hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
焼却灰の有害物質が発生しない完全循環型リサイクルシステムの開発

本研究では,廃棄物を焼却した後に残る焼却灰を無害化し,さらにコンクリートの原料やセラミック材として製品化できるリサイクルシステムを開発する.廃棄物の処理にとどまらず焼却灰から新しい商品を作り出し,リサイクルする方法を考える.リサイクルするためにはまず,廃棄物から発生する有害物質の問題を解決しなければならない.そこで,粒子の大きさに着目した.すべての粒子を10ミクロン以下に細かくすることができれば,単一粒子として壊れることができなくなり,さらにこの状態で粒子毎にコーティングを施すことで有害物質が発生しなくなる.○各種焼却灰を含めた複合新素材の開発混合再生材料を一旦成形し,開発した超低温気流粉砕システムによって-50°Cの気流で平均粒子径を5ミクロン以下にする.ここでは,焼却灰も平均粒子径を3ミクロン以下にして混合し,複合材料として各種製品への成形加工を行った.本研究では,完全循環型リサイクルを目標とするため,成形される製品に対しても再度原料へと再利用できるシステムも構築した.以下にその方法を記す.(1)廃棄物をφ10程度のスクリーンを設けた粗砕機により粉砕を行い,フレーク状になった材料を成形機にかける.成形機の温度を255°Cに設定し10cm^2程度の塊にする.その後,粉砕機を用い分級する.(2)粒をそろえた状態となった材料を原料とし混練する.これは化学的に結合させているのではなく,物理的に分子間結合を行ったものと同一状態である.(3)焼却場で焼かれた灰は一度粗砕し,粒度を揃えるために微粉砕機にかけ,さらに,ジェットミルにかけ超微粉砕する.(4)超微粉砕された焼却灰は,他の金属系,無機系粉末を用いて粒子毎にコーティングを施す.上述によってできた原料と各種焼却灰を配合してセラミック等の複合新素材をつくる.(5)これらの新素材に金属等を加えると,耐磨耗性や硬度があがる.セラミックとしての代替品として用途は広いので,さまざまな配合を試験する.本研究では,廃棄物を焼却した後に残る焼却灰を無害化し,さらにコンクリートの原料やセラミック材として製品化できるリサイクルシステムを開発する.廃棄物の処理にとどまらず焼却灰から新しい商品を作り出し,リサイクルする方法を考える.リサイクルするためにはまず,廃棄物から発生する有害物質の問題を解決しなければならない.そこで,粒子の大きさに着目した.すべての粒子を10ミクロン以下に細かくすることができれば,単一粒子として壊れることができなくなり,さらにこの状態で粒子毎にコーティングを施すことで有害物質が発生しなくなる.本年度は,以下の二つに焦点を絞って研究を行った.(i)カオスジェットミルの開発現在の気流式粉砕機は流体力学を基本として設計されているが,今日取り扱う気流は乱流であり,かつ混相流であるため理論値とは違う渦流を形成する.そこで,本研究では未知の乱流を扱う気流式粉砕機の開発にカオス理論を用いた.単段単列でしかなかった粉砕ノズルを多段多列にし,角度,風裏等を変化させることによって3次元的な渦を形成させることができる.つまり,高さ方向を考慮し多重層として渦流を発生させる.また,従来は,圧力や処理量のみで粒度分布の調整を行っていたが,渦流自体を変えて粒度分布の調整が行えるようにした.これより,不可能とされていた形状の粉体も粉砕でき,粉砕限界も飛躍的に上昇した.(ii)超低温気流粉砕システムの開発現在の熱可塑性材料の粉砕方法としては,機械式粉砕が主なものである.液体窒素を用いて機械式に粉砕する冷凍粉砕システムは,-50°Cまで冷凍して粉砕している.しかしながら,機械式の粉砕であるため,平均粒子径は数百ミクロンが限界である.また,運転に関しても複雑な作業を要している.そこで,本研究で,液体窒素を使わずに圧縮空気を用いて断熱圧縮の原理から気流式粉砕を行った.この原理を用いると7kgf/cm^2の時点で気流が-50°Cまで下げることができる.よって,この状況下でカオスジェットミルを用いて粉砕すると,今まで不可能とされていた熱可塑性材料を数ミクロンのオーダーまで粉砕可能となった.本研究では,廃棄物を焼却した後に残る焼却灰を無害化し,さらにコンクリートの原料やセラミック材として製品化できるリサイクルシステムを開発する.廃棄物の処理にとどまらず焼却灰から新しい商品を作り出し,リサイクルする方法を考える.リサイクルするためにはまず,廃棄物から発生する有害物質の問題を解決しなければならない.そこで,粒子の大きさに着目した.すべての粒子を10ミクロン以下に細かくすることができれば,単一粒子として壊れることができなくなり,さらにこの状態で粒子毎にコーティングを施すことで有害物質が発生しなくなる.○各種焼却灰を含めた複合新素材の開発混合再生材料を一旦成形し,開発した超低温気流粉砕システムによって-50°Cの気流で平均粒子径を5ミクロン以下にする.ここでは,焼却灰も平均粒子径を3ミクロン以下にして混合し,複合材料として各種製品への成形加工を行った.本研究では,完全循環型リサイクルを目標とするため,成形される製品に対しても再度原料へと再利用できるシステムも構築した.以下にその方法を記す.(1)廃棄物をφ10程度のスクリーンを設けた粗砕機により粉砕を行い,フレーク状になった材料を成形機にかける.成形機の温度を255°Cに設定し10cm^2程度の塊にする.その後,粉砕機を用い分級する.(2)粒をそろえた状態となった材料を原料とし混練する.

これは化学的に結合させているのではなく,物理的に分子間結合を行ったものと同一状態である.(3)焼却場で焼かれた灰は一度粗砕し,粒度を揃えるために微粉砕機にかけ,さらに,ジェットミルにかけ超微粉砕する.(4)超微粉砕された焼却灰は,他の金属系,無機系粉末を用いて粒子毎にコーティングを施す.上述によってできた原料と各種焼却灰を配合してセラミック等の複合新素材をつくる.(5)これらの新素材に金属等を加えると,耐磨耗性や硬度があがる.セラミックとしての代替品として用途は広いので,さまざまな配合を試験する.
誘導結合プラズマ質量分析計を用いた天然水及び尿試料中の226Ra迅速分析法の開発

放射線計測により226Raを定量する場合,放射平衡を成立させるために1ヵ月程度の分析時間を要するなどの課題がある.本研究では,化学収率補正用トレーサーとして放射性物質を用いずに,試料にもともと含まれる安定Baの回収率でRaの収率を補正できる簡便・迅速な化学分離法を開発すると共に,四重極型誘導結合プラズマ質量分析計による226Ra測定を組み合わせた天然水及び尿試料中の226Ra迅速分析法を開発する.放射線計測により226Raを定量する場合,放射平衡を成立させるために1ヵ月程度の分析時間を要するなどの課題がある.本研究では,化学収率補正用トレーサーとして放射性物質を用いずに,試料にもともと含まれる安定Baの回収率でRaの収率を補正できる簡便・迅速な化学分離法を開発すると共に,四重極型誘導結合プラズマ質量分析計による226Ra測定を組み合わせた天然水及び尿試料中の226Ra迅速分析法を開発する.
体組成成分を考慮した抗がん剤投与量補正式の確立に向けて

現在のがん治療では、身長と体重から算出した体表面積を利用し、抗がん剤の投与量を決定している。しかし、体表面積からでは、個々の体格を考慮できないため、るい痩患者、肥満患者、体液貯留を有する患者では、抗がん剤を過少または過量投与によって有効薬物血中濃度範囲外で治療されている可能性がある。一方で、近年、精度の高い体成分分析機器である生体バイオインピーダンス法(BIA法)が普及してきている。BIA法であるInBody720(インボディ社)は非侵襲的に体水分量や体脂肪量、除脂肪体重、骨格筋量などを簡易に測定できる機器である。当院耳鼻咽喉科病棟にもInBody720が設置されており、実臨床で手術前後や化学療法施行患者の体組成変動を評価する際に使用している。まず先行研究として、頭頸部癌化学療法施行患者を対象とした後ろ向き臨床研究を行った。シスプラチン+5-FU療法(CF療法)もしくはシスプラチン+5-FU+アービタックス療法(ECF療法)を施行し、なおかつInBodyにて体組成測定を行っている患者を対象とした。2013年4月から2016年7月までの間に対象症例は21例であった。化学療法前の細胞外水分比(ECW/TBW)は化学療法後の好中球数最低値と有意な負の相関性を認めた(p=0.00416)。好中球減少Grade0、1とGrade2の2群で化学療法前のECW/TBWをMann-Whitney-U検定で比較したところ、Grade2群でECW/TBWが有意に高かった(p=0.006)。好中球減少Grade2以上のECW/TBWのカットオフ値を調べるため、ROC曲線を引いたところ、0.393となった。InBodyでのECW/TBWの基準値は0.390未満であり、ECW/TBW0.390未満と0.390以上の2群で化学療法後の好中球数をMann-Whitney-U検定で比較したところ、0.390以上の群で優位に好中球数が低かった(p=0.029)。さらにこの2群で好中球減少症のGradeをFisherの正確検定にて比較したところ、有意なばらつきを認めた(p=0.012)。ECW/TBWはCF療法、ECF療法の好中球減少を予測する因子となることが示唆された。研究助成金にてシスプラチン、5-FU測定用のLC/MS/MSのカラム等を準備できたため、今後前向き研究として抗がん剤血中濃度を測定し、ECW/TBWなどの体組成成分との相関性を確認し、抗がん剤投与量補正式の確立を目指す。体組成から血中濃度の測定が可能となれば、体表面積投与よりも安全かつ有効に抗がん剤を投与することが可能となるかもしれない。

研究助成金にてシスプラチン、5-FU測定用のLC/MS/MSのカラム等を準備できたため、今後前向き研究として抗がん剤血中濃度を測定し、ECW/TBWなどの体組成成分との相関性を確認し、抗がん剤投与量補正式の確立を目指す。体組成から血中濃度の測定が可能となれば、体表面積投与よりも安全かつ有効に抗がん剤を投与することが可能となるかもしれない。
加齢による呼吸器疾患とリゾホスファチジン酸の関連 -肺の中の混沌と秩序-

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は、加齢ともに発症率・重症度が上昇する代表的な疾患である。しかし、COPDと加齢の因果関係を分子レベルで詳細に解析した例は少ない。また、COPDの本態は慢性炎症と考えられているが,ステロイド剤などの抗炎症薬を用いても破壊された肺胞壁の修復はほとんど認められない。研究代表者は、COPDの病態の背景には、肺幹細胞の細胞老化による枯渇と、それに伴う肺の修復機構の破綻があると予想した。研究代表者はこれまでに、骨髄間葉系幹細胞を用いた研究により、リゾホスファチジン酸(LPA)受容体サブタイプ3(LPAR3)をsiRNAでノックダウンすることで、細胞老化が促進されることを明らかにしてきた。本研究課題では、LPAR3ノックアウトマウス(LPAR3-/-)を用いて、COPDとLPAシグナル破綻による肺幹細胞の老化の関係を明らかにすることを目的とした。COPDのモデルとして、ブタ膵エラスターゼ吸入による肺気腫を誘導した。その結果、LPAR3-/-は野生型マウス(WT)に比べて有意な肺コンプライアンスの上昇を認め、肺の気腫化が顕著であることが明らかとなった。同時に、LPAR3-/-の気管支肺胞洗浄液中には肺胞マクロファージを主体とする多数の炎症細胞の浸潤を認め、慢性炎症が遷延していることが示唆された。同時に、平均肺胞壁間距離(Lm)を測定したところ、顕著なLmの増大を認めた。このとこから、LPAR3-/-はWTに比べて重篤な肺胞壁の破壊が生じていることが示された。これらの結果から、LPAR3-/-はWTに比べてより重度なCOPDの病態を呈することが明らかとなった。このことから、LPAR3シグナルは、肺においてCOPDの病態を制御する“gate keeper"であることが示唆された。LPAR3と呼吸器疾患との関連については、これまでに一切の報告がなかったが、本研究により、LPAR3-/-がブタ膵エラスターゼ吸入による肺気腫に高感受性であることが明らかとなった。この結果は、LPAR3と呼吸器疾患には何らかの関連があることを裏付けるもので、意義のあるものといえる。よって今後、更なる発展が期待されるものと思われる。LPAR3-/-のメスは胎盤形成に異常があり、産仔数が少ないことが報告されていたことから、研究開始当初は、十分な数のマウスが確保できないことが懸念された。しかし、LPAR3+/-はWTと同等の産仔数であることから、解析に十分な数のマウスは確保できている。また、現在は上記の結果を足掛かりとし、LPAR3と加齢に伴う呼吸器疾患の関連を明らかにするために、老齢マウスを順次調整中であるが、LPAR3-/-はWTと同様に異常なく生育しており(12ヶ月齢)、解析を進める上での問題点は今のところ見当たらない。これまでの研究で、LPAR3-/-はWTに比べてブタ膵エラスターゼ吸入による肺気腫が重篤化することが明らかとなった。しかし、肺気腫はあくまでCOPDの病態の1つであることや、加齢との関わりについては解析できていないなどの問題点があった。今後は、加齢に伴うCOPDとLPAシグナルの関連、ひいては肺幹細胞の細胞老化・枯渇との関わりを明らかにするため、加齢LPAR-/-ならびにWTを用いて実験を行う予定である。具体的には、加齢に伴う肺の気腫化をmicro-CTを用いて経時的に観察する。また、肺組織を単一細胞に分離し、肺幹細胞(CD31-, CD45-, CD34+, Sca-1+)の割合をフローサイトメトリーによって解析する。同時に、肺幹細胞をセルソーターにより分取し、細胞老化をテロメア長、コロニー形成能などを指標に評価する。また、肺幹細胞を3次元培養し、細胞塊(スフェロイド)を形成させたのち、I型肺胞上皮細胞、II型肺胞上皮細胞、ならびにクラブ細胞へ分化誘導することで、肺幹細胞の幹細胞性(ステムネス)を評価する。一方で、COPD以外に、加齢に伴って増加する呼吸器疾患として、肺がんや誤嚥性肺炎が挙げられる。これらの疾患におけるLPAR3シグナルの関与を明らかにするため、A/J系統のマウスへ8世代以上戻し交配したLPAR3-/-とWTを作成する。それらのマウスへウレタンを投与し、肺がんの発症率を比較する予定である。また、誤嚥性肺炎のモデルとして、LPAR3-/-とWTへ塩酸を経気道投与し、肺炎の重篤度や炎症性サイトカイン量を比較する予定である。

本研究課題では、LPAR3ノックアウトマウス(LPAR3-/-)を用いて、COPDとLPAシグナル破綻による肺幹細胞の老化の関係を明らかにすることを目的とした。COPDのモデルとして、ブタ膵エラスターゼ吸入による肺気腫を誘導した。その結果、LPAR3-/-は野生型マウス(WT)に比べて有意な肺コンプライアンスの上昇を認め、肺の気腫化が顕著であることが明らかとなった。同時に、LPAR3-/-の気管支肺胞洗浄液中には肺胞マクロファージを主体とする多数の炎症細胞の浸潤を認め、慢性炎症が遷延していることが示唆された。同時に、平均肺胞壁間距離(Lm)を測定したところ、顕著なLmの増大を認めた。このとこから、LPAR3-/-はWTに比べて重篤な肺胞壁の破壊が生じていることが示された。これらの結果から、LPAR3-/-はWTに比べてより重度なCOPDの病態を呈することが明らかとなった。このことから、LPAR3シグナルは、肺においてCOPDの病態を制御する“gate keeper"であることが示唆された。LPAR3と呼吸器疾患との関連については、これまでに一切の報告がなかったが、本研究により、LPAR3-/-がブタ膵エラスターゼ吸入による肺気腫に高感受性であることが明らかとなった。この結果は、LPAR3と呼吸器疾患には何らかの関連があることを裏付けるもので、意義のあるものといえる。よって今後、更なる発展が期待されるものと思われる。LPAR3-/-のメスは胎盤形成に異常があり、産仔数が少ないことが報告されていたことから、研究開始当初は、十分な数のマウスが確保できないことが懸念された。しかし、LPAR3+/-はWTと同等の産仔数であることから、解析に十分な数のマウスは確保できている。また、現在は上記の結果を足掛かりとし、LPAR3と加齢に伴う呼吸器疾患の関連を明らかにするために、老齢マウスを順次調整中であるが、LPAR3-/-はWTと同様に異常なく生育しており(12ヶ月齢)、解析を進める上での問題点は今のところ見当たらない。これまでの研究で、LPAR3-/-はWTに比べてブタ膵エラスターゼ吸入による肺気腫が重篤化することが明らかとなった。しかし、肺気腫はあくまでCOPDの病態の1つであることや、加齢との関わりについては解析できていないなどの問題点があった。今後は、加齢に伴うCOPDとLPAシグナルの関連、ひいては肺幹細胞の細胞老化・枯渇との関わりを明らかにするため、加齢LPAR-/-ならびにWTを用いて実験を行う予定である。具体的には、加齢に伴う肺の気腫化をmicro-CTを用いて経時的に観察する。また、肺組織を単一細胞に分離し、肺幹細胞(CD31-, CD45-, CD34+, Sca-1+)の割合をフローサイトメトリーによって解析する。同時に、肺幹細胞をセルソーターにより分取し、細胞老化をテロメア長、コロニー形成能などを指標に評価する。また、肺幹細胞を3次元培養し、細胞塊(スフェロイド)を形成させたのち、I型肺胞上皮細胞、II型肺胞上皮細胞、ならびにクラブ細胞へ分化誘導することで、肺幹細胞の幹細胞性(ステムネス)を評価する。一方で、COPD以外に、加齢に伴って増加する呼吸器疾患として、肺がんや誤嚥性肺炎が挙げられる。これらの疾患におけるLPAR3シグナルの関与を明らかにするため、A/J系統のマウスへ8世代以上戻し交配したLPAR3-/-とWTを作成する。それらのマウスへウレタンを投与し、肺がんの発症率を比較する予定である。
糖尿病性末梢神経障害の予防法・治療法の開発

研究代表者は、アンメット・メデイカル・ニーズの上位に位置する糖尿病性末梢神経障害の治療法・予防法を開発する目的で、漢方方剤を一つの「薬物データベース」として活用し、牛車腎気丸を候補医薬品として見出した。とくに、糖尿病マウスの末梢神経障害の中で、後期に出現する感覚低下を牛車腎気丸が改善することを初めて見出し、その作用は投与量依存的で、また投与後1時間をピークとする一過性の作用であることを明らかとした。また、その作用機序として、牛車腎気丸が一酸化窒素合成の基質の供給ならびに合成酵素の活性化をもたらし、高血糖に由来する内皮機能障害、さらには血流を改善することで症状を改善する可能性を示した。マウス糖尿病モデル用いた末梢神経障害において、本年度は牛車腎気丸(GJG)の投与量依存性と作用の持続時間など作用特性について検討を加えた。その結果、まずヒト常用量の1倍量、5倍量、10倍量と投与量を変えて効果を検討したところ、投与量依存的な感覚低下改善作用が観察され、一週間の連続投与では5倍量以上で有意な改善作用が認められた。また、投与後1時間と5時間における感覚低下改善作用を検討したところ、5時間後には改善作用が消失し、この改善作用は一過性のものであることが明らかとなった。GJGは、10種の生薬から構成される処方であり、構成生薬を一部共通する類方として八味地黄丸(GJGから牛膝と車前子を除いたもの)と六味地黄丸(八味地黄丸から附子と桂皮を除いたもの)が存在する。有効生薬を探索する目的で、これら類方の効果についても検討したところ、すべての処方で改善作用が観察された。本年度の成果から、牛車腎気丸の糖尿病性末梢神経障害改善薬としての作用特性が明らかとなり、作用機序も一部推定することができた。さらに、類方である八味地黄丸や六味地黄丸でも本合併症の改善薬として応用可能であることを見出した。ほとんどすべての実験計画を実施し、牛車腎気丸の作用特性や作用機序を明らかにするなど、有意義な結果を得ている。臨床現場を考えた場合、類方ではあるものの、八味地黄丸や六味地黄丸といった処方の選択肢を増やすことができたのは評価できる。一方で、牛車腎気丸の作用機序における一酸化窒素(NO)産生を確認するため、投与マウスの血清中の亜硝酸塩濃度をGriess法にて定量を試みたところ、実際には血中窒素酸化物として亜硝酸塩を検出できたものの、その後の詳細な検証により、その上昇は牛膝に高濃度の硝酸塩が含有されることに由来することを突き止めるに至った。従って、現状では投与後の血中NO濃度の上昇を定量的に捉えることはできておらず、L-NAMEで消失させることができた本当の意味も現状では確定できていない。また、TRPチャネルをを介した作用の検証には至っていない。本年度の課題は、1糖尿病末梢神経障害(DPN)における血中一酸化窒素(NO)のバイオアベイラビリティーの検証、2牛車腎気丸(GJG)のDPN感覚低下改善作用メカニズムの一つとしてTRPチャネルを介した作用があるのか、3GJGのDPN感覚低下改善作用における有効生薬の探索、そして4GJGのDPNに対する予防作用はあるのかという多面的な解析を進めることであった。まず、1についてはDPN発症期の血中NO測定を中止し、課題を残したものの、2についてはTRPV1あるいはTRPA1を発現させたHEK293細胞の活用により、GJGにアゴニスト活性があることを見出した。構成生薬についても検討し、桂皮エキスに強いTRPV1・TRPA1アゴニスト活性を認め、附子エキスにも両アゴニスト活性を検出した。また、3では、GJGのDPN感覚低下作用に関わる生薬として、分画での検討ならびに単味生薬での検討を通して、山薬、桂皮、附子、沢瀉を有効生薬として同定した。昨年度の研究により、GJGはNO産生を介して、一過性の改善作用を示すことが明らかとなっており、この作用の一つとしてNO合成酵素基質であるL-arginineの供給があると考え、GJGならびに構成生薬エキス中のL-arginine含量を測定したところ、作用発現に関わると推定できる量のL-arginineを認め、またそのL-arginineの多くは山薬、沢瀉に由来することも明らかにすることができた。以上の成績から、GJGがDPNの感覚低下を改善する作用機序として、山薬・沢瀉によるL-arginineの供給からNO産生亢進に寄与し、桂皮・附子によるTRPチャネル活性化とともに末梢血流の改善を示すという仮説がより明確なものとして考えられるようになった。さらに、DM発症確認後からGJGを投与することで、感覚過敏ならびに感覚低下を予防することを見出した。前年度に明らかとなったことを踏まえ、DPNの感覚低下を改善するGJGの有効生薬の探索を中心に、また新たに予防効果の有無も含め、すべての計画を実施した。有効生薬の探索においては、前年度の知見をもとに、牛車腎気丸をまず構成生薬をいくつかのグループに分けて検討し、さらに絞り込んだ4生薬(山薬、沢瀉、附子、桂皮)のそれぞれが作用を示すことを明らかにすることができ、より分子レベルでの作用機序解析へと研究を進めることができると考えている。

この4つの生薬では、L-arginine含量、またTRPV1に対するアゴニスト活性に差異があることが判明し、GJG全体の作用の中でそれぞれ役割があるようにも推定されるが、単独でも改善作用があることから、まだ他にも作用点が存在する、あるいは他の作用機序が存在する可能性が残されており、今後の展開が大いに期待される。また、streptozocin投与により、糖尿病とした翌週からGJG投与を開始し、8週間に渡って感覚試験を実施したところ、DPNの感覚過敏も感覚低下も予防することが判明した。対照薬として用いたエパルレスタットは、感覚過敏を予防しない一方で、感覚低下は予防するという結果も同時に得ており、両者の違いに興味が持たれる。尚、坐骨神経を用いたする日トール含量の測定においては、エパレルスタットは何も影響を与えず、GJGでその増加を抑制する傾向が認められた。このGJGの作用については再現性も確認しており、構成生薬の中でどの生薬が関与しているのか、感覚低下改善作用と同じ生薬が効果を示すのかなど、次の課題を生んでいる。以上のように、当初計画よりも進み、新たな課題となることも多く、次につながる成果を多く得た半面、糖尿病における内皮機能障害が本病態の基盤ではないかと考えていたわりに血中NO濃度の変化を検出できず、継続して検討しなければならない課題も残している。本研究課題では、未だ治療薬の確立されていない糖尿病性末梢神経障害(DPN)に有効な漢方方剤を行動薬理学的に探索し、牛車腎気丸(GJG)を見出した。とくに、本処方はDPNの後期に出現する感覚低下について有意な改善作用を示し、臨床応用が期待される。初年度には、作用機序に関する検討を重ね、投与量依存性や作用の持続時間や一酸化窒素(NO)産生を介した作用機序を明らかにした。この感覚低下改善作用は単回投与においても認められ、薬効発現の速さを考えると、NO合成酵素の誘導ではなく、基質の供給ではないかと推定し、基質であるLーアルギニン(L-arg)を定量したところ、相当量のL-argの存在をGJGエキス中に認めた。二年目には、山薬、沢瀉、附子、桂皮の4つの生薬が作用に関わることを明らかにし、また沢瀉や山薬にはGJG中のL-argの大部分が存在することも明らかにした。一方、GJG相当量のL-argを投与して感覚低下改善作用を検証したところ、GJG様の改善作用は認められず、さらに4種の構成生薬は単独でも改善作用を示すことも明らかとなり、単にNO合成酵素の基質の供給だけではなく、NO合成酵素の活性化も生じていることを推定するに至った。最終年度には、DPNの発症に温度感受性レセプターであるTRPV1が関わるとする報告をもとに、NO合成酵素の活性化経路をTRPV1に求め、阻害剤を用いた検討により、その関与は認めたものの、GJGやその含有成分がTRPV1に直接作用するか否かの検証はin vitro実験系を駆使して行ったものの、明快な答えは得られなかった。しかしながら、研究を通して、類方にも同様の作用を認め、臨床応用に向けたバリエーションを見出したことや糖尿病惹起時からの投与により神経障害すべてを予防する可能性を見出したことは意義深く、分子レベルでの作用の理解を実現し、適正使用につなげたい。研究代表者は、アンメット・メデイカル・ニーズの上位に位置する糖尿病性末梢神経障害の治療法・予防法を開発する目的で、漢方方剤を一つの「薬物データベース」として活用し、牛車腎気丸を候補医薬品として見出した。とくに、糖尿病マウスの末梢神経障害の中で、後期に出現する感覚低下を牛車腎気丸が改善することを初めて見出し、その作用は投与量依存的で、また投与後1時間をピークとする一過性の作用であることを明らかとした。
現代社会のストレス病「気分と不安」の薬理遺伝学的研究 ―セロトニントランスポーター遺伝子多型と病態および薬物治療アルゴリズム―

1)マウスセロトニントランスポーター遺伝子発現調節機構の解析マウスセロトニントランスポーター遺伝子の上流領域の解析により、セロトニントランスポーターのプロモーターには少なくとも3ヶ所存在することを見出した。レポーターを用いたプロモーター活性の測定により、各プロモーター活性は、細胞種によって異なること、また、転写調節因子(CREBなど)による調節機構が異なることを見出した。2)ヒトセロトニントランスポーター遺伝子多型の機能解析セロトニントランスポーター遺伝子発現調節部位の11種類の遺伝子多型(14-22回のRepeat配列:5-HTTLPR多型)の機能相関を評価するため、レポーター遺伝子を含むベクタープラスミドに各対立遺伝子断片を組み込み、褐色細胞種由来細胞、サル線維芽細胞、マウス背側縫線核由来細胞(RN46A細胞)などにトランスフェクションし、レポーター遺伝子活性を測定することで、プロモーターおよびエンハンサー活性を評価した。その結果、RN46A細胞においてのみ、5-HTTLPRはsilencerとして機能し、特に15,19,20,22リピートは、他の遺伝子多型に比べ有意に強いsilencer活性を示した。5-HTTLPRのRN46A細胞におけるsilencer活性と気分障害の罹病率に相関は無かった。気分障害の罹患脆弱性に有意な影響を与えることが知られているVNTRは、RN46A細胞において、silencer活性を示したが、多型間の有意な差は見られなかった。このことから、少なくとも我々の方法で測定した遺伝子多型の発現調節活性は、気分障害の発病脆弱性と必ずしも相関しないと言える。1)マウスセロトニントランスポーター遺伝子発現調節機構の解析マウスセロトニントランスポーター遺伝子の上流領域の解析により、少なくとも3つの転写開始点が存在することを明らかにした。それぞれの転写開始点のプロモーター部位を単離し、レポーター遺伝子を含むベクタ-プラスミドに組み込み、レポーター遺伝子活性を測定することで、プロモーターを測定した。また、種々の細胞における各プロモーター活性、および各プロモーター活性に対する各種薬物の影響を解析した。その結果、細胞種によって、プロモーター活性が異なること、また、転写調節因子(CREBなど)による調節機構が異なることを見出した。2)ヒトセロトニントランスポーター遺伝子多型の機能解析セロトニントランスポーター遺伝子発現調節部位の11種類の遺伝子多型(14-22回のRepeat配列:5-HTTLPR多型)の機能相関を評価するため、レポーター遺伝子を含むベクタ-プラスミドに各対立遺伝子断片を組み込み、褐色細胞種由来細胞、サル線維芽細胞、マウス背側縫線核由来細胞などにトランスフェクションし、レポーター遺伝子活性を測定することで、プロモーターおよびエンハンサー活性を評価した。その結果、ヒトセロトニントランスポーター遺伝子多型(5-HTTLPR多型)部位はサイレンサーとして機能し、その活性は、大きく3つのグループに分類されることが明らかになった。今後、健常対照群および気分・不安性障害患者群を対象として、この遺伝子多型(5-HTTLPR多型)解析結果を臨床データと突き合わせた総合的統計解析を施行し、疾患関連性、薬物反応関連性を検討する予定である。2)ヒトセロトニントランスポーター遺伝子多型の機能解析セロトニントランスポーター遺伝子発現調節部位の11種類の遺伝子多型(14-22回のRepeat配列:5-HTTLPR多型)の機能相関を評価するため、レポーター遺伝子を含むベクタープラスミドに各対立遺伝子断片を組み込み、褐色細胞種由来細胞、サル線維芽細胞、マウス背側縫線核

由来細胞(RN46A細胞)などにトランスフェクションし、レポーター遺伝子活性を測定することで、プロモーターおよびエンハンサー活性を評価した。その結果、RN46A細胞においてのみ、5-HTTLPRはsilencerとして機能し、特に15,19,20,22リピートは、他の遺伝子多型に比べ有意に強いsilencer活性を示した。5-HTTLPRのRN46A細胞におけるsilencer活性と気分障害の罹病率に相関は無かった。気分障害の罹患脆弱性に有意な影響を与えることが知られているVNTRは、RN46A細胞において、silencer活性を示したが、多型間の有意な差は見られなかった。このことから、少なくとも我々の方法で測定した遺伝子多型の発現調節活性は、気分障害の発病脆弱性と必ずしも相関しないと言える。
妊婦の冷え症の民族学的特徴-日本人とブラジル人の比較-

2007年10月から2008年2月まで、パラナ州マリンガ市にてブラジル在住のブラジル人妊婦を対象に、体温測定および質問紙による調査を行った。対象者数は200名である。結果、ブラジル人妊婦の57.0%は冷え症であった。また躯幹部と末梢部の温度較差は,冷え症の妊婦は2.0°Cで冷え症ではない妊婦と比較し有意差が認められた。しかし冷えと、随伴症状や日常生活行動との関係では因果関係が認められなかった。この結果は、「Japan Journal of Nursing Science」に投稿中である。本研究は、ブラジルにおいてブラジル人妊婦を対象に冷え症の自覚がある妊婦の体温及び、妊娠中の随伴症状や日常生活行動の特徴の実態を分析する。なお、平成19年度はフィールドの調整、プレテスト、データ収集を行う。-研究の具体的内容-1.質問紙の作成:先行研究で使用した、冷え症を判断する基準、妊娠に伴う随伴症状と日常生活行動の質問紙とデモグラフィックデータの調査用紙、研究の説明用紙、同意書、ポスター等をポルトガル語で作成した。また、パラナ州立マリンガ大学教授のSuelimutsumitsukudaichisatoが研究協力者として、ブラジル現地でデータ収集を行うこととなった。(担当:中村・桃井)2.質問紙は、ブラジルに精通している研究分担者やSueli氏等のアドバイスを受け、質問紙の分りやすさや的確さなどの意見をもらい、再度評価、修正を行った。(担当:中村堀内)3.本学およびブラジルのフィールドにおける倫理審査委員会より承認を得た。ブラジルにおいては、パラナ州立マリンガ大学とブラジル国の倫理審査委員会より承認を得るとともに、大学間で研究協力協定を結んだ。(担当:中村・堀内)4.10月24日11月3目(11日間)、ブラジル国パラナ州マリンガ市の1つの大学病院と4箇所の地城保健センターにて、データ収集施設の見学と調整、研究協力者へのデータ収集指導と打ち合わせ、ブラジル人妊婦への体温測定とアンケート調査(プレテスト:5名)を施行した。施行後、アンケート内容に修正を行った。(担当:中村・毛利)6.2008年2月28日3月6日(8日間)データ収集施設へのお礼と挨拶、研究協力者とこれまでのデータ収集についての話し合いと今後の打ち合わせ等の目的でブラジルのフィールドに行った。結果、施設における協力は充分で、今後についても打ち合わせることができた。(担当:中村)平年19年10月から平成20年2月まで、パラナ州マリンガ市の1つの大学病院と4箇所の地域保健センターにてブラジル在住のブラジル人妊婦を対象に、体温測定および質問紙による調査を行った。リクルート数206名、そのうち対象外妊婦を除き200名を分析の対象とした。平成20年4月より、200名を対象に分析を行った。結果は以下である。1.冷え症である妊婦と冷え症でない妊婦の躯幹部と末梢部の温度較差の比較前額部深部温と足底部深部温の温度較差は、冷え症の自覚がある妊婦は、2.8°C、冷え症の自覚がない妊婦は2.0°Cで、2群間に有意差が認められた(p=0.018)。このことから、冷え症の自覚がある妊婦の方が、深部温において温度較差が大きいという結果となった。2.妊婦の冷え症と随伴症状・日常生活行動との関連性構造方程式モデリングを施行し、パス図を作成した。4つの潜在変数の関係を見てみると、「冷えの認識」と「冷えに関連した妊娠に伴う症状」は相互に因果関係は認められなかった。「不規則な生活」は「冷えに関連した妊娠に伴う症状」に正の影響を与えており(β=0.41,p=0.049)、「冷えに関連した妊娠に伴う症状」を介して「陰性食品の摂取」に影響を与えていた(β=0.38,p=0.021)。一方「深部温温度較差」はどの潜在変数においても有意差がみられなかった。今後は、この結果が、民族性からくるものなのか、生活様式に影響を受けているのか、更に研究を進めていく必要がある。
吸入麻酔薬はWntを介して一部の癌細胞を悪性化するか

これまでに吸入麻酔薬暴露で一部の細胞株に発現する炎症反応遺伝子は、がんの悪性度に関わる形質転換を生じる遺伝子と協同し増悪度を増すことが示唆されている。形質転換とは良性の腫瘍が基底膜を破り足場の安定しない結合組織に浸潤し、毛細血管を介して各臓器へと転移にいたるがん細胞の悪性化を意味する。このとき良性のがん細胞が形質転換をするにあたり、特徴的な増殖能(足場非依存性増殖能)や特定の遺伝子が発現することが示唆されている。そこで本研究ではこれまでに研究代表者らが同定してきた、汎用されている吸入麻酔薬セボフルランの暴露後に一時的な増殖を高め、また足場非依存性増殖能を高める細胞株に着目し、その増殖の原因について生物学的解析を試みるものである。本研究が完遂されれば汎用されている吸入麻酔薬セボフルランの暴露後に生じる一部のがん細胞株の増殖について、形質転換に関わる機序が関与するかどうかを調べることができる。特に遺伝子編集を利用したクローンを用いて検討することにより、編集を受けた遺伝子以外はすべて同一の親株との比較が可能になり厳密な精査を可能にする。2018年度までに研究代表者らは吸入麻酔薬セボフルラン暴露後の一部のがん細胞株を特定し、その細胞株はセボフルラン暴露後に悪性のがんに特徴的な足場非依存性増殖能を高めることを同定した。そこでこの細胞株の遺伝子発現解析に取り組んだ。そしてセボフルラン暴露後に異常増加する遺伝子のうち、この形質転換に関わる遺伝子を遺伝子編集によって遺伝子失させその細胞株を樹立した。さらにこの細胞株を用いて増殖解析と足場非依存性増殖能の解析、またタンパク質発現を行った。本実績の一部を2018年度の肺がん学会および、海外の学会でポスター発表を行った。2018年度までの本研究の進捗はおおむね計画通りに進んでいる。さらに論文にまとめられるよう研究を進める。2019年度にはセボフルラン麻酔薬の暴露後の増殖能が亢進する複数の大腸がん細胞株の探索と、それらの足場非依存性増殖能と動物モデルによる増殖能の亢進について様々な方法で繰り返し確認し、可能であれば遺伝新欠失細胞株の樹立を試みる。本計画の課題は増殖アッセイなどに相当の時間がかかることを考慮し、可能な限り効率よく実験を進めていく必要がある。必要であれば学生などの実験補助の採用も検討に入れる。吸入麻酔薬暴露で一部の細胞株に発現する炎症反応遺伝子は、がんの悪性度に関わり形質転換を生じる遺伝子と協同し悪性度を増すことが示唆されている。形質転換とは良性の腫瘍が基底膜を破り足場の安定しない結合組織に浸潤し、毛細血管を介して各臓器へと転移にいたる、がん細胞の悪性化を意味する。本年度までに申請者は吸入麻酔薬セボフルラン暴露後の一部のがん細胞株において、この形質転換に関わる遺伝子が高発現することを明らかにした。さらにヒトがん細胞株の複数の細胞株についても吸入麻酔薬セボフルラン暴露によって、浸潤能の亢進と深く関与するとしられている足場非依存性増殖能の亢進を軟寒天培地の培養と立体的な培養であるスフェロイド培養により確認した。またこれらのがん細胞株は吸入麻酔薬セボフルラン暴露後に、免疫不全マウスの皮下においてもその増殖能を有意に高めることを、マウスの皮下に生じた腫瘍のサイズと、その腫瘍から増殖を示すタンパク質の発現が増加していることを組織免疫染色によって明らかにした。さらにこうした増殖能の亢進は、分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼが関与することを明らかにし、本キナーゼの阻害剤によってこの増殖が抑えられることを示した。以上得られた成果について申請者らは、麻酔薬ががん患者に与える影響について報告を行っている国際学会(第5回)において口頭発表を行った。本年度までの本申請の進捗は計画通りに進んでいる。今年度は麻酔薬暴露後に足場非依存性増殖能を加速させるがん細胞株を複数探索した。得られた2つのヒトがん細胞株について暴露後に創傷治癒能、ボイデンチャンバーによる遊走能、また足場非依存性増殖能、さらに動物モデルによる増殖能などが亢進することを明らかにし、さらに生化学的な解析の一つとしてこれらの増殖を支える関連タンパク質の発現量が暴露後に変化していることを明らかにしたこれまでに吸入麻酔薬暴露で一部の細胞株に発現する炎症反応遺伝子は、がんの悪性度に関わる形質転換を生じる遺伝子と協同し増悪度を増すことが示唆されている。

特に遺伝子編集を利用したクローンを用いて検討することにより、編集を受けた遺伝子以外はすべて同一の親株との比較が可能になり厳密な精査を可能にする。2018年度までに研究代表者らは吸入麻酔薬セボフルラン暴露後の一部のがん細胞株を特定し、その細胞株はセボフルラン暴露後に悪性のがんに特徴的な足場非依存性増殖能を高めることを同定した。そこでこの細胞株の遺伝子発現解析に取り組んだ。そしてセボフルラン暴露後に異常増加する遺伝子のうち、この形質転換に関わる遺伝子を遺伝子編集によって遺伝子失させその細胞株を樹立した。さらにこの細胞株を用いて増殖解析と足場非依存性増殖能の解析、またタンパク質発現を行った。本実績の一部を2018年度の肺がん学会および、海外の学会でポスター発表を行った。2018年度までの本研究の進捗はおおむね計画通りに進んでいる。さらに論文にまとめられるよう研究を進める。本年度までにセボフルラン麻酔薬の暴露後の増殖能が亢進するヒトがん細胞株の探索と、足場非依存性増殖能と動物モデルによる増殖能の亢進について様々な方法で繰り返し確認を行った。そこで本年度は形質転換に係るタンパク質発現量と遺伝子発現量を解析し研究を推し進める。2019年度にはセボフルラン麻酔薬の暴露後の増殖能が亢進する複数の大腸がん細胞株の探索と、それらの足場非依存性増殖能と動物モデルによる増殖能の亢進について様々な方法で繰り返し確認し、可能であれば遺伝新欠失細胞株の樹立を試みる。本計画の課題は増殖アッセイなどに相当の時間がかかることを考慮し、可能な限り効率よく実験を進めていく必要がある。必要であれば学生などの実験補助の採用も検討に入れる。(理由)ヒトがん細胞株の異種移植実験の最適な細胞株の探索に時間がかかり、予測よりも少ない種類の細胞株で動物実験を行ったため次年度使用額が生じたと考える。(使用計画)使用額については来年度の動物実験及び細胞培養に必要なプラスチック製消耗品に使用する予定である。次年度に使用額が生じた理由は当初予定していた費用より安価で押さえられたためである。しかし研究計画はおおむね順調であるために、来年度使用額については細胞培養に必要なプラスチック製消耗品など主に使用する予定である。
In vivoにおける糖脂質糖鎖による脂質ラフトの制御機構

生体の細胞膜に存在する脂質ラフトは、外からの刺激を細胞が受信する際の基地としての役割を担っている。この脂質ラフトの構成成分の一つである多種多様な糖脂質の意義を明らかにする目的で糖脂質改変マウスを利用した解析を行った。小脳で脂質ラフトに本来存在するべきタンパク質を留めておくには、正常時の組成の糖脂質群が必要であることが明らかになるとともに、他の糖脂質による一定の機能の代償も可能であることが示唆された。脂質ラフトは細胞膜でのシグナル伝達のプラットホームとして重要な役割を担っている。糖脂質はこのラフトの主な構成成分であり、その多種多様な糖鎖構造とラフトに局在するタンパク分子の関連性を明らかにすることは、緻密なシグナル伝達制御機構の解明につながる。本件では様々な糖脂質糖鎖改変マウスを利用して、生体組織における糖鎖-タンパク間相互作用の特異性について総合的なプロファイリング解析を行う。本年度は、ガングリオシド系糖脂質のほとんどを欠失するGM3合成酵素欠損マウスと野生型マウスにおける脂質ラフトの比較に焦点を当てて以下の検討を行った。1.ラフト画分マーカータンパクの局在:大脳、小脳、脊髄組織から調製したラフト画分へのマーカータンパク(Caveolin-1, Flotillin)の局在は、GM3合成酵素欠損マウスでも正常であった。脳神経系組織ではGM3が生合成されない際に、類似した糖鎖構造をもつ他の糖脂質が代替して合成されてくる。類似糖脂質が合成されないマウスではラフトマーカー分子の局在に変化がみられることから、糖鎖構造が似ている代替糖脂質でラフト構造を構築できることが示唆された。2.ラフト画分に局在するタンパク分子の網羅的な比較解析:二次元電気泳動法を用いて、大脳のラフトおよび非ラフト画分に存在するタンパク分子全体を検出した。1% Triton X-100非可溶性条件で分離した画分においては、GM3合成酵素欠損マウスと野生型マウスの間で顕著に存在が異なるタンパク分子は発見されなかった。現時点ではまだ単一の条件でしか解析を行っていないが、GM3から派生する糖脂質群が欠損しても全体的にタンパク分子のラフトへの局在は正常に保持されることが示唆された。おそらく、上記同様に残存糖脂質による代償機能が働いていると考えられる。脂質ラフトは細胞膜でのシグナル伝達の場として重要な役割を担っている。糖脂質はこのラフトの主な構成成分であり、我々は様々な糖脂質糖鎖改変マウスを利用して糖脂質の多様な構造とラフトに局在するタンパク分子の関連性を解析してきた。これまでに、細胞に含まれるシアル酸含有糖脂質がGM3のみでは、ラフト局在タンパク質がラフトに集中して局在できないが、他の糖脂質が欠損している糖脂質の代替機能を有する可能性を神経系組織において見出している。さらに、糖脂質の糖鎖部分と脂質部分の構造特異的な機能を明らかにするために、まず小脳と脊髄に含まれる糖脂質糖鎖に焦点を当てて構造を解析した。糖脂質改変マウスには加齢に伴って神経症状が表れるタイプもあるため15週齢と30週齢を対象とした。その結果、脊髄では両マウスで加齢に伴い組織湿重量が減少する傾向があり、相関して総中性糖脂質量も変動することが示唆された。総酸性糖脂質量は相関的な変動を示さず、野生型では加齢に伴いGM1の組成比率が上昇する傾向が示された。一方、表現型に神経異常を示すGM3 onlyマウスにおいては加齢に伴う酸性糖脂質糖鎖の構成比の変動はなく、このような時間依存的な発現制御が神経機能維持に必要である可能性が示唆された。続いて、小脳の糖脂質の脂質部分に対してMS解析を行い、野生型とGM3 onlyマウスの間で比較した。両マウスに共通に発現しているGM3では(d18 : 1-18 : 0)と(d18 : 1-20 : 0)の分子種が主成分であり、他の分子種においてもほぼ同様な組成となっていた。さらに他の糖脂質も含めた総合的な分析が必要であるが、糖鎖合成経路を改変しても脂質構造には顕著な影響を及ぼさないことが示唆された。これらはラフトの構築における糖脂質の機能部位を解明する重要な知見と考えられる。
超小型衛星搭載用３００Ｖ発電直接駆動真空アーク推進機の開発

300V発電太陽電池直接駆動を目指した超小型衛星搭載用真空アーク推進機の開発を行った。推力測定ターゲットを円板型から円錐型に改良し、推力測定の改善を行った。コンデンサの印加電圧およびコンデンサ容量を変化させて金属蒸気速度計測を行ったが、平均速度の大きな変化は見られなかった。また推力測定を行って印加電圧および電荷量が推進性能に与える影響を調べ、推力は放電の電荷量と比例関係にあることが分かった。エンジニアリングモデルを作成し、300Vで発電太陽電池を用いて直接駆動実験を行った。打ち上げ予定の超小型衛星に搭載するための、回路作成を行った。本年度に実施した内容を以下にまとめる。推力計測:推力測定ターゲットを円板型から円錐型に改良し、推進剤の反射により過大評価していた推力測定の改善を行った。電圧およびコンデンサ容量を変化:コンデンサの印加電圧およびコンデンサ容量を変化させて金属蒸気速度計測を行ったが、平均速度の大きな変化は見られなかった。また推力測定を行って印加電圧および電荷量が推進性能に与える影響を調べた。その結果、推力は放電の電荷量と比例関係にあることが分かった。超小型衛星搭載用推進機の作成:昨年度はエンジニアリングモデルを作成し、300Vで発電太陽電池を用いて直接駆動実験を行ったが、本年度は打ち上げ予定の超小型衛星に搭載するための、回路作成を行った。本年度の研究により超小型衛星への搭載が予定され、軌道上でのプラズマ干渉による点火、放電頻度の計測、放電電流波形の計測、繰り返し放電による衛星姿勢の変化、などのミッションが予定されている。金属蒸気速度計測:分子量200まで計測できる質量分析器を購入し、推進剤にアルミニウム(Al)、タングステン、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の金属蒸気速度計測を行えるようになった。どの材料においても平均速度は毎秒10km程度と変わりはなかった。金属蒸気量計測:Al、CFRPを推進剤として用い、複数回放電前後での推進剤の重量をマイクロ天秤で計測することで、1回の放電による推進剤蒸発量を計測した。Alに対し、CFRPは1桁多い蒸発量であった。平均速度が材料により変わらず、CFRPの蒸発量が多いことからCFRPでは1回の放電当たりの推力が多くなる事が予想できる。今後、推力計測を直接行っていく予定である。今後は金属蒸気量計測および推力測定を行って印加電圧および電荷量が推進性能に与える影響を調べる予定である。プラズマ干渉により点火:低地球軌道プラズマ環境において放電発生装置を用いなくても自発的に放電が発生することをAl、タングステン、CFRPを用いて確認した。放電が発生する頻度はCFRPが一番高く、CFRPが推進剤として優れていることが分かった。エンジニアリングモデルの製作および300V直接駆動:エンジニアリングモデルを作成し、300Vで発電太陽電池を用いて直接駆動実験を行った。基板に推進機、コンデンサ、太陽電池を取り付け、プラズマを発生させた真空タンク内に入れ外部から光を照射した。その結果、推進機が放電することが確認できた。本年度は予定していた研究項目のうち改良型ターゲットを用いた推力測定以外は全て実施し、また来年度の実施項目として予定していた、コンデンサ容量の変化、プラズマ干渉による点火、300V太陽電池による直接駆動を前倒しで実施した。これによりおおむね順調に進展していると判断した。来年度は以下の研究項目を実施する。推力測定;推力測定用のターゲットを平板から円錐に変え、より正確に推力が計測できるようにする。また、計測した推力と、速度計測および蒸気量計測から見積もった推力との比較を行い、相互の計測の妥当性を確認する。コンデンサ容量を変化させた金属蒸気量計測:コンデンサ容量を変化させて金属蒸気量を計測し、放電で流れる電荷量と金属蒸気量の関係を明らかにする。これにより推進剤の消費量を見積もることができる。300V直接駆動:最終的に推進剤を決定し、作成したエンジニアリングモデルに取り付け動作試験を実施し、エンジニアリングモデルの基本性能を計測する。また300V発電太陽電池を取り付け独立した系として推進機を作動させることで、超小型衛星に搭載可能であることを実証する。推力測定装置作成、推進剤、回路素子などの消耗品費、国内および国際学会で発表するための旅費に使用する。
吸入麻酔薬が癌細胞に及ぼす影響に関する研究-吸入麻酔薬の抗癌作用につい

吸入麻酔薬は神経系や免疫系あるいは各種細胞などに抑制的に作用することが知られている。本研究では、揮発性麻酔薬のラット肝癌細胞に対する作用をin vitroおよびin vivoで検索した。揮発性麻酔薬としては、イソフルラン、セボフルラン、エンフルラン、ハロタンを使用した。培養肝癌細胞を、CO2培養器中の組織培養用ボックス中で、35MACの揮発性麻酔薬に24時間暴露したところ、暴露しない対照群に比較してviabilityがやや低下したものの有意差は認めなかった。揮発性麻酔薬群間でも暴露後のviabilityに有意差はなかった。肝癌細胞をラットの皮下に生着させ、腫瘤を形成させた。大腿静脈より高カロリー輸液を施行し、また、気管切開を行って人工呼吸とした。IMACの揮発性麻酔薬を5日間投与し、対照群ではバルビツレートで麻酔を行った。両群とも筋弛緩薬を使用した。麻酔薬投与前と投与終了後に腫瘤の直径を測定し、変化率を比較した。対照群とそれぞれの揮発性麻酔薬吸入群の間に変化率の有意差はみられなかった。また、各揮発性麻酔薬間相互でも変化率の有意差はなかった。In vitro、in vivoとも今回の研究では揮発性麻酔薬の癌細胞に対する抑制傾向はみられたものの、明らかな結果は得られなかった。培養実験では臨床から大きくかけ離れた高濃度を避けたこと、ラット生体実験では揮発性麻酔薬濃度が低濃度でしかも吸入時間が短時間であったことが、よい結果を得られなかった原因と考える。ヒトはラットに比較すればかなりの負荷に耐えられ、マスクによる反復麻酔などの応用も効く。また、直線偏光近赤外線による温熱療法やエンドトキシンによる腫瘍壊死因子を利用した治療などとの併用により、さらに効果が期待できる。今後はこれら併用療法の研究を行っていく予定である。ラット(Wistar)の凍結肝癌細胞を、培養液(10%胎児牛血清入りD-MEM)を用いて、CO_2培養器中で5%CO_2と空気の条件下で培養した。十分に細胞機能が回復したとみられた時点で、ハロタン3MACに一日暴露させた。具体的にはCO_2培養器中にさらに組織培養用ボックスを入れ、その中に細胞の入ったウエルを入れた後、組織培養用ボックスの底に置いたシャーレの中にハロタンが3MACになるようあらかじめ予備実験で確かめた量を注入し、ボックスを密閉した。そのままの状態で1日置いた後、トリパンブルーを用いて、癌細胞の死滅度を位相差顕微鏡で観察した。ハロタンに暴露しない細胞群を対照群とし、同様に組織培養用ボックスで一日培養した後、トリパンブルーで死滅度をみて、ハロタン暴露群と比較検討した。上記と同様の実験を、イソフルラン、セボフルラン、エンフルランについても行った。対照群に比較して、揮発性麻酔薬暴露群(ハロタン群、イソフルラン群、セボフルラン群、エンフルラン群)では肝癌細胞の死滅度が高い傾向にある。また、各揮発性麻酔薬間の肝癌細胞の死滅度に及ぼす影響の差異については現在検討中である。各揮発性麻酔薬についてそれぞれの例数が有意差の検定に十分となってから統計学的に処理する予定にしている。ラット(Donryu)の凍結肝癌細胞を、培養液(10%胎児牛血清入りD-MEN)を用いて、CO_2培養器中で5%CO_2と空気の条件下で培養した。

具体的には、CO_2培養器中にさらに組織培養用ボックスを入れ、その中に細胞の入ったウエルを入れた後、組織培養用ボックスの底に置いたシャーレの中にハロタンが3MACになるようあらかじめ予備実験で確かめた量を注入し、ボックスを密閉した。そのままの状態で1日置いた後、トリパンブルーで細胞を染色して分光光度計を用いて吸光度をみることにより、癌細胞の死滅度を測定した。ハロタンに暴露しない細胞群を対照群とし、同様に細胞培養用ボックスで1日培養した後、トリパンブルーを用い死滅度をみて、ハロタン暴露群と比較検討した。上記と同様の実験を、イソフルラン、セボフルラン、エンフルランについても行った。対照群に比較して、揮発性麻酔薬暴露群(ハロタン群、イソフルラン群、セボフルラン群、エンフルラン群)では、肝癌細胞の死滅度が高かった。また、各揮発性麻酔薬間の肝癌細胞の死滅度に及ぼす影響については、それぞれで差異があるようであるが、いまだ統計学的に有意差はでていない。いましばらく実験を継続し、その点を明確にしたい。