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蓚酸カルシウム尿路結石症の発症機序とその予防に関する実験的研究

ビタミンB6欠乏食飼育により誘発した過蓚酸尿症ラットに対する、^<14>C-標識蓚酸の腎マクロオートラジオグラフィーを用いたこれまでの実験により、クエン酸やSodium pentosan polysulfate(SPP)による結石発症抑制効果が示唆された。今回はさらに実験動物に対するクエン酸やSPPの投与量や投与期間を変え、イメージングプレート法を用いることにより定量的にそれらの抑制効果を検討した。また血中および尿中のカルシウム値等を測定し、SPPとクエン酸の作用機序の比較検討を行った。【方法】6週齢の雄性SD系ラットをビタミンB6欠乏食で飼育開始し、それを以下のように4群に分けた。1)60mMクエン酸溶解液の4週間自由飲水群、2)SPP10mgの4週間隔日静脈内投与群、3)ビタミンB6欠乏食飼育開始より2週目からのSPP10mgの2週間隔日静注群、4)対照群である。ビタミンB6欠乏食飼育4週間後、第一三群のラットに対し^<14>C-標識蓚酸の腎マクロオートラジオグラフィーを施行し、^<14>C-標識蓚酸の集積部をイメージングプレート法にて解析した。また各群のラットの腎機能と血清カルシウム値、一日尿中蓚酸およびカルシウム排泄量を測定した。【結果】クエン酸およびSPP投与群は対照群に比し、^<14>C-標識蓚酸の集積像の数と大きさは有意に低下した。ビタミンB6欠乏食飼育4週間で、各群のラットの腎機能の低下は認められず、また一日尿中蓚酸排泄量は各群とも約2倍に増加した。しかし尿中カルシウム排泄量はクエンン酸投与群においてのみ、対照群に比し有意な低下を示した。【考察】蓚酸カルシウム結石発症に対し、クエン酸とSPPは明らかな抑制効果があることが認められた。しかしそれらの作用機序は異なると推察され、クエン酸に関しては尿中カルシウム排泄量の低下もその一要因と考えられた。SPPに関しては、腎の間質においての蓚酸カルシウム結晶形成抑制作用によるものと推測された。
地域連携による回想法的手法を取り入れた総合学科地理歴史科学習の探究

地域社会との連携を深め、地域に貢献できる人材を育成するために、本校総合学科観光産業系列2年生における学校設定科目「地域研究」において、地域生活文化を題材とした聞き取り調査ならびに作品制作活動を実施した。昨年度から地域理解を進めるため、地域の社会教育機関や地域関係者と連絡を取りながら、回想法的手法を取り入れた体験的学習を実施している。昨年度の反省として、予備知識の習得不足によるコミュニケーションの不調があったため、事前学習における調査対象テーマの理解を深めるため、地域地理・歴史の概要についてプリント学習や事前調査などによって確認を重ね、よりよい聞き取り学習になるよう努めた。今年度は地域農業における花卉栽培、地域の伝統行事である「鬼めくり」「がんどうち」、伝統芸能である「鳳凰座歌舞伎」などの調査において、高齢世代はじめ地域関係者から聞き取り調査を実施し、地域の自然風土の中で育まれ、受け継がれてきた地域文化を確認しながら、現代の視点からレポート作品や映像作品にまとめた。また、地域に伝わる昔話・伝説を確認するため、地域の高齢者の方から聞き取り調査を実施し、取材結果を参考にしながらオリジナル作品を制作した。いずれの学習活動もコミュニケーションの状況はよく、生徒・関係者とも満足のいく調査を行うことができた。各研究作品については、教育委員会や大学が主催する作品展やコンクールなどに応募し、高く評価いただいた。また、地域博物館において作品を期間展示していただき、地裁へ情報発信したほか、一年間の学習成果を冊子にまとめ関係機関に配布し、広報することができた。今後も地域関係者と連携しながら生活文化についての研究を深め、研究成果をさまざまな形で表現・発信できるよう、継続的に指導支援していきたい。
唇顎口蓋裂患者の歯科矯正治療における非焼結アパタイトの応用に関する実験的研究

非焼結アパタイトを骨補填材料として利用する目的で、各種の実験を行ったところ以下のような結果が得られた。1.ウサギ由来の〓軟骨細胞培養系に、各種のアパタイトを添加したところ、いずれも軟骨細胞による^3Hーチミジンの取り込みが促進されたが、骨に類似した組成と結晶性を有する非焼結炭酸アパタイトを添加したものにおいて、特にその程度が高かった。2.非焼結炭酸アパタイトを牛皮由来のアテロコラーゲン溶液と混合・風乾して成形性を賦与したアパタイト・コラーゲン複合体を作成し、UV照射を4時間行ってコラーゲンの不溶化を図ったところ、生食中での実験およびラット腹部筋膜下への埋入実験により、生体親和性が損なわれないままで形状の保持が良好となることが判明した。3.さらに長期間に渡って埋入試料の形状を維持する目的でアパタイト・コラーゲン複合体のフィブリン化を試みたところ、ラットおよび家兎の頭蓋骨膜下への埋入実験では1ケ月に渡って形状の保持が良好であり、生体親和性も良好であることが判明した。4.骨誘導性を有する成長因子による骨補填材料の修飾に先立って、ニワトリ胚由来の胚骨の器官培養系において、培養条件並びに各種の成長因子の添加による骨膜由来の骨化の様相を検討したところ、低酸素条件下で未分化間葉系細胞から軟骨細胞への分化が促進され、FGF(線維芽細胞増殖因子)によってもこれが促進されることが示唆された。5.ラット頭蓋骨および家兎下顎骨に作成した骨欠損部へのアパタイト・コラーゲン複合体の埋入実験を行ったところ、形状の保持並びに骨組織との親和性が良好であった。一方、FGF溶液中に浸漬した試料の埋入実験では骨再生の明らかな促進は認めなかった。非焼結アパタイトを骨補填材として利用する目的で,各種の実験を行ったところ以下のような結果が得られた.1.ウサギより得た肋軟骨細胞の培養系に,焼結アパタイト或はエナメル質様または骨様の非焼結アパタイトを添加したところ,何れも軟骨細胞による^3H-チミジンの取り込みが促進されたが,骨に類似した組成と結晶性を有する非焼結炭酸アパタイトを添加したものにおいて,特にその程度が高かった.2.非焼結炭酸アパタイトに成形性を持たせる目的で,生体親和性を有すると同時に抗原性が除去されたアテロコラーゲン用いてアパタイト・コラーゲン複合体を作成したところ,コラーゲンの含有量は10%程度のものが操作性が良く,また,以下の3, 4に記した動物実験より組織親和性の点からも10%程度のコラーゲン含有量が適当であると判断された.3.コラーゲンの不溶化を図る目的でUV照射を行いその不溶化の程度を検討したところ,コラーゲナーゼによるコラーゲンの消化の程度は4時間のUV照射で著しく低下した.また,これをin vivoの実験で確認するために,ラットの腹部筋膜下に4時間UV照射したアパタイト・コラーゲン複合体を埋入したところ,埋入2週間でもその形態を保持していたが,埋入4週間ではその形態は崩壊する傾向があった.4.ラット腹部筋膜下に埋入したUVアパタイト・コラーゲン複合体は周囲組織との馴染みが良く,埋入2週間でインプラント資料内部のアパタイト結晶粒子間に組織の侵入を可能とし辺縁における異物反応も少なかった.次年度は,先ず実験動物に埋入したインプラント資料の形態の保持期間を更に延長することを試み,次に実際に骨欠損部に補填することによりどの程度骨の再生が誘導され,また,成長因子の修飾によってそれがどの程度まで増強出来るのかを検討する予定である.非焼結アパタイトを骨補填材料として利用する目的で、各種の実験を行ったところ以下のような結果が得られた。非焼結

炭酸アパタイト・コラーゲン複合体を骨補填材料として利用する目的で、各種の実験を行ったところ以下のような結果が得られた。1.非焼結炭酸アパタイトを牛皮由来のアテロコラーゲン溶液と混合・風乾して成形性を賦与したアパタイト・コラーゲン複合体はUV照射を4時間行うことによって、生食中での実験およびラット腹部筋膜下への埋入実験により形状の保持が良好となることが判明したが、さらに長期間に渡って形状を維持する目的でアパタイト・コラーゲン複合体のフィブリン化を試みた。フィブリン化アパタイト・コラーゲン複合体はラットおよび家兎の頭蓋骨膜下への埋入実験で1ケ月に渡って形状の保持が良好であり、生体親和性も損なわれないことが判明した。2.骨誘導性を有する成長因子による骨補填材料の修飾に先立って、ニワトリ胚由来の胚骨の器官培養系において、培養条件並びに各種の成長因子による骨膜由来の骨化の促進の様相を検討したところ、低酸素条件下で、未分化間葉系細胞から軟骨細胞への分化が促進され、一方酸素濃度が高い条件下でも0.3%FCS・VT.C・ハイドロユーチゾン・インスリン・高密度リポタンパク質・FGF(線維芽細胞増殖因子)を添加した培養条件下ではこれが促進されることが明らかとなった。3.ラット頭蓋骨および家兎下顎骨に人工的に作成した骨欠損部へのアパタイト・コラーゲン複合体の埋入実験を行ったところ、形状の保持並びに骨組織との親和性が良好で、埋入1ケ月で周囲組織とほぼ均一な組織像を呈するようになった。このことから、フイブリン化アパタイト・コラーゲン複合体は骨伝導性を有し、骨の再生を促進する可能性が示唆された。一方、FGF溶液中に浸漬したアパタイト・コラーゲン複合体を用いた埋入実験では、FGFによる修飾を行われなかったものに比べて明らかな骨再生の促進効果があるとは判断できなかった。
凍結保存した除核ＩＶＭ卵を用いた体細胞核移植胚由来ＥＳ細胞の作出

将来的に卵子バンクでは、未成熟卵子を体外成熟培養し、その核を除核し凍結保存を行い体細胞核移植に供することを想定している。まず、体外成熟培養卵を用いて体細胞核移植胚由来のES細胞(ntES)を作出したがその発生率は悪かった。また、凍結保存した卵からntES細胞は作出できるものの、こちらも発生率は悪く、その改善法を検討したが発生率の目覚ましい改善は困難であった。体外成熟培養や凍結の影響は未だに不明であり、その検討目的で、採卵後1日経過した1-day-old卵を用いて発生率の低下が何に起因するものかの解析を行った。その結果、発生率の悪さは紡錘体よりも細胞質に原因があることがわかった。未成熟卵子の体外成熟による体細胞核移植用の未受精卵子の作出に関する研究将来的に、人では排卵誘発を行わないことを想定しているため、研究に用いる未受精卵の採取に際しては、排卵誘発剤を投与していないマウスの卵巣より卵核胞期(GV)卵と卵丘細胞の複合体の状態で実体顕微鏡下に単離し、体外成熟培養に供している。しかし、この体外培養において、卵丘細胞の増殖を促進する羊膜成分抽出物をコーティングしたディッシュを用いたり、培養液の組成を変更して、より多くの成熟卵を得る条件を検討したが、培養液や成熟環境以上に、もとの未熟卵の状態が大きく影響することが明らかとなった。未熟卵の状態が一定しないと、培養液などの条件を検討することができないため、まず、未受精卵の採取に当たり、未熟卵をどのように採取するのが最も効率的かの検討を現在行っている。除核未受精卵子の凍結保存に関する研究すでに、除核未受精卵子を一旦凍結保存したのち融解し、体細胞核移植を行い、胚盤胞まで到達することは明らかにした。しかし、その率は非凍結卵子を用いたときよりもかなり低いため、この効率をあげるための検討を行っている。受精卵ではなく卵子の凍結保存法も日々進化しており、凍結の方法を改良することで、少しでも除核未受精卵の細胞質の凍結によるダメージを減らし、その後に行われる体細胞核移植による再構築胚の発生率をあげることにより、体外成熟卵への応用が期待できると考える。未熟卵子の体外成熟(IVM)による体細胞核移植用の未受精卵子の作出に関する研究未受精卵の採取において、ヒトでは排卵誘発を行わないことを想定しているため、排卵誘発剤を投与していないマウスの卵巣より卵核胞期(GV期)卵と卵丘細胞の副五体の状態で実体顕微鏡下に単離し、体外成熟培養に供した。さらに卵丘細胞の増殖を促進する羊膜成分抽出物をコーティングしたディッシュを用い、培養液の組成等を改良し、より多くの成熟卵が得られる条件を決定した。この組織培養液内で17時間、未成熟卵の体外成熟培養を行って第二減数分裂中期(MII期)まで成熟させたのち、ヒアルロニダーゼ処理して卵丘細胞を除去し、成熟卵を選別した。この成熟卵を除核して体細胞核移植により得られた再構築胚を発生させ、その発生能の検討を行った。マイクロマニピュレータを用いて、得られたMII卵の除核を行い、体細胞核を移植して得られた再構築胚を5日間程度培養し、胚盤胞への発生率を検討した。胚盤胞への発生率は非IVM卵を用いた場合より低かったが、この胚盤胞から得られたES様細胞を用いて、キメラマウスの作出が可能であり、その一部のキメラマウスではこの細胞の生殖系列への移行も確認できたため、この細胞はntES細胞と証明できた。未成熟卵子の体外成熟による体細胞核移植用の未受精卵子の作出に関する研究将来的に卵子バンクとして、未成熟卵子を体外成熟培養し、その核を除核した上で凍結保存を行い、融解して体細胞核移植を行うことを想定している。まず、体外成熟培養を行った未受精卵から体細胞核移植胚の作出を試み、作出が可能であることを確認したが、その発生率は通常の体細胞核移植胚の発生率よりさらに悪かった。同様に、凍結未受精卵から体細胞核移植胚も作出できるものの、こちらも発生率が悪く、様々な改善方法を検討したが発生率の改善は難しかった。そのため、未受精卵を凍結することが発生率にどのように影響を与えているのかが不明であることからその原因を追及することを考えた。実臨床において、加齢卵の発生率が悪いことは周知の事実であり、そのモデルとしてin vitroで1日経過した1-day-old卵を用いて発生率の低下の原因が何に起因するものか解析を行った。その結果、発生率の悪さは、核よりも細胞質に原因があることがわかった。

さらに細胞質の中でも、ミトコンドリアに注目して検討したところ、1-day-old卵ではミトコンドリアの分布と動態が悪いことが明らかとなった。凍結未受精卵においても、同様の結果が得られた。研究期間全体を通して実施した研究の結果、この課題は非常に難しい課題であることを改めて実感したが、今後、ミトコンドリアの分布や動態を改善する方法を発見すべく、既に検討を開始している。今回の研究により、この困難な課題を解決する糸口がつかめたと考えている。産婦人科腫瘍学未成熟卵の体外成熟培養により体細胞核移植用の未受精卵子を作出し、体細胞核移植を行い、体細胞核移植胚由来の胚性幹細胞が得られることを確認した。まだ、発生率が低いことから、体外培養に用いる培養液を変更したり、培養条件を検討したところ、培養液や環境条件よりも、最初に得られた未熟卵の状態に大きく左右されることが明らかとなった。最初の未熟卵の状態が一定しないと、培養液や環境の条件を検討することも難しく、この段階でやや遅れをとっていると考えている。現在、この問題を解決すべく、採卵時の未熟卵のステージや採卵法に関して基礎的検討を行っている。さらに、体外成熟培養を行った未受精卵を除核し、凍結保存してさらに体細胞核移植を行うことを念頭に、まず、新鮮未受精卵を一旦凍結保存して解凍し、体細胞核移植を行い、そこから凍結保存後の体細胞核移植胚を構築し、非凍結卵細胞質を使用した体細胞核移植胚より発生率は低いものの、胚盤胞まで到達しntES細胞もすでに樹立しているが、こちらも、細胞質に与える凍結の影響が大きく、発生率がなかなか上昇しないため、凍結法の改善を図っている。未熟卵子の体外成熟により体細胞核移植用の未受精卵子を作出し、体細胞核移植胚由来の胚性幹細胞が得られることが確認できたことから、この細胞を将来的に再生医療の細胞ソースとし得る可能性が示された。今後、このIVM卵を除核し凍結ー保存ー解凍してさらに体細胞核移植を行って、ntES細胞が得られれば、除核IVM卵バンクの実現へ向けての一歩となると考える。未成熟卵子の体外成熟をより効率的に行うための、基礎的研究を進めていく。具体的には、体外成熟に供する未熟卵のステージや採取法を検討して確立し、一定の状態の未熟卵を用いて、さらに培養液、培養環境要因等を検討してより多くの成熟卵を得る条件を探求する。また、卵子の凍結技術も進歩しているため、さらに凍結融解による卵細胞質への影響を少なくする方法を模索し、凍結融解後の体細胞核移植の効率をあげる検討を行う。なお、体細胞核移植技術は発展途上の技術であり、体細胞核移植胚の初期発生率は様々な技術的改良が試みられているものの未だに低い。本研究では多数の再構築胚を作出する必要があり、そのためには、多くの未受精卵を準備し、多数回の体細胞核移植を施行する必要がある。また、作出した再構築胚、ならびにこれらの再構築胚に由来するntES細胞の正常性や多能性の解析をおこなうために、多くの再構築胚を偽妊娠マウスへ移植、あるいはキメラマウスの作出実験が必要となる。したがって、次年度以降の研究費の大部分は実験動物の購入費、培養液、ES細胞の維持・細胞分化試薬、ならびに、体細胞核移植用の消耗品に充当する。さらに、これまでの成果を学会において発表・討議するために、一部、旅費に充当する予定である。なお、体細胞核移植実験の遂行に必要な実験設備は申請者らの研究室に既に完備しているので、今回の研究費においては設備備品を購入する予定はない。IVM卵の細胞質に体細胞核移植を行った再構築
癌標的化タンパク質ナノカプセルによるマルチモーダル分子イメージング

画像診断法の発展は疾病の早期発見とその治療効果の改善にめざましい進歩をもたらしている。なかでもMRIは非侵襲・無障害であること、そして軟部組織コントラストが高く、空間分解能に優れていることから臨床医学の現場において重要な位置を占めている。MRI造影剤の利用は病変部位の明瞭な描画のために必要不可欠の手段となりつつある。しかし癌など特定の疾患に対する特異性は低く、未だ開発途上と言わざるを得ない。本研究では、タンパク質ベースのナノ構造体を作製することで、高感度化と癌部への分子標的化を両立する新しいナノカプセル型MRI機能化造影剤の開発に成功した。既に、肝臓、脾臓、そして骨髄といった網内系に特異的な造影剤が臨床において広く使われており、組織選択性という観点では大きな成果を上げている。そこで本研究では、癌部ターゲティングが可能なキャリアとMRI造影剤の複合化を目的とした。本年度はタンパク質ナノカプセルの内孔に配向しているヘリックスの改変によるカプセル構造の改良、ならびに造影機能の改善を目指した。具体的には、遺伝子組み換えによってN末端の疎水性ヘリックスをリピートさせた変異体(リピート数14)を作成し、大腸菌から大量発現した。これらの組み換えタンパク質をクロマトグラフィーによって精製し、その物性を動的光散乱法(DLS)によって評価したところいずれも数十nmの粒径をもつナノ構造体であった。またサーマルシフトアッセイにより、各変異体の熱的安定性を測定したところリピート数の増加と共に安定化することが示された。これらの結果は、N末端のヘリックスがナノ構造の安定化に大きく寄与していることを示唆している。今後、これらのカプセルの内孔にMRI造影剤を固定化し、各変異体の造影能の違いについて検討したい。本年度も引き続きタンパク質ナノカプセルの内孔に配向しているヘリックスの改変によるカプセル構造の改良、ならびに造影機能の改善を目指した。これらの緩和度を1.5T MRIによって測定したところ、その値はリピート数の増加とともに上昇し、1回リピートの14.6から4回リピートでは46.4mM-1S-1に達した。これはカプセル内孔のCys残基にGd錯体が配位し、結果としてGd錯体の回転運動が抑制されること(高分子効果)によるものと推察される。MRIはその撮影原理上、病変部位を特異的に描出することは困難であり、ほとんどの場合、単純な形態診断法して使われている。この欠点を補完し、病変部位のコントラストを増強するために使われているのがMRI造影剤である。しかし現在臨床で使用されているMRI造影剤は、癌など特定の疾患に対する特異性は低く、未だ開発途上と言わざるを得ない。MRIを単なる形態診断から機能診断へと発展させるためには、病態の分子医学的情報に応答する新しい機能化造影剤の開発が不可欠である。そこで本研究では、生体の機能を生体内外の物質や細胞機能等を利用して分子レベルで可視化する、いわゆる分子イメージング技術を導入した新しいMRI機能化造影剤を開発をめざした。この機能化造影剤のプラットフォームとして、タンパク質ベースのナノカプセルを用いた。

このバイオナノカプセルは内孔(内径10nm)を有する球状構造体(24量体m)を形成するため、その内部にガドリニウム錯体を内包し、さらに蛍光ラベルすることが可能である。我々はすでにこのバイオナノカプセルの遺伝子クローニングに成功し、大腸菌を使った大量発現系と精製法を確立している。本年度はナノカプセルの外表面に膵がん等で高発現しているNeuropilin-1に特異性を有するiRGDペプチドを組み込みんだナノカプセルを作製した。このiRGDナノカプセルは期待通り膵がんに対して高い特異性を有し、Neuropilin-1高発現株をMRIで高感度検出することに成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。医工学ナノ材料26年度が最終年度であるため、記入しない。ナノカプセル内孔に蛍光プローブを固定化することに関しては既に成功している。またMRI造影剤としての感度向上に寄与すると考えられるカプセル構造の剛直性の向上についても目処が立った。カプセルの構造と内包するMRI造影剤の感度向上に相関性があることが新たに見出されたため、研究の方向性を若干修正しているが、計画自体はおおむね順調である。当初の計画通り、動物モデルを用いた実験を実施する予定である。引き続き、ナノカプセル型MRI造影剤の開発を推進する。今後はカプセルに内包することによる緩和度上昇の機序を解明し、さらなる込んだ向上に努める。シグナルペプチドを利用して、カプセル外殻にアンテナ分子として糖鎖を導入する方法を検討している。平成25年度においては遺伝子組み換えによりそのシグナルペプチドの最適化を実施したが、想定以上に演繹的となり、糖鎖の解析までには至らなかった。そこで計画を変更し、実際の糖鎖の解析は平成26年度に外注により実施することにしたため、未使用額が生じた。平成26年度の早い時期までに、糖鎖付加シグナルペプチドの組み込みを完了する。生成した糖鎖は専門業者に外注し、配列を含めてより詳細に解析する。
ロンドン-ルンド・コーパスによる遂行的音調の研究

平成5年度は、まず昨年度からの継続であった慣用的分詞構文の研究からとりかかった。交付された補助金によりノート型高性能パソコンを購入し、検索ソフトを用いてコーパスから例文データの収集を行なった。次にこの大量のデータを印刷し(購入したレーザプリンタによる)、関連するデータのみをひろい上げる作業を行なった。その際に検索スピードを上げるため、また印刷のためパソコン本体のメモリを増設した。また辞書からのデータも収集するため、Oxford English Dictionary(CD-ROM版)とCDドライブを購入した。結果としては、ロンドン-ルンド・コーパスから音調の情報が入った例を論文「慣用的分詞構文再考」の中に盛り込むことができた。この研究も遂行的分析が基になっているものである。よって理論的にも実証的にも納得のいく形で論文としてまとめられたと考えている。結論は今まで主節を関連がないとされてきたいわゆる慣用的分詞構文も、遂行的分析を基にした語用論的観点からは、主節に関連しているというものである。直接の研究課題である遂行的音調については北海道大学言語文化部園田勝英助教授の協力を受けて、ロンドン-ルンド・コーパスの記号を全体にわたって書き変える作業を行なった。これによってデータが利用しやすい形となり、今後は検索ソフトを用いたデータの収集を続けて行ない、理論的な考察を加えて論文の形にまとめ発表する予定である。
生体内における膜型リンフォトキシンの発現に関する研究

1)各種履瘍組織内リンパ球における膜型リンホトキシンおよび、その遺伝子の発現前年度の研究で、腫瘍組織内リンパ球やその担癌患看における末梢血リンパ球の膜型リンホトキシンの発現の検出を試みたが、採取した状態での有意な発現は認められなかった。また、膜上にリンホトキシンを発現していないリンパ球では、その遺伝子の有意な発現を認めなかった。培養リンパ球においては、腫瘍の刺激にてサイトカインを発現を認めたという報告もあるが、生体内においては腫瘍細胞の刺激による膜型リンホトキシン発現は認められなかった。そこで、手術侵襲という刺激により、膜型リンホトキシンの発現が認められるかどうかを検討した。2)術前、術後の末梢血リンパ球における膜型リンホトキシンの発現消化器外科手術患者22名、胸部手術患者8名、乳線手術患者3名、心臓手術患者7名より、術前、術後の末梢血リンパ球を採取し、その膜型リンホトキシンの発現を測定した。測定にはリンホトキシンに対するポリクローナル抗体とモノクロナール抗体を用いて比較した。まず、採取した状態で測定したが、いずれの抗体においても有意な発現を認めず、術前と術後の比較いおいても、有意な差を認めなかった。やはり、膜型リンホトキシンの発現にはIL-2による刺激が必要であり、採取したリンパ球を5日間IL-2刺激にて培養し、その発現を検討することとした。(1)年齢別の比較:高齢者では発現が低下しており、相関が認められた。(r=-0.331,p<0.05)(2)良性疾患と悪性疾患との比較:悪性疾患で発現が高い傾向が認められた。(3)手術前、手術後の比較:術後1日目では発現が低い傾向にあり、術後1週間、2週間後に、徐々に発現が増加した。(4)手術侵襲による比較:出血量1000ml以上とそれ以下とで比較すると、1000ml以上では発現が有重に低下していた。(p<0.05)以上の結果より、リンホトキシンの発現はリンパ球の活性化能に因るものであり、術直後や侵襲の大きな手術ではむしろその発現が低下することが示された。1)各種腫瘍組織内リンパ球における膜型リンホトキシンの発現肺癌6例、乳ガン1例、縦隔腫瘍1例、胃癌1例、大腸癌1例、肝細胞癌3例、膵臓癌2例、胆嚢癌1例、腎癌1例の合計19例の腫瘍組織および、末梢血より、リンパ球を採取した。フローサイトメトリーにて測定したが採取した状態でのリンパ球には膜型リンホトキシンの有意な発現を認めなかった。抗原の検出には、リンホトキシンに対するポリクローナル抗体を用いた。今回、リンホトキシンに対するモノクローナル抗体を作製したが、膜型リンホトキシンを認識しない抗体が存在した。つまり、ポリクローナル抗体では膜型リンホトキシンを認識しない抗体も含まれているため、膜型リンホトキシンを認識するモノクローナル抗体を用いて再検討する予定である。採取したリンパ球をIL-2で活性化した場合の膜型リンホトキシンの発現について、末梢血と腫瘍浸潤リンパ球で比較した。活性化された腫瘍浸潤リンパ球では活性化された末梢血よりも膜型リンホトキシンの発現が高い傾向がみられたが、有意な差は認めなかった。2)各種臓器組織内における膜型リンホトキシンの遺伝子の発現膜型リンホトキシンには、膜上に表出しているα部分と膜に埋め込まれているβ部分から構成されており、β部分の遺伝子のみでは膜上にリンホトキシンが発現されないため、フローサイトメーターでは検出されない。今回生体内各種臓器の組織別に膜型リンホトキシンの遺伝子の発現を検出したところ、リンパ球を多く含む臓器でβ部分の遺伝子の発現が認められた。今後、癌組織、転移リンパ節、転移陰性リンパ節で膜型リンホトキシンの遺伝子の発現を比較検討する予定である。(r=-0.331,p<0.05)

(2)良性疾患と悪性疾患との比較:悪性疾患で発現が高い傾向が認められた。(3)手術前、手術後の比較:術後1日目では発現が低い傾向にあり、術後1週間、2週間後に、徐々に発現が増加した。(4)手術侵襲による比較:出血量1000ml以上とそれ以下とで比較すると、1000ml以上では発現が有重に低下していた。(p<0.05)以上の結果より、リンホトキシンの発現はリンパ球の活性化能に因るものであり、術直後や侵襲の大きな手術ではむしろその発現が低下することが示された。
立体構造に基づくRNA結合タンパク質による分子認識機構の解明

イソロイシルtRNA合成酵素のX線結晶構造解析生体内における遺伝情報変換の過程では、校正反応により高精度の変換が維持されている。遺伝暗号翻訳の過程では、例えばイソロイシルtRNA合成酵素(IleRS)は、L-バリンを誤認識しVal-AMP、Val-tRNAIleを合成するが、一方でtRNAIleの結合に依存して、これらの誤産物を加水分解することによって、アミノアシル化反応の誤りを校正する。実際に、熱力学的にはvan der Waals相互作用によるL-イソロイシンとL-バリンの識別因子は1/4程度であるにもかかわらず、IleRSの持つ校正反応によってin vivoでのイソロイシンのコドンがバリンに読まれる割合は、1/3000程度まで抑えられている。1970年代から、IleRSは第1のsieveでL-イソロイシン以下の大きさのアミノ酸を認識してアミノアシル化を行い、第2のsieveでL-バリン以下のアミノ酸を認識し加水分解することによりL-イソロイシンのみをアミノアシル化するという“double sieve model"が提唱されてきたが、その構造的な実体は全く明らかになっていなかった。我々は、高度好熱菌IleRSとL-イソロイシンおよびL-バリンの複合体の結晶構造を2.5A分解能で解明した。その結果、第1のsieveはRossmann fold domain上に存在し、イソロイシンおよびバリンを同様に認識していたのに対し、第2のsieveはRossmann fold domainから突出した校正ドメイン(βバレル構造)上に存在し、バリンを選択的に認識していた。この校正ドメインを欠くIleRS変異体を作成したところ、校正反応活性を完全に喪失し、L-バリンとL-イソロイシンをほぼ同じ効率でアミノアシル化することが明らかになった。さらにこのL-バリン特異的ポケットの近くには、全ての生物種のIleRSで保存されているThr230,His319,Asn237が近接して存在し、加水分解酵素で見られるcatalytic triadを形成していた。大腸菌のIleRSにおいてThr230とAsn237に対応する残基をAlaに置換した変異体を調製したところ、校正反応が完全に失活した。さらに我々は、エネルギー計算を行うことによりIleRSとtRNAIleのドッキングモデルを作成したところ、校正ドメインが180度回転してtRNAのDループと結合し定位されることにより、catalytic triadがアミノアシル化活性部位に接近し、アミノ酸の校正を行うことが示唆できた。この校正ドメインのトポロジーは、HIVやRSVのカルボキシペプチダーゼに良く似ており、進化の過程でイソロイシンとバリンを識別する必要が生じた際に、IleRSの触媒ドメインに取り込まれたとも考えられる。ショジョウバエSxl蛋白質とターゲットRNAの複合体のX線結晶構造解析ショジョウバエの性決定に働くRNAスプライシング調節因子であるSxl蛋白質とtra pre-mRNAの認識配列(17mer)の複合体の結晶構造を、重原子同型置換法により2.7Å分解能で解明した。その結果、2つのRNP domainは逆平行βシート面を向かい合わせターゲットRNAをサンドウィッチする恰好でこれを認識し、ウリジンに富む配列の3'側をdomain 1が5'側をdomain2が認識するという、新規のRNA認識機構を明らかにした。これは、2つのタンデムに並ぶRNPドメインが特異的な二次構造を作らないRNAを認識する機構を明らかにした最初の例である。

大腸菌のIleRSにおいてThr230とAsn237に対応する残基をAlaに置換した変異体を調製したところ、校正反応が完全に失活した。さらに我々は、エネルギー計算を行うことによりIleRSとtRNAIleのドッキングモデルを作成したところ、校正ドメインが180度回転してtRNAのDループと結合し定位されることにより、catalytic triadがアミノアシル化活性部位に接近し、アミノ酸の校正を行うことが示唆できた。この校正ドメインのトポロジーは、HIVやRSVのカルボキシペプチダーゼに良く似ており、進化の過程でイソロイシンとバリンを識別する必要が生じた際に、IleRSの触媒ドメインに取り込まれたとも考えられる。ショジョウバエSxl蛋白質とターゲットRNAの複合体のX線結晶構造解析ショジョウバエの性決定に働くRNAスプライシング調節因子であるSxl蛋白質とtra pre-mRNAの認識配列(17mer)の複合体の結晶構造を、重原子同型置換法により2.7Å分解能で解明した。その結果、2つのRNP domainは逆平行βシート面を向かい合わせターゲットRNAをサンドウィッチする恰好でこれを認識し、ウリジンに富む配列の3'側をdomain 1が5'側をdomain2が認識するという、新規のRNA認識機構を明らかにした。これは、2つのタンデムに並ぶRNPドメインが特異的な二次構造を作らないRNAを認識する機構を明らかにした最初の例である。
がん進展における代謝を介した足場非依存性増殖制御の役割

足場非依存性増殖はがん細胞に特徴的であり有望な治療標的と考えられるが、そのメカニズムの全容は未だ不明である。我々はこれまでに分子Xががんの足場非依存性増殖や造腫瘍能を明らかにしているが、分子Xの生体における役割、特にがん進展における役割は不明である。そこで本研究では、個体レベルでのがん進展における分子Xの役割を解明し、分子Xが新たながん治療の標的になり得るかを明らかにすることを目指した。まず、分子Xのマウス個体における発現を解析したところ、成体では精巣でのみ検出された。このことから、分子Xはいわゆるがん精巣抗原であることが明らかとなった。次に分子X KOマウスを作製したところ、精巣重量が低下し、オスマウスの妊孕性が著しく低下していた。このことから分子Xは精巣の発達および精子機能に重要な役割を果たすことが明らかとなった。次に、がん間質における分子Xの役割を明らかにするため、マウス乳がんE0771細胞腫瘍組織における分子Xの発現を免疫染色で解析した結果、分子Xは免疫抑制に関わるIL-10産生B細胞(B10細胞)に発現していることが明らかとなった。そこで、タモキシフェン誘導分子X KOマウス(cKOマウス)にE0771細胞を移植したところ、少数の移植ではcKOマウスでは腫瘍が退縮した一方、多数の移植ではコントロールと有意な差がつかなかった。しかしながら、この腫瘍において、コントロールに比べ、cKOマウスの腫瘍ではB10細胞の数が減少し、炎症性サイトカインの発現レベルが上昇していることが明らかとなった。さらに、乳がんモデルマウスMMTV-PyMTマウスと分子X KOマウスを交配し解析した結果、コントロールに比べ分子X KOマウスでは乳がんの腫瘍重量および転移が低下することが明らかとなった。以上の結果から、分子Xはがん組織においてがんの進展を促進していることが明らかとなった。がんの足場非依存性細胞増殖に関わる解糖系制御分子Xについて、floxedマウスを作製した。次に分子X floxedマウスとCAG-creマウスを交配することで、分子Xノックアウトマウスを作製し、C57BL/6マウスと交配することでCAG-creを除いた。分子Xノックアウトマウスは野生型マウスに比べやや小さく、メスマウスは不妊であった。このことから、分子Xが生体においてホルモン産生、またはホルモン刺激応答性に関わることが示唆された。続いて、分子X floxedマウスとEsr-Creマウスを交配させ、分子Xの誘導型ノックアウトマウスを作製した。タモキシフェン投与により成体で分子Xをノックアウトした際、現在観察中の6ヵ月の間で外見上の異常は見られなかった。また膵癌における分子Xの役割を明らかにするため、分子X floxedマウスとp53 floxedマウス、Kras G12Dノックインマウス、膵臓特異的Pdx1-creマウスを交配させた。この膵癌モデルマウスでは分子Xをノックアウトすることにより、がんの進行が早まり、生存期間が有意に短縮することが明らかとなった。この結果から、分子Xは膵癌モデルにおいてがん抑制的に機能することが明らかとなった。一方、膵癌細胞株で分子Xをノックダウンした際に造腫瘍能が低下することから、分子Xはがんのステージによって促進的、抑制的と異なる役割を果たしている可能性が示唆された。ノックアウトマウスの作製に予想以上に時間がかかったため。今後効率的に研究を進めることでこの遅れは十分挽回可能である。がんの足場非依存性細胞増殖に関わる解糖系制御分子XのKOマウスを作製したところ、不妊であることが明らかとなった。そこで生殖器官について解析を行ったところ、分子X KOマウスのオスでは、精巣重量が野生型の6割程度に低下していた。また、分子X KOマウスのメスでは、卵巣には明らかな組織学的な異常は見られなかったが、子宮の組織構造の異常が観察された。また、野生型オスマウスと分子Xメスマウスと交配した結果、妊娠早期の分子Xメスマウスの子宮において、胎児そのものは観察されたが、多くが脱落しており、子宮の機能低下が不妊の原因のひとつと考えられた。生殖器官の異常の原因として、視床下部から下垂体への刺激がうまくいっていない可能性を考え、神経細胞特異的にCreリコンビナーゼを発現するNes-Creマウスと分子X floxマウスとを交配したが、これらのマウスは不妊にならなかった。このことから、視床下部での異常の可能性は低いと考えられた。続いて、分子X floxedマウスとEsr-Creマウスを交配させ、分子Xの誘導型KOマウスにマウス肺癌LLC細胞を移植した。その結果、コントロールマウスに比べて腫瘍増殖が抑制される傾向が得られたが、まだサンプル数が少なく統計的な差が得られていないため、現在マウスの数を増やして同実験を継続している。また膵癌マウスモデルにおいて、膵臓特異的分子X KOの影響を病理組織学的に解析した。その結果、分子XのKOにより、少なくとも生後2週間の時点で、膵臓の大部分が癌化していた。一方、コントロールマウスでは一部癌化した部位が見られたが、正常な構造が多く保たれていた。腫瘍部位の組織型については分子X KOマウスで大きな違いは見られなかった。このことから、分子Xは膵癌モデルにおいて、癌化の時期を抑制する役割があることが明らかとなった。

H27年度にマウスの交配に遅れが生じたため、また、分子Xのノックアウトマウスが不妊という予想外の結果が得られたため、当初の予定より研究の進展がやや遅れている。しかしながら、マウスの繁殖が順調に動きだしたこと、分子X欠損の不妊メカニズムについての研究が展開し始めたことなど、最終的には期限内で十分な成果が得られると考えられる。がんの足場非依存性増殖に関わる分子について、昨年度に引き続きがん細胞およびがん間質細胞でのがん悪性化に関する役割を個体レベルで解析を行った。がん間質に関する解析として、野生型およびノックアウトマウスにマウス肺癌LLC細胞、マウスメラノーマB16F10細胞の皮下移植を行った。その結果、LLC細胞、B16F10細胞の両者において、ノックアウトマウスでは野生型に比べ腫瘍の増殖が抑制されていた。組織学解析の結果、がん細胞の形態には大きな違いは見られなかったが、ノックアウトマウスでは血管新生が低下しており、これが腫瘍増殖低下の原因のひとつである可能性が示唆された。がん細胞について、前年度に引き続き乳がんモデルMMTV-PyMTマウスとノックアウトマウスとの交配を進め、MMTV-PyMT発現ノックアウトマウスの作製が完了した。まだ少数のマウスでの観察になるが、コントロールマウスに比べノックアウトマウスでは乳がん発生の時期に遅延が見られている。現在マウスの個体数を増やしつつ発症の経過を観察している。一方、ノックアウトマウスの生理的表現型としてオスマウスの不妊が明らかとなった。さらなる解析により、標的分子はgerm cellに特異的に発現しており、germ cellを欠失しているW/Wvマウスでは標的分子の精巣内での発現が消失することをウエスタンブロッティングで確認した。また、生後6-10日の初期の精巣では標的分子の発現は低く、性成熟に伴い発現が増加することを確認した。ノックアウトマウスでは精巣重量の低下、精子数の減少、精子奇形率の増加が観察されたが精子生存率については異常が認められなかった。当初、がんの足場非依存性増殖に関わる分子について、がん細胞およびがん間質細胞でのがん悪性化に関する役割を個体レベルで明らかにするべく研究を開始したが、標的分子がいわゆるがん精巣抗原であるだけでなく、精子形成に重要な役割を果たす分子という予想外の結果が得られてきた。がんでの表現型に比べ、精子形成の表現型の方が顕著であったため、精子形成能の解析の方に重点をおいて解析を進めた。がんの方ではがん間質、特に血管新生と標的分子との関与が示唆されるデータを今年度得ることが出来、また精子形成に関する機能解析についてひと通りのデータを今年度の研究で取得できたため、おおむね順調に進展していると評価した。足場非依存性増殖はがん細胞に特徴的であり有望な治療標的と考えられるが、そのメカニズムの全容は未だ不明である。我々はこれまでに分子Xががんの足場非依存性増殖や造腫瘍能を明らかにしているが、分子Xの生体における役割、特にがん進展における役割は不明である。そこで本研究では、個体レベルでのがん進展における分子Xの役割を解明し、分子Xが新たながん治療の標的になり得るかを明らかにすることを目指した。まず、分子Xのマウス個体における発現を解析したところ、成体では精巣でのみ検出された。このことから、分子Xはいわゆるがん精巣抗原であることが明らかとなった。
ゲノム編集技術を用いた難治性遺伝性呼吸器疾患の病態解析と次世代新規治療法開発

遺伝性肺胞蛋白症は、GM-CSF受容体遺伝子変異により肺サーファクタントが肺の末梢気腔内に貯留し呼吸不全に至る難治性呼吸器疾患である。これまでなかったマウス疾患モデルであるCsf2ra欠損マウスを作製し、肺へ直接マクロファージを移植する治療(PMT)について、(1)前臨床試験としてドナー細胞の種類や細胞数など詳細な治療条件検討を行い、(2)iPS細胞由来マクロファージの特徴を解析し同細胞のPMT治療への可能性を探り、(3)ゲノム編集技術を用いた病態解析とPMT治療への応用について研究する。本研究により肺サーファクタントの病態生理機構の解明と難治性呼吸器疾患の次世代細胞治療の基盤を構築する。
スラブ起源流体の地殻内における移動過程および熱水性鉱床生成への寄与の解明

海底堆積物は過去の地球表層環境を反映して様々な物質が様々な割合で混合し生成する.海底堆積物はこうして過去の地球表層環境を記録しながら海洋プレートと共に移動し,沈み込み帯で地球深部へと持ち込まれる.そこでは,海底堆積物と海洋プレートに由来する物質がマントル内にもたらされ,沈み込み帯における物質循環を形成している.したがって,地球表層環境と堆積物の構成物質の変遷を読み解くことは,沈み込み帯における物質循環の一端を明らかにすることに他ならない.そこで本研究では,日本列島下に沈み込んでいる北西太平洋の遠洋性堆積物に着目し,その構成物質の特徴および堆積史を明らかにすることを目的として研究を行ってきた.研究対象試料としては,北西太平洋の遠洋域の深海底から採取された堆積物コアを用いた.こうしたコア試料について,詳細な堆積物記載(顕微鏡観察および粒度分析)およびオスミウム同位体比層序年代による年代決定を行った結果,急激な全球的寒冷化の起こった時期における生物骨片の異常濃集と,それに伴うリンやレアアースといった元素の異常濃集,2000万年間の長期わたる堆積層の欠落などが存在することがわかった.このように,北西太平洋の遠洋性堆積物の構成物質は,新生代のおよそ6500万年間の間の地球表層環境を反映して大きく変化してきたことがわかった.本研究によって,沈み込み帯を経由して地球深部にもたらされる物質は,過去の地球表層環境を反映して大きく変化しうることがわかった.こうした知見は,沈み込み帯における諸現象(火山活動や鉱床生成)のメカニズムを明らかにすることだけでなく,海底における特異的な元素濃集,すなわち海底資源(マンガンノジュール,マンガンクラスト,レアアース泥,など)の生成メカニズムを明らかにすることにも資する知見であるといえる.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。日本列島などのプレート沈み込み帯と呼ばれる場所では、海嶺で生まれた海洋プレートが1億年以上もの時間をかけて移動し、大陸プレートの下に沈み込んでいる。沈み込み帯では、プレート上に長い時間をかけて堆積した海底堆積物に含まれる様々な物質が、沈み込みによって地下数十キロの深部にもたらされ、高温高圧反応にマントル中へ放出される。これらの物質は地表へ向かって移動し、火山活動や鉱床生成など陸上で見られる様々な現象に影響を与えている。本研究では、このような沈み込み帯における物質循環が、陸上の熱水性鉱床生成にどのような影響を与えるかを調べるために、物質循環の「結果」である鉱床生成に着目してきたが、その前提として沈み込み帯にもたらされる「元物質」である海底堆積物について詳細に知らなければ、その後の過程と結果を議論できないことがわかってきた。そこで本研究では日本列島の深部にもたらされる海底堆積物として、北西太平洋の日本列島付近から採取された堆積物を用いて、顕微鏡による鉱物学的な研究および元素組成分析を行った。鉱物学的研究の結果、研究海域の一部の層準に生物遺骸と推定されるリン酸カルシウムと、非常に安定した海域において堆積物中で成長する灰十字沸石が多量に見られることがわかった。そして、元素組成分析の結果、この層準ではリン、レアアースなどの元素が他の海域に比べて異常に濃集していることが分かった。本研究によって、上述したような北西太平洋の一部海域にある海底堆積物には他の海域に見られない非常に特異な鉱物学的特徴と元素濃集が見られ、このような堆積物が日本列島の深部に持ち込まれている可能性があることがわかった。今後、堆積物に見られる特徴的な元素をトレーサーとして用いることで、沈み込み帯における物質循環の解明が大いに進展することが期待される。海底堆積物は過去の地球表層環境を反映して様々な物質が様々な割合で混合し生成する.海底堆積物はこうして過去の地球表層環境を記録しながら海洋プレートと共に移動し,沈み込み帯で地球深部へと持ち込まれる.そこでは,海底堆積物と海洋プレートに由来する物質がマントル内にもたらされ,沈み込み帯における物質循環を形成している.したがって,地球表層環境と堆積物の構成物質の変遷を読み解くことは,沈み込み帯における物質循環の一端を明らかにすることに他ならない.そこで本研究では,日本列島下に沈み込んでいる北西太平洋の遠洋性堆積物に着目し,その構成物質の特徴および堆積史を明らかにすることを目的として研究を行ってきた.研究対象試料としては,北西太平洋の遠洋域の深海底から採取された堆積物コアを用いた.こうしたコア試料について,詳細な堆積物記載(顕微鏡観察および粒度分析)およびオスミウム同位体比層序年代による年代決定を行った結果,急激な全球的寒冷化の起こった時期における生物骨片の異常濃集と,それに伴うリンやレアアースといった元素の異常濃集,2000万年間の長期わたる堆積層の欠落などが存在することがわかった.このように,北西太平洋の遠洋性堆積物の構成物質は,新生代のおよそ6500万年間の間の地球表層環境を反映して大きく変化してきたことがわかった.本研究によって,沈み込み帯を経由して地球深部にもたらされる物質は,過去の地球表層環境を反映して大きく変化しうることがわかった.こうした知見は,沈み込み帯における諸現象(火山活動や鉱床生成)のメカニズムを明らかにすることだけでなく,海底における特異的な元素濃集,すなわち海底資源(マンガンノジュール,マンガンクラスト,レアアース泥,など)の生成メカニズムを明らかにすることにも資する知見であるといえる.

沈み込み帯における物質循環の解明は、人間が直接観測することのできない地球深部における現象であるという点、スケールや条件の大きく異なる要素が複雑に関わる現象であるという点から、地球科学の中でも非常に難しい問題の一つであり、現在分かっていることは極めて限られている。この問題を解決するためには、多面的な視点から研究を行わなければならない。この問題に対し、本研究では様々な幅広い研究手法を用いて着実に解決に近づいてきた。当初から行っていた数値解析や安定同位体比をトレーサーとして用いた手法には、沈み込み帯にもたらされる元物質の特徴を把握し、初期条件・境界条件を制約することが必要不可欠であることを見出し、元物質である海底堆積物を詳細に研究することへと視点を大きく変えた。そして、顕微鏡観察などの従来からある手法と、同位体比組成分析などの最新の手法を組み合わせ,沈み込み帯における物質循環の初期条件・境界条件だけでなく、海底堆積物の元素濃集機構に対しても卓越した知見が得られつつある。したがって、本研究は期待以上に進展しているといえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究の要となるのは、沈み込み帯にもたらされる海底堆積物の特徴を空間的に広範囲に把握すること、海洋における物質循環と海底堆積物への物質濃集の関連性を明らかにすることである。海底堆積物は、それが存在する海域の環境を反映して構成鉱物・構成元素の特徴が異なっており、沈み込み帯における物質循環にも本質的に影響を与える。本研究では今後研究海域を拡大し、北西太平洋のより海溝に近い海域から採取された堆積物および南太平洋の堆積物について同様の研究を行っていく。さらに、沈み込み帯にもたらされる「元物質」である海底堆積物のさらに「元」をたどれば、海洋の物質循環の変遷にたどりつく。海底堆積物は、過去の海洋の物質循環の変遷を記録しながら堆積したものであり、海洋の環境変動が海底堆積物中の元素濃度分布として現れる。したがって、沈み込み帯における物質循環と海洋の物質循環とは不可分な関係にある。本研究ではこの点に着目し、海底堆積物における元素濃集と過去の海洋の物質循環との関連を明らかにするために、研究に用いた試料の年代測定を行う。堆積物の堆積年代を知ることで、当時の海洋環境と元素濃集とを関連付けて議論することができる。現在研究で用いている堆積物試料は、比較的安定した海域でゆっくりと堆積した遠洋性堆積物であり、過去の海洋環境変動の記録を高密度に保存していると考えられるため、本研究に適した試料である。本研究では年代決定手法としてストロンチウム同位体比、オスミウム同位体比による同位体層序年代を用いる。同位体層序年代の堆積物への適用は比較的新しく適用例は少ないが、高解像度であるという利点がある。本研究では既に独自に信頼性の高い手法を確立しているため、今後さらに分析数を確保し、高精度な年代決定を行う。
病院建築による携帯電話使用に対する医療の安全確保について

電磁遮蔽材として市販されているいくつかの織布や不織布、金属溶射材について通常測定されている範囲であるlGHz未満ではなく、携帯電話やPHS用いられている1GHzを越える範囲の周波数に対する遮蔽能力を中心に測定した。この結果は2000年5月に開催される日本ME学会大会において発表予定である。また、本補助金を取得する以前に考案し特許申請した携帯型電話端末を発見・分類する装置の実用化に向けて具体的なシステムを検討し、実用性について考察したものをJournal of Medical Systemsに投稿して受理されるとともに1999年5月に開催された第38回日本ME学会大会において発表した。さらに、研究代表者が所属する九州大学医学部の附属病院新営工事において、新規に導入される自動搬送機が発する電磁波について測定し、その結果と必要と考えられる対策について2000年1月に開催された平成11年度国立病院医療情報処理部門連絡会議シンポジウムにおいて発表した。これとは別に、病院内にPHSを導入した場合にPHSの各機能が持つ有効性について検討し、Journal of Medical Systemsに投稿して受理された。まず、次の3点に関する調査を行った。日本を含む各国の医療電子機器に関する電波防御の規制や指針・建築材料の電波透過性を測定するための規格および規格案・新規に運用が開始された低高度軌道を周回する通信衛星を用いた衛星携帯電話の規格この調査結果をまとめたものは医療情報学誌に資料として掲載された。特に衛星携帯電話端末はこれまでの携帯電話端末に比べ非常に大きな出力を出す場合があることがわかり、医療機関に対して注意を喚起することができた。次に、実際の病院建築における壁について携帯電話で使用されている周波数帯・出力の電波に対する電波透過性の測定実験を行い透過性を調べた。その結果、築後30年を経たコンクリート壁の電界遮蔽能力が2dBでありほとんど電波を遮蔽できないこと、厚さ0.5mmのスチール板を圧縮紙の両面に張ったパーティションが高い遮蔽能力を持つことがわかった。また、屋内に置かれた金属製のキャビネットなどによって、室外から侵入した電磁波による電界強度の分布が大きく乱れ、予想以上の電界強度となる地点が生じることがわかった。また、この測定を通して、挿入損失法がどの医療機関でも簡易に調べられる方法であることを確認した。これらの結果はBIOMEDICAL INSTRUMENTATION&TECHNOLOGY誌にORIGINAL RESEARCHとして掲載された。現在、安価かつ容易に設置可能な多数の建築部材について、広範囲な周波数の電波に対する電磁遮蔽能力を測定中であり、今後その結果を発表する予定である。
低温大型重力波検出器へのサファイア固相接合の適用の研究

大型低温重力波望遠鏡のサファイア低温鏡の懸架では、懸架用のサファイアロッドを鏡の側面に沿って弾性変形させることができないため、懸架ロッドと鏡を接合によって取り付ける構造の実現可能性を検討する必要がある。低温鏡懸架システム開発のための基礎データを得る目的で、固相接合とsilicate bondingとの比較を行った。silicate bondingは常温の溶融石英鏡では既に実用化されている技術である。まず熱伝導特性を比較した。サファイアの固相接合面での熱抵抗は小さく、接合部分が含まれても基材と遜色の無い熱輸送が期待できることがこれまでにわかっている。比較に用いたsilicate bondingのサファイアサンプルでは接合を含む部分で余分な熱抵抗が観測され、基材に比べて見かけの熱伝導率は20Kから40Kの温度領域において約1/2に低下した。試料は、直径10mm長さ60mmの円柱状で、接合面は中央にある。長さ方向の一定熱流で定常状態をつくり、温度分布を4点で測定した。次に接合部の剪断強度の測定を行った。破断に至るまでの最大応力の値で比較して、固相接合サンプルで28MPa、silicate bondingサンプルでは6.5MPaの値を得た。これらはいずれも300Kでの実験値である。サンプルは直径10mm長さ30mmの円柱2本を端面で接合し、長さ60mmの円柱としている。一端を固定し、他端にトルクを加えて破断に至る最大トルクを測定し、剪断応力に換算した。固相接合の場合、接合面の約1/3の面積が接合面から剥がれ、残りはc軸と約50°の方向に沿って割れ、元の円柱の両側とも基材部が破断した。Silicate bondingの場合は接合面に沿って破断し、基材部の損傷は見られなかった。以上から、固相接合によれば鏡の重量(約29kg)を支えるのに必要な接合面積は実用的な大きさの範囲内で収まり、熱流路としての性能は問題ないことがわかる。