石川は、入射X線の空間的なコヒ-レンスの長さを調べ、飯田はSR光を用いた蛍光X線測定による表面吸着原子を調べる研究の現状を報告した。
ホスト分子の集団的配向生成・崩壊の誘導によるアニオンの高感度検出法の開発

本研究の目的は吸着ホスト分子間の相互作用を制御し,界面の秩序構造の変化を誘導することによりアニオン種の高感度認識手法を開発することである.平成13年度に,分子間相互作用により秩序構造に変化を誘導することが可能な吸着ホスト分子の分子設計を行い,アントラキノン骨格に,分子間水素結合の受容体としてチオ尿素またはアミノ基を導入したホスト分子を合成した.さらにこれらのアニオンレセプターを,金単結晶表面に1)吸着させた電極,2)チオールを用いて結合させた電極を作成し,合成したアニオンレセプターが界面に吸着し自己組織化していることを電気化学的に確認した.平成14年度には,作成したリン酸二水素イオン等のアニオンに対する応答を,(a)電気化学的測定法,ならびに表面における分子の配向,秩序性に鋭敏な測定法である(b)第二高調波発生を用いて評価した.いずれのアニオンレセプターも電極表面において,金原子の配列に基づく秩序構造を形成することが確認できた.さらにその秩序性を第二高調波の回転異方性により評価すると,その異方性パラメータが,アニオンの種類および濃度に大きく変化することが確認できた.アニオンの存在により,吸着種の秩序構造が変化し,表面の分子配向の変化が誘導されているものと考えられる.以上の結果,アニオンの存在の有無によって,界面の秩序構造の変化を誘導することができ,幅広い濃度範囲で電気化学的,および分光的な変化を生じさせることに成功した.特にリン酸に水素イオンについて,10^<-8>10^<-1>Mの濃度範囲での構造変化を誘導できることが確認された.今後,本研究で用いた界面修飾法,測定法を用い,イオンセンサー等への実用的応用展開が期待できる.本研究の目的は,電極表面に自己組織化単分子膜を生成させ,その秩序構造の生成・崩壊をアニオン種の存在により誘導することによりアニオンの高感度検出を実現しようとするものである.平成13年度においては,アミノ基を官能基として有した各種アントラキノン誘導体を用い,電極表面における水素結合に基づいた自己組織化状態の生成と崩壊を誘導することを試み,電気化学的測定法ならびに,表面の対称性の変化に鋭敏なレーザー光の第二高調波発生によりその状態を解析した.構造が規制された電極表面として金の単結晶面((111)面)を用い,アミノ基を有したさまざまのアントラキノンを吸着させた.レーザー光の界面における第二高調波発生の回転異方性を測定したところ,2位および6位にアミノ基を有するアントラキノンが最も表面における秩序性が高く,また電極表面の金原子の対称性である3回対称性を保持することが明らかとなった.分子の吸着構造が電極表面の原子配列に基づいた3回対称の構造をとり,なおかつ分子間の相互作用により構造化しているためと考えられる.さらに電極電位依存性を測定したところ,分子の酸化・還元に伴い第二高調波発生の状況が大きく変化した.この結果は表面における水素結合構造の生成・崩壊が電位により制御しうることを意味する.次にアミノアントラキノンの自己組織化状態にアニオンの存在の与える影響を評価した.塩化物イオンを溶液中に共存させたところ,第二高調波の回転異方性が顕著に増大する現象が観測された.以上の結果より,アニオンの存在により電極表面の分子配向の生成・崩壊が誘導できることが確認された.平成14年度は以上の結果を踏まえ,リン酸,酢酸等,各種アニオンに適した分子設計,表面設計を行い,電位により吸着状態をコントロールことにより,これまで困難であった水溶液中でのアニオン種の高感度検出の実現を目指す.(791字)本研究の目的は吸着ホスト分子間の相互作用を制御し,界面の秩序構造の変化を誘導することによりアニオン種の高感度認識手法を開発することである.平成13年度に,分子間相互作用により秩序構造に変化を誘導することが可能な吸着ホスト分子の分子設計を行い,アントラキノン骨格に,分子間水素結合の受容体としてチオ尿素またはアミノ基を導入したホスト分子を合成した.さらにこれらのアニオンレセプターを,金単結晶表面に1)吸着させた電極,2)チオールを用いて結合させた電極を作成し,合成したアニオンレセプターが界面に吸着し自己組織化していることを電気化学的に確認した.平成14年度には,作成したリン酸二水素イオン等のアニオンに対する応答を,(a)電気化学的測定法,ならびに表面における分子の配向,秩序性に鋭敏な測定法である(b)第二高調波発生を用いて評価した.いずれのアニオンレセプターも電極表面において,金原子の配列に基づく秩序構造を形成することが確認できた.さらにその秩序性を第二高調波の回転異方性により評価すると,その異方性パラメータが,アニオンの種類および濃度に大きく変化することが確認できた.アニオンの存在により,吸着種の秩序構造が変化し,表面の分子配向の変化が誘導されているものと考えられる.以上の結果,アニオンの存在の有無によって,界面の秩序構造の変化を誘導することができ,幅広い濃度範囲で電気化学的,および分光的な変化を生じさせることに成功した.特にリン酸に水素イオンについて,10^<-8>10^<-1>Mの濃度範囲での構造変化を誘導できることが確認された.今後,本研究で用いた界面修飾法,測定法を用い,イオンセンサー等への実用的応用展開が期待できる.
精子細胞膜上のGPIアンカー蛋白を用いた免疫学的避妊ワクチンの開発

哺乳動物細胞膜には重要な機能を担うGPIアンカー蛋白が存在する。ヒト精子細胞膜からPI-PLC酵素処理によりGPIアンカー蛋白を遊離し、既知蛋白であるPH-20、およびSAGA-1がGPIアンカー蛋白であることを証明した。新たなGPIアンカー蛋白としてビオチン化した精子細胞膜蛋白を二次元電気泳動法により展開し、数種類のclusterを同定した。(2)不妊婦人血清中の精子不動化抗体に対応する精子細胞膜抗原の同定精子不動化抗体の対応抗原としてGPIアンカー蛋白が存在する。我々は二次元電気泳動を用い、不妊症の発生と密接に関連する精子不動化抗体の対応抗原を4種類同定した。(3)精子不動化抗体保有患婦人において疾患感受性遣伝子は存在するか精子不動化抗体を保有する不妊婦人の疾患感受性遺伝子を、正常日本人集団を対照としHLAの特徴を検討した。その結果、HLA-DRB1^*0901、およびHLA-DQB1^*0303が患者に有意に多く存在し、精子不動化抗体保有婦人に特異的な疾患感受性遺伝子と推察された。(4)精子不動化抗体による受精障害と胚発生障害精子不動化抗体保有不妊婦人の体外受精では、培養液に患者血清を添加すると受精率低下と、発生した胚にfragmentatibnを生じることを見出し、これをマウスにおいても再現した。精子不動化抗体を産生すると、胚発生を障害し避妊効果を発揮する可能性がある。ヒトの精子細胞膜上には受精に関与する蛋白が存在し、その抗体は不妊症の発生に強く関与する。その中でも未知の蛋白として、酵素・受容体・細胞表面抗原あるいは細胞接着分子として非常に重要な役割を担う蛋白であるGPI(glycosylphosphatidyl-inositol)アンカー蛋白を同定し、その後、避妊を目的とする遺伝子ワクチンの開発を目標として、当該期間中に以下の研究を行った。(1)精子不動化抗体の対応抗原の検出難治性不妊症の原因として重要な精子不動化抗体を用い、ヒト精子細胞膜上の対応抗原を二次元電気泳動のレベルで検出した。健康男性の新鮮射出精液から運動性良好な精子を回収して可溶化し、高精度の二次元電気泳動法により蛋白を展開した。ニトロセルロース膜に転写後、一次抗体として精子不動化抗体を保有する不妊婦人7名、対照として抗体陰性不妊婦人6名の血清を用いた。免疫染色により同定できた個々の精子膜上の蛋白については、今後peptide sequenceを決定したり、あるいは遺伝子工学的に蛋白を合成することにより、精巣特異的な精子抗原を用いた避妊ワクチンの開発を計画している。(2)精子細胞膜上からのGPIアンカー蛋白の回収ヒト精子細胞膜からPI-PLC(phosphatidylinositol-phospholipase C)処理によりGPIアンカー蛋白を遊離し、二次元電気泳動法を用いて、既知の蛋白であるPH-20およびSAGA-1がGPIアンカー蛋白であることを証明した。さらに精子表面蛋白をビオチン化する手法を用いて、同じく二次元電気泳動法により新たなGPIアンカー蛋白を数種類同定できたが、これらが先述の精子不動化抗体の対応抗原と一致するのかを現在検討中である。ヒト精子細胞膜上には約100種類の蛋白が存在し、これらの中には精子の受精や運動などの生物作用の発現に大きく関係するものが存在する。このように非常に重要な役割を担う蛋白の中には、通常GPI(glycosylphosphatidyl-inositol)アンカー蛋白が存在する。今回の一連の研究で、我々は高精度の二次元電気泳動法を用いて精子細胞膜蛋白の中から、数個の精子不動化抗体対応抗原の候補蛋白を決定した。これらの蛋白の一部が、GPIアンカー蛋白として認識されている蛋白と一致するか、あるいは新たなGPIアンカーであるのか検討中である。さらに精子不動化抗体による不妊症発生機序を分析することは、精巣特異的免疫学的避妊ワクチンの開発に密接に関連すると考え、精子不動化抗体が受精、および胚発生に及ぼす影響につき検討を行った。

その結果、精子不動化抗体の存在によりヒトにおいて明らかに受精阻害が生じることと、抗体付着精子の受精後には、胚分割の過程においても強い発生阻害作用を示した。種々のGPIアンカー蛋白に対する抗体が、同様に精子機能を阻害するか否か、現在検討中である。今後は実際に精子膜細胞上の精子不動化作用、あるいは受精阻害作用を有するGPIアンカー蛋白を同定・精製し、これに対する抗体を作製し、精子膜上での局在、ならびに生物活性を検討していく予定である。これまでの我々の研究から、免疫性不妊婦人が主として血中に保有する精子不動化抗体の対応抗原として、GPI(glycosylphosphatidyl-inositol)アンカー蛋白の一種であるCD52と相同の蛋白として知られる精子細胞膜蛋白SAGA-1(Sperm agglutinating antigen-1)の存在することが判明した。SAGA-1とは精子の凝集、および精子の不動化に強く関与する蛋白である。そこでこの蛋白に対する抗体、すなわち精子不動化抗体を保有する免疫性不妊婦人の血清が、果たしてin vitroで受精や胚発生に与える影響につき、マウスの体外受精系を用いて検討した。その結果、ヒト精子を不動化する抗体を含む血清の多くは、マウスの精子も不動化することが明らかになった。さらにヒト精子とマウス精子をともに不動化する患者血清は、マウスの体外受精を有意に阻害することも判明した。また抗体を含む血清を添加した培養液中で発生したマウス胚は、有意に高率なfragmentationを伴うことも明らかになった。他方、男性不妊症患者のうち抗精子抗体を有する者において、射出精子上に精子不動化抗体を結合する患者が存在することを研究者らは発見してきたが、これらの患者は精子無力症をほぼ必発で伴うことも明らかにした。これらの事実から、精子不動化抗体は精子の運動性・受精・および胚発生などの過程において、不妊症の発生と密接に関連することが明らかとなった。従ってその対応抗原として注目されるGPIアンカー蛋白を精製することにより、今後免疫学的避妊ワクチンの開発が可能であることが示唆された。
網膜神経細胞におけるトランスミッタ-放出のCa依存性に関する研究

キンギョ網膜からタンパク質分解酵素を使って単離したON型双極細胞を用いて、Caー伝達物質放出連関を調べた。バッチ電極によるホ-ルセルクランプ法を適用してCa電流の性質を解析したところ、高閾値型・ジヒドロピリジン感受性Ca電流のみが存在することが明かとなった。このCaチャネルがどの細胞部位に存在するかを検討するために、蛍光性Caインジケ-タであるFura-2を使って細胞内Caイオン濃度の変化を画象解析した。Ca電流が活性化されると、細胞内Caイオン濃度は軸索終末部において急激に増加したが、細胞体では遅延性の僅かな増加しか認められなかった。脱分極パルス終了後、細胞内Caイオン濃度は軸索終末部では直ちに減り始めたが、細胞体ではしばらく増加が続いた後ゆっくりと減少した。この結果は、軸索終末部に局在するCaチャネルを介して流入したCaイオンが、軸索を通って細胞体にまで拡散したことを示唆している。軸索終末部のジヒドロピリジン感受性Ca電流が伝達物質(興奮性アミノ酸)の放出にどのように関与しているかを検討するために、双極細胞のCa電流を記録すると同時に、興奮性アミノ酸の放出を双極細胞の軸索終末部に密着させたアメリカナマズの単離水平細胞を使って電気生理学的に検出した。双極細胞を脱分極すると、双極細胞からCa電流が活性化され、数ミリ秒遅れて水平細胞から電流応答(伝達物質応答)が記録された。Ca電流と伝達物質応答は、ジヒドロピリジン系の拮抗薬で阻害されたが、オメガコノトキシンによってはなんら影響を受けなかった。また、Caイオンの流入量と興奮性アミノ酸の放出量との関係は飽和型の上に凸な増加関数となった。以上の結果から、キンギョ網膜のON型双極細胞では、ジヒドロビリジン感受性のCaチャネルが軸索終末部に局在し、その活性化によるCaイオンの流入が興奮アミノ酸の放出を制御することが明らかになった。
集束超音波技術を応用した変形性関節症の低侵襲治療法の開発

既存のHIFU(MRガイド下)治療装置による臨床応用を視野に入れたモデル動物を用いる研究を高知大学で、産総研が開発した新型プローブによるDrug Delivery技術の基礎研究を愛知医大で行なっている。これまでにモデル動物に対して関節部に正確に治療用超音波を照射するためのモデル動物実験用超音波照射実験システムを構築し、実際のモデル動物に対して照射実験を行い、成果を第15回日本超音波治療研究会等で発表、研究会ベスト発表賞を受賞するなど、本研究プロジェクトの構想やこれまでの研究成果について報告するとともに超音波治療分野の専門家から研究に対するきわめて高い評価および貴重なフィードバックを得た。本研究では、申請者らがこれまでに研究、開発してきた痛みに関する神経科学的診断・治療法を基盤とし、高精度な集束超音波(HIFU)照射技術と融合させることで変形性関節症・脊椎症(OA)の痛みを非観血的に緩和する画期的な治療法を開発する。これまでにモデル動物に対して関節部に正確に治療用超音波を照射するためのモデル動物実験用超音波治療実験システムを構築し、実際のモデル動物に対して膝関節に対する超音波照射および組織変化評価実験をすでに開始している。これまでの具体的な研究成果として、超音波照射条件を変化させながら、関節部に正確に治療用超音波を照射することができるシステムを構築した。さらに、治療用超音波照射による膝関節部の組織的変化を神経レベルまで含めて観察・評価することができる実験系を構築し、その有効性を確認した。また、ペンシル型トランスデューサについてその1次試作および動作実験を行ない、その有効性を確認した。また、研究分担者が世話人として第14回日本超音波治療研究会(JSTU2015)を主催し、本研究プロジェクトの構想やこれまでの研究成果について報告するとともに超音波治療分野の専門家から研究に対する貴重なフィードバックを得た。これまでにモデル動物に対して関節部に正確に治療用超音波を照射するためのモデル動物実験用超音波照射実験システムを構築し、実際のモデル動物に対して照射実験をすでに開始している。これまでの具体的な研究成果として、超音波照射条件を変化させながら、膝関節部に正確に治療用超音波を照射することができるシステムを構築した。さらに、膝関節部の組織的変化を神経レベルまで含めて観察・評価系することが可能な実験系を構築し、その有効性を確認した。これまでにモデル動物に対して関節部に正確に治療用超音波を照射するためのモデル動物実験用超音波治療実験システムを構築し、実際のモデル動物に対して膝関節に対する超音波照射および組織変化評価実験を行った。また、小型トランスデューサについてその1次試作等を行った。また、第15回日本超音波治療研究会(JSTU2016)において、研究会のベスト発表賞を受賞するなど、本研究プロジェクトの構想やこれまでの研究成果について報告するとともに超音波治療分野の専門家から研究に対するきわめて高い評価および貴重なフィードバックを得た。本年度の研究成果を踏まえて、ひきつづき既存のHIFU(MRガイド下)治療装置による臨床応用を視野に入れたモデル動物を用いる研究を高知大学で、産総研が開発した新型プローブによるDrug Delivery技術の基礎研究を愛知医大で行う。代表研究者である牛田は両大学で職務を兼任しており、研究を統括する。1)HIFUの照射条件の確立: HIFUの照射条件(周波数や出力)と組織の温度変化、関節支配神経や局所の傷害及び有痛部位周囲の炎症性神経ペプチド等の分布の変化、骨関節の変化を短期的および中期的に研究。2)新規に開発するペンシル型トランスデューサで線維芽細胞に神経栄養因子のアンチセンスを侵害受容器に炎症性神経ペプチド、プロテアーゼ活性化受容体のアンチセンスを局所へ高精度にDrugDeliveryするための基盤技術を開発する。3)HIFU技術によるアンチセンスのDrug Deliveryにより、骨・関節の機能を損なうことなくOAモデル動物の痛みを行動学的および神経病理学的に制御するための基盤技術を開発する。運動器疼痛学、整形外科、脊椎脊髄病実験中に既存の衝撃波測定用ハイドロフォンが故障のため購入。

申請時に購入予定であった超電波振動子(ジャパンブローブ製)の予算額より安かったために計画時の所要額の余剰が発生した。次年度は実験時の消耗品や、研究打ち合わせに対する旅費、研究成果発表などに使用予定である。
歴史・宗教文献を利用した預言者ムハンマド時代の総合的研究

預言者ムハンマド時代の歴史的諸問題を、歴史書、コーラン解釈書、ハディース文献、地理書、人名辞典などを用いながら総合的に研究した。その過程で「預言者ムハンマド伝」第3巻、第4巻、岩波書店も刊行することができた。。「預言者ムハンマド伝」の歴史書、宗教書、詩などに見られる文学書としての性格についても分析し、今後のムハンマド時代の研究の基盤作りをめざした。また、アッバース朝期に成立した預言者伝は、ウマイヤ家やマフズーム家に対する否定的な評価が盛り込まれている点も示した。7世紀にイスラムという信仰体系を一人で作り上げたムハンマド(570年頃ー632年)の伝記を翻訳し、それをもとに研究を継続した。日本にはコーラン訳が3種類存在し、また、ムハンマドの言行録であるハディース集の邦訳も存在する。翻訳作業に用いたドイツのライプチヒ版(他にカイロ版も併用した)は、アラビア語本文が1026頁、4人で翻訳を始めてから、今回岩波書店で4巻が完結するまでに10数年の作業を要した。全訳としては英訳、仏訳に次ぐものである。著者のイブン・イスハークは704年頃、アラビア半島のメディナに生まれ、767年バクダードに没した。メディナやエジプトで権威のある学者からムハンマドに関わる伝承を膨大に収集、749年にアッバース朝が成立すると、ほどなくイラクに移住し、第2代カリフ、マンスールに本書の元となった『マガーズィーの書』を献じた。アッバース朝政府のお墨付きを得たこの書は、天地創造から始まる大部の書であり、後世の歴史学者に多大な影響を与えた。これを文献学者イブン・ヒシャーム(832年没)が、ムハンマドの伝記部分を中心にコンパクトにまとめたのが、『預言者伝』である。イブン・イスハークの原著『マガーズィーの書』は現存していない。イブン・イスハークはムハンマドの死後、百年を経た時期に活躍した学者であるが、彼以前に、ムハンマドの伝記をこのような形で体系的にまとめた例はなく、後世の歴史学者によるムハンマド伝も、本書を補完する性格のものが多い。『預言者伝』は類書の追随を許さない、ムハンマドの伝記の決定版として、現在に至るまで、イスラム世界で広く読みつがれてきたのである。『預言者ムハンマド伝』や、コーラン・ハディース関連の文献歴史資料を用いて、喜捨、断食、巡礼などイスラムを代表する儀礼の成立、変遷を分析した。コーランを除けば史料の多くはアッバース朝時代にまとめられたものであり、同朝の史観をもとに故意に修正が加えられていると考えられる。特にムハンマドの伝記の決定版とも言える「預言者伝」については、史料の根本的な読みかえが必要であり、今後、ムハンマドの時代の通常の歴史理解は大きく修正され得ると考える。このような観点については、2014年5月に行った、オリエント学会公開講演会において披露し、「マフズーム家の研究」東京女学館大学紀要第11号において、さらに追跡調査を実施した。ムハンマドの時代を研究する上で、依拠してきた史料は、8-10世紀頃のイブン・イスハーク、ワーキディー、イブン・サアド、タバリーなどのアラビア語歴史書である。イブン・イスクの預言者伝に顕著に見られるように初期史料でマフズーム家が批判的に描かれるのは、マフズーム家がウマイヤ朝と密接な関係を持って、ウマイヤ朝時代に権勢をふるったことが原因である。第二次内乱(683-92年)においてウマイヤ朝シリア軍とメディナ住民との間で戦われたハッラの戦い(683年)で、メディナ側は多くの戦死者を出した。侵攻したシリア軍によりイブン・アル・ズバイルが立てこもったメッカは大きな損害を受けた。メディナのアンサールや、ヒシャーム・ブン・ウルワ(イブン・アル・ズバイルの甥)の一族を主な情報源としたイブン・イスハークの預言者伝が、ウマイヤ朝権力を呪い、死者を慰める「鎮魂の書」としての性格を帯びるのも当然と言える。こういった視点を提示することで、イブン・イスハークの史料の性格の一端が浮かび上がったと言える。。イブン・イスハーク著イブン・ヒシャーム編註、後藤明、医王秀行、高田康一、高野太輔訳『預言者ムハンマド伝3』『預言者ムハンマド伝4』岩波書店を出版した。第四巻では、訳者解説のうち、解説1『預言者ムハンマド伝』解題を担当した。また、『預言者ムハンマドとアラブ社会信仰・暦・巡礼・交易・税からイスラム化の時代を読み解く』福村出版、2012年2月、を出版した。預言者ムハンマドが新たに打ち立てたイスラムという価値体系はアラブ社会に大きな変革をもたらした。イスラム化以降の信仰のあり方は、ジャーヒリーヤ時代のそれに比べると、「簡素化」、「純化」したものとなった。

メッカのカアバ神殿は、唯一神アッラー崇拝の中心に位置付けられ、神殿内部から雑多な偶像は一掃された。アラビア半島各地の偶像もすべて廃棄された。各地の神殿や偶像神に付随した神官、占い師、巫者といった社会階層もその役目を終えた。武勇、寛大さ、客人のもてなし、といった部族精神を賛美した詩人よりも、コーラン詠み手が尊敬されるようになっていった。部族ごとの雑多な習慣、宗教慣行、迷信の類も捨てられるか、イスラム的なものへと統合されていった。イスラムは、大きな文化改革であり、社会改革であったといえるであろう。ムハンマドのメッカ征服後、瞬く間にアラブがイスラムに帰順した事実は、政治、社会的、あるいは文化的一体性が半島に存在していた証である。イスラムの大征服も、ひとたび求心力を得てまとまったアラブの軍事面における発露にすぎない。交易圏は広く拡大され、それと同度にイスラムの宗教、文化も周辺地域に大いに広まった。預言者ムハンマドがもたらしたイスラムは、その信仰の広がりと同時に、前イスラム時代から蓄積されていた豊かなアラブ社会を、軍事面、交易面、文化面などさまざまな形で、周辺社会に知らしめることに寄与した。一年目に預言者ムハンマド伝を刊行し、その成果をもとに、2年目は、暦の研究、サダカの研究、巡礼形式の変遷などを扱った。アラビア語史料は歴史史料、コーラン解釈資料などを中心に収集し、海外の研究文献も最新のものを取り寄せるよう注意をはらった。また、近年、19世紀の研究書の復刻版が盛んに出るようになったので、それらも収集するように努めた。海外の学術雑誌に投稿すべく、論文を推敲している最中である。上に述べたように、イブン・イスハーク著イブン・ヒシャーム編註、後藤明、医王秀行、高田康一、高野太輔訳『預言者ムハンマド伝3』『預言者ムハンマド伝4』岩波書店を出版、また、単著として『預言者ムハンマドとアラブ社会信仰・暦・巡礼・交易・税からイスラム化の時代を読み解く』福村出版、2012年2月、を出版した。従来の預言者ムハンマドや初期イスラム史に関する研究の成果を充分に、組み込むことができた。今後も、アラビア語史料、特に歴史文献、地理書、法学文献に注意を払いながら必要書籍の購入を継続していく。海外の最新文献を収集し、論文執筆に役立てたい。今年度中には、海外の著名な学術雑誌に論文を投稿する予定である。アラビア語の関連史料を収集し、史料の読解を進める。欧米の専門論文を蓄積し、研究動向の把握に努める。日本の雑誌に専門論文を投稿するのみならず、海外の学術雑誌にも投稿することで、海外に日本のイスラム研究の水準を知らしめ、国際的な学術交流に結び付くものと考えている。アラビア語史料購入。欧米文献の購入。邦語文献の購入。翻訳料、校正料。これらに60万円を出費する予定である。アラビア語史料の収集。欧米専門書の購入。研究論文の英文への翻訳。海外文献の日本語への翻訳。資料の製本。
高分子ナノ微粒子を用いた動脈硬化巣への選択的遺伝子導入法の開発

研究目的:遺伝子治療は、新しい治療法としての有用性が注目されているが、ウィルスベクターに関しては、安全性に問題があり、また、ポリマーベクターにはin vivoでの遺伝子発現効率に問題が残されている。我々は、ブロック共重合体を用いて、血中安定性の良好でin vivo遺伝子導入が可能な遺伝子導入ベクターの開発を行ってきた。本研究では、in vivo遺伝子導入の効率を改善し疾患モデルの治療を行うこと、さらに、動脈硬化巣への選択的遺伝子導入法を開発することを目的とする。研究方法:PEG(分子量12,000)とDET(polyaminoethylene aminopropyl aspartamide)の共重合体(PEG-DET)を用い、た。DETの重合度が68のものと、101のものを用い。NH基と燐酸基の比率(N/P比)を変化させ、実験に供した。in vitro遺伝子導入には、ルシフェラーゼ遺伝子を細胞にトランスフェクションし、in vivo遺伝子導入は、気管内投与、および左室内投与し、ルシフェラーゼ活性を測定した。研究成果:PEG-DETを用いたトランスフェクションにより、Cos-1細胞、HepG2細胞、血管内皮細胞、THP-1細胞の、いずれの細胞へもExgen(polyethylenimine)以上の遺伝子導入が可能であった。in vivo気管内遺伝子導入では、重合度68、N/P比80のPEG-DETで、気管内投与1日後に約80万(RLU/mg prot)の活性を認め、Exgenによる遺伝子発現量の40倍であった。3日後に最大の300万、7日-14日後でも1万の発現を認めた。6ヶ月齢の、動脈硬化病変を有するアポEノックアウトマウスへの左室内投与により、1日後に大動脈に遺伝子発現を認めた。その他の臓器には発現を認めなかった。総括:PEG-DETを用いることにより、従来の方法に比しin vitroおよびin vivo遺伝子導入の著明な改善を認め、また、動脈硬化巣特異的遺伝子導入が可能となった。本研究の目的は、新規遺伝子ベクターとして高分子ナノ微粒子を用いて、動脈硬化血管壁に選択的に遺伝子を導入し、動脈硬化巣を直接治療するための新しい遺伝子治療法を確立することである。我々が以前に報告した、ポリイオンコンプレックス(PIC)ミセルは、直径3570nmというウィルスにも匹敵するくらいの極小の大きさであり、ゼータ電位の低いこと、周囲をポリエチレングリコールに覆われていることなどから、血中での安定性に優れ、in vitro、in vivoでも遺伝子発現が可能であることを証明した。しかしながら、in vivoでの遺伝子発現効率に問題を残していた。そのため、我々は、PICミセルの内核をSS結合で架橋された、高分子ナノ微粒子を作製し、遺伝子導入ベクターとしての評価を行った。SS結合を導入することにより、さらに血中安定性を上昇させること、また、細胞内の還元環境ではベクターがDNAから遊離することが考えられ、in vivoでの発現効率をするのではないかと考え、実験を行つた。SS結合を導入することにより、in vivoでの血中安定性を上昇することができた。in vitroでの遺伝子発現はHepG2細胞、Cos-1細胞、血管内皮細胞、THP-1細胞、平滑筋細胞を用いて行った。架橋ミセルにより、HepG2細胞、Cos-1細胞、血管内皮細胞、THP-1細胞への遺伝子導入が可能であった。特に血管内皮細胞およびTHP-1細胞ではSS結合の導入により、遺伝子発現の効率の著明な上昇を認めた。また、SS結合の導入により、in vivoでの遺伝子発現を認めた。

以上のことから、高分子ナノ微粒子は、SS結合の導入により、in vitroおよびin vivoでの遺伝子導入効率は上昇し、遺伝子導入ベクターとして有用であることが示された。研究目的:遺伝子治療は、新しい治療法としての有用性が注目されているが、ウィルスベクターに関しては、安全性に問題があり、また、ポリマーベクターにはin vivoでの遺伝子発現効率に問題が残されている。我々は、ブロック共重合体を用いて、血中安定性の良好でin vivo遺伝子導入が可能な遺伝子導入ベクターの開発を行ってきた。本研究では、ブロック共重合体を用いて高分子ナノ微粒子を作成し、in vivo遺伝子導入の効率を改善し、疾患モデルの治療を行うこと、さらに、動脈硬化巣への選択的遺伝子導入法を開発することを目的とする。研究方法:ポリエチレングリコール(分子量12,000)とDET (polyaminoethylene aminopropyl aspartamide)の共重合体(PEG-DET)を用い、プラスミドDNAと反応させて高分子ナノ微粒子とした。DETの重合度が68のものと、101のものを用い。NH基と燐酸基の比率(N/P比)を変化させ、実験に供した。in vitro遺伝子導入には、ルシフェラーゼ遺伝子をCos-1細胞、HepG2細胞、血管内皮細胞、THP-1細胞にトランスフェクションし、ルシフェラーゼ活性を測定して遺伝子発現の評価を行った。in vivo遺伝子導入は、高分子ナノ微粒子を気管内投与、および左室内投与し、一定期間後にそれぞれの臓器を摘出し、ホモゲナイズし、ルシフェラーゼ活性を測定した。研究成果:PEG-DETを用いたトランスフェクションにより、Cos-1細胞、HepG2細胞、血管内皮細胞、THP-1細胞の、いずれの細胞へもExgen (polyethylenimine)以上の遺伝子導入が可能であった。重合度は68のものより101のものが遺伝子発現効率は良好であった。N/P比は20、40、80のもので、比率の高いほど、遺伝子発現効率が良好であった。in vivo気管内遺伝子導入では、重合度68、N/P)比80のPEG-DETで、気管内投与1日後に約80万(RLU/mg prot)の活性を認め、Exgenによる遺伝子発現量の40倍であった。3日後に最大の300万(RLU/mg prot)を認めた。7日-14日後でも、1万(RLU/mg prot)nの発現を認めた。6ヶ月齢の、動脈硬化病変を有するアポEノックアウトマウスへの左室内投与により、1日後に大動脈に遺伝子発現を認めた。その他の臓器には発現を認めなかった。総括:PEG-DETを用いることにより、従来の方法に比しin vitroおよびin vivo遺伝子導入の著明な改善を認めた。