hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単一分子検出の可能な超高感度カーボンナノチューブ多項目バイオセンサの開発

本研究の目的は、パーソナルQuality of Life (PQOL)システムやμTASの実現に向け、微小流路を有する単一分子検出の可能な超高感度ラベルフリーCNTFET型バイオセンサとCNT単一電子トランジスタ型バイオセンサを開発し、それを定量的に評価することである。CNTFETバイオセンサの実用化に向け、まずセンサの多項目化を目指した。CNTFETを大気または溶液中で動作させると、CNT上に吸着する水分子の影響により、通常ではp型伝導を示す。そのためマイナスに帯電した物質を測定するのが困難であるという問題があった。この問題を解決するために、溶液中でもn型伝導を示すn型CNTFETの開発を行った。これは従来の方法で作製したCNTFET上にシリコン窒化膜(SiNx膜)を堆積し、カーボンナノチューブ-ソース・ドレイン電極領域をSiNx膜で覆うことにより達成した。このn型CNTFETを用いることにより、マイナスに帯電したタンパク質を検出することに成功した。そして従来のp型CNTFETと組み合わせることにより、プラス電荷とマイナス電荷の相補的検出に成功した。この成果により、多種多様な物質を高感度に測定することが可能となる。また、CNTFETを溶液中で用いる場合、その動作電流が極端に少なくなるという問題がある。この問題を解決するために、FETの動作電流を増加させることを目指した。そのために、CNT上にAuナノ微粒子を堆積させ、更にソース・ドレイン間に大電圧を印加する電気的アニールを行う方法を提案した。この方法によって、従来のFETに比べ電流量を100倍に向上させることに成功した。電流量の大幅な向上によって、溶液中でもより安定した動作が可能になった。本研究の目的は、パーソナルQuality of Life(PQOL)システムやμTASの実現に向け、微小流路を有する単一分子検出の可能な超高感度ラベルフリーCNTFET型バイオセンサとCNT単一電子トランジスタ型バイオセンサを開発し、それを定量的に評価することである。そのために必要なCNTの安定性問題の改善、つまりノイズの低減を交流(AC)測定を用いることによって行った。同時に、AC測定がセンシング動作に及ぼす効果を調べた。具体的には、ロックインアンプを用いてCNTFETのソース・ドレイン電極にAC電圧を印加し、その電流-電圧特性を測定した。結果としてドレイン電流の変動を大幅に低減することに成功した。またこの測定法をセンシングに応用することにより、pHを高分解能で計測することに成功した。そして直流測定では困難な極低濃度のタンパク質を検出することに成功した。一方で、CNTFETは大気・溶液中では通常p型伝導を示すため、マイナスに帯電した物質を測定するのが困難であるという問題があった。この問題を解決するために、溶液中でn型伝導を示すn型CNTFETの開発を行った。これは従来の方法で作製したCNTFET上にシリコン窒化膜(SiN_x膜)を堆積し、カーボンナノチューブ-電極領域をSiN_x膜で覆うことにより達成した。これらの成果により、多種多様な物質を高感度に測定することが可能となる。
ヒトCD133陽性神経芽腫幹細胞を標的とした新規治療法の開発

神経芽腫において,CD133はがん幹細胞様細胞の分化を抑制し,増殖を促進する.このことから,神経堤細胞や副腎でCD133が高発現することによって,神経芽腫の発がん誘導や転移などの悪性化を引き起こすと予想された.神経芽腫細胞株からCD133陽性細胞を分離し,神経芽腫細胞株と比較検討するとCD133陽性細胞は高い造腫瘍能を示した.また,CD133高発現モデルマウスとしてDBH(ドーパミン脱水素酵素)-CreマウスとCAG-lox-hCD133マウスを交配し,両アレルを有する二重ヘテロF1マウスは副腎でヒトCD133の高発現を示した.これら細胞株群のうちIMR32とSH-SY5Yを選択し、sphere形成能と増殖曲線を比較した。IMR32では径200μmのsphere形成に平均6.4±3.2日、SH-SY5Yでは同8.5±3.1日を要し、IMR32で早期に形成される傾向が認められた(p=0.16)。一方増殖曲線を描くと、培養開始5日の時点で各2.6×104, 7.8×103個であり、5cmシャーレがconfluenceに達するまで各4日、6日(中央値, p=0.04)かかり、IMR32で増殖能が旺盛な結果が認められた。ただしいずれも実験回数は3回であり、次年度以降再現性を確認する必要がある。また親株との比較では各細胞群ともCD133分画で増殖能が有意に高いことが示唆された。免疫不全マウスを用いた実験も開始しており、CD133陽性細胞と親株細胞を免疫不全マウス(NOD/SCID)の皮下と尾静脈に接種し、局所における造腫瘍能と、転移形成能をそれぞれ検討中である。平成27年度の当初の目標は、神経芽腫細胞株からのCD133分画の分離法を確立し、細胞株毎の同分画のcharacterizationを施行後、実験の主体をin vitroからin vivo実験に移行することであった。しかしながらcharacterizationのうち多分化能の検討(1神経成長因子を付加することでneurofilamentの発現状況から神経分化誘導を試みる、2forskolinによりグリアへの誘導をS100やGFAP発現状況で観察する、3neurotrophic receptorやchemokine receptorを検討する)を開始することができていない。主因はCD133細胞の作成効率が予想以上に低値であったことに存するが、平成27年度後半の実験で同問題は解決され、次年度に研究が大きく進展することが予想される。平成28年度は神経芽腫細胞株のうちMYCN増幅群としてIMR32,MYCN非増幅群としてSH-SY5Yを使用し,sphere形成能と増殖能について再現性を確認した.また,免疫不全マウスを用いた同細胞の腫瘍形成能についての実験に着手した.CD133陽性細胞と親株細胞を免疫不全マウス(NOD/SCID)の皮下と尾静脈に接種し,局所における造腫瘍能と転移形成能をそれぞれ検討した.MYCN増殖株(IMR32,CHP134,LA-N-5)とMYCN非増幅株(SH-SY5Y)を継代培養(Hansford LM et al. Cancer Res 67:11234-11243,2007)し、Heochst33342にて処理後FACSにてSide Population(SP)を分離、次いでautoMACSでCD133陽性細胞を各株から抽出した。継代培養頻度を2回/週行い,proliferation mediumの組成をグルタミン濃度2倍にしたことで回収効率が上がった.IMR32とSH-SY5Yのsphere形成能と増殖曲線を比較した。IMR32では径200μmのsphere形成に平均6.5±3.1日、SH-SY5Yでは同8.7±3.3日を要し、IMR32で早期に形成される傾向が認められた(p=0.16)。一方増殖曲線を描くと、培養開始5日の時点で各2.7×104, 7.8×103個であり、5cmシャーレがconfluenceに達するまで各4日、6日(中央値, p=0.04)かかり、IMR32で増殖能が旺盛な結果が認められた。再現性も得られ,親株との比較では各細胞群ともCD133分画で増殖能が有意に高いことが示唆された。免疫不全マウスを用いた実験ではCD133陽性細胞と親株細胞を免疫不全マウス(NOD/SCID)の皮下と尾静脈に接種し、局所における腫瘍増殖,肝臓・骨髄への転移形成を確認した.平成28年度の当初の目標は、神経芽腫細胞株からのCD133分画の分離法を確立し、細胞株毎の同分画の多分化能の検討を行い,実験の主体をin vitroからin vivo実験に移行することであった。しかし,CD133陽性細胞の作成率は改善したものの,sphere形成能,増殖能の再現性を得ること時間を要し,再現性を確認するにとどまった.そのため,in vivoへの移行は進まず,in vivo実験ではまず,免疫マウスモデルの系が確立されていることの確認を行った.平成29年度は多くの神経芽腫の発生部位である神経節および副腎において、CD133を高発現するモデルマウスを作成した。

CD133を高発現させるためのtransgenic (Tg)ベクターは、CAGプロモーター下にlox P配列と終止コドンを挿入し、ヒトCD133のcDNAと連結した、組織特異的に発現可能なものを使用した。ベクターは、マウスES細胞でのRosa26領域に相同組換えを行い、そのES細胞を用いてTgマウス(CAG-lox-hCD133)を作出した。また、神経節および副腎において、Tgを発現させるため、ドーパミン脱水素酵素(DBH)プロモーターにCreを連結したマウス(DBH-Cre)を理研から入手した。DBH-CreマウスとCAG-lox-hCD133マウスを交配し、両アレルを有する二重ヘテロF1マウスは、神経節および副腎においてヒトCD133を高発現することが期待される。作出したF1マウスを、生後2ヶ月の段階において解剖し、副腎(Adrenal gland)を回収した。副腎の外見からは、大きさおよび構造に違いは見られていない。回収した副腎での遺伝子発現を確認するため、RT-PCRとウェスタンブロットを行ったところ、ヒトCD133の高発現が確認された。継続して同二重ヘテロF1マウスを飼育し、自然発症腫瘍を検出していく。さらに、神経芽腫の原因遺伝子であるMYCNを発現するCAG-lox-MYCNマウスとの掛け合わせによる神経芽腫癌幹細胞モデルマウス構築を検討したい神経芽腫において,CD133はがん幹細胞様細胞の分化を抑制し,増殖を促進する.このことから,神経堤細胞や副腎でCD133が高発現することによって,神経芽腫の発がん誘導や転移などの悪性化を引き起こすと予想された.神経芽腫細胞株からCD133陽性細胞を分離し,神経芽腫細胞株と比較検討するとCD133陽性細胞は高い造腫瘍能を示した.また,CD133高発現モデルマウスとしてDBH(ドーパミン脱水素酵素)-CreマウスとCAG-lox-hCD133マウスを交配し,両アレルを有する二重ヘテロF1マウスは副腎でヒトCD133の高発現を示した.平成26年度の培養実験により、まず着目細胞株としてIMR32、LA-N-5、SH-SY5Yをセレクションすることができた。各細胞株により、分離CD133陽性細胞が最大となる至適条件(継代回数と間隔、SP分画採取に持ち込む細胞数、FACSのgating幅など)は微妙に異なっており、現在条件設定に傾注しているところである。CD133陽性細胞の分離・採取は今までに10回行ったが、予想された如くIMR32細胞での回収率が高い印象がある。平成27年度もSP分画、CD133陽性細胞のsortingを続行し、3株のうち安定した回収率を期待できる株を用い、同細胞のcharacterizationを開始する。また平成26年度に経験した神経芽腫患児3例の腫瘍組織を用い、CD133発現をPCR法と免疫組織染色で検討中である。上記細胞株実験の進捗をみながら、患者検体においてもSP分画、CD133陽性細胞の分離を試みる。昨年度後半の実験により細胞の散布密度、培養液組成、増殖刺激付与のタイミングを調整することで、各細胞株からのCD133細胞作成効率は改善した。平成28年度は早期から多分化能を検討することが可能となっており、in vivo実験(マウスにおける腫瘍・転移形成能)と並行して行う予定である。また進行神経芽腫患児の臨床検体を用い、神経芽腫原発巣と骨髄転移巣におけるCD133発現をPCR法で定量的に測定し、その局在を免疫組織染色で検討する。さらに細胞株実験で駆使したFACSとauto MACSの手法を応用し、患者採取組織からCD133陽性細胞(癌幹細胞である可能性が示唆される)の分離を試みる。
実世界データのための次元間横断処理

計算機処理や通信の対象として,実世界の3次元空間情報や画像情報などが,容易に利用できるようになってきた.たとえば,レンジデータやボリュームデータ,画像・映像情報など,実世界のデータが急速に増加している.一般に実世界の形状・画像情報はデータ量が多く,計算機処理の負荷が大きいばかりでなく,ネットワーク上の通信にも適していない.本研究では次元間の横断処理という概念をもとに,2次元画像情報の補間,3次元形状ならびに空間情報の解析,画像の輝度・色情報の解析と利用という観点から実世界データを効率よく処理する手法を考察した.2次元画像情報の補間に関しては「ブラシストロークモデルによる絵画風画像モーフィング」と「エピポーラ制約を利用した実時間視点モーフィング」という2つの成果をあげた.絵画風画像モーフィングでは,2つの画像を入力とし,各フレームが絵画風画像によって構成されているモーフィングシーケンスを生成する,新たに確認されたポップアップ現象を軽減するために,ブラシストロークを3次元空間に配置する手法を考案し,実験によって有効であることを確認した.実時間視点モーフィングは,対象物体を撮影した複数の広基線間距離の実写画像から任意の中間視点画像を生成する手法である.射影空間におけるエピポーラ制約に基づいた視点モーフィングと2次元テクスチャマッピングを利用することで,3次元モデルを介することなく画像を実時間で表示できる.3次元形状ならびに空間情報の解析に関しては「3次元空間変形による地形情報の視覚化」と「スカラ場の位相構造に着目した空間情報の解析手法」に関して成果をあげた.前者については,空間を変形させることによって,複数地点から観察した地形情報を整合かつ連続に1枚の画像にまとめる方法を検討した.地形の稜線(山線)や谷線をもとに地形を分割し,地形に応じた空間変形を自動的に導く手法を開発した.空間情報の解析手法としては,スカラ場の位相変化を表現するボリューム位相骨格を構成し,これを可視化の伝達関数設計に利用する方法を検討し,実験によって有効性を示すことに成功した.画像の輝度・色情報の解析と利用については,「実写画像を対象とした視覚復号型暗号」や鉛筆画風などの効果を加える「テクスチャスクリーン法」などの成果をあげた.視覚復号型暗号とは,復号にあたって計算を必要とせず,人間の視覚によってのみ復号可能な暗号である.本研究では実写画像を扱うことを目的とし,グレースケールの実写画像ではダイナミックレンジの拡大と階調数の増加によって暗号画像の高品質化に成功するとともに,カラー画像の場合はCIE-XYZ色空間を利用した色の中立化操作による新たな画像の秘匿方法を開発した.計算機処理や通信の対象として,実世界の3次元空間情報や画像情報などが,容易に利用できるようになってきた.たとえば,レンジデータやボリュームデータ,画像・映像情報など,実世界のデータが急速に増加している.一般に実世界の形状・画像情報はデータ量が多く,計算機処理の負荷が大きいばかりでなく,ネットワーク上の通信にも適していない.本研究では次元間の横断処理という概念をもとに,2次元画像情報の補間,3次元形状ならびに空間情報の解析,画像の輝度・色情報の解析と利用という観点から実世界データを効率よく処理する手法を考察した.2次元画像情報の補間に関しては「ブラシストロークモデルによる絵画風画像モーフィング」と「エピポーラ制約を利用した実時間視点モーフィング」という2つの成果をあげた.絵画風画像モーフィングでは,2つの画像を入力とし,各フレームが絵画風画像によって構成されているモーフィングシーケンスを生成する,新たに確認されたポップアップ現象を軽減するために,ブラシストロークを3次元空間に配置する手法を考案し,実験によって有効であることを確認した.実時間視点モーフィングは,対象物体を撮影した複数の広基線間距離の実写画像から任意の中間視点画像を生成する手法である.射影空間におけるエピポーラ制約に基づいた視点モーフィングと2次元テクスチャマッピングを利用することで,3次元モデルを介することなく画像を実時間で表示できる.3次元形状ならびに空間情報の解析に関しては「3次元空間変形による地形情報の視覚化」と「スカラ場の位相構造に着目した空間情報の解析手法」に関して成果をあげた.前者については,空間を変形させることによって,複数地点から観察した地形情報を整合かつ連続に1枚の画像にまとめる方法を検討した.地形の稜線(山線)や谷線をもとに地形を分割し,地形に応じた空間変形を自動的に導く手法を開発した.空間情報の解析手法としては,スカラ場の位相変化を表現するボリューム位相骨格を構成し,これを可視化の伝達関数設計に利用する方法を検討し,実験によって有効性を示すことに成功した.画像の輝度・色情報の解析と利用については,「実写画像を対象とした視覚復号型暗号」や鉛筆画風などの効果を加える「テクスチャスクリーン法」などの成果をあげた.視覚復号型暗号とは,復号にあたって計算を必要とせず,人間の視覚によってのみ復号可能な暗号である.本研究では実写画像を扱うことを目的とし,グレースケールの実写画像ではダイナミックレンジの拡大と階調数の増加によって暗号画像の高品質化に成功するとともに,カラー画像の場合はCIE-XYZ色空間を利用した色の中立化操作による新たな画像の秘匿方法を開発した.計算機処理や通信の対象として,実世界の3次元空間情報や画像情報が,比較的容易に利用できるようになってきた.たとえば,レーザスキャナによるレンジデータやCTなどによるボリュームデータ,デジタルカメラやデジタルビデオなどによる画像情報など,実世界のデータが急速に増加している.

一般に実世界の形状・画像情報はデータ量が多く,計算機処理の負荷が大きいばかりでなく,ネットワーク上での通信にも適していない.そこでデータ量を落とすために実世界データを解析して必要とされる特徴量を適切に抽出する手法や,抜き出された特徴量をもとに元のデータを復元ないし補間する手法が必要となる.本研究では次元間の横断処理という概念をもとに,実世界データを統一的に処理する手法を考察する.特に「画像情報の補間法」,「形状・空間情報の解析法」,「形状情報の補間法という3つのサブテーマを設定して研究を進めている.第一のサブテーマである画像情報の補間法に関して,今年度は射影空間を利用して複数枚の2次元実写画像を3次元的に補間する手法である「視点モーフィング」と2枚の2次元画像から絵画風画像のシーケンスからなるアニメーションを生成する「絵画風モーフィング」について研究した.視点モーフィングでは未校正カメラから得られた画像間の対応関係をつけることが問題となっていた.そこで画像を曲面として捉え,臨界点(特異点)間の対応から画像の対応関係をつける手法を開発した.つぎに絵画風モーフィングについては,ブラシストロークと呼ばれる一筆ごとの筆跡の重ね描きによって絵画風画像を生成するが,このブラシストロークをキャンバスという2次元平面に配置する代わりに3次元空間に配置する手法を検討した.これによって従来の手法では問題となったコヒーレンシーの問題を解決し,アニメーションの品質を改良することに成功した.第二のサブテーマである形状・空間情報の解析法については,「ボリュームデータの可視化手法」を手がけた.具体的には対象となるn次元形状とその断面形状(n-1次元)の変化を,微分幾何学的な見地から関連づける手法を考察し,ボリュームデータの可視化手法へと適用した.第三のサブテーマである形状情報の補間法(モーフィング)では,厳密な意味での補間ではないが,複数視点から見え方に合わせて対象形状,特に地形などの形状を変形する「デフォルメ透視投影」について検討した.計算機処理や通信の対象として,実世界の3次元空間情報や画像情報が,比較的容易に利用できるようになってきた.たとえば,レーザスキャナによるレンジデータやCTなどによるボリュームデータ,デジタルカメラやデジタルビデオなどによる画像情報など,実世界のデータが急速に増加している.一般に実世界の形状・画像情報はデータ量が多く,計算機処理の負荷が大きいばかりでなく,ネットワーク上での通信にも適していない.そこでデータ量を落とすために実世界データを解析して必要とされる特徴量を適切に抽出する手法や,抜き出された特徴量をもとに元のデータを復元ないし補間する手法が必要となる.本研究では次元間の横断処理という概念をもとに,実世界データを統一的に処理する手法を考察する.特に「画像情報の補間法」,「形状情報の補間法」などのサブテーマを設定して研究を進めている.「画像情報の補間法」では昨年度に引き続き視点モーフィングと絵画風モーフィングについて研究した.複数画像間の中間視点画像を生成する視点
生物ソナー, その工学的応用の検討

本課題では,コウモリやイルカのエコーロケーションについて実際の生態観測を行う機会が少ない工学分野の研究者と,逆にエコーロケーションの仕組みについて興味はあるものの物理的側面からのアプローチへの手がかりがつかみにくい動物行動学を専門とする研究者が共同して観測を体験することによってそれぞれの立場からの総合的な検討を行うことを一つの大きな目的とした.各分担者は,扱う生物の種類によって,主としてイルカを扱うグループとコウモリを扱うグループの2班に分かれて通常の活動を行った.それぞれの研究成果ならびに検討課題については,インターネットを活用し,ネット上での意見交換ならびに討論を研究者相互間で広く行うこととして,お互いの情報を得やすい環境を整備した.しかしながら,離れた場所における意見交換ではその限界もあるため,全員が集合する会議を合計5回開催し,討論の充実を図ると共に本課題の大きな目的の一つに挙げているエコーロケーションの共同観察も全体会議と2回併催して大きな知見を得ることができた.これらの観測から考えると,生物ソナーは我々が現在実現している人工ソナーに比べて装置の小型さ,処理能力,柔軟度等その総合能力は格段に高いと認めざるを得ない.特に脳内におけるエコーの信号処理は我々が通常行っている視覚情報処理手法と比べて,時間情報をうまく利用しているという点で学ぶべき事項が多い.すなわち,彼らの脳内においては,時間周波数空間のいわゆるソナグラム的情報処理が末梢ならびに中枢で瞬時に行われ,その結果から周囲環境情報を得ていると考えられる.ヒトの聴覚に関する信号処理手法も近年注目されつつあるが,生物ソナーの工学的な応用への側面からも,今回の成果をふまえて,工学,動物学ならびに生理学などを包含した生物の聴覚信号処理のより一層の総合的な研究の展開が期待される.本課題では,コウモリやイルカのエコーロケーションについて実際の生態観測を行う機会が少ない工学分野の研究者と,逆にエコーロケーションの仕組みについて興味はあるものの物理的側面からのアプローチへの手がかりがつかみにくい動物行動学を専門とする研究者が共同して観測を体験することによってそれぞれの立場からの総合的な検討を行うことを一つの大きな目的とした.各分担者は,扱う生物の種類によって,主としてイルカを扱うグループとコウモリを扱うグループの2班に分かれて通常の活動を行った.それぞれの研究成果ならびに検討課題については,インターネットを活用し,ネット上での意見交換ならびに討論を研究者相互間で広く行うこととして,お互いの情報を得やすい環境を整備した.しかしながら,離れた場所における意見交換ではその限界もあるため,全員が集合する会議を合計5回開催し,討論の充実を図ると共に本課題の大きな目的の一つに挙げているエコーロケーションの共同観察も全体会議と2回併催して大きな知見を得ることができた.これらの観測から考えると,生物ソナーは我々が現在実現している人工ソナーに比べて装置の小型さ,処理能力,柔軟度等その総合能力は格段に高いと認めざるを得ない.特に脳内におけるエコーの信号処理は我々が通常行っている視覚情報処理手法と比べて,時間情報をうまく利用しているという点で学ぶべき事項が多い.すなわち,彼らの脳内においては,時間周波数空間のいわゆるソナグラム的情報処理が末梢ならびに中枢で瞬時に行われ,その結果から周囲環境情報を得ていると考えられる.ヒトの聴覚に関する信号処理手法も近年注目されつつあるが,生物ソナーの工学的な応用への側面からも,今回の成果をふまえて,工学,動物学ならびに生理学などを包含した生物の聴覚信号処理のより一層の総合的な研究の展開が期待される.1.本課題では,コウモリ等のエコーロケーションについて実際の生態観測を行う機会が少ない工学分野の研究者と,逆にエコーロケーションの仕組みについて興味はあるものの物理的側面からのアプローチへの手がかりがつかみにくい動物行動学を専門とする研究者が共同して観測を体験することによってそれぞれの立場からの総合的な検討を行うことを一つの目的とした.そのため,第2回目の研究打ち合わせ会は,青森県の天満林村にてコウモリの生態の観測を試みた.天満林村のコウモリは,わが国で唯一人為的にコロニーを移動させることに成功した例として知られている.その結果,生物ソナーを工学的に応用するためには,身近にコウモリを飼育することによってより詳しい生態観測と実験が不可欠との認識に至った.2.工学および動物生態学両分野の研究者にとって,生物ソナーについて興味ある対象は超音波の発生ならびに受聴機構さらににその先の中枢における信号処理機構である.そこで,今年度は対象動物をコウモリとして,実際にコウモリが発している超音波とターゲットからのエコーならびにそのときの脳内信号を実際にコウモリの頭部に発信器を装着して同時観測することとした.3.この計画を実現するために,工学側からはコウモリの通常活動に影響を与えない超小型・軽量の超音波検知素子の検討をまた生物側からは観測対象コウモリの選定を行った.その結果,コウモリの飛行に影響を与えることない程度に十分小型な装置が今年度内に実現可能であることが確認できた.さらに,今回の目的には西表島に棲息するカグラコウモリが,飼育の容易さ,発信周波数,体型等から適していることが分かり捕獲を実行することとした.イルカのエコーロケーションについての共同観測を計画し実行した.コウモリとは異なりイルカは自然生態での観測は難しいため,鯨類の飼育・研究では我が国の代表め機関である鴨川シーワールドの協力を得て観測を行った.数種類の鯨類について,エコーロケーション音をモニターしながら彼らの行動との対応を観察し,また同所において観測・撮影されたビデオをもとに討論を行ったその結果,工学サイドからは,信号処理・データ解析手法においての提案が,また,動物行動学サイドからは,シャチの母子コミュニケーションとエコーロケーション発達の関係について工学サイドからも興味ある観測結果が呈示された.

さらに,動物行動学サイドからは,自然生態観測の行動モニター装置の希望仕様についての提案があり,工学サイドから種々の改良点に関する提案がなされた.また,コウモリについても,専用の飼育施設内の人工飼育環境下におけるエコーロケーション機能の観測を計画し実行を試みた.最初に,超小型発信器をコウモリ頭部へ搭載して試みが,頭部への装着手段ならびにマイクロホンの仕様の一部に問題点を発見し,これらの改良型機器の設計・試作を試みると同時に,室内設置のマイクロホンによる日常観測を続けた.観測の結果,従来ほとんど変化しないと考えられてきたエコーロケーションのキャリア周波数が,飼育開始直後から変化する個体が存在する事実を確認できた.またエコーロケーション送波パルスの時間波形は4種類のパターンに分類できること,ならびにそれらの種類と彼らの採餌行動や探査行動の間に関連性があることが見いだされた.
企業の情報開示を促進するインセンティブ・システムの研究

本研究は、1)どのような場合/どのような企業が自社の情報を開示するのか、2)企業が情報を開示する促進要因と阻害要因は何なのか、3)コラボレーションや取引にはどのような情報の開示が必要なのか、4)情報開示と企業の利益が矛盾しないビジネスの構造とはどのようなものなのか、という問題設定について何らかの答えを与える概念フレームワーク構築を目的としている。実証研究のフィールドとしては、第一に、外食産業と医療業界で、ユーザーが特定業界の特定業務に特化したアプリケーション・ソフトウェアを情報システム業者に開発料を払って委託する方法で開発した後、オープンソースにするという注目すべきモデルについて、関係者へのインタビューによって事例研究をおこない、その含意を検討した。第二に、OPtiM、トラボックス、アイスタイルなど、情報開示をビジネス・モデルに組み込んだ諸事例の研究をおこなった。情報開示を伴うビジネス・モデルは、1)擬似物財化型(複製防止をほどこして情報そのものに希少性を持たせる)、2)物財帰着型(情報提供することで物財の販売を促進し、物財から情報提供のコストを回収する方法)、3)サービス帰着型(情報でサービスの販売を促進し、サービス収入から情報提供のコストを回収する方法)の3つのパターンがあるが、サービス帰着型で情報の受信者以外から収益を得るモデルが一般的であるのに対し、その他の収益パターンはいまだ確立されていないことが確認された。第三に、情報技術導入における情報技術の供給者とユーザーの間における情報開示の方法について、理論研究と情報システムベンダーと顧客企業の間のコミュニケーションについての量的調査をすすめた。
イエシロアリ腸内原生動物の培養法の開発と高度利用

常温、常圧で木材を摂食しているシロアリの木材分解機構を解明し、模倣できれば、現在、社会的ニーズが高い環境低負荷型の木質系バイオマスの利用法を開発する事ができる。下等シロアリは腸内に木材分解に強く関与している原生動物を共生させているが、これまで原生動物の培養の成功例はほとんどないため、その詳細な木材分解機構は未解明である。本研究では、イエシロアリの腸内に共生する3種類の原生動物の培養とその諸特性の解析を試みた。原生動物の培養条件を種々検討したが、いずれの条件でも3種類の原生動物は3日間で全て死滅した。シロアリ腸内では腸内微生物の代謝産物(酢酸等)が栄養源として腸壁から吸収され腸液中にほとんど残存しない点に着目し、培養に伴い生産される原生動物(あるいは共存している細菌)の代謝産物を吸着剤により除去しながら培養する事を考案した。検討の結果、活性炭を培地に添加して培養したところ、3種類の原生動物のうち、小型のSpirotrichonympha leidyiのみを約40日間にわたり培養する事に成功した。培養液をGC分析した結果、種々の脂肪酸が検出され、(1)S.leidyiが酢酸を生産している事、(2)長鎖脂肪酸やその他の成分が原生動物の生存を阻害している可能性、が示唆された。蛍光染色したセルロースを作製し、培地に添加して原生動物を培養した結果、S.leidyiがセルロースを体内に取り込み、分解している様子が観察された。培養液中のセルラーゼ活性とS.leidyiの数との間には正の相関関係が見られた。これまでS.leidyiはセルロースを利用しないと言われてきた。しかしながら本研究でS.leidyiの培養に初めて成功した事で、S.leidyiがセルロースを体内に取り込み分解する機能を有している事が明らかとなった。本研究により木質系バイオマス前処理法の開発のための基礎的成果が得られた。バイオエタノールの原料として注目されている未利用木質系バイオマスを利用するためには、強酸や強アルカリを用いた前処理を行い、木質からセルロース、ヘミセルロースおよびリグニンを抽出する必要がある。この前処理は環境に高負荷を与えると伴にコスト面でも問題がある。本研究では新規な環境低負荷型の前処理法の開発を目指し、木材を常温、常圧の条件下で摂食、分解利用しているシロアリの腸内に共生している難培養性の腸内原生動物に注目し、その単離、培養および木材分解機構の解析を試みた。実験には3種類の腸内原生動物(Pseudotrichonympha grassi, Halomastigotoides hartmanni, Spirotrichonympa leidyi)を有するイエシロアリを用いた。はじめにイエシロアリの長期間の飼育が可能で、餌の成分や量を自由にコントロールできる人工餌を開発した。開発した種々の人工餌を用いてイエシロアリを飼育した結果、餌成分の炭素源の種類、分子量および物性により原生動物叢が大きく変化することが示された。例えば、炭素源として高分子のセルロースを含む人工餌を摂食させると3種類の原生動物は健全に維持されたが、低分子のグルコースを含む人工餌を与えると原生動物が全て消失した。また、グルコース人工餌を摂食させた結果、腸内原生動物が消失したイエシロアリにグルコースに代えて木材を摂食させると、すべて死滅した(餌成分をコントロールすることで木材が食べられないシロアリを作製した)。この結果より3種類の腸内原生動物は木材の分解に重要な役割を果たしていることが示された。さらに、3種類の原生動物の諸特性を調べたところ、それぞれの比重やサイズ、温度や浸透圧に対する感受性が異なることが示唆された。これらの諸特性の違いは原生動物を単離する際に有用である。本研究で開発した人工餌と原生動物の諸特性を組み合わせることで、木材分解における3種類の原生動物の役割を解明することが可能であると考えられた。

培養液中のセルラーゼ活性とS.leidyiの数との間には正の相関関係が見られた。これまでS.leidyiはセルロースを利用しないと言われてきた。しかしながら本研究でS.leidyiの培養に初めて成功した事で、S.leidyiがセルロースを体内に取り込み分解する機能を有している事が明らかとなった。本研究により木質系バイオマス前処理法の開発のための基礎的成果が得られた。
高収量・省資源的土壌管理のための蓄積土壌リンの可給性評価

わが国の主要畑土壌であり,作物へのリン酸供給力が低い黒ボク土におけるリン酸可給性を的確に評価するために,黒ボク土のリン酸吸着特性および蓄積リン酸の可給性に対するコロイド組成(アロフェン質-アロフェン主体,非アロフェン質:Al-腐植複合体主体)および土壌pHの影響を明らかにした。1.コロイド組成とリン酸吸着活性との関係リン酸吸着には活性Al(酸性シュウ酸塩可溶Al)が最も強く関与し,単位活性Al当たりのリン酸吸量は,非アロフェン質多腐植質はアロフェン質非腐植質の約2.5倍と高い値を示した。2.コロイド組成の異なる黒ボク土における蓄積リン酸の可給性EDTA-NaF抽出Pは可溶性蓄積Pを表し,同一蓄積P,可給態P(Truog,Bray法)レベルで比較すると,植物の吸収P量はアロフェン質>非アロフェン質であり,作物生育を向上させる可給態リン酸量は,非アロフェン質黒ボク土でより高い値が必要であることが明らかとなった。同一蓄積Pレベルでの可給態P含量は,Truog-P,陰イオン交換樹脂抽出(Resin(HCO_3))-Pではアロフェン質>非アロフェン質であり,Bray-PおよびResin(Cl-型)-Pは非アロフェン質>アロフェン質であり,抽出法によって傾向が異なっていた。したがって,可給態リン酸量によって作物に必要なリン酸レベルを評価するためには,コロイド組成を考慮することが不可欠であることが明かとなった。3.土壌pHとリン酸可給性土壌pHが4.57の範囲では,可給態態リン酸含量はpHによって変化しない。しかし,オオムギのリン酸吸収量は非アロフェン質ではpH5.3以下で,アロフェン質ではpH4.6以下で減少し,これは根量の減少と一致した。低pHでのリン酸吸収量の低下はAl過剰障害による根量の減少によることが明かとなった。コロイド組成の異なる黒ボク土(アロフェン質多腐植質、アロフェン質非腐植質、非アロフェン質多腐植質、非アロフェン質非腐植質)のリン酸吸着特性と施用・蓄積リン酸の溶解性および作物の吸収量より、コロイド組成および土壌pHの蓄積無機態リン酸の可給性を検討した。1.コロイド組成とリン酸吸着活性との関係リン酸吸着には活性Al(酸性シュウ酸塩可溶Al)が最も強く関与し、その単位Al当たりのリン酸吸着量はアロフェン>Al-腐植複合体であり、非アロフェン質多腐植質はアロフェン質非腐植質の約2.5倍と高い値を示した。2.リン酸吸着活性と蓄積リン酸の溶解性および作物のリン吸収量蓄積リン酸量の異なる各黒ボク土の1mM硫酸による無機態リン酸の抽出量およびデントコーンのリン吸収量を測定した。活性Al当たりの蓄積リン酸量に対するリン酸抽出量および植物のリン吸収量は、アロフェン質非腐植質>アロフェン質多腐植質>非アロフェン質非腐植質≧非アロフェン質多腐植質、となった。3.土壌pHとリン酸可給性土壌pHを4.57に調製した黒ボク土にリン酸を施用し、大麦のリン酸吸収量および3つの抽出液による有効態リン酸量を測定した。この範囲での有効態リン酸含量はpHによって変化しない。しかし、大麦のリン酸吸収量は非アロフェン質ではpH5.3以下で、アロフェン質ではpH4.6以下で約2050%に減少し、これは根量の傾向と一致した。低pHでのリン酸吸収量の低下はAl過剰障害による根量の減少によると考えられた。以上の結果より、コロイド組成は活性Al当たりのリン酸吸着活性に強く影響し、そのことが蓄積リン酸の可給性に影響すること、また強酸性条件でのリン酸可給性には土壌のリン酸供給量よりも根量が大きな要因となることが明らかとなった。アロフェン質黒ボク土に比較して、非アロフェン質黒ボク土は活性Alあたりの蓄積土壌無機態リンの可給性が低く、また相対的に高い土壌pHよりリン酸の可給性が低下することが明らかとなった。

同一蓄積Pレベルでの可給態P含量は,Truog-P,陰イオン交換樹脂抽出(Resin(HCO_3))-Pではアロフェン質>非アロフェン質であり,Bray-PおよびResin(Cl-型)-Pは非アロフェン質>アロフェン質であり,抽出法によって傾向が異なっていた。したがって,可給態リン酸量によって作物に必要なリン酸レベルを評価するためには,コロイド組成を考慮することが不可欠であることが明かとなった。3.土壌pHとリン酸可給性土壌pHが4.57の範囲では,可給態態リン酸含量はpHによって変化しない。しかし,オオムギのリン酸吸収量は非アロフェン質ではpH5.3以下で,アロフェン質ではpH4.6以下で減少し,これは根量の減少と一致した。低pHでのリン酸吸収量の低下はAl過剰障害による根量の減少によることが明かとなった。リン酸固定力が強く,作物へのリン酸供給力が低い黒ボク土におけるリン酸の可給性を的確に評価することは,わが国の主要畑土壌である黒ボク土における作物の収量向上とリン酸資源の延命を調和的に解決するためには不可欠である.黒ボク土の蓄積無機態リン酸の可給性をリン酸収着に強く関与するコロイド組成(非アロフェン質多腐植質:川渡土壌,アロフェン質多腐植質:十和田土壌,アロフェン質非腐植質:蔵王土壌)を考慮して検討した。各黒ボク土にリン酸を加えて前培養(3ヶ月間放置)し,蓄積リン酸レベルが6段階(最大10gP_2O_5/kg)の土壌を調製した.EDTA-NaF抽出Pは全土壌無機態Pにおける可溶性蓄積Pを表すと考えられ,同-蓄積Pレベルや同一可給態P(Truog,Bray法)で比較すると,植物(コマツナ,シュンギク)の吸収P量は蔵王>川渡であった.蓄積Pの増加に伴う可給態P含量の増加量を比較すると,Truog-Pはアロフェン質≧非アロフェン質,Bray-Pおよび陰イオン交換樹脂抽出(Resin(C1-型))-Pは非アロフェン質>アロフェン質,Resin(HCO_3-形)-Pはアロフェン質>非アロフェン質であり,抽出法によって傾向が異なったいた。植物吸収P量との関係が両土壌で最も近い可給態Pの抽出法はResin(HCO_3-形)法であった。以上の結果より,黒ボク土の可溶性蓄積Pの可給性は非アロフェン質に比べてアロフェン質で高く,わが国で土壌診断に広く用いられているTruog法やBray法を基にしたP施用量は,アロフェン質黒ボク土で過大評価となることが明らかとなった.したがって,成熟した黒ボク土へのP資材投入量の決定には,活性Al,Fe含量やリン酸収着量のみならず,コロイド組成を考慮することが不可欠であり,高収量・省資源的な観点からの土壌の可溶性蓄積P(EDTA-NaF抽出P)レベルは,アロフェン質黒ボク土では非アロフェン質黒ボク土よりも少なくても良いことが明らかとなった。黒ボク土の有機態Pの無機化量は,陰イオン交換樹脂を用いて評価したところ,林地表層土では,乾土効果によって有機態Pの約10%が無機化することが明らかとなったが,作物への効果は今後に残された課題である.
資料解析に基づく防災ポテンシャルの変遷に関する研究

研究計画に従って、自然災害に関する資料の調査・比較検討・解析を行い、社会のもつ潜在的な防災に関する力が長期にわたっていかに変遷してきたかを考究した。すなわち、北海道から九州にいたる地方別に問題をとらえ、それぞれの地域性をもった自然災害現象を既存の資料に基づいて検討した。一方、自然災害には、冷害・水害・地すべり・震災・火山噴火・農林災害など現象別に社会環境と特有の関係をもつものが少なくない。それ故、これらの現象に関して、それぞれ専門別に、社会との関連を調査・検討した。なお、平成元年7月12、13日、名古屋に研究分担者一同が参集し、中間報告会を兼ね、総合討論会を開いた。本研究は、各地の自然災害科学地区資料センターの活動と密接・不可分の関係にある。本研究班においてなされた研究調査の結果はもちろんのこと、それに用いた資料も、できる限りデータベース化して保存するように配慮されてきている。本年度は中でも、わが国の地下水の地球化学的性質に関するデータベースが、分担者の関陽太郎教授によってまとめられた。これは、埼玉大学工学部の関東地区自然災害地区資料センターに保管されることになっている。本年度はさらに、本研究班と深い関係をもった他の「社会の防災力」関係者が集まって、7月19、20日、名古屋において、社会科学も含んだ広範にわたる問題につき、総合討論会を開いた。今後のこの種の研究の発展方向を探りつつ、当面の問題とどのように取り組んでいくかを目的とした集まりであった。とくに社会心理学的な側面から見た災害警報の取り扱い方、避難行動、その指導者の役割などについては、興味ある討論がなされた。以上の2度の総合討論会と各研究分担者の報告を総合すると、とくにここ数10年間の社会生活の変化と各地の都市化は、それ以前とは異なった被災・防災の問題を起こしているようにみえる、とまとめることができよう。
温度成層型蓄熱槽の極限性能を可能とする垂直吹出・吸込ディフューザーの研究

本研究では、日中の電力需要ピーク低減効果が大きい蓄熱式空調システムで用いられる水蓄熱槽の極限性能を可能とするディフューザーを開発している。実験と理論、そしてコンピュータによる数値流体解析を活用して、蓄熱システムの様々な設計条件と蓄熱性能との関係を導き出し、性能向上には限界があることを示した。本研究により、限界性能を持つとともに、低コストで構築できる高性能蓄熱システムの設計が容易にできるようになった。本研究は、東日本大震災後の原子力発電所稼働抑制の中、喫緊の課題となっている日中の電力需要ピーク低減効果が大きい蓄熱式空調システムで用いられる温度成層型水蓄熱槽の極限性能を可能とするディフューザーを開発しようとするものである。この目的を達成するために、垂直吹出ディフューザーの基本性状の実験的検討として、様々な条件で水蓄熱システムの実験が可能な三重大学の実験設備を利用して、入力流量、温度条件、ディフューザー設置水深の違いによる温度成層の形成状況の検討を行い、基本的な条件下での蓄熱性能の把握や従来方式のディフューザーとの性能比較を行うと共にCFDの精度検証のための比較データとして利用した。数値流体解析(CFD)における乱流モデルの検討と精度検証としては、RNGk-ε乱流モデルを用いて、現実的な温度成層流れが再現可能であることを確認し、三重大学での実験結果と照合することによりCFDの計算精度の検証を行うとともに、ディフューザー吐出面に設けられるパンチングメタルのCFDモデル化の検討を行った。性能評価の体系化の理論的検討としては、温度成層型蓄熱槽では基本となる水平吹き出し方式のディフューザーについて、流入流速を小さくすることによる蓄熱性能向上には限界があることを簡単なモデルを用いて理論的に示し、垂直吹き出し方式の優位性を確認するとともに、垂直吹き出し方式の場合の吹き出し直後の浮力による加速流速の理論的検討を行った。そして、これら得られた結果を取りまとめて学会発表を行った。この目的を達成するために、垂直吹出ディフューザーの基本性状の実験的検討として、様々な条件で水蓄熱システムの実験が可能な三重大学の実験設備を利用して、入力流量、温度条件、ディフューザー設置水深の違いによる温度成層の形成状況の検討を行うとともに、実際の蓄熱システムでの利用温度条件と流量レベルの実験を可能とするために実験設備の改造を行い、実際的な条件下での蓄熱性能の把握と得られた実験データを用いたCFDのより広範な条件での精度検証を実施した。その結果、CFDにおける乱流モデルとしては、RNGkーε乱流モデルだけでは対応できない非常に遅い流れとなる条件では層流モデルが適切であることが明らかとなったが、乱流モデルでも実務的には安全側の性能評価となることを確認した。CFDによる検討としては、ディフューザー吐出面に設けられるパンチングメタルのCFDモデル化の検討を行った後、ディフューザーと流入条件を様々に変化させた解析を実施することにより、既開発の簡易モデルである槽内混合モデルにおけるモデルパラメータの同定を行った。性能評価の体系化の理論的検討としては、水平吹き出し方式のディフューザーについては蓄熱性能向上には限界があることを理論的に示して垂直吹き出し方式の優位性を確認するとともに、垂直吹き出し方式のディフューザーについて同定された槽内混合モデルのモデルパラメータと流入条件との関係を、アルキメデス数とディフューザー設置水深をパラメータとして予測できる可能性を示した。本研究は、日中の電力需要ピーク低減効果が大きい蓄熱式空調システムで用いられる温度成層型水蓄熱槽の極限性能を可能とするディフューザーを開発しようとするものである。この目的を達成するために、垂直吹出ディフューザーの基本性状の実験的検討として、三重大学の実験設備を利用して、種々の条件の違いによる温度成層の形成状況の検討を行うとともに、実際的な条件下での蓄熱性能の把握と得られた実験データを用いたCFDのより広範な条件での精度検証を実施した。その結果、乱流モデルでは対応できない非常に遅い流れとなる条件では層流モデルが適切であることが明らかとなったが、乱流モデルでも実務的には安全側の性能評価となることを確認した。また、基本的な性能検討のために吐出面均等流入の場合について様々な条件でCFD解析を行い、モデルパラメータと流入条件の関係を得た。また、水面近傍のディフューザーでの空気混入状況について、理論的検討を行うとともに、VOF法による空気と水を同時に解くCFDにより、理論から導出された限界条件の検証を行い、おおむね適切な予測精度を持つことを確認した。

性能評価の体系化の理論的検討としては、水平吹き出し方式のディフューザーについては蓄熱性能向上には限界があることを理論的に示して垂直吹き出し方式の優位性を確認するとともに、垂直吹き出し方式のディフューザーについて同定されたモデルパラメータと流入条件との関係を、アルキメデス数とディフューザー設置水深をパラメータとして予測できることを示した。これら得られた結果を取りまとめて学会発表を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。建築設備26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度に予定していた研究のうち、基本性状の実験的検討については、ディフューザー周辺の流速分布の計測と簡単な可視化実験により、垂直吹き出しディフューザーの特徴的な性状について把握できた。また、CFDの精度検証については、実験での温度分布推移との比較を行い、十分な精度であることが確認できた。理論的検討については、浮力による加速に配慮する必要があることが確認できているが、体系的な整理にまでは至っていない。当該年度までに予定していた研究のうち、実験的検討については、ディフューザー周辺の流速分布の計測と簡単な可視化実験により、垂直吹き出しディフューザーの特徴的な性状について把握するとともに、実験設備を改造することによって実システムに即した温度条件、流量条件での実験を実施したが、改造に時間がかかったためにディフューザーの形状については十分なバリエーションを実現することが出来なかった。次年度も引き続き、様々なディフューザーを試行することにより蓄熱性能の極限化を図ることとしている。蓄放熱運転が逆転して、水面近傍に設置されたディフューザーの上面から水を吸い込む際に空気が混入して、運転に支障が出る可能性の検討については、本研究の初年度に基本的な理論的検討と確認のための簡単な条件でのCFDを実施しているが、その後、蓄熱槽規模、ディフューザーの形状・サイズ・設置水深、入力流量を変化させた条件で、合計300ケース以上の長時間計算が必要な非定常CFD解析を行う中で、空気混入の検討については、その後の具体的な進展が出来ず、次年度の主要課題としている。今後は、研究計画の予定通り、ディフューザーの「垂直吹出」および「垂直吸込」性状の検討を行うが、空気と水を同時に解析できる混相流のCFDを行い、理論的な限界設置水深・流量の検討を行う.また、理論的検討〓〓いては、吹き出し直後の縮流と成長するプリュームのモデルパラメータの関係を検討する予定である。今後は、これまでに得られた成果を基にして、以下の方策で研究に取り組む。垂直吹出ディフューザーの実験的検討については、ディフューザーの形状、サイズ、設置水深のバリエーションをさらに増やした実験を行い、CFDの計算精度の検証条件範囲を広げるとともに、実用規模の蓄熱システムに適用可能な極限性能を持つディフューザーの検討を行う。
移植臓器生着メカニズムに及ぼす移植片主要組織適合抗原の細胞膜上表現の消長の影響

移植片長期生着の機序に関する研究は、レシピエントの免疫状態の変化に主眼が置かれ、移植片のMHC抗原の膜表現の消長に着目した研究はない。本研究では、移植片のMHC抗原の膜表現を動物実験、臨床の生検材料について検討し、膜表現の消長が移植片生着の機序に影響を与えうるか否かを検討した。動物実験では、健常ラットとCYA投与ラットの心、腎におけるMHC抗原の膜表現を検討した。CYA投与によって、心の血管内皮細胞のclass I抗原とpolymorphicなモノクロ-ナル抗体によって検出されるclass II抗原の膜表現だけが減弱し、他の細胞の膜表現は変化がなかった。ヒト移植腎生検標本を用いたHLA-DR,DP,DQ抗原の解析では、尿細管上皮にDR,DP抗原が発現している症例の80%以上は、急性拒絶反応と診断してよく、また、正常腎では血管内皮細胞や間質の細胞にはDQ抗原が発現していないが、DQ抗原が発現している症例は、100%急性拒絶反応を示した。術前輸血と尿細管上皮のclassII抗原の発現の関係では、輸血量の多い症例ほど急性拒絶反応から回復したのちも、HLA-DR抗原が強く発現している傾向にあった。3年以上の長期生着例における尿細管上皮classII抗原の発現については、約半数でDR,DP抗原が陽性であった。この原因として、6例中5例に施行したdonor-specific blood transfusionの影響が最も強いものと考えられた。移植片生着の機序として移植片のMHC抗原の発現消褪を予想して検討したが、発現増強による急性拒絶反応の診断価値と輸血によるMHC抗原発現への影響を推論するにとどまり、発現の消褪による移植片生着延長効果は確認しえなかった。この理由として、免疫染色の定量化には限界があること、HLA抗原に対するpolymorphicな抗体が少ないことがあげられる。臓器移植における長期生着のメカニズムに関する研究は、従来レシピエントの免疫応答能の変化を検討するものに限られた。本研究ではこれまで関心の向けられなかった移植片細胞表面の抗原性の変化に着目し、免疫抑制剤の長期投与下における組織適合抗原表現の消長と生着メカニズムの関連を追究することを目的とする。63年度の研究計画のうちラットに一定期間免疫抑制剤を投与したのち屠殺し、心、肝、腎など移植の対象となる臓器における細胞表面のCLASSI抗原、CLASSII抗原の表現について検討したものについては、モノクローナル抗体を用いたABC法による免疫化学的検討によって組織適合抗原の表現が減弱することを認めたが,非特異的な免疫染色のバックグラウンドとの間に明確な差を見いだしえなかった。しかしながら、組織適合抗原を強く表現する屠殺例は認めなかった。ラットにおける移植実験では拒絶反応の発現後に,本来発現しているCLASSI抗原の発現が著明になること、腎尿細管等本来CLASSII抗原を発現していない細胞表面に、明らかな異所生の抗原の発現がみられることが確認された。しかしながら実験開始後の時間が短く、一旦拒絶反応が消褪したのち長く生着した実験動物をうるには至らず、長時間の経過で細胞表面の本来の抗原の発現か低下する、また一旦異所性に発現したCLASSII抗原が再び消失するかについては確かめうるに至っていない。また、イヌ肝移植実験において生検標本を集積しつつあるが、未だ例数が少なく結果を判定するには至っていない。本年度は本研究の目的に叶う実験手技を確立しえたので、明年度における成果に期待しうる。

移植片長期生着の機序に関する研究は,レシピエントの免疫状態の変化に主眼が置かれ,移植片のMHC抗原の膜表現の消長に着目した研究はない。本研究では,移植片のMHC抗原の膜表現を動物実験,臨床の生検材料について検討し,膜表現の消長が移植片生着の機序に影響を与えうるか否かを検討した。動物実験では,健常ラットとCYA投与ラットの心,腎におけるMHC抗原の膜表現を検討した。CYA投与によって,心の血管内皮細胞のclassI抗原とpolymorphicなモノクロ-ナル抗体によって検出されるclassII抗原の膜表現だけが減弱し,他の細胞の膜表現は変化がなかった。ヒト移植腎生検標本を用いたHLA-DR,DP,DQ抗原の解析では,尿細管上皮にDR,DP抗原が発現している症例の80%以上は,急性拒絶反応と診断してよく,また,正常腎では血管内皮細胞や間質の細胞にはDQ抗原が発現していないが,DQ抗原が発現している症例は100%急性拒絶反応を示した。術前輸血と尿細管上皮のclassII抗原の発現の関係では,輸血量の多い症例ほど急性拒絶反応から回復したのちも,HLA-DR抗原が強く発現している傾向にあった。3年以上の長期生着例における尿細管上皮のclassII抗原の発現については,約半数でDR,DP抗原が陽性であった。この原因として,6例中5例に施行したdonor-specific blood transfusion影響が最も強いものと考えられた。移植片生着の機序として移植片のMHC抗原の発現消褪を予想して検討したが,発現増強による急性拒絶反応の診断価値と輸血によるMHC抗原発現への影響を推論するにとどまり,発現の消褪による移植片生着延長効果は確認しえなかった。この理由として,免疫染色の定量化には限界があること,HLA抗原に対するpolymorphicな抗体が少ないことがあげられる。