hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
資源獲得競争と性的対立の行動生態学的解析:マメゾウムシ類を用いて

多くの昆虫種では、オスの残す子どもの数は、配偶者となるメスの数に依存する。そのため、オスは配偶者を獲得するために闘争行動やスニーキングのような多くの戦略を採用する。そして、より多くの子どもを残したオスの形質が次世代に広まり、繁殖形質の進化を方向づけていく。どのようなオスの繁殖形質がどのように進化するかは、その種、集団のおかれる環境によって異なる。そこで、申請者はどのような要因がオスの繁殖形質に影響を与え、どのような進化が生じるのかということを研究目的とした。当年度では、様々な環境要因の中で、オスの成虫密度が繁殖形質の進化に与える影響に関して研究を行う予定であった。しかしながら、実験系統に寄生者がついてしまい、系統の確立、実験を行うことができなかった。そこで、人為的な選択による系統の確立以外で用いられる量的遺伝学的手法を用いて巣の繁殖形質の進化について実験を行った。アズキゾウムシの複数の地理的系統を用い、系統間の繁殖形質と分散形質の投資の違いを調べた。実験の結果、オスの繁殖形質と分散形質との間には遺伝的なトレードオフが存在し、繁殖形質へ投資したオスと分散形質に投資したオスでは、それぞれ繁殖に有利になる環境下が異なることがわかった。これらの結果から、オスの繁殖形質と分散形質の投資量への選択は、個体の密度やライバルの多さだけでなく、空間の複雑さによっても生じることが示唆された。研究を行うにあたり、マメゾウムシ以外の種も研究課題を行うにあたり有効であるため、複数の種を用いて研究をすすめている。マメゾウムシでは成果も出にくい研究も、当初の研究計画から開始が遅れながらも成果がでており、研究成果を論文掲載まで持ち込むことができた。今後もこのDC1での3年間にでた研究データを論文化し、国際誌に掲載することを目指す。実験を行うにあたり、マメゾウムシ類だけでなく、より実験に適した材料を用いることで、成果をだすことがわかったため、マメゾウムシ以外の種も用いて研究をすすめていく。精子競争への投資は、オス自身の精子の受精率をあげるため、メスへの適応度に大きな影響を与える。例えば、射精液に含まれるメスの再交尾を抑制する物質は、精子競争に有利になるように働く。しかし、これは場合によって、メスの生存に有害な効果をもたらし、メスの適応度が減少をもたらす。このように、精子競争を有利にするためのオスの投資は、オスにとっては適応的であるが、メスには不利益をもたらし、雌雄の利害の対立(性的対立)が起こる。この不利益に対してメスは対抗手段を進化させていると考えられる。そしてメスが対抗手段をとることにより、オスの適応度にも影響を与えるだろう。そこでこれからの研究では、精子競争に加え、性的対立に注目した研究を行う。まず、性的対立の存在下でメスのコストを軽減させている行動を特定する。また、成長期の資源競争タイプが異なる系統間では射精液量が異なるので、性的対立の程度が異なることが考えられる。このことを検証するために、オスの形質がどのくらい適応度上の不利益をメスにもたらすかを系統間で比較する。さらに、成長期の資源競争タイプと射精量の関係は、繁殖期のライバル数の違いを通して進化してきたと考えられる。そこで、繁殖期のライバル数の違いが繁殖形質の進化に与える影響を実験的に検証する。スクランブル個体の割合が多い系統では、メスに移送する射精液が多かった。これは激しい精子競争に対するオスの適応であると考えられる。そのような系統では、交尾前のメスをめぐる競争も激しく、オスは交尾への試みにも多くの投資を行っている可能性がある。マメゾウムシのオスは、メスに執拗に交尾を試みる。これはメスの適応度上のコストをもたらす性的ハラスメントとなる。資源競争タイプの異なる系統のオス間で、メスの適応度に与える性的ハラスメントの効果に違いがあるかどうかを検証する。メスへのオスのハラスメントの効果は、交尾できないように交尾器の切除を施したオスと同居させたメスと単独メスとの間で寿命と産卵数を比較するとこによって評価する。この実験は現在実施している段階である。引き続き、23年度も実験を行っていく。当該年度では、メスのコストとそのコストに対する対抗適応について研究する予定であった。しかし、マメゾウムシ類での検証は、難しいことが実験過程でわかり、すでに遺伝子座内性的対立の存在が知られているオオツノコクヌストモドキを用いて、研究を行った。この種では、メスはより大きな腹部サイズが適応度(子供の数)を増加させ、一方、オスでは腹部サイズが小さい(武器のある頭部が大きい)方が適応度(交尾成功度)は増加する。このように、両性の間には共通で持つ形質(腹部サイズ)に対する対立が存在する。このとき、腹部の小さなメスの息子は腹部が小さい(武器サイズが大きい)ため適応度が高く、娘は腹部が小さいため適応度は低くなる。このような場合、メスは自身の持つ形質と配偶者の持つ形質によって、より適応度が高くなるよう子供の性比を偏らせることが考えられる。これらの仮説を大あご(武器形質)に人為選抜をかけた集団、選抜をかけずに実験室で累代飼育していた集団にて検証した結果、メスは配偶者の持つ形質には関係なく、メス自身の持つ形質によって子供の性比を偏らせていたことが分かった。つまり、腹部の小さなメスは息子を多く生み、逆に、腹部の大きなメスは娘を多く生んだ。

この結果は、メスは子供の性比を偏らせることによって、遺伝子座内性的対立を減少または解消しようとしていることを示した。このような結果は、反倍数性の性決定様式を持つ種以外の昆虫ではほとんど知られていない。多くの昆虫種では、オスの残す子どもの数は、配偶者となるメスの数に依存する。そのため、オスは配偶者を獲得するために闘争行動やスニーキングのような多くの戦略を採用する。そして、より多くの子どもを残したオスの形質が次世代に広まり、繁殖形質の進化を方向づけていく。どのようなオスの繁殖形質がどのように進化するかは、その種、集団のおかれる環境によって異なる。そこで、申請者はどのような要因がオスの繁殖形質に影響を与え、どのような進化が生じるのかということを研究目的とした。当年度では、様々な環境要因の中で、オスの成虫密度が繁殖形質の進化に与える影響に関して研究を行う予定であった。しかしながら、実験系統に寄生者がついてしまい、系統の確立、実験を行うことができなかった。そこで、人為的な選択による系統の確立以外で用いられる量的遺伝学的手法を用いて巣の繁殖形質の進化について実験を行った。アズキゾウムシの複数の地理的系統を用い、系統間の繁殖形質と分散形質の投資の違いを調べた。実験の結果、オスの繁殖形質と分散形質との間には遺伝的なトレードオフが存在し、繁殖形質へ投資したオスと分散形質に投資したオスでは、それぞれ繁殖に有利になる環境下が異なることがわかった。これらの結果から、オスの繁殖形質と分散形質の投資量への選択は、個体の密度やライバルの多さだけでなく、空間の複雑さによっても生じることが示唆された。研究実績部分に記述した成果を国際誌に掲載することができたため。研究を行うにあたり、マメゾウムシ以外の種も研究課題を行うにあたり有効であるため、複数の種を用いて研究をすすめている。マメゾウムシでは成果も出にくい研究も、当初の研究計画から開始が遅れながらも成果がでており、研究成果を論文掲載まで持ち込むことができた。研究の完結をめざし、残りの実験の遂行、蓄積された研究データの解析、そしてそれらの論文化を目指す。また、積極的に国内・海外の学会での発表を行う予定である。今後もこのDC1での3年間にでた研究データを論文化し、国際誌に掲載することを目指す。実験を行うにあたり、マメゾウムシ類だけでなく、より実験に適した材料を用いることで、成果をだすことがわかったため、マメゾウムシ以外の種も用いて研究をすすめていく。
悪性神経膠腫の分子標的治療に対する耐性獲得メカニズムの解明と新たな治療戦略の構築

悪性神経膠腫に対する治療抵抗性に関与すると考えられる遺伝子群Substitute for EGFR*Expression(SE*Es)のなかより、鍵となっている分子を特定し、その機能を明らかにしていくことを目的とした。まず、これらの遺伝子の発現が、実際にヒト悪性神経膠腫、脳腫瘍幹細胞において上昇しているかを確認するため、悪性神経膠腫臨床検体のゲノム遺伝子解析による基本的な分類と脳腫瘍幹細胞株樹立を行い、これらの検体でのゲノムの増幅や遺伝子発現量を調べることにより、重要であると考えられる今後の解析対象となる遺伝子の候補を絞り込むことができた。本研究は、これまでに同定した悪性神経膠腫に対する治療抵抗性に関与する遺伝子群Substitute for EGFR*Expression(SE*Es)のなかより、鍵となっている分子を特定することを目的としている。まず、これらの遺伝子の発現が、既知の脳腫瘍細胞株、ヒト悪性神経膠腫、脳腫瘍幹細胞において上昇しているかを、定量的PCRなどの方法にて確認するため、これらの樹立および遺伝子解析による基本的な分類を行った。臨床検体においては、予後や治療反応性の指標である、IDH遺伝子の変異、染色体1p19qのLOH(ヘテロ接合性の喪失)、p53遺伝子の変異の同定、MGMT遺伝子プロモーターのメチル化の解析などを行い、実際の患者の治療経過・予後の情報などの収集するとともに統計解析を実施した。また、治療抵抗性に注目するにあたり、近年その関与が強く示唆されている脳腫瘍幹細胞におけるSE*Es遺伝子の働きが重要であることが予測され、実際preliminaryなデータからは、特定のSE*Es遺伝子は通常の細胞株では低発現なのに対し、脳腫瘍幹細胞では高発現であることを確認した。そこで、より多くの検体で確認するため臨床手術検体からの脳腫瘍幹細胞の樹立を順次施行した。実際は、報告の多い増殖因子存在下の浮遊培養系を用いると共に、その後のアッセイを容易にするため、接着培養系を用いた脳腫瘍幹細胞の樹立にも努めた。その結果、現在までに今後の解析に有用な脳腫瘍幹細胞株の候補を約10株程度手に入れており、さらなる性質解析に移る予定である。また、SE*Es遺伝子群の1つであるSE*E-1を検討している際に、これ含む染色体の一部分が、ヒト悪性神経膠腫において著明に増幅しているという知見をアレイCGHのデータより得た。そこで、染色体上の本遺伝子の増幅を定量的PCR法にて、多数の臨床検体を用いて検証した。多形膠芽腫の分子標的治療抵抗性関連遺伝子群から、腫瘍の治療耐性において重要な分子を同定することを目的とし、これら遺伝子の発現をヒト悪性神経膠腫臨床検体において確認するため、遺伝子解析による基本的な腫瘍の分類を、当該年度においても引き続き施行した。遺伝子の解析は、IDH遺伝子の変異をダイレクトシークエンスにて、染色体1p19qのLOH(ヘテロ接合性の喪失)をマイクロサテライト解析にて、p53遺伝子の変異をシークエンス解析などを行い同定した。対象は、膠芽腫(GBM)122例、退形成星細胞腫(AA)29例、びまん性星細胞腫(DA)27例、乏突起膠細胞系腫瘍28例、毛様細胞性星細胞腫(PA)4例の合計210例の神経膠腫であった。IDH1変異の頻度はGBM15例(12%)、AA6例(21%)、DA9例(33%)、乏突起膠細胞系腫瘍22例(79%)、PAO例(0%)と合計52例で認め、1例のArg132Cys(C394T)以外の症例においては全てArg132His(G395A)の置換であった。GBMでは二次性膠芽腫にIDH変異の頻度が63%と、原発性膠芽腫の6%と比較して有意に高かった。IDH遺伝子変異は1p19LOHを有する乏突起神経膠腫の94%と高頻度に認め、両異常に相関が認められた。また、p53変異を持つ星細胞系腫瘍では特に低悪性度のものでIDH遺伝子変異を高頻度に認めた。これらの実験とは別に、手術検体を用いた脳腫瘍幹細胞の樹立も引き続き施行し、脳腫瘍幹細胞株候補を約10株以上樹立しており、さらなる性質解析のための検討を行った。これら臨床検体や腫瘍幹細胞は、今後、耐性関連候補遺伝子の発現量を調べる事で、悪性度との相関など非常に有効な基礎データを提供すると考えられる。本研究は、これまでに同定してきた多形膠芽腫に対する治療抵抗性関連遺伝子群から、腫瘍の治療耐性と増殖の鍵となっている分子を特定することを目的としている。まず、これらの遺伝子の発現をヒト悪性神経膠腫において確認する前段階として、従来から行ってきた遺伝子解析による神経膠腫の類型分類を、当該年度においても引き続き施行した。

臨床検体においては、IDH遺伝子、p53遺伝子の変異、染色体1p19qのLOH(ヘテロ接合性の喪失)の同定などをするとともに、MGMT遺伝子プロモーターのメチル化をMethylation-specific PCR (MSP)法により同定し、それぞれの異常と予後との関連を検討した。染色体LOHに関しては、患者血液が不在のものに関しては、MLPA法による同定を行った。対象は昨年度よりさらに100例以上追加し、膠芽腫(GBM)144例、退形成星細胞腫(AA)41例、びまん性星細胞腫(DA)53例、乏突起膠細胞系腫瘍69例、毛様細胞性星細胞腫(PA)7例の合計314例の神経膠腫であった。IDH遺伝子変異の頻度はGBM17例(12%)、AA11例(27%)、DA23例(43%)、乏突起膠細胞系腫瘍50例(72%)、PAO例(0%)と合計101例で認めた。このうち、IDH2遺伝子の変異は5例(2%)のみであった。WHO Grade 2と3の神経膠腫においてはMGMT遺伝子プロモーターメチル化とIDH遺伝子変異に相関が見られた。予後との関連を調べると、特にGrade3の退形成星細胞腫で1p19qLOHを認めない群にて、IDH遺伝子変異と無増悪再発期間が有意に相関していた。これら臨床検体と、その遺伝子変異と予後との関連などの臨床データは、今後、耐性関連候補遺伝子の発現量を調べる事で、これら遺伝子の機能解析をする上での非常に有効な基礎データを提供すると考えられる。
ロイコトリエンB4産生酵素と受容体の疾患モデルにおける役割

1)細胞特異的なBLT1欠損マウスの樹立と解析:樹立済みのBLT1flox/floxマウスをCD11c-Creマウスと交配し、樹状細胞特異的BLT1欠損マウスを樹立した。2)BLT1発現が規定する抗原提示細胞サブセット解析:BLT1発現で規定される樹状細胞とマクロファージサブセットの遺伝子発現・生理活性脂質産生の違いを解析した。また、サブセット間でロイコトリエンB4をはじめとした生理活性脂質の産生プロファイルや、ケモカインの発現、ケモカインに対する細胞走化性に大きな違いがあることを見いだし、論文を投稿した(現在revise中)。3)BLT2の上皮細胞保護作用の解明: BLT2受容体による肺保護作用についてより詳細な検討を行った。BLT2を発現させた培養細胞では、ニューモライシンによる細胞膜穿孔が抑制されていることが電子顕微鏡観察によって明らかとなり、これが毒素による致死回避機構として機能している可能性が示唆された。4)生理活性脂質産生酵素欠損マウスの樹立と解析:LTB4産生酵素(LTA4水解酵素)を欠損したマウスを作製したところ、「痩せ」の表現型をみいだした。本酵素の産生産物であるLTB4受容体BLT1の欠損マウスでは、この「痩せ」の表現型が観察されなかったことから、LTA4水解酵素が有するアミノペプチダーゼ活性の消失が、「痩せ」の表現型につながっていることが示唆された。そのため、アミノペプチダーゼ活性だけが消失した変異LTA4水解酵素ノックインマウスの作出を行った。現在、これらのマウスを用いて、高脂肪食下におけるエネルギー代謝の差を見いだすべく実験を行っている。申請書の平成28年度に記載した通りに研究が遂行できているため。申請書の平成30年度に記載した通りに研究を遂行する。さらにLTA4水解酵素遺伝子欠損マウスの「痩せ」の表現型の原因の解析を行う。特に高脂肪食下で表現型が顕著であることに注目し、ミトコンドリア機能、酸素消費量などに注目して研究を行う。
次世代医療に向けた高機能性ナノキャリアの開発

SV40外殻タンパク質VP1の自己集合化能を利用して、試験管内でナノカプセルを形成し、ナノカプセルの中へ生理活性物質を導入し、さらにナノカプセル表面を修飾・改変する技術を開発した。また、形状や性状やサイズの異なる構造体をVP1五量体で被覆する技術を開発したので、VP1五量体被覆により形成されるナノカプセルの応用展開される分野を大幅に拡大することが可能になり、新規DDS用キャリアとして極めて有用な高機能性ナノカプセルの基盤となる技術開発に成功した。我々はSV40の主要外殻タンパク質であるVP1五量体の自己集合化によるナノカプセル形成の解析を通し、裸のプラスミドDNAがカプセル形成を誘導し、DNAを内包したナノカプセルが形成される事を見いだした。このDNA内包ナノカプセルをサル腎臓細胞由来株COS-1細胞へ感染すると、遺伝子発現がルシフェラーゼ活性により確認された。しかし、この場合ルシフェラーゼ陽性細胞数が極めて少ない。そこで、SV40感染性ウイルス構造を基に裸のプラスミドDNAのクロマチン化を試みた。まず塩透析法でクロマチンを作製した。次にそれがVP1五量体のナノカプセル(粒径約45nm)形成を誘導し、さらにクロマチンがカプセル中に内包されることが確認された。これを用いて宿主細胞への感染実験を行うと、これまでの裸のプラスミドDNAを内包したナノカプセルよりも、数倍高い発現量が確認された。今後の展開としては、非主要外殻タンパク質であるVP2/3を加えて、ウイルス粒子になるべく近い構造体の形成を目指す。次に、ナノカプセルの細胞・組織指向性付与の為に、カプセル表面を遺伝子工学的手法や化学的手法により改変する技術を確立した。ナノカプセル表面に位置するVP1の136番目のヒスチジン、138番目のアスパラギン、273番目のスレオニンをそれぞれシステインに置換したH136C、N138C、T273C変異体を作製した。これらの改変システイン残基は、マレイミド基を持つ架橋剤の標的として目的物質の固定化に利用できる。そこで、1個の28nmフェライト粒子を被覆した変異VP1ナノカプセルの表面に架橋剤を介してEGFを固定化したものは、培養細胞レベルでEGFR高発現がん細胞へフェライトが選択的に導入されることを確認した。さらに、個体レベルでEGFR高発現と低発現のがん細胞を両方持つ担癌マウスに静注するとEGFR高発現がん細胞に選択的にフェライトが集積することがMRI造影によって確認された。以上のことから、ナノカプセルに細胞指向性を付与する技術基盤が確立できた。我々はSV40のメジャー外殻タンパク質であるVP1五量体の自己集合化能を利用したナノカプセル形成の研究を通じて、試験管内ではVP1五量体は生理的条件下でナノカプセルを形成しないが、DNAやマイナー外殻タンパク質であるVP2/VP3がナノカプセル形成を誘導し、DNAやVP2/VP3を内包したナノカプセルが形成される事を見出した。しかし、裸のDNAでは約2,000塩基対しか内包できないことがわかった。そこで、より長鎖DNAを内包するために、ヒストンとの複合体であるクロマチンを用いて、約5,000塩基対のDNAを含んだクロマチンがナノカプセル形成を誘導して、クロマチンを内包したナノカプセルは宿主細胞に高効率で感染できることを明らかにした。また、8nm、20nm、27nmのフェライトをVP1五量体で完全に被覆する技術を開発し、そのMRI造影剤としての有用性が見出され、応用展開が可能なレベルになった。さらにフェライト内包カプセル表面にEGFや合成ペプチドを化学的に固定化する技術を開発し、動物レベルでEGFR高発現がん細胞を標的としてフェライトを集積させる、すなわち細胞指向性を付与する技術開発に成功した。また近年、100nm、200nmやそれ以上のサイズの構造体をVP1五量体で完全に被覆する技術開発に成功し、十分量の薬剤などを標的細胞に運び込む新規キャリアの開発にも成功し、次世代医療に向けた高機能性ナノキャリア開発の主要技術がおおよそ確立されてきた。我々はSV40のメジャー外殻タンパク質であるVP1五量体の自己集合化能を介したナノカプセル形成技術を開発した。バキュロウイルス発現系で合成されたウイルス様粒子(VLP:virus-like particle)を精製し、試験管内でVLPを還元剤DDTとカルシウムキレート剤EGTAで処理するとVP1五量体にまで解離する。一旦解離したVP1五量体から、各種物質(裸のDNA、DNAとヒストン複合体であるクロマチン、マイナー外殻タンパク質、クエン酸被覆フェライトなど)を内包した約50nmのナノカプセルを形成する技術を世界に先駆けて開発した。また、ナノカプセル表面を遺伝子工学的や化学的に改変し、細胞指向性を改変する技術を確立した。

そこで、これから開発技術を用いて、27nmフェライトをVP1五量体で被覆し、その表面にEGFを固定化したナノカプセルを担がんマウスに静注後、MRI造影を行うと、見事にEGFR高発現がん細胞に集積し、EGFR低発現がん細胞とは著しく違うことがわかり、有望なMRI造影剤の候補物質を作製することができた。さらに、内包技術開発に関連して、元来のVLPの45nmサイズを遥かに凌ぐ100nm500nmの球状の人工粒子や立方体をVP1五量体で完全に被覆する技術を開発した。これは十分量の薬剤などの生理活性物質を標的細胞に運び込む新規DDS用キャリアとしての有効性が期待され、従って、次世代医療に向けた高機能性ナノキャリアの開発に向けた主要な技術がおおよそ確立されてきた。ところで、我々はこれまで抗原性を低減することや消去することを念頭に置いてきたが、VLPを使う以上は、それが極めて難しいことがわかった。それならばそれ逆手にとって、抗原生を有効活用できないかと考え、VP1の表面露出部位にウイルスやがん細胞のエピトープを導入し、そのVLPを作製し、CTL活性化能をマウスで検討してみた。その結果、VLPが強力なアジュバント効果を発揮し、CTL活性化を誘導することを見出した。そこで、VLPという人工構造体がワクチン製剤として有望あることがわかったので、このアジュバント効果の科学的根拠の実証と、実用化に向けた応用研究を行っている。
地理的表示産品のための集団的活動とその成立条件

地理的表示(GI)制度を活用した地域産品の付加価値向上が地域発展の手段として期待されている。先行する欧州・アフリカの事例研究からは、地理的表示(GI)制度への登録成果を左右するものとして、生産者を中心とした関係主体の効果的な集団的活動があげられている。本研究は、強く効果的な集団的活動の具体的な内容と、それを生み出す制度的環境や個別集団の特徴などの条件について、フランスと日本における複数のGI取得済み品目の比較から明らかにする。これにより、国内の制度的環境下で実現可能な集団的活動強化の方向性を検討する。
細胞障害性リンパ球による標的細胞破壊機構の解明およびその制御

前年度までに我々は、Fas ligand(FasL)やtumor necrosis factor(TNF)-related apoptosis-inducing ligand(TRAIL)といったアポトーシス誘導分子がキラー細胞による標的細胞破壊機構に関与することを、主としてin vitro実験系にて解析を行ってきた。本研究において我々は、TRAIL分子のin vivoにおける機能について解析した結果、肝NK細胞がIFN-γ刺激によって恒常的にTRAIL分子を発現し、TRAILに対して感受性を示す種々の癌細胞の肝臓転移に対して、抑制的に働くことをマウスモデルを用いて明かとした。さらに、新規TNFファミリー分子であるTWEAKの発現と免疫系における機能について、新たに樹立した抗ヒトTWEAKモノクローナル抗体(CARL-1)を用いて、ヒト末梢血T、B、NK細胞および単球上のTWEAKの発現を解析した結果、TWEAK分子が、IFN-γによって単球細胞上に選択的に発現誘導されること、および、IFN-γによって活性化された単球の標的細胞傷害機構にはTRAILやTNF-αに加え、TWEAKを介した経路も関与することをin vitro実験系にて明かとした。ある種の腫瘍に対しては、単球細胞がエフェクター細胞として重要であることが報告されており、TWEAKが、TRAILやTNF-αとともに単球細胞による抗腫瘍効果の一翼を担っている可能性が考えられた。新鮮末梢血T細胞における、様々なマイトージェンやサイトカイン刺激後のTRAIL分子の発現誘導について解析した結果、TRAILの発現誘導にはtype I IFNによる共刺激が必要であることが判明した。Type I IFNは腎癌、黒色腫などの腫瘍に対して、臨床応用されているが、TRAILに対して感受性示した腎癌細胞を標的細胞として末梢血T細胞の標的細胞破壊機構について解析した結果、抗CD3抗体で予め刺激しておくと腎癌細胞を殺傷するようになることが判明した。さらに、IFN-αによる共刺激を加えると抗CD3抗体単独で刺激した細胞と比較して約1.5^2倍程度の強い細胞傷害活性が誘導されることが明らかとなった。また、この時、ヒトTRAILに対する中和抗体(RIK-2)を添加するとIFN-αの細胞傷害活性増強効果がほぼ抑制されることが確認された。これらの結果はtype I IFNは抗原を認識してTCR/CD3を介して刺激を受け取ったT細胞に作用し、TRAILの発現を誘導することによりT細胞の腎癌細胞に対する標的細胞障害活性を増強することを示す。(Kayagaki et al.J.E.M.1999)マウスNK細胞におけるTRAIL分子の発現についても、未刺激時の脾臓由来NK細胞にはTRAILの発現は認められないが、IL-2やIL-15といったサイトカインによってTRAILの発現が誘導されることが判明した。また、IL-2やIL-15によって活性化されたNK細胞がFasLやパーフォリン経路とともにTRAIL経路を介して標的細胞を破壊することも確認された。これらの結果は、CTLのみならずNK細胞もTRAIL経路を介して標的細胞を破壊すること、および、NK細胞においてはTRAILの発現がIL-2やIL-15によって制御されることを示す。(Kayagaki et al.J.I.1999)前年度までに我々は、Fas ligand(FasL)やtumor necrosis factor(TNF)-related apoptosis-inducing ligand(TRAIL)といったアポトーシス誘導分子がキラー細胞による標的細胞破壊機構に関与することを、主としてin vitro実験系にて解析を行ってきた。
FRPのマルチスケールクリープ変形・損傷解析および実験的検討

本研究課題では,FRPのクリープ挙動を均質化理論に基づきマルチスケール的に解析する手法を開発し,その妥当性を検証した.本年度の研究成果は次のようにまとめられる.1.前年度に開発した時間依存均質化理論によるFRPのクリープ解析手法を利用し,一方向強化CFRPの高温クリープ解析を行った.解析対象は,T800H/#3631一方向強化CFRP(東レ(株)製)とし,クリープ温度は100°Cとした.また負荷方向として,非主軸角30°の場合と45°の場合の2種類を考え,それぞれの場合につき,3種類のクリープ応力を与えて解析した.このようにして得られた解析結果は,実験により得られた実際の一方向強化CFRPのクリープ挙動を精度良く予測した.2.つづいて,本解析法を用いて,多方向強化CFRP積層板の高温クリープ解析を行った.解析対象は,T800H/#3631クロスプライ積層板およびアングルプライ積層板(いずれも東レ(株)製)とし,クリープ温度は100度とした,それぞれの積層板に対して,いくつかの負荷方向およびクリープ応力を設定して解析を実施した.この解析結果もまた,実験結果と良い一致を示すことがわかったが,特に,低応力クリープを精度よく予測することが示された.3.繊維/母材界面に損傷を有する場合のFRPをモデル化し,この場合における高温クリープ挙動を解析した.この結果を界面損傷を有しない場合の解析結果と比較し,弾性係数の低下およびクリープの増大が見られることを確認した.このような傾向は,特に非主軸クリープにおいて顕著に見られた.以上のことから,本研究課題では,時間依存均質化理論によるマルチスケール解析法を用いることで,FRPのクリープ挙動を精度良く予測できることが示された.このことは,本解析手法が,高温・高応力等の苛酷な環境下で使用されるFRPのための評価・設計ツールの一つとなり得ることを意味する.本課題では,FRPのクリープ挙動を均質化理論に基づきマルチスケール的に解析する手法を開発することを目的とし,研究を進めでいる.本年度の研究成果は次のようにまとめられる.1.FRPのクリープ挙動をマルチスケール解析するにあたり,まず,最も単純な場合として一方向強化FRP(ラミナ)を解析対象に考え,そのクリープ変形を均質化理論に基づき解析した.このためまず,研究代表者らが提案した時間依存変形の均質化理論に関して検討を行い,一方向強化FRPのクリープ変形解析に対応し得る理論展開を行った.さらに,理論に基づき計算アルゴリズムを構築し,それに従い解析コードを作成した.2.次に,作成した解析コードの妥当性を調べるため,主軸方向(繊維軸方向)および非主軸方向に負荷を受ける一方向強化FRPのクリープ変形解析を行い,その結果が文献などで見られる一方向強化FRPのクリープ挙動を定性的に再現することを確認した.3.つづいて,本解析法を積層板の場合に拡張した.まず,時間依存均質化理論に積層理論を導入し,FRP積層板のクリープ変形が解析可能な定式化を行った.さらに,この場合の解析コードを開発し,上述の一方向強化FRPの場合と同様の解析条件にてクロスプライおよび擬似等方積層板のクリープ変形解析を行い,本解析法の妥当性を確認した.4.さらに,本解析法の定量的有用性を調べるため,CFRP積層板の高温クリープ試験結果と本解析法による解析結果を比較・検討した.この結果,両者がかなり良い精度で一致することが確かめられた.本研究課題では,FRPのクリープ挙動を均質化理論に基づきマルチスケール的に解析する手法を開発し,その妥当性を検証した.本年度の研究成果は次のようにまとめられる.1.前年度に開発した時間依存均質化理論によるFRPのクリープ解析手法を利用し,一方向強化CFRPの高温クリープ解析を行った.解析対象は,T800H/#3631一方向強化CFRP(東レ(株)製)とし,クリープ温度は100°Cとした.また負荷方向として,非主軸角30°の場合と45°の場合の2種類を考え,それぞれの場合につき,3種類のクリープ応力を与えて解析した.このようにして得られた解析結果は,実験により得られた実際の一方向強化CFRPのクリープ挙動を精度良く予測した.2.つづいて,本解析法を用いて,多方向強化CFRP積層板の高温クリープ解析を行った.解析対象は,T800H/#3631クロスプライ積層板およびアングルプライ積層板(いずれも東レ(株)製)とし,クリープ温度は100度とした,それぞれの積層板に対して,いくつかの負荷方向およびクリープ応力を設定して解析を実施した.この解析結果もまた,実験結果と良い一致を示すことがわかったが,特に,低応力クリープを精度よく予測することが示された.3.繊維/母材界面に損傷を有する場合のFRPをモデル化し,この場合における高温クリープ挙動を解析した.この結果を界面損傷を有しない場合の解析結果と比較し,弾性係数の低下およびクリープの増大が見られることを確認した.このような傾向は,特に非主軸クリープにおいて顕著に見られた.以上のことから,本研究課題では,時間依存均質化理論によるマルチスケール解析法を用いることで,FRPのクリープ挙動を精度良く予測できることが示された.このことは,本解析手法が,高温・高応力等の苛酷な環境下で使用されるFRPのための評価・設計ツールの一つとなり得ることを意味する.
上部消化器癌の微量癌細胞解析を用いた治療選択への応用

胃切除術とリンパ節郭清が施行された196例中,リンパ節転移を認めた89例を対象とした.全例の原発巣とすべての転移リンパ節511個のE-cadherin,N-cadherin,およびEMT誘導因子Snailの発現を免疫染色により評価した.原発巣でE-cadherinの発現低下例では,有意に転移個数が多くみられた(P=0.027).また,転移リンパ節でのE-cadherin発現低下例では,有意にリンパ節転移個数が多かった(P=0.003).転移リンパ節のN-cadherin発現の高い症例は,転移個数が多く(P=0.004),脈管侵襲の陽性率が有意に高く,Stageも相関していた(P=0.015).原発巣,転移リンパ節ともにN-cadherinの発現は,高発現例で有意に予後不良であった.Snailのリンパ節転移巣で発現は,低発現例で転移リンパ節個数は多く(P=0.002),Stageも進行していた(P=0.048).転移リンパ節個数の多い症例では,Snail発現が原発巣で高く,転移リンパ節では低下していた(Snail switch).Snail switchは19例(21.3%)で認められ,リンパ節転移が多く(P=0.0009),Stageも進行しており(P=0.038),有意に予後不良であった(P=0.0002).本研究の結果から,リンパ節での転移形成と新たなリンパ節転移の過程で,癌細胞のEMTおよびMETが組織学的に起こっている事象が確認できた.今年度は原発巣とリンパ節巣の上皮間葉転換(Epitehlial Messenchymal Transition:EMT)と間葉上皮転換(Mesenchymal-Epithelial transition:MET)について,胃癌の原発巣とリンパ節転移巣について解析した.胃癌のEMTに関する研究の多くは原発巣のみで検討されており,悪性度や臨床病理学的因子との関連について報告されている.一方,リンパ節転移巣でのEMTに関する報告は少ないため,臨床病理学的な意義は不明である.リンパ節転移巣でのEMTの発現状況を解析することは,リンパ節への癌細胞の着床から転移巣形成のメカニズムの解明に有用であり,延いては,手術で郭清されたリンパ節より更に遠位の非郭清リンパ節への転移予測につながる可能性がある.今回の検討では,転移個数が多い症例に,リンパ節転移巣でのE-cadherin発現の低下,N-cadherin発現の上昇がみられたことから,リンパ節転移巣でも原発巣と同様にEMTが発生し,予後に影響している可能性が示唆された.Snailの発現が原発巣で上昇し,リンパ節転移巣で低下しているSnail switchの状態にある症例では,リンパ節転移個数が多く,予後不良であることが確認された.この現象は転移巣で癌細胞が接着するMETの過程で発現が低下し,転移を形成するプロセスに関わっている可能性を明らかにすることができた.昨年度と同様な研究方向で進めていく予定である.微量癌細胞の分子標的治療への応用:胃癌症例でCellSearch Systemを用い,微量癌細胞の遺伝子発現をみることにより治療への応用について検討中である.Her2/neuの発現は確かめられており,症例を集積中であり,再発や予後との関係を解析中である.さらに原発巣と血中遊離癌細胞での発現の差異を解析する.オルガノイドを用いた研究:予備実験として,すでにKi67やp53の発現を調べることにより,オルガノイドを用いた評価が可能であることは検証済である.さらに生検組織標本から作成したオルガノイドを用い,分子マーカー(EGFRやHer2/neu,EMT, cancer stem cellなど)の発現を調べ,臨床応用の可能性について検討中である.化学療法あるいは化学放射線治療耐性の微量癌細胞の特性について:化学療法や化学放射線治療施行後の切除標本(原発巣,転移リンパ節巣)で残存微量癌細胞の特性を検討中である.胸部食道扁平上皮癌のリンパ節微小転移に対する術前化学放射線療法の影響について術前化学放射線療法(nCRT)は微小転移を制御することにより予後を改善すると想像されるが,食道扁平上皮癌のリンパ節微小転移に対するnCRTの影響とその意義に関する報告はほとんどない.食道扁平上皮癌患者においてnCRTのリンパ節微小転移におよぼす影響と臨床的意義について検討した.対象は1997年から2001年に当科で前向きに無作為に割り付けられた進行食道扁平上皮癌患者41例(手術単独群:21例,nCRT群:20例).摘出したすべてのリンパ節に対し,通常行われる病理組織学検索に加え,抗サイトケラチン抗体により免疫組織学的に微小転移の検索を行い評価した.リンパ節微小転移を,1周囲間質反応を伴いclusterを形成する微小転移(MM, Micrometastasis)と,2周囲間質反応を伴わないsingle cellの微小転移(TCM, Tumor cell microenvironment)のいずれかに分類し評価した.nCRTは低用量CF療法(CDDP 7mg/body, 5-FU 350mg/body)を同時併用し40Gy行った.手術単独群ではnCRT群に比べ有意にMM ±TCMとTCMの検出率が高かった.41例の検討で,リンパ節転移陽性かつリンパ節微小転移陽性の症例は,そうでない症例に比べ有意に予後不良であった.nCRT群においても同様に,リンパ節転移陽性かつリンパ節

微小転移陽性の症例は,そうでない症例に比べ有意に予後不良であった.進行食道扁平上皮癌においてnCRTはリンパ節微小転移の制御に有用であった.病理組織学リンパ節転移とリンパ節微小転移を同時に評価することは予後予測に有用であった.今年度は化学放射線治療を施行した食道癌症例で,リンパ節微小転移の存在とその臨床的意義を検討した.手術群では術前化学放射線療法群に比べ,リンパ節微小転移の頻度が高率にみられた.リンパ節転移陽性かつリンパ節微小転移陽性の症例は,そうでない症例に比べ有意に予後不良であった.進行食道扁平上皮癌において,術前化学放射線療法はリンパ節微小転移の制御に有用であった.病理組織学リンパ節転移とリンパ節微小転移を同時に評価することは予後予測に有用であった.以上のことを明らかにすることができた.胃切除術とリンパ節郭清が施行された196例中,リンパ節転移を認めた89例を対象とした.全例の原発巣とすべての転移リンパ節511個のE-cadherin,N-cadherin,およびEMT誘導因子Snailの発現を免疫染色により評価した.原発巣でE-cadherinの発現低下例では,有意に転移個数が多くみられた(P=0.027).また,転移リンパ節でのE-cadherin発現低下例では,有意にリンパ節転移個数が多かった(P=0.003).転移リンパ節のN-cadherin発現の高い症例は,転移個数が多く(P=0.004),脈管侵襲の陽性率が有意に高く,Stageも相関していた(P=0.015).原発巣,転移リンパ節ともにN-cadherinの発現は,高発現例で有意に予後不良であった.Snailのリンパ節転移巣で発現は,低発現例で転移リンパ節個数は多く(P=0.002),Stageも進行していた(P=0.048).転移リンパ節個数の多い症例では,Snail発現が原発巣で高く,転移リンパ節では低下していた(Snail switch).Snail switchは19例(21.3%)で認められ,リンパ節転移が多く(P=0.0009),Stageも進行しており(P=0.038),有意に予後不良であった(P=0.0002).本研究の結果から,リンパ節での転移形成と新たなリンパ節転移の過程で,癌細胞のEMTおよびMETが組織学的に起こっている事象が確認できた.今年度は原発巣とリンパ節巣の上皮間葉転換(Epitehlial Messenchymal Transition:EMT)と間葉上皮転換(Mesenchymal-Epithelial transition:MET)について,胃癌の原発巣とリンパ節転移巣について解析した.胃癌のEMTに関する研究の多くは原発巣のみで検討されており,悪性度や臨床病理学的因子との関連について報告されている.一方,リンパ節転移巣でのEMTに関する報告は少ないため,臨床病理学的な意義は不明である.リンパ節転移巣でのEMTの発現状況を解析することは,リンパ節への癌細胞の着床から転移巣形成のメカニズムの解明に有用であり,延いては,手術で郭清されたリンパ節より更に遠位の非郭清リンパ節への転移予測につながる可能性がある.今回の検討では,転移個数が多い症例に,リンパ節転移巣でのE-cadherin発現の低下,N-
コモン・マーモセットモデルを用いた低酸素・虚血負荷に対する薬物治療の有用性の検討

コモン・マーモセット、雌雄各3-4頭、計6-8頭以上を対象とし、我々が独自に開発した低酸素虚血負荷を一部個体に実施したうえで飼育する。各個体は発達期に環境照明リズム、社会環境の自家制御を施し、同齢他個体社会場面応答性に関わる発達記録追跡を行なった成体、および、新規成体を対象とする。準備状況で後述する技術を利用し発展させる。認知情動学習や他個体との社会相互作用と食育などの複合療育に伴い変化する生体概日リズム性への影響と、共感性発達との関わりを調べる。
高齢者生活生命支援機器開発に関する国際共同研究

本研究は、福祉先進国である北欧諸国の知恵・経験と、技術先進国であるわが国の技術開発力を融合させることにより、21世紀の高齢化社会を支える基礎技術を共同で開発することを目的とする。具体的には、以下の3点について研究を行った。1)高齢者支援技術の分類並びに現状調査これまで行われた過去2回の総合研究(B)による高齢者支援技術の分類をさらに発展させ、生命支援技術分野として(1)生体機能代行補助技術、(2)治療支援技術、(3)生体計測技術、生活支援技術分野として(4)自立支援技術、(5)介護支援技術、社会参加支援分野として(6)就労支援技術、(7)余暇支援技術の3分野7技術とした。技術現状調査の結果、将来的な高齢者支援機器開発のために研究を推進して行くべき基礎要素として、(1)デバイス分野(生体磁気刺激、医用材料、生体センサ)、(2)計測制御分野(医療支援工学、介護支援工学、生活支援工学)、(3)高度情報分野(生体感覚補助、健康管理ネットワーク、高齢者と高度情報システムの適合)、(4)社会環境分野(職業訓練、レクリエーション、福祉のまちづくり)の4分野12要素を提言した。2)わが国及び北欧諸国の高齢化状況の調査真に有効利用できる支援機器開発のため、我が国及び海外の人口動向の調査を行った。その結果、欧米諸国と比較して我が国の人口構成の高齢化は世界に類を見ない高速度で進んでいること、中国では未だ高齢者の施設介護が主となっていること等が明らかとなった。3)機器開発プロジェクトの設定平成5年3月に東京にて第2回「高齢者・障害者支援技術に関する北欧-日本ワークショップ」を開催し、北欧と日本の研究者に我が国の企業開発者を交えて、具体的な機器開発プロジェクトについて検討を行った。その結果、開発プロジェクト候補として、在宅健康管理のための機器、コミュニケーションのための機器・ネットワーク作りなどが挙げられた。
軟骨組織におけるレチノール結合蛋白(RBP)の機能と発現調節機構

本研究はPTHおよびそのセカンドメッセンジャーであるcAMPの軟骨培養細胞増殖分化機構を検索する過程で培養液中に蓄積してくる20kdaltonの蛋白質がRBPであることを新たに見いだしたことにその端を発している。これまで軟骨細胞がRBPを生成していることは知られておらず,レチノイン酸の標的器官としての軟骨組織自身が各分化段階でRBPを生成していることの生理的意義を解明することは大変興味深い。本研究は軟骨細胞で生成されているRBPの役割について明らかにすること、そのPTH-cAMP系による生合成調節機構を解明することを目指している。これまで肝臓以外でRBPを生成している臓器としては脳、腎臓、涙腺、脂肪細胞などが知られているがその生成量は肝臓に較べて極めて少ない。その生理的意義については組織へのレチノールの取り込みに機能しているという報告もあるが、まだ明らかではない。これまでの本研究の過程で軟骨細胞は肝臓に次いでRBPの合成量が高く、またPTH/PTHrPなどによっても誘導されることを明らかにしてきた。また、上記の調節因子のうちでPTHが軟骨の最終分化を抑制するのに対してレチノイン酸は最終分化を促進するという互いに異なる方向への作用を及ぼしていることを明らかにしてきた。このような背景の中でPTH-cAMP系がRBPを誘導することの持つ意味を解明することはこれまでになかった視点である。本研究の過程で形態形成因子であるインディアンヘッジホッグの発現がPTH-cAMP経路で著しく抑制され、逆にレチノイン酸で強く誘導される現象が見いだされ、軟骨細胞の増殖・分化過程におけるPTHとレチノイン酸の拮抗的役割の重要な過程がインディアンヘッジホッグ発現への調節を介しても制御されている事が明らかとなった。

これまで肝臓以外でRBPを生成している臓器としては脳、腎臓、涙腺、脂肪細胞などが知られているがその生成量は肝臓に較べて極めて少ない。その生理的意義については組織へのレチノールの取り込みに機能しているという報告もあるが、まだ明らかではない。これまでの本研究の過程で軟骨細胞は肝臓に次いでRBPの合成量が高く、またPTH/PTHrPなどによっても誘導されることを明らかにしてきた。また、上記の調節因子のうちでPTHが軟骨の最終分化を抑制するのに対してレチノイン酸は最終分化を促進するという互いに異なる方向への作用を及ぼしていることを明らかにしてきた。このような背景の中でPTH-cAMP系がRBPを誘導することの持つ意味を解明することはこれまでになかった視点である。本研究の過程で形態形成因子であるインディアンヘッジホッグの発現がPTH-cAMP経路で著しく抑制され、逆にレチノイン酸で強く誘導される現象が見いだされ、軟骨細胞の増殖・分化過程におけるPTHとレチノイン酸の拮抗的役割の重要な過程がインディアンヘッジホッグ発現への調節を介しても制御されている事が明らかとなった。
幹細胞維持・分化におけるRNAサイレンシング機構の解析

幹細胞特異的に機能している抑制因子としてのmiRNAを解析することは極めて重要である。近年、多能性幹細胞(inducible Puluripotent Stem : iPS細胞)が作製された。しかしながら、iPS細胞はES細胞との類似性は見られるが、その作製の効率が良いとはいえない。今後、医療への転用を目指して行くにあたって、さらに効率的な方法を加える必要がある。そこで、より安定により効率よくiPS化を誘導する為には、iPS細胞において発現するべきでない遺伝子の発現を抑制する必要がある。以上のことから、Ago特異的な抗体を使用してiPS細胞特異的なmRNAを同定し、iPS細胞作製のより効率化及びその制御機構を解明する。この研究で得られた知見によって、iPS細胞を含む幹細胞維持と分化にmiRNA機構がどのように関与しているかを解明する。本年度は、ヒト及びマウスiPS細胞抽出液からAgoに対するモノクローナル抗体を用いて免疫沈降を行い、得られた免疫沈降物中からmiRNAを単離し、クローニングを行いiPS細胞特異的なAgo結合miRNAを同定を試みた。しかし、iPS細胞からのAgo特異的な抗体を用いた免疫沈降法によってAgoタンパク質を単離しmiRNAを抽出することができなかった。そこで、免疫沈降法で用いる緩衝液の条件検討、使用するips細胞数の検討を行いmiRNAを単離できる条件の解析を行ってきたがmiRNAを抽出することはできたがシークエンスによる配列の同定にまでは至ることができなかった。以上のことから、Ago特異的な抗体を使用してiPS細胞特異的なmiRNAを同定し、iPS細胞作製のより効率化及びその制御機構を解明する。ヒト及びマウスiPS細胞抽出液からAgoに対するモノクローナル抗体を用いて免疫沈降を行い、得られた免疫沈降物中からmiRNAを単離し、クローニングを行いiPS細胞特異的なAgo結合miRNAを同定を試みた。現在、免疫沈降法で用いる緩衝液の条件検討、使用するiPS細胞数の検討を行いmiRNAを単離できる条件を解析している。
熱輻射制御による微小試料の高温熱伝導度測定法の開発と有機熱電材料への応用

廃熱を利用するために,温度差から直接発電できる熱電材料が有望である.熱電材料は熱伝導率が低いほど高性能だが,200 K以上の高温では,試料と周囲の環境との間で熱輻射(電磁波)が熱伝導率測定の誤差の原因となり,性能が正しく評価できない.そこで本研究では,微小試料の熱伝導率測定で採用されている定常比較法の参照試料の配置を工夫して,輻射の影響を補正する方法の開発を行った.また,従来は影響が小さいと考えられた,温度差測定用の熱電対からの熱流出も同時に補正し,より正確に熱伝導率を測定できるシステムの開発に成功した.さらにこれを用いて,p型有機伝導体(TTT)2I3の熱電性能指数の試料依存性を測定した.新規熱電材料の探索のために,有機伝導体などの長さ1 mm程度の微小試料の熱伝導度を測定するための新規な方法の開発を行っている.我々は試料と直列に参照試料(マンガニン)を接続し,ヒーターで発生した熱を両者に通すことで,マンガニンとの比較から試料の熱伝導度を決定する,定常比較法という方法で測定を行っている.この方法によれば,同時に電気伝導度と熱電能も決定できるため,単一の試料について無次元熱電性能指数ZTを決定することが可能となる.つまり,試料依存性の大きい物質についてZTを系統的に調べることができる.しかし,我々の従来の方法では,200 K以上の温度ではマンガニンと試料からそれぞれ熱輻射によって周囲に逃げる熱流量の差が大きく異なるため,試料の熱伝導度が高温ほど過大に観測されるという問題があった.これを解決するために,試料とマンガニンの周囲を輻射シールドで覆い,さらに輻射シールドに制御した温度勾配を発生させて,試料とマンガニンが周囲に逃げる熱を抑制することを試みた.初年度の実験としては,輻射シールド付き試料ホルダーを新たに設計し,作成した.シールドの温度勾配を積極的に制御する前の性能を調べるため,白金を試料とした測定を行った.室温近辺の高温の測定結果は,予想通り白金の文献値よりも高い値を示した.試料ホルダーの設計変更に伴い,試料から熱浴に熱を逃がすための経路が従来型の試料ホルダーと比較して長くなったため,低温の測定に困難が生じることがわかった.改良型試料ホルダーの問題点が明らかになり,解決のため再設計が進展している.さらに,新しい試料ホルダーを用いた実験の結果,これまで見過ごされていた,定常比較法の問題点とその解決案も見つけることができた.新規熱電材料の探索のために,有機伝導体などの長さ1 mm程度の微小試料の熱伝導度を測定する新規な方法の開発を行った.我々は試料と直列に参照試料(マンガニン)を接続し,ヒーターで発生した熱を両者に通すことで,マンガニンとの比較から試料の熱伝導度を決定する定常比較法によって測定を行っている.これを実行するために試料に接続する熱電対を転用すれば,同時に電気抵抗と熱電能も決定できるため,単一の試料について無次元熱電性能指数ZTを決定することが可能である.つまり,試料依存性の大きい物質についてZTを系統的に調べることができる.しかし,我々の従来の方法では,200 K以上の温度において,試料の熱伝導度が高温ほど過大に測定されるという問題があった.これは,マンガニンと試料からそれぞれ熱輻射等によって周囲に逃げる熱の割合が,ヒーターに近くより高温の参照試料で大きく,試料で小さいというアンバランスが原因である.そこで,この問題を解決するために,試料のヒーターと反対側に第2の参照試料をつけ,流出によって失われる熱流を補正する試料ホルダーの作成を行った.さらに熱伝導度が既知である合金線(ニオブチタン)について,この新しい方法で測定を行った結果,得られた試料の熱伝導度は,我々の従来の方法によるものよりも約20%小さく,文献値により近い値となることがわかった.すなわち,本研究によって当初の予定通り,熱輻射の影響を大幅に低減した試料ホルダーの開発に成功した.本研究で開発した新試料ホルダーとそれに関連した技術を利用して,研究期間中に学会発表計6件を行うことができた.さらに,現在投稿論文を準備中である.廃熱を利用するために,温度差から直接発電できる熱電材料が有望である.熱電材料は熱伝導率が低いほど高性能だが,200 K以上の高温では,試料と周囲の環境との間で熱輻射(電磁波)が熱伝導率測定の誤差の原因となり,性能が正しく評価できない.そこで本研究では,微小試料の熱伝導率測定で採用されている定常比較法の参照試料の配置を工夫して,輻射の影響を補正する方法の開発を行った.また,従来は影響が小さいと考えられた,温度差測定用の熱電対からの熱流出も同時に補正し,より正確に熱伝導率を測定できるシステムの開発に成功した.さらにこれを用いて,p型有機伝導体(TTT)2I3の熱電性能指数の試料依存性を測定した.改良型の試料ホルダーとして,輻射シールドを付加しつつも,試料と熱浴の距離を短く保つように設計した試料ホルダーを制作中である.さらに,参照試料であるマンガニンと試料の熱流が一定でない条件であっても測定結果を補正するために,マンガニンで試料を挟んだ構造の測定を試みている.

これにより,マンガニンと試料の熱流の非対称性が解消されると期待される.固体物性(輸送現象測定)電圧の高精度測定のための装置が故障したため修理を依頼したが,故障が軽微であったため,修理費約20万円を支払う必要がなくなった.年度末に近かったため,繰り越して次年度の研究のために活用することにした.真空蒸着装置を新たに作成するための材料費として転用し,有効活用する.
角膜内皮のアポトーシス、細胞死の制御による水疱性角膜症に対する新規治療法の開発

本研究は、角膜移植後の患者に対してRhoキナーゼ阻害剤の点眼投与により角膜移植後の長期成績を改善させる新規薬物療法、またフックス角膜ジストロフィなど角膜内皮のアポトーシスを原因とする角膜内皮疾患に対して、アポトーシス、細胞死を制御することによる角膜移植によらない新規治療法の開発を目標として行った。角膜内皮のアポトーシス関連分子へのROCKシグナルの影響についてウエスタンブロッティング法などにより解析を行った。現在も検討を継続中であるが、従来十分明らかにされていない角膜内皮のアポトーシスシグナルの解明は新規治療法、予防法の開発につながると考える。さらにマウスを用いた角膜移植モデルにおいてRhoキナーゼ阻害剤点眼の影響を検討して、角膜移植後に特記するべき重篤な副作用を認めないことを確認した。また、共同研究を行ったシアトルアイバンクより研究用角膜の提供を受けて、1ヶ月間の器官培養を行いRhoキナーゼ阻害剤の影響を検討した。この検討により、ヒト角膜を用いた器官培養において、Rhoキナーゼ阻害剤がアポトーシス、細胞死を抑制することを、免疫組織学的染色および電子顕微鏡による解析により明らかにした。このことは、従来培養細胞において我々が確認したRhoキナーゼ阻害剤がアポトーシス、細胞死の抑制作用がヒト組織においても有用であることを初めて示したものであり臨床応用化の観点から重要な知見である。この結果を受けて現在、角膜移植後の患者へ角膜移植後の長期成績を改善させるためにRhoキナーゼ阻害剤の点眼の投与を行う、新規治療法の臨床研究の準備を進めている。