hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
付着緑膿菌による抗菌薬抵抗性メカニズムについて

薬剤耐性と異なり、抗菌薬存在下で増殖はできないものの、細菌は死滅しておらず生き残ることができる現象である、抗菌薬抵抗性という現象は、これまであまり注目されることは少なかったが、近年、バイオフィルム感染症の難治化の理由としてこの現象が着目されつつある。しかしながらそのメカニズムについては、不明な点が多い。我々は、これまでにバイオフィルム形成以前の、固層に付着しただけの細菌が既に、抗菌薬に対し抵抗性を示すことを明らかとし、緑膿菌において、付着による抵抗性に関与する遺伝子を見出し、bta遺伝子と命名した。その後、Jacksonらにより、バイオフィルム形成に関与する、新たな遺伝子クラスターpslオペロンが発見され、bta遺伝子もそのオペロンに含まれることが示唆され、pslL遺伝子と名付けられた。しかしながら、その機能は全く分かっていない。そこで、pslオペロンの最初の遺伝子である、pslA遺伝子と、pslL遺伝子について解析を行った。リアルタイムPCRによりmRNAの発現量を解析した結果、37°Cで振とう培養したところ、4時間後、発現量はピークを迎え、その後減少した後、再び緩やかに増加していった。また、付着による遺伝子発現への影響を検討したところ、浮遊菌に比べ、付着菌では、pslA遺伝子は約12倍、pslL遺伝子は6.7倍、遺伝子発現が上昇していた。また、浮遊菌において、ビアペネムを添加したところ、添加2時間後に、pslA遺伝子は約3倍、pslL遺伝子は約2倍、遺伝子発現が上昇していた。これの結果より、pslオペロンは、バイオフィルム形成に関与しているだけでなく、付着などの環境変化や、抗菌薬添加により遺伝子発現が誘導され、ストレス反応に関与し、抗菌薬抵抗性に関係していることが強く示唆された。このpslオペロンは、緑膿菌感染症に対する治療において、新たな薬剤のターゲットになり得る可能性が示されたものと考えられる。バイオフィルムは、慢性難治性感染症の原因として非常に重要であるが、まだ解明されていない問題が多く残されている。MICを基準に、適切な抗菌薬を投与しても、十分な効果が得られないことが知られているが、その理由について、従来は細菌の産生する多糖体のバリヤー効果のためであると考えられていた。しかし、近年、抗菌薬がバイオフィルム内に浸透していることが証明され、バリヤー説は否定されつつある。一方、我々は、これまでにバイオフィルム形成以前の単に付着しただけの細菌において既に抗菌薬に対し抵抗性を示すことを見出し、この付着菌の抗菌薬抵抗性が、バイオフィルム内の細菌の抵抗性に深く関わっている可能性が考えられる。これまでに作製したトランスポゾン挿入変異株の中から、付着時の抗菌薬抵抗性の低下した株、KM50株と、浮遊菌においても高い抵抗性を示す株、KMX7803株を分離し、その遺伝子をそれぞれ、bta, tcp遺伝子と命名し、相同組み換えによりノックアウト変異株KMB12、TKP21株を作製した。またシャトルベクターにそれぞれの遺伝子を相補した株も作成した。KMB12株は、カルバペネム系抗菌薬ビアペネムに対し、付着時の抗菌薬抵抗性が、低下していた。また、浮遊菌においても、定常期では抵抗性が低下していた。いずれの実験においても、相補性試験において抵抗性は復帰していた。またbta遺伝子の発現について、RNAを分離し、逆転写酵素により、cDNAを合成し、リアルタイムPCRにて定量したところ、付着菌では、浮遊菌に比べ約6.7倍の遺伝子発現の増加が見られた。TKP21株においては、ビアペネムの他、ニューキノロン系のオフロキサシン、アミノグリコシド系のトブラマイシンにおいても、浮遊菌での抵抗性が上昇していることが明らかとなった。以上の結果から、bta,遺伝子は、付着により発現が誘導され、付着菌の抗菌薬抵抗性に関与していることが明らかとなった。さらに浮遊菌においても、抵抗性に関与していることが示された。またtcp遺伝子は、作用機序の異なる様々な抗菌薬に対し、浮遊菌での抵抗性に関与していることが明らかとなった。今後この遺伝子について、より詳細な解析を行うことにより、抗菌薬抵抗性獲得メカニズムを明らかとし、バイオフィルム感染症の治療に大いに貢献できることが期待される。

また、浮遊菌において、ビアペネムを添加したところ、添加2時間後に、pslA遺伝子は約3倍、pslL遺伝子は約2倍、遺伝子発現が上昇していた。これの結果より、pslオペロンは、バイオフィルム形成に関与しているだけでなく、付着などの環境変化や、抗菌薬添加により遺伝子発現が誘導され、ストレス反応に関与し、抗菌薬抵抗性に関係していることが強く示唆された。このpslオペロンは、緑膿菌感染症に対する治療において、新たな薬剤のターゲットになり得る可能性が示されたものと考えられる。
軽度認知障害(MCI)の神経生理学的診断法の確立

長谷川式簡易知能スケール検査をおこなった患者と健常者を対象として、視覚・聴覚刺激により誘発される脳波を計測したところ、認知能力の低下と多様な脳波リズムパターン発生能力の低下に関連性を認めた。また環境を認知して運動を遂行する場合、健常者でみられるβ波優位性に比べて、認知症患者ではβ波優位性が低下していた。認知心理学検査と脳波周波数分析の融合により簡易的に認知障害の進行度を評価できる可能性が示された。欧米を中心にして、認知症・アルツハイマー病の予備群を軽度認知障害(MCI)と名付けて、このMCIを認知心理学、画像、神経生理学検査法などから診断する試みがなされている。本研究では認知心理学検査と脳波周波数分析を融合させて、非侵襲で簡易的な検査法による軽度認知障害の評価基準を作成することを目的として研究を開始した。長谷川式簡易知能スケール検査(HDS-R)のおこなわれた患者と、健常者を対象として、脳波周波数分析の可能な脳刺激仮想空間システムをもちいて、視覚(音楽)・聴覚(画像)刺激をおこない、前頭部より脳波計測をおこなった。音楽刺激と画像刺激によって誘発される脳波の周波数をシータ(4-7Hz)、アルファ1(7-9Hz)、アルファ2(9-11Hz)、アルファ3(11-13Hz)、ベータ(13-30Hz)に分類し、各周波数帯の出現率を比較した。健常者においては、音楽刺激によって誘発されるリズム出現パターンと画像刺激よって誘発されるリズム出現パターンに違いがみられたが、認知症患者においては、リズム出現パターンに有意な違いを認めなかった(ANOVA)。それぞれの周波数帯ごとに、周波数出現率とHDS-Rの関係を調べたところ、シータ波で負の相関、アルファ2波で正の相関、ベータ波で負の相関を認めた。以上の結果から、認知能力の低下と多様な脳波リズムパターン発生能力の低下との関連性が示唆された。次の段階として、頭皮上8箇所から計測し、脳波周波数マップを現在作製中である。これと、頭部CT、脳MRI、SPECT、FDG-PET等の検査結果を照合することで、軽度認知障害の脳活動を評価し、非侵襲で簡易的な検査法の開発をおこなう。平成22年度において、長谷川式簡易知能スケール検査(HDS-R)のおこなわれた患者と健常者を対象として、脳波周波数分析の可能な脳刺激仮想空間システムをもちいて視覚(音楽)・聴覚(画像)刺激をおこない、前頭部より脳波計測をおこなった。その結果、認知能力の低下と多様な脳波リズムパターン発生能力の低下との関連性を示すことができた。平成23年度においては、画像を見ながら音楽を聴いて、リズムに合わせてドラムを叩くという運動をおこなっている間の脳波計測をおこなった。「画像+音楽刺激」の場合と「画像+音楽+ドラム」の場合について、各周波数の出現様式を調べた。健常者からの計測では、ドラムを叩くという運動が加わった方においてβ波出現率が有意に増加した。一方、認知症患者からの計測では、ドラムを叩くという運動が加わった方においてβ波出現率に増加傾向がみられたが、健常者と比較すると増加率は小さかった。また、このβ波出現率の増加と長谷川式スケールとの間に正の相関があった。最近、周囲環境を認知して行動に移す際にβ波が関わっている可能性のあることが報告されている。今回の結果は、リズムを含めた環境認知能力が認知症の進行と関連しており、それが脳波計測で判定できるということを示しているのかもしれない。次年度において、頭部CT、脳MRI、SPECT、FDG-PET等の検査結果を照合することで、軽度認知障害の脳活動を評価し、非侵襲で簡易的な検査法の開発をおこなう。平成22年より、視覚刺激(画像)と聴覚刺激(音楽)をそれぞれ与えた場合、健常者と認知症患者から計測した脳波の出現パターンに違いがみられた。健常者では、視覚と聴覚という異なる刺激に対して、脳波周波数の出現パターンに著名な違いがあるが、認知症患者においては、上記刺激に対する脳波風波数出現パターンの差が小さくなっていた。さらに、この傾向は長谷川式簡易知能評価スケールの値と相関があり、認知症進行度の指標となることが示唆された。続いて、平成23年において、周囲環境認知と運動開始にβ波が関わっている可能性を示すことができた。この結果を踏まえて、平成23年から平成24年にかけて、画像を見ながら音楽を聴いて、リズムに合わせてドラムを叩くという運動をおこなっている間の脳波計測をおこなった。

「画像+音楽刺激」の場合と「画像+音楽+ドラム」の場合について、各周波数の出現様式を調べた。健常者からの計測では、ドラムを叩くという運動が加わった方においてβ波出現率が有意に増加した。一方、認知症患者からの計測では、ドラムを叩くという運動が加わった方においてβ波出現率に増加傾向がみられたが、健常者と比較すると増加率は小さかった。また、このβ波出現率の増加と長谷川式スケールとの間に正の相関があった。このことは、何かの指標を認知して運動遂行するという能力の判定が、認知症進行度の判定に有用である可能性を示唆している。そこで、咀嚼運動に注目して、咀嚼能力と長谷川式知能評価スケール、MRI検査による脳の委縮の程度を調べたところ、咀嚼能力の低下、長谷川式スケールの低下の間に相関があり、脳萎縮も進行している傾向があった。長谷川式簡易知能評価スケールにおいて初期と判断される群で、いかに差を抽出できるかが、経度認知機能障害患者の認知症へのリスクの判定が可能かどうか左右する。今後、数年にわたる継続的評価が必要と考えられる。脳波計測、脳波周波数分析についてはおおむね順調に進展しているが、頭部CT、脳MRI、SPECT、FDG-PET等の検査結果の分析と照合が遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。脳波計測データと頭部CT、脳MRI、SPECT、FDG-PET等の画像の生データはすでにあり、今後は画像解析ソフトを使って画像解析をおこない、脳波計測結果との相関を調べていく。
メタステーブル原子をプローブとする電子放射顕微鏡の開発とその固体表面への適用

メタステーブル原子、低速電子、光子をプローブとする電子放射顕微鏡(EEM)を試作し、それを用いて種々の固体表面(金属、半導体、有機薄膜等の表面)を観察した。EEMは通常使われている透過型電子顕微鏡(TEM)や走査型電子顕微鏡(SEM)と比べて、(1)電子状態を直接反映した情報が得られる、(2)表面に敏感である、(3)表面を損傷させることが少ない、等の特徴を持つ。特に、今回開発したEEMを他のEEMと比べたときの特色は次のようになる。(1)表面観察を目的としているため、装置内が超高真空である。(2)結像系にエネルギー分析器を内蔵しているため、微小領域のスペクトル測定とエネルギー選別像による観察が可能である。(3)3種類のプローブの採用によって、メタステーブル電子放射顕微鏡(MEEM)、低速電子放射顕微鏡(LEEM)、光電子放射顕微鏡(PEEM)としての機能を持つ。MEEMでは表面最外層の、LEEMとPEEMでは表面最外層から数層までの情報が得られる。また、電子プローブを用いて反射電子顕微鏡(MEM)としての測定をすれば、表面最外層のポテンシャルを反映した像が得られる。特に本研究の最大の眼目はMEEMの開発であって、メタステーブル原子による二次元像と局所領域のスペクトルが今回初めて得られ、表面最外層のミクロ領域の電子状態と分子配向が鋭敏に検出された。なお、メタステーブル原子は拡散過程で導入するため速度が小さく表面を損傷しないので、MEEMは、通常の表面のほか、他の顕微鏡では観測困難な表面(吸着表面、有機薄膜、生体試料等)を研究するのにも適していると考えられる。1.メタステーブル電子顕微鏡の基本設計メタステーブル電子放射顕微鏡は、試料調製室、試料室、MEEM(メタステーブル電子放射顕微鏡)用メタステーブル源(次項参照)、PEEM(光電子放射顕微鏡)用光源、電子銃/照射系、エネルギー分析器、拡大レンズ系、画像処理系などよりなる。これらの部分の基本設計は完成した。これに基づいて、次年度は個々の部分の細部設計に移る。2.メタステーブル源の開発顕微鏡の分解能に本質的に関係する、メタステーブルビームの強度を上げるため、新しい放電型のメタステーブル源(特注備品)を作った。このメタステーブル源は小型で、高密度の原子ビームを発生するもので、これを用いることにより、現在、従来のものの約10倍のビーム強度が得られている。放電部をさらに改良して、なお強度を上げる予定である。3.PIESとUPSの測定2の励起源のテストは既設の気体用電子分光器でPIESを測定することにより行なった。これと並行して、平成3年度以降に得られる電子顕微鏡によるミクロな部分のスペクトルと比較する際の基礎資料とするため、有機物蒸着膜およびシリコン単結晶のPIESおよびUPSを測定した。その結果、有機物では、二成分系の超薄膜において、電荷移動錯体が形成される過程が検出された。またシリコン単結晶ではPIESにより表面最上層の電子状態が鋭敏に観測されることが分かった。なお新しい試料調製用超高真空装置を試作し、これを従来から用いていた電子分光装置に付属させた。1.装置の細部設計精度の高い計算によって、メタステ-ブル電子放射顕微鏡の各部の収差とエネルギ-分解能のシミュレ-ションを行なった。設計の際に次の3つの新しい試みを採用した結果、従来に比べて性能が一段と向上することが明確になった。(1)無収差偏向器の新しい設計、(2)対物静電レンズの収差の減少、(3)高いエネルギ-分解能および小さい収差の静電レンズ系をもったウィ-ン・フィルタ-型エネルギ-選別レンズ(8極子型)の新しい設計。

2.真空紫外光源の開発従来用いてきた冷陰極型放電管に加えて熱陰極型He I放電管を試作し、強度の検討を行なった。後者についてはさらに強度を増大させる必要がある。3.画像処理系の整備電子顕微鏡像をCCDカメラによりTV操作で記録する画像処理システムを開発した。このシステムでは、(1)ノイズの低減、(2)コントラスト強調、(3)歪み補正、(4)フ-リエ変換、(5)定量化、(6)スペクトルノイズの低減、(7)二つの画像の間での加減乗除などが可能である。4.PIESとUPSの測定電子放射顕微鏡によるミクロな部分のスペクトルと比較検討するため、シリコンの清浄表面およびそれにアルカリ金属が吸着した表面のペニングイオン化電子スペクトル(PIES)と紫外光電子スペクトル(UPS)を測定した。清浄面では半導体表面におけるメタステ-ブル原子の脱励起過程、吸着面ではアルカリ吸着系の構造と電子状態について有用な知見が得られた。なお前年度に整備した試料調製用真空装置にLEED/AES電子分光装置を付属させ、表面の構造や原子組成についても直接的な情報が得られるようにした。1.電子放射顕微鏡の製作前年度までに引いた基本設計図に従って、対物レンズ、中間レンズ系、エネルギ-アナライザ-、投影レンズ系よりなる電子放射顕微鏡本体を製作した。そして、これに試料準備室、電子銃および照射系、メタステ-ブル源、真空紫外光源、画像処理システム等を付属させた。2.試料準備室の試作試料交換室、前処理室、分析室よりなる試料準備室を試作した。前処理室には、試料加熱装置、蒸着装置、膜厚計等を、分析室には試料位置調整ステ-ジ、LEED/AES分析器等を付属させた。3.装置の調整上記(1)、(2)の装置を用いて電子放射顕微鏡の調整を行なっている。特に試料に紫外光を照射したとき放出される光電子の像を利用して、顕微鏡各部の性能テストを行なうとともに、所期の分解能を得ることに努めている。4.PIESとUPSの測定電子顕微鏡によるミクロな部分のスペクトルと比較検討するため、現有の電子分光器を用いて、シリコンの清浄表面、および有機超薄膜の表面について、ペニングイオン化電子スペクトル(PIES)と紫外光電子スペクトル(UPS)を測定した。シリコンの表面ではメタステ-ブル原子の脱励起過程と表面バンド構造について、有機超薄膜の表面では、分子の配向と電子状態について有用な情報が得られた。1.電子放射顕微鏡の性能テスト試料に水銀灯または電子線を入射し、光電子顕微鏡、低エネルギー電子反射顕微鏡およびミラー顕微鏡として使用した場合の電子光学系の性能テストを行なった。それぞれの空間分解能は500Aに達し、基本設計に近い空間分解能が得られていることが明らかになった。また試料から放射する光電子のエネルギーをウインフィルター型分析器で分光またはフィルターすることに成功した。エネルギー分析器の分解能は約1eVであった。これらの実験により、電子放射顕微鏡としての電子光学系の性能テストをほとんど完了した。2.固体表面の顕微鏡による観察半導体表面に蒸着した金属層が温度によって変化する挙動および金属のアイランドが下地に流す電流によって移動する様子を光電子顕微鏡、ミラー顕微鏡および低エネルギー電子顕微鏡によって観察し、ビデオテープに記録した。それぞれの表面電子顕微鏡法は表面のミクロな特徴を鋭敏に解析できることが明らかになった。
正常口腔細菌叢移行のための植物抗体生産系の確立

日本人の多くは、齲蝕症の病原菌であるミュータンスレンサ球菌に感染している。我々は、ミュータンスレンサ球菌のみを特異的に除菌し、口腔細菌叢をより望ましいものに移行させることを計画している。選択的除菌法として我々は受動免疫法を採用しようとしている。受動免疫法には大量の抗体が必要であり、現在普及している動物細胞を用いた生産法ではコストがかかりすぎ、現実的な方法ではないと考えられてきた。我々は、遺伝子組換え技術を用いて抗体を大量に産生する植物を開発することで、受動免疫法による除菌の実現を計画している。これまでに、国立感染症研究所口腔科学部においてミュータンスレンサ球菌の歯面接着因子を特異的に認識するモノクローナル抗体を作製した。いくつかの抗体はミュータンスレンサ球菌の歯面への付着を阻害する活性を持つことが予測され、現在、抗体を用いた除菌の臨床研究を進めている。平成11年度は、これらの抗体を植物に産生させるために、抗体をコードするcDNAをクローニングし、活性の強いリコンビナント抗体のクローンをスクリーニングした。モノクローナル抗体K2F、K4A、S2Cそれぞれを産生するハイブリドーマからmRNAを抽出し、RT-法によってFabのL鎖とH鎖それぞれをコードするcDNA断片を得た。各断片はベクター(pFab1-His2)にクローニングし、大腸菌JM109株を用いFabとして発現させた。各モノクローナル抗体につき約40コロニーをELISAによってスクリーニングし、強い活性を持つクローンを、それぞれ10mlスケールで培養し可溶性タンパク質を抽出、そこからヒスチジンタグを用いてFabの粗精製物を得た。これらの結果は第3回日本ワクチン学会学術集会、及び第22回日本分子生物学会年会において発表した。今後、各リコンビナント抗体をコードするcDNAをタバコ、イネに導入し、抗ミュータンスレンサ球菌抗体を産生する植物を作製する予定である。
皮膚悪性腫瘍と周辺線維芽細胞及び浸潤NK細胞との相互作用に関する研究

悪性腫瘍の増殖、浸潤、転移に関する研究は、主として腫瘍細胞の性質を調べることにより行われており、腫瘍をとりまく周辺組織との相互作用を調べる研究はなされていなかった。本研究では、悪性腫瘍細胞の浸潤増殖機構を明らかにするために、1)悪性腫瘍細胞の正常線維芽細胞に及ぼす影響、2)悪性腫瘍細胞と腫瘍周辺間質成分との相互作用について検討した。悪性腫瘍細胞モデルとして、ヒト線維肉腫細胞(HTー1080)を用いた。1)悪性腫瘍細胞と線維芽細胞との相互作用について:ヒト線維肉腫細胞(HTー1080)の培養上清(conditioned mediun:CM)の正常線維芽細胞(normal fibroblast:NF)に及ぼす影響を調べた結果、HTー1080CMはNFのカテプシンBおよびヘモグロビンハイドロラーゼの産生を賦活化せしめるような低物子物質を産生放出していること、この低分子物質は加熱処理やトリプシン処理に対して安定であることから、その活性発現に立体構造を必要としないことが明らかとなった。2)腫瘍細胞と腫瘍周辺間質成分との相互作用について:HTー1080と細胞外マトリックス(コラーゲン、フィブリン)との相互関係を各種プロテアーゼをマーカーにして検討した結果、フィブリンおよびコラーゲンともにHTー1080のカテプシンB活性を上昇させることが示された。このことは腫瘍細胞と間質成分との相互関係の存在を明らかにしたものである。以上のことより、腫瘍細胞は周辺線維芽細胞のプロテアーゼ活性を上昇させることにより、又一方に於ては腫瘍細胞自身も周辺マトリックスとの相互作用によりプロテアーゼ活性を上昇させることにより、腫瘍をとりまく強固なマトリックスを破壊分解させ、腫瘍の局所浸潤を容易ならしめているものと推察された。以上の実験結果から,悪性腫瘍細胞は,周辺線維芽細胞のprotease活性(cathepsonBおよびcathepsinD活性を上昇させることにより,又一方に於ては,腫瘍細胞自身も周辺間質成分(collagenやfibrin)との相互作用によりprotease活性(cathepsonB活性)を上昇させることにより,腫瘍周囲にmatrixを破壊分解し腫瘍の局所浸油を容易ならしめていることが推察された.悪性腫瘍の増殖、浸潤、転移に関する研究は、主として腫瘍細胞の性質を調べることにより行われており、腫瘍をとりまく周辺組織との相互作用を調べる研究はなされていなかった。
有明海の特異的環境下において化学物質はどう巡っているか?

有明海の北部湾奥部は閉鎖的な海域で多量の河川水が流入するにもかかわらず海域の汚染は少く富栄養化にもなっていない。この理由は湾奥部や流入河川の感潮域に多量に含まれている浮泥がこれら汚物質を吸着捕捉して沈降し底泥となるため海水から除去する機能を持っているためである。この浮泥の起源は河川から供給されるものと干満の潮位差が我国最大の約6mに達し速い潮流のため底泥の粘土質の微粒子が巻き上げられるものである。この粒土質微粒子は主にモンモリロナイトである。このような特殊環境における化学成分の行動・変化は地球化学的に興味があり、環境保全、水産業のためにも研究結果は貴重な資粒となる。本研究の3年間の成果は次のように要約することができる。1.主要化学成分:塩分濃度は外海よく12割低い。これは多量の河川水の流入による希釈と考えられる。電気伝導率・Cl^ー,Na^+の濃度も同様である。満潮時には上層,下層の濃度差は殆んどないが干潮時には大きい。干潟の生成で水分の蒸発で小潮から大潮に移る時の海水の濃度は高くなる。また、間隙水(底泥)中のこれら成分の濃度は高い。2.微量成分:Cu,Mn,Zu,Srなどが海水に含まれこの中でSrの濃度は高い。間隙水中にはこれら成分の濃度はSrは低くMn,Feは高い。3.富栄養化成分:PO^^<3->__4は好気的条件で浮泥に吸着し嫌気的条件で離脱する。吸着されたリンはAlーP,FeーP,CaーP形で存在する。下層の底泥ほどFe,ーPが少くCaーPが多い。窒素化合物は浮泥への吸着は殆どなく、海水の濃度の減少は藻類の栄養分として消費されると考えられる。また、河口において高濃度になるので河川からの供給が大きいことがわかった。海水,底泥間隙水中にはアミノ酸が存在し、後者の濃度が高い。必須アミノ酸が測定されたことは興味深い。赤潮発生の原因の解明の一つに浮泥に捕捉された赤潮菌が塩分濃度低濃低下で放たれることがわかった。有明海は半閉鎖的海域であり、北部沿岸では浮泥を多量に含む海水で干潮時には広大な干潟が出現する。この沿岸では河川水の影響が大きく、その中に含まれる化学成分の濃度は季節、天候、時間によって著しく変化している。有明海には生活排水を含む河川水が多量流入しているにもかゝわらず、まだ、赤潮の被害は報告されていない。これは、富栄養化成分であるリン・窒素の種々の化学種の成分が何らかの作用で海水系外に除去されているためと思われる。そこで、これらの機構を化学的に解明するために海水中に流入したこれらの化学成分の行動について検討を加えた。北部沿岸の河口から海域の10地点を選定し、干潮、満潮における海水の上層部、下層部を採水し、主要化学成分およびリン・窒素の種々の化学種の濃度を測定した。主要化学成分は河口においてはその濃度は低いが、河口から遠くなるにつれて徐々に濃度は高くなっている。これに反し、濁度(海水中の浮泥の量)は主要化学成分の濃度の変化と逆の傾向を示している。リン酸イオンの濃度も濁度と同じ傾向である。これは2つの成分が極めて密接な関係にあり、リン酸イオンが浮泥に捕捉され、浮泥の凝集沈殿によって底泥に移行するためであることがわかった。この機構については平成2年度に詳しく検討する予定である。また窒素の化学種についても検討したが、測定した化学種であるアンモニウム、亜硝酸、硝酸の各イオンは化学的に不安定でリン酸イオンのような傾向はみられず、極めて複雑な変化をしていることがわかった。今度、イオンクロマトグラフィを購入することができ、早速、これらイオンの測定を行っており、新しい知見が得られる予定である。海水の上層部と下層部の濃度差は、主要化学成分についてはほとんどみられないが、リン酸イオン、アンモニアイオン、亜硝酸イオン等については差異がみられた。

2.微量成分:Cu,Mn,Zu,Srなどが海水に含まれこの中でSrの濃度は高い。間隙水中にはこれら成分の濃度はSrは低くMn,Feは高い。3.富栄養化成分:PO^^<3->__4は好気的条件で浮泥に吸着し嫌気的条件で離脱する。吸着されたリンはAlーP,FeーP,CaーP形で存在する。下層の底泥ほどFe,ーPが少くCaーPが多い。窒素化合物は浮泥への吸着は殆どなく、海水の濃度の減少は藻類の栄養分として消費されると考えられる。また、河口において高濃度になるので河川からの供給が大きいことがわかった。海水,底泥間隙水中にはアミノ酸が存在し、後者の濃度が高い。必須アミノ酸が測定されたことは興味深い。赤潮発生の原因の解明の一つに浮泥に捕捉された赤潮菌が塩分濃度低濃低下で放たれることがわかった。本年度は前年度に引続いて同一地点における海水を干潮満潮時に上層下層において採取し、また干潮時には干潟の底泥を上層から6層にわけて採泥し、主要化学成分、リン化合物、窒素化合物等を定量し検討した。(1)主要化学成分試料水の濁度は河口で高いが海域に入ると電気伝導率塩化物イオンの濃度が増加すると共に減少し浮泥は少くなるが干満潮時によって様子が大きく異る。これは有明海獨特の干潟の出現で干潟の中に河川“みおすじ"が生じるためである。上層下層の濃度差は満潮時にはほとんどないが、干潮時には極めて大きい。また降雨後は干潮時上層において激減し、それが通常の濃度に戻るのには数日かかる。(2)リンおよび窒素化合物これらの成分は流入河川の河口付近で濃度が増大することから河川が供給源である。リン化合物の中PO^<3ー>_4は河口から海域に入るにつれて減少するが、有機態リンは逆の傾向がみられる。濁度とPO^<3ー>_4の濃度の間には正の相関がみられるが、降雨後では負の相関がみられた。窒素化合物の化学種の濃度はNO^ー_3>NH^+_4>NO^-_2の関係になっている。降雨後はこれらの化学種いずれも濃度は高くなる。季節的では夏季に濃度が高く冬に低く、特にNO^-_3の変化が大きい。夏から冬にかけて降雨が少いため供給量が減少し海苔養殖のため消費が大きいと考えられる。(3)PO^<3ー>_4の浮泥への吸着機構PO^<3ー>_4は浮泥に吸着され底泥に移行するがその機構は浮泥とPO^<3ー>_4の電荷から考えると化学的吸着の効果が大きいと思われる。吸着された底泥のPO^<3ー>_4の形態はAl態リン、Fe態リン、Ca態リンおよび有機態リンとして存在することがわかった。これらの中でAl態リンと有機態リンが多い。PO^<3ー>_4は浮泥に吸着されて海水では低濃度であるが底泥間隙水では上層より下層のより嫌気的条件で高濃度になる。これは下層でS^<2->のためFeSなど硫化物の生成でPO^<3ー>_4が遊離しより溶解性のCa態リンに移行しているためであることがわかった。平成2年度までは有明海の干潮満潮によって海水の上層下層の化学成分がどのように移動するかまたどのように変化するかについて検討してきた。有明海は環境の変化、特に気象条件によって敏感に変動するといわれている。そこで本年度は海域の2地点と主要河川の2地点を選定し、採水を行った。本年度は近年例のない豪雨がありまた大型台風に2回も見舞われた。このような環境時における海水と河川水を採水し晴天時と比較検討した。
ES細胞を用いた霊長類ヘマンジオブラストの同定とその増殖・分化機構の解明

腫瘍や白血病の進展に血管新生が大きく関わっている。マウスでは血管と血液細胞は同じ母細胞(ヘマンギオブラスト)から生まれてくるとする報告が相次いでいるが、霊長類ではヘマンギオブラストの存在は証明されていない。本研究では、サルES細胞を用いてその分化過程を詳細に検討することにより、ヘマンギオブラストの同定、血液細胞と血管内皮細胞への分化機構やその分子基盤を明らかにする事を目的としている。本研究の成果は血管内皮や造血幹細胞の発生や正常の増殖分化過程を明らかにするとともに、癌や白血病の進展と血管噺生の関係を明らかにする上で多くの情報を提供することであろう。本年度以下の成果が得られた。(1)マウスES細胞から中胚葉細胞に分化させた後、FLK1+細胞を純化し培養すると血液、血管内皮、心筋が出現することから3者に共通の母細胞の存在が示唆された。現在、この過程で、マウスの造血機能を長期にわたって維持する造血幹細胞の形成の有無について、移植により検討を行っている。(2)サルES細胞から胎児型の血液細胞と成体型の血液細胞の両者および血管内皮細胞を誘導することが可能となった。サルでもマウスと同様、血液と血管内皮の共通の母細胞であるヘマンギオブラストの存在が明らかとなった。(3)ヒトES細胞を用いた研究を開始した。各種血液細胞、血管内皮細胞のシートを産生する事に成功した。ヒトヘマンギオブラストの同定、その増殖、分化機構について検討を始めた。(4)ヒト体性幹細胞測定のためのNOD/SCID/γc-/-(NOG)マウスを開発した。このマウスにヒト造血幹細胞を移植するとマウス体内でTリンパ球を含むすべてのヒト型血球が長期にわたり産生されることが明らかとなった。この系を用いてヒトヘマンギオブラストのin vivoで分化機構について解析予定である。
液体アルゴン３次元飛跡イメージング検出器の開発研究

本研究では、期間中にできるだけ安価な大型検出器にも使用できる検出器技術を開発した。また、荷電粒子によるビームテストを行い、世界初の荷電粒子応答詳細を測定した。本研究成果から100トン級の検出器については検出器性能の理解、要素技術の確立ともに達成でき、現在や将来のニュートリノ実験で課題となるニュートリノ相互作用の詳細研究等でこの大きさの液体アルゴンTPC検出器を活用した国内の実験が検討できるようになった。また本研究で開発したASICが他の実験でも活用されたり、LArIAT実験で開発した再構成ツールやシミュレーション、物理結果等が他の液体アルゴン実験で活用されるなど本研究成果の展開も進んでいる。平成25年度は、低ノイズ読み出しエレクトロニクスの開発を行った。まず低ノイズプリアンプASICの評価を進めた。想定される液体アルゴンTPC検出器の検出器容量として100pFを設定して、プリアンプゲインや信号雑音量の検出器容量依存性を調べた。その結果、ゲインの線形性が保たれている事、雑音量が十分に小さい事を確認した。次にこのASICを用いた液体アルゴンTPC検出器の信号読み出しボードを設計、製作してこのボードの評価を進めた。今後は、宇宙線などによる実際の液体アルゴンTPC検出器の信号を測定して、低ノイズ読み出しエレクトロニクスの最適化を進める。液体アルゴン3次元飛跡イメージング検出器の荷電粒子応答を、米国フェルミ国立研究所の実際の荷電粒子ビームを使って調査するLArIAT実験にも参加している。この荷電粒子ビームはいろいろな運動量の様々な粒子を含んでいるため、荷電粒子応答を探るのに適している。日本グループは現在までの経験を活かして、物理解析やシミュレーションに対する貢献を行っている。また、平成26年度に実際行われる予定のビームテストでのコミッショニングにも参加し、積極的に貢献する予定である。コミッショニングの際、どのような粒子識別やトリガーを用いるべきか積極的に提案を行っている。更に、平成26年度に行われる予定のLArIAT phase1(0.5トン有効体積)とは別に、将来行われる数10トン有効体積の液対アルゴン3次元飛跡イメージング検出器のLArIAT phase2という実験で使用される容器について検討を行った。平成26年度は液体アルゴン純化装置と低ノイズ読出し装置の開発を行った。まず液体アルゴン純度をモニターする方法を検討し開発を進めた。純度をモニターする方法として(1)宇宙線などの最小電離損失粒子が通過したときに生成される電離電子数の減衰を測定する、(2)同時に生成されるシンチレーション光(紫外光)の時間分布を測定する方法がある。両方のアプローチで純度モニターできるよう、小型液体アルゴンTPC開発と紫外光読出用光電子増倍管の基礎開発を進めた。後者について波長変換TPB(テトラフェニルブタジエン)を真空蒸着する方法をCERN研究者と共同で研究を進めている。次に低ノイズ読出し装置については、これまでに開発した小型読出しエレクトロニクスを読出し面にできるだけ近づけるために測定器改良を進めた。特に液体アルゴンTPC測定器の低温容器から信号線を取り出す部分について産業分野などで一般的に使用されるDサブ型コネクタを用いた信号導入器の開発を進めた。また、開発要素技術の性能確認現状について日本物理学会にて発表した。米国フェルミ研究所で行われているLArIAT実験では、荷電粒子(π/p/μ/K/e)ビームを用いた荷電粒子応答確認が行われている。この実験は45x47x90cmのTPCを用いる。我々は、今年度特にビーム中のμ粒子とπ粒子を識別するためのエアロジェルカウンターを作製し(学会発表参照)、2015年3月にはフェルミ研でコミッショニングを行った。これは、特に液体アルゴン中での、μ+/μ-の識別が磁場なしでも行えるかという確認で重要となる。また、π粒子の液体アルゴン中での相互作用の理解も将来の大型実験で重要な要素であり、π・μ識別は本実験の一つの大きな鍵となる。また、荷電粒子ビームの理解・改良のため渡米し、検出器、トリガー、モニターシステムの構築・改良に貢献した。また、解析のため大量のシミュレーションファイルを作成しており、その部分も貢献している。平成27年度は、基礎技術開発に必要な小型液体アルゴンTPC測定器の製作と低コストな低ノイズ読出しエレクトロニクスの開発を進めた。小型液体アルゴンTPC測定器は、大型化にむけて開発を進めている高電圧生成や純化装置の技術実証に使用する。まず主に有限要素法を用いてTPC内に形成される電場を計算し宇宙線データと比較することでTPC内の電場一様性などの理解を進めた。電場分布を理解した上で大型化にむけた要素技術の開発を進めている。次に読出しエレクトロニクスについては、大型測定器で想定しているチャンネルあたりの静電容量300pFに対応したASICを開発した。またこのASICの搭載したコンパクトな読出しシステムを開発し液体アルゴンTPC測定器に取り付けて性能評価を進めた。ノイズが設計時シミュレーションよりも多いが、測定器からの最小電離電子信号は信号-ノイズ比を10以上で読出しできている。検出器荷電粒子応答を探るLArIAT実験では、平成27年に取得したデータを解析し、液体アルゴン中のπ中間子散乱断面積を抽出した。これは、ニュートリノとアルゴン原子との相互作用の後に放出されるπ中間子が検出器内でどのような振舞いを行うか理解するために、世界で熱望された物理結果である。

現在、論文化を進めるとともに、π中間子データに小さい割合で混入しているビームからのミューオンを取り除く作業を行っている。この除去には、日本が担当してビーム機器として入れたエアロジェルカウンターを使って解析を行う必要があり、現在全力でデータの理解を深めている。また、平成28年から始まった再度のデータ取得のため、研究代表者の日本での開発経験を活かし、純化装置(液体循環を導入する)の改良や電場の理解を進めた。また、128nmという超紫外シンチ光を直接検出できるMulti Pixel Photon Counterを新たにLArIAT実験に導入してトリガー等を改良するなど、ハードウエアー面での向上も行った。基礎開発では、低雑音のエレクトロニクスの開発に成功し、実用化試験の段階まで進みつつある。また、中間報告でも報告したとおり、40段のコッククロフト回路を使った高電圧生成装置を開発し50kV以上の高電圧生成を既に達成しており、TPC内の電場分布の理解を進めている。これらの基礎開発の結果は、液体アルゴン3次元飛跡イメージング検出器として、世界のどの大型検出器にも使用可能な汎用性の高いものである。(実際に今後の研究推進方策にあるように、エレクトロニクスはCERNで行われようとしているWA105実験の大型プロトタイプ検出器の一部として使用する予定となっている)また、中間評価で高い評価を受けた荷電粒子を用いた検出器応答試験、LArIAT実験についても、代表者の開発の知識も検出器に結集させつつ、平成27年までにデータ取得に既に成功している。データ解析を行い、論文化することにより、世界のいずれの液体アルゴン3次元飛跡イメージング検出器でも使用可能な、ニュートリノ相互作用後の荷電粒子応答についての理解を進めている。また、複雑なデータを解析するためのソフトウエアーも汎用性が非常に高いものである。これらの点を鑑みるに、進捗状況としては、おおむね順調に進展している、と考えられる。2016年度は、これまでに開発した低コスト低ノイズな読出しエレクトロニクスを用いた電荷信号読出しシステム大型化にむけた開発と小型液体アルゴンTPC測定器を用いたTPC内部電場形成の理解を進めた。昨年度までに開発した電荷信号読出しシステムで用いる電荷増幅用ASICとそれを搭載したアナログボード、そしてアナログボードからの信号を波形情報としてデジタル化するデジタルボードそれぞれについて、大型化に向けた開発を進めた。大型液体アルゴンTPCでは、アナログボードを低温環境下に設置することを検討しており、-160度の環境での動作が必要となる。そこで、アナログボードの低温環境下での動作確認を行った。その結果、-160度環境下でも室温と同等な基本性能を得ることが確認できた。デジタルボードはネットワーク経由でデータが読み出せるようになっており、大型化にむけて640ch(電荷読出しの面積で1x3m^2)の多チャンネル読出しの実証試験を進めた。液体アルゴンTPCの荷電粒子ビームに対する検出器応答を探るLArIAT実験では、物理データ取得ランを2017年5月17日から8月5日に行った。
B中間子崩壊でのCP非保存パラメータφ2の測定

Bファクトリー加速器KEKBは、デザインルミノシティ10^<34>cm^<-2>s^<-1>を2003年5月に達成し、その後も順調に記録を塗り替え、現在も世界一のルミノシティを誇っている。2004年からは連続入射運転の成功により、1日当たりの積分ルミノシティも800nb^<-1>を超え、3月20現在全ルミノシティは220fb^<-1>に達している。Belle実験は、2003年夏にシリコンバーテックス検出器を無事アップグレードし、現在さらにデータを蓄積中である。本研究課題であるφ2測定については、B^0(反B^0)中間子がπ^+π^-に崩壊するモードの統計を、一昨年夏の78fb^<-1>からほぼ2倍の140fb^<-1>に増やし、CP非対称パラメータであるA_<ππ>とS_<ππ>について、次の結果を得た。A_<ππ>=+0.58±0.15(統計)±0.07(系統)、S_<ππ>=-1.00±0.21(統計)±0.07(系統)すなわち、J/ψK崩壊モードでのCP非保存の発見に続いてこの崩壊モードでもCP非保存を確認するとともに、A_<ππ>が有意に0から離れていることから、初めて直接的CPの破れを強く示唆する重要な結果を得た(3.5σ)。φ_2の測定については、ペンギン汚染の除去にはさらなる統計が必要であるが、理論の予想値等を代入すると、他の結果と矛盾しない値が得られることから、標準理論の要めである小林・益川機構の正しさを支持する結果であると言える。当グループでは、上記の解析を主体的に行うとともに、大量のモンテカルロデータを分担生成した他、コンティニュームをさらに効率よく抑制するさらに改善された方法を考案するなど、全体の解析にも貢献している。さらに、ハード面では、アップグレードされたバーテックス検出器において、その性能向上を図るとともに、初めてその信号をトリガーに組み込む作業等でも大きな成果を挙げている。Bファクトリー加速器KEKBは確実にルミノシティ記録を更新し,現在,最大ルミノシティでも,積分ルミノシティでも世界一を誇っている。Belle実験の積分ルミノシティも,実験開始当初の第一目標であった100fb^<-1>を超え,実験成果も次々と出ている。この実験課題のφ_2測定に関しては,まずはペンギン汚染はあるもののより単純なB^0(B^0bar)→π^+π^-モードの解析に集中した。積分ルミノシティ41.8fb^<-1>のデータの解析では,直接的CPの破れと間接的CPの破れの両方が存在しているという結果になった(論文1)。これに反して競争相手のBaBarグループの結果は,これらのパラメータがゼロにコンシステントというものであった。統計をほぼ倍(78fb^<-1>)にし,あらゆる角度からチェックして得た結果は,論文1の結果を追認し,ほぼ確実に,そしてφ_1測定とは独立に,B中間子系でのCPの破れの存在を実証するものであった。すなわち,A=0.77±0.27(統計)±0.08(系統),S=-1.23±0.41(統計)+0.08/-0.07(系統)という結果である(論文2)。ここで,A(S)は直接的(間接的)CPの破れを表すパラメータである。とくにSはペンギン汚染がなければS=sin2φ_2である。CP不変性が破れていない,すなわちA=S=0の可能性は99.93%の確率で排除された。BaBarグループの最新の結果は依然として大きな効果は見えていないとのことであり,不一致は続いている。今後は,さらに大きな統計でのデータを解析するとともに,他の崩壊モード,たとえばB→ρπでの解析をスタートさせたい。論文3は既にこのモードの分岐比が測られたことを示す。また,論文4-6は,当グループメンバーが中心となって開発した高効率のフレーバタギング法を用いての成果の例である。

φ_2の測定については、ペンギン汚染の除去にはさらなる統計が必要であるが、理論の予想値等を代入すると、他の結果と矛盾しない値が得られることから、標準理論の要めである小林・益川機構の正しさを支持する結果であると言える。当グループでは、上記の解析を主体的に行うとともに、大量のモンテカルロデータを分担生成した他、コンティニュームをさらに効率よく抑制するさらに改善された方法を考案するなど、全体の解析にも貢献している。さらに、ハード面では、アップグレードされたバーテックス検出器において、その性能向上を図るとともに、初めてその信号をトリガーに組み込む作業等でも大きな成果を挙げている。
胎児付属物由来の間葉系幹細胞を用いた新生児慢性肺疾患に対する新規治療の開発

新生児慢性肺疾患は早産児に高率に発症する重篤な疾患であるが、有効な治療法は存在しない。原因として周生期の炎症やそれに対する免疫反応の異常が指摘されている。間葉系幹細胞は多能性の細胞で、傷害組織の修復、炎症や免疫反応を調節する物質を分泌することが報告されている。本研究の目的は早産児の胎児付属物から間葉系幹細胞を分離・培養し、患児の肺内に移植するという新生児慢性肺疾患に対する新しい治療法を開発することである。我々は早産児の臍帯から間葉系幹細胞を簡便かつ効率的に分離・培養する方法を確立した。さらに、得られた間葉系幹細胞の有効性を検討するための、ブレオマイシン気管内投与肺傷害動物モデルを確立した。新生児慢性肺疾患( Chronic Lung Disease、以下CLD)は早産児に高率に発症し、生命及び神経学的予後に影響する重篤な疾患であるが,有効な治療法は存在しない。CLDは多因子疾患と考えられ、従来の単剤療法では十分な治療効果が得られていない。間葉系幹細胞(Mesenchymal Stem Cells、以下MSCs)は、傷害組織に集積し、種々の因子を放出して治療効果を発揮する点において、CLDの新しい治療法として期待できる。周産期においては、分娩後に不要となる胎児付属物からMSCsを分離可能である。早産児の胎児付属物からのMSCsを有効に活用できれば、患児自身の幹細胞を用いたCLDの治療が可能となる。本研究では、早産児の臍帯血及び胎児付属物からMSCsを分離・培養し、患児の肺内に移植するというCLDに対する新しい治療法の開発を目指す。本年度の研究では、正期産児の臍帯血及び胎児付属物からのMSCsの分離・培養法を確立すること目指した。神戸大学医学部附属病院において分娩を予定する妊婦に対して、説明書を用いて本研究を説明し、文書による同意を得られた妊婦から、分娩時に臍帯血及び胎児付属物を採取した。在胎36週40週の新生児における臍帯血及び臍帯を検体とした。臍帯血からの分離・培養は、既に報告されている方法に準じて行い、MSCs様の紡錐形の接着細胞を得た。また、臍帯からのMSCsの分離・培養は、申請者らが神経芽腫生検検体の処理に用いている方法に準じて行い、同様にMSCs様の細胞を得た。さらに、得られた細胞の表面マーカーの発現についてフローサイトメトリーを用いて解析を行い、MSCの定義を満たす細胞の存在を確認した。新生児慢性肺疾患(Chronic Lung Disease、以下CLD)は早産児に高率に発症し、生命及び神経学的予後に影響する重篤な疾患であるが、有効な治療法は存在しない。間葉系幹細胞(Mesenchymal Stem Cells、以下MSCs)は傷害組織に集積し、種々の因子を放出して治療効果を発揮する点において、CLDの新しい治療法として期待できる。早産児の胎児付属物からMSCsを有効に活用できれば、患児自身の幹細胞を用いたCLDの治療が可能となる。本年度の研究では、早産児の臍帯血及び胎児付属物からのMSCsの分離・培養及び特徴の分析を行うことを目的とした。神戸大学医学部附属病院及び兵庫県立こども病院周産期医療センターにおいて分娩を予定する妊婦に対して、説明書を用いて本研究を説明し、文書による同意を得られた妊婦から、分娩時に臍帯血及び胎児付属物を採取した。在胎22週36週の早産児の臍帯血及び臍帯を検体とした。特に在胎28週未満の超早産児では、臍帯血を十分量採取することが困難な症例が多く、主に臍帯からのMSCsの分離・培養を行った。臍帯からのMSCsの分離・培養は、申請者らが神経芽腫生検検体の処理に用いる方法に準じて行い、MSCs様の紡錐形の接着細胞を得た。また、得られた細胞の表面マーカーの発現についてフローサイトメトリーを用いて解析を行い、MSCsの定義を満たす細胞の存在を確認した。さらに、それらの細胞の分化誘導を行い、骨、軟骨、脂肪細胞に分化することを確認した。新生児慢性肺疾患(Chronic Lung Disease、以下CLD)は、早産児に効率に発症し、生命及び神経学的予後に影響する重篤な疾患であるが、有効な治療法は存在しない。

本研究では、早産児の臍帯血及び胎児付属物からMSCsを分離・培養し、患児の肺内に移植するというCLDに対する新しい治療法の開発を目指す。昨年度までの研究では、神戸大学医学部附属病院及び兵庫県立こども病院周産期医療センターにおいて分娩を予定する妊婦に対して、説明書を用いて本研究を説明し、文書による同意を得られた妊婦から、分娩時に主として臍帯を採取した。臍帯からのMScsの分離・培養は、申請者らが神経芽腫生検検体の処理に用いる方法に準じて行った。得られた細胞の表面マーカーの発現についてフローサイトメトリーを用いて解析を行い、MSCsの定義を満たす細胞を確認した。さらに、それらの細胞の分化誘導を行い、骨、軟骨、脂肪細胞に分化することを確認した。本年度の研究では、新生仔ラットのCLDモデルを用いた検討を行うことを目的とした。新生仔ラットに先立って、成体ラットを用いた肺傷害モデルによる有効性を確認する方針とした。ブレオマイシンの気管内投与を行い、2週間後に安楽死させた後、肺を摘出して病理学的評価を行うモデルを確立した。このモデルを用いて、臍帯由来MSCsの肺傷害に対する有効性を検討する予定である。新生児慢性肺疾患は早産児に高率に発症する重篤な疾患であるが、有効な治療法は存在しない。原因として周生期の炎症やそれに対する免疫反応の異常が指摘されている。間葉系幹細胞は多能性の細胞で、傷害組織の修復、炎症や免疫反応を調節する物質を分泌することが報告されている。本研究の目的は早産児の胎児付属物から間葉系幹細胞を分離・培養し、患児の肺内に移植するという新生児慢性肺疾患に対する新しい治療法を開発することである。我々は早産児の臍帯から間葉系幹細胞を簡便かつ効率的に分離・培養する方法を確立した。さらに、得られた間葉系幹細胞の有効性を検討するための、ブレオマイシン気管内投与肺傷害動物モデルを確立した。平成26年度の目標は、早産児の臍帯血及び胎児付属物からのMSCsの分離・培養及び特徴の分析を行うことであった。平成25年度において、正期産児の臍帯血・臍帯からMSCsを分離・培養する方法を確立していた。本年度、早産児においては、臍帯血を十分に採取することが困難であったが、臍帯からは確実に、かつ高率にMSCsを分離・培養できることを確認できた。新生児学これまでの臍帯血及び胎児付属物としての臍帯からのMSCsの分離・培養において、臍帯からのMSCsの分離率が高いことが示唆された。今後の研究に用いるMSCsの細胞ソースとして、臍帯が有用であると考えられた。また、早産児の臍帯由来のMSCsの特徴付けとして、表面マーカーのうち、特に多能性マーカー(SSEA3など)の発現の違いについて、正期産児のものと比較する予定である。さらに、分離したMSCsのCLDに対する有用性を検討するため、新生仔ラットを用いたCLDモデルの作成を開始する。平成25年度の目標は、正期産児の臍帯血及び胎児付属物からのMSCsの分離・培養法を確立することであった。臍帯血及び胎児付属物のうち臍帯からMSCs様の細胞を分離できた。胎児付属物のうち卵膜については、臍帯と同様の方法で、分離が可能と考えられる。得られた細胞の表面マーカーの発現については、フローサイトメトリーを用いて解析し、MSCsの定義を満たす細胞の存在を確認した。従って、MSCsの分離・培養法ならびに表面マーカーの発現解析においての方法論は概ね確立しており、今後検体数の増加による確認を行う予定である。研究に用いる検体が少なく、培養に必要な物品も予定より少なかった。これまでの臍帯血と臍帯に加え、今後胎児付属物としての卵膜からのMSCsの分離を試みる。
形状記憶合金を結合相に用いた高靭性硬質材料の開発とそのメカニズムの解明

WC-Co超硬合金のCoをTiNi形状記憶合金に置換し、TiNi合金の応力誘起相変態によるエネルギー散逸を利用した高靭性超硬合金の作製を目的とする。市販のWC、TiおよびNi粉末をWC-40vol%TiNiとなるよう調整し、遊星型ボールミルを用いてエタノール中にて粉砕、混合した。この際、遊星型ボールミルの回転数、混合時間を調整することで、原料粉末が比較的均一に混合された粉末を得ることができた。これら粉末を通電焼結法を用いて固化成形を行いWCーTiNi超硬合金を作製した。焼結中に混合したTiとNiが反応しTiNiとなるよう、焼結条件を調整した。しかし、全てのTiおよびNi粉末が反応しTiNiを形成する条件を見いだすことが困難であり、Niの残留やTi2Ni金属間化合物の形成もあわせて確認された。この材料の3点曲げ強度を調べたところ約1.4GPaであった。これら超硬合金を万能試験機を用いて3GPaの圧縮荷重を負荷した。この際、0→1→0→2→0→3→0 GPaとなるように負荷と徐荷を繰り返しながら段階的に荷重を増加させた。その結果、3GPaまで荷重を負荷した後、徐荷した場合、応力-歪曲線がヒステリシを示すことがわかった。このヒステリシスは、TiNiの応力誘起相変態に起因する可能性があと共に、ヒステリシスにより囲まれた分のエネルギーが熱エネルギーとして散逸されたことを示している。しかしながら、当初予想したヒステリシスの大きさに比べて、作製した試料のそれは小さかった。これは、作製したWC-TiNi合金では焼結によりTiとNiがTiNi単相とはならずNiおよびTi2Niも形成したため相対的にTiNi量が減少したためと考えられる。WC-TiNi合金を作製するにあたり、TiとNiの反応を利用しTiNiの合成を試みたが、TiNi単相を作製する条件を見出すことができず、NiおよびTi2Niを含むWC-TiNiが作製された。そのため、TiNi相の割合が相対的に低下し、当初期待した特性を得ることができなかった。これまで作製した試料の組織を詳細に調査し、試料作製条件を再度検討しすることで、TiNi単相の結合相を得ることを試みる。併せて、WCよりも資源的に豊富で安価なTiCを硬質相に用いたTiC-TiNi材の作製も試みる。
語句の意味推定モデルとのマルチタスク学習に基づく世界知識を考慮した対話システム

近年の対話応答システムにおける多くの研究において,大規模な会話データから学習を行うdata-drivenと呼ばれる手法が効果を上げている一方で,特定ドメインにおける大規模な会話データを獲得することは容易ではない.本研究ではソーシャルメディアなどをはじめとする広範なドメインを含む大規模な会話データと,目的ドメインにおける知識ベースや少数の会話例を併用することで,目的ドメインにおける現実的に構築可能な規模のデータから専門用語をはじめとしたドメインに特化した知識を獲得する対話システムの構築を目指す。
胎生期の先天性心疾患における肺動脈の発育に関する基礎的研究

私達は5年前からbis-diamineを妊娠910日のラットに投与し,妊娠満期に胎仔を全身急速凍結法で固定し,心臓と大血管をin-situで研究してきた。いままでに妊娠ラット100頭,胎仔700頭の研究を行い,心臓と大血管の断面カラー写真数千枚を記録した。この研究ではこのカラー写真を元に各種先天性心疾患の胎生期の肺動脈の発達を研究した。主な結論は次の如くである。1.肺動脈弁欠損を合併するファロ-四徴症の胎仔が約100頭研究された。いずれも動脈管を欠損していた。肺動脈は著明に拡張していた。肺動脈の拡張は肺門部で最も高度であった。肺動脈の拡張は右室流出路狭窄が軽い程,高度であった。2.通常のファロ-四徴症の胎仔を40頭研究した。その観察では主肺動脈は細いが左右肺動脈の太さは対照(心奇形無しの胎仔)と差が無かった。従って臨床例にみられる左右肺動脈の低形成は生後の発育不全によると思われる。3.心室中隔欠損のラット胎仔30頭の研究を行った。その結果は主肺動脈,左右肺動脈の太さは対照と差がなかった。従って臨床例にみられる肺動脈の拡大は生後に生じると思われる。4.心内膜床欠損のラット胎仔20頭の研究でも,主肺動脈,左右肺動脈の太さは対照と差が無かった。従って臨床的に認められる肺動脈拡張は生じたものと考えられる。