hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多色細胞系譜追跡法による胸腺上皮細胞ネットワーク構築過程の解析

胸腺はT細胞の教育を担当する臓器で、その重要な機能を担う細胞が胸腺上皮細胞である。胸腺上皮細胞の3次元構造の意義を解析する為に、正常および免疫不全モデルマウスの胸腺上皮細胞の3次元構造について共焦点顕微鏡にて解析したが、これまで胸腺上皮細胞の構築異常を来している免疫不全モデルマウスは見いだされていない。又、骨髄移植、あるいは並体結合の系にて胸腺上皮細胞と血球細胞の細胞融合の有無を検討したが見いだされなかった。胸腺上皮細胞の発生過程の細胞融合の意義については今後の研究課題と思われる。又、胸腺移植を併用した新しい骨髄移植法を開発した。本方法は従来の方法では治療困難だった疾患にも有効性を示した。胸腺はT細胞の教育を担当し不要なT前駆細胞のpositive selection, negative selectionが行われており、その重要な機能を担う細胞として、胸腺上皮細胞が知られている。その存在位置から、皮質胸腺上皮細胞(c-Tec)と髄質胸腺上皮細胞(m-Tec)に分類され、前者がpositive selection,後者がnegative selectionを担当しているとされている。しかし双方ともマウス胎生期e12.5に出現するFoxN1陽性細胞に由来すると考えられている。私達はこれまでの予備的検討において発生期における胸腺上皮細胞の細胞融合を見いだしており、免疫異常モデルマウスを用いて免疫異常、あるいは免疫調整機能における役割の解析を行っている。2年目は予備的な結果にて得られた発生過程における細胞融合をに関与する細胞について詳細に解析した。昨年の解析に引き続き、免疫染色にて発生過程において細胞融合を起こした胸腺上皮細胞の相手方の細胞を同定するために種々の細胞マーカーを免疫染色によってより詳細な解析を行った。Rosa26-RFPマウスの骨髄をRosa26-GFPマウスに骨髄移植し、成体において血球細胞と胸腺上皮細胞の間に細胞融合(RFP/GFP共発現細胞)が起こるか追試を繰り返して検討したが、今までのところ骨髄移植後、あるいは並体結合によって血球細胞と胸腺上皮細胞の間に細胞融合が起こるという明確な証拠は得られなかった。FoxN1-Creマウスとレインボーマウス(ホモ)を掛け合わせ胸腺上皮細胞の発生のクローナリティ解析を行った。生理的条件下での細胞融合の有無を検証するためにRosa26-RFPマウスとRosa26-GFPマウスを並体結合して細胞融合(RFP/GFP共発現細胞)が起こるか検討した。また、Cre発現マウスとレインボーマウスとの並体結合にて胸腺上皮細胞に細胞融合(緑から赤、黄、青に変化)が起こっているかどうかを検討した。胸腺上皮細胞同士の細胞融合の可能性も考え、胎生期のFoxN1陽性細胞を蛍光標識し、その動態を胎生経時的に解析した。結果として私たちの予備的検討を裏付ける形にて胸腺上皮細胞の中の一部の細胞に細胞融合を起こして蛍光標識された細胞の出現が認められた。胸腺上皮細胞の細胞融合は胸腺上皮細胞と血球細胞の間において起こるのではなく、胸腺上皮細胞同士の間で起こる可能性が高い。しかし血球細胞以外の循環血流内の細胞と胸腺上皮細胞の間において細胞融合が起こる可能性は否定できず、今後の研究課題と思われる。胸腺上皮細胞は内胚葉系の細胞と考えられており、皮質胸腺上皮細胞(c-Tec)と髄質胸腺上皮細胞(m-Tec)の双方ともマウス胎生期e12.5に出現するFoxN1陽性細胞に由来すると考えられている。それらは胸腺におけるT細胞の教育を担当し不要なT前駆細胞のpositive selection, negative selectionを行う。本研究において発生期における胸腺上皮細胞の詳細な解析、および成体期における新たな細胞融合現象の有無を検証し、免疫異常モデルマウスにおける胸腺上皮細胞の関与について検証するのが目的である。1年目は予備的な結果にて得られた発生過程における細胞融合を発生工学的手法にてより詳細に解析し成体期における新たな細胞融合が起こるかを検証した。Rosa26-RFPマウスの骨髄をRosa26-GFPマウスに骨髄移植し、成体において血球細胞と胸腺上皮細胞の間に細胞融合(RFP/GFP共発現細胞)が起こるか追試を繰り返して検討したが、今までのところ細胞融合が起こるという明確な証拠は得られなかった。(1)FoxN

1-CreマウスとRosa26-rainbowマウス(レインボーマウス:共同研究者上野博夫が作成)を交配することで発生後期に胸腺上皮細胞に多色キメラを導入し、細胞融合の有無を検討し、上述の発生過程における胸腺上皮細胞の細胞融合を追試確認した。(2)免疫染色にて細胞融合を起こした胸腺上皮細胞のマーカーを確認し、血球系のマーカーの発現を認めず、胸腺上皮細胞のマーカーの発現を認めた。(3)CreERT2発現マウスの骨髄をレインボーマウスに移植して予備的結果ながら胸腺上皮細胞の新たな細胞融合を確認した。生理的条件下での細胞融合の有無を検証するためにRosa26-RFPマウスとRosa26-GFPマウスを並体結合して細胞融合(RFP/GFP共発現細胞)が起こるか検討する。また、Cre発現マウスとレインボーマウスとの並体結合にて胸腺上皮細胞に細胞融合(緑から赤、黄、青に変化)が起こっているかどうかを検討する。胸腺上皮細胞同士の細胞融合の可能性も考え、胎生期のFoxN1陽性細胞を蛍光標識し、その動態を胎生経時的に解析する。上述の実験系に自己免疫疾患マウスを交配するためのセットアップを行う。(1)2年目は、骨髄移植にて見られた細胞融合を起こした胸腺上皮細胞の起源について免疫染色、発生工学的解析にて調べる。(2)また、移植時ではなく生理的条件下での細胞融合の有無を検証するために並体結合にてCreERT2発現マウスとレインボーマウスの血流を共有させた場合の胸腺上皮細胞の細胞融合の有無を検証する。(3)CreERT2マウスの変わりにFoxN1-Creマウスを用い、胸腺上皮細胞と細胞融合する相手方の細胞を特定する。今後の研究の推進方策に合わせ、免疫染色(各種抗体を含む)、発生工学敵な解析、細胞融合の相手方細胞の特定、さらにマウスの交配・作製を中心に投資する。今後の研究の推進方策に合わせ、免疫染色(各種抗体を含む)、発生工学敵な解析、マウスの作製・維持、及び細胞融合の相手方細胞の特定を中心に研究費を投資する。
低分子量G蛋白質の標的蛋白質の機能とその病態

低分子量G蛋白質のRasとCdc42、Racは細胞の増殖や細胞骨格を制御しているが、その作用機構は不明であった。私共はRasとCdc42、Racの作用機構とその病態を明らかにする目的で、これらの標的蛋白質の単離・同定を試みた。その結果、Rasの新規標的蚤白質としてAF-6とCanoeを同定した。AF-6とCanoeは共に細胞接着に関与するPDZドメインを持ち、細胞接着の制御に関与している可能性が高い。さらに、私共は上皮細胞であるMDCK細胞においてAF-6は細胞間接着部位のタイトジャンクションに局在することを見出し、タイトジャンクションの構成蛋白質であるOccludinとZO-1に直接結合することを見出した。したがって、RasはAF-6を介して細胞の接着性を制御している可能性が高い。一方、Cdc42、Racの標的蛋白質としてIQGAPを同定した。IQGAPもMDCK細胞においては細胞間接着部位に濃縮されており、細胞間接着分子であるカドヘリンとカテニンと局在が一致することを見出した。IQGAPはこれらのカドヘリン・カテニンとin vitroとin vivoの両方で結合することも見出した。さらに、Cdc42とRac1も細胞間接着を制御していることを見出した。これにより、今まで不明であった細胞間接着の制御機構を分子レベルで解明されることが期待され、これらの結果はこれらの分子が関わると考えられている種々の病態の理解や治療法、診断法に応用されることが期待される。以上本年度の研究計画はほほ達成することができたと考えている。
食事中の脂質源の違いがGIP分泌の差を介して生体内に及ぼす長期的作用の検討

Gastric inhibitory polypeptide (GIP)は、食事摂取によって小腸から分泌される消化管ホルモンである。高脂肪摂取はGIP分泌を強く刺激し、慢性的なGIPの過分泌は肥満やインスリン抵抗性を助長する。一方、魚油を多く含む高脂肪食は動物実験において、他の油脂に比べ脂肪蓄積を抑制することが分かっており、我々は、マウスにおいて魚油で構成される高脂肪食が、他の油脂で構成される高脂肪食に比べ、GIP分泌を刺激しないことを確認している。そこで本研究では、慢性的な食事中の脂質源の違いが及ぼす脂肪蓄積やインスリン抵抗性の差に、GIP分泌の差がどの程度、どのように寄与するのかを明らかにする。我々は、AIN-93Gをベースとし、主たる油脂源をそれぞれ魚油・ラード・オリーブ油とした3種類の45kcal%脂肪食(魚油食・ラード食・オリーブ油食)を作成し、現在それらの野生型マウス(WT)およびGIP欠損マウス(KO)への長期負荷を行っている。長期負荷16週目のKOの体重は、WT同様、ラード食群やオリーブ油食群に比べ魚油食群で有意に低値であった。また、同じ食餌同士の比較では、すべての食餌において、WTに比べKOで体重が有意に低値であった。随時血糖値は魚油食群のWTとKOが他の群に比べ有意に低値であり、随時インスリン値は体重と同様の傾向を示した。以上より、高脂肪食摂食による肥満は、部分的にGIPの過分泌を介して引き起こされることが示唆された。野生型マウスとGIP欠損マウスへの高脂肪食長期負荷を開始し、順調に表現型の解析が進んでいるため。野生型マウスとGIP欠損マウスへの高脂肪食長期負荷における、糖負荷試験・インスリン負荷試験・基礎代謝測定・脂肪や肝臓の重量及び形態観察等さらなる表現型の解析を進める。また、長期負荷試験後の脂肪及び肝臓のmRNAを用いてマイクロアレイ解析を行い、摂取する油脂の違いによる遺伝子応答の差及びその中でGIPを介して応答する遺伝子群について網羅的解析を実施する。
南西諸島における寄留商人町の形成と変容

近代期の奄美・沖縄の主要な島の中心地において、寄留商人と呼ばれる他県および同県の他地域からの外来商人が、商店や事業所を構えて街を形成していた。本研究は、寄留商人という社会集団が形成する商業空間の形成と特質を考察するものである。沖縄諸島において寄留商人町がみられたのは、沖縄本島の那覇、久米島の儀間、宮古島の平良、石垣島の4箇であり、奄美諸島では奄美大島の名瀬、古仁屋、喜界島の湾、早町、徳之島の亀津、平土野、沖永良部島の和泊、知名、与論島の茶花であった。奄美・沖縄に多くの寄留商人が本格的に移住してくるのは、廃藩置県後のことである。寄留商人の出身地をみると、圧倒的に鹿児島県出身者が多い。これは、地理的距離に加え、歴史的関係によるものである。奄美諸島や沖縄諸島に寄留商人が入ってくる理由は、藩政時代か盛んに行なわれていた砂糖や織物などの取引に商業活動の旨味を目論んだからである。また砂糖や織物の取引のみならず、呉服や雑貨などのさまざまな商品の卸小売りにおいても、奄美・沖縄は商業の空白地域であったことである。例えば、奄美諸島最大の商業地区は名瀬であり、当時259の商店・事業所のうち、経営者の出身地で最も多いのが、鹿児島県出身者で84人、次いで地元名瀬出身者が64人となっている。また沖縄県で最大の都市である那覇においては、335人の寄留商人が商業を営んでいたが、その中で鹿児島県出身者205人で、寄留商人全体の3分の1近くを占めている。寄留商人はいずれの島でも、島の中心地で寄留商人経営の店が集まって街を形成していた。このような寄留商人町も第二次世界大戦の末期には、県外からの寄留商人は引き上げていき消滅した。本研究は、寄留商人という社会集団が形成する商業空間の形成と特質を考察するものであり、本年は沖縄について調査を実施した。沖縄諸島で寄留商人街が形成されていたのは、沖縄本島の那覇、名護、糸満、久米島の儀間、宮古島の平良、石垣島の四箇が主たるところである。沖縄県外からの寄留商人が沖縄へ進出して経済活動を始めたのは、王府時代から見られたが、本格的には廃藩置県後のことである。寄留商人には鹿児島商人とともに大阪・福岡商人の二つの流れがあった。那覇では、県外からの寄留商人に加え、沖縄出身の商人によって、沖縄最大の商業地区を形成していた。特に、寄留商人の多く見られた商業地区は、東町大通り、大門通り、西武門通り、久米通りなどであった。平良、四箇、儀間などの離島の中心地の場合は、県外の寄留商人に加え、那覇からの寄留商人の進出が顕著であった。とくに平良の場合には、中心商業地区を形成する50店のうち、宮古出身者の商品販売店としてわずか2店で、他は寄留商人であった。寄留商人は、砂糖や織物の買い継ぎ、呉服、雑貨などの卸小売業を営んでいた。またいずれの中心地においても、おもに買い廻り品を扱っている寄留商人街にたいして、地元住民によって魚・豆腐などの食料品を扱っていた市場が存在し、商業地域の分化がみられる一方、補完関係にもあった。寄留商人の店の従業員は番頭とよばれ、地元の人であった。

このような寄留商人街も第二次世界大戦末期の沖縄戦によって、県外からの寄留商人が引き上げたことや、戦争によって破壊されたこともあって消滅した。近代期の奄美・沖縄の主要な島の中心地において、寄留商人と呼ばれる他県および同県の他地域からの外来商人が、商店や事業所を構えて街を形成していた。本研究は、寄留商人という社会集団が形成する商業空間の形成と特質を考察するものであり、本年度は奄美諸島について調査を実施した。奄美諸島で寄留商人町が形成されていたのは、奄美大島の名瀬、古仁屋、喜界島の湾、早町、徳之島の亀津、平土野、沖永良部島の和泊、知名、与論島の茶花である。奄美諸島では砂糖と紬の生産が藩政時代から盛んに行なわれていたことを背景として、廃藩置県後に商社時代を経て、多くの寄留商人が本格的に経済活動を始めた。寄留商人は、砂糖や織物の買い継ぎ、呉服、雑貨などの多種類の卸小売業を営んでいた。奄美諸島最大の商業地区は名瀬であり、当時259の商店・事業所のうち、経営者の出身地で最も多いのが、鹿児島県出身者で84人、次いで地元名瀬出身者が64人となっている。また鹿児島県以外の県では13県にまたがっている。寄留商人が各島々に入っていく経緯には、最初から商業を行なうために入ったケース、行商できていてそのまま居残ったケース、呼び寄せで入ってきたケースなど様々なケースがあるがいずれにしても、経済活動をするには容易な経済の空白地であったと考えられる。寄留商人はいずれの島でも、島の中心地に比較的集まって街をつくっていた。このような寄留商人町を形成していた県外からの寄留商人は、第二次大戦の末期には引き上げていった。
細胞死促進遺伝子DP5の細胞特異的発現による悪性黒色腫治療

悪性黒色腫に代表される皮膚悪性腫瘍の遺伝子治療を目的とし腫瘍細胞に導入した際に効果的に細胞死(アポトーシス)を誘導できる遺伝子としてDP5を選択した。DP5はBcl-2ファミリーの中のBH3ドメインのみを有するアポトーシス促進型のメンバーである。前年までの検討で少なくともIn vitroの系において遺伝子導入を行うと高率にアポトーシスを誘導できること、及びBH3ドメインのみの発現でもアポトーシスを誘導できることを示してきた。本年度は実際に黒色腫細胞をマウスに移植して作成した腫瘍に遺伝子導入を行い腫瘍細胞の退縮効果、生存促進効果があるか否かを検討した。またDP5に細胞死誘導効果を制御する因子群をYeast Two Hybrid法を用いて探索した。結果として電気穿孔法を用いたDP5遺伝子導入で対照群に比し有意な腫瘍縮小効果が認められた。しかしながらBH3ドメイン遺伝子導入では有意差は認められなかった。また生存促進効果については両者ともに有意な効果は認められなかった。Yeast Two Hybrid法によるスクリーニングでは3種類の陽性クローンが得られ、そのうちの一種類であるhnRNPは哺乳類細胞に共発現させた場合もDP5と相互作用することが明らかとなった。DP5によるアポトーシスの誘導は培養細胞に比べると低いが、導入効率を考えると妥当な値である。Bcl-2のアンチセンス遺伝子導入がやはり悪性黒色腫の細胞死誘導に効果的であったとの報告が最近なされており、特にBcl-2ファミリーが腫瘍において強発現しているMclanoma細胞などはこのファミリーを標的とした遺伝子治療が有望ではないかと考えられている。今後の課題として導入効率の上昇と他の細胞株を用いた検討が必要である。
cwおよびFTパルスESR法によるセミマクロサイズ磁性体の磁気緩和の研究

2年間の本課題の目的は,強磁性合金(パーマロイ)の薄膜に微細加工を施して得られた強磁性体配列格子の動的磁気機能を明らかにすることにある.このような人工格子では,一つ一つの微小磁性体の磁化が巨大な磁気モーメントとして振る舞うことが期待され,新奇な量子磁気相互作用系とみなすことができる.前年度(平成9年度),微少な矩形磁性体を短冊状または碁盤目状に配列させた薄膜の強磁性共鳴(FMR)スペクトルを測定したところ,微小磁性体同士が磁気双極子相互作用により結合し,一定の位相関係を保った集団運動-擬似的なスピン波(双極子スピン波)-を起こすことを見出した.本年度は,より一般的な格子に対象を拡張し,矩形以外のジオメトリー(三角形,円など)を持つ薄膜について調べる予定であったが,微細加工の精度を保つことが当初の予想以上に困難であることがわかった.そこで,ジオメトリーの変更以外の方向で双極子スピン波モデルの検証・一般化を行なうために,最隣接矩形間の相対配置と距離の異なる試料について調べることとした.相対配置・距離を系統的に変化させた試料のFMRスペクトルを解析した結果,双極子スピン波の分散関係は(1)最隣接以遠の矩形磁性体同士の磁気双極子相互作用の影響を強く受け,かつ(2)格子全体の群論的対称性だけではなく,微小磁性体の外形を強く反映していることが明らかになった.本研究の人工格子のようなセミマクロ相互作用系では,磁気モーメントが有限の大きさと形状(対称性)を有するというその本質的特徴が,磁気相互作用系全体の動的性質に大きな影響を与えることが明らかになった.なお,基板上に微小な矩形磁性体を一つだけ形成した試料についてもFMRスペクトルを測定したところ,双極子スピン波モデルでも既知のモデル(交換相互作用によるスピン波・表面波)でも説明できない新たな共鳴モードを発見した.詳細はまだ明らかではないが,孤立した(単一の)磁性体であってもそのサイズによっては従来にない特異な動的磁性を示し得ることが示唆された.強磁性合金(パ-マロイ)の薄膜に、電子線リソグラフィーを用いてミクロンオーダーの微細加工を施した低次元人工格子について、強磁性共鳴(FMR)スペクトルを測定した。薄膜試料内では、微少な磁性体がストライプ状に配列した1次元鎖または基盤目状に配列した2次元正方格子が形成されている。室温で測定したFMRスペクトルは、微細加工が施されていない薄膜ですでに見出されているスペクトル(原子スケールのスピン波励起によるFMR)とは異なっており、人工格子の周期構造を反映した新しい磁気共鳴現象の存在を示唆するものであった。一つの微少磁性体の磁化(マクロな数の電子スピンが秩序配列することにより生じた巨大な磁気モーメント)が磁場中で歳差運動していると仮定した場合、隣接する微少磁性体間に磁気双極子相互作用が働いているため、巨大磁気モーメントの集合は、互いに一定の位相関係を保った集合運動(共同運動)-擬似的なスピン波:双極子スピン波-を発生すると考えられる。磁気双極子相互作用を平均場的に取り入れた磁化の運動方程式を1次元鎖および2次元正方格子に対して適用すると、実測スペクトルの共鳴磁場の外部磁場方向依存性を再現することができた。すなわち、磁気双極子相互作用によって発生する擬似的なスピン波を人工格子物質において実験的に初めて見出した。従来のスピン波の物理的起源が電子スピン間の交換相互作用であるのに対し、本研究で見出した擬似的なスピン波は、磁気双極子相互作用により生じているという点で、まったく新しいタイプの磁気的共同運動である。2年間の本課題の目的は,強磁性合金(パーマロイ)の薄膜に微細加工を施して得られた強磁性体配列格子の動的磁気機能を明らかにすることにある.このような人工格子では,一つ一つの微小磁性体の磁化が巨大な磁気モーメントとして振る舞うことが期待され,新奇な量子磁気相互作用系とみなすことができる.前年度(平成9年度),微少な矩形磁性体を短冊状または碁盤目状に配列させた薄膜の強磁性共鳴(FMR)スペクトルを測定したところ,微小磁性体同士が磁気双極子相互作用により結合し,一定の位相関係を保った集団運動-擬似的なスピン波(双極子スピン波)-を起こすことを見出した.本年度は,より一般的な格子に対象を拡張し,矩形以外のジオメトリー(三角形,円など)を持つ薄膜について調べる予定であったが,微細加工の精度を保つことが当初の予想以上に困難であることがわかった.そこで,ジオメトリーの変更以外の方向で双極子スピン波モデルの検証・一般化を行なうために,最隣接矩形間の相対配置と距離の異なる試料について調べることとした.相対配置・距離を系統的に変化させた試料のFMRスペクトルを解析した結果,双極子スピン波の分散関係は(1)最隣接以遠の矩形磁性体同士の磁気双極子相互作用の影響を強く受け,かつ(2)格子全体の群論的対称性だけではなく,微小磁性体の外形を強く反映していることが明らかになった.本研究の人工格子のようなセミマクロ相互作用系では,磁気モーメントが有限の大きさと形状(対称性)を有するというその本質的特徴が,磁気相互作用系全体の動的性質に大きな影響を与えることが明らかになった.

なお,基板上に微小な矩形磁性体を一つだけ形成した試料についてもFMRスペクトルを測定したところ,双極子スピン波モデルでも既知のモデル(交換相互作用によるスピン波・表面波)でも説明できない新たな共鳴モードを発見した.詳細はまだ明らかではないが,孤立した(単一の)磁性体であってもそのサイズによっては従来にない特異な動的磁性を示し得ることが示唆された.
放射性代謝物の体内動態を利用した癌診断・治療用の蛋白質放射性医薬品の開発

本研究では、癌細胞と肝実質細胞における放射性代謝物の異なる排泄挙動を利用して、癌細胞に選択的に代謝能を送達できる蛋白質放射性医薬品を開発することを目的とする。そこで、胆汁排泄機構の存在しない癌細胞のモデルとして肝非実質細胞を選択し、肝実質細胞、非実質細胞それぞれのリソソームに受容体を介して取り込まれるNGA、NMAを母体蛋白質として用い、各種RI標識法に由来する放射性代謝物に関する以下の知見を得た。1.SCN-benzyl-EDTA、EMCS-benzyl、cyclic DTPAdianhydrideで作製した^<111>In標識NGA、NMAをマウスに投与したところ、肝実質細胞、非実質細胞からの放射能消失速度は、それぞれの標識法により大きく異なった。また、これはそれぞれの標識試薬に由来する放射性代謝物の動態の相違に起因することが明らかとなった。2.SCN-benzyl-EDTA、EMCS-benzyl-EDTAで作製した^<111>In標識NGAをマウス及びラットに投与したところ、いずれの場合も、ラット肝実質細胞からの放射能消失が、マウスに比べて大きく遅延した。生成する放射性代謝物の化学形、その生成速度を検討したところ、両動物種間で相違は認められなかった。さらに、放射性代謝物の肝実質細胞における分布についても両動物種間で相違が認められなかった。これらの結果から、RI標識蛋白質投与後の肝実質細胞からの放射能消失は動物種により異なることが明らかとなり、この原因は、放射性代謝物のリソソームからの消失速度の種差であることが示された。これらの結果は、肝実質細胞から速やかに胆汁排泄されるが、癌細胞には長時間滞留する放射性代謝物を設計するための基礎的指針となると期待される。放射性同位元素(RI)標識蛋白質投与後の放射能動態は、母体蛋白質の動態だけではなく、放射性代謝物の動態にも影響される。本研究では、癌細胞と肝実質細胞における放射性代謝物の異なる排泄挙動を利用して、癌細胞に選択的に放射能を送達できる蛋白質放射性医薬品を開発することを目的とする。そこで、肝汁排泄機構の存在しない癌細胞のモデルとして肝非実質細胞を選択し、肝実質細胞、非実質細胞それぞれのリソソームに受容体を介して取り込まれるgalactosyl-neoglycoalbumin(NGA)、mannosyl-neoglycoalbumin(NMA)を母体蛋白質として用い、各種RI標識法に由来する放射性代謝物に関する以下の知見を得た。1. DTPA二無水物により作製したNGA-DTPA-^<III>Inをマウスに投与したところ、肝実質細胞、非実質細胞でlysine-DTPA-^<III>Inが放射性代謝物として生成すること、またこれらの両細胞からの消失半減期は30時間以上であることが明らかとなった。2.直接標識法により作製した放射性ヨウ素標識NGA、NMAをマウスに投与したところ、肝実質細胞、非実質細胞からの放射性代謝物の消失は極めて速いことが明らかとなった(半減期:15分以下)。3. SCN-Bz-EDTAにより作製した^<III>In標識NGA、NMAをマウスに投与したところ、両肝細胞においてlysine-SCN-Bz-EDTA-^<III>Inにまで代謝され、本代謝物は実質細胞からは速やかに消失したが(半減期:1.5時間)、非実質細胞からの消失は遅延することが明らかとなった(半減期:30時間以上)。これらの結果は、肝実質細胞から速やかに肝汁排泄されるが、肝汁排泄機構を持たない癌細胞には長時間滞留する放射性代謝物を設計するための基礎的指針となると期待される。

これらの結果は、肝実質細胞から速やかに胆汁排泄されるが、癌細胞には長時間滞留する放射性代謝物を設計するための基礎的指針となると期待される。
新人医療従事者のストレス、勤務環境、蓄積的疲労と自律神経機能の変動に関する検討

研修医10名、看護師16名に対し、質問紙法により睡眠時間や自覚的な睡眠の質、時間外労働の長さ、蓄積的疲労徴候インデックス(CFSーI)の調査を行った。CSF-IはNF1[気力の減退」NF2-1「一般的疲労感」NF2-2「身体不調」NF3「イライラの状態」NF4「労働意欲の低下」、NF5-1「不安感」、NF5-2「抑うつ感」、NF6「慢性疲労徴候」の各項目からなる。シフト性の看護師に比して研修医のほうが時間外勤務(ただし研修医では業務と自己研鑽の時間分離がしにくい)の時間は有意に長かったが、睡眠時間は研修医5.65時間(56.5時間)、看護師5.88時間(4.57時間)、自覚的な睡眠の質については研修医は良好5名、やや睡眠不足4名、未記入1名、看護師は良好8名、やや睡眠不足7名、非常に睡眠不足1名であり、睡眠時間や睡眠の質については両者で明らかな差は認めない。CSF-Iにおける各項目についての平均訴え数はこれまでの報告による医療従事者の平均と比較すると、研修医ではNF5-1「不安感」の項目が2.60と越河らによる医療従事者の平均よりやや多かったものの有意な差ではなかった。研修医のそれ以外の項目の平均訴え数と看護師の各項目の平均訴え数は前述の医療従事者の平均を上回ることはなく概ね良好であった。本年度は前年度にみられた内科研修中女子のCSF-I訴え数が高いという傾向はみられなかった。また、看護師については経験年数による検討を行ったが、現時点では新人看護師のほうがCSF-I訴え数が高いという傾向は認めなかった。看護師で心拍変動解析を行った例では副交感神経成分HF(msec2)が低い傾向はあったが、件数が少ないため解析はまだおこなえていない。研修医に関する睡眠や勤務時間と蓄積疲労との関係についてはおおむね順調に進捗している。看護師に関しても本年度は研究の進捗をみた。ただし、心拍変動解析に関しては研究同意を得られる被験者が少なく遅れている。本年度は「働き方改革」の施行初年度でもあるため、本研究の医療従事者のヘルスケアマネージメントについての意義をよりわかりやすく説明し、研究同意が得られる被験者を増やす。医療従事者は様々な身体的・心理的ストレスを受けやすく、特に経験が未熟な場合にその傾向が強い。本研究では、1、2年目の医師、看護師に対し、疲労、精神的ストレス、睡眠不足が自律神経機能に及ぼす影響を心拍変動解析を用いて検討し、その結果を職場におけるヘルスケアや就労環境の改善に応用することを目的として実施するものである。当初計画では本年度1年次研修医20名ならびに1年次看護師30名に対して、24時間心電図を用いた心拍変動解析による自律神経機能の評価と蓄積的疲労徴候インデックス(CSF-I)を用いた疲労度調査、NIOSH職業性ストレス調査票を用いたストレスの評価をを実施し検討する予定であったが、心拍変動解析における副交感神経指標であるHF成分は立位で低下するため、まず勤務中立位の時間が多いと思われる外来看護師において心拍変動解析による自律神経機能評価を実施した。その結果では交感神経機能指標であるLF/HFについては平均2.08で代表研究者らの以前の研究による研修医の結果と有意な差はなかったが、副交感神経指標であるHF成分は339.2msec2と低い傾向がみられた。今回の結果は少ない症例数での結果であるが、平成29年度以降の看護師と研修医間の比較では考慮すべき因子と考えられた。また平成28年度1年次研修医におけるCSF-Iの結果では、代表研究者らが行った平成2527年度研修医における調査と比し統計学的には有意な差ではないものの、女子における「慢性疲労」の項目での訴え数がやや高い傾向がみられた。初年度実施成果については意義ある結果が得られたと考えるが、初年度は研究概要対象となる新人看護師、新人医師への説明文書や同意書等の整備が必要であり、対象者ならびに関係部署への説明時期が遅れたため、研究参加の同意を得られた数が予定より少なかった。また、勤務中の体位による影響についての検討を行う必要があると考えられ、初年度はその検討を加えたため、当初計画よりは進捗がやや遅れている。初期研修医23名に対し、質問紙法による睡眠状況ならびに蓄積的疲労徴候インデックス(CFS-I)の調査を行った。内訳は女性11名男性12名。睡眠時間の平均は5.74時間(5時0分7時間0分)。自覚的な睡眠の質については良好8名(34.8%)やや睡眠不足14名(60.9%)非常に睡眠不足1名(4.3%)。非常に睡眠不足と自覚する1名の睡眠時間は5時間であった。【蓄積的疲労徴候インデックス(CSF-I)の結果について】男性被験者における各特性の平均訴え数はNF1(気力の減退)1.41、NF2-1(一般的疲労度) 2.00、NF2-2(身体不調)0.50、NF3(イライラの状態)0.33、NF4(労働意欲低下)1.42、NF5-1(不安感)1.50、NF5-2(抑うつ感)1.33, NF6(慢性疲労徴候)

2.41であり、いずれも越河らによる医療従事者(男子)における平均訴え数と有意な差はなかった。女性被験者における平均訴え数はNF1 3.36、NF2-1 3.27、NF2-2 0.63、NF-3 1.63、NF-4 2.00、NF5-1 3.63、NF5-2 3.18、NF6 3.63であった。すべての特性において女性の訴え数が男性の訴え数を上回っていたが、これはこれまでの研究で言われている結果と同様の傾向である。女子においてはNF2-2(身体不調)とNF4(労働意欲の低下)以外の特性において+1SDの範囲内であるが前述の越河らによる医療従事者(女子)の平均、ならびに当院における先行研究の平均より高かった。CSF-Iと他の因子との関係では、睡眠時間とは有意な関連は見られないが、内科研修中・女子・院内滞在時間(研修医については労働時間と自己学習時間の分離がしにくい)が長い場合のCSF-Iの訴え数が多い傾向にあり、マネージメント上注意が必要と思われる。新人看護師についての検討は遅れている。またHolter心電図機器が年度途中で更新に入る予定であったため、心拍変動解析に関してはH30年度に持越しとなっている。研修医10名、看護師16名に対し、質問紙法により睡眠時間や自覚的な睡眠の質、時間外労働の長さ、蓄積的疲労徴候インデックス(CFSーI)の調査を行った。CSF-IはNF1[気力の減退」NF2-1「一般的疲労感」NF2-2「身体不調」NF3「イライラの状態」NF4「労働意欲の低下」、NF5-1「不安感」、NF5-2「抑うつ感」、NF6「慢性疲労徴候」の各項目からなる。シフト性の看護師に比して研修医のほうが時間外勤務(ただし研修医では業務と自己研鑽の時間分離がしにくい)の時間は有意に長かったが、睡眠時間は研修医5.65時間(56.5時間)、看護師5.88時間(4.57時間)、自覚的な睡眠の質については研修医は良好5名、やや睡眠不足4名、未記入1名、看護師は良好8名、やや睡眠不足7名、非常に睡眠不足1名であり、睡眠時間や睡眠の質については両者で明らかな差は認めない。CSF-Iにおける各項目についての平均訴え数はこれまでの報告による医療従事者の平均と比較すると、研修医ではNF5-1「不安感」の項目が2.60と越河らによる医療従事者の平均よりやや多かったものの有意な差ではなかった。研修医のそれ以外の項目の平均訴え数と看護師の各項目の平均訴え数は前述の医療従事者の平均を上回ることはなく概ね良好であった。本年度は前年度にみられた内科研修中女子のCSF-I訴え数が高いという傾向はみられなかった。また、看護師については経験年数による検討を行ったが、現時点では新人看護師のほうがCSF-I訴え数が高いという傾向は認めなかった。看護師で心拍変動解析を行った例では副交感神経成分HF(msec2)が低い傾向はあったが、件数が少ないため解析はまだおこなえていない。研修医に関する睡眠や勤務時間と蓄積疲労との関係についてはおおむね順調に進捗している。看護師に関しても本年度は研究の進捗をみた。ただし、心拍変動解析に関しては研究同意を得られる被験者が少なく遅れている。平成29年度1年次研修医ならびに1年次看護師に対しては、当研究への参加についての説明を早期に行い、研究へのエントリー数を増やす。また、看護師については部署による比較検討を十分に行うことができるよう、平成29年度以降の各年度で当初計画よりも被験者の数を増やすことを予定している。当初計画より遅れている部分についての研究を推進するため、本年度は新人看護師を対象とした調査と客観的な自律神経機能解析についてを重点化する。
再生医療モデルマウスの作成

再生医療の研究は、「いかに多能性幹細胞を得るか」という点が主題であったが、京都大学の山中らが様々な細胞に4つの転写因子、すなわちOct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4を導入することにより、人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell : iPS細胞)を樹立できることを報告し、全世界的なターニングポイントを迎えた。現在は、多能性幹細胞を効率よく目的の方向に分化させる研究や、分化と脱分化のメカニズムの研究に焦点が移っているものの、良いモデルとなる実験系が存在しない。そこで、本研究では、遺伝子発現誘導の最新技術と発生工学を組み合わせて、再生医療研究の革新的なモデル動物を作成することを目的とした。多能性幹細胞の樹立に重要な4つの転写因子(Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4)と温度感受性のSV40 Large Tantigen(tsT-antigen)をDox(テトラサイクリンの誘導体)で厳密に発現コントロールできる新規の誘導型遺伝子発現ベクターを作成した。ここで、tsT-antigenは、通常の体温である37°Cで培養すると、すぐに分解されてしまって機能しないが、33°Cで培養するとT-antigenとしての機能を発揮する温度感受性変異が入ったタンパク質である。1年目は、培養細胞レベルで新規誘導型発現ベクターを評価するため、調節ユニットと応答ユニットの両方を同時に導入し、細胞レベルでの応答を確認したところ、期待通りに機能することが確認された。2年目として、受精卵へのマイクロインジェクションを行った。マウスではうまくいかなかったものの、同時に行ったラットで遺伝子の導入に成功し、導入遺伝子のホモ化にも成功した。このラットが、再生医療のモデル動物として有用であると期待される。再生医療の研究は、「いかに多能性幹細胞を得るか」という点が主題であったが、京都大学の山中らが様々な細胞に4つの転写因子、すなわちOct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4を導入することにより、人工多能性幹細胞(induced pluripotentstem cell : iPS細胞)を樹立できることを報告し、全世界的なターニングポイントを迎えた。そこで、本研究では、遺伝子発現誘導の最新技術と発生工学を組み合わせて、再生医療研究の革新的なモデル動物を作成することを目的とする。一年目としては、多能性幹細胞の樹立に重要な4つの転写因子(Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4)と温度感受性のSV40Large T antigen (tsT-antigen)をDox(テトラサイクリンの誘導体)で厳密に発現コントロールできる新規の誘導型遺伝子発現ベクターを作成した。まず、培養細胞レベルで新規誘導型発現ベクターを評価するため、調節ユニットと応答ユニットの両方を同時に導入し、細胞レベルでの応答を確認したところ、期待通りに機能することが確認された。次に、受精卵へのマイクロインジェクションを行った。来年度は遺伝子導入動物の確認へと進む予定である。
在宅障碍児者が不測の事態に備える教育プログラムの開発とその効果に関する研究

【東日本大震災時に一般避難所で過ごしたことの意味】東日本大震災発生時の重症心身障害児者の経験についての研究では,一般避難所に障害者がいなかったという報告が数多くあるが,2018年度は一般避難所に「もっと居たかった」と語る経験がどのような経験なのか,重症心身障害者の母親に2016年度に行ったインタビュー調査(3月,8月の2回実施)の再分析を行った.研究協力者は,津波が到来する直前に,地域の一般避難所に避難し,そこで2か月を過ごした重症心身障害者の母親1名である.この研究協力者がどのようなストーリーとして避難所生活を語ったのかナラティブの手法を参考に分析を行った.その結果,《1.配慮してくれた避難所内》,《2.気まずさがない避難生活》,《3.一翼を担う子どもの存在》,《4.姉妹を同じ学校に通わせた決断》,《5.妹の障害を受け入れた姉》,《6.地域で生活してきた延長線上にある現在》,の6つのテーマから「自分の中で意味を伴って肯定できた避難所生活」というストーリーが構成された.【いつもの備えで,もしもに備える防災パンフレットの作成】被災経験者が震災以降,どのような災害対策を行っているのか,2015年,2016年と宮城県で津波被害に遭遇した在宅重症児者の母親6名に話を聞いた.震災から4年または5年経過していた時点で,発電機のパッケージを開けていない,避難バックは片づけた,海から離れた地域に今は住んでいるため災害対策をしていない等,意識は低いように思えた.しかし,東日本大震災の発災当時の記憶は鮮明であり,避難方法や避難場所,避難時の持ち物など,とっさの家族の判断が功を奏した.災害対策の意識は時間と共に消えていくものの,物の準備を含めた災害対策が,日常生活の延長線上にあるような意識づけできるものを作成したいと考え,防災パンフレットを作成して重症心身障害児者の家族に配布した.平成27年度の研究目標は、1.重症心身障害児者(以下、重症児者)の家族が不測事態を想定してどのような備えを行っているのかを明らかにすること。2.重症児者の支援者が不測事態を想定してどのような備えを行っているのかを明らかにすることである。以下、それぞれの目標に対しての研究実績を示す。1.重症児者の家族の備え東日本大震災発生当時に、東北被災地方で家を失う、または家は残っていたが、生活できる状態ではなく、一家で一般避難所で生活した経験のある重症児者の家族5名を対象にインタビュー調査を実施した。インタビューでは大震災発生当時に困難だった出来事と、その経験を踏まえて現在行っている備え方について語ってもらった。データ収集と分析とを交互に進め、現在わかっていることは次の通りである。重症児者の家族にとって困難と感じるターニングポイントは、災害発生直後、災害発生から生活の拠点を整えるまでの時期、さらに、とりあえずの生活から家族が安心して生活できるようになるまでの時期があることがわかった。その困難への乗り越え方は、災害発生前に家族が持っていた力を応用していると言える。現在の備え方については分析途中である。2.重症児者の支援者の備え東日本大震災発生当時に、東北被災地方で重症児者の支援を行った福祉施設の職員、ボランティアとして関わった支援者3名を対象にインタビュー調査を実施した。インタビューでは大震災発生当時の支援の状況と、支援をするにあたり必要な準備について語ってもらった。支援者の経験を分析することで、家族のニーズを聞き取り、情報を収集する力、さらに災害によって被災した状況を元に戻す復興力だけでなく、その復興をより良いものにする力が支援者には必要だと言える。平成27年度当初に目標にしていた研究の6割が27年度末に終了している。現在、4名の重症児者の家族とインタビュー調査の日程調整を行っているが、研究対象者と研究者との日程の都合が合わずに調査が遅れている。27年度末までに個々のインタビュー調査を終了する予定であったが、6月までデータ収集の期間を延長しながら調査を進める。平成28年度の研究では,27年度の研究を基に,重症児者の家族用,重症児者の支援者用の「備えを促進する教育プログラム」を研究者間で検討して作成することを目標としていた.1.支援者用のプログラムの作成重症児者の家族が,東日本大震災の発災から通常の生活を取り戻したと思われるまでのプロセスと,その特徴を27年度の研究では明らかにした.その上で,28年度は援助が必要となる時期をピックアップし,その時期にどのような支援が役立ち,どのような支援が欲しかったのかを研究参加者2名に再インタビューを行い,支援プログラムを作成した.そして,東日本大震災発災当事に東北にある医療機関に従事し,重症児者のケアにあたった医師1名,ボランティア組織の代表者1名にプログラムを提示して,プログラムについて意見をもらい,プログラムが妥当なものか確認してもらった.その結果,医療機関等の支援者が重症児者を保護しなければならないと思う時期と,家族が重症児者を保護して欲しいと思う時期が異なっていた.この結果を反映させて,支援者向けの教育プログラムの必要性が確認された.2.重症児者の家族用プログラムの作成同様に,東日本大震災の発災から通常の生活を取り戻したと重症児者の家族が思うまでのプロセスを27年度の研究で明らかにし,その結果を踏まえて,28年度は震災から通常の生活を取り戻すまでのターニングポイントとなった時期と,その時期を家族がどのように乗り越えたのかを2名の参加者に再インタビューを実施した.

その結果,家族の乗り越え方はそれまでの家族の生活史によってそれぞれ異なると考えられた.そのため,統一した支援プログラムは作成できなかった.平成28年度当初に目標としていた内容の5割が28年度末までに終了した.研究開始当初は,重症児者の家族に対して災害を想定した必要物品の準備や要援護者支援制度などの登録を促す教育プログラムが作成できるのではないかと考えていた.しかし,28年度のインタビュー調査から,災害発生時の重症児者とその家族が生き抜く力は,それまでの家族の生活史と関連していると考えられたため,単純に共通した教育プログラムが作成できないことが確認された.このような理由から研究計画を変更せざるを得ないため,予定通りに進められていない.平成28年度までに行った研究から、災害時の備えを促進する「重症心身障害児(以下、重症児者)の家族用教育プログラムの作成」は、家族のそれまでの生活史によって対応方法が異なるため、統一したものを作成するのは困難との見解を得たことから、平成29年度は重症児者「日常生活の延長線にある災害対策」に焦点を絞って冊子化を目標とし、以下の段階まで目標が達成できた。【熟練した看護師のヒアリング調査】重症児者施設で10年以上の師長経験のある看護師2名を対象に、日常生活の延長線上にある災害対策を考えるために、1)災害発生の情報収集、2)車で避難できない場合の持ち物、3)避難所生活での環境面、4)避難時の気管切開部などの衛生面、5)避難物品の準備、6)人に助けを求める、の6つの視点についてヒアリング調査を実施した。調査の結果から、以上6点は冊子化する必要性があると研究者間で確認ができた。【重症児者の家族へのヒアリング調査】重症児者の家族であり、災害対策についての啓蒙活動をしてきた方1名を対象に、重症児者の避難意識や、避難をためらう理由、一般避難所で避難生活を送ることについてヒアリング調査を実施した。調査の結果から、目の前に危険が迫っている段階では避難の意識は働くけれども、避難する具体的な方法がわからないため、重症児者を対象とした研究結果に「避難のためらい」という現象が現れていると考えられた。さらに、「一般避難所」は重症児者の家族にとって行くことを想定していない場であり、どんなに一般避難所を整備したとしても「避難所」としての意味をもたないことが考えられた。今後、重症児者の意識への介入も必要であると考えられた。今年度の研究では、重症児者の「日常生活の延長線にある災害対策」として冊子化を目標としたが、骨子づくりまでに時間がかかってしまい、冊子が完成していない状況である。【東日本大震災時に一般避難所で過ごしたことの意味】東日本大震災発生時の重症心身障害児者の経験についての研究では,一般避難所に障害者がいなかったという報告が数多くあるが,2018年度は一般避難所に「もっと居たかった」と語る経験がどのような経験なのか,重症心身障害者の母親に2016年度に行ったインタビュー調査(3月,8月の2回実施)の再分析を行った.研究協力者は,津波が到来する直前に,地域の一般避難所に避難し,そこで2か月を過ごした重症心身障害者の母親1名である.この研究協力者がどのようなストーリーとして避難所生活を語ったのかナラティブの手法を参考に分析を行った.
施設園芸における培土のガス環境と植物根の機能に関する研究

植物の根に大きな影響を与える根のガス環境について,近年多用されるようになった園芸培土を用いて調べ,その条件の下で根の生理的機能を明らかにすることを目的として,培土中の気相における各種気体成分の濃度を計測する方法について検討した.まず,人工培土の栽培ポットに酸素分圧計測用および二酸化炭素分圧計測用センサを挿入して連続計測を試み,培土の気相中のガス分圧を反映した出力値を連続して得ることができた.そこで,培土にメロン等の作物を植栽し,実際の栽培条件下で同様の計測を行ったところ,光照射によるセンサ表面の温度変動が計測に大きな影響を与えたが,この熱的外乱についてはセンサの表面温度の変動が緩やかになるようにセンサを被覆することにより回避することができた.また,培土の水分状態が変動しても良好な出力値が得られることがわかり,水分状態で根のガス環境が大きく異なることが示唆された.そこで,作物を植栽した各種培土で計測した結果,通常の砂耕では培土の保水性と通気性とは相反し,灌水時には根の好気的環境が損なわれる傾向があるが,ロックウールスラブは高い保水性を有するにもかかわらず極めて通気性が高く,根周囲の好気的環境が安定的に維持され,これがロックウール耕において極めて良好な植物生育が得られる原因であることが推察された.次に,培土の気相に蓄積されうる微量なガスについて,エチレンなどの炭化水素ガスに焦点を絞り,ガスクロマトグラフによる分析手法の構築を試みた.その結果,サンプル量1000μL程度を用いることでppmオーダの定量を行うことが可能であることがわかった.しかし,サンプル量をそれ以上に減ずることにより根周囲のガス組成がサンプリングにより損なわれることを回避する方法の確立について検討を重ねたものの,現有のシステムでは検出感度を今以上に改善することが困難であり,新たな手法を開発・装置化することが必要であった.植物の根に大きな影響を与える根のガス環境について,近年多用されるようになった園芸培土を用いて調べ,その条件の下で根の生理的機能を明らかにすることを目的として,培土中の気相における各種気体成分の濃度を計測する方法について検討した.まず,人工培土の栽培ポットに酸素分圧計測用および二酸化炭素分圧計測用センサを挿入して連続計測を試み,培土の気相中のガス分圧を反映した出力値を連続して得ることができた.そこで,培土にメロン等の作物を植栽し,実際の栽培条件下で同様の計測を行ったところ,光照射によるセンサ表面の温度変動が計測に大きな影響を与えたが,この熱的外乱についてはセンサの表面温度の変動が緩やかになるようにセンサを被覆することにより回避することができた.また,培土の水分状態が変動しても良好な出力値が得られることがわかり,水分状態で根のガス環境が大きく異なることが示唆された.そこで,作物を植栽した各種培土で計測した結果,通常の砂耕では培土の保水性と通気性とは相反し,灌水時には根の好気的環境が損なわれる傾向があるが,ロックウールスラブは高い保水性を有するにもかかわらず極めて通気性が高く,根周囲の好気的環境が安定的に維持され,これがロックウール耕において極めて良好な植物生育が得られる原因であることが推察された.次に,培土の気相に蓄積されうる微量なガスについて,エチレンなどの炭化水素ガスに焦点を絞り,ガスクロマトグラフによる分析手法の構築を試みた.その結果,サンプル量1000μL程度を用いることでppmオーダの定量を行うことが可能であることがわかった.しかし,サンプル量をそれ以上に減ずることにより根周囲のガス組成がサンプリングにより損なわれることを回避する方法の確立について検討を重ねたものの,現有のシステムでは検出感度を今以上に改善することが困難であり,新たな手法を開発・装置化することが必要であった.植物の根に大きな影響を与えうる重要な環境要素のひとつである根(土)のガス環境について,近年多用されるようになった新たな園芸培土を用いて調べ,その条件の下での根の生理的機能を明らかにすることを目的として,培土中の気相における酸素および二酸化炭素の濃度を計測する方法について検討した.まず,ファイトトロン・ガラス室および人工照明グロースチャンバに園芸用人工培土の栽培ポットを設置し,これに酸素分圧計測用センサおよび二酸化炭素分圧計測用センサを挿入して連続計測を試みた.その結果,培土の気相中のガス分圧を反映した出力値を,数十時間にわたって連続して得ることができた.そこで,培土に作物を植栽し,実際の栽培条件下で同様の計測を行った.これにより,光照射による培土やセンサ表面の温度変動が計測に大きな影響を与えることがわかり,これらの外乱を回避する方法について検討を要することが明らかとなった.また,作物栽培時に培土の水分状態が変動しても,培土のガス分圧を反映した出力値を得られることがわかり,この実験により,潅水の頻度や培土の水分状態により根のガス環境が大きく異なることが示唆され,培土の種類別にその物性と水分状態およびガス環境との相互関係について精査を要することが明らかとなった.さらに,培土の気相にわずかに蓄積されるエチレンなどの微量ガスを分析するために,ガスクロマトグラフによる分析手法の構築を試みた.その結果,空気サンプル量1000μL程度を用いることでppmオーダーの定量を行うことが可能であること,および培土中のガス分析ではサンプル量を減らしたうえでこの検出感度を維持することが必要となることがわかった.

これらの成果について,平成16年9月の農業環境工学関連4学会合同大会において研究発表し,関連研究者との情報交換を行った.植物の根に大きな影響を与えうる重要な環境要素のひとつである根のガス環境について,近年多用されるようになった新たな園芸培土を用いて調べ,その条件の下で根の生理的機能を明らかにすることを目的として,培土中の気相における酸素および二酸化炭素の濃度を計測する方法の確立について,昨年度に続き検討を重ねた.その結果,とくに光照射による熱的外乱については,センサ本体の表面温度の変動が緩やかとなるようにセンサを被覆することにより,センサ内部でガス検出部と温度計測部の温度差を回避することができ,根の周囲のガス分圧を反映した出力値を得ることができた.次に,メロン等を植栽した硅砂,ロックウールスラブおよび軽石細粒にセンサを挿入して,酸素および二酸化炭素の分圧を計測した.その結果,通常の砂耕などでは培土の保水性と通気性とは相反し,灌水時には根の好気的環境が損なわれる傾向があるが,ロックウールスラブは高い保水性を有するにもかかわらず極めて通気性が高く,根周囲の好気的環境が安定的に維持され,これがロックウール耕において極めて良好な植物生育が得られる原因であることが推察された.また,培土に含まれる微量なガスについてエチレンなどの炭化水素ガスに焦点を絞り,昨年度の課題であったサンプル量をこれまで以上に減じることにより,根周囲のガス組成がサンプリングにより損なわれることを回避する方法の確立について検討を重ねた.しかし,現有のガスクロマトグラフ・システムでは検出感度を今以上に改善することが困難であり,サンプル量1mLを確保しつつ根周囲ガス組成を保存することを想定した新たなサンプリング装置を開発・装置化することが必要であることがわかり,その形状などについて検討した.以上の結果について,施設園芸の新たな栽培体系における生産環境を根のガス環境という観点から把握して生産環境の最適化制御を行うことを目指す,との目標を視野に入れて取りまとめた.
熱量測定によるアミノポリカルボン酸等の溶液内錯形成反応の研究

アミノポリカルボン酸のうちで、特にベンゼン環を有するθ-フェニレンジアミン四酢酸(PhDTA,【H_4】L)の錯形成反応と熱力学的見地から研究した。ベリリウム(【II】)イオンの錯形成反応をpH滴定法,熱量測定の両面から研究し、その分析化学的応用について検討した。生成定数についてはlog【K_(BeL)】=6.48,logK(【K(^H-(BeHL))】=3.48という値が得られた。熱量測定からは△【_(BeL)】=45.5kJ【mol^(-1)】,【△S_(BeL)】=2.77X【10^2】J【mol^(-1)】【K^(-1)】となった。この異常に高い吸熱性はBe(【II】)についてこれ迄に報告がない。したがって温度滴定の可能性が示唆される。また条件生成定数はEDTAやCyDTAよりも大きくなることが判明し、PH=6で指示薬としてネオトリンを用いて光度滴定をする方法を考案した。これはアミノポリカルボン酸を用いる滴定方法としてはおそらく最初のものであろう。従来のPhDTAに関する研究は、イオン強度をNaClO+で1Mに会わせて行ってきた。したがってその場合生成定数等には、【Na^+】との錯形成を含んだものが観測されていた訳である。そこでアルカリ金属イオン自身との錯形成を検討した。【Na^+】についてはlog【K_(NaL)】=0,84,log【K(_(NaHL)^H)】=6.57,【Li^+】についてはlog【K_(Liu)】=2.02,log【K(_(LiHL)^H)】=5.63であった。興味深いことは、ともにプロトン付加定数が、遷移金属錯体のそれに比べて異常に大きいことである。通常はlog【K(_(MHL)^H)】=3程度であり、遊離の配従子のカルボキシル基のpKaが3位、窒素のpKa【!】6.4であること考えると、アルカリ金属イオンはNには配位しないと考えられる。PhDTAのX線結晶解析も並行して行い、Nまわりは四面体構造ではなく、平面に近いことがわかった。これはNのpKaがEDTAなどよりも低いことも関連していよう。