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遺伝子検出に応用可能な環境感応型蛍光核酸（研究紹介）
我々の研究室ではこれまでに数十種類にもおよぶ新しい蛍光核酸塩基をデザインし合成してきた。さらに得られた蛍光核酸をオリゴDNA鎖に導入することで、ただ混ぜ合わせて紫外線を当てるだけでDNA配列中の見分けたい一塩基の違い（SNPs）を検出できる手法の開発に成功している。
しかし、従来のコンセプトに基づいた蛍光核酸塩基で作成した蛍光DNAプローブでは、DNAチップなどの固相上でのSNPs検出が難しかった。
そこで全く新しいコンセプトに基づき、周辺の環境変化に伴って多色で発光する蛍光核酸塩基の開発を行い、それらを含む蛍光DNAプローブを用いることで、マッチ−ミスマッチなどの一塩基変異を蛍光色変化によりモニターすることを目指した。また、開発したプローブをDNAチップに搭載することで波長（色）の違いで一塩基の識別を行うような全く新しいSNPs検出用DNAチップの開発も目指して研究を行なっている。
核酸塩基構造を保持しながら周辺のミクロ環境の変化（二重鎖、一本鎖やバルジ、ループ構造などとそれに伴う周辺環境の変化）に鋭敏に応答してその蛍光強度のみならず波長を大きく変化させるソルバトフルオロクロミックな分子を開発すれば、一塩基変異を蛍光色（蛍光波長）の変化として検出することが可能であると考えられる。そこで、環境の変化によりカメレオンのように蛍光色（波長）や強度を変化させる様々な次世代型の環境感応型蛍光核酸の開発を行い、それらを含むより高度な機能を持つ蛍光DNAプローブへの応用について検討を行った。
環境感応型の蛍光核酸を開発するにあたり、最もシンプルな方法として新しいソルバトフルオロクロミックな蛍光分子を開発し、それをリンカーを介して天然の核酸に導入することが考えられる。我々は、新しい蛍光色素をPRODAN をもとにデザインし、これをヌクレオシドに導入することで環境感応型の蛍光核酸を得ることに成功した。PRODANは周辺の極性環境変化に敏感なソルバトフルオロクロミックな蛍光分子であり、古くからレポーター分子としてなど様々な分野の研究に用いられているが、PRODANのナフタレン骨格をピレンで置き換えた誘導体Apaを合成し、それをグアニン塩基に導入した環境感応型の蛍光核酸をデザインした。
また、ソルバトフルオロクロミックな性質を有する蛍光核酸塩基を得るための新たなアプローチとして、分子内ドナー•アクセプター構造を有するPush-Pull型の蛍光核酸誘導体のデザインを行なった 。
さらに、分子のねじれに由来するICT-LE蛍光を利用した環境感応型蛍光核酸塩基の開発にも成功している。
これらの環境感応型蛍光核酸塩基をDNA鎖に導入し、遺伝子検出に応用可能な新しい環境感応型蛍光DNAプローブの開発を行なっている。
検出試薬
自転車用走行ログ記録システム～自転車乗用者の安全・安心を目指して～（12159）
運転者に適切に警報を出すことができる自転車走行状態記録装置、自転車走行状態記録方法およびプログラムを提供する
自動車用ドライブレコーダーは一般にも普及しているが、自転車用のドライブレコーダーや走行ログ記録システムは普及していないのが現状で自転車同士，自転車対歩行者の危険場面は記録が残らない。一方、自転車同士，自転車対歩行者の事故件数は減りが鈍化している。
市販のサイクルレコーダーでは瞬間速度や走行距離や走行時の映像撮影が可能であるが、それらの情報だけでは運転者自身がどのような加速、減速、ブレーキ操作をしていたかなどの確認は困難である。
大量の自転車走行時の運転情報（加速度、ハンドル角、ブレーキの有無、前方映像）データを蓄積し、行動解析のためのデータベースとすることを考えた。
このデータベースを利用することにより現在の運転情報（加速度、ハンドル角、ブレーキの有無、前方映像を解析し、自転車の運転者に対して必要に応じて警報を発するシステムを開発した。
本システムは自転車の走行状態・走行経緯を把握することができ、自転車目線での危険事象分析、乗用者への危険通知、事故発生時の自動通報、自転車の管理（レンタサイクルなど）に活用可能である。
自転車用ドライブレコーダー、危険通報システム
新しい環境感応型蛍光核酸塩基の開発（11902）
周辺の極性環境等の違いによって蛍光発光波長を変化させることができ、ＤＮＡに導入した場合にもＤＮＡの二重らせん構造を不安定化せず、塩基識別能に優れた蛍光ヌクレオシド及びそれを利用したプローブを提供する。
周辺の極性環境の違いによって蛍光発光波長を変化させる化合物については、これまでに多く報告されている。同様のヌクレオシドについてもいくつかの報告例がある。
周辺の極性環境の違いによって蛍光発光波長を変化させる化合物は、対象物質の極性環境の変化を色の違いによって検出できるため、遺伝子検出用のプローブ、タンパク質又は細胞内の局所的な極性環境の調査用プローブなどとしての利用が期待される。例えば、ＤＮＡ中の識別したい塩基の対面に蛍光ヌクレオシドを導入したプローブＤＮＡを作製し、対面塩基とのマッチ－ミスマッチの違いによる周辺極性環境の変化を利用することで、目的とする塩基の種類を色の違いで識別することができるため、このような化合物は遺伝子検出用のプローブとして有用である。
従来の化合物の良い光学特性を維持しつつ、ＤＮＡに導入した場合にもＤＮＡの二重らせん構造を不安定化せず、塩基識別能に優れた新規な蛍光ヌクレオシド及びそれを利用したプローブの開発が求められている。
我々が開発した環境感応型蛍光核酸である8-アザ-3,7-ジデアザアデノシン誘導体および3-デアザアデノシン誘導体に関して、極性環境の異なる溶媒中での発行の様子を比べたところ、環境変化に伴い発光波長（発光色）を大きく変化させる性質を有することがわかった。-デアザアデノシン誘導体に関しては、分子のねじれにより大きな波長変化が見られた。
これらの環境感応型蛍光核酸を含むDNAプローブを用いることで、標的DNA中検出、さらには標的中の一塩基の違いまで、波長の変化として検出することが可能である。
新しいコンセプトに基づいた遺伝子検出試薬や核酸検出チップ（SNPs検出も可能）
磁石を用いた新しい尿道用括約筋代用弁の開発(人工括約筋)（10363＆10718＆10719＆10979＆11205）
磁石の吸引力を用いながら、生体管部の周囲に沿って一様な圧迫力を与えることができる人工括約筋を提供する。
加齢や事故等で尿障害を起こしている患者は我が国で約６００万人と言われている。尿障害によって失禁状態になることを防止するために人工括約筋を埋め込むことが行われる。例えば、小型ポンプとリザーバとカフを埋め込む方式があるが、電池が必要で、また小型ポンプ等の耐久年数が来ると全体をそっくり交換する必要がある等、いくつかの課題がある。
本研究では体内と体外の磁石により尿道の緊張と弛緩をコントロールするための帯を備える機構とした。女性は括約筋の緩みによる尿失禁が多いため、吊り上げ型とし、男性は前立腺摘出による括約筋不全が多いことから圧迫型とした。機構内の部品を最適化することでオーダーメイドも可能。
医療機器 ペット用尿失禁防止 各種機能弁
生体分子シミュレーション-核酸医薬品開発への展開-（研究紹介）
急速に向上しているコンピュータの処理能力と新たな理論やアルゴリズムの開発によって，生体高分子の構造やその機能を高精度にコンピュータ上でシミュレートすることが可能となってきている。
生体分子シミュレーションにより，アプタマーと標的分子との結合の分子メカニズムを明らかにし，アプタマー設計を論理的に設計する基盤を構築する。
量子化学計算と分子動力学計算により，アプタマーと標的分子との結合の分子メカニズムを明らかにする。
・量子化学計算による分子間相互作用の解析技術 ー 分子間相互作用を，量子化学に基づくフラグメント分子軌道計算により詳細に解析する技術を蓄積
・アプタマーをはじめとする様々な核酸医薬品分子の開発に
・分子シミュレーションを用いて，新規分子の設計開発
・生命現象の分子メカニズムの解明
実用性の高い治療用細胞 ―脱分化脂肪細胞(DFAT)― GLP製造を目指したＤFAT製造用培養容器の開発（12180）
成熟脂肪細胞を長期間培養する方法として確立している天井培養法を従来法に比べより少量の培地で簡便に行なえる大容量培養容器を開発した。
臨床使用を想定し，市販の75cm2セルカルチャーフラスコを改造した。フラスコ底部から3.5～5㎜の高さに透明プラスチック板の仕切りを設けた。これにより，フラスコを反転して培養する必要がなくなり，通常の細胞を培養する状態で天井培養が行えるようになった。また，フラスコを培地で満たす必要がなくなったことから，75cm2セルカルチャーフラスコでも約50mlの培地量で天井培養が可能となった。また，フラスコを培地で満たすことによって起こりうる培地が漏れる問題，細菌感染が起こりやすい問題そしてガス交換が不十分になる問題が解決した。
・より簡便，確実，安全に行える脂肪細胞の天井培養
・セルプロセッシング・アイソレータ内での操作
・治療用細胞としてのDFAT調製を目的とした臨床グレードの培養容器の提供
口腔顔面領域に発症する神経障害性疼痛の神経メカニズム（研究紹介）
末梢神経が損傷を受けると、損傷神経の支配部位およびその部位を超えた広い領域に疼痛異常が発症することが知られている。このような、損傷領域を超えた痛覚異常は、異所性の痛覚異常であり、臨床的に誤診や誤った治療の原因となるといわれている。しかし、実際にはその神経機構が不明なために、神経損傷に伴う異所性疼痛に対する適切な治療は行われていない。
そこで、本研究では、口腔顔面領域をターゲットに、三叉神経損傷および口腔顔面領域の炎症によって引き起こされる痛覚異常の神経機構を様々な研究手法を用いて解明することを目的とした。
口腔内痛患者の疼痛評価方法の検討、口腔内痛患者における疼痛強度と心理社会的因子の関係について検討、各種モデルでの疼痛に関連する分子機構解明と適した治療法の提案検討を行った。
メカニズムが十分解明されていないが、患者のQOLを低下させる口腔顔面領域の異常疼痛発症機構についての研究は新たな治療法や新規治療薬の開発に貢献する。
マウス多量体免疫グロブリンレセプターのELISAシステムの開発（11135）
天然型マウス多量体免疫グロブリンレセプター（ｐＩｇＲとする）に反応する高感度のモノクローナル抗体をコンスタントに賛成するハイブリドーマを提供する。
マウス多量体免疫グロブリンレセプター（ｐＩｇＲ）は、粘膜免疫機構において主体的役割を果たす分泌型ＩｇＡ分子の構成成分であり、生体の恒常性維持にとって必要不可欠のものとして知られ、ｐＩｇＲは、レセプター仲介取り込み等の薬物伝達方法に有用と考えられている。これに特異的に結合する抗体として、ウサギｐＩｇＲ由来のペプチドを抗原とする抗体や、ウサギ胆汁、ラット胆汁から精製されるｐＩｇＲのタンパク質分解フラグメントを抗原とする抗体等が作製されている。また、マウスｐＩｇＲに反応する抗体として、免疫したウサギ等の血清から得られるポリクローナル抗体が得られているが、マウスｐＩｇＲに反応するモノクローナル抗体は未だ作製されていない。
ポリクローナル抗体は、その製造には量的な制限があり、同一のロットで永続的に抗体を作製することができないという問題があった。
鋭意研究を行った結果、マウスｐＩｇＲに反応するモノクローナル抗体を産生し得る、複数のハイブリドーマ株を樹立した。本ハイブリドーマ株よって作製されるモノクローナル抗体は、従来のポリクローナル抗体と比較して、マウスｐＩｇＲに反応する感度が高く、また、天然型マウスｐＩｇＲに反応するため有用である。
得られるモノクローナル抗体は、免疫増強シグナルを付与して抗原抗体反応の活性化を行うことで得られたマウス抗体であるため、マウスに投与した場合に異物として認識されず、マウスを用いたｉｎ ｖｉｖｏの実験に使用が可能である。
本発明のマウスｐＩｇＲに反応するモノクローナル抗体は感度が高く、また、天然型マウスｐＩｇＲに反応するため、ウェスタンブロッティングやＥＬＩＳＡ等の実験手法において有用である。
●マウスpIgR研究のすべてに活用可能
●マウス腸上皮細胞における抗体依存性の薬剤の吸収実験
●マウス各種臓器におけるpIgRの濃度測定
