hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホール係数を用いた金属表面の応力評価

本研究はホール効果を用いて金属表面の残留応力を評価する手法を開発することを目的とした。金属のホール効果は半導体のそれと比較して小さいことから産業への活用例は見られなかった。申請者らは特定の合金において理論値を超えるホール係数の応力依存性を定量的に測定したことから、金属表面の非破壊的な応力評価法の実用化のための研究を行った。初年度は理論と実験装置の構築を行った。2年目は熱処理と測定周波数の高周波数化について検討を行った。最終年度は測定周波数のさらなる高周波数化と測定結果の再現性を向上させることに取り組んだ。本研究の成果をまとめる。1T以上の磁束密度を維持しつつ、交流駆動できる電磁石を設計・製作し、金属のホール係数の応力依存性を評価するための測定系を構築した。これを用いて、特定の非磁性体合金において理論値を超えるホール係数の応力依存性を観測した。その原因は試験体に含まれる応力によって合金に含まれる強磁性体元素の不対電子が現れ、ホール効果に影響を与えているためである。電荷キャリア濃度が応力以外にも影響を受ける可能性を考慮し熱処理の影響について、及び強磁性体元素を含まない金属のホール係数の応力依存性の測定を試みた。これらについては実験装置の性能不足も考えられるが、少なくとも評価した金属においては強磁性体元素を含む合金のホール係数の応力依存性よりそれらの影響はかなり小さいことがわかった。申請時の予定にはなかったが、実機適用を視野にベース電流の高周波化に取り組んだ。表皮効果を利用して金属表面に電流を集中させできるだけ大きなホール電圧を生じさせるためである。ベース電流の周波数は1MHz以上が求められるが、100kHzまで高くすることができた。実機適用に向けて順調に進んでいると考えている。理論と実験装置の構築を行った。本研究はホール効果を用いて電気伝導性のある物質の表面の応力を非破壊的に測定することを目的としている。ホール効果が、電荷キャリアの密度と相関があることを利用している。応力による被試験体の体積変化は、キャリア濃度に影響を与えることが想定される。これまでの実験では強磁性体元素を含む非磁性材料において、想定される体積効果を超える影響がホール係数に現れた。これは、体積変化以外の影響が存在することを示唆している。一方で、計画申請時にはその原因を明らかにする方法について議論できずにいた。しかしながら、いくつかの材料においてその現象について差異が見られた。具体的には同様な効果は純度の高い銅や強磁性体元素を含まないチタン合金ではまた確認できていない。実験装置の性能不足である可能性もあるが、非磁性体合金に含まれる強磁性体元素の不対電子が現れ、ホール効果に影響を与えている可能性が考えられる。よって、試験体として強磁性体元素を含む非磁性の合金と強磁性体元素を含まない合金についてホール係数の応力依存を比較、評価するべきだと結論した。1T以上の磁束密度を維持しつつ、交流駆動できる電磁石を設計、製作した。有限要素法を用いたシミュレーションにより設計を行い、実験により磁束密度の変化が1%以下の領域が十分な広さであることを確認した。銅のホール係数を測定し、これまでの実験結果と同様の値を得ることができた。しかしながら、ホール係数の体積依存のみをとらえることに成功していない。実験結果の標準偏差をさらに小さくする必要がある。実験装置を構築した。予算の関係で応力付与の自動化は見送らざるを得ず、十分な有効桁の確保はまだできていない。しかしながら、電磁石については計画時の性能を満足した物を作成することはできた。また、既存の理論では説明できない効果を、材料中の強磁性体元素の不対電子を用いた理論と実験で説明することを試みている。当初計画になかった銅合金の測定を試みことは本研究の原理的な部分を補完するものである。よって、より改善を必要とする装置部分、実験計画の発展的修正を踏まえ、本研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断している。ホール効果が電荷キャリアの密度と相関があることを利用している。2年目である平成29年度は以下の二つのことを行った。一つ目は、キャリア濃度が応力以外にも影響を受ける可能性を考慮し、ホール係数の応力依存性における熱処理の影響について検討を行った。現時点で明確な結論を得られていない。なぜなら、実験ではホール効果の応力依存性に有意義な差を得ることができなかったからである。熱処理方法について専門家の意見を仰ぐとともに、金属顕微鏡等を用いて試験体の結晶構造についてより詳細な調査をし、実験方法について再確認しているところである。二つ目は、計画時の予定にはなかったが、実機適用を視野にベース電流の周波数の高周波化に取り組んだ。現在、試験体は厚さ0.1mm程度のシートを用いている。これはホール電圧が試験体の厚さに反比例するからである。例えば0.1mmの磁束密度1T、ベース電流1Aの時、ホール電圧は約0.87μVである。本研究の最終目標はタービンブレード等の表面応力であるからその厚さは10mm以上ある。これはホール電圧が1/100以下になり、ホール電圧の応力依存性の測定がより困難になることを意味する。そこで、ベース電流の周波数を高くして表皮効果でもって試験体表面のベース電流密度を大きくすることでそれを補おうという戦略である。

高周波になると電線のインダクタンス成分が大きくなる。これは測定には不利益を与える。我々の知る限り先行研究のベース電流の周波数は最大数kHzであった。しかしながら、受動素子のみで構成するシンプルな回路を試験体とロックインアンプの間に入れることで、ベース電流の周波数を100kHzまで高くすることができた。これはInconel 718であれば表皮厚さ1.75mmに相当する。当初予定していた熱処理がホール効果の応力依存性に与える影響について確信の得られる結果が得られていない。しかしながら、実機適用に向けてベース電流の高周波化には道筋が立ったことから、本研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断している。本研究はホール効果を用いて金属表面の残留応力を評価する手法を開発することを目的とした。金属のホール効果は半導体のそれと比較して小さいことから産業への活用例は見られなかった。申請者らは特定の合金において理論値を超えるホール係数の応力依存性を定量的に測定したことから、金属表面の非破壊的な応力評価法の実用化のための研究を行った。初年度は理論と実験装置の構築を行った。2年目は熱処理と測定周波数の高周波数化について検討を行った。最終年度は測定周波数のさらなる高周波数化と測定結果の再現性を向上させることに取り組んだ。本研究の成果をまとめる。1T以上の磁束密度を維持しつつ、交流駆動できる電磁石を設計・製作し、金属のホール係数の応力依存性を評価するための測定系を構築した。これを用いて、特定の非磁性体合金において理論値を超えるホール係数の応力依存性を観測した。その原因は試験体に含まれる応力によって合金に含まれる強磁性体元素の不対電子が現れ、ホール効果に影響を与えているためである。電荷キャリア濃度が応力以外にも影響を受ける可能性を考慮し熱処理の影響について、及び強磁性体元素を含まない金属のホール係数の応力依存性の測定を試みた。これらについては実験装置の性能不足も考えられるが、少なくとも評価した金属においては強磁性体元素を含む合金のホール係数の応力依存性よりそれらの影響はかなり小さいことがわかった。申請時の予定にはなかったが、実機適用を視野にベース電流の高周波化に取り組んだ。表皮効果を利用して金属表面に電流を集中させできるだけ大きなホール電圧を生じさせるためである。ベース電流の周波数は1MHz以上が求められるが、100kHzまで高くすることができた。実機適用に向けて順調に進んでいると考えている。試験体として強磁性体元素を含む非磁性の合金と強磁性体元素を含まない合金についてホール係数の応力依存の測定を行う。具体的には鉄、ニッケル合金と銅合金を用いることを予定している。測定結果の標準偏差を最小化することに取り組む。現状、実験装置の性能による制限でホール係数の体積依存のみを実験から確認することができていない。再現性の不足は、試験体の設置方法、交流電流を用いることによって試験体にローレンツ力による振動等が発生し、測定結果に影響を与えているからだと予想している。
日本における集中治療後症候群の実態とリスク因子の解明

重症患者における回復後の生活の(QOL)を左右する、集中治療後症候群(PICS)の実態を明らかにするため、集中治療室に入室した患者に対し、退室から1年後の生活の質(QOL)、日常生活動作、認知機能、不快な記憶に関して調査を行う。また、集中治療室に入室中の情報からPICS、QOL低下のリスク因子を明らかにする。
ポルフィリン直結合ピンサー配位子の集積化と新規触媒機能の開拓

β位にピジリル基を一つ持つニッケルポルフィリンをK2PtC14とトルエンとDMFの1:1混合物中で100度に24時間加熱するとニッケルポルフィリンのメゾ位の水素が活性化させて白金に結合し、一方で溶媒であるDMFのメチル基の水素が活性化されて白金に結合した非常に興味深い構造をもった錯体が得られることがわかった。反応機構を推定し、塩基存在下で反応を行うことにより、類似生成物の収率を64%まで向上させることにも成功した。ニッケルポルフィリン以外にも、フリーべースポルフィリン、銅ポルフィリン、亜鉛ポルフィリンからも同様な生成物を得ることにも成功した。同じ側のβ位の2カ所でピリジル基で架橋したポルフィリンの合成を2量体、3量体と合成した。結晶構造から、分子が大きく撓んだ構造となっていることがわかり、4量体では、完全に環状構造となると予想された。この予想に基づき、関連の反応を詳しく調べたところ、4量体ポルフィリンチューブの合成に成功した。中空部分にフラーレンを取り込んだ分子の結晶構造解析にも成功し、その環状構造を確認することができた。この分子はナノチューブのポルフィリン版ともいえる画期的な分子であり、今後広い分野でインパクトを与えると予想できる。ポルフィリンピンサー分子の展開として、ピリジル側鎖をイミダゾールに変え、同様なピンサー化合物の合成も行い。これがヘック反応の触媒として機能することを確認した。また、ルテニウムを錯体化させたところ、ターピリジン存在下では、η2型のポルフィリンとしては非常に新規な構造の錯体が得られることがわかった。ニッケルポルフィリン以外にも、フリーベースポルフィリン、銅ポルフィリン、亜鉛ポルフィリンからも同様な生成物を得ることにも成功した。
脳における甲状腺ホルモンの作用機構とその加齢による影響

脳及び下垂体における甲状腺ホルモン代謝に及ぼす加齢と種々の生理活性物質の影響を検討する目的で、若年ラット脳及び下垂体のヨ-ドサイロニン5′脱ヨ-ド酵素(5′ーD)活性の変動に関する実験的研究を行った。1)euthyroidラット下垂体のType I5′ーD活性は、Type II 5′ーD活性より著明に高値であった。dopamin受容体のagonistであるBromocriptine(B)及びautagonistであるHaloperidol(H)を投与しても、Type I及びType II 5′ーD活性に変化はみられなかった。2)hypothyroidラット下垂体のType I 5′ーD活性は、euthyroidラットと差はなかったが、Type II 5′ーD活性は著明に上昇した。更に、Bを投与するとType I及びType II 5′ーD活性ともに低下傾向を示し、一方、Hの投与により両活性ともに上昇傾向をみとめた。3)euthy roidラットのType I 5′ーD活性は、下垂体で最も高く、脳では海馬及び大脳皮質が高値であった。Type II 5′ーD活性も下垂体で最も高く、次いで大脳皮質であった。hypothyroidラットでも、両活性の部位差はeuthyroidラットも著変はなかったが、各部位でType II 5′ーD活性の上昇が著明であった。4)Nicotimeを投与すると、euthyroidラットでは、下垂体及び脳各部位での両活性に変化はみられなかった。一方、hypothyroidラットでは、大脳皮質、海馬及び下垂体で、Type I及びType II 5′ーD活性の上昇がみられた。5)ラット下垂体のType II 5′ーD活性は、dopamine受容体により影響をうけていることが推定された。また、脳の一定の部分のType I及びType II 5′ーD活性は、Nicotine受容体を介して影響をうけている可能性が考えられた。脳における甲状腺ホルモンの作用機構を知る目的で,今年度は若年ラット脳シナプトソーム分画(Sy)におけるT_3結合に対するニコチンの影響について検討した.Wistar系雄ラット(体重約200g)の大脳皮質を0.32M Sucroseによりホモゲナイズし,非連続庶糖密度勾配法によりSyを得た.SyはTris-Sucrose緩衝液にて再懸濁した.ラットを4群に分け,各々にニコチン(0.25, 0.5, 2.0mg/kg/day)を1日一回皮下に注射し, 3週間後に実験に使用した. T_3結合実験は上記Sy濁液に^<125>I-T_3と非標識T_3を加え, 25°C2時間インクベートして行った. Sy結合T_3の分離にはPEGを用いた.非標識T_3 10^<-5>M存在下の^<125>I-T_3の結合を非特異的結合として,総結合量より差し引き, Scatchard plotにより解析した. Sy分画へのT_3結合はSyの蛋白量に依存し,蛋白量5-150μg/tube間でほぼ直線的に増加した.ニコチン非投与ラットではT_3結合率(B/T)は非標識T_310^<-12>10^<-5>M添加により用量反応性に低下し, T_3結合のKdは約3.0×10^<-11>MでMBCは約4.8pgT_3/mg proteinであった.

ニコチン投与ラットではKdは有意の変化を示さなかったが, MBCはニコチン0.25, 0.5, 2.0mg/kg/day投与で各々3.4, 1.7および.0.22pgT_3/mg proteinと用量反応性に低下した.ラット大脳皮質のT_3結合におけるMBCがニコチンの投与により減少したことより,シナプスにおける神経連絡にT_3とニコチンが相互作用を有している可能性が考えられた.今後更に, SyにおけるT_4脱ヨード酵素活性との関係について検討すると共に各月令のラットを用いて,加齢による変動を詳細に検討する.脳及び下垂体のヨードサイロニン5′脱ヨード活性(5′D)への加齢及び種々の活性物質の影響を検討する目的で、dopamine receptor agonist及びantagonstの若年ラット下垂体5′D活性に及ぼす影響を検討した。(結果)euにおいて、Bro及びHal投与ラットの下垂体5′D活性は、対照群(TypeI:692±47,TypeII:92±24fmolesI^- release/mg protein/hr)に比べ、各時間で有意差はなかった。hypoにおいては、対照群でTypeI5′活性は593±39とやや低下し、一方、TypeII5′D活性は596±94と著明に上昇した。しかし、Bro及びHal投与ラットでは、TypeI及びTypeIIのいずれの5′D活性も、対照群ラットのそれらと比較して有意な変動はみられなかった。(結語)【〇!1】hypoラットでは、TypeI5′D活性の低下とTypeII5′D活性の著明な上昇がみられた。【〇!2】しかし、eu及びhypoラットで、これら5′D活性はBro或はHalで変動せず、dopamine neuronは若年ラット下垂体5′D活性の調節因子としての可能性は少ないと考えられた。
急性リンパ性白血病における微小残存病変の病態および予後との相関に関する研究

本研究は成人急性リンパ性白血病(adult acute lymphoblastic leukemia,a-ALL)を対象として、初診時の白血病細胞がクローン性に持つT細胞受容体γ/δ鎖、免疫グロブリンH/κ鎖遺伝子再構成をマーカーとして、寛解導入後も微量に存在する白血病細胞をPCR増幅で定量し、MRDの多少を以て造血幹細胞移植治療の適応を決め、その有用性を確認する前方視的研究である。寛解導入、地固め療法期に施される4つの治療ブロック(A1→C1→A2→C2)の各終了時に骨髄を採取し、A2以降もMRD陽性である症例には同種幹細胞移植を行ない、それ以外には維持療法を行いつつ、定期的に骨髄を採取し、MRD陽転後は速やかに移植治療に切り替えるものである。本研究に登録されたALL症例は2008年4月に目標としていた100例に達した。初診時の遺伝子再構成スクリーニングの済んだ95症例のうち、1個以上のマーカーがみられたのは72例(75.8%)であった。MRD定量に用いたマーカーを遺伝子再構成別にみると、TCRγ31例、IgH 19例、TCRδ14例、Igκ8例であった。MRD検出感度は100,000分の1が13例、10,000分の1が50例、1,000分の1が8例であった。治療早期(A1後(ポイント1)およびC1後(ポイント2))の骨髄MRD定量が可能であった59例の患者のうち、陽性(1,000分の1以上)であったのはA1後で28例(47.4%)、C1後で10例(16.9%)であった。今後、これらの症例を追跡し、治療介入による予後改善効果について検討を行う予定である。本研究の目的は、成人急性リンパ性白血病(adult ALL)を対象とし、prospectiveにMRDの定量を行ない、小児と同様の初期治療反応性と予後との関連があるかを明らかにし、MRDに基づいた層別化による新たな治療戦略の導入の可能性を調査することである。平成17年度はこのため、症例の収集と初診検体の分析を行った。本研究は我が国における成人急性白血病多施設共同治療研究の代表的なグループであるJALSG(Japan Adult Leukemia Study Group)の付随研究の一つとして、症例を集積することとしていたが、さらに解析症例を増やすために、九州大学医学部関連病院を中心としたALL2002プロトコールに登録を行った症例も対象とした。平成17年度、新規に登録があったのは、JALSGでは10例、九州大学ALL2002プロトコール参加施設からは17例であった。いずれの症例も、TCRγ、δ遺伝子、IgH、Igκ鎖遺伝子再構成について、multiplex-PCR法によりスクリーニングを行った。MRD検出に用いた遺伝子再構成は、TCRγ6例、IgH4例、TCRδ4例、Igκ3例であった。研究開始から現在までに集積された症例数は58例で、このうちMRD定量可能な何らかのマーカーをもつものは全体の85%で、診断後3ヶ月までの治療開始早期にMRDが陰性化(測定値10^<-3>未満)した症例は15%であり、同じ方法を用いてこれまで検索してきた小児ALLと大差はなかった。小児では早期MRD陰性化群では、陽性群と比較して予後良好であったが、成人についても同様の傾向が見られるかどうか、平成18年度以降は、さらに症例数を増やすと同時に、予後との相関を確認する必要がある。

本研究は成人急性リンパ性白血病(adult acute lymphoblastic leukemia, a-ALL)を対象として、初診時の白血病細胞がクローン性に持つT細胞受容体γ/δ鎖、免疫グロプリンH/κ鎖遣伝子再構成をマーカーとして、寛解導入後も微量に存在する白血病細胞をPCR増幅で定量するもので、比較的予後良好と考えられるbcr/ab1陰性者についてはMRDの多少を以て造血幹細胞移植治療の適応を決め、その有用性を確認する前方視的研究である。寛解導入、地固め療法期に施される4つの治療ブロック(A1→C1→A2→C2)の各終了時に骨髄を採取し、A2以降もMRD陽性である症例には同種幹細胞移植を行ない、それ以外には維持療法を行いつつ、定期的に骨髄を採取し、MRD陽転後は速やかに移植治療に切り替えるものである。本研究に登録されたa-ALL症例は2007年3月現在79例で、本研究の最終年度である19年度には目標とする100例に達すると予想している。初診時の遺伝子再構成スクリーニングの済んだ70症例のうち、1個以上のマーカーがみられたのは51例であった。これらの症例については、再構成部位の塩基配列の同定と症例特異的な増幅用PCRプライマーの設定が可能であった。MRD定量に用いたマーカーを遺伝子再構成別にみると、TCRγ20例、IgH 15例、TCRδ12例、Igκ4例であった。MRD検出感度は100,000分の1が6例、10,000分の1が31例、1,000分の1が8例であった。治療早期(A1後(ポイント1)およびC1後(ポイント2))の骨髄MRD定量が可能であった45例の患者のうち、陽性(1,000分の1以上)であったのはA1後で23例(51%)、C1後で7例(15.5%)であり、治療開始約3ヶ月目となるC1の陰性化率は小児ALLとほぼ同率であったが、約1ヶ月目となるA1の陽性率が高いのが目立った。45例のうち、初診時のreal time PCRでm-bcrもしくはM-bcrが陽性であったものは19例(42%)であった。bcr陽性例では、ポイント1/2のMRDが+/+のものが4例、+/-が8例、-/-が7例であった。一方、bcr陰性例では、MRD+/+が5例、+/-が7例、-/-が14例で、相対的にbcr陰性例でMRDの早期陰性化症例が多いことがわかった。初診時のPh (bcr/abl)が陰性であった18例では、TCR, Ig遺伝子再構成によるMRD検査結果に基づき、移植/維持療法の要否判定を行った。このうち、A2,C2で陽性であった2例は幹細胞移植を行った。残り16例は維持療法対象となり、現在経過観察中である。本研究は成人急性リンパ性白血病(adult acute lymphoblastic leukemia, a-ALL)を対象として、初診時の白血病細胞がクローン性に持つT細胞受容体γ/δ鎖、免疫グロブリンH/κ鎖遺伝子再構成をマーカーとして、寛解導入後も微量に存在する白血病細胞をPCR増幅で定量し、MRDの多少を以て造血幹細胞移植治療の適応を決め、その有用性を確認する前方視的研究である。寛解導入、地固め療法期に施される4つの治療ブロック(A1→Cl→A2→C2)の各終了時に骨髄を採取し、A2以降もMRD陽性である症例には同種幹細胞移植を行ない、それ以外には維持療法を行いつつ、定期的に骨髄を採取し、MRD陽転後は速やかに移植治療に切り替えるものである。本研究に登録されたALL症例は2008年4月に目標としていた100例に達した。初診時の遺伝子再構成スクリーニングの済んだ95症例のうち、1個以上のマーカーがみられたのは72例(75.8%)であった。MRD定量に用いたマーカーを遺伝子再構成別にみると、TCRγ31例、IgH 19例、TCR δ14例、Igκ8例であった。
シリコンナノシートをビルディングブロックとした新規光機能素子の研究

本研究では、層状構造を有するZint1相シリサイドを単層にまで剥離することにより得られるシリコンナノシートをナノブロック単位に用いて、新規光エネルギー変換材料、省エネルギー電子デバイス、表示素子などを目指している。18年度は、シリコンナノシートの有機化処理による機能化とその物性解明、およびコロイド粒子の規則配列について取り組んだ。シリコンナノシートの合成に関しては、層状ポリシラン(Hi_6H_6)を白金触媒下でアルケンとヒドロシリル化反応を行う事で、直鎖アルキル基でキャップされたシリコンナノシートがえられることを始めて見出した。得られたシートの構造は、XRD、TEM、XAFS、およびSpring-8を用いた面内回析、の分析によりバルクシリコンの(111)面と同じ構造の層の上下にポリエチレンと類似した構造のアルキル基が結合している事も明らかにした。更に、このシートは、ヘキサンなどの有機溶媒に可溶である。この特徴を利用して、スピンコート法により、シリコンナノシートを製膜できることも見出した。シリコンナノシートの光学特性の正確な把握、理解は本研究の目標達成のために不可欠であるため、本年度は蛍光特性評価を実施した。その結果、350nmの励起光に対して、430nm(2.9eV)に強い蛍光が観測され、量子サイズ効果を強くサポートする結果が得られた。シリコンナノシート表面に有機基を付加させたことで、有機溶媒に均一に分散する事が可能となり、従来にない新しいシリコンナノ材料が得られた結果の現象と捉えている。一方、新規光機能素子作製のための基盤技術となるコロイド粒子の規則配列手法についても様々な検討を行った。従来の引き上げ法で得られるコロイド結晶には、無数の点欠陥や線欠陥が生じる問題があった。そこで、本研究では蒸発速度と粒子の対流を組み合わせたコロイド結晶作製セルを試作し、従来法と比較して欠陥が劇的に少ないコロイド結晶が得られる事を見出した。本研究では、層状構造を有するZintl相シリサイドを単層にまで剥離することにより得られるシリコンナノシートをナノブロック単位に用いて、新規光エネルギー変換材料、省エネルギー電子デバイス、表示素子などを目指している。17年度は、シリコンナノシートの合成とその物性解明、およびコロイド粒子の規則配列について取り組んだ。シリコンナノシートの合成に関しては、代表的なZintl相シリサイドCaSi_2のSiに対してMgを5%添加したものを、プロピルアミン塩酸塩水溶液中で脱Ca反応を行うことにより、シラノール基でキャップされたシリコンナノシートが得られることを始めて見出した。得られたシートの厚みは、AFM観察から約0.4nmと求められ、一原子層のシリコンから構成されたシートであることを確認した。更に、シート面内の構造はTEM観察および放射光を用いたin-plane回折測定の結果より、バルクシリコンの(111面)に対して2×2構造の超格子である事も明らかにした。シリコンナノシートの光学特性の正確な把握、理解は本研究の目標達成のために不可欠であるため、本年度はその基礎データの収集を行った。光吸収スペクトル測定の結果、268nm(4.8eV)にピークを持ち、バルクシリコン(1.1eV)に対して大きくブルーシフトし、量子サイズ効果が示唆された。更に、蛍光スペクトル測定より、434nm(2.9eV)に強い蛍光が観察され、量子サイズ効果を強くサポートする結果が得られた。このようにして得られたシリコンナノシートは、従来にない新しい形態のシリコン材料として、その特徴が明らかになりつつある。

従来の引き上げ法で得られるコロイド結晶には、無数の点欠陥や線欠陥が生じる問題があった。そこで、本研究では蒸発速度と粒子の対流を組み合わせたコロイド結晶作製セルを試作し、従来法と比較して欠陥が劇的に少ないコロイド結晶が得られる事を見出した。
河川における大小の渦形成と流速変動の精密な現地計測による実態解明とその応用

大小の渦が複雑に発生していて河川における水難危険箇所にもなっている河道彎曲部において、超音波を利用した3方向流速の時間連続測定計や空間分布計などを用いた移動観測と定点観測とを併行実施し、また、一部関連の水路実験も行った。それらから、このような渦の形成場では河床が極めて激しく変化していることを詳細に示し、河床深部に向かって落ち込み、隔壁状の凸部で湧き上がり、それを越えて再び落ち込むという流れの実態を明らかにするとともに、流速・流向変動の時空間規模や周期性を把握した。自由に照射方向や設置水深を変化させることができる音響ドップラー流向流速分布計(以下ADCP)の固定装置の製作は完了したが、強度面から大重量となったこと、及び、河岸周辺の河床凹凸の著しいことが判明したため、河岸からの懸架による測定は断念し、この装置を観測浮体に組み込みロープ固定で長時間継続観測を実施した。この浮体等の準備に時間を要したので同時の高精度点計測はできなかったが、この測定結果と選定地点から撮影した同時ビデオ画像との比較は行い、大規模渦の基本的な水理特性は把握した。また,測定原理上、時間、空間とも高い分解能は期待できないADCPの時空間分解能については、主に、その4本の個別ビームから得られるコリレーション値の計測結果についてパワースペクトルを検討し、ADCPの通常測定では捉えられないような急激な河床変化に伴う流れ変動の周波数スペクトル特性は把握可能であることを明らかにした。なお、個別ビームのドップラーシフト信号については、メーカー代理店に問い合わせても現段階では十分な情報が得られていないため、より定量的な解明は次年度以降の課題となった。しかしながら、流速と同様に、通常測定では平滑化がなされるため解像度が極端に低下するADCPの河床計測については、個別ビームの測定値に着目したことで、移動観測結果から、大規模渦の発生している河道地点には、水表面からは推定できないような大岩による大規模の河床凹凸のあることを見出すなど、より高度の河床空間変化も測定できることを示した。同時に、ADCPの移動量が小さい場合、ボトムトラッキング機能による補正に限界のあることも明らかにした。石礫床のマイクロバビタット機能に関する計測については、詳細な河床形状測定をより広い範囲で可能とするよう2次元アクチュエータを組み込んだ測定装置を改造して実験河川に適用した。より高精度で詳細なデータが得られるように工夫するとした定点観測では、繋留ロープと二重化した牽引ロープとの組合せで、幅数10m以上の河道であっても、足場の良い一方の河岸上から観測ボートの固定位置を設定できるようにし、3次元超音波ドップラー流速計(3D-ADV)による点計測を併用した連続計測に力点を置いて実施した結果、ADCPの時間分解能では大規模渦が順次発生している水深6m以上の箇所であっても,乱流エネルギーのカスケード過程は捉えられないこと等を明らかにした。また、範囲を拡大し測線を密にした移動観測と定点観測とによる流速ベクトルの鉛直成分の変動状況に着目し、詳細な河床状況とを突き合わせることで、上流から急激に低下する河床に沿って主流が下降流となり、それが下流河道中央部水面下の岩壁に衝突して、底面から湧き上がってくるような渦を発生させているという3次元構造を把握した。これらを現地スケールで明らかにした点は貴重な成果と考えられる。一方、陸上点から直接ADCPを水中に設置・固定して計測する方法については、候補地点とした関市鮎之瀬橋上流部においても、岩盤へのアンカーボルト埋込みやコンクリート打設等、現地改変が必要と判ったので、それに替えて上述の方法を採用した。石礫床上の渦特性等の解明については、(独)土木研究所自然共生研究センターの実験河川が使用できなかったため、中型実験水路に桟型粗度を配置して代用し、2次元アクチュエータに3D-ADVを3種の角度で取り付けて流れを計測し、乱れ強度分布等良好な計測結果を得た。このような計測手法は今まで報告されていないものである。また、浅水流シミュレーション用の地形モデル作成については、本年度に鉛直ビーム測定を追加して得たさらに正確な河床形状データと既存データとの統合方法を可視化ソフトを用いて検討した。このため、浅水流解析は次年度に持ち越すこととした。当初、3次元超音波ドップラー流速計(3DーADV)を併用した手法に工夫を加えつつ観測を継続して、測定音響ドップラー流速流向分布計(ADCP)の精度をより明らかにし、複雑な渦場での乱流エネルギーのカスケード過程を明確にするとしていたが、観測手法の再検討と蓄積データの精査によって、これ以上測定精度の上がる余地は少なく、新たに観測しなくても、流れ場や乱流特性の考察には十分と判断し、観測データの系統的とりまとめを中心に研究を進めることとした。

まず、各観測特性の整理と全測定データの可視化から、鉛直方向平均流速場の変化を示して昨年度に概要を示した流れの空間的変化と河床形状との対応関係を、可視化ソフトによって精度よく内外挿した曳航観測データの鉛直各層における流速平面分布を相互比較してより明確にした。ついで、時空間分解能が大きく異なるADCPデータと3DーADVデータについて、長時間の観測結果から、乱流スペクトル解析の使用データ数を増減してカスケード過程を検討し、主に前者から、河道形状の水平・鉛直スケールに対応すると見られる複数ピークを、また、後者から、慣性小領域が存在することを見出した。これらは、河道急変部における流れの実態を具体的かつ詳細に示した点で過去に見られないものであり、流れのエネルギー損失評価に繋がる点で水理学的な価値が高く、また、水難危険個所の実態を利用者や河川管理者等に周知していく上でも貴重なものである。石礫床における流れの実験的解明について、本年度は、より実際に近い桟型粗度を設けた台形断面水路を用いて3DーADVによる測定を開始したが、開始直後にそのプローブが損傷し修理に3ヶ月以上を要することから3次元電磁流速計での計測に切り替えた。これにより、時空間分解能が不十分で乱流特性は把握できなかったが、水工学的に重要な平均場の流れ特性やエネルギー損失特性は明らかにしえた。ADCPの時空間分解能と精度を現地計測から明確にし、河川における大小規模の3次元的渦運動やそれによる流速変動の実態を高精度で把握するという主目的については、装置や方法に工夫を重ねて現地計測を繰り返し、蓄積したデータに基づいて考察を深め、かなり達成できている。水難事故軽減のための研究成果の活用について、関係機関との連携を取っており、石礫床上の流れや細粒土砂移動についても、それらの特性を明らかにしている。以上から、おおむね順調に進展していると判断したものである。24年度が最終年度であるため、記入しない。河川における大小規模の3次元的渦運動や流速変動の実態を高精度で把握するため、3D-ADVを併用した観測を継続し、ADCPの精度をさらに検証するとともに複雑な渦場における乱流エネルギーのカスケード過程をより明確にする。また、可視化ソフトを用いて蓄積された観測データの解析を深め、同時に上流からの流入水流の変動特性を実測してそのデータと下流のデータとを比較検討し、複雑な河床形状の効果を評価し大規模渦の発生機構に考察を加える。一方、河床形状データを統合してより精密な地形モデルを作成し、1,2のソルバーによる浅水流シミュレーションを実施して浅水流モデルの限界やその検証データとしての観測データの妥当性を吟味する。平行して、2次元アクチュエータに3D-ADVを組み込んだシステムを今後は石礫床上の流れ計測に適用し、乱れ特性等の情報を得てマイクロバビタット機能や細粒土砂流送について考察を深める。
生体吸収性マグネシウム合金の生体内分解特性の解明と制御

マグネシウム合金の生体内分解特性は合金種により異なり、軟組織中に形成される空孔量は分解速度に依存すること、分解速度の大きい材料であっても病的な炎症反応等は惹起しないことが確認された。また、分解に伴い生じた水酸化物イオンによる局所的なpH上昇が許容範囲を超えると、細胞増殖が抑制されるが、医療用生体吸収性高分子材料による被覆は、初期の分解速度を抑制し、細胞増殖性向上に有効であることが判明した。近年、生体必須元素の一つであるマグネシウムに注目し、その合金を医療用生体吸収性金属材料として用いる試みが行われている。しかしながら、これらの工業用マグネシウム合金にはマグネシウム以外の金属元素が多量に添加されており、中には人体に対する影響が未知の元素も含まれるため、生体安全性が懸念される。我々の研究グループでは、上記のような観点から、主成分としてのマグネシウムに、生体安全性の高い金属元素を微量に添加し、さらに材料の微細組織を制御することにより、安全性が高く、かつ材料の強度や体内における分解速度を調整可能な合金を開発した。医療用生体吸収性マグネシウム合金の臨床応用を実現するためには、合金に対する生体反応を明らかにし、生体内における合金の分解速度を最適化する必要がある。そこで、本年度は、生体適合性評価のための細胞培養条件の影響を検討した。非分解性材料と同様の培養(静置)条件では細胞は全く増殖しなかったが、血流を模擬するため、培養皿全体をゆるやかに撹拌する(10rpm)条件で培養を行ったところ、細胞の増殖が認められた。このことから、マグネシウム合金の細胞適合性において、血流など生体内環境を模擬することにより、得られる結果が異なることが示唆された。また、材料の細胞適合性評価においては、初期の細胞接着挙動が重要であるため、材料の前処理条件により結果が異なることが予想される。そこで、マグネシウム合金の表面調整法として汎用されている酸処理およびアルカリ処理を行い細胞培養に供したところ、いずれの処理材も未処理の材料よりも細胞適合性が若干向上することが確認された。これまでに、マグネシウム合金について、従来の非分解性材料と同様の培養条件では細胞が増殖しないことを確認した。その一因として、マグネシウムの分解に伴い生成する水酸化物イオンにより、体液のpHが上昇することが考えられる。そこで、本年度は、細胞培養による生体適合性評価に及ぼすpHの影響を検討した。体液はリン酸および炭酸の緩衝能により、中性付近のpHを保つ恒常性を有している。したがって、マグネシウムの分解に伴う疑似体液のpH変化を検討するためには、生体内における緩衝能を再現する必要がある。そこでまず、CO_2インキュベータ内における細胞培養条件下で、試料近傍の培養液のpH測定が可能なシステムを構築した。本条件下で、試料近傍からの距離を変えて培養液のpHを測定したところ、試料表面に近づくにつれ、pHの上昇が確認された。この上昇の度合は、合金の種類および表面処理の有無により変化することが確認された。また、pH上昇の小さい合金種の方が、試料表面における初期の細胞増殖が良好であることが判明した。近年、生体必須元素の一つであるマグネシウムに注目し、その合金を医療用生体吸収性材料として適用する試みが行われている。しかしながら、工業用マグネシウム合金にはマグネシウム以外の金属元素が多量に添加されており、中には人体に対する影響が未知の元素も含まれるため、生体安全性が懸念される。そのため、主成分としてのマグネシウムに、生体安全性の高い金属元素を微量に添加し、さらに材料の微細組織を制御することにより、安全性が高く、かつ材料の強度や体内における分解速度を調整可能な合金を開発した。これまでに、マグネシウムの分解に伴い生成する水酸化物イオンにより、体液のpHが上昇すると、周囲の組織・細胞に悪影響を及ぼす可能性を明らかにした。そこで、生体内分解速度の早い純マグネシウムをモデル材として用い、初期分解速度の抑制による細胞適合性向上の検証を試みた。その結果、生体吸収性高分子材料の皮膜を表面に形成することにより、生体吸収性高分子の種類及び分子量を変えることにより培養1-7日間の分解速度を制御でき、それにより、試料上の細胞増殖が飛躍的に向上することを明らかにした。

一方、開発合金の細胞適合性は、必ずしも初期分解速度のみによらず、合金組成にも依存することが確認された。これは、合金の初期分解速度が大きいときは、培養液のpH上昇が細胞増殖抑制の主要因であるが、ある程度合金の初期分解速度が抑制され、pH上昇の影響が少ない場合には、合金組成の影響が現れるためと推測される。合金組成元素と細胞適合性の関係について、さらに検証を進める予定である。近年、生体必須元素の一つであるMgに注目し、その合金を医療用生体吸収性材料として適用する試みが行われている。しかしながら、工業用Mg合金はMg以外の金属元素を多量に含んでおり、生体安全性が懸念される。そのため、主成分としてのMgに金属元素を微量に添加し、さらに材料の微細組織を制御することにより、安全性が高く、かつ材料の強度や体内における分解速度を調整可能な合金を開発した。Mg合金の臨床応用を実現するためには、合金に対する生体反応の制御因子を明らかにする必要がある。これまでに、Mgの分解に伴い体液のpHが上昇すると周囲の組織・細胞に悪影響を及ぼす可能性があること、また生体内分解速度の早い純Mgであっても、生体吸収性高分子被覆により初期分解速度を抑制でき、細胞適合性が向上することを明らかにした。一方、開発合金の細胞適合性は必ずしも初期分解速度のみによらず、合金組成にも依存する。合金の初期分解速度が大きいときは、培養液のpH上昇が細胞増殖抑制の主要因であり、合金の細胞適合性は初期分解速度との関係で推測可能であるが、初期分解速度の小さい合金の場合にも、細胞適合性が低い場合があることが確認された。開発した合金の初期分解速度は、いずれも同等の微細組織を有する純Mg材よりも小さいが、細胞適合性については純Mg材とほぼ同等であること、合金種によっては純Mgよりも低いことが判明した。同様の現象は工業用Mg合金についても観察されており、培養初期における材料表面特性および合金の分解に伴い形成する腐食生成物による表面特性変化の影響と考えられる。このことを明らかにするため、耐食性の低いAZ91合金をモデル材として、シラン処理により表面特性を変化させたところ、細胞適合性が向上することが確認された。デバイスとして使用する際には、同様の簡便な表面処理により生体適合性を制御可能であることが示唆された。開発合金について、小型動物埋入試験により、生体内において病的な組織反応等を引き起こさないことは確認済みである。合金の分解特性と生体反応の関係をより詳細に検討するため、in vitro試験を中心に、分解特性及び生体適合性評価を行っている。24年度が最終年度であるため、記入しない。生体反応に影響を及ぼす合金側因子について、着実に解明が進んでいる。複相合金の場合は、母相と析出相との間の電位差が分解特性制御の面で最も重要な因子であり、析出相の種類と形状により分解特性が変化する。一方、単相合金については(不純物の影響を排除した場合)、異なる機構が働くと考えられ、詳細に解明する必要がある。
前立腺異常増殖機構に関する分子生物学的研究:特に上皮一間質の相互作用について

1)細胞増殖が終了し、分泌機能も確定した成獣前立腺上皮細胞においても、胎生期泌尿生殖洞間質との組織組替えにより、上皮細胞が再増殖したり、上皮細胞から分泌される蛋白に変化がみられた。上皮細胞から分泌される蛋白については、免疫組織化学染色やWestern blotをはじめ分子生物学的技法を用いmRNAの発現まで調べた。その結果、前立腺のどの部位の上皮と組織組替えを行っても、すべての分泌蛋白を発現していた。上皮一間質相互作用により、上皮細胞の増殖や新たな分泌機能発現が誘導された。2)上皮一間質相互作用における成長因子の関与を調べるために、マウス前立腺の器官培養をSerum free conditioning mediumを用いin vitroで行った。その結果、アンドロゲンは標的細胞である間質細胞のアンドロゲンレセプターに作用し、間質細胞で産生される成長因子(KGF)が上皮細胞に前立腺増殖に関与している可能性が示唆された。3)R3327ダニング前立腺腫瘍を新生児期精嚢腺間質と組織組替えを行い、間質による誘導を調べた。形態では、ダニング腫瘍は扁平上皮細胞であるのに対し、組替え組織は高円柱上皮細胞に変化していた。増殖においても、組織組替えにより、増殖率は有意に低下した。分泌蛋白を比較すると、組替え組織の分泌蛋白はオリジナルと全く異なり、正常精嚢腺分泌蛋白の分子量に類似していた。また、Thin layer chromatographyで,テストステロンの代謝を調べた。その結果、組替え組織と精嚢腺のmajor metaboliteはDHTであるのに対し、ダニング腫瘍のmajor metaboliteはアンドロステンジオンであった。さらに、5α-reductase activityにおいて有意差は認められなかったが、17β-ol-dehydrogenase activityでは、組替え組織が有意に低かった。1)マウスの成長初期において女性ホルモンを投与することによりおこる異常前立腺形態を組織学的に検討をおこなったが、合成エストロゲン(diethylstilbestrol)の生下時投与により、約50%の後側葉に異常前立腺形態を認めたが、ラットでは前葉および後側葉とも著しく縮小するものの明確な腺管構造の異常は認めなかった。また、テストステロンの測定も施行したが、合成エストロゲン(diethylstilbestrol)の生下時投与群では、有意に低下していた。これは、脳下垂体系の抑制のみならず、精巣も組織学的に影響を受けていることがわかり、テストステロン、LH、FSH、プロラクチンなどの内分泌学的検討が必要と考えられた。更に、この異常前立腺腺管と正常マウス泌尿生殖洞間質との組み替え実験を現在施行中である。2)ダニングラット前立腺癌細胞と泌尿生殖洞間質により誘導された組織においては、オリジナルのダニングラット前立腺癌細胞とは異なるテストステロン代謝が認められ、前立腺特異抗原(PSA)は陽性化し、分泌蛋白の検討から泌尿生殖洞間質の影響によりオリジナルの腫瘍細胞は形態的のみならず機能的にも影響をうけることが示された。このようにダニングラット前立腺癌細胞と泌尿生殖洞間質により誘導された組織においては、新しく誘導される蛋白がSDS-PAGEにおいて認められたが、分子量などさらに分子レベルでの解析が不十分であり、さらに多くの組み替え実験が必要と考えられた。1)マウスの成長初期(生後1-3日)において女性ホルモンを投与することによりおこる異常前立腺形態と正常マウス泌尿生殖洞間質との組み替え実験を施行したが、組み替え組織をマウス腎被膜下に移植しin vivoで30日間培養した結果、すべての組織が増殖したものの異型上皮細胞の部分的存在が認められた。

これより生直後の短期間における性ステロイドホルモンの影響は重大であり、誘導された異型腺管上皮細胞はテストステロンの投与あるいは正常泌尿生殖洞間質との組み替えに対しても反応せず、不可逆的変化である可能性も示唆された。さらに組み替え実験を進めるとともに、これらの異型腺管上皮細胞におけるアンドロゲン受容体および分泌蛋白であるm-DLPの発現についても検討が必要と考えられた。2)ヒト前立腺癌由来の培養細胞である、LNCap,PC3,DU145,ND1および前立腺肥大症培養細胞であるBPH-1そしてラットダニング前立腺癌細胞とラット胎生期泌尿生殖洞間質(UGM)及び新生児期精嚢腺間質(SVM)をin vivoあるいはin vitroで組み替えを行なったが、in vivoではPC3およびLNCapではほとんど増殖を認めなかったが、BPH-1、ND1およびラットダニング前立腺癌細胞では、すべての組み替え組織において癌細胞の増殖を認めた。またin vitroで組み替え実験ではBPH-1およびラットダニング前立腺癌細胞のみがラット胎生期泌尿生殖洞間質(UGM)と反応し増殖を示し、肉眼的にも組織学的にも腺管構造を呈する傾向を示した。また、ラットダニング前立腺癌細胞では、癌細胞の角化現象が認められ今後さらにその機構について検討を要すると考えられた。1)細胞増殖が終了し、分泌機能も確定した成獣前立腺上皮細胞においても、胎生期泌尿生殖洞間質との組織組替えにより、上皮細胞が再増殖したり、上皮細胞から分泌される蛋白に変化がみられた。上皮細胞から分泌される蛋白については、免疫組織化学染色やWeestern blotをはじめ分子生物学的技法を用いmRNAの発現まで調べた。その結果、前立腺のどの部位の上皮と組織組替えを行っても、すべての分泌蛋白を発現していた。上皮-間質相互作用により、上皮細胞の細胞増殖や新たな分泌機能発現が誘導された。2)上皮-間質相互作用における成長因子の関与を調べるために、マウス前立腺の器官培養をSerum free conditioning mediumを用いin vitroで行った。その結果、カンドロゲンは標的細胞である間質細胞のアンドロゲンレセプターに作用し、間質細胞で産出される成長因子(KGF)が上皮細胞に働き前立腺増殖に関与している可能性が示唆された。3)R3327ダニング前立腺腫瘍を新生児期精嚢腺間質と組織組替えを行い、間質による誘導を調べた。形態では、ダイニング腫瘍は扁平上皮細胞であるのに対し、組替え組織は高円柱上皮細胞に変化していた。増殖においても、組織組替えにより、増殖率は有意に低下した。分泌蛋白を比較すると、組替え組織の分泌蛋白はオリジナルと全く異なり、正常精嚢腺分泌蛋白の分子量に類似していた。また、Thin layer chromatographyで、テストステロンの代謝を調べた。その結果、組替え組織と精嚢腺のmajor metaboliteはDHTであるのに対しダイニング腫瘍のmajor metaboliteはナンドロスアンジオンであった。
新規アンジオテンシン受容体ワクチンの開発とその応用性の検討

高血圧に対して少ない服薬回数で長期の降圧効果が得られる治療法の開発を目的とし、ワクチンに着目した。従来の皮下注射型ワクチンでは注射部位での疼痛や皮膚副作用が懸念されるため、粘膜を介した非注射型高血圧ワクチンの開発を試みた。経口ワクチン開発では、ワクチン抗原としてアンジオテンシンII受容体(AT1)-コレラ毒素Bサブユニットのキメラ蛋白を発現するような遺伝子組み換えイネを作成したが、AT1に対する免疫原性は得られなかった。経鼻ワクチン開発では、AT1-肺炎球菌表面抗原を抗原蛋白として作成し、アジュバント,ナノゲル技術を利用して、ラットに経鼻免疫したところ、降圧効果が認められた。本研究はアンジオテンシンII 1型受容体(AT1)に対する経口・経鼻ワクチンの作成を目的とし、平成25年度においては、遺伝子組換えイネ(MucoRice)を用いた経口型AT1ワクチン,cCHPナノゲルを用いた経鼻型AT1ワクチンの作成を予定していた。経口型AT1ワクチンに関しては、当初の予定通り、ラットAT1の第2細胞外ループ配列(166-192 a.a)とコレラ毒素Bサブユニットのキメラ蛋白を発現させるための遺伝子を合成し、この合成遺伝子をコメの蛋白貯蔵器官であるProtein Body特異的プロモーターを有するベクターに挿入した。得られたベクターをアグロバクテリウムに形質転換したのち、アグロバクテリウムを多分化能を有するコメのカルスに感染させ、イネに遺伝子導入を試みた。発育したイネより得られたコメ種子の一部を、SDS-PAGE・ウエスタンブロットにかけ、AT1-CTBキメラ蛋白の発現を確認した。今後は、蛋白の発現が確認できたイネを交配させ、遺伝的にhomogeneousとなるように継代を進めていく。経鼻型AT1ワクチンに関しては、AT1の繰り返しペプチドのみでは抗原性が確保できなかったため、B型肝炎ウイルス表面抗原(HBs)とキメラ蛋白形成するように、大腸菌を用いて蛋白合成を試みた。しかし、発現量は微量であり、発現システムを大腸菌から昆虫細胞に切り替えたものの、依然として発現量は微量であったため、現在は、HBs以外の蛋白とキメラ蛋白を合成する予定である。本研究はアンジオテンシンII 1型受容体(AT1)に対する経口・経鼻投与型ワクチンの作成を目的とし、平成25年度にワクチン抗原を作成し、平成26年度にワクチンの高血圧に対する効果を検討する予定であった。経口型AT1ワクチンに関しては、AT1の166-192 a.a配列とコレラ毒素Bサブユニット(CTB)とのキメラ蛋白を形成するように遺伝子を合成し、得られた遺伝子をコメの蛋白貯蔵器官であるProtein Body特異的なプロモーターを有するベクターに挿入した。このベクターをアグロバクテリウムを用いて、イネ種子に導入した。遺伝子組換えイネを4-5世代交配・継代し、遺伝的にhomogenousになるようにした。得られたコメ種子の一部をWestern Blottingにより評価し、AT1-CTBキメラ蛋白であることを確認した。このキメラ蛋白が抗原性を有するかどうかを確認するため、現在、まずは皮下注射により抗体が誘導されるかどうかを検討中である。経鼻型AT1ワクチンに関しては、平成25年度に引き続き、平成26年度も抗原の作成に取り組んだ。AT1の166-192 a.a配列に別の蛋白を組み合わせたキメラ蛋白の合成を試みている。HBs(B型肝炎ウイルス表面抗原)などのウイルス由来の蛋白では、大腸菌あるいは昆虫細胞を用いた系では合成がうまくできないため、細菌由来の蛋白に標的を絞ってキメラ蛋白の合成に取り組んでいる。いくつか候補となるキメラ蛋白の合成・精製ができたので、今後、まずは皮下注射にて免疫原性を確認する予定である。本研究はアンジオテンシンII 1型受容体(AT1)に対する経口・経鼻投与型ワクチンの作成を目的とし、平成25年度にワクチン抗原を作成、26年度に降圧効果を検討、27年度に高血圧性腎症,糖尿病性腎症に対する効果を評価する予定であった。平成26年度終了時点で、経口・経鼻ワクチンともに抗原の作成が終了しておらず、27年度では両抗原の作成を終え、免疫原性あるいは降圧効果を検討するにとどまった。経口型AT1ワクチンに関しては、アグロバクテリウムを用いてコメ種子にAT1部分配列とコレラ毒素Bサブユニット(CTB)とのキメラ蛋白を発現させ、western blottingにより蛋白発現を確認した。次に、このコメ種子をフロイントアジュバントとともに、高血圧自然発症ラット(SHR)に皮下注射したところ、CTBに対する特異的IgG抗体が誘導されたが、AT1に対する特異的抗体は誘導されなかった。本研究では、コメ種子内にAT1-CTB蛋白を発現させることに成功したが、AT1部分配列に対する抗原性は乏しいと結論付けた。経鼻型AT1ワクチンに関しては、AT1部分配列ペプチドを合成し、キャリア蛋白として肺炎球菌表面抗原(PspA)を、マレイミド基を介して化学的に結合させた(AT1-PspA)。AT1-PspAを各種アジュバントと混合し、皮下注射したところ、AT1に対する特異的IgG抗体が誘導された。次いで、経鼻投与で各種アジュバント,cCHPナノゲルの有無による免疫原性(抗体価)の検討を行ったところ、AT1-PspA 10 ugとcyclic di-GMPアジュバント50 ugを混合し、cCHPナノゲルに内包したものが、最も高い抗体価を示した。