hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯牙組織へのレーザー応用に関する基礎的並びに臨床的研究

1.健康並びに初期齲蝕のエナメル質への照射健康なヒトエナメル質にNd-YAGレーザーを照射し、エナメル質表面を熱加工することによる耐酸性の増強、並びに照射後酸性フッ素燐酸ソーダ溶液(APF)を併用することによる耐酸性の増強効果を検索した。その結果、健康なヒトエナメル質に照射エネルギー密度3050J/cm^2のNd-YAGレーザーを1秒間歯面に照射すると、被照射部位のエナメル質は非照射部位のそれに比して耐酸性を約50%増強した。この場合レーザー照射後にAPFを併用すると耐酸性は90%以上に増強された。このような効果は初期齲蝕病変である表層下脱灰を起こしたエナメル質においても認められた。レーザー照射後にフッ化物処理を行ったエナメル質中のフッ素の浸透状況を電子線マイクロアナライザーで検索すると著しく高濃度のフッ素がエナメル質全体に亘り表層約6μmの深さに分布し、部位によっては約60μmの深さに達していることが認められた。表層下脱灰の部位についても同様の所見が示された。2.健康および齲蝕象牙質および知覚過敏象牙質への照射健康並びに知覚過敏象牙質にレーザー照射をし、被照射象牙質の組織学的並びに臨床的観察を行ない、併せて歯髄細胞への影響を病理組織学的に検索し、さらに各種レーザー光の象牙質透過性の相異についても観察した。その結果、象牙質にレーザー照射をすると生体反応として象牙細管が狭窄すること、また歯髄組織の石灰化がおこることが光顕並びに電顕レベルで認められた。さらに知覚過敏を訴える症例の象牙質に低エネルギー(He-Ne)レーザーを照射すると症例により差異はあるが、鎮痛効果が示された。他方、象牙質面にYAGレーザーを照射することによって、スメア層が処理され、象牙細管が封鎖が起こり、さらに表面特性とくに"ぬれ性"がよくなり、コンポジットとの接着性が改善された。口腔領域の主な疾病は硬組織のものであり,齲蝕,象牙質知覚過敏,歯質刺激による歯髄の異常反応などの処置は歯質を削除することによってなされてきている.本年度はこれら歯牙組織疾患をレーザーの光学的特性を用いて歯質の削除なしに処置しようとするもので,エナメル質への耐酸性付与を含め高度な先進医療技術の一つとして研究を進めたものである.本年度に新たに得られた知見は次の通りである.1.健康なヒトエナメル質にエネルギー密度3050J/cm^2のNdーYAGレーザーを照射すると,被照射部位のエナメル質は酸溶液中でのカルシウム・イオンの溶出が約50%抑制された.走査型電子顕微鏡でエナメル質の表面を観察するとレーザー照射後のエナメル質表層はグレージングを生じているが,酸溶液で処理後のエナメル質表層も溶解することなくグレージングは保持されていた.このことはレーザー照射すると被照射部位のエナメル質は高い耐酸性を帯びることが示された.2.健康および齲蝕象牙質にNdーYAGレーザーを照射すると,生体反応として象牙細管が狭窄することが走査型電子顕微鏡によって認められ,また歯髄側には二次象牙質の形成が促進されることが光顕並びに電顕レベルで認められた.3.象牙質に知覚過敏を訴える症例に低エネルギーレーザーであるHeーNeレーザーを照射すると明らかに除痛効果を示す症例があった.

4.NdーYAGレーザーを石英ファイバーで導光すると,レーザービームは中心部にエネルギーが高く周辺に低い.この不均質性はファイバーへの外部よりの圧迫により減少した.1.初期齲蝕病変部への照射ヒト抜去臼歯のエナメル質表面に人工的初期脱灰(白斑)を形成して、Nd-YAGレーザーを照射し、エナメル質表面の耐酸性の変化について検討した。その結果4060J/cm^2のエネルギー密度で照射したエナメル質に耐酸性が付与されたが28J/cm^2の照射ではそれが認められなかった。またNd-YAGレーザー照射とフッ素リン酸溶液処理を併用してエナメル質の耐酸性を検討したところ、レーザー照射のみ或いは酸性フッ素リン酸溶液のみに比して、明らかに耐酸性が高く相加効果が認められた。しかもレーザー照射後に酸性フッ素リン酸溶液処理を併用してエナメル質の耐酸性を検討したところ、レーザー照射のみ或いは酸性フッ素リン酸溶液処理のみに比して、明らかに耐酸性の増強が認められ、この効果はレーザー照射後にフッ素処理することによって顕著であった。その作用機序としては、レーザー照射されたエナメル質表面に生じたマイクロ・クラックに多くのフッ素が浸透し、このフッ素が耐酸性を高めることが考えられた。2.象牙質知覚過敏への照射象牙質知覚過敏の本能とレーザー鎭痛効果について検討を行ったところ、歯頚部象牙質知覚過敏症の軽度の誘発痛を生じている症例に対してレーザー治療法は有効であると考えられた。作用機序に関しては、臨床的、電気生理学的研究結果より、異常に興奮した中枢側ニューロンにおいて、レーザー治療法により抹消神経を介して鎮痛作用が生じるのではないかとの結論に達した。なお、その作用は非常に弱いものと思われ、臨床知見とも一致している。3.歯髄の石灰化に関する研究YAGレーザー照射によってラット歯髄に石灰化現象がみられた。
モデル生物を利用した健康長寿に資する代謝産物の探索とメカニズム解明

健康寿命の延長(健康長寿)は、人類が希求する重要なテーマである。最近の研究から、特定の代謝産物が老化・寿命などの複雑な生命現象に甚大な影響を及ぼす例が見出されてきた。本研究では、寿命延長に資する代謝産物を網羅的にスクリーニングし、代謝産物による寿命延長メカニズムを解明することを目的とする。本成果は、健康寿命の延伸および生活習慣病などの老化に伴う疾患を予防する予防医学などに貢献が期待できる。
ミャンマーとタイ北部における家畜寄生虫症の分子疫学と抗寄生虫薬用植物の探索

家畜の寄生虫としてバベシア、タイレリア、トリパノソーマ、トキソプラズマ、ネオスポラおよび肝蛭に焦点をあてた疫学調査をミャンマーの各都市で実施した。その結果、これらの寄生虫の分布、生活環、進化に関する新知見がえられた。また、アジア産薬用植物を寄生虫症の予防や治療に地産地消的観点から有効活用することを目的として、ミャンマー産薬用植物から抗トリパノソーマ活性物質の分離・精製を試みた。本研究の成果は、ミャンマーにおいて家畜寄生虫症対策を立案するうえで有用な基礎情報を提供し、同国の農畜産業の発展に寄与することが期待される。本研究は以下の目的を達成するために計画された。(1)ミャンマー各地域およびタイ北部における家畜寄生の血液原虫類(タイレリア、バベシア、トリパノソーマなど)および蠕虫類(肝蛭など)の流行状況を明らかにする。(2)ミャンマーおよび北部タイに分布する家畜寄生虫種の比較・系統遺伝子解析を行い、各種寄生虫の分子進化とインドシナ半島における環境適応機構を考察する。(3)ミャンマーおよびタイ北部における寄生虫媒介節足動物(マダニ、アブ、サシバエなど)の生息種と分布、ならびに寄生虫感染状況を明らかにする。(4)ミャンマーで伝統的に用いられている薬用植物の中から抗寄生虫活性を有する薬用植物を探索し創薬に向けた基礎研究を行う。平成22年度はミャンマー北部において調査を実施した。その結果、これまでのミャンマー南部および中央部での調査結果をあわせると、ミャンマーのウシ約500頭に関しては、その約50%がTheileria orientalis原虫に感染していることがPCR検査の結果から明らかになった。また、Babesia bigeminaおよびBabesia bovis原虫のPCR陽性率もそれぞれ21%、37%と高い値を示した。さらに、バベシア原虫を媒介すると考えられる種類のマダニから原虫DNAが検出され、バベシア症の生活環がミャンマー全土で維持されているものと考えられた。一方、ウシの胆管に寄生する肝蛭の採材にも成功し、現在、ミャンマー産肝蛭の系統解析を進めている。薬用植物については、数種類のミャンマー産薬用植物が抗エバンス・トリパノソーマ活性を有することが明らかとなり、今後、活性成分の分離精製を行う予定である。(1)ミャンマー、タイ北部およびバングラデシュにおける家畜に寄生する血液原虫類および蠕虫類の流行状況と系統関係を明らかにし、各種寄生虫の移動、分子進化ならびに環境適応機構を考察する。(2)上記地域おける寄生虫媒介節足動物の生息種と分布、ならびに寄生虫感染状況を明らかにする。(3)ミャンマーの伝統的薬用植物の中から抗寄生虫活性を有する薬用植物を探索し創薬に向けた基礎研究を行う。平成23年度はミャンマーでの調査を実施できず、12月にタイ北部での調査を行った。また、繰越分として平成24年5月にバングラデシュで調査を行った。今回、569頭のミャンマー牛の抗トキソプラズマ抗体と抗ネオスポラ抗体の陽性率を解析したところ、それぞれの陽性率は1.6%、0.9%であり、組織内寄生性原虫類の感染の実体が明らかになった。また、ミャンマーの牛と水牛から採取した87個体の肝蛭成虫の核およびミトコンドリア遺伝子解析を行ったところ、80個体は巨大肝蛭Fasciola giganticaであり、本種は2つのミトコンドリアハプロタイプに分かれることが判明した。残りの7個体は精子形成のないFasciola sp.であり、こちらのハプロタイプは中国や東南アジアで報告のあるタイプと同じであり、Fasciola sp.は中国を経由してミャンマーに導入された可能性が示唆された。バングラデシュでは、犬の血液原虫の調査を新たに開始したが、PCRでバベシア陽性の個体を検出したため、現在、原虫遺伝子の解析を進めている。一方、ブドウ科の薬用植物であるVites repensのエタノール粗抽出物から抗トリパノソーマ活性成分としてresveratrol、11-O-acetylbergeninおよびstigmast-4-en-3-oneを分離・精製することに成功した。平成25年度はミャンマー中央東部の2つの都市(TaunggyiとNyaungshwe)でウシの住血原虫を調査した。その結果、Theileria orientalisはPCR検査で検出されなかったが、Babesia bigeminaおよびB. bovisはそれぞれ3-4%、4-8%のPCR陽性率を示した。また、4都市で採取した281頭の山羊血清についてトキソプラズマ抗体の有無を調べたところ陽性率は11.4%であった。住家性ネズミ類の採集調査については、2つの都市(Nay Pyi TawおよびTaunggyi)周辺において、クマネズミ(Rattus rattus species complex)1匹、ナンヨウネズミ(Rattus exulans)2匹、コオニネズミ(Bandicota bengalensis) 10匹そしてハツカネズミ(Mus musculus) 5匹の計4種18頭が捕獲できた。

現在、これらの4種についてミトコンドリアDNAの解析を行なっている。バングラデシュの肝蛭種については、Fasciola giganticaとFasciola sp.の2種が存在することが判明したが、東アジアの優勢種であるFasciola sp.はバングラデシュ国内において広く分布していることが明らかになった。ミャンマー産の薬用植物については、3種類の植物(Phyllanthus simples, Vitex arborea, and Ampelopsis brevipedunculata var. heterophylla)から、resveratrolを含む合計5種類の抗トリパノソーマ活性物質を分離・精製することができた。平成24年度の繰越分として平成24年5月にバングラデシュのMymensingh地域においてイヌバベシアの調査を行った。野犬50頭から末梢血をFTA eluteカードに採取し、抽出したDNAについてバベシア原虫の18S rRNA遺伝子のnested PCR検出を行ったところ、陽性率は30%であった。これらのPCR産物をRFLP解析と塩基配列解析を行った結果、原虫種はすべでBabesia gibsoniであることが判明した。さらに、BgTRAP遺伝子を増幅してPCR産物の塩基配列を解析したところ、C末端近くにあるアミノ酸残基の繰り返し領域に多型が認められた。BgTRAP遺伝子の塩基配列の系統樹解析により、バングラデシュのB. gibsoni株は他の東アジア株とは異なるクラスターを形成することが判明した。イヌのBabesia gibsoniは、アジアではこれまで日本、韓国、台湾、マレーシアに分布することが知られているが、本研究により、バングラデシュのイヌにB. gibsoniが感染していることが初めて明らかになった。準備段階から含めると、これまでミャンマー中央部、北部、南部の各地から600頭を超える牛の血液サンプルを採材し、各種血液原虫類の感染状況について解析をすすめている。本研究はミャンマーにおける寄生虫感染に関する初めての広域的調査であり、ミャンマー国内にピロプラズマ(バベシア、タイレリア)が広く蔓延していることを明らかにするとともに、牛の組織内寄生性原虫類(トキソプラズマ、ネオスポラ)の感染状況についても貴重なデータを得ることができた。また、肝蛭については少なくともFasciola giganticaとFasciola sp.の2種が存在することを初めてを明らかにした。衛生昆虫(アブ、サシバエ、ノサシバエなど)の採集も行っており、形態学的な種同定を進めている。マダニについては、Rhipicephalus (Boophilus) microplusがバベシア原虫を媒介している可能性があることをつきとめた。一方、抗トリパノソーマ活性を有する薬用植物の探索を継続しているが、今回、ブドウ科の薬用植物であり、抗がん剤としても利用されているVites repensに含有される有効成分を特定・分離することができ、家畜飼料への添加剤などとして有効利用する道筋をつけることができた。
前立腺癌の微小環境における高分子量ヒアルロン酸の腫瘍生物学的意義

ヒアルロン酸は癌の悪性度、浸潤能、転移能と密接に関連しているが、癌の種類や、間質と腫瘍の関係によりその生物学的意義が異なり、複雑なメカニズムが存在する。本研究では、ヒアルロン酸の分子量に着目し、前立腺癌における高分子ヒアルロン酸発現の意義について検討中である。平成30年度の課題は1ヒト前立腺組織におけるヒアルロン酸発現量を分子量別に定量すること、2Laser capture microdissection(LCM)を用いてヒト前立腺組織から、正常、腫瘍部分に分けてサンプリングを行い、ヒアルロン酸を分子量別に定量すること、であった。手術標本からサンプルを採集し、ヒアルロン酸を高速液体クロマトグラフィーで解析するのに十分な量が含まれているかを確認することができた。さらに、ホルマリン固定パラフィン包埋切片からのヒアルロン酸抽出も試みたところ、処理過程での課題(サンプル量の測定限界、パラフィン等の除去に工夫が必要であること、等)を見出すことができた。測定のしやすさから、ホルマリン固定パラフィン包埋切片は今後の課題とし、まずは手術標本からのヒアルロン酸発現量定量化を試みた。具体的には、1)検体の酵素分解(アクチナーゼ、セルラーゼによりグリコサミノグリカンを回収し、2)高速液体クロマトグラフィーにより構成要素の分析、ならびに、各分子量ごとの分画を回収し、3)分取された検体をヒアルロン酸測定キットにより、吸光度測定を行い、分子量別にヒアルロン酸の定量を行った。その結果、分子量150Kのヒアルロン酸をピークとした分布であることが判明した。また、高リスク前立腺癌で低分子ヒアルロン酸の割合が多い可能性が示唆された。現在、ヒアルロン酸分解酵素の発現を解析中である。サンプル数を増やした解析と、ホルマリン固定パラフィン包埋切片の解析が今後の課題である。前立腺癌組織から、ヒアルロン酸の測定には成功したが、ホルマリン固定パラフィン包埋切片からのヒアルロン酸抽出は容易では無く、遅れが生じている。また、薄切切片のサンプル量が少なく、解析に十分な量を確保困難である点、Laser capture microdissection (LCM)を用いてヒト前立腺組織から、正常、腫瘍部分に分けてサンプリングを行う場合、更にサンプル量が減るため、高感度の測定系を構築する必要性があることが判明し、遅れが生じている。また、ヒアルロン酸分解酵素の発現も検討しており、今後の症例数を増やして検討が必要である。現在の課題は以下の4点である。1ホルマリン固定パラフィン包埋切片からのヒアルロン酸抽出は容易では無い事、2薄切切片のサンプル量が少なく、解析に十分な量を確保困難である事、3前立腺癌の悪性度により、ヒアルロン酸の分子量が異なるかを検討するには症例数が少いこと。以上の点を踏まえ、まずは3に対し、手術検体を用いた安定した測定系を用いて、癌の悪性度により、ヒアルロン酸の分子量が異なるかの検討を継続する。そして1に対し、ホルマリン固定パラフィン包埋切片からのヒアルロン酸抽出法の確立を目指す。その後2に対し、低用量で測定可能な高感度の測定系の構築を目指す。また、4前立腺癌におけるヒアルロン酸分解酵素の発現と悪性度の関連を解析予定である。平成29年度の課題は1ヒト前立腺組織におけるヒアルロン酸発現量を分子量別に定量すること、2Laser capture microdissection(LCM)を用いてヒト前立腺組織から、正常、腫瘍部分に分けてサンプリングを行い、ヒアルロン酸を分子量別に定量すること、であった。また、薄切切片のサンプル量が少なく、解析に十分な量を確保困難である点、Laser capture microdissection(LCM)を用いてヒト前立腺組織から、正常、腫瘍部分に分けてサンプリングを行う場合、更にサンプル量が減るため、高感度の測定系を構築する必要性があることが判明し、遅れが生じている。

ヒアルロン酸は癌の悪性度、浸潤能、転移能と密接に関連しているが、癌の種類や、間質と腫瘍の関係によりその生物学的意義が異なり、複雑なメカニズムが存在する。本研究では、ヒアルロン酸の分子量に着目し、前立腺癌における高分子ヒアルロン酸発現の意義について検討中である。平成30年度の課題は1ヒト前立腺組織におけるヒアルロン酸発現量を分子量別に定量すること、2Laser capture microdissection(LCM)を用いてヒト前立腺組織から、正常、腫瘍部分に分けてサンプリングを行い、ヒアルロン酸を分子量別に定量すること、であった。手術標本からサンプルを採集し、ヒアルロン酸を高速液体クロマトグラフィーで解析するのに十分な量が含まれているかを確認することができた。さらに、ホルマリン固定パラフィン包埋切片からのヒアルロン酸抽出も試みたところ、処理過程での課題(サンプル量の測定限界、パラフィン等の除去に工夫が必要であること、等)を見出すことができた。測定のしやすさから、ホルマリン固定パラフィン包埋切片は今後の課題とし、まずは手術標本からのヒアルロン酸発現量定量化を試みた。具体的には、1)検体の酵素分解(アクチナーゼ、セルラーゼによりグリコサミノグリカンを回収し、2)高速液体クロマトグラフィーにより構成要素の分析、ならびに、各分子量ごとの分画を回収し、3)分取された検体をヒアルロン酸測定キットにより、吸光度測定を行い、分子量別にヒアルロン酸の定量を行った。その結果、分子量150Kのヒアルロン酸をピークとした分布であることが判明した。また、高リスク前立腺癌で低分子ヒアルロン酸の割合が多い可能性が示唆された。現在、ヒアルロン酸分解酵素の発現を解析中である。サンプル数を増やした解析と、ホルマリン固定パラフィン包埋切片の解析が今後の課題である。前立腺癌組織から、ヒアルロン酸の測定には成功したが、ホルマリン固定パラフィン包埋切片からのヒアルロン酸抽出は容易では無く、遅れが生じている。また、薄切切片のサンプル量が少なく、解析に十分な量を確保困難である点、Laser capture microdissection (LCM)を用いてヒト前立腺組織から、正常、腫瘍部分に分けてサンプリングを行う場合、更にサンプル量が減るため、高感度の測定系を構築する必要性があることが判明し、遅れが生じている。また、ヒアルロン酸分解酵素の発現も検討しており、今後の症例数を増やして検討が必要である。現在の課題は以下の3点である。1ホルマリン固定パラフィン包埋切片からのヒアルロン酸抽出は容易では無い事、2薄切切片のサンプル量が少なく、解析に十分な量を確保困難である事、3前立腺癌の悪性度により、ヒアルロン酸の分子量が異なるかを検討するには症例数が少いこと。以上の点を踏まえ、まずは3に対し、手術検体を用いた安定した測定系を用いて、癌の悪性度により、ヒアルロン酸の分子量が異なるかの検討を継続する。そして1に対し、ホルマリン固定パラフィン包埋切片からのヒアルロン酸抽出法の確立を目指す。その後2に対し、低用量で測定可能な高感度の測定系の構築を目指す。現在の課題は以下の4点である。
単一チップ集積型可変波長レーザーの研究

分光計測などの用途に広く使われている可変波長レーザーとしては、従来液体の色素レーザーが主流を占めていたが、近年の「固体化」の流れに沿って、Ti:サファイアレーザーなどの固体の可変波長レーザーや光パラメトリック発振器(OPO)などに変わりつつある。しかしながら、「固体化」されたといって可変波長レーザーの使い勝手が非常に良くなったとは思えず、「調整が面倒」「価額が高い」「複雑すぎる」「メンテナンスが大変」といった問題を抱えて、可変波長レーザーを工業的な分光計測の光源として用いる場合の大きなネックとなっている。本研究で提案している「単一チップの集積型可変波長レーザー」は、CDプレイヤーのユーザーがレーザーを使っているという意識なしに操作しているのと同じように、例えば可変波長レーザーを分析機器に組み込んだ際、可変波長レーザーを使っているということを意識させないレベルにすることをねらったものである。そのためのキーポイントは可変波長レーザーを構成している全ての素子を、励起源も含めて一枚のチィップ上に「集積化」することにある。また同調時の機械操作をやめ、電気的に掃引する機能も開発しなければならない。集積化によって素子のサイズを光の波長に近ずけることは、本質的にデバイスの安定化に寄与する。本研究では可変波長レーザーIC化の第一段階として、その可能性について検討し、次のような成果を得た。1.プラスチック導波路中に色素ドープし、分布帰還(DFB)により発振するマイクロチップ可変波長レーザーを試作し、可視部のいくつかの波長域で発振を得た。2.このDFB色素レーザーはナノ秒パルス光で励起したときピコ秒のパルスを発生できることを実験的に示した。3.さらにレーザー蒸着法でチタンサファイア膜を作成し、これを用いた導波型無機固体可変波長レーザーについて検討した。
神経血管ワイアリング分子を標的とした脳腫瘍の血管新生抑制療法

神経膠腫における神経血管ワイアリングの異常を検出し、その異常を修復することで、神経膠腫の異常血管網を正常化する新概念の血管新生抑制療法の基盤を形成することを目的とした。神経血管ワイアリング分子のうち、Slit2が神経膠腫の血管新生、特にVEGF非依存性血管新生に促進的に作用することを、神経膠腫細胞と組織を用いて明らかにした。神経膠腫に対してLenalidomideはslit2 mRNA発現を抑制し、chetominは増殖を低酸素状態で強く抑制し、HIF-1α蛋白発現を抑制した。神経血管ワイアリング分子、Slit2の抑制に加えて、HIF-1αの抑制の併用による神経膠腫増殖抑制効果が期待される。1.Slit2のグリオーマ組織における発現と機能(1)グリオーマのパラフィン切片でSlit2およびSlit3、さらにそれらの受容体であるRobo1およびRobo4の免疫染色を行った。Slit2はグリオーマ腫瘍細胞の細胞質に明瞭な発現がみられた。Grade IIグリオーマ(22%)に比べて、膠芽腫(60%)で有意に発現が高かった。Slit2はグリオーマの進展に関係する分子である。一方、受容体であるRobo1およびRobo4ともに染色性が得られなかった。抗体の種類、染色の方法を変えても染色性が得られなかった。(2)膠芽腫でのslit2陽性群と陰性群の間に生物学的、臨床的差異があるかどうかを検討した。両群間で生存率に差は無かったが、血管密度、HIF1αおよびpAkt発現が陽性群で有意に高かった。Slit2は膠芽腫の血管新生に関与する分子である。3)膠芽腫では浸潤細胞を明瞭にとらえ、腫瘍血管周囲に分布しており、slit2は膠芽腫において神経血管ワイアリング分子としての機能が推測された。2.膠芽腫細胞のSlit2発現調節による血管新生能の変化(1)ヒト膠芽腫腫瘍細胞(4種類)およびヒト血管内皮細胞におけるSlit2及び受容体の発現を、RT-PCRで評価した。膠芽腫細胞ではSlit2およびRobo1のmRNA発現が見られた。一方、内皮細胞ではSlit2, slit3の発現はなく、Robo1, Robo4の発現がみられた。(2)膠芽腫細胞のSlit2蛋白発現はcell lystaeおよび培養上清にみられた。3.結語:以上よりSlit2は膠芽腫の血管新生に促進的に作用し、神経血管ワイアリング分子の抑制による膠芽腫増殖抑制が考案される。神経膠腫の組織切片での神経血管ワイアリング分子の染色では、slit2の発現が悪性どの高い神経膠腫でみられた。その受容体分子の発現をとらえることができずに、計画が遅れた。一方、神経膠腫細胞を使った神経血管ワイアリング分子の発現は検出できた。しかしながら、その分子をsiRNAノックダウンする発現抑止絵実験がうまくゆかず、計画が遅れた。以上の遅れの分を来年度に予算を繰り越して行うことにした。生体内では血管網と神経網が二大ネットワークとして機能する際、両者間に双方向の同様なシグナルが働いている(神経血管ワイヤリング)。神経膠腫における神経血管ワイアリングの異常を検出し、その異常を修復することにより、神経膠腫の異常血管網を正常化する新概念の血管新生抑制療法の基盤を形成する。これまでの研究で、神経血管ワイアリング分子のうち、Slit2が神経膠腫の血管新生、特にVEGF非依存性血管新生に促進的に作用することを、神経膠腫細胞と組織を用いて明らかにしてきた。1.Slit2のグリオーマ組織における発現と機能:(1)Slit2はGrade IIグリオーマ(22%)に比べて、膠芽腫(60%)で有意に発現が高かった。(2)Slit2の陽性群と陰性群に比べて、血管密度、HIF1αおよびpAkt発現が有意に高かった。(3)膠芽腫では腫瘍の浸潤部を明瞭にとらえ、腫瘍血管周囲に分布した。2.膠芽腫細胞のSlit2発現調節による血管新生能の変化:(1)膠芽腫細胞でSlit2の発現は、U87で低く、U251, LN229で高かった。一方、内皮細胞ではSlit2の発現は見られず、受容体Robo1, Robo4の発現がみられた。(2)Slit2蛋白発現は、mRNA発現の高いU251ではcell lysateおよび培養上清でみられた。(3)膠芽腫細胞の培養上清により、血管内皮細胞の管腔形成が促進されるが、slit2蛋白投与により、その促進は増強され、Slit2抗体の投与により、その促進が抑制された。(4)siRNAによるslit2のノックダウンでmRNA発現が20%低下した。(5)slit2の投与により、pAkt, pMAPKの発現が増加がみられた。3.まとめ:以上よりSlit2は膠芽腫の血管新生、特にVEGF非依存性血管新生に促進的に作用し、神経血管ワイアリング分子の抑制による膠芽腫増殖抑制が考案される。Slit2は膠芽腫の血管新生、特にVEGF非依存性血管新生に促進的に作用し、神経血管ワイアリング分子の抑制による膠芽腫増殖抑制が考案される。神経膠腫

由来のSlit2による血管新生作用は、Slit2抗体およびsiRNAによるslit2ノックダウンにより抑制されることから、次年度はslit2抑制剤に注目する。これまでの研究から、血管新生抑制だけでは、神経膠腫内の低酸素領域の出現を完全に抑制できず、神経膠腫の増大抑制が不十分であった。そこで、低酸素領域に強く関係して、slit2の発現にも密接な関係がある低酸素誘導因子(HIF-1α)の抑制に注目する。神経膠腫における神経血管ワイアリングの異常を検出すること、およびこの異常な神経血管ワイアリングを修復することにより、神経膠腫の異常血管網を正常化する新概念の血管新生抑制療法の基盤を形成する。これまでの3年間の研究で、神経血管ワイアリング分子のうち、Slit2が神経膠腫の血管新生、特にVEGF非依存性血管新生に促進的に作用することを、神経膠腫細胞と組織を用いて明らかにしてきた。神経膠腫由来のSlit2による血管新生作用は、Slit2抗体およびsiRNAによるslit2ノックダウンで抑制され、AktおよびMAPKシグナルの関与が示唆された。今年度はslit2抑制剤に注目した。そこで、低酸素領域に強く関係して、slit2の発現にも密接な関係がある低酸素誘導因子(HIF-1α)の抑制に注目した。Slit2抑制剤としてlenalidomide、HIF-1α抑制剤としてchetominを用いて膠芽腫細胞で以下が明らかにされた。1)低酸素によりslit2発現の上昇は見られなかった。2)lenalidomideでslit2 mRNA発現抑制がみられた。3)chetominが増殖を抑制し、低酸素状態で抑制効果が強かった。4)chetominでHIF-1αmRNA発現は変化がないが、蛋白発現は抑制された。現在、膠芽腫動物モデルでlenalidomideおよびchetomiによるslit2抑制効果、低酸素領域の抑制効果、増殖抑制効果を解析中である。結語:神経血管ワイアリング分子、Slit2の抑制に加えて、HIF-1αの抑制の併用による神経膠腫増殖抑制効果が期待される。神経膠腫における神経血管ワイアリングの異常を検出し、その異常を修復することで、神経膠腫の異常血管網を正常化する新概念の血管新生抑制療法の基盤を形成することを目的とした。神経血管ワイアリング分子のうち、Slit2が神経膠腫の血管新生、特にVEGF非依存性血管新生に促進的に作用することを、神経膠腫細胞と組織を用いて明らかにした。神経膠腫に対してLenalidomideはslit2 mRNA発現を抑制し、chetominは増殖を低酸素状態で強く抑制し、HIF-1α蛋白発現を抑制した。神経血管ワイアリング分子、Slit2の抑制に加えて、HIF-1αの抑制の併用による神経膠腫増殖抑制効果が期待される。標的とする神経血管ワイアリング分子の同定ができたので、実験計画の方向性は間違っていないと判断した。来年度以降、今年度の積み残しの実験を行うとともに、標的分子を抑制する実験を加えて研究を進めてゆく。
三次元多点動作解析システムを用いた構音時の口腔周囲組織の運動計測

調音運動では口腔周囲軟組織の活動が重要であるため,機能回復には,咬合の改善のみならず補綴装置による口唇,頬の支持も配慮しなければならない。そのため、顔面皮膚上と切歯点の標点の運動を音声と同時記録し、子音発音前後を含む全運動経路を3次元解析し、比較検討を行った.1.正常有歯顎者(同意を得た者)の発音連動時の口腔およひ皮膚上標点と下顎切歯を6台の赤外線高速度カメラ(60Hz Video Camera Units)で6方向から投影し,同時に音声をマイクから入力し,データステーション(VICON370 Data Station)へビデオデータおよひアナログデータとして収集した。2.収集されたデータは,ワークステーション(PS/V Mcdel 2411)へ転送立体構築し、ビテオデータとしてハードディスクに保存する。録音したデジタルオーデオテープの出力をDSP Sona-Graph500(KAY社製)に導入してリアルタイムの声門を表示させ、,また音声のアナログデータからTime-Waveのグラフを表示し,画面上で各音の子音発音時点を規定した。2.標点をオートトラッキングによって自動追尾し、記録したビデオデータを3次元解析ソフトウエアVICON370 Ver.B-1.2betal(OXFOD METRICS社製)に導入し、計測区分開始点から終了点までの移動距離累計(TL)と直線距離(SL)の比:迂回度(T/S),立体方向変更角度(TH),経路を含む直方体の体積:立体移動範囲(Cub)などの項目について解析を行った.3.モーションキャプチャーシステムに仮想点挿入プログラムを導入し,咀嚼,調音運動時の顆頭,オトガイ,歯列などの下顎骨上の仮想点と皮膚上標点の運動経路の比較を試み、,システムの精度検定を行った。I.目的機能時の顔貌や口腔運動の様相は,口腔内の状況に応じた代償的運動によって様々に異なってくる.したがって,これらの観察によって機能改善の程度を評価できると思われる.特に,調音運動では口腔周囲軟組織の活動が重要であるため,機能回復には,咬合の改善のみならず補綴装置による口唇,頬の支持も配慮しなければならない.そこで,本研究では咬合改善処理前後の運動経路の比較検討を行った.II.方法1.被験者:オーバークロージャーを伴う下顎前突症で下顎後退手術を行った者1名とコントロールとして健常有歯顎者10名.2.計測部位:モダイオラス,下口唇,オトガイおよび切歯点として下顎前歯部からワイヤーを口腔外に延長した標点.3.記録解析方法:被験者の「桜の花が咲きました」発音中の顔貌を6台の高速度ビデオカメラ(200 Hz Video Camera Units nac社製)で上下左右6方向から撮影し,同時に音声を録音した.Data Station(VICON 370 OXFORDMETRICS社製)へ収集したデータをリアルタイムでワークステーションへ転送し,立体構築する.モニター上で動作とリンクさせた音声データのTime-Waveと同時録音からDSP Sona-Graph(5500 KAY社製)に導入して得られたSonagramを対照して解析対象区域を規定した.

3次元運動データは3次元解析ソフトウェアに導入し,計測区分開始点から終了点までの移動距離累計(TL)と直線距離(SL)の比:迂回度(T/S),立体方向変更角度(TH),経路を含む直方体の体積:立体移動範囲(Cub)などの項目について解析を行った.III.結果と考察咬合改善症例の手術後の多くの計測項目,計測部位でも健常有歯顎者の値に近付く傾向がみられ,本研究の方法は機能改善効果の評価に有効であることが示唆された.I.目的機能時の顔貌や口腔運動の様相は,口腔内の状況に応じた代償的運動によって様々に異なってくる.したがって,これらの観察によって機能改善の程度を評価できると思われる.特に,調音運動では口腔周囲軟組織の活動が重要であるため,機能回復には,咬合の改善のみならず補綴装置による口唇,頬の支持も配慮しなければならない.そこで,本研究では咬合改善処置前後の運動経路の比較検討を行った.II.方法1.被験者:オーバークロージャーを伴う下顎前突症で下顎後退手術を行った者1名とコントロールとして健常有歯顎者10名.2.計測部位:モダイオラス,下口唇,オトガイおよび切歯点として下顎前歯部からワイヤーを口腔外に延長した標点.3.記録解析方法:被検者の「桜の花が咲きました」発音中の顔貌を6台の高速度ビデオカメラ(200Hz Video Camera Units nac社製)で上下左右6方向から撮影し,同時に音声を録音した.Data Station (VICON 370 OXFORDMETRICS社製)へ収集したデータをリアルタイムでワークステーションへ転送し,立体構築する.モニター上で動作とリンクさせた音声データのTime-Waveと同時録音からDSP Sona-Graph(5500 KAY社製)に導入して得られたSonagramを対照して解析対象区域を規定した.3次元運動データは3次元解析ソフトウェアに導入し,計測区分開始点から終了点までの移動距離累計(TL)と直線距離(SL)の比:迂回度(T/s),立体方向変更角度(TH),経路を含む直方体の体積:立体移動範囲(Cub)などの項目について解析を行った.III.結果と考察咬合改善症例の手術後の多くの計測項目,計測部位でも健常有歯顎者の値に近付く傾向がみられ,本研究の方法は機能改善効果の評価に有効であることが示唆された.1.目的機能時の顔貌や口腔運動の様相は,口腔内の状況に応じた代償的運動によって様々に異なってくる。したがって,これらの観察によって機能改善の程度を評価できると思われる。特に,調音運動では口腔周囲軟組織の活動が重要であるため,機能回復には,咬合の改善のみならず補綴装置による口唇,頬の支持も配慮しなければならない。そこで,本研究では咬合改善処置前後の運動経路の比較検討を行った。2.方法1.被験者:オーバークロージャーを伴う下顎前突症で下顎後退手術を行った者1名とコントロールとして健常有歯顎者10名。2.計測部位:モダイオラス,下口唇,オトガイおよび切歯点として下顎前歯部からワイヤーを口腔外に延長した標点。3.記録解析方法:被検者の「桜の花が咲きました」発音中の顔貌を6台の高速度ビデオカメラ(200HzVideo Camera Units,nac社製)で上下左右6方向から撮影し,同時に音声を録音した。Data Station(VICON 370 OXFORDMETRICS社製)へ収集したデータをリアルタイムでワークステーションへ転送し,立体構築する。モニター上で動作とリンクさせた音声データのTime-Waveと同時録音からDSP Sona-Graph(5500KAY社製)に導入して得られたSonagramを対照して解析対象区域を規定した。
次世代シーケンスを用いた新規貪食シグナル因子の同定

マクロファージは、死細胞や赤血球が排出した核の表面に露出されるホスファチジルセリンを認識し、それらを貪食する。本研究は、貪食を促進する因子を同定するため、次世代シーケンスを用いた貪食能の機能スクリーニング法を樹立することを目的とした。死細胞の貪食能のない浮遊系細胞株Ba/F3に、腹腔の常在マクロファージから調製したcDNAライブラリーを導入し、死細胞を貪食したBa/F3細胞をソーティングすることを繰り返した。その結果、貪食能を獲得したBa/F3細胞が濃縮され、次世代シーケンスを使ってその細胞集団に導入されたcDNAを網羅的に調べたところ、貪食に関与する因子が複数検出された。これまでに、ホスファチジルセリンを認識する因子として、分泌タンパク質のMFG-E8、Gas6、Protein Sや、膜タンパク質のTim4が同定された。MFG-E8はマクロファージ上のIntegrinに、Gas6やProtein Sは受容体チロシンキナーゼのMerTKやAxlに作用し、貪食シグナルを活性化する。一方、Tim4は死細胞をマクロファージ表面に捕捉する役割を持つ。しかし、マクロファージには様々な種類が存在し、その貪食機構が不明なものも存在する。そこで、本研究は、貪食を促進する因子を同定するため、次世代シーケンスを用いた貪食能の機能スクリーニング法を樹立することを目的とした。まず、死細胞の貪食能のない浮遊系細胞株Ba/F3に、腹腔の常在マクロファージから調製したcDNAライブラリーを導入し、死細胞を貪食したBa/F3細胞をソーティングすることを繰り返した。ソーティングを3回行ったところ、貪食能を獲得したBa/F3細胞が濃縮された。その中からクローンを単離し、導入されたcDNAを特定すると、既知の貪食シグナル因子のAxlやホスファチジルセリンに対してアフィニティを持つOlr1が同定された。また、3回ソーティング後のBa/F3細胞のゲノムを回収し、次世代シーケンスを使ってBa/F3に導入されたcDNAを網羅的に検出した。そのcDNAの中から、正しい向きで全長を発現しうるcDNAを限定したところ、貪食能とは無関係のpassenger cDNAがいくつか含まれたが、Axl、Olr1に加え、Tim4等の貪食に関与する因子を複数検出することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。分子生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。
肝炎ウイルスの持続感染制御因子および肝炎肝がん発症機序の解析とその制御

「目的と意義」C型肝炎ウイルス(HCV)は高率に肝癌を引き起こすがその発癌機構には不明な点が依然として多く、その発癌機構の解明を目的とした。「材料と方法」Cre・loxPシステムによりスイッチング発現するヒト由来肝細胞株を樹立し解析を行った。HCVが慢性感染した肝臓は、炎症と再生を繰り返し、これに伴って細胞の増殖形質に変化が引き起こされる可能性がある。これを検討するため、スイッチング発現した全長HCV発現細胞を44日間継代し細胞の増殖変化を追跡した。「結果」HCV発現細胞の腫瘍原性変化を解析するため、コロニー形成能とヌードマウス腫瘍形成能を解析した。全ゲノムを発現した場合にのみコロニー形成能、腫瘍形成能の上昇が認められた。HCV全ゲノム発現細胞ではIFNが誘導され、NF-kB、cdk2、Rbのリン酸化、E2F活性が亢進していた。構造蛋白質および非構造蛋白質発現細胞ではこうした変化は認められなかった。そこで、Rbを段階的にリン酸化するcdkの活性について解析した。Rbのリン酸化はcdk4/6が、高リン酸化はcdk2が担うという報告があるため、全長HCV継代細胞でこれらの経路が変化しているかを解析した。その結果、44日間継代した細胞では特にcdk2活性が上昇していた。以上の様に、HCV全長を発現継代した細胞ではcdk2が主に活性化する事によりRbが高リン酸化されE2Fが活性化する事が明らかとなった。「考察」HCV全ゲノム発現による腫瘍原性亢進はHCV遺伝子複製によるNF-kB、Rbのリン酸化、E2F経路の活性化が重要であると考えられ、さらに解析を進めている。
動脈硬化および動脈石灰化病変の成り立ちにおけるビタミンDの役割に関する研究-マクロファージにおけるビタミンD活性化の意義-

本研究により、動脈硬化病変およびそれに伴う石灰化の発症機構にビタミンDが重要な役割を果たしていることが明らかにされた。まず、in vitroでの研究から、動脈硬化巣に浸潤するマクロファージにおいて1α水酸化酵素が誘導されている可能性が示唆された。また、共存培養系を用いた研究から、動脈硬化巣において炎症細胞(主としてマクロファージおよびT細胞)と平滑筋細胞との相互作用を介して、平滑筋細胞が石灰化形質を獲得する可能性が示された。その際、平滑筋細胞におけるアルカリフォスファターゼ(ALP)の発現が重要であり、このことは動脈硬化モデル動物(WHHLウサギおよびApoEノックアウトマウス)の病変部特に石灰化を伴う病変においてALPの発現が確認された。さらに、平滑筋細胞の形質変化には、IFN-γなどにより活性化されたマクロファージ由来のサイトカイン(TNF-αおよびOSM)が重要な役割を果たしているも明らかにされた。特に、活性型ビタミンDがマクロファージにおけるOSMの産生を強く刺激することから、ビタミンDはOSMの作用を介して動脈硬化および動脈石灰化の発症・進展に関与する可能性も示唆された。平滑筋細胞におけるALPの発現誘導には、NF-kBおよびp38 MAPキナーゼが関与している可能性も示唆された。最後に、in vivoでのApoEおよびビタミンD受容体遺伝子の2重欠損マウスを用いた研究から、動脈硬化症の発症・進展にビタミンD作用が関与していることが示された。(1)マクロファージにおける1αOHaseの発現調節機序についてヒト単球様細胞株(THP-1)を100nM phorbol esterで24時間処理することによりマクロファージに分化させた(THP-1Mφ)。THP-1MφにIFN-γを作用させると、48時間までに1αOHaseの遺伝子発現が誘導され、この誘導はIFN-γの濃度依存的に上昇した。また、THP-1Mφにおける1αOHase活性もIFN-γにより上昇した(317±28.1vs.1.29±1.29pg/mg protein)。IFN-γによる1αOHaseの誘導はL-NAMEおよびL-NMMAの存在下でも認められたことから、一酸化窒素(NO)は関与していないと考えられた。(2)1,25(OH)2D3の血管石灰化に対する作用の検討ヒト血管由来平滑筋細胞(HVSMC)をヒト末梢血由来の単球(CD14+cells)またはTHP-1MφとをIFN-γおよび1,25(OH)_2D_3存在下で共存培養することによりHVSMCが石灰化能を獲得する。この際、HVSMCにおけるアルカリホスファターゼ(ALP)の発現が強く誘導される。このALP誘導の機序につき検討した。ALPの誘導はIFN-γと1,25(OH)_2D_3の相乗作用によるもので、チロシンキナーゼがシグナル伝達に重要であることが示唆された。また、この誘導にはマクロファージに由来する液性因子の関与が示された。さらに、gp130が関与するサイトカインとくにOSMおよびLIFが共存培養系におけるALPの誘導に関与している可能性が示唆された。しかし、これらの因子は直接HVSMCに作用するのではなく、マクロファージ機能の調節に関与しているものと推察された。ApoE(-/-)VDR(-/-)マウスが作製された。現在、血管病変について検討中である。(1)活性型ビタミンDの血管石灰化に対する作用:まず、HVSMCにおけるALPの発現誘導に関与するTHP-1細胞由来の液性因子がTNF-αとoncostatin M(OSM)であることが明らかにされた。これらの因子の役割として、IFN-γは主にTHP-1細胞からのTNF-αの分泌を刺激し、活性型ビタミンD[1,25(OH)_2D_3]はOSMの産生を促進した。

TNF-α、OSM、IFN-γおよび1,25(OH)_2D_3の4つの因子により、HVSMCの単独培養系においてALPが共存培養系と同程度に誘導された。さらに、β-glycerophosphateによりHVSMC単独培養系でも石灰化が誘導された。最後に、ALP誘導の機序について検討したところ、NF-κBとp38MAP kinaseが関与している可能性が示唆された。(2)WHHLウサギおよびApoEノックアウトマウスにおける動脈硬化病変の解析:これらの動物モデルにおける動脈硬化病変特に石灰化を伴う病変部にALPの発現が組織化学的に証明された。(3)ApoE-VDRdouble knock-outマウスにおける動脈硬化病変の解析:24週齢のApoE(-/-)VDR(+/+)マウスおよびApoE(-/-)VDR(-/-)マウスにおける動脈硬化病変の程度をaortic sinusにおける病変の面積を組織形態計測により比較検討した。プラークの面積はApoE(-/-)VDR(+/+)マウスに比し、ApoE(-/-)VDR(-/-)マウスでは有意に低下していた(266,244±79,540vs170,868土34,421;t検定、p=0.0034)。血清T-chol、およびTGの濃度は両者で有意な差は認められなかった。したがって、活性型ビタミンDは動脈硬化の発症・進展に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。
脂肪酸β酸化能を規定する遺伝子多型の特定とその結晶蛋白構造解析

脂肪酸β酸化の律速段階を制御する遺伝子とその機能性遺伝子多型を特定し、脂肪酸のβ酸化能をin vivoで測定するために必要な手法を開発し、遺伝子多型に応じて肝臓における脂肪酸β酸化能に個体差が生じることも明らかにした。そこで野生型および変異型蛋白質を遺伝子組み換えにより作成した。これに反応する抗体を作成したところ、両者ともWesaternblotで単一バンドとして検出され、細胞内では2量体として存在することが明らかになった。NASHは内臓脂肪型肥満者に多く、インスリン抵抗性が強く、高血圧、2型糖尿病、高脂血症などメタボリックシンドロームに特徴的な異常を合併しやすいなどの臨床像を示す慢性進行性肝疾患である。そこで我々は上記の情報を基に、糖尿病および脂質異常に関連することが知られている遺伝子多型のデータベースを作成した。このデータベースを基に、NASHの発症リスクを高める機能性遺伝子多型を検索し、近傍に脂質・糖質代謝関連遺伝子が存在する遺伝子多型のデータベースを作成した。これらの遺伝子多型のいくつかはすでに機能が明らかにされており、NASHの発症・進展と密に関連することも確認できた。しかし、機能が未知の蛋白上にもこのような遺伝子多型が検出された。今回、肝細胞に多量に発現されている蛋白の中で、糖質・脂質代謝と関連する機能が充分に明らかになっていない遺伝子多型に着目し解析を順次開始した。本年度はこの機能が未知の蛋白の野生型と変異型遺伝子情報を基にこれらの遺伝子組換え蛋白を作成した。また、これに対するポリクローナル抗体も作成した。抗体を用いてこの蛋白の精製を試みたが、発現細胞にこの抗体とわずかに交差反応を示す分子量の異なる蛋白質が複数検出され、結晶解析を行う純度を得ることができなかった。明年度は今回得た抗体と交差反応性を示さない発現細胞で上記遺伝子組み換え蛋白を発現させ、機能解析と共に結晶解析を再度試みる予定である。今日、多くの研究者の興味は糖尿病、高血圧、高脂血症などに向けられているが、NASHの頻度はこれらの疾患と同等あるいはそれ以上であり、罹患者数が急増している現状、予後の重篤さを考慮すると、本症に対する研究は緊急性を有する。近年、疾患感受性という概念や人種的背景という概念も次々に機能性遺伝子多型という遺伝子情報の形で実体化されつつある。私は今回脂肪酸β酸化の律速段階を制御する遺伝子とその機能性遺伝子多型を特定した。また、脂肪酸のβ酸化能をin vivoで測定するために必要な手法を開発し、遺伝子多型に応じて肝臓における脂肪酸β酸化能に個体差が生じることも明らかにした。そこで野性型および変異型蛋白質を遺伝子組み換えにより作成した。これに反応する抗体を作成したところ、両者ともWesaternblotで単一バンドとして検出され、細胞内では2量体として存在することも明らかになった。しかし、遺伝子組み換え蛋白は疎水性が強く、活性中心が正常に構築されたか検証が困難であった。このため水溶性の高い部位を再度検索して、活性中心付近の可溶性部分の蛋白作成を試みている。他方、脂肪酸の産生に重要な役割を果たす12個のlipaseについて、その遺伝子多型の検討を行った結果、本邦のNASH症例の9割の症例が保持する単一の遺伝子多型を見いだした。そこで、この遺伝子の発現制御について検討し、空腹時にmRNAの発現が増強され、食事摂取により速やかに抑制されることなどを明らかにした。この成績から私はこのlipaseが肝細胞内脂肪量を調節しているのではないかと考えている。この遺伝子座は近傍の多くの遺伝子多型と連鎖不平衡関係にあるので、単にNASHの疾患感受性を規定する因子であるのみならず、インスリン分泌やBMIを規定する因子と連鎖している可能性が高いと考えられる。
量子ビームを利用した高水素組成の金属水素化物研究

10万気圧の高圧水素流体と金属との直接反応を利用して、高水素組成の金属水素化物を合成するための水素化セル、ならびに、合成された金属水素化物の結晶構造を高水素圧力下でその場観測するための中性子回折技術を開発した。これらの技術を遷移金属である鉄の重水素化反応に適用して、988 K-6.3 GPaの温度重水素圧下で熱平衡状態になった鉄重水素化物中の重水素原子の占有サイトと占有率を決定した。希土類金属であるユーロピウム(Eu)に関しては、既知の2水素化物を超える高水素化物EuHx(x>2)と推測されIII相とIV相の相境界を室温600 K、水素圧510 GPaの温度圧力領域で決定した。超高圧中性子回折装置(PLANET、MLF、J-PARC)を使用して、昨年度開発した中性子回折測定用の重水素化セルの試験実験を実施した(第1回実験。25年5月)。試料は高温高圧下の状態図が詳しく調べられている鉄を選んだ。室温下、7万気圧まで加圧した鉄試料を高温下で重水素化したところ570°C付近から反応が開始し、約700°Cで完了して鉄重水素化物が形成された。2分間の短時間の中性子回折測定によっても重水素化過程がその場観察できたことから重水素化セルが初期の設計通りに有効に働くことが確認された。715°C、6万気圧で合成された鉄重水素化物の中性子回折パターンを解析することによって、高温高圧下でのみ安定な鉄重水素物の結晶構造解析に成功した。鉄原子がつくる面心立方格子の八面体および四面体サイトを重水素原子がそれぞれ0.532および0.056の割合で占有していることが明らかにされた。また、重水素原子の吸収に伴う鉄金属格子の膨張の割合が重水素組成00.64までの広い範囲で一定であることが、結晶構造解析から示された。重水素原子の四面体サイト占有は面心立方格子を持つ遷移金属水素化物(重水素化物)では報告されていないことから、その機構を量子力学計算によって明らかにした。重水素原子は室温付近では八面体サイトのみを占有しているが、700°Cの高温では熱励起によって四面体サイトに部分的に移動する。二つのサイトのエネルギー差は計算と実験で良い一致を示していることから熱励起モデルの妥当性が示された。反応容器の試作と試験先端10 mmのキュービックアンビルの使用を想定して外径5.5 mm、高さ7 mmの円筒状のNaCl反応容器を試作した。反応容器の中心部には直径4 mm、厚さ3 mmの試料を置き、その上下に水素発生源AlH3を配置する。NaCl反応容器は高温発生用の円筒状のグラファイトヒーターで覆われており、これらは中性子の透過性が高いZrO2製の一辺17 mmの立方体の圧力媒体中に埋め込まれ、加圧される。室温下での圧力発生試験により約1500トンの油圧時に8 GPaが発生することを確認した。加熱実験により800 °Cの発生が確認できた。水素化反応試験鉄-水素系で高温高圧下の水素化過程を放射光X線回折測定によって観測した。圧力6 GPa、約600 °CにおいてAlH3の熱分解により水素が発生し、fcc格子構造を持つ鉄水素化物FeHの形成が確認された。その後の冷却過程で約300 °Cでdhcp-FeHへの変換が観測された。AlH3が水素源として良好に働くことが確認された。AlD3の合成中性子回折実験に使用される重水素源AlD3を溶液反応によって合成した。LiAlD4とAlCl3(混合比4:1)をエーテル溶媒中で反応させ、得られたAlD3•nEt2OからEt2Oを高温脱離することでAlD3が合成できた。AlH3の合成においては脱離温度373 Kで最も熱的安定性が高いα-AlH3が高純度(>95%)で合成されるが、AlD3の合成において373 Kでは高純度α相が得られず、脱離温度の最適化を図った。その結果388 Kにおいて純度90%以上のα-AlD3が合成できた。1回のバッジ反応で約900 mgが合成されるが、上記の水素化反応セルを使用する実験では約50 mgを必要とされることから、18回分の実験に対応する重水素源の合成方法が確立されたことんになる。前年度の重水素化セルの試験実験により、鉄の重水素化反応過程と700°Cで熱平衡状態に至った鉄重