hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境温度ストレスト負荷時における筋肉の分岐鎖ケト酸脱水素酵素の活性調節の発現機構

ストレス負荷時における筋肉タンパク質の低下を決定する主要因としてタンパク質の分解過程が挙げらる。この過程には、筋肉中の必須アミノ酸の35%をも占める分岐鎖アミノ酸の分離が重要であると考えられる。分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素(branched-chain α-keto acid dehydrogenase complex、BCKDH)は、分岐鎖アミノ酸の分解過程の律速酵素であることから、筋肉のタンパク質の分解や、筋肉内アミノ酸の再利用の各速度と深く関わり合う。寒冷などのストレス負荷時に筋肉では分岐鎖アミノ酸げエネルギー基質として積極的に供給されていることが強く予想されるので、本研究では、寒冷、暑熱ストレス負荷にともなうBCKDHの活性変化を、in vivoを非常によく反映するin vitro実験系で確かめ、BCKDHの活性化の詳細な発現機構の解明を目指した。ラットにおけるBCKDHの食餌条件に対する変動様式およびその雌雄間差を明らかにするため、0, 6, 24時間後におけるBCKDHの推移を雌雄のラットを用いて調べたところ、BCKDHの現活性は雌雄に大きな差は認められなかったが、給餌後6および24時間後で両雌雄ラットで給与直後と比べて、有意に低下した。その全活性は、雌雄間差および経時変化の有意な差は認められなかたものの、雄では給与後で増加の傾向にあった。したがって、今後の実験では比較的BCKDHの反応性の高い雄ラットを用い、また、食餌後の時間要素を考慮することとした。まず、BCKDHに対する短期暴露の影響を明らかにするため、寒冷暴露直後における雄ラットの筋肉のBCKDHの実活性・総活性の推移を調べた。その結果、筋肉中におけるBCKDHの現活性は、寒冷暴露6時間後で対照区と比べて約2倍に増加したが、24時間後には対照区との差は認められず、短期寒冷暴露にともなうBCKDH応答の生理的意義は明らかにすることはできなかった。次に、BCKDHに対する長期寒冷暴露の影響を明らかにするため、寒冷暴露下で一週間精製飼料を雄ラットに給与したところ、筋肉のBCKDHの実活性・全活性ともに対照区と比べて増加の傾向が認められ、寒冷暴露にともなうBCKDHの生理的意義は、比較的長期にわたる暴露時に見出された。今後、その現・総活性の活性化の発現機構のさらなる解明が早急に望まれる。
刺激の潜在的認知構造の計量的研究

本研究は、刺激の潜在的な認知構造を計量的な立場で、データカラ導出するために、新しい分析法を開発した。またそれを、認知の実験的研究に応用して、その方法の有効性を検討したものである。多くの属性で記述された一群の刺激に対して、被験者が二値的な反応をしたデータを多変量二値データとよぶ。このデータに関して、刺激間の認知的な関連性を表すものとして、刺激間の統計的な類似性および非類似性の測度を計算し、それらの一次結合として、一般的な類似性指標を設定した。この指標からなる類似性行列を二重中心化して、さらにコレスキー分解すると、一群の刺激を計量空間に表現できる方法を開発した。この表現は、刺激の潜在的な認知構造を導出する手段として、有用である。またこの新方法は、二値的な反応のコーディングに依存しないという意味で、不変な構造を導出するので、極めて便利な性質を有するること証明した。この成果を基礎として、計算機プログラムを開発した。それを用いて多属性刺激の認知判断の実験データの分析を行い、新方法が有効であることを確かめた。
歯周病細菌の種々の口腔内定着経路を遮断する広範囲作用ペプチドの探索と応用

本研究は、口腔細菌やヒト細胞のglyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenaseにおけるPorphyromonas gingivalis線毛と結合する部位はほぼ同じ領域に存在することを明らかにし、そのアミノ酸配列を基に作製したペプチドはP. gingivalisの口腔内定着阻害素材として応用できる可能性を示した。歯周病細菌Porphyromonas gingivalisの口腔内定着においては、本菌と他の口腔細菌やヒト細胞、種々の宿主タンパク質などとの付着や結合が重要である。これまでの研究により、P.gingivalis線毛は代表的な口腔内早期定着菌の一つであるStreptococcus oralisの菌体表層に存在するglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH)と特異的で高親和性の結合能を有することが明らかとなっている。また、S.oralis GAPDHにおけるP.gingivalis線毛結合領域のアミノ酸配列を基に作製したペプチドは種々の口腔レンサ球菌とP.gingivalisとのバイオフィルム形成を阻害することが報告されている。本研究では、まず、ヒトGAPDHにおけるP.gingivalis線毛結合領域を同定した結果、S.oralis GAPDHにおけるP.gingivalis線毛結合領域とほぼ同じ領域に存在することが明らかとなった。そこで、結合領域のアミノ酸配列を基に作製した合成ペプチドを用い、P.gingivalisの正常ヒト歯周靭帯線維芽細胞(HPdLF)への感染の影響について共焦点レーザー顕微鏡を用いて調べたところ、そのペプチドはP.gingivalisのHPdLFへの付着・侵入を阻害することが示された。さらに、RNA干渉によりGAPDHの発現を抑制したHPdLFを用いてP.gingivalisを感染させたところ、ヒト細胞GAPDHはP.gingivalisの付着・侵入に関与している可能性が示唆された。現在、上記の結果を基に種々のペプチドを作製し、口腔内早期定着菌やヒト細胞、種々の宿主タンパク質へのP.gingivalisの付着・侵入を効率的に阻害するペプチドの開発を目指して検討を行っている。歯周病細菌Porphyromonas gingivalisが口腔内定着するためには、他の口腔細菌やヒト細胞、種々の宿主タンパク質などとの付着や結合が重要である。これまでに、P.gingivalis線毛は種々の口腔レンサ球菌の菌体表層に存在するglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase(GAPDH)と特異的で高親和性の結合能を有し、Streptococcus oralis GAPDHにおけるP.gingivalis線毛結合領域のアミノ酸配列を基に作製したペプチドは口腔レンサ球菌とP.gingivalisとのバイオフィルム形成を阻害することを報告した。また、昨年度の研究で、ヒトGAPDHにおけるP.ginginvalis線毛結合領域を同定した結果、結合領域はS.oralis GAPDHにおけるP.gingivalis線毛結合領域とほぼ同じ領域に存在し、そのアミノ酸配列を基に作製したペプチドはP.gingivalisの正常ヒト歯周靭帯線維芽細胞への付着・侵入を阻害することを明らかにした。このようにSoralisやヒト細胞GAPDHにおけるP.gingivalis線毛結合領域はほぼ同じ領域に存在することが明らかとなったため、他の細菌や宿主への結合にも同じ領域が関与している可能性が考えられた。そこで、本年度は、この領域のアミノ酸配列を基に作製したペプチドが、他の口腔細菌へのP.gingivalisの付着・結合に及ぼす影響を調べた結果、このペプチドは種々の口腔細菌とP.gingivalisとのバイオフィルムを阻害することが示された。以上の結果より、本研究で同定したペプチドはP.gingivalisに対する有力な口腔内定着阻害素材として応用できる可能性が示唆された。
農業地域における技術進化の過程とメカニズム―日本の米品種の変遷を事例として―

農産物の品種の多様性は、農業の振興と持続性の確保に欠かせないといわれる。それでは、地域によって品種が多様化したり、画一化するメカニズムとは、どのようなものか。本研究は、日本の様々な産地における米の品種構成の変化を対象に、国策の変化、都道府県内の研究機関・農協・農家などの交流、農家の品種選択の意思決定という、複数のレベルにまたがるプロセスを関連づけ、その複雑なメカニズムを解明することを目的とする。米の品種がなぜ多様化/画一化するのかという一見シンプルな問題は、グローバルな農業存続の問題に通じ、その解明はイノベーションとそのインパクトをマルチレベルで捉えるための方法論を切り拓く一歩となる。
銀河宇宙線源の時間的・空間的離散分布を考慮した銀河宇宙線伝播モデルの構築

地球上で観測される銀河宇宙線のエネルギースペクトルや元素組成比などの特徴を紐解くことで、私たちは銀河宇宙線の源となる天体(超新星残骸)や銀河系内の環境、そこで繰り広げられる物理現象を理解することができる。本研究では、銀河宇宙線が源を離れ地球近傍に到来するまでのプロセス(銀河系内伝播過程)や高エネルギー陽電子の異常増加に関する知見を観測された銀河宇宙線から引き出すために、銀河宇宙線の銀河系内伝播を精密に計算できる数値シミュレーションモデルを開発した。研究計画に基づき、Jansson et al. (Astrophys. J. 757, 2012)の銀河磁場およびそれに依存した拡散効果を考慮した銀河宇宙線伝播モデルを構築した。本申請課題に向けた予備的研究で仮定していた双対称渦状磁場(BSS磁場)モデルは、divergence freeを満たしていないという物理的問題を抱えていた。そこで初年度の研究では、より現実に近い構造を持ちdivergence freeも満足するモデルとして提案されているJansson et al.(2012)の銀河磁場を考慮した数値実験を行った。主な研究成果の概要は以下の通りである。・Jansson et al.(2012)の銀河磁場を考慮した数値実験でも、銀河宇宙線の源として仮定した超新星残骸の空間的・時間的な離散性を考慮することで、銀河宇宙線の銀河系内における通過物質量分布や太陽系に到来するまでの伝播時間(つまり銀河宇宙線の年齢)の分布は上限値だけでなく下限値を持ち、エネルギーが低くなるほどに分布の形状が下限値周辺で乱れる傾向が維持されることを確認した。・Jansson et al.(2012)の銀河磁場を考慮した場合、銀河宇宙線ホウ素・炭素比の観測結果を再現する拡散係数のモデルはKraichinan-typeとKormogorov-typeの中間の運動量依存性をもち、絶対値は磁場を考慮しない等方拡散モデルで見積もられた値よりも大きくなることを明らかにした。・銀河磁場に対して垂直な方向への拡散成分と平行な方向への拡散成分の比に依存して、ホウ素・炭素比の観測結果から予測される銀河宇宙線の年齢が変化すること、また太陽系に到来する銀河宇宙線の源(超新星残骸)の空間分布が大きく変化することを明らかにした。研究計画に基づき、平成26年度に構築したJansson et al. (Astrophys. J. 757, 2012)の銀河磁場およびそれに依存した拡散効果を考慮した銀河宇宙線伝播モデルを、銀河宇宙線電子・陽電子の場合にも適応できるように改良した。具体的には、銀河宇宙線電子・陽電子のエネルギー損失(想定した銀河磁場や物質密度分布に応じたシンクロトロン放射および逆コンプトン散乱)の考慮、既知の太陽系近傍の若い超新星残骸の年齢および空間分布の導入、またそれら既知の超新星残骸の年齢に応じた、超新星残骸の大きさの変化および超新星残骸から逃げ出す銀河宇宙線のエネルギー変化の考慮があげられる。これらを考慮した上で銀河宇宙線電子の銀河系内伝播の数値実験を行った結果、以下の研究成果を得た。・予想通りTeV領域の銀河宇宙線電子は太陽系近傍の若い超新星残骸に起源を持つ。・銀河宇宙線の源の候補としてあげられる超新星残骸のエネルギースペクトル形状への寄与の程度は、上述した超新星残骸の大きさや宇宙線の逃げ出しのエネルギー依存性をどう考慮するかに依存する。・銀河宇宙線陽子と同様、電子の場合にも拡散係数の銀河磁場に対する異方性や運動量依存性をどう導入するかで源となる超新星残骸の空間分布が大きく変化し、結果として得られるTeV領域のエネルギースペクトル形状も大きく変化する。複数の銀河宇宙線二次成分・一次成分比や放射性核種の同位体比を再現することで拡散係数のモデルに制限が付き、さらにそれと同様の拡散係数を想定して電子の伝播計算を行うことで、電子のTeV領域のエネルギースペクトルにも制限がつくはずである。これを実現するために、銀河宇宙線と星間空間物質との核破砕反応の衝突断面積のエネルギー依存性を数値的に導出することを検討しており、その準備も開始した。研究計画の通り、銀河宇宙線電子・陽電子にも適応可能な銀河宇宙線伝播モデルを構築した。銀河宇宙線と星間空間物質との核破砕反応の衝突断面積に関する実験的・経験的な情報が不足している点は本研究課題の計画当初は予期していなかった点であったが、PHITSコードを用いてそれを比較的容易に導出することを検討しており、その準備も開始した。この他、平成26年度から補足的に開始していた太陽変調効果の数値実験モデルの改良は、過去の22年周期変動(荷電依存性)も再現可能なレベルにまで到達した。数GeV/n以下の銀河宇宙線を取り扱う際に不可欠な要素であるので、今後のより精密なモデル構築への寄与が期待される。また平成28年度に計画している核破砕反応を考慮した数値計算の準備のために、平成28年度の予算を前倒し請求して計算機環境を整えた。PAMELAの観測した数十数百GeVのエネルギー領域における銀河宇宙線陽電子成分の異常増加の起源として、ダークマターを起源とする一次起源陽電子成分や太陽系近傍のパルサーにおける電子・陽電子ペアの生成との関連が議論されている。これらを議論するためには銀河系内における銀河宇宙線伝播計算が不可欠であり、本研究では、観測により推定された銀河磁場モデルや超新星残骸の時間的・空間的な離散分布を考慮した精密な銀河宇宙線伝播モデルの構築を進めている。

平成28年度は、平成26年度の研究で得られた銀河宇宙線のPLDをもとに、銀河宇宙線と星間空間物質との核破砕反応による核種の変化およびエネルギー変化を数値計算する予定であったが、これに加えて銀河系からの漏れだしの効果も詳細に議論する必要がある事が分かってきた。そこで本年は、SDEを前向きに解いて銀河系内の各所に存在する超新星残骸で誕生した宇宙線が銀河系から漏れだす割合(そのエネルギー依存性や銀河風の寄与など)を調査した。この他、エネルギー数十GeV以下の銀河宇宙線のエネルギースペクトルを議論するために開発した太陽圏内での宇宙線伝播モデルの改良も進め、BESSやPAMELAにより観測されたエネルギースペクトルや地上の中性子モニターによる中性子係数率の22年周期変動を再現可能な銀河宇宙線太陽変調モデルを構築した。このモデルの応用として航空機高度における宇宙線被ばくの22年周期変動も計算し、次期太陽活動極少期周辺5年間における年間被ばく線量の平均値が前回の太陽活動極少期周辺5年間に比べて約19%増加することが分かった。シンクロトロン放射や逆コンプトン散乱によるエネルギー損失がある銀河宇宙線電子・陽電子のエネルギースペクトルを議論する場合にも、銀河系からの漏れだしの効果を詳細に議論しなければ、エネルギースペクトルのべき指数を再現できないことが分かった。予定を変更し、SDEを前向きに解くことで銀河系内の各所に存在する超新星残骸で誕生した宇宙線が銀河系から漏れだす割合を丁寧に調査したため、銀河宇宙線と星間空間物質との核破砕反応による核種の変化およびエネルギー変化の数値計算が予定より遅れてしまった。他方、エネルギー数十GeV以下の銀河宇宙線のエネルギースペクトルを議論するために改良を進めていた太陽圏内での宇宙線伝播モデルは、BESSやPAMELAにより観測されたエネルギースペクトルや地上の中性子モニターによる中性子係数率の22年周期変動を再現可能なレベルに到達した。平成29年度は平成26年度の研究で得られた銀河宇宙線のPLDをもとに、銀河宇宙線と星間空間物質との核破砕反応による核種の変化およびエネルギー変化を数値計算した。また平成28年度に調査した宇宙線が銀河系から漏れだす割合(そのエネルギー依存性や銀河風の寄与など)を考慮した上でエネルギースペクトルも計算し、本研究の目的であった銀河宇宙線源の時間的・空間的分布の離散性と銀河宇宙線2次成分・1次成分比のエネルギー依存性、およびPAMELAの観測した数十GeVから数百GeVのエネルギー領域における銀河宇宙線陽電子成分の異常増加の起源を定量的に議論するための数値計算モデルが構築された。しかし、当初課題にあげていなかった宇宙線の銀河系からの漏れだしに関する議論を平成28年度に追加したのもあり、PAMELAなどによる電子・陽電子観測結果との比較による陽電子成分の異常増加に関する定量的議論は現在も進行中の状況にある。とはいえ、当初の計画内容は概ね達成されている。さらに本研究結果を応用・発展させることで、宇宙線被ばくの予測など付加的な研究成果も複数得られた。今年度に実施した銀河宇宙線エネルギー
光学活性オキサゾリンを不斉素子として利用する生物活性アルカロイド類の合成研究

本研究は窒素原子を含む生物活性化合物,特に各種アルカロイドの合成に一般的に活用される有用なキラル合成単位(アミノキラルシントン)の開発を目的とする。このアミノキラルシントンに要求される構造的な特徴は窒素原子に隣接する不斉炭素原子が存在することである。そこでこの条件に最も適合する原料資源として光学活性アミノ酸を設定し、その新しい官能基変換法を開発することにより従来入手困難とされていたアミノキラルシントンの創製を実現しようとした。光学活性アミノ酸に有機合成的な加工をする際その光学中心とアミノ基を保存することを前提とするならば,その手法は基本的にはカルボキシル基の官能基変換を手掛かりとすることに限定される。即ちアミノ酸を還元反応によってアミノアルコールあるいはアミノアルデヒドに変換し,それらを更にどのような合成中間体に導くかが重要なポイントとなる。筆者らは(1)アミノアルコールから環状イミダ-トへの変換とイミダトニウムイオンの新規な求核的開環反応、および(2)アミノアルデヒドからアリルアミンあるいは4-アミノアリルアルコールへのラセミ化を回避出来る合成変換法の開発に着目した。鋭意検討の結果(1)についてはイミダトニウムイオンと有効にかつ選択的に反応する種々の求核反応剤を見い出し,非縮合的なアミド合成法を確立することに成功した。(2)については塩基性の弱い有機金属化合物を用いるアミノアルデヒドのラセミ化を伴わないオレフィン化の条件を見い出すと共に,アミノアルデヒドから誘導される不飽和エステルの1,2-還元法を開発し4-アミノアリルアルコールの合成法を確立した。これらのアミノキラルシントンは数種の天然アルカロイドを含む含窒素化合物の合成によってその有用性を検証し,併せて本課題に関する今後の研究の継続が意義深いことを確認した。
人の体験内省機能の支援システム構築による解明

以下の要素からなる「体験蓄積・内省支援システム」を構築し、それを用いた評価実験を通じて、人の体験内省機能について考察を深めた。a)体験情報収集部では、人の日常活動における人間のa-1)生理惰報(呼吸、脈拍)、a-2)動作情報(腰と大腿部の2軸加速度情報)、およびa-3)環境惰報(どの部屋に滞在しているのか)を計測し、時刻とともに長時間記録し続けられるようにした。b)日記記録支援情報提示部では、人とシステムとの対話的な編集作業によって、a)で計測・記録したデータを、時系列な、居場所情報、立ち居振舞い情報、整理変化情報として被検者に提示するソフトウエアを構築した。c)体験内省支援部では、このように日記記録支援情報提示部から提示された惰報を被検者に提示することで、内省するのに役立つ情報を得、情報をシステムに追加記録させられる機能を実現した。つまり、生活中にいた部屋の居場所、被検者の立ち居、その時の生理量を提示することによって、被検者が「何をしたのか」や、「その時に感じたことなどを」容易に思い出しキーボードから入力できるようにするソフトウエアを実現した。構築された「体験蓄積・内省支援システム」を用いて評価実験を実施した。基礎実験としては、被検者の生理惰報(呼吸、脈拍)、動作情報(2軸加速度情報)、および環境惰報(どの部屋に滞在しているのか)が、別の参照センサによる比較、また被検者を観察している人からのデータとの比較により、計測可能になっていることを確認した。また、体験内省支援部の評価実験として、被検者に一日中a)の体験情報収集部を体につけてもらい、それによって収集したデータをもとに、被検者に日にあったことを思い出し、感想の付記に役立ててもらう評価実験を実施した。実験数は多数にはできなかったが、場所惰報はその人が何を行ったのかを思い出す手がかりとして、物理惰報は、その行動の詳細情報を思い出す手がかりとして有用であり、生理量は、その時の心理状態を思い出すてがかりになりうるというアンケート回答を得た。これらの思い出し牟容易になる事実の指摘は、このシステムの考え方が、体験内省支援としての展開の可能性を有するものであることを示唆している。定量的な議論や、実応用への展開は、今後の課題である。
手術を受けるてんかん患児に対する個別アレンジ可能なプレパレーション用教材の開発

てんかん児への術前説明(プレパレーション)の実現に向けて、患児の個別性を踏まえ、アレンジ可能な汎用性の高いプレパレーション用教材の開発が必要であると考えた。説明をする看護師の意識下・無意識下での説明内容の情報を可視化し、教材作成につなげた。看護師のプレパレーションで伝えたい内容は6カテゴリーあった。児の不安を増強させないように看護師は内容を検討していたことが明らかとなった。この結果から、児が分かりやすく、不安を増強させないような仕掛け絵本教材を作成した。また、母親も看護師と同様に児の不安を増強させたくない思いがあることも明らかとなった。今後も引き続きプレパレーションツールの検討が必要である。平成26年度はてんかん患児に対するプレパレーションにおいて,看護師が考える術前説明の項目に関し重みづけを行ってもらうことを目的とし,以下のような結果が得られた。看護師10名に面接を行い,概念モデル可視化ツール「rami」にてプレパレーションの内容の重要さ,困難さに関し重みづけを行ってもらった。インタビューデータを定性データ,ramiで得られたデータは定量データとした。定性データは意味内容ごとにコード化し,同意性,相違性に注目して質的に分析した。このカテゴリーを分類し,重要さの重みづけである面積は大きい順に《手術の目的》《疼痛》《手術への励まし》《術後の制約》《術後のボディイメージの変化》《術後の身体不調》であった。また,困難さの重みづけである高さは,高い順に《手術の目的》《ボディイメージの変化》《手術への励まし》《疼痛》《術後の身体不調》《術後の制約》となった。重要さの項目間の相関では,《術後の身体不調》と《術後の制約》に負の相関がみられた。困難さの項目間では,《手術の目的》と《術後の制約》,《疼痛》にそれぞれ負の相関が,《術後のボディイメージの変化》では正の相関がみられた。また,《疼痛》と《術後のボディイメージの変化》は正の相関がみられた。看護師らは,患児が術後に驚かないよう,多くの項目が挙げられており,家族や病棟保育士との連携の必要性も示唆された。今後,概念モデルを形成し,それを搭載した教材のプロトタイプを作成し,個別アレンジが可能なプレパレーションの開発を行っていく。26年度の調査結果を27年度は「てんかんの手術を受ける患児に対するプレパレーション内容の検討-看護師が無意識下で行う説明の重みづけと定量化-」として第62回日本小児保健協会学術集会にて口演発表をした。また、「てんかんの手術を受ける患児に対するプレパレーション内容の検討-看護師が無意識下で行う説明の重みづけと定量化-」として論文執筆し、新潟医療福祉学会誌へ投稿した。査読の結果掲載予定となった。現在、調査結果をもとにプレパレーションツール作成を依頼中である。また、またプレパレーションを受けている児の親にも調査をし、より精度を上げていく必要があることが本研究での課題として挙がった。プレパレーションを受ける立場にある児の反応、児への手術に対する説明に関する思いを明らかにする必要がある。「医療現場における幼児後期の子供の『頑張る力』を支える母親の役割に関する文献検討」として第15回新潟医療福祉学会学術集会で発表した。この発表では、児が母親に依存することや、不安・恐怖・拒否などを表出し、それを受け入れてくれる母親の存在が大きいことが明らかとなった。看護師は、母親の存在意義について認識し、母親が付き添いへの保障が得られるようにしていくことが必要であると考える。これはてんかん児にも言えることであり、特に手術という大きな不安や恐怖が考えられる場合、母親の存在が大きく関わってくる。そのため、母親への調査を実施し、今後本研究の精度を上げていくこととする。現在結果をもとにプレパレーションツールのプロトタイプ作成を依頼中である。多少の遅れはあるものの、おおむね順調に進展している。てんかん児の個別性のアレンジが可能なプレパレーション用教材の開発に向けて、看護師の意識下・無意識下にある内容の重みづけを明らかにした。その結果から、看護師が児に対して説明をするために重要であると思う項目、重要であるが難しいと思う項目について明らかにし、それをもとに異分野共同でプレパレーションツールのプロトタイプを作成した。また、看護師への調査から、現象をより客観的に捉えていくための方略として、てんかん児の親の視点を通じて術前プレパレーションを捉えることが必要であると考え、母親への面接調査を実施した。M-GTAを用い、分析対象者を「子どもがてんかんの手術を受けたことのある母親」、分析テーマを「わが子がてんかんの手術に向かう母親の思い・葛藤のプロセス」とした。概念とカテゴリーを生成し、その後ストーリーラインを作成した。対象者は4050歳代の母親8名で、患児は415歳であった。手術経験回数は14回であった。概念が17生成され、7つのカテゴリー、が抽出された。本研究の結果から、母親は発作がなくなることを望みながらも、後遺症の懸念があることで、手術代諾という重い意思決定を背負っていた。我々は、看護師は術前プレパレーションを、子どもの不安や恐怖を回避したいという思いで実施することをすでに報告している。今回、母親も同様に、子どもの不安や恐怖を親子間で心を響かせあいながら、回避したい気持ちでいることが明らかとなった。

有効な術前のプレパレーションは、子どもの特性を捉え、母親の思いを汲み取り、実施することである。この研究結果を8月に学会発表する。今後は、子ども・親どちらの不安も軽減できるプレパレーションツールを検討していく。てんかん児への術前説明(プレパレーション)の実現に向けて、患児の個別性を踏まえ、アレンジ可能な汎用性の高いプレパレーション用教材の開発が必要であると考えた。説明をする看護師の意識下・無意識下での説明内容の情報を可視化し、教材作成につなげた。看護師のプレパレーションで伝えたい内容は6カテゴリーあった。児の不安を増強させないように看護師は内容を検討していたことが明らかとなった。この結果から、児が分かりやすく、不安を増強させないような仕掛け絵本教材を作成した。また、母親も看護師と同様に児の不安を増強させたくない思いがあることも明らかとなった。今後も引き続きプレパレーションツールの検討が必要である。国内外の文献検討と情報収集と研究計画の決定と倫理委員会の承認は順調に行えた。看護師の術前説明の重みづけとセルフモニタリングは,看護師10名を対象に半構造面接を行い,面接結果の分析,ramiで得られた定量データの分析まで行えているため,おおむね順調に進展していると考える。今後プレパレーションツールのプロトタイプを作成、使用し、フィードバックを繰り返し、完成させていく。また、またプレパレーションを受けている児の親にも調査をし、より精度を上げていく必要があることが本研究での課題として挙がったため、親への調査を進めていく。小児看護学平成27年度は概念モデルと,教材として適したアレンジ可能な要素を取り入れた教材のプロトタイプの作成を行い,実際に現場で使用してもらう。平成28年度は使用結果から,てんかんの患児の手術に対するプレパレーションに効果的な教材開発の検討を行っていく。プレパレーションを受けている児の親にも調査をし、より精度を上げていく必要があることが本研究での課題として挙がり、研究計画に若干の変更が生じたため。研究参加の謝金として使用する。
RNA-蛋白質複合体ナノチューブの創製とそのRNA干渉法及びバイオ検出法への応用

新しいナノ構造物を創成し、薬剤を効率的に細胞内に送達する独自の手法開発を展開することを目指して研究を行った。ナノチューブのような高いアスペクト比をもつナノ構造物はナノテクノロジーを用いる医療の分野で重要な材料となっている。カーボンナノチューブはその一つの例であるが、毒性の面で問題があった。そこで、本研究では、自己集合体形成と生物模倣技術を用いて有機高分子を素材とするナノチューブの創成を検討した。ここでは鋳型として直孔性膜を選んだ。この膜表面上にポリL-アルギニンとポリL-グルタミン酸をレイヤーバイレイヤーで積層化した。各々1mg/mLの水溶液を準備し、膜を交互にその水溶液に浸すことで調製した。最後に余分のポリペプチドを洗い落とした後、真空乾燥した。直孔性膜をジメチルホルムアミドに溶解して除去するとカチオン性とアニオン性のポリペプチドが交互に層状にならんだナノチューブができたことを電子顕微鏡で確認した。このように調製したポリペプチド・ナノチューブをヒト細胞に作用させ、ヨウ化プロピジウムのような細胞膜不透過性の薬剤を加えると、薬剤の細胞内導入が促進されることを共焦点レーザー顕微鏡で確認することができた。これは、ナノチューブが細胞膜に突き刺さり、薬剤透過を促進するためではないかと考察した。ポリペプチドの混合比を変えることでナノチューブの電荷を制御できるため、今後は、チューブサイズや電荷を変えて、どのような薬剤(低分子、高分子)が導入可能かを検討する。(抄録なし)本研究では、RNAと蛋白質ナノチューブの複合体を構築し、RNAの生体内デリバリー法を確立し、新規RNA干渉技術として利用することを目指す。本年度はまず蛋白質ナノチューブの構築法を検討した。400nmのボアサイズを有するTrack etchedポリカーボネート膜を鋳型として用いて、蛋白質チューブを作成した。鋳型にポリアルギニン(MW70,000)をコートし、続いてポリグルタミン酸(MW70,000以上)をコートする。これを4回繰り返すことで、蛋白質ナノチューブを成長させることができる。続いて、鋳型をジメチルホルムアミドに溶かすことで、ポリカーボネート膜を除去して、蛋白質ナノチューブを遊離させる。得られたナノチューブを走査型電子顕微鏡で解析した。その結果、その直径は400nmであった。内径は200-250nmぐらいであった。長さは6-7μmであった。続いて、フルオレセインイソシアネートで処理することで、蛋白質ナノチューブを蛍光標識した。この蛍光性ナノチューブを培養細胞上に振りかけ、蛍光顕微鏡で解析した。その結果、蛋白質ナノチューブは、細胞と相互作用していることが示唆された。また、興味深いことに、ナノチューブは細胞膜上に垂直に立っていることが示唆された。さらに、細胞膜非透過性のpropidium iodideを添加したところ、細胞内部に拡散した。このことは、ナノチューブの内部を通過して物質が移動したことを意味する。実験を始めて5か月で新しい現象を発見できたことから、順調に研究が進んでいると評価できる。蛋白質ナノチューブが、低分子を透過させることができるこの現象を、デリバリーに使えるか検討する。(抄録なし)
歯根修復における新しいバイオハイブリッド型材料の開発

ヒト歯根膜あるいはヒト智歯歯胚から、間葉系幹細胞のマーカーの一つであるSTRO-1陽性細胞をMSCGM培地を用いて培養したところ、高い回収率が得られ、骨あるいは軟骨誘導培地にて分化誘導された。さらに、生体材料として、シャーピー線維と同程度の直径20μmの貫通孔を有する試作チタンメッシュを試作し、その上での細胞の付着ならびに分化について検討したところ、貫通孔だけでなく貫通孔のないチタン表面を覆うように多数付着し、細胞接着分子であるフィブロネクチンの分布も広範囲にみられた。免疫組織科学的に調べたところ、オステオポンチンならびにオステオカルシンが孔および孔と孔の間に結晶を形成するようにみられた。高齢者にみられる根面う蝕や歯根破折は天然歯の保存を難しくしている一要因である。現在、これらに対して主として歯冠修復に用いられる接着性レジンによる修復処置がなされているが、この方法だと天然歯根にみられる歯根膜組織の回復までに至っていない。本研究では、新たな歯根修復材料として、ヒト歯根膜由来培養細胞あるいはヒト智歯歯胚から得られた間葉系幹細胞を用いて、バイオマテリアルとハイブリッド化することで、歯根膜組織を有する新たな歯根修復用バイオハイブリッド型材料開発を目的としている。今年度は、ヒト歯根膜あるいはヒト智歯歯胚から、間葉系幹細胞のマーカーの一つであるSTRO-1陽性細胞を効率的に得るために、培地を従来のDMEM培地から幹細胞培養用のMSCGM培地に変えて、immunomagnetic beadsを用いて分離培養した。すると、歯根膜由来細胞においてもコロニー形成がみられ、アクチンフィラメントに特異的に結合するファロイジン染色で形態変化が観察され、STRO-1陽性細胞の高い回収率が得られた(Endo,Iwamatsu-Kobayashi et al.(2011))。また、得られたSTRO-1陽性細胞を骨あるいは軟骨誘導培地にて誘導し、組織学的に観察したところ、それぞれアリザリン赤陽性骨様基質あるいはアルシアン青陽性軟骨様基質の分泌が観察され、多分化能が示唆された(Iwamatsu-Kobayashi,Nishiharaet al.(2011))。さらに、歯科臨床において現在ひろく用いられているコンポジットレジン上にて間葉系幹細胞を培養したところ、SEM観察において細胞の付着がみられ、付着数はレジンの表面性状によって変化することが確認された。今年度は、前年度までに確立された、培地を従来のDMEM培地から幹細胞培養用のMSCGM培地に変えることで、ヒト歯根膜あるいはヒト智歯歯胚から、間葉系幹細胞のマーカーの一つであるSTRO-1陽性細胞を効率的に得る方法を用いて、その分化ならびに生体材料への付着細胞の動態について検討した。ヒト歯根膜由来STRO-1陽性細胞はコロニー形成がみられ、アクチンフィラメントに特異的に結合するファロイジン染色で紡錘形から球形への形態変化が観察された(Endo, Iwamatsu-Kobayashi et al.(2011))。また、ヒト歯胚由来STRO-1陽性細胞を骨あるいは軟骨誘導培地にて誘導し、組織学的に観察したところ、それぞれアリザリン赤陽性骨様基質あるいはアルシアン青陽性軟骨様基質の分泌が観察され、多分化能が示唆された(Iwamatsu-Kobayashi, Nishiharaet al.(2011))。4-META/MMAレジン上で培養した細胞についても、同様の分泌が観察された。さらに、多孔質チタン膜上における細胞付着についても観察を行い、多孔性の違いによって細胞接着因子の一つであるフィプロネクチンの分泌パターンが異なることが確認された。

今年度は、前年度までに検討してきた試作チタンメッシュについてさらに研究を進めた。試作チタンメッシュは、シャーピー線維とほぼ同径の直径20μmの貫通孔を50μmピッチにて有し、その表面がblast処理されている。対照群として、市販のチタンメッシュであるFrios Bone Shield(厚さ100μm,孔径100μm×ピッチ500μm、デンツプライ三金)を用いた。ヒト歯根膜由来細胞あるいは骨芽細胞を実験に供した。超低接着表面プレート(コーニング)中にチタン試験片を静置し、1x10^6/well, 2x10^6/wellあるいは4x10^6/wellの密度で細胞を播種して14日間培養した。その結果、1x10^6/wellで細胞を播種した実験群でオステオポンチンの発現が試作チタンメッシュの貫通孔ならびにその近傍に高く発現し、材料の配向性がみられたが、Friosにはみられなかった。オステオカルシンの発現は、Friosの場合は穴の周囲に限局してみられたが、試作チタンメッシュにおいてはいずれの実験群でも穴および穴と穴の間に結晶を形成するように見られ、播種密度が高くなるにつれてその結晶が大きくなっていた。今回の結果から、試作チタンメッシュは細胞の分化を妨げないことがわかり、新たな歯根修復材料となる可能性が示唆された。高齢者にみられる根面う蝕や歯根破折は天然歯の保存を難しくしている一要因である。現在、これらに対して主として歯冠修復に用いられる接着性レジンによる修復処置がなされているが、この方法だと天然歯根にみられる歯根膜組織の回復までに至っていない。本研究では、新たな歯根修復材料として、ヒト歯根膜由来培養細胞あるいはヒト智歯歯胚から得られた間葉系幹細胞を用いて、バイオマテリアルとハイブリッド化することで、歯根膜組織を有する新たな歯根修復用バイオハイブリッド型材料開発を目的としている。今年度は、前年度までに確立された間葉系幹細胞のマーカーの一つであるSTRO-1陽性細胞を効率的に得る方法を用いた。生体材料として、前年度からシャーピー線維と同程度の直径20μmの貫通孔を有する試作チタンメッシュに着目し、その上での細胞の付着ならびに分化について検討した。さらに、そのチタンの表面処理としてblast処理について検討した。コントロールとして、市販の直径100μmのチタンメッシュ(Frios Bone Shield)を用いて比較検討した。Friosでは、細胞は貫通孔に落ち込むようにわずかに付着していたのみであったが、試作チタンメッシュでは貫通孔に付着するだけでなく、貫通孔のないチタン表面を覆うように多数付着しているのが観察された。さらに、チタン表面にblast処理を施すことによって、細胞の付着が促進されることがわかった。細胞接着分子であるフィブロネクチンの分布も、細胞の付着部位に応じて広範囲にみられた。さらに、細胞の分化度について免疫組織化学的に調べたところ、チタンメッシュ上でオステオポンチンが培養2週間後からすでに発現していることが確認された。平成23年3月11目に発生した東日本大震災の被害を受け、実験実施場所である東北大学内の実験室のある建物が6日間立ち入り禁止となった上、約2週間停電となった。
温度応答性培養皿への遺伝子固定化と熱刺激による界面からのデリバリー制御

温度に応答して相転移を起こすN-isopropylacrylamide(IPAAm)を主として、カチオン性と疎水性の3つのユニットからなる直鎖状のランダム共重合体(IP-20D-10B)について、293細胞に対する遺伝子導入効率を評価した。導入する遺伝子には、GFPをコードしたプラスミドDNAを用いた。まず定法の培地に添加する方法でIP-20D-10B/DNA複合体を293細胞に加えた所、confluentで細胞分裂が抑制された状態であっても40%程度(t=4d)の高い遺伝子導入効率が得られた。続いて、IPAAmにカルボキシル基を導入した誘導体(CIPAAm)を合成し、IPAAmとCIPAAmを培養基材表面に電子線でグラフトして、温度応答性培養皿を作製した(CIPAAmのモル分率は1,3,5%)。ここに、正電荷過剰のIP-20D-10B/DNA複合体を静電的に固定し、さらに293細胞を播種して細胞の基底面からの遺伝子導入を試みた。CIPAAmのモル比の増大に伴って細胞接着性が低下し、5%CIPAAm培養皿では培養1日目で細胞の凝集が観測された。遺伝子の導入効率は、0、01%以下ときわめて低かった。そこで、接着性の強いretinal pigment epithelialcellに細胞種を変えて同様に検討を行なったが、遺伝子導入はほとんど観察されなかった。しかしながら、IPAAm/CIPAAm温度応答性培養皿では、IPAAm単独の培養皿と比較して温度変化による細胞の回収が容易となることが見出された。本研究における細胞培養表面へのDNAの固定化量は、産総研の遺伝子導入アレイやNorthwestern Univ.のSheaらと比較して、1/101/100であった。よって、遣伝子導入効率の改善にはDNA固定:量の増大が必要と考えられる。N-isopropylacrylamide(IPAAm)と独自に合成したIPAAmにカルボキシル基を導入した誘導体(CIPAAm)を用いて、温度応答性培養皿を作製した。これら温度応答性培養皿は、全モノマー量に対するCIPAAmのモル分率を1,3,5%と変化させ、反応溶液のモノマー濃度を50wt%に固定して5μL/cm^2を細胞培養皿へキャストし、電子線照射により重合反応と培養器材表面へのグラフトを同時に行ったものである。続いて、GFP遺伝子をコードしたプラスミドDNAとカチオン性キャリアー(高分子であるpoly[(dimethylamino)ethylmethacrylate](PDMAEMA)または市販の脂質キャリアーであるlipofectamine plus)とを正電荷過剰の条件で複合体化し、これらをpoly(IPAAm-co-CIPAAm)の温度応答性培養皿底面へ静電的に固定することを試みた。蛍光分子でラベルしたプラスミドDNAを用いて蛍光顕微鏡ならびに蛍光イメージングアナライザーで解析したところ、CIPAAm 5mol%で作製した培養皿を用いた場合では底面から蛍光のシグナルが検出され、カチオン性キャリアー/DNA複合体が固定されていることが示された。DNAを2μg/cm^2でキャストした場合、培養皿への固定化率はキャリアーがPDMAEMAの場合で14%(N/P=10)、lipofectamine plusで3.8%であった。また、PDMAEMA/DNA複合体では、培養皿底面に固定されたこれら複合体の凝集が観測されたのに対して、lipofectamine plus/DNA複合体は独立したパーティクルとして存在し、AFMを用いた解析では粒径が約300-400nmと測定された。これらカチオン性キャリアー/DNA複合体を固定した温度応答性培養皿へCOS-1細胞を播種し、細胞のbasal面からの遺伝子導入を試みた。温度37°Cの通常の培養条件では、細胞は遺伝子固定化温度応答性培養皿底面へ接着し、伸展・増殖した。続いて温度20°Cに下げると、細胞は温度応答性表面から剥離し始めた。この際同時に、底面に固定されたキャリアー/DNA複合体が細胞側へと引き剥がされることが、蛍光顕微鏡を用いた解析より明らかになった。しかしながら、DNAは効率的に発現せず、培養皿中の全細胞数に対してGFPを発現した細胞の割合は0.05%前後にとどまった。共焦点レーザー顕微鏡を用いて遺伝子の細胞内動態を解析したところ、DNAは細胞膜表面ならびに細胞質に局在していることが示唆された。効率的なDNAの発現には核への移行が必要であり、これらの結果を踏まえて効率よい遺伝子発現を目指し、今後システムの改善に取り組む。

ここに、正電荷過剰のIP-20D-10B/DNA複合体を静電的に固定し、さらに293細胞を播種して細胞の基底面からの遺伝子導入を試みた。CIPAAmのモル比の増大に伴って細胞接着性が低下し、5%CIPAAm培養皿では培養1日目で細胞の凝集が観測された。遺伝子の導入効率は、0、01%以下ときわめて低かった。そこで、接着性の強いretinal pigment epithelialcellに細胞種を変えて同様に検討を行なったが、遺伝子導入はほとんど観察されなかった。しかしながら、IPAAm/CIPAAm温度応答性培養皿では、IPAAm単独の培養皿と比較して温度変化による細胞の回収が容易となることが見出された。本研究における細胞培養表面へのDNAの固定化量は、産総研の遺伝子導入アレイやNorthwestern Univ.のSheaらと比較して、1/101/100であった。よって、遣伝子導入効率の改善にはDNA固定:量の増大が必要と考えられる。
非イオン性二分子膜の光磁気機能材料化へ向けた界面電子移動の研究

光磁気応答型ドラッグデリバリーや磁気制御人工光合成といった高機能性有機材料への展開にむけて、非イオン性界面活性剤によって構成される二分子膜カプセル(ニオソーム)界面における光誘起電子移動反応の機構解明を行った。非水溶性の亜鉛ポルフィリン(ZnTPP)とビタミンk1(VK1)をニオソーム界面に吸着させた系において、光照射に伴う長寿命電荷分離状態の生成、および顕著な磁場効果が観測された。この系では光照射をし続けると徐々に寿命や磁場効果が減少する興味深い現象が観測されたが、最終年度はまずこの機構解明を試みた。電荷分離状態の高磁場中における寿命は定常光照射によって短寿命化したが、0磁場中の寿命はさほど大きな変化を示さなかった。高磁場における寿命はニオソームカプセル自体の濃度や添加物質であるコレステロールの濃度によって変化することが明らかとなった。これは、生成したラジカル種が置かれている環境の変化により高磁場中におけるスピン緩和時間が変化したことを示しており、これを定常光照射により誘起できることを示している。しかし、どのような変化が誘起されたかを特定するには至らなかった。今後、動的光散乱やTEMなどの膜形態観察と光照射および分光測定とを組み合わせた測定が必要である。本結果は二分子膜カプセルの形態および磁気特性を光照射によって制御できたことを示唆しており、光磁気応答型ドラッグデリバリーへの応用の可能性を示している。医療応用を視野に入れた色素の研究も行った。共同研究者から提供されたジアザポルフィリン誘導体の励起三重項寿命を測定したが、有機溶媒中で酸素と顕著に反応する色素でも、イオン性ミセル中では酸素との反応効率が劇的に低下することが明らかとなった。つまり、イオン性ミセルは光線力学療法へのアプローチとしては不向きであることが示唆され、非イオン性カプセルとの比較に興味が持たれる。非イオン性二分子膜界面における光誘起電子移動反応によって生じるラジカル対に対する巨大磁場効果機構について詳細な検討を行うため、磁場効果の精密測定、過渡吸収の高波長分解測定、および偏光解消実験を行う。そこで本年度は、過渡吸収測定装置の高感度化を行った。プローブ光源として、楕円ミラー集光型の75W高輝度キセノンランプを導入し、従来の150Wキセノンランプと比較して数倍の光量を得ることができた。さらに、フラーレン等を含めた幅広いドナー-アクセプター系に対応すべく、InGaAsフォトダイオードを用いた近赤外領域の高感度化も行った。適切な低雑音増幅器を組み合わせることにより、9001200 nmで1 mOD程度、Xeランプの輝線波長では0.1 mOD程度の高感度を得ることができた。一方、可視領域では光電子増倍管の飽和のため、プローブ光源の高輝度化の恩恵を受けることができなかった。今後はより大光量に対応できるシリコンフォトダイオードを用いて可視光領域の高感度化を行うとともに、偏光解消実験に向けた光学系導入を行う。10月からの研究開始となり、急きょ光源装置の導入を行った。納品が3月にずれ込んだことから、当初予定していた可視光領域の高感度化および偏光解消システム導入までは間に合わなかったが、近赤外領域での高感度化に成功した。ここからシリコンフォトダイオードを用いた高感度化は成功が見込まれ、偏光解消等の測定に移行することが可能となると考えられる。過渡吸収異方性測定や幅広い電子移動系への展開へ向けて、ナノ秒過渡吸収装置の高感度化を前年度に引き続き行った。高輝度キセノンランプをプローブ光源に用い、シリコンPINフォトダイオードを検出器とすることにより、従来の光電子増倍管と比べて格段に大きな光量が扱えるようになり、最大感度は数マイクロOD(時間分解能15 ns, 128回積算)に達した。これに偏光素子を組み合わせ、ポリマーマトリクス中におけるZnTPP色素の励起三重項状態における異方性信号を観測することに成功した。今後は二分子膜サンプルに適用し、膜内回転拡散に関する検討を行う。これまで検討してきた巨大磁場効果発現系である、Niosome膜中におけるZnTPP-ジオクチルビオロゲン系において、近接ラジカル対と解離ラジカル対の2つのサイト間の遅い行き来と、近接対における高速再結合が重要であることを定常磁場効果とその理論シミュレーションから示してきた。今回、ナノ秒パルス磁場効果および時間分解EPRを用いた共同研究から、それぞれ近接ラジカル対および解離ラジカル対に対応する信号を観測することに成功し、このモデルの妥当性を示すことができた。ジオクチルビオロゲンは水溶性を示すため、ドラッグデリバリー応用を考えた場合、投与後に濃度が減少してしまい都合が悪い。また、ビオロゲンは高毒性である。そこで、高疎水性かつ無毒性なアクセプターであるコエンザイムQ10(CoQ10)をアクセプターとした電子移動系を構築した。ZnTPPの光励起により、CoQ10との間で高速な膜内電子移動が起こり、長寿命(6 us)ラジカル対が生成した。ラジカル対は磁場(0.2 T)中で9 usまで長寿命化したが、ジオクチルビオロゲン系のような早い時刻における巨大磁場効果は観測されなかった。理論計算から、近接対における高速(10 ns)のスピン緩和が示唆された。コエンザイムQ10系においてこれまで観測されなかった高速緩和の存在が示唆された。ここから巨大磁場効果の発現機構に関して新たな展開が期待できる。

また、ドラッグデリバリー等の応用研究へ向けた展開も期待できる。光磁気応答ドラッグデリバリーおよび人工光合成の実現に向けた非イオン性二分子膜(ニオソーム)電子移動系の研究を引き続き行った。前年度は、亜鉛ポルフィリン色素と、無毒かつ膜に強吸着されるコエンザイムQ10を用いた電子移動系において、長寿命電荷分離状態および磁場効果を観測した。これを人工光合成へ向けた多段階電子移動系に発展させるため、コエンザイムQ10を、より還元されづらいビタミンK1に替えた実験を行った。コエンザイムQ10系同様、光照射により膜内における長寿命電荷分離状態(2 us)生成が観測され、顕著な正の磁場効果が観測された。ここに水溶性電子受容体であるジエチルビオロゲン、またはやや親水性の低いジオクチルビオロゲンを添加したところ、光生成電荷分離状態のビタミンK1ラジカルアニオンからビオロゲン誘導体への電子移動が起こり、ビオロゲンフリーラジカルの生成が観測された。また、正の磁場効果もビオロゲンラジカルへ移動した。電子移動効率はジオクチルビオロゲンの方が高く、膜への吸着ダイナミクスの違いによるものと考えられる。ここで得られた知見を応用すれば、膜界面を利用した光水素発生、および磁場による高効率化が可能になると期待される。ドラッグデリバリー応用に向け、水溶性薬剤を多く内包できるよう、コレステロールを多く添加してサイズの大きい膜を調製した。この膜を用いた亜鉛ポルフィリン-ビタミンK1間の光誘起電子移動でも長寿命電荷分離状態、および磁場効果が観測された。この系では、光照射に伴い徐々に寿命や磁場効果が減少する光劣化が観測された。しかし、光劣化後もポリフィリン、キノンともに化学変化は見られないことから、光反応によって膜の物性に変化が生じたものと考えられる。このことは光と磁場による膜形態制御の可能性を示しており、ドラッグデリバリーへの応用が期待できる。非イオン性二分子膜を用いた光磁気応答型ドラッグデリバリー、および人工光合成へとつながる電子移動系開発に成功した。今後の詳細な機構解明研究からこれらの実現に向けた知見が得られるものと期待される。光磁気応答型ドラッグデリバリーや磁気制御人工光合成といった高機能性有機材料への展開にむけて、非イオン性界面活性剤によって構成される二分子膜カプセル(ニオソーム)界面における光誘起電子移動反応の機構解明を行った。非水溶性の亜鉛ポルフィリン(ZnTPP)とビタミンk1(VK1)をニオソーム界面に吸着させた系において、光照射に伴う長寿命電荷分離状態の生成、および顕著な磁場効果が観測された。この系では光照射をし続けると徐々に寿命や磁場効果が減少する興味深い現象が観測されたが、最終年度はまずこの機構解明を試みた。電荷分離状態の高磁場中における寿命は定常光照射によって短寿命化したが、0磁場中の寿命はさほど大きな変化を示さなかった。高磁場における寿命はニオソームカプセル自体の濃度や添加物質であるコレステロールの濃度によって変化することが明らかとなった。これは、生成したラジカル種が置かれている環境の変化により高磁場中におけるスピン緩和時間が変化したことを示しており、これを定常光照射により誘起できることを示している。しかし、どのような変化が誘起されたかを特定するには至らなかった。
HIV感染におけるEBV細胞性免疫能の消長とAIDS発症予測に関する研究

研究目的:後天性免疫不全症候群(AIDS)は,ヒト免疫不全ウイルス(HIV)感染によるT4リンパ球の破壊に主として基づく。T4リンパ球は細胞性免疫と密接に関連しつつ,生体防御機構の中枢に位置することから,その破壊による感染の進行を適確に把握することが極めて重要である。従来HIV感染の進行はT4リンパ球とT8リンパ球の比により主として判断されるが,感染個体の細胞性免疫能をより直接的に測定することが望まれる。本研究はヒトの常在性B細胞不死化因子・EpsteinーBarrウイルス(EBV)に対する特異的キラ-T細胞活性が,個体の細胞性免疫能を直接反映することから,このEBVキラ-T細胞活性の継時的測定を通じて,HIV感染に起因する病態推移の把握と予測に資することを目的とする。成績:無症候からAIDSまでHIV感染の多様な病態について,EBV特異的キラ-T細胞活性を,EBVのヒトBリンパ球不死化に対する防御反応(regression法)とアイソト-プ標識EBV不死化Bリンパ球からの放射活性遊出(クロムrelease法)により,autologousな実験系で行った。その結果,EBVキラ-T細胞活性が臨床症状とよく一致することが明らかとなり,HIV感染に起因する病態の推移と予測に有用であることが示された。
乳児消化管での栄養吸収および腸内細菌定着に対する細胞内消化の重要性の解明

乳児栄養の消化・吸収機構を理解することは、乳児の発育だけでなく、免疫関連疾患や代謝関連疾患などについて一生の疾病リスクを管理する上でも重要である。乳中には抗菌タンパク質や乳オリゴ糖が豊富に含まれており、乳児期の腸内細菌叢形成に大きな影響を与えている。また一部の乳成分が乳児腸管に直接相互作用することにより生理機能を発揮すると考えられている。さらに乳児期の栄養状態はエピゲノミックな制御を介して成人後の代謝系にも影響を与え、糖尿病や心疾患など疾患のリスクに関連することが明らかとなってきているが、なぜ乳児期特異的なのかなどまだ多くのことが未解明のままである。乳中には成長因子やサイトカインなど生理活性を持つタンパク質が含まれているが、これらがどのようにして消化能力の未発達な乳児により吸収され、生理機能を発揮しているかの分子メカニズムは解明が進んでいない。また乳にはマイクロRNAを含む細胞外小胞が多く含まれていることが知られているが、その機能や腸管内の動態は不明である。乳児腸管は大人型腸管とは異なり経細胞輸送により大型分子を直接体内に取り込む性質を持つことが古くから知られており、主に形態学的解析により乳児型腸管は大人型腸管とは異なるエンドサイトーシス機構が存在し、細胞内輸送と細胞内消化が活発であることが示唆されている。本研究では、乳児型腸上皮細胞によるエンドサイトーシスおよび細胞内消化に着目し、乳児特異的吸収消化機構の解析を通して、乳成分および乳児栄養が生理的機能を発揮するメカニズムを解明することを目的とし、乳児腸上皮細胞内消化に関わる酵素の探索、乳児消化管内で産生される乳タンパク質分解産物の同定、乳児消化管内での乳脂肪と細胞外小胞の挙動解析を行なっている。乳児腸上皮細胞内消化に関わる酵素の探索、乳児消化管内で産生される乳タンパク質分解産物の同定、乳児消化管内での乳脂肪と細胞外小胞の挙動解析について、研究計画に従って進捗している。今後も研究計画に則り研究を進行していく予定である。(理由) 2018年度に計上していた抗体作成について、抗原の作成が難航しているため次年度以降に行うこととした。そのため、支出予定額とは異なる支出となった。(使用計画)今年度以降も全体的な研究計画に変更はないため、次年度使用額と翌年度分請求助成金を合わせて執行していく予定である。