hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁性層を含む層状超伝導体の臨界磁場に関する研究

超伝導体の厚さを固定し、磁性層の厚さdfを厚くしたとき、超伝導体臨界温度Tcは十分に薄いdfの領域では単調減少、十分に厚い領域では飽和する実験結果がある。具体的な数値計算を行い、実験に一致する理論的結果を得た。また、磁性を特徴づける交換ポテンシャルが大きな場合、Tcはdfの単調関数ではないことを示した。これは、対関数を波動関数に、磁性層を正の有限なポテンシャル・エネルギーの領域に、臨界温度からの温度差をエネルギー固有値に、それぞれを対応させたシュレ-ディンガ方程式を考えると、Tcの厚さ依存性が単調変化しない領域では波動関数を狭い領域に閉じ込め、運動エネルギーを大きくさせ、臨界温度Tcを減少させること理解される(Czech.J.Phys:46,583(1996))。層状物質の特性は超伝導結合定数・状態密度・拡散係数・交換ポテンシャルだけでなく、デバイ振動数もある。しかし、層間でのデバイ振動数の差異が超伝導特性に与える影響を調べた理論的研究はこれまでに無かった。この効果は超伝導結合定数と似た影響をもたらし、引力相互作用の大きさが超伝導結合定数であり、引力相互作用のゼロでない範囲がデバイ振動数であることを数値計算で示した(J.Phys.Soc.Jpn:66 3219,(1997))。デバイ振動数の効果が超伝導結合定数で定性的に表されるので、状態密度・拡散係数・交換ポテンシャルが異なる磁性層を含む超格子に対して、Tc、臨界磁場Hc2および対関数の温度依存性・磁場層厚依存性など磁気的性質についての研究を行った(Phys.Rev B:(1998)印刷中)また、これまで得られたとは異なる臨界温度の磁性層の膜厚依存性を観測した実験結果が発表された。これは磁性層間で、対関数の位相がpi異なることによると考え現在研究を行っている。上記研究の第一歩として、超伝導臨界温度T_cを数値計算により求め、次の結果を得た(Czech.J.Phys : 46,583(1996))。超伝導層の厚さを固定し、磁性層の厚さd_fを厚くしたとき、T_cは十分に薄いd_fの領域では単調減少、十分に厚い領域では飽和する。しかし、磁性を特徴づける交換ポテンシャル対しては単調に変化しないこと場合がある。これは、対関数が波動関数、磁性層が正の有限なポテンシャル・エネルギーの領域、臨界温度からの温度差がエネルギー固有値に対応させたシュレ-ディンガ方程式を考えると理解しやすく、単調変化でない厚さ依存性を示す領域では波動関数を狭い領域に閉じ込め、運動エネルギーを大きくさせ、臨界温度を下げることにより起こることが分かった。また、本研究を遂行中に上で得られたとは異なる臨界温度の磁性層の膜厚依存性を観測した実験結果が発表された。これは磁性層間で、対関数の位相がπ異なることによると考え現在研究を行っている。さらに、超伝導結合定数・状態密度・拡散係数などが異なる超格子に対して、臨界磁場を求めるためのプログラムが出来た。これを使い、臨界磁場の温度依存性・磁場層厚依存性など磁気的性質についての研究を本年度行う。超伝導層の厚さを固定し、磁性層の厚さd_fを厚くしたとき、超伝導臨界温度T_cは十分に薄いd_fの領域では単調減少、十分に厚き領域では飽和する実験結果がある。

具体的な数値計算を行い、T_cはd_fの単調関数ではないことを示した。これは、対関数を波動関数に、磁性層を正の有限なポテンシャル・エネルギーの領域に、臨界温度からの温度差をエネルギー固有値に、それぞれを対応させたシュレ-ディンガ方程式を考えると、T_cの厚さ依存性が単調変化しない領域では波動関数を狭い領域に閉じ込め、運動エネルギーを大きくさせ、臨海温度T_cを減少させること理解される(Czech.J.Phys : 46,583(1996))。層状物質の特性は超伝導結合定数・状態密度・拡散係数・交換ポテンシャルだけでなく、デバイ振動数もある。しかし、層間でのデバイ振動数の差異が超伝導特性に与える影響を調べた理論的研究はこれまでに無かった。この効果は超伝導結合定数と似た影響をもたらし、引力相互作用の大きさが超伝導結合定数であり、引力相互作用のゼロでない範囲がデバイ振動数であることを数値計算で示した(J.Phys.Soc.Jan : 66 3219,(1997))。デバイ振動数の効果が超伝導結合定数で定性的に表されるので、状態密度・拡散係数・交換ポテンシャルが異なる磁性層を含む超格子に対して、T_c、臨海磁場H_<c2>および対関数の温度依存性・磁場層厚依存性など時期的性質についての研究を行った(Phys.Rev B : (1998)印刷中)。また、これまで得られたとは異なる臨海温度の磁性層の膜厚依存性を観測した実験結果が発表された。これは磁性層間で、対関数の位相がπ異なることによると考え現在研究を行っている。
口腔がんを標的にした腫瘍溶解アデノウイルスの開発

本研究では、E4領域欠失アデノウイルス(AdΔE4)の口腔がん及びその他のがん細胞に対する腫瘍溶解効果を検討した。AdΔE4は、正常細胞と比べて、様々ながん細胞で、増殖効率が高く、また、その細胞溶解効果もがん細胞の方が顕著に高かった。さらに、動物に移植したヒト細胞の腫瘍は、AdΔE4投与により縮小することが見出された。また、シスプラチンと併用することにより、腫瘍溶解アデノウイルスは口腔がん細胞に対して、単独で使用するより、相乗的に腫瘍細胞を溶解することが解明された。これらの結果は、AdΔE4は様々ながん細胞に対して、腫瘍溶解効果を持つことを示し、将来的に臨床応用できる可能性を示唆している。本研究の目的は、腫瘍細胞、特に口腔がん細胞では増殖可能で最終的には細胞を溶解し、正常細胞では増殖できず何の影響も与えない腫瘍溶解アデノウイルスを開発することである。アデノウイルスのE4領域にコードされているタンパクは、ウイルスの増殖に必須で、ARE-mRNAを核外輸送・安定化することによりウイルスを複製に導く。そこで、E4を欠損したアデノウイルス(AdΔE4)でも、あらかじめARE-mRNAが核外輸送・安定化しているがん細胞では増殖でき、ARE-mRNAが核内にある正常細胞では増殖できないと考えた。本研究ではこのウイルスの口腔がんに対する腫瘍溶解効果を検討することを目的とする。本年度は、AdΔEの効果を動物を用いてin vivoで解析した。ヌードマウスに移植したがん細胞(HeLa、A549)に、腫瘍に直接AdΔEを投与することにより腫瘍溶解効果を検討した。ウイルスを投与した群では、時間経過とともに腫瘍が縮小するか、もしくは腫瘍の増大が抑制されたのに対して、コントロール群(ウイルスが入っていないPBSを投与した群)では、移植した腫瘍が増大し続けた。また、5匹に1匹程度の割合でAdΔEによる腫瘍の消失が見られた。次に、腹腔内に腫瘍を形成し、AdΔEを腹腔内投与し、腫瘍の大きさを観察した結果、同様にウイルス投与群では腫瘍の縮小が見られた。さらに、同様に腹腔内腫瘍にAdΔEを投与しマウスの生存率を検討した結果、ウイルス投与群の方が生存率は高かった。これらの結果は、AdΔEにより腫瘍の増大が抑制され、生存率が高くなることを示している。本年度は、我々が開発中の腫瘍溶解アデノウイルスの口腔がんに対する効果をヌードマウスを用いてin vivoで解析した。当初、ヌードマウスの皮下に腫瘍を形成できず困惑したが、時間を要すれば腫瘍が増大することが明らかになった。また、腫瘍に直接ウイルスを注入する手法で腫瘍縮小効果が見られたが、効果を発揮するまでも時間がかかることも解明された。さらに、最近腹腔内に腫瘍細胞を注入すると、皮下に細胞を移植するよりかなり早く腫瘍が形成されることもわかり、この手法を用いてカプランーマイヤ法で生存率を求めることができた。いずれの手法でも、AdΔEは腫瘍縮小効果を持つことがわかり、AdΔEの臨床応用のための基本となるデータが得られたと考えている。これらの研究は、当初の研究計画に則して行われ、ほぼその計画通りに結果が出せた。従って、おおむね順調に進展していると考える。平成28年度は、「腫瘍溶解アデノウイルスと抗がん剤との併用効果」、「転移活性が高いがんへのAdΔEの効果」「新しいウイルス作成」を行う。1.これまでに様々ながんで腫瘍溶解アデノウイルスとシスプラチンとの併用が検討されている。そこでシスプラチンなどの抗がん剤とAdΔEとの併用を次の方法で検討する。口腔がん細胞を用いて、AdΔE4とシスプラチンを投与し、腫瘍溶解効果が相乗的に活性化されるか検討する。次に、我々の研究室でクローニングされたシスプラチン抵抗性口腔がん細胞を用いて同様の検討を行う。さらに、抗がん剤が効かないがん幹細胞を用いて同様の検討を行い、AdΔE4がシスプラチンの効果を増強するか、もしくはAdΔE4単独でも十分な腫瘍溶解効果があるか確認する。2.転移活性の高い口腔がん細胞を用いてAdΔE4の効果を検討する。転移活性の高い口腔がん細胞(HSC3など)と低い細胞(Ca.9.22など)を用いて、AdΔEの腫瘍溶解効果を検討する。また、その効果を現在実用されている腫瘍溶解アデノウイルス(ONYX-015)で得られた結果と比較する。3.より効果の高い腫瘍溶解アデノウイルスの作成。口腔がんで高い発現を示すPim1遺伝子のプロモーターをAdΔE4のE1A遺伝子の上流に挿入し、高い口腔がん細胞内ではE1Aを多く転写するようなウイルスを作成する。また、AdΔE4と他の腫瘍溶解効果を持つアデノウイルスとの融合ウイルスを作成し、それらの効果を検討する。

分子腫瘍学本年度後半は、動物実験室の移動があり、購入予定の動物を含む動物実験関係のための予算執行が遅れた。また、後半動物の生存率を検討するために、これまで行っていなかった腫瘍細胞の腹腔内投与を行い腫瘍形成を試みたため、腫瘍形成のために予想以上の時間がかかった。そのため動物関係の予算執行に若干時間がかかった。今後は、昨年度に引き続き動物関連の資料を購入する予定である。そしてさらに、今年度の計画中のシスプラチン購入に用いる予定である。
線虫をモデルとしたタウオパチーの解析

高齢化仕会にあって、脳の老化に伴って起こる認知症や運動障害は神経科学の分野の中で解決すべき最も重要な課題である。代表的なアルツハイマー病やパーキンソン病では、神経変性が発症経過の中で重要な役割を果たしていると考えられる。このような病態を惹起する原因遺伝子群が同定されつつある。本研究の目的は、疾患を再構成するような表現型を呈するタウ・トランスジェニック線虫を用いて疾患発症の遺伝子カスケードの構成分子を見いだし、遺伝解析、生化学的解析によって、その作用機序へのアプローチの手がかりを得ることである。線虫でほぼ全てのニューロンで発現をしているunc-119遺伝子のプロモーターにヒト・タウなどを繋いだプラスミドコンストラクトを作成し、これを線虫の生殖腺にマイクロインジェクションして、トランスジェニック株を作成した。線虫は、変異型タウ(R406W)などのトランスジェニック株で、軽いUnc(運動異常)表現型を呈した。これらの受精後1日(L1L2幼虫)個体を集めて、RNAを抽出した。さらに、ポリA(+)RNAの精製を行い、これを蛍光標識して、genechipによる解析を行った。野生型とトランスジェニック間・あるいは、表現型の程度の異なるトランスジェニック間での遺伝子発現のパターンの変化を検討した。運動異常のある線虫トランスジェニック株で、再現性良く発現が1.41倍以上に上昇している遺伝子数は51個、0.71倍以下に減少している遺伝子数は、102個見つかった。これらの遺伝子は、野生型タウと非トランスジェニックとの比、R406W型タウ・トランスジェニックと野生型タウ・トランスジェニックの比率で共通するものである。全般的に、この比において、発現上昇と発現低下が逆の傾向を示す遺伝子は見つからなかった。よって、この遺伝子発現の変化は、タウの神経毒性と相関があるものと考えられる。タウオパチーは神経細胞死を起こすことで、認知証などの疾患の原因となっていると考えられる。我々は、タウオパチーの分子メカニズムを解明するために、線虫神経系にトランスジェニックとして、FTDP-17型変異体あるいは野生型タウを強制発現し、表現型の再構成を行うことに成功した。このトランスジェニック個体を用いて、gene chip解析を行い、候補遺伝子の絞り込みと機能解析を行っている。これとは並行して、神経細胞死の原因の1つとして知られる小胞体ストレスの分子メカニズムの解析を行っている。線虫で、gon-1(ADAMTSメタロプロテアーゼ)変異体は生殖腺の伸長に異常が見られることが知られていた。オルガネラマーカーにより、この時に、小胞体の形態に異常が出ることが分かった。そこで、小胞体ストレスのマーカーであるhsp-4(BiP)のトランスジェニックで調べたところ、gon-1遺伝子のノックダウンにより、誘導を受けることが分かった。Gon-1表現型は、同時にdpf (dipeptidyl peptidase IV)遺伝子の機能低下を起こすことで、抑圧される。dpf遺伝子のノックアウト株と、そのトランスジェニック株を用いて、dpf遺伝子の細胞内発現およびペプチダーゼ活性が重要であることが明らかになり、DPF蛋白質の細胞内過剰発現により、小胞体ストレスが起こることが分かった。さらに、dpf遺伝子は、通常は、IRE-1/XBP-1のパスウェイを介してGon-1表現型を抑圧していることが明らかになった。これらの小胞体ストレスに対する線虫での分かった現象をヒト細胞で確認するために、HEK293細胞にADAMTS9のsiRNAあるいは、線虫のdpf遺伝子とトランスフェクトしたところ、同様の小胞体ストレスが起こることが確認された。
電気泳動堆積法による高周波対応軟磁性フェライト膜の室温形成

電気泳動堆積法による軟磁性フェライト膜の室温形成手法の確立を目的として、本年度の研究より得られた知見を以下に示す。1.前年度の検討結果を基にして、NiZnフェライト微粒子からなる膜の作製を行ったところ、懸濁液のpH=2.7,極板間印加電圧:1.2V,30分の成膜時間において12μmの膜厚が得られ、成膜速度にして毎分約400nmと高速な成膜が可能となった。またこの膜の高周波透磁率特性の評価を行ったところ、成膜時に磁気異方性制御を行っておらず膜は等方的であるため、強磁性共鳴周波数は約1GHz程度、透磁率の実部であるμ'は約68程度を示した。2.高周波特性改善のため、成膜時の微粒子に磁界を印加し異方性制御が可能か検討を行った。磁界印加は永久磁石により行い、本年度購入したガウスメータにより磁界強度を60300G(ガウス)の範囲で調節した。しかしながら永久磁石による磁界印加は磁場勾配が大きく堆積基板付近の良質な磁気特性を示す微粒子濃度が低下し、大きな異方性の付与は困難であった。この膜の共鳴周波数は2GHzまで上昇したが、μ'は5以下まで低下した。良質な微粒子の欠乏により飽和磁化が低下したためであると考えられる。3.プリント基板および導電性薄膜(ITO)が形成された基板を用いて、フェライト微粒子の堆積を試みた。基板上の導電層の種類によって電気泳動堆積を行う際の懸濁液pHは若干異なるものの、概ね膜の形成は可能であった。しかしながら乾燥後の膜表面には、数μm幅の細かいひび割れが確認されるものもあり、導電層の厚さや成膜時の電流密度など、成膜条件について詳細な検討を積み重ねていく必要がある。以上より、平成17年度の研究計画を全て遂行し、上記のような研究成果をあげることができた。またこれらの成果の一部は11に記載した学術雑誌"IEEE Tran.Magn."に論文として掲載されている。低コスト・簡便な手法である電気泳動堆積法を用いた軟磁性フェライト膜の室温形成手法の確立を目的として、平成16年度に行った研究によって得られた知見を以下に示す。1.透磁率および電気抵抗率を向上させるため、Fe元素の一部をNiとZnで置換したNiZnフェライト超微粒子を室温・水溶液中でFe^<2+>→Fe^<3+>酸化反応によって合成した。合成した超微粒子の粒径は1030nm程度と非常に微小なサイズを得ることができた。またこれらの超微粒子を用いた懸濁液を作製し、溶液pHの変化に対する超微粒子表面の帯電状況(ζ電位)を調べたところ、pH値4.02.5(酸性側)の範囲において1418mV程度の電位を持つことが明らかとなり、電気泳動による堆積を行う際の溶液pH値の指針を得ることができた。2.銅基板または導電性ガラス(ITO)基板を用いてフェライト超微粒子の堆積を試みた。懸濁液pHは上記の結果を参考に変化させ、また極板間に印加する電圧は懸濁液が水系であることから、水の電気分解により水素の生じない低電圧の範囲で変化させた。その結果pH値が2.82.5の範囲、印加電庄が1.01.2Vの範囲において、堆積時間15分で厚さが48μm程度のフェライト微粒子膜の作製が可能となった。また堆積時間を一定とした場合、懸濁液中の微粒子の濃度を増すことで膜厚が増加することも明らかとなった。3.作製したフェライト微粒子膜の磁気特性について、本年度に購入した高感度化キットにより高感度の磁気特性測定が可能となった振動試料型磁化測定装置で測定を行った。その結果、Fe元素のみから成るフェライト微粒子膜に比べ、一部をNiとZnで置換した分の磁化量の低減はあるものの透磁率は大きく改善されていることが明らかとなった。しかし磁化値を膜の単位体積当りで評価するとバルク材の場合の2/3程度となることから、膜内の微粒子密度が不十分であり更に増加させる必要がある。以上のことより、予定通り平成16年度の研究計画を全て遂行し、上記のような研究成果を上げることができた。またこれらの成果は11に記載した学術雑誌"IEEE Tran.Magn."に論文として掲載されている。

しかしながら永久磁石による磁界印加は磁場勾配が大きく堆積基板付近の良質な磁気特性を示す微粒子濃度が低下し、大きな異方性の付与は困難であった。この膜の共鳴周波数は2GHzまで上昇したが、μ'は5以下まで低下した。良質な微粒子の欠乏により飽和磁化が低下したためであると考えられる。3.プリント基板および導電性薄膜(ITO)が形成された基板を用いて、フェライト微粒子の堆積を試みた。基板上の導電層の種類によって電気泳動堆積を行う際の懸濁液pHは若干異なるものの、概ね膜の形成は可能であった。しかしながら乾燥後の膜表面には、数μm幅の細かいひび割れが確認されるものもあり、導電層の厚さや成膜時の電流密度など、成膜条件について詳細な検討を積み重ねていく必要がある。以上より、平成17年度の研究計画を全て遂行し、上記のような研究成果をあげることができた。またこれらの成果の一部は11に記載した学術雑誌"IEEE Tran.Magn."に論文として掲載されている。
地域保健での咬合診断と唾液検査を用いた生活習慣病ハイリスク群把握法に関する研究

う蝕と歯周疾患は生活習慣と密接に関連する疾患であるといわれ,その予防法として,生活習慣病予防と同様に,保健行動の変容が重要であるといえる。口腔の健康の保持・増進を実践していくに当っては,口腔の局所的因子のみならず,各々の人々の生活行動や健康行動さらに社会・経済的側面等,幅広い分野からのアプローチが重要となってくる。そこで本研究では,口腔保健行動およびショ糖の摂取状況を表す唾液中シュークラーゼ活性と生活習慣との関連性にを明らかにし,さらにデンタルプレスケールを用いた咬合診断と健康診査諸結果との関連性について検討することを目的に調査,研究を行った。年齢1924歳(平均年齢19.5歳)の女性121名を対象に生活習慣,口腔保健行動,甘味食品摂取状況を調査し,また唾液シュークラーゼ活性と生活習慣の関連性について検討を行った。その結果,甘味摂取についての保健指導を従来通り実施しても,保健行動への変容に結びにくいと考えられ,観点の異なる新しいアプローチが必要と思われた。また,唾液中シュークラーゼ活性値は生活習慣を反映するものと考えられ,生活習慣病予防の口腔保健的アプローチの指標になることが示唆された。次に男性24名,女性129名の計153名(平均年齢49.3歳)を対象にデンタルプレスケールによる咬合診断結果と生活習慣および血液生化学検査結果との関連性を検討した。その結果,地域保健活動において,咬合診断は喪失歯数や喪失歯部位状況を説明するのに優れたスクリーニング法であったが,年齢や残存歯数などの交絡因子により,生活習慣や血液生化学検査値との関連性を十分に説明することができなかった。平成9年度は研究初年度であることから,アンケート調査の整合性を図ることを目的に,青年女子121名を対象とした,生活習慣および健康状態,甘味摂取状況に関するアンケート調査と唾液検査(唾液緩衝能,乳酸菌数,S.mutans数,シュークラーゼ活性)についての調査を実施した。分析については,生活習慣病予防のための口腔保健的アプローチとして関連があると考えれれる口腔保健行動のうち,甘味摂取頻度を目的変数として,生活習慣などとの関連性の分析を数量化I類を用いて行った。その結果,甘味摂取頻度と最も関連があるのはBMIで,以下現在の健康状態,代用甘味料の摂取状況,甘味の食べ過ぎに気をつけているかどうか,飲酒,疲労の状態,甘い物好き,起床時間の順であった。また,代用糖を好んで食べ,BMIが適正でなく,起床時間が遅く,疲労感を持ち,朝食を摂らず,甘いものの食べ過ぎに気をつけていないものが,甘味摂取頻度が高い傾向にあることが明らかとなった。尚,唾液検査との関連性についてては現在,データの分析を行っている段階である。また,成人を対象とした調査実績については,予定をしていた2ヶ所の保健センターのうち,平成9年末現時点では1保健センターのみで調査を実施となった。しかし来年度は両保健センターでの実施が可能予定である。本年度の実施人数は,男性17名,女子138名の計155名で,調査内容は口腔保健状況(咬合診査を含む),生活習慣に関するアンケート,食事調査である。これらに関するデータは現在入力中であり,また,平成10年度も引き続き実施していくため,データ解析は現時点ではおこなっておらず,来年度のデータが整った時点で解析を開始する予定である。

そこで本研究では,口腔保健行動およびショ糖の摂取状況を表す唾液中シュークラーゼ活性と生活習慣との関連性にを明らかにし,さらにデンタルプレスケールを用いた咬合診断と健康診査諸結果との関連性について検討することを目的に調査,研究を行った。本年度はまず,年齢1924歳(平均年齢19.5歳)の女性121名を対象に生活習慣,口腔保健行動,甘味食品摂取状況を調査した結果と唾液シュークラーゼ活性との関連性について検討を行った。その結果,唾液中シュークラーゼ活性値は生活習慣を反映するものと考えられ,生活習慣病予防の口腔保健的アプローチの指標になることが示唆された。次に男性24名,女性129名の計153名(平均年齢49.3歳)を対象にデンタルプレスケールによる咬合診断結果と生活習慣および血液生化学検査結果との関連性を検討した。その結果,地域保健活動において,咬合診断は喪失歯数や喪失歯部位状況を説明するのに優れたスクリーニング法であったが,年齢や残存歯数などの交絡因子により,生活習慣や血液生化学検査値との関連性を十分に説明することができなかった。
インジウムを含む歯科用合金の発生毒性リスクの検討

インジウム化合物に発生毒性が指摘されていることから,インジウムを含む歯科用合金の発生毒性リスクについて以下の検討を行った.1.歯科で使用されるインジウム含有の合金についてスクリーニングする目的で,インジウム含有割合がそれぞれ10%,15%,20%のAg-In合金,2%,4%,6%のAg-Pd-Au-Cu合金ならびに陶材焼付用金合金を試作した.合金粉末がダイヤモンド微粉末と共に攪拌溶解装置を用いてDulbecco's Modified Eagle Mediumまたは人工唾液中で抽出した結果,Ag-20%In合金は他合金と比べて心筋への分化率が低かった.一方,人工唾液中ではES-D3細胞は全く分化せず死滅した.2.スクリーニングした各合金の中で分化率が低かったAg-20%In合金,ならびに6%のInを含むAg-Pd-Au-Cu合金を用いて,上下顎模型の左右臼歯部を支台粛形成して両合金で鋳造冠を作製した.顎運動をシミュレートすべく,6時間ならびに12時間にわたって機械的摩耗運動を加えた.組成金属の溶出量はICPSによる結果からいずれも1ppm以下であった.また,ES-D3細胞の心筋への分化率は,Ag-20%In合金でAg-Pd-Au-Cu合金よりもやや低下した.ES-D3細胞とBalb c/3T3細胞の細胞生存率は試料無添加の対照群と差が認められなかった.3.発生毒性のリスクの存在が考えられたAg-20%In合金について,異なるエンドポイントであるラット全胚培養法による発生毒性試験を実施した.その結果,卵黄嚢の直径,頭臀長、頭長,体節数,タンパク量などいずれも対照群と有意差が認められず,胚の異常は確認できなかった.以上,今回実験を行ったインジウムを含む試作合金の結果から発生毒性リスクはきわめて低いと考えられた.インジウム化合物に発生毒性が指摘されていることから,インジウムを含む歯科用合金の発生毒性リスクについて以下の検討を行った.1.歯科で使用されるインジウム含有の合金についてスクリーニングする目的で,インジウム含有割合がそれぞれ10%,15%,20%のAg-In合金,2%,4%,6%のAg-Pd-Au-Cu合金ならびに陶材焼付用金合金を試作した.合金粉末がダイヤモンド微粉末と共に攪拌溶解装置を用いてDulbecco's Modified Eagle Mediumまたは人工唾液中で抽出した結果,Ag-20%In合金は他合金と比べて心筋への分化率が低かった.一方,人工唾液中ではES-D3細胞は全く分化せず死滅した.2.スクリーニングした各合金の中で分化率が低かったAg-20%In合金,ならびに6%のInを含むAg-Pd-Au-Cu合金を用いて,上下顎模型の左右臼歯部を支台粛形成して両合金で鋳造冠を作製した.顎運動をシミュレートすべく,6時間ならびに12時間にわたって機械的摩耗運動を加えた.組成金属の溶出量はICPSによる結果からいずれも1ppm以下であった.また,ES-D3細胞の心筋への分化率は,Ag-20%In合金でAg-Pd-Au-Cu合金よりもやや低下した.ES-D3細胞とBalb c/3T3細胞の細胞生存率は試料無添加の対照群と差が認められなかった.3.発生毒性のリスクの存在が考えられたAg-20%In合金について,異なるエンドポイントであるラット全胚培養法による発生毒性試験を実施した.その結果,卵黄嚢の直径,頭臀長、頭長,体節数,タンパク量などいずれも対照群と有意差が認められず,胚の異常は確認できなかった.以上,今回実験を行ったインジウムを含む試作合金の結果から発生毒性リスクはきわめて低いと考えられた.本年度は実際のヒト口腔内における溶出の実態をシミュレートするために,In添加濃度をそれぞれ10%,15%,20%のAg-In合金,2%,4%,6%Ag-Pd-Au-Cu-In合金および陶材焼付用金合金粉末0.5gと,溶解速度を増加させる目的から粒子径12μmのダイアモンド粉末0.5gを,それぞれ回転式の攪拌溶解装置に入れた.DMEMを1mL注入し1時間攪拌後,マウス由来のES細胞を用いたEST法によって調べた.その結果,Ag-In系のみ発生毒性の可能性が示された.そこで,実際のヒト口腔内における溶出の実態をシミュレートし,その発生毒性データを得る目的で,臼歯咬耗によってInが溶出すると考えられる,Ag-In合金,Ag-Pd-Au-Cu-In両試作合金について,それぞれIn量が最も多く含む合金について検討を行った.すなわち,正常な口腔内を印象した硬質石膏製上下顎模型の左右臼歯部4-7を支台歯形成し,両試作合金を用いて全部鋳造冠を作製した.冠表面を最終研磨し,咬合器と電動の減速モータを用いた自作咬耗試験機の支台歯模型に合着した.なお,滅菌したシリコーンゴム被膜で冠部を除いて介在させ,内部に容積比10%血清を添加したDMEM 50mLを注入した.直ちに室温で,咬合器の左右顆頭をそれぞれ卵円形のカムによって1秒間隔で押すことで人工歯をミリングするような咬耗運動を6時間ならびに12時間にわたって加えた.その結果,ICPSによる測定結果から両合金からの組成金属イオンのIn,Ag,Pd,Cuの溶出量はいずれも1ppm以下であることが判明した.また,Ag-Pd-Au-Cu-In試作合金はAg-

In試作合金よりも発生毒性が弱いことが示唆された.合金におけるデータは化合物由来のイオンによるデータとは異なることが明らかとなった.以上の諸データに基づいて,継続2年度目には残る研究課題について研究を進め,完成させたい.インジウム化合物に発生毒性が指摘されていることから,インジウムを含む歯科用合金における発生毒性の存在を検討した.初年度に歯科で用いられているすべてのインジウム含有の合金をスクリーニングした結果,発生毒性のリスクの存在が考えられたインジウム20%含有のAg-In合金について,異なるエンドポイントであるラット全胚培養法による発生毒性試験を実施した.Ag-In合金粉末とダイヤモンド粉末を撹拌溶解装置に入れた後,DMEMを超純水で溶解後2倍濃度にした培養液10mLとともに4時間撹拌後に再度濾過滅菌して試験液とした.なお,Ag-In合金粉未無添加条件を対照とした.全胚培養は試験液に等量のラット血清を加え,Sodium Pyruvate,グルタミン,グルコース,メチオニンを添加した.実験群ならびに対照群各10匹,計20匹のCrj: CD(SD)系ラットの胎齢9日胚を48時間培養し,それぞれの胎児の形態異常を調べた.なお,ES-D3細胞用培養液を用いて全胚培養を試みたが,これらの培養液や長時間の抽出条件では全胚培養用培養液として適さないことが判明した.全胚培養の結果,卵黄嚢の直径,頭腎炎,頭長,体節数,タンバク量などいずれも対照群と有意差が認められず,今回実施したAg-In合金抽出試験液での胚の異常は確認できなかった.なお,元素溶出量は,ICPSによる測定結果から,Agが平均0.055ppm, Inが0.295ppmと少なかったことが今回の結果に反映したと考えられる.全胚培養法はEUでEST法とともに発生毒性試験法として,動物実験代替法の側面からバリディーションが実施され,EST法同様にヒトの既知データと高い相関性が確認されている.初年度の研究成果と併せて,試作Ag-In合金の発生毒性のリスクはきわめて低いことが再度確認できた.
根寄生植物ストライガの繁殖を規定する宿主植物ソルガムの形質および環境要因の解析

S. hermonthica蔓延している半乾燥地域で最も大きな農業被害を被っているソルガムのS. hermonthicaの寄生に対する分子応答を解析した。SSH法を用いてS. hermonthicaが寄生したソルガム感受性品種の根で特異的に発現する30遺伝子を単離した。これら30遺伝子の発現解析を、S. hermonthicaを寄生させたソルガム高感受性品種および低感受性品種の根およびソルガム3品種の葉、さらにはSAおよびMeJA処理したソルガム3品種の根でも行った。これらの解析によりS. hermonthicaの寄生は感受性の宿主の根でJA応答性の遺伝子発現を誘導し、SA応答性の遺伝子発現を抑制することを見出した。このことは、感受性の宿主植物がS. hermonthicaの寄生を病原性微生物によるストレスとしてではなく傷害ストレスとして認識することを示唆している。対照的に低感受品種の根ではS. hermonthicaの寄生によりSAおよびJA応答性の遺伝子の発現が誘導されたことから、低感受性の宿主植物はS. hermonthicaの寄生を傷害ストレスとしてだけでなく病原性微生物によるストレスとしても認識する可能性が示唆された。さらに、低感受性品種での遺伝子発現およびソルガム3品種の根へのSA処理がS. hermonthicaの瘤状組織の形成を阻害したことは、SAに応答して発現する遺伝子がS. hermonthicaに対する宿主抵抗性に関わることを示唆している。また、S. hermonthicaが根に寄生したソルガム個体の葉で3品種に共通して発現が誘導された遺伝子は2つだけであり、これらの遺伝子はシグナル伝達に関わるshock proteinおよびHspをコードしている遺伝子と相同性を示した。このことは、これらの遺伝子が低温や高温ストレスと同様にS. hermonthicaの寄生に対する宿主の個体全体での応答に関与することを示唆している。平成17年10月には研究代表者が、18年1月には研究分担者がスーダンを訪ね、根寄生植物ストライガの被害、分布等について現地の研究者と情報交換を行うとともに、野外調査を行った。国内では、研究協力者から提供された、ストライガの寄生に対して感受性の異なる3品種のソルガム、すなわち、感受性のAbu70、耐性のWad Ahmed、発芽刺激物質低生産性のSRN39を用いて、発芽刺激物質生産性および寄生に対する応答を調べた。水耕液の発芽刺激活性は、Abu70が最も高く、SRN39が最も低かった。ライゾトロン内でそれぞれの根の近傍に置いたストライガ種子の発芽率にも同様の傾向が認められた。ストライガはAbu70に対しては高頻度で寄生を確立したが、他の2品種に対する寄生率は著しく低かった。これらの知見に基づき、感受性、耐性に関わる因子をサブトラクション法を用いて分子レベルで探索することとした。現在までにストライガの寄生に応答してAbu70で発現が高まると考えられる95遺伝子を単離しており、それらの発現解析を進めている。平成17年9月には研究協力者をスーダンから招聘し研究打ち合わせを行うとともに、研究代表者とともに日本植物学会年会シンポジウムでストライガと宿主植物ソルガムの相互作用について講演を行った。平成18年11月に研究者代表がスーダンを訪ね、根寄生植物ストライガの被害、分布等についての現地の研究者と情報交換を行うとともに、野外調査を行った。研究協力者から提供された、ストライガの寄生に対して感受性のAbu70、耐性のWad Ahmed、発芽刺激物質低生産性のSRN39を、異なる窒素条件で水耕栽培した。それぞれの培地を用いてストライガに対する発芽試験を行った結果、培地の窒素濃度が低いほど発芽刺激物質の生産・分泌が高まることが見出された。このことから、施肥された畑でストライガの発生が少ないという現象を、宿主植物による発芽刺激物質生産・分泌の低下によって説明できることが判明した。

Abu70を用いて宿主の感受性に関わる因子をサブトラクション法で探索し、ストライガの寄生により発現が高まる遺伝子を38単離した。その中にはlipoxygenase、phospholipase D、cell death associated protein、fatty acid desaturase、phenylalanine ammonia-lyase、HSP90、chitin-inducible gibberellin-responsiveprotein、calcium dependent protein kinase等、ストレスにより発現することが報告されている遺伝子が多数含まれていた。これらの38遺伝子についてAbu70よりも感受性の高い品種Tabatおよび耐性品種Wad Ahmedにおける発現解析を行い、感受性に関わる遺伝子と耐性に関わる遺伝子を探索した。寄生を受けたTabatで特異的に高発現する3遺伝子が見出されたが、機能の特定はできなかった。寄生を受けたWad Ahmedで特異的に高発現する12遺伝子の中には、生物的ストレスにより発現することが知られている5遺伝子が含まれていた。これらのことから、宿主の耐性は、S.hermonthicaの寄生を生物ストレスと認識することが重要であることが示唆された。平成19年9月に研究協力者のAbdel Gabar Babiker教授をスーダンから招聘し、根寄生植物ストライガの生態、特に、宿主植物からの養水分収奪機構について情報交換を行った。前年度までに単離した、感受性のソルガム品種においてストライガの寄生に応答して発現が高まる30遺伝子について、詳細な発現解析を行った。サリチル酸(SA)およびメチルジャスモン酸(MeJA)処理が遺伝子の発現に及ぼす影響を調べた結果、高感受性および感受性品種で増加を示した遺伝子は一つもなく、22遺伝子の発現の減少が認められたのに対し、抵抗性品種では5遺伝子の発現が増加した。また、SA処理したソルガムの根は感受性の違いに関わらず、S.hermonthicaの瘤状組織の形成を阻害した。一方、MeJA処理では、高感受性、感受性、低感受性いずれの品種においても、JA生合成に関わる遺伝子を含む9遺伝子の発現が誘導された。しかしながら、S.hermnonthicaの瘤状組織の形成を必ずしも阻害しなかった。これらのことから、抵抗性には、SA依存型シグナル伝達の誘導が関与していることが示唆された。寄生を受けた根から離れた部位での遺伝子発現を調べた。その結果、高感受性、低感受性いずれの品種の葉においても、ストライガの寄生に応答して、熱ショックタンパク質および低温シグナル伝達に関わるタンパク質をコードすると考えられる遺伝子の発現が高まることが見出された。これらの遺伝子が温度ストレスと同様にストライガの寄生に対しても、宿主個体全体での応答に関与することが示唆された。
膵癌のdesmoplasiaを標的とした治療薬と新しい薬剤送達システムの開発

我々は膵星細胞の活性化にオートファジーが関連し、オートファジーを抑制することで膵癌の浸潤転移が抑制されることを報告した。この事実から膵星細胞のオートファジーが膵癌治療の標的となる可能性が示唆された。また、膵星細胞の活性化の際に細胞質の脂肪滴が減少する現象を利用して膵星細胞の活性化を抑制する薬剤のスクリーニング法を開発した。具体的には化合物ライブラリーから抽出した化合物群を膵星細胞に投与し、膵星細胞の脂肪滴の増減を脂肪滴の蛍光染色剤であるBODIPYで染色して蛍光の増減で評価を行う方法である。この手法を用いてこれまでに膵星細胞の活性化を抑制する可能性がある特定の化合物群の絞り込みを行った。化学療法抵抗性を誘導する癌間質細胞のphenotypingを行うために、まず、膵癌切除組織からヒト膵星細胞を樹立した。これまでに当研究室では50株以上作成しており、本年度も10株以上のヒト膵星細胞の樹立を行った。膵癌のdesmoplasiaを標的とした治療抵抗性改善に関与する薬剤として、カルペプチンに注目した。カルパインとは複数の悪性腫瘍で高発現しており、細胞骨格のリモデリング、細胞シグナルなどの複数の生理学的過程に関わる因子である。その阻害薬であるカルペプチンが線維芽細胞に抑制的な効果を示すことが報告されており、カルパインが膵星細胞に与える影響を含め、カルペプチンの膵癌治療薬としての治療効果を検討した。膵癌細胞株および膵星細胞でカルパイン2の発現を認めた。カルペプチンは膵癌細胞の増殖能・遊走能・浸潤能を有意に抑制し、膵星細胞の増殖能・遊走能・浸潤能も有意に抑制した。また、カルペプチンは膵星細胞によって促進される癌細胞の遊走を有意に抑制した。in vivoの治療実験において、カルペプチンは膵癌細胞と膵星細胞の皮下共移植群において腫瘍の成長を有意に抑制した。免疫組織化学染色でαSMAやペリオスチンを指標に線維化の程度を評価すると、カルペプチン投与群で腫瘍内の間質組織の有意な減少を認めた。以上の結果より、カルペプチンは膵癌細胞・膵星細胞を直接の標的とするだけでなく、治療抵抗性に関与するdesmoplasiaを同時に制御しうる新しい膵癌治療薬となりうる可能性が示唆された。解析については、現在解析している段階である。また、in vitro、invivo実験により、カルペプチンは膵癌細胞・膵星細胞を直接の標的とするだけでなく、治療抵抗性に関与するdesmoplasiaを同時に制御しうる新しい膵癌治療薬となりうる可能性を明らかにした。学療法抵抗性を誘導する癌間質細胞のphenotypingを行うために、まず、膵癌切除組織からヒト膵星細胞を樹立した。化学抵抗性に関わる癌間質細胞の機能解明を行うことを目的とし、癌間質を形成させるとされている膵星細胞に着目し、膵星細胞が膵癌細胞の悪性形質に促進的に働く際にオートファジーが関わっていることから、膵星細胞のオートファジーに関して検討を行った。膵星細胞との共培養によって増強される膵癌細胞の浸潤能・遊走能は、オートファジー抑制剤(クロロキン)投与によって抑制された。膵星細胞のオートファジーを誘導することで知られる飢餓条件培養やラパマイシン処理だけでなく、膵癌細胞株の上清添加でも正常膵星細胞のLC3-IIの発現は上昇し、オートファジーの誘導が示唆された。Cell lysateおよび培養上清中のCOL1とfibronectinは、これらの処理により発現が上昇し、膵星細胞のオートファジー亢進は細胞外マトリックスの産生および分泌を促進することが示唆された。活性化膵星細胞のマーカーであるαSMAの発現も上昇し、quiescentな膵星細胞の特徴である細胞質の脂肪滴は減少し、膵星細胞が活性化されたことが示唆された。以上の結果より、膵癌細胞によって正常膵星細胞のオートファジーは亢進し、膵星細胞は活性化へと導かれ、化学抵抗性に関わる細胞外マトリックスの産生および分泌を促進することが示された。オートファジー抑制剤は膵癌細胞・膵星細胞を直接の標的とするだけでなく、治療抵抗性に関与する癌間質を同時に制御しうる新しい膵癌治療薬となりうる可能性を明らかにした。予定通り、膵癌切除組織からヒト膵星細胞の樹立を行った。樹立した膵星細胞をもちいて膵星細胞のオートファジーに関する研究を行った。また、in vitro、in vivo実験により、オートファジー抑制剤(クロロキン)は膵癌細胞・膵星細胞を直接の標的とするだけでなく、治療抵抗性に関与するdesmoplasiaを同時に制御しうる新しい膵癌治療薬となりうる可能性を明らかにした。しかし、化学療法治療抵抗性に与える細胞集団の解析・ナノカプセルの作成は、現在解析している段階であり、やや遅れている。本研究の目的は癌間質相互作用により膵癌の悪性度を増強すると考えられる膵星細胞を主体とした間質細胞を抑制する薬剤を同定し、さらに当該薬剤を内包したナノカプセルを用いる新規ドラッグデリバリーシステムを開発することにより効率的に間質細胞を抑制する新たな膵癌治療戦略を開発することである。昨年度までに我々は膵星細胞の活性化にオートファジーが関連し、オートファジーを抑制することで膵癌の浸潤転移が抑制されることを報告した。

この事実から膵星細胞のオートファジーが膵癌治療の標的となる可能性が示唆された。また、膵星細胞の活性化の際に細胞質の脂肪滴が減少することは以前から知られている。我々のこれまでの研究においてもオートファジー抑制剤であるクロロキンの投与により膵星細胞の活性化が抑制され、同時に脂肪滴が増加する現象が観察された。この現象に着目して膵星細胞の活性化を抑制する薬剤のスクリーニング法を開発した。具体的には化合物ライブラリーから抽出した化合物群を膵星細胞に投与し、膵星細胞の脂肪滴の増減を脂肪滴の蛍光染色剤であるBODIPYで染色して蛍光の増減で評価を行う方法である。この方法は簡便かつ再現性、安定性が高くハイスループットなスクリーニング系である。この手法を用いてこれまでに膵星細胞の活性化を抑制する可能性がある特定の化合物群を絞り込み、現在それらが癌細胞や膵星細胞および癌間質相互作用に与える影響について詳細に検討を行っている。我々は膵星細胞の活性化にオートファジーが関連し、オートファジーを抑制することで膵癌の浸潤転移が抑制されることを報告した。また、膵星細胞の活性化の際に細胞質の脂肪滴が減少する現象を利用して膵星細胞の活性化を抑制する薬剤のスクリーニング法を開発した。この手法を用いてこれまでに膵星細胞の活性化を抑制する可能性がある特定の化合物群の絞り込みを行った。引き続き、間葉系や内皮性幹細胞のマーカーを用いて、切除組織より樹立した間質細胞集団のprospective isolationを進め、その細胞集団が膵癌細胞の化学療法治療抵抗性に与える効果の解析を進める。さらに、化学療法抵抗性責任癌間質細胞を標的とするナノカプセルの作成を行い、最終的には、化学療法抵抗性責任間質細胞を標的とした抗線維化薬内包ナノカプセルのin vitroでの効果を検証する。さらに、化学療法抵抗性責任癌間質細胞を標的とするナノカプセルの作成を行い、最終的には化学療法抵抗性責任間質細胞を標的とした抗線維化薬内包ナノカプセルのin vitroでの効果を検証する医歯薬学研究計画は順調に進展しており、資金を有効に使用できたため。化学療法治療抵抗性に与える細胞集団の解析・ナノカプセルの作成は、現在解析している段階であり、今後研究を進めるため。試薬類、抗体、培養用試薬、培養用器具等培養用試薬、培養用器具、抗体、解析費用など
レーザー光照射が担癌マウスに及ぼす抗腫瘍効果のメカニズムの解明

1.3μm広帯域変調光源を構築し、1.3μm連続光、40MHz変調光と5.6μm40MHz変調光の抗腫瘍効果を比較した。その結果、腫瘍抑制率において「5.6μm40MHz変調光<1.3μm変調光=1.3μm連続光」の結果を得た。レーザー波長を1.3μmに切替え、100GHz、360GHz、1GHz、の変調波と連続波との抗腫瘍効果を比較した。その結果100GHz変調光では連続波に対し約3倍の腫瘍抑制率が得られた。これにより、レーザー光照射による抗腫瘍効果の発現に照射光の変調周波数特性が存在し、その周波数帯のひとつに100GHz帯があることの示唆を得た。(1)広帯域可変変調光源の安定化既設の半導体利得媒質用いた外部共振器構造の単一周波数半導体レーザーとFP型単一周波数半導体レーザーから成る両レーザー光のビート光による高速広帯域変調光源の安定化策として、常に両レーザー光の発振スペクトルをモニターできるように、光路切り替えによるファブリーペリー干渉計スペクトル解析部を構築した。これによりレーザー光照射実験中に両レーザー光の差周波数をモニターし、駆動電流制御へフィードバックすることで、差周波数変調光の周波数安定化を確保した。(2)COレーザー光と半導体レーザー光による担癌マウスに及ぼす抗腫瘍効果の比較対照これまで使用してきたCOレーザー(波長5.6μm)の40MHz変調光と1.3μm光の抗腫瘍効果の比較を行った。1.3μm光は深度zにおける光吸収シミュレーションから、皮下樹状細胞への到達エネルギーは5.6μm光以上であるとの解析結果を得ている。このため照射エネルギーを同一としたCOレーザー照射群(波長5.6μm、40MHz変調)、半導体レーザー変調光照射群(波長1.3μm、40MHz)、半導体レーザー連続光照射群(波長1.3μm、連続波)の抗腫瘍効果を比較した。その結果、抗腫瘍効果において、COレーザー40MHz変調光< 1.3μm半導体レーザー40MHz変調光= 1.3μm半導体レーザー連続光の結果を得た。1.3μm変調光においてCOレーザー変調光以上の抗腫瘍効果と1.3μmにおける40MHzでの変調光と連続光の同等効果の結果から、今後はレーザー波長を1.3μmに切り替えられることが確認できた。1.3μmの可変変調光源の安定化施策を終え、1.3μm光での抗腫瘍効果が確認できたことがら、当初予定どおりに進展している。H28年度は、これまで使用してきたCOレーザーがRF放電励起の波長5.6μm、40MHz変調光であり、変調周波数の可変は困難なため、広帯域に変調制御できる光源として1.3μmビート安定化光源を構築し、1.3μm連続光、1.3μm40MHz変調光と5.6μm40MHz変調光の抗腫瘍効果を比較した。その結果、腫瘍抑制率において「5.6μ40MHz変調光<1.3μm変調光=1.3μm連続光」の結果を得た。1.3μm変調光において5.6μm変調光以上の抗腫瘍効果と1.3μmのおける40MHz変調光と連続光の同等効果の結果から、今後レーザー波長を1.3μmに切替えると共に、1.3μm連続波を今後の抗腫瘍効果の変調周波数特性を探索する比較基準に使用することとした。H29年度は、抗腫瘍効果の変調光周波数特性を探索周波数範囲100GHz1THzの中で進めるため、まず上下限である100GHz、1GHz、中間域で水のマイクロ波吸収の極大である360GHzの3つの変調周波数を設定し、連続波との抗腫瘍効果を比較した。その結果1THz変調光と360GHz変調光は連続波の腫瘍抑制率と差異がなかったが、100GHz変調光では連続波に対し約3倍の腫瘍抑制率が得られた。本研究により、レーザー光照射による抗腫瘍効果の発現に照射光の変調周波数特性が存在し、その周波数帯のひとつに100GHz帯があることの示唆を得た。1.3μm光の抗腫瘍効果が5.6μm光の抗腫瘍効果と同等以上であることが確認できたため、今後はレーザー波長を1.3μmに切替える。1.3μmレーザー光照射における抗腫瘍効果の連続光と変調光の差異および変調周波数をパラメータとした変調光照射による抗腫瘍効果の変調周波数依存性を評価する。変調周波数を100GHz1THzの範囲において100GHz単位で振り、おのおの抗腫瘍効果を連続波照射の抗腫瘍効果と比較する。これにより効果的な変調周波数帯を絞り込む。

次に絞り込んだ変調周波帯(幅100GHz)に対し、10GHz単位で周波数を振り、同様に抗腫瘍効果を連続波照射のそれと比較する。これにより、レーザー光照射による細胞膜への共鳴振動による物理摂動の効果の有無を検証する。戸井田研究室研究活動内容レーザー医工学物品の購入が予定より後ずれし、納期との関係から納品が次年度となるため、次年度に繰り越しとなった。平成28年度の研究計画の物品購入に追加して使用する予定である。
リバーシブル右折レーンによる交通渋滞緩和施策の提案とその効果分析

都市部における交通渋滞は依然として深刻な状況下にあるが、簡単には新規道路建設が進まない現状にある。よって、本研究では、橋梁部のように右折レンを設置するような幅員の余裕はないが、右折レーンがあればかなりの容量増加につなげることができるという道路区画に対して、右折レーンをピーク時間帯にあわせて設定,解消するリバーシブル右折レーンによる渋滞緩和策について検討した。本研究は以下のように行なわれた。渋滞している道路を列挙し、各道路について道路構造,交通状況,渋滞状況等をパターン分けすることによって、リバーシブル右折レーンの導入によって効果的に渋滞を緩和できる道路パターンを主に道路形状に注目して考察した。このときに他の渋滞緩和策(信号制御,リバーシブルレーン等)も同時に検討することによって、リバーシブル右折レーンを導入すれば他の政策と比べてどのような利点があるかについても視覚的に考察できた。ここで挙げたリバーシブル右折レーンを導入して効果が上がりそうな道路パターンそれぞれについて、交通モデルをあてはめ、その導入効果が解析的・実証的に明らかとなった。
落葉堆積量の違いが林床の濁水ろ過機能におよぼす影響の解明

野外実験により林床の濁水ろ過機能を定量化し、人為的に濁水ろ過機能を向上させることが可能か検討した。濁水ろ過実験の結果、ナラ林、スギ林ともに初期のろ過機能は高く懸濁物質の約9割をろ過できたが、土壌表層の目詰まりによって徐々に機能低下した。落葉堆積量を倍増しても機能向上は認められなかった。ただし、越冬後は若干の回復が認められ、冬季の落葉細片化が関係していると推察された。懸濁物のろ過速度は浸透能と正の相関があり、林種によらず同じ式で近似できた。人工物による落葉堆積実験では、調査地の落葉移動が不活発で明瞭な結果が得られなかったが、落葉堆積量や浸透能にはナラ林とスギ林で差が認められた。人為的要因などで山地から河川へ流出する濁り(微細土、浮流土砂)は水質悪化や水生生物への悪影響をもたらすが、森林の林床、特に落葉堆積には濁水をろ過する機能があることが知られている。本課題では実験的手法で林床の濁水ろ過機能を定量化するとともに、人為的に落葉堆積量を増やし濁水ろ過機能を向上させることが可能かについて検討する。1年目である当年度は、岩手大学御明神演習林内の落葉広葉樹林とスギ林に調査地を設け、広葉樹林で濁水ろ過実験を3回おこなった(スギ林での実験は次年度)。濁水ろ過実験では2本の水路(幅0.3 m×長さ2.0 m)を設け、それぞれ約1000 Lの濁水をおおよそ10 L/minで流し、流出する濁水量を調べた。濁水の製作には、カオリン粘土5.00 kgを用いた(濃度約5000 ppm)。初回(9月)の実験では、カオリンの大部分をろ過することができ、流出阻止率は約90 %と極めて高かったが、11月では約80 %まで低下した。今のところ、秋の落葉供給や時間経過による機能回復は認められず、実験を繰り返すにつれ阻止率は低下していることから、12ヶ月という短期間では目詰まりした林床のろ過機能は回復できないと考えられる。最初の計画では落葉広葉樹林での実験は当年度で完了であったが、一冬経過後のろ過機能の変化を次年度に調査する予定である。また、秋に広葉樹林とスギ林の調査地にリタートラップを15個ずつ設置して、ろ材となる落葉などのリターフォール量の調査をおこなうとともに、落葉移動に関係する林床植生の被度、斜面傾斜、地表付近の風速についても調査した。翌春、同じ箇所の林床リター堆積量について調査する予定である。人為的要因などで山地から河川へ流出する濁り(微細土)は水質悪化や水生生物への悪影響をもたらすが、森林の林床、特に落葉堆積には濁水をろ過する機能があることが知られている。昨秋から引き続き6月、7月にナラ林で濁水ろ過実験をおこなった。さらにスギ林内にも実験水路を製作し、9月から濁水ろ過実験を開始した。ナラ林では実験の繰り返しで、懸濁物の流出阻止率が90%前後から75%前後へ低下した。ただし、越冬後の6月、7月の実験では阻止率低下が緩和されており、リターの細片化でフィルター機能が高まったか時間経過にともなう目詰まりの改善による効果と推察される。また、懸濁物のろ過速度は見かけの浸透能と正の相関があり、対数関数で近似できた。簡易な浸透能試験でろ過機能を推定できる可能性がある。スギ林でのろ過実験の結果も、今のところ、ナラ林と同様の傾向を示している。林床リター堆積量に関する解析では、リターの多くを占める広葉や針葉では風や傾斜、林床植生、前年のリターフォール量の影響が認められた。林床植生に見立てた人工物(園芸用支柱、ネット)を秋に設置し、ろ材となるリター堆積量を増加させることができるか実験を開始した。さらに、ナラ林において実験後の水路跡からの濁水発生状況も調査した。以前に調査した間伐跡地の結果と比較すると、実験水路からの微細土流出量は林業機械が走行した林地より少ないが、未撹乱林地よりも多かった。濁水流入の著しい箇所では目詰まりした林床が新たな濁水発生源となる恐れもあると考えられた。2年目に計画していたスギ林での濁水ろ過実験や人工物による落葉堆積促進実験など主要な作業は予定通りに実施できた。林床の透水性の調査は遅れているが、一方でナラ林のろ過実験延長や実験後の林床からの地表流発生状況の調査など当初計画になかった作業もおこなっており、全体としてはおおむね順調に進捗していると考える。本課題では実験的手法で林床の濁水ろ過機能を定量化するとともに、人為的に落葉堆積量を増やし濁水ろ過機能を向上させることが可能かについて検討した。