hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ドライイオン液体による二酸化炭素吸収性能評価

化石燃料から放出される二酸化炭素の回収材として現在産業的に用いられているのは、低分子アミンの濃厚水溶液であるが、二酸化炭素の分離と吸収材の再生のため行う100°C以上の高温処理のため吸収材の劣化や大気中への放散が起きるのが克服すべき課題となっている。本研究課題では、高温下でも化学的に安定でほとんど蒸発しない二酸化炭素吸収性イオン液体を用い、それを「ドライ物質」と呼ばれる粉末形状とすることにより、吸収速度を画期的に上昇させることに世界で初めて成功した。最終的に、アミノ酸系イオン液体を利用することで、低分子アミン系と同等以上の吸収性能と優れたリサイクル性を併せ持つ新規吸収材料の開発に成功した。ドライイオン液体を調製可能なイオン液体の探索を行ったが、水を加えない純イオン液体では既知の1-butyl-3-methyl imidazolium iodide以外に見出すことはできなかった。そこで使用シリカ微粒子をこれまでのWacker社のHDK H18から信越シリコーン社のQSG-30,80,100(数字は粒径nm))に変えて検討したが、H18を上回る成果は得られなかった。そこで使用微粒子をH18に戻し、水分添加効果について検討した。水と混和するイオン液体についてはすべての系でドライ物質の調製が可能であることが分かった。最終目的である二酸化炭素の吸収材料として使用するためには、水分の存在は負の要因となるため、ドライ物質調製後に水分を除去しても粉末状態を保つことが可能であるか検討した。すなわち、ドライ物質調製可能な条件で一旦調製後、調製不可条件に戻しても粉末状態を保つことができるかについてまず安価なポリマー水溶液系で行った。その結果、温度により表面張力が大きく変化する場合でも、高表面張力条件(水分添加系に対応)で一旦ドライ物質が調製可能であれば、本来調製不可な低表面張力条件(水分除去系に対応)に戻しても、粉末状態は保たれることを発見した。これはドライ物質調製の条件が大幅に緩和されることを意味しており、イオン液体系でも同様の効果が期待される。ドライイオン液体を用いた二酸化炭素吸収実験を1-Ethyl-3-methyl imidazolium acetateを用いて異なる温度条件で行った。10ー40°Cの領域でペースト状のサンプルを用いた場合でも、バルク系より吸収能力は同じでも数倍から20倍程度の加速効果が確認された。粉末状サンプルではさらなる加速効果が期待される。当初計画していた20種のイオン液体を用いてのドライ物質調製実験は、数種を試した段階で表面張力を考慮して見込みがないと考え断念した。異なるシリカ微粒子を用いた実験でも芳しい結果は得られなかった。しかしその一方で、ポリマー水溶液系での実験を通じて、ドライ物質調製条件が大幅に緩和できる見込みがついた。これは本研究課題において非常に大きな成果である。また、粉末状でなくとも、温度を上げることにより数十倍程度まで二酸化炭素吸収を加速できることを確認した。以上を総合すると、研究は当初の目的を達成する上でほぼ順調に進展していると考えられる。ドライイオン液体調製に必要な50%程度の水分添加条件においても高い二酸化炭素吸収性能を発揮するアミノ酸(グリシン、アラニン、リジン)系イオン液体についてその性能評価を行った。グリシンとアラニン系イオン液体ではドライ物質とすることで約50倍の吸収速度加速効果が認められた。また、水の代わりにポリアリルアミン水溶液を加えることで、グリシン系イオン液体とポリアミン単独の吸収量の和よりも大きな吸収性能を示すことがわかった。この機構は不明であるが、イオン液体/ポリアミン水溶液から調製したドライ物質は既存の吸収剤と比べても優れた性能を示すことが明らかとなった。一方、アミノ基を2つ持つリジン系イオン液体では、より高い二酸化炭素吸収性能を示すと期待されたが、実際イオン液体1モルあたりの二酸化炭素吸収量は他の系の2倍ほどであったが、60%水分含有系でもスフレ状となり、粉末状のドライ物質は得られなかった。実際に応用する場合、吸収剤の再生、すなわち吸収した二酸化炭素の脱着は必須な過程となるが、80°Cで加熱したところ、ポリアミンを含まない系では約10%程度しか吸収能の低下はみられなかったが、ポリアミン添加系では80%以上も低下してしまった。これはポリマーアミノ基間にウレタン結合が不可逆的に生成されるためと考えられる。一方、加熱により失われた水分は、100%湿度環境下に放置することでほぼ元の水分含量へ戻ることが確認された。イミダゾール系イオン液体に比べ安価で調製の容易なアミノ酸系イオン液体に付き、ドライ物質の調製に成功した。特にグリシン系のイオン液体は容易に粉末状のドライ物質を調整することができたが、アミノ基を2つ持ち、二酸化炭素吸収能力が高いリジン系イオン液体を用いた場合は、スフレ状の物質しか得られなかった。一方、グリシン系イオン液体にポリアミンを共存させた系では高い吸収性能を確認することができた。ポリアミン共存系での再利用可能性は低いことがわっかったが、加熱処理に伴い失われる水分の補給は容易に行えることがわかった。平成28年度に続き、アミノ酸系イオン液体を用いたドライ物質を作成し、その二酸化炭素吸収性能評価を行った。吸収性能の水分含量依存性の調査に基づくと、アミノ酸としてアラニンを用いたドライ物質はモルベースでも質量ベースでも優れた吸収性能を発揮することを見出した。ドライ物質の吸収性能の向上を図るため、内部水相へアミノ基を有するポリマーを共存させ、そのドライ物質の吸収性能向上評価を行った。

その結果ポリアリルアミンを用いた系において、質量ベースでほぼ2倍の吸収性能の向上が見られた。しかしポリアリルアミンを加えた系においては、加熱によるリサイクル操作の際、アミノ基間の反応により尿素結合が生成してしまい、吸収能を失ってしまうことがわかった。そこで尿素結合の生成がおきやすい1級アミンを多く含まないポリアリルアミンを用い、さらにこのポリマーをエチレングリコールジグリシジルエーテルにより架橋し、ドライゲルとすることで、加熱(80°C)によるリサイクル利用においても吸収性能低下の少ない(吸収能70%維持)優れた吸収材料を得ることに成功した。以上の研究全体を通して、グリシン、アラニン、リシンなどと4級アルキルアンモニウムからなるアミノ酸系イオン液体を二酸化炭素吸収剤として用いたドライ物質は、一般に用いられている低分子アミン水溶液に比べ、優れた吸収速度と同等以上の吸収性能とリサイクル性も兼ね備えた画期的材料となりうることを実証した。化石燃料から放出される二酸化炭素の回収材として現在産業的に用いられているのは、低分子アミンの濃厚水溶液であるが、二酸化炭素の分離と吸収材の再生のため行う100°C以上の高温処理のため吸収材の劣化や大気中への放散が起きるのが克服すべき課題となっている。本研究課題では、高温下でも化学的に安定でほとんど蒸発しない二酸化炭素吸収性イオン液体を用い、それを「ドライ物質」と呼ばれる粉末形状とすることにより、吸収速度を画期的に上昇させることに世界で初めて成功した。最終的に、アミノ酸系イオン液体を利用することで、低分子アミン系と同等以上の吸収性能と優れたリサイクル性を併せ持つ新規吸収材料の開発に成功した。イオン液体へ水分を添加しドライ物質を調製する。その上で水分を除去し二酸化炭素吸収性能の評価を行う。また、ポリアミン類の添加効果についても同様に検討を進める。ポリアミン共存系で、加熱処理に伴いウレタン結合が生じるのを防ぐため、前もって化学架橋の導入を試みる。大きく膨潤した緩いゲルとすることでポリマー鎖の接近が妨げられ、加熱再生可能な二酸化炭素吸収剤が得られるものと期待される。ゲルとすることで吸収速度は低下するが、機械的強度と吸収能力の増大とのバランスを考慮して調製条件を調整する。リジン系イオン液体でパウダー状ドライ物質が得られなかった原因は側鎖の長いメチレン鎖の疎水性にあると考え、メチレンの一つ短いオルニチンについてドライ物質調製と二酸化炭素吸収性能評価を行う。高分子物理化学当初予定していたイオン液体の購入を取りやめたため。当初予定していた高額なイオン液体を購入せずとも、安価な薬品により代替物を調製できることがわかったため。繰り越し分は今年度分とあわせて、イオン液体、二酸化炭素、その他実験器具等消耗品の購入に充てる。イオン液体を大量に必要とするゲル系の研究用に当てる。
超音波メカノケミカル加工による表面マイクロフィーチャ形成機構の解明

超音波メカノケミカル加工における機構解明を行うために以下の実験,理論計算を行った.(1)計測:工具・被加工材の間隔,超音波振幅,ケミカル液の水素イオン濃度,温度も変えて超音波メカノケミカル加工を行ない,流体圧を自作のマイクロ力計,発熱量をマイクロ温度センサー,加工前後の表面形状を非接触レーザあらさ計,表面電子状態を走査トンネル顕微鏡,加工前後の水素イオン濃度をpHセンサーで計測する.(2)理論計算(熱流体力学):超音波が作用した場合の圧力分布,速度分布,発熱分布をナビェ・ストークス式,熱電導方程式を用いて解析する.その結果,以下を明らかにした.(1)超音波による純水の発熱測定結果(質量2.56g,付加時間30min.で1.10.4°Cの温度上昇)により工具周りの温度上昇が26.1°Cと推測された.超音波の指向性を考慮すれば,工具真下の温度上昇はさらに高い.(2)超音波を液中で付加した場合の液体圧は,ある距離で負圧の極大値となり,超音波振幅を変えるとその距離は変化し,負圧ピーク値間の比は振幅速度の2乗の比と一致した.(3)表面の活性化エネルギーは擾乱表面,高アルカリ度の方が高い.超音波メカノケミカル加工における機構解明を行うために以下の実験,理論計算を行った.(1)計測:工具・被加工材の間隔,超音波振幅,ケミカル液の水素イオン濃度,温度も変えて超音波メカノケミカル加工を行ない,流体圧を自作のマイクロ力計,発熱量をマイクロ温度センサー,加工前後の表面形状を非接触レーザあらさ計,表面電子状態を走査トンネル顕微鏡,加工前後の水素イオン濃度をpHセンサーで計測する.(2)理論計算(熱流体力学):超音波が作用した場合の圧力分布,速度分布,発熱分布をナビェ・ストークス式,熱電導方程式を用いて解析する.その結果,以下を明らかにした.(1)超音波による純水の発熱測定結果(質量2.56g,付加時間30min.で1.10.4°Cの温度上昇)により工具周りの温度上昇が26.1°Cと推測された.超音波の指向性を考慮すれば,工具真下の温度上昇はさらに高い.(2)超音波を液中で付加した場合の液体圧は,ある距離で負圧の極大値となり,超音波振幅を変えるとその距離は変化し,負圧ピーク値間の比は振幅速度の2乗の比と一致した.(3)表面の活性化エネルギーは擾乱表面,高アルカリ度の方が高い.
破骨細胞分化における細胞融合とアクチンリング形成のTRAF6依存性分子機構の解明

破骨細胞は骨吸収を担う細胞であり、骨量を維持する上で必須であるが、その過剰な骨吸収活性は骨粗鬆症などの骨疾患の原因となる。従って破骨細胞の形成機構を解明することは骨疾患を理解する上で重要である。本研究ではE3ユビキチンリガーゼであるTRAF6が破骨細胞形成過程における「細胞融合」と「アクチンリング形成」をどの様な分子機構で制御しているかについて検討した。【細胞融合について】特別研究員に採用される前のH28年度までの研究ではTRAF6が細胞融合を誘導するには、TRAF6下流でAP-1ファミリーの転写因子であるJdp2の発現がまず誘導され、次にこのJdp2が融合に必須な様々な遺伝子の発現を誘導することが重要であることを解明した。そこで本年度の研究ではJdp2の上流因子を解析した。また細胞融合に重要であると言われる細胞の動きとTRAF6が関係しているかについても解析した。【アクチンリング形成について】TRAF6-KO細胞へのTRAF6 RINGドメイン変異体の再構成はアクチンリングのない融合細胞の形成を誘導し、さらにこれらの細胞ではアクチンリング形成に必須なマーカー遺伝子の発現量も減少していた為、当初TRAF6は細胞融合だけでなくアクチンリング形成にも関与するものであると考えたが、本年度の解析により、上記した方法により誘導される融合細胞の数はTRAF6-WTを再構成させた場合と比べて有意に少なく、さらにこうした細胞では細胞融合に必須なマーカー遺伝子の発現量も有意に減少しているということが新たに分かったのでTRAF6の機能に関して細胞融合に焦点を当て、アクチンリング形成の誘導に関しては検討項目から外した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
バブルカラムリアクターを用いたAOP法による地下水からの有機塩素化合物の除去

有機塩素化合物は脱油脂やドライクリーニングなどさまざまな分野で使用されているが,発ガン性や催奇性があるため,土壌中から地下水に浸透した場合,飲料水として使うことは不可能である。地下水については光触媒反応を利用して有機塩素化合物の分解が試みられているが,地下水中に含まれているミネラル分がヒドロキシラジカルのスカベンジャーとして作用するため,効率が上がらない。本研究では,有機塩素化合物ガスを脱イオン水へ移動させ,紫外線(UV)ランプを備えた気泡塔型UVリアクター内で分解する手法を提案した。この手法における最大のメリットは,リアクター内の有機塩素化合物がUVランプからの光子や,気液界面ならびにバルク液相でのヒドロキシラジカルと反応できるため,高速かつ副生成物の少ない分解処理が可能になる点である。本研究では,上記リアクター内における物質移動および有機塩素化合物ガス分解の速度論的解析を行い,装置設計や操作条件の最適化を行った。その結果,テトラクロロエチレン(PCE)を対象汚染物質とした場合,PCE/過酸化水素の化学量論比がPCE分解速度に大きく影響を与えることがわかった。また,PCE分解の初期段階で塩素原子がはずれて塩化物イオンが生成し,これらの蓄積がPCE分解速度に影響を与えることもわかった。次に,各種センサーを備えた気泡塔型紫外線リアクターの作製を行い,空隙率分布の影響を確認するために,UVランプの近傍に局所的に気泡が集中するような多孔質板,およびUVランプの周りに均一に気泡が生成するようなリングタイプの散気板を用いて実験を行った。その結果,まず,UVランプ近傍の空隙率の分布を特殊な導電率プローブを用いてオンラインでモニタリングすることに成功した。また,空隙率の分布が反射・散乱などの効果により光の吸収に影響を与えることを明らかにした。有機塩素化合物は工業的な脱油脂やドライクリーニングなど幅広い分野で使用されている。しかしながら,近年,地下水や土壌などが有機塩素化合物に汚染されていることが指摘されている。有機塩素化合物は難生分解性物質であるために促進酸化(AOP)法が量も効率的かつ経済的な分解処理方法として用いられる。AOP法では,ヒドロキシラジカルの非常に強力な酸化作用を利用するが,ラジカルスカベンジャーや紫外線吸収物質の存在によって酸化速度が著しく低下する。そこで本研究では,エアーストリッピングや土壌蒸気抽出後の汚染された気体をラジカルスカベンジャーの存在しない液体中に通じることにより有機塩素化合物のみを吸収させ,即時に酸化分解することができるUV-バブルカラムリアクター(UV-BCR)を提案し,その設計指針および最適操作条件の検討を行った。本年度は,テトラクロロエチレン(PCE)を取り上げ,UV-BCRを用いた分解処理における操作条件,すなわちPCEや過酸化水素の初期濃度,温度,pHを変化させ,分解速度へ与える影響について検討した。また,PCEが分解されることによって生成する塩化物イオンの濃度を測定し,その値をPCE分解モデルから化学量論的に考察し,さらに塩化物イオンのヒドロキシラジカルスカベンジャーとしての効果についても検討した。その結果,特にPCE/過酸化水素の化学量論比がPCE分解速度に大きく影響を与えることがわかった。一方,PCE分解の初期段階で塩素原子がはずれて塩化物イオンが生成し,これらの蓄積がPCE分解速度に影響を与えることもわかった。中性および弱酸性条件下では塩化物イオンはヒドロキシラジカルにとってそれほど強力なラジカルスカベンジャーではないが,pHが2以下の酸性条件下では,PCE分解速度は大きく減少することから,系内のpHはできるだけ中性付近に保つ必要があると結論づけられた。気相中の有機塩素化合物を酸化分解除去するための気泡塔光反応器(UV-バブルカラムリアクター)を開発し,ガス吸収と酸化反応が同時に起こる現象を数学モデルを用いて解析した。

モデル汚染物質として用いたテトラクロロエチレン(PCE)の液相への吸収速度および酸化分解速度は,見かけの反応速度定数(kapp)と容量係数(KLa)の比を用いた反応モデルでシミュレートできることがわかった。また,テトラクロロエチレン(PCE)ガス流量および過酸化水素濃度がPCE分解速度に及ぼす影響を実験的に評価し,さらに操作条件の最適値を求めるために,応答曲面モデル法を用いて統計学的解析を行った。本論文では全部で9通りの操作条件について実験データを取り,それらを代入し,描かれる等高線からPCE分解速度に及ぼす影響を調べた。その結果,全体的な傾向として,PCEガス流量1.5L/min以下においては過酸化水素濃度の影響が大きく,一方,PCEガス流量が1.5L/min以上では,PCEガス流量の影響が大きいことが示された。この統計学的解析により,PCEガスの分解速度が最大であり,かつリアクター出口におけるPCE濃度が最小になる操作条件は,PCEガス流量1.21.5L/min,過酸化水素濃度0.0010.004mol/Lの範囲に存在していることが明らかとなった。有機塩素化合物は脱油脂やドライクリーニングなどさまざまな分野で使用されているが,発ガン性や催奇性があるため,土壌中から地下水に浸透した場合,飲料水として使うことは不可能である。地下水については光触媒反応を利用して有機塩素化合物の分解が試みられているが,地下水中に含まれているミネラル分がヒドロキシラジカルのスカベンジャーとして作用するため,効率が上がらない。本研究では,有機塩素化合物ガスを脱イオン水へ移動させ,紫外線(UV)ランプを備えた気泡塔型UVリアクター内で分解する手法を提案した。この手法における最大のメリットは,リアクター内の有機塩素化合物がUVランプからの光子や,気液界面ならびにバルク液相でのヒドロキシラジカルと反応できるため,高速かつ副生成物の少ない分解処理が可能になる点である。本研究では,上記リアクター内における物質移動および有機塩素化合物ガス分解の速度論的解析を行い,装置設計や操作条件の最適化を行った。本年度は各種センサーを備えた気泡塔型紫外線リアクターの作製を行い,次に空隙率分布の影響を確認するために,UVランプの近傍に局所的に気泡が集中するような多孔質板,およびUVランプの周りに均一に気泡が生成するようなリングタイプの散気板を用いて実験を行った。その結果,まず,UVランプ近傍の空隙率の分布を特殊な導電率プローブを用いてオンラインでモニタリングすることに成功した。また,空隙率の分布が反射・散乱などの効果により光の吸収に影響を与えることを明らかにした。
CD29/VLAインテグリンの免疫制御機構とその臨床的意義の解析

骨髄ストローマル細胞への接着は、B細胞の前駆細胞の増殖や発達に重要である。しかし前駆B細胞の増殖を容易にする接着についての分子機序は明らかでない。本研究はこのストローマル細胞とB細胞前駆細胞の相互作用を研究することを目的とした。B細胞前駆細胞(Reh)及びヒト骨髄ストローマル細胞株(KM102)を用いた。細胞周期の解析はFlow Cytometryで行った。サイクリン依存性kinase(cdk)やp27^<kipl>の発現レベルはウエスタンブロット及び免疫沈降法で行った。KM102及び正常ストローマル細胞に接着することにより前駆B細胞のReh細胞の増殖が促進した。β1インテグリン抗体及びα5抗体処理により増殖促進は抑制されたがα4やICAM-1の抗体では抑制されなかった。さらにストローマル細胞への接着により、G1の細胞周期の短縮、cdk2活性の増加、cdk inhibitorであるp27蛋白の退化、p27^<kipl>蛋白の発現低下が認められた。固相化抗体のα5クロスリンクによりERK-2 kinaseのリン酸化の増加、cdk2活性の増加、p27^<kipl>蛋白のレベルの低下、前駆B細胞の増殖が認められ、さらにERK inhibitorであるPD98059の処理によりこの増殖は抑制された。インテグリンのα5β1由来ストローマル細胞との接着はERK-2の活性化を通じてB細胞前駆細胞の増殖を促進し、またこの結果cdk2活性の誘導や、p27^<kipl>の退化を含む細胞周期機構を修飾することが明らかになった。CD29/VLAは細胞接着のみならず、T細胞活性化、マイグレーションに重要な役割を果たしている。我々はCD29/VLA刺激によってチロシンリン酸化される主要な分子pp105がcDNAクローニングの結果、Cas類縁の新しいシグナル分子であることを明らかにし、リンパ系細胞に選択的に発現されることから、Cas-Lと命名した。今回我々はCas-L分子の免疫制御における生物学的意義を明らかにした。JurkatT細胞株はCD29/VLAインテグリンの抗体やそのリガンドと抗CD3抗体と組合わせても、IL-2は産生しない。しかしCD3とCD28抗体の組合わせではIL-2を産生した。このJurkatT細胞株はFAKは発現しているものの、Cas-Lは殆ど発現していなかった。Cas-LのJurkatとトランスフェクタントを樹立して固相化した抗CD3抗体及びα4β1インテグリンのリガンドであるCS-1で刺激してIL-2を産生した。さらにこのIL-2産生はトランスフェクタントを抗CD49d抗体及び抗CD29抗体で処理することにより抑制された。FAKのCas-Lへの結合部位のSH3ドメインを欠いた変異体のJurkatトランスフェクタントではCD29/VLAインテグリンとCD3/TCRの架橋化でもIL-2は産生せず、またCas-L分子もチロシンリン酸化されなかった。さらにトランスウェルに抗CD3抗体及びFNをcoatした場合、親株Jurkatは遊走しないが、Cas-L Jurkatトランスフェクタントは強い遊走能を獲得した。我々がcDNAクローニングを行い確立したCas-L分子はCD29/VLAインテグリン分子由来のT細胞共刺激や細胞遊走に鍵となる分子であることが明らかになった。

サイクリン依存性kinase(cdk)やp27^<kipl>の発現レベルはウエスタンブロット及び免疫沈降法で行った。KM102及び正常ストローマル細胞に接着することにより前駆B細胞のReh細胞の増殖が促進した。β1インテグリン抗体及びα5抗体処理によりこの増殖促進は抑制されたがα4やICAM-1の抗体では抑制されなかった。さらにストローマル細胞への接着により、G1の細胞周期の短縮、cdk2活性の増加、cdk inhibitorであるp27蛋白の退化、p27^<kipl>蛋白の発現低下が認められた。固相化抗体のα5クロスリンクによりERK-2kinaseのリン酸化の増加、cdk2活性の増加、p27^<kipl>蛋白のレベルの低下、前駆B細胞の増殖が認められ、さらにERK inhibitorであるPD98059の処理によりこの増殖は抑制された。インテグリンのα5β1由来ストローマル細胞との接着はERK-2の活性化を通じてB細胞前駆細胞の増殖を促進し、またこの結果cdk2活性の誘導や、p27^<kipl>の退化を含む細胞周期機構を修飾することが明らかになった。
末端酸化酵素の基質酸化特異性とプロトンポンプにおける金属活性中心の役割

大腸菌のbo型キノールオキシダーゼのサブユニットIIの親水性ドメインを好熱性バシラスPS3のcaa_3型シトクロムオキシダーゼのサブユニットIIの対応する親水性ドメイン(Cu_A領域とシトクロムc領域を含む)に導入するために、bo型キノールオキシダーゼの全構造遺伝子を含むpCM13を構築した。このプラスミドを用いてbo型オキシダーゼを欠く大腸菌の株に形質転換したところ0.010.02nモル/mg膜蛋白質程度のキメラ酵素の発現があった。bo型とbd型双方のオキシダーゼを欠く大腸菌の株に導入したところ、0.10.2nモル/mg膜蛋白質の発現があったが、形質導入の効率は低かった。形質転換体の膜の酵素活性、PS3シトクロムオキシダーゼのサブユニットIIに対する抗体を利用したWestern分析、ヘムcの存在によって目的のキメラ酵素が確かに発現されていることを確かめることが出来た。すなわち、キメラ酵素はシトクロムcオキシダーゼ活性とキノールオキシダーゼ活性の両方を持っていた。一方同様の遺伝子の入れ換えに加えて、サブユニットIIとサブユニットIの間のストップコドンをなくし、融合蛋白質を作るようにデザインしたpCM14により形質転換した菌の膜の解析を行ったが、この場合はキメラ酵素の発現は確認できなかった。
HLA結合性ペプチドライブラリーを用いた癌特異的T細胞の誘導及び癌抗原群の同定

細胞傷害性T細胞(CTL)の誘導が困難である大腸癌,肺癌等の癌細胞に対する免疫システムの関与の可能性を解明することを目的に、HLA結合ペプチドライブラリーという新しい手段を用いた細胞傷害性T細胞の誘導システムの樹立を試みた。結合ペプチドのモチーフに関して最も多くの情報が集積しており、かつ日本人集団の約20%をしめるHLA-A^*0201をターゲットとして選び、HLA-DR4を用いた実験において有効であったデザインを利用して、HLA-A^*0201結合ペプチドライブラリーを作製した。このライブラリーは、それぞれが729種のペプチドのミクスチャー135組から構成されており、全部で約10万種のペプチドを含んでいる。まず、135組の中から任意に選んだ18組のペプチド群を用いて、CTLを効率的に誘導するプロトコールの検討を行った。一般に、CD8+CTLの誘導には、CD4陽性のヘルパーT細胞が必要である。これまでに報告のあるIL-2を中心としたリンフォカインでヘルパー機能を代替する方法と、アロ反応性CD4T細胞を利用する方法を検討したところ、後者のプロトコールで、検討したほとんどのペプチド群でペプチド特異的細胞傷害活性を有するCTLが誘導できることが明らかとなった。また、このCTLは凍結保存が可能であり、癌細胞株に対する細胞傷害活性のスクリーニングの系として有効であると考えられ、現在収集中であるHLA-A^*0201陽性の癌細胞株をターゲットとしたスクリーニングの準備が整ったと考えられた。
高強度・高信頼性球状黒鉛鋳鉄の開発

本研究では高強度・高じん性であり、静的特性に優れている球状黒鉛鋳鉄に対してラジカル窒化を適用し、疲労強度、耐摩耗性向上を実現し、高強度で高信頼性を有する球状黒鉛鋳鉄を開発することを目的に研究を行った。二種類の条件でラジカル窒化を施した結果、いずれの条件においても球状黒鉛鋳鉄の疲労強度改善方策としてラジカル窒化が効果的であり、鋳放し材に比べて疲労強度が向上することが明らかとなった。また、ラジカル窒化を施すことによる耐摩耗性の低下もほとんど見られなかった。球状黒鉛鋳鉄においては表面に2μm程度の化合物層を生成するラジカル窒化が、疲労強度、耐摩耗性を兼ね備えた条件であることが明らかとなった。本研究では高強度・高じん性であり、静的特性に優れている球状黒鉛鋳鉄に対してラジカル窒化を適用し、その疲労特性に対するラジカル窒化の効果を把握し、ラジカル窒化による球状黒鉛鋳鉄の疲労強度、耐摩耗性向上を実現し、高強度で高信頼性を有する球状黒鉛鋳鉄を開発することを目的に研究を行っている。平成23年度は表面に23μmの化合物層を生成する条件でラジカル窒化を施し、球状黒鉛鋳鉄の疲労強度改善方策としてラジカル窒化が効果的であることを明らかにした。平成24年度は23年度に比べて厚い化合物層(6μm)を生成する条件でラジカル窒化を施し、改質層の評価を行うとともに、ラジカル窒化を施した球状黒鉛鋳鉄の高サイクル疲労強度に及ぼす窒化層厚さの影響について検討を行った。その結果、従来より厚い窒化層を有する球状黒鉛鋳鉄(6μm窒化材)でも鋳放し材に比べて疲労強度は向上するもの、従来の条件で窒化した材料(2μm窒化材)に比べると疲労強度は低いものとなった。6μm窒化材では表面の硬さは2μm窒化材より1.3倍硬くなっていたが、疲労においては硬い窒化層が脆性的に割れてしまうため疲労強度の低下を招いたものと考えられる。さらに、両窒化材が鋳放し材に比べて疲労強度が向上する理由を明らかにするため、き裂の発生・伝ぱに着目し、微視的観点から検討を行った。その結果、窒化材の疲労限が鋳放し材に比べて向上した理由は窒化による表面硬化および圧縮残留応力の存在により表面き裂の発生が抑制されたためであることが明らかとなった。また、有限寿命域での疲労強度の向上にも圧縮の残留応力が有効に働いているためであることが示唆された。供試材にはフェライト系球状黒鉛鋳鉄FCD400を用い,比較材として普通鋳鉄FC250を使用した。球状黒鉛鋳鉄の高サイクル疲労強度に及ぼす窒化層厚さの影響について検討を行うため、窒化条件として表面に2μmの化合物層を生成する条件(2μm窒化材)およびそれより厚い化合物層(6μm)を生成する条件(6μm窒化材)で処理を行った。その結果、いずれの窒化条件においても球状黒鉛鋳鉄の疲労強度改善方策としてラジカル窒化が効果的であり、鋳放し材に比べて疲労強度が向上することが明らかとなった。ただし、6μm窒化材では表面の硬さは2μm窒化材より1.3倍硬くなるものの、疲労においては硬い窒化層が脆性的に割れてしまうため2μm窒化材に比べて疲労強度は低いものとなった。また、球状黒鉛鋳鉄では鋳放し材においても摩耗特性は優れており耐摩耗性が良好であるが、ラジカル窒化を施すことによる耐摩耗性の低下は見られなかった。以上のことから球状黒鉛鋳鉄においては表面に2μm程度の化合物層を生成するラジカル窒化が、疲労強度、耐摩耗性を兼ね備えた条件であることが明らかとなった。

本研究では高強度・高じん性であり、静的特性に優れている球状黒鉛鋳鉄に対してラジカル窒化を適用し、その疲労特性に対するラジカル窒化の効果を把握し、ラジカル窒化による球状黒鉛鋳鉄の疲労強度、耐摩耗性向上を実現し、高強度で高信頼性を有する球状黒鉛鋳鉄を開発することを目的に研究を行っている。平成23年度はJIS B型Yブロックに鋳込んだYブロック底部から試験片を加工し、アンモニアと水素混合ガス中において530°Cで10時間のラジカル窒化処理を施し、改質層の評価、摩耗試験および高サイクル疲労試験を行った。その結果、以下のことが明らかとなった。ラジカル窒化を施すことにより、拡散層は表面から150μm程度の深さまで生じており、表面には23μmの化合物層が生成されていた。また、窒化はフェライト部のみに関与しており、表面の化合物層はHV740と硬く、拡散層は200μm程度内部まで傾斜的に硬化しており、表面直下ではHV500と母材の約2.5倍の硬さであった。球状黒鉛鋳鉄は片状黒鉛鋳鉄に比べると鋳放し状態でも摩耗特性に非常に優れている材料であるが、摩耗試験の結果、ラジカル窒化を施すことによる摩耗特性の変化はみられず、窒化が摩耗特性に悪影響を及ぼさないことが明らかとなった。小野式回転曲げ疲労試験機を用いて高サイクル疲労試験を行った結果、ラジカル窒化材の疲労強度は大きく向上し、球状黒鉛鋳鉄の疲労強度改善方策としてラジカル窒化が効果的であることが明らかとなった。また、疲労強度が向上した理由は、窒化による表面硬化および圧縮残留応力の存在により表面き裂の発生が抑制されたことに加え、低応力域ではき裂発生位置を内部に移動させたためと考えられる。従来のラジカル窒化条件(化合物層厚さ2μm)より窒化層厚さを厚くした材料(化合物層厚さ6μm)の高サイクル疲労試験は実施することができ、ラジカル窒化効果を明らかにすることができたが、窒化層を薄くする条件(化合物層を生成しない条件)は処理条件を決定するのに手間取り、高サイクル疲労試験、摩耗試験を実施できなかった。そのため平成24年度までの計画から遅れているが、それにかわり、平成25年度に実施予定であった小野式回転曲げ疲労試験機による超高サイクル疲労試験はすでに実験を開始している。そのため、研究の達成度としては「やや遅れている」と判断した。平成23年度の計画のうち、ラジカル窒化処理が間に合わなかったため窒化層厚さを変化させた試験を実施できなかったが、それ以外は計画通り進展している。また、平成24年度に実施する予定であったYブロック上部より切り出した試験片を用いた実験をすでに開始しており、鋳造欠陥の大きさを念頭に置いた検討を行っている。そのため、研究はおおむね順調に進展していると判断した。平成24年度までの研究によりラジカル窒化が球状黒鉛鋳鉄の疲労強度改善方策として効果的であることが明らかとなった。その際、化合物層厚さが厚くなると強度が低下したため、平成25年度は化合物層を生成しない条件でラジカル窒化を施し、高サイクル疲労試験を実施し、き裂の発生・伝ぱに着目し、微視的観点から破壊機構を解明するとともに、次の点について明らかにする。(1)ラジカル窒化により球状黒鉛鋳鉄の疲労強度をどの程度向上できるか。(2)球状黒鉛鋳鉄に対する最適窒化条件。(3)表面硬さが高サイクル疲労強度に及ぼす影響。(4)残留応力が高サイクル疲労強度に及ぼす影響。(5)強度を上昇させる因子の解明。(6)表面処理材の疲労破壊機構の検討。研究成果は機械学会にて発表し、論文として投稿する予定である。平成24年度は、本年度実施できなかった窒化層厚さを変化させた疲労試験を実施し、き裂の発生・伝ぱに着目し、微視的観点から破壊機構を解明するとともに、疲労および耐摩耗性、耐はく離性に対する最適窒化条件を明らかする。
高精度電磁界解析のための境界要素法用辺要素の開発

境界要素法における辺要素使用の有効性を確認し、さらに、高精度化の検討を行った。1.高精度化のために考慮すべき事柄電磁界解析における境界要素法の高精度化のために考慮すべき事柄の定量的な目安を求めた。(1)境界要素による境界形状の近似精度としては、境界面の電界分布が問題になる場合には形状近似精度の高い要素を用いる必要があり、全体形状の1%以下の精度が必要である。(2)境界要素内の未知変数の近似精度については、形状近似に要求される精度からも要素分割が決まるが、近似次数を上げると同じ要素数では未知数が増加するために最適な近似次数を考える必要があり、電磁界解析では二次三角形辺要素を用いる。(3)連立方程式の係数行列の計算精度については、解を誤差1%以内で求めるには、係数行列の数値積分は0.1%以内の精度で求める必要がある。2.辺要素内でのベクトル変数の近似法の検討境界要素法による電磁界解析では、隣接要素とベクトル変数の接線成分が連続で回転が一定値となる二次三角形辺要素の定式化を行い、高い計算精度を得た。薄板の電流分布の解析では、ベクトル変数の発散の固定の容易さから、辺上の法線成分を未知数とする一次三角形辺要素の定式化を行い、実用的な計算精度を得た。3.境界要素法の電磁界解析ツール開発した境界要素法及び積分方程式法の解析プログラムを統合し、電磁界解析ツールを構成した。この中で、入出力データFORMATの標準化を行い、データに互換性をもたせるよう工夫し、入出力データのグラフィックス表示プログラムを開発した。
尿毒症性心筋症の自己免疫的機序の検討

尿毒症性心筋症(UC)は特発性心筋症(DCM)と類似の病理所見を呈することが報告されている。UCの原因はmultifactorialと考えられているが、その中にDCMと同様、自己免疫的機序が関連している可能性がある。本研究では、各種心筋抗体とUCの関連について、CKD患者及び腎不全モデル動物を用いて検討した。その結果、抗心筋抗体の中でも抗β1 adrenergic receptor抗体(βARAb)が高頻度に検出され、腎機能の悪化とともにその検出頻度は上昇した。また、透析患者では、βARAb陽性患者では低左心機能症例が高頻度に認められた。βARAb陽性UC患者に対して、二重膜濾過血漿交換による抗体除去療法を施行したところ、心機能の改善がみられ、これらのことからUCの病態には抗心筋抗体を介した自己免疫機序の関与が推察された。(1)初年度である21年度は特発性拡張型心筋症(DCM)に高率に検出される抗心筋抗体の1つである抗β1 adrenergic receptor抗体(β1AR Ab)のELISA測定系を用いて、長期血液透析(HD)患者305名(62.6歳、女性37.7%、HD歴121ヶ月)を対象に測定、その抗体価と患者背景、心機能との関連を検討した。β1AR Abは20%のHD患者で陽性であったが(健常人の陽性率は約5%)、患者背景にはβ1AR Abの有無で明らかな差違は認めなかった。心臓超音波検査で測定した左心室駆出率50%未満を低左心機能と定義すると、β1AR Ab抗体価と低左心室機能患者は有意な関連がみられ、尿毒症性心筋症においてもDCM同様、自己免疫的機序の存在が示唆された。(2)次にHD患者血清の心筋抑制性について有精鶏卵を用いたbioassayにて検討した。心筋抑制性は28%もの高率で確認され、心筋抑制性有りの患者では低左心機能患者が高率に認められ(odds比6.222, P=0.009)、尿毒症患者血清中には何らかの液性心筋抑制因子が存在することが裏付けられた。(3)心筋抑制性とβ1AR Ab、抗musucarinic receptor抗体は有意な相関がみられ(β1AR Ab, P=0.0001;抗musucarinic receptor抗体,P<0.0001)、心筋抑制性を惹起する液性因子にβ1AR Abをはじめとする抗心筋抗体が関与していることが推測された。尿毒症性心筋症の病態生理に自己免疫的機序が関与する可能性が裏付けられたと考える。前年度の研究から、尿毒症性心筋症(UC)の病態に関連する自己心筋抗体の候補として、1.抗β2アドレナリン受容体抗体(β1AR Ab)2.抗ムスカリン受容体抗体(MR Ab)を同定するに至った。昨年度までの研究で、これらの自己抗体系を測定するELIZA系が確立できたため、血液透析患者を対象にこれらの自己抗体と心機能を含む、臨床データとの関連を検討した。その結果、β1AR Ab、MR Abの陽性者に低左心機能が高頻度に認められることを明らかにした。本年度は、有精鶏卵を用いたbioassay系でβ1AR Ab及びMR Abの心筋抑制性を検証した。有精鶏卵の心機能を抑制する患者血清では、これらの自己抗体が極めて高率に検出されることが判明した。また、このbioassayで心筋抑制性が陽性であった患者(318名中89名)では、陰性の患者に比して、心臓超音波検査による左室駆出率<50%である頻度が有意に高率であった(Odd 6.222, P=0.0009)これらに結果を基に、内科的治療抵抗性の低左心機能症例でβ1AR Abが強陽性かつbioassayで高度の心筋抑制性が患者にみられた血液透析患者2名に対する自己抗体除去療法、二重膜血漿交換(DFPP)療法の施行について当学倫理委員会に申請し、承認が得られた。2名の患者ともDFPP施行後はβ1AR抗体価の著減が観察され、1例においては施行直後から心機能の改善、血圧上昇、透析困難症の軽減が観察されている。本年度の研究から、血液透析患者では血清中に高頻度に心筋抑制性物質が存在することが推察され、それが自己心筋抗体を関連していることが示唆された。更に心筋抑制性が陽性である重症心不全症例では血漿交換療法により、左心機能が改善する可能性が示された。

尿毒症性心筋症(Uremic Cardiomyopathy)の病態には自己免疫的機序が関与していることが想定された。本年度は、1.腎不全動物を用いて、UC発症モデルの構築、2.UC発症モデルに対するinterventionの可能性を検討した。5/6腎摘ラットに高タンパク食負荷を行い、4週後に心臓の組織を検討したところ、既に単核球を中心とした浸潤がみられ、8週後には明らか線維化が確認できた。病変部にはtype I collagen、TGF-βやfibronection等の遺伝子、タンパク発現が亢進していた。血清中の抗心筋抗体(β1AR)の陽性率はcontrolに比較して有意に高かった。腎不全に伴う他の病態機序、特にrenin-angiotensin系異常及びCKD-MBDの関連を検討するために、angiotensin変換酵素阻害薬、calcimimeticsを投与したところ、各々薬剤は心筋線維化を抑制した。また、これらの薬物の効果は相加的であった。これらのinterventionにはよる抗心筋抗体の出現頻度の変化はみられなかった。UCの病態は、液性免疫の異常だけでなく、腎機能低下に伴う様々な機序により出現する可能性が示唆された。今後、免疫抑制剤等のinterventionの可能性について検討する必要がある。疫学的にも抗心筋抗体の病的意義を検討した。以前、抗心筋抗体、抗β2アドレナリン受容体抗体(β1AR Ab)、抗ムスカリン受容体抗体(MR Ab)を測定した同じcohort(n=320)を用いて、再度これらの心筋抗体価及び有精鶏卵を用いた心筋抑制物質のbioassayを行っている。前回の測定から約2年経過しており、イベント等との関連を評価することにより、臨床的な抗心筋抗体の意義を検討する。
新規バイオマーカーに基づく免疫抑制剤の薬物動態・薬力学解析と新しい治療概念の提案

針生検に代わる、低侵襲、迅速、頻回にモニタリング可能、かつ信頼性の高い拒絶反応のバイオマーカーを開発すると同時に、免疫抑制剤の治療効果を反映するバイオマーカーを開発することを目的に、以下の研究を行った。1)ラット心移植および肝移植モデルにおいて血液中の遺伝子発現をcDNAマイクロアレイにて網羅的に解析し候補遺伝子の探索を行う急性拒絶反応により発現が大きく誘導され、かつ免疫抑制剤シクロスポリンの投与によりその発現誘導が完全に抑制される10個の遺伝子を心移植および肝移植モデルにおいて発見した。さらに、薬力学的解析を行い、免疫抑制剤の血中濃度と発現量との間にも相関関係が見られた。これらの遺伝子は拒絶反応および免疫抑制剤の薬効のマーカーとして有用と考えられる。2)遺伝子マーカーの治療学的有用性を臨床症例において明らかにする慶應義塾大学病院の生体肝移植症例において、遺伝子マーカーが拒絶反応および免疫抑制剤の薬効のバイオマーカーとして有用かどうか評価した。急性拒絶を経験した3症例において、心移植モデルから得られた4種の遺伝子マーカーの末梢血液中発現量を定量的PCR法により測定したところ、移植後約1週間は低値に安定していたが、バイオプシーにより拒絶と診断される目より5日前後早い時期にこれらの遺伝子の発現は有意に上昇し始め、23日前にはベースラインの26倍程度高い発現を示した。また、従来臨床で用いられてきた肝機能検査値の上昇よりも早期にこれらの遺伝子の発現は上昇した。一方、肝移植モデルから得られた遺伝子マーカーの発現も急性拒絶を経験した生体肝移植症例において経時的に測定したところ、拒絶と診断される2日前にベースラインの10倍程度発現上昇することが確認された。以上の結果から、これらの遺伝子は低侵襲、迅速、頻回にモニタリング可能な急性拒絶および免疫抑制剤の薬効のバイオマーカーとして有用と考えられ、国際特許出願を行うことができた(国際特許出願No.PCT/JP2005/009871、国際特許出願No.PCT/JP2006/300336)。針生検に代わる、低侵襲、迅速、頻回にモニタリング可能、かつ信頼性の高い拒絶反応のバイオマーカーを開発すると同時に、免疫抑制剤の治療効果を反映するバイオマーカーを開発することを目的に、ラット心移植および肝移植モデルにおいて血液中の遺伝子発現をcDNAマイクロアレイにて網羅的に解析し候補遺伝子の探索を行った。また、定量的PCR法により発現量変化の確認を行った。まず心移植モデルでは、急性拒絶反応により発現が大きく誘導され、かつ免疫抑制剤シクロスポリンの投与によりその発現誘導が完全に抑制される6個の遺伝子を発見した。また、発現誘導の程度は移植心の生存期間と相関した。これらの遺伝子は拒絶反応および免疫抑制剤の薬効のマーカーとして有用と考えられるため特許出願した(特願2005-006727)。一方、肝移植モデルでも急性拒絶反応により発現が大きく誘導され、かつ免疫抑制剤シクロスポリンの投与によりその発現誘導が完全に抑制される4個の遺伝子を発見した。その内ひとつの遺伝子に関して、急性拒絶を経験した生体肝移植症例において経時的に発現量を測定したところ、拒絶と診断される2日前に発現上昇することが確認された。これらの遺伝子は急性拒絶および免疫抑制剤の薬効のバイオマーカーとして有用と考えられるため特許出願した(特願2005-006728)。

本年度の研究成果は、ラット心移植モデルおよび肝移植モデルの末梢血液中において見いだされた拒絶反応および免疫抑制剤の薬効に関する5種の遺伝子マーカーの治療学的有用性を、実際の臨床症例において明らかにしたことである。DNAマイクロアレイを用いた網羅的解析により得られた候補遺伝子のうち、ラット心移植モデルからは4種の遺伝子マーカー、肝移植モデルからは1種の遺伝子マーカーを選び、慶應義塾大学病院の生体肝移植症例においてこれらの遺伝子マーカーが拒絶反応および免疫抑制剤の薬効のバイオマーカーとして有用かどうか評価した。急性拒絶を経験した3症例において、心移植モデルから得られた4種の遺伝子マーカーの末梢血液中発現量を定量的PCR法により測定したところ、移植後約1週間は低値に安定していたが、バイオプシーにより拒絶と診断される日より5日前後早い時期にこれらの遺伝子の発現は有意に上昇し始め、23日前にはベースラインの26倍程度高い発現を示した。また、従来臨床で用いられてきた肝機能検査値の上昇よりも早期にこれらの遺伝子の発現は上昇した。一方、肝移植モデルから得られた遺伝子マーカーの発現も急性拒絶を経験した生体肝移植症例において経時的に測定したところ、拒絶と診断される2日前にベースラインの10倍程度発現上昇することが確認された。以上の結果から、これらの遺伝子は低侵襲、迅速、頻回にモニタリング可能な急性拒絶および免疫抑制剤の薬効のバイオマーカーとして有用と考えられ、国際特許出願を行うことができた(国際特許出願No.PCT/JP2005/009871、国際特許出願No.PCT/JP2006/300336)。
LT強度の運動が心身の健康によい理由を明らかにする

本研究において,はじめに運動という環境因子の効果を明らかにするために,遺伝的側面を考慮して,遺伝子プールの均一なインブレッドマウス及び遺伝子プールの増大のために野生マウスを利用して,マウスを対象とした運動実験モデルの考案を行った.LT(Lactate Threshold乳酸性閾値)強度から全身の代謝を制御するストレスホルモンであるグルココルチコイド及びカテコールアミンのアドレナリンやノルアドレナリンも急上昇しはじめるので,LTは全身性のストレス応答が促進する閾値であるともいえる.脳内においても,LT強度上下の運動では,脳の活動レベルが質的量的に異なる可能性が考えられるため,マウスのLTを測定できるシステムを構築した.トレッドミル走によりLT前後での脳内アミンの部位による変化を調査した結果,LTより下の強度では海馬のセロトニン代謝回転の亢進が観察された.また,自発的な運動習慣(回転ケージ運動,LT以下の強度)による血中グルココルチコイド値の変化,及び副腎のグルココルチコイド産生調節系について検討を加えたところ,両者の因果関係を示唆することができた.またこの運動習慣は,脳以外にある時計遺伝子の制御にも関わっていることを予備的であるが明らかにした.さらに,教育現場へ応用するために,フィールドにおけるヒトのLTの簡便な評価方法についての検討を行うとともに,LT強度の運動による脳やこころへの影響についての検討を行った.本研究の結果から,LT強度の運動は,呼吸循環機能だけではなく脳をも活性化させうる可能性が示唆され,「立位で走る」というヒトを人間にした人類学的な背景にも新たな知見を与えることになったと考えられる本研究において,はじめに運動という環境因子の効果を明らかにするために,遺伝的側面を考慮して,遺伝子プールの均一なインブレッドマウス及び遺伝子プールの増大のために野生マウスを利用して,マウスを対象とした運動実験モデルの考案を行った.LT(Lactate Threshold乳酸性閾値)強度から全身の代謝を制御するストレスホルモンであるグルココルチコイド及びカテコールアミンのアドレナリンやノルアドレナリンも急上昇しはじめるので,LTは全身性のストレス応答が促進する閾値であるともいえる.脳内においても,LT強度上下の運動では,脳の活動レベルが質的量的に異なる可能性が考えられるため,マウスのLTを測定できるシステムを構築した.トレッドミル走によりLT前後での脳内アミンの部位による変化を調査した結果,LTより下の強度では海馬のセロトニン代謝回転の亢進が観察された.また,自発的な運動習慣(回転ケージ運動,LT以下の強度)による血中グルココルチコイド値の変化,及び副腎のグルココルチコイド産生調節系について検討を加えたところ,両者の因果関係を示唆することができた.またこの運動習慣は,脳以外にある時計遺伝子の制御にも関わっていることを予備的であるが明らかにした.さらに,教育現場へ応用するために,フィールドにおけるヒトのLTの簡便な評価方法についての検討を行うとともに,LT強度の運動による脳やこころへの影響についての検討を行った.本研究の結果から,LT強度の運動は,呼吸循環機能だけではなく脳をも活性化させうる可能性が示唆され,「立位で走る」というヒトを人間にした人類学的な背景にも新たな知見を与えることになったと考えられる脳神経系はさまざまな環境因子により調節を受けるが、このような環境因子のひとつとして運動があげられる。運動時の活動筋内では筋収縮のためのATP合成が解糖系およびTCA回路により行われる。安静時および低強度の運動時には解糖およびTCA回路によるエネルギー合成でも必要量が合成できるが、より高い強度の運動時には解糖によるエネルギー合成に強く依存するようになる。このように非常時でのエネルギー合成が糖に強く依存するようになると、血糖値の上昇などのためのホルモン調節などの全身的な変化をともなう。これはHPA軸の活性化や交感神経および副腎髄質によるストレス応答をともなうことがわかっている。すなわち、運動刺激には脳神経系の応答から見ても強度の閾値が存在する。この閾値は、実験的には血中乳酸濃度の閾値として測定できるのでLT (lactatethreshold)とよばれる。本研究ではこの運動強度の閾値を考慮にいれた上で、脳神経系の発達や可塑性に大きな役割を持つ脳内アミンの運動による制御を検討した。C57BL/6Jマウスをトレッドミルにより、LT以上の走運動(25m/min)、LT以下の走運動(15m/min)を30分間行わせ直後に脳を部位別にサンプリングした。また、コントロールとしてトレッドミルに入れただけの群およびホームケージ群もサンプリングした。脳は、海馬、視床下部、小脳、橋/延髄、皮質前部、皮質中部、皮質後部に分けてサンプリングした。モノアミン濃度はHPLC-ECDにより測定した。運動刺激は脳のさまざまな部位におけるモノアミン濃度の変化をもたらした。また、このような変化は運動強度に依存して、LT以上の運動とLT以下の運動で異なる動態を示した。たとえば、脳のいくつかの部位ではセロトニン代謝がLT以下の走運動で上昇したがLT以上の走運動ではこのような変化は見られなかった。1)LT走における脳内アミンの変化:LT強度での30分ほどの走運動は、有酸素能力を向上させるのみならず、脳の活性化などの効果がみられている。

そこでB6マウスを対象にトレッドミル走によりLT前後での脳内アミンの脳内部位による変化を調査した結果,脳のいくつかの部位,とくに延髄-橋,及び大脳皮質(前頭部・後頭葉)ではセロトニン代謝がLT以下の走運動で上昇したが,LT以上の走運動ではこのような変化は見られなかった.海馬においてはトレッドミル内の安静値及び高強度のセロトニン濃度が上昇したが,ターンオーバーに関しては,LT以下の運動では低下が視られなかった.視床下部においては,このターンオーバーが有意に減少したことを考えると,低い運動強度での海馬における低下がなかったことの意味は大きい.2)筋細胞及びグリア細胞におけるストレスタンパク質の発現及び関連するシグナル伝達:運動時に発現が充進する骨格筋及び脳のストレス(熱・浸透圧・pH・機械刺激・酸素ストレス等)に対するストレスタンパク質(hsp70,αB-crystallinを中心に解析)の応答を、筋細胞及びグリア細胞で解析した。マウスC2C12筋芽細胞、鶏初代筋細胞及びヒト骨格筋培養細胞で、主に熱ショックストレスへの応答を検討した結果、マイルドな熱ショックではαB-クリスタリン、HSP70の発現が高進し、かつ筋管細胞の幅が対照に比較して太かった。41度のような高温では筋管の太さは低下した。このときのシグナルカスケードを調べたところ、ERKのみがマイルド熱ショックに対してリン酸化が高進した。また運動時に脳の神経細胞新生が起こる原因となると報告されているグリア細胞への酸化ストレスに対するαB-crystallinの発現及びリン酸化について検討したとろ、αB-crystallinの発現はややグリア細胞のアポトーシスを抑制する傾向を示した。以上より、マイルドなストレスは、ストレスタンパク質の発現を誘導し、心身の健康に細胞を安定に活性化することが明らかとなった。
「ポスト難民期」における難民の移住過程に関する研究：滞日ビルマ系難民の事例から

世界各地で祖国を逃れた難民が本国への帰還を求めている。しかし本国帰還が可能になったとき難民が実際にどう対応するのかは充分に明らかにされていない。本研究は祖国の民政移管を受けて帰国が可能となった滞日ビルマ(ミャンマー)系難民の移住過程を解明する。迫害の恐れから解放され本国帰還が可能となり始める「ポスト難民期」という社会変動を設定し、受け入れ国日本と難民流出国ビルマ双方での研究からビルマ系難民の移住環境の質的変化をつきとめる。ビルマ系難民の移住過程を戦略的事例と位置付け、難民状態の「終結」に向かう構造的要因を解明し、他の難民の移住戦略の分析や難民政策の立案にも応用可能な学術的基盤の獲得を目指す。