hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カドミウム中毒発症機序における銅欠乏の関与

カドミウム(Cd)中毒における銅の体内動態の関与を検討するため、低銅食飼育下にラットにCdを2mg/kgの投与量で週に1回、3カ月間皮下注射した(対照には生理食塩水)。Cd投与により肝臓中銅濃度の増加、腎近位尿細管障害、血漿中鉄濃度の低下を伴う腎性貧血などが見られた。それに低銅食飼育が加わると、尿中蛋白質の排泄量の増加、貧血の程度の若干の増強傾向が見られた。従って、Cd中毒の発症において、銅欠乏状態はわずかではあるがその影響を増強する作用があることが示唆された。カドミウム(Cd)は環境中に広く存在する有害重金属であり、食物より体内に取り込まれ、腎臓中に蓄積する。腎臓中Cd濃度は加齢とともに上昇するため、過剰のCd摂取を続けていると高齢で近位尿細管障害(カドミウム腎症)が発症し、さらに骨軟化症や貧血(イタイイタイ病)が続発する危険性がある。今日では鉱山や製錬所由来の富山県神通川流域や秋田県のCd汚染地域でカドミウム腎症患者が存在する。Cd中毒では近位尿細管障害によりmetallothioneinという分子量の小さな蛋白質に結合した形での銅の尿中への排泄が増加し、血中の銅のレベルも低下する。従って、Cd中毒では栄養不良などにより銅の欠乏状態が惹起されて種々の含銅酵素の活性が低下し、病状が増悪するという機序が考えられる。そこで、本研究はカドミウム腎症患者の病状悪化の予防のための食生活についての保健指導や治療などに直接役立てることを目的に、低銅食飼育下でCdを投与したラットを用いた実験により、Cd中毒の発症における銅欠乏の関与を解明する。ラットを通常の餌及び低銅食の餌で飼育しながら、Cdを1mg/kgの投与量で週に1回皮下注射した。対照群には生理食塩水を同様に投与した。3カ月後に代謝ケージを用いてラットの24時間尿を採取した。尿検体は尿量測定、試験紙による一般検査、比重測定の後にチューブに分注して冷凍保存した。その後、ラットを麻酔下で解剖し、末梢血と臓器を採取した。末梢血は、自動血球計算機により赤血球数等の貧血指標を測定し、金属測定用全血と血漿を分注して冷凍保存した。臓器は重量の測定後、RNAの抽出、パラフィン包埋標本の作成、組織の冷凍保存を行った。Cd投与群では尿量が増加しており、近位尿細管障害が確認できた。低銅食飼育だけでは貧血はなかったものの、それにCd投与が加わるとCdによる貧血惹起作用が増強される傾向が見られた。研究計画では、平成27年度では低銅食飼育下でラットにCdを長期投与して血液、尿、臓器の検体を採取して保存し、平成28年度ではそれらの検体を用いて全血・血漿・尿・臓器中の金属濃度測定、血漿・尿・臓器の生化学検査、臓器中mRNAの発現量の測定、病理学的検索(組織中の蛋白質やmRNAの発現の観察)を行うという予定を立てた。平成27年度は上記の予定通りに動物実験を実施し、通常餌飼育下での生理食塩水投与群、通常餌飼育下でのCd投与群、低銅食飼育下での生理食塩水投与群、低銅食飼育下でのCd投与群、の4群(各群9匹)の検体を得ることができた。しかも、Cd投与群では近位尿細管障害を意味する尿量増加が見られ、銅欠乏とCd中毒の貧血に対する複合影響を示唆する結果も得られているため、目標に適った非常に良好な検体が得られたと考えている。カドミウム(Cd)は食物より体内に取り込まれ、腎臓中に蓄積する。Cd中毒では近位尿細管障害によりメタロチオネインという低分子量の蛋白質に結合した形での銅の尿中への排泄が増加するため、銅の欠乏状態が惹起されて病状が増悪するという機序が考えられる。従って、Cd中毒に対する低銅食飼育の影響をラットで観察した。ラットを通常の餌及び低銅食の餌で飼育しながら、Cdを2mg/kgの投与量で週に1回皮下注射した。3カ月後に24時間尿、末梢血、臓器を採取した。Cd投与群では尿量、NAG、メタロチオネインの尿中排泄量が増加しており、近位尿細管障害が明らかであったが、それに対する低銅食飼育の増悪影響は見られなかった。一方で、Cd投与群では血漿クレアチニンの上昇及び尿中蛋白質の排泄量増加などの腎糸球体機能への影響も確認できたが、低銅食飼育により尿中蛋白質の排泄量がさらに増加していた。しかし、腎臓のHE染色病理標本では形態学的な変化は認められなかった。従って、Cdの腎機能障害は銅欠乏状態により若干増強されることが判明した。Cd投与群では腎臓から産生される造血因子であるエリスロポエチンや鉄の血漿中濃度の低下を伴う貧血も進行していたが、それに低銅食飼育が加わると統計学的に有意ではないが若干貧血の程度が強くなる傾向が見られた。

従って、Cdによる貧血惹起作用は銅欠乏状態によってわずかではあるが増強する作用があることが示唆された。今後の課題として、さらに長期のCd投与による腎障害に対する銅欠乏の影響を観察する必要があると考えられた。カドミウム(Cd)中毒における銅の体内動態の関与を検討するため、低銅食飼育下にラットにCdを2mg/kgの投与量で週に1回、3カ月間皮下注射した(対照には生理食塩水)。Cd投与により肝臓中銅濃度の増加、腎近位尿細管障害、血漿中鉄濃度の低下を伴う腎性貧血などが見られた。それに低銅食飼育が加わると、尿中蛋白質の排泄量の増加、貧血の程度の若干の増強傾向が見られた。従って、Cd中毒の発症において、銅欠乏状態はわずかではあるがその影響を増強する作用があることが示唆された。平成28年度は、研究計画の予定通り、昨年度に得られた検体を使用して、原子吸光光度計による全血・血漿・尿・臓器中のCd、銅、鉄、亜鉛、等の金属濃度測定、腎機能や貧血に関連する血漿クレアチニン、尿中アミノ酸、尿中NAG、血漿鉄、血漿フェリチン、等の生化学検査、リアルタイムPCRによるmetallothionein、含銅酵素(lysyl oxidase、ceruloplasmin、hephaestin)、銅トランスポーター(CTR1、CTR2等)、銅シャペロン(ATOX1、CCS等)、等の臓器中mRNAの発現量の測定、病理学的検索(HE染色、免疫組織染色、in situ hybridization)を行う。これらの結果を総合的に解析し、Cd中毒の発症における銅欠乏の関与について考察する。重金属の毒性学今年度はほぼ研究計画での予定通りに実験が進み、従って研究費の使用もそれに応じてほぼ予定通りに使用することができた。しかし、若干の残額が生じた。次年度には種々の測定のために必要な試薬の購入に使用する予定である。
戦後初期の校内授業研究に関する研究－カリキュラム開発と教師の力量形成の連関－

2012年度は、前年度に引き続き、日本の戦後初期における授業研究に関わる史料収集を行った。具体的には国立国会図書館、天理大学、横浜国立大学において、小学校の校内研究会に関する史料、ガイダンスの理論と実践に関する史料、戦後初期に活躍した教師による戦時中の教育実践に関する史料などを発見・収集した。さらに、これまで収集した史料を精読・分析し、学会発表ならびに論文執筆を行った。今年度発表した主な研究成果は以下の通りである。(1)戦後初期の奈良県の公立小学校における「ガイダンス」が、端的な表現による問題行動の記述・把握を基にしたものだったのに対し、奈良師範学校女子部附属小学校では、具体的な活動のエピソード記録に基づいて個々の子どもの長期的な変容を把握するための営みであったことを明らかにした。そして、その背景として、ガイダンスとカリキュラムの関係の捉え方の違いについても検討を行った。(2)戦後初期の東京高等師範学校附属小学校における総合カリキュラムの実践記録の検討を行った。その結果、子どもの学習の具体的な描写がなく、端的な表現による単元の目標に照らした学習成果や時間配分に焦点をあてた記録であり、また、カリキュラム改正の根拠には必ずしもなっていなかった可能性が指摘できる。また、教科カリキュラム、広域カリキュラム、コア・カリキュラムという3つのカリキュラムの実践研究が並行して行われた時期の校内授業研究の速記録を詳細に見ていくと、授業者が提案した研究テーマや仮説に即して議論がなされており、「実証方法」については課題をもつものであった。つまり、東京高師附小の校内授業研究においては、子どものカリキュラム経験の十分な描写はできていなかったといえる。(3)現代的なの授業研究の諸問題を把握すべく、現在の校内授業研究の談話分析に関する分析・発表を行った。具体的には、当事者主体型授業研究の実践校の授業研究協議において、教師を対象化した発言を分析すると、対照群に比して当事者性が高く、子どもの具体的な姿・授業者の意図・行為と関連させて発話がなされていることがわかった。これまで見落とされがちだった日本の戦後初期における授業研究に関する研究を進めていくために必要な史料収集ができた。具体的には、小学校の校内研究会に関する史料、ガイダンスの理論と実践に関する史料、戦後初期に活躍した教師による戦時中の教育実践に関する史料などを発見・収集することができた。また、戦後初期の校内授業研究会の詳細な内容とプロセスを明らかにし、戦後初期における授業研究とカリキュラム開発の関係の実態に迫る研究を発表することができた。戦後初期における授業研究に関わる史料収集に加え、当事者(とりわけ当時の若手教師)へのインタビューを行うことで、より重層的に授業研究の実態を明らかにしていく。また、師範学校、私立学校、公立学校など様々な学校種ごとに、カリキュラム開発と授業研究の関係の実態を明らかにし、それぞれの特徴や多様性に迫っていく。そして、その成果を博士論文としてまとめ、広く公刊することに努める。2011年度は、日本の戦後初期における授業研究に関わる史料収集を行った。具体的には国立国会図書館、名古屋大学、お茶の水女子大学、横浜国立大学において、小学校の校内研究会に関する史料、ガイダンスの理論と実践に関する史料、戦後初期に活躍した教師による戦時中の教育実践に関する史料などを発見・収集した。(1)これまでカリキュラムの構造やその変遷が着目されるがゆえに見落とされがちだった戦後初期の授業研究に関する論文を執筆した。具体的には、奈良師範学校附属小学校において日常的に行われていた「プラン会議」と「研究授業」の会議録や授業の観察記録を基に、その詳細な内容とプロセスを明らかにし、これまで見落とされてきた戦後初期における授業研究とカリキュラム開発の関係の実態に迫った。(2)戦後初期に活躍した教師の思想形成に関する論文を執筆した。具体的には、「吉城プラン」の研究・実践の中心的人物だった久保田浩(1916-2010)の被教育体験から戦後初期に至るまでの思想形成に過程に着目し、一貫した「文化的創造活動」の尊重、終戦を境にした教師観の転換、その教師の専門性を支える営みとしての授業研究の役割を明らかにした。具体的には、授業の構想・省察で当事者に焦点を当てる「当事者主体型授業研究」の発言構造、発話ターンの分析を行った。その結果、「当事者主体型授業研究」は、具体性が高く、発話ターンが短いという特徴が見られ、教育的鑑識を高め、教師をエンパワーメントする可能性が示唆された。また、授業研究におけるデータの様相的処理に関する研究を行った。

(2)戦後初期の東京高等師範学校附属小学校における総合カリキュラムの実践記録の検討を行った。その結果、子どもの学習の具体的な描写がなく、端的な表現による単元の目標に照らした学習成果や時間配分に焦点をあてた記録であり、また、カリキュラム改正の根拠には必ずしもなっていなかった可能性が指摘できる。また、教科カリキュラム、広域カリキュラム、コア・カリキュラムという3つのカリキュラムの実践研究が並行して行われた時期の校内授業研究の速記録を詳細に見ていくと、授業者が提案した研究テーマや仮説に即して議論がなされており、「実証方法」については課題をもつものであった。つまり、東京高師附小の校内授業研究においては、子どものカリキュラム経験の十分な描写はできていなかったといえる。(3)現代的なの授業研究の諸問題を把握すべく、現在の校内授業研究の談話分析に関する分析・発表を行った。具体的には、当事者主体型授業研究の実践校の授業研究協議において、教師を対象化した発言を分析すると、対照群に比して当事者性が高く、子どもの具体的な姿・授業者の意図・行為と関連させて発話がなされていることがわかった。これまで見落とされがちだった日本の戦後初期における授業研究に関する研究を進めていくために必要な史料収集ができた。具体的には、小学校の校内研究会に関する史料、ガイダンスの理論と実践に関する史料、戦後初期に活躍した教師による戦時中の教育実践に関する史料などを発見・収集することができた。また、戦後初期の校内授業研究会の詳細な内容とプロセスを明らかにし、戦後初期における授業研究とカリキュラム開発の関係の実態に迫る論文を執筆することができた。また、戦後初期の校内授業研究会の詳細な内容とプロセスを明らかにし、戦後初期における授業研究とカリキュラム開発の関係の実態に迫る研究を発表することができた。戦後初期における授業研究に関わる史料収集に加え、当事者(とりわけ当時の君手教師)へのインタビューを行うことで、より重層的に授業研究の実態を明らかにしていく。また、師範学校、私立学校、公立学校など様々な学校種ごとに、カリキュラム開発と授業研究の関係の実態を明らかにし、それぞれの特徴や多様性に迫っていく。そして、その成果を関連学会で発表し、論文を執筆していく。戦後初期における授業研究に関わる史料収集に加え、当事者(とりわけ当時の若手教師)へのインタビューを行うことで、より重層的に授業研究の実態を明らかにしていく。
鉄鋼スラグと天然ポゾランを活用した多孔質な海藻増殖ブロックの開発

国内外で深刻化する「磯焼け」回復技術の一環として,未利用資源である鉄鋼スラグと天然ポゾラン(シラス,火山灰)を有効活用し,さらに海藻増殖性と鉄分供給性を高めるべく多孔質とした固化体(POSSC:Porous-type Steel-making Slag Concrete)を試作し,その力学特性や自然界への鉄分供給性能について検討した。その結果,POSSCの基礎的な力学特性が明らかになるとともに,人工海水中において長期的に鉄分が溶出することが確認され,磯焼け回復に貢献できる可能性が示された。本研究の目的は、国内外で深刻化する「磯焼け」回復技術の一環として、鉄鋼スラグと天然ポゾランを有効活用し、さらに海藻増殖性と鉄分供給性を高めるべく多孔質とした固化体(POSSC:Porous-Type Steel-Making Slag Concrete)を開発し、その環境影響、力学的性質ならびに自然界への鉄分供給能力を明らかにすることである。平成23年度は、POSSCのアルカリ溶出性および力学的性質に及ぼす使用材料、配合条件、養生条件の影響について検討した。その結果、POSSCのアルカリ溶出低減には海水浸漬前の気中曝露が有効であること、POSSCのポゾラン材としてシラスや火山灰を利用することでアルカリ溶出性の低減効果が得られること等を明らかとした。一方、製鋼スラグは生物生育の必須元素である鉄分を豊富に含んでいることから、製鋼スラグを利用した磯焼け回復技術の開発が進められている。しかしながら、スラグからの鉄分溶出に関する知見は少なく、製鋼スラグを骨材に用いたSSCからの鉄分溶出に関するデータはない。そこで平成24年度は、溶銑予備処理スラグからの鉄分溶出に関するデータの蓄積およびPOSSCからの鉄分溶出挙動の把握を目的として実験を実施した。その結果、溶銑予備処理スラグからの鉄分の溶出量と溶出速度は粒径が小さいほど大きく、表面積に依存することがわかった。また、溶銑予備処理スラグがペーストで被膜されているPOSSCからも鉄分が溶出することを確認した。さらに、60日間の溶出試験において全鉄濃度と溶存鉄濃度が一定量存在し、60日経過後も鉄は溶出し続けることから、POSSCから鉄分は長期的に溶出することが示された。本研究により、天然ポゾランを活用したPOSSCの基本的な物性が明らかになるとともに、磯焼け回復の根拠となる鉄分溶出特性に関する有力なデータを得ることができた。本研究は,国内外で深刻化する「磯焼け」回復技術の一環として,鉄鋼スラグと天然ポゾランを活用しさらに海藻増殖性と鉄分供給能力を高めるべく多孔質とした固化体(POSSC:Porous-type Steel-making Slag Concrete)を開発し,その環境影響,力学特性ならびに自然界への鉄分供給能力について明らかにするとともに,POSSCの最適な材料設計システムを提案しようとするものである。天然ポゾランとして,南九州に広く分布するシラスおよび新燃岳火山灰を使用した。平成23年度の検討内容および得られた知見は以下の通りである。(1)配合条件・養生方法がPOSSCのアルカリ溶出性・力学特性に及ぼす影響:POSSCの空隙率を15%,25%,35%と変化させ,海水中におけるアルカリ溶出試験および圧縮強度試験を実施した。その結果,空隙率が高いほど海水pHの上昇量が大きく,圧縮強度は小さくなる傾向が認められた。また,海水へ浸漬前に気中曝露を施すことで,固化体表面の炭酸化によりアルカリ溶出性が一層抑制されると同時に,気中曝露なしの場合と同等以上の圧縮強度を得られることが明らかとなった。(2)天然ポゾランのPOSSCへの適用性:シラスおよび新燃岳火山灰をポゾラン材とするPOSSCを作製した。その結果,天然ポゾランを用いたPOSSCの製造は十分可能であり,天然ポゾランの混入はPOSSCのアルカリ溶出性の低減と長期的な強度増進に寄与することが明らかとなった。(3)ペースト部の意図的な沈降によるPOSSCの曲げ強度の改善:ペースト部の粘性や圧縮強度が異なるPOSSCを作製し,その曲げ強度について検討した。その結果,ペースト部の粘性が低いほど,また圧縮強度が高いほどPOSSCの曲げ強度は高くなることが明らかとなった。当初予定の内容について検討を実施し,十分な知見を得ることが出来たため。平成24年度は,POSSCの鉄分供給能力について明らかにするとともに,水槽実験による海藻増殖性についても検討する。鉄分分析および水槽試験にかかる費用一式,成果発表のための旅費,その他の消耗品等に使用する予定である。
セグメント型望遠鏡のための共通光路シアリングナル干渉計の開発

本研究課題の目的は、地上大型望遠鏡での系外惑星の直接検出とキャラクタリゼーションを目指した、高コントラスト観測装置を開発することである。系外惑星の直接検出のためには、明るい恒星からの光を強力に除去しなければならない。本研究では主に、SPLINE (Savart-plate lateral-shearing interferometric nuller for exoplanets)の開発を推進した。SPLINEとは、サバール板と呼ばれる偏光分離素子を2枚の偏光子で挟んだ横シアリング干渉計であり、打ち消し合う光波干渉を利用して恒星光を除去する。これまでに、北海道大学においてSPLINEシミュレータを構築し、性能評価のための室内実証試験を行ってきた。本研究課題では、開発中のSPLINEをさらに発展させ、より高いコントラストと観測性能の向上を目指した観測システムの構築を目標とした。平成25年度は、(1)観測効率を向上させるための2チャンネルSPLINEの開発、および(2)より高いコントラスト実証を目指したSPLINE用光波面センサの開発を実施した。従来提案されていたSPLINEは、偏光子の使用により光量スループットが悪いという問題があった。そこで、偏光子の代わりに方解石製の偏光分離素子を用いた、2チャンネルSPLINEシミュレータを構築した。その結果、光量スループットの大幅な改善に成功した。SPLINEのコントラストを制限している主な要因は、使用する光学素子の面精度に起因する、光波面乱れである。したがって、システムに入射する光波面の乱れを測定する波面センサの開発が必要不可欠である。本研究では、波面乱れの3次元情報(空間2次元、波長1次元)を取得できる3次元波面センサのシミュレータを構築し、2波長(波長532nmおよび670nm)光源での波面測定の原理実証試験を推進した。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、SPLINE光学系アライメントの高精度・高安定化を行った。その結果、室内実証試験において、広い波長帯域をもつ白色光源で高いコントラスト(望遠鏡の解像度の2倍の離角において5桁以上)と、高い安定性(3時間にわたって安定に恒星モデル光を除去)を実証した。また、SPLINEの弱点として、偏光素子を利用しているために装置スループットが低いという問題があった。そこで、装置スループットを改善するため、偏光分離素子を導入した2チャンネル光学系を提案し、室内試験により原理実証を実施した。これまでの実証試験では、SPLINEに使用する光学素子の面精度が悪いために光波面が乱されてしまい、恒星光を完全に除去することができなかった。申請当初は、この問題を解決するため、光ファイババンドルによる光波面のクリーン化を検討していた。しかしながら、光波面乱れの問題を解決するより効果的な手法として、連携研究者の松尾太郎氏を中心に、光波干渉技術による光波面測定法を提案した。平成24年度は、提案した光波面測定法の実証試験機を設計・構築を行い、実証試験に着手した。現在までに、SPLINE光学系の高精度・高安定化により、高いコントラストと波長非依存性、高い安定性の実証に成功している。また、SPLINEにおける光波面乱れの問題を解決するために新たに提案した光波面測定法により、可変形鏡などのハードウェアによる補正、ポストプロセスなどのソフトウェアによる補正の両面からコントラストの向上が期待される。平成24年度に、光波面測定のための光学系の設計と試験機の構築が完了しており、実証試験にも着手しつつある。以上のことから、おおむね順調に進展していると言える。今後は、SPLINEの実証試験により、より高効率且つ高コントラストの達成を目指す。まず、2チャンネルSPLINE

光学系では、より精度の高い方解石偏光分離素子を導入する。これにより、2チャンネル光学系がよりシンプルに構築でき、理論上より高いコントラストを実現可能である。また、提案した光波面測定法の実証試験を推進し、まずはポストプロセスによるコントラスト改善を目指す。さらに、可変形鏡や液晶光変調器などによる光波面制御により、乱れた光波面を補正するための技術も検討する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
木材切削用ダイヤモンド厚膜ろう付け工具の開発と性能評価

近年,木材の機械加工はもちろんのこと,パーティクルボード,MDFなどの木質系難削材料の機械加工における工具の性能向上と長寿命化が強く求められている。このような背景から,筆者らは,長寿命工具の開発を目指して超硬合金母材にダイヤモンド薄膜を形成するダイヤモンドコーティングに着目し,その基礎研究を行ってきた。しかしながら,これまでの研究結果では,ダイヤモンドコーティング工具は,耐摩耗性には優れているが刃先丸みの問題を有し,刃先の鋭利性を改善することが課題で有ることがわかった。本研究では,上記課題を克服する目的から,CVD法によって基板上にダイヤモンドコーティングして製造したダイヤモンド厚膜を超硬合金チップにろう付けし,これを研磨して刃付けを行って,新しい木材切削工具(以下,厚膜ろう付け工具と呼ぶ。)を作製した。作製した厚膜ろう付け工具は,刃先の丸みが従来のダイヤモンドコーティング工具よりも,大幅に改善されて鋭利になり,工具のすくい面および逃げ面ともにかなり平滑になった。さらに,厚膜ろう付け工具との寿命試験を実施し,工具の摩耗特性と切削消費電力の変化を調べた。さらに,寿命試験終了後に両工具の切れ刃のSEM観察を行い,厚膜ろう付け工具は全く摩耗が進展せず,切削消費電力も低い値を維持することを明らかにした。以上の結果より,開発したダイヤモンド厚膜ろう付け工具は,とくに木材の切削において優れた性能を有する長寿命切削工具として期待できる。)を作製した。近年,パーティクルボード,MDFなどの木質系難削材料の機械加工における工具の性能向上と長寿命化が強く求められていることから,筆者らは,超硬合金母材にダイヤモンド薄膜を形成するダイヤモンドコーティングに着目し,その基礎研究を行ってきた。しかしながら,同工具は,耐摩耗性には優れているものの刃先丸みの問題を有し,刃先の鋭利性を改善することが課題で有ることがわかった。)を作製した。さらに,厚膜ろう付け工具とノンコーティング工具を用いて,MDFとメラピを被削材として連続フライス加工を行い,工具の摩耗特性と切削消費電力の変化を調べて両者を比較した。さらに,寿命試験終了後に両工具の切れ刃のSEM観察を行った。両被削材ともに,ノンコーティング工具では,切削の継続にともなって刃先摩耗が進行して行くのに対し,厚膜ろう付け工具は全く摩耗せず,切削消費電力も低い値を維持した。以上,開発したダイヤモンド厚膜ろう付け工具は,とくに木材の切削において,優れた性能を有する長寿命切削工具であることを明らかにした。)を作製した。

さらに,寿命試験終了後に両工具の切れ刃のSEM観察を行い,厚膜ろう付け工具は全く摩耗が進展せず,切削消費電力も低い値を維持することを明らかにした。以上の結果より,開発したダイヤモンド厚膜ろう付け工具は,とくに木材の切削において優れた性能を有する長寿命切削工具として期待できる。
髄芽腫におけるSOX4遺伝子の発現意義と治療への応用

脳腫瘍の手術標本を使って遺伝子解析した結果、Sox4遺伝子が髄芽腫において、他の脳腫瘍に比較して著明に発現が亢進していることを確認した。また脳腫瘍の培養細胞においても、髄芽腫細胞において、Sox4遺伝子が高発現していることを確認した。さらに悪性グリオーマの培養細胞にSox4遺伝子を導入することで、細胞増職能が増加することを確認した。逆に、髄芽腫培養細胞にSox4遺伝子を導入しても、その細胞増殖能に変化はなかった。(1)手術時に採取した128例の脳腫瘍の凍結標本(髄芽腫;8例、膠芽腫;43例、星細胞腫;15例、乏突起膠腫;10例、神経鞘腫;44例、髄膜腫;7例、その他1例)からtotal RNAを抽出し、7500Real Time PCR system(Applied Biosystems、USA)を用いて、Sox4 mRNAの発現を定量的に測定した。その結果、Sox4 mRNAの発現は、髄芽腫8例において他の腫瘍に比べて著明に増加している事がわかった。現在、免疫染色法にてこれらの腫瘍におけるSox4蛋白の発現を検討している。(2)脳腫瘍培養細胞株においても同様にSox4 mRNAの発現を検討した。その結果、髄芽腫の細胞株であるD283でSox4 mRNAは高発現であり、逆に、悪性グリオーマ細胞株U87、U251、U373では低発現であることがわかった。(3)wild-type Sox4遺伝子を組み込んだpEGFP-N3-Sox4プラスミドを作成し、Sox4 mRNAが低発現のU87細胞にtransfectした。Sox4 mRNAの発現が増加している事を確認後、細胞形態や細胞増殖の変化を観察した。その結果、Sox4を強制発現させたU87細胞では、細胞増殖能が著明に増強されていることがわかった。逆に、Sox4 mRNAが高発現のD283細胞にこのプラスミドをtransfectしても、細胞増殖や形態に変化は認められなかった。昨年度までの研究で、128例の脳腫瘍の凍結標本をreal time PCR法で解析した結果、Sox4遺伝子が髄芽腫において、他の脳腫瘍に比較して数倍以上に発現が亢進していることを確認した。また脳腫瘍の培養細胞においても、髄芽腫細胞(D283)において、他の悪性グリオーマ細胞(U87、U251、U373)に比較して、Sox4遺伝子が高発現していることを確認した。さらに悪性グリオーマの培養細胞、U87にSox4遺伝子をSox4発現プラスミドを使って導入することで、細胞増職能が増加し、細胞形態が変化することも確認した。逆に、髄芽腫培養細胞にSox4遺伝子を導入しても、その細胞増殖能や細胞形態に変化はなかった。現在までに我々は数種類の悪性神経膠腫の手術標本から、脳腫瘍幹細胞の単離、培養に成功しているが、この腫瘍幹細胞において、通常の細胞培養条件で培養された腫瘍細胞や、脳腫瘍幹細胞を分離したもとの手術標本での発現に比較して、Sox4遺伝子が数倍以上発現が亢進していることを確認した。このSox4遺伝子の発現は、CD133やNestinなどの他の腫瘍幹細胞マーカーと極めて良く相関していた。また同じ脳腫瘍幹細胞においても、その継代が進むにつれて、次第にSox4遺伝子の発現が低下していた。このことから腫瘍幹細胞の発生や維持にSox4の発現が関与している可能性が強く示唆された。そこで本年度の研究では、Sox4遺伝子の発現を抑制することで、この脳腫瘍幹細胞を標的とした治療を展開させることが可能かを、さらに検討していく予定である。髄芽腫細胞(D283)において、他の悪性グリオーマ細胞(U87、U251、U373)に比較して、Sox4遺伝子が高発現していることを確認した。我々は脳腫瘍幹細胞の単離、培養に成功しているが、この腫瘍幹細胞において、通常の細胞培養条件で培養された腫瘍細胞や、脳腫瘍幹細胞を分離したもとの手術標本での発現に比較して、Sox4遺伝子の発現が数倍亢進していることを確認した。このSox4遺伝子の発現は、CD133やNestinなどの他の腫瘍幹細胞マーカーと極めて良く相関し、同じ脳腫瘍幹細胞においても、その継代が進むにつれて、次第にSox4遺伝子の発現が低下していた。

さらに堕胎されたヒト胎児および成人脳およびratの脳のパラフィン標本を用いてSOX4の免疫染色を行い、発現パターンを比較した。Human,ratともに同様のSOX4の発現パターンを示した。胎生期大脳ではSOX4陽性細胞は脳室下帯を中心にみられた。皮質では浅層の、より遅い時期に産生されたニューロンに発現が強かった.基底核部は胎生初期ではSOX4陽性細胞はみられなかったが、胎生中期には陽性細胞がみられた。胎児期には海馬にもSOX4陽性細胞が見られた。小脳では外顆粒層にSOX4陽性細胞がみられ、小脳の分化とともに内顆粒層にも陽性細胞がみられた。成人期にはいずれの部位でもSOX4の発現が消失していた。このことからSOX4はニューロンの分化にも関与していることが示唆された。
超省エネ型パワーデバイス作製用の大型ダイヤモンド単結晶ウェハ合成フロンティア開拓

1インチを超える大面積ダイヤモンド単結晶ウェハの作製実証と、その為に必要となる、大面積に渡る一様性の高い高速合成に関する知見を得るため、実機形状下でのシミュレーションを実施し、実際に合成した結果との比較により、合成メカニズムの理解と、高品質化へ向けての最適化を試みた。数値的に合成速度を予測する従来モデルの不備を修正し、実際の合成速度分布を説明すること概ね成功した。微量窒素の効果や、基板前処理を検討した結果、2インチ大の接合基板を作製実証することに成功した。更なる大面積上の高速合成を達成するために希ガスを導入した系で合成を実施し、一様性を維持しつつ合成速度を向上できることを確認できた。単結晶ダイヤモンド基板の大面積合成技術の一つである、高品質な単結晶基板の接合技術に取り組んだ。1インチ以上の面積に渡って接合を試みると、1基板の破壊や、2接合部の品質の劣化が発生することが判った。これらの合成の品質を左右するパラメータの一つとして結晶方位に注目したところ、結晶方位が変化すると、上記した2つの現象が影響を受けることを見出した。結晶方位と境界が成す角が適切な範囲に無い場合は、1インチを超える長さの接合部に対しては、ほとんどの場合、基板の破壊が発生したが、適切な範囲にあれば、2インチ程度の長さに対しても破壊は見られなかった。同様に、Raman分光測定などによりにより結晶性の評価を行ったところ、接合部の品質や、窒素の取り込みが影響を受けることを見出した。一方、プラズマを電磁流体近似したモデルに基づき、原料ガス種同士の化学反応を考慮して、2次元のシミュレーションを実施した。投入電力や圧力、流量などへのインチサイズに渡るラジカル密度分布やガス温度分布の依存性を確認した結果、投入パワーが一定程度を超えると、基板上での基板温度は一定値に収束し、それ以上は殆ど上昇しないことが判った。また、メチルラジカル密度は比較的非一様性が高いことが判った。一方、得られた原子状水素やメチルラジカルなどの密度から合成速度を見積もるモデルと連携させ、数値的に合成速度の絶対値や、その分布を評価した。基板中央部での合成速度はは概ね実験結果を反映しており、実験で得られる合成速度の基板周辺部での低下は、基板温度の低下によって引き起こされていることを示唆する結果を得た。以上の知見に基づき、1インチ以上の大面積基板に対する合成条件を改善し、10mm角の単結晶基板を24枚接合し、40x60mmの面積を持つ、接合型の単結晶ダイヤモンド基板の試作を行った。大面積に渡る単結晶ダイヤモンドの厚膜化を可能とする条件の最適化を試みた。特に、基板温度と窒素濃度に着目した。継続的に成長できる最適な基板温度は、気相中の窒素濃度に依存性を持つことを見出した。高温側では異常成長粒が成長することが知られているが、低温側での挙動を明らかにした。アンドープ成長の場合、Band-A発光との対応から、転位部分が選択的にピット状のモフォロジを形成することが分かった。Nドープ成長の場合、Nが表面を活性化して合成速度向上に寄与する一方で、過度な取り込みは成長核の過剰供給を齎し、ナノダイヤ化することを明らかにした。昨年度の結果から、合成速度の面内一様性も基板温度によって左右されることが判っていたので、基板温度の一様化を可能とする放電条件を探索し、合成速度と品質の一様性を向上する条件を見出した。これまで合成速度の非一様性が40%程度以上であったが、15%程度以下に抑制できた。また、合成中に基板-熱浴間の熱抵抗が変化し、基板温度の低下による成長方向のN濃度変化を見出した。成長時間を調整することで、数倍程度の濃度変化を1割程度以下に抑制できた。一方、昨年度用いた反応性プラズマモデルによる2次元のシミュレーションを様々な条件で実施し、合成速度の面内分布を数値的に見積もったところ、中央部での絶対値は実験と矛盾が無いのに対して、その径方向分布は実験結果と矛盾が見出された。これまでの成長モデルでは、プリカーサとして主にCH3の寄与が着目されてきたが、原子分子シミュレーションの結果からは、CやC2Hなど、不対電子を多く持つラジカルの吸着確率が高いことが示唆された。これらの反応性の高いラジカルの寄与を考慮した、合成速度を予測するモデルを新たに提案し、実験的に得られる合成速度の絶対値のみならず、基板面内分布、基板温度依存性をよく説明できることを見出した。1インチを超える大面積ダイヤモンド単結晶ウェハ上への合成に関する知見を得るため、合成条件に対応した実形状化でのシミュレーションを実施し、実際に合成した結果との比較により、合成メカニズムの理解と、高品質化へ向けての最適化を試みた。合成中に導入する微量窒素の影響を調べるため、基板温度やパワー密度(実際には投入パワーとガス圧力)、及び窒素流量への依存性を詳細に調べ、最適条件を探索した。合成速度や品質などが基板温度へ比較的強く依存していることを示した。また、その依存性がパワー密度への存性を持つことを示した。一方で、希ガスを導入することで、大面積基板上で更なる合成速度向上を達成できることが分かった。一方で、電磁流体力学に基づくプラズマシミュレーションを、実機形状下で実施した。化学反応を考慮したシミュレーションを実施することで、気相中のラジカルの分布も解析した。ラジカル密度や、ガス温度、電子密度などの、投入パワーなどのパラメータに対する依存性を明らかにし、合成速度との相関を調べた。

得られたシミュレーション結果に基づき実験的に得られる合成速度の分布の説明を試みたところ、従来モデルでは説明できないことを明らかにした。より反応率の高いラジカルの影響を考慮したモデルを独自に提案し、これにより実験結果を説明できる可能性を示した。大面積の接合型の単結晶ウェハを合成試験したところ、1インチを超える接合領域を持つ場合は、基板の破壊が生ずることが明らかとなった。合成条件や基板の前処理などを精査したところ、接合領域とオフ方向との成す角度が非常に重要な影響を持つことが判った。以上の知見に基づいて前処理の条件やプラズマの条件を改善し、改めて接合型ウェハの作製を実施し、2インチ大ウェハの作製を実証することができた。1インチを超える大面積ダイヤモンド単結晶ウェハの作製実証と、その為に必要となる、大面積に渡る一様性の高い高速合成に関する知見を得るため、実機形状下でのシミュレーションを実施し、実際に合成した結果との比較により、合成メカニズムの理解と、高品質化へ向けての最適化を試みた。数値的に合成速度を予測する従来モデルの不備を修正し、実際の合成速度分布を説明すること概ね成功した。微量窒素の効果や、基板前処理を検討した結果、2インチ大の接合基板を作製実証することに成功した。更なる大面積上の高速合成を達成するために希ガスを導入した系で合成を実施し、一様性を維持しつつ合成速度を向上できることを確認できた。当初予定していた通り、合成速度および品質を左右する重要なパラメータを特定し、インチサイズの領域で一様性を向上する合成条件を特定できた。これは、来年度取り組み予定の合成装置改良において重要な礎となる知見である。また、シミュレーションと実験とを比較することで、点ではなく、面での合成速度の予測やメカニズムを説明することができ、支配的と思われるラジカル種を特定することができた。以上から、おおむね順調に進展していると判断した。単結晶ダイヤモンドウェハ作製技術開発現状の合成装置で、基板温度の制御を可能とする取り組みを実施する。具体的には、外部からの追加熱や、ホルダ周辺の構造を改善して熱接触を制御する。また、見出した厚膜合成条件を基に、1mm超のバルク結晶の安定成長を試みる。厚膜化に伴う結晶品質の劣化に注意し、オフ角・オフ方向の最適化、合成速度の調整などにより、品質を維持可能か検証する。基板面内のそれぞれの位置およびそれぞれの膜厚で、カソードルミネッセンス、顕微ラマン分光、X線回折などを用いた品質評価を実施する。一方で、新規合成装置の方針としては、基板温度の制御性を向上することが望ましいが、現状の合成装置では、効率が悪く対応が困難となる場合が予想される。このため、新規プラズマ源を取り扱うグループと共同で、新規ダイヤモンド合成装置の開発の取り組みを開始する。当初、本研究が目指していた2インチ大のダイヤモンドウェハを実証できた。その合成に用いるプラズマの様相についてのシミュレーションを用いた解析や、Raman分光測定などを用いた結晶評価を、大面積基板合成や得られた結晶に対して実施することにより、点ではなく、面での調査を進展させることができた。特に、合成品質を左右する主要なパラメータとその効果を確認・実証できたことは重要な進展と考える。以上の状況から、おおむね順調に進展していると判断した。
バイオチャーを用いた森林における炭素隔離効果と生態系応答機構の解明

本研究では異なる量のバイオチャーを散布した際の森林生態系の炭素動態を野外、室内実験を通して明らかにすることを目的としている。最終年度ではこれまでに測定を継続してきた野外散布区での炭素動態の解析を行った。その結果、従属栄養生物呼吸は3年間を通してバイオチャー散布区でより大きな値を示した。これは、バイオチャー散布により微生物バイオマスが増加したためであると考えられた。また、1年目に認められなかった有意な増加が2、3年目に認められ、バイオチャー散布による従属栄養生物呼吸の増加応答は経年的に強まると考えられた。リターフォールは3年間を通してバイオチャー散布区で多くなる傾向を示した。これは、バイオチャー散布により葉内窒素や硫黄が増加し、光合成速度が増加したためであると考えられた。また、コナラの生殖器官(花や種子)のリターフォールは増加する傾向がみられ、特に2、3年目に有意な増加が認められた。これは、バイオチャー散布により土壌中の可給態リンが増加し、生殖器官の成長が促進され、さらに、バイオチャー散布による植物の応答が遅れて現れたためであると考えられた。成長量は3年間を通して5t区で最小値を示した。これは、樹木現存量が5t区で最小値を示したことに依存した。また、1年目の成長量を基準とすると、2、3年目の5、10t区において相対量が大きくなった。したがって、バイオチャー散布によって樹木成長が促進された可能性が考えられた。純一次生産量は3年間を通して5t区で最小値を示した。これは、5t区で最小値を示した成長量の影響が大きいと考えられた。これらの結果、生態系純生産量は3年間を通して5t区で最小値を示した。これも、純一次生産量と同様に5t区で最小値を示した成長量の影響が大きいと考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、バイオチャーを森林生態系に投入することにより、森林生態系の植物および土壌微生物の炭素吸収・放出量の変化とそれらを引き起こす土壌環境の相互作用を科学的に検証し、生態系全体の炭素固定能がどのように変化するのかを明らかにする。バイオチャーに対する森林生態系の応答性解析においては、野外環境下においてバイオチャーの散布実験を行った。その結果、NPP(tC ha-1 yr-1)は散布区(6.58.9)の方がC区(5.4)よりも大きくなった。これは、樹木成長量が大幅に上昇し、また散布量が多いほどリターフォール量が多くなることに起因する。一方、SRは散布区において初期にC区よりも高い値を示したが、散布後6ヶ月以降は常に低い値を示した。これは一時的に有機物分解が加速した後、基質の減少により呼吸速度が制限されたためであると考えられる。これらの結果、NEP(tC ha-1 yr-1)は散布区(0.93.5)の方がC区(ー0.6)よりも大きくなった。以上より、バイオチャーの散布は、森林生態系の炭素固定能を上昇させる効果があることが示唆された。バイオチャーの特性と動態解明においては、下層土壌とともにバイオチャーの理化学性の分析を行った。その結果、非散布区に対して散布区の土壌では、全窒素の減少や有効態リンの増加、さらにはpHの上昇が認められた。また、炭(バイオチャー)自体は散布前に比べて全窒素が増加し、有効態リンが大幅に減少した。これらは、リターから土壌へ供給されるはずだった窒素の一部が炭に吸着し、また炭に含まれる有効態リンが土壌に供給されたためと推察される。さらに土壌中の細菌のコロニー数は土壌の4倍の値を示したことから、炭自体に土壌微生物の住処としての役割もあると考えられる。以上のことから、森林へのバイオチャーの散布は土壌環境へ影響を与えるとともに、バイオチャー自体も重要な役割を果たすことが示唆された。おおむね当初の計画通り、研究を遂行している。一部、専門測定機器の不具合があったため安定同位体に関する解析は次年度以降に実施することとした。バイオチャーに対する森林生態系の応答解析においては、新たなバイオチャー散布実験を行った。その結果、土壌呼吸速度とリターフォール量はバイオチャー散布区で大きい値を示した。これは、バイオチャー散布による微生物量の増加と、葉や花の生産量の増加に起因すると考えられる。一方、樹木成長量はバイオチャー散布による影響は見られなかった。これらの結果はバイオチャー散布が生態系純生産量だけでなく、樹木による純一次生産量の分配率にも大きな影響を与えることを示唆している。バイオチャーの特性と動態解明においては、散布直前および散布後約3カ月毎にサンプルを採取し、バイオチャー層、有機物層、鉱質土層の理化学性を測定した。その結果、バイオチャー散布区では、有機物層における全窒素濃度が対照区よりも低くなった。一方、散布したバイオチャー中の全窒素濃度は時間とともに増加した。同様に、硝酸態およびアンモニア態窒素も散布区の土壌では低下し、バイオチャー自体のこれらの濃度は増加した。これらの結果、溶存態窒素をバイオチャーが吸着することによりそれらの下方への浸透が妨げられ、より下層の土壌では窒素濃度が低下することが示された。バイオチャーの作出と散布技術の開発においては、バイオチャーとしてススキ炭化物を用いた散布実験を試みた。

168日間の乾土1kgあたりのCO2放出積算量はコントロール区で1.6 gC kg-1、バイオチャー区で2.0 gC kg-1であり、バイオチャー区で0.4 gC kg-1高い値を示した。ただし、全C量あたりに放出されたCO2-C量で評価するとコントロール区で1.0%、バイオチャー区で1.4%であり両区間の差はほとんどなかった。これらの結果は、バイオチャーの質によって炭素の隔離効果が異なることを示唆している。昨年度、専門測定機器の不具合により安定同位体を用いたCO2の発生源の特定が遅れていたが、本年度はおおむね当初の計画通りに研究を遂行している。バイオチャーに対する森林生態系の応答解析においては、バイオチャー散布区で引き続き生態系純生産、純一次生産、従属栄養生物呼吸の測定を行った。特に従属栄養生物呼吸については新たにトレンチ法を用いることで、バイオチャー散布が従属栄養生物呼吸の土壌呼吸に対する寄与を変化させ、生態系純生産に影響を与えていることが明らかになった。また、新たに幼齢林にバイオチャーを散布し、室内実験とともに植物の光合成に対する影響を評価した。その結果、バイオチャーの一部の成分が間接的に肥料として働き、光合成活性を高め、それと同時に植物バイオマスの増加を引き起こしていることが示された。バイオチャーの特性と動態解明においては、散布直前から継続してサンプルを採取し、バイオチャー層、有機物層、鉱質土層の物理化学、微生物特性を測定した。その結果、有機物堆積層においては昨年度に認められた差は小さくなりつつあるが、新たに硬質土層の微生物組成や窒素の無機化速度に差が認められるようになった。これは、バイオチャー散布の影響が時間とともに徐々に下層に出始めていることを示しているのと同時に、散布方法がバイオチャーを用いた炭素隔離においては重要となることを示唆している。バイオチャーの作出と散布技術の開発においては、引き続き、バイオチャーとしてススキ炭化物を用いた散布実験を試みている。また、農地での散布や山火事などによる炭化物の影響といった研究例と測定値を比較することで、バイオチャーの適切な散布方法について議論を進めている。おおむね予定通りに研究を進めている。本研究では異なる量のバイオチャーを散布した際の森林生態系の炭素動態を野外、室内実験を通して明らかにすることを目的としている。最終年度ではこれまでに測定を継続してきた野外散布区での炭素動態の解析を行った。その結果、従属栄養生物呼吸は3年間を通してバイオチャー散布区でより大きな値を示した。これは、バイオチャー散布により微生物バイオマスが増加したためであると考えられた。また、1年目に認められなかった有意な増加が2、3年目に認められ、バイオチャー散布による従属栄養生物呼吸の増加応答は経年的に強まると考えられた。リターフォールは3年間を通してバイオチャー散布区で多くなる傾向を示した。これは、バイオチャー散布により葉内窒素や硫黄が増加し、光合成速度が増加したためであると考えられた。また、コナラの生殖器官(花や種子)のリターフォールは増加する傾向がみられ、特に2、3年目に有意な増加が認められた。これは、バイオチャー散布により土壌中の可給態リンが増加し、生殖器官の成長が促進され、さらに、バイオチャー散布による植物の応答が遅れて現れたためであると考えられた。
中枢神経再生療法における脂肪組織の有用性

外傷性脊髄損傷モデルラットに対して脂肪組織由来幹細胞adipose-derived stem/stromal cells(ASCs)を経静脈的に移植すると,障害を受けた後肢運動機能の回復が顕著に促進し,脊髄損傷部の空洞が小さい,すなわち,脊髄損傷に対する治療効果が得られた.その作用機序の一つとして,従来では炎症の指標とされるcytokine-induced neutrophil chemoattractant-1の多様な作用を介する可能性が示唆された.また,移植したASCsの長期生存は認められなかったことから腫瘍発生等の危険性は少なく,移植細胞としてASCsは安全であることが示唆され,中枢神経再生療法における脂肪組織の有用性が高まった.外傷性脊髄損傷モデルラットに対して脂肪組織由来幹細胞adipose-derived stem/stromal cells(ASCs)を経静脈的に移植すると,障害を受けた後肢運動機能の回復が顕著に促進し,脊髄損傷部の空洞が小さい,すなわち,脊髄損傷に対する治療効果が得られた.その作用機序の一つとして,従来では炎症の指標とされるcytokine-induced neutrophil chemoattractant-1の多様な作用を介する可能性が示唆された.また,移植したASCsの長期生存は認められなかったことから腫瘍発生等の危険性は少なく,移植細胞としてASCsは安全であることが示唆され,中枢神経再生療法における脂肪組織の有用性が高まった.脊髄損傷をはじめとした中枢神経疾患の再生治療における脂肪組織の有用性を明らかにすることを巨的として、落錘法(25mmの高さから10gの錘を落下)により作製した外傷性脊髄損傷モデルフットに対するadipose-derived stem/stromal cells(ASCs)の静脈投与による移植を試み、その治療効果を検討した。経静脈的な移植は、これまで実施してきた損傷脊髄への直接注入による移植(2.5×10^5cells/5μL)に比較して10倍の細胞数の移植(2.5×10^6cells/500μL)が可能であった。[^3H]-thymidine標識ASCsを用いて静脈投与後の体内動態を解析したところ、ASCsは徐々に損傷脊髄に集積する傾向を示し、同じ中枢神経系である脳に比較して、その移行性は顕著に高いことが明らかになった。また、Basso-Beattie-Bresnahanスコアによる歩行機能評価において、ASCs移植群は移植後早期から顕著なスコアの増加を示し、対照群に比較して有意に後肢運動機能の改善を認めた。本研究から、外傷性脊髄損傷ラットに対するASCsの静脈投与による移植は、後肢運動機能障害からの回復を促進させる効果があり、脊髄損傷の細胞治療に用いる移植細胞としてASCsは有用であることが明らかになった。また、損傷脊髄への直接注入による移植は、新たな損傷をきたす可能性が懸念されるが、今後、より負担の少ない静脈投与による移植方法も選択肢の一つになり得ることが示唆された。外傷性脊髄損傷モデルラットに対してadipose-derived stem/stromal cells(ASCs)を経静脈的に移植すると、障害を受けた後肢運動機能の回復促進効果が得られることをこれまでの研究で明らかにしている。本年度はASCsによる治療効果およびにその作用機序について検討した。前年度同様、外傷性脊髄損傷モデルラットへのASCsの移植は対照群に比較して有意に運動機能が回復することを確認した。後肢運動機能評価終了後、脊髄組織を組織学的に検討したところ、ASCs移植群の脊髄では損傷による空洞部が小さく、軸索再生のマーカーであるgrowth-associated protein43を発現している細胞が多く認められた。ASCs移植による治療効果として、ASCs由来の液性因子hepatocytegrowthfactor(HGF)、vascular endothelial growthfactor(VEGF)および(β-nerve growthfactor(NGF)に着目した。ASCsはこれらの因子を多量に産生・分泌していることを確認したが、ASCs移植は損傷脊髄および血液中におけるそれらの濃度に大きな影響を与えなかった。そこで、ASCs移植後に脊髄および血液中で変動する因子を明らかにするために、抗体アレイを用いてスクリーニングしたところ、好中球走化性因子CINC-1に強いスポットが得られた。さらにその発現の経時変化を検討した結果、脊髄、血液ともにASCs移植数時間後、一過性に上昇することが明らかになった。HGF,VEGF、β-NGF等の増殖因子に加え、ASCs自身によるCINC-1の産生・分泌も認められた。従来、炎症の指標とされるCINC-1が運動機能回復の促進に関与する可能性が示唆され、ASCsの移植効果として興味深い知見が得られた。外傷性脊髄損傷モデルラットにadipose-derived stem/stromal cells(ASCs)を経静脈的に移植すると、対照群(saline)に比較して障害を受けた後肢運動機能の回復が著しく促進し、脊髄損傷部の空洞が小さい、すなわち、脊髄損傷に対する治療効果が得られること、またその作用機序の一つとして好中球走化因子cytokine-induced neutrophil chemoattractant-1(CINC-1)の関与を示唆する知見をこれまでの研究から得ている。本年度は、ASC移植後の機能回復促進効果におけるCINC-1の役割について、ならびに移植細胞の安全性について検討した。CINC-1は脊髄損傷後一過性に上昇し、二次損傷の拡大に関与することが知られており、本研究でも健常ラットに比較して損傷5時間後の脊髄では150倍以上に増加することが確認された。一方、ASC移植3時間後の脊髄

CINC-1の増加は10倍以下であり、その上昇の程度は損傷直後の増加に比較して小さいものであった。Sponge implantation法を用いてASCsの血管新生作用を検討したところ、対照群(saline)に比較してASCsを含浸させたスポンジ中には多数の血管が観察され、ヘモグロビン含量も有意に増加した。CINC-1含浸スポンジにおいても同様に、新生血管の観察およびヘモグロビン含量の増加を認めた。しかしながら、それらはCINC-1含浸0.1μgをピークとして認められ、1μgのCINC-1含浸スポンジではもはや観察されなかった。以上のことから、急激な上昇あるいは大過剰のCINC-1は損傷の拡大につながるが、中程度の上昇はむしろ機能回復につながる可能性が示唆され、ASC移植の作用機序の一つとして興味深い知見が得られた。また、移植8週間後の脊髄においてASCsの生着は認められず、移植後長期生存は困難であること、それ故に腫瘍発生等の有害事象も認められないことからASCsは移植細胞として安全であることが示唆され、中枢神経再生療法における脂肪組織の有用性が高まった。