hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイファンクショナル分子によるポリ乳酸スキャホールド内部への組織浸潤誘導

生体吸収性多孔質スキャホールドを用いた組織再生の研究を進めた。スキャホールドを用いた三次元組織のin vivo再生はカプセル化反応に阻まれることが多く、実用化されている多孔質コラーゲン製真皮欠損用グラフトにおいても肉芽様組織にとどまる。そこで、スキャホールドの表面改質のために、組織再生誘導性ペプチドとスキャホールド親和性分子を一分子中に有するバイファンクショナル分子を開発した。例えば、ポリ乳酸系スキャホールドを修飾するためのバイファンクショナル分子は、生理活性ペプチド配列の固相合成に続いて、オリゴ乳酸分子を縮合させることで合成した。しかしながら、ラミニン由来神経再生製のIKVAVペプチドを一成分とするバイファンクショナル分子で修飾したポリ乳酸ナノファイバースキャホールドのPC12細胞親和性は満足できるものではなく、機能性ペプチド成分がマトリックス内部に配置されていることが原因であった。そこで、両成分間に親水性のオリゴエチレングリコールを挿入した親水性分子を合成してポリ乳酸スキャホールドと電界紡糸した。親水化のみでも、機能性ペプチドの表面露出効率は向上したが、得られたスキャホールドをポリ乳酸のTg近傍の60°Cの温浴中で処理してそのまま室温まで急冷する処理法により、表面露出ペプチドを劇的に増加させることができた。一方、さらに高温で処理した場合には、バイファンクショナル分子が抽出され、その効果は大きく低下した。得られた、IKVAV修飾ポリ乳酸ナノファイバースキャホールドへのPC12細胞の接着伸展挙動も大きく改善された。これまで、多孔質体の孔径や連通行構造の重要性が指摘されてきたが、組織再生においては、スキャホールド表面への生物学的機能性の搭載が重要である。その効果をin vitroのみでなく、in vivoにて検証することが不可欠であり、神経・真皮などの軟組織だけでなく、軟骨・骨組織への応用展開を進めたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ポリ乳酸からなる生体吸収性多孔質スキャホールドを用いた真皮組織等の軟組織再生を進めている。“幹細胞等を用いない三次元組織のin vivo再生"が広く検討されているが、臨床の場では、骨組織再生用の多孔質セラミックス(いわゆる人工骨・骨補填材)の利用がすすんでいるのみである。多孔質コラーゲンからなる真皮欠損用グラフトにおいても、肉芽様組織にとどまる。そこで、新たな機能性多孔質スキャホールドを作成する目的で、組織再生のための組織親和性ペプチドに加えて、それをスキャホールドへ固定化するためのスキャホールド親和性を一分子中に保持したバイファンクショナル分子を開発し、ポリ乳酸系スキャホールドを修飾し評価した。バイファンクショナル分子はFmoc固相合成法により合成した。生理活性ペプチド配列、そのタンデム・繰り返し配列、さらにコントロールの入替え配列を合成した。得られたバイファンクショナル分子とポリ乳酸との複合化を行った場合、生理活性ペプチド配列が表面に効率よく、また、安定に露出しているかが重要である。特異的に作用する細胞を播種して培養したところ、この効率が十分でないことが示されていた。従来のESCA測定やIR測定などでは、ある程度の深さに存在する分子の存在と分布を解析してしまうが、細胞、最表面に露出した分子のみを認識するのでこれらの評価は一致しない。そこで、修飾後に反応可能アミノ酸配列に対して水相から蛍光標識することで、最表層に露出している機能性ペプチドのみを定量的に解析する事を可能とした。その情報に基づいて、表面露出効率の高い分子を設計するとともに最表面のペプチド分子露出効率を向上させる処理方法を見いだしたので本年度に特許を申請した。また、得られた修飾ポリ乳酸スキャホールドに対する細胞親和性の向上も確認された。これまで、最表面へ露出しているペプチド量が不明であったために、細胞や組織とスキャホールドとの相互作用のメカニズムを考察することが困難であった。修飾後に反応可能アミノ酸配列に対して水相から蛍光標識することで、最表層に露出している機能性ペプチドのみを定量的に解析する事を可能としたことは、大きな進展をもたらした。その情報に基づいて、表面露出効率の高い分子を設計するとともに最表面のペプチド分子露出効率を向上させる処理方法を見いだした特許申請できたこともありおおむね順調と評価した。幹細胞等を用いない三次元組織のin vivo再生は、人工骨や骨補填材などでの応用が進んでいるのみであり軟組織の再生の成績は良くない。多孔質コラーゲン製真皮欠損用グラフトにおいても肉芽様組織にとどまる。そこで、組織再生のための組織親和性ペプチドと、それをスキャホールドへ固定化するためのスキャホールド親和性を一分子中に保持したバイファンクショナル分子を開発し、ポリ乳酸系スキャホールドを修飾した。バイファンクショナル分子はFmoc固相合成法により合成し、生理活性ペプチド配列、タンデム配列、さらにコントロール配列を合成した。得られたバイファンクショナル分子とポリ乳酸と複合化し、特異的に作用する細胞を播種して培養したところその接着効率は低く、生理活性ペプチド配列がスキャホールド表面に露出する効率が低いことが判った。そこで、最表層に露出している機能性ペプチドのみを定量的に解析する手法を考案し、さらに、表面露出効率の高い分子の設計と最表面のペプチド分子露出効率を向上させる処理方法を見いだし特許申請をした。

本年度には、これらの詳細解析を行い、表面に露出しているペプチド配列の密度と、特異的細胞接着効率が相関することを定量的に明らかにし、国内優先権主張出願を行った。これまでの、ESCA、IR、ADXなどの表面分析では、ある深さまでのペプチド配列の存在情報がとらえられてしまうが、細胞や組織は最表面のペプチド配列のみに反応する。今回の、評価システムおよびペプチド露出法は組織誘導型機能性スキャホールドの作製に有用であることが示された。昨年度、機能性ペプチドの表面露出効率の高い分子を設計するとともに最表面のペプチド分子露出効率を向上させる処理方法を見いだし特許出願を行った(特願2016-176496出願日:平成28年9月9日)。今年度は、露出ペプチド量と特異的細胞接着数が定量的に相関することが明らかとなったので、国内優先権主張出願を行ったことから、この点は計画以上の成果と評価している。一方で、動物実験の例数を増やすことが出来ず、総合的に、やや遅れていると評価した。生体吸収性多孔質スキャホールドを用いた組織再生の研究を進めた。スキャホールドを用いた三次元組織のin vivo再生はカプセル化反応に阻まれることが多く、実用化されている多孔質コラーゲン製真皮欠損用グラフトにおいても肉芽様組織にとどまる。そこで、スキャホールドの表面改質のために、組織再生誘導性ペプチドとスキャホールド親和性分子を一分子中に有するバイファンクショナル分子を開発した。例えば、ポリ乳酸系スキャホールドを修飾するためのバイファンクショナル分子は、生理活性ペプチド配列の固相合成に続いて、オリゴ乳酸分子を縮合させることで合成した。しかしながら、ラミニン由来神経再生製のIKVAVペプチドを一成分とするバイファンクショナル分子で修飾したポリ乳酸ナノファイバースキャホールドのPC12細胞親和性は満足できるものではなく、機能性ペプチド成分がマトリックス内部に配置されていることが原因であった。そこで、両成分間に親水性のオリゴエチレングリコールを挿入した親水性分子を合成してポリ乳酸スキャホールドと電界紡糸した。親水化のみでも、機能性ペプチドの表面露出効率は向上したが、得られたスキャホールドをポリ乳酸のTg近傍の60°Cの温浴中で処理してそのまま室温まで急冷する処理法により、表面露出ペプチドを劇的に増加させることができた。一方、さらに高温で処理した場合には、バイファンクショナル分子が抽出され、その効果は大きく低下した。得られた、IKVAV修飾ポリ乳酸ナノファイバースキャホールドへのPC12細胞の接着伸展挙動も大きく改善された。これまで、多孔質体の孔径や連通行構造の重要性が指摘されてきたが、組織再生においては、スキャホールド表面への生物学的機能性の搭載が重要である。その効果をin vitroのみでなく、in vivoにて検証することが不可欠であり、神経・真皮などの軟組織だけでなく、軟骨・骨組織への応用展開を進めたい。スキャホールド表面の効率的な修飾のための新たなバイファンクショナル分子の設計と合成およびその評価に時間を要し、ラット全層皮膚欠損モデルへの埋入実験は予備的検討のみとなった(計画通り)。
成熟動物由来シュワン細胞株を用いた、ニューロパチーの病態解析

正常マウス・ラットならびに遺伝子改変マウスより自発的不死化シュワン細胞株を樹立し、諸種ニューロパチーの病態解明・治療法開発を進めている。3.正常およびアルドース還元酵素(AR)遺伝子欠損マウスよりシュワン細胞株1970C3およびIKARS1を樹立した。IKARS1では1970C3に比し、ポリオール代謝系酵素(ソルビトール脱水素酵素、ケトヘキソキナーゼ)のmRNA発現低下とともに、AR酵素機能の欠落を認めた。(Niimi etal.,J Neurochem 2018; Niimi & Sango, Neural Reg Res 2018)。4.高グルコース・ピルビン酸欠乏環境下では、正常ICRマウス由来シュワン細胞株IMS32の細胞死誘導がみられ、その機序にミトコンドリア呼吸の障害とATP産生の低下が関与する可能性が示唆された(Yako et al., Neurodiab2018, Italy)。また高グルコース・低グルコース反復変動によるIMS32の細胞死誘導に、小胞体ストレスの関与が示唆された(Kato et al., Neurosci Res 2019)。正常マウス・ラットならびに遺伝子改変マウス末梢神経組織より自発的不死化シュワン細胞株を樹立し、諸種ニューロパチーの病態解明・治療法開発を進めている。1.正常Fischerラット由来シュワン細胞株IFRS1と後根神経節(DRG)ニューロンとの共培養系を用いて、抗不整脈薬アミオダロンによる脱髄誘導機構にオートファジー障害が関与することを明らかにした(Niimi et al., Eur J Neurosci 2016; Med Res Arch 2017)。3.ポリオール代謝亢進を介した糖尿病性神経障害の発症機構解明のため、正常およびアルドース還元酵素(AR)遺伝子欠損マウスよりシュワン細胞株1970C3およびIKARS1を樹立した。両細胞株はシュワン細胞としての特性を保持しており、IKARS1ではAR酵素機能の欠失を認めた。またIKARS1では1970C3に比しポリオール代謝系酵素(sorbitol dehydrogenase, ketohexokinase)のmRNA発現低下とともに、アルデヒド代謝系酵素aldo-keto reductases (Akr)のmRNA発現上昇がみられた。さらに反応性アルデヒド4-hydroxynonenal負荷に伴い、IKARS1ではAkr1b7及びAkr1b8のmRNA発現上昇がみられた。AR欠損に伴いポリオール代謝系が不活化されるとともに、Akr1b7やAkr1b8等がARのアルデヒド解毒作用を代償する可能性が示唆された(Niimi et al, in preparation)。1) DRGニューロンーIFRS1共培養系を用いて、アミオダロンによるシュワン細胞死・脱髄誘導機構を解明し、原著論文や総説として発表できた。2) NSC-34ーIFRS1共培養系の確立に成功し、原著論文を執筆中である。また本共培養系を用いて、連携研究者・海田と免疫介在性ニューロパチーに関する共同研究を計画している。3) 1970C3およびIKARS1の特性解析が進捗し、ARの糖尿病性神経障害の病態への関与や、末梢神経系における生理機能を明らかにしつつある。原著論文を投稿準備中である。3.ポリオール代謝亢進を介した糖尿病性ニューロパチーの発症機構解明のため、正常およびアルドース還元酵素(AR)遺伝子欠損マウスよりシュワン細胞株1970C3およびIKARS1を樹立した。またアルドケト還元酵素AKR1B7, AKR1B8のmRNA発現上昇がみられたことより、AKR1B7およびAKR1B8がARの反応性アルデヒド解毒作用を代償する可能性が示唆された(Niimi et al., J Neurochem 2018)。4.高グルコース・ピルビン酸欠乏環境下では、正常ICRマウス由来シュワン細胞株IMS32の細胞死誘導がみられ、その機序にミトコンドリア呼吸の障害とATP産生の低下が関与する可能性が示唆された(八子他,日本生理学会シンポジウム)。2) NSC-34ーIFRS1共培養系を確立し、原著論文として発表できた。また本共培養系を用いて、近畿大や防衛医大と免疫介在性ニューロパチーに関する共同研究を計画している。3) 1970C3やIKARS1の特性解析が進捗し、原著論文として発表できた。これらの細胞株を用いて、香港大学や愛知学院大学との共同研究を計画している。4) IMS32を用いて、高グルコース・ピルビン酸欠乏に伴う細胞死のメカニズムを解明した。本研究成果は原著論文の投稿準備中であるが、すでに日本病態生理学会研究奨励賞受賞、日本生理学会シンポジウム採択、額田医学生物学研究所研究助成金獲得等を果たしている。正常マウス・ラットならびに遺伝子改変マウスより自発的不死化

シュワン細胞株を樹立し、諸種ニューロパチーの病態解明・治療法開発を進めている。3.正常およびアルドース還元酵素(AR)遺伝子欠損マウスよりシュワン細胞株1970C3およびIKARS1を樹立した。IKARS1では1970C3に比し、ポリオール代謝系酵素(ソルビトール脱水素酵素、ケトヘキソキナーゼ)のmRNA発現低下とともに、AR酵素機能の欠落を認めた。(Niimi etal.,J Neurochem 2018; Niimi & Sango, Neural Reg Res 2018)。4.高グルコース・ピルビン酸欠乏環境下では、正常ICRマウス由来シュワン細胞株IMS32の細胞死誘導がみられ、その機序にミトコンドリア呼吸の障害とATP産生の低下が関与する可能性が示唆された(Yako et al., Neurodiab2018, Italy)。また高グルコース・低グルコース反復変動によるIMS32の細胞死誘導に、小胞体ストレスの関与が示唆された(Kato et al., Neurosci Res 2019)。1) DRGニューロンーIFRS1共培養系を用いて、アミオダロン以外の薬剤(ジクロロ酢酸、腫瘍壊死因子中和抗体等)による脱髄誘導機構を解析する。2) NSC-34ーIFRS1共培養系に免疫介在性ニューロパチー患者血清を投与し、脱髄誘導機構を解析する。3) 1970C3およびIKARS1の特性解析を進め、ARの糖尿病性神経障害の病態への関与を詳らかにするとともに、AR阻害薬や外因性ピルビン酸の神経障害治療薬としての効能を検討する。4)最終糖化産物受容体(RAGE)遺伝子欠損マウスよりシュワン細胞株を樹立し、グリケーションを介した糖尿病性神経障害の発症機構解明を進める。5) in vitro系に加え、糖尿病モデル動物等のin vivo系を導入し、多角的な解析を進める。1) DRGニューロンーIFRS1共培養系を用いて、他の薬剤性脱髄ニューロパチー(ジクロロ酢酸、腫瘍壊死因子中和抗体等)の発症機構を解明する。2) NSC-34ーIFRS1共培養系に、免疫介在性ニューロパチー患者の血清を投与し、脱髄誘導機構を解析する。またDRGニューロンの細胞株ND7/23とIFRS1の共培養系を確立する。3) 1970C3やIKARS1を用いて、ポリオール経路以外の解糖系側副路(ヘキソサミン経路、PKC経路、最終糖化産物(AGE)経路)の糖尿病性ニューロパチー発症機構への関与を詳らかにする。4) IMS32を用いて、高グルコース環境下における外因性ピルビン酸の役割を解明する。また糖尿病モデル動物を用いて、外因性ピルビン酸の糖尿病性ニューロパチー改善効果を検証する。理化学用品の一部が、予想価格よりも安価で購入できたため。(理由)試薬が、予想価格よりも安価で購入できたため。(使用計画)使用予定の試薬・メディウム購入に使用する。使用予定の試薬・メディウム購入に使用する。
ヒトSOD遺伝子導入マウスを用いた脳虚血後の神経幹細胞の動態に関する研究

1.ラット局所脳虚血後の側脳室下帯および海馬歯状回における神経幹細胞発現の経時的変化及び大脳皮質における発現についての研究我々はまず、局所脳虚血後の神経幹細胞の発現の経時的変化を明らかにするためSDラットを用い60分間の中大脳動脈閉塞モデルを用い、BrdU投与およびBrdU、NeuN、GFAP、IB4、PCNA抗体による免疫染色にて脳組織の評価を行った。結果は虚血側、非虚血側の側脳室下帯、海馬歯状回に神経幹細胞の発現の増加を認め、側脳室下帯では脳虚血後3週、海馬歯状回では4週に発現ピークが認められた。また、脳梗塞巣辺縁部では大脳皮質においてもBrdU、NeuN陽性細胞の発現が認められ神経幹細胞の発現が生じていると考えられた。大脳皮質おける神経幹細胞の発現についてはまだコンセンサスが得られていないが臨床的には非常に重要な現象であるので今後更なる研究を行っていく予定である。2.老齢マウスおよびマウス局所脳虚血後の神経幹細胞の発現に対するSOD1の影響に関する研究次に我々は神経幹細胞発現とフリーラジカルの関係を検討するため、ヒトSOD1遺伝子導入マウスを用い、老齢マウス(16ヶ月)を慢性酸化ストレスとして、急性酸化ストレスとして30分間の中大脳動脈閉塞モデル(3ヶ月)を用い解析を行った。脳組織の評価は、BrdU投与後、BrdU抗体免疫染色によって行った。結果は老齢マウスにおいて、野生株に比べ遺伝子導入株では有意に神経幹細胞の発現が多く認められた。また、中大脳動脈閉塞モデルでは虚血後1週の時点で、海馬歯状回において野生株に比べ、遺伝子導入株で神経幹細胞の有意な増加が認められた。以上より慢性・急性酸化ストレスは神経幹細胞の発現を抑制している可能性が示唆された。また、SOD1はこれらの機構に関して重要な役割を果たしていると考えられ、今後更なる解明を行う予定である。1局所脳虚血に1おける神経幹細胞の動態についてSOD遺伝子導入マウスと通常マウスを用いて30分間の局所脳虚血モデルを作成し、1週間後にBrdUを腹腔内投与して神経幹細胞の発現を抗BrdU抗体を用いた免疫染色にて評価した。側脳室下帯に認められるBrdU陽性細胞の発現は虚血側に多く認められ、SOD遺伝子導入マウスにおいては通常マウスと比較してより多くの発現が認められた。今後はこのBrdU陽性細胞の性質を検討するため、NeuN(neuronのマーカー)、Isolectin B4(microgliaのマーカー)、GFAP(astrocyteのマーカー)との二重免疫染色を行っているところである。2老齢マウスにおける神経幹細胞の発現SOD遺伝子導入マウスと通常マウスの老齢マウス(16ヶ月)におけるBrdU陽性細胞の発現数を比較したところ、SOD遺伝子導入マウスでは有意に高くフリーラジカルの発生が老化に伴う神経幹細胞の減少に関与している可能性が示唆された。3今後の実験計画脳虚血後の神経幹細胞の動態について、これまで諸家らの報告にもあるmigrationについて検討を考えている。これは、BrdU投与後の時間経過を変化させて脳の評価を行いBrdU陽性細胞の移動について検討する予定である。1局所脳虚血年おける神経幹細胞の動態についてSOD遺伝子導入マウスと通常マウスを用いて30分間の一過性局所脳虚血モデルを作成し,1週間後にBrdUを腹腔内投与して神経幹細胞の発現を抗BrdU抗体を用いた免疫染色で評価した。

また,BrdU陽性細胞の性質を検討するために抗Brdu抗体と神経組織マーカー、NeuN(ニユーロン), GFAP(アストロサイト), Isolectin B4(マイクログリア), PCNA(神経幹細胞)との二重免疫染色を行った。虚血負荷後1週間ではSOD遺伝子導入マウス、通常マウスとも虚血側の側脳室下帯および海馬歯状回でBrdU陽性細胞が非虚血側と比べ,より多く発現していた。また,SOD遺伝子導入マウスでは通常マウスより多くのBrdU陽性細胞の発現が観察された,二重免疫染色でBrdU陽性細胞は一部でNeuN, GFAP, PCNAに陽性を示し、ニューロン、アストロサイトに分化していく傾向が観察された。2老齢マウスにおける神経幹細胞の発現についてSOD遺伝子導入マウスと通常マウスの老齢(16ヶ月齢)モデルではSOD遺伝子導入マウスでBrdU陽性細胞の発現数が通常マウスに比べ有意に多く、加齢における酸化ストレスが神経幹細胞発現に影響している可能性が示唆された。3局所脳虚血後の神経幹細胞の経時的変化についてSOD遺伝子導入マウスと通常マウスを用いて30分間の一過性局所脳虚血モデルを作成し,1週間後にBrdUを腹腔内投与して経時的に神経幹細胞の発現を抗BrdU抗体を用いた免疾染色で評価し、神経幹細胞の分布・性状の変化について各種神経組織マーカー、NeuN(ニューロン), GFAP(アストロサイト), Isolectin B4(マイクログリア), PCNA(神経幹細胞), doublecortin(神経幹細胞)を用いた二重免疫染色を行う。現在、一過性局所脳虚血モデルを作成して,標本を免疫染色を行い評価、解析を行っているところである.SOD遺伝子導入マウスを用いた30分間の局所脳虚血モデルにおいて、虚血後1,2,3,4週間後のBrdU陽性細胞の発現および、NeuN(神経細胞のマーカー)Isolectin B4(マイクログリアのマーカー),GFAP(アストロサイトのマーカー)との2重染色を行い、これまで行ってきた局所脳虚血におけるこれらの発現の経時的変化に対するSODの影響を明らかにした。遺伝子導入マウスではSVZ(subventricular zone)、DG(dentate gyrus)においてBrdU陽性細胞の発現のピークが虚血後2週間後で野生株マウスと比較して早く、4週間後には発現は低下してくる傾向であった。野生株ではピークは3-4週間後でその時点ではまだ発現の低下を認めなかった。以上のことからSODは神経再生において善し悪しはともかく何らかの影響を与えている可能性があり、今後のそのメカニズムを解明する研究が必要である。現時点で考えているメカニズムはSODは脳虚血に対し保護作用があるため脳組織に与えるダメージが減じられ、神経幹細胞の発現のピークが早く短期間となるという間接的な影響とSODそのものが直接神経幹細胞に影響を与えることによって発現のピークが変化するということである。また、大脳皮質において脳梗塞層の周辺にわずかながらBrdUとNeuN陽性細胞が認められた。これまで我々も含め多施設からもラットでは報告があったがマウス大脳皮質おいても神経再生が生じていることをはじめて明らかにした。発現の程度は遺伝子導入マウスの方が強い傾向があったが明らかな有意差は認めなかった。これらのことは脳梗塞患者における機能再生につながる可能性があり非常に重要な知見であると考えられる。
アニソール及びケトンの不活性シグマ結合活性化を基盤とする新触媒反応の創製

本研究は、アニソールの炭素ー酸素結合の酸化的付加という新しい素反応に注目し、それを様々な触媒反応に応用することを目的に行った。既に置換型の反応については達成済であるが、本研究では前例のない挿入型の反応に取り組んだ。このことにより、いわゆるクロスカップリング型の枠組みにとらわれない多様な変換が、アニソールを起点に可能となるため、合成化学において新たな可能性を示すことができる。また、炭素ー酸素結合よりも強固な炭素ー炭素結合の切断反応を検討した。その結果、単純ケトンの脱カルボニル化反応が、炭素ー炭素結合の切断を伴って進行することがわかった。従来のケトンの脱カルボニル化反応では、基質に配向基を導入したり、環歪みを利用したりする必要があり、単純なケトンへは適用できなかった。本研究では電子豊富低原子価ニッケル種を用いることにより、単純ケトンの炭素ー炭素結合活性化の糸口を見出すことができた。また、単純なケトンの炭素ー炭素結合の切断反応はニッケルでは例がないため、この分野で申請者のグループが先駆的な役割を果たすとともに、炭素ー炭素結合の酸化的付加という新しい素反応過程を確立することができた。アニソールの炭素ー酸素結合やケトンの炭素ー炭素結合を変換するという概念は、従来の合成化学には無かった。すなわち、従来のハロゲン化物などの反応性化合物を用いた場合とは根本的に異なる逆合成戦略を提供できることになる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。茶谷研究室ホームページ
塗布型ZnO微粒子層による半導体薄膜用基板材料の飛躍的な広範化のための検討

ZnOナノ粒子層をチャネルとする薄膜トランジスタ(TFT)の開発に向け,粒子層形成の最適化を行った。粒子層の形成には,独自のガス中蒸発法により生成したZnOナノ粒子の分散液を,ホットプレート上のガラス基板上へ塗布することで行った。これまで作製したTFTでは,チャネル,すなわち粒子層の寄生抵抗が極めて高く,トランジスタとして動作はするものの,実用化にはほど遠く,まずはこの問題をクリアする必要がある。このことを踏まえ,本年度はまず,n型ZnOナノ粒子層の低抵抗化を目指した。方法は,ZnOナノ粒子とGa2O3微粒子を混合・加熱し,Gaの熱拡散によるドーピングを試み,粒子自体の低抵抗化を図った。PL法,XPS法,XRD法などの種々の評価結果より,ZnOへGaの拡散を確認でき,シート抵抗もG-Ohm/sqやM-Ohm/sq台からサブk-Ohm/sq台へと低減し,最小で225 ohm/sqを得るに至った。併せてキャリア濃度の上昇,およびキャリア移動度の微減も確認でき,ドーピングによるキャリア生成を強く示唆する結果となった。また,Ga熱拡散時の雰囲気効果も検証したところ,シート抵抗はpure-O2> pure-N2 >open-Airの順で低下した。最も効果が高いのはopen-Air中での熱処理であり,これは,酸素の含有量が影響しているか,またはpureガス中には無い水蒸気の影響が考えられる。今後はガス中の水蒸気量を変えるなどして効果の検証を進めていく予定である。ガラス基板上でのZnOナノ粒子層の最適化が想像以上に進まず,TFT特性の最適化や各種基板への展開まで至っていない。n型ではGaドーピングの効果が見られ,今後の進展が期待できる。n型ZnOナノ粒子層での進展が見られているので,それを用いたTFTの開発と基板材料の広範化に向けた取り組みを行う。GaドーピングのメカニズムをPL法,XPS法などにより解明し,条件の最適化を進める。また,新たにトップゲート型TFTへと応用し,従来のTFTより優れた特性を目指す。他,Alドープ,Inドープも試み,さらには最近商品化されたGZO微粒子の活用も検討する。p型ZnOナノ粒子層については,計画書記載の通り,N2ラジカルによる粒子または粒子層へのNドープを試みる。ある程度の条件が揃い次第,ガラス基板上から各種基板材料への粒子層およびTFT作製へと進める。当研究により、スプレー法や蒸発乾燥法といった簡便な手法により、酸化亜鉛ナノ粒子を用いたp型およびn型伝導を示す半導体層をガラス基板上に形成可能なことを示した。これは、p型伝導層を得ることが難しいZnO系材料分野では注目すべき結果であると同時に、研究計画で挙げたような様々な材料や表面形状の基板上に半導体薄膜の形成を可能とする重要な結果であると言える。当研究では、ガラス基板上に得られたZnOナノ粒子層のシート抵抗やホール効果移動度といった基礎的なパラメータと、電子顕微鏡による構造観察を行い、薄膜トランジスタのチャネル層への応用の可能性を検討した。その結果、蒸発乾燥法では、粒子径や成膜時の溶媒の温度が大きく影響を受けることを見いだした。また、蒸発乾燥法の方がスプレー法と比べ、シート抵抗の低減化やホール効果移動度の向上が期待できる結果を得た。移動度については、特にp型粒子層において特異な結果となり、粒子表面の欠陥を介したキャリア伝導モードを示唆する振る舞いとなった。顕微鏡による観察結果からも、蒸発乾燥法の方がスプレー法より緻密で平坦な粒子層が得られていることがわかり、引き続き条件の最適化や新しいプロセスの開発を継続する必要でがある。当研究で得られた結果は、3月に横浜で行われた応用物学会で発表した。本補助金の採択が通常より遅かったため成果発表は以上であるが、次年度は5月の国内学会と7月の国際学会での発表が決まっており、情報発信を積極的に行っている。スプレー法および蒸発乾燥法によるガラス基板上へのn型およびp型伝導を示すZnOナノ粒子層の形成は再現性よく達成されている。これは、特にp型層の形成が難しいZnO系材料としては注目すべき結果である。しかし、計画書に挙げたシート抵抗値と膜厚にはまだまだ及ばず、次年度も引き続き検討が必要である。また採択の時期が遅かったこともあり、ZnOナノ粒子層を用いたMOS界面評価の取り組みも遅れている。当研究では,まずガラス(石英)基板上にZnOナノ粒子層を形成し,半導体薄膜としての性能を評価することから始めている。昨年度までの結果より,スプレー法や蒸発乾燥法といった簡便な方法により,p型およびn型伝導を示すZnOナノ粒子層が形成可能であること,粒子層の伝導モードは通常のバルク伝導とは異なる可能性があることなどを示してきた。当年度初めの問題点は,粒子層の抵抗が極めて高くTFT応用を目指す上で大きな支障となること,キャリア伝導メカニズムが解明されていないことなどであった。今年度はこれらの点にフォーカスして研究を進めた。まず伝導メカニズムについては,温度可変ホール効果測定により,やはり通常のバルク伝導とは異なる温度依存性を示し,ホッピング伝導に似た振る舞いを示すことなどを明らかとした。これについては,粒子または粒子層表面のTEM観察,XPS評価などにより,焼結による粒子同士の結合部の原子構造評価や,粒子層および単結晶ZnO表面の化学的結合状態や組成比の評価を行い,バルクと粒子層の違いに照らしながら解析を進めている。

続いて抵抗値の低減化については,水分含有の効果やGa2O3粒子を用いたGaドーピング(n-ZnO粒子層)の効果について検討を行った。水分は,プロセス中および大気中の水分による架橋が電流パスとなり抵抗を減らす効果を示す可能性を見いだした。またGaドーピングについては結果が出始めたところで不明な点も多いが,数桁に及ぶ抵抗の低減化を確認した。今後メカニズムを詳細に検討していく予定である。得られたZnOナノ粒子層の抵抗値がGΩ台やTΩ台と極めて高く実用化からかけ離れた値を示し,この低減化に多くの時間を費やしたため,当初計画より遅れている。現在,電極形成条件の検討や,概要でも触れているGaドープ(n型層)により,トップデータでkΩ台まで低減化できている。プロセス条件の最適化によっては,計画調書に示したsub-kΩ/sqの達成も可能と思われる。ZnOナノ粒子層をチャネルとする薄膜トランジスタ(TFT)の開発に向け,粒子層形成の最適化を行った。粒子層の形成には,独自のガス中蒸発法により生成したZnOナノ粒子の分散液を,ホットプレート上のガラス基板上へ塗布することで行った。これまで作製したTFTでは,チャネル,すなわち粒子層の寄生抵抗が極めて高く,トランジスタとして動作はするものの,実用化にはほど遠く,まずはこの問題をクリアする必要がある。このことを踏まえ,本年度はまず,n型ZnOナノ粒子層の低抵抗化を目指した。方法は,ZnOナノ粒子とGa2O3微粒子を混合・加熱し,Gaの熱拡散によるドーピングを試み,粒子自体の低抵抗化を図った。PL法,XPS法,XRD法などの種々の評価結果より,ZnOへGaの拡散を確認でき,シート抵抗もG-Ohm/sqやM-Ohm/sq台からサブk-Ohm/sq台へと低減し,最小で225 ohm/sqを得るに至った。併せてキャリア濃度の上昇,およびキャリア移動度の微減も確認でき,ドーピングによるキャリア生成を強く示唆する結果となった。また,Ga熱拡散時の雰囲気効果も検証したところ,シート抵抗はpure-O2> pure-N2 >open-Airの順で低下した。最も効果が高いのはopen-Air中での熱処理であり,これは,酸素の含有量が影響しているか,またはpureガス中には無い水蒸気の影響が考えられる。今後はガス中の水蒸気量を変えるなどして効果の検証を進めていく予定である。ガラス基板上でのZnOナノ粒子層の最適化が想像以上に進まず,TFT特性の最適化や各種基板への展開まで至っていない。n型ではGaドーピングの効果が見られ,今後の進展が期待できる。引き続きスプレー法および蒸発乾燥法によるZnOナノ粒子層形成の最適化とTFT応用を進める。懸念のシート抵抗については、計画調書でも挙げたようなGZO/AZOナノ粒子やカーボンナノチューブの混入、金属Gaなどによる直接ドープを検討し、シート抵抗の低減化を図る。また、キャリア伝導モード解明のため、温度可変ホール効果測定、TEMによる粒子-粒子接合面の評価を行い、粒子表面欠陥とキャリア伝導の関係を調べる。またZnOナノ粒子層のMOS界面評価に着手し、エンハンスメントMOS型TFT実現のための基礎的検討を行う。引き続きガラス(石英)基板上へのZnOナノ粒子層の形成法の最適化について検討する。
酸性リン脂質膜上のポリリジンの構造

本研究は生体膜における表存性膜タンパク質と酸性リン脂質膜との相互作用をポリリジンをモデルタンパク質として、モデル系でその物理的性質を調べることで明かにすることを目的に行われた。ポリリジンと酸性リン脂質との相互作用の従来の研究では、リン脂質としては飽和脂肪酸を側鎖にもつものが主に用いられてきた。本研究では、2位の脂肪酸側鎖が不飽和のオレイン酸のパルミト-オレインホスファチジン酸(POPA)を用いて実験を行った。示差走査熱量計(DSC)によりPOPA・ポリリジン系でPOPAに対するポリリジン量を変えていき、この系の相転移について調べた。その結果、POPA分子に対するリジン残基の数が1以下では、明確に2つの異なるピークがDSCのサーモグラムに現れ、この系はポリリジンの作用している領域(POPA・ポリリジン複合体領域)とそうでない領域(POPA領域)とに相分離することが示された。また、リジン残基/リン脂質>1.5の条件では、相分離は観察されず単一のブロードな転移がDSCで観察された。以上の結果は、我々が以前、飽和の酸性リン脂質ジミリストイルホスファチジン酸(DMPA)で得られた結果と同様である。また、DMPA・ポリリジン系で観察されたDMPAに対しポリリジン(のリジン残基)が過剰になるような場合、DMPAからのプロトンの解離が観察されたが、POPAの場合でも同様な結果が得られた。ただし、解離するプロトンの量はやや違うようである。現時点では、リン脂質の脂肪酸側鎖の飽和、不飽和の差はポリリジンの相互作用に大きく影響与えないようである。しかし、本研究の主眼であるポリリジンの酸性リン脂質膜上での2次構造についてはさらに、研究を進める必要があり、現在研究が進行中である。
電離箱による宇宙線強度連続観測の長期安定化システムの開発と観測

宇宙線強度の長期観測を目的として, 1987年3月に6階建て建物の屋上の新観測室に仁科型電離箱を移転,設置し連続観測を始めた.長期にわたって安定した観測を継続するため,パソコンFMR70HDを導入し,安定化システム開発のための予備実験を開始した.まず最初に,これまで記録されていなかった気圧データを取り入れることにした.このため,半導体気圧センサーを用いて気圧・電圧変換装置をつくりディジタルボルトメータを通して,パソコンにディジタルデータとして取り入れた.インターフェイスとしてはGPIBを用いている.気圧値は,水銀気圧計により更生しているが,時季が高気圧の卓越する冬場にあたったのでまだ十分でない.今後さらに検討を要する.現在のシステムでは,データは専用の記録装置により紙テープに打ち出されている.これを,汎用のパソコンを用いてフロッピーディスクにデータを記録するシステムをつくりあげるのが目的である.これによって,データの監視が容易になるし,システムの変更も自在である.新しいシステム構築の第一歩として,現行のディジタル記録と平行してペンレコーダによるアナログ記録を行っている段階である.同時に気圧記録システムも稼働させ,気圧効果係数を求めた.まだ統計精度が悪いので,今後データを増やし,係数を決定したい.本研究は1年間でまとめるべく計画されたが,精度の向上をめざして,次年度に継続する必要があり,昭和63年度も研究計画調書を申請した.宇宙線強度の長期観測を目的として, 1987年3月に6階建て建物の屋上の新観測室に仁科型電離箱を移転,設置し連続観測を始めた.長期にわたって安定した観測を継続するため,パソコンFMR70HDを導入し,安定化システム開発のための予備実験を開始した.まず最初に,これまで記録されていなかった気圧データを取り入れることにした.このため,半導体気圧センサーを用いて気圧・電圧変換装置をつくりディジタルボルトメータを通して,パソコンにディジタルデータとして取り入れた.インターフェイスとしてはGPIBを用いている.気圧値は,水銀気圧計により更生しているが,時季が高気圧の卓越する冬場にあたったのでまだ十分でない.今後さらに検討を要する.現在のシステムでは,データは専用の記録装置により紙テープに打ち出されている.これを,汎用のパソコンを用いてフロッピーディスクにデータを記録するシステムをつくりあげるのが目的である.これによって,データの監視が容易になるし,システムの変更も自在である.新しいシステム構築の第一歩として,現行のディジタル記録と平行してペンレコーダによるアナログ記録を行っている段階である.同時に気圧記録システムも稼働させ,気圧効果係数を求めた.まだ統計精度が悪いので,今後データを増やし,係数を決定したい.本研究は1年間でまとめるべく計画されたが,精度の向上をめざして,次年度に継続する必要があり,昭和63年度も研究計画調書を申請した.
技能訓練型小学校英語教育事例の効果に関する調査と研究

この研究は、秋田県由利本荘市岩城地区(旧岩城町)の公立小学校2校(道川小及び亀田小)で平成12年度から行われている小学校英語活動(以下「岩城プログラム」)の成果を調べるため、プログラム修了生のその後の様子を中学校で追跡調査したものである。本研究での調査対象は、岩城プログラムが始まった時点で4年生だった学年で、この生徒たち(70名弱)が岩城中学校(地区唯一の中学校)に入学してから卒業するまでを追った。主たる調査方法は、定期的な授業観察である。本研究者が、当該中学校に定期的に出向き、英語の授業を観察しながらビデオ記録した。訪問した時期は、以下の通りである。1年目(20032004) 7月、12月、2月2年目(20042005) 7月、12月、2月3年目(20052006) 6月、11月また、岩城中の生徒の特徴を見極めやすくするため、別の公立中2校でも同学年を対象に調査を行うべく、新潟県のN中学校と富山県のK中学校に協力をお願いした。ただし諸事情から、K中学校では2年目から同学年を調査できなくなったため、岩城中学校との比較は、基本的にN中学校のみとなった。以上の調査から、得られたデータの種類をまとめると、以下の通りである。岩城中(1)授業ビデオ(13年)(2)学力(2年次)(3)アンケート(3年次)N中(4)授業ビデオ(13年)(5)学力(2年次)(6)アンケート(3年次)これらのデータの分析結果については、本報告書11に挙げた論文ですでに発表済みで、最終報告書(C-18)にそれらの論文が転載されている。また、上記以外に以下のようなデータも収集した。K中学校平成16年度入学生のアンケート調査結果(2年次)岩城中学校平成16年度入学生のアンケート調査結果(2年次)岩城中学校平成16年度入学生のアメリカ研修のビデオ記録(2年次)これらについても、最終報告書(C-18)の中で論述している。16年度は、7月、12月、2月の3回、秋田県岩城町立岩城中学校を訪問し、2年生の英語授業での生徒たちの様子を観察し、ビデオ撮影を行った。この生徒たちは、小学校で4年生時から3年間、週一回の英語技能訓練を受けて中学校に入学している。比較対象として、新潟県のN中学校と、富山県のK中学校(いずれも公立)の同学年の生徒も観察したが、この2校へは、日程の都合で7月と12月の2回のみの訪問となった。この調査の中で、岩城中学校の生徒たちの特徴がいくつか浮かびあがってきた。まず技能面では、音声英語に対する恐怖心のなさ、リスニング能力の高さ、そして基礎識字能力の所持が挙げられる。これは彼らが小学校で受けた訓練から考えると当然のことかもしれないが、加えて集中力や学習意欲の高さ、コミュニケーションをとろうとする態度など、技能面以外でも好ましい傾向が見られることは、予想外の波及効果と言える。さらに、英語の基本的音韻パターン(内容語と機能語で強弱の区別をつけるシステム)を、取り立てて教えられていないにもかかわらず体得していることを示唆するアウトプットが、生徒の音読活動の中で観察された。

詳しくは、富山県立大学紀要に掲載の論文(渡部2005)に論述されている。以上の結果は、グループ全体の主観的観察に基づくものである。研究最終年の17年度は、もう少し客観性をもった方法で、生徒個別のデータを収集することにより、上記の特徴のいくつかを実証的に確認していきたいと考えている。17年度は、秋田県由利本荘市立岩城中学校の3年生と対象とし、以下の調査を行った。(1)6月と11月の2回、英語授業の観察と記録(各1週間)(2)英語や英語学習に対する心理状態を探るため、12月にアンケート調査を実施(3)校外学力テストのデータの入手対象生徒は、小学校で4年生時から3年間、週一回の英語技能訓練を受けて15年4月に中学校に入学し、18年3月に卒業している。比較のため、新潟県の公立N中学校でも同学年を対象に、授業訪問とアンケート調査をほぼ同時期に行った。富山県の公立K中学校でも同様の調査を行ったが、学校の事情で、1つ下の学年に対象を変更し、学力テスト結果の開示は受けなかった。アンケート調査は未集計だが、それ以外のデータについては考察を行った。岩城の生徒の特徴は以下に集約される。●英文音読時の様子から、英語の基本的な音韻パターンを体得していると思われる。このことがリスニング能力の高さを支えているのではないか。●学力テストの結果からは、大意を理解するのは得意だが、正確さを求められる場面や、意味と切り離された単文を機械的に解析するのが不得意、という傾向が見られる。しかし、総合力は高いので、不得意分野は今のところカバーされている。●授業中でも、学力テストでも、英語力が極端に高い生徒はいないが、極端に低い生徒もいない。以上の特徴は、岩城の生徒が受けた小学校英語教育の特徴を色濃く反映していると言えそうである。なお、調査終了間際に、生徒の教室外での英語コミュニケーションを記録する機会に恵まれた。岩城中学校生徒のアメリカホームステイ研修に同行することができたのである。参加したのは、本調査対象学年の1つ下(16年度入学生)12名であるが、実際に英語を使わなければならない状況で、どれくらいできるかをビデオ記録に残すことができた。これも今後、貴重な資料となるだろう。
エピジェネティクス解析を用いたヒスタミン産生調節因子の探索

ヒスタミン産生誘導実験と細胞試料の調整としてマウスマスト細胞細胞株P815の脱メチル化による転写活性実験を行った。P815細胞株を脱メチル化剤・5-アザシチジンを用いて処理するとプロモーター領域に脱メチル化が起こり、Hdc遺伝子の転写活性化が促進されることが報告されており、同様の処理を行いクロマチン免疫沈降(ChIP)解析のための試料調整を行った。この際に同時に調整した試料からcDNAを合成し、発現解析を行ったところHdc遺伝子の発現上昇が上記報告と同様に示された。また、ChIP解析予定のプロモーター領域にプライマーを設計し、PCRを行ったところ17箇所中15箇所で増幅の確認を示した。本研究では、I型アレルギー反応や炎症反応を引き起こすヒスタミンを生体内で唯一合成可能な酵素・ヒスチジン脱炭酸酵素(HDC, L-histidine decarboxylase)遺伝子の転写活性機構について明らかにすることを目標としている。研究代表者らのグループは、本研究開始時までに、Hdcプロモーター領域のメチル化や転写因子の結合能について研究し、遠位のエンハンサーと連携して働く基本的プロモーターの構造について明らかにした。初年度はヒスタミン産生誘導実験と研究試料の調整としてマウスマスト細胞細胞株P815の脱メチル化による転写活性化実験を行った。P815細胞株を脱メチル化剤5-アザシチジンで処理するとプロモーター領域に脱メチル化が起こり、Hdc遺伝子の転写が活性化することが報告されており、同様の処理を行いクロマチン免疫沈降(ChIP)解析のための試料を調整した。この調整試料のcDNAについて発現解析を行ったところHdc遺伝子の発現上昇が前記の報告と同様に示された。同試料をもとにChIP解析を今後行う予定であるが、ChIPの試料調整時の条件検討、およびCTCFとH3K4me3の結合が予想されるHDCプロモーター領域についてChIP解析用のプライマーを設計した。設計した17箇所中15箇所については想定通りのPCR反応が確認された。今後は、上記試料を用いたChIP解析を行いHdcプロモーター領域の転写活性領域の同定を行う。研究代表らのグループは、本研究開始時までにHdcプロモーター領域のメチル化や転写因子の結合能について研究し、遠位のエンハンサーと連携して働く基本的プロモーターの構造について明らかにした。初年度となる平成26度はヒスタミン産生誘導実験と研究試料の調整としてマウスマスト細胞細胞株P815の脱メチル化による転写活性化実験を行った。P815細胞株は脱メチル化剤・5-アザシチジンを用いて処理をするとプロモーター領域に脱メチル化が起こり、Hdc遺伝子の転写が活性化することが報告されており、同様の処理を行いクロマチン免疫沈降(ChIP)解析のための試料を調整した。この調整試料のcDNAについて発現解析を行ったところHdc遺伝子の発現上昇が上記報告と同様に示された。設計した17箇所注15箇所については想定通りのPCR反応が確認された。また平成27年度は上記の解析を継続的に進めるとともに、次世代シーケンサー技術を用いたChIP-seq法を用いた解析法についても情報収集を行った。今後は、ChiP法とChIP-seq法の利点を比較しながら、研究方向について検討を計っていく。ヒスタミン産生誘導実験と細胞試料の調整としてマウスマスト細胞細胞株P815の脱メチル化による転写活性化実験を行った。P815細胞株を脱メチル化剤・5-アザシチジンで処理するとプロモーター領域に脱メチル化が起こり、Hdc遺伝子の転写が活性化することが報告されており(Suzuki-Ishizaki, Ohtsu, et al., 2000)、同様の処理を行いクロマチン免疫沈降(ChIP)解析のための試料調整を行った。こちらの解析を継続的に進めるとともに同様に調整した試料で解析が可能なChIP-seq法についても情報収集を行った。本研究では、I型アレルギーや炎症反応を引き起こすヒスタミンを生体内で唯一合成可能な酵素・ヒスチジン脱炭酸酵素(HDC、L-histidine decarboxylase)遺伝子の転写活性機構について明らかにすることを目標としている。研究代表者らのグループは、本研究開始時までにHdcプロモーター領域のメチル化や転写因子の結合能について研究し、遠位のエンハンサーと連携して働く基本的プロモーターの構造について明らかにした。平成26年度からヒスタミン産生誘導実験と研究試料の調整としてマウスマスト細胞細胞株P815の脱メチル化による転写活性化実験を行った。

P815細胞株は脱メチル化剤・5-アザシチジンを用いて処理すると脱メチル化が起こり、Hdc遺伝子の転写が活性化することが報告されており、同様の処理を行いクロマチン免疫沈降(ChIP)解析のための試料を調整した。この際に同時に調整した試料からcDNAを合成し、発現解析を行ったところHdc遺伝子の発現上昇が上記報告と同様に示された。同試料をもとにChIP解析を今後行う予定であるが、ChIP用の試料調整の条件検討、および、CTCFとH3K4me3の結合が予想されるHdcプロモーター領域についてChIP解析用のプライマーを設計した。設計した17箇所中15箇所については想定通りのPCR反応が確認された。また、上記の解析を継続的に進めつつ、次世代シーケーンサーを用いたChIP-seq法を用いた解析法についても情報収集を行った。ChIP-seq法のシークエンス解析を所属施設内でで行うことを決定し、ChIP法との利点を比較しながら、研究方向および実験計画の修正を図っていく。ヒスタミン産生誘導実験と細胞試料の調整としてマウスマスト細胞細胞株P815の脱メチル化による転写活性実験を行った。P815細胞株を脱メチル化剤・5-アザシチジンを用いて処理するとプロモーター領域に脱メチル化が起こり、Hdc遺伝子の転写活性化が促進されることが報告されており(Suzuki-Ishizaki, Ohtsu, et.al., 2000)、同様の処理を行いクロマチン免疫沈降(ChIP)解析のための試料調整を行った。こちらの解析を継続的に進めるとともに同様に調整した試料で解析が可能なChIP-seq法について情報収集を行い、同組織内に設置されている次世代シーケンサーの使用について相談中である。本研究では、I型アレルギーや炎症反応を引き起こすヒスタミンを生体内で唯一合成可能な酵素・ヒスチジン脱炭酸酵素(HDC、L-histidine decarboxylase)遺伝子の転写活性機構について明らかにすることを目標としている。研究代表者らのグループは、本研究開始時までにHdcプロモーター領域のメチル化や転写因子の結合能について研究し、遠位のエンハンサーと連携して働く基本的プロモーターの構造について明らかにした。平成26年度からヒスタミン産生誘導実験と研究試料の調整としてマウスマスト細胞細胞株P815の脱メチル化による転写活性化実験を行った。
生体内組織工学技術による結合組織膜を用いた先天性心疾患に対する肺動脈拡大術の試み

生体適合性を有し、抗血栓性に優れ、成長の可能性有する理想的な血管補填物の開発が望まれ、近年は組織工学的なアプローチが広く行われている。我々は生体内組織工学技術により患者皮下で容易かつ安全に作製できる自己結合組織からなる代用血管の開発を行い、本技術を小児への肺動脈パッチ拡大術へ臨床応用し良好な経過を報告した。本研究の目的は本技術の臨床応用をさらに推進させ、移植後長期に渡る安全性や成長可能性を確認することである。一方で小児においては移植片を作製するために基材を埋入する皮膚の面積が限られてしまうことが危惧されるため、親の皮下で移植片を作製し子へ移植するという同種移植の応用を目指した基礎研究も行う。
アジアにおけるエキノコックス症、嚢虫症流行拡大に関する免疫・分子疫学調査

本年度最大の研究実績は中国チベット高原から新種エキノコックスEchinococcus shiquicusを発見、新種記載したことであろう(Xiao N et al.2005)。中国四川省石渠(shiqi)県に分布しているチベットギツネとクチグロナキウサギからそれぞれ成虫、幼虫が発見され、遺伝子解析の結果これまで世界から報告されている4種のエキノコックスからほぼ等しい距離で遺伝的隔離が起こっていること、北半球の同地域に分布している他の2種のエキノコックス、多包条虫ならびに単包条虫とも生殖隔離が起こっていることが確認された。同時に北半球に分布している3種エキノコックス条虫の中で最も起源が古い種であると結論付けられた。ヒトへの病原性の証明が今後の課題であり、同地域の病院で外科手術を受けた症例の肝病巣についての遺伝子解析が日中共同研究として始まった。遺伝子解析に必要な技術開発も進展し、ミトコンドリア遺伝子のみならず、核のサテライト遺伝子解析手法を確立し、今後入手できると予測されるサンプルについての遺伝子解析の準備は整った。病原性の確認に必要な診断法に関しても多包虫症、単包虫症それぞれに関する現在世界最高水準の血清診断法を確立(Mamuti W et al.2006)し、中国での疫学調査に利用した(Li T et al.2005,Li T et al. unpublished)。アジアに於ける人畜共通、難治性寄生虫疾患として、エキノコックス症、有鉤嚢虫症に関する疫学調査を推進している。平成14年度の研究実績は下記の通りである。1.中国におけるエキノコックス症疫学調査では中国四川省を中心とする多包虫症と単包虫症が重複流行地域における集団画像診断、採血(中国研究グループ)、現地調査(日中合同)血清検査(日中合同)、画像病巣の形態的特長から多包虫症と単包虫症とに類別し、病巣の大きさ、年齢、性別、地域性についてそれぞれの成績相互評価(日中合同)を試みた。画像診断と血清診断法の相関は非常に高く(94%)、多包虫症を単包虫その他の疾患から鑑別する非常に有効な検査手段であることが判明した。この血清診断法については迫がEm18の生化学的性状を解析し遺伝子組み換えEm18抗原を作製し、gold-standard serologyと評価される成績を発表し、国際評価が確立している(Sako他2002. J Clinical Microbiology 40,2760-2765;Ito他2002. JCM 40,4161-4165)。2.エキノコックス条虫のミトコンドリアDNA全塩基配列の解読に中尾(Nakao他2002. Mitochon drion 1,497-509)が成功し、さらに北海道内の多包条虫1個体ごとのmicrosatellite DNA解析から条虫の生殖戦略に関する重要な成果を得た(Nakao他、投稿中)。3.有鉤嚢虫症に関してはインド、インドネシア、中国、タイ、ベトナムで調査に当たり、貴重な寄生虫サンプル、血清、糞便の解析が始まった。人体から外科的に摘出された嚢虫、排泄された条虫片節を用いてミトコンドリアDNAの比較解析により(a)有鉤条虫がアジア型とアフリカ・アメリカ型に大別されることを中尾(Nakao et al. 2002. Parasitology 124,657-662)、(b)人体寄生3種テニア科条虫を鑑別できることを山崎(Yamasaki他2002. JCM 40,3818-1820)が証明し、糞便内DNA検査法を開発している(未発表)。4.インドネシアでは北スマトラ島でTaenia asiaticaが流行し、バリ島ではTaenia saginataが流行し、イリアンジャヤではTaenia soliumが流行していることが判明してきた。平成15年度はバリ、イリアンジャヤ、中国、モンゴルを中心に調査する予定である。アジアにおけるエキノコックス症、有鉤嚢虫症に関する疫学調査を推進している。