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葉蒸散の育種的強化はイネ群落を冷涼化して高温障害を回避させうるか？

水稲の葉身からの蒸散を育種的に強化することで得られる潜熱放散の増大は、群落内の冷涼化を通じて穂周辺の暑熱環境を緩和し、地球温暖化の進行により発生の増大が懸念される高温不稔等の高温生育障害を回避させる効果を示すことが期待される。本課題は、水稲品種の多蒸散変異体系統を材料として用いる圃場試験を通じてこれを実証しようとする。今年度は昨年度までに引き続いて高知県内および茨城県内の試験サイトにおいて多蒸散変異体系統およびその原品種をいずれも圃場条件下で供試し、群落微気象データおよび作物関連データを取得した。その結果、開花期においては、過年度と同様に、晴天日の日中に調査した多蒸散変異体系統の群落内気温が原品種のそれより明らかに低くなっており、年次によって異なる環境条件下においても、多蒸散による群落冷涼化の効果が安定して現れていることを確認した。今年度は高知県内の1サイトにおいて開花期の平均気温が過年度より高い高温年となった。単位面積あたりの穂数および千粒重は、多蒸散変異体系統・原品種とも過年度とほぼ同水準であった。しかしながら、多蒸散変異体系統と原品種の単位面積あたりの収量は、単位面積あたりの稔実粒数が減少したことを主因として、それぞれ過年度の44%および34%に激減した。多蒸散変異体では原品種と比べて稔実粒数の減少が10パーセンテージポイント抑制されており、群落冷涼化が高温不稔の回避に寄与したことが示唆された。水稲の葉身からの蒸散を育種的に強化することで得られる潜熱放散の増大は、群落内の冷涼化を通じて穂周辺の暑熱環境を緩和し、高温不稔等の高温生育障害を回避させる効果を示すことが期待される。本課題は、水稲の多蒸散変異体系統を材料として、高知県内で実施する現地高温遭遇実験と、茨城県内で実施する開放系穂層温暖化実験を組み合わせてこれを実証しようとする。本年度は高知県内に試験サイトを設定し、平成28年度から高知県内で実施する予定の本試験に準じた規模で、多蒸散変異体系統およびその原品種を圃場において栽培した。その結果、5月上旬に移植を行うことで、例年現地で最も高い気温が観測されている8月上旬に、多蒸散変異体とその原品種がほぼ同時に出穂および開花を迎えることを確認した。また、群落微気象観測装置MINCERを現地において運用するための準備を整え、これを実際に開花期の穂層を対象とした予備的な調査に投入して観測データを得た。その結果、開花期の晴天日の日中に、多蒸散変異体は群落内穂層の気温を原品種に比べて平均で0.4°C、最大で0.9°C低下させられることが確認され、所期の群落冷却効果が高知県内の栽培条件でも得られることがわかった。以上により、平成28年度より現地高温遭遇実験を本格的に開始するにあたってその前提となる一連の基礎的知見を得た。また、平成28年度から茨城県内で実施する予定の開放系穂層温暖化実験についても所要の準備を整えた。本年度は平成28年度より開始する本試験を滞り無く実施しうる体制を構築するための準備期間として、一連の準備を着実に実施した。その結果、所要の準備が整い、平成28年度より支障なく本試験を実施できる見込みとなったことから、概ね順調に進展していると判断した。本年度は高知県内および茨城県内の試験サイトにおいて多蒸散変異体系統およびその原品種をいずれも圃場条件下で供試し、群落微気象データおよび作物関連データの取得を本格的に開始した。その結果、開花期においては、晴天日の日中に調査した群落表面温度および群落内気温は多蒸散変異体系統のそれらが原品種と比べて明らかに低くなっており、多蒸散による群落冷涼化の効果が所期の通り生じていた。本年度は開放系穂層温暖化装置の適用を予定していた群落の生育の斑により装置の適用に支障が生じたことから、装置による処理ではなく自然環境条件でのデータ取得を優先して実施した。当初計画では予備試験として位置づけていた前年度からも本試験に準じたデータセットを得ており、総体としてはデータセットが着実に得られていることから、概ね順調に進展していると判断した。

その結果、開花期においては、昨年度までと同様に、晴天日の日中に調査した多蒸散変異体系統の群落内気温が原品種のそれより明らかに低くなっており、年次によって異なる環境条件下においても、多蒸散による群落冷涼化の効果が安定して現れていることを確認した。最終年度に向けて、解析に必要となるデータセットが着実に得られていることから、概ね順調に進展していると判断した。水稲の葉身からの蒸散を育種的に強化することで得られる潜熱放散の増大は、群落内の冷涼化を通じて穂周辺の暑熱環境を緩和し、地球温暖化の進行により発生の増大が懸念される高温不稔等の高温生育障害を回避させる効果を示すことが期待される。本課題は、水稲品種の多蒸散変異体系統を材料として用いる圃場試験を通じてこれを実証しようとする。今年度は昨年度までに引き続いて高知県内および茨城県内の試験サイトにおいて多蒸散変異体系統およびその原品種をいずれも圃場条件下で供試し、群落微気象データおよび作物関連データを取得した。その結果、開花期においては、過年度と同様に、晴天日の日中に調査した多蒸散変異体系統の群落内気温が原品種のそれより明らかに低くなっており、年次によって異なる環境条件下においても、多蒸散による群落冷涼化の効果が安定して現れていることを確認した。今年度は高知県内の1サイトにおいて開花期の平均気温が過年度より高い高温年となった。単位面積あたりの穂数および千粒重は、多蒸散変異体系統・原品種とも過年度とほぼ同水準であった。しかしながら、多蒸散変異体系統と原品種の単位面積あたりの収量は、単位面積あたりの稔実粒数が減少したことを主因として、それぞれ過年度の44%および34%に激減した。多蒸散変異体では原品種と比べて稔実粒数の減少が10パーセンテージポイント抑制されており、群落冷涼化が高温不稔の回避に寄与したことが示唆された。計画通り、平成28年度から高知県内における現地高温遭遇実験と茨城県内における開放系穂層温暖化実験を開始し、多蒸散変異体系統と原品種を対にして供試する。いずれの実験についても同一様式で3ヵ年繰り返すことで、高温不稔等の高温生育障害の発生状況の実測データセットを幅広い気象条件において蓄積し、多蒸散変異体が備えると見込まれる、高温生育障害に対する回避効果を定量的に評価していく。前年度と同一様式の圃場試験を繰り返して年次反復とし、データを蓄積する。これにより、高温不稔等の高温生育障害の発生状況の実測データセットを幅広い気象条件において蓄積し、多蒸散変異体が備えると見込まれる、高温生育障害に対する回避効果の定量評価を進めていく。前年度と同一様式の圃場試験を繰り返して年次反復とし、高温不稔等の高温生育障害の発生状況の実測データセットをさらに積み重ねる。蓄積したデータセットを基に、多蒸散変異体が備えると見込まれる、高温生育障害に対する回避効果の定量評価を行って総括する。計画的な執行に努めたことで実支出額はほぼ見込み通りとなったが、効率的な執行等により結果的に少額の次年度使用額が生じたものである。効率的な執行に努めた結果、次年度使用額が生じた。(理由)効率的な執行に努めた結果、次年度使用額が生じた。(使用計画)高知県内において現地調査を実施するにあたって必要となる旅費等については価格の変動が予期されるほか、現地調査時の天候や実験材料の生育の進行状況によっては移動回数や距離が増大し、実際の所要額が見込みを上回る可能性がある。このような場合でも本課題を滞りなく実施するために次年度使用額を充当する。高知県内における現地調査の際に使用するレンタカーの燃料代については、市場価格の変動が予期されるほか、現地調査時の天候や実験材料の生育の進行状況によっては移動回数や距離が増大し、実際の所要額が見込みを上回る可能性がある。
VEGF/VEGFRに着目した咬合刺激低下歯の効率的な矯正学的移動システムの構築

これまでわれわれはラット臼歯の咬合刺激を低下後、矯正力を用いて移動する実験系において、咬合刺激の低下が歯根膜における退行性変化をもたらし、咬合刺激低下歯を矯正力を用いて移動した場合における組織障害、またその修復過程に与える影響について詳細な検討を行ってきた。本研究では、咬合刺激低下歯に対するLIPUS照射が歯周組織の萎縮を軽減すると仮定し実験を行った。Micro-CT解析およびqRT-PCRの結果から、咬合刺激低下歯の歯根膜において、LIPUS照射が咬合刺激低下歯における歯周治療および骨再生を促進するアプローチとなる可能性が示唆された。これまでわれわれはラット臼歯の咬合刺激を低下後、矯正力を用いて移動する実験系において、咬合刺激の低下が歯根膜における退行性変化をもたらし、咬合刺激低下歯を矯正力を用いて移動した場合、正常咬合歯とは異なる移動様相を呈しCD31、VEGF-AおよびVEGFR-2の発現に影響を与えることを明らかとしてきた。さらにVEGFR-2陽性細胞が、矯正力による違いや、組織障害、またその修復過程に与える影響について詳細な検討を行っている。そこで本研究では以下の1分子生物学手法を用いたVEGF依存性VEGFR-2誘導に着目した歯根膜細胞の賦活化2咬合刺激低下歯に対する効率的な矯正学的移動システムの構築という2点について細胞培養実験および疾患動物モデルを用いて研究計画を立案した。2についてLIPUSの効果を検証するため、12週齢の雄性Sprague-Dawleyラットをそれぞれ、正常咬合群(N群、n=5)、咬合刺激低下群(H群、n=5)、咬合刺激低下及びLIPUS照射群(HL群、n=5)に分類した。H群およびHL群については4週間bite plateを使用し臼歯の咬合刺激低下を行った。HL群にのみbite plate装着2週間後から毎日20分間LIPUSを照射した。マイクロCT解により、上顎第一大臼歯(M1)領域における歯槽骨の骨形態計測を行った。統計解析はTukeyの多重比較検定を用いた。H群において、骨密度(Bone volume/ Tissue volume)は有意な減少を示したが、HL群、N群間で有意差はなかった。骨梁幅と骨梁数について、群間で有意差は認められなかった。骨梁間隙は、H群で有意な増加を示したが、HL及びNの群間に有意差はなかった。また、骨構造の異方性(MIL)について、H群にて有意な減少を示した。歯の移動開始後37日にかけては、VEGF-1ならびにVEGFR-2はCD31陽性細胞だけでなく他の歯根膜細胞にも発現が認められ、経時的に増加し、組織再生・修復過程への関与が疑われた。そこで、歯根膜細胞におけるVEGF-AによるVEGFR-2の発現誘導について、平成27年度には分子生物学手法を用いたVEGF依存性VEGFR-2誘導に着目した歯根膜細胞の賦活化を予定しており、不死化歯根膜クローン細胞の作製を予定していた。歯根膜はさまざまな細胞の集合体であることから、これまで初代培養の歯根膜細胞を用いた研究では、歯根膜サンプルや実験によって、安定した実験データを得ることが困難となり、1)歯根膜クローン細胞株の必要性、2)継代数による細胞特性の変化という実験上の課題があった。そこで本研究のために、人為的にヒト・テロメラーゼ遺伝子(hTERT遺伝子)を安定発現させた不死化歯根膜細胞クローン細胞をはじめに作製することとした。しかし、安定した培養条件がそろわなかったため、平成28年度29年度に計画していた、咬合刺激低下歯に対する効率的な矯正学的システムの構築を先に検討することとした。ラット咬合刺激低下歯に対するLIPUSの効果を検討するため、ラット臼歯咬合刺激低下モデルを用いてラット歯周組織の廃用性萎縮をおこしたのち、2週間のLIPUS照射に対する歯槽骨の変化を観察した。現在マイクロCTによる解剖学的変化の観察を行ったが、今後VEGF, VEGFR-1, VEGFR-2およびCD31等の各種の血管新生因子および血管標識因子、フリーラジカル、炎症性サイトカイン、TUNEL染色などの免疫組織学的解析、リアルタイムPCRによるメッセージレベルでの発現量の定量化や、イムノブロッディング法によるタンパク質レベルでの発現量の評価を予定している。われわれはラット臼歯の咬合刺激を低下後、矯正力を用いて移動する実験系において、咬合刺激の低下が歯根膜における退行性変化をもたらし、咬合刺激低下歯を矯正力を用いて移動した場合、正常咬合歯とは異なる移動様相を呈しCD31、VEGF-AおよびVEGFR-2の発現に影響を与えることを明らかとしてきた。さらにVEGFR-2陽性細胞が、矯正力による違いや、組織障害、またその修復過程に与える影響について詳細な検討を行っている(研究スタート支援#25893073)。そこで、本研究ではVEGF/VEGFRに着目し、効率的な咬合刺激低下歯の移動システムを構築することとした。具体的には1分子生物学手法を用いたVEGF依存性VEGFR-2誘導に着目した歯根膜細胞の賦活化、2咬合刺激低下歯に対する効率的な矯正学的移動システムの構築、という2点について細胞培養実験および疾患動物モデルを用いて研究計画を立案した。

前年度は2について、12週齢のSD系雄性ラット15匹を、正常咬合(C)群、咬合刺激低下(H)群、咬合刺激低下およびLIPUS照射(HL)群の3群(各群5匹)に分け、咬合刺激低下による廃用性萎縮に対するLIPUS照射の効果をマイクロCTにより解析した。本年度は、同モデルのラット上顎M1の遠心頬側根の歯根膜を採取し、VEGF、Runx2、Twist1、CTGFおよびペリオスチンについてmRNA発現レベルを定量評価した。結果としてM1歯根膜組織の定量PCR解析により、VEGFおよびRunx2の各mRNAの発現レベルは、HL群においてH群に比較し有意に高いことが明らかとなった。また、Twist1、CTGFおよびペリオスチンのmRNA発現レベルは、C群に対してH群で有意に低く、HL群では高いことが認められた。この内容についてはThe Angle Orthodontistに掲載された。歯の移動開始後37日にかけて、VEGF-1ならびにVEGFR-2はCD31陽性細胞だけでなく他の歯根膜細胞にも発現が認められ、経時的に増加し、組織再生・修復過程への関与が疑われた。そこで、まず歯根膜細胞におけるVEGF-AによるVEGFR-2の発現誘導について検討するため、人為的にヒト・テロメラーゼ遺伝子(hTERT遺伝子)を安定発現させた不死化歯根膜細胞クローン細胞をはじめに作製することとした。しかし安定した培養条件が揃わなかったため、平成2829年度に計画していた咬合刺激低下モデルを用いた効率的な矯正学的歯の移動システムの構築を先行することとした。まずLIPUS照射が咬合刺激低下により低下した骨代謝を回復することを予想し、歯槽骨の骨微細構造およびその背景となる骨分化制御因子の発現を検証した。本研究におけるPCR解析から、実験モデルにおけるRunx2遺伝子の発現レベルは、H群と比較してLIPUS照射したHL群の歯根膜において有意に上昇するという結果が得られた。しかし、マイクロCT解析からは、咬合機能低下歯の菲薄化した歯根膜の回復は示唆されたものの歯槽骨骨密度については、有意な回復が認められなかった。先行研究に、LIPUS照射されたヒト歯根膜細胞において、Runx2を介してBMP2遺伝子の発現が上昇し、BMP2タンパクの産生が増加する報告があるが、彼らの培養細胞モデルでは、ヒト歯根膜細胞からのBMP2タンパクの産生は、培養5日目から徐々に増加し、7日目にて産生レベルはピークに達し、14日目まで産生量がほぼ一定であった。先行研究と本研究の結果を比較すると、本研究の5日間のLIPUS照射期間は、萎縮した歯槽骨組織の回復を達成するのには十分ではなかったことが考えられ、照射期間の延長も検討する余地がある。われわれはラット臼歯の咬合刺激を低下後、矯正力を用いて移動する実験系において、咬合刺激の低下が歯根膜における退行性変化をもたらし、咬合刺激低下歯を矯正力を用いて移動した場合、正常咬合歯とは異なる移動様相を呈しCD31、VEGF-AおよびVEGFR-2の発現に影響を与えることを明らかとしてきた。さらにVEGFR-2陽性細胞が、矯正力による違いや、組織障害、またその修復過程に与える影響について詳細な検討を行っている(研究スタート支援#25893073)。そこで、本研究ではVEGF/VEGFRに着目し、効率的な咬合刺激低下歯の移動システムを構築することとした。
皮膚硬化型慢性GVHDマウスにおける選択的SIP1阻害剤の有効性の検討

スフィンゴシン-1-リン酸(S1P)/S1P受容体シグナルは免疫担当細胞の分化・遊走を制御しており、全身性強皮症において重要な治療標的である。新規選択的S1P1受容体阻害剤を皮膚硬化型慢性GVHDモデルマウスに投与したところ、皮膚及び肺の線維化は改善し皮膚への炎症細胞浸潤は減少した。さらに脾臓における制御性T細胞の増加を認めた。以上より強皮症に対する選択的S1P1受容体阻害剤の有効性が示唆された。まずは強皮症患者さんと健常者、SLE患者さんの血清を用いてS1P濃度を測定したところ、強皮症患者さんでは有意差をもって健常者と比較してS1P濃度が上昇していた。また、強皮症の抗体別で比較したところ、抗Topo-1抗体陽性患者さんでは、抗セントロメア抗体陽性、抗RNAポリメラーゼ抗体陽性患者さんと比較して、有意差をもってS1P濃度が高かった。B10.D2マウスの骨髄および脾臓を、放射線照射されたBALB/Cマウスに移入しSclerodermatouscGVHDマウスを作成した。選択的S1P1受容体阻害薬投与群とコントロール群でskin score、病理組織における真皮の厚さをそれぞれ比較したところ、薬投与群では有意差をもってskin scoreが改善、真皮の厚さは薄くなっていた。つまり、薬投与により皮膚硬化が改善したことが示された。また皮膚組織を免疫染色したところ、CD4、CD8、CD11bの炎症細胞浸潤が有意差をもって減少していた。脾臓において、薬投与群とコントロール群のT細胞、B細胞、マクロファージの細胞数、および細胞分画の割合を比較したところ、薬投与群でコントロール群より細胞数が減少しているというわけではなく、決まった傾向はなかった。選択的S1P1受容体阻害薬で脾臓におけるregulatory T細胞及び、骨髄由来免疫抑制細胞の増減を解析したところ、薬投与群で有意差をもって細胞数の割合が増加していた。平成28年4月から9月は産休、育休であったため、実験時間が少なく、当初の実験計画よりやや遅れている。スフィンゴシン1リン酸(S1P)とは、血漿中に存在する脂質メディエーターの一つで細胞の増殖、分化、免疫、炎症など様々な生理機能に関与している。S1P/S1P受容体シグナルは免疫担当細胞の分化・遊走を制御しており、全身性強皮症において重要な治療標的と考えられている。S1P受容体阻害剤であるFTY720を強皮症モデルマウスである皮膚硬化型慢性GVHD(Scl-cGVHD)マウスに投与したところ、皮膚硬化の改善がみられたと報告されているが、副作用に徐脈性不整脈等がみられる点が問題点である。FTY720の免疫抑制作用は主にS1P1受容体を介して調節されるため、より副作用が少ない新規選択的S1P1受容体阻害薬の臨床応用が望まれる。選択的S1P1受容体阻害剤をScl-cGVHDマウスに投与し、皮膚硬化の改善、線維化抑制効果を検討した。脱毛面積に応じてskin scoreを決め、3日おきに測定したところ、コントロール群と比較して、有意差をもってskin scoreが改善した。また、皮膚および肺の病理組織において、真皮の厚さや膠原線維は薬剤投与により減少していた。また、皮膚における免疫染色およびフローサイトメトリーの結果より、皮膚における炎症細胞浸潤が薬剤投与により有意差をもって減少していた。最後に、皮膚におけるサイトカインのmRNAを測定したところ、炎症性サイトカインであるIL-1B IL-6 IL-13が薬投与により有意に減少した。選択的S1P1受容体阻害剤はScl-cGVHDマウス皮膚への免疫担当細胞の浸潤を抑制し、サイトカインの発現低下を促すことによりScl-cGVHDの発症を抑制していることが明らかとなった。以上より強皮症に対する新規選択的S1P1受容体阻害剤の有効性が示唆された。Sclerodermatous cGVHDマウス皮膚組織からprimary cultureにて線維芽細胞を樹立し、in vitroでS1P存在下、非存在下で培養し、膠原線維の産生能を検討する。その評価方法としては、Collagen mRNAの測定ならびにsircol redによるコラーゲンの定量解析を行う予定である。さらに選択的S1P1受容体阻害薬の線維芽細胞に対するin vitroでの作用についても検討する予定である。自己免疫疾患平成28年度4月から9月まで産休、育休であったため、実験を行う時間が短く、予定とおりの実験が行えなかったため、マウスや試薬の購入数が少なかった。今後、さらにin vitroの実験を予定しているので、マウスや試薬、細胞などの購入に使用する予定である。
バイオメカニカル曲げ疲労試験を応用したマイクロクラック進展機序の解明

歯冠部に生じた亀裂が多様な不快事項を誘発することについては,これまでも多くの指摘があった。すなわち,歯冠に生じた亀裂と歯髄炎あるいは歯の破折については関連性があるとされている。しかし,歯冠部のマイクロクラックに関する研究は疫学調査あるいは臨床研究が主であり,実験室環境で亀裂の発生および進展機序などに焦点をあてた研究は,少なくその進展機序は不明な点が多い。そこで申請者は,マイクロクラックの起点となる力学的な影響を実験室環境でモデル化することによって,マイクロクラックの発生と進展の様相を解明するとともに,マイクロクラック進行抑制材あるいは簡易で効果的な予防法の確立を目指す。
長期的リスクの公正な分配に向けた世代間倫理の構築

本研究は、科学技術の長期的なリスクが未来世代に残されるという現実を受けて、未来世代に長期的なリスクを受け渡す際に求められる世代間倫理の原理を獲得することを目的とした。この研究によって、第一に、技術選択の観点から現在世代の道義的責任を明らかにするとともに、理想的な技術選択のあり方について考察した。第二に、長期的リスクのよりよい分配方法を探求するために、高レベル放射性廃棄物問題を具体的な事例として取り上げ、世代間倫理の観点から検討した。第三に、以上の研究の成果を踏まえて、長期的リスクを世代間で分配するための世代間倫理の理論構築を行った。平成26年度は次年度以降の具体的な考察のための準備作業として「世代間倫理の理論的考察」と「高レベル放射性廃棄物処分に関する世代間倫理問題の予備的考察」に着手した。前者に関しては、現在世代の道義的責任についての考察を行った。長期的リスクを世代間で分配するにしても、その前提として長期的リスクを残した現在世代の道義的責任を明確にし、今後の科学技術の行使のための教訓としなければならない。こうした問題意識のもと、科学技術についての漸進主義的意思決定を推奨するDavid Collingridgeの議論を手がかりにして、科学技術についての倫理的な意思決定のあるべき姿を明らかにし、それに照らして現在世代の選択の問題性とその道義的責任の性質を明らかにした。その成果の一部を科研費基盤研究(C)「記述に根ざした技術の現象学的研究:技術の記述的探求と批判的視点の確立」(課題番号25370032、研究代表者金光秀和)の平成26年度研究会にて発表した(寺本剛「ラージ・ステップ・テクノロジーとスモール・ステップ・テクノロジー」)。後者に関しては資料を収集して検討を加えている段階であるが、予想以上に作業が難航しており、十分な成果を上げることはできていない。これについては次年度もひきつづき取り組み、必要であれば研究協力者に協力を仰いで、成果を残したい。なお、その代わりと言うわけではないが、現在行われている福島第一原子力発電所における被ばく労働の現状とそこに生じている世代内不公正の問題を「犠牲」という観点から検討し、その成果を応用哲学会第6回年次研究大会において発表した。(寺本剛「被曝労働についての倫理的考察」)。これは平成27年度に扱う予定だった「未来世代の被ばく労働についての考察」についての実質的な作業の一部にあたるものであり、次年度の課題を先取りしたものと位置づけることができる。平成27年度は、「高レベル放射性廃棄物に関する世代間倫理問題の予備的考察」及び「未来世代の被ばく労働についての考察」について継続してを研究を進めるとともに、「高レベル放射性廃棄物処理・処分の手法の考察」に着手した。「高レベル放射性廃棄物に関する世代間倫理問題の予備的考察」については一定の研究成果があがり、その成果を第7回応用哲学会年次研究大会にて「世代間倫理に根ざした技術選択ー原子力発電を手掛かりにー」と題して発表した。また、本年度も第8回応用哲学会年次研究大会にて「長期的リスクの引き継ぎをめぐって」と題して継続的に研究の成果を発表する予定である。「未来世代の被ばく労働についての考察」については、被曝労働が必然的に犠牲という非倫理的な側面を持っていることを確認し、それを踏まえた上で、労働者の身分について明確に規定し、それに見合った補償がどのようなものであるかを検討した。近く成果を論文にまとめる予定である。「高レベル放射性廃棄物処理・処分の手法の考察」については関連文献の読解を通じて、知見を深めたが、倫理的な観点から重要な差異をもたらすような新たな技術革新はなく、日本において地層処分を選択すべきかどうかを決定づける論点はまだ見いだせていない。なお、その他に本年度の具体的な成果が二つある。まず、昨年度の研究を踏まえて、長期的リスクを視野に入れた技術選択の倫理的問題についてさらに考察を加え、その成果を「コリングリッジの技術選択論ー原子力発電を手がかりとして」という論文にまとめた。さらに、本研究全般の研究成果を活かして、『理系のための科学技術倫理』という教科書の執筆に参加し、「第5章7環境倫理と技術者倫理」「第10章8原発事故と環境正義」の項目を執筆した。「高レベル放射性廃棄物処理・処分の手法の考察」の進捗状況がやや遅れ気味である。引き続き、文献調査を続けるとともに、専門家へのインタビューも視野に入れて調査を行っていきたい。しかし、他のテーマについては順調に研究が進み、また成果も上がっているため、総体としては研究の進度は当初の予定からわずかに遅れいている程度である。平成28年度は、「高レベル放射性廃棄物の処理・処分に関する倫理的問題の予備的考察」、「高レベル放射性廃棄物処理・処分の手法の考察」、「未来世代の被ばく労働に関する考察」、「基金および知識・技術の継承問題の考察」を実施し、これを踏まえて長期的リスクの世代間分配の理論構築を行った。「高レベル放射性廃棄物処理・処分の手法の考察」に関しては、国立研究開発法人日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターを見学し、地層や地下水の状況、地層処分技術に関する実証的研究の実施状況やその成果について専門家の説明を受け、有益な情報を得た。また、北海道を拠点に活躍する地層処分のあり方に批判的なジャーナリストにインタビューを行い、処分場誘致とそれに対する反対運動の歴史的事実と現状について、また今後地上での長期貯蔵を行うと想定した場合の立地の問題や貯蔵のあり方について、地域住民の立場から、貴重な意見を聞くことができた。

「高レベル放射性廃棄物の処理・処分に関する倫理的問題の予備的考察」、「未来世代の被ばく労働に関する考察」、「基金および知識・技術の継承問題の考察」についてもそれぞれ研究を進め、それらを踏まえて、長期的リスクの世代間分配の理論構築を行うことができた。その成果は、科研費基盤研究(C)「技術哲学の価値論的転回と実践的応用」(課題番号16K02143、研究代表者金光秀和)との共催で行った「平成28年度・技術哲学科研研究会」にて「超長期的リスクをめぐる世代間倫理」と題して発表し、技術哲学および環境倫理学の専門家から有益なアドバイスを得た。予定していた各課題(「高レベル放射性廃棄物の処理・処分に関する倫理的問題の予備的考察」、「高レベル放射性廃棄物処理・処分の手法の考察」、「未来世代の被ばく労働に関する考察」、「基金および知識・技術の継承問題の考察」)をほぼ満足いく形で進捗させることができ、研究の成果を口頭で発表するとともに、専門家から重要な示唆を得ることができた。前年度はこれまでに行った諸研究(「高レベル放射性廃棄物の処理・処分に関する倫理的問題の予備的考察」、「高レベル放射性廃棄物処理・処分の手法の考察」、「未来世代の被曝労働に関する考察」、「基金および知識・技術の継承問題の考察」)を踏まえて、長期的リスクの世代間分配の理論構築を行い、倫理学および技術哲学の専門家から有用な意見や批判を得ることができたが、今年度はこれらの新しい知見を盛り込んで、より普遍性の高い理論の構築を試みた。その成果は科学技術社会論学会において「高レベル放射性廃棄物処分のための世代間倫理」と題して発表した。ここでは超長期的リスクに世代を超えて対処するための第一原理として「リスクは各世代間で公正に分配されなければならない」(世代間公正)という理念を掲げ、これが遵守出来ない場合に「持続する共同体へのリスクを最小化する最適な方法を追求しなければならない」とする「最適化原理」と「最適化のプロセスは、強力な確証がない限り、将来の意思決定を制約してはならず、可逆性および修正可能性を可能なかぎり維持しなければならない」とする「漸進性原理」からなる第二原理へと移行する必要があることを論じた。なお、この研究成果は『未来の環境倫理学』(吉永明宏・福永真弓編、勁草書房、2018年)の第3章「放射性廃棄物と世代間倫理」として公刊した。また、こうした現実に結びついた研究からフィードバックを受けて、世代間倫理の理論分野の考察も行うことができた。その成果は人文研紀要(中央大学人文科学研究所)に「世代間倫理の正当化をめぐって」という論文として2018年9月に公刊される予定である。本研究は、科学技術の長期的なリスクが未来世代に残されるという現実を受けて、未来世代に長期的なリスクを受け渡す際に求められる世代間倫理の原理を獲得することを目的とした。この研究によって、第一に、技術選択の観点から現在世代の道義的責任を明らかにするとともに、理想的な技術選択のあり方について考察した。第二に、長期的リスクのよりよい分配方法を探求するために、高レベル放射性廃棄物問題を具体的な事例として取り上げ、世代間倫理の観点から検討した。第三に、以上の研究の成果を踏まえて、長期的リスクを世代間で分配するための世代間倫理の理論構築を行った。
哺乳動物の低分子量ストレス蛋白質ファミリーに関する研究

1)新しいαクリスタリンhspファミリーの発見骨格筋よりhsp27、αBクリスタリンと同時精製されてきて、αBクリスタリンを免疫沈降させると、共沈する20kDaの蛋白質(p20)を精製し、一次構造を決めたところ、αクリスタリンドメインを持った新しいαクリスタリン低分子量ストレス蛋白質ファミリーの一員であった。p20は、hsp27と同様に、平滑筋、骨格筋、心筋に多く発現しているが、ストレス誘導はされない。血管平滑筋中では、弛緩に伴ってリン酸化されることが明らかになった。ラットp20のcDNAをクローニングした。2)低分子量hspファミリーのリン酸化に関する研究種々のストレスに応答して、hsp27のセリン残基がリン酸化されることが知られている。我々は、細胞内でhsp27は重合型(L-hsp27)と解離型(S-hsp27)が存在し、L-hsp27がリン酸化されると、解離してS-hsp27となることを見出した。一方、αBクリスタリンもhsp27がリン酸化される条件下で、同じようにセリン残基が最高三カ所リン酸化されることを見出した。上記のp20のリン酸化とともにαクリスタリンhspは、すべてストレスに応答してリン酸化されることが明らかになったが、その生理的意義については今後の研究課題である。3)ストレス誘導の修飾因子に関す研究細胞レベルでのストレス応答と個体レベルでのストレス応答の違いから、ストレス応答を修飾する因子の存在が推測されたので、その解析を進め、以下の結果を得た。(1)アラキドン酸カスケード代謝回転がストレス応答と密接に連関していること。(2)β-アドレナリンレセプターを介するシグナル(cAMPの増加)もストレス応答を修飾すること。(3)ホルボールエステル、オカダ酸でも促進されること。(4)プロスタグランジンもストレス誘導を促進すること。(5)αBクリスタリンの発現が、コルヒチンなどの微小管脱重合促進剤で選択的に促進されることを明らかにした。1)hsp27は細胞内では分子量数十万の重合型と7万以下の解離型(二量体)として存在し、細胞をストレス負荷や、ホルボールエステル、サイトカイン、オカダ酸に暴露すると、速やかにリン酸化を伴って解離することを見つけた。一方ストレス負荷後十数時間で誘導、増加したhsp27は細胞内では殆どが重合型として蓄積されていることが分かった。また、重合型が解離した細胞は熱ストレスに対して耐性が低いことから、重合型の蓄積はストレス耐性の獲得と関連し、重合型の解離はストレスに対する緊急の対応に関与していることが示唆された。なおαBクリスタリンはリン酸化も受けないし、解離もしなかった。2)我々が新たに見つけた低分子量hspファミリーの一員と思われるp20を、ヒトおよびラットの骨格筋より精製し、それらの一次構造を決定した。また、p20のcDNAをラットヒラメ筋のライブラリーよりクローニング、シークエンシングすることに成功した。しかし、得られたcDNAは、遺伝子発現調節部位を含んでいないので、熱ショックエレメント(HSE)の有無などの解析のために現在genominDNAをクローニング中である。

p20はhsp27およびαBクリスタリンと同じように骨格筋、特にヒラメ筋など赤筋に多く発現していた。ラットヒラメ筋での発現は生後2週間以降に急上昇し、脱神経によって、hsp27、αBクリスタリンと同様に低下し、好気的解糖の盛んな組織・臓器に多く発現している傾向を示した。一方、熱や化学ストレスによってp20は誘導されなかったが、筋細胞中のp20は熱ストレスを負荷すると、hsp27と同様に、核分画へ移動すること、重合型が解離することを明らかにした。培養細胞に亜砒酸ストレス(50-100μM/1時間)あるいは熱ストレス(42°C/30分)を負荷するとhsp27、αBクリスタリンおよびhsp70の発現が誘導される。本年度はこれらのストレス誘導を修飾する内因性因子の解析に主力を注ぎ、以下の結果を得た。1)C6ラットグリオーマ細胞に亜砒酸ストレスあるいは熱ストレスを負荷する際にアラキドン酸カスケード代謝活性を修飾し、細胞内遊離アラキドン酸濃度が増加する薬剤を共存させると、ストレスによって活性化された熱ショックファクター(HSF)のDNA結合能が長時間活性化され。hsp27、αBクリスタリンおよびhsp70の転写が促進されることが分かった。ラットにaspirin(cyclooxygenaseを阻害する)を投与して熱ストレスを負荷すると肝、副腎などでの上記のストレス蛋白質の誘導が促進され、アラキドン酸カスケードとストレス応答が密接に連関していることが個体レベルでも証明された。2)protein kinase Cの活性化剤であるホルボールエステル、PMA、およびserine/threonine protein phosphataseの阻害剤であるオカダ酸も、ストレスによって活性化されるHSFのDNA結合能を持続させ、ストレス誘導を促進することが分かった。PMAこの作用点の一つとして、MAP kinaseを活性化し、これがphospholipase A_2を活性化し、その結果促進されるアラキドン酸カスケード代謝が関与していることが推測された。3)epinephrine, isoproterenolなどβ-アドレナリン作動薬、β-アドレナリン受容体とカップルしているGTP結合蛋白質、Gsの活性化剤であるcholera toxin, adenylate cyclaseの活性化剤であるforskolin、あるいはdibutyryl cAMPを、C6細胞ストレス負荷時に共存させると、hsp27のストレス応答が促進された。しかし、αBクリスタリンの誘導は逆に抑制を受けた。一方、hsp70の応答は影響を受けなかった。すなわち、C6細胞内cAMP濃度が上昇している状態では、3種類のストレス蛋白質のストレス応答はそれぞれ異なった修飾を受けることが分かった。cAMPを介する修飾は、HSFレベルではなく他の転写因子(CRE)を介した修飾であることが推測された。今年度は、αBクリスタリンの発現機構に関する新しい知見と、ストレスによって誘発されるαBクリスタリンのリン酸化についての成果を得た。1)増殖期のC6グリオーマ細胞にコルヒチンなど、微小管脱重合促進剤を曝露すると、αBクリスタリンが選択的に誘導されることを見出した。微小管を安定化させるタキソ-ルがこの誘導を阻止した。
ヘテロ原子架橋基質感応性配位不飽和貴金属クラスター上での特異的分子変換反応の開拓

アミド架橋2核ルテニウム錯体とH2との反応によりイミドジヒドリド錯体が生成すること、及びトルエンの存在下で2核サイト上でN-H還元的脱離が穏和な条件下で選択的に進行し、アミドヒドリドトルエン錯体が得られることを見出した。反応速度の解析から、イミドジヒドリド錯体からアミドヒドリドトルエン錯体への変換の律速段階はN-H還元的脱離であることが判明した。さらに、X線構造解析とDFT計算の結果から、N-H還元的脱離の反応経路として、架橋ヒドリドが直接架橋イミド上に移動する経路と、架橋ヒドリドが末端ヒドリドに異性化してから架橋イミド上に移動する経路とを見出すことができた。これらはルテニウム触媒によるN2の還元反応における金属表面でのNH + H付加反応の分子モデルとして興味深い。さらに、アミドまたはイミド架橋2核ルテニウムサイト上に一連の架橋14族ユニット(スタニリン、スタニレン、プルンビレン)を導入した新規配位不飽和多核錯体が選択的に構築できることを見出した。2核ルテニウム架橋スタニレン錯体、2核ルテニウム架橋スタニリン錯体、2核ルテニウム架橋プルンビレン錯体を新規に合成し、X線構造解析とDFT計算の結果から、2核ルテニウム架橋プルンビレン錯体のRu-Pb結合はRu-Ru間の結合性π軌道からPbの6p軌道へのσ逆供与と、Ru-Ru間の反結合性δ軌道からPbの6p軌道へのπ逆供与とにより形成されている新しいタイプの結合であることが明らかとした。加えて、当初は合成が極めて困難であると考えられていた化合物であるルテニウム上の支持配位子としてペンタメチルシクロペンタジエニル基の代わりにシクロペンタジエニル基を有する2核ルテニウムイミドメチレン錯体が25%という低い収率でありながらも再現性よく合成できることを見出し、支持配位子の差が反応性に及ぼす影響に関する基礎的な知見を得た。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、ヘテロ原子架橋配位不飽和低原子価貴金属クラスターの創製と反応性の開拓にとりくんだ。その結果、窒素架橋2核Ruサイト上でN-H還元的脱離反応が進行することを見出した。さらに、アミドまたはイミド架橋2核Ruサイトに第2に架橋ユニットとしてアルキリジン、スタニレン、スタニリン、プルンビレンを導入した分子の合成に成功し、単結晶X線解析によりそれらの構造の詳細を明らかにした。これらのうちアミド/ジヒドリド/クロロスタニリン錯体について、酸化還元に伴う可逆的かつほぼ定量的なSn-Sn結合形成反応が穏和な条件下で効率よく進行することを見出した。すなわち、アミド/ジヒドリド/クロロスタニリン錯体をAgOTfで処理すると、錯体が1電子酸化されて系中で発生すると考えられるスズラジカル種同士による、水素分子の脱離を伴うSn-Sn結合形成反応が進行し、対応する2量化生成物であるRu4Sn2錯体が高収率で得られた。一方、このRu4Sn2錯体を水素分子の共存下でCp2Co還元すると上述の逆反応が進行し、アミド/ジヒドリド/クロロスタニリン錯体がほぼ定量的に再生した。また、2核ルテニウムプルンビレン錯体の構造解析の結果、Ru2Sn骨格を有する2核ルテニウムプルンビレン錯体ではルテニウムールテニウム間が約2.34Åと極めて短く、ルテニウムースズ間は2.88Å、2.99Åと極めて短くなっていることが判明した。DFT計算を行った結果、ルテニウムー鉛結合が、2核ルテニウムユニットから鉛中心へのσ逆供与およびπ逆供与というこれまでにない相互作用により形成された新規な結合様式を有することを明らかとなった。

2核ルテニウム架橋スタニレン錯体、2核ルテニウム架橋スタニリン錯体、2核ルテニウム架橋プルンビレン錯体を新規に合成し、X線構造解析とDFT計算の結果から、2核ルテニウム架橋プルンビレン錯体のRu-Pb結合はRu-Ru間の結合性π軌道からPbの6p軌道へのσ逆供与と、Ru-Ru間の反結合性δ軌道からPbの6p軌道へのπ逆供与とにより形成されている新しいタイプの結合であることが明らかとした。加えて、当初は合成が極めて困難であると考えられていた化合物であるルテニウム上の支持配位子としてペンタメチルシクロペンタジエニル基の代わりにシクロペンタジエニル基を有する2核ルテニウムイミドメチレン錯体が25%という低い収率でありながらも再現性よく合成できることを見出し、支持配位子の差が反応性に及ぼす影響に関する基礎的な知見を得た。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の中心的な課題であるヘテロ原子架橋配位不飽和低原子価貴金属クラスターとして一連の新規な化合物の合成に成功し、それらの構造の詳細を明らかにすることができ、今後これらの反応性の解明に取り組むことが可能となった。今年度の研究により新規に合成した化合物群の反応性の詳細を明らかにするとともに、今年度に得られて知見を踏まえて、中心金属は配位ユニットの異なる一連の新たなヘテロ原子架橋配位不飽和低原子価貴金属クラスターに取り組む予定である。
スリ・ランカにおける口腔がんの化学予防的介入研究とmiRNAによるモニタリング

口腔粘膜上皮の培養細胞に対して、betel quidの成分の一つであるarecoline剤による長期的刺激を与えることによってepigeneticな変化を引き起こす培養系を確立した。この培養細胞に対して、DNA microarrayによるmRNAを網羅的に解析し、そのデータからbioinformatics解析を行ったところ、MMP-9の発現が上昇していた。また、スリ・ランカの紅茶園の住民約4,000人のコホートにおいて、前癌病変を有するbetel quidの常習者に対してcurcuminによる介入研究を実施した。まだ観察期間が短く、現在も半年に一度現地を訪問し、経過観察を行っている。平成25年度にスリ・ランカの丘陵地帯に位置する紅茶園(人口4,000人)を対象に形成したコホートにおいてbetel quid chewingや喫煙、飲酒などの習慣についてのインタビューと質問紙による調査を継続して行った。次いで口腔内の診査を行い、がん、あるいは前がん病変を有する参加者を見出だした。分子疫学的解析を行うため、スワブにて口腔粘膜を擦過し、検体を得た。病変を有しない参加者も含めて健康教育を行ったのち、経過観察とした。口腔内の病変はがんに関連したもののみではなく、齲蝕、歯周病についても深刻な状況と言え、これらに対するケアも同時に行っている。全身の状況などの把握が困難であり、不測の事態に対処不能なため、治療行為は行わず、指導、医療機関の紹介にとどめている。継続的に6ヶ月毎に現地に赴き、参加者へインタビューを行うとともに口腔内を診査している。検体を採取できたものから順次分子疫学的解析を進めている。研究代表者へ病気入院したため、平成26年2月に予定していた渡航は中止とし、平成26年度に行うこととした。betelquid chewingによる発がん過程における遺伝子の変異について、DNAアレイを活用して検索を行った。Betel quidが口腔がんを引き起こす機序として,areca nutと消石灰の副生成物であるアレコリンの発がん性と炎症惹起作用があげられているがその詳細については不明である。本研究は,アレコリンによる発がん作用の機序を解明するために,ヒト歯肉上皮前駆細胞(HGEP)にアレコリンを長期に作用させ,遺伝子発現の変化を解析した。全遺伝子中,4倍以上の遺伝子発現増加が認められたのは502遺伝子,1/2以下の遺伝子発現低下が認められたのは452遺伝子であった.アレコリンを長期作用させたものでは,細胞形態がやや紡錘形をしていたことから,細胞外基質タンパクと細胞骨格を中心に検討を行った.その結果,発現が著明に増加していたものにMMP-9遺伝子があり,MMP-9 mRNAの継時的な発現上昇,また,92kDゼラチナーゼ活性の上昇についても確認された.南アジア、東南アジアにおいては、betel quid chewingによって誘発される口腔がんが多発している。申請者らは口腔がんの予防効果を明らかにした抗酸化剤curcuminを用いて大規模な介入研究を行い、口腔がんの罹患を予防するとともに、予防効果のメカニズムを明らかにし、適切なバイオマーカーを見出だすことである。今年度の研究では、培養歯肉細胞を用いて、betel quidの主成分で発がんの原因となっていると考えられるarecolineを作用させることにより、発がんのバイオマーカーの候補を見出だした。培養歯肉細胞にarecolineを長時間作用させた後、mRNAを抽出し、網羅的解析を行った。その結果、MMP-9のmRNAが特異的に増加していることが明らかとなった(投稿中)。現在、このmRNAの上昇がcurcuminによって抑制されるかどうかについて検証中である。紅茶園における介入研究については、一時、通訳の者が病気となり、若干の遅延をみているが、口腔前がん病変を有する者をすでに確保しており、間もなく介入を行う予定である。現地における介入研究については、通訳の者が病気となり、半年ほどの遅延をみているが、期間内に成果を出すことは可能である。また、バイオマーカーについては、すでに見出だしており、この点については順調である。申請者らは、口腔がんの発がんマーカー、あるいは前がん病変のマーカーを同定するために、口腔粘膜上皮の培養細胞を用い、betel quidで誘発される発がんのメカニズムの解明を行った。arecolineはbetel quidの中の前発がん物質の一つである。arecolineはbetel quid中のareca nutに含まれ、アルカロイドとして多幸感、鎮痛効果などを生み出すことが知られている。しかしながら、同じbetel quidの成分であるslaked lime(消石灰)と反応することで、ニトロソ化を受け、発がん物質となる。我々の研究室では最近、口腔粘膜上皮の培養細胞に対して薬剤による長期的刺激を与えることによってepigeneticな変化を引き起こす培養系を確立した(Takai R., et al., J. Periodontal Res.51: 508-14, 2016)。この口腔粘膜上皮の培養細胞にarecolineを作用させ、DNA microarrayによるmRNAの網羅的に解析し、そのデータからbioinformatics解析を行ったところ、MMP-9の発現が上昇していた(第60回日本口腔外科学会にて公表、Uehara O., et al., Oncology letter: 2016, in press)。Betelquid chewingを原因とする口腔癌が多発するスリ・ランカにおいて、口腔前癌病変を有する者を対象に、無作為割付を行った上で化学予防的手法による介入試験(Chemopreventive intervention study)を行っている。

betel quidに含まれるslaked lime (消石灰)は強アルカリであり、口腔粘膜下に慢性炎症を誘発し、それが母地となって発癌物質が吸収される。従ってその炎症を抑制することにより発癌を抑制するというのが本研究の主旨であり、そのためにスパイスの一種で抗酸化剤のcurcuminを用いて化学予防を行っている。さらに口腔粘膜上皮の培養細胞を用いたMMP-9の発現解析によるcurcuminの効果の裏付けを得、さらに頬粘膜擦過組織を用いて介入の効果を経年的にモニターしている。現在、その経過観察中である。口腔粘膜上皮の培養細胞に対して、betel quidの成分の一つであるarecoline剤による長期的刺激を与えることによってepigeneticな変化を引き起こす培養系を確立した。この培養細胞に対して、DNA microarrayによるmRNAを網羅的に解析し、そのデータからbioinformatics解析を行ったところ、MMP-9の発現が上昇していた。また、スリ・ランカの紅茶園の住民約4,000人のコホートにおいて、前癌病変を有するbetel quidの常習者に対してcurcuminによる介入研究を実施した。まだ観察期間が短く、現在も半年に一度現地を訪問し、経過観察を行っている。現地における資料および情報の収集は順調に行われており、また、遺伝子変異の解析などもデータが少しずつ蓄積されてきている。今年度は本研究の一部を各種学会にて公表予定である。平成28年度の夏頃に現地に赴き、介入研究を実施予定である。また、in vitroの研究では、培養歯肉細胞にarecolineを作用させた状態にcurcuminを添加して、MMP-9を始めとする遺伝子発現の変化を確認する。28年度が最終年度であるため、記入しない。口腔衛生学、予防歯科学、腫瘍学引き続き資料、および情報の収集のため、年2回程度現地(スリ・ランカ)に赴く予定である。また、スワブにて収集した資料、あるいはパラフィンブロックに包埋されている資料などから採取したDNAを用いて、さらにデータを収集する予定である。研究代表者が平成25年12月から平成26年1月にかけて入院、手術を受けたため、平成26年2月と渡航を中止、延期したため。紅茶園での介入研究については、現地の通訳者が病気のため入院したため、現地での活動し支障をきたすこととなり、平成28年2月に訪問予定であったが、半年間現地への訪問を差し控えた。そのために研究の遂行が若干遅延したが、今年度に数回法もンすることで回復は可能である。平成28年度に頻回訪問することによって遅延を回復させる予定である。平成26年7月に現地に赴き、その後も継続的に6ヶ月毎に現地を訪問し、参加者へインタビューを行うとともに口腔内を診査し、検体を採取する。
合成材料が血液生理活性物質に与える影響とその病因的意義

人工臓器・血漿交換・カテーテル類に用いられる合成材料は,血液との接触によって血中微量活性物質を増加させる.これに関する研究は比較的多いが,それが生体にどのような影響を与えるかについての研究は少ない.本研究の目的は,単に(1)生理活性物質の生成だけでなく,それが(2)血球系に与える影響, (3)生体機能に与える影響についても明らかにすることにある.1.生理活性物質の生成.合成材料との接触により,活性化補体・プロスタグランディン・トロンボキサン・ロイコトリエンなどが増加する.その合成は合成材料の種類によって差異があり,一般的にはセルロース系の材料は生成刺激作用が強い.また同じ材料でも,用法により作用の程度が異なる.2.血球系への影響.活性化補体の増加に伴い,白血球数,白血球の補体レセプター・活性酸素生成,リンパ球サブセットに変化をきたし,これらの変化は材料の種類によって差異がある.血小板数・血小板放出物質にも変化が認められるが,これらの変化は材料と血小板との直接作用による.3.生体機能への影響.補体活性化作用の比較的強いセルロース膜と,この作用を減弱させたセルロース膜によりダイアライザーを作成し, 3カ月間double blind,cross-over試験を施行した.動脈血酸素分圧,透析アミロイドーシスの原因物質として注目されているβ_2ミクログロブリンは両者には差異だ認められなかった.初年度は,この試験を無症状の安定透析患者に施行したが,材料間に差異は認められなかった.次年度は低血圧・不整脈などの有症状の患者に施行したが,同様に材料による差異は認められなかった.以上,合成材料の中には生理活性物質の生成を刺激する材料があることを明らかにした.これらの生理活性物質増加は,生体機能に影響を与える可能性があり,短期的には血球系でそれが実証された.しかし,長期の臨床症状との関連は証明されなかった.人工臓器・血漿交換・カテーテル類に用いられる合成材料は,血液との接触によって血中微量活性物質を増加させる.これに関する研究は比較的多いが,それが生体にどのような影響を与えるかについての研究は少ない.本研究の目的は,単に(1)生理活性物質の生成だけでなく,それが(2)血球系に与える影響, (3)生体機能に与える影響についても明らかにすることにある.1.生理活性物質の生成.合成材料との接触により,活性化補体・プロスタグランディン・トロンボキサン・ロイコトリエンなどが増加する.その合成は合成材料の種類によって差異があり,一般的にはセルロース系の材料は生成刺激作用が強い.また同じ材料でも,用法により作用の程度が異なる.2.血球系への影響.活性化補体の増加に伴い,白血球数,白血球の補体レセプター・活性酸素生成,リンパ球サブセットに変化をきたし,これらの変化は材料の種類によって差異がある.血小板数・血小板放出物質にも変化が認められるが,これらの変化は材料と血小板との直接作用による.3.生体機能への影響.補体活性化作用の比較的強いセルロース膜と,この作用を減弱させたセルロース膜によりダイアライザーを作成し, 3カ月間double blind,cross-over試験を施行した.動脈血酸素分圧,透析アミロイドーシスの原因物質として注目されているβ_2ミクログロブリンは両者には差異だ認められなかった.初年度は,この試験を無症状の安定透析患者に施行したが,材料間に差異は認められなかった.次年度は低血圧・不整脈などの有症状の患者に施行したが,同様に材料による差異は認められなかった.以上,合成材料の中には生理活性物質の生成を刺激する材料があることを明らかにした.これらの生理活性物質増加は,生体機能に影響を与える可能性があり,短期的には血球系でそれが実証された.しかし,長期の臨床症状との関連は証明されなかった.人工臓器・血漿交換・カテーテル類に用いられる人工材料が、血中の微量活性物質に変化を与え、アナフィラトキシン・プロスタグランディンを増加させることを従来より明らかにしてもきたが、それがどのような臨床的意義をもつかについてはまだ明らかにされていない。本年度の研究では、1.臨床的意義に関する研究、2.補体活性化に対する生体側の適応、3.他の活性物質であるロイコトリエンの変化の解明、の3点について検討した。1.臨床的意義.透析患者を2群に分け、1群には補体活性化作用のない透析器(A)、補体活性化作用も持つ透析器(B)を4週毎にA-B-Aの順で使用、他の1群にはB-A-Bの順で使用、計12週のdouble blind cross over試験を施行した。透析困難症出現頻度、活性化補体、リンパ球サブセット、リンパ球幼若化反応、β2-micro-globulinの推移を観察したが、A,B間でこれらの指標に差異を認めなかった。補体活性化は中期的には生体機能にあまり影響を与えないものと考えられる。2.補体活性化に対する生体側の適応、透析の度毎におこる補体活性化に対して、生体がいかに適応しているかを検討するため、モノクロナル抗体を用いてリンパ球の表面補体レセプターを解析した。レセプター陽性細胞の比率は血液透析によって大きく変動し、CRi,【CR_3】陽性細胞は増加する。リンパ球が補体活性化に対して抑制的に作用している可能性が示唆された。3.ロイコトリエン.合成材料との接触によって、プロスタグランディンが増加することから、ロイコトリエンの増加が予想される。

本年度の研究によりその増加が立証された。またその増加が、膜素材によって差異のあること、血液潅流法では増加の程度が大であり、血漿交換法では血中増加は小であるが濾液中の濃度が大であることを認めた。さらに白血球を取り出し白血球ロイコトリエン放出能を検討すると、放出能の低下が認められ、低下度はセルロース系で大、合成系で軽度であった。