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トルコ共和国の白亜紀―第三紀(K-T)境界層の地球化学的研究

この研究では、トルコ共和国の黒海沿岸地域のMedetli地域を始めとし、いくつかの地域の白亜紀-第三紀境界層のの元素、Sr同位体組成のプロファイリングの作成を中心に行ってきた。平成13年度は、平成11年度、12,年度の分析結果と総合させ、層序に従った元素濃度と同位体の組成変化を解析した。その結果、特にMedetli地域の白亜紀-第三紀境界層と予想されるB層中の薄いgoethite-rich layerにFeを始め各種金属元素の濃集が認められた。それと同時にAs, Sb, Znなどの元素の濃集も見られ、プロファイリングでは上下の層に比べ高い値を示した。このようなgeothite-rich layerの存在は、世界各地域のK-T境界層で観察されることと一致し、また高い金属元素とAs, Sb, Znの濃集も類似した結果を与えた。また、K-T境界層の特徴の一つでもあるIrについても測定を試みたが、ところが予想されたgoethite-rich layeでは高い濃度の値が得られず、0.07-0.08ppbという比較的低い値が得られた。この結果は、goethite-rich layeがK-T境界層ではない可能性と、それとは別に地層堆積後の続成作用などの間にIrが希釈されてしまった可能性も示している。Sr同位体比の測定は下部のA層で0.710と高く、B層で急激に0.708前後の値に変化していることがわかった。goethite-rich layeでも同様な0.7078-0.7080の値が得られ、この値は当時の海水の値、0.7078に非常に近い値であった。このことは、A層からB層堆積に伴い、海水からのSrの沈殿が多くなったものと推測された。この地域で得られた結果は、世界各地域のK-T境界層との類似点と相違点の両方を示している。また、Medetli以外の地域(Haymana, Devrekaniなど)の地域の境界層についても元素、Sr同位体比の測定とそのプロファイリングの測定を実施してきた。これらの地域でも境界層付近での金属元素の濃集は見られたが、IrなどのK-T境界を示す強力な証拠が得られなかった。その理由等も含め今後の課題として残されている。また、関連研究として隠岐島後の角閃岩やモンゴルの古生代後期花商岩類の岩石化学的研究も同時に実施してきた。これらの研究は、古生代後期-中生代初期における火成活動の時代変化という観点で研究を実施しできた。研究成果は、論文として公表している。

今年度は、トルコ共和国の黒海沿岸地域のAgva,およびMedetli地域の採取試料(マール、石灰岩、泥岩)の顕微鏡観察、化石種の同定、および元素組成、Sr同位体組成のプロファイルの作成を行った。Agva地域の白亜紀-第三紀境界層の下20mのセクションではマールと石灰岩が互層しており、その範囲での元素組成はマールと石灰岩でそれぞれ類似の濃度を示した。特に希土類元素パターンは一致し、層序に従ってわずかに変化するのみであった。このことは、それらの地層を堆積させた白亜紀末期において、海洋の化学環境が著しく変化していなかったことを示している。また、白亜紀-第三紀境界層を含むMedetli地域の元素、同位体プロファイルでは、白亜紀末期に向かい、Fe,Co,Ni,Asなどの金属元素の増加とSr同位対比の減少(0.7110-->0.7078)が明確になった。金属元素の濃集は、従来の境界層での特徴と一致する。Sr同位体比の減少は、境界層における陸源枠屑粒子の減少と海水の寄与の増大を示唆している。また、As,Feなどの元素が特に濃集しているgoethite-rich layerの成因と形成過程の重要性が明らかになった。ただ、この境界層からは、化石が発見されておらず、精確な時代決定がなされないが、この点は今後の課題の一つである。今年度は、国際学会での一部発表、およびトルコ共和国での研究協力者との意見交換等も行った。平成12年度は、昨年度に続きトルコ共和国の黒海沿岸地域のMedetli地域と中部アンカラ南方のHaymana地域の採取試料(マール、石灰岩、泥岩)の顕微鏡観察、化石種の同定、および元素組成のプロファイルの作成を実施した。Haymana地域では、白亜紀-第三紀境界層の約100mのセクションで各種元素濃度を分析し層序プロファイルを作製した。その結果、下部から上部(境界付近)に向かって、Fe,Mg,Cu,Ni,Znなどの元素濃度の増加が観察されたが、他の地域で報告されているレベルの濃度より明らかに低い値であった。この地域では境界部に金属元素が極めて濃集した薄層は存在しないが、上記元素の増加は他地域の境界層と類似の結果となった。また、白亜紀-第三紀境界層を含むMedetli地域の元素プロファイルでは、境界層に向かい、Fe,Co,Ni,Asなどの金属元素の増加が明確になった。金属元素の濃集は、従来の境界層での特徴と一致している。また、As,Feなどの元素が特に濃集しているgoethite-rich layerが複数層存在することは、世界の他の境界層とは明確に異なることであり、その解釈には問題が残されている。今回新たにIrを含む白金族元素の分析を東京都立大学の海老原教授に依頼し分析を行っていただいた。その結果は、従来予想していたgoethite-rich layerに必ずしも高いIrの濃集が見られなく、境界層付近のIr濃度も高くて100-200pptであった。他の金属元素の濃集とこのIrの濃度の不一致に関しては今後の課題の一つである。今年度はトルコ共和国からの研究協力者との意見交換等も行った。今年度は、研究の最終年度にあたり、トルコ共和国の黒海沿岸地域のMedetli地域の元素、Sr同位体組成のプロファイリングの作成を中心に行ってきた。平成11年度、12年度の分析結果と総合させ、層序に従った元素濃度と同位体の組成変化を解析した。その結果、白亜紀-第三紀境界層と予想されるB層中の薄いgoethite-rich layerにFeを始め各種金属元素の濃集が認められた。それと同時にAs,Sb,Znなどの元素の濃集も見られ、プロファイリングでは上下の層に比べ高い値を示した。このようなgeothite-
海馬顆粒細胞肥大化モデルを用いた中枢神経細胞可塑性増強遺伝子の検索

正常成獣マウスの海馬歯状回背側に顆粒細胞が変性脱落するよりもやや少ない量のカイニン酸を投与することにより、顆粒細胞が進行性に肥大化・分散する現象が認められる。この形態変化は発達終了後脳に見られるものとしてはこれまでに報告のない高度なものである。本研究は、このような強い神経細胞の形態変化が生じる際に発現の上昇するmRNAを無作為に検索することにより、神経可塑性の増強を促す物質を見出すことを目的とした。無作為に発現上昇を検出する方法としてmRNAの分別増殖法を用いた。カイニン酸投与後の亜急性期と慢性期の2週目、8週目脳を用い、両者に共通して増幅されたcDNAを調べ、結果として5種類が認められた。このうち遺伝子バンクとの照合より一つを選び、この約500bpのcDNAについて調べた。このcDNAを鋳型としてプローブを作成し、in situ hybridizationやNorthern blotを行った。その結果、肥大化顆粒細胞層にて発現が上昇し、約2kbpの長さのmRNAとして存在でものであることがわかった。このcDNAの配列はKIAA0279という人の遺伝子ライブラリーから見出されたもので生理的意義は不明なものと相同性が高かった。今回見出されたcDNAは肥大化海馬で上昇していたが、肥大化海馬より発現は低いものの、脳の他の部位あるいは肝臓でも発現が認められた。肥大化にのみ特有のものではなく、より広範な作用が推測されたため、生後早期の脳発達期での発現を調べた。その結果、皮質板が認められる時期の大脳皮質や海馬などの発現が高く、その後小脳での発現が上昇することより脳の分化と関係していることが推測された。肥大化海馬での増強より大脳発達終了後での作用も示され、広く神経可塑に関与する遺伝子と考えられた。本研究は、カイニン酸投与により生じる進行性の海馬歯状回顆粒細胞肥大化モデルを用い、神経可塑性に関与する新たな因子を見いだすことを目的とするものである。カイニン酸をマウス海馬に局所投与し、2週目に肥大化した海馬よりmRNAの抽出を行い、分別増殖法(Differential Display:DD法)を施行した。ゲルより対照とは異なったバンドを切り出し、そのcDNAをクローニングし、塩基配列検索後、Gene bankで調べた。何回か実験を繰り返し、約20種類について異なったバンドが得られた。塩基配列の結果とin situ hybridization(ISH)による検索より、その多くは非特異的であり、また他の多くは既知のものであった。しかし、ISHによる検索で、一つだけ、対照側にも発現するが肥大化側の海馬顆粒細胞と錐体細胞で発現の増強しているものが認められた。この配列検索を行ったところ、相同性の高いcDNAが認められた。しかし、このcDNAはゲノム解析より報告されているものであり、その生理的役割はもちろん、mRNAの発現などについても未知のものであった。そのcDNAを取り寄せ、またわれわれがクローニングしたcDNAの両者よりRNAプローブを作成し、マウス脳についてISHを行ったところ、両者同様の分布で生後早期の中隔野、皮質板より分化過程の大脳皮質神経細胞、海馬錐体細胞で発現の上昇していることが認められた。まだ再現性についての検討が不十分であり、現在もISHやRT-PCR法などで調べているところではあるが、上記の結果は、このcDNAが実際に脳内で必要な物質の産生に関与すること、特に神経細胞自体の分化発達に関連性があることを示唆するものである。現在、DD法も続行し、さらに新たなmRNAの探究も行っている。

正常成獣マウスの海馬歯状回背側に顆粒細胞が変性脱落するよりもやや少ない量のカイニン酸を投与することにより、顆粒細胞が進行性に肥大化・分散する現象が認められる。この形態変化は発達終了後脳に見られるものとしてはこれまでに報告のない高度なものである。本研究は、このような強い神経細胞の形態変化が生じる際に発現の上昇するmRNAを無作為に検索することにより、神経可塑性の増強を促す物質を見出すことを目的とした。無作為に発現上昇を検出する方法としてmRNAの分別増殖法を用いた。カイニン酸投与後の亜急性期と慢性期の2週目、8週目脳を用い、両者に共通して増幅されたcDNAを調べ、結果として5種類が認められた。このうち遺伝子バンクとの照合より一つを選び、この約500bpのcDNAについて調べた。このcDNAを鋳型としてプローブを作成し、in situ hybridizationやNorthern blotを行った。その結果、肥大化顆粒細胞層にて発現が上昇し、約2kbpの長さのmRNAとして存在でものであることがわかった。このcDNAの配列はKIAA0279という人の遺伝子ライブラリーから見出されたもので生理的意義は不明なものと相同性が高かった。今回見出されたcDNAは肥大化海馬で上昇していたが、肥大化海馬より発現は低いものの、脳の他の部位あるいは肝臓でも発現が認められた。肥大化にのみ特有のものではなく、より広範な作用が推測されたため、生後早期の脳発達期での発現を調べた。その結果、皮質板が認められる時期の大脳皮質や海馬などの発現が高く、その後小脳での発現が上昇することより脳の分化と関係していることが推測された。肥大化海馬での増強より大脳発達終了後での作用も示され、広く神経可塑に関与する遺伝子と考えられた。
鉄筋破断を念頭に置いたASR劣化コンクリートの力学的挙動の解明と力学モデルの構築

過大なアルカリ骨材膨張による劣化被害を受けた構造物の維持管理対策の確立は急務とされている.本研究では,各種反応性骨材を用いて過大膨張を含むASR劣化コンクリートの力学的挙動を明らかにすることとした。これらの結果から,粗骨材レベルにおいては骨材種類が膨張に伴う力学的特性に与える影響は顕著でないこと,得られたデータから性能評価を行うための下限値の提案を行うことが可能であることが明らかとなった.過大なアルカリ骨材膨張による劣化被害を受けた構造物の維持管理対策の確立は急務とされている.本研究では,各種反応性骨材を用いて過大膨張を含むASR劣化コンクリートの力学的挙動を明らかにすることとした。これらの結果から,粗骨材レベルにおいては骨材種類が膨張に伴う力学的特性に与える影響は顕著でないこと,得られたデータから性能評価を行うための下限値の提案を行うことが可能であることが明らかとなった.本研究の目的は,過大なアルカリ骨材膨張による劣化被害を受けた構造物の維持管理対策の確立に必要な過大膨張を受けたコンクリートの力学的性能を明らかにすることにあり,種々の膨張レベルにおけるコンクリートの力学的性能,さらには高強度コンクリートにおける膨張が与える影響に明らかにすることにある。これらの目標を達成するために, 20年度においては,各種の反応性骨材の収集、コンクリート配合の決定,劣化の促進を実施した。その結果,全国各地におけるアルカリ骨材反応による劣化を生じた構造物の実情を把握し,我が国の代表的な反応性骨材として5種類の骨材(安山岩3種類,チャート1種類,川砂利1種類)を収集した。さらに,これらの骨材の反応性に応じたコンクリート配合を決定し,力学的挙動(圧縮強度,弾性係数,ボアソン比,応力-ひずみ曲線,吸収エネルギーなど)を詳細に検討するための供試体を作製した。供試体作製後,アルカリ骨材反応による膨張とその力学学的挙動,さらには,骨材種類の与える影響を同時に検討するため、アルカリ,骨材反応による膨張を促進する環境(高温多湿)に暴露し,劣化の促進を開始した。本年度の成果は,本研究の目的を実施するための初年度の計画を完遂した。作製した供試体を用いて, 21年度においてはその力学的性能の把握に取組む予定である。本研究の目的は,過大なアルカリ骨材膨張による劣化被害を受けた構造物の維持管理対策の確立に必要な過大膨張を受けたコンクリートの力学的性能を明らかにすることにあり,種々の膨張レベルにおけるコンクリートの力学的性能,さらには高強度コンクリートにおける膨張が与える影響に明らかにすることにある。これらの目標を達成するために,20年度においては,各種の反応性骨材の収集,コンクリート配合の決定,劣化の促進を実施した。さらに,これらの骨材の反応性に応じたコンクリート配合を決定し,力学的挙動(圧縮強度,弾性係数,ポアソン比,応力-ひずみ曲線,吸収エネルギーなど)を詳細に検討するための供試体を作製した。本年度は作製した供試体の促進膨張を計測するとともに所定の膨張量において力学的挙動を把握した。その結果,圧縮強度,弾性係数においては骨材種類の顕著な影響は認められなかったものの,その他の変形特性には骨材種類の影響を把握することができた。我が国の代表的な反応性骨材として5種類の骨材(安山岩3種類,チャート1種類,川砂利1種類)を選択し,20年度の検討において骨材の反応性に応じたコンクリート配合を決定し,力学的挙動(圧縮強度,弾性係数,ポアソン比,応力-ひずみ曲線,吸収エネルギーなど)を詳細に検討するための供試体を作製した。21年度から,アルカリ骨材反応による膨張を促進する環境(高温多湿)に暴露し,劣化の促進を開始し,所定の膨張量における載荷実験を開始した。22年度は過大な膨張量域における試験を実施した。その結果,骨材種類に過大膨張量域も含めて骨材種類が膨張に伴う力学的パラメータに与える影響は概ね同様の傾向を示し,粗骨材として用いた場合には大局的には骨材種類の影響は小さいことが明らかとなった。これらのデータに基づき拘束のない場合のASR劣化コンクリートの力学モデルの構築が可能となることが明らかとなった。
フォトン・アップコンバージョンを示すイオン液体の創出

本研究では「柔らかな分子系」ならではのトリプレット機能を見出すことを目指した。特に本年度は「分子の集合化により“柔らかさをスイッチング"し、トリプレットの挙動を動的に制御できないだろうか?」という発想のもと研究を行った。関連する現象として、分子が凝集することで発光挙動をスイッチングするaggregation-induced emission (AIE)に関して近年多くの報告があるが、ほとんどは励起一重項を対象にしている。一方我々は最近、三重項が関わる現象、特に三重項ー三重項消滅(TTA)を経るフォトン・アップコンバージョン(UC)を分子集合系へと展開している。今回は分子の凝集化によりTTA-UC発光をスイッチングする現象(aggregation-induced photon upconversion; iPUC)を初めて見出した。発光分子として、今回のコンセプトを明確に示すため、典型的なAIE分子であるシアノ基修飾オリゴフェニレンビニレンを用いた。三重項増感剤とこの発光分子を溶液中に共存させたが、全くTTA-UC発光は観測されなかった。一方、この溶液をキャストした結晶状態では明確にTTA-UC発光が観測された。本新学術領域における共同研究において、このiPUC現象のメカニズムを理論計算により明らかにした。溶液中では発光分子のT1状態がC=C結合のねじれを伴い安定化する過程で、S0状態のエネルギー曲線と交差し、速やかに基底状態へと失活する。一方、結晶状態ではこのような大きな結合のねじれが抑制されるため、トリプレット(T1状態)の寿命はTTAを起こすのに十分なほど長くなる。すなわち溶液系から結晶系へと「柔らかさをスイッチング」することで、トリプレットのエネルギーランドスケープを制御し、iPUC現象の発現に繋がった。27年度が最終年度であるため、記入しない。再生可能エネルギー創出に大きく貢献しうる光エネルギー変換技術であるフォトン・アップコンバージョンの発現において、これまでは分子の拡散・衝突によるエネルギー移動に依存してきたが、配列制御された分子集合の中をエネルギーが移動すれば、飛躍的な効率向上が望める。本研究では、液体材料の様々な特徴を活かして高効率なフォトン・アップコンバージョンを発現することを目的としている。中でも、液体であるにも関わらず特異な分子集合構造を形成しうるイオン液体に着目している。本年度は、アニオン性の色素分子を合成して柔軟なカチオン性分子と組み合わせることで、種々のイオン液体を合成した。イオン液体の構造を様々に変化させて検討を行ったところ、高い発光量子収率を示すイオン液体を合成することが出来た。三重項増感剤を加えることで、発光性イオン液体を用いてフォトン・アップコンバージョンを発現することに初めて成功した。また、種々のイオン液体を合成、評価していくなかで、光照射により結晶化するイオン液体を発見した。これは用いたアニオン性色素のアントラセン部位が二量化し、カウンターカチオンからプロトンを授与されて中性となって結晶化したことを明らかにした。すなわち、光二量化によりイオンを脱離することができるという興味深い現象である。この特徴を利用し、ライン状のフォトマスクを用いて光を照射したところ、そのマスク形状を反映した結晶のパターニングにも成功した。当初の目的である発光性イオン液体の系統的合成、および発光性イオン液体を用いたフォトン・アップコンバージョンの発現に初めて成功した。また、発光性イオン液体の系統的評価を行う中で、当初想定していなかった光誘起結晶化という興味深い現象を見出すことができた。これらの研究は今後の光機能性イオン液体材料の開発に重要な指針を与えると考えられる。以上より当初の計画以上に研究が進展している。

今後はより低光強度で高効率なアップコンバージョンを発現するため、イオン液体の構造最適化を行う。更にイオン液体中で色素がどのような集合構造をしているかについても詳細に検討を行い、メカニズムの解明と現象の一般化を行う。27年度が最終年度であるため、記入しない。
コンクリートスラッジの再生資源化を目的とした完全リサイクルシステムの開発

本研究では,レディーミクストコンクリート工場から排出される廃棄物(スラッジ水およびスラッジケーキ)を未利用資源として最大限に活用した完全リサイクル化を検討し,その実用化システムの構築を目指した。得られた成果の概要は下記のとおりである。(1)セメントペーストから製造したセメント汚濁水(擬似回収水)を無機系凝集剤で処理した処理水(上澄み水およびスラッジ水)について,沈降速度や沈降体積,pH値,濁度などを測定し,無機系凝集剤の最適な混入量を求めた。さらに,無機系凝集剤で処理した処理水を用いてセメントペースト供試体(W/C=35,45,55%)を作製し,セメントペーストの基礎的な特性である強度および乾燥収縮ひずみを測定し,凝集剤の影響を明らかにした。(2)スラッジケーキを乾燥,微粉砕して微粉砕乾燥スラッジ(PDS)を製造したが,PDSの製造においては風圧を利用した装置(ハイパーサイクロン)を使用した。乾燥スラッジの含水率や粉砕時の風量などPDSの製造条件を変えた場合について,PDSの粒度分布や比表面積,密度,化学成分など品質の違いを測定した。その結果,基本的には粉末度が5,000cm^2/g程度のPDSを容易に製造できることを確認すると共に,30,000cm^2/g程度の超微粉末も製造できることを確認した。(3)PDSを混入したコンクリートの最適調合を求め,強度試験や乾燥収縮試験を行った。その結果,コンクリートの性能を確保する上で,PDSを内割混入でセメント量の10%程度までは混入できることを明らかにした。また,PDSを高流動コンクリートの粉体材料として利用した場合,容積調合で30%程度のPDSを混入できることを明らかにした。(4)処理システムを構成している風力を用いた粉砕処理装置の応用例として,鋳物工場から排出される鋳物ダスト(乾式廃棄物)を粉砕加工処理した。その結果,処理前と比較して丸みを帯びた粒子が得られ,これをコンクリート用混和材料として利用するため強度と乾燥収縮に関する基礎データを収集した。全国4,000あまりのレディーミクストコンクリート工場が抱える共通の問題の一つに,コンクリートミキサーやアジテーター車の洗浄や戻りコン,残コンの洗浄によって発生するスラッジの処理が挙げられる。本研究では,工場から排出される廃棄物(スラッジ水およびスラッジケーキ)を未利用資源として最大限に活用した完全リサイクル化を検討し,その実用化システムの構築を目指す。(1)無機系凝集剤の効果セメントペーストから製造したセメント汚濁水(擬似回収水)を無機系凝集剤で処理した処理水(上澄み水およびスラッジ水)について,pH値,濁度などを測定し,無機系凝集剤の最も適切な混入量を求めるために沈降速度や沈降体積を測定した。さらに,工場の回収水についても無機系凝集剤の効果を確認した。(2)処理水を用いて作製したセメントペースト供試体の特性擬似回収水を無機系凝集剤で処理した処理水を用いてセメントペースト供試体(W/C=35,45,55%)を作製し,強度,乾燥収縮ひずみ,水和の進行程度,水和組織などセメントペーストの基礎的な特性を測定し,凝集剤の影響を明らかにした。(3)微粉砕乾燥スラッジ(PDS)の製造方法の検討スラッジケーキを乾燥,微粉砕して微粉砕乾燥スラッジ(PDS)を製造したが,乾燥温度,粉砕時間による品質の違いを粒度分布や比表面積,密度,化学成分などを測定することによって明らかにした。製造したPDSについてはこれを混入したセメントペースト供試体の強度変化の測定や水和組織を観察し,製造条件の影響を明らかにした。実験は一部継続中である。(4)処理水(上澄み水,スラッジ水)およびPDSを混入したコンクリートの最適調合処理水およびPDSを混入したコンクリートの最適調合を求めるため,膨大な量の試し練りを行った。最適調合が得られたコンクリートについて,強度試験や乾燥収縮試験(ひび割れ試験),中性化試験,凍結融解試験ならびに組織構造の観察を行った。

その結果,基本的には粉末度が5,000cm^2/g程度のPDSを容易に製造できることを確認すると共に,30,000cm^2/g程度の超微粉末も製造できることを確認した。(3)PDSを混入したコンクリートの最適調合を求め,強度試験や乾燥収縮試験を行った。その結果,コンクリートの性能を確保する上で,PDSを内割混入でセメント量の10%程度までは混入できることを明らかにした。また,PDSを高流動コンクリートの粉体材料として利用した場合,容積調合で30%程度のPDSを混入できることを明らかにした。(4)処理システムを構成している風力を用いた粉砕処理装置の応用例として,鋳物工場から排出される鋳物ダスト(乾式廃棄物)を粉砕加工処理した。その結果,処理前と比較して丸みを帯びた粒子が得られ,これをコンクリート用混和材料として利用するため強度と乾燥収縮に関する基礎データを収集した。(1)微粉砕乾燥スラッジ(PDS)の製造方法の検討PDSの製造においては風圧を利用した装置(ハイパーサイクロン)を使用した。乾燥スラッジの含水率や粉砕時の風量などPDSの製造条件を変えた場合について,PDSの粒度分布や比表面積,密度,化学成分など品質の違いを測定した。(2)処理水(上澄み水、スラッジ水)およびPDSを混入したコンクリートの各種特性最適調合が得られたコンクリートについて,フレッシュなコンクリートの試験として,スランプ,空気量,単位容積質量,ブリーディングを行った。硬化したコンクリートについては,(a)材齢28,180日における強度試験,ヤング係数測定,(b)乾燥開始材齢7日における乾燥収縮ひずみの測定,(c)凍結融解試験および促進中性化試験,などを行った。(3)PDSの用途開発PDSの用途開発の一つとして,高流動コンクリートの粉体材料として利用することを考え,PDSを混入した高流動コンクリートの最適調合を見出し,硬化したコンクリートの強度や乾燥収縮などの基礎的な特性を明らかにする実験を行った。その結果,容積調合で30%程度のPDSを混入できることを明らかにした。(4)微粉砕処理技術の応用石炭灰および鋳物ダストに関して,微粉砕処理技術を応用して粉砕実験を行い,得られた微粉末の特性を調べた結果,元の状態よりも細かな粒子に粉砕されていることを確認した。その他の廃棄物も粉砕処理が可能であると思われるが,微粉砕処理をした加工品の用途開発については今後の課題である。(1)コンクリート用無機系擬集剤に関する実験・セメントペーストから製造したセメント汚濁水(擬似回収水)を新規に開発したコンクリート専用無機系凝集剤で処理した処理水(上澄み水およびスラッジ水)についてpH値,濁度などを測定し,水質をチェックした。また,無機系凝集剤の適切な混入量を求めるために沈降速度や沈降体積を測定した。・凝集剤で処理した水を用いてセメントペースト供試体(W/C=35,45,55%)を作製し,強度および乾燥収縮ひずみを測定し,硬化したセメントペーストの力学的特性に及ぼす無機系凝集剤の影響を明らかにした。
モデルベース行動選択試験によるギャンブル障害モデル動物の情報処理システムの解明

意思決定に必要な習慣的システムと目的指向的システムは連続的、並列的な関係で、どちらかの能力が劣っているわけでもない。げっ歯類の脳内でのシステム間連係を計算論的に表現できれば、高次脳機能の理解に繋がるものの、基礎研究において、システム間バランスに注目した意思決定研究は少ない。また、システム間バランス異常に関与する責任脳領域は不明であり、それを打破する策として、精神疾患モデル動物を用いることで、明らかになると考える。本研究では、ギャンブル障害モデル動物を用いて、意思決定システム間バランスを評価する行動試験の開発・発展と情報処理システムの解明に挑戦する。
乾式再処理・溶融塩系におけるアクチノイドイオンの活量係数決定メカニズムの解明

高温塩化物溶融塩におけるランタニドイオン及びアクチニドイオンの溶存状態について電気化学的手法及び分光学的手法を用いて調査した。ランタニドイオンの溶融塩中における安定性は、溶融塩を構成するカチオン(アルカリ金属イオン)との静電的な相互作用の関数で記述できることを明らかにした。溶融塩の種類に依存したランタニドイオンの熱力学的安定性の予測あるいはランタニドイオン相互の効率的な分離に役立つと期待される。申請者らは今まで、溶融塩中での紫外可視近赤外吸光分光法と電気化学的手法を組み合わせた「高温溶融塩電気化学分光法」を開発し、希土類、U、Pu、Npの溶融塩中での溶存状態の分析を行ってきた。この手法により、核分裂生成物やウランの様々な原子価状態について、溶融塩の条件に応じて錯体の配位状況が変化していることを調べてきた。本研究では、従来の研究を発展させ、溶融塩中でのアクチノイドイオンの活量係数(ギブス生成自由エネルギー)決定メカニズムを解明することを目的として、アクチノイドイオン及び希土類イオンに対して、以下の実験と計算による分析的評価を進める。溶媒塩としては、LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsClを基本要素とし、これらを混ぜ合わせた混合塩や共晶組成の塩を溶媒塩として用いた。溶媒塩組成の変化による錯体構造の変化や活量係数の変化を実測するために、紫外可視吸光分光法及び電気化学測定法を用いた。対象元素はネオジムNdイオン、京大炉原子炉棟ホットラボ(核燃料物質使用施設)において実施する。サイクリックボルタンメトリーを用いて決定したNd(III)の生成ギブスエネルギーは、溶融塩のカチオンの分極率と極めてよい相関性を有し、LiClのモル分率が高いほど、Nd(III)錯体が不安定化することが分かった。また、吸光分光測定によって、Nd(III)錯体(正8面体)の対称性がLiClのモル分率が高いほど低くなる結果得た。吸光分光によって得られたNd(III)錯体の局所構造は、電気化学測定によって得られたNd(III)の熱力学的安定性と極めて相関性があることを明らかにした。核燃料サイクルの高度化研究開発は、低炭素社会構築に向けての原子力長期利用の鍵を担うが、次世代の再処理技術としての乾式再処理への期待が大きい。アクチノイド元素の分離回収特性(分離回収効率や化学的な制御性)はそれらイオンの溶融塩中での活量係数の変化に強く依存する。昨年度では、ネオジムNd(III)の生成ギブスエネルギーが、溶融塩のカチオンの分極率と極めてよい相関性を有し、LiClのモル分率が高いほど、Nd錯体が不安定化することが分かった。また、Nd錯体(正8面体)の対称性がLiClのモル分率が高いほど低くなる結果得た。そこで本年度は、種々の溶媒塩中のNdの第一配位圏の局所的な塩化物イオン配位情報を得るため、広域X線吸収微細構造法(EXAFS)を用いた系統的な構造評価を行った。EXAFSスペクトルはSPring-8のBL11XUビームラインにて取得した。ビームライン上に設置した電気炉内にて923 Kに加熱し、溶融状態でのNdのK吸収端43.571 keV付近のEXAFSスペクトルを、透過法のクイックスキャンにて取得した。NdCl3が1 mol%の濃度で含まれるLiCl浴のうち、10mol%分がKCl、CsCl、CaCl2、BaCl2に置き換わった場合の混合塩についてEXAFS振動を得た。Nd-Cl間の距離はLiCl単独浴の場合を基準にすると、K、Caではあまり変わらず、Csでは短縮し、Baでは伸びている。EXAFSによって得られる情報はNdの第一配位圏に限定されるが、Ndが非常に希薄に含まれる場合においてでさえ、第二配位圏に存在しえる溶媒カチオンによってその配位構造に影響を及ぼしていることが分かった。申請者らは今まで、紫外可視近赤外吸光分光法と電気化学的手法を組み合わせた「高温溶融塩電気化学分光法」を開発し、希土類元素Ln及びアクチノイドの溶融塩中での溶存状態の分析を行ってきた。

昨年度より新たにラマン分光法を測定系に導入し、紫外可視吸光分光法や電気化学測定法によって得られた結果とともに錯体の配位環境について調査した。ランタニドLnイオンを含む塩化物溶融塩中においてラマンスペクトルを測定したところ、Lnに配位する6つのClとの伸縮振動に起因するラマンシフトを観察した。この振動はLn錯体の対称性を評価するための指標になり、イオン半径の大きいLa及びCeの錯体は、イオン半径の小さいLnに比べてより対称性が低い(錯体のひずみが大きい)ことを示した。今年度は上述のラマン分光法をアクチノイドイオンに適用し、ウラン(VI)の配位環境に及ぼす溶媒塩イオン(塩化物イオン及びアルカリ金属イオン)の影響について調査した。UO22+を含む溶融LiCl-KCl共晶塩においてラマンスペクトルを測定したところ、O=U=O伸縮振動、U-Cl伸縮振動及びO-U-Cl変角振動に起因するピークが観察された。特に、O=U=O伸縮振動とU-Cl伸縮振動は、アルカリ金属イオンの分極率に依存してシフトすることが分かった。一方申請者らは溶融塩中におけるLn錯体の安定性がアルカリ金属イオンの分極率と極めてよい相関性を有し、Liのモル分率が高いつまり分極率が大きいほど錯体が不安定化することを明らかにした。これらの結果から塩化物溶融塩中においてLnのみならずアクチニド錯体の対称性に及ぼす分極率の効果が類似していることが分かったアクチノイド元素の分離回収特性(分離回収効率や化学的な制御性)はそれらイオンの溶融塩中での活量係数の変化に強く依存する。申請者らは今まで、紫外可視近赤外吸光分光法と電気化学的手法を組み合わせた「高温溶融塩電気化学分光法」を開発し、希土類元素Ln及びアクチノイドの溶融塩中での溶存状態の分析を行ってきた。昨年度では、溶融塩中のネオジムNd(III)錯体の安定性の指標となるNdCl3生成ギブスエネルギーが、溶融塩のカチオンであるアルカリ金属イオンの分極率と極めてよい相関性を有し、LiClのモル分率が高いほど、Nd錯体が不安定化することを明らかにした。また、Nd錯体(正8面体)の対称性がLiClのモル分率が高いほど低くなる結果得た。また、LiCl-KCl混合溶融塩中において、Ln(ランタンLa、セリウムCe、プラセオジムPr、エルビウムEr、テルビウムTb)の塩化物錯体の安定性についても調査した。溶媒塩の分極率が小さいとき、LnCl3は6配位錯体を形成するため、Ln錯体の安定性はLnイオンの半径に対して直線関係を示すことが分かった。一方、分極率が大きいとき、イオン半径の大きいLa及びCe錯体は6配位以上の錯体を形成するため、Lnのイオン半径に対して直線関係を示さずLa及びCeは他のLnに比べてより安定化されることが分かった。本年度より新たにラマン分光法を測定系に導入し、紫外可視吸光分光法や電気化学測定法によって得られた結果とともに錯体の配位環境について調査した。各種Lnイオンを含む塩化物溶融塩中においてラマンスペクトルを測定したところ、Lnに配位する6つのClとの伸縮振動に起因するラマンシフトを観察した。本補助金の申請と並行しながら申請していた、Spring-8での共同利用、及び本実験所における共同利用研究を有効に活用し、申請内容であるネオジムを含む各種溶融塩試料の調製及び同試料を用いた高温溶融XAFS測定が実施できた。各年度で計画していた実施内容が実施されているものと判断した。25年度が最終年度であるため、記入しない。
近現代香港社会における住民アイデンティティ形成に関する歴史社会学的研究

1.転換期の香港社会に関する基礎資料の整理統合香港の人口統計と各種世論調査を分析しながら、その人口動態の変動と社会意識の変化を実証的に分析をした。そのために香港政府の資料と香港大学と中文大学が最近行った調査研究の成果と一次資料を収集、整理、解析しまとめた。2香港民主化の文化研究的調査香港大学の文化研究プロジェクトに参加しながら、転換期における香港社会の抱える構造的な問題を、文化現象やメディアなどに現れる社会言説を材料として分析した。3転換期の香港社会の政治意識をめぐる社会調査香港中文大学の社会学、政治学、社会心理学などの研究者が共同で実施している、この問題に関するプロジェクトに参加し、調査結果を解析する。今年度はまとめとして、香港社会が経験している急激な社会変動を、社会階層ごとに注目してそのなかで構築されるアイデンティティ形成のダイナミズムを分析すした。香港社会は、21世紀に入って、急速に香港人アイデンティティを強化しつつあった。その原因と展開過程に焦点をしぼって調査を実施し、これまでの二年間に蓄積してきた1960年代以降のアイデンティティ形成史の研究と統合することによって、研究成果を総合化することを試みた。そのために、これまで研究員として在籍してきた香港大学において、Dixon Wong教授が主宰する「香港文化研究」プロジェクトで成果を報告し意見交流を深めることができた。さらに現代香港社会の政治社会学的研究をリードしている香港中文大学のStephen Chiu教授のプロジェクトにオブザーバーとして参加して報告および意見交換を行なった。2004年に三ヶ月ほど、調査の対象地である香港に滞在し、それに基づき、主に以下の研究実績を取得した。まず、聞き取り調査のデータをもとに、戦後香港労働者の生活・労働の様態と意識分析を内容とする論文を書いた。この論文は、第二次大戦後香港の工業化が始まった時期の香港住民の意識の実態を、かれらの日常生活・労働・住居を考察することによって捉えてみた。この分析は、社会変動期の社会意識の変容に注目するだけでなく、社会運動における人々の参加意識をどのように理解すべきかという問題提起もしている。この論文は『ソシオロジ』2005年5月出版の153号に掲載される予定である。また、2005年1月から、香港の左派教育に関する香港大学の研究チームに参加させてもらった。私は、左派教育と香港人アイデンティティ形成の関係の部分を担当している。2月まで、20世紀初頭から60年代までの、学校の機関紙や、新聞、政府の教育条例など、香港の華僑教育、左派教育に関する一時史料の整理がほぼ完成したので、次に、それを比較分析し、左派学校の学生と教諭にインタビューを行いながら、学校の活動や、左派団体と学校の関係などを把握し、左派教育と香港人アイデンティティ形成の関係を分析していく。今年度の研究は、基本的に香港大学日本学研究学科の研究員として、当地での研究プロジェクトに参加する形で実施された。2005年の上半期は、おもに香港大学の指導教員の出身である左派の学校中業中学をネットワークに学校の卒業生や先生たちにインタビューをした。聞き取り調査と同時に、香港教育制度の先行研究や、左派学校の雑誌、当時の新聞コピーを解読して資料をまとめた。香港人意識の生成について、1960年代後半から1970年代前半にかけての左派労働運動のなかにその質的転換点を見いだすという、本研究の目的にとって大きな成果を得ることができた。それは、第一に、当時の左派指導者や運動参加者とのラポールづくりに成功し、多くのインタビュー調査を行うことができた点である。これを通して、左派労働運動が、たんに政治的イデオロギーのみで紐帯を形成していたわけではなく、同郷意識や地縁的結合、さらにはパトロンクライアント関係などの非イデオロギー的要素が大きく作用していたことが明らかになった。成果の第二点は、こうして得た一次資料について、香港の研究者と有意義な意見交換ができた点である。研究プロジェクトの主催者である、香港大学のDixon Heung Wah Wang教授や香港中文大学のChoi Yuk-Ping教授の大学院ゼミナールに参加し、指導を受けるとともに同じ関心を共有する若い研究者と討議することによって、幅広い知見を得ることができた。これらが今年度の研究における主要な実績である。

そのために、これまで研究員として在籍してきた香港大学において、Dixon Wong教授が主宰する「香港文化研究」プロジェクトで成果を報告し意見交流を深めることができた。さらに現代香港社会の政治社会学的研究をリードしている香港中文大学のStephen Chiu教授のプロジェクトにオブザーバーとして参加して報告および意見交換を行なった。
自閉症児における社会的促進・抑制の認知神経基盤―小児用MEGによる検討―

何か課題に取り組む時に,他者が傍にいることで成績が良くなる現象を社会的促進,反対に成績が悪くなることを社会的抑制と呼ぶ。本研究では特に就学前の自閉スペクトラム症(ASD)児を対象として,この現象がどのような状況において生じるのか,またASD児では健常発達児と効果が異なるのかを検討する。またその際の脳神経の活動を,小児専用に開発された脳磁計(MEG:脳神経の活動に伴って生じる微小磁場を測定する装置)を用いて計測する。本研究によってASD児の認知的・神経的な特徴の解明を進め,さらに療育場面等におけるより効果的なサポートのための提言を行うことを目指す。
科学論文検索・評価システムのためのリンク解析および文献同定手法の開発

昨年度開発した,カーネル法にもとづくリンク解析手法の実用化にむけた研究を行った.Kandolaらのvon Neumannカーネルは,単一のパラメタを調整することで●各節点(文書)の大域的重要度●節点間の局所的関連度という,ある意味で相反するリンク解析尺度を統一的に扱うことができる.今年度は,このカーネルの持ついくつかの欠点を指摘し,その解決法を提案した.1.von Neumannカーネルはパラメタの変化に敏感であり,ある地点で急激に関連度から重要度へと尺度が変化することを明らかにした.これに対する解決策として,カーネル行列のパラメタによる微分が解析的に求められることを示した.このことを用いると,急激にカーネルの変化する地点をあらかじめ予測することができる.2.von Neumannカーネルを関連度尺度としてみた場合,パラメタを関連度側に振った際にも重要度尺度としての性質が顕在し,用途によっては不向きであることを示した.これに対しては,グラフラプラシアンに基づく別種のカーネルを用いることで対応可能であり,その性質について詳細に分析した.本年度の主要な成果は以下のとおり.1.参考文献データの同定手法の提案.過去の文献同定手法がいずれも,たかだか数個の特徴量を手掛かりとして用いているのに対し,1200もの特徴量を用いる手法を提案した.多数の特徴量の使用により,より高い精度の同定が可能になると期待されるが,問題となるのは,そのような多数の特徴量をいかにして組みあわせるかという点である.われわれは,Support Vector Machineを用いて,個々の特徴量にあたえる重みを調整しこれを解決した.2.カーネル法に基づく各種計量書誌学的尺度の解釈法の提案.論文検索システムのユーザにとって,ある既知の(手元にある)論文に内容的に関連する論文をできるだけ多く,ただし,なんらかの重要さに応じてランク付けして提示してほしい,という要求は自然なものである.科学論文の関連度,重要度の算出を論文間の引用関係から導出する各種の尺度が,計量書誌学,WWWリンク解析分野で提案されているが,過去これら尺度は個別に議論されており,関連度・重要度間の関係は不明確なままであった.われわれは,カーネル法がこの問題に対する解答を与えることを示した.3.抄録文の構造を考慮した論文検索システムの試作.WWW上で,論文の抄録が比較的容易にアクセスできるようになってきたが,それらに対する検索の手段は旧来どおりキーワードを用いた全文検索にとどまっている.抄録文には一定の構造があると仮定し,この構造を自然言語処理技術を用いて推定し,検索に応用するためのシステムを試作した.前年度、われわれはカーネル法に基づくリンク解析手法を考案し、同手法が、既存の文献重要度算出手法(KleinbergのHITSアルゴリズム)と一定の条件の下で類似した結果を示すことを実験によって示した。しかしながら、これらが実際に一致するか否かについての数学的な証明が欠けていた。このため本年度は、主として、提案したカーネルにもとづくリンク解析手法の性質について、数学的な裏づけを与えることを目指した。具体的な成果として、Neumannカーネルに基づくリンク解析手法が、同カーネルのもつパラメータの極限において、厳密にHITSアルゴリズムと同一の文献重要度ランキングを与えることを示した。また、同手法の実用に向けた試みとして、リンク解析用カーネルの各種の近似計算法とその精度を評価するための準備および予備実験を行った。あわせて、昨年度考案した参考文献同定手法を用いて研究代表者の所属する研究室の文献データベースの一部にOCR読み取り結果から自動抽出した参照関係リンクを付与した。同データベースはWWW経由で研究室外からも参照可能である。また、より目的指向の文献検索を支援するための試みとして、有効な検索キーワード候補を効率的に枚挙し利用者に提示するためにデータマイニングおよび自然言語処理技術の応用をこころみ、医学文献抄録データベースであるMEDLINEを題材に評価を行った。昨年度開発した,カーネル法にもとづくリンク解析手法の実用化にむけた研究を行った.Kandolaらのvon Neumannカーネルは,単一のパラメタを調整することで●各節点(文書)の大域的重要度●節点間の局所的関連度という,ある意味で相反するリンク解析尺度を統一的に扱うことができる.今年度は,このカーネルの持ついくつかの欠点を指摘し,その解決法を提案した.1.von Neumannカーネルはパラメタの変化に敏感であり,ある地点で急激に関連度から重要度へと尺度が変化することを明らかにした.これに対する解決策として,カーネル行列のパラメタによる微分が解析的に求められることを示した.このことを用いると,急激にカーネルの変化する地点をあらかじめ予測することができる.2.von Neumannカーネルを関連度尺度としてみた場合,パラメタを関連度側に振った際にも重要度尺度としての性質が顕在し,用途によっては不向きであることを示した.これに対しては,グラフラプラシアンに基づく別種のカーネルを用いることで対応可能であり,その性質について詳細に分析した.
ミクロゾーム中のP-450分子種の免疫化学的分別定量法の確立

ラット肝臓のミクロゾームを主要な実験材料とし、正常時および種々の薬物による誘導時にミクロゾーム中に存在する種々のP-450分子種を精製しその性質を調べるとともに、それぞれに対する抗体を作って免疫化学的方法による分別定量法を検討した。研究経過と成果の概要は次の通りである。1.正常の雄ラットの肝ミクロゾームから3種類(M-1,M-2、M-3)、雌ラットの肝ミクロゾームから1種類(F-1)のP-450を精製し、それぞれに対して抗体を作ったが、これら4種のP-450は相互にかなり免疫差反応を示した。しかし、フエノバルビタール、3-メチルコラントレンで誘導されるP-450分子種(PB-1、PB-2、MC-1、MC-2)とは免疫的に交差反応を示さなかった。2.ラットの肝ミクロゾームから精製したP-450でウサギを免疫して得られるポリクローン抗体でも、適当なスキャベンジ操作を行えば、免疫沈降法を用いる場合には上記P-450分子種の分別定量が可能であった。しかし免疫沈降法はミクロゾーム、抗体ともにかなり大量を必要とし微量化は困難であった。3.分別定量の微量化のため、ゲル内円周拡散法、二次元免疫電気泳動法、SDSゲル電気泳動後のイムノブロット、ELISAを試みたが、定量性と微量化の可能性とでELISAがもっとも有望と判断された。たゞし、測定試料が界面活性剤で可溶化したミクロゾームなので可溶性蛋白質についての通常の操作では問題があり、抗体の濾紙片への固定など操作に改良を加えてミクロゾームのP-450に対して好適な定量条件を確立した。4.M-3とF-1などスキャベンジ操作が困難な位著しい免疫交差反応を示すP-450も見出されたので、マウスを用いてモノクローン抗体作りを行い、M-1とF-1については良好な抗体を得た。
細胞移植による唾液腺再生メカニズムの解明と臓器再生を目指した器官培養法の開発

頭頸部癌に対する放射線治療により唾液腺は萎縮し、口腔乾燥が引き起こされる。口腔乾燥によって咀嚼、嚥下などさまざまな障害が引き起こされるが、根治できる治療法はない。本研究では、細胞を用いた再生医療により、萎縮唾液腺の再生の可能性とそのメカニズムについて検討を行った。骨髄間質細胞(間葉系幹細胞)のみならず、骨髄単核球細胞およびヒト臍帯由来間葉系幹細胞の移植により、放射線照射による唾液腺機能の回復が得られることが明らかとなった。また、in vitroモデルを用いた検討により、この効果は液性因子によって引き起こされ、特に腺房細胞の機能回復によることが明らかとなった。われわれは、これまで唾液腺上皮幹細胞の効率的な培養法を開発し、報告してきた。この唾液腺上皮細胞の培養系に対して放射線照射を行うことで、唾液腺細胞の増殖能の抑制と機能低下が見られることを明らかにした。平成25年度には、放射線照射後に細胞移植に用いられて治療効果が確認されている骨髄単核球分画(MNC)と共培養を行い、唾液腺のin vitro放射線障害モデルにおいても、(MNC)による唾液腺の機能回復が認められるかを検証した。マウスをペントバルビタールの過量投与により安楽死させ、大腿骨と脛骨を採取した。28G針を用いてHBSSバッファーで骨髄細胞をフラッシュアウトし、得られた骨髄細胞から、リンフォプレップを用いて単核球分画を分離した。単離後の細胞はcell culture insertへ播種し、各wellへ挿入した。共培養による治療効果の確認には、定量的PCRを用いて、唾液腺マーカー遺伝子の発現を解析した。cell culture insertでのMNCとの共培養により、放射線照射後にAQP-5の遺伝子発現が回復する可能性を検討した。放射線照射によって、腺房マーカーであるAQP-5と導管細胞のマーカーであるZO-1の遺伝子発現が減少した。特にAQP-5の減少が顕著であった。マウスMNCとの共培養によって細胞の増殖(または細胞死)には変化が見られなかった。一方AQP-5の発現は上昇し、腺房機能の回復に寄与するものと考えられた。一方導管マーカーの発現には有意な変化は認められなかった。これらの作用は非接触で認められたことから、MNC由来の液性因子等による効果と考えれた。われわれは、これまで唾液腺上皮幹細胞の効率的な培養法を確立し、報告してきた。この唾液腺上皮細胞の培養系に対して放射線照射を行うことで、唾液腺上皮細胞の増殖抑制と機能低下がみられることを明らかにした。平成25年度には、放射線照射後の唾液腺上皮細胞を骨髄単核球細胞と共培養を行い、唾液腺のin vitro障害モデルにおいても、単核球による唾液腺の機能回復がみられるかどうかを検討した。マウスをペントバルビタールの過剰投与により安楽死させ、大腿骨と脛骨を採取した。28G針を用いてHBSSバッファーにて骨髄細胞をフラッシュアウトし、得られた骨髄細胞からリンフォプレップを用いて単核球分画を分離した。単離後の細胞は、cell culture insertへ播種し、各wellへ挿入した。共培養による効果の判定には、real-time PCRによる遺伝子発現の解析を用いた。放射線照射によって、腺房マーカーであるAQP-5と導管細胞のマーカーであるZOー1の遺伝子発現が減少し、特にAQP-5の減少が顕著であった。マウス骨髄由来単核球細胞との共培養によって、細胞数には変化が見られなかったが、AQP-5の発現は回復した。一方、ZOー1の発現には有意差は認められなかった。これらの影響は非接触で見られたことから、骨髄単核球分画由来の液性因子による作用と考えられた。次に、細胞種による治療効果を比較するために、NIH-3T3細胞、骨髄由来間葉系幹細胞、臍帯由来間葉系幹細胞について、同様にin vitroモデルを用いて影響を検討した。その結果、すべての細胞で機能回復が認められ、特に臍帯由来間葉系幹細胞では有意な機能回復を認めた。そこで、in vivoにおける治療効果を確認するため、ヌードマウスを用いた放射線による唾液腺障害モデルを作成した。尾静脈からのヒト臍帯由来間葉系幹細胞の投与によって、唾液腺量の回復が認められ、in vivoモデルにおいても有用性が示された。頭頚部癌に対する放射線照射により唾液腺は萎縮し、口腔乾燥が引き起こされる。患者は、口腔乾燥により咀嚼、嚥下、会話の障害のみでなく、う触や歯周疾患の多発などの症状に苦しめられるため、生活の質(QOL)は著しく低下する。しかしながら、現在のところ唾液腺の萎縮に対して満足できる治療法はない。本研究では、幹細胞による萎縮唾液腺の新たな治療法の開発を目的とした。細胞移植による唾液腺再生では、骨髄液中の単核球細胞、骨髄間質細胞(間葉系幹細胞)、および臍帯由来間葉系幹細胞移植による影響について、in vitroおよびin vivoの実験系を用いて検討を行った。骨髄単核球細胞は培養を行わず、分画を採取後移植を行った。また、臍帯由来間葉系幹細胞では、ヒト由来の凍結細胞を用いて、移植を行った。その結果、培養を経ない単核球細胞、凍結解凍後のヒト臍帯由来間葉系幹細胞においても、間葉系幹細胞と同等の唾液腺機能の回復が認められた。

放射線照射の影響についてモデルを用いて検証したところ、特に腺房細胞のAQP-5遺伝子の発現低下が認められ、導管マーカーの発現低下はわずかであった。このことから、放射線障害の改善のためには、腺房細胞の増殖や機能回復が重要と考えられた。in vitroにおける唾液腺細胞と骨髄単核球細胞および臍帯由来間葉系幹細胞との共培養によって,唾液腺腺房マーカー遺伝子の回復が認められ,その程度は骨髄由来間葉系幹細胞とほぼ同じであった。このことから、細胞移植による機能回復は、唾液腺腺房細胞の機能を改善することで、唾液量の回復が認められるものと考えられた。その一方で唾液腺細胞の増殖に与える影響はわずかであった。尾静脈から2回の細胞移植を行ったが,唾液腺に生着した細胞数は少なかったことから、唾液腺の機能回復には移植された細胞由来の増殖因子あるいはmicroRNA等の関与が示唆された。頭頸部癌に対する放射線治療により唾液腺は萎縮し、口腔乾燥が引き起こされる。口腔乾燥によって咀嚼、嚥下などさまざまな障害が引き起こされるが、根治できる治療法はない。本研究では、細胞を用いた再生医療により、萎縮唾液腺の再生の可能性とそのメカニズムについて検討を行った。骨髄間質細胞(間葉系幹細胞)のみならず、骨髄単核球細胞およびヒト臍帯由来間葉系幹細胞の移植により、放射線照射による唾液腺機能の回復が得られることが明らかとなった。また、in vitroモデルを用いた検討により、この効果は液性因子によって引き起こされ、特に腺房細胞の機能回復によることが明らかとなった。本研究では、in vitroの放射線性唾液腺萎縮モデルを確立している。このモデルを用いることで、骨髄単核球細胞が唾液腺腺房細胞の機能回復に作用することを明らかにすることができた。また、さまざまな細胞のスクリーニングに使用することで、臍帯由来間葉系幹細胞の有効性が示唆された。次にin vivoの放射線唾液腺障害モデルを用いて、in vivoにおいても臍帯由来間葉系幹細胞によって唾液腺機能の回復が認められることを示した。臍帯由来間葉系幹細胞は他家の細胞源として国内でも大量に採取可能であり、臍帯と同時に採取することで安全性を確保することもできるなど有用性が高い。臍帯由来間葉系幹細胞でも同様の治療効果が得られたことから、今後臨床応用へ向けて大きな前進と考えられる。一方再生のメカニズムに関しては液性の因子による腺房の保護効果が明らかとなったが、その詳細は不明であり、今後さらに検証する必要がある。27年度が最終年度であるため、記入しない。再生医療これまでの検討から臍帯由来間葉系幹細胞による萎縮唾液腺治療効果がin vitroおよびin vivo双方の実験系で確認することができた。しかしながら、in vivoによる唾液量の増加はコントロール群の5倍程度までであり、放射線照射を行っていない腺と比較すると十分とは言えない。今後投与する細胞の濃度、細胞数、投与回数、さらに投与方法を最適化することで、より有効性の高い治療法を開発する。また、間葉系幹細胞から分泌される液性の因子について、唾液腺腺房細胞の保護作用の分子メカニズムを検討することで、具体的なターゲットおよび機能タンパクの同定につなげたいと考えている。