hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
色表示機器間での色の見えの不一致問題解決のための個人の等色関数の測定

(1)前年度に決定した測定方法に対して、等色関数が既知である放射輝度計を被験者に見立て,三刺激値を一致させるような等色実験を行い精度を確認した。さらに、実験に含まれる誤差の影響をシミュレーションによって検討した。その結果、本測定方法では、一定値以上の誤差(ノイズ)が実験結果に含まれると,推定した等色関数に影響を与えること、試行数が多くなればその平均値を求めることにより誤差の影響を小さくできることが明らかになった。(2)従来方法で算出した等色関数と本測定方法と得られた等色関数の比較を優先的に実施した。5名の被験者に対して2種類の等色実験を行い等色関数を求めた結果、スムージング処理を行うことにより、ほぼ両者が一致することが明らかになった。また、両実験を行った全被験者から、従来方法よりも本測定方法の方が判断基準が容易であるという共通の内観を得られた。実験の性質上このような要素が重要であり、本手法の優位な点を明らかにすることができた。(3)新たな被験者で等色実験を行い、計10名の等色関数を求めた。各個人の等色関数と標準観測者の等色関数の違いを計算により明らかにした。(4)本等色関数測定装置の刺激光の交替呈示の機能的な制限により、視感効率を精度良く算出することが困難であることが判明し、黄斑色素濃度の推定は実施しなかった。(5)異種メディア(CRT、ハードコピー)での等色実験データを2名の被験者で採取したが、各被験者の等色関数で補正した測色値でも完全に一致しないことが判明した。このことは、等色関数だけで異種メディア間での等色において他の要因も考慮する必要があることを示唆する結果である。(6)得られた実験結果を2件の国際学会,1件の国内学会で発表を行った.
プログラミング学習へのデザイン研究アプローチ

平成20年度のプログラミング系科目において観察された学習者の振舞いに基づき,現状の講義のデザインおよび教材を検討した。その結果、アルゴリズムを十分理解しないままコーディングを行って行き詰る学習者が多くみられたことから、教材としては学習者がGUI上でアルゴリズムの動作を再現でき、かつその正誤についてフィードバックを受けられるような学習環境が望ましいという知見を得た。またGUI上で再現される世界は、変数や配列などのプログラミング言語におけるデータ構造を表現したものでは不十分であり、問題の世界に表れる事物の構造を表現した世界(対象世界)であることが望ましいため、代表的なアルゴリズム学習項目であるソーティングの問題やリスト処理の問題について、対象世界の構成やGUI上での視覚化の方法をデザインした。以上の成果を踏まえて、本年度はアルゴリズム学習支援システムを開発するとともに、その学習効果を実験的に評価した。開発したシステムは特に一定以上の複雑さをもつアルゴリズムの理解に効果的であることが示された。またここで開発した学習教材をプログラミング・アルゴリズム教育の総合的な学習カリキュラムの中でどのように活用すべきかを検討し、コードリーディング・アルゴリズム理解の確認・コーディングにおける活用方法を提案した。以上の成果をまとめた論文は国際会議ICCEおよび国際ジャーナルIJKWIにて採録されるなど高い評価を得た。本年度は,現在行っている大学1年生後期の必修「プログラミング」における学習カリキュラムの分析と,本研究で開発する学習教材,およびシステムの試験的な導入とその評価を以下の通り行った。(1)H18年度の講義において収集されたデータに基づき,現状の講義のデザインおよび教材の検討(2)初年度に新しい教材を導入する箇所(内容)の特定と,その方法について検討(担当:全員)(3)導入する学習教材の開発(担当:学習教材開発グループ)特に,アルゴリズムを段階的に詳細化する際の語彙に着目し,問題領域の概念からプログラミング言語における概念にスムーズに移行できるよう配慮した。またアルゴリズム設計の各段階で,学習者に必要に応じて思考をガイドすることを考え,助言メッセージを設計した。(4)導入するアルゴリズム学習支援システムの開発(担当:システム開発グループ)[3]の検討に基づき,システムで使用できるアルゴリズム表現マクロで用いられる語彙を調整した。(5)開発途中の教材,およびシステムのレビュー(担当:全員)プログラミング初学者を対象として,開発した教材とシステムに対する評価実験を行い,一定の学習支援効果を持っことを確認した。(6)導入する教材,およびシステムを加味した総合的な学習カリキュラムの検討(担当:学習教材開発グループ)(7)講義「プログラミング」実施(担当:伊東)(8)講義「プログラミング」の実施補助(TA)および,データ収集(担当:学習教材開発グループ)(9)大まかなデータ分析(第一毅階)とその検討(担当:全員)実践的研究のフィールドとして、本学1年生後期の必修「プログラミング」における学習カリキュラムの分析と,本研究で開発する学習教材,およびシステムの試験的な導入とその評価を行った.具体的には,以下の各項目について検討・開発・評価を実施した.(1) H18年度の講義において収集されたデータに基づき,現状の講義のデザインおよび教材の検討(2)初年度に新しい教材を導入する箇所(内容)の特定と,その方法について検討(担当:全員)(3)導入する学習教材の開発(担当:学習教材開発グループ)(4)導入するアルゴリズム学習支援システムの開発(担当:システム開発グループ)講義や参考書で学んだアルゴリズムの理解内容を外化させて理解を深めさせるため、テストデータに対するアルゴリズムの振舞いをGUIに対する操作によって再現させ、その正誤を判定する機構を構築した。またポインタ変数に対する操作のシミュレート手法を開発し、また抽象データ型の世界モデル表現と、世界モデルの変化を観測する機構を開発した。(5)開発途中の教材,およびシステムの定期的なレビュー(担当:全員)(6)導入する教材,およびシステムを加味した総合的な学習カリキュラムの検討(担当:学習教材開発グループ)(7)講義「プログラミング」実施(担当:伊東)(8)講義「プログラミング」の実施補助(TA)および,データ収集(担当:学習教材開発グループ)(9)大まかなデータ分析(第一段階)とその検討(担当:全員)平成20年度のプログラミング系科目において観察された学習者の振舞いに基づき,現状の講義のデザインおよび教材を検討した。
走査電顕用超小型せん断試験機による微視的構造の画像処理技術の開発

本研究は粘性土の微視的変形機構を連続的に観察するために,申請者らによって新たに開発された超小型せん断試験機(USSBTと略す)の結果を,画像処理する方法を確立してUSSBTの実用性を高めることを目的としている。初年度には土粒子の局所せん断挙動におけるダイレイタンシ-とマクロな応力ーひずみ関係を大阪洪積粘土について明らかした。さらに最終年度には,走査電顕内に導入したUSSBTの実用性の向上のために,装置の機構改革と供試体の作成用型枠を作製するとともに,装置特性を生かして他分野への適用の可能性についても検討した。得られた成果は次のとおりである。(1)USSBTの実用性向上について従来課題とされていた湿潤状態でのせん断について,大阪洪積粘土中の間隙水をポリエチレングリコ-ルで液体置換することによって可能とした。さらにダイレイタンシ-の測定精度の向上と,真空肉中での初期載荷圧の除去とについて,カウンタ-ベロフラムシリンダ-を設置することによって十分満足しうる値が得られている。また軟岩材料への適用に関して,事前混合処理土のせん断機構の観察のために,供試体作成用型枠を作製してこれに対す処し,セメント安定の効果による液状化防止が粘着力付与作用に基づくものであることを土の構造の観点から明らかにした。さらに,廃棄物埋立地盤における焼却灰埋立地盤の変形挙動の把握のためにもUSSBTが適用され,その実用性を明らかにした。(2)微視的構造の画像処理技術の確立USSBTの巨視的な応力ーひずみ曲線に対応する微視的なせん断変形挙動をVTRに録画し,マクロダイレイタンシ-と,録画面の画像処理によるミクロダイレイタンシ-とを対応させた。これによって,せん断ピ-ク強度とダイレイタンシ-の系統的な相関関係を明らかにした。本研究は粘性土の微視的変形機構を連続的に観察するために、超小型せん断試験機を用いた直接せん断試験の結果を画像処理して、土粒子の局所せん断挙動におけるダイレイタンシ-とマクロて応力-ひずみとの相関を明確にするために、今年度は大阪湾海底地盤から採取した不撹乱状態の洪積粘土資料を用いてせん断試験を実施した。得られた結果はつぎのとおりである。1.超小型せん断試験機による洪積粘土のせん断試験試料は擬似過圧密状態のMa12層の洪積粘土であり、デニソン型サンプラ-で不撹乱の状態で採取さもたものである。これを30×10×13mmのサイズに切り出し、重合度400のポリエチレングリコ-ルで液体置換を行った。これによって、含水条件下での走査電顕観察が可能であり、試料ホルダ-の工夫とともに良好な実験試料を得ることに成功した。2.微視的せん断変形機構の解析試料の等圧条件下におけるせん断ひずみ過程を、ひずみ速度0.1%/minで土の構造変化観察し、これをVTRに収録した。収録したVTRフィルムをマクロダイレイタンシ-に対応する特異点ごとに写真化し、画像処理としてせん断面をはさむ両面の粘土粒子の移動量を求めた。デジタイザ-による結果をプロッタ-へ出力して、ミクロダイレイタンシ-の可視化が可能となった。これによって、せん断初期のリ-デルせん断面の発達状況が明らかとなり、またピ-ク時と残留時の強度に対応するミクロひずみ速度の変化過程を系統的に整理して、せん断挙動の詳細を記述しうること明らかにした。

本研究は粘性土の微視的変形機構を連続的に観察するために、申請者らによって新たに開発された超小型せん断試験機(USSBTと略す)の結果を,画像処理する方法を確立してUSSBTの実用性を高めることを目的としている。今年度は研究の最終年度として,走査型電子顕微鏡内に導入したUSSBTの実用性の向上のために,装置の機構改革と供試体の作成用型枠を作製するとともに,装置特性を生かして他分野への適用の可能性についても検討した。得られた成果は次のとおりである。(1)USSBTの実用性向上について従来課題とされていたダイレイタンシ-の測定精度の向上と、走査電顕内に導入することによる初期載荷圧の除去とについて装置の改良を行った。カウンタ-ベロフラムシリンダ-を設置することによって十分満足しうる値が得られている。また軟岩材料への適用に関して,事前混合処理土のせん断機構の観察のために,供試体作成用型枠を作製してこれに対処し,セメント安定の効果による液状化防止が粘着力付与作用に基づくものであることを土の構造の観点から明らかにした。さらに,廃棄物埋立地盤における焼却灰埋立地盤の変形挙動の把握のためにもUSSBTが適用され,その実用性を明らかにした。(2)微視的構造の画像処理技術の確立USSBTの結果を巨視的に応力ーひずみ曲線として把握し,これに対応する微視的なせん断変形挙動をVTRに録画したものである。マクロダイレイタンシ-と,VTR録画面のミクロダイレイタンシ-の画像処理結果とを対応させることによって,せん断ピ-ク強度とダイレイタンシ-の系統的な相関関係が明らかになった。
Wiener空間上の解析と関連する微分方程式の研究

Wiener積分は様々な微分方程式の解を非常に示唆に富んだ形で表現する。本研究の目的はこの解のWiener積分表示の性質を調べることにより確率解析学や微分方程式論及び関連する様々な分野に対する知見を与えることである。本年は定常でergodicな確率場を磁場としてもつPauli Hamiltonianの状態密度関数の漸近挙動について、その状態密度関数のLaplace変換のWiener積分表示に確率解析的方法と関数解析的方法を適用することにより幾つかの結果を得た。まず磁気momentが異常で磁場がGauss型確率場の場合にenergyのparameterが-∞に行くときの漸近挙動の主要項を決定した。この結果はvector potentialが影響する挙動の主要項を決めたことに特徴があり、既に知られているvector potentialが無いrandom Schrodinger作用素に対する結果やvector potentialとscalar potentialが独立な場合のrandomな磁場のあるSchrodinger作用素に対する結果を拡充するものである。randomなpauliHamiltonianはvector potentialとscalar potentialが独立でない場合に相当し、この研究は本研究代表者が以前に行なったvector potentialとscalar potentialが独立でないがvector potentialが挙動の主要項に影響しない場合の研究の拡充にもなっている。次に磁気momentは正常で1点での磁場に対応する行列が正の確率で正則である場合に電荷のparameterが∞に行くときの漸近挙動の主要項を決定した。この主要項はenergyのparameterに依存せず、このことは電荷のparameterが大きくなるに従ってPauli Hamiltonianのスペクトルが0の近くに集中していくことを示している。またこの主要項は1点での磁場だけで決まっており、磁場が大きくなるに従って電子が束縛されていくことに関係する。従ってこの研究はPauli Hamiltonianの最小固有値に対する様々な研究や強磁場におけるSchrodinger作用素に対する様々な研究に関連している。本年はまずPauli Hamiltonianの熱核のFeynman-Kac-伊藤の公式による積分表示に確率解析的方法と関数解析的方法を適用することにより,この熱核の上界で(定数)×(電荷のParameter)×(Gauss核)の形のものを得た。これは従来からの知られていた電荷のparameterについて指数的に発散するものや空間変数と時間変数について多項式的にしか減衰しないものに比べて格段に良いものである。この評価を用いることにより,ある基本的な領域における∂_b^^--Laplacianと∂-Neumann問題に対する熱核の上界で空間変数と時間変数について十分速く指数的に減衰するものが得られ,更にこの評価により∂_b^^--Laplacianと∂-Neumann問題に対するC^∞-局所準楕円性が成り立つための十分条件をLevi形式が無限次退化をもつ場合を含めて十分弱めることが出来た。特に∂_b^^--Laplacianに対する無限次退化をもつ場合のC^∞-局所準楕円性は初めて示されたことと思われる。またPauli Hamiltonianの熱核の評価から∂_b^^-ーLaplacianと∂^^--Neumannの問題の熱核の評価を導出する方法を複素積分の理論を用いることにより簡略化した。しかしここで∂_b^^--Laplacianや∂ーNeumann問題を考えた領域は基本的なものの中でも制限されたものであり,この制限を弱める為にも今後Pauli Hamiltonianの熱核の評価をもっと一般の確率振動積分に拡張することが課題として残されている。
グループリビングのシステムを活用した高齢者向け優良賃貸住宅の展開方策

本研究は、高齢者向け賃貸住宅建設の新たな展開の方法として高齢期グループリビングに着目して、このシステムを高優賃建設に取り入れるための供給条件と支援策を検討することを目的としている。グループリビングを導入するためにノルウェー、デンマークの先進事例の10数年間の経年変化を明らかとした。日本では、全国高優賃の実態調査によって協同空間の使われ方と支援体制を、建設事例調査から運営上の問題点を分析した結果、今後の供給には人的支援体制の構築が必要なことが明らかとなった。平成18年度は研究の初年度にあたり、現在運営されている高齢者向け優良賃貸住宅(以下「高優賃」という。)の概要および共同空間の利用状況を把握するために全国の建設事例に対する郵送アンケート調査と高齢期グループリビング運営管理システムの条件を整理するために、20年近くグループリビングを継続している先進的な事例を持つノルウェーにおけるシニア向けコ・ハウジングを調査対象として、現地にて入居者へのヒアリングおよび入居者アンケート調査を実施しした。全国調査は、2006年8月から10月にかけて管理主体188団体と建設事例289事例に対して郵送で行い、管理主体の回収数が117団体(回収率62.2%)、建設事例の回収数が186事例(回収率64.4%)であった。これらの結果より、高優賃内での入居者交流や共同空間の利用状況、他施設の複合化の状況から現在の高優賃が5タイプに分類された。今後はタイプ別の典型事例調査よりグループリビングのシステムの導入方法を検討する予定である。また、高齢者住宅にグループリビングのシステムを導入するためにグループリビングを先進的に建設してきたノルウェーの3事例に対して、前回調査から11年を経た2006年8月に経年変化調査を行った。代表者へのヒアリング調査と入居者へのアンケート調査(配布127票、回収64票、回収率50.4%)を実施した。この結果より、入居者の高齢化が進行する中でも前回調査と大きな変化なしに共同空間を活用した交流が継続されていた。これらの事例が持つ運営上の課題や生活実態に基づいて、今後高齢期グループリビングを運営するために必要な要素の分析を行う予定である。平成19年度は(1)グループリビング建設上の問題点を整理すること、(2)グループリビングのシステムを導入するための支援制度を検討することを目的として研究を行った。日本においてグループリビングを建設する際の問題点を整理するために、民間建設のグループリビング事例へのヒアリング調査を実施した。その結果、入居者が高齢化する中で継続して運営することの問題が明らかとなり、建設時以上に運営上の支援体制が重要な要素となっていた。次いで、高齢者向け賃貸住宅の建設にグループリビングのシステムを導入するための支援を検討するために北欧の事例について建設プロセスと居住実態に関する資料収集と分析を行った。昨年度得られたノルウェーのコ・ハウジング事例の入居者へのアンケート調査結果を1995年に実施した調査の結果と比較することによって建設・運営プロセスと居住実態の経年変化の関係を分析した。本年度はさらに比較対象としてデンマークのコ・ハウジング3事例とコ・ハウジングの建設コーディネーターに対して質問表を用いた資料収集を行い、1994年に行った調査結果とあわせた分析を行った。これらより、建設後10年以上経過したコ・ハウジングにおいて共同活動の内容は入居者の高齢化によって変化しているものの住宅建設段階に形成されたコミュニティは継続されており、恒常的な住宅運営システムとなって居住の継続性が保たれていることが明らかとなった。今後はこれまでの研究で得られた知見をあわせてグループリビングの建設プロセスモデルを作成し、そのモデルを用いた高齢者向け賃貸住宅建設の新たな供給主体の検討を行う。本研究は、高齢者向け賃貸住宅建設の新たな展開の方法として高齢期グループリビングに着目して、このシステムを高優賃建設に取り入れるための供給条件の再検討と支援策を検討することを目的としている。グループリビングのシステムを導入するための研究資料として18年度、19年度の調査によってノルウェー、デンマークのグループリビングの継続状況を明らかとした。また、18年度には全国高優賃の実態調査によって協同空間の使われ方と支援体制に分析ができた。しかし、本研究を開始した時点では殆ど建設されていなかった高齢者向け専用賃貸住宅(高専賃)や適合高齢者専用賃貸住宅が介護保険法施行規則で設定され、2007年から高優賃は特優賃と予算が一体化され、地域優良賃貸住宅として建設支援が始まるなど、時々刻々と制度が追加、変化していた。これは研究背景にあった高齢者向け賃貸住宅建設が増えないことへの対応策である。さらに高齢者円滑入居住宅(高円賃)の増加は低質な高齢者住宅の供給につながるなど新たな問題も現れてきた。これらの高齢者向け賃貸住宅が大量に供給されることによって、高優賃の位置づけに変化が現れてきていた。そこで、平成20年度は高優賃に限らず高齢者向けに供給された賃貸住宅の現状整理と18年度に行った全国高優賃の実態調査以降に建設された高優賃の追加調査を行い、18年度調査との比較を行った。

配布125票、回収56票(回収率44.8%)である。また、グループリビング型高優賃建設事業の可能性を探るために代表的なNPO関係者3名へのヒアリング調査を実施した。これら3年間の研究資料をもとにグループリビング型高優賃建設となるための供給条件と支援制度の検討を行った。
乳癌細胞株におけるMUC-1を使用したCTLの誘導

CTLの確立:乳癌患者から得た、新鮮な腫瘍検体を、物理的、化学的に単離した。腫瘍細胞とリンパ球は非連続勾配Ficoll(75/100%)で分離した。リンパ球は血清添加培地とanti-CD3抗体で48時間培養したあと50UI/mlのIL-2を加えた血清添加培地で培養を続けた。1、3、5週目に放射線処理(10,000rad)した自己腫瘍細胞を10:1の比率で加えた。しかしリンパ球の培養は問題なきものの、腫瘍細胞は思ったように培養できず、混合培養はうまくいかなかった。その原因は定かではない。1、CTLの産生:患者の選択は、術前の血中CA15-3が高値のものか、もしくは組織診の標本で、抗muc1抗体で染色されるもののどちらかを満たすものとした。またさらにその中より、HLA-A2陽性であるものに限った。HLA-A2の判定は、フローサイトメトリー、細胞障害活性法、もしくはDNAタイピングのいずれかで行っている。現在乳癌の患者から得た、新鮮な腫瘍検体より、CTLを誘導中である。腫瘍細胞とリンパ球は新鮮な腫瘍検体より、物理的、化学的に単離し、非連続勾配Ficoll(75/100%)で分離している。CTLは自己腫瘍との混合培養より誘導すると同時に、12種類の9-merのmuc1 peptideを用いて誘導している。2、腫瘍細胞株:上記の条件を満たした患者の切除検体より腫瘍細胞を樹立中である。細胞はクローンではなく細胞系のままで、一部は冷凍保存し、残りは放射線をかけ、自己抗原のstimulaterとして使用した。T2cell lineはATCCより購入済み。3、抗原:muc-1 tandem repeatのcore proteinはVTSAPDTRPAPGSTAPPAHGであり、連続した9アミノ酸12種類を外注し得た。4、CTLはなかなか条件に合うよいものがとれず、cytotoxicity assayまではまだ進んではいない。
ポスト・カーボンナノチューブ素材を駆使した環境調和型ナノ複合材料の創製と機能展開

水を媒体とした創製工程,in situ培養などプロセスを含めて環境に調和しつつ,ナノダイヤモンド,グラフェンオキサイド・ナノ粒子,さらに無機2次元ナノシートなどのポスト・カーボンナノチューブ素材を駆使することで,環境調和型ナノ複合材料の創製を目的とした。その結果,従来のナノ材料における課題,すなわち,充てん材の凝集,試料の黒化,脆化を克服し,なおかつ等方性高分子複合材料として最高の弾性率,強度を有する材料の創製,ダイヤモンドに匹敵する低熱膨張性材料など,卓越した機能・性能を発現する環境調和型ナノ複合材料の創製に成功した。ポスト・カーボンナノチューブ素材を駆使した環境調和型複合材料の創製にあたり,本年度は以下の3つのテーマに重点を置いて研究を進め,以下の結果を得た。1ポストナノチューブ機能性ナノ粒子(以下,ナノ粒子)存在下でのセルロースナノ繊維のin situ培養と複合材料化:ナノ粒子として,申請予定通りグラフェンオキサイド(GO)を取り上げ,水中で層剥離したGOを巻き込む形でのバクテリアセルロースのin situ培養を行った。得られた複合材料について物性評価(力学(引張り試験,動的粘弾性),熱(示差走査熱量分析,熱機械分析,熱伝導率(H24年度申請備品(熱物性測定装置)を行った結果,1wt%のGOの充てんで熱膨張係数がダイヤモンドに匹敵する低い値になることを見出した。2汎用高分子,バイオ高分子との環境調和プロセスを用いた複合材料の機能展開:汎用高分子としてアイソタクチックポリプロピレン(it.PP)とナノダイヤモンド(ND)との複合化を行った。得られた複合材料ではit.PP由来の軽量性を保持した状態で,強度,破断伸びを増加させることが可能となり,タフネスの著しい増加を達成することに成功した。これらは充てん粒子がナノ状態で分散した結果,マトリックス中のクラック電波が遅延された結果と考えられた。3ナノファイバーとナノ粒子を組み合わせた環境調和複合材の創製:グラインダー法や電界紡糸法により得られたナノファイバー表面にナノ粒子を吸着させ,これを複合材料化することを試みた。ここで得られた複合材料の特徴として,ナノ粒子の存在場がナノファイバー表面に限定されるため,極少量の充てんでパーコレーションが促され,従来材料を凌駕する物性が期待できる。ナノファイバーとしてはセルロースを対象とし,ナノ粒子としてNDを取り上げ,材料創製に成功した。1ポストナノチューブ機能性ナノ粒子(以下,ナノ粒子)存在下でのセルロースナノ繊維のin situ培養と複合材料化:ナノ粒子として,モンモリロナイトを取り上げ,水中で層剥離したモンモリロナイトを巻き込む形でのバクテリアセルロースのin situ培養を行った。得られた複合材料について形態観察(走査型プローブ顕微鏡,走査型電子顕微鏡)構造評価(X線回折,ラマン散乱,赤外線分光分析),物性評価(力学(引張り試験,動的粘弾性),熱(示差走査熱量分析,熱機械分析,熱伝導率(H24年度申請備品(熱物性測定装置)を行った結果,力学的,熱的に極めて高い性能を有するナノ複合材料となることを見出した。2汎用高分子,バイオ高分子との環境調和プロセスを用いた複合材料の機能展開:汎用高分子としてポリメタクリル酸メチル(PMMA)の乳化重合によりエマルションの作製を行い,エマルション表面へのナノ粒子の吸着・凍結・乳化破壊を経て複合材料化を図った。得られた複合材料について1と同様の構造評価,物性評価を試みたところ,同法が環境調和性に優れるだけでなく,汎用展開が可能となる手法であることを見出した。構造評価,物性評価は1に準じた。ポスト・カーボンナノチューブ素材を駆使した環境調和型複合材料の創製にあたり,本年度は以下の3テーマに重点を置いて研究を進め,以下の結果を得た。1ポストナノチューブ機能性ナノ粒子存在下でのセルロースナノ繊維のin situ培養,複合材料化と機能追求:ナノ粒子を巻き込む形でのバクテリアセルロースのin situ培養を行った。昨年度までにナノ粒子としてナノダイヤモンド(ND)とモンモリロナイト,グラフェンオキサイドを取り上げて複合材料の創製に成功し,得られた複合材料が優れた力学物性を示すことを明らかにした。それらに加えて,今年度はチタン酸バリウム存在下でのin situ培養に成功した。2汎用高分子,バイオ高分子との環境調和プロセスを用いた複合材料の機能展開:昨年度は汎用高分子としてアイソタクチックポリプロピレン(PP)を取り上げ,NDとの複合化を試みた。同複合材料ではNDの導入により,引張強度と破断伸びの相反物性を同時に増加させることが可能となり,わずか0.1%の添加でPPのタフネスを3倍にすることに成功した。この物性の発現機構について検討した結果,NDがPPの結晶核剤としての役割を果たし,球晶の微細化をもたらし,これがタフネスの発現要因であることを明らかにした。

3ナノダイヤモンドを利用した高弾性率・高強度・高熱伝導を併せ持つAll-セルロース複合材料の創製:セルロース繊維表表面に予めナノダイヤモンドを吸着させ,その上でマトリックスとしてのセルロースと複合化を行うことで,NDが繊維に沿って配列したAll-セルロース複合材料の創製を試みた。その結果,元来の高強度,高弾性率に加え,高い熱伝導率(11W/mK)を達成した。一般の高分子の熱伝導率が0.1W/mK程度であるのに比較して,この値は10倍以上であり,電子デバイスの熱対策として有望であることを示した。プロセスを含めて環境に調和し,多彩な機能発現を目的として,ポスト・カーボンナノチューブ素材として,ナノダイヤモンド,グラフェン/グラフェンオキサイド,無機ナノ粒子,二次元ナノシートなど各種ナノ素材と,エコ&ナノ繊維を組み合わせることで,環境調和型ナノ複合材料の創製を目指して研究を進めた。今年度は以下の3テーマに重点を置いた研究を進めると共に,最終年度としての総括を行った。1ポストなのチューブ機能性ナノ粒子存在科でのセルロースナノ繊維のin situ培養,複合材料かと機能追及:ナノ粒子を巻き込む形でのバクテリアセルロースのin situ培養を行った。昨年度までにナノ粒子としてナノダイヤモンド,グラフェンオキサイドなどを取り上げてきたが,本年度は酸化ジルコニウムナノ粒子を対象としてin situ培養に成功し,材料の力学物性が増加したことと共に,粒子の存在がバクテリアセルロースの結晶構造に変化をもたらすことを見出した。2汎用高分子との環境調和プロセスを用いた複合材料の創製と機能展開:ナノダイヤモンドとアイソタクチックポリプロピレンとの複合化に際して,今年度は乾式での溶融混練法を採用し,1%以下のナノダイヤモンドの充てんで力学物性が増加することを見出した。3ナノダイヤモンドを利用した高弾性率・高強度セルロース系複合材料の創製:カルボキシ基を有するシングルナノサイズのセルロースナノファイバーとナノダイヤモンドとの複合化により,高い力学物性を有する複合材料の創製に成功した。水を媒体とした創製工程,in situ培養などプロセスを含めて環境に調和しつつ,ナノダイヤモンド,グラフェンオキサイド・ナノ粒子,さらに無機2次元ナノシートなどのポスト・カーボンナノチューブ素材を駆使することで,環境調和型ナノ複合材料の創製を目的とした。その結果,従来のナノ材料における課題,すなわち,充てん材の凝集,試料の黒化,脆化を克服し,なおかつ等方性高分子複合材料として最高の弾性率,強度を有する材料の創製,ダイヤモンドに匹敵する低熱膨張性材料など,卓越した機能・性能を発現する環境調和型ナノ複合材料の創製に成功した。これまでの3年間において,ポストカーボンナノ材料を導入した環境調和複合材料を5種類以上創製できた。これらはいずれも,従来の複合材料の概念,物性を大きく変革する材料ということができ,研究は順調に推移している。たとえば,10W/mKを超える熱伝導率はナノダイヤモンドの特性を利用して初めて得られる高い値であり,プロセスを含めて環境調和性を併せ持っていることから,当初目的に叶った材料創製に成功した。
酸化ストレス内耳障害の病態と予防法解明のためのNrf2の局在および動態の解析

Nrf2の活性化による抗酸化作用の向上により難聴を予防できるのではないかとの仮説の下、現在、酸化ストレス内耳障害のモデルとして、加齢性難聴に着目して解析を進めている。加齢性難聴の進行とNrf2との関連を明らかにするため、ある薬剤混餌をC57BL/6マウスに投与し長期的にNrf2の活性化状態を維持する実験系を確立した。このマウスを8ヶ月齢まで長期飼育し解析した。このマウス蝸牛組織を用いたRT-PCRでの解析により、実際にNrf2が活性化されていることを確認した。また、聴性脳幹反応(ABR)での解析により、このNrf2活性マウスは加齢性難聴の進行が抑制されていることも明らかにした。さらに組織学的な検討により、蝸牛のラセン神経節細胞数の加齢にともなう減少がNrf2の活性化により妨げられていることを明らかにした。この結果から、臨床的な加齢性難聴予防法の一つとして、薬剤の長期投与が有用である可能性が示唆される。一方、過去の報告では、加齢性難聴には多様な要因が関連しており、それぞれの要因によって内耳障害の形態的な差異が認められるのではないかと推察されるものの、不明な点が多い。酸化ストレスが主要因である難聴の組織学的な障害の特徴も不明であり、それを明らかにすることを目的に、ミトコンドリア機能異常症モデルの遺伝子改変マウスを用いて解析をおこなった。このマウスはABRでの解析により、早期から難聴が進行することを明らかにした。また、このマウスの蝸牛の組織学的な検討により、ラセン神経節とラセン靭帯で細胞密度が減少しているという特徴を見出した。つまり、酸化ストレスによる内耳障害を予防するためには内耳の特定の細胞の機能維持が特に重要である可能性がある。将来的な難聴予防薬の投与経路の検討のために重要な所見である。酸化ストレス内耳障害の病態を明らかにするため、ミトコンドリア機能異常の遺伝子改変マウスを用いて、聴力との組織学的な解析を進めることができた。また、酸化ストレス内耳障害における内耳での転写因子Nrf2の動態を明らかにするため、Nrf2の長期的な活性化を維持しつつ長期飼育する加齢性難聴マウスモデルを確立し、解析を進めることができた。薬剤混餌での長期飼育によりNrf2活性化の加齢性難聴モデルマウスの解析進める方針である。特にこのマウス蝸牛の組織学的な特徴について解析する。また、各種の内耳障害の際にNrf2が部位化される局在を明らかにするため、音響外傷モデル、加齢性難聴モデル、シスプラチン薬剤性難聴モデル、の各種障害モデルを用いて、組織学的に検討する予定である。

長期飼育マウスの実験において、当該年度に多数のサンプルを採取し、保存中である。翌年度にこのサンプルの解析のための試薬などの物品購入が多数生じる予定である。
土壌の還元化による有機態臭素の可溶化効果および水稲栽培下における臭素収支の解明

本研究は次の3つの課題,土壌の還元化(嫌気化)に伴う有機態臭素可溶化効果の検証(課題1),土壌の還元化(嫌気化)に伴う臭化メチル発生の検証(課題2),水稲栽培における農耕地の臭素収支の解明(課題3)で構成されている.当該年度は,課題1について実施した.土壌の還元化(嫌気化)処理の前後での土壌中水溶性臭素濃度の変化を調査することで,還元化による有機態臭素の可溶化の可能性について検証した.100 mL容ガラス培養瓶に2種類の土壌(黒ボク土および未熟土)をそれぞれ10 gづつ充填し,蒸留水を50 mLを添加して湛水状態とした.ポリフィルムで覆った後,30°Cの恒温器内に静置した.所定期間経過後.往復振とう(1時間)し,土壌中の水溶性臭素を抽出した.抽出した臭素はICP質量分析装置で測定した.その結果,49日経過後,土壌中の水溶性臭素濃度は,黒ボク土では0.071 g/kgから0.148 g/kg,未熟土では0.084 g/kgから0.160 g/kgへと,それぞれ2.2倍,1.9倍増加することが示された.このことは,土壌の還元化によって土壌中の有機態臭素が水溶性の形態へと可溶化したことを予想させるものである.ただし,本試験では,充填した土壌の層が薄く,十分な土壌の還元層が形成されなかった可能性が考えられた.この点については,次年度,改良を行い,再度試験を実施する計画である.一方,次年度以降に計画している課題3の実施に向けた予備試験を行った.1/5000aワグネルポットに黒ボク土および未熟土を充填し,湛水状態で水稲を栽培した.90日後にポット内の土壌を採取し,その水溶性臭素濃度および全臭素濃度を測定した.その結果,黒ボク土および未熟土のいずれにおいても,栽培後の土壌では栽培前よりも水溶性臭素濃度が6.6倍(黒ボク土)および2.2倍(未熟土)程度増加することが示された.計画している3つの課題のうち,1課題について当初計画通りに研究を遂行でき,研究の一つの目的である「土壌中有機態臭素の可溶化の可能性」を支持する結果が得られた.ただし,試験方法については改良の余地があると考えられた.これについては,次年度,再試験を実施したいと考える.また,次年度以降に計画している研究課題(水稲栽培条件下における収支解明に関するポット試験)も予備的に実施を行い,本試験に向けて改善が必要なことをピックアップすることができた.今後は,当初計画通り,土壌の還元化(嫌気化)に伴う臭化メチル発生の検証(課題2),水稲栽培における農耕地の臭素収支の解明(課題3)を中心に研究を遂行する.特に次年度(2年目)は,課題2について集中的に研究を遂行するとともに,当該年度の結果から実験方法に改善の余地が見られた課題1について検証を行う.課題1については,ガラス製植物培養用試験管を用い,土壌の層を厚くすることで再試験を行う計画である.課題2を遂行するにあたってはヘッドスペース自動濃縮装置つきガスクロマトグラフィー質量分析装置を利用することになるが,当装置を保有・管理している研究施設とのコンタクトを十分に行う必要があると考える.課題3については,最終年度(3年目)に本試験の実施を予定しているが,2年目に本試験を模した予備試験を実施したい.また,当該年度に得られた研究成果について,関連学術集会(環境化学討論会を予定)で公表し,研究の方向性ついて議論を深めたい.本研究は次の3つの課題,土壌の還元化(嫌気化)に伴う有機態臭素可溶化効果の検証(課題1),土壌の還元化(嫌気化)に伴う臭化メチル発生の検証(課題2),水稲栽培における農耕地の臭素収支の解明(課題3)で構成されている.当該年度は,課題1について実施した.土壌の還元化(嫌気化)処理の前後での土壌中水溶性臭素濃度の変化を調査することで,還元化による有機態臭素の可溶化の可能性について検証した.100 mL容ガラス培養瓶に2種類の土壌(黒ボク土および未熟土)をそれぞれ10 gづつ充填し,蒸留水を50 mLを添加して湛水状態とした.ポリフィルムで覆った後,30°Cの恒温器内に静置した.所定期間経過後.往復振とう(1時間)し,土壌中の水溶性臭素を抽出した.抽出した臭素はICP質量分析装置で測定した.その結果,49日経過後,土壌中の水溶性臭素濃度は,黒ボク土では0.071 g/kgから0.148 g/kg,未熟土では0.084 g/kgから0.160 g/kgへと,それぞれ2.2倍,1.9倍増加することが示された.このことは,土壌の還元化によって土壌中の有機態臭素が水溶性の形態へと可溶化したことを予想させるものである.ただし,本試験では,充填した土壌の層が薄く,十分な土壌の還元層が形成されなかった可能性が考えられた.この点については,次年度,改良を行い,再度試験を実施する計画である.一方,次年度以降に計画している課題3の実施に向けた予備試験を行った.1/5000aワグネルポットに黒ボク土および未熟土を充填し,湛水状態で水稲を栽培した.

90日後にポット内の土壌を採取し,その水溶性臭素濃度および全臭素濃度を測定した.その結果,黒ボク土および未熟土のいずれにおいても,栽培後の土壌では栽培前よりも水溶性臭素濃度が6.6倍(黒ボク土)および2.2倍(未熟土)程度増加することが示された.計画している3つの課題のうち,1課題について当初計画通りに研究を遂行でき,研究の一つの目的である「土壌中有機態臭素の可溶化の可能性」を支持する結果が得られた.ただし,試験方法については改良の余地があると考えられた.これについては,次年度,再試験を実施したいと考える.また,次年度以降に計画している研究課題(水稲栽培条件下における収支解明に関するポット試験)も予備的に実施を行い,本試験に向けて改善が必要なことをピックアップすることができた.今後は,当初計画通り,土壌の還元化(嫌気化)に伴う臭化メチル発生の検証(課題2),水稲栽培における農耕地の臭素収支の解明(課題3)を中心に研究を遂行する.特に次年度(2年目)は,課題2について集中的に研究を遂行するとともに,当該年度の結果から実験方法に改善の余地が見られた課題1について検証を行う.課題1については,ガラス製植物培養用試験管を用い,土壌の層を厚くすることで再試験を行う計画である.課題2を遂行するにあたってはヘッドスペース自動濃縮装置つきガスクロマトグラフィー質量分析装置を利用することになるが,当装置を保有・管理している研究施設とのコンタクトを十分に行う必要があると考える.課題3については,最終年度(3年目)に本試験の実施を予定しているが,2年目に本試験を模した予備試験を実施したい.また,当該年度に得られた研究成果について,関連学術集会(環境化学討論会を予定)で公表し,研究の方向性ついて議論を深めたい.
αTi-A1個溶液における異常高温強化

Ti-(713)at.%A1合金において高温引張試験を行い、変形挙動の温度およびひずみ速度依存性を調べた。また、得られた結果を従来報告されている低アルミニウム濃度合金の結果と併せて考察し、Ti-A1合金における高温異常強化の存在を確認し、その原因を明らかにした。A1濃度が5%以下の合金は応力-ひずみ速度の関係に遷移点がみられ、応力指数が3.5から4.6へ増加した。一方、5%以上の合金では遷移を示さず、応力指数は3.5にとどまっていた。さらに、変形応力の濃度依存性は、低A1濃度合金では通常の個溶強化理論から予想される依存性を示したが、高A1濃度合金では予想される値より2倍以上大きい値を示し、高温異常強化の存在が明らかになった。異常強化を示す合金をX線回折および電子顕微鏡によって解析した結果、TiとA1元素の単範囲規則構造が存在することが示唆された。単範囲規則構造の形成の可能性をモンテカルロ法によって計算した結果、異常強化を示す5%以上のA1濃度において単範囲規則が顕著になることが明らかになった。さらに、単範囲規則度のA1濃度依存性を計算した結果、A1濃度の増加とともに規則度が増加することが判明した。一般に規則構造の存在は変形応力を増加させることが知られているので、Ti-A1合金における高温異常強化の原因はA1濃度にともなって増加する単範囲規則構造の存在によることが明らかになった。Ti-(713)at.%Al合金において1100Kで引張試験を行った。応力-ひずみ曲線が広範囲にわたって定常状態を示したので、クリープの構成方程式を用いて解析を行った。その結果、低Al濃度における固溶体強化からは予想されない高温強度の増加が確認された。試料を室温に冷却してX線回折を行ったところ、規則構造を示唆する回折強度が観察された。回折強度はAl濃度の増加とともに増加する傾向にあり、規則構造の出現と高温における異常強化に密接な関係があることが判明した。しかし、この規則構造は室温で確認されたものであり、Ti-Al状態図が500°C以下では不確定であることを考慮すると、2相共存領域における構造を観察している可能性が高い。従って変形温度における構造を調べることが不可欠であり、TEMによる微細構造の観察と併せて平成8年度以降の研究で明らかにされるべきところである。平成7年度はTi-(713)mol%Al合金において、1100Kで系統的な引張試験を行い、高温強度が固溶強化理論から予想される値より大きくなることを示した。また、この異常強化は短範囲規則構造に起因することが、室温におけるTEMおよびX線構造解析によって示唆された。本年度は分子動力学計算を用いて短範囲規則構造の存在を確認し、その特質を調べ、高温強度に及ぼす影響を考察した。原子ポテンシャルはTi-Alの金属間化合物の場合に用いられている文献値を用いた。ポテンシャルの妥当性を独自に調べた結果、実験温度近傍では(α+α_2)二層領域の境界を良く再現することが判明した。計算の結果、高いAl濃度の合金においてTi_3Alと同様の最近接原子配列を持つ短範囲規則構造の存在が確認された。また、Al濃度が増加するに従って短範囲規則構造はクラスターを形成するようになり、そのサイズと数が増加することが明らかになった。増加の度合いは5mol%Al以上の高濃度で顕著になり、高温異常強化が観察される濃度範囲と良い一致を示した。来年度(最終年度)は、高温X線回折による詳細な構造解析を行うとともに、ポテンシャルを精密化して、広範な温度範囲における短範囲規則構造の特徴を研究する。Ti-(713)at.%Al合金において高温引張試験を行い、変形挙動の温度およびひずみ速度依存性を調べた。また、得られた結果を従来報告されている低アルミニウム濃度合金の結果と併せて考察し、Ti-Al合金における高温異常強化の存在を確認し、その原因を明らかにした。

Al濃度が5%以下の合金は応力-ひずみ速度の関係に遷移点がみられ、応力指数が3.5から4.6へ増加した。一方、5%以上の合金では遷移を示さず、応力指数は3.5にとどまっていた。さらに、変形応力の濃度依存性は、低Al濃度合金では通常の固溶強化理論から予想される依存性を示したが、高Al濃度合金では予想される値より2倍以上大きい値を示し、高温異常強化の存在が明らかになった。異常強化を示す合金をX線回析および電子顕微鏡によって解析した結果、TiとAl元素の単範囲規則構造が存在することが示唆された。単範囲規則構造の形成の可能性をモンテカルロ法によって計算した結果、異常強化を示す5%以上のAl濃度において単範囲規則が顕著になることが明らかになった。さらに、単範囲規則度のAl濃度依存性を計算した結果、Al濃度の増加とともに規則度が増加することが判明した。一般に規則構造の存在は変形応力を増加させることが知られているので、Ti-Al合金における高温異常強化の原因はAl濃度にともなって増加する単範囲規則構造の存在によることが明らかになった。
水道水中の消毒副生成物による即時型および遅延型喘息反応性

消毒剤や各種消毒副生成物による免疫修飾作用またはアレルギー反応のアジュバント作用を検索する目的で研究を行った。昨年度は、個々の消毒副生成物の毒性を明らかにするため、Kat-sod assayを用いた活性酸素産生による酸化的細胞傷害性を検討するとともに、マウスリンパ球幼若化反応に対する8種類の消毒副生成物の影響を検討し、glyoxal、chloral hydrateなどのアルデヒド類が活性酸素を産生するとともに、T細胞幼弱化反応よりもB細胞幼弱化反応に対して強い阻害作用を示した。本年度は、まずラット癌化好塩基球RBL-2H3細胞からのβ-hexosaminidase遊離に及ぼす有機消毒副生成物の影響について検討した結果、ビオチニール化抗DNP-IgE抗体-アビジン複合体による脱顆粒反応の誘導時にはいずれの化合物も影響を及ぼさなかったが、非誘導時にdichloroacetaldehyde、dichlorophenol、2,4,6-trichlorophenolが弱い脱顆粒反応を誘起することが示された。つぎに、消毒副生成物自体は低分子であり抗原となる可能性は少ないため、混合物としてのフミン酸の塩素処理副生成物に着目し、マウスに塩素処理したフミン酸の濃縮物と抗原としてDNP-OVAを同時腹腔内投与することにより、そのアジュバント作用を検討した。その結果、塩素処理フミン酸濃縮物はアジュバント作用を示さなかったが、抗DNP-IgE産生量をむしろ抑制した。また、脾臓細胞中のB/T細胞比において抗原単独投与群と比べ塩素処理フミン酸濃縮物と抗原の同時投与群で有意な上昇が認められた。そのため、塩素処理副生成物の混合物としての塩素処理フミン酸濃縮物は免疫抑制を引き起こす可能性が考えられた。昨年度は個々の消毒副生成物の毒性を明らかにするため、Kat-sod assayを用いた活性酸素産生による酸化的細胞障害性を検討するとともに、マウスリンパ球幼若化反応に対する8種類の消毒副生成物の影響について検討し、glyoxal、chloral hydrateなどのアルデヒド類が活性酸素を産生するとともに、T細胞幼弱化反応よりもB細胞幼弱化反応に対して強い阻害作用を示した。本年度は、まず、ラット癌化好塩基球RBL-2H3細胞からのβ-hexosaminidase遊離に及ぼす有機消毒副生成物の影響について検討した結果、ビオチニール、化抗DNP-IgE抗体-アビジン複合体による脱顆粒反応の誘導時にはいずれの化合物も影響を及ぼさなかったが、、非誘導時にdichloroacetaldehyde、2,4-dichlorophenol、2,4,6-trichlorophenolが弱い脱顆粒反応を誘起することが示された。つぎに、消毒副生成物自体は低分子であり抗原となる可能性は少ないため、混合物としてのフミン酸の塩素処理副生成物に着目し、マウスに塩素処理したフミシ酸の濃縮物と抗原としてDNP-OVAを同時腹腔内投与することにより、そのアジュバント作用を検討した。
細胞内CI^-によるCdc25B活性制御を介した細胞周期制御メカニズムの解明

ヒトの胃癌由来細胞株であるMKN28,45は、低分化型(MKN45)、中分化型(MKN28)に分類されており、それぞれ細胞増殖速度が異なる。本研究では、細胞内Cl^-濃度の変化が細胞増殖速度を制御するという実験仮説に基づき、細胞内Cl^-イオン濃度に影響を与えるNa^+,K^+,2Cl^- cotransporter(NKCC1)の発現・活性レベル、およびNKCCの特異的阻害剤で処理した際の細胞増殖、および細胞周期に与える影響について、両細胞間での比較を行った。Real-time PCRによりNKCC mRNA発現レベルを測定したところ、MKN45のNKCC mRNAレベルは、MKN28よりも高かった。NKCC阻害剤感受性容積減少率により測定したNKCC機能活性は、MKN45でより高かった。NKCC阻害薬は、NKCC機能活性の高いMKN45においてのみ、G0/G1期遅延による増殖抑制効果を示した。NKCCの機能阻害により細胞内Cl^-濃度低下を介した細胞増殖抑制が想定されることから、低Cl^-濃度培地によりMKN細胞を培養したところ、G0/G1期遅延による増殖抑制効果を示した。また、G0/G1期からS期への進行を促進するcyclin E/CDK2およびcyclin D/CDK4・6の機能を阻害するp21タンパクの解析を行ったところ、低Cl^-濃度培地で培養した細胞において、p21タンパクの発現量が有意に上昇していた。本研究により、Cl^-輸送体の活性変化による細胞内Cl^-濃度の変化がcdc25をはじめとする細胞周期関連タンパク質の活性化を制御することで、細胞増殖をコントロールしている可能性が強く示唆された。ヒトの胃癌由来細胞株であるMKN-28,-45は、低分化型(MKN-45)、中分化型(MKN-28)に分類されており、それぞれ細胞増殖速度が異なる。本研究では、細胞内Cl^-濃度の変化が細胞増殖速度を制御するという実験仮説に基づき、細胞内Cl^-イオン濃度に影響を与えるNa^+,K^+,2Cl^-cotransporter(NKCC1)の発現・活性レベル、およびNKCCの特異的阻害剤で処理した際の細胞増殖、および細胞周期に与える影響について、両細胞間での比較を行った。Realtime PCR法を用いて、NKCC1のmRNA発現レベルの比較を行ったところ、細胞増殖能の高いMKN-45では、MKN-28に比較して約3倍のNKCC1が発現していることが明らかになった。次いで、NKCC1のイオン輸送活性を、NKCC特異的な阻害剤であるfurosemideを処理した際の細胞容積変化から明らかにした。その結果、細胞容積減少量がMKN-45で大きかったため、mRNAレベルだけでなくNKCC1を介したイオン輸送活性もMKN-45の方が大きいことが明らかとなった。またNKCC1の細胞増殖への影響を検討するため、furosemideを処理した際の細胞増殖と細胞周期解析を行ったところ、MKN-45では、furosemide処理により有意な細胞増殖の阻害が確認できた。また、furosemideによる細胞周期に対する影響の解析を行ったところ、MKN-45ではコントロールと比較してGO/G1期細胞の割合が増加した。すなわち、MKN-45では、furosemide処理によるG0/G1 arrestが誘発されることが明らかとなった。以上の結果より、NKCC1が細胞増殖および細胞周期の進行に重要な役割を果たしていることが明らかとなったことから、細胞内Cl^-濃度変化が細胞増殖に影響を与える可能性が示唆された。
幼少期の日光浴でその後の人生を健康にー制御性T細胞を介した免疫系制御能力の獲得ー

紫外線照射は免疫寛容を誘導することが知られている。本研究では、紫外線照射による免疫寛容を誘導する樹状細胞サブセットを同定した。これまで皮膚免疫に重要であると考えられていたのは、表皮に存在するCD11b-typeランゲリン陽性樹状細胞(ランゲルハンス細胞)であった。しかし今回、紫外線照射した皮膚では、CD11b-typeランゲリン陰性樹状細胞によって制御性T細胞が誘導されることがわかった。この樹状細胞サブセットは免疫寛容や制御性T細胞の機能と増殖に関わる遺伝子を高発現している特徴を有することから、自己免疫疾患等を制御している可能性が示唆された。我々は近年、マウスに紫外線を照射することによって皮膚の制御性T細胞が著しく増加するという現象を見いだした。制御性T細胞とは、CD4陽性Foxp3陽性の細胞集団で、過剰な免疫応答を抑制し、免疫系の恒常性を維持する働きを持ち、自己免疫疾患やアレルギーを制御する上で重要な役割を担っている細胞である。紫外線照射は、乾癬やアトピー性皮膚炎の患者に照射すると症状が軽快するため、皮膚科領域では治療法の一つとして用いられている。即ち我々が見いだした、「紫外線が制御性T細胞を誘導する」という現象は、紫外線という環境要因が免疫系を大きく制御する可能性を示唆する結果である。一方で近年、乳幼児期の環境要因(微生物への曝露など)と免疫系の発達が密接に結びついていることがわかってきている。これらの事から我々は、乳幼児期に紫外線を浴びることもまた、その後の成長過程で免疫系を制御する能力を獲得するのに重要な因子となり得るのではないかと考えた。本研究では、乳幼児期におかれた環境要因ー紫外線を浴びる、即ち日光浴をすることーによって、制御性T細胞を介した免疫系制御能力を獲得し、それにより、自己免疫疾患やアレルギーの発症を予防できる可能性を明らかにすることを目的とした。成熟マウスに500mJ/cm2の紫外線を照射すると、7日後の皮膚では、CD4陽性T細胞中の約5060%が制御性T細胞として増加する。本年度はそのメカニズムの解明を進めた。まず、紫外線によって誘導されたマウス皮膚の制御性T細胞の表現型解析を行ったところ、紫外線照射により増える制御性T細胞は非常にユニークな表現型を持つことがわかった。また、この増殖メカニズムにおいて、ある分子を予測し、そのノックアウトマウスを使用したが、当初の予想に反し、このマウスにおいても紫外線照射後に制御性T細胞が増加しており、WTとの有意な差は見られなかった。紫外線照射によって誘導される制御性T細胞は非常にユニークな表現型を持つことを見いだした。我々は最近、マウスに紫外線を照射することによって皮膚の制御性T細胞が著しく増加するという現象を見いだした。紫外線照射によって制御性T細胞が皮膚で増えるメカニズムを解明するため、本年度は制御性T細胞の誘導に必要な樹状細胞のサブセットを同定した(J Immunol 2018 200 (1) 119-129)。これまで皮膚免疫に重要であると考えられていたのは、主として表皮に存在するCD11b陽性Langerin陽性樹状細胞(ランゲルハンス細胞)であった。しかし今回、紫外線によって皮膚で増える制御性T細胞の誘導には、真皮に存在するCD11b陽性Langerin陰性樹状細胞が重要であることがわかった。また、このCD11b陽性Langerin陰性樹状細胞をRNA-seq解析した結果、ランゲルハンス細胞と比較して、免疫寛容や制御性T細胞の機能と増殖に関わる遺伝子が高発現していた。一方で近年、乳幼児期におかれた環境要因と免疫系の発達が密接に結びついていることが示唆されている。これらの事から我々は、乳幼児期の紫外線への暴露が、制御性T細胞の分化増殖を誘導することで、免疫系を制御する能力の獲得に寄与するのではないかと考えた。現在、乳幼児期のマウスに紫外線照射をした際の影響について解析を進めている。紫外線照射により制御性T細胞が増加するメカニズムの解明を引き続き行うと共に、成長段階の異なるマウスにおける紫外線照射による免疫系制御能力獲得の解析も行う。免疫学ノックアウトマウスを使用した実験でWTと有意差がない結果を受け、系統維持を閉じたため、動物飼育委託費として計上していた一部に、次年度使用額が生じた。別のマウスの購入または系統維持のため、次年度分に組み込み使用する。