hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脊椎動物における血清塩, 特にCa, Na, K濃度の内分泌系による制御とその進化

本研究の目標は次の3点にあった.即ち,(1)血清塩,特にCaを生理的に機能をもつイオン型と結合型に分離して測定し,全Ca濃度の測定では不明の点を明らかにする.(2)研究の対象にする動物,特に下等な群において種類を増し,多様性のある進化過程を考察する.(3)個々の塩の調節を独立した事象として捉えるのではなく,互いに関連するものとして把握する.(1)哺乳類においてイオン型Caは全Ca濃度の60%と考えられているが,本研究により,その値は群または種により大きく異なることが明らかになった.例えば魚類において近縁であるアオミシマとミシマオコゼでイオン型Caの全Caに対する比はそれぞれ65%と53%である.さらに,硬骨魚17種平均は57%であるに対し,軟骨魚4種の平均は72%である.この結果はCa結合蛋白が進化の過程で増加したことを示している.また,富卵黄動物は卵形成時に,ビテロジェニン形成がおこり,雌で結合型Caの比が高くなると考えられているが,軟骨魚においては必ずしもそうではなく,この定説に再検討の必要があることが示された.(2)本研究に用いられた動物種類は:板鰓類4,軟骨魚27,有尾両生魚4,無尾両生魚7,爬虫類5である.これによって得られた成果は研究成果報告書に示すが,下等水生活より高等陸生への進化にともなうa)血液PH調節機構の進化b)脳下垂体による一括調節より,個々の内分泌腺による独立精密な調節への分化の過程が明らかになった.さらに,同一群に属する種においても,生態的差による差異がみられた.この結果より当然ではあるが,群の進化と個の生態的適応は複雑に関与していることが明らかである.(3)個々の塩の調節と,それらの関連性についての結論は得られなかった.しかし,哺乳類では密接に関連しているNaとKの調節が,爬虫類では分離している可能性が示され,さらに詳細に検討する必要がある具体的例を呈示することができた.本研究の目標は次の3点にあった.即ち,(1)血清塩,特にCaを生理的に機能をもつイオン型と結合型に分離して測定し,全Ca濃度の測定では不明の点を明らかにする.(2)研究の対象にする動物,特に下等な群において種類を増し,多様性のある進化過程を考察する.(3)個々の塩の調節を独立した事象として捉えるのではなく,互いに関連するものとして把握する.(1)哺乳類においてイオン型Caは全Ca濃度の60%と考えられているが,本研究により,その値は群または種により大きく異なることが明らかになった.例えば魚類において近縁であるアオミシマとミシマオコゼでイオン型Caの全Caに対する比はそれぞれ65%と53%である.さらに,硬骨魚17種平均は57%であるに対し,軟骨魚4種の平均は72%である.この結果はCa結合蛋白が進化の過程で増加したことを示している.また,富卵黄動物は卵形成時に,ビテロジェニン形成がおこり,雌で結合型Caの比が高くなると考えられているが,軟骨魚においては必ずしもそうではなく,この定説に再検討の必要があることが示された.(2)本研究に用いられた動物種類は:板鰓類4,軟骨魚27,有尾両生魚4,無尾両生魚7,爬虫類5である.これによって得られた成果は研究成果報告書に示すが,下等水生活より高等陸生への進化にともなうa)血液PH調節機構の進化b)脳下垂体による一括調節より,個々の内分泌腺による独立精密な調節への分化の過程が明らかになった.さらに,同一群に属する種においても,生態的差による差異がみられた.この結果より当然ではあるが,群の進化と個の生態的適応は複雑に関与していることが明らかである.(3)個々の塩の調節と,それらの関連性についての結論は得られなかった.しかし,哺乳類では密接に関連しているNaとKの調節が,爬虫類では分離している可能性が示され,さらに詳細に検討する必要がある具体的例を呈示することができた.本研究の目的は脊椎動物の各群に属する代表的な種において、血液塩濃度の内分泌的調節を明らかにし、その総合的解析より脊椎動物全体にわたる血液塩濃度の内分泌的調節の進化像を明らかにすることにある。本年度はその初年に当り次の点について研究を行ない成果を得た。1.有尾両生類のイモリ及びクロサンショウウオにおいて血液Ca濃度上昇ホルモンである副甲状腺ホルモンの標的器官を明らかにする目的で、副甲状腺除去、副甲状腺抽出物の投与が体内Ca分布に及ぼす影響をみた。更に【^(45)Ca】をトレーサーとしてCa移動を追跡するとともに、【^(45)Ca】を含む硬骨を培養し副甲状腺ホルモン抽出物の影響をみた。その結果、イモリにおいては哺乳類と同様硬骨が副甲状腺ホルモンの標的器官であることが明らかになった。2.爬虫類のシマヘビ,ヤマカガシで副腎の血液塩調節を調べるため、副腎除去と、コーチコイド投与が血液塩濃度に与える影響を調べた。なお、ヘビ類の副腎除去手術は困難で、これまでに報告がなく、その手法は当研究によってはじめて開発された。その結果、前記両種とも副腎除去により血液K濃度が上昇するが、Na,Ca,Mg濃度には変化がない。さらに副腎除去個体にコーチコイドとしてコーチゾル及びコルチコステロンを投与した。その結果、後者に血液K濃度低下作用がみられた。

以上の結果より、爬虫類のヘビでは副腎は血液K濃度を下げることにより一定値に保つ機能を有することが明らかである。これは哺乳類の副腎が血液Na濃度調節を主体とする点と著しく異なる。さらに、哺乳類では糖の調節にはたらくコルチコステロンが強いミネラロコーチコイド作用を示すことは、爬虫類の血清塩の内分泌調節は哺乳類のそれと大きく異なることを暗示するものである。計画に沿ってキンギョ,イモリ,ウシガエル,シマヘビについて、血管よりカヌラにより嫌気的な状態で採血し、そのCa,Na,KイオンおよびPとpHを実験処理前から処理後一定間隔をおいて連続的に測定した。その結果、処理動物の呼吸条件によって血液の性状が変化し、ホルモン投与などの実験処理に際し、対象動物の呼吸と酸素供給に充分な注意を払う必要があることが明らかになった。特に酸素の供給が低下すると血液のpHが低下し、それに伴って血液のP濃度が上昇することが顕著に認められた。この発見は重要で、過去の報告の結果を慎重に解析する必要があることを示している。爬虫類、特にヤマカガシを用いて副腎の除去が血液の塩、特にNaとK,およびグルコース,ヘマトクリット値に与える影響を検討した。その結果、副腎の全除去は血液のK濃度の著しい上昇、グルコース濃度の顕著な低下をひき起すが、Na濃度には殆んど影響を与えないことが明らかになった。哺乳類における副腎機能低下は、血液Na濃度の著しい低下をもたらすので、爬虫類、少くともヤマカガシにおける反応は哺乳類とまったく異るものである。爬虫類は系統学的にみた場合完全に陸生に適応した最初の動物群であるので、この相違は、進化の観点よりみた場合重要であると思われる。トノサマガエルなどの無尾両生類の体内Caの調節は、血液と傍脊椎石灰嚢のCaの移動によることは先に発表した。しかしイモリなどの有尾類のCa調節機構は不明であった。今年度のイモリを用いたin vitroの培養実験において、イモリの血液Caの調節は哺乳類と同様、硬骨と血液のCaの移動によることを示す結果が得られた。両生類でも、有尾類と無尾類でこのように異る機構をもつことの意義を、進化と環境適応の面から考察している。
画像処理における統計力学的概念をもとにしたソフトコンピューティング理論の構築

本年度は統計力学的概念に基づく有限温度の画像処理に向けて前年度の成果を踏まえて研究を行い以下の成果を得た。(1)マルコフ確率場モデルのハイパーパラメータの代表的推定手法である最尤推定法を研究代表者がすでに提案している拘束条件付最適化の立場で再定式化し、事前確率分布と原画像との関係を明確にし、クラスター変分法を用いた理論的検討をおこなった。(2)上記の最尤推定はハイパパラメータの推定に原画像を必要とするが、劣化画像のみからハイパパラメータを決定する統計的手法としてよく知られる周辺尤度の最大化による方法のクラスター変分法を用いた理論的検討をおこなった。原画像と事前確率分布の相転移が密接な関わりがあることを具体的に示す結果を得ることができたが、これは今後の更に複雑な画像に対する有限温度の画像処理を考える上で重要な成果である。(3)現実の濃淡画像の画像修復に対してよく用いられる結合マルコフ確率場モデルに対するクラスター変分法を用いたアルゴリズムを構成し、市販の低価格パーソナルコンピュータでも十分現実的な計算時間で他の非線形フィルターよりも良好の画像を得ることが可能であることを実証することができた。このことはこれまで計算時間に著しく問題があるとされてきた統計力学的手法による画像処理が実用に十分に耐える手法であることを示唆する成果である。画像修復に対する確率モデルであるマルコフ確率場モデルに対するハイパーパラメータの決定法として研究代表者はこれまで拘束条件付最適化の立場で定式化を行ってきた.この立場は統計力学における絶対零度の定式化に対応し,事前情報に沿った原画像に対しては非常に有効な結果が得られる一方で,柔軟性に欠けるという欠点がある.本研究では,ベイズ統計においてマルコフ確率場モデルのハイパーパラメータの代表的推定手法である最尤推定法を研究代表者の提案した拘束条件付最適化の立場で再定式化し,絶対零度におけるパラメータ推定を有限温度に自然な形で拡張することが可能になることを示した.すなわち,拘束条件付最適化の立場における修復画像に対する拘束条件をベイズ統計における事前確率分布に対する拘束条件と読みかえることにより,それが実は最尤推定とまったく同じ結果を与えることを示すことができた.これにより原画像に対する事前情報として「原画像はある拘束条件を満たす事前確率分布の高い確率を与える画像のひとつである」という柔軟性のある仮定を採用したことを意味し,モデルの巨視的パラメータの推定におけるソフトコンピューティング理論の基礎的枠組みを構築することができた.更に,ベイズ統計における最大事後確率推定を最大事後周辺確率推定に拡張し,マルコフ確率場モデルに対する平均場近似にもとづき有限温度の画像処理に対する統計的信頼性評価を行いことにより有限温度における画像修復の意味付けと有効性の検証を行った.その副産物として統計力学におけるスピングラスの基本的モデルの厳密な解析において現れる西森温度との関係も明らかにすることができた.本補助金により購入したグラフィックスワークステーションにより,有限温度のハイパーパラメータ推定および画像処理において多数のデータに対して数値実験を即時的に画像表示を行いながら実行することが可能になった。
内耳外有毛細胞上の遠心性神経終末の電機生理学的研究

1.内耳外有毛細胞上の遠心性神経終末にはmaxi-Kチャネルが高密度で存在する。単一チャネルコンダクタンスは221pSで、膜の脱分極によって開確率が上昇する。また、チャネルの開放には細胞内側のカルシウムイオンを必要とする。2.このチャネルは、細胞外側のテトラエチルアンモニウムやカリブドトキシンによって阻害される。3.アミノ配糖体(ネオマイシン、ストレプトマイシン、カナマイシン)は、細胞内外からこのチャネルを阻害するが、同し濃度では細胞内側からの効果のほうが大きい。5.アミノ配糖体の効果は、これらの薬剤の耳毒性との関連において、注目される。
桜島ダイコンの巨大性維持に関する遺伝メカニズムの解明

1.目的桜島ダイコンは世界一巨大なダイコンである。主な生産地は鹿児島県の桜島だが、そこでは現在、わずか11戸の農家で維持されている。それぞれの農家が狭い畑で自家採種をして品種を維持しているが、当然、遺伝子プールは小さいと考えられる。しかし、ダイコンは内婚弱勢が強く、自家受精を3代続けると、非常に植物体は小さくなり、弱勢となる。遺伝子プールは小さいにも拘らず巨大性を維持出来る遺伝機構とは何か、それを明らかにするのが本研究の目的である。2.結果(1)個々の農家は栽培、採種の両面で方法が異なる。雄ダイコン、雌ダイコンと称される、形質の異なった株、および両者の様々な中間型があり、それらの間で放任受粉させ、採種している。そのため、雌ダイコンと中間型を受粉させる農家から分譲を受けた種子集団を栽培し、平成11年春、雄ダイコン、雌ダイコン、中間型を判定し、それらの間で自殖・交配を行い、翌年も、その後代で同様に行った。収穫調査は平成12年と13年1月に行った。(2)自殖、交雑の第1代では自殖が農家採種集団(対照区)より収量低く、交雑はより高収量であった。第2代では雌ダイコンの自殖が対照区より1/2減収となり、雄ダイコン自殖はほぼ同じ、両者の交雑は対照区より収量が上回った。(3)雄ダイコン、雌ダイコンの自殖後代には様々な頻度で異なった「性型」が出現した。(4)以上の結果、桜島ダイコンは雑種集団であり、雄ダイコンは集団の強勢を支える一因であることが推察された。今後は、「性型」と関連するDNAマーカーを検索し、他殖集団での遺伝解析および品種維持、育種に役立てたい。主な生産地は鹿児島県の桜島だが、そこで現在、わずか11戸の農家で維持されている。遺伝子プールは小さいにも拘わらず巨大性を維持出来る遺伝機構とは何か、それを明らかにするのが本研究の目的である。2.今年度得られた結果(1)個々の農家は採種に際しては、雄ダイコン、雌ダイコンと呼ばれる異なった形質の株を2種類残し、それらの間で、放任受粉させている。そのため、2戸の農家から分譲を受けた種子集団をそれぞれ栽培し、1999年春、雄ダイコン、雌ダイコン、中間型を判定し、それらの間で自殖・交配を行った。(2)得られた種子を同年秋に蒔き、2000年春にかけて栽培し、自殖・交配の結果を調査した。これらの一部は、更に2000年春に自殖・交配を行い、翌年調査する予定である。(3)2000年春の調査では、雄ダイコン、雌ダイコン共に多型がみられ、葉型、根型、花の形態にも多型がみられた。しかし、雄ダイコン、雌ダイコンの自殖からはそれぞれ雄ダイコン、雌ダイコンが多く生じた。また、両者の交配実生は、明らかに自殖実生より大きな大根を産した。

それぞれの農家が狭い畑で自家採種をして品種を維持しているが、当然、遺伝子プールは小さいと考えられる。しかし、ダイコンは内婚弱勢が強く、自家受精を3代続けると、非常に植物体は小さくなり、弱勢となる。遺伝子プールは小さいにも拘らず巨大性を維持出来る遺伝機構とは何か、それを明らかにするのが本研究の目的である。2.結果(1)個々の農家は栽培、採種の両面で方法が異なる。雄ダイコン、雌ダイコンと称される、形質の異なった株、および両者の様々な中間型があり、それらの間で放任受粉させ、採種している。そのため、雌ダイコンと中間型を受粉させる農家から分譲を受けた種子集団を栽培し、平成11年春、雄ダイコン、雌ダイコン、中間型を判定し、それらの間で自殖・交配を行い、翌年も、その後代で同様に行った。収穫調査は平成12年と13年1月に行った。(2)自殖、交雑の第1代では自殖が農家採種集団(対照区)より収量低く、交雑はより高収量であった。第2代では雌ダイコンの自殖が対照区より1/2減収となり、雄ダイコン自殖はほぼ同じ、両者の交雑は対照区より収量が上回った。(3)雄ダイコン、雌ダイコンの自殖後代には様々な頻度で異なった「性型」が出現した。(4)以上の結果、桜島ダイコンは雑種集団であり、雄ダイコンは集団の強勢を支える一因であることが推察された。今後は、「性型」と関連するDNAマーカーを検索し、他殖集団での遺伝解析および品種維持、育種に役立てたい。
新規バイオマーカーを用いたシェーグレン症候群の確定診断法の開発

本年度はシェーグレン症候群の診断法の確立に向けて新規バイオマーカーの探索を進めた。シェーグレン症候群のモデルの一つとして知られるCCR7ノックアウトマウスを用いて、制御性T細胞における機能異常に焦点を当てた解析により、制御性T細胞のCCR7が診断のバイオマーカーに成りうるのか否かについて検討した。CCR7ノックアウトマウスの唾液腺や涙腺局所では制御性T細胞の割合は減少しており、正常唾液腺にパトロールしているCCR7陽性制御性T細胞が存在していることが判明し、そのシグナル伝達機構にS1P/S1P1の下流でc-Jun/AP-1を介した分子群及びFoxp3分子が相互作用していることが明らかとなった(投稿中)。一方、カテプシンと自己免疫疾患との関連性を明らかにするために、自己免疫性糖尿病(I型糖尿病)の疾患モデルであるNODマウスを用い、カテプシンLが末梢CD8陽性T細胞の細胞障害活性に関連していることを明らかにした上で、カテプシンL阻害剤やカテプシンLのsiRNAを応用することにより、自己免疫性糖尿病の治療的戦略を確立した(PLoS One 5:e12894, 2010)。加えて、インビボでのsiRNAを効率よく導入するために、アテロコラーゲンあるいは合成コラーゲンの応用に関する研究にも参画した(Dev Growth Differ 52:339, 2010, 53:48, 2011)。RbAp48のsiRNAによるアテロコラーゲンを応用したシェーグレン症候群疾患モデルへの点眼治療法に関しても、予備的検討では点眼により有効な治療効果が確認された。カテプシンLに関しても末梢T細胞における自己免疫疾患の診断におけるバイオマーカーの一つになることが示された。
砕波を伴う風波乱流場での熱輸送に及ぼす液滴の効果

地球温暖化のメカニズムを解明する上で、地球表面の約7割を占める海洋と大気間の熱移動を正確に評価することは極めて重要である。しかし、大気海洋循環モデル(GCM)を用いた地球の温暖化の長期予測の信頼性は必ずしも高くはない。その原因の一つとして、大気と海洋の間の熱交換に及ぼす海洋上の飛散液滴の影響が正確に評価できていないことが挙げられる。海洋の風波気液界面が砕波することにより生じる多数の液滴は、温度が大気温度と異なるうえ、蒸発による熱損失を伴うため、従来から大気・海洋間の熱交換に多大な影響を及ぼすことが示唆されてきたが、未だにその影響を定量的に評価した研究はない。申請者はこれまで、相対湿度の影響を考慮した単一液滴の気液界面を通しての熱および物質の移動について、三次元直接数値計算(DNS)および実験の両面から考察してきた。しかし、これまでのDNSでは流体の密度が一定という仮定を与えていたため、温度変化に伴う流体の密度変化が考慮できておらず、その結果の実用場への適用範囲は限られていた。そこで本年度は、液滴と周囲流の温度差が大きい、より実環境に近い条件下での計算を可能にするため、温度変化に伴う流体の密度や粘性などの物性値の変化、および浮力の効果を厳密に考慮可能なDNSコードを新たに作成し、このコードを用いて球周りの流れ特性に及ぼす固体球と周囲気体間との熱移動の影響について検討を行った。なお、本研究は第一ステップとして、液滴ではなく固体球として計算を行い、既往研究と比較することによって、計算コードの精度検証を行った。その結果、球周りの流動場および球と周囲気体間の熱移動は、球近傍の温度変化に伴う物性変化の影響を強く受けることを明らかにした。このことより気流中の粒子運動および球と周囲気体間の熱移動をより正確に予測するためには、粒子と周囲気体の温度差までをも考慮することができる新しいモデルの開発が必要であることが新たに示された。
強い非線形性を有する分布定数系のオンライン状態量分布推定と制御

1.粒子層乾燥実験装置の製作と水分拡散係数の測定:乾燥に用いる空気の温度、湿度、流量をある一定値に制御することのできる実験装置を作成した。一定値に制御された空気は木製の風洞に送風され、風洞内に材料を設置して乾燥を行なった。材料は約50mmの立方体の容器に、所定の初期含水率に調整して充填し、材料表面から乾燥を行なう。表面の含水率は赤外線水分計を用いて測定し、平均含水率はロードセルによる試料の重量変化から測定した。これらのデータに基づいて、水分の物質収支式から導出される物理モデルと得られた実測値が一致するような水分拡散係数を非線形最小自乗法を利用して推算した。2.非線形分布定数系のオンライン状態推定法の開発:Kirchoff変換を用いて、上で求められた物理モデル(非線形偏微分方程式)を擬似線形の偏微分方程式に変換する手法と有限積分変換を用いた分布定数系の集中定数近似法を応用して、モデルを集中定数系の状態空間モデルに変換する。この状態空間モデルを利用して状態量分布を推定するシステムを設計した。3.オンライン状態推定法の乾燥プロセスへの応用:赤外線水分計の測定値から、粒子層内部の含水率分布の推定を実験的に試み推定精度の評価を行なった。推定精度は、粒子層内部の含水率分布をオフラインで測定して、推定値と比較することで確認した。乾燥材料には、非親水性多孔質材料であるレンガと珪砂および粒子を用い、乾燥に用いる空気の温度、流量を変えて、乾燥速度を様々に変化させた場合の推定精度への影響について検討した結果、いずれの材料においても表面含水率の測定データから全体の含水率分布を精度良く推定できることが確認できた。特に、減率乾燥期間においても推定精度が低下することなく推定が可能であり、本方法の実用性を確認できた。
平滑筋の薬物反応とミオシンのりん酸化の相関

平滑筋ミオシンは分子量20万の重鎖と分子量2.0万及び1.7万の軽鎖がそれぞれ2分子づつより成り立っている。形態的には、頭部(双頭)と尾部より成り立つ。分子量2.0万軽鎖はミオシン軽鎖キナ-ゼによりリン酸化されATPaseが増加すると考えられている。通常ミオシン軽鎖のリン酸化は尿素によりミオシンを変性させ軽鎖を重鎖より遊離して軽鎖のみを尿素を含むポリアクリルアミド電気泳動(UREAーPAGE)で分折する方式で解析されている。しかしこの方法には軽鎖を重鎖より切り離して泳動するため問題があり、ミオシン双頭がリン酸化されているものプラス非リン酸ミオシンの混合物をミオシン双頭のうち片方がリン酸化されているものの区別ができない。我々はピロリン酸電気泳動(PPi-PAGE)を開発した。これはミオシンを重鎖と軽鎖に分離しないで泳動するもので、非リン酸化のもの、片方の頭部の1-リン酸のもの、両方の頭部の1-リン酸化のもの、片方の頭部が1-リン酸化で他方の頭部が2-リン酸化のもの、両方の2-リン酸化のものを区別することに成功した。近年、in vitroに於けるミオシン軽鎖のリン酸化の効果が確立しこれがどの様な生理的意識をもつかにつき改めて批判的に検討しはじめられている。我々は放線菌の作る抗生物質誘導体NAO0344を平滑筋天然アクトミオシン(収縮に必要な蛋白とその制御蛋白を含むと考えられている)に与え超沈澱とミオシンのリン酸化を詳細に比較してみた。NA0344は前者と後者を共におさえるが、前者の方がより低い濃度で抑制した。PPiーPAGEで双頭がリン酸化されているミオシンの出現のNA0344による抑制を検出すると、ほぼ超沈澱の抑制移動と合致する。従って、ミオシンの双頭の1-リン酸化が活性型に必要であると考えると、0344の作用はリン酸で一応説明が可能であった。NA0344は抑制薬であるが、促進薬として最近知られてきたオカダ酸についても検討を加えた。オカダ酸は強力なフォスファタ-ゼ抑制作用がありこの作用を介してミオシンのリン酸化を促進し、そして超沈澱するものと解釈されている。我々はフォスファタ-ゼ活性を含まない平滑筋天然アクトミオシンを用いて同様な実験を行なったところ、オカダ酸の促進効果がみられた。従ってこの解釈は誤りであり、ミオシンに直接オカダ酸が作用すると解釈する方が正しいことが判明した。平滑筋の収縮はアクチンとミオシンの相互作用で起こり、数多くの薬物により修飾を受ける。そしてほとんどの薬物は細胞膜をその作用点としている。近年になり、平滑筋の収縮系タンパク質の研究が進み、膜機能を介さないで直接これに作用する薬物の作用機序の解析が可能となった。

申請者らは、上記の目的にかなう薬物の検索を行い、海綿毒オカダ酸、アミロライドとその誘導体、抗生物質SF2370誘導体がMMレベルで作用のあることを発見した。本研究では、(1)上記薬物の作用点をin vitroに於てミオシンのリン酸化説に立って検討するとともに、(2)生物収縮のこれら薬物による修飾を細胞内ミオシンのリン酸化と関係づける実験を行うことを目的としている。昭和63年度では、モルモット結腸紐平滑筋の収縮・弛緩時に於るミオシン分子のリン酸化状態をピロリン酸電気泳動法にて直接的に検定することをすべて行うことができた。この方法に従い平成元年度は当初の計画通り薬物の検定を行うことができよう。薬物と平滑筋より抽出した天然アイトミオシンの超沈殿時のミオシンのリン酸化に作用させる当初の計画も順調に進んでいる。現在までに、抗生物質JF2370誘導体の超沈殿及びミオシンのリン酸化に及ぼす抑制作用につき検定した。大部分の誘導体は二者への抑制作用が平行するが、NA0344、NA0359及びNA0362はそうでなかった。この事実は平滑筋収縮制御が必ずしもミオシンのリン酸化のみで行なわれているものではないことを示唆している。平滑筋ミオシンは分子量20万の重鎖と分子量2.0万及び1.7万の軽鎖がそれぞれ2分子づつより成り立っている。形態的には頭部(双頭)と尾部より成り立つ。分子量2.0万軽鎖はミオシン軽鎖キナ-ゼによりリン酸化されATPaseが増加すると考えられている。通常ミオシン軽鎖のリン酸化は尿素によりミオシンを変性させ軽鎖を重鎖より遊離して軽鎖のみを尿素を含むポリアクリルアミド電気泳動(UREA-PAGE)で分析する方式で解析されている。しかしこの方法には軽鎖を重鎖より切り離して泳動するため問題があり、ミオシンの双頭がリン酸化されているものプラス非リン酸化ミオシンの混合物とミオシンの双頭のうちの片方がリン酸化されているものの区別ができない。我々はピロリン酸電気泳動法(PPi-PAGE)を開発した。これはミオシンを重鎖と軽鎖に分離しないで泳動するもので、非リン酸化のもの、片方の頭部の1-リン酸化のもの、両方の頭部の1-リン酸化のもの、片方の頭部が1-リン酸化で他方の頭部が2-リン酸化のもの、両方の頭部の2-リン酸化のものを区別することに成功した。近年、in vitroに於るミオシン軽鎖のリン酸化の効果が確立しこれがどの様な生理的意識をもつかにつき改めて批判的に検討しはじめられている。我々は放線菌の作る抗生物質誘導体NAO344を平滑筋天然アクトミオシン(収縮に必要な蛋白とその制御蛋白を含むと考えられている)に与え超沈澱とミオシンのリン酸化を詳細に比較してみた。NAO344は前者と後者を共におさえるが、前者の方がより低い濃度で抑制した。PPi-PAGEで双頭がリン酸化されているミオシンの出現のNA0344による抑制を検出すると、ほぼ超沈澱の抑制移動と合致する。従って、ミオシンの双頭の1-リン酸化が活性型に必要であると考えると、0344の作用はリン酸で一応説明が可能であった。
トランスポーター発現アデノウイルスベクターを用いた薬物の能動的組織デリバリー

本研究は、薬物輸送能を有するトランスポーター遺伝子あるいはアンチセンス配列を臓器にin vivoで導入する発現ベクターを構築し、薬物の特異的かつ能動的な組織送達が可能であるかを検証するものである。しかし、このためにはin vitro系における厳密な検討が必要であり、このため、本年度は、トランスポーター遺伝子発現用ベクターに代表的トランスポーターであるペプチド・トランスポーター遺伝子(PEPT1、PEPT2、HPT1)遺伝子を組み込み、これらの機能を培養細胞発現系で解析した。PEPT1はβ-ラクタム系抗生物質などの腸管取り込み輸送に大きな役割を有していると考えられるが、特にセファレキシン輸送時には、「ペプチダーゼ様活性」の存在が示唆された。PEPT1のこのようなペプチダーゼ活性は他のペプチドトランスポーター(PEPT2、HPT1)などと比して、非常に大きいものであった。このペプチダーゼ活性は、種々のペプチダーゼインヒビターによって阻害を受けた。このことは、個体(in vivo)においてPEPT1を利用した組織特異的薬物デリバリーに至適な薬物をデザインする際に重要な知見であると考えられる。これまでのところ、ペプチダーゼのような消化酵素活性を有するトランスポーター群は知られておらず、その作動機序には大きな関心が寄せられる。しかしながら、PEPT1の輸送機能およびペプチダーゼ用活性の解明は、培養細胞発現系のみでの解析系では限界であると考えられる。酵素活性がトランスポーターに由来するものか?あるいは、発現によって誘導されたものかは明確とは言えないため、今後は、これまでに我々が構築してきた発現系を利用したトランスポータータンパク質の精製・再構成および機能解析が必須と考えられ、現在、その検討に向けて準備段階にある。しかし、このためにはin vitro系における厳密な検討が必要であり、このため、本年度は、発現ベクターの構築・改良、導入条件等に関して、培養細胞等を用いた検討実験を行った。アデノウィルス発現用ベクターであるpAdTrack-CMVにペプチド・トランスポーターであるPEPT1、PEPT2、HPT1遺伝子をそれぞれ組み込み、必要な発現用ベクターを構築を完了した。さらに、PEPT1ならびに有機カチオントランスポーターであるOCTN1、OCTN2に関しては、それぞれに対応したアンチセンス配列発現用ベクターの構築を完了させた。これらに関して、ヒト胎性腎由来細胞HEK293細胞、ヒト胃がん細胞由来細胞MKN45細胞あるいはHela細胞などを用いて、感染条件、発現量等の条件検討を行った。発現量のモニタリングはmRNA量の変化で調べたが、この結果、至適と考えられる条件の同定に成功した。これにより、トランスポーター発現細胞系を用いた機能解析も可能となると同時に、in vitro系での検討からin vivo系検討に移行することが可能となった。以上のように、種々トランスポーター分子の個体(in vivo)への発現検討を行うために必要な前段階実験、つまり細胞(in vitro)段階での至適条件の同定は完了した。
糖脂質シアル酸転移酵素の単離精製

1.簡便な活性測定法の開発糖脂質シアル酸転移酵素は生体内の比活性がとても低いことから、活性測定は極めて繁雑でかつ習熟を要する。従って酵素を精製するにあたり、簡便な活性測定法の開発が必要であると考えられた。そこで申請者は近年普及しはじめたバイオイメージングアナライザーと逆相系薄層クラマトグラフィーを組み合わせた新しい活性測定法を開発した。本方法の利点は以下のとおりである。(1)多数のサンプルを同時に測定できる(2)操作が簡便である(3)基質と酵素反応産物の分離を確認できる(4)回収率が高い。本方法により、これまで12日要していた活性測定が34時間程度で行えるようになった。この成果はAnal.Biochem.に発表した(印刷中)。2.糖脂質シアル酸転移酵素の精製の試み上記の方法を用い豚各臓器のGM3合成酵素の比活性を測定したところ顎下腺に豊富に含まれていることが分かったので、顎下腺からの精製を以下に試みた。抽出に用いる界面活性剤を検討したところTritonX-100が効果的であることが分かった。不安定である抽出酵素はグリセロールにより安定化されることが分かった。またいくつかのクロマトグラフィーを検討したところ、P11陽イオン交換クロマトグラフィー、色素アフィニティークロマトグラフィー、レクチンアフィニティークロマトグラフィー、ゲルろ過が有効であることが分かった。
戦後東アジア農村医療の比較史研究

本研究は、戦後東アジアの農村医療の導入・普及の実態を、歴史史料およびインタビュー調査の分析を通して把握することを目的とする。本研究では中国および日本の農村医療について、以下の視点から検討した。(1)農村への医療資源の導入・配置の制度と実態、(2)農村住民の医療に対する認識・態度、(3)農村における疾病構造と住民生活との関係。本研究は、戦後東アジア(中国・日本を中心とし、台湾・韓国も視野にいれる)の農村医療の展開を、一次資料を用いて実証的に解明した上で、比較史的検討を通して、各地の特徴の明確化・体系化を試みることを目的としている。平成26年度は、戦後東アジアにおける医療従事者の養成、医療施設の配置状況を戦前・戦中の状況をふまえつつ、制度的展開および数量・分布の歴史的実態の把握を行う計画であった。本年度は中国・雲南省を中心に研究を進めた。本年度中の具体的活動としては、『中国衛生法規史料』、China Medical Journal、『人民日報』、中国雲南省衛生档案(公文書)、1950年代に雲南省において実施された民族調査報告書、雲南省大理地区各地域の『地方志』を用いて、人民共和国建国以前の雲南省大理地区の医療資源の状況、民間における受療行動、人民共和国樹立以後の農村医療制度の導入と地域社会における導入実態について検討した。本研究により以下の点が明らかとなった。1、雲南省においては農村医療の制度的導入は土地改革と同時に進められた、2、中国では短期訓練を受けた衛生員の活用が基層医療において重視されたが、衛生員の訓練養成は、土地改革に伴う農村社会の秩序の再編と関係するものであった。3、農村衛生員の訓練生の実態からは、旧来、農村社会における民間医療や癒しの担い手も含まれていた。4、だが、旧来の医療・癒しの担い手の中には同時期の反迷信運動によって排除されたものもいた。本研究の成果の一部を、「1950年代中国農村医療保健服務的引入:以雲南省大理専区為例」として『1950-60年代的中国工作坊』(2014年12月、華東師範大学)で報告した。本研究は、歴史資料調査、現地調査を通して、戦後東アジア(中国・日本を中心とする)における農村医療の展開を、医療資源の導入と配置、疾病構造・住民生活の変化、医療保障の導入と住民の受療態度、といった視角から把握し、戦後東アジアにおける農村医療の導入と普及の実態と、地域的特質を明らかにすることを目的とする。平成27年度は、1近代期現代までの中国における予防接種政策の展開、2戦後現在までの中国における日本住血吸虫症の歴史研究に関する研究史の整理、3戦中戦後における日本の農村医療の展開に関する初歩的整理を行った。1に関しては、近代現代までの種痘政策を中心とした予防接種政策、および各地における実施状況の解明を試みた。この作業を通じて、近代期の種痘政策における都市と農村の格差、戦後農村医療システム導入による格差の解消傾向、予防接種事業における中国伝統医学の役割などが明らかとなった。2に関しては、近年中国大陸で刊行された日本住血吸虫症対策の歴史研究の動向を、環境史、政治史、衛生史という視角から整理した。本作業を通して、今後、中国農村医療史の文脈で日本住血吸虫症対策の研究を進めるにあたって、農村の社会経済的変容とリンクさせて考える必要があることが確認でした。3に関しては、日本農村医学会刊行の『日本農村医学会雑誌』の調査、『人口動態統計』などの数値データの収集を行い、戦後日本の農村における疾病構造、農村医療の政策的展開を確認した。当初の計画通り、近代現在にいたる中国における農村医療の展開を天然痘対策、日本住血吸虫症対策から検討できた。また戦後日本の農村医療に関する数値データの収集および関連史料を収集することができた。本研究は、歴史資料調査、現地調査を通して、戦後東アジア(中国・日本を中心とする)における農村医療の展開を、医療資源の導入と配置、疾病構造・住民生活の変化、医療保障の導入と住民の受療行動、といった視角から把握し、戦後東アジアにおける農村医療の導入と普及の実態および地域的特質を明らかにすることを目的とする。平成28年度は、11950年代中国における農村医療の導入・普及の制度的展開および地域社会における実態の解明、21930年代から50年代の中国農村における疾病構造の変容と住民生活(特に出稼ぎ労働と生活水準)変化の関係についての考察、320世紀前半の日本における疾病構造変化の整理を行った。1に関しては、1950年代、中国共産党政府は全国的な農村医療システムの導入を行うが、それが土地改革に伴う社会変化と密接に関係していたこと、国家による農村医療システムの導入が祈祷師や草薬師などの民間在来医療従事者におよぼした影響について、雲南省大理地区を事例に明らかにした。2に関しては、193050年代、華北農村部での結核流行動態および史料上に現れる「常見疾病」の種類を明らかにし、農村住民の都市工業部門や満州への出稼ぎ労働、その労働実態とあわせて検討し、生活の変化と健康問題の変化との相関関係について考察した。3に関しては、『人口動態統計』、『全国死因統計』、『衛生局年報』などの数値データを収集し、20世紀前半の日本における疾病構造変化の整理を行った。当初の計画通り、戦後東アジア(中国・日本を中心とする)における農村医療の制度的展開、農村社会の疾病構造などについて検討することができた。国内外の研究協力者との連携の下、史資料・データの収集は順調に進んだ。

本研究は歴史資料調査を通して、日本・中国を中心とする戦後東アジアにおける農村医療の展開を、医療従事者・施設などの医療資源の導入と配置、疾病構造と住民生活、農村住民の医療に対する認識などの側面から把握し、戦後東アジアにおける農村医療の導入と普及の実態およびその特徴を考察するものである。最終年度は、これまで個別に検討してきた1950年代までの中国と日本の事例を比較史の視点から考察した。これにより、以下の点を確認した。1農村への医療資源の供給は、近代期以降の日中両地域の医療制度、とりわけ伝統医療などの在来医療の位置づけの歴史的相異を反映していた。近代期、従来農村における医療供給の一翼を担っていた伝統医や従来開業医を漸進的に排除し、近代医への一元化を図った日本に対し、中国においては近代期の伝統医の制度化とあわせ、農村地域においては在来医療者も地域の医療の担い手となっていた。戦後中国では、こうした伝統医・在来医を再編・利用する形で農村への医療資源の普及が目指された。2近代以来の医療制度の相異は、農村住民の医療に対する態度の相異とも関連していた。20世紀前半の日本では、治療医学への期待感が高い一方で、農村部においてはそれが得られないという欠乏感が、医療普及を目指す動きにつながった。同時期の中国では住民自身による同様の動向は本研究期間中に調査した史料上はほとんど確認できなかったものの、本課題を更に検討するためには、農村合作医療制度の淵源である合作社時期の農民による互助制度の導入過程を地域レベルの実態を含めて検討する必要があるという知見を得た。31950年代以降の日本および中国での日本住血吸虫症対策の検討からは、大規模な環境改変とそれを支える経済基盤が特徴的であった日本に対し、中国では、政治運動と環境改変事業の連動、地域住民の疾病対策への大規模動員という特徴が見られた。本研究は、戦後東アジアの農村医療の導入・普及の実態を、歴史史料およびインタビュー調査の分析を通して把握することを目的とする。本研究では中国および日本の農村医療について、以下の視点から検討した。(1)農村への医療資源の導入・配置の制度と実態、(2)農村住民の医療に対する認識・態度、(3)農村における疾病構造と住民生活との関係。当初の計画通り、戦後中国における農村医療人員養成、配置のありようを、地域の実態とあわせて検討することができた。今後は引き続き、戦後中国および日本の農村医療の歴史的展開について、地域の社会経済の動態、人々の生活の変化とあわせて検討する。また、戦後中国および日本の農村医療、農村住民の健康状態に関する数値データの分析を進め、中国および日本の農村医療制度、実態について検討し、その特徴を明らかにする。平成29年度は、戦後東アジア(中国・日本を中心とする)における農村医療の制度的展開、実態、地域の社会経済的動向、人々の生活の変化とを総合的に検討し、各地域における農村医療の特質について明確化する作業を行う。中国近現代史今後は、戦後日本の農村医療の普及状況を地域の社会経済の動態とあわせて検討する。また、日本および中国の農村における疾病構造と住民の生活様式の変化、受療行動の変化などを検討する。また、戦後台湾、朝鮮半島のケースについても目をくばる。
高度技術社会のヒト生物学的特性と医療評価

ヒトの特性を行動科学的な立場から解析し、先進国の社会構成の安定性を論じ、高齢化に伴う様々な変化を、経済問題、生産構造、包括的生活様式や価値観、生死観にいたる広範な視野から捉え、将来の破局や予兆を推定した。(1)日本の医療システムの研究で、健康寿命の概念を提案した。また寝たきり率の地域差の調査、医療実態の日米比較などでは、医療・ケア・ニードに大きな差がないことが分かった。医療費のマクロ分析では、日本の医療費に見られる地域差と医療費の国際比較により、国民皆保険制度下ではサービスの購入量は需要者がほとんど決定するもとであること、わが国の医療は需給者の両側面から、根本的な構造改革と意識改革が急がれることを明らかにした。(2)日本的身体観の変遷は、医学の将来に重要な影響をもつ問題で、学問的・系統的に扱うべく、中世以降から近代社会の身体観から西欧的身体観に至る幾つかの側面から研究を行っている。客観として外界を捉えるのは脳、捉えている意識自体は主観という矛盾が生じるが、これが身体問題の基本である。ケアとキュアの分離は、そこでの態度の違いに起因する。この4月には、東京大学総合資料館にて、プラスティネーション標本の展示を行う予定で、成人全身4体、全身断面5体、臓器などを多く含め、展示に対する一般人の反応をアンケートなどの調査で確かめる。(3)医療費高騰と病院建築に注目して日本の医療の後進性を系統的に調査した。現代の医療の実態はゲリラ戦に譬えられる。ゲリラが、超大国の軍隊を翻弄するように、正規軍同士の戦闘における理論は成り立たず、ランチェスターの法則は変形されて、正規軍の損耗は組織の大きさに比例する。これが先進国の医療費高騰の重要な素因である。詳細は、冊子体報告書および総括班報告書に記載した他、多数の論文・著作として発表した。1.高度技術社会と医療需給関係の変遷:全国から50の医療圏を抽出、老人保健対象者の医療費と地域特性を分析した。総医療費の6割を占める入院サービスの量に、コブ・ダグラス型の生産関数を当てはめると、施設数と医師数からの回帰性が証明され、施設ごとの利潤最大化を仮定すると、1日1人当たり入院医療費と、医療施設数、医師数の合成変量との間に逆相関関係が導かれた。回帰には大きな残渣分があり、医療技術の適用水準には地域差があるが、医療には市場原理は働かず、医療技術の制御を放置すれば将来破綻する危険を予測した(郡司篤晃)。2.日本人の身体観:アンケートによって日本人の身体観を調査した。質問は、(1)人は死後どのようになると考えるか(肉体は滅びるが魂は残る/肉体が滅びれば何も残らない/肉体も魂も残る/その他)、(2)死後をどのように扱って欲しいか(詳細略)、について構成した。さらに同じ趣旨の質問を(3)家族の場合、(4)他人の場合、についても行った。また解剖学学習へのプラスティネーション技術を紹介し、これについての意識調査も同時に行い、集計分析中である(養老孟司)。3.医療保健サービスの向上とコンシューマリズム:医療保健サービス部門で、消費者の自由な選択を可能ならしめる条件を調査分析した。コンシューマリズムが機能するための条件として、(1)評価のための情報システム、(2)消費者教育、(3)消費者活動、(4)保健医療計画への住民参加、(5)企業の参画、などの目標を提案した(橋本廸生)。4.ヒト社会における人口変動と調節機構:歴史的に文化の形成はある集団の寿命が50歳を越えることが必要条件と推定した。デモグラフィの分析と国際比較から、先進社会とは総人口の1/2が統労する段階に当り、発展途上段階では就労率が低いこと、先進度とは出生率低下が関係すること、革命や戦争に人口調節作用のあることを指摘した(古川俊之)。人口の高齢化と医療需要:老人医療費の顕著な地域差が、医療供給量により決まる傾向を、寝たきり高齢者の実態調査から分析した。地域の医療費決定要因ごとに、寝たきり患者につき、(1)変動係数比較、(2)重回帰分析、(3)レセプト分析、(4)医療供給要素などによる費用の記述などから検討し、医療費地域差は外来受療率を除いてほとんどが医療供給側の要素により決まることを示した。先進国では医療技術高度化と医療費高騰の因果分析、とくに効用および規範的分析評価の概念を導入するのが急務である。(郡司篤晃、橋本廸生)日本人の身体観-解剖標本展示のために:解剖への献体、治療としての臓器移植などに対する理性的対応を考えて、日本人の身体観を明らかにするため、歴史的美術史資料を調査した。鎌倉時代から江戸時代に描かれた「九相詩」「卒塔婆小町」「六道絵」「九相詩絵巻」などには、死体の腐敗過程をよく観察した描写があり、過去の日本人の有した身体観とその背景にあった知識を反映している。東大解剖学教室で進めている新しい人体標本制作の手法・プラスティネーション標本を整備し、展示公開して一般社会における身体理解の一助とするため、日本民族に特有の身体観の由来を、とくにその歴史的解明を中心に実証的研究を行なった。(養老孟司、布施英利)平均寿命の横断的国際比較:近年の国際的長寿化に寄与した因子を、クラスター分析の経年変化に注目して調査した。

1970年、1980年、1990年の国際統計データについて、(1)平均寿命、富、情報のクラスターは調査期間のすべてに存在する。(2)死亡率、出生率、文盲率のクラスターも不変。19751980年には医師1人当り人口、病床当り人口と、これとの関係が認められるが、1970年および1990年の分析では医療水準指標が逸出している。1970年は途上国の遅れ、1990年の医療水準と死亡率の解離は、先進国における医療変容、とくに高度先進医療の負担増と治療からケアへの転換の影響が想定される。(3)商工業活動指標の多くは独立のクラスターとなる。(古川俊之)ヒトの特性を行動科学的な立場から解析し、先進国の社会構成の安定性を論じ、高齢化に伴う様々な変化を、経済問題、生産構造、包括的生活様式や価値観、生死観にいたる広範な視野から捉え、将来の破局や予兆を推定した。(1)日本の医療システムの研究で、健康寿命の概念を提案した。また寝たきり率の地域差の調査、医療実態の日米比較などでは、医療・ケア・ニードに大きな差がないことが分かった。医療費のマクロ分析では、日本の医療費に見られる地域差と医療費の国際比較により、国民皆保険制度下ではサービスの購入量は需要者がほとんど決定するもとであること、わが国の医療は需給者の両側面から、根本的な構造改革と意識改革が急がれることを明らかにした。(2)日本的身体観の変遷は、医学の将来に重要な影響をもつ問題で、学問的・系統的に扱うべく、中世以降から近代社会の身体観から西欧的身体観に至る幾つかの側面から研究を行っている。客観として外界を捉えるのは脳、捉えている意識自体は主観という矛盾が生じるが、これが身体問題の基本である。ケアとキュアの分離は、そこでの態度の違いに起因する。この4月には、東京大学総合資料館にて、プラスティネーション標本の展示を行う予定で、成人全身4体、全身断面5体、臓器などを多く含め、展示に対する一般人の反応をアンケートなどの調査で確かめる。(3)医療費高騰と病院建築に注目して日本の医療の後進性を系統的に調査した。現代の医療の実態はゲリラ戦に譬えられる。ゲリラが、超大国の軍隊を翻弄するように、正規軍同士の戦闘における理論は成り立たず、ランチェスターの法則は変形されて、正規軍の損耗は組織の大きさに比例する。これが先進国の医療費高騰の重要な素因である。詳細は、冊子体報告書および総括班報告書に記載した他、多数の論文・著作として発表した。
移行期経済における消費行動の変化に関する研究-ポーランドの勤労・農家・年金生活家計についてのケース・スタディー-

本研究は移行期経済における消費行動の変化に関して、データが整備されておりまた入手可能なポーランドをケースとして分析を加えるものである。供給量の制限もモデルに取り入れた需要関数モデルを使い、家計消費調査データを定量的に分析し、改革以前の中央計画経済体制下における食料消費行動と改革後のその変化をつかむことが本研究の目的であった。市場経済への移行に取り組んでいる国において観察される一人当たりの食料消費量の低下は、実質価格の低下と実質小売価格の上昇といった経済条件の変化によって説明されうるが、それ以外にも消費を取り巻く諸制度の変革が消費者行動に構造変化をもたらしていることが確認できた。本研究を進めるにあっては以下の作業を実施した。1.この分野における最近の内外の研究成果について再サーベイを行い、需要関数モデルを基本とする理論モデルを構築した。また入手可能データに対応した形で推計モデルを考案し、さらに基礎データを使い試行的な推計を行った。2.ワルシャワ経済大学のコバルスキー助教授を通して中央統計局が収集した家計消費データを勤労・農家・年金生活家計につき、1960年から1993年まで入手した。家計の種類別、所得階層別に支出額、商品単価を入力し、データベースを作成した。3.分類別に1.で試みられた推計モデルを使い、消費行動の分析を行う。その際には所得・価格変化に対する需要弾力性を計算するほかに、計測パラメーターの変化より構造変化の有無、またその程度を検証した。この結果市場経済化に伴う制度の改革等非経済的要因も経済的要因と並び消費行動の変化を説明する要因となっていることが分かった。今後は、よりミクロレベルのデータを用いて各制度の影響についてより詳細な考察を行いこの研究をより深化させていく予定である。さらに同様な分析を他の移行期にある国についても行い国際比較を試みる予定である。
移植拒絶反応時に出現する細胞障害性マクロファージの標的細胞特異性:認識分子生物学的解析

種々の異なった腫瘍組織適合性抗原(MHC)のマウスの組み合わせを用いて皮膚移植を行っている。移植された皮膚およびレシピエント側の周囲組織中の浸潤白血球をコラゲナーゼ処理によって回収し、その後特異抗原を用いてcell sorterによって特異的細胞の分画を行っている。現在、細胞の分画に関して最適な条件設定を行っている。そしてAllograft induced macrophage (AIM)の各種のマウスリンパ芽球に対する細胞傷害活性を測定し、皮膚移植拒絶反応の際に浸潤してくるAIMの標的細胞特異性の比較検討を進めるべく条件設定を行った。AIMはマクロファージ系に属する細胞ではあるが、抗体非依存性に自己/非自己を認識できるAIM上にある受容体としてT cell receptorあるいはそのhomologueがあるかどうかをanti-TCR(α-β)またはanti-TCR(γ-δ)を用いてFACSで解析し、さらにそれぞれのcDNA probeを用いてNorthern hybridizationでmRNAレベルでの発現があるかどうかを調べている。一方、AIM上の受容体のリガンドはMHC class I分子であることが明らかにされており、^<125>Iでラベルしたsoluble MHC class Iを用いて受容体との間にDSSを用いて共有結合を作成し、SDS-PAGEで分離し、autoradiographyにて受容体分子との複合体を検出する予定である。そしてAllograft induced macrophage (AIM)の各種のマウスリンパ芽球に対する細胞傷害活性を測定し、皮膚移植拒絶反応の際に浸潤してくるAIMの標的細胞特異性の比較検討を進めるべく条件設定を行っている。AIMはマクロファージ系に属する細胞ではあるが、抗体非依存性に自己/非自己を認識できるAIM上にある受容体としてT cell receptorあるいはそのhomologueがあるかどうかをanti-TCR(α-β)またはanti-TCR(γ-δ)を用いてFACSで解析し、さらにそれぞれのcDNA probeを用いてNorthern hybridizationでmRNAレベルでの発現があるかどうかを調べる予定である。
固体高分子形燃料電池の電極拡散層内におけるマイクロナノ水輸送現象の解明

本研究では、固体高分子形燃料電池(PEFC)の構成部材である微細多孔質層(MPL)内におけるマイクロナノスケールの水分挙動を観察し、得られた知見を用いて高出力運転に適したMPL構造を検討する。当該年度では、高出力運転に適したMPL構造の一つと考えられる親水性カーボンファイバー(CF)MPLを用いて、電池性能の高出力化においてMPLに求められる要素を検討した。得られた成果を以下にまとめる。1.I-V性能測定と酸素ゲインで構成される発電性能試験により、親水性CFMPLは高電流密度域における濃度過電圧の増大を抑制することでセル性能向上に寄与することが示された。また、カソード(空気極)側MPLの濡れ性、空孔径、厚さを変えた4種類のMPLを用いて発電性能を取得および比較した結果、親水性CFMPLによる濃度過電圧の増大抑制は、上記の三要素を適切に設計することで実現し、どれか一つでも欠けると発電性能が向上しないことが示された。2.凍結固定化法を用いたCryo-SEM断面観察と酸素ゲインの比較より、親水性CFMPLはMPLの親水化によりカソード触媒層(CL)からの液水輸送を促進し、空孔径の拡大により輸送した液水を液膜として表面積を広げ、十分な厚さによりMPL内で液水を蒸発させる機能を有することが考察された。この液水吸収、蒸発メカニズムが濃度過電圧の増大を抑制し、発電性能を向上させると考えられる。3.発電性能の向上にカソードCL内の酸素拡散が与える影響を、限界電流密度法を応用して解析した。その結果、親水性CFMPLはカソードCL内の酸素輸送抵抗を軽減してフラッディング(生成水の過剰なセル内滞留による酸素供給阻害がもたらす性能低下)を改善することが考察された。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では固体高分子形燃料電池(PEFC)の構成部材である、微細多孔質層(MPL)内における水輸送機構を解明し、得られた知見から高出力運転に適したMPL構造を提案することを目指す。当該年度では、MPLにおける水輸送のうち、MPLとMPLに隣接して存在する触媒層(CL)の界面に焦点を当て、MPL/CL界面の密着性が界面近傍における生成水分布および発電性能に与える影響を調査した。また、高出力運転に適した次世代のMPL構造を検討するために、MPLの濡れ性と水輸送現象の関係を調べた。1.MPLとCLを一体化したガス拡散電極(GDE)を用いることにより、界面の密着性を向上させた新型膜電極接合体(GDE法MEA)を導入した。一般的な転写法で作製されたMEAと比較すると、GDE法MEAは濃度過電圧の増大を抑制することで、低温や高電流密度域などの高加湿条件において特に発電性能が向上することが判明した。2.GDE法が発電性能を向上させる要因を特定するために、発電後のMPL/CL界面の液水分布を凍結固定化法とCryo-SEMにより断面観察した。その結果、GDE法によるMPL/CL界面の高密着化は、高出力運転への課題の一つであったガス流路下界面の液水滞留を抑制できることが判明した。また、界面における液水滞留を抑制することで、濃度過電圧の増大を抑制できることが示唆された。3.従来は疎水性であるMPLを親水性に変更し、MPLの濡れ性が水輸送現象に与える影響を調べた。親水性MPLではMPL内部に多量の氷が存在していることから、親水性MPLはCLから液水の輸送を促進することが示唆された。

Cryo-SEM断面観察と酸素ゲインをはじめとする性能試験により、MPL/CL界面近傍の生成水分布と発電性能の関連性をある程度明らかにし、界面の高密着化が高出力運転に適したMPL構造として有用であることを提示できた。加えて、これらの知見を国内外の学会で発表しており、おおむね順調に研究が進展していると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は、水輸送機構の解明と高出力運転に適したMPL構造について検討する計画である。具体的には、MPLを親水化したことで生じる電池内生成水分布および発電性能の変化から、生成水分布と発電性能の関連性を明らかにすることを目指す。また、界面構造、濡れ性、MPL材料など構造や特性の異なるMPLを用いて発電性能試験とCryo-SEM観察を行い、高出力運転に適したMPL構造の提案を目指す。得られた研究成果は、その都度国内外の学会で発表するほか、学術論文誌に投稿する予定である。