hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
保水性舗装の熱・水分輸送過程を含む非定常温熱環境モデル開発

都市化された地表面は人工的なアスファルトで覆われ、ヒートアイランド現象を起こし、健康に悪影響を及ぼす。水分を浸透し保水することができる保水性舗装は、降雨を内部に保水し、蒸発させることにより地表面を冷却することができる。この研究では、保水性舗装に対して蒸発効率とマトリックポテンシャルを実験により求め、1次元の熱・水分輸送モデルを開発し、野外実験によりこのモデルの妥当性を検証した。さらに、CFDモデルに組み込み大阪府吹田市江坂の実街区に適応した結果、保水性舗装により地表面温度が低下し、温熱環境を向上することを検証した。平成26年度は、保水性舗装の熱・水分輸送過程モデルの開発を目指して、保水性舗装、アスファルト、2種類のレンガについて、水分含水率とマトリックポテンシャルの関係に関する実験を実施し、van. Genuchtenのモデルの実験定数を決定し、Mualemモデルに適応して含水率と透水係数の関係式を求めた。また、表面以外の側面と底面を断熱した上記の4つの素材を温度と湿度と光量を一定に管理できるグロースチャンバー内に設置し、時間経過による保水性舗装材の重量変化と表面温度を測定し、蒸発効率と水分含水率の関係式を決定した。そして、この関係式を組み込んだ熱・水分輸送過程モデルを開発した。保水性舗装とアスファルトの2つの素材について、2日間の屋外実験を実施し、大気の気温、比湿、短波放射量、風速、素材の重量変化、表面温度を熱電対と放射カメラで実測した。モデルに大気の外部条件を与えて、モデルで表面温度と蒸発量を計算し、実測と比較することでモデル検証を実施し、概ね妥当な結果を得ることができた。また、気象モデルWRFで得られた風速、気温、比湿から側面境界条件を与え、大阪市中心街区を対象にCFD計算を実施した。ここでは、ビル側面が受ける日射量の日変動、形態係数による放射影響も考慮した。これは、吹田市で実施する計算の予備計算の位置づけである。平成27年度は、保水性舗装材を飽和水分含水量にするのではなく、保水性舗装材を乾燥状態から3通りの降雨量(1mm/h、2mm/h、4mm/h)により、保水性舗装材に水分を供給し、保水性舗装材が非飽和水分含水量でかつ鉛直方向に水分含水量が偏在する条件で実験を行った。実験は、温度と湿度と光量を一定に管理できるグロースチャンバー内に保水性舗装材の側面と底面を断熱した状態で設置し、水分供給終了時からの保水性舗装材の重量変化と表面温度を測定し、蒸発効率と水分含水率の関係式を導いた。そして、平成26年度に開発した保水性舗装材の熱・水分輸送過程モデルを用いて、保水性舗装材が非飽和水分含水量でかつ鉛直方向に水分含水量が偏在する条件で計算を行い、実験と比較を行った。定性的には実験結果を再現できるが、透水係数の見直しなど改良すべき点も明らかとなった。また、CFDモデルに1元保水性舗装材の熱・水分輸送過程モデルをカップリングし、吹田市街区への適応計算を実施した。以上は、概ね計画通りである。さらに、平成28年度からは、大阪大学、吹田市、素材メーカと一緒に、駐車場地を対象として保水性を有する土砂と芝生を併用することによる表面温度低減効果を検討することとなった。保水性舗装の熱・水分輸送過程モデルの開発とそのモデルをCFDモデルとカップリングして実街区に応用できることを目指して、3年間研究を実施した。1保水性舗装の水分含水率とマトリックポテンシャルの関係を室内実験により求め、van. Genuchtenのモデルの実験定数を決定し、Mualemモデルに適応して含水率と透水係数の関係式を決定した。また、温度と湿度と光量を一定に管理できるグロースチャンバー内で、保水性舗装の蒸発効率と水分含水率の関係式を決定した。これらの関係式を組み込んだ熱・水分輸送過程モデルを開発した。2保水性舗装からの蒸発過程の屋外実験を実施し、2日間にわたり大気の気温、比湿、短波放射量、風速、素材の重量変化、表面温度を熱電対と放射カメラで測定した。熱・水分輸送過程モデルに測定した外部条件を与えて、表面温度と蒸発量を計算した。測定値と比較することでモデル検証を実施し、概ね妥当な結果を得ることができた。

3保水性舗装材を乾燥状態から3通りの降雨量(1mm/h、2mm/h、4mm/h)を与えて、保水性舗装材に水分を供給し、保水性舗装が非飽和水分含水量でかつ鉛直方向に水分含水量が偏在する条件で、グロースチャンバー内で、保水性舗装の蒸発効率と水分含水率の関係式を決定し、非飽和状態の熱・水分輸送過程モデルを開発し、室内実験値と比較を行い定性的には実験結果を再現できることを確認した。4WRFによるマクロな気象条件(風速、気温、日射量)を境界条件に設定し、面が受ける日射量を正確に評価できる実街区の温熱環境を非定常に予測するCFDモデルに、熱・水分輸送過程モデルをカップリングし、吹田市街区の計算を実施した。保水性舗装の水分含水量による表面温度と気温への応答に関して妥当な結果を得た。これらの成果を、3つの査読付き学術論文に掲載し、1つの国際会議で発表した。都市化された地表面は人工的なアスファルトで覆われ、ヒートアイランド現象を起こし、健康に悪影響を及ぼす。水分を浸透し保水することができる保水性舗装は、降雨を内部に保水し、蒸発させることにより地表面を冷却することができる。この研究では、保水性舗装に対して蒸発効率とマトリックポテンシャルを実験により求め、1次元の熱・水分輸送モデルを開発し、野外実験によりこのモデルの妥当性を検証した。さらに、CFDモデルに組み込み大阪府吹田市江坂の実街区に適応した結果、保水性舗装により地表面温度が低下し、温熱環境を向上することを検証した。平成26年度は、保水性舗装の熱・水分輸送過程モデルの開発を目指して、保水性舗装、アスファルト、2種類のレンガについて、水分含水率とマトリックポテンシャルの関係に関する実験を実施し、van. Genuchtenのモデルの実験定数を決定し、Mualemモデルに適応して含水率と透水係数の関係式を求めた。また、表面以外の側面と底面を断熱した上記の4つの素材を温度と湿度と光量を一定に管理できるグロースチャンバー内に設置し、時間経過による保水性舗装材の重量変化と表面温度を測定し、蒸発効率と水分含水率の関係式を決定した。そして、この関係式を組み込んだ熱・水分輸送過程モデルを開発した。保水性舗装とアスファルトの2つの素材について、2日間の屋外実験を実施し、大気の気温、比湿、短波放射量、風速、素材の重量変化、表面温度を熱電対と放射カメラで実測した。モデルに大気の外部条件を与えて、モデルで表面温度と蒸発量を計算し、実測と比較することでモデル検証を実施し、概ね妥当な結果を得ることができた。また、気象モデルWRFで得られた風速、気温、比湿から側面境界条件を与え、大阪市中心街区を対象にCFD計算を実施した。ここでは、ビル側面が受ける日射量の日変動、形態係数による放射影響も考慮した。これは、吹田市で実施する計算の予備計算の位置づけである。さらに、平成27年度から保水性舗装の実装実験が出来るように、大阪大学、吹田市、素材メーカで打ち合わせを行い、実装実験の予備実験を大阪大学保有のグロースチャンバーを用いて蒸発過程の素材内の水分変化および雨水時の素材内の水分変化の実験を実施することで同意した。ただし、当研究室が耐震補強工事で実験室の使用ができないため平成27年度からの実施となった。WRFによるマクロな気象条件(風速、気温、日射量)を境界条件に設定し、直達日射を建物面と地表面が直接受けるかの有無、再反射の日射量を受けるかの有無を考慮する実街区の温熱環境を非定常に予測するCFDモデル開発は完了した。また、保水性舗装の熱・水分輸送過程の1次元モデルもほぼ完成した。
マイクロピラーを実装した革新的細胞遊走性評価デバイスの開発

細胞遊走は損傷治癒部位への血管新生や癌の転移など様々な疾患の発達やその治癒に関わる非常に重要なプロセスでもあることからその運動メカニズムを力学的に解明することは極めて重要である.本研究課題では,細胞遊走時における細胞の力学的挙動の解析が可能な革新的マイクロチャネルデバイスを開発することを目的とする.研究期間内に,マイクロピラーを実装したマイクロチャネルデバイスを開発し,マイクロピラーの剛性を変化させたり,マイクロピラーの剛性に異方性を持たせることで細胞の遊走速度を変化させることができた.このように局所力学環境を正確に制御し,より詳細に細胞遊走と力学環境の関係を検討することができた.細胞遊走は組織や臓器の発達と恒常性の維持に関わる細胞の基本的な機能であり,かつ損傷治癒部位への血管新生や癌の転移など様々な疾患の発達やその治癒に関わる重要なプロセスでもある.細胞遊走は細胞運動の一形態であり,細胞が周囲の組織・組織に対して力を発生することで遊走を実現させていることからその運動メカニズムを力学的に解明することは細胞の基本的機能を理解し,さらに細胞遊走性の制御を試みる上で重要である.そこで本研究課題では,細胞遊走時における細胞の力学的挙動の詳細な解析が可能な革新的マイクロチャネルデバイスを開発することを目的とする.今年度はマイクロピラー実装マイクロチャネルデバイスの設計および製作に取り組んだ.本デバイスはポリジメチルシロキサン(PDMS)により作製した.細胞をコンフルエント状態まで培養させるために設けられた液溜め部,およびその片側に接続された細胞が遊走するための複数のマイクロチャネル(幅200 μm,高さ50 μmを予定)により構成される.マイクロチャネルは6本で1ユニットを構成し,一端が1つのシリンジポートに接続するように,合計4ユニット24本のマイクロチャネルおよび4つのシリンジポートを設けた.マイクロチャネルは底面にマイクロピラーが組み込まれていない参照用マイクロチャネルと底面にマイクロピラーを組み込んだマイクロチャネルを設けた.典型的なマイクロピラーの寸法は高さ8 μm,直径3 μm,中心間距離8 μmである.細胞遊走は組織や臓器の発達と恒常性の維持に関わる細胞の基本的な機能であり,かつ損傷治癒部位への血管新生や癌の転移など様々な疾患の発達やその治癒に関わる重要なプロセスでもある.細胞遊走は細胞運動の一形態であり,細胞が周囲の組織・組織に対して力を発生することで遊走を実現させていることからその運動メカニズムを力学的に解明することは細胞の基本的機能を理解し,さらに細胞遊走性の制御を試みる上で重要である.そこで本研究課題では,細胞遊走時における細胞の力学的挙動の詳細な解析が可能な革新的マイクロチャネルデバイスを開発することを目的とする.昨年度はPDMS製のマイクロピラー実装マイクロチャネルデバイスの設計および製作に取り組んだ.細胞をコンフルエント状態まで培養させるために設けられた液溜め部,およびその片側に接続された細胞が遊走するための複数のマイクロチャネル(幅200 μm,高さ50 μmを予定)により構成される.マイクロチャネルは底面にマイクロピラーが組み込まれていない参照用マイクロチャネルと底面にマイクロピラーを組み込んだマイクロチャネルを設けた.典型的なマイクロピラーの寸法は高さ8 μm,直径3 μm,中心間距離8 μmである.本年度は繊維芽細胞を用いた細胞遊走実験を行い,遊走時の経時的な牽引力変化をモニターすることができた.マイクロピラー上面を経時的に画像取得し,画像処理を用いて変位を求め,その変位から牽引力を推定した.細胞遊走時には全ての細胞が同時に高い牽引力を発生しているわけではなく個々の細胞の牽引力には周期性があること,それらは細胞間で必ずしも同位相になっていないことなどがわかった.細胞遊走は組織や臓器の発達と恒常性の維持に関わる細胞の基本的な機能であり,かつ損傷治癒部位への血管新生や癌の転移など様々な疾患の発達やその治癒に関わる非常に重要なプロセスでもある.細胞遊走は細胞運動の一形態であり,細胞が周囲の組織・組織に対して力を発生することで遊走を実現させていることからその運動メカニズムを力学的に解明することは細胞の基本的機能を理解し,さらに細胞遊走性の制御を試みる上で極めて重要である.そこで本研究課題では,細胞遊走時における細胞の力学的挙動の詳細な解析が可能な革新的マイクロチャネルデバイスを開発することを目的とする.マイクロチャネルデバイスはポリジメチルシロキサン(PDMS)製のマイクロピラー(微小な弾性列柱,高さ8 micron,直径3 micron,中心間距離8 micron)を底面に実装し,遊走する細胞の牽引力をマイクロピラーのたわみによって計測するものである.さらに,本デバイスにより細胞遊走性に及ぼす細胞外物理環境の影響を併せて調べることが可能である.研究期間内に以下の成果を得た.細胞遊走性が力学的に評価できる革新的マイクロチャネルデバイスを開発し,細胞遊走の力学的メカニズムの一旦を明らかにすることができた.マイクロピラーの剛性を変化させたり,マイクロピラーの剛性に異方性を持たせることで細胞の遊走速度を変化させることができた.このように遊走に影響を及ぼすと考えられる局所的力学環境を正確に制御し,より詳細に細胞遊走と力学環境の関係をバイオメカニクスの観点から検討することができた.

細胞遊走は損傷治癒部位への血管新生や癌の転移など様々な疾患の発達やその治癒に関わる非常に重要なプロセスでもあることからその運動メカニズムを力学的に解明することは極めて重要である.本研究課題では,細胞遊走時における細胞の力学的挙動の解析が可能な革新的マイクロチャネルデバイスを開発することを目的とする.研究期間内に,マイクロピラーを実装したマイクロチャネルデバイスを開発し,マイクロピラーの剛性を変化させたり,マイクロピラーの剛性に異方性を持たせることで細胞の遊走速度を変化させることができた.このように局所力学環境を正確に制御し,より詳細に細胞遊走と力学環境の関係を検討することができた.昨年度に引き続き,マイクロピラー実装マイクロチャネルデバイスの設計および作製ともに順調に取り組むことができた.繊維芽細胞を用いた細胞遊走実験を行うことにより,細胞遊走時の経時的な牽引力変化をモニターする実験方法を確立できた.本マイクロチャネルデバイスの構造は,マイクロチャネルの底面にマイクロピラーが組み込まれた構造を幽しており,マイクロピラーの断面は円形断面が基本であるが,現在,楕円形断面も作成しており,基質の形状異方性が細胞遊走に与える影響を調べているところである.バイオメカニクス初年度に設計・作製したマイクロピラー実装マイクロチャネルデバイスを用いて平成26年度では細胞遊走実験を行った.細胞は遊走する際に基質に対して摩擦力(牽引力)を発生させながら前進する.したがって,PDMS製マイクロピラーはこの牽引力によりたわみを生じるため,このたわみを計測することにより牽引力を推定することができる.平成27年度は,細胞遊走実験のデータを積み重ね,細胞牽引力,細胞遊走速度など経時的に評価することで細胞遊走の力学的メカニズムを考察する.さらに,現在取り組んでいるマイクロピラーの断面を円形断面から楕円形断面にすることにより基質の形状異方性が細胞遊走に与える影響も検討する.本年度の計画に掲げたマイクロピラー実装マイクロチャネルデバイスの設計および作製ともに順調に取り組むことができた.マイクロピラー実装マイクロチャネルデバイスの作製の概要は以下の通りである.本デバイスはMEMS技術によりシリコンウエハ上にフォトレジストを成膜してマスターを作製した後,ソフトリソグラフィー技術によりPDMSで型取りしてパターンを転写する方法により作製した.本デバイスの構造は,マイクロチャネルの底面にマイクロピラーが組み込まれた複雑な構造を有する.マイクロチャネルの高さは50 μm程度を想定しているため,厚膜フォトレジストSU-8を用いた.続いて,ソフトリソグラフィーにおいては1回目の型取りでネガティブモールドを作製し,表面をシランコーティングしてPDMS同士の接着性を防止した後,2回目の型取りで最終形状を得るというDouble casting法を用いた.作製したデバイスの形状は形状測定レーザー顕微鏡やSEMを用いて観察し,設計値との比較を行い適宜修正した.初年度に設計・作製したマイクロピラー実装マイクロチャネルデバイスを用いて平成26年度では細胞遊走実験を行う.細胞は遊走する際に基質に対して摩擦力(牽引力)を発生させながら前進する.
薬剤性肝障害感受性因子としての性に関する研究

マウスにおいて薬剤性肝障害の性差を調べ、主に雄マウスで高感受性であることを明らかにし、その要因として、以下の薬剤共通ならびに固有の因子を見出した。雌マウスではGSH合成が早く肝障害抵抗性を示すことをアセトアミノフェン肝障害モデルで解明した。一方、雄マウスで脂質過酸化が大きく、雌マウスでIL-6の発現が大きく、肝障害抵抗性を示すことを四塩化炭素肝障害モデルで見出した。以上、薬剤性肝障害の性差発現要因を検討することにより肝障害感受性を支配する要因を特定することができた。本研究では、薬剤性肝障害感受性因子として性に着目し、現象としての薬剤性肝障害の性差モデルを実験動物で構築するとともに、性ホルモンの作用点を明らかにすることを目的とする。平成25年度はアセトアミノフェン以外の肝障害モデルにおける性差発現のメカニズムを検討した。雌雄CD-1マウスに四塩化炭素を腹腔内投与した結果、雌に比べて雄マウスで高い血清ALT値を示した。病理組織所見(HE染色)においても、中心静脈周囲の高度な肝細胞壊死は雄マウスにおいてのみ認められ、雄優位な肝障害が示された。四塩化炭素肝障害の重要な発症プロセスである脂質過酸化は、高用量においてのみ雄優位な性差が見られ、低高投与量で障害メカニズムが異なることが示唆された。一方、いずれの投与量においても肝グルタチオン量に対する四塩化炭素の影響は認められなかった。性差が顕著であった低用量の四塩化炭素投与で毒性発現前の四塩化炭素投与後3時間のヘムオキシゲナーゼ-1 (HO-1)とインターロイキン-6 (IL-6)の発現量を調べたところ、HO-1では雄で高くIL-6は雌で高い傾向を示した。HO-1は一般に酸化的ストレスに対して防御的には働くことから、雄マウスにでは肝障害前段階の軽微な変化に反応した増加が見られ、むしろ毒性の結果を示すものと考えらえた。一方、この段階で逆の性差が見られたIL-6は雌マウスにおける肝障害の防御に寄与していると推定された。ハロタンおよびフロセミドを用いて雌雄マウスにおける肝障害モデルの作製を試みたところ、フロセミドにおいて、四塩化炭素と同様に雄優位な、かつ肝グルタチオン枯渇を伴わない肝障害モデルが得られ、雌マウスにおける防御機構の一般化が可能であると考えられた。本研究では、薬剤性肝障害感受性因子として性に着目し、現象としての薬剤性肝障害の性差モデルを実験動物で構築するとともに、性ホルモンの作用点を明らかにすることを目的とし、平成24年度は以下の検討を行った。1.薬剤性肝障害の性差発現の基礎要因としての肝薬物代謝酵素の性差:代謝的活性化による反応性代謝物の生成は、多くの原因薬剤における肝障害発症過程の初発段階であり、生体側からみた場合、重要な肝障害感受性因子である。マウスは一般には薬物代謝型のCYPには顕著な性差はないとされているが、多数の系統にまたがる網羅的な検討例は見あたらない。本研究では、肝障害研究に汎用される代表的な近交系のC57BL6およびBALB/cマウスならびに非近交系CD-1マウスの雌雄を用いて、肝CYP1A2、CYP2E1、CYP3A11のmRNAおよびタンパク発現量を測定した。その結果、いずれも雌に比べて雄でやや大きい傾向を示したが、以下に示す顕著な薬剤性肝障害の性差の主要因にはならないと考えられた。2.アセトアミノフェンならびに四塩化炭素によるマウス肝障害の性差:両薬物によるマウス肝障害モデルは汎用されているが、これまで肝障害感受性の性差に関して、一貫した結論は得られていなかった。本研究では、上述の各系統のマウスにおいてアセトアミノフェンならびに四塩化炭素肝障害が、雌に比べて雄で顕著に出現する性差を見出した。また、アセトアミノフェン投与後に枯渇する肝グルタチオンが、雄に比べて雌で早く回復することと、これに関連してグルタチオン合成の律速酵素であるグルタミン酸システインリガーゼが、アセトアミノフェン投与により雌で高発現を示すことを明らかにした。一方、グルタチオン枯渇を伴わない四塩化炭素でもアセトアミノフェンに類似した性差がみられることから、グルタチオン合成以外の雌における抵抗性因子の存在が示唆された。四塩化炭素(CCl4)による肝障害発現にはCYP2E1による代謝的活性化が必要であるが、肝CYP2E1発現量には性差は見られない。本年度、発現量以外の酵素的要因として、雌雄CD-1マウス肝ミクロゾームを用いてkinetics解析を行った。CYP2E1活性に対するCCl4の阻害効果により算出したIC50値は雄の方が顕著に小さく、これとKm値から推定したCYP2E1に対するCCl4のKi値も雄の方が小さかった。このことから、雄マウスでCYP2E1のCCl4との親和性が高く、低濃度域でのCCl4代謝速度が大きいと推定された。

一方、CCl4はCYP2E1の時間的依存阻害を惹起し、その程度は雌に比べ雄マウスで大きい傾向が見られた。これはCCl4代謝で生成したラジカルによるCYP2E1の分解あるいはミクロゾーム膜の脂質過酸化を示しているため、これらが雄優位な性差の要因となることが示された。実際、CCl4代謝に伴う脂質過酸化も雄マウスで大きい傾向を示した。肝臓の雌化と肝保護効果の関連を明らかにするため、エストロゲン様作用を示すとされている大豆イソフラボンの一つゲニステインを用いて、CCl4誘発肝障害とサイトカインバランスに対する影響を調べ、性差として表れる内因性エストロゲンとの効果と比較した。既報の通り、CCl4誘発肝障害発現には雄優位な性差が見られた。大豆イソフラボンを雄マウスに処理することによって肝障害が抑制され、見かけ上の雌化が得られた。CCl4投与による肝障害発現に先立ってTNF-αならびにIL-6の肝発現量の増加が見られたが、後者のみが雌優位であった。一方、大豆イソフラボンはCCl4投与によるTNF-αおよびIL-6いずれの増加も抑制し、雌化とは異なることから、外因性エストロゲンによるCCl4誘発肝障害抑制においては、サイトカインの修飾は主たる要因ではないものと考えられた。医療薬学平成25年度は研究実施計画として掲げた「四塩化炭素誘発肝障害の性差とIL-6の関与」と「ハロタン誘発肝障害の性差とその要因の解明」のうち、前者の四塩化炭素肝障害モデルにおける検討は計画通りに達成された。後者のハロタン肝障害モデルについては、性差を検出できるほどの顕著な肝障害は観察されず、既報の肝障害モデルの作製条件について再検討が必要と考えられた。そこで新たにフロセミド肝障害モデルを作製した結果、四塩化炭素と類似した雄優位な、グルタチオン非依存的な性差が得られた。以上、四塩化炭素ならびにフロセミド肝障害モデルにより。平成25年度の達成目標であった「薬剤肝障害のグルタチオン非依存的な性差モデル」の構築は達成され、性差発現メカニズムの解明に向けた検討を進展させることができた。平成24年度は研究実施計画として掲げた「薬剤性肝障害の性差発現の基礎要因としての肝薬物代謝酵素の発現と活性の性差」、「アセトアミノフェンによるマウス肝障害の性差とその要因の解明」に関しておおかた達成できたと考える。ただし、平成24年度に得られた肝薬物代謝酵素は薬剤性肝障害の性差の主要因にはならないとの結論は、あくまで常在型としての存在量に基づくものであり、肝障害惹起薬物投与以降あるいは、肝障害発症過程での酵素発現変動の推移をフォローする必要があると考えられる。また、平成25年度以降に得られるデータ次第では、改めて他の薬物代謝酵素やトランスポーター、他のマウス系統における薬剤性肝障害感受性を検討する必要が生じる可能性もあると思われる。なお、アセトアミノフェン肝障害との対比の意味で、一部平成25年度予定していた四塩化炭素肝障害モデルについても平成24年度に検討した。平成26年度研究実施計画に従い、グルタチオン非依存的に性差発現に寄与するIL-6の上流あるいは下流の因子として、Constitutive androstane receptor (CAR)とその制御蛋白の関与について検討する。また、アセトアミノフェン肝障害におけるグルタチオン依存的性差発現機構についても、すでに明らかにした合成系以外に、消失系因子としてGSH輸送タンパクについて検討していきたい。
4 次元生体内顕微鏡検査法を用いた新たな肝癌微小環境観察と肝癌増殖、転移の抑制

本研究は、マウスを用いた肝癌同所性移植モデルで、4次元生体内顕微鏡検査法を用いて、宿主生存状態の肝癌組織における微小血管システムや腫瘍細胞、白血球との関係をreal timeに映像化、分析することにより、肝癌治療につなげることを目的とした。腫瘍内の血管数は正常肝の血管数に比べ有意に増加し、腫瘍内へ流入する血管内の白血球は、ランダムに遊走していた。この検査法は微小循環での肝癌組織における癌の増殖、浸潤、転移の病態の解明に寄与できると考えられた。本研究は、マウスを用いた肝癌同所性移植モデルにおいて、新たに考案した4次元生体内顕微鏡検査法を用いて、生存状態の肝癌組織における微小環境での微小血管システムや腫瘍細胞、白血球との関係をreal timeに映像化、分析することにより、それに基づく微小循環での肝癌組織における癌の増殖、浸潤、転移の病態解明を行い、最終的にそれらを分子免疫学的治療を含めた肝癌治療につなげることを目的としている。研究初年度においては、主に以下の2点につき研究を遂行した。1.マウス肝癌移植モデルの作成マウス肝癌細胞株(Hepal-6)をC57BLマウスの肝臓被膜下に直接移植し、マウス肝癌モデルを作成することに成功した。ヒト肝癌細胞株を用いて同様の実験を行ったが、腫瘍ができる割合は50%に満たず、また一旦形成された腫瘍は縮小していく傾向が認められた。2.共焦点レーザー顕微鏡による観察.肝癌移植マウスにおいて、肝を体外に露出させ、肝癌をin vivo, real timeでの観察を行った。肝癌組織における微小環境での微小血管や腫瘍細胞、白血球との関係を観察するため、海外からLys-EGFP-ki mice(好中球、単球が蛍光反応)を輸入し、実験を継続中である。来年度以降は、微小環境での腫瘍細胞と白血球の関連を明確にするために、転移性肝癌との関連や、免疫抑制剤、抗血管阻害剤、抗炎症剤投与下での肝癌増殖の検討を行っていく予定である。本研究は、マウスを用いた肝癌同所性移植モデルにおいて、4次元生体内顕微鏡検査法を用いて、生存状態の肝癌組織における微小環境での微小血管システムや腫瘍細胞、白血球との関係をreal timeに映像化、分析することにより、それに基づく微小循環での肝癌組織における癌の増殖、浸潤、転移の病態解明を行い、最終的に肝癌治療につなげることを目的としている。平成23年度においては、主に以下の2点につき研究を遂行した。1.マウス肝癌移植モデルの2光子レーザー顕微鏡による観察マウス肝癌細胞株(Hepa1-6)をGFP遺伝子組み換えマウスの肝臓に直接移植し、マウス肝癌移植モデルを作成することに成功した。また、Hepa1-6の脾臓注射によりマウス肝癌肝転移モデルを作成することに成功した。肝癌移植マウスに2光子レーザー顕微鏡を用いてin vivo、real timeでの観察を可能とした。マウスはLys-eGFPマウスを用いることで好中球が蛍光標識され、肝内での動態が観察可能であった。2.画像解析高解像度の対物レンズを用いることで肝類洞内の血流の有無を鑑別できるようになった。また、得られた画像をImage Jを用いて解析し、particleの個数の変化を経時的に測定することに成功した。また、G-Trackを用いてparticleの移動速度(velocity)を解析することに成功した。類洞内の血流途絶部位では好中球の移動速度が有意に遅かった。また、定点当りの蛍光強度の変化を定量化することに成功した。本研究は、マウスを用いた肝癌同所性移植モデルで、4次元生体内顕微鏡検査法を用いて、宿主生存状態の肝癌組織における微小血管システムや腫瘍細胞、白血球との関係をreal timeに映像化、分析することにより、それに基づく微小循環での肝癌組織における癌の増殖、浸潤、転移の病態解明を行い、最終的に肝癌治療につなげることを目的としている。平成24年度においては、前年に引き続きマウス肝癌移植モデルの2光子レーザー顕微鏡による観察を行った。マウス肝癌細胞株(Hepa1-6)をGFP遺伝子組み換えマウスの肝臓に直接移植し、肝癌移植モデルを作成後、肝癌移植マウスに対して2光子レーザー顕微鏡を用いてin vivo、real timeでの観察を行った。(1)腫瘍内の血管数は正常肝の血管数に比べ有意に増加していた。(2)腫瘍内へ流入する血管内の白血球は、ランダムに遊走していた。(3)腫瘍内と腫瘍外での白血球の遊走速度に関しては有意差は認めなかった。(4)Hepa1-6を用いた癌移植モデルでは、腫瘍の増殖が不良であった。肝癌移植モデルの作成に時間がかかったことと、蛍光を発する動物の入手につき時間がかかったため、研究の遂行に難渋したため。

24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度以降は、微小環境での腫瘍細胞と白血球の関連を明確にするために、転移性肝癌との関連や、免疫抑制剤、抗血管阻害剤、抗炎症剤投与下での肝癌増殖の検討を行っていく予定である。
中国近代地方自治制度の史的研究

1.本研究課題に関する内外の論文・著書の調査・収集につとめると共に,問題点の整理を行った.2.新聞類・政書類・地方志類を広く検索して史料の収集につとめ,それを基礎にした研究の一部は別記の如く発表し,または発表を予定している.3.外務省外交史料館所蔵の中国近代地方自治関係文書の目録の整理を完了し,『外務省外交史料館所蔵諮議局・省議会関係史料目録』の書名で印刷・公表し,内外の関係方面へ配布した.1.研究目的19世紀末から20世紀30年代までの間の地方自治制度および省域内における自治運動の実態と展開過程を解明し,近代中国における国民統治をめぐる諸問題を考察する.2.研究実施方法(1)本研究課題に関する日本・中国・欧米の著書・論文など文献の調査・収集を行い,研究動向の把握につとめると共に問題点の整理を行った.(2)中央政府並に地方政府の政府関係文書,地方誌類,新聞類を広く調査し,収集に務めると共に,分析に当った.研究の一部は別記の如く発表した.(3)外務省外交史料館所蔵の本研究関係の文書を検索し,その目録を作成し,『外務省外交史料館所蔵諮議局・省議会関係史料』として印刷公表した.3.新地検の概要(1)中国における近代的地方自治制の採用は1908年から始るが,それ以後,政治的混乱のためその実施は極めて困難であった.(2)しかし,諮議局・省議会・県議会などの設置は,開明的卿紳層の政治参加を実現し,地方政治の近代化に貢献した実態は否定しえないことが明らかとなった.1.本研究課題に関する内外の論文・著書の調査・収集につとめると共に,問題点の整理を行った.2.新聞類・政書類・地方志類を広く検索して史料の収集につとめ,それを基礎にした研究の一部は別記の如く発表し,または発表を予定している.3.外務省外交史料館所蔵の中国近代地方自治関係文書の目録の整理を完了し,『外務省外交史料館所蔵諮議局・省議会関係史料目録』の書名で印刷・公表し,内外の関係方面へ配布した.1.本研究課題に関する文献ー内外の著書・論文ーの調査収集につとめると共に問題点の整理を行った。2.外務省外交史料館所蔵の関連文書を調査し、議会制度・地方自治制度関係文書の目録を作成した。本目録は昭和62年度に印刷に付し公表する予定で、目下原稿作成に当っている。3.地方誌、新聞類を検索して史料の収集につとめ、それに基く研究の一部は別記の如く発表した。
光学活性1, 2-ジアミンおよび1, 2-アミノアルコールの新合成手法の開発

天然には有用な生理活性を有するアルカロイド、ペプチドやβ-ラクタムをはじめとする含窒素有機化合物が数多く存在し、その多くは光学活性である。これらの化合物の合成には光学活性アミノ化合物は有用な合成中間体である。また最近光学活性1,2-ジアミンあるいは1,2-および1,3-アミノアルコールやジオール類が極めて有用なキラル配位子、あるいは分子内に組みこまれた不斉源として多くの不斉合成反応に用いられその簡便かつ高光学純度での合成が強く望まれている。昨年までにL-トレオニンから誘導したβ-アミノアルコールから誘導されるオキサザボロリジンは各種イミノケトンおよびジイミンのジアステレオおよびエナンチオ選択的還元反応に極めて有用であることを報告した。本年度は同様にL-トレオニンから誘導したオキサザボロリジンを用い、反応条件を適切に選択することにより、1,3-ジケトン化合物がジアステレオおよびエナンチオ選択的に還元され、対応するキラルジオールが高い収率および光学純度で得られることを見い出した。すなわち2,2-ジ置換-1,3-シクロヘキサンジオンおよび1,3-シクロペンタンジオン等環状ジケトンの還元反応ではchiral化合物のみを高い光学純度で得ることができた。さらに各種メソイミドの還元反応では立体選択的に非対称化された還元生成物であるラクタム誘導体が7998% eeの光学純度で得られることを見いだした。特にイミダゾリドン環を有するメソイミドの還元では98% eeの光学純度でラクタム誘導体が得られた。この還元生成物から適切に官能基変換することにより(+)-ビオチンを合成することができることを明らかにした。また最近光学活性1,2-ジアミンあるいは1,2-アミノアルコールが極めて有用なキラル配位子、あるいは分子内に組みこまれた不斉源として多くの不斉合成反応に用いられその簡便かつ高光学純度での合成が強く望まれている。本研究ではL-トレオニンから短工程で誘導したβ-アミノアルコールとBH_3・THFとから調製したオキサザボロリジンを触媒として用いることにより1,2-ジイミン類を高エナンチオ及びジアステレオ選択的に1段階で対応する高い光学純度の1,2-ジアミンへと還元することができた。またα-イミノケトン類のカルボニル基のみを高い収率及び光学純度でβ-イミノアルコールへと還元し、次いで還元剤を使い分け、イミノ基をジアステレオ選択的に還元することにより高選択的にsyn-またはanti-1,2-アミノアルコールをそれぞれ作り分けることができた。すなわちL-トレオニンから調製したオキサザボロリジンを触媒として用いることにより1,2-ビス(ρ-メトキシフェニルイミノ)-1,2-ジフェニルエタンは高エナンチオ及びジアステレオ選択的に還元され対応する(R,R)-1,2-ジアミンへと光学的に純粋な形で変換できることを見いだした。さらに2-ベンジルオキシイミノ-1,2-ジアリールエタノンの環元反応ではオキサザボロリジン存在下、還元剤としてBH_3・Me_2S錯体を用いることによりケトンのみが官能基選択的に還元されたイミノアルコールを高い光学純度で得ることができた。得られたイミノアルコールのイミノ基をPd触媒を用い水素添加の条件下還元することによりanti-体を、VitrideあるいはLiAlH_4を用いることによりsyn-アミノアルコールをそれぞれ選択的に得ることができた。以上の様に本研究ではオキサザボロリジン配位子により1,2-ビス還元においてエナンチオおよびジアステレオ面選択性が高度に制御できることを明らかにした。

天然には有用な生理活性を有するアルカロイド、ペブチドやβ-ラクタムをはじめとする含窒素有機化合物が数多く存在し、その多くは光学活性である。これらの化合物の合成には光学活性アミノ化合物は有用な合成中間体である。また最近光学活性1,2-ジアミンあるいは1,2-および1,3-アミノアルコールやジオール類が極めて有用なキラル配位子、あるいは分子内に組みこまれた不斉源として多くの不斉合成反応に用いられその簡便かつ高光学純度での合成が強く望まれている。昨年までにL-トレオニンから誘導したβ-アミノアルコールから誘導されるオキサザボロリジンは各種イミノケトンおよびジイミンのジアステレオおよびエナンチオ選択的還元反応に極めて有用であることを報告した。本年度は同様にL-トレオニンから誘導したオキサザボロリジンを用い、反応条件を適切に選択することにより、1.3-ジケトン化合物がジアステレオおよびエナンチオ選択的に還元され、対応するキラルジオールが高い収率および光学純度で得られることを見い出した。すなわち2,2-ジ置換-1,3-シクロヘキサンジオンおよび1,3-シクロペンタンジオン等環状ジケトンの還元反応ではchiral化合物のみを高い光学純度で得ることができた。さらに各種メソイミドの還元反応では立体選択的に非対称化された還元生成物であるラクタム誘導体が7998%eeの光学純度で得られることを見いだした。特にイミダゾリドン環を有するメソイミドの還元では98%eeの光学純度でラクタム誘導体が得られた。この還元生成物から適切に官能基変換することにより(+)-ビオチンを合成することができることを明らかにした。
変動環境における生活史進化に関する数理的研究

生物の生活史のさまざまな側面(行動や形態変化、成長、発生を含む)について、進化生態学的なモデリングの新しい方向を探った。主な成果としては以下のものがある:(1)昆虫の孵化・羽化、鳥の移動開始など生活史の切り替のタイミングが集団内でばらつくように進化することが変動環境において生じる条件を、変動環境でのゲームモデルにより明らかにした。(2)植物がアルカロイドをつくって植食昆虫に対して防衛するときに、若い葉を中心に防衛することが最近知られたが、どれだけの量の化学物質をどのようなに造るかを植物が適応的に決定するとして動的最適化モデルにより解析した。(3)配偶者選択の進化が一定環境でも変動する進化圧をつくりだし、形質にサイクルを描くこと、つまり雌の好みには進化的なファッションが有り得ることを示した。(4)母方および父方由来の遺伝子のコピー2つは一方だけが発現するようになるゲノムインプリンティングの進化について、多変量量的遺伝子モデルで解析し、遺伝子コンフリクト理論が成立することを示し、かつ知られている発現パターンを理解するには有害突然変異などゲノムインプリンティングを不利にするプロセスが必要であることを明らかにした。(5)発生の途上における遺伝子のネットワークをニューロネットでシミュレートしそれを遺伝子アルゴリズムによって教育する系を確立し、ショウジョウバエ初期発生に適用して論じた。このほか森林動態や多年草植物個体群について空間構造を陽に考慮した格子モデルの解析法(ペア近似)を進めたが、進化的な結果にまではまだ研究がすすめられなかった。今後は、格子モデルにおいて個体群動態だけでなく生活史の進化を理解できるような概念や理論解析法の研究をすすめる必要がある。
強震時における建築構造部材の連鎖崩壊を床スラブが防止する効果に関する研究

本研究は、鋼構造建築物が大地震により被害を受けた後も、床スラブがねじりモーメントを負担することによって、構造部材の連鎖的破壊、および建築物全体の崩壊を防ぐことができる可能性についての研究である。前年度は、床スラブと直交梁のねじり伝達数理モデルの作成、および有限要素解析による床スラブ-頭つきスタッド-直交梁の応力伝達状況を確認し、実験計画を策定した。本年度は、策定した実験計画に基づき、RCスラブ-頭つきスタッド-直交梁の縮小試験体を製作しねじり試験を行った。通常の構造設計においては、RCスラブからの曲げモーメントは直交梁には伝達しないものとして考えられているが、この試験の結果、実際にはモーメントを伝達する能力があることが明らかとなった。本試験体の最終破壊モードはコンクリート床スラブの曲げ破壊であり、スタッド部分の過大な変形および損傷を認めることなく、十分な塑性回転変形能力を示した。この結果から、コンクリート床スラブを耐震性を補填する部材として設計できる可能性があるものと考えられる。一方、柱梁骨組の梁端破壊後の動的挙動については前年度から継続して解析による検討を行った。骨組部材の連鎖破壊の要因としては、a)破壊瞬間の応力再分配、b)破壊直後の変形増大、c)その後の長周期化による応答性状変化の3つが考えられるが、特にb)の変形増大については、復元力低下量と直接的な関係があることがわかった。実験で明らかになったように、床スラブは剛性には乏しいが、大変形後もある程度の復元力を保持できることから、これを利用して部材破壊時の復元力低下を緩和し、その後の変形を抑制できる可能性がある。本年度は、研究目的その1.「スラブの応力負担の解明」、およびその2「柱梁骨組の連鎖崩壊メカニズムの解明」に重点を置き、主として次年度行う予定の実験のための解析モデル作成および実験準備を進めた。目的その1に関しては、有限要素解析を高速で行うコンピュータを導入し、RC床スラブと鉄骨梁が一体となった合成梁の部分について有限要素解析を行い、スラブ-直交梁-柱間の応力伝達について検討した。この検討からは、合成スラブ内の応力状態はきわめて複雑であることがわかったが、これを簡略化することにより、直交梁と床スラブの応力伝達を簡潔に示す数学モデルを構築した。このモデルを利用することにより、有限要素解析よりも簡便におよその応力分布が計算可能となった。また、このモデルが実際にどの程度の精度を持つかに関しては次年度行う実験で明らかにする予定であるが、本年度はこの実験に関しても、実験計画の策定、試験体および治具の設計・製作を行い、次年度の実験に備えた。一方、目的その2に関しては、柱梁骨組の破壊後挙動に関して応答解析を行い、梁端が破断したときの急激な変形増大や連鎖崩壊の可能性について検討を行った。現在のところ、梁端破断が骨組全体の挙動に及ぼす影響は無視は出来ないが、限定的であり、破壊後挙動もある程度予測可能であることが明らかになってきた。さらに、次年度これを実験によっても確認することを目指し、破壊をシミュレートできる試験装置の検討を行い、実験計画の策定を行った。
負イオンプラズマの物性的研究

電子がほとんどない、負イオンと正イオンとから成る負イオンプラズマを生成し、その物性的性質を実験的に研究することを目的とした。実験は接触電離プラズマ発生装置(Qマシン)を用いて行われ、生成される電子とK^+イオンから成るプラズマ中に少量のSF_6ガスを導入し、電子をSF_6分子に付着させることによって、電子のほとんど存在しない、SF^-_6イオンとK^+イオンとから成るプラズマを生成することができた。1.電子の割合の測定は、10^<-3>以下の場合、探針によると誤差が大きいため、電子プラズマ波、イオン波、ドリフト波などのプラズマ波動によるのが良く、その結果、電子の割合が10^<-4>までに到達していることがわかった。しかし、10^<-5>位になると、波動によっても誤差が大きくなるので、測定が極めて困難である。2.負イオンプラズマの物性を明らかにするため、波動伝搬に対する負イオンの影響を詳細に調べた。電子プラズマ波動は、電子が少なくなるに従い、位相速度が減少するが、位相速度が熱速度近辺でほとんど変化しなくなり、減衰のみが大きくなる。一方、イオン波は、電子プラズマ波動とは対照的に、負イオンの増加に伴い、位相速度が増加し、電子とイオンの温度がほとんど等しいにもかかわらず、大きな分散を示すことがわかった。この結果は理論的予測とも一致するものである。3.負イオンはプラズマの不安定現象についても大きな影響を与える。静電イオンサイクロトロン不安定は、負イオンの存在によって、新しいブランチを有することは勿論であるが、K^+イオンのブランチも、その周波数がイオンサイクロトロン周波数から大きくずれるなど、負イオンの顕著な影響が見られた。また、負イオンの存在によって、ドリフト波不安定が増長され、周波数が減少することも観測した。本研究においては、電子をほとんど含まない、負イオンと正イオンからなるプラズマの生成を目指して実験を進めている。実験装置は東北大学のQ_T-S Machineを使用し、Qマシーンプラズマと少量のSF_6ガスを接触させて、電子をSF_6に吸着させ、アルカリ金属イオンSF_6^-とのプラズマを生成しようとするものである。現在までの結果を以下にまとめて示す。1.K^+とSF_6^-に対して、E〓Ne/N_+/1×10^<-4>(Ne:電子密度、N_+:正イオン密度)を実現している。同じ方法は、全く独立にUC Irvineにおいても採用され、Cs^+(Ba^+)とSF_6^-に対して、E=5×10^<-2>の値が得られることが発表されている。2.電子が少なくなると電子の遮へい効果が小さくなり、各種プラズマ現象に変化が現れた。現在、プラズマ中の静電波動への影響に関心を持ち、波動によるとの計測をも念頭に置いて、電子プラズマ波、イオン波、静電イオンサイクロトロン波、ドリフト波によるるE(→O)の効果を実験的に調べている。3.Neが小さくなるに従い、電子プラズマ波が存在しにくくなり、負イオン主役の波が現れることは勿論であるが、正イオン主役の波動が興味ある振舞いを示した。すなわち、電子の遮へい効果が小さくなる結果、電子温度Teが等価的にTe/(1-E)(〓Te)となり、イオン波、静電イオンサイクロトロン波、およびドリフト波の分散関係は、たとえTe【.sineq.】T_+であっても、温度比Te/T_+1の場合と同じ性質を持つことになる。従って、一般に波動の減衰が小さくなることが予期され、実際に観測された。また、長波長においても電荷分離の効果を観測し易くなった。

本年度は最終年度にあたり、昨年度成功した負イオンプラズマ生成技術を更に発展させ、電子の割合を10^<-4>以下にすることができた。ただし、この比率が10^<-5>程度においては、その測定が極めて困難であることもわかった。また、負イオンプラズマの物性を明らかにするため、特にイオン音波の詳細な測定を行い、同時に理論的解析にも努力し、実験と理論との良い一致を見ることができた。負イオンの数の増加に伴い、イオン音波の位相速度が大きくなるとともに、大きな分散が現われることは、極めて興味ある結果である。一方、静電イオンサイクロトロン不安定、ドリフト波不安定についても有用なデ-タを得て、理論的に吟味をした。負イオンの増加によってプラズマが乱れ易くなる原因が、主にドリフト波不安定の増長に原因することが判明し、理論との一致を見たことは大きな成果であった。負イオンプラズマに関する成果を、プラズマ理工学国際会議(1989年、ニュ-デリ)において、招待講演として発表することができたが、今後更に発展させるつもりである。
刺激応答型クラスターの合成

スピンクロスオーバー(SCO)錯体は、熱や光、圧力等に対し高スピン(HS)と低スピン(LS)の間で可逆的を変化する為、外部刺激により電子状態を制御出来る面で非常に興味深い。一般的にSCO錯体に関する協同的なスピン転移現象は、分子間に弾性的な相互作用が強く働くことによって起こる為、分子集合体としての巨視的観点を考慮しなければならない。しかし単一分子内に強い弾性的な相互作用が働く場合ナノレベルで協同的な磁性応答を示すことが期待される。しかしこのような短距離的な弾性的相互作用に関する知見は殆どない。本研究では分子内相互作用が強いことが期待されるグリッド型Fe(II)四核クラスターにおいて二種類のカウンターアニオンを有する錯体ph-X(X=BF_4、PF_6):[Fe4(HL-ph)4](X)4を合成し、その磁気的性質について検討を行った。固体状態におけるph-X両錯体の磁気測定結果の結果ph-BF_4は半高スピン状態[2HS-2LS]を経由した協同的なスピン転移挙動が観測された。一方、アニオンの異なるph-PF_6では低温部で磁化率の急激な減少が見られたが、全ての温度領域で[4HS]を示す_<XM>T値を示しスピン転移を示さなかった。すなわち固体状態ではそのスピン状態はアニオンに依存することが分かった。一方で溶液状態では、固体状態とは異なりアニオンに依存しないスピン挙動を示した。すなわち両錯体は300Kにおいて[4HS]を示す_<XM>T値を示した。降温過程で_<XM>値は緩やかに減少したが、133Kにて明らかな変曲点を示し、_<XM>T値は半高スピン[2LS-2HS]に相当する値で安定化した。更に温度を下げると、隣接するFe(II)イオン間の反強磁性的相互作用に起因する_<XM>T値の急激な減少が観測された。両錯体は結晶状態にない為にクラスター同士の弾性的な相互作用は殆どない。しかしこれらは段階的なSCO挙動を示し、半高スピン状態が観測された。
ノンコーディングRNAから明らかとなる新規ユビキチン様タンパク質と皮膚疾患

これまでにわれわれは、皮膚特異的に発現する新規ユビキチン様タンパク質を同定しており、このタンパク質の解析を進めることにより疾患との関連などを明らかにしていく。(1)新規ユビキチン様タンパク質に対する抗体の作製を試みたが、残念ながら良いクローンを得ることが出来なかった。そこで次に、タグ配列をノックインしたマウスを作製しており、このマウスを用いて内在性の発現の証明などを行っていくことにした。(2)ケラチノサイトの初代培養細胞にこの新規ユビキチン様タンパク質を過剰発現してRNA-seq解析を行ったところ、新規ユビキチン様タンパク質の過剰発現によって分化が抑制され、細胞周期が亢進することが分かった。そこで次に新規ユビキチン様タンパク質を欠損した際の表現型を観察するために、ノックアウトマウスの作製を行った。(3)このユビキチン様タンパク質がどのような分子と相互作用しているかを検討するために、結合タンパク質の同定を行った。まず予備実験としてHEK293T細胞を用いて結合タンパク質の同定を行ったところ、興味深いことにFilaggrinなどの分子と強く相互作用することが分かった。Filaggrinは表皮のマーカーとしても使われる分子であり、ヒトのアレルギー性皮膚炎や魚鱗癬などの疾患に関与していることが知られている。さらに皮膚細胞においても同様の結合が見れるかを検討するために、ケラチノサイトの初代培養細胞を用いて再度結合タンパク質の同定を進めている。タグノックインマウスとノックアウトマウスを作製し、さらに過剰発現を用いたRNA-seq解析により興味深い表現型を得ることが出来た。この結果より、当初の予定以上に進展していると考える。(1)タグ配列をノックインしたマウスが作製済みであるため、このマウスの交配を進めた後に解剖を行い、内在性の発現の確認などを行う。(2)新規ユビキチン様タンパク質のヘテロ欠損マウスは既に作成済みであり、このマウスの交配を進めることによりKOマウスを作製して表現型解析を進めていく。また、新規ユビキチン様タンパク質はFillagrinと結合していたが、KOマウスの皮膚においてFillagrinに何らかの影響がみられないか詳細に検討する。研究用資材の年度内購入ができなかったため。資材入手後は6月までに当初の研究計画を達成することが出来る。
iPS細胞を基盤とした麻酔薬の神経毒性誘発機構の基礎的解明

麻酔薬は神経保護作用があるといわれる一方、麻酔薬に長時間暴露されることによる神経毒性については議論がある。麻酔薬の神経毒性は、健常者にも起こりうる可能性もあるが、アルツハイマー病の病態を悪化させる可能性が動物レベルで示唆されているがいまだそのメカニズムは明らかではない。本研究ではiPS細胞を使う事で、ヒトの神経細胞における麻酔薬の神経毒性誘発機構の解明することを目的とした。健常者とアルツハイマー患者由来のiPS細胞から誘導した神経細胞にケタミンを暴露させた後、フラックスアナライザーを用いてミトコンドリアの機能解析を行った。健常者、アルツハイマー患者由来どちらの神経細胞でもケタミン暴露の結果、Basal RespirationとATP Productionが減少した。このことからケタミンはiPS細胞から誘導した神経細胞のミトコンドリアの機能を低下させることが示された。麻酔薬の神経毒性がアルツハイマー病の発生に関係する事が動物レベルで研究されているが、ヒトでの検証は生体からの組織入手が困難であるため議論できない。そこで、iPS細胞から誘導した神経細胞を用いて検証する。健常者、アルツハイマー患者由来のiPS細胞から誘導した神経細胞に麻酔薬を暴露させ、神経毒性についてミトコンドリアの機能測定を行い検討する。現在、予定している健常者とアルツハイマー患者由来のiPS細胞(4種)のうち、全種類のiPS細胞から神経細胞の誘導は成功しているが、誘導条件に細胞間の差がみられるため条件検討中である。また、アルツハイマー患者由来のiPS細胞(2種)から誘導した神経細胞についてはミトコンドリアの機能解析を数回実施した。誘導された神経細胞の接着状態が良好な場合のみ測定可能であるため、最適な条件を検討中である。iPS細胞から神経細胞を誘導する際、播種する最適な細胞数等にiPS細胞間の差が大きい為、条件検討に時間を必要としている。また、ミトコンドリアの機能解析においても神経細胞の接着状態が実験間で異なる為、条件検討中である。昨年までに、予定していた健常者、アルツハイマー患者由来のiPS細胞(4種)のうち、全種類のiPS細胞から神経細胞の誘導は成功していたが、誘導効率に大きく差があったため、新たに健常者由来のiPS細胞を1種類増やした。神経細胞への誘導条件が現在そろっている株は健常者由来株が1株、アルツハイマー患者株が2株である。この3株についてミトコンドリアの機能解析を数回実施した各株間に誘導効率の差が大きく、健常者由来のiPS細胞を新たに準備する必要があった。今後、条件が決定していない細胞についての条件検討を完了させ、麻酔薬の暴露とミトコンドリア機能解析を行う。麻酔薬の暴露とミトコンドリア機能解析を行う。神経細胞への誘導条件検討に時間を要した為、研究計画に遅延が生じている。試薬等の実験に伴う物品費が繰り越しとなったため、次年度使用額が発生した。(理由)神経細胞への誘導条件検討に時間を要した為、研究計画に遅延が生じている。(使用計画)次年度の物品購入で使用予定である。次年度の研究費と併せて使用する予定である。
多様な感性に適応した服装提案システムのための実物及び画像印象定量化に関する研究

本研究は、上衣・下衣組み合せの「きちんと感」「こなれ感」「好ましさ」評価に注目し、ファッションコーディネートで重要なこれらの印象評価に、どの要素がどのように影響するのかを、実物衣服群と衣服画像群の印象評価実験に基づいて明らかにする。4つのデザイン要素[ 1)丈バランス、2)シルエット、3)布地質感、4)対比印象]を変えた多数の刺激群を製作し、年齢や専門の異なる被験者群で主観評価実験を行い、デザイン要素の影響、実物と画像に対する印象評価および多様な被験者群での共通点と相違点を分析する。さらに「きちんと感」「こなれ感」を入力キーワードとするコーディネートレコメンドのプロトタイプ開発を行う。