hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
唾液腺腺様嚢胞癌オルガノイドの作製および薬剤評価系の構築

現在,6例の唾液腺腺様嚢胞癌の検体を用いて3次元培養を行い,癌組織から癌細胞株作成を試みたが、継代が10回程度で増殖が落ちてしまう。また培養した癌細胞を移植して腫瘍形成を認めるには至っていない.癌組織を免疫不全マウスに直接移植し,腺様嚢胞癌のPDX(Patient-Derived Xenograft)を作製し,その腫瘍から癌細胞を取り出し3次元培養することにも試みており,6例中2例で三次元培養に成功している.この2例のPDXから取り出した細胞株を、免疫不全マウスに移植したところ、原発腫瘍と比べて組織再現性の高い腫瘍を形成した。さらにそのうち1例では、これまでに腺様嚢胞癌で報告されているMYBL1-NFIBの融合遺伝子を有しており、RT-PCRでそのPDXから作成した細胞株からもその融合遺伝子を検出することができた。ただし、このPDXから作成した細胞株も増殖が遅く、PDXから取り出して10回程度の継代で増殖が落ちてゆくという問題点がある。現在PDXは安定的に継代できており、PDXから取り出して早い段階での抗がん剤asaayについて検討を進めている。また、これまで2次元培養での抗がん剤assayとしてIC50の算出をされてきた報告は多いが、3次元培養でのIC50算出の方法は多くないため、matrigelを用いた3次元培養でIC50を算出する用法を検討しており、いくつかの抗がん剤において安定した結果となってきている。PDXから取り出した細胞を用いて、長期間の培養条件の検討を進める必要はあるが、移植すれば再現性が高く、遺伝子的にもその特徴を維持した細胞を取り出すことはできているので、おおむね順調と考える。細胞をマトリに埋め込んだ状態で培養しつつ、in vitroの抗がん剤assayができるのか。また移植したマウスでin vivoの抗がん剤assayができるのか検討してゆく。現在,4例の唾液腺腺様嚢胞癌の検体を用いて3次元培養を行い,癌組織から癌細胞株作成を試みている.癌細胞を取り出し,10回以上の継代は可能となってきているが,培養した癌細胞を移植して腫瘍形成を認めるには至っていない.また,癌組織を免疫不全マウスに直接移植し,腺様嚢胞癌のPDX(Patient-Derived Xenograft)を作製し,その腫瘍から癌細胞を取り出し3次元培養することにも試みており,他癌腫同様にCyasticな変化を認める三次元培養に成功している.今後この細胞株も免疫不全マウスに移植に腫瘍形成可能か確認予定である.また,これまでに培養可能であった癌細胞はHUVECやhMSCを用いてヒト唾液腺癌オルガノイドを作製可能なことが確認できている.ただし,作成したヒト唾液腺癌オルガノイドもマウスに移植しても,そのまま腫瘍としての定着が得られていないため,癌細胞採取方法,培養方法,移植方法を再検討している.癌組織から癌細胞の分離,癌細胞の三次元培養,継代については安定的に行うことができてきている.また,癌オルガノイドの作成も可能であることが確認できている.もうすこし検体数が増えればさらに進めることができるが,もともと年3件程度お想定していたため,おおむね当初の予定通りといえる.現在,6例の唾液腺腺様嚢胞癌の検体を用いて3次元培養を行い,癌組織から癌細胞株作成を試みたが、継代が10回程度で増殖が落ちてしまう。癌細胞の三次元培養に用いる条件(培地のサイトカインや継代時の処理方法等)の微調整で,唾液腺癌でも他癌腫と同様にマトリゲル内でCysticな変化が生じることがわかり,これを安定的に行うことで,マウスへ移植した癌細胞が生着する可能性が高まると考えている.今後も培養法の検討を行い,腫瘍形成が確認できたら,そのゼノグラフトをもちいて薬剤評価系としてレンバチニブ等の抗がん剤を評価系を構築する.細胞をマトリに埋め込んだ状態で培養しつつ、in vitroの抗がん剤assayができるのか。

当初購入を予定していた試薬やキットが想定より安価に購入することができたため次年度使用額が生じた。薬剤評価系構築のために,癌細胞の培養継続による凍結癌細胞ストック作成と,ヒト唾液腺癌オルガノイドの作成,ヒト唾液腺癌ゼノグラフトの作成を行う計画である。抗がん剤assayの検討が不十分であり、実験を繰り返す試薬が必要があるため。また、作成した腫瘍細胞を移植する免疫不全マウスや、PDXを作成・維持するための免疫不全マウスが必要である。
翻訳と文化横断性についての総合的研究-翻訳の言語態を継承しつつ

われわれの生きている言語・文化・社会は複数性を前提にしている。他なる言語・文化・社会を受け入れ、相互に理解し、認め合うためには、翻訳という過程を(たんなる手段とみなすのではなく)他者との関係における最も重要な運動と考える必要がある。翻訳は諸言語・文化の多様性を横断しようとするが、その横断の運動は言語活動のもつ本性に即して実践されるのであり、横断は終わることがなく、絶えず新たな(横断の)運動になるだろう。この見解を、現代の文学や思想を読解するなかで検証した。・翻訳の実践態としては,次のような成果が特筆に値しよう。ラブレー『第三の書』ちくま文庫,モンテーニュ『エセー3』白水社(いずれも,宮下志朗訳)。前者は渡辺一夫訳以来,約半世紀ぶりに出現した清新な新訳として称賛されており,その第3巻目である。後者は,最近,本来の底本として急速に評価を高めている,グルネー嬢編の1595年版に依拠した翻訳として,また,しかるべき読みやすさを追求した新訳として,評価されている。・「多言語状況と翻訳」という研究課題については,次の国際集会を挙げておきたい。研究分担者山田広昭が組織する,日本学術振興会受託研究「文学・芸術の社会的統合機能の研究」(LAC)主催の国際シンポジウム「文学とテロル」に,本科研も共催の形で参加した.第1部「20世紀イギリス文学におけるテロリズム」(司会は当科学研究費の共同研究員,田尻芳樹)のゲストとして,ロンドン大学教授ロバート・ハンプソン氏を当科学研究費で招聘した。ハンプソン教授はジョゼフ・コンラッド研究の世界的権威であり,シンポジウムでは「コンラッド,アナキスト,ヴィクトリア朝ロンドンの治安維持」と題して,コンラッドの長編『密偵』に描かれたアナーキストの活動とその背景について刺激的な発表をしていただいた。また,一橋大学の中井亜佐子氏の「文学はテロリズムを生むか?-ラシュディ事件再考」,津田塾大学の秦邦生氏の「「行為によるプロパガンダ」-前衛と爆弾的想像力」という発表や,質疑応答も含めて,充実した場を持つことができた。なおハンプソン教授には,12月17日にもLAC国際セミナーで,「コンラッドとポストコロニアリズム」というタイトルで,『闇の奥』を中心として,異文化理解やポストコロニアル的読解にまつわる問題点を論じていただいた。本年度の研究成果として、平成20年11月1日、田尻芳樹、山田広昭、星埜守之が中心となり、東大駒場キャンパスにて「モダごズム受容の諸相-『詩と詩論』とその周辺」というシンポジウムを開催した。第1セッション「春山行夫再考」では、田尻が英文学のモダニズムの活発な受容者としての春山行夫を論じ、この詩人、批評家の英文学受容への貢献とその特質に光を当てた。湯浅博雄、宮下志朗は、モダニズムが日本近代文学の批評、翻訳理論にどのような影響を与えたかを討論した。第2セッション「『詩と詩論』をめぐるコンテクスト」では、山田が、春山の編集していた雑誌『詩と詩論』がヴァレリーの紹介に力を入れていたことをふまえ、日本におけるヴァレリーの受容を再検討し、星野がやはり『詩と詩論』におけるシュールレアリズムの受容の特殊性を論じた。さらに佐藤元状(慶応大学)が『詩と詩論』にアヴァンギャルド映画論を書き続けた飯島正の足跡をたどり、脇田裕正(東京大学)が『詩と詩論』と春山が敬遠したコンラッドの日本における受容について、豊富な一次資料をもとに詳しく論じた。ヨーロッパのモダニズム、アヴァンギャルドの日本での受容の問題はこれまでも様々に論じられて来たが、『詩と詩論』に焦点を合わせた研究はまだ少なく、その中心人物春山行夫の貢献はほとんど忘れられている。このシンポジウムはそのような欠落を補う刺激的で意味深いものだったと言える。また詩、批評、西洋文学論、映画など多様なジャンルを横断的に論じることができたのも、本科研の趣旨にふさわしいものだったと言えよう。本年度の研究成果として、平成21年11月21日、湯浅博雄が中心となり、東大駒場キャンパスにて『終わりなき対話』およびそれ以降のブランショ」と題されたシンポジウムを開催した。第一部「レヴィナスを読むブランショ」においては、上田和彦(関西学院大学)が、レヴィナスの最初の主著である『全体性と無限』をブランショが綿密に読解している『終わりなき対話』の前半部分について、詳細な報告を行なった。

ブランショは、レヴィナスがこれまでの現象学的な他者理解の思想の限界を適切に指摘していること、他者が私へと呼びかけてくるのは広い意味合いでの言語活動を通じてであること、他者の呼びかけに私は応答するように促されるのだが、そういう他者の呼びかけのなかに他者そのものが真に現前していることはなく、根本的に不在であるままに現前しているのであり、絶えず不在化することを止めない仕方で私へと現前してくることを、みごとに解明していると評価する。このレヴィナスの他者論、またそれを深化させているブランショの他者の思想は、現代の異文化交渉・交流にとってきわめて重要な基本的視座を提出してくれている点をめぐって、湯浅、山田、田尻、星埜がそれぞれにコメントを述べ、聴衆からも意見を発表してもらい、議論を深めた。第二部「ブランショとデリダ」においては、若森栄樹(獨協大学)が、デリダの論考『パ(pas)』および『生さ延びる』について、厳密な読解を行なった。デリダは、ブランショの他者論の基底にあるのは、ランガージュ(言語活動、言葉づかい、語法)への透徹した理解であること、他者関係や他者理解についての考察を深めるためには、たとえばソシュールの言語思想がそうであるように、「しるし(シーニュ)としての言語」の成立や作用、働き方を徹底的に分析し、その仕組みを解明する必要があること、さらには言語の作動は必ずしも意識された思考の動きだけではなく、われわれの心のなかで「意識されていない心的プロセス」も巻き込んでいるので、精神分析が問うてきたような問題系も考えていかなければならないことを、鋭く指摘している。こうしたデリダの論点、さらにはそれが言及しているブランショの思索をめぐって、湯浅、山田、宮下、星埜、田尻、西中村が各自の見解を提起し、全員で討議しつつ、考察を進めた。このシンポジウムにおける討論は、他なる言語・文化・慣習・習俗・宗教を理解するうえで、言語的な過程、とくに翻訳と呼ばれる過程がきわめて大きな意味合いをもっていること、他者を受け入れつつ、理解するために、さらには他者を自分の言語・文化・習慣・習俗のうちへと同化してしまうことなく、他者の他者性を尊重しつつ、深く関係するたあに、決定的な重要性をもっていることの確認を可能にしたと言えよう。この討議の成果の一端は、湯浅の著書『応答する呼びかけ』(未来社)のなかに反映されている。
イオン伝導材料応用物理の新展開

研究会は2回行った。第1回目の研究会は7月に名古屋で、服部、神嶋、佐久間、菅野、石井、若村、友寄が各分野の展望を踏まえた講演・討論を、田中、水崎からそれぞれ材料工学と化学からの立場から提言を含む講演を行った。第2回目は10月に京都で、小林、古沢、川路、吉門、中村、安仁屋の講演・討論と山口、小久見からそれぞれ材料工学と化学からの立場からの提言を含む講演を行った。特に、第2回の研究会では、この分野のオピニオンリーダーの一人であるシンガポール大学のチャウダリーの参加を仰いで本研究への提言を含む講演が行われ、活発な討論が行われた。種々の分野から参加していただいた、北海道大学田中、東北大学水崎、京都大学小久見、名古屋工業大学山口、及びチャウダリーの参加が2回の研究会を有意義なものした。研究者間の交流として、代表者は京都大学小久見、同志社大学吉門、徳島大学中村、東京工業大学川路及び菅野、新潟大学小林等を訪問して、各人の研究分担について議論を重ねた。又、群馬大学古沢とは、東北大学に招き議論を行った。この他、水崎、神嶋、佐久間、菅野、川路、小久見、石井、安仁屋らは目的にあった研究者を訪問して有意義な議論を行った。これら研究会と各人の個人的な討論を通して、即ち、研究者間の意見交換から材料科学特にリチウム電池材料や燃料電池材料の基礎物性が応用物理オリジナリティーとして重要であることや、これこそが世界へ主張していけるテーマの1つであることを確認し、近い将来、新しい学問分野として創生できる見通しがたったことから、本企画調査研究の目的は達成された。研究会は2回行った。
頭頚部癌におけるアポトーシス誘導型化学療法についての検討

頭頚部癌化学療法において、抗癌剤の効果をより高めるための新しい試みとして、アポトーシス誘導型化学療法の可能性について遺伝子操作を用いて検討することに注目した。頭頚部癌細胞株を用いて、アポトーシスに深く関係しているFas抗原、Bd-2、Baxの発現と抗癌剤に対する感受性との関連を調べた。1.抗Fas抗体におよるアポトーシスの誘導:頭頚部癌細胞株であるKB、IMC-2を抗Fas mAb(IgM,1μg/ml)とともに培養すると、双方に形態学的にアポトーシスが誘導され、その割合は、KBの方が有意に多くみられた。2.ウェスタンブロット法によるFasおよびBd-2、Bax蛋白の検出:FasおよびBaxの発現はKB、IMC-2に同程度にみられた。一方、Bd-2蛋白はIMC-2では強く、KBには弱い発現がみとめられた。3.アンチセンスDNAによるBd-2蛋白の抑制によるCDDPに対する感受性の変化:MT法による検討により、抗Fas抗体に対する感受性と同様にKBのほうがIMC-2よりもCDDPに対する感受性が高かった。この原因として、IMC-2におけるBd-2の強い発現が関連していると考えられたため、bd-2に対するアンチセンスDNAにより、Bd-2発現を抑制しCDDPに対する感受性を増大できるかどうか検討した。アンチセンスDNA処理により、Bd-2蛋白の発現はIMC-2では抑制されたがKBでは変化せず、CDDPに対する感受性は、IMC-2では有意に亢進し、KBでは変化しなかった。同様にIMC-2においてのみ、bd-2アンチセンスDNAによって抗Fas mAbによるアポトーシスが有意に高められた。以上の結果より、癌細胞のFasおよびBd-2の発現をコントロールすることで細胞死の誘導を増大し、より効果的な化学療法を行いうる可能性が示唆された。
胆道閉鎖症の成因におけるmaternal microchimerismの関連

胆道閉鎖症は現在においても解決すべき問題が多く残された疾患であり、病因として様々な仮説が提唱されてきたが、いずれも胆道閉鎖症の発生を十分に説明するにはいたっていないのが現状である。GVHDと胆道閉鎖症との類似性より、母体より移入した母親由来の細胞がGVHD様反応を引き起こし、形成されていた胆管を傷害し胆管が閉鎖するということを仮説とし、児の肝における母親由来の細胞(maternal micrichimerism)を検索する。胆道閉鎖症の成因とmaternal microchimerismの関連を検討するため、胆道閉鎖症初回手術時に得られる肝生検標本と肝門部肝管・胆嚢・総胆管標本を使用しmicrochimerismの証明を行った。パラフィン包埋肝生検標本を用いFluorescent in situ hybridization(FISH)を用いたchimera細胞の検出を確立し、新規胆道閉鎖症症例の標本保存とスライド作成を行いFISHにてmicrochimerismの検索し、コントロールに比べ高頻度で存在することを証明した。また、自治医科大学にいては生体肝移植症例(胆道閉鎖症、非胆道閉鎖症)約50例の摘出肝標本の収集と標本作製を行った。また、胆道閉鎖症症例および小児肝疾患症例において手術時に肝生検施行し標本採取を行った。GVHDと胆道閉鎖症との類似性より、母体より移入した母親由来の細胞がGVHD様反応を引き起こし、形成されていた胆管を傷害し胆管が閉鎖するということを仮説とし、児の肝における母親由来の細胞(matemal micrichimerism)を検索する。

パラフィン包埋肝生検標本を用いFluorescent in situ hybridization (FISH)を用いたchimera細胞の検出を確立し、新規胆道閉鎖症症例の標本保存とスライド作成を行いFISHにてmicrochimerismの検索し、コントロールに比べ高頻度で存在することを証明した。また、自治医科大学にいては生体肝移植症例(胆道閉鎖症、非胆道閉鎖症)約50例の摘出肝標本の収集と標本作製を行った。
ゴルジ装置から細胞膜へのGPIアンカー型タンパク質の輸送に働く因子の網羅的解析

研究代表者は、RUSH法に基づいて、レポーターGPI-APsにストレプトアビジン結合部位とFlagタグを導入し、ゴルジ装置フックタンパク質としてMannosidase IIにストレプトアビジンとHAタグを導入して、両タンパク質をTet-onシステムで発現誘導できるHEK293細胞株を樹立した。レポーターGPI-APsのゴルジ装置での繋留と、ビオチン添加による両タンパク質の結合の解除によってレポーターGPI-APsが細胞表面へ運ばれることを確認した。この細胞にCRISPR/Cas9とsingle guide RNAライブラリーをレンチウイルスを用いて導入し、変異細胞集団を作成した。この変異細胞集団から、レポーターGPI-APsの細胞表面への輸送が遅れる細胞をセルソーターで選別して集めた。濃縮された変異細胞集団からゲノムを抽出し、ゴルジ装置から細胞膜へのGPI-APsの輸送に働く候補遺伝子について次世代シークエンサーで解析している。GPI (Glycosylphosphatidylinositol)は糖脂質であり、翻訳後修飾として150種ほどのタンパク質を細胞膜につなぎ止め、その輸送や機能に深く関与する。これまでに、GPIアンカー型タンパク質(GPI-Anchored Proteins; GPI-APs)が小胞体で合成され、ゴルジ装置でGPI脂質の構造変化を受ける一連の生合成反応経路は、比較的詳しく研究されてきた。一方、GPI-APsの輸送経路は、生細胞内でGPI-APsの動態を経時的に定量化する方法が限られていたため、その分子機構について不明な点が多い。申請者は、RUSH法を応用して改変した温度感受性レポーターGPI-APsを作成し、続いてTet-onシステムで発現を誘導できるようにした。また、ゴルジ装置局在フックタンパク質MannosidaseIIを作成して、HEK293細胞又はHeLa細胞に、ゴルジ装置局在フックタンパク質MannosidaseIIを安定に発現する細胞株を新たに樹立した。さらに、Tet-onシステム温度感受性レポーターGPI-APsを発現する細胞株を樹立して、ゴルジ装置での繋留と輸送開始を制御する系を構築している。平成28年度の研究実施計画に基づき、温度感受性レポーターVFE-GPI (温度感受性VSVG、Flagタグ、EGFPとGPI付加シグナルの融合タンパク質)にストレプトアビジン結合部位(Sb)を導入して、新たなレポーターVFSbE-GPIを作製した。フックタンパク質は、ゴルジ装置の内腔側に発現するMannosidase IIにストレプトアビジン(Str)とHAタグを融合して作製した。HeLa又はHEK293細胞にフックタンパク質Mannosidase II-Str-HAを安定に発現する細胞株を新たに樹立し、さらに、Tet-onシステム誘導性のレポーターVFSbE-GPIを発現する細胞株を樹立した。HEK293細胞では、ドキシサイクリンで20時間ほど発現誘導した後、VFSbE-GPIはビオチン添加後20分ほどで細胞表面に到達することを確認した。HeLa細胞では、細胞表面に到達するのに30分ほどかかりHEK293細胞より少し長かった。当初の計画では、40°Cで1日培養することでレポーターVFSbE-GPIを小胞体に蓄積させた後、32°C培養にシフトして、ゴルジ装置でフックタンパク質によってレポーターVFSbE-GPIを係留する二段階で蓄積させる計画であった。しかし、ゴルジ装置での一度の係留で、細胞表面に到達したVFE-GPIをFACS解析するのに十分量検出できることがわかった。平成28年度の研究計画の最後にある、ゴルジ装置から細胞膜へのVFSbE-GPI輸送に遅延を起こす遺伝子の網羅的な同定は、本細胞を用いて行う。以上のように、当初の計画に沿ってほぼ順調には進んでいる。RUSH法では、レポータータンパク質にストレプトアビジン結合部位(Sb)を導入し、フックタンパク質にストレプトアビジン(St)を導入して、両タンパク質の結合をビオチンの有無で制御する。申請者は、レポーターGPI-APsにSbとFlagタグを導入し、ゴルジ装置フックタンパク質としてMannosidase IIにStとHAタグを導入し、ゴルジ装置局在フックタンパク質とレポーターGPI-APsの発現を、Tet-onシステムで誘導できるHEK293細胞株を樹立した。そして、レポーターGPI-APsのゴルジ装置での繋留の確認と、細胞表面への輸送を検出した。平成28年度にHEK293細胞とHeLa細胞をもとにレポーター細胞株を樹立し、平成29年度は、このレポーター細胞株について詳細に検討した。この温度感受性レポーターVFSbE-GPI (温度感受性VSVG、Flagタグ、EGFPとGPI付加シグナルの融合タンパク質)は、温度感受性部位を利用せずに32°C培養による一度の繋留で、細胞表面でフローサイトメトリーにより十分に検出できる量を蓄積できたが、レポーターVFSbE-GPIとフックタンパク質との結合が不十分で、レポーターVFSbE-GPIの細胞表面への漏れを検出した。そこで、温度感受性部位を持たないレポーターGPI(Sb-Flag-mEGFP-GPI)に改良し、さらに、フックタンパク質ManII-Str-HAとレポーターGPIをIRES配列でつなぎ、両タンパク質をTet-onシステムで発現するプラスミドを作成した。この発現プラスミドをHEK293細胞株に導入し、細胞株を樹立した。ドキシサイクリン処理により、フックタンパク質ManII-Str-HAとレポーターGPIが発現すること、また両タンパク質が免疫沈降法により共沈することをウエスタンで確認した。また、フックタンパク質の細胞内局在と、レポーターGPIのビオチンの有無による局在変化を検出した。

ビオチン添加前に細胞表面へのレポーターGPIの漏れがないこと、ビオチン添加後にレポーターGPIが細胞表面に十分量に発現することをフローサイトメトリーで確認した。他に、スクリーニング実験に向けて、sgRNAライブラリーの準備、レンチウイルスによるトランスフェクション条件の検討を行った。以上のように、計画を変更したが、当初の目的に向かって進んでいる。研究代表者は、RUSH法に基づいて、レポーターGPI-APsにストレプトアビジン結合部位とFlagタグを導入し、ゴルジ装置フックタンパク質としてMannosidase IIにストレプトアビジンとHAタグを導入して、両タンパク質をTet-onシステムで発現誘導できるHEK293細胞株を樹立した。レポーターGPI-APsのゴルジ装置での繋留と、ビオチン添加による両タンパク質の結合の解除によってレポーターGPI-APsが細胞表面へ運ばれることを確認した。この細胞にCRISPR/Cas9とsingle guide RNAライブラリーをレンチウイルスを用いて導入し、変異細胞集団を作成した。この変異細胞集団から、レポーターGPI-APsの細胞表面への輸送が遅れる細胞をセルソーターで選別して集めた。濃縮された変異細胞集団からゲノムを抽出し、ゴルジ装置から細胞膜へのGPI-APsの輸送に働く候補遺伝子について次世代シークエンサーで解析している。細胞表面へのVFSbE-GPIの漏れ出しを最小にするために、ゴルジ装置での係留時間が短くなるように、ドキシサイクリン処理時間を再検討する。その後、計画に沿って、ゴルジ装置から細胞膜へのVFSbE-GPI輸送に遅延を起こす遺伝子の網羅的な同定を行う。レンチウイルスを利用して、Cas9ヌクレアーゼとsgRNAライブラリーの両方をレポーター細胞に遺伝子導入して、変異細胞ライブラリーを作製する。この変異細胞ライブラリーから、ゴルジ装置から細胞膜への輸送が遅れる細胞を検出し、セルソーターで選別する。セルソーテイングを2回ほど繰り返して変異細胞を濃縮した後、この変異細胞群からゲノムを抽出する。ゲノムに含まれるsgRNA配列を次世代シークエンサーで同定する。選別しない変異細胞ライブラリーから抽出したゲノムをコントロールとして、検出されたsgRNA配列の中で、変異細胞群で濃縮されている遺伝子を候補遺伝子とする。得られた候補遺伝子がGPI-APsの輸送の遅れを引き起こす責任遺伝子であることを確認するために、レポーター細胞にこれら候補遺伝子のノックアウトを改めて導入した細胞株を樹立し、ゴルジ装置から細胞表面へのVFSbE-GPIの輸送を定量する。平成29年に樹立した細胞に、レンチウイルスを用いてCas9ヌクレアーゼを利用したsgRNAライブラリーを遺伝子導入し、変異細胞ライブラリーを作製する。この変異細胞ライブラリーから、ゴルジ装置から細胞膜へのレポーターGPIの輸送が遅れる細胞をセルソーターで選別する。セルソーテイングを繰り返して変異細胞を濃縮した後、この変異細胞群からゲノムを抽出する。
ペプチド（P11-4）を応用した根面齲蝕に対する再石灰化療法の確立

本研究は,ペプチドの象牙質再石灰化効果および脱灰抑制効果について,超音波測定法およびOCT装置を用いることで評価したものである。その結果,超音波の音速は脱灰とともに減少していくことが示された。一方,P11-4の塗布は,音速が上昇することが判明した。以上のことから,ペプチドP11-4の塗布によって音速が上昇したところから,象牙質再石灰化効果が認められた。根面齲蝕への非侵襲的なアプローチとして,バイオアクティブな性質を有するペプチドP11-4を含有するCurodont (Credentis)に着目し,口腔内環境をシミュレートしたpHサイクルにペプチドを応用した場合の歯根部象牙質の脱灰抑制あるいは再石灰化効果について,超音波透過法を用いて検討するとともに,SEM観察を行った。ウシ抜去下顎前歯の歯根部象牙質をブロックとして切り出したものを象牙質試片とした。この象牙質試片の保管条件としては,ペプチド未塗布で実験期間を通じて人工唾液中に保管した試片をコントロール群,ペプチド未塗布で1日2回,0.1 M乳酸緩衝液に10分間浸漬した後,人工唾液に保管した試片を脱灰群とした。ペプチドを塗布し,これ脱灰群と同じ保管条件にした試片をペプチド群とした。これらの象牙質試片を透過する超音波伝播時間の変化を,超音波測定装置を用いて経時的に計測した。コントロール群では実験期間を通じて音速の著明な変化は認められないものの,脱灰群では他の条件と比較して経時的にその音速が低下する傾向が認められた。一方,ペプチド群では,実験開始7日後までに音速が上昇し,それ以降でプラトーに達する傾向が認められた。また,実験開始28日後のSEM観察では,コントロール群では実験開始前と比較して大きな変化は認められなかったが,脱灰群では象牙細管が漏斗状に拡大し,コラーゲン線維の露出が観察された。一方,ペプチド群では象牙細管内に結晶様の堆積物が認められた。これらの結果から,塗布されたペプチドが象牙質試片脱灰部および象牙細管内に浸透することで,酸に対する緩衝材として機能するとともに,カルシウムイオンを吸着する足場となることで脱灰抑制あるいは再石灰化に影響を及ぼした可能性が考えられ,ペプチドP11-4は,非侵襲的な根面齲蝕処置を確立するための一助となることが示された。根面齲蝕への非侵襲的なアプローチとして,バイオアクティブな性質を有するペプチドP11-4に着目し,口腔内環境をシミュレートしたpHサイクルを設定,このサイクルにペプチドP11-4を応用した場合のエナメル質の脱灰抑制あるいは再石灰化効果について,歯質内部の微細な状態変化を非破壊的に把握可能な光干渉断層画像法(Optical Coherence Tomography ,以後,OCT)を用いて経時的に観察した。ウシ下顎前歯歯根部象牙質をブロックに切り出したものを象牙質試片とした。試片の保管条件は,ペプチド未塗布の測定用試片を,実験期間を通じて37°C人工唾液中に保管したものをコントロール群。ペプチド未塗布の測定用試片を1日2回,0.1 M乳酸緩衝液に10分間浸漬した後,37°Cの人工唾液中に保管したものを未処理群。ペプチドを5分間塗布した測定用試片を,実験期間を通じて37°C人工唾液中に保管したものを処理群。ペプチドを5分間塗布した測定用試片を1日2回,0.1 M乳酸緩衝液に10分間浸漬した後,37°Cの人工唾液中に保管したものを処理+脱灰群とし,OCTを用いて継時的に観察した。未処理群におけるOCT像は,実験開始前と比較して28日後ではエナメル質表層に局在的なシグナル輝度の上昇が認められた。一方,処理+脱灰群においては,28日後で象牙質表層のシグナルの輝度に著明な変化は認められないものの,内部断層像には変化が認められたことから,塗布されたペプチドが象牙質の脱灰部に浸透することで,酸に対する緩衝材として機能し,カルシウムイオンを吸着する足場考えられた。このことから,ペプチドの塗布は根面齲蝕の脱灰抑制および再石灰化促進される可能性が示唆された。本研究を遂行するために必要な超音波透過法の測定手技は確立されている。さらに,得られたデータを申請者の所属する主任教授に随時報告し,研究計画,内容に対するフィードバックを受けることで,おおむね順調に進展している。保存修復学平成26年度の実験によって得られた基礎的データを基に,ウシ抜去歯歯根部象牙質に作製した根面齲蝕病巣モデルにペプチドを応用した場合の,象牙質表層および深部での脱灰および再石灰化程度を,光干渉断層画像法(OCT)によるイメージ像と,その最大ピーク強度値および1/e2幅から詳細に検討する。OCT関連消耗品の購入がOCT観察用根面齲蝕病巣モデルの作製に時間を要した関係により間に合わなかったため。

ウシ抜去歯歯根部象牙質を脱灰および再石灰化させた場合の状態変化を観察するため,ウシ歯,歯質脱灰・再石灰化用試薬およびOCTおよびレーザ顕微鏡関連消耗品の購入に対して使用する。また,得られた研究成果を海外学術会議および論文にて発表するのにかかる費用に使用する。
動脈硬化発症の原因となるLDLの酸化的修飾に関する機能分子とその機構の解明

我々は、これまで動脈硬化発症に重要な役割を果たす酸化型LDLの生成にマクロファージの12/15-リポキシゲナーゼが必須であることを、本酵素を安定発現させたマクロファージ様細胞株J774A.1を用いて示してきた。さらに、マクロファージに発現するLDL受容体関連蛋白(LRP)がLDLと結合することが、12/15-リポキシゲナーゼによるLDLの酸化に必須であることを示した。このマクロファージ上のLRPを介した12/15-リポキシゲナーゼによるLDLの酸化機構をさらに詳細に調べるために行った前年度の研究により、LDLがLRPに結合することにより細胞質に存在する12/15/-リポキシゲナーゼが細胞膜に転移し、この転移がLDLの酸化に必須であることが示された。本年度は、LRPを介してLDL粒子からコレステロールエステルが細胞膜に選択的に取り込まれることを証明するため以下の実験を行った。蛍光色素DiIで標識したLDLをLRPを発現するマクロファージとインキュベートすると、細胞は蛍光色素でdiffuseに染色された。LDLとインキュベートした酵素発現細胞株を抗ApoB抗体を用いて免疫染色を行い、共焦点顕微鏡で観察すると、抗LDL受容体抗体の存在下では細胞膜のみが染色されたが抗LRP抗体の存在下では細胞質が染色された。さらに、^<125>Iで蛋白部分を、^3Hでコレステロールエステル部分をそれぞれ標識した二重標識LDLを細胞とインキュベートすることにより、^3Hが選択的に細胞膜に取り込まれていることが確認された。この選択的取り込みも抗LRP抗体の存在下では阻害されたが、抗LDL受容体抗体の存在下では阻害されなかった。以上の結果より、LRPを介してLDLから細胞膜に選択的に取り込まれたコレステロールエステルが、細胞膜に転移した12/15-リポキシゲナーゼにより酸化されることが強く示唆された。これらの結果は現在投稿準備中である。我々は、これまで動脈硬化発症に重要な役割を果たす酸化型LDLの生成にマクロファージの12/15-リポキシゲナーゼが必須であることを、12/15-リポキシゲナーゼを安定発現させたマクロファージ様細胞株J774A.1を用いて示してきた。さらに、マクロファージ表面に発現するLDL受容体関連蛋白(LRP)がLDLと結合することが、12/15-リポキシゲナーゼによるLDLの酸化に必須であることを示した。このマクロファージ上のLRPを介した12/15-リポキシゲナーゼによるLDLの酸化機構をさらに詳細に調べるために、蛍光色素DiIで標識したLDLをマクロファージとインキュベートすると、細胞は蛍光色素でdiffuseに染色され、LRPがLDL粒子を細胞内に取り込むのではなく、LDL粒子中のコレステロールエステルのみを細胞膜に選択的に取り込むことが示唆された。細胞膜に取り込まれたコレステロールエステルが、元々細胞質に存在する12/15-リポキシゲナーゼによりどのように酸化されるのかを詳細に調べるため、LDLで処理した細胞の中の12/15-リポキシゲナーゼの局在を調べた。抗12/15-リポキシゲナーゼ抗体を用いたウエスタンブロット及び免疫組織染色により、LDL処理したマクロファージの12/15-リポキシゲナーゼが細胞質から細胞膜にトランスロケーションすることが示された。このトランスロケーションは抗LRP抗体で抑制された。

さらに、酵素活性自体は阻害しないがトランスロケーションを阻害するL655238はLDLの酸化を濃度依存的に抑制した。以上より、LRPを介したLDLによる酵素のトランスロケーションがLDLの酸化に必須であることが示され、LDL粒子から細胞膜に選択的に取り込まれたコレステロールエステルが、細胞膜に移行した12/15-リポキシゲナーゼにより酸化されることが示唆された。我々は、これまで動脈硬化発症に重要な役割を果たす酸化型LDLの生成にマクロファージの12/15-リポキシゲナーゼが必須であることを、本酵素を安定発現させたマクロファージ様細胞株J774A.1を用いて示してきた。さらに、マクロファージに発現するLDL受容体関連蛋白(LRP)がLDLと結合することが、12/15-リポキシゲナーゼによるLDLの酸化に必須であることを示した。このマクロファージ上のLRPを介した12/15-リポキシゲナーゼによるLDLの酸化機構をさらに詳細に調べるために行った前年度の研究により、LDLがLRPに結合することにより細胞質に存在する12/15/-リポキシゲナーゼが細胞膜に転移し、この転移がLDLの酸化に必須であることが示された。本年度は、LRPを介してLDL粒子からコレステロールエステルが細胞膜に選択的に取り込まれることを証明するため以下の実験を行った。蛍光色素DiIで標識したLDLをLRPを発現するマクロファージとインキュベートすると、細胞は蛍光色素でdiffuseに染色された。LDLとインキュベートした酵素発現細胞株を抗ApoB抗体を用いて免疫染色を行い共焦点顕微鏡で観察すると、抗LDL受容体抗体の存在下では細胞膜のみが染色されたが抗LRP抗体の存在下では細胞質が染色された。さらに、^<125>Iで蛋白部分を、^3Hでコレステロールエステル部分をそれぞれ標識した二重標識LDLを細胞とインキュベートすることにより、^3Hが選択的に細胞膜に取り込まれていることが確認された。この選択的取り込みも抗LRP抗体の存在下では阻害されたが、抗LDL受容体抗体の存在下では阻害されなかった。以上の結果より、LRPを介してLDLから細胞膜に選択的に取り込まれたコレステロールエステルが、細胞膜に転移した12/15-リポキシゲナーゼにより酸化されることが強く示唆された。これらの結果は現在投稿準備中である。
唾液腺における低出力パルス超音波照射の抗炎症作用に関する検討

シェーグレン症候群は、外分泌腺からの分泌障害によって引き起こされる乾燥症状を主症状とする原因不明の難治性自己免疫疾患の一種であり、口腔症状としては、自己免疫現象による自らの唾液腺破壊から、唾液腺の炎症とそれに伴う唾液分泌量低下を引き起こす。一方、低出力パルス超音波(LIPUS)とは極めて弱い出力のパルス状の超音波であり、従来、非温熱作用により骨治癒を促進することが知られてきた。我々は世界に先駆けてLIPUSの唾液腺に対する効果を報告してきた。そこで、本研究では、シェーグレン症候群にみられる口腔乾燥症に対する全く新規の非侵襲性療法としてLIPUSを臨床応用するために、炎症状態下の唾液腺およびその細胞に対するLIPUS照射の有効性を検討することを目的とした。最適なLIPUS照射条件の検索を行うため、MRL/lprマウスの唾液腺に20分間/日にて2週間のLIPUS連続照射を行い、効果持続期間の検討を行った。LIPUS照射後2週間経過しても、有意な唾液分泌量の増加及びHE染色による炎症所見の有意な減少が認められ、3週間後には有意差は認められなくなった。また、マウス唾液腺より抽出したタンパクによるウエスタンブロットにより、LIPUS照射後2週間までアクアポリン5の発現が認められ、さらにTNF-αの発現抑制が認められた。次に、LIPUS照射の抗炎症シグナル伝達経路における詳細なメカニズムの解明を行うため、MRL/lprマウス唾液腺に対するLIPUS照射による抗炎症シグナル伝達経路のさらなる探索を行った。LIPUS照射により、NFκB経路を抑制的に制御する脱ユビキチン化酵素であるA20の発現増強が認められた。以上より、LIPUS照射はA20活性化による抗炎症作用を介してMRL/lprマウスの唾液分泌を促進し、本実験の条件下でのLIPUSの効果は2週間持続することが示唆された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
I型糖尿病原因遺伝子の解明

本研究では、ヒトI型糖尿病の原因遺伝子の同定および発症機序の解明を目的として、モデル動物からのアプローチを行っている。これまで、I型糖尿病のモデル動物であるKDPラットの原因遺伝子Iddm/kdp1について解析を行い、当該遺伝子座をラット第11染色体上の約3cMの領域内にマッピングし、当該遺伝子座領域を包含する物理地図を構築した。今年度は、当該遺伝子の同定およびヒト相同遺伝子のゲノム構造の決定を行った。1.すでに構築している物理地図を用いて、塩基配列の決定により複数の遺伝子を同定した。同時に比較遺伝子地図の情報を用いて、相同なヒトゲノム領域から遺伝子およびESTを選択し、物理地図上にマッピングした。2.これらの遺伝子およびESTについて、ノーザンブロット解析、RT-PCR解析、サザンブロット解析、塩基配列の決定等によりKDPラットにおける変異を検索した。その結果、Iddm/kdp1の候補遺伝子を見出し、KDPラットにおいて特異的な変異を同定した。3.Iddm/kdp1の候補遺伝子に対応するヒト相同遺伝子のゲノム構造を決定した。今回同定した候補遺伝子にKDPラット特異的な変異が存在することから、当遺伝子がIddm/kdp1であることが強く示唆される。今後は、ヒトI型糖尿病における関与、およびMHCとIddm/kdp1の組み合わせと発症との関連を明らかにしたいと考えている。
新しい合成制癌剤の開発

新しい化学構造ないし作用機序をもつ新しい合成制癌剤の開発を目指して、主に複素環化合物類の化学合成を行い、それら新規合成化合物の分化誘導活性と鶏卵法やヌードマウスを用いてヒト癌を含めた抗癌活性の検討を行った。1.既知制癌剤AraCと5FUの療法の性質を兼ね備えた新規化合物2'-メチリデンシチジンが顕著な抗白血病作用をもつことは前年度に報告した。今年度はこの物質の制癌効果を更に検討した結果:(1)静脈内及び経口投与でも有効である(2)AraCや5FUとは異なりP36(ヒトメラノーマ)にも有効である(3)Lewis肺癌、M5076肉腫に対しても顕著な効果を示す(4)マウスでの骨髄毒性は、AraCに比して弱いこと等が明らかになり、ヒト固型腫瘍にも有効な新規制癌剤として極めて有望であることが確認された。2.新たにイミダゾールヌクレオシド類を合成し、その制癌活性を検討中であるが、invivoの実験系で腫瘍に対する選択性が極めて高く且つ毒性の低い物質であることが確認され、今までに報告されていないタイプの新規制癌剤として期待される。3.チロシンキナーゼ阻害剤であるハービマイシンAによるヒト骨髄性白血病細胞(K562)の分化誘導と増殖抑制効果を詳細に検討の結果、癌遺伝子産物の活性を特異的に抑制する薬剤は、分化誘導を介して制癌効果を発揮することが明らかになった。この新知見は、今後の新規合成制癌剤開発の重要な指針となるものと考えられる。4.新たに合成したフツ素あるいは水酸基を有する2種類のブスルファン誘導体(BFSおよびBIT)はいずれもブスルファンに比べて有意に坦癌動物に対する延命効果が優れており且つ動物に対する致死効果が小さい。これら誘導体は、chromic myeloid leukemia治療薬として、ブスルファンに勝る効果が期待される。
バイオマス資源から化学原料を製造するバイオファクトリー反応技術の研究

バイオマスの化学原料化プロセス技術を確立するため、廃糖蜜やバガスを原料として、前処理工程の水熱反応とその生成物をゼオライト触媒で改質する工程の触媒反応に関する研究を行った。バイオマスの前処理として、水のみおよび酸を加えた条件でバガスや廃糖蜜の水熱反応を行い、最適な反応条件、生成物収率、酸の影響などを明らかにした。また、前処理工程で得られる含酸素化合物によって、次の触媒反応工程における最終生成物の種類や収率が受ける影響について検討した。その結果、水熱処理においてレブリン酸まで分解するとBTX収率が最大となるが、5-ヒドロキシメチルフルフラールやグリコールアルデヒドなどでは単環芳香族とナフタレン環芳香族が得られ、単糖類だとナフタレン環芳香族とコークの生成が増大することがわかった。BTX収率の増大やコークの抑制にはゼオライトの細孔内への原料分子の拡散が重要であり、非定常反応操作などが有効であることを示した。1.酸共存水熱反応の研究バイオマス実原料として廃糖蜜やバガスなどを用いて水熱反応を行い、以下の結果が得られた。1)廃糖蜜を用いた250°C、6minの反応から、酸を用いることで脱水反応が進み、5-ヒドロキシメチルフルフラールを経てレブリン酸が高収率に得られた。酸を用いないと逆アルドール反応生成物が主体となる。2)廃糖蜜の反応性はグルコース、フルクトース、スクロースとほぼ同様で、反応阻害は生じなかった。3)酸を用いてバガスの水熱反応を行った結果、180°Cの低温条件では10minまでは主にフルフラールが生成(ヘミセルロースの反応が進行)し、40minの反応時間ではレブリン酸の収率が増大してセルロースの反応が進むことがわかった。300°Cの高温では、1minの短時間でもレブリン酸が高収率に生成したが炭素質物質の生成も増加した。有用生成物の収率は低温長時間の方が高く、180230°C程度が最適と推定された。塩酸の場合、0.1mol/L程度の濃度が望ましいことがわかった。2.有機酸のゼオライト転化反応の研究酢酸、乳酸、酪酸など、バイオマスの水熱反応あるいは酸発酵で生成する有機酸のゼオライトによる転化反応を行い、以下の結果が得られた。1)反応装置内での供給原料の有機酸とゼオライト触媒の接触方法の検討から、有機酸を反応温度まで昇温する過程で熱反応を生じると重合など副反応がおこり、高い収率が得られないこと、有機酸を高温のゼオライト触媒に直接接触させることで、高収率の転化が可能となることがわかった。バイオマス実原料としてバガスや廃糖蜜を用い、バイオファクトリー反応技術として、下記の成果を得た。[要素反応技術研究]バガスの水熱反応では、実用的に有用な水のみの条件での検討を行った。200270°C、7分間の反応により、ヘミセルロース分に相当するバガスの3040%が水溶性分解物に転化した。低分子量生成物として、220°C以下では単糖類、240°Cでは酢酸、270°Cでは酢酸および5-HMF(ヒドロキシメチルフルフラール)が主生成物であった。また、0.01mol/Lの塩酸中では、240°C、7分間の反応により3035%の水溶性分解物が得られ、その主成分としてレブリン酸と酢酸が得られることがわかった。また、ゼオライトによるレブリン酸や5-HMFの触媒転化反応では、400450°Cの温度で、BTX類およびナフタレン類を主成分とする芳香族を高収率に取得し、原料化合物に含まれる酸素は主としてCOに転化することを明らかにした。[プロセス技術研究]プロセス技術研究では、水熱反応生成物の効率的分離法の検討を行い、ゼオライトによりレブリン酸を高効率に吸着分離できることがわかった。また、廃糖蜜の酸発酵から得られる乳酸のゼオライト転化反応において、非定常反応法を適用することで熱分解タールの副生を抑制できることを明らかにした。本研究では、再生可能資源であるバイオマスの化学原料化プロセス技術(バイオファクトリー反応技術)を確立するため、利用性の高い農業廃棄物である廃糖蜜やバガスを原料として、炭素利用効率が高く、エネルギー消費の少ない統合プロセス技術の研究を行ってきた。

本年度は最終年度であるため、これまで行ってきた水熱分解と分解物の触媒転化の2つの要素技術の最適複合化の検討と、低エネルギー消費の生成物分離技術に関する検討を行った。1)要素反応技術研究として、後段の触媒転化において有用な化学原料への転化に適した中間生成物形態め検討と、そのために必要な水熱分解条件についての検討を行った。その結果、水熱分解物としてレブリン酸が最も高い芳香族収率・選択率を与える中間物であることがわかった。また、水熱分解をマイルドな条件(すなわち低コスト)で行い、アルデヒド、フルフラール系中間生成物とする場合には、芳香族収率は低下するが、軽油相当の高発熱量燃料油収率が高まることがわかった。2)プロセス技術研究として、水熱反応生成物のレブリン酸の省エネルギー型分離法について検討し、ゼオライトを用いた吸着分離がきわめて有効であることを明らかにした。ゼオライトによる吸着容量はきわめて高く高濃度の濃縮分離が可能であり、使用するゼオライトによる触媒反応と組み合わせることで脱離工程が簡略化できる。蒸留法など従来技術の分離法に比べプロセスの所要エネルギーの大幅低減が可能なことを明らかにした。3)プロセス性能研究として、触媒転化工程における熱分解・重合などの副反応を抑制するため、非定常反応法が有効で、重質成分の副生の抑制や反応器内のコーキング防止に有用であることを示した。
シリカ被服ナノ粒子貴金属触媒に接するススの三相界面反応の原子レベル可視化

HEXDPFの研究において、PM捕集初期の圧力上昇からケーキ層の圧力上昇への遷移過程を数値計算にて表現し、バイパス流によりHEX全面にススが堆積できることを確認した。つまりSQ-DPFよりも広い有効面積でススの堆積が可能であることを示唆した。再生過程においても、このバイパス流により作動ガスのスス堆積への供給が制御される事を確認した。スス酸化反応過程について評価は以下の結果を得た。CB酸化反応の総括的活性化エネルギーの低減効果は, SiC酸化物層表面に吸着された酸素によると考えられる事が可能。CB酸化の総括的活性化エネルギーはPtの担持や酸素濃度に関わらず,ほぼ一定の値となる事が分かった。平成26年度に予定していた電気化学実験において,酸素のイオン化の過程が律速になっている可能性が高い事が明らかになった.酸素の供給に対して酸素のイオン化が追いつかないため,気相中の酸素濃度の増大に比例したOCVの変化が現れなかったと考えられる.またPtの含有量の少ないサンプルでは,Pt担持の内サンプルの場合と比較してスス酸化反応に大きな差は確認できない.そのためOCVの挙動についても大きな変化がない事が予想された.六角セル構造フィルター特有の流入ガスの流れのモデル化を試みた.六角セル構造フィルターには特有の流れが2つある.それは,ガスが流入する流路からガスが流出する流路に流れる流れと,流入流路と流入流路の間の壁面を通り流出流路に流れる流れである.この特有な流れは,流体力学的に圧力バランスとダルシーの法則から定性的な説明ができるため,実験から得られた現象のモデル化を行い,数値解析をした.その結果,実験結果同様に流入流路同士が接するフィルター壁にもススが堆積する流れを発見した.数値解析の結果から流入/流出流路と流入/流入流路に堆積するススの厚みの時間変化,各壁面に対する空塔速度の変化,流量配分の変化等を明らかにした.またこのモデルに表面空孔内の空隙率の変化を取り入れたモデル化により解析をおこなった.これらの結果から,PMの堆積及び再生を自制的にコントロールできる可能性があることが示唆できた.また流入流路と流出流路が隣り合う六角セル構造フィルターに吸引式でメンブレンを塗布する場合には,均一に塗布できない可能性があるため,メンブレンの塗布に対し工夫が必要な事を示唆した.ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれる粒子状物質(Particulate Mater:PM)は健康被害や大気汚染の原因になるため、その排出量が厳しく規制されている。PMはディーゼル微粒子フィルター(Diesel Particulate Filter:DPF)で濾過され、大気中への放出が抑制される。DPFに堆積したPMは定期的に除去すること(再生)が必要であるが、エンジン駆動に要する以外の燃料を使用するため、DPFの再生温度を低温で行うことが燃料消費量の削減には必須である。しかし、昨今、DPF再生時の低温化が可能になりつつある一方で、詳しい化学反応のメカニズムが明らかになっていない。そのため本研究では、高耐久性を有するSiO2膜に完全に覆われたシングルナノサイズPt触媒によるディーゼル微粒子(スス)の酸化反応機構等を解明するために、昇温還元法(Temperature-Programed-Reduction technique: TPR)を用いてスス酸化反応過程について評価を行った。その結果を以下に示す。1)CB酸化反応の総括的活性化エネルギーの低減効果は、SiC酸化物層表面に吸着された酸素によると考えられる。2)CB酸化の総括的活性化エネルギーはPtの担持や酸素濃度に関わらず、ほぼ一定の値となる。そのことから、アイドリング時におけるDPF再生のような酸素濃度が高い場合には、Ptを担持せずともPtを担持した場合と同程度のCB酸化反応速度を得ることが分かった。更に、PMの捕集面積を従来の正方形セル構造よりも1.3倍面積が広い六角セル構造のDPFのバイパス流れについて、昨年度に続き実験及び数値計算を行った。その結果、再生過程においても、このバイパス流により作動ガスのスス堆積層への供給が制御され、エンジンベンチテストの再生結果で得られた緩慢な再生になることが示唆できた。電気化学実験において,酸素のイオン化の過程が律速になっている可能性が高い事が明らかになった.ナノスケールのススの酸化反応挙動の可視化に着手出来ていないが,可視化に向けた準備を行っている.また,六角セル構造DPFの特有の流れが,モデル化と数値解析から明らかになった.

このモデルに表面空孔内の空隙率の変化を取り入れたモデル化により解析をおこなった.PMが初期に堆積する表面空孔の空隙率分布を考慮した空塔速度を導入することで,捕集初期の圧力上昇からケーキ層の圧力上昇への遷移過程を表現できることを示した(学会発表2件,論文掲載2件).PMの堆積の挙動を解析することで,今後,PMの堆積及び再生を自制的にコントロールできる可能性があることが示唆できた.これらのことから概ね順調に研究が進展していると思われる.流体工学1)DPMFに即した実験系にてナノスケールのススの酸化反応挙動(可視化)本研究ではPMの酸化反応挙動を高分解で観測するのが目的であるため,高分解能での測定が可能である作動排気型のETEMを用いてSiCナノ粒子表面でのスス酸化挙動の可視化を行う.更に走査型電子顕微鏡(SEM)と走査型透過型電子顕微鏡(STEM)を組合わせたSEM-STEMを用いて3次元的な可視化を行う..2)全焦点顕微鏡を用いた六角セル構造フィルターのPM堆積と再生過程の可視化メンブレンを六角形セル構造の支持体のPM捕集面にコーティングし,スス再生の低温化を狙う.六角セル構造フィルターのPM堆積と再生過程の可視化とX線CT及びMRIを用いたDPF壁面内のガスの流れの可視化の二つに分けて研究を行う.PM堆積と再生過程の可視化では,特に流入流路間を隔てる壁の役割を明確にする.また,CO濃度やCO2濃度の測定から反応速度を見積もり,総括反応に関する活性化エネルギーを,メンブレンの有無により比較する.これらの実験ではディーゼル燃料から採取するススを一定時間捕集し質量を計測し,DPFM内に堆積するススの量の定量化して実験を行う.流体力学的には,ガスは流入流路から流入流路へ流れる事はない.つまり,流入流路/流入流路壁にPMが堆積するとき,ガスの流れは従来の様に壁に直行する方向ではなく,壁の内部を壁表面に平行な方向に流れ,流出流路へ流れていると考えられる.これは圧力バランスとダルシーの法則から定性的な説明がつくが,定量的な評価が不可能であるためX線CT及びMRIを用いてガスの流れを可視化し,PMの堆積の定量的評価が行い,最終的に再生過程において自制的制御後処理ができることが可能となる.