hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
社会的費用を考慮したリサイクル政策の費用便益分析

本研究では、主に2つの研究テーマに取り組んだ。一つは、廃棄物処理施設設置に伴う社会的費用の計測である(テーマ(1))。もう一つは、青森・岩手県境の産廃不法投棄現場における環境再生事業の評価である(テーマ(2))。テーマ(1)については、昨年度までに主な分析を終え、本年度はそれを学術論文として公刊した。ここでは特にテーマ(2)の研究実績について報告する。テーマ(2)では、青森・岩手県境不法投棄現場の環境再生事業に関する項目として以下の4つ、(1)誰が事業主体となるか、(2)どのような内容の環境再生事業を行うか、(3)将来にわたって現場およびその周辺の環境水準をどのように保つか、(4)原状回復事業後の環境モニタリングをどれだけの期間行うか、に注目し、当該事業に対する住民意識を選択型実験によって分析した。分析の結果、以下のことが明らかになった。事業主体については、県の単独主体よりも、地元市町村、NPO等を含む地元住民、有志企業がそれぞれ追加されるに従い人々の効用が逓増することがわかった。再生内容については、更地のままにする案や廃棄物処理施設や県境不法投棄事件についての環境学習施設を設置する案よりも現場全体を植林するという案が最も高い支持を得た。目標とする環境水準については、環境基準をすべて達成した場合も、それに加えて専門家が問題なしと判断した場合にも、平均的には環境基準のほぼ達成の場合と効用水準の違いは見られないことがわかった。原状回復事業後の環境モニタリング期間については、3年、5年、10年と期間が長くなるにつれて平均的には人々の効用が増加するが、その増分は減少することもわかった。さらに、これらの推定結果をもとに、当該事業に対する岩手県民全体の評価額も推計し、最高評価額は約127億円と推計された。社会的費用を含めたリサイクル政策の費用便益分析を行うために、本年度は主に(1)廃棄物処理に係る私的費用に関する基礎的文献やデータの収集・分析、(2)廃棄物処理施設の現地調査、(3)廃棄物処理施設設置に係る社会的費用の分析、の3つに取り組んだ。(1)では、特に一般廃棄物処理に係る施設整備費と運営費に関するデータを収集した。(2)では、秋田県大館市にある民間の廃棄物処理施設(産業廃棄物の中間処理施設・家電リサイクル施設・最終処分場)を訪問し、廃棄物処理業の実態調査を行った。(3)では、昨年度までに行った一般市民へのアンケート調査(選択型実験)によるデータを用いて、1)回答者の個人属性を考慮した廃棄物処理施設設置の社会的評価、2)環境評価手法と住民審議手法を併用した広域処理施設の設置に関する社会的評価、について分析した。1)で特に注目したのは、廃棄物処分場を設置するに際しての、回答者の居住地の与える影響である。この分析で明らかにされた主な点は以下のとおりである。・都市部の住民は一般廃棄物処理の広域化によって自市町村以外の廃棄物が持ち込まれることに抵抗を示さないが、農村部の住民はそれに抵抗を示す。・すでに一般廃棄物処分場をもつ市町村の住民は、それをもたない市町村の住民よりも新たな処分場設置への抵抗が大きい。2)では、施設内でのリサイクル率の上昇に対する住民の一定の評価が見られ、廃棄物処理施設にリサイクル機能を付加することで処理施設の社会的受容性が高まる可能性があることが示された。なお、(3)の研究成果の一部については、環境経済・政策学会と廃棄物学会で報告するとともに、現在、学術論文誌へ投稿中である。
インターネットを活用した環境調和型マイクロスケール実験授業及びその教材開発

イオン液体を用いて地域貢献型のイベントや、研修に活用できる教材開発を行った。我が国の初等・中等教育現場の教員が容易に導入できるマイクロスケール実験を合同で開発し、学会発表、出張授業、研修事業などでマイクロスケール実験の良さを広く公開し、インターネット回線を用いた太平洋を越えたマイクロスケール実験授業を同時開催し、地域貢献に寄与することができた。理科離れや、理科基礎科目の学力低下は大学に入学する以前に顕著化している。効果的な中等教育改革を行い、理科好きの生徒の数を増やすと共に、大学の基礎課程終了時までに専門教育を受けるのに必要な気力、学力を養成するためにはどうすればいいだろうか?着目したのはマイクロスケール実験である。マイクロスケール実験とは単に実験の規模を小さくしたものではなく、コンセプトそのものをとらえ直すものである。従来の実験室や実験器具は必要でなく、どこでも実験することが出来る。現場で導入する際に、特筆出来ることは、使う試薬量が少ないため、実験に伴う事故が軽減でき、実験廃棄物を極少で抑えられることである。現在、初等・中等教育現場で行われている実験はスケールが大きいことが多く、廃棄薬品の問題は無視できない。そのため、実験を行わずに説明だけで済ませてしまうことも多いという声を聞く。しかし、生徒が自ら手を動かし実験をすることは理科教育の基盤である。マイクロスケール実験は実験結果を生徒が素早く確認することができるとともに、実験スケールが小さいため、適切な教材キットあるいは教材マニュアルさえできれば、多くの教師が容易に導入できる。一方、香川県教育委員会では、教員研修で海外視察研修を行っているが、予算削減の昨今、幅広く国際交流事業を展開することは困難である。そこで本研究では、米国コロラド州立大学のトンプソン博士に協力いただき、我が国の初等・中等教育現場の教員が容易に導入できるマイクロスケール実験を合同で開発し、世界初のインターネット回線を用いた太平洋を越えたマイクロスケール実験授業を同時開催し、地域貢献に寄与することを目的とする。トンプソン博士は、マイクロスケール実験の米国のリーダーたる存在である。欧米ではマイクロスケール実験に対する理解は深く、全米の高等学校では既に半数以上、オックスフォード大学やUCバークレー校などでもマイクロスケール実験は導入されている。また、タイや韓国などアジアでも数多く導入されている。日本では、東北医療技術短期大学名誉教授の荻野和子先生らのグループが先駆的なお仕事を展開されているが、日本の小中高および大学で定常的にマイクロスケール実験を取り入れているところはまだまだ少なく、香川県では全く行われていないのが現状である。そこで平成19年度は、小中高及び大学での授業内容を再検討すると共に、マイクロスケール実験を日本で展開する場合について実際に香川に来て頂いた現状調査及び研修事業を行って頂いた。本研究を進めることにより学部学生の科学的知識及び意識改革を行い、香川県教育委員会との連携強化、アメリカコロラド州の高等学校教員との交流、環境に優しいマイクロスケール実験の普及を図ることが出来ると期待している。効果的な中等教育改革を行い、理科好きの生徒の数を増やすと共に、大学の基礎課程終了時までに専門教育を受けるのに必要な気力、学力を養成するために着目したのはマイクロスケール実験である。そこで本研究では、米国コロラド州立大学のトンプソン博士に協力いただき、我が国の初等・中等教育現場の教員が容易に導入できるマイクロスケール実験を合同で開発し、世界初のインターネット回線を用いた太平洋を越えたマイクロスケール実験授業を同時開催し、地域貢献に寄与することを目的とし研究を進めてきた。本年度は,遠隔教育の調査研究を同時に進め,韓国・コロラド調査を中心に遠隔教育教材開発事例研究を行った。これらの成果を生かし平成21年度に大成したい。

現在、初等・中等教育現場で行われている実験はスケールが大きいことが多く、廃棄薬品の問題は無視できない。そのため、実験を行わずに説明だけで済ませてしまうことも多いという声を聞く。しかし、生徒が自ら手を動かし実験をすることは理科教育の基盤である。マイクロスケール実験は実験結果を生徒が素早く確認することができるとともに、実験スケールが小さいため、適切な教材キットあるいは教材マニュアルさえできれば、多くの教師が容易に導入できる。そこで本研究では、米国コロラド州立大学のトンプソン博士に協力いただき、我が国の初等・中等教育現場の教員が容易に導入できるマイクロスケール実験を合同で開発し、世界初のインターネット回線を用いた太平洋を越えたマイクロスケール実験授業を同時開催し、地域貢献に寄与することを目的とし研究を進めてきた。欧米ではマイクロスケール実験に対する理解は深く、全米の高等学校では既に半数以上、オックスフォード大学やUCバークレー校などでもマイクロスケール実験は導入されている。また、タイや韓国などアジアでも数多く導入されている。本年度は,遠隔教育の調査研究を同時に進め,韓国・コロラド調査を中心に遠隔教育教材開発事例研究を行い,その結果について公開した。
核膜孔タンパク質の質的変化による細胞運命の決定

1.Nup融合遺伝子産物が核ー細胞質間物質輸送に与える影響の解明上記の目的のため、まず野生型の核膜孔タンパク質Nup98およびNup214が核ー細胞質間物質輸送を担う運搬体および積み荷の細胞内局在に与える影響について検討した。Nup98をノックダウンした細胞では運搬体のExportin1から7およびImportin7の細胞内局在が変化していた。Exportin1-7はそれぞれ異なった基質を認識し運搬している。Exportinが輸送するタンパク質あるいはRNAのいくつかについてノックダウン細胞における局在を観察したところ、細胞内局在に変化が生じていた。次に、Nup98融合タンパク質およびNup214融合タンパク質発現細胞における運搬体の細胞内局在を観察したところ、Nup98ノックダウン細胞と同様の細胞内局在の変化が認められた。また、基質の輸送にも影響がみられた。以上の結果から、Nup融合遺伝子産物は、細胞内において野生型のNupが有する機能を何らかの機構で阻害している可能性が示唆された。2. Nup214融合遺伝子産物の輸送以外の核内機能の解明SET-Nup214、DEK-Nup214を発現する患者由来の細胞株を用いて遺伝子発現パターンの解析を行ったところ、共に白血病細胞でしばしば高発現がみられるHox遺伝子群の発現が上昇していることが明らかとなった。転写が促進されているHox遺伝子領域では、転写がアクティブな遺伝子領域に見られるヒストンH3K4のトリメチル化及びヒストンH3K79のジメチル化の割合が高いことが認められた。一方、レポーターアッセイによりHox遺伝子群のプロモーター領域に与えるNup214融合タンパク質の影響を検討したが、転写活性の促進は認められなかった。変異型Nup98の発現による輸送異常とがん化における役割の解明の解析について時間がかかっている。また、研究実施計画に記述した計画3「核膜孔複合体形成への影響」の実験を進めるにあたっての条件検討を行った。そのため、計画2「相互作用因子と新規機能の同定」の進行に遅れが生じている。1.核膜孔タンパク質Nup98、Nup214の質的変化が核-細胞質間物質輸送へ与える影響核-細胞質間物質輸送へ与える影響において、Nup融合遺伝子産物発現細胞とNupノックダウン細胞で見られた結果が類似していた理由について、分子レベルでの解析を進める。2.Nup融合遺伝子産物の輸送以外へ及ぼす影響の解明Nup214融合遺伝子がHox遺伝子群の転写量を増加していた原因について、解析を進める予定である。現在までにHox遺伝子群の転写に関わることが報告されている転写因子やヒストン修飾酵素、クロマチンリモデリング因子等に着目し、解析を行う。必要に応じてNup214融合遺伝子産物と相互作用する因子の同定を質量分析により行い、解析を進める予定である。本研究では、核膜孔タンパク質の質的変化による細胞性質決定機構の解明を目指し、白血病患者で見られるNup98及びNup214の融合タンパク質(以下変異型Nup)による細胞がん化機構の解析を中心に実験を進めている。1.今までの研究で、変異型Nupを発現した細胞では変異型Nupが核外輸送因子CRM1/XPO1と結合すること、CRM1が核外輸送を担っている基質タンパク質の核外への移行を抑制していることが明らかとなっている。CRM1の基質タンパク質の一つにリボソーム前駆体の核外輸送を担うタンパク質NMD3がある。リボソーム生合成の異常は癌化との関係が示唆されていることから、変異型Nup発現によるNMD3機能への影響について検討を行った。免疫染色により、変異型Nup発現細胞ではNMD3の局在が変化していることが明らかとなった。また、in-situハイブリダイゼーション法により、rRNAの核への蓄積が確認された。2.ヒトNup98は二つのバリアントを有する。両者は17個のアミノ酸配列の有無によって区別される。両バリアントの組織における発現パターン及び細胞内機能について解析を行った。マウスにおいて、両バリアントの発現パターンに大きな違いは見られなかった。次に、両バリアントの細胞内局在および他の核膜孔タンパク質との相互作用について検討を行った。両者はともに大部分が核膜上に存在すること、他の核膜孔タンパク質との相互作用に大きな違いはみられないことを明らかにした。3.Nup98は染色体転座により様々なタンパク質と融合遺伝子産物を形成する。機能解析の進んでいない変異型NupであるNup98-TopIIb,Nup98-SETBP1について解析を進め、両者が核に存在し核外輸送に影響を与えていることを明らかにした。変異型Nup発現による輸送異常とがん化における役割の解明の解析について時間がかかったため、研究実施計画に記述した計画2.相互作用因子と新規機能の同定に遅れが生じている。

次に、Nup98融合タンパク質およびNup214融合タンパク質発現細胞における運搬体の細胞内局在を観察したところ、Nup98ノックダウン細胞と同様の細胞内局在の変化が認められた。また、基質の輸送にも影響がみられた。以上の結果から、Nup融合遺伝子産物は、細胞内において野生型のNupが有する機能を何らかの機構で阻害している可能性が示唆された。2. Nup214融合遺伝子産物の輸送以外の核内機能の解明SET-Nup214、DEK-Nup214を発現する患者由来の細胞株を用いて遺伝子発現パターンの解析を行ったところ、共に白血病細胞でしばしば高発現がみられるHox遺伝子群の発現が上昇していることが明らかとなった。転写が促進されているHox遺伝子領域では、転写がアクティブな遺伝子領域に見られるヒストンH3K4のトリメチル化及びヒストンH3K79のジメチル化の割合が高いことが認められた。一方、レポーターアッセイによりHox遺伝子群のプロモーター領域に与えるNup214融合タンパク質の影響を検討したが、転写活性の促進は認められなかった。変異型Nup98の発現による輸送異常とがん化における役割の解明の解析について時間がかかっている。また、研究実施計画に記述した計画3「核膜孔複合体形成への影響」の実験を進めるにあたっての条件検討を行った。そのため、計画2「相互作用因子と新規機能の同定」の進行に遅れが生じている。平成29年度に実験を予定していた変異型Nupの相互作用因子と新規機能解析を中心に研究を進めていく予定である。1.核膜孔タンパク質Nup98、Nup214の質的変化が核-細胞質間物質輸送へ与える影響核-細胞質間物質輸送へ与える影響において、Nup融合遺伝子産物発現細胞とNupノックダウン細胞で見られた結果が類似していた理由について、分子レベルでの解析を進める。2.Nup融合遺伝子産物の輸送以外へ及ぼす影響の解明Nup214融合遺伝子がHox遺伝子群の転写量を増加していた原因について、解析を進める予定である。現在までにHox遺伝子群の転写に関わることが報告されている転写因子やヒストン修飾酵素、クロマチンリモデリング因子等に着目し、解析を行う。必要に応じてNup214融合遺伝子産物と相互作用する因子の同定を質量分析により行い、解析を進める予定である。
疎性モデリングを用いた、微分方程式の統計的推定論の確立

本研究の主目的は、観測データが従う微分方程式を自動的に導出する、統計的推定論の開発を行うことである。これにより従来微分方程式を用いて解析されてきた自然現象の研究に対して、自然にデータ駆動型の研究が行えるようになることが期待される。具体的には一変数確率非線形微分方程式の一種である、拡散ライト・フィッシャーモデルのパラメータ推定問題を扱ってきた。この手法では、確率密度関数の時間発展を表す偏微分方程式を空間方向に離散化し、連続時間有限状態マルコフ過程に変換してから、集団遺伝学的に重要な、選択係数やドミナンスなどの推定を、期待値最大化法の枠組みで行う。過去の研究と異なる点は、尤度関数の漸近理論を用いて、推定したパラメータの信頼区間を出力できるところであり、これにより、確信度の低い推定をフィルタリングできることである。今年度は、サンプリングなどを使ってパラメータ推定を行う他手法との比較を行った。その結果、精度の面においても計算速度の面においても提案手法が優位性をもつことが示された。この研究については現在投稿論文のリバイスを継続しているところである。今年度は一変数非線形微分方程式の手法を拡張して、多変数の線形確率微分方程式のパラメータ推定のアルゴリズムの開発を行った。線形確率微分方程式については、ガウス型のシステムノイズをかいていした場合、平方完成を何度も繰り返すことで、尤度関数のパラメータ微分ができることを示した。今後はさらにその結果を元に、多変数多変数の確率非線形微分方程式のパラメータ推定の問題に取り組む予定にしている。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、人工進化の元で計測された集団ゲノムデータから、各一塩基多型に働く進化選択圧とドミナンスを推定する手法の開発と実装に成功した。アルゴリズムとしては集団遺伝学の基本モデルのライトフィッシャーモデルに対し期待値最大化法を適用してパラメータの点推定を行うとともに、尤度関数の最適パラメータ周辺での曲率を計算し、推定値の信頼区間を計算できるようなものとした。計算機実験を行ったところ、この信頼区間を活用することにより、従来のソフトウェアよりも信頼性の高い推定値を計算できることがわかった。次に寒暖差の大きい環境で人工進化させたショウジョウバエのゲノムのPool-seqデータを用いて各一塩基多型に働く選択圧を計算したところ、3R染色体の中央に強い選択圧が働いている可能性が示唆された。これは、この領域に巨大なインバージョンをもつ部分集団が気候変化に敏感だという過去の報告とコンシステントであった。しかもその選択圧の強度は毎世代7%、インバージョンをもつハエが取り除かれるほど強いものであることが示された。この結果は、英語論文として国際誌Bioinformaticsに投稿し現在リバイスを行っている所である。一変数確率微分方程式のパラメータ推定に関しては、基本的には完成したと考えている。また、線形微分方程式の範囲内では多変数微分方程式の推定論も確立することができた。ただし、現時点で論文化されたのはまだ数少ない。一変数の微分方程式については、ライト・フィッシャーモデルにしか適用していない。多変数線形微分方程式については一細胞シーケンシングにしか適用していない。開発した方法論は高い一般性をもつことを示すにはより多くの問題に適用していく必要があると思われる。一変数非線形確率微分方程式の推定では、より多くの非線形相互作用項を方程式に加えて現象の説明に必要な項のみが、機械学習によって選ばれてくることを示す必要がある。多変数線形確率微分方程式のアルゴリズムは、各変数を、空間離散化を施した、空間点ごとの場の自由度とみなすことで、線形確率偏微分方程式のパラメータ推定に応用することができる。
沿岸性渦鞭毛藻類の栄養型に関する研究

研究期間中の野外観測は,北海道大学調査練習船「うしお丸」(1996年7月1997年8月)および練習船「北星丸」(1997年10月),函館水産試験場調査船「金星丸」(1997年9月)を用いて,北海道噴火湾海域に設けた計14の調査点において行われた.各調査点においては,CTDによる水温・塩分の測定を行った.また,表層より水深50mの間の海水試料(25リッター)を,ニスキン採水器を用い,10m間隔で採集した.ここで得られた海水試料を用い,目合200μmのネットでマクロプランクトンを取り除いた後,目合20μmのネットでミクロプランクトンが捕集された.ミクロプランクトン試料は,中性ホルマリンで固定(2%v/v)した後,冷蔵保存し,光顕微鏡による観察試料とした.同時に,栄養塩分析用試料(100ml)及びクロロフィルa濃度測定用試料(200ml)を得た.栄養塩濃度はオートアナライザーによる自動,分析クロロフィルa濃度は,N,N-ジメチルホルムアミドを用い色素を抽出した後、蛍光法で測定した.さらに,ノルパックネットの鉛直曳を行い,大型植物プランクトンを採集した.ネットの枠には小型水深データロガーを装着し,ネットの海水中での挙動を明らかにした.本科学研究役補助金の一部を利用して行われた研究は既に公表されている(小達他,1998;今井他,印刷中:Iinuma et al.,印刷中).なお,蛍光顕微鏡によるプランクトンの観察は現在進行中であり,結果がまとまり次第早急に出版するように努力する.研究期間中の野外観測は,北海道大学調査練習船「うしお丸」(1996年7月1997年8月)および練習船「北星丸」(1997年10月),函館水産試験場調査船「金星丸」(1997年9月)を用いて,北海道噴火湾海域に設けた計14の調査点において行われた.各調査点においては,CTDによる水温・塩分の測定を行った.また,表層より水深50mの間の海水試料(25リッター)を,ニスキン採水器を用い,10m間隔で採集した.ここで得られた海水試料を用い,目合200μmのネットでマクロプランクトンを取り除いた後,目合20μmのネットでミクロプランクトンが捕集された.ミクロプランクトン試料は,中性ホルマリンで固定(2%v/v)した後,冷蔵保存し,光顕微鏡による観察試料とした.同時に,栄養塩分析用試料(100ml)及びクロロフィルa濃度測定用試料(200ml)を得た.栄養塩濃度はオートアナライザーによる自動,分析クロロフィルa濃度は,N,N-ジメチルホルムアミドを用い色素を抽出した後、蛍光法で測定した.さらに,ノルパックネットの鉛直曳を行い,大型植物プランクトンを採集した.ネットの枠には小型水深データロガーを装着し,ネットの海水中での挙動を明らかにした.本科学研究役補助金の一部を利用して行われた研究は既に公表されている(小達他,1998;今井他,印刷中:Iinuma et al.,印刷中).なお,蛍光顕微鏡によるプランクトンの観察は現在進行中であり,結果がまとまり次第早急に出版するように努力する.本年度は試料収集に重点をおいて研究を行った.1996年7月24日26日,8月21日23日,10月14日16日の期間,北海道大学調査練習船「うしお丸」を用い,北海道噴火湾海域に設けた計14の調査点において海洋観測並びにプランクトンの採集を行った.各測点では,CTD (Sea-Bird SBE 19)を用い水温・塩分の鉛直分布を調べた.また,表層より水深50mの間を10m間隔で,ニスキン採水器により海水試料(25リッター)を得た.得られた海水試料は目合200μmのネットでマクロプランクトンを取り除き,目合20μmネットでミクロプランクトンを捕集し,中性ホルマリンで固定した(2%,v/v).これら試料は冷蔵保存し,今後の蛍光顕微鏡観察に供する.同時に,栄養塩分析用試料(100ml)及びクロロフィルa濃度測定用試料(200ml)を得た.栄養塩濃度はオートアナライザーによる自動分析,クロロフィルa濃度はN,N-ジメチルホルムアミド抽出による蛍光法で測定した.なお,今後も同様の観測ならびにプランクトン試料採集を行うが,来年度は試料の観察及び解析に重点をおいて研究を行う予定である.蛍光顕微鏡観察は落射型蛍光顕微鏡下で青励起のもとで行う.出現する渦鞭毛藻類については,種の同定を行うとともに,光合成色素の有無を調べる.青励起のもとでは,光合成色素は赤またはオレンジの自家蛍光を発するので識別は容易である.また,個体の主要サイズを測定し体体積を見積もる.このようにして噴火湾海域に出現する渦鞭毛藻類の種組成,栄養型,及びそれぞれの現存量の分布並びに季節変動について明らかにして行く予定である.本研究で得られた結果は早急に出版するように努力する.研究期間中の野外観測は、北海道大学調査練習船「うしお丸」(1996年7月1997年8月)および練習船「北星丸」(1997年10月)、函館水産試験場調査船「金星丸」(1997年9月)を用いて、北海道噴火湾海域に設けた計14の調査点において行われた。各調査点においては、CTDによる水温・塩分の測定を行った。

また、表層より水深50mの間の海水試料(25リッター)を、ニスキン採水器を用い、10m間隔で採集した。ここで得られた海水試料を用い、目合200μmのネットでマクロプランクトンを取り除いた後、目合20μmのネットでミクロプランクトンが捕集された。ミクロプランクトン試料は、中性ホルマリンで固定(2%v/v)した後、冷蔵保存し、蛍光顕微鏡による観察試料とした。同時に、栄養塩分析用試料(100ml)及びクロロフィルa濃度測定用試料(200ml)を得た。栄養塩濃度はオートアナライザーによる自動分析、クロロフィルa濃度は、N、N-ジメチルホルムアミドを用い色素を抽出した後、蛍光法で測定した。さらに、ノルパックネットの鉛直曳を行い、大型植物プランクトンを採集した。ネットの枠には小型水深データロガーを装着し、ネットの海水中での挙動を明らかにした。本科学研究費補助金の一部を利用して行われた研究は既に公表されている(小達他、1998;今井他、印刷中)。なお、蛍光顕微鏡によるプランクトンの観察は現在進行中であり、結果がまとまり次第早急に出版するように努力する。
メチル水銀による小脳顆 粒細胞特異的傷害“炎症 仮説”の分子機構

小脳皮質の顆粒細胞層が特異的に傷害されることは,水俣病の病理において未解決な主要問題の一つである。小脳においてもメチル水銀中毒初期に大脳と同じく浮腫形成が認められるが,顆粒細胞層特異的な病変形成を「浮腫形成に伴う循環組織障害」だけでは十分に説明することは難しい。メチル水銀中毒ラットの小脳の病理組織学的な解析は,顆粒細胞層に細胞傷害性T-リンパ球およびマクロファージが浸潤し,顆粒細胞がアポトーシスを起こしていること示した。すなわち,メチル水銀による小脳顆粒細胞層の傷害に炎症性細胞が関与することが示唆される。このメカニズムを“炎症仮説"と名付け,培養細胞を用いてこの仮説の分子的基盤を明らかにした。平成27年度は,メチル水銀による(1)脳微小血管細胞外マトリックスの特性変化,および(2)T-リンパ球による小脳顆粒細胞傷害に関わるパーフォリン/グランザイムB経路,(3)マクロファージによる顆粒細胞の傷害メカニズムとしてのマクロファージからの炎症性サイトカインの放出として,メチル水銀により誘導される炎症性サイトカインを検討した。(1)メチル水銀を脳微小血管周皮細胞に曝露すると,シンデカンー4が特異的に誘導されることを見出した。シンデカンー4mRNAはメチル水銀の曝露濃度および時間依存的に誘導され,これはコアタンパク質レベルにおいてもメチル水銀により誘導が認められた。そこで,メチル水銀によるシンデカンー4の誘導機構を検討した。MAPK経路のうちp38 MAPKのみ,メチル水銀の曝露濃度および時間依存的な活性化が認められ,メチル水銀によるシンデカン-4の誘導に一部p38 MAPK経路の活性化が関与することが示唆された。(2)メチル水銀に曝露したJurkut細胞において,曝露濃度および時間依存的に培地中へのパーフォリン/グランザイムBの蓄積が増加した。このとき,メチル水銀によるパーフォリンmRNAの発現誘導は微弱であったが,グランザイムB mRNAは顕著に上昇した。パーフォリン/グランザイムBの発現誘導に関わるシグナルとして既知のPI3K経路を検討したが,PI3K阻害剤を処理してもメチル水銀によるパーフォリン/グランザイムBの発現上昇への影響は微弱であった。そこで,メチル水銀によるEGFR/MAPK経路を検討したところ,メチル水銀によりEGFRおよびMAPKsが活性化され,それぞれの阻害剤によりメチル水銀による培地中へのパーフォリンおよびグランザイムBの分泌量の増加が抑制された。(3)マクロファージにおいてメチル水銀により誘導される炎症性サイトカインとしてTNF-aが顕著に発現誘導されることを見出した。申請時の計画書通り,平成27年度は(1)細胞傷害性T-リンパ球・マクロファージの顆粒細胞層浸潤に関わる脳微小血管の細胞外マトリックスの特性変化の重要な要因としての脳微小血管周皮細胞のプロテオグリカンの発現変動としてシンデカンー4が変動することを見出し,(2)細胞傷害性T-リンパ球による顆粒細胞アポトーシス誘導機構としてJurkut細胞からのグランザイムB/パーフォリン放出がメチル水銀により増強されることを明らかにした。さらにそれぞれに関わるシグナルを明らかにしつつある。さらに,平成28年度以降の研究推進のために,(3)マクロファージからの炎症性サイトカインの放出として,メチル水銀により炎症性サイトカイン・TNF-aが顕著に誘導されることを予備的に観察している。平成28年度は,マクロファージ(RAW264.7細胞)においてメチル水銀により誘導される炎症性サイトカインとして同定されたTNF-aの(1)小脳顆粒細胞に対する傷害性の評価,(2)マクロファージ(RAW264.7細胞)における発現を上昇させるメカニズムとしての細胞内シグナル伝達を明らかにした。さらに,昨年度に引き続き,メチル水銀によるT-リンパ球による小脳顆粒細胞傷害に関わるパーフォリン/グランザイムB経路について,(3)T-リンパ球のモデルとして用いたJurkat細胞からのパーフォリン/グランザイムB放出シグナルを明らかにした。(1)TNF-aの小脳顆粒細胞への選択的な傷害について,一般的にTNF-a高感受性である血管内皮細胞,さらに低感受性である血管平滑筋細胞をもちいて,TNF-aによる細胞毒性を比較,検討した結果,血管内皮細胞(TNF-a高感受性)と同様にTNF-a処理濃度依存的な細胞傷害が小脳顆粒細胞においても認められた。この時,血管平滑筋細胞(TNF-a低感受性)においてはTNF-a処理による細胞傷害性は認められなかった。(2)メチル水銀によるRAW264.7細胞からのTNF-a発現上昇メカニズムとして一部p38 MAPKが関与すること,さらに転写因子としてNF-kBが関与することが示唆された。(3)メチル水銀によるJurkat細胞から遺伝子レベルで誘導されるグランザイムBは,メチル水銀によるPTP1Bの阻害を介したEGFR/p38 MAPKおよびEGFR/ERKシグナルが関与し,一部JNKが細胞外への放出に関与することが示された。また,パーフォリンはEGFR/p38 MAPK,ERKシグナルとJNKの活性化が細胞外へのパーフォリン分泌に関与することが示された。申請時の計画通り,平成28年度以降の実験計画のうち約67割(顆粒細胞への傷害性評価およびマクロファージからの炎症性サイトカイン発現上昇シグナルの解析)を遂行し,研究成果が得られた。これにより平成29年度はマクロファージからの放出されたTNF-

aによる顆粒細胞の選択的な傷害について,より詳細な解析を行うことと,これまでの研究成果を当該分野の国際雑誌へ論文投稿する。小脳皮質の顆粒細胞層が特異的に傷害されることは,水俣病の病理において未解決な主要問題の一つである。小脳においてもメチル水銀中毒初期に大脳と同じく浮腫形成が認められるが,顆粒細胞層特異的な病変形成を「浮腫形成に伴う循環組織障害」だけでは十分に説明することは難しい。メチル水銀中毒ラットの小脳の病理組織学的な解析は,顆粒細胞層に細胞傷害性T-リンパ球およびマクロファージが浸潤し,顆粒細胞がアポトーシスを起こしていること示した。すなわち,メチル水銀による小脳顆粒細胞層の傷害に炎症性細胞が関与することが示唆される。このメカニズムを“炎症仮説"と名付け,培養細胞を用いてこの仮説の分子的基盤を明らかにした。本研究はメチル水銀による(1)脳微小血管細胞外マトリックスの特性変化,および(2)T-リンパ球による小脳顆粒細胞傷害に関わるパーフォリン/グランザイムB経路,(3)マクロファージによる顆粒細胞の傷害メカニズムとしてのマクロファージからの炎症性サイトカインの放出に着目し実施した。29年度はこれらの研究の総括的な活動となった。(1)脳微小血管周皮細胞において,メチル水銀はシンデカンー4を特異的に誘導することを見出した。その誘導機構の一部にp38 MAPK経路の活性化が関与することが示唆された。p38 MAPKの活性化に関わる上流のシグナルとしてEGFRの活性化について検討したところ,周皮細胞においてメチル水銀はEGFRを活性化するものの,シンデカンー4の誘導に関与しない可能性が示唆された。(2)T-リンパ球のモデルとして用いたJurkat細胞からのパーフォリン/グランザイムB放出シグナルを明らかにした。メチル水銀は遺伝子レベルでグランザイムBを誘導し,これはメチル水銀によるPTP1Bの阻害を介したEGFR/p38 MAPK,ERKシグナルが関与し,一部JNKが細胞外への放出に関与することが示された。また,パーフォリンはEGFR/p38 MAPK,ERKシグナルとJNKの活性化が細胞外へのパーフォリン分泌に関与することが示された。(3)マクロファージによる顆粒細胞の傷害メカニズムとしてTNF-aの小脳顆粒細胞への選択的な傷害について,TNF-a高感受性の血管内皮細胞と同様にTNF-aによる細胞傷害が小脳顆粒細胞においても認められた。この時,TNF-a低感受性の血管平滑筋細胞においては細胞傷害性は認められなかった。さらに,メチル水銀によるRAW264.7細胞からのTNF-a発現上昇メカニズムとして一部EGFR/p38MAPKが関与すること,転写因子としてNFkBが関与することが示唆された。今後の推進方策については,(1)脳微小血管周皮細胞においてメチル水銀によりシンデカンー4が特異的に誘導された分子機構をより詳細に検討する。(2)Jurkut細胞からのグランザイムB/パーフォリン放出がメチル水銀により増強される分子機構を詳細に明らかにする。
近代語彙と近代語法の成立－－日中対照の視点から

本研究のテーマは「近代語彙と近代語法の成立ー日中対照の視点から」である。本研究の目的は、語法について、森岡健二(1999)『欧文訓読の研究ー欧文脈の形成ー』を参照し、欧文脈について検討していく。そこで得られた方法を使用し、中国語における「現代欧化語法現象」について調査することである。具体的には、中国語における「現代欧化語法現象」と日本語の「欧文脈」を対照し、近代文法・語法の交流についても明らかにしたい。欧文脈というと、名詞から文法表現まで、幅広く存在するのである。また、大島正二(2011)『中国語の歴史-ことばの変遷・探究の歩み-』においては、中国語の「欧化語法現象」が11項目挙げられている。2015年度と2016年度は、以上の先行研究を分析し、日中両言語を対照した上で、大島(2011)が挙げている11項目から、共通性のあるものとして三人称代名詞「彼・彼女・彼等」、不定代名詞「一種・一個」、再帰代名詞「自分・自身・自己」の三つを選んだ。具体的には、三人称代名詞「彼・彼女」、再帰代名詞「自分・自身・自己・自体」について、それぞれ論文「訳語『彼・彼女』について」、論文「再帰代名詞「自分・自身・自己・自体」の使い分けについて」を作成し、学会で発表した。2017年度は、2015年度と2016年度に作成した論文を加筆・修正し、「訳語「彼・彼女・彼等」の定着過程についてー辞書での立項と新聞での定着を中心に」をテーマにし、雑誌『解釈』へ投稿した。また、「「自己」という語の定着過程について」をテーマにし、雑誌『名古屋言語研究』へ投稿した。そして、不定代名詞「一個」について、関連している「一個人・個人」を中心に調査し、「「個人」という語の定着過程について」をテーマにし学会で発表し、雑誌『日中対照言語研究』へ投稿した。現在、博士論文を作成している。29年度が最終年度であるため、記入しない。博士一年目は、修士論文を踏まえ、厳復の訳語と日本語の新漢語を、訳語の性格、翻訳方法、定着語と廃語などのいくつかの面で、対照研究を行うことを計画した。そして、近代宣教師から梁啓超までの間の翻訳著書における翻訳語を摘出し、厳復の訳語と同じ研究方法で調べていくことを計画した。この一年においては、翻訳語彙と翻訳語法の二面から研究を進めた。語彙の面では、「理学」という語をはじめ、厳復が訳出できなかった「心理学」「物理学」「地理学」「倫理学」「生理学」「性理学」「数理学」「法理学」など、「理学」という形式の訳語も調べた。また、造語法の視点から、「理学」と「理学」という形式の訳語との関係を検討した。一方、近代中国における翻訳著書、特に日本語から訳した著書を整理し、梁啓超の翻訳と森田思軒の翻訳に注目した。そして、森田思軒訳『十五少年』(1896)と梁啓超がそれを重訳した『十五小豪傑』(1902)を対照し、翻訳方怯・訳語の選択・訳語の借用などの面から調べ始めた。語法の面では、日本語の「欧文脈」にあたる中国語の「欧化語法現象」についての先行研究を調べた。先行研究で言及されている「欧化語法現象」は訳三十項目ある。その中では、1第三人称代名詞ー他(彼)・她(彼女)它・它們(ものを指す第三代名詞)の出現2「一種・一個」など「一+」のような数量詞の使用、3連体修飾の使用ー名詞+「的」+名詞(名詞+の+名詞)、4複数表現「們」(「たち」にあたる)、5接尾辞「化」などは、日本語の「欧文脈」と関わりがあると考えられる。そして、その中から、「一種」に注目し、「一種」という訳語の歴史及び「一種」の使用上の変遷、特に副詞として使用されてきた「一種」(例えば、「一種不思議な力」)の使い方を調べた。この一年では、雑誌で発表できるまでの成果を出していなかったが、長い目で見れば、翻訳語彙と翻訳語法の先行研究を整理し、今後の研究の方向、そして、これから重点的に調べていく研究のポイントを具体化した.今年度は、研究テーマと研究目的をもとにして、具体的には、以下の三点を達成した。(一)、研究対象をさらに限定し、研究の方向性を明らかにした。欧文脈は、名詞から文法表現まで、幅広く存在するのである。今年度は、先行研究を分析した上で、これらの項目から、日中両国語を対照しながら、共通性のあるものとして三人称代名詞「彼・彼女・彼等」、不定代名詞「一種・一個」、再帰代名詞「自分・自身・自己」の三つを選んだ。これにより、研究対象がさらに限定され、研究の未来性がよりはっきりしたのである。(二)、今後の研究に必要とされる先行研究、及び調査資料を収集し、リストを作成した。今年度は、日本近代翻訳小説、近代からあった新聞記事、及び中国近代翻訳著作、特に「日本語訳を介した翻訳著書」を調査し、資料リストを作成した。

一方、近年中国においては、「欧化語法現象」が研究されるようになった。これらの先行研究を集め、研究方法を勉強した。これらの資料リストと先行研究は今後の研究においても役立つと思う。(三)、研究対象から一つを選んで、調査資料から用例を集め、論文を作成し、学会で口頭発表をした。今年度は、集めた資料を調査し用例を収集した上で、三人称代名詞「彼・彼女・彼等」について具体的に考察を行った。作成した論文「訳語『彼・彼女』について」を国語学懇話会で口頭の形式で発表した。近代語彙と近代語法については、含めた内容が非常に多い。また、欧文脈というと、名詞から文法表現まで、幅広く存在するのである。森岡健二(1999)『欧文訓読の研究ー欧文脈の形成ー』においては、欧文脈について系統的に述べている。また、欧化語法現象については、王力(1944)『中国語法理論』、袁進(2006)『中国文学的近代変革』、呉暁峰(2008)『国語運動与文学革命』、賀陽(2008)『現代漢語欧化語法現象研究』などがあげられる。また、大島正二(2011)『中国語の歴史-ことばの変遷・探究の歩み-』においては、中国語の「欧化語法現象」が11項目挙げられている。今までは、これらの先行研究を勉強し、分析したうえで、これらの項目から、日中両国語を対照しながら、共通性のあるものとして三人称代名詞「彼・彼女・彼等」、不定代名詞「一種・一個」、再帰代名詞「自分・自身・自己」の三つを選んだ。これにより、研究対象がさらに限定され、研究の方向性が明らかにした。最初は具体的な研究対象を限定するには、やや時間がかかったが、具体的な研究対象を決めると、研究が順調に進展している。今年度は、2015年度の研究に引き継いで、具体的には、以下の三点を達成した。(一)、2015年度に論文「訳語『彼・彼女』について」の口頭発表においては、名詞の「彼・彼氏」と代名詞の「彼・彼氏」がそれぞれどのような文脈で使用されるかなどが問題点として挙げられた。今年度は、これらの問題点に対して、品詞性と構文の特徴を中心にし、現代日本語書き言葉均衡コーパスから用例を集め、「「彼」と「彼氏」について」をテーマにし、論文をまとめ、2016年7月23日に国語学懇話会例会で口頭発表をした。(二)、2015年度に発表した論文「訳語『彼・彼女』について」は、主として近代に注目し、「彼」「彼女」がいつ近代の国語辞書で立項されたか、また、いつ朝日新聞で成立したかを明らかにした。今年度は、近世に着目し、近世白話小説の翻訳における第三人称代名詞について調査を行った。作成した論文「訳語「彼・彼女・彼等」について-近世から現代までの定着と発展を中心に-」は、2016年8月4日に中国南京大学で、日本解釈学会と南京大学共催した「日中言語・文化研究国際学術共同シンポジウム」で口頭発表した。そこで得られた意見を踏まえ、発表論文を添削し、雑誌『解釈』に投稿する予定です。(三)、再帰代名詞「自分・自身・自己・自体」について、用例を収集し、その使い分けと歴史的変遷を考察した。作成した論文「再帰代名詞「自分・自身・自己・自体」の使い分けについて」は、2016年10月22日に、名古屋言語研究会例会で口頭発表した。そして、そこで得られた意見と問題点を踏まえて、「自己」という語を中心に、「自己」の定着過程、使用状況、中国語との関わり、及び「自身」との使い分けを明らかにし、「「自己」という語について」という論文をまとめ、投稿する予定です。「近代語彙と語法の成立」というテーマは範囲が大きく、どのように絞ってくるのが大きな問題であった。
温度場・濃度場同時計測システムの開発と融液晶析に及ぼす二重拡散対流の影響

本研究では熱対流と溶質対流の共存により発生する二重拡散対流のメカニズムを明らかにすべく,He-Neレーザによるレーザホログラフィー法(HI),およびArレーザによるレーザ誘起蛍光法(LIF)を併用した「温度場・濃度場の同時計測システムの開発」に関する基礎研究を行った.まず,Na2CO3水溶液の二層系二重拡散対流に対してHIを適用し,得られる干渉縞から局所濃度の算出を試みた.それには,干渉縞は等屈折率線と一致すること,屈折率は温度と濃度によって決まることが利用され,その結果,擬定常状態における任意時間の局所濃度分布が干渉縞と実測された局所温度分布から算出された.また,干渉縞より求められた濃度は妥当なものであった.HIにおいて局所温度を用いて濃度の算出がなされたことより,温度が場として得られるとき濃度場の算出が可能となる.そこで,Arレーザ照射によるローダミンBの蛍光が温度に依存することを利用したLIFによる液相内温度場の可視化について検討を行った.そこでは蛍光を捉える実験技術の開発がなされると共に,画像処理装置を用いて,得られた蛍光画像における三刺激値(RGB値)を解析した結果,蛍光に対してR値が最も支配的であり,またR値に直線的な温度依存性(低温であるほど高輝度となる)が確認された.これの利用により蛍光画象の定量化(温度場の算出)が可能となった.また,安定温度・濃度成層場に対して濃度場の計測を試みたところ,±5%の誤差での計測が可能であった.本研究では熱対流と溶質対流の共存により発生する二重拡散対流のメカニズムを明らかにすべく,He-Neレーザによるレーザホログラフィー法(HI),およびArレーザによるレーザ誘起蛍光法(LIF)を併用した「温度場・濃度場の同時計測システムの開発」に関する基礎研究を行った.まず,Na2CO3水溶液の二層系二重拡散対流に対してHIを適用し,得られる干渉縞から局所濃度の算出を試みた.それには,干渉縞は等屈折率線と一致すること,屈折率は温度と濃度によって決まることが利用され,その結果,擬定常状態における任意時間の局所濃度分布が干渉縞と実測された局所温度分布から算出された.また,干渉縞より求められた濃度は妥当なものであった.HIにおいて局所温度を用いて濃度の算出がなされたことより,温度が場として得られるとき濃度場の算出が可能となる.そこで,Arレーザ照射によるローダミンBの蛍光が温度に依存することを利用したLIFによる液相内温度場の可視化について検討を行った.そこでは蛍光を捉える実験技術の開発がなされると共に,画像処理装置を用いて,得られた蛍光画像における三刺激値(RGB値)を解析した結果,蛍光に対してR値が最も支配的であり,またR値に直線的な温度依存性(低温であるほど高輝度となる)が確認された.これの利用により蛍光画象の定量化(温度場の算出)が可能となった.また,安定温度・濃度成層場に対して濃度場の計測を試みたところ,±5%の誤差での計測が可能であった.融液晶析プロセスにおいて融液内に生じる二重拡散対流では温度場と濃度場が共存し複雑に影響しあうため、系内全域で両者を詳細に測定する必要がある。その一手法として「温度場・濃度場同時計測システム」の開発を試み、以下の知見を得た。1.光源にArレーザー、蛍光物質にローダミンBを用いたレーザー誘起蛍光法(LIF)による液相内の温度場定量化法について検討した。レーザー出力とローダミンB濃度を固定した場合、液相の蛍光をピデオ撮影した画像から抽出したR輝度は温度のみに依存し、溶液濃度の影響を受けない。また、R輝度は温度と線形関係にある。この知見に基づき、ビデオ撮影した蛍光画像から二次元温度分布を算出する定量化アルゴリズムを開発した。系内に20°C40°Cの範囲で温度分布がある場合、得られた温度の最大誤差は+3°Cであった。2.すでにHe-Neレーザーを用いたホログラフィー法による可視化手法は開発していたが、これに画像処理と二次元データ処理の技法を追加し、二次元屈折率分布を算出するアルゴリズムを開発した。その結果、屈折率場の定量的把握が可能となった。3.水溶液の屈折率は温度と濃度によって定まる。したがってレーザーホログラフィーによって得られる屈折率場とLIFから得られる温度場のデータを重ねて処理すれば濃度場の算出が可能となるはずである。この考えに基づき二次元濃度分布の算出アルゴリズムを開発した。この手法を用いて平均濃度3.8wt%炭酸ナトリウム水溶液の二重拡散対流における濃度分布を算出したところ、±5%の精度で濃度場の算出が可能となった。4.ホログラフィー法とLIF法を組み合わせることにより、液相内の濃度場を定量的に捉えることが技術的に可能であることが明らかとなった。濃度の測定誤差は主としてLIFにおける温度の測定誤差に起因しているため、今後は、LIFによる温度計測の精度向上についてより詳細に検討してゆく必要がある。本研究では熱対流と溶質対流の共存により発生する二重拡散対流のメカニズムを明らかにすべく,He-Neレーザによるレーザホログラフィー法(HI),およびArレーザによるレーザ誘起蛍光法(LIF)を併用した「温度場・濃度場の同時計測システムの開発」に関する基礎研究を行った.まず,Na_2CO_3水溶液の二層系二重拡散対流に対してHIを適用し,得られる干渉縞から局所濃度の算出を試みた.

それには,干渉縞は等屈折率線と一致すること,屈折率は温度と濃度によって決まることが利用され,その結果,擬定常状態における任意時間の局所濃度分布が干渉縞と実測された局所温度分布から算出された.また,干渉縞より求められた濃度は妥当なものであった.HIにおいて局所温度を用いて濃度の算出がなされたことより,温度が場として得られるとき濃度場の算出が可能となる.そこで,Arレーザ照射によるローダミンBの蛍光が温度に依存することを利用したLIFによる液相内温度場の可視化について検討を行った.そこでは蛍光を捉える実験技術の開発がなされると共に,画像処理装置を用いて,得られた蛍光画像における三刺激値(RGB値)を解析した結果,蛍光に対してR値が最も支配的であり,またR値に直線的な温度依存性(低温であるほど高輝度となる)が確認された.これの利用により蛍光画象の定量化(温度場の算出)が可能となった.また,安定温度・濃度成層場に対して試験的に濃度場の計測を試みたところ,±5%の誤差での計測が可能であった.さらに,実用を考えた2台のカメラを用いてのHI・LIF両画像同時取得を実現するための光学系の提案がなされ,今後の方向性が示された.
錯形成を利用した電極表面への金属錯体膜の分子構築および電極反応への応用

本研究は、多核錯体の錯形成過程を表面化学における層成長過程と結び付けて、電極表面への配位子あるいは錯体の固定、配位子への金属イオンの錯形成による多層化および配列制御を行い、二次元表面での新しい分子構築法を作りだすことを目的としている。アンカー部分としてジオクチルジスルフィド基をもつルテニウム錯体を新規に合成した。SAM膜固定のための金属極としては、BAS製金ディスク電極あるいはガラス基板上に金を真空蒸着したAu(111)面が出ている基板を用いた。修飾膜のXPSの測定からRu3d_<5/2>,S2p,N1sがそれぞれ281.3,164,400eVに観測され、金表面上に錯体が固定化されていることがわかった。今回合成したSAM電極の特徴は、有機化合物のキノンと同様にプロトン移動が電子移動と共役することである。錯体のpKaが中性付近にあるので、表面上に存在する化学種のプロトン化状態が溶媒や電極の前処理などで違ってくるので、サイクリックボルタモグラム(CV)の形は測定する溶媒に大きく依存する。ピーク電流値は走査速度に比例して増大することから、錯体は電極表面上に固定化されていることは明らかである。溶液のpHが上がるとともに、ピーク電位は負側にシフトし、ピーク間隔の増加が見られる。EpvspHプロットは3<pH<5の領域で傾き108mV/pH、5<pH<7では60mV/pHで直線的に変化することからプロトン移動と電子移動がカップルした系であることがわかる。ルテニウム錯体SAM膜の酸化に伴うプロトンの電極表面上での出入りを直接観測するために、水溶液を非緩衝条件に保ち蛍光pHプローブを用いた実験を試みたところ、ルテニウム(II/III)の酸化に伴うルテニウム錯体のプロトン解離を蛍光強度の変化として観察できることが明らかになった。
低活動膀胱への骨髄細胞移植による下部尿路機能の再構築

平成18年度の移植実験に続き、骨髄幹細胞移植による低活動膀胱ラットの下部尿路機能の評価を行なった。Recipientラットはハロセン麻酔下で不完全閉塞膀胱状態(BOO)とし、GFP-Donorラットからは骨髄細胞を採取して4-5日間培養した。閉塞作製から1ヶ月後、Recipientラットの閉塞を解除して残尿量を測定し、培養したDonorラットの骨髄細胞(1×10^7細胞/0.2ml)を膀胱壁に注入した(移植群)。また、シャム群のラットには培養液のみを注入し、無処理ラットをコントロール群とした。移植から1ヶ月後、ウレタン麻酔下にRecipientラットの等容量性膀胱内圧測定と残尿量の測定、蛍光顕微鏡による組織内GFP陽性細胞の確認、HE染色、抗α-SMA抗体を用いた免疫組織染色を行なった。その結果、(1)BOO作製から1ヶ月後のシャム群及び移植群の残尿量はコントロール群に比べて増加した。(2)移植から1ヵ月後のシャム群及び移植群の残尿量はコントロール群に比べて増加したままであったが、移植群の残尿量はシャム群に比べて減少した。(3)移植から1ヵ月後のシャム群の膀胱収縮圧はコントロール群に比べて低下したが、移植群とコントロール群の膀胱収縮圧に差はなかった。(4)移植から1ヵ月後のシャム群の膀胱収縮間隔はコントロール群に比べて延長したが、移植群とコントロール群の膀胱収縮間隔に差はなかった。(5)移植から1ヵ月後の移植群の膀胱筋層と粘膜下層にGFP陽性細胞層を認め、それらの一部は抗α-SMA抗体陽性であった。以上のことから、低活動膀胱へ移植した骨髄細胞が排尿筋としての機能を発揮したことにより、閉塞膀胱ラットの膀胱機能が改善したことが示唆された。閉塞膀胱モデルラットを用いた低活動膀胱への骨髄細胞移植による下部尿路機能の再構築の可能性について検討した。初年度となる平成18年度は、移植のレシピエントとなる低活動膀胱を呈するモデルラットの作製から行った。ハロセン麻酔下で経腹的にSD系メスラットの尿道にカテーテルを沿わせ、尿道周囲をカテーテルと共に糸で結紮した後、カテーテルを抜いて人工的に不完全尿道閉塞を作製した。不完全尿道閉塞を2週間継続した後、再び開腹して閉塞を解除し、残尿が3-5mlの低活動膀胱ラットを移植実験のレシピエントとして用いた。次に、移植のドナーとなるGreen fluorescent protein(GFP)遺伝子導入ラットからの骨髄細胞の採取と培養を行った。ハロセン麻酔下でSD系-GFPラットの大腿骨から骨髄細胞を採取し、細胞をウシ胎児血清含有液体培地にて洗浄した。その後、骨髄細胞浮遊液を培養用シャーレで培養し、5日間後にシャーレ底の接着性細胞を回収してGFP陽性骨髄細胞として用いた。上記の手法で得られた低活動膀胱ラットを移植実験のレシピエントとして低活動膀胱への骨髄細胞移植を行なった。ハロセン麻酔下にレシピエントの膀胱壁にGFP陽性骨髄細胞浮遊液(1×10^<6-7>細胞/0.5ml)を注入した(移植群)。骨髄細胞のかわりに生理食塩水0.5mlを注入したラットを非細胞移植群とし、開腹のみを行なったラットを開腹対照群とした。移植から4週間後、ウレタン麻酔下に等容量性膀胱内圧測定を行い、残尿と膀胱活動の変化を比較検討した。その結果、移植前の非細胞移植群および細胞移植群の残尿量は、開腹対照群に比べて増加していた。しかし、移植後4週目では、非細胞移植群に比べて細胞移植群の残尿量は減少していた。また、移植後の非細胞移植群および細胞移植群の膀胱収縮圧は開腹対照群に比べて低下していたが、非細胞移植群に比べて細胞移植群の膀胱収縮圧は上昇していた。以上のことから、低活動膀胱への骨髄幹細胞移植により、排尿障害が改善できることが示唆された。

以上のことから、低活動膀胱へ移植した骨髄細胞が排尿筋としての機能を発揮したことにより、閉塞膀胱ラットの膀胱機能が改善したことが示唆された。