hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノレベルで表面構造制御された可視光応答型機能集積金属酸化物光触媒の開発

そこで、申請者は硫黄原子を好気条件下で反応させることにより、通常アニオン状態にある硫黄原子を酸化してカチオン状態とし、イオン半径を減少させることで二酸化チタンの結晶格子間に導入することを世界で初めて成功した。この光触媒の可視光照射での光触媒活性について現在研究を行っている。1.硫黄および炭素カチオンドープによる可視光応答型二酸化チタン光触媒の開発機能集積型の光触媒の反応のエネルギー源である光の利用率を極限まで向上させるために、可視光応答型二酸化チタンの開発を行った。可視部の吸光係数を極限まで向上させることを目的として、昨年報告した硫黄以外のドープ元素について探索を行った。その結果、炭素原子を好気条件下特殊な焼成用の反応器を用いて反応させることにより、二酸化チタンの結晶格子間に導入することを世界で初めて成功した。炭素カチオンをドープした二酸化チタン光触媒は、昨年報告した硫黄カチオンドープ二酸化チタンに比べて可視光領域の吸収がさらに増大した。また、2-プロパノールの酸化活性に関して検討したところ、350nm以上の紫外と可視領域の広い波長範囲の光照射下では、従来型の二酸化チタンに比べて数倍の触媒活性を示した。更に、400nm以上の通常の二酸化チタンが触媒活性を発現しない可視光照射下でも、炭素カチオンドープ二酸化チタンは極めて高い触媒活性を示した。2.遷移金属イオンを助触媒とする機能集積型二酸化チタン光触媒の開発炭素および硫黄カチオンをドープした可視光応答型二酸化チタンの触媒活性をさらに向上させるとともに、遷移金属の触媒能を用いて多段階の連携型の反応を進行させるシステムの開発を行っている。現在鉄イオンをドープした可視光応答型二酸化チタンの開発に成功し、未ドープのものに比べて3倍程度触媒活性が向上することをみいだした。3.表面修飾型二酸化チタン光触媒の開発紫外光照射下では、二酸化チタン粒子の表面は超親水性の傾向を示す。このような特性は、水中で有害物質などの分解反応に対して、触媒表面と有害物質の親和性を低下させ、触媒活性の著しい低下をもたらす。このような問題を解決する目的で疎水性官能基を有するシランカップリング剤を用いて二酸化チタン粒子表面を修飾し、疎水性環境の構築を試みた。その結果、C4-C18の長さの炭化水素鎖で修飾することで疎水性のアルデヒドに関して分解活性が5倍程度向上することが明らかになった。1.鉄の表面処理による硫黄および窒素ドープ可視光応答型二酸化チタンの高感度化光触媒の反応のエネルギー源である光の利用率を向上させるために、金属イオンを可視光応答型二酸化チタン上に表面吸着処理させ、超高感度可視光応答型二酸化チタン光触媒の開発を行った。昨年度に開発した広い光の波長範囲で活性を示す硫黄または窒素をドープした可視光応答型二酸化チタンの光に対する感度を更に上げるために、電子アクセプターとして鉄3価イオンを表面吸着させた鉄吸着可視光応答型二酸化チタン光触媒の開発に世界で初めて成功した。この触媒は、鉄ナノ粒子を高分散状態で吸着処理することで、励起電子を効率よくトラップして、電荷分離効率を極限まで挙げることにより、紫外光、可視光いずれの光でも現在まで報告されている光触媒の中で最高活性を発現することが明らかになった。2.分子認識能を有する二酸化チタン光触媒の開発二酸化
混合原子価金錯体Cs_2Au_2X_5(X=Cl,Br and I)の光誘起電子相転移

混合原子価錯体Cs_2Au_2X_6(X=Cl,Br and I)の光誘起相転移とそのダイナミクスについて調べた。なお、研究は博士課程の学生(X.J.Liu)が中心となって進められている。代表的な研究成果を列挙する。(1)混合原子価金錯体の光誘起相転移混合原子価金錯体に光励起を行なうと、混合原子価状態から単一原子価状態への相転移が誘起されることが明らかとなった。さらに、励起光強度依存性を詳細に調べたところ、閾値現象が見られた。この結果は、PRBに掲載されている。(2)光誘起相転移のダイナミクス光誘起相転移のダイナミクスを詳細に調べた。相転移の時間発展は、結晶成長モデルであるアブラミの理論式で再現することが明らかとなった。さらに、この相転移ダイナミクスが静水圧印加により制御できる。この結果は、JPSJに投稿中である。
心停止ドナーからの肝細胞移植の可能性についての研究

1,心停止ドナー肝からの肝細胞分離法の開発および生肝細胞収量の増加法とバイアビリティ向上法の研究(1)経門脈的潅流法:心停止前のヘパリン投与により充分抗凝固化された肝のみ潅流細胞分離が可能であった。ヘパリン化が不十分な肝臓からは、いかなる時間帯においても生細胞は得られなかった。トリパンブルー色素排泄試験におけるバイアビリティ(収量:生肝細胞数/湿肝臓重量)は、心停止時間0,30,60,90,120分でそれぞれ92.0%(1.2×10^7/wet liver),70.2(8.1×10^5),43.2(5.6×10^3),12.3(1.5×10^2),1.4(1.7×10)であった。(2)多枝穿刺法:穿刺消化後も細胞塊として残り、心停止時間0分も含めあらゆる心停止時間においてバイアビリティのある細胞はほとんど得られなかった。2,遊離肝細胞の精製1-(1)の心停止後30分ドナーから採取された肝細胞(viability 70%)をPercollにて精製を試みたが、精製過程でほとんどの肝細胞が失われた。見かけ上トリパンブルー色素排泄試験陰性の細胞も、細胞膜には温阻血障害が起こっており精製過程の機械的刺激でmembrane leakyとなることが判明した。同時にこの細胞を精製せずにそのままMEM培養液内で培養すると、細胞膜にbudding様変化が起こっていた。また機能面では、NH_4Cl負荷で尿素合成能を検討するとコントロール(心停止時間0分の40.3μg/g・cell/hに対し11.5μg/g・cell/hと著明に低下していることが判明した。生細胞収量増加目的でDBcAMPとクロールプロマジンなどのmembrane stabilizerの前投与による細胞保護効果と生細胞収量増加を検討したが、改善は認められなかった。現在の生肝細胞収量、viabilityでは、脾内移植による生着与困難であり、心停止ドナー肝からの細胞移植の検討には細胞収量とviability向上のための工夫が必要と考えられた。1、心停止ドナー肝からの肝細胞分離法の開発および生肝細胞収量の増加法とバイアビリティ向上法の研究(1)経門脈的潅流法:心停止前のヘパリン投与により充分抗凝固化された肝のみ潅流細胞分離が可能であった。

以上の結果より、経門脈的潅流法にて細胞分離を行うこととした。2、DBcAMPの心停止ドナー肝からの肝細胞分離に対する影響DBcAMPを心停止60分前に15mg/kg B.W.静脈内投与し、1と同様な実験を行った。トリパンブルー色素排泄試験におけるバイアビリティ(収量:生肝細胞数/湿肝臓重量)は、心停止時間0,30,60,90,120分でそれぞれ91.3%(1.3×10^7/wet liver),76.4(7.1×10^6),52.6(4.8×10^4),26.8(4.5×10^3),13.8(3.7×10^3)であった。DBcAMPの前投与により若干のバイアビリティと生細胞収量の増加を認めた。3、遊離肝細胞の精製1-(1)の心停止後30分ドナーから採取された肝細胞(viability70%)をPercollにて精製を試みたが、精製過程でほとんどの肝細胞が失われた。見かけ上トリパンブルー色素排泄試験陰性の細胞も、細胞膜には温阻血障害が起こっており精製過程の機械的刺激でmembrane leakyとなることが判明した。同時にこの細胞を精製せずにそのままMEM培養液内で培養すると、細胞膜にbudding様変化が起こっていた。また機能面では、NH_4Cl負荷で尿素合成能を検討するとコントロール(心停止時間0分)の40.3μg/g・cell/hに対し11.5μg/g・cell/hと著明に低下していることが判明した。現在、DBcAMPの投与量および投与時期の生細胞収量に与える影響とクロールプロマジン等のmembrane stabilizerの前投与の細胞保護効果につき検討中である。1、心停止ドナー肝からの肝細胞分離法の開発および生肝細胞収量の増加法とバイアビリティ向上法の研究(1)経門脈的潅流法:心停止前のヘパリン投与により充分抗凝固化された肝のみ潅流細胞分離が可能であった。ヘパリン化が不十分な肝臓からは、いかなる時間帯においても生細胞は得られなかった。トリパンブルー色素排泄試験におけるバイアビリテイ(収量:生肝細胞数/湿肝臓重量)は、心停止時間0,30,60,90,120分でそれぞれ92.0%(1.2×10^7/wet liver),70.2(8.1×10^5),43.2(5.6×10^3),12.3(1.5×10^2),1.4(1.7×10)であった。(2)多枝穿刺法:穿刺消化後も細胞塊として残り、心停止時間0分も含めあらゆる心停止時間においてバイアビリティのある細胞はほとんど得られなかった。2、遊離肝細胞の精製1-(1)の心停止後30分ドナーから採取された肝細胞(viability 70%)をPercollにて精製を試みたが、精製過程でほとんどの肝細胞が失われた。現在の生肝細胞収量、viabilityでは、脾内移植による生着は困難であり、死体肝からの細胞移植の検討には実験移行は不可能である。現在、生細胞収量増加目的でDBcAMPとクロールプロマジンなどのmembrane stabilizerによる細胞保護効果と生細胞収量増加を検討中である。
探究的・協同的な学びに基づく学校文化の創造と教師の実践的力量形成に関する史的考察

本研究では、デューイ実験学校の具体的な実践事例を考察することにより、探究的・協同的な学びがカリキュラムのすべての領域で機能していたことを明らかにした。子どもの探究的・協同的な学びを実現するためには、まず、教師が探究的・協同的でなければならない。実験学校では教師の知的自由と知的責任に基づいた協同を保障する環境が整えられ、それが学校の文化となっていた。教師の知的自由と知的活動を尊重するとともに、自らの教育活動について観察、洞察、反省する精神的習慣を形成すること、知的責任が教師に求められた。つまり、教師の実践的力量形成には知的自由と知的責任に基づく探究的・協同な学びが不可欠であると言える。本年度の研究成果として、1日本デューイ学会の第57回研究大会シンポジウムにおいて、「デューイ実験学校における統合的なカリキュラムの開発」という題目で提案を行い、そのカリキュラム開発において、探究的・協同的な学びの文化が創造されていたことを明らかにした。なぜなら、この学校が目指していた、自律的に責任ある態度と行動に導くような経験を子どもたちに与えようとするならば、まず教師たちが民主的で参加的な方法でお互いに、また、監督者たちと協同すべきであったからだ。そして、それはシカゴ大学の教師や保護者との連携により後援され保障されていた。言い換えれば、この学校では探究的・協同的な学びの文化が子どもやその学校の教師たちだけでなく、保護者とシカゴ大学の教師たちを巻き込みながら、拡大されていったといえる。次に、2「ジョン・デューイの教師教育構想ー『教育の理論と実践の関係』を中心にー」、3「レスター・ウォードとジョン・デューイー『目的にかなう進歩』と『反省的な思考』ー」という論文を作成した。2では、デューイ実験学校の具体的な教育実践も視野に入れながら、「知的自由」と「知的責任」という概念に焦点を合わせ、デューイの提起した「実験室的な着想」、「知的方法の統制」の意味を検討し、デューイの教師教育構想について考察した。3では、ウォードの教育理論の生物学的側面について考察し、彼の研究がデューイの教育哲学と教育学にどのように影響を与えたのか、またデューイがそれをどのように発展させたかについて考察し、それが実験学校のカリキュラムや授業でどのように具体化されたのかを明らかにした。この他、現在の日本における探究的・協同的な学びについて、生活科と総合的な学習の理論と実践を中心に研究を行い、その成果を共編著の著書にまとめた。他大学の図書館からの相互貸出、文献複写依頼による資料収集、インターネット等を活用し、国内外のデューイ、デューイ実験学校、ヤングについての研究情報を入手しながら、日本とアメリカにおけるデューイの教師論に関する先行研究、デューイ実験学校の教師及びヤングの著書・論文等の研究資料を収集・整理した。本研究の現代的な意義という視点から「教職の専門性」「教師の実践的力量形成」「カリキュラムマネジメント」等に関する邦文、英文の文献を購入し参考資料とした。この年度の研究成果として、アメリカ教育学会第24回大会で自由研究発表を行った。発表テーマは「ジョン・デューイの教師教育構想」である。その発表ではデューイの教師教育構想の中心が、一人の個人としての教師の知的自由と知的活動への尊敬にあることを明らかにした。当時、他のほとんどの学校では教師たちへの厳密な管理システムが支配的であったが、デューイは、教師たちが自分のワークを個人的に協同的に反省し、それに応じて計画を修正することを当然のこととして認めていた。なぜなら、民主的で協同的な教師の組織が教師たちの知的活動を促進したからであった。しかし、知的自由の中心には知的責任が必要であり、教職の専門性への準備は知的責任の習慣を育てることを含まなければならない。すなわち、教師が教育について思慮深い機敏な研究者となるためには、教材に関する知識が豊であり、教育の心理学的、倫理的哲学に基づいて、自らの教育活動を観察、洞察、反省するということが精神的な習慣として形成されなければならないのであった。学校における探究的・協同的な学校文化の創造には、知的自由に基づく協同と知的責任が重要であることを明らかにした。この他に、アメリカの協力学習法との比較を通して、生活科と総合的な学習における協同的な学びの特質について明らかにし、論文としてまとめた。本年度の研究成果として1日本デューイ学会第57回研究大会シンポジウムで提案した内容を「デューイ実験学校の統合的なカリキュラムー当時のアメリカ・カリキュラム論の文脈からの一考察ー」という小論にまとめ、その論文が『日本デューイ学会紀要』第55号に掲載された。2日本デューイ学会第58回研究大会で「デューイ実験学校における探究的な学習」というテーマで個人研究発表を行った。

3現在の日本における探究的・協同的な学びについて、本研究の成果を踏まえながら、『初等教育資料』(2014年8月号)で「探究のプロセスの質を高める協同的な学習」という論説を書いた。本研究の目的は、探究的・協同的な学びに基づく学校文化の創造と教師の実践的力量形成に関する史的考察であった。本研究では、デューイ実験学校の具体的な実践事例を考察することにより、探究的・協同的な学びがカリキュラムのすべての領域で機能していたことを明らかにした。子どもの探究的・協同的な学びを実現するためには、まず、教師が探究的・協同的でなければならない。そのような学校の組織と環境が整えられ保障されることの重要性について検討した。デューイ実験学校では、教師の知的自由と知的活動を尊重すること、教師が自分の教育活動を個人的・協同的に反省し、それに応じて教育活動を修正し改善することが認められていた。なぜなら、民主的で協同的な組織が教師の知的活動を促進したからであった。しかし、知的自由の中心には知的責任が必要であり、教職の専門性への準備は知的責任の習慣を育てることを含まなければならない。すなわち、教師が教育の機敏な思慮深い研究者となるためには、自らの教育活動について観察、洞察、反省する精神的習慣を形成することが求められたのである。このような研究成果を大学、大学院の授業及び現職教員の研修等で利用してきたが、今後も活用するために最終的に報告書にまとめた。生活科及び総合的学習の理論と実践、カリキュラム論、デューイ教育論平成25年度に行う予定であったコーネル大学及びシカゴ大学図書館での研究資料、「メイヒュー・ペイパーズ」、ヤングの「講師報告」の発掘・収集ができなかった。しかし、それらの資料の収集・整理を平成26年度に繰り下げて行うなど、今後の研究の予定を若干、修正することにより、本研究の目的は十分に達成できる見通しである。平成24年度に行う予定であったシカゴ大学及びシカゴ州立大学の図書館での新たな資料、『初等学校教師』の諸論文、シカゴ大学におけるヤングの「講師報告」、デューイ実験学校の教師による「活動報告書」等の発掘・収集ができなかった。しかし、それらの資料の発掘・収集を平成25年度に繰り下げて行うなど、今後の研究の予定を若干、修正することにより、本研究の目的は十分に達成できる見通しである。平成25年度に引き続き、J.デューイ、デューイ実験学校の教師、E.F.ヤングの著書・論文、本研究に関連する先行研究等を収集・整理する。また、コーネル大学、シカゴ大学の図書館で研究に関連する新たな資料を発掘・収集し、それらの翻訳と考察を進め、研究のまとめを行う。具体的には、『初等学校教師』の諸論文、シカゴ大学におけるヤングの「講師報告」、デューイ実験学校の教師による「活動報告書」、メイヒューペイパーズである。それらの研究資料を活用し、デューイ実験学校における実際的なカリキュラム開発と授業実践の文脈や状況を踏まえた上で、ヤングの教育思想、教育理論を考察し、「探究的・協同的な学びに基づく学校文化の創造」と「教師の実践的力量形成」のための方策と方途を具体的に明らかにする。その研究成果を日本デューイ学会等で発表し、論文としてまとめる。平成24年度に引き続き、デューイ、デューイ実験学校の教師、ヤングの著書・論文、関連する先行研究等を収集・整理し、翻訳と考察を行う。
マクロファージ内感染後の結核菌による宿主防御免疫発現制御の分子機構

本研究では、結核菌やBCG感染マクロファージにみられる形態および機能的変化を調べ、菌がマクロファージ機能をどのようにして制御するのかについて検討した。病原性の強い結核菌H37Rvは感染マクロファージのアポトーシスを抑制する一方、ネクローシスを誘導する能力が高い。これは、マクロフアージ内で菌が増殖した後、感染細胞を破壊し、さらに感染を拡大するための重要な機序であると考えられるが、感染初期にはcaspase-9依存的なネクローシス抑制機序が働き、増殖の場となるマクロファージの細胞死を抑制していることが示された。また、結核菌感染後のネクローシス誘導には、結核菌ゲノム上に存在するRDI領域が重要で、この領域に含まれる遺伝子産物が、感染マクロファージのミトコンドリア内膜の傷害に関与し、結果的に細胞内ATP量を減少させるため、細胞がネクローシスに陥ることが明らかとなった。さらに、マクロファージに貪食された結核菌は細胞内で活発に代謝していることが示され、その結果産生された結核菌因子が、マクロファージからのTh1誘導型サイトカインの産生を亢進させることが示唆された。また、結核菌の肺胞上皮細胞への侵入は宿主体内での結核菌長期生存に関与すると考えられるが、上皮細胞は、ケモカイン産生を介して炎症性細胞を感染局所に動員することで宿主初期防御反応に関わっている。本研究の結果、菌の上皮細胞への侵入に関与するMycobacterial mammaliancell entry protein 1A(Mce1A)と細胞とのinteractionはケモカイン産生を誘導しなかったが、Mce1Aを介した細胞への結合が他の菌体表層因子に対する細胞のシグナル応答を亢進させるため、結果としてケモカイン産生が誘導されることが示された。これらの研究成果をふまえて、さらに感染後にみられるマクロファージの機能制御のメカニズムを分子レベルで解明していく予定である。結核菌感染後に誘導されるサイトカイン、特に感染防御免疫の誘導に重要なIFN-γの産生誘導機序を調べる目的で、ストレプトマイシン依存性変異株18bを用いて解析を行った。この変異株は、ストレプトマイシン非存在下では増殖できず、増殖に必要な活発な代謝を誘導するためにはストレプトマイシンを添加する必要があることがわかっている。ストレプトマイシン存在下にマウスマクロファージを18bで刺激したところ、炎症性サイトカインであるTNF-α産生およびIFN-γ産生が誘導された。しかし、ストレプトマイシン非存在下ではTNF-α産生は誘導されたが、IFN-γ産生はほとんど誘導されなかった。この結果から、IFN-γ産生を誘導するためには、感染した菌がマクロファージ内で代謝することが重要で、TNF-α産生とは異なるシグナル伝達機構の活性化が必要となることが示された(Infect.Immun.73:7051-7055,2005)。結核菌の細胞内寄生におけるアポトーシスの意義を明確にするため、マウスマクロファージ細胞株RAW264に結核菌H37Rvを感染させ、広域カスパーゼ阻害剤で処理してアポトーシスの誘導を抑制した場合の菌の細胞内増殖を調べた。その結果、感染細胞はネクローシスに陥り、菌の増殖が抑制されることが示された。また、この感染細胞のネクローシスはカスパーゼ9阻害剤で処理しても誘導されることが明らかとなった。

これらの結果から、結核菌病原株の感染ではカスパーゼ9の活性化が誘導され、感染細胞のネクローシスを抑制する機序が働いていることが示された。結核菌の上皮細胞への侵入に関与するMcelが、感染後の病態形成およびサイトカイン産生誘導に関与するか否かを調べるため、Mcelを発現したE.coliでヒト肺胞上皮細胞株A549を刺激した。その結果、Mcelを発現したE.coliはMcp1、RANTESやTNF-αなどの産生を誘導することが示された。また、これらサイトカインおよびケモカインの産生誘導には、菌の細胞内侵入が必要となることが明らかとなった。病原性の強い結核H37Rvは感染マクロファージにnecrosisを誘導する能力が高いが、感染初期にはcaspase-9の活性化を誘導して一時的にnecrosisを抑制し、細胞内で増殖する。その後necrosisを誘導することで菌は細胞外に放出され、感染が拡大するものと考えられる。H37Rv感染後のcaspase-9活性化には細胞内活性酸素の産生が必要となる。しかし、病原性の弱いH37Raの感染では活性酸素の産生が認められず、caspase-9の活性化も誘導されなかった。この結果から、結核菌の病原性に関与する因子が、細胞内活性酸素の濃度を上昇させ、caspase-9の活性化を誘導することが示された。結核菌ゲノム上のRD1は菌の病原性に関与する重要な領域であることが示されている。しかし、マクロファージにRD1欠損株を感染させた場合にもcaspase-9の活性化が誘導されたことから、この領域はcaspase-9の活性化には関与しないことが明らかとなった。一方、RD1欠損株はnecrosis誘導能が著明に低下していることが示され、この領域に存在する遺伝子が結核菌感染後のnecrosis誘導に関与することが示された。GFPを発現するBCGを用いて、感染後の脾臓中の菌の局在を調べたところ、防御免疫が発現している感染4週後では、菌は樹状細胞よりもマクロファージ内に多く存在する傾向が認められた。この結果から、マクロファージに侵入したBCGが選択的に宿主体内で生存し続けるメカニズムが存在する可能性が示された。結核菌は感染後、貧食能のない上皮細胞に侵入することができる。一方、上皮細胞は感染に伴いケモカインを産生して、免疫担当細胞を感染局所に動員することで初期防御に関与する。結核菌の上皮細胞への侵入にはMce1Aが重要な役割を果たすが、Mce1Aはそのケモカイン産生を刺激しないことが示された。これは、結核菌が宿主防御反応を回避して細胞内に侵入するための重要な機序であると考えられる。
高血圧性脈絡膜症における血管内皮細胞障害の発生機序とその治療に関する実験的研究

悪性高血圧や妊娠中毒症において脈絡膜萎縮や漿液性網膜剥離をおこす高血圧性脈絡膜症の病態について検討した。まず、本症の血管閉塞の発生機序について検討した(昭和60年度)。次に、高血圧性脈絡膜症の発生、進展に対して血小板凝集抑制剤の効果を検討した(昭和61年度)。実験方法:成熟有色家兎にメタアラミノールを静注して急性高血圧を作成した。急性高血圧における脈絡膜の循環動態について螢光眼底造影を用いて、また形態学的変化について電顕を用いて検討した。さらに、本症における血管内皮障害に対して血小板凝集抑制剤アロプリノールおよびアスピリンDLを投入し、その効果を調べた。結果:螢光眼底造影では脈絡膜小動脈の収縮による毛細管床の充盈遅延とそれに続く螢光漏出がみられた。病変の好発部位は後極部、とくに髄翼の下方であった。形態学的検索では脈絡膜細動脈の著しい収縮と管腔の消失がみられ、末梢の虚血が示唆された。脈絡膜毛細血管では内皮細胞が剥離脱落し、血小板の粘着凝集、血栓形成がみられた。トレーサーは脈絡膜血管から壊死した網膜色素上皮細胞内を経て、網膜下へ拡散した。血小板凝集抑制剤による実験では、薬剤投与群の末梢血の血小板減少率は非投与群に比べて低かった。しかしながら、眼底における病変および形態学的変化などの発生頻度や程度については両者間にあきらかな差はみいだせなかった。結論:急性高血圧による脈絡膜症の発生機序は脈絡膜細動脈の収縮による末梢の虚血が原因であり、毛細血管内皮細胞の障害,血小板の活性化,血栓形成,網膜色素上皮関門の破綻などの一連の過程により成立することが判明した。また、血小板凝集抑制剤は本症の発症をある程度抑制しうるが、阻止することは困難であった。すなわち、一旦内皮障害が発生すれば血小板の活性化は進行性であった。
パワーエレクトロニクス回路の信頼性向上に資するキャパシタ評価技術の確立

本研究ではパワーエレクトロニクス回路の信頼性向上に資するキャパシタ評価技術の確立を目的に,まず実際の回路が発生するリプル電流波形とバイアス電圧を正確に再現するキャパシタ評価に特化した小型インバータの開発を行い,フルスケール試験に比べ1/10の電力でのキャパシタ評価を実現した。この小型インバータを活用し,キャパシタ損失を発熱量から測定する環境を整備し,損失を1 W程度の分解能での測定できることを実証した。これに加え,キャパシタの劣化試験を行い,キャパシタ寿命診断には等価直列抵抗(ESR)・キャパシタンス値の双方のモニタリングが必要であることを突き止めた。低炭素化・省エネルギー化に大きく寄与するパワーエレクトロニクス回路の構成要素であるキャパシタは,パワー半導体デバイスとインダクタに比べ熱による劣化が大きく低寿命であり,キャパシタの寿命がパワーエレクトロニクス回路自身の寿命を決定している。キャパシタの劣化は温度だけでなく電圧・電流波形に大きく依存し,その劣化メカニズムは非線形性を有するためスケールアップモデルが成り立たない危険性がある。従来,キャパシタは実際の電流波形・電圧波形と大きく異なるサイン波形を用いて評価が行われていた。パワーエレクトロニクス回路の信頼性向上のため,キャパシタの高精度な評価を実現するには実際の機器が発生する電圧・電流波形を再現することが必須条件である。本研究では,パワーエレクトロニクス回路の信頼性向上に資するキャパシタ評価技術の確立を目的に,実際の回路が発生するリプル電流波形とバイアス電圧を正確に再現するキャパシタ評価に適した小型インバータの開発を行った。リプル電流供給用に小型インバータ回路と,バイアス電圧供給用に小型直流電源を別々に設けることで,フルスケールインバータを用いた評価に比べシステムの電力定格を1/10程度に低減できる点に特長がある。例えば,200 V系の安価な汎用インバータやパワー半導体モジュールを用いて,数kVクラスの大容量インバータ向けキャパシタの評価が可能になる。120 V定格の小型インバータを設計・製作し,理論と実験により小型インバータが定格1200 Vのフルスケールインバータと等価な動作を実現することを確認した。平成28年度はキャパシタ評価に特化した小型なインバータの開発を行った。このインバータはバイアス電圧供給用に小容量の直流電源と組み合わせることで,電流はフルスケールであるが,電圧定格を1/10程度に低減できる特長を有する。さらに,キャパシタに流入するリプル電流とバイアス電圧を独立に制御できるため,平成29年度に検討する発熱のデータベース化に活用できる。フルスケールインバータが発生するリプル電流波形をシミュレーションと実験により調査を行い,その情報をもとに小型インバータに適した回路構成を設計した。理論解析と回路シミュレーションにより小型インバータの動作を確認するとともに,フルスケールインバータと等価リプル電流とバイアス電圧がキャパシタに印加されるように回路パラメータを設計した。この際,測定対象のキャパシタの容量と等価直列抵抗が変化した場合であっても,フルスケールインバータと等価なリプル電流が供給出来ることを確認した。小型インバータの電圧定格低減の効果を理論的に導出し,フルスケールインバータに比べ1/10以下の電圧定格に出来ることを明らかにした。小型インバータの定格を200 V,100 Aとして,バイアス電圧供給用の高電圧直流電源(3 kV)と組み合わせることで,13 kVクラスのフィルムキャパシタの評価を実現する環境を整備した。小型インバータがキャパシタに供給するリプル電流波形を測定し,フルスケールインバータのリプル電流と等価であることを時間領域および周波数領域において確認した。さらに,キャパシタのバイアス電圧をリプル電流波形に干渉することなく独立に調整できることを実証した。小型インバータを用いた検討に加え,バイポーラ電源を用いてキャパシタ損失評価の基礎検討を行った。平成29年度は(1)キャパシタ発熱と電流・電圧波形の関係の分析と,(2)キャパシタの加速劣化試験について検討した。(1)キャパシタ発熱の電圧・電流波形依存性の関係の分析では,被測定キャパシタを絶縁性の溶液で満たした断熱容器に浸し,溶液の温度上昇率からキャパシタ損失を高精度に測定する手法を提案した。この手法と平成28年度に開発したインバータを用いて,高耐圧・大容量のフィルムキャパシタを実リプル電流条件下での損失測定可能な環境を整備した。1200 V耐圧フィルムキャパシタを用いた実験により,キャパシタ損失を1 W程度の分解能での測定できることを実証した。キャパシタ損失とインバータ動作条件の関係を実験的に検討し,キャパシタ損失はインバータ出力電流の実効値だけでなく,インバータのキャリア周波数に依存することを確認した。一方で,インバータ出力周波数に対する依存性は小さいことを確認した。(2)キャパシタの加速劣化試験では,電解コンデンサを対象に高温条件下での劣化の直流バイアス依存性について試験を行った。室温と高温条件下でのキャパシタ劣化試験を比較することで,キャパシタ劣化の温度依存特性を確認した。キャパシタ劣化の指標である等価直列抵抗(ESR)の増加とキャパシタンスの低下では異なる特性を示し,電解コンデンサの劣化はESR・キャパシタンス値の双方のモニタリングが必要であることを突き止めた。以上の検討を前述の(1)キャパシタ発熱の電圧・電流波形依存性の関係の分析と組み合わせることで,実リプル電流流入に伴なうキャパシタ温度上昇時の寿命診断が実現できる。

本研究ではパワーエレクトロニクス回路の信頼性向上に資するキャパシタ評価技術の確立を目的に,まず実際の回路が発生するリプル電流波形とバイアス電圧を正確に再現するキャパシタ評価に特化した小型インバータの開発を行い,フルスケール試験に比べ1/10の電力でのキャパシタ評価を実現した。この小型インバータを活用し,キャパシタ損失を発熱量から測定する環境を整備し,損失を1 W程度の分解能での測定できることを実証した。これに加え,キャパシタの劣化試験を行い,キャパシタ寿命診断には等価直列抵抗(ESR)・キャパシタンス値の双方のモニタリングが必要であることを突き止めた。今後の研究では,(1)キャパシタ発熱と電流・電圧波形の関係の分析と,(2)キャパシタの加速劣化試験について検討する。(1)キャパシタ発熱の電圧・電流波形依存性の関係の分析では,小型インバータを用いて実リプル電流流入時におけるキャパシタ発熱を測定する。インバータ動作条件とキャパシタのバイアス電圧がキャパシタ発熱に与える影響を分析する。これに加え正弦波電流流入時の発熱も測定し,実リプル電流波形流入時の発熱と比較を行う。発熱の測定は,キャパシタが十分に温度平衡に達した際の表面温度および温度分布から推定を行う。以上の結果から,電流・電圧波形に対する発熱のデータベース化を図ることで,信頼性志向のキャパシタ選定の設計指針に活用する。(2)キャパシタの加速劣化試験では,小型インバータを長時間連続運転させキャパシタの加速劣化試験を行う。キャパシタの劣化を加速させるため恒温槽を用いて高温環境下で試験を行う。実リプル電流を用いた試験により,実際のインバータの動作環境下での寿命診断が実現する。キャパシタの等価直列抵抗(ESR)の増加率とキャパシタンスの低下率を測定することで劣化の判断を行い,キャパシタ寿命予測の定式化を行う。以上にように,パワエレ機器の高寿命化や高信頼性に資するキャパシタ評価技術を確立し,標準化提案を目指す。必要に応じてフルスケール・パワーテストベッド(現有設備)とバイポーラ電源を活用したキャパシタの評価を行い,小型インバータを用いた実験との摺り合わせを行う。また,キャパシタに電圧センサと電流センサを接続し,電気的にも特性を評価できるようにする。パワーエレクトロニクス
音声コミュニケーション能力測定を目的とした音声の韻律的特徴の認知に関する基礎研究

コミュニケーション能力測定のための基礎研究として,音声の基本周波数と発話速度に焦点を絞り,それが話し手のパーソナリティ印象に与える影響について重点的に研究を行った。従来の研究では,主に音声の時間軸上での伸縮に特化した話速変換技術であるPICOLA方式を利用してきた。しかし,本研究では,発話速度の操作ばかりでなく,声質や話速は保持したまま声の高さを変換することが可能なSTRAIGHT分析合成方式を新たに導入した。今回,この方式を利用して基本周波数,発話速度を系統的に操作した実験音声刺激を作成した。そして,その音声から想起される話者の性格印象を測定した。平成12年10月に大学生の被験者280名を対象に聴覚心理実験を実施した。性格印象の測定は,性格特性5因子モデルに基づいたBig FiveScale短縮版を用いた評定尺度法で行った。(1)音声の基本周波数が話者の性格印象に与える影響Exp.1では基本周波数を制御した音声刺激に対して,話者の性格印象の評定を行った。その結果,基本周波数の上昇に対し,外向性の印象は単調増加の様相を示した。しかし,協調性,勤勉性,経験への開放性では,原音声周辺での評価が高い逆U字型の傾向があった。(2)音声の発話速度が話者の性格印象に与える影響Exp.2では,音声の基本周波数の操作と発話速度の制御を組合せた音声刺激を使用した。その結果,やや速い発話で外向性,誠実性の評価が高く,逆にゆっくりした発話では協調性が高かった。また経験への開放性は普通の速さで評価が高く,情緒不安定性には発話速度の影響は見られなかった。これらの結果に基づいて,各々の音響パラメタによる性格印象の予測モデルを提案した。平成13年度は,この結果をまとめ,平成13年9月に開催された17th International Congress on Acoustics(第17回国際音響学会),および平成13年11月の日本心理学会で発表した。またこの心理学会では「スピーチにおける感性情報-2-」で話題提供も行った。コミュニケーション能力測定のための基礎研究として,平成12年度は,音声の基本周波数と発話速度に焦点を絞り,それが話し手のパーソナリティ印象に与える影響について重点的に研究を行った。現在,この結果をまとめ,平成13年9月に開催される17^<th>国際音響学会および平成13年11月の日本心理学会で発表の予定である。

その結果,やや速い発話で外向性,誠実性の評価が高く,逆にゆっくりした発話では協調性が高かった。また経験への開放性は普通の速さで評価が高く,情緒不安定性には発話速度の影響は見られなかった。これらの結果に基づいて,各々の音響パラメタによる性格印象の予測モデルを提案した。平成13年度は,この結果をまとめ,平成13年9月に開催された17th International Congress on Acoustics(第17回国際音響学会),および平成13年11月の日本心理学会で発表した。またこの心理学会では「スピーチにおける感性情報-2-」で話題提供も行った。
科学の有用性を意識させ科学的な態度を育成する持続発展教材の国際協働研究

開発した持続発展教材の学習で生徒は科学技術の有用性と問題点,解決のための取組を理解できた。また,持続発展教材の枠組での目標の一つである「科学者や技術者の努力を知り,科学技術に前向きな意識を持つ」観点からの記述が見られた。アジア3か国とは協働して持続発展教材の研究や実践を進め,フィリピンでは新教育課程に大気汚染対策教材が取り入れられた。すでに開発した二酸化炭素/酸素センサに加え,空気電池を用いた酸素センサを新たに開発し,教育センターや学校で活用事例の研究開発及び実践をした。研究目的に従って、次の四つの柱で研究を進めてきた。学習教材の改訂:持続発展教材(SD教材)の一つであるプラスチック教材を、挿絵や図表を使って視覚に訴える形とした改訂版を作成した。この教材ではプラスチックの利用について持続可能な社会の観点から考えさせている。学習後、生徒はプラスチックの有用性と問題点を知り、問題点の解決のためにはさまざまな取組がなされていることを理解した。また、「SD教材の枠組み」の目標の一つである「科学者や技術者の努力を知り、科学技術に前向きな意識を持つ」観点からの記述が随所に見られた。実験教材の開発実践:二酸化炭素濃度と酸素濃度の時間変化を高精度で同時計測できる計測システム及び空気電池を用いた酸素センサを4道県の教育センターに貸し出し、活用事例の研究と研修講座や視覚障碍者対象の授業等での実践をしていただいた。計測システムには読み上げ機能があり、視覚障碍者に対する理科教育での活用を行った。研修に参加した多くの教員より教具として評価する意見をいただいた。科学的態度の育成:科学の重要な概念の一つであるモデル化に関して、ロウソクの消炎現象を使った研究授業を中等教育学校で実施した。その際、8道県教育センターの指導主事等の参加を得て、酸素センサを使用しての測定実験及びセンサの活用方法も含め、意見交換を行った。アジア諸国との協働研究:SD教材の一つである大気汚染対策教材のワークシート4をマレーシアとフィリピン、インドネシアの3か国で実践し、東京地区で第2回国際ワークショップを開催して、各国での実践結果の報告やわが国での実践の視察をし、共通理解を深めた。さらにアジア版として改訂していくこととし、そのための実践を各国で行うなど協働研究を進めることを確認した。研究目的に沿って四つの柱で研究を進めた。学習教材の実践、改訂:大気汚染対策教材の目的の一つである「グリーンケミストリーの考えを使う」ことは概ねできていた。一方、その記述において説得力を持たせる点で改善の余地があったため、持続可能な発展や科学的な考えを基に概念モデルを構築し、それに続く一連の過程(モデル化学習)を説得力の育成として利用した。センサを用いた実験等に関する実践:4道県の教育センターで高橋式酸素センサ等の活用事例の研究と研修講座や小・中・高等学校での授業等での実践をした。また、酸素/二酸化炭素センサの読み上げ機能を使い、視覚障碍者を対象とした実験を工夫して実践した結果、生徒の反応が非常によく、活用できることが明らかになった。科学的態度の育成:科学的な考えを基にした概念モデルの構築、実験計画、実験活動、科学的な考察とまとめ、新たなモデルの構築という一連の過程(サイクル)を定型とし、多くの生徒が扱えるモデル化学習の検討を進めた。具体的な教材として炎色反応による元素の同定に続き、砂糖と食塩のかさ密度を使った判別を題材としたワークシートを開発した。アジア諸国との協働研究:今年度9月に東京地区で国際ワークショップを開催し、日本とフィリピン、マレーシアの3か国の教育関係者が参加した。モデル化学習の報告と検討を進めるとともに、教材の「砂糖?塩?」について体験した。また、フィリピンからは、一枚ポートフォリオ評価法をフィリピンの実状に合わせたOne-page Evaluation Instrumentとしての活用の試みについての発表があった。なお、フィリピンでは現在教育制度の移行が進んでいるが、その中で新教育課程に大気汚染対策教材の内容が取り入れられている旨の報告があった。今年度も研究目的に沿って四つの柱で研究を進めた。学習教材の実践、改訂:大気汚染対策教材のワークシート4(WS4)について実践・改訂作業を実施した。WS4でグリーンケミストリー(GSC)の考え方を活用し、理由を示した記述を多く見ることができ、WS4の目的である「GSCを使う」ことは概ねできていた。ただし、事実から結論を導き出し、その根拠となる説明を付すことで、説得力を持たせることが重要であり、その点で改善の余地があった。センサを用いた実験等に関する実践:空気電池式酸素センサ等を4道県の教育センターに貸し出し、活用事例の研究と研修講座や小・中・高等学校及び特別支援学校での授業等での実践をしてもらった。その結果、実験結果の考察など、思考力・判断力・表現力の育成につながることが期待された。科学的態度の育成:レポートでの考察に化学知を活用する方法を踏まえた例はこれまでほとんど見られなかった。

活用する方法を「化学の方法」として用意する必要があると考え、一つにモデル化学習の検討を進めた。具体的な教材として炎色反応による元素の同定を題材とし、実践・改訂を行い、8月にはフィリピン師範大学の学生に対して実践した。試薬や施設・設備の関係で実験方法は異なったが、一定の効果が認められた。アジア諸国との協働研究:持続発展教材の一つである大気汚染対策教材に、アジア版として持続可能な発展やグリーンケミストリーの理念を活用するWS4を付加し、さらに改訂していくために実践を日本とフィリピン、マレーシア、韓国の4か国で行った。実践した結果を、フィリピンで開催した第3回国際ワークショップにおいて報告するとともに、フィリピンでの教育状況を視察し、学習方法に関する共通理解を深めた。研究目的にしたがって、四つの研究の柱のいずれもが進展している。学習教材ではプラスチック教材を改訂し、実験教材の開発実践ではセンサを用い視覚障碍者を対象として実践、科学的態度の育成ではモデル化について実践し、アジア諸国との協働研究では当初の予定にはなかったが各国からの強い要望により第2回国際ワークショップを9月に開催した。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究目的に沿った、四つの研究の柱のいずれも進展している。学習教材では大気汚染対策教材を中心に進め、生徒のWS4への記述からグリーンケミストリーなどの理念の活用については概ね出来ることが認められている。課題として事実から結論を導き出し、その根拠となる説明を付すことで、説得力を持たせる点が残っている。実験教材の開発では、センサを用いた実践を積み重ね、11月には酸素センサ講習会を開催し、7都県の教育センターの指導主事等の参加を得た。開発・改良を進めてきた酸素センサを使用しての測定実験及びセンサの活用方法も含め、意見交換を行うなど、着実に歩を進めている。科学的態度の育成では、モデル化について実践を踏まえた改訂を行い、モデル化学習として位置付けていくこととした。アジア諸国との協働研究では2011年度東京地区で開催した第2回国際ワークショップで、課題とされた持続可能な発展やグリーンケミストリーの理念を活用する教材について4か国で実践がなされ、その結果を2012年度フィリピンのマニラ地区で開催した第3回国際ワークショップで報告・検討した。四つの研究の柱についてさらに推進していく。学習教材についてはこれまで開発改訂してきているプラスチック教材や水教材を含め、さらに実践を重ねる。実験教材についてはセンサを1,000台準備し各県教育センターと連携して実践活用していく。科学的態度についてはモデル化の概念を通して育成を図る。アジア諸国との協働研究で、第3回国際ワークショップはフィリピン大学での開催が決まっており、そこで大気汚染対策教材ワークシート4の実践報告をし、アジア版として改訂していく。各研究の柱についてさらに推進していく。
希土類の生体への影響：希土類の新規機能（抗菌）材料化に向けた生物学的アプローチ

本研究はレア・アースの抗菌・抗カビ材料としての可能性を検討することを目的に行った。種々の微生物や線虫C.エレガンス、哺乳類の培養細胞などに対する全レア・アースイオンの毒性を系統的に評価したところ、すべてのレア・アースが、抗菌・抗カビ活性を有することが示された。この活性は細菌類に対しては、銀や銅に比べてやや弱いものであったが、菌類(カビ類)に対しては銀よりは弱いものの、銅と同程度であった。一方、レア・アースは哺乳類培養細胞に対しては遺伝毒性、細胞毒性ともに全く示さず、銅に比べて高い安全性を持つことが示された。以上の結果は、レア・アースの抗菌金属、抗カビ金属としての可能性を示すものであった実施計画にしたがい、26年度は以下の2点に関する研究を行った。1)レア・アースの種々の菌類、細菌類に対する毒性(抗菌性)の評価:抗菌性の評価に用いられる一般的な方法であるペーパーディスクハロー法により、クロコウジカビ、アオカビ、大腸菌、黄色ブドウ球菌の生育に対するレア・アース塩の影響を検討したところ、大腸菌および黄色ブドウ球菌に関しては、抗菌金属として広く認知されている銀や銅とおおむね同等の抗菌活性が観察された。またクロコウジカビ、アオカビに関しては重希土類元素では銅よりも強い抗菌活性が観察されたが、軽希土類ではアオカビに対して弱い抗菌活性が認められ、クロコウジカビに対しては抗菌性が見られなかった。以上の結果より、レア・アース塩が細菌類に対しては充分に強く、真菌類に対してやや弱い抗菌活性を有することが明らかとなった。2)レア・アースの哺乳類培養細胞に対する細胞毒性、遺伝毒性の評価:ヒトリンパ芽球由来の培養細胞、TK6の培養液中にレア・アース塩を添加して哺乳類細胞の生育に与える影響を検討した。レア・アース塩は、銀や銅の塩が細胞の生存を強く阻害する濃度域において、上記細胞の生存率に全く影響を与えなかった。また同細胞を培養後に固定し、細胞核の形態観察により遺伝毒性(発がん性)を検討した結果、レア・アース塩には遺伝毒性が認められなかった。以上の結果はレア・アース塩が、従来から抗菌金属として用いられてきた銀や銅と遜色ない抗菌性を有し、かつ哺乳類細胞に対する低毒性という観点からはより優れた材料である可能性を示している。研究計画に従い本年度は、産業廃棄物の一種である、鉄鋼スラグ中の希土類金属元素の含量の測定を実施した。岩手大学工学部マテリアル工学科の研究グループを介して、民間企業より希土類金属元素を含む合金の製造過程で生じる鉄鋼スラグ及び希土類元素を含まない合金の製造時に生じる鉄鋼スラグとを入手し、酸溶液により溶解した後にICP-発光分光分析(OES)法を用いて希土類金属とその他含量の高い金属、および毒性を有する金属等の含量を測定した。スラグ中からは検出可能な量のランタン(La)とセリウム(Ce)が確認されたがその他の希土類は検出できない量であった。またその含量は10グラム当たり5ミリグラム前後と決して多いとはいえない量であった。さらに、スラグ中には10グラム当たり3ミリグラム程度の銅(Cu)とわずかにではあるがヒ素(As)も含まれていたため、安全性の側面からは必ずしも有望な希土類のソースであるとは言い難い結果が得られた。近年の希土類金属に対する代替材料の研究の発展に伴い、希土類の中でもランタン(La)やセリウム(Ce)などの軽希土類については供給過剰の状況にある。したがって、今後はそのような余剰分の有効利用といった側面から有望な希土類のソースを探索していく必要がある。今年度の研究実績にも述べたように、鉄鋼スラグ中には抗菌、抗カビ材料として使用できるような量の希土類金属元素は含まれていなかったため、次年度は計画を修正する必要が生じた。このため当初見込んでいた特許等の申請については見通しが立たない状態となった。当初は、希土類金属を含む合金の製造過程で生じる、鉄鋼スラグに含まれる希土類金属を抗菌材料化することを計画していたが、昨年の研究によりスラグ中には充分量の希土類金属が認められなかったことから今年度は計画を変更し、希土類の毒性のメカニズム研究を目的に真核多細胞生物のモデルとして線虫を用いて希土類金属ストレスに対する生物の応答メカニズムの解析を行った。線虫では、銅やカドミウムなどの重金属ストレスに対して主にJNK(c-Jun N terminal Kinase)経路と呼ばれるMAP(Mitogen Activated Kinase)キナーゼを介するシグナル伝達経路が働き、種々のストレス応答タンパク質の発現が活性化することが知られていた。本研究では、希土類に対するストレス応答が他の重金属に対する応答と同様であるかどうかを確かめるためにJNK経路およびp38 MAPキナーゼ経路を構成する遺伝子の変異体を用いて、希土類金属に対する感受性の変化を検討した。この結果、希土類金属イオンに対しては、JNK経路に加えて、重金属応答では比較的マイナーな役割しか持たないp38経路も重要な役割を持つことを示唆する結果が得られた。また、希土類の持つ抗菌活性、抗真菌活性のメカニズムの解析に着手し、希土類が遺伝情報の複製に対し何らかの影響を持つことを示唆する予備的な結果を得た。昨年までの結果をまとめ論文を一報発表した本研究はレア・アースの抗菌・抗カビ材料としての可能性を検討することを目的に行った。

種々の微生物や線虫C.エレガンス、哺乳類の培養細胞などに対する全レア・アースイオンの毒性を系統的に評価したところ、すべてのレア・アースが、抗菌・抗カビ活性を有することが示された。この活性は細菌類に対しては、銀や銅に比べてやや弱いものであったが、菌類(カビ類)に対しては銀よりは弱いものの、銅と同程度であった。一方、レア・アースは哺乳類培養細胞に対しては遺伝毒性、細胞毒性ともに全く示さず、銅に比べて高い安全性を持つことが示された。以上の結果は、レア・アースの抗菌金属、抗カビ金属としての可能性を示すものであった当初の計画通りにレア・アースの抗菌性、抗カビ性に関する検討を実施し、また哺乳類細胞に対する毒性の評価を行った。レア・アース塩は、高い抗菌性、低い細胞毒性という抗菌金属材料として望ましい性質を有するという期待通りの結果が得られた。27年度の研究を実施するための準備もおおむね整っている。現在、代替材料の研究が発展した結果として希土類金属、特に軽希土類に関しては供給の余剰分が大量に存在している。次年度以降は、産業廃棄物ではなく、そのような過剰分の軽希土類の新たな使途として抗菌、抗カビ、あるいは抗線虫活性を役立てる方向の研究へと方針を改めることを検討する。現在の余剰状態の掌握のための情報収集を行い、余剰な希土類について研究を進める。分子遺伝学分子生物学27年度は、当初の計画に従って、産業廃棄物である製鉄スラグ中のレア・アース含量を測定した後に酸によるレア・アース塩の抽出条件について検討する。酸抽出の後に中和し、当初の計画に従って、粗抽出物を用いて26年度同様の抗菌抗カビ活性の検討と細胞毒性の評価を実施する。物品購入の端数が生じた。不要不急のものは購入せず、次年度に使用することとした。昨年度末において、1900円の試薬の購入を計画していたところ、諸般の事情から急遽購入を取りやめた。科研費の有効かつ適切な使用という観点から、不要不急の物品ではなく次年度に使用すべきと考えた。通常の物品費として使用する。物品費として使用する。
メバロン酸経路をターゲットとした前立腺癌治療への基礎的研究

メバロン酸経路をターゲットとするスタチンおよゾレドロン酸の前立腺癌細胞に対する効果を検討した。両剤ともに前立腺癌細胞増殖を抑制した。特に、スタチンはアンドロゲン非依存性細胞PC-3を特異的に抑制した。前立腺癌細胞は脂質の受容体であるLDL受容体を発現しており、LNCAPは外因性の脂質の変化およびスタチンによる細胞内脂質の低下によってLDL受容体発現調節が起こる。一方、PC-3ではこの調節機序が働いていないため、スタチンによる効果が認められた。以上の結果から、スタチン、ゾレドロン酸といったメバロン酸経路をターゲットとする薬剤を前立腺癌の治療に利用できる可能性が判明した。前立腺癌細胞におけるメバロン酸経路の関与を検討するため、HMG-CoA阻害剤であるスタチンおよびGeranyl geranyl diphosphate(GGDP)からRhoAにいたる経路の阻害効果をもつbisphosphonateとじてゾレドロン酸の効果を検討した。スタチンには水溶性およびっ脂溶性のスタチンがあるが、MTSアッセイによる検討では、脂溶性スタチシであるロバスタチン、NK104、シンバスタチン、ララバスタチシではPC-3細胞に対して濃度依存的に細胞増殖抑制効果を認めた。LHCAP細胞ではPC-3細胞に比べて抑制効果が低い結果であった。一方、水溶性スタチンであるプラバスタチンには両者の細胞の増殖抑制効果は認められなかった。ゾレドロン酸の投与は、LNCAP細胞において増殖抑制効果が顕著であった。ゾレドロン酸およびシンバスタチンの併用では、PC-3、LNCAP両者の細胞ともに併用による増殖抑制の相乗作用が認められた。この抑制は、濃度依存的および時間依存的に抑制効果をもたらしていた。シンバスタチンおよびゾレドロン酸によってそれぞれ28%、12%のアポトーシスが起こることを確認した。メバロン酸経路の下流は、コレステロール合成系としてステロールブランチおよびRhoAなどの非ステロールブランチがあるが、ステロールブランチの指標である、LDL受容体の変化をみると、PC-3細胞ではスタチン投与によって同受容体の有意な変化はなかったが、LNC佃細胞では受容体の発現亢進を認めた。この結果から、ステロールブランチにおいては、LDL受容体の制御能に異常があるPC-3細胞ではスタチンなどのメバロン酸経路を遮断することが、細胞増殖抑制に関与していると考えられた。前立腺癌細胞に対するメバロン酸経路をターゲットとした治療戦略に関する基礎研究を継続して行った。昨年度はゾレドロン酸による抗腫瘍効果とスタチンの抗腫瘍効果の相乗効果を検討したが、本年度は引き続き、スタチンの抗腫瘍効果を中心に、メバロン酸経路の関与を検討した。スタチンは各種スタチンを使用して前立腺癌細胞LNCAP,PC-3に対する効果をMTSアッセイによって検討した。いずれのスタチンによっても、LDL受容体の変化を認め、特にLNCAP細胞では通常のスタチンの標的細胞と同様にLDL受容体のup-regulationが認められた。一方、PC-3細胞ではLDL受容体の制御機構が破綻しているようであり、スタチン投与によっても、変化がなかった。この結果を反映して、LNCAPはスタチンによる抗腫瘍効果がPC-3細胞と比較して弱いことが判明した。さらに、スクアレン合成酵素に関する検討も行った。メバロン酸経路はコレステロール合成系と、Rhoなどに関する非ステロール系に分けられる。スクアレン合成酵素は、FDFT1という遺伝子でコードされているが、この遺伝子をsiRNAでknock downすることによって、LNCAPおよびPC-3細胞のいずれも細胞増殖が抑制された。以上の様な検討から、メバロン酸経路は前立腺癌細胞増殖に密接に関係しており、この経路に関係する酵素の阻害、ゾレドロン酸のような外因因子の併用で、新しい前立腺癌治療に結びつく可能性を示唆していると考えた。