hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
短波長用光学材料中の欠陥生成の抑制と微量ガス成分の測定・制御

1.吸蔵ガス分析装置(4年度設備)に雰囲気炉用放射温度計(5年度設備)を接続し超高真空中でシリカガラス等の試料を加熱した時に発生する微量ガス成分を分析した.逆に酸素不足型欠陥を含むシリカガラスを酸素ガス雰囲気中で加熱し,欠陥が消滅する速度を解析してこの欠陥の光吸収断面積を求めた.この成果はJ.Non-Cryst.Solids誌に受理され印刷中である.2.シリカガラスは機械的研磨で表面に変質層が生じ真空紫外域に光吸収損失をもたらすこと,しかし水晶ではこの吸収が生じないことを明らかにした(論文準備中).また,シリカガラスの表面改質に関連して各種イオンを打込み,酸素過剰型欠陥(〓Si-O-O-Si〓)と酸素不足型欠陥の生成濃度を等を測定し,打込みイオン種と母体との化学反応を統一したモデルで説明した.この研究成果はNuclear Instruments and Methods in Physics Research B.誌に受理され印刷中である.3.シリカガラスをイオン化放射線で照射するとE'中心あるいは非架橋酸素に捕獲された正孔中心等が生成する.これ等の中心の生成量は,正常な結合の切断と,酸素不足/過剰型欠陥から生ずるものがあることを定量的に明らかにした.この成果はPhysical Reviewに発表した(「報文:その3」本報告書2-252-29ページ).4.秩父セメント(株)で浮遊帯溶融法で試作した還元性単結晶ルチルの低温および室温の電気伝導率を測定し,光吸収帯の強度との相関を調べた.両者が共にスモ-ルポーラロンに起因するというBogomolovの理論に従う品種と理論から外れる品種があることを見出した(発表予定).5.日本電波工業(株)で種々の条件で人工水晶を試作し,8.0eVにピークを持つガウス型吸収帯の強度が不純物濃度に比例して増すことを確認し,学会で発表した[1992年10月,日本セラミックス協会秋期シンポジュウム].1.吸蔵ガス分析装置(4年度設備)に雰囲気炉用放射温度計(5年度設備)を接続し超高真空中でシリカガラス等の試料を加熱した時に発生する微量ガス成分を分析した.逆に酸素不足型欠陥を含むシリカガラスを酸素ガス雰囲気中で加熱し,欠陥が消滅する速度を解析してこの欠陥の光吸収断面積を求めた.この成果はJ.Non-Cryst.Solids誌に受理され印刷中である.2.シリカガラスは機械的研磨で表面に変質層が生じ真空紫外域に光吸収損失をもたらすこと,しかし水晶ではこの吸収が生じないことを明らかにした(論文準備中).また,シリカガラスの表面改質に関連して各種イオンを打込み,酸素過剰型欠陥(〓Si-O-O-Si〓)と酸素不足型欠陥の生成濃度を等を測定し,打込みイオン種と母体との化学反応を統一したモデルで説明した.この研究成果はNuclear Instruments and Methods in Physics Research B.誌に受理され印刷中である.3.シリカガラスをイオン化放射線で照射するとE'中心あるいは非架橋酸素に捕獲された正孔中心等が生成する.これ等の中心の生成量は,正常な結合の切断と,酸素不足/過剰型欠陥から生ずるものがあることを定量的に明らかにした.この成果はPhysical Reviewに発表した(「報文:その3」本報告書2-252-29ページ).4.秩父セメント(株)で浮遊帯溶融法で試作した還元性単結晶ルチルの低温および室温の電気伝導率を測定し,光吸収帯の強度との相関を調べた.両者が共にスモ-ルポーラロンに起因するというBogomolovの理論に従う品種と理論から外れる品種があることを見出した(発表予定).5.日本電波工業(株)で種々の条件で人工水晶を試作し,8.0eVにピークを持つガウス型吸収帯の強度が不純物濃度に比例して増すことを確認し,学会で発表した[1992年10月,日本セラミックス協会秋期シンポジュウム].1)結晶表面の改質に関する基礎研究として電総研で水晶およびシリカガラスにリチウムイオンを打込み,発生する欠陥を名古屋工業大学および東洋大学でESR,ラマン,真空紫外分光器等を用い測定・解析した.Si,Nイオンを打込んだ結果と比較し,XVI International Congress on Glassで報告した[Bol.Soc.Esp.Ceram.Vid.誌に掲載された].2)日本電波工業(株)で種々の条件で試作した人工水晶試料中の微量不純物を,東洋大学で化学分析し,成長速度が早い結晶ほどアルミニウムおよびアルカリ金属の濃度が高くなることを定量的に確認した.同時に真空紫外吸収スペクトルを測定し,8.0eVにピークを持つ新しいガウス型吸収帯を見出した.この吸収帯の強度が不純物濃度に比例して増すことを確認し,学会で発表した[1992年10月,日本セラミックス協会秋期シンポジュウム].3)秩父セメント(株)で浮遊帯溶融法で試作した還元性ルチル単結晶を東洋大学で酸化処理し光吸収スペクトルの変化をFTIRおよび可視・紫外分光光度計で測定し解析した.来年度は還元実験と拡散速度の解析を検討する予定.4)吸蔵ガス分析装置=四重極質量分析器を購入した.5年度予算で申請している雰囲気炉制御系等と組合わせるための基本設計を終了した.1.雰囲気炉用放射温度計を購入し、吸蔵ガス分析装置(昨年度設備備品)と組合わせて超高真空中でシリカガラス等の試料を加熱した時に発生する微量ガス成分を分析した。

逆にシリカガラスに波長163nmの吸収帯を生ぜしめる酸素不足型欠陥(正常な≡Si-O-Si≡結合から酸素原子が抜けた≡Si:Si≡結合を持つ欠陥)を酸素ガス雰囲気中で加熱し、吸収帯が消滅する速度を解析して酸素ガスがシリカガラス中に拡散する速度とこの欠陥の光吸収断面積を求めた。この研究成果は"Reaction Kinetics of oxygen-deficient centers withdiffusing oxygen molecules in silica glass"としてJ.Non-Cryst.Solids誌に受理され印刷中である。2.結晶・非晶質を問わずイオン打込みは重要な表面改質の手段である。シリカガラスに各種イオンを打込み、酸素過剰型欠陥(≡Si-O-O-Si≡)と酸素不足型欠陥の生成濃度を等を測定し打込んだイオン種と母体との化学反応を統一したモデルで説明した。この研究成果はNuclear Inctrument and Physics Method B.誌に受理され印刷中である。3.シリカガラスをイオン化放射線で照射するとE'中心あるいは非架橋酸素に捕獲された正孔中心等が生成する。これ等の中心の生成量は、正常な結合の切断と、酸素不足/過剰型欠陥から生ずるものがあることを定量的に明らかにした。この成果はPhysical Reviewに発表した。4.還元した単結晶ルチルの低温および室温の電気伝導率を測定し、光吸収帯の強度との相関を調べた。両者が共にスモールポーラロンに起因するというBogomolovの理論に従う品種と理論から外れる品種があることを見出した。
昆虫の光周性における母性効果の分子基盤

「母親が受けた光周期によって次世代の発生運命が変化する」という現象は多くの昆虫に見られるにもかかわらず,その分子基盤はいまだ不明である.本研究ではコオロギとハチを対象にその分子機構の解明に取り組んだ.その結果,Clk,perといった時計遺伝子が日長の判断に関わり,この判断が卵巣へと伝えられて特異な遺伝子発現を誘導し,これによって子世代の細胞分裂周期制御遺伝子や胚発生制御遺伝子の発現の変化が誘導されて,発生が停止することが考えられた.「母親が受けた光周期によって次世代の発生運命が変化する」という現象は多くの昆虫に見られるにもかかわらず,その分子基盤はいまだ不明である.本研究は,この「昆虫の光周性における母性効果のしくみ」を,主にマダラスズを対象として明らかにすることを目的とする.光周性における光周期の読み取りには概日時計が関与することが知られている.しかしこの概日時計がどのような分子機構からなるのかについては不明な点が多い.一方,昆虫の歩行活動リズムを司る概日時計については研究が進んでおり,いくつかの「時計遺伝子」によって時計が構成されていることが知られている.そこで今年度は「時計遺伝子からなる概日時計が光周性における光周期の読み取りに関与するのか」を明らかにするため,概日時計の分子機構の中でも特に重要と考えられるClock遺伝子のRNAiを行った.マダラスズClock RNAi個体の恒暗条件下,明暗条件下での歩行活動リズムの解析,さらに暗期の到来を予期した活動が見られるかどうかを指数化した解析により,Clock RNAiでは,明暗条件下においても概日時計に以上が見られることがわかった.このRNAi個体における光周性を調べたところ,光周期によって特徴的な産卵パターンを示すことがわかった.この産卵パターンの解析から,Clockは2つの役割,すなわち,母親の脳内の概日時計を構成して光周期の読み取りに関わる役割,そして,卵巣あるいは卵において休眠そのものを誘導する役割,を担うと考えられた.このように母性効果における時計遺伝子の役割の一端が明らかになった.「母親が受けた光周期によって次世代の発生運命が変化する」という現象は多くの昆虫に見られるにもかかわらず,その分子基盤はいまだ不明である.本研究はこの「昆虫の光周性における母性効果のしくみ」を明らかにすることを目的とする.本年はマダラスズを対象に実験を行った.まず,母親が受けた短日情報が最終的に卵の発生にどのように影響を及ぼすのかに着目した.卵が産下されてから経時的にサンプリングを行い,休眠予定卵,休眠に入った卵,非休眠予定卵,発生を継続している卵(非休眠卵)の細胞における細胞周期をフローサイトメーターで調べた.その結果,休眠卵の細胞はG0/G1期で分裂を停止することが明らかになった.また,見かけ上発生停止が起こっている休眠卵でもしばらくはG0/G1期,G2期の割合が変動することが明らかになった.すなわち,発生の停止と細胞分裂の停止は異なるしくみで制御されていると考えられた.また,休眠卵において約5%ほどの核がS期様のシグナル強度を示したが,卵の核の数の概数をフローサイトメーターで調べたところ,核の数の増加は見られなかった.よって,休眠卵はG0/G1期において,細胞分裂を完全に停止していると考えられる.また,昨年に引き続き,概日時計遺伝子が光周性に果たす役割を調べるため,概日時計遺伝子periodの二本鎖RNAの注射を行った.メス成虫の概日歩行活動リズムに異常が見られたことから,period RNAiが有効であると考えられる.今後,このRNAiが日長の測定にどのように影響するかを調べていく.さらに,長日条件で非休眠卵を,短日条件で休眠卵を産下しているメス成虫から卵巣を取り出し,RNA-seq解析を行った.解析途中であるため詳細は避けるが,長日特異的あるいは短日特異的な発現を行う遺伝子が幾つか候補として挙げられている.このように母性効果における時計遺伝子の役割の一端が明らかになった.最終年度の研究の成果:母性効果による休眠誘導においては,メス成虫が卵に行った“細工"によって次世代の細胞分裂が停止する.この機構を明らかにするため,細胞分裂や細胞増殖を誘導する分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼ(MAPK)の発現とそのリン酸化レベルを調べた.その結果,休眠卵の胚発生停止時には細胞外シグナル調節キナーゼ(ERK)の発現とそのリン酸化が有意に低下していることが明らかになった.さらに,細胞分裂を制御するPCNA, cyclin D, cyclin Eの遺伝子発現を短日卵・長日卵で調べたところ,胚発生の停止が起こるよりも前にPCNAの発現が短日卵で抑制されていることがわかった.上記に加え,研究期間全体を通じて,マダラスズにおいては,1概日時計遺伝子Clockが日長測定に関わること,2日長条件により母親の卵巣内での遺伝子発現に変化が起こること,3母性効果により卵の細胞分裂はG0/G1期で停止すること,4胚発生の停止に先立って細胞分裂の制御に関わる遺伝子の発現に有意な違いが見られることなどが明らかになった.また,キョウソヤドリコバチにおいては,5概日時計遺伝子periodが日長測定に関わること,6リン酸化ERKの発現が脳の発育停止よりも先立って起こること,7細胞周期制御遺伝子の発現は休眠で抑制されること,が明らかになった.

本研究の成果により,母性効果における休眠誘導おいては長日あるいは短日を受けた母親の概日時計における変化が,卵巣での遺伝子発現に変化をもたらし,これにより卵において細胞分裂の制御あるいは細胞周期の制御に関わる遺伝子発現が変化して,胚発生が停止することがわかった.このように,本研究はこれまで大きな謎であった「母性効果の分子基盤」の一端を明らかにした.今後は,RNAiなど遺伝子発現改変技術を用いて,この仮説を検証していく必要がある.「母親が受けた光周期によって次世代の発生運命が変化する」という現象は多くの昆虫に見られるにもかかわらず,その分子基盤はいまだ不明である.本研究ではコオロギとハチを対象にその分子機構の解明に取り組んだ.その結果,Clk,perといった時計遺伝子が日長の判断に関わり,この判断が卵巣へと伝えられて特異な遺伝子発現を誘導し,これによって子世代の細胞分裂周期制御遺伝子や胚発生制御遺伝子の発現の変化が誘導されて,発生が停止することが考えられた.光周性における母性効果には大きく,母親で働く(1)光を受容する「光受容」,(2)光情報をもとに明るい時間暗い時間の長さを計測し,その結果を蓄積する「光周時計」,(3)光周時計の結果を内分泌系に変換する「出力系」,さらに,卵で,母親から受け取った情報を休眠へと結びつける「発現系」からなると考えられる.(1)については,これまでの研究により複眼が関与することがわかっている.本研究課題の成果により,マダラスズの光周性において,(2)に概日時計が関わること,(4)には発生停止の制御機構と細胞分裂の制御機構が関わることが明らかになった.特に,発生が停止している卵でも細胞分裂が行われるという知見は新しい.また,卵巣におけるRNA-seq解析により(2)と(4)を結ぶしくみに関しても今後明らかにできると考える.動物生理学平成27年度は最終年度であるため,個々に得られた成果を一つにつなげるような戦略で研究を進める.まず,概日時計遺伝子periodのRNAiが概日歩行活動に及ぼす影響に関して観察数を増やすとともに,本RNAiが光周性に及ぼす影響を調べる.これまでのClock RNAiの結果,そしてperiod RNAiの結果により,光周性に概日時計が関わることを明瞭に示す.また,概日時計を用いて測定した日長情報が卵巣にどのような影響を及ぼすのかを調べるため,RNA-seq解析を進める.候補遺伝子が明らかとなった際には短日,長日条件下での発現を調べるとともに,RNAiによって発現抑制を行い,休眠への影響を調べる.卵巣を通して与えられた日長情報は最終的に胚発生の停止と細胞分裂の停止を引き起こす.胚発生が具体的にいつどのように停止するのかを,核を染色するDAPIを用いて明らかにする.またこの発生の停止には胚性遺伝子の転写抑制が関係しているという仮説を考え,胚性遺伝子(snailやrunt, armadillo)の発現を調べる.また,細胞分裂の停止がどのようなカスケードで引き起こされるのかを調べるため,核内増殖抗原(PCNA)やMAPKの一種であるp38, Erkの発現をウェスタンブロッティングを用いて調べる.これにより「昆虫の光周性における母性効果のしくみ」を明らかにする.光周性機構は大きく(1)光を受容する「光受容」,(2)光情報をもとに明るい時間暗い時間の長さを計測し,その結果を蓄積する「光周時計」,
都市城における熱・水蒸気輸送の動態観測と解析

本研究の内容は3つに大別できる。いずれも東京の水収支・熱収支を対象としている。1つは東京における気温,湿度などの観測結果の分析である。2つめは,大気中の輸送過程に重点を置いた3次元熱・水蒸気解析モデルの開発であり,3つめが地中と地表面における水・熱の輸送過程に力点を置いた水文分布型モデルの開発である。まず,主として水蒸気輸送の動態に着目し,気象官署地上観測データと東京都大気汚染常時測定局データの時間データを用いて,東京の晴天時の時空間的な変化を解析した。その結果,冬期には湿潤な海風の進入,夏期には大気境界層の発達が水蒸気の時間変化に大きな影響を与えていることを見い出した。流域スケールの主として大気における水・熱輸送解析のために,土地利用,地形,植生や都市キャノピ-の影響を考慮した3次元熱・水蒸気解析モデルを構築した。人工的な排熱量の時空間分布とともに,水蒸気排出量として,自動車から排出される水蒸気と人間からの出される水蒸気を考慮した。計算より,夏期の日中の気温や水蒸気分布に関しては,土地利用や海風の影響が大きいことや人工的な排熱・排水蒸気の影響は小さいことが判明した。地表面と地中での水・熱移動に対して,物理法則に従った分布型モデルを構築し,流域の水・熱収支を検討した。モデルを東京23区にも適用し,1992年から1994年の3年間の計算を行った。下水処理場へ流入する流量や東京タワーの観測結果より算出される熱フラックス等に対してモデルの検証を行い,良好な結果を得た。1km×1km格子で1時間ごとの土壌水分量や地表面温度の分布などを算出した。また,地表面の改変や降雨量の多少が水収支や熱収支に大きな影響を与えていることが明確となった。東京圏の熱と水蒸気輸送のメカニズムと経年・経時的な変化を3次元熱環境モデルによる数値解析、気象観測結果の時系列解析、現地観測により検討した。3次元熱環境モデルは接地層モデルとエクマン層モデルからなり、人工的に排出される熱・水蒸気の影響、都市キャノピ-や植生キャノピ-の影響、土地利用変化、複雑な地形を考慮している。東京圏を含む400km平方、高さ3kmの領域に対して2日間の気流、熱、水蒸気の輸送過程をスーパーコンピュータ上で解析した。その結果、海陸風や斜面風が合理的に算出されることを確認した。また、自動車や人体から排出された水蒸気量は僅かであり、都心においてもその影響は十分小さいこと、むしろ、植生の影響の方が大きいことが確認された。SDPデータや東京都大気環境時間値データをもとに、経年変化と日内変化を検討した。東京では最近においても年平均気温や年最低気温が上昇し、相対湿度が減少している。しかし、水蒸気の絶対量はほぼ横ばいとなっている。それらの傾向を検討した結果、水蒸気の変化を化石燃料の消費などによる人工的な水蒸気排出量で説明することは困難であること、雲量や街路樹の増加と相関が高いことが判明した。これは人間活動の変化に伴い、降雨にまで至らないエアロゾルの増加や不浸透域面の増加の鈍化に伴う新たな水蒸気量のバランスの形成を示唆している。日内変化に関して、夏期の水蒸気圧は昼間に減少し夜間に増大するが、これは接地境界層の発達に連動しているものと推測された。また、冬季では東京湾から海風が進入すると水蒸気が顕著に増加することが明らかとなった。夏期に自動車交通から排出される熱・水蒸気・二酸化炭素や気象データを連続計測した。その結果、自動車の気温や水蒸気量に与える影響は必ずしも顕著ではなく、今後の詳細な検討が必要であることが判明した。

本研究の内容は3つに大別できる。いずれも東京の水収支・熱収支を対象としている。1つは東京における気温,湿温などの観測結果の分析である。2つめは,大気中の輸送過程に重点を置いた3次元熱・水蒸気解析モデルの開発であり,3つめが地中と地表面における水・熱の輸送過程に力点を置いた水文分布型モデルの開発である。まず,主として水蒸気輸送の動態に着目し,気象官署地上観測データと東京都大気汚染常時測定局データの時間データを用いて,東京の晴天時の時空間的な変化を解析した。その結果,冬期には湿潤な海風の進入,夏期には大気境界層の発達が水蒸気の時間変化に大きな影響を与えていることを見い出した。流域スケールの主として大気における水・熱輸送解析のために,土地利用,地形,植生や都市キャノピ-の影響を考慮した3次元熱・水蒸気解析モデルを構築した。人工的な排熱量の時空間分布とともに,水蒸気排出量として,自動車から排出される水蒸気と人間からの出される水蒸気を考慮した。計算より,夏期の日中の気温や水蒸気分布に関しては,土地利用や海風の影響が大きいことや人工的な排熱・排水蒸気の影響は小さいことが判明した。地表面と地中での水・熱移動に対して,物理法則に従った分布型モデルを構築し,流域の水・熱収支を検討した。モデルを東京23区にも適用し,1992年から1994年の3年間の計算を行った。下水処理場へ流入する流量や東京タワーの観測結果より算出される熱フラックス等に対してモデルの検証を行い,良好な結果を得た。1km×1km格子で1時間ごとの土壌水分量や地表面温度の分布などを算出した。また,地表面の改変や降雨量の多少が水収支や熱収支に大きな影響を与えていることが明確となった。
電動射出成形機を用途とした非対称ねじ溝形状を有するボールねじの開発

最近、ボールねじを電動射出成形機の型締め軸に用いることが多くなってきている。型締め方向に大きな力を伝える必要があるが、現在のボールねじは、ねじ溝が左右対象形である。アンギュラ玉軸受のように接触角を大きくすれば、原理的に一方向に大きな力を伝達することが可能になる。非対称形状のねじ溝を施すことができれば、高速性、応答性を保持したまま、型締め方向により大きな力を伝達することができるボールねじを実現できる。本研究では、アンギュラ玉軸受のように非対称のねじ溝形状を設けたボールねじの設計と試作を行い、動作確認をした後、剛性測定や運動性能の確認実験を行い、実用化を目指した研究開発を行う。
妊娠に伴う母体P-糖タンパク質関連化合物の変動とP-糖タンパク質機能への影響解析

研究成果の概要(和文):ヒトの尿中にはP-糖タンパク質(P-gp)の基質となる多種多様な内因性物質が排泄される。しかし、妊娠期間中や授乳期間中におけるヒト尿中のP-gpやMRPsの基質となる物質の存在やその濃度についての報告はない。今回、同意が得られた妊婦から出産、授乳期に至るまでの尿(36検体)の提供を受け、尿中の内因性物質の濃度の経日的な変動や日内変動について検討した。その結果、経日的に採取した尿においては、妊娠期間中の早朝尿12検体中2検体で、授乳期間中の3検体中1検体で有意なP-gp阻害活性が認められた。また、1日の朝から夜にかけ経時的に採取した検体でも、早朝または午前中に採取した尿においてP-gp阻害活性が強い傾向が認められた。一方、MRPs-介在性輸送への阻害活性は妊娠および授乳期間中の尿において全く認められなかった。妊娠後期には血中の女性ホルモン濃度が大幅に上昇することが知られている。しかしながら、妊娠期の進行に伴うP-gp阻害活性の変動は特に観察はされず、今回の結果は、既に報告されている男性あるいは非妊娠女性の結果とほぼ大差ないものと考えられた。即ち、妊娠の有無に係らず、早朝のヒト尿には、300μMのベラパミルに匹敵するP-gp阻害活性が認められることがあり、P-gp基質の薬物を投与した際に、薬効や副作用が増強される可能性が示唆された。本研究は、妊婦や授乳中の女性における安全性の高い薬物療法を実施するための基礎的情報を得ることを目的として、妊娠及び授乳期ラットにおけるP-糖タンパク質(P-gp)関連化合物の体液中濃度の経日的な変動、及び母体内の各種異物排出ポンプの発現と機能への影響について解析し、さらに、ヒト妊婦における妊娠・授乳期間中の内因性P-gp関連化合物の尿中への分泌変動を経日的に測定し、母体内の異物排出ポンプ機能への影響を考察するものである。本年度の研究実施計画は、「妊娠及び授乳期ラットにおける体液中に含まれるP-gpの内因性物質の濃度推移についてCaco-2細胞系を用いた排出輸送能の阻害活性で評価する。また、妊婦の尿を妊娠期間中から授乳期まで経日的に集め、同様に阻害活性により評価する。さらに、同時期のラットの小腸(十二指腸、空腸及び回腸)のP-gp、Mrp2及びBcrp発現量の経日的な変動についてWestern Blot法により解析を行う」である。予定どおり同意の得られた妊婦(23歳、健常児を正常出産)より、出産直前までの妊娠7カ月間及び出産直後から3カ月間にわたり23週間毎の頻度で、早朝尿あるいは終日にわたる経時尿の提供を得ることができた。その妊婦尿中に含まれる内因性のP-gp関連化合物をSep-Pak C18前処理カラムで抽出し、Caco-2細胞系で評価したところP-gp基質Rho123の経細胞輸送の阻害活性を確認した。しかしながらCaco-2細胞のP-gp発現量が評価毎でバラツク傾向が認められたため、ヒトP-gp遺伝子を導入し、P-gpを安定発現させたLLC-GA5-COL150細胞を寄託者の同意のもと理研BRCより入手し現在評価中である。また、妊娠ラットの妊娠期間(21日)中の経日的な体液(血漿・尿・胆汁)の採取し、同様にLLC-GA5-COL150細胞系での評価を実施している。

本研究は、妊婦や授乳中の女性における安全性の高い薬物療法を実施するための基礎的情報を得ることを目的として、妊娠及び授乳期ラットにおけるP-糖タンパク質(P-gp)関連化合物の体液中濃度の経日的な変動、及び母体内の各種異物排出ポンプの発現と機能への影響について解析し、さらに、ヒト妊婦における妊娠・授乳期間中の内因性P-gp関連化合物の尿中への分泌変動を経日的に測定し、母体内の異物排出ポンプ機能への影響を考察するものである。本年度の研究実施計画は、「同意が得られ採取した妊婦(妊娠期および授乳期間)からの尿中に含まれるP-gpの基質となる内因性物質をヒトP-gp高発現LLC-GA5-Col-150細胞を用いて、その細胞膜の排出輸送能の阻害活性により評価する。また、妊娠及び授乳期ラットの肝臓中のP-gpやMrp2発現量の経日的な変動についてWestern Blot法により解析を行う」である。妊婦尿中に含まれる内因性のP-gp関連化合物は、ヒトP-gp遺伝子を導入しP-gpを安定発現させたLLC-GA5-Col-150細胞を用いることにより精度良く評価でき、妊娠及び授乳期間中の早朝尿においてP-gp阻害活性が認められた(12検体中7検体)。そのうちの4検体ではverapamilに匹敵する強いP-gp阻害活性を示した。しかしながら、妊娠後期に上昇するステロイドホルモンの変動とP-gp阻害活性の強度との相関はみられなかった(投稿論文作成中)。また、妊娠間中のラットにおける肝臓中のMrp2の発現量の経日的な変動についてWestern Blot法により解析したところ、妊娠初期から出産直前にわたりmrp2発現量に差は認められなかった。この結果は同じ動物系統を用いた海外論文データとは異なるものであった。mrp2発現が抑制した妊娠性胆汁うっ滞モデルラットを作成し評価する予定。本研究は、妊婦や授乳中の女性における安全性の高い薬物療法を実施するための基礎情報を得ることを目的とした。ヒトの尿中にはP-糖タンパク質(P-gp)の基質となる多種多様な内因性物質が排泄される。しかし、妊娠期間中や授乳期間中におけるヒト尿中のP-gpやMRPsの基質となる物質の存在やその濃度についての報告はない。今回、同意が得られた妊婦から出産、授乳期に至るまでの尿(36検体)の提供を受け、尿中の内因性物質の濃度の経日的な変動や日内変動について検討した。なお、内因性物質の尿中濃度はブタ腎近位尿細管上皮細胞LLC-GA5-COL150におけるrhodamine 123のP-gp介在性輸送およびヒト大腸癌由来のCaco-2細胞におけるcalceinのMRPs-介在性輸送に及ぼす阻害活性により評価した。その結果、経日的に採取した尿においては、妊娠期間中の早朝尿12検体中2検体で、授乳期間中の3検体中1検体で有意なP-gp阻害活性が認められた。また、1日の朝から夜にかけ経時的に採取した検体でも、早朝または午前中に採取した尿においてP-gp阻害活性が強い傾向が認められた。一方、MRPs-介在性輸送への阻害活性は妊娠および授乳期間中の尿において全く認められなかった。妊娠後期には血中の女性ホルモン濃度が大幅に上昇することが知られている。しかしながら、妊娠期の進行に伴うP-gp阻害活性の変動は特に観察はされず、今回の結果は、既に報告されている男性あるいは非妊娠女性の結果とほぼ大差ないものと考えられた。即ち、妊娠の有無に係らず、早朝のヒト尿には、300 micromol/Lのベラパミルに匹敵するP-gp阻害活性が認められることがあり、P-gp基質の薬物を投与した際に、薬効や副作用が増強される可能性が示唆される(論文投稿中)。本年度の研究課題の中で、妊娠から授乳期間中の妊婦尿に含まれる内因性P-gp関連化合物の検討については計画どおり終了したが、妊娠ラットを用いた検討で予想と異なる結果が得られた。そこで、妊娠性胆汁うっ滞モデルによる検討に計画を変更し、当初計画よりやや遅れることとなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。
漁村と農村住民の血栓症ならびに動脈硬化症の発症と食生活に関する疫学的研究

近年,癌、心疾患、脳血管疾患などの一次予防としての食生活が注目され、これらの科学的な関連の解明が必至となっているかず、この分野は食品、栄養、医学の境界領域にあるため総合的な研究が少ない。本研究では、食品化学、栄養化学及び循環器系医師との協力のもとに、食環境が顕著に異なると考えられる漁村(離島)283名と、農山村住民197名を対象として食事および生活調査を行い、同時に血漿脂肪酸分析、ビタミンE分析、血小板凝集能、などを調べ、血漿中の脂肪酸組成、抗酸化ビタミンE量と動脈硬化進展との関連性を中心に検討した。調査他の漁村と農村地区の循環器系疾患有病率の調査結果において、漁村が農村地区より低値を示し、漁村地区が農村に比べ動脈硬化傾向の遅れを示すものと判断された。この要因を漁村地区の人達の食生活調査及び血漿中の脂肪酸分析の結果から検討を行った。その結果、漁村地区は魚摂取の多い食事傾向を反映してn-3系不飽和脂肪酸類(EPA,DHA)が多く、また穀類の多量摂取傾向を反映してn-6系のリノール酸が血漿中に顕著に多く、その代謝産物であるアラキドン酸の多いことが認められた。しかし、近年摂取が推奨されている1価不飽和脂肪酸のオレイン酸は農村と比べ少ない傾向を示した。また、このように漁村地区住民の血漿脂質中には多価不飽和脂肪酸が農村と比べ顕著に多かったが、血漿中のビタミンEは正常範囲にあり、抗酸化ビタミンEの欠乏はなく、動物試験の結果に見られるような多価不飽和脂肪酸の大量投与によるE欠及びその結果としての動脈硬化傾向はないものと考えられた。本研究は、食環境の顕著に異なると考えられる離島と、農山村住民の血漿中の脂肪酸組成、ビタミンEその他、血小板凝集能、活性酸素などの血液性状と血管エコーによる頚動脈内中膜壁厚などの動脈硬化指標を調べ、食生活と動脈硬化症発症との関連について検討することを目的としている。平成6年度は、平成5年度の離島(神島)で調査研究の際、現地で採血後、凍結して持ち帰った血漿脂質中の脂肪酸及びトコフェロールについての分析を行った。また平成6年度は、農山村地区として選んだ三重県飯高町において約200名の住民を対象に疫学調査を行った。調査は、現地において血小板凝集能の測定をヘマトレーサーを用いる比濁法により行い、平成6年度は新たに開発された毛細管モデルを用いた血液マイクロレオロジー測定装置による血液の流動性測定も同時に行った。また、平成6年度においては、生体の酸化的障害についての情報を得る目的で血液中の活性酸素の測定を加え、血液中の活性酸素がCLA(海ホタル誘導体)によって発する微弱な発光をルミネッセンスリーダーによって現地で測定した。血漿中の脂肪酸、トコフェロール類は、血漿を液体窒素で凍結保存して持ち帰り、順次解凍して分析した。平成6年度における研究結果では、離島住民には狭心症、心筋梗塞などの血栓性動脈硬化性疾患の有病率は全国平均と比べ有意に少ない傾向を示し、また、動脈硬化の指標となる頚動脈エコーによるIMTおよび大動脈脈波速度PWVの所見では、年齢とともに動脈硬化が認められたが、全国平均或いは、他の正常値とするデータより明らかに動脈硬化傾向の遅れが見られた。血小板凝集能は、低下群および正常群の低下気味とする範囲の人が多く、離島住民の血液は、血小板凝集能低下傾向であり、血栓性疾患の有病率の少なさと一致すると考えられた。脂肪酸組成は、魚食傾向を示し、n-3系脂肪酸が顕著に多かった。血漿ビタミンEは、正常範囲であり、多価不飽和脂肪酸の多量摂取によるビタミンEの低下傾向は認められなかった。

本研究は、食環境の顕著に異なる地域住民を対象として食生活調査を行い、同時に血漿中の脂肪酸、トコフェロール量などの血液性状とともに頸動脈エコー、大動脈脈波速度などの動脈硬化指標の検査も行い、食生活と動脈硬化進行との関連について検討することを目的とている。平成7年度には、6年度に採取凍結保存してある農村地区住民の血漿の脂肪酸及びトコフェロール量の分析を行ない終了した。一方、6年度に分析が終了している漁村地区住民の血漿脂肪酸値及びトコフェロール量、その他依頼分析を行った生化学値等のコンピューターへの入力を行い、その統計解析に着手した。平成7年度には,これら集積されたデーターの中、漁村地区住民307名について総コレステロール値とHDL値より動脈硬化指数(TCH-HDL)/HDLを求め、2.5以下を正常域群、2.63.9を境界域群、4.0以上を異常域群としてこの3群について検査諸項目との相関関係を調べた。得られた結果の一部を以下に示す。1.動脈硬化指数正常域37.1%、境界域41.1%、異常域21.8%全体に動脈硬化指数が高い傾向を示した。正常域群のIMTは0.66mm、境界域群0.72mm、異常域群は0.73mmと明らかな相関が認められた。この値は、年齢とともに増加を示したが、漁村住民のIMTは、全国平均の年齢による増加より遅い。3.大動脈脈波速度正常域群7.61m/sec,境界域群8.10m/sec,異常域群8.23m/secと相関を示した。また、この値は年齢とともに増加を示したが、しかし漁村住民は、全国平均の増加傾向より遅い傾向を示した。本研究は、食環境の顕著に異なると考えられると漁村と、農山村住民を対象として、血漿中の脂肪酸組成、ビタミンE量、血小板凝集能、活性酸素などの血液性状と、血管エコーによる頚動脈内中膜壁厚および大動脈脈波速度などの動脈硬化指標を調べることによって食生活と血栓症および動脈硬化症発症との関連について検討することを目的としている。平成8年度は、平成7年度までに終了している漁村および農山村地区住民の血液性状に関わる分析結果、また同時に実施している動脈硬化指標の諸検査および食生活,環境器疾患年齢訂正有病率などの調査結果資料等を用いて多角的且つ総合的な統計・解析を行い、最終的に食生活と血栓症や動脈硬化の進行との関連性を検討を行った。1.漁村及び農山村地区住民の環境器疾患年齢訂正有病率は、虚血性疾患及び脳血管障害のいずれも漁村が農山村地区住民より顕著に低値を示していた。2.血漿脂肪酸組織は、漁村住民の不飽和脂肪酸(n-3,n-6いずれも)が顕著に多く、この結果は食生活の違いを反映するものであり、環境器疾患年齢訂正有病率の低値とも関連するものと考えられた。しかし、脂肪酸組成比では、P/S,EPA/AA,S:M:Pなどで両地区間における違いが大きかったが、不飽和脂肪酸のn-6/n-3は殆ど等しい結果を示しており、今後、更に脂肪酸の生理生活の差などの検討が必要と考えられた。3.血漿中のビタミンE量は両地区住民に差は認めれず、不飽和脂肪酸の過剰摂取傾向と考えられる漁村住民における抗酸化性ビタミンEの消費などの傾向は無いものと思われた。
高温耐性に優れる植物養成における超音波照射利用技術の開発

近年の夏の異常高温は野菜の周年安定生産の脅威となり,高度な環境制御装置による技術的な対策だけでは効果的な改善策には程遠く新たな技術が求められる.代表者は超音波を種子に照射処理し,発芽生理への効果と苗の耐暑性向上効果を見出した.本研究課題では,高温耐性に優れる植物育成への超音波照射技術の可能性に迫る.この技術は,医学分野の研究でヒートショックプロテインの誘導が,工学分野の研究で活性酸素種の発生が報告され、これら知見と発見した現象を元に,植物栽培利用のない『超音波』を利用して,植物の潜在的機能を高めた耐暑性苗を簡便に作出し,周年安定生産の夏の課題である高温を克服するための新技術の開発を目指す.近年の夏の異常高温は野菜の周年安定生産の脅威となり,高度な環境制御装置による技術的な対策だけでは効果的な改善策には程遠く新たな技術が求められる.代表者は超音波を種子に照射処理し,発芽生理への効果と苗の耐暑性向上効果を見出した.本研究課題では,高温耐性に優れる植物育成への超音波照射技術の可能性に迫る.この技術は,医学分野の研究でヒートショックプロテインの誘導が,工学分野の研究で活性酸素種の発生が報告され、これら知見と発見した現象を元に,植物栽培利用のない『超音波』を利用して,植物の潜在的機能を高めた耐暑性苗を簡便に作出し,周年安定生産の夏の課題である高温を克服するための新技術の開発を目指す.
光線的力学療法剤の新規蛍光色素は太陽電池デバイスとなるか？

本研究では、アミノベンゾピラノキサンテン系色素(ABPX)を光増感性材料へ応用することを目的とし、新たなABPX誘導体の合成とそれらの物性解析を行った。色素分子間の相互作用を抑制することで、光電流変換効率の向上させるため、アルキル鎖を系統的に導入したABPX誘導体を合成した。その結果、φfはアルキル側鎖をエチル基からオクチル基まで伸長させることで約2倍以上に向上し、アルキル側鎖の立体障害により色素間の分子間相互作用が減少したことに起因すると推定された。本研究では、色素増感型太陽電池の光増感性材料へ、アミノベンゾピラノキサンテン系色素(ABPX)を応用することを目的として、新たなABPX誘導体の合成とそれらの物性解析を行った。まず、ABPXと酸化チタン電極との分子間相互作用の抑制することで、光電流変換効率の向上させるため、ABPXのアルキル鎖を系統的に長鎖構造としたABPX誘導体を設計した。続いて、相当するベンゾフェノン誘導体を、無水フタル酸とテトラアルキル鎖を導入したアニシジン誘導体から、Friedel-Craftsアシル化反応により合成を行った後、レソルシノールとメタンスルホン酸中で、95°Cで2時間半、溶融加熱反応を行うことで、ABPX01(エチル体), 02(プロピル体), 03(ブチル体), 04(ヘキシル体), 05(オクチル体)を得た。物性解析の際、ABPXはキサンテン環部位に対しベンゼンカルボン酸部位の向きの異なったcis体とtrans体の立体異性体を形成するため、cis体とtrans体に分けて解析を行った。その結果、ABPX01 (cis体:φf = 0.16, trans体:φf = 0.15)、ABPX02 (cis体:φf = 0.18, trans体:φf = 0.17)、ABPX03 (cis体:φf = 0.21, trans体:φf = 0.19)、ABPX04 (cis体:φf = 0.28, trans体:φf = 0.25)、ABPX05 (cis体:φf = 0.28, trans体:φf = 0.28)で、φfはアルキル側鎖をエチル基からオクチル基まで伸長させることで約2倍以上に向上し、アルキル側鎖の立体障害により色素間の分子間相互作用が減少したことに起因すると推定された。本申請研究では,凝集状態で蛍光の発光性が増大する性質を持つ,アミノベンゾピラノキサンテン系色素(ABPX)の誘導化研究を発展させ,色素増感型太陽電池の光増感性材料として応用展開することで,新たな太陽電池デバイス開発に向けた基礎基盤研究を行なう.平成24年度は,色素分子から金属電極上への効率的な電子送達や金属電極上への吸着力の向上を達成するために,ABPXの発色団の窒素部位周辺の構造的剛直化,アルキル鎖の伸張やベンゼン環部位へリンカー官能基の導入を行なうことで,量子収率の向上並びに色素分子間相互作用を考慮した新規誘導体を計18種類合成した.続いて,これらの溶液状態並びに固体状態での光物性評価を行った結果,従来の化合物と比べ,量子収率が飛躍的な向上に成功するとともに,各新規誘導体の蛍光寿命(&#61556;f)を測定することで、放射速度定数(kf)並びに無放射失活速度定数(knr)をそれぞれ算出した.その結果,新規誘導体のkfは従来の化合物と殆ど変らない一方で、knrが大幅に減少したことから,ABPXのキサンテン環の蛍光団の構造的な剛直性の増加は,量子収率の向上において有効な分子設計の手段であることが分かった.加えて,ABPXのキサンテン環のアルキル側鎖が伸張するにつれ量子収率が増加した傾向を示したことから,アルキル鎖の伸長に伴う色素分子間相互作用の減少が,量子収率の向上に寄与していることが推定された.平成24年度は当初の目標であった20種類の新規ABPX誘導体の合成をほぼ達成し,研究は概ね順調に進捗している.ソーラーシミュレータの購入が遅れたことに加え,発電ユニット組立の技術習得に時間を要しために光電流変換効率の測定には至らなかった.次年度は合成した全ての化合物の光電流変換効率の測定と装置発電ユニット全体としての評価を行い,特許申請に繋げる.合成した新規誘導体を二酸化チタン電極へ吸着した後,吸着量に応じた光電流変換効率をソーラーシミュレータで測定し,従来の光増感性材料であるルテニウム色素増感剤と比較検証することで,ABPXの有用性について立証する.

また電気化学的測定法としてサイクリックボルタンメトリーや密度汎関数法による計算化学的手法を併せ,フロンティア軌道論の面からABPXの電子送達性について検証・考察する.上記の研究成果を基に「色素増感型太陽電池の光増感剤」として特許申請を行う.また近赤外赤外域に光の吸収波長を有するABPX誘導体の分子設計と合成を引き続き行う.加えて,ABPXに最適な対極の種類や電解質溶液の組成を系統的に検討し,発電ユニット全体としての発電効率を検討する.90万円の次年度予算に対し,引き続き色素合成と電池モジュール作成に伴う薬品類(試薬、有機試薬等),実験用ガラス器具の購入並びに色素化合物の依頼分析に55万円を充当する.また,密度汎関数計算のためのGaussian 09 (Intel EM64T, Linux)の導入に35万円を充当する予定である.
悪臭反応の臭いを軽減化する代替試薬の開発と応用

著者はまず悪臭の強く、また毒性の問題を有する硫化水素の無臭等価体として2,4,6-trimethoxy benzyl mercaptan(TMBM)を開発した1)。すなわちα,β-不飽和カルボニル化合物にTMBMをMichael付加させ、次いで付加体のベンジル部位をトリフルオロ酢酸を用いて除去することで元のα,β-不飽和カルボニル化合物の形式的硫化水素付加体であるβ-メルカプトカルボニル化合物を無臭条件下にて合成することを見出した。また、カンファー骨格2)やL-プロリノール骨格3)を有する不斉触媒を用いて上記のMichael付加反応を不斉反応として行うことを種々検討したが、高い不斉収率を得ることは出来なかった。さらに、N-ニトロベンゼンスルホニル基の除去反応において従来用いられてきた悪臭を有するチオール類の無臭代替品として、ドデカンチオールやp-ドデシルベンゼンチオール、メルカプト安息香酸類が適用可能であることを見出した。2)越智俊輔、小関稔、加藤孝博、梶本哲也、野出學、日本薬学会第128回年会(横浜)要旨集2、31.著者はまず悪臭の強く、また毒性の問題を有する硫化水素の無臭等価体として2,4,6-trimethoxy benzyl mercaptan(TMBM)を開発した1)。2)越智俊輔、小関稔、加藤孝博、梶本哲也、野出學、日本薬学会第128回年会(横浜)要旨集2、31.
表面化学修飾法により合成したアパタイトー有機高分子ハイブリッド材料

本研究は、生体内反応に倣ったバイオミメティック法を利用して、骨修復材料として利用可能な生体活性アパタイト-有機高分子ハイブリッド材料を開発することを目的とする。1.エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)の基板ならびに極細繊維試料は、シランカップリング剤との反応による-Si(OEt)_3基の導入、および酸触媒下Si(OEt)_4による表面シリケート層の形成により、ヒト体液の1.5倍イオン濃度からなる擬似体液(1.5SBF)中でアパタイトを形成した。さらにシリケート層にCa^<2+>イオンを含有させることで、ヒト体液と同イオン濃度のSBFでも効率的にアパタイト層を形成することを見出した。2.化学修飾反応によりカルボキシル基を導入したカルボキシメチル(CM)セルロース、CMキチン、ならびにカルボキシル基を元から備えるジェランガム、アルギン酸などの多糖類より調製したゲル試料は、前処理としてCa^<2+>イオンを含有させることで、何れもSBFへの浸漬ののち数日1週間でアパタイト層を形成することを見出した。さらに、Ca^<2+>イオン存在下、SBF中でカルボキシル基がアパタイトの核形成を誘起するメカニズムを明らかにした。3.ゲル試料のみならず、天然多糖類より作製した繊維材料(アルギン酸繊維、CM化キチン不織布など)もSBFへの浸漬によるバイオミメティック法を用いてアパタイトとのハイブリッド化が可能であることを見出した。以上、シラノール基あるいはカルボキシル基を含む有機高分子に前処理でCa^<2+>イオンを導入するという手法により、バイオミメティック法を用いて骨類似アパタイトとのハイブリッド化が可能であることを初めて示した。SBF中でのハイブリッド化はin vivoでの研究展開に発展可能であり、また各種形態の有機繊維系ハイブリッド材料が調製可能であるなど新規な骨修復材料の開発における重要な知見を得た。本研究の目的は、生体内での骨形成のメカニズムに倣ったバイオミメティック法を利用して、種々の有機高分子とアパタイトとの複合体を調製し、新規骨修復材料を開発するところにある。本科学研究費補助金による平成10年度の研究では、アパタイトの核形成を誘起することが示唆されているシラノール基(Si-OH基)が導入された有機高分子表面へのアパタイト形成挙動を検討した。併せて、バイオミメティック法によるアパタイトとの複合化をより効率的になし得るような高分子基材の設計を行った。得られた成果を以下にまとめた。1.エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)の基板に、スズ触媒を用いてOCN(CH_2)_3Si(OEt)_3を反応させ、次いで酸加水分解することで、表面にSi-OH基が導入された高分子基板を調製した。この基板自体は、ヒトの体液と同じイオン濃度、および1.5倍のイオン濃度を有する擬似体液(各々SBF、1.5SBF)中でアパタイトを生成しなかった。しかし、さらに酸触媒下、トリエトキシシラン処理して表面をシリケート層でコートした基板では、1.5SBF中、3週間以内で骨類似のアパタイト層が形成することが明らかとなった。2.次いで、アパタイト形成をより効率的に引き起こすような官能基としてカルボン酸のカルシウム塩を選び、多糖系材料とアパタイトとの複合化を検討した。カルボキシ

メチル化したセルロースならびにキチン(各々CMC、CM-キチン)を化学架橋して調製したゲルをCa(OH)_2飽和水溶液で処理して得たゲル試料は、共にSBFへの浸漬後34日目でアパタイトの核形成が観察され、ざらに表面に一様に骨類似アパタイトが生成することを見いだした。また、ゲル表面のみならず内部(深さ約200μm)にまでアパタイトの形成が確認され、本法が高分子-アパタイトの簡便で効率的な複合化に極めて有効な方法であることを明らかにした。本研究は、生体内反応に倣ったバイオミメティック法を利用して、骨修復材料として利用可能な生体活性アパタイトー有機高分子複合体を開発することを目的とする。本年度は、アパタイトの核形成を誘起する官能基としてシラノール基あるいはカルボキシル基を導入した有機高分子とアパタイトとの複合化を検討した結果、以下の成果を得た。1.エチレンービニルアルコール共重合体の基板表面に、シランカップリング剤OCN(CH_2)_3Si(OEt)_3を反応させ、酸加水分解ならびにテトラエトキシシランを用いたゾルーゲル反応により、基板表面に多数のシラノール基を導入した。この基板は、ヒト体液の1.5倍のイオン濃度を有する擬似体液(1.5SBF)中でアパタイトを生成した。さらに、表面シリカゲル層にカルシウムイオンを導入したところ、SBF中におけるアパタイト形成能の顕著な増大が観察され、表面のカルシウムシリケート層がアパタイトの核形成と成長に極めて有効であることを明らかにした。2.カルボキシル基を有する多糖類であるカルボキシメチルキチン、ジェランガムより各々調製したゲルを試料としてアパタイトとの複合化を検討した。前処理としてゲルをCa(OH)_2飽和水溶液に浸漬することで、共にSBFへの浸漬後、比較的短期間でアパタイト層の形成が可能であることを明らかにした。さらに、カルボン酸カルシウム塩がアパタイトの核形成を誘起するメカニズムを考察した。3.カルボン酸を有する多糖であるアルギン酸を試料とした場合、カルシウムイオンにより架橋させて得たゲル試料のみならず紡糸した繊維試料もアパタイトとの効率的な複合化が可能であり、新規形状を有するアパタイトー有機高分子複合体が調製できることを示した。本研究は、生体内反応に倣ったバイオミメティック法を利用して、骨修復材料として利用可能な生体活性アパタイト-有機高分子ハイブリッド材料を開発することを目的とする。本年度は、シラノール基あるいはカルボキシル基を有する有機高分子として各種繊維材料を用いてアパタイトとのハイブリッド化を検討し、以下の成果を得た。1.エチレン-ビニルアルコール共重合体(エチレン単位含有率32mol%)の極細繊維よりなる編物をOCN(CH_2)_3Si(OEt)_3と反応させ、さらにCa^<2+>イオンならびにSi(OEt)_4を含有するシリケート溶液で処理することでCa^<2+>イオンを含むシリケート層を繊維表面に形成させた。Ca^<2+>イオン含量の高い試料はSBF中で2日以内にその表面にアパタイト層の形成が認められ、Ca^<2+>イオンを共存下、シラノール基が効率的にアパタイトの核形成を誘起することを明らかにした。
異種移植に関する基礎的研究

本研究では、体細胞クローン技術の開発により正常な発育と繁殖機能を示すクラウン系ミニブタクローン個体を初めて誕生させ、異種移植のドナーとなる遺伝子改変ミニブタ作製の新規技術の開発を推進している。ミニブタの内在性レトロウイルスに関しては、ヒトへの感染性は低く、抗エイズ薬AZTの有効性を見出した。また、異種間の免疫反応へのHigh Mobility Group Box-1とCD4+CD25+制御性T細胞の関与を明らかにした。1)超音波法で活性化したクラウン系ミニブタ(以下ミニブタ)体細胞由来クローン胚を雌ブタへ移植した結果、2頭のクローンミニブタ産仔が得られ、産仔と胎児線維芽細胞の遺伝子型はマイクロサテライトDNAマーカー12種の解析により全てが一致した。2)ミニブタ初代培養細胞を用いてα-1,3-ガラクトース転移酵素(αGalT)を不活性化した細胞を作成するため、αGalT gene targeting用コンストラクトの基本設計、αGalTのクローニング、targeting用プラスミドの構築、ミニブタ体細胞への遺伝子導入を推進中である。3)PERV DNAを検出するEnv, Gag, Pol gene特異的PCR primerと、Env geneを高感度に検出するnested-PCR法特異的PCRprimer系を開発し、ミニブタのPERVゲノムの有無と亜型分析を行ったところ、PERV-A,B,Cのゲノムが存在することが明らかになった。また、ホモのSLA-1とSLA-2の純系の2系統にもPERV-A,B,Cのゲノムが存在した。4)ミニブタ細胞にはPERV遺伝子がインテグレートされておりmRNAの発現を確認した。培養上清中に放出されるウイルス粒子の量は,陽性対照のPK15細胞と比較して極少量である可能性が示唆された。これらのPERVのRTアミノ酸配列はほとんど同じで、PK15細胞由来のPERVに有効な薬剤は、ミニブタ細胞由来のPERVに対しても有効であることが示唆された。5)ミニブタ腎上皮細胞や内皮細胞を傷害するヒト細胞傷害性CD8細胞の測定系の確立およびヒト細胞傷害性CD8細胞の機能を制御するヒト制御性樹状細胞、制御性T細胞を作成した。1)超音波法で活性化したクラウン系ミニブタ(以下ミニブタ)体細胞由来クローン胚を、今回はミニブタ雌へ移植しクローンミニブタ産仔を得た。産仔と胎児線維芽細胞の遺伝子型はマイクロサテライトDNAマーカー12種の解析により全てが一致した。2年続けてクローンミニブタ作出を実証しクローン技術の確立を確認した。3)ミニブタ初代培養細胞を用いてα-1,3-ガラクトース転移酵素(αGalT)を不活性化した細胞を作成するため、αGalT gene targeting用コンストラクト設計、αGalTのクローニング、targeting用プラスミドの構築、ミニブタ体細胞への遺伝子導入を終了し、核移植用のドナー細胞選択とクローン化を行っている。4)クラウン系ミニブタ由来の細胞で内在性レトロウイルス(RERV)のDNAを同定するとともに,そこからのmRNAおよび,細胞培養上清中にウイルス粒子の産生(RT活性)を確認した。5)クラウン系ミニブタ由来のPERV RTのアミノ酸配列は,実験室標準細胞株PK-15細胞より産生されるPERVのRTとほぼ一致しており,特に活性中心のアミノ酸配列は良く保存されていた。6)抗エイズ薬AZTの活性型であるAZT-TPは,PERV RTに対してもHIV-1 RTと同等かそれ以上の阻害効果を有していたが,d4Tの活性型であるd4T-TPのPERV RTに対する作用はHIV-1 RTに対する作用よりも劣っていた。8)in vitro実験で、ブタ腎上皮細胞とヒト細胞HL60の共培養下にてHMGB-1の放出が見られた。また、ブタ血管内皮細胞とヒト白血球細胞との共培養下にてもHMGB-1の放出が見られた。9)HMGB-1の放出は細胞の接着により、HMGB-1のup-regulationとreleaseのtriggerはヒト白血球の細胞膜上にあると示唆された。すなわち、異種移植にHMGB-1が深く関与していることが明らかとなった。10)異種移植拒絶反応のin vitroモデルとしてブタ内皮細胞を傷害するヒトT細胞(CD4,CD8)、NK細胞などの測定系の確立およびヒト細胞傷害性CD8細胞の機能を制御するヒト制御性樹状細胞、制御性T細胞の作成を進めている。11)サルの実験使用許可および施設の対応など課題が多い中で異種移植動物実験システムの立ち上げを推進中である。1)前年度に得たミニブタ雌からのクローンミニブタ産仔(雌)は正常な発育・成長、次いで正常妊娠とその経過後に4頭の産仔を出産し、クラウン系クローンミニブタの正常発育・出産を証明した。2)ミニブタ初代培養細胞を用いてα-1,3-ガラクトース転移酵素(αGalT)を不活性化した細胞作成のため、核移植用αGalT gene targeting