hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非平衡量子系の輸送ダイナミクス

また、理論面では、分担者の沙川は、以下の結果を得ている。(1)情報熱力学を大腸菌のシグナル伝達に応用し、情報流と適応の頑健性の関係を明らかにした。(2)情報熱力学に対する「測定・フィードバック」と「情報浴」という二つの異なるアプローチを統一する理論を定式化した。(3)非自律的な測定とフィードバックの情報熱力学を量子ドットで実現する方法を提案した。分担者の齊藤は、量子孤立系での熱化現象について考察した他、熱環境にあるブラウン粒子を使って熱機関を構成したときの仕事及び熱浴への熱流に関して、線形応答理論を構築した。それにより、仕事率と熱効率に関する一般的な不等式などを導出した。後で量子液体の非平衡ダイナミクスを解明できたことは学術的に優れた成果であると考えている。この成果は、非平衡状態にある量子多体系を定量化する、という本研究計画の目的に完全に合致するものであり、また、Nature Physics誌に出版された。また、端状態についての微視的な解明が出来たことも重要な成果である(Nature Comm誌に掲載された)。理論面においても、情報熱力学と輸送現象について、一般的な理論から実験提案まで、多くの成果を得た。これらは主に古典の領域に限られているが、量子系の場合を解析するための基礎となるものである。以上のようにすでに多くの成果が得られており、当初の計画以上に進展していると判断される。微細加工技術によって作製される極小の固体素子は、平衡状態から非平衡状態までを連続的に制御できるため、非平衡量子系を定量的に取り扱える理想的な舞台である。我々の班では、このような固体素子を主たる舞台として、非平衡ダイナミクスを取り扱う方法論の創出を目指している。代表者・小林は、当該年度、近藤効果の基底状態の対称性の制御に関する理解を中心として進めた。カーボンナノチューブ量子ドットではスピン自由度と軌道縮退に起因するSU(4)近藤効果が、局在電子数1,2,3の広い範囲で起こる。磁場中での振る舞いを詳細に調べた結果、SU(4)近藤効果が連続的にSU(2)近藤効果へとクロスオーバーしていく様子を解明できた。このような量子液体の対称性制御に関する定量的な理解は、これまでに得られたことがなく、学術的に優れた成果である。分担者・沙川らは、情報流によって駆動される熱機関において、線形非平衡熱力学が情報流を含む形で定式化でき、さらにオンサーガ相反定理が「情報流」「情報アフィニティ」に対しても成立することを明らかにした。とくに、情報を含むオンサーガ相反定理が成り立つことを明らかにした。さらに、得られたオンサーガ相反定理を応用して、パワー(単位時間あたりの仕事率)が最大になるときの情報熱力学効率に上限があることを明らかにした。分担者・齊藤は、エントロピー生成に関する時間方向の普遍性を追求した。エントロピー生成は従来、測定時間を固定して分布関数を考える研究が主体であったが、目標とする固定したエントロピー生成を設定し、その値を得るまでの時間の待ち時間を考え、時間方向の普遍性を探ることに成功した。また、仕事率と熱効率の間に成立する普遍的なトレードオフ関係式を導出した。
超対称場の理論における双対性とループ演算子の代数：可積分系とクラスター代数

(1)2次元の超対称理論から,新たな可積分模型を構成(2)3次元・3次元対応における位相欠陥について,クラスター代数やAdS/CFT対応など複数の手法を組み合わせて包括的に議論(3)クラスター代数にもとづき,可積分系の基礎方程式であるヤン=バクスター方程式の新たな拡張を提唱(4)体積予想の閉じた多様体上版を摂動論の任意の次数にまで拡張する新たな予想を提唱(5)量子離散戸田理論をクラスター代数の方法により定式化し,量子カオスとの関係を議論(6)超対称ゲージ理論から現れる可積分系の古典極限を議論し,カイラルポッツ模型その他の古典離散可積分模型が現れることを示した本年度の研究実績は以下のとおりであり,場の理論におけるクラスター代数や可積分系の構成を進めたほか,更に関連した共形場理論の研究などにも取り組み始めた.当初の研究目標の内容に加え,研究計画の範疇を大きく超え,研究が関連した高次元共形場理論,またlarge Nゲージ理論について数多くの成果を挙げた.本年度の主たる研究実績の概要は以下の通り.1,3次元3次元対応において,3次元多様体において結び目として存在する位相欠陥を,3次元超対称場の理論,3次元複素チャーンサイモンズ理論,5次元N=2理論及び11次元超重力理論において調べた.2.可積分系のヤン/バクスター方程式とクラスター代数を合わせた構造であるクラスター-enrichedヤンバクスター方程式を提唱し,その解が超対称ゲージ理論から自然に構成されることを示した3.クラスター代数の満たすexchange relationについての予想を提出し,ある仮定を取り除いた場合には反例を持つことを示した.4.2次元の共形場理論である戸田理論の可積分性を保った離散化を考え,そのクラスター代数構造を議論した.5.共形場理論に現れるパラボリックバーマモジュールの表現論を考え,特にそこでの行列式が共形ブロックのポールの位置を決めること,また行列式が零点を持つ時の特異ベクトルの形を決定した.さらに,超対称性を持つ共形場理論についてはその行列式を初めて数学的に厳密に導いた.当初計画よりも研究の広がりが見えてきており,例えば関連した共形場理論の可積分構造,またその共形ブロックの研究にも着手した.本研究では可積分系やクラスター代数を中心に,場の理論や数学において多くの成果を得た.本研究で得られた成果は多岐にわたっており,その全てについてここで言及するのは困難であるが,ここではそのうち本研究の当初研究予定に比較的近い内容のものについて,最終年度を含め,これまでの本研究での実績について箇条書きでまとめる.なお,これらの研究の多くは,共同研究者との共著論文による成果である.(1)2次元の超対称N=(2,2)理論から,新たな可積分模型を構成した(2)3次元・3次元対応における位相欠陥について,クラスター代数やAdS/CFT対応など複数の手法を組み合わせて包括的に議論した(3)クラスター代数にもとづき,可積分系の基礎方程式であるヤン=バクスター方程式の新たな拡張を提唱した.(4)体積予想は結び目理論における予想であるが,その閉じた多様体上版を摂動論の任意の次数にまで拡張する新たな予想を提唱した(5)量子離散戸田理論をクラスター代数の方法により定式化し,量子カオスとの関係について議論した(6)超対称ゲージ理論から現れる可積分系の古典極限を議論し,その極限においてカイラルポッツ模型その他の古典離散可積分模型が現れることを示した.(7)クイバーやクラスータ代数の手法と,いわゆるスペクトラルネットワークの手法の間の橋渡しをする「BPSグラフ」の概念を導入し,それを用いて2次元リーマン面の写像類群の新たなを表現を構成した.(1)2次元の超対称理論から,新たな可積分模型を構成(2)3次元・3次元対応における位相欠陥について,クラスター代数やAdS/CFT対応など複数の手法を組み合わせて包括的に議論(3)クラスター代数にもとづき,可積分系の基礎方程式であるヤン=バクスター方程式の新たな拡張を提唱(4)体積予想の閉じた多様体上版を摂動論の任意の次数にまで拡張する新たな予想を提唱(5)量子離散戸田理論をクラスター代数の方法により定式化し,量子カオスとの関係を議論(6)超対称ゲージ理論から現れる可積分系の古典極限を議論し,カイラルポッツ模型その他の古典離散可積分模型が現れることを示した研究が順調に進んでいるので,当初目的だった可積分系やクラスター代数についての研究を推し進めると同時に,さらに広がりを持った研究を追究していく.計画は順調に進めているが,現在研究の幅を広めるべくさらに最近注目を集めているリサージェンス理論にも研究を広げている.素粒子理論研究成果の発表するとうの学会参加等の活動は,研究計画の最終年度に行うのが効率的であると考え,本年度は研究成果をあげることに重点を置いたため.海外に長期滞在(1ヶ月程度)を考えているので,その際の財源としたい.
標的指向性リポソームを用いた網膜静脈閉塞症の病態解明と薬物治療の開発

眼内への抗体療法を目的とした徐放性を有する抗体内包リポソームの作製を行った。作製したヒトIgG内包リポソーム溶液は100nmの均一な粒子をもち、使用ヒトIgG量の16-21%がリポソームに内包可能であった。漏出量に関しては、経時的な漏出率の増加が認められ、60日後の漏出率は約35%であった。リポソーム表面をアルブミンコートすることによって、漏出率を低く調節できることがわかった。次にベバシズマブ内包リポソームを作製し、リポソームからのベバシズマブの漏出量を検討した。前房水のベバシズマブ量に徐放効果が認められた。抗体内包リポソームが眼内への抗体療法の手段となりえる可能性が示唆された。本年度の研究実施計画に従い研究を遂行した。in vitroにおけるリポソームの薬剤徐放効果、リポソームによる網膜への影響を検討した。1.標的指向性リポソームの薬剤徐放効果のin vitroでの検討:改良コール酸除去法により、IgG内包リポソーム溶液を作製した。表面をアルブミンコートすることにより、膜安定性を向上させたIgG内包リポソーム溶液も作製した。作製したリポソーム溶液を動的光散乱法により測定したところ約100nmの均一な粒子径を有していた。使用IgG量の15-20%がリポソームに内包されたことがわかった。37°Cの生理食塩水にリポソームを添加し、経時的に抽出し、限外濾過することにより、ヒトIgG内包リポソームからのIgG漏出量を検討した。37°Cで30日間はリポソームの粒子径分布に変化は認められなかったが、60日後には、粒子径分布の幅が大きくなり、リポソームが不安定化した。漏出量に関しては、7日で8.6%、14日で12%、30日で18.4%、60日で34.7%となり、経時的な漏出率の増加が認められた。改良コール酸除去法により、ベバシズマブ内包リポソームを作製し、リポソームからのベバシズマブの漏出量を検討した。漏出量は、7日で0.29%、14日で0.94%、42日で1.63%、60日で5.50%となり、経時的な漏出率の増加が認められた。アバスチン内包リポソームの方が漏出率が低いことがわかった。リポソーム表面をアルブミンコートしているため、リポソームを安定化し、ベバシズマブの漏出を抑えていると推測された。2.カニクイザルの硝子体内における標的指向性リポソームの薬物動態の検討:全身麻酔下でカニクイザルの硝子体にリポソームを投与し、経時的変化を細隙灯顕微鏡により検討した。投与後、2週間の段階では眼内炎など明らかな炎症所見を認めなかった。抗VEGF薬(ベバシズマブ)および血栓溶解剤(組織性プラスミノーゲン活性化因子製剤・t-PA製剤)を内包した標的指向性リポソームを作製し解析を行った。1.標的指向性リポソームの作製:ミセル混濁液とヒトIgG、抗VEGF薬(ベバシズマブ)または血栓溶解剤(t-PA製剤)を混合後、限外濾過を行い、ヒトIgG、抗VEGF薬(ベバシズマブ)内包リポソームおよび血栓溶解剤(t-PA製剤)内包リポソームを作製した。作製した3種類リポソームはそれぞれ110-120nmの粒子径を有していた。また脂質濃度を変化させることによって、リポソームの崩壊性が変化した。10mgのヒトIgGから1.66mg-2.11mgの内包リポソームが作製可能であった。内包効率は16.6%-21.1%であることがわかった。37°Cの生理食塩水にリポソームを添加し、経時的にサンプリングすることにより、ヒトIgG内包リポソームからの漏出量を検討した。37°Cで30日間はリポソームの粒子径分布に変化は認められなかったが、60日後には、粒子径分布の幅が大きくなった。

また、ヒトIgG内包リポソームのリポソーム表面をアルブミンコートすることによって、漏出率を低く調節できることがわかった。作製した標的指向性リポソームの粒子径、脂質濃度、内包薬物濃度を測定した結果、本研究に使用可能なリポソームであることが証明された。2.網膜静脈閉塞症モデルの作製:全身麻酔下でカニクイザルの網膜静脈に対しレーザー光凝固装置にて網膜の静脈血管分岐部を凝固した。その結果、静脈閉塞を作製することが可能であることがわかった。本年度の研究実施計画に従い研究を遂行した。標的指向性リポソームを硝子体内に投与した網膜静脈閉塞症のモデル動物において、標的指向性リポソームの機能評価および薬物を内包した標的指向性リポソームの治療効果を検討した。リポソームの主成分であるリン脂質、コレステロールなどの各脂質をDPPC/DPPE/DCP/Cholesterol/Ganglioside (15/5/5/40/15モル比)の割合で秤量し、クロロホルム/メタノールに溶解した。抗VEGF薬(ベバシズマブ)を混合後、限外濾過を行い、抗VEGF薬(ベバシズマブ)内包リポソームを作製した。モデル動物に作製した標的指向性リポソームを添加した。0,3,7,14,30,45,60日後に前房水のサンプリングを行った。リポソームから前房水中へのベバシズマブの漏出量を検討した。リポソーム表面をヒト血清アルブミンコートしていない場合、ELISA法による定量では、漏出量は3日目33.2μg、7日目43.2μgであり、漏出率は3日目6.26%、7日目8.15%となった。BCA法による定量では、漏出量は3日目404.0μg、7日目1140.0μgであり、漏出率は3日目5.05%、7日目14.25%となった。ELISA法、BCA法のどちらの定量においても前房水のベバシズマブ量に徐放効果が認められた。リポソーム表面をヒト血清アルブミンコートした場合、漏出量は、3日目0.882μg、7日目0.825μg、14日目1.729μg、30日目3.783μg、45日目1.823μg、60日目6.587μgであり、漏出率は3日目0.71%、7日目0.66%、14日目1.38%、30日目3.03%、45日目1.46%、60日目5.27%であった。モデル動物においても、in vitro同様、薬物を内包した標的指向性リポソームは薬剤徐放効果を有することがわかった。眼科学標的指向性リポソームの薬剤徐放効果のin vitroでの検討は、本年度の研究実施計画に従って研究を遂行することが可能であった。カニクイザルの硝子体内における標的指向性リポソームの薬物動態の検討は、試行錯誤のため予想以上に時間がかかった。そのため、リポソームの硝子体内における経時的変化を細隙灯顕微鏡により検討することは可能であったが、網膜循環動態の検討、電気生理学的検討など十分に検討するまでには至らなかった。標的指向性リポソームの作製は方法が確立していたので、本年度の研究実施計画に従って研究を遂行することが可能であった。カニクイザルを使用した網膜静脈閉塞症モデルの作製では、試行錯誤のため予想以上に時間がかかった。そのため、レーザー光凝固装置にてモデルを作成することは可能であったが、十分にモデルを評価するまでには至らなかった。本年度の研究実施計画に従って、標的指向性リポソームの薬剤徐放効果のin vitroでの検討は研究を遂行することが可能であった。今後は、作製した標的指向性リポソームが薬剤徐放性を有するかをin vivoで検討し、カニクイザルを使用した網膜静脈閉塞症モデルは作製可能であったので、そのモデルを用いて、治療効果を検討する。本年度の研究実施計画に従って、標的指向性リポソームの作製は研究を遂行することが可能であった。今後は、作製した標的指向性リポソームが薬剤徐放性を有するか、まずin vitroで検討を行い、その後、in vivoで検討を行う。
神経線維腫瘍2型(NF2)癌抑制遺伝子のプロモーター領域の発癌機構への関与

神経線維腫症2型(NF2)関連腫瘍においてNF2遺伝子の蛋白質コード領域に遺伝子変異のない約半数の腫瘍の発癌機序を解明するために、NF2遺伝子のプロモーター領域を解析した。まず、BACヒト遺伝子ライブラリーからプロモーター領域を含むクローンをスクリーニングし、単離した。DNAシークエンス解析により塩基配列を決定したところNF2のプロモーター領域はTATAボックスを欠き、GC含量が高く、複数の転写開始点を有する典型的なハウスキーピング遺伝子プロモーターの特徴を有していた。次に、プロモーター領域の様々な欠失変異体を作成し、ルシフェラーゼ・アッセイにより、翻訳開始コドンより-616-550の約70bpの領域(cis-acting region)がNF2遺伝子の転写に必須であることを見いだした。同部は、CpG islandの5'上流に位置しており、領域内に含まれるCpG siteは5カ所のみであった。ゲルシフトアッセイでは、cis-acting regionと核タンパク質がDNA-タンパク質複合体を形成し、その結合には70bpのほぼ全体が必要であること、またその結合配列および様式の特異性から新しい転写因子である可能性が示唆された。実際の神経鞘腫症例においてcis-acting regionの遺伝子異常を解析したところ、25例中プロモーターの遺伝子変異は1例も認めず、遺伝子変異の頻度は低いものと考えられた。一方、過半数の症例においてCpG配列の部位特異的メチル化を認め、メチル化はNF2 mRNAの発現レベルとよく相関していた。また、cis-acting regionの部位特異的メチル化や遺伝子変異導入により、ゲルシフトアッセイでDNA-タンパク質複合体の結合が阻害された。以上のことより、NF2の発癌機構においてプロモーター領域のメチル化が(あるいは頻度は低いものの遺伝子変異が)重要な役割を果たしているものと考えられた。神経線維腫症2型(NF2)関連腫瘍においてNF2遺伝子の蛋白質コード領域に遺伝子変異の認められる頻度は約半数に過ぎない。これに対して、蛋白質発現の低下はほとんどの症例で共通して見られる。この矛盾点を説明し、NF2遺伝子の転写調節の異常が神経線維腫症2型における発癌機構に関わっている可能性を明らかにするために、本年度はNF2遺伝子のプロモーター領域のクローニングを行い、実際にどの部分が転写活性に重要であるかを決定した。まず、BACヒト遺伝子ライブラリーをスクリーニングし、NF2cDNAの第1エクソンにハイブリダイズする陽性クローンを単離した。DNAシークエンス解析により塩基配列を決定し、構造解析を行ったところNF2のプロモーター領域はTATAボックスを欠き、GC含量が高く、複数の転写開始点を有する典型的なハウスキーピング遺伝子プロモーターの特徴を有していた。次に、プロモーター領域の様々な欠失変異体を作成し、ルシフェラーゼレポーターベクターに組み込み、ルシフェラーゼ・アッセイにより転写調節に重要な部位を決定したところ、翻訳開始コドンより-616-550の約70bpの領域が必須であることがわかった。この領域内には、データベースの解析の結果、Sp1結合配列、Ets結合配列が存在した。そこで、ゲルシフトアッセイを行い、同領域内に転写因子が結合することを明らかにした。このDNA-蛋白質結合には70bpのほぼ大部分の領域が必要で、前述した転写因子の特異的競合配列では結合を阻害できなかった。以上のことより、70bpの領域には未知の蛋白質が結合していることが予想される。

DNAシークエンス解析により塩基配列を決定したところNF2のプロモーター領域はTATAボックスを欠き、GC含量が高く、複数の転写開始点を有する典型的なハウスキーピング遺伝子プロモーターの特徴を有していた。次に、プロモーター領域の様々な欠失変異体を作成し、ルシフェラーゼ・アッセイにより、翻訳開始コドンより-616-550の約70bpの領域(cis-acting region)がNF2遺伝子の転写に必須であることを見いだした。同部は、CpG islandの5'上流に位置しており、領域内に含まれるCpG siteは5カ所のみであった。ゲルシフトアッセイでは、cis-acting regionと核タンパク質がDNA-タンパク質複合体を形成し、その結合には70bpのほぼ全体が必要であること、またその結合配列および様式の特異性から新しい転写因子である可能性が示唆された。実際の神経鞘腫症例においてcis-acting regionの遺伝子異常を解析したところ、25例中プロモーターの遺伝子変異は1例も認めず、遺伝子変異の頻度は低いものと考えられた。一方、過半数の症例においてCpG配列の部位特異的メチル化を認め、メチル化はNF2 mRNAの発現レベルとよく相関していた。また、cis-acting regionの部位特異的メチル化や遺伝子変異導入により、ゲルシフトアッセイでDNA-タンパク質複合体の結合が阻害された。以上のことより、NF2の発癌機構においてプロモーター領域のメチル化が(あるいは頻度は低いものの遺伝子変異が)重要な役割を果たしているものと考えられた。
FGFR3/PTHrP遺伝子変異に起因する骨・軟骨病変の統合的解析

骨・軟骨形成において重要な遺伝子である線維芽細胞増殖因子受容体III型(FGFR3)および副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHrP)について、遺伝子欠損マウス、変異型PTH/PTHrP受容体蛋白、PTHrP産生腫瘍細胞の骨転移のモデル動物を用いて統合的な検索を行った。平成16年度には、FGFR3/PTHrP遺伝子二重欠損マウスに認められる軟骨・骨組織の異常について解析を行い、軟骨細胞の増殖に関してはPTHrPがFGFR3よりも優位に機能すること、しかしながら肥大化層への分化後は、アポトーシスならびに血管内皮増殖因子(VEGF)産生においてはFGFR3優位であることを明らかにした(Amizuka et al., Bone 2004、Best Paper Award、2005年国際骨代謝学会)。また、平成17年度では、骨組織への異常を解析し、骨芽細胞から分泌されるPTHrPがautocrine的に作用し骨芽細胞の増殖を正に調節する機構の解析を行った(Miao, Amizuka et al., J Clin Invest, 2005)。さらに、Jansen型およびBlomstrand型PTH/PTHrP受容体(PTH-R)といった変異型PTH-R蛋白の骨芽細胞における細胞内プロセッシングを解析した結果、変異型蛋白の小胞体への蓄積と細胞質内へのleakageならびにその後の分解を明らかにしている(下村、網塚ら:日本骨代謝学会2005年、論文作成中)。さらに、PTHrPは高カルシウム血症誘導物質であることから、PTHrP産生腫瘍細胞が骨転移を生じた場合の局所的な病理組織学的な知見についても検索している(Li, Amizuka et al., Micro Res.Tech,2005)。以上、FGFR3/PTHrP遺伝子の変異における軟骨・骨病変の統合的解析を行った。平成16年度の計画は、「変異型FGFR3(線維芽細胞増殖因子受容体III型)で発症する致死型軟骨無形成症の病理的・遺伝的メカニズム」である。それを解析する手段として、FGFR3/PTHrP遺伝子欠損マウスとヒト致死型軟骨無形成症の2方面から解析を進めた。致死型軟骨無形成症II型(TD II:thanatophoric dysplasia II)では、正常胎児と比較してVEGF(血管内皮増殖因子)の発現上昇が認められた。そこで、培養軟骨細胞であるCFK2にTD IIを誘導するFGFR3^<K644E> cDNAを過剰発現させたところ、JAK3/statを介してVEGF発現を促進させることを見いだした。また、血管内皮細胞がVEGF受容体であるFlk-1/Flt-1を有していることから、TD IIでは軟骨への血管侵入が亢進するため、正常な軟骨内骨化が誘導されないことが明らかとなった(現在、論文作成中)。一方、FGFR3/PTHrP二重欠損マウスの脛骨骨端軟骨はPTHrP遺伝子欠損マウスと同様に低形成を示しており、軟骨異形成症様の異常をきたすことが観察された。従って、軟骨細胞の増殖に対してFGFR3はPTHrP(副甲状腺ホルモン関連ペプチド)より上流で機能することが推測された。しかしながら、FGFR3はPTHrPシグナルを介さずに、軟骨の肥大化細胞層に作用することでアポトーシス誘導ならびにVEGFの発現促進を行うことも解明された(Amizuka et al.,Bone 2004)。以上のことから、FGFR3は軟骨細胞の増殖に対しては直接的に作用するばかりでなく、PTHrPを介する経路が存在すること、一方で、肥大化層の軟骨細胞に対してはアポトーシス抑制およびVEGF産生誘導を示すことが明らかになった。

骨格形成の重要な遺伝子として、線維芽細胞増殖因子受容体III型(FGFR3)および副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHrP)があげられる。申請者は既にFGFR3/PTHrP遺伝子二重欠損マウスに認められる軟骨・骨組織の異常について解析を行い、PTHrPがFGFR3よりも優位に機能することを明らかにしている(Amizuka et al. Bone 2004)。本年度では、その事実を踏まえて、骨芽細胞から分泌されるPTHrPがautocrine的に作用し骨芽細胞の増殖を正に調節するといったPTHrPの骨組織でのanabolic作用の解析を行うと共に(Miao, Amizuka et al., J Clin Invest, 2005)、Jansen型およびBlomstrand型PTHrP受容体(PTH-R1)といった変異型PTH-Rタンパクの軟骨細胞あるいは骨芽細胞における細胞内プロセッシングを解析している。その結果、細胞膜の受容体の恒常活性(Jansen)やリガンドとの結合性の欠如(Blomstrand)ばかりでなく、小胞体への蓄積と細胞質内へのleakageならびにその後の分解を受けている可能性を突き止めている(下村、網塚ら:日本骨代謝学会2005年、論文作成中)。さらに、本来、PTHrPは高カルシウム血症誘導物質として発見されたことを踏まえて、PTHrP過剰産生腫瘍細胞が骨転移を生じた場合の局所的な病理組織学的な知見についても検索している。このようにFGFR3, PTHrP遺伝子変異ならびに過剰産生などの病理的状況における軟骨・骨組織の解析、細胞内プロセッシングなどの解析を行った。
小児がんの子どもと家族を中心とした多職種協働チームの看護師支援プログラムの開発

本研究は、特別なニーズをもつ小児がんの子どもと家族をケアする経験がそれほど多くないわが国の看護の現状をふまえ、多職種協働チーム医療を担う看護師を支援するためのプログラムとして、研究者らが先行研究において開発した「小児がん看護ケアガイドライン」の活用・普及、およびさらなる内容の検討を行いながら、ケアの標準化を視野に入れ、「小児がん看護ケアガイドライン」を改訂することにより、わが国の小児がんをもつ子どもや家族のニーズにそったケアを実践するための看護師支援をめざした。本研究の目的は、先行研究で作成した「小児がん看護ケアガイドライン」のさらなる検討を基に、小児がん看護師に期待される基本的知識および看護ケアに関する技術、看護師のメンタルサポート、多職種協働チームにおけるコーディネーターとしての看護師の役割などに注目した看護師への支援プログラムを開発することである。平成21年度は以下の活動を実施した。1)諸外国の小児がん看護の実情視察諸外国の看護師教育・支援プログラム、多職種協働チームにおける看護師の役割を検討するために、小児がん看護に関する国際学会に参加し情報収集および情報交換を行うとともに小児専門病院など関連施設の視察を行った。平成21年7月に英国へ2名、8月に米国へ2名、平成22年3月に米国へ1名の研究者が関連学会に参加し,情報を得た。詳細は、小児がん看護第5号に報告した。2)「小児がん看護ケアガイドライン」に関する検討「小児がん看護ケアガイドライン」の臨床活用と、九州・山陰・山陽地区の看護師へのガイドラインの紹介・普及と現在の小児がんの医療やケアの課題について検討することを目的として、大分大学医学部保健学科と共同で『九州山口小児がん看護研修会』を開催した。研修会では「病気・病状についての説明」をテーマに、小児看護専門看護師、医師による教育講演、および、医療関係者、小児がん経験者、家族によるシンポジウムを実施した。この研修会参加者に対して、小児がんの子ども・家族への病気や病状説明における医療の現状および看護師の経験に関する質問紙調査を実施し、多職種と協働するための看護師の役割に関する認識について検討した。1.『小児がん看護ケアガイドライン』検討班平成21年度の日本小児がん看護学会研修会「病気や病状についての説明」において参加者を対象に、このテーマに関する看護師の経験やエピソード、その中での看護師の認識を問う質問紙調査を実施した。その結果、病状説明時には看護師のかかわりは多くはない現状が伺え、看護師のかかわりがどのようなことに関係しているか等を分析し、第8回日本小児がん看護学会にて発表した。また、同様に、平成22年度日本小児がん看護学会研修会において「症状マネジメント:嘔気、嘔吐」に関する調査を、第8回日本小児がん看護学会において、「症状マネジメント:口腔ケア」関する調査を実施した。それらの結果を分析しメール会議等を用い、研究者らと検討中である。これらの検討結果を基に、今後、ガイドライン改訂のためのケアの課題とその対策について全体会議で協議する予定である。2.看護のエビデンスに関する検討班長期フォローアップ、グリーフケアを中心に、全国の小児がんの子どもが入院している病棟師長及び看護師を対象に、病棟での看護の実態とその根拠や理由および看護師の認識を問う質問紙調査を実施し、現在詳細な分析を行なっている。長期フォローアップに関する看護師の関心は高くなく,一方、グリーフケアに関する看護師の関心は高いものの、対策はあまりとられていないこと等が概観されている。今後、これらの分野において、どのような看護の指針が求められているかについて、さらに検討し、ケアの標準化の可能性を探っていきたい。1)『小児がん看護ケアガイドライン』検討班では、小児がん看護ケアガイドラインの改訂に向けて、これまでの研究成果や文献等からガイドラインの「骨子」の検討を行い、新たに「基本的知識に関する項目」を設け、ガイドライン全体をケアマップとして図式化し、各章および「基本的知識に関する項目」の執筆者について検討した。また、平成22年度日本小児がん看護学会研修会の参加者を対象に実施した「小児がんの子どもの悪心・嘔吐に関する看護師の認識」および、第8回日本小児がん看護学会参加者を対象に実施した「小児がんの子どもの口腔ケアへの看護師の関わり」の2題の調査結果をまとめ、第9回日本小児がん看護学会にて発表した。2)『看護のエビデンス』に関する検討班では、平成22年度末に全国の小児がんの子どもが入院している206施設の病棟・外来師長および看護師を対象に実施した、長期フォーアップに関する看護とグリーフケアおよび看護師へのメンタルサポートに関する質問紙調査の結果をまとめ、「小児がん治療終了者への看護の実態」「小児がん経験者への看護に関する看護師の認識」「終末期の小児がん患者のケア体制および看護師へのメンタルサポートに関する看護の実態-病棟管理者への調査より-」「小児がん患者の死を経験した看護師が望むメンタルサポート」の4題を、第9回日本小児がん看護学会にて発表した。3)『多職種協働チームにおける看護師の役割』検討

班では、小児患者のチーム医療の中でコーディネーターの役割をとっている看護師を対象に、チームの現状、看護師の役割や取り組みの実際などについて、面接調査を実施している。これらの調査結果からどのような看護の指針が求められているかについてさらに協議し、次年度のガイドライン改訂の具体的な内容に組み込んでいく。本研究の最終年度であり、各班のこれまでの活動のまとめを行い、「小児がん看護ケアガイドライン2012」を完成させた。1)『小児がん看護ケアガイドライン』検討班では、昨年度検討したガイドラインの「骨子」をもとに、ケア全体を見渡せるマップの名称を「ガイドマップ」と位置づけ、「基本的知識に関する項目」「ガイドラインの各章」に関して執筆を依頼した。各章の執筆担当は、研究者と現場の看護師をペアにし、ケアの指針や具体的内容に現場からの意見が反映されるようにした。2)『看護のエビデンス』に関する検討班では、全国の小児がんの子どもが入院している206施設の病棟・外来師長および看護師を対象に実施した質問紙調査の結果をまとめ、「小児がん長期フォローアップに関する看護の現状と看護に困難を感じた事例の実際ー外来・病棟看護管理者を対象として」「小児がん経験者の看護に関する看護師の認識と実態」「終末期の小児がん患者のケア体制および看護師へのメンタルヘルスサポート体制の実態ー病棟管理者への調査よりー」の3題の論文を発表した。3)『多職種協働チームにおける看護師の役割』検討班では、小児のチーム医療の中で看護師がどのような役割を担っているかを知ることを目的として、小児看護専門看護師及びエキスパートナースを対象に、チームの現状、看護師の役割や取り組みの実際などについて、ヒアリング調査を実施し検討した。第10回日本小児がん看護学会において、シンポジウム「多職種協働チームにおける看護師の役割現状と課題」を開催し、この調査結果の概要を伝え、小児看護専門看護師、患者家族、小児血液腫瘍専門医、看護管理者など、他のシンポジストや参加者とともに、現状と課題に関して討議した。これらの活動を通して、小児がん看護ケアの標準化に向けた取り組みの必要性、小児がん看護ケアガイドラインの臨床応用など、今後の課題が確認された。各班で計画していた必要な調査活動や学会発表等がなされ、23年度末にはほぼ目標が達成できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。各班の研究活動の確認を行い、10月末の「小児がん看護ケアガイドライン2012」の完成をめざし、各項目め執筆とまとめをする。また、12月の日本小児がん看護学会において研究活動の報告およびガイドラインの公表を行う。
油脂含有食品における力学的ガラス転移特性の解明と食感制御モデルの構築

本研究の目的は,油脂が食品の力学的ガラス転移温度に及ぼす影響を昇温レオロジー測定などによって明らかにし,ガラス転移温度に基づくフライ食品の食感制御モデルを構築することである.今年度(初年度)はモデル食品として揚げ玉(小麦粉と水の混合物を油ちょうした多孔質材料)を用いた.自作した揚げ玉をソックスレー抽出器によって油脂を取り除くことで脱脂試料を調製した.また,脱脂試料を一定量の油脂を溶かした有機溶媒に浸して試料に油脂を吸着させた後,有機溶媒を除去することで,油脂含量の異なる試料を得た.各試料は様々な湿度環境下で水分収着させ,水分含量を調節した.各試料の力学的ガラス転移温度は昇温レオロジー測定によって調べた.昇温レオロジー測定結果より,ある温度で急激に応力が低下し始める現象が捉えられ,その開始点から力学的ガラス転移温度を決定した.各試料の力学的ガラス転移温度は水分含量の増加と共に,直線的に低下した.これは水の可塑効果によるものである.一定水分含量での比較により,油脂含量が増加するほど力学的ガラス転移温度は低下することを確認した.揚げ玉に対しては水だけでなく油も可塑剤として作用することが分かった.以上の結果を整理し,力学的ガラス転移温度,水分含量,油脂含量の3次元状態図を作成した.各試料のテクスチャーを破断荷重,破断変位,破断エネルギー,破断ピーク数などによって評価した.その結果,いずれの試料も力学的ガラス転移温度が25°Cを示すときの水分含量を境に破断特性が不連続に大きく変化した.以上の結果より,揚げ玉の吸湿に伴う食感変化はガラス-ラバー転移によって特徴付けられることが明らかとなった.初年度はほぼ計画通りに研究を進めることができたため,引き続き当初計画にしたがって研究を進める.二年目は高分子ならび低分子の添加が揚げ玉の力学的ガラス転移温度に及ぼす影響を調べる.高分子としてコーンスターチおよびマルトデキストリンの利用を検討する.低分子としてトレハロース(非還元性二糖)を利用する.これらの副材料を任意に添加し,今年度と同様の方法にしたがってモデル試料を調製する.各試料の水分収着等温線,力学的ガラス転移温度曲線,テクスチャーなどを明らかにし,得られた結果を比較することで,コーンスターチ,マルトデキストリン,トレハロースの食感改質剤としての効果を考察する.食感改質剤を加えることで試料は更に複雑な組成になる.一般に多成分系試料ではガラス転移に伴う物理応答がブロード状になり,力学的ガラス転移温度を決定することが難しくなる可能性がある.この場合,各温度での等温応力緩和挙動などから各試料のガラス-ラバー転移挙動について検証する.初年度の研究を通じて,揚げ玉に対しては水だけでなく油も可塑剤として作用する(力学的ガラス転移温度を顕著に引き下げる)ことが明らかとなった.このことは,フライ過程におけるフライ衣の吸油を妨げることが,力学的ガラス転移温度を引き上げる(吸湿に伴う軟化をより長時間妨げる)ことに結び付けられることを意味する.したがって,食感改質剤の添加が揚げ玉の油脂含量に及ぼす影響を別途調べ,実用的観点から,その効果について検証する.これまでに得られた成果を学術論文として国際誌に発表する.また,国際学会でも成果発表を予定している.本研究の目的は,油脂が食品の力学的ガラス転移温度に及ぼす影響を昇温レオロジー測定などによって明らかにし,ガラス転移温度に基づくフライ食品の食感制御モデルを構築することである.今年度(初年度)はモデル食品として揚げ玉(小麦粉と水の混合物を油ちょうした多孔質材料)を用いた.自作した揚げ玉をソックスレー抽出器によって油脂を取り除くことで脱脂試料を調製した.また,脱脂試料を一定量の油脂を溶かした有機溶媒に浸して試料に油脂を吸着させた後,有機溶媒を除去することで,油脂含量の異なる試料を得た.各試料は様々な湿度環境下で水分収着させ,水分含量を調節した.各試料の力学的ガラス転移温度は昇温レオロジー測定によって調べた.昇温レオロジー測定結果より,ある温度で急激に応力が低下し始める現象が捉えられ,その開始点から力学的ガラス転移温度を決定した.各試料の力学的ガラス転移温度は水分含量の増加と共に,直線的に低下した.これは水の可塑効果によるものである.一定水分含量での比較により,油脂含量が増加するほど力学的ガラス転移温度は低下することを確認した.揚げ玉に対しては水だけでなく油も可塑剤として作用することが分かった.以上の結果を整理し,力学的ガラス転移温度,水分含量,油脂含量の3次元状態図を作成した.各試料のテクスチャーを破断荷重,破断変位,破断エネルギー,破断ピーク数などによって評価した.その結果,いずれの試料も力学的ガラス転移温度が25°Cを示すときの水分含量を境に破断特性が不連続に大きく変化した.以上の結果より,揚げ玉の吸湿に伴う食感変化はガラス-ラバー転移によって特徴付けられることが明らかとなった.初年度はほぼ計画通りに研究を進めることができたため,引き続き当初計画にしたがって研究を進める.二年目は高分子ならび低分子の添加が揚げ玉の力学的ガラス転移温度に及ぼす影響を調べる.高分子としてコーンスターチおよびマルトデキストリンの利用を検討する.低分子としてトレハロース(非還元性二糖)を利用する.これらの副材料を任意に添加し,今年度と同様の方法にしたがってモデル試料を調製する.

各試料の水分収着等温線,力学的ガラス転移温度曲線,テクスチャーなどを明らかにし,得られた結果を比較することで,コーンスターチ,マルトデキストリン,トレハロースの食感改質剤としての効果を考察する.食感改質剤を加えることで試料は更に複雑な組成になる.一般に多成分系試料ではガラス転移に伴う物理応答がブロード状になり,力学的ガラス転移温度を決定することが難しくなる可能性がある.この場合,各温度での等温応力緩和挙動などから各試料のガラス-ラバー転移挙動について検証する.初年度の研究を通じて,揚げ玉に対しては水だけでなく油も可塑剤として作用する(力学的ガラス転移温度を顕著に引き下げる)ことが明らかとなった.このことは,フライ過程におけるフライ衣の吸油を妨げることが,力学的ガラス転移温度を引き上げる(吸湿に伴う軟化をより長時間妨げる)ことに結び付けられることを意味する.したがって,食感改質剤の添加が揚げ玉の油脂含量に及ぼす影響を別途調べ,実用的観点から,その効果について検証する.これまでに得られた成果を学術論文として国際誌に発表する.また,国際学会でも成果発表を予定している.次年度の国際学会参加のための費用として工面したものであり、次年度に解消される見込みである。
虚血性神経細胞死におけるタウ因子過剰燐酸化の研究

タウ因子は神経細胞に特異的に発現しcdc2-kinase, cdk5, GSK3, MAP kinase, A-kinaseにより燐酸化され、phosphatase 2Aおよび2B(カルシニューリン)により脱燐酸化され細胞骨格の形成に重要な役割を担っている。アルツハイマー病においてはタウ因子の過剰燐酸化反応が神経細胞死の原因の一つとなっていることが明らかとなっており虚血性神経細胞死と死のカスケードが一部共通していることが予測される。また最近では脳梗塞急性期死亡剖検脳において梗塞周辺のいわゆるペナンブラの領域でタウ因子の燐酸化が亢進しているという報告も見られる。今回我々は、砂ネズミを用いた一過性前脳虚血後の海馬に見られる虚血性神経細胞死の過程におけるタウ因子の燐酸化を検討した。セリン199/202のリン酸化は虚血後細胞死の起こる領域で過剰に亢進し、細胞死の起こらない虚血条件ではその変化が認められなかった。それに対しタウ全体の量は変化なく、セリン396のリン酸化にも変化は見られなかった。つぎに199番目と202番目のセリン残基を変換し分子生物学的手法で燐酸化フォームと脱燐酸化フォームのcDNAを作成した。この遺伝子にTAT-tagを付け蛋白質発現ベクターに組み込み、大腸菌を用い組み替え蛋白質を作成した。この蛋白質を脳室内投与により海馬内に導入したところ脱燐酸化フォームのタウでは虚血性神経細胞死抑制効果が認められた。これらのことよりセリン199/202の過剰燐酸化は虚血性神経細胞死の一因であると結論できる。最後に同部位のリン酸化にかかわる酵素について検討した。様々なリン酸化酵素阻害剤を脳室内投与し同部位のリン酸化を検討したところMAPKinase, cdk5,によりリン酸化されていることが明らかとなった。更に脱リン酸化酵素であるカルシニューリンの活性低下も過剰燐酸化を助長しているものと考えられた。1)一過性脳虚血後のタウ因子燐酸化の変化スナネズミ一過性前脳虚血モデルを用い海馬領域におけるタウ因子燐酸化の経時的変化を検討した。抗燐酸化抗体を用いたウエスタンブロット、免疫染色ともに遅発性神経細胞死を呈するCA1領域ではタウ因子の199/202セリンの燐酸化が亢進することが明らかとなった。これに対し396セリンでは明らかな変化を認めなかった。この199/202セリンの経時的変化は神経細胞死の見られないCA3領域では顕著ではなく、タウ因子の燐酸化の亢進は神経細胞死に特異的な変化であることが明らかとなった。2)タウ燐酸化にかかわる酵素の検討次にタウ因子の燐酸化にかかわる燐酸化・脱燐酸化酵素につき検討を行った。各酵素の特異的阻害剤を脳室内投与し199/202タウの燐酸化状態を検討したところ燐酸化酵素はMAP-kinase, CDK-5が虚血後活性化されたタウの燐酸化に、更に脱燐酸化酵素はカルシニューリンの活性低下がタウ199/202セリンの過剰燐酸化に関与していることが示唆された。3)タウ過剰燐酸化の意義の検討これらの過剰燐酸化タウの虚血性神経細胞死における役割を検討する目的で遺伝子改変タウ因子を作成した。199/202セリンをそれぞれ燐酸化・脱燐酸化フォームに改変した。さらにこの遺伝子改変タウ因子に細胞内移行性を獲得させるためにTAT-蛋白を融合させた。現在本蛋白質を精製し、培養細胞に投与し検討中である。

今後はその細胞毒性を検討し、脳室内投与を行いタウ因子の199/202セリンの過剰燐酸化の神経細胞における役割を検討する予定である。タウ因子は神経細胞に特異的に発現しcdc2-kinase, cdk5,GSK3,MAP kinase, A-kinaseにより燐酸化され、phosphatase 2Aおよび2B(カルシニューリン)により脱燐酸化され細胞骨格の形成に重要な役割を担っている。アルツハイマー病においてはタウ因子の過剰燐酸化反応が神経細胞死の原因の一つとなっていることが明らかとなっており虚血性神経細胞死と死のカスケードが一部共通していることが予測される。また最近では脳梗塞急性期死亡剖検脳において梗塞周辺のいわゆるペナンブラの領域でタウ因子の燐酸化が亢進しているという報告も見られる。今回我々は、砂ネズミを用いた一過性前脳虚血後の海馬に見られる虚血性神経細胞死の過程におけるタウ因子の燐酸化を検討した。セリン199/202のリン酸化は虚血後細胞死の起こる領域で過剰に亢進し、細胞死の起こらない虚血条件ではその変化が認められなかった。それに対しタウ全体の量は変化なく、セリン396のリン酸化にも変化は見られなかった。つぎに199番目と202番目のセリン残基を変換し分子生物学的手法で燐酸化フォームと脱燐酸化フォームのcDNAを作成した。この遺伝子にTAT-tagを付け蛋白質発現ベクターに組み込み、大腸菌を用い組み替え蛋白質を作成した。この蛋白質を脳室内投与により海馬内に導入したところ脱燐酸化フォームのタウでは虚血性神経細胞死抑制効果が認められた。これらのことよりセリン199/202の過剰燐酸化は虚血性神経細胞死の一因であると結論できる。最後に同部位のリン酸化にかかわる酵素について検討した。様々なリン酸化酵素阻害剤を脳室内投与し同部位のリン酸化を検討したところMAPKinase, cdk5,によりリン酸化されていることが明らかとなった。更に脱リン酸化酵素であるカルシニューリンの活性低下も過剰燐酸化を助長しているものと考えられた。
興奮性アミノ酸の中枢神経細胞毒性に及ぼす外液および細胞内pHの影響

本研究は虚血性中枢神経細胞傷害、興奮性アミノ酸および細胞環境としての酸塩基バランスの連関を評価すべく、脳組織切片潅流モデルを用いて、中枢神経細胞の虚血性障害に対する細胞内外pHの影響およびN-メチル-D-アスパルテート(NMDA)に対する中枢神経細胞の膜機能、細胞内Ca^<2+>応答を中心に検索を進めた。(1)海馬切片に対する低酸素・無グルコース潅流による細胞内Ca^<2+>上昇は、酸性(pH6.8)では強く抑制され、アルカリ性(pH7.8)では促進された。(2)この細胞内Ca^<2+>上昇の抑制は低HCO_3^-、乳酸添加、高CO_2等いずれの酸性化によっても観察された。(3)酸性潅流液中では低酸素・無グルコース負荷による膜電位脱分極の進行が緩徐で、負荷後のfield potentialの回復も高率であった。これらの結果は海馬切片においてアシドーシスが低酸素・無グルコースによる神経細胞障害を抑制することを示唆している。さらに、NMDAチャネルブロッカーMK-801による細胞内Ca^<2+>上昇の抑制は低pHによる細胞内Ca^<2+>上昇の抑制に比較して小さく、両者の効果に相加的作用が認められないことから、アシドーシスによる細胞内Ca^<2+>上昇抑制にはNMDA受容体の抑制以外の作用も重要と考えられた。一方、海馬スライスにNMDAを適用すると、CA1錐体細胞では膜脱分極とともに細胞内Ca^<2+>の増加が観察されたが、アンモニウムイオン共存によってこの膜電位の興奮性応答は増強し、NMDA適用後も持続した、また、細胞内Ca^<2+>上昇も長時間持続させた。アンモニウムイオンはシナプス伝達に対し抑制的に作用するが、虚血等によりグルタミン酸が遊離した場合にはその神経毒性を増強する可能性があることが示唆された。本年度は、蛍光性Ca^<2+>指示薬fura-2により細胞内染色したラット海馬切片潅流標本を用い、細胞内Ca^<2+>濃度およびシナプス活動の記録を行い、種々のpHの潅流液で低酸素・無グルコース負荷による海馬細胞機能への影響を検索し、以下の結果を得た。(1)低酸素・無グルコース潅流により細胞内Ca^<2+>濃度の急激な上昇の観測されたすべての切片でシナプス伝達は不可逆性に障害され、逆に、再酸素化後シナプスの伝達の回復した切片では細胞内Ca^<2+>濃度の急激な上昇は認められなかった。(2)低酸素・無グルコース負荷による細胞内Ca^<2+>濃度の急激な上昇までの潜時は通常潅流液(pH7.4)に比較して、アルカリ性潅流液(pH7.8)中では短縮したのに対して、酸性潅流液(pH6.8)中では遅延あるいは急激な上昇そのものが消失した。(3)通常pHおよびアルカリ性潅流液中での10分間の低酸素・無グルコース負荷により海馬切片シナプス伝達は不可逆性に障害されたが、酸性潅流液中では大部分の切片でシナプス活動が回復した。(4)低HCO_3濃度、高CO_2あるいは乳酸添加など酸性潅流液調製方法によらず、いずれの酸性潅流液でも低酸素・無グルコース負荷時の細胞内Ca^<2+>濃度急上昇の遅延、抑制が認められた。(5)無Ca^<2+>

潅流液中でも通常pHおよびアルカリ性潅流液中では、低酸素・無グルコース負荷による細胞内Ca^<2+>濃度の急激な上昇が認められたが、酸性潅流液中では抑制された。(6)NMDA酸受容体チャネルブロッカーMK-801は、低酸素・無グルコース負荷による細胞内Ca^<2+>濃度上昇を有意に抑制することはなかった。以上、軽度アシドーシスは低酸素・無グルコース負荷による急性の細胞障害を抑制することが示唆された。また、その機序としてグルタミン酸受容体チャネル等を介する細胞外からCa^<2+>流入の抑制のみならず、細胞内貯蔵サイトからのCa^<2+>放出の抑制も重要な要因となっている可能性が示唆された。本年度は虚血性神経細胞障害との関連が指摘されているグルタミン酸受容体のアゴニストの一つであるN-メチル-D-アスパルテート(NMDA)の中枢神経細胞に対する作用について、海馬スライスを用いて検討するとともに、低酸素負荷との関連、さらに、アンモニア共存等の影響を含めて検討した。(1)海馬スライスにNMDAを適用すると、CA1錐体細胞では膜脱分極とともに細胞内Ca^<2+>の増加が観察された。アンモニウムイオンはこの膜電位の興奮性応答を増強かつ適用後も持続させ、しかも、細胞内Ca^<2+>上昇をも長時間持続させた。アンモニウムイオンはシナプス伝達に対し抑制的に作用するが、虚血等によりグルタミン酸が遊離した場合にはその神経毒性を増強する可能性がある。(2)海馬スライス灌流系を低酸素・無グルコースによる細胞内Ca^<2+>上昇に及ぼすNMDAチャネルブロッカーMK-801の影響を灌流液pHを変えて検索したところ、通常pH(7.4)では、MK-801濃度の増加とともに細胞内Ca^<2+>上昇は抑制される傾向がみられたが、その効果は灌流液酸性化(pH6.8)による細胞内Ca^<2+>上昇の抑制に比較して小さく、また、灌流液pHの低下による細胞内Ca^<2+>上昇の抑制効果にMK-801の相加的作用が認められないことから、アシドーシスによる細胞内Ca^<2+>上昇抑制にはNMDA受容体の抑制以外の作用も重要と考えられた。以上の検討から急性虚血性神経細胞障害においては、興奮性アミノ酸の細胞毒性に加えて、他の細胞内Ca^<2+>上昇要因も重要であることが示唆された。
固体構造における高速イオン移動のための階層型トンネルの設計

1.一次元イオン伝導チャンネルをもつバナジウムコバルト酸化物CoV_3O_8の固相法による合成法を確立し、リチウムイオン電池電極として評価した。リチウム挿入に伴い構造が変化し、深い放電では非晶質に変化することがわかった。2サイクル目以降は可逆な充放電が可能であった。充電過程では大きな電位変化から、放電過程で生成した非晶質からリチウムが脱離し、この非晶質により2サイクル目以降の可逆な充放電を担っていると考えた。またn-ブチルリチウムを用いて化学的なリチウム挿入を行い、構造を調べた。充放電試験を行ったところ、CoV_3O_8に比べて1サイクル目における不可逆容量が小さくなり、放電過程で非晶質相生成に使用される電気量が低減できた。2.金属タングステンと過酸化水素から直接合成可能な固体酸である非晶質の過酸化ポリタングステン酸(PPTA)は、一次元トンネル構造をもつ六方晶WO_3の前駆体である。また、PPTA自身も構造中でのイオン移動が可能である。イオン移動と構造との関係を明らかにする目的で、X線吸収スペクトルの測定を行い、XAFS解析を行った。タングステンの第一近接酸素は、熱処理前は稜共有の酸素原子であるが、熱処理によって頂点共有された酸素原子が支配的になることがわかった。第二近接酸素は120°Cの熱処理で消失した。これは熱処理による過酸化物基や水和水の分解に起因すると考えられる。以前提案されたPPTAの構造モデルは配位数については説明が困難であることが明らかとなった。熱処理によって頂点共有のW-0結合による重合が進むという従来の説明は、本研究においても支持された。3.(1)Ba_2In2O_<5.5>のInをCoやFeで置換した試料は高い電子導電及び酸化物イオン導電を示す材料であることを明らかにした。(2)Ba_2LaInO_<5.5>を用いて一室式燃料電池を作製し、燃料供給条件と発電性能との相関を明らかにした。1.一次元トンネルを有するバナジウムコバルト酸化物CoV308のリチウム挿入脱離特性バナジウムコバルト酸化物CoV308は水熱合成により単結晶が得られており、一次元トンネルを特徴とする構造である。固体内イオン移動を理解するためには、トンネル構造とリチウムインターカレーション特性との相関を明らかにする必要がある。この材料の従来の合成法である水熱合成では収量が非常に小さく、電極材料としての特性を調べることは困難であったため、本研究でははじめに固相法による所望量の合成手法を確立した。その上で電気化学的リチウム挿入脱離特性を調べ、初めの挿入過程において2.3,2.0及び1.8V(vs.Li+/Li)付近で段階的に反応が進んでいることがわかった。またその後の引き抜き及び挿入は、一段階でほぼ可逆に反応が進行し、CoV308は充放電可能な物質であることが明らかとなった。2.非晶質過酸化ポリタングステン酸のX線吸収微細構造(XAFS)による構造解析金属タングステンと過酸化水素から直接合成可能な固体酸である非晶質の過酸化ポリタングステン酸(PPTA)は、六方晶WO3の前駆体であるが、これ自身も構造中でのイオン移動が可能である。これまでに構造モデルが推定されているが詳細な構造については明らかにされていない。