hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不安定渦と波動による再循環セル形成の力学-プリミティブ方程式系モデルを用いて-

黒潮やメキシコ湾流の様な強い海流(以下、ジェット)の付近には再循環とよばれる強い循環が存在する。本研究では、再循環の出来るしくみを知るために、渦、ロスビー波および再循環の相互作用を数値実験によって調べた。ジェットの流れは不規則に変動するにも関わらず、そこから発生するロスビー波は常に同じ速さで伝わるという明瞭な規則がある。これはロスビー波の発生原因を知る鍵となる。さらに、ロスビー波が発生し、伝わることは再循環の維持形成に重要であることが示唆される。海洋におけるジェット状の強い流れとその周りに形成される再循環からはロスビー波が放射され、運動量を輸送することで循環の形成に寄与することが先行研究によって示唆されているが、その詳しい仕組みは十分には理解されていない。本研究では運動量の輸送を決定する基礎量であるロスビー波の波数、周波数の特性を理想化された設定における数値実験によって調べた。また、それらの波動が平均的な循環に与える影響について考察した。平坦な海底の矩形海盆に西側境界から黒潮続流に近い密度成層、流量を持つ傾圧的なジェットを流入させると、ジェットの南北両側に平均的な再循環が形成される。このとき、ジェットの不安定などによって生じる流れの擾乱は平均循環の弱い遠方でも比較的強く、順圧的で、variance ellipseの長軸の向きからジェットから放射された波動によるものであることが示唆される。擾乱の周波数空間上におけるEOF第1成分は約40日より長い周期帯で西向きに伝播し、その周期と局所的な波数は順圧ロスビー波の分散関係をほぼ満たす。これらの擾乱の西進位相速度は周期帯によらずほぼ一定であった。順圧ロスビー波の位相速度がこの値に達し得ない短周期の周波数帯では擾乱は東方伝播しジェットに捕捉されていた。また、境界における流入の大きさを半分にすると擾乱の西進位相速度もほぼ半分となった。この様にジェットと再循環から放射される波動の波数、周波数特性は再循環の強さによって大きく制限される。また、再循環を形成する渦位フラックスにはロスビー波が放射される周期帯からの寄与が大きいことが示された。黒潮やメキシコ湾流といった強い海流の存在する海域では流れの不安定によってロスビー波や渦が発生する。これらの波動、渦は再循環セルとよばれる大規模な循環を形成する点で重要であるが、その洋しい発生機構は十分には解明されていない。そこで本研究では3次元プリミティブ方程式系モデルを用いて、この様な強い海流(ジェット)を与え、そこから発生するロスビー波の詳しい特性を調べる数値実験を行った。ジェットから発生するロスビー波は様々な周波数の波の複雑な重ね合わせでありながら、それらの波動全てが同じ西進位相速度を持つことが昨年度の研究で経験的に分かっていたが、本年度は実験条件を変化させることでその様な法則性の現われる理由をさらに調べた。その結果ロスビー波の西進位相速度は再循環セルの西向き最大流速とよく対応すること、その様なロスビー波の振動数には上限があること、が分かった。このことはジェットの不安定によって発生した渦が再循環に乗って移流される際に波動が放射されていることを示唆する。実際、再循環セルを理想化した渦位一様化領域に渦を与えた初期値問題の解析解を調べた所、十分時間が経った後には位相速度が再循環の最大流速に一致する様なロスビー波が卓越することも分かった。これらの再循環とロスビー波は共に順圧的構造を持つが、興味深いことに、順圧モデルを用いて同様の実験を行った場合にはその様な波動は非常に弱くなった。このことは波動の大元のエネルギー源として傾圧不安定が重要であることを示唆する。これらの成果はジェットからの波動が発生する際に再循環が重要であることを示した点で新しく、波動と再循環の相互作用を理解して行く上で有用である。黒潮、メキシコ湾流など海洋の強い流れ(ジェット)の存存する海域では、流れの不安定によって渦や波動といった変動が発生するとともに、それらの変動が平均的な大規模循環場に影響を与えるという複雑な非線型相互作用が起きている。これまでジェットから惑星波動が放射されることは事実としては知られていなが、その詳細なメカニズムは明らかにされていない。前年度までの研究では3次元プリミティブ方程式系モデルを用いた数値実験から、ジェットから放射される波動の西向き伝播速度がある一定の値を取る性質があることを明らかにしてきた。またこの様な明瞭な関係が成り立つ要因として再循環の中に取り込まれた渦が波動の源になっているという仮説を立てた。本年度はその仮説を実証するためにさらに実験と解析を進めた。特に、再循環の流量と波動の強さの関係に着目をした。

数値実験に与える流入流出条件のうち流出条件だけを変化させることにより、ジェットそのものの性質は変えずに再循環の流量だけが変化する状況を作り出せることに着目し、このとき再循環の流量、その中へ取り込まれる渦の強さ、放射され波動の強さの3つの量が連動して変化することを示した。このことは上述の仮説を強く支持する。さらに再循環から放射された波動が大規模平均流に与える影響を調べた。Frequency domain EOFの手法と渦位の収支解析から、波動は再循環の形成に一定の役割をすることが示唆された。このことは、観測や簡単な数値実験などの先行研究でなされていた主張を、実際の不安定なジェットの解析から初めて支持するものである。
有孔虫の殻内有機物を用いた地質時代の大気CO_2分圧プロキシの開発

本年度は,有孔虫の殻に閉じ込められた有機物の含有量について,現生底生有孔虫,化石底生有孔虫(膠着質,石灰質),現生浮遊性有孔虫について分析を行った結果,約0.1-0.4%の含有量を持っていることが明らかになった.特に,浮遊性有孔虫ではその含有量の個体や種による差は小さいことがわかり,同位体分析のための適切な試料量が容易に推定できるようになった.そこに至るまでの過程で,様々な溶媒を用いたり,ふるいを自作するなどして効率的な準備方法を開発した.これらの作業は金沢大学で行った.これらの手法がほぼ確立したことを受け,実際に北海道大学地球環境科学研究院に設置の微量炭素の同位体比分析が可能な装置を用いて個別の種の浮遊性有孔虫(赤道太平洋の表層堆積物に含まれる現生浮遊性有孔虫)の殻構造内部に含まれる有機物の炭素同位体比を測定した(18年2月,3月).1個体の殻の重量が異なるため,分析に用いた有孔虫の個体数は種によって異なるが,Globorotalia menardiiでは100個体を用いて分析を行い,3回測定を繰り返すことができる程度の二酸化炭素ガスを得ることができた.Globigerinoidessacculiferでは400個体を用いることでほぼ同量のガスを得た.個別に処理したG.menardiiの4試料ではいずれも-24.35±0.3‰の範囲であった。このように開発した処理法は炭素同位体比の再現性が高いことが示すことができた.G.sacculiferでは1試料で-22.9‰,Globorotalia tumidaでは2試料から-23.72‰および-24.12%を得た.このように,種が異なっても同位体比値が大きく異なることがない.本研究の結果,有孔虫の殻体構造内に閉じ込められた有機炭素の同位体比分析の手法が確立した.今後,確立した手法を用いてデータを増やすことで,表層種と温度躍層種に系統的な差があるのかどうか,などが議論できる.また,実用面に関しては,限定した種を用いて有機炭素同位体比の経時変化を調べ,その炭酸塩炭素の同位体比との差を取り,その差が経時的にどのような変化を示すのか,を調査する次のステップに研究を進める段階に達した。本年度は,有孔虫の殻に閉じ込められた微量な有機物をいかにして効果的に抽出し,その上で二酸化炭素ガスに変換し,ガラスチューブ内に封入するかを検討し,新たな機器の設計と設置に力を注いだ.研究協力者の大場忠道(北海道大学名誉教授)が国際海洋学会に参加し,微小な石灰質ナノ化石の研究で著名なイタリアのErba博士と議論を行った.長谷川は,そこで得られた情報を取り入れて有機物を封入するためのガラスラインを設計し,金沢大学自然科学研究科に設置した.ガラスラインではガス圧測定に基づいて有機物含有量の測定が可能なように工夫した.これにより元素分析を行わなくても炭素含有量を把握できるようになり,コスト,時間,労力を軽減することができた.また,研究協力者として分析を補助する者の安全を考え,効果的な安全弁を追加するなどの工夫を加えた.移動や狭小なスペースでの作業も考え,分解が容易な設計とした.資金面から排気装置は分子ターボポンプを設置することはできなかったが,代替装置として自動油拡散ポンプを設置した.排気時間では分子ターボポンプに劣るものの,目的を達することには問題がないと考えられる.このことについては現在予備試料を用いて確認中である.利用する試料について,長谷川,入野,大場で議論を重ね,前出のErba博士とも議論を重ね,日本海の海底コアに見られる,単一浮遊性有孔虫極が卓越する試料を用いることが最も効率がよいとの結論を得た.現在は予察的に別の試料を扱い,新たに設置したガラスラインのコンディショニングを行っているが,近日中に日本海の試料の分析に着手する.本年度は,有孔虫の殻に閉じ込められた有機物の含有量について,現生底生有孔虫,化石底生有孔虫(膠着質,石灰質),現生浮遊性有孔虫について分析を行った結果,約0.1-0.4%の含有量を持っていることが明らかになった.特に,浮遊性有孔虫ではその含有量の個体や種による差は小さいことがわかり,同位体分析のための適切な試料量が容易に推定できるようになった.そこに至るまでの過程で,様々な溶媒を用いたり,ふるいを自作するなどして効率的な準備方法を開発した.これらの作業は金沢大学で行った.これらの手法がほぼ確立したことを受け,実際に北海道大学地球環境科学研究院に設置の微量炭素の同位体比分析が可能な装置を用いて個別の種の浮遊性有孔虫(赤道太平洋の表層堆積物に含まれる現生浮遊性有孔虫)の殻構造内部に含まれる有機物の炭素同位体比を測定した(18年2月,3月).1個体の殻の重量が異なるため,分析に用いた有孔虫の個体数は種によって異なるが,Globorotalia menardiiでは100個体を用いて分析を行い,3回測定を繰り返すことができる程度の二酸化炭素ガスを得ることができた.Globigerinoidessacculiferでは400個体を用いることでほぼ同量のガスを得た.個別に処理したG.menardiiの4試料ではいずれも-24.35±0.3‰の範囲であった。

このように開発した処理法は炭素同位体比の再現性が高いことが示すことができた.G.sacculiferでは1試料で-22.9‰,Globorotalia tumidaでは2試料から-23.72‰および-24.12%を得た.このように,種が異なっても同位体比値が大きく異なることがない.本研究の結果,有孔虫の殻体構造内に閉じ込められた有機炭素の同位体比分析の手法が確立した.今後,確立した手法を用いてデータを増やすことで,表層種と温度躍層種に系統的な差があるのかどうか,などが議論できる.また,実用面に関しては,限定した種を用いて有機炭素同位体比の経時変化を調べ,その炭酸塩炭素の同位体比との差を取り,その差が経時的にどのような変化を示すのか,を調査する次のステップに研究を進める段階に達した。
エンドサイトーシスによる物質輸送のマルチスケール解析

昨年度は,脂質2分子膜に関して,分子シミュレーションの粗視化手法の一つである散逸粒子動力学(DPD)法により計算コードを構築した.本年度は昨年度得られたコードをもとに,DPD法による計算をさらに進め,分子動力学計算および実験結果との比較を通して,DPD法による結果の妥当性について詳細な検討を行い,以下の結果を得た.・DPD法による計算結果は,膜面内の拡散係数に関しては実験値およびMD法の計算結果と良好な一致を示す.・緩和時間と関連する回転相関関数に関して,疎水基の部分はMD法の結果と良好な一致を示すのに対し,親水基の部分は水分子の粗視化の影響により誤差が大きくなり,緩和時間を短く評価する傾向がある.・膜面の熱揺らぎに対するスペクトル解析の結果は,低波数側において連続体理論より導かれる理論式に漸近する傾向を示し,さらにその結果を用いて見積もった曲げ剛性係数は実験結果と良好な一致を示す.さらに,より粗視化されたDPD粒子を用いて,リポソームの形成とせん断流中における変形挙動のシミュレーションを行い,自発的にリポソームの形成,分裂が引き起こされることを示し,本手法が生体膜の融合現象を解析するために有効なツールとなることを示した.本年度は脂質2分子膜を介した物質輸送に関連して,分子動力学(MD)法および粗視化手法の一つである散逸粒子動力学(DPD)法を用いた解析を行なった.分子動力学法による分子透過の解析から以下の結果を得た.・O_2のような非極性透過分子やCOやNOのような極性の小さな透過分子は,脂質膜内で安定に存在する一方で,脂質-水界面にエネルギー障壁がある.また,炭化水素鎖の長さが変化すると,障壁位置がシフトする.・水分子に対しては,膜内に高い自由エネルギー障壁が存在し,炭化水素鎖長さが短くなると障壁幅は狭くなる.・水分子の拡散係数に関しては,水層の中央で最も拡散係数が大きく,バルク水に近い値を示す.脂質分子に近づくにつれて拡散係数は小さくなり,脂質/水界面付近で最も小さくなる.炭化水素長さの影響は大きくはみられない.・得られた自由エネルギープロファイルと局所拡散係数から,水分子に対する透過係数を計算し,炭化水素鎖長さの透過現象に対する影響を見積もることができた.また,MD解析から得られた結果を用いて,分子内部に結合ポテンシャルと角度ポテンシャルを有するDPD脂質モデルの導入を行い,その妥当性を検証した.その結果,膜面垂直方向の数密度分布に関しては,DPD法における脂質分子の分布が若干広がるものの,脂質頭部のピーク位置や,水分子の分布に関してはMDとDPDでよい一致が得られた.また,膜面方向の拡散係数に関しても,MD, DPDともに実験値や他の計算例とよい一致を示した.昨年度は,脂質2分子膜に関して,分子シミュレーションの粗視化手法の一つである散逸粒子動力学(DPD)法により計算コードを構築した.本年度は昨年度得られたコードをもとに,DPD法による計算をさらに進め,分子動力学計算および実験結果との比較を通して,DPD法による結果の妥当性について詳細な検討を行い,以下の結果を得た.・DPD法による計算結果は,膜面内の拡散係数に関しては実験値およびMD法の計算結果と良好な一致を示す.・緩和時間と関連する回転相関関数に関して,疎水基の部分はMD法の結果と良好な一致を示すのに対し,親水基の部分は水分子の粗視化の影響により誤差が大きくなり,緩和時間を短く評価する傾向がある.・膜面の熱揺らぎに対するスペクトル解析の結果は,低波数側において連続体理論より導かれる理論式に漸近する傾向を示し,さらにその結果を用いて見積もった曲げ剛性係数は実験結果と良好な一致を示す.さらに,より粗視化されたDPD粒子を用いて,リポソームの形成とせん断流中における変形挙動のシミュレーションを行い,自発的にリポソームの形成,分裂が引き起こされることを示し,本手法が生体膜の融合現象を解析するために有効なツールとなることを示した.
軟体動物神経ペプチドの同定と生理活性

1.ムラサキイガイの足神経節から3種の生理活性ペプチド(CARP,Ser^2ーMIP、Ala^2ーMIP)を単離し、その構造決定と合成を行った(構造決定、合成はサントリ医薬センターの久保田一郎氏に行っていただいた)。2.ムラサキイガイの足系前牽引筋中に含まれる生理活性ペプチドを探索し、本筋に、前記の3種のペプチドに加えて、数種の新種ペプチドが存在することを強く示唆する結果を得た。3.コナガニシ神経節中に含まれる生理活性ペプチドを探索し、本神経節中に、CARP様ペプチドとFMRFamide様ペプチドに加えて、数種の新種ペプチドが存在することを強く示唆する結果を得た。4.合成したCARPとMIPsを用いて、その活性を種々の軟体動物の筋について調べた結果、これらペプチドは、軟体動物の筋に広く抑制活性を示すが、CARPとMIPsでは作用機序が異なることを示唆する結果を得た。5.同様にして、種々の非軟体動物筋における前記3種のペプチドの活性を調べた結果、CARPはユムシ、環形動物、昆虫、哺乳類の筋において活性を示すことがわかった。しかし、MIPsは、調べたかぎりでは、軟体動物以外の筋では活性を示さなかった。6.CARP、MIPs、FMRFのmideの抗体を利用して、組織学的および生化学的方法で、軟体動物や他動物におけるこれらペプチドの同族体の存在や局在性を調べている。7.合成したペプチドやその抗体は、国内外の多くの研究者に利用されている。彼らの得た結果と我々の得た結果を考え合せると、CARP,MIPsあるいはその同族体は、軟体動物に広く分布しており、末梢や中枢において重要な情報伝達物質として働いていると思われる。今後、他動物、特に脊椎動物における同族体の探索が望まれる。1ムラサキイガイ(二枚貝)の足神経節から下記の3種の新型神経ペプチド(CARP.ALA^2-MIP, Ser^2-MIP)を分離して,その構造決定と合成をサントリーの久保田一郎氏に行ってもらい,合成ペプチドを用いて,種々の動物の神経-筋系における作用について調べた.2CARP(Ala-Met-Pro-Met-Len-Arg-Leo-NH_2).これは,イガイ足系牽引筋のCatchの弛緩をもたらすペプチドなのでCatch-relaxling nentide(CARP)と名づけた.当初,これは筋組織中の弛緩神経要素に作用し,セロトニンを放出させることを通じて弛緩をもたらすと考えていたが,その後の研究で,筋細胞に直接働いて弛緩をもたらすことを示唆する結果を得た.又, Catchの弛緩に生理的に関与していることを示唆する結果も得た.さらに,他の軟体動物の種々の運動筋や心臓で,収縮抑制あるいは増強活性を示すのみならず,環形,節足,脊椎動物のある種の筋でも収縮修飾性の活性を示すことがわかった.したがって,本ペプチドあるいはその仲間は,軟体動物のみならず,他の動物門にも広く分布している可能性があり,今後この点について詳しく調べるつもりでいる.3 Ala^2-MIPとSer^2-MIP(Gly-Ala-Pro-Met-Phe-Val-NH_2とGly-Ser-Pro-Met-Phe-Val-NH_2).これらは同族体であり,足糸牽引筋の収縮のみならず,他の種々の軟体動物の運動筋や心臓の収縮を抑制するので, Mytilus inhibitory peptides(MIPSs)と名づけた.

これも,その仲間が軟体動物に広く分布している可能性が大である.マイマイでは,筋のみならずある種の同定ニューロンの活性も抑制するので,特にこの動物における存在や作用は詳しく調べたい.他の動物門における作用はまだ調べていないが,この点についても, CARPと共に調べて行きたい.1.62年度に同定した3種の新ペプチド(CARP,Ser^2-MIP,Ala^2-MIP)について、軟体動物を中心に種々の筋における作用を調べた。CARPは軟体動物の種々の筋において抑制作用を示す他に、ユムシ、環形動物、昆虫、哺乳類の筋においても抑制性あるいは収縮増強性の作用を示し、このペプチドの同族体は、軟体動物のみならず、他の動物にも広く分布している可能性が考えられた。一方、MIPsは軟体動物の種々の筋において抑制作用を示したが、調べたかぎりにおいては、他の動物の筋では活性がみられなかった。MIPの同族体は軟体動物では広く分布している可能性が大きいが、他の動物門にまで分布しているかどうかはわからない。2.ムラサキイガイの足糸前牽引筋を大量に分離し、その中に含まれる生理活性ペプチドの探索を試みた。得られた結果と本筋に対する上記3種のペプチドの活性の性質から、本筋において、CARPとMIPsが生理的物質として筋活動制御に関与していることを強く示唆する結果を得た。また、コナガニシ神経節に含まれる生理活性ペプチドの探索も試み、本動物がCARP様ペプチドを持つことを強く示唆する結果を得た。くわえて、イガイ筋にも、コナガニシ神経節にも、未知の生理活性ペプチドがそれぞれ数種存在することを示唆する結果を得た。3.CARPとMIPの抗体および抗体を利用した親和クロマトグラフィーカラムを作り、これを用いて、軟体動物のみならず、他の動物におけるCARPとMIPの同族体を探索中である。さらにFMRFamide抗体を用いた親和クロマトグラフィーカラムを作り、このペプチドの同族体も探索中である。4.発見した3種のペプチドやその抗体は、国内外の多くの研究者に利用されており、その同族体はすくなくとも軟体動物では広く分布しており、末梢や中枢で重要伝達物質として働いていることが示唆されている。
鼻副鼻腔炎症における新しいガス伝達物質COとその触媒酵素ヘムオキシゲナーゼの役割

1.背景1) Heme oxygenaseはヘムを酸化的に分解し、一酸化炭素(CO)と、鉄、ビリベルジンを産生させる。近年COはcGMPのレベルを調節するガス状細胞内メッセンジャーとして注目されている。2)喘息患者の呼気中にはCOが増加していることが報告され、気道炎症の指標として考えられている。我々は花粉症患者の花粉飛散期での呼気中CO濃度が増加していることを報告した。3)今回、慢性副鼻腔炎患者の呼気中CO濃度を測定したところ増加していたので副鼻腔粘膜におけるCOの合成酵素であるHeme oxygenaseの発現を免疫組織学的に検討してみた。2.結果1)慢性副鼻腔炎患者における呼気CO濃度を測定し、上気道炎症との関連を検討したところ慢性副鼻腔炎患者では正常群に比較して有意に呼気中COの上昇が認められた。2)内視鏡的副鼻腔手術後の治癒症例では未手術例に比して有意に低く、正常群とは有意な差を認めなかった。3)これらの結果より、慢性副鼻腔炎においては上気道からCOが発生することが判明し、上気道炎症への関与が示唆された。4)慢性副鼻腔炎患者の副鼻腔粘膜におけるCOの合成酵素であるHeme oxygenase-1の発現を免疫組織学的に確認した。血管内皮細胞や浸潤細胞に発現していた。
大気汚染ガス化学固定モデルとしての有機金属カルボニルクラスターの合成と反応

排気ガス、特にヂ-ゼルエンジン用排気ガスの浄化触媒は早急な開発が望まれており、その設計に資する機構の研究も重要である。金属触媒を用いた場合の作用モデルとして、6核ルテニウムカルボニルクラスターとNOガスの反応を詳細に検討した。中性NO分子が3電子供与性であるため、NOガスとカルボニルクラスターの反応は通常金属骨格の分割をひきおこして錯体生成物は得られていなかった。本研究では骨格の強化が期待できるカルビドカルボニルクラスターを用いて新規な8種類の錯体の単離と構造決定に成功し、それらの関係を明らかにした。基本となる-2価の6核ルテニウムカルビドカルボニルとNOの反応では1個のCOと共に負電荷が一つとんだレドックス反応がスムーズび進行し、6核金属骨格を保ったままNOを1個配位した-1価クラスターを得た。更にNOガスを加えると核の縮小を伴い、5核中性クラスターにNOとNO2が配位した錯体を生成する。予めアリル基を配位した-1価の6核クラスターとNOの反応では上と同様に骨格を保持し、NOがCOと負電荷を置換する。更にNOガスを加えるとアリル基と2個のNOおよび1個のNO2を配位した5核クラスターに変化する。これら錯体の構造は全てX-線解析により決定し、核縮小を伴う変化、NO2の生成における酸素原子の由来、さらに固体金属表面での反応にたいするモデルとしての位置づけ等について考察した。上で得られた、アリル基とNOをもつ6核ルテニウムカルビドカルボニル錯体ならびにNOの代りにSO2を配位した錯体の温度可変NMRによってあたかもアリル部分がフラクショナルな挙動を示す様なスペクトルが得られた。これはNOまたはSO2分子が金属骨格上を動き回ることによって生じる現象であることを明らかにし、活性化パラメーターを決定した。NOやSO2分子が金属表面を移動するモデルとして初めての例である。
振動解析によるロボット運動の状態分析と異常診断技術の開発

平成2年度において、研究の主要構成要素としての実験用ロボットの試作を行い、そのロボットを具体的にマイクロプロセッサを用いて駆動し、当初考えていたのと大差ないロボット運動を確認することができた。その一方で、駆動時にロボット用力覚センサに発生するであろうと思われる振動波形の様子をシミュレーションし、振動解析のためのアルゴリズムの検討を行ってきた。平成3年度においては、ロボット用力覚センサの使用法を含め、その情報をマイクロプロセッサ中に取り込めるようなシステムを構築した。その結果、ロボット用力覚センサに発生する振動波形はロボット運動に伴う非線形系における非定常過程であることがわかった。このためこれまでにも研究されている周波数分析のような一般的な振動解析手法ではその物理的意味があいまいになり、ロボット運動の状態分析を行うことは困難であることがわかった。これに対し本研究ではこうした非定常過程である振動波形に対する異常診断手法として、振動波形の遂次的振幅分布をX^2適合度検定して正常と異常の判断を行う手法を確立した。平成4年度においては、本研究で開発した異常診断手法の適用範囲を明らかにするために、さまざまな状況の異常を想定して本研究の手法を試みると同時に、ロボットの姿勢変化によるアーム系の複雑な動特性の変化が異常診断手法にどのような影響を与えるかについて調ベた。他方、アーム系の動特性がその姿勢により変化するとそれだけ正常と異常の判断規準があまくなるため、各アームの重量バランスをとることにより、ロボットの姿勢変化により、アーム系の動特性が変化しないようなロボットアーム系の構造を提案し、異常診断手法の信頼性の向上をはかることができた。単純な繰り返し作業にこそロボットが多く用いられるが、またそうした作業には一般に高い信頼性が要求される。ロボットが繰り返し作業を行う場合、そのほとんどは正しく動作することが考えられるが、時には不正確な動作をしてしまうことがある。例えばワ-クをつかみそこねたり、あるいは異なったワ-クをつかんでしまう場合である。これらのことよりロボットの異常な動作に対してロボット自身に判断機能を付加させることが必要とされてきている。本年度においては研究の主要構成要素としての実験用ロボットの試作を行い、そのロボットを具体的にマイクロプロセッサを用いて駆動するところまで研究を進めることができた。このとき本研究では2自由度関節型ロボットという比較的簡単なロボットの試作を考えていたため、今回設備として購入したモ-タを使うことにより当初考えていたのと大差ないロボット運動を確認することができた。また設備としてのロボット用力覚センサについては、力覚センサの使用法を含め、その情報をマイクロプロセッサ中に取り込むべき準備を進めている段階である。その一方で計算機により、駆動体にロボット用力覚センサに発生すると思われる振動波形をシミュレ-ションした。このようなロボットと用力覚センサに発生する振動はロボット運動に伴う非線形系における非定常過程であり、このためこれまでにも研究されている周波数分析のような一般的な振動解析手法ではロボット運動の状態分析を行うことは困難である。これより今後、試作したロボットにより、ロボットが正しく動作しているとしたときの多くのデ-タからそのもつばらつきを評価すると同時に、各種の異常とする動作時のロボット運動におけるデ-タとの相違を調べ、正常な動作と異常な動作とを区別するための信号処理アルゴリズムに関してもっと検討していくことが必要である。その一方で計算機により駆動時にロボット用力覚センサに発生するであろうと思われる振動波形の様子をシミュレ-ションし、振動解析のためのアルゴリズムの検討を行ってきた。平成3年度においては、ロボット用力覚センサの使用法を含め、その情報をマイクロプロセッサ中に取り込めるようなシステムを構築した結果、ロボット用力覚センサに発生する振動波形はロボット運動に伴う非線形系における非定常過程であることがわかった。

このためこれまでにも研究されている周波数分析のような一般的な振動解析手法ではロボット運動の状態分析を行うことは困難であることがわかった。これに対し本研究ではこうした非定常過程である振動波形に対する異常診断手法として、振動波形の遂次的振幅分布をX^2適合度検定して正常と異常の判断を行う手法を確立した。そして、本研究で開発した異常診断手法の適用範囲を明らかにするために、さまざまな状況の異常を想定して本研究の手法を試みると同時に、ロボットの姿勢変化によるア-ム系の動特性の変化は複雑であり、それらが異常診断手法にどのような影響を与えるかを調べてきた。他方、ア-ム系の動特性がその姿勢により変化するとそれだけ正常と異常の判断規準があまくなるため、ロボットの姿勢変化によりア-ム系の動特性が変化しないようなロボットア-ム系を今後検討していくことの必要性もわかった。平成2年度において、研究の主要構成要素としての実験用ロボットの試作を行い、そのロボットを具体的にマイクロプロセッサを用いて駆動し、当初考えていたのと大差ないロボット運動を確認することができた。その一方で、駆動時にロボット用力覚センサに発生するであろうと思われる振動波形の様子をシミュレーションし、振動解析のためのアルゴリズムの検討を行ってきた。平成3年度においては、ロボット用力覚センサの使用法を含め、その情報をマイクロプロセッサ中に取り込めるようなシステムを構築した。その結果、ロボット用力覚センサに発生する振動波形はロボット運動に伴う非線形系における非定常過程であることがわかった。このためこれまでにも研究されている周波数分析のような一般的な振動解析手法ではその物理的意味があいまいになり、ロボット運動の状態分析を行うことは困難であることがわかった。平成4年度においては、本研究で開発した異常診断手法の適用範囲を明らかにするために、さまざまな状況の異常を想定して本研究の手法を試みると同時に、ロボットの姿勢変化によるアーム系の複雑な動特性の変化が異常診断手法にどのような影響を与えるかについて調べた。他方、アーム系の動特性がその姿勢により変化するとそれだけ正常と異常の判断規準があまくなるため、各アームの重量バランスをとることにより、ロボットの姿勢変化によりアーム系の動特性が変化しないようなロボットアーム系の構造を提案し、異常診断手法の信頼性の向上をはかることができた。
マウス表皮ランゲルハンス細胞におけるNGF受容体とアポトーシスの調節について

今回、我々はマウスを用いてパンニング法により表皮ランゲルハンス細胞(LC)を96%以上の純度で精製し、それを用いてLCにおけるNGF受容体の発現をRT-PCR法及びウェスタンブロット法にて確認した。NGF受容体はTrkA,B,Cという3種類の高親和性レセプターとp75という1種類の低親和性レセプターが知られている。RT-PCR法にてTrkB及びp75が陽性であり、TrkA,Cは陰性であった。ウェスタンブロット法でもTrkB及びp75が陽性であり、TrkA,Cは陰性であった。アポトーシスに関して、TrkA,B,Cは抑制的に、p75は誘導的に働く事が分かっているため、次に、それらの受容体が実際にアポトーシスに関わっているかどうかを確認した。AnnexinV(アポトーシス細胞の標識抗体)を用いてFACS解析を行ったところ、NGFを加える事により有意にアポトーシスが誘導される事が確認された。(72時間後コントロールLCのAnnexinV陽性率が16.3±3.1%に対し、NGF1ng/ml、10ng/ml、100ng/ml添加の72時間後LCにてそれぞれ34.3±0.5%、36.6±5.3%、38.0±5.1%と有意に上昇していた)これらのアポトーシスの誘導がNGF受容体を介しているものかについて、NGFブロッキング抗体であるK252aを用いてNGF添加によるAnnexinVの発現率が低下するかを現在確認中である。
5員環を含むPAHの高効率合成を基軸とする機能性材料の創製

平成30年度においては,5員環を含むことにより電子受容性が向上したCP-PAHの高効率合成ルートとして,分子間における酸化的C-Hカップリングが有用であることを明らかにした。従来のCP-PAHの合成ルートの多くは,Pd触媒クロスカップリングを用いる前駆体の合成が必要であるのに対して,本研究では,母体テトラセンに対する事前の官能基化を必要としない直接的な構造修飾により,5員環を介したπ拡張がワンポットで実現できることを見出した。具体的には,テトラセンと2-メチルチオフェンを酸化剤の存在下で反応させると,両者のクロスカップリングが進行するのみでなく,分子内環化も同時に進行し,チオフェン環が縮環したπ拡張テトラセン誘導体が得られた。テトラセンのHOMOレベルは2-メチルチオフェンと比較して十分に高いことから,酸化的クロスカップリングが進行したものと考えられる。この手法はペンタセンなどの,より高いHOMOレベルをもつアセン類の直接π拡張にも適用可能であると期待できる。さらに,テトラセンに対する酸化的C-Hクロスカップリングは,5員環の形成のみでなく7員環形成を介したπ拡張にも有用であることを見出した。すなわち,5員環を1個含むテトラセン誘導体に対して,ビチオフェン誘導体を酸化剤の存在下で反応させると,上述の反応と同様に,酸化的C-Hクロスカップリングが進行して,7員環を含むCP-PAHがワンポットで生成することを見出した。得られた化合物は5員環と7員環を含み,7員環の部分で大きく捻じれた三次元構造をもつことを単結晶X構造解析により確認した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究において,テトラセンおよびペリレンのπ共役拡張に関する検討を実施した。テトラセンの両側に二つのチエニル基を連結した前駆体を用いて酸化的二重環化反応を検討した結果,メチル基を導入する手法により高分子化を抑制することで,テトラセン骨格の両側から5員環を介してチオフェン環の縮環した化合物が比較的良好な収率で単離できることがわかった。1H NMRの芳香族領域におけるシグナルの高磁場シフトと,DFT計算による環電流可視化の結果から,ジチエノ縮環型テトラセンの電子構造は,反芳香族性の寄与が高いことがわかった。また,対応するジフェニル縮環型テトラセンと比較すると,HOMO-LUMOギャップはさらに狭くなっていることがわかり,本研究で目標とする狭バンドギャップ型ナノカーボン物質の創製に有用なビルディングブロックとなることを示す結果が得られた。また,Scholl反応とも呼ばれる酸化的C-Hカップリングに関しては,その反応機構に関する議論が長く続いており,いくつかの反応機構が国外の研究グループから提案されてきたものの,反応の生成物を合理的に予測することは困難な状況にある。我々は,Scholl反応を用いる分子内環化の位置選択性に関して実験的・理論的な検討を以前より進めており,ジカチオン状態を得る新たな機構の提唱にも至っている。本年度は,ペリレン骨格の両側に二つのナフチル基を導入した前駆体のScholl反応による二重環化に関する検討を進めたところ,溶解性について改善の必要が生じたものの,従来とは異なる環化の位置選択性を示すことを見出した。反芳香族性の大きく寄与したジチエノ縮環型テトラセンが,テトラセンから出発して3段階の化学変換により効率的に合成できることを見出し,高い電子受容性をもつカーボン材料の創製に有用であることがわかった。また,さらに簡便かつ効率的な合成ルートの開発も進めており,基礎研究から機能性材料化学への展開に道が開けてきたと考えているため。また,我々が先に見出したユニークな付加反応を適用することにより,固体で強く発光する高分子材料の創製にも早期に展開できると期待している。平成29年度においては,テトラセンおよびペリレンのπ共役拡張に関する検討を実施した。本年度は,ペリレン骨格の両側に二つのナフチル基を導入した前駆体のScholl反応による二重環化に関する検討を進めたところ,溶解性について改善の必要性が生じたものの,従来とは異なる環化の位置選択性を示すことを見出した。

また,さらに簡便かつ効率的な合成ルートの開発も進めており,基礎研究から材料化学への展開に道が開けてきたと考えているため。また,我々が先に見出したユニークな付加反応を適用することにより,固体で強く発光する高分子材料の創製にも早期に展開できると期待している。平成30年度においては,5員環を含むことにより電子受容性が向上したCP-PAHの高効率合成ルートとして,分子間における酸化的C-Hカップリングが有用であることを明らかにした。従来のCP-PAHの合成ルートの多くは,Pd触媒クロスカップリングを用いる前駆体の合成が必要であるのに対して,本研究では,母体テトラセンに対する事前の官能基化を必要としない直接的な構造修飾により,5員環を介したπ拡張がワンポットで実現できることを見出した。具体的には,テトラセンと2-メチルチオフェンを酸化剤の存在下で反応させると,両者のクロスカップリングが進行するのみでなく,分子内環化も同時に進行し,チオフェン環が縮環したπ拡張テトラセン誘導体が得られた。テトラセンのHOMOレベルは2-メチルチオフェンと比較して十分に高いことから,酸化的クロスカップリングが進行したものと考えられる。この手法はペンタセンなどの,より高いHOMOレベルをもつアセン類の直接π拡張にも適用可能であると期待できる。さらに,テトラセンに対する酸化的C-Hクロスカップリングは,5員環の形成のみでなく7員環形成を介したπ拡張にも有用であることを見出した。すなわち,5員環を1個含むテトラセン誘導体に対して,ビチオフェン誘導体を酸化剤の存在下で反応させると,上述の反応と同様に,酸化的C-Hクロスカップリングが進行して,7員環を含むCP-PAHがワンポットで生成することを見出した。得られた化合物は5員環と7員環を含み,7員環の部分で大きく捻じれた三次元構造をもつことを単結晶X構造解析により確認した。平成30年度においては,高い電子受容性をもつジチエノ縮環型テトラセンに関して,酸化的C-Hカップリングに利用できる保護基を開発することにより,固体発光性の高分子材料の高効率合成および光・電子物性の解明を図る。また,高い電子受容性をもつ高分子カーボン物質の合成を検討し,電極活物質としての機能性を明らかにする。さらに,酸化的C-Hカップリング反応の機構解明も併せて進めることにより,これらカーボンリッチな物質群の合理的な大量合成ルートを確立する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
質問票調査を既存ゲノムコホート研究に追加して実施する睡眠のゲノム疫学的研究

1万人規模のゲノム疫学研究(長浜0次コホート研究)の対象者に睡眠障害の疫学調査(長浜0次睡眠研究)を追加実施することで、大規模な睡眠障害に関するゲノム疫学研究とすることが本研究の目的であった。プレテスト、および、本調査を実施した。国際的に標準的な睡眠に関する自記式質問票に加えて、終夜睡眠ポリグラフィー(携帯装置)および1Chの小型脳波計による睡眠脳波検査も実施した。国際共同研究を行うための国際コンソーシアム(International Insomnia Genetics Consortium:IGC)を組織し、2万例弱のサンプルサイズでゲノムワイド相関解析を実施している。申請者が中心的メンバーとして企画/実施している一万人規模のゲノムコホート研究(長浜0次コホート研究)の参加者を対象に、主に不眠症を対象疾患として、睡眠障害の質問票調査を追加実施し、その結果を「長浜0次コホート研究」と統合して解析することが本研究(長浜0次睡眠研究、通称:なごーする研究)の目的である。平成23年度には主にプレテストを行った。平成24年度末までに、133名の調査を実施した。質問票調査に加え、1Chの小型脳波計による睡眠脳波検査およ携帯型装置を用いた睡眠時無呼吸症候群の検査も行なっている。本研究は、産(睡眠県連企業)、官(長浜市)、学(京大)に加えて地域(地域住民が組織したNPO)が共同で研究を実施しており、トランスディシプリナリティ(現実社会に即応する超学際研究)の先行事例として、国内外から評価されている。不眠症の国際共同研究を行うための国際コンソーシアム(International Insomnia Genetics Consortium:IGC)を米国、豪州、アイスランド、オランダ、英国、フィンランド、ドイツ、ノルウェイ、韓国と共に組織した。不眠症に関して約18,000例のゲノムワイド相関解析を行なっている。京都大学医学研究科は滋賀県長浜市において1万人規模のゲノム疫学研究(長浜0次コホート研究)を実施している。そこで、その対象者に睡眠障害の疫学調査(長浜0次睡眠研究)を追加実施することで、大規模な睡眠障害に関するゲノム疫学研究とすることが本研究の目的であった。平成23年度には、少人数(8名)を対象にプレテストを行ない、調査研究のシステムを検証した。国際的に標準的な睡眠に関する自記式質問票を用いた調査研究に加え、終夜睡眠ポリグラフィー(携帯装置による)検査を追加実施し、さらに、1Chの小型脳波計による睡眠脳波検査も実施した。調査は匿名化状態で実施し、質問票はスキャナーで読み取って自動解析した。ゲノム解析データを含む長浜0次コホート研究の結果と突き合わせ、不眠症のゲノムワイド相関解析により、不眠症の疾患関連遺伝子同定を目指している。平成25年度までに143名の本調査を実施した。本研究は、産(睡眠県連企業)、官(長浜市)、学(京大・滋賀医大)に加えて地域(地域住民が組織したNPO)が共同で研究を実施しており、トランスディシプリナリティ(現実社会に即応する超学際研究)の先行事例として、国内外から評価されている。また、不眠症の国際共同研究を行うための国際コンソーシアム(International Insomnia Genetics Consortium:IGC)を米国、豪州、アイスランド、オランダ、英国、フィンランド、ドイツ、ノルウェイ、韓国と共に組織した。ゲノムワイド相関解析において、数千例以上の規模で疾患群と対照群に加えて、同規模の別集団でその結果が再現されることが望ましいので、国際的共同研究が必要と考えられ、そのための素地が整ったと考えられる。このコンソーシアムにより不眠症に関するゲノムワイド相関解析を計約2万件のデータを用いて実施している。平成23年度は20名程度を対象にプレテストを行い、調査の準備状況を確認する予定であった平成23年度には、8名のプレテストに引き続いて本調査を開始し、既に18名の本調査を行なった(計26名)。調査には、予定していた質問票調査に加え、1Chの小型脳波計による睡眠脳波検査も実施している。PC上の複数のファイル/フォルダーの「なごーする研究」用匿名化IDを「長浜0次コホート研究」用匿名化IDに変換するソフトウェアを開発した。匿名化IDを付与した複数のデータファイルやデータフォルダーのID番号を一括して変換できるため、連結可能匿名化状態のままで「長浜0次コホート研究」と連結させる事が容易となった。

不眠症の国際共同研究を行うための国際コンソーシアム(International Insomnia Genetics Consortium:IGC)を米国、豪州、アイスランド、オランダ、英国、フィンランド、ドイツ、ノルウェイ、韓国と共に組織した。ゲノムワイド相関解析において、数千例以上の規模で疾患群と対照群に加えて、同規模の別集団でその結果が再現されることが望ましいので、国際的共同研究が必要と考えられ、そのための素地が整ったと考えられる。当初は質問票のみの睡眠に関する追加調査を計画していたが、睡眠の質の客観的指標である睡眠脳波の取得も同時に行うことができた。睡眠の質を客観的に評価するためには、睡眠脳波検査は必須であり、それを追加実施できることの意義は計り知れない。また、そのために使用している超小型脳波計の精度検証の論文を作成し、現在投稿中である。平成24年度の調査は百数十名の規模であったが、マルチステークホルダーと時間をかけて対話を重ねながら実施していくことが、トランスディシプリナリティ(現実社会に即応する超学際研究)においては重要であり、そのことを如実に示している点でも、トランスディシプリナリティの先行例として重要な所見を提供していると考えている。国際共同研究を開始した。ゲノムワイド相関解析において、数千例以上の規模で疾患群と対照群に加えて、同規模の別集団でその結果が再現されることが望ましいので、これは本研究をさらに発展させるために非常に有用と考えられる。平成23年度はプレテストの終了を目標としていたが、プレテストに加えて本試験も開始した。その例数の合計は目標数を上回っている。質問票のみの睡眠に関する追加調査を計画していたが、睡眠の質の客観的指標である睡眠脳波の取得も同時に行うことができた。連結可能状態で本研究結果とゲノムコホートの結果を統合して解析するための準備が整った。国際共同研究の素地が出来てきた。これは本研究をさらに発展させるために非常に有用と考えられる。本研究(長浜0次睡眠研究、通称:なごーする研究)を継続実施する。平成25年度末までに500名の調査を予定している。本研究で収集しつつあるデータは、生命現象を解析するアプリケーションやシステム設計の際にも、主にコントロール群のデータとして利用できると考えており、新たなデバイス開発にもつながるであろう。本研究(長浜0次睡眠研究、通称:なごーする研究)において、質問票調査および1CHの睡眠脳波計測を既存ゲノムコホート研究(長浜0次コホート研究)に追加実施する。平成24年度以降、「なごーする研究」の本調査を実施継続する。平成24年度は500名の調査を予定している。不眠症の国際共同研究を行うための国際コンソーシアム(International Insomnia Genetics Consortium:IGC)は大枠について話し合いが行われたところなので、本研究をさらに発展させるために、平成24年度中に組織を整える予定である。疫学調査の匿名化対応管理費として(500千円)。1Ch脳波計測定等のための消耗品費(100千円)。
血中のmicroRNA測定による腎癌及び前立腺癌患者の鋭敏かつ簡潔な診断法の確立

当所属機関・部局に入院された腎癌患者様20名と正常対照者20名の血液中のmicroRNAの発現量を網羅的に測定し2群間の比較を行った結果、20種類のmicroRNAが2群間で有意な発現量の差が認められた。上記で得られた20種類のmicroRNA中でも9個のmicroRNAに関しては2群間での発現量の差が際立っていた。その9つのmicroRNAのそれぞれのcut off値を設定してスコアリングすることで感度、特異度ともに70から80%を超える診断基準の設定に成功した。さらに新たに正常対照者3名と腎癌患者3名の血液中のmicroRNAを分析した結果、特に有意差にえられた9個のmicroRNAのうちの一つのmicroRNA関しては腎癌患者で低下している傾向が確認出来た。当所属機関・部局に入院された腎癌患者様20名と正常対照者20名から血液を日本ベクトン・ディッキンソン社のパックスジーンRNA採血管に採取し、キアーゲン社のmiRNeasy Kitを用いてRNAの抽出を行った。2群間では性別、年齢で出来るだけ有意な差が出ないように配慮した。それぞれの患者、正常対照者から採取したRNA検体をFebit社のmicroRNA microarrayシステムを利用してmicroRNAの発現量を網羅的に測定し2群間の比較を行った。その結果、20種類のmicroRNA(miR-1182,miR-1224-5p,miR-1250,miR-1268,miR-1275,miR-1293,miR-20a,miR-2861,miR-296-3p,miR-3141,miR-3147,miR-3154,miR-3652,miR-3679-5p,miR-3689a-3p,mik423-5p,miR-4258,miR-595,miR-608,miR-658,miR-765)が2群間で有意な発現量の差が認められた。この20種類のmicroRNAに関して、microRNA microarray分析で使用した残りのRNAを使用してreal-timePCR法の変法であるApplied biosystems社のmicroRNA assays法で実際にmicroRNAの差が確認出来るか現在検討中である。上記で得られた20種類のmicroRNA中でも9個のmicroRNA(miR-1268,miR.1275,miR-3147,miR-3652,miR-3689a-3p,miR-4258,miR-608,miR-765)に関してはp<0.01と2群間での発現量の差が際立っていた。腎癌患者の進行度や組織型とmicroRNAの発現量の関連の分析を行ったが、検体数の問題から相関が見られるmicroRNAの同定には至らなかった。またこれまでの英文論文報告から特に有意差の大きかった9種類のmicroRNAと癌と関連において標的蛋白質の報告がないかどうか検索を行ったが、明確な標的蛋白質の報告は無く、現在これまでに報告されている癌関連遺伝子が同定されたmicroRNAの標的遺伝子になり得るかをmiRanda標的遺伝子予測システム及びレポーターアッセイ法を用いて検討を進めている。昨年度の研究にて、当所属機関-部局に入院された腎癌患者様20名と正常対照者20名の血液中のmicroRNAの発現量を網羅的に測定し2群間の比較を行った結果、20種類のmicroRNA(miR-1182,miR-1224-5p,miR-1250,miR-1268,miR-1275,miR-1293,miR-20a,miR-2861,miR-296-3p,miR-3141,miR-3147,miR-3154,miR-3652,miR-3679-5p,miR-3689a-3p,miR-423-5p,miR-4258,miR-595,miR-608,miR-658,miR-765)が2群間で有意な発現量の差が認められた。今年度の研究で、この20種類のmicroRNAに関して、microRNA microarray分析で使用した残りのRNAを使用してreal-time PCR法の変法であるApplied biosystems社のmicroRNA assays法で実際にmicroRNAの発現量の差を確認したとこ、ろ全てのmicroRNAについて確認することが出来た。上記で得られた20種類のmicroRNA

中でも9個のmicroRNA(miR-1268,miR-1275,miR-3147,miR-3652,miR-3689a-3p,miR-4258,miR-608,miR-765)に関してはp<0.01と2群間での発現量の差が際立っていた。今年度は新たに正常対照者5名と腎癌患者6名の血液検体を採取した。採取した検体からRNAを採取したところ0.1mg/ml以上の濃度で回収できた検体が正常対照者3名、腎癌患者3名であった。この6検体に関して新たにmicroRNAmicroarray分析を行った。その結果、特に有意差にえられた9個のmicroRNAのうちの8個のmicroRNA(miR-1268,miR-3147,miR-3652,miR-3689a-3p,miR-4258,miR-608,miR-765)に関しては腎癌患者で減少する傾向も確認出来なかったが、miR-1275に関しては有意差までは得ら-れなかったが腎癌患者で低下している傾向が確認出来た。前年度から引き続き、現在これまでに報告されている癌関連遺伝子が同定されたmicroRNAの標的遺伝子になり得るかをmiRanda標的遺伝子予測システム及びレポーターアッセイ法を用いて検討を進めたが、明らかな標的となる癌関連遺伝子の同定には至らなかった。
胃癌に対する低酸素環境対応型Photodynamic Therapyの開発

近年、胃癌に対し、Photodynamic therapy (PDT)が行われている。PDTの成功には、(1)酸素、(2)光感受性物質、(3)励起光の腫瘍局所への効率の良い供給が不可欠である。しかし、腫瘍組織深部は低酸素であり、一重項酸素の産生は大幅に制限されPDTの効果は著しく減弱してしまう。一方、悪性腫瘍組織における、(1)急速な発育に基づく腫瘍血管の粗な構築による(リポソームなどの)高分子物質の腫瘍間質への漏出、(2)末梢リンパ管の未発達による漏出物質のドレナージ低下による腫瘍間質での貯留といった、特異的な性質を利用して腫瘍選択的なDrug deliverysystemの開発が可能となる。今回、低酸素環境下photodynamic effectの改善を目的として、電子親和性の高い低酸素環境下毒性発揮物質である、nitroimidazole化合物を含有する光感受性リポソームである、`低酸素環境対応型光感受性リポソーム'を作製した。ヒト胃癌細胞株皮下移植ヌードマウスにnitroimidazole化合物含有リポソーム(低酸素環境対応型)を投与後、治療波長のレーザ光を照射したところ、nitroimidazole化合物非含有リポソーム(低酸素環境非対応型)を有意に上回る抗腫瘍効果を発揮した。また、低酸素環境対応型リポソーム投与群では、腫瘍中心のネクローシス外周部における低酸素領域において、低酸素環境非対応型リポソーム投与群を有意に上回るアポトーシス誘導効果を発揮した。以上の結果より、nitroimidazole化合物を含有する光感受性リポソームの使用により、腫瘍深部の低酸素領域におけるphotodynamic effectの改善を認めた。結果の一部については、2005年度日本胃癌学会総会(札幌)にて発表を行った。PDTでは、励起光照射により腫瘍に集積した光感受性物質周辺の酸素分子は一重項酸素に変換され、その組織障害性により治療効果が発揮される。すなわち、PDTの成功には、(1)酸素、(2)光感受性物質、(3)励起光の腫瘍局所への効率の良い供給が不可欠である。一方、悪性腫瘍組織においては、その(1)急速な発育に基づく腫瘍血管の粗な構築による(リポソームなどの)高分子物質の腫瘍間質への漏出、(2)末梢リンパ管の未発達による漏出物質のドレナージ低下による腫瘍間質での貯留といった、特異的な性質が観察される。そのため、この性質を利用して腫瘍選択的なDrug deliverysystemの開発が可能となる。今回、低酸素環境下photodynamic effectの改善を目的として、電子親和性の高い低酸素環境下毒性発揮物質である、nitroimidazole化合物を光感受性リポソームに結合させ、`低酸素環境対応型光感受性リポソーム'を新たに作製し、ヒト胃癌細胞株に対する抗腫瘍効果について検討を行った。酸素濃度計および窒素ガスを用いたin vitroでの低酸素環境(特に酸素濃度2%以下)において、通常の(低酸素環境非対応型)光感受性リポソームでは、Photodynamic effectの有意な減弱を認めたが、低酸素環境対応型光感受性リポソームでは、比較的維持された。また、リポソーム安定性試験においては、両者とも同等の膜安定性を示した。今後、ヒト胃癌細胞移植ヌードマウスに対する抗腫瘍効果を含め検討を行っていく。