hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エピゲノム解析を応用した超早期胃がん検出法の開発と実用化

通常内視鏡検査時に廃棄される胃洗浄廃液から回収・解析したDNA異常を胃がんの分子マーカーとして臨床応用する本研究の目的は、最終的に前向き臨床試験として行われ、解析の結果、Sox17,miR34,MINT25の3遺伝子メチル化異常が超早期胃がんを捉えることの出来る候補遺伝子として選定され、それぞれの感度・特異度・AUC(Area Under the Curve)は、Sox17(70.0%,48.1%,0.646)、MINT25(70.0%,35.2%,0.555)、miR34(65.0%,49.4%,0.578)という結果を得ることが出来たため、米国がん学会、米国消化器病週間にて発表を行った。当初のアイディアである従来のDNA抽出法を行わず直接PCR増幅させる方法を試みたが、胃洗浄廃液検体のコンディションにより抽出できるDNAの量・質にバラツキが発生しえる問題から、DNA抽出は行うものの短時間に定量的遺伝子解析を実現できるPyrosequencing法を新たに採用した。これにより良好な遺伝子解析結果を得ることができ、2015年4月に米国癌学会(フィラデルフィア)にて、また翌月の5月には米国消化器病週間(ワシントンDC)にて報告することとした。さらに、得られたDNAにはH.Pyloriの混在を簡便に遺伝子レベルで同定できるだけでなく、Pylori菌種の複数混在および薬剤体制株の混在比を解析可能であることが判明した。胃がんメチル化異常早期胃がん患者における低侵襲治療は胃を温存できる利点がある反面、残胃における異時再発に注意が必要であるが治療後瘢痕部および周囲の再発を肉眼的に早期の段階で診断することは極めて困難である。本研究で得た解析方法をこのような症例に実施することで、肉眼では診断困難な超早期での診断が可能であるかどうかを臨床試験を立ち上げ開始した。その結果を論文化させる予定である。胃洗浄廃液として回収した検体を、可能な限り簡素化・迅速化・低コスト化させるために「胃洗浄廃液直接リアルタイムPCRメチル化解析法」を検討したが、回収された胃洗浄廃液のコンディションにより抽出できるDNAの両・質にバラツキが発生し得ることが判明、得られた検体を直接遺伝子増幅させるのではなく、迅速化されたDNA抽出キットを用い、従来のPyrosequencing法からAdvanced Pyrosequencing法へ変更し、得られる解析結果の質を落とさずに、効率化がはかれるよう解析方法を変更し、既に検討結果を得られるまでになっている。当初の研究予定通りには結果が得られなかったが、手法を変更することにより、1年目に予定していた検討は若干遅れているが次年度に取り戻すことが可能と考える。直接遺伝子増幅法ではなく、迅速化されたDNA抽出キットを用いDNA抽出の効率化・迅速化をはかると同時に、従来のPyrosequencing法からRealtimePCR法に変更ではなくAdvanced Pyrosequencing法へ変更として、臨床応用とする際に極めて重要な定量性の向上を図り、臨床試験を行う予定である。胃洗浄廃液として回収した検体を、可能な限り簡素化・迅速化・低コスト化させるために「胃洗浄廃液直接リアルタイムPCRメチル化解析法」を検討したが、回収された胃洗浄廃液のコンディションにより抽出できるDNAの両・質にバラツキが発生し得ることが判明、新たなDNA抽出方法への変更で対処し、従来のPyrosequencing法からAdvanced Pyrosequencing法へ変更し、得られる解析結果の質を落とさずに、効率化がはかれるように条件設定を行った。次年度に、Advanced Pyroseuqencing法が可能な体制を整え実際の検討・解析を予定するため、次年度に予算を繰り越すこととした。
境界潤滑モ-ドにおける表面粗さの流体潤滑効果

本研究は,理論上流体潤滑作用が生じない等速逆回転が可能な2円筒摩擦試験機により,荷重ならびにすべり速度を自由に変化できる境界潤滑モ-ドを作り出し,その状態において表面粗さによる流体潤滑作用の影響を実験的に明らかにすることを目的として行なった。1.試験装置の設計・製作:予算の関係上,現在保有している2円筒ころがり・すべり試験機を,試験円筒の交換が容易でかつ運転中に接触部の観察が容易なように改造し,また摩擦力の測定には測定系の検出感度を下げずに剛性を高めるために,ピエゾ圧電式の荷重変換器に変更した。その結果安定した再現性のよいデ-タが得られるようになった。2.実験結果表面粗さの高さと方向が異なる数種類の試験片の組合せについて,潤滑油の温度・荷重・すべり速度を変えて,摩擦係数とすべり率の関係を調べた結果,(1)見掛け上流体潤滑作用が生じない等速逆回転すべり状態において,摩擦系数は油温・相対すべり速度および荷重の影響を受けること,(2)すべり率があまり大きくなければ粗さが小さい方が摩擦係数は小さいが,すべり率が大きくなると逆に粗さが大きい方が摩擦係数は小さくなること,(3)粗さの大小を組合せた場合には,粗い方の円筒を高速側にした方が摩擦係数は小さくなり,逆回転時に両者の差が最も大きくなること,(4)充分なじんでいれば,クロスハッチ粗さの場合の方が円周方向粗さの場合より摩擦係数は小さくなるが,充分になじんでいなければ逆になること,などがわかった。3.反省:装置の改造ならびに試験片の準備に予想以上の時間を要したため,当初の計画にあった「付着油膜量の影響」については実行できず,境界潤滑モ-ドにおいて表面粗さによる流体潤滑効果の存在を実証するまでには致らなかった。なお今後の実験については,この実験専用のより高精度の実験装置並びによく管理された表面粗さをもった試験片を用いて行う必要がある。
有限要素法を用いた大腿骨頭壊死症の骨頭圧潰予測スコアリングシステムの開発

大腿骨頭壊死症は大腿骨頭が阻血性壊死に陥って圧潰し、股関節機能が失われる難治性疾患である。症例の中には大腿骨頭の圧潰による進行性の関節破壊をきたし、二次性の変形性関節症へと至る症例が存在する。我々は骨形態と機械的特性の個人差を加味した解析が可能な有限要素法が圧潰進行の予測に有効と考えた。本研究では、有限要素法による大腿骨頭の応力解析を行い、圧潰進行危険因子と組み合わせた圧潰予測スコアリングシステムの開発を目標とする。圧潰進行予測の正確性が高まることで、不要な手術治療を避けられるため患者の利益に大きく寄与する。将来的には、関節温存手術の成績向上に向けた取り組みにも応用できると考えている。
移植後後期腹水症の発症機序の解明および新規診断バイオマーカー開発

本研究では、同種移植後合併症である移植後後期腹水症の臨床像を明らかにし、その発症機序の解明から、早期診断バイオマーカーを探索する。腹水をきたす他の移植関連合併症(慢性肝移植片対宿主病、後期発症肝類洞閉塞症候群など)との異同を念頭に、臨床像と肝線維化機序の検討を行う。また、早期診断バイオマーカーの候補を探索する。本研究の概要は、1.臨床像(発症に至る背景、検査・画像所見)の検討と発症リスクファクターの抽出、2.肝線維化の機序解明、3.診断に有用なバイオマーカー探索、である。移植後晩期の致死的合併症である「移植後後期腹水症」を克服することで移植成績の向上に寄与し、安全な移植医療提供に貢献する。
建物外皮の熱物性と体感評価に与える影響

建物外皮の日射特性および赤外放射特性の現場測定法を開発した。人間の感性である温冷感を都市温熱環境改善に適用するために、人体熱収支に基づく屋外温熱快適性指標を提案、調査した。また、人体周囲環境を構成する素材の熱の流れに着目した環境情報の把握を試み、更に数値解析手法を用いて都市の現状や対策技術の効果を評価した。堺市を中心とした大阪府南部地域で航空機により赤外熱画像を撮影し、地上での測定結果と比較、検討した。屋外表面の日射反射および赤外放射特性の測定方法を検討した。測定対象は水平面で十分な広さを持つアスファルトなど人工表面および土壌など自然表面とした。複雑な3次元形状を持つ代表的な都市空間において、人体熱負荷の観点から温熱環境の測定を行った。測定結果に基づいて数値解析モデルの開発も併せて行った。人体熱負荷を評価するため人体周囲の外部環境を考え、気温、湿度、風速、日射量、赤外放射量など外部刺激量を測定した。人体でのふく射収支量を考えるため、鉛直方向の水平方向の日射量、赤外放射量をそれぞれ測定した。また、風速に関しては平均風速だけでなく、変動も大きく快適感に作用すると思われるので、超音波風速計により風速の高周波成分も把握した。測定は周囲に障害物が少ない平坦な場所で行った。屋外環境下にある人体の生理反応を考えた。被服を通して外部刺激を受けた人体がどのような生理反応を示すかを計測した。恒温動物である人間は外部の刺激から判断し、常に一定に保たれている人体のコア温度(核心温)を参照することにより血管を拡張・収縮し、汗をかくよう指令を出す。この指令を出す役割を担っているのが脳内の視床下部であり、温熱快適性などの判断も同じくここでされていると言われている。したがって、温熱快適性を生理反応の観点から考えて、視床下部で制御されている血流量・代謝量・発汗量を測定した。またその結果として変化する皮膚温も測定した。新たな温熱快適性指標である人体熱負荷量を定義し,屋外空間への適用について議論した.人体熱負荷量は,代謝量,機械的仕事量,正味ふく射量,顕熱損失量,潜熱損失量からなる.この指標は,人体と周囲環境間で行われる熱の授受が人体の快適感や不快感に影響を及ぼすとの考えから,人体熱負荷量は人体熱収支に基づいている.また,体感指標として必要とされる環境情報および様々な生理量・熱物性などを含有している.はじめに,温熱快適感の解釈として,温冷感と同等であることを被験者を用いた実験により明らかにした.これをもって,本研究では,温熱快適性について温冷感を用いて議論してゆく.次に,人体熱負荷量の指標としての考え方や精度を検証するため,まず定常状態における結果の検討を行ない,国際規格化されている体感指標と同等程度以上の精度で温熱環境を予測できることを示した.さらに屋外空間など非定常性の強い空間へと適用範囲を広げるため,代謝量,ふく射量,気温,湿度の要素をそれぞれステップ状に変化させ,その応答を観察した.人体熱負荷量増減に沿って温冷感が増減する関係が確認でき,定性的には人体熱負荷量と温冷感の間に関係があることを示した.また,定常状態に達するまでに過渡反応として温冷感の過剰応答が観察され,人体熱負荷量を用いた温熱環境解析するにあたり時間的な制約があることを示した.衣服素材の熱移動,水分移動,日射特性,対流熱伝達率を実測し,人間の温冷感に与える影響を熱の流れから考察する.まず,人体の温熱快適性に与える衣服の影響を図るために被験者実験を実施し,衣服が関わる要素として,熱・水分移動および日射遮蔽が大きいことを特定した.衣服は人体(発熱体)と周囲環境の間の熱交換の抵抗として作用しており,それを熱通過率および湿気通過率として測定し,検討を行なった.続いて,衣服を介した熱の流れを把握する目的から反射率,透過率,吸収率といった日射特性および対流熱伝達率の計測,検討を行なった.様々な外部要因を考慮して,熱通過率,湿気通過率,対流熱伝達率は定式化し,また,日射特性を特定した.最終的に,衣服の熱収支モデルにより,被験者を用いた実験と同様の熱の流れを再現し,被験者の体感に及ぼす衣服の影響を検討した.得られた知見を基に数値解析を用いて代表的なヒートアイランド対策手法の有効性について議論した.不均一かつ非定常状態の温熱環境にも適用が可能である65MNモデル(65分割体温調節モデル)に改良を加え,屋外空間に適用できるようにした.

この数値人体熱モデルは,伝導,対流,放射,蒸発による熱交換を考慮しており,生理量と部位ごとの皮膚温を予測するモデルである.さらに,環境モデルとして2つのモデルと結合し代表的なヒートアイランド施策の効果を検討した.一つ目のモデルは,一次元熱伝導方程式を用いた手法であり,もう一つはビル空調や建物高さ,大気側では乱流モデルを取り入れたより高度なモデルである.結果として,日射による熱負荷の低減が都市空間の温熱快適性向上に大きく寄与することが分かった.また同時に,高反射率材料などは都市全体の熱負荷削減には貢献するものの,日射の照り返しにより温冷感には悪い影響を及ぼすなど,その適切な試行の必要性がわたった.最後に,情報の発信ツールとして温冷感を基にした都市気候図を作成した.
固形癌内部環境下に特有なシスプラチン耐性規定因子の検討

本研究は、固形癌における固形癌内部環境に特有なシスプラチン(CDDP)耐性誘導機構を解明すると同時にその誘導因子を同定しCDDP耐性細胞の固形癌内部環境下CDDP感受性規定因子を明らかにし、CDDP耐性解除およびその治療法を検討した.1.CDDP耐性癌細胞のストレス環境下におけるCDDP感受性の検討親株(A431/P細胞株)とCDDP耐性細胞株(A431/CDDP2細胞株)に固形癌内部環境と同様の低酸素,グルコース飢餓環境ストレスを与え検討した結果、A431/P細胞株はストレスに経時的に強く反応するのに対しA431/CDDP2細胞株はストレスにほとんど反応しなかった。また、CDDP感受性を検定した結果、CDDP処理によりA431/P細胞株はCDDPに対して高感受性化を示したが,A431/CDDP2細胞株ではほとんど変化なく、アポトーシス誘導もA431/P細胞株は増加するのに対しA431/CDDP2細胞株ではほとんど変化しなかった。2.ストレス環境下CDDP感受性規定因子の検索口腔扁平上皮癌細胞株において、固形癌内部環境下でのCDDP感受性を規定する因子としてヌクレオチド除去修復(NER)またはDNAミスマッチ修復(MMR)が関与することが示唆された。3.治療法の基礎的研究(CDDP耐性解除の可能性)DNAポリメラーゼ阻害剤AphidicolinをCDDPと併用することにより、CDDPの高感受性化が認められ、アポトーシスの誘導も示唆された。このことは、CDDPのDNA損傷に対する修復機構においてDNAポリメラーゼによる正常DNA鎖の合成がAphidicolinによって抑制され、DNA損傷修復が行われずDNA損傷が残存したためアポトーシスが誘導されたためと考えられた。以上より固形癌におけるCDDP耐性解除にDNAポリメラーゼ阻害剤併用による新たな癌化学療法の可能性が示唆された。本研究は、固形癌における固形癌内部環境に特有なシスプラチン(CDDP)耐性誘導機構を解明すると同時にその誘導因子を同定することを目的に行う。平成16年度では親株であるA431細胞株とこれらのCDDP耐性細胞株のストレス環境下でCDDP感受性を比較検討し、それぞれのストレス環境下でのCDDP感受性規定因子を探る。1.CDDP耐性癌細胞のストレス環境下におけるCDDP感受性の検討(1)親株(A431/P細胞株)とCDDP耐性細胞株(A431/CDDP2細胞株)に固形癌内部環境と同様の低酸素,グルコース飢餓環境ストレスを与えGRP78,GRP94また、HIF-1α抗体を用いWestern Blotting法にて検討した結果、A431/P細胞株はストレスに経時的に強く反応するのに対しA431/CDDP2細胞株はストレスにほとんど反応しなかった。(2)それぞれの細胞株に(1)と同様の低酸素,グルコース飢餓環境を与え、シスプラチン感受性をMTTアッセイ(Cell Titter 96,Boehringer社)にて検定した結果、CDDP処理によりA431/P細胞株はCDDPに対して高感受性化を示したが,A431/CDDP2細胞株ではほとんど変化しなかった。また、アポトーシスもA431/P細胞株は増加するのに対しA431/CDDP2細胞株ではほとんど変化しなかった。2.ストレス環境下CDDP感受性規定因子の検索

未知の規定因子の検索をそれぞれの細胞株よりtotal RNAを抽出し、RT-PCRにてcDNAを合成しDifferential Display法にて発現の差が認められるバンドを約10種類切り出し、再増幅し、Invitrogen社TAベクターにクローニング、各クローンの両端から塩基配列を決定し、DNAデータベースの塩基配列と相同性の検索を行いCDDP感受性規定因子を探っている。本研究は、固形癌における固形癌内部環境に特有なシスプラチン(CDDP)耐性誘導機構を解明すると同時にその誘導因子を同定することを目的に行った。平成17年度は平成16年度に引き続きCDDP耐性細胞の固形癌内部環境下CDDP感受性規定因子を明らかにし、固形癌内部環境下CDDP規定因子をターゲットとしたCDDP耐性解除およびその治療法を検討した.1.CDDP感受性規定因子の検討口腔扁平上皮癌細胞株において、固形癌内部環境(低酸素・グルコース飢餓環境)下でのCDDP感受性を規定する因子としてヌクレオチド除去修復(NER)またはDNAミスマッチ修復(MMR)が関与することが示唆された。2.治療法の基礎的研究(CDDP耐性解除の可能性)DNAポリメラーゼ阻害剤AphidicolinをCDDPと併用することにより、CDDPの高感受性化が認められた。また、細胞周期分析においてCDDP、Aphidicolin併用後G1期への集積が認められ、同時にAphidicolin処理後24時間よりSub-G1期が観察されアポトーシスの誘導も示唆された。このことは、CDDPのDNA損傷に対する修復機構においてDNAポリメラーゼによる正常DNA鎖の合成がAphidicolinによって抑制され、DNA損傷修復が行われずDNA損傷が残存したためアポトーシスが誘導されたためと考えられた。以上より固形癌におけるCDDP耐性解除にDNAポリメラーゼ阻害剤併用による薪たな癌化学療法の可能性が示唆された。
基本光デバイスの高機能化

本年度に得られた主な成果は以下のとおりである、1.LiNbO_3、ガラス/Si、半導体、ポリマー等の各種光導波路を用いて、光波長フィルタ、情報読取り用光集積回路、光集積変位センサ、非線形光学波長変換デバイスなどの光集積デバイスを設計・試作して特性を評価し、実現可能性を実証した。[西原]2.3040GHz帯光制御デバイスの設計作製法確立のため導波路・制御電極の材料・作製加工法を重点的に研究した。また光波一光波制御デバイス実現のため非線形光導波路作製の研究を進めた。[末田]3.傾斜周期回折格子波長可変DFBレーザの波長可変性能の理論的検討・試作開発を行い、090°Cで7.3nmの波長可変幅を得た。またヘテロバイボーラトランジスタ構造キャリア注入型光スイッチを集積化するためのGaAsへの二重拡散プロセスを研究し、トランジスタ動作を確認した。[多田]4.非相反移相効果を用いた導波路型アイソレータの実現のため面内磁化特性をもつ磁気光学材料の開発を行い、面内磁化飽和に必要な外部磁界を50eまで低減した。[内藤]5.高性能光デバイス用量子構造形成法としてX線露光の最小転写線幅を解明し、単原子操作加工に向け半導体表面安定化によりSTM観察法を確立し加工を開始し、MOVPEとECR-RIBE法で歪多重量子構造を形成し光デバイス高性能化の見通しを得た。[古屋]6.演算用光デバイス超高速並列化のためのMSSW光スイッチ、ニューロスイッチ・回路、増幅素子、SHG素子、コリニア音響光学素子、テーパ導波路結合素子の集積化を検討し理論解析・基礎実験結果を得た。[宮崎]7.空乏層厚変化によるGaAs/AlGaAs光変調器/スイッチの特性改善を行った。導波路型ではGHz以上での動作確認を行い、平面型では10×4=40個の素子を2次元アレー状に集積し5.5Vの電圧変化で43%の消光比を得た。[山田]8.有機EL素子を用いた新光機能デバイスの可能性探索のため効率支配因子を解析した。また微小共振器EL素子で金属電極を反射鏡に用いても大幅な発光特性制御が可能なことを示した。[筒井]本年度に得られた主な成果は以下のとおりである、1.LiNbO_3、ガラス/Si、半導体、ポリマー等の各種光導波路を用いて、光波長フィルタ、情報読取り用光集積回路、光集積変位センサ、非線形光学波長変換デバイスなどの光集積デバイスを設計・試作して特性を評価し、実現可能性を実証した。[筒井]本年度得られた主な成果は以下のとおりである。1.ガラス/Si,LiNbO3およびAlGaAs導波路を用いた光素子を設計、作製し、これらを集積化した各種の情報読取り用集積デバイス、非線形光学波長変換・光制御デバイス、センサデバイスを設計・試作してその特性を評価し、実現可能性を実証した。[西原]2.ミリ波帯光制御デバイスに関連し、帯域動作による高能率光変調の可能性を追求し、光共振器構造、ねじり型MZ干渉型の2種につき、設計・試作・実験結果を報告した。また、3次の非線形効果による光制御デバイスを考究した。[末田]3.1.55μm帯InGaAsP/InP利得結合分布帰還型半導体レ-ザを試作し、12mAという低い閾値電流と55dBという高い隣接モ-ド抑圧比を達成した。

また、放物線ポテンシャル量子井戸を用いたTE/TM偏光無依存導波路型光スイッチの作製に成功した。[多田]4.導波路型アイソレ-タの検討を行った。磁化方向制御の容易な構造を考案し、動作を解析した。非相反移相効果を利用した新しいアイソレ-タの動物特性解析を行い、製作誤差による特性劣化の極めて小さな素子である事を明らかにした。[内藤]5.多次元量子化構造の作製技術を検討し、界面特性を改善し、量子細線半導体レ-ザの発振を達成した。構造の微細化を推進するためにX線露光技術を提案し、単原子操作による究極デバイスの基礎研究を行った。[古屋]6.演算用光デバイスの超高速・並列化に必要となるMSSWモ-ド変換スイッチ、光ニュ-ロスイッチ、導波型光増幅素子、SHG素子等の高効率化・高集積化を検討し、理論解析および基礎実験結果を得た。[宮崎]7.空乏層変化を用いたGaAs/AlGaAs系半導体光変調器/光スイッチの特性改善を行った。導波路型ではストライプ化構造を導入して遮断周波数を3GHz程度とし、平面型では空乏層を多層化し、4.5Vの印加電圧変化で28%の消光比を実現した。[山田]
高齢者の慢性炎症と貧血に関する疫学研究 -鉄代謝障害を中心として-

愛媛大学医学部附属病院抗加齢センターで実施している抗加齢ドックの受診者の赤血球膜に蓄えられている酸化ストレス履歴と高齢者の貧血との関連性を解析した。その結果、赤血球膜酸化脂質含有量と赤血球数とは負の相関があり、赤血球膜酸化脂質含有量は貧血の指標となり得ると考えられた。一方、赤血球膜SH基量は貧血との間に相関は認めなかったが、男性における動脈硬化度と強い相関が認められた。女性においては有意性を認めなかったことより、女性特有の因子(例えば女性ホルモン)の関与が示唆された。【目的】高齢者の慢性炎症の指標として、赤血球に蓄えられている酸化ストレス履歴を利用できるか否かを検討する。また、酸化ストレス履歴と高齢者の貧血との関連性を解析する。【方法】愛媛大学医学部附属病院抗加齢センターにおける「生活習慣病、動脈硬化症、ならびに抗加齢医学に関する遺伝疫学研究」の一環として、愛媛大学医学部附属病院抗加齢センターで実施している抗加齢ドックの受診者のうち、本研究の趣旨をご理解いただき、同意書にご署名いただいた方々363名より提供いただいた血液から赤血球分画を分離し、総タンパク質量、タンパク質中の還元型SH基の含有量、酸化脂質含有量、メトヘモグロビン比率を測定した。【結果】(1)赤血球膜SH基量は、収縮期血圧、上腕・足首脈波伝達速度、空腹時血糖、HbA1cと負の相関、中性脂肪と正の相関があった。(2)赤血球膜酸化脂質量は、拡張期血圧、赤血球数、eGFRと負の相関があった。(3)SH基量と上腕・足首脈波伝達速度との相関は男性において強いが、女性においては有意性を認めなかった。(4)炎症性マーカーである高感度CRPと貧血との間には、関連性を認めなかった。また、赤血球に蓄えられている酸化ストレス履歴(赤血球中のメトヘモグロビン比率、赤血球膜タンパク質中の還元型SH基の含有量、酸化脂質含有量)と暦年齢との間に関連性は認めなかった。【意義】男性における赤血球膜タンパク質SH基量は動脈硬化度と高い負の相関があり、男性における動脈硬化度の指標となり得ると考える。また、男性における赤血球膜酸化脂質含有量と貧血とは高い負の相関があり、男性における貧血の指標となり得ると考える。女性においては有意性を認めなかったことより、女性特有の因子(例えば女性ホルモン)の関与が示唆される。1)疫学研究【方法】愛媛大学医学部附属病院抗加齢センターにおける「生活習慣病、動脈硬化症、ならびに抗加齢医学に関する遺伝疫学研究」の一環として、愛媛大学医学部附属病院抗加齢センターで実施している抗加齢ドックの受診者のうち、本研究の趣旨をご理解いただき、同意書にご署名いただいた方々363名より提供いただいた血液から赤血球分画を分離し、総タンパク質量、タンパク質中の還元型SH基の含有量、酸化脂質含有量、メトヘモグロビン比率を測定した。【結果】炎症性マーカーである高感度CRPと貧血との間には、関連性を認めなかった。赤血球に蓄えられている酸化ストレス履歴(赤血球中のメトヘモグロビン比率、赤血球膜タンパク質中の還元型SH基の含有量、酸化脂質含有量)と暦年齢との間に関連性は認めなかった。これらの指標と貧血との関連性を調査したところ、赤血球数と酸化脂質含有量との間に有意な相関が見られた。この相関は、女性よりも男性において強い傾向があった。ヘモグロビン濃度との間には有意な相関は見られなかった。【意義】男性における貧血と赤血球膜酸化脂質含有量とは高い相関があり、男性における貧血の成因に酸化ストレスが関与していることを示唆する。また、その関与度の指標として、赤血球膜酸化脂質含有量が有用である。女性においては低い相関しか認めなかったことより、女性ホルモン等の女性特有の因子の関与が示唆される。2)血漿ヘプシジンの測定法の確立鉄代謝のマーカーとしての血漿ヘプシジン濃度を測定するためのELISAアッセイ系の確立を目指している。手始めに市販の抗体を用いたが、充分な感度を得られなかった。そこで、ペプチド合成したヒトヘプシジン-25を抗原としたモノクローナル抗体の作成を目指している。疫学的研究は、順調に進展している。血清中のヘプシジン濃度は低いため、ELISAアッセイ系の確立は難航しているが、モノクローナル抗体が完成すれば、それ以降は容易である。1)ヘプシジンモノクロナール抗体の作製およびELISAアッセイ系の確立を目指す。2)疫学研究の被験者数を増加させる。ヘプシジンモノクロナール抗体の作製およびELISAアッセイ系の確立に必要な、外部委託費や消耗品の購入に使用する。機器購入の必要はない。
超音波sonoporation効果を用いた新規脳白質線維の画像化法の開発

当研究課題ではMRIならびに超音波の生物学的特性を生かし、中枢神経系における新規画像作成方法の開発を試みた。MRIでは拡散テンソル画像(DTI)を研究の中心に据え、また超音波では細胞内への生体物質の導入をこれに組み合わせた。本研究により超音波による外来物質の細胞内導入条件の最適化が可能となり、またMRI側での研究ではDTIの組織学的意味付けならびに他画像モダリティーとの組み合わせが可能である事が証明された。本研究ではMRIと超音波を組み合わせる事で新規の画像化技術の開発に取り組んだ。まず、超音波により細胞内に蛍光物質を取り込ませる検証を行った。実験からナノメーターオーダーの物質の取り込みが可能である事、ならびに超音波による細胞内への物質の取り込み(sonoporation)では取り込み物質が可溶性のもの出る必要がある事が明らかとなった。その他に、細胞への蛍光物質の取り込みにはstandingwaveが必要であり、同条件がないときには取り込み効率が極めて不良である事が明らかとあった。また、細胞への蛍光物質取り込みの際には操作に随伴して細胞死が発生することが知られている。この原因としてBak蛋白質の活性化に寄るミトコンドリアを介したアポトーシス機構が活性化されている事に寄る事が明らかと成った。これらの成果は超音波を使用して細胞内へ物質を取り込ませるsonoporation技術の開発、洗練において極めて重要な情報であり、引き続きMRIとの複合的な実験において必須の成果であった。超音波により細胞内に蛍光物質を取り込ませる検証を行い、実験からナノメーターオーダーの物質の取り込みが可能である事、ならびに超音波による細胞内への物質の取り込み(sonoporation)では取り込み物質が可溶性のもの出る必要がある事が明らかとなった。これは今後超音波によるMRIでの造影剤使用において極めて重要な情報である。次にMRIのなかでも特に拡散テンソル画像(DTI)の特性や情報についての検討を行った。DTIの情報と撮影された組織などとの相関関係を詳細に検討した。その結果、DTIは単に脳白質線維の情報を反映しているだけではなく、それを構成している細胞密度や組織構造をも反映している事が明らかとなった。これは脳腫瘍の画像化においてDTIが単に腫瘍辺縁の神経線維の描出のみならず、腫瘍の状態や腫瘍細胞の浸潤度など当初想定されていなかった面においても有用であることが示唆される結果であった。核医学検査との併用によりDTIがより一層の詳細な脳腫瘍の病態解析に極めて有用であると考えられる。
有機分子の磁気的相転移の研究

本研究の目的は、単純な構造をもつ有機分子結晶を対象に磁気測定を行い磁性の詳細、とりわけ磁気相転移、異方性、秩序状態、スピン構造等を解明する事である。研究成果MOTMP及びMATMPは、NOラジカルが磁性を担う有機分子結晶で天々正のワイス温度をもつ磁性体である。50mKの極低温に至る磁化率磁化の測定を行った結果は、一次元強磁性体としての高温域のふるまいがT_N=0.15Kにおいて反強磁的な3次元的長距離秩序状態に転移する事がわかった。T_N以下の温度で、良質の自作単結晶を用いた磁化過程の観測結果から容易軸型反強磁性体の特徴であるスピンフリップ転移が発見された。磁気的異方性の起源を双極子相互作用に求めた理論的解析が実験をよく説明することから、スピン構造のモデルを提出するに至っている。唯MOTMPとMATMPは鎖間相互作用に違いがあり、その事と関連してMATMPではMOTMPにみられない弱い強磁性効果が見られたが現在解明中である。現在、3次元強磁性体を示す物質を探索中であるが、最近P-CDTVにおいて0.6K及び0.7Kにおいて強磁性的遂次相転移を見出している。未だスピン構造決定には至っていないが、強磁性を示す新しいラジカルとして注目に値すると考えている。以上の様に新試料の開発・単結晶作成に成果を挙げる一方で、転移の圧力効果をねらった特製の圧力容器とクライオスタットも製作中である。
肝線維化への造血幹細胞の関与:単一細胞移植法を用いた肝星細胞起源の解明

造血幹細胞由来の非血液細胞が四塩化炭素(CCl_4)による肝傷害時に肝臓内に存在することはわかっていたが、その細胞の詳細な解析は行っていなかった。そこで、EGFPマウスから分離したLin^-c-kit^+Sca-1^+CD34^-細胞を1個ずつ96well plateにソートし、IL-11+SCF存在下で7日間培養後に20細胞までしか増殖しなかったwellの細胞全てを9.5Gy照射C57BL/6Jマウスに移植した。移植2ケ月後の末梢血キメリズム解析で高率に生着が確認されたマウスに、CCl_4を投与し慢性肝傷害モデルを作成した。このマウスの肝臓の解析から、造血幹細胞由来の肝星細胞(Oil-red-O陽性、Vimentin陽性、GFAP陽性)が傷害肝に出現し、collagen-IやADAMTS13を産生することを証明した。さらに、この現象が細胞融合の結果でないことをY染色体FISH解析により確認した。これらの結果は2006年12月のアメリカ血液学会で発表し、論文はBlood誌(2008;111:2427-2435)に受理された。造血幹細胞が肝星細胞に分化する事は証明できたが、その分化経路や機序は全くのブラックボックスである。研究代表者は造血幹細胞と腎糸球体メサンギウム細胞の関連を研究する過程で、造血細胞系列の中で特に骨髄球系細胞がメサンギウム細胞に分化する能力を有することを発見していた。そこで、肝星細胞への分化においても骨髄球系細胞が分化能力を有するのかを検討した。EGFPマウスから分離したLin^-細胞をSCF+M-CSF存在下で培養して単球・マクロファージを準備し、肝傷害マウスに移植した。対象とした全骨髄細胞を移植した場合とほぼ同頻度で肝臓内にEGFP陽性細胞を検出した。現在、EGFP陽性細胞がKupffer細胞、肝星細胞のいずれなのか検討中である。肝線維化に深く関与する肝星細胞が造血幹細胞に由来するとの仮説を立て骨髄移植モデルを用いて検証した。EGFPマウスの骨髄からlineage陰性c-kit陽性sca-1陽性CD34陰性細胞を1細胞ずつソートし、SCF+IL-11存在下で7日間培養した。その時点で20細胞以下の細胞を含むwellから全細胞を回収し、Ly-5.1マウスのsca-1陰性骨髄単核球と一緒に9.5Gy照射済Ly-5.1マウスに移植した。移植2ヶ月後の末梢血の解析から、移植した60匹中7匹(12%)でlong-term,multilineage engraftmentが確認された。これらのマウスに週2回12週以上にわたり四塩化炭素を腹腔内注入した。マウスから摘出した肝臓は表面凹凸不整でAzan染色標本にて線維化が示された。肝臓内にはEGFP陽性細胞が数多く存在し、その細胞の表現型を免疫組織染色にて検討した。50-60%のEGFP陽性細胞はCD45陰性で、細胞内に脂肪滴を有していた(oil-red-O陽性)。このEGFP陽性oil-red-O陽性細胞はvimentinとGFAPが陽性であった。一部のEGFP陽性細胞ではα-smooth muscle actinが陽性であった。肝臓を酵素処理後3日間10%FCS加DMEM下に培養して得たEGFP

陽性細胞はoil-red-O陽性で、collagen-IとADAMTS13を産生し、肝星細胞の特徴を有していた。この結果が、ドナー由来造血幹細胞とレシピエントの肝星細胞との融合によるものかどうかをY-chromosome FISHにより検討したところ、細胞融合でないことが判明した。以上の事実は、四塩化炭素による肝傷害下では造血幹細胞が肝星細胞に分化しうることを示している。この結果を2006年12月に開催されたアメリカ血液学会にてポスター発表した。また、現在、論文投稿の準備中である。平成18年度の研究において,骨髄に存在する造血幹細胞は四塩化炭素による慢性肝障害時には,肝星細胞に分化しうることを明らかにした。この結果をまとめた論文はBlood誌(Blood2008;111:2427-2435)に受理された。単一細胞移植法を用いて造血幹細胞が肝星細胞に分化する事は証明できたが,その分化経路や機序については全くのブラックボックスである。研究代表者は造血幹細胞と腎糸球体メサンギウム細胞の関連を研究する過程で,造血細胞系列の中で特に骨髄球系細胞がメサンギウム細胞に分化する能力を有することを発見していた。そこで,平成19年度は,肝星細胞への分化においてもメサンギウム細胞の場合と同様に骨髄球系細胞が分化能力を有するのかを検討した。まず,骨髄球系細胞の中でもその関与が最も期待される単球に着目して研究を開始した。(1)EGFPマウスから分離培養した単球、マクロファージを肝傷害マウスに移植する実験と(2)EGFP細胞を移植した肝傷害マウスから単球除去を行う実験を計画した。(1)の実験では,まず,EGFPマウスから分離したlineage陰性細胞をSCF・M-CSF存在下で培養して単球、マクロファージを準備し,肝傷害マウスに移植した。対象とした全骨髄細胞を移植した場合とほぼ同頻度で肝臓内にEGFP陽性細胞を検出した。現在,EGFP陽性細胞がKupffer細胞,肝星細胞のいずれなのか検討中である。(2)の実験では,単球除去目的にGadolinium chloride(GC)を週1回3週間静脈注射したが,末梢血および腹腔内の単球、マクロファージ数は減少しなかった。ところが,末梢血中のB細胞数は増加し,著明な脾臓の腫大が認められた。GCにλ-carrageenanを併用して末梢血から単球除去を行う方法を検討中である。
礁斜面上で発見された旧汀線を指示する水中地形群の追跡と形成年代の決定

本研究は、現成礁礁斜面に分布する旧低海水準を指示する侵食地形と堆積による段化地形との対応を明らかにし、礁斜面地形形成のメカニズムを知ることを目的としている。このうち本年度は昨年度の冬季野外調査による与論島最南端の礁斜面で実施した水中ボーリング作業により得られたコアの分析を行った。ボーリングコアの記載と年代測定試料の作成と成分分析は岡山大学教育学部で実施した。また、年代測定は(株)地球科学研究所へ依頼した。これらの分析により次のような事項が判明した。ボーリングコアが示す事項としてはこの地域では現成礁の堆積層がほとんど発達していないということである。現成礁の層厚は、数cmしかなく、その直下には石灰岩の礫を含んだ古生層(立長層)が厚く確認された。現成礁発達の場の環境から考えてもこの地域の特殊性は今後解明されなければならない課題である。また、この地域のピナクルに見られる沈水ノッチの形成年代を知るべく行った、ボーリングコアから得られた水深5.0m・6.3m・11.7mの3地点で得られた化石サンゴや石灰層の年代測定値はいずれもB.P100年程度と予想していた値よりもかなり若いことが判明した。沈水ノッチが分布する深度と従来の多くの研究により示されている完新世の海水準変動曲線を合わせて考察しても今回の分析で得られた値が沈水ノッチの形成年代を示していないことは明白である。この3年間の科研費による研究によって、日本初の水中ボーリングという手法を使い、礁斜面における現成礁の一般的な堆積構造や堆積状態の地域差を知ることが出来た。しかし、一方でサンゴ礁地形形成の地域差の原因解明や沈水ノッチの形成年代の特定という課題も明らかになった。今後、これらの地域の水中ボーリングの継続や近年この地域で数多く報告されている沈水鍾乳洞の鍾乳石の分析等を利用しながら残された課題を明らかにしていきたい。本研究は、現成礁礁斜面に分布する旧低海氷準を指示する侵食地形と堆積による段化地形との対応を明らかにし、礁斜面地形形成のメカニズムを知ることを目的としている。このうち本年度は礁斜面部の段化地形面の形成に関して、主に水中におけるボーリング作業を中心に調査研究を行った。現地調査は、船舶などの支援体制の整った中部琉球列島の久米島北岸及び南西岸の礁斜面て行った。なお、本研究には、(株)ジオアクトによって日本で初めて開発された水中用ボーリング機を使用した。1997年8月には、北西岸にて水深58mにみられる地形面で水深5.9m地点にてl本のコア(コア長2.65m)を得た。また、南西岸の地形面では水深14.1m地点にて1本のコア(コア長1.9m)を採取した。97年12月98年1月にかけては同じ南西岸の水深12.2m地点にて1本のコア(コア長7.4m)を採取した。ここでは6.92m(水深19.1m)基盤の琉球石灰岩に達した。さらに、同地点の陸側水深7.8m地点にて1本のコア(コア長2.06m)を採取した。このうち97年8月の調査で得たコアからは、5つの_<14>C年代値を得た。この調査分析からこの地域の地形面構成層上部の上方成長速度は約0.9m1.7m/kyrであることがわかった。この速度は礁原内部で一般で見られる値より低い。またこの部分の形成暗期を示す年代値は期待された値よりもかなり若いことか判明した。これらのことからこの地形画上部層は完新世の海面上昇期中の安定海面の基で形成されたものではなく、極めて現在に近い時期の化石地形或いは現在も成長中の地形であることを示している。現在測定中のその他の年代値や礁斜面部に分布する侵食地形の調査分析によって礁焦斜面における基盤上へのサンゴ礁形成プロセスが更に明らかになると考えられる。このうち本年度は礁斜面部の侵食地形と海水準変動の対応に関して、主に水中におけるボーリング作業と礁斜面表面の完新世化石サンゴのサンプリングを中心に調査研究を行った。現地調査は、海面下に沈水ノッチの存在が確旧されている中部琉球列島の与論島最南端部の礁斜面で行った。なお、本研究には、(株)ジオアクトによって日本で初めて開発された水中用ポーリング機を使用した。調査は1998年12月から1999年1月にかけて実施した。水中ボーリングはノッチ上部の水深約5メートル地点とノッチ下部の約12メートル地点で行い、それぞれ77cmと82、5cmのコアを採取した。その結果、それらの地域の礁斜面を覆う完新世化石サンゴの層厚は数cmしか分布していないことが判明した。完新世の層厚が非常に薄いという現象はこの周辺の地域では報告されていない。何故この地点のみ完新世の層厚が薄いのかは今後明らかにされなければならない課題である。そのため、ノッチの形成年代を特定するための試料のサンプリングは2ヶ所のボーリング地点の他、周辺の礁多面表面で実施した。

更新世琉球石灰岩直上と確認された完新世化石サンゴ試料を6個採取した。現在、それらのニア・試料の整理・分析を行っている。今後、昨年度の久米島南部礁斜面の調査結果と本年度の調査結果を総合してサンゴ礁分布の周辺域である中部が球地域の完新世海水準変動とサンゴ礁地形形成の対応の考察を深める。本研究は、現成礁礁斜面に分布する旧低海水準を指示する侵食地形と堆積による段化地形との対応を明らかにし、礁斜面地形形成のメカニズムを知ることを目的としている。このうち本年度は昨年度の冬季野外調査による与論島最南端の礁斜面で実施した水中ボーリング作業により得られたコアの分析を行った。ボーリングコアの記載と年代測定試料の作成と成分分析は岡山大学教育学部で実施した。また、年代測定は(株)地球科学研究所へ依頼した。これらの分析により次のような事項が判明した。ボーリングコアが示す事項としてはこの地域では現成礁の堆積層がほとんど発達していないということである。現成礁の層厚は、数cmしかなく、その直下には石灰岩の礫を含んだ古生層(立長層)が厚く確認された。現成礁発達の場の環境から考えてもこの地域の特殊性は今後解明されなければならない課題である。また、この地域のピナクルに見られる沈水ノッチの形成年代を知るべく行った、ボーリングコアから得られた水深5.0m・6.3m・11.7mの3地点で得られた化石サンゴや石灰層の年代測定値はいずれもB.P100年程度と予想していた値よりもかなり若いことが判明した。沈水ノッチが分布する深度と従来の多くの研究により示されている完新世の海水準変動曲線を合わせて考察しても今回の分析で得られた値が沈水ノッチの形成年代を示していないことは明白である。この3年間の科研費による研究によって、日本初の水中ボーリングという手法を使い、礁斜面における現成礁の一般的な堆積構造や堆積状態の地域差を知ることが出来た。しかし、一方でサンゴ礁地形形成の地域差の原因解明や沈水ノッチの形成年代の特定という課題も明らかになった。今後、これらの地域の水中ボーリングの継続や近年この地域で数多く報告されている沈水鍾乳洞の鍾乳石の分析等を利用しながら残された課題を明らかにしていきたい。
非霊長類ヘパシウイルスの基礎的性状解析とＣ型肝炎モデルへの適用

本研究は、非霊長類ヘパシウイルス(NPHV)を用いて、C型肝炎ウイルス(HCV)の病態を解析する事が目的である。そのために、近年開発された遺伝子の網羅的な機能喪失法であるCRISPR Cas9ライブラリーを用い、HCVの肝細胞内での複製における必須因子と、その関連性をより詳細に明らかにすることを目標とした。CRISPR Cas9システムでは、標的となる遺伝子を特異的かつ不可逆的に変異を導入することができるため、これまでの小分子RNAを用いた遺伝子機能喪失法と比べ遺伝子の抑制能力が高いことに加え、導入した遺伝子変異の解析を行い易い。ヒトの肝細胞株であるHuh7及びHuh7.5.1細胞に二種類のCRISPR Cas9ライブラリーをそれぞれ導入した後、HCVの複製可能株を感染させ、死滅せずに生存した細胞に濃縮されたCRISPR Cas9ライブラリーを次世代シークエンサーにより解析することを計画した。しかし、HCVの感染による細胞死の誘導は限定的であり、HCVの感染によって引き起こされるアポトーシスを増強した細胞を用いても、ライブラリーの濃縮効率は不十分であった。HCVの感染によるアポトーシス誘導能力が不足していたのではなく、恐らくHCVのウイルス受容体の発現低下などの理由により、HCVの感染できる細胞が制限されているものと考えられた。以上の結果より、遺伝子機能喪失を用いたHCVの複製関連遺伝子の探索には、HCVの細胞への安定した感染系の構築など、スクリーニング方法においてさらなる工夫が必要であることが示された。本研究課題は平成26年度で廃止のため、記入しない。
メタ認知を支える神経基盤と多重モデルの解明

メタ認知(metacognition)とは、認知の認知(cognition about cognition)とも言われ、認知の内部状況をモニターして、認知を制御する能力を指す。本研究では、非言語的な行動テストを用いて、霊長類のメタ認知を、確信度を評価することで、定量した。さらに、深部脳に位置する視床枕において、確信度がコードされ、その神経活動の試行間変動が、サルののメタ認知の変動と、相関していることが分かった。メタ認知(metacognition)は、cognition about cognitionと呼ばれ、より上位のメタな視点から、自己の内部の状況を、モニターする能力を指す。自己の判断の確からしさ(自信の程度)を報告する能力は、メタ認知の典型例である。これまで、メタ認知の内容は、本人にしかアクセスできないもので、ヒトの言語報告に頼っていたが、近年、非言語なテストを用いて、その能力の一端を評価することができるようになってきている。そこで本プロジェクトの一つとして、動物(サル)を対象に、非言語的なメタ認知課題を遂行させ、その時の神経活動を多数記録し、メタ認知をつかさどる神経メカニズムの詳細を明らかにすることを計画している。初年度にあたる本年度は、主にサルの行動実験を立ち上げた。サルには、ドットモーションの刺激を提示して、その動きの向きの判断をさせた後に、その判断に対する自信の高低を、2種類のバーの選択行動によって推定した。すなわち、知覚判断が正しいときに大きな報酬をもらえ、間違えたときには、報酬が全くもらえないハイリスク・ハイリターンのバーと、知覚判断の正誤を問わず、少量の報酬しかもらえないローリスク・ローリターンのバーである。ドットモーションのコヒーレンスを変化させて、複数のサルの行動データを解析すると、視覚刺激が曖昧になればなるほど、知覚判断の誤答率が増加すると同時に、ローリスク・ローリターンのバーを選択する率が増加した。以上の結果は、動物が下した判断に対する自信が高いとには、ハイリスク・ハイリターンのバーを、自信が低いときは、ローリスク・ローリターンのバーを選択すること、その選択率によって、動物のメタ認知を定量化できることを示している。メタ認知とは、thinking about thinking, knowing about knowingとも言われ、自己の内部状況をモニターして、自己を制御する能力を指す。これまで、その内容は、本人にしか分からない主観性に関わることなので、メタ認知研究は、ヒトの言語報告に頼ることが多かったが、近年、巧妙な実験パラダイムが開発され、非言語的な行動テストによって、メタ認知の有り様を検証できるようになった。しかし、異なる動物種において、メタ認知が、どのような側面が共通で、どのような側面が異なるのかは、いまだ明らかではない。本年度は、霊長類のメタ認知様式の共通点・相違点を探るべく、ヒト・マカクサルを対象に、両者を共通の枠組みで、テストできる行動課題を確立した。計画どおり、メタ認知をテストする行動課題を確立できた。メタ認知は、自己の内部状況をモニターして、自己を制御する能力を指す。メタ認知のモニタリング能力、すなわち、自己の認知状況を、どのくらい正確に把握できているかを評価するために、確信度の評定が、重要な尺度になる。そこで、まずヒトにおいて、各種、カテゴライズ課題を遂行させた時の、主観的な確からしさを報告してもらった。動物でも、decision wagering法を用いて、カテゴライズ課題の確信度の評価をした。両者の心理物理関数を比較したところ、共通のメタ認知特性を見出すことができた。初年度として、予定どおりに、実験を遂行できた。本年度、確立した行動課題を用いて、ヒト・サルのメタ認知の様式を明らかにする。28年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学動物実験とともに、ヒト心理実験にも着手する。予算使用で、数百円の端数がでた。予定していた研究会が、キャンセルになった。残額、数百円単位の管理が難しいので、使用しない。実験を進めると当時に、その結果について、所外の研究者も交えて、議論する。
軟骨細胞に対する圧力ストレスの研究

軟骨に対するメカニカルストレスは、軟骨細胞の基質代謝に重要な働きをしている。過度のストレスは基質の産生、維持に必須であり、過度のストレスは基質代謝が損なわれ、、変形性関節症の誘因となりうる。本研究では、圧力ストレスの軟骨細胞代謝に対する影響を検討するために、ヒト軟骨細胞様細胞を用いて圧負荷の程度と各種細胞外基質の発現との関連を検討した。TypeII型コラーゲンmRNAは1-50Mpaの圧負荷後、発現が亢進し、特に10-50Mpaの圧負荷後に亢進が著しかった。プロテオグリカンコア蛋白mRNAは、1Mpaの圧負荷後発現が強く亢進したが、50Mpaでは、抑制されていた。^<35>S-sulfate取り込みによるプロテオグリカン代謝は、プロテオグリカン蛋白mRNAの発現と一致して1Mpaの圧負荷後亢進し、10-50Mpaの圧負荷後は、抑制されていた。われわれは軟骨細胞に対する圧力ストレスが軟骨代謝を亢進させるサイトカインのmRNAの発現を変動させること、軟骨細胞が過度の圧力ストレスに反応してHSP70を発現することを報告してきた。本研究ではさらに、圧力ストレスが軟骨細胞外基質のmRNAの発現を変動させることを明らかにした。また、プロテオグリカンでは、蛋白レベルでも同様の変動を認めた。これらの結果は、圧力ストレスがサイトカインの発現を変動させて軟骨細胞代謝に重要な影響を与えていることを示している。HSP70が亢進する50Mpaの圧負荷後は、TypeII型コラーゲンの発現が亢進し、その際プロテオグリカンの発現が抑制され、1Mpaの圧負荷では、プロテオグリカンの発現が亢進した。このことは、圧力ストレスの程度により軟骨細胞外基質の質的な変化が生じる可能性を示しており、軟骨変性の病態を考える上で重要である。
引張割れ目方位解析による地殻応力・流体圧比決定手法の開発

平成27年度に,引張割れ目群の応力逆解析において,確率分布モデルのパラメタに基づいて駆動流体圧比を客観的に比較する手法を開発した.平成28年度は,これを付加体に発達する鉱物脈群に適用した.徳島県の南部に分布する白亜紀古第三紀の四万十付加体を構成する牟岐メランジュは,海洋プレートと共に海底面下数kmまで沈み込んで,巨大地震発生帯の最浅部に到達した後に,底付け付加したと考えられている.メランジュは黒色頁岩の基質と砂岩や玄武岩などのブロックから成り,石英および方解石からなる鉱物脈が発達している.ブロックのみを切る鉱物脈はメランジュ形成時(1st stage)に,全体を切る鉱物脈はそれよりも後(2nd stage)に形成された.特に後者は,過去のプレート境界と考えられる断層(玄武岩層の基底)の上盤側に集中しており,底付け付加作用における応力・流体圧状態を記録していると期待される.鉱物脈群の方位から古応力状態を計算したところ,層理面にほぼ直交する最大圧縮主応力軸が得られた.これは,プレート境界の摩擦強度が小さいことを示唆している.1st stageと2nd stageで駆動流体圧比を比較すると,1.52倍程度,後者が大きいことが分かった.鉱物脈方位データの95パーセンタイル点で駆動流体圧比を定義すれば,1st stageが0.20.5,2nd stageが0.50.7であった.以上の結果は,流体圧が大きい位置にプレート境界断層が伝播することで,海洋地殻物質が底付けされたことを実証している.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度の研究活動により,確率分布モデルのパラメタに基づいて駆動流体圧比を客観的に比較する手法を開発した.駆動流体圧比は,観測される多数の引張割れ目のうち,最も開口しにくく頻度の少ない方向の割れ目によって規定される.そのため,少数のデータの存否によって駆動流体圧比の推定値は大きく変わってしまう.そこで,確率分布モデルを当てはめた上でそのパラメタを比較し,駆動流体圧比の大小を客観的に比較する手法を開発した.この手法は,最適化された確率分布モデルのパーセンタイル点の比較に基づいている.新手法により,複数の引張割れ目群が観測されたときに,どれが相対的に高い流体圧下の構造であるかを客観的に判断できる.ただし,駆動流体圧比そのものの推定は難しい.なぜなら,何%のパーセンタイル点を駆動流体圧比とみなすかは任意だからである.また,確率分布モデルのゼロ点を駆動流体圧比とみなす方法も考えられるが,天然のデータによく当てはまるモデルは指数型でありゼロ点が存在しないため適用できない.平成27年度中に予備調査として,付加体の構造性メランジュに発達する鉱物脈群の方位データを収集した.地質体に発達する鉱物脈群は,地殻流体が引張割れ目を充填した痕跡である.付加体の中でも構造性メランジュは,地質時代に沈み込みプレート境界を成していたと考えられる.調査対象としたのは,徳島県の南部に分布する白亜紀古第三紀に付加した牟岐メランジュである.このメランジュは,海洋プレートと共に海底面下数kmまで沈み込んで,巨大地震発生帯の最浅部に到達した後に,底付け付加したと考えられている.プレート境界断層の付近とその他の地点で収集したデータを予察的に解析し比較したところ,プレート境界付近の駆動流体圧比が高かったことが示唆された.平成27年度の研究において,当初の計画で予定していた,ノイズ低減による駆動流体圧比決定精度の向上は成功しなかった.これは,天然の引張割れ目の方位頻度分布が法線応力に対して漸減するため,モデルの予測通りに減少した頻度と異常値との区別が困難だったからである.一方,複数の割れ目群の客観的な比較は可能になった.これは,確率分布モデルによって頻度分布を定式化したことにより,一定の数値的基準をもって頻度分布を比較することが可能になったためである.また,平成27年度中に天然の鉱物脈方位データの収集を進めることができ,データ数は十分でないが,プレート境界とその周辺とで駆動流体圧比が異なることが示唆された.平成27年度に,引張割れ目群の応力逆解析において,確率分布モデルのパラメタに基づいて駆動流体圧比を客観的に比較する手法を開発した.平成28年度は,これを付加体に発達する鉱物脈群に適用した.徳島県の南部に分布する白亜紀古第三紀の四万十付加体を構成する牟岐メランジュは,海洋プレートと共に海底面下数kmまで沈み込んで,巨大地震発生帯の最浅部に到達した後に,底付け付加したと考えられている.メランジュは黒色頁岩の基質と砂岩や玄武岩などのブロックから成り,石英および方解石からなる鉱物脈が発達している.ブロックのみを切る鉱物脈はメランジュ形成時(1st stage)に,全体を切る鉱物脈はそれよりも後(2nd stage)に形成された.特に後者は,過去のプレート境界と考えられる断層(玄武岩層の基底)の上盤側に集中しており,底付け付加作用における応力・流体圧状態を記録していると期待される.鉱物脈群の方位から古応力状態を計算したところ,層理面にほぼ直交する最大圧縮主応力軸が得られた.