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リスク不確実性下における創造的で持続可能な地域経済システムの研究

持続可能な地域経済システムを目指す上で、地震災害のような不確実な事象は避けて通ることが出来ない。東日本大震災の経験から、新経済地理学の地域ポテンシャルの概念を拡張するとともに、災害前と災害後で地域ポテンシャルの変化を推計し、復興に伴い労働者が避難先の内陸地域から沿岸の被災地域に回帰することなどが示された。そういったなかで、持続可能な地域経済を目指す方向として地域経済循環の考え方を構築し、その実証や政策分析について「まちづくり構造改革」として刊行した。地域を捉える際の「地域就業圏域」を定義し、それに基づいてわが国の地域就業圏域のデータセットを作成し、上記の経済循環の対象地域として活用した。猪原(亜細亜大学)と中村(岡山大学)は、過年度の研究成果である「日本における地域ポテンシャルと雇用分布のシミュレーション分析」を発展させて、「震災前後における宮城県内の地域ポテンシャルおよび労働分布の変化」と題する論文を作成した。そこでは猪原・中村(2012)の分析手法を応用し、宮城県内35市町村から構成される空間経済学のモデルを構築し、震災前後の地域ポテンシャルおよび就業者分布の変化について分析を行った。また、猪原「空間経済学に基づく日本の人口分布の再現」では、空間経済学の標準的なモデルを日本の47都道府県に適用し、日本の就業者人口分布の再現を行った。それにより、輸送費の低下によるストロー効果の分析や震災が都道府県人口に与える影響の分析の可能性について検討を行った。曽(東北大学)は、空間経済学の貿易研究において、(a)地域間・国際間の賃金格差の結果を2国から多国へ拡張し、格差形成メカニズムを明らかにした、(b)第1自然力と第2自然力が併存するときの貿易パタンーの分析を行い、先進国と発展途上国の発展方式を示した(c)租税政策を検証するため、公共財を明確に核・周辺モデルに取り組み、公共財の存在が企業立地に対する影響を分析した。黒田(名古屋大学)は、産業立地、所得分布および経済成長に関する空間的な効率性と公平性のトレードオフについて分析を行った。都市における産業立地、地域所得格差、経済成長に関して、公共インフラを輸送インフラと知識インフラという2種類に分け、それぞれの役割を実証的に検証している。実証結果によると、輸送インフラは地域間の交易費用を減少させることにより、経済成長を促進し、産業の集中化を伴いつつも所得格差を減少させる。中村(岡山大学)は、地域就業圏域のデータセットを整備しつつ、都市階層別の生産関数の準備を整えた。研究計画にあるポテンシャルモデルの拡張について、初年度において、中村(岡山大学)を中心に猪原(青森公立大学)とともにこれまで3カ年にわたって検討してきた地域ポテンシャルモデルの新展開を「日本における地域ポテンシャルと雇用分布のシミュレーション分析」として日本地域学会で報告したものを当学会の論文誌に投稿し、掲載された。災害時のリスク顕在化におけるポテンシャル変化と複数均衡における都市出現分析については、宮城県の市町村を対象にほぼシミュレーション分析が終わり、現在、Discussion Paperとしてまとめつつある。曽(東北大学)は、地域経済の国際化に焦点を当て、脱国境の国際経済分析を行い、研究成果は、Trade Liberalization and Welfare: Differentiated-good vs. Homogeneous-good Marketsとして、学術雑誌に掲載された。従来の研究で仮定される農業部門の存在によって労働賃金率が外生的に与えられることを改善し賃金格差を内生的に決めるモデルを開発した。そして、現代社会における多産業の立地特徴や税競争についての研究を行った。本研究主題である「地域連携」と[経済相互循環システム]、「都市階層モデル」などから持続可能な地域経済システムを構築するという目的に関しては、中村「まちづくり構造改革:地域経済構造をデザインする」(日本加除出版、2014)においてかなりの部分が達成されたと言えよう。今日の地方創生においても、中村が開発した「地域経済構造分析」各自治体からの問い合わせが相次いでいる状況である。また、地域就業圏域の設定も終了し、そのデータベース化もほぼ完了したが、都市階層を考慮した都市規模分析には至らなかった。持続可能な地域経済と複数均衡との関連では、NEGモデルを用いた巨大地震による労働移動の経済分析では、東日本大震災をはじめとする巨大地震が地域間人口分布に与える影響について分析を行った。分析の枠組みとしては、猪原・中村・森田(2013)「震災前後における宮城県内の地域ポテンシャルおよび労働分布の変化」の分析を拡張することで、日本国内の47都道府県モデルを用いたシミュレーション分析を行った。研究成果の一端は、徳永澄憲・沖山充編『大震災からの復興と地域再生のモデル分析』(文真堂,2014)に掲載されている。黒田は、経済循環システムの有効性として、震災を念頭に置いた階層ネットワークモデルを構築した。そこでは中間財の代替性や規模の経済に着目し、交通ネットワークによって空間的に結節した多階層のサプライチェーンを理論モデルとして構築するとともに、局所的な災害が生産に与える影響を分析した。昨年度に刊行した「まちづくり構造改革」に続き、今年度は総務省統計局のHPに「地域の産業・雇用創造チャート」というURLにおいて、研究代表者の中村による「地域産業構造の見方、捉え方」というYouTubegが配信され3千回を超える多くの再生を記録した。また地方版総合戦略では、多くの自治体やシンクタンクが活用した。それに伴い昨年度の研究成果を地方への講演や説明会ということで研究成果の政策現場への普及啓蒙活動を中心に数多く行った。黒田は、主に地域経済の循環面で重要なサプライチェーンの分析について成果を挙げた。

空間的サプライチェーンの特性と空間的なリスクの伝播を再現するためシミュレーションモデルを構築し、より拡散したサプライチェーンでは中間財生産者の期待損失は低下するが、最終財の生産者の期待損失は増加することを示した。曽は、地域間競争と連携のモデルの示唆を与える分析を行ったものを論文として刊行した。地域間の移動のバリアが連携を妨げる容易になっていることを念頭に、国際間での枠組みで関税保護を例として、それが必ずしも国民の厚生を改善しないことを明らかにした。猪原は中村らと共同で昨年度の論文「NEGモデルを用いた巨大地震による労働移動の経済分析」の分析を拡充し“An NEG analysis of megathrust earthquakes in Japan"を発表した。また、地域間の移動時間短縮の効果が地域経済の自立性にどういった影響を与えたかのモデルケースとして、明石海峡大橋開通の例を取り上げ、「空間経済学に基づくストロー効果の検証明石海峡大橋を事例として」という論文を刊行した。これは空間経済学の理論を基に交通インフラ整備が出荷額に与える影響を分析しており、例えば婦人・子供服小売業や百貨店業などにおいて交通インフラ整備が地方経済にマイナスになる場合があることを示している。持続可能な地域経済システムを目指す上で、地震災害のような不確実な事象は避けて通ることが出来ない。東日本大震災の経験から、新経済地理学の地域ポテンシャルの概念を拡張するとともに、災害前と災害後で地域ポテンシャルの変化を推計し、復興に伴い労働者が避難先の内陸地域から沿岸の被災地域に回帰することなどが示された。そういったなかで、持続可能な地域経済を目指す方向として地域経済循環の考え方を構築し、その実証や政策分析について「まちづくり構造改革」として刊行した。地域を捉える際の「地域就業圏域」を定義し、それに基づいてわが国の地域就業圏域のデータセットを作成し、上記の経済循環の対象地域として活用した。都市階層を考慮した都市規模モデル分析については、データベースの構築は完了したが、それにかなりの時間を割かれたことから、十分な都市異母分析には至らなかった。リスク下における地域連携のゲーム論モデルについては、共同研究会などで引き続き検討中である。持続可能な地域経済の視点から、巨大地震が日本の地域経済に与える影響について、空間経済学の地域ポテンシャルの考え方を活用することで分析を行った。ただし、本分析では距離データ等の地域データの問題もあり、複数均衡間の移行については分析ができていない。27年度が最終年度であるため、記入しない。地域経済学既に述べたことと一部重複するが、最終年度では、都市階層を考慮した都市規模モデル実証分析、地域間強力ゲームモデルの開発と実証、さらに現在、地域間距離などの地域データを精査し、より現実的なデータを活用することで、複数均衡状態を再現することに取り組んでいる。その上で、これまでと同様の分析を行い、複数均衡間の移行に伴う地域構造の変化を再現したいと考えている。
実践的視点からみる幼児の時間意識とその社会的機能についての検討

本研究は,実験および観察を通して,「子どもが過去や未来への時間意識を獲得する発達プロセス」を明らかにすることが目的であった。その際,本研究では実践的視点をふまえ,主に次の3点を明らかにした。すなわち,1)視覚的手がかりなしで過去の出来事の順序を想起する能力,2)視覚的手がかりなしで未来の出来事の順序を想像する能力,3)時間意識の社会的機能として子ども同士の協同活動,である。1.幼児の時間意識の発達に関するレビュー論文(心理科学,2011)幼児の時間意識の発達を,「メンタルタイムトラベル」としてより実証的に取り組まれるようになってから早10年が経とうとしている。その間,ユニークな研究がいくつか発表されてきたものの,まだなお新しくて複雑な領域である。本論文では,このようなメンタルタイムトラベルの概念や研究成果を整理し,それを自己との関連から問題を指摘するとともに,今後の方向性としてその社会的機能の重要性を指摘する。本論文は,国内の研究がまだ数少ないメンタルタイムトラベル研究の概観を明らかにするとともに,メンタルタイムトラベルの更なる可能性を示しているという点で,意義のあるものとなっている。2.自己関与を重視した,メンタルタイムトラベルの新たな実験課題「落し物課題」の考案考案した「落し物課題」は,メンタルタイムトラベルに自己が関与することを重視し,子どもが実際に体験したことを想起させるものであった。子どもに,過去を振り返るための明確な目的をもたせる本課題では,自然な状況を通して子どもの過去の想起を明らかにすることができた。本実験からわかったこととして,4歳児は,過去を振り返ることが可能であるものの,未来を予防することに関しては難しいということを示唆するものだった。3.他者の時間と対比させた自己の時間に関する実験自己の時間と他者の時間を対比させるために,従来からメンタルタイムトラベルの研究で使用されてきたトリップ課題を改変し,自己未来条件と他者未来条件を比較した。3歳児の参加児数がやや不足しているため,来年度のはじめに,本実験の続きをおこなう予定である。本研究の目的は,個別実験及び縦断的な観察を通して,幼児期における子どもの時間意識の発達プロセスを明らかにすることであった。その際,保育・教育現場の実践的視点をふまえ,特に時間意識の「社会的機能」に注目した。その研究成果は,主に次の2点にまとめられる。(1)新たに考案した「落し物課題(子どもが落し物をしてしまう状況をつくり,子どもが過去を振り返りながらどこに落としてきたかを思い出させる課題)」を用いて,子どもが実際にどのように過去を振り返るのか明らかにした。その結果,1落し物を探すといった過去を思い出す必要性のある状況では,先行研究で考えられていたよりも早くから正確に想起できること,2未来に備えた「予防」プランを言語的に説明できるようになるのは就学前まで難しいこと等が明らかとなった。(2)自己の未来を想定することと他者の未来を想定することの間には,どのような違いがみられるのかを明らかにするために,従来のトリップ課題(未来に必要なものをいくつかのアイテムの中から選択させる課題)を応用・改良した実験をおこなった。具体的には次の2条件(1自分がそのような未来の場面へ行くことを想定し,そこへどのような物をもっていくかをたずねた,2他者がそのような未来の場面へ行くと仮定し,そこへそのような物をもっていった方がいいと思うかをたずねた)を設け,その結果に違いがみられるかどうかを明らかにした。現在,結果をまとめ,論文を執筆する作業に入っている。また,この実験結果を土台に,子どものペアを対象にした実験をおこなっている過程にある。当該分野の最近の研究を幅広くレビューした論文は,予定どおり完成させた。さらに,2つの実験も既に着手し,1つは終えたものの,もう1つの実験では3歳児のみ,参加児数がやや不足しているため,来年度も引き続きおこない,データを追加する予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度に予定している実験をおこなう前に,本年度の実験から新たにわかったことをさらに詰めるための実験をおこなう必要が出てきている。したがって,研究目的はおおむね変わらないものの,より詳細な実験の内容およびスケジュールについては,多少の変更を予定している。
核内受容体を介した加齢性サルコペニア抑制機構の解明と治療戦略への応用

本課題では、ビタミンDなどの核内受容体リガンドを介したサルコペニアや骨格筋制御の可能性について検討を行った。マウス由来骨格筋細胞株等を用いて定量的PCR法をはじめとする解析を行った結果、炎症性応答遺伝子群に対するビタミンDやアミノ酸代謝物による発現抑制、転写抑制の可能性が示された。また、マウスに対する上記介入により、全身・骨格筋レベルでの抗炎症作用や骨格筋量減少に対する改善作用の可能性が示唆された。加齢性筋減少症(サルコペニア)に対する核内受容体のリガンドや分枝鎖アミノ酸をはじめとする栄養介入、運動介入等を介した疾患予防・抑制機構を明らかにすることを目的として、マウス実験系を用いて骨格筋におけるビタミンD(ビタミンD受容体アゴニスト)による骨格筋での抗炎症・老化作用、アポトーシス抑制作用、筋分化誘導作用について引き続き遺伝子レベルで解析した。また疾患・老化モデルマウス(後肢懸垂マウス、SAMP8マウス)等を用いて、ビタミンDやアミノ酸代謝物を投与した際の骨格筋レベルでの抗炎症作用、アポトーシス抑制作用に関する解析を継続して行った。加齢性筋減少症(サルコペニア)に対する核内受容体リガンドや栄養(分枝鎖アミノ酸代謝物)、運動を介した疾患抑制機構を明らかにするため、骨格筋におけるビタミンD、性ホルモンによる骨格筋での抗炎症・老化作用、アポトーシス抑制作用、筋分化誘導作用について遺伝子レベルで解析した。また疾患・老化モデルマウス(後肢懸垂マウス、精巣摘除後マウス、SAMP8マウス)を用いて、ビタミンDや分枝鎖アミノ酸代謝物(HMB)を投与した際の骨格筋レベルでの抗炎症作用、アポトーシス抑制作用に関する解析を行った。高齢者に特有な老年疾患、老年症候群の成因について、慢性炎症および老化を基盤としたinflammaging (inflammation + aging)という新たな概念で理解されつつある。その一方で虚弱(フレイル)、転倒、寝たきり、自立度低下などの原因として重要な加齢性筋減少症(サルコペニア)に関して、その病態、分子機序やサルコペニアの予防・治療に向けたアプローチについて未だ確立するに至っていない状況である。フレイルの主要な要素でもあるサルコペニアの発症機構とビタミンDをはじめとする核内受容体リガンドや栄養(分岐鎖アミノ酸)介入、運動介入などを介したサルコペニア発症・進展抑制機構を明らかにすることを目的として研究を行った。In vitro実験系では主に培養系骨格筋細胞を用いて、ビタミンDや性ホルモンによるサイトカイン発現制御など、炎症・老化制御作用、筋分化誘導作用の可能性についてそれぞれ遺伝子レベル、細胞レベルで解析し、ビタミンDなどの核内受容体リガンドを介した炎症制御の可能性が示された。またin vivo系においては疾患・老化モデルマウスとして、後肢懸垂マウス、精巣摘除後マウス、SAMP8マウスなどを用いて、ビタミンDや分岐鎖アミノ酸などを投与した際の全身・骨格筋レベルでの抗炎症作用や骨格筋をはじめとする体組成に関する解析を行い、同介入によるサルコペニア予防・治療の可能性が示された。医歯薬学高齢マウスや疾患モデルマウス等を用いた解析により、筋骨格系の加齢変化について昨年度に続き解析を継続し、ビタミンD、栄養、運動等による骨格筋での抗炎症作用、アポトーシス抑制作用について遺伝子・組織レベル等で解析が進められたと考えられる。こうした点から本研究の研究目的、計画は概ね順調に推移していると考えられる。今後も継続して、高齢マウス、後肢懸垂マウス、SAMP8マウスなどの疾患・老化モデルマウスをさらに活用する等して、ビタミンDやHMBによる骨格筋量や筋繊維に対する影響や抗炎症作用、アポトーシス抑制作用など、さらなる解析、確認を進めて行く予定である。筋骨格系の加齢変化について遺伝子レベルで解析し、ビタミンD、栄養、運動等による骨格筋での抗炎症・老化作用、アポトーシス抑制作用、筋分化誘導作用について遺伝子レベルで解析できた点で、本研究の研究目的、計画は概ね順調に推移していると考えられる。引き続き、後肢懸垂マウス、精巣摘除後マウス、SAMP8マウスなどの疾患・老化モデルマウスを活用して、in vivoにおけるビタミンDやHMBによる骨格筋レベルでの抗炎症作用、アポトーシス抑制作用、および両者の相加的・相乗的作用について解析を進めたい。疾患・老化モデルマウスを用いて、慢性炎症の解析およびビタミンD受容体をはじめとする核内受容体トランスリプレッションを介した抗炎症、サルコペニア抑制機構の解明を引き続き実施する予定である。骨格筋重量、筋断面積、骨格筋繊維組成、サイトカイン・老化・アポトーシス・筋分化関連遺伝子、血中サイトカイン濃度についてELISA、免疫染色、real-time PCR、Western blot、SA-β-gal染色等を用いて解析し、各モデルマウスにおける骨格筋量、筋繊維組成と炎症・細胞老化レベルとの関連性をより一層解析する予定である。あわせて、in vivoにおける核内受容体トランスリプレッションの存在、リガンド特異的作用について解析を進め予防治療戦略の構築を目指す。

疾患・老化モデルマウスにおける慢性炎症の解析および核内受容体トランスリプレッションを介した抗炎症、サルコペニア抑制機構の解明を継続的に行う予定である。加齢に伴う骨格筋機能の変化として、筋骨格系におけるTNFα、IL-6をはじめとする炎症性サイトカイン(マイオカイン)産生上昇が示唆されており、その主な背景の一つとして、閉経、更年期に伴う性ホルモンの低下によるAR、ERを介したトランスリプレッション、抗炎症作用の減弱が考えられる。骨格筋量低下を表現型として呈する事が知られている性腺摘除マウス(精巣摘除後(ORX)マウス、卵巣摘除後(OVX)マウス)、後肢懸垂マウス、AR欠損マウス(Sato T et al. Biochem Biophys Res Commun. 2003)について、骨格筋重量、四肢筋力、筋断面積、骨格筋繊維組成(type I繊維/type II繊維)、サイトカイン・老化・アポトーシス・筋分化関連遺伝子、血中サイトカイン濃度について筋力計、Force transducer、ELISA、免疫染色、real-time PCR、Western blot、SA-β-gal染色等を用いて解析し、各モデルマウスにおける骨格筋量、筋繊維組成と炎症・細胞老化レベルとの関連性を解析する。また、これらのモデルマウスにビタミンD、テストステロン、エストロゲンをそれぞれ投与(0.1 ug/kg/日x 14日間)した際の抗炎症効果、筋量、筋力改善効果について上記指標を中心に比較検討し、in vivoにおける核内受容体トランスリプレッションの存在、リガンド特異的作用について実証する。年度内に使い切っているはずである年度内に使い切っているはずである本研究の遂行にあたっては、培養細胞系、疾患・老化モデルマウスを用いた分子生物学的、細胞生物学的アプローチが主体であり、研究経費のほとんどが消耗品購入に費やされる。平成25年度は、培養細胞実験および疾患・老化モデル動物を用いた動物実験を中心に行う予定であり、そのために必要な細胞実験用試薬に加えて、マウス投与実験用の試薬購入を行う予定である。その他、抗体、培養用実験器具、実験用動物、動物用飼料、病理標本製作代、定量的PCR用プライマー、siRNA、各種クローニングの購入・作成費用についても予定している。
ウォータージェットによる水圧破砕のための予き裂作製法に関する試験研究

本研究では、水圧破砕のための予き裂作製法へのウォータージェット技術の応用を目的として、まず20MPaまでの高圧水中を模擬できる試験装置を作製し、次に白河溶結凝灰岩を用いて各環境水圧における吐出圧力、スタンドオフディスタンス、ノズル径およびノズル送り速度などの切削パラメータの切削深さ、溝幅および掘削体積比エネルギーなどの切削性に及ぼす影響を調べ、これらの結果により、水圧破砕のための予き裂作製法への応用について検討した。その結果得られた主な知見は以下の通りである。1)切削深さはいずれの条件においても環境水圧とともにはじめ急激に減少し、その後環境水圧によらずほぼ一定となった。これは本研究において初めて明らかにされた工学的に重要な知見である。なお、白河溶結凝灰岩の場合水深2000mmで最大32.2mmの切削深さが得られた。2)キャビテーション係数δを用いて実験結果を整理することにより、δ<0.05の領域ではキャビテーション壊食が主たる切削機構であるのに対し、a>0.05の領域ではその他の切削機構によると考えられた。3)切削深さが環境水圧に依存する領域と依存しない両方の領域について、切削深さに関する実験式を提案した。環境水圧に依存する領域については従来の浅い水中における式に環境水圧の項を独立に付加した形であり、環境水圧に依存しない領域については従来の式と一致した。4)掘削体積比エネルギーについて環境水圧およびスタンドオフディスタンスに関し最適値が見出された。また、切削溝幅は、いずれの条件でもある環境水圧まで急激に増加し、その後ほぼ一定となった。5)一方では解決しなければならない問題も見出されたものの、ウォータージェット技術の水圧破砕のための予き裂作製法への応用は十分可能であると考えられた。本年度は、昨年度に作製した耐圧20MPa(水深2000m相当)の大型圧力容器および圧力制御ユニットを用い、高圧水環境における岩石の切削性に及ぼす各切削パラメータの影響を明らかにするとともに、予き裂作製法への適用性について検討を行った。用いた試料は白河溶結凝灰岩であり、切削性を表わす指標としては、切削深さ、切削溝幅および掘削体積比エネルギーを用い、切削に関するパラメータとしては関与するすべてのもの、即ちノズル経、吐出圧力、スタンドオフディスタンスおよびノズル送り速度について検討した。その結果得られた主な知見は次の通りである。1)切削深さはいずれの条件下においても環境水圧とともにはじめ急激に減少し、その後環境水圧によらずほぼ一定となった。これは本研究で初めて明らかにされた工学的に重要な知見である。なお白河溶結凝灰岩に対しては水深2000mで最大32.2mmの切削深さが得られた。2)キャビテーション係数σを用いて実験結果を整理することにより、α<0.05の領域ではキャビテーション壊食が主たる切削機構であるのに対し、α≧0.05の領域ではその他の切削機構によると考えられた。4)掘削体積比エネルギーは、環境水圧およびスタンドオフディスタンスに関し最適値が見出された。5)切削溝幅は、いずれの条件でもある環境水圧まで急激に増加し、その後ほぼ一定となった。

6)ウォータージェットで作製される溝先端の形状はほぼ半円をなすことや高圧水中でもある程度の切削深さが得られることから、ウォータージェット技術の水圧破砕への応用は十分可能であると考えられた。
魚類鰓組織中の殺菌活性物質の構造と機能

本研究においては、マダイ鯉組織より低分子の殺菌活性ペプチドを単離・精製し、それらの化学構造を決定するとことを目的として検討を行った。マダイ鯉組織より調製した酸抽出液をSEP-PAK C18カートリッジ,SP-Sephadex C25によって粗分画し、ゲル濾過HPLC,逆相HPLC,イオン交換HPLCにより、P1,P2-2,P3の三つの殺菌活性ペプチド画分を得た。これら三つの画分のN末端アミノ酸配列分析、各ペプチド画分のlysyl endopeptidase消化産物の分子量測定により、全アミノ酸配列を推定した。また、3種のペプチドについてC末端アミド化、非アミド化合成ペプチドを作製し、陽イオン交換HPLC,逆相HPLCにより分析した結果、いずれのペプチドもC末端がアミド化されていることが明らかとなった。これらの結果より、三種類の殺菌活性ペプチドP1,P2-2,P3の一次構造を決定し、それぞれchrysophsin-1,-2,-3と命名した。chrysophsin-1,-2は25残基、chrysophsin-3は20残基からなる新規の強塩基性ペプチドであり、円二色性スペクトルの分析結果より、疎水性環境下ではαヘリックス構造を形成することが明らかとなった。次いで、合成chrysophsin-1,-2,-3を用い、魚類病原性細菌10菌株に対する殺菌活性を測定した。その結果、10菌株中7-8菌株に対して有意な殺菌活性を示したことから、chrysophsin-1,-2,-3は病原性細菌に対して広範囲な活性スペクトルを示すことが明らかとなった。合成chrysophsin-1,-2,-3の殺菌活性におよぼすNaClの影響を検討した結果、NaCl濃度が0.32M以上になると、殺菌活性が低下した。また、合成chrysophsin-1,-2,-3はヒト及びウサギの赤血球に対し、溶血活性を示すことが明らかとなった。合成chrysophsin-1とKLHのコンジュゲーを抗原としてウサギに免疫し、抗血清を作製した後、合成chrysophsin-1固定化カラムにより抗体を精製した。精製抗体を一次抗体として用い、マダイ鯛組織におけるchrysophsin-1の局在について免疫組織化学的に検討を行った結果、二次鯉弁の表面に分布する被蓋細胞と基底部の細胞に特異的な染色が確認された。本研究においては、マダイ鰓組織より比較的低分子の誘導型殺菌活性ポリペプチドを単離・精製し、それらの化学構造を決定するとことを目的として検討を行った。まず、マダイを供試魚として用い、鰓組織の損傷によって殺菌活性物質が誘導されるか否かを明らかにするために、マダイの鰓組織に損傷を与えた後、2時間,24時間目にそれぞれ5尾ずつ鰓組織を摘出し、未処理のマダイからも同時間に鰓組織を摘出した。各鰓組織の粗抽出液を用い、B.Subtilisに対する殺菌活性を測定した結果、損傷後2時間目の鰓組織の殺菌活性は対照区のそれよりも有意に高いことが判明した。そこで、損傷後2時間目の鰓組織(損傷2時間区)並びに対照2時間区の鰓組織抽出液をTSKgel G2000SWを用いた高速水系ゲル濾過カラムクロマトグラフィーによって分離し、得られた各溶出画分の殺菌活性を比較検討した。その結果、損傷2時間区の溶出時間60分前後の画分の殺菌活性が対照区のそれに比べてかなり高いことが判明した。そこで、この画分を逆相カラムにチャージし、アセトニトリルの直線濃度グラジエントにより分離した後、分画した各ピークの殺菌活性を測定すると共に、SDS-PAGEにより純度を検定し、高速液体クロマトグラフーマススペクトロメーターによりそれらの分子量も測定した。その結果、SDS-PAGEで単一バンドを示し、分子量2800の殺菌活性ペプチドを単離することに成功した。本殺菌活性ペプチドのN末アミノ酸配列については現在検討中である。

合成chrysophsin-1,-2,-3の殺菌活性におよぼすNaClの影響を検討した結果、NaCl濃度が0.32M以上になると、殺菌活性が低下した。また、合成chrysophsin-1,-2,-3はヒト及びウサギの赤血球に対し、溶血活性を示すことが明らかとなった。合成chrysophsin-1とKLHのコンジュゲーを抗原としてウサギに免疫し、抗血清を作製した後、合成chrysophsin-1固定化カラムにより抗体を精製した。精製抗体を一次抗体として用い、マダイ鯛組織におけるchrysophsin-1の局在について免疫組織化学的に検討を行った結果、二次鯉弁の表面に分布する被蓋細胞と基底部の細胞に特異的な染色が確認された。
乱流中の粒子挙動に及ぼす周囲流の変動の影響

脈動流中に置かれた単一粒子に働く流体力を直接数値計算法により明らかにした。粒子レイノルズ数が100以下ならば、粒子の運動方向への非常に大きな振幅・高周波変動であっても、従来の微小振幅・低周波変動での予測式が適用できることが分かった。一方、粒子レイノルズ数が300以上ならば粒子の後に現れる非定常なはく離渦が周囲流の変動の大きさ・周波数により変化し、従来法では十分な予測ができないことが分かった。粒子が流体中を拡散するという現象は、自然界においても工業プラントにおいても非常によく見られる。そのため、粒子の運動に及ぼす周囲流の変動の影響を明らかにすることは重要である。それであるにも関わらず、乱流中における粒子の挙動はほとんど明らかになっていない。そこで、一様脈動流中の単一の固体球に対して三次元直接数値計算(DNS)を適用することで、固体球に働く流体力を評価し、固体球に働く流体力に対する周囲流の変動の影響を明らかにした。その結果、一様脈動流中の固体球に働く付加質量力、圧力勾配力および履歴力は粒子レイノルズ数が1程度の場合でも無視できないが、粒子レイノルズ数が100以下であれば、それらに関する既往のモデルを使用することで流体力を正確に予測できることがわかった。また、粒子レイノルズ数が300の場合では、それらの力を考慮しても流体力を正確に予測できないことがわかった。周囲流が定常な場合には三次元的なカルマン渦が見られ、周囲流の変動が小さい場合には、粒子の上側と下側から交互に現れた。しかし、周囲流の変動が大きい場合には、粒子の下流側に軸対称性を持つ渦が発生し、三次元的なカルマン渦が発生しなかった。このように周囲流が脈動になることで後流のカルマン渦が変化するにもかかわらず、既往の相関式は渦の変化を考慮していないために正確に予測できないといえる。乱流中を粒子が拡散するという現象は、工業的な場面だけでなく、自然界でも非常に頻繁に見られる現象である。しかし、現在のところ、乱流中の粒子の拡散を正確に予測することができない。その原因の一つとして、単一の粒子の駆動力となる流体力が乱流中では詳細に明らかにされておらず、十分な精度で予測できないとこがあげられる。その原因としては、乱流の持つ速度変動み影響が考えられる。しかし、時間的に変動する一様な流れ場である脈動での流体力ですら、詳細に明らかにされていない。そこで、時間的に変動する流動場に置かれた粒子に働く流体力を明ちかにするため,単一粒子周りの流れ場および粒子に働く流体力を直接数値計算法により明らかにした。周囲流に変動を伴う場合の粒子周りの流れに関する直接数値シミュレーションコードを杉岡・小森、機論(2005)、Sugioka & Komori, J.Fluid Mech.,(2007)を改良することで開発した。そのコードを用いて、流れの支配方程式を直接数値計算法を用いて、数値シミュレーションを行った。周流に与えるとしては、単周期の正弦波的脈動を与えた。この正弦波の振幅および周期を変化させることで周囲流の変動が流体力に及ぼす影響を明らかにした。その結果、粒子レイノルズ数が100以下ならば、粒子の運動方向への非常に大きな振幅・高周波変動であっても、従来の微小振幅・低周波変動での予測式が適用できることが分かった。一方、粒子レイノルズ数が300以上ならば粒子の後に現れる非定常たはく離渦が周囲流の変動の大きさ・周波数により変化し、従来法では十分な予測ができないことが分かった。
職業的階層の上昇を目指す移民女性-日本とアメリカ合衆国に滞在するブラジル女性の比較研究

本研究の目的は、国際移動の女性化現象という視点に立ち,受け入れ国(ホスト社会、エスニック・コミュニティー)が女性のキャリア形成や職業的階層の上昇を可能にするためにどのような機能を果たしているのかを明らかにすることである。研究対象者を日本とアメリカ合衆国に滞在するブラジル人移民女性とし、職業的階層の上昇を目指すブラジル人女性の日米比較研究を行った。具体的には,2004年から2年の間、群馬県大泉町およびマサチューセッツ州ボストン市周辺でエスニック・コミュニティーが移民女性にどの様な職業的機会を与えているのかを面接調査を用いて研究し以下の点を明らかにした。両国の移民政策は異なる内容であるにもかかわらず、ブラジル人移民女性の就労経験には共通点が認められた。ニューカマーであるブラジル人女性の大多数は、未熟練労働に携わっている。本国で専門資格を持ち日本語あるいは英語の能力のある女性であっても、ホスト社会でその資格を証明することは難しく、本国での学歴・職歴を生かすことなく公的機関で移民向けのプログラムによる通訳、翻訳の仕事に従事している。労働市場においては、これらの仕事の雇用形態は臨時雇いで、移民女性は受け入れ国の未熟練労働者と同様の不安定な状況の中で働かなければならない。さらに、受け入れ国で低賃金労働者(工場労働者、家政婦)であるブラジル人女性は、収入を高めるためエスニック・コミュニティーで副業を持つ。例えば、夜間、週末のエスニック・レストランでのアルバイト、ブラジル人向けの弁当作り、ベビーシッターなどである。またコミュニティー内にはインフォーマルな雇用機会が存在するが、どれも不定期で不安定である。これらの知見に関連して,2005年度には移民女性企業家に焦点を当て、彼女らの職業的移動についても検討した。本研究の目的はエスニック・コミュニティーが女性のキャリア形成や職業的階層の上昇を可能にするためにどのような機能を果たしているのかを明らかにすることである。16年度は、2004年11月および2005年2月に群馬県大泉町で、2004年12月にアメリカ合衆国マサチューセッツ州ボストン市のブラジリアン・コミュニティーで、ブラジル人移民女性を対象者にしたフィールド調査および深層面接法を用いた調査を実施した。大泉町で収集した質的データとアメリカ合衆国で収集した質的データを合わせて比較検討し、ブラジル人移民女性が本国とホスト国の2カ国におけるネットワークをどのように使用しているのか、日本またはアメリカでのエスニック・コミュニティーにはどのようなエスニック・ビジネスがあるのか、コミュニティーが彼女らにどのような職業的機会を与えているのかについてまとめた。両国の移民政策は異なる内容であるにもかかわらず、ブラジル人移民女性の経験には共通点が認められた。すなわち、労働市場などの職業環境があまり恵まれていないこと、職業的上昇がブラジル人コミュニティーあるいはポルトガル語が通じるコミュニティーに限られることなどである。これらの分析結果の一部を、在日ブラジル人女性が従事する専門職の視点からまとめた論文を、2004年9月に行われた"Luso-Afro-Brazilian SocialScience Congress"(Coimbra, Portugal)で発表した。その他に、2004年7月の社会学国際学会に移民家族の論文を、8月の異文化心理学国際学会に外国人児童教育について論文を発表した。これらの学会に参加し、女性の国際移動が社会学者、心理学者の観点からどの様に議論されているのかを勉強できた。上記の他、16年度調査対象者の職業状況の変化を追跡するために、来年度の大泉町(2005年4月)とアメリカ合衆国(2005年5月)での再調査の準備を行った。
金ナノ粒子触媒の新機能開拓によるグリーンファインケミカル合成

アルケンの活性化が可能な固体ソフトルイス酸触媒の開発を目的に、ビニル基交換反応をモデル反応として、種々の担持金ナノ粒子・金クラスター触媒を検討した。酸化物担体のスクリーニングの結果、CeO2-ZrO2上に金を直径2 nm程度のクラスターとして担持したときに、最も高い触媒活性が得られた。キャラクタリゼーションの結果、Au(III)を担持した場合では、反応後すぐにAu(0)へと還元、凝集してしまうのに対し、0価金クラスターとして固定化すると反応中も凝集しにくく、高い活性を示すことが明らかになった。また、金クラスターでは担体との界面に存在するカチオン性の金原子が活性点になっていると推測された。また、ハイドロキシアパタイト(HAP)に担持した金ナノ粒子を酸化雰囲気で熱処理すると、HAPの薄い層が金ナノ流粒子表面を覆う、酸化的な強い金属ー担体相互作用(Oxidative strong metal-support interaction, oxidative SMSI)が発現することが報告されており、この状態では、HAPとの電子的な相互作用により、金ナノ粒子はよりカチオン性を示すことが知られている。そこで酸化的ならびに還元的雰囲気で調製したAu/HAPを用いて、ビニル基交換反応を検討した結果、どちらも金粒子径は約3 nmとほぼ同じであったにも関わらず、酸化的雰囲気で調製したAu/HAPの方が高い触媒活性を示すことを見出した。電子顕微鏡観察等の結果から、酸化的雰囲気では一部HAP層が金粒子を覆っていることが確認された。Au/HAPを用いたアルコール酸化では、oxidative SMSIの状態においては、触媒の再利用性は向上する一方で、初期活性は低くなることが報告されているが、本結果はSMSIによりAu/HAPのカチオン性が増大したことで、高い触媒活性を示すことを明らかにした。本年度は、ハロゲン化アリールのUllmannカップリング反応によるビアリール合成について、金触媒の担体スクリーニング、および各担体でのサイズ依存性を検討した。本反応では、担体の酸塩基特性によって転化率・選択率が変化した。すなわち、担体酸化物が酸性になるほど転化率が上昇したが、選択率は塩基性の方が高い値を示した。その結果、収率と選択率の観点から、両性担体が最適担体であり、アルミナを担体に用いた場合に、目的のビフェニル化合物が最も高い収率で得られた。アルミナ担持金触媒について金粒子のサイズ依存性について調べると、直径約3 nmの金ナノ粒子が最も高い触媒活性を示すことが分かった。また、アルキンの酸化的ホモカップリングによるジアセチレン化合物の合成について、金触媒のスクリーニングを行った。本反応では、カチオン性金サイトがアルキンの吸着サイトになり、炭素ー炭素結合形成は0価の金粒子表面で起こることが計算により示唆されている。まず、種々の担体に担持した金触媒を用いてスクリーニングを行った結果、酸化セリウム、酸化ニッケルなどの塩基性担体に担持した金触媒が、最も高い触媒活性を示した。これらの触媒は、X線吸収分光法による解析の結果、0価金粒子とともにAu(III)も混在することが分かった。Au(III)のみが存在する酸化セリウム担持金触媒では収率が低下したことから、Au(III)のみでは触媒活性が低く、塩基性担体では小さな金クラスターが生成していること考えられた。またこのことから、金クラスターがアルキンの酸化的カップリングに対して触媒活性が高いと推測される。Ullmannカップリング、アルキンの酸化的カップリングともに、スクリーニングにより最適な酸化物担体が明らかになり、反応条件もほぼ最適化された。Ullmannカップリングについては基質適用範囲の検討も終わり、担体効果について詳しい議論ができれば、ほぼ結果をまとめられる段階にある。アルキンの酸化的カップリングは、最適な酸化物担体は塩基性酸化物であることが明らかになった。X線吸収分光法による構造解析の結果、塩基性酸化物ではカチオン性の金が多く含まれていることが分かった。担体との界面に存在する金原子はカチオン性を帯びていると考えられることから、塩基性酸化物を担体とすると、直径2 nm以下の金クラスターを安定的に担持できると考えられる。今後、最適金粒子径と金の価数との関係について詳細に調べることで、より高活性な金触媒の設計につなげていく。これまでに金ナノ粒子触媒を用いた炭素-水素結合のアリール化反応において、担体酸化物との界面に存在するカチオン性の金原子が、芳香族求電子置換反応型での反応点になっていることが示唆されていた。金の更なる触媒活性の向上には、カチオン性金原子の安定化、ソフトルイス酸性の増大が必要であることから、これまで均一系Au(I)錯体触媒で報告されている、ビニル基交換反応をモデル反応として、どのような担体で金のソフトルイス酸性を向上させられるのかを検討した。安息香酸と酢酸ビニルとの反応により安息香酸ビニルを合成する反応を用いて、種々の酸化物担持金触媒のスクリーニングを行った結果、酸性、塩基性酸化物に担持した金触媒では活性が低く、酸化ジルコニウム(ZrO2)などの両性酸化物に金を担持した場合に最も触媒活性が高くなることが分かった。一方で、酸化セリウム(CeO2)が担体の場合にはカチオン性の金が安定に存在できることから、CeO2-ZrO2複合酸化物に担持した金触媒を調製した。

Au/CeO2-ZrO2について、乾燥のみ、空気焼成したもの、水素還元したもので比較したところ、乾燥のみでAu(III)が最も多く含まれる触媒において最も活性が低く、水素還元してAu(0)のみを含む触媒において最も高い活性が得られた。この結果より、Au(0)でもソフトルイス酸性を示すだけでなく、不均一系触媒においては、Au(0)の方がソフトルイス酸触媒として高い触媒活性を示すことが分かった。また、金粒子サイズを変化させた場合、より小さいサイズのAu(0)粒子の方が高い触媒活性を示したことから、小さくなるほど担体との界面に存在する金原子の割合が増加するためにサイズの減少とともに触媒活性が向上したと考えられる。ソフトルイス酸触媒として機能する金触媒の設計指針が得られた。金ナノ粒子・金クラスター中のカチオン性金原子が関与する反応は、本ビニル基交換反応以外にも、芳香族求電子置換反応型で進行する炭素-水素結合の官能基化や二重結合の異性化反応、ヒドロアミノ化反応などがあるので、本結果を利用して、種々の有機反応において、触媒活性の向上が期待できる。アルケンの活性化が可能な固体ソフトルイス酸触媒の開発を目的に、ビニル基交換反応をモデル反応として、種々の担持金ナノ粒子・金クラスター触媒を検討した。酸化物担体のスクリーニングの結果、CeO2-ZrO2上に金を直径2 nm程度のクラスターとして担持したときに、最も高い触媒活性が得られた。キャラクタリゼーションの結果、Au(III)を担持した場合では、反応後すぐにAu(0)へと還元、凝集してしまうのに対し、0価金クラスターとして固定化すると反応中も凝集しにくく、高い活性を示すことが明らかになった。また、金クラスターでは担体との界面に存在するカチオン性の金原子が活性点になっていると推測された。また、ハイドロキシアパタイト(HAP)に担持した金ナノ粒子を酸化雰囲気で熱処理すると、HAPの薄い層が金ナノ流粒子表面を覆う、酸化的な強い金属ー担体相互作用(Oxidative strong metal-support interaction, oxidative SMSI)が発現することが報告されており、この状態では、HAPとの電子的な相互作用により、金ナノ粒子はよりカチオン性を示すことが知られている。そこで酸化的ならびに還元的雰囲気で調製したAu/HAPを用いて、ビニル基交換反応を検討した結果、どちらも金粒子径は約3 nmとほぼ同じであったにも関わらず、酸化的雰囲気で調製したAu/HAPの方が高い触媒活性を示すことを見出した。電子顕微鏡観察等の結果から、酸化的雰囲気では一部HAP層が金粒子を覆っていることが確認された。Au/HAPを用いたアルコール酸化では、oxidative SMSIの状態においては、触媒の再利用性は向上する一方で、初期活性は低くなることが報告されているが、本結果はSMSIによりAu/HAPのカチオン性が増大したことで、高い触媒活性を示すことを明らかにした。固体金ナノ粒子、および金クラスター触媒を用いて、今後担体酸化物の性質も利用したワンポット反応など、新規有機反応について検討する。均一系Au(III)触媒はソフトルイス酸触媒として用いられているが、再利用が不可能であり、高温では容易にAu(0)への還元が起こってしまう。Au(III)を安定に固定した固体触媒は、均一系金触媒よりも触媒量の低減、触媒の再利用が期待できる。
インプラントメインテナンスでの低濃度フッ化物による創傷治癒の分子機構の解明

平成30年度では約24月齢ビーグル犬9頭の下顎両側臼歯部を抜歯後、1820週経過後に実験に用いた。下顎骨欠損部両側に円筒形状人工欠損(φ3.5x7.0 mm)4箇所を形成し、右側を非埋入側、左側を埋入側とした。埋入する低温焼成型吸収性合成ハイドロキシアパタイト(HA)は、前処理として低濃度F(0.2%NaF)あるいは高濃度F(4%NaF)溶液を3分間作用させてDW 100mlにて水洗した。異なるF濃度のHAと、F溶液未処理HAを各1頭の左側4箇所に埋入し、4日(4D群)、7日(1W群)、14日(2W群)後に再切開して埋入物質を採取した(非埋入側人からも骨様物質採取:対照群)。またポジティブコントロールとして、他の3頭にβ-TCPを同様に埋入した。採取物質は病理組織像切片をHE染色にて観察した。また免疫組織染色法と定量PCRにて、転写因子Runx2とOsteocalcinの発現を検討した。HE染色では、4D群においてF処理の埋入HA形態と大きさに変化はみられなかったが、F溶液未処理は埋入HA辺縁の溶解を認めた。1W群と2W群の低濃度Fにおいて、埋入HAの周囲に多くの新生骨と骨芽細胞を認めた。Runx2とOsteocalcinの免疫反応では、両転写因子が4D群と1W群の骨補填材界面に出現し、2W群においても両者の沈着を認めた。とくに非埋入側に比較してRunx2 mRNAは1W群でピークに達したが、4D群、1W群、2W群のすべてで有意に増加した(P<0.05)。またOsteocalcin mRNAは経時的に徐々に増加し、2W群でピークに発現した(P<0.05)。免疫組織染色標本と定量PCRの評価では、低濃度Fは高濃度Fに比較して良好な結果を示した。低濃度Fによって誘導されたRunx2とOsteocalcinのmRNA発現は、骨に特異な基質を生成し、石灰化を促進すると考える。下顎骨埋入処理を鑑み、日本白色雄性ウサギからTOYOビーグル犬(雌)に実験動物を変更した。しかしながら、同一月年齢のTOYOビーグル犬の確保に時間を要し、以下の進捗状況にあって、当初の計画よりやや遅れている。抜歯後のTOYOビーグル犬にて、F未処理のHA、低濃度Fあるいは高濃度F応用後のF処理HA(またはポジティブコントロールとしてβ-TCP)を埋入し、4日、7日、14日経過後における、HA埋入後の骨欠損部から採取した新生骨用物質について、現在、免疫組織化学染色法によって、HAからの徐放性FイオンによるFOXO1、MMPs等のタンパク発現を解析している。現在、HA埋入後の骨欠損部から採取した新生骨用物質を解析中である。その後、歯肉上皮細胞、歯肉線維芽細胞、歯根膜細胞における濃度依存的Fの機能を評価する。Fの骨分化能を評価するために、低濃度Fおよび高濃度Fをコートしたチタン基板を用いて歯肉上皮細胞、歯肉線維芽細胞、歯根膜細胞における創傷治癒能を評価する。各群をコートしたチタン基板を6穴培養ディッシュに静置後、MC3T3-E1を基板表面に播種し、培養一定期間(6時間、12時間、24時間、48時間、72時間)ごとにリアルタイムPCR法にてmRNA発現を調べる。また、平成31年度後期では、濃度依存的Fの骨分化能に対してのin vitro評価を行う。低濃度Fおよび高濃度Fをコートしたチタン基板を用いて、マウス骨芽細胞様細胞(MC3T3-E1)の骨分化能を評価する。各群をコートしたチタン基板を6穴培養ディッシュに静置後、MC3T3-E1を基板表面に播種し、培養一定期間(1日、3日、7日、14日)ごとの細胞数とアルカリフォスファターゼ(ALP)活性を測定する。低濃度フッ化物(以下Fと略す)は、骨や歯の硬組織に対して高い親和性を有する。申請者らは、低濃度Fの全身投与が実験的歯周病モデルラットでの歯槽骨吸収の抑制メカニズムを解析し、また上皮間葉相互作用を刺激して、上皮の形態発育ならびに再生を促進することを確認した。さらに、低濃度Fの研究結果よって、ヒト骨芽細胞様細胞の遊走能、増殖能ならびにALP活性の向上を認め、歯周治療や口腔インプラント治療に重要であることを示唆した。低濃度Fは口腔粘膜の再生、発育に有益な元素であることから、本研究では創傷治癒に着目し、口腔インプラント臨床におけるメインテナンスでの中性低濃度F応用によって、創傷治癒マスター転写因子であるFOXO1転写因子の分子機構の創傷治癒メカニズムを解明することにある。平成29年度では、中性低濃度F(0.2%NaF水溶液)および高濃度F(4%NaF水溶液)の創傷治癒過程に及ぼす効果について検討した。低温焼成型吸収性合成ハイドロキシアパタイト(以下HAと略す)に中性低濃度F、あるいは高濃度Fの水溶液を応用させ、生後24月齢のTOYOビーグル犬顎骨の骨欠損部にそれぞれのHAを埋入し、免疫組織化学染色法によって、HAからの徐放性FイオンによるFOXO1、MMPs等のタンパク発現を明らかにする。

しかしながら、同一月年齢のTOYOビーグル犬の確保に時間を要し、以下の進捗状況にあって、当初の計画よりやや遅れている。既に、TOYOビーグル犬全12頭の両側下顎臼歯の抜歯を完了している。抜歯3か月後のTOYOビーグル犬において、F未処理のHA、低濃度Fあるいは高濃度F応用後のF処理HA(またはポジティブコントロールとしてβ-TCP)を埋入して、4日、7日、14日経過後における、HA埋入後の骨欠損部から採取した新生骨用物質について、現在タンパク発現を解析している。平成30年度では約24月齢ビーグル犬9頭の下顎両側臼歯部を抜歯後、1820週経過後に実験に用いた。下顎骨欠損部両側に円筒形状人工欠損(φ3.5x7.0 mm)4箇所を形成し、右側を非埋入側、左側を埋入側とした。埋入する低温焼成型吸収性合成ハイドロキシアパタイト(HA)は、前処理として低濃度F(0.2%NaF)あるいは高濃度F(4%NaF)溶液を3分間作用させてDW 100mlにて水洗した。異なるF濃度のHAと、F溶液未処理HAを各1頭の左側4箇所に埋入し、4日(4D群)、7日(1W群)、14日(2W群)後に再切開して埋入物質を採取した(非埋入側人からも骨様物質採取:対照群)。またポジティブコントロールとして、他の3頭にβ-TCPを同様に埋入した。採取物質は病理組織像切片をHE染色にて観察した。また免疫組織染色法と定量PCRにて、転写因子Runx2とOsteocalcinの発現を検討した。HE染色では、4D群においてF処理の埋入HA形態と大きさに変化はみられなかったが、F溶液未処理は埋入HA辺縁の溶解を認めた。1W群と2W群の低濃度Fにおいて、埋入HAの周囲に多くの新生骨と骨芽細胞を認めた。Runx2とOsteocalcinの免疫反応では、両転写因子が4D群と1W群の骨補填材界面に出現し、2W群においても両者の沈着を認めた。とくに非埋入側に比較してRunx2 mRNAは1W群でピークに達したが、4D群、1W群、2W群のすべてで有意に増加した(P<0.05)。またOsteocalcin mRNAは経時的に徐々に増加し、2W群でピークに発現した(P<0.05)。免疫組織染色標本と定量PCRの評価では、低濃度Fは高濃度Fに比較して良好な結果を示した。低濃度Fによって誘導されたRunx2とOsteocalcinのmRNA発現は、骨に特異な基質を生成し、石灰化を促進すると考える。下顎骨埋入処理を鑑み、日本白色雄性ウサギからTOYOビーグル犬(雌)に実験動物を変更した。抜歯後のTOYOビーグル犬にて、F未処理のHA、低濃度Fあるいは高濃度F応用後のF処理HA(またはポジティブコントロールとしてβ-TCP)を埋入し、4日、7日、14日経過後における、HA埋入後の骨欠損部から採取した新生骨用物質について、現在、免疫組織化学染色法によって、HAからの徐放性FイオンによるFOXO1、MMPs等のタンパク発現を解析している。平成30年度前期で、HA埋入後の骨欠損部から採取した新生骨用物質を解析中である。その後、後期において歯肉上皮細胞、歯肉線維芽細胞、歯根膜細胞における濃度依存的Fの機能を評価する。Fの骨分化能を評価するために、低濃度Fおよび高濃度Fをコートしたチタン基板を用いて歯肉上皮細胞、歯肉線維芽細胞、歯根膜細胞における創傷治癒能を評価する。
水晶体細胞膜のチャネル及び細胞接着の役割を担うアクアポリン0の機能制御機構の解明

本研究では、水晶体特異的な水チャネルであるアクアポリン0 (AQP0)の物質透過能および、細胞接着能について検討した。その結果、(1)AQP0は水だけではなくアスコルビン酸を透過することが明らかとなり、(2)AQP1発現L細胞では認めれれなかった細胞接着が、AQP0発現L細胞同士の組み合わせでのみ観察された。水晶体に特異的に発現している水チャネルであるアクアポリン0 (AQP0)に着目し、AQP0の持つ物質透過と細胞接着機構の調節機構の解明を試みて研究を行ってきた。AQP0の物質透過性は、アフリカツメガエルの卵母細胞もしくは、L-cellを用いて検討し、水以外の透過物質を検討した。その結果、カチオン性低分子、アニオン性低分子ともに、透過しないことが明らかとなった。さらにAQP0の物質透過を水晶体特異的な中間径フィラメントであるフィレンシンが抑制的に制御することが明らかとなった。AQP0の細胞接着は、フローサイトメーター解析および蛍光顕微鏡により検討した。その結果、AQP0のある領域が細胞接着に大きく関与することが明らかとなった。1物質透過能解析: AQP0を恒常的に発現させたL細胞(L-AQP0)および、アフリカツメガエルの卵母細胞を用いて検討した。その結果、AQP0は水だけではなくアスコルビン酸を透過することが明らかとなり、また細胞内へのアスコルビン酸輸送は、アスコルビン酸濃度依存的、あるいはアスコルビン酸暴露時間依存的であることが明らかとなった。さらにAQP0の物質透過能の変化について検討した結果、AQP0のC末端領域で相互作用するフィレンシンによって抑制的に制御されることが明らかとなった。本研究で、AQP0の物質透過能特性と細胞接着能特性を明らかにすることができた。今後AQP0を標的とした新規抗白内障薬の創生を目指す。本年度の研究にて、以下の(1)から(3)が明らかとなった。(1)AQP0のC末領域に結合する新規タンパク質を探索し、中間径フィラメントであるフィレンシンがそのテール領域とAQP0のC末端領域で直接結合することが明らかとなった。また、(2)AQP0チャネルを透過する新規物質および特徴の解明を試みたが、カチオン性低分子化合物であるルシファーイエロー、アニオン性低分子化合物であるDAPIの透過性を検討したが、両物質ともAQP0チャネルを透過しないことが明らかとなった。さらに、(3)色素を用いてAQP0の細胞接着能を検討し、AQP1およびベクターコントロールにくらべ、有意な細胞接着能の増加が認められた。これらの研究成果は、今年度の研究が順調に進展していることを示している。生物学AQP0と結合する新規タンパク質を、GST pulldown法、もしくは免疫沈降法をもちいて検討する。またAQP0同士の細胞間には、AQP0のある細胞外ドメインが重要であることが明らかとなった。来年度は、その領域に変異を導入したベクターを作成し、変異による結合能の変化を検討する。繰越金が生じた理由として、消耗品をより安価な業者から購入したこと、また平成26年度初頭、当初の予定より研究の進歩状況が思わしくなく、学会参加を見送ったり論文執筆が遅れたことにより支出がほとんどなかったことが挙げられる。消耗品代として、主として動物代(ラット代)とキット代を計上する。内訳は、GST pulldown法もしくは、免疫沈降法にラット水晶体抽出物を用いるための動物代、あるいは、AQP0発現ベクターに変異を導入するためのキット代である。さらに、研究成果を学術論文に報告するための論文校閲料、あるいは、研究成果を国内外の学会にて報告するとともに、情報収集を行ための旅費を計上する。