hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
燃料反応論による低温酸化反応制御のための燃料～旋回空気混合技術に関する研究

本研究では,排気ガス再循環(EGR)と低温酸化燃焼技術を有効利用することでディーゼルエンジンの窒素酸化物(NOx)ならびにスモーク等のスス微粒子の同時低減を試みるものである.コモンレールインジェクタを利用し,早期燃料噴射によるPCCI燃焼の実現運転条件を調査した.圧縮比を変化させ,低温酸化反応の発生時期から高温酸化反応へ推移する様子を圧力履歴および熱発生率履歴から調査した.圧縮比13により,PCCI燃焼が実現できることがわかった.ここではシリンダ内を可視化することで,燃料噴霧の様子ならびに着火位置を特定することで,燃焼特性を把握した.EGRを利用することで,低NOxとスス排出抑制が同時に実現できることがわかった.つぎに多段燃焼噴射での燃焼過程を調査するために,ガス燃料を予混合させ,軽油による着火時期制御を行い,排出ガス特性に与える影響を調査した.ここでは,PREMIER(Premixed Mixture Ignition in the End-gas Region)燃焼と呼ぶ火炎伝播による未燃部からの自着火によりHCならびにススの排出が抑制できることがわかった.これにより,燃料の多段噴射により,1段目の燃料噴射による予混合気の形成,2段目の燃料噴射による着火時期制御を検討する.また,Star-CDを用いた数値シミュレーションによりエンジンシリンダ内での噴霧燃焼ならびに燃焼状態を評価する.コモンレールインジェクタが形成する噴霧構造をStar-CDにより調査した.さらに,対象としているディーゼルエンジンを模擬し,デュアル燃料燃焼の様子をモデル化した.この際,予混合ガスの反応過程を詳細に調査することで,新たなモデルを構築することができた.本研究では,多段燃料噴射時の出力特性,運転範囲(燃料空気混合比,EGR率など),排出ガス特性をディーゼルエンジンにおいて評価する.まず,コモンレールインジェクタを利用することで,燃料噴射圧力が排気ガス特性に与える影響を評価した.燃料噴射圧力を40MPaから150MPaに変化させ,デュアルフューエルガスエンジンにおけるマイクロ燃料噴射が燃焼特性,排ガス特性に与える影響を評価した.デュアルフューエルガスエンジンにおいては軽油噴射量が微量であるため,噴射圧を変化させても燃焼・排ガス特性にはほとんど影響がなかった.ただ,軽油噴射のみでPCCI燃焼運転を行った際には,高圧噴射の方がNOx排出量を低減できていることは確認できた.一方,多段噴射による燃焼特性を評価するために,エンジンシリンダ内の可視化を行った.エンジンの可視化を行うことで,燃料噴射特性を評価することが可能である.現時点では,可視化装置の組み込みが完了し,高速度カラーカメラによる可視化実験が可能であることが確認できた.また,Star-CDを用いた数値シミュレーションによりエンジンシリンダ内での燃焼状態を評価する.まずStar-CDを用いて,対象としているディーゼルエンジンを模擬した.その後,軽油のマイクロ噴射をモデル化している.本研究では,排気ガス再循環(EGR)と低温酸化燃焼技術を有効利用することでディーゼルエンジンの窒素酸化物(NOx)ならびにスモーク等のスス微粒子の同時低減を試みるものである.コモンレールインジェクタを利用し,早期燃料噴射によるPCCI燃焼の実現運転条件を調査した.圧縮比を変化させ,低温酸化反応の発生時期から高温酸化反応へ推移する様子を圧力履歴および熱発生率履歴から調査した.圧縮比13により,PCCI燃焼が実現できることがわかった.ここではシリンダ内を可視化することで,燃料噴霧の様子ならびに着火位置を特定することで,燃焼特性を把握した.EGRを利用することで,低NOxとスス排出抑制が同時に実現できることがわかった.つぎに多段燃焼噴射での燃焼過程を調査するために,ガス燃料を予混合させ,軽油による着火時期制御を行い,排出ガス特性に与える影響を調査した.ここでは,PREMIER(Premixed Mixture Ignition in the End-gas Region)燃焼と呼ぶ火炎伝播による未燃部からの自着火によりHCならびにススの排出が抑制できることがわかった.これにより,燃料の多段噴射により,1段目の燃料噴射による予混合気の形成,2段目の燃料噴射による着火時期制御を検討する.また,Star-CDを用いた数値シミュレーションによりエンジンシリンダ内での噴霧燃焼ならびに燃焼状態を評価する.コモンレールインジェクタが形成する噴霧構造をStar-CDにより調査した.さらに,対象としているディーゼルエンジンを模擬し,デュアル燃料燃焼の様子をモデル化した.この際,予混合ガスの反応過程を詳細に調査することで,新たなモデルを構築することができた.
第二言語習得時の内的発話効果の研究 ―脳内画像処理過程による検証―

本研究では、前年度に1)日本人英語学習者の第2言語習得過程で英語母語話者と同様の読解処理速度を保持しているかを調査した。学習の習熟度が進むにつれ日本人英語学習者も読解処理速度が上がることが観察され、母語話者以外の第2言語においても読解処理をする際の特有の速度が存在することが明らかとなった。今年度は2)日本人英語学習者がTOEICリスニングセクションを実施中の状況についてアンケート調査を行ない、聴き取りを行なっている時に内的発話をしているか調査した。被験者約100名のうち70%は内的発話を行なうことがあると回答し、5段階回答で内的発話をしている段階が高いほど、リスニングセクションの成績が良いという相関がみられた。内的発話時の、その音声の介在の有無が第二言語学習者、特に日本人英語学習者の言語習得過程でリスニングとリーディング能力とどのような相関があり、効果があるかを検証することが目的である。分担者は日本人が日本語の内的な発話が行なわれている際に、近赤外スペクロトコピー(NIRS)を用いて計測している。NIRSによる計測はfMRI計測に比べ適用の自由度が大きいことから、特定の結果が得られたが、日本人英語学習者の内的発話について測定するモデルを組み立てることが今回も困難であったため、さらに日本人英語学習者の日本語の母語干渉の点から、音の長さ判断をfMRI計測時に実施した。英語母語話者と日本時英語学習者の異なる点は、日本人英語学習者は冠詞の長さを判断している際に、運動に関連したcaudateや、判断に迷う際に活動するといわれるanterior cingulateに特に血流量の増加が計測された。これらの内的発話について細密な実験デザインを構築し、調査する前段階の聴覚野および英語音声特徴の聴取実験を優先させて行なうことに傾注した。この基礎データを基本としてさらに内的発話時の脳内活動について成果としてまとめていくことにする。英語母語話者はリーディングを行なう際に読解に適した速度"Rauding Rate"を備えていると言われている。第二言語習得者としての日本人英語学習者において、英語母語話者と同様に読解に適した速度を持ちえているのかを検証した。その際に読解速度テストを実施し、リーディング速度測定を行った。実験に参加したのは、大学生74名の男女である。同学部・同学年の被験者ということでレベルの統一性をはかった。読解速度の平均170wpmであった。これは米国人の6年生に相当する速度であると換算される。詳細に観察すると、174189wpmに16名、135151wpmに14名と多く分布していた。しかし80wpm代に2名、また、読解速度の速い者が231247wpm(米国11年生に相当)内に4名おり、同じ学習習熟度集団とみなした中での実験であったが、読解速度の面では個人差も大きいことが検証された。学習習熟度別の違いによる日本人英語学習者の読解速度の相違については、現在さらに実験を実施中である。母国語を処理するときに保持している読解速度という面では、目本人英語学習者が、日本語を読んでいるときの読解速度も検討している。また、リーディング速度が速い英語学習者はほかの言語技能能力とも連動しているかを検証するために、リスニング・リーディング能力の試験(TOEIC)で観察したところ、リスニングとの相関が高いことが示された。しかしこれもさらに習熟度を細分化した被験者において、今後も実施していく予定である。研究題目である、外国語を外言できるようになるには一定の内的発話が行えるようになる必要があるという第二言語習得時の仕組みを検証するために、どのように脳が活動しているか、MRIを用いた非侵襲脳活動計測で測定する準備を進めている。今年度は2)その読解処理速度と関連性のある言語能力の一つである音声理解についてfMRIにより検証を試みた。研究の趣旨は、内的発話時の、その音声の介在の有無が第二言語学習者、特に日本人英語学習者の言語習得過程でリスニングとリーディング能力とどのような相関があり、効果があるかを検証することが目的である。しかし直接内的発話時の脳内活動を計測することは、さまざまな脳内活動の要素が盛り込まれてしまうため、実験デザインをさらに限定させるために、まずは日本人英語学習者が英語聴取時にリズムパターンの違う英語の音声特徴であるストレスタイミングの音を聴取可能か、また可能であれば何を手掛かりにしているかを検討することした。日本人英語学習者は日本語の母語干渉から、英語を聴き取る際に音の強弱ではなく、二次的音響特性である音の長さを手掛かりに聴き取っているといわれている。英語母語話者と日本人英語学習者に音の長さ判断をfMRI計測時に実施し、さらに文章中の長さを伸長した冠詞の聴取実験を行った。日本人英語学習者であっても行動実験中の冠詞聞き取り判断は特定の条件下では可能であった。しかし日本人英語者と英語母語話者における脳内活動位置と血流量にはfMRI計測値に違いが見られた。

これらの内的発話について細密な実験デザインを構築し、調査する前段階の聴覚野および英語音声特徴の聴取実験を優先させて行なうことに傾注した。この基礎データを基本として、さらに内的発話時の脳内活動についてデータ集積し解析を行なう。本研究では、前年度に1)日本人英語学習者の第2言語習得過程で英語母語話者と同様の読解処理速度を保持しているかを調査した。学習の習熟度が進むにつれ日本人英語学習者も読解処理速度が上がることが観察され、母語話者以外の第2言語においても読解処理をする際の特有の速度が存在することが明らかとなった。今年度は2)日本人英語学習者がTOEICリスニングセクションを実施中の状況についてアンケート調査を行ない、聴き取りを行なっている時に内的発話をしているか調査した。被験者約100名のうち70%は内的発話を行なうことがあると回答し、5段階回答で内的発話をしている段階が高いほど、リスニングセクションの成績が良いという相関がみられた。内的発話時の、その音声の介在の有無が第二言語学習者、特に日本人英語学習者の言語習得過程でリスニングとリーディング能力とどのような相関があり、効果があるかを検証することが目的である。分担者は日本人が日本語の内的な発話が行なわれている際に、近赤外スペクロトコピー(NIRS)を用いて計測している。NIRSによる計測はfMRI計測に比べ適用の自由度が大きいことから、特定の結果が得られたが、日本人英語学習者の内的発話について測定するモデルを組み立てることが今回も困難であったため、さらに日本人英語学習者の日本語の母語干渉の点から、音の長さ判断をfMRI計測時に実施した。英語母語話者と日本時英語学習者の異なる点は、日本人英語学習者は冠詞の長さを判断している際に、運動に関連したcaudateや、判断に迷う際に活動するといわれるanterior cingulateに特に血流量の増加が計測された。この基礎データを基本としてさらに内的発話時の脳内活動について成果としてまとめていくことにする。
ビタミンＤ不足症の運動器障害・要介護に及ぼす影響の解明：大規模住民コホートの追跡

一般住民の追跡調査結果から、わが国においてはビタミンD(VD)欠乏症の有病率は1.2%と低かったが、VD不足症の有病率は81.3%と極めて高いことがわかった。また血清25D値は将来の骨粗鬆症の発生を予測しうるが、変形性関節症の発生とは関連を認めないことがわかった。次に3年後の追跡調査で血清25D値の変化率(標準偏差)をみると、7.6 (13.3) %/年となり、全体として増加傾向にあることがわかった。多変量解析の結果、25Dの変化率はベースライン調査時の骨密度やエネルギー摂取量に影響されることがわかった。これにより25Dの低値の頻度とその変化、VD不足の予防に有用なエビデンスを得た。運動器障害予防のために設立された大規模住民コホート研究Research on Osteoarthritis/osteoporosis Against Disability(ROAD)において、本年度は漁村コホートにおいて3回目の調査を実施した。本研究では、調査時に同意の得られた参加者から、25(OH)D測定サンプル採取のための採血を行うとともに、骨粗鬆症、変形性関節症、筋肉減少症、骨折の判定に必要な骨密度検査、X線検査、筋量検査、握力測定を行った。漁村検診が平成25年度末までずれ込んだため、一部サンプルの測定は平成26年度にずれたが、平成26年度は予定通り第3回調査の山村、漁村両地域の参加者の25(OH)D結果をもとに、過去2回の調査における両地域の住民の25(OH)D測定結果とのデータリンケージを行い、一般住民における血清25(OH)D値の7年間の推移、及び運動器障害の有病率、発生率、増悪率や要介護移行率へのビタミンDの影響を明らかにする予定である。現在までの研究では、すでに実施した二度の調査結果を解析し、一般住民の血清25(OH)Dの平均値(標準偏差)は23.3 (6.6)mg/mL (男性25.7 (6.5)ng/mL、女性22.0 (6.2)ng/mL)であること、年代間で明らかな差異が認められないこと、ビタミンD不足症の有病率は81.3% (男性72.1%、女性86.3%)と極めて高いことを明らかにした。さらに、血清ビタミンD低値は骨粗鬆症発生を予測しうるが、変形性関節症とは関連を認めないことを示した。運動器障害予防のために設立された大規模住民コホート研究Research on Osteoarthritis/osteoporosis Against Disability(ROAD)において、本年度は山村コホートにおいて3回目の調査を実施した。サンプルは採取後直ちに血清分離を行い、血清はー80°Cのフリーザーで保管した。来年度は漁村においても同様の採血を行う予定であり、住民の第3回調査における25(OH)D測定は、山村、漁村のサンプルが集まってから一括して行うこととしている。一方、過去2回の調査における両地域の住民の25(OH)D測定結果を解析することによって、ベースライン調査参加者の血清25(OH)Dの平均値(標準偏差)は23.3 (6.6)mg/mL (男性25.7 (6.5)ng/mL、女性22.0 (6.2)ng/mL)であり、女性に有意に低かったが、年代では明らかな差異が認められないことを明らかにした。さらに血清25(OH)D値が10ng/mL未満をビタミンD欠乏症、10 ng/mL以上30 ng/mL未満をビタミンD不足症と定義した場合、ビタミンD欠乏症の有病率は1.2% (男性0.3%、女性1.7%)と低かったが、ビタミンD不足症の有病率は81.3% (男性72.1%、女性86.3%)と高いことを明らかにした。

漁村検診が平成25年度末までずれ込んだため、一部サンプルの測定は平成26年度にずれたが、平成26年度は予定通り第3回調査の山村、漁村両地域の参加者の25(OH)D結果をもとに、過去の調査における両地域の住民の25(OH)D測定結果とのデータリンケージを行い、25(OH)D値の変化についても検討し得た。現在までの研究では、一般住民の血清25(OH)Dの平均値(標準偏差)は23.3 (6.6)mg/mL (男性25.7 (6.5)ng/mL、女性22.0 (6.2)ng/mL)であること、年代間で明らかな差異が認められないこと、ビタミンD不足症の有病率は81.3% (男性72.1%、女性86.3%)と極めて高いことを明らかにした。さらに、血清ビタミンD低値は骨粗鬆症発生を予測しうるが、変形性関節症とは関連を認めないことを示した。また一般住民における血清25(OH)D値は3年間では全体として増加傾向にあり、その割合は7.6%/yrであることがわかった。疫学研究計画にある通り、漁村での検診が年度末までずれ込んだため、一部サンプルの測定は平成26年度にずれこんだが、平成26年度は予定通り第3回調査の山村、漁村両地域の参加者の25(OH)D結果をもとに、過去2回の調査における両地域の住民の25(OH)D測定結果とのデータリンケージを行い、今後一般住民における血清25(OH)D値の推移を明らかにするとともに、7年間の追跡における運動器障害の有病率、発生率、増悪率や要介護移行率へのVDの影響を明らかにする予定である。すでに過去二回の測定結果から、一般住民の血清25(OH)Dの平均値(標準偏差)は23.3 (6.6)mg/mL (男性25.7 (6.5)ng/mL、女性22.0 (6.2)ng/mL)であること、年代間で明らかな差異が認められないこと、ビタミンD不足症の有病率は81.3% (男性72.1%、女性86.3%)と極めて高いことを明らかにした。来年度はROAD漁村コホートにおいても同様の採血を行う予定であり、すでに地域の賛同を得て検診準備中である。住民の第3回調査における25(OH)D測定は、山村、漁村のサンプルが集まってから一括して行うこととしている。運動器障害予防のために設立された大規模住民コホート研究Research on Osteoarthritis/osteoporosis Against Disability(ROAD)において、本年度は漁村コホートにおいて3回目の調査を実施した。本研究では、調査時に同意の得られた参加者から、25(OH)D測定サンプル採取のための採血を行うとともに、骨粗鬆症、変形性関節症、筋肉減少症、骨折の判定に必要な骨密度検査、X線検査、筋量検査、握力測定を行った。検診がずれ込んだため、一部サンプルの測定は平成26年度にずれこんだが、平成26年度は第3回調査の山村、漁村両地域の参加者の25(OH)D結果をもとに、過去2回の調査における両地域の住民の25(OH)D測定結果とのデータリンケージを行い、一般住民における血清25(OH)D値の7年間の推移、及び運動器障害の有病率、発生率、増悪率や要介護移行率へのビタミンDの影響を明らかにする予定である。研究計画書の通り、来年度はROAD漁村コホートにおいて、山村と同様の検査及び、25(OH)D測定用の採血を行う予定であり、すでに地域の賛同を得て検診準備中である。山村、漁村の結果をあわせて、ビタミンD不足症の頻度とその特性(性差、年代差、地域差)を明らかにするとともに、iPTH値をあわせ検討して、ビタミンD不足症における二次性副甲状腺機能亢進
エコマテリアル生産の効率化を可能にする培養制御技術の開発

微生物の細胞内に蓄積するポリヒドロキシアルカノエ-ト(PHA)は優れた熱可塑性を持ち、自然界では微生物によって水や炭酸ガスにまで分解されるので環境を汚染しない生分解性プラスチック素材として期待されている。PHAを農産廃棄物や炭酸ガスから大量に生産できれば、これは資源のリサイクルおよび環境汚染の防止に多いに貢献する。発酵法によるPHA生産を効率化する上で、原料コストの低減化と、PHAの最終濃度および生産速度の向上が最も重要である。我々はこれまでに水素酸化細菌Al caligenes eutr ophusを用いた炭酸ガスからのPHA生産とその工業化に不可欠な防爆型培養システムの開発を行なっており,本研究ではPHA生産の効率化に不可欠な培養制御術および培養方法の開発を行なった。炭酸ガスからのPHA生産では基質として水素と酸素を用いるが、これらの混合ガスは爆発の危険性があり、プロセスの実用化においてはこれを防ぐために酸素濃度を爆発下限界(6.9%)以下に制御しなければならないが、このような低酸素濃度では生産性や生産物収量の低下が避けられない。そこで、酢酸を有機基質として使用する従属栄養条件で菌体を増殖させ、続いて低酸素濃度の混合ガスを供給する独立栄養条件でPHAを蓄積させる2段階培養法を考案した。しかし、従属増殖段階では基質酢酸による阻害が大きいので、酸-塩基平衡、菌体増殖の物質収支式をもとに、酢酸を非常に低い濃度に保ちながら自動供給する流加培養制御法を開発した。また、独立栄養条件でのPHA蓄積には、気泡塔発酵槽を適用し、培地に微量のカルボキシメチルセルロースを添加することによりレオロ-ジを変化させ、酸素移動速度を向上させる方法を開発した。これらの方法により、有機基質を用いた高密度培養と比較して遜色のない収量と生産速度で炭素ガスからPHAを生産することができた。
光学トモグラフィー法を用いた超音速噴流騒音の断層可視化

次世代超音速旅客機の開発においては,従来の航空機と比較しより一層の環境適合性が求められる.このようなジェットエンジン排気は不足膨張噴流となるため,「スクリーチ」と呼ばれるスパイク状の非常に強い騒音を放出し,大きな問題となっている.研究代表者はこれまでの研究で,「空力タブ」と呼ばれる騒音低減デバイスを提案しその騒音低減性能を実証してきた.このような騒音低減デバイス開発においては,「音源」の「位置」と「規模」の把握が重要となる,しかしながら噴流騒音の場合には,音源は「流れの中」にあり,マイクロフォンでの接触測定が不可能であった.本研究では「光学トモグラフィー法」と呼ばれる「光」を用いた非接触音響計測法を提案し,その測定可能性を検討した.音は圧力の変動であり,同時に密度も変動する.超音速噴流にレーザビームを透過すると,噴流内外の密度勾配のため,その光路はわずかに曲がる.ただしレーザビームの曲がり量は,その光路に沿った積分値である.光路長全体にわたるレーザビーム曲がり量を,一種のシュリーレン光学系で検出し,その結果にアーベル変換を施すことで,噴流内部から静止雰囲気にわたる幅広い領域にわたる噴流騒音を,断層可視化した.これにより,(i)超音速噴流からのスクリーチ音源が第4ショックセル近傍に存在すること,(ii)噴流中心軸近傍にも大きな変動が見られ,渦とショックセルとの干渉が生じていることなど,これまで計測することができなかつた噴流内部の騒音源の振る舞いを,可視化することに成功した.この手法は,超音速噴流に限らず様々な音響場に適用可能であり,今後,大きく展開していく予定である.次世代超音速旅客機の開発においては,従来の航空機と比較して,いっそうの環境適合性が求められている.このようなジェットエンジン排気は超音速噴流となるため,「スクリーチ」と呼ばれるスパイク状の非常に強い騒音を発生し,大きな問題になっている.このため,超音速ジェットエンジンからの騒音低減法の開発が必須の課題となる.本研究では,超音速噴流の騒音発生機構の解明,およびその低減法の開発の目論む.円形先細ノズルから,マッハ数1.14の超音速空気噴流を噴出する.ピエゾ式圧力変換器を用い,この超音速噴流からの騒音を計測し,デジタルオシロスコープで記録する.この噴流からは,周波数約28kHz,音圧レベル(SPL)約130dBのスクリーチが放出されることが,これまでの研究から明らかになっている.本研究では,「空力タブ」と呼ばれる小さな噴流を,超音速噴流に対して噴射する騒音低減法を提案してきた.「空力タブ」を用いることで,超音速噴流の渦構造が変化することが,流れの可視化で明らかになった.この渦構造の変化により,ピークノイズであるスクリーチは消滅し,約30dBの騒音低減効果が得られることが明らかとなった.「空力タブ」の条件を変化させ,その最適条件の選定を行った.また本研究では,「光」を用いた非接触騒音測定法を提案してきた.これまでに試作光学系の設計・製作が終了し,超音速噴流からの騒音を「光」で検知できることを確認した.今後,その計測精度の検証を行っていく予定である.次世代超音速旅客機の開発においては,従来の航空機と比較しより一層の環境適合性が求められる.このようなジェットエンジン排気は不足膨張噴流となるため,「スクリーチ」と呼ばれるスパイク状の非常に強い騒音を放出し,大きな問題となっている.研究代表者はこれまでの研究で,「空力タブ」と呼ばれる騒音低減デバイスを提案しその騒音低減性能を実証してきた.このような騒音低減デバイス開発においては,「音源」の「位置」と「規模」の把握が重要となる,しかしながら噴流騒音の場合には,音源は「流れの中」にあり,マイクロフォンでの接触測定が不可能であった.本研究では「光学トモグラフィー法」と呼ばれる「光」を用いた非接触音響計測法を提案し,その測定可能性を検討した.音は圧力の変動であり,同時に密度も変動する.超音速噴流にレーザビームを透過すると,噴流内外の密度勾配のため,その光路はわずかに曲がる.ただしレーザビームの曲がり量は,その光路に沿った積分値である.光路長全体にわたるレーザビーム曲がり量を,一種のシュリーレン光学系で検出し,その結果にアーベル変換を施すことで,噴流内部から静止雰囲気にわたる幅広い領域にわたる噴流騒音を,断層可視化した.これにより,(i)超音速噴流からのスクリーチ音源が第4ショックセル近傍に存在すること,(ii)噴流中心軸近傍にも大きな変動が見られ,渦とショックセルとの干渉が生じていることなど,これまで計測することができなかつた噴流内部の騒音源の振る舞いを,可視化することに成功した.この手法は,超音速噴流に限らず様々な音響場に適用可能であり,今後,大きく展開していく予定である.
神経幹細胞を標的とした逆向性吻側移動経路を介した鼻腔内薬剤投与の有効性の検証

鼻腔内薬剤投与の有効性を検討するため神経幹細胞が存在する傍側脳室領域における細胞分裂数と傍側脳室領域で生まれた新生神経細胞が吻側移動経路によって分布する嗅球における新生神経細胞数をそれぞれKi67およびDCXを用いて免疫学的な検討を行った.プロラクチンもしくはGDF11の点鼻投与は傍側脳室領域における細胞分裂の有意の増加および嗅球における新生神経細胞の有意の増加を統計学的な解析で示したが,経鼻投与による脳内薬剤移行ルートとしては鼻腔から直接脳組織に移行する積極的な証拠は得られなかった.鼻腔内薬剤の脳組織移行ルートの解明には血液中の点鼻投与された薬剤濃度の分析などさらなる研究が必要である.自閉症改善を目指してオキシトシン点鼻剤による大規模臨床治験が2014年から開始され,脳組織への薬物投与ルートとして,鼻腔内投与が注目されている.しかしながら,オキシトシンの鼻腔内から脳内への薬剤の移行経路は未解明である.本研究では嗅球での新生神経細胞増加作用をもち,妊娠および授乳期の嗅覚増強に関与するプロラクチンおよびGDF11(growth differentiation factor)を用いて,鼻腔内薬剤投与による脳組織への移行経路を明らかにし,鼻腔内投与によって,神経幹細胞が存在する傍側脳室領域から新生ニューロンが嗅球まで移動する吻側神経細胞移動経路を逆向性に薬剤が浸潤する可能性の検証を行い,鼻腔内薬剤投与により神経幹細胞の賦活化による再生医療の可能性を検討する.その第一段階として,平成27年度においては,GDF11の至適濃度の決定とGDF11,プロラクチン(すでに至適濃度は決定済)の連続鼻腔内投与による脳組織における効果発現を免疫組織学的手法(DCX(神経前駆細胞),Ki67(細胞分裂のマーカー), GFAP(Glial fibrillary acidic protein),CD31(血管新生のマーカー))にて検討した.DCXおよびGFAPでは傍側脳室領域が,Ki67では傍側脳室領域から吻側神経細胞移動経路に沿った染色性が観察された.CD31(血管新生のマーカー)では傍側脳室領域から吻側移動経路に沿った染色性は観察されず歯状回付近に陽性細胞が観察された.薬剤の鼻腔内投与による脳組織への移行経路として,血行性および血液脳関門の影響を受けにくい脳脊髄性,嗅神経を介する経路が考えられる.この経路を検証するに当たっての第一段階として,薬剤の鼻腔内投与による効果を脳組織において免疫組織学的に検討する必要がある.本研究の最終目的としては,薬剤の鼻腔内投与によって,傍側脳室領域に存在する神経幹細胞を効率よく賦活化させ,新生ニューロンを増加させることが可能かを検証することにある.このため,平成27年度の研究としてはプロラクチンとGDF11を投与することにより傍側脳室領域から嗅球までの神経細胞移動経路の領域において,これらの薬剤の効果をDCX,GFAP,Ki67,CD31を用いて検討した.また, GDF11では効果発現の至適濃度を求めることとした.プロラクチンでは,我々の過去の研究で嗅上皮の嗅覚幹細胞で至適濃度とした250μg/ml,5日間連続鼻腔内投与でDCXおよびGFAPでは傍側脳室領域が,Ki67では傍側脳室領域から吻側移動経路に沿った染色性の増強を対照群と比較して観察した.GDF11では,40ng/ml,400ng/ml,4μg/mlの濃度を用い,同様の染色性を濃度依存性に観察した.薬剤投与の直接影響を受ける嗅上皮における対照群に比較した染色性の変化は,脳組織のそれより少なかった.以上の結果より,平成27年度に予定したプロラクチン(250μg/ml)およびGDF11の5日間連続投与によって,傍側脳室領域に存在する神経幹細胞に薬剤が作用している可能性を示すことができた,また,GDF11の至適濃度を費用効果と確実性を考慮して400ng/mlすることを決定することができた.このため,平成28年度に予定している薬剤の鼻腔内投与による脳組織への移行経路についての解析が予定通りできると考えられる.これらの理由のため,本研究を「2.ほぼ当初の計画通りに進展している。」とした.自閉症改善を目指してオキシトシン点鼻剤による大規模臨床治験が2014年から開始され,脳組織への薬物投与ルートとして,鼻腔内投与が注目されている.しかしながら,オキシトシンの鼻腔内から脳内への薬剤の移行経路は未解明である.本研究では嗅球での新生神経細胞増加作用をもち,妊娠および授乳期の嗅覚増強に関与するプロラクチンおよびGDF11(growth differentiation factor)を用いて,鼻腔内薬剤投与による脳組織への移行経路を明らかにし,鼻腔内投与によって,神経幹細胞が存在する傍側脳室領域から新生ニューロンが嗅球まで移動する吻側神経細胞移動経路を逆向性に薬剤が浸潤する可能性の検証を行い,鼻腔内薬剤投与により神経幹細胞の賦活化による再生医療の可能性を検討する.

平成28度においては,プロラクチン,GDF11を経鼻腔投与群(各N=5)よる傍側脳室領域から吻側神経細胞移動経路に沿った神経幹細胞再生に与える影響をこれらの薬剤の溶媒を用いた対照群(各N=5)および静脈内投与群(プロラクチンのみ)との間でDCX(神経前駆細胞),Ki67(細胞分裂のマーカー), GFAP(Glial fibrillary acidic protein),CD31(血管新生のマーカー))による免疫組織学的を施行して比較検討し,Ki67では統計学的な解析を行った.いずれの免疫染色でも陽性細胞は観察されたが,DCXによる免疫染色では吻側神経細胞移動経路全体が実験群および対照群で強く染色されていた.傍側脳室領域におけるKi67陽性細胞率は,プロラクチン経鼻腔投与群では平均59.3%(対照41.7%),Mann-Whitney検定でp=0.0470.057(使用するソフトによる差),Welch検定ではp=0.03であった.一方,GDF11経鼻腔投与群では平均49.7%(対照37.6%),Mann-Whitney検定でp=0.1170.134(使用するソフトによる差)であった.プロラクチン経鼻腔投与が傍側脳室領域での細胞分裂を促進している可能性が示唆された.分担研究者の産休育休暇取得により実験計画に遅れを来した.自閉症改善を目指してオキシトシン点鼻剤により脳組織への薬物投与ルートとして,鼻腔内投与が注目されているが,オキシトシンの鼻腔内から脳内への薬剤の移行経路は未解明である.本研究では嗅球での新生神経細胞増加作用をもつプロラクチンおよび若返り因子の可能性が報告されているGDF11(growth differentiation factor)を用いて,鼻腔内薬剤投与による脳組織への移行経路を明らかにし,鼻腔内投与によって,吻側神経細胞移動経路を逆向性に神経幹細胞が存在する傍側脳室領域への薬剤移行の可能性の検証を行い,鼻腔内薬剤投与により神経幹細胞の賦活化による再生医療の可能性を検討する.平成29度においては,プロラクチンもしくはGDF11経鼻腔投与群(各N=5)と対照群(プロラクチンはPBSをGDF11は塩化水素を使用)(各N=5)との間で嗅球でのDCX(神経前駆細胞)陽性細胞数をImageJ(NIH)による自動解析を用いて算出し,統計学的な解析を行った.Welch's-t検定では,GDF11と対照群の間で有意差(P=0.04)を認め,またone wayANOVA posthoc with Scheffe's検定では,プロラクチン投与群と塩化水素投与群の間で有意差(P=0.027)を認めた.この結果はプロラクチンとGDF11鼻腔内投与は嗅球における新生神経細胞の増加を誘導する可能性を示している.次にプロラクチン経鼻投与の脳への移行ルートを調べるため蛍光色素をラベルしたプロラクチンを点鼻投与し,マウスの鼻腔を含む頭部矢状断で蛍光発色を観察したが,嗅球や旁側脳室領域での明確な蛍光は観察されなかった.これまで行ってきた本研究の結果からは,経鼻投与による脳内薬剤移行ルートとしては血液を介する可能性が高いと考えられたが,血液中の薬剤投与の分析などさらなる研究が必要である.鼻腔内薬剤投与の有効性を検討するため神経幹細胞が存在する傍側脳室領域における細胞分裂数と傍側脳室領域で生まれた新生神経細胞が吻側移動経路によって分布する嗅球における新生神経細胞数をそれぞれKi67およびDCXを用いて免疫学的な検討を行った.プロラクチンもしくはGDF11の点鼻投与は傍側脳室領域における細胞分裂の有意の増加および嗅球における新生神経細胞の有意の増加を統計学的な解析で示したが,経鼻投与による脳内薬剤移行ルートとしては鼻腔から直接脳組織に移行する積極的な証拠は得られなかった.鼻腔内薬剤の脳組織移行ルートの解明には血液中の点鼻投与された薬剤濃度の分析などさらなる研究が必要である.
アクチン関連タンパク質発現の人為的調節による病害抵抗性植物の分子育種

タバコおよびオオムギより、アクチンおよびアクチン細胞骨格の制御に関与するRac遺伝子のクローニングに成功した。いずれの植物においても各遺伝子は多重遺伝子族を形成しており、cDNAライブラリーからのスクリーニングにより、複数の異なるクローンが得られた。各遺伝子の発現を調べたところ、器官や発育ステージ、病原菌接種を含む各種環境ストレス下で遺伝子毎に発現パターンが異なっていた。タバコRacのうち、C末端の構造が異なるNtRac1およびNtRac3を過剰発現する形質転換タバコを作出した。いずれの形質転換体にも形態的に判断できる明瞭な表現型は現れなかった。また、従来から考えられているアクチン細胞骨格の構築状態制御や活性酸素種の生合成にも変化は認められなかった。そこで、これらの遺伝子には未知の機能があると考え、それぞれの形質転換体の病傷害ストレス応答性を検討した。この結果、NtRac3過剰発現体では病害ストレス特異的に誘導されるPR-1a遺伝子が自発的に発現しており、同時にサリチル酸の蓄積量およびサリチル酸に対する感受性の増高が認められた。さらに、病原菌を接種した場合にはPR-1aの発現が迅速かつ高レベルに誘導され、形質転換親に比べて病害抵抗性レベルも高まっていると考えられた。一方、NtRac1アクティブ型を発現する形質転換体にはPR-1aおよびサリチル酸に変化がなかったのに対し、NtRac1ドミナントネガティブ型を発現する形質転換体では強いPR-1aの発現とサリチル酸蓄積が認められた。これらの事実は、NtRac1およびNtRac3はともにサリチル酸を介する病害応答シグナル伝達系の調節因子であるが、前者は負の調節に関与するのに対し、後者は正の調節に関与することを示唆している。以上の結果は、タバコRac遺伝子が病害抵抗性植物を分子育種するためのターゲットになる可能性を示している。各遺伝子の発現を半定量的PCRやノーザン解析によって調べたところ、器官や発育ステージ、病原菌接種を含む各種環境ストレス下で遺伝子毎に発現パターンが異なっていた。また、オオムギのHvAct3、タバコのNtAct1、NtAct5/6、NtRac1およびNtRac3は菌接種や付傷処理などのストレスに対して応答性を示すことが明らかになった。このうちNtRac1について、人工的に点突然変異を導入し、アクティブ型およびドミナントネガティブ型のタンパク質を生産する遺伝子を構築した。現在これらの変異Rac遺伝子をタバコに導入し、Racが耐病性や環境ストレス応答にどのように関与しているかを検討する予定である。また本研究の過程において、タバコ培養細胞のストレス耐性にアクチンが関与することが新たに明らかになった。タバコ培養細胞に熱、浸透圧、傷などのストレスを与えると、アクチン繊維の崩壊と再構築がおこり、この再構築を阻害すると細胞のストレス耐性能が著しく低下することが示された。この事実は、アクチン細胞骨格が病害抵抗性のみならず、種々の環境ストレス耐性に普遍的な役割を果たしている可能性を示唆している。タバコのRac遺伝子のうち、C末端の構造が異なるNtRac1およびNtRac3を過剰発現する形質転換タバコを作出した。このうちNtRac1については、人工的に点突然変異を導入してアクティブ型およびドミナントネガティブ型のタンパク質を生産する遺伝子を構築した。

また、従来から考えられているアクチン細胞骨格の構築状態制御や活性酸素種の生合成にも変化は認められなかった。そこで、これらの遺伝子には未知の機能があると考え、それぞれの形質転換体の病傷害ストレス応答性を検討した。この結果、NtRac3過剰発現体では病害ストレス特異的に誘導されるPR-1a遺伝子が自発的に発現しており、同時にサリチル酸の蓄積量およびサリチル酸に対する感受性の増高が認められた。さらに、病原菌を接種した場合にはPR-1aの発現が迅速かつ高レべルに誘導され、形質転換親に比べて病害抵抗性レべルも高まっていると考えられた。一方、NtRac1アクティブ型を発現する形質転換体にはPR-1aおよびサリチル酸に変化がなかったのに対し、NtRac1ドミナントネガティブ型を発現する形質転換体では強いPR-1aの発現とサリチル酸蓄積が認められた。以上の結果は、NtRac1およびNtRac3はともにサリチル酸を介する病害応答シグナル伝達系の調節因子であるが、前者は負の調節に関与するのに対し、後者は正の調節に関与することを示唆している。
ハロ酸の酵素的分解機構の解析とその環境浄化への応用

本研究では、環境汚染物質である有機ハロゲン化合物の一種、2-ハロ酸の加水分解的脱ハロゲン反応を触媒する2-ハロ酸デハロゲナーゼの構造と機能を明らかにし、これに基づいて優れた脱ハロゲン能を持つ酵素を設計し、環境浄化への応用を計ることを目的とする。L-ハロ酸のみを基質とするL-DEXとヒドロキシルアミンを基質存在下で反応させた場合、酵素の失活が認められたが、この失活酵素のイオンスプレー質量分析装置などによる解析から、Asp10が修飾されてアスパラギン酸β-ヒドロキシム酸カルボキシアルキルエステルが生成している可能性が示された。この結果は、水よりも求核性が高いヒドロキシルアミンが、水分子の代わりにエステル中間体を攻撃し、Asp10が修飾されて酵素が失活することを示唆し、L-DEXの反応では、Asp10が求核性触媒基として基質a-炭素に作用し、エステル中間体が形成されることが予想された。またAsp10近傍のAsp180の変異酵素であるD180Nと基質を反応させ、質量分析を行ったところ、変異酵素では基質に相当する分子量の増加が見られた。タンデムMS-MS解析により、この増加はAsp10の修飾に伴うことも確認され、Asp180はエステル中間体の加水分解反応に関与することが判明した。一方、本研究ではD,L-両ハロ酸に作用するDL-DEXをコードする遺伝子の全一次配列を明かにするとともに、DL-DEXと一次構造上の相同性を示すD-2-ハロ酸デハロゲナーゼとの間で保存されている26残基の極性アミノ酸の部位特異的変異を行い、DL-DEXのThr65、Glu69、Asp194が、D-,L-どちらの基質との反応についても必須であることを明かにした。またフルオロ酢酸に作用するフルオロ酢酸デハロゲナーゼの反応は、L-DEXと同様にエステル中間体を経由して進行するものと考えられた。
アルブミンおよびアルファーフェトプロテイン遺伝子発現における転写因子の解析

アルブミン(Albumin)とアルファーフェトプロテイン(AFP)遺伝子はヒト第4染色体上にtandemに存在し、両者の発現は鏡面的な関係を有している。生後Albuminの発現が高いレベルで維持されるのに対し、AFPの発現は著しく抑制される。また、肝細胞癌ではAFP遺伝子の再発現がみられ、Albumin、AFP遺伝子発現はそれぞれ肝細胞の分化、脱分化に関連していると考えられている。本研究では、膠質浸透圧、Hepatocyte growthfactor(HGF)およびButyrateについて、両遺伝子発現に及ぼす影響を検討した。膠質浸透圧の上昇はAlbuminおよびAFPのプロモーター領域の活性を低下させることにより、両遺伝子発現を著しく抑制した。HGFも同様にAFPのプロモーター活性を抑制した。Butyrateは門脈血中にも存在する腸内細菌由来の短鎖脂肪酸で、ヒトにおいては血球由来の細胞の分化を誘導するとされている。そこで、培養肝癌細胞を用いButyrateの細胞増殖、AlbuminおよびAFP遺伝子発現への影響を検討した。その結果、Butyrateは濃度依存性に肝癌細胞の増殖あるいはc-myc発現を抑制した。さらに、Albumin mRNAを増加させたのに対し、AFP mRNAを著しく低下させた。CAT plasmidをトランスフェクションし、Albumin、AFPの転写調節領域に及ぼすButyrateの影響を調べた。その結果AFPのエンハンサー領域あるいはサイレンサー領域に明らかな変化は認められず、AFPおよびAlbuminのプロモーター領域に活性の変化がみられ、Butyrateが肝癌細胞を分化させる可能性が示唆された。アルブミン(Albumin)とアルファ-フェトプロテイン(AFP)遺伝子の発現は鏡面的関係を有しており、生後Albuminの発現が高いレベルで維持されるのに対し、AFPの発現は著しく抑制される。この機序については、転写因子の活性化あるいは不活化が関与していると考えられ、特にAFP遺伝子のプロモーター領域とエンハンサー領域間に存在するサイレンサー領域の活性化が示唆されている。また、肝癌細胞ではAFP遺伝子の再発現がみられ、サイレンサー機能と癌化の関連が予想される。転写因子の活性化には種々の増殖因子が関与しており、本年度の研究ではヒト肝細胞増殖因子、腸内細菌由来のshort chain fatty acidあるいは膠質浸透圧の転写因子に及ぼす影響を検討した。その結果、ヒト肝細胞増殖因子がAFP遺伝子プロモーター活性の抑制を介して同遺伝子の発現を容量依存性に低下させること、膠質浸透圧が同様にHNF-1転写因子の活性低下を誘導し、AFPおよびAlbumin遺伝子発現をともに抑制するととを報告した。また、塩基性線維芽細胞増殖因子はc-myc癌遺伝子の発現を増加させるが、AFP遺伝子発現に対してはむしろ抑制的に作用することが明らかになった。さらに、腸内細菌由来とされるshort chainfatty acidがAFP遺伝子のサイレンサー活性を上昇させる可能性が示唆され、生後のAFP遺伝子発現抑制に関与しているものと考えられる。今後は、このサイレンサー蛋白についてその同定を行う一方、正常肝細胞と肝癌細胞におけるサイレンサーの発現あるいはサイレンサー活性の差異を検討予定である。アルブミン(Albumin)とアルファ-フェトプロテイン(AFP)遺伝子はヒト第4染色体上にtandemに存在し、両者の発現は鏡面的な関係を有している。

CAT plasmidをトランスフェクションし、Albumin、AFPの転写調節領域に及ぼすButyrateの影響を調べたところ、AFPのエンハンサー領域あるいはサイレンサー領域に明らかな変化は認められず、AFPおよびAlbuminのプロモータ領域に活性の変化がみられた。この研究成果については現在Gastroenterologyに投稿中であるが、Butyrateが肝癌細胞を分化させる可能性が示唆される。Butyrateはlow toxicityであり、白血病症例においては一部臨床応用されている。また、Butyrateの代謝は極めて速いため、その誘導体の開発も行われている。今回の結果から、Butyrate誘導体による肝癌の治療あるいは発癌の抑制も可能であると考えられる。
非進行性の歯根部齲蝕の診断に関する細菌学的および形態学的研究

非進行性の歯根部齲蝕病巣の超微構造ならびに侵入細菌の局所性を明らかにすることは、その感染歯質を除去する際の診断基準に科学的根拠を与え得るものと考えられる。しかしながら、非進行性の歯根部齲蝕に関する細菌学的および形態学的研究は非常に少ないのが現状である。そこで、非進行性の歯根部齲蝕を有するヒト生活歯を水溶性樹脂(GMA)に包埋し、これより得られた超薄切片にS.mutansをはじめ種々の齲蝕関連細菌に対するウサギ特異抗体を一次抗体とした免疫電顕染色を施し、透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察した。また一部の試料は、未脱灰のままTEMあるいは走査型電子顕微鏡(SEM)用試料として処理し、非進行性の歯根部齲蝕病巣の超微構造を観察した。その結果、非進行性の歯根部齲蝕病巣において侵入細菌の増殖あるいはそれに伴う歯質破壊が活発になされていないことを示す以下の所見を得た。1.齲蝕表層の象牙細管の多くは管周象牙質が存在したままであり、また内腔に微細顆粒状あるいは立方形の結晶を含んだ管状構造物や充実性の石灰化様構造物を有していた。2.齲蝕病巣には様々な深度で細菌侵入が認められたが概して桿菌あるいは球桿菌が多く、また細菌侵入に伴う象牙細管の拡張は齲蝕表層のごく一部で観察されるのみであった。3.齲蝕病巣の象牙細管に最も深く侵入したと思われる桿菌には微小結晶の沈着がわずかにみられ、その直下の細管には同様の微小結晶の沈着や膜様あるいは線維性の構造物が観察された。4.齲蝕病巣単最深部の細菌種を免疫電顕染色により検索したところ、Actinomyces属やLactobacillus属が検出された。今後は、病巣最深部で検出された侵入細菌種と、細菌侵入の防御反応として細管内に存在する免疫成分(IgG,IgA等の免疫グロブリン)の超微局在の関連性を検索していく予定である。
核酸分解可能な気相滅菌技術の開発

我々は新たに開発したガス発生装置を応用し滅菌器機としての効能が期待される自己触媒反応型滅菌ガス発生装置の吸排気系改良を行い、より安定した庫内ガス濃度発生(ガス濃度のモニター)を行うことが可能となり、小型ガス滅菌評価機器(Biovector[〇!R] (整理番号12T13SX01)として商標登録を行った)並びに小型チャンバー実験環境を整備した。(特許出願済み;特願2012-062880)この試験環境のなか、指標菌ならびに核酸分子(DNA,RNA)に対する滅菌・分解能の効能評価を行った。3750°C、60分間の暴露時間では全ての対象菌に於いて106の菌量で完全な無菌化が認められた。Bioanalyzerを用いた核酸分解能評価においてもdsDNA並びにssDNAに対し、湿性、乾性のどちらの条件下においても30分の暴露時間で10bp以下の完全分解効果が確認された。この核酸分解能は、温度依存性であることも明らかになった(50>45>37°C)。real time-PCR法を用いた検討では、RNA, ssDNAともに37°C、15分の暴露時間にて完全分解効果が確認できた。マイコプラズマ菌に対しても一定の有効性が確認出来た。以上のことから本研究期間に於いて、新規ガス滅菌技術により従来では達成できなかった核酸分解能を有する滅菌器機の応用が可能となったことから、今後腐食性・残留性を含めた生物学的安全性評価を行い医療機器への応用を検討する。我々は新たに開発したガス発生装置を応用し滅菌器機としての効能が期待される自己触媒反応型メタノールガス発生装置の吸排気系改良を行い、より安定した庫内ガス濃度発生(ガス濃度のモニター)を行うことが可能となり、小型ガス滅菌評価機器(Biovector®(整理番号12T13SX01)として商標登録を行った)並びに小型チャンバー実験環境を整備した。Bioanalyzerを用いた核酸分解能評価のいてはdsDNA並びにssDNA共に、湿性、乾性のどちらの条件下においても60030,000ngの核酸試料に対し30分の暴露時間で10bp以下の完全分解効果が確認された。マイコプラズマ菌を用いた本機の効能試験をreal time-PCR法による検討を行った結果、特異的増幅を認めず一定の有効性が確認されたが、反応阻害物質の存在・影響が示唆された。平成23年度においては、従来の大型装置の改良を行い、触媒、吸排気系の改良により安定した庫内ガス濃度発生(ガス濃度のモニター)を行うことが達成された。これにより室温での効能評価が可能になり、実用化への大きなベネフィット進捗基盤が整備された。(特許出願予定)掛かるガス発生装置をバイオベクター(Biovector以:以下BVG)として商標登録を行った。二本鎖DNA(genomic DNA, PCR)、一本鎖DNA(cDNA)、RNAを用いてBVGによる核酸分解能の評価を行った。GAPDHをターゲットとする増幅物全長512 base pairs(bp)のPCR増幅産物を分解対象に、Agilent Bioanalyzerにより効能解析を行った。

2ul(50ng)のサンプル容量試験では、50°Cおよび45°Cでは暴露1分後には完全分解を示し、37°Cでは暴露5分後に完全分解を示した。さらに100ul (1.25ug)のサンプル容量では45°C、50°Cとも10分後で完全分解を示したが、37°Cでは30分後に完全分解効果が得られた。すなわち、BVGの核酸分解能は温度依存性かつ暴露時間依存性である。さらに乾固状態のみならず水溶液中すなわち湿性条件下に置いてもその核酸分解効果が得られることが明らかになった。この結果は、genomic DNAを超音波ホモジナイザーを用いて調整された5001000bpの二本鎖DNA flagmentの集塊のdsDNAサンプルを用いた検討でも同様の結果が得られ、BVGの二本鎖DNAの分解に及ぼす効能は、幅広い範囲のDNA鎖長にその効能を示すことが明らかとなった。preliminaryながら2ul(200ng)のcDNA並びにRNAサンプル試験では、37°C, 45°C, 50°Cいずれの温度条件に於いても15分間の暴露でGAPDHの核酸増幅を認めなかった。平成23年度においては当初の評価項目である核酸(DNA,RNA)に対する基礎的効能評価であったが、この点に関してはRNA並びに1本鎖DNA, 2本鎖DNAともにバイオベクターガスにより完全分解効果が得られることが明らかになり、かつ核酸分解能は温度依存性かつ暴露時間依存性であることが確認出来たことより、順調に予定に沿った進捗状況であり、かつ極めて興味ある実験結果が得られ、機器改良に伴う特許申請も達成出来た。次年度に於いてはこの結果を更に発展させ、実際のアデノウイルスベクターをはじめとする遺伝子治療・再生医療に用いられる種々のウイルス製剤のクリアランス効果、ならびに実臨床での検案課題となっているマイコプラズマ菌や非定型抗酸菌への滅菌効能評価を進めて行きたい。既に我々は改良前のバイオベクターガス発生システムにおいて各種一般細菌に対する殺菌効果の評価を行い、有芽胞桿菌であるB.atrophaeus (ATCC9372)に対する有効な効果を確認しているが、今回改良型のバイオベクターガス発生装置を用いることによって室温(37°C)での効能評価が可能になったことより、工業化応用を視点におき各種標準菌株のBioburdenを実施計画している。更に、セルプロセッシングユニットでの使用備品や内視鏡機器をはじめとする医療現場で使用する機器への応用を試みたい。遺伝子治療分野で臨床応用が予定されるアデノウイルスならびにレトロウイルスを用いた実験系のセットアップ、ならびに標準菌株(一般細菌、マイコプラズマ菌、非定型国抗酸菌、他)の購入とその培養系、さらにそれぞれに準拠した評価系(培養、核酸増幅法、抗体反応、バイオアナライザー、他)に要する消耗品購入を使途に計画する。医療機器からのサンプリングに必要な諸経費もその使途に計画する。また得られた成果を有識者との意見交換ならびに情報発信のための学術集会への参加費用をその使途に計画する。
金属酸化物を用いる金属イオンの選択的分離法に関する研究

1シュウ酸塩共沈-1400°C加熱処理によりZnFe_2O_4を合成した。得られた結晶はX線回折によりスピネル構造をもつことが確認された。この微細な結晶に化学処理を行い亜鉛の50%以上を溶出させ、□Fe_2O_4の合成に成功した。この化合物はX線回折によるとスピネル型構造を保持しており、亜鉛(II)イオンやイオン半径が亜鉛(II)に近いイオンを選択的に取り込むことが期待される。2 □Fe_2O_4への亜鉛(II)イオンの吸着実験を行ったところ、ZnFe_2O_4とは全く異なる亜鉛(II)イオンの吸着挙動が確認された。現在、他のイオンについて吸着実験を行い、選択性の高いイオン交換体となりうるかどうかの確認を行っている。3ハイドロタルサイトMg_6Al_2(OH)_<16>(CO_3)・4H_2Oあるいはハイドロタルサイト型の化合物Mg_6Fe_2(OH)_<16>(NO_3)_2・4H_2Oを合成した。これらの化合物は、X線回折によりハイドロタルサイトと同様の結晶構造をもつことが確認された。4 Fe-Zn系ハイドロタルサイト層間への金属錯体陰イオンの導入を試みた。重金属イオンはカチオンであり、アニオン交換特性を持つハイドロタルサイト様化合物には取り込まれないが、過剰の塩化物イオンを系内に存在させることにより、重金属イオンがクロロ錯体となって層間に取り込まれる可能性がある。実際にクロロ錯体の安定度定数が大きなパラジウム(II)はもちろんのこと、水溶液系では全く錯生成の可能性のないニッケル(II)も層間にクロロ錯体となって取り込まれることを見いだした。