hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子レベルから見た界面活性物質混合系の水との相互作用に関する物理化学的研究

界面活性物質混合系の水との相互作用を分子レベルで検討したところ以下の結果を得た.1.アニオン(SDS)-非イオン界面活性剤混合ミセル水溶液でアゾ型油溶染料を可溶化すると,混合する界面活性剤の組み合せにより,混合ミセル内でプロトネーションや退色する事を見い出した.つまり,混合ミセルを形成している界面活性剤同士の親水基間相互作用により,パリセード層にトラップされている水分子の振動エネルギーが減少し,結果として生じた長寿命の一重項酸素がヒドラゾ構造(互変異性体)のアゾ基のβ位を攻撃する事により生じた.さらに,親水基間相互作用は,界面活性剤の構造と密接に関係する事が分かった.2.混合ミセル形成に及ぼす非イオン界面活性剤の影響は,アルキル鎖長の長い場合あるいはポリオキシエチレン鎖長の短かい場合の方が大であった.3.両性界面活性剤(DMLL)にSDSや非イオン界面活性剤を混合すると,その水和固体の溶解温度が低下しあるモル分率範囲で0°C以下となった.さらにSDSとの混合系にカルシウムイオンが存在すると,ある組成比で分子間化合物を形成した. DMLLとSDS混合系のミセル形成は無機電解質及びpHにかなり依存した. 4.疎水基鎖長の異なるレシチンは,コアゲル相からゲル相への転移(Tgel)とゲル相から液晶相への転移(Tc)が認められた.このTgel転移は,レシチン疎水部に関与しその疎水基の増加に伴いエンタルピー変化も増加した.一方, Tgel転移は飽和に達した層間水に関与し疎水基の変化に依存せず一定であった.また,生成した液晶の構造はレシチンの濃度増加に伴い,ミエリン構造からラメラ構造へと変化した.5.界面活性剤混合水溶液からの炭素系吸着剤への吸着は総てフロインドリッヒ式で整理でき,その吸着特性は組成比に依存した. 6.イソタコ測定により,界面活性剤単分子相とミセル相を界面電気的に分離する事ができ,会合数等を測定した.界面活性物質混合系の水との相互作用を分子レベルで検討したところ以下の結果を得た.1.アニオン(SDS)-非イオン界面活性剤混合ミセル水溶液でアゾ型油溶染料を可溶化すると,混合する界面活性剤の組み合せにより,混合ミセル内でプロトネーションや退色する事を見い出した.つまり,混合ミセルを形成している界面活性剤同士の親水基間相互作用により,パリセード層にトラップされている水分子の振動エネルギーが減少し,結果として生じた長寿命の一重項酸素がヒドラゾ構造(互変異性体)のアゾ基のβ位を攻撃する事により生じた.さらに,親水基間相互作用は,界面活性剤の構造と密接に関係する事が分かった.2.混合ミセル形成に及ぼす非イオン界面活性剤の影響は,アルキル鎖長の長い場合あるいはポリオキシエチレン鎖長の短かい場合の方が大であった.3.両性界面活性剤(DMLL)にSDSや非イオン界面活性剤を混合すると,その水和固体の溶解温度が低下しあるモル分率範囲で0°C以下となった.さらにSDSとの混合系にカルシウムイオンが存在すると,ある組成比で分子間化合物を形成した. DMLLとSDS混合系のミセル形成は無機電解質及びpHにかなり依存した. 4.疎水基鎖長の異なるレシチンは,コアゲル相からゲル相への転移(Tgel)とゲル相から液晶相への転移(Tc)が認められた.このTgel転移は,レシチン疎水部に関与しその疎水基の増加に伴いエンタルピー変化も増加した.一方, Tgel転移は飽和に達した層間水に関与し疎水基の変化に依存せず一定であった.また,生成した液晶の構造はレシチンの濃度増加に伴い,ミエリン構造からラメラ構造へと変化した.5.界面活性剤混合水溶液からの炭素系吸着剤への吸着は総てフロインドリッヒ式で整理でき,その吸着特性は組成比に依存した. 6.イソタコ測定により,界面活性剤単分子相とミセル相を界面電気的に分離する事ができ,会合数等を測定した.今年度は、実験計画に基づき界面活性物質混合ミセル溶液系の物理化学的研究及び界面活性物質液晶と水構造に関する物理化学的研究を行なったところ、以下の様な5つに大別される結果を得た。1.アニオン(SDS)-非イオン界面活性剤混合ミセル水溶液でアゾ型油溶染料(4-OH)を可溶化すると、混合する界面活性剤の組み合せにより混合ミセル内で、その染料が退色する事を見い出した。つまり、混合ミセルを形成している界面活性剤同士の親水基間相互作用により、パリセード層にトラップされている水分子の振動エネルギーが減少し、結果として生じた長寿命の一重項酸素がヒドラゾ構造(互変異性体)のアゾ基のβ位を功撃する事により生じた。さらに、親水基間相互作用は、界面活性剤の構造と密接に関係する事が分かった。2.混合ミセル形成に及ぼす非イオン界面活性剤の影響は、アルキル鎖長の長い場合あるいはポリオキシエチレン鎖長の短かい場合の方が大であった。3.両性界面活性剤(DMLL)にSDSを混合すると、その水和固体の溶解温度が低下し、あるモル分率範囲で0°C以下となったが、カルシウムイオンの存在により上昇し、ある組成比において分子間化合物を形成するため極大値を示した。

4.DSC及び偏光顕微鏡による測定から、用いた疎水基の異なるレシチンは、いずれの場合もコアゲル相からゲル相への転移(Tgel)とゲル相から液晶相への転移(TC)が認められた。このTgel転移は、レシチン疎水部に関与しその疎水基の増加に伴いエンタルピー変化も増加した。一方、Tgel転移は飽和に達した層間水に関与し疎水基の変化に依存せず一定であった。また、生成した液晶の構造は、レシチンの濃度増加に伴い、ミエリン構造からラメラ型へと変化した。5.イソタコの測定を行ない、界面活性剤単分散相と会合相とを界面電気的に分離する事ができ、ミセル形成濃度及び会合数を求める事ができた。
計算幾何学の並列ロバスト算法に関する研究

本研究は計算幾何学における効率の良い並列ロバスト算法の開発を目的とする。計算幾何学において最も基本的な問題-凸包問題に着目し、計量誤差と位相誤差の定量的な定義した。そして汎用性のあるPRAM並列計算モデルの上で、並列計算についての計量誤差と逐次計算の誤差との差異や計量性質と位相性質との関係などを解明し、効率の良い並列ロバスト算法を開発した。これらの結果を他の幾何学問題への適応や拡張することなどについても研究が行なわれた。具体的に、位相誤差と計算誤差を表すために、凸包の概念をε-強凸δ-包の概念に拡張する。ここでは、εが位相誤差の尺度、δが計算誤差の尺度である。点集合Sが与えられたとき,ε-強凸δ-包(ε>0)は、各頂点がεの範囲内に移動しても凸性が保つ、そして、凸包との距離がδ以内であるSを含む凸多角形と定義されている。従って、普通の凸包より誤差に強い性質を持つ。Sがn個の点を持つとき、Sのε-強凸O(ε+β)-包(βは単位計算の誤差)をCREWPRAMの上で、O(log^3n)時間、nプロセッサで求める効率のよい並列ロバストアルゴリズムを開発した。定義により、Sの点がε-強凸δ-包の外にあることがあり得る。このため、さらに、包含包の概念を導入し、Sの全ての点を含むε-強凸δ-包含包を定義した。そして、Sのε-強凸O(ε+β)-包含包をO(nlogn)時間で求めるアルゴリズムを提案した。このアルゴリズムは逐次であるが、簡単にPRAMモデルの上で並列化できる。
平安時代における「所」の展開

律令体制において高度の達成をみた古代宮司組織の形成のうち、下級宮司、なかでも、「所」「司」などの呼称でいわれる臨時機関の特質を追究した。正倉院文書のいわゆる東大寺関係の造営事業に携わった宮司のうちで、先ず「作寺司」や「写経所」などの「司の所」を分析したあとをうけて、平安時代に対象を写し、伊賀国名張郡に展開した黒田杣、阿拝郡の王瀧杣の杣経営の実態から下級組織がいかに具体的な経営形態をとるものかを分析した。とくに、律令法制用語、「所司」を手掛かりとして、杣所司、庄所司などの庄園文書に則した検討を進めることができ、一応の成果をえるに至った。(1)在地所司の類型としていくつかの「一所司」(例えば厨司、条司、園司...)などが存するが、いずれも地域の実態に応じた多様の在り方をすること。(2)黒田杣に見られるように、10世紀以降の刀祢屋の組織化を契機として、所司の形成にいたることが多く、在地所司究明のヒントを与えていること。(3)在地所司の不可欠の役割として文書(公験類)の保管機能があり、10世紀以降の「公証制度」の在地化の情勢のなで、次第に中枢的な位置を占めるにいたったと思われること。(4)地域住民の結末がこれら在地所司を核としてすすめられていたと思われること。(但しこの点は今後の課題としておきたい)(5)同庁が公田と私領を問わず在地所司を掌握しておいた可能性が高いこと。荘園制に代わる概念として一般化している「荘園公領制の内実を究明するためにはこの在地所司の経営実態の理解が不可避であること。以上の諸点を明らかにすることができた。今年は前々年に正倉院文書に含まれる、写経所や造営所の概要の整理を行ったのに続いて、平安時代における下級官司、「所」や「諸司」の広がりと具体的な機能を明らかにすることを目指した。まず、荘所の管理組織形態や荘園文書の独自的な役割を追及しようとしたが、各所に散在する、いわゆる「所司」の問題に逢着した。所司を律令用語の一般称として「政務や行事などの担当の官司」といった程度の意味に使われたが、時代がくだるにつれて、貴族の家経営や寺院、または在地において特定の意味内容をおびて使用されるようになり、古代から中世への過渡期に大きな歴史的意義をもつに至る。寺院所司など一定の究明が進んでいるものもあるが、在京及び在地の所司に関しては、一部、近年の長屋王邸木簡に現れた所司や、郷司や荘司に先行研究があるものの、必ずしも全容は解明されてない。現在の古代史研究の現状から見ても、これら所司の観点から総体を捉えることが、「所」の究明にも資するものと考えられる。そこでまず研究の対象として、東大寺文書に豊富な事例を存する伊賀国玉瀧杣と黒田杣の歴史過程を扱い、在地で国衛領や荘領の経営に当たった杣司の検討を進めた。そして、同じ在地所司としての杣司であっても壮領ごとに組織形態の違いがあること。しかし、一方で経営主体が同じであるならば(この場合は東大寺)国を越えて類似の経営方法をとっていることも見られるなど相当複雑な実情が存在することが伺われた。とりあえず、荘司、郷司、杣司を始めとして保司、村司、厨司、封司、牧司、園司などの在地経営を担った在地所司を10世紀12世紀にかけて追及することとし、鋭意、史料の収集に努めてきた。

なお、やや使いこなすのに手間どっているが、今期備えたコンピュータに今後データを入力し処理作業を急ぐことも目論んでいることも申し添えておきたい。今年度は、古代史政治・経済・財政研究の分野で究明が急がれる官司の下部機構だる「所」「司」など下級官司組織の経営実態の解明を目標とした。前年度に集積した「所」「司」関係の史料を素材に、下級執務組織や準官司機関の拡大過程を平安時代-10世紀以降-を対象に追求した。豊富に遺存している伊賀国の東大寺領荘園の文書を分析の対象として、玉滝杣と黒田杣に集積された文書類について検討を進め、律令法制の用語を起源とする「所司」と、10世紀以降の新たな時代に対応した地方政治体制が強く意識されるなかで、「在地」観念と結合して成立した「在地所司」という歴史的名辞が作られていることに着目した。その成果の一部は、幸い古代史学の専門誌「古代文化」に掲載することができ、また杣・庄経営の過程については、北伊賀を対象に「伊賀国玉滝杣の経営について」と題する論考をものすることができた。(名著出版「古代王権と交流・4」として出版予定)論文では、多様な内容を有する「所・司」における、(1)管理組織の実体(2)文書行政の在り方とその特徴などについて一定度の深化を見た。とくに、(3)地方の国郡や荘園などにおける在地の「所司」(郡司、条司、莊司、杣司、厨司......)の解明を進めた意味は大きい。また、後者では、在地所司を核として地域住民の結集が図られていたことを考えてみた。なお課題は山積しているが、これまでの成果を基礎に、美濃国大井・茜部莊の経営、尾張国解文の国衙の下部機関などを対象として分析をつづけている。いずれ、研究成果は、著書の形態で発表することを意図している。
銀河団プラズマへのエネルギー輸送の観測的研究

「すざく」衛星によるA1689銀河団とA1835銀河団の観測データから、これらの銀河団外縁部に、まわりより高温になっているガス領域があることを発見した。さらに、このガス領域は、外側に向かって銀河のフィラメント構造とつながっていることがわかった。ガスのエントロピーや重力質量分布を調べると、この領域はフィラメント構造からの物質流入による衝撃波によってガスが加熱された可能性が高い。宇宙スケールの構造から銀河団プラズマへのエネルギー輸送が観測的に明らかになったのである。本年度の研究成果は、「すざく」のデータ解析と、ASTRO-H搭載HXI検出器の開発に大別できる。「すざく」では、A1689銀河団において、銀河団周辺部に高温の領域があり、外側に向かって銀河の大規模構造と接続していることを発見した(Kawaharada et al. 2010)。銀河団をとりまく大規模構造から、銀河団に向かって物質が流入することにより、銀河団の外縁部でプラズマが加熱されていると考えられる。これによって、宇宙の大規模構造から銀河団へエネルギーが輸送されることで、宇宙最大の天体である銀河団が成長していることを世界で初めて示すことに成功した。その成果は、プレスリリースされ、日経産業新聞、日刊工業新聞などに取り上げられ、ニュートン特集号(2010年6月号)、パリティ特集号2011年1月号)、そして天文月報(2011年3月号)に記事が掲載された。銀河団プラズマへのエネルギー輸送の研究を飛躍的に進めるには、次期X線衛星ASTRO-Hが不可欠である。特に、エネルギーの流入に伴うプラズマの加熱や粒子加速を研究するのに、硬X線領域での撮像分光を可能にする、硬X線イメージャー(HXI)が力を発揮する。本年度、私はHXIの開発に参加し、とくに、設計が遅れていたCXBシールドについて、素材と厚みを決定するための検討を行い、シールドを試作して振動試験を突破した。同様に、デブリ防護と遮光機能をもつ入射窓の設計も行い、音響試験を突破した。また、センサー部に電力を供給するアナログ部であるCPMUのBBMを用いた機能試験を行った。本年度は、A1914とA1750という、衝突銀河団について、すざく衛星による観測を行った。これまでに、比較的に緩和した系である銀河団A1689について、周辺の大規模構造から物質が流入し、銀河団内部に向かってエネルギー輸送が行われていることがわかってきたが(Kawaharda et al.2010)、銀河団の形成現場である衝突銀河団におけるエネルギー輸送については、まだ観測的に明らかになっていない。周辺をとりまく大規模構造からのエネルギー流入、および、衝突した銀河団同士におけるエネルギー輸送を解明すべく、現在これら2天体について、データの解析を行っている。「すざく」によるデータ解析と並行して、次期X線衛星ASTRO-Hの開発にも携わっている。この衛星は、軟X線領域におけるかつてない精密な分光と、軟ガンマ線領域にまで届く、広帯域な高感度観測を実現する。ASTRO-Hを使えば、「すざく」で切り拓いた銀河団プラズマにおける熱輸送の研究を、プラズマの運動、プラズマの加熱、粒子加速を直接計測することで、飛躍的に発展させることができる。本年度に私は、ASTRO-H衛星に搭載される硬X線検出器(HXI)によって、衝突銀河団A3667の広がった電波が観測されている領域を観測したときに、硬X線領域で撮像分光ができることを確かめた(Kawaharada et al.2012年春の天文学会)。この観測が実現されれば、銀河団衝突によって解放されて、プラズマに輸送されたエネルギーが、どのような物理過程をへて、どの程度プラズマの加熱や粒子加速にまわるか、観測データから推定することができる。今年度は、Abell 1835銀河団において、銀河団外縁部までの銀河団プラズマの温度・密度・エントロピーの分布を求め、重力レンズ解析による総質量分布と比べることで、銀河団の外縁部における銀河団プラズマの物理状態を研究した(Ichikawa et al. 2013)。温度は、中心の約8 keVからビリアル半径付近では約2keVまでファクター4ほど低下する。エントロピーは、中心からr500付近まではr1.1で増加するが、それより外ではフラットになる。これまでに「すざく」で観測されたほかの天体と比較すると、平均温度でスケールされた温度とエントロピーのプロファイルは良く一致することから(Akamatsu et al. 2011, Sato, K. et al. in prep)、上記のプロファイルの振る舞いは、近傍銀河団に一般的なものである可能性が高い。銀河団プラズマの静水圧平衡を仮定して、Abell 1835の総質量積分プロファイルを作成すると、Abell 1689のケースと同様に、r500付近より外側で非物理的に低下してしまう。

これは、外縁部では静水圧平衡が成立していないことを意味している。外縁部で銀河団プラズマの熱的な圧力は、重力レンズから要請される必要な総圧力の6割程度なので、静水圧平衡が破れていることと合わせると、ガスの乱流や加速された粒子など、非熱的な圧力が残りの圧力を担っている可能性が高い。A1835ではA1689と同様に、外縁部の温度とエントロピーの非等方性が発見され、銀河団周辺の銀河の個数密度マップから、高温領域は銀河団につながる銀河のフィラメントに、低温領域は銀河が少ないボイドに接していることがわかった。これは、宇宙の大規模構造から銀河団ガスへの物質とエネルギーが輸送され、ガスの熱化によってフィラメント方向のガス温度が高くなっていることを示唆している。A1689におけて発見された、宇宙の大規模構造から銀河団へのエネルギー輸送の証拠は、SDSSの光学データや、すばる望遠鏡の重力レンズ観測と組み合わせることで、大変重要な成果であり、各種の新聞や雑誌に掲載されるなど、社会的な反響も大きかった。他方で、A1914やA1750といった、衝突銀河団についての研究は、すざく衛星による観測の遅れなどもあって、当初の計画から若干遅れている。これらを全体的にみると、おおむね順調に進展していると言ってよいであろう。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、A1914とA1750のデータ解析を行い、成果をまとめて投稿論文にする。また、引き続きASTRO-H衛星HXIの検出器開発を続けるとともに、HXIによる銀河団の硬X線領域でのマッピング観測と、重力レンズ観測を組み合わせた、プラズマ加熱と粒子加速によるエネルギー輸送の研究の可能性を検討し、衛星の観測計画に反映していきたい。
視覚障害者に対する医学教材の開発研究

1.盲学生向けの解剖図および模型の作成に関する研究。理療科に所属して医学の基礎について学ぶ視覚障害者向けに、人体構造を理解させるため、骨・筋・神経・血管などを単純な線画で図案化された解剖模式図を作成する教材開発研究を行った。PCグラフィックソフトを用いて解剖学模式図を新たに作画して印刷し、立体コピー機を使って立体印刷を行った。本年度は、研究計画の最終年度として、これまで発表してきた解剖模式図を改変し、弱視の学生にも見やすく線の太さや、ドット模様や赤色を入れて見やすくするなど工夫を施して、大判プリンタでも拡大印刷した。これらの図は東洋療法学校協会編の解剖学教科書にも多数採用された。また、あはき講習会では同時に、独ソムソ社、ゼネラルサイエンス社と共に企画制作した上肢帯の運動器模型も公表した。2.点図ディスプレイを用いて生体現象の経時的変化を触図示する試み。理療科教育で生体反応の経時的変化をポリグラフで計測する際、盲学生の場合に即時的なグラフの変化が読み取れず、晴眼学生との間に格差が生じる不都合があった。そこで、グラフ波形と時間変化を盲学生に即時的に理解させるため、KGS社製の点図ディスプレイに、ポリグラフ波形を即時表示するソフトの製作を目指した。本年度は、これまで我々が開発した点図表示ソフトに「グラフに作画される計測線以下の部分をベタ塗り刷るコマンド設定」を作り、グラフ波形を線ではなく面の大きさとして表示する「面コマンド」を追加改定し、筑波大学の全盲学生を5名を被験者として心電図を表示させて波形の読み易さを調べた。その結果、グラフの波形の理解に面コマンドは有効と答えた学生は1名で、4名では有効性はないという解答を得た。本ソフトの改定は、多くの学生では有効性はなかったものの、線をたどることが苦手な学生にとっては面でたどらせ、線をたどることが得意な学生には線表示のままで使用できることは可能になった。本研究では視覚障害者の医学教育に関して、人体解剖イメージ、およびポリグラフで示される生体現象の経時的変化を理解させるモデル教材作成を目的とする。本年度の研究実績は、以下の2点である。1.触図による解剖図譜作成に関する研究。視覚障害者にも効果的に人体構造を理解させるため、脊柱および上肢の骨格標本や模型をもとに、形態学的要点を単純にデフォルメした図を作成し、触ってわかる解剖図として立体印刷した。触図は立体コピー機を使ってカプセルペーパに複写され、筑波大学の盲学生に試用した。その後アンケート調査によって改良点等を評価し、実用的な教材として、桜雲会出版部によって出版公表した。また、触図要素の選定に関する事前調査として、全国の各盲教育機関における触図の作成状況、教員の触図教材に対す意識をアンケートで調査した。現在、同調査の結果を集計中であり、次年度以降に公表を予定する。2.点図ディスプレイを用いた生体現象の経時的変化を触図化する試み。医学教育で扱う生理学的現象の必須項目である心電図で、波形や経時変化を盲用教材にすべくPCソフトの作成を行った。KGS製点図ディスプレイ(DV-1)はPCモニタ画面の画素ドットをピンの上下運動で表現し、そのまま即時的に点図を描画する装置である。本機を借用し、インタークロス社とともに心電図データをDV-1で表示する基本ソフトを開発した。これはPCに記録された波形情報の中から任意の部分を瞬時にDV-1に転送し、即時的にグラフ変化が動きをもった触図になるソフトである。心電図をこのソフトからDV-1に出力して、筑波大学の盲学生に実験的に試用し、どうすればわかりやすく表示させられるかという予備調査を試みた。この結果、心電図グラフの時間軸を引き伸ばすことで、ディスプレイを触って心電図波形のPQRSTの各波形を選別することができ、また、波形をスクロールさせる速さも触ってわかる速度に調節できるように作成した。1.触図による解剖図譜作成に関する研究について(1)本年度は、下腿の骨・筋・神経・血管について形態学的要点を単純化した模式図を作成し、触図化した。触図はPCソフトを用いて作画したものを印刷し、立体コピー機を使ってカプセルペーパに複写を行った。触図の一部は度盲学校理療科担当講習会で、モデル教材の冊子「下腿の局所解剖学」として公表された。講習会では同時に、独ソムソ社、ゼネラルサイエンス社と共に企画制作した上肢帯の運動器模型も公表した。(2)有効な触図製作ガイドラインを策定する目的で、筑波大学理療科教員養成施設触図研究班を組織・指導した。全国の各盲教育機関にアンケート調査し、触図の使用状況、独自の作成状況、触図作成の問題点などを詳細に調査した。この結果から触図作製の基本ガイドラインを作製した。2.点図ディスプレイを用いて生体現象の経時的変化を触図示する試み医学の一分野である理療を学ぶ際に、視覚障害学生といえども、生体現象を理解するために生体反応の経時的変化をポリグラフで計測する機会がある。我々は、グラフ波形を盲学生に即時的に理解させるため、点図ディスプレイに、ポリグラフ波形を即時表示する基本ソフトの製作を目指している。本年度は、前年度に我々が開発した点図ソフトのプロトタイプを全盲学生に試験的運用した。

基本ソフトの補正と使用環境の整備をするために、筑波大学の全盲学生を被験者として、点図ディスプレイの(1)表示面積、(2)ピンの解像度(pin dots)、(3)計測された心電図を表示する際のスクロール速度、の3点に関して、点図表示に適した条件を調査した。その結果以下の3点が分った。(1)表示面積が大きいほどグラフの全体像がつかみやすく好ましい。(2)解像度が2倍になっても触覚を使った線の追跡しやすさはほとんど変わらないが、高解像度のほうが実線を好ましく表現できる。(3)心電図を触って理解するためには、得た生データの速度を0.070.1倍した時間軸で遅くスクロール表示する必要がある。1.盲学生向けの解剖図および模型の作成に関する研究。理療科に所属して医学の基礎について学ぶ視覚障害者向けに、人体構造を理解させるため、骨・筋・神経・血管などを単純な線画で図案化された解剖模式図を作成する教材開発研究を行った。PCグラフィックソフトを用いて解剖学模式図を新たに作画して印刷し、立体コピー機を使って立体印刷を行った。本年度は、研究計画の最終年度として、これまで発表してきた解剖模式図を改変し、弱視の学生にも見やすく線の太さや、ドット模様や赤色を入れて見やすくするなど工夫を施して、大判プリンタでも拡大印刷した。これらの図は東洋療法学校協会編の解剖学教科書にも多数採用された。また、あはき講習会では同時に、独ソムソ社、ゼネラルサイエンス社と共に企画制作した上肢帯の運動器模型も公表した。2.点図ディスプレイを用いて生体現象の経時的変化を触図示する試み。理療科教育で生体反応の経時的変化をポリグラフで計測する際、盲学生の場合に即時的なグラフの変化が読み取れず、晴眼学生との間に格差が生じる不都合があった。そこで、グラフ波形と時間変化を盲学生に即時的に理解させるため、KGS社製の点図ディスプレイに、ポリグラフ波形を即時表示するソフトの製作を目指した。本年度は、これまで我々が開発した点図表示ソフトに「グラフに作画される計測線以下の部分をベタ塗り刷るコマンド設定」を作り、グラフ波形を線ではなく面の大きさとして表示する「面コマンド」を追加改定し、筑波大学の全盲学生を5名を被験者として心電図を表示させて波形の読み易さを調べた。その結果、グラフの波形の理解に面コマンドは有効と答えた学生は1名で、4名では有効性はないという解答を得た。本ソフトの改定は、多くの学生では有効性はなかったものの、線をたどることが苦手な学生にとっては面でたどらせ、線をたどることが得意な学生には線表示のままで使用できることは可能になった。
肝組織移植による肝疾患治療のための基礎的研究

我々は、成熟ラット肝臓より肝幹細胞の一種と考えられる小型肝細胞を分離培養し、増殖と成熟肝細胞への分化を調節する方法を見いだした。小型肝細胞は増殖しコロニーを形成し、非実質細胞、特に星細胞の分泌する細胞外基質が小型肝細胞の周りに蓄積することによって成熟化し、3次元的な類肝組織を形成する。小型肝細胞のコロニーはsubcultureすると非実質細胞の増殖が抑制され、増殖が促進される。その小型肝細胞に基底膜成分からなる細胞外基質(Matrigel)を投与すると成熟化が誘導される。細胞外基質は基底膜様構造を形成していることが必要で、type IV collagen, lamininなど個別の投与では、組織構築を誘導することができなかった。分化誘導を受けた小型肝細胞は、培養後、数週間経過しているにも関わらず成熟肝細胞が豊富に発現している転写因子のHMF4,HNF6,C/EBPalphaなどを強く発現するようになり、それら転写因子によって発現調節されているアルブミン、トランスフェリンばかりではなく、尿素合成に必要なcarbamoylphosphate synthetase Iやアンモニア代謝に必要なglutamine synthetaseが発現するようになり、薬物代謝のcytochrおme P450の誘導がかかるようになる。この結果は、成熟化した小型肝細胞が生体内の肝細胞と同等な機能を発揮できるということである。小型肝細胞はコロニーの状態での長期間の凍結保存(液体窒素を使うことなく-80°Cで良い)が可能で、最長90週凍結保存した小型肝細胞を増殖させることに成功した。平均60%の生着率や、生着した小型肝細胞は増殖する。2週間でコロニーの面積にして約7倍に、アルブミンの産生は約5倍になる。凍結保存した小型肝細胞も成熟化を誘導することが可能で、subcultureした場合とほぼ同様の結果を得ている。また、小型肝細胞のコロニーを、コラーゲンからなるscaffoldの中で培養すると成熟化が誘導され、非実質細胞は胆管形成や毛細血管の形成を行うようになった。現在、このscaffoldで組織構築した類肝組織をヌードマウスやラットに移植する実験を継続して行実施し、生体内での組織化の検討を行っている。私は、成熟ラット肝臓より肝幹細胞の一種と考えられる小型肝細胞を分離培養し、成熟肝細胞に分化させ、肝非実質細胞との相互作用により3次元的な立体構造を構築することを見いだした。小型肝細胞はコロニーを作るように増殖し、肝上皮様細胞や星細胞に囲まれるようになるとコロニーの上に盛り上がるように大型の細胞が出現する。そのような立体的構造を呈する部分の細胞は成熟肝細胞に豊富に発現していることが知られている転写因子のHNF4,HNF6,C/EBPαなどを強く発現していることが分かった。2次元的に増殖している小型肝細胞に人為的に基底膜の細胞外基質を多量に含むマトリゲルを薄く載せると3次元的な立体構造を急速に誘導でき、小型肝細胞の成熟化は細胞外基質、特に基底膜成分の一部又は全てがあることが必要で、ラミニンやタイプ4コラーゲンが単独に存在しても成熟化は誘導されない。また、培養一週間ぐらい経った小型肝細胞のコロニーは、コロニーごと分離することが可能で新しいディッシュに再播種すると小型肝細胞は急速に増殖し、1ヶ月ほどでコンフルエントになる。

この実験条件では、非実質細胞の混入が少ないために3次元化は起こりにくい。この細胞にマトリゲルを載せると同様に成熟化を誘導することができる。つまり、この実験結果は、小型肝細胞のより純化が可能になり増殖と成熟化が培養皿上で調整可能になったことを示している(論文投稿中)。小型肝細胞を生体内に移植し組織化させる実験を行うためには多量の小型肝細胞を用意する必要がある。一個体から採取可能な小型肝細胞数は限られているため、増殖させた小型肝細胞を保存する方法の確立は必須である。我々は、一年以上凍結保存した小型肝細胞を再び増殖させることに成功した。50%以上の生着率があり、生着すると小型肝細胞は急速に増殖を始め、2週間でコロニーの面積にして約7倍になる。アルブミンの産生も培養経過と共に増える(培養25日で約40μg/ml/48h)。培養を続けるとほぼコンフルエントになる。現在、凍結保存した細胞の移植実験も準備中である。我々は、成熟ラット肝臓より肝幹細胞の一種と考えられる小型肝細胞を分離培養し、増殖と成熟肝細胞への分化を調節する方法を見いだした。小型肝細胞は増殖しコロニーを形成し、非実質細胞、特に星細胞の分泌する細胞外基質が小型肝細胞の周りに蓄積することによって成熟化し、3次元的な類肝組織を形成する。小型肝細胞のコロニーはsubcultureすると非実質細胞の増殖が抑制され、増殖が促進される。その小型肝細胞に基底膜成分からなる細胞外基質(Matrigel)を投与すると成熟化が誘導される。細胞外基質は基底膜様構造を形成していることが必要で、type IV collagen, lamininなど個別の投与では、組織構築を誘導することができなかった。分化誘導を受けた小型肝細胞は、培養後、数週間経過しているにも関わらず成熟肝細胞が豊富に発現している転写因子のHNF4, HNF6, C/EBPalphaなどを強く発現するようになり、それら転写因子によって発現調整されているアルブミン、トランスフェリンばかりではなく、尿素合成に必要なCarbamoyl-phosphate synthetase Iやアンモニア代謝に必要なGlutamine synthetaseが発現するようになり、薬物代謝のCytochrome P450の誘導がかかるようになる。この結果は、成熟化した小型肝細胞が生体内の肝細胞と同等な機能を発揮できるということである。小型肝細胞はコロニーの状態での長期間の凍結保存(液体窒素を使うことなく-80°Cで良い)が可能で、最長90週凍結保存した小型肝細胞を増殖させることに成功した。平均60%の生着率で、生着した小型肝細胞は増殖する。2週間でコロニーの面積にして約7倍に、アルブミンの産生は約5倍になる。凍結保存した小型肝細胞も成熟化を誘導することが可能で、subcultureした場合とほぼ同様の結果を得ている。また、小型肝細胞のコロニーを、コラーゲンからなるscaffoldの中で培養すると成熟化が誘導され、非実質細胞は胆管形成や毛細血管の形成を行うようになった。
癌細胞のアポトーシスに関連するマイクロRNAの網羅的解析

細胞の遺伝子発現調節に関与する小さなRNA、マイクロRNA (miRNA)の癌細胞での機能を網羅的に調べるため、細胞内でmiRNAを効率よく発現するベクターをデザインした。それを元に73種類からなるライブラリーを作製し、各miRNAを子宮癌細胞株で発現することで細胞増殖を抑制または促進するいくつかのmiRNAを同定した。中でも細胞増殖を促進し、アポトーシスを抑制したmiR-17は、癌細胞の悪性化との関与が示唆された細胞の遺伝子発現調節に関与する小さなRNA、マイクロRNA (miRNA)の癌細胞での機能を網羅的に調べるため、細胞内でmiRNAを効率よく発現するベクターをデザインした。中でも細胞増殖を促進し、アポトーシスを抑制したmiR-17は、癌細胞の悪性化との関与が示唆された本研究では、miRNA発現ベクターライブラリを作製し、細胞に投与することで癌細胞でのアポトーシスを誘導または抑制するマイクロRNA(miRNA)を、機能のわかっていないmiRNA群から選択する方法を開発している。まず、効率の良いmiRNA発現ベクターライブラリのデザインおよびmiRNAの発現条件検討を行った。市販されているshRNA発現用ベクターを使用し、数種類のアポトーシス関連miRNAについて、miRNAのデータベース「miRBase」上に掲載されているmiRNA前駆体を発現したが、発現の効率が非常に悪いものが多かった。miRNAは、pri-miRNAとして発現し、Drosh-DGCR8複合体によって切断されてpre-miRNAとなり、核外に輸送後にDicerにさらに切断され、mature miRNAとなる。pri-miRNAからpre-miRNAへのプロセシング効率には、pre-miRNAで切り取られる部分(pri-miRNA配列)が重要であることが知られている。そこで、プロセシング効率の良い特定のpri-miRNA配列に、発現するpre-miRNAを付加したキメラ型pri-miRNAを作製した。pri-miRNA配列とプロセシング効率の関係がよくわかっているmiR-30aのpri-miRNA配列を使用したキメラ型miRNA発現ベクターは、miRBase上のmiRNA前駆体を発現した場合よりもmature miRNAの発現の効率が24.5倍に上昇した。現在、約100種類程度のmiRNA発現ベクターライブラリの調製を進めており、同時にHeLa細胞を使ったmiRNAによる細胞の増殖およびアポトーシスの変化をアッセイする方法を検討している。マイクロRNA(miRNA)は、近年明らかになった細胞の遺伝子発現調節を司る小さなRNAで、すでに約700種のmiRNA前駆体が見つかっている。しかし、その機能解析は非常に手間と時間がかかり、効率の良い機能解析法の確立が非常に重要である。そこで本研究では、効率よくmiRNAの機能を解析するため、miRNA発現ベクターライブラリーをデザインした。昨年度の研究から、さまざまなmiRNAを効率よく発現するベクターのデザインに成功したため、今年度は、これを元にlet-7からmiR-100までの発現ベクターライブラリーを作製した。各ベクターをヒト子宮癌由来細胞株であるHeLa細胞にトランスフェクションし、その細胞増殖能の変化を調べたところ、let-7a-1、let-7f-1、miR-24-2、miR-30b、miR-34a等で強く細胞増殖の抑制が見られた。また、今回のライブラリーの中で、miR-17のみで強い細胞増殖の促進が観察された。これらのベクターによる増殖能の変化について、アポトーシスを起こしているかどうかを調べたところ、miR-34aでは、アポトーシスが増加し、逆にmiR-17では減少していた。miR-34aは癌抑制遺伝子p53の下流でアポトーシスを制御していることが知られており、miR-17はアポトーシスに関連する因子E2F1をターゲットとしていることが知られている。このため、今回の結果はこれらを反映したものであると考えられる。今回明らかになった、その他のHeLa細胞の増殖を抑制するmiRNAについても、そのメカニズムに関する研究を進めることで癌の治療、診断の応用が期待できる。さらに、本研究の結果により、miRNAの機能解析には発現ベクターライブラリーによる網羅的解析が有効であることが明らかになった。
企業の戦略と組織の変容に伴う生涯機会配分と家族の多様化に関する日仏比較研究

今回のプロジェクトによる成果の最も重要な成果は、経済組織の変容と個人の生涯所得機会と家族の多様化の背後にあるメカニズムを、実証的・理論的に多方面からのアプローチによって解明したことである。われわれは、経済組織の変容のうち、特に非営利組織の拡大に着目した。非営利組織と個人や家族の選択行動のありかたを、非営利組織による生活・福祉関連サービス供給の側面からとらえ、仏の非営利組織のヒアリング調査と日本の非営利組織(NPOおよびワーカーズコレクティブ)の調査をもとに、日仏の比較分析を行った。その成果は、「非営利組織における雇用の可能性-地方政府レベルの日仏比較事例から-」としてまとめた。同時に非営利組織におけるインセンティブの仕組み(資金調達・拠出、雇用・ボランティア、成果配分)に着目しつつ、特に若者を中心とした能力開発への非営利組織の関わりについての実証的研究を、「生涯所得の不安定化・雇用機会の多様化と能力開発政策」としてまとめている。理論的な貢献については、市場と非市場、営利組織と非営利組織の対立軸に着目し、これまでの市場や営利組織を分析の中心としてきた経済学の限界と、拡大によるあらたな展開を、瀧澤の「市場と非市場のインタラクション」、「非営利組織の経済学的理解に向けて」によってまとめられている。同時に、そういった経済組織と個人・家族の変化をとりまく社会保障政策、あるいは社会経済システムのあり方について、駒村が「母子世帯向け所得保障政策の動向」「社会政策における現金給付・現物給付の変化と社会的企業の役割」として、花田が「日本における社会的経済の可能性と現実性:社会運動の再定義から」、「「分かれた父親と養育費調査」からみえてきた母子家庭支援の課題」と、それぞれの専門的視野から成果をまとめた。また、2005年11月8日にフランス側研究者が来日して、東洋大学で「不平等化する社会・経済、不安定化する雇用・職業-フランスと日本それぞれの変化と対応-」のタイトルで行い、研究成果の報告を行った。その成果についてはコンファレンス・ペーパー集として発刊。さらに、社会経済の評価に関するワークショップ(国際学会名:CIRIEC)の共同研究会議および総会において、今回の日本側の研究成果を報告している。1)「グローバリゼーションの進展による企業の戦略および組織の変容と人材戦略」について、研究分担者およびストラスブール側(パトリック・レレナ、ミッシェル・フォルテら)との協議を行い、日仏における組織の変容と生涯機会および家族の多様化の関係を検討するための第一段階として、非営利の生活関連サービスを供給する組織に対象を絞って、ヒアリングによるケーススタディを行った。また、フランス側研究所会議において瀧澤が、"Property Rights and the New Institutional Arrangement for Product Innovation in Silicon Valley"を報告した機会を含め、今村が渡仏の機会を捉えて、モジュール化と組織の統合性、組織のインセンティブ設計、生活関連サービスの供給構造などについて、分析フレームワークの構築を行った。2)「企業の戦略および組織の変容と教育・訓練政策のありかた」に関しては、日仏の教育・訓練政策のあり方について、技術開発政策から非営利社会経済セクターに至る人材育成のための教育・訓練政策の実態調査のために、ストラスブールのBETA/CEREQを中心に、専門家のヒアリングや文献/資料の調査・収集を行った。また、渡仏して研究会などを通じて先行研究や政策資料等の情報収集と、仏側研究者との分析フレームワークの構築作業を行った。

3)「世代間関係変化の日仏比較のためのフレームワークの検討」については、家族内、コーホート間の個人の自立と依存の関係や、企業の雇用システムにおけ同様の関係とに分けて、賃金制度・所得分配のあり方に関する日仏比較ワークショップを年度末にフランスにて行った。「グローバル化の進展による雇用・福祉制度変化の日仏比較」も同ワークショップにて討議を行った。(1)モジュール化とアングロ・アメリカン型企業統治による企業組織の変容と人材戦略経営戦略と賃金制度の変容にともなう、勤労者の生涯所得意識の変化については、平成15年度に行った調査をもとに分析した。その成果は、「成果・実績主義賃金導入による生涯リスクとインセンティブの変化」『現代社会研究』第2号、2004年、に発表。これからの企業組織の変容と個人の多様な選択肢のありかたについては、昨年度行った、仏の非営利組織のヒアリング調査と日本の非営利組織(NPOおよびワーカーズコレクティブ)の調査をもとに、日仏の比較分析を行った。その成果は、「日仏の非営利組織に見る雇用と多元化組織の可能性」、植草編『フランスの社会経済システム改革』2005年、NTT出版、に発表予定。さらに、これまでの営利企業の組織変容を引き続き追跡するとともに、今年度は特に以下の点に重点をおいて研究を行った。(2)NPOやワーカーズコレクティブの「起業」のメカニズム(起業時におけるルール作りなど)(3)非営利組織におけるインセンティブの仕組み(資金調達・拠出、雇用・ボランティア、成果配分)これらの成果については、2005年3月14日に、ストラスブールにおいて公開ワークショップを開催し、そこで今村が中間的な成果を報告した。そのパワーポイントは報告資料集として印刷製本され研究関係者に配布した。(4)ヨーロッパにおける非営利組織・社会経済の成立と現状(日本との背景の違いについて)2005年2月11日13日にかけて開催された、社会経済の評価に関するワークショップ(国際学会名:CIRIEC)の共同研究会議において、日本とヨーロッパ諸国との社会経済の比較フレームワークに関する第1回検討を行った。平成17年度にかけては、さらにこれまでの日仏比較に加えて、この日欧比較からの研究成果も用いた分析・研究を行う。これからの企業組織の変容と個人の多様な選択肢のありかた、および、非営利組織のいる生活・福祉関連サービス供給の可能性について、これまで行った仏の非営利組織のヒアリング調査と日本の非営利組織(NPOおよびワーカーズコレクティブ)の調査をもとに、日仏の比較分析を行った。その成果は、「非営利組織における雇用の可能性-地方政府レベルの日仏比較事例から-」、浅野編『成熟社会の教育・家族・雇用システム-日仏比較の視点から-』2005年、NTT出版、にて出版。同書には、駒村も「母子世帯向け所得保障政策の動向」、瀧澤も「市場と非市場のインタラクション」を執筆し、研究成果を報告した。
細胞膜上のディジタル式シグナル変換システムの解明

「細胞膜上の受容体を刺激後、長く続くアナログシグナルは、1分子レベルで見ると短期間シグナルから積算されて作られる。」とする仮説を検証した。EGF受容体への下流シグナル分子のリクルートを1分子観察したところ、0.5秒以下の時間しか続かなかったが、細胞全体のシグナル強度が高くなるにつれて、リクルート頻度は大きくなっていた。この結果は、上記仮説をさらに裏付けた。最近我々は、1分子観察法を駆使して、GPIアンカー型受容体CD59をリガンド刺激後に形成される安定な4量体に、細胞内からシグナル分子が1回あたり0.1-0.5秒程度の短時間しかリクルートされてこないことを発見した。一方、細胞全体のシグナルは、数分から数十分は続いているように見える。これらの結果から我々は、「細胞膜受容体を刺激後、長く続くように見える細胞全体のアナログシグナルは、1分子レベルで見ると0.1-0.5秒程度の時間しか続かないパルスのような短期間のシグナルが積算されて作られる。」とする仮説を立てた。この仮説を検証するために、まず、プローブの作成に着手した。刺激後のCD59の4量体へリクルートされるPLCgammaの活性化を1分子FRET法で可視化するプローブの作成を行った。また、同様にして刺激後のCD59の4量体にリクルートされるシグナル分子であるSrcfamily kinaseのmutantとATTO594-ATPアナログの作成を行った。FRETプローブの作成と同時に、上記の系がうまく行かなかった場合のバックアッププランをとして、EGF受容体(EGFR)への信号分子のリクルートの1分子観察を行った。まずは、Grb2-GFPのEGFRへのリクルートを観察したところ、CD59会合体へのシグナル分子のリクルート同様に、0.5秒以下の時間しか続かず、パルス状であった。この結果は、細胞全体で見ると長時間続くシグナル伝達が、1つずつの分子で観察するとパルス状のシグナル伝達となっていることをさらに裏付けている。研究実績の概要で記述したように、刺激後のCD59の4量体の下流のシグナル分子であるPLCgamma, Srcfamily kinaseの1分子FRETプローブを作成することができた。さらに、ATTO594-ATPアナログの細胞内への導入方法を確立できたので、CD59刺激後のパルス状シグナル伝達の1分子可視化計画は、順調に進んでいるといえる。また、バックアッププランとして行ったEGF受容体(EGFR)系でも顕著な進展が見られた。すなわち、EGFR刺激後の下流の信号分子、Grb2のリクルートが非常に短期間しか起こらないことも観察され、パルス状シグナルの例が増え、一般化できる可能性も出てきた。EGFRの系の研究も順調といえる。我々は最近、高精度1分子観察法を用いて、GPIアンカー型受容体で補体の制御タンパク質であるCD59をリガンドで刺激後に形成される安定な4量体に、細胞内からシグナル分子が短期間だけリクルートされては、離れることを見出した。リクルート1回あたりの時間は0.1-0.5秒程度と極めて短いことを発見した。一方で、western blottingなどで調べた細胞全体のシグナルは、数分数十分は続いていた。これらに基づいて我々は、「細胞膜上の受容体をリガンド刺激後、数分以上続く細胞全体のアナログシグナルは、1分子レベルで見ると1秒以下の時間しか続かないパルス状の短期間シグナルから積算されて作られる。この仮説を検証するために、まず、信号分子(PLCgammaやSrc family kinase)の活性化をFRET観察するためのプローブの作成に着手し、これに成功した。さらにFRETを観察するための条件の最適化を行い、活性化を可視化するための1分子FRET観察に成功した。しかし、活性化ー不活性化のサイクルを観察するためには、シグナル/ノイズ比を上げる必要があり、今後の試行錯誤が必要な状況である。上の実験に平行して、EGF受容体(EGFR)への信号分子Grb2のリクルートの観察を行った。EGFR刺激後、Grb2-GFPのEGFRへのリクルートを観察したところ、CD59会合体へのシグナル分子のリクルート同様に、リクルートはパルス状で、0.5秒以下の時間しか続かなかった。リクルート1回あたりの時間は短かったが、細胞全体のシグナル強度が高い時間帯ほど、リクルート頻度も大きくなっていた。この結果は、細胞全体で見ると長時間続くシグナル伝達が、1分子レベルではパルス状のシグナル伝達となっていて、パルス状シグナルの頻度が細胞全体のシグナル強度を決めることをさらに裏付けている。細胞中でシグナル分子の活性化を1分子FRETにより観察していく。FRET効率向上のために、リンカーの長さを最適化する。また、1分子FRET観察のために細胞内でのシグナル分子の発現量を低く抑えていく。また、1分子FRET観察と同じ条件下で、細胞全体のバルクシグナル強度をWestern blottingにより測定していく。また、Grb2以外のEGFR下流のシグナル分子、例えば、RasとRafの結合を1分子FRETで観察し、シグナル伝達がパルス状に起こるかどうかを検証する。

また、Rafのすぐ下流ののシグナル分子であるMEKのリン酸化の経時変化をWestern blottingで調べ、パルス状シグナルとバルクシグナルの相関を検証していく。細胞生物物理学
虚血再灌流起因の急性腎障害に対する水素の予防および治療効果の検討

虚血再灌流(IRI)起因の急性腎障害(AKI)に対する水素の予防効果を検討する研究において、平成29年度はそのモデル作成時の麻酔についてイソフルランが腎障害軽減作用があると報告があるため、それを検証するための実験を行った。IRI起因のAKIモデルに対してイソフルランと3種混合麻酔(塩酸メデトミジン,ミタゾラム,酒石酸ブトルファノール)を使用した結果3種混合麻酔には腎障害軽減効果がないとの結果が得られた。平成30年度はモデル確立させるためWistar 810週齢ラットを用い,右腎を切除後に左腎動脈の阻血(50分)後再灌流させIRI起因のAKIラットを作成して再度麻酔をイソフルラン群と3種混合麻酔群に分類(各群n=5)して,阻血前, IRI後24時間, 48時間後, 72時間後に採血を施行した。しかしながら、前年とは異なり、Cの上昇の程度はイソフルラン群と3種混合群ではピーク値(48時間後)に有意差がなく(イソフルラン群0.9±0.25 mg/dL,3種混合麻酔群0.84±0.23mg/dL p=0.753), BUNも同様に有意差を認めなかった。(イソフルラン群39.2±7.7mg/dL, 3種混合麻酔群38.1±14.4mg/dL p=0.531)。以上の結果よりIRI起因のAKIに対する水素の予防効果を検討する研究において当初の予定どおり、イソフルラン麻酔にて行うこととした。平成29年度の予備実験ではイソフルランの腎障害の軽減効果が認められると考えられたため、その効果を認めない3種混合麻酔を使用して水素の軽減効果を検討する実験を行うこととしたが、追試した結果イソフルランの軽減効果はイソフルラン麻酔に使用した生理食塩水(腹腔内投与; 3種混合が液体であったため、それに相当する量を使用した。)による腎障害軽減効果であると判明した。したがって、今後は当初の予定どおり、イソフルランを使用して実験を行う予定である。麻酔に関しては当初の予定通りイソフルラン麻酔を使用して施行する。Wistar 810週齢のラットを使用して水素のIRI起因するAKIに対する軽減効果を検討する。これまでの予備実験より阻血は50分が適切であると考えられ、また水素吸入に関してはIRI直後13時間では効果がない、と判明しており、水素の吸入に関してはIRI処置前2時間IRI後3時間の計5時間吸入のプロトコールにて実施する。水素吸入群と水素吸入させない群に分け、右腎摘出後+IRI 50分にてAKIモデルを作成して水素の軽減効果を検討する。虚血再灌流障害(IRI)に起因する急性腎障害(AKI)に対する水素の予防効果を検討する実験において,イソフルラン吸入麻酔を使用して, IRIに起因する実験モデル(Wistar 810週齢ラット)を作成し,経時的に血清Cr濃度を測定した。結果は血清Crの上昇の見られないモデルも認められた。イソフルラン自体に腎障害の軽減効果があるとの報告(Anesthesiology 2004; 101: 1313)が認められ,本検討においてイソフルラン使用は適切でないと判断した。腎障害の軽減効果を認めない麻酔について検索した結果, 3種混合麻酔薬(塩酸メデトミジン,ミダゾラム,酒石酸ブトルファノール)が妥当であると判断し,イソフルラン, 3種混合麻酔を使用したIRIによるAKIモデルを作成し,イソフルラン使用のモデルと比較した。結果は3種混合麻酔使用したIRI起因AKIモデルでは腎障害の軽減効果がないことが判明した。またイソフルラン使用のラットは腎軽減作用以外にも死亡率も3種混合ラットより良好(7日後の死亡率がイソフルランラットが0%であったのに対して3種混合ラットは55%)で,水素のAKI軽減効果を評価するには3種混合麻酔を使用したAKIモデルが適切であることが判明した。したがって, IRI起因のAKIに対する水素の予防効果の検討において, 3種混合麻酔を使用することとした。当初IRI起因のAKIモデル作成においてイソフルラン吸入麻酔を使用する予定であったが,イソフルランによるAKIの軽減効果が認められ、本実験においてイソフルランを使用することが適切でないことが判明したため,イソフルランに変わる麻酔薬を検索した結果, 3種混合麻酔が腎臓保護作用がないとされ,実際3種混合麻酔を使用したIRI起因のAKIを作成した結果,良好な結果が得られた。このようなことから,未だ水素を使用した実験は行えておらず,当初の計画より遅れている。

しかしながら、前年とは異なり、Cの上昇の程度はイソフルラン群と3種混合群ではピーク値(48時間後)に有意差がなく(イソフルラン群0.9±0.25 mg/dL,3種混合麻酔群0.84±0.23mg/dL p=0.753), BUNも同様に有意差を認めなかった。(イソフルラン群39.2±7.7mg/dL, 3種混合麻酔群38.1±14.4mg/dL p=0.531)。以上の結果よりIRI起因のAKIに対する水素の予防効果を検討する研究において当初の予定どおり、イソフルラン麻酔にて行うこととした。平成29年度の予備実験ではイソフルランの腎障害の軽減効果が認められると考えられたため、その効果を認めない3種混合麻酔を使用して水素の軽減効果を検討する実験を行うこととしたが、追試した結果イソフルランの軽減効果はイソフルラン麻酔に使用した生理食塩水(腹腔内投与; 3種混合が液体であったため、それに相当する量を使用した。)による腎障害軽減効果であると判明した。したがって、今後は当初の予定どおり、イソフルランを使用して実験を行う予定である。IRI起因するAKIモデルラットの作成することが確立されたので, 3種混合の麻酔薬を使用して, H30年度は水素がAKIの予防効果があるかどうかに関しての検討(当初は平成29年の予定)を行う。水素濃度は2.6%を使用し, Sham ope群,コントロール群(IRI起因のAKI,水素は吸入させない),治療群(IRI起因のAKI, 2.6%の水素吸入を行う)の3群に分類し,水素のAKI発症予防効果に関して検証を行う。麻酔に関しては当初の予定通りイソフルラン麻酔を使用して施行する。Wistar 810週齢のラットを使用して水素のIRI起因するAKIに対する軽減効果を検討する。これまでの予備実験より阻血は50分が適切であると考えられ、また水素吸入に関してはIRI直後13時間では効果がない、と判明しており、水素の吸入に関してはIRI処置前2時間IRI後3時間の計5時間吸入のプロトコールにて実施する。水素吸入群と水素吸入させない群に分け、右腎摘出後+IRI 50分にてAKIモデルを作成して水素の軽減効果を検討する。今回の実験においてIRI起因のAKIモデル作成するうえで、イソフルランによる吸入麻酔の腎障害軽減効果が認めらた。そのため、イソフルランに変わる麻酔を検索する必要があり、その結果3種混合麻酔(塩酸メデトミジン,ミダゾラム,酒石酸ブトルファノール)には腎障害軽減効果がないことが判明した。こういった経過より本来の予定であった、水素を使用したAKI軽減効果の検討の実験まで行うことができず、次年度使用額が生じた。まだ本来の水素を使用した実験まで施行できていない状況であるため、差額が生じた結果となった。平成31年には本来の目的である水素の腎障害軽減効果を検討する実験を行う予定である。