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中央アジアとインドにおけるアレクサンドロス遠征路の歴史学的地誌学的研究

1年目のパキスタン、パンジャブ地方の調査では、まずタクシラ遺跡で大王が訪問した当時のビールマウンドの遺構を確認した。次に大王がマッロイ人と激戦を交わした地域を調査し、インダス支流の合流点やタランバの遺跡を訪れて、重要な知見を得ることができた。ただしポーロス王との大規模な会戦が行われた現ジェルム川では、車で川に接近できる箇所が限られており、戦場を特定するには至らなかった。2年目のパキスタン北西部における調査では、ハザラ大学ザヒル准教授の全面的な支援を受け、スワート地域でのアレクサンドロス遠征路をたどった。その結果、大王の侵攻に直面したバジラの住民がイラム山に避難したこと、これ以外のスワート上流域の住民がアオルノスに逃れたことが明らかになった。さらにピールサルに登山して、これをアオルノスに同定したスタイン説が正しいことを確認した上、戦場となったピールサル北端に到達し、戦闘経過を復元することができた。この成果をハザラ大学考古学科の講演会で発表し、パキスタンにおける古代史研究に貢献できた。またザヒル准教授との共同論文を執筆し、現在投稿中である。3年目のウズベキスタンの調査では、アムダリヤ渡河点の遺跡を調査し、大規模な遺構があることがわかった。地元のソグディアナ人が立てこもった3つの岩砦については、考古学者のゴリン氏の協力が得られたが、軍の検問所に妨げられて必ずしも十分な調査に至らなかった。それでも2つの岩砦を特定することができた上、大王の正妃ロクサネの故郷が確認できた。ヒサル山脈の東側は豊かな平野で、アムダリヤ南の古代バクトリア地方とつながりが深いのに対し、ヒサル山脈西側が本来のソグディアナ地方であることがわかった。この対照も、実地調査で初めて得られた知見である。紀元前326年から325年にかけての、古代インド(現パキスタン)におけるアレクサンドロス遠征路のうち、タクシラからインダス河口付近までを対象として、遠征経路および主な戦場の実地調査を行った。前半の概要は次の通りである。1古代タクシラ王国の首都であるタクシラ遺跡で、大王来訪時の遺構を実見した。2現ジェルム河畔におけるポーロス王との会戦場については、陸路で川に接近できる地点が限られるため、両軍の陣地ならびに戦場を特定するには至らなかった。ただし大王の渡河点付近に記念碑が建てられていることが判明した。3マケドニア艦隊が大きな被害を受けた2つのインダス支流の合流点には、ボートで接近し、合流点の様子を間近に見ることができた。4マッロイ人との激戦が行われた地域では、大王が占領した都市の一つと思われるタランバで、大規模な城塞の遺構が手つかずで残っているのを発見した。ただし具体的な年代は確定できない。後半の概要は次のとおりである。1インダス川の最も南にかかる橋から、川の様子を撮影することができた。乾季のため水量は少なく、雨期に通過した大王軍の様子を思い浮かべるのは難しかった。2ブラフマン族の都市に同定されるマンスラは、大王の側近プトレマイオスが瀕死の重傷を負った地点である。若干の遺構が残るものの、広大な区域に土器の破片が散乱し、全く手つかずで、年代の特定には至らなかった。3インダス河畔のセーワンには小高い丘があり、整然と積まれたレンガの壁が残っていた。遺構はかなり後のものと思われるが、インダス川を下るマケドニア人がこれを見たことは確実と思われ、大王がここに立ち寄った可能性がある。パキスタンの政治情勢のため、ムルタンからウチにかけてのインダス中流域における調査は断念せざるを得ず、大王の遠征路に沿ってインダス川を途切れなく下るという当初の計画は修正を余儀なくされた。しかしながら、インダスの2つの支流の合流点を実見し、大王が占領した都市の大規模な遺構を発見するなど、予想以上の成果が得られた。インダス下流では、ブラフマン族の広大な都市遺跡や、セーワンの丘の遺構がほとんど手つかずで残されていることがわかった。これらの本格的な研究には、パキスタンの考古学者との連携が必要であるが、現状から見てこれはかなり困難と思われる。。他方で、タクシラの広大な遺跡を巡り、アレクサンドロス以後のガンダーラ美術に直接触れることができた。これは大王の歴史的意義を考察する上で大きな素材となり、今後新たな研究の展開につながる可能性を秘めている。調査の経路を縮小したこと、発見した遺構の年代特定が今のところ不可能であることは、本研究課題にとって大きな障害である。その一方で、欧米の研究者が立ち入ることのない地域において、大王関連の遺構の実情が判明しただけでも貴重な成果が得られたといえる。またタクシラ遺跡は今後の新たな研究の展開を促しており、将来性を加味すれば、本研究課題の進捗状況は、プラスとマイナスがほぼ均衡していると言える。古代インドにおけるアレクサンドロス大王の遠征路のうち、北西部の山岳地帯(現パキスタン北西辺境州)における遠征路を調査し、主要な遠征地点とそれに関連する遺構を実地検分するとともに、アオルノス(現ピールサル)での戦闘状況を復元することができた。次の4項目に分けて整理する。第1に、大王の側近ヘファイスティオンが攻略したペウケラオティス(現チャルサダ近郊)には大規模な城塞の遺構があり、マッサゲタイ人がマケドニア軍の包囲攻撃を1か月間持ちこたえる勢力があったことを伺わせる。

第2に、スワート渓谷における古代バジラ(現バリコート)には何層にも重なる都市の遺構が発掘されており、すぐそばの岩山からは、都市周辺の地形がきわめて防衛に適していることが確認できた。バジラの北にある古代オラ(現ウデグラム)にはラジャ・ギラ要塞の遺構が残っているが、これは大王の遠征とは無関係の可能性が強い。第3に、古代アオルノスを現ピールサルに同定したスタインの説に基づいてピールサルへの登山を行い、その地勢が大王伝の記述と一致することを確認した。さらにピールサルの北端、西隣のウーナ山に挟まれた小さな谷に到達し、ここがまさしくマケドニア軍の戦場であることを確認した。すなわち大王はウーナ山の斜面からピールサル側に向けて木材で土壇を建設し、兵士が小さな丘を占拠して、ピールサルの最高地点に立てこもるインド人を降伏に追い込んだのである。ここに逃げ込んだのはバジラの住民であるが、彼らの逃走経路を求めてスワート地方のイラム村を調査し、スワート方面からこの村の付近を通過する峠道が逃走経路であった可能性が浮上した。第4に、アトックの北にあるスワビが古くからのインダス渡河点であることを確認した。乾季には水が少なく、マケドニア軍の渡河はそれほど困難でなかったと思われる。ここから直進するとタクシラに到達できることがわかった。3年間の課題のうち、これまでの2年間で現パキスタンにおける調査を終了した。1年目の調査では大王の遠征路に関連する遺構がきわめて少なく、アレクサンドロスの戦争を復元するには不十分であったが、2年目には北西部における主要な戦闘地点を具体的に調査することができた。最も重要なアオルノス(現ピールサル)ではスタイン以来90年ぶりに学術調査を敢行し、スタイン説の正しさを確認するとともに、戦場となった北端の谷に初めて到達して、大王の戦闘状況を具体的に復元することができた。またスワート博物館における地図のパネルに従ってイラム山とイラム村を調査し、ピールサルに立てこもったバジラ住民の避難経路がこの村の付近を通過していたという可能性を想定することができた。これらはスワート川とインダス川にはさまれた山岳地帯において、マケドニア軍と地元住民がどのように対峙し、大王がこの地方をどのように平定したかを具体的に示す成果である。とりわけイラム村の存在はいかなる文献にも表れず、現地の博物館を訪問して初めて知った手がかりであり、住民の避難経路を考察できたことは当初の計画にはなかった貴重な成果であるといえる。1年目のパキスタン、パンジャブ地方の調査では、まずタクシラ遺跡で大王が訪問した当時のビールマウンドの遺構を確認した。次に大王がマッロイ人と激戦を交わした地域を調査し、インダス支流の合流点やタランバの遺跡を訪れて、重要な知見を得ることができた。ただしポーロス王との大規模な会戦が行われた現ジェルム川では、車で川に接近できる箇所が限られており、戦場を特定するには至らなかった。2年目のパキスタン北西部における調査では、ハザラ大学ザヒル准教授の全面的な支援を受け、スワート地域でのアレクサンドロス遠征路をたどった。その結果、大王の侵攻に直面したバジラの住民がイラム山に避難したこと、これ以外のスワート上流域の住民がアオルノスに逃れたことが明らかになった。さらにピールサルに登山して、これをアオルノスに同定したスタイン説が正しいことを確認した上、戦場となったピールサル北端に到達し、戦闘経過を復元することができた。
古文書解読プロセスの知能情報学的解明

本研究では、(1)古文書解読に関する専門知識の構造化、(2)古文書文字認識用辞書プロトタイプを用いた古文書文字認識研究、(3)古文書文字認識用辞書の作成、(4)電子化古文書文字辞典の開発、の4点について研究を進めた。(1)に関しては、金子借用証文約1,300件、約243,000文字を翻刻して用例データベースとして作成した。そこから慣用表現、頻出語句などの情報を抽出し、n-gramによる古文書翻刻支援システムのプロトタイプを作成した。プロトタイプシステムを被験者を用いて利用試験したところ、その有効性が統計的に確認できた。(2)に関しては、ニューラルネットを用いた古文書文字認識手法を開発した。(3)に関しては、(1)の古文書用例データベースの作成のほか、古文書翻刻時に使用する標準的な辞書のひとつである『くずし字解読辞典』(東京堂出版)に登場する文字パターンとテキスト情報約25,000件をデジタル化し、データベース化を完了した。(4)に関しては、(3)で作成したデータベースを利用して、読み、文字の外形、および筆順から古文書文字を検索できる携帯型の電子化古文書文字辞典を開発するために基礎研究を実施し、プロトタイプシステムを実装した。本研究の目的は、古文書学の専門家が持つ古文書認識における認識過程のモデル化を行い、日本語手書き文字認識技術を古文書に対して適用したシステムを実装する中で、古文書解読のメカニズムを実証的に明らかにしてゆくことにある。平成11年度の研究は(1)古文書解読に関する専門家知識の構造化、(2)古文書文字認識用辞書開発、(3)古文書文字認識の検討を実施した。(1)に関しては、古文書に関する文書の形式、定型文言、文字判読方法などの専門知識を知識ベースとして構造化するために、定型文書である金子借用証文を豊富に含む「伏見屋文書」(大阪市立大学所蔵)の全文翻刻作業の40%程度を完了した。特に標題部分に関しては、用例データとして完成し、頻出表現知識の抽出のための分析に着手している。(2)に関しては、同じ「伏見屋文書」の全文字画像データベース化のための文字切り出し作業を実施している。(1)の成果と合わせて、「伏見屋文書」の標題部分に関しては、用例データと文字画像データを連結した形で、平成12年度の早期に完成できる見通しが得られた。(3)に関しては、日本語手書き文字認識で使われた方法をそのまま適用して、予備実験を遂行している。平成12年度は、「伏見屋文書」の用例・文字画像データベースを完成させ、知識抽出を行う予定である。古文書文字認識についても、さらに研究を進める。平成12年度は、(1)古文書解読に関する専門知識の構造化、(2)古文書文字認識用辞書プロトタイプを用いた古文書文字認識研究、(3)辞書の拡充、(4)電子化古文書文字辞典の開発、の4点について研究を進めた。(2)に関しては、前年度から実施しているニューラルネットを用いた古文書文字認識手法の開発を、継続して実施した。来年度以降、このデータベースを利用して文字認識実験を実施する予定である。(4)に関しては、(3)で作成したデータベースを利用して、読み、文字の外形、および筆順から古文書文字を検索できる携帯型の電子化古文書文字辞典を開発するために基礎研究を実施した。来年度に具体的な実装にとりかかる。○古文書解読プロセスのモデル化と知的ユーザインタフェースの開発平成12年度に、古文書解読知識を利用した証文類の翻刻支援システムを実装したのを受けて、古文書文字辞書、文字認識エンジン、古文書読解に関する知識ベースを搭載した知的ユーザインタフェースのプロトタイプを作成した。

具体的には、東京堂出版発行の『毛筆版くずし字解読辞典』を電子化し、日本語手書き文字認識機能を応用した類似文字検索機能を実現した。○文字認識エンジンの高性能化平成12年度までに開発済みの古文書文字認識エンジンと文字切り出しツールを古文書用にさらにチューニングし、より高性能なものにするための研究を実施した。古文書文字認識研究のためのデータベースを増やし、文字切りだし法と文字の正規化法について、古文書特有の課題点を整理し、いくつかのあたらしい手法を考案した。
水の熱化学分解による水素ガス生成のための低温活性型・酸素貯蔵材料の開発

本研究では、水を熱化学分解して水素ガスを発生させる機能性セラミックス:「酸素貯蔵材料」の設計・開発を行った。ダブルペロブスカイト型BaLnMn2O5(Ln:希土類元素)において、500°Cで水分解による水素生成活性を確認した。水素生成反応活性はLn種に強く依存し、Ln3+イオン半径が大きいほどBaLnMn2O5の反応活性は高かった。量子化学計算に基づく熱力学的エネルギー解析により、本材料の酸化還元活性がLnサイトの等価数元素置換により強く影響を受けることが判明し、化学組成制御が材料テーラリングにおいて有望であると結論付けた。本研究では、工業的に利用可能な温度範囲(1000°C以下)で水を熱化学分解して水素ガスを発生させる機能性セラミックス:「酸素貯蔵材料」の設計・開発を行った。具体的には、層状遷移金属酸化物に着目し、当該物質の酸化還元特性を結晶化学に基づき精密制御することにより、より低温で水素製造サイクルを実現する革新的材料の創出を目指した。以下に主な研究成果を示す。当グループが開発した酸素貯蔵材料BaYMn2O5+δについて、水素生成反応活性に対する希土類元素(Ln)置換効果を検討した。BaYMn2O5およびそのLn置換体BaLnMn2O5 (Ln=La, Nd, Gd)を500°Cで水蒸気と接触させ、本化合物の水還元による水素生成活性を調べた。その結果、Ln=Laで最も速い水素生成反応が見られた一方、Ln=Yではほとんど水素生成が観測されず、反応活性がLn種に強く依存することを明らかにした。閉鎖系とした反応装置内に一定量の水蒸気を導入し、500°Cで加熱した試料と接触させた。生成する水素量の経時変化を調べ、一定になったところで平衡と仮定し、水還元による水素生成の平衡定数とギブズ自由エネルギー変化ΔGを算出した。Ln=Nd, Gd, YではΔGが正の値を示すのに対しLn=Laでは負の値が得られ、標準状態においても水を還元し水素を生成できることが分かった。BaYMn2O5+δの高温結晶構造を調べるため、750°Cで酸素濃度を精密に制御しながら放射光XRD測定を行った。酸素濃度が1000Paから10Paへ低下するに伴い不連続な構造変化が観測され、僅かに酸素欠損を含む「δ=1相」から酸素欠損が秩序化した「δ=0.5相」へ相転移し、同時に急激な酸素放出が起こることを確認した。具体的には、層状遷移金属酸化物に着目し、当該物質の酸化還元特性を結晶化学に基づき精密制御することにより、低温で水素製造サイクルを実現する革新的材料の創出を目指した。昨年度の研究において、BaLnMn2O5+δ(Ln:希土類元素)の酸素放出相(δ=0)が水還元反応による水素生成活性を示すこと、および反応活性がLn種に強く依存することを見出した。そこで、本化合物について第一原理計算を行い強いLn依存性の起源を検討した。500°Cで高い水素生成活性を示したLn=Laと水素生成が見られなかったLn=Yについて酸素吸収時のギブズ自由エネルギー変化ΔGを計算したところ、Ln=LaにおいてLn=Yより負に大きなΔG値が得られ、絶対値も実験結果と定量的にほぼ一致した。さらに両者の違いを化学結合の観点から調べたところ、イオン半径のより大きなLaの方がイオン性が強く、Laイオンと酸化物イオンの強い静電引力がより大きな酸素吸収自由エネルギー、ひいてはより高い水素生成活性をもたらしていることが判明した。上記のLn=LaおよびLn=Yについて、熱重量(TG)分析とガスクロマトグラフィ(GC)を組み合わせて水からの水素生成反応性の温度依存性を調べた。水蒸気を含んだ窒素ガス中において両化合物を室温から600°Cの温度範囲で加熱したところ、Ln=Yでは全範囲で重量変化が見られず水素も検出されなかった。一方、Ln=Laでは300°C付近で重量増加し始め550°C付近で重量値が飽和した。GC測定結果から300°C付近で水素が検出され、500°C付近で生成量が最大となり580°Cで水素生成が停止することを確認した。上記の研究目的を目指して、当年度は水素製造サイクル実現のための材料設計・開発を実施した。その結果、層状マンガン酸化物において酸素吸収放出サイトに隣接する希土類元素(Ln)の置換効果を第一原理計算により特定することに成功した。この成果は、酸素貯蔵材料において酸化還元種を変化させずに反応活性を精密かつ幅広く制御する指針を与える内容であり、オンデマンド材料創出を目指す上で重要である。また、水の還元反応による水素生成反応を調べるための熱重量・ガス同時分析法(TG-GC)の開発に成功し、水素生成活性を幅広い温度範囲で調べることが可能となった。現在、マンガン以外の遷移金属を含む化合物の合成・評価実験に着手しているところである。

具体的には、層状遷移金属酸化物に着目し、当該化合物の酸化還元特性を結晶化学に基づき精密制御することにより、低温で水素製造サイクルを実現する革新的材料の創出を目指した。以下に主な研究成果を示す。昨年度までの研究において、BaLnMn2O5+δ(Ln:希土類元素)の酸素放出相(δ=0)が水還元反応による水素生成活性を示すこと、および反応活性がLn種に強く依存することを見出した。そこで、本反応を多角的に検証するため、Ln = La, Nd, Yを含むδ=0試料とδ=0.5試料の酸水溶液への溶解熱を精密測定し、酸素吸収反応エンタルピーを計算した。25°Cにおけるδ=0からδ=0.5への酸素吸収反応に伴うエンタルピー変化の絶対値は、希土類元素のイオンサイズが大きくなるとともに系統的に大きくなることが判明した。この傾向は500°Cにおける水素生成反応自由エネルギーの傾向と一致していることから、Ln種に依存した水素生成活性の違いは酸素吸収反応に伴うエネルギー利得の違いに起因していることが強く示唆された。Ln=La, Nd, Gd, Yについて、熱重量(TG)分析とガスクロマトグラフィ(GC)を組み合わせて、各試料の水素生成活性の温度依存性を系統的に調べた。Ln=Laでは400560°Cで顕著な水素生成が見られた。一方、Gd, Nd試料ではそれぞれ550°C、500°C付近から僅かに重量増加と水素検出されたのに対し、Y試料では700°C以下の全温度範囲において水素生成が見られなかった。以上の結果より、Ln種のイオンサイズが大きくなるにつれ、水素生成活性はより低温で大きくなることが分かった。本研究では、水を熱化学分解して水素ガスを発生させる機能性セラミックス:「酸素貯蔵材料」の設計・開発を行った。ダブルペロブスカイト型BaLnMn2O5(Ln:希土類元素)において、500°Cで水分解による水素生成活性を確認した。水素生成反応活性はLn種に強く依存し、Ln3+イオン半径が大きいほどBaLnMn2O5の反応活性は高かった。量子化学計算に基づく熱力学的エネルギー解析により、本材料の酸化還元活性がLnサイトの等価数元素置換により強く影響を受けることが判明し、化学組成制御が材料テーラリングにおいて有望であると結論付けた。上記「研究の目的」を目指して、当年度は次に挙げる研究を計画した:(1)ダブルペロブスカイト型BaYMn2O5+δの酸化還元特性に対する元素置換効果。(2)放射光を用いた高温XRDによる酸素吸収放出サイト周りの局所構造解析。(3)量子化学計算による実験データの妥当性検討。(1)については、酸素吸収放出サイトに隣接するLn置換が水素生成反応活性に強い影響を与えることを実験的に確認した。(2)では、放射光XRDによる高温結晶構造解析により、顕著な酸素吸収放出(酸化還元反応性)に対する結晶化学的要因を特定した。また(3)については、現時点では予備的なデータではあるものの、Ln種の違いによりBaLnMn2O5+δの酸化還元活性が大きく異なることを量子化学計算で立証している。以上より、当初の計画に従いおおむね順調に進展していると考えられる。・水素製造サイクル実現のための材料開発昨年度に引き続き、水素製造サイクル(水の還元+酸化物の熱再生)に最適化したオンデマンド材料を創出する。結晶構造化学に基づく材料テーラリングについては指針が確立したため、本年度は遷移金属元素の複合化を組み合わせて、多角的な化学組成制御により酸化還元特性の最適化を図る。具体的には、酸素貯蔵材料BaLnMn
好酸球性副鼻腔炎患者の鼻茸におけるTRP受容体の発現とその機能解析

近年日本において増加傾向にある難治性好酸球性副鼻腔炎(ECRS)の分子生物学的機序を解明するために、次世代シーケンサーを用いて網羅的なトランスクリプトーム解析(RNA-seq)を行った。その結果、ECRSの鼻茸において有意に高く発現している遺伝子が3個同定され、そのうち末梢血好酸球には発現していない遺伝子としてTRPV3が同定された。TRPV3は鼻茸組織に浸潤する好酸球と粘膜上皮に強い発現を認め、重症度が高くなると有意に強く発現していることがわかった。TRPV3がECRSの難治性に関与している可能性が示唆された。慢性副鼻腔炎患者の鼻茸を用いた次世代シーケンサーによる全トランスクリプトーム解析(RNA-seq)を行い、難治性好酸球性副鼻腔炎に特異的に高く発現する遺伝子TRPV3を同定した。同じサンプルを用いて、マイクロアレイによる発現解析も行ったが、それでは同遺伝子は同定されなかった。つまり、両者の結果に乖離を認めたのだが、リアルタイムPCRおよび免疫組織染色による追認の結果、TRPV3は難治性好酸球性副鼻腔炎に多く発現していることがわかり、RNA-seqの有用性が示された。また、免疫組織染色を行い、発現の局在を調べると、TRPV3は鼻茸組織中の好酸球に強く発現していることがわかった。TRPV3は皮膚のケラチノサイトにおいて、TGF-αなどの炎症性サイトカインの遊離に関与していることが知られているため、鼻茸組織中の好酸球に発現するTRPV3も炎症サイトカインの遊離に関与し、難治性に寄与している可能性が考えられた。現在、TRPV3が発現した培養細胞を用いて、アンタゴニストで刺激し、放出される炎症サイトカインをELISAを用いて特定しようと準備をしている。好酸球性副鼻腔炎の診断基準(JESREC study)を基に好酸球性副鼻腔炎群と非好酸球性副鼻腔炎群とに分類した鼻茸組織、それぞれ5例からRNAを抽出し、次世代シーケンサーを用いてRNA-seq(全トランスクリプトーム解析)を行った。その結果、好酸球性副鼻腔炎群で高発現の遺伝子のうち、過去の報告で末梢血好酸球には発現していない遺伝子としてTRPV3 (transient receptor potential cation channel, subfamily V, member 3)が同定された。TRPV3の発現をrealtime PCRで確認したところ、RNA-seqと同様にECRS群で有意に高いことが確認された。また、免疫組織化学で確認すると、TRPV3は組織に浸潤する好酸球と粘膜上皮に強い発現を認め、重症度が高くなると有意に発現していることがわかった。また、ヒト気管支上皮細胞にIL-33、TSLPで刺激を行うと、TRPV3の発現が増加し、それに伴いTGF-αの発現も増加した。皮膚のケラチノサイトでの報告では、TRPV3が活性化すると、Ca2+イオンが細胞内にTRPV3を介して流入し、その刺激によってpro-TGF-αからTGF-αが遊離され、EGFRを介した反応を亢進させると報告されており、気道上皮においても同様の反応が起きていると考えられた。TGF-αが腺細胞・上皮細胞・線維芽細胞の増殖や血管新生を引き起こし、またムチンの産生を亢進させることによって、副鼻腔炎の難治性や再発性を高めるのではないかと推測される。TRPV3は難治性好酸球性副鼻腔炎の鼻茸組織中の粘膜上皮や好酸球に多く発現しており、鼻茸の難治性に関与している可能性が示唆された。好酸球に発現しているTRPV3の機能を解析するため、培養細胞を用いて評価しているが、培養細胞および実験系の条件検討に時間がかかり、機能解析が十分には進んでいない。その為に当初の計画からは遅れている。本研究成果は、第12回(2015年度)日本アレルギー学会学術大会賞を受賞した。耳鼻咽喉科・頭頸部外科学培養細胞を用いてTRPV3の機能解析を行い、TRPV3が副鼻腔炎の鼻茸の難治性に関与していることを明らかにする。その機序と標的分子が明らかになれば、TRPV3アンタゴニストの治療への応用が期待されるため、可能であればアンタゴニストを入手して、培養細胞に投与し、反応を確認したい。培養細胞の樹立と、実験系の確立がうまくいかず遅れが出たために、購入する機器や試薬も遅れが出た。次年度は、培養や実験に必要な機器の購入、実験結果の解析に用いるソフトウェアのライセンス代、研究成果を海外で発表するための旅費などに用いる予定である。
好酸球性副鼻腔炎の鼻ポリープにおける脂肪酸代謝解析

好酸球性副鼻腔炎は成人発症の気管支喘息を高率に合併する難治性疾患である。長期にステロイドの内服が必要になる例が多く、炎症遷延化機序は明らかになっていない。鼻ポリープで生じている好酸球性炎症の遷延化には脂質代謝、特にアラキドン酸代謝が重要と考えられるがまだ十分に研究されていない。これまで脂肪酸代謝は免疫組織科学の手法による解析が困難であったが、質量分析イメージング法により解析が可能になった。本研究の目的は、好酸球性副鼻腔炎において遷延する炎症病態を解明することである。そのために、1好酸球性副鼻腔炎の鼻ポリープと非好酸球性の鼻ポリープとをアラキドン酸をもつリン脂質の発現測定系にて比較する。2アラキドン酸代謝酵素の発現を比較する。そして、炎症が局所によるものか全身性のものかを比較するために、3血中の脂質及び代謝酵素発現を比較する。質量顕微鏡法の代表的な解析対象であるリン脂質のうち、ホスファチジルコリンは、グリセロールにリン酸基と脂肪酸が2つ結合するため脂肪酸の組み合わせによって構造式が変わる。脂肪酸の炭素数によって、パルミチン酸(C16)、オレイン酸(C18)、アラキドン酸(C20)と呼ばれ、どのような脂肪酸が多いか解析した。正常鼻粘膜組織(鉤状突起)5例、非好酸球性副鼻腔炎の鼻ポリープ5例、好酸球性副鼻腔炎の鼻ポリープ5例を用いて薄切片を作成し、リン脂質およびその結合する脂肪酸を特定した。その後、組織中の発現分布と発現強度を測定して組織間での発現強度を比較した。好酸球性副鼻腔炎の鼻ポリープではアラキドン酸を含むリン脂質であるホスファチジルコリンXが優位に低かったことから、好酸球性副鼻腔炎の鼻ポリープではアラキドン酸代謝が亢進しており、アラキドン酸を含むリン脂質が消費されていることが予想された。共同研究期間との予備実験、打ち合わせ準備が順調にできていたため、本試験開始と同時に計画通りに解析をすることができた。今後の計画として以下のことを実施していく。1)質量分析イメージングで得られたリン脂質の発現分布と発現強度は鼻組織を採取した際の瞬間を切り取った解析情報である。その情報が病態を表しているかどうかは、アラキドン酸代謝経路の亢進もしくは減弱についてその代謝酵素発現をリアルタイムPCRで測定して機能解析を進める。当該年度の所要額はほぼ使い切っており、事務処理等のために当該年度末に締め切り日が設定されているがその際にわずかな金額が残ったという理由である。この金額は、もともと使用予定があったが、締め切り日の後の使用予定であったという理由のために使うことができなかったと考えています。
純鉄スピンナノクラスター三次元自己組織化バルク材料の創製と超軟磁気特性の発現

高飽和磁化純鉄スピンナノクラスター(Fe-SNC)、および、そのバルクサイズの自己組織化集合体の作製を行い、軟磁気特性の獲得を図った。その結果、表面吸着力の弱い界面活性剤を用いることで、bcc相の生成を促し、バルク値に匹敵する200emu/g以上の飽和磁化を有するFe-SNCの合成に成功した。また、Fe-SNC自己組織化集合体では、Fe-SNC間で働く磁気双極子相互作用の増強により保磁力が1.7Oeまで低減することが分かった。高飽和磁化を有する純鉄スピンナノクラスターの集合体では優れた軟磁気特性の発現が期待されている.化学的手法により作製した純鉄スピンナノクラスターは鉄重量当たりでは高い飽和磁化を有しているものの,粒子表面に吸着した界面活性剤が高透磁率化(低保磁力化)ならびに高飽和磁化化を阻害している.本研究では純鉄スピンナノクラスター三次元自己組織化バルク材料に真空中熱処理を施すことにより,界面活性剤の脱離を試みるとともに,それに伴う磁気特性の変化を調査した.純鉄スピンナノクラスター三次元自己組織化バルク材料を200°Cで真空中熱処理を行ったところ,スピンナノクラスター間のギャップは1.6nmから0.8nmに短縮され,粒子充填率は38%から52%まで大きく向上した.これに伴い保磁力は10Oeから1.7Oeにまで減少し,飽和磁化は153emu/gから179emu/gにまで上昇した.これらの結果から,粒子表面の界面活性剤の大半が熱処理により除去され,軟磁気特性が向上したことが明らかとなった.一方,250°C以上で熱処理を行った試料では,粒径の粗大が観測され,純鉄スピンナノクラスターが残存した界面活性剤を取り込むことで炭化し,その結果,軟磁気特性が大きく損なわれた.界面活性剤の脱離温度はスピンナノクラスターの粒成長温度よりも高温であると考えられ,真空中熱処理では、粒成長を抑制した界面活性剤の完全な除去は困難であることが明らかとなった.更なる磁気特性の向上のためには,スピンナノクラスター同士の直接交換相互作用の促進と粒子充填率の改善を行う必要がある.すなわち炭化ならびに粒径の粗大化を抑えつつ界面活性剤を完全に除去する条件を見出すことが重要である.本年度、Feナノ粒子表面への化学吸着力の弱い界面活性剤として、トリベンジルアミン、および、トリオクチルアミンに着目し、それらを混合した界面活性剤を用いて生成されたFeナノ粒子の組織と磁気特性との相関について調べた。混合界面活性剤を適用した結果、粒子形状が多角形化し、かつ、粒径が小さく粒度分布が狭くなる傾向が得られた。粒子形状の多角形化は、αーFe相の生成が促進されたことに起因するものと考えられる。混合界面活性剤を用いて合成されたFeナノ粒子は、5Kの飽和磁化が176214emu/gとバルク値に匹敵する程高いものの、保磁力は48606Oeと大きい。Henkelプロットを用いた解析から、大きな保磁力の発現は、Feナノ粒子間で働く磁気双極子相互作用によるものと考えられる。磁性ナノ粒子集合体は粒子間の磁気双極子相互作用が非常に強い場合には超強磁性秩序を発現するものと考えられているが、その粒子磁気モーメント配列の詳細には不明な点が多い。本研究では、超強磁性的挙動を示すFeナノ粒子集合体を磁気力顕微鏡(MFM)観察とモンテカルロシミュレーションにより調べた。シミュレーションから粒子配置に関わらず零磁場では粒子磁気モーメントの方向が揃った1次元的領域が形成され、隣接する領域は反強磁性的配置を取ると予測された。MFM観察はその予測と矛盾しないものであった。高飽和磁化を有する純鉄スピンナノクラスター(Feナノ粒子)の集合体では優れた軟磁気特性の発現が期待されている。化学的手法により作製したFeナノ粒子は鉄重量当たりでは高い飽和磁化を有しているものの、粒子表面に吸着した界面活性剤が高透磁率化(低保磁力化)ならびに高飽和磁化化を阻害している。本研究では、Fe表面に対する界面活性剤の物理的・化学的吸着力に着目し、これまで用いてきたオレイルアミンより弱い吸着力を有する界面活性剤を用いることで、ナノ粒子表面を覆う界面活性剤量の低減を試みた。界面活性剤の吸着力は主にその極性の大きさに依存しており、極性は親水親油バランス(HLB値)できまる。これまで用いてきたオレイルアミン(OlAm)等ではHLB値810程度であるのに対し、本研究では、吸着力の弱い界面活性剤として、HLB値が12程度と小さいトリオクチルアミン(TOcAm)、トリベンジルアミン(TBeAm)を選定し、Feナノ粒子の合成に用いた。

X線回折および電子線回折の結果から、OlAmを用いたFeナノ粒子は、格子定数がα-Feよりも4%程度大きく、極微細な結晶子から構成された歪んだα相を有していることがわかった。一方、TOcAm-Feナノ粒子は歪んだα相とα-Fe相が混在しており、TBeAm-Feナノ粒子では歪んだα相は確認できず、α-Fe相のみが観測された。飽和磁化は、α-Fe相の割合が増加するほど大きくなり、TBeAm-Feナノ粒子では、208 emu/gとなることが分かった。以上の結果から、Feナノ粒子の高飽和磁化化には歪んだα相の生成を抑制し、α-Fe相の生成を促進することが重要となることが分かった。本研究の中核材料となる純鉄スピンナノクラスター三次元自己組織化バルク材料を実現し、界面活性剤の除去が鍵を握ることなど、将来的に超軟磁気特性を得るための材料的な技術課題およびそれらを解決する指針を得ている。今後、技術課題を着実に解決することで更なる高特性のスピンナノクラスター材料が期待できる。以上の理由から、現状で研究はおおむね順調に進展していると考える。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で得られたFeナノ粒子の飽和磁化は200emu/gであることが分かった。これは、吸着力の弱い界面活性剤を適用することで、純鉄ナノ粒子合成直後の界面活性剤量が低減するばかりでなく、純鉄の結晶構造が改善されたことに起因するものと考えられる。Feナノ粒子を用いた超軟磁気特性の発現には、Feナノ粒子の高飽和磁化化の指導原理解明と合成プロセスの構築が必須となっていたが、今年度までにその一端を明らかにするまでに至った。本成果は、最終目標達成のためのひとつのブレークスルーと位置付けることができ、本研究が順調に進展していることを意味している。また、界面活性剤比率を制御することで粒径を10nm以下に低減することも可能となっている。以上の結果を踏まえ、次年度以降、Feナノ粒子の大量合成が可能となり、バルク試料の形成が可能となれば、高飽和磁化、高透磁率かつ低保磁力を有する磁性ナノ粒子を活用した新規な軟磁性材料の具現化が期待される。金属ナノ接合型の純鉄スピンナノクラスター三次元自己組織化バルクでは、スピンナノクラスター表面を覆う界面活性剤を完全除去することが鍵を握る。三次元自己組織化バルク材料を作製した後、界面活性剤の分解を促す反応性ガスやプラズマ照射により効率的に除去する技術、あるいは、三次元自己組織化バルク材料を作製する前段階の純鉄スピンナノクラスター合成段階において、界面活性剤の物理・化学吸着力に着目し、スピンナノクラスター表面に極力吸着しない界面活性剤の探索を行う。また、表面ナノ修飾型の純鉄スピンナノクラスター三次元自己組織化バルクでは、スピンナノクラスター間の磁気双極子相互作用磁界の制御が鍵を握る。粒径を系統的に変化させた時の磁気特性と磁気双極子相互作用との相関を探る。本研究は、Feナノ粒子の200emu/gの高飽和磁化化、10nm以下の粒径制御の合成プロセス構築、を成果の柱としてこれまで順調に進展している。次年度以降、当初計画の通り、バルク化技術の構築、ならびに、その磁気特性発現メカニズムの解明を通して、超軟磁気特性を示すこれまでにないFeナノ粒子自己組織化集合体バルクの実現を目指す。
熱エネルギーに代わる新規なスパッタ薄膜構造制御技術開発

併用式スパッタ法(RAS法)のスパッタ薄膜(金属ないし金属の不完全反応物からなる金属超薄膜)の構造が、反応工程のラジカルによって化合物化される際に与える影響を明らかにした。スパッタ粒子の運動エネルギーに着目し、その基板到達時の運動エネルギーを変化させることで金属超薄膜の薄膜構造を変化させた。金属超薄膜は3次元的に島状成長しており、その構造はスパッタ粒子の運動エネルギー値によって変化する。島状成長した粒子の数が少なく隙間が多い構造は反応工程におけるラジカルの化学アニーリング効果を効率よく進行させるため結晶性が向上しており、優れた光触媒特性を示すことが分かった。スパッタ成膜における薄膜構造制御を、熱エネルギーによる制御から基板選択性を考慮しない指針に基づいた新規な制御手法へ移行・開発することは重要である。本研究ではこの代替エネルギーとしてラジカルの化学アニーリング効果に着目し、スパッタ工程とラジカル照射工程を併用した併用式スパッタリング法を使って、高速低温成膜条件下におけるラジカルを用いた薄膜成長(特に結晶成長)メカニズムの解明を目的としている。本課題は材料としてTiO2光触媒を選択した場合のスパッタ薄膜構造とラジカルの化学アニーリング効果との関係を定量的に調査し、ラジカルの化学アニーリング効果に有効なスパッタ薄膜構造の確立とその制御因子の抽出を試みる。本年度では、併用式スパッタリング法の1つであるRAS (Radical Assisted Sputtering)法を用いてスパッタ工程におけるスパッタ粒子の運動エネルギーとスパッタ薄膜構造の関係を定量的に解明した。具体的には、プロセスパラメータとして「投入電力」と「ガス圧力」を選択し、この運動エネルギーに大きな影響を与えるプラズマ中のイオン分率とプラズマ電位を変化させた。その後、Thompsonの式およびKevin-Meyerの式を用いて任意のプロセスパラメータに対するスパッタ粒子の運動エネルギーを算出し、その制御因子の抽出を行った。スパッタ粒子の運動エネルギーは約13.016.0eVの範囲で変化しており、全ガス圧力の増加に伴い減少し、投入電力の変化にはあまり影響を受けない。ターゲットから飛び出したスパッタ粒子は基板上に到達するまでに衝突散乱(scattering)を繰り返すが、スパッタ粒子の運動エネルギーはこのscattering現象に強い影響を受けており、scattering現象に影響を与えるプロセスパラメータを任意に設定することで運動エネルギーを制御できることが分かった。本年度はスパッタ工程において数原子層レベルで構成されたスパッタ薄膜構造が、ラジカルの化学アニーリング効果によって構造変化していく様子を成長段階ごとに観察した。昨年度より各運動エネルギー条件下で作製されたスパッタ薄膜構造の中で特に結晶性に優れた運動エネルギー条件下で作製した薄膜構造において、ラジカル照射による成長の差異から高速低温成膜条件下における薄膜成長過程を調査した。走査プローブ顕微鏡による表面観察の結果から、TiO2の成長初期過程(膜厚110nm)程度では数nm程度の粒子が特定の部分に集合した100300nmほどのカルデラ状の表面構造が観察された。この構造は核形成層の表面構造における凸部分に選択的に観察された。また、この表面構造は薄膜成長に伴いカルデラ状が不明瞭になり薄膜特有の柱状構造へと変化しており、その後連続的に大きくなっていくことが観察できた。表面積(S)は薄膜の成長によらずほぼ一定であるにもかかわらず平均表面粗さは高さ方向中心に成長する領域と横方向中心に成長する領域の2つの領域がある事が観察でき、さらにその境界は5nm堆積した時であることが確認できた。薄膜を堆積させる表面(核形成層表面)との相互作用が強いという事もふまえると、RAS法により高速低温条件下で成膜された薄膜は薄膜初期成長モデルのVolmer-Weber型であり従来の薄膜成長過程と同様の形態であることが現時点では予想される。本年度はスパッタ工程において数原子層レベルで構成されたスパッタ薄膜構造が、ラジカルの化学アニーリング効果によって構造変化していく様子を成長段階ごとに観察し、結晶性および光触媒特性評価を行った。昨年度より薄膜物性において大きな差異が確認できた各運動エネルギー(Ef)条件下で作製されたスパッタ薄膜に対して、ラジカル照射を実施することを繰り返し、成長の差異からラジカルの化学アニーリング効果に有効なスパッタ薄膜構造を決定した。スパッタ薄膜構造は、多数の島が形成されており、3次元的に成長しているのが確認できた。この島状成長した粒子の数は、Efの増加に伴い増加し、粒子間の距離が縮まっていることから、スパッタ粒子の表面拡散の駆動力はEfであることが分かった。ラジカル処理により化合物化して堆積した薄膜は、一般的な反応性スパッタ法で作製した薄膜と比較して、化学アニーリング効果により粒子の成長が促進されており、粒径が成長していた。表面は粒径が約2060nm程度の粒子で構成されており、粒子と粒子の間に1050nm程度の隙間が存在する構造である。粒子径はEfが低い、つまり島状成長した粒子の数が少なく隙間が多い表面構造のものほど大きく成長しており、粒子と粒子の隙間も狭い。Thorntonのゾーンモデルから判断するとEfが低いほどスパッタ薄膜は多孔質な構造であることが推測され、反応工程におけるラジカルの吸着・拡散が起こりやすいため酸化および化学アニーリング効果が効率よく進行する。その結果、ラジカルによる金属化合物粒子のマイグレーション効果が大きく、生成される薄膜はZONE Tに近い緻密な構造になると同時に結晶性も向上すると考えられる。

つまり島状成長した粒子の数が少なく隙間が多い構造がラジカルの化学アニーリング効果を効率よく進行させるため結晶性が向上し、優れた光触媒特性を示すことが分かった。併用式スパッタ法(RAS法)のスパッタ薄膜(金属ないし金属の不完全反応物からなる金属超薄膜)の構造が、反応工程のラジカルによって化合物化される際に与える影響を明らかにした。スパッタ粒子の運動エネルギーに着目し、その基板到達時の運動エネルギーを変化させることで金属超薄膜の薄膜構造を変化させた。金属超薄膜は3次元的に島状成長しており、その構造はスパッタ粒子の運動エネルギー値によって変化する。島状成長した粒子の数が少なく隙間が多い構造は反応工程におけるラジカルの化学アニーリング効果を効率よく進行させるため結晶性が向上しており、優れた光触媒特性を示すことが分かった。現在までにスパッタ粒子の運動エネルギーを数値化し、その制御因子の抽出を明らかにした。また、本年度導入された走査プローブ顕微鏡を用いた数原子レベルで構成されたスパッタ薄膜構造のその場観察(粒子径・分布・構造)による運動エネルギーに対する構造変化の様子を明らかにし、特にスパッタ工程における数原子層レベルで構成されたスパッタ薄膜構造の内高い結晶性を示した構造において、ラジカルの化学アニーリング効果によって構造変化していく様子を成長過程ごとに観察することで高速低温条件下における薄膜成長過程を明らかにした。導入の遅れていた走査プローブ顕微鏡を駆使することで昨年度の遅れを取り戻すことができたと考えている。材料工学スパッタ工程において各運動エネルギー条件下で作製した数原子層レベルで構成されたスパッタ薄膜構造が、ラジカルの化学アニーリング効果によって構造変化していく様子を成長段階ごとに観察し、結晶性および機能性(光触媒特性)評価を行う。各運動エネルギー条件下で作製されたスパッタ薄膜構造の、ラジカル照射による成長の差異からラジカルの化学アニーリング効果に有効なスパッタ薄膜構造を決定する。本研究では熱エネルギーの代替エネルギーとしてラジカルの化学アニーリング効果に着目し、併用式スパッタリング法を利用して高速低温成膜条件下におけるラジカルを用いた薄膜成長(特に結晶成長)メカニズムの解明を目的としている。特に本年度では、スパッタ粒子の運動エネルギーをThompsonの式およびKevin-Meyerの式を用いて数値化し、その制御因子の抽出を行い、さらに、数原子層レベルで構成されたスパッタ薄膜構造のその場観察を行うことで運動エネルギーに対するスパッタ薄膜構造の変化を明らかにする予定であった。しかし、当初、購入を予定していた物品(走査プローブ顕微鏡ステーション)を購入することが出来なかったために、H25年度実施予定の研究項目の一部を実施することが出来ず、スパッタ粒子の運動エネルギーの算出とその制御因子の抽出のみ明らかにした。スパッタ粒子の運動エネルギーを数値化し、その制御因子の抽出を明らかにした。今後、走査プローブ顕微鏡を用いて本成膜手法の1サイクル分に相当する数原子層レベルで構成されたスパッタ薄膜構造のその場観察(粒子径・分布・構造)による運動エネルギーに対する構造変化の検討を行う。
口腔組織欠損に対する修復促進作用を有する創保護材の開発に関する基礎的研究

処置群(n=8)では、直径5mmの粘膜欠損は、周囲粘膜から中心に向かって上皮が進展していくパターンがみられた。約2週間後、上皮形成面積は平均12.56mm2、瘢痕拘縮率は約36%であった。一方、無処置群(n=7)は、上皮形成面積は平均7.46 mm2、瘢痕拘縮率は約62%であった。LYDEXでは、無処置群に比べて粘膜増生が速く、粘膜欠損部位を早く覆うため、瘢痕拘縮率が低くなることが示唆された。同様の実験方法で、LYDEXにFGF-2を添加した(n=4)。処置後2週間で、上皮形成面積は平均15.11mm2、瘢痕拘縮率は23%であった。FGF-2は口腔粘膜修復を加速させ、瘢痕拘縮を抑制する。1. LYDEXの線維芽細胞誘導因子FGF-2のドラッグデリバリーシステムとしての有用性と粘膜欠損修復過程の促進の検討(実験2;口腔粘膜保護剤として使用した場合,FGF-2を使用することにより,皮膚におけるフィブラスト®7-8)と同様の効果で修復能力を向上できることを確認する生物検定):LYDEXを口腔粘膜保護剤として使用する場合に、FGF-2を加えることにより,修復能力を向上できることを調べた。LYDEXにFGF-2を混合(100μg/ml LYDEX)し、ラット舌下面粘膜欠損部に充填して硬化させた。充填1週間後の組織では、コントロールに比べて明らかに正常粘膜組織からの繊維が細胞の増殖が観られた。しかし、これまでの研究経験とこの実験1では、粘膜欠損の修復効果は確認できているが、口腔は可動しているため、LYDEXが容易に剥がれ落ちてしまい、本年度の実験2では、検定可能な動物数での組織標本から粘膜増殖量の定量的評価を行うことができなかった。そのため、実験3で計画していた骨欠損に充填する方法に変更した。下顎前歯と臼歯の間の歯肉粘膜上からラウンドバーにて直接に粘膜と骨組織欠損を作り、その欠損部に同じLYDEXを充填した。骨形成は3週間後に形成がみられるが、粘膜増殖は3日後から観られ、約1週間後では周囲より旺盛な増殖が観られた。一方、コントロールでも約1週間後では粘膜の増殖が観られるが、LYDEXに比べて明らかに修復速度が遅かった。現在標本数を集めてその修復速度の定量を行っている。これまでのLYDEXの予備実験でのデータを再確認する目的で、ラット15尾を用いて再評価した。LYDEXは、アルデヒド基の量を変えることで、硬化時間を調節可能になること。ポリリジンに添加する無水酢酸の量を変えることで分解速度を調節できること。フィブリン糊を対象とした場合、ライデックスの接着強度は4倍、また、1.5倍の柔軟性が観られた。さらに、下記の実験を行った。実験1.LYDEXの口腔粘膜欠損への創保護材としての有用性の検討.ラットの舌下面に、バイオプシーパンチで直径5mm、深さ1.5mmの粘膜と筋層を含めた組織欠損を作り、止血後にLYDEXを塗布。コントロールは、組織欠損のみとした。そして、一定期間毎に組織を取り出し、組織学的検討を行った。これまでの結果:コントロール、フィブリン糊は3日では、感染がみられた(4/5尾)。LYDEX群では感染がすくなく、3週間では全個体はほぼ治癒していたが、粘膜の張る速度と拘縮による変形がやや少ない。表面はカヒ様組織が形成されてその下に潜り込むように上皮細胞が伸展していた(9/10尾)。LYDEX群は薄い粘膜が張って粘膜欠損部を覆っているが、コントロールとフィブリン糊のグループでは、粘膜が張りきれていないものがあった(2/5尾)。実験結果:1)aldehydeda-glucanのアルデヒド基(R-CHO)の導入量を変化させることで硬化時間を任意に設定できるが、今回では最終的に硬化時間を約2分とした(R-CHOを0.25に調整した)。2)ε-ポリリジンに添加する無水酢酸の濃度を1.5%に設定し,自己分解速度は2週間に調節した。処置群(各々:n=10)は,ウイスター系ラットを使用し、舌下面粘膜に直径5mm粘膜欠損を作成し,LYDEXを1ml(FGF-2 100μg含有)のシリンジに各々A液(デキストラン)とB液(ポリリジン)を混和・充填して創面を固定すした。

処置直後,3日,1週,2週,3週で取出し組織学的評価をした。コントロールは、粘膜欠損のみを作成した。FGF含有LYDEX処置群では、コントロールに比べて、1週、2週の組織で周囲から粘膜が中央に進展し粘膜形成が行われる傾向が観られた。粘膜形成率は、それぞれ1週で28%:15%、2週で68%:54%であった。しかし、処置数の約半数は、早期に脱落しており、再検定が必要である。3)上述の実験結果から、LYDEXの自己分解開始を3日に調整して約7日で分解できるように調整した場合、LYDEXのFGF-2のドラッグデリバリーシステムとして効果を向上させ、修復能力を発揮できることを確認した。2)の2週間の分解時間に調整した場合は、効果はみられなかった。LYDEXはFGF-2を含んで一旦硬化するが、その後、それ自身が分解して崩れることでFGF-2が放出されると推測される。口腔外科学概ね順調であるが、FGFによる粘膜欠損の修復実験では、LYDEXの脱落が多く観られ、実験計画の変更を余儀なくされた。そのため、実験2では実験3の方法を用いて行うことになった。今回の本研究に入る前に、約2年間の予備実験を行ってきていたため、研究方法は熟知していたことと、ある程度の実験結果が予測出来ていたため、各々の作業の失敗が少なかったものと思われる。本年度の実験2では、LYDEXが剥がれるケースが多くあり、実験3で計画していた骨欠損モデルを用いて、骨欠損修復と同時に粘膜修復も評価するデザインに変更した。この研究は、臨床治験さらに臨床応用を目標にしているため、臨床応用に求められる口腔粘膜の保護剤としてのLYDEXの課題は、ポリリジンは天然由来であるため、イプシロンポリリジンの合成を可能にすること、口腔内は動くので、強固な組織結合力が必要であること、そして瘢痕拘縮の防止である。そのため、本研究を行いながらLYDEXの組成の改良点も同時に検討する必要がある。平成25年度は下記の実験を行う予定である。実験2. LYDEXの線維芽細胞誘導因子FGF-2のドラッグデリバリーシステムとしての有用性と粘膜欠損修復過程の促進の検討実験3. LYDEXの骨形成因子BMP-2のドラッグデリバリーシステムとしての有用性と抜歯窩の骨修復過程の促進の検討実験2では実験モデルの不備により、当該年度の全実験を遂行することができなかったため。実験3のデザインを一部変更を行い実験2を続行する。次年度使用額70,225円/動物実験のラットの購入と実験を計画していたが年度末になったため、次年度に繰越し実験を行う予定である。(平成25年度)物品費500,000円,繰越金70,225円,旅費200,000円,人件費・謝金100,000円.合計970,225円以上.
リン脂質代謝酵素による神経突起リモデリング制御機構

興奮性シナプス後部の樹状突起には、スパインと呼ばれるアクチン細胞骨格に富んだ微小突起構造体が存在し、その形態は神経活動や記憶の細胞レベルでの現象と考えられる長期増強に伴って変化する。従って、スパイン形態変化はシナプス可塑性において重要であると推察されているが、スパイン形態制御の分子メカニズムは不明な点が多い。我々は、ホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼ(PIP5K)は、その産物ホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸(PIP_2)を介してアクチン細胞骨格の再構築を制御することから、本酵素がスパインの形態制御に関与する可能性を想定し、この点についての解析を行った。その結果、三種のPIP5Kアイソザイム(α、β、γ)のうち、PIP5Kβが海馬神経細胞の形成を負に制御していることを見いだした。また、PIP5Kβの上流で、その活性化因子である低分子量G蛋白質のARF6が機能していることも見いだした。そこで本年度は、ARF6→PIP5Kβのさらに上流シグナルについての解析を行い、以下の成果が得られた。ARF6のグアニンヌクレオチド交換促進因子として、ARNOとEFA6が知られている。ARNOを海馬神経細胞に過剰発現させてもスパイン数の変化は認められなかったが、EFA6を過剰発現させるとスパイン数が顕著に減少し、ARF6とPIP5Kβと同様の効果が観察された。さらに、EFA6を過剰発現させると内在性ARF6が顕著に活性化されることが明らかとなった。シナプス後部の樹状突起には、スパインと呼ばれるアクチン細胞骨格に富んだ微小突起構造体が存在し、その形態は神経活動や記憶の細胞レベルでの現象と考えられる長期増強に伴って変化する。ホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼ(PIP5K)は、その産物ホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸(PIP_2)を介してアクチン細胞骨格の再構築を制御するため、本酵素がスパインの形態制御に関与する可能性が十分考えられる。そこで、本研究ではこの点についての解析を行った。三種のPIP5Kアイソザイム(α、β、γ)のうち、野生型PIP5Kβを海馬神経細胞に過剰発現させるとスパイン数が顕著に減少し、一方、活性欠失型PIP5Kβを発現させるとスパイン数は増大した。我々は低分子量Gタンパク質のARF6がPIP5Kを直接活性化することを見いだしている。そこで、スパイン形態制御においてARF6がPIP5Kβの上流で機能しうるかを解析するため、活性型ARF6(ARF6-QL)とドミナントネガティブARF6変異体(ARF6-DN)の海馬神経細胞のスパイン形態に対する影響を検討した。その結果、ARF6-QLを海馬神経細胞に強制発現させると、野生型PIP5Kβと同様にスパインの数は減少した。一方、ARF6-DNを強制発現させると、活性欠失型PIP5Kβと同様にスパイン数は増大した。以上の結果から、スパイン形態制御シグナル伝達において、ARF6→PIP5Kβシグナリングがスパイン数を負に制御しており、シナプス可塑性への本シグナル経路の関与が期待される。