hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラット連続光照射細膜変性に対する成長因子治療

網膜変性に対する効果を定量的に評価するために、外顆粒層の厚さを測定した。光照射により視細胞内節・外節は消失し、外顆粒層は23層と減少した。L細胞マウスMK、baculoviruマウスMK、酵母ヒトMK入眼では、PBS注入眼に比較して視細胞変性は遅延した。その効果の程度はL細胞マウスMK>baculoviruマウスMK>酵母ヒトMKの順番であった。一方、酵母ヒトPTNは、光照射視細胞変性において遅延効果を示さなかった。ヘパリン結合性成長因子として、ミッドカイン(MK)とプレイオトロフィン(PTN)が知られている。MKは神経栄養因子であるため、L細胞由来のマウスMKを硝子体注入したところ、白色ラット連続光照射性網膜変性が遅延した。今回は、大量のMKを得るためにbaculovirusや酵母を利用して得られたマウスMK、ヒトMK、ならびにヒトPTNの変性遅延効果を、光照射網膜変性において検討した。因子として、L細胞マウスMK、baculoviruマウスMK、酵母ヒトMKならびに酵母ヒトPTNを用いた。SpragueDawleyラットの硝子体に、因子を左眼に、PBSを右眼に1μl注入した。注入2日後より7日間連続光照射した後に、眼球を得、光学顕微鏡により観察した。その効果の程度はL細胞マウスMK>baculoviruマウスMK>酵母ヒトMK順番であった。また、白内障、緑内障、網膜剥離、糖尿病網膜症などの眼疾患患者の前房水のMKを採取し、その濃度を検索中である。ラット光照射視細胞変性における骨形成因子(BMP)の効果骨形成因子(bone morphogenic protein:BMP)は骨誘導作用や上皮一間葉相互作用の誘導作用が知られ、TGF-βスーパーファミリーの一因子である。ラットの胎生期においては、BMPは中枢神経や網膜において発現がみられる。これまでに、白色ラット連続光照射性網膜変性モデルにおいて、bFGF、神経栄養因子(BDNF、CNTF)やミッドカイン(MK)の硝子体注入は視細胞変性を遅延し、これらの因子が網膜保護作用があることが明かとなった。今回は、BMPの網膜変性遅延効果を、光照射網膜変性において検討した。因子として、遺伝子操作によって得られたヒトBMPを用いた。SpragueDawleyラットの硝子体に、因子を左眼に、コントロールバッファーを右眼に注入した。BMP注入眼では、コントロール注入眼に比較して視細胞変性は遅延した。一方、ヒトTGF-βは遅延効果を示さなかった。
食後高脂血症発症メカニズムの解明とその改善作用を有する食品成分の同定

動脈硬化性疾患発症リスクとして近年、重要と考えられている食後高脂血症が、高脂肪食による腸管炎症で悪化する可能性について検討したところ、1週間の高脂肪食摂取による食後高脂血症の悪化が観察された。また摂取する脂質構成脂肪酸の違いについて検討したところ、不飽和脂肪酸に比べて飽和脂肪酸で食後高脂血症の悪化が認められた。以上の結果より、高脂肪食摂取、特に飽和脂肪酸の摂取により食後高脂血症が悪化する可能性が示唆された。並行して検討した、抗炎症作用を有する新規食品成分のスクリーニングでは、新たに食品成分Xが同定され、動物レベルにおいても、高脂肪食誘導性の食後高脂血症悪化を改善することが明らかとなった。近年、食後高脂血症は、空腹時血中脂質濃度よりも動脈硬化性疾患リスクとして重要であると考えられている。腸管上皮組織における管腔側からリンパ管への食事由来脂質の輸送は食後の血中脂質濃度を決定する重要な過程である。この脂質輸送を抑えることが出来れば、食後高脂血症を効果的に抑制可能と考えられる。これまでの研究において、ペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体α(PPARα)の活性化を介して、腸管上皮細胞内での脂肪酸酸化を亢進させることで脂質輸送を抑えることができることを示した。しかし一方で、腸管における炎症が小腸上皮組織を介した脂質輸送を増大させることが報告されている。そこで本研究では、炎症と小腸上皮組織でのPPARα活性ならびに脂肪酸酸化活性との関連を検討し、さらに抗炎症作用を有する食品成分による炎症を伴う病態下における食後高脂血症の改善が可能であるかという検討を目的として研究を進めている。初年度である平成27年度は、高脂肪食により食後高脂血症が悪化するかどうかの検討を動物レベルで実施した。これまで(1)高脂肪食により腸管で炎症が誘導される、(2)炎症により発現が増加したTNFαによって食後高脂血症が悪化する、という個別の報告がある。そこでまず高脂肪食によって食後高脂血症が悪化するかどうか検討するため、普通食(10カロリー%脂肪食)と高脂肪食(60カロリー%脂肪)をそれぞれ1週間摂取したバウスを用いて、経口脂肪負荷試験(OFTT)を行った。その結果、高脂肪食摂取したマウスでは、普通食摂取のマウスに比べて有意に食後高脂血症が悪化しており、高脂肪食が食後高脂血症増悪化に関与することが示された。現在、その関与が炎症を介したものかどうか、検討している。当初、10カロリー%脂肪である普通食と比較して、どの程度の高脂肪が食後高脂血症に影響しうるか明らかではなく、3060カロリー%の複数の高脂肪食を検討し、60カロリー%の高脂肪食で明確に差が観察されるという実験条件を設定するのに、予想以上に時間がかかった。また普通食摂取マウスと高脂肪食摂取マウスとで摂取カロリーを同じにするためにペアフィーディングを行ったが、通常の方法で行うと、飼料の脂肪含量を変化させることで、食物繊維などの他の成分の含量も変化していることに途中で気付き、その問題を解決するため、やり直しの実験を複数回、行わざるをえなかった。そのため、腸管での炎症が関与するかどうかまで平成27年度で明らかにする予定であったが、間に合わなかった。上記のように、動物レベルで高脂肪食が食後高脂血症を悪化させるかどうか明確にならなかったため、細胞レベルでの検討が先送りになった。このため、平成27年度に予定していたCaco-2細胞を用いた細胞レベルの炎症誘導系の確立が間に合わなかった。近年、食後高脂血症は、空腹時血中脂質濃度よりも動脈硬化性疾患の発症リスクとして重要であると考えられている。この脂質輸送を抑えることができれば、食後高脂血症を効果的に抑制可能と考えられる。これまでの研究において、ペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体α(PPARα)の活性化を介して、腸管上皮細胞での脂肪酸酸化を亢進させることで脂質輸送を抑えることが出来ることを示した。しかし一方で、腸管における炎症が腸管上皮細胞を介した脂質輸送を増大させること、また高脂肪食が腸管での炎症を惹起することが報告されている。そこで本研究では、高脂肪食誘導性の炎症と腸管上皮組織でのPPARα活性ならびに脂肪酸酸化活性との関連を検討し、さらに抗炎症作用を有する食品成分による炎症を伴う病態下における食後高脂血症の改善が可能かどうか検討することを目的に研究を進めている。腸管炎症による腸管上皮細胞での脂肪酸酸化能の低下を介した食後高脂血症の悪化を抗炎症作用を有する食品成分により改善することを目的に、平成28年度は抗炎症作用を示す新規食品成分の探索を実施した。新規抗炎症食品成分の探索を行うため、まず抗炎症作用のスクリーニング系の確立を試みた。炎症反応は様々なシグナル経路により惹起されるが、最終的にNFkBという転写調節因子の活性化をもたらすことが多い。そこで、NFkBの転写活性をモニターすることで抗炎症作用を検討できないかと考え、NFkB応答配列の下流にレポーター遺伝子であるルシフェラーゼをつないだベクターを構築し、マクロファージ培養細胞系であるRAW264.7細胞に導入後、安定発現株を確立した。ポジティブコントロールとしてリポポリサッカライド(LPS)を添加すると、NFkB活性の有意な増加を観察することができた。このNFkB

活性化を抑える食品成分に抗炎症作用があると考えられるため、この細胞系をスクリーニングに用いることとした。複数のサンプルをスクリーニングした結果、「食品成分X」に強い抗炎症作用があることが明らかとなった。近年、食後高脂血症は、空腹時血中脂肪濃度よりも動脈硬化性疾患発症リスクとして重要であると考えられている。これまで高脂肪食摂取による腸管炎症が食後高脂血症を悪化させる可能性が示唆されていたが、詳細なメカニズムは明らかとなっていなかった。そこで本研究では、高脂肪食誘導性の腸管炎症と食後高脂血症悪化の関連を検討し、抗炎症作用を持つ食品成分で食後高脂血症を改善することを目的とした。平成28年度までに、抗炎症作用を持つ食品成分をスクリーニングする実験系を構築し、候補分子である食品成分Xを同定した。そこで平成29年度は、そうした候補分子の一つについて動物実験を行うとともに、高脂肪食摂取と食後高脂血症悪化との関連性についてさらなる検討を行った。まず食事中の脂肪含量の違いで食後高脂血症がどのような影響を受けるか検討するため、10、45、60cal%の脂肪含量の異なる食餌をマウスに1週間摂取させ、食後高脂血症のアッセイを行ったところ、60cal%高脂肪食を摂取したマウスで食後高脂血症が悪化した。さらに抗炎症作用が認められる食品成分Xについて、1週間高脂肪食条件下0.1%濃度で摂取させると、食品成分Xを摂取したマウスで食後高脂血症が有意に改善した。しかし、いずれの条件下でも腸管炎症が起こっているかについて明確な結論が得られなかったため、炎症の有無について様々な手法により、さらなる検討を行っている。動脈硬化性疾患発症リスクとして近年、重要と考えられている食後高脂血症が、高脂肪食による腸管炎症で悪化する可能性について検討したところ、1週間の高脂肪食摂取による食後高脂血症の悪化が観察された。また摂取する脂質構成脂肪酸の違いについて検討したところ、不飽和脂肪酸に比べて飽和脂肪酸で食後高脂血症の悪化が認められた。以上の結果より、高脂肪食摂取、特に飽和脂肪酸の摂取により食後高脂血症が悪化する可能性が示唆された。並行して検討した、抗炎症作用を有する新規食品成分のスクリーニングでは、新たに食品成分Xが同定され、動物レベルにおいても、高脂肪食誘導性の食後高脂血症悪化を改善することが明らかとなった。上記、「やや遅れている」ことの理由で挙げた問題点は既に解決されているため、平成28年度は食後高脂血症を悪化させた高脂肪食負荷条件で、腸管での炎症が誘導されているか、炎症により調節されるシグナル伝達系の活性化をウエスタンブロッティングにより、炎症性サイトカインの遺伝子発現レベルを定量的PCRにより、それぞれ検討する。特に代表的な炎症性サイトカインであるTNFαが関与しているかどうかを明確にするため、TNFαノックアウトマウスの利用も考え、高脂肪食により誘導される炎症が食後高脂血症に影響するかどうかを動物レベルでも明らかにすることを試みる。また動物レベルと同様に遅れていた細胞レベルの検討についても、LPSなど炎症を誘導する薬剤を用いて、Caco-2細胞での脂質輸送にどのような影響があるかを調べる。平成27年度に実施できなかった炎症誘導条件下での細胞アッセイ系確立であるが、炎症を誘導していない条件下でのアッセイ系は既に確立されているため、平成28年度の計画に変更の必要はない。
家族性地中海熱の原因蛋白Pyrinの炎症における役割と治療薬コルヒチンの影響

12年間発熱と漿膜炎を繰り返している患者を関連施設で経験し、同意を得て家族性地中海熱の原因遺伝子MEFVの塩基配列をシークエンスした結果,母親にはexon10にM694Iの変異を,本人にはexon2のE148Qおよびexon10にM694Iの変異を認め家族性地中海熱の確定診断に至った。細胞株の樹立のために繰り返し複製開始点を欠失させたSV40ウイルスDNAをpBR322にクローニングしたPlasmid DNAであるpSV40oriを用いてリポフェクチン法にて細胞導入を試みたが、細胞株の樹立が困難であった。そこで変異のないコントロール検体、患者より得られたM694I変異検体およびEl48Q+M694I変異検体を用いて以下の検討を行った。各検体から分離した単球を用いて、LPS刺激の有無の条件下で培養し、その上清中のIL-1β濃度をELISA法により測定した。LPSで刺激をしない場合はいずれの検体においても測定感度以下であったが、LPS0.1ng/ml存在下で48時間培養後のIL-1βは、コントロール検体、M694I変異検体、E148Q+M694I変異検体の順に高値の傾向は認められたが、統計的な差はなかった。2)治療薬コルヒチンの作用の解明各検体をLPS1μg/ml存在下で、家族性地中海熱の治療薬であるコルヒチンの有無でELISA法によりIL-1β濃度を検討したが、いずれの検体でも差を認めなかった。3)変異型pyrinのアポトーシスの検討本年度はこの検討を行うことができなかったため今後の検討課題としたい。pSV40ori(複製開始点を欠失させたSV40ウイルスDNAをpBR322にクローニングしたPlasmid DNA)、pSHPV16s(HPV16DNAをpSV2neoベクターにクローニングしたplasmid DNA)、pDE6,pDE7(HPV16のE6,E7癌遺伝子をそれぞれpcD2neoベクターにクローニングしたplasmid DNA)をエレクトロポレーション法またはリポフェクション法を用いて細胞に導入し細胞株の樹立を試みた。現在細胞株の樹立が困難なため、あわせて変異遺伝子を細胞株への導入することで遺伝子変異をもつ細胞株の確立を開始した。NIH/3T3由来のパッケージング細胞であるBD RetroPackPT67細胞(Clontech)にトランスフェクトしてレトロウイルスを産生させ、パッケージング細胞の上清からウイルスの回収をおこなうため、野生型、M694I型変異、E148QおよびM694Iの2重変異のMEFV遺伝子のクローニングを始めた。

そこで変異のないコントロール検体、患者より得られたM694I変異検体およびE148Q+M694I変異検体を用いて以下の検討を行った。各検体から分離した単球を用いて、LPS刺激の有無の条件下で培養し、その上清中のIL-1β濃度をELISA法により測定した。LPSで刺激をしない場合はいずれの検体においても測定感度以下であったが、LPS0.1ng/ml存在下で48時間培養後のIL-1βは、コントロール検体、M694I変異検体、E148Q+M694I変異検体の順に高値の傾向は認められたが、統計的な差はなかった。2)治療薬コルヒチンの作用の解明各検体をLPS1μg/ml存在下で、家族性地中海熱の治療薬であるコルヒチンの有無でELISA法によりIL-1β濃度を検討したが、いずれの検体でも差を認めなかった。3)変異型pyrinのアポトーシスの検討本年度はこの検討を行うことができなかったため今後の検討課題としたい。
近代日本における「国語」運動とその思想

提出した研究計画に沿って、「近代日本の国語」をめぐる通時的・共時的な関わりに留意して研究を進めた。1つは、国学言語論の明治における変容について焦点をあてた。具体的には、国語の中でも平田篤胤以降の音義言霊派と称される国学者グループの言語論とその展開を辿り、その影響下、明治の学制期での50音図の教育隆盛とその意味づけについて扱った(『江戸の思想』2所処論文、一九九五年一〇月発行)。他方、植民地における「国語」政策についても関心を広げた。初期の台湾での「日本語」教育政策やその考え方(言語観、文法規範の形成等)について、キ-パースン(例えば伊沢修二)や教科書を綿密に検討しながら、これと国内での「国語」問題との関連を扱った。これまで選集などによって論じられてきた領台初期における伊沢修二の言語問題への取組みについては、『台湾教育会雑誌』、国会図書館や下伊那郷土資料館伊沢修二文庫に所蔵されている中国語テキストなどを収集、国内での言語問題に連動づけた、国家形成と言語との関わりをまとめつつある。さらに、明治20年後半から積極的な活動を行う地方教育会の活動、ことに方言辞書の編纂と、中国・韓国への派遣問題を整理中である。なお、教育会の方言問題をめぐっては、『現代民族学の視点』第2巻「民族のことば」所収論文(一九九六年一〇月刊行予定)にまとめた。なお、当初の計画で目標とした方言問題と植民地言語との関連をめぐっての本格的な検討はこれからの課題である。
デイサイト溶岩の流動・固結過程の解明のための石基組織の研究

本研究は,日本のデイサイト溶岩流を対象に行われた.それらは,第四紀の溶岩ドーム(雲仙普賢岳の新焼溶岩と平成溶岩,大山弥山溶岩ドーム,焼岳山頂溶岩円頂丘)および中新世の水中溶岩ドーム(島根半島桂島)などである.また比較のために,組成の異なる玄武岩質安山岩質溶岩(伊豆大島1986溶岩,富士山古期溶岩,御嶽火山,八ケ岳火山)についても検討をおこなった.それらの石基組織の検討と空隙の観察を主としておこなった.その成果は以下の3点にまとめられる.1急斜面上に流動・定置した溶岩には機械的な過程で生じた空隙が存在している.空隙はダクタイルなマグマの破壊によって生じたものと,ブリットルな状態での破壊によって生じたものとに分類される.それらの空隙の生じた溶岩の部位に関する検討から,デイサイト溶岩の流動はダイラタンシーのモデルで説明される.2デイサイト溶岩に見られる空隙の多くは一種のキャビテーションにより発生した.溶岩が急な斜面を流動する際の内部歪みにより,粘弾性のマグマに空隙ができる.そのため局所的な減圧部で,強制的なマグマ溶存揮発性物質の発泡が誘発され,さらに圧力の回復による空洞の崩壊が起こす衝撃で崩壊→火砕流の発生にいたる.このことが急勾配では溶岩の流動が妨げられることの原因となる.さらに加えて,揮発性物質の沸騰によってマグマ中の含水量が低下することも粘性を増加させる一因となっている可能性もある.3水中で溶岩ドームが形成した場合には,火道から上昇してくるマグマの急速な冷却のために,バンド構造が形成されることがある.このバンド構造はマグマの冷却と分化作用に起因する化学組成の変異によって形成されている.またこのバンド構造をもつ岩石の石基組織はドーム構造と調和的である.4デイサイトは水中で冷却するとハイアロクラスタイトを形成する.ハイアロクラスタイトは,成長するドームの外縁部において作られる場合が多いとされてきたが,デイサイトの場合には,冷却と体積収縮に伴って岩体内部に外水が侵入することによって破砕が内部へと進行する過程で形成される場合が多く,これを侵入的ハイアロクラスタイトと呼び一般化を試みた.なお,上記3の研究に関連して,信州大学理学部地質科学教室所有の蛍光X線分析装置による微量元素の検量線を作成した.本研究は,日本のデイサイト溶岩流を対象に行われた.それらは,第四紀の溶岩ドーム(雲仙普賢岳の新焼溶岩と平成溶岩,大山弥山溶岩ドーム,焼岳山頂溶岩円頂丘)および中新世の水中溶岩ドーム(島根半島桂島)などである.また比較のために,組成の異なる玄武岩質安山岩質溶岩(伊豆大島1986溶岩,富士山古期溶岩,御嶽火山,八ケ岳火山)についても検討をおこなった.それらの石基組織の検討と空隙の観察を主としておこなった.その成果は以下の3点にまとめられる.1急斜面上に流動・定置した溶岩には機械的な過程で生じた空隙が存在している.空隙はダクタイルなマグマの破壊によって生じたものと,ブリットルな状態での破壊によって生じたものとに分類される.それらの空隙の生じた溶岩の部位に関する検討から,デイサイト溶岩の流動はダイラタンシーのモデルで説明される.2デイサイト溶岩に見られる空隙の多くは一種のキャビテーションにより発生した.溶岩が急な斜面を流動する際の内部歪みにより,粘弾性のマグマに空隙ができる.そのため局所的な減圧部で,強制的なマグマ溶存揮発性物質の発泡が誘発され,さらに圧力の回復による空洞の崩壊が起こす衝撃で崩壊→火砕流の発生にいたる.このことが急勾配では溶岩の流動が妨げられることの原因となる.さらに加えて,揮発性物質の沸騰によってマグマ中の含水量が低下することも粘性を増加させる一因となっている可能性もある.3水中で溶岩ドームが形成した場合には,火道から上昇してくるマグマの急速な冷却のために,バンド構造が形成されることがある.このバンド構造はマグマの冷却と分化作用に起因する化学組成の変異によって形成されている.またこのバンド構造をもつ岩石の石基組織はドーム構造と調和的である.4デイサイトは水中で冷却するとハイアロクラスタイトを形成する.ハイアロクラスタイトは,成長するドームの外縁部において作られる場合が多いとされてきたが,デイサイトの場合には,冷却と体積収縮に伴って岩体内部に外水が侵入することによって破砕が内部へと進行する過程で形成される場合が多く,これを侵入的ハイアロクラスタイトと呼び一般化を試みた.なお,上記3の研究に関連して,信州大学理学部地質科学教室所有の蛍光X線分析装置による微量元素の検量線を作成した.本研究では,粘性の高いデイサイトの溶岩流を対象に,流動していた溶岩流の流動方向,重力による扁平化に加えて,固結した外縁部とまだ流動的な内部とのあいだのせん断応力などを,溶岩石基組織から検討することを目的としてきた.地質調査を行ったのは,雲仙普賢岳の1991-5年噴火溶岩,同火山の1772年噴火溶岩,約2,000年前の焼岳噴火で形成されたデイサイト質の溶岩,約2万年前の大山火山の溶岩,中新世の島根半島のデイサイト質溶岩などである.比較のために,富士山,伊豆半島,箱根火山,乗鞍岳などの安山岩ないし玄武岩質溶岩も調査した.とりわけデイサイト質溶岩は流出後も内部に高いガス圧をもちブロックアンドアッシュフローの火砕流発生のポテンシャルをもっている.その特殊性は,石基鉱物配列と同時に,発砲した気泡の形態によく現れていることが明らかとなった.

つまり,通常の円弧状外形に囲まれた気泡ではなく,流動時溶岩流中の差応力のためにできた低圧部分でキャビテイションのメカニズムにより発生した不定形の「気泡」が特徴的に見られる.デイサイトの場合,通常の発泡ではなく,キャビテイションが重要な現象であることが指摘できる.以上の成果は,日本火山学会99年度秋季大会,AGU秋期大会(サンフランシスコ)などにおいて発表し,学術誌(Geology)に投稿した.本研究は,日本のデイサイト溶岩流を対象に行われた.それらは,第四紀の溶岩ドーム(雲仙普賢岳の新焼溶岩と平成溶岩,大山弥山溶岩ドーム,焼岳山頂溶岩円頂丘)および中新世の水中溶岩ドーム(島根半島桂島)などである.また比較のために,組成の異なる玄武岩質安山岩質溶岩(伊豆大島1986溶岩,富士山古期溶岩,御嶽火山,八ケ岳火山)についても検討をおこなった.それらの石基組織の検討と空隙の観察を主としておこなった.その成果は以下の3点にまとめられる.1急斜面上に流動・定置した溶岩には機械的な過程で生じた空隙が存在している.空隙はダクタイルなマグマの破壊によって生じたものと,ブリットルな状態での破壊によって生じたものとに分類される.それらの空隙の生じた溶岩の部位に関する検討から,デイサイト溶岩の流動はダイラタンシーのモデルで説明される.2デイサイト溶岩に見られる空隙の多くは一種のキャビテーションにより発生した.溶岩が急な斜面を流動する際の内部歪みにより,粘弾性のマグマに空隙ができる.そのため局所的な減圧部で,強制的なマグマ溶存揮発性物質の発泡が誘発され,さらに圧力の回復による空洞の崩壊が起こす衝撃で崩壊→火砕流の発生にいたる.このことが急勾配では溶岩の流動が妨げられることの原因となる.さらに加えて,揮発性物質の沸騰によってマグマ中の含水量が低下することも粘性を増加させる一因となっている可能性もある.3水中で溶岩ドームが形成した場合には,火道から上昇してくるマグマの急速な冷却のために,バンド構造が形成されることがある.このバンド構造はマグマの冷却と分化作用に起因する化学組成の変異によって形成されている.またこのバンド構造をもつ岩石の石基組織はドーム構造と調和的である.4デイサイトは水中で冷却するとハイアロクラスタイトを形成する.ハイアロクラスタイトは,成長するドームの外縁部において作られる場合が多いとされてきたが,デイサイトの場合には,冷却と体積収縮に伴って岩体内部に外水が侵入することによって破砕が内部へと進行する過程で形成される場合が多く,これを侵入的ハイアロクラスタイトと呼び一般化を試みた.なお,上記3の研究に関連して,信州大学理学部地質科学教室所有の蛍光X線分析装置による微量元素の検量線を作成した.
網羅的発現解析を基盤にした閉塞性肺疾患の治療標的・診断マーカーの探索とその応用

プロテアーゼおよび酸化ストレスは,慢性閉塞性肺疾患(COPD)や嚢胞性線維症(CF)などの閉塞性肺疾患の病体を規定する因子として重要であるが,呼吸機能障害を安定的に呈するC57BL/6-βENaC-Tgマウスにおける,これらの経路の役割については不明であった.本研究では,プロテアーゼ阻害薬のONO-3403および抗酸化薬であるN-アセチルシステイン(NAC)投与が,マウスの肺気腫ならびに呼吸機能障害を有意に抑制することを示した.また,抗酸化物質であるビタミンCを体内で産生できない閉塞性肺疾患マウスを作製したところ,体内VCの欠損は,肺気腫病態の悪化,呼吸機能の低下を有意に促進した.閉塞性肺疾患は,慢性気道炎症や過剰な粘液貯留,およびこれらの症状に伴う気道閉塞を主徴とする難治性の呼吸器疾患の総称である.本研究では,本申請者が,近年,独自に確立した慢性気道炎症と粘液貯留を安定的に呈するモデルマウス(低致死率βENaC-Tgマウス)を用い,閉塞性肺疾患における治療標的または診断マーカー分子を探索し,疾患に対する新たな画期的治療薬の開発を推進することを究極の目的とする.特に今年度は,βENaC-Tgマウスの網羅的発現差異解析および創薬標的または診断マーカー候補分子の検証実験を実施した.その結果,Microarray解析(3D-Gene,mouse oligo chip 24k,TORAY)により,βENaC-Tgマウスの肺組織においてmRNAレベルで発現変化する遺伝子の網羅的探索を行い,検出遺伝子23,474遺伝子の中で,125遺伝子がβENaC-Tgマウスにおいて200 %以上増加し,34遺伝子が50%以下に減少していることが明らかとなり,この中には,複数の興味深い病態変動遺伝子が存在することを確認した.また,Gene Ontology (GO)解析より,細胞外や細胞膜上に分布する遺伝子・ケモカインやサイトカインの活性・結合に関与する遺伝子・細胞の遊走や免疫応答に関与する遺伝子の発現が増加していることが明らかとなった.さらに,pathway解析の結果より,βENaC-Tgマウスの肺組織においては,プロテアーゼ活性,酸化ストレス,炎症応答に関与するpathwayが強く活性化されていることが明らかになった.閉塞性肺疾患は,慢性気道炎症や過剰な粘液貯留,およびこれらの症状に伴う気道閉塞を主徴とする難治性の呼吸器疾患の総称である.慢性気管支炎や肺気腫を主徴とする慢性閉塞性肺疾患(COPD),粘液の貯留や慢性細菌感染が認められる難治性遺伝性疾患の嚢胞性線維症(CF)などの疾患が,これにあたる.演者らは,2004年にMallらにより作成された気道特異的上皮型Na+チャネル(ENaC)過剰発現マウス(βENaC-Tgマウス)の致死率を改善し,粘液貯留・肺気腫・呼吸機能障害を安定的に呈する閉塞性肺疾患モデルマウスを確立した(C57BL/6-βENaC-Tgマウス).そこで,演者らは,本マウスの肺組織において,プロテアーゼおよび酸化ストレスが活性化されている点に着目し,これらの経路の活性化が病態形成に寄与するか否か,また,その阻害が病態を改善するか否かについて検討した.まず,既存のプロテアーゼ阻害薬であるメシル酸カモスタット(100 mg/kg,1日2回,3週間,p.o.)およびその誘導体であるONO-3403 (20および100 mg/kg,1日2回,2週間,p.o.)の効果について検討した.その結果,メシル酸カモスタットによりマウスの肺気腫・呼吸機能低下症状の改善傾向が認められ,ONO-3403により有意な改善を示した.次に,抗酸化薬であるN-アセチルシステイン(NAC) (0.01, 0.1 mg/kg,1日1回, 2週間, i.t.)を投与したところ,NAC投与は,マウスの肺気腫ならびに呼吸機能障害に対して,用量依存的に有意かつ顕著な改善効果を示した.以上,我々は,C57BL/6-βENaC-Tgマウスにおいて,プロテアーゼおよび酸化ストレスの活性が病態を増悪することを明らかにし,本経路の阻害が,病態改善に寄与することを示し,本マウスが,薬効評価に耐えうる新規閉塞性肺疾患モデルマウスとなることを明らかにした.慢性閉塞性肺疾患(COPD)は,慢性気道炎症,過剰粘液による気道閉塞,肺気腫病態を引き起こし,最終的に呼吸困難に陥る難治性呼吸器疾患である.一般に,COPDは,肺原性疾患であるが,近年, COPD患者の代謝特性やその関連因子が肺病態に影響を与える可能性が示唆されており,COPD病態を制御するメタボリック・ファクターの同定は重要である.本研究では,粘液貯留,肺気腫,呼吸機能低下を呈するCOPD様マウス(βENaC-Tgマウス)を主に用いて,まず,肺での機能が不明である代謝性因子Glucagon-like peptide-1 (GLP-1)に着目し,COPD病態に対する影響について検討した.GLP-1は,抗糖尿病作用を示すホルモンとして知られており, GLP-1受容体作動薬は現在2型糖尿病治療薬として臨床応用されている. GLP-1受容体は肺組織においても高発現しているが,肺組織におけるGLP-1の機能は不明である.そこで,本研究では,気道上皮におけるGLP-1受容体シグナルの生理的および病態生理的機能について検討した.

まず,正常気道上皮細胞株(16HBE14o-)及びCOPDモデル細胞株(β/γENaC-16HBE14o-)に対するGLP-1受容体作動薬Exendin-4刺激は,p38 MAPK依存的に粘液遺伝子MUC5ACの産生を上昇させることが明らかになった.また,正常及びCOPD様βENaC-Tgマウスに対するExendin-4を経気管投与も,両マウスにおける粘液遺伝子Muc5ACの発現を上昇させた.このとき,Exendin-4投与は,βENaC-Tgマウスの肺気腫病態を亢進したことから,COPD肺組織におけるGLP-1受容体シグナルは,粘液発現を促進し,肺病態を悪化させることを示した.プロテアーゼおよび酸化ストレスは,慢性閉塞性肺疾患(COPD)や嚢胞性線維症(CF)などの閉塞性肺疾患の病体を規定する因子として重要であるが,呼吸機能障害を安定的に呈するC57BL/6-βENaC-Tgマウスにおける,これらの経路の役割については不明であった.本研究では,プロテアーゼ阻害薬のONO-3403および抗酸化薬であるN-アセチルシステイン(NAC)投与が,マウスの肺気腫ならびに呼吸機能障害を有意に抑制することを示した.また,抗酸化物質であるビタミンCを体内で産生できない閉塞性肺疾患マウスを作製したところ,体内VCの欠損は,肺気腫病態の悪化,呼吸機能の低下を有意に促進した.本年度は、網羅的解析に基づいた化合物アプローチを中心に実験を行った。マイクロアレイ解析で明らかになったプロテアーゼ・酸化ストレス経路を抑制する既存薬による効果を試し、良好な結果を得たと思う。来年度は、当初予定通り、本マウスに対する遺伝子背景の変化や様々な刺激による肺病態への影響についてさらに検討する予定である。薬理学、細胞生物学まず,酸化ストレスの亢進が引き起こされている観点から,内因性ビタミンCを体内で産生できないC57BL/6-βENaC-Tgマウスを作製し,その肺病態について検討する予定である。また、内因性の抗酸化物質、尿酸による影響についても検討していく予定である。さらに、タバコスモークや高脂肪食などの外因性の刺激が肺病態に与える影響についても検討していく予定である。本年度は,βENaC-Tgマウスの網羅的発現差異解析を主目的として研究を行った.βENaC-Tgマウスが,安定した粘液貯留および肺気腫を呈するマウスであることが証明された.まず,Microarray解析(3D-Gene,mouse oligo chip 24k,TORAY)により,βENaC-Tgマウスの肺組織においてmRNAレベルで発現変化する遺伝子の網羅的探索を行い,検出遺伝子23,474遺伝子の中で,125遺伝子がβENaC-Tgマウスにおいて200 %以上増加し,34遺伝子が50%以下に減少していることが明らかとなり,この中には,複数の興味深い病態変動遺伝子が存在することを確認した.また,Gene Ontology (GO)解析より,細胞外や細胞膜上に分布する遺伝子・ケモカインやサイトカインの活性・結合に関与する遺伝子・細胞の遊走や免疫応答に関与する遺伝子の発現が増加していることが明らかとなった.さらに,pathway解析の結果より,βENaC-Tgマウスの肺組織においては,プロテアーゼ活性,酸化ストレス,炎症応答に関与するpathwayが強く活性化されていることが明らかになった.なお,本年度は,更なる解析を実施する予定であったが,病態動物の供給が追いつかず,次年度への繰り越しをすることとした.本年度は概ね実験は良好に進んだが、一部取り組めなかった実験(遺伝子改変動物の餌代など)があるため,繰り越しになった。
感染応答の制御因子としてのプロスタノイドの役割と分子機構

感染の宿主応答におけるプロスタノイドの生理的役割とその分子機構を明らかにすることを目的として、プロスタノイド受容体欠損マウスを駆使して解析を行い、以下の知見を得た。(1)感染時の宿主応答(発熱・疼痛におけるEP3の役割)EP3欠損マウスは、リポポリサッカライド投与による一過性の体温上昇を示さないことを示していたが、今回さらに松ヤニによる持続的な発熱を解析したがやはりEP3欠損マウスは発熱応答を示さず、体温の日内変動には大きな差は見られなかった。従って、PGE2は感染時に見られる発熱に特異的に働くものと考えられた。一方、HIV-1に感染すると、ウィルスの産生する糖タンパク質gp120の脊髄内への侵入によりアロディニアが引き起こされるが、EP3欠損マウスは、gp120投与によるアロディニア応答を全く示さず、脊髄レベルにおいてオピオイドによる痛覚修飾に関与していることが示唆された。(2)腹膜炎とEP2受容体マウスにカゼインを投与した腹膜炎では、腹腔内に好中球が遊走し、一定時間の間、細胞数が維持される。この際、好中球数、腹腔内PGE2レベルと顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)レベルは良く相関したことから、腹腔に浸潤した好中球がPGE2の働きでG-CSF産生を亢進している可能性が考えられた。PGE受容体(EP)サブタイプ選択的なアゴニストならびにEP欠損マウスを用いた解析の結果、PGE2は好中球のEP2受容体に作用してcAMP上昇させ、G-CSFの遺伝子発現の亢進を引き起こすことを見出した。
ニッケル触媒を用いた分子状酸素を利用する新規酸化的カップリング反応の開発

本研究では、ニッケルおよび分子状酸素を用いる新規酸化的カップリング反応の開発を目指し今年度研究を行ってきた。その一つとして、先に報告した論文(OrganicLetters,12巻,2358-2361項2010年)の藩王中間体として考えられるニッケル酸素錯体の構造および分光学的手法による解析を試みたが、この錯体の存在を示唆する良好なデータは得られなかった。一方で、ニッケル酸素錯体を高分子合成への応用を試みたが、触媒寿命が短いためか生成物はダイマーやトリマーなどのオリゴマー生成物のみが得られた。本研究を新規触媒反応へと応用することは達成できなかったが代わりに有機薄膜太陽電池関連で顕著な結果が得られた。太陽電池における光電変換効率は最も重要な物性の一つであり、現在世界中で研究が盛んに行われている分野の一つである。申請者はこの効率に大きく関わる活性層と無機電極の緩衝層の研究を行う中で、有機緩衝層が太陽電池特性に最も効果的に作用する物理的特性を系統的に評価することを試みた。これまでにいくつかの水溶性高分子が効果的なことが報告されており、高分子の物性を組み合わせることで本研究の本質を解明することができることを想定し検討を開始した。モデル化合物として種々の誘電率を有する高分子を作成し、まず温度応答性を示すことが知られているポリ(イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)を用いて検討したところ、膜厚に応じた変換効率の上昇とデバイスそのものの内部抵抗の減少がこれまでの調査でも報告されているように再確認された。特に、下限臨界共溶温度を体温付近にもつPNIPAMの形態変化によってデバイス性能が向上したのではないことが紫外可視吸収スペクトルからも確認した。また、X線光電子分光法による表面分析からもPNIPAMは中性の状態を保持したままであることが分かった。無機電極との接触による真空準位およびフェルミ準位シフトについても現在のところ調査中である。現在のところ、変換効率と誘電率との明確な相関は膜厚の関係から完全に予測することはできていないが、より詳細な表面分析手法の開発も今後の検討材料である。本研究では、ニッケルおよび分子状酸素を用いる新規酸化的カップリング反応の開発およびその反応の利用した有用なパイ共役化合物の創成を目指し研究を進めてきた。まず、先に報告した電子不足芳香環と末端アルキン(Organic Letters、12巻、2358-2361項、2010年)の反応機構の解明を試みたところ、本触媒系においてニッケル-酸素錯体が反応に大きく関与することを示唆する重要なデータが得られた。次に、これまでの電子不足芳香環から電子豊富ヘテロ芳香環を基質とし検討を試みたが目的とする反応は進行しなかった。ニッケル-酸素系が電子不足芳香環を用いた場合にのみ反応が進行したことから、異なるアプローチが必要であることが示唆された。そこで種々触媒のスクリーニングを行ったところ、銅塩存在下、o-アルキニルアニリンと(トリイソプロピルシリル)アセチレンを作用させると、分子内環化を伴った酸化的カップリング反応が進行し、3-アルキニルインドールが生成することを発見した。一方、類似の基質においてパラジウム触媒を用いた検討を行ったところ、上記のインドール骨格は得られず、代わりにo-アルキニルアニリンと末端アルキンの1:2カップリングによる共役エンジインが得られたことを見出した。アミノ基を有しない種々の内部アルキンなどの基質を用いても反応はほとんど進行しなかったことから、本反応ではアミノ基が重要な役割を担っていることが示唆された。以上のように、ニッケル-酸素錯体の解明を試みるとともに、銅およびパラジウム触媒を用いる新規酸化的カップリング反応を開発することに成功した。

無機電極との接触による真空準位およびフェルミ準位シフトについても現在のところ調査中である。現在のところ、変換効率と誘電率との明確な相関は膜厚の関係から完全に予測することはできていないが、より詳細な表面分析手法の開発も今後の検討材料である。反応活性種と考えられるニッケル-酸素錯体についてはそれを示唆する重要なデータが得られたが、それを反応開発へと応用する研究に関しては遅れている。ニッケル触媒および分子状酸素を利用する触媒反応の開発に関しては現段階では方向転換が必要性である。ニッケル-酸素錯体そのものの性質をより詳細に調査する、もしくは有用な有機機能性材料の合成に応用していく方針である。
歌唱形式の宣講による民衆啓蒙活動に関する研究

I.宣講のテキストを収集して分析した。1.日本・中国・台湾の図書館において宣講集のテキストを収集して分析した結果、清末に編集された最初の宣講集である『宣講集要』に四川総督の告示を載せ、四川の案証が最も多く、四川の方言である西南官話を用いているところから、民衆にわかりやすく説いた宣講集の編集が四川に起源することを指摘した。また『宣講集要』の後に陸続と宣講集が編纂されたが、やはり西南官話を使用しており、四川とその周辺地域での宣講が盛行したことを指摘した。2.テキストは散文によるストーリーの解説と韻文による人物の歌唱から成っており、こうした形式は民間の評書や地方劇の形式を取り入れたこと、歌唱形式の源流は古くは『詩経』にさかのぼり、漢の「楽府」、唐の「変文」、元の「雑劇」、明の「説唱詞話」などに伝承されて現代に至っていること、歌唱形式が民衆の感情に訴える形式であったことを指摘した。II.宣講の現場におもむいて実演を見聞し、宣講に対する理解を深めた。1.四川・湖南ではすでに宣講は衰退したことを確認し、湖北漢川市政府の主催する「漢川善書」研究会に出席し、宣講の実演とテキストの収集をおこなった。その結果、漢川には市内と郊外に演芸場があり、そこで毎日定期的に上演をおこなっていること、家庭道徳を説く宣講が老人の嗜好にかない、老人の憩いの場になっていることをつきとめた。高齢化社会において老人の精神的娯楽は必要不可欠であり、文化遺産としての漢川善書の保存を訴えた。2.漢川市以外では仙桃市にも宣講はおこなわれていた。しかしいずれも語り手が高齢であり、後継者の問題を抱えていることがわかった。研究会の開催と政府の支援などが必要とされよう。1.早稲田大学・東京大学・上海図書館などにおいて、湖南省・四川省などの地域で民国時代まで行われていた宣講のテキストを収集した。2.このうち、湖南省ではすでに衰退していることを民俗学者王建章氏から聞いた。3.四川省の現状を知るため、四川省曲芸団・成都市群衆文化館・四川省音楽舞踏研究所を訪問し、蒋守文氏などから四川省における宣講の現状と研究の実態に関する話を聞いた。その結果、四川省でもすでに宣講が衰退していることなどが分かった。4.以上の調査と観察の結果、目下のところ、湖北省にだけ宣講が伝承されていることが分かった。3.収集した宣講のテキストを用いて、その特異な歌唱形式を分析した。宣講は民衆教化を行う上で、「案証」(実例)を必要とし、しかも貞女・孝子などの登場人物は歌唱(十言定型詩)によって感情を表現する。この「案証」を文学のジャンルから考察すると、小説の分野に属し、「案証」の歌唱も、小説の中で人物が感慨を詩で証す「有詩為証」の形式と似通うことを考察し、「宣講における歌唱形式一二重の案証効果」と題して論文を発表した。5.宣講研究と付帯的に中国各地の包公廟を調査した結果をまとめ、研究調査報告「湖南・江西における包公祭祀」、『包公伝説の形成と展開』第五章に発表した。宣講は祠廟で行われることが多く、宣講のテキストは神の扶鸞(託宣)によって制作された善書と共通する性格を有している。民間の祠廟の代表として関帝廟と包公廟があり、ここでは包公廟の分布状況を調査して、包公の経典である『包公鉄面明聖経』の文体について分析を加えた。

その結果、小説などの文学を通じて伝説が形成され、それが経典に発展して祠廟が全国的に建造されていったことを明らかにした。I.宣講のテキストを収集して分析した。1.日本・中国・台湾の図書館において宣講集のテキストを収集して分析した結果、清末に編集された最初の宣講集である『宣講集要』に四川総督の告示を載せ、四川の案証が最も多く、四川の方言である西南官話を用いているところから、民衆にわかりやすく説いた宣講集の編集が四川に起源することを指摘した。また『宣講集要』の後に陸続と宣講集が編纂されたが、やはり西南官話を使用しており、四川とその周辺地域での宣講が盛行したことを指摘した。2.テキストは散文によるストーリーの解説と韻文による人物の歌唱から成っており、こうした形式は民間の評書や地方劇の形式を取り入れたこと、歌唱形式の源流は古くは『詩経』にさかのぼり、漠の「楽府」、唐の「変文」、元の「雑劇」、明の「説唱詞話」などに伝承されて現代に至っていること、歌唱形式が民衆の感情に訴える形式であったことを指摘した。II.宣講の現場におもむいて実演を見聞し、宣講に対する理解を深めた。1.四川・湖南ではすでに宣講は衰退したことを確認し、湖北漢川市政府の主催する「漢川善書」研究会に出席し、宣講の実演とテキストの収集をおこなった。その結果、漢川には市内と郊外に演芸場があり、そこで毎日定期的に上演をおこなっていること、家庭道徳を説く宣講が老人の嗜好にかない、老人の憩いの場になっていることをつきとめた。高齢化社会において老人の精神的娯楽は必要不可欠であり、文化遺産としての漢川善書の保存を訴えた。2.漢川市以外では仙桃市にも宣講はおこなわれていた。しかしいずれも語り手が高齢であり、後継者の問題を抱えていることがわかった。研究会の開催と政府の支援などが必要とされよう。
レーザー刺激脱離した塩素吸着シリコン表面の光電子分光

私の属しているグループでは、超高真空下での塩素吸着シリコン(111)表面における光化学反応の初期過程を調べる目的で、紫外パルスレーザー照射による光刺激脱離種の測定、及び、脱離後の表面の走査トンネル顕微鏡観察を行ってきた。その結果、主な脱離種は二塩化シリコンであること、原子スケールで見た表面構造は、シリコン(111)-7x7再構成表面から、その第一層のアドアトムが除かれた構造、即ち、第二層のレストアトムの配置をもつ構造に殆どの領域が変化すること、を見出していた。しかしながら、このシリコン(111)-7x7レストアトム表面は、シリコンレストアトムがむきだしているのか、塩素原子でシリコンレストアトムが終端されているかは、これらの測定だけでは不明であった。本研究の第一の目的は、X線光電子分光測定によって、それがどちらかであるかを判断することであった。X線光電子分光では、表面のシリコン原子に感度のある120eV程の光を用い、シリコン2p内殻準位からの光電子を捕らえ、そして、その内殻準位の化学シフトのエネルギーが、表面シリコン原子に結合している塩素原子の数によって、とびとびに変わることから、終端塩素の数を調べることができる。実験の結果、光照射前の表面は、一、二、三塩素原子がシリコン原子を終端しているのに対し、光照射後の表面は、一塩素原子がシリコン原子を終端していることが、判明した。即ち、今まで不明であったシリコン(111)-7x7レストアトム表面の原子種は、一塩素原子終端のシリコンレストアトムであることが分かった。
微生物マットの準その場観測から見積もる太古の海洋環境

温泉環境での微生物マットは始生代原生代の地層に残された微生物作用の痕跡を解く鍵である。本研究では,炭酸カルシウムの沈殿を伴うトラバーチンを主な対象として,水/堆積物界面での化学的-物理的条件の変化を媒介として,微生物群集が組織に与える影響を考察した。その結果,大分県長湯温泉・鹿児島県安楽温泉・インドネシアPancuranPituにおけるトラバーチンの縞状組織がシアノバクテリアの代謝活動を反映した日輪であることを明らかにした。また,冷水条件で沈殿するトゥファについても同様の検討を行った。本年度は,大分・秋田県・アメリカ合衆国ユタ州の温泉堆積物を対象に研究を進め。岡山県の淡水性ストロマトライトについては微小電極法を適用した(Shiraishi et al., 2010)。大分県長湯温泉のアラゴナイト質堆積物には明確な日輪組織が発達する。堆積物表面から注意深く摘出した微生物群集はシアノバクテリアと従属栄養細菌であるHydrogenofagaから成る多様度の低いものであり,これらの代謝,特に細胞外高分子物質の放出が日輪組織を形成したと結論付けられた(Okumura et al., in press)。原生代のストロマトライトのいくつかはこの堆積物と類似した組織を示し,光合成細菌が関与した日周期のリズムである可能性が示唆された。ユタ州にあるクリスタルガイザーは約16時間毎に湧出する間欠泉であり,そこから沈殿する縞状堆積物は湧出間隔を反映すると予想された。しかし,5日間の観測結果はラミナが光量に対応したシアノバクテリアの活性変化により発達することが示された(Takashima et al., 2011)。秋田県の奥々八九郎温泉は鉄質沈殿物を析出する野湯である。この沈殿物は方解石基質中に枝状の鉄水酸化物が濃集するという特異な組織を示す。遺伝子解析の結果,微生物群集は微好気性の鉄酸化細菌とシアノバクテリアから成り,2つの微生物が共生することにより鉄水酸化物が沈殿すると判断された。これは縞状鉄鉱層のモデルケースを示す(Takashima et al., 2011)。本年度は,大分県・鹿児島県・インドネシア国ジェワ島の温泉堆積物を対象に研究を進めた。堆積物表面から注意深く摘出した微生物群集はフィラメント状シアノバクテリアと従属栄養細菌であるHydrogenofagaから成る多様度の低いものであり,これらの代謝,特に細胞外高分子物質の放出が日輪組織を形成したと結論付けられた。また,鹿児島県安楽温泉でも同様の検討を行い,高温環境下ではココイド状シアノバクテリアが卓越し,その光合成日周期を反映した日輪組織が発達することを見いだした。ジャワ島Pancuran Pituでは,幅100m・延長175mに達する大規模トラバーチンにおいて,水流条件と堆積物組織の関連性が示された。流れの速い場所では長湯温泉で認められた結晶質の日輪トラバーチンが発達するのに対し,流れが遅い場所では微生物マットに富む空隙質な日輪トラバーチンが発達する。後者は,夜に発達する結晶層と昼に発達する微生物に富むミクライト層の繰り返しからなり,約0.5mm/日の速度で成長する。これらトラバーチンに認められる組織の特徴と日輪の間隔は,いくつかの原生代のストロマトライトと酷似する。すなわち,これらも日周期の縞組織である可能性がある。以上の研究結果から,トラバーチンの日輪組織は共通してシアノバクテリアの光合成に関わる日周期のリズムを反映しているものと想定される。なお,3カ所の温泉からの成果については複数の学会でも発表している。さらに,秋田県の温泉で生じた鉄質沈殿物に関する論文を出版した(Takashima et al.,2011)。
熱対流系のカオス的挙動に関する新しい力学モデルの構築

カオス的挙動をする物理現象をモデル化する際の最大の困難は必要最小限の状態量を見つけだすことである。特に対象の系が本研究の熱対流のような連続体で本来無限の自由度をもつ場合には低次元のモデル化が可能かどうかも明かではない。そこで本研究ではまず流れ場および温度場を空間全体で把握するために三次元画像処理流速計を開発し、カオス的な系の測定に必要な諸特性を明らかにした。また,数値シミュレ-ションにより対流セルが反転する際の挙動について調べた。三次元画像処理流速計はCCDカメラや画像処理技術の発達により乱流計測などに利用されるようになっているが,カオス系の測定には画像ノイズや粒子の空間誤対応によって生ずる誤差により粒子追跡が不可能となるため性能改善が必要であった。そこで我々は従来から用いられている四時刻法にカルマンフィルタを組み合わせることにより瞬間速度場測定だけでなく粒子追跡が可能な新手法を提案し,それが有効なノイズフィルタとして働くことを実証した。また,これまで画像処理の際に捨てられていた有限露光時間による粒子の軌跡としての速度情報を有効に利用し速度測定可能範囲を拡大することに成功した。これは流れ場中の鞍点付近で粒子を正確に追尾しなくてはならないリアプノフ指数の測定には不可欠の技術である。しかし,粒子軌道の曲率が大きいところでは上記手法だけでは追跡を失敗することがあるので,カルマンゲインを局所化するなどにより一層の改善が必要であることも知り得た。臨界レイノルズ数付近での熱対流場を差分法により非定常計算した結果,対流セルが三つに分裂してからその内一つを残して他は衰退するため見かけ上セルの回転が反転することが明らかにされた。これは分岐現象を理解する上で大きな示唆を与えるものである。
超音波エネルギーを応用した癌性腹膜炎の新しい治療法の開発

1.治療実験:ヒト胃癌細胞株MKN-45をヌードマウスの腹腔内に移植する事で、ヒトの腹膜播腫性転移に似たモデルを作成した。移植により、大網、腸管膜などに結節状の転移巣が多数形成された。そこで、癌細胞を移植後経時的に開腹して強度や時間を変えて超音波照射して、その生存期間を比較検討した。その結果、移植後24時間以内に超音波照射した場合には長期生存例が認められたが、それ以後に照射しても、対照群との間に有意の差は認められなかった。また、抗癌剤マイトマイシンCの併用効果があるかについて検討したところ、超音波とMMCを併用した群が、超音波単独、あるいはMMC単独群より生存日数は長かったが、有意の差は認められなかった。2.臨床材料を用いた検討:癌性腹膜炎患者の腹水を用いて、超音波照射の効果を検討した。術中細胞診陽性例の腹水を、超音波処理して遠沈後ギムザ染色して観察したところ、超音波処理により癌細胞を含む全ての細胞は完全に破壊され、細胞の形態を残したものは全く認められなかった。この処理後の腹水を、ヌードマウス腹腔内に注入し、未処理の腹水を投与したものと比較検討してみた。残念ながらいずれの場合も、癌は生着せず、比較検討はできなかった。3.今回の結果からだけでは、臨床応用にはまだ時期尚早の感があるが、少なくとも腹水中に浮遊する癌細胞を効率よく超音波で破壊できることが示された。その安全性をさらに検討した上で、制癌剤との併用により臨床応用を開始するのが今後の課題と考える。1. in vitroにおける癌細胞破砕実験:細胞破壊用の超音波発生装置を用いて、in vitroにおける検討を行った。培養ヒト癌細胞SW1116(大腸癌)、MKN(胃癌)、HPC-YS(膵癌)の浮遊液に、強度、照射時間を変えて超音波照射した。その結果、20秒以内に全ての癌細胞は破砕され、形態学的に完全な形状を保持した細胞は皆無となった。破砕された細胞をヌードマウス皮下に移植したが、いずれも生着しなかった。また、癌細胞の種類による差は認められなかった。2.実験動物における腹腔内癌細胞破砕実験:ヌードマウスの腹腔内に癌細胞を移植し、30分後、24時間後、48時間後に開腹して、生食水を満たし超音波照射による細胞破砕実験を行った。in vitro同様、癌細胞は破砕されたが、有形の細胞が完全に消失するまでには、3回以上の洗浄と超音波照射が必要であった。その後、全てのマウスは腹腔内に転移巣を形成し死亡したが、30分後に洗浄照射した群の生存期間が最も長かった。3.正常組織への傷害性の検討:マウスを全身麻酔下に開腹し、超音波照射したのち経日的に犠牲死させ、正常組織への傷害性を組織学的に検討した。その結果、照射により軽度癒着が増強するものの、単開腹群と大きな差は認められなかった。また、癒着は金コロイドの存在下で増強されたが、犠牲死させるまでに、腸閉塞などで死亡する例は無かった。