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近現代日本における省エネルギー・低公害型技術革新の社会経済史的研究

本研究の目的は、日本の省エネルギー・低公害的な技術革新がどのように進展したのかを社会経済史的観点から解明することである。そのために、(1)省エネルギー・低公害化に関する産業技術史、(2)低公害化に関する地方自治体史・住民運動史の2つについて、実証研究を行なった。(1)については、1資源調査会の活動、2熱管理技術から公害防止技術への移転などについて明らかにした。(2)については横浜市および北九州市の公害防止政策と住民運動について明らかにした。現在、日本の製造業は世界的にみて優秀な省エネ・低公害技術を有する。こうした技術形成の要因としては、石油危機を契機とする技術革新が指摘されてきた。だが、石油価格高騰時に省エネ的な技術革新が模索されることと、それに成功しえたこととは峻別される必要があろう。そして、成功要因を解明するには、石油危機以前の段階における日本の到達点が分析されねばならない。この際、省エネ技術が低公害技術とは必ずしも両立しないことにも注意が必要である。そこで、本研究では、日本の省エネルギー・低公害的な技術革新の進展について、戦間期以降を視野に入れた歴史的実証研究を行なう。具体的には、(1)省エネルギー・低公害化に関する産業技術史的研究、および(2)低公害化に関する地方自治体史・住民運動史的研究である。まず、(1)省エネルギー・低公害化に関する産業技術史的研究、については、鉄鋼業に注目し、高度成長期を中心とする技術革新の過程を追跡している。具体的には、社史・学協会の報告書の収集・分析を開始した。収集方法は専門図書館の利用や古書店からの購入によっている。製糸業などボイラーを利用する業種についても資料収集を実施した。また、省エネ技術・低公害化技術の双方に関連する政府機関として資源調査会に注目し、それに関する資料収集・分析を進め、成果を学会で報告した。この際、資源調査会関係者がエネルギー節約・低公害化と同時に原子力政策にも関与していたことを重視し、その一端についてシンポジウムでの報告・論文執筆を行なった。以上を通じて、省エネと原子力との技術思想・政策における共通点・相違点も浮き彫りにできる。(2)低公害化に関する地方自治体史・住民運動史的研究、については、主要都市(とくに北九州市と横浜市)の公害防止運動や公害防止政策について資料収集と分析を進めた。その端緒的な成果を講演やテキスト執筆を通じて発信した。そこで、本研究では、日本の省エネルギー・低公害的な技術革新について、両大戦間期以降を視野に入れた歴史的実証研究を行なっている。まず、(1)省エネルギー・低公害化に関する産業技術史的研究、について。省エネ技術に関しては鉄鋼業と石油化学コンビナートをとくに取り上げ、高度成長期を中心とする公害防止技術の発展過程を追跡した。具体的には、前年度までに収集した社史類の分析を継続したほか、官庁資料の閲覧を実施した。また、省エネ技術・低公害化技術の双方に関連する政府機関として資源調査会に引き続き注目し、その活動や関連人物についての資料収集・分析を継続した。収集方法は国立公文書館、北九州市立公文書館、国立女性教育会館など公的機関の利用によった。(2)低公害化に関する地方自治体史・住民運動史的研究、については、臨海工業地帯造成に関する国土計画や地域開発計画(とくに横浜市、北九州市)などについての分析を継続した。また、比較対象としてほかの革新自治体(とくに京都府、兵庫県)についても研究を開始した。収集方法は北九州市立公文書館、北九州市立図書館、横浜市史資料室、横浜市立図書館、京都府立総合資料館など公的機関の利用や古書店からの購入によっている。そこで、本研究では、日本の省エネルギー・低公害的な技術革新の進展について、戦間期以降を視野に入れた歴史的実証研究を行なっている。

具体的には、(1)省エネルギー・低公害化に関する産業技術史的研究、および(2)低公害化に関する地方自治体史・住民運動史的研究である。まず、(1)省エネルギー・低公害化に関する産業技術史的研究、について。省エネ技術に関しては計測管理をとくに取り上げ、高度成長期を中心とする計器産業の発展過程を追跡した。具体的には、社史・業界誌・パンフレット類の収集を進め、その分析も開始した。収集方法は機械工業図書館など専門図書館の利用や古書店からの購入によっている。また、省エネ技術・低公害化技術の双方に関連する政府機関として資源調査会に注目し、その活動や関連人物についての資料収集・分析を開始した。収集方法は東京大学経済学図書館・京都大学の各図書館など専門図書館の利用によった。(2)低公害化に関する地方自治体史・住民運動史的研究、については、臨海工業地帯造成に関する国土計画や地域開発計画(とくに横浜・四日市・北九州)などについての分析を開始した。また、1920-60年代の公害史・住民運動史について基礎的な文献の収集を進めた。収集方法は土木学会土木図書館・横浜市史資料室などアーカイブスの利用や古書店からの購入によっている。現在、日本の製造業は世界的にみて優秀な省エネ・低公害技術を有する。こうした技術形成の要因としては、石油危機を契機とする技術革新が指摘されてきた。だが、石油価格高騰時に省エネ的な技術革新が模索されることと、それに成功しえたこととは峻別される必要があろう。そして、成功要因を解明するには、石油危機以前の段階における日本の到達点が分析されねばならない。そこで、本研究では、日本の省エネルギー・低公害的な技術革新の進展について、戦間期以降を視野に入れた歴史的実証研究を行なった。(1)省エネルギー・低公害化に関する産業技術史的研究、については、計器産業の動向、熱管理・省エネ団体機関誌の変遷、エネルギー多消費産業の社史類の内容などを分析し、技術者の関心や技術者への社会的要請がどのように推移したのかを追跡した。分析内容の一部は国際会議にて報告したのち、ディスカッションペーパーとして公表した(いずれも26年度)。また、その修正原稿が英文編著書の一章として公表予定である。(2)低公害化に関する地方自治体史・住民運動史的研究、については、臨海開発に関する地域開発計画や住民運動に関する資料調査・分析を実施した。これらのうち、横浜市については公開講座およびその報告集などで研究成果を公表した(いずれも26年度)。また、北九州市についても、その成果の一部を、英文編著書の一章中で公表予定である。また、省エネ技術・低公害技術の双方に関連する政府機関として資源調査会に注目し、研究成果の一部を論文2本などで公表した(25年度および26年度)。近現代日本経済史
氷床浅層部から採取された雪コアの年代決定に関する実験的研究

氷床コアから過去の気候・環境を復元をする際に最も重要なことはコアに時間スケール(年代決定)を刻むことである。一般にその方法は層位学的方法、示準層の検出と放射性同位体や氷の流動モデルを用いるもの等がある。示準層の検出は核爆発や大規模火山eventであり、放射性同位体はコア試料が量的に限定されるために連続した年代決定の方法には不的確である。一方、層位学的方法はδ^<018>や化学不純物の季節変動を抽出して年代決定するもので、詳細に年代を刻み込む方法として的確であるが、δ^<018>は年間堆積量が多いグリーンランドなどの地域に限定され、南極内陸部などの堆積量が十数cm以下の所では、温度勾配下に置かれた雪の昇華凝結変態(霜ざらめ化)のために降雪毎の秩序あるδ^<018>の分布は乱れてしまうので、この方法は適用困難である。しかし、化学不純物は蒸気圧が酸素よりも大きいため、雪の「霜ざらめ化」に影響されないことが予想されていた。実際に、日平均気温が-5-30°Cでの自然積雪の「霜ざらめ化」による雪の酸濃度の測定によると、弱酸ほど再飛散しやすいようである。この観測では、SO_4^<2->やNO_3^-イオン等は元の存在分布を大幅に変えない結果が得られたが、これらの化学不純物が霜ざらめ化の度合でどの程度の乱れを生ずるか、それを実験的に究明することがコアに時間スケールを的確に刻む方法として取り入れるために必要である。上記の目的を達成するために、本研究1年目に当たる本年度は化学不純物を任意量含む人工雪試料の作製とそれを挟む自然積雪の試料ブロックに任意の温度勾配を与える装置の作製を行った。人工雪は不純物イオンを入れた水滴を急冷して多量の氷粒子を作って作製した。装置は、雪試料の上面と底面を-40±0.1°Cまで任意の温度で制御でき、高さ30cmの試料を定常な温度勾配下に置けるものとなった。本実験では、不純物を挟む雪には密度約300kg/cm^3の一様な構造を持つ自然雪が最適なので、今冬採取して本実験が開始される。
身体運動能力の改善に有効な新しい水中運動プログラムの開発に関する学際的研究

本研究では、運動強度を歩数および生理学的応答で規定した場合での、水中および陸上ランニング時の筋活動に関する研究を行った。その結果、同一の歩数条件下では、水中ランニング時の下肢筋活動は、陸上ランニング時よりも低い(大腿直筋、腓腹筋)または同等(大腿二頭筋、前脛骨筋)であった。また、運動強度を同一の心拍数で規定した場合、水中および陸上ランニング時の、腓腹筋以外の下肢筋の筋活動量は、同等である可能性が示唆された。平成22年度には、身体運動の改善に有効な新しい水中運動プログラムの開発に関する以下の研究を行った。本研究の目的は、水中ランニング(DWR : DWR-high-knee style (DWR-HK)およびDWR-cross-country style (DWR-CC))時の筋活動動態を陸上ランニング時と比較検討することであった。健常成人8名に対して、プールおよび陸上トレッドミルにおいて運動試験を実施させた。各運動様式における運動強度は、自己選択速度での陸上トレッドミル走時に得られた歩数で規定した。被験筋は、右側の大腿直筋、大腿二頭筋、前脛骨筋および腓腹筋の4筋であり、運動試験実施前に各筋の最大随意収縮測定を実施した。その結果、DWR-CC時の大腿直筋および大腿二頭筋の筋活動は、陸上トレッドミル走時のそれと比較して、有意に大きかった(P<0.05)。しかしながら、前脛骨筋の筋活動は、DWR (DWR-HK・DWR-CC)および陸上トレッドミル走間で、有意差はみられなかった(P>0.05)。これらのことから、水中および陸上ランニング時の運動強度を同一の歩数で規定した場合、DWR-CC時の大腿直筋および大腿二頭筋の筋活動は、陸上トレッドミル走時よりも大きい可能性が示唆された。これらの研究結果は、現在、詳細な解析を進めており、学術論文として国際誌に投稿準備中である。また、平成22年度には、水中歩行時の水流の有無が生理学的応答および歩行動態に及ぼす影響に着目した研究の解析および論文の執筆も行った。本研究成果は、既に、Journal of Sport Rehabilitation誌に掲載が受理されている。平成23年度には、水中ランニング時の筋活動動態に関する以下の研究を行った。本研究の目的は、同一の生理学的条件下(同一の心拍数)での、健常者における水中ランニング時の筋電図を、陸上ランニング時のそれと比較することによって、同運動時の筋活動動態について明らかにすることであった。健常成人9名に対して、プールおよび陸上トレッドミルにおいて運動試験(ランニング)を実施させた。水中ランニング時の目漂心拍数は、RPE(rating of perceived exertion)11、13および15の運動強度での陸上ランニング時に得られた心拍数とした。被験筋は、右側の大腿直筋、大腿二頭筋、前脛骨筋および腓腹筋の4筋であり、運動試験実施前に各筋の最大随意収縮の測定を実施した。その結果、心拍数は、水中ランニングおよび陸上ランニング間で、有意差はみられなかった(P>0.05)。また、水中ランニング時の腓腹筋の筋活動量は、陸上ランニング時のそれと比較して、有意に低かった(P<0.05)。しかしながら、大腿直筋、大腿二頭筋および前脛骨筋の筋活動量は、水中ランニングおよび陸上ランニング間で、有意差はみられなかった(P>0.05)。これらのことから、水中および陸上ランニング時の運動強度を、同一の心拍数で規定した場合、腓腹筋以外の下肢筋(大腿直筋、大腿二頭筋および前脛骨筋)の筋活動量ば,同等である可能性が示唆された。また、平成23年度には、平成22年度に実施した同一の歩数条件下の水中ランニングおよび陸上ランニング時の筋活動に関する研究論文の執筆も行った。
微視的不均一系における三重項-三重項エネルギ-移動の分光学的研究

ミセル溶液やシクロデキストリン溶液などの微視的不均一系を用いれば、エネルギ-供与体と受容体の両方を同一ホスト内部に捕捉することや一方のみを選択的に捕捉することにより、三重項-三重項エネルギ-移動を制御(促進あるいは阻害)することが可能である。本研究では次の14の実験を行ない、成果を得た。1.陰イオン性及び陽イオン性ミセルをホストとし、フェナントレン及びそのカルボキシル基置換体をエネルギ-供与体、1,4-ジブロムナフタレンを受容体とする系について増感室温りん光スペクトルを測定し、その強度から三重項-三重項エネルギ-移動の効率を評価した。増感りん光の強度はエネルギ-移動効率の他に受容体のりん光量子収率によっても影響を受けるので、それに対するホストの効果も同時に測定し、エネルギ-移動効率を補正した。得られた結果をもとに、メタノ-ル溶液などの均一系に比べてエネルギ-移動が促進される系と阻害される系を分類した。2.供与体及び受容体のけい光寿命測定及びけい光消光実験からそれらの分子のミセル溶液中での溶解サイトを推定した。この結果と前項1の結果の整合性を検討した。3.α-、β、及びγ-シクロデキストリンをホストとし、ベンゾフェノン、アセトフェノン等の分子サイズの異なる芳香族化合物をエネルギ-供与体、1,4ージブロムナフタレンを受容体とする系について、前項1と同様に増感室温りん光スペクトル及び受容体のりん光量子収率を測定し、三重項-三重項エネルギ-移動におけるシクロデキストリンの空洞サイズと供与体・受容体の分子サイズとの適合性に関する知見を得た。4.吸収スペクトルに対するBenesi-Hildebrandの取り扱いによって供与体あるいは受容体と各シクロデキストリンの包接錯体の安定度定数を求め、一連の系列におけるエネルギ-移動効率と安定度定数との相関を調べた。
大腸癌に対するCripto-1標的療法の実現に向けて

大腸癌手術検体におけるCripto-1発現を検討したところ、35%で陽性を示した。Cripto-1陽性例は腫瘍径が有意に大きく、リンパ節転移症例、肝転移症例で有意に多く認められた。またCripto-1陽性例は無再発生存期間、全生存期間が有意に短く、独立した予後不良因子であった。大腸癌細胞株においてCripto-1の発現抑制を行ったところ、細胞増殖能や細胞遊走能が有意に低下し、AktやMAPKのリン酸化が抑制されていた。さらに免疫不全マウスへの皮下移植、ならびにマウス盲腸への同所移植を行ったところ、Cripto-1の発現抑制により有意に腫瘍形成能が低下し、リンパ節転移が減少した。大腸癌切除検体を用いたCripto-1の免疫染色は2000年ー2008年の当科手術症例を用い、194例の染色が終了。10%以上の癌細胞で発現を認めるものを陽性と定義し検討を行った。大腸正常粘膜ではCripto-1の染色を認めず、既報と一致する結果であった。Cripot-1は全症例の約40%で陽性となり、Cripto-1陽性例で全生存率において、有意に予後が悪い結果であった。Cripto-1陽性例では、有意に腫瘍径が大きく、進達度が深い傾向を示していた。その一方、Cripto-1陽性は独立した予後規定因子とはならない結果でもあった。無再発生存率に関しては差を認めなかった。続いて、大腸癌細胞株でiRNA発現ベクターを用いて、Cripto-1 stable knock-down細胞株を作成し、機能解析を行った。in vitroでのmigration assay, proliferation assayを行ったところ、Cripto-1発現抑制細胞株で有意に増殖能、浸潤能が低下していた。in vivoでも同細胞株を用いて、SCIDマウスへの皮下移植モデル、同所(盲腸)移植モデルを作成し、検討を行った。その結果、皮下移植モデルでは発現抑制株で有意に腫瘍径が小さい結果であった。同所移植モデルでは、原発腫瘍の大きさに有意な差を認めたものの、リンパ節転移・肝転移においては明らかな差を認めなかった。大腸癌切除検体からの初代培養細胞を用いての検討を現在行っている。切除検体を用いた免疫染色、Cripto-1発現抑制大腸癌株を用いたin vitro, in vivo analysisはほぼ終了している。今後臨床検体初代培養細胞を用いたvalidationを行う予定である。大腸癌手術検体192例におけるCripto-1の発現を検討したところ、68例(35%)で陽性を示した。Cripto-1陽性例は腫瘍径が有意に大きく(P < 0.001)、深達度pT3以深症例(P < 0.001)、リンパ節転移症例(P = 0.044)、肝転移症例(P < 0.001)、TNM分類Stage III-IV症例(P = 0.002)で有意に多く認められた。またCripto-1陽性例は無再発生存期間、全生存期間が有意に短く(無再発生存期間、全生存期間ともにP < 0.001)、独立した予後不良因子であった。続いて、HT-29、DLD-1においてCripto-1の発現抑制を行ったところ、細胞増殖能や細胞遊走能が有意に低下し、Cripto-1の発現低下に伴いAktやMAPK(mitogen-activated protein kinase:分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼ)のリン酸化が抑制されていた。さらに、Cripto-1安定発現抑制大腸癌細胞株を作成し、免疫不全マウスへの皮下移植、ならびにマウス盲腸への同所移植を行ったところ、Cripto-1の発現抑制により有意に腫瘍形成能が低下し、リンパ節転移が減少した。以上よりCripto-1がAktやMAPKを介した細胞内シグナル伝達経路により大腸癌細胞の増殖、腫瘍進展を制御している事が示された。Cripto-1は大腸癌の新規予後不良因子であり、バイオマーカーや治療標的として臨床応用できる可能性があると考えられた。計画通り遂行する。切除検体の初代培養細胞を用いた検討を追加する予定である。大腸癌
3次元生態系数値モデルによる鉛直フラックスの研究

海洋の生態系について、一次生産者による二酸化炭素の吸収が空気中の二酸化炭素の増加による温室効果にどれほどの関わりがあるか、については、まだ詳細には解っていない。海洋の鉛直方向にはプランクトンの死亡や、高次消費者による排せつ、死亡によって多くの「鉛直フラックス」が存在しており、これらによる「炭素」の循環が地球規模の生態系の変動に果たす役割の解明が研究課題の究極の目標である。本研究では、大型計算機を用いて、一次生産系および物質の鉛直輸送に重点をおいたシミュレーションモデルを開発することを目的とした。そのため、日本近海での海洋での物質循環を見積もるためのモデルの作成を行った。そのため、昨年度すでに作成した三次元海洋循環モデルと、栄養塩、植物プランクトン、動物プランクトン、および懸濁態有機窒素からなる生態系モデルを組合せた。平成4年度は、海水の流動モデルとして、長方形の海洋でのレベルモデルを用いた実験を行った。作成した北半球の模式的な海域モデルに対し、JGOFS研究グループによって得られた各種観測値をデータアシミレーションを行った。上記4コンパートメントからなる生態系の拡散する様子をシミュレーションし、生態系の水平、鉛直輸送の基本的質性を把握した。そして、今回作成したモデルでは、窒素の鉛直輸送についてはおおよその正しい結果が得られた。しかし、表層の栄養塩の分布は観測値よりも大きくなってしまった。将来は、海水の流動モデルとしては、エクマン層を再現し得る鉛直方向に細密なレベルモデルを用いた基礎実験を行いたい。また、今回求めた生物パラメータを用いて、海洋における物質循環に生態系が果す役割について考察したい。物質循環を表す指標としてどのような元素を用いたどのようなモデルが構築可能かも検討したい。
介護予防：運動器機能の評価と唾液中神経栄養因子を指標とした効果的な介入戦略

唾液中BDNFを増加させ,脳内BDNFの適切な増加が,認知機能を含む高次脳機能の維持・改善につながるとの作業仮設のもと,唾液中BDNFを効果的に増加させるエクササイズを検討した.唾液中BDNF濃度は加齢に伴って著しく低下し,高齢者では若年者(女学生)の数十分の一であった.唾液中のBDNF濃度を生活環境で比較すると,山歩きなど身体的活動を多くしている人や民生委員のように社会的活動を多くしている人で高く,特に男性で高値を示した.また,居住環境によっても相違がみられ,市街地マンションや斜面市街地の住民(身体活動も少なく,外出頻度も少ない)は低値を示した.身体活動が多い沿岸地区の住民は高値を示した.唾液BDNF濃度と四肢骨格筋指数(SMI)や生きがい感との相関は認めなかったが,心理的・社会的ストレス耐性との相関を認めた.唾液中BDNF濃度は咀嚼運動により増加を認めた.咀嚼中は経時的に分泌量は増加し,咀嚼をやめた後も1時間以上最高値が持続した.咀嚼による唾液中タンパク質の分泌は咀嚼後直ちに基準値まで低下した.咀嚼運動により唾液腺でBDNFが持続的に産生・分泌されることが示唆された.認知症予防でよく言われている“適度な運動"や“社会活動",“ものをよく噛んで食べる"等に科学的根拠を与えることができた.現在,“口を動かす"ことが認知症予防につながるとの観点から,吹奏楽器やハーモニカ演奏,歌唱等,さらに“運動"や“脳トレ"とこれらを併用したときの唾液BDNFの動態について検証している.IGF-1に関しては,ELISAアッセイの特異性について問題があり,唾液サンプルの処理方法等について検証を行っている.将来,唾液中のBDNFやIGF-1といった神経栄養因子を効率よく高め,より効果的に筋肉量の維持と,認知症予防につながるエクササイズの検索と脳トレの組み合わせによる効果の検証を展開したい.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。介護予防の実現を目的とし,地域高齢者の健康実態調査・意識調査より,高齢者の抱える健康課題の洗い出しと,健康長寿の実現を目指し,唾液中に分泌される神経栄養因子(BDNF, IGF-1)が「認知機能」,「身体機能」の向上をはかる「指標」となるとの独自の発想に立脚して,これら因子を効率的に増加させるエクササイズの「質」と「量」及び「それらの組合せ」から,科学的根拠に基づいた独自の介入プログラムを策定し,健康長寿実現への方法論の確立を目指して研究を展開している.28年度は、基本的なデータ調査のため,地域高齢者の実態調査を行った。調査項目は身体組成:生体電気インピータンス法(BIA法)による体内水分量,体脂肪率,筋肉量,筋肉厚,主観的幸福感等を調査した。同意の得られた方へ、活動量の評価として活動量計(HJA-350IT active style Pro, OMRON)を用いて日常の活動量および歩数の測定を行った。運動機能検査:Timed Up & Go時間,2ステップ幅,バランス能力,認知機能評価:物忘れ相談プログラム等を評価した.さらに唾液中のBDNF,IGF-1を使用した健康評価指標の可能性について対象サンプリングを実施・評価中である。今後は,地域高齢者への健康調査を継続しながら,唾液中のBDNF等の変動を評価するため比較対象となる若者への調査を実施する。要支援I・IIの高齢者を対象とした健康実態調査及び歩行アシストを利用した活動評価を行っていく。28年度の実施計画であった、唾液中のBDNFおよびIGF-1濃度の変動に関する研究については、唾液サンプルの処理方法及び採取方法、採取のタイミング等により、測定濃度が安定せず、測定条件の探索に時間を要した。健康意識調査、健康実態調査及び運動タスク(種類と強度)と唾液中のBDNF及びIGF-1の関連についての検証が当初の計画より遅れている。要支援I、要支援IIの対象者の確保に時間を要しているが、依頼施設等を増やして対応している。介護予防の実現を目的とし,高齢者の抱える健康課題の洗い出しと,唾液中に分泌される神経栄養因子(BDNF, IGF-1)が「認知機能」、「身体機能」の向上をはかる「指標」となるとの独自の発想に立脚して,これら因子を効率的に増加させるエクササイズの「質」と「量」及び「それらの組合せ」から,科学的根拠に基づいた独自の介入プログラムを策定し,健康長寿実現への方法論の確立を目指した研究を展開している.高齢者のスクリーニング,健康意識レベルと健康実態の調査(体脂肪量や筋肉量,骨量,体内水分量,骨密度等の体内組成・身体活動量評価・運動機能検査・認知機能評価・自律神経の均衡度とストレス検査・血管健康度検査など)を行ってきた.さらに唾液中のBDNF濃度の測定においては,唾液採取方法の改善,ELISA法の修飾により定量的測定を可能とし,唾液BDNF濃度が年齢とともに著明に減少することを明らかにするとともに,咀嚼運動及び楽器演奏(吹奏楽)によって分泌量が増加することを明らかにした.現在、IGF-1測定法についても検討中である.研究同意の得られた学生(若者)で様々なクラブ活動をしているグループとしていないグループでの唾液BDNF, IGF-

1濃度の比較,クラブ活動の前後,および咀嚼運動や脳トレーニングとの組み合わせでの上昇程度の検証から,唾液中のBDNFおよびIGF-1の身体機能,運動機能,認知機能における関係が明らかにし,これら因子を効率的に増加させるエクササイズの「質」と「量」及び「それらの組合せ」から,介入プログラム策定の可能性について追究している.その成果を地域の健康な高齢者および要支援I・II(フレイル状態)の高齢者に還元することにより独自の効果的介入プログラムの策定と実施,有効性を実証し,高齢者の身体的機能の維持・低下予防に資する.唾液中のBDNFおよびIGF-1の定量的な測定法の改良に時間を要したが,実用に耐えうる状態に到達できた.現在,学生(若者)を対象として,唾液中の当該物質と身体機能,運動機能,認知機能における関係が明らかにし,これら因子を効果的に増加させるエクササイズの「量」と「質」および「それらの組み合わせ」による介入プログラムの検証を行っているところである.今後,その成果を地域高齢者に還元し,独自の効果的介入プログラムを構築する.そのため,基礎調査として地域高齢者の健康実態調査を開始している.また,要支援I・IIの高齢者を対象として「歩行アシスト」を利用した歩行運動と独自の介入プログラムを組み合わせた介護プログラムの策定も視野に入れた検討を行う.要支援I・IIの対象者の確保に時間を要しているが,依頼施設を増やして対応している.唾液中BDNFを増加させ,脳内BDNFの適切な増加が,認知機能を含む高次脳機能の維持・改善につながるとの作業仮設のもと,唾液中BDNFを効果的に増加させるエクササイズを検討した.唾液中BDNF濃度は加齢に伴って著しく低下し,高齢者では若年者(女学生)の数十分の一であった.唾液中のBDNF濃度を生活環境で比較すると,山歩きなど身体的活動を多くしている人や民生委員のように社会的活動を多くしている人で高く,特に男性で高値を示した.また,居住環境によっても相違がみられ,市街地マンションや斜面市街地の住民(身体活動も少なく,外出頻度も少ない)は低値を示した.身体活動が多い沿岸地区の住民は高値を示した.唾液BDNF濃度と四肢骨格筋指数(SMI)や生きがい感との相関は認めなかったが,心理的・社会的ストレス耐性との相関を認めた.唾液中BDNF濃度は咀嚼運動により増加を認めた.咀嚼中は経時的に分泌量は増加し,咀嚼をやめた後も1時間以上最高値が持続した.咀嚼による唾液中タンパク質の分泌は咀嚼後直ちに基準値まで低下した.咀嚼運動により唾液腺でBDNFが持続的に産生・分泌されることが示唆された.認知症予防でよく言われている“適度な運動"や“社会活動",“ものをよく噛んで食べる"等に科学的根拠を与えることができた.現在,“口を動かす"ことが認知症予防につながるとの観点から,吹奏楽器やハーモニカ演奏,歌唱等,さらに“運動"や“脳トレ"とこれらを併用したときの唾液BDNFの動態について検証している.IGF-1に関しては,ELISAアッセイの特異性について問題があり,唾液サンプルの処理方法等について検証を行っている.将来,唾液中のBDNFやIGF-1といった神経栄養因子を効率よく高め,より効果的に筋肉量の維持と,認知症予防につながるエクササイズの検索と脳トレの組み合わせによる効果の検証を展開したい.29年度は、高齢者の唾液中のBDNF, IGF-1濃度を指標として,それと相関のある因子を抽出することで申請者らの作業仮説の妥当性を明らかにする.
液晶ディスプレイの廉価な次世代生産技術

本研究は、液晶ディスプレイに用いられる薄膜トランジスタ(TFT)製造の際のパターン転写技術に関するものである。現行のパターン転写は、試料上のフォト・レジストにパターンの描かれた光を照射して行っているが、本研究では、高分子薄膜を試料に密着させ、その上からパターンの描かれた原版を圧着して凹凸パターンを高分子膜上に形成する、いわゆるインプリント方式の印刷技術を用いることにより、液晶ディスプレイの廉価な生産技術を提供することを目的としている。本研究においては、高分子薄膜としてポリエチレン、ポリスチレンなどを使用してパターン転写実験を行い、従来法と同程度の特性を持つTFTの製作に成功した。また、本研究の過程で、凹凸パターン転写に合わせて超微小な結晶シリコン集積回路をあたかも印刷インクのように用いて各画素に貼り付け、これをTFTの代わりに用いることで、50インチサイズ以上の超大画面液晶ディスプレイの製造を20万円台と極めて安価に製造できる新手法を着想するに至り、その妥当性の確認を行い、本研究で開発した技術の新展開の可能性も示した。現行のパターン転写は、スピンコートしたフォト・レジストにパターンの描かれた光を照射することにより行っているが、本研究では、高分子薄膜を試料に密着させ、その上からパターンの描かれた原版を圧着して凹凸のパターンを高分子膜上に形成する、いわゆるインプリント方式の印刷技術を用いる新規パターン転写法により、液晶ディスプレイの廉価な生産技術を提供することを目的としている。まず、高分子薄膜としてポリエチレン、ポリスチレン、ポリスチレン系感光膜などを使用してパターン転写実験を行い、ポリスチレン系感光膜に凹凸パターンを形成した後に紫外光照射により固化させると、その後のエッチング工程にも耐えられ、数μmサイズのパターン転写が可能なことを明らかにした。次に、10cm×10cmサイズのインプリント・パターン転写装置を構築し、これにより、アモルファス・シリコンTFTの試作を行ったところ、それが、従来からのフォト・リソグラフィーを用いた場合と同程度の特性を示すことを見い出し、本年度の研究目的を達成した。現行のパターン転写は、試料上のフォト・レジストにパターンの描かれた光を照射することにより行っているが、本研究では、高分子薄膜を試料に密着させ、その上からパターンの描かれた原版を圧着して凹凸のパターンを高分子膜上に形成する、いわゆるインプリント方式の印刷技術を用いる新規手法により、液晶ディスプレイの廉価な生産技術を提供することを目的としている。昨年度は、高分子薄膜としてポリエチレン、ポリスチレンなどを使用してパターン転写実験を行い、従来法と同程度の特性を持つTFTの製作に成功したが、凹凸パターンの凹部と凸部の面積比によっては、パターン原版圧着圧力が大きくなることを見出した。今年度は、まず、これを克服するため、有機膜の下の感光性膜を敷く2層構造を提案し、任意のパターン形状で低圧力、高速転写がfきる手法を開発した。さらに、その成果にもとづき、パターン原版がローラーになっているローラー型パターン転写装置を開発し、これにより連続的にパターン転写ができるようにし、今年度の研究目的を達成した。過去2年間に、高分子薄膜としてポリエチレン、ポリスチレンなどを使用してパターン転写実験を行い、従来法と同程度の特性を持つTFTの製作に成功したが、今年度は、パターン転写後の残膜除去の効率を上げるために感光性を持たせた有機膜を使用し、それに凹凸をつけた後に紫外線を照射、凹凸壁面と水平面での光照射密度の違いを利用して容易に残膜処理のできる手法を提案し、生産性の高いパターン転写法として完成させることに成功した。また、本研究の過程で、パターン転写中に超微小な結晶シリコン集積回路を各画素に貼り付けることで極めて安価に大画面液晶ディスプレイの製造ができる全く新しい手法の提案とその妥当性の確認を行い、本提案の技術の新しい展開の可能性も示した。
糖尿病関連歯周炎におけるエネルギー監視シグナルの終末糖化産物による修飾

歯周病は糖尿病の合併症の1つであるが、この2つの疾病の間の相互関係や因果関係についてはいまだに解明されていない。近年、この病態に慢性的な高血糖によるタンパク質の糖化反応で生じる終末糖化産物(AGEs)の蓄積が関与していることが示唆されている。歯周病とAGEs蓄積との関連を調べるため、ヒト歯肉上皮由来細胞株Ca9-22およびマウス骨芽細胞様細胞株MC3T3-E1を用いて、短期的なAGE-ウシ血清アルブミン(BSA)による細胞増殖・細胞死への影響を評価した。それぞれの細胞株で細胞増殖の抑制傾向を認めたが、細胞死の増加に関して、コントロールBSAとの比較で有意差は認められなかった。また、これらの細胞株に加えて、マウス唾液腺などでAGEsの受容体であるRAGEの発現およびAGEsによる発現誘導があるかについてmRNAおよびタンパク質レベルで調べた。いずれもその発現は、(これまでの研究で最も発現量が高いことが知られている)肺での発現と比較するとほとんど認められないレベルであった。したがって、歯周組織に対するAGEsの作用は、受容体を介した機序を経ないものと考えられる。歯周組織のAGEs蓄積の非侵襲的な評価法を確立するため、研究者および研究協力者の唾液を用いて試験的研究を行った。ELISA法により、唾液中にAGEsが含まれていることがわかった。また、唾液中のどのタンパク質が糖化されているかを検討したが、現在までに、明確な結果を得られていない。当初、平成30年度に計画していた、糖尿病モデルマウスを用いた歯周組織でのAGEsの蓄積およびRAGEの発現の評価に至らなかった。これまでに報告のある血管内皮細胞や幹細胞のようにRAGEの発現誘導がヒト歯肉上皮細胞株では認められなかった。また、AGEsの長期影響を評価するための、歯周組織でのアッセイ系の構築が進まなかった。1型糖尿病モデル(ストレプトゾトシン誘発糖尿病マウス)、2型糖尿病モデル(dbマウス)の歯周組織におけるAGEs蓄積とRAGE発現量の解析を進める。同時に、血清中のAGEsおよびHbA1cなどのアマドリ化合物やジカルボニル化合物の検出も行い比較する。将来的な臨床応用には、非侵襲的なAGEs蓄積の評価法を確立する必要がある。唾液は様々なバイオマーカーを含んでおり、口腔粘膜も口腔内の環境を表す指標となり得る。そこで、唾液および綿棒で採取した口腔粘膜細胞を試料として、抗AGEs抗体を用いたELISA法などによる検出、AGEsのもつ自家蛍光を利用した光学的検出を試みる。同時に、口腔内の状況、血中AGEs濃度との比較の試験的検討を行う予定である。
国民の信頼を得て国際競争に勝る長期多施設共同コホートの研究ガバナンスに関する研究

研究ガバナンスは1)規範の遵守、2)基本原則(明確な目的、研究組織と決定プロセス等)、3)最適な実施(研究補助者の育成、各種マニュアルの作成)の視点から整理する必要がある。わが国で実施さえている大規模研究はこれらに対してそれぞれ独自方法で対応していた。研究組織については各種委員会やワーキンググループを組織しており、倫理問題検討委員会を設置していた。また、倫理審査委員会および評価委員会が第三者委員会として設置されていた。研究補助者の研修会を実施して、実施マニュアルの徹底とともにリスク管理、危機管理を行っていた。また、国民の信頼を得るためにアウトリーチ活動も重要な活動として位置付けていた。本研究の目的は長期多施設共同によるコホート研究における研究ガバナンスの要件を整理し、適切な中央事務局体制と機能、参加施設の役割と責務に関する提言をすることである。研究方法は国内外の長期多施設共同によるコホート研究の実態を調査と全国調査による研究参加に対する国民の意識について調査した。結果は次のようにまとめられる。研究体制は主任研究者が中央事務局を担っているところが多いが、環境省の「子どもの健康と環境に関する全国調査」(エコチル調査)や海外の出生コホート研究のような大規模な国家プロジェクトでは中心となる機関たとえばエコチル調査の場合は国立環境研究所、英国の出生コホート研究では縦断調査研究所が担っている。また、科学技術機構・社会技術研究開発センター(JST/RISTEX)による「日本における子供の認知・行動発達に影響を与える要因の解明」研究は研究費提供者であるJST/RISTEXに事務局に置かれ統括グループとともにマネージメントを担っていた。研究ガバナンスについては多くの研究プロジェクトは第三者委員会を含む各種委員会を組織してそれにあたっていた。。提言としては1.研究マネージメントは科学的な視点と研究ガバナンスの両面から行うことが必要であり、チームとして組織されるべきである。2.研究ガバナンスとしては基本原則(明確な目的、研究組織と決定プロセス、研究費の取り扱い)、規範の順守(倫理問題検討、リスク管理、危機管理)、最適な実施方法(研究補助者の育成、各種標準手順書の作成)を基本に整備し、アウトリーチ活動のあり方や結果の公表の際のサイエンスコミュニケーションのあり方、他の研究者とのデータの共有活用のあり方について国際標準を踏まえた検討を行って、研究組織を構築する必要がある。英国のCenter for Longitudinal Study(CLS)における1940年代から12年の間隔でそれぞれ現在まで進行中の出生コホート研究とデンマークにおける国の統計とリンクした出生コホートの運営実態を、ホームページでの情報収集を行った。ほーむぺじ上での情報は研究計画、インフォームドコンセントの方法、資料の取得方法、データの共有の方法などの情報を得ることができた。一方で、研究中のインシデントレポートなどは情報が不十分で訪問しての情報入手が必要であった。国内の代表的なコホート研究である厚生労働省多目的コホート(JPHC Study)、文部科学省科研費によるJACC Study、久山コホート、J-MICC研究、科学技術振興機構社会技術開発研究センターのすくすくコホートの事務局運営に関する情報収集を行った。その結果、リサーチガバナンスの視点からは様々な連携体制が存在することが分かった。共通することとして、研究計画の共通理解、中央事務局の役割と分担研究施設の意思疎通の方法、論文作成のルールについての申し合わせが概ね存在していた。一方で、リスク管理、危機管理に対するマニュアル、インシデントレポートなどを題材にした研修などについては十分な体制ができているとは言えなかった。研究者の研究ガバナンスに関する意識と希望調査を平成25年度に実施するために一般市民の研究に対する意識について調査した。現在解析中である。予定してた海外出張による調査は実施できなかったが、国内外の大規模コホート研究を文献及び担当者との面接により情報を得ることができた。また、研究の倫理、特に未成年の研究参加に関する倫理課題について、一般市民に対する調査を実施できた。海外での情報収集および国内外での調査結果のまとめを行い、大規模多施設共同の研究に関するガバナンスのあり方を提言する。未使用金は研究協力者を招いての勉強会の開催が1度キャンセルになったためであり、それは今年度実施要諦である
対密度汎関数理論の構築および有用性の実証

対密度汎関数理論は、電子間相互作用の情報を電子密度よりも多く含んだ対密度を再現できる理論です。対密度汎関数理論の開発には問題が二つあります。一つは運動エネルギーを対密度の汎関数で如何に与えるかです。もう一つは対密度の探索範囲を如何に設定するかです。本研究では、これらの問題解決に取り組みました。一つ目の問題に関しては、運動エネルギー汎関数が満たすべき厳密な関係式や結合定数積分表示を利用して、近似形の開発に成功しました。二つ目の問題に関しては、電子座標のスケーリングを利用した探索範囲拡大法(スケーリング法)を開発しました。開発した近似形やスケーリング法の有効性を実際の数値計算で示しました。物性物理学の大きな課題の一つに電子相関の問題があります。「対密度」とは二次簡約化密度行列の対角成分のことで、静的な電子相関の情報を全て含んでいます。例えば、対密度から対相関関数、静的構造因子、交換相関エネルギーなどが計算できます。対密度を再現できる理論が本研究で構築する対密度汎関数理論です。対密度汎関数理論の構築において課題となるのは、(i)対密度の探索範囲の設定法、(ii)運動エネルギー汎関数の近似形の開発です。(i)について:従来の「対密度汎関数理論の出発理論」では、単一のスレーター行列式により対密度の再現を行っているため、対密度の探索範囲が狭いという課題が残されていました。そこで、今年度は、複数のスレーター行列式による対密度の再現を目指した手法を構築しました。この新しい手法では、次の2つの特徴があります。(1)スレーター行列式が有限個であってもN表示可能な対密度が得られる。(2)用いるスレーター行列式を増やせば、対密度が原理的には厳密に再現できる。(ii)について:運動エネルギー汎関数が満たすべき厳密な関係式(一種の総和則)を(1)電子座標のスケーリングおよび(2)対密度に関するホーヘンベルグ・コーンの定理から導出しました。さらに、それらの厳密な関係式を制限条件として用いることで運動エネルギー汎関数の近似形を提案しました。また、(i)で提案した手法を用いて、提案した近似形に対するテスト計算を行いました。その結果、ハートリー・フォック近似を有意に超えた対密度が得られることが確認されました。さらに、近似形の改良に向けての課題も明らかとなりました。対密度(二次簡約化密度行列の対角成分)は、静的な電子相関の情報を全て含んでいます。本研究課題では対密度の再現を目指し、対密度を基本変数に選んだ「対密度汎関数理論」の開発を進めています。対密度汎関数理論の開発において課題となるのは(i)対密度の探索範囲の設定方法、(ii)運動エネルギー汎関数の近似形の開発です。以下に、(i)および(ii)に対する今年度の成果を述べます。(i)に対する成果:電子座標の均一スケーリングを利用し、対密度の探索範囲の拡大方法を提案しました。本手法によって得られる対密度は、N表示可能(反対称波動関数から計算される対密度である)でかつ厳密にヴィリアル定理を満たすという特長を持っています。本手法の有効性を確認するためにNe原子に対してテスト計算上を行いました。その結果、対密度から直接計算できる電子間相互作用エネルギーやポテンシャルエネルギーの誤差が大幅に低減できることが確認されました。このように、本手法により対密度の探索範囲が効率よく拡木されることがわかりました。(ii)に対する成果:厳密な関係式を制限条件として用いることで運動エネルギー汎関数の新しい近似形を開発しました。テスト計算の結果、従来の近似形よりも運動エネルギー、電子間相互作用エネルギーやポテンシャルエネルギーの誤差が低減されることが確認されました。また、電子座標の不均一スケーリングを用いて、運動エネルギー汎関数に対する新しい制限条件を求めました。得られた制限条件は、新しい近似形を構築する際に用いることができるだけでなく、従来の近似形の評価にも利用できます。対密度汎関数理論においては、運動エネルギーを対密度の汎関数として如何に与えるかが課題の一つとなっています。本年度は、昨年度より進めている運動エネルギー汎関数の結合定数積分表示を利用した運動エネルギー汎関数の近似形の開発をさらに進めました。結合定数積分表示を利用した近似形は、相互作用のない系における運動エネルギー(Ts)に相関エネルギー(Ec)による補正を加えた形をしています。昨年度は、手始めとしてTsとしてThomas-Fermi(TF)

汎関数、EcとしてDFTの局所密度近似(LDA)を用いましたが、今年度は、TsとしてTF汎関数のほかにGauss関数モデル(GM)とThomas-Fermi-Weizsacker(TFW)汎関数を、EcとしてLDAのほかにPerdew-Burke-Ernzerhof(PBE)汎関数を用い、合計6種類の近似形の評価を行いました。評価には、本研究課題で開発したスケーリング法を用いました。TFやGM汎関数の代わりにTFW汎関数をTsに用いることで、運動エネルギー、ポテンシャルエネルギー、電子間相互作用のエネルギーの誤差はいずれも低減することが確認できました。またLDAやPBEによるEc補正項により、運動エネルギーの2種類の誤差(厳密な基底状態の対密度を近似形に代入しても生じてしまう「近似形自身の誤差」と、「対密度の誤差によって生じる運動エネルギーの誤差」)が共に減少することが明らかとなりました。また、対密度の空間分布を直接的に表す交換相関ホールの形状も、TFやGM汎関数の代わりにTFW汎関数をTsに用いることで大きく改善されることがわかりました。さらに、N表示可能な対密度の探索範囲の拡大を目指して、スケーリング法を改良した複数のシード対密度を用いた新しいスケーリング法の開発も行いました。対密度汎関数理論の開発には二つ課題があります。一つは(i)対密度の探索範囲の設定方法、もう一つは(ii)運動エネルギー汎関数の近似形の開発です。対密度汎関数理論の有効性を示すためには、これら二つも課題を同時に取り扱わなければなりません。以下に、(i)および(ii)に対する平成24年度の成果を述べます。(i)に関する成果今年度は、昨年度(平成23年度)に提案したスケーリング法の有効性の実証をさらに進めました。昨年度までは対密度から計算できる電子間相互作用のエネルギーやポテンシャルエネルギーの値(積分量)で対密度の評価を行っていましたが、今年度は電子密度および交換相関ホールの形状から対密度の空間分布の評価を行いました。その結果、電子相互作用のエネルギーやポテンシャルエネルギーの誤差に大きく寄与する空間領域の対密度がスケーリング法により特に改善されることが明らかとなりました。このように、スケーリング法により対密度の探索範囲が効率よく拡大されることがわかりました。(ii)に対する成果:今年度は、運動エネルギー汎関数の厳密な表式(結合定数積分表示)を導き、それを用いて運動エネルギー汎関数の近似形を開発しました。得られた近似形は、相互作用のない系における運動エネルギーに相関エネルギーによる補正を加えた形をしています。本研究では、相互作用のない系における運動エネルギーとしてはThomas-Fermiの運動エネルギー汎関数を、相関エネルギーとしては通常の密度汎関数理論の局所密度近似を用いました。本近似形を原子系に適用して、その有効性を検証したところ、運動エネルギーは8%程度の過大評価でした。ここで得られた計算結果は、結合定数積分表示を利用して開発された近似形に対する始めてのものであり、更なる近似形開発における参照データとして用いることができます。当初、検討を始める予定であった「対密度の探索範囲の新しい設定方法」について、「10.実績の概要」で述べた新しい手法を提案し、さらにその有用性の実証まで行うことができました。
カテコールによるタンパク質修飾機構解明と免疫化学的検出法の開発

昨年度の検討では、カテコール化合物によるタンパク質修飾は生じるものの、修飾したタンパク質をマウスに免疫したところ抗体の産出は認められず、抗原としては適していないことが明らかとなった。またカテコール-アミン酸付加体の化学的な検出検討では、複数の化合物が見いだされ、低分子物質をハプテンとした抗体作成は困難と考えられた。そこで本年度は免疫化学的検出法の開発の前段階として、タンパク質自身の酸化的な修飾によるカテコール生成とそれに伴う付加的な修飾機構を化学的に明らかにすることにした。タンパク質を活性酸素産出系である過酸化水素-銅やアスコルビン酸-銅などの金属触媒酸化系(Metal-catalyzed oxidation系)により処理し、チロシン残基の酸化について検討した。酸化反応後、タンパク質を透析し、フェノールおよびメルカプト酢酸入りの塩酸蒸気下で気相酸加水分解を行い、HPLC蛍光分析によりチロシンの変化を検討した。その結果、タンパク質チロシンが酸化修飾を受けて生じると考えられるカテコール構造を有するドーパ(3,4-dihydroxyphenylalaine)の生成が酸化系のすべてにおいて認められた。その生成は、アスコルビン酸系に顕著であった。一方、興味深いことにチロシンの二量体であるジチロシンは過酸化水素-銅系のみでしか生成せず、このことは新たな知見であった。これらのチロシン修飾物の生成機構を詳細に解析したところ、ドーパは酸素がその生成に必須であるのに対し、ジチロシンは酸素の非存在下でも生成した。また、過酸化水素-銅系によるジチロシン生成は「ケージ」反応によると考えられた(加藤ら、投稿中)。金属触媒酸化系によるタンパク質中のカテコール構造の生成はキノンへの変化を導き、さらにはリジン残基などによる求核攻撃というマイケル付加反応を経由することによりタンパク質の重合を引き起こす可能性が考えられた。また研究過程で、これまでに報告されていない過酸化水素-銅系に特異的なジチロシン産出を見いだした。現在、活性酸素暴露により修飾したタンパク質(チロシン酸化修飾物を有する)をマウスに免疫し、モノクローナル抗体の作製を検討中である。カテコール化合物とタンパク質の反応を検討するため、まずはじめにカテコール化合物としてドーパ、ドーパミン、ジヒドロキシフェニル酢酸を用い、タンパク質との直接的な反応を調べた。カテコール化合物は酸化されて生成するキノン部分がタンパク質のアミノ基やSH基に付加する中間体であると考えられることから、カテコールを酸化する手段としてチロシナーゼおよび過酸化水素-銅イオン系を比較検討した。いずれもカテコール化合物の(キノン生成に由来すると考えられる)褐変化が進行した。この溶液をタンパク質(BSA)に添加し、さらにインキュベーションしてSDS電気泳動を行ったところ、タンパク質のバンドの拡散が認められ、分子上での(断片化や重合ではない)修飾反応が生じていることが明らかとなった。同様にして反応させたカテコール修飾Keyhole limpet hemocyaninをマウスに注射して血清を回収し、抗体の産出をELISAにより検討した。しかしながら、カテコール修飾BSAへの抗体の反応性はわずかながらにしか認められず、この免疫源は抗原性が低いことが明らかとなった。現在はカテコール化合物とグルタチオン/システインを保温反応させて生じる反応物の分析を逆相HPLCを用いて行っており、新規付加生成物と思われるピークを検出している。今後はこのカテコール-アミノ酸付加体を単離同定して、得られた化合物をキャリア-タンパク質に結合させて免疫源とし、モノクローナル抗体の作成を試みる予定である。
歯原性・骨原性腫瘍の免疫組織化学的解析とその病理鑑別診断への応用

硬組織形成を示す歯原性、骨原性腫瘍の組織鑑別診断基準は、その硬組織の形態学的特徴によるところが大きい。しかし、従来の染色方法では、しばしば骨、軟骨、セメント質などを確実に区別することは困難である。この傾向は悪性腫瘍ほど強い。従って、それら腫瘍の組織鑑別診断を確実に行なうために硬組織の明確な鑑別基準が確立されることが望まれている。歯原上皮性腫瘍のうち、エナメル上皮腫(瀘胞型、叢状型)、腺様歯原性腫瘍、エナメル上皮癌について、サイトケラチンに対する4種類のモノクローナル抗体、Ck-1,SE-K(56,56.5,58,68KD),NSE-K(52.5KD),19-K(40KD),アメロジェニン、エナメリンを用いて免疫組織化学的に検索した。細胞骨格の面から、瀘胞型エナメル上皮腫は歯胚上皮的性格を示し、叢状型エナメル上皮腫は胎生期粘膜上皮への分化を示したが、いずれもわずかなエナメル基質合成への機能分化の兆候を認めた。腺様歯原性腫瘍では、腫瘍実質の中央部と辺縁部で明らかな細胞骨格の差を認めた。その構築は瀘胞型エナメル上皮腫や歯胚とは逆転していた。アメロジェニン、エナメリンは、腫瘍細胞間の滴状物質腺管腔内、石灰化巣に存在したことから、腺様歯原性腫瘍がエナメル上皮腫より細胞機能が分化していることを示している。エナメル上皮癌はCK-1,SE-K,NSE-K,そして19-Kに部分的、不均一に陽性を示し、より未分化な上皮細胞の増殖であることが示唆された。軟骨におけるコラーゲン免疫染色の酵素処理法として、I型およびIII型はヒアルロニダーゼ処理が、II型はペプシン処理が良好な染色性を示したことから、コラーゲン分子種の相違により適切な酵素処理法を選択する必要があることが示唆された。これらの結果は今後、骨原性腫瘍の鑑別法を確立するのに重要なデータとなる。本研究に使用する骨基質蛋白(オステオネンチン、オステオカルシン)に対するモノクロ-ナル抗体の作製は、その過程のハイブリド-マのクロ-ン化に時間を要することから、ポリクロ-ナル抗体を作製して研究した。それら蛋白に対するモノクロナ-ル抗体の作製は継続している。検索組織には主にヒト成人顎骨およびそれに植立した歯牙硬組織と歯周組織を使用した。硬組織の免疫組織化学では、脱灰操作がその染色性に影響することから、各脱灰液について検討した。その結果、非脱灰組織、蟻酸脱灰、EDTA脱灰、および塩酸脱灰の間で染色性の差異がみられた。骨基質蛋白の免疫染色で非脱灰、蟻酸脱灰骨組織で良好な染色性がみられたが、EDTA脱灰では染色性の低下が観察された。また免疫組織染色過程の酵素処理は、ヒアルロニダ-ゼ処理が最も良好な結果を示した。各骨基質蛋白の正常ヒト成人顎骨における局在は次の通りであった:オステオネクチンは骨芽細胞、類骨に陽性であり、類骨に近接した骨小窩内の骨細胞も陽性であった。またオステオカルシンは類骨、骨細胞に陽性であり、骨芽細胞は弱陽性陽性であった。オステオネクチン、オステオカルシンハセメント芽細胞、セメント質基質にも陽性であり、特にオステオネクチンは歯根膜組織にも陽性であった。

セメント質基質では改造線に一致して陽性であり、骨組織とは異なった染色パタ-ンが示された。また、コラ-ゲン分子種の免疫染色では、111型コラ-ゲンが骨に比較してセメント質で明瞭に染色された。以上のように骨基質蛋白、オステオネクチン、オステオカルシンは硬組織形成性腫瘍の免疫組織化学的解析に有効であることが示された。又、本年度は歯原性腫瘍について、エナメル蛋白(アメロジェニン、オステオネクチン)抗体を用いて予備観察を行った。歯原性腫瘍の骨原性腫瘍の鑑別診断に必要な酵素処理,脱灰処理の影響について検討した。1.脱灰液による染色性の差は殆ど認められなかったが,EDTA脱灰では基底膜部でエナメル芽細胞と象牙芽細胞とが剥離することが多い。2.エナメル基質蛋白の免疫染色時の酵素処理にペプシンおよびトリプシンを用いて比較した結果,トリプシン処理では核が染色された。よってラットではペプシン処理を行う必要がある。3.生後1日のエナメル基質蛋白および基底膜蛋白の検索結果より,従来INAIらが報告しているように基底膜の消失部位に一致してエナメル基質蛋白が象牙前質および象牙芽細胞間側へ拡散することが認められた次にラット下顎頭を用い,硬組織の主要な基質タンパク質であるコラーゲン分子種の免疫組織化学的染色における酵素処理の影響を比較検討した。1.7顎頭軟骨におけるコラーゲン免疫染色の酵素処理法として,I型およびIII型はヒアルロニダーゼ処理が,II型はペプシン処理が良好な染色性を示したことから,コラーゲンの分子種の相違により適切な酵素処理法を選択する必要があることが示唆された。2.下顎頭軟骨部では,I型およびIII型は線維層で強陽性であり,II型は成熟層,肥大層で強陽性を示した。3.骨基質昇成部位では,I型は骨基質,類骨で陽性を示し,石灰化軟骨は陰性であった。II型は,石灰化軟骨で陽性を示し,骨基質,類骨は陰性であった。III型は,類骨で陽性を示し,骨基質,石灰化軟骨は陰性であった。即ち,骨基質形成部位でのI型,II型,III型の分布に相違がみられた。