hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本の学校教育における防災教育の体系化、スタンダードの構築

また,本取組を通して,これからの学校教育に求められているアクティブ・ラーニングやESD(持続可能な開発のための教育)の必要性は理解しながらも,具体的な取組に戸惑っている教育現場や教育行政にとっても,地域に応じた防災教育の取組が,それらの課題に応える具体的な教育内容,方法となることが明確になりつつある。さらに学校危機管理や学校安全が重要視される今日,自然災害に関する防災・減災に関する教育はそれらの課題と密接に関連し,むしろ同時に取り扱うことが教育現場にとっても進めやすいことがわかった。今後,実践的な教育課題に対応することができる教員養成や教員研修が期待されている中,本研究の取組にはチームとして学校が取り組んだり,地域との連携の中で意義が深まることが明らかになってきた。東日本大震災発生後,日本の防災教育の再構築が求められている中,これまでの日本の防災教育の取組と課題,これからの在り方,展望等について,学校教育を中心に探った。研究成果は以下の点に集約できる。まず,これからの教員研修について,東日本大震災被災地の復興,防災教育にとどまらず,日本各地の現状と課題を探った。特に,文科省と連動した独立行政法人教員研修センターなど国レベルの取り組み,そして,都道府県レベルの教員研修の現状と展開について,東日本大震災発生前,例えば阪神淡路大震災,中越地震等を経た,その変遷等を明らかにした。次に教員研修,副読本作成などの教育行政の取組について,その法的な根拠と実践の取組との関係を探った。特に東日本大震災発生直前に施行された学校保健安全法等,学校安全,防災教育等の学校教育に関する法律との整合性である。さらに学校教育と連携した地域教育との相互関係を分析,考察した。今日,防災教育に限らず,学校だけで児童・生徒の安全を守ることに限界がある。同時に,自然災害発生時には学校は地域における物理的・精神的に大きな拠り所となることを阪神淡路大震災・中越沖地震から明確にしていたが,平成28年4月に発生した熊本地震でそのことがより一層明確になった。学校は地域に自然災害・防災教育等について発信する意義があるが,災害面だけでなく,地域の自然の恩恵も同時に注目すべきであり,これはジオパークなど地域の振興への取組にも見られた。教員養成,教員研修も一層求められる。現在,全国の教育学部で教職大学院が設置され,地域の教育委員会と連動した取組が求められている。その中で学校危機管理としての一つとして防災教育への取組の意義を明確にした。その一つの例として平成29年度から開設される教職大学院において,防災教育の体系化・スタンダード化を明確にしたプログラムを構築した。東日本大震災後,日本列島での自然環境の厳しい条件から危機管理体制の重要性までが再認識されることになった。日本の学校教育において自然災害に関する取扱いには二つの流れがある。一つは自然や自然災害発生のメカニズム,人間生活への影響等を取り扱う理科,社会科などを中心にした教科教育である。もう一つは,避難訓練や防災マニュアルの作成など教科以外の時間に実施される教育活動である。これまでの東北地方における津波被害と東日本大震災との大きな違いは,津波によって福島第一原子力発電所事故が発生したことである。
ケミカル・リフト・オフを活用した縦型超高輝度紫外LEDへの展開

高い発光強度が必要な照明等のLED構造は縦型LED構造が望ましいが、絶縁体であるサファイアを基板として用いるため縦型構造作製が難しい。この問題解決として、我々は金属バッファー層とケミカル・リフト・オフ(CLO)技術によりサファイア基板を剥離して縦型高輝度紫外LEDを開発した。即ち、サファイア基板上に金属バッファーを用いて高品質GaNのMOVPE成長が実現し、GaN上に近紫外(385nm帯)発光InGaN/GaN/AlGaNLED構造を試作した。発光層InyGa1-yN/GaN量子井戸(QW)層中のIn組成の精密制御ならびにLEDの構造の最適化によりLED特性の大幅な向上も実現した。要するに、CLO法による縦型高輝度深紫外発光LED開発のフィージビリティーを示した。スパッタCr膜窒化によるCrNバッファー層形成条件の最適化を目標として、以下の研究を実施した:(1)窒化条件の最適化:成長温度(1000-1500°C)と時間(0-5時間)、反応管の圧力、NH3流量等の最適化を行い、CrNナノ微結晶の表面モルフォロジとCrNの結晶性の向上を図る。(2)CrNバッファー層とGaN結晶性の相関。(3)サファイヤ基板/CrN/GaNバッファー界面における転位及び欠陥評価。(4)これらを通して、CrN層上のGaN層の最適成長条件を確立する。すなわち、スパッタリング法でc面サファイヤ基板上に金属Cr膜を成膜し、HVPE炉内あるいはMOCVD炉内でNH3により窒化しCrNバッファ層を形成する。サファイヤ基板上に金属Cr膜を成膜後NH3雰囲気で1000°C以上の高温で行った窒化プロセスによって{100}ファセット面を持つ三角錐ナノ結晶構造CrNが形成することを確認した。さらに、窒化条件によって三角錐ナノ結晶の大きさは数十nm数百nmまで制御可能であることがわかった。次いで、CrN三角錐ナノ結晶のサイズを窒化時間で制御を可能にした。これらの結果を基にして、均一なナノ結晶の大きさと表面密度を制御する窒化条件、即ち、窒化温度、窒化反応管の圧力、NH3の流量等の最適化条件を得た。また、CrN形成後のGaN結晶成長段階において、CrNナノ微結晶サイズの最適化を行い、横方向選択成長モードによる低欠陥GaNを実現した。現在、界面ストレスおよびGaN結晶性に与える影響を顕微フォトルミネッセンス、顕微ラマン散乱等で詳細に検討しており、これらの知見を基にして、詳細な成長条件の最適化を図って行く。本年度は(1)MOCVD法を用いてCrNバッファー層上における(Al)GaN初期成長条件の最適化を行い、サファイヤ基板/CrNバッファー層上への紫外LED構造の作製を試みるとともに、(2)CLOによるLED構造転写技術の開発を進めた。すなわち、上記(1)項目に関しては、(1)平成21年度に最適化されたAlN/CrN多重バッファー層上への(Al)GaN成長条件の最適化を図るために、と欠陥分析を行った。(2)MOCVD装置で多重バッファー層の上にGaN成長を行った。(3)CrNバッファー層成長条件(温度、V/III比、成長速度など)を検討し、下地層の結晶品質の向上を図った。(4)(Al)GaNの横方向選択成長条件を求め、低欠陥密度GaN薄膜成長条件を確立した。この結果、(a)LED効率向上の重要な要素である高品質(Al)GaN下地層の作製。(b)バッファー層成長時のピット発生原因の究明。(c)紫外LED用(Al)GaN下地層のX線ロッキッグカーブが(0002),(1-100)とも200 arcsec以下の実現。(d)剥離時間短縮のための金属窒化物バッファー層の最適化、が可能になった。上記(2)の項目に関しては、(1)支持基板としてSiを選択し、金属多層膜を用いた接着方法を確立した。(2)Si支持基板との界面に金属反射膜を導入し、反射率最適化と電極抵抗最適化を試みた。(3)レーザスクライブ等によるチップ分離方法を検討した。(4)光取り出しの向上のためのチップ形状、n型光取出し電極抵抗低減を試みた。(5)選択した支持基板にあわせたチップ分離方法の確立と縦型LEDとしての光取り出しn側の電極構造を検討した。(6)チップ形状を検討。以上のの結果、CLO技術によるLED構造の転写が可能になった。

本年度は、最終年度に鑑み、作製した縦型紫外LEDの特性評価に重点を置いて研究を進めた。すなわち、第一段階として、(1)サファイヤ基板上に380nm帯発光を狙ったAlGaN/GaN/AlGaN量子井戸構造を作製し、表面電極構造のLEDを作製しLED発光スペクトル、I-L特性を測定・評価した。サファイヤ基板上のLEDに関しては、大電流動作における効率低下がきわめて著しいことがわかった。次いで、(2)ケミカルリフトオフ法により、サファイヤ基板を剥離して、上記AlGaN/GaN/AlGaNLED構造をSi基板に転写し、縦型LEDを作製した。縦型LEDに対して、電気的特性、光学的特性、LED発光スペクトル、I-L特性等のLED諸元を測定・評価した。その結果、大電流動作におけるいわゆるdroop現象については、上記の平面電極型のLEDと比較して、大幅な改善が示され、シリコン基板を通した熱放散が効率的に作用していることがわかった。ケミカル・リフト・オフにより作製した紫外LEDにおいて、p-AlGaNならびにn-AlGaNへのオーム性電極特性は、素子寿命を長寿命化し、素子の順方向ターン・オン電圧を低下させるためには重要である。このため、p-AlGaN、n-AlGaNへの最適なオーミック構造を検討し、p型に関しては高濃度Mgを選択ドープGaN/AlGaN超格子層を形成することで、またn型に関しては、高濃度Siの選択ドープGaN/AlGaN超格子層を介在させることで大幅な電気特性改善が示された。結論として、ケミカルリフトオフ法による高輝度紫外LEDのフィージビリテイーを示した。
鉄系超伝導体における磁束ダイナミクスと粒子線による臨界電流密度の向上

前年度までに、鉄系超伝導体Ba (Fe_<1-x>, Co_x)_2As_2における磁束ダイナミクスを磁気緩和測定によつて決定し、さらに点欠陥導入による変化を追うことによってvortex(量子化磁束)と欠陥の間の相互作用を定量的に議論してきた。ここで点欠陥はプロトン照射を用いることによって相関のない、ランダムな分布となるようにした。一方で、一次元的な相関をもつ欠陥はvortexが一次元的であることからそれとの間に非常に強い引力相互作用が働くと考えられ、結果的に大きな臨界電流密度、小さな磁気緩和率を実現することが期待される。実際、銅酸化物系高温超伝導体では重イオン照射によって柱状欠陥を導入した系においてBoseグラス相と呼ばれる特異な磁束状態が実現していることが理論、実験両面から示されている。このBoseグラス状態は鉄系超伝導体でも実現することが期待されるが、これまでにその実現の証拠が観測された例は皆無であった。鉄系超伝導体におけるBoseグラス相実現確認は磁場を柱状欠陥と平行にした状態での臨界電流密度あるいは磁気緩和の振る舞いから決定しようとするものばかりであった。そこで注目したのは磁化の角度依存性である。これは磁場を柱状欠陥の方向に対して角度θ傾けた状態における磁化を測定し、vortexと柱状欠陥の間の相互作用を検証しようとするものである。Boseグラス相が実現している場合、θがゼロでないある有限の大きさであつてもvortexが柱状欠陥にピン止めされ続け、磁束が磁場の方向ではなく柱状欠陥の方向を向いた状態を保つ、磁束ロックインという状態が実現する。これはすなわち磁場がθ=0付近で磁化の角度依存性がなくなることに対応している。このプラトー構造を鉄系超伝導体において実験で観測することに世界で初めて成功した。プラトーの角度幅はBoseグラス理論が予測する磁場の強さの逆数に比例する振る舞いを示しており、まさにBoseグラス相が実現していることに由来すると結論づけられる。この内容はPhysical Review B誌に掲載された。(抄録なし)本研究は銅酸化物高温超伝導体で明らかとなってきた磁束ダイナミクスが鉄系超伝導体でも統一的に理解できるか、さらにこの系では臨界電流密度をどこまで上昇させられるかを明らかにするために行なっており、基礎的な研究として興味深いだけでなく、実用線材の設計に大いなる指標を与える研究である。ここで研究を進める上で必要不可欠なことが鉄系超伝導体に対する粒子線照射であるが、本年度は高エネルギー2GeVのAuを照射する機会を得ることができたため、平成25年度に予定していた照射を前倒しして行った。元々は将来ある照射実験に先立って、実験手法を確立させることを平成23年度の目標にしていたが、これを後に回して試料を準備することを優先したものである。そして照射した試料を実際に評価した。これまで得られていた試料の結果とも併せて本年度は「重イオン照射のエネルギー依存性」をAuイオンとXeイオンで評価してまとめ、日本物理学会などで報告した。具体的には超伝導転移温度の抑制される割合を各核種で評価し、核種間で異なる抑制度を欠陥形状の違いから議論した。特に興味深い振る舞いを示した低エネルギー300MeVのXe照射においてエネルギー依存性の間接的な効果である厚み依存性を観測した。これは低エネルギーゆえに起こるdisordered cascade欠陥によるものであると結論付けた。さらにこれまで得られた最高の臨界電流密度は200MeVのAuイオンをマッチング磁場10kGまたは20kGの照射量で打ち込んだ場合であるが、これを超える可能性があると考えられた高エネルギー照射2GeV Au照射が実際には半分程度にしか到達しないという結果を受け、欠陥形状と臨界電流密度の関係性をより深く議論した。現在、Y系銅酸化物高温超伝導体で柱状欠陥を導入した場合に存在が確認されたBoseグラス相が鉄系超伝導体の場合でも存在するかをいくつかの試料で磁気緩和測定から磁束ダイナミクスを決定することによって議論している。プロトン照射は点欠陥を作ることが期待され、欠陥の中では最も基本的なものである。高温超伝導体に対する点欠陥の効果として、超伝導対破壊効果と点状ピニング中心導入効果の2つが重要であると申請者は考えている。点状欠陥は基本的な欠陥であるがゆえに応用上も容易に導入されるが、それは超伝導対破壊による超伝導転移温度抑制と、ピン止め中心導入によるピン止めエネルギー上昇の応用上では2つの相反する効果を生むと考えられる。最終的に臨界電流密度を上昇させることが出来るかは超伝導体のオーダーパラメータの対称性や欠陥と磁束間の相互作用によって決まるため、非自明である。これを明らかにするために、低温(4K程度まで到達)でプロトン照射を行い、かつ抵抗測定をするための装置開発を行った。これはパルスチューブ冷凍機をベースにしたものであり、これまでのHeflow型と比べると格段に経済的で、また目下のHe問題を鑑みると非常に重要なステップであった。申請段階の磁気光学法用の装置開発より粒子線照射実験が必須な申請者の実験にとっては重要であると判断し、これを行った。本年度はBa(Fe,Co)2As2に対するプロトン照射の効果を論文や学会で発表したほか、(Ba,K)Fe2As2に対しても点欠陥導入によるTc抑制の効果やプロトン照射前後の磁束ダイナミクスを測定し、学会等で発表した。

一方で一次元的相関を持つ柱状欠陥は磁束と同じ形状を持つことから強いピン止めエネルギーを持つ欠陥であることが期待されるが、磁束のディピニング過程や傾いた磁場に対する応答の特異さが銅酸化物系高温超伝導体で指摘されており、これが鉄系超伝導体でも当てはまることであるのかは非常に興味深い。これは銅酸化物系においても理論が実験を完全には説明しておらず、鉄系超伝導体での振る舞いが明らかになることで、新たな展開を見せる可能性があるからである。申請者はLosAlamos研究所との共同研究によってU照射したBa(Fe,Co)2As2における角度回転磁化測定を行い、いくつかの特徴的な振る舞いを発見した。この結果は来年度論文として発表し、その他学会等でも発表する予定である。前年度までに、鉄系超伝導体Ba (Fe_<1-x>, Co_x)_2As_2における磁束ダイナミクスを磁気緩和測定によつて決定し、さらに点欠陥導入による変化を追うことによってvortex(量子化磁束)と欠陥の間の相互作用を定量的に議論してきた。ここで点欠陥はプロトン照射を用いることによって相関のない、ランダムな分布となるようにした。一方で、一次元的な相関をもつ欠陥はvortexが一次元的であることからそれとの間に非常に強い引力相互作用が働くと考えられ、結果的に大きな臨界電流密度、小さな磁気緩和率を実現することが期待される。実際、銅酸化物系高温超伝導体では重イオン照射によって柱状欠陥を導入した系においてBoseグラス相と呼ばれる特異な磁束状態が実現していることが理論、実験両面から示されている。このBoseグラス状態は鉄系超伝導体でも実現することが期待されるが、これまでにその実現の証拠が観測された例は皆無であった。鉄系超伝導体におけるBoseグラス相実現確認は磁場を柱状欠陥と平行にした状態での臨界電流密度あるいは磁気緩和の振る舞いから決定しようとするものばかりであった。そこで注目したのは磁化の角度依存性である。これは磁場を柱状欠陥の方向に対して角度θ傾けた状態における磁化を測定し、vortexと柱状欠陥の間の相互作用を検証しようとするものである。Boseグラス相が実現している場合、θがゼロでないある有限の大きさであつてもvortexが柱状欠陥にピン止めされ続け、磁束が磁場の方向ではなく柱状欠陥の方向を向いた状態を保つ、磁束ロックインという状態が実現する。これはすなわち磁場がθ=0付近で磁化の角度依存性がなくなることに対応している。このプラトー構造を鉄系超伝導体において実験で観測することに世界で初めて成功した。プラトーの角度幅はBoseグラス理論が予測する磁場の強さの逆数に比例する振る舞いを示しており、まさにBoseグラス相が実現していることに由来すると結論づけられる。この内容はPhysical Review B誌に掲載された。元々の予定では本年度は実験装置を開発することを主に行う予定であったが、照射実験を前倒しして行う機会に恵まれたため、順番を入れ替えて行った。結果としては3年間で到達しようとする研究進捗度としておおむね順調に進展しているといえる。自ら設計した装置によっていくつかの観点から粒子線照射効果を明らかにしており、最終的な研究目的達成に着実に近づいている。研究を進める手順を変更したため、より詳細なデータを得るための実験手法の確立を来年度に行う。
低温ショック蛋白質が精巣の病態を悪化させる可能性の検討

通常で軽度低温環境下にある哺乳類精子形成細胞は、37度環境下におかれると、増殖・分化が阻害される。哺乳類低温ショック蛋白質Cirp及びRbm3は32度で発現が亢進し、ストレス抵抗性を増し増殖促進作用を示す。Cirpは精子形成、概日リズム、創傷治癒、DNA損傷修復に必要であるが、細胞外に存在すると炎症や癌化を増悪する。そこで、低温ショック蛋白質遺伝子欠損マウスを用いて、個体レベルでその病態への影響を明らかにすることを目的とした。1.Cirp及びRbm3を単独で欠損したマウス、両者ともに欠損したマウスの妊孕性は野生型と差がなく、組織学的にも精巣に異常はなかった。2.Cirp欠損マウスに実験的に停留精巣を作成したところ、手術3-4日後には欠損マウスのほうが野生型マウスに比べ精細胞の減少が著明であった。6日後には差がなかった。3.Cirp欠損マウスでは化学物質による実験的肝癌の発生が抑制された。4.Cirp欠損マウスでは、他グループからの報告に反し皮膚創傷治癒が遅延した。これはCirpからRac1活性化へとつながるシグナル伝達経路が存在するためと考えられた。5.スプライシング因子SRSF5が新たな低温ショック蛋白質であり、いろいろなストレスで発現誘導されることを見出した。6.Cirp、Rbm3、SRSF5の低温による発現誘導には、TRPV4イオンチャンネル蛋白質の発現が必要であることが明らかになった。哺乳類精巣は軽度低温環境下にあり、低温ショック蛋白質であるCirpとRbm3が恒常的に発現している。しかし、停留精巣ではこれらの発現が低下する。Cirpは低酸素や紫外線でも発現誘導され、抗アポトーシス活性、ストレス抵抗性を与える。しかし、Cirpが細胞外に存在すると炎症を増悪し、発癌を促進する。そこで、低温ショック蛋白質遺伝子のノックアウトマウスと野生型マウスとを比較することにより、低温ショック蛋白質が個体レベルで停留精巣等の病態を悪化させるか、あるいは防護的に働くかを明らかにすることを目的とした。1. C57BL/6マウスに10代以上バッククロスをかけた後、ホモのCirpノックアウトマウスを得た。マウス精巣の片側に対して実験的停留精巣手術を行い、対側をコントロールとした。3,4,6,10日後に精巣を摘出して組織切片を作成し、HE染色を行った。その結果、3,4日後の精細管ではCirpノックアウトのほうが野生型マウスより細胞減少が著明だったが、6,10日後では両者に差がなかった。2. DNA損傷修復(相同組み換え)活性を検出できると報告されているレポータープラズミドDR-GFPと制限酵素I-SceIを発現するプラズミドを入手し精製した。次いで、DR-GFPプラズミドをU-2 OS細胞に導入して安定的に発現するクローンを得、I-SceIによりDNA二重鎖切断を誘導、フローサイトメトリーによりGFP発現を定量化した。I-SceIを発現させない場合に比し蛍光発現が増加しており、相同組み換えを検出することができた。3. Cirpの発現が野生型マウスのthioacetamide誘発肝癌で増加していること、Cirpノックアウトマウスでは酸化ストレスが減少し、肝癌の発生が抑制されることが明らかになった。当研究科の動物舎で、我々自身がヘテロ接合のマウス同士をかけ合わせ、ホモのCirpノックアウトマウスを作製しているが、十分な数のオスが生まれず実験が遅れた。そこで、一部平成28年度実施予定の実験を行った。ホモのノックアウトマウスが得られるように繁殖の努力を続ける。28年度はin vitroの実験を予定通り実施し、マウスがそろい次第in vivoの実験も行う。
早期動脈硬化の諸指標による循環器疾患発症予測に関するコホート研究

本研究は、血圧値や脈圧の変動が動脈部位別の動脈硬化進展へ及ぼす影響が異なることから、これらの因子が動脈硬化の進展おいび循環器疾患の発症への影響を明らかにすることを目的とする。長期間継続して循環器疾患の疫学調査を実施している地域住民を対象として、上腕血圧、中心動脈圧・AIの変動、早期動脈硬化の諸指標と循環器疾患発症への影響を定量的に検討する。具体的に、循環器疾患の発症リスクを高める要因である血圧に焦点を当てて、動脈の部位別(脳動脈、冠動脈、大動脈、腎動脈、末梢動脈)の各種早期動脈硬化指標の相互の関連を検討する。さらに、これらの諸指標と循環器疾患発症との関連を分析し、循環器疾患の新しい予測モデルを構築する。その理由として、1)FMD検査と循環器疾患リスクファクターについて、250人を実施している。2)中心動脈圧・AIのデータセットを作成し、AIと循環器疾患リスクさクターとの関連を専門誌(Hypertension reaserch 2018;41:1054-62)で発表した。2019年度、さらに約250人について、FMD検査を実施する。中間報告として、中心動脈圧、FMD値、腎機能障害などと循環器疾患リスクファクターとの関連を分析し、日本疫学会や国際専門誌で発表する予定である。(理由)次年度以降執行する必要がでてきたため。(使用計画)データ収集及び解析費用として充当する。
垂直的骨造成を目的とした骨形成促進因子含有立体形状型骨再生システムの確立

広範囲に及ぶ水平的な骨吸収や高度に萎縮あるいは欠損した顎骨の骨造成にはブロック状の自家骨移植(オンレーグラフト法)が一般的に行われている.この自家骨ブロックに代わる材料として,申請者らはこれまで,非焼成ハイドロキシアパタイト粒子(U-HA)と非結晶性ポリマーであるポリ-DL-乳酸(PDLLA)からなる多孔性U-HA/PDLLAを開発し検討してきた.本研究では,多孔性U-HA/PDLLAの組成および微細構造を再検討するとともに,積極的に骨形成を促進するためにコラーゲンをこれに応用し,垂直的骨造成を目的とした複合体材料骨再生システムの確立を目指す.歯槽頂に垂直的骨造成を行う場合,母床骨との適合性(密着度)が重要なファクターになるが,抜歯後の歯槽頂は凹凸形態をしており骨欠損部の立体的形状に合わせて骨移植を施行する必要がある.今回,垂直的骨造成に適するデザインを決定するために,非焼成ハイドロキシアパタイト粒子(U-HA)とポリ-DL-乳酸(PDLLA)の比率と気孔率を調整し,数パターンの多孔性U-.HA/PDLLAを作成した.その他に非焼成ハイドロキシアパタイト粒子の代わりにβ-TCP粒子,炭酸ハイドロキシアパタイト粒子等,新たな候補の検討及び評価を行っている.これらの候補はすべて吸収性材料でありその中で,26年度計画にて記載した以下の条件を満たす材料を選択した.1.垂直的骨造成に最適な海綿骨と同程度(10Mpa)の圧縮強度をもつ.2.骨欠損部の立体的形状に合わせて,手術中に簡単に裁断(トリミング)または熱変形で母床骨との適合性をはかれる.3.炎症性細胞を遊走および凝集させない生体親和性を有し,骨の再生をはかりできるだけ短期間に吸収し消失する.かつ一度形状変形させた形態を維持し,操作性が優れていることは製品化開発では非常に重要であり,これらも考慮しながら複合材料を調整し材料の選定を行った.しかし,ポリ-DL-乳酸(PDLLA)の特性として立体形状の維持や生体親和性に優れているが,in vitroレベルではポリ-DL-乳酸(PDLLA)が疎水性の為,細胞が凝集しづらいといった改善点がある.そのためI型・III型コラーゲンを添加することで本材料の親水化をはかり,垂直的骨造成特化した骨補填材料の選定した.これらの有効性を27年度動物実験にて比較検討を行う予定である.動物舎の改修工事終了予定時期が動物衛生管理レベル向上および搬入等の遅れにより進捗状況は遅れている。26年度からの継続として、垂直的骨造成を目的とした複合体材料骨再生システムの確立に適するデザイン設計をおこなってきた。垂直的骨造成に最適な条件として(1)海綿骨と同程度(10Mpa)の圧縮強度をもつ。(2)骨欠損部の立体的形状に合わせて、手術中に簡単に裁断(トリミング)または熱変形で母床骨との適合性をはかれる。(3)一度形状変形させた形態を持続的に維持できる。以上の条件を満たす複合材料を調整してきた。しかしながら、ポリ-DL-乳酸(PDLLA)の特性として立体形状の維持や生体親和性に優れているが、in vitroレベルではポリ-DL-乳酸(PDLLA)が疎水性の為、細胞が浸潤しづらいといった改善点があきらかになった。そのため垂直的骨造成に適する形状、配合比率・気孔径・気孔率調整を行ってきた。27年度の研究では、I型・III型コラーゲンを添加することで本材料の親水化をはかり、垂直的骨造成に特化した骨補填材料の有効性と安全性を動物実験にて比較検討した。実験に際しては,最小数の動物のみを使用し、すべての動物は愛護的に扱い,苦痛は最小限になるように心がけた。実験の結果、組織学的観察においてサンプル内に新生骨の形成、骨芽細胞、骨髄細胞、異物巨細胞の浸潤・増殖が観察された。骨形成量(%)は対象群(HA/PDLLA)と比較すると実験群(HA/PDLLA +Type 1・3 collagen)が高い数値を示した。組織学的,組織形態学的観察において材料内に新生骨の形成を確認した。垂直的骨造成モデルにおいて、HA/PDLLA +Type 1・3 collagenはHA/PDLLAと比較すると、骨形成能が高まることが明らかになった。親水化を目的とした本研究において、I型・III型コラーゲンを添加することにより,細胞浸潤・増殖の促進化が示唆された。垂直的骨造成を目的とした骨補填材の材料開発に有益な効果をもたらすことが明らかになった。これらの研究実績を国際雑誌に投稿する予定である。広範囲に及ぶ水平的な骨吸収や高度に萎縮あるいは欠損した顎骨の骨造成にはブロック状の自家骨移植(オンレーグラフト法)が一般的に行われている.この自家骨ブロックに代わる材料として,申請者らはこれまで,非焼成ハイドロキシアパタイト粒子(U-HA)と非結晶性ポリマーであるポリ-DL-乳酸(PDLLA)からなる多孔性U-HA/PDLLAを開発し検討してきた.

本研究では,多孔性U-HA/PDLLAの組成および微細構造を再検討するとともに,積極的に骨形成を促進するためにコラーゲンをこれに応用し,垂直的骨造成を目的とした複合体材料骨再生システムの確立を目指す.親水化改善ため、I型・III型コラーゲンを添加することで本材料の親水化をはかり、垂直的骨造成特化した骨補填材料の選定を行った.これらの有効性を27年度動物実験にて比較検討を行う予定である.27年度が最終年度であるため、記入しない。再生医療27年度が最終年度であるため、記入しない。
脳波解析による歯科治療効果の客観的評価法の確立

本研究の目的は,脳波解析による歯科治療効果の客観的評価法を確立することである.そのため,顎機能評価と脳波解析による心理状態の推定評価との関係について詳細に分析し,顎機能の回復がストレスなど情動系脳機能に与える影響について解明を試みた.その結果,顎機能の回復など歯科治療効果の心理的影響について,脳波解析に基づいた感性指標を用いて推定評価が行える可能性が示唆された.本研究の目的は,脳波解析による歯科治療効果の客観的評価法を確立することである.そのため,顎機能評価と脳波解析による心理状態の推定評価との関係について詳細に分析し,顎機能の回復がストレスなど情動系脳機能に与える影響について解明を試みた.その結果,顎機能の回復など歯科治療効果の心理的影響について,脳波解析に基づいた感性指標を用いて推定評価が行える可能性が示唆された.本研究は,脳波解析による歯科治療効果の客観的評価法を確立すること.および生体における咬合の意義について,脳波学的な指標をもって解明することを目的としている.そのため,既存の「脳波記録解析装置」と顎機能解析機器に加え,新規に導入した「多目的重心動揺計測システム」を有機的に結合した.すなわち,平成20年度までに,咬合の適正なリコンストラクションが足圧分布・重心動揺などの全身的なバランス能力に及ぼす影響について,「多目的重心動揺計測システム」により評価を行えるよう,小規模な予備実験を繰り返し検証した.その結果,顎位に起因する口腔感覚の変化を想定し,その際に発現する脳波と顎口腔機能および「多目的重心動揺計測システム」による足圧分布・重心動揺との関連を時系列で詳細に検討することが可能となった.今後,本システムと既存の顎機能解析機器による顎口腔機能評価および「脳波記録解析装置」による心理状態の推定評価との関係について時系列で詳細に分析し,咬合のリコンストラクションによる顎位および咀嚼機能の回復が,全身的な健康ならびにストレスなど情動系脳機能に与える影響について解明し,脳波解析による歯科治療効果の客観的評価法の有用性について検証したい.これらの検討により,歯科治療効果が及ぼす心理的,機能的影響について,脳波学的指標を用いて推定評価できると予想される.これらにより,歯科臨床の評価基準に新たな視野を展開できるものと考える.本研究は,脳波解析による歯科治療効果の客観的評価法を確立すること.および生体における咬合の意義について,脳波学的な指標をもって解明することを目的としている.そのため,既存の「脳波記録解析装置」と顎機能解析機器に加え,新規に導入した「多目的重心動揺計測システム」を有機的に結合した.すなわち,平成20年度までに,咬合の適正なリコンストラクションが足圧分布・重心動揺などの全身的なバランス能力に及ぼす影響について,「多目的重心動揺計測システム」により評価を行えるよう,小規模な予備実験を繰り返し検証した.その結果,顎位に起因する口腔感覚の変化を設定し,その際に発現する脳波と顎口腔機能および「多目的重心動揺計測システム」による足圧分布・重心動揺との関連を時系列で詳細に検討することが可能となった.平成21年度は,既存の顎機能解析機器による顎口腔機能評価および「脳波記録解析装置」による心理状態の推定評価との関係についてさらに詳細に分析し,咬合のリコンストラクションによる顎位および咀嚼機能の回復が,全身的な健康ならびにストレスなど情動系脳機能に与える影響について解明を試みた.今後はさらに詳細な検証を行い,歯科治療効果が及ぼす心理的,全身機能的影響について,脳波学的指標を用いた推定評価法を確立し,さらに「多目的重心動揺計測システム」による咬合と全身の関連性について解明していくことで,歯科臨床の評価基準に新たな視野を展開できるものと考える.
術後の骨量減少が生じない傾斜低弾性人工股関節ステムの最適化研究

人工股関節置換術では骨と金属製ステムのヤング率の差に起因したストレスシールディングによって,術後にステム周囲に骨量減少が生じることから固定安定性を失う問題がある.本研究ではヤング率の傾斜機能を持つ新しい低弾性チタン合金(Ti-Nb-Sn)を用いて開発されたステムの生体力学的な適合性すなわち,傾斜剛性,優れたストレスシールディングの低減効果,初期固定安定性及びステム長の短縮の効果について,模擬大腿骨を用いた生体外実験によって明らかにして長寿型人工股関節ステムとしての有用性を示した.本研究では,術後の骨量減少が生じない人工股関節ステムの創出を目的として,新たに開発されたヤング率傾斜性チタン合金(Ti-Nb-Sn)を用いて大腿骨の荷重伝達様式を正常大腿骨に近づけることを試みた.平成26年度は以下に示す研究項目を実施した.1.試作したステムのヤング率の傾斜性評価2.試作したステムのストレスシールディング・初期固定性の評価1では,ステムのネック部を把持した片持ち曲げ試験を実施し,試作したステムと同形状のTi-6Al-4V製ステムの剛性を比較し傾斜性を評価した.その結果,試作ステムはTi-6Al-4V製ステムに対して遠位方向へ曲げ剛性が低下し,遠位部先端では約50%を示した.即ち,試作ステムのヤング率は近位から遠位へかけて徐々に低下し,遠位端では約55GPa程度になることを明らかにした.2では試作したステムと同形状のTi-6Al-4V製ステムを生体力学試験用模擬大腿骨にそれぞれ設置して,術後の荷重伝達様式と固定性について比較評価した.術後の大腿骨に対して片足立ちを想定した力学的な負荷を与え,ステム周囲の大腿骨表面(13箇所)のひずみを計測してストレスシールディングを評価した.さらに接触式変位センサを用いてステムと大腿骨の相対変位を計測することによって固定性を評価した.その結果,Ti-6Al-4V製ステムでは顕著であった大腿骨近位内側部の相対ひずみの低下(57%)が,試作ステムでは有意に増加(84%)した.また,試作したステムとTi-6Al-4V製ステムの間に,軸方向変位と回転角度に有意差は見られなかったものの,繰り返し負荷に対する挙動を明らかにする必要がある.試作ステムの荷重伝達様式は正常大腿骨へ近づき,ストレスシールディングを抑制可能であることを明らかにした.本年度は術後の骨量減少が生じない人工股関節ステムの最適化を目的として,新たに開発されたヤング率傾斜性チタン合金(Ti-Nb-Sn)を用いて試作されたステム(TNSステム)の短縮(ショート化)による初期固定性への影響を評価して術後の固定安全性について明らかにした.具体的には以下に示す研究を実施した.臨床応用に向けて術後の固定安全性を明らかにするために,初期固定性についてTNSステム,TNSショート化ステム,現行製品,TNSステムと同形状のTi-6Al-4V製ステムとを比較評価した.それぞれのステムを生体力学試験用大腿骨モデル(SAWBONE)に設置した後,サーボプレス用アクチュエータをPLC(programmable logic controller)を用いて制御して,骨頭に日常的に作用する繰り返し荷重(1001600 N, 1 Hz)を術後8日間である20,000回程度与えた.負荷時にステムと骨との境界に生じる相対変位を接触式変位センサを用いて計測して初期固定性を表す沈み込み量と微小な弾性変位を算出した.その結果,TNSステムは現行製品と同等な沈み込み量,マイクロモーションを示すと共に,骨との生物学的固定が期待できる50μm以下であったことから,TNSステムは臨床で使用するに十分な固定性を有していることを明らかにした.また,同形状のTi-6Al-4V製ステムと比較してもマイクロモーションは同程度であったことから,ヤング率の傾斜化による初期固定性への負の影響は見られなかった.その一方で,ショート化は沈み込み量とマイクロモーション共に増大する傾向が見られたことから,ステムのショート化はストレスシールディングには有効であるものの,固定性の観点からは不利になるケースも生じる.すなわち,ステムの初期固定性とストレスシールディングの低減にはトレードオフの関係があることを示した.人工股関節置換術では骨と金属製ステムのヤング率の差に起因したストレスシールディングによって,術後にステム周囲に骨量減少が生じることから固定安定性を失う問題がある.本研究ではヤング率の傾斜機能を持つ新しい低弾性チタン合金(Ti-Nb-Sn)を用いて開発されたステムの生体力学的な適合性すなわち,傾斜剛性,優れたストレスシールディングの低減効果,初期固定安定性及びステム長の短縮の効果について,模擬大腿骨を用いた生体外実験によって明らかにして長寿型人工股関節ステムとしての有用性を示した.交付申請書に記載した「研究実施計画」に従い,平成26年度に遂行すべき研究項目は達成された.すなわち,試作されたステムに対して,そのヤング率の傾斜機能を評価すると共に,ストレスシールディングの抑制効果及び初期固定性の獲得について明らかにした.プレスアクチュエータを用いてステムの繰り返し負荷に対する挙動を明らかにする実験について新たな研究の課題とした.さらに術後の骨量減少を生じさせないためには,さらなる形状およびヤング率分布の最適化が必要である.生体力学交付申請書に記載した「研究実施計画」に従い,以下の研究を推進していく.今年度は,骨再構築理論に基づいたシミュレーションによって,Ti-Nb-Sn合金製ステムのヤング率分布・形状の最適化を行う.骨の再構築

メカニズムを考慮した有限要素法解析を行い,術後の骨量減少を予測する手法を確率すると共に,ヤング率傾斜・形状を設計変数とし,骨量減少を目的関数としてステムの最適化問題に取り組み,新たなステム形状を試作しその性能をin-vitro実験によって評価する予定である.次年度使用額が生じた理由は,当該年度に使用予定であった旅費及び論文費が発生しなかったためである.研究推進上の問題が生じたのではないため,研究を実施する上で使用計画に変更はない.生じた次年度使用額については学会参加費及び論文投稿料に使用予定である.
欧米を魅了した明治期日本における七宝焼の生産状況と作風の変遷を体系的に解明する。

(研究目的)万博の世紀といわれた19世紀後半20世紀前半にかけ、欧米列強で開催された博覧会で、ヨーロッパの王侯・貴族たちを魅了した明治期日本の七宝焼(近代七宝)の生産状況と作風の変遷を体系的に解明する。(研究方法)明治期における内外博覧会の出品記録や現在に伝わる作品の分析、及び近代七宝発祥の地である愛知県海部郡七宝町遠島の現地調査を通して、近代七宝の編年と制作工程図の作成を試み、研究目的の解明に繋げたい。(研究成果)江戸後期において鍍金業に従事していた尾張国の住人・梶常吉によって解明された有線七宝の制作技法は、その後、同国海東郡遠島村に伝えられ、多くの人が近代七宝の制作に従事するようになった。その過程で、硝子質の絵の具の改良や素地の材質の選択・優れた図案の採用などに取り組んでいった結果、近代七宝は完成度の高い美術工芸品へと発展していった。制作時期の変遷とそれぞれの時代の主な特徴をまとめると、泥絵の具で稚拙な図案を描いた草創期(江戸後期幕末)・完成度の高い泥七宝を生み出した早期(明治元同7年頃)・塚本貝助とワグネルが泥七宝を改良して不透明絵の具を完成させた前期(明治8同14年頃)・高度な技術を駆使して緻密な図案を表面全体に描いた中期(明治1526年頃)・余白を意識した図案を用いるようになった後期(1)(明治27同33年頃)・アールヌーヴォーの影響を色濃く受けた後期(2)(明治34同40年頃)・アールヌーヴォーのデザインを日本的なものに昇華した晩期(明治41大正期頃)、ということになる。なお、詳細につきましては、拙著『万国博覧会の華・七宝ヨーロッパを魅了した明治の美術工芸』(松田千晴平成20年)をご覧いただければ幸いです。
プライマリ・ヘルスケアに基づく地域診断ツールの開発と評価：無作為化比較試験

ラオス国サワナケート県セポン郡の2ヶ所の保健センターの管轄域にある僻地村落(10カ村)にて、昨年度に作成した自己評価式の地域診断チェックリストを用いた調査を実施した。調査においては、保健センターの職員(看護師4名)と村落の保健ボランティア(各村1名以上)が地域診断チェックリストを用いて地域診断を行った。調査の結果、次のような地域診断チェックリストの有用性が確認された。1)地域診断チェックリストは、村落でよくみられる健康問題(下痢症、マラリア、咳など)の危険因子を特定することに役立つこと、2)地域診断チェックリストは、地理的・文化的に類似した村落間においてでも、危険因子が異なることを特定できるほど鋭敏であること、3)地域診断チェックリストを用いた調査は、保健センター職員に対して特別な訓練を提供せずに、かつ現行の日常業務の中で実施が可能であること。よって、特別な予算を追加せずとも、本研究で作成した地域診断チェックリストをラオス国の他の地域へ拡大することが可能である。地域診断チェックリストによって特定された危険因子に対して、保健センターの職員は、村落に対して常備薬を配布する、健康教育を実施するなどの対応を自主的に行った。地域診断は、効率的・効果的な地域保健計画の策定・実行に貢献できるので、日本を含め先進国では広く実施されている。地域診断を開発途上国の現場に導入する試みは、これまでいくつかの国々で行われてきた。しかしながら、地域診断を実践できる専門職の欠如や不足などの理由により、地域診断は開発途上国では普及していない。一方、東南アジアのタイ国や西アフリカのニジェール国における学校保健プログラムの成功例が示すように、専門職が不在でも実施可能な自己評価診断型チェックリストの導入によって、学校保健プログラムの改善・普及に成功した事例が報告されている。本研究の目的は、開発途上国の保健に特に重視されているプラリマリ・ヘルスケアの活動原則と基本活動に基づいて、地域自己評価チェックリスト形式の地域診断ツールを開発途上国(東南アジアのラオス国)にて開発・評価することである。研究期間内には、導入した地域診断ツールが健康行動や疾病罹患率などのアウトカム指標の改善に有効であったかどうかを、住民の活動過程などのプロセス指標も検証しながら明らかにする。先行研究を通じて、現地研究協力者と強い信頼関係を構築しているラオス国(セポン郡)にて本研究を開始した。1年目である平成28年度(当該年度)は、ラオス国における現地調査を行った。僻地村落の保健ボランティアの協力のもと、プラリマリ・ヘルスケアの基本活動分野におけるチェック項目から成る地域診断ツール試作版を開発した。交付時の助成金額は、研究計画を策定した申請時の助成金額から減少した。そのため、研究計画の改訂(評価方法の簡便化、研究規模の縮小化など)を行った。当初の予定では、1年目に、地域診断ツールの開発を終了させる予定であった。しかし、前述の研究計画の改訂や現場の状況をより反映させた地域診断ツールとするために、2年目も継続して、地域診断ツールの開発に従事するものとした。地域診断は、効果的・効率的な地域保健計画の策定・実行に貢献できるので、日本を含め先進国では広く実施されている。一方、東南アジアのタイ国や西アフリカのニジェール国における学校保健プログラムの成功例が示すように、専門職が不在でも実施可能な診断チェックリストの導入によって、学校保健プログラムの改善・普及に成功した事例が報告されている。本研究の目的は、、開発途上国の保健改善のために重視されているプライマリ・ヘルスケアの活動原則と基本活動に基づいて、チェックリスト形式の地域診断ツールを開発途上国(東南アジアのラオス国)にて開発・評価するすることである。3年間の研究期間内には、1)地域診断ツールの開発・改良、2)地域診断ツールの導入による保健課題の特定、3)特定された保健課題に対する対応、などを実施する。1年目は、ラオス国セポン郡にて、現地の保健専門家と共に、地域診断チェックリストを作成した。当該年度の2年目には、現地村落にて地域診断チェックリストの事前テストを行った。さらに、地域診断ツールを2か所のヘルスセンターに導入した。ヘルスセンターが管轄する4村を対象に、地域診断チェックリストを用いた地域診断と特定された保健課題の対応を実施した。交付時の助成金額は、研究計画を策定した申請時の助成金額から減額になった。そのため、研究計画の改訂(研究デザインの改訂や研究規模の縮小など)を行った。しかし、前述した研究計画の改訂や現場の状況により、2年目も継続して地域診断ツールの開発を継続した。当初の計画通りに、当該年度である2年目に、最終化した地域診断ツールを現場に導入した。しかし、前述した理由により、研究デザインを無作為化比較試験から準実験的デザインへ変更した。

1)地域診断チェックリストは、村落でよくみられる健康問題(下痢症、マラリア、咳など)の危険因子を特定することに役立つこと、2)地域診断チェックリストは、地理的・文化的に類似した村落間においてでも、危険因子が異なることを特定できるほど鋭敏であること、3)地域診断チェックリストを用いた調査は、保健センター職員に対して特別な訓練を提供せずに、かつ現行の日常業務の中で実施が可能であること。よって、特別な予算を追加せずとも、本研究で作成した地域診断チェックリストをラオス国の他の地域へ拡大することが可能である。地域診断チェックリストによって特定された危険因子に対して、保健センターの職員は、村落に対して常備薬を配布する、健康教育を実施するなどの対応を自主的に行った。2年目である次年度(平成29年度)は、当該年度(平成28年度)に試作した地域診断ツールの最終化を行う。最終化は、ラオス僻地村落における現地調査・実践を通じて行う。3年目(平成30年度)は、開発した地域診断ツールの健康行動や疾病罹患率などのアウトカムに対する効果を評価する。最終年度である3年目は、地域診断ツール導入によって特定された保健課題、特定された保健課題に対する現地保健センター職員の対応、その対応のインパクト(村落保健の改善状況)を解析して、評価する。研究代表者(野中)は、当該年度、別の研究費を用いて、ラオスに渡航したため。都合により、分担研究者がラオス国での現地調査に参加することができなかったため、旅費等が発生しなかった。研究代表者(野中)は、次年度、本研究費を用いて、ラオスに渡航する予定である。
北里微生物資源ライブラリーからの熱帯病治療薬シードの探索

本申請では抗マラリア原虫活性および抗リーシュマニア原虫活性を指標に微生物培養液のスクリーニングを行いマラリアおよびリーシュマニア症治療薬開発のためのシード化合物(バックアップ)を発見することを目的としている。【方法】スクリーニングは高病原性の熱帯熱マラリア原虫の多剤耐性K1株、内臓リーシュマニア原虫株およびヒト正常線維芽細胞MRC-5を用いて行った。1次スクリーニングで抗原虫活性を示したサンプルについて2次スクリーニングでMRC-5に対する細胞毒性を評価することで、原虫に対する選択毒性を有するサンプルを選択した。2次スクリーニングを通過したサンプルは再培養を行い、抗原虫活性を指標にして各種クロマトグフィーで精製を行い、得られた活性物質はNMR、MS等の機器分析により化学構造を明らかにした。【結果】上記のスクリーニングで選択した新種1糸状菌株について検討を行い、活性物質として2種類の新規ペプチド化合物を単離した。各種機器分析およびフラグメント解析の結果、両物質が異常アミノ酸を含む5つのアミノ酸ユニットを含む直鎖状リポペプチドであることを明らかにした。さらに完全酸加水分解物のFDLA修飾体を用いた改良Marfey法およびLC/CDスペクトル解析により、アミノ酸残基の絶対立体配置を決定した。これら新規化合物の抗マラリア活性はいずれもサブマイクロオーダーで多剤耐性マラリア原虫の増殖を阻害し、ヒト正常線維芽細胞に対する毒性は抗マラリア活性と比べて約30-150倍低いことが明らかとなった。これらは新規物質のためkozuoeotin AおよびBと命名して関連する内容を纏めて原著論文1報で報告を行った。また抗リーシュマニア原虫活性評価系についても単品化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを行い、既知2化合物が皮膚リーシュマニア原虫に対して活性を示すことを見出した。本申請では抗マラリア原虫活性および抗リーシュマニア原虫活性を指標に微生物培養液のスクリーニングを行い、「薬剤耐性原虫にも有効」で「安全域が広く」「安価に供給可能」かつ「経口投与が可能」なマラリアおよびリーシュマニア症治療薬開発のためのシード化合物(バックアップ)を発見することを目的に、(1) in vitro抗原虫活性評価系での微生物培養液のスクリーニング、(2)活性物質の発酵生産および単離、(3)活性物質の構造解析、(4)有望な化合物の大量取得、(5)原虫感染マウスモデルを用いたin vivo抗原虫活性評価を行う。次年度以降も今年度と同様に(1)-(4)を継続しつつ(5)も実施する。初年度で既にスクリーニングで選択した新種1糸状菌株から抗マラリア原虫活性物質として2種類の新規ペプチド化合物を単離し、その構造を決定することに成功している。また今年度はその成果を纏めて原著論文1報を報告した。抗リーシュマニア原虫活性評価系についても単品化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを開始しており当初の計画通り順調に進んでいる。当初の計画通り最終年度は(1) in vitro抗原虫活性評価系での微生物培養液のスクリーニング、(2)活性物質の発酵生産および単離、(3)活性物質の構造解析、(4)有望な化合物の大量取得を実施しながら有望な化合物については(5)原虫感染マウスモデルを用いたin vivo抗原虫活性評価を行う。その候補として初年度に発見に成功した新種1糸状菌株からの抗マラリア原虫活性新規ペプチド2化合物を発酵法により、(4)大量に取得し(5)原虫感染マウスモデルを用いたin vivo抗原虫活性評価を行う予定である。また抗リーシュマニア原虫活性評価系についても単品化合物ライブラリーでヒット化合物から(4)(5)に進める有望な化合物を1化合物以上選択済みである。本申請では抗マラリア原虫活性および抗リーシュマニア原虫活性を指標に微生物培養液のスクリーニングを行い、「薬剤耐性原虫にも有効」で「安全域が広く」「安価に供給可能」かつ「経口投与が可能」なマラリアおよびリーシュマニア症治療薬開発のためのシード化合物(バックアップ)を発見することを目的としている。2次スクリーニングを通過したサンプルは再培養を行い、抗原虫活性を指標にして各種クロマトグフィーで精製を行った。得られた活性物質はNMR、MS等の機器分析により化学構造を明らかにした。また抗リーシュマニア原虫活性評価系についても単品化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを開始した。

本申請では抗マラリア原虫活性および抗リーシュマニア原虫活性を指標に微生物培養液のスクリーニングを行い、「薬剤耐性原虫にも有効」で「安全域が広く」「安価に供給可能」かつ「経口投与が可能」なマラリアおよびリーシュマニア症治療薬開発のためのシード化合物(バックアップ)を発見することを目的に、(1) in vitro抗原虫活性評価系での微生物培養液のスクリーニング、(2)活性物質の発酵生産および単離、(3)活性物質の構造解析、(4)有望な化合物の大量取得、(5)原虫感染マウスモデルを用いたin vivo抗原虫活性評価を行う。初年度は(1)-(3)を中心に、今年度以降は(1)-(4)を継続しつつ(5)も実施する。初年度は既にスクリーニングで選択した新種1糸状菌株から抗マラリア原虫活性物質として2種類の新規ペプチド化合物を単離し、その構造を決定することに成功している。抗リーシュマニア原虫活性評価系についても単品化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを開始しており当初の計画通り順調に進んでいる。本申請では抗マラリア原虫活性および抗リーシュマニア原虫活性を指標に微生物培養液のスクリーニングを行いマラリアおよびリーシュマニア症治療薬開発のためのシード化合物(バックアップ)を発見することを目的としている。【方法】スクリーニングは高病原性の熱帯熱マラリア原虫の多剤耐性K1株、内臓リーシュマニア原虫株およびヒト正常線維芽細胞MRC-5を用いて行った。1次スクリーニングで抗原虫活性を示したサンプルについて2次スクリーニングでMRC-5に対する細胞毒性を評価することで、原虫に対する選択毒性を有するサンプルを選択した。2次スクリーニングを通過したサンプルは再培養を行い、抗原虫活性を指標にして各種クロマトグフィーで精製を行い、得られた活性物質はNMR、MS等の機器分析により化学構造を明らかにした。【結果】上記のスクリーニングで選択した新種1糸状菌株について検討を行い、活性物質として2種類の新規ペプチド化合物を単離した。各種機器分析およびフラグメント解析の結果、両物質が異常アミノ酸を含む5つのアミノ酸ユニットを含む直鎖状リポペプチドであることを明らかにした。さらに完全酸加水分解物のFDLA修飾体を用いた改良Marfey法およびLC/CDスペクトル解析により、アミノ酸残基の絶対立体配置を決定した。これら新規化合物の抗マラリア活性はいずれもサブマイクロオーダーで多剤耐性マラリア原虫の増殖を阻害し、ヒト正常線維芽細胞に対する毒性は抗マラリア活性と比べて約30-150倍低いことが明らかとなった。これらは新規物質のためkozuoeotin AおよびBと命名して関連する内容を纏めて原著論文1報で報告を行った。また抗リーシュマニア原虫活性評価系についても単品化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを行い、既知2化合物が皮膚リーシュマニア原虫に対して活性を示すことを見出した。