hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シグマ陽子散乱実験による斥力芯の起源解明とバリオン間力の研究

核力における斥力芯の起源解明とバリオン間相互作用の研究のために、加速器施設J-PARCにおいてΣp散乱実験を計画している。前年度においては、実験遂行に必須となる新型散乱陽子検出器群(以下CATCHと呼ぶ)の開発を大きく推進した。この進展を受けて、平成28年度においてはCATCH実機の制作の完了とCATCHシステムを用いた新たな核力研究のための実験を行った。CATCHは円筒形ファイバー飛跡検出器とBGOカロリメータから構成されており、標的から放出される複数の荷電粒子の飛跡とファイバーでのエネルギー損失・全運動エネルギーを大立体角で測定する画期的なシステムであるが、平成28年度においてCATCH実機の制作を完了させることができた。ここでCATCHシステムの各構成要素が出来上がったので、次にこれらを固定する架台の製作や、データ読み出し・制御を含めたシステム全体の構築を行った。以上でCATCHシステムの開発を完了させることができたが、J-PARCでの実験計画の都合と準備状況により、平成28年度中にΣp散乱実験を遂行することは叶わなかった。しかし、今回完成させたCATCHシステムを用いた実験として、陽子-重陽子弾性散乱・break-up反応断面積の測定実験を東北大学CYRICにおいて行うことを計画し、実際にこれを行った。この反応からは3核子系ではじめて生じる三体核力の強さや性質について調べるプローブとして有用なデータが得られると考えられる。実験結果については現在解析中である。このように、CATCHシステムは当初の計画のΣp散乱実験に留まらず、バリオン間力研究のための他実験への応用の可能性を示すことができた。また、この実験によってCATCHシステムを組み上げ、実際に動作させたこともΣp散乱実験に向けての大きな前進となった。現在はJ-PARCでのΣp散乱実験の準備も着々と進めている。28年度が最終年度であるため、記入しない。核力における斥力芯の起源解明とバリオン間力の研究のため、加速器施設J-PARCにおいて∑p散乱実験を計画している。平成27年度においては、本実験を遂行するために必要不可欠な散乱陽子検出器群(CATCH)の開発を進めた。CATCHは円筒形ファイバー飛跡検出器(CFT)とBGOカロリメータから構成されており、特にCFTはシンチレーションファイバーを円筒状に直線形とらせん形に配置するという画期的な検出器であるため、製作の試行錯誤が必要であった。平成26年度に製作したCFT試作機の性能評価実験の結果を受けて、新たに実機の一部の製作を行った。この際、新たに補助フレームの導入やファイバー接着箇所の追加等の改善を加え、性能向上を図った。これらの改善の効果を確かめるために宇宙線を用いた性能評価実験を行った結果、試作機において80%程度であった検出効率は98%にまで改善したことを確かめた。検出器本体以外にも、ファイバーからの光を検出するMPPCの読み出しシステムの構築も進展させた。MPPCの読み出し回路として、我々のグループで開発した多チャンネルMPPC読み出し用回路であるEASIROC boardを用いる。ファイバーは全体で約5000本使用するが、実機の一部の読み出しの際に本番と同様のシステムを構築し、約1500本の同時読み出しに成功した。以上によってCFTの製作手法は確立され、実機の残りの部分を製作するのみである。平成27年度中に実機CFT製作を開始しており、平成28年度6月中に全て完成する予定である。検出器群CATCHの開発は平成27年度中に全て終了する計画であったが、現在の見込みでは平成28年6月に完成する予定である。計画よりも開発進捗はやや遅れているものの、完成の目途は立っている状態である。また、本実験を行うJ-PARCでのビーム利用については他実験の利用が優先される見込みとなっているため、検出器開発が滞りなく進展したとしても∑p散乱実験の遂行は当初の計画よりもやや遅れる可能性がある。

実験結果については現在解析中である。このように、CATCHシステムは当初の計画のΣp散乱実験に留まらず、バリオン間力研究のための他実験への応用の可能性を示すことができた。また、この実験によってCATCHシステムを組み上げ、実際に動作させたこともΣp散乱実験に向けての大きな前進となった。現在はJ-PARCでのΣp散乱実験の準備も着々と進めている。まずは散乱陽子検出器群CATCHの製作を完了させた後、性能評価実験を行い、システム全体として正常に動作することを確認する。CATCHが完成した後は、J-PARCに移送しビームライン上に設置する。CATCHとビームライン検出器等を含めたセットアップ・調整を行い、∑p散乱実験を遂行する。実験終了後は実験データの解析を行い、∑p間の斥力芯の大きさを定量的に求め、バリオン間力の研究を推進する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ナノ層マニピュレーションによる高温対応次世代Dyフリー磁石の開発

ナノ層マニュピュレーション技術により,10nm程度のSm-Co及びFe層を交互に1000層程度積層した,積層型ナノコンポジット厚膜磁石を創製した。基板加熱なしで作製した厚膜は,室温で(BH)max=100kJ/m3の等方的磁気特性を示し,150°Cでは,(Nd,Dy)-Fe-B等方性磁粉の1.5倍の(BH)max値を示した。また,Sm-CoとFe層間へのTaやCuなどのバッファ層挿入は磁気特性を顕著に改善した。200300°Cの基板に成膜し,高温熱処理により磁気的に硬化することにより,膜面を磁化容易面とする異方性ナノコンポジット厚膜を作製できた。異方性の大きさは300kJ/m3程度であった。昨年度の研究において,層厚1020 nmのSm-Co層とα-Fe層を交互に780層積層した等方性Sm-Co/α-Feナノコンポジット厚膜磁石を作製し,その(BH)max値が室温で100 kJ/m^3となること,及び150°Cではその(BH)max値が(Nd,Dy)-Fe-B急冷フレークのそれを越えることを明らかにし,高温に於けるSm-Co/α-Feナノコンポジット磁石の優位性を実験的に示した。しかしながら,得られた(BH)max値はマイクロマグネティクスに基づく計算機シミュレーションから予測される限界性能値の1/3程度であった。本年度の研究においてこの原因について調査したところ,(1)作製した厚膜にはPulused Laser Deposition(PLD)法特有のドロップレットが存在し積層構造を乱している部分があること,(2) Sm-Co層の結晶化のための熱処理時にSm-Co層とαーFe層間で原子拡散が起こり境界付近が目的の組成になっていないこと,が明らかになった。そこで,ドロップレットを削減するために,飛行するドロップレットを補助レーザを用いて再アブレーションする装置を構築し,補助レーザの照射タイミングを制御することによりドロップレット数を削減することに成功した。この手法をSm-Co/α-Feナノコンポジット厚膜に適用したところ,(BH)max値を約10%改善することができた。また,Sm-Co層とα-Fe層間に高融点のバッファー層(タングステン)を挿入することにより,保磁力を増加させることができた。更なる(BH)maxの増加のために,異方性膜の作製法を検討した。その結果,昇温した基板上にSm-Co/α-Feナノコンポジット厚膜を成膜することにより,異方性厚膜を作製できることが明らかになった。Sm-Co層とα-Fe層の間に高融点金属のバッファ層を挿入し,層間の原子拡散を抑制すると共に,層間での交換相互作用を制御することにより,高保磁力を試みた。バッファ層としてZr,Mo,W,Taを検討したところ,Taバッファ層が保磁力改善に最も効果的であった。バッファ層の理論厚(Ta組成と積層数から計算した厚さ)を1nm以下に制御した膜では,(BH)max値を損なうことなく,保磁力を顕著に改善することができた。X線回折の結果からは,SmCo3の析出量の減少とSmCo5の析出量の増加が観察され,保磁力改善の一因と考えられる。一方,TEM観察から,熱処理により積層構造が乱れFe2Taが析出することが確認され,所期の目的であったSm-Co/Ta/α-Fe超多周期積層構造は実現できなかった。しかしながら,Taの導入により,保磁力は増加することから,析出Fe2Taがピニングサイトとなっていることも予測される。異方性Sm-Co/α-Feナノコンポジット厚膜磁石を得るために,低中温での成膜とポスト熱処理により磁気的効果を組み合わせた「二段熱処理」を検討した。まず,Sm-Co単層膜について,基板温度を変化させて厚膜磁石を作製し,基板温度の効果を調べた。その結果,基板温度250300°Cで成膜すれば,面内に配向したC-Sm厚膜磁石が得られることが明らかになった。上記の結果を基に,基板温度を250300°Cとして,超多周期Sm-Co/α-Fe厚膜を成膜し,650°Cのポスト熱処理で磁気的に硬化したところ,面内を磁化容易方向とする,超多周期Sm-Co/α-Feナノコンポジット厚膜磁石を作製することができた。最終目標としている「200°Cにおいて,(Nd,Dy)-Fe-Bを超える(BH)max値」をすでに達成しているため。高速PLD法を用いたナノマニュピュレーションにより,10 nm程度の硬軟磁性層を1000層程度積層した積層型Sm-Co/α-Feナノコンポジット厚膜磁石を作製した。膜の磁気特性改善のため,膜の保磁力の増加および異方化法を開発した。まず,Sm-Co単層膜で異方化条件を検討した結果,基板温度230300°Cで成膜した後,熱処理により磁気的に硬化することで,面内に異方化した厚膜磁石を得ることができた。X線回折により,析出SmCo5の方位を調べたところ,その容易軸([001]方向)が面内に配向していることが明らかになった。

この結果を基に,面内に異方化した積層型Sm-Co/α-Feナノコンポジット厚膜磁石を得た。異方性はSm量の減少と共に増加した。また,積層膜では基板加熱なしでも異方化できることを見いだした。保磁力の改善を目的として,Sm-Co層とα-Fe層間に1nm程度の非磁性バッファ層を挿入した。Taバッファ層は残留磁気分極Jrの減少を抑制しつつ保磁力Hcを顕著に改善した。成膜後のTaバッファ層は積層構造を維持していたが,磁気的硬化のための熱処理によりTa(Fe,Co)2に変化し,膜は分散型のナノコンポジット磁石となった。保磁力の増加の原因は,非磁性Ta(Fe,Co)2によるピニング効果であると考えられる。Cuバッファ層では,熱処理によりCuはSm-Co層に拡散したが,積層構造は維持された。膜は異方化しており,理論Cu層厚が0.3 nm程度のとき,Hc,Jrとも改善された。Jrの改善は面内異方性の増加によるものであり,Cuバッファ層が保磁力改善,異方化を両立させる有効な手段であることが明らかになった。ナノ層マニュピュレーション技術により,10nm程度のSm-Co及びFe層を交互に1000層程度積層した,積層型ナノコンポジット厚膜磁石を創製した。基板加熱なしで作製した厚膜は,室温で(BH)max=100kJ/m3の等方的磁気特性を示し,150°Cでは,(Nd,Dy)-Fe-B等方性磁粉の1.5倍の(BH)max値を示した。また,Sm-CoとFe層間へのTaやCuなどのバッファ層挿入は磁気特性を顕著に改善した。200300°Cの基板に成膜し,高温熱処理により磁気的に硬化することにより,膜面を磁化容易面とする異方性ナノコンポジット厚膜を作製できた。異方性の大きさは300kJ/m3程度であった。昨年度の研究を元に,以下の各項目が達成され,ほぼ,当初の計画通りに研究を進めることができた。1.微細組織の検討から,実験的に得られた(BH)max値とマイクロマグネティクス理論に基づいた計算機シミュレーションで得られた(BH)max値の差の原因を明らかにすることができた。2.飛行するドロップレットを補助レーザを用いて再アブレーションする装置を構築し,ドロップレット数を削減することに成功した。この結果,Sm-Co/α-Feナノコンポジット厚膜の(BH)max値を約10%改善することができた。3.Sm-Co層とα-Fe層の間に高融点のタングステン層(バッファー層)を挿入することにより,層間の原子拡散を抑制し,保磁力を増加させることができた。4.(BH)maxのさらなる増加のために,異方性膜の作製法を検討し,昇温した基板上にSm-Co/α-Feナノコンポジット厚膜を成膜することにより,面内異方性厚膜を作製できることを明らかにし,高性能異方性Sm-Co/α-Feナノコンポジット磁石作製のステップを踏み出した。H28年度までの研究成果を基礎に,平成28年度においては,以下の研究を行い, (BH)max値を更に改善する。(I)層間バッファ層の最適化による保磁力の改善:H2627年度の研究においては, Zr, W, Mo, Taバッファ層の効果を調べ,顕著な保磁力改善効果があったのはTaバッファ層であった。しかしながら, TEM観察のよりTa挿入が積層構造を崩す傾向があることも明らかになった。そこで,H28年度の研究においては,半導体プロセスで使用されているTaNバッファ層を導入し,積層構造を維持することによりバッファ層による保磁力改善効果を最大化する。また,予備実験で効果の確認されたSm-Co/MM/α-Fe/MM構造(MMは金属元素)についてもCu層厚を変化させてその効果を最大化する。(II)
遺伝子解析を含む心筋虚血再還流障害に対するエンドセリン受容体拮抗薬の影響

ラット28匹において全身麻酔下で開胸し動脈圧、左質圧、心拍数など記録できる状態で左冠動脈前下行枝を4.0絹糸にて閉塞し30分の虚血後に再灌流させた。その後生食投与群、0.15μg/100gのエンドセリン拮抗薬持続投与群、0.15μg/100gのエンドセリン拮抗薬とアルドステロン拮抗薬の持続同時投与群、4.5μg/100gの高濃度エンドセリン拮抗薬とアルドステロン拮抗薬の持続同時投与群に分けて再灌流後3時間、6時間さらに24時間後の血行動態を評価した。高濃度エンドセリン拮抗薬持続投与群で血圧の低下、心拍数の増加を認めたが、他群では有意な変化は認めなかった。しかしながら、左室拡張末期圧は低濃度エンドセリン拮抗薬とアルドステロン拮抗薬の持続投与群で全時間経過を通して有意に低かった。また麻酔、補液量は全群同じ状態であったが6時間以上の生存率は以下のようであった。生食群29%、高濃度エンドセリンとアルドステロン拮抗薬の持続投与群57%、低濃度エンドセリン持続投与群71%、低濃度エンドセリン拮抗薬とアルドステロン拮抗薬の持続投与群100%と有意な差が認められた。現時点ではエンドセリン拮抗薬とアルドステロン拮抗薬の併用がラット心筋虚血再灌流障害モデルにおいて左室拡張末期圧の改善効果をもたらすのか不明な点が多いが0.15μg/100gというごく低濃度のエンドセリン拮抗薬における左室拡張能の改善効果が明らかになり不整脈死、心不全死を予防することが明らかになった。現時点ではエンドセリン拮抗薬とアルドステロン拮抗薬の併用がラット心筋虚血際灌流障害モデルにおいて左室拡張末期圧の改善効果をもたらすのか不明な点が多いが0.15μg/100gというごく低濃度のエンドセリン拮抗薬における左室拡張能の改善効果が明らかになり不整脈死、心不全死を予防することが示唆された。今後虚血領域、非虚血領域に分けた心筋組織におけるMCP-1の定量、炎症性サイトカイン、さらには線維化マーカーの定量を行うと同時に、構造蛋白を遺伝子発現レベルから検討し心機能改善や生命予後改善効果の期待できるシグナルを同定していく予定である。
商品化する日本の農村空間に関する人文地理学的研究

日本における農村空間の商品化は、(1)農水産物の供給と、(2)レクリエーション・観光、(3)農村居住、(4)農村景観・環境の維持と社会・文化の評価の4つに類型化できる。平坦地や山地、温暖か寒冷といった自然条件と大都市への近接性が、農村空間の商品化の地域差に大きく作用している。日本の農村で現在おきている様々な現象は、「農村空間の商品化」という視点を導入することによって、かなりの程度理解できる。(1)研究の背景1990年代以降の日本では、農業が引き起こす環境問題や農業の担い手不足、米の生産調整政策の強化、輸入農産物との競合、食料自給率の低下、農村自体の弱体化など、様々な農業問題が顕在化してきた。この時期のより重要な構造的変化は、これまで基本的に農業生産の場としてみなされてきた農村が、農業生産のみならず、余暇や癒し、文化的・教育的価値、環境保全など、その他の機能をもつ場として捉えられることが多くなったことである。すなわち、現代の農村空間では、生産空間という性格が相対的に低下し、消費空間という性格が強くなっている。これを、「農村空間の商品化」として捉えることができる。(2)研究の目的本研究では日本において農村空間の商品化がどのような形で、どのようなプロセスで振興しており、さらにそれが農村空間をどのように再構築しているかを、主として具体的な実証研究に基づいて、明らかにしようとする。(3)研究の具体的内容と手順本研究は大きく4つの内容を含んでいる。まず第1に現代の農村空間を捉えるための地理学における概念的・方法論的研究である。第2には全国を視野にいれた農村空間に関する系統地理学的な課題の整理である。第3には日本の各地域における実証的研究であり、フィールドワークを重視しながら、現代の農村空間でおきている現象の実態と特徴を明らかにする。第4に商品化する日本の農村空間の性格と構造、そして地域差を解明する。初年度は第1と第2の課題に取り組み、農村空間の系統的地理学的な課題を整理する。第2年度と第3年度には具体的な実証的研究を行い、最終年度に研究動向と系統地理学的な課題、そして具体的な事例研究に基づき、第4の課題に取り組むことにする。本研究は、農村空間の商品化(食料供給のみならず環境維持、余暇・観光、居住、社会文化、教育のための活用)がどのような形で、どのようなプロセスで進行しており、さらにそれが農村空間をいかに再構築しているのかを、日本を対象に整理・分析しようというものである。研究初年度である平成19年度には、まず、国内と欧米を中心とした関連文献を検討し始めた。さらに研究代表者と研究分担者が、(1)食料供給(仁平、宮地、高柳)と(2)都市・農村交流(菊地、小原)、(3)余暇・観光(呉羽、張、田林)、(4)文化・教育(松井、藤永)、(5)居住・環境維持(作野、山本)、(6)山村(西野)、(7)漁村(篠原)の7つの系統的課題にそって、それぞれが文献や統計データを収集したり、現地調査を始めた。4月に東京で、7月につくば市で、10月月に熊本市で、そして3月に草加市において、研究打合会および合同調査を実施した。田林は研究の総括にあたったほか、上越市と静岡市で農村観光の調査を行い、呉羽は長野盆地の果樹農業、松井は茨城県筑西市の地域資源の活用と長崎県の聖地の観光化、仁平は庄内平野の稲作、小原は笠間市のクラインガルテン、菊地は横浜市のフードツリズム、作野は島根県江津市の空き屋活用事業、篠原は北海道のブランド水産物、高柳は京都府綾部市の京野菜、張は宇和島市の段畑の景観を活かした観光、西野は京都府南丹市のむらおこし、藤永は佐賀市の給食による食育、宮地は北海道の有機農業、山本は伊豆半島の景観・環境変化について現地調査を実施した。研究打合会では、研究結果を相互に関連づけ、総合化するために討論した。本研究は、農村空間の商品化がどのような形で、どのように進行しており、さらにそれがいかに農村空間を再編しているのかを、日本を対象に整理・分析しようとするものである。その際に、諸外国での研究成果も参考にしながら研究を進める。前年度までの文献や統計の分析と検討、そして予備的な現地調査に基づいて、平成20年度には研究代表者と研究分担者は、(1)食料供給、(2)都市・農村交流、(3)余暇・観光、(4)文化・教育、(5)居住・環境維持、(6)山村、(7)漁村の7つの系統的課題にそって、本格的な現地調査を実施した。8月には群馬県と長野県で、10月には岩手県と青森県で、2月から3月にかけては静岡県で、研究打合会および合同調査を実施し、個々の研究成果を相互に関連づけるために議論した。

田林は総括にあたったほか、那須扇状地と黒部川扇状地の農村資源の観光的活用について、呉羽は中央日本のスキーリゾート、松井は五島列島と出羽三山の宗教的資源を活かしたツーリズム、仁平は仙台平野の稲作、小原は茨城県笠間市の市民農園、菊地は東京都とその周辺の都市農業とエコツーリズム、作野は島根県江津市の空き屋活用事業、篠原は北海道の羅臼と標津のブランド水産物、高柳は兵庫県佐用町の景観形成作物、張は宇和島市の段畑景観を活かした観光、西野は京都府丹南市と群馬県旧倉渕村の村おこし、藤永は佐賀市の教育ファーム、宮地は北海道の有機農業、山本は砺波平野と伊豆半島の農村居住について現地調査を実施した。日本地理学会の2008年秋季学術大会と2009年春季学術大会において、田林以下8名がその成果を発表した。また、これまでの研究成果をウェブ・サイトに公開した。本研究は、農村空間の商品化が日本においてどのような形で、どのように進行しており、さらにそれがいかに農村空間を再編しているかを、整理・分析しようとするものである。平成21年度には研究代表者と研究分担者は、それぞれの現地調査をほぼ完了し、それらを(1)食料供給、(2)景観・環境維持、(3)都市・農村交流、(4)地域づくり、(5)余暇・観光、(6)文化・教育の6つの系統的課題に整理し、商品化する日本の農村空間の特徴を検討した。また、中国、ドイツ、ルーマニア、カナダ、ブラジル、オーストラリアなどとの比較も行った。5月には東京で、8月には島根県で、10月には沖縄県で、そして2月から3月にかけては愛媛県で、研究打合会と合同調査を実施した。田林は総括にあたったほか農村観光による地域振興について、呉羽は中央日本のスキーリゾート、松井は長崎県の宗教ツーリズム、仁平は仙北平野の稲作、井口は愛媛県における都市住民の農村移住、小原は茨城県笠間市のクラインガルテン、菊地は東京都と横浜市の都市農業とエコツーリズム、作野は島根県江津市の空き屋活用事業、篠原は北海道のブランド水産物、高柳は兵庫県佐用町の景観形成作物、張は愛媛県宇和島市の段畑景観を活かした観光、西野は山村の持続的発展、藤永は佐賀市の教育ファーム、宮地は北海道の有機農業、山本は砺波平野と軽井沢の景観保全と農村居住についての現地調査を終了した。日本地理学会の2009年秋季学術大会および2010年春季学術大会において、菊地以下7名がその成果を発表した。また、2010年5月の日本地球惑星科学連合大会では「商品化する日本の農村空間」のセッションを設けて、16件の発表を予定している。Geographical Review of Japan(Ser.B)82巻2号に「商品化する農村空間」の特集号を組み、8本の論文が印刷中である。また、これまでの研究成果をウエッブ・サイトに公開した。本研究は、農村空間の商品化がどのような形で、どのように進行しており、さらにそれがいかに農村空間を再編しているかを、日本を対象に明らかにしようとするものである。一本年度は、これまでの研究成果のまとめと、研究成果の公開に関する作業を行い、必要に応じて現地調査の補足を行った。平成22年5月の日本地球惑星科学連合大会では、「商品化する日本の農村空間」のセッションを設け16本の発表行い、さらに日本地理学会の英文誌のGeographical Review of Japan Series B 82巻2号に「Commodification of Rural Spaces(農村空間の商品化)」の特集号を組み8本の論文を掲載した。7月に軽井沢で、11月に奈良で研究会を行い、2月末までに552頁にのぼる報告書を完成させた。
近赤外光を用いたバイオマイクロスケール温度測定技術の開発

昨年度までに開発した、生物顕微鏡、光ファイバー、および分光計を主構成要素とする生体微小試料用の温度測定システムを本年度は改良し、測定精度の向上を目指した。温度の測定原理は、水の光吸収スペクトルが温度によって変化する現象を利用している。厚さ(光路長)が100μmの試料の測定のためには、通常厚い試料には吸収が大きいため用いることができない波長1900nmの吸光度データを用いることが有効であることを実験によって示した。純水試料の校正実験を行い回帰分析した結果、100μmという薄い試料においても厚い試料と同様に0.1°C程度の標準校正誤差が得られた。次に、実際の生体試料の測定に向け、生体主成分の1つであり、近赤外域に吸収バンドを有するグルコースを水に溶解させた試料の測定を行った。実験でのグルコース濃度は,実際の生体と同程度の濃度レベルを設定した。グルコース水溶液試料の厚さを100500μmに設定して吸光度スペクトルを測定し、回帰分析した結果、純水での実験結果と同様の温度予測精度が得られた。生体微小試料の測定では、細胞間での温度差、もしくは細胞と周囲との温度差を測定できることに意義がある。そこで、空間内での温度差を測定するため、光ファイバーと分光計の改良を行い、中心間距離が220μmの2つの円領域(直径80μm)の温度差を測定できるシステムとした。実験では、同一試料内に発熱源をおくことで温度分布を生じさせ、2つの領域の吸光度スペクトルの有意な差を検出することができた。本研究は、バイオマイクロスケール領域を対象に、水の光吸収スペクトルが温度によって微妙に変化することを利用した、非接触型の温度測定システムを開発することを目的としている。始めに、生物観察用の光学顕微鏡をベースに、光学系を設計し、分光計と組み合わせた温度測定システムのセットアップを行った。光学設計に関しては、顕微鏡メーカーと討論および連携した作業を行った。照射光を観察用のハロゲンランプ光、分光計で検出する波長域を12002000nmとし、これより長波長域の光は、フィルタでカットすることにより試料への熱ダメージを抑えた。試料として、始めに顕微鏡ステージ上で温度制御された水(石英セル内)を用い、温度変化に対する吸収スペクトルデータを取得した。水の吸収ピークは1450nmと1900nmの2つあり、温度算定のためのこれらの波長付近のデータサンプリングの方法を検討した。試料厚さ(光路長)が小さい場合(100μm以下)は、吸収が大きく、温度変化による吸光度変化量が大きい1900nmのデータを用いることが有効であることが分かった。一方、試料厚さが大きい場合は、規定の入射光では、吸収の強い1900nmの透過光を検出するのが難しいため、1450nmのデータを用いることが有効であることが分かった。すなわち、両者のデータを組み合わせて解析に用いることで、様々な試料厚さに対応し、確実に温度推定ができることが示唆された。温度変化量の同定には、主成分回帰分析を用いて、0.1°C程度の予測誤差となることを確かめた。また、次年度より培養細胞に適用することを目指し、他機関の生物学系研究室と協力し、本年度後半より細胞培養を開始した。
細胞増殖分化とC/EBPs発現に対する細胞接着シグナルの細胞内作用分子機構の解明

分化について、各々の分化形質に関係する転写因子については、研究が進んでいるが、分化が決定される初期の研究はあまり進展していない。本研究では分化初期段階に着目し、細胞間や細胞外からの情報の伝達と、分化初期に発現する転写因子であるC/EBP betaの関係について研究を行ってきた。total C/EBP bata蛋白質と塩濃度を変化させて抽出されたC/EBP beta蛋白質をwestern blotting法によって検出した。C/EBP betaは分化誘導直後は核内にびまん性に、終末分化につれて核にpunctate putternで存在するといわれ、C/EBP betaの細胞内局在をimmunohistchemistryで検討した。このpuctate putternは、分化誘導12時間をピークに減少するが、western blotting法によると分化誘導時、細胞内には存在していることがわかった。細胞内で抗体によって検出できないような状態になっているのではないかと考え、検討中である。次に、細胞外からのシグナルの情報伝達にはkinaseが関与することに着目して実験を行った。Erk inhibitor PD98059を分化誘導時に加えると分化促進作用、前処理して分化誘導時添加すると分化抑制作用、MAP kinase p38 inhibitor SB203580を分化誘導時添加すると分化抑制作用、calmodulin kinase 2 inhibitor KN-93分化誘導時添加では、分化抑制させる。これらのkinase inhibitor添加で、C/EBP betaの塩濃度による抽出度に相違があった。これは、C/EBP betaのリン酸化状態を変化させることで構造及び他の蛋白質との結合が変化し、影響がでるのではないかと考えている。最後に、細胞細胞間接着シグナルの分化への影響については、gap junction蛋白質であるconnexin43とそのdominant-negative体を細胞内に導入するとどちらも分化抑制した。その影響を検討中である。1)細胞細胞間接着シグナルの分化への影響細胞細胞間連絡gap junctionタンパク質であるconnexin43は、3T3-L1細胞がコンフルエントになった時と分化誘導初期に発現し、数日たつと発現していないことをwestern blottingで確認した。現在、分化段階におけるコネキシンの影響を検討するために、入手したwild typeのconnexin43とdominant-negative connexin43を3T3-L1cellに導入する条件を検討中である。2)細胞基質接着や細胞外シグナルの分化への影響分化について、各々の分化形質に関係する転写因子については、研究が進んでいるが、分化が決定される初期の研究はあまり進展していない。
生後の栄養管理で未熟児網膜症発症を予防するための基礎研究

未熟児網膜症は出生体重が小さいほど、生後の体重増加が不良なほど発症や重症化のリスクとなる。最近では生後の発育・発達促進のため生後早期の栄養管理が重要視されるようになってきたが、積極的な栄養管理が未熟児網膜症の発症予防につながるというエビデンスは少ない。そこで今回我々は低出生体重や体重増加が網膜症に与える影響を未熟児網膜症の動物モデルを用いて基礎的に検討した。その結果、我々の用いた動物モデルでは体重増加を促進することが網膜血管発達の促進や網膜症の抑制になるとはいえなかった。むしろ低出生体重で生後の栄養摂取量が少ないほうが網膜症は軽症であった。平成25年度はまずSGAラットモデルを確立することである。妊娠ラットを購入し妊娠15日目から総カロリーは同等の通常蛋白食餌(20%蛋白含有)もしくは低蛋白食餌(10%蛋白含有)を与えて飼育した。10%蛋白食を与えた母ラットから生まれた出生仔ラット(10%群)は20%蛋白食の母ラットから生まれた出生仔ラット(20%群)と比較して出生時体重が有意に低かった。更に出生後の母乳栄養摂取に差が出るように各群の出生ラットを母ラット1匹に対して7匹もしくは14匹になるように生直後に再配分した。生後8日目、12日目で新生仔ラットを屠殺して、血漿中IGF-1、網膜内IGF-1濃度を測定した。また網膜展開標本を作製してデジタル画像から網膜の全面積、網膜血管領域面積を測定し得られたデータを各群間で比較した。その結果、生後8日目及び12日目ともに10%群の14匹が最も網膜全面積・網膜血管領域面積が小さく、血清中及び網膜内IGF-1濃度が低かった。同様にSGAラットモデルを作製して、出生直後から酸素負荷を生後14日まで行い、未熟児網膜症ラットを作製した。生後18日目に屠殺して、網膜展開標本を作製して網膜全面積、網膜血管領域面積、網膜新生血管スコアを測定した。また血清・網膜IGF-1を測定した。その結果10%群では網膜面積、網膜血管領域面積が20%群と比べて小さく、血清・網膜IGF-1濃度が低かった。網膜血管新生スコアは差が認められなかった。酸素負荷の実験では、より成長抑制が強く10%群での死亡率が高くなり、有効なn数が得られなかったため、死亡率を下げることを次年度への課題とした。妊娠ラットに与える食餌のタンパク質の割合を通常食の20%から10%へ減らすことで低出生体重(SGA)仔を出産させ、その仔ラットを母ラット1匹に対して7匹もしくは14匹に分けた。通常食の母ラットが出産した仔ラットをコントロールとして同様に分けた。これら4群(SGA-7匹群、SGA-14匹群、control-7匹群、control-14匹群)に通常食で飼育した母ラットを代理母として用いた。出生直後から酸素負荷装置(Oxycycler)を用いて50/10%OIRラットモデルを作製した。酸素負荷は14日間行い、その後は生後18日まで大気中で飼育した。生後18日に仔ラットを屠殺後採血と両眼球を摘出を行い、右眼は網膜を固定・染色して網膜血管新生スコアおよび無血管領域の測定を、左眼は網膜をホモジェネートした後、上澄み液を用いて網膜内インスリン様成長因子(IGF)-1をELISAキットで測定した。血中のIGF-1濃度も測定した。その結果、出生時の体重はコントロールと比較して有意にSGA群で低体重だった。生後の体重増加は匹数の違いによってその差が見られ、14匹群と比較して7匹群で有意な体重増加を認め、血中IGF-1濃度や網膜内IGF-1濃度は体重と相関していた。一方網膜血管新生スコアと無血管領域面積はコントロールと比較してSGAの7匹と14匹群でより抑制されており、血中IGF-1との相関は見られなかった。これらの結果より本研究では低出生体重で生後に過剰栄養を与えないほうが最も無血管領域が小さく、網膜血管新生を抑制した。臨床的にはSGAの未熟児や体重増加の悪い児で血中IGF-1が低濃度で網膜症の発症や重症化を起こしやすいと報告され、栄養投与で血中IGF-1濃度を上昇させることで網膜症が予防できるのではないかと期待されているが、本研究とは一致しない結果であった。この相違は動物モデルとヒトの違いによるものか、酸素投与濃度や栄養摂取量の違いによるものか、今後の研究でさらに検討する必要がある。眼科平成25年度の研究計画ではまずSGAモデルを確立することであったが、妊娠ラットに低タンパク含有食餌を与えることで、新生仔ラットの出生体重を抑制することができた。

また出生仔ラットの生後栄養摂取量に差が出るように母ラット1匹に対して7匹と14匹に分けて飼育する実験は平成26年度の計画に盛り込まれているが、すでに平成25年度に一部実施して、各群間の体重増加、網膜血管発達、血清・網膜IGF-1濃度の評価を行った。未熟児網膜症(Oxygen induced retinopathy)ラットの作製では20%群のラットは実験計画通り生後18日目のデータが得られたものの、10%群では死亡率が高く、得られたデータが少なかった。酸素負荷ラットを飼育する際に、特に10%群での死亡率を低下させるため、出産後の母ラットに与える食餌を20%蛋白含有食に戻す。酸素負荷のモデルは世界的に広く用いられている50%/10%酸素負荷モデルを作製する。より臨床的な治療法として外因性IGF-1投与による積極的な体重増加を促進できるかどうか検討する。平成25年度はほぼ予算どおりの支出であった。試薬や実験動物などの物品費を若干抑えた結果が、約10万円の繰越となった。繰越金は次年度の物品費に当てる予定である。
胃癌易罹患性関連遺伝子PSCAの発癌機構の解明とピロリ菌病原因子の相互作用の検討

PSCAは、全ゲノム網羅的関連解析で胃癌の易罹患性に関わる候補遺伝子として同定された。本検討ではてPSCA遺伝子多型は、胃癌発症の危険因子と考えられている胃粘膜萎縮重症度や腸上皮化生の発症に密接に関与し、HP関連疾患の易罹患性を決定する因子のひとつと考えられた。このPSCAの作用は日本人のみではなく、ブータン人を対象とした検討でも同様であり、HP関連因子や環境要因のみではなく、宿主側の遺伝的な要因として独立したものと思われた。PSCA遺伝子のCT/TT型は胃癌発症リスクが高いと考えられ、胃癌検診でのスクリーニングを行うことや胃癌への進展を予防するために除菌療法を受けることが望ましいと思われる。国民総除菌時代の中で、除菌後胃癌の対策が問題となっているが、胃癌や除菌後異時性胃癌の高危険者を効率的に選定することは、胃癌予防の観点より非常に有意義と考えられ、そのメカニズムを解明する必要がある。ヘリコバクターピロリ(HP)感染症は胃発癌の重要な因子であるが、上部消化管疾患の多様性を規定する因子は定かではない。cagA, vacA, oipA, dupAなどのHP病原因子遺伝子の存在や活性度の違いが、疾患の重症度や発症率に影響を及ぼすが、近年、宿主側因子として全ゲノム解析にてPSCA(prostate stem cell antigen)が疾患多様性を定める候補遺伝子として同定された。細胞質型PSCAは免疫系の活性化により胃発癌発症の抑制効果を示し、膜型PSCAは細胞増殖作用により胃発癌作用を促進する可能性が示唆されるが、詳細な生理活性メカニズムは明らかではない。現時点においてPSCAに関連した胃粘膜変化や上部消化管疾患とHP病原因子とのクロストークに着目して詳細な検討をした報告はないが、本研究は、PSCAとHP病原因子の胃発癌におけるメカニズムを解明することを目的として立案された。昨年度はPSCAの遺伝子多型が上部消化管疾患である胃潰瘍、十二指腸潰瘍、胃がん、胃粘膜萎縮に対する影響につき検討するとともに、HP病原因子のdupAの有無別の影響、両因子の相加相乗効果につき検討を行った。HP病原因子のdupAの存在と、PSCA多型との関係は明らかではなく、少なくとも相乗効果は認めていない。未だ症例数にも限度があり、症例の蓄積を行う中で検討を行う予定である。また、PSCAの多型は異なる人種、対象者でも一定の傾向を認め、萎縮性胃炎の進行や胃がん発症に関与している可能性が示唆された。申請者の所属の移動に伴い新規施設での実験系の確立に時間を要しており、特にHP培養、感染系実験の準備に追われている。細胞系実験では実験協力者の協力のもと、測定系の調節には目処が付きつつある状況である。現在は実験協力者と協議を行いながら問題点の解決策の模索を行うとともに、今後の実験の方向性について話し合いを続けていく予定である。保険診療によりヘリコバクターピロリ除菌が可能となった中で、除菌後胃癌の発症に伴う対策が問題となっているが、除菌後異時性胃癌を含む胃癌発症の高危険者を効率的に選定することは、医療経済学的に考えても胃癌予防の観点より非常に有意義と考えられ、そのメカニズムを解明する必要がある。cagA, vacAなどのHP病原因子遺伝子の存在や活性度の違いが、疾患の重症度や発症率に影響を及ぼすが、近年、宿主側因子として全ゲノム解析にてPSCA(prostate stem cell antigen)が疾患多様性を定める候補遺伝子として同定された。本研究によりPSCAの遺伝子多型が上部消化管疾患である胃潰瘍、十二指腸潰瘍、胃がん、胃粘膜萎縮に対する影響につき検討するとともに、HP病原因子のdupAの有無別の影響、両因子の相加相乗効果につき検討を行った。現在、除菌後に発症した異時性胃癌症例における分子病理学的な特徴を明らかにすべく、症例の解析を進めているところである。本研究を開始後より宿主側の因子としてのPSCAの発現に関与する遺伝子多型が上部消化管疾患である胃潰瘍、十二指腸潰瘍、胃がん、胃粘膜萎縮に対する影響につき検討するとともに、HP病原因子の疾患易罹患性に関与するdupAの有無別の影響、両因子の相加相乗効果につき検討を行った。宿主側とHP側との疾患罹患性につきクロストークがあることが予想されたものの、有意な所見は得られていない。

本検討ではdupA遺伝子の有無のみでの検討であるが、同遺伝子は周囲の遺伝子群との相互作用により宿主側に影響を及ぼすことが明らかになっており、今後その点に関して研究をすすめる予定である。申請者の所属施設の移動に伴い新規施設での実験系の確立に時間を要していたが、現在は実験系の構築が可能となり、研究を進めていっている途中である。保険診療によりヘリコバクターピロリ(HP)感染者に対して除菌治療を行うとことがが可能となった中で、除菌後に発症する胃癌に対する対策をいかに行なうかが問題となっている。除菌後の異時性胃癌を含む胃癌発症の高危険者となりうる因子と同定し、効率的に集団から高危険者を選定することは、医療経済学的に考えても、胃癌予防の観点より非常に有意義と考えられる。HP感染症は胃発癌の重要な因子であるものの、胃癌や消化性潰瘍、MALTリンパ腫など上部消化管疾患の多様性を規定する因子は定かではない。cagA, vacAなどのHP病原因子遺伝子の存在や活性度の違いが、疾患の重症度や発症率に影響を及ぼすが、近年、宿主側因子として全ゲノム解析にてPSCA(prostate stem cell antigen)が疾患多様性を定める候補遺伝子として同定された。細胞質型PSCAは免疫系の活性化により胃発癌発症の抑制効果を示し、膜型PSCAは細胞増殖作用により胃発癌作用を促進する可能性が示唆されるが、詳細な生理活性メカニズムは明らかではない。現時点においてPSCAに関連した胃粘膜変化や上部消化管疾患とHP病原因子とのクロストークに着目して詳細な検討をした報告はない。本研究は、PSCAとHP病原因子の胃発癌におけるメカニズム、特にHP病原因子との関連性を明らかにすることをを主な目的として立案された。本研究によりHP病原因子のdupAの存在やcagAの存在やタイプ、PSCA多型との関係は明らかではなく、少なくとも相乗効果は認めなかった。胃癌細胞にはPSCAの発現は一般的に低いものの、5-10%で発現が他周囲組織と同様の症例も見られ、現在はその特徴を解析中である。PSCAは、全ゲノム網羅的関連解析で胃癌の易罹患性に関わる候補遺伝子として同定された。本検討ではてPSCA遺伝子多型は、胃癌発症の危険因子と考えられている胃粘膜萎縮重症度や腸上皮化生の発症に密接に関与し、HP関連疾患の易罹患性を決定する因子のひとつと考えられた。このPSCAの作用は日本人のみではなく、ブータン人を対象とした検討でも同様であり、HP関連因子や環境要因のみではなく、宿主側の遺伝的な要因として独立したものと思われた。PSCA遺伝子のCT/TT型は胃癌発症リスクが高いと考えられ、胃癌検診でのスクリーニングを行うことや胃癌への進展を予防するために除菌療法を受けることが望ましいと思われる。本研究では、(1)上部消化管疾患におけるPSCA発現の特徴を明らかにすること、(2) PSCA遺伝子発現制御分子経路の解明とシグナル伝達経路の解明すること、(3) HP感染関連胃粘膜傷害におけるPSCA発現調整とHP病原因子の役割を明らかにすること、(4)HP感染マウスモデルにおける胃粘膜傷害に対するPSCA発現調整の経時的変化の検討を行うことの4つを柱に研究を行うことを検討している。
既存ソフトウエアの適応と発展のためのプログラム解析・構成システムの研究

ソフトウエアに対する保守(機能の変更,追加)を行うためには、まず、新しい機能を追加すべき場所や変更すべき機能の特定を行うことが必要である。これらの作業を効率良く行う方法の一つとして、プログラムスライス技法(Program Slicing)を用いることが可能である。プログラムスライス技法はプログラム内のある文の実行に影響を与える全ての文を抽出する技術であり、抽出された文の集合をスライスと呼ぶ。これまでに、静的スライス(プログラムの依存関係を解析し、それに基づいて求められるスライス)を用いた開発支援ツールを開発してきている。このツールを用いることにより、プログラム中で保守に関係のある部分のみを作業の対象とすることができるため、効率の良い保守作業を行うことが期待される。本研究では、上で述べた開発支援ツールが実際のプログラムの保守作業に有効であるかどうかを実験的に評価することを目的とする。具体的には、6人の被験者(2つのグループG1とG2に分ける)と2種類のプログラムP1とP2を用意する。まず、G1の被験者がP1を、G2の被験者がP2を、それぞっれ支援ツールのスライス抽出機能を用いずに保守作業を行う。次に、G1の被験者がP2を、G2の被験者がP1を、それぞれ支援ツールのスライス抽出機能を用いて保守作業を行う。G1とG2の間で保守作業に要した時間についてスライス抽出機能を用いた場合と用いなかった場合での比較を行う。実験の結果、ツールのスライス抽出機能を用いた方が、スライス機能を用いない方よりも効率良く保守作業が行えることが確認できた。
緑内障に対する神経栄養因子を用いた遺伝子治療の前臨床研究

1.緑内障疾患モデル動物における遺伝子治療効果の検討網膜虚血再灌流モデル、N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)誘導網膜障害モデルを用いた網膜神経節細胞変性に対するヒト色素上皮由来因子(hPEDF)、ヒト線維芽細胞増殖因子(hFGF-2)をはじめとする神経栄養因子を搭載したサル由来レンチウイルス(SIV)ベクターを投与し、その病理組織学的変化と電気生理学的変化等を経時的に解析し、治療効果を判定する。A)ヒト線維芽細胞増殖因子(hFGF-2)による網膜神経節細胞保護効果の検討・・記モデルにおける形態学的な治療効果ならびにパターンERGを用いた電気生理学的治療効果の判定を行い、両モデルにおいて、SIV-hFGF-2投与による有意な治療効果が得られた。B)hPEDFとhFGF-2の同時発現による保護効果の検討・・上記モデルにおいて、2つの神経栄養因子を同時に発現させることにより、組織学的検討ならびに網膜電図を用いた電気生理学的な機能評価においても相乗的な高い治療効果が得られた。C)神経保護用のメカニズム解析・・それぞれの神経栄養因子による保護作用はアポトーシス抑制によることが明らかとなった。また、培養細胞を用いた検討において、このアポトーシス抑制はカスパーゼ非依存的な経路を介したものである可能性が示唆された。2.神経前駆細胞を用いたex vivo遺伝子治療の治療効果の判定A)毛様体境界部からの神経前駆細胞の分離・培養法の確立・・毛様体境界部の上皮細胞が無血清培地下に球状塊を形成して培養される過程で、本来発現している上皮系の細胞骨格(サイトケラチン)の発現が低下し、未分化神経細胞のマーカーであるnestinの発現が上昇することが明らかとなった。B)網膜虚血再潅流モデルにおけるex vivo遺云子治療・・レポーター遺伝子導入した毛様体境界部由来神経前駆細胞の硝子体内投与により、投与した細胞の一部が網膜内へ移動することが確認された。治療効果については、今後検討する予定。1.緑内障疾患モデル動物における遺伝子治療効果の検討種々の網膜神経節細胞変性モデル動物に対するヒト色素上皮由来因子(hPEDF)、ヒト線維芽細胞増殖因子(hFGF-2)をはじめとする神経栄養因子を搭載したサル由来レンチウイルスベクター(SIV)を投与し、その病理組織学的変化と電気生理学的変化等を経時的に解析し、治療効果を判定する。A)ラットを用いた網膜神経節細胞変性モデルの作製と網膜flat-mount標本における網膜神経節細胞数の評価・・ラットを用い、安定した網膜虚血再灌流モデル、N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)誘導網膜障害モデルが作製できた。また、上丘内に蛍光色素(DAPI)を投与して逆行性に網膜神経節細胞を標識して細胞数をカウントする評価法を確立した。B)網膜機能解析・・網膜電図(パターンERG)を用いた網膜神経節細胞の機能評価法を確立した。C)ヒト色素上皮由来因子により網膜神経節細胞保護効果の検討・・SIV-hPEDFを網膜下または硝子体内に投与して遺伝子導入後、上記モデルにおける形態学的な治療効果ならびにパターンERGを用いた電気生理学的治療効果の判定を行った。両モデルにおいて、SIV-hPEDFの網膜下投与により有意な治療効果が得られることが明らかとなった。一方、硝子体内投与では十分な遺伝子発現が得られず、有意な治療効果が認められなかった。D)治療効果の分子生物学的解析・・網膜神経節細胞に対するhPEDFの保護効果をin vitroにおいて確認した。そのメインとなるシグナルは現時点では同定できていない。2.神経前駆細胞を用いたex vivo遺伝子治療の治療効果の判定毛様体から分離・培養した未分化神経細胞のマーカーであるnestinを発現する神経前駆細胞様細胞塊にSIVベクターを用いてGFP遺伝子を導入することで、効率的な遺伝子導入が得られることを明らかにした。また、遺伝子導入された細胞は、二次細胞塊を形成することが明らかとなった。2.神経前駆細胞を用いたex vivo遺伝子治療の治療効果の判定A)

毛様体境界部からの神経前駆細胞の分離・培養法の確立・・毛様体境界部の上皮細胞が無血清培地下に球状塊を形成して培養される過程で、本来発現している上皮系の細胞骨格(サイトケラチン)の発現が低下し、未分化神経細胞のマーカーであるnestinの発現が上昇することが明らかとなった。B)網膜虚血再潅流モデルにおけるex vivo遺云子治療・・レポーター遺伝子導入した毛様体境界部由来神経前駆細胞の硝子体内投与により、投与した細胞の一部が網膜内へ移動することが確認された。治療効果については、今後検討する予定。
重金属類による免疫応答攪乱作用に関する研究

重金属によって免疫応答がどのように変化するか、逆に免疫反応は重金属毒性にどのような影響を及ぼすか検討した。ヒ素曝露によって肥満細胞からのヒスタミン遊離の低下、マクロファージのNO産生の抑制、腫瘍免疫の抑制が起こることを見出した。一方、脳病変に伴って上昇するIL-6などの炎症性サイトカインは、金属輸送体の発現を上昇させ、神経毒性を持つマンガンの神経細胞への蓄積を促進することが明らかになった。本年度は、1.MnによるIL-6誘導機構、2.マクロファージの活性化に対するAsの影響、3.マスト細胞に対するAsの影響、4.As汚染地域住民におけるAs曝露レベルの評価方法、を検討した。1.マウスにMnCl_2を投与すると、肝障害を起こすことなく血中IL-6濃度が顕著に上昇することをすでに見出している。様々な細胞株にMnを作用させたところ、ヒト表皮角化HaCaT細胞の培地に、MnCl_2を添加した際にIL-6mRNAレベルが顕著に上昇し、培地中へのIL-6タンパク質遊離量も上昇した。したがって、MnによるIL-6誘導は細胞レベルでも起こることが確認できた。2.マウスのマクロファージ由来のRaw254.7細胞を用いて、LPSによるマクロファージ活性化に対するAs(亜ヒ酸)同時添加の影響を調べたところ、NO産生量がAs濃度依存的に抑制された。NO産生酵素であるiNosの発現も抑制されたので、転写因子であるNF-kB、STAT3の転写活性化を調べたところ、STAT3の活性化が抑制されていた。STAT3活性化に関与するIFNalphaの発現も減少していた。また、ウィルス感染のモデルとなるPoly(I:C)の添加時にも同様の現象を見出したことから、Asが細菌やウィルスに感染した際の免疫応答を攪乱する可能性が示唆された。3.マスト細胞のモデルとなるRBL-2H3細胞に対するAs(亜ヒ酸)曝露の影響を検討した結果、低濃度のAsを培地に24週間添加し続けると、脱顆粒が抑制され、同時にS100A8/A9とGranzymeBの発現が上昇することを見出した。4.バングラデシュのヒ素汚染地域住民の毛髪、爪、尿中のAs濃度の相互の相関性を調べた結果、毛髪のみならず、爪のAs濃度がヒ素汚染の指標として有用である可能性を見出した。本年度は下記の3つの研究を行った。1.腫瘍免疫に対するヒ素の撹乱作用、2.神経毒性におけるIL-6とマンガンの相互作用、3.ヒ素汚染地域での人体試料の収集。1.ヒ素は皮膚、肝臓、膀胱、肺などの多臓器に癌を起こすので、腫瘍免疫を低下させている可能性がある。そこで、腫瘍免疫に重要な役割を果たすnatural killer細胞の機能に対する亜ヒ酸の影響を検討した。ヒトnatural killer(NK92)細胞をIL2で刺激すると、IL-6,IL-10,TNF-β,IFN-γなどのサイトカイン産生、標的となる癌細胞やウィルス感染細胞を認識する受容体(NKp46)の発現、標的細胞を殺すためのperfblin、granzyme Bの発現が上昇したが、亜ヒ酸への曝露によっていずれも抑制された。ヒ素はnatural killer細胞の機能を抑制することにより、腫瘍免疫や感染抵抗性を低下させる可能性が示唆された。2.マンガン中毒によってパーキンソン病様症状が惹起されることが知られているが、神経細胞へのマンガン取り込み機構はよくわかっていない。ドパミン産生細胞であるSH-SY5Y細胞におけるマンガン取り込み機構を検討した結果、2価鉄輸送体のDMT1に加えて、亜鉛輸送体のZIP14が関与していることを見出した。パーキンソン病などの脳病変においてIL-6などの炎症性サイトカインが重要な役割を果たすことが知られている。そこで、SH-SY5Y細胞にIL-6を作用させたところ、ZIP8、ZIP14などの亜鉛輸送体の発現が上昇し、マンガンの蓄積が上昇した。IL6とマンガンが神経毒性の増強に相乗的な作用を示す可能性が示唆された。3.バングラデシュに加えてカンボジアのヒ素汚染地域での人体試料収集が可能になったので、尿、毛髪、爪などの試料を収集した。金属が免疫機能を攪乱する可能性を検討するため、本年度は下記の3つの研究を行った。1.ヒ素による多臓器での発がんに腫瘍免疫の攪乱が関与している可能性を検討するため、NK細胞、T細胞に対するヒ素の作用を検討した。昨年度、ヒトNK細胞をヒ素に曝露するとIL-2刺激時のサイトカインやgranzymeBなどの発現誘導が抑制されることを示した。本年度は、標的細胞に対する殺細胞活性を比較したところ、ヒ素への曝露によってNK細胞の殺細胞活性は明らかに低下した。一方、ヒトT細胞のJurkat細胞にヒ素を作用させるとIL-8の発現が上昇することをmRNAレベル、タンパク質レベルで明らかにした。また、この作用機序として、p38MAPKのリン酸化がヒ素によって活性化されている可能性を見出した。