hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト肺癌同所性移植モデルにおける抗癌剤関連遺伝子変化に関する研究

4週後に食道に腫瘍形成し,6週で縦隔リンパ節へmicro-metastasesを形成,8週でmacro-metastasesを形成することがわかった。また,甲状腺癌は注入6週で甲状腺内に腫瘍形成し,8週で縦獲リンパ節転移を起こすことがわかった。ここまでがこの1年間で得られた結果である。食道癌,甲状腺癌それぞれでヒトの癌のリンパ節転移をマウスで再現することができたので,現在,これらの追試を行っており,腫瘍形成から転移を起こす経過の正確なタイムコースを作成中で,出来次第,癌関連の雑誌への投稿,学会発表を準備中である。また,抗癌剤投与を行い,投与中耐性獲得までの間で腫瘍内の抗癌剤関連遺伝子変化の検討であるが,同所移植モデルの前に皮下モデルで行うこととし,YES-3細胞についてSCIDマウス皮下に腫瘍を作り,5-FUおよびCDDP投与を行った。抗癌剤投与前,効果発現時,耐性獲得時それぞれの腫瘍組織を採取。遺伝子の絞り込みのため,DNA arrayにて検索中である。これにより絞り込まれた癌関連および抗癌剤関連遺伝子から100前後ピックアップし,当初予定していたTaqMan Low Density Arrayによる解析を行う。さらに上記の同所移植モデルを用いて抗癌剤投与を行い,本来の目的である同所性移植モデルにおける抗癌剤関連遺伝子変化に関する研究を行う予定である。ヒト肺癌同所性移植モデルはSCIDマウスを用いて,原発巣を形成し,さらに縦隔リンパ節への転移を起こすものを作成することに成功している。同様の同所性移植モデルの作成は大腸癌には報告があるものの.それ以外の臓器の癌にはほとんどない。そこで,ヒト食道癌細胞株であるYES-3とヒト甲状腺未分化癌細胞株であるACT-1を用いて,SCIDマウスでヒト食道癌細胞モデルと甲状腺未分化癌細胞モデルを作成した。方法はSCIDマウスをエーテル麻酔下に仰臥位に固定する。食道の場合は上腹部に横切開を約1.5cm加え,開腹し,食道を露出,さらにあらかじめ調製しておいた細胞懸濁液10μmlを30G針で食道筋層内に注入した後,閉腹する。甲状腺の場合は頸部に横切開を加え,気管を露出,甲状腺を確認し,細胞懸濁液10μmlを30G針で甲状腺内に在入した後,閉創する。これまでの実験で,食道癌は注入4週後に食道に腫瘍形成し,6週で縦隔リンパ節へmicro-metastasesを形成,8週でmacro-metastasesを形成することがわかった。また,甲状腺癌は注入6週で甲状腺内に腫瘍形成し,8週で縦隔リンパ節転移を起こすことがわかった。食道癌,甲状腺癌それぞれでヒトの癌のリンパ節転移をマウスで再現することができたので,現在,これらの追試を行っており,腫瘍形成から転移を起こす経過の正確なタイムコースができたので,癌関連の雑誌への投稿準備中である。遺伝子の絞り込みのため,DNA arrayにて検索した。PI3K/Akt signaling pathwayが耐性獲得に関係していることが示唆された。さらに上記の同所移植モデルを用いて抗癌剤投与を行い,同所性移植モデルにおける抗癌剤関連遺伝子変化に関する研究を行う予定である。
海洋動物における同時的雌雄同体と性転換をつなぐ数理モデル

海洋生物には、卵と精子を同時につくる同時的雌雄同体や、卵だけをつくる雌、それらに比べて体がとても小さな雄(矮雄)といった様々な性がみられる。矮雄がみられる海洋生物において、その多様な性表現をもたらす生活史戦略の違いを説明するための動的最適化を含むゲームモデルを作成した。幼生が基盤に定着すると小型個体になるが、すぐに矮雄として繁殖することと、未成熟で成長を目指すことの選択ができる。後者は後に、大型個体に成長するが、大型個体は、雄としての繁殖機能(精子をつくって他個体を受精する)と雌としての繁殖機能(自ら卵をつくる)に資源を投資する。新規加入幼生が小型未成熟個体になる割合と大型個体の性配分が適応的に進化すると考えた。定着基盤もカニの甲羅のように不安定な場合もある。まず、定常的な集団を考えた。幼生の新規加入と定着個体の死亡とでバランスした集団の構成比になり、個体の戦略も時間とともに一定であるとする。進化的に安定な個体群は、環境に餌が多く成長が速いときには、新規加入した幼生は矮雄にはならず全員が大型個体になり大型個体は同時的雌雄同体になる。これに対して、環境に餌が少なく成長が遅いときには、一部の個体が矮雄になり他が成長するが、後者が成長して大型個体になると雄機能を示さず雌になる。つまり集団は雌と矮雄の共存状態になる。どのようなパラメータでも、矮雄は同時的雌雄同体と共存することがない。しかし、実際には同時的雌雄同体と矮雄の共存が見られる。そこで、定着基盤がカニの甲羅といった不安定な場所の場合を考えてみた。戦略が生息地の齢に依存するので進化的に安定な解を動的計画法で計算する。進化的に安定な個体群の構成は、生息地の齢に応じて、同時的雌雄同体のみ、同時的雌雄同体と矮雄の共存、雌と矮雄の共存と変化することがわかった。有柄蔓脚類の多くは同時的雌雄同体だが、なかにはそれに加えて小型の雄(矮雄)の出現する種や、純粋な雌と矮雄からなる種もいる。矮雄はごく小さいうちに成長への投資をやめ、繁殖に投資する生活史戦略を持つ個体と見なすことができる。数理モデルによれば、矮雄の大きさは餌環境と他個体の性表現によって決まることが予測されている(Yamaguchi et al. 2007)。この予測を検証するため、文献調査と標本の測定により種ごとの生息環境と性表現、矮雄の大きさのデータベースを作成している。今後、さらに種数を増やしたうえで、共同研究者の作成した系統樹を用いた系統種間比較を行う予定である。沖縄美ら海水族館の協力のもと、ハコエビに付着する蔓脚類の1種ヒメエボシの調査を行った。その結果、矮雄と思われる個体を本種ではじめて確認した。さらに、矮雄と思われる個体は、ヒメエボシがかなり高密度に生息するエビから見つかった。これは既存の理論研究の予測に反する知見である。今後は、組織学的観察により矮雄と思われる個体の生活史・繁殖戦略を明らかにするとともに、生息環境の条件や資源獲得の密度依存性等を考慮することで、高密度条件下での矮雄の進化を説明する数理モデルの作成を目指す。ウミウシやヒラムシなど一部の同時的雌雄同体動物は、交尾相手から受け取った精子の一部を消化し、自らの資源として再利用する。消化された精子が繁殖資源として用いられることを仮定した進化的に安定な戦略モデルを作った。その結果、精子消化があると、精子生産に投資させる資源の割合が高くなることがわかった。これは、精子の一部が消化されて配偶相手の卵生産に用いられ、残った精子がその卵を受精させることにより、繁殖成功の増加に繋がるためであると解釈できる。このモデルは論文化し、Theoretical Ecology誌に発表した。海洋動物の性表現は多様で、同時的雌雄同体や雌雄異体、性転換するものなどがある。有柄フジツボ類では、雌雄同体性・雌雄異体性が見られ、雄が出現する際には、その大きさは極めて小さいことが知られている。なぜ小さな雄(矮雄)が進化できたのか、なぜ様々な性表現をフジツボ類がもっているのか、を説明するために、性配分理論と生活史スケジュールモデルを組み合わせて、モデルを作成した。矮雄が個体群に侵入できる条件として、大型個体の繁殖集団サイズがかなり小さいことが挙げられた。つまり、矮雄が直面する、卵の受精を巡る競争がかなり低くなることが、矮雄の侵入を可能にする。沖縄美ら海水族館の協力のもとで、ハコエビ上の有柄フジツボ類ヒメエボシの性表現を調べるために、ヒメエボシの標本を奈良女子大学の遊佐陽一氏と協力して解剖・解析した。矮雄ではないかと見られる個体が20個体程度あったが、解剖してみると、数個体に抱卵が確認された。また、生殖腺の発達を見ても、同種個体につくヒメエボシとハコエビ上に直接つくヒメエボシとの間で差は見られなかった。よってヒメエボシは雄性先熟的雌雄同体であることが示唆された。魚類については、性転換の報告がたくさんあり、性転換の方向を決めるモデルがある。一夫多妻の繁殖システムでは、ドミナントの雄がいなくなれば、最大の雌が雄へ性転換をすることが知られている。しかし、ツマジロモンガラという魚では、最大雌ではなく、小さい雌が雄に性転換する。

その理由を探るために、雌のえさ獲得のなわばりの質を考慮したモデルを作成した。モデルの結果によると、最大雌は質のよいなわばりを持つため、卵をたくさん生産することができ、性転換しなくても十分な繁殖成功を得られた。しかし、質の悪いなわばりを持つ雌は卵の生産量が少ないため、雄に性転換することで、たくさんの卵を受精することができ、繁殖成功の増加が見込まれた。海洋生物には、卵と精子を同時につくる同時的雌雄同体や、卵だけをつくる雌、それらに比べて体がとても小さな雄(矮雄)といった様々な性がみられる。矮雄がみられる海洋生物において、その多様な性表現をもたらす生活史戦略の違いを説明するための動的最適化を含むゲームモデルを作成した。幼生が基盤に定着すると小型個体になるが、すぐに矮雄として繁殖することと、未成熟で成長を目指すことの選択ができる。後者は後に、大型個体に成長するが、大型個体は、雄としての繁殖機能(精子をつくって他個体を受精する)と雌としての繁殖機能(自ら卵をつくる)に資源を投資する。新規加入幼生が小型未成熟個体になる割合と大型個体の性配分が適応的に進化すると考えた。定着基盤もカニの甲羅のように不安定な場合もある。まず、定常的な集団を考えた。幼生の新規加入と定着個体の死亡とでバランスした集団の構成比になり、個体の戦略も時間とともに一定であるとする。進化的に安定な個体群は、環境に餌が多く成長が速いときには、新規加入した幼生は矮雄にはならず全員が大型個体になり大型個体は同時的雌雄同体になる。これに対して、環境に餌が少なく成長が遅いときには、一部の個体が矮雄になり他が成長するが、後者が成長して大型個体になると雄機能を示さず雌になる。つまり集団は雌と矮雄の共存状態になる。どのようなパラメータでも、矮雄は同時的雌雄同体と共存することがない。しかし、実際には同時的雌雄同体と矮雄の共存が見られる。そこで、定着基盤がカニの甲羅といった不安定な場所の場合を考えてみた。戦略が生息地の齢に依存するので進化的に安定な解を動的計画法で計算する。進化的に安定な個体群の構成は、生息地の齢に応じて、同時的雌雄同体のみ、同時的雌雄同体と矮雄の共存、雌と矮雄の共存と変化することがわかった。海洋動物の多様な性表現を一元的に記述するための基礎となるモデルは既に作った。また実証研究によるモデルの検証も、エボシガイ類の一種でおこなっている。今年度は、国際学会の招待講演でフジツボの性表現の数理モデルについて発表し、Integrative and Comparative Biologyにレビューを発表した。これまでに同時的雌雄同体性の性配分のモデル及び性転換のモデルは、それぞれ独立に作った。今年度はこれらを統合することを目指す。また同時に文献調査を行い、同時的雌雄同体性や性転換などのさまざまな性表現をもつ生物の生息環境や成長速度を調べる。作成したモデルの結果を、文献調査から得られたデータと比較する。
新規のチトクロームP450c17(ステロイド代謝酵素)の機能解析

申請者はこれまで脊椎動物、特に哺乳類を対象とする研究者が長年競って研究してきたチトクロームP450c17が有する2つの酵素活性の制御機構について、魚類では17α-水酸化酵素活性とライエース活性とが2つの異なる酵素蛋白質によって調節されていることをはじめて明らかにした(P450c17-I,とP450c17-I-II)。本年度は、P450c17-IIの減数分裂及びコーチゾル合成に果す役割を明らかにする目的で、この遺伝子の機能欠失実験(RNAi法による遺伝子ノックダウン)を行った。P450c17-IIをノックダウンした個体は孵化後に死亡する個体が増加したが、飼育水中にコーチゾルを添加すると生存率が高まった。ノックダウン個体の頭腎組織のステロイド産生細胞は異常を示した。これらの結果から、P450c17-IIは頭腎におけるコーチゾルの合成に重要な役割を果たすことが強く示唆された。一方、P450cl7-II遺伝子のノックアウト後にも生存したXX個体では、しばしば雄への性転換が認められ(鰭などの外部形態も典型的な雄型を示した)、このような性転換雄魚は正常なXX雌との交配により正常な雌稚魚が得られた。先行実験の結果とあわせ、P450c17-IIは17α,20β-DPの合成促進と作用を介して、XX個体の生殖腺における正常な発生と発達に何らかの役割(例えば、雌の生殖細胞に特徴的な減数分裂の誘起)を果たしている可能性が示唆された。本研究ではまた、卵巣分化に重要な役割を果たす他の因子の検討も行ったが、R-spondinl(Rspol)についてきわめて興味ある結果が得られた。XX受精卵でRspo1遺伝子をノックダウンすると雄への性転換、さらにXY受精卵にRspo1遺伝子を微小注して過剰発現させると雌への性転換が起こった。また、XX胚及びXY胚の生殖腺の正常発生を詳しく観察した結果、RspolはメダカのXX胚の性分化期の生殖細胞に特異的に発現することがわかった。これらの結果を総合すると、R-spondinl(Rspol)はメダカにおいて卵巣の分化(卵巣の形成)に不可欠であることがはじめて明らかになった。申請者はこれまで脊椎動物、特に哺乳類を対象とする研究者が長年競って研究してきたチトクロームP450c17が有する2つの酵素活性の制御機構について、魚類では17α-水酸化酵素活性とライエース活性とが2つの異なる酵素蛋白質によって調節さわていることをはじめて明らかにした(P450c17-I,-II)。本研究では、この2種のP450c17、特にP450c17-IIが卵成熟誘起ホルモンとして同定された17α、20β-DPの合成を介して果す機能(減数分裂開始の制御に関わる可能生)を明らかにすることを目的とする。まず本年度は、この2種のP450c17遺伝子が性分化期と減数分裂期開始期の雌雄生殖腺でどのような発現パターンを示すのかをin situ hybridizationとreal time PCR等によりさらに詳細に解析した。その結果、P450c17-Iは雌雄生殖腺に関係なく孵化後5日以降に発現がみられたが、P450c17-IIは雌雄生殖腺ともに最初の発現時期が生殖細胞の減数分裂の開始時期とほぼ一致した。従って、P450c17-IIは生殖細胞における減数分裂開始に重要な役割を果たしていることが示唆された。受精直後のXYメダカを17α、20β-DPを含む飼育水中で孵化後20日まで飼育して減数分裂開始のタイミングが早まるかを調べようとしたが、処理魚のほとんどが死んでしまった。現在さらに低濃度での実験を行っている。さらに本年度は、ステロイド代謝経路でP450c17の次のステップで働く2種のステロイド代謝酵素、即ちエストロゲンとアンドロゲンの合成に関わる17β-HSD、さらには17α,20β-DPの合成に関わる20β-HSD、両酵素遺伝子のクローニングも行った。その結果、前者については12種、また後者についてはこれまでに我々が報告しているタイプとは異なる新型を単離した。未だに、17α,20β-DPの合成に関わる20β-HSDは明確になっていないので、今後、この新規20β-HSDの機能を明らかにする必要がある。

一方、P450cl7-II遺伝子のノックアウト後にも生存したXX個体では、しばしば雄への性転換が認められ(鰭などの外部形態も典型的な雄型を示した)、このような性転換雄魚は正常なXX雌との交配により正常な雌稚魚が得られた。先行実験の結果とあわせ、P450c17-IIは17α,20β-DPの合成促進と作用を介して、XX個体の生殖腺における正常な発生と発達に何らかの役割(例えば、雌の生殖細胞に特徴的な減数分裂の誘起)を果たしている可能性が示唆された。本研究ではまた、卵巣分化に重要な役割を果たす他の因子の検討も行ったが、R-spondinl(Rspol)についてきわめて興味ある結果が得られた。XX受精卵でRspo1遺伝子をノックダウンすると雄への性転換、さらにXY受精卵にRspo1遺伝子を微小注して過剰発現させると雌への性転換が起こった。また、XX胚及びXY胚の生殖腺の正常発生を詳しく観察した結果、RspolはメダカのXX胚の性分化期の生殖細胞に特異的に発現することがわかった。これらの結果を総合すると、R-spondinl(Rspol)はメダカにおいて卵巣の分化(卵巣の形成)に不可欠であることがはじめて明らかになった。
サイバーエスピオナージを防止するデバイス管理技術

USBの高性能化により、高解像度のカメラやマイクや大容量ストレージが接続可能であり、これを用いた盗聴や大容量データ窃取が可能となった。この攻撃を防ぐために個々のUSBデバイスに物理的に改竄不可能なIDを物理的困難関数(個々のIC固有の回路遅延を使った技術)で付加し、それれぞのUSBデバイスをOSの起動する前に識別・認証するハイパーバイザーを開発した。この開発により、既存のBadUSB(USBキーボードに化けて悪意のあるコマンドを入力する攻撃)が防げることを確認した。カメラやGPSなど高性能なデバイスを悪用したサイバーエスピオナージ(電子的諜報活動)を防ぐためのデバイス管理技術のために下記の項目の研究を行った。(1)デバイス管理を行うハイパーバイザー:ハードウェアとOSの間に入り、デバイスの制御を行うハイパーバイザーのプロトタイプをさくせいした。Intel CPUで動作するBitVisorをベースにUSBのデバイスIDを認識して、許可・不許可を管理者が行えるようにした。(2)ハイパーバイザーの改竄防止技術:ハイパーバイザーは攻撃者ばかりななく、利用者からも無効化される恐れがある。このため、OSが含まれるディスクを暗号化し、ハイパーバイザーによる復号なしではOSが起動できないようにした。セキュアチップであるTPMが提供するTrustedBootの機能を利用して未知のデバイスの接続やハイパーバイザーの改竄が検知できるようにした。(3)個体識別技術と連携した認証技術:物理的特徴を利用してデバイスに固有の値を出力する複製困難関数(PhysicalUnclonableFunction(PUF)を用いて、正しいデバイスの認証ができるにした。USB接続されたPUFデバイスが認識できるようにした。(4)サイバーエスピオナージを想定したリスク評価:高性能デバイスを悪用したサイバーエスピオナージを論文などで公開されているものを元に調査した。ジャイロなどのセンサーデバイス個々の物理的特徴(skewなど)をブラウザのJavaScriptから取得してスマホと特定するなど、まだまだ多くの攻撃がある。また、情報漏洩ばかりでなく、データ消去のためにデバイス破壊などもあり、本研究の重要性を認識できた。各研究項目とも幾つかの課題にぶつかっているが、当初の計画通りに研究開発が進めることが出来た。ハイパーバイザーの開発は既存のデバッガが使えないために苦労している。特にUSB制御の部分は今後の開発に時間が掛ることが予想される。複製困難関数を出力するデバイスは産総研で既に開発しているボードが使えるが、USB接続での認識など新たな課題であり、開発に時間が掛っているが、今のところ年度計画には間に合っている。高性能デバイスを悪用したサイバーエスピオナージ(電子的諜報活動)を防ぐためのデバイス管理技術を確立するために下記の項目の研究を行った。(1)ハイパーバイザーによるデバイス管理:USB対応する物理複製困難関数(PUF)を認証するハイパーバイザーを開発した。PUF認証は(2)で開発した技術を活用し、ハイパーバイザーからUSBデバイスの認証ができるようにした。この実装により、USB-PUF認証のプロトタイプとして具体的な攻撃が防げるかを試す応用実験に活用できる目途がついた。(2)デバイス識別技術および認証技術:ハードウェア評価ボードであるZUHIOを改良してPUF機能を実装した。PUF認証機能はUSBシリアルを通して暗号鍵の作成、PUFではノイズに弱いのでエラー訂正するFuzzy Extractorの機能、PUFから生成した暗号鍵から平文から暗号文/暗号文から平文にする機能がある。この機能が今までのOSに依存したツールhを使わずにハイパーバイザーから操作できることを確認した。(3)サイバーエスピオナージのリスク評価:2014年にベネッセの情報漏えいではUSBの特殊なプロトコルであるPTP: Picture Transfer ProtocolあるいはMTP: Media Transfer Protocolを使って攻撃されたとされている。これを開発した技術で防ぐことができるか調査した。また、USBのファームウェアを改ざんして異なるデバイスに偽装するBadUSBにも対応できるか調査した。但し、実際の攻撃を作るところまでは物理的な機材の調達が間に合わず、来年以降の課題とした。各研究項目とも連携して開発ができる段階になった。今年度はUSB PUFをハイパーバイザーで認識する部分で、開発に通常のデバッガなどのツールが使えないために苦労した。幸い、USBのプロトコルアナライザが利用可能だったため、USB通信をモニタして開発を進めることができた。この部分の開発後は順調に進んだ。現状ではハイパーバイザーがPUF認証することができるようになったので、各種の実験が進めることができるようになった。しかし、PUF認証はチャレンジデータによってレスポンスの再現が悪く、エラー訂正でも訂正できないことがある。この調査を引き続き行う。また、リスク調査で調べたUSBを活用した攻撃は、高価ではないが特殊なデバイス(海外でのみ出回っているUSBコントローラを使ったUSBメモリなど)が必要であり、実機での確認が遅れているが、調達の見込みがあり、問題ないと考える。高性能デバイスを悪用したサイバーエスピオナージ(電子的諜報活動)を防ぐデバイス管理技術を確立するために下記の項目の研究を行った。USBデバイスに物理複製困難関数(PUF: Physically Unclonable Function)の機能を付加し、接続先のPCではハイパーバイザーによりOSが認識する以前にPUF認証を行う技術を開発した。この技術を使って既存のBadUSB攻撃(USBメモリをUSBキーボードとして認識させ、悪意のあるコマンドを入力する攻撃)が防げることを確認した。

更に2014年のベネッセの情報漏えいで使われたと考えられているスマートフォンの特殊なプロトコル(PTP: Picture Transfer ProtocolあるいはMTP: Media Transfer Protocol)を使っても、デバイス(スマートフォン)がハイパーバイザーに登録されていなければ攻撃を防げることを確認した。また、USBハブを二段に接続してハブの電源を制御するPer-Port Power Switching (PPPS)の機能使えばUSBデバイスの抜き差しが自動化できるため、この機能とハイパーバイザーを連携させて自動的にUSB-PUFデバイス認証を確認できる機能を作成した。この技術により、PUFではチャレンジするデータによってはそのレスポンスがエラー訂正の範囲内に入らずに認証に使えない問題を機械的に調査できるようになった。開発した成果はステータスのある国際会議(ACSAC 2017,Asia CCS 2018)に投稿したが採択されなかった。このため、論文を再度修正してRAID2018に投稿した。USBの高性能化により、高解像度のカメラやマイクや大容量ストレージが接続可能であり、これを用いた盗聴や大容量データ窃取が可能となった。この攻撃を防ぐために個々のUSBデバイスに物理的に改竄不可能なIDを物理的困難関数(個々のIC固有の回路遅延を使った技術)で付加し、それれぞのUSBデバイスをOSの起動する前に識別・認証するハイパーバイザーを開発した。この開発により、既存のBadUSB(USBキーボードに化けて悪意のあるコマンドを入力する攻撃)が防げることを確認した。昨年度開発したハイパーバイザーを更に改善することを主体として研究を進める。研究項目としては(1)デバイス管理を行うハイパーバイザー、(2)個体識別技術(物理複製困難関数:PUF)と連携した認証技術、(3)サイバーエスピオナージを想定したリスク評価、に分けて研究を進める。(1)デバイス管理を行うハイパーバイザー:昨年度はデバイスのID番号を認識してデバイスを隠蔽するハイパーバイザー技術、およびセキュリティチップTPMによる鍵管理およびOSの暗号化するハイパーバイザー技術を開発したが、これらがPUFの認証技術と連携できるようにする。(2)物理複製困難関数(PUF)による認証技術:昨年度はハードウェア攻撃評価ボードであるZUIHOを改良してPUFがUSBから認識でいるようにしたが、これを拡張してハイパーバイザーでも利用できるようにする。また、現在のPUFの認証技術では大規模なデーターベースが必要となるが、ハイパーバイザーに組み込めるように簡易化した技術を研究する。(3)サイバーエスピオナージを想定したリスク評価:昨年から継続して高性能デバイスを悪用したサイバーエスピオナージの調査を行う。
時間領域半古典論による量子カオス系の解析

時間領域の半古典論を用いることにより、カオスが存在することによるトンネル現象の諸性質を調べた。特に、一次元に周期的な外力が入った単純な系を、トンネルの効果を純粋に抽出できるような形に設計し、その性質を詳しく調べた。その結果、カオスが存在することによって生じる、従来知られていたトンネリングとは全く質的に異なる非可積分系のトンネルの機構“Chaotic Tunnleing"が明らかにされた。特に、(1)トンネリングによる遷移確率がカオスの存在によって著しく増大する、(2)トンネリングテイルに、複雑な干渉パターン、多段構造が発生する、(3)トンエル領域で確率が減少するのではなく、逆に増大することが有り得る、といった非可積分系特有な新しいトンネル現象が発見された。このようなトンネリングの詳しいメカニズムをすべて、複素古典軌道を用いた半古典論によって解釈することに成功した。トンネル確率の著しい増大は複素causticsの実面への接近、トンネリングテイルの複雑な構造は、プロパゲ-タに寄与するおびただしい数の複素軌道(Laputa軌道)の存在と、複素空間内におけるそれらの引き延ばしと折れ畳み機構(Laputa鎖)、などによってそれぞれ説明されることがわかった。さらに、以上の定性的特徴は、系の詳細によらず、力学系が非可積分性であることに起因することも明らかになった。また、複素古典力学を考える際に避けて通ることのできないストークス現象について、複素多様体の“木構造"を基にした、処理法に対する一つの作業仮設を提出し、具体的にそれが非可積分系のストークス現象の処理に有効であることを示した。
改良型モデル抗DNA抗体ノックイン・マウスにおける 自己反応性B細胞制御メカニズム

全身性エリテマトーデス(SLE)について、自己反応性リンパ球のみを特異的に制御する治療法の開発が望まれる。SLEモデル「抗DNA抗体遺伝子ノックイン・マウス」を用い、自己反応性B細胞がどのように制御されているかを解析した。ホモ接合(Homo)型の脾臓B細胞数は著明に減少しており、骨髄で成熟が抑制されていた。Homo型のB細胞は脾臓において辺縁帯に高い割合で分布する傾向を認めた。Homo型のB細胞は野生型に比べIgM・IgDの発現が低下しておりアナジー(無反応化)に陥っていると考えられた。本モデルのさらなる検討によりSLEの病態解析につながる。旧来型の全身性エリテマトーデス(SLE)モデル「抗DNA抗体遺伝子トランスジェニック・マウス」および自ら開発した新モデル「抗DNA抗体遺伝子ノックイン・マウス」を用いて、SLE動物モデルにおいて「自己抗体産生B細胞」がどのように制御されているかを明らかにし、「自己抗体産生B細胞」を特異的に抑制するSLEの新治療法を目標としている。初年度は新モデルの表現型について解析した。新モデルである「抗DNA抗体遺伝子ノックイン・マウス」の野生型・ヘテロ接合(Hetero)型・ホモ接合(Homo)型の3者を比較するという手法を用いたところ、Homo型のB細胞数が著明に減少しており、骨髄において小型プレB細胞から未熟B細胞へと分化するきわめて未熟な段階で死滅していることが示された。またHomo型のB細胞は、脾臓において辺縁帯(marginal zone)に高い割合で分布する傾向を認め、自己反応性細胞と辺縁帯の関連が示唆された。次年度は「自己抗体産生B細胞」が抑制されている機序を解析した。B細胞の表面マーカーを調べたところ、Homo型のB細胞では野生型に比べ、細胞表面のIgM発現が軽度低下、IgD発現が著明に低下していることが判明し、自己反応性細胞がanergyの状態になるよう制御されていることが示唆された。次に、各群マウスの骨髄において、自己反応性細胞の生存に関わる重要な因子であるBAFFの発現を調べたところ、Homo型で著しく多量のBAFFが発現していることがわかり、本マウスにおいてBAFFが重要な役割を果たしていると考えられた。本成果から、本モデルにおいてB細胞が選択・排除されているメカニズムの一端がわかった。さらに原因をつきとめ、SLEの病態解析および治療法改良につなげていく。新モデルである「抗DNA抗体遺伝子ノックイン・マウス」の野生型・ヘテロ接合(Hetero)型・ホモ接合(Homo)型の3者を比較するという手法を用いた。抗DNA抗体遺伝子が導入されているはずのHomo型の血清において、抗DNA抗体をまったく認めなかった。Homo型の骨髄・脾臓を調べたところ、B細胞数が著明に減少しており、「自己抗体産生B細胞」が排除されていると考えられた。野生型・Hetero型・Homo型の間で、各成熟段階B細胞数を比較したところ、Homo型のB細胞は、骨髄において小型プレB細胞から未熟B細胞へと分化するきわめて未熟な段階で死滅していることが示唆された。本成果により、本モデルにおいてB細胞が選択・排除されているメカニズムをさらに調べることによりSLEの病態解析につながることが期待される。フローサイトメトリー、免疫染色などの技術的な問題により、やや遅れている。研究代表者が留学中に使っていたフローサイトメトリー解析機とは異なる解析機を使うことになり、検知できる蛍光域などは機器により異なるため、新しい組み合わせの蛍光色素標識を持つ抗体を必要とした。抗体の種類や蛍光色素の組み合わせなどの実験条件を再度設定し、調整する必要が生じた。免疫染色についても新たな蛍光色素抗体を用いて条件設定を行う必要が生じた。生体の制御機構により自己反応性を失っていると考えられる「抗DNA抗体遺伝子ノックイン・マウス」Homo型のB細胞を機能面から解析するために、脾臓B細胞におけるカルシウム流入試験を行い、各種刺激に対するB細胞の反応性を野生型・Hetero型・Homo型の3者で比較する。

「自己抗体産生B細胞」が脾臓の中でどのように分布するかを調べるために、脾臓の病理標本を作製し蛍光免疫染色を施して野生型・Hetero型・Homo型の3者で比較する。「自己抗体産生B細胞」の制御にどのようなサイトカインが働いているかを知るために、B cellの分化に重要なIL-6, IL-7, B-cell activating factor(BAFF)などの遺伝子・蛋白の発現レベルを、ELISAや定量的PCRにより測定し野生型・Hetero型・Homo型の3者で比較する。初年度に引き続き、主にマウスの飼育やgenotyping、フローサイトメトリー(抗体、消耗品)などに研究費を当てる。
IL-12徐放製剤のマウス扁平上皮癌に対する抗腫瘍効果についての研究

ヒト悪性固形腫瘍に対する生物学的反応修飾生物(BRM)療法の治療効果は他の治療法の成績を凌駕するには至っていない。これまでのわれわれのInterleukin-2とInterferonーβの併用療法の検討でも形質細腔種X5563には高い抗腫瘍効果を認めたが扁平上皮癌NR-B1に対してはほとんど無効であった。そこで今回近年発見されたサイトカインのなかでもっとも高い抗腫瘍活性を示しTh1型の細胞性免疫を誘導するInterleukin-12(IL-12)に注目し、IL-12のNR-S1に対する抗腫瘍効果と、さらに腫瘍局所濃度を維持するためにリポソームを用いたDrug delivery systemとの併用効果について検討をおこなった。IL-12は腫瘍局所投与、腹腔内全身投与のいずれにおいてもNR-S1担癌マウスに対する腫瘍増殖抑制と生存日数の延長を認め、さらにリポソームを用いたDrug deliverysystemによってその効果は増強された。この抗腫瘍メカニズムに関しては今後さらに詳細な検討を加えていく必要があると考えられるが本研究では徐放効果による血中IFN-γ濃度の維持が関与していると思われた。口腔領域の悪性腫瘍はほとんどの場合直視直達可能な部位に存在し抗腫瘍性物質を腫瘍局所に効果的に投与できるため、さらなる研究を重ねていけば本治療法は有効な癌免疫療法になり得ると考えられた。我々はC3H/Heマウスに扁平上皮癌NR-S1移植した実験モデルに対するIL-12の抗腫瘍効果について検討を行った。IL-12腹腔内投与群,IL-12局所投与群,についてまず検討を行ったところIL-12腹腔内投与群,IL-12局所投与群ともに対照群に比べて血中IFN-γ濃度の著明な上昇が認められたが明らかな腫瘍増殖抑制効果や生存日数の延長は認められなかった。しかし局所投与群は腹腔内投与群に比べて僅かながら腫瘍増殖抑制効果が高かった。この結果から局所投与により腫瘍細胞上の表面抗原が修飾されたこと、または腹腔内投与群に比べて局所血中濃度が維持されていたことなどが要因として考えられた為IL-12徐放製剤を開発しこれを投与することによりさらなる抗腫瘍効果が得られると考え徐放製剤を作製した。IL-12包埋材としてリポソーム(ジーントランスファー:和光純薬工業株式会社)を用いこの試薬1バイアルにIL-12 1000U/ml PBS溶液を混合し,ボルテックスミキサ-にかけてリポソーム懸濁液として,まずin vitroにおける徐放量を測定した。6well culturedishにRPMI1640medium 3mlと上記のように作製したIL-12リポソーム懸濁液1mlを計4ml/wellとなるようにして2時間静置した後1時間毎に上清200μlずつ採取しELAISAkitを用いてIL-12徐放量を測定したが微量であった為m,in vivoへの投与を見合わせ,他の徐放製剤作製法を現在検討中である。本研究においてはマウス扁平上皮癌に対するIL-12およびその徐放製剤のin vivo抗腫瘍効果について検討を行った。C3H/Heマウス(4週令メス)に同系腫瘍NR-S1(5×10^5)を腹部皮下に移植して約10日後、810mmの腫瘍結節を形成した時点で担癌マウスとして治療を行った。対照群(生食100μl局注)、OK432投与群(OK432 0.5KE局注)、IL-12局所投与群(IL-12 1000U)、IL-12腹腔内投与群(IL-12 1000U)、リポソーム封入IL-12投与群(リポソーム封入IL-12 1000U局注)を隔日、計4回投与して腫瘍経の経日的変化を測定し生存日数とあわせて比較検討した。

対照群、OK432投与群に比較してIL-12局所投与群、IL-12腹腔内投与群、リポソーム封入IL-12投与群ではいずれも腫瘍増殖抑制と生存日数の延長がみられ、とくにリポソーム封入IL-12投与群では著しい抗腫瘍効果が認められ一時的にではあるが肉眼的に腫瘍が消失したマウスも観察された。腫瘍移植後7日目の血中IFN-γ濃度を測定したところ、やはりIL-12局所投与群、IL-12腹腔内投与群、リポソーム封入IL-12投与群で有意に高濃度の血中IFN-γが測定された。今後この抗腫瘍メカニズムの解析(免疫染色、エフェクター細胞の同定等)を行い、さらにリポソームの徐放効果の評価について検討する必要があると思われる。
緑茶カテキンを利用した新規生活歯髄切断材料は作れるか～歯髄作用機構の解析から～

生活歯髄切断(生切)材料はホルモクレゾール(FC)が多く用いられていたが、FCの発がん性が指摘されて以降、日本では水酸化カルシウムが主に用いられている。一方で、水酸化カルシウムはFCと比較して効果が弱く、臨床的な予後は不安定である。また、近年研究が進んでいるMineral Trioxide Aggregate(MTA)は高価で臨床応用しやすいとはいえない。そこで本研究では緑茶カテキンの主成分であるエピガロカテキンガラート(EGCG)を用いて、抗菌作用や抗炎症作用、石灰化抑制作用を有する生切材料を開発することを目的とする。
食料高価格時代の米国穀物セクターの構造変化と農業政策の展開方向に関する研究

「食料高価格時代」は多国籍資本フードレジーム第2局面と性格規定でき,それは農業・食料関連資本と国際金融資本双方の過剰蓄積の同時克服を企図するアグロフュエル・プロジェクトに起因した。その中心舞台エタノール産業は,急膨張期と利潤危機期の二回の劇的再編を遂げ,巨大4企業を頂点に有す構造になった。穀作農業構造は,(A)コーンベルトの北西漸が顕著化した,(B)それを担ったのは大規模経営,(C)それらは寄生的利潤獲得型大規模家族経営である,(D)だが地価暴騰,最新鋭機器高額化,作付方式単純化,精密農業における外部依存深化などによって要資本額の膨大化,世代継承困難化,自律性喪失などの矛盾をはらんでいる。平成25年度の研究実施計画は大きく3つの部分からなる。(2)米国系アグリビジネスによる国際事業展開の統計的分析であるが,これについては「合衆国対外直接投資統計(US Direct Investment Abroad Benchmark Survey」を入手・整理したが,その分析については緒に就いたところである。(3)米国現地調査については,計画どおり大平原北部春小麦地帯であるモンタナ州で実施し,1乾燥・冷涼で春小麦,さらに牧草適地であった同州でさえ灌漑可能地域ではトウモロコシ栽培が部分的に入っていること,2より東部・南部に位置する従来の小麦主産地州でトウモロコシへのシフトが起きたため同州春小麦の価格上昇と調達競争激化が生じていること,3そのため米国系大型農協,日系を含む多国籍アグリビジネスが集荷拠点形成と垂直的統合を急進させていること,4それら農協やアグリビジネスが,小麦集荷を確保したり高額農業生産資材販売を促進するために,対農場与信事業を開始・拡大していること,5これらを通じて穀作農場のいっそうの工業化と大規模化が促進される一方,主として中小規模農場向けの作業受託会社が展開していること,などが明らかとなり,同州における穀物産業の最新の動向について重要な情報・統計的事実を収集することができた。それらの分析にも着手している。平成24年度の研究実施計画は3つからなり,(1)米国農業・食料産業の基礎的統計による構造と動態の分析については,主として農業センサス,農務省全国統計局(NASS)データベース,同経済調査局・農業資源経営調査統計(ARMS)を収集した上で,穀物・油量種子価格高騰局面における米国穀作農業セクターのマクロ経済状況,経営収支状況,生産構造変動について統計分析を行なった。実施計画の(2)米国新農業法策定プロセス策定プロセスの追跡については,連邦議会上院で可決された「2012年農業改革・食料・雇用法」および下院農業委員会で可決された「連邦農業改革・リスク管理法」について検討し,両者の共通性と相違点について検討した。その結果,1両者とも2008年農業法にあった固定支払,価格変動補填支払(CCP,実質的な不足払い),平均作物収入・選択支払(ACRE,CCPに対する選択肢として高価格を前提とした収入下落補填)を撤廃し,代わりに2上院法案では農業リスク保証支払い(ARC,直近5中3の作物別収入基準の補填),下院案では収入損失保証支払いを(上院のARCとほぼ同じ)ないし価格損失保証(PLC,不足払い)の選択としている,3両者とも作物収入保険の拡充保証支払い(SCO)を導入する,という主要内容が明らかになった。ただし上下院の(民主党・共和党の)協議が整わず,未だに法案は成立していない。実施計画の(3)ネブラスカ州現地調査は,1大型穀物販売・資材購入単協2つ,21980年代後半に設立された後,成功的に事業拡張してきている広域大豆・トウモロコシ農協1つ,3特産品である食用豆の集荷・洗浄・包装・販売を行なう新世代農協1つ,4これら農協に穀物・大豆・食用豆を出荷する農業経営8つについて,訪問ヒアリング調査を実施し,(1)のような経済環境における農場経営実態について最新情報を収集できた。平成26年度の研究実施計画は,(1)平成24年度26年度に収集・蓄積した米国穀物関連アグリビジネスの代表的企業の事業展開と収益基盤の情報・財務統計等を分析し,穀物か価格高騰時代に於けるその構造と動態の特質を分析すること,(2)2012年農業センサスも用いて,中西部穀作農業構造の変動と到達点について分析すること,(3)米国現地調査は米主産地である南部アーカンソー州とルイジアナ州で実施し,米国最大級の精米農協(アーカンソー州の2農協),ルイジアナ州の精米企業,それらへの米出荷農場経営の調査を行なうこと,(4)3ヵ年の調査研究をふまえた総括的な分析を行ない,結果をとりまとめること,であった。(1)については主要企業の情報・財務統計の収集はおおむね完了しており,特に穀物価格高騰時代への移行の最大要因であるコーンエタンール産業における所有構造とそのドラスチックな再編,主要企業の特徴分析を年度末までに行なった。その成果は平成27年6月に学会発表する。(2)についても,ネブラスカ州,モンタナ州の統計分析・実態調査にもとづいて取りまとめを行ない,その主要部分を後述雑誌論文で公表した。(3)については,現地の米収穫期を回避する必要性等から平成27年3月に実施せざるを得なくなり,調査結果の取りまとめを年度内に行なうことができなかった。(3)の事情,および穀物関連多国籍企業の対外投資事業分析に遅れが生じたことから,研究期間の一年延長を申請し,承諾されたところである。

「食料高価格時代」を,「バイオ燃料」政策によるトウモロコシ需要構造激変をふまえつつ,農業・食料政治経済学の理論展開を深化させて,多国籍資本フードレジームの第2局面と歴史的に性格規定し,それは農業・食料関連資本と国際金融資本両分野の過剰蓄積の同時克服を企図するアグロフュエル・プロジェクトに起因することを明らかにした。穀物関連アグリフードビジネスのうちアグロフュエル・プロジェクトの中心舞台となったエタノール産業について,それが急膨張期・バブル期とその後の利潤危機期の二回にわたって劇的な再編を遂げた,1多国籍穀物複合体型,2エタノール専業巨大ネットワーク型,3多国籍エネルギー複合体型,4コーンエタノール垂直統合体型という巨大4企業を頂点に有す構造になった,5農業生産者・住民所有型中小メーカーはシェアを落としが一定数が生き残っている,利益率,配当率,自己資本強度から1が高位安定的,3は原油価格に左右されて不安定,4は原料と製品の価格変動を吸収して相対的に安定,5は収益性が投機的であるほど不安定であること等を明らかにした。穀作農業の構造変化については,北中部穀倉地帯全体およびアイオワ,ネブラスカ,南北ダコタの各州について統計・実態調査分析を行ない,(A)コーンベルトの北西漸が顕著化している,(B)それを担ったのは大規模経営であり,また穀物等価格暴騰が大規模化を促進したこと,(C)それら大規模経営は高価格を享受する寄生的利潤獲得型大規模家族経営である,(D)しかし地価暴騰,最新鋭機器高額化,作付方式単純化,精密農業における外部依存深化などによって要資本額の膨大化,世代継承困難化,農業経営自律性喪失などの矛盾をはらむことを解明した。これらの主要部分を単著『アグロフュエル・ブーム下の米国エタノール産業と穀作農業の構造変化』(筑波書房,2016年3月)として刊行した。「食料高価格時代」は多国籍資本フードレジーム第2局面と性格規定でき,それは農業・食料関連資本と国際金融資本双方の過剰蓄積の同時克服を企図するアグロフュエル・プロジェクトに起因した。その中心舞台エタノール産業は,急膨張期と利潤危機期の二回の劇的再編を遂げ,巨大4企業を頂点に有す構造になった。穀作農業構造は,(A)コーンベルトの北西漸が顕著化した,(B)それを担ったのは大規模経営,(C)それらは寄生的利潤獲得型大規模家族経営である,(D)だが地価暴騰,最新鋭機器高額化,作付方式単純化,精密農業における外部依存深化などによって要資本額の膨大化,世代継承困難化,自律性喪失などの矛盾をはらんでいる。計画期間中(平成24年度26年度)に,本研究課題申請時に予期していなかった環太平洋連携協定(TPP)交渉への日本参加と交渉の進展があり,日本,および米国を含むアジア太平洋地域の農業・食料に重大な影響を及ぼす同問題のフォロー・分析に想定外のエフォートを注力せざるを得なくなった。そのため研究計画全体に若干の遅れが生じ,平成26年度末までに,計画した研究全てを完了し,取りまとめを行なうまでに至らなかった。また前述のように平成26年度の米国現地調査を先方の事情との兼ね合いで年度末(平成26年3月)に実施せざるを得なかったことも,若干の遅れの原因となった。農業政策論前述のような若干の遅れをふまえて,平成27年度は,(1)平成26年度末に実施した米国アーカンソー州,ルイジアナ州の現地調査の分析・取りまとめ,(2)穀物関連アグリビジネスの事業再編・財務分析の仕上げおよびそれらによる対外直接投資の統計分析等を完了させる。
芳香族高分子超薄膜による温室効果ガスの高効率分離システムの構築

地球の温暖化は、地球環境における最重要課題であり、世界のエネルギー政策、環境政策に重要な影響を及ぼす問題である。特に温暖化の主原因である二酸化炭素の分離回収は緊急に取り組むべきテーマである。これら温室効果ガスの分離プロセスの鍵材料として高分子膜が注目されている。本研究では、高分子主鎖に電子受容部・供与部構造を併せ持つよう分子設計した芳香族ポリイミドに注目し、その高次構造を制御することによりポリイミド膜を透過する気体が"分子ふるい"的に分離されることを検討した。特に高い二酸化炭素分離性・透過性を目指した次世代の高分子膜として"分子ふるい"的な高次構造を有する新しい芳香族ポリイミド膜を作製した。乾湿式相転換法により作製したポリイミド超薄膜の二酸化炭素透過流量は著しく向上し、二酸化炭素の分離回収の条件である透過流量(>10・3cm3(STP)/cm2ScmHg)を越えた。また、その膜の選択性は緻密膜に比べ著しく増大し、膜が薄くなればなるう程分離性能は向上した。これは膜最表面での高分子鎖間の相互作用が増大し高分子凝集構造が促進された結果、表面特性を強く受け易い薄膜で気体分離性が増加したためである。さらに二酸化炭素分離システムを実用化に繋げるため我々が開発した乾湿式相転換法を中空糸膜の作製に応用し、非対称構造を持ち表面が超薄膜スキン層からなる芳香族ポリイミド中空糸膜の合成を行なった。得られた中空糸膜の外径:約700um、内径:約500umとなり、外表面は気体分離活性を示す薄膜スキン層、内表面はスキン層の支持体となる多孔質層が形成されていることが確認できた。従来より非対称構造を有する中空糸膜の作製は困難とされていたが、乾湿式相転換プロセスを用いることにより超薄膜スキン層を有する含フッ素ポリイミド中空糸膜の作製に成功した。以上より、ポリイミド膜は効果的に二酸化炭素を分離回収できることが明かとなった。地球温暖化の原因とされる温室効果ガス(二酸化炭素(CO_2)、メタン(CH_4)等)を大気中から、あるいはその発生源で高い効率で分離回収することは、緊急に確立されるべき重要な基礎技術と目されている。膜分離法はエネルギー消費量が極めて少ないため、高分離・高透過膜が開発されれば温室効果ガスの分離回収法として最も有効な手段となる。本研究では、新規に合成した芳香族ポリイミド超薄膜により温室効果ガス、特にCO_2、CH_4の高効率分離システムの開発を検討する。本年度得られた研究成果は以下の通りである。(1)電子受容性基、電子供与性基を主鎖構造に有する新規芳香族ポリイミドを合成した。得られたポリイミドは有機溶媒に可溶となり、膜形成が極めて容易となった。(2)気体透過性を向上させるため、欠陥がなく分離活性層をできるだけ薄くすることは、高性能膜を得るうえで重要となる。新しく開発した乾湿式相分離法により、無欠陥でかつ活性表面の膜厚が10nm程度の超薄膜層を有する非対称膜を作成した。薄膜形成はスピノ-ダル分解に従うことが明らかとなった。(3)芳香族ポリイミド超薄膜(膜厚:10-1000nm)を対象に、二酸化炭素・メタン・窒素透過流量を、供給気体圧力1-20atm、温度35°Cで測定した。

気体透過性・分離性は薄膜化に伴い増大したが、薄膜化により高分子主鎖中の電子受容性基、電子供与性基の強い相互作用(電荷移動錯体)が形成され、その結果高い秩序性を有する高分子構造が発現し選択性が向上したと考えられるた。その詳細に関しては平成9度も引き続き検討する。温室効果ガスの分離性の向上にはポリイミドの凝集構造の形成が重要であるが、本年度は特に膜厚に注目し、薄膜作製時の高分子構造と膜厚との相関を検討した。また、高分子膜を気体分離膜として実用化するためには中空糸膜の作製が条件となるため新しい中空糸膜の作製法も検討した。我々は乾湿式法を用いることにより含フッ素ポリイミドの超薄膜を作製した。膜構造は非対称となり、分離活性機能を有するスキン層(緻密膜からなる薄膜層)と支持体である多孔質層から形成された。気体の透過流量は表面スキン層の膜厚に依存し、得られた含フッ素ポリイミド非対称膜のスキン層は最も薄い層で約10nmを示した。現在報告されている気体分離膜の中では最も薄い高分子膜の作製に成功した。超薄膜が形成された結果、二酸化炭素透過流量は著しく向上し、二酸化炭素の分離回収の条件である透過流量(_>10^3 cm^3(STP)/cm^2 s cmHg)を越えた。また、非対称膜の選択性は緻密膜に比べ増大し、膜厚が薄くなるほど分離性能は向上した。蛍光スペクトル・X線回折の結果から最表面では高分子鎖間での相互作用が増大し薄膜化による凝集構造の促進が確認された。中空糸膜の作製方法も乾湿式相転換法を用いた。air gap中で中空糸表面に気体分離活性を有するスキン層を形成させた(乾式プロセス)、次にメタノール凝固浴中でスピノ-ダル分解による液体-液体分離を誘起させたあと(湿式プロセス)、中空糸内部にスキン層の支持体となる多孔質層を形成させ非対称構造を有するポリイミド中空糸膜を作製した。このプロセスを連続的に行なうことにより薄い表面スキン層を有する中空糸膜の作製が可能となった。得られた中空糸膜は外径:700um、内径:約500umとなり、外表面は気体分離活性を示す薄膜スキン層、内表面はスキン層の支持体となる多孔質層が形成されていることが確認できた。今後は実用化を目指したモジュールの検討を行なう。
HL-60細胞におけるミエロペルオキシダーゼmRNAの生合成と制御機構

白血病HL-60細胞はジメチルスルホオキシド,レチノイン酸等で顆粒球に、ホルボルエステルTPAによりマクロファージに分化する。ミエロペルオキシダーゼは顆粒球-マクロファージー系細胞系譜の細胞にのみ存在するヘムタンパク質である。この酵素はHL-60細胞で盛んに合成されているが、分化誘導にともない合成されなくなる。本研究の目的は、HL-60細胞の分化誘導にともなうミエロペルオキシダーゼの発現停止の機構を解明することである。本年度は、HL-60細胞のcDNAライブラリーをPBR322で作製し、これを合成プローブを用いて検索し、ミエロペルオキシダーゼcDNAクローンを単離した。cDNAの塩基配列は、cDNAの制限酵素断片をM13にサブクローニングし、ディデオキシヌクレオチド法で決定した。得られたcDNAクローンは1278塩基対で構成され、ミエロペルオキシダーゼのカルボキシル末端158アミノ酸残基をコードしていた。cDNAの3部位804塩基対は翻訳不能な塩基配列であり、18個の翻訳停止コドンやpoly(A)添加に必要なシグナルを含んでいた。このcDNAをプローブに用いて、RNAのノーザンブロットから算定したミエロペルオキシダーゼmRNAの鎖長は、約3.3K塩基であった。またHL-60細胞のミエロペルオキシダーゼmRNA含量は、顆粒球あるいはマクロファージへの分化誘導により数パーセントに減少した。この結果は無細胞翻訳系を用いて定量した翻訳可能なミエロペルオキシダーゼmRNAが分化誘導の初期に減少するという以前の事実とよく一致する(Kasugai and Yamada,1986)。ミエロペルオキシダーゼmRNAの減少がRNAの分解の促進によるのか合成の停止によるのか不明である。現在cDNAを用いmRNAの減少の機構を追求している。
心拍動下冠動脈バイパス術における吻合時の冠動脈末梢に対する至適冠潅流様式の研究

心拍動下冠動脈バイパス時の局所心筋虚血の回避手段としての冠灌流法は種々存在する。しかしながら、冠灌流量(以下CF)の明確な指標はない。われわれは当研究費で、局所心筋の収縮能の指標として、前後負荷の影響を受けない局所心筋張カ-局所面積関係を用い、至適CFの検討を行なった。実験用ブタ(LWD)7匹(51.8±10.lkg)を用いた。左室内圧測定用にカテ先マノメーターを心尖部より左室内腔に挿入し、超音波クリスタルを左室心尖部・心基部に一対、左室前面・後面に一対を心内膜下に留置し、左室全体の圧一容積曲線(P-V loop)を描出し、また左前下行枝領域に約1cm幅で対角に二対の超音波クリスタルを留置し、局所心筋張カー面積曲線(T-A loop)を描出した。上行大動脈に挿入したカニューラをサーボポンプ回路を介してCF用チューブに接続し、CFを自由に変化させた。左前下行枝にCF用チューブを挿入し、冠動脈中枢側は遮断した。CF lOOml/minをコントロールとし、60ml/min,40ml/min,30ml/min,20ml/min,10ml/min,0ml/minと変化させ、その各時点でののP-V loop, T-A loopを描いた。P-V loopおよびT-Aloop内の面積はそれぞれ左室仕事量(PVA)および局所心筋仕事量(TAA)であり、これらを各CFで求め、コントロールCFでの仕事量からの変化率を用い至適CFの検討を行なった。上記各CFにおける変化率はPVAでは94.8±2.8%,91.3±7.7%,85.5±16.9%,78.6±14.6%,81.8±18.5%,83.3%±14.4%であり、TAAでは96.8±7.0%,98.8±16.8%,81.1±43.3%,73.4±26.7%,47.6±23.7%,30.6±21.0%であった。PVA, TAAともにCF30ml/min以下で有意差(p<0.05)をもって減少を認めた・またCF10ml以下ではPVAは有意差をもって減少しているものコントロールの80%台にとどまったが・TAAはコントロールの50%以下に減少していた。今回の研究ではCF30ml/min以上が至適灌流量と考えられた。CFIOml/min以下では、左室全体としてのパラメータでは変化率が低いが、局所心筋のパラメータでは急激に減少しており、実際の臨床で左室のパラメータのみでは局所の重篤な心筋虚血が見逃される可能性が高いことも示唆された。