hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
衝動性制御不全マウスモデルの行動および脳内モノアミン動態解析

衝動性制御不全は,種々の精神疾患において共通に見られ,衝動性を引き起こす脳内の責任部位としては,眼窩面皮質,側坐核などが報告されており,また,衝動性制御不全とセロトニンやドーパミンなどのモノアミン系神経伝達物質の機能および代謝異常の関連も示唆されている.本研究では,CG2-KOマウスの行動解析により,衝動性制御における脳部位とモノアミン動態の関連を明らかにし,衝動性の抑制回路機構を解明することを目的とした.CG2-KOマウスは連携研究者である理研・糸原重美,小林祐樹により作成され研究が進められてきたが,本研究では福岡大学医学部精神医学教室においてCG2-KOマウスを対象とした脳内モノアミンとその代謝産物を経時的に行動解析と並行して測定することを計画している.平成30年度は平成29年度に続き実験室の整備をさらに進めるとともに、移管したマウスの繁殖と系統の維持を試みた。ヘテロのCG2遺伝子欠損を持つ移植出生仔の両親を交配し仔世代を得たが、その出生比率は野生型:1に対し,ヘテロ:2,ホモ:0.3となり、ハーディー・ワインベルクの法則からのズレが確認された。また成長後にまだらに脱毛が起きる個体が多く確認された。CG2-KOにおける衝動性制御の以上は報告されているが、発生や成長に関わる異常も注意深く観察する必要がある.研究計画書では平成30年度中は、平成29年度の行動解析とin vivo微少透析膜法(マイクロダイヤリシス法)によるモノアミンの測定および細胞種特異的な条件変異KOマウスの行動解析を進めるとともに,前頭前野皮質神経細胞における電気生理学的特性の解析および発達後におけるcAMP-GEFIIの衝動性制御の役割の解析を進めることを予定していた.申請者は連携研究者である糸原,小林とともにCG2-KOマウスにおいてOpen Field課題と5CSRTTを行っており,行動解析に関する実験条件はすでに決定している.平成30年度においては行動解析と並行し経時的な脳内モノアミン動態の測定を行う予定であった.平成29年度中に連携研究者である後藤玲央の協力のもと,P1A実験室の整備が完了し, CG2-KOマウスの移送,凍結精子の作成・保存を行い,平成30年度には個体再生と繁殖を試みるに至った.しかし,前項で述べたように実験に使用するためのホモのノックアウト個体を得ることが難しく,安定したコロニーの構築には至らなかった.このように,平成30年度にCG2-KOマウスのコロニーを構築し安定した実験を行うことができなかったため、本研究はやや遅れているものと判断した.平成29年度の活動により,マイクロダイヤリシス法により経時的に脳局所モノアミン動態を測定する環境が整い,HPLCの安定稼働も確認することができた,またCG2-KOマウスの移送も完了した.しかし平成30年度前半に予定していたCG2-KOマウスの安定したコロニーを構築するには至らなかった。令和元年度はCG2-KOマウスのコロニーの拡大を行い,実験に必要な数を安定して入手できる環境を整える.CG2-KOマウスのコロニーが立ち上げり生体マウスの安定供給が可能になるまでの間は,通常マウスを使いマイクロダイヤリシスの安定稼働の実現を目指す.最初の解析対象は,前述の理由に加え脳に占める体積が大きいため他の領域にくらべマイクロダイヤリシスのプローブを挿入しやすいことから線条体と設定しているが,候補としては衝動性制御の責任部位と示唆されている眼窩面皮質,側坐核や,cAMP-GEFII遺伝子が強く発現している皮質,海馬,線条体,手綱核,小脳などが考えられる.実験の進捗に合わせ随時,新たな領域の測定を進める.本研究では,我々が連携研究者とともに準備しているcAMP-GEF II floxedマウスを元に,cAMP-GEFII条件変異KO(条件変異CG2-KO)マウスを作製し,多動や衝動性制御の責任領域を明らかにしてゆくことも視野に入れている.過去に我々の行った研究では,皮質興奮性神経細胞のcAMP-GEF IIが衝動的な反応制御に関わることが示唆されている.本研究ではこれらの条件変異KOマウスの行動解析を行うことによってcAMP-GEFIIが衝動性制御を担っている脳領域と細胞種を明らかにする.衝動性制御不全は,種々の精神疾患において共通に見られ,衝動性を引き起こす脳内の責任部位としては,眼窩面皮質,側坐核などが報告されており,また,衝動性制御不全とセロトニンやドーパミンなどのモノアミン系神経伝達物質の機能および代謝異常の関連も示唆されている.本研究では,CG2-KOマウスの行動解析により,衝動性制御における脳部位とモノアミン動態の関連を明らかにし,衝動性の抑制回路機構を解明することを目的とした.CG2-KOマウスは連携研究者である理研・糸原重美,小林祐樹により作成され研究が進められてきたが,本研究では福岡大学医学部精神医学教室においてCG2-KOマウスを対象とした脳内モノアミンとその代謝産物を経時的に行動解析と並行して測定することを計画している.しかし,本研究開始時には我々の実験室では生体マウスを取り扱える状態になっておらず,また,遺伝子改変マウスの受け入れ態勢も充分では無かったため,平成29年度は実験室の整備などを中心に進めた.具体的には,連携研究者である後藤玲央の協力のもと,我々の使用していた一般的な生化学実験室に動物の逃走経路の封鎖,ネズミ返しの設置,室内の殺菌設備,清掃用消耗品の準備を進め,福岡大学よりP1A実験室としての承認を得た.

また,糸原,小林との連携のもとCG2-KOマウスの雄個体の移送を行い,凍結精子の保存に至った.このように,平成30年度の目標であった実験室の整備については滞りなく完了した.研究計画書では平成29年度中は行動解析と並行しin vivo微少透析膜法(マイクロダイヤリシス法)によるモノアミンの測定および細胞種特異的な条件変異KOマウスの行動解析を進めることを予定していた.申請者は連携研究者である糸原,小林とともにCG2-KOマウスにおいてOpen Field課題と5CSRTTを行っており,行動解析に関する実験条件はすでに決定している.本研究ではこれらの行動解析と並行し経時的な脳内モノアミン動態の測定を行う.しかし,前項で記述したように本研究開始時には我々の実験室では生体マウスを取り扱える状態になっておらず,また,遺伝子改変マウスの受け入れ態勢も充分では無かった.そこで,平成29年度は連携研究者である後藤玲央の協力のもと,我々の使用していた一般的な生化学実験室に動物の逃走経路の封鎖,ネズミ返しの設置,室内の殺菌設備,清掃用消耗品の設置を行い,P1A実験室としての承認を得た.また,糸原,小林との連携のもとCG2-KOマウスの雄個体の移送を行い,凍結精子の作成・保存を行った.このように,平成30年度の目標であった実験室の整備については滞りなく完了した.また,マイクロダイヤリシスを行う上で予想されるトラブルはHPLCの調整不足や不調に起因するものも多いため,実験室への生体マウスの持ち込みは許可されていなかったが,他の実験において行動解析後に摘出を行ったラット脳サンプルを使いHPLCの調整を行った.その結果,我々の実験室においても安定したHPLCの測定が行える条件が整った.以上のように,平成30年度には速やかに実験を進める体制が整いつつあることから,本研究は概ね順調に推移しているものと判断した.衝動性制御不全は,種々の精神疾患において共通に見られ,衝動性を引き起こす脳内の責任部位としては,眼窩面皮質,側坐核などが報告されており,また,衝動性制御不全とセロトニンやドーパミンなどのモノアミン系神経伝達物質の機能および代謝異常の関連も示唆されている.本研究では,CG2-KOマウスの行動解析により,衝動性制御における脳部位とモノアミン動態の関連を明らかにし,衝動性の抑制回路機構を解明することを目的とした.CG2-KOマウスは連携研究者である理研・糸原重美,小林祐樹により作成され研究が進められてきたが,本研究では福岡大学医学部精神医学教室においてCG2-KOマウスを対象とした脳内モノアミンとその代謝産物を経時的に行動解析と並行して測定することを計画している.平成30年度は平成29年度に続き実験室の整備をさらに進めるとともに、移管したマウスの繁殖と系統の維持を試みた。ヘテロのCG2遺伝子欠損を持つ移植出生仔の両親を交配し仔世代を得たが、その出生比率は野生型:1に対し,ヘテロ:2,ホモ:0.3となり、ハーディー・ワインベルクの法則からのズレが確認された。また成長後にまだらに脱毛が起きる個体が多く確認された。CG2-KOにおける衝動性制御の以上は報告されているが、発生や成長に関わる異常も注意深く観察する必要がある.研究計画書では平成30年度中は、平成29年度の行動解析とin vivo微少透析膜法(マイクロダイヤリシス法)によるモノアミンの測定および細胞種特異的な条件変異KOマウスの行動解析を進めるとともに,前頭前野皮質神経細胞における電気生理学的特性の解析および発達後におけるcAMP-GEFIIの衝動性制御の役割の解析を進めることを予定していた.
高酸化ステロイド類の実用的立体制御合成

本基盤研究(C)では、ステロイド骨格の3次元構造、およびステロイド骨格上の酸化度の違いに着目した、実用性の高い高酸化度ステロイド類合成法を確立した。まず、収束的なラジカルカップリングを利用したAB環の縮環様式(シスおよびトランス)と酸化度の多様化、および立体選択的アルドール反応を利用したCD環の縮環様式(シスおよびトランス)の多様化に基づくステロイド骨格の立体制御合成法を確立した。次いで、本方法論を利用して、高酸化度天然物ウアバインのアグリコン部位であるウアバゲニンの全合成を達成した。また、トウセンダニンの縮環炭素骨格とフランを有する重要中間体の合成に成功した。本研究では、生物活性物質(天然物リガンド)として有望な鋳型(炭素骨格)を有するステロイド類を、精密有機合成化学により実用的に供給する方法論の確立を目指している。平成25年度は、AB環およびCD環がそれぞれシス縮環し、D環上にブテノリドを有するNa/K-ATPase阻害剤ウアバインの全合成研究を行った。その結果、ウアバインのアグリコンであるウアバゲニンの収束的全合成に成功した。4つのヒドロキシ基とエノン構造を有するAB環と2つのケトンを有するD環を、アセタール形成とラジカル反応によって連結した後、分子内反応に付した。その結果、5つのヒドロキシ基と2つのケトンを有するウアバゲニンの高酸化度ステロイド骨格を構築することに成功した。得られた化合物のC7位ケトンを脱酸素化により除去した後、メチルアセタールのビニルエーテルへと変換、オゾン酸化、Birch還元により重要中間体へと導いた。最後に、ブテノリドをStilleカップリングにより導入し、立体選択的なC16-C17位二重結合の水素添加を経てウアバゲニンの全合成に成功した。ウアバゲニンの全合成は極めて困難であることが知られており、その成功例はこれまで世界で一例のみであった。今回、本研究により、2例目となる全合成に成功した。本研究成果のインパクトは極めて大きいと言える。本研究では、生物活性物質(天然物リガンド)として有望な鋳型(炭素骨格)を有するステロイド類を、精密有機合成化学により実用的に供給する方法論の確立を目指した。今年度は、前年度までに完了させたウアバゲニンに対するラムノース導入を検討した。モデル化合物として19-ヒドロキシサルメントゲニンを用いてその可否を検討したところ、ヒドロキシ基の位置選択的な保護、保護されたラムノース導入、およびすべての保護基の除去が可能であることが分かった。今後は、本手法を用いたウアバゲニンからウアバインへの変更を試みる予定である。一方で、ウアバゲニンの全合成経路を基にして、トウセンダニンの全合成に着手した。ラジカル反応と、分子内アルドール反応を利用することで、トウセンダニンの4環性炭素骨格を有する中間体を大量に合成することに成功した。この中間体に対する官能基導入を検討した結果、トウセンダニンに存在する特徴的な官能基の一つであるフランの導入に成功した。今後は、C8位へのメチル基導入を行い、トウセンダニンの全合成を目指す。平成27年度は、トウセンダニンの合成研究に取り組んだ。前年度までの結果から、分子内アルドール反応による第4級炭素構築は困難であると考え、合成計画を変更した。具体的には、ラジカルタンデム反応を利用したトウセンダニンのステロイド骨格構築に取り組んだ。ヨードアダマンタンをトウセンダニンA環のモデル基質とし、異なるラジカル受容基を分子内に2種類有するD環を用いてラジカル反応を行った。ヨードアダマンタンに対してAIBN存在下、水素化トリブチルスズを作用させて橋頭位ラジカルを発生させた。生じたアダマンチルラジカルは、D環が有する2つのラジカル受容基のうち、エステルによって活性化させれたラジカル受容基と選択的に反応した。その後、エステルのα位に生じたラジカルが分子内に存在するもう一方のラジカルの受容基と反応し、6員環が形成される事を見出した。結果として、A環とD環の連結と共に、C環が構築されるタンデム反応を開発する事に成功した。本反応の収率は、D環の構造に大きく左右されることが分かった。すなわち、一回目のラジカル反応で機能するラジカル受容基としては、ジエステル構造、2回目に機能するラジカル受容基としてはアルキル基のみで置換された単純オレフィンが最適であることが分かった。また、ラジカル反応の条件は、水素化トリブチルスズを高温下で作用させる条件が最適であった。当初の合成計画とは異なるものの、本反応によって、トウセンダニン合成に適用可能な3環性骨格構築法を開発出来た。前年度までに設定していた課題であるウアバゲニンの全合成に成功した。今後は、トウセンダニンの全合成に向けて研究を行う。

当初設定していた研究計画に沿う形で、順調に進展している。有機合成化学これまでにすでに鍵となる炭素骨格構築とその大量合成、またトウセンダニンに存在する特徴的な官能基の一つであるフランの導入に成功している。今後は、これまでに得られた中間体からトウセンダニンのC8位メチル基導入と酸素官能基導入を経て、全合成を完了させる。ウアバゲニンの全合成を達成できたことで、高酸化度ステロイドの一般性の高い合成経路の開発に成功したといえる。本成果は、今後の研究を極めて大きく推進する成果である。入手予定の試薬などの購入計画を変更した。今後は、ウアバゲニンの全合成経路を基に、高酸化度ステロイドの一種であるトウセンダニンの全合成研究を遂行する。トウセンダニンは未だに全合成例が報告されておらず、極めて合成困難な化合物である。今年度の研究成果を基にすることで、既に我々が合成に成功している中間体から、トウセンダニンを全合成する予定である。具体的には、ラジカル反応とアルドール反応を組み合わせた高酸化度ステロイド骨格の構築に焦点を当て、トウセンダニンのステロイド骨格構築にまず焦点を当てる。次いで、フランの導入と官能基変換を経てトウセンダニンを全合成する。平成27年度に使用する試薬類の購入費に充てる。研究室に現存する消耗品などを利用したため、予定より支出が抑えられた。利用内訳の内容は申請時と変わらない予定であるため、有機合成試薬や有機溶媒などの消耗品購入に充てる。
食肉類(ネコ目)由来のレトロウイルスの起源に関する比較分子生物学的解析

本研究はベトナムに棲息する各種食肉類(ネコ目)から、レトロウイルスを分離・同定し、既知のレトロウイルスとの比較において、レトロウイルスの起源の解析を試み、さらにレトロウイルスの浸潤状況を把握し、我が国に棲息する野生ネコ目も含めたネコ目の保全に寄与することを目的とする。本年度はホーチミン市近郊およびフエ市近郊で2回野外調査を行い、ハノイ農科大学で研究成果発表を行った。さらに、台湾においても家ネコの野外調査ならびに学術講演を行った。まずホーチミン市近郊の家ネコおよびベンガルヤマネコより採血を行い、血漿中のネコ免疫不全ウイルス(FIV)、ネコ巨細胞形成ウイルス(FSV)に対する抗体およびネコ白血病ウイルス(FeLV)のウイルス抗原を調べた。FeLVは家ネコ、ヤマネコともに陽性例は見られなかった。FIVは家ネコの22%が陽性であったが、ヤマネコには陽性例はなかった。FSVは家ネコの78%、ヤマネコの25%が陽性であった。次いで家ネコの末梢血リンパ球からFIVの分離を試み、6株の分離に成功した。env遺伝子のV3-V5領域の遺伝子解析から、5株がサブタイプCに、1株がサブタイプDに属することが明らかとなった。サブタイプCはカナダと台湾で流行していることが報告されている。今回の結果からホーチミン市近郊のFIVは、カナダや台湾から最近持ち込まれたか、もともと日本を除くアジアでサブタイプCが流行していた可能性が考えられた。アジアでのFIVの起源を明らかにするためには今後、ベトナム、台湾以外のアジア諸国のFIVの浸潤状況調査とザブタイピング解析を進める必要があると思われる。また、今回レトロウイルス以外のウイルス感染疫学調査から、ネコヘルペスウイルス1型、ネコカリキウイルス、ネコパルボウイルスの流行が明らかとなった。特に、ネコパルボウイルスでは今まで報告のない新しいタイプの株(CPV-2cと命名)を分離した。本研究はベトナムに存在する各種食肉類(ネコ目)から、レトロウイルスを分離、同定し、既知のレトロウイルスとの比較において、レトロウイルスの起源の解析を試み、さらにレトロウイルスの浸潤状況を把握し、我が国に棲息する野性ネコ目も含めたネコ目の保全に寄与することを目的とする。本年度はハノイ近郊で2回学術調査を行い以下の成績を得た。家ネコ69頭、ベンガルヤマネコ9頭より採血を行い、ネコ免疫不全ウイルス8FIV)、ネコ巨細胞形成ウイルス(FSV)に対する抗体およびネコ白血病ウイルス(FeLV)のウイルス抗原を、ELISA法または間接蛍光抗体法にて調べた。FIVおよびFeLVは家ネコ、ベンガルヤマネコともに陽性例は見られず、病原性のあるレトロウイルスに感染しているネコおよびヤマネコは、ハノイ近郊では存在してもごく低い割合であることが示唆された。FSVに関しては、家ネコの20頭(29%)、ヤマネコの5頭(71%)が抗体陽性であり、非常に高い陽性率を示した。そこで家ネコの7頭から、ヤマネコの2頭からFSVを分離し、遺伝子解析を行った。ベトナムのFSVは1株を除いて、1つのクラスターを形成し、家ネコ由来のFSVもヤマネコ由来のFSVも遺伝的に同一のンクラスターに属し、相互にウイルスが伝搬しているか、あるいは過去に伝搬した可能性が示唆された。また、レトロウイルス以外にも、ネコヘルペスウイルス1型(FHV-1)、ネコカリキウイルス(FCV)、ネコパルボウイルス8FPV)に対する抗体を調べた。FHV-1は家ねこの1頭(1.4%)、ヤマネコの1頭(11%)に陽性例が見られ、非常に低い陽性率であった。

一方、FCVは家ネコの27頭(39%)、ヤマネコの3頭(33%)が陽性であり、FPVに対しては、家ネコの35頭(50%)、ヤマネコの7頭(78%)が陽性であり、非常に高い陽性率を示した。本研究はベトナムに棲息する各種食肉類(ネコ目)から、レトロウイルスを分離・同定し、既知のレトロウイルスとの比較において、レトロウイルスの起源の解析を試み、さらにレトロウイルスの浸潤状況を把握し、我が国に棲息する野生ネコ目も含めたネコ目の保全に寄与することを目的とする。本年度はホーチミン市近郊およびフエ市近郊で2回野外調査を行い、ハノイ農科大学で研究成果発表を行った。さらに、台湾においても家ネコの野外調査ならびに学術講演を行った。まずホーチミン市近郊の家ネコおよびベンガルヤマネコより採血を行い、血漿中のネコ免疫不全ウイルス(FIV)、ネコ巨細胞形成ウイルス(FSV)に対する抗体およびネコ白血病ウイルス(FeLV)のウイルス抗原を調べた。FeLVは家ネコ、ヤマネコともに陽性例は見られなかった。FIVは家ネコの22%が陽性であったが、ヤマネコには陽性例はなかった。FSVは家ネコの78%、ヤマネコの25%が陽性であった。次いで家ネコの末梢血リンパ球からFIVの分離を試み、6株の分離に成功した。env遺伝子のV3-V5領域の遺伝子解析から、5株がサブタイプCに、1株がサブタイプDに属することが明らかとなった。サブタイプCはカナダと台湾で流行していることが報告されている。今回の結果からホーチミン市近郊のFIVは、カナダや台湾から最近持ち込まれたか、もともと日本を除くアジアでサブタイプCが流行していた可能性が考えられた。アジアでのFIVの起源を明らかにするためには今後、ベトナム、台湾以外のアジア諸国のFIVの浸潤状況調査とサブタイピング解析を進める必要があると思われる。また、今回レトロウイルス以外のウイルス感染疫学調査から、ネコヘルペスウイルス1型、ネ・平カリキウイルス、ネコパルボウイルスの流行が明らかとなった。特に、ネコパルボウイルスでは今まで報告のない新しいタイプの株(CPV-2cと命名)を分離した。
草地生態系の物質循環機能を考慮した酪農の持続的生産体系とLCA分析

酪農生産に伴う環境負荷の総合評価をLife Cycle Assessment(LCA)分析により行った.併せて酪農・畜産の個別経営にかかわる環境問題の分析と環境勘定によりマクロ評価を行った.その結果は以下である.北海道の酪農専業地帯に位置し,LCAに必要な詳細データが入手可能であり,調査協力が得られた有限会社「オコッペフィードサービス」(OFS)とその構成農家にLCAを適用した.OFSは,飼料生産・TMR(混合飼料)製造協業組織であり,構成農家の放牧地以外の全農地を借り上げ,農地管理から収穫,調製,家畜ふん尿の施用等の農地に関わる一切の作業から,収穫したサイレージと購入飼料によるTMRの調製,構成農家への配送を行っている.構成農家全体では,総飼養頭数935頭(乳用牛835頭,肉用牛100頭),総経営耕地面積411.9ha(草地361.6ha,飼料畑37.8ha,放牧地12.5ha)であり,飼養・搾乳方式は,繋ぎ飼い・パイプラインミルカー方式7戸,フリーストール・ミルキングパーラー方式1戸である.本研究では,2002年7月に現地調査を行い,LCAの計測において必要なマテリアルデータを収集した.そして,マテリアルデータと既存文献から引用した排出原単位を用いて,各環境負荷物質(CO2,CH4,N2O,NOx,SOx,NH3,T-N,T-P)の排出量を推定し,各環境負荷物質を地球温暖化,酸性化,富栄養化の各環境問題に関連付けた.LCAの分析結果から,酪農経営の環境負荷物質排出において,地球温暖化対策では,畜舎での家畜呼気に由来するCH4とふん尿処理施設(特に堆肥盤)での家畜ふん尿に由来するN2O発生抑制対策が,酸性化対策では,畜舎とふん尿処理施設(特に堆肥盤)での家畜ふん尿に由来するNH3発生抑制対策が,富栄養化対策では,ふん尿処理施設(堆肥盤)での家畜ふん尿に由来するT-N,T-P流出抑制対策が効果的である.酪農生産に伴う環境負荷の総合評価をLife Cycle Assessment(LCA)分析により行った.併せて酪農・畜産の個別経営にかかわる環境問題の分析と環境勘定によりマクロ評価を行った.その結果は以下である.北海道の酪農専業地帯に位置し,LCAに必要な詳細データが入手可能であり,調査協力が得られた有限会社「オコッペフィードサービス」(OFS)とその構成農家にLCAを適用した.OFSは,飼料生産・TMR(混合飼料)製造協業組織であり,構成農家の放牧地以外の全農地を借り上げ,農地管理から収穫,調製,家畜ふん尿の施用等の農地に関わる一切の作業から,収穫したサイレージと購入飼料によるTMRの調製,構成農家への配送を行っている.構成農家全体では,総飼養頭数935頭(乳用牛835頭,肉用牛100頭),総経営耕地面積411.9ha(草地361.6ha,飼料畑37.8ha,放牧地12.5ha)であり,飼養・搾乳方式は,繋ぎ飼い・パイプラインミルカー方式7戸,フリーストール・ミルキングパーラー方式1戸である.本研究では,2002年7月に現地調査を行い,LCAの計測において必要なマテリアルデータを収集した.そして,マテリアルデータと既存文献から引用した排出原単位を用いて,各環境負荷物質(CO2,CH4,N2O,NOx,SOx,NH3,T-N,T-P)の排出量を推定し,各環境負荷物質を地球温暖化,酸性化,富栄養化の各環境問題に関連付けた.LCAの分析結果から,酪農経営の環境負荷物質排出において,地球温暖化対策では,畜舎での家畜呼気に由来するCH4とふん尿処理施設(特に堆肥盤)での家畜ふん尿に由来するN2O発生抑制対策が,酸性化対策では,畜舎とふん尿処理施設(特に堆肥盤)での家畜ふん尿に由来するNH3発生抑制対策が,富栄養化対策では,ふん尿処理施設(堆肥盤)での家畜ふん尿に由来するT-N,T-P流出抑制対策が効果的である.環境保全型農業への取り組みが進む中で,特に酪農経営においては一層の環境保全対策が求められている。酪農経営は生乳,蓄肉価格の低下,輸入自由化による市場競争の強化で,収益は悪化しているが、収入増加に繋がらない環境投資を導入しなければならない。糞尿汚染対策には,環境保全の上からも不可欠であり,対策による環境汚染の改善の検証が必要となる。今年度は以下の課題を中心に研究を進めた。(1)家畜糞尿は堆肥化することで廃棄物から資源化されるが,糞尿による土壌汚染,水質汚染等の環境負荷の水準はどの程度か,堆肥化する環境対策により負荷がどの水準に軽減されるかを、網走管内興部町酪農経営法人における物質循環機能(窒素循環)メカニズムを調査した(成果は修士論文としてまとめた)。(2)釧路管内酪農家調査による糞尿汚染を防止する環境投資が,酪農経営の収支に与える影響を,個別経営と法人経営及びフリーストール方式とスタンチョン方式との比較で、更に環境負荷と経営収支の関係を見るために,耕地面積と頭数密度による制限要因を付加して分析した(成果は博士論文としてまとめた)。(3)酪農経営における環境負荷のメカニズムを窒素循環を核とする物質循環系により解明するが,酪農環境投資が地域環境に及ぼす影響を,ライフサイクルアセスメント(Life Cycle Assessment:LCA)により総合評価を行うが、農業を中心にした既往のLCA分析の研究サーベイをした。これは、報告書にまとめて公表する。北海道紋別郡興部町の自給

飼料生産組織である有限会社「オコッペフィードサービス」(OFS)及びその構成農家(酪農家7戸,乳肉複合1戸),福岡県の肉牛農家及び酪農家,大分県乳肉複合のメガファームである有限会社本川牧場の現地調査を行った.これらの調査によって,冬季における家畜ふん尿の凍結を留意しなければならない北海道の畜産とそのような必要がない九州の畜産間のふん尿処理に関する農家の意識,ふん尿処理施設,ふん尿処理方式の違いが明らかになった.酪農経営のLCAを実施し,酪農経営が排出する環境負荷量の計測を行った.LCAとは,製品のライフサイクルを通しての環境影響を調査する手法である.分析対象は,わが国で酪農環境汚染が顕著に現われていると思われる北海道酪農であり,LCAに必要な詳細データが入手可能で,かつ,調査協力が得られたOFS及びその構成農家を事例対象とした.分析対象年は,2001年である.分析の結果,ライフサイクルインベントリ分析では,CO2(415.6t),CH4(98.3t),N2O(4.4t),NOx、(3.5t),SOx(0.4t),NH3(9.8t),T-N(10.5t),T-P(0.9t)が計測された.ライフサイクル影響評価では,地球温暖化(3,830.1t-CO2-eq),酸性化(17.9t-SO2-eq),富栄養化(11.0t-PO4-3-eq)が計測された.以上の分析結果から,酪農経営における環境負荷の主要な排出源は,地球温暖化では畜舎(家畜呼気)からのCH4とふん尿処理施設(家畜ふん尿)からのN20,酸性化では畜舎とふん尿処理施設(家畜ふん尿)からのNH3,富栄養化ではふん尿処理施設と農地(家畜ふん尿)からのT-N, T-Pであることが明らかになった.また,「家畜排せつ物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律」による家畜ふん尿の管理基準に従って,構成農家が新たに堆肥舎を建設した場合,富栄養化の原因となるT-N, T-Pの削減も示唆された。北海道紋別郡興部町の自給飼料生産組織である有限会社「オコッペフィードサービス」(OFS)及びその構成農家(酪農家7戸,乳肉複合1戸),福岡県の肉牛農家及び酪農家,大分県の乳肉複合のメガファームである有限会社本川牧場の現地調査を行った。これらの調査によって,冬季における家畜ふん尿の凍結を留意しなければならない北海道の畜産とそのような必要がない九州の畜産間のふん尿処理に関する農家の意識,ふん尿処理施設,ふん尿処理方式の違いが明らかになった.酪農経営のLCAを実施し,酪農経営が排出する環境負荷量の計測を行つた.
文化財収蔵庫の庫内空気環境調査法の公定化のための基礎的研究

本研究は、収蔵庫内の空気環境の清浄度の評価に関して、具体的な規制値の提示やその分析に関する公定法や設置を目的とし、そのための基礎研究を行った。研究は劣化要因(物理的、化学的、生物的)別に3つに分けられ,それぞれ同定と定量方法の選定、発生原因、動態調査、資料への影響の調査を主に行った。まず「ビル管理法」、環境基本法等の既存法令等の公定法で、美術館等の室内環境に関して規制されているかどうか検討したところ、公衆衛生上の規制のみで資料に対しての規制はまったくないことがわかった。空気環境の物理的調査温湿度計測の基準化、基準値の設定については特に温度測定に関してJISの基準もなく,文化財施設についてその校正方法などを決定する必要があり、本研究の成果として試案をまとめた。粉塵の種類、動態の調査については博物館施設での調査例は少なく、また文化財試料への影響調査などが行われていないため実地調査を行ったが、基準値を定めるに至らなかった。空気環境の化学的調査GCに直接試料を導入するためのステンレス製真空ラインを作成し、機器調整をおこなった。アンモニアガス、ギ酸・酢酸等カルポン酸、アルデヒド類の微量定量分析法の実地調査・動態調査法について、モニタリング法、詳細分析法などの試案をまとめ、実際に現地で計測し、特に新築の室内濃度が高く、文化財の材質に対して問題のあるレベルに達していることを明らかにした。生物的調査胞子の捕獲方法と培費方法について、試案をまとめた。それに基づき実地の測定を行ったが、基準値の設定には至らなかった。資料への影響の調査特に酢酸の日本画顔料に対するモデル試験を中心に行い、実際の被害例の解析をあわせて行った。建材の空気汚染能調査と評価方法の策定特に木質建材に対して試案をまとめた。いずれの成果も、関係学協会で報告し、当所の紀要などを通じて公表した。空気汚染物質の同定・定量方法の選定をいくつか行い、その発生原因、動態調査を行った。1.ビル管理法、環境基本法等の既存法令等の公定法の検討美術館等の室内環境に関して規制されているかどうか検討したところ、公衆衛生上の規制のみで資料に対しての規制はまったくないことがわかった。2.空気環境の物理的調査温湿度計測の基準化、基準値の設定特に湿度測定についてはJISの基準もなく、文化財施設について、その校正方法などを決定する必要があることが明らかとなった。粉塵の種類、動態の調査基準はまったくないため、いくつかモニタリング館を設定して館内環境の実態を継続して測定している。3.空気環境の化学的調査汚染物質の微量分析法の確立ガスクロマトグラフに直接試料を導入するためのステンレス製真空ラインを作成し、微量分析のために機器調製をおこなった。アルカリ性物質に対して博物館内でのアンモニアガスの動態調査を行うため、微量のアンモニアを短時間で定量するための方法を検討中である。実際の施設でいくつか分析をおこなったところ、20ppb程度の低レベルでも定量可能であることがわかった。酸性物質に対して酢酸の定量法について検討し、いくつかの博物館で実態調査をおこなった。空気汚染物質の動態調査ホルムアルデヒドの竣工後の動態について、いくつかの博物館で実態調査をおこなった。4.生物的調査実際の博物館施設で胞子の捕獲と培養、菌種同定などをおこない、実態を調査した。5.「文化財収蔵施設内の空気環境」をテーマに、新築博物館等施設の空気環境の事例とその対策についての研究会を開催し、測定対象物質はアンモニア、ホルムアルデヒド、ギ酸・酢酸、窒素酸化物、オゾンを主とし、室内放散挙動を検討するとともに資料への影響評価を中心に行うことを決定した。

主として、空気汚染物質の同定と定量方法の選定、その発生原因、動態調査、資料への影響の調査をおこなった。換気の効果の他、除去方法についても検討を開始した。1.空気環境の物理的調査基準値(ガイドライン)設定の基礎資料として、中尊寺金色堂、薬師寺如来堂、平等院鳳凰堂など、実在の施設のデータを収集した。粉塵の動態調査を実在の美術館を中心に行い、粒径分布を検討するための基礎実験を行った。2.空気環境の化学的調査アンモニアガスの微量定量分析が可能な装置を用いて、機械空調施設のない実在の博物館内での動態調査を行った。ぎ酸・酢酸の微量定量分析と実地調査のため、情報収集と基礎実験を行った。実在の美術館内でアルデヒド類の実地調査を行い、微量分析法との整合性について検討した。発生源や動態調査には使えるものの、比色分析法を用いた簡易定量法は濃度を高めに判断する傾向があることがわかった。汚染ガスを吸着する収納箱やフィルターなどを用いた除去方法について、試験的に検討した。3.空気環境の生物的調査ポンプを用いて大気中の浮遊菌の捕獲と培養を試みた。市販の機器は捕獲の際の流速が大きいため、落下菌に比べて菌の生育が遅くなる傾向があることがわかった。4.空気汚染物質の資料への影響の調査高濃度・高湿度下でのホルムアルデヒドの日本画顔料への影響を検討した結果、鉛系の顔料と銅系の顔料に著しい変化が生じ、ぎ酸塩・酢酸塩が形成されることがわかった。5.建材の空気汚染能調査(実験室内での模擬実験)試験方法を設定するための基礎実験を行った。デシケーターを用いた試験方法の規格化、大気中への放散量と水による抽出結果の相関性を検討した。1.空気環境の物理的調査方法(担当:三浦、石崎)温湿度計測の基準化、基準値設定の検討については、文化財の影響調査が不十分であったため、今年度は材質毎の相対湿度変動に対する水分の吸放湿挙動を測定した。また、各時代・地方の試料に対応するため、各技法で漆手板を作成した。しかし、漆塗膜の安定には作成後半年以上かかるため、実際の測定は次年度に残ってしまった。粉塵の種類、動態の調査と基準値の検討の項目については本研究では不十分であったため、次年度以降の科研(申請中)で対応したい。2.空気環境の化学的調査方法(担当:佐野、早川)アンモニアガス、ギ酸・酢酸等カルボン酸、アルデヒド類の微量定量分析法の実地調査・動態調査法について、モニタリング法、詳細分析法などの試案をまとめ、実際に現地で計測し、特に新築の室内濃度が高く、文化財の材質に対して問題のあるレベルに達していることを明らかにした。関係学協会で報告し、当所の紀要などを通じて公表した。3.空気環境の生物的調査方法(担当:木川、佐野)胞子の捕獲方法と培養方法について、試案をまとめた.それに基づき実地の測定を行ったが、基準値の設定には至らなかった。4.空気汚染物質の資料への影響の調査特に酢酸の日本画顔料に対するモデル試験を中心に行い、実際の被害例の解析をあわせて行った。5.建材の空気汚染能調査と評価方法の策定
航空力学を応用した３次元ベクトル解析による静脈内鎮静法の至適鎮静レベルの解明

過去に我々は比較的新しい呼吸療法である高流量鼻カニュラ酸素療法(nasal high-flow oxygen therapy: NHF)が嚥下反射を促進することを明らかにした。NHFは意識下であれば呼吸回数を減少させ、一回換気量を増加させる。他方、自然睡眠下では呼吸回数は変化させないが、一回換気量は減少させることが示されている。NHFは鎮静中の呼吸療法としても使用されるようになり、その臨床的有用性が多く報告されてきている。しかしながら、鎮静中のNHFの使用がどのような呼吸生理学的変化をもたらすかこれまで検討されていない。そこで本年度は、プロポフォール鎮静中のNHFによる呼吸生理学的変化を検討した。すなわち、本年で明らかにされることは、嚥下反射促進作用があるNHFがプロポフォール鎮静中の呼吸にどのような変化をもたらすかという、航空力学を応用した多面的な評価を行うことができる。健康成人ボランティア9名を対象とした。BIS値が6080になるようにプロポフォールを持続投与した。まずNHFを与えていない状態(NHF 0 L/min: Control)にし、そののちNHF 30、60 L/minをランダムに与え、それぞれの流量における呼吸回数と一回換気量を測定した。NHF 30、60 L/minの呼吸回数は、Control(0 L/min)と比較し、統計学的に有意に減少した(p<0.05)。しかしながら、一回換気量に有意な差は認められなかった(p=0.895)。さらに一群(純粋なコントロール:プロポフォール鎮静のみの郡)を追加する予定であるが、2019年度上半期中にはデータ取得出来る予定である。本年得られた結果をもとに現在論文作成中である。2019年度は国際的な雑誌に投稿予定である。本年度はまず上気道開通性と嚥下反射との関係性を明らかにすることに努めた。持続陽圧呼吸療法(Continuous Positive Airway Pressure: CPAP)は、非侵襲的呼吸療法の1つで、主に睡眠時無呼吸症候群患者の治療法として広く使用されている。CPAP療法は上気道開通性を高めるため、静脈内鎮静法の呼吸療法としても有用であることがこれまで報告されている。しかしながら、CPAP療法により嚥下反射が抑制されることが報告されており、CPAP療法中は潜在的に誤嚥のリスクがあることが示唆されている。近年、嚥下に上気道の保湿や乾燥が関与するとの報告が多くなされている。CPAP療法は上気道の乾燥を惹起することが古くから指摘されている。そのため、CPAP療法による嚥下反射の抑制に上気道の乾燥が関与している可能性があるが、上気道開存を高めるCPAP療法による圧か、あるいは乾燥のいずれが嚥下反射を抑制するのかを明らかにする必要がある。CPAP用鼻カニュラを健康成人ボランティアに装着したのち、筋電図電極をオトガイ下部に貼付した。Control (CPAP 0cmH2O、加湿なし)、CPAP(CPAP 10cmH2O、加温・加湿なし)、加温・加湿CPAP(CPAP 10cmH2O、加温・加湿あり)をランダムに与え、それぞれの状態で嚥下反射を誘発させた。嚥下反射は5mlの蒸留水を3秒かけて口腔内に投与し誘発させ、嚥下誘発潜時(蒸留水投与から嚥下反射による筋電図上のバーストが生じるまで)を測定した。CPAPと加温・加湿CPAPの嚥下誘発潜時は、Controlと比較して、統計学的に有意に延長した(p<0.05)。しかしながら、CPAPと加温・加湿CPAPの間に統計学的に有意な差はみられなかった(p≧0.05)。本年度はCPAP療法における嚥下反射抑制のメカニズムを上気道開通性(圧)によるものか、あるいは乾燥によるものか明らかにすることができた。

さらに一群(純粋なコントロール:プロポフォール鎮静のみの郡)を追加する予定であるが、2019年度上半期中にはデータ取得出来る予定である。来年度以降は、上気道開存性と麻酔深度、嚥下反射のそれぞれの組み合わせで行う予定である。それらの結果をもとに、解剖学的上気道の開通性、咽頭部の反応性、呼吸中枢不安定性に対する覚醒閾値を、航空力学で用いる3次元ベクトル解析で評価し、唾液嚥下反射時間に対する唾液嚥下閾値を評価して、両方の機能がどのように変化するかを検討する。本年得られた結果をもとに現在論文作成中である。2019年度は国際的な雑誌に投稿予定である。11331円の未使用が発生したが、これは経費節減に努めた結果であり、概ね予定通りに使用している。来年度の物品購入に充てる予定である。2018年度に人件費・謝金を必要としなかったため、次年度使用額が生じた。2019年度は論文作成の際の英文校正費等も必要になるため、人件費とともに使用する予定である。
アカモク受精卵を用いた沿岸海域環境影響評価手法の開発

本年度は、研究分担者、研究協力者との共同研究体制の下、研究課題「アカモク受精卵を用いた沿岸海域環境影響評価手法の開発」における「アカモク受精卵培養の標準プロトコル」について室内培養実験によって検討した。標準プロトコルについては、基本的な培養条件(水温、光強度など)ばかりでなく、塩分濃度や有機配位子について十分な検討が必要である。これは、影響評価の対象とする排水が淡水の場合には、化学物質による悪影響ではなく、排水の塩分や有機配位子によって海産生物種であるアカモク受精卵の発芽・生長に影響が生じる可能性があるためである。塩分を調整した海水によってアカモク受精卵を21日間培養し低塩分の影響を検討した。実海水の塩分は32ー34‰程度である。比生長速度(対数生長期における葉体面積の増加率)および最終到達面積(培養最終日の葉体面積)を評価指標とした。この結果、アカモク受精卵に対する比生長速度基準の半数影響濃度EC50は14.5‰、最終到達面積基準の半数影響濃度EC50は17.4‰と推定された。また、アカモク受精卵に対する無影響濃度NOECは、両指標とも20‰と推定された。したがって排水の塩分が20‰以上であれば低塩分による影響は小さいと考えられる。あわせてアカモク受精卵とワカメ幼胞子体に対する低塩分の影響を比較した。この結果、ワカメ幼胞子体は、アカモクと比較し低塩分の影響を鋭敏に受け、死滅率が高かった。ワカメ幼胞子体は用いる海藻種としては適していないと考えられる。有機配位子の影響については、有機配位子にEDTAおよびその類縁体を用いて必須元素である鉄のスペシエーションを制御した条件でアカモクの室内培養実験を行い、海水培地中における鉄や配位子の濃度、化学種組成がアカモクの生長に及ぼす影響を明らかにした。アカモク受精卵の発芽・生長に対する低塩分の影響について検討し、アカモク受精卵の低塩分耐性について定量的データを得ることができた。また、ワカメ幼胞子体と比較してもアカモク受精卵の低塩分耐性が高いことを明らかにした。ただし評価対象の排水の塩分が20‰を下回る場合には、低塩分の影響が生じるため、排水の塩分調整方法について検討を進める必要がある。例えば、排水が20‰を下回る低塩分時の対策として、本年度は、簡易な人工海水(ライマンフレミング)を用いて塩分を実海水程度まで調整する方法を検討したが、アカモクの生長は実海水を用いた場合まで回復しなかった。このため、次年度は、他の塩分調整手段を検討する予定である。研究課題は、研究実施計画に基づき、ほぼ順調に進捗している。このため、次年度においては、実施計画に従い、アカモク受精卵の発芽・生長に対する塩分および有機配位子の影響について継続して検討する。この結果を受け、アカモク受精卵培養時の標準プロトコルについてとりまとめる。

例えば、排水が20‰を下回る低塩分時の対策として、本年度は、簡易な人工海水(ライマンフレミング)を用いて塩分を実海水程度まで調整する方法を検討したが、アカモクの生長は実海水を用いた場合まで回復しなかった。このため、次年度は、他の塩分調整手段を検討する予定である。研究課題は、研究実施計画に基づき、ほぼ順調に進捗している。このため、次年度においては、実施計画に従い、アカモク受精卵の発芽・生長に対する塩分および有機配位子の影響について継続して検討する。この結果を受け、アカモク受精卵培養時の標準プロトコルについてとりまとめる。
肥満が気管支喘息病態に及ぼす分子生物学的機序の解明

吸入ステロイドの普及により気管支喘息のコントロールは良好となったが、罹患患者の増加及び、高用量の吸入ステロイドや経口ステロイドの使用下でもそのコントロールが不良である、いわゆる「難治性喘息」の存在は、現在の喘息診療の最重要課題である。気管支喘息の発症、難治化において、肥満は最も注目されている因子の一つである。本研究は、当該施設で展開されている「北海道難治性喘息コホート研究(UMIN ID 000003254)」に登録された約200人の気管支喘息患者において、全対象者に対し腹部CTを撮影し、臍部における皮下/内臓脂肪面積の定量をおこない、また、肥満モデルを用いた動物研究にて、肥満が喘息病態に与える影響を、細胞分子学的に検討することを目的としている。平成30年度内においては、内臓、皮下脂肪の定量化が終了し、気管支喘息の病型との関連を検討した結果、内臓脂肪量と喘息症状スコアとの関連を見出し、報告した(J Allergy Clin Immunol Pract)。更に、内臓肥満は、GERD、うつ、気流閉塞それぞれを開始、症状スコアに影響することを、mediation解析で示した。1 CTを用いた気管支喘息患者における内臓/皮下脂肪面積の測定およびその定量化については、平成30年度内に英語論文化をおこなった。2血中/喀痰中バイオマーカーから見た、肥満と気管支喘息の分子生物学的検討肥満が肺/気道に及ぼす各種分子について、特に実臨床に応用すべく、血中や喀痰中に豊富に存在する蛋白に着目し、バイオマーかーの探索を目指す。昨年度までに、血清CC16、CCL18、periostin濃度とBMIとの関連を見出し、特にperiostinとの関連については英文報告をおこなった(Kimura H, et al. Allergol Int 2017。今後は、喀痰中のCC16、CCL18の測定もおこない、気管支喘息病型との関連について検討をおこなう今後は、肥満による肺/気道の遺伝子発現への直接の関与を検討する目的で、肥満マウス(高脂肪食HFD投与)と正常マウスにおいて、肺/内臓脂肪中において、Gene Chip Arrayを用い、網羅的遺伝子解析による遺伝子スクリーニングをおこなう。また、肥満マウスを用いて卵白アルブミン(OVA)による喘息モデルを作成し、正常マウスとの比較もおこなう。その後、網羅的遺伝子解析により抽出された遺伝子群に着目し、肥満が肺/気道の遺伝子発現に及ぼす機序解明を目指す。気道上皮細胞においては、BEAS-2B、A549などのcell line、正常ヒト気道上皮細胞(NHBE)を用い、肥満関連adipocytokines (leptin, adiponectinなどの刺激による遺伝子発現の変化を検討する。主に免疫担当細胞に発現する分子においては、THP-1、U937などのcell lineの他、ダニ特異的IgE抗体陽性患から採取した末梢血単核球(PBMC)において、ダニ粗抗原の刺激による、遺伝子、蛋白発現の検討考慮に入れる。OVAを用いた喘息モデルにおいては、マウス脾臓細胞を用い、ヒトPBMC同様の検討も可能である。平成29年度内においては、内臓、皮下脂肪の定量化が終了し、気管支喘息の病型との関連を検討した結果、内臓脂肪量と喘息症状スコアとの関連が見いだされた。今後は、好酸球性炎症、気道リモデリングの指標等との関連についての検討を予定している。また、肥満が肺/気道に及ぼす各種分子を同定する目的で、血中CC16、CCL18、periostin濃度とBMIとの関連を検討し、特にperiostinとの関連について英文報告をおこなった(Kimura H, et al. Allergol Int 2017)。1 CTを用いた気管支喘息患者における内臓/皮下脂肪面積の測定およびその定量化過去の肥満関連指標の多くは、BMIを用いた検討が多くを占める。しかし、筋肉量を含んだBMIの定量は、実際の肥満度を正確に反映しない可能性がある。更には、喘息病態に及ぼす脂肪分布の影響も報告されている。昨年度までに、気管支喘息患者206名に対し、臍部におけるCTを撮影し、内臓、皮下脂肪の定量化が終了した。更に、気管支喘息の病型との関連を現在検討中であるが、喘息症状スコアと内臓脂肪との関連が見いだされた。

昨年度までに、血清CC16、CCL18、periostin濃度とBMIとの関連を見出し、特にperiostinとの関連については英文報告をおこなった(Kimura H, et al. Allergol Int 2017。今後は、喀痰中のCC16、CCL18の測定もおこない、気管支喘息病型との関連について検討をおこなう。吸入ステロイドの普及により気管支喘息のコントロールは良好となったが、罹患患者の増加及び、高用量の吸入ステロイドや経口ステロイドの使用下でもそのコントロールが不良である、いわゆる「難治性喘息」の存在は、現在の喘息診療の最重要課題である。気管支喘息の発症、難治化において、肥満は最も注目されている因子の一つである。本研究は、当該施設で展開されている「北海道難治性喘息コホート研究(UMIN ID 000003254)」に登録された約200人の気管支喘息患者において、全対象者に対し腹部CTを撮影し、臍部における皮下/内臓脂肪面積の定量をおこない、また、肥満モデルを用いた動物研究にて、肥満が喘息病態に与える影響を、細胞分子学的に検討することを目的としている。平成30年度内においては、内臓、皮下脂肪の定量化が終了し、気管支喘息の病型との関連を検討した結果、内臓脂肪量と喘息症状スコアとの関連を見出し、報告した(J Allergy Clin Immunol Pract)。更に、内臓肥満は、GERD、うつ、気流閉塞それぞれを開始、症状スコアに影響することを、mediation解析で示した。1 CTを用いた気管支喘息患者における内臓/皮下脂肪面積の測定およびその定量化については、平成30年度内に英語論文化をおこなった。2血中/喀痰中バイオマーカーから見た、肥満と気管支喘息の分子生物学的検討肥満が肺/気道に及ぼす各種分子について、特に実臨床に応用すべく、血中や喀痰中に豊富に存在する蛋白に着目し、バイオマーかーの探索を目指す。今後は、喀痰中のCC16、CCL18の測定もおこない、気管支喘息病型との関連について検討をおこなう肥満による肺/気道の遺伝子発現への直接の関与を検討する目的で、肥満マウス(高脂肪食HFD投与)と正常マウスにおいて、肺/内臓脂肪中において、Gene Chip Arrayを用い、網羅的遺伝子解析による遺伝子スクリーニングをおこなう。また、肥満マウスを用いて卵白アルブミン(OVA)による喘息モデルを作成し、正常マウスとの比較もおこなう。両マウス間で遺伝子発現が異なる遺伝子群を抽出し、その中で、CC16、CCL18のように喘息病態に深く関与する遺伝子群が抽出されれば、肥満が喘息病態に及ぼす分子生物学的機序解明の一助となると期待される。また、機能が不明な遺伝子群が同定された際には、今後、喘息をはじめとする炎症性呼吸器疾患の機序解明への礎となる基礎データとなり得ると考えられる。また、網羅的遺伝子解析により抽出された遺伝子群に着目し、肥満が肺/気道の遺伝子発現に及ぼす機序解明を目指す。気道上皮細胞においては、BEAS-2B、A549などのcell line、正常ヒト気道上皮細胞(NHBE)を用い、肥満関連adipocytokines (leptin, adiponectinなどの刺激によるCC16等の遺伝子発現の変化を検討する。
回転式変形ダイヤモンドアンビルセルの試作とポストペロフスカイトの変形実験

変形実験は物質の流動特性を理解する上で重要な役割を果たし、故に、高圧下での変形実験は、マントルダイナミクスを研究する上で鍵となる。そこで、ダイヤモンドアンビルセルに回転変形機構を追加することにより高圧変形装置の開発を行った。これまで下部マントル浅部に限られていた変形実験の圧力領域を下部マントル深部まで拡大した。室温約40 GPaの条件で変形実験を行い、この装置の高圧変形に対する有用性を示した。2004年に下部マントルを主要に構成している(Mg,Fe)SiO3ペロフスカイトの高圧相であるポストペロフスカイト相が、ダイヤモンドアンビルセル超高圧発生装置による実験で発見された。この相はマントル最下部のD"層の主要構成物質と考えられ、これの流動特性がマントル対流、ひいては全地球的ダイナミクスに大きな影響を与える。流動特性の理解には、変形実験が最も有効な手段があるが、ポストペロフスカイト相は約120 GP以上の高圧下のみで安定であるために、その実験を行う装置が存在しない。そこで、新たに超高圧下での変形装置として、回転変形機構付きのダイヤモンドアンビルセルの開発・導入を行った。ほぼ同時に進行していた先行研究があったために、その研究によって開発されているダイヤモンドアンビルセルを参考にして当該研究の開発を行った。装置における主要な改良点は、回転機構にスラストベアリングを追加したことであり、これにより、より低トルクで、かつ、スムーズな回転変形が行われる。スラストベアリングの耐荷重は1トン以上であり、高圧発生においての荷重に充分耐えうるものである。さらに、ダイヤモンドアンビルに円錐加工を施すことにより、スムーズが回転変形の助けとなるようにした。また、将来のX線等の利用を考慮し、装置の各方向の開口角を広くとっている。加圧空間を構成するアンビル先端のキュレット径は0.12 mmとし、下部マントル最深部の圧力を達成できるようにしている。今後は、この装置を活用して、超高圧下での変形実験を遂行していく。新規に開発した装置の導入が遅れたため、当初計画していた、低圧での予備的実験の遂行が為されていない。地球の下部マントルは主要にブリッジマナイトで構成されている。このブリッジマナイトは、約120 GPaの圧力で高圧相であるポストペロフスカイトに相転移することが2004年に明らかにされた。ポストペロフスカイトはマントルと核との境界層であるD"層の主要構成物質と考えられている。従って、ポストペロフスカイトの流動特性を解明することは、マントル対流、ひいては全地球的ダイナミクスに大きな制約を与えることになる。流動特性の解明には、変形量と応力の関係からの粘性率の推定や、変形場での微細構造の観察が鍵である。そこで、高圧下での変形実験が直接的な手法となる。上述したように、ポストペロフスカイト相は、約120 GPa以上のみで安定であり、そのため既存の変形装置では実験を行うことができない。平成28年度には、ダイヤモンドアンビルを改造した超高圧変形装置の開発を行い、当年度末に導入に至った。平成29年度には、導入された変形ダイヤモンドアンビル装置を用いて、使用予定であった加熱装置の準備が遅れていたため、室温下での実験を行った。試料には、室温下においても塑性変形が可能な金属を用いた。約40 GPaでアンビルを回転させ変形を起こした。回転角は大変形が期待できる360度である。回収試料に対する電子顕微鏡観察の結果、変形していることは確認され、高圧下での変形装置として有用であることが確認できた。今後は、加熱装置と組み合わせることで、高圧高温下での変形実験を行って行く。低圧での予備実験を行うとともに、回転機構を制御するユニットの作成を行う。これにより、スムーズかつ安定した変形が可能となる。これらの、技術的および装置に関する準備がととのった後、最下部マントルに相当する温度・圧力でポストペロフスカイトの変形を進めていく。高圧地球科学