hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子シミュレーションを用いたセミクラスレートハイドレートの熱力学的安定性の解明

また第一原理分子動力学法と古典分子動力学法を持ちいてセミクラスレートハイドレートのシミュレーションを行い,ケージ内のゲスト分子の分布や振動スペクトル,エネルギーの変化などを解析し,ゲスト-ホスト間の水素結合やイオンとの間の静電相互作用がハイドレートの安定性にどのように寄与するかのメカニズムの解明を行った.得られた成果は日本エネルギー学会や分子シミュレーション討論会,Inter national Conference on Gas Hydratesなどえ報告した.はじめに(1)計算に必要な妥当な構造の作成(2)第一原理手法によるケージ占有性の計算(3)古典的モデルの検証(4)実験によるハイドレートの相平衡条件の測定試験の4点を逐次進めていく予定であった.(1)は分子シミュレーションによってエネルギーを計算する際に必要となる初期構造の作成を行うもので,氷やハイドレートにおける水分子の配向に自由度を考慮し,これを系のダイポールモーメントやポテンシャルエネルーが小さくなるように決定するものである.こちらについては完了しており,今後これまでに考慮していない別の構造を解析する必要が生じても対応できるようになっている.次に(2)では第一原理によりTBAB及びCH4を含むハイドレートの相図や専有性を計算するもので,まず先行研究に基づきメタンを含むハイドレートのケージ専有性を計算し,概ね良い一致が見られた.つづいてセミクラスレートハイドレートの一部に対して本手法を適用し,専有率の計算を実施している.またTBABおよびCH4以外のセミクラスレートハイドレートについても計算の準備を進めており,概ね順調に進展していると考える.(3)の古典的モデルの検証については,当初予定していたモンテカルロ法による検証は次年度に回し,まず古典分子動力学計算によるダイナミクスの検証を行い,第一原理分子動力学法と比較してその違いが明らかとなってきている.モンテカルロ法を用いた解析も今後実施する予定であり,順番の変更があったが,概ね順調に推移していると考える.(4)の実験による相平衡条件の測定については,装置の準備については既に終えており,二酸化炭素を含む系について試験を実施している.一時装置の不具合があったものの,現在は解消している.総合して,一部に変更はあるもののおおむね順調に推移していると考える.セミクラスレートハイドレートは水分子が作るかご状構造の中にイオン性の分子やメタン等のゲスト分子かごに内包されることで生成する結晶であり,二酸化炭素や水素の貯蔵,蓄熱,冷凍サイクルなど様々な熱工学分野における応用が期待されている.クラスレートハイドレートの応用においてはゲストとなる分子の占有率や生成における温度圧力条件を測定・見積もることが必要となるが,実験的な測定には時間・コスト的な負担が必要となる.本研究では第一原理分子シミュレーションを用いてゲスト分子の占有率や相平衡に及ぼす影響を見積もることを目的として研究を進めている.
カナダの連邦・州協調型カーボンプライシング設計論に関する研究

カナダでは、2016年10月に示された連邦カーボンプライシング提案によって、2018年度末までにすべての州に炭素税もしくは排出量取引制度の導入が求められ、これまで限られた州でのみ導入されてきたカーボンプライシングが、今後は全国レベルにまで広がると見込まれている。本研究では、中央政府のイニシアティブが、カーボンプライシングの導入済み及び未導入の地方政府それぞれの制度設計にどのような影響を及ぼすのか、またそのプロセスでは中央・地方間でどのような政策協調が求められるのかを、カナダの実例を用いて検証し、その教訓から日本のカーボンプライシング設計論に有用な示唆を得たい。
直交格子を用いた高アスペクト比翼のフラッタ解析

本年度は高アスペクト比翼のフラッタ解析を目指して、埋め込み境界法に基づく壁面乱流モデルについて実問題への対応を図るとともに、同手法に基づく移動物体問題の解法を高レイノルズ数流れに拡張した。さらに大規模非定常解析における出力データサイズの課題を解決すべく、後処理としてのデータ圧縮法を提案・導入し、流体解析と後処理を統合した解析環境を構築した。壁面乱流モデルは基本的な流れにおいて有効性を確認してきたものの、工学的な立場からは圧力勾配のある流れ場が重要視される。そこで圧力勾配を考慮できる一般化壁関数を導入することで実問題への対応を図った。平板乱流境界層の計算を通じた検証ののち、高アスペクト比翼と航空機主脚の解析に壁関数を適用し、その効果を検証した。移動物体問題の解法についてはその適用が低レイノルズ数流れにとどまっていたことから、本課題で対象とする高レイノルズ数流れへの拡張を行った。ピッチング運動する翼型周りの流れ計算では、迎え角が増すにつれて揚力・抗力係数が増加し、その推移から解法の妥当性を検証した。さらにフラッタ運動を模した高アスペクト比翼の移動解析では、移動に伴う流れ場の変化および係数の変動を確認した。大規模非定常解析の取り組みの中で膨大な出力データサイズが課題となったことから、直交格子法の特徴を活かしたデータ圧縮法を提案・導入することで解決を図った。格子点数約2億点を用いた翼ボルテックスジェネレーターの大規模非定常解析において、データ品質を維持したままデータサイズを元データの7%程度まで削減し、圧縮法の有効性を示した。(抄録なし)本年度は直交格子法を用いた高レイノルズ数流れ解析を実現するため、埋め込み境界法に基づく壁面乱流モデルの導入を行い、定常流と非定常流の解析を通じて検証を行った。また移動物体問題への対応として埋め込み境界法を拡張し、振動円柱とピッチング運動する翼型の検証計算を通じてその効果を確認した。高レイノルズ数流れでは境界層が薄くなることから、直交格子法の階段状近似の影響が顕著に現れ、解は正しくならない。この影響を取り除くために、物体境界を挟む物体内外の格子点について適切な物理量を代入し、滑らかな物体形状を再現する壁面乱流モデルを開発した。レイノルズ平均ナビエ・ストークス方程式に基づくRANS解析(定常解析)、および粗視化ナビエ・ストークス方程式に基づくLES(非定常解析)の双方において壁面乱流モデルを導入し、いずれの解析においても有効性を確認した。移動物体問題においては、物体移動に伴って出現・消失する格子点に対して、単純に流体・物体フラグを切り替えるだけでは物理量の振動が発生してしまう。そこで、適切な速度を補間により代入することで、流れ場の振動を抑えながら物体を移動させる手法を導入した。2次元振動円柱周りの流れ、およびピッチング運動する翼型周りの流れを計算した結果、円柱ではその振動数に応じて後流の流れ場の様相が変化することを確認するとともに、翼型では圧力係数の時間履歴に特有のヒステリシスループが確認できた。壁面乱流モデルを開発し定常流と非定常流の双方において有効性を確認した。さらに移動物体問題を取り扱う手法を導入し基礎的な知見を得た。構造解析手法の構築までは至らなかった。壁面乱流モデルは基本的な流れにおいて有効性が確認できたことから、今後はより複雑な流れ場でも検証し、有効性を確認するとともに実用化を進める。移動物体問題については、現在の適用範囲が低レイノルズ数領域にとどまっていることから、今後は高レイノルズ数流れについて検証を進めるとともに、構造解析手法とのカップリングを目指す。(抄録なし)
双直交多項式による平面分割の解析

平面分割は,数え上げや母関数の計算が厳密に行える組合せ論的オブジェクトのひとつであり,組合せ論や表現論の観点から,また物理学への応用も含めてさかんに研究されている.こうした研究の発展は,数学的に扱いやすい積型の母関数の存在に根ざす部分が大きく,現在でも積型の「よい」和公式の新たな発見が求められている.本研究の目的は双直交多項式などの道具を用いて平面分割のよい和公式を系統的につくる手法を開発し,それに基づき新たなよい和公式を具体的につくることである.平成30年度には,前年度に引き続き,双直交多項式に付随する離散可積分系である離散2次元戸田分子に着目し,その特殊解から平面分割の未知の和公式を導出した.特にq-Jacobi多項式などAskeyスキームに属する古典直交多項式由来の解を用いて,既存のMacMahon母関数やトレース型母関数を拡張するような新しい和公式(分配関数)の構成に成功した.この成果は,平成28年度にlittle q-Laguerre多項式に関して得られた成果の自然な拡張になっている.また離散2次元戸田分子に対して新しい組合せ論的解釈を与えることにより,同方程式は,平面分割と同類の組合せ論的オブジェクトであるアステカダイヤモンドのタイリングに対しても応用可能であることを明らかにした.特にタイリングの数え上げ公式や母関数などの既知の重要な公式が,離散2次元戸田分子の簡単な特殊解から自動的に導出できることを示した.平面分割は,数え上げや,母関数の計算が厳密に行える組合せ論的オブジェクトのひとつであり,組合せ論や表現論などの観点から,さらには物理学への応用も含めてさかんに研究されている.こうした研究の発展は,数学的に扱いやすい積型の母関数の存在に根ざす部分が大きく,現在では積型の「よい」和公式の新たな発見が求められている.本研究では,平面分割のよい和公式を,双直交多項式を用いて系統的につくる手法を開発し,それに基づき新たなよい和公式をつくることが目的である.平成28年度には,双直交多項式に対して格子路を用いた組合せ論的解釈を与えた.さらにそれを通して,双直交多項式から平面分割のよい和公式をつくるための手法を新たに開発した。この手法は,任意の双直交多項式の族に対して適用可能な一般的なものである.特に双直交多項式の族として,古典直交多項式のひとつであるlittle q-Laguerre多項式に着目し,同多項式の満たす隣接関係式と直交関係式から,平面分割に対するよい和公式を新しく導出することに成功した.また別の双直交多項式の族として,little q-Laguerre多項式を多パラメータ拡張した一般化little q-Laguerre多項式を導入し,同多項式からさらに一般化された平面分割の和公式を得ることに成功した.これら成果物にあたる和公式は,平面分割の研究の端緒にあるMacMahonの公式,その再興に大きく寄与したStanleyによるトレース母関数,およびそれを多パラメータ拡張したGansnerによるトレース母関数のすべてを一般化するものである.平成28年度の当初計画では,主に次の3点の実施を予定していた.(1)双直交多項式の格子路による解釈.特に双直交多項式に付随する線形汎関数のモーメントに対する,格子路による組合せ論的な明示式を導出する.(2)双直交多項式による,非交叉格子路の(重み付き)母関数の積表示.特に双直交多項式の明示式などに現れるモーメント行列式に着目し,GesselーViennotーLindstromの補題を用いることにより,非交叉格子路の母関数と同一視できることを示す.(3)平面分割のよい和公式への翻訳.すなわち(2)で得られた積表示を持つ非交叉格子路の母関数を,非交叉格子路と平面分割の間の一対一対応を通して,平面分割の母関数に書き直す.平成28年度には,この3点をすべて実施し,本研究全体の基礎理論を構築した.さらにそれをlittleq-Laguerre多項式などのいくつかの具体例に適用することにより,平面分割に対するよい和公式の具体例の導出にも成功している.このように本研究は当初計画通りに進行しており,そこで得られた基礎理論の有効性についても確認済みである.平面分割は,数え上げや母関数の計算が厳密に行える組合せ論的オブジェクトのひとつであり,組合せ論や表現論の観点から,また物理学への応用も含めてさかんに研究されている.こうした研究の発展は,数学的に扱いやすい積型の母関数の存在に根ざす部分が大きく,現在でも積型の「よい」和公式の新たな発見が求められている.本研究の目的は双直交多項式などの道具を用いて平面分割のよい和公式を系統的につくる手法を開発し,それに基づき新たなよい和公式を具体的につくることである.平成29年度には,離散可積分系のひとつである離散2次元戸田分子に着目し,その発展方程式に対して格子路による組合せ論的解釈を与えた.またそれの応用として,離散2次元戸田分子の解から平面分割の和公式をつくるための手法を新たに開発した.その帰結として離散2次元戸田分子の特殊解から,任意枠の逆平面分割に対するGansnerの対角和母関数を拡張する和公式をつくることに成功した.ここで開発した手法は,双直交多項式と離散2次元戸田分子の間の関係から生まれたものであり,前年度に開発した手法を踏襲,拡張するものである.特に長方形枠に限らず任意枠の(逆)平面分割に対して適用可能になっている.本年度にはまた,対称性を持つ平面分割についても研究し,対称平面分割の既存の積型の母関数を一般化するような和公式の予想式を得た.

この結果はパフィアンとの関連が深く,そちらからのアプローチが予想の証明につながると期待される.平成29年度の当初計画では次の2点の実施を予定していた.(1)前年度につくった双直交多項式よる手法に基づき,平面分割の新たなよい和公式をさらに見つける.その一助とすべく(2)離散2次元戸田分子などの双直交多項式に付随するオブジェクトに対して格子路による組合せ論的解釈を与える.本年度の研究では,双直交多項式に付随する力学系である離散2次元戸田分子に着目し,その発展方程式に対して格子路による組合せ論的解釈を与えた.さらにそれに基づき,離散2次元戸田分子の解から(逆)平面分割のよい和公式をつくるための手法を新たに開発した.その応用として,既存の積型の母関数の拡張,精密化ともいうべきよい和公式を実際につくって見せた.このことから当年度における本研究の当初計画はおおむね達成できたと言える.当年度には他に,当初計画にはなかった対称平面分割のよい和公式に関する研究も行った.その成果として,既存の積型の母関数を統合,精密化するようなよい和公式の予想を得ることができた.このように本研究の一部は当初計画をこえて進展しつつある.平面分割は,数え上げや母関数の計算が厳密に行える組合せ論的オブジェクトのひとつであり,組合せ論や表現論の観点から,また物理学への応用も含めてさかんに研究されている.こうした研究の発展は,数学的に扱いやすい積型の母関数の存在に根ざす部分が大きく,現在でも積型の「よい」和公式の新たな発見が求められている.本研究の目的は双直交多項式などの道具を用いて平面分割のよい和公式を系統的につくる手法を開発し,それに基づき新たなよい和公式を具体的につくることである.平成30年度には,前年度に引き続き,双直交多項式に付随する離散可積分系である離散2次元戸田分子に着目し,その特殊解から平面分割の未知の和公式を導出した.特にq-Jacobi多項式などAskeyスキームに属する古典直交多項式由来の解を用いて,既存のMacMahon母関数やトレース型母関数を拡張するような新しい和公式(分配関数)の構成に成功した.この成果は,平成28年度にlittle q-Laguerre多項式に関して得られた成果の自然な拡張になっている.また離散2次元戸田分子に対して新しい組合せ論的解釈を与えることにより,同方程式は,平面分割と同類の組合せ論的オブジェクトであるアステカダイヤモンドのタイリングに対しても応用可能であることを明らかにした.特にタイリングの数え上げ公式や母関数などの既知の重要な公式が,離散2次元戸田分子の簡単な特殊解から自動的に導出できることを示した.平成29年度以降では,本研究で構築した手法に基づき,平面分割のよい和公式のさらなる具体例を計算する.特に(little q-Laguerre多項式を含む)
超高速流中での超高負荷燃焼の実験的研究

超高速の燃焼は2つの形態の可能性がある。極めて強い乱流による火炎と、衝撃波と干渉し合って高速で燃焼する爆ごうである。強い乱流は伝播火炎の前に適当な障害物をおくことによってつくることができる。障害物によって乱れが強められて全体としての燃焼速度が、したがって発熱速度が増大し、より強い圧縮波を発生する。それはより速い流れ場を形成し、そこにまた障害物があれば乱れは前よりも強められ、燃焼速度はさらに増大する。このように障害物を繰り返し置くことによって極めて高速で伝播する火炎をつくることができた。これまで開放空間中の実験ではこのような高速の伝播火炎は実現されていなかったが、本実験で、適切な形状の障害物とその間隔によっては容易に加速させることができるということを示すことができた。実験では高速度カメラを用いてシュリ-レン法によるこま撮り写真と流し写真を撮影し、圧力センサ-によって圧力を測定し、さらに発光強度を測定した。伝播火炎の著しい加速は障害物後方にできる強い渦が消滅する頃に見られる。その時の火炎はシュリ-レンでは細かい粒状に見え、他の領域の乱流火炎の乱れのスケ-ルと比べかなり小さい。細かい強い乱流燃焼は集合として爆発とみなすことができ、測定した圧力波形と発光強度波形はそれを示唆している。実験では燃料としてエタン、メタン及び水素を用い、少し希釈した酸素と化学量論比に混合した。いずれの混合気でも障害物を繰り返し置くことによって、どんな速度にでも加速することができ、十分加速すれば爆ごうに遷移した。ほぼ同じ条件で比較すると、火炎の加速は定性的には同じで定量的な差は主に発熱量と考えられる。しかし爆ごうの発生にはそれとは違った大きな差が見られた。例えばメタンは火炎速度が1000m/s近くなっても爆ごうが生じないことが多く、「衝撃波+火炎」構造が比較的安定につくられることがわかった。超高気流をつくるかわりに可燃性混合気中を超高速で火炎伝播させて超高速の燃焼実験を行った。高速シュリーレン写真、圧力波、発光などを測定して調べた。可燃性混合気中にそう入するグリッドの配置によって伝播速度を制御することができた。特に開放空間中で火炎伝播させることによって巾広い速度にわたって自由に変化させられることが示された。燃焼のモードがデトネーションになりにくいメタン酸素系混合気の場合には、伝播速度30m/sから1000m/s以上のデフラグレーションまで実現できた。デトネーションは超高負荷燃焼であるが、自己保持性が高いので制御性に難点があるのに対し、デフラグレーションは燃焼の制御が容易であるため、実用性の観点からも興味ある結果である。水素酸素系やエタン酸素系はメタン酸素系と比べてデトネーションになり易く、そのように高速で伝播するデフラグレーションはつくることができない。しかしデトネーション限界以下では「衝撃波+火炎」という高速の燃焼構造がつくられうることが示された。このようにデトネーションへ遷移する条件付近でデフラグレーションを伝播させ、その燃焼形態の特性について調べることができた。その結果、乱流だけでなく衝撃波と燃焼との干渉が著しい高速燃焼に本質的に重要であることがわかり、衝撃波の発生機構などさらに単純化された実験で調べてゆく必要があると考えられ、その方向で研究を展開してゆく計画である。予混合気を超高速で燃焼させるには二つの形態の可能性がある。

爆ごうは極めて高速でない限り垂直衝撃波をつくり易く、エントロピ-上昇が大きく実用上あまり有利な燃焼法ではないと思われる。強い乱流は伝播火炎の前に適当な障害物をおくことによってつくることができる。障害物によって乱れが強められて全体としての燃焼速度が、したがって発熱速度が増大し、より強い圧縮波を発生する。それはより速い流れ場を形成し、そこにまた障害物があれば乱れが前よりも強められ、燃焼速度はさらに増大する。このような考えに基づいて適切な形状の障害物を繰り返しおくことによって極めて高速で伝播する火炎を開放空間中でもつくることができるようになった。実験には燃料としてエタン、メタン及び水素を用い、少し希釈した酸素と科学量論比に混合した。これらの混合気をほぼ同じ条件で比較すると、火炎の加速の仕方に定性的な違いは少なく、主に発熱量の差によると考えられる。高速で燃焼する乱流火炎をシュリ-レンこま撮り写真で撮影し、同時に圧力及び発光強度の時間変化を測定した。伝播火炎が大きく加速するときには、障害物後方にできる強い渦が消滅する頃にそのあたりで急激な燃焼が見られる。その時の火炎はシュリ-レンでは非常に細かい直径1mm以下の粒状に見え、小さなスケ-ルの強い乱流と考えることができる。強い乱流燃焼は全体として爆風の性質を持った強い圧縮波を発生することになるが、燃焼は完了しておらず、衝撃波と燃焼との干渉は弱いと考えられる。この強い乱流燃焼の後にさらに発熱を伴ったややスケ-ルの大きな麟状に見える乱流火炎が続く。本実験では小規模であるが。大規模な強い乱流燃焼はより強い圧縮波を生成し、爆ごうになりやすくなることが考えられ規模の効果も定量化と合わせて今後の重要な課題である。
テラヘルツ領域における世界初の円二色性スペクトル計測への挑戦

本研究ではテラヘルツ帯の波長領域における円二色性や光学活性(旋光性)などに代表される円偏光を用いた分析手法の構築のための偏光度評価法、偏光素子評価法などの要素技術の開発などを行った。テラヘルツ光源として、主に産業技術総合研究所所有のS-band小型電子加速器を用いた。テラヘルツカメラや面内回転可能な位相子などで構成される偏光度評価システム等を構築し、加速器から発生するラジアル偏光したテラヘルツ光の強度や偏光成分(直線偏光、円偏光)の二次元分布の観測に成功した。また1/4波長板の挿入による左右円偏光の発生と二次元分布の観測にも成功した。本研究課題はテラヘルツ領域において円二色性や光学活性に代表される円偏光を用いた分析手法の構築を最終目的とするものである。本研究グループが開発してきた高強度テラヘルツ光源や高感度円二色性計測手法などの技術を駆使して、テラヘルツ領域における円二色性・光学活性スペクトル計測手法の構築やそのための重要な要素技術である偏光度計測手法や偏光光学素子開発・評価などを進めていく。本年度は電子加速器をテラヘルツ光源として、主に重要な要素技術である円偏光発生と偏光度計測手法の確立を行い、特にコヒーレント遷移放射からのラジアル偏光に光学素子を挿入することにより発生する円偏光成分の二次元分布の観測を行うことに成功した。光源として利用した当研究所所有のSバンド電子加速器は、ラジアル偏光と呼ばれる中心から放射状に直線偏光成分を有する偏光を発生できる。加速器からのラジアル偏光を中心帯域2THzのバンドパスフィルタで単色化し、位相子と直線偏光子を通過させた後、テラヘルツカメラを用いて強度の二次元分布を観測した。この時、位相子と直線偏光子それぞれの面内回転角度を変えた光強度の二次元分布を計測することで偏光度解析を行った。またそのための計測・解析プログラムを構築した。これにより、ラジアル偏光したテラヘルツ光の光強度、0°ー90°直線偏光成分、45°ー135°直線偏光成分、左右円偏光成分の3成分、すなわちStokesベクトルの二次元分布観測に成功した。さらに1/4波長板もしくは1/2波長板の挿入による偏光度の二次元分布の変化を観測した。特に1/4波長板挿入により左、右円偏光成分が発生すること、さらに角度変化によってその位置も変化することを観測した。またこれにより波長板が正確に動作していることも確認することに成功した。本研究課題は近年飛躍的に進展するテラヘルツ領域において、円二色性や光学活性などに代表される円偏光を用いた分析手法の構築に向けた指針を明らかにすることを最終目標としている。本研究グループが開発してきた電子加速器やクライストロンなどを用いた高強度テラヘルツ光源などの技術を基にして、テラヘルツ領域における円二色性・光学活性計測手法の構築やそのための重要な要素技術である検出器安定化方法、偏光度計測手法、偏光光学素子開発・評価、円二色性計測の重要な基礎技術となるキラル物質の高感度吸収計測手法の確立などを進めていく。本年度は主に現在構築中の光学活性・円二色性計測システムの高度化のための要素技術の開発を進めた。特に光学活性・円二色性の信号は非常に弱く、かつ偽の信号成分が重畳してくることが知られているため、各光学素子や検出器の高度化や評価は非常に重要である。例えば本年度はテラヘルツ検出器の安定化方法の確立に成功した。用いているテラヘルツ検出器はボロメータなど熱を検出して、強度を計測するものである。この場合検出器近くに人など温度を発生するものがあるだけで、偽の信号を検出してしまう。またテラヘルツ光は水に強く吸収されるため、周囲の温度変化による湿度の変化によってもテラヘルツ強度が変化する。これらの偽の信号成分は微弱な光学活性・円二色性計測において、大きな障害の一つである。そこでできる限り不要な熱・光成分を遮ることのできる検出器システムを開発した。これにより検出器信号のドリフトや人など由来のノイズ成分を大きく削減することに成功した。さらに遮光かつ雰囲気の温度を0.1°Cの精度で制御できる光学システムの構築にも成功した。また本測定法の重要なターゲットであるタンパク質水溶液(試料:ヒト血清アルブミン)に関して、0.11.5THz付近の吸収係数の決定にも成功した。本研究計画の基礎となる電子加速器からのテラヘルツ光の円偏光の発生・計測システムの開発に成功している。また本装置は次年度行う円二色性・光学活性計測システムとほぼ同様の光学系であり、これを発展させることで目的の達成が可能である。以上から概ね順調に研究目的を達成しているといえる。

化学次年度は本年度の成果を発展させて、広帯域かつ高精度な偏光度観測システムをまず構築し、それを基にしてテラヘルツ領域の円二色性もしくは光学活性スペクトルの検出を目指す。これらより本研究目的を達成させる。本年度は基礎となる加速器の偏光度解析システムの開発・評価を中心とした研究を進め、次年度にシステムの高度化とそれによる円二色性・光学活性の検出に集中的に予算投資を行うことで、効率的な研究開発と成果発表を行うように努めた状況において次年度の研究費は生じたものである。また加速器運転時間の制約などから、単一波長に留まった偏光度観測を次年度は広域において行う予定である。引き継いだ次年度研究費は主に計測システム高度化のための光学部品、機器類の購入と、他波長に対応した光学素子の購入・開発、成果発表に充てる。
水温がケンサキイカの繁殖特性に及ぼす影響の解明-飼育実験系によるアプローチ-

ケンサキイカには複数の季節発生群が存在することが知られており、天然海域では冬期を除くほぼ周年にわたり産卵が行われると考えられているが、各々の季節の水温帯における繁殖力に関する生物情報はほとんど無い。本研究では、これまでの野外採集による資源調査手法では得られなかった本種の卵黄形成速度や産卵頻度ならびに産卵量などの繁殖特性値に及ぼす水温の影響を評価するための飼育産卵試験と生殖内分泌学的解析を行った。【飼育産卵試験】佐賀県唐津周辺海域で漁獲されたケンサキイカのうち、交接痕をもつ雌個体を選別し、底面に産卵基質となる砂を敷いた複数基の1トンパンライト水槽にそれぞれ一尾ずつ収容して各々の水温下において産卵モニタリングを行った。18°C、20°Cおよび24°C区において、産卵頻度とバッチ産卵数には水温による明確な差異は認められなかった一方で、産出卵の体積およびふ化幼生のサイズは18°Cから24°Cの水温上昇に伴い、約75%にまで減少することを確認した。【生殖関連遺伝子の単離・同定】卵巣のトランスクリプトームデータベースを構築し、卵黄形成期に高い発現を示す遺伝子の中から頭足類で初めて2種の卵黄タンパク質前駆物質(ビテロジェニン)を特定するとともに、タンパク質を精製した。本結果により、ビテロジェニン遺伝子の発現量定量が可能となり、ケンサキイカの卵生産力を科学的根拠に基づいて解析することが可能となった。中枢神経系における生殖関連ホルモン類ならびに卵濾胞におけるそれら受容体の特定に向けた解析を実施した。次世代シーケンサーにより得られた情報を基に、生殖関連ホルモン候補としてRFamide、FLGamide、タキキニン、インスリンなど計50種のペプチドホルモン遺伝子と、計33種のGタンパク質共役型受容体遺伝子を見出した。ケンサキイカには複数の季節発生群が存在することが知られており、西日本周辺海域では冬期を除くほぼ周年にわたり産卵が行われると考えられているが、各々の水温帯における繁殖力に関する生物情報はほとんど無い。本年度の研究では、本種における繁殖特性の水温応答を評価するための実験基盤構築を目的として、水槽内における飼育試験と生殖関連遺伝子の探索を行った。【飼育試験】2016年7月上旬に佐賀県唐津周辺海域で漁獲された交接痕をもつ卵黄形成期のケンサキイカ雌個体を、産卵基質となる砂を敷いた複数基の1トン水槽にそれぞれ1匹ずつ収容して飼育した(水温:19.922.6°C)。結果、15日間で平均5回の産卵が確認された。また、産出された卵嚢内における卵数は、産卵を繰り返すごとに減少する傾向が認められた。【生殖関連遺伝子の探索】本種卵巣のトランスクリプトームデータベースから、卵黄形成期に高い発現量を示す遺伝子を探索した。結果、2種の卵黄タンパク質前駆物質(ビテロジェニン)を同定し、これらはともに卵黄形成期の卵母細胞に陥入する濾胞細胞で特異的に発現することを明らかにした。以上の今年度に実施した飼育試験により、本種の雌1個体あたりの産卵頻度や産卵量などの繁殖特性値を飼育下で実測することが可能となった。また、同定したビテロジェニン遺伝子の発現量は、卵生産力を生理学的根拠に基づいて定量評価するための有用な指標になり得ることが予想される。今後、種々の水温下で飼育試験を行って得られたサンプルを解析することで、本種の繁殖特性に及ぼす水温の影響を評価することが可能であると考えられる。当初の計画どおり、性成熟生体を入手して水槽内飼育による産卵実験を行った。飼育水槽を準備する期間の都合上、春季における試験は実施できなかったが、夏季に行った試験においては、産卵頻度を算出するための産卵日記録を行うとともに、産卵量を確認するための卵嚢ホルマリン固定標本を得て、卵嚢内の卵数を順次計数しているところである。繁殖力の生理学的指標となる生殖関連遺伝子の探索については、遺伝子データベースの整備が当初の計画よりも早く完了したので、本年度のうちに2種の卵黄タンパク質前駆物質であるビテロジェニンを同定するに至った。以上、次年度以降は異なる水温下における飼育試験を行ってデータを充実させる必要があるが、現段階における飼育実験と生殖関連遺伝子解析はともに順調に進展している。ケンサキイカの性成熟・産卵に及ぼす水温の影響を評価することを目的として、水槽内における産卵飼育試験と生殖内分泌学的解析を行った。【飼育試験】佐賀県唐津周辺海域で漁獲されたケンサキイカのうち、交接痕をもつ雌個体を選別し、底面に産卵基質となる砂を敷いた複数基の1トンパンライト水槽にそれぞれ一尾ずつ収容して飼育を行った。2017年4月下旬から10月初旬にかけて水槽内の飼育水温を18°C、20°Cおよび24°Cに保たれるように調整して飼育した個体の産卵記録を解析した結果、産卵頻度とバッチ産卵数には水温による明確な差異は認められなかった一方で、産出卵の体積およびふ化幼生のサイズは18°Cから24°Cの水温上昇に伴い、約75%にまで減少することを確認した。【生殖関連遺伝子の単離・同定】中枢神経系における生殖関連ホルモン類ならびに卵濾胞におけるそれら受容体の特定に向けた解析を実施した。

以上に示した本年度の研究により、ケンサキイカにおける性成熟・産卵特性は水温による影響を受けることが水槽内において直接的に示されるとともに、それを生理学的に評価するための生殖内分泌に関する基礎情報基盤の整備が進行しつつある。【飼育試験】昨年度に引き続き、ケンサキイカの産卵特性値を入手するための各水温期における飼育試験は滞りなく実施することができた。今年度は、昨年度より大型の個体の飼育試験を試みたが、1トン水槽では10日以上の飼育が困難であったため、個体サイズによる産卵特性値データのばらつきを補正するするための標本数が不足した。次年度の飼育試験によりデータを補足して水温ー産卵特性モデルを構築する予定である。【生殖関連遺伝子の単離・同定】性成熟の生理学的指標として昨年度同定した卵黄タンパク質前駆物質(ビテロジェニン)遺伝子に加え、本年度は当初の計画通り、ビテロジェニンの発現を調節する上流因子の特定に着手した。未だ性成熟・産卵を直接的に調節するホルモン類の特定には至っていないものの、今年度はその候補遺伝子を絞り込むことができた。ケンサキイカには複数の季節発生群が存在することが知られており、天然海域では冬期を除くほぼ周年にわたり産卵が行われると考えられているが、各々の季節の水温帯における繁殖力に関する生物情報はほとんど無い。本研究では、これまでの野外採集による資源調査手法では得られなかった本種の卵黄形成速度や産卵頻度ならびに産卵量などの繁殖特性値に及ぼす水温の影響を評価するための飼育産卵試験と生殖内分泌学的解析を行った。【飼育産卵試験】佐賀県唐津周辺海域で漁獲されたケンサキイカのうち、交接痕をもつ雌個体を選別し、底面に産卵基質となる砂を敷いた複数基の1トンパンライト水槽にそれぞれ一尾ずつ収容して各々の水温下において産卵モニタリングを行った。18°C、20°Cおよび24°C区において、産卵頻度とバッチ産卵数には水温による明確な差異は認められなかった一方で、産出卵の体積およびふ化幼生のサイズは18°Cから24°Cの水温上昇に伴い、約75%にまで減少することを確認した。【生殖関連遺伝子の単離・同定】卵巣のトランスクリプトームデータベースを構築し、卵黄形成期に高い発現を示す遺伝子の中から頭足類で初めて2種の卵黄タンパク質前駆物質(ビテロジェニン)を特定するとともに、タンパク質を精製した。本結果により、ビテロジェニン遺伝子の発現量定量が可能となり、ケンサキイカの卵生産力を科学的根拠に基づいて解析することが可能となった。中枢神経系における生殖関連ホルモン類ならびに卵濾胞におけるそれら受容体の特定に向けた解析を実施した。次世代シーケンサーにより得られた情報を基に、生殖関連ホルモン候補としてRFamide、FLGamide、タキキニン、インスリンなど計50種のペプチドホルモン遺伝子と、計33種のGタンパク質共役型受容体遺伝子を見出した。昨年度と同様に、飼育下で産卵が確認された雌個体の繁殖特性値を入手するが、本年度は複数の水温区を設けて実験を行う。また、産卵量・産卵頻度に関しては、産卵個体サイズとの関係を検証して収集したデータのばらつきを補正する。さらに、ビテロジェニン遺伝子ならびに今後に同定予定である他の生殖関連遺伝子の発現を指標として、本種の性成熟が可能な上限および下限水温に関する情報を得る。
現代日本における党派性崩壊の研究:政治意識・投票行動論の再構成

現代日本における政治意識・投票行動の趨勢として注目されるのは、政党支持態度の流動化と、それに伴う投票パタ-ンの変化である。本研究の課題である党派性崩壊はこの事態を指している。本研究では第一に、党派性崩壊の動向と特徴を解明するために無党派層を中心に調査し、流動的投票者仮説(floating voter hypothesis)の検証を通して政治意識投票行動論の再検討に資する基礎的な知見を得ることに主眼を置いた。その成果として、まず、国際比較の観点からThe Gallup Pollの英米版やフランス版をはじめ各種の資料も併せて検討した結果、無党派層の増加が、日本を含め先進諸国における政治意識の変容を示す共通の特徴であること、また、現代日本における無党派層の属性や階層帰属態度、集団帰属態度の特徴を政堂支持者のそれと比較対照した結果、無党派層は自民党支持者と対比的な傾向を、社会党支持者とはある程度まで類似した傾向を持つことが明らかになった。この知見は、現実の選挙結果から指摘される保守回帰の支持基盤の解明にあたって興味深い視点を与えてくれる。第二に、選挙に関する調査資料を収集し、選挙研究ならびに選挙行政に資するデ-タ・バンクを作成した。具体的にいえば、自治省作成の選挙結果調等の資料、全国の各選挙管理委員会による選挙に関する世論調査報告書、選挙に関する研究書などを整理し資料編として掲載した。とりわけ、各選挙管理委員会による世論調査報告書のなかには、政治意識・投標行動の研究にとって有用なものが多く含まれているにもかかわらず、これまで殆ど活用されず、散逸の恐れもあるので収集に努めた。調査の結果、得られた資料は、都道府県125件、政令指定都市60件、県庁所在都市21件、その他の都市36件に達した。併せて年齢別投票率の調査結果など関連の資料35件を収録した。また、選挙関係の研究書(単行本)は416冊である。平成2年度の研究の進行状況は以下の進りである。1研究課題を成立させる前提条件の検討。党派性の崩壊は日本のみならず、欧米諸国に共通に見られる傾向であることを確認するためにThe Gallup Pollの英米版、ドイツ・フランス等のヨ-ロッパ版をはじめ、各種の外国調査資料を整理検討した結果、アメリカの場合、1960年代後半からインディペンデントの増加の傾向が認められ、ヨ-ロッパ諸国においても、ほぼ同時期から政党支持の調査で“not adherents"と同答する比率が上昇する傾向にあることが認められた。また日本においては、1970年代前半から「支持政党なし」の無党派層の増加が注目され、しかも各種調査結果を通して、DK・NA層が減少するという注目すべき傾向も確認された。党派性の崩壊は先進諸国における政治意識の変容を示す共通の特徴であることが確認された。2理論的研究。選挙行動の安定性モデルから変動モデルへの理論的移行をfloating voterhvpothesesを中心に検討し、この仮説の現代日本の政治意識・投票行動への適応可能性、政党支持(帰属)態度の強度の低下、分割投票への傾向等、理論的諸問題について検討を進めている。この検討と関連させて選挙の動態分析の理論枠組の研究を並行して進めている。3実証的研究。選挙関係の資料について、都道府県および主要都市の選挙管理委員会が作成した選挙ならびに行政統計資料、大学等研究機関の実施した調査研究成果をほぼ全国的規模で調査収集するとともに、選挙区を大都市型・都市型・準都市型・準農村型・農村型に区分し、それぞれ代表的な選挙区について実態調査を行い、関連する資料の整理を続行中である。また、政治意識の特徴を明らかにするために調査を行い、その結果について目下分析を進めつつある段階である。

平成3年度においては理論的研究を深めるとともに、引き続き関係資料の補足調査を行う予定である。平成3年度の研究の進行状況は以下の通りである。1:選挙関係の調査資料の収集と整理。各都道府県・政令指定都市・政令指定都市以外の県庁所在の都市・その他の都市に分け、各選挙管理委員会をはじめ選挙関係機関が実施した政治意識・投票行動に関する調査資料を収集し、そのデ-タを整理した。内訳は、都道府県125件、政令指定都市60件、県庁所在の都市21件、その他の都市36件である(年齢別投票率調査結果等のデ-タも35件収集した)。この種のデ-タは政治意識、投票行動の実態を分析する上で有用な資料であるにもかかわらず、これまでの研究ではほとんど活用されることがなかった。そのため、収集した調査資料を整理し、全国規模の資料リストを作成した。このリストと関連して、自治省および各選挙管理委員会による選挙結果調等、選挙に関する記録の収集も行い、その整理もほぼ終えた。また、上記の資料整理と併せて、大学等研究機関の実施した調査研究成果を含めて、選挙に関する研究書の文献リストも作成した。なお、調査資料に関する収集は今後も維続して行い、より充実させる予定である。2:理論的、実証的研究。政党支持態度の変化に焦点を合わせて、無党脈層の増加の推移、社会的諸特徴(属性・階層帰属態度・集団所属)に関する調査を行い、政党支持層と比較対照した。また、The Gallup Pollの英米版やフランス版をはじめ、欧米諸国における調査資料を検討し、堂脈性崩壊への傾向が共通に見られることを確認した。これらの理論的、実証的な研究を通して、党派性崩壊の観点から政治意識・投票行動論の再検討に資する基礎的な知見を得た。3:科学研究費補助金研究成果報告書の作成。上記2の研究内容に関する論文ならびに、上記1の選挙関係の調査資料・研究書のリストを資料編として報告書に収録した。
内分泌撹乱物質を検出するバイオ分子センサーの開発

本年度ATPが結合することにより開口するイオンチャネルであるP2X受容体が、ステロイド感受性のセンサーになり得るかどうか検討したが、本年度の研究では、P2X受容体を用いたステロイドセンサーの作成には至らなかった。しかし、ステロイドのイオンチャネルへの影響を調べていくうちに、外向性整流性CIチャネルがステロイドにより抑制されることを見出した。外向整流性CIチャネルは多くの上皮細胞に発現して水・イオン輸送に関わっているイオンチャネルである。このイオンチャネルの分子実体については、現在議論のあるところであるが、上皮細胞株HT29に対してパッチクランプ法を適用して、in side-out modeで外向性整流性CIチャネルを観察し、ステロイド(estradiol)を投与するとチャネル活性の抑制が認められた。この抑制についてはステロイドがイオンチャネルのイオン透過路を塞ぐように結合することにより電流を阻害するものと考えられた。現在、既にクローニングされ分子実体が明らかになっているCIチャネルに対してステロイドの効果があるか、CIチャネルがステロイドセンサーとして利用し得るかどうか検討を行っている。また、内分泌撹乱物質の範疇からは逸脱するが、水銀イオンが水チャネルのファミリーに属するAquaporin6(AQP6)の制御に関わっていることが知られている。AQP6が水銀イオンに対するセンサーになり得るかをAQP6をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させパッチクランプ法を用いたシングルチャネル記録を行うことにより検討した。AQP6を卵母細胞に発現させ、パッチクランプ法を用いて電流を観察し、水銀を投与するとチャネル電流の活性化が認められた。この電流は未発現細胞では観察されず、AQP6自体が水銀の作用により開口するものと考えれた。したがってAQP6は水銀に対するセンサーになると考えられた。
間葉系幹細胞による肝臓内免疫細胞の膵島グラフト傷害抑制メカニズムの解明

膵島移植は1型糖尿病に対する標準治療として注目されている。しかしながら、限られたドナーからの膵島供給や、特殊な免疫抑制管理、複数回移植の必要性など、依然として数多くのハードルが膵島移植の発展を妨げている。膵島移植の成績向上のために肝臓内免疫細胞の膵島グラフトに対する細胞傷害活性を抑制するための新しい免疫抑制療法の開発を本研究の目的とした。経門脈的膵島移植後に肝臓内ナチュラルキラー(NK)細胞の細胞傷害活性が増強し、移植膵島の生着を妨げていることを確認し、免疫抑制作用を有する間葉系幹細胞を同時投与することでNK細胞活性の抑制効果、ならびに移植膵島の生着延長が得られることを証明した。20世紀末から飛躍的に発展してきた臓器移植に続く次世代医療として、低侵襲かつ簡便な細胞移植の可能性に大きな期待が寄せられている。その中でも、膵島移植は比較的早い時期からI型糖尿病に対する標準治療として確立されると注目されてきた。近年、欧米における臨床膵島移植の成績は向上してきたが、限られたドナーからの膵島供給や、特殊な免疫抑制管理、複数回移植の必要性など、依然として数多くのハードルが膵島移植の発展を妨げているのが現状である。申請者は、膵島の移植部位となる肝臓免疫に着目した研究に従事し、同種同系・異系膵島を肝臓内移植することで肝臓内Natural Killer(NK)細胞の膵島に対する細胞傷害活性が増強し、膵島グラフトが廃絶されることをマウスモデルで証明した背景から、本研究では、臨床膵島移植の成績向上のために肝臓内免疫細胞の膵島グラフトに対する細胞傷害活性を抑制するための新しい免疫抑制療法の開発を目的とする。NK細胞を肝臓内NK細胞、末梢血NK細胞に分けて解析してきたが、NK細胞の活性化メカニズムをより深く解明するために、肝臓内NK細胞を更に分類することとした。成熟NK細胞と未熟NK細胞に分類することで、活性化NK細胞の機能解析を進めた。当該年度では、未熟NK細胞が主に、細胞傷害に影響することを確認できた。間葉系幹細胞による活性化NK細胞の制御に関しては、抑制効果は確認できたが、メカニズム解析に関しては検討中である。本研究は、臨床膵島移植の成績向上のために肝臓内免疫細胞の膵島グラフトに対する細胞傷害活性を抑制するための新しい免疫抑制療法の開発を目的としている。in vivoにおいて系門脈的膵島移植後の肝臓内NK細胞のフェノタイプ解析を行ったところ、膵島β細胞の細胞表面に表出するTRAIL受容体やCXCL10に対応するligandとなる表面抗原(TRAIL、CXCR3)の表出が維持、増強されていることが確認できた。これらのNK細胞はDX抗原を欠いたメモリーNK細胞と呼ばれる特殊な細胞集団に一致することも確認できた。すなわち、膵島移植により肝臓内NK細胞が非特異的に感作され、続けて膵島移植が行われた際や、肝臓内に炎症性変化を生じた場合には肝臓内メモリーNK細胞が迅速に活性化することでグラフト膵島を傷害することが推測される。肝臓内免疫を制御することが膵島移植成績向上に寄与するという当初の仮説に一致する結果が得られた。次に、間葉系幹細胞による肝臓内免疫細胞の膵島に対する細胞傷害活性抑制効果の確認を行った。in vivoにおいて、間葉系幹細胞を系門脈的に投与してたところ肝臓内NK細胞に表出するTRAIL分子の著明な抑制効果が確認できた。in vitroにおけるNK細胞と間葉系幹細胞の共培養によるNK細胞活性の抑制効果と同様の所見が得られた。実際に、系門脈的膵島移植の際に間葉系幹細胞を同時移植した場合、まだ症例数が少なく結論には至らないが、血糖改善効果やレシピエントの術後回復力に効果がある印象を得ている。現在は、移植手技も安定してきたため、メカニズム解析として経時的な変化を確認すべく症例数を増やしているところである。本研究では、臨床膵島移植の成績向上のために肝臓内免疫細胞の膵島グラフトに対する細胞傷害活性を抑制するための新しい免疫抑制療法の開発を目的としている。これまでの研究で、間葉系幹細胞を活性化NK細胞と共培養することで、ナチュラルキラー(NK)細胞上に表出する細胞傷害分子であるTRAIL分子の表出抑制効果を認めることがin vitroで確認できた。最終年度では、マウスモデルを用いてin vivo実験を継続した。骨髄由来間葉系細胞を肝臓内に門脈内投与することで肝臓内NK細胞のTRAIL表出が減弱されることが、in vitro同様に確認できた。膵島移植後にNK細胞が活性化することをフローサイトメトリーで確認し、間葉系幹細胞投与によってNK細胞の増殖、活性が抑制されることを確認した。次に、膵島移植モデルにおいて間葉系幹細胞同時移植が肝臓内免疫に与える影響について検討を行った。間葉系幹細胞同時移植による肝臓内NK細胞の活性化抑制効果を検討するにあたり、ナイーブな状態の間葉系幹細胞によるNK細胞活性抑制効果が不十分であったことから、事前に活性化させた間葉系幹細胞を同時移植することとした。間葉系幹細胞を炎症性サイトカイン(IL-1、TNFα、IFNγ)存在下で培養することで活性化を誘導した後に、膵島移植と同時投与した。結果として、十分な肝臓内NK細胞活性の抑制効果が得られ、膵島移植成績向上に寄与した。。今後は、活性化間葉系幹細胞を用いた更なる膵島移植後の成績向上効果の検討を行うために、最適な活性化条件の検討を行うと同時に、抑制効果を誘導するメカニズム解析を行う予定である。

膵島移植は1型糖尿病に対する標準治療として注目されている。しかしながら、限られたドナーからの膵島供給や、特殊な免疫抑制管理、複数回移植の必要性など、依然として数多くのハードルが膵島移植の発展を妨げている。膵島移植の成績向上のために肝臓内免疫細胞の膵島グラフトに対する細胞傷害活性を抑制するための新しい免疫抑制療法の開発を本研究の目的とした。経門脈的膵島移植後に肝臓内ナチュラルキラー(NK)細胞の細胞傷害活性が増強し、移植膵島の生着を妨げていることを確認し、免疫抑制作用を有する間葉系幹細胞を同時投与することでNK細胞活性の抑制効果、ならびに移植膵島の生着延長が得られることを証明した。in vitroの系での実験計画を行ったうえで、MSCによるNK細胞活性化抑制効果が確認できた。in vitroの系を用いて、MSCによる抑制メカニズム解析を行うことよりも、in vivoの系によりMSCを同時投与することで系門脈的膵島移植のグラフト生着率向上を確認することが優先されるべきと判断した。現在は、膵島移植のモデルも手技的に安定しており、当初の研究目的に沿った実験が行えていると判断する。移植今後は、MSCを介した肝臓内NK細胞の活性化制御による系門脈的膵島移植の直接的な成績改善効果があるかについてin vivoによる糖尿病マウスへの投与実験を積極的に進めていく。研究内容を論文化するに当たり、in vitroでのNK細胞抑制メカニズムについても詳細を確認していく。推進方法としては、申請者が所属する研究室および、米国留学中に研究を行ったDr. Yoko Mullen(Beckman Institute of City of Hope、USA)の研究室と定期的な意見交換を行い、研究の方向性の確認と修正を行いながら円滑に行っていく。NK細胞を活性化させる際に、IL-2刺激を行っていたが、エフェクターとなる活性化NK細胞が安定して回収できないことが、実験の進捗に大きく影響していた。活性化NK細胞の安定供給を求めるために、サイトカイン刺激の種類や培養条件を設定する必要があったため、間葉系幹細胞による抑制実験も研究が進まなかった。現在は、膵島移植後に生じるIBMIRという現象のもとに産生されるサイトカインを主体にNK細胞活性化実験を進めており、研究が進み始めている状況である。物品の購入に少額の剰余金が生じた当初の計画通りに、膵島移植後にNK細胞が活性化するメカニズムを解析し、間葉系幹細胞をはじめとした免疫抑制物質の解明を行う。現在は、マウス膵島移植の手技も安定し、in vivoでの治療効果の検討も開始できる状況である。次年度に繰り越して物品購入の費用に計上するNK細胞上の表面抗原確認用の抗体試薬用に使用額を計上していたが、抗体希釈により十分に検査可能であったため、その分の費用が節約できた。翌年度使用分として計上し、マウス購入費に充てることを計画している。
絨毛羊膜炎における未熟児肺成熟の促進に関する胎内因子の特定

絨毛羊膜炎(CAM)は早産の主たる原因とされている。CAMに合併した早産未熟児では胎児肺成熟が促進していることが多く、その中の一部はWilson-Mikity syndromeといった未熟児慢性肺疾患を発症することが報告されている。未熟児慢性肺疾患は児の予後に影響を与えるが、CAMにおいて胎児肺成熟を促進する物質やその機序についてはいまだ特定されていない。本研究は、炎症性サイトカインという側面からCAMの病態を臨床的に解析すること、およびCAMにおいて羊水中に増加した好中球から産生される活性酸素が、胎児肺成熟の促進物質の一つとして関与しているかどうかについて実験的検討を行うことを目的とした。(1)臨床的検討では、CAMで羊水中の炎症性サイトカイン(IL-6,IL-8)、顆粒球elastaseが高値を示すことがわかり、診断的意義をもつことが明らかとなった。以上のことから、X/XOによる羊水中の活性酸素は、胎児肺成熟を促進する物質の一つと考えられる。1.妊娠16日目のラットの子宮内に直視下で硫化鉄とキサンチンオキシダーゼを注入し、子宮内でのフリーラジカルを発生させ、妊娠19日目のラット胎仔の肺サーファクタント産生能を正常妊娠ラット胎仔肺と比較検討した。サーファクタントアポ蛋白においては弱い肺サーファクタント産生の増加を認めた。2.現在までの研究結果では、硫化鉄とキサンチンオキシダーゼの投与で正常胎仔肺に較べ、弱い肺サーファクタント産生の増加を認めた。しかし、増加が弱いため、更に濃度の検討を行っている。CAMに合併した早産未熟児では胎児肺成熟が促進していることが多く、その中の一部はWilson-Mikity syndromeといった未熟児慢性肺疾患と発症することが報告されている。本研究は、CAMにおいて羊水中に増加した好中球から産生される活性酸素および炎症性サイトカインが、胎児肺成熟を促進物質の一つとして関与しているかどうかについて実験的および臨床的検討を行うことを目的とした。(1)臨床的検討では、CAMで羊水中の炎症性サイトカイン(IL-6,IL-8)が高値を示すことがわかり、診断的意義をもつことが明らかとなった。
骨髄間質細胞のin vivoにおける血液幹細胞支持能の機序の解明

KUSA細胞は、骨髄間質由来であり、ヌ-ドマウス皮下に移植することによって造血を支持する。赤芽球、顆粒球、巨赤芽球系の三系統の細胞を認める。この細胞は、in vitroにおいて多分化能を有しており、in vivoにおいても骨細胞並びに脂肪細胞への分化を示した。特に骨細胞への分化は興味深く、膜性骨化を移植後2週間で示す。軟骨形成はおこさない。骨形成は、diffusion chamber内に移植した場合においても生じるため、細胞自体に骨細胞への分化能があると結論した。また、液性因子としてCSFー1並びにstem cell growthfactorを発現していた。これらの液性因子は造血に係わっていることは明らかであるが本細胞のin vivoでの造血誘導能に十分なものではなかった。異なる膜性因子ないし液性因子の関与が考えられる。同時に本細胞の性格付けを行った。コラ-ゲンI型とIII型を発現しており、ギャップ結合構成分子であるconnexin43の発現も見られた。私はこれらの性格のうち、本細胞の骨細胞への分化ないしは骨形成能が造血の誘導に直接関係していると考え、本細胞より産生する蛋白のうち、造血誘導能ないし骨誘導能を有する蛋白質の精製を試みている。以上のことよりin vivoで血液細胞を誘導する能力を有する細胞の存在の証明並びにその性格付けを明らかにしたと考える。