hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
寒冷地におけるコンクリートの起泡作用および耐凍結融解抵抗性の改善に関する化学的検討

一方、アルミニウム粉末を添加した供試体は、著しく劣化した。3.まとめ以上の結果から、水素化ホウ素化合物の起泡作用によりコンクリート中に形成された気泡は、十分に耐凍害性を改善する効果があり、本化合物は良質のAE(Air Entraining)効果をもたらす効果がある事が明らかになった。1.目的北国の耐凍害性を改善する手法は、従来、コンクリート中に微細な空気泡を連行する手法が用いられてきたが不安定であった。今回常に安定して気泡を形成できる技術として、水の存在下で化学反応して水素ガスを発生する水素化ホウ素化合物に着目した。昨年度は、1)起泡力試験と、2)凍結融解耐久性試験を行い、本化合物には十分な耐凍害性の改善効果がある事を明らかにした。本年度は、この化合物を添加したコンクリートの耐凍害性改善効果を実証するために凍結融解耐久性が比較的悪いとされ、また近年の地球環境問題から注目されている透水コンクリートについて検討した。2.実験結果(1)硬化コンクリート中の気泡特性の分析:水素化ホウ素化合物を添加したコンクリートの耐凍害性改善効果の理由分析として、硬化コンクリート試験体を切断・研磨し、気泡組織を画像解析法により測定した。データは分析中であるが、耐凍害性の改善に寄与する微細な気泡の存在を認めた。(2)凍結融解試験:試験方法は水中凍結水中融解法(ASTM C666 A法)と気中凍結水中融解法(ASTM C666 B法)である。その結果、いずれの試験方法においても、本化合物を添加した透水コンクリートは耐久性が向上することを確認した。3.まとめ以上の結果から、水素化ホウ素化合物の化学的作用によりコンクリート中に形成された気泡は、従来、凍結融解抵抗性が悪いとされていた透水コンクリートの耐凍害性を改善する効果を認めた。この技術は、実用化の可能性が十分であり、展開研究への進展が期待できる。
流域スケールの栄養塩フロー解析を可能とする同位体水文水質モデルの開発

アジアで窒素汚染に曝されている河川流域において、窒素フローの詳細な解析を可能とする数値モデルと同位体トレーサーを活用した手法の開発を目指した。ベトナム北部で水田と都市を主要な窒素発生源とする流域を設定し、現地観測とモデル解析を行った。アンモニア性窒素は都市排水だけでなく、広大な水田地帯でも卓越して検出された。同位体解析により同定された主要な発生源と移動・反応過程を基に水文水質モデルを構築し、代表的な流域に適用した。Cau川流域では、水田と畜産に並んで小規模分散の家内工業からの負荷の重要性を指摘した。また、Day-Nhue川流域では、人工的な流路改変に伴う窒素の大規模な越境を初めて明らかにした。ベトナムや日本など、アジアで人間活動の影響を強く受けた地域を選定し、安定同位体比分析と水文水質モデル計算の同時アプローチにより、水環境における栄養塩の発生源と移動負荷量を明らかにする。1年目は、研究対象地域の選定とデータの収集を開始する計画であった。水環境の窒素汚染が深刻だがデータが不足しているベトナム北部に注目し、優占的な土地利用である水田からの窒素流出が検討できる地域の選定と、現地観測体制の立ち上げに主眼を置いた。7月に協力者と事前打ち合わせを行い、旧Ha Tay省とHai Duong省の2地域の水田で調査する許可を得た。次に、農事歴に合わせて秋作後期の9月と春作初期の2月に渡航し、採水、水位計の設置、農家からの聞き取り等を行った。その結果は以下の通り。1)互いに50km程度離れた両地域は、ベトナム北部の典型的な水田景観を有しており、ともに低地に位置してポンプで水管理を行うなど、水文学的な特徴は共通していた。Ha Tayは過去の氾濫の影響をHai Duongよりも強く受けており、土壌が相対的に肥沃なために施肥量が抑えられていることがわかった。2)基礎的な水理水文観測とともに、田面水や灌漑用の河川水等の水田環境水を採取、分析した。9月の予備調査の結果、2地域の水文状況は似ており、以降はHai Duongに絞って精度を上げた観測を行うこととした。施肥量はおよそ日本の平均の2倍で、灌漑、施肥、排水流入に合わせて高濃度の各種溶存窒素が田面水や水路から検出された。窒素の優占形態がアンモニアという特徴もわかった。3)最終目標である流域スケールの窒素流出モデルに必要となる入力データの収集も開始し、Hai Duong上流に位置するCau川流域の地形、水文気象、水質、人口、産業等の二次データを取得した。・研究体制:代表者が勤務する山梨大学と本研究の現地協力者が勤務するハノイ科学大学は国際交流協定ベースで各種事業の実績があり、本研究ではこの連携を十分に活かして共同研究体制を整えることができた。教職員の他に両大学の関連学生も参加することで、精度の高い連続観測が実現できると思われる。・対象地域:上記協力者との協議を経て、ベトナムにおける調査地域を選定した。現時点では、水環境への窒素負荷の寄与が大きいと予想する水田と周辺河川に観測を集中し、主要な窒素起源と変換・移動過程の解析を進めている。山梨県でも過去3年のデータの蓄積があり、同様の解析を行っている。水田を含む流域スケールのモデル検証の対象としては、水環境の窒素汚染が深刻な一方で情報や対策に乏しいベトナム北部のCau川流域でケーススタディを始めることとし、モデル計算を開始した。・データ取得:水田プロセスの解析に必要な水や肥料等の試料の採取は、継続的に行われている。水試料の水質分析はほぼ終了し、窒素起源や変換過程の鍵となる安定同位体比の分析が進行中である。流域モデルの計算に必要なデータについては、web公開サイトとベトナム環境省から入手することができた。今後の結果次第でさらに追加データを要請できることも確認している。アジアで人間活動の影響を強く受けた地域を選定し、安定同位体比分析と水文水質モデル計算の同時アプローチにより、水環境における栄養塩の発生源と移動負荷量を明らかにする。1年目は、ベトナム北部の旧Ha Tay省とHai Duong省における予備調査を行い、後者で代表的な水田を選定して、窒素フローを対象にプロットスケールの水文水質観測を開始した。また、同省の上流に位置するCau川流域で流出モデルの入力データを収集した。2年目は、本研究が対象とする地域を主としてベトナム北部とすることを決定し、水田プロットの観測を継続するとともに、新たに水田ユニットモデルを作成した。また、流域スケールでの窒素フローのモデル解析も開始した。その結果は以下の通りである。1)現地協力者との連携により水田プロット観測を継続し、二期作の期間を通して、田面水、土壌水、灌漑水のサンプリング、および、設置した自記式水位計による一部期間の連続水位データを取得することができた。2)水田環境の窒素フローを網羅した動力学的モデルを作成し、上記データを入力値として各種パラメータを調整した。モデルver.1では、1-2週間程度の短期間で定常計算を行い、モデルの基本構造を設計した。続いてver.2では、春作および冬作期間を通して田面水窒素濃度を再現できるよう、灌漑時と施肥時の境界条件、土壌相互作用、有機態窒素の部分に改良を加えた。3)Cau川流域を対象として、分布型水文水質モデルSWATを用いて、流域スケールの窒素フローを解析した。

同地域では、窒素の河川流出の発生源として水田の寄与が最大であり、畜産がこれに続くこと、地域固有の発生源である小規模工業および家内工業の寄与が無視できないこと、流域全体として面源汚染が卓越するために、降雨流出の影響が顕著であることが判明した。・研究体制:代表者が勤務する山梨大学と、本研究に参加している修了生(現ベトナム電力大学勤務)および指導学生の出身であるハノイ科学大学は国際交流協定ベースで各種事業の実績があり、本研究ではこの連携を十分に活かして共同研究を推進することができている。また、調査を実施している水田の所有農家には、簡単な補助作業への協力も承諾してもらっており、精度の高い連続観測が実現できている。日本側チームは、初年度は4回、今年度は3回、ベトナムへ渡航しており、進捗状況の確認と計画修正に関する打ち合わせは綿密に行われている。・対象地域:当初、日本(山梨県)とベトナムのケーススタディ比較を計画していた。山梨については、過去3年の蓄積データが流出解析に十分であることを確認した。一方、ベトナムについては、国内3大汚染河川のうち2つが北部地域に含まれていること、代表者の現地協力者がハノイを拠点としていることから、現地調査はベトナム北部を中心に展開する方針とした。・データ取得:ベトナムの水田プロセスの解析に必要な試料の採取は、1年目に続いて継続的に行われており、上述の通り、今後の持続性も十分に確保されている。現在、各形態別の窒素化合物について濃度および安定同位体比の分析が進行中である。流域モデルの入力については、今年度までにCau川流域の地形、水文気象、水質、人口、産業等のデータ整備を予定通り終了した。・モデル計算:本研究のモデルによる解析は2つのレベルを想定しており、一つ目のプロットスケールで田面水窒素濃度を再現する動力学的モデル(濃度モデル)、および、二つ目の流域スケールで窒素流出量を推定する分布型水文水質モデル(流出モデル)の両方とも、本研究で整備したデータにより良好に較正することができた。アジアで人間活動の影響を強く受けた地域を選定し、安定同位体比分析と水文水質モデル計算の同時アプローチにより、水環境における栄養塩の発生源と移動負荷量を明らかにする。1年目は、ベトナム北部で予備調査を行い、代表的な水田を選定してプロットスケールの水文水質観測を開始した。また、上流のCau川流域で流域モデルの入力データを収集した。2年目は、水田プロットの観測の継続、水田モデルの作成、Cau川の流域モデル解析を行った。3年目は、Day-Nhue川の流域モデル解析と、対象地域で卓越する土地被覆である水田について、水田モデルによる詳細なフロー解析も行った。その結果は以下の通りである。1)現地協力者との連携により水田プロット観測を継続し、二期作・2年分の期間を通して、田面水、土壌水、灌漑水のサンプリングを行うとともに、気温、降雨、農作業、水位のデータを取得することができた。2)水田環境の窒素フローを網羅した動力学的モデルを作成し、上記データを入力値として各種パラメータを調整した。安定同位体比の分析により、窒素化合物の主要な発生源と反応経路を同定することで、本研究の最終版であるモデルver.3の基本構造を決定した。
慢性腎臓病ミネラル骨代謝異常症(CKD-MBD)退縮をめざした実験的研究

慢性腎臓病ミネラル骨代謝異常症を構成する二次性副甲状腺機能亢進症、線維性骨炎については、活性型ビタミンD製剤の副甲状腺内局注と引き続く全身投与や、calcimimeticsの積極的使用により退縮の実現できる可能性が示された。しかし異所性血管石灰化の退縮はこれらの手段で達成は困難で、炎症の抑制、エラスチン代謝の制御など、新たな手段の構築が必要と考えられた。慢性腎臓病患者の予後とQOLを阻害する慢性腎臓病骨ミネラル代謝異常症(CKD-MBD)の管理手法として、本年度主として腫大副甲状腺の退縮について検討した。5/6腎摘ラット腎不全モデルを高P(1.2%)、低Ca(0.4%)食にて10週間飼育し、PTHの上昇と副甲状腺腫大を呈する二次性副甲状腺機能亢進症を作成、これに塩酸セベラマー経口投与、maxacalcitol副甲状腺内局注後静脈内投与、calcimimetics経口投与、及びこれらを組み合あせて介入した。その結果、すべての治療群で二次性副甲状腺機能亢進症の発症・進展を抑制し、種大した副甲状腺を退縮させる効果は、maxacalcitol副甲状腺内局注後静脈内投与、calcimimetics経口投与、及びこれらを組み合わせた介入で認められた。その程度は組み合わせ群、maxacalcitol副甲状腺内局注後静脈内投与群、calcimimetics経口投与群の順に高度で、いずれの群でも、退縮効果に用量依存性が認められた。一方、副甲状腺の病理組織学的検討では、各群とも介入前には副甲状腺細胞の増殖能の亢進と増殖抑制因子の発現低下がみられたが、maxacalcitol、calcimimeticsの投与で増殖は抑制され、増殖抑制因子の発現には増加傾向が認められた。また、maxacalcitol投与群では副甲状腺細胞の明らかなapoptosisが検出され、一方calcimimetics群ではapoptosisは極めて軽度であったが、副甲状腺細胞の縮小が観察された。以上の結果から、maxacalcitol、calcimimeticsの介入は腫大した副甲状腺を退縮させ、それには細胞増殖抑制に加え、apoptosisや細胞サイズの縮小が関与すると考えられた。5/6腎摘腎不全ラットを高P (1.2%)、低Ca (0.4%)食にて10週間飼育し、PTHの上昇と副甲状腺腫大、線維性骨病変、血管石灰化を呈するCKD-MBDモデルを作成、これに塩酸セベラマー経口投与、maxacalcitol副甲状腺内局注後静脈内投与、calcimimetics経口投与の治療的介入を行い、血管石灰化の退縮について検討した。血管石灰化の評価には大動脈を用い、血管平滑筋細胞石灰化、同細胞の形質転換についての免疫組織学的検索(von Kossa染色、core binding factor-α1 (Cbfa1、Runx2),アルカリフォスファターゼ、オステオカルシン、オステオポンチンなど)を行い、併せて異所性石灰化と血管平滑筋細胞のエラスチン代謝との関連を、血管平滑筋細胞培養系を用いて検討した。その結果、塩酸セベラマー経口投与では、血清リン濃度が生理的レベルに低下・維持されたにもかかわらず、一旦形成された異所性石灰化の退縮は認められず、退縮をもたらすには、非生理的レベルまでの血清リン濃度抑制が必要と考えられた。maxacalcitol副甲状腺内局注後静脈内投与の継続で、腫大した副甲状腺は縮小し、副甲状腺(PTH)濃度も大幅に低下したが、異所性石灰化の退縮は認められなかった。calcimimeticsの経口投与では、投与量に依存してPTHと血清リン、カルシウムの低下がみられ、低カルシウム血症の発現から大量投与は困難であった。可能であった投与量内では、異所性石灰化部位の明らかな退縮は観察されなかった。一方、培養実験ではエラスチン分解が異所性石灰化(血管平滑筋細胞の骨芽細胞様細胞への形質転換)に関与し、これが高リン血症で促進されることが新たに明らかとなった。以上の結果から、生理的レベルへの血清リン濃度抑制や中等度のPTH制御では異所性石灰化を退縮させることは困難で、今後より強力な血清リン、PTH抑制効果の検討や、石灰化と密接な関連をもつことが明らかとなったエラスチン代謝の制御方法解明の重要性が示された。慢性腎臓骨に伴う骨ミネラル代謝異常症(CKD-MBD)は慢性腎臓病患者の予後とQOLを阻害する重要な疾病であるが、完成したCKD-MBDを退縮させる手段は、ほとんど解明されていない。そこで今年度の研究は、CKD-MBDの主要な臓器障害である異所性血管石灰化に焦点をあて、これを退縮させる治療手段としてカルシウム受容体作動薬とbisphosphonate製剤の効果を検討した。

7週齢のSprague-Dawleyラットを5/6腎摘にて腎不全とし、高リン食(1.2%)、低カルシウム(0.40%)食にて10週間飼育し、高度の二次性副甲状腺機能坑進症を介してCKD-MBDの血管石灰化モデルを作成した。血管石灰化完成後にカルシウム受容体作動薬、bisphosphonate製剤を各々単独、併用で4週間投与し、屠殺後に胸腹部大動脈の石灰化を指標に、両薬剤の効果を検討した。カルシウム受容体作動薬投与群では血清カルシウムの低下と副甲状腺ホルモン(PTH)の著明な減少が認められた。bisphosphonate投与群では血清カルシウムは有意に低下し、血清リン値も低下傾向を示したが、PTHは著明に増加した。異所性石灰化は、高用量のカルシウム受容体作動薬投与群で減少傾向が認められたが有意には至らず、bisphosphonate投与群では高用量群でも減少はみられなかった。また併用による効果の増強も確認できなかった。副甲状腺には新たなサイトカインであるIL-17受容体の発現は認められなかった。以上から、完成した異所性石灰化の退縮には、カルシウム受容体作動薬やbisphosphonateでは十分な効果は発揮しがたく、より的確な手段の解明が必要と考えられた。
金属移動を経由する連続的環状骨格構築法の開発

1,n-金属移動は、分子内の炭素-水素結合の活性化を伴うプロセスであり、これを用いることで複雑な炭素骨格を効率的に構築することができる。本研究では、1,4-ロジウム移動を伴う遷移金属触媒反応の開発を目的として研究を行い、3種類の環状骨格構築反応の開発に成功した。具体的には、アリールホウ素化合物を用いるロジウム触媒アリール化によるインダン、およびスピロビインダン生成反応を開発した。ロジウム触媒アリール化反応の研究の過程で見出したβ炭素脱離、および1,4-ロジウム移動プロセスに着目し、それらを含む新たなロジウム触媒反応を設計し、合成化学的に有用な反応を開発することを目的として研究を行った結果、いくつかの新反応の開発に成功した。(1)シクロブチリデン酢酸エステルとテトラアリールホウ酸ナトリウムをロジウム(I)触媒存在下反応させると、4つの不活性結合の切断、3つの炭素ー炭素結合生成を経由してスピロビインダノンを与えることを見出した。触媒サイクル中に2回の1,4-ロジウム移動を含んでいる点が本反応の特色である。(2)また、上記スピロ環構築反応の中間体として考えられるアリールロジウム(I)中間体を、対応するボロン酸エステルから発生させることによっても類似のスピロ環を構築できることを見出した。(3) 1,4-エンインに対するアリールボロン酸の付加をロジウム触媒存在下行ったところ、1,4-ロジウム移動を経由する環化反応が進行し、インダン誘導体を与えた。この反応に関しては今後、不斉化を行う予定である。(4)ロジウム触媒存在下、3-フェニルシクロブテノールと内部アルキンをロジウム(I)触媒存在下反応させたところ、ロジウム(I)シクロブテノラートのβ炭素脱離を経由する形式的なアルキン挿入反応、脱水を経て1,2,3,5-四置換ベンゼンが高収率で得られた。非対称内部アルキンを用いた場合、反応は位置選択的に進行したことから、本反応が多置換ベンゼンの選択的合成において、極めて有力な手法となりうることを明らかにした。今後、類似の芳香環構築反応を各種開発する予定である。(5)その他の反応についても種々検討を行った結果、ロジウム(I)触媒による分子内trans-ビスシリル化を用いる3-シリル-1-シラインデン生成反応を開発することができた。ロジウム(I)種の移動を積極的に触媒サイクルに組み込んだ環状骨格構築反応の開発を目的として、研究実施計画に平成23年度分として記載した2つの反応について検討を行った。その結果、1.シクロブチリデン酢酸エステルとアリールホウ素化合物のロジウム(I)触媒反応によるスピロ骨格の構築については、当初目的としていた結果が得られたため、2011年9月に行われた第58回有機金属化学討論会、および2011年12月に行われた9th Symposium on Chemical Approaches to Chiralityにおいて研究成果発表(ポスター)を行い、さらに英国王立化学協会発行のChemical Communications誌第48巻(2012)第24号2988-2990ページに研究結果が掲載された。2.7-オクテン-2-イン酸エステルとアリールホウ素化合物のロジウム(I)触媒反応によるビシクロ骨格の構築に関しては、種々検討した結果、アルキンへの付加の後の1,4-ロジウム移動が起こりにくいことが判明したため、計画をいったん中止した。金属移動という制限が、有用な環状骨格構築反応の開発の障害になっているとも考えられたため、その他の反応についても種々検討を行った結果、ロジウム触媒分子内trans-ビスシリル化による含ケイ素環状骨格構築反応を開発することができた。この結果は、2011年9月に行われた第58回有機金属化学討論会、および2012年2月に行われた10th Symposium on Chemical Approaches to Chiralityにおいて研究成果発表(ポスター)を行い、さらに英国王立化学協会発行のOrganic & Biomolecular Chemistry誌第10巻(2012)第16号3175-3177ページに研究結果が掲載された。開発に成功した1.シクロブチリデン酢酸エステルとアリールホウ素化合物のロジウム(I)触媒反応によるスピロ骨格の構築反応においては、2回の1,4-ロジウム移動を経由して3回の炭素ー炭素結合生成を起こさせ、スピロビインダン誘導体を良好な収率で得ることができた。当初の目的であった2回の1,4-ロジウム移動を含むロジウム触媒アリール化による複雑な環状骨格構築反応の開発をスピロ化合物については達成できたことから、平成23年度の研究目的はほぼ達成されたと考えている。しかし、同様に1,4-ロジウム移動を経るビシクロ骨格の構築反応に関しては、1,4-ロジウム移動が起こりやすい状況を作り出すことが現時点では困難であることが判明したため、研究計画を若干修正する必要が生じた。引き続き、検討を行っていく予定である。平成24年度においては、研究実施計画の3.5.に記載した金属移動を経由する連続的

環状骨格構築法の開発について検討を行う予定である。さらに、3-アゼチジノンのロジウム触媒アリール化による3-インドリノールの合成も計画している。この反応は、アリールロジウム(I)種のアゼチジノンのカルボニル結合への付加の後、β炭素脱離と1,4-ロジウム移動によってアリールロジウム(I)種を再生し、最終的に分子内環化によりインドリノールを与えるものである。しかし、金属移動という制限が簡便かつ効率的な環状骨格構築法の開発の妨げになっていることも事実であるため、金属移動を経由しない環状骨格構築反応についても平行して検討を行いたいと考えている。具体的には、最近開発に成功したパラジウム触媒によるシクロプロペノンの開環アルキニル化を基にしたシクロブテノンの開環アルキニル化/閉環によるシクロペンテノン誘導体の合成、および同じく最近開発に成功したパラジウム触媒によるベンゾヒドラジドの酸化的C-Cカップリングを基にしたベンジリデンヒドラジドの酸化的C-C/C-Nカップリングによるピラゾール類の合成に関する研究を行う予定である。研究費のほぼ全額を消耗品費として使用する。具体的には、有機試薬、有機溶媒、実験器具、遷移金属化合物、シリカゲル、無機薬品である。有機金属化学討論会(大阪大学)、または日本化学会春季年会(立命館大学)にて行う研究成果の発表の出張経費(研究代表者)として10万円以内を使用する予定である。
ヒトヘルペスウイルス6 gM/gN複合体の侵入過程における役割の解析

ヒトヘルペスウイルス6 (HHV-6)は乳幼児の突発性発疹の原因で時に脳炎を引き起こすが感染機構は不明な点が多い。我々はHHV-6ウイルス粒子のエンベロープ糖タンパク質gM/gN複合体の研究を行った。本複合体は細胞内で宿主因子と結合しウイルス粒子中に存在する。ウイルス粒子にはテグメントという構造が存在し、構成するテグメントタンパク質はエンベロープ糖タンパク質と結合し粒子形成に重要である。我々はテグメントタンパク質U14について研究を行った。U14は様々な宿主因子と結合する多機能なタンパク質である。本研究ではU14と結合する宿主因子Xを見出し、HHV-6の感染に重要であることを明らかにした。ヒトヘルペスウイルス6 (HHV-6)は乳幼児に突発性発疹を引き起こした後に潜伏し、再活性化の際には脳炎や脳症を引き起こすが、その感染機構には不明な点が多い。近年、我々はHHV-6ウイルス粒子上に存在する糖タンパク質複合体であるgH/gL/gQ1/gQ2複合体が宿主受容体と結合し、ウイルス侵入に必須であることを見出している。HHV-6と同じベータヘルペスウイルス亜科に属するヒトサイトメガロウイルスでは、gM/gN複合体がその増殖に必須であり、gM/gN複合体に対する抗体がウイルス中和能を有することから、侵入にも重要であることが報告されている。HHV-6においてもgMはその増殖に必須であることなどから、gM/gN複合体がその侵入に際し重要な役割を担うと考えられる。そこで本研究では、gM/gN複合体のHHV-6の侵入における機能を明らかにすることを目的とした。現在、gM/gN複合体に対する中和抗体を得るべく、抗体の作製を試みている。また、HHV-6の侵入時においてgM/gN複合体と相互作用する宿主因子を同定するために、gMに対する抗体を用いた免疫沈降により、宿主因子の同定を試みている段階である。本研究課題の平成27年度の研究計画で、1. gM/gN複合体を認識するウイルス中和抗体の作製、2. gM/gN複合体と侵入時に相互作用する宿主因子の同定を予定していたが、1.のウイルス中和抗体については現在作製中であり、また、宿主因子についても現在同定を行っている最中であるため、本研究課題についてはおおむね順調に進展していると考えている。ヒトヘルペスウイルス6 (HHV-6)は乳幼児の突発性発疹の原因であり、初感染時には時に熱性痙攣や脳炎など重篤な症状を引き起こす。また、造血幹細胞移植等の再活性化の際には脳炎や脳症を引き起こすが、その感染機構には不明な点が多い。我々はHHV-6ウイルス粒子のエンベロープ糖タンパク質複合体であるglycoprotein M (gM)/gN複合体について研究を行った。HHV-6 gM/gN複合体は感染細胞において膜輸送に関与する宿主因子と相互作用し、gM/gN複合体とともにウイルス粒子中に存在することを報告している。同時にウイルス粒子中にはテグメントと呼ばれるヘルペスウイルス粒子を保持する構造が存在する。テグメントを構成するテグメントタンパク質はエンベロープ糖タンパク質と相互作用し、ウイルス粒子形成に重要であることも報告されている。我々の研究室ではテグメントタンパク質U14について研究している。U14は感染初期には核に、後期には細胞質に局在するユニークなタンパク質であり、HHV-6の増殖に必須であることを我々は見出している。我々は、U14は様々な宿主因子と結合して機能する、多機能なウイルスタンパク質であることを見出している。そこで本研究ではさらに、U14と相互作用する宿主因子の探索を行い、U14と結合する宿主因子を新たに見出した。この宿主因子XはU14発現細胞およびHHV-6感染細胞においても、U14と相互作用していた。また、感染後期においてU14と宿主因子Xは細胞質内で共局在していることを確認した。宿主因子Xの発現抑制により、HHV-6は細胞内で増殖しないことも明らかにした。以上の結果より、本研究では、ウイルス粒子構成因子であるテグメントタンパク質U14に結合する宿主因子XがHHV-6の感染に重要であることを明らかにした。今後はgM/gN複合体を認識する中和抗体の作製を続けるとともに、gM/gN複合体の免疫によりウイルス中和抗体が誘導されるか否かの確認を行う。また、gM/gN複合体と結合する宿主因子についても同定を試みる。ウイルス学
ダウン症候群患者由来iPS細胞を用いた神経細胞における遺伝子発現解析

本研究では、ダウン症候群における神経障害の原因を明らかにするために、疾患特異的iPS細胞を樹立し、遺伝子発現解析を行った。患者から提供を受けた皮膚線維芽細胞にレトロウイルスにより4因子を導入してiPS細胞を樹立した。これらのiPS細胞を用いて遺伝子発現解析を行ったところ、いつくかの遺伝子に関して、優位な発現上昇が認められた。ダウン症候群は出生1000人に一人発生するもっとも頻度の高い先天異常症候群である。21番染色体のトリソミーが原因であり、重度の発達遅滞をきたすため、生涯にわたり福祉医療のサポートが必要である。近年、合併症の管理が進歩し、成人期以降までキャリーオーバーする患者が大多数となり、成人期以降どのようにサポートするかが問題となってきている。特にダウン症候群患者は成人期以降、アルツハイマー様の急激退行を示すことが多いことが明らかとなってきた。しかし、現在のところ、なぜダウン症候群患者がアルツハイマー様の急激退行を示すことが多いかはよくわかっていない。わずかに剖検脳の病理解析によってアルツハイマー型認知症と同様の病理像を示すことが明らかになっている程度であり、中枢神経機能の詳細は明らかになっていない。そこで、本研究では、ダウン症候群患者の皮膚線維芽細胞からヒト疾患患者由来iPS細胞を樹立し、in vitroでの神経細胞機能解析を行うこととした。本年度は、ダウン症候群患者から皮膚細胞の提供を受け、レトロウイルスにより4因子を導入してiPS細胞を樹立した。樹立できたiPS細胞に関して、アルカリフォスファターゼ染色にて確認した。さらに多能性を獲得できていること、導入した遺伝子がサイレンシングされていることをリアルタイムPCR法により確認し、免疫組織染色にても確認した。最低限3系統のコロニーを選別し、由来が皮膚線維芽細胞と同一であることをマイクロサテライトマーカーで確認した。今後、この現象についてさらに検討を行う。そこで、本研究では、ダウン症候群患者の皮膚線維芽細胞からヒト疾患患者由来iPS細胞を樹立し、複数の細胞系列を用いて遺伝子発現解析を行った。その結果、いくつかの遺伝子に関して、優位な発現上昇が認められた。これらの遺伝子は、ダウン症候群における大脳皮質形成異常に関連している可能性が示唆されたため、疾患との関連を解析してきた。これまでのところ明確な関連を証明するデータは得られていないが、さらに症例を増やし、疾患ips細胞をさらに神経系細胞に分化誘導させることにより、より精度の高いデータが得られるよう工夫するなどしてさらに研究を進めていく計画である。
ポリエチレングリコール-グラファイト系による自己温度調節面状発熱体

初年度はマルチチャンネルロギングを導入し、測定に関するハードの部分を完成させた。また、ポリエチレングリコールとグラファイトとの相互作用を検討する目的で、グラファイト以外のカーボン、即ち典型的なカーボンブラックであるケッチェンブラックECをポリエチレングリコールに添加して、温度抵抗特性を調べた。その結果ポリエチレングリコール-ケッチェンブラックECの系では、温度上昇に伴う抵抗増加、即ちスイッチング現象が全く見られなかった。この機構を調べるために系の延び歪みと電気抵抗の関係を調べた結果、ケッチェンブラックにおいては粒子間の相互作用が強く、粒子が凝集して電極間に連鎖を形成すること、この連鎖はある程度の伸張に対しは切断されないことが判明した。最終年度はポリエチレングリコールとグラファイトの相互作用を妨げるような添加物を添加することにより、この相互作用の存在を確認した.その結果誘電率の高いものは前述の阻害効果があることが解った。また完成したロギングを用いてポリエチレングリコール-グラファイト系および比較のために用いたn-ヘキサトリアコンタン-グラファイト系の複素誘電率を測定し、多量のデーターを入手することが出来た。現在これらのデーターを用いて、ポリエチレングリコール-グラファイト系における電気伝導の解析を進行している。本研究の系が非常にユニークであるので、実験結果だけを発表するというわけには行かず、理論モデルを構築し、数々のシミュレーションを行う必要があるので、論文発表には今少し時間を必要としている。ポリエチレングリコール-グラファイトの系は優れたスイッチング特性を示す。スイッチング素子メーカー最大手の米国レイケム社がその特許で述ベモいる理想的な温度-抵抗特性に非常に近い特性を示す。僅か0.1°Cの温度変化で2桁の抵抗変化を示すものはポリエチレングリコール-グラファイト系の他は全く知られていない。この系の研究者は申請者以外は皆無と言ってもよ.い。ポリエチレングリコール-グラファイト系のスイッチング機構についてはこれまで大まかな点では研究されている。本年度は測定装置のハードな部分を完成させ、ソフトの部分も順次完成させることを計画していたが、これはほぼ目標の通りに達成できたと考える。更に完成した装置を用いて、この系の機構解明を従来とは別の観点から詳細に追求した。従来この系に特有の電気伝導はポリエチレングリコールに分散させた導電性粒子の仕事関数が低い場合に発現することが知られている。この関係を再確認するつもりで仕事関数がそれ程高くないケッチェンブラックを添加した系の特性から調べた。ところがこの系ではスイッチングが現れなかったので、この原因を追究した。従来の温度抵抗の関係を調べるのでなく、系に外力を働かせて伸長し、伸び歪みと抵抗の関係を調べた。この結果次のことが明らかとなった。ケッチェンブラックは粒子間の強い相互作用で連鎖を形成し、これが導電回路となっている。これはグラファイトからポリエチレングリコールへの電子移動による導電性よりはるかに高い導電性を有するのでスイッチングが発現しないと考えられる。ポリエチレングリコール-グラファイト系はスイッチング素子としてはユニークな系であり、その研究は、系そのものの実用性の観点ばかりでなく、他の新技術開発に対しては新しい発想を与えるものである。報告書はグラファイトからポリエチレングリコールへの電荷移動とグラファイト層の厚みの関係を追求して、その結果として「カーボン-高分子系の電気抵抗に対する伸び歪みの影響」と言う論文をPolymer詩に発表した。また、黒鉛に対する研究の結果として、「電気化学的酸化によるカーボンコロイドの鉛蓄電池に対する効果」をブルガリア・ソフィアでの国際学会に発表た。この学会では数件の報告をノミネートしてJournal of Power Sourcesに無審査で掲載することになっていて、この研究もその中に選ばれた。本件のポリエチレングリコ-ルーグラファイト系を更に発展させ、電気二重層コンデンサーに至る研究を現在着手している。また本研究がヒントになり、無機高分子であるポリホスファゼンの電気的性質についての論文をJournal of Material Scienceに発表した。
担持薬剤の徐放及び治療効果をOMRIによりトレースできる抗がん剤キャリアの開発

MRIは、造影剤を利用することで興味のある組織の撮像が可能であるが、感度の低さから、高濃度の造影剤の投与を必要とする。ここで、MRI造影剤をデンドリマーなどの高分子に修飾すると、分子当たりの造影能が向上することが知られている(高分子効果)。またMRIの感度を向上させるシステムとして、オーバーハウザー効果MRI(OMRI)が研究されている。つまり、両者を併用すれば、今までにない高感度なMRIシステムが期待できる。昨年度は、ポリエチレングリコールを修飾したデンドリティックポリリジン(PEG-KG6)を基材として、ニトロキシルラジカルの結合様式を検討した。いずれのPEG-KG6誘導体もニトロキシルラジカル単体の造影能に及ばなかった。原因として、高分子効果とOMRIのシグナル増強効果を高めるファクターが相反することが示唆された。そこで本年度は、PEG-KG6にニトロキシルラジカル修飾するとOMRI造影能が低下することを利用し、腫瘍環境でPEG-KG6からニトロキシルラジカルが放出されて造影能がOFF/ON変化する、刺激応答性造影剤を開発した。腫瘍特異的に発現するウロキナーゼプラスミノーゲンアクチベータ(uPA)で切断される基質ペプチドを介して、ニトロキシルラジカルをPEG-KG6に修飾し、腫瘍特異的OMRI造影剤を作製した。酵素処理し、OMRI造影能を評価したところ、シグナルの酵素応答的なOFF/ON変化が認められた。しかしながら、そのOMRI造影能はニトロキシルラジカル単体に及ばなかった。ニトロキシルラジカルに結合した断片ペプチドが、運動性を低下させたと考えられる。切断後のニトロキシルラジカルの運動性が高く保たれる結合様式を利用することが、高い造影能を持つ組織特異的なOMRI造影剤の設計に重要であることが明らかとなった。空間及び時間分解能に優れるMRIは、有用な画像診断ツールとして現在広く臨床利用されているが、初期腫瘍などの微細部位のイメージングは、拠点研究機関の大規模な装置でなければ不可能である。ESRとの融合技術であるオーバーハウザー効果MRI(OMRI)は非常に高感度であり、小規模な装置での実施が可能である。したがって、OMRIは有用な造影剤の開発によってMRIを超える普及が期待できる。一方で申請者は、生体適合高分子を基材とした薬物あるいは造影剤の送達システムを開発している。これまでに、アミノ酸のリジンで構成される樹状高分子(KG6)にポリエチレングリコールを修飾したPEG-KG6が、腫瘍に効率よく集積する事が明らかになっている。本研究では、PEG-KG6を基材として選択し、OMRI造影能を有するニトロキシルラジカルを修飾した腫瘍特異的OMRI造影剤の開発を行っている。平成22年度は、主にPEG-KG6へのニトロキシルラジカルの修飾量とOMRI造影能の相関関係を評価した。一般に高分子修飾型MRI造影剤では、修飾率が高いほどシグナルが増強する。一方でOMRIでは、ニトロキシルラジカル間の相互作用がオーバーハウザー効果による水分子へのエネルギー移動効率を減少させるため、修飾率が低いほど望ましい。KG6の末端アミノ基に対して任意の割合でPROXYL及びPEGを修飾した候補化合物を合成し、OMRI画像を測定した。OMRI測定に関しては「先端融合医療レドックスナビ研究拠点」開発にて共同研究中の九州大学薬学部市川和洋教授らの装置を利用した。その結果、PROXYL修飾率が3-5mol%の場合に最もシグナル増強率が高かった。また、同誘導体を担がんマウスに投与したところ、腫瘍への有意な集積が認められた。これまでに高分子修飾型OMRI造影剤の報告はなく、したがって、球状構造を持ち修飾率とニトロキシルラジカル分子間距離が相関する本基材での知見は、学術的に極めて重要性が高く、本研究課題の実現のみならず、今後のOMRI造影剤の開発に大きく貢献できるものである。

ニトロキシルラジカルに結合した断片ペプチドが、運動性を低下させたと考えられる。切断後のニトロキシルラジカルの運動性が高く保たれる結合様式を利用することが、高い造影能を持つ組織特異的なOMRI造影剤の設計に重要であることが明らかとなった。
細胞運動に関わるインテグリンの小胞輸送の制御機構

上皮細胞の運動の際には、細胞基質間接着だけでなく、細胞間接着の形成・分解が必要となってくるが、前者にはインテグリンの小胞輸送が、後者にはクローディンなどの接着分子の小胞輸送が関与していると考えられる。本研究では、当初、小胞輸送の制御分子群Rabファミリーに注目して前者の制御機構の解明を第一目標としたが、本年度の本研究では、そのアナロジーと考えられる後者の制御機構についての研究が進み、以下の成果を得た。1.極性を有する上皮細胞の基底側膜蛋白質であるLDL受容体(LDLR)と頂端側膜蛋白質である神経栄養因子受容体(p75NTR)の小胞体からゴルジ体を経て細胞膜に至る小胞輸送の過程について非極性細胞を用いて生化学的に解析できるアッセイ系がすでに他のグループにより確立されており、LDLRとp75NTRがそれぞれ異なる輸送小胞によって運ばれることが証明されている。本研究では、この系を応用し、タイトジャンクション(TJ)を構成する細胞間接着分子クローディンが新しく合成され、ゴルジ体で輸送小胞に積み込まれて細胞膜に運ばれる過程を定量的に解析できるアツセイ系の開発に成功した。2.このアッセイ系を用い、小胞輸送の制御分子群Rabファミリーのメンバーで、TJに局在することが報告されているRab13とRab3Bは、各々クローディンとLDLRの細胞膜への輸送を制御し、ともにp75NTRの細胞膜への輸送には関与しないことを明らかにした。Rabの小胞輸送に対する特異性から考えると、これらの結果から、クローディンは基底側膜蛋白質LDLRと頂端側膜蛋白質p75NTRとは異なった輸送小胞にのって運ばれていることが予想され、今後クローディンの輸送に関わるRab13の作用機構の解明が重要であると考えられた。このように、本年度の本研究では、細胞間接着分子の小胞輸送の制御機構について新しい知見が得られた。インテグリンの小胞輸送のように時間的・空間的制御を必要とする細胞機能においては、この小胞輸送を担当するRab低分子量G蛋白質の活性と局在が、その活性制御蛋白質により時間的・空間的に制御される機構が重要である。そこで、本年度の本研究では、Rab3A-活性制御蛋白質により時間的・空間的に制御されているシナプス小胞輸送をモデルとして、Rab3Aの活性制御蛋白質がどの過程でRab3Aに作用するのかを明らかにする目的で、活性制御蛋白質Rab3 GEPとGAPに結合する蛋白質の同定を試み、以下の成果を得た。3.Rab3 GEPおよびGAPと共に免疫沈降される340kDaの蛋白質のペプチドマッピングを行い、部分アミノ酸配列を決定したところ、これらの蛋白質は同一であると予想された。その配列をもとに、この新規蛋白質のcDNAをクローニングし、Rabconnectin-3と命名した。4.Rabconnectin-3はラット脳のシナプス小胞に局在し、Rab3 GEPおよびGAPに共に結合することが確認された。これらの結果から、インテグリンの小胞輸送においても、それを担当するRab-活性制御蛋白質と共にRabconnectin-3のようなscaffold蛋白質の同定とその作用機構の解明が重要であることが示唆された。このように、本年度の研究は予想以上に進展し、当初の目的はほぼ達成できた。
赤外吸収スペクトルによる根源岩評価

1.IR熟成経路ダイアグラム熟成シミュレーション実験により得られたタイプI,II,IIIの赤外吸収スペクトルから,2930cm^<-1>(CH_2の吸収強度)/1605cm^<-1>(C=Cの吸収強度)値を縦軸に,カルボキシル基とケトンの相対含有量を示す1710cm^<-1>(C=Oの吸収強度)/1605^<-1>の値を横軸にとるダイアグラムが得られる.「IR熟成経路ダイアグラム」と命名されたこの図からケロジェンのタイプと熟成度の判定が可能となる.2.新潟油田地域の寺泊層ケロジェンの赤外吸収スペクトル特性日本分光FTIR300Eを用いて,ケロジェンの赤外吸収スペクトルを測定し、IR熟成経路ダイアグラムにプロットすると,タ-ビダイト泥岩(Et)のケロジェンがタイプIIに(半)遠洋性泥岩(Ep)がタイプIとIIの間にプロットされる.メチレン鎖の長さを表す指標とされている2930cm^<-1>の吸収強度とCH_3伸縮振動を示す2950cm^<-1>の吸収強度の比から,Etのケロジェンに比べてEpのケロジェンの方がその比が大きいことがわかった.Epのケロジェンの方がEtのそれに比べてより高い石油生成能をもつ,と推論される.3.基礎試錐「高田平野」コア試料のケロジェンFTIRによる測定結果をIR熟成経路ダイアグラムにプロットした結果は、室内での加熱実験から示された結果とは必ずしも一致していない.今後,地質試料の分析量を増加させて地質試料でのIR熟成経路ダイアグラムの検討が必要である.1.IR熟成経路ダイアグラム熟成シミュレーション実験により得られたタイプI,II,IIIの赤外吸収スペクトルから,2930cm^<-1>(CH_2の吸収強度)/1605cm^<-1>(C=Cの吸収強度)値を縦軸に,カルボキシル基とケトンの相対含有量を示す1710cm^<-1>(C=Oの吸収強度)/1605^<-1>の値を横軸にとるダイアグラムが得られる.「IR熟成経路ダイアグラム」と命名されたこの図からケロジェンのタイプと熟成度の判定が可能となる.2.新潟油田地域の寺泊層ケロジェンの赤外吸収スペクトル特性日本分光FTIR300Eを用いて,ケロジェンの赤外吸収スペクトルを測定し、IR熟成経路ダイアグラムにプロットすると,タ-ビダイト泥岩(Et)のケロジェンがタイプIIに(半)遠洋性泥岩(Ep)がタイプIとIIの間にプロットされる.メチレン鎖の長さを表す指標とされている2930cm^<-1>の吸収強度とCH_3伸縮振動を示す2950cm^<-1>の吸収強度の比から,Etのケロジェンに比べてEpのケロジェンの方がその比が大きいことがわかった.Epのケロジェンの方がEtのそれに比べてより高い石油生成能をもつ,と推論される.3.基礎試錐「高田平野」コア試料のケロジェンFTIRによる測定結果をIR熟成経路ダイアグラムにプロットした結果は、室内での加熱実験から示された結果とは必ずしも一致していない.今後,地質試料の分析量を増加させて地質試料でのIR熟成経路ダイアグラムの検討が必要である.タイプI(Green River Shale)、タイプII(女川層頁岩)、タイプIII(猿仏岩)ケロジェンの熟成シュミレーション実験にもとづいて、IR熟成経路ダイアグラムを描き出すことに成功した。このダイアグラムはFTIRの拡散反射法(補助金による設備備品)によって、赤外吸収スペクトルをとり、脂肪族炭化水素の相対含有量をしめす強度比2930cm^<-1>(脂肪族CH_2の吸収)/1605cm^<-1>(C=Cの吸収)値を縦軸に、1710cm^<-1>(C=Cの吸収)/1605cm^<-1>の値を横軸にとり、ビトリナイトの反射率値を加えた図である。この図によって、Van Krevelen図と同様に、ケロジェンのタイプと熟成度とを同時に判定することができることになる。今年度の研究のもう一つの成果は、新潟油田地域の根源岩として名高い寺泊層のケロジェンの特性を蛍光顕微鏡(補助金による設備備品)とFTIRとをつかって明らかにしたことである。寺泊層模式地から採取したタ-ビダイトシーケンスEに相当する泥岩部を、帯暗灰色茶灰色を呈するタ-ビダイト泥岩(Et)と帯暗褐色黒褐色の(半)遠洋性泥岩(Ep)とに区分し、その分析をおこなった。EpのケロジェンはおもにWFA(Weakly fluorescent amorphous kerogen)から構成されているのに対して、EtのケロジェンにはWFAが少なく、おもにNFA(Non-fluorescent amorphous kerogen)とビトリナイトから構成されていることが明らかになった。またFTIRによる赤外吸収スペクトル分析の結果からは、Epのケロジェンが脂肪族CH_2にとみ、脂肪族炭化水素の鎖も長いこともわかってきた。石油根源岩の評価にあたっては、ダ-ビダイトの場合には、泥岩部のEpとEtの判別が重要であることを示している。1.新潟油田地域の寺泊層ケロジェンの赤外吸収スペクトル特性(1)日本分光

FTIR300Eを用いて,ケロジェンの赤外吸収スペクトルを測定し,昨年の成果として得られたIR熟成経路ダイアグラム(竹村・秋山,1994)にプロットすると,タ-ビダイト泥岩(Et)のケロジェンがタイプIIに(半)遠洋性泥岩(Ep)がタイプとIIの間にプロットされる.(2)メチレン鎖の伸縮振動を示す2930cm^<-1>の吸収強度とCH_3伸縮振動を示す2950cm^<-1>の吸収強度の比はメチレン鎖の長さを表す指標である,とされている.測定の結果は例外なく,Etのケロジェンに比べてEpのケロジェンの方がその比が大きい.FTIRによる赤外吸収スペクトル分析の結果からは,Epのケロジェンがメチレン鎖にとみ,メチレン鎖も長い.一般に,石油生成能力の高いケロジェンは分岐の少なく,かつ長いメチレン鎖とされている.(3)上記の結果は寺泊層岩相Epのケロジェンの方が岩相Etに比べてより石油生成能が高いと考えられる.2.基礎試錐「高田平野」コア試料のケロジェンFTIRによる測定結果をIR熟成経路ダイアグラムにプロットした結果は,室内での加熱実験から示された結果とは必ずしも一致していない.今後は地質試料の分析値を増加させて,地質試料を使ってのIR熟成経路ダイアグラムの検討が必要である.
砕石切羽内のアルカリ反応性骨材の分布実態調査

わが国のアルカリシリカ反応性骨材岩種には火山岩系の安山岩と堆積岩系のチャート・珪質粘板岩などがあり、いずれも全国各地に分布する。安山岩は、その中に反応性鉱物として火山ガラス、クリストバライト、トリジマイトなどを含み、それらの含有量は砕石切羽内の近隣でも変化した。チャート、その他の珪質堆積岩に含まれる反応性鉱物は潜晶質石英、玉髄、オパールなどであり、切羽の1m^2内でも岩種と鉱物種の分布や含有量が変化した。本研究はコンクリートに使用するとアルカリシリカ反応(ASR)を起こす可能性のある骨材の生産現場である砕石工場の切羽での反応性骨材原石の分布状態を明らかにすること、並びに、切羽・産地別のASR反応性の特徴を把握・分類するモデルの確立を目的としている。わが国のASR反応性骨材岩種には火山岩系の安山岩と堆積岩系のチャートや珪質粘板岩があり、いずれの岩種も全国各地に分布している。先ず近隣で多数の被害を発生させている反応性チャート・珪質粘板岩の砕石切羽や骨材採取場を選び、地質状況を調査し、また骨材の特徴・品質、生産現場の製造実態などを調査し、併せて採取した骨材の反応性を実験室内で調べた。最初に愛知県及び岐阜県の砕石場の切羽の地質調査を行い、骨材原石用の岩石試料を採取し、それらの岩石について偏光顕微鏡観察用の薄片を作製し観察した。また、JIS A1145化学法及びJIS A1146モルタルバー法の試験を実施するために、研究用クラッシャにて採取岩石を破砕し、試験用試料を作製し、化学法試験や膨張率測定(24時、1週、2週、16ヶ月等)を行った。併せて、反応進行後のASR反応生成物を調査するために供試体作製時の残余のモルタルで塊状物を作製し、偏光顕微鏡や走査電子顕微鏡観察用試料として準備し、反応進行時点で用いることとした。結果では、堆積岩の反応性及び地域別の特徴として、近隣及び同一工場内でも、地質、岩石の微細構造、化学法、膨張挙動等が複雑に変化し変動が大きく、また化学法とモルタルバー法の判定で不一致が多い。現行の反応性の評価基準は検討が必要であると思われる。次年度は同地域の再精査及び安山岩砕石の原石切羽を調査する予定である。本研究の目的は、コンクリートでアルカリシリカ反応(ASR)を起こす可能性のある骨材の生産現場である砕石工場切羽での反応性骨材原石の分布状態を明らかにすること、並びに、切羽・産地別のASR反応性の特徴を把握・分類するモデルを確立することである。わが国のASR反応性骨材岩種には火山岩系の安山岩と堆積岩系のチャート・珪質粘板岩などがあり、いずれの岩種も全国各地に分布する。初めに近隣で被害を発生させた反応性チャート・珪質粘板岩の砕石切羽の地質状況、原石の岩石学的特徴、骨材製品の品質などを調査し、採取試料の反応性を実験室内で調べた(偏光顕微鏡(PM)観察、JISA1145化学法、JISA1146モルタルバー法など)。次に、実構造物のASR被害を関西・中国地方で多数発生させた香川県豊島安山岩砕石の砕石場跡地の切羽の調査と岩石・骨材の入手、実験・観察を行い、1983年頃の結果と比較した。また、北海道の安山岩砕石も入手し同様の室内実験を行った。主な結果を以下に示す。(1)原石から作製したPM用薄片の観察では、堆積岩の珪質部分の多い岩石(チャートなど)では、カルセドニーの量、安山岩ではガラス量が反応性判定に有効である。(2)化学法及びモルタルバー法では、安山岩は化学法とモルタルバー法の判定結果が一致するが、堆積岩では両試験結果の一致しない場合が多い。なお岩種に関わりなく、しばしばペシマム現象が認められる。(3)モルタルのASR反応状況をPM観察にて短期間で判定できるのは、反応性が高い場合であり、通常はない。実構造物採取コアでは、経過時間が長いので容易にひび割れや反応生成物が見える。総括として、同一砕石工場内でも地質、岩石の微細構造、化学法、膨張挙動等が複雑に変化し変動が大きく、また化学法とモルタルバー法の判定で不一致が多い(評価基準の再検討が必要)。モデル化には更なる時間を要す。
遺伝子操作マウスを用いた再生軟骨移植における組織反応の解析と足場素材の最適化

顎顔面領域において、より機能的で形態的にも優れた再生軟骨移植法を確立するため、再生組織の変形や形成不全の原因となる移植後組織反応を解析した。耳介軟骨細胞とポリ乳酸足場素材で構築される再生軟骨を、免疫不全マウスや遺伝子改変マウスの皮下へ移植し、組織学的、生化学的に検討を行った。足場素材のみを移植した場合と比較し、再生軟骨では惹起される組織反応が低く、移植された軟骨細胞が積極的に免疫反応に関与することにより再生軟骨の成熟に貢献している可能性が示唆された。顎顔面領域において、より機能的で形態的にも優れた再生軟骨移植法を確立するため、再生軟骨組織の変形や形成不全の原因となる移植後初期組織反応を解析した。ヒト再生軟骨の生体親和性に関する検討では、ヒト耳介軟骨細胞とポリ乳酸多孔体(PLLA)から構成される再生軟骨をヌードマウス皮下に移植し、ヌードマウスでも観察可能な補体系や好中球・マクロファージ系の反応に関して、再生軟骨組織およびその周囲組織を経時的に評価した。ヒト再生軟骨組織を移植した群では、PLLAのみを移植した群に比較し、移植後2週で、組織ヘモグロビン量や炎症性サイトカインIL-1量が低下していた。組織学的には、PLLA群のPLLA周囲には多核巨細胞やマクロファージの集積が観察された一方、再生軟骨群では再生軟骨がPLLAに接して形成されており、軟骨組織の再生を促進することにより、含まれるバイオマテリアルに対する急激な組織反応を抑制できる可能性が推測された。一方、ヌードマウスはT細胞系を介した免疫反応に乏しく、再生軟骨移植に伴う組織反応に関して得られる情報に制限がある。そこで次に、純系マウス(C57BL/J)の耳介軟骨から軟骨細胞を効率よく採取する方法を検討し、得られた細胞を用いてマウス再生軟骨を作製した後、同じ遺伝子型を持つ別個体のマウスへ自家移植する実験系を確立した。来年度は、この方法を基盤として、GFP遺伝子導入マウスを利用し、donor-recipient間の相互反応を経時的に追跡していく予定である。力学的強度と3次元形態を有する再生組織を作製ずるためには、生分解性ポリマーなど剛性を有する足場素材の使用が望まれる。一方、足場素材に対する過剰な組織反応は、再生組織の成熟を阻害する可能性もあり、足場素材を含有する再生組織の組織反応に関しては詳細な検討が必要である。本研究の目的は、生分解性ポリマー足場素材を用いて作製した再生軟骨の移植後組織反応を解析すると共に、得られた知見を足場素材の設計に反映させ、機能的で生体親和性に優れた再生軟骨移植法の確立を目指すことである。本年度は、再生軟骨移植に伴う組織反応をより詳細に解明するため、C57BL/6Jマウス耳介軟骨細胞とポリ乳酸(PLLA)足場素材を用いて作製した再生軟骨組織をEGFP遺伝子導入マウス背部皮下へ同系移植し、摘出した移植片を蛍光顕微鏡下で観察することにより、donorとrec1plent由来の細胞を経時的に追跡した。移植後1週でdonor由来細胞と散在性に混在していたreciplent由来細胞は、移植後2週にはdonor由来細胞で形成される集落の周辺に偏在する傾向を示し、更に移植後8週の成熟した再生軟骨組織では、非軟骨領域にのみに局在が確認された。また、軟骨細胞を含有しないPLLA足場素材のみを移植した場合には、細胞を含有する再生軟骨組織と比較し、recipient由来細胞が移植片により多く侵入していることが明らかとなり、再生組織に含まれる軟骨細胞が組織反応の抑制に貢献している可能性が示唆された。次いでdonorとrecipientの相互反応を最適化する足場素材を検討した。乳酸とグリコール酸との共重合体(PLGA)の足場素材と比較し、PLLA足場素材を用いた再生軟骨では移植後2週における組織ヘモグロビン量や炎症性サイトカイン量が有意に低くなっており、組織反応が惹起されにくい特性を有することが示唆された。