hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者を対象としたプロダクティブ・アクティビティ促進プログラムの開発

当初の研究計画の予定通り、プロダクティブ・アクティビティを行なっているシルバー人材センターの高齢者279名に対する第2波調査を10月頃に実施した。調査内容は、シルバー人材センターにおける活動内容(針金,2009)、活動頻度(Reitzes & Mutran, 2004)、役割アイデンティティ(中原,2011)、主観的well-being(中原,2011;古谷野他,1989)であった。縦断データを用いて、構造方程式モデルの因果分析を行なった結果、高齢者のシルバー人材センターにおける活動は、活動の中で、役割アイデンティティ(シルバー人材センター活動者としての自己のイメージとして定義される)をポジティブに構築することを通して、主観的well-beingを良好にしているという活動理論(Activity Theory of Aging; Lemon et al., 1972)の仮説が実証的に支持された。今後、調査でも測定している細かな活動内容に関して分析していくことで、どういった活動の仕方が役割アイデンティティの構築には有効であるか、より具体的なレベルで検討ができると考えられる。本研究の結果は、今後ますます増加する退職後も就労意欲をもった高齢者に対して、どういった形での就労提供が彼らの主観的well-beingに対して有効であるかを探るための重要な意義を持っていると考えられる。また、上記の結果に関しては、日本社会心理学会第53回大会(つくば国際会議場)において、分析結果の一部を発表し、第24回日本発達心理学会大会(明治学院大学)の際に、今後の研究遂行に向けた議論を行なった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。平成22年度の繰越分である当研究は、プロダクティブな活動を行っている団体の高齢者に対して、調査を行い、PRIやwell-beingを向上させている活動内容はどういったものであるかを同定することを目的としている。これは平成22年度の交付申請書に記載した[研究(1)]の本調査である。また、茨木市シルバー人材センターにおけるこの調査は、当該センターの意向を受け、縦断調査を行うこととなった。これは、平成22年度の交付申請書の[研究(2)]、平成23年度の交付申請書に記載した研究の実施に該当する。すなわち、この調査中に[研究(1)]の本調査および[研究(2)]の第1波調査を兼ねたものである。調査対象者茨木市シルバー人材センターに所属する高齢者約300名調査内容a)基本属性(性別、年齢、主観的経済状況、主観的健康状態、最終学歴、同居形態)b)当該団体への所属前に行っていた活動c)所属団体から提供された活動e)生活満足度尺度(LSI-K;古谷野他,1989)平成23年度の交付申請書に記載したように縦断調査の第1波を実施する予定であったが、平成22年度の役割アイデンティティ尺度の問題点を解決するための調査について、分析対象者数が十分得られなかったため、調査会社のモニターに対する追加調査を実施する必要性があった。なお、研究課題全体の目的は、役割アイデンティティ(PRI)を促進するためのプロダクティプ・アクティビティの検討することであるため、従属変数となる役割アイデンティティの尺度の妥当性を確認することは非常に重要な課題である。分析の結果、妥当性を十分に備えたPRI尺度を再構成することができた。○調査対象者:Ipsos日本統計調査株式会社に登録するモニター87名○調査内容;a)基本属性(年齢、性別、最終学歴、主観的健康状態、主観的経済状況)b)役割アイデンティティ(祖父母アイデンティティ、親アイデンティティ、PRI)*なお、当初予定していた縦断調査の第1波は、平成22年度の[研究(1)]の本調査の実施と兼ねることで研究計画の遂行が遅れないように対応した。また、高齢者のプロダクティブ・アクティビティの代表として、シルバー人材センターの活動が挙げられる。本研究では、このセンターの対象者に対して縦断調査を行うこととなったため、当該センターの研究を遂行している針金まゆみ氏(ダイヤ財団)を大阪大学に招き、指導いただいた。

平成22年度の時点では含まれていなかったPRIの尺度に関する調査を行った分、研究全体としては遅れていた。しかし、平成22年度の繰り越し分で平成23年度に行ったシルバー人材センターの調査を縦断調査とすることが可能になったため、進度としては当初の計画通りに近いものとすることができた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。11でも説明したように、研究の進度としての遅れは取り戻すことができたと考えられる。しかし、科学研究費補助金(若手研究B)に応募した段階では予定していなかった調査を実施しなければならなくなった関係で、縦断調査を行うための予算は不足している。対応策としては、縦断調査の予定を当初の4回から3回に減らす方法と、4回のままで対象者数を減らす方法が考えられるが、後者の方法では統計解析自体が困難になる可能性が大きいと判断されるため、前者の方法で対応することを考えている。平成24年度以降は、この縦断調査の2回目および3回目を実施する。
乳がん患者を支える夫のサポート機能を促進させる看護プログラムの開発と評価

乳がん患者の夫が体験するストレスと患者へのサポート内容の調査および文献を基に、3回構成の看護プログラムを作成した。プログラムの評価は、日本語版POMS、JMS-SSS、日本語版HAD、サポート提供に関する質問紙を用いた。その結果、開催期間や季節の関係で実行性に課題がみられ、1回に集約したプログラムに修正した。プログラム実施後はサポート得点に増加傾向がみられたが明らかな差ではなく、今後の継続的評価が課題と考えられた。<研究目的>本研究では、夫が乳がん患者を支えることを可能にする看護プログラムを開発するために、乳がん患者の夫が患者を支える際に体験している身体・心理・社会的ストレスおよび、乳がん患者の夫が患者に提供している情緒的・実際的サポートの内容を明らかにすることを目的とした。<研究方法>対象者は、乳がんと診断・告知され、病院でがん治療を受けており、退院前、退院後2ヶ月目、再発告知後1ヶ月以上経過した時期にある乳がん患者およびその夫、各々10名程度で、研究参加の承諾が得られた者とした。データ収集方法は、半構成的質問紙を用いた面接法と記録調査法とした。半構成的質問紙の質問項目は、乳がん患者の夫が患者を支える際に体験しているストレスおよび患者に提供しているサポート内容とした。面接は対象者の日常生活に支障を来さない時間帯に、プライバシーが確保できる個室で行った。退院前の面接は、乳がん患者が入院しているがん専門病院内のプライバシーが保持できる場所で行い、退院後1ヶ月および3ヶ月の面接は、乳がん患者が通院するがん専門病院外来付近のプライバシーが保持できる場所もしくは対象者の都合のよい場所で行った。面接は原則として30分程度とし、日時は対象者と相談の上決定した。面接の際は、対象者の許可を得て会話内容をテープレコーダーに録音した。患者に関する記録調査は、事前に施設長の許可および当該患者の許可を得て、面接と同様の時期に、乳がん患者の個人的要因(年齢、家族構成、職業など)と医療的な要因(治療内容、病状説明、病期など)に関する情報、および夫の個人的要因(年齢、職業など)について調査した。データ分析は、面接内容から逐語録を作成し、患者を支える際に体験している身体的・心理的・社会的ストレスおよび情緒的・実際的サポートについて表現している部分を抽出し、意味が損なわれないように簡潔な一文にしてコードとし、次に各コードを比較検討し、意味内容が類似したものを集めてサブカテゴリー化、カテゴリー化を行った。<研究目的>乳がん患者の夫のストレスを緩和し患者へのサポート機能を促進させるために、情緒的支援・教育的支援を取り入れた乳がん患者とその夫のパートナーシップを高める看護プログラムを開発する.<研究方法>乳がん患者の夫が患者を支える際に体験している身体・心理・社会的ストレス、乳がん患者の夫が患者に提供している情緒的・実際的サポートの内容および文献を基に看護プログラムを作成した。<結果>1.介入対象:乳がん患者及びその夫。2.看護プログラムの目的・目標:(1)乳がんとその治療について理解を深め、夫婦相互のストレス体験とその発散方法を知る;(1)乳がんの治療経過を理解する、(2)乳がん治療の副作用とその対策について理解する、(3)夫婦の治療に伴う体験を共有する、(4)夫婦が互いに体験する身体・心理・社会的ストレスについて理解する、(5)ストレス発散方法について理解し、実践する、(2)夫婦で協働作業を行うことを通じて、互いのパートナーシップを高めあう;(1)要領よく家事(料理・掃除)を行う方法について知り、実践能力を高める、(2)患者の体調に合わせた食事について理解し、健康管理能力を高める、(3)夫婦間コミュニケーションを深め、相互理解に基づいたサポート提供ができるようになる;(1)医療情報の活用方法について理解し、上手に活用できるようになる、(2)コミュニケーションについて知り、医療者・夫婦間の意思疎通の方法について理解する、(3)夫婦で互いの気持ちに気づき合い、お互いについての理解を深める、(4)夫婦で互いの感情を感じ取る、3.実施方法:映像やパンフレットなどの視聴覚教材を取り入れた情報提供およびグループ討議を中心とする。乳がん患者の夫が仕事の合間に自由に学習できる状況を確保するために、教材の一部をモバイル機器に組み込むための映像を作成した。4.介入時期および回数:乳がんの初期治療を終えた時期で、プログラムの回数は3回とした。<研究目的>乳がん患者と夫の相互理解を深めると共に、心身のストレスを緩和し、夫のサポート機能を促進させて、夫婦がいたわり合いながら協働して質の高い生活を送ることができることを目標として作成した「乳がん患者を支える夫のサポート機能を促進させる看護プログラム」(以下、看護プログラム)の有用性について評価する。<研究方法>対象者:乳がんと診断・告知され、補助療法を受けている乳がん患者およびその夫で、研究参加の承諾が得られた者。がん専門病院の外来に参加を促すためのポスター掲示やチラシを配布するとともに、患者会を通じて研究参加を依頼した。看護プログラムを適用する群を適用群、適用しない群を非適用群とする准実験デザイン。

看護プログラムの適用:看護プログラムは週1回計3回の開催とした。自宅学習用として平成19年度に開発した機器教材を適用群に貸与した。調査方法:質問紙法と診療録・看護記録等からの記録調査法。調査時期は、看護プログラム初日の開催前と、全プログラム終了後(3週間後)、全プログラム終了後2週間後(5週間後)とした。患者への質問紙調査は、(1)日本語版POMS(患者および夫の精神状況)、(2)JMS-SSS尺度(サポートの入手可能性)、(3)日本語版HAD尺度(抑欝と不安)、(4)作成したサポート提供に関する質問票の4種類を、夫には(3)を除く3種類の質問票に無記名で回答を依頼した。〈結果〉看護プログラムの参加者は2組と少なく、その理由は「3週続けての参加が難しい」「冬に外出して感染するのが怖い」「夫に負担をかけたくない」等であった。看護プログラムの開催期間および季節的要因が実用性を妨げていると判断し、3回のプログラムを1回に集約した修正版看護プログラムを作成し,実施した。その結果3組の参加を認めたが、闘病期間により看護プログラムの有用性に違いがみられた。
南極海に生息する植食性カイアシ類の脂質貯蔵

南極海に生息する植食性カイアシ類Calanoides acutusは植物プランクトンによる一次生産が高まる夏期に飽食した有機物を脂質として体内に貯蔵し、これをエネルギー源として越冬する生活史戦略を獲得している。しかしながら、現在までに実施された南極海域におけるフィールド研究は散発的であり、本種の生活史はそれらの調査結果を総合的に評価・推測したものである。そこで本研究は日本南極地域観測隊による「南極観測第VI期5ヵ年計画」の一環として、平成13年度から開始された夏の全期間をカバーした複数船による時系列観測プログラムの乗船機会を利用し、南極海インド洋区において約一ヶ月毎の調査を行ない本種の生活史を再検討した。特に季節海氷域は毎年、氷の張り出し・後退の時期により、本種の成長時間に南北で時間差が生じるとの作業仮説を立案した。その結果、本種の生活史に関して以下の新たな知見を得た。1.本種のライフスパンは海域によって異なり、一年で再生産を完了する個体から、一生に少なくとも二年以上費やす個体が存在する。2.一生に二年以上を費やす個体群は、無摂餌期間の生存に最低限必要な脂質(エネルギー)貯蔵を優先し、さらに余剰の摂餌エネルギーは自身の成長に転化させている。3.季節海氷域では地域によって生育の進行に時間差が生じることから、越冬直前の秋季には南北で生理状態が異なる。4.13の結果から、本種のライフスパンは海氷の存在期間に影響を受けている可能性が高いことを示唆した。上記の結果はそれぞれ、平成16年6月にドイツで行なわれたSCARシンポジウム、9月に韓国で行われたソウル極域科学国際シンポジウム、クロアチアで行われた南極海氷圏生態シンポジウム、12月に東京で行われた極域生物シンポジウムにおいて発表し高い評価を得ている。また本結果は現在国際学術誌に投稿準備中である。そこで本研究は日本南極地域観測隊による「南極観測第VI期5ヵ年計画」の一環として、平成13年度から開始された夏の全期間をカバーした複数船による時系列観測プログラムの乗船機会を利用し、南極海インド洋区の季節海氷域において約一ヶ月毎に採集された試料を用いて、生物量、ステージ組成、脂質含有量を測定し、本種の生活史を再検討した。(1)本種のライフスパンは海域によって異なり、一年で再生産を完了する個体から、一生に少なくとも二年以上を費やす個体が存在する。(2)一生に二年以上を費やす個体群は、無摂餌期間の生存に最低限必要な脂質(エネルギー)貯蔵を優先し、さらに余剰の摂餌エネルギーは自身の成長に転化させている。(3)季節海氷域では地域によって生育の進行に時間差が生じることから、本種のライフスパンは海氷の存在期間に影響を受けている可能性が高い。上記の結果は、平成15年5月にスペインで行なわれた第3回国際動物プランクトン生産シンポジウムにおいて発表し高い評価を得ている。また本結果は現在、調査海域における海氷変動との関係に対する考察を加え、国際学術誌に投稿準備中である。
ダイオキシン受容体(AhR)の発現誘導とアレルギー病態との関連性の解析

1.IL-4/IL-13-STAT6シグナルとAhRシグナルとのクロストークの解析Th2サイトカインであるIL-4/IL-13はアレルギー病態に非常に大きな役割を果たしている。B細胞において、IL-4またはIL-13刺激によりダイオキシンなどの芳香族炭化水素のレセプターであるAhR(aryl hydrocarbon receptor)の発現が誘導されることから、IL-4/IL-13-STAT6シグナルとAhRシグナルとのクロストークの結果誘導されてくる遺伝子群は環境汚染物質とアレルギー病態との関連性を解く鍵となるものであると考えられた。IL-4またはIL-13刺激下のB細胞株(DND39)に、さらにダイオキシンを加えて単独の刺激の場合よりも発現がさらに増強される遺伝子群をAffymetrix社製DNAチップによりリストアップした。もっとも発現が増強される遺伝子のひとつに活性化リンパ球やNK細胞に発現することが知られた23kDのタンパク質をコードする遺伝子があり、その遺伝子機能はいまだ解析がなされていない。機能を明らかにするための次なる解析として、その遺伝子のプライマリーB細胞でのmRNAレベルでの発現誘導をリアルタイムRT-PCR法にて確認し、さらにGFP癒合タンパク質を作製することで細胞内局在を明らかにした。また、リコンビナントタンパク質をもちいて免疫したウサギの抗血清を現在作成中である。1.IL-4およびIL-13によるAhR遺伝子の発現増強の分子機構の解明。ヒトAhR遺伝子5側上流のプロモーター領域の数種類の長さの異なる領域をルシフェラーゼレポーターベクターにクローニングを行った。IL-4またはIL-13による刺激がSTAT6を介しAhRの発現増強を引き起こしているかどうかを検討するため、サイトカイン刺激下の転写活性の変化をルシフェラーゼレポーターアッセイで検討した。しかしながら、この系ではサイトカイン刺激によるAhR遺伝子の発現増強に伴う転写活性の増加を再現することが困難であった。代わって、AhRおよびその下流にあるCYP1A1遺伝子の発現をTaqManケミストリーを用いたリアルタイム定量PCRシステムやウェスタンブロッティングにて評価することにした。現在、STST6ドミナントネガティブB細胞株を作成中であり、このAhRの発現増強がSTAT6を介しているかどうかを検討する予定にしている。2.既知のSTAT6誘導遺伝子におけるAhRによる転写調節の関与の解明。B細胞においてSTAT6依存性に誘導されることが知られているIgE抗体の産生やCD23の発現に対するダイオキシンの影響を、それそれELISA法とフローサイトメトリー法で検討した。従来より知られていたダイオキシンのB細胞機能抑制作用は、さほど大きくないことが明らかとなった。またB細胞の生存能に対するダイオキシンの影響を検討したが、大きな影響は認められなかった。
可逆に剛直性が変化する金属錯体ナノワイヤ・ナノシートの開発

究極的な厚さが単原子・単分子レベルに達する二次元結晶ナノシートは,その軽薄短小性を利点にエレクトロニクスや材料科学など様々な分野での応用が期待され,注目を集めている。本研究では,配位性の鎖を三重に束ねたらせん金属錯体群を合成し,これを構成要素として用いた,可逆に剛直性が変化する多機能性ナノワイヤ・ナノシートの開発を目的とした。前年度までに,ナノワイヤ・ナノシートの基本ユニット構造となる四級炭素ピボット型らせん錯体の合成を行い,その構造と自己集積挙動を明らかにした。本年度はこの錯体をナノワイヤ・ナノシート合成のための二叉・三叉錯体ユニットへと展開するため,四級炭素ピボットにTIPS保護されたアルキンを修飾した新規三重鎖配位子を合成した。得られた分子は前年度合成したフェニル置換型の配位子と同様に,鉄(II)イオンとモル比1:1で錯形成した。また,対応するRu(II)錯体の合成にも成功した。これらの金属錯体を各種ジアミンと2:3のモル比で反応させたところ,ジアミンの種類によってビシクロ型二量体と正四面体型四量体のいずれかが選択的に生成することがわかった。次に,三重鎖配位子のTIPS基を除去し,末端アルキン同士のホモカップリング(二量化)を行なったのち,鉄(II)イオンと錯形成させることで,二叉錯体ユニットを合成した。得られた二叉金属錯体を用い,ジアミンとのシッフ塩基形成によるポリマー合成検討を行なったところ,赤色の不溶性沈殿が得られた。この懸濁液をHOPG基板上にキャストし,AFM測定を行なった結果,ポリマーに由来すると思われるネットワーク構造が観測された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,本研究の基盤である三重らせんナノワイヤ・ナノシートのモデル化合物となる単核錯体について,大きな進展が得られた。ピボット部位にテトラフェニルメタン骨格を持つ三脚型配位子が,鉄(II)と定量的にらせん錯体を形成することを明らかにした。らせん錯体の構造を単結晶X線構造解析により明らかにした。ピボットの4つ目の置換基であるフェニル基は分子の外側を向いており,らせんと反対側への構造拡張が可能であることがわかった。これは申請者の設計通り,三又の三重鎖モノマーが合成可能であることを示唆している。また,このらせん単核錯体を各種ジアミンと反応させたところ,ジアミンの種類によってビシクロ型二量体と正四面体型四量体を選択的に作り分けられることがわかった。ビシクロ型二量体と正四面体型四量体はプロトンNMRにおいてほぼ同一のスペクトルを示したが,ESI-TOF-MSでそれぞれ二量体,四量体のみが選択的に得られたことが示された。またDOSY測定においても,二つの生成物は異なる拡散係数を示したことから,ビシクロ型構造,正四面体型構造の形成が示唆された。今回得られたビシクロ型二量体は本研究が目指すナノワイヤ・ナノシートの基本ユニットそのものであり,今後の研究遂行に有用な指針を与える成果と言える。ナノワイヤ・ナノシートの合成に向け,構成要素となるモノマーの合成にも取り掛かった。最終目的物の2ステップ手前まで問題なく反応が進行することを確認した。ここまでの研究によって,設計した分子が問題なくナノワイヤ・ナノシート構造を形成できることを明らかにし,実際の構成要素モノマーの合成も順調に推移している。次年度には実際にナノワイヤ・ナノシートの合成に移行し,各種分析を行える見込みである。前項に挙げた通り、ナノシート・ナノワイヤに関して順調に研究が進展している。

今後は構成要素となるモノマーの合成をさらに推し進め,らせんを骨格に組み込んだナノワイヤ・ナノシートの構築に取り組む。研究成果がまとまり次第,特許出願および論文発表を行う予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
温熱とサイトカイン処理による白血病前駆細胞の送択的除去とその自家骨髄移植への応用

白血病の根治療法における自家骨髄移植(ABMT)の大きな問題は(1)hostの残存白血病と,(2)採取した骨髄細胞中に残存する白血病細胞の対策である。本研究では,後者について,温熱によるmarrow purgingについてさらに基礎的検討を加えると同時に,その臨床応用を企画し,下記の成果を得た。1.白血病細胞株(HEL,HL60,KGー1,Moltー3)の熱(42°C,60ー120分)による殺細胞効果を,Limiting dilution assayで測定したところ,いずれの細胞もml当り4ー6log減少したが,正常造血幹細胞は僅か0.4log程度であった。2.一方,加温時,インタ-フェロン(α)(IFN)(100∩/ml)添加すると,正常造血幹細胞の加温による殺細胞作用は保護され,白血病細のそれは0.51.0log程度増強された。この正常細胞に対するIFNの保護作用は,熱ショック蛋白の誘導が想定された。すなわち,温熱とIFNの併用により,より効果的に白血病細胞を除去できると考えられる。3.温熱とIFNの併用によるmarrow purgingの臨床応用では,1990年1月,リンパ性白血病の1例で最初に成功して以来,その後4例が追加され,3例が無病生存中である。4.(1)に対する対策として,同種骨髄移植で認められる移植片対宿主病(GVHD)を期待して,3例に温熱処理によるABMT後,cyclosporinーinduced GVHDを試み,2例にGVHDの出現を確認した。ABMTにおいても,GVHDの誘導が有効であるか否か,さらに症例を重ね観察したい。
大西洋西縁部、高圧型変成帯の上昇プロセスに関する比較研究

高圧型変成帯の形成過程を解明するために、三波川変成岩類、ニュージーランドのハーストシスト帯について研究を行い、特徴の大きく異なる北米フランシスカン帯、北海道神居古潭帯との比較を行った。三波皮変成帯では、卓越する東西性のストレッチング・リニエーシィンの時期について岩石学的解析を行い、伸張変形が最高温度期に最大になり、以降急激な上昇が起こったことを明らかにした。ニュージーランド・ハーストシスト帯では、変成作用の性質について調べた。ハウエア湖周辺の変成岩類は、南半部の縁泥石帯と北半部のザクロ石帯に分けることができた。縁泥石帯では斜長石組成が曹長石であるが、サクロ石帯で灰曹長石が出現する。それに対応して緑簾石の量比が著しく減少し、緑簾石の分解が灰曹長石の出現に関与していることが明らかになった。従来、緑泥石帯とザクロ石帯の間に黒雲母帯があるとされてきたが、黒雲母帯は区別することができなかった。このことは、ニュージーランドの圧力条件がスコティッシュ・ハイランドより高く、P-T図上でガーネットと黒雲母の生成曲線の交点近傍に位置することを示唆している。高圧型変成帯には蛇紋岩メランジュを伴うものと伴わないものとがあるが、変成作用当時の応力場の性質の違いを反映した結果である可能性が高い。フランシスカン帯や神居古潭帯は蛇紋岩が多量に含まれており、異種岩塊を含む蛇紋岩メランジュの発達も著しい。一方、三波川帯には蛇紋岩が少なく、蛇紋岩メランジュは認められない。蛇紋岩メランジュが付加体内での蛇紋岩ダイアピルの有無を示しているとすると、変成帯が蛇紋岩メランジュをもつことは、変成作用が進行していた当時に、前弧域が展張応力場にあったことを示している可能性がある。三波川帯は変成作用時に圧縮応力場にあったために、蛇紋岩メランジュをもつことがなく、蛇紋岩に乏しいのかも知れない。蛇紋岩ダイピルが発生し得ないような圧縮場では、付加体内へのマントル物質の取り込みは、上述の上盤マントルの削り込みのみ可能であり、四国や紀伊半島の三波川帯の蛇紋岩の産出が高変成度の泥質片岩中に限られることは、この仮説を支持している。本年度は、徳島県貞光地域および兵庫県三原郡沼島に分布する三波川変成岩類について研究を行った。両地域では、三波川帯に特徴的な東西性のストレッチング・リニエーションが普遍的に認められた。東西性のストレッチング・リニエーションは、一般に、三波皮変成作用のクライマックスのステージから上昇期に形成されたと考えられている。沼島では、線構造の方位に引き伸ばされブーディン構造をなす曹長石斑状変晶が認められるが、斑状変晶のCa量が縁部で最大になり最高温度期以降上昇が起こったことを示しており、上記推論が強く支持される。

貞光地域では、南部に露出する砂質片岩では、東西性のストレッチング・リニエーションが顕著に観察される一方で、東北性のストレッチング・リニエーションも同時に認められる。南北性の線構造は、野外において、砂質片岩に挟在する礫質層の引き延ばされた礫や砂質片岩に発達する弱い線構造として認められ、鏡下においては、礫の伸張方向にプル・アパート構造を示す長柱状の有色鉱物の配列、引き延ばされた細粒の再結晶石英、砕屑性石英粒や長石粒の周囲に発達するプレッシャーシャドウや短冊状の白雲母結晶の配列などによって検知できる。多くの場合、南北性の線構造は、東西性の線構造形成と同時に起こったと考えられる南北方向の圧縮を受けており、南北性の線構造が東西性線構造に先行する可能性が強く示唆される。砂質片岩において、南北性の線構造に平行に切った面で非対称のプレッシャーシャドウやシアバンドを用いて剪断方向を見積もったところ、南北方向ではすべての試料で上盤北向き移動を示すことが明らかになった。変成帯の延びに直交する南北性のストレッチング・リニエーションは、変成帯の上昇に先立つプレートの沈み込みによって形成された可能性が高い。徳島県貞光地域および兵庫県三原郡南淡町沼島に分布する三波川変成岩類、ニュージーランドのハーストシスト帯について研究を行った。三波川変成帯では、卓越する東西性のストレッチング・リニエーションの時期について岩石学的解析を行い、以下の結論を得た。(1)沼島では、線構造の方位に引き伸ばされブーディン構造をなす曹長石斑状変晶の斑状変晶のCa量が縁部で最大になること、藍閃石と黒雲母が共生し、藍閃石が引き伸ばされた割れ目に黒雲母が生じていることから、変形は最高温度期に最大になり、以降急激な上昇が起こった、(2)貞光地域南部に露出する砂質片岩には、東西性のストレッチング・リニエーションが顕著に観察される一方で、南北性のストレッチング・リニエーションも同時に認められる。多くの場合,南北性の線構造は,東西性の線構造形成と同時に起こったと考えられる南北方向の圧縮を受けており,南北性の線構造が東西性線構造に先行する可能性が強く示唆され、南北性のストレッチング・リニエーションは、変成帯の上昇に先立つプレートの沈み込みによって形成された可能性が高い。ニュージーランド・ハーストシスト帯では、変成作用の性質について調べた。ハウエア湖周辺の変成岩類は、南半部の緑泥石帯と北半部のザクロ石帯に分けることができた。緑泥石帯では斜長石組成が曹長石であるが、ザクロ石帯で灰曹長石が出現する。それに対応して緑簾石の量比が著しく減少し、緑簾石の分解が灰曹長石の出現に関与していることが明らかになった。従来、緑泥石帯とザクロ石帯の間に黒雲母帯があるとされてきたが、今回黒雲母帯を区別することができず、あったとしてもごく狭いと思われる。このことは、ニュージーランドの圧力条件がスコティッシュ・ハイランドより高く、P-T図上でガーネットと黒雲母の生成曲線の交点近傍に位置することを示唆している。変成帯の上昇に関しては高変成度部は北方のアルパイン断層の影響が大きく関与しており、予想より複雑な上昇過程を経たものと思われる。
持久力増大のための高脂肪食摂取が血中アディポサイトカインレベルに及ぼす影響

長期の高脂肪食摂取は運動時の脂質酸化を亢進することにより持久力を増大するものの、動物性脂肪を中心とした欧米型の高脂肪食は体脂肪を増大し、メタボリックシンドロームを発現することが知られている。本研究ではラットを用い長期の高脂肪食摂取がメタボリックシンドロームの原因となる血中アディポサイトカインレベルに及ぼす影響について検討した。その結果、動物性高脂肪食に比較し、魚油系高脂肪食や中鎖脂肪酸高脂肪食ではアディポサイトカインレベルの悪化を防ぐことが分かった。持久力増大を目的に高脂肪食を長期に摂取する場合があるが、同時に体脂肪の増大をもたらす。そこで本研究では異なる脂肪酸組成からなる高脂肪食摂取や加齢及持久的トレーニングが骨格筋酸化系酵素活性と血中アディポサイトカインレベルに及ぼす影響について検討した。【目的】長期の高脂肪食摂取は骨格筋の酸化系酵素活性を増大し、持久力を高めることが知られているが、肥満や高脂血症を発現し、必ずしもスポーツ選手にとって好ましい食事法とは言えない。ところで、これまで脂肪組織はエネルギーの貯蔵庫と考えられてきたが、近年、脂肪組織から数多くのサイトカイン(アディポサイトカイン)の分泌されていることが明らかになってきた。そこで、本研究では実験動物としてラットを用い、長期の高脂肪食摂取と持久的トレーニングが血中アディポサイトカインレベルに及ぼす影響について検討した。【方法】実験動物として5週令のWistar系雄ラット32匹を用いた。これを脂質カロリー比が約16%の低脂肪食群と約60%の高脂肪食群に分け、さらに非トレーニング群とトレーニング群に分けた。トレーニングは週5日の頻度で水泳運動を負荷した。飼育期間終了後、ペントバルビタール麻酔下採血し、アディポネクチン、TNF-α、レプチン及びPAI-1をELISAにより測定した。【結果及び考察】体重、副睾丸脂肪食期重量及び腸間膜脂組織重量は、食餌による影響が見られなかったが、トレーニングにより低下した。血中アディポネクチンはトレーニングによる影響は見られなかったが、高脂肪食群で約30%の低下が見られた。血中TNF-αは高脂肪食摂取により増加し、持久的トレーニングにより低下した。血中レプチンはTNF-α同様、高脂肪食摂取で増加し、持久的トレーニングで低下した。血中PAI-1はELISAキットの感度の問題もあり測定できなかった。以上のことから、高脂肪食摂取はアディポネクチンレベルを低下し、TNF-αレベルを増大することによりインスリン抵抗性を発現し、逆に持久的トレーニングはこれらのレベルを改善し、インスリン抵抗性の発現の予防に作用することが判明した。ところで、近年脂肪組織から分泌されるアディポサイトカインの存在とその働きが明らかにされてきた。本研究においては、長期の高脂肪食摂取および持久的トレーニングが血中アディポサイトカインレベルに及ぼす影響について検討するが、19年度は、週齢の異なるラットを対象に、高脂肪食摂取及び持久的トレーニングが血中アディポサイトカインレベルに及ぼす影響について検討した。【方法】実験動物として5週齢(若齢群)及び50週齢(老齢群)のWistar系雄ラットを用いた。これらを普通食群と高脂肪食群に分け、さらにそれぞれの群を非トレーニング群及びトレーニング群に分けた。トレーニング群に対しては5週間の水泳運動を負荷した。【結果及び考察】体重は若齢群より老齢群で有意に高く、各群とも持久的トレーニングにより低下した。内臓脂肪の一つである副睾丸脂肪組織重量は老齢群で大きく、高脂肪食摂取により増加したが、持久的トレーニングにより低下した。血中アディポネクチンレベルは若齢群より老齢群で低く、持久的トレーニングによりいずれの群でも増加した。しかし、老齢群では高脂肪食摂取による影響は見られなかった。血中レプチンレベルは若齢群より老齢群で高く、加齢にともなう変化が見られたが、いずれの群も高脂肪食摂取で増加し、持久的トレーニングにより低下した。以上のことより、血中アディポサイトカインレベルは加齢に伴う変化が見られ、高脂肪食摂取により望ましくない方向に変化し、持久的トレーニングはそれを改善することが分かった。本研究においては、長期の高脂肪食摂取が血中アディポサイトカインレベルに及ぼす影響について検討するが、平成20年度は、ラットを対象に、異なった脂肪酸組成の高脂肪食が血中アディポサイトカインレベルに及ぼす影響について検討した。【方法】

実験動物として5週齢のWistar系雄ラットを用いた。これらを普通食群と高脂肪食群に分け、高脂肪食群はさらに動物性高脂肪食群と魚油系高脂肪食群に分け5週間飼育した。【結果及び考察】体重は食事による違いが見られなかったが、高脂肪食摂取により内臓脂肪重量は増大した。血中アディポネクチンレベルは普通食群と比較し高脂肪職群で低く、特に動物性高脂肪食群で有意な低下が見られた。血中レプチンレベルは高脂肪食摂取により増加し、体脂肪量とレプチン濃度の間には有意な相関関係が見られた。以上のことより、高脂肪食摂取は血中サイトカインレベルを変化させるが、魚油系高脂肪食摂取は動物性高脂肪食と比較し、その変動は小さく、メタボリックシンドロームを予防する食事として魚類の摂取が推奨される。【目的】長期の高脂肪食摂取は骨格筋の酸化系酵素活性を増大し、持久力を高めることが知られているが、肥満や高脂血症を発現し、必ずしもスポーツ選手にとって好ましい食事法とは言えない。ところで、近年脂肪組織から分泌されるアディポサイトカインの存在とその働きが明らかにされてきた。本研究においては、長期の高脂肪食摂取が血中アディポサイトカインレベルに及ぼす影響について検討するが、平成21年度は、ラットを対象に、異なった脂肪酸組成の高脂肪食摂取が血中アディポサイトカインレベルに及ぼす影響について検討した。【方法】実験動物として5週齢のWistar系雄ラットを用いた。これらを普通食群と高脂肪食群に分け、高脂肪食群はさらに動物性高脂肪食群、ジアシルグリセロール高脂肪食群及び中鎖脂肪酸高脂肪食群に分け5週間飼育した。【結果及び考察】体重は中鎖脂肪酸高脂肪食群が他の群と比較し有意に低い値を示した。副睾丸脂肪組織重量は高脂肪食摂取により増加したが、中鎖脂肪酸高脂肪食群はコントロール群とほぼ同じ値を示した。血中アディポネクチンレベルは普通食群と比較し動物性及びジアシルグリセロール高脂肪食群で低い値を示した。血中レプチンレベルは高脂肪食摂取により増加し、特に動物性及びジアシルグリセロール高脂肪食群で高い値を示した。また、体脂肪量とアディポサイトカインレベルの間には負の相関が、またレプチン濃度との間には有意な正の相関関係が見られた。以上のことより、高脂肪食摂取は血中サイトカインレベルを変化させるが、中鎖脂肪酸高脂肪食摂取は動物性高脂肪食と比較し、その変動は小さく、メタボリックシンドロームを予防する可能性が示唆された
農作業安全のための生体情報利用に関する基礎的研究

農作業事故に直面した際,迅速な回避操作を行うことは困難である。事故防止のためには,オペレータの操作を不要とし,自動的に農業機械を停止することが必要となる。本研究では,ヒヤリ・ハット時のヒトの生体反応に注目し,その反応時間を調べた。実験では,頭部と胸部の異常波形検出時間を,緊急停止ボタン押下時間とともに取得し,比較を実施した。その結果,前頭部で0.166秒と迅速かつ明確な異常波形を取得した一方,胸部では2倍程度の時間を要した。頭部異常波形は,ボタン押下より0.3秒程度速い結果であった。本研究成果は,農作業安全に寄与する農業機械の安全停止および危険回避システムに利用可能になるものと考えられる。農作業における死亡事故件数は年間400件にも上り,特に農業機械による事故が多い。近年,多くの研究者や技術者がその対策に取り組んでいるが,作業者の安全意識や操作に依存しているのが現状である。本研究は,作業者の生体情報を利用して農業機械を安全停止するという課題解決のために,医学分野の生体情報測定技術を応用して,次世代のセンシング技術を開発しようとするものである。平成25年度は,医学,農業工学,人間工学分野の文献調査を実施し,既往の研究成果を調べた。その結果,農業工学,人間工学分野では,刈り払い作業やチェンソーによる木材切断作業における筋電位について,作業負荷との関係を検討した報文を収集した。同様に,医学,人間工学分野から,脈波および脳波について労働強度との関連を整理した知見についても収集した。これらは何れも安静時または平常時に於ける生体情報の記録で,緊急時とする場面における知見は極めて少ない現状であった。この調査成果を踏まえ,農作業時の危険情報として利用可能な比較的高速な変化特性を持つと考えられる筋電位と心拍数,脈波と脳波について予備実験を行い,その特徴を整理した。筋電位と心拍数については,作業に直接関与する上腕二頭筋および大腿四頭筋について,単純運動と刈払機作業を実施し,筋電位および心拍数を測定した。その結果,最大筋電位および最大心拍数を基準とした筋電位と心拍数によって,労働負荷が評価可能であることを明らかにした。一方で,何れの値も危険情報検出には速度面で不十分であることも判明した。次に,脈波と脳波について,自動車衝突時のレコーダー映像による反応の有無を検証した。その結果,本実験方法では危険を認識できる充分な状況を作り出すことが出来ず,何れにおいても測定値に変化が見られなかった。今後は実験方法を再度検討しデータ取得と分析を推進する。近年,多くの研究者がその対策に取り組んでいるが,作業者の安全意識や操作に依存しているのが現状である。本研究は,農作業事故防止のため,医学分野の生体情報測定技術を応用した次世代のセンシング技術の開発を行うものである。平成26年度は,前年度の調査に基づいて,事故防止に有効であると考えられる生体情報として,脳波と脈波を取り上げた。脳波については,室内において市販のゲーム機を利用し,視覚と聴覚への刺激による脳波の瞬間的な波形変化と時間を調べ,それらの特性を検討した。その結果,前頭葉において0.150.2秒と迅速に高強度の異常波形が取得可能であることを示し,0.5秒以上の所要時間を要する緊急停止ボタンの押下よりも速く信号が出力可能であることを示した。また,前頭葉における脳波波形においては性別差が無いこと,年齢が高いほど僅かに時間を要することなどを示した。また,視覚のみにおいてはストロボを利用して,聴覚のみにおいては農機のホーンを用いて,同様に反応時間を調べた。その結果,視覚・聴覚に対する刺激と同様の結果を得て,何らかの事象による外部刺激に対して,脳波から迅速に異常波形を取得することが可能であることを示した。一方,脈波についても同様の実験を実施した。その結果,0.30.5秒程度で異常波形が検出される場合が認められた。しかしながら,脳波よりも反応時間を要すること,脈波特有の波形との重複により異常波形を抽出するフィルターに課題があることが判明した。以上の結果から,農作業中の危険を伴う事象を含む生体反応の信号取得が一定の水準で可能であることを示すことができたと考えられる。農業機械作業者の生体情報を利用して農業機械を安全停止するという課題解決のために,医学分野の生体情報測定技術を応用して,次世代のセンシング技術を開発しようとしており,この目的に沿った個別測定項目における測定実験を実施中である。

これまで,筋電位と心拍数の測定を実施し,上腕二頭筋および大腿四頭筋について,単純運動と刈払機作業を実施し,筋電位および心拍数を測定した。その結果,最大筋電位および最大心拍数を基準とした筋電位と心拍数によって,労働負荷が評価可能であることを明らかにした。一方で,何れの値も危険情報検出には速度面で不十分であることも判明した。次に脈波と脳波について,自動車衝突時のレコーダー映像による反応の有無を検証した。しかしながら,本実験方法では危険を認識できる充分な状況を作り出すことが出来ず,何れにおいても心理的負担は軽微であり,測定波形に変化が見られなかった。このことから,今後実験方法を再度検討し心理的動揺を招く実験方法に関する情報を収集し,適切な方法を考案して脈波および脳波の変化データ取得と分析を推進する。平成25年度の調査および予備実験で選定された筋電位と心拍数,脈波と脳波について,性別や年齢層毎に被験者を選定し,安静時,軽・重負荷運動時,心理テスト,刈払作業などの負荷状態,および心理的動揺を伴う疑似状態における実験を実施して,これに対する被験者の肉体的・心理的負担の応答を生体情報データとして取得,収集する。収集した生体情報データは,時系列で整理し,1データの変化特性の把握(PID特性解析),2年齢や性別による反応の傾向把握,3運動,疾患や測定誤差に関する補正(フィルタ)の検討,4検出時間の特定と評価を実施する。以上の過程を経て,人が緊急時に発する生体情報について,理論面での整合性,緊急時のデータ特性抽出に関する取扱性と,検出速度の評価を行い,最短時間での信号出力について総合的な評価検証を実施する。平成25年度の支出に関して,物品については,生体アンプおよびデータ処理用のPCを導入し,実験に用いる刈払機や実験状況記録用のビデオカメラなどを新規導入した。旅費に関して,打ち合わせをメールや電話で行う場合が多く,分担者の体調不良もあって計画通りの実施とならなかった。人件費・謝金について,データ処理が予定より順調に完了し,計画よりも少額の支出となった。一方で,生体電極(ピックアップ)やデータ保存,記録用機器の購入,微弱電位の測定による電磁波の影響を排除するための測定機器とシールド製作費用など,研究初年度にあたり既存の設備で対応できない物品等に関する支出が多く,また学会等への参加も積極的に行ったため,その他項目として支出が嵩んだ。しかしながら,全体としてはほぼ計画通りの支出となった。平成26年度の支出に関しては,平成25年度に導入した物品に加えて,呼吸をモニタできる機器の導入を検討している。また,取得したデータの分析に使用する解析ソフトの導入も予定している。これらの機器導入によって所定の成果を得るため,被験者の年齢や性別などより広い適用範囲におけるデータ収集を図るとともに,心拍数,筋電位,脈波,脳波,呼気等のデータ収集および整理と分析を行うため,消耗品等に支出を計上している。以上の経過を経て,人が緊急時に発する生体情報について,理論面での整合性やデータ抽出に関する取扱性の評価と検出速度の評価を行って,最短時間での信号出力についての総合的な評価と検証を実施するための会合を開催する。当年度は特に成果発表を積極的に実施する予定で,得られた研究成果を論文として発表する他,国内外の学会での成果発表を予定している(旅費計上)。
ＩｎＧａＮ系長波長発光デバイスの作製と励起子局在現象に基づく光物性制御

本研究では、InGaN系可視発光デバイスにおける可視長波長発光域における発光効率の向上を目指し、ScAlMgO4基板上へのInGaNエピタキシャル膜のMOVPE成長に取り組んだ.格子整合した低温InGaNバッファ層の導入により膜の均一性を向上させることで,ほぼ無歪の格子整合In0.17Ga0.83N単層膜の作製できていることをXRDによって評価している.今年度は,この成果を基にInGaNエピタキシャル層の成長方向のIn組成揺らぎを評価し,組成引き込み効果,すなわち結晶成長温度などの条件を少し変動させても格子整合のIn組成にピニングされる現象を発見している(論文投稿予定).さらに,得られたMOVPE成長条件を基にして,格子整合In0.17Ga0.83N単層膜上にIn0.17Ga0.83N/ InxGa1-xN/ In0.17Ga0.83N (x > 0.17)系QWを作製し,上記構造から赤色フォトルミネッセンスを観測することに成功している.さらに,その内部量子効率はサファイア基板上GaNをベースに作成された従来の構造と比較して十倍以上高いことを明らかにした.また、QWの成長温度を変化させることで発光波長の制御にも成功しており,温度を下げることで680nmの発光を得ることに成功した.この成果は,ScAlMgO基板を用いることで青,緑,赤色の可視全域をカバーするだけでなく赤外発光のInGaN系LEDが実現できる可能性を示すものである.(発表および論文投稿予定)翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
帯電液滴重畳反応性プラズマジェットによる高分子薬剤の高効率細胞内導入

本研究では,帯電液滴重畳反応性プラズマジェットによる高分子薬剤の高効率細胞内導入実現を目的として,大気圧プラズマ照射が誘発する薬剤(遺伝子,タンパク質,抗がん剤)の細胞膜輸送機構を明らかにする実験を行った結果,以下のことを明らかにした.1.大気圧プラズマ照射HEPES緩衝生理食塩水(HBS)中に形成される化学反応系の理解:前年度までに,プラズマ直接照射中にはOHラジカルが支配的に生成されることを明らかにしていた.今年度は,OHラジカルの主な反応相手として溶液に多量に含まれる有機物であるHEPESに着目して,化学反応系の理解を試みた.HEPES酸化物のESR測定及び各種選択的化学プローブによる検討の結果,プラズマ照射HBS中では,HEPESのラジカル化が持続的に起きており,数分に亘ってO2ー/ONOOーといった短寿命活性種の低ドーズ放出が起きていることが示された.2.プラズマ照射HBS中の持続的O2ー/ONOOー生成が誘導する細胞膜輸送の測定:前年度までに,プラズマ照射HBSがTRPチャネル介在性の薬剤模擬分子摂取を誘導することを明らかにしていたが,上記のO2ー/ONOOーとの関連を調べた.O2-の不均化酵素であるスーパーオキシドディスムターゼを用いて,O2ーが関わる反応系の関与を見出した.さらに,既存のONOO-ドナーであるSIN-1の添加によって,プラズマと同等の効果を得たことから,主要な作用因子はO2ー/ONOOーである可能性が極めて高いと結論付けた.以上より,本研究では,第一にHBSに大気圧プラズマを照射することで,従来法に比べ極めて低いコスト(1/10000以下)でO2ー/ONOOーを数分間に亘って供給する特異な反応系を形成できることを発見した.第二に,この反応系を細胞に作用させることで,TRPチャネル介在性薬剤摂取を促進可能であることを実証した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,帯電液滴重畳反応性プラズマジェットによる高分子薬剤の高効率細胞内導入実現を目的として,大気圧プラズマ照射が誘発する薬剤(遺伝子,タンパク質,抗がん剤)の細胞膜輸送機構を明らかにする実験を行った結果,以下のことを明らかにした.1.大気圧プラズマ中及び照射対象の液中に生成される水酸基(OH)ラジカルの計測:レーザー誘起蛍光法(LIF)及びテレフタル酸を用いた化学プローブ法を用いて,大気圧プラズマ中及び照射対象の液中のOHラジカルをそれぞれ検出した.その結果,プラズマ-液体界面において多量のOHラジカルが生成されていること,液中OHラジカルは液体深部には到達せず,数100 μmオーダーで減衰することを示した.2.大気圧プラズマ直接照射による薬剤模擬分子の細胞内導入における液厚みの影響:細胞を浸す生理食塩水の液量を制御して,大気圧プラズマを直接照射した後,薬剤模擬分子の細胞内導入量を評価した.その結果,数100μmオーダーの生理食塩水の厚み増加に伴い,プラズマ誘導薬剤模擬分子導入の効果は急激に減衰した.この減衰オーダーはOHラジカルと非常に近く,液中OHラジカルが導入因子の有力な候補といえる.3.長寿命化学的活性種が誘導する細胞内への薬剤模擬分子輸送の時間発展計測(ライブイメージング):大気圧プラズマ照射後の液体には,荷電粒子やOHラジカルとは異なって,残存する化学的活性種が生成されており,その長寿命活性種もまた,薬剤模擬分子導入を促進することが明らかとなっている.長寿命活性種に由来する輸送機構解明を目的として,薬剤模擬分子輸送の時間発展計測を行った結果,長寿命活性種を細胞に作用させてから20分後以降で有意に輸送促進効果が現れることを示した.初年度に計画していた帯電液滴重畳反応性プラズマジェット作製と液中の化学的活性種の測定手法確立に加えて,プラズマ中・溶液中の活性種の空間分布測定を実現し,水酸基ラジカルの薬剤分子導入への重要な役割を発見した.さらに,次年度以降に予定していた薬剤分子導入量の時間発展計測を行い,大気プラズマ由来の液中活性種が実際に細胞膜輸送を変化させるまでに20分という時間遅れが生じていることを明らかにしており,細胞膜輸送の機序解明に大きく貢献している.本研究では,帯電液滴重畳反応性プラズマジェットによる高分子薬剤の高効率細胞内導入実現を目的として,大気圧プラズマ照射が誘発する薬剤(遺伝子,タンパク質,抗がん剤)の細胞膜輸送機構を明らかにする実験を行った結果,以下のことを明らかにした.1.大気圧プラズマ中及び照射後の液中に生成される化学的活性種の測定:大気圧プラズマを生理食塩水に照射した際,液中には数10を超える化学的活性種が生成されることが数値計算で予測されている.さらに,活性種の検出プローブはほとんどが,非選択的であり,支配的に生成されている活性種を同定できないという問題があった.そこで,水酸基ラジカル・過酸化亜硝酸・次亜塩素酸のみを検出でき,かつそれぞれの感度が異なる二種類の化学プローブAPF及びHPFを組み合わせて用いることにより,支配的に生成される活性種がOHラジカルであることを明らかにした.また,プラズマ照射後,過酸化水素濃度が分オーダーで上昇しており,過酸化水素の前駆体Aが照射後10分以内に徐々に放出されるという特異的な化学反応が起こっていることを示す結果が得られた.2.大気圧プラズマ照射生理食塩水添加後の細胞内カルシウム濃度及び薬剤模擬分子輸送量のライブイメージング

測定:プラズマ照射生理食塩水の添加により細胞内カルシウム濃度及び薬剤分子輸送量が有意に上昇するが,照射から添加までの時間を分オーダーで長くするとこの効果は減弱することが分かった.さらに,TRPチャネル阻害剤の添加によりそれら細胞応答が完全に抑制されることが明らかとなった.以上より,大気圧プラズマ照射に伴い生理食塩水中に生成されるOHラジカルが引き金となって,10分以内に徐々に放出される過酸化水素の前駆体Aが,TRPチャネルを介在したカルシウム応答と薬剤分子輸送を誘起した可能性を示した.2年目に計画していた生理食塩水中活性種濃度,細胞内カルシウムイオン濃度,薬剤分子輸送の3つをリアルタイムに測定可能な実験系を確立した.また,過酸化水素の前駆体Aの放出量が数分オーダーで失活していく現象と近い時間オーダーで,カルシウム応答・薬剤模擬分子輸送も減弱していく様子を観測し,細胞膜輸送を促進する因子に関して重要な手がかりを得た.さらに,TRPチャネルがそれらの細胞応答全てを介在していることを,阻害剤添加実験を通して明らかにした.これらの成果は,高分子薬剤の細胞内導入を高効率化するプラズマ生成装置開発に貢献する重要な成果であるだけでなく,生物学的観点からも価値ある知見を得たといえる.本研究では,帯電液滴重畳反応性プラズマジェットによる高分子薬剤の高効率細胞内導入実現を目的として,大気圧プラズマ照射が誘発する薬剤(遺伝子,タンパク質,抗がん剤)の細胞膜輸送機構を明らかにする実験を行った結果,以下のことを明らかにした.1.大気圧プラズマ照射HEPES緩衝生理食塩水(HBS)中に形成される化学反応系の理解:前年度までに,プラズマ直接照射中にはOHラジカルが支配的に生成されることを明らかにしていた.今年度は,OHラジカルの主な反応相手として溶液に多量に含まれる有機物であるHEPESに着目して,化学反応系の理解を試みた.HEPES酸化物のESR測定及び各種選択的化学プローブによる検討の結果,プラズマ照射HBS中では,HEPESのラジカル化が持続的に起きており,数分に亘ってO2ー/ONOOーといった短寿命活性種の低ドーズ放出が起きていることが示された.2.プラズマ照射HBS中の持続的O2ー/ONOOー生成が誘導する細胞膜輸送の測定:前年度までに,プラズマ照射HBSがTRPチャネル介在性の薬剤模擬分子摂取を誘導することを明らかにしていたが,上記のO2ー/ONOOーとの関連を調べた.O2-の不均化酵素であるスーパーオキシドディスムターゼを用いて,O2ーが関わる反応系の関与を見出した.さらに,既存のONOO-ドナーであるSIN-1の添加によって,プラズマと同等の効果を得たことから,主要な作用因子はO2ー/ONOOーである可能性が極めて高いと結論付けた.以上より,本研究では,第一にHBSに大気圧プラズマを照射することで,従来法に比べ極めて低いコスト(1/10000以下)でO2ー/ONOOーを数分間に亘って供給する特異な反応系を形成できることを発見した.第二に,この反応系を細胞に作用させることで,TRPチャネル介在性薬剤摂取を促進可能であることを実証した.プラズマ生成活性種が薬剤模擬分子の細胞膜輸送に作用する時間スケールを明らかにしたことで,数分程度の時間を要する細胞応答あるいは細胞活動が介在していることが示唆される.