hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腎炎におけるTGF-β・Smad信号系のユビキチン・プロテアソーム分解機構の役割

5.real time PCRにてATS腎炎糸球体およびUUO腎でのSmurf2 mRNA発現の亢進が認められた。さらにwestern blotにてそれらにおけるSmurf2蛋白の増加も確認できた。以上より、TGF-βとTGF-βレセプターの発現が亢進し、TGF-βの細胞内信号伝達が盛んなATS腎炎糸球体やUUO腎では、Smad2のユビキチン化を介する分解系が亢進していることが明らかとなった。今後は同様にSmurf2によってユビキチン化される抑制型Smadn7などの他のSmadについても検討してゆく。GF-βの細胞内信号伝達因子Smadのレベルとそのユビキチン・プロテアソーム分解を検討した。昨年度までの当研究において、我々は以下の1-4の知見を得た。1.メサンギウム増殖性糸球体腎炎のモデルであるATS腎炎の糸球体と進行性の間質線維化をきたすUUO腎においてSmad2蛋白の著明な減少が認められた。一方、Smad2のmRNA発現は前者では不変、後者では増加しており、Smad2蛋白の特異的分解による調節機構の存在が考えられた。2.ATS腎炎糸球体およびUUO腎で内因性Smad2蛋白の分解亢進とSmad2蛋白に対するユビキチン活性の亢進が認められ、それはproteasome inhibitorで抑制された。3.ラットでSmad2ユビキチンリガーゼであるSmurf2のcDNAをクローニングした。4.ATS腎炎糸球体およびUUO腎でSmurf2のmRNA発現と蛋白の増加が確認された。そこで、進行性の間質線維化をきたすUUO腎でTGF-β・Smad信号伝達抑制性のSmad7についても検討した結果、5.UUO腎においてSmad7蛋白の減少とmRNAの増加、Smad7蛋白のユビキチン化と分解の亢進が認められ、それはproteasome inhibitorで抑制された。以上より、TGF-βとTGF-βレセプターの発現が亢進し、TGF-βの細胞内信号伝達が盛んなATS腎炎糸球体やUUO腎では、Smad2のユビキチン化を介する分解制御の結果、Smad3を介するTGF-β信号伝達がmad2を介する信号よりも優位となっていること、さらにUUO腎では、TGF-β・Smad信号伝達抑制性のSmad7のユビキチン・プロテアソーム分解による減少が、TGF-β・Smad信号伝達の抑制がかかりにくい状況を生じ、それが進行性の尿細管間質線維化に関与するという新たな機序が明らかとなった。
自己展開するインジェクタブル薬剤徐放シートの開発

体内で自己展開し、バイオ医薬品を持続的に徐放可能な薬剤徐放シートの開発を検討した。モデル薬剤を含侵させたコラーゲン微粒子をPoly(ethylene glycol)dimethacrylate(PEGDM)から成るシートに包埋することで、初期バーストを低減させた持続的な薬剤徐放を可能にした。捲回状態の薬剤徐放シートをシリンジ針から水中に射出することで、水膨潤を利用した曲げ応力緩和による自己展開が可能であった。当薬剤徐放シートは、患部への低侵襲移植と局所薬剤徐放性に優れており、治療効果の向上と副作用の低減が見込め、特に網膜疾患治療に向けた展開が期待できる。本年度は、薬剤含浸微粒子を包埋したシート型デバイスを検討した。コラーゲン微粒子(COLs)をポリエチレングリコールメタクリレート(PEGDM)のプレポリマーに混合してシート状に光硬化させると、柔軟なシート構造が得られた。薬剤シート表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、COLsが表面に露出していることがわかった。また、シートの断面観察から、COLsはシート内に均一に分布していることがわかった。プレポリマー中のCOLs濃度とシート表面のCOLs密度は比例関係にあり、COLs濃度が300 mg/mL以上で仕込薬剤の80%以上をデバイスから放出可能であった。PEGDMは40kDa以上の分子をほとんど透過させないため、COLsが薬剤透過のためのルートとなるが、上記濃度以上でシート内において相互接続すると考えられる。タンパク質製剤のモデルとして、蛍光標識アルブミンのデバイスからの徐放性を検討したところ、初期バーストの小さい線型的な徐放プロファイルが得られた。これは、COLsとアルブミン分子が静電的に相互作用するためだと考えられる。作製したシート型デバイスは捲回性に優れ、シート表面間に作用するファンデルワールス力によって捲回構造を維持することができた。捲回状態のデバイスを水中に浸漬させると、シート間に作用する引力が解放され、曲げ応力緩和によりデバイスが展開した。さらに、捲回状態のデバイスをシリンジ針から水中に射出させることで、元のシート状に展開させることが可能であった。当初の計画通り研究が進行しているため。本年度は、多層構造を有するシート型デバイスを検討した。高分子薄膜材料としてPoly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDM)、Tri(ethylene glycol) dimethacrylate (TEGDM)を用いた。PEGDMとTEGDMの比率を変えて光重合させることで、シート内の薬剤透過性を制御できる。PEGDMの比率が大きくなると透過性が高くなり、TEGDMの比率が大きくなると透過性が低くなる。はじめにモデル薬剤として蛍光色素Fluoresceinを含んだ薬剤層を作製した。次に徐放に一方向性を持たせるため、薬剤層の下に薬剤透過率の極めて低いガード層を設けた。また、薬剤層の上に徐放制御のための放出制御層を設けることで三層構造シートとした。一層シートでは初期バーストが見られたが、三層シートでは初期バーストが抑制され、約三カ月にわたって徐放の継続が確認された。このことからガード層と放出制御層が、初期バーストを抑え、長期的な薬剤放出を可能としていることが分かった。続いて、細管からデバイスを体内に送達後に自己展開を可能とするため、ガード層の下側に四層目となる展開層の導入を検討した。実際に四層シートを作製し展開試験を行った結果、自己展開後に患部への接着に適切な曲率の維持が確認できた。さらに、ウサギ結膜下へインジェクターを用いてデバイスを射出したところ、自己展開し強膜上に留まることが確認された。大幅な研究計画の変更は考えておらず、当初の計画に沿って研究を遂行する。バイオ工学
整数論的方法とその応用の総合的研究

研究の主目的としていたAtkinsonの方法によって,Hurwitzゼータ関数ζ(s,α)の連続二乗平均〓^1_01ζ(s,α)-α^<-s>1^2dαについて,従来のRamachandra-Zhangの予想の証明が得られ,さらにより詳しい漸近展開式まで示すことができた。これはかなり一般的な定式化で与えられるので,Andersson-Zhangによる別のタイプの無限級数表示をも含んでいる。さらに任意階数の導関数についても同様の結果を得た。他方,DirichletのL関数の二乗平均〓^T_01L(σ+it,x)1^2dtについてもAtkinson-Motohashiの方法で解析をすすめ,とくにσ=1/2におけるMotohashiの結果の1/2<σ<1での類似を得た。また中嶋はLienard型方程式の解の有界性,周期的Duffing方程式の解軌道の変形について結果を得た。とくに後者の様子を,周期解の臨界点の個数の変化でとらえることに成功した。沼田は,3-clawを含まないグラフの特徴付けについて,A.E.Brouwerとの共同の結果を公表した。さらに佐伯によって,初等教育へのコンピューターを介した応用も図られた。
化学剤の検知装置開発を前提とした実剤を用いたイオン化基礎技術の研究

新しい方式による化学剤の検知装置の開発に向けて、イオン化部であるECRイオン源への化学剤の導入法の基礎研究を、擬剤(一部実剤)を用いて行い、導入ラインを加熱しておくなどの吸着を防ぐ対策を行った。また、剤によって吸着にかなりの差があることがわかった。吸着を防ぐ意味においても素早くイオン化室へと導くために真空排気ラインなどの工夫も必要であり、本装置に適した方式を考案した。現在得られている質量スペクトルのS/N比から、吸着がない場合、おおよそ100ppmの測定感度があると考えられる。テーマ1:本年度は化学剤(擬剤)の導入法において、何揮発性剤のための霧化プローブを用いた液体導入装置を完成させた。テスト実験としてイソプロピルアルコールに1%のジクロロメタンを入れた溶液を噴霧し、高真空チャンバーへの導入を行い、また、プラズマにてイオン化し、質量スペクトルにて塩素の1、2、3および4価の増加を確認した。大気圧から高真空チャンバーへ導入する過程において差動排気部があるため、導入する剤の濃度調整は誤差が大きいが、ほとんどの剤種(擬剤)に対してイオン化に関する学術的な研究が行える環境が整った。テーマ2:極微量の擬剤に対する本システムの検出感度測定のため、濃度調整されたDFP、2CEES、クロロシアン、シアン化水素を通常のスローリークバルブを通して導入し、そのイオン化過程を観察した。このうち、DFPおよび2CEESについては、導入ラインにおける吸着が著しく、極微量の導入に対してはさらなる工夫が必要であることが分かり、来年度以降への課題となった。現在、導入ラインの見直しを行い、ラインの改造に取り掛かっている。また、クロロシアンおよびシアン化水素は大気だけの質量スペクトルとの差が現れ、現在詳細な解析を行っている。テーマ3:来年度以降予定している実剤を用いた実験は理研ではなく科警研で行うことになったので、来年は小型イオン源の製作、およびそれと質量分離部を当初計画していたTOFではなく小型四重極質量分析計とし、先の小型イオン源との組み合わせで可搬型のシステムを構築することとし、本年度はそれら仕様の算定を行った。テーマ1:液体導入装置による実験後、実剤の試験に向けて検討したところ、理研での実験は困難であることから、本年度におけるテーマ1は急慮、科警研へ持ち込み、実験を行うための小型ECRIS-MSの開発を行うこととなった。テーマ1では小型ECRイオン源用永久磁石の設計、およびフライトチャンバーの設計、製作を行った。また、ECRプラズマ生成に用いる高周波電源も仕様決定後、購入した。また、検出部はTOFから小型のQ-massに変更することで克服することとなった。(テーマ3参照)また、その他プラズマ生成に必要な高周波電源の仕様を決定し購入した。テーマ2:現行のECRIS-MSにを用いた擬剤(一部実剤)による実験を行った。このうち、クロロシアンについては塩素の元素を検知することで導入濃度比のよい測定を行うことが出来た。また、シアン化水素にたいしてはCN分子を検知することで判定できることを確立した。この検知技術はシアン化水素を検知することにおいて世界初の判定法である。また、リンと硫黄の元素をもつ幾つかの化合物を擬剤としてテストしたが、塩素やCNのときほど感度よく測定されなかった。これらは用いた化学物質の化学物性的性質による試料導入過程での問題である可能性が大きいことが分かった。導入系統に更なる工夫が必要であると考えられる。テーマ3:小型ECRIS-MS装置開発に向けて、小型四重極質量分析計の仕様を決定した。化学剤の検知では元素の2価も測定対象とすることから、質量数と電荷の比(M/q)の値が半整数値の分解能(0.5 a.m.u)が必要である。ゆえに最低限でもその分解能を有する装置が必要となる。購入した装置のテスト実験を行い、性能の評価を行った。また、テーマ1にて設計されているフライトチャンバー内部のイオントランスポート系の設計を行った。テーマ1「miniECRIS-MSの開発」:小型ECRイオン源と小型四重極質量分析計の組み合わせによる装置は完成し、現在最終の評価試験を行っている。これらの組み合わせによる質量分析装置はほとんど例がなく、小型ECRイオン源の運転パラメータサーチだけでも大きな成果である。また、約100Lサイズの容積に収まる小型化は今後この装置の他分野への利用、例えば大気中危険浮遊粒子の高速識別や、血液などの生体試料中の金属元素分析など、各分野への応用が期待できる。テーマ2「擬剤および実剤試料導入に関する研究」:大気を直接吸引し質量分析する装置として、吸着の激しい物質が多い化学剤に対する導入部への対処は重要である。吸着がしにくいテフロンなど材質選択への考察、および、ラインを加熱しておくなどの物性的に吸着を防ぐことへの考察と、またいくつかのパターンの実験を行い、吸着度会いに傾向が見られた。

また、素早くイオン化室へと導くために真空排気ラインなどの工夫も必要であり、それらの試作も行い、本装置に適した方式を考案した。テーマ3「miniECRIS-MSの評価試験および課題の抽出」;ECRイオン源はイオン化室を高真空に保つ必要があるため、大気圧から高真空部への導入の工夫が必要で、かつ、小型化において真空排気の能力不足が見られたので対処が必要であった。また、先の大気導入部分は吸着の問題は払拭できていない。現在得られている質量スペクトルのS/N比から、吸着がない場合、おおよそ100ppmの測定感度があると考えられる。
光干渉断層画像診断法を応用した残存歯質厚径測定器の開発

光干渉断層画像診断法(以後、OCT)の原理を応用した歯質厚径計測装置を用いて、エナメル質あるいは象牙質切削後の残存歯質厚径についてこれを定量化し、客観的な測定が可能か検討した。その結果、エナメルー象牙境および象牙質と歯髄腔との境界での信号強度分布のピーク値は、周囲の信号強度よりも相対的に高く検出され、それぞれのピーク間距離から残存歯質厚径を計測することが可能であり、この値はレーザ顕微鏡による計測値と相関が認められたことから、臨床応用への有用性が示された。歯質を削除した後の残存歯質厚径の測定へのOCTの応用とその有効性について検討した。H24年度ではウシ抜去歯エナメル質および象牙質をブロックとして切り出したものを測定用試片とした。その結果,象牙質における歯質厚径測定はエナメル質と比較して困難であり,OCTを用いた歯質厚径測定では,歯質の光線透過性の違いが影響を及ぼすことが判明した。そこで,H25年度は臨床条件を考慮して,歯髄組織を有するウシ下顎前歯を測定用試片とした。すなわち,切縁からエナメル-セメント境までをエナメル質計測面,エナメル-セメント境から根尖までを象牙質計測面とし, OCTを用いて,1mm毎に水平断面の撮影を行うとともに,歯質における屈折率の異なる構造あるいは境界を,異なる信号強度ピークとして検出し,ピーク位置の差から光学距離を求めるとともに,組織固有の屈折率でこの数値を除し,それをOCTによる厚径計測値とした。また,OCT計測後の試片を,計測面に対して垂直に1mm間隔で切断した後,三次元レーザ走査顕微鏡を用いて歯質厚径を計測,OCT計測値と比較,検討した。その結果,OCTによる信号強度分布のピーク値は,エナメル質表層で-50dB,象牙質表層で-55dBであった。また,エナメルー象牙境および象牙質と歯髄腔との境界での信号強度分布のピーク値はそれぞれ-60dBおよび-75dBであり,周囲の信号強度よりも相対的に高い信号強度ピークとして検出され,エナメル質表層およびエナメルー象牙境,象牙質表層および歯髄腔との境界を判別することが可能であった。また,これらの測定結果より,それぞれの境界を指し示すピーク間距離から得られた残存歯質厚径は,3DマイクロCTによる測定値との近似性が認められ,OCTを用いることで歯質の境界検出および残存歯質厚径測定が可能であることが判明し,臨床応用への有用性が示された。光干渉断層画像化法(Optical Coherence Tomography,以後,OCT)は,他の医療用画像技術と比較してチェアサイドで簡便かつ非侵襲的に高解像度の組織精密断層像を得ることを特徴としている。今回,OCTの効果的な臨床使用術式を確立するための基礎的研究の一環として,歯面形成あるいは齲蝕除去を想定して歯質を削除した場合の残存歯質厚径の測定に,OCTの応用が有効か検討した。残存歯質厚径の測定には,ウシ下顎前歯歯冠部エナメル質および象牙質を硬組織精密低速切断機を用いて,ブロックを切り出して用いた。このブロック全面を順次研磨し,平坦面を露出させ,異なる厚さになるよう調整,これを測定用試片とした。これらの試片の断層像を,OCTを用いて観察することによって残存歯質厚径の光学距離を測定し,歯質の屈折率でこの数値を除すことで補正した。OCTによる断層像の観察には,SLDを光源として,マイケルソン型光干渉計の応用技術によって構築されたTime-Domain型OCT装置を用いた。また,レーザ顕微鏡を用いて歯質の縦断面を撮影し,得られた両測定値を比較,検討した。その結果,試作OCT装置を用いて歯質の断層像の観察を行ったところ,エナメル質においてはOCTイメージ像から残存歯質厚径の測定が可能であった。また,信号強度を解析したグラフからは,試片の表面および底面に最大ピークが検出され,このピーク間距離はイメージ像との関連性を示すとともに,レーザ顕微鏡による測定値と近似していた。一方,象牙質における残存歯質厚径の測定は,試片の厚さによって異なるものの,エナメル質と比較して困難となる傾向を示した。OCTは照射光線の透過性の違いによって内部構造をイメージ化することから,歯質の光線透過性の違いが残存歯質厚径の測定に影響を及ぼしたためと考えられた。本研究を発展,遂行するために必要なOCTに関しては,開発者からの光学分野における知識あるいは技術的協力も得られており,また,測定に対する手技も確立されていることから,おおむね順調に進展している。24年度に得られた基礎的データーを踏まえ,実際の口腔内において計測を行うことで,歯面および窩洞形成時の残存歯質厚径あるいは齲蝕除去時の歯髄腔までの距離をチェアサイドで計測,得られたデーターをX線撮影と比較,検討し相互補完的に考察する。

これによって,口腔内での使用における新たな問題点などを抽出する。ウシ下顎前歯歯冠部およびヒト抜去歯に対して歯質の切削および齲蝕象牙質の除去を行った際の残存歯質厚径の測定を行うため,歯質切削に必要なバー,SiCペーパーあるいは齲蝕検知液などの消耗品とともに,得られた測定値を考察するために必要なレーザ顕微鏡関連消耗品にかかる費用に使用する。また,それらによって得られた知見をもとに,実際の口腔内において残存歯質厚径の測定を,他の診断装置と比較して行うため,口腔内撮影用フィルムおよびX線撮影用フィルムの購入に使用する。なお,本研究では厚径計測装置の有効な臨床使用術式を確立することを目的とすることから,厚径計測装置関連消耗品に使用する。また,本研究において得られた結果を国内,国外の学会で発表するため,国内,国外学会旅費経費として使用する。また,本研究結果は学術論文として国際専門誌に投稿予定であることから,外国語論文の校閲および投稿料として使用する。
変調光反射測定による原子層エピタキシ-表面局在電子状態のその場観察法の開発

変調光反射測定による半導体表面やエピタキシャル膜中に局在した電子状態のその場観察法に関する本科学研究費補助金による研究によって得られた主な研究成果の概要について述べる。(1)変調反射分光法のスペクトルの詳細を解析する手法を確立するため、固体の誘電関数の変調理論からスタートし、光や、電子線による半導体表面近傍の電子状態に対する電界変調を受けた誘電関数の特性を理論的に明らかにした。(2)本研究では新しく半導体表面あるいはエピタキシャル膜中の局在電子状態の変調微分反射スペクトル測定によるその場観測システムを開発し、このシステムを実用化するために必要となる基礎特性を明らかにした。特に表面局在電子状態をとらえるためのプローブ光入射角の問題、あるいは半導体表面に吸着した原子による変調反射信号の変化について基本的な特性を得ることが出来た。また、半導体表面に原子層で局在した電子状態がつくりだす表面フェルミレベルを変調反射測定により検出することに成功した。(3)電子線を変調励起源に用いた新しいタイプのその場観察法を提案し、独自のシステムを開発した。電子線による変調では電子の電流密度や、加速電圧などの電子の供給コンディションを制御することで変調機構を制御した様々な特性を得ることが出来ることがわかった。将来的にもRHEEDなどの既存の電子線源を利用したシステムの開発・実用化の可能性を確認した。以上、本研究によって変調光反射測定による半導体表面やエピタキシャル膜中に局在した電子状態の観察法に関する基本的なデータの大部分は得られた。また、新しいタイプの電子線を用いたの変調光反射システムを提案し、その特性から実用化のめどがついた。本年度は,光変調分光システムの高真空半導体処理装置への組み込みと基礎データの収集を行うとともに,平行して真空中でのGaAs(001)表面の電子状態に関する基礎データで得るために現有の電子ビーム変調光反射測定装置を用いて予備実験を実施した。この電子ビーム変調光反射測定は,光変調分光と同様な微分反射信号を得ることができるので,これら一連の実験結果は変調量が定量であるために光変調反射測定データを解析する上で重要なデータベースとなる。まず、高真空半導体処理装置に光変調反射測定システムを組み込むために,真空装置内での光学系の設計を行い基本的な反射分光測定による光学系の調整をした。この光学系として,通常のGaAsに対する光変調反射測定とともにGaAs表面のダイマーなどの再構成構造に関する光学遷移を捕えるために,測定スペクトル領域を13eVの範囲に拡大したものとした。次に,予備的な実験として実施した電子ビーム変調光反射測定では,GaAs(001)表面において表面ポテンシャルが変調条件により制御できることがわかり,この実験結果を基にして測定感度の最適条件などについての有用な知見を得ることができた。また,電子ビームの局所照射が可能であるという特徴を利用して変調反射測定の空間分解能に関する測定限界を探り,約10μm中の領域からの信号の確認を行い,この手法の有効性を明らかにした。変調光反射測定による半導体表面やエピタキシャル膜中に局在した電子状態のその場観察法に関す本科学研究費補助金による研究によって得られた主な研究成果の概要について述べる。(1)変調反射分光法のスペクトルの詳細を解析する手法を確立にするため、固体の誘電関数の変調理論からスタートし、光や、電子線による半導体表面近傍の電子状態に対する電界変調を受けた誘電関数の特性を理論的に明らかにした。(3)電子線を変調

励起源に用いた新しいタイプのその場観察法を提案し、独自のシステムを開発した。電子線による変調では電子の電流密度や、加速電圧などの電子の供給コンディションを制御することで変調機構を制御した様々な特性を得ることが出来ることがわかった。将来的にもRHEEDなどの既存の電子線源を利用したシステムの開発・実用化の可能性を確認した。以上、本研究によって変調光反射測定による半導体表面やエピタキシャル膜中に局在した電子状態の観察法に関する基本的なデータの大部分は得られた。また、新しいタイプの電子線を用いたの変調光反射システを提案し、その特性から実用化のめどがついた。
東アジア相互認識の近世的淵源

近現代日本社会におけるアジア認識の原型を、近代以降の「文明化」の中から立ち上がった「脱亜」的発想のみに求めることに対して、申請者自身も含めて現在の研究動向は懐疑的である。すなわち、近現代日本のアジア観についても、近世後期から近代への歴史的連続性を前提にした上で、その近世的淵源にまで遡って探求する必要がある。本研究は近世後期における知識人の正統的「文言」であり、かつ東アジア共通の言語表記であった「漢文」文脈に現れるアジア認識を実証的に復元するとともに、かかる「漢文」文脈に盛り込まれた近世日本の自他認識と世界像が、中国・朝鮮においていかなる反応を惹起したのか、を検討する。
環境安定型磁性金属ナノ粒子の作製とその応用

本研究課題ではエタノールを溶媒とした新しい液相放電合成法により、ニッケル金属ナノ粒子内包カーボンを直接作製することに成功した。反応は常温常圧の窒素雰囲気下で40KVppの高電圧高速パルスを一対のニッケル電極間に印加して行った。その後反応溶液をろ過し不純物を取り除いた後遠心分離器を用いて磁性金属内包ナノ粒子を分離した。以上の操作により得られたナノカプセルの透過電子顕微鏡観察によれば、生成したナノカプセルは直径20-30nm程度の大きさであることが確認された。内部のニッケル金属ナノ粒子を覆っているグラファイト層は透過電子顕微鏡観察の結果3-4nmであることがわかった。さらに表面を覆っているグラファイト層の層間隔は0.34nmであることがわかり、これはグラファイトの相関距離と一致することが確認された。得られたナノカプセルを塩酸に分散させ、加熱させる耐薬品性試験を行った結果、本研究で作製した金属内包カーボンナノカプセルは高度な安定性を示し、内部のニッケル金属ナノ粒子は完全に薄いグラファイト層で覆われていることが確認出来た。耐薬品性試験後の各種磁気特性試験の結果、内部のニッケル金属ナノ粒子は磁気特性を失っていないことが確認され、さらに260°Cでアニールしたものについては磁気特性の向上が見られた。本試験の結果280°C以上の加熱によって表面のグラファイト層は破壊されると結論づけられた。得られたナノカプセルは依然として収率が悪いため、今後も引き続き精力的な研究を行い、大量合成を実現する必要がある。本研究課題では金属内包カーボンナノカプセルの全く新しい液相合成法を行った。金属内包カーボンナノカプセルは内包されている金属を非常に薄く緻密なグラファイトレイヤーが覆ったもので、たとえば鉄のような化学的に非常に不安定な金属ナノ粒子でさえも磁気特性を失わずに安定化することができる。たとえば最近注目されているドラッグデリバリーなど生命科学系の用途はこれらの磁性体を生体内に直接注入する必要があるため、磁気特性はもとより高度な化学的安定性および高度な(生体に対する)安全性が要求される。また焼結すればバルク体の広帯域電磁波吸収体などへの応用も考えられる。つまり金属内包ナノカプセルはこの化学的安定性・生体安全性両方の特性を高度なバランスで保つことができる材料であり、ナノ粒子として液相分散系でも焼結しバルク体としても広範囲な応用が期待できる。実際に本研究課題では後に述べる新規な方法で10-100nm程度の金属内包カーボンナノ特性を合成しており、その透過電子顕微鏡X線回折、TG-DTAおよび磁気特性の評価を行った。結果の総括1.新しい液相合成法によりニッケル金属ナノ粒子内包カーボンが作製出来た。透過電子顕微鏡観察によれば生成した金属ナノ粒子は20-30nm程度の大きさであることがわかった。2.内部のニッケル金属ナノ粒子を覆っているグラファイト層は透過電子顕微鏡観察の結果3-4nmであることがわかった。グラファ層の層間隔は0.34nmであることがわかった。3.耐薬品性試験(塩酸溶解試験)の結果、本研究で作製した金属内包カーボンナノカプセルは高度な安定性を示し、内部のニッケル金属ナノ粒子は完全に薄いグラファイト層で覆われていることが確認出来た。4.各種磁気特性試験の結果、内部のニッケル金属ナノ粒子は磁気特性を失っていないことが確認され、さらに260°Cでアニールしたものについては磁気特性の向上が見られた。
会合高分子相図予測システムの開発

本課題で構築を試みたシステムは,複雑な多成分高分子系に対する(1)理論計算による相図の瞬時導出,(2)導出した相図上の任意の指定点に対応する空間構造解析のための分子シミュレーション,の2段階からなる.第一段階では,分子論的なパラメータとして,分子種,分子量,官能性(会合基の種類とその数,鎖上での配置),鎖の剛直性,非結合相互作用定数,会合相互作用(会合定数)をインプットパラメータとして準備する.会合基の性質(相互作用の飽和性)から相転移(ゾル・ゲル転移,マクロ相分離,ミクロ相分離,溶媒和,液晶相転移,ミセル形成など)の可能性を吟味し,サブシステムを選択する.まず,巨視的会合体が出現するかどうかの判定が必要で,サブシステムはゲル化する体系としない体系に大別されている.会合定数についてはアレニウス型温度依存性を仮定し,結合エネルギーとエントロピーを2つの可変パラメータとして導入する.次に「会合溶液理論」をもとに体系固有の化学ポテンシャルとオーダパラメータを統計力学的手法で計算し,相転移境界を決定する.バイノダル,スピノダル,ゾル・ゲル線,ミクロ相分離線,CMC,ネマチック,スメクチック転移線等を相平面(相空間)で描画する.得られた熱力学データ(浸透圧,クラスター分布,混合自由エネルギー,ゲル分率,オーダパラメータ等)を記録する.「会合溶液理論」については研究成果報告書(様式11)巻末に詳述してある.第二段階では,相平面上で指定した温度,組成(初期状態)に対応するオフラティスでのモンテカルロシミュレーションを実行する.体系が平衡状態に達した時点で他の一点(終状態)をクリックすると,途中の非平衡状態の実空間像が時間経過とともに変化する様子が見られるような分子シミュレーションを行うのが最終目的である.現在までにシステムに収録された具体的な体系は,以下のとおりである:<ゲル化しない体系>2量体形成,水和現象,側鎖会合,水素結合超分子液晶<ゲル化する体系>単純ゲル,多重架橋ゲル,水和ゲル,2成分ゲル,コンホメーション変化によるゲル,水素結合液晶ネットワーク本課題で構築を試みたシステムは,複雑な多成分高分子系に対する(1)理論計算による相図の瞬時導出,(2)導出した相図上の任意の指定点に対応する空間構造解析のための分子シミュレーション,の2段階からなる.第一段階では,分子論的なパラメータとして,分子種,分子量,官能性(会合基の種類とその数,鎖上での配置),鎖の剛直性,非結合相互作用定数,会合相互作用(会合定数)をインプットパラメータとして準備する.会合基の性質(相互作用の飽和性)から相転移(ゾル・ゲル転移,マクロ相分離,ミクロ相分離,溶媒和,液晶相転移,ミセル形成など)の可能性を吟味し,サブシステムを選択する.まず,巨視的会合体が出現するかどうかの判定が必要で,サブシステムはゲル化する体系としない体系に大別されている.会合定数についてはアレニウス型温度依存性を仮定し,結合エネルギーとエントロピーを2つの可変パラメータとして導入する.次に「会合溶液理論」をもとに体系固有の化学ポテンシャルとオーダパラメータを統計力学的手法で計算し,相転移境界を決定する.バイノダル,スピノダル,ゾル・ゲル線,ミクロ相分離線,CMC,ネマチック,スメクチック転移線等を相平面(相空間)で描画する.得られた熱力学データ(浸透圧,クラスター分布,混合自由エネルギー,ゲル分率,オーダパラメータ等)を記録する.「会合溶液理論」については研究成果報告書(様式11)巻末に詳述してある.第二段階では,相平面上で指定した温度,組成(初期状態)に対応するオフラティスでのモンテカルロシミュレーションを実行する.体系が平衡状態に達した時点で他の一点(終状態)をクリックすると,途中の非平衡状態の実空間像が時間経過とともに変化する様子が見られるような分子シミュレーションを行うのが最終目的である.現在までにシステムに収録された具体的な体系は,以下のとおりである:<ゲル化しない体系>2量体形成,水和現象,側鎖会合,水素結合超分子液晶<ゲル化する体系>単純ゲル,多重架橋ゲル,水和ゲル,2成分ゲル,コンホメーション変化によるゲル,水素結合液晶ネットワーク今年度は,相図予測システムの理論部分としては,(1)水溶性会合高分子の疎水性相互作用によるゾル・ゲル転移とミセル形成,マクロ相分離との干渉,(2)水素結合超分子の液晶相形成,の2つのテーマについて「会合高分子溶液論」をもとに高速かつ安定した計算で相図を導出する数値計算法を開発した.前者では高分子のネットワーク形成と分子内フラワーミセル形成が競合し,複雑に入り組んだゾル・ゲル線が現れるので,ゲル点や多相平衡を決定する非線形の連立方程式の解(多数現れる)を残らずに求める収束性の良いアルゴリズムを開発する必要がある.後者では,最も単純なプロトタイプとして,水素結合による異種分子の2量体形成を考察しているが,液晶相は,ネマチック相の他に様々な層状構造をとるスメクチック相が出現するので,非常に複雑な液晶相転移と2相平衡領域が出現する.また,2量体理論を主鎖会合,側鎖会合に理論を展開した.相図予測システムの計算機シミュレーション部分としては,主鎖上に周期的に疎水基を有するような会合高分子をバネ・ビーズ模型で表し,オフラティスでのモンテ・カルロ法でシミュレーションを行った.テレケリック会合高分子では,フラワーミセルの構造と相図上での出現領域が特定された.

また,ゲルのネットワークの架橋構造や運動性,ループの割合,2つの隣り合う架橋点を連結する鎖の数(多重連結の部分が現れる),有効鎖の組み替え,等が明らかになった.また,周期的会合高分子に界面活性剤を添加した系のゲル化とコンホメーション変化を調べた.鎖に剛直性を導入するとゲル化やネットワーク構造がどのように変化するか調べPBLGの実験と比較検討した.会合数を2に制限する条件を導入すると水素結合の飽和性を考慮した会合になるので,現在はこの方法で3官能高分子の水素結合ネットワークの構造解析を行っている.本課題で構築を試みたシステムは,複雑な多成分高分子系に対する(1)理論計算による相図の瞬時導出,(2)導出した相図上の任意の指定点に対応する空間構造解析のための分子シミュレーション,の2段階からなる.第一段階では,分子論的なパラメータとして,分子種,分子量,官能性(会合基の種類とその数,鎖上での配置),鎖の剛直性,非結合相互作用定数,会合相互作用(会合定数)をインプットパラメータとして準備する.会合基の性質(相互作用の飽和性)から相転移(ゾル・ゲル転移,マクロ相分離,ミクロ相分離,溶媒和,液晶相転移,ミセル形成など)の可能性を吟味し,サブシステムを選択する.まず,巨視的会合体が出現するかどうかの判定が必要で,サブシステムはゲル化する体系としない体系に大別されている.会合定数についてはアレニウス型温度依存性を仮定し,結合エネルギーとエントロピーを2つの可変パラメータとして導入する.次に「会合溶液理論」をもとに体系固有の化学ポテンシャルとオーダパラメータを統計力学的手法で計算し,相転移境界を決定する.バイノダル,スピノダル,ゾル・ゲル線,ミクロ相分離線,CMC,ネマチック,スメクチック転移線等を相平面(相空間)で描画する.得られた熱力学データ(浸透圧,クラスター分布,混合自由エネルギー,ゲル分率,オーダパラメータ等)を記録する.「会合溶液理論」については研究成果報告書(様式11)巻末に詳述してある.第二段階では,相平面上で指定した温度,組成(初期状態)に対応するオフラティスでのモンテカルロシミュレーションを実行する.体系が平衡状態に達した時点で他の一点(終状態)をクリックすると,途中の非平衡状態の実空間像が時間経過とともに変化する様子が見られるような分子シミュレーションを行うのが最終目的である.現在までにシステムに収録された具体的な体系は,以下のとおりである:<ゲル化しない体系>2量体形成,水和現象,側鎖会合,水素結合超分子液晶<ゲル化する体系>単純ゲル,多重架橋ゲル,水和ゲル,2成分ゲル,コンホメーション変化によるゲル,水素結合液晶ネットワーク
UBXタンパク質ファミリーとVCPの相互作用による小胞体異常タンパク質の分解制御

細胞には、小胞体に蓄積した異常タンパク質を細胞質へと放出し、ユビキチン-プロテアソーム系により分解処理する小胞体関連分解(ERAD)と呼ばれる機構が備わっている。この過程では、AAAファミリーに属するシャペロン様ATPaseであるVCPが重要な役割を果たす。VCPは、様々なアダプター分子と結合して多様な細胞機能に関与するが、申請者らはVCP結合タンパク質として新たにUBXD1を同定し、両タンパク質の結合様式を解析してきた。本研究では、UBXD1がVCPとの相互作用を通じて、細胞機能の調節にどのような役割を果たすのかを調べるために、ERADの代表的モデル基質である変異型CFTR(CFTRΔF508)を発現する培養細胞系を確立し、UBXD1のERADにおける機能を検討した。その結果、UBXD1の過剰発現とノックダウンは、ともにERADによるCFTRΔF508の分解に対して抑制的効果を示すことが明らかとなった。これらの結果から、UBXD1はVCPとの結合を通して、ERADの効率を制御する因子である可能性が示された。細胞は、小胞体に蓄積した異常タンパク質を細胞質へ放出し、ユビキチン・プロテアソーム系により分解する機構を持つ。このシステムは小胞体関連分解(ERAD)と呼ばれ、この過程でAAA型シャペロンであるVCPが重要な役割を果たす。VCPは、様々なアダプター分子と結合して多様な細胞機能に関与する。報告者らは、新たなVCP結合タンパク質としてSVIPおよびUBXD1を同定したが、これらは共にERADに関与するタンパク質であると考えられる。VCPの既知アダプター分子(p47,Ufd1/Np14,SVIP)が、互いに競合的にVCPと結合して、異なる複合体を形成するのに対して、UBXD1とSVIPは同時にVCPと結合して同一の複合体を形成する。そこで、VCPとUBXD1の結合様式を明らかするために、VCPの三つのドメイン(N,D1,D2)およびUBXD1の各ドメイン(N末端ドメイン、PUBドメイン、UBXドメイン)を細胞内で共発現させ、互いに結合する領域を免疫沈降により解析した。また、VCPと各アダプターおよびUBXD1をそれぞれ大腸菌で発現・精製し、invitroでの結合実験を行った。その結果、VCPとUBXD1は直接結合し、両者の結合に関与するドメインは、それぞれVCPのND1およびD2ドメインとUBXD1のN末端およびUBXドメインであることが示された。このことから、UBXD1は既知のVCP結合タンパク質とは異なる様式でVCPと相互作用しその機能を調節することが示唆された。
環境中微量毒性物質の毒性監視システムの開発

環境中の微量毒性物質の毒性監視システムは非常に要望されているにもかかわらず、その研究・開発は大きく立ち遅れている。筆者は重点領域研究「人間地球系」において、これまで微生物を用いた毒性計測に関する一連の研究を行ってきたが、その中で、酵母抽出液で観察されるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)の濃度振動の波形が化学物質の添加により特徴的な変化を示すことを見いだし、これをもとにした全く新しい毒性の測定方法を開発した。本研究ではこれを実用的なものとするためにまず河川水などの実試料と混合するだけで測定できるようなアッセイ試薬化を目的として実用的な測定方法を考案した。トレハロースのみを加えた酵母抽出液を96穴のマイクロプレートに分注し、それ毎凍結乾燥を行うことで試料水を添加するだけで多数の試料を同時測定できるようになった。そこで次に実際の河川水などの原液及び凍結乾燥機を用いて濃縮した試料に本測定システムを適用した。福岡県内の5つの河川および干拓地の池で採取した6種類の試料水について本法で測定したところ、1試料では振動の停止が見られ、さらに2つの試料で振動波形の変化が見られた。このように、化学物質添加により酵母解糖系の振動波形変化が見られることを明らかにし、この原理に基づく実用的な測定法を構築し、実際の河川水にも適用することができた。しかしその変化のメカニズムは不明な点が多い。そこで試料中に含まれる化学物質の種類と振動波形変化との関係をより明確にするために振動波形に影響を与える諸因子を、酵母の解糖系酵素一部欠損株を用いた振動誘発実験、解糖系の計算機シミュレーション、精製酵素を用いた解糖系の再構築の3つの研究を通じて検討した。
カンナビノイド受容体リガンド・2-アラキドノイルグリセロールの生理的役割の解明

2-アラキドノイルグリセロール(2-AG)は研究代表者らが1995年に発見した新しい脂質メディエーターである。今回の研究により以下の点を明らかにした。1.2-AGの生成メカニズムの解明。TPAで惹起した急性皮膚炎やアレルギー性皮膚炎の局所では、ホスファチジルイノシトールからだけではなく、ホスファチジルコリンなどからも2-AGが産生されることを明らかにした。2.白血球系の細胞の機能に及ぼす2-AGの影響。マクロファージなどの白血球系の細胞の接着が、2-AGにより増強されることを初めて明らかにした。2-AGは白血球の接着(組織や血管壁への接着)を亢進させることにより、炎症を増大させている可能性がある。3.炎症・免疫系における2-AGの生理的意義の解明。2-AGが急性炎症や慢性のアレルギー性炎症(気管支喘息モデル、アレルギー性皮膚炎モデル)に関与しているかどうかを詳しく調べた。その結果、これらの炎症局所では2-AGの著しい蓄積がみられること、カンナビノイドCB2受容体のアンタゴニストを塗布することにより、炎症反応(腫脹および白血球浸潤)が強く抑えられることなどを明らかにした。これらの結果は、カンナビノイドCB2受容体とその内在性リガンドである2-AGが、急性炎症やアレルギー性炎症の進展に深く関与していることを強く示唆するものである。このほか、2-AGを塗布することによって、炎症反応が惹起されること、2-AGが好酸球を効率よく遊走させることなども明らかにした。4.血管系に及ぼす2-AG作用。2-AGがCB2受容体を発現している細胞に作用するとNOの産生が増大すること、生成したNOによって血管の拡張や透過性の亢進が起きることを明らかにした。マウスの耳などに2-AGを塗布したときに観察される発赤や浮腫は主にNOによるものである可能性がある。1、2-AGの前駆物質と生合成機構。2-AGの前駆物質となる脂質が何であるのかを明らかにする目的で、各種酵素阻害剤等を用いて2-AG産生に及ぼす影響を調べた。その結果、炎症部位では、2-AGがホスファチジルコリンなどから、ホスホリパーゼDやホスファターゼ、リパーゼ等の作用により、生成していることが初めて明らかとなった。2、炎症・免疫系における2-AGの作用及び生理的意義の解明。TPA等によって引き起こされる急性炎症の際に、2-AGのレベルが著しく高まること、2-AGを塗布することによって、炎症反応が惹起されることなどを見い出した。これらの結果は、2-AGが炎症反応に深く関与していることを示すものである。一方、カンナビノイド受容体が好酸球に多量に発現していること、2-AGが好酸球を効率よく遊走させることなども明らかにした。2-AGは、好酸球が関与するようなアレルギー性炎症においても、深く関与している可能性がある。3、血管系に及ぼす2-AG作用。

2-アラキドノイルグリセロール(2-AG)は研究代表者らが1995年に発見した新しい脂質メディエーターである。今年度の研究により以下の点を明らかにした。1.2-AGの生成メカニズムの解明。今年度も、まず、炎症部位において、2-AGがどのような脂質から作られるのかを詳しく調べた。昨年の実験で、TPAで惹起した炎症の局所では、ホスファチジルコリンなどから2-AGが産生されることを明らかにしているが、今年度は、より生理的な炎症であるアレルギー性皮膚炎モデルについて調べ、アレルギー性炎症の局所でも、主としてホスファチジルコリンから2-AGが生成していることを確かめた。2.白血球系の細胞の機能に及ぼす2-AGの影響。マクロファージなどの白血球系の細胞の、β1インテグリンを介したフィブロネクチンなどへの接着が、2-AGによりカンナビノイドCB2受容体およびGi/Go依存的に増強されることを初めて明らかにした。2-AGは白血球の接着(組織や血管壁への接着)を亢進させることにより、炎症を増大させている可能性がある。3.炎症・免疫系における2-AGの生理的意義の解明。今年度の研究では、2-AGが慢性のアレルギー性炎症(気管支喘息モデル、アレルギー性皮膚炎モデル)に関与しているかどうかを詳しく調べた。その結果、これらのアレルギー性炎症の局所では2-AGの著しい蓄積がみられること、カンナビノイドCB2受容体のアンタゴニストを塗布することにより、アレルギー性炎症(腫脹および白血球浸潤)が強く抑えられることなどを明らかにした。これらの結果は、カンナビノイドCB2受容体とその内在性リガンドである2-AGが、TPAなどによる急性炎症だけでなく、アレルギー性炎症の進展にも深く関与していることを強く示唆するものである。
多重アンビル型変形実験装置の開発と上部マントルのレオロジー

本科学研究費補助金により導入した立型マシニングセンターにより、超高圧実験用高硬度セラミックスパーツの自動作成法の開発を行った。マシニングセンターは金属を加工するように設計されているので、様々な工夫を施すことにより、10ミクロンの精度で高硬度セラッミクスパーツを自動作成することに成功した。また、多面体圧媒体を作成するプログラムを製作した。多重アンビル型装置の発生圧力を、超硬アンビルを用いて34GPaまで、焼結ダイヤモンドアンビルを用いて63GPaまで引き上げた。六方圧し多重アンビル型装置において、アンビルのひとつに穴を開け、そこからマイクロピストンを挿入して試料を変形させる実験を試みた。まず、穴あきアンビルは強度が低いので、アンビルの形状を最適化することにより、最高耐圧力を4GPaまで引き上げた。次に、アルミナの棒をダミー試料とし、高温高圧下で試料を変形させ、マイクロピストンの荷重から、試料に作用している差応力の見積もりを可能にする実験技術の開発を試みた。しかし、本研究期間内では十分な精度で差応力の見積もりを可能にすることには成功しなかった。マントル鉱物のレオロジーに関して以下のような知見を得た。(1)Mg_2SiO_4ワズレアイトの弾性率と剛性率の温度依存性は、-0.0175(3)GPa/Kと-0.0159(1)GPa/Kである。(2)Mg_2SiO_4リングウッダイトの弾性率と剛性率の温度依存性は、-0.0193(9)GPa/Kと-0.0148(3)GPa/Kである。(3)MgSiO_3ペロフスカイトの弾性率と剛性率の温度依存性は、-0.029(2)GPa/Kと-0.024(1)GPa/Kである。(4)マントル遷移層下部でのリングウッダイトの熱膨張率は、2.6×10^<-5>/Kである。(5)マントル遷移層上部でのワズレアイトの熱膨張率は、3.2×10^<-5>/Kである。本年度は、設備備品として「立型マシニングセンター」を導入した。本装置は、一言で言うと、数値コントロールできるフライス盤であり、材料に対して2.5次元の加工をすることが出来る。ただし、このような装置は通常、金属に対する加工を想定して設計されているが、我々は固いセラミックの加工を目的としているので、そのままでは精度良い加工が出来ない。そこで我々は、通常の装置に対して次のような改良を施した。1)穴あけ工具としては超硬ドリルを、ミーリング工具としては焼結ダイヤモンドのエンドミルを採用する。2)通常市販されている焼結ダイヤモンドエンドミルはアルミの加工用に設計されているが、セラミックの加工に適する形状に改良した。3)焼結ダイヤモンドは電気を通しにくいので、工具長測定にレーザーによる測定器を採用した。4)セラミックを加工すると微粉末の切りくずが出て、それが装置を磨耗させるので、可動部に粉塵が入らないように2重シールにした。5)セラミックのように硬い材料には工具を高速に回転させる必要があるので、最高回転速度を8000rpmから15000rpmにした。以上の改良を施した後、装置に装備されている対話型プログラミングにより、円筒形状のパーツの作成を可能にした。

また、現在、NC言語プログラムにより多面体圧媒体の作成を試みている。現在の問題は、装置を自動運転させていると、装置が徐々に熱膨張し、数10μmのレベルで製作物に誤差が生じることである。この問題を解決する方法を現在検討中である。本年は、まず、昨年に引き続き立型マシニングセンターによるパーツ作製に取り組んだ。もっとも基本的な製作物は、MgO, ZrO_2などのセラミックの円筒である。円筒の周囲の加工は4φの焼結ダイヤモンド刃のエンドミルを用いる。粗加工では、逃げ角5°の粗粒焼結ダイヤの刃を、仕上げ加工では逃げ角0°の細粒焼結ダイヤの刃を用いる。回転数は12000rpmである。中心穴は超硬のマイクロドリル(0.25.0φ)を用いる。送り速度(mm/s)は工具形(mm)×20程度にすると、工具は破損しない。工具回転数は高ければ高いほど良いので、実用最高回転数12000rpmで行った。材料の固定は、24時間硬化のアラルダイトを用いている。円筒作製の最大の問題は、外周と内周の偏心である。これはXYステージの熱変形によって起こると考えられるので、使用前にステージを予備動作させ、また、外周の加工と穴あけは1個づつ交互に行うことによって解決された。次に、装置の加圧空間のアライメントを検定した。装置は基本的に立方体加圧式であるが、荷重変化と共に垂直方向の長さに対して水平方向の長さが相対的に伸びてゆく。この変形の度合いは、銅のサイコロブロックを加圧し、押し上げたブロックのサイズを測定することにより検定していた。しかし、銅は非常に軟からいことと、はみ出したひれがアンビルを変形させるために、加圧空間の変形を過小評価していることが分かった。そこで、今回はブロック材としてはステンレスを採用し、また、ひれが出ないようにサイコロの稜を大きく落とした。その結果、変形の割合は1000トンの荷重変化に対して40ミクロン程度であり、これは6方圧しプレスとしては最高水準であることが明らかになった。1大容量超高圧発生装置の圧力発生技術の開発を行った。これまで、DIA型と呼ばれる大容量超高圧発生装置では、ガラスエポキシ板に潤滑油を吹き付けることによりスライディング面の潤滑をとっていた。しかし、この方法ではスライディング面の摩擦が大きく、スティックスリップが起き、それがブローアウトを引き起こしていた。今回我々はスライディング面に2枚のカプトン箔を置き、カプトン箔とスライディング面の間に2硫化モリブデンを塗ることにより、すべりをより滑らかにした。それによりブローアウトの発生がとまったことに加え、試料に荷重をより効果的にかけることができるようになった。それにより、これまで超硬アンビルで29GPaが限界であった発生圧力が、34GPaまで引き上げられた。2高圧レオロジーの研究の一環として、マントル遷移層下部の主要構成鉱物であるリングウッダイトの高圧下での熱膨張率測定を行った。これまでリングウッダイトの熱膨張率測定の温度範囲は1300Kまでであったが、今回の研究により温度範囲を2000Kまで拡大した。測定温度範囲を大きく拡大することにより、熱膨張率は100Kあたり5.5%増加することが明らかになった。また、測定圧力範囲を24GPaまで拡大することにより、熱膨張率の圧力依存性も決定することが出来た。それによると、高圧下での熱膨張率は体積の圧縮の6.9乗に比例して減少する。
脊椎脊髄短絡術施行の脊髄損傷ラットに対する骨髄幹細胞移植の有用性

運動機能評価終了後(術後7週)に再度全麻下に第4腰椎に椎弓切除を加え、第4腰髄レベル腰膨大左側の背側皮質脊髄路に神経トレーサDiIをstereotactic injectionした。その4週間後に全麻下還流固定し脊髄融合部と脳を摘出、脊髄融合部では融合部を越えたトレーサの確認を、脳の感覚運動野でトレーサで標識された細胞の数をカウントした。以下の結果を得た。1)脊髄損傷を加えたラットの脊髄においてHE染色とLFB染色で髄内に空洞と瘢痕の形成が碓認できた。2)脊髄脊椎短縮術モデルラットの脊髄融合部で神経トレーサ(DiI)が融合部を越えて標識されていたことが碓認され。これにより融合部を越えた軸索再生がなされたことが証明された。3)脊髄脊椎短縮術モデルラットの大脳感覚運動野において神経トレーサ(DiI)で標識された神経細胞体が碓認されたことで、融合部を越えて大脳皮質に到達した錐体路の再生が碓認された。4)大脳感覚運動野の神経トレーサ(DiI)で標識された神経細胞体のCell countの結果を検討したところ、脊髄脊椎短縮術と神経保護因子の軸索再生に対する効果が認められ、また組織学的には神経保護因子よりも脊髄脊椎短縮術の方が有意に標識細胞数が多く軸索再生において効果的であることが碓認された。本年度は脊髄脊椎短絡モデルの作成が主体であった。具体的には、成人脊髄損傷患者の慢性期症例への応用を予想し、Sprague Dawley ratsの78週齢、体重200300gのラットを使用した。Pentobarbitar 40mg/Kgを腹腔内投与し、全身麻酔下に手術顕微鏡を用いて第8胸椎に椎弓切除を加え、重傷慢性期モデルとすべく硬膜外より把持力50gの血管クリップで60秒の圧挫を脊髄に加えた。2週間後、再度全麻下に第9胸椎の椎弓切除と硬膜切開後、空洞と瘢痕部を切除した。第8及び第9胸椎椎体切除を行い、Arzet Osmotic Mini Pumpを背部皮下に埋没させ連結させたtubeを硬膜下の尾側に挿入し10-0ナイロン糸で硬膜縫合を行った。最後に完全に離断された脊髄を端々融合すべく椎間を短縮させ第6から第11胸椎をロッドとワイヤーで内固定した。研究開始当初は、技術的な問題と管理不十分で生存が困難であったが、次第にモデルとして活用できるようになってきた。同時に脊髄損傷群と短絡手術追加群とでTarlov motor grading scaleとInclined planesystemの2種類の評価法を用いて運動機能改善度を比較検討した。評価は、術後経時的に24時間、3、7、14、21、35、49日目に施行した。現時点では、短絡手術群でより良好な改善傾向を認めるものの、両者間に統計的有意差はみられていない。来年度は神経保護因子であるGYKI52466(2,3-benzo-diazepine)とHumanrecombinant erythropoietin(Epo)の投与や可能であれば骨髄幹細胞の移植を行う。成人慢性期症例への応用を予想しSprague Dawley ratsの78週齢、体重200300gのラットを使用した。神経損傷時に発生する興奮性アミノ酸のglutamateのreceptorであるAMPA(α-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-proprionic acid)を阻害するとされるGYKI 52466 (2,3-benzo-diazepine)をGYKI52466 1mg+1% 0.1mMHCLとしOsmotic Mini Pumpから髄液腔内へ持続的に投与した。同時に、神経損傷時の虚血と神経毒によって誘発される神経細胞死に対して予防的かつ防御的な効果を有するとされるhumanrecombinant erythropoietin (Epo)を2680U/Kgで隔日に2週間、背部皮下に注入した。脊髄脊椎短縮術の効果、神経保護因子の効果を評価するために以下のグループを作製し、各々のグループ間で統計学的に運動機能評価を行なった。1)脊髄損傷のみを加えたラット(コントロール群)2)脊髄脊椎短縮術のみ3)脊髄損傷のみ+GYKI 52466 4)脊髄損傷のみ+Epo 5)脊髄損傷のみ+GYKI 52466+Epo6)脊髄脊椎短縮術+GYKI 524667)脊髄脊椎短縮術+