hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
揮発性吸入麻酔薬の血管平滑筋におよぼす影響

平成5年度は、交感神経末端からのNorepinephrine(以下NE)遊離におよぼす揮発性麻酔薬の影響を検討するための基礎的実験を主体とした研究、すなわち摘出イヌ腸間膜動脈および静脈のラセン状標本を表面灌流装置内に懸垂し、経壁的に電気刺激(以下ES;9V,2msec.5Hz)した際に灌流液中に放出されるNE量を測定した。本年度得られた研究成果を以下に示す。1.ESにより灌流液中のNE量が増加した。2.ES時のNE量の増加は、動脈よりも静脈で著明にみられた。4.揮発性麻酔薬enfluraneはES時のNE放出量を減少させた。以上の実験結果から、ESにより灌流液中のNE量は非刺激時に比較して有意に増加したこと、ES時のNE量の増加が、神経細胞のNa^<++>-channel blockerであるTXXにより著明に減少したこと、pre-synapsに存在するalpha_2受容体を特異的に遮断するとされているyohimbineの処置により、またNEのup-takeを阻害するcoticosteron、desipramineの処置により増加することから、ESによって交感神経末端からNEが遊離することが確認できた。揮発性麻酔薬enfluraneによる循環抑制機序の一つに交感神経末端からのNE放出抑制作用が関与している可能性が示唆された。今後他の揮発性麻酔薬のnorepinephrine放出機構におよぼす影響について検討し、さらに血管平滑筋細胞内カルシウム動態に対する作用も解明していく方針である。平成5年度および平成6年度にえられた研究結果を以下に示す。A.経壁的電気刺激(ES)によるノルエピネフリンの遊離1).摘出イヌ上腸間膜動脈および静脈の螺旋状標本を経壁的電気刺激(ES)することにより灌流液中のノルエピネフリン量は非刺激時に比較して増加した。2).ESによるノルエピネフリン量の増加が、神経細胞のNa^+チャンネルブロッカーであるテトロドトキシンを前処置することにより著明に減少した。3).Pre-synapsに存在するalpha2受容体を特異的に遮断するとされているyohimbineの前処置により、またNEのup-takeを阻害するcorticostelon,desipramineの処置によりノルエピネフリン量が増加した。B.揮発性麻酔薬エンフルレンの血管収縮抑制作用とノルエピネフリン1).エルフルレンの1および2MACによりES時の動脈および静脈の収縮が抑制された。2).エルフルレンによりES時のノルエピネフリンの放出量が静脈においてのみ抑制された。C.ESによる血管収縮と細胞外Ca^<++>の関与Ca^<++>freeのKrebs-Ringer液で摘出イヌ上腸間膜動脈及び静脈の螺旋状標本を表面灌流し、ESを行った。その結果、Ca^<++>freeのKrebs-Ringer液の適用により、ESによるノルエピネフリンの放出が著明に抑制された。このことから交感神経末端からのノルエピネフリン放出には細胞外Ca^<++>の流入が必要であることを示している。以上の結果は、エンフルレンによるノルエピネフリン放出抑制機序に一部、神経細胞膜Caチャンネルの抑制が関与している可能性を示唆している。本年度は、摘出イヌ腸間膜動脈および静脈を用い、以下の観点から揮発性麻酔薬の効果を薬理学的に検討した。すなわち、(1)経壁的電気刺激による刺激頻度依存性の収縮反応におよぼす影響。(2)tyramine(Tyr)の累積的投与による用量反応曲線におよぼす影響。
日本とスリランカにおける血清脂肪酸組成と動脈硬化に関する臨床疫学研究

血清脂肪酸組成を日本とスリランカの糖尿病・高血圧・脂質異常症患者で比較したところ、スリランカで多用されるココナツ油に豊富なミリスチン酸(14:0)が、スリランカ人の血清中に多く、植物油に豊富なリノール酸(18:2 n-6)やα-リノレン酸(18:3 n-3)、魚に豊富なエイコサペンタエン酸(20:5 n-3)が日本人の血清中に多かった。また、国別に血清脂肪酸組成と動脈硬化との関連を検討した結果、スリランカ人において、牛乳・乳製品や魚に多く含まれる奇数鎖飽和脂肪酸(15:0+17:0)が、動脈硬化進展に予防的であることが示唆された。国立国際医療研究センター病院において、糖尿病・高血圧・脂質異常症患者を対象に調査を実施し、270名の協力を得た(目標の9割)。動脈硬化性血管障害は、フクダ電子Vasera-1000を用いて心臓足首血管指数(CAVI)、足関節上腕血圧比(ABI)および足趾・上腕血圧比(TBI)検査で評価し、血清リン脂質およびコレステロールエステル中の脂肪酸との関連を検討した。保存血清から、パイロット調査として、61名分の脂肪酸組成を同定したところ、CAVI値が高く、動脈硬化が進展しているほど、血清リン脂質ホスファチジルコリン中のオレイン酸濃度が高いことがわかった。また、日本と同じくアジアに属する島国で、日本に比べて特に肥満者および冠動脈疾患死が多く、油の摂取に大きな違いがあるスリランカにおいて、同じプロトコールを用いた臨床研究を実施するため、研究の立ち上げのためにスリランカを2回訪問し、現地カウンターパートと打合せを行なった。日本においては、当該プロトコールを倫理審査委員会に諮り、スリランカでの倫理審査委員会の承認が得られれば研究がスタートできる段階となった。しかし、スリランカの倫理審査委員会において、検体のスリランカから日本への持出について承認を得ることが難しいため、一度申請を取り下げ、プロトコールを変更し、新たなカウンターパートを加えて平成26年度に再度倫理審査委員会に諮ることとなった。なお、スリランカでの動脈硬化性血管障害は、日本での調査と同様に、フクダ電子Vasera-1000を用いて心臓足首血管指数(CAVI)および足関節上腕血圧比(ABI)検査で評価することとし、機器の搬入についての準備は完了した。また、機器の使用について、現地協力スタッフへのレクチャーのため、申請者がフクダ電子において測定方法のトレーニングを受けた。スリランカ国立ケラニア大学において、スリランカの糖尿病・循環器疾患患者における動脈硬化と栄養関連成分に関する研究の倫理審査の承認を平成26年12月に得た。平成27年1月2月に調査に関わる物品を日本からスリランカに移送した。さらに、動脈硬化性血管障害測定のため、フクダ電子Vasera-1000を日本より移送し、研究実施施設であるスリランカ国ラガマ整形外科リハビリテーション病院に設置した。当該病院の病院長およびスリランカ国保健省職員の研究協力を得て、臨床研究を平成27年3月に開始した。研究対象者数は100名としており、平成27年末時点では、約50名の研究協力を得ている。また、国立国際医療研究センター病院において、糖尿病・高血圧・脂質異常症患者を対象に実施した調査への参加者270名の保存血液から、血清ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、コレステロールエステル中の脂肪酸組成を九州大学農学研究院にて測定した。また、血清脂肪酸組成と動脈硬化との関連の交絡となり得るテストステロン、インスリン、フェリチン、エストラジオールを測定し、動脈硬化の血液指標になり得る可溶性VCAM-1および総ホモシステインについても測定を行なった。血液検査、調査票、動脈硬化性血管障害のデータの統合を進めている。平成27年1月2月に調査にかかわる物品を日本からスリランカに移送した。さらに、動脈硬化性血管障害測定のため、フクダ電子Vasera1000を日本より移送し、研究実施施設であるスリランカ国ラガマ整形外科リハビリテーション病院に設置した。当該病院の病院長及びスリランカ国保健省職員の研究協力を得て、臨床研究を平成27年3月に開始し、116名の調査協力を得て、同年6月に調査を終了した。調査内容は、アンケート調査、動脈硬化性血管障害(CAVI)測定、採血である。血液は、現地ラボにおいて、遠心分離後、血清から中性脂肪、HDLコレステロール、LDLコレステロール、総コレステロール、血糖、ヘモグロビンA1cを測定し、データ入力した。残血清(3ml)をスリランカ国立コロンボ大学にて-80度で冷凍保管し、11月に日本へ移送した。平成28年5月現在、九州大学農学研究院において、血清の一部から血清ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、コレステロールエスエル中の脂肪酸組成を測定している。また、調査に用いたアンケートの内容をスリランカにてデータ入力した。また、国立国際医療研究センター病院においては、糖尿病・高血圧・脂質異常症患者を対象に実施した調査への参加者270名の保存血液から、スリランカの血清と同じ方法にて脂肪酸組成を測定した。血液検査、調査票、動脈硬化性血液障害のデータ統合を行い、解析用データセットを作成した。解析の結果、ホスファリジルコリン中の多価不飽和脂肪酸、特にn-6系多価不飽和脂肪酸と動脈硬化性血管障害(CAVI)との負の関連が見られた。平成27年11月より産休・育休に入ったため、研究の進捗に遅れが出ている。

血清脂肪酸組成を日本人とスリランカ人で比較し、国別に血清脂肪酸組成と動脈硬化との関連を検討した。日本の解析対象は、国立国際医療研究センター病院の糖尿病・高血圧・脂質異常症患者のうち、データの揃った236名(男性142名、女性94名)である。スリランカの解析対象は、ラガマ整形外科リハビリテーション病院の糖尿病・高血圧・脂質異常症患者のうち、データの揃った100名(男性54名、女性46名)である。リン脂質中の脂肪酸組成はガスクロマトグラフィーにて測定し、動脈硬化の指標であるcardioankle vascular index (CAVI)の測定はVasera-1000 (フクダ電子)を用いた。共分散分析により、性・年齢調整脂肪酸平均値を計算し、両国間の差を検定した。さらに、多重回帰分析により脂肪酸割合の各三等分位に対するCAVIの調整平均値を国別に計算し、傾向性を検定した。その結果、スリランカ人は日本人に比べて、偶数鎖飽和脂肪酸のミリスチン酸(14:0)が高かった。日本人では、奇数鎖脂肪酸(15:0, 17:0)、リノール酸(18:2 n-6)、α-リノレン酸(18:3 n-3)、エイコサペンタエン酸(20:5 n-3)が高かった。また、スリランカ人で奇数鎖飽和脂肪酸(15:0+17:0)、特にヘプタデカン酸(17:0)とCAVIとの負の関連がみられた(傾向性P=0.04)。その他の脂肪酸については、両集団において明らかな関連は見られなかった。スリランカで多用されるココナツ油に豊富なミリスチン酸がスリランカ人で多く、植物油に豊富なリノール酸やα-リノレン酸、魚に豊富なEPAが日本人で多かった。スリランカ人において、牛乳・乳製品や魚に多く含まれる奇数鎖脂肪酸が動脈硬化進展に予防的であることが示唆された。血清脂肪酸組成を日本とスリランカの糖尿病・高血圧・脂質異常症患者で比較したところ、スリランカで多用されるココナツ油に豊富なミリスチン酸(14:0)が、スリランカ人の血清中に多く、植物油に豊富なリノール酸(18:2 n-6)やα-リノレン酸(18:3 n-3)、魚に豊富なエイコサペンタエン酸(20:5 n-3)が日本人の血清中に多かった。また、国別に血清脂肪酸組成と動脈硬化との関連を検討した結果、スリランカ人において、牛乳・乳製品や魚に多く含まれる奇数鎖飽和脂肪酸(15:0+17:0)が、動脈硬化進展に予防的であることが示唆された。日本における動脈硬化と血清脂肪酸組成との横断研究については、脂肪酸を含む血液の測定に時間がかかり、当該年度中に分析ができなかった。スリランカにおける研究は、倫理審査承認までに約1年半の時間がかかり、調査開始が年度末の3月になってしまった。しかし、1ヶ月での進捗が目標の100名の約半数を達成しているため、若干の遅れはあるものの、着実に研究は進んでいると考えられる。スリラあンカの血清脂肪酸組成の測定終了後、日本における血清脂肪酸組成のデータと統合し、動脈硬化に関連する脂肪酸の国際比較を行い、国内外の学会および論文において発表する。栄養疫学
小児救急医療におけるシミュレーション教育の効果の検証と遠隔教育への応用

本研究の目的は卒前教育における国際的な遠隔シミュレーション・プログラムの実現可能性と参加者満足感を評価することである。米国フィラデルフィア小児病院の指導者が金沢大学医学部のシミュレータをインターネット回線を介して制御し、3つのウェブ・カメラによって、リアルタイムに受講者側の指導者と共同観察してシミュレーションを行った。医学部5年学生31グループ中19グループは遠隔教育を行ったが、その満足度、症例を管理する自信、シミュレーションの有効性については実地での指導を行った12グループと同等であった。シミュレーションに基づく学習の必要性は、実際の技術の向上、患者の予後との関連づけから動機付けられる。到達度評価は、信頼性と妥当性を満足するものが理想であるが、困難であることも少なくない。一方技術到達度の維持に関しは、繰り返し学習することの効果は認められており、シミュレーション教育にアクセスしやすさが維持に重要との報告も散見される。しかしながら実際に指導できる講師の不在から、シミュレータがあっても利用できない状況も事実である。ここに遠隔操作によるシミュレーション教育の需要がとくに小児医療領域にある。シミュレータの遠隔操作による教育を方法論として確立し、現場に操作者がいる場合と教育効果が同等であることを検証することを目的とする。背景:小児蘇生教育は卒前卒後を問わず、その症例数の絶対的不足や倫理的問題から、緊急事態の実地経験を重ねることが困難であり、Off the job trainingが必要である。また今回、金沢大学病院と米国フィラデルフィア小児病院を通信回線で結び、遠隔にいる指導者が高機能シミュレータを制御し、参加者を訓練するというシステムを開発し、実際に運用した。目的:卒前教育におけるシミュレーション教育の効果を検証すること、会わせて遠隔操作による教育効果の検証と問題点を抽出すること。方法:医学部学生を対象にシミュレーション教育を行い、直後にアンケート調査を行った。結果:医学部学生16グループ計100名から回答を得た。満足度は非常に高く、自由記載では継続的学習を望む声が多かった。また8グループはフィラデルフィア小児病院から通信回線と通して遠隔操作し、ビデオを介して教育を行ったが、その満足度は実地での指導セッションと同等であった。考察および結論:高規格マネキンを用いたシミュレーション教育は医学部卒前教育において参加者の満足度は高かった。また遠隔操作による遠隔教育は、容易にシステムの構築、運用が可能であること、そしてそれは実地の指導と同等の高い満足度が得られたことが初めて実証され、指導者育成にも効果があると考えられた。結果:平成22年度に引き続き23年度は、医学部5年学生16グループ計100名に対してシミュレーション教育を実施できた。各グループがシミュレーションセッションを終えた直後にアンケートを記入し、満足度と症例に対する自信を7段階評価で記入した。満足度は非常に高かった。自由記載では継続的学習を望む声が多かった。また11グループはフィラデルフィア小児病院から通信回線と通して遠隔操作し、ビデオを介して教育を行ったが、その満足度、症例を管理する自信、シミュレーションの現実感と有効性については実地での指導セッションと同等であった。
抗精神病薬の薬物特性の研究-Fos蛋白を指標にしたatypical indexを用いた研究-

近年、抗精神病薬によるFos蛋白発現の部位(側坐核-線条体背外側部)の差をatypical indexと呼び、これが負の抗精神病薬を定型的、正のものを非定型的に分類する方法の妥当性が提唱されている。今回の研究においては抗精神病薬のatypical indexを体系的に求め、抗精神病薬の薬物特性を明らかにすることを目的に実験をおこなった。ラットに各種の抗精神病薬を2用量(少量、中等量)それぞれ投与した。投与2時間後にラットを麻酔下に脳を4%パラホルムアルデヒドで環流固定し、取り出した脳を24時間後固定したのち、マイクロスライサーにて30μの脳切片を切り出した。得られた脳切片を抗Fos蛋白抗体(Santa C ruz 1:3000)で免疫組織化学をおこなった。ニュートラルレッドで線条体背外側部と側坐核のFos蛋白陽性細胞数を顕微鏡下で定量しatypical indexを求めた。精神分裂病の治療において、薬物療法は主要な位置を占め、多数の抗精神病薬が臨床で用いられている。抗精神病薬は錐体外路症状を発現しやすい定型的抗精神病薬と、比較的錐体外路症状の少ない、非定型的抗精神病薬に二分されているが、とりわけ日本国内で独自に開発された抗精神病薬については体系的なデータに乏しかった。近年、定型的抗精神病薬では線条体背外側部の神経細胞に著しいFos蛋白の誘導を認め、これとは対照的に、非定型的抗精神病薬では側坐核の神経細胞に優位なFos蛋白の誘導を認めることが明らかとなった。Fos蛋白発現の(側坐核-線条体背外側部)の差をatypical indexと呼び、これが負の抗精神病薬を定型的、正のものを非定型的に分類する方法の妥当性が提唱されている。今回の研究においては、日本国内で臨床に用いられている全ての抗精神病薬のatypical indexを体系的に求め、抗精神病薬の薬物特性を明らかにすることを目的に実験をおこなった。得られた脳切片を抗Fos蛋白抗体(Santa Cruz 1:3000)で免疫組織化学をおこなった。代表的な定型的抗精神病薬のハロペリドールではatypical indexはマイナスとなり、非定型的抗精神病薬を代表するクロザピンではatypical indexはプラスとなった。また、セロトニンドパミン拮抗薬の原型となるピパンペロンもプラスを示し、非定型抗精神病薬に属する事を確認した。得られた脳切片を抗Fos蛋白抗体(Santa Cruz1:3000)で免疫組織化学をおこなった。
ヒトVII型コラーゲン含有ミルクによる表皮水疱症の治療

劣性栄養障害型表皮水疱症(RDEB)は,表皮基底膜部に存在するVII型コラーゲン蛋白をコードする遺伝子の変異により発症するが有効な治療法はない。本研究は、ヒトVII型コラーゲン蛋白を母乳中に強制発現するマウスを用い、RDEBに対する治療効果を判定するものである。最初に母乳自体を表皮水疱症モデルであるVII型コラーゲン遺伝子ノックアウトマウスへ経口投与試みたが、口腔内の水疱形成のため困難であった。次に、母乳中からヒトVII型コラーゲン蛋白を精製し、マウス皮膚へ局所投与したところ免疫反応などの副作用が無いことを確認した。しかし、ヒトVII型コラーゲンタンパクの精製効率が悪かったため、実際に表皮水疱症モデルマウス生体での治療実験には至らなかった。今後、母乳中からのタンパク精製効率の改善が課題である。研究計画-1:トランスジェニックマウスからの母乳の作出βカゼインをプロモーターとし、ヒトVII型コラーゲン遺伝子を組み込んだトランスジェニックマウスを作成し、搾乳対象となる雌トランスジェニックマウスの量産体制を確立した。作成したトランスジェニックマウスは、尾からDNAを抽出し、PCR法にてヒトVII型コラーゲン遺伝子が組み込まれていることを確認した。乳汁量増加を企図してオキシトシンの腹腔内注射法を検討した。乳汁最大分泌期である出産後1314日後のトランスジェニックマウスにオキシトシン腹腔内注射を行って搾乳した。コントロール群に比して510倍の乳汁量増加を確認した。これらの結果から逐次搾乳を継続してヒトVII型コラーゲン含有乳汁を蓄積する。研究計画-2:乳汁中のヒトVII型コラーゲン蛋白発現の確認作成した乳汁分泌期トランスジェンクックマウスより乳汁を搾乳し、ウェスタンブロット法により290kDのヒトVII型コラーゲン蛋白の発現を確認した。乳汁中のヒトVII型コラーゲンは出産20日後の乳汁中でも発現し、再出産時にも確認できた。βカゼインをプロモーターとした本トランスジェニックマウスは安定的にヒトVII型コラーゲン蛋白を発現することを確認した。研究計画-3:乳汁からのヒトVII型コラーゲン蛋白の精製蓄積した乳汁を硫安塩析し、限外濾過により濃縮を行った。引き続いてヒトVII型コラーゲンモノクローナル抗体を用いたアフィニティクロマトグラフィーを行ってヒトVII型コラーゲンを精製した。研究計画-4:研究計画が順調に進捗したため、ヒトVII型コラーゲン含有乳汁、精製ヒトVII型コラーゲンの投与実験を開始した。コントロールマウスへの経口投与によって臨床的・組織学的な変化無く副作用を否定し得た。<計画・方法>研究計画4.疾患モデル動物(マウス)への投与・治療効果判定平成23年度、年次研究計画に従って、投与実験を行った。投与対象:A.VII型コラーゲンノックアウトマウス新生児(COL7KO)、B.栄養障害形表皮水疱症モデルマウス(ヒト変異型VII型コラーゲンレスキューマウス)投与物質:1.母乳から精製したVII型コラーゲン蛋白、II.ヒトVII型コラーゲン蛋白含有母乳投与方法:(1)経口投与(飲用)、(2)経皮投与(外用)、(3)皮下、腹腔内投与(注射)これらの方法を組み合わせて、投与実験を行った。<結果>上記について予備実験を行ったところ、以下の問題点が明らかとなった。i)VII型コラーゲンノックアウトマウス新生児は生後1週間ほどで死亡するため、生後直後から治療実験を開始したが、母乳分泌期にあるヒトVII型コラーゲンを母乳中に強制発現するTGマウスを仮親とした投与実験では、新生児への授乳が困難であった。さらに注射器やゾンデによる強制給餌などで経口投与を試みたが、充分な量の乳汁を経口摂取させることは極めて困難であった。このことから、新たに母乳中にヒトVII型コラーゲンを強制発現し、マウスVII型コラーゲンノックアウトヘテロマウスを作製して、実親による欠損蛋白補充療法を検討した。ii)乳汁からのVII型コラーゲンの精製は平成23年度の実験計画により成功し、純度の高いヒトVII型コラーゲンを乳汁から精製可能となっている。しかし、乳汁採取量が極めて小さいこと、また精製過程での損失が大きく、投与実験に供するための充分な精製VII型コラーゲンの取得が困難であった。このため、母乳中にヒトVII型コラーゲンを強制発現させる母乳COL7Tgマウスを大量飼育してVII型コラーゲン含有乳汁の蓄積を行い、同時に効率的な精製方法の検討を行った。
有機シラン単分子膜を用いた生医学材料の表面ナノ構造制御法の開発

水面上に有機シラン化合物を展開し縮合重合することにより水面上に高分子有機シラン単分子膜を調整した。水酸基を表面に有するシリコンウエハ-基板に単分子膜を垂直引き上げ法で移しとった。基板には水酸基が存在するために有機シラン単分子膜の水酸基と反応し、単分子膜は基板に固定化された。表面への固定化をX線光電子分光測定装置(XPS)、フーリエ変換赤外分光に基づき評価した。また固定化単分子膜は、従来の非重合性の単分子膜に比べて、環境変化、周囲温度の変化に対して極めて安定であることを明らかにした。293Kにおいてアルキル基を疎水基に有するオクタデシルトリクロロシラン(OTS)は結晶を、フルオロアルキル基を疎水基に有するパ-フルオロオクチルエチルトリクロロシラン(FOETS)は非晶性の単分子膜を形成することを電子線回折に基づき明らかにした。結晶性のFOETSの混合分子膜をシリコンウエハ-上に調整した。原子間力顕微鏡(AFM)観察、水平力顕微鏡(LFM)観察により混合単分子膜が相分離構造を形成することを明らかにした。また相分離がOTSの結晶化を駆動力とすることを明らかにした。さらに水面上に結晶性の脂肪酸とフルオロアルキルシラン化合物の混合物を展開し縮合重合することにより水面上に混合単分子膜を調整した。AFM観察、摩擦力顕微鏡観察により混合単分子膜が相分離構造を形成することを観察した。さらに脂肪酸が結晶性のドメインを形成することを電子回折に基づき明らかにした。脂肪酸は基板に固定化されていないために溶媒で選択的に抽出され、直径1-2μmのシリコンウエハ-基板を露出した小孔を有する単分子膜が得られた。この小孔へ化学吸着により種々の有機シラン化合物が固定化できることを明らかにした。特にチオール基を有する有機シラン化合物(MTS)を小孔に吸着・配向させた有機シラン単分子膜は牛血清アルブミンを選択的に吸着・固定化することが明らかとなった。水面上に有機シラン化合物を展開し縮合重合することにより水面上に高分子有機シラン単分子膜を調製した。基板には水酸基が存在するために有機シラン単分子膜を水酸基と反応し、単分子膜は基板に固定化された。293Kにおいてアルキル基を疎水基に有するオクタデシルトリクロロシラン(OTS)は結晶性を、フルオロアルキル基を疎水基に有するパ-フルオロオクチルエチルトリクロロシラン(FOETS)は非晶性の単分子膜を形成することを電子線回折に基づき明らかにした。結晶性のOTSと非晶性のFOETSの混合単分子膜をシリコンウエハ-上に調製した。原子間力顕微鏡観察、摩擦力顕微鏡観察により混合単分子膜が相分離構造を形成することを明らかにした。

更に相分離表面への血漿タンパク質の選択吸着をAFM観察により明らかにした。水面上に結晶性の脂肪酸とフルオロアルキルシラン化合物の混合物を展開し縮合重合することにより水面上に混合単分子膜を調製した。水酸基を表面に有するシリコンウエハ-基板に単分子膜を垂直引き上げ法で移しとった。基板には水酸基が存在するためにフルオロアルキルシラン単分子膜の水酸基と反応し、フルオロアルキルシラン単分子膜は基板に固定化された。有機シラン化合物の表面への固定化をX線光電子分光測定装置(XPS)、フーリエ変換赤外分光に基づき評価した。原子間力顕微鏡観察、摩擦力顕微鏡観察により混合単分子膜が相分離構造を形成することを観察した。さらに脂肪酸が結晶性のドメインを形成することを電子線回折に基づき明らかにした。脂肪酸は基板に固定化されていないために溶媒で選択的に抽出され、直径1-2μmのシリコンウエハ-基板を露出した小孔を有する単分子膜が得られた。この小孔へ化学吸着により種々の有機シラン化合物が固定できることを明らかにした。特にチオール基を小孔に吸着・配向させた有機シラン化合物をはタンパク質を選択的に吸着・固定化することが明らかとなった。
核DNAに基づくメダカ亜目魚類の系統に関する研究

核遺伝子にコードされた遺伝子を用いメダカ亜目魚類の系統関係を明らかにするため、日本メダカで明らかになっている核にコードされる遺伝子から系統解析に用いることができる分子を探索した。現在までに光回復酵素、チロシナーゼ、LMP2、LMP7、補体Bf/C2等の遺伝子についてプライマーを設計し、PCR法により日本メダカゲノムDNAを鋳型として用い各遺伝子を単離することができた。特に光回復酵素遺伝子については、日本メダカ以外の種からも相同なフラグメントを得ることができたことを、PCR産物を鋳型としたダイレクトシークエンスにより確認することができた。光回復酵素は日本メダカの種内に多型を持つことが、系統の異なる2つの近交系を用いることで明らかとなった。またこの多型はイントロン領域の挿入欠失によるものであった。今後はそれぞれの種から単離した光回復酵素相同遺伝子の配列をもとに分子系統学的な解析をおこなう予定である。またチロシナーゼ等の遺伝子についても他の種のゲノムDNAを鋳型としてPCRをおこなうことで、相同領域を単離し、より多くのマーカーによる系統解析をおこないたい。X.saracinorumの核型については胚を用いたダイレクト法により染色体標本を得ることができた。その結果、X.saracinorumは明らかに2対の大型中部動原体型染色体を持つことが明らかとなった。この特徴はスラベシ島に分布するメダカ属魚類がもつそれと共通である。メダカ属の系統関係解析で示されたように、その核型がX.saracinorumの系統関係を示すならば、X.saracinorumは染色体融合グループに属することとなる。この結果はミトコンドリアDNAの塩基配列による解析と同じである。さらに複数のマーカーをもちいて、系統解析を進める必要があるが、X.saracinorumがメダカ属の姉妹群ではない可能性はかなり高いと思われる。
Bad siRNA deliveryによる肝虚血-再潅流傷害の抑制

本研究は、重篤な肝不全を惹起する肝虚血-再灌流傷害(I/R injury)のラットモデルの作製解析とSECアポトーシス抑制のためproapoptotic分子BadのsiRNA delivery法の確立を目的とした.1)ラット肝虚血-再灌流モデルの確立と解析ラット肝2葉の門脈、肝動脈血流を90分間遮断し、再灌流後の肝傷害を経時的に検討した.血清ALT値は再灌流後6時間でピークを示し24時間後には正常値近くまで回復した.再灌流1時聞で肝細胞変性、3-6時間で広範凝固壊死巣が出現したが24時間では修復機転が見られた.SECアポトーシスは再灌流後1時間以内で多数認めたが6時間以降はみられなかった.I/R in juryは再灌流初期にSECアポトーシスが引き金となり惹起されることが示された.予備検討としてGFP発現プラスミドをdelivery担体試薬atelocollagenとともに腸管静脈、門脈本管、尾静脈へ投与し、肝SECへの取り込みを蛍光およびGFP抗体を用い検討したが、陽性所見は得られなかった.培養SECを用い異なる担体試薬でのsiRNA導入も試みたが効率に優れた方法の確立には至っていない.引き続き検討中である.3)TGFβ1シグナルとSECアポトーシスわれわれはラット胎仔肝構成細胞培養系でSECの成熟分化誘導機構を解明し、TGFβ-Smad2/3シグナル阻害がSECアポトーシスを抑制することを見出した.I/R injuryにおけるTGFβ-Smad2/3シグナルの関与について検討している本研究でI/R injuryモデルを確立し、再灌流早期のSECアポトーシスの重要性を明らかにした.生体内でsiRNAをSECへ導入する方法の確立には至らなかったが、SECアポトーシスにおけるTGFβシグナルの重要性を示した.本研究は、重篤な肝不全を惹起する肝虚血-再灌流傷害(I/R injury)のラットモデルの作製解析とSECアポトーシス抑制のためproapoptotic分子BadのsiRNA delivery法の確立を目的とした.1)ラット肝虚血-再灌流モデルの確立と解析ラット肝2葉の門脈、肝動脈血流を90分間遮断し、再灌流後の肝傷害を経時的に検討した.血清ALT値は再灌流後6時間でピークを示し24時間後には正常値近くまで回復した.再灌流1時聞で肝細胞変性、3-6時間で広範凝固壊死巣が出現したが24時間では修復機転が見られた.SECアポトーシスは再灌流後1時間以内で多数認めたが6時間以降はみられなかった.I/R in juryは再灌流初期にSECアポトーシスが引き金となり惹起されることが示された.予備検討としてGFP発現プラスミドをdelivery担体試薬atelocollagenとともに腸管静脈、門脈本管、尾静脈へ投与し、肝SECへの取り込みを蛍光およびGFP抗体を用い検討したが、陽性所見は得られなかった.培養SECを用い異なる担体試薬でのsiRNA導入も試みたが効率に優れた方法の確立には至っていない.引き続き検討中である.3)TGFβ1シグナルとSECアポトーシスわれわれはラット胎仔肝構成細胞培養系でSECの成熟分化誘導機構を解明し、TGFβ-Smad2/3シグナル阻害がSECアポトーシスを抑制することを見出した.I/R injuryにおけるTGFβ-Smad2/3シグナルの関与について検討している本研究でI/R injuryモデルを確立し、再灌流早期のSECアポトーシスの重要性を明らかにした.生体内でsiRNAをSECへ導入する方法の確立には至らなかったが、SECアポトーシスにおけるTGFβシグナルの重要性を示した.本研究の目的はin vivo Bad siRNA delivery法の開発とそれを用いたラット肝虚血-再灌流傷害の抑制効果の検討である。平成18年度に、蛋白チロシン脱リン酸化酵素阻害剤であるオルソバナジン酸がBad Ser-112およびSer-136のリン酸化状態を維持することによりin vitroおよびin vivo肝類洞内皮細胞のアポトーシスを阻害することを明らかにし報告した(Ohi N et al.,Am J Pathol,168:1097-1106,2006)。平成18年度は研究計画に従って以下の実験を行った。1)ラット虚血-再灌流傷害モデルの確立生体内siRNAdeliveryのための手術侵襲を考慮し、ラットに負荷のかからない肝虚血-再灌流モデルについて検討した。その結果、1時間の部分虚血と2-3時間の再灌流により、評価にあたって適正な程度の肝傷害が誘導されることを確認した。予備的な実験として担体試薬としてatelocollagenが有効であるか否かを検討した。細胞内取り込みを検討するためGFP発現ベクターpCAGGSとatelocollagenを種々の濃度で混合し、培養SECへの取り込みと経門脈的に肝への注入と取り込みの効率を検討した。その結果、atelocollagenを担体試薬として用いた場合は培養細胞および肝構成細胞中にはGFPのシグナルは蛍光あるいは免疫染色によってもほとんど観察できないことが判明した。現在、他の担体試薬について検討中である。以上の結果を踏まえ、平成19年度は他の担体試薬のさらなる検討とともにSEC特異的に発現する受容体を介するsiRNAdelivery方法についても検討を加える。また、Badのみならずアポトーシス関連カスペースsiRNAの導入による肝傷害の抑制についても検討を試みる。本研究の目的はin vivo Bad siRNA delivery法の開発とそれを用いたラット肝虚血-再灌流傷害の抑制効果の検討である.平成19年度は研究計画に基づき以下の実験を行った.

1)ラット肝虚血-再灌流モデルの確立ラットの肝5葉中2葉の門脈および肝動脈をクリップにて30,60,90分間血流を遮断し,それぞれ再灌流後1,3,6,24時間後に肝傷害の程度について検討した.その結果,30分間の血流遮断では虚血肝の組織学的変化は極めて軽微であることが判明した.一方,60分虚血では再灌流後3時間で肝壊死巣の出現が高度で,ALT値も最高値であったが,24時間にはほとんど回復した.90分虚血では再灌流後6時間で肝障害はピークとなり24時間では修復反応が認められた.いずれの肝傷害においても類洞内皮細胞(SEC)および肝細胞のアポトーシスが認められた.最終的に90分虚血モデルがsiRNAdelivery効果判定のために適正と判定した.前年度検討したatelocollagenはGFP発現ベクターとの組み合わせで担体試薬として不適であることが判明したため,アミン系およびリピッド系試薬を用いて細胞内取り込みを検討した.しかし,培養SECに対しては毒性の問題を解決することが難しく効率の良い取り込み法を見出すには至っていない.現在,蛍光ラベルしたsiRNAを直接肝へ導入することを試みている.3)SECアポトーシスとTGFβシグナル胎仔肝発生におけるSECの成熟分化にはTGFβシグナルが重要であることを見出し(Cell Tissue Res, 2007),さらにTGFβ1がSECアポトーシスを誘導することも見出した.このアポトーシスがBad依存か否か,またsiRNAにより抑制可能か否か検討している.
急性冠症候群の発症メカニズムにおけるMPOとS100A8/A9の分子病理学的研究

本研究は、冠動脈プラークの進展・不安定化メカニズムに寄与する複数の因子として、(1)好中球が産生するMPO、(2)リンパ球のインターフェロン.γにより活性化されたマクロファージが産生するネオプテリン、(3)活性化好中球/マクロファージから産生・放出されるS100A8/A9複合体の相互連関について明らかにすることを目的としている。結果として、冠動脈硬化症患者におけるネオプテリン高発現は、動脈硬化巣の複雑性病変への進展・不安定化と関連していること、S100A8/A9複合体は急性心筋梗塞の病巣部位に集積するマクロファージや浸潤好中球に高度に発現していること、ヒト冠動脈の動脈硬化巣に集積したMPO陽性細胞数は、不安定プラークで有意に高値であることなどが明らかとなった。メタボリックシンドロームの増加を背景に、冠動脈硬化にもとづく虚血性心疾患患者が急増している。本研究は、冠動脈プラークの進展・不安定化に寄与する複数の因子、すなわち(1)好中球が産生するMPO、(2)リンパ球のインターフェロン-γにより活性化されたマクロファージが産生するネオプテリン、(3)活性化好中球/マクロファージから産生・放出されるS100A8/A9複合体、これらの相互連関について、分子病理学的に究明することを目標としている。本年度は、病理解剖サンプルから得られたヒト心筋/冠動脈組織を材料に、病巣部局所におけるこれら炎症/酸化ストレス関連因子の発現・局在レベルの変化を、主に免疫組織化学的手法を用いて検討を行なった。結果として、(1)急性心筋梗塞患者の入院時MPO高値は、再潅流後の心筋微小循環不全と密接に関連した(YunokiK, Ueda M, et al., Am J Cardiol, 2010);(2)狭心症患者におけるネオプテリン高発現は、頚動脈硬化の複雑性病変への進展・不安定化と関連したくSugioka K, Ueda M, et al., Atherosclerosis, 2010);(3) S100A8/A9は急性心筋梗塞の病巣部位に集積するマクロファージや浸潤好中球に高発現を示し、梗塞後の炎症反応に対するバイオマーカーとしての応用が期待出来る(Katashima T, Ueda M, et al., Circ J, 2010)ことを明らかにすることが出来た。いずれもバイオマーカーとしての上記3つの因子の有用性を示唆するものであり、来年度以降、検索内容をさらに深めるべく、検討症例および検討項目の追加を推進することとした。本年度は、病理解剖から得られた凍結材料や冠動脈アテレクトミー組織標本を用いて、病変部局所におけるこれら炎症/酸化ストレス関連因子の発現・局在レベルの変化を、主に免疫組織化学的手法を用いて検討を行なった。いずれもバイオマーカーとしてのMPOやネオプテリンの重要性を示唆するものであり、来年度以降もさらにこれらのバイオマーカーの相互連関などについて検索を継続する予定である。わが国では近年、高齢化社会の到来やライフスタイルの変化により、メタボリックシンドローム患者が急速に増加してきており、その結果、動脈硬化性疾患が著明に増加してきている。冠動脈硬化症の進展は、最終的に、急性心筋梗塞、不安定狭心症、虚血性心臓突然死などの急性冠症候群の発症をもたらすため、急性冠症候群の発症メカニズムの解明や、その予知・予防、および有効な薬物治療の開発はきわめて重要な課題である。本研究は、冠動脈プラークの進展・不安定化メカニズムに寄与する複数の因子として、(1)好中球が産生するMPO、(2)リンパ球のインターフェロン-γにより活性化されたマクロファージが産生するネオプテリン、(3)活性化好中球/マクロファージから産生・放出されるS100A8/A9複合体、これらの相互連関について明らかにすることを目標にしている。

本年度は、病理解剖から得られた冠動脈凍結材料や冠動脈アテレクトミー組織標本、外科手術例の大動脈弁組織標本、および血栓吸引療法により得られた凍結血栓標本などを用いて、病変部局所におけるこれら炎症/酸化ストレス関連因子の発現・局在レベルの変化を、主に免疫組織化学的手法を用いて検討を行なった。
金属薄膜磁性の電界変調効果の増大を目指した材料開発

電界による磁化反転時の消費電力を低減するため、磁性の電界制御効率を向上することを念頭に、磁性の電界制御技術を開発した。磁気特性の測定系および評価手法の確立、素子の最適化を行い、超低消費電力素子のポテンシャルを十分に引き出すための指針を得た。具体的には下記を行った。(1)磁気輸送測定を効率的に行う素子構造・プロセスの開発(2)X線磁気円二色性を用いた磁気異方性の起源の解明(3)電界誘起強磁性共鳴を用いた素子加工後の磁気特性の評価(4)超消費電力を低減する高性能磁気トンネル接合素子の設計磁性体メモリの動作電力が高集積化に伴い急速に増大する問題を解決するため、スピン注入磁化反転方式を用いた磁気トンネル接合の研究が盛んになっている。これにより、ナノ・メートル・オーダのサイズの磁性体のメモリ・デバイス動作が実証され、現在実用化に向けた研究が行われている。申請者はこれまでに、スピン注入磁化反転方式のものとほぼ同様の素子構造において更に数百倍小さな消費電力で動作する、「電界誘起磁化反転」を実証したが、この磁化反転方式は情報保持時間や書き込みエラーの問題等を抱えている。これは磁気特性の電界変調量が小さいことが最大の原因であり、本研究では、材料開発により問題を解決することを目的としている。本年度は磁気異方性およびその電界変調量の評価手法の確立を行った。磁気トンネル接合に高周波電圧を印加し、磁気異方性の変調を介して強磁性共鳴を誘起した。検出はホモダイン検出法により行い、高周波電圧に直流電圧を重畳することにより、磁気異方性の直流電圧による変化を測定し、ナノデバイス化した磁気トンネル接合において非常に感度よく磁気異方性の電界変調量を評価する手法を確立した。電界効果素子や垂直磁化容易磁気トンネル接合に用いられる薄膜タンタル/コバルト鉄ホウ素/酸化マグネシウム接合のエックス線磁気円二色性を測定した。総和則を用いて、軌道磁気モーメントの異方性を元素ごとに算出し、垂直磁気異方性の起源はコバルト鉄ホウ素/酸化マグネシウム界面の鉄の軌道磁気モーメントの異方性によるものと特定した。実験結果は第一原理計算による理論的解釈ともよく一致した。磁性体メモリの動作電力が高集積化に伴い急速に増大する問題を解決するため、スピン注入磁化反転方式を用いた磁気トンネル接合の研究が盛んになっている。申請者はこれまでに、スピン注入磁化反転方式とほぼ同様の素子構造において更に数百倍小さな消費電力で動作可能な「電界誘起磁化反転」を原理実証したが、この磁化反転方式は情報保持時間や書き込みエラーの問題等を抱えている。これは磁気特性の電界変調量が小さいことが最大の原因である。さらに、現在電界による磁化反転時の消費電力は磁化反転に実質的に寄与しないジュール熱が支配しており、その潜在的ポテンシャルから2桁以上消費電力の観点から非効率である。本研究では、材料開発によりこれらの問題解決を目指す。昨年度は初年度であり、磁気異方性およびその電界変調量の評価手法の確立を行った。本年度は最終年度であり、電界効果の薄膜成膜条件および、電界効果の新規応用の可能性について調べた。電界による磁化反転時にジュール熱として磁気トンネル接合(MTJ)素子で消費されるエネルギを減少するため、絶縁膜膜厚を厚くし、従来のMTJよりも1000倍以上高抵抗の素子構造を作製した。電界による磁化反転を示す、パルス電界継続時間依存性に対する磁化反転確率の明瞭な振動が観測された。印加電圧と絶縁膜を最適化することにより、6 fJ/bitという世界最小の動作時消費電力を達成した。新規絶縁膜を用いた素子構造を用いた材料開発を行い、新たな垂直磁化材料/構造を発見した。磁区観察によりCoFeB/MgOの交換スティフネス定数を測定し、電圧印加により交換スティフネス定数が変化することを報告した。(1)磁気輸送測定を効率的に行う素子構造・プロセスの開発(2)X線磁気円二色性を用いた磁気異方性の起源の解明(3)電界誘起強磁性共鳴を用いた素子加工後の磁気特性の評価(4)超消費電力を低減する高性能磁気トンネル接合素子の設計今年度主要な目的とした、測定系の立ち上げと評価手法の確立は予定通り進捗し、成果の一部を論文として発表した。今年度から来年度にかけて継続して取り組む計画の、電界効果素子の作成条件の最適化、CoFeB/MgO接合中の磁気異方性の起源の解明について着々と研究を進めている。27年度が最終年度であるため、記入しない。電子工学平成26度確立した、測定効率および感度を向上したデバイス構造・測定系を用いて、素子作成条件や材料の違いと電界変調量の関係を調べる。

異種元素を界面に挿入したデバイスについて磁気特性の電界変調量の変化を調べ、電界効果に顕著な変化があればエックス線磁気円二色性測定など、元素選択性を有する測定手法により各元素の果たす役割を解明する。磁気異方性は界面およびバルクに起源を持つことが分かっており、電界効果により前者が変化することを論文発表した。バルクの磁気異方性の起源は、予備実験結果から磁歪が最有力である。バルクの磁気異方性の起源をピエゾ素子を用いた歪制御、磁性の温度依存性の測定などにより解明する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
遷移金属-易融元素多元系合金状態図予測システムの構築

またCALPHAD法には馴染みのない研究者・技術者でも容易に任意の組織・温度領域の状態図を予測計算できるように,いろいろな予測計算手順を定式化したマクロファイル形式のプログラムを作成しシステム化した。これまでにFe-Al, Fe-Sn, Fe-Zn, Ni-Al, Ni-Sn各2成分系の状態図については実験的にほぼ調べられており, CALPHAD法による熱力学的解析を終えている。また,メッキ材としてのAl-Sr-Zn 3成分系についてはCALPHAD法による解析結果がすでに報告されている。またCALPHAD法には馴染みのない研究者・技術者でも容易に任意の組成・温度領域の状態図を予測計算できるように,いろいろな予測計算手順を定式化したマクロファイル形式のプログラムを作製しシステム化した。
脂肪酸バイオマーカーを用いた海草起源の埋没する炭素の検出および定量化手法開発

海洋植物起源有機炭素が実水域において数千年を経てどれだけ残存するのかは分かっていない.本研究では植物起源有機炭素残存率の推定を目的として,小川原湖の堆積物コアサンプルの脂肪酸を分析し,約9,000年前の層から植物のバイオマーカー脂肪酸LCFAsを検出した.さらに脂肪酸C26:0の炭素安定同位体比を用いて有機炭素を海起源と陸起源に分離した.なお,陸上植物はマコモ,海洋植物はアマモで代表させた.その結果,推定された海洋植物の有機炭素残存率は既往の研究で推定された残存率(40%)と近い値を示し,堆積物の脂肪酸炭素安定同位体比分析から海草起源の埋没する炭素量を明らかにできる可能性が示された.森林による二酸化炭素の吸収・固定は温暖化緩和策として重要な位置づけにあるが,一方で草本植物(ヨシやアマモなど)は樹木に比べて枯死・分解しやすく,短期間に二酸化炭素を放出するため,炭素収支としてはほぼバランスしていると評価されてきた.しかし近年,海洋生態系においてマングローブ等の木本に加えてアマモ等の草本が大気中の二酸化炭素を固定し,埋没させる(分解・放出しない)未知の炭素フローが注目されている.ところが,本当にアマモが埋没する炭素の起源となるのか,埋没させる炭素量はどのくらいあるのかを評価する手法は確立していない.本研究では沿岸域堆積物コアの長鎖脂肪酸(アマモ等高等植物のバイオマーカー)の炭素安定同位体比(陸上と海洋の植物の分離指標)を測定し,埋没する炭素の存在を確認するとともに,年代解析の結果とあわせてアマモ由来有機物の分解過程をモデル化し,1万年程度の分解を経てなお埋没するアマモ起源有機物の炭素量の定量化を試みる.本年度は小川原湖コアの深さ方向に分割した各層の脂肪酸組成を測定し,最も深い9,000年前程度の層に堆積するLCFAsの存在を明らかにし,高等植物起源の有機物が9,000年以上残存することを明らかにした.また,各層のLCFAs/全FAを解析したところ,浅い層でのLCFAs/全FAs比は4060%と別途室内実験において実施したアマモの分解実験における720日間分解したアマモに近い値をとることがわかった.しかし,深くなるにしたがってLCFAs/全FAs比は増加し,最終的に7080%を示した.このことから,LCFAs/全FAs比は高等植物起源の有機物の分解過程を表す指標として有用であることが明らかになった.小川原湖の20mの堆積物コアから深さ方向に約10cm間隔でサンプルを採取し,有機炭素含有率,炭素安定同位体比,脂肪酸組成,脂肪酸の炭素安定同位体比を分析する予定であったが,脂肪酸の炭素安定同位体比のみ分析機器の不調により実施できなかった.しかし、サンプルは前処理を行なって保存しており,分析機器もメンテナンスを行なって回復したので今年度早々に分析を実施する予定である.その他の分析結果は概ね予想した通りの結果が得られており,研究は計画通りに進んでいる.さらに当初予定には無かったアルカン等の分析も準備済みであり,有機物の分解に関する情報収集を当初予定以上に進める予定である。また,有機物分解に関する室内実験に関しては、海草アマモ,褐藻アカモクの720日分解実験を終了し,海草起源脂肪酸組成遷移モデル,海草起源の有機物分解モデルを構築した.20日間の分解実験によって海草アマモ,褐藻アカモク由来のPOCの残存を確認した.その結果,Multi-Gモデルを用いて難分解性POC量を推定し,海草アマモ由来POCの39.3%,褐藻アカモク由来POCの40.0%が難分解であるという結果を得た.これらの結果は,当初予定した高等植物由来難分解性有機物の値を上回るものであり,ブルーカーボンによる地球温暖化緩和策の有効性を示す貴重な知見であると考える.光合成により固定され,海洋生態系に捕捉される炭素のことをブルーカーボンという.自然生態系による炭素固定は,大気中の温室効果ガス削減に寄与すると考えられている.しかし,ブルーカーボンの定量的評価方法は定まっていない.そこで本研究では,青森県小川原湖の堆積物コアサンプルといくつかの植物を用いて,脂肪酸や炭素安定同位体比の分析を行った.そして,実水域において堆積している植物の起源を推定し,さらには堆積物におけるアマモ由来POC残存率を推定することを目的とした.その結果,約9,000年前の堆積層から高等植物のバイオマーカー脂肪酸LCFAsを検出した.さらにLCFAsのうち脂肪酸C26:0の炭素安定同位体比を用いて有機炭素を海起源と陸起源に分離した.なお,陸上植物はマコモ,海洋植物はアマモで代表させた.堆積物起源の割合は各年代で大きく異なり,海起源が561%の範囲にあった.この割合およびLCFAs量を用いて,初期アマモ由来POC量を推算し,残存POC量を除することでPOC残存率を計算した.我々のアマモ分解実験結果を基にした最終的なアマモのPOC残存率は39.3%と予測していたが,今回算出した残存率は約2451%の範囲にあり,モデルによる推定値と近い値を示した.以上より,小川原湖堆積物ではアマモ由来POCは数十%程度残存している可能性が示唆されるとともに,堆積物コアサンプルの分析からブルーカーボン量の推定ができると考えことが示唆された.海洋植物起源有機炭素が実水域において数千年を経てどれだけ残存するのかは分かっていない.

本研究では植物起源有機炭素残存率の推定を目的として,小川原湖の堆積物コアサンプルの脂肪酸を分析し,約9,000年前の層から植物のバイオマーカー脂肪酸LCFAsを検出した.さらに脂肪酸C26:0の炭素安定同位体比を用いて有機炭素を海起源と陸起源に分離した.なお,陸上植物はマコモ,海洋植物はアマモで代表させた.その結果,推定された海洋植物の有機炭素残存率は既往の研究で推定された残存率(40%)と近い値を示し,堆積物の脂肪酸炭素安定同位体比分析から海草起源の埋没する炭素量を明らかにできる可能性が示された.分解実験における有機炭素含有率と脂肪酸組成比の変化との関係に関するモデルを構築する.また堆積物コアは当初の海草起源有機物の堆積量をアマモの核遺伝子量の分析からも推定し,この結果を用いて室内実験から得られたモデルをチューニングし,長期的な有機物分解モデルに拡張する.これら2つのモデルを連結することで,堆積物コアの脂肪酸組成比の分析値からどのくらいの分解時間が経過した海草起源有機物か推定が可能となり,また脂肪酸組成比(あるいはアマモ核遺伝子量)から有機炭素量を推定することが可能となる.なお,堆積物コアには海起源のみならず陸起源の有機物も少なからず堆積していると予測される.これを分離して評価する方法としては,脂肪酸の炭素安定同位体比の分析からは特定の脂肪酸(例えばアマモと陸上植物の落葉に共通するLCFA)の安定同位体比が得られ,アマモと陸上植物の炭素安定同位体比が異なることを利用してそれぞれをエンドメンバーとしたミキシングモデルにより解析することを計画している.このような脂肪酸の安定同位体比分析の特徴を活かすことで,海草起源の炭素の埋没を推定することが可能になるとともに,陸起源の落葉等による炭素の埋没についても検討することが可能となる.そして,本研究で開発した海草起源の有機物の分解モデルを用いて推定した推定する埋没する炭素と海草が隔離する二酸化炭素に関する既往研究成果を比較解析し,モデルの有効性と課題を明らかにする.最終的には,日本の海草場の現存量から年間生産量を推定し,その分解過程を開発した海草起源有機物の分解モデルを適用して解析し,日本の沿岸域において1年間に埋没する炭素量を試算する.また,かつて開発により失われた海草場が埋没する炭素量の減少に及ぼした影響を評価する.さらに,世界の海草場における埋没する炭素量の試算を試みる.環境生態工学分析機器(GC-IRMS)の不調のため、土壌サンプルの一部の分析(脂肪酸の安定同位体比)を平成29年度に実施することとした。このため分析に必要な消耗品(分析試薬、ろ過フィルター)の購入のための物品費を次年度に使用することとした。6月までに保存するサンプルの分析を終了する予定であり、このために必要な消耗品(分析試薬、ろ過フィルター)を購入する。