hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腱板断裂肩における上腕二頭筋長頭腱由来の痛みと神経支配の特徴

本研究では、腱板断裂肩における上腕二頭筋長頭腱(Long Head of Biceps Tendon: LHBT)由来の痛みと神経支配の特徴について、1LHBT自体に由来する痛みの特徴はどのようなものか?、2LHBTがどのような腱板断裂の患者においてどれだけ疼痛源となっているのか?の2点を明らかにすることを目的とした。1に関して、高張食塩水のLHBTへの注射によるヒト実験痛モデルを作成し、LHBT由来の痛みは必ずしも肩前面に限局しないこと、腱に構造的、生体力学的異常がなくても痛みだけで結節間溝の圧痛閾値と肩外転筋力と肘屈曲筋力を約30%低下させること、肩外転筋力の低下は痛みの強さと関係するが肘屈曲筋力は痛みの強さと関係なく生じることを明らかにした。この結果を国際学会、全国学会で報告するとともに最終年度に論文を発表した。2に関して、手術で採取したLHBT、滑膜の免疫組織化学染色を行い、LHBTに発現する疼痛関連分子の検出を目指して最終年度も実験を継続した。腱のホモジナイズの方法、固定および包埋方法、抗体の種類や抗原賦活化処理法を含む染色手技に改善を加えながら複数回チャレンジしたが、いずれも過去の報告から想定したような疼痛関連分子の有意な発現は確認できなかった。直近の免疫染色の報告ではLHBTの実質部における神経支配はかなり少ないというものも散見され、これを検出することはかなり難しい可能性が考えられた。そこで疼痛関連分子の検出法をELISAに切り換えて実験を継続したところ、Substance Pと神経成長因子に関してはLHBTに滑膜と同程度の発現が認められたが、IL-1bについては極めて少ない発現であった。2については当初計画したゴールまで到達できなかったが、ELISAで得られた結果を今後の研究の足がかりにしていく予定である。実験1に関してはデータ取得を継続するが、既に仮説を証明しうる結果が揃いつつある。痛みを伴う実験であるため、過去のヒト実験痛モデルの論文を参考に、サンプルサイズに問題のない範囲で予定よりも少ない被験者数で実験を終了することを考えている。その後データ解析と論文作成を行う。実験2に関しては、予備実験から得られたプロトコールを元にLHBTの免疫組織化学染色を行い、予定どおり組織の神経支配の特徴と理学・検査所見との関係を調べていく予定である。万一LHBTの染色データが安定して得られない場合には、ELISA法などの別の手法を用いて定量評価することも視野に入れている。実験1に関しては既に一部の結果を日本肩関節学会誌に投稿している。フルバージョンは国際誌に投稿予定(二重投稿にならないことは確認済)である。実験2についてLHBTの免疫組織化学染色のデータが安定して得られない場合には、ELISA法などの別の手法による定量評価の追加や、免疫組織化学染色以外の染色結果を中心にコラーゲンの変性による形態異常や炎症性変化、線維化などをアウトカムにして検討することを考えている。染色性を確かめるために免疫組織化学染色用の抗体を数種類購入した際、キャンペーン割引があったため予定支出額との間に差が生じた。免疫組織化学染色用の抗体を購入した際、キャンペーン割引があったため予定支出額との間に差が生じた。消耗品費として使用予定である。消耗品費として使用する。
コズミックバリアンスを超克した次世代精細宇宙論の研究

ビッグバン後わずか38万年の宇宙の物質密度にどのようなムラがあったかを示す宇宙背景放射の温度ゆらぎの観測データから、宇宙開闢時に起こったインフレーション中に生成した密度ゆらぎの様相を探った。その結果、標準宇宙論では1万分の1以下の確率でしか起こらないズレを発見し、それが宇宙年齢や物質密度等の推定に及ぼす影響を明らかにし、PLANCK等の次世代の観測にはそのようなズレまで考慮する必要があることを示した。宇宙初期に生成した密度揺らぎのスペクトルは、宇宙背景放射探査衛星WMAPによって温度揺らぎとして測定されていますが、その観測誤差は、今や見込む角度の逆数に対応するマルチポールl=400程度までは、測定法や解析法を原因とする誤差よりも、観測できる宇宙が一つしかないことに起因するコズミックバリアンス(宇宙論的バラツキ)によるものの方が大きく、今後観測技術がどんなに進歩しても、これ以上の誤差の減少は見込めないところまで来ています。本研究の第一の目的はアンサンブル平均としての宇宙論パラメタを求めるのではなく、われわれ自身の宇宙の初期揺らぎを求めることによって、この問題を克服することです。また、揺らぎ生成の理論的な観点から、単純なべき乗則によらない揺らぎを生成する可能性を追求するとともに、その検証法を検討します。宇宙背景放射の温度揺らぎの角度パワースペクトルから初期揺らぎのパワースペクトルを再構築する研究に関し,今年度は,以下のような研究成果を挙げた。まず,これまでに開発したコズミックインバーション法によって再構築した初期曲率揺らぎのパワースペクトルについて,誤差のフィッシャー行列を計算し,それを対角化するような,統計的に独立なモードを求める手法を作り,実行した。その結果,再構築したパワースペクトルには,単純なべき乗則から統計的旨に有意にずれている部分があることを見出した。次に,この再構築の問題に関し,尤度関数が最大になるパワースペクトルを変分原理によって求める手法を用い,同様な解析を行った。この結果に関しても現在論文を投稿中である。このほか,インフレーション中に原始磁場が生成する条件を,超重力理論に基づいて一般的に解析した。また,宇宙背景放射から観測的に得られる初期揺らぎのスペクトルを理論的に再現することも,本研究計画の目的の一つであるが,これについては,そもそも現在活発に研究されている超ひも理論に基づくインフレーションモデルは,十分なインフレーションを実現できないことを見出した。今年度はまず最大尤度反転法によって、宇宙背景放射の温度揺らぎの非等方性のデータから初期曲率揺らぎを再構築した。そして、昨年度に開発した統計的に独立なバンドパワーを求める方法をこれに適用し、初期曲率揺らぎの単純なべき乗則からのズレを定量化した。その結果、700Mpc付近に3.3σのズレを確認した。また、この方法とCosmic Inversion法を比較検討し、この方法が選りすぐれていることを見出した。WMAP5年目データに基づいて微細構造定数の時間変化がどの程度許されるかを計算し、従来よりやや強い制限を得た。宇宙初期に生成した重力波の長波長成分は宇宙背景放射のBモード偏光として将来観測可能であるが、短波長成分はスペース重力波干渉計によって観測されることが期待されている。この双方が観測できた場合、宇宙の熱史に有用な情報が得られること、特にビッグバンの最高温度を観測的に決定できる可能性があることを明らかにした。インフレーションの素粒子模型として、標準理論のヒッグス機構が働かない場合、どのような可能性があるか検討し、重力定数がスカラー場の期待値として与えられる模型に於いてうまくいく実例を与えた。バリオン物質の起源に関する研究として、超対称性理論のスカラーポテンシャルの平坦方向が複数共存する場合を考察し、正しい物質量が得られる条件を求めた。本年度は、これまでの解析で用いていた度ゆらぎの非等方性に加え、偏光のデータも使用して初期密度ゆらぎのスペクトルの形を解析した。これまで用いていた反転法の結果を援用しながら、マルコフチェンモンテカルロ法による正方向の解析を行った。その結果、これまで得ていたスケールと同じ700Mpc程度のスールにスケール普遍スペクトルからの有意なズレがあることを確認した。そしてその統計的有意性を初めて正確に求め、4σ以上の大きな有意性を持っているこを明らかにした。このようなズレが単純なべぎ乗ペクトルからこのスケールに得られる可能性は1万の1以下、いずれかのスケールに現れる可能性も千分の一以下である。宇宙背景放射の温度ゆらぎの非等方性から、宇宙の晴れ上がり時から現在までに微細構造定数がどの程度変化しても良いか、その制限を求めた。ここでは特に特定のストリングモデルを用いることにより、陽子・電子の質量比の変化も併せて考察することにより、強い制限が得られることを示した。密度ゆらぎが特定のスケールに大きなピークを持つような場合、特定の質量の原始ブラックホールができることになる。このとき2次摂動論によってテンソルゆらぎである重力波も同時に生成する。われわれはブラックホールの質制限が得られることを示した。

素粒壬物理のモジュライ問題について、モジュライ場がもたらす等曲率ゆらぎから宇宙論的に強い制限が得られることを示した。加速膨張宇宙の一つのモデルであるf(R)重力理論における宇宙パラメタの挙動と密度ゆらぎの発展を数値的に求めた。今年度は宇宙背景放射の温度ゆらぎに関する研究としてはまず、これまでに発見した温度揺らぎから逆算した初期揺らぎのスペクトルのべき乗則からのズレを説明する可能性として、インフレーション中に音速が変化した場合のスペクトルの変調を計算した。その結果を観測と比較したところ、フィットは確かによくなるものの、新たな物理の導入を正当化できるほどではないことを見いだした。また、このズレの見られたスケールの3点関数に異常が見られるかを調べるため、全天マップを直接解析する方法を開始し、ほぼ完成した。現在結果をとりまとめ中である。このほか、ガリレオン対称性を用いた新たなインフレーションモデルを提唱し、得られるテンソルゆらぎが近い将来宇宙背景放射の偏光として観測可能であることを示した。さらに、このガリレオン相互作用を用いると、標準モデルのヒッグス場によってインフレーションを引き起こすことができることを示した。また、ダークエネルギーなしに加速膨張を説明するf(R)重力理論において問題であった、小スケールの密度ゆらぎの異常成長がニュートリノ質量の導入によって回避されることを示す一方、この理論の方がACDMモデルよりも観測によく合う可能性を指摘した。非線形摂動論を用いて、インフレーション中にインフラトン場が静止する際に、従来減衰モードに起こると考えられていた密度ゆらぎの発散は、問題を引き起こさないことを示した。
シュタイン空間における有理型凸性の研究

Stein空問における有理型凸性に関連して,阿部誠は次の成果を得た。(1)Stein多様体X内の単連結な有理型凸開集合Dが強い円板的性質をもつことを証明するとともに,C^nの開集合の多項式凸性に関するBremermann(1958)の問題も否定的に解決した。(2)具体的な例を与えることにより,n≧2のとき,C^nの有理凸開集合Dは,C^nにおいて必ずしも強い有理型近似性質をもつわけではないことを証明した。一方,1次元被約Stein空間Xについて,Xの任意の開集合DがXにおいて強い有理型近似性質をもつことを証明した。(3)必ずしも被約でないCohen-Macaulay Stein空間内の開集合の局所Stein性を考察することにより,n次元Stein多様体Xの開集合Dが、条件dim H^k(D,O)<+∞(2≦k≦n-1)をみたすとき,DのStein性を標準的な写像Div(D)→Pic(D)の全射性などによって特徴付けた。(4)被約Stein空間Xにおいて,Picard群Pic(X)の部分半群Gに関する一般化された有理型近似定理を証明することにより,Hirschowitz(1971)とAbe(2005)による異なるふたつの有理型近似定理を統合した。また,島唯史は,古島幹雄・大嶋康裕と共同で,次の成果を得た。(5)Gを2次一般線形群GL(2,C)の小型有限部分群とするとき,商空間C^2/Gの極小正規解析的コンパクト化における境界の重みつき双対グラフの分類に関して,最後に残されたG=D(2面体群)の場合を考察し,分類を完成させた。シュタイン多様体Xにおいて,開集合Dがある正則関数族のファトゥ集合であることが,Dが有理型0(X)-凸であること,また,Dがシュタインかつ有理型近似性質をみたすことによって特徴付けられることを2005年の論文で証明したが,この有理型近似性質は,複素直線Cの開集合についていえば,弱い形のルンゲの有理近似定理である.一方,強い形のルンゲの有理近似定理に相当する性質を,一般のシュタイン空間Xの開集合について考え,それを強い有理型近似性質とよぶ.1次元のXに対しては,任意の開集合がこの性質をもつが,2次元以上のXに対しては,弱い有理型近似性質をもつ開集合全体のクラスが強い有理型近似性質をもつ開集合全体のクラスを真に含むことを示した.X=C^nの場合に限定しても,他の近似性質または擬凸性に関連する他の解析幾何的性質との関係を調べるとき,それらは全体としては複雑な様相を呈する.C^nの有理凸開集合Dは必ずしも強い円板的性質をもつわけではないが,Dがさらに単連結であれば,Dは強い円板的性質をもつことを示すことができたので,このことを用いて,Bremermann(1958)の問題も解決した.2005年の論文では,上記の特徴付けを得るために,ヴェイユ・岡の有理近似定理の一般化であるところのシュタイン空間における有理型近似定理を証明し,それを用いたが,一方,Hirschowitz(1971)によるシュタイン多様体における別の形の有理型近似定理が存在する.Coltoiu(1999)の定理により,2つの有理型近似定理はHom(H_2(X,Z),Z)=0なるシュタイン多様体Xに対しては同じ主張であるが,一般のシュタイン多様体Xに対してはそうではない.これらをシュタイン空間Xにおいて,ピカール群Pic(x)の部分半群に関する一般化された有理型近似定理として統合することにも成功した.Stein空間における有理型凸性に関連して、阿部誠はの成果を得た。

1.Stein多様体X内の単連結な有理型凸開集合Dが強い円板的性質をもつことを証明するとともに、C^nの開集合の多項式凸性に関するBremermann(1958)の問題も否定的に解決した。2.具体的な例を与えることにより、n≧2のとき、C^nの有理凸開集合Dは、C^nにおいて必ずしも強い有理型近似性質をもつわけではないことを証明した。一方、1次元被約Stein空間Xについて、Xの任意の開集合DがXにおいて強い有理型近似性質をもつことを証明した。3.必ずしも被約でないCohen-Macaulay Stein空間内の開集合の局所Stein性を考察することにより、n次元Stein多様体Xの開集合Dが、条件dim H^k(D、O)<+∞(2≦k≦n-1)をみたすとき、DのStein性を標準的な写像Div(D)→Pic(D)の全射性などによって特徴付けた。4.被約Stein空間Xにおいて、Picard群Pic(X)の部分半群Gに関する一般化された有理型近似定理を証明することにより、Hirschowitz(1971)とAbe(2005)による異なるふたつの有理型近似定理を統合した。また、島唯史は、古島幹雄・大嶋康裕と共同で、次の成果を得た。5.Gを2次一般線形群GL(2、C)の小型有限部分群とするとき、商空間C^2/Gの極小正規解析的コンパクト化における境界の重みつき双対グラフの分類に関して、最後に残されたG=D(2面体群)の場合を考祭し、分類を完成させた。
バイオプテリン結合活性をもつ新しい機能蛋白質群のcDNAクローニング

我々は第一に,6R-BH_4結合アミノ酸配列のモチーフを既知の6R-BH4結合蛋白質(チロシン及びトリプトファン水酸化酵素や一酸化窒素合成酵素)のアミノ酸配列から予想して,数種類のオリゴヌクレオチドプローブを作成した。ラット脳,培養神経細胞から精製したポリA-RNAをナイロンメンブレンに転写し,これらのプローブを用いてローストリンジェンシーの条件でハイブリダイゼーションを行ったところ,数本の信号が得られた。そこでλgt-10,λgt-11を用いてcDNAライブラリーを作成し,6R-BH_4プローブを用いてプラークハイブリダイゼーションによるλgt-10ライブラリーのスクリーニングを行った。λgt-10ライブラリーから得られたクローンを順次シークエンスしているが,現在までに構造の判明したうちの第一のものは残念ながらBrain-TypeのNitric Oxide Synthase(NOS)と思われた。COS細胞を用いて発現させてみると6R-BH_4,Calmodulin/Ca^<2+>に依存したアルギニンから一酸化窒素(NO)の産成がみられた。しかしながら,NOSとクロスハイブリダイゼーションしたプローブはNOSそのものから取った塩基配列ではない。従って今後新しい塩基配列をコードするクローンが,我々の考案した6R-BH_4プローブによって分離される可能性が高いと思われる。現在もクローニング及びシークエンシングを続行中である。λgt-11ライブラリーについては,これを大腸菌に感染させた後ナイロンメンブレンに発現蛋白質を吸着させ,この蛋白質とトリチウムラベルした6R-BH_4との結合性をオートラジオグラムで検討する事によってスクリーニングを行った。しかしながら,トリチウムラベルは効率がおもわしくなく,また[^3H]6R-BH_4の精製回収にも多大な時間が必要とされるため実験回数に制限がかっており,今のところ有力なクローンは得られていない。
前立腺肥大症の発症病理ならびに薬物的治療に関する基礎的研究

前立腺肥大症の本質的病態は間質増殖にあるという作業仮説のもとに、間質増殖にどのようなホルモン、成長因子が関与しているか解明するために研究を進めている。前立腺肥大症間質の主要構成成分はコラーゲンと平滑筋細胞であり、その間質増殖に女性ホルモンが関わっていると推測されるがいまだ仮説の域を出ない。我々は女性ホルモン誘導雄性副性器間質増殖モデル(ラット精嚢)をつくり間質増殖への女性ホルモンの関わりを詳細に検討している。このIn Vivoでの間接的検討の一方、ヒト前立腺肥大症間質細胞の培養実験で直接的手法を用いてホルモン、成長因子の影響について検討し間質増殖機能を更に深く理解しようと研究を進めた。平成8年度に得られた主な成果は以下のごとくである。1)肥大症モデルでの検討:7年度までに女性ホルモン(E2)投与による間質増殖に一致してER(estrogen receptor)蛋白の増加、特に核ER蛋白の著しい増加が起こることを確認した。8年度にはこのER蛋白の発現は間質細胞核のみならず、基底細胞核にも起こることを明らかにした。更にこれらER蛋白発現は男性ホルモン(DHT)存在下では全く起こらず、E2-ERを介しての間質増殖にDHT-AR(androgen receptor)が抑制的に作動していることが明らかになった(H.Yuasa et al.,1997)。2)培養間質細胞での検討:7年度までにヒト前立腺肥大症間質培養細胞で培養液中DHT(dihydrotestosterone)濃度が生理的濃度以下になると、培養細胞からのTGF-β産生が直線的、比例的に増加することを明らかにした。8年度には培養細胞から産生されたTGF-βが培養細胞自身から産生されるコラーゲンを正の調節機構でオートクリン調節していることを再度確認した。この間質培養細胞はARを保有しており、DHT添加によりKGFを発現した。即ちこの間質細胞にDHT-AR-KGF系が存在することを明らかにした(Y.Fukabori et al.,1996)。前立腺肥大症の病態の本質が間質増殖にあり、その増殖に女性ホルモンが深く関与しているという発想の元に研究を進めてきた。7年度は間質細胞であるコラーゲンおよび平滑筋が、女性ホルモン誘導により各々どのような役割を持っているか肥大症モデル(ラット精嚢)を用いて検討した。またヒト前立腺肥大症間質培養細胞を用いてコラーゲン産生にどのようにホルモン環境および成長因子が影響を与えるかについても検討した。1.肥大症モデルでの検討:女性ホルモン(エストラジオール-17 β)の1-3週間中期投与のimmunohistochemical methodでの検討結果である間質増殖(主にコラーゲン、平滑筋)に一致して、ER蛋白の増加、特に核ER蛋白の著しい増加がおこる事を確認している。7年度は更に実験を進め、1-7日短期投与におけるER蛋白出現についてimmunohistochemical methodで詳細に検討したところ、24時間という早期段階で間質平滑筋領域であるperipheral regionにもER陽性細胞がすでに出現していることが明らかになった。今後さらにおこる事象について検討を進める(湯浅、山中)。2.培養間質細胞での検討[コラーゲン産生機序の検討]:我々はこれまでに、分離・培養したヒト前立腺肥大症間質細胞で、TGF-βによるコラーゲン産生の促進を確認したが、7年度にはTGF-βによるコラーゲン産生が前立腺肥大症間質細胞のautocline regulationによることを明らかにした。今後は、SHBG-receptor-adenylate cyclase system (Nakhlaら、1994)が、この培養細胞に存在するか否かについて追試検討を進める(深堀、山中)。

即ちこの間質細胞にDHT-AR-KGF系が存在することを明らかにした(Y.Fukabori et al.,1996)。前立腺肥大症の本質的病態は間質増殖にあるという作業仮説のもとに、間質増殖にどのようなホルモン、成長因子が関与しているか解明するために研究を進めている。前立腺肥大症間質の主要構成成分はコラーゲンと平滑筋細胞であり、その間質増殖に女性ホルモンが関わっていると推測されるがいまだ仮説の域を出ない。我々は女性ホルモン誘導雄性副性器間質増殖モデル(ラット精嚢)をつくり間質増殖への女性ホルモンの関わりを詳細に検討している。このIn Vivoでの間接的検討の一方、ヒト前立腺肥大症間質細胞の培養実験で直接的手法を用いてホルモン、成長因子の影響について検討し間質増殖機構を更に深く理解しようと研究を進めた。平成8年度に得られた主な成果は以下のごとくである。1)肥大症モデルでの検討:7年度までに女性ホルモン(E2)投与による間質増殖に一致してER(estrogen receptor)蛋白の増加、特に核ER蛋白の著しい増加が起こることを確認した。8年度にはこのER蛋白の発現は間質細胞核のみならず、基底細胞核にも起こることを明らかにした。更にこれらER蛋白発現は男性ホルモン(DHT)存在下では全く起こらず、E2-ERを介しての間質増殖にDHT-AR(androgen receptor)が抑制的に作動していることが明らかになった(H.Yuasa et al.,1997)。2)培養間質細胞での検討:7年度までにヒト前立腺肥大症間質培養細胞で培養液中DHT(dihydrotesterone)濃度が生理的濃度以下になると、培養細胞からのTGF-β産生が直線的、比例的に増加することを明らかにした。8年度には培養細胞から産生されたTGF-βが培養細胞自身から産生されるコラーゲンを正の調節機構でオートクリン調節していることを再度確認した。この間質培養細胞はARを保有しており,DHT添加によりKGFを発現した。
シングルセルオミックス解析による心筋リプログラミングを介した心不全治療法の開発

心不全は、心臓の中心的な構成要素である心筋細胞の機能的な破綻により生じます。我々は、心臓の中に存在する全ての細胞のシングルセルレベルの全遺伝子発現を解析することで、心不全発症過程において心筋細胞でどのような遺伝子発現のダイナミクスが生じるかを明らかにすることに成功しました。本研究では、この遺伝子発現の情報を基にして、不全型の心筋細胞をリプログラミングして心不全の病態を改善する治療法の開発を目指します。
金属間化合物の水素脆化と水素吸蔵過程

金属間化合物の水素環境脆化を、環境(水分を含む大気、真空、超高真空、水素、温度)/水素表面電気化学特性/材料内(組成、変形速度、転位-水素挙動)の3つの過程に注目して、この現象の新しい知見を系統的にまとめた点が、本研究の特色である。1.高い環境脆化感受性を示すLl_2型Co_3Ti系化合物について、『水蒸気分圧・水素分圧-変形速度・温度-破壊エネルギー線図』を求めることが出来た。環境脆化を引き起こす臨界の水蒸気分圧および水素分圧が、組成、変形速度に応じてそれぞれ明瞭に存在することを、本研究において初めて見出すことが出来た。臨界圧は、水素の方が水蒸気より1桁以上低く、脆化感受性が高い。2.大気環境の影響を極限まで除去した10 ^5MPa以下の超高真空域において、金属間化合物は本来(int rinsic)の非環境脆化の高靱性を発現する。常温大気中の著しく低い延性は、水蒸気誘起の水素環境脆化による外的(extrinsic)要因による。3.カソード分極曲線、インピーダンスの電気化学的測定およびチトリウム電顕オートラジオグラフによる水素分布の観察から、Fe、Al添加によるCo_3Tiの顕著な水蒸気誘起環境脆化の抑制作用は、表面における吸着水分の分解により発生した水素の再結合による水素分子の放出を促進して、材料内部への水素侵入を抑制する。Ni_3(Si,Ti)への抑制合金元素B(粒界偏析),Cr,Mn,Feの添加についても、同様な水素表面電極特性を確認し、オートラジオグラフからより少ない粒界水素分布を観察した。水素還元・酸化のサイクリックボルタムグラフから、抑制合金元素の添加により、水素ガスを発生しやすく吸着水素H_<uds>を逃げやすくして水素侵入を抑える表面性状となることが明らかとなった。
肺胞上皮細胞イオントランスポートから見た肺細胞保存と移植に関する研究

慢性肺気腫や肺線維症などで、肺胞上皮細胞が不可逆な変化を生じ、近年の高齢化に伴う呼吸不全患者の増加の原因となっている。このため、肺胞上皮機能低下に対する治療として肺胞II型細胞の移植が可能か否かを検討することを目的に本研究を行った。平成8年度には肺胞II型細胞を分離培養することと、肺胞上皮機能の主体となるNa-K-ATPase活性測定法を確立した。平成9年度はセルソーターを用いてより効率のよい細胞分離法を開発することを目標とした。この方法は未だ完成はしていないが、古典的なdifferential adherence techniqueによって純度80%以上で肺胞II型細胞の分離が可能となった。肺細胞保存の実験を行うことによって肺胞上皮細胞のvaibilityを維持することを目標とした。当施設にて開発した細胞外液組成のEP4液と一般に使用されている細胞内液Euro-Collins(EC)液の比較を行った。肺胞上皮機能を肺胞水分クリアランス(AFC)にて計測すると、EP4液は保存後もAFCが保たれるのに比してEC液では低下することが示されている。肺傷害モデルを検討した実験では、サイクロオキシゲナーゼ阻害剤が肺血管透過性亢進を抑制する事が示された。このため、肺胞上皮機能に対するステロイドの作用を検討すると、グルココルチコイド投与によってAFCが増加することが示された。このことはステロイドが抗炎症作用以外に肺胞に漏れた液を肺間質に汲み上げることによって生体の防御を行っていることを示す新知見である。平成8年度の研究計画は実験環境の整備にある。その主眼は肺胞II型上皮細胞の供給システムの確立と、肺胞II型上皮細胞のイオントランスポート機能の発現に重要なNa+-K+-ATPase活性測定法の確立であった。1.肺胞II型上皮細胞の供給システムの確立ラットから肺胞II型上皮細胞を常時分離維持することを可能にするために、我々はenzymatic tissue digestion法による細胞分離と、IgGを用いたdiference adherence法による精製を採用した。その結果、肺胞II型上皮細胞の回収はラット1匹あたり30-50×106個で、精製後の純度は85%以上であることが明らかになった。この精度は諸外国の成績に比べても良好で、肺胞II型上皮細胞の供給システムが高い精度で確立できたと言える。Na+-K+-ATPase活性の測定にはphosphate release assayを採用した。これはNa+-K+-ATPaseがNa+、K+、Mg++の存在下でATPをADPとPi(無機リン)に加水分解する反応速度で表すものである。当初の計画では、今日世界的に広く採用されておいるアイソトープ標識物質(32p)を用いる方法を無機リンのモニタリングとして適用することにしていたが、廃棄物処理の拠点から本邦の抱える環境問題を考慮し、今回我々はNa+-K+-ATPaseによる無機リンの放出を、非放射性手法により特異性の高いキサンチンオキシダーゼ酵素法で検出することを初めて試みた。その成績はラット肺組織から抽出した細胞膜分画で約3micromol Pi/hr/mg protein、肺胞II型上皮細胞ホモジネートでは約2 micromol Pi/hr/mg proteinで、再現性にも優れていることが確認された。またこれらの値はアイソトープ標識物質を用いて測定された報告値と同等で、非放射性手法が本研究の遂行に十分に耐えるものであることが確認された。

平成9年度はセルソーターを用いてより効率のよい細胞分離法を開発することを目標とした。この方法は未だ完成はしていないが、古典的なdifferential adherence techniqueによって純度80%以上で肺胞II型細胞の分離が可能となった。肺細胞保存の実験を行うことによって肺胞上皮細胞のvaibilityを維持することを目標とした。当施設にて開発した細胞外液組成のEP4液と一般に使用されている細胞内液Euro-Collins(EC)液の比較を行った。肺胞上皮機能を肺胞水分クリアランス(AFC)にて計測すると、EP4液は保存後もAFCが保たれるのに比してEC液では低下することが示されている。肺障害モデルを検討した実験では、サイクロオキシゲナーゼ阻害剤が肺血管透過性亢進を抑制する事が示された。このため、肺胞上皮機能に対するステロイドの作用を検討すると、グルココルチコイド投与によってAFCが増加することが示された。このことはステロイドが抗炎症作用以外に肺胞に漏れた液を肺間質に汲み上げることのよって生体の防御を行っていることを示す新知見である。
超新星1987Aの理論的モデルと星の進化論の検証と深化

1.星が超新星爆発を起こす段階までどのように進化するかを,初期の質量,質量放出率,外層の重元素量と物質混合の程度をパラメ-タにして系統的に計算し,SN1987Aの場合のように青色超巨星で爆発する条件を求めた。物質混合がどの段階でどの程度の規模で起こることが必要か,どの機構がそれを可能にするかを明らかにした。2.可視光やX線,γ線のモデルから示唆されているような爆発中の物質混合が実際に起こることを,二次元の流体力学的計算によって明らかにした。混合の程度が初期の摂動にどのように依存するかも系統的な計算によって明らかにした。超新星1987Aで観測されているような大規模な混合を説明するには,初期の摂動が非常に大きくなくてはならないことが問題として残されている。計算された物質分布と観測情報とから,物質の混合の仕方,固まりのでき方の流体力学理論を深めた。3.膨張していくガスの温度が十分低くなると,ダストが形成されることを理論的に示した。X線やγ線の存在下でもダストが形成され得ることを示した。ダストの赤外放射を推定し,観測されている赤外線光度曲線をよく説明できることを示した。4.1000日目以後の光度曲線の変動が^<57>Coの崩壊によるとすると, ^<57>Co/ ^<56>Coの比が太陽組成比の5ー8倍というたり大量の^<57>Coが必要であることを示した。また,この変動がパルサ-からの放射によるものとした場合,今後「ぎんが」によってパルサ-からのX線の観測が可能かどうかの予測をおこなった。5.SN1987Aの元素合成モデルによる組成比と我々の銀河や大マゼラン雲の組成とを比較した。この三者の違いが何に起因するのかを,銀河の化学的進化の観点から考察した。また比較的暗い超新星の出現がどの型の銀河に特有のものであるのか,その出現率はどの程度かなど,この新しい型の超新星が銀河の進化論に与える影響を考察した。1.星が爆発にいたるまでHR図上でどのように進化するかを,初期の質量,質量放出率,外層の重元素量と物質混合の程度をパラメ-タにして系統的に計算し,SN1987Aの場合のように青色超巨星で爆発する条件を求めた。2.1で得られたモデルをもとにして,超新星爆発の流体力学的計算と衝撃波に伴う爆発的元素合成の計算をおこなった。とくに爆発的元素合成による化学組成が,爆発前の星の進化にどのように依存しているかを詳しく計算し,赤外線観測との比較のための予測値を与えた。3.2の爆発モデルをもとに,^<57>Coの崩壊に起因するγ線の強度を計算し,気球観測の予測値を求めた。4.可視光やX線,γ線のモデルから示唆されているような爆発中の物質混合が実際に起こるかどうかを,二次元の流体力学的計算によって明らかにした。計算された物質分布と観測情報とから,物質の混合の仕方,固まりのでき方の流体力学理論の妥当性を明らかにした。5.膨張していくガスの温度が十分低くなれば,ダストが形成され得る。X線やγ線の存在下でのダスト形成の可能性を調べた。ダストの赤外放射を推定し,観測との良い一致を得た。6.パルタ-からの放射がダスト層によってどのように散乱吸収されるかを計算し,「ぎんが」によるX線観測が1年程のちに可能であることを示した。5.SN1987

Aの元素合成モデルによる組成比と我々の銀河や大マゼラン雲の組成とを比較した。この三者の違いが何に起因するのかを,銀河の化学的進化の観点から考察した。また比較的暗い超新星の出現がどの型の銀河に特有のものであるのか,その出現率はどの程度かなど,この新しい型の超新星が銀河の進化論に与える影響を考察した。
脊髄損傷モデルに対する造血幹細胞および骨髄間質細胞移植の比較検討

目的:マウス脊髄損傷に対する造血幹細胞(HSC)・骨髄間質細胞(BMSC)の有効性について検討し、さらにヒトHSC・BMSCもマウス由来の細胞と同様な損傷修復促進作用を有するのかを明らかにする。これらを総合し、HSC・BMSCの脊髄損傷に対する有用性を明らかにすることを本研究の主目的とした。方法:(実験1)マウス脊髄不全損傷モデルを作成した。greenfluorescent proteinトランスジェニックマウス(GFPTg)大腿骨より骨髄を採取し、FACS Vantage(Becton Dickinson)にてFACSを施行しHSCを濃縮した。GFP Tgマウス大腿骨より骨髄細胞を採取し、プラスチック培養皿に付着性の細胞を培養した(BMSC)。損傷後1週時にHSCまたはBMSCを脊髄損傷部に注入した。コントロールとして溶媒のみを同量注入した。行動学的・組織学的評価を行った。(実験2)ラット脊髄圧挫損傷モデルをNYU impactor(10g,25mm)を用いて作成した。ヒト造血幹細胞は臍帯血よりCD34陽性細胞を磁気sortingにて濃縮し(HUCB)、ヒトBMSC(hBMSC)は整形外科手術中に余剰の骨から培養したものを用いた。脊髄損傷後1週時に、損傷部にhHSCまたはhBMSCを移植し、ラットには免疫抑制剤を投与した。結果:(実験1)HSC・BMSCとも、移植を受けたマウスでは、溶媒のみのコントロールと比べて有意な後肢機能回復が得られた。免疫染色の結果、移植されたHSCの一部はグリア細胞のマーカーを発現していた。これに対しBMSCでは、神経系のマーカーを発現しているものは見られず、もともとのBMSCのマーカーのひとつであるfibronectinを発現していた。すなわち、HSC・BMSCはほぼ同等の機能回復促進効果を持つが、その機序が異なっている可能性が示唆された。(実験2)HUCB・hBMSCとも、脊髄損傷ラットの後肢機能回復を有意に促進した。HUCB・hBMSCともに脊髄損傷中心付近に形成される空洞の面積を有意に縮小した。HUCBは、移植後5週時には脊髄内に残存しているものは見られなかった。hBMSCは1切片あたり約10個と、少数が脊髄内に残存していた。神経線維の免疫染色の結果、HUCB・hBMSCとも移植を受けたラットでは溶媒のみのコントロールに比して有意な軸索再生(または残存)が認められた。考察:HSC・BMSCはいずれも脊髄損傷に対して有効であった。さらに、ヒト臍帯血由来造血幹細胞・ヒト骨髄間質細胞の脊髄損傷に対する有効性も確認された。以上より、HSC・BMSCは脊髄損傷に対する細胞移植療法のソースとして有望であると思われる。

以上より、HSC・BMSCは脊髄損傷に対する細胞移植療法のソースとして有望であると思われる。[研究目的]マウス脊髄不全損傷モデルに対する造血幹細胞(HSC)・骨髄間質細胞(BMSC)移植の治療効果を比較検討することを目的とした。[方法]1)マウス脊髄損傷モデルを作成。全身麻酔下にFarooque(2001)らの方法に準じて第8胸椎レベル20g5分間の圧迫を加え、脊髄不全損傷モデルとする。3)GFP Tgマウス大腿骨より骨髄細胞を採取し、プラスチック培養皿にて付着性の細胞を培養する(BMSC)。4)損傷後1週時に2)で採取したHSCまたは3)にて培養したBMSCを1)で作成した脊髄損傷モデルの脊髄損傷部に注入する。コントロールとして培養液のみを同量注入する。5)細胞注入後時間経過を追って行動学的・組織学的評価を行い、HSC移植・BMSC移植・コントロールの3群間にて比較検討する。[結果・考察]HSC移植・BMSC移植群ともにコントロール群と比較して有意な後肢運動機能の改善が観察された。移植細胞の生着数はHSC移植群・BMSC移植群の間に有意な差は認められなかったが、HSC移植群のほうが移植細胞の頭・尾側への移動距離が大きい傾向を認めた。免疫染色では、HSC移植群においてGFP陽性移植細胞の一部がoligodendrocyteマーカーであるAPCを発現していた。一方、BMSC移植群ではGFP陽性移植細胞中に神経系マーカーを発現するものは認められず、その多くはBMSCマーカーのひとつfibronectin陽性だった。本研究の結果、HSC・BMSCの脊髄損傷に対する治療効果はほぼ同等であるといえた。免疫染色の結果から、HSCはごく一部だが神経系マーカーを発現するものが見られたのに対し、BMSCでは神経系マーカーは発現せずもともとの細胞マーカー陽性であった。このことはHSC・BMSCの損傷脊髄の機能回復メカニズムが異なる可能性を示唆している。目的:マウス脊髄損傷に対する造血幹細胞(HSC)・骨髄間質細胞(BMSC)の有効性について検討し、さらにヒトHSC・BMSCもマウス由来の細胞と同様な損傷修復促進作用を有するのかを明らかにする。これらを総合し、将来的にHSC・BMSCを脊髄損傷治療に臨床応用するための基礎データとすることを本研究の主目的とした。(実験2)ラット脊髄圧挫損傷モデルをNYU impactor(10g,25mm)を用いて作成した。ヒト造血幹細胞は臍帯血よりCD34陽性細胞を磁気sortingにて濃縮し(HUCB)、ヒトBMSC(hBMSC)は整形外科手術中に余剰の骨を採取しそこから培養したものを用いた。脊髄損傷後1週時に、損傷部にhHSCまたはhBMSCを移植し、ラットには免疫抑制剤を投与した。行動学的・組織学的評価を行った。結果:(実験1)HSC・BMSCとも、移植を受けたマウスでは、溶媒のみのコントロールと比べて有意な後肢機能回復が得られた。
45度頭側挙上体位でのベッドメイキングの違いによるハンモック現象の発生状況調査

高齢で仙骨部の骨突出のある患者では褥瘡が発生しやすく、特に誤嚥防止のために頭側挙上姿勢(頭側のリクライニングを上げた状態)では予防に難渋する。この研究は、仙骨部の骨突出患者から型取りした仙骨模型を使用し、褥瘡予防の高機能のエアーマットにベッドシーツを張った状態でセットするとハンモックのように体が沈み込まない状態が発生するかを4つのベットメイキング方法で比較調査した。結果、45度頭側挙上姿勢では仙骨突出部位の体圧に有意差は認めず、明らかなハンモック現象を示す結果はなかった。本研究では、予防や治療に難渋する高度病的骨突出患者に対し、褥瘡ケアとして望ましいベッドメイキングの方法を検討するために、頭側挙上体位の仙骨部にベッドメイキングの違いによってハンモック現象が発生するかを調査する。褥瘡ハイリスク群である高度病的骨突出患者での実験では侵襲が伴うため、骨突出模型を用いて実験を行う計画である。本年度は、所属機関と協力医療施設の倫理審査の承認を得て、高度病的骨突出患者2名に対し45度頭側挙上体位の仙骨部の型取りと体圧測定を実施した。型取りは高度病的骨突出患者の褥瘡予防に使用する高機能エアーマット(ビッグセル:ケープ(株))に寝た状態で45度頭側挙上体位をとり、臀部形状の転写は吸引式固定バッグ(エスフォーム:エンシニアリング・システム(株))を使用した。体圧測定は(COMFORMat:NITTA(株))を使用し、仰臥位体位から45度体位までの変化を測定した。臀部形状の転写物から、FRP樹脂と樹脂粘土を使用し、臀部形状模型を作成した。これにより、高度病的骨突出患者の45度頭側挙上体位での臀部の形状を視覚的に観察することができた。また、体圧データからは45度頭側挙上での体圧が高値であることと頭側挙上による骨突出部位のずれが明らかとなった。次年度は、臀部模型にあわせて下肢模型を作成し、患者データとの比較を行いながら模型を調整し完成する。完成した模型を使用して、ベッドメイキング毎のハンモック現象の発生調査を実施する予定である。研究計画においては、看護実習モデル(人型)に臀部模型を装着する予定であったが、看護実習モデルの関節が硬くベッドの頭側挙上により通常と異なる圧力がかかると判り、下半身模型の作成に変更した。また、倫理審査承認、購入物品の納品、高度病的骨突出のある研究協力者を得ることに時間を要したが、計画通り2名の協力者からデータおよび臀部形状の型取りを実施することができ、おおむね順調に進展していると考える。寝たきり高齢者の褥瘡予防ケアを検討するために、骨突出部位に重心が集中する頭側挙上位でのベッドメイキングの違いによるハンモック現象の発生状況調査を実施した。高度病的骨突出患者2名の45度頭側挙上体位の仙骨部の型取りと体圧測定を実施した。高度病的骨突出患者の褥瘡予防に使用する高機能エアーマット(ビッグセル:ケープ(株))を使用し、臀部形状の型取りは吸引式固定バッグ(エスフォーム:エンジニアリング・システム(株))を使用して転写した。臀部模型は、臀部形状の転写物からFRP樹脂と樹脂粘土を使用して作成した。体圧測定は(ComforMat:NITTA(株))を使用し、仰臥位体位から45度体位までの変化を測定した。この調査によって45度頭側挙上での骨突出部の体圧は高値で、頭側挙上による骨突出部位のずれが明らかとなった。2名の高度病的骨突出患者のうち、より骨突出が顕著な1名の臀部模型に荷重調整を行いベッドメイキングの違いによる45度頭側挙上での沈み込み調査を行った。結果、シーツの有無やベッドメイキングの方法による沈み込みの違いは無かった。これは、ベッドメイキング後に頭側挙上することでマットレスの上端と下端の直線距離が短縮し、シーツの張りに余裕ができたためと考え、頭側挙上0度と45度のシーツの緩みの比較実験を追加した。2名の45度頭側挙上は、膝上げなしで実施しており、骨突出部位のずれ幅が大きかったことから、膝上ありの頭側挙上で1名の型取りを追加した。この骨突出模型3を使用して、「シーツなし」「処理なし」「コーナー法」「結ぶ法」のベッドメイキングによる接触面積、接触圧の比較実験を実施した。今後は、ベッドシーツよりも体側に近い病衣についても検討を進めて生きたいと考える。

結果、45度頭側挙上姿勢では仙骨突出部位の体圧に有意差は認めず、明らかなハンモック現象を示す結果はなかった。今後は、臀部模型にあわせて下肢模型を作成し、患者データとの比較を行いながら6月に模型を調整し完成する。8月に完成した模型を使用して、ベッドメイキング毎のハンモック現象の発生調査を実施する予定である。8月以降に実施したデータをまとめ学会等で報告していく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。看護学28年度が最終年度であるため、記入しない。
マイクロビーム蛍光Ｘ線ホログラフィーによるキンク源原子配列の探索と解明

本新学術領域の主眼はキンク強化を新しい材料強化機構として確立することにある。ミルフィーユ構造物質であるMg75Zn10Y15合金に関する研究によると、キンク強化が有効に作用する合金は、キンク分布が一様で、結晶周期性が低く、原子配列が乱れていることが分かっている。それ故、乱れた原子配列の観測・評価がキンク強化の微視的機構に迫る鍵であると考えられる。蛍光X線ホログラフィーは、乱れた原子配列を評価できるユニークな手法である。本研究では、XFHをMg-Zn-Yに適用しキンク形成と原子配列の乱れとの相関を検討する。
脳虚血後神経再生過程の機構解明と修飾療法

脳虚血後の選択的神経細胞死を線条体に生じさせるモデルを用い、脳室内に成長因子を投与して内在性神経幹細胞からの神経再生誘導が可能か否かを検討した。その結果、2%程度まで減少した神経細胞が6週で12-15%程度にまで回復していた。神経幹細胞をBrdUにて標識して追跡したところ、これらの神経細胞は線条体特異的投射神経、介在神経細胞に分化していたまた、電気生理学的にも20週以降で成熟し、個体レベルでも運動機能の改善が有意に得られた。本研究の結果は、内在性神経幹細胞からの再生過程を成長因子にて修飾することで、電気生理学的、個体行動学的レベルで機能再建が可能であることを示唆している。本年度は、全脳虚血モデルでの線条体細胞死モデルでの研究を発展させ、EGF/FGF-2の投与によって再生する線条体神経細胞の表現系の研究を行った。その結果、再生細胞の成熟過程において介在神経細胞であるparvalbumin, ChAT陽性細胞の再生が12週間までの長期において虚血前値まで回復しえることが分かった。また、BrdU陽性細胞も有意に増加しており、線条体での神経細胞の再生は長期的現象として捉える必要があることも判明した。また、Notchの解析では、Notch情報伝達系の抑制によって神経分化促進が得られ、最終的な神経細胞数も増加することが分かった。一方、局所モデルでの解析を優先して、モデルの検証を行った。マウス、ラット等の多数のモデルを行った結果、定量的なモデル再現が非常に困難であることが判明した。脳血流、60分虚血での梗塞巣の測定を行いつつ、Sprague Dawley, Wistar, Spontenous Hypertensive Rat (SHR)を用いて、糸あげモデル、中大脳動脈直接閉塞モデル、前記に頸動脈一過性閉塞モデル、などの様々な方法を用いた。その結果、CBF値だけのScreeningでは定量的モデルの確立は困難であり、最も再現性の高い梗塞巣を60分虚血で作成するには、SHRを用いたモデルが最適であることが分かった。次年度以降は、SHRを用いたモデルにて様々な神経再生研究を行う予定である脳虚血後に内在性幹細胞から神経再生が生じることは、近年の研究で明らかにされつつある。本研究では、ラット全脳虚血後に生じる背外側線条体の選択的神経細胞死のモデルを用いて、神経再生の検討を行った。ラットの9分間の4血管閉塞モデルを用い、2日後の細胞死を定量したところ、同部では高度な神経細胞死が生じ残存神経細胞数は2%まで減少した。42日まで観察したところ、若干の細胞数の回復が見られたが(6%程度)、有意では無かった。そこで48時間後から7日間EGF,FGF-2を脳室内に持続投与したところでは、神経細胞数は15%まで有意に回復していた。BrdUを用いて分裂細胞を標識すると前脳室下帯にて神経先駆細胞のマーカーを発現した細胞がBrdUにて染色され、これらの細胞は42日後には外側線条体にて成熟神経細胞のマーカーを発現していた。同部での、subtypeを検討したところ、投射神経細胞であるDARPP-32陽性細胞だけでなく、その他の介在抑制性神経細胞にも分化していた。電気生理学的に検討すると20週以前では、胎生期から幼弱期の神経細胞に類似した特性を示し。20週以降になって初めて脱分極等の特性は成熟型を示した。これらのことは、損傷部位での電気的成熟には正常発達期に要する以上の基幹を要する可能性が示唆された。また、行動学的には、線条体依存性の前肢運動能力が、成長因子投与によって改善した。これらの所見は、成長因子投与によって内在性の神経再生機構の賦活化を行うことで、機能改善にもつながる神経再生を成体脳においても誘導できる可能性を示唆している。成体脳内に幹細胞が存在することが報告されてから、内因性機構を用いた中枢神経系の再生療法が注目されている。全脳虚血モデルを作成後、選択的神経細胞死を誘導してその再生過程を追跡した。特に、線条体の選択的神経細胞死について検討したところ、本モデルでは2%まで神経細胞が死滅し、成長因子の急性期投与にて15%まで、神経細胞数の回復が得られた。Subtypeにおいては、領域特異的なマーカーを発現しており、脳内で自然に分化誘導が生じていることが判明し、電気生理学的にも改善が見られた。また、運動機能も有意に改善し、軸索も新たな神経細胞から標的細胞に進展していた。これらの報告は、昨年度にほぼ得られていた。本年度は、これらの現象の中で特に再生神経細胞が、Nogoなどの軸索阻害因子が発現している成体脳内で、標的細胞に如何にして新規の軸索を延長し得るのかの問題に着目した。

成体中枢神経系では、神経軸索の無秩序な進展を防いで、けいれんを予防しつつ効率性を高めるために、内因性阻害因子が多く発現している。その一つがsemaphorin3Aであり、その機構伝達についてCRMPを中心とした基礎研究をin vitroのモデルを用いつつ検討した。また、Nogoなどの阻害因子に対する内因性拮抗物質Lotusが本学の基礎研究室で発見同定された。本分子は、成体脳内でも発現していることが分かっており、脳虚血後の再生神経細胞が本分子を発現して、抑制的成体脳内環境下でも軸索を進展しているとの仮説を立てた。これらの動向から、本年度は再生神経細胞の軸索進展機構解明に主眼を置き、新たな研究の展開を開始した。特に、組み換えLotusの成体脳内投与による新たな軸索進展の促進が得られれば、神経再生の効率を飛躍的に高められる可能性がある。
霊長類の進化とコドン使用パタ-ン

ヒト上科における分子進化の様相を明かにするため、ミトコンドリアDNAの4.9kbの相同領域の塩基配列を、ヒト上科4種・チンパンジ-、ピグミ-チンパンジ-、ゴリラ、オランウ-タンにおいて決定した。この領域には、11個のtRNA遺伝子、6個のタンパク質遺伝子(ND1、ND2、COI、COII、ATPase8、ATPAse6)が含まれている。既に、全塩基配列が決定されているヒトの配列と合わせて整列し、各種間の塩基間の塩基置換数を算出した。各種間における塩基配列の相同性は、チンパンジ-・ピグミ-チンパンジ-間で96%、ヒトと2種のチンパンジ-間で9192%、ヒトとゴリラ間で89%、ゴリラと2種のチンパンジ-間で8990%、オランウ-タンと他の4種間では約85%であった。種間の塩基置換数に基づいて、ミトコンドリアDNAの分子系統樹を構築した。まず、チンパンジ-とピグミ-チンパンジ-がクラスタ-し、ついで、ヒト、ゴリラ、オランウ-タンの順でクラスタ-する系統関係が得られた。さらに、6個のミトコンドリアタンパク質のアミノ酸配列を5種間で比較した結果、各タンパク質は種間のアミノ酸配列の相同性の程度によって3つのグル-プ分類された。第1のグル-プは種間でアミノ酸配列がよく保存されているもので、COIとCOIIがこれに含まれる。第2のグル-プはアミノ酸置換のよく起こっているATPase8である。第3のグル-プは前2グル-プの中間型となるもので、ND1、ND2およびATPase6が含まれる。このことは、各々のミトコンドリアタンパク質において、機能上の制約の程度がかなり異なることを示唆している。さらに各タンパク質遺伝子で同義塩基置換と非同義塩基置換の割合を比較した。ヒト、チンパンジ-、ピグミ-チンパンジ-およびゴリラを系統的に遠いオランウ-タンと比較したところ、COIおよびCOIIでは50%以上が同義置換であるのに対し、非同義置換は13%と低く抑えられていることが明かとなった。一方、ATPase8では、同義置換の割合が3439%であるのに対し、非同義置換は2123%と高い割合を示した。またND1およびND2では、同義置換が2447%であるのに対し、非同義置換は79%の間にあった。さらに、ATPase6では同義置換の割合は5055%であるのに対し、非同義置換は710%であった。このようにミトコンドリアDNAにコ-ドされる各タンパク質遺伝子の間で塩基置換の様相をきわめて異にすることが明かとなった。
球状セラミックス充てん層による溶融石炭スラグ微粒子の高温除去

本研究では、石炭に含まれる灰分を高温で捕獲できる新たなフィルターとして、高温の燃焼ガス中に溶融状態で存在する灰分(スラグ)の微粒子を球状の耐熱性セラミックス(ペブル)の充てん層に導いて、慣性衝突により高効率で捕獲し、溶融状態のまま抜き出すことが可能な高温フィルターを構想した。この構想の実現可能性を実証するために、天然ガスの高温の燃焼ガス中に石炭のフライアッシュを吹き込み、溶融させて、石炭溶融スラグの微粒子を含有する燃焼ガスを生成させて、耐火物で構成されたペブル充てん層フィルターに導くホットモデル実験を実施した。その結果、スラグの固着による目詰まりなどを生じさせることなく、連続的にスラグ微粒子を捕獲・抽出することができ、それと同時に、97%という高い捕獲効率が得られることも示し、常温下で油滴を用いて行ったコールドモデル実験に基づいて予測される捕獲性能が、高温下でも実際に得られることを実証した。本研究で提案する高温フィルターの実用化にあたっては、高温の溶融スラグと接触するペブルの耐久性が問題となる。そこで、1800°Cまで昇温可能な電気炉を用いて、石炭溶融スラグに対するペブル材料の耐食性を調べた。その結果、フィルターの動作温度を1600°C程度以下に抑えれば、高純度アルミナ材料が良好な耐食性を示すことがわかった。本研究では最後に、上記の充てん層フィルターを効果的に組み込んだ石炭火力発電システムを検討し、高温空気燃焼技術との組み合わせにより、画期的な低公害高効率の発電システムが構成可能となることを示した。本年度は、溶融した石炭灰を含有する燃焼ガスが生成できる溶射燃焼器を購入し、石炭灰溶射試験を実施すると共に、球状セラミックス充填層を製作し、溶融石炭灰微粒子の捕獲試験を試みた。溶射燃焼器の特性については、都市ガス(天然ガス)を燃料とする酸素燃焼で良好な火災が得られ、付属する粉体供給装置から大同炭のフライアッシュを供給してみたところ、フライアッシュの目詰り等はなく、良好な粉体供給が行えるとともに、長さ約20cmの火炎中で溶融し、予定通り、溶融石炭灰微粒子を含有する燃焼ガスが得られることが示された。次に、球状セラミックス充填層については、溶融石炭灰微粒子捕獲部には直径30mmのイットリア安定化ジルコニアペブルを充填し、燃焼ガスと捕獲された溶融石炭灰を分離する気液分離部には直径50mmの高純度アルミナペブルを充填し、充填層の炉壁は、アルミナ系のボ-トで構成した。まず、石炭灰を投入せずに、燃焼ガスで充填層を加熱する加熱試験を実施し、約10時間ほどで、溶融石炭灰捕獲部温度1700°C、気液分離部温度1450°Cに達した。電気炉を用いた溶解試験で、大同炭のフライアッシュの融点が約1350°Cであることが確認できているため、上記の温度までの加熱が行えれば、充填層内で石炭灰を溶融状態に維持できると判断された。そこで、500g/時間の投入量で、約2時間フライアッシュを燃焼ガス中に投入する試験を実施したところ、予想通り捕獲部でその大部分が捕獲でき、充填層を通り抜けるフライアッシュ量は微量であることが確認できた。来年度は、より大量のフライアッシュを投入して、捕獲した溶融石炭灰を連続的に抽出できることを確認し、合わせて捕獲効率等のフィルターとしての定量的評価を行う。また、セラミックス球材料が、溶融石炭灰によってどの程度の腐食を受けるかの評価も行う。