hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能元素修飾による高機能ハイブリッドセラミックスの開発

化学プロセスを利用した高機能ハイブリッドセラミックス開発の一環として、主に、「超高温耐環境性被膜の開発」と「高配向ナノ細孔材料の合成・ナノ加工技術の開発」を実施した。前者は、耐熱合金の酸化保護膜中の物質移動に及ぼす粒界偏析元素の役割を解明し、保護膜性能のさらなる向上を図った。後者は、触媒や吸着剤として有用な機能元素を含むゼオライト結晶を三次元配向させた後、ナノレベル加工により特異な微細構造を形成する技術を開発した。原子・分子レベルで組織制御が可能な化学的プロセスを利用して、新たなサブナノ領域での機能元素の配置制御と微細構造制御技術を開発し、新規機能性材料の創出を目指す。本研究では、材料内の物質移動制御の観点から、以下の項目を実施する。(1)超高温耐環境性被膜の開発ガスタービン等内燃機関のさらなる高温燃焼化の要求に伴い、超高温燃焼環境下で作動する耐熱性部材には、腐食から保護する被膜の開発が切望されている。本研究では、高温の酸素ポテンシャル勾配下において、被膜候補材として期待されるアルミナ膜中の物質移動に及ぼす粒界偏析元素の役割を解明すると共に、その知見を基に保護膜機能のさらなる向上を目指す。(2)高配向ナノ細孔材料の合成・ナノ加工技術の開発ゼオライトは結晶構造に由来する微細な規則細孔を有しており、触媒や吸着剤としても有用な材料である。本研究では、このゼオライト結晶を三次元レベルで高配向させ、かつ、この微細組織をナノレベルで加工する技術を開発することにより、新機能を有する材料の創製を目指す。1.超高温耐環境性被膜の開発ガスタービン等内燃機関のさらなる高温燃焼化の要求に伴い,超高温燃焼環境下で作動する耐熱性部材を腐食(酸化、蒸発等)から保護する被膜の開発が切望されている。この被膜は耐熱性に優れる非酸化物系基板に被覆されるため,使用環境下において急峻な酸素や水蒸気ポテンシャル勾配下に曝される。H19年度は,被膜候補材の一つであるアルミナ膜の酸素遮蔽性を超高温の酸素ポテンシャル勾配下において評価した結果,膜を介した酸素透過が粒界で進行すると共に,支配的となる拡散種が酸素分圧に依存することを示した。さらに,この現象を評価解析に活用することで,高温化学プロセスにより粒界に偏析させたランタノイド元素には,酸素イオンの易動度を抑制する機能があるが、アルミニウムの易動度には影響しないことを明らかにした。2.高配向ナノ細孔材料の合成およびナノ材料加工技術の開発電子線照射によるAg型ゼオライトの非晶質化過程においてAgクラスターが規則配列する現象が観察された。これは,ゼオライトの非晶質化にともなって結晶骨格内で負に帯電していたAl^-と隣接していたAg^+との間で電子がやりとりされ,静電的に中性化したAgが互いに凝集してサブナノサイズのクラスターを形成する現象を捉えたものと考えられる。一方,ゼオライトに100MeV以上の重イオン照射を行うと,照射イオンの飛程に沿ったナノサイズのカラム状欠陥(非晶質層)が作られ,それら欠陥構造の形態を阻止能をパラメータとして制御可能であるとの見通しを得た。これら二つの実験結果は,Ag型ゼオライトへの高エネルギー重イオン照射によって,Agクラスターのナノカラムが形成されることを示唆している。1.超高温耐環境性被膜の開発ガスタービン等内燃機関のさらなる高温燃焼化の要求に伴い、超高温燃焼環境下で作動する耐熱性部材を腐食(酸化、蒸発等)から保護する被膜の開発が切望されている。この被膜は耐熱性に優れる非酸化物系基板に被覆されるため、使用環境下において急峻な酸素や水蒸気ポテンシャル勾配下に曝される。H20年度は、被膜候補材の一つである多結晶アルミナ膜中の物質移動機構が酸素ポテンシャル勾配の度合いに依存して支配的な拡散種が変化することを利用して、これまで不明であった多結晶アルミナ中のアルミニウムの粒界拡散係数を決定する方法を確立した。また、添加元素が酸素とアルミニウムのどちらの移動を効果的に抑制するのかを明らかにした。さらに、アルミナフォーミング合金の耐酸化性の支配因子であるアルミナ保護膜の多形を制御する方法として、熱力学平衡計算により予測した合金酸化時の酸素分圧制御が極めて有効であることを示した。2.高配向ナノ細孔材料の合成およびナノ材料加工技術の開発H20年度は、セラミックス基板上に一次元配向させたゼオライト膜の合成方法を確立すると共に、基板表面の僅かな凹凸がゼオライト結晶粒子の配列に大きく影響を及ぼすことを示唆した。このことは、イオン照射等の粒子線照射を手段として表面に適切な凹凸を施すことによって、基板に対して特定の結晶面を向けたゼオライト微結晶を任意の模様にパターンニングできる可能性を示すものである。一方、Na型LTAゼオライトをAgイオンでイオン交換してAg型LTAゼオライトとし、これにAu-200MeVの高エネルギーイオン照射実験を実施した。

イオンの照射密度が1×10^<12>ions/cm^2以上になるとLTAゼオライトは非晶質化した。この結果から、1個のAu-200MeVイオンがLTAゼオライトに形成する欠陥が約15nm20nm程度であろうと推測された。この実験結果を基に、Ag型LTAゼオライトへのAu-200MeV粒子の適正照射量を検討した結果、Au-200MeVの照射条件では1×10^<11>ions/cm^2が適当であることを見出した。1.超高温耐環境性被膜の開発ガスタービン等内燃機関のさらなる高温燃焼化の要求に伴い、超高温燃焼環境下で作動する耐熱性部材を腐食から保護する被膜の開発が切望されている。この被膜は耐熱性に優れる非酸化物系基板上に被覆されるため、使用環境下において急峻な酸素ポテンシャル勾配下に曝される。H21年度は、高温酸素ポテンシャル勾配下におけるアルミナウェハ中の物質移動に及ぼす粒界構造の影響や、粒界偏析元素の配置効果について評価解析した。その結果、双晶粒界におけるAlの粒界拡散係数は粒界のダングリングボンド密度と良い相関があることがわかった。また、酸素の粒界拡散が支配する酸素ポテンシャル勾配下においては、希土類イオンを多結晶アルミナウェハの結晶粒界に均一分散させた場合や、低酸素分圧側表面に濃化させた場合には酸素遮蔽性が向上するが、その反対に、高酸素分圧側表面に濃化させた場合には酸素遮蔽性が大きく低下するという興味ある現象を発見した。2.高配向ナノ細孔材料の合成およびナノ材料加工技術の開発ゼオライトは結晶構造に由来する微細な規則細孔を有しており、触媒や吸着剤としても有用な材料である。このゼオライト結晶を三次元レベルで高配向させ、かつ、この微細組織をナノレベルで加工することができれば、新規量子効果や複合触媒効果等、全く新しい機能を有する材料の創製が期待される。H21年度は、Agイオン交換したゼオライト膜に対して、Auイオンを用いて照射密度1×10^<11>ions/cm^2、照射エネルギー200MeVの高エネルギーイオン照射を施した結果、照射イオンの飛程に沿って直径10nm程度の球状または楕円球状のAgクラスターが形成・規則配列することを確認した。また、形成されるAgクラスターのサイズは、ゼオライト種や照射イオン種に依存した。以上より、これらの条件を適正化することで、三次元規則配列したAgクラスターの作製とクラスターサイズの制御が可能であることがわかった。H22年度は、高温酸素ポテンシャル勾配下における多結晶アルミナ膜中の酸素遮蔽性に及ぼす粒界偏析元素の役割を解析した。その結果、Alよりも酸素配位数の大きな元素を粒界偏析させることでAlの粒界拡散の易動度を小さくすることが可能であり、Alよりも酸素と強く結合する元素を粒界偏析させることで酸素の粒界拡散の易動度を小さくすることが可能であることがわかった。また、Alと酸素の粒界拡散性を同時に抑制するための最適な機能元素の配置についても検討した。2.高配向ナノ細孔材料の合成およびナノ材料加工技術の開発
高効率TiO_2光触媒の開発に向けての時間・空間分解分光法による反応機構の解明

TiO_2ナノ粒子に代表される金属酸化物半導体ナノ材料は、環境浄化や水分解を目的とした光触媒、太陽電池などの光電変換素子、バッテリー、センサーなど様々な応用が期待されている。しかしながら、溶液中や薄膜中のナノ粒子は無秩序な凝集体を形成しており、そのような凝集体では界面の不整合によって高効率な粒子間電荷移動は期待できず、反応表面積の低下も懸念されている。一方、TiO_2ナノ粒子が結晶学的に規則正しく配列したTiO_2メソ結晶は、大きな比表面積と電気伝導度を有しており、光触媒や色素増感型太陽電池の電極材料への応用が期待されている。本研究では、TiO_2メソ結晶における光触媒反応の位置選択性に着目し、単一分子蛍光イメージング法などを用いた反応観察を行った。紫外光照射の下、メソ結晶上で蛍光プローブの光還元によって生じた生成物由来の蛍光輝点が観測された。輝点位置の空間分布を解析した結果、シート状結晶の側面部分で優先的に還元反応が進行することがわかった。また、光還元法によって担持された貴金属(AuおよびPt)ナノ粒子の空間分布を調べた結果、同様に結晶側面で還元反応が進行しやすいことがわかった。以上の結果から、紫外光照射によって生成した電子がメソ結晶内部を高効率に移動し、最終的に、{101}面を有する結晶側面で還元反応を引き起こしていることが実験的に示された。さらに、貴金属ナノ粒子の担持により、有機物の光分解効率が著しく向上することがわかった。上記の蛍光プローブを用いた単一分子蛍光観察からも、金ナノ粒子の担持による還元反応の高効率化と位置選択性の向上が実証された。また、TiO_2以外の金属酸化物メソ結晶の合成法を見出した。有機物(pクロロフェノールなど)の光酸化分解効率からメソ結晶の光触媒性能を定量的に評価した。TiO_2メソ結晶をベースとした貴金属ナノ粒子との複合体の新規合成に成功し、その論文化とともに、特許を出願することができた。また、TiO_2以外の金属酸化物からなるメソ結晶の開発へと研究を展開することができた。これらの新規金属酸化物メソ結晶は、光触媒のみならず、太陽電池やバッテリーへの応用など、大きな可能性を秘めたナノ・マイクロ材料であり、今後更なる研究展開が期待される。そこで、本研究では、TiO_2光触媒反応における粒子配列の影響を調べるため、ナノ粒子が結晶学的に規則正しく配列したTiO_2メソ結晶を開発した。TiO_2メソ結晶の光触媒活性を評価するため、365nm光照射による有機分子(P-クロロフェノールおよびローダミンB)の分解率を求めた。その結果、メソ結晶は同程度の表面積を持つ無秩序に凝集したナノ粒子と比べ、非常に高い光触媒活性を示すことがわかった。また、時間分解拡散反射測定から、メソ結晶中に生成した電荷分離状態が、ナノ粒子凝集系と比べ、長寿命であることが明らかになった。さらに、コンダクティブ原子間力顕微鏡測定から、メソ結晶において非常に高い光伝導性が確認された。以上の結果は、メソ結晶中では粒子間電荷移動が高効率に起こることを示唆している。また、単一分子蛍光分光法を用いて、酸化ニッケルナノ粒子薄膜上に吸着したペリレンジイミド色素の光誘起電荷移動反応を観測し、太陽電池の光エネルギー変換過程における分子間相互作用の寄与を明らかにした。単一分子蛍光強度、寿命、ブリンキング、異方性の相関解析から反応性の分布や時間揺らぎが吸着サイトに特有な分子間相互作用や反応ダイナミクスと密接に関係していることを見出した。また、絶縁体であるアルミナ層が反応過程に及ぼす影響を調べた。

さらに、貴金属ナノ粒子の担持により、有機物の光分解効率が著しく向上することがわかった。上記の蛍光プローブを用いた単一分子蛍光観察からも、金ナノ粒子の担持による還元反応の高効率化と位置選択性の向上が実証された。また、TiO_2以外の金属酸化物メソ結晶の合成法を見出した。有機物(pクロロフェノールなど)の光酸化分解効率からメソ結晶の光触媒性能を定量的に評価した。これまでにない新規なTiO_2メソ結晶の合成に成功し、特許を出願することができた。また、TiO_2メソ結晶に関して行った研究を学術誌に投稿中である。TiO_2メソ結晶は、光触媒への応用など、大きな可能性を秘めた材料であり、今後更なる研究展開が期待される。TiO_2メソ結晶をベースとした貴金属ナノ粒子との複合体の新規合成に成功し、その論文化とともに、特許を出願することができた。また、TiO_2以外の金属酸化物からなるメソ結晶の開発へと研究を展開することができた。これらの新規金属酸化物メソ結晶は、光触媒のみならず、太陽電池やバッテリーへの応用など、大きな可能性を秘めたナノ・マイクロ材料であり、今後更なる研究展開が期待される。TiO_2メソ結晶に関する研究を引き続き推進することで、本研究の目標であるTiO_2光触媒の高効率化が達成できるとともに、粒子間電荷移動のメカニズムなど、基礎的にも非常に重要な知見を得ることができると確信する。
静脈穿刺に有効な上肢温罨法の開発と有効性の検討

本研究では,静脈穿刺時の上肢温罨法の効果について検討した.静脈穿刺時の静脈怒張を評価する場合,駆血の影響を考慮する必要がある.そこで,適切な駆血条件を設定し温熱刺激による血管怒張を評価した.まず,実験室内で健常人を対象に5分間の簡便な上肢温罨法を考案し,有意な血管拡張が得られることを確認した.次に,血液透析患者23名に対してクロスオーバーデザインの臨床介入試験を実施した.その結果,シャント穿刺時に温罨法を実施した場合,1回での穿刺成功率は100%であったが,非温罨法時の穿刺成功率は91%であった.以上より,上肢温罨法による血管拡張効果を認め,看護援助としても有用である可能性が示唆された.本研究は,末梢静脈穿刺時に効果的で簡便な上肢温罨法の開発と有効性の検証であった.前年度の(平成24年度)研究成果より,前腕部全体を5分間加温することでも末梢静脈の怒張が得られることを確認した.この短時間で簡便な上肢温罨法は臨床でも実践可能であると推察されたため,平成25年度は研究協力施設および,臨床看護師の協力を得て臨床で介入研究を遂行した.また,末梢静脈の怒張には,駆血条件(駆血の強さ)が影響することが明らかである.そのため,実験室での基礎研究ではマンシェットを用いて駆血条件を統一して実施した.しかし,マンシェットを実際の臨床で駆血帯として使用することは現実的でないため,森らの開発した目盛付き駆血帯を活用することで駆血条件を統一した臨床介入を遂行した.温罨法の有効性については,透析室で勤務する臨床看護師に協力を得て,血液透析患者23名を対象にシャント穿刺時における温罨法の効果をシングルブラインドのクロスオーバー試験で実施した.その結果,1回でのシャント穿刺成功率は,上肢温罨法時が100%(23/23),非温罨法時は91.3%(21/23)であった.以上より,本研究申請時における目的は,ほぼ達成することが可能であったと考えられる.今後は,化学療法など穿刺がより困難と思われる対象者に対する温罨法の効果,簡便な援助用具の開発なども視野に入れ,研究を発展させていく予定である.本研究では,静脈穿刺時の上肢温罨法の効果について検討した.静脈穿刺時の静脈怒張を評価する場合,駆血の影響を考慮する必要がある.そこで,適切な駆血条件を設定し温熱刺激による血管怒張を評価した.まず,実験室内で健常人を対象に5分間の簡便な上肢温罨法を考案し,有意な血管拡張が得られることを確認した.次に,血液透析患者23名に対してクロスオーバーデザインの臨床介入試験を実施した.その結果,シャント穿刺時に温罨法を実施した場合,1回での穿刺成功率は100%であったが,非温罨法時の穿刺成功率は91%であった.以上より,上肢温罨法による血管拡張効果を認め,看護援助としても有用である可能性が示唆された.本研究は,末梢静脈穿刺に効果的で簡便な上肢温罨法の検証である.2年計画で行う本研究の初年度(平成24年度)は,次年度に想定している臨床介入を念頭に臨床でも実施可能な上肢温罨法の検討を行った.加温に伴う安全性は勿論,加温範囲(穿刺部を想定した局所加温と前腕全体の加温)や加温時間の短縮(5分間)等について,実験室内で健常人を対象に検討した.また,血管怒張には駆血条件も影響するため,考慮する必要性がある.そのため,血流測定も可能なdoppler機能を有する超音波診断装置を活用し,静脈怒張に影響を及ぼす駆血時の血流評価を行い,森らの開発した目盛付き駆血帯を活用し駆血条件を統一することにした.その結果,前腕部を5分間加温することで血管断面積の増加や血流増加が示された.考案した温罨法については,臨床看護師からも意見を聴取し,臨床実践でも実施可能であることを確認した.以上より,温罨法の安全性を確認し,駆血方法にも考慮した臨床での介入試験を遂行中であり,看護実践での示唆を得ている段階である.臨床看護師の協力のもと,血液透析患者に対して温罨法の有効性をシングルブラインドのクロスオーバー試験を実施し,温罨法という援助が実際にどの程度静脈穿刺に効果的であるか(穿刺成功率,穿刺時間の短縮,穿刺時痛の軽減等)分析中である.本研究から温罨法を実施する場合,適応を見極めることが重要であるとことが示唆された.つまり,援助者である看護師が根拠を踏まえた専門性の高い看護援助を提供することが重要であると考えられる.研究目的を達成するための研究計画は,予想以上に遂行できている.この理由として,岡山県立大学荻野教授から研究に関する助言等を得るなど密な連携がとれていること.また,これまでの研究成果に対して外部からも一定の評価が得られ始めており,臨床看護師の協力を円滑に得ることができた.そのため,次年度に想定していた臨床介入を当初の予定より早期(初年度内)に円滑に開始でき,温罨法有効性について検証中である.

現在は,研究データの分析,新たな研究課題や今後の研究の発展性も見出せつつある.今後は,研究成果を積極的に公表するため英文誌への投稿も検討しており,研究者のみでなく臨床看護師や一般人にも広く研究成果を公表していく予定である.本研究は研究計画に基づき,着実に進行できている.当初の研究計画より進行状況は良好であり,臨床介入研究のデータ分析を行い,平成25年度は研究成果の公表,今後の研究の方向性を示していく予定である.そして,研究成果は研究者のみでなく,広く一般市民にも公開できるように考慮し努めていきたい.さらに,基礎研究や臨床介入を行う中で見えてきた,新たな課題に関しても解決策を検討していきたい(温罨法用具の検討など).よって,今後は必要とされる一連の関連研究や追加試験も検討中であり,研究成果を臨床看護に還元できるよう配慮していきたい.初年度の研究経費においては,研究協力者らへの謝礼を想定していたが,研究協力者らの配慮により謝礼は不要とされ,他の必要な経費に配分することが可能であった.そのため,次年度への繰り越しも含め,今後の研究が最大限に推進するよう有効に活用し,研究成果を広く公表するために活用していきたい.よって,今後は多くの研究者と情報交換や情報収集のためにも学会参加を行い,充実した研究成果の公表と平行し,必要な追加実験を実施するなど研究進捗状況に応じた有効な資金活用を想定している.
緑内障病態におけるNrf2を介した硫化水素や補酵素の神経保護作用の検討

緑内障において酸化ストレスの関与が指摘されている。私は酸化ストレスの発生源であるミトコンドリア障害による酸化ストレスについて研究を行っている。また、ミトコンドリアcomplexI阻害剤であるロテノンを酸化ストレスに脆弱なNrf2KOマウスに投与し、Complex I阻害によるミトコンドリア障害とNrf2の関連について探索する。野生型とNrf2KOマウスにロテノンまたは0.5 % carboxymethyl cellulose (コントロール)を経口で30日間投与し8OHdG免染を行うと、コントロール群と比較し野生型とNrf2KOマウスでは網膜神経節細胞層に8OHdG陽性細胞が多く認められた。しかし、野生型とNrf2KOマウスの8OHdG陽性細胞数は差異は認めなかった。ロテノン投与時の網膜生存神経節細胞数は野生型とNrf2KOマウスで有意差を認めなかった。ロテノン投与時の網膜RT-PCRではグリア細胞マーカー(GFAP、Vimentin)が野生型と比較してNrf2KOマウスにおいて有意に上昇していること、そしてNrf2KOマウスの網膜では免疫染色にてGFAPのシグナルが明らかになった。Nrf2 KOマウスにおいてロテノンによるミトコンドリア障害は、網膜グリア細胞を活性化させることが示唆された。したがって、ミトコンドリア障害による酸化ストレスに対して酸化ストレスに脆弱な状態では神経節細胞死が起きる前の段階で網膜のグリア細胞が反応していることが明らかになった。ロテノン投与によってミトコンドリア障害、ROSを誘導させることができた。野生型とNrf2KOマウスに投与し、グリア細胞の発現変化を明らかにすることができた。ロテノン投与によって網膜内の炎症系マーカーの発現を確認する。complexI阻害によるミトコンドリア障害によって、グリアが活性化されている結果を得ているので、影響を与えいてるpathwayを検討する。実験が想定していたよりも進まなかったため、物品費が予想していたよりも必要とされなかったため。
水田の化学的・生物的浄化機能を活用した,高窒素循環型粗飼料生産システムの開発

本研究は水田を利用し、ノットグラスとイタリアンライグラスとの組み合わせによる高窒素循環・環境保全型粗飼生産システムの開発を目的とした。その結果、年間約100kgN/10a窒素を投入したが、栽培した植物体や土壌にはほとんど硝酸集積が見られなかった。また、実験期間の3年間を通じ地下水の硝酸態窒素濃度も1ppm以下であった。ノットグラスとイタリアンライグラスを合計した年間乾物収量は約2t/10aと高い値を示した。平成15年度の結果でノットグラスサイレージは発酵品質が劣る傾向が認められた。この原因として刈取時にほふく茎等への水田土壌の付着があるが、ノットグラスが水田栽培であるため、若干の土の付着は避け難い。そのためサイレージ調製時に添加剤を利用することでノットグラスサイレージ品質の向上を目指す必要がある。添加材として、乳酸菌と糖蜜添加区を設けて実験を行った。サイレージ貯蔵性の評価として使用されるV-scoreは、揮発性塩基態窒素の多い乳酸菌区が最も低く90.9点で、次いで対照区(93.2点)、糖蜜区(98.9点)の順であった。この結果から水田栽培のノットグラスにおいても糖蜜添加により、良好なサイレージ調製が可能であることが明らかとなった。以上の3年間の結果から、水田の浄化機能を利用したノットグラス-イタリアンライグラス二毛作は、年間を通して優れた窒素処理能力を持ち、また高い生産性を合わせ持つ粗飼料生産体系であり、窒素の多量処理を目的とした高窒素循環型・環境保全型粗飼料生産システムに適応し得るものと考えられた。ノットグラス(Paspalum disticum L.)は湛水状態で生育する飼料作物であり、本作物を水田へ導入すれば、水田の有する化学的浄化能力と貯水ダムとしての機能を生かした状態で粗飼料生産が可能となる。さらに、吸肥能力の高い飼料作物が栽培できれば、高窒素循環・環境保全型粗飼料生産システムの構築が可能となる.本研究ではノットグラスの利用特性について、調査した.その結果、ノットグラスは比較的容易に水田で増殖できること,窒素に対する依存性が高いこと,生育の衰える秋期に窒素を多用すると茎に硝酸集積を起こし、家畜の健康に問題を引き起こす危険があるが、この時期に水田が乾田状態であったことも硝酸集積に影響していると考えられ、再検討の余地がある。また,硝酸は主として茎に集積し,葉にはほとんど集積しないことも明らかとなった.メタン発酵プラントから発生する消化液を施用したポットからは、メタンがほとんど発生しなかった.ノットグラスの発酵品質及び乳牛に対する採食性の調査したところ、発酵品質については、県内で生産された牧草類と比較して有機酸割合が高い傾向にあるものの、アンモニア態窒素割合は低く、品質に遜色はないと思われた。また、硝酸態窒素をまったく含有していないのが特徴的であった。また、採食性については、ローズグラス乾草と同等以上の採食性があったことから、特に問題もなく、一般的な粗飼料として利用できると判断された。ノットグラス乾物収量は2002年度に約2t/10a、2003年度に約1.4t/10aを示した。イタリアンライグラスの乾物収量は約0.5t/10aだった。2003年度のノットグラスは2002年度と比較して全窒素や1日当りの生長量が低下したが,これはイタリアンライグラスを栽培したことにより、2003年度の春季におけるノットグラスの生育が抑制されたことと、夏期の日射量(日照時間)が減少したこと原因だと思われる。ノットグラス、イタリアンライグラスの乾物中の硝酸態窒素含有率は、全ての調査で危険値(0.2%)を上回るものはなかった.イタリアンライグラス栽培期間中の土壌、地下水の硝酸態窒素を調査した結果、初期に地下水の硝酸態窒素濃度が若干上昇していたことが分かった.これより本栽培方法では、植物体に硝酸態窒素は集積しないものの、イタリアンライグラス栽培期間中は地下水に硝酸態窒素が一部流出するものと思われる。しかしその際にもその濃度は1.2ppmと低く、硝酸汚染の危険性は低い。ノットグラスサイレージの発酵品質を調査したところ、バヒアグラスサイレージと比較してV-scoreは低い傾向であった。ノットグラスサイレージの硝酸態窒素含量はかなり低く、安全な粗飼料であると推察された。ノットグラスサイレージの採食性についてバヒアと比較した結果,山羊はまずバヒアグラスを摂取しその後にノットグラスサイレージを摂取した。このことから、ノットグラスサイレージの採食性はバヒアグラスには劣るものの十分粗飼料として利用できると推察された.以上より、ノットグラス-イタリアンライグラス二毛作は年間で2t/10a前後の乾物収量が得られ、植物体の硝酸集積の危険性も低く、高窒素循環型・環境保全型の粗飼料生産システムに十分適応するものと思われる本研究は水田を利用し、ノットグラスとイタリアンライグラスとの組み合わせによる高窒素循環・環境保全型粗飼生産システムの開発を目的とした。

そのためサイレージ調製時に添加剤を利用することでノットグラスサイレージ品質の向上を目指す必要がある。添加材として、乳酸菌と糖蜜添加区を設けて実験を行った。サイレージ貯蔵性の評価として使用されるV-scoreは、揮発性塩基態窒素の多い乳酸菌区が最も低く90.9点で、次いで対照区(93.2点)、糖蜜区(98.9点)の順であった。この結果から水田栽培のノットグラスにおいても糖蜜添加により、良好なサイレージ調製が可能であることが明らかとなった。以上の3年間の結果から、水田の浄化機能を利用したノットグラス-イタリアンライグラス二毛作は、年間を通して優れた窒素処理能力を持ち、また高い生産性を合わせ持つ粗飼料生産体系であり、窒素の多量処理を目的とした高窒素循環型・環境保全型粗飼料生産システムに適応し得るものと考えられた。
ゲノム生物学から抽出される知識をタンパク質上に人為再構成するシステムの構築

ポストゲノム・プロテオーム研究から得られるゲノム知識、特にタンパク質の構造と機能に関する知識を活用するために、これらの知識を人工タンパク質上に人為的に再構成する新しい人工タンパク質創製システムを確立するのを目標とすている。既に確立しているマイクロ遺伝子重合法とマイクロ遺伝子のデザインアルゴリズム、CyberGeneを利用することにより、人為再構成の実例、使用例を蓄積していくことを目標とし、a)アコヤ貝のもつ炭酸カルシウムの結晶化に関与すると思われるモチーフをもった人工タンパク質の作製の試み、b)デザインアルゴリズムの高速化、c)無細胞翻訳系を用いた人工タンパク質の産生の試み、をおこなった。a)では、マイクロ遺伝子のデザインは完了したものの、重合体翻訳産物の精製に手間取っており、期待した機能が再構成されているかどうかの確認がとれていない。b)では、ジペプチドが内包する他の読み枠のコドンにも注目し、あらかじめ終止コドンを内包するジペプチドコドンを排除したコドン表を用いることにより、マイクロ遺伝子のデザイン時間を大幅に短縮することに成功した。この手法に関して特許を申請した。c)ではa)で得られた繰り返し性の高いタンパク質は大腸菌内で発現が見られなかった。そこで、大腸菌、小麦胚芽由来の無細胞翻訳系を用いた発現を試みたが、考えられるあらゆる条件を検討したにもかかわらず十分な発現が確認できなかった。唯一、融合タンパク質としてのみ発現を確認することができた。今後の課題としては、アコヤ貝のモチーフをもった人工タンパク質は、そのマイクロ遺伝子のデザインから再度やりなおす。また、最近、同じように非常に短い単位の繰り返し構造をもつ蜘蛛の絹糸タンパク質が、大腸菌・酵母で発現しないものの、動物細胞で発現した例が報告されているので、動物細胞でも発現も試みてみたい。
膨大な映像を高精度に検索／選別するための映像特徴の状況別選択性の細粒度モデル構築

現在、社会には膨大な映像メディアがあふれているが、それらを有効かつ安全に利用するために必要となる映像検索や映像選別の技術はまだ十分な精度では確立できていない。そのような技術の確立を難しくしている要因としては、映像内容の多様性に由来する対象依存性や定量的解析の困難さがある。本研究の目的は、これらの問題を、大量の映像データに対する「状況別選択性の細粒度モデル化」というアプローチによって克服することにある。研究期間の第1年度となる2018年度には、実験データとして用いる放送映像アーカイブを活用するための基盤技術の拡充、および、それらを用いた事例検証に取り組んだ。基盤技術としては、言語特徴を活用することを目的として、テレビ放送に対する社会の反応をSNSやライフログから検出するアナリティクスプラットホームの構築を進めた。このプラットホームでは、放送映像アーカイブに加えて、インターネット上の情報として、Wikipediaでの検索回数、および、Twitterでの言及回数を用いており、これらの情報を複数のツール群を組合わせて、可視化およびグラフ化して解析することが可能になっている。解析法としては、頻度解析、共起解析、時系列解析等を適用している。そして、このプラットホームを用いた事例検証として、西日本豪雨(平成30年7月豪雨)に関する防災・災害報道の傾向解析を行った。その結果、「ハザードマップ」という語の出現傾向に大きな特徴が見つかるとともに、テレビ放送の与える影響が大きいことが明らかになった。今後は、出現数といった単純な指標のみで評価するのではなく、どのような文脈で言及されているのかなど、さらに詳しい分析を進める計画である。本研究は、研究期間を3年としており、初年度となる2018年度では、基盤技術の実現を計画していた。その目標をおおむね達成できたことから、「おおむね順調に進展している」ものと考えている。本研究では、第2年度となる2019年度には、選択性の高い映像がどのような内容のものか定量的に表現ことを目的として、映像特徴量のクラスタリングによって選択性が高くなる条件(状況)を数値的に表現すること、および、映像特徴量の状況別選択性に基づき、検索/選別処理での最適な組合せを探索すること、の2点を計画している。前者の映像特徴量のクラスタリングは、映像内容の簡易判定を行うための評価尺度を求めるために行うものであり、一方、後者の最適な組み合わせ方の探索は、特徴量の選出と適用順序の決定を最適化するために行うものである。
算数、理科、ものづくりに根ざす小学校教師教育教材の研究

1 1956年に連載を開始し現在も日本経済新聞連載中の「私の履歴書」から科学者が執筆した文章を抽出し、「科学者がいつ科学に目覚めたか」「そのきっかけはなにか」を分析し、子どもが科学に触れる環境を整備するとともに、科学に興味を持つおとなと子どもが接する機会をつくる必要があることを現らかにした。2「てこ(天秤)」の取り扱いを、多様なテコを試作の上、指導案を作成し、教員養成課程の教科の指導法に関する科目の中で実践した。基本的な法則を学生にてこの自作などを通して学修させた後に、さらに学生がてこに関する学修を深く進めるための指導を行うことができた。3小学校教材に用いられる植物を展示、体験させる花壇・菜園を経営し、小学校教師を目指す学生を対象とした授業や、学外の小学校教員への公開授業などに活用した。併設した堆肥箱やミミズ飼育容器で作成した堆肥を用いた栽培を実践し、環境への負荷の少ない栽培技術への理解を深めた。4小学校教員免許取得のための教科に関する科目の中で、乗除計算原理を理解させるための8進法を用いた授業の中で、携帯電話を用いた教員と学生のコミュニケーションの方法について検討した。また、このコミュニケーションのアクセスログと学生の理解度を比較したところ、理解度が低い学生に対してより有効であることがわかった。5プラスチック材料の特徴を活用した従業を成立させるために、ペレット状の生分解性プラスチックを用いたレリーフ作りと、ポリプロピレンを材料とした自作のプランジャー型作出形成機モデルによる成形品の製作を行った。1てこの取り扱いについて:「てこ(天秤)」の教師教育教材としての取り扱いを、教員養成大学の学生の意識を分析して検討した。(1)てこの重心が支点から引いた鉛直線上にくると釣り合う性質を持つ、(2)てこの性質を利用して計算機として考えることができる、などの事象が学生の問題意識の喚起に利用できることがわかった。2魚の血流を観察する教材の開発:メダカの稚魚の顕微鏡観察により、(1)心房から心室を経由して動脈に血液が送られること、(2)心臓からでた血液は最初に鰓に送られること、(3)血管には血流が逆方向である動脈と静脈があることが、明瞭に示せることがわかった。3教材植物花壇の運営とコンピューターゲームの開発:本学の学生を対象とした授業の一環として小学校生活科、理科の教材となっている植物を栽培する花壇を運営し、小学校教師教育の教材とした。4木工の実践的研究:ペン立てや筆入れ等の作成を通じた木工の学修に関する教師教育教材を、仙台市教育委員センターが主催した教員を対象とした研修会等を通じて実践的に開発した。5十進位取り記数法について:十進法位取り記数法は私たちの暮らしに深く馴染んでいるために、その原理に着目しずらいことも現実である。記数法の原理を学生に考えさせるために、n進法の計算をコンピューター上で行えるソフトを開発した。6小学校理科の重要性:1956年に連載を開始し現在も日本経済新聞に連載中の「私の履歴書」から科学者が執筆した文章を抽出し、『科学者がいつ科学に目覚めたか」『そのきっかけはなにか」を分析し、子どもが科学に触れる環境の整備が重要なことを理解させる、教師教育教材の基礎を作成した。1てこの取り扱い:「てこ(天秤)」の教師教育教材としての取り扱いを、多様なてこを試作の上、指導案を作成し、教員養成大学の教科の指導法に関する科目の中で実践した。基本的な法則を学生に自作させた上、さらにその発展的な取り扱いの方法を学修させることができた。2小学校教材に用いられる植物を展示、体験させる花壇・菜園を運営し、小学校教師を目指す学生を対象とした授業や、学外の小学校教員への公開授業などに活用した。3草花の部分の画像を見せながら、植物の形状を学修させるコンピュータープログラムを開発した。

4小学校教員免許取得のための教科に関する科目の中で、乗除の計算原理を理解させるための8進法を用いた授業の中で、携帯電話を用いた教員と学生のコミュニケーションの方法について検討した。5上記の携帯電話を用いた教員と学生のコミュニケーションの方法について、アクセスログと学生の理解度を比較検討した。この結果、理解度が低い学生に対してより有効であることがわかった。6ものづくりの授業において、授業者のPCや学生の携帯電話を用いて、学習状況を写真やコメントによって蓄積・管理することを可能にした。さらにこれらの記録を評価ポートフォリオとして活用することを検討した。7プラスチック材料の特徴を活用した授業を成立させるために、ペレット上の生分解性プラスチックを用いたレリーフづくりと、ポリプロピレンを材料とした自作のプランジャー型射出成形機モデルによる成形品の製作を行った。
戦後ドイツ美術における「歴史的アヴァンギャルド」の受容

本研究は、戦後ドイツ(とくに旧西ドイツ)の美術界および美術研究において、戦前のいわゆる「歴史的アヴァンギャルド」とくにダダやシュルレアリスムがどのように再評価され、20世紀美術史として記述されてきたかを検証することを目的とした。文献収集と研究、および現地調査とドイツの研究者との交流などをとおして、1950年代から80年代にかけてのダダ受容およびシュルレアリスムと新即物主義の受容の実態があきらかになった。まず、初年度である2016年度に、ドイツにおけるダダの戦後受容について集中的に調査し、シュルレアリスムの前段階としてのダダという理解が強い英米圏とは異なる、ドイツ独自のダダの受容があったことを明らかにした。そのうえで、196070年代の政治的な側面を重視したダダ理解から、80年代以降のポストモダンの思想のなかで、思考のパラダイム転換としてのダダ理解へと変化したことを指摘した。調査の結果は、2016年度の美学会全国大会シンポジウム(同志社大学)にて、「"ダダの美学"の今日的意義ースローターダイクの芸術論」として口頭発表し、同大学の紀要に掲載した。さらに、その後は戦後ドイツにおけるダダの受容とジェンダー美術史研究との関係を明らかにし、ダダの女性メンバーであったハンナ・ヘーヒの作品研究が、19701980年代ドイツの大学や美術館におけるジェンダー研究と展覧会に果たした役割を調査した。最終年度は夏季に行ったドイツ現地調査の結果を踏まえ、ハンナ・ヘーヒを中心に据えたダダの受容論としてまとめた。成果は、主として最終年度の刊行物によって公にした。本研究プロジェクトは、戦後ドイツの美術に、戦前のいわゆる「歴史的アヴァンギャルド」(とくにダダ・シュルレアリスム)がどのように再評価され受容されているかの調査を目的としている。平成28年度の研究計画は、(1)戦間期1920年代の具象絵画と戦後美術との関係の調査、(2)戦後ドイツにおけるダダの再評価の調査、および(3)日本およびドイツの研究者との交流、の3点である。1.戦間期ドイツの具象絵画に関する調査:戦後ドイツ美術に受容される戦前の絵画様式として、ダダとその流れを汲む新即物主義ないし魔術的レアリスムについて資料を調査した。その結果、戦間期のドイツ美術界に、従来のようにイタリア形而上絵画の影響だけでなく、オランダ絵画の影響が見られ、それによって、フランスのシュルレアリスムとは異なる、ドイツ独自の即物性と幻想性を融合させた「魔術的レアリスム」が生まれたことが確認できた。この成果の一部は、雑誌『ユリイカ』(特集:ダダ・シュルレアリスムの21世紀)に発表した。2.戦後ドイツのダダ受容:戦前のダダ運動が戦後ドイツにおいて再評価される過程は、大別して第1期(1950年代末1960年代)と、第2期(1970年代後半1980年代)とに分かれ、ダダの思想や作品解釈が大きく変化していることが分かった。ここには、モダニズムからポスト・モダンへの思想潮流の変化が影響していると考えられる。成果は、美学会全国大会シンポジウムの報告として発表し、同報告書にまとめた。3.研究交流:国内では、ダダの作品を収集する京都国立近代美術館の学芸員と情報交換したほか、夏季のドイツ出張においてマンハイムやベルリンで美術研究者と交流した。このうち、写真を中心とする視覚芸術の研究者カタリーナ・ズュコラ氏を平成29年11月に日本に招聘することになった。研究交流のなかで、ドイツのダダ研究の第一人者ハンネ・ベルギウス氏(元ハレ大学美術史教授)と知己を得たことは予想外のことで、2016年4月にチューリヒで行われたダダ百周年の記念シンポジウムで氏が発表された戦後ドイツにおけるダダ受容に関する未刊行原稿を直接いただくことができた。この発表原稿は、戦後ドイツにおいて戦前のダダがどのように発見され、美術界のなかで展覧会を中心にダダが再構成され、それがアカデミズムの研究動向や芸術思想の変化といかに関連していたかを略述したもので、本研究プロジェクトの研究テーマと密接に関わる内容であり、示唆に富んでいた。とくに、初期のダダ受容(1950年代末1960年代)には芸術と生(現実)との統一というモダニズム芸術の企図からハプニングのような社会空間への介入が行われたのに対し、第二波のダダ受容(1970年代半ば1980年代)にはポストモダンの思潮のなかでアカデミズムの研究対象として脱構築的に解釈されていったという指摘が、非常に参考になった。昨年の夏以降に集中的に行なった戦後ドイツ美術の展開とその思想的背景に関する調査、とくにペーター・スローターダイクの芸術思想とダダとの関係の研究に、ベルギウス氏の論考は大きな手がかりを与えてくれた。成果は、私の戦後ダダ受容に関する美学会シンポジウムの報告にまとめることができた。今後も継続的に交流をはかり、本研究プロジェクトの成果に反映させていきたい。平成29年度の研究計画は、(1)資料の収集と整理、(2)ベルリンを始めとするドイツでの現地調査、(3)ドイツの研究者との交流、(4)ダダの戦後受容に関する論文の執筆、の4点であった。また、平成30年度の研究計画であった(5)海外から研究者を招聘しての講演会・研究会の開催を、前倒しして実施した。

(1)戦前アヴァンギャルド芸術に関する資料を継続して収集し、絵画だけでなく写真やフォトモンタージュに関する文献を集め、画像データも収集・整理をおこなった。(2)(3)2017年8月にドイツで現地調査を実施し、ベルリン州立美術館のアーカイヴで調査を行ったほか、同館学芸員と情報交換を行った。また、ドイツにおけるダダの研究者、数名と面談し、研究交流をはかった。(4)論文の執筆に関しては、28年度に行った戦間期の具象絵画についての雑誌論文をさらに展開するかたちで、ハンナ・ヘーヒの戦間期の絵画論を執筆し、学内の紀要に投稿した。(5)ドイツのブラウンシュヴァイク美術大学教授であるカタリーナ・ズュコラ氏を日本に招聘し、2017年11月に3回にわたり東京と京都で講演会を実施した。戦前アヴァンギャルドによって実験的に使用された写真が、戦後の現代アートのなかでどのように受容され展開されているかについて報告していただき、日本の研究者と活発な意見交換が行われた。ドイツにおける美術史および写真研究の第一人者であるズュコラ氏とは、今後も研究交流を継続していく予定である。戦前の歴史的アヴァンギャルドとくにダダと構成主義に関する資料はかなり網羅的に収集することができた。まだそのすべてを読み込むことができず、今後の作業課題として残されるが、とりあえずこれまでの文献調査によって戦前から戦後へ、という流れのなかで、特定の作家に絞った論考を執筆することができた。とくにハンナ・ヘーヒに焦点をあてたモノグラフは、執筆が順調に進んでおり、平成30年度内の刊行が見込まれる。研究者との交流については、現地ドイツでの研究交流のネットワークを構築しつつあり、日本への招聘も実現することができた。表象文化論学会、イメージ&ジェンダー研究会、京都大学の映像コロキアム、などで公開講演会を開催し、カタリーナ・ズュコラ氏の研究を日本に紹介することができたのは大きな成果であった。講演原稿の日本語訳を来場者に配布するかたちをとったが、できればズュコラ氏の研究を日本で出版したいと考えており、将来、新たなプロジェクトととして立ち上げることも検討している。本研究は、戦後ドイツ(とくに旧西ドイツ)の美術界および美術研究において、戦前のいわゆる「歴史的アヴァンギャルド」とくにダダやシュルレアリスムがどのように再評価され、20世紀美術史として記述されてきたかを検証することを目的とした。文献収集と研究、および現地調査とドイツの研究者との交流などをとおして、1950年代から80年代にかけてのダダ受容およびシュルレアリスムと新即物主義の受容の実態があきらかになった。まず、初年度である2016年度に、ドイツにおけるダダの戦後受容について集中的に調査し、シュルレアリスムの前段階としてのダダという理解が強い英米圏とは異なる、ドイツ独自のダダの受容があったことを明らかにした。そのうえで、196070年代の政治的な側面を重視したダダ理解から、80年代以降のポストモダンの思想のなかで、思考のパラダイム転換としてのダダ理解へと変化したことを指摘した。調査の結果は、2016年度の美学会全国大会シンポジウム(同志社大学)にて、「"ダダの美学"の今日的意義ースローターダイクの芸術論」として口頭発表し、同大学の紀要に掲載した。
カイラル対称な格子ゲージ理論の構成に関する理論的および数値的研究

格子ゲージ理論は、低エネルギーのハドロンのふるまいを記述するのに、非摂動的、第一原理的に計算する手法として有効である。しかし、本研究以前の研究では、低エネルギーのハドロンの重要な性質である、カイラル対称性を損なう手法で計算がなされていた。この手法は、計算結果に大きな系統誤差を与え、さらには、非現実的なO-モードの出現で、統計誤差をも増長させる。本研究の目的は、カイラル対称性を厳密に実現できる格子理論の作用を用いることで、これらの誤差を低減させ、信頼性の高い理論計算を実現させることである。具体的には、Ginsparg-Wilson関係式を満たすオーバーラップフェルミオン作用および、Luescher条件を満たすゲージ作用を用いて数値シミュレーションを行った。まず、オーバーラップフェルミオンを、その量子効果を無視するクエンチ近似のQCD計算に応用する研究では、クエンチカイラル摂動論の予言と非常によく一致する結果が得られ、パイ粒子の崩壊定数、カイラル凝縮を高精度で測定することに成功した。Luescher条件を満たすゲージ作用の研究では、この作用が持つ長所と短所を明らかにし、欠点とされる性質が、従来の手法に比べて遜色ないこと、長所として挙げられる位相幾何学的性質の保存が期待以上のものであることを示すことができた。これらの研究成果は、将来の大規模シミュレーションで行われる研究に大きく貢献できるものと考える。実際、本研究で用いられた手法は、2006年3月に開始された高エネルギー加速器研究機構のグループによる大規模シミュレーションで採用された。私は、素粒子の現象を研究する上でもっとも重要な特徴の一つである、カイラル対称性について、コンピュータにおけるQCDのモンテカルロシミュレーションでの実現を目指して研究を行っている。平成16年度、私は格子ゲージ理論におけるカイラル対称性を改善するゲージ場の作用について、2次元量子電磁気学および、4次元量子色力学の2つの理論について数値計算を行った。2次元量子電磁気学については、2種類のクォークの量子効果を扱うフォーマリズムによる、より本来の理論を再現するアルゴリズムを採用した。このクォークの扱いについてもドメインウォール作用という、カイラル対称性を非常によく再現する作用を用いた。結果は期待以上のもので、クォークのカイラル凝縮や、中間子状態の質量について、とても高い精度で計算できることがわかり、しかもθ真空という、従来の手法では解析が不可能だったゲージ理論の幾何学的側面を解析する手法を考案することができた。私たちの研究が世界で初めてゲージ理論のθ真空を扱った格子シミュレーションを実現したことになる。実際の私たちの世界を記述するのは2次元理論ではなく、4次元量子色力学であるが、これについても、パイ中間子の崩壊定数をカイラル極限で有限体積で計算するという新しい手法を提案した。この手法は、あえて非現実的な、非常に小さな有限堆積の宇宙を考え、その中での量子色力学の低エネルギーのふるまいを記述するカイラル摂動論を考える。この理論と、有限体積の格子QCDシミュレーションを比較することで、カイラル凝縮や、崩壊定数をよりコストの低い数値計算で、信用の高い結果が得られるのである。この新しい手法でも成功を収め、高い精度の結果が得られた。
新規血小板活性化受容体CLEC-2の第二リガンドの同定とその生体内機能の検討

血小板活性化受容体CLEC-2は、ある種の癌に発現するポドプラニンという蛋白と結合して血小板を活性化して癌の転移を促進している。今回、ポドプラニン以外でCLEC-2に結合して活性化する蛋白を検索した。蛋白の同定まではできなかったが、ポドプラニン以外のCLEC-2結合蛋白癌を発現する癌を2種類発見した。また、血小板が活性化するとCLEC-2同士で結合して血栓を安定化することも見出した。血小板活性化蛇毒、ロドサイチンの血小板上受容体が、新しい血小板活性化経路を持つC-type lectin-like receptor 2(CLEC-2)であることを見出した。CLEC-2の生体内リガンドは不明であったが、CLEC-2の血小板-巨核球に特異的な発現と、強力な血小板活性化能を考えると、生体内で血栓止血に何らかの役割を果たす可能性は高いと思われた。最近我々は、CLEC-2の1つ目のリガンドが腫瘍膜上に発現するポドプラニンであること見出した。ポドプラニンは血小板凝集を惹起して癌の転移を促進するため、CLEC-2/ポドプラニンの結合を抑制することで、癌転移を抑制できる可能性があるが、ポドプラニンが発現する腫瘍細胞の種類は限られており、これのみを標的とした癌転移の制御には限界がある。さらに、ポドプラニンが血栓止血領域で役割を果しているとは考えづらく、今回CLEC-2の第二のリガンドを同定することを計画した。ポドプラニンの発現しない2種類の腫瘍細胞に、CLEC-2組換蛋白が結合するというデータを得た。その蛋白の同定をMS/MSにより試みる予定であった。しかし先に生理的重要性を確認するべく、マウス尾静脈より腫瘍細胞を接種して、肺転移の程度をCLEC-2リ組換蛋白処理時と未処理時で比較することにし、現在肺転移モデルを構築途中である。さらにCLEC-2結合部位をもちポドプラニンを発現しない2種類の癌細胞の内、ひとつは血小板上コラーゲン受容体GPVIとも結合するというデータを得た。これもまったく新しい知見のため、CLEC-2第二のリガンド検索とともに、GPVI結合蛋白の検索も進めることとした。この腫瘍細胞はGPVI/FcRγ-chain欠損マウスの血小板では凝集のdelayが認められる。これが転移能に影響するか、上記の肺転移モデルを使用して、検討を予定している。CLEC-2の生体内リガンドは不明であったが、CLEC-2の血2小板-巨核球に特異的な発現と、強力な血小板活性化能より、生体内で血栓止血に何らかの役割を果たすと思われた。さらに、ポドプラニンが血栓止血領域で役割を果すとは考えづらく、今回CLEC-2の第二のリガンドを同定することを計画した。(1)転移に関連する第二のリガンドの検索:本年度はマウス血行性肺転移モデルを確立した。(2)血栓形成に関与する第二のリガンドの検索:作製したCLEC-2欠損マウスが胎生致死であったため、放射線照射マウスにCLEC-2-/-胎仔肝細胞を移植した放射線キメラマウスを作製した。CLEC-2-/-キメラの血小板はロドサイチンに反応しなかったが、それ以外の血小板活性化物質には野生型と同様に反応して活性化され、コラーゲン等の細胞外マトリクスにも野生型と同様に粘着した。しかし、コラーゲン上にフロー条件下で全血を流した際の血栓形成や、レーザー傷害によるin vivo血栓形成はCLEC-2-/-で著しく抑制され、CLEC-2は生体内で血栓の増大や安定化を担っていることが示唆された。さらに我々は、そのメカニズムとして、血小板のCLEC-2同士がホモフィリックに結合することで血栓を安定化していることを見出した。つまり血栓止血に関わるCLEC-2の第二のリガンドはCLEC-2自身であることを見出した。我々は血小板活性化蛇毒、ロドサイチンの血小板上受容体が、CLEC-2であることを見出した。さらに我々は、CLEC-2の生体内のリガンドが腫瘍膜上に発現するポドプラニンであること見出した。

ポドプラニンは血小板凝集を惹起して癌の転移を促進するため、CLEC-2/ポドプラニンの結合を抑制することで、癌転移を抑制できる可能性があるが、ポドプラニンが発現する腫瘍細胞の種類は限られており、これのみを標的とした癌転移の制御には限界がある。また、ポドプラニンが血栓止血領域で役割を果たすとは考えづらく、今回CLEC-2の第二のリガンドを同定することを計画した。今年度の成果を以下に述べる。1.転移に関連する第二のリガンドの検索:in vivo imaging装置を用いてマウスを処分せずに転移の広がりを観察する方法を確立した。2.血栓形成に関与する第二のリガンドの検索:血管平滑筋の細胞表面にCLEC-2リコンビナント蛋白が結合することをフローサイトメーターで確認した。また、血管平滑筋上に全血を流すと血栓が形成されることを見出した。これより血管平滑筋上に何らかのリガンドが発現していると思われた。それを同定するためにビオチンラベルした細胞を可溶化してリコンビナントCLEC-2あるいはコントロール蛋白でプルダウンし、アビジンにより結合蛋白の検出を試みた。しかしながら対象蛋白に認められず、リコンビナントCLEC-2のみに結合する蛋白は、実験ごとに変化して一定の結果が得られず、期間内の同定はかなわなかった。病態生理学的な意義づけとして、冠動脈疾患に対するステント留置後に生じる再狭窄は、血管平滑筋の増生が主因と言われている。増生による内腔の物理的な閉塞の他に、平滑筋上のCLEC-2リガンドがCLEC-2と結合して血小板を活性化することがステント血栓の一因ではないかと考えている。