hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞の“構造と力の記憶”メカニズムを探る

今後は,細胞張力の再現性とストレスファイバの分子構造の違いに着目しながら研究を進める.特に血管平滑筋細胞においては,血清の有無などの培養環境によって収縮性マーカータンパク質であるαSMAやカルポニンなどのアクチン関連タンパク質の発現が大きく変化する.そこで,血清含有量を操作しながら,ストレスファイバの構成分子比率を操作して,個々のストレスファイバの張力再現性を調査していく.また,繰返引張刺激を負荷することでストレスファイバを強制的に配列化させた場合などに,細胞の張力再現性にどのように変化が見られるか探っていく.細胞バイオメカニクス
ガロア理論と解析学の諸問題

本研究におけるもっとも独創的な点は次の2点にある.すなわち19世紀以来の懸案である一般微分,もしくは差分,ガロア理論を構成することと,その理論を解析学の諸問題に応用して従来の言語では捉えられなかった事実を明解に分析することにある.最初の点に関しては1996年に研究代表者が新しい理論を堤案して以来い進展が続いてきた.2000年にフランスの数学者Malgrangeは研究代表者の理論に触発されて葉層の一般ガロア理論を提唱した.第2の点であるが一般ガロアの解析学への応用については,Malgrangeの理論は若いフランスの数学者のガロア理論への参入をうながし,この分野に当然期待されていた活気が出てきた.Guy Casaleによる一般差分ガロア理論の離散力学系の可積分性への応用,Godbillon-Vey列を使った難解な古典といわれていたDrachの理論の解読,第6Painleve方程式のPicard解のガロア群の計算,第1Painleve方程式のガロア群の計算などの成果をあげた.我々の理論とMalgrange理論とは同値であることを研究代表者は証明した.従って上記のCassaleの結果はすべて我々の理論でも成立する.しかし彼の証明はMalgrangeの理論がそうであるように解析的である.一方我々の理論は微分体の拡大の理論であり,代数的であるのが特徴である.代数的に扱えるものは代数的に処理することによりより一般的でより自然な一般論を構成するのが望ましいと言える.我々はその目標に向かって研究をすすめており,Godbillon-Vey列の理論,一般差分ガロア理論の代数的な構成に成功した.Galois, Abelによる代数方程式のガロア理論の成功を見て,その豊かな思想を解析学に応用しようと考えるのは自然である.微分方程式のガロア理論のを建設するアイディアは19世紀の半ばのS.Lieにさかのぼる.微分方程式のガロア理論は本質的に無限次元の理論である.これまで提出された理論は,20世紀の半ばまでに限れば,Picard-Vessiot理論,Drach理論,Vessiot理論,Kolchin理論がある.これらの内,Drach理論,Vessiot理論は無限次元の理論であり,したがって本質的であるが,我々の理解を拒んできた.これらの理論をよく理解するために我々が1996年に新しい理論を提案したのにはじまり,2001年にはMalgrange理論が提唱された.さらに近年Pillay理論,Singer理論が加わった.これらの理論の相互の関係を明らかにし,できるならば統一することが望ましい.Pillay理論とSinger理論はMalgrange理論にも我々の理論にも含まれることが判明した.さてMalgrangeと我々の理論との関係であるが,前者は解析空間上の葉層のガロア理論であり,我々の理論は微分体の拡大のガロア理論である.両者は完全に一致するものと考えていたがそうではないことが判明した.しかしながら,両者は本質的に同値であり,Groupoidを使って我々の理論を書き直すことにより両者の関係が明確になると予想される.さらに差分方程式の一般ガロア理論が完成にさらに近づいた.この理論と離散力学系および第6Painleve方程式のholonomyへの応用は重要な課題であると認識した.本研究の最も重要な主題の一つは無限次元微分ガロア理論である.研究代表は1996年に新しい無限次元微分ガロア理論を提案した.一方Malgrangeはこの研究に刺激を受けて,2001年に別の無限次元微分ガロア理論を提出した.梅村の理論は微分拡大体のガロア理論である.すなわち,微分体の拡大L/Kが与えられたとき,その一種のガロア閉包を構成し,その無限小自己同形群として与えられた微分拡大L/Kのガロア群を定義する.他方Malgrangeの微分がアロア理論は多様体上の葉層のガロア理論である.すなわち,多様体上に葉層が与えられたとき,そのリー環が葉そうに接するベクトル場全体を含む最小の代数的リー擬群を,その葉層のガロア群と定義する,これら二つの定義は一見関連がないようにみえるが,専門家たちは実例を計算すると,両者が一致するのを観測していた.ここ数年の最も著しい成果は,絶対的な体の拡大L/Kの場合(基礎体KがLの定数体に含まれる場合)二つの定義が同値であることを示した.絶対的とは限らない場合にも同様の結果が成り立つことが期待されるが,微妙な問題もある,例えば一般の場合にMalgarange流の葉層によるガロア群の定義は厳密になされていない.また微分形式を用いた計算にも問題がある.例えばパンルベ第6方程式におけるPicard解のガロア群の計算にしてもそうである.要約すれば微分ガロア理論では様々な計算が,厳密でない基礎の上に成されている.ちょうど19世紀の終わりに代数幾何学においてイタリア学派が活躍したように.これらの計算を厳密で明解な基礎の上に打ち立てるのが急務であろう.本研究におけるもっとも独創的な点は次の2点にある.すなわち19世紀以来の懸案である一般微分,もしくは差分,ガロア理論を構成することと,その理論を解析学の諸問題に応用して従来の言語では捉えられなかった事実を明解に分析することにある.最初の点に関しては1996年に研究代表者が新しい理論を堤案して以来い進展が続いてきた.2000年にフランスの数学者Malgrangeは研究代表者の理論に触発されて葉層の一般ガロア理論を提唱した.

第2の点であるが一般ガロアの解析学への応用については,Malgrangeの理論は若いフランスの数学者のガロア理論への参入をうながし,この分野に当然期待されていた活気が出てきた.Guy Casaleによる一般差分ガロア理論の離散力学系の可積分性への応用,Godbillon-Vey列を使った難解な古典といわれていたDrachの理論の解読,第6Painleve方程式のPicard解のガロア群の計算,第1Painleve方程式のガロア群の計算などの成果をあげた.我々の理論とMalgrange理論とは同値であることを研究代表者は証明した.従って上記のCassaleの結果はすべて我々の理論でも成立する.しかし彼の証明はMalgrangeの理論がそうであるように解析的である.一方我々の理論は微分体の拡大の理論であり,代数的であるのが特徴である.代数的に扱えるものは代数的に処理することによりより一般的でより自然な一般論を構成するのが望ましいと言える.我々はその目標に向かって研究をすすめており,Godbillon-Vey列の理論,一般差分ガロア理論の代数的な構成に成功した.
ポリ(ラジカル置換アセチレン)の合成と正極材料への応用

本研究では、高スピンポリラジカルとしてアリールアミニウムラジカルを有したポリアセチレンを新しく合成し、ESR測定により電子状態を、SQUID・電気伝導度測定により磁気・半導体特性について明らかにすることを目的とした。アミン・アミニウムラジカル間の電子移動に基づく新規有機ラジカル電池の創製を目指し、ジフェニルアミノ基を有したポリアセチレンを合成した。主鎖の共役高分子としてポリアセチレンを選択することにより、ラジカル間の距離の短縮、スピン密度の増大およびそれに伴うより強いスピン間の相互作用の実現が可能となる。ビス(4-メトキシフェニル)アミンとブロモ(トリイソプロピルシリル)アセチレンのパラジウム触媒を用いたクロスカップリング反応によりエチニル基を構築後、シリル基の脱保護によりモノマーを合成した。モノマーの重合には、塩化タンタル、塩化ニオブなどの遷移金属触媒を適用し、分子量数千のポリ(ジアニシルアミノアセチレン)を得た。アミン・アミニウムカチオンラジカル間の酸化還元の反応速度を算出するためモデル化合物としてトリス(4-メトキシフェニルアミン)を選択し、種々の電気化学測定を実施し、非常に速い電子移動を明らかにした。化学酸化して得られたポリ(ジアニシルアミニウムアセチレン)の低温ESR測定では、g=2領域に禁制遷移が観測され、多重項状態が観測された。SQUID磁化測定ではスピン量子数S=5/2が観測され、ポリアセチレン共役主鎖を介した強磁性的な相互作用の発現も明らかとなった。得られたポリアセチレンを含む炭素複合電極を対象に、ピーク電位巾の狭い酸化還元波を観測し、可逆なレドックス能を明らかにした。主鎖ポリアセチレン骨格へのメチル基の導入によりポリラジカルは安定性の向上にも成功し、ポリ(ジアニシルアミノアセチレン)の二次電池正極材料としての有効性が見出された。本研究では、高スピンポリラジカルとしてアミニウムラジカルを有したポリアセチレンを新しく合成し、ESR・近赤外吸収により電子状態を、SQUID・電気伝導度測定により磁気・半導体特性について明らかにすることを目的とした。有機ラジカルは、従来不安定とされてきたためその応用例は皆無であったが、アミニウムラジカルの非常に安定かつ可逆な酸化還元挙動に着目し、その電池活物質への応用も検討した。アミンとアミニウムラジカル間の電子移動に基づく有機ラジカル電池の創製を目指し、ジフェニルアミノ基を有したポリアセチレンを合成した。主鎖の共役高分子としてポリアセチレンを選択することにより、ラジカル間の距離の短縮、スピン密度の増大およびそれにともなうより強いスピン間の相互作用の実現が可能となる。ビス(4-メトキシフェニル)アミンとプロモ(トリイソプロピルシリル)アセチレンのパラジウム触媒を用いたクロスカップリング反応によりエチニル基を構築後、シリル基の脱保護によりモノマーを合成した。ポリ(ジアニシルアミノアセチレン)の二次電池正極材料としての有効性が見出された。
イチイ科樹木,キャラボクの抽出成分の有効利用に関する研究

イチイ科樹木,キャラボクの抽出成分の有効利用について研究し、以下の結果を得た。1.キャラボクのカルス培養によるタキソ-ルの生産:キャラボクのカルス培養でタキソ-ルが生産できることを見出した。カルス培養時にエリシターとしてキトオリゴ糖を添加するとタキソ-ル生産が5.1倍増加した。そのキトオリゴ糖の中でも最も活性の高いエリシターはキトヘプタオースであった。2.キャラボクの細胞懸濁培養によタキソ-ルの生産:細胞懸濁培養によりタキソ-ルが生産できることを見出した。その培養時にキトヘプタオースとジャスモン酸を添加するとタキソ-ルが6.3倍増加することを見出した。3.固定化細胞によるタキソ-ルの生産:アルギン酸で固定化したキャラボクからの細胞は培地中へタキソ-ルを最高0.6mg/L放出することを見出した。4.タキシニン及びその誘導体の抗菌性:イネごま葉枯病菌,ナシ黒斑病菌,キュウリ褐斑病菌,イチゴ炭そ病菌,カンキツ灰色かび病菌に対する抗菌性を調べ、タキシニン及びその誘導体が抗菌性を有することを見出した。イチイ科樹木,キャラボクの抽出成分を有効利用するため、次の1)7)について検討した。1)タキソ-ル生産用カルス培地の選抜:増殖スピードが早く、タキソ-ル含量の高い培地を見いだすため、3種(SH,B5,MS)の培地を用いて検討した。その結果、B5培地を見いだした。この培地で培養したキャラボクのカルスは約14倍(50日培養で)に増加した。また、そのカルスは母植物(0.093%)の90%のタキソ-ルを生産した。2)エリシター,植物ホルモン,生合成前駆体によるカルス培養でのタキソ-ル生産性の向上:エリシターとして、キトオリゴ糖,ラミナラン酵素加水分解物を用いた。各々のエリシターは最高5.1,1.2倍のタキソ-ル生産性向上が認められた。ジベレリンA_3(GA_3),フェニリルアラニン(生合成前駆体)は最高2.3,4.9倍タキソ-ルの生産性の向上を示した。3)キトオリゴ糖中の最高のエリシター活性を示す物質の探索:キトオリゴ糖をイオン交換クロマトグラフィーにより、8つのフラクション(Fr.1Fr.8)に分画した。各々のFr.のタキソ-ル生産性向上について調べた結果、Fr.5が最も高い生産性(3.9倍)を示した。Fr.5の細分画については検討中である。4)細胞懸濁培養:6種の倍地を用いて、キャラボクからのカルスの細胞懸濁培養について検討した。全ての培地で細胞懸濁培養ができることを見いだした。各々の培地のタキソ-ル生産性,細胞の増殖率については検討中である。5)タイソ-ル側鎖部,フェニルイソセリンの合成:桂皮酸から7段階でフェニルイソセリンを合成することを試みた。5段階まで合成できた。目的物の合成は現在検討中である。6)タキシニンの化学変換:タキシニンからタキソ-ル類物質を調製するため、タキシニンの4,5,9,10,13位の置換基の化学変換について検討中である。7)キャラボク中のタキソ-ル含量向上の試み:カウレンの微生物変換により調製したジベレリンをキャラボクに添加し、その成長とタキソ-ル含量の向上について検討中である。キャラボクの抽出成分を有効理由するため、次の16について検討した。1エリシターを用いたカルス培養でのタキソ-ル生産:キャラボクカルスにキトオリゴ糖を添加するとタキソ-ル生産が5.1倍増加した。このキトオリゴ糖中の最も活性の高いエリシターは、キトヘプタオースであることを見いだした。2細胞懸濁培養によるタキソ-ルの生産:6種の培地を用いて、キャラボクの細胞懸濁培養について検討した結果、タキソ-ル生産性の高い培地としてF4G4培地を見いだした。この培地を用いたタキソ-ル生産性の向上については検討中である。

3 (2S,3R)-(-)-N-ベンゾイル-3-フェニルイソセリンの合成:タキソ-ル側鎖部,フェニルイソセリンをベンズアルデヒドから9段階で全収率は0.1%で立体選択的に合成した。4タキシニンの化学変換:タキシニン(T)からタキソ-ル類化合物を調製するため、Tの2,9,10位の置換基の化学変換について検討し、2位のアセチル基をメトキシメチル基で、9,10位のアセチル基をイソプロピリデン基に変換できた。Tの4,5位,13位の置換基の変換については検討中である。5タキシン及びその誘導体の抗菌性:イネゴマ葉枯病菌とナシ黒斑病菌に対する抗菌性を調べ、タキシニン及び1種の誘導体が抗菌性を示すことを見いだした。6イチイ葉抽出成分とイチイ属樹木のケモタキソノミー:イチイ葉からタキシニン,タキソ-ル及び4種のフラボノイドを単離した。また、これらのフラボノイドを指標成分とすれば、イチイ属樹木をケモタキソノミー的に分類出来ることを見いだした。キャラボクの抽出成分を有効利用するため、次の14について検討した。1細胞懸濁培養条件と検討:細胞濃度が10%の時が、細胞が最も増殖(約1.8倍)した。また、細胞懸濁培養時に空気を導入すると細胞が2.7倍増殖することを見出した。2細胞懸濁培養によるタキソ-ルの生産:キャラボクの細胞懸濁培養時にキトヘプタオースとジャスモン酸を添加するとタキソ-ルの生産性が、6.3倍向上することを見出した。しかしながら、キトヘプタオース単独では、タキソ-ル生産能の向上は約3倍であった。3固定化細胞によるタキソ-ルの生産:キャラボクからの培養細胞をアルギン酸で固定化すると、タキソ-ルが培地中に放出されることを見出した。その放出量は最高0.6mg/Lであった。4タキシニン及びその誘導体の抗菌性:イチゴ炭そ病菌、キュウリ褐斑病菌、カンキツ灰色かび病菌に対する抗菌性を調べ、タキシニン及びその誘導体が抗菌性を示すことを見出した。
教育機器の導入からみた教育革新の構造に関する実証的研究・・・映画教育・放送教育・コンピュータ教育の展開及び普及と教員集団の関係・・・

本研究の目的は、戦後の日本の教育革新の中から教育機器の導入と関連のある映画教育・放送教育・コンピュータ教育の3つを選んで、これらの教育革新の構造を明らかにすることであるが、特に、教育革新の発現と普及の過程にどのような法則性が存在するのかについて、これに関わった教員数の推移や教員の関わり方等との関係から明らかにしようとするものである。このような目的の達成のために、本年度は資料収集、資料整理、モデルの構築という3つの段階で研究を進めたが。その結果イノベーションを推進する上での要因として重要と思われる点は、教員にとって教具(機器)の入手しやすさ(availability)を高めることであるという示唆を得た。授業の改善にかかわる機器の導入には、受け手側の受容の仕方によっていくつかの類型があるが、コンピュータや映画の教育への利用は、再構成(reconstruction)と呼ばれるタイプであり、これは、教師側の特別な準備を必要とするものである。このタイプのイノベーションの普及には、教員の操作技能や研修参加への積極性と機器の学校における設置台数の間のの関係が影響するのではないかと考えられる。しかし、この仮説を検証してモデル構築を行うには、更に網羅的な文献収集が必要である。本年度収集し得た報告書類の主なものは、文部省社会教育局視聴覚教育課や東京都教育委員会等がまとめた視聴覚教育行政に関する報告書や調査結果等であり、映画教育・放送教育・コンピュータ教育に関して、教員研修への参加人数やそれらの機器への教員の反応に関する資料を分野的・時代的・地域的に焦点を絞り、更に厳密な分析を行うことが次年度以降の課題である。
QBファージRNA複製機構の解析

抗体の作製が遅れたので、予定していたサブユニット結合部位の解析の代りに、次年度以降に計画していたβ-サブユニット蛋白質の機能領域の解析を開始した。また、新たに宿主因子HF-Iの細胞内機能を検討した。1、抗体の作製:プラスミドpSP18にHF-I遺伝子をクローニングして、同蛋白質を菌体内で大量に産生した。DEAEカラムで精製した後、同蛋白質をウサギに免疫して抗HF-I抗体を得た。一方、プラスミドpMALにβ-サブユニット遺伝子をクローニングして、マルトース結合蛋白質(MBP)との融合蛋白質を菌体内で産生した。アミロースカラムで分離した後、プロテアーゼXaでMBPを切断してβ-サブユニット蛋白質を単離した。現在、抗β-サブユニット抗体を作製中である。2、Qβレプリカーゼ結合都位(S-部位)の構造的特微の解析:S一部位と下流の外被遺伝子領域をM13ファージにクローニングした。しかしながらS一部位に変異があると、変異体レプリカーゼ非産生菌においてもファージ感染後の外被蛋白質合成が起きず、この領域はリボソームの認織に関与していることが推察された。3、β-サブユニット蛋白質の機能領域の解折:変異体レプリカーゼ産生菌の溶菌液を用いて、MDV-1RNAやポリ(C)を鋳型とした試験管内RNA合成を調べた。その結果、保存表列GDD中のグリシン残基は、マグネシウムイオンに依存した触媒活性に関与していることが示唆された。4、宿主因子HF-Iの細胞内生理機能の検討:1で作製した抗HF-I抗体を用いて、同蛋白質の生合成および細胞内分布を調べた。その結果、HF-IはRNAポリメラーゼと同様の生合成制御をうけること、また、主としてリボソーム分画に存在することから、細胞増殖に必須で蛋白生合成に関わる因子であることが推察された。
胃粘膜萎縮進展と発癌における細胞間接着因子の役割

6週齢のWister系雄性ラット(約200g)にMNNGを100mg/1の濃度で8週、16週にわたり、自由飲水させ、組織計測学的にラットの粘膜萎縮を固有胃腺の高さ、および単位長さ当たりの密度(1mm当たりの固有腺の数)を指標として萎縮の程度を評価した。萎縮性胃炎は経時的に進行したが、その発生はすでに8週後から確認できた。萎縮に伴う分化や増殖を含めた生物学的な変化を検討する目的で、このモデル動物の分化のマーカーであるconnexin32蛋白による免疫組織学染色、増殖のマーカーである坑BrdU,PCNA染色を施行し、また線維芽細胞や血管平滑筋細胞などの間葉系組織に対する増殖因子である繊維芽細胞増殖因子(bFGF)および血小板由来増殖因子(PDGF-BB)の発現も免疫組織学的に検討した。その結果、萎縮の進展にともなう増殖マーカーの発現の亢進、およびconnexin32蛋白発現の減弱を認めた。また、間葉系に対する増殖活性を有するbFGFやPDGF-BBの胃粘膜内発現も亢進しており、胃粘膜全体として増殖活性が亢進していることが明らかとなった。次に、これらの変化の発癌との関連を調べるためにEカドヘリンの発現免疫組織学的に検討した。Eカドヘリンは胃粘膜層全体に均一にしていたものの、これまでの免疫組織学的な検討では萎縮の進行の程度とは相関を認めていない。今後、定量性に優れるWestern blot法を併用することによって、またその下流のbeta-cateninを調べることにより、胃粘膜萎縮の進行と発癌のリスクを定量的、経時的に検討していく予定である。
多施設共同前向きランダム化比較試験による放射線性口腔粘膜炎の重症化抑制効果の検討

口腔に放射線(RT)または化学放射線(CRT)を行うと重症口内炎が発症するが、予防法は確立していない。本研究の目的は、口腔癌RT患者において口腔管理によりグレード3の口内炎発症を予防可能か、多施設共同ランダム化比較試験で検討することである。88例の患者を介入群と対照群にランダムに振り分けた。介入群はスペーサー、ピロカルピン、デキサメタゾン軟膏塗布を行った。種々の患者因子、腫瘍因子、治療因子について検討し、エンドポイントはグレード3の口内炎発症とした。全88例では効果は認められなかったが、RT単独群では口腔管理施行群では対照群と比較して有意にグレード3の口内炎の発症率は低くなっていた。口腔がんで口腔が照射野に含まれる放射線治療を受けると、口腔粘膜炎がほぼ100%に発生する。その中でも経口摂食が不可能になるグレード3の口腔粘膜炎は半数以上に生じ、放射線治療を中断せざるをえない場合も少なくないのが現状であった。口腔管理により放射線治療時の口腔粘膜炎の重症化を予防しようとする試みはいくつかあるが、これまでエビデンスレベルの高い研究はなかった。本研究では口腔管理によりグレード3の口腔粘膜炎の発症頻度を抑制することができるかどうかについて多施設共同前向き研究により検証するものである。参加各施設から登録があると、通常の口腔管理を行う対照群と、それに加えて塩酸ピロカルピン投与、スペーサーの作製、ステロイド軟膏+オリーブ油の塗布を行った介入群とにランダム割付を行う。グレード3の口腔粘膜炎の発症率をプライマリーエンドポイントとし、放射線治療の完遂率やグレード3の口内炎を発症する期間、カンジダ症の発症頻度などについても検討を行っている。3年間、120例を目標に研究を開始したが、初年度で約50例の登録があり、ほぼ予定通りの進捗状況である。しかし最近では分子標的薬(セツキシマブ)が併用されるケースも増えている。セツキシマブ併用放射線治療は口腔管理介入を行ってもほぼ全例グレード3の口腔粘膜炎が発症する。一方、放射線治療単独例ではまだ症例数は少なく統計学的な解析は不可能であるが、介入群で口腔粘膜炎の増悪が抑制されている傾向がみられた。このようにさまざまな患者背景があることから、必要に応じて目標症例数を増やすことも検討中である。口腔が照射野に含まれる放射線治療を行った患者に対して口腔ケア介入により口腔粘膜炎の発症や増悪が予防できるかどうかについて多施設共同ランダム化比較試験を実施中である。予定通り症例の収集は進んでいるが、中間解析を行ったところ、計画当初には想定していなかったセツキシマブ+放射線治療の併用療法の症例が増加傾向にあることがわかった。本療法は他の薬剤との併用に比べて口腔粘膜炎が重症化することから、本レジメンを別個に検討する必要性が出てきた。そのために症例数が当初の予定よりも多数必要になることが明らかになり、昨年打ち合わせ会を開催し症例収集期間の延長や参加施設を増やすことについて討議を行った。現在症例収集について努力しているところであり、本年度終了時に症例登録を終了し統計解析を行う予定としている。上に述べたように中間解析の結果症例登録数を増やす必要性が出てきた。研究分担者とも協議の上、積極的に登録を進めることとしている。当院を含む6病院において、口腔癌で放射線治療を受ける患者を対象に、通常の口腔管理を行う対照群と、スペーサー作製、塩酸ピロカルピンの投与、デキサルチン軟こう+オリーブ油の塗布を行う介入群にランダム化し、グレード3の重症口内炎の発症抑制を主要評価項目とする多施設共同介入試験を行った。平成28年12月で症例登録を締め切り、現在統計解析中である。放射線単独治療例においては介入群のほうが対照群に比べて有意にグレード3の口内炎の発症率が低く、本法の口内炎抑制効果が確認できた。一方、化学療法と放射線療法の併用例においては、本法の明らかな口内炎抑制効果は認められなかったが、これは使用する抗がん剤がさまざまであり、regimenの統一ができなかったためと考えられた。また副次評価項目としてカンジダ症の発症について検討した。介入群ではステロイド軟こうを使用するためカンジダ症の発症が懸念されたが、両群で口腔カンジダ症の発症率には差がないことが確認できた。これらのことから、本法は口腔がんの放射線治療時の口内炎予防法として有用であることが示された。症例登録は当初の予定通り進んでおり、順調である。まだ症例数が少なく統計処理は困難であるが、介入群のほうが対照群と比較して口腔粘膜炎の重症化が抑制されていることが示唆されている。今年度中に必要症例数の登録を行うように努力している。登録数が不足する場合は登録期間を延長することも検討することとする。

口腔外科学今年度中に中間解析を行い、学会発表をする予定である。中間解析の結果により、目標症例数の増加や登録期間の延長を行う可能性もある。症例収集が予定より遅れていたため打ち合わせ会を実施した予定されていた研究打ち合わせ会が27年度に延期になったため次年度使用額が発生した。次年度に予定していた打ち合わせ会を平成27年度に実施したため、平成28年度分の旅費は減額する予定である延期となった研究打ち合わせ会に加えて、27年度に予定された費用として使用する。
メタラジチオレンによる活性種の捕捉と再生

ラジカルやカルベン等の活性種と共役金属キレート配位子上の反応例は報告例が少なく未開拓の分野といえる。本研究では、メタラジチオレン環またはアセチルアセトナト環上の活性種との置換および付加反応、さらにその脱離反応を検討した。1)メタラジチオレン環上の活性種の捕捉a)コバルタジチオレン環はジスルフィド化合物の熱あるいは光反応により発生したチイルラジカルを捕捉することを見出した。光増感反応を利用すると、更に効率良くラジカル置換反応が進行する。一方、ラジカル開始剤のMe_2(NC)CN=NC(CN)Me_2(AIBN)共存下においては、硫黄ラジカルの代わりに、AIBN由来の炭素ラジカルの捕捉がジチオレン環上で起こった。b)ニッケラタジチオレン環は硫黄ラジカルとは殆ど反応せず、炭素ラジカルとの置換反応が選択的に見られた。2)アセチルアセトナト環上の活性種の捕捉コバルタジチオレン環と類似のラジカル種による置換反応はトリスアセチルアセトナトクロム環上においても確認された。金属の違いによりラジカル活性種との反応性が著しく異なることは大変興味深い。3)コバルタジチオレン錯体イミド架橋付加体の脱離反応機構コバルタジチオレン錯体イミド架橋付加体はルイス酸によりイミド架橋部分がシクロペンタジエニル配位子へ移動する興味深い転位反応は、ナイトレンを経由することが推測された。共役金属キレート環を舞台としたラジカルやカルベンなどの活性種の反応は未開拓の分野である。芳香族性(擬芳香族性)と不飽和性を併せ持つメタラジチオレン環上での活性種の付加と脱離を検討した。(1)メタラジチオレン錯体による活性種の捕捉コバルタジチオレン環は、ラジカル置換を受け易いことを見出した。特に、チオ安息香酸--フェニルアゾトリフェニルメタンの組み合わせでラジカル反応を行わすと、反応不活性で嵩高いトリフェニルメチル基による置換が起こることを見出した。この反応は、反応活性なフェニルラジカル、ベンゾイルチオラジカルと反応不活性なトリフェニルメチルラジカルとの協同によって起こる興味深い現象である。(2)メタラジチオレン錯体に付加した活性種の解離(a)メタラジチオレンのカルベン付加体の熱反応、光反応を調べ、カルベンが実際に発生するかどうかを調べるた。熱反応では、シクロペンタジエンへによる捕捉によって、一重項カルベン種が発生していることが分かった。ジ(メトキシカルボニル)メチレン架橋錯体の光反応においては、マロン酸エステルの生成や、ベンゾフェノン増感の実験から、三重項カルベンの生成が推定された。(b) Lewis塩基(トリフェニルホスフィン、亜リン酸トリアルキルなど)、Lewis酸による架橋部位の脱離は、アルキリデン、イミド架橋錯体について広く見出された。特に、イミド架橋部位はシルロペンタジエニル環に転位する興味深い反応が見出された。このことが、ナイトレンの生成によるものか、分子内転位によるものかについては結論が出ていない。(c) Co-S間に架橋したアルキリデン部位は、電極反応による酸化・還元によって解離することが多いことを見出した。しかし、発生した活性種を捕捉することには成功していない。
ゲノム情報と生育域外保全集団を活用した生物多様性ホットスポットの保全研究

小笠原諸島の固有希少植物を適切に保全するために、野生個体と域外保全個体を対象にゲノムレベル遺伝解析を行った。ゲノムの縮約解読はRAD-seqでおこない、集団の遺伝的多様性、分化、空間遺伝構造、系統関係の解析を行った。また、RNA-seqによって、翻訳されている塩基配列情報を網羅的に解読し、種分化に関与した遺伝子も推定した。本研究を通して、種内の遺伝的多様性がほとんど失われている分類群、近縁普通種に比べて有害遺伝子を多く蓄積している分類群、種分化が進行しており隠蔽種を含む分類群など、適切な保全活動に活用できる情報が分類群ごとに得られた。本課題ではプロジェクトの全期間を通して、小笠原諸島に生育する多くの希少固有植物のうちで「絶滅の恐れのある野生動植物の保存に関する法律」で指定されている9種と、本土に生育する希少種の近縁種を対象に、網羅的なゲノムレベルの大量遺伝情報解読を行い、より適切かつ効果的な生物保全を達成することを目的とする。平成27年度は固有希少種としてキク科アゼトウナ属のコレラナレン、ツツジ科ツツジ属のムニンツツジ、シソ科キランソウ属のシマカコソウを解析対象とした。それぞれの種について次世代シーケンサーによる大量遺伝情報解読によってSSRマーカーを開発し、小笠原に野生生育するほぼ全個体の遺伝子型解読を行った。その結果、コヘラナレンは残存個体数は少ないものの、集団内に遺伝的多様性が保持されていることが明らかになり、また、集団間の遺伝的分化も認められた。ムニンツツジに関しては野生個体と生育域外個体すべてが同一の遺伝子型を示した上に、すべての遺伝子座において一つの対立遺伝子に固定していることが明らかになった。このことは、ムニンツツジは少数個体のみで世代交代を繰り返してきたことを意味しており、人為によって小笠原諸島の環境が変化する以前より個体数が少なかったものと思われる。シマカコソウは遺伝的多様性が低く、入手できた個体の多くがクローンであることが判明したが、ムニンツツジとは異なり、各遺伝子座には複数の対立遺伝子がヘテロ接合していた。個体数の減少が比較的近年に起こったことや、高い無性生殖能力がこの様な遺伝的特徴をもたらしたと考えられる。以上のように、それぞれの種ごとに固有の遺伝的状況が明らかとなったが、その情報は、環境省の保護増殖事業計画にも取り入れられ、適切な保全活動に活用される予定である。予定していた小笠原産希少固有植物3種について詳細な遺伝解析を行うことができた。それぞれの種ごとに固有の遺伝的状況にあることを明らかにし、その成果は環境省の保護増殖事業計画にも取り入れられるなど、生物多様性ホットスポットにおける希少植物保全にも活用される見込みが立ったことは評価できると考えている。独自の進化の結果、多くの固有種が生育している世界自然遺産小笠原諸島において、絶滅危惧種を対象に保全ゲノミクス解析を行った。対象とした分類群は、(1)小笠原固有種のホシツルランとその近縁普通種のツルラン、及び、(2)小笠原固有種のムラサキシキブ属植物3種(シマムラサキ、オオバシマムラサキ、ウラジロコムラサキ)とその近縁普通種のヤブムラサキである。ホシツルランでは、小笠原諸島に生育する個体と、生育域外保全個体を網羅的にSSRマーカーを用いて遺伝的多様性を評価した。その結果、ホシツルランには中立遺伝子座における遺伝的多様性がほとんど維持されていないことが明らかになった。RNA-seqによる適応的遺伝子座における有害遺伝子の蓄積量を評価したところ、ホシツルランは近縁普通種のツルランに比べて有害遺伝子をゲノム内に多く蓄積していることも判明した。ムラサキシキブ属植物に関してはRAD-seqによるゲノム情報の縮約解読とRNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行った。小笠原に生育するムラサキシキブ属植物は、ごく少数個体のみが野生生育するウラジロコムラサキ及びシマムラサキと、比較的個体数の多いオオバシマムラサキがある。前者は形態的に安定しているが、シマムラサキは単独で生育している島では種内で環境に対する適応が生じており、生育地、形態共に変化が大きい。ゲノムレベルの解析を行うことで、ウラジロコムラサキとシマムラサキは遺伝的にもよくまとまった分類群であるのに対して、オオバシマムラサキは複数の遺伝的なサブ個体群からなる事がわかった。その中には明らかに新種として取り扱うのが相応しいものもあった。トランスクリプトーム解析によって、最も乾燥した環境に適応放散したウラジロコムラサキの種分化に関与したと思われる候補遺伝子座も特定することができた。予定通り進捗している。小笠原諸島に生育する希少植物の現状を野外踏査(2017年10月11月に実施)によって調査、整理するとともに、野生個体と域外保全個体を含めた包括的な遺伝解析を行った。野外踏査の結果、ムニンノボタンは、個体数は減少傾向であるが、残存個体は開花・結実しており、一部の自生地では実生の成長が確認された。ウラジロコムラサキは、兄島において42個体の生存を確認した。これらの個体の生育は良く、多くの個体が結実していた。この結果、2017年と合わせて110個体の生育を確認できた。ウチダシクロキは、わずか20個体が野生に生育していたが、2017年に1個体が枯死した。残存個体に開花はみられたが、結実は少なく、生育が悪い個体もあるため、更に個体数は減少する可能性が高い。ムニンノボタンは長い保全の歴史があり、野生個体と植え戻された個体が父島に生育している。

これらの個体を近縁種も含めて解析した結果、ムニンノボタンの空間的遺伝構造が明らかになるとともに、従来、ムニンノボタンの変種とされてきたハハジマノボタンが種レベルで異なった分類群であることがわかった。また、北硫黄島のみに生育するノボタンの変種イオウノボタンは、ノボタンのクレードに含まれていた。これらの結果から、ハハジマノボタンに関しては保全価値の見直しをすることが必要である。タイヨウフウトウカズラは、現在、ごく僅かの野生個体が母島の一部に生育すしているほか、域外保全されている3系統から増殖した苗が石門地区に植栽されている。現存するほぼすべての個体(見かけ上の)より86サンプルを得て遺伝解析した結果、サンプルの約半数は同一クローンであり、6分の1も別クローンであるなど、遺伝的な個体数は極めて少ないことがわかった。また、野生生育個体全体の空間的遺伝構造も明らかになった。これらの情報は、より効率的、効果的な域外保全を行うために活用できる。小笠原諸島の固有希少植物を適切に保全するために、野生個体と域外保全個体を対象にゲノムレベル遺伝解析を行った。ゲノムの縮約解読はRAD-seqでおこない、集団の遺伝的多様性、分化、空間遺伝構造、系統関係の解析を行った。また、RNA-seqによって、翻訳されている塩基配列情報を網羅的に解読し、種分化に関与した遺伝子も推定した。本研究を通して、種内の遺伝的多様性がほとんど失われている分類群、近縁普通種に比べて有害遺伝子を多く蓄積している分類群、種分化が進行しており隠蔽種を含む分類群など、適切な保全活動に活用できる情報が分類群ごとに得られた。今後も、予定通り年間3種の小笠原産希少固有植物について、次世代シーケンサーによる大量遺伝情報解読によるゲノムレベルの詳細な遺伝解析を行う。また、本土の近縁普通種についても解析を進め、小笠原産希少固有植物の遺伝的特性やデモグラフィーについて比較解析によって明らかにする。計画通り進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。保全遺伝学29年度が最終年度であるため、記入しない。
小・中学校のための福祉教育・研修プログラムの開発とその実践効果に関する研究

本研究の課題は、第一に、児童が高齢者を理解するための世代間交流プログラムを研究・開発することである。第二に、小・中学校の教員が、我々の開発した世代間交流プログラムを効果的に活用できるようにするための教員研修プログラムの研究・開発を行うことである。第三に、小・中学校の生徒および教員の協力を得て、我々が開発した世代間交流プログラムおよび教員研修プログラムを実施し、その有効性を検証することである。そして、第四に、この世代間プログラムを小・中学校における福祉教育の教材として実用化することである。初年度(平成12年度)には、日米における世代間交流プログラムの実態把握調査を行った。日本では、東京都・品川区戸越台中学校・特別養護老人ホーム、埼玉県さいたま市泰平小学校・デイサービスセンターを訪問し、聴取り調査を行った。交流の場と機会が設定されていたが、行事の域をでず、個人的な人間関係づくりには至っていなかった。アメリカ、オハイオ州コロンブスとペンシルベニア州ピッツバーグ大学の世代間交流プログラムの視察を行い、多くのヒントを得た。それを参考にして、小学校高学年用世代間交流プログラムを作成した。2年度(平成13年度)には、2小学校(神奈川県国府小5年生124人、埼玉県鶴ヶ島第二小3年生62人)でプログラムを実施した。(1)実施前と実施後の調査、(2)毎回の「振り返り」の記述から、多くの生徒に老いの受容や高齢者との関係形成が認められた。この結果は、学会発表した。3年度(平成14年度)には、前年度の成果と「総合的な学習」の導入を受けて、プログラムの改良を行った。再度、2小学校(国府小5年生109人、鶴ヶ島第二小3年生64人)で実施した。実施前後調査からは、お年寄りへの否定的見方から肯定的見方に変化した割合がその逆よりも高いという結果を得た。「振り返り」では、お年寄りに「やさしく」「親切に」「大切に」など、関わり方への変化を自覚する記述が多く見られた。教員研修プログラムを作成し、8月に教員等9名の参加を得て、研修会を実施した。教材利用できる「生徒用ノート」と「教師用ガイドブック」を作成した。今年度は、小学校や中学校で行う高齢者との交流プログラムを開発する前提として、実態把握に重点をおいた。日本の世代間交流プログラムには、(1)年数回、老人ホームなどを訪問し、話し相手や介助の手伝い、合唱や演奏を行うもの、(2)学校の行事に地域高齢者などを招待し、作品の説明や給食を一緒に食べるなどのおもてなしをするもの、(3)クラブ活動として、定期的に福祉施設などを訪問し、話し相手や介助の手助けなどを行うものなどがある。また、最近、(4)学校と老人ホームなどとを合築したり、(5)学校の空き教室をデイサービスセンターに転用したりして、年間を通して、日常的な交流を行うことをねらいとしたものなどが出現している。そうした事例である東京都品川区の戸越台中学校・特別養護老人ホームと埼玉県大宮市の泰平小学校・大砂土デイサービスセンターを訪問し、聞き取り調査を行った。いずれも学校と施設が担当者を決め、年間の活動内容を事前に話し合って、多様な活動や行事を行っていた。従来に比べると、交流の機会と場が計画的に設定され、生徒へのよい効果も認められた。

しかし、未だ年間行事の域をでず、試行錯誤の段階であった。そこで、アメリカ、オハイオ州コロンブスのサービス・ラーニング、ペンシルベニア州ピッツバーグ大学の世代間交流プログラムの視察を行った。前者は、学習の一環としてサービスを行い、その体験を通じて学習効果も高めることをねらいとする。その研修を受け、小学4年生の老人ホーム入所者との交流に同行した。教科の自然な流れの中で事前学習と活動への振り返りを行うことで、的確な知識の獲得や自尊心の形成、人間関係形成のスキルなどを身に付ける成果をあげていた。後者のピッツバーグ大学は、70年代から世代間交流プログラムを開発し、研究のみならず、全米の指導者・ボランティア養成も行っている。交流場面の視察、養成研修や効果評価の方法などについての聞き取り調査を行うことができた。以上の調査を基に、実践のための小学校教師用マニュアルと生徒用ノートを作成した。1.小学生用の世代間交流プログラムを研究・開発した。昨年度、調査した日米の世代間交流プログラムを参考にして、また、「総合学習」に使用することを勘案して、1年間20回の活動プログラムを開発した。次の3つをねらいとした。(1)異世代との個人的な人間関係を築き、相手を尊重できる。(2)「老い」を偏見なく理解できる。(3)支えあうことの必要性を理解し、自尊心をもつ。活動内容は、「老い」の理解や疑似体験、老人ホームの高齢者との個人的な関係づくり、祖父母や地域高齢者の理解、死の理解等から構成され、事前学習(ロールプレイ等)や毎回の「振り返り」を含むものである。2.2つの小学校において、プログラムを実施した。埼玉県鶴ヶ島第二小学校の3年生62人と神奈川県国府小学校の5年生124人。「老い」を理解する授業では、「今まで考えたこともなかった。」という意見や様々な気づきが表明された。老人ホームにおける交流では、事前学習のロールプレイでコミュニケーション・スキルを学んだ成果が認められた。また、2回目以降では、生徒たちの自主的な工夫がみられた。活動後の「振り返り」からは、生徒が活動の意図を理解していることが認められた。プログラムは現在進行中であり、詳細な分析は終了後に行う。3.プログラムの効果評価を行う。活動開始前に、老人観についての調査を行った。終了後、再度調査し、変化を測定する。その結果を踏まえて、プログラムを改良する予定である。4.交流した老人ホームの高齢者と施設職員に聞き取り調査を行った。高齢者の多くは、「楽しかった。」と述べた。職員も個人的関係づくりは従来の慰問よりも進んでいると好意的であった。今後、テープを起こして、詳しい分析を行う。今年度は、昨年度に開発した小学生用世代間交流プログラムを改良した。実施した小学校教員の意見と、l05時間の総合学習の時間が設けられることを勘案して、20回(3335時間)の活動プログラムにした。ただし、3つのねらい、(1)異世代との個人的な人間関係を築き、相手を尊重できる、(2)「老い」を偏見なく理解できる、
貪食細胞機能における膜電位シグナルの役割の解明

電依存性プロトンチャネルは、貪食細胞において、pH、膜電位を制御する分子である。我々は、プロトンチャネルの役割を明らかにするために、生体防御において重要な細胞である好中球に着目して、研究を行った。その結果、プロトンチャネルが、強力な酸化剤である次亜塩素酸を作るミエロパーオキシダーゼやエラスターゼなどの分解酵素を含むアズール顆粒と呼ばれる小胞の分泌を負に制御していることを明らかにした。また、プロトンチャネルが欠失したマウスは野生型よりも真菌感染によって炎症が強く誘発されることが分かった。すなわち、プロトンチャネルは好中球の脱顆粒を抑制することで、炎症を抑制すると考えられる。前年度に続き、電位依存性プロトンチャネルVSOPが制御する脱顆粒についての研究を行った。VSOPは細胞膜だけでなく、細胞内小胞に蓄えられていることを明らかにしたが、脱顆粒の制御がどこで行われているかは不明だった。そこで、VSOPの阻害剤である亜鉛イオンを用いてエラスターゼ活性を指標にして脱顆粒のレベルを測定した。通常野生型の好中球はオキシダーゼを活性化する薬剤であるPMAで刺激されても、エラスターゼ活性はあまり促進されないが、亜鉛イオンで処理された野生型の好中球は、エラスターゼ活性の増加が見られた。その活性化レベルは、VSOP機能が欠損した好中球と同じレベルだった。すなわち、細胞膜上のプロトンチャネルが脱顆粒を制御していることが明らかになった。VSOP機能が欠損した好中球は、過酸化水素の産生量が野生型よりも低下している。過酸化水素は、細胞内シグナル因子として機能するため、脱顆粒の亢進の原因になりうる。そこで、過酸化水素を細胞外液に加えて、脱顆粒の測定を行ったが、VSOP機能が欠損した好中球が示す脱顆粒の亢進を回復する効果は見られなかった。他の因子が脱顆粒の制御に関与すると考えられる。上記の異常以外に、VSOP機能が欠損した好中球では、走化性に異常が見られることが分かった。走化性の異常について詳細に調べた。走化性異常は、fMLPという細菌由来の因子において野生型よりも多くの細胞が移動することが明らかになった。移動速度、移動距離、移動の角度において、野生型とVSOP機能が欠損した好中球間で差は見られなかった。すなわち、走化性自体が異常というよりも、むしろ他の因子が異常になっている可能性が示唆される。これまでの研究により、電位依存性プロトンチャネルVSOPが貪食細胞で作られる活性酸素の量を制御すること、この制御にはVSOPによる膜電位の制御とpHの制御が必要であることを示してきた。また、VSOPは殺菌に必要な各種酵素を含む小胞のエキソサイトーシス(脱顆粒)を制御する可能性が示された。本年度では脱顆粒の制御について実験を行った。細胞外に放出される各種酵素の活性を測定した実験から、VSOPノックアウト(VSOP-KO)マウスの好中球では、1次顆粒の放出が野生型よりも亢進していることがわかっていた。この事実を証明するために、電子顕微鏡を用いて1次顆粒の数が減少しているかどうか調べた。活性酸素を作る酵素であるNADPHオキシダーゼを活性化する薬剤PMAで好中球を刺激した後、1次顆粒のみに含まれるミエロパーオキシダーゼの活性を利用してDAB染色を行い、観察した。その結果、PMAで刺激されたVSOP-KOマウスの好中球ではDAB染色された顆粒の数が野生型よりも減少していることが明らかになった。すなわち、1次顆粒の脱顆粒の亢進が確認された。1次顆粒に含まれる各種酵素の過剰な放出は炎症の悪化、組織損傷を引き起こすことが知られているため、感染実験を行った。カンジダ真菌を投与されたVSOPマウスは野生型と同様に生存する一方で、感染5日目の肺組織を観察した結果、炎症症状が野生型よりも顕著に現れていることが分かった。炎症部位を詳しく観察したところ、炎症の指標となるマクロファージ、好中球の浸潤が認められた。また、泡沫マクロファージや多核マクロファージが多数観察されたが、野生型では確認されなかった。組織損傷は認められなかった。すなわち、VSOPは真菌によって誘発される炎症抑制に関与することが示唆された。以上の結果は、VSOPによって制御される好中球の脱顆粒が炎症抑制につながる可能性を示唆する。前年度に引き続き、電位依存性プロトンチャネルVSOPが制御する好中球の脱顆粒について解析を行った。これまで、人工的な活性化因子であるPMAを用いて好中球の脱顆粒を誘導してきたが、生体内において、どの刺激によって誘導された脱顆粒をVSOPが制御しているか不明であった。そこで、生体内において脱顆粒を引き起こすことが知られている物質について検討した。IgGは、活性酸素の産生を誘導するとともに、脱顆粒を誘導することが知られている。IgG刺激は、PMAと同様、VSOPノックアウト好中球において、脱顆粒の亢進を引き起こすことが明らかになった。すなわち、生体内において、VSOPは、IgG刺激依存的に、好中球の脱顆粒を抑制することが示唆された。

この結果は、VSOPがNADPHオキシダーゼの活性を正に制御することで過酸化水素の産生を正に制御する一方で、脱顆粒を抑制することで過酸化水素をもとに作られる次亜塩素酸の産生を負に制御するという多彩な役割を担っていることを示す。VSOPノックアウト好中球が示す過剰な脱顆粒は、カリウムイオンを透過する薬剤であるバリノマイシンによって部分的に抑制された。すなわち、脱顆粒の抑制に膜電位が関わることが分かり、プロトンチャネルによる膜電位制御の新たな役割が明らかになった。VSOPは、好中球の走化性を制御することを申請者らは見出したが、その機能は不明である。前年度までの研究により、VSOPが欠損した好中球が示すfMLFに対する走化性の亢進を解析したが、速度、角度、移動距離において野生型と有意な差はなかった。一方で、VSOPノックアウト好中球は、野生型の好中球が走化性を示さない低濃度でも、走化性を示すことから、fMLFに対する感度が高い可能性が示唆された。電位依存性プロトンチャネルが、マウスの好中球において、IgG刺激依存的に脱顆粒を抑制することを明らかにした内容が、専門誌であるJournal of Leukocyte Biologyに2016年1月号に掲載された。この内容は、本号の注目する論文として取り上げられただけでなく、同号の論説欄で取り上げられた。この発見は、プロトンチャネルが従来の活性酸素を正に制御する以外に、負に制御する側面を持つことが初めて示されただけでなく、分子機構が不明である脱顆粒の機構を理解する上で重要な発見である。病原菌や死細胞を貪食する場であるファゴソーム(食胞)では、活性酸素、分解酵素の分泌が誘導され、ファゴソーム内外のイオン環境が急激に変化し、それに伴う膜電位の変化がダイナミックに起きると予想される。電位依存性プロトンチャネルはファゴソームに局在し、pH、膜電位を制御すると予想される。しかしながら、膜電位シグナル制御の役割、特にファゴソームにおける膜電位の役割を明らかにするためには、膜電位変化を可視化する技術が必要である。というのも、ファゴソームは細胞膜から分離し、細胞内に移行するため、電気生理学的手法が適用できない。申請者は、ファゴソーム膜電位の可視化技術を確立するために、当研究室にて開発された膜電位感受性蛍光タンパクMerm2を、マクロファージ系のマウス貪食細胞株RAW264.7に遺伝子導入し、安定株を樹立した。この安定株を用いて、貪食過程におけるファゴソーム膜電位の変化をモニターすることに成功した。Merm2-RAW細胞にIgGをコートしたラテックスビーズを貪食させることにより、ファゴソーム膜の膜電位変化をモニターした結果、ファゴソーム膜電位は、細胞膜電位よりも過分極側にシフトすることが分かった。電依存性プロトンチャネルは、貪食細胞において、pH、膜電位を制御する分子である。我々は、プロトンチャネルの役割を明らかにするために、生体防御において重要な細胞である好中球に着目して、研究を行った。その結果、プロトンチャネルが、強力な酸化剤である次亜塩素酸を作るミエロパーオキシダーゼやエラスターゼなどの分解酵素を含むアズール顆粒と呼ばれる小胞の分泌を負に制御していることを明らかにした。また、プロトンチャネルが欠失したマウスは野生型よりも真菌感染によって炎症が強く誘発されることが分かった。すなわち、プロトンチャネルは好中球の脱顆粒を抑制することで、炎症を抑制すると考えられる。膜電位を制御する電位依存性プロトンチャネルが、膜電位の制御を介して活性酸素を作る酵素であるNADPH
高機能性微小粒子の集積回路網による化学変換デバイスの構築

原子が十数個から数千個結合して出来た微小粒子は、構成原子数に著しく依存する特異な電子状態と化学活性表面を持ち合わせた高機能性物質である。本研究では粒子の原子数を揃えて2次元或いは3次元に配列させた集積回路網を組み上げ、入射する電子、原子、分子、イオンが粒子表面或いは内部での反応を介して検知、伝達、分解、組み替え、蓄積される高速且つ高効率な化学変換デバイスの構築を試みた。研究課題は、1.高機能性微小粒子の合成、2.集積回路網の組み上げ、3.化学変換デバイスの作製に分かれる。バルク結晶では実現しないような特性を有する物質を設計制作する観点から最大限に微小な粒子を作製することに主力を置き、光学的に有用なII-VI族半導体の一つであるCdSeについて、粒径が1nm台で原子数まで正確に揃ったナノ粒子、(CdSe)_n、を作製する方法を見出した。このように微小な粒子では原子数も100を割り、分子的となる。このため集積化、デバイス化に対しても原子レベルでの構築が可能であり必要ともなり、微視的な原子配列に基づく特徴的な物性を解析して高材料機能を生み出すナノ科学と技術としての貴重な手法を導出すことが出来た。高機能性微小粒子の合成については、特に(CdSe)_nについて反応条件を整えることによって(CdSe)_<13>、(CdSe)_<34>、(CdSe)_<48>、(CdSe)_<60>等を単離することが出来た。これは(CdSe)_nについて原子数nが100を割るように少なくなると、粒子の安定性がnに著しく依存するようになり、13、34,48,60,などの特定の数でのみ安定となって成長するためとわかった。これにより、原子数まで正確に揃った1nm粒子を得る方法が見付かった。集積回路網の組み上げについては単に配列させるに留まらず、有機ポリマー上に規則配列させた試料を作製することが出来た。化学変換デバイスについても例えば粒子表面をトリオクチルフォスピン(TOP)と結合させると(CdSe)_nの発光効率を2桁以上向上させることが出来、ローダミンなどの実用有機色素と同等の特性を得る素子を作製することが出来た。何れも原子レベルでの精密な構造制御によって性能や特性を飛躍的に高めた1nm粒子の作製と物性解析に基づき得られた成果である。本研究のこの粒子の原子数を揃えて2次元或いは3次元に配列させた集積回路網を組み上げ、入射する電子、原子、分子、イオンが粒子表面或いは内部での反応を介して検知、伝達、分解、組み替え、蓄積される高速且つ高効率な化学変換デバイスを構築することである。