hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抗菌性に優れた超弾性生体材料の研究

本研究は生体適合性に優れたTiNbSn合金表面に光触媒TiO_2を担持することで、抗菌性等の機能を兼備した生体材料の創製を目的とする。TiO_2は陽極酸化法により成膜し、電気化学条件を制御することで光触媒性能と超親水性に優れ、紫外光および可視光下で高機能を発揮する膜創製に成功した。この膜を担持した合金は弾性率増加を抑制でき抗菌性を示すことから、生体適合性と光触媒機能を併せ持つ生体材料として期待できることを明らかとした。本研究は生体特性に優れたTi-Nb-Sn三元合金の表面にTiO_2光触媒をコーティングすることで、抗菌性等の触媒特性を兼備した生体材料の創製を目的とする。これまでの研究からTiO_2へのB添加が光触媒機能の改善に有効であるとの結果を踏まえ、B添加Tiアルコキシド溶液を調整しゾルゲル液へのデイップコーテイング法による製膜を行った。コーティング後に種々の熱処理を施した結果、膜厚が約400nm1μmの膜を得ることができ、薄膜X線回折からanatase構造を、光度測定からバンドギャップが約3.2eVであることが明らかとなった。XPS分析の結果、B添加量と熱処理条件の選択により、Tiの還元に起因するTi 2p XPSのshoulderピークを確認した。紫外線照射による電子構造変化を考察するために、超高真空内で紫外線を照射し、照射前後でのスペクトル変化を解析した結果、照射前はTiの還元が観察できなくても、照射後には上述のshoulderピークを観察した。すなわち、光触媒機能の発現にはTiの還元が関与することが推察でき、Tiの還元に対しB添加は紫外線照射と同じ効果を有することを明らかとした。一方、生体用TiO_2バルク材を創製するために、SPS法による固化成型とその触媒評価を進めている。粒径7nmあるいは5μmからなるTiO_2粒子を、400-550°Cにて555MPaの圧力を印加して作製した結果、粒径7nmからなる粒子を用いた成型体ではほぼanatase構造を、粒径5μmからなる粒子を用いた成型体ではanataseとrutileの複相であった。また前者成型体の理論密度は後者成型体のそれよりも高いことが明らかとなった。バンドギャップは前者では、焼結温度の増加と共に低減するが、後者では焼結温度によらずほぼ3.0eVであった。紫外線照射下における超親水性は、前者成型体の接触角が後者成型体の接触角よりも低いことが明らかとなった。以上より、SPS法はanatase構造のバルク光触媒TiO_2を成型するのに有効な手法であると結論した。本研究は生体適合性に優れたTi-Nb-Sn三元合金の表面にTiO_2光触媒をコーテイングすることで、抗菌性等の触媒特性を兼備した生体材料の創製を目的とする。前年度までの研究で光触媒特性に優れると提案したB添加TiO_2の成膜を考慮し、デイップコーテイング法に加え、合金化が容易な陽極酸化法による成膜に取り組んだ。陽極酸化法では、化成電圧の増加や陽極酸化後の熱処理によりアナタース構造が安定化すると同時に、薄膜X線分析とFIBを利用して行った断面TEM組織観察の結果、アナタースの結晶性が増加することを明らかとした。またこれらの薄膜では超親水性が改善されることがわかり、XPS分析の結果、O 1s XPSピークの高エネルギー側の532.4eV近傍で、水酸基吸着に由来する肩ピークの強度が高くなることから、水酸基が吸着しやすいことを明らかとした。またこれらの超親水性に優れた薄膜では、超高真空下での紫外線照射や、紫外線照射下で水分を含有する空気や酸素雰囲気にさらすことで肩ピーク強度の増加が確認でき、水酸基との強い相互作用を見出した。以上の結果を踏まえ、超親水性の支配因子についてTiO_2薄膜の結晶性との関連性を主体とした機構を提案した。同時に、陽極酸化法によるB添加TiO_2薄膜の成膜に取り組み、所望の成分からなる薄膜形成を展開している。一方、Ti-Nb-Sn三元合金にデイップコーテイング法で成膜したTiO_2の評価から、成膜後の熱処理により、合金の剛性率増加が判り、熱処理条件選択の重要性が顕在した。光触媒性能評価については、考案した反応セル内で紫外線照射下でのNOxの酸化分解効率をモニターするFTIR分析システムを完成させ、光触媒性能評価を開始している。次年度は、これらの成膜プロセス条件の確立にあわせて、抗菌特性をはじめとした他の特性について明らかにする予定である。これまでの実験から有望な担持法として採用した陽極酸化法による二酸化

チタン担持材について、その光触媒性能評価をメチレンブルー(MB)の脱色試験により行った結果、化成電圧が高いほど、また熱処理を施すほどMB脱色率が高いことが明らかになった。これらの試料は、超親水性も優れていることが判明し、アナタース相の結晶性の観点から考察するために構造解析を行った結果、アナタース構造の結晶子サイズが大きいほど機能が優れていることが判った。一方、XPS解析の結果、光触媒性能に優れている熱処理材では、TiO_2に加えてNb_2O_5やSnO_2のような酸化物も検出でき、TiO_2単体として存在しなくても光触媒性能を発揮することを確認した。さらに陽極酸化時の電解浴の硫酸濃度を高めることで、高いMB脱色率を呈すると同時に、表面組織がポーラス状になり表面積の増加を確認した。以上の結果は特許出願を完了した。TiNbSn合金上へのTiO_2の作製法として陽極酸化を採用し、電解浴に高濃度硫酸水溶液を使用して化成電圧を高めることで、高結晶性のアナタース構造TiO_2が創製でき、光触媒性能が向上する。更なる機能向上を目指した結果、硫酸濃度と電流密度を高めることで、結晶性の高いルチル構造のTiO_2を創製できることを見出した。ルチル構造は光触媒活性がアナタース構造より低いとされていたが、本実験からアナタース構造より優れた性能を発現することを見出した。また水滴接触角測定による親水性評価から、5msという短時間で表面張力の大きい蒸留水がTiO_2薄膜に濡れることを発見し、濡れ性に優れたインクジェットプリンター用紙への濡れと同程度に速いことがわかった。更にこれらの機能は、紫外光照射下だけでなく、可視光照射下でも高機能を発揮することを明らかにし、電解浴から混入した硫黄によるバンドギャップ狭窄に起因すると提案した。XPS等による表面分析から、TiO_2最表面には水酸基が多数存在することを示し、優れた親水性は酸化膜と水酸基との強い相互作用に起因すると提案した。合金基板上の薄膜はTiO_2に加えてNb_2O_5やSnOのような酸化物も混在するが、このような複合酸化物においても光触媒性能を発揮する。TiNbSn合金は約50GPaPという低弾性率を示すが、酸化膜を担持しても弾性率の増加は抑制できる。また、TiO_2担持TiNbSn合金は、陽極酸化膜の成膜時に高電圧を印加する程抗菌性能に優れることを明らかとした。以上の結果から、陽極酸化法によりTiO_2を担持したTiNbSn合金は、従来の合金機能を損なわずに新たに光触媒機能を付与することで、高機能生体材料として期待できることが明らかとなった。
東アジアにおける文化遺産としての鉱山景観のマネジメント

今年度は、延長のうえ最終年度にあたり、過去3カ年度の調査研究成果について、台湾および日本の鉱山遺跡関係者と共有し、あわせて研究論文の投稿と研究成果のアウトリーチ活動を実施した。これまでの3カ年度で、東アジアの文化遺産としての鉱山景観のマネジメントの実態を現地調査と文献調査に基づいて整理した。日本においては、全国の非鉄鉱山の現況を悉皆的に調査し、データ分析をし、遺跡マネジメントの類型化を実施してきたが、これについて、日本遺跡学会の学会誌『遺跡学研究』において発表した。また生野鉱山(兵庫県朝来市)で開催された「生野の文化的景観講演会」にて、「鉱山遺跡の保護と活用ー日本と台湾の事例研究ー」と題した講演を行い、研究成果の地域還元を行った。台湾については、金瓜石鉱山と瑞芳鉱山の遺跡マネジメントの実態を現地調査(測量およびインタビュー調査)に基づいて明らかにし、現地の紀要(『新北市立黄金博物館2019年學刊』)に投稿した。さらに、これらの研究成果を地域社会に還元するため、金瓜石鉱山を管理する黄金博物館が主催するシンポジウム(2018礦山文資大補帖系列論壇)にてアウトリーチ活動(研究発表)を行った。鉱山遺跡は、鉱業施設のみならず居住施設、娯楽施設、商業施設などを含む複合的な地域であり、また鉱山特有の制度や文化によって独特の地域社会が形成されてきた、地理的に広大な範囲に及ぶ文化遺産である。昨今、産業遺産保護の重要性が叫ばれ、鉱山遺跡を文化的景観として保護活用していく事例が数多くみられる。しかし一方で過疎化の進行や歴史的文脈を無視した無秩序な観光開発などもみられ、広大な地理的範囲が持つ特質が一様でないことから、各地で様々な社会的かつ空間的な問題に直面している。そこで本研究は、鉱山景観の遺産化および観光地化のプロセスとそれに伴う景観変容と地域構造の実態を明らかにし、さらに鉱山景観における地域マネジメント手法の理論化をおこない、文化遺産としての鉱山景観の今後のあり方を考えるための一助となることを目指すものである。平成27年度は研究計画上の第一段階に位置づけられ、これまで東アジアで取り組まれてきた鉱山の文化遺産化と観光地化に関わる経緯と現状について、主に日本、台湾、韓国、中国における事例を、資料調査や現地調査(現地専門家との会合を含む)によって包括的に検証し、さらに日本、台湾、韓国、中国における文化的景観保護制度に関する資料を現地調査によって収集し、東アジア各国の制度上の相違を分析する計画であった。さらに、東アジアの鉱山遺産における景観マネジメントの理論モデルの構築を行うことを目指した。しかし、交付内定の通知を受けたのが、平成27年10月であり、実質的な研究活動は翌月から開始することとなった。そのため、当初計画に記載していた平成27年度分の研究内容の一部(海外調査の遂行)は翌年度の研究計画と抱き合わせて実施するよう計画を変更し、平成27年度においては主に、文化的景観関連資料の整理と、海外および日本における現地調査の対象地の絞り込みを行うための作業を進めた。交付内定の通知を受けたのが平成27年10月であり、実質的な研究活動は翌月から開始することとなったため、当初の計画に比してやや遅れている。特に、平成27年度に実施することを予定していた、海外調査(中国、台湾、韓国)が行い得なかったことで、鉱山景観のマネジメントに関する理論モデルの構築に至っていない。平成28年度は、前年度の成果および進捗状況を踏まえ、韓国および台湾を対象とした海外調査、および石見銀山におけるインタビュー調査を実施した。韓国においては、韓国側情報提供者による情報に基づき、光陽市に所在する光陽鉱山の現状、および光明市に位置する始興鉱山の観光地化について調査を実施した。光陽鉱山の遺構としては坑口・坑道跡のみが残されていた。それは文化財指定(国家指定、市道指定)や登録がされておらず、坑口の側に元鉱夫が設置した石碑(「光陽鑛山本亭坑事跡碑」)があるのみである。一方で、始興鉱山は、光明市によって坑道の再利用が進められテーマパーク(「光明洞窟」)として2011年に再生した。同坑道内の大半は芸術作品や観賞魚の展示にあてられており、その点に韓国における産業遺産活用の特徴を見出すことができる。台湾では、金瓜石鉱山および瑞芳鉱山において、鉱山遺構の立地および管理の現状について現地調査を実施した。両鉱山ともに日本統治時代に建設された施設の一部が文化財に指定/登録されており、文化遺産化が進んでいることが判明した。金瓜石鉱山は新北市立黄金博物館の管理下にあり、これまでに多くの歴史研究や景観マネジメントに関する研究が蓄積されてきた。しかし地域住民の文化遺産に対する認識や社会空間に関する調査研究は一切されてこず、平成29年度に実施する必要があることが判明した。また観光地化が進んでいる瑞芳鉱山では、鉱山遺構の存在は観光客にとって二義的であり、こちらについても金瓜石鉱山同様の調査研究、さらには観光客を対象にした調査も必要であることが理解された。島根県の石見銀山では、大森町の住民を対象にインタビュー調査を実施し、平成29年度実施予定のアンケート調査のために基礎資料を得た。昨年度実施が遅れていた部分の正常化を図ることができた。しかし石見、金瓜石、瑞芳における調査の一部(アンケート調査)については現地機関との調整に予想以上の時間を要し、現段階では平成29年度6月から7月にかけて実施することを予定している。そのため、「やや遅れている」と判断せざるを得ない。

平成29年度は、理論モデルの構築を終え、光明鉱山(韓国)におけるインタビュー調査および鉱山遺跡の現況調査、石見銀山におけるアンケート調査、金瓜石鉱山と瑞芳鉱山(ともに台湾)におけるインタビュー調査および鉱山遺跡の現況調査を実施した。これらの調査の結果、東アジアの鉱山遺跡の保存・活用(マネジメント)の方針と現状は国ごとに大きく異なることが判明した。韓国において、閉山した後の鉱山遺跡を観光に活用することを主な方針としており、遺跡としての文化財指定や保護よりも活用に重点が置かれる傾向がある。特に坑道内の活用については、坑道の成り立ちに関する説明(博物館的空間)が坑道内でなされてはいるものの、坑道内空間の大半は芸術作品の展示やアトラクションに用いられている。光明鉱山を運営している組織にインタビューしたところ、世界遺産登録を目指す動きもあるようだが、それも観光活用を前提としていることが判明した。台湾における鉱山遺跡の保護活用は、大きく二種に分けられ、金瓜石鉱山のような博物館施設を中心に保護と教育を中心とするものと、瑞芳鉱山のように一部施設の文化財指定があるものの、総じて観光開発に重点が置かれているものがあることが判明した。日本においては、文化財指定と、坑道の観光活用(観光坑道)が二分されていた1980年代から90年代初頭を経て、現在でが文化財の観光活用、観光活用されていた施設の文化財指定という二つの流れの存在をみることができる(この点については、日本遺跡学会学会誌への投稿を計画中)。本研究は、東アジアに現存する鉱山遺跡を対象とする研究であり、鉱山遺跡各地において、鉱山施設の現況調査、地域住民へのインタビュー調査、アンケート調査を行うものである。これらの調査の実施において、特に台湾における調査の進展が芳しくなく、ようやく実施の目途がついた段階である。この点から、研究の新得はやや遅れていると言わざるを得ず、事業期間の延長を承認いただいた。今年度は、延長のうえ最終年度にあたり、過去3カ年度の調査研究成果について、台湾および日本の鉱山遺跡関係者と共有し、あわせて研究論文の投稿と研究成果のアウトリーチ活動を実施した。これまでの3カ年度で、東アジアの文化遺産としての鉱山景観のマネジメントの実態を現地調査と文献調査に基づいて整理した。日本においては、全国の非鉄鉱山の現況を悉皆的に調査し、データ分析をし、遺跡マネジメントの類型化を実施してきたが、これについて、日本遺跡学会の学会誌『遺跡学研究』において発表した。また生野鉱山(兵庫県朝来市)で開催された「生野の文化的景観講演会」にて、「鉱山遺跡の保護と活用ー日本と台湾の事例研究ー」と題した講演を行い、研究成果の地域還元を行った。台湾については、金瓜石鉱山と瑞芳鉱山の遺跡マネジメントの実態を現地調査(測量およびインタビュー調査)に基づいて明らかにし、現地の紀要(『新北市立黄金博物館2019年學刊』)に投稿した。さらに、これらの研究成果を地域社会に還元するため、金瓜石鉱山を管理する黄金博物館が主催するシンポジウム(2018礦山文資大補帖系列論壇)にてアウトリーチ活動(研究発表)を行った。平成27年度に実施予定であった「文献収集」「現地調査(中国、台湾、韓国)」
サルソリノールによる反芻家畜の新しいプロラクチン分泌機構と生理作用機構の解明

サルソリノール(Salsolinol : SAL)が反芻家畜のプロラクチン(PRL)分泌に及ぼす影響について検討した。その結果、SALは雌雄子ウシ及び成熟雌ウシのPRLを放出させること、SALによるヤギのPRL放出反応は季節により影響を受けること、SALによるPRL放出反応は日長が延長すると高まること、ドーパミンはSALにより誘起されるPRLの放出を抑制することが明らかになった。このように、SALは生体内で反芻家畜のPRL分泌に関係する生理的な放出因子であることが明らかになった。反芻家畜におけるプロラクチン(PRL)分泌機構へのサルソリノール(SAL)の関与を明らかにするために次ぎの3つの実験を行った。(実験1):PRL分泌は日長により変化するので、長日期(夏季)と短日期(秋季冬季)でのSALの反応性を調べた。(実験2):性ステロイドによるSALの反応差が考えられるので、雌雄による差を調べた。(実験3):中枢を介したSALの作用を明らかにするために、ウシ視床下部内にSALを投与しPRL放出反応を調べた。(実験1):雌シバヤギ5頭を供試し、78月(夏季)及び1112月(秋季冬季)に実験を行った。シバヤギの頚静脈内に5mg/kg b.w.のSALを投与し、頚静脈カテーテルより経時的に採血し血中のPRL濃度の変化を調べた。またDAのアンタゴニスト(スルピリド、0.1mg/kg b.w.)を投与し、PRL濃度の変化を調べた。その結果、夏季におけるSALとスルピリドによるPRL放出反応は秋季冬季における反応に比べ有意に高いことが明らかになり、日長や気温がSALによる反応を修飾することが示唆された。(実験2):性成熟前後の雌雄のウシ各5頭を供試して58月にかけ実験を行った。実験のプロトコールは、実施時期以外、実験1の方法と同様に行った。その結果、SALとスルピリドによるPRL放出反応は雄に比べ雌は有意に高いことが明らかになり、エストロジェンなどの性ステロイドがSALによる反応を修飾することが示唆された。(実験3):連携研究者の農業生物資源研究所粕谷博士の協力を得て筑波で行った。10mg/頭のSALをそれぞれ200μlの生理食塩水に溶解して子ウシの視床下部第三脳室内に投与し、経時的に頚静脈より採血を行い血中のPRL濃度の変化を調べた。その結果、SALの第三脳室内投与はPRLを有意に放出させ、SALは視床下部に作用しPRLを放出させることが明らかになった。反芻家畜におけるプロラクチン(PRL)分泌機構へのサルソリノール(SAL)の関与を明らかにするために次ぎの2つの実験を行った。(実験1):PRL分泌は日長により変化するので、一定温度下で照明を変化させ、光の変化がSALよるPRL分泌調節機構に及ぼす影響を調べた。(実験2):ドーパミン(DA)とSALの関係を明らかにするために、DAアゴニスト(ブロモクリプチン)による処理を行い、SALのPRL放出反応を調べた。(実験1):雌シバヤギ5頭を供試し、生物制御環境施設内で、環境温度を20°C及び5°Cに設定し、長日(16時間明:8時間暗)及び短日(8時間明:16時間暗)条件下でシバヤギの頚静脈内にSAL(5mg/kg b.w.)を投与して経時的に採血を行い血中のPRL濃度の変化を調べた。またDAのアンタゴニスト(スルピリド、0.1mg/kg b.w.)を用いて、同様の実験も行った。その結果、20°C及び5°C下とも長日条件下におけるSALによるPRL放出反応は短日条件下における反応に比べ有意に高いことが明らかになった。またスルピリドもSALと同様に長日条件下でPRL放出反応が高くなることも分かった。(実験2):雄シバヤギ3頭を供試し、7月に実験を行った。ブロモクリプチン(0.1mg/kg b.w.)を3日間筋肉内投与した後、SALを静脈内に投与して、経時的に採血を行い血中のPRL濃度の変化を調べた。その結果、ブロモクリプチンはSALにより誘起されたPRLの放出を抑制することが分かった。これら2つの実験から日長がSALによるPRL放出反応を修飾すること、またDAはSALによるPRL分泌機構と関係のあることが明らかになった。反芻家畜におけるプロラクチン(PRL)分泌機構へのサルソリノール(SAL)の関与を明らかにするために、次ぎの二つの実験を行った。

(実験1):前年度の実験から雌ヤギにおいて人工的に日長を変化させるとSALによるPRL分泌反応が変化することが分かったので、この実験系を用いてさらに日長変化とSALによるPRL分泌調節との関係を調べた。(実験2):視床下部内でのドーパミン(DA)とSALの関係を明らかにするために、血液脳関門を通過でき視床下部内においてDAに変換されるDAの前駆物質(L-DOPA)を雄ヤギに投与し、SALによるPRL放出反応の変化を調べた。(実験1):長日(16時間明:8時間暗)及び短日(8時間明:16時間暗)条件下でそれぞれ飼養した雌ヤギの頚静脈内にSAL、DAアンタゴニスト(スルピリド)、TRHを投与し、血中PRL濃度の変化を調べた。長日条件下でのSAL、TRH及びスルピリドのPRL放出反応は短日条件下における反応に比べ高かった。長日条件下ではSAL、TRH及びスルピリドによるPRL放出反応には差は見られなかったが、短日条件下ではTRHの反応が最も低かった。またTRHによるTSH放出反応にはPRL放出反応のような日長に伴う変化は見られなかった。これらの結果からSALによるPRL放出反応はTRHやスルピリドと同様に日長が延長すると高まること、また日長の影響はTRHによるTSH放出反応には見られないことが明らかとなった。またメラトニン処置した予備実験ではSALによるPRL放出反応は抑制されることが示唆された。(実験2):成熟雄ヤギ及び雄子ヤギの頚静脈内にSALを単独あるいはL-DOPAと同時投与し、経時的に採血を行った。成熟雄ヤギは夏季、雄子ヤギは秋季に実験を行った。SALを静脈内に投与すると、成熟雄ヤギ及び雄子ヤギとも血中PRL濃度は急激に増加した。L-DOPA投与によりSALのPRL分泌反応は抑制された。これらの結果から、成熟雄ヤギ及び雄子ヤギにおいて視床下部内のDA含量が増えるとSALによるPRL分泌反応が抑制されることが示唆された。また視床下部内でのDAとSALの関係を調べるのに、本実験系を応用できることが示唆された。
動画像と加速度・角速度センサ出力を用いて対象の構造を復元する方法の研究

動画像から対象の三次元形状モデルを求めることはコンピュータビジョンの重要な課題の一つであり,多くの方法が提案されている。理論的にはこれらの方法は完全であるが,これらはノイズに非常に敏感であることが知られている。その結果,実画像を使った実際の状況ではなかなか有用な結果が得られない。また,近年因子分解法という方法がTomasiとKanadeによって提案され,注目を集めている。この方法は最初正射影について提案され,後に中心射影の近似である疑似中心射影(paraperspective projection)に対して拡張された。しかし,状況がカメラの近似モデルに対して合っていない場合やカメラの動きが小さい場合には,依然としてノイズに関する問題は残っている。そこで我々は前年度の研究で,ジャイロセンサから得られる3軸の角速度情報を使って画像を補うことによる,より精度の高い復元方法を提案した。ジャイロセンサは環境に対するセッティングを一切行なわなくても使え,また,コンパクトなので,どこでも持ち運べるセンシングシステムを作ることが可能である。本年度の研究ではさらにジャイロセンサから得られる3軸の加速度情報を使うことによって対象のスケールを求める方法を研究した。原理的には加速度を2回積分すればカメラの移動距離が求められ,それを基準にして対象のスケールも求まるが,積分の初期値が不明であり,また,ドリフトの問題も生じる。そこで速度の微小時間内での変化分を画像から求まる値とジャイロセンサから求まる値を比較することによりスケールを求める方法を提案した。このノイズに関する問題を解決するため,我々はジャイロセンサを画像の補助として使う方法を研究している。ジャイロセンサはビデオカメラに取り付けられており,3軸の角速度情報を出力するものとする。ジャイロセンサは環境に対するセッテイングを一切しなくても使え,また,コンパクトなので,どこにでも持ち運べるセンシングシステムを作ることが可能である。動画像とジャイロセンサからの角速度情報を使って,画像上の特徴点の動きについて力メラの並進速度を未知数とする方程式が立てられる。特徴点一つにつき一つの方程式が得られるので,多数点を観測することにより連立方程式となり,これを解くことでカメラの動きが求まる。カメラの動きが求まれば,観測した特徴点の位置も求まる。
フォトリソグラフィーによる超撥水・超親水複合伝熱面

フォトリソグラフィー手法により格子状,斑点状のパターニングを行い,その面に超撥水めっきを施すことで格子,斑点パターンの超撥水・親水混合伝熱面を作成した.超撥水面と親水面の面積比は,格子パターンでは3×3mm,4×4mm,5×5mmにおいて1:1であるが,斑点パターンでは格子直径が3mm,4mm,5mmのときそれぞれ1:2,1:1,10:1となっている。これらの伝熱面を用いたプール沸騰での実験結果を沸騰特性曲線で表すと斑点パターンでは超撥水部の面積が小さいほうが伝熱はよくなることを示した,面積比が同じである格子パターンではほとんど変わらず,格子,斑点とパターンが変わった場合でも面積比が同じであればほぼ同じ結果となった.限界熱流束は,格子パターンでは変わらず,斑点パターンでは超撥水部の面積が小さいほうが高くなることを示した.発砲開始過熱度については明確な違いが見られなかった.ここでは超撥水に対して親水部としているが,実際は銅を鏡面仕上げした面であるため,比較的接触角は大きくなった.比較のために,全面を超撥水加工した伝熱面と鏡面仕上げした伝熱面を用いてプール沸騰実験を行った.超撥水面の沸騰には鏡面仕上げ面のような核沸騰域が存在せず,過熱度がわずか3.OKにおいても超撥水面では伝熱面のほぼ全体が蒸気膜に覆われ,膜沸騰のように大きな気泡が発生された.蒸気膜は超撥水面と鏡面仕上げ面の膜沸騰域ではほぼ重なり,低い過熱度から膜沸騰していることがわかった.水との接触角が152°と非常に大きい超撥水加工を格子状に施した伝熱面を作成し、プール沸騰実験を行った。超撥水コーティングのパターン化にはフォトリソグラフィー手法を用いた。準備した伝熱面は直径30mmであり、加工パターンは、格子状は3×3、4×4、5×5mmの3種類、全面超撥水加工面、および鏡面仕上げである。実験は、大気圧のもと、飽和状態で行った。超撥水加工面では、伝熱面の接触角が大きくぬれにくいため、水中でも空気の層が離れない、そのため、はじめに沸騰容器を減圧した後、試験液体である水を注入した。次に減圧状態のまま伝熱面を加熱し約2分間沸騰させて超撥水加工面上の空気を除去し、大気圧に戻した。その後、伝熱面ブロックのヒーター入力をステップ状に膜沸騰まで上昇させた後、下降させた。各点で定常状態において測定した。プール沸騰実験の結果、以下の知見を得た。(1)超撥水面の沸騰には鏡面仕上げのような核沸騰域が存在せず、ΔTsatがわずか3.0Kにおいても超撥水面では伝熱面のほぼ全体が蒸気膜に覆われ、膜沸騰のように大きな気泡を発生する。(2)過熱度10K20Kにおいて超撥水面は鏡面仕上げ面の1/3から1/20の熱流束である。(3)超撥水面と鏡面仕上げの膜沸騰域ではほぼ重なり、これはBerensonの式と殆ど一致する。このことから超撥水面において核沸騰領域は存在せず、低い過熱度から膜沸騰していることがわかる。(4)格子状伝熱面では格子の大きさによる伝熱特性に差が見られない、低過熱度域において、鏡面仕上げ面に比べ、いずれの格子パターンでも熱流束が大きくなっており、熱伝達が良くなっている。(5)格子状に超撥水加工した伝熱面では、低過熱度域で熱伝達が良くなり、沸騰開始時のオーバーシュートが見られない。これらの伝熱面を用いたプール沸騰での実験結果を沸騰特性曲線で表すと斑点パターンでは超撥水部の面積が小さいほうが伝熱はよくなることを示した,面積比が同じである格子パターンではほとんど変わらず,格子,斑点とパターンが変わった場合でも面積比が同じであればほぼ同じ結果となった.限界熱流束は,格子パターンでは変わらず,斑点パターンでは超撥水部の面積が小さいほうが高くなることを示した.発砲開始過熱度については明確な違いが見られなかった.ここでは超撥水に対して親水部としているが,実際は銅を鏡面仕上げした面であるため,比較的接触角は大きくなった.比較のために,全面を超撥水加工した伝熱面と鏡面仕上げした伝熱面を用いてプール沸騰実験を行った.超撥水面の沸騰には鏡面仕上げ面のような核沸騰域が存在せず,過熱度がわずか3.OKにおいても超撥水面では伝熱面のほぼ全体が蒸気膜に覆われ,膜沸騰のように大きな気泡が発生された.蒸気膜は超撥水面と鏡面仕上げ面の膜沸騰域ではほぼ重なり,低い過熱度から膜沸騰していることがわかった.
神経変性疾患と顆粒空胞変性との関わりに関する研究

神経変性疾患のなかには異常な蛋白質の沈着が神経細胞死の原因とされているものがある。この異常蛋白沈着のメカニズムに小胞体ストレス・オートファジーの異常が関与し,その中心的構造物が顆粒空胞変性である可能性を検討した。多系統萎縮症において,免疫組織化学法によって,各種小胞体ストレス関連蛋白の発現を顆粒空胞変性に認めた。また同様の方法によって,多系統萎縮症ではミクログリアにおけるライソゾーム系蛋白の活性化が生じていることも見いだした。一方,アルツハイマー病では,ユビキチン分解系に関連するSmurf1蛋白が平野小体に局在していることが明らかとなった。交付申請書に記載した研究計画に従って,神経変性疾患患者(アルツハイマー病,パーキンソン病,多系統萎縮症など)の脳組織切片を用いて,オートファジーに関連する蛋白の免疫組織学的検討を行った。その結果,アルツハイマー病の脳において,選択的オートファジーに関連するとされる蛋白Smurf1の特異的陽性反応が認められた。研究の仮説としては,オートファジーに関連するとされる顆粒空胞変性に陽性反応が認められると推定されたが,実際には顆粒空胞とは異なる細胞質中の構造物に強く染色性が認められた。この陽性構造物を同定するために種々の検討を行った結果,この構造物が加齢脳とアルツハイマー病脳で出現する平野小体であることが判明した。この結果を実験的に証明するために,培養細胞にjasplakinolideを作用させて平野小体を作成させ,Smurf1の染色性を検討したところ,確かにSmurf1が実験的に生成された平野小体にも認められることを確認した。これらの結果は,加齢やアルツハイマー病ではオートファジーに関連する蛋白(Smurf1)の発現が増加していることを示しており,本研究の研究仮説・目的が正しいことをさらに支持する結果が得られた。また従来,平野小体の出現理由は不明であったが,この小体がオートファジーと関連する構造物である可能性をはじめて指摘できた。本研究結果は欧文論文として現在投稿中であり,平成25年7月に米国で開催されるアルツハイマー病関連の国際学会で発表の予定である。蛋白凝集を共通の病態とする神経変性疾患の病態解明をめざして,過去に主としてアルツハイマー病を研究してきた。その結果,アルツハイマー病におけるアミロイドβ蛋白とタウのリン酸化に小胞体ストレスが関与し,その鍵となる細胞内小器官が顆粒空胞変性である可能性が明らかとなった。そこで,蛋白凝集を主病態とする他の神経変性疾患でも同様の病理変化が生じている可能性を考え,αシヌクレインが沈着する多系統萎縮症に注目し,免疫組織化学的研究を行った。その結果,患者脳幹のオリゴデンドログリア内の顆粒空胞変性様構造物中に,リン酸化TDP-43と小胞体ストレスマーカー,更にはリン酸化タウが今日局在していることを見いだした(Neuroreport 237:270-, 2012)。顆粒空胞変性はオートファジーに関連することが示唆され,さらにオートファジーはユビキチン-プロテアソームを介した蛋白分解に関与することから,ユビキチンのE3リガーゼであるSmad ubiquitination regulatory factor1(Smurf1)の発現をアルツハイマー病の患者脳で免疫組織学的に検索したところ,平野小体が特異的に染色された。さらに,培養細胞に平野小体様構造物を人工的に生成させると,やはり同部位にSmurf1の発現が認められた(J Neurol Sci 336:24-, 2014)。平野小体は従来,筋萎縮性側索硬化症,parkinsonism-dementia complex of Guam,アルツハイマー病などで観察されることが知られていたが,その存在意義は不明だった。今回,平野小体がユビキチン-プロテアソームを介する蛋白分解系に関与することが明らかにされたことから,蛋白分解系の異常が蛋白凝集の原因である可能性が示唆された。多くの神経変性疾患の成立にオートファジーの異常が関与し,形態学的には顆粒空砲変性が出現するとの仮説を立てて,我々は研究を行ってきた。過去の研究の結果,アルツハイマー病の海馬においてこの仮説の妥当性を示すことができ,本申請研究に直結する直近の研究では,神経変性疾患の一つである多系統萎縮症において,オートファジーの亢進と顆粒空砲変性の出現とを示すことができた(J Neurol Sci 297:60-)。しかし,多系統萎縮症に特徴的に出現するGlial cytoplasmic inclusions:GCIとオートファジーとの関連性は明らかにできなかった。そこで我々は,多系統萎縮症におけるライソゾーム系の異常とGCI出現との関連性を明らかにする目的で,様々なライソゾームマーカーの発現を免疫組織化学的に検索した。

その結果,多系統萎縮症でライソゾームマーカーの発現が上昇していることを明らかにすることができたが,活性は主としてミクログリアに観察され,二重染色の結果からはGCIとの関連性は不明であった。この結果は本年Neuroreport23:270-に発表することができた。現在我々は,もう一度オートファジーとGCIの関連性を検索する目的で,オートファジーのごく初期に活性化する蛋白に着目して,多系統萎縮症の脳切片を免疫組織化学的に検索している。また,海馬以外のアルツハイマー病の脳でも,オートファジーの異常がみられる可能性について,多数例での検討を開始している。平成23年度の報告書にも記載したが,平成23年度に所属を移動したことから,研究環境の整備を最初から立ち上げる必要に迫られた。幸い平成24年度には研究用のスペースを得ることができ,顕微鏡などの基本的研究機材も整いつつある。この立ち上げにともなう実験開始の遅れが,現在までの研究の達成度の遅れにつながっている。しかしながら,本研究計画に関連して,投稿中のものを含めてすでに2報の欧文論文を作成することができている。研究目的に沿って多系統萎縮症の発症における蛋白分解系,とくにライソゾームの関与を明らかにすることができ,結果を論文として発表することもできた。しかし当初の計画では,本年度中にアルツハイマー病を含めた複数の神経変性疾患の免疫組織化学的検索をまず網羅的に行い,続いて,神経細胞内に出現している異常構造物の徴微形態を観察する予定であった。しかし,現時点では免疫組織化学的検索を終了していない。研究が予定よりやや遅れている理由は,研究代表者が平成23年度より所属施設を移動したことにある。この結果,申請時には自由に利用できた既存の研究設備が一切利用できなくなり,全く新しく研究環境を整え直す必要性が生じた。最近ようやく研究の遂行に必要な設備等を確保できつつあるので,平成24年度は遅れを挽回したいと考えている。引き続き,神経変性疾患のおけるオートファジー関連蛋白の免疫組織染色を進める。現在新たな蛋白の陽性反応を見いだし,その詳細の検討に入ったところである。一方,進捗の遅れていた生化学的検討にも着手するべく,基礎実験の検討に入ったところである。研究設備の不備を基とする遅れを取り戻すべく,共同研究の輪も充実させていく予定である。今後遅れている研究を円滑に遂行するためには,2つの課題がある。第1は研究設備(実験室を含めて)の確保である。顕微鏡を含めたハードの確保は,現時点でほぼ目処をたてることができたと考える。今後はさらに必要な機材,試薬等の購入を早急に行い,円滑に研究が遂行できる環境を整えたい。第2は人的素材の確保である。研究の申請時には,大学院生の協力が得られる環境であったが,現在はそれを望める環境にない。また,研究代表者自身も研究以外の業務に時間を費やさざるを得ず,研究に専念できる環境にない。そこで,当初の研究計画にはなかった謝金を支払うことで,技術補佐員を得て研究を遂行したいと考えており,そのための人材確保の目処も立ったところである。平成23年度の研究開始年において,たまたま所属の移動があり,研究環境が変化した。このため,研究計画の遂行が遅れ気味となっている。
ストレス脆弱性モデルマウスを用いたマイクロRNAのうつ病態に対する役割の解析

気分障害の病態仮説の1つに神経可塑性異常がある。神経可塑性には新規遺伝子発現を介した「新規タンパク質合成」が必須である。事実、うつ病患者ならびにうつ病モデル動物の脳において、様々な転写調節因子を介した遺伝子発現ネットワーク異常の存在が示唆されている。近年、精神的・肉体的ストレスとうつ病との関連がヒトならびに動物実験によって確認され、うつ病態への環境要因(ストレス)による遺伝子発現調節異常の関与が注目されている。さらに、ストレス曝露にともなう脳内DNAメチル化やヒストン脱アセチル化酵素等のエピジェネティック因子を介した遺伝子発現異常のうつ病態への関与が示唆されている。しかし、エピジェネティクス因子のうつ病態に対する役割の解析例は相次いでいるものの、遺伝子発現の転写後調節に関わるマイクロRNAのうつ病態への役割に対する解析は未だ進んでいない。これまで「がらくたリボ核酸(RNA)」と呼ばれていたタンパク質に翻訳されない非翻訳RNAの大部分を占める配列が、実は翻訳調節に重要な役割を担っていることが明らかとなり注目されている。この「がらくたRNA」のうち主なものにマイクロRNAがあり、標的となるmRNAの非翻訳領域(3'UTR)に結合することでタンパク質への翻訳を阻害する。脳に高発現しているマイクロRNAの中には、シナプス可塑性やスパイン産生に必須な因子が存在することが報告されている。本研究では、慢性ストレス負荷マウス脳内のマイクロRNAの網羅的発現解析を行うことで、うつ病態に関わるマイクロRNAの同定を試みた。その結果、ストレス感受性やストレスレジリエンスに関わるマイクロRNAを同定することに成功した。平成29年度は、ストレス感受性を規定するマイクロRNAの網羅的探索を行った。慢性軽度ストレス負荷に対して適応反応を示すC57BL/6J (B6)マウスと、不適応反応を示してうつ状態に陥るBALB/c (BALB)マウスを用いた。ストレス負荷後のBALBマウスは社交性試験におけるインタラクション時間の有意な低下を示し、相手マウスに対する興味が減退していることが伺え、うつモデルとしての有用性が示唆されていた。一方、B6マウスはストレス負荷によるインタラクション時間の低下を認めず、ストレスに対してレジリエントな系統であることを確認した。これら2系統のマウスに慢性ストレスを負荷し、内側前頭前野領域から全RNAを抽出した。その後次世代シークエンス解析(RNA-seq)に供し、ストレスレジリエンスとうつ状態のマウスにおいて発現変動を示すマイクロRNAの網羅的探索を行った。その結果、各ストレス反応群に特徴的なマイクロRNAを抽出することができた。これら発現変動を示したマイクロRNAについては、リアルタイムPCR法を用いてもその発現変動を確認することができた。次に、ストレス負荷後のうつ様行動指標(相手マウスに対する興味の度合い)と発現量に有意な相関の認められるマイクロRNAの抽出を試みた。その結果、4つのマイクロRNAについて、行動との有意な相関を示すことを見出した。さらに、この4つのマイクロRNAの標的遺伝子をデータベース検索したところ、神経可塑性に関わる遺伝子が多数存在することも判明した。当初の計画通り、1)モデルマウスの作成、2)網羅的遺伝子発現解析、3)行動と相関するマイクロRNAの抽出、といった目的を達成することができた。今後は、行動と発現量に相関のあった4つのマイクロRNAについて、ウイルスベクターを用いた過剰発現マウスを作製し、ストレス対処緒行動を評価する。また、これらマイクロRNAの神経可塑性に対する役割を評価するために、マイクロRNA過剰発現マウスにおける神経細胞の形態学的評価を行う。RNA-seq解析において、当初の見積り額より安価に解析可能であることが判明したため。一方で、候補マイクロRNAの数は予想より多く見出されたため、未使用額分は平成30年度のウイルス作製費用に充てる。
脳死後の心機能障害におけるβ2受容体の役割

ラットの脳死モデルを用いて、脳死後の内因性カテコールアミンの大量暴露に伴いβ2受容体の活性化が脳死後の循環動態の変化、具体的には心機能の低下にどのように関与しているかの検討を行ったセボフルレン麻酔下にラットを開胸し、コンダクタンスカテーテルを左室内に挿入し、心拍ごとの圧-容積曲線を描出、パソコンによる解析で一回拍出量、駆出率,dP/dT max等の心収縮の指標を得た。続いてフォガティカテーテルを頭蓋内に挿入し、Pratschkeらによる方法に従いラットを脳死に誘導し、脳死前および後の心機能の経時的な変化を検討した。測定は脳死前、脳死後は30分ごとに脳死後6時間まで行った。本研究では脳死に伴うβ2受容体およびそれに続く細胞内伝達系の関与を明らかにするために、脳死に誘導直後からβ2受容体への選択的遮断薬であるICI-118,551、を投与して、脳死後の循環動態を測定した。続いて、その細胞内伝達因子の関与を検討する目的でセボフルレン麻酔下に脳死導入前、脳死後3時間後および6時間後にラットの動脈より灌流液を投与し、すばやく心筋を切り取り、心筋切片を超音波破砕および遠心分離することで細胞膜分画および細胞質分画を取り出し、phosphatidylinositol 3-kinase、Akt,フォスホランバンのリン酸化をウエスタンブロット(化学発光法)を用いて評価した。ICI-118,551の投与により、脳死後の駆出率の低下は有意に抑制することができた。つまり、脳死に伴い大量に放出されたカテコールアミンによるβ2受容体刺激が脳死後の心機能の低下に関与している可能性を示せた。しかしながら、今回検討した細胞内因子の変化はウエスタンブロットでは有意な変化は認められず、新たな細胞内の因子の検討が今後必要であることが明らかとなった。
東アジアおよび西部北太平洋エアロゾル中の極性有機物に関する研究

本研究では、中国の15都市で採取したエアロゾル試料を分析し、炭化水素(ノルマルアルカン、多環芳香族炭化水素、UCM,ホパン炭化水素)、フタレート、脂肪酸、脂肪族アルコール、ステロール、リグニン・松脂生成物、糖類、ポリオール・ポリカルボン酸、低分子ジカルボン酸を含む各種有機物組成の夏と冬における分布の特徴付けをおこなった。以下に、研究成果を要約する。1.検出された炭化水素および含酸素有機物の濃度は、西安・重慶など中国中西部においてしばしば10μm^<-3>を超える極めて高い値を示すことがわかった。このように高い有機エアロゾル濃度のはこれまでに欧米や日本では報告例がない。これらはPM2.5エアロゾル質量の2-7%を占める。また、エアロゾル有機炭素の7-12%に相当する。2.とりわけ冬において高い濃度が観測されたが、有機物組成の解析からその主な原因は石炭を中心とした化石燃料の燃焼、生物燃料の燃焼が考えられた。これは冬期における暖房など燃焼の寄与とともに冬期の逆転層の形成による汚染物質の大気中での蓄積が主な原因である。3.夏には、フタレートの濃度が著しく増加した。この傾向は全ての都市において認められた。フタレートはプラスチックの可塑剤として広く使われており(プラスチック中に数十%の割合で含まれている)、中国におけるプラスチック製品の使用が著しく増加していることを示唆する。4.ジカルボン酸類の濃度も夏に増加したが、中国北部に限られていた。南部ではむしろ冬に濃度が高くなった。北部では、夏と冬の気温差が大きいことから夏場における二次有機エアロゾルの生成が南部にくらべて相対的に大きいと考えられる。一方、南部では冬期の化石燃料からのジカルボン酸の前駆体(揮発性有機物)の放出量の増大し光化学反応によるジカルボン酸の二次的生成に大きく寄与している可能性がある。南部では冬でも気温が十分に高くまた日射も強いため、冬期におけるジカルボン酸の二次的生成は北部にくらべてより強く起こっていると考えられる。中国の巨大都市では大気汚染が深刻であり、汚染大気エアロゾル粒子が関係した健康被害(ガンなど)が大きな社会問題となっている。本研究では、2004年7月1-8日、2005年1月7-15日に中国南京で昼と夜の時間帯にエアロゾル試料を採取し各種有機成分の分布を明らかにすることを目的とした。これまでに冬の試料(n=28)を有機溶媒(メタノール・塩化メチレン)で抽出し、極性成分をBSTFAでトリメチルシリル化した後、GC/MSにて測定した。測定を続行中であるが現時点で、水溶性から非水溶性にいたる数多くの化合物群を解析しこれまでに109種の有機成分について濃度を測った。主要な化合物群は糖類であり、そのうちでバイオマスの燃焼に起因するLevoglucosanが最も高い濃度を示した。Levoglucosanはセルロースの熱分解によって大気中に放出されるが、その濃度は160-484ngm^<-3>(av.302ngm^<-3>)であり、他の糖(arabitol av.9ngm^<-3>,fructose 13ngm^<-3>,glucose 14ngm^<-3>,mannitol 4ngm^<-3>,inositol 2ngm^<-3>,sucrose10ngm^<-3>,trehalose3ngm^<-3>)に比べ著しく高いことがわかった。この結果は、木材など生物燃料の燃焼が有機エアロゾルの生成に大きく寄与していることを意味している。一方、脂肪酸(C_<16>-C_<32>)も高い濃度で検出された。主成分であるC_<16>(パルミチン酸)およびC_<24>脂肪酸の平均濃度は、それぞれ、100および76ngm^<-3>であった。これらの脂肪酸は偶数優位性を示し、生物起源である。n-アルカンはC_<16>-C_<36>の範囲で検出され、C_<21>-C_<25>が優位を示した。それらの平均濃度は、炭素番号順に28,36,35,28,および26ngm^<-3>であり、植物ワックスからの寄与を意味する奇数炭素数の優位性は認められなかった。この分布の特徴は排気ガスなど化石燃料の燃焼からの寄与が大きいことを示唆している。更に、シュウ酸(C_2)を主成分(83ngm^<-3>)とする低分子のジカルボン酸(C_2-C_<12>),glycerol(29ngm^<-3>)などのポリオール,glyceric acid(10ngm^<-3>),tartalic acid(1.3ngm^<-3>),citric acid(1.3ngm^<-3>)などポリカルボン酸も検出された。これらは、多くが光化学酸化反応により大気中で二次的に生成したものであると考えられる。リグニンの熱分解生成物であるvanillicacid(21ngm^<-3>),syringicacid(14ngm^<-3>)や,松脂の熱分解で生成するdehydroabietic acid(64ngm^<-3>)も検出された。こららもバイオマスの燃焼の寄与を意味する。今回検出したほとんどの成分で昼間よりも夜間の方が2倍程度高い濃度を示した。

この結果は、冬季の夜間の気温低下によって逆転層が形成された結果、汚染物質が地表付近に蓄積されやすい状況であったことを意味している。また、夜間に汚染物質の強い排出源(暖房のための生物燃料の燃焼など)がある可能性も指摘される。中国の巨大都市では大気汚染が深刻であり、汚染大気エアロゾル粒子が関係した健康被害(ガンなど)が大きな社会問題となっている。本研究では、中国の15都市で採取したエアロゾル試料を分析し、各種有機物組成の夏と冬における分布を明らかにすることを目的とした。以下に、今回の中国における都市観測で明らかになった有機エアロゾルの組成・濃度・起源の特徴を要約する。1.炭化水素から含酸素有機物まで検出された有機化合物の濃度は、西安・重慶など中国中西部において10μm^<-3>を超える極めて高い値を示すことがわかった。このような高い濃度の有機エアロゾルはこれまでに欧米や日本では報告例がない。これらはPM2.5のエアロゾル質量の2-7%を占める。また、エアロゾル有機炭素の7-12%に相当する。2.一般に、冬においては化石燃料の燃焼起源のn-アルカン、PAH、および、生物燃料の燃焼によって生成するレボグルコサンが高い濃度を示した。これは冬期における暖房など化石燃料使用量の増加とともに気象場の変化(逆転層の形成)が主な原因であると考えられる。3.夏に顕著に増加する成分として、フタレートの存在が見つかった。この傾向は全ての都市において認められた。フタレートは可塑剤としてプラスチック製造に広く使われている物質であり(プラスチック中に数十%の割合で含まれている)、中国におけるプラスチック製品の使用が著しく高いことを示唆する。4.ジカルボン酸類の濃度も夏に増加したが、地域は北部に限られていた。南部ではむしろ冬に濃度が高くなった。北部では、夏場における二次有機エアロゾルの生成が南部にくらべて相対的に大きいと考えられる。その理由として、北部では夏と冬の気温差が大きいことが考えられる。一方、南部では、冬期の化石燃料からのジカルボン酸の前駆体(揮発性有機物)の放出量の増大が光化学反応によるジカルボン酸の二次的生成に大きく寄与している可能性がある。南部においては、冬でも気温が十分に高くまた日射も強いため、冬期におけるジカルボン酸の二次的生成は北部にくらべてより強く起こっていると考えられる。本研究では、中国の15都市で採取したエアロゾル試料を分析し、炭化水素(ノルマルアルカン、多環芳香族炭化水素、UCM,ホパン炭化水素)、フタレート、脂肪酸、脂肪族アルコール、ステロール、リグニン・松脂生成物、糖類、ポリオール・ポリカルボン酸、低分子ジカルボン酸を含む各種有機物組成の夏と冬における分布の特徴付けをおこなった。以下に、研究成果を要約する。1.検出された炭化水素および含酸素有機物の濃度は、西安・重慶など中国中西部においてしばしば10μm^<-3>を超える極めて高い値を示すことがわかった。このように高い有機エアロゾル濃度のはこれまでに欧米や日本では報告例がない。これらはPM2.5エアロゾル質量の2-7%を占める。2.とりわけ冬において高い濃度が観測されたが、有機物組成の解析からその主な原因は石炭を中心とした化石燃料の燃焼、生物燃料の燃焼が考えられた。これは冬期における暖房など燃焼の寄与とともに冬期の逆転層の形成による汚染物質の大気中での蓄積が主な原因である。3.夏には、フタレートの濃度が著しく増加した。
イヌｉＰＳ細胞を用いた血小板減少症の治療に向けた応用的基盤技術の開発

今年度は、昨年度に作製したイヌ人工誘導胚体外内胚葉細胞様株(iXEN細胞様株)を用い血小板への分化誘導を行うに当たり、その性状をさらに解析した結果、本細胞は骨髄ストロマ細胞であるOP9細胞と共培養することで、肝細胞特異的なマーカーであるアルブミンとCYP3A4遺伝子を発現する肝細胞や、毛細胆管膜マーカーであるMRP2タンパクを発現する胆管上皮細胞に分化することを見出した。これまで、他種動物においてもXEN細胞の肝細胞への分化能については報告がなく、本知見はXEN細胞の新たな可能性を提示するものである。また、本細胞株を間葉系幹細胞(MSC)培地にて分化誘導したところ、脊髄損傷や自己免疫疾患の治療に応用されるMSCと同様の表面抗原を発現するイヌMSC様細胞が得られた。次に、イヌiXEN細胞の臨床応用に向けて、遺伝子組換えの無いイヌiXEN細胞を目指し、細胞質内で遺伝子を複製することができるセンダイウイルスベクター(SeVdp)を用いてイヌiXEN細胞の作製を試みたところ、イヌiXEN細胞様細胞が得られ、本細胞はSeVdpの発現が消失していた。また、本細胞はXEN細胞マーカーを発現し、肝細胞および胆管上皮細胞への分化能を有していたことから、遺伝子組換えの無いイヌiXEN細胞様細胞の作製に成功した。以上のことから、今年度は、イヌiXEN細胞様株が成熟肝細胞および胆管上皮細胞への分化能を有していることを明らかにし、さらに臨床応用に適した遺伝子組換えの無いイヌiXEN細胞様細胞を樹立した。本研究により得られた成果は、これまで培養維持可能な幹細胞が存在しないことにより停滞していた獣医再生医療を飛躍的に進めると考えられ、今後、血小板を含めた他胚葉への分化や、本細胞を用いたヒト疾患モデルの作製など発展が期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、イヌiPS細胞を用いた血小板減少症の治療に向けた応用的基盤技術の開発を目的として、イヌiPS細胞を作製し、これから巨核球および血小板を分化誘導し、血小板減少症疾患モデル犬に投与してその治療効果を評価する。本年度は、上記の目的を達成するために、研究全体の進展にかかわり本研究の根幹を担う高品質なイヌiPS細胞の作製を行った。具体的には、DNAに組み込まれずに高い導入効率をもつエピソーマルベクターを用いて多能性維持遺伝子をイヌ体細胞に導入し、iPS細胞の作製を試みた。しかしながら、得られた細胞コロニーは長期継代できなかった。そこで、イヌiPS細胞で報告されている、外来遺伝子が発現した状態でのみ維持培養が可能であるという性質に着眼し、薬剤の有無によって導入遺伝子の発現を操作できる薬剤誘導性ベクターを用いてイヌiPS細胞の作製を試み、その結果、イヌiPS細胞コロニーを得た。得られた細胞コロニーは未分化マーカーを発現し、多分化能および正常な核型を有していた。このiPS細胞は単一細胞での酵素継代に耐えうることから、従来の機械的な継代方法に比べ、格段に継代の手間が省け、容易にiPS細胞を大量培養することが可能である。将来的な臨床応用を目指すうえで、iPS細胞の大量培養は不可欠であり、簡便なiPS細胞の継代は極めて重要である。また、得られた細胞コロニーは無血清培地を用いてマトリゲル上で培養できることから、臨床応用上懸念される動物由来成分の混入リスクがなく、非常に安全性が高い。今年度の研究成果として、薬剤誘導性ベクターを用いることで、単一細胞での簡便な継代が可能であり長期継代できる高品質なイヌiPS細胞の作製に成功し、今年度の研究目的は達成されたと考えられる。ベクターの変更等で、予定していた学会発表は出来なかったが、以上の研究を取りまとめ、来年度行う予定である。今年度は、昨年度に作製した薬剤誘導性ベクターによるイヌiPS細胞を用い血小板への分化誘導を行うに当たり、その性状を解析した結果、本細胞は無血清・無フィーダー細胞培地で長期継代培養可能なことに加え、既報のイヌiPS細胞で必須とされる白血病阻害因子(LIF)を培養に必要とせず、Erk1/2シグナルを介して未分化状態を維持している新規のイヌiPS細胞であることを見出した。さらに、このイヌiPS細胞を脊髄損傷の臨床研究で用いられている間葉系幹細胞(MSC)へ分化誘導することにも成功した。しかし、血小板に分化誘導することができなかったために、さらに高い多分化能を有したイヌiPS細胞の作製を目的とし、マウスやヒトで高品質なiPS細胞の作製が報告されている低分子阻害剤を用いてイヌiPS細胞の作製を試みたところ、長期継代可能で胚体外内胚葉(XEN)マーカーを発現するXEN様細胞の作製に成功した。また、この細胞はALP染色に一部陽性を示し、血球系細胞および肝細胞様細胞への分化誘導が可能であった。イヌXEN細胞の報告はこれまでに見当たらず、またその分化能についても調べられていない。今回得たXEN様細胞は多分化能を有し、血球系への分化誘導も可能であったことから、今後、この細胞の血小板への分化誘導および更なる解析を試みる。以上のことから、今年度は、既報とは異なる新規のイヌiPS細胞を見出し、多分化能を持つXEN様細胞の作製に成功し、様々な分野で応用可能である新たな知見を生み出した。