hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フラクタル法援用による球状黒鉛鋳鉄の強度信頼性評価

球状黒鉛鋳鉄(DI材)を(基地組織+球状黒鉛)で構成される1種の複合材料として捉え,基地組織をフェライト,パ-ライトおよびベイナイトの3種類に変えた際の低サイクル疲労強度評価を行った.特にフェライト基地材については、疲労強度および破壊機構に及ぼす黒鉛分布の影響について調べるため,黒鉛粒数を高粒数および低粒数に変えたもの,および黒鉛分布が異なるYブロックの上部および下部で採取した試料を用いた.なお,黒鉛性状に関し,従来から強度評価に用いられてきた2次元分布測定に基づいて決定された黒鉛性状パラメータ(球状化率,粒数,平均粒径,面積率等)を用いる寿命評価では不十分なため,試験片表面から得られる2次元的な黒鉛分布を基に計量形態学を用いて各DI材の3次元黒鉛分布を求め,それらと寿命の関係について考察した.そして,疲労強度および破壊機構と大黒鉛の頻度分布が密接に関係することを明らかにした.さらに,黒鉛の3次元分布を考慮したき裂伝ぱシミュレーションを行い,疲労寿命の予測値と実測値が良く一致することを示した.当初計画したフラクタル法を援用したDI材の強度信頼性評価に関連して,まず詳細な破面観察およびあらさ測定を行った.その結果,(1)疲労破面がフラクタル性を有すること,(2)主き裂伝ぱの影響の無い内部黒鉛周囲の微小き裂伝ぱ域のフラクタル解析結果より,基地組織自体にフラクタル性を有すること,およびフラクタル次数より決まる基地のき裂伝ぱ抵抗の大小と実際の疲労き裂伝ぱ速度の大きさが必ずしも対応しないことが明らかとなった.初めの研究計画を多少変更したものの,破面情報をフィードバックして寿命を評価することに関しては,ほぼ計画目標を達成したものと考えている.研究計画に掲げながら計画年度内に充分な結果を得られなっかた破面のフラクタル解析による疲労強度評価に関する研究は今後とも引続き行い,球状黒鉛鋳鉄の強度評価に関する実用ベースでの強度資料の集積を行う.球状黒鉛鋳鉄(DI材)を(基地組織+球状黒鉛)で構成される1種の複合材料として捉え,基地組織をフェライト,パ-ライトおよびベイナイトの3種類に変えた際の低サイクル疲労強度評価を行った.特にフェライト基地材については、疲労強度および破壊機構に及ぼす黒鉛分布の影響について調べるため,黒鉛粒数を高粒数および低粒数に変えたもの,および黒鉛分布が異なるYブロックの上部および下部で採取した試料を用いた.なお,黒鉛性状に関し,従来から強度評価に用いられてきた2次元分布測定に基づいて決定された黒鉛性状パラメータ(球状化率,粒数,平均粒径,面積率等)を用いる寿命評価では不十分なため,試験片表面から得られる2次元的な黒鉛分布を基に計量形態学を用いて各DI材の3次元黒鉛分布を求め,それらと寿命の関係について考察した.そして,疲労強度および破壊機構と大黒鉛の頻度分布が密接に関係することを明らかにした.さらに,黒鉛の3次元分布を考慮したき裂伝ぱシミュレーションを行い,疲労寿命の予測値と実測値が良く一致することを示した.当初計画したフラクタル法を援用したDI材の強度信頼性評価に関連して,まず詳細な破面観察およびあらさ測定を行った.その結果,(1)疲労破面がフラクタル性を有すること,(2)主き裂伝ぱの影響の無い内部黒鉛周囲の微小き裂伝ぱ域のフラクタル解析結果より,基地組織自体にフラクタル性を有すること,およびフラクタル次数より決まる基地のき裂伝ぱ抵抗の大小と実際の疲労き裂伝ぱ速度の大きさが必ずしも対応しないことが明らかとなった.初めの研究計画を多少変更したものの,破面情報をフィードバックして寿命を評価することに関しては,ほぼ計画目標を達成したものと考えている.研究計画に掲げながら計画年度内に充分な結果を得られなっかた破面のフラクタル解析による疲労強度評価に関する研究は今後とも引続き行い,球状黒鉛鋳鉄の強度評価に関する実用ベースでの強度資料の集積を行う.球状黒鉛鋳鉄(DI材)の低サイクル疲労強度に及ぼす黒鉛の影響を明らかにするため、黒鉛粒数を高粒数、低粒数に変えたHNC材及びLNC材及びYブロックの上部及び下部で採取したU材及びL材、計4種類のフェライト基地球状黒鉛鋳鉄(FDI材)を取り上げて検討した。平滑材の疲労試験を実施し、詳細な表面観察及び破面観察を行って疲労き裂発生・伝ぱ過程で果たす黒鉛の役割について調べ、以下の諸点を明らかにした。通常低サイクル疲労ではき裂は試料表面に発生するが、FDI材では表面き裂と共に内部の黒鉛を起点とする微小分布き裂が発生し、それらの成長・連結が疲労寿命に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。特に、黒鉛粒数や採取位置の相違は疲労寿命差をもたらしたが、疲労寿命差は内部き裂の起点となった破面上に観察される黒鉛の寸法分布の相違と密接に関連することを究明した。さらに、破面の黒鉛寸法分布と3次元黒鉛寸法頻度に良い相関があることを明らかにした。次にこれらの情報、特に黒鉛の寸法分布に注目して表面き裂伝ぱのシミュレーション解析を行った。その結果、先ず表面観察で見られた、HNC材、L材での単一き裂優先型き裂成長及びLNC材、U材での分布き裂連結型き裂成長が模擬解析できることを示し、その原因が、HNC材、L材では大黒鉛が少ないため連結によるき裂成長が起こらないのに対して、大黒鉛の多いLNC材、U材では大黒鉛を起点する分布き裂の成長が生じるためであることを明らかにした。

さらにWeibull分布曲線を用いて分布き裂の寸法変化を評価し、HNC材では初期き裂寸法分布に依存するのに対して、LNC材では連結によって分布形態が変化することを示した。球状黒鉛鋳鉄(DI材)を(基地組織+球状黒鉛)で構成される1種の複合材料として捉え,基地組織をフェライト,パ-ライトおよびベイナイトの3種類に変えた際の低サイクル疲労強度評価を行った.特にフェライト基地材については,疲労強度および破壊機構に及ぼす黒鉛分布の影響について調べるため,黒鉛粒数を高粒数および低粒数に変えたもの,および黒鉛分布が異なるYブロックの上部および下部で採取した試料を用いた.なお,黒鉛性状に関し,従来から強度評価に用いられてきた2次元分布測定に基づいて決定された黒鉛性状パラメータ(球状化率,粒数,平均粒径,面積率等)を用いる寿命評価では不十分なため,試験片表面から得られる2次元的な黒鉛分布を基に計量形態学を用いて各DI材の3次元黒鉛分布を求め,それらと寿命の関係について考察した.そして,疲労強度および破壊機構と大黒鉛の頻度分布が密接に関係することを明らかにした.さらに,黒鉛の3次元分布を考慮したき裂伝ぱシミュレーションを行い,疲労寿命と予測値と実測値が良く一致することを示した.当初計画したフラクタル法を援用したDI材の強度信頼性評価に関連して,まず詳細な破面観察およびあらさ測定を行った.その結果,(1)疲労破面がフラクタル性を有すること,(2)主き裂伝ぱの影響の無い内部黒鉛周囲の微小き裂伝ぱ域のフラクタル解析結果より,基地組織自体にフラクタル性を有すること,およびフラクタル次数より決まる基地のき裂伝ぱ抵抗の大小と実際の疲労き裂伝ぱ速度の大きさが必ずしも対応しないことが明らかとなった.初めの研究計画を多少変更したものの,破面情報をフィードバックして寿命を評価することに関しては,ほぼ計画目標を達成したものと考えている.研究計画に掲げながら計画年度内に充分な結果を得られなかった破面のフラクタル解析による疲労強度評価に関する研究は今後とも引続き行い,球状黒鉛鋳鉄の強度評価に関する実用ベースでの強度資料の集積を行う.
脂肪性肝炎からの肝発癌における抗酸化酵素SOD1の役割

SOD1 K/OヘテロK/Oマウスという酸化ストレスに弱いマウスを使い、様々な方法で脂肪化、線維化、発癌を惹起し、抗酸化剤の抑制効果を検討した.その結果、脂肪化の進展と線維化は相関しないこと、SOD1活性の低下に連れて肝細胞傷害が惹起すること、肝内の抗酸化酵素は特定の酵素活性が弱くなるとそれを補うように他の酵素活性が上昇する「補填効果」を生ずることが示唆された.またDEN濃度による多方向性分化細胞の存在が認められた.今後ホモK/Oマウス供給の目処がたちSOD-1の作用についてはさらに明らかになる予定である.SOD1 K/OヘテロK/Oマウスという酸化ストレスに弱いマウスを使い、様々な方法で脂肪化、線維化、発癌を惹起し、抗酸化剤の抑制効果を検討した.その結果、脂肪化の進展と線維化は相関しないこと、SOD1活性の低下に連れて肝細胞傷害が惹起すること、肝内の抗酸化酵素は特定の酵素活性が弱くなるとそれを補うように他の酵素活性が上昇する「補填効果」を生ずることが示唆された.またDEN濃度による多方向性分化細胞の存在が認められた.今後ホモK/Oマウス供給の目処がたちSOD-1の作用についてはさらに明らかになる予定である.単なる延命ではない「健康寿命」の延長を推進するために肥満や糖尿病の制圧が重要な課題となっているが、内蔵脂肪蓄積に伴う脂肪肝から脂肪性肝炎さらに肝硬変・肝細胞がんへの進展が問題となっており、今後のわが国の疾患構造の一つを形作る大きな病態であり、その対策が重要である.本研究は脂肪肝から非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、そして発癌の過程における細胞質内の抗酸化酵素であるSOD1の役割をSOD1ノックアウトマウス(K/O)を用いて検討し、過剰カロリー摂取とインスリンシグナル、発癌の関連を明らかにすることを目的としている.K/Oマウスの繁殖が重要な作業であるが、繁殖に時間がかかるためにヘテロマウスの酸化ストレスに対する影響を四塩化炭素モデルにて検証した.ヘテロマウスではSOD1活性はワイルドマウスに対して約半分の状態であることが明らかにされた.このようなSOD1活性の低下した状態では四塩化炭素投与に対する感受性が強く、ワイルドでは致死的でない投与量でも容易に死亡することがわかった.この際、肝臓では細胞浸潤、脂肪化、線維化が正常に比し高度に進行していることが明らかにされた.しかし、このマウスにコリン欠乏食を与えたところ、予想に反して脂肪肝が成立しないことから、SOD1を補完するような抗酸化物質が発現しているものと思われ、脂肪化と線維化の機序は予想よりも極めて複雑な様相を呈すると考えられる.昨年度は、SOD1 K/Oの飼育を開始し、K/Oマウスの繁殖を始めた.SOD1-/-の♀マウスは妊娠できないためにヘテロマウスから誕生するK/Oマウスを繁殖させなければならないがgenotypingの結果ではなかなかK/Oマウスの繁殖が困難であることが判明した.現在ヘテロマウスと♂のK/Oマウスを掛け合わせてホモの繁殖に勢力を費やしている.SOD K/Oマウスという酸化ストレスに弱いマウスを使い、様々な方法で(1)脂肪肝(2)肝線維化(3)肝発癌を惹起し、SOD-1の欠損あるいは活性低下がそれらに及ぼす影響を観察し、さらに抗酸化剤の抑制効果の検討を重ねている。ヒトの慢性肝炎の忠実な動物モデルはないために、様々な方法で肝内に慢性炎症、線維化、脂肪化を作成することを試みている.マウス疾患モデルとして(1)四塩化炭素(2)高カロリー(高脂肪)食およびレスベラトロール併用投与(3)DEN(Diethylnitrosamine)を作成し、既に対照マウス、およびヘテロマウスにはこれらの処置を行い、その変化を一部検討している.SOD1ノックアウトの効果を十分に発揮させるためにワイルドマウスではほとんど変化のない刺激濃度を設定してきた.(1)四塩化炭素モデル:SOD-1の活性に従い線維化の程度が低下(欠損すると線維化が強くなる)することがわかったが、脂肪化の程度には差は認められず、線維化の進展と脂肪化の進展には異なる機序が想定され、脂肪化が進むと直接、線維化が惹起されるわけではないことが明らかとなった.この状態では、SOD1が低下するに連れてASTやALTは上昇する.グルタチオン等の肝内の抗酸化酵素はある特定の酵素活性が弱くなるとそれを補うように他の抗酸化酵素活性が上昇する「補填効果」を生じていることが考えられた.(2)高脂肪食およびレスベラトロールの併用効果:高脂肪食をSOD1K/Oに与えると悪性腫瘍の発生が早まるのではないかと考え、その際に起こる炎症や線維化を追求している,2か月までの観察では腫瘍の発生はみられていないため、現在、6か月投与を行い観察予定である.(3)DEN投与系:通常投与の1000倍濃度で投与したところ、マウスは投与2週間位から死亡し、これらのマウスの肝臓では予想に反して肝細胞癌ではなく、胆管細胞癌様の腫瘍が発生していた.多方向性分化細胞の存在と、それに対するDENの濃度による異なる作用が認められ興味深い.
ウェアラブルデバイスによる熱中症発症予防のための熱中症アラームシステム

本研究では,熱中症発症を予防するために,発症前にアラームを発報できる熱中症アラームシステムを開発する.軽度の熱中症では,頻脈,大量発汗,めまい、立ちくらみ、気分が悪くなるなど自律神経系と関わりのある症状が見られる.そこで本研究では,自律神経活動を反映した生理現象である心拍変動(HRV)に着目して,ウェアラブル心拍センサを用いてユーザーのHRVを測定し,測定されたHRVデータをリアルタイム解析することで,近い将来に熱中症になる可能性を判定するアルゴリズムを開発する.熱中症発症前にアラームを発報できれば,ユーザーに休息や水分補給を促すことができるので,熱中症を回避できる.本研究では,熱中症発症を予防するために,発症前にアラームを発報できる熱中症アラームシステムを開発する.軽度の熱中症では,頻脈,大量発汗,めまい、立ちくらみ、気分が悪くなるなど自律神経系と関わりのある症状が見られる.そこで本研究では,自律神経活動を反映した生理現象である心拍変動(HRV)に着目して,ウェアラブル心拍センサを用いてユーザーのHRVを測定し,測定されたHRVデータをリアルタイム解析することで,近い将来に熱中症になる可能性を判定するアルゴリズムを開発する.熱中症発症前にアラームを発報できれば,ユーザーに休息や水分補給を促すことができるので,熱中症を回避できる.
夏眠と繁殖スキップの生理学的基盤から予測するイカナゴの新規加入量

瀬戸内海に生息するイカナゴは当歳で9割が性成熟するが,仙台湾に生息する個体は約2割のみが成熟した.その際,下垂体内における生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)量は,瀬戸内海イカナゴ(瀬戸内海群)および仙台湾イカナゴ(仙台湾群)ともに11月から上昇した.しかし,11-12月の瀬戸内海群のGnRH量は仙台湾群より有意に高く,水温低下に伴って下垂体GnRH量は上昇するものの,仙台湾では,その絶対値がある一定以上に達しないことが,西日本と東日本海域群の当歳魚での成熟率の違いを生じさせている一因であることが示唆された.瀬戸内海群(当歳魚)の夏眠期中盤に水温を27°Cから28°Cに上昇させた結果,斃死個体が出現した.1日のみの水温上昇にも関わらず約2/3の個体が斃死した.性成熟に関してはコントロール群と同様に性成熟を開始したもののGSIは高水温群で低かった.これら一連の水温調節実験により,イカナゴにおいて28°Cという高水温は短時間であっても生残率を急激に低下させるとともに,繁殖スキップを引き起こすことが示唆された.高水温を経験することで親魚の生存率が低下するとともに,親魚の再生産への寄与率の低下が資源量の減少に影響しているのかもしれない.一方,夏眠を短期化させても,性成熟に影響は与えなかった.しかし,岩手県沿岸に生息するイカナゴ属魚類(2歳魚)における夏眠短期化実験では,繁殖スキップ個体が多く確認された.以上より,日本沿岸に生息するイカナゴ属魚類の繁殖生態(初回成熟年齢など)における地域差が明らかとなり,水温の影響を受けて繁殖スキップを行うこと,さらにその影響には地域差が存在する可能性が示唆された.したがって,有効な資源管理策の導入のためには,各海域ごとの繁殖生態の違いを詳細に検討し,各海域ごとの対応策が必要である.岩手県大槌湾で採集されたイカナゴでは,夏季の高水温期間を短くした夏眠の短期化個体と,高水温期間を長くした長期化個体は,水温に依存して夏眠を終了した.また,長期化群と砂を撹拌して夏眠を物理的に妨害した群では死亡個体数が多く,長期,撹拌,短期,自然群の順で死亡率は高かった.体長,体重および肥満度は,短期,自然,撹拌,長期群の順で大きかった.成熟個体は,自然群と短期群では確認されず,長期群で1月に,撹拌群で2月に各群1個体ずつ確認された.以上より,高水温期の長期化,および夏眠中の物理的な刺激は死亡個体数を増加させることが明らかとなった.しかし,本実験では基準としていた成熟可能な体長(8 cm)の個体が存在するにも関わらず,2個体しか成熟しなかった.本年度成熟した愛媛県斎灘個体と本実験で用いた大槌湾個体の夏眠開始前と終盤の成長を比較すると,斎灘個体では夏眠期前の肥満度がより高く,夏眠期終盤にかけて体長の伸長も認められた.したがって,夏眠期中の体成長を促すことを可能とするまでのエネルギー量を夏眠開始までに蓄積することが,その年の繁殖には重要であることが示唆された.愛媛県斎灘で採集されたイカナゴでは,夏眠前の成長と夏眠開始初期の肥満度の減少傾向の違いが,両海域における成熟個体の出現度合いに影響を及ぼす可能性が示唆された.さらに,夏眠期または冬季の低水温はA. japonicusの卵の成熟を遅らせる,または抑制する可能性が示唆された.兵庫県の天然サンプルが入手可能となり,かつ,複数回の調査に同行させていただきメタボローム解析に供するためのサンプルが予想より多く収集できている.さらに,入手困難が予想されていた北海道周辺海域のイカナゴを研究室に輸送することができ,全ての実験の準備が早いうちに完了している.また,繁殖するかしないかだけではなく,本年度の結果より,水温が雌の性成熟に影響を与えるという予想以上に興味深いデータが得られたため,環境要因の変化が性成熟に与える影響を当初より幅広い視野で検証できる状況になったため.さらに,遺伝子の網羅的解析も進めることができ,今後,着目すべき遺伝子のデータが既にそろいつつあるため.瀬戸内海に生息するイカナゴは当歳で9割が性成熟するが,仙台湾に生息する個体は約2割のみが成熟した.その際,下垂体内における生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)量は,瀬戸内海イカナゴ(瀬戸内海群)および仙台湾イカナゴ(仙台湾群)ともに11月から上昇した.しかし,11-12月の瀬戸内海群のGnRH量は仙台湾群より有意に高く,水温低下に伴って下垂体GnRH量は上昇するものの,仙台湾では,その絶対値がある一定以上に達しないことが,西日本と東日本海域群の当歳魚での成熟率の違いを生じさせている一因であることが示唆された.瀬戸内海群(当歳魚)の夏眠期中盤に水温を27°Cから28°Cに上昇させた結果,斃死個体が出現した.1日のみの水温上昇にも関わらず約2/3の個体が斃死した.性成熟に関してはコントロール群と同様に性成熟を開始したもののGSIは高水温群で低かった.これら一連の水温調節実験により,イカナゴにおいて28°Cという高水温は短時間であっても生残率を急激に低下させるとともに,繁殖スキップを引き起こすことが示唆された.

高水温を経験することで親魚の生存率が低下するとともに,親魚の再生産への寄与率の低下が資源量の減少に影響しているのかもしれない.一方,夏眠を短期化させても,性成熟に影響は与えなかった.しかし,岩手県沿岸に生息するイカナゴ属魚類(2歳魚)における夏眠短期化実験では,繁殖スキップ個体が多く確認された.以上より,日本沿岸に生息するイカナゴ属魚類の繁殖生態(初回成熟年齢など)における地域差が明らかとなり,水温の影響を受けて繁殖スキップを行うこと,さらにその影響には地域差が存在する可能性が示唆された.したがって,有効な資源管理策の導入のためには,各海域ごとの繁殖生態の違いを詳細に検討し,各海域ごとの対応策が必要である.当初の予定通りに研究を遂行する.予想以上にさまざまな地域からのサンプル収集に成功した.したがって,より詳細に地域差を行動,タンパク質,遺伝子レベルで比較する.当初は目的とするタンパク質および遺伝子を絞っていたが,網羅的に解析することを考慮して進めていく.特に,成長,成熟,摂食に関与する物質と夏眠との関連性も追求する.また,基礎生物学的な情報を,イカナゴ資源の減少要因の特定と合わせて検討していく.昨年度の研究結果から,夏眠期と非夏眠期の違いを検討するために夏眠後のサンプルだけではなく,性成熟開始前の夏眠前のサンプルも必要であることが明らかとなった.そこで,本研究で重要なデータの1つとなるメタボローム解析にも,夏眠期以外で,かつ,未成熟の個体の脳が必要となった.そのサンプルは2018年5月に採集可能となり,次年度である2018年5月にサンプルが集まり次第,解析を開始することとなったため,次年度使用額が生じた.
水の入った円筒シェルの水平振動における非線形振動応答現象の研究

塩化ビニ-ル・フィルムを利用して半径84mm、高さ200mmの円筒シェルを2体作成した。この円筒シェルに水深170mmの水を入れ水平振動台に設置した。加速度(0.3,1,2,3gal)および振動数(35-530Hz)を変えた正弦波外力を振動台に加え水の入った円筒シェルの振動実験を行った。応答は変位4個所、円筒シェル中央部の周方向に貼付したひずみベ-ジから得られるひずみ16個所、計20個所で測定した。変位応答に含まれる外力振動数と同一の振動数を有する基本振動、外力振動数の1/3倍、1/2倍、および3/2倍の振動数を有する分数調波振動、および外力振動数の2倍、3倍の振動数を有する高調波振動に分解して各振動数に対応する共振曲線を得た。また、円筒シェルの周方向に貼付したゲ-ジから得られたデ-タを解析して、各周方向展開次数(シェル応答の周方向の振動モ-ドを表す)毎の基本振動数、上記の分数調波振動、および高調波振動の応答の共振曲線を得た。これらに線形理論から予測できない非線形振動、すなわち分数調波振動、および高調波振動が含まれていることを示されている。大振幅の振動として生起する1/2倍の分数調波振動は供試体に依存して、分岐する外力加速度の大きさに違いがあることが分ってきた。また、非線形理論に基づいた理論解析を行ない、水平振動(周方向フ-リエ展開次数N=1)の外力を作用させているとき、周方向フ-リエ展開次数N=4,5,6の振動モ-ドを持つ基本振動数や1/2倍の分数調波振動が分岐し、大振幅の振動に成長する応答のひとつが数値解析からも得られることを明らかにすることができた。塩化ビニ-ル・フィルムを利用して半径84mm、高さ200mmの円筒シェルは作成した。加速度(0.3,1,2,3gal)および振動数(35ー506Hz)を変えた正弦波外力を振動台に加え水の入った円筒シェルの振動実験を行った。実験で得られた固有振動数、基本振動の応答と線形理論解析から得られる応答を比較して、線形解析から予測できる応答の精度を検討した。また、非線形理論に基づいた理論解析を行ない、水平振動(周方向フ-リエ展開次数N=1)の外力を作用させているとき、周方向フ-リエ展開次数N=4,5,6の振動モ-ドを持つ基本振動数や1/2倍の分数調波振動が分岐することが理論面から明らかにされている。今後、実験から得られた応答が理論解析に基づいてどこまで解明できるか検討したい。

また、非線形理論に基づいた理論解析を行ない、水平振動(周方向フ-リエ展開次数N=1)の外力を作用させているとき、周方向フ-リエ展開次数N=4,5,6の振動モ-ドを持つ基本振動数や1/2倍の分数調波振動が分岐し、大振幅の振動に成長する応答のひとつが数値解析からも得られることを明らかにすることができた。
筋萎縮性側策硬化症の診断バイオマーカー探索の試み

筋萎縮性側索硬化症(ALS)モデルマウスを用い、銅イオンのバイオマーカーとしての有用性を検討した。4種類のヒト変異SOD1(G93A、G127X、G85R、D90A)を持つトランスジェニックマウス(Tg)を用い、野生型SOD1とC57BL/6マウスを対照にした。G93AとD90Aは活性部位の銅親和性が高く、G127XとG85Rは低いが、親和性の高低に関わらず、脊髄銅濃度はいずれのTgマウスでも有意に高く、SOD1活性に関与しない余剰な銅の存在が示唆された。細胞内銅取り込みに関与するSteap2、Ctr1、細胞内銅シャペロンのCox17、Atox1はいづれのTgマウスでも脊髄で有意に増加、銅排泄に関与するAtp7aは有意に低下していた。G93Aマウス脊髄銅濃度は週齢依存的に上昇していた。銅キレート剤のammonium tetrathiomolybdateをG93AマウスにALS症状発生後から投与すると、脊髄銅濃度は対照(B6SJLマウス)と同レベルに低下、生存期間は対照(PBS投与)に比し11%延長(平均120日vs 134日)、罹病期間は40%延長した(平均27日vs 39日)。脊髄前角の神経細胞と軸索の減少を有意に抑制、筋線維の減少も有意に軽減した。脊髄前角でヒト変異SOD1凝集も抑制した。これは不溶性画分減少の結果であることがin vitroの検討から明らかとなった。変異SOD1の凝集には過剰な細胞内銅の関与が示唆された。銅は必須微量元素であるが、過剰量ではアポトーシスや酸化ストレスを惹起し細胞毒性を発揮する。本結果は、細胞内への過剰な銅蓄積は変異SOD1を有するALSに共通する現象で、変異SOD1の細胞毒性は、細胞内銅濃度の恒常性を障害することと密接に関連することを示唆する。変異SOD1を有するALSでは銅イオンが疾病のバイオマーカーとなる可能性が示唆される。G93A SOD1変異マウスに加え、G127X、G85R、D90Aの4系統のヒトSOD1変異を有するトランスジェニックマウス(Tg-マウス)を対象とした。ここで、G93AとD90A SOD1変異マウスはオリジナルのSOD1活性が保たれ、銅イオン結合能が保持されているがG127XとG85RではSOD1活性は低下し、銅イオン結合能も低下している。wild type(WT)を各SOD1変異マウスの対照に、C57BL/6JをヒトSOD1を有するTg-マウスの対照とした。脊髄の銅イオン濃度は誘導結合プラズマ法で測定した。各マウス脊髄の銅イオン濃度はC57BL/6J 1.13±0.04、WT 1.83、G93A 2.19±0.31、G127X 1.53±0.13、G85R 1.81±0.21、D90A 2.24±0.13 (いづれもmean±SD、μg/g wet tissue)で、WTを含めたヒトSOD1変異を有する各Tg-マウス有意に増加していた(p < 0.05; ANOVA and Tukey's post-hoc test)。銅イオン濃度の増加は、SOD1活性の低下しているG127XとG85Rよりも活性が保たれているG93AとD90Aで顕著であった。我々はG93A SOD1変異マウスにおいて細胞内銅イオン代謝異常の存在と細胞内銅イオン除去による治療効果を報告しているが(J Neurochem 111: 181-191, 2009、Exp Neurol 213: 122-128, 2008)、本研究から細胞内銅イオン代謝異常はG93 SOD1変異に限った現象でなく、多くのSOD1変異に共通する代謝異常であり、銅イオンがSOD1変異を有するALSのバイオマーカーであることが示唆される。銅イオン除去はSOD1変異を有する筋萎縮性側索硬化症の治療に広く応用できる可能性が有る。当初は、SOD1変異の1つであるG93A変異を有するマウスから得られた細胞内銅代謝異常という現象が、ヒト孤発例に適用できないかを目論んだ。しかし、ヒト剖検例が集まらなかったことからヒト孤発例への適用は断念せざるを得なかった。しかしそれに代わり、G93A以外のSOD1変異を有するマウスを用いることで、細胞内銅代謝異常はG93A SOD1変異に限局した特殊な病態ではなく、広くSOD1変異に共通する病態で有ることを明らかにできた。銅イオンがSOD1変異を有するALSのバイオマーカー足り得ることを明らかにした点を鑑みれば、概ね順調に進展していると思われる。また、細胞内銅代謝異常の是正が広くSOD1変異を有するALSの治療標的となり得ることを支持し、治療への道筋を開くという点でも有意義な結果と考えられる。ヒト剖検検体は今後も得られそうにないこと、G93A以外のSOD1変異を有するマウスを用い、良い結果が得られたので、来年度はこの延長線上の研究推進方策をとる。銅イオン以外の微量元素、すなわち亜鉛、マンガン、マグネシウム等についても検討を行う。細胞内の銅イオンはSteap2により還元され、Ctr1により細胞内へとりこまれる。

とりこまれた銅イオンはAtox1等により細胞内で目的のオルガネラに輸送され利用される。細胞内の銅イオン排出はAtp7aによっている。そこでC57BL/6JとWT SOD1マウスを対照に、G127X、G85R、D90A、G93Aの各SOD1変異マウスに於いてこれら細胞内銅イオン代謝に関わるたん白質群の挙動について検索する。さらにこれらのたん白質群が銅イオンと相互作用をするためには、グルタレドキシン(Grx)の存在が重要であることが報告されてきた。細胞内銅イオン代謝異常の背景にGrxが関与する可能性についても検討する予定である。
舌乳頭新生技術確立の為の胎仔培養舌粘膜組織siRNA導入による形態形成干渉の検証

舌粘膜乳頭の形態形成には特定のタンパク質が関与する。我々は舌粘膜乳頭形態形成遺伝子候補を抽出した後siRNAを作成し、蛍光タンパク質発現ベクターとともに予備的導入を行った。ラット胎仔舌粘膜組織にエレクトロポレーション法でトランスフェクションした後に器官培養を行い、24、48、72時間後の蛍光の観察を行った。遺伝子導入後24時間でトランスフェクションによる蛍光が見られ、72時間でも継続して蛍光が観察された。しかしながら条件により蛍光は不安定となった。バイアビリティにも関与する導入パルスのパラメータの検討や効率性の高い導入方略の検討なども含めたさらなる改善が必要とされた。妊娠ラットより胎仔を採取し、舌粘膜を周辺組織とともに分離した。得られた舌粘膜組織はOpti-MEM血清低減培地によりCO2インキュベーター(5% CO2、95%空気)で器官培養を行った。培養舌粘膜組織は各ステージにおいて経時的にKarnovsky液による固定を行い、タンニン酸・オスミウムによる後固定後、凍結乾燥を行い、走査電顕による舌粘膜表面の観察を行うことで、通常の舌粘膜組織発生の各ステージの走査電顕像との比較を行った。その結果、Opti-MEM血清低減培地による器官培養において、舌粘膜発生のスピードは著しく低下する事が示された。同時に、NEPA GENE社製遺伝子導入装置NEPA21により、遺伝子導入効率の検証を行った。導入効率の検証にはOpti-MEM血清低減培地並びにBGJb無血清培地により、器官培養された舌粘膜組織に対し、Electropolation法によるpCAGGS-eGFPベクターの導入を行い、導入効率の比較を行った。pCAGGS-eGFPベクター導入後、舌粘膜組織は引き続き上記培地により、それぞれ器官培養を行った。導入から24、48時間後、447nm UV-LEDイルミネータ照明下で515nmロングパスフィルターを装着した実体顕微鏡において導入されたGFPの組織内蛍光を観察・撮影した。eGFPベクター導入より72時間後、培養組織を4%PFAにて浸漬固定し切片作成後、抗GFP抗体による免疫染色を行い、組織学的観察を行うことで導入範囲の特定並びに設定至適条件の検討を行った。その結果、BGJb無血清培地はOpti-MEM血清低減培地に比べ、遺伝子導入効率が著しく低い事が示されたものの、Opti-MEM血清低減培地においてもpCAGGS-eGFPベクターによる舌粘膜組織内に遺伝子導入された範囲は舌粘膜組織全体から比べ、まだまだ限局的であり、さらなる至適条件の検討の必要性が示された。平成25年度においてElectropolation法による遺伝子導入の試行・検証を行ったが、概ね導入効率が高いとは言えない結果であった。そのため引き続き遺伝子導入に際し、さらなる至適条件の探索を行った。妊娠ラットより胎仔を採取し、舌粘膜を周辺組織とともに分離し、NEPA GENE社製遺伝子導入装置NEPA21の各種設定パラメータを変え、pCAGGS-eGFPベクターの導入を行った。導入後、Opti-MEM血清低減培地によりCO2インキューベータ(5% CO2、95%大気)にて器官培養を行い、導入後24、48、72時間後に447nm UV-LEDイルミネータ照明下で515nmロングパスフィルター装着実体顕微鏡にてGFPの組織内蛍光を観察した後、導入72時間後に4%PFA固定ならびに凍結切片を作製し、抗GFP抗体(MBL社製)による免疫染色を行い、実体顕微鏡像とともに導入効率の比較検討を行った。その結果、導入後72時間で舌組織内に比較的良好なGFPの蛍光と、それに対応した免疫染色像を得られる至適パラメータを得ることができた。得られた結果に関し、第56回歯科基礎医学会大会においてポスター発表を行った。同時に、導入72時間後の舌粘膜組織を直ちに4%PFAにて固定し結切片を作製ののち、本学先端研究センター現有のZeiss社製LSM710共焦点レーザー顕微鏡にてOptical Sectioning法によるGFPの蛍光の観察を行った。その結果、免疫染色像に近い蛍光像を観察する事ができた。これらの結果によりsiRNAの共導入への見通しが立った。舌粘膜形態形成途上のラット胎仔舌粘膜組織へElectropolation法による遺伝子導入を行った。得られた舌粘膜組織をNEPAGENE社製遺伝子導入装置により各種蛍光タンパクベクター(GFP、RFP、DSRed)を導入後、Opti-MEM血清低減培地により器官培養(5% CO2、95%大気)を行った。導入後24、48、72時間後にLEDイルミネータ照明下の実体顕微鏡下で組織内に導入された蛍光タンパクを経時的に観察し、導入72時間後において組織を固定・凍結切片を作製し観察を行った。その結果、導入後72時間において実体顕微鏡下で舌粘膜組織内に限定的ながらも比較的良好な蛍光が見られ、共焦点顕微鏡からの構築像で粘膜組織下においても導入細胞像の存在を確認した。これらの結果に関し第56回歯科基礎医学会大会・平成27年度日本歯科大学歯学会大会・総会においてポスター発表を行った。当初、組織導入後の組織内の蛍光タンパクにおいては固定・切片作成の過程で蛍光が著しく減弱するとの危惧があったが、条件を整えることで蛍光減弱を回避することができた。同時にラット胎仔舌粘膜組織の形態形成過程で抽出されたマイクロアレイによるmRNA発現プロファイルによる転写因子のカスケード解析(Cytoline社)を行い形態形成の関与が示唆される転写因子の抽出を行った。

そのうち2つの候補に関し、コントロールsiRNAとともにsiRNA(Sigma-Aldrich社製Mission siRNA)を合成し、蛍光タンパクを導入マーカーとしラット胎仔舌粘膜組織へElectropolation法により組織内へ共導入を行った。今回の導入結果を踏まえ、現在論文投稿に向け準備中である。舌粘膜乳頭の形態形成には特定のタンパク質が関与する。我々は舌粘膜乳頭形態形成遺伝子候補を抽出した後siRNAを作成し、蛍光タンパク質発現ベクターとともに予備的導入を行った。ラット胎仔舌粘膜組織にエレクトロポレーション法でトランスフェクションした後に器官培養を行い、24、48、72時間後の蛍光の観察を行った。遺伝子導入後24時間でトランスフェクションによる蛍光が見られ、72時間でも継続して蛍光が観察された。しかしながら条件により蛍光は不安定となった。バイアビリティにも関与する導入パルスのパラメータの検討や効率性の高い導入方略の検討なども含めたさらなる改善が必要とされた。Electropolation法による遺伝子導入において、さらなる至適条件の探索が必要だったため。NEPA21は、他社製の遺伝子導入装置ではできないような多岐に渡る導入パルスの設定も可能であるが、反面設定できるパラメータが多く、調整幅も非常に広いため至適条件を得るのに時間を要した。口腔解剖学今回の試行で比較的良好な導入条件を得ることができた。次年度はsiRNAとの共導入を行い、導入後の組織において各種抗体による蛍光免疫染色を行い、GFPやsiRNAの蛍光範囲における形態形成因子の挙動を本学先端研究センター現有のZeiss社製LSM710共焦点レーザー顕微鏡にてOptical Sectioning法により形態学的に観察する予定である。当初、Lipofectionによる組織内遺伝子導入を検討していたが、現時点でLipofectionによる組織内導入例がなく、遺伝子導入に関し困難が予想されたため、胎仔組織内への遺伝子導入例があり実績のあるElectroporation法による遺伝子導入に変更する事となった。その為、Electroporation法を実現する機器導入が必要となり、機器の選定・導入に時間が掛かった為に、達成が遅れることとなった。Electropolation法による遺伝子導入において、さらなる至適条件の探索が必要だったため、予定していたターゲットsiRNA遺伝子との共導入ができなかったため。器官培養による胎仔舌粘膜組織の発生のスピードは通常の発生段階より著しく低下する事、そして舌粘膜組織における遺伝子導入による導入範囲は限局的である事が示された。この問題に対応する為、各発生のステージ毎にElectroporation法による遺伝子導入を行い、発現遺伝子並びに局在する蛋白を短期的に検索するという方略、導入後の組織変化や他の遺伝子発現・蛋白局在を形態学的に検索するという方略により対応する。今後、各種蛍光タンパクベクターとともにsiRNAを共導入し、導入後に発現する遺伝子ならびに局在蛋白を組織上にて形態学的に検索する。
栄養状態に応じて脂肪幹細胞の増殖・初期分化が調節される新規分子機構の解明

脂肪組織に存在する間葉系幹細胞(脂肪幹細胞)は、成熟脂肪細胞を増加させることで肥満を悪化させる一因となる。したがって脂肪幹細胞の増殖・脂肪分化をコントロールすることで成熟脂肪細胞の増加を防ぐ新たな肥満予防法の確立が期待できる。これまでに脂肪幹細胞において高発現している遺伝子群を明らかにし、その中から脂肪分化を抑制する遺伝子として核内受容体(Nr4a1/2/3)に着目し、その機能解析を行った。平成30年度はその中で核内受容体(Nr4a1/2/3)が脂肪分化を抑制する詳細な分子メカニズムの解析を行った。脂肪幹細胞は間葉系幹細胞の一種であり、骨芽細胞への分化能を有している。そこで脂肪分化を抑制するNr4a1/2/3は骨芽細胞への分化能に対してどのように作用するか検討した。骨分化に対するNr4a1/2/3の機能を解析するため、Nr4a1、Nr4a2、Nr4a3をそれぞれ安定発現させた間葉系細胞を作製した。作製した細胞を用いて骨分化条件下におけるRunx2(骨分化促進のマスター制御因子)の発現をWB法にて定量した。その結果、いずれのNr4aを発現させた場合においても、Runx2の発現が低下した。従ってNr4a1/2/3は脂肪分化だけではなく骨分化も抑制していることが示唆された。次に脂肪幹細胞選択的Nr4a2欠損マウスを作製し、in vivoにおけるNr4a2役割を検討した。脂肪組織から脂肪幹細胞を単離し、脂肪分化促進因子であるC/EBPαおよびPPARγの発現をRT-qPCR法にて定量した。その結果、コントロールマウスに比べNr4a2欠損マウスにおいて発現が増加しており、脂肪幹細胞の未分化性が低下していることが示唆された。平成30年度は、核内受容体(Nr4a1/2/3)の骨分化調節作用について検討すること、脂肪幹細胞特異的なNr4a遺伝子欠損マウスを解析し、Nr4a遺伝子がin vivoで脂肪幹細胞の増殖・分化を制御しているか明らかにする計画を立てた。いずれも一定の結果が得られたことから、成果としては順調に進展したと言える。平成31年度は、脂肪幹細胞特異的なNr4a遺伝子欠損マウスの解析を引き続き進め、Nr4a遺伝子がin vivoで脂肪幹細胞の増殖・分化を制御しているか明らかにする。また、脂肪幹細胞においてNr4aが高発現するメカニズムを明らかにする。したがって脂肪幹細胞をターゲットとして成熟脂肪細胞の増加を防ぐ新たな肥満予防法の確立が期待できる。本研究の目的は脂肪幹細胞に高発現している遺伝子の機能を明らかにし、脂肪幹細胞の数と性質が一生を通じて維持される分子メカニズムを解明することにある。これまでに脂肪幹細胞において高発現している遺伝子群を明らかにし、その中から脂肪分化を抑制する遺伝子を複数個見出した。平成29年度はその中で核内受容体(Nr4a1/2/3)が脂肪分化を抑制する詳細な分子メカニズムの解析を行った。脂肪分化に対するNr4a1/2/3の機能を解析するため、Nr4a1、Nr4a2、Nr4a3をそれぞれ安定発現させた脂肪前駆細胞を作製した。作製した細胞を用いて脂肪分化条件下におけるC/EBPαおよびPPARγ(脂肪分化促進のマスター制御因子)の発現をWB法にて定量した。その結果、いずれのNr4aを発現させた場合においても、C/EBPαとPPARγの発現が低下した。さらに、Oil red O染色を行い脂肪滴の形成を観察したところ、脂肪滴の形成が抑制されていた。従ってNr4a1/2/3は、C/EBPαおよびPPARγの発現抑制を介して脂肪分化を抑制することが示唆された。次にNr4a1/2/3によるC/EBPαおよびPPARγの発現抑制機構を検討した。DNA-転写因子の結合を予測するデータベースJASPARを用いてC/EBPαおよびPPARγプロモーターに対するNr4a1/2/3の結合部位を探索したところ、複数の結合候補配列が得られた。得られた候補配列の1つについてChIP assay法により解析したところ、Nr4a familyの結合を示すシグナルが増加していた。平成29年度は、核内受容体(Nr4a1/2/3)の脂肪分化調節作用について、その詳細な分子メカニズムを解明する計画を立てた。データベースを利用したin Silicoの解析から、Nr4aがC/EBPα及びPPARγのプロモーターへ結合することをChip assayにより検証することへと繋ぐことができ、成果としては順調に進展したと言える。これらin vitroの実験より得た結果を踏まえて、現在は脂肪幹細胞特異的なNr4a遺伝子欠損マウスを作製し、生体内(in vivo)の脂肪幹細胞における機能を検証している。

平成30年度はその中で核内受容体(Nr4a1/2/3)が脂肪分化を抑制する詳細な分子メカニズムの解析を行った。脂肪幹細胞は間葉系幹細胞の一種であり、骨芽細胞への分化能を有している。そこで脂肪分化を抑制するNr4a1/2/3は骨芽細胞への分化能に対してどのように作用するか検討した。骨分化に対するNr4a1/2/3の機能を解析するため、Nr4a1、Nr4a2、Nr4a3をそれぞれ安定発現させた間葉系細胞を作製した。作製した細胞を用いて骨分化条件下におけるRunx2(骨分化促進のマスター制御因子)の発現をWB法にて定量した。その結果、いずれのNr4aを発現させた場合においても、Runx2の発現が低下した。従ってNr4a1/2/3は脂肪分化だけではなく骨分化も抑制していることが示唆された。次に脂肪幹細胞選択的Nr4a2欠損マウスを作製し、in vivoにおけるNr4a2役割を検討した。脂肪組織から脂肪幹細胞を単離し、脂肪分化促進因子であるC/EBPαおよびPPARγの発現をRT-qPCR法にて定量した。その結果、コントロールマウスに比べNr4a2欠損マウスにおいて発現が増加しており、脂肪幹細胞の未分化性が低下していることが示唆された。平成30年度は、核内受容体(Nr4a1/2/3)の骨分化調節作用について検討すること、脂肪幹細胞特異的なNr4a遺伝子欠損マウスを解析し、Nr4a遺伝子がin vivoで脂肪幹細胞の増殖・分化を制御しているか明らかにする計画を立てた。いずれも一定の結果が得られたことから、成果としては順調に進展したと言える。平成30年度は、作製した脂肪幹細胞特異的なNr4a遺伝子欠損マウスを解析し、Nr4a遺伝子がin vivoで脂肪幹細胞の増殖・分化を制御しているか明らかにする。また、間葉系幹細胞は脂肪細胞以外に骨芽細胞や軟骨細胞へと分化する能力を有することが報告されている。そこで、Nr4aが骨芽細胞、軟骨細胞への分化を調節しているか否か明らかにする。平成31年度は、脂肪幹細胞特異的なNr4a遺伝子欠損マウスの解析を引き続き進め、Nr4a遺伝子がin vivoで脂肪幹細胞の増殖・分化を制御しているか明らかにする。また、脂肪幹細胞においてNr4aが高発現するメカニズムを明らかにする。
折り畳み研究からのフィードバックを用いた新規蛋白質のデザイン

まず一般的な折り畳みの機構の解明を試みた。独自の高速溶液混合装置とSPring-8でのX線小角散乱測定法を用いて、蛋白質の折り畳み初期に観察される収縮運動が、高分子の一般的な性質によって説明されることを示し、「Journal of Molecular Biology」誌に掲載された。一般性が示された折り畳み初期の収縮状態のアミノ酸レベルでの構造を知る為に、平成17年6.月13日から7月31日まで米国カリフォルニア州のScripps研究所において、NMRの権威であるPeter Wright教授のもとで、我々の持つ高速溶液混装置を使ってアポミオグロビンのH/D交換実験を行った。この結果は初期収縮状態のアンサンブルの中で、より安定な構造への分布の変化を捉えたもので、PNAS誌への投稿に向け、多忙なWright教授とメールで議論を続けており近日中に投稿する予定である。以上の結果は、平成18年度中の国際会議での招待講演等の形で発表する機会に恵まれた。蛋白質をデザインするにあたって、より短いペプチドの構造のデザインを先ず試みた。様々なコンフォメーションをとりうるペプチドを意図した構造に折り畳ませるという目標ため、抗体が抗原を認識する特定構造単位に注目した。特定の構造をとらない抗原ペプチドは、抗体の結合により特定の構造に折り畳む。このダイナミクスの変化を捉える為に、長寿命の蛍光を消光できる化合物の合成を行った。これらの実験は、平成18年6月から、蛋白質の折り畳みを他の分野に活用しようと試みているKevin Plaxco教授の下で行った。不安定な化合物の有機合成は困難を極めたが、先日ようやくペプチドへの接合に成功した。これにより、構造の変化を捉えることができ、意図した構造に折り畳んだかどうかを知ることが出来る。ペプチドの精製が済めば、直ぐにでもダイナミクスの測定ができる状態にある。蛋白質をデザインするにあたって、まず一般的な折り畳みの機構を明らかとする必要がある。これまでの研究から、一般に蛋白質全体が折り畳み初期に収縮する傾向がみられたことから、初期収縮機構が高分子物理の理論で説明できる折り畳みの一般則ではないかと仮定した。高分子物理学においてホモポリマーの回転半径はモノマー数のべき乗に比例することが知られている。この関係を蛋白質の初期収縮状態において検討するために、独自の高速溶液混合装置を用いて、これまでに報告されている蛋白質よりはるかに大きなアミノ残基数を持つヘムオキシゲナーゼの折り畳み過程を観測し、初期収縮状態の回転半径を見積もった。ヘムオキシゲナーゼを含む7種の蛋白質の初期収縮状態の回転半径は、アミノ酸残基数の0.35乗に比例することが明らかとなり、貧溶媒中の収縮した高分子が持つとされる指数の1/3に非常に近かった。この結果は、蛋白質の折り畳み初期に観察される収縮運動が、高分子の一般的な性質によって説明されることを初めて示した実験データであり、「Journal of Molecular Biology」誌に掲載された。次に、特定の蛋白質の初期収縮状態において、どのような相互作用、部分構造が構築されているのかを調べることが蛋白質デザインに知見を与えると考えた。残基レベルでの安定性を調べる方法としてH/D交換法がありScripps研究所のPeterWright教授が折り畳み分野におけるH/D交換実験の権威であることから、平成17年6月13日から7月31日まで米国カリフォルニア州のScripps研究所において実験を行った。アポミオグロビンにおける初期収縮状態を独自の高速溶液混合装置を応用したH/D交換法で観察した結果、初期の収縮による疎水的な相互作用が二次構造を主に安定化していると考えられた。以上の結果は現在投稿準備中である。
急性期褥瘡の病態解明と新規治療の開発：間葉系幹細胞由来エクソソームに着眼して

「褥瘡」とは、患者が体動困難(寝たきり等)となり、硬いベッドなどによって皮膚が圧迫されて生じる皮膚病変(紅斑、紫斑、皮膚潰瘍)のことであり、一般には「床ずれ」と呼ばれる。加齢による様々な変化(脂肪・筋肉量の低下、骨突出、免疫能低下、知覚低下、創傷治癒力低下など)によって高齢者では褥瘡が生じやすく治りにくい。超高齢者社会の我が国においては、褥瘡患者数は増大し、褥瘡の予防・治療・管理の重要性が高まっている。褥瘡は皮膚潰瘍が生じる前の「急性期褥瘡」と皮膚潰瘍が生じた後の「慢性期褥瘡」に分類される。。急性期褥瘡を発見した時点では減圧や除圧以外に効果的なエビデンスのある治療法は確立されていない。そこで、我々は、皮膚潰瘍が生じる前の「急性期褥瘡(紅斑・紫斑)」を発見した時点で、その後の皮膚潰瘍形成を抑制できる新たな治療法を開発できないかと考えた。我々はこれまでに間葉系幹細胞の注入によって急性期褥瘡による皮膚潰瘍の形成が抑制されることとその機序について明らかにしてきた。そこで本研究ではエクソソームに注目して、急性期褥瘡への間葉系幹細胞由来エクソソーム注入による治療効果について検討することにした。これまでにエクソソームの注入による治療効果が明らかになりつつあり、その機序も解明しつつある。本研究の成果によって、急性期褥瘡からの皮膚潰瘍の発生を予防、抑制する治療を開発できれば、患者のQOL向上、医療費や人件費、労働量の削減につながると考えられる。安定したエクソソームの抽出ができないため、当初の予定よりやや遅れている。現在は安定したエクソソームの抽出方法の確立を進めている。現在、得られている成果をもとに、さらに詳しい機序の解明をすすめていく。特に酸化ストレスと小胞体ストレス障害への関与を検索していく予定である。。理由:予定していた予算に基づき使用していたが、未使用の予算が生じたため。使用計画:予定している研究を遂行するための物品の購入に使用する。
動的ひび割れ幅変動を考慮した表面被覆材のひび割れ追従性の評価・設計法の確立

(1)動的ひび割れ幅変動の計測とデータベース化道路橋や港湾桟橋のRC床版に活荷重が作用した際に生じる動的なひび割れ幅変動および重力式RC擁壁の気温等による擬似静的ひび割れ幅変動を計測し,そのデータベース化をはかった.前者については,トラックを所定の速度で走行させる実大載荷試験を実施し,構造物に生じる動的なひび割れ幅変動のおよそのレベルを把握した.その結果,構造物によっても若干異なるが,RC床版の場合,0.010.015mm程度の変動幅となっていることが明らかとなった.後者については,コンクリート構造物表面部のひび割れが,気温の変化(季節変動や日変動)によって開閉口していることが判明した.ひび割れの位置にもよるが,30°C程度の温度変化に対して,約0.07mm程度のひび割れ幅変動となることが明らかとなった.また,高靭性セメント複合材料のような補修材料で補修した部分については,ひび割れ幅変動が低減されていることも明らかとなった.以上より,表面被覆材のひび割れ追従性を評価するにあたり,その外力として考慮すべき値のデータベース化が重要であることを明らかにした.(2)動的ひび割れ追従性試験の提案振幅の大きさ,周波数等を変化させた表面被覆材の動的ひび割れ追従性試験を実施した.基本性能の異なる6種類の表面被覆材を対象としたところ,材料の種類の違いによって,動的ひび割れ追従性が異なるという基礎データが得られている.なお,試験は引続き実施しており,次年度にかけてデータを蓄積中である.(1)動的ひび割れ幅変動の計測とデータベース化道路橋や港湾桟橋のRC床版に活荷重が作用した際に生じる動的なひび割れ幅変動および重力式RC擁壁の気温等による擬似静的ひび割れ幅変動を計測し,そのデータベース化をはかった.前者については,トラックを所定の速度で走行させる実大載荷試験を実施し,構造物に生じる動的なひび割れ幅変動のおよそのレベルを把握した.その結果,構造物によっても若干異なるが,RC床版の場合,0.010.015mm程度の変動幅となっていることが明らかとなった.後者については,コンクリート構造物表面部のひび割れが,気温の変化(季節変動や日変動)によって開閉口していることが判明した.ひび割れの位置にもよるが,30°C程度の温度変化に対して,約0.07mm程度のひび割れ幅変動となることが明らかとなった.また,高靭性セメント複合材料のような補修材料で補修した部分については,ひび割れ幅変動が低減されていることも明らかとなった.以上より,表面被覆材のひび割れ追従性を評価するにあたり,その外力として考慮すべき値のデータベース化が重要であることを明らかにした.(2)動的ひび割れ追従性試験の提案振幅の大きさ,周波数等を変化させた表面被覆材の動的ひび割れ追従性試験を実施した.基本性能の異なる6種類の表面被覆材を対象としたところ,材料の種類の違いによって,動的ひび割れ追従性が異なるという基礎データが得られている.なお,試験は引続き実施しており,次年度にかけてデータを蓄積中である.