hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生活習慣病の病態におけるアルドステロン／鉱質コルチコイド受容体活性化機構の解明

私達はアルドステロンがRac1を介して直接受容体(MR)を活性化することを報告した(Nat Med 2008)。本研究でRac1-MR活性化が腎糸球体足細胞で糸球体障害、腎尿細管細胞で食塩感受性高血圧の原因となり(JCI 2011)、メタボリックシンドロームの臓器障害に関わることを示した。一方、糖質コルチコイド受容体は交感神経亢進からWNK4-NCC系を介し食塩感受性高血圧を発症させることを発見した(Nat Med 2011)。この過程にエピジェネティクスが関わっていた。食塩感受性高血圧及び臓器障害発症の新機序を確立し、心腎連関形成でのエピジェネティックス研究へと発展させることが出来た。1)食塩によるRac1活性化:我々は、片腎摘/アルドステロンラット、Dah1食塩感受性ラット、幼若片腎摘ラット、RhoGDIαノックアウトマウスなど、様々な食塩感受性高血圧モデルの解析を通じて、低分子量G蛋白質Rac1が食塩感受性を規定する重要な要因であること、食塩がTiam1というGDP-GTP交換因子(GEF)を活性化することを明らかにした(柴田、藤田ら、投稿中)。2)組織特異的Rac1,MR遺伝子欠損マウスの作製:Rac1活性化とMRカスケード・臓器障害の関係、細胞特異性をより直接的に実証する目的で、現在Rac1 flox/floxマウス、MR flox/floxマウス、各種CreマウスをSPF化、繁殖、交配中である。足細胞特異的恒常活性型Rac1トランスジェニックはマウスでは腎障害の表現型が軽微であったため、ラットでの作製を準備中である。3)脂肪細胞由来アルドステロン分泌刺激因子の同定:SHR肥満ラットと非肥満SHRの脂肪細胞培養液をサイズフラクション分けしたサンプルを用いて、電気泳動にて差のあるバンドを切り出し、質量分析解析を行う実験を進めている。4)アルドステロン/MR系、Rac1のヒト臓器障害における意義を検証する臨床研究:ヒト腎パラフィン切片でのMRの免疫組織染色、G-LISAを用いた少量サンプルでのRac1活性の評価の系はすでに確立し、現在活性型Rac1の可視化法の培養細胞、動物モデルでの確立を図っている。1.Rac1は食塩感受性の規定因子であるDah1食塩感受性ラットでは食塩により高血圧・腎障害が惹起され、Dah1食塩抵抗性ラットでは血圧上昇や腎障害が生じないが、そのメカニズムは解明されていなかった。申請者らは、Dah1食塩感受性ラットでは食塩により腎臓のRac1活性が上昇し、一方Dah1食塩抵抗性ラットにおいては逆に抑制されることを見出した。Dah1食塩感受性ラットにおいて食塩によって活性化したRac1はアルドステロン非依存性にMR活性化を引き起こし、その結果高血圧・腎障害が惹起され、Rac阻害薬によりMR活性化や食塩による血圧上昇・腎障害は軽減した。また、ラットにアルドステロンと食塩を投与すると腎障害が生じるが、食塩により糸球体でのRac1活性が亢進し、足細胞障害、アルブミン尿が惹起され、Rac阻害薬によりこれらは軽減した。RhoGDIα欠損マウスにおいても、食塩によりRac1活性は著しく亢進し、著明な食塩感受性高血圧・腎障害を呈した。すなわち、食塩に対するRac1の反応性が食塩感受性を規定することが明らかとなった(Shibata,Fujitaら論文投稿中)。2.酸化ストレスや機械的刺激による心拡張機能障害におけるRac1-MR系の関与の検討と、心筋特異的遺伝子改変マウスを用いた実証申請者らは、buthionine sulfoximine(BSO)と食塩による酸化ストレス過剰がRac1,MR活性化を介して心拡張機能障害を惹起すること、Rac阻害薬やMR拮抗薬が有用であること、さらにMR活性化の下流としてNHE-1の活性化が重要で、NHE-1阻害薬により拡張機能障害が改善することを見出した。一方、圧負荷心不全マウスやストレッチ刺激を加えた培養心筋細胞においてもRac1やMRの活性化が生じていた。現在、心拡張機能障害の分子カスケードにおけるRac1,MRの位置づけを実証するために、心筋細胞特異的Rac1 KOマウスならびに活性型Rac1過剰発現マウスの作製を進めている。なお、作製した心筋特異的Rac1 KOマウスホモは胎生致死であったため、ヘテロマウスでの検討を計画している。(1)『Rac1によるMR活性化』がある種の食塩感受性高血圧の決定要因であることを解明(2)心障害におけるRac1-MR系の役割心筋細胞特異的遺伝子改変マウスを用いた検討心筋細胞特異的Rac1 KO

マウスの作出に成功し、心筋における『Rac1-MR系』の検証を進めている。心筋細胞特異的Rac1 KOホモマウスは胎生致死であったが、ヘテロマウスでは大動脈縮窄(TAC)による圧負荷心不全や酸化ストレスによる心障害が軽減すること、その過程にRac1-MR系が関与することが示された。心筋特異的活性型Rac1過剰発現マウスは比較的Tg発現レベルの高いラインが得られており、今後繁殖の上、心機能評価と機序解析を進めていく。培養心筋細胞の系においても、細胞内酸化ストレスがMR活性を修飾すること、その機序にRac1が関与することが示された。(3)『Rac1によるMR活性化』がAngII・食塩過剰状態での腎障害にも中心的役割を果たすことを解明AngIIを過剰産生するつくば高血圧マウスの腎障害は厳しい減塩下では見られず、高食塩で著しく増悪した。この食塩感受性腎障害は副腎摘およびアルドステロン補充で寛解・増悪したことから、腎のAngII/AT1受容体シグナルではなくアルドステロン/MRシグナルが関与するものと考えられた。食塩負荷つくばマウスでは血中アルドステロン濃度は低いものの、腎のRac1活性、MRシグナルが増強し、Rac阻害薬やMR拮抗薬にてRac1-MR系を抑制すると腎障害は改善した。一方、これらに影響しないヒドララジンでは改善しなかった。このように、AngII・食塩による腎障害ではRac1-MR系が中心的に働くことが示された。(4)『MR拮抗薬の腎保護効果』を検証する臨床試験MR拮抗薬の臓器保護効果を、高血圧を有する患者のアルブミン尿に対する効果で調べる臨床研究EVALUATE試験は患者リクルートが目標数に達し、順調に進行している。Rac1-MR系活性化のトリガーとなるRac1活性化因子の検討を進めた。高血糖によるRac1活性化について培養メサンギウム細胞を用いて検討したところ、高血糖刺激によりRac1が活性化し、MR依存性遺伝子転写活性が増加することがわかった。変異Rac1遺伝子導入下では高血糖刺激によるMR転写活性は抑制された。2型糖尿病性腎症モデルマウスのKKAyにおいて腎Rac1-MR活性化を介して腎障害が生じ, Rac阻害薬やMR拮抗薬の介入により、著明なアルブミン尿の改善が見られた。以上から、高血糖がRac1活性化因子であり、糖尿病性腎症におけるRac1-MR系制御が糖尿病性腎症の新たなターゲットとなりうることが示された。また、培養心筋細胞の機械的伸展刺激がRac1を活性化することから、in vivo圧負荷心不全モデルとしてマウス胸部大動脈狭窄(TAC)の実験を行った。その結果、TAC処置心不全マウスの心臓では活性型Rac1の増加、またMRの核移行とMR関連遺伝子の発現増加がみられた。Rac1阻害薬やMR拮抗薬の投与はこれらを改善させ、心機能の改善が見られた。更に心筋特異的Rac1-KOマウスではTACによるRac1-MR活性化と心不全が軽減したことから、TACによる心不全の発症にRac1-MR系の関与が示唆された。さらに、慢性腎臓病患者を対象とした進めてきた二重盲検プラセボ臨床試験EVALUATE試験ではプラセボ群に比べてMR拮抗薬エプレレノン群において、有意なアルブミン減少効果が認められ本年度米国腎臓学会で発表した(Fujita T et al.2013年)。
戦前の民間組織による対外的情報発信とその影響：英語版『東洋経済新報』を例として

石橋湛山が1934年に創刊した英語版『東洋経済新報』(The Oriental Economist: TOE)について、創刊号から1945年9月1日号までを調査した結果、主に以下の事項が明らかとなった。(1)TOEの創刊号では、TOEの編集主幹である石橋湛山の名前を強調することで新興の雑誌であるTOEの信頼性の向上が目指されていたこと。(2)TOEの論説記事には、石橋湛山や日本人の経済学者や評論家だけでなく、外国の経済学者や評論家、記者などが寄稿者として名を連ねていたこと。(3)外国人の寄稿者の中にはエリザベス・シュンペーターのようにTOEの購読者も含まれていたこと。【研究実績の概要】本課題の第1年目となる平成27年度は、(1)研究の基礎となる1934-1945年の英語版『東洋経済新報』(The Oriental Economist: TOE)に関する情報の収集、(2)TOEの記事の内容を適切に分析することを目的とする、1934-1945年の日本が置かれた状況の検討、(3)研究結果の発表、の3点を中心に研究を進めた。【研究の具体的成果】(1)については、TOE本誌及び関連資料の収集を行うとともに、発行元である株式会社東洋経済新報社の協力を得て未公開資料の確認を行うことができた。また、(2)に関しては、2015年9月、12月、2016年2月の3回にわたり、各分野の専門家を講師に招く研究会(石橋湛山研究:増田弘氏、政党政治史:村井良太氏、日本外交史:池井優氏)を開催した。さらに、(3)については、平成27年度中に国際学会での口頭発表2件、研究会での口頭発表2件を行うとともに、論文3報を投稿した。【研究の意義】平成27年度に実施した研究の意義としては、(1)東洋経済新報社の協力を得ることで産学連携が実現した、(2)3回にわたって実施した研究会に研究者以外の一般市民が参加し(合計参加者数33名中9名)、社会に開放された研究活動を実施することができた、(3)2016年1月15日(金)に第2回「知」の試み研究会(主催:公益財団法人サントリー文化財団)で行った口頭発表の概要が2016年3月14日付読売新聞大阪版に掲載され、研究の成果の一部が公知となった、という3点を挙げられる。【研究の重要性】TOEを体系的に研究する試みは従来行われておらず、学界で未利用の資料等の活用も含め、本格的なTOE研究の端緒となった。【研究の概要】本課題の第1年目となる平成27年度は、(1)研究の基礎となる1934-1945年の英語版『東洋経済新報』(The Oriental Economist: TOE)に関する情報の収集、(2)TOEの記事の内容を適切に分析することを目的とする、1934-1945年の日本が置かれた状況の検討、(3)研究結果の発表、の3点を中心に研究を進めた。【研究の成果】研究の結果、(1)TOEの発行元である株式会社東洋経済新報社の協力を得て未公開資料の確認を行うことができたこと、(2)2016年1月15日(金)に第2回「知」の試み研究会(主催:公益財団法人サントリー文化財団)で行った口頭発表の概要が2016年3月14日付読売新聞大阪版に掲載されたこと、は、本課題を計画した当初の想定を上回る成果となった。また、当初から計画していた研究会の開催については、予定通り3回にわたり実施することができた。なお、3回の合計の参加者33名のうち、研究者以外の一般市民が合計9名参加し、広く社会に開放された研究会を行うことができた。【研究成果の公表】研究成果の公表については、国際学会での口頭発表2件、研究会での口頭発表2件を行うとともに、論文3報を投稿した。投稿論文については平成28年度中に刊行される予定である。【研究実績の概要】本課題の第2年目となる平成28年度は、1.研究の基礎となる1934-1945年の英語版『東洋経済新報』(The Oriental Economist: TOE)の記事の収集と分析、2. TOEの記事の内容をより適切に理解するための、1934-1945年の日本を取り巻いた状況の検討、3.研究結果の発表、の3点を中心に研究を進めた。【研究の具体的成果】1.については、TOE本誌及び関連資料の収集を行うとともに、発行元である株式会社東洋経済新報社の協力を得て未公開資料の確認を行うことができた。また、2.に関しては、2016年8月、2017年2月、2017年3月の3回にわたり、各分野の専門家を講師に招く研究会(大正期から昭和初期における新興宗教の活動:徐玄九氏、戦前の日本における広報外交:上品和馬氏、戦後の日本におけるPRの導入と展開:河炅珍氏)を開催した。さらに、3.については、平成28年度中に国際学会での口頭発表3件、研究会での口頭発表1件を行うとともに、論文3報が掲載された。【研究の意義】

平成28年度に実施した研究の意義としては、1. TOEの記事そのもののとともに、TOEが創刊された1934年前後の日本の状況を社会、経済、政治、外交、文化などの観点から研究することで、TOEの持つ意味を相対的に検討する、2. 3回にわたって実施した研究会に研究者以外の一般市民が参加し(合計参加者数27名中9名)、社会に開放された研究活動を実施することができた、3. 2016年8月刊行の雑誌『自由思想』第142号に研究代表者が行う石橋湛山研究が紹介された、という3点が挙げられる。【研究の重要性】TOEを体系的に研究する試みは近年になって緒に就いたばかりである。そのため、本研究は学界で未利用の資料等の活用も含め、TOE研究を本格化させるために不可欠である。【研究の概要】本課題の第2年目となる平成28年度は、1.研究の基礎となる1934-1945年の英語版『東洋経済新報』(The Oriental Economist: TOE)の記事の収集と分析、2. TOEの記事の内容をより適切に理解するための、1934-1945年の日本を取り巻いた状況の検討、3.研究結果の発表、の3点を中心に研究を進めた。【研究の成果】研究の結果、1. TOEの記事そのものとともに、TOEが創刊された1934年前後の日本の状況を社会、経済、政治、外交、文化などの観点から研究することで、TOEの持つ意味を相対的に検討した論文が出版された、2. 2016年8月刊行の雑誌『自由思想』第142号に研究代表者が行う石橋湛山研究が紹介されたこと、は、本課題を計画した当初の想定を上回る成果となった。また、当初から計画していた研究会の開催については、予定通り3回にわたり実施することができた。なお、3回の合計の参加者27名のうち、研究者以外の一般市民が合計9名参加し、広く社会に開放された研究会を行うことができた。【研究成果の公表】研究成果の公表については、国際学会での口頭発表3件、研究会での口頭発表1件を行うとともに、論文3報が掲載、2報が投稿された。投稿論文については平成29年度中に刊行される予定である。【研究実績の概要】本課題の最終年となった平成29年度は、1.過去2年にわたり行ってきた1934-1945年の英語版『東洋経済新報』(The Oriental Economist: TOE)の記事の分析の成果を踏まえたTOEの外国人執筆者の検討、2.研究結果の総括、の2点を中心に研究を進めた。【研究の具体的成果】1.については、TOE本誌及び関連資料の分析結果を総合するとともに、2017年4月に設立された立正大学石橋湛山研究センターの協力を得て、1960年代から1980年代までTOEの編集に携わった関係者などの聞き取り調査を行うことが出来た。また、2.に関しては、2017年12月2日(土)、法政大学国際日本学研究所の後援により「英語版『東洋経済新報』とその時代」と題するシンポジウムを実施し、増田弘氏、池尾愛子氏、イーサン・マーク氏、上品和馬氏及び研究代表者の5名がTOEやTOEが創刊された1934年前後の日本の国内情勢や日本を取り巻く国際環境などについて報告を行った。【研究の意義】平成29年度に実施した研究の意義としては、1. 1934-1945年の間にTOEに論説記事などを寄稿した外国人26名を同定し、先行研究では検討される機会の少なかった各人の来歴、著作及びTOEないし東洋経済新報社との関係を考察した、2.シンポジウムに研究者以外の一般市民が参加し(合計参加者数27名中12名)、社会に開放された研究活動を実施することができた、3.増田弘『石橋湛山』(ミネルヴァ書房、2017年7月)に研究代表者が行う石橋湛山研究が紹介された、という3点が挙げられる。
濃厚試料測定用化学センサの開発

本研究は、濃厚な酸・塩基及び酸化還元性成分を直接測定できる化学センサの開発を目的として、pH及び電位に関する緩衝液を内部液とする電位差検出法に基づくセンサを試作し、その性能を検討した。成果は以下の通りである。(1)エポキシ管先端に、2本のテフロンパイプとともに白金線と銀塩化銀電極参照電極を埋め込んだ微小酸化還元電極を作製し、これをスペーサを介してセロファン製のダアリシス膜(ビスキング膜)で覆ったセンサを試作した。シリンジポンプを用いて、センサの内部液である鉄(III)-鉄(II)イオン形のポリスチレンスルホン酸水溶液をテフロンパイプを通して内部電極室に導入できる構造である。(2)このセンサの過酸化水素やアスコルビン酸に対する応答を調べたところ、30秒程度の誘導期間の後、内蔵の酸化還元電極の電位は時間に比例して増加し、この電位変化速度が試料の濃度に比例することが分かった。試作したセンサは過酸化水素やアスコルビン酸0.1M-1Mの濃度の試料についての測定が可能であり、センサの感度が、隔膜の厚さ、内部液の濃度に依存することを明らかにした。(3) pHに応答するアンチモン酸を内部電極とし、ポリアクリル酸とポリアクリル酸ナトリウムの混合溶液を内部液とするセンサを試作した。(4)試作センサを2.0-10Mの塩酸試料に対して応答を調べたところ、30秒程度の誘導期間の後、内蔵のアンチモン酸電極の電位は時間に比例して増加し、この電位変化速度は2.0-8.0Mの範囲で試料の濃度に比例することが分かった。ダイアシス膜の厚みの増大や有効面積の微小化により、酸試料の内部液への透過量を制限し、さらに高濃度試料の測定が可能であることが期待できる。本研究は、濃厚な酸・塩基、金属イオン及び酸化還元性成分を直接測定できる化学センサの開発を目的として、pH、金属イオン及び電位に関する緩衝液を内部液とする電位差検出法並びに光学的検出法に基づくセンサを試作し、その性能を検討している。本年度の成果は以下の通りである。(1)センサの内部液に用いる種々の高分子電解質を種々検討した。内部液の高分子電解質としては、pHセンサ用にはポリアクリル酸、金属イオンセンサ用にはポリエチレンイミン、また酸化還元性成分用センサとしては鉄(III)-鉄(II)形のポリスチレンスルホン酸が適していることが分かった。(2)センサの隔膜材料を種々検討したところ、セロファン製のダアリシス膜(ビスキング膜)が適当であることが分かった。ダイアリシス膜を通して、銅イオンなどの金属イオンや過酸化水素やアスコルビン酸などの酸化還元性成分の拡散透析を行い、それら成分の膜内の拡散係数を測定し、センサの応答性を見積もることができた。(3)鉄(III)-鉄(II)形のポリスチレンスルホン酸水溶液を内部液とし、ダイアリシス膜を用いた酸化還元性成分応答センサを試作した。このセンサのアスコルビン酸に対する応答を調べたところ、30秒程度の誘導期間の後、内蔵の酸化還元電極の電位は時間に比例して増加し、この電位変化速度が試料の濃度に比例することが分かった。(4)試作したアスコルビン酸センサは0.1M-1Mの濃度の試料についての測定が可能であり、センサの感度が、隔膜の厚さ、内部液の濃度に依存することを明らかにし、隔膜内の試料の拡散係数から応答速度をシミュレートできることを明らかにした。(1)直径10mmのエポキシ管先端に、2本の内径0.5mmテフロンパイプとともに白金線と銀塩化

銀電極参照電極を埋め込んだ微小酸化還元電極を作製し、これをスペーサを介してセロファン製のダアリシス膜(ビスキング膜)で覆ったセンサを試作した。シリンジポンプを用いて、センサの内部液である鉄(III)-鉄(II)イオン形のポリスチレンスルホン酸水溶液をテフロンパイプを通して内部電極室に導入できる構造である。(2)このセンサの過酸化水素やアスコルビン酸に対する応答を調べたところ、30秒程度の誘導期間の後、内蔵の酸化還元電極の電位は時間に比例して増加し、この電位変化速度が試料の濃度に比例することが分かった。また、試作したセンサは過酸化水素やアスコルビン酸0.1M-1Mの濃度の試料についての測定が可能であり、センサの感度が、隔膜の厚さ、内部液の濃度に依存することを明らかにした。(3) (1)の白金電極の代わりにpHに応答するアンチモン酸を内部電極とし、ポリアクリル酸とポリアクリル酸ナトリウムの混合溶液を内部液とするセンサを試作した。(4)試作センサを2.0-10Mの塩酸試料に対して応答を調べたところ、30秒程度の誘導期間の後、内蔵のアンチモン酸電極の電位は時間に比例して増加し、この電位変化速度は2.0-6.0Mの範囲で試料の濃度に比例することが分かった。また、ダイアシス膜の有効面積を微小化することにより、酸試料の内部液の透過量を制限し、さらに高濃度試料の測定が可能であることが期待できる。
防災地図のカラーユニバーサルデザイン

人は網膜のL、M、Sの3種類の錐体によって様々な色を知覚することができる。しかし、われわれの中には多数の色覚多様性がある。通常、先天性赤緑色弱とは、赤と緑の区別が困難な人々であり、それらの人も青と赤、青と緑の区別は明瞭である。色弱にはいろいろな種類があり、1色型色覚、2色型色覚、3色型色覚と分類される。2色型には3つの型があり、L、M、Sの3錐体のうち1つが欠損した(光の感じ方がずれている)もの、すなわちL錐体の欠損したもの(M錐体と似通ったもの)を第1型色覚、M錐体の欠損したもの(L錐体と似通ったもの)を2型色覚、S錐体の欠損したものを3型色覚という。以後、カラーユニバーサルデザイン機構(CUDO)の名称に従って1型2色覚をP型、2型2色覚をD型、一般色覚をC型呼ぶ。P型色覚は赤が暗く見え、D型色覚は赤が暗く見えないとする研究が、光線ではされているが、色票ではされていない。デザイナーがデザインに応用する為には、色票が必要である。また、D型色覚は赤を暗く感じないと言われているが、本当にそうだろうか。本実験では、P型とD型の色覚に注目し、黄みや青みが加わると明るく見えるのか、また、C型色覚が感じる赤のまぶしさ、鮮やかさ、明るさが、赤の種類によってどの程度暗く感じるかを研究する。研究の結果、肌色と赤唇縁の赤色領域がもっとも暗く見えていることがわかった。これはP型のみならずD型でも程度は小さいものの見られた傾向であった。また、紫領域は少しの分量でも敏感に青みを感じて明るく見える傾向もわかった。このことから、赤について目立つようにデザインするためには、一層の黄みを必要とすることがわかった。私が理事を務めるNPO法人カラーユニバーサルデザイン機構では、私の基礎研究を応用してさまざまなデザインに役立てている。今年の4月20日にはすでに研究成果がJIS(日本工業規格)に採択され、安全色、安全標識などの色がカラーユニバーサルデザイン化されることとなった。さらに活動を展開する。http://www.meti.go.jp/press/2018/04/20180420006/20180420006.html本実験では、『新配色カード129a』より刺激を選んだため、色差について考慮しなかったため、色刺激に偏りが出てしまった。バランス良く選ぶために、L^*a^*b^*の値を指定するなどの工夫をすることが必要なのではないかと考えた。また、刺激に使用する色は黄色みの範囲を増やすことで、どの程度の黄色が加われば明るく感じるのか、C型色覚でばらつきがあった理由の調査については今後の課題としたい。災害下においては一人の人間も逃げ遅れることなく避難するよう誘導すべきである。そのためのデザインは万人に共通したサインを送ることを要求される。しかし、人間の色の感じ方は一様ではない。遺伝子のタイプの違いによって色の見え方が異なる人が日本には300万人以上存在する。ヒトの色覚に多様性があることはあまり知られておらず、そのために起きる社会の諸問題は解決されていない。とりわけ色分けされた防災地図において、適切な色が使われていないと生命の危険さえある重要な場面で誤情報伝達が起きる可能性がある。この研究では、従来色弱と呼ばれてきた日本の男性5パーセントを占める赤と緑を混同するタイプの色覚の人々をも配慮して、全ての人に誤情報が伝わらないようなカラーユニバーサルデザインを実際に設計・提案している。これらの基礎研究の結果を生かし、2004年にNPO法人カラーユニバーサルデザイン機構を立ち上げに協力し現在は理事を務めている。Color Universal Design Organization (カラーユニバーサルデザイン機構)、略称CUDO (クドー)は、社会の色彩環境を多様な色覚を持つさまざまな人々にとって使いやすいものに改善してゆくことで、「人にやさしい社会づくり」をめざすNPO法人である。その結果、色覚バリアフリー/カラーユニバーサルデザインへの配慮を啓発する活動は科学界の外へも広がり、色彩学者、デザイナー、色弱者団体の関係者らがこの活動に賛同して、具体的にどのようなデザインが見分けにくいのか、そのデザインをどう変えれば見分けやすくなるのか相談を依頼してくる企業、自治体、団体等に対して、科学的で実用的なデザインが生まれることとなった。この分野の研究は色彩デザインの研究ではほとんど研究されていない,ヒトの色覚の多様性における分光感度と色カテゴリーの範囲を求めるという研究である。その学術的な特色はヒトの色覚の特性を明らかにするものであり、その意義は大きく、また発展的応用研究も多く見込まれる。日本には長い間、先進諸国のどこでも試行していない石原式色覚検査表による色覚異常者のふるいわけを行い、彼ら,彼女らに対して実質的なその能力があることを調べることさえなしに、進学制限や職種制限を行ってきたという、人権にかかわる差別をしてきた苦い経験がある。反面、色覚検査表の制作技術は世界のトップレベルにあり、カラーユニバーサルデザインは、このような経緯をたどった日本だからこそ生まれたものであり、現在さらに深く詳細に研究されるべきものである。デジタル教科書においては国際的にも未踏野であり、この研究はヒトの色覚の多様性を踏まえて実際のデザインの現場にカラーユニバーサルデザインを行っていくための基礎研究である。

2色覚者,多数派とは色の感覚が異なる者にとって赤は明るく目立つ色ではない。しかし情熱の色は赤だと知っている。また悲しみの色が青系の色であることもわかっている。それは後天的な学習によるものである。となれば色名による文字の刺激と色による色刺激では受ける印象に乖離があるはずである。また多数派と同士でも1型と2型では印象が異なることが予想される。この研究では色感覚が異なる者の色世界を感覚的に知るため、文字刺激と色刺激を用いてSD法による印象調査を行った。被験者,1群:1型2色覚者(以下P型強度と呼ぶ)20代60代の男性13人,2群:2型2色覚者(以下D型強度と呼ぶ)30代60代の男性9人,刺激:基本色名11色の色刺激と文字刺激因子分析を行った結果、今回の実験では最も因子負荷量が大きい値は全て正の値になった。第1因子は「にぎやかな、派手な、暖かい、明るい」第2因子は「濃い、重い、強い」第3因子はD型では「硬い」P型では「乾いた」の形容詞群に影響を与えていた。P型D型ともに第1因子は同じ成分であった。それぞれの形容詞群からそれぞれ第1因子に「感覚性」第2因子に「物量性」という因子名を付けた。P型D型ともに青の色刺激と青の文字刺激は似た傾向が出ていない。色刺激では第一因子さみしい、冷たい、地味な、暗いの感覚性因子が大きいが文字刺激ではこれらの因子は現れず、代わりに薄い、弱い、軽いの物理性因子が大きい。また、ピンクの色刺激と文字刺激も大きく異なる。ピンクの色刺激は第2因子物理性が大きい。しかし文字刺激では感覚性因子が大きい。また、緑は茶色系と似た傾向がでており、紫とも近い位置にある。P型に関しては、図3より青と緑とピンクのそれぞれ第1因子、第1,2因子、第1,3因子に大きく差が見られた。また、白、オレンジ、紫のそれぞれ第1因子、第3因子、第1因子にわずかながら傾向に差が見られた。少数派の被験者をNPO法人カラーユニバーサルデザイン機構の協力によって大量に集めることができ、研究はたいへん進展している。少数派の色覚とそれに基づく色カテゴリーの関係がまだ完全には求められていない。例えばProtan(主にL錐体がM錐体に近い分光感度を持つ人々)は、赤が暗く見えることが知られている。しかし、どの程度暗く見えるのか,また赤の範囲のどの部分が暗く見えるのかが調べられていない。この研究ではProtanとDeutan(主にM錐体がL錐体に近い分光感度を持つ人々)の色覚と色カテゴリーについてのデータを集めることを目的にしている。それによって、ヒトの色覚の多様性の範囲が明らかになり、様々な応用デザイン研究に役立つデータを得ることができる。人は網膜のL、M、Sの3種類の錐体によって様々な色を知覚することができる。しかし、われわれの中には多数の色覚多様性がある。通常、先天性赤緑色弱とは、赤と緑の区別が困難な人々であり、それらの人も青と赤、青と緑の区別は明瞭である。色弱にはいろいろな種類があり、1色型色覚、2色型色覚、3色型色覚と分類される。
形状・寸法別粒子の空間分布測定と流れ速度の瞬時定量可視化に関する研究

粒子の形状・寸法別空間分布の測定及び測定法開発に関する研究の国際的現状は、一般的には相変わらず位相ドラップ法で空間の極微小な視野内での粒子の寸法別流速の測定法研究が細々と続けられているだけである。この方法はでは粒子形状の測定は殆ど不可能である。これに対して、本研究グループらの開発した多重マッチトフィルタ(MMSF)法は直径40mm程度以上の広い視野内での粒子群の複数の形状・寸法別空間分布と挙動を実時間で並列に識別できる。MMSFとしてのホログラムの迅速簡便自動作成法が開発確立され、MMSF法の利用が容易になり、粒子群の形状・寸法別空間分布と挙動の大視野測定が可能となった。一方、流れ速度の瞬時定量可視化に関する国際的研究動向は、PIV法は二次元的測定が主であり、複数のカメラでの三次元的測定が試みられているが、多方向から粒子の三次元的位置の同定が難しいという問題がある。ホログラフィ技術で粒子の三次元位置を特定するHPIV法は現在の技術では光軸方向の粒子位置の分解能が低いという問題がある。PTV法は粒子の移動軌跡が三次元的に捉え易いという理由から三次元測定への拡張が国内外において試みられているが、実用性の高い方法は未だ見いだされていない。本研究グループの開発したMMSFを用いた変形二重露光PTV法は粒子移動軌跡ベクトルが直線的でなくても各形状・速度・向きごとに瞬時並列に画像識別でき、高濃度シード粒子による流線の重なり画像も容易に瞬時識別できるから、独創的なPTV流速分布測定法として国際会議で注目を集めた。これの三次元的測定法への適用が期待されている。更に、MMSFを用いた粒子群の形状・寸法ごとの空間分布・挙動・速度の大視野識別・測定法が本研究グループによって提案され、従来にない画期的な測定法と国際的な評価を得たが、測定結果を示す自己相関光輝点群の三次元的把握の仕方に多少問題を残している。1)独創開発した多重マッチトフィルタ法は5μm以上の球形や非球形の粒子を形状・寸法ごとにその空間分布を瞬時並列に識別できる。調査研究の結果、国内外で本研究に勝る非球形粒子測定法は見当たらず、本研究の先進性が明らかになった。2)多重マッチトフィルタを簡便迅速に作製できる溶剤蒸気現像型光導電プラスチック乾板現像装置と光学定盤を用いずに木製机上でもホログラムが作成できる光学装置を開発した。これは国内外での調査研究の結果と討議により、他に例を見ない先進技術であるという評価を得た。3)多重マッチトフィルタとSLM(空間光変調器)等を組み合わせて構成された光アナログ計算機を開発し、粒子の形状・寸法別空間分布を測定する光アナログ識別システムを試作した。この光アナログ計算機をディジタルニューラルネットと組み合わせてハイブリッドの形状識別システムを実験的に構成した。粒子の形状・寸法別空間分布が測定され、研究成果が公表され、研究の先進性が認められた。4)粒子の傾き角・寸法差に無関係に粒子形状を識別するための適正な光学フィルタについての調査研究の結果、このフィルタはCHF(Circular Harmonic Filter)でなくSDF(Synthetic Discriminant Filter)が適するようであることが分かった。5)流れ速度の定量可視化法研究に関しては、向きも含めた二次元流線ベクトルをできる新しい独創的な手法が本研究グループによって開発された。

その成果は国際会議「PIV'97Fukui」と独国で開催された国際会議「Laser Anemometry Advanced and Applications」で発表され、この研究の位置づけが検討された。この研究は従来にない知能的な流速の定量可視化法であり、その研究の一部である等流速線マップ化法は従来にない新規性がある、と評価された。流速計測研究の調査研究の結果、国内外において他にこの種の新しい計測法は見当たらなかった。2)米国におけるPIV研究の拠点であるKansas State Univ.とUniv.of Michigan及びフランスのRouen応用科学大学を訪問して「流れの定量可視化研究の研究動向調査」を研究討議、実地調査を通して行った結果、三次元PIV研究が主流となり、特に、ホログラフィックPIVであるHPIVの有効な技術開発が課題であることが明かとなった。3) MMSFとSLM(空間光変調器)等を組合わせて構成された独自開発の光アナログ・ディジタルのハイブリッド形状識別システムの性能評価とこの研究の国際的な位置づけ調査を欧米、日本を中心に行った結果、識別アルゴリズムのインストールの簡便さ、形状群の並列識別の迅速さ、確実さなど、国際的に他の追随を許さない先進的で優れた独創性を有する研究であるが客観的に明かにされた。4) HPIV以外のホログラフィ技術を用いない粒子群の三次元移動定量可視法の調査研究の結果、未だこの分野の技術開発には可能性が残っていそうであり、その一つとして独自開発の手法「走査レーザ平行光束による空気中懸濁粒子の空間分布と挙動の擬似三次元可視化法の開発」を研究成果として公表した。形状・寸法別空間分布の測定及び測定法開発に関する研究の国際的現状は、一般的には相変わらず位相ドップラ法で空間の(数百μm)^3の微小な視野内での粒子の寸法別流速の測定法研究が細々と続けられているだけである。この方法では粒子形状の測定は殆ど不可能である。これに対して、本研究グループらの多重マッチトフィルタ(MMSF)法は直径40mm程度以上の広い視野内での粒子群の複数の形状・寸法別空間分布と挙動を実時間で並列に識別できる。MMSFとしてのホログラムの迅速簡便自動作成法が開発確立され、MMSF法の利用が容易になり、粒子群の形状・寸法別空間分布と挙動の大視野測定が可能となった。一方、流れ速度の瞬時定量可視化研究に関する国際的動向は、PIV法は二次元的測定が主で、複数のカメラを用いての三次元的な測定が試みられているが、多方向からの粒子の三次元的位置を同定することが難しいという問題がある。ホログラフィ技術で粒子の三次元位置を特定するHPIV法は現在の技術では光軸方向の粒子位置の分解能が低いという問題がある。PTV法は粒子の移動軌跡が三次元的に捉え易いということからこの方法の三次元測定への拡張が国内外において試みられているが、実用性の高い方法は未だ見いだされていない。本研究グループの開発したMMSFを用いた変形二重露光PTV法は粒子移動軌跡ベクトルが直線的でなくても各形状・速度・向きごとに瞬時並列に画像識別でき、高濃度シード粒子による流線の重なり画像も容易に同様に瞬時識別ができ、独創的なPTV流速分布測定法として国際会議で注目を集めた。これの三次元的測定法への適用が期待されている。更に、MMSFを用いた粒子群の形状・寸法ごとの空間分布・挙動・速度の大視野識別・測定法が本研究グループによって提案され、従来にない画期的な測定法と国際的な評価を得たが、測定結果を示す自己相関光輝点群の三次元的把握の仕方に多少問題を残している。
言語の多様性と認知神経システムの可変性―東アジア言語の比較を通した解明―

中国・韓国を中心とする東アジアの研究者と連携して国内外で実験を実施し,言語の多様性と脳の関係を明らかにする研究成果を東アジアから世界に向けて発信することができた.最も注目を集めた成果としては,敬語と敬意を対象とした事象関連電位計測実験によって脳の言語処理に文化的相違の及ぼす影響を明らかにし,ドイツ(ベルリン),日本(東京,広島)で開催された国際学会における招待講演,シンポジウム講演として発表した.言語を処理する人間の能力は,生物としてのヒトに共通する脳の神経基盤に支えられているにもかかわらず,世界の言語には驚くほどの多様性が認められる.これを可能にしているのは,言語処理の認知神経システムに言語間の相違に柔軟に対応する可変性が備わっているからであろう.本研究の目的は,東アジア言語の認知神経科学的研究の分野で各国を代表する研究者が国際的に連携することにより,この多様性と可変性の謎を明らかにすることである.今年度は,文の統語構造の処理に韻律が及ぼす影響を探る実験を東京及びソウルにおいて実施し,日本語(東京方言)と韓国語(ソウル方言)の共通点と相違点,さらに,素材とした「属格主語」を有する連体節の構造的特徴に関して貴重なデータを得た.ソウルにおける実験は,ソウル国立大学との共同研究の一環として実施されたものである.中国語と日本語における言語処理の認知神経基盤を探る研究として,中国語を母語とする日本語学習者による日本語文法的アスペクト処理の事象関連電位計測実験を実施した.北京大学における研究協力者がすでに実施した中国語のアスペクト処理に関する事象関連電位計測実験の結果と比較することで,両言語の共通点,相違点,及び第二言語処理に母語が及ぼす影響を明らかにできると考えられる.さらに日本語母語話者を対象とした実験を実施する予定であり,これによって日本語,中国語の母語話者と学習者の比較が可能になる.このほか,科研費によって導入したアイトラッカーの設置及び試験運用を終えるとともに,fMRIによる研究実施のための準備をすすめた.【研究成果の発表】2012年までに実施した日本語のコトによる名詞化の意味論・語用論研究の成果を学術誌Lingua及びJapanese/Korean Linguisticsに掲載した.2012年度に実施した敬語処理の事象関連電位計測実験の成果を東京大学(駒場キャンパス)において開催された国際シンポジウムTokyo Conference on Philosophy of Psychiatryにおける招待講演及び,シンガポール国立大学(シンガポール),マドリッド自由大学(スペイン),建国大学校(韓国)におけるコロキアムにおいて発表した.2013年に実施した韓国語慶尚北道方言における属格主語構造の特性を韻律と統語のインターフェイスから探る実験の結果を,MIT(アメリカ)において開催された23rd Japanese/Korean Linguistics Conferenceにおいて発表した.属格主語に関する研究成果及び韓国語ソウル方言の文末音調と日本語の終助詞の語用論的機能に関する研究成果を関西学院大学梅田キャンパスにおいて開催された思考と言語研究会において発表した.【実験研究の実施】2013年9月10月に,建国大学校(韓国)において韓国語を母語とする日本語学習者の語彙認知における韻律的特徴の使用に関する視線計測実験を実施した.韓国語ソウル方言の文末音調と日本語の終助詞の語用論的機能に関するパイロット実験を東京都及びソウル市で実施するとともに,研究分担者と広島大学,理化学研究所,東京大学で打ち合わせを実施し,準備を進めた.多言語・多文化国家であるシンガポールにおける敬称使用の社会言語学的研究及び事象関連電位を使用した実験言語学的研究に関してシンガポール国立大学及び広島大学において打ち合わせを実施し,準備を進めた.平成24年度に開始した国際共同研究として,7月に北京大学心理学科/認知脳科学研究センターのZhou Xiaolin教授を訪問して情報交換と打ち合わせを実施し,同センターのLuo Yingyi研究員と中国語及び日本語のプロソディーと文処理に関する共同研究を開始した.平成24年12月に,京都大学において研究分担者を交えた成果報告会を実施し,これまでの研究成果に関して意見交換を実施するとともに,次年度の研究計画に関する打ち合わせを実施した.平成25年3月には韓国大邱大学校において韓国語慶尚北道方言のプロソディーと文処理に関する実験を実施し,平成23年度に実施した韓国語ソウル方言との比較を行った.平成25年度までに実施した研究成果を発表するとともに、日本語における話者の知識状態とプロソディー及び文末要素の関係を明らかにする実験を実施した。話者の知識状態とプロソディー及び文末要素に関する実験については、研究分担者である理化学研究所の馬塚れい子チームリーダーと共同で準備を進め、2014年10月12月に広島大学において実験を実施し、データの解析を進めている。中国・韓国を中心とする東アジアの研究者と連携して国内外で実験を実施し,言語の多様性と脳の関係を明らかにする研究成果を東アジアから世界に向けて発信することができた.最も注目を集めた成果としては,敬語と敬意を対象とした事象関連電位計測実験によって脳の言語処理に文化的相違の及ぼす影響を明らかにし,ドイツ(ベルリン),日本(東京,広島)で開催された国際学会における招待講演,シンポジウム講演として発表した.26年度が最終年度であるため、記入しない。認知神経科学(言語,推論,思考)26年度が最終年度であるため、記入しない。文構造に韻律情報が及ぼす影響に関する研究について,東京大学及びソウル国立大学において実験を実施し,日本語と韓国語の比較研究を実施するためのデータを取得することができた.

研究成果をとりまとめ,すでに平成24年6月に開催される日本言語学会において研究発表を実施することが決まっている.また,平成24年2月に広島大学において第7回東アジア理論言語学国際ワークショップを開催し,その際に北京大学の研究協力者と打ち合わせを実施することができた.このように,研究の核であるソウル大国立大学,北京大学との連携が順調で,他の研究課題も順調に進展しているので,(2)の評価が適当である.当初計画の中心であった中国及び韓国の研究者との交流が,北京大学からのポスドク研究員の受け入れ,ソウル国立大学校,大邱大学校,建国大学校における実験の実施など順調に実現された.敬語処理の事象関連電位計測実験の成果が国際的に注目され,国内外の多数の国際シンポジウム,招待講演において成果発表を実施することができた.一方で,論文としての学術誌への掲載がまだ十分でないため,総合的に判断して「おおむね順調に進展している」と判断できる.平成24年度には,韓国(ソウル国立大学)の研究者との国際共同研究の成果を1件,学会において発表することができた.中国(北京大学)の研究者との共同研究では,7月に研究代表者が北京大学を訪問して打ち合わせを実施し,8月に北京大学の研究員が広島大学を訪問して,fMRIを使用した実験について具体的な実験計画を策定した.さらに,広島大学の研究員及び大学院生が平成25年3月に北京大学を訪問して視線計測実験を実施した.日本語を対象とする研究については,すでに顕著な成果を挙げたため,複数の国際学会において招聘講演を実施することができた.以上の進捗状況を総合的に考慮して,研究計画の進展は順調であると考えられる.国際学会における招待講演の内容は,我が国における人文科学の研究成果を国際的に発信できる内容であったことを特筆しておきたい.研究計画の核である中国及び韓国の研究者との緊密な連携を維持しつつ,個別の研究課題に関しては,柔軟に見直して実験を推進して行く予定である.fMRI研究の実施がやや遅れているため,本年度はそこに重点的にエフォートを配分したい.中国語と日本語の比較研究の担当者としてポスドク研究員を1名,韓国語と日本語の比較研究の担当者としてポスドク研究員を1名,それぞれ雇用することができたため,両研究員を中心に,研究を順調に推進することができると考えている.最優先で取り組むのは,敬語処理の事象関連電位計測実験の学術誌への投稿である.続いて,韓国語ソウル方言の文末音調と日本語東京方言の終助詞の語用論的機能比較の実験的研究も,準備が進んでいるので,優先的に実施する計画である.2011年度に実施された日本語・中国語バイリンガル話者のコードスイッチングに関する事象関連電位計測実験の成果の学術誌への投稿も,優先的に取り組む計画である.
ディーゼル排気ナノ粒子の嗅神経を介した中枢神経系への侵入に関する研究

1.放射性ナノシリカ粒子を曝露したマウスにおけるナノ粒子の体内動態の検討本研究では,放射性ナノシリカ粒子懸濁液(粒径37nm)をマウスに点鼻投与し,嗅神経を介した嗅球や脳への移行量を液体シンチレーションカウンターにて定量した。その結果,最大で投与量の3.6%が嗅球で,投与量の2.2%が脳で確認された。一方,放射性シリカ粒子(粒径11nm,130nm)尾静脈投与実験による血中経路での嗅球や脳への移行率は,嗅球では最大で投与量の0.03%,脳では0.16%であった。このため,嗅神経経路の方が血中経路よりも移行率が大きくなった。したがって,中枢神経系へのナノ粒子の移行は血流経路よりも嗅神経経路の方が寄与が大きいことが明らかとなった。この結果は,嗅神経経路がナノ粒子の中枢神経系への主要な移行経路である可能性があり,ナノ粒子の吸入曝露がアルツハイマー病などの神経疾患と結びつく可能性が示唆された。2.PC12細胞を用いたナノ粒子の神経細胞内への侵入メカニズムに関する検討本研究では,ナノ粒子の粒径や表面修飾,曝露時間の違いが神経細胞内(PC12細胞)への侵入量に影響を及ぼすかを検討した。はじめに,粒径の異なる蛍光ポリマー粒子(粒径22nm,100nm,1000nm)を曝露した結果,粒径の小さい粒子ほど細胞内に侵入した粒子数が増加した。次に,表面修飾の異なる粒径1020nmの量子ドット(カルボキシル基修飾粒子,アミノ基修飾粒子,表面修飾なしの粒子)を曝露した結果,カルボキシル基修飾粒子が最も細胞内に侵入した。このことから,鼻腔に侵入した粒子の粒径,および粒子表面の組成がナノ粒子の嗅神経への侵入に関与していることが示唆された。さらに,放射性シリカナノ粒子(粒径58nm)をPCI2細胞に曝露し,経時的な細胞内侵入量の変化を検討した。その結果,細胞内への侵入量は曝露からの経過時間とともに増加した。したがって,ナノ粒子の鼻腔内での滞留性も嗅神経への侵入に関与すると考えられた。1.蛍光粒子を点鼻投与したマウス,ラットにおける,嗅上皮,嗅球,嗅脳のイメージング粒径の異なる3種類の蛍光粒子,量子ドット(10-20nm),蛍光ポリスチレン粒子(40nm),蛍光ラテックス粒子(15,250nm)を,マウスあるいはラットに点鼻投与した。曝露から1,6,24,72時間後に解剖し,嗅上皮,嗅球,嗅脳(扁桃体,梨状葉)の切片を共焦点レーザー走査型顕微鏡にて観察した。観察の結果,量子ドット,蛍光ポリスチレン粒子を曝露した嗅上皮に,粒子の侵入を確認した。嗅球,嗅脳では,粒子は確認できなかった。一方,蛍光ラテックス粒子では,嗅上皮,嗅球,嗅脳ともに粒子は確認できなかった。2.金コロイドを点鼻投与したマウスにおける,嗅球のイメージング金コロイド(15nm)を,マウスに点鼻投与した。曝露から24時間後に解剖し,嗅球の超薄切片(約60nm)を作成した。この切片をTEMにて観察した。観察の結果,嗅神経のシナプスで金コロイドと思われる約15nmの球状の物体を確認した。二次ニューロンでは,同様の物体を確認することはできなかった。この結果は,American Thoracic Society(2008年5月)で,ポスター発表により公表した。3.金エアロゾルを鼻部曝露したマウスにおける,金ナノ粒子の体内動態の検討金粒子発生装置(APG-200,柴田科学)により発生させた金のエアロゾル(5-10nm)を,マウスに2時間鼻部曝露した。曝露前後と曝露中に,微分型電気移動度測定装置(DMA,島津製作所)にて粒度分布を測定した。曝露から353時間後に解剖し,血液,嗅球,脳,肺,腎臓,肝臓,脾臓内に存在する金を,ICP-MSにて定量した。定量の結果,肺中の金濃度はppbオーダーで増加した。しかし,血液や他の組織中の金濃度は対照群と有意な差は見られなかった。1.放射性ナノシリカ粒子を尾静脈投与したマウスにおけるナノ粒子の体内動態の検討ナノ粒子はその小ささから気道を通過して肺胞まで到達し,血中へ侵入すると考えられている。既存の研究では,組織全体の移行を検討した報告は少なく,脳への移行に関しても未解明な部分が多い。本研究では,放射性ナノシリカ粒子懸濁液(粒径10,120nm)をマウスに尾静脈投与し,血中を介した他の組織への移行量を定量した。その結果,肺,心臓,脾臓,腎臓で移行量が多く,脳でもわずかに増加した。今後の展開として,ナノ粒子点鼻投与による嗅神経を介した脳への移行を検討する。点鼻投与による脳への移行量と血流を介した脳への移行量を比較することにより,嗅神経を介した経路が脳への移行にどれほどの影響があるかを明確にする。2. PC12細胞を用いたナノ粒子の神経細胞内への侵入メカニズムに関する検討ナノ粒子の毒性には物理的,化学的特性が関係していることが示唆されている。細胞内への侵入においても,粒径や粒子表面特性が侵入の機序に関与していると考えられる。

本研究では,粒径と表面修飾の違いによる神経細胞内(PC12細胞)への侵入に影響があるかを検討した。その結果,神経細胞内への侵入量は粒径や表面修飾により変化することが示唆された。本研究から鼻腔に露出している嗅神経への侵入にも粒径や表面修飾が関与しているものと推測できる。3.エレクトロスプレーを用いたナノ粒子吸入曝露システムの開発ナノ粒子の曝露手法は気管内投与や,静脈投与が主流であった。しかし,実際には吸入曝露が主な曝露由来であり,これらの手法は現実的ではない。本研究では,エレクトロスプレーと微分型電気移動度測定装置(DMA)を用いた簡易吸入曝露システムを開発した。エレクトロスプレーで発生させたナノ粒子を曝露チャンバーに導入し,DMAでチャンバー内に存在するナノ粒子の粒径を測定して粒径分布を継時的に測定できるシステムを構築した。1.放射性ナノシリカ粒子を曝露したマウスにおけるナノ粒子の体内動態の検討本研究では,放射性ナノシリカ粒子懸濁液(粒径37nm)をマウスに点鼻投与し,嗅神経を介した嗅球や脳への移行量を液体シンチレーションカウンターにて定量した。その結果,最大で投与量の3.6%が嗅球で,投与量の2.2%が脳で確認された。一方,放射性シリカ粒子(粒径11nm,130nm)尾静脈投与実験による血中経路での嗅球や脳への移行率は,嗅球では最大で投与量の0.03%,脳では0.16%であった。このため,嗅神経経路の方が血中経路よりも移行率が大きくなった。したがって,中枢神経系へのナノ粒子の移行は血流経路よりも嗅神経経路の方が寄与が大きいことが明らかとなった。この結果は,嗅神経経路がナノ粒子の中枢神経系への主要な移行経路である可能性があり,ナノ粒子の吸入曝露がアルツハイマー病などの神経疾患と結びつく可能性が示唆された。2.PC12細胞を用いたナノ粒子の神経細胞内への侵入メカニズムに関する検討本研究では,ナノ粒子の粒径や表面修飾,曝露時間の違いが神経細胞内(PC12細胞)への侵入量に影響を及ぼすかを検討した。はじめに,粒径の異なる蛍光ポリマー粒子(粒径22nm,100nm,1000nm)を曝露した結果,粒径の小さい粒子ほど細胞内に侵入した粒子数が増加した。次に,表面修飾の異なる粒径1020nmの量子ドット(カルボキシル基修飾粒子,アミノ基修飾粒子,表面修飾なしの粒子)を曝露した結果,カルボキシル基修飾粒子が最も細胞内に侵入した。このことから,鼻腔に侵入した粒子の粒径,および粒子表面の組成がナノ粒子の嗅神経への侵入に関与していることが示唆された。さらに,放射性シリカナノ粒子(粒径58nm)をPCI2細胞に曝露し,経時的な細胞内侵入量の変化を検討した。その結果,細胞内への侵入量は曝露からの経過時間とともに増加した。したがって,ナノ粒子の鼻腔内での滞留性も嗅神経への侵入に関与すると考えられた。