hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
渓流沿いおよび蛇紋岩地における植物の環境適応プロセスの解明

比較的に広い分布域を持つ植物は、特殊環境へ侵入する際に、何らかの形態学的変化によって適応することが多くの分類群において認められている。モクセイ科イボタノキ属の樹木であるネズミモチは、予備的調査から渓流沿いや蛇紋岩地においても生育を確認することができたために、それぞれの環境に適応した形態的変化を明らかにすることは、これまでの研究結果との比較が可能になってくるだけではなく、これまでは草本植物が中心であった渓流沿いと蛇紋岩地への適応形態比較研究において、木本植物における新たな適応様式に関する知見が明らかになると考えられる。そのために形態学的解析を行った結果、渓流沿いと蛇紋岩地のどちらにおいても葉は肥厚化しているものの狭葉化を起こしていないことが明らかとなった。この狭葉化を起こしていないという結果は、これまでの渓流沿いや蛇紋岩地の環境に適応する植物における研究結果とは異なり、木本植物の場合は狭葉化といった外部形態的な変化が伴わなくとも渓流沿いや蛇紋岩地といった特殊環境に侵入することができることが明らかとなった。また本研究の結果から、渓流沿いや蛇紋岩地の環境において、葉が有意に肥厚化しており、この背景には、それぞれの環境においてネズミモチへの光を遮断する植物が存在していない特殊な植物相のなっていたことに加え蛇紋岩地の場合は土壌水分量が少なかったことにより、通常の山林や山地のネズミモチに比べて肥厚化していたのではないかと考えられた。予備的調査によって進めてきたネズミモチに関して、新たに比較的多くの集団を用いて特殊環境への進出の際の形態的分化過程を明らかにすることができ、さらにこれまでに発表してきた草本植物の結果から予想していた結果と異なり、新たな研究の方向性を見つけることができたために、概ね順調に進展していると評価した。今回明らかになった渓流沿いおよび蛇紋岩地におけるネズミモチの葉の形態学的特徴が、細胞レベルまで類似しているのかを明らかにするため、これまでの研究計画通りに得られた標本を用いて、解剖学的研究を進める予定である。また本研究を進める際に、ネズミモチとともに渓流沿いや蛇紋岩地に生育している木本植物を発見することができたために、異なる木本植物を用いて解析を始めることにより、木本植物における共通点の発見につながると考えられる。そのために、ネズミモチの解剖学的研究と同時並行的に研究を進めることを考えている。当初の申請の際の価格からセール等で申請時の価格より安価に購入することができたために次年度使用額が生じた理由である。そのために使用計画としては、この次年度使用額を消耗費として使用する計画である。
腸上皮細胞微絨毛を足場とした新たな腸管免疫の制御機構に関する研究

受容体型チロシンホスファターゼであるSAP-1は腸上皮細胞に特異的に発現し、その基質分子であるCEACAM20のチロシンリン酸化レベルを制御することによって腸管免疫系を制御すると考えられている。本研究ではSAP-1/CEACAM20の機能や発現の制御機構についてin vitro及びin vivoレベルでの解析を行い、SAP-1/CEACAM20による腸管免疫系制御機構の一端を解明した。近年、腸上皮細胞が単なるバリアとして機能するのみならず、腸内環境を監視して腸管免疫を直接的に制御することが示唆されつつあるが、その詳細な機序は大部分が不明である。そこで、本研究では、研究代表者らが独自に見出している腸上皮細胞微絨毛を起点とするチロシンリン酸化シグナルSAP-1-CEACAM20系に着目し、腸上皮細胞による腸管免疫制御の新たな分子機構の解明を進め、本年度は以下の研究成果を得た。1)腸炎モデルマウス(IL10遺伝子欠損マウス)と腸上皮細胞微絨毛に局在する膜型分子CEACAM20遺伝子破壊マウスとの交配により、腸炎モデルマウスにおけるCEACAM20遺伝子の更なる欠損が腸炎の増悪化を示す傾向が認められ、CEACAM20が腸管免疫制御に関与する可能性が示唆された。2)腸管免疫の形成やその制御には、腸内細菌が関与する。これまでに研究代表者はCEACAM20が腸内細菌によりその発現制御を受けることを見出していた。そこで、SAP-1が腸内細菌による発現制御を受けるかにつき、無菌マウス、抗生剤投与マウスなどを用いた解析を進めたが、CEACAM20と異なり腸内細菌によるその発現制御を受けないことが示唆された。一方、CEACAM20の腸内細菌による発現制御に腸内細菌を感知する受容体として知られているTLRが関与するかにつき、TLR受容体の一つであるTLR2受容体とTLR受容体の下流シグナル分子として中心的な役割を果たすMyd88の遺伝子破壊マウスを用い解析を行ったが、CEACAM20の腸内細菌依存的な発現制御にはMyd88やTLR2の関与は低いと考えられた。3)腸内容物中にCEACAM20の細胞外領域に結合するリガンド分子が存在するかについて解析を進めたところ、リガンド候補分子が存在する可能性を示唆する実験結果を得た。当初計画していた個々の実験や解析が順調に進行し、十分な研究成果が得られたため、上記の様に判断した。本研究では、研究代表者らが独自に見出している受容体型チロシンホスファターゼSAP-1とその基質分子として単離同定したCEACAM20によって形成されるSAP-1-CEACAM20系に着目し、SAP-1及びCEACAM20が共局在する腸上皮細胞微絨毛を起点とする腸管免疫制御の新たな分子機構の解明を進め、本年度は以下の研究成果を得た。1)前年度から継続して腸炎モデルマウス(IL10遺伝子欠損マウス)とCEACAM20遺伝子破壊マウスとの交配により作製したIL10/CEACAM20遺伝子二重破壊マウスの解析を進めた。その結果、IL10遺伝子欠損マウスにおけるCEACAM20遺伝子の更なる欠損が腸炎の増悪化を示す傾向が確認できた。2)これまでに、研究代表者はCEACAM20がケモカインIL-8の産生制御に関与すること見出していたが、本年度は腸炎の病態形成に密接に関連する炎症性サイトカインIL-6の産生をCEACAM20が促進的に制御すること培養細胞を用いた解析から明らかにした。3)腸内細菌依存的な腸上皮細胞の細胞機能制御へのSAP-1-CEACAM20系の関与を個体レベルで解析する目的で、抗生剤投与によるSAP-1遺伝子破壊マウスにおける腸上皮細胞の微絨毛部でのチロシンリン酸化状態の変化について、組織免疫染色による解析を行った。その結果、SAP-1遺伝子破壊マウスでは腸上皮細胞の微絨毛での強いチロシンリン酸化を示すシグナルが抗生剤非投与時において認められたが、投与時ではその減弱傾向が認められた。すなわち、腸内細菌により誘導される腸上皮細胞の微絨毛におけるチロシンリン酸化の制御にSAP-1が関与する可能性が示唆された。SAP-1-CEACAM20系の腸管免疫制御への関与を明らかにするため、腸炎マウスモデルによる解析を更に行う。また、腸内細菌によるCEACAM20の発現制御機構につき更に解析を進める。加えて、CEACAM20およびSAP-1の下流シグナル分子の腸管免疫制御への関与とその制御機構について解析を進めると共に、SAP-1およびCEACAM20のリガンド分子の同定を試みる。生化学・分子生物学
産業化学物質の感作性予知評価およびリスク評価への応用に関する研究

産業化学物質の呼吸器感作性試験法の開発とそれにより得られる感作性のポテンシーにもとづき産業現場へのリスク評価への応用について検討し、以下の成果が得られた。1.試験物質の気管内直接投与法を導入した本呼吸器感作性試験法は、既知の種々の感作性物質の感作性を適切に評価し、さらに感作性のポテンシーを定量的に評価することを可能にした。これにもとづき、呼吸器感作性試験法の一定の手法ができたと考えられ、ひとつのガイドラインとして、提案しつつある。また、感作濃度を複数設定することにより、一定のアレルギー性炎症反応を惹起するのに必要な感作濃度を見いだすことができ、それらを比較することにより、各感作性物質の相対的なポテンシーを評価できることが示唆された。2.試験物質のうち、一部について、他機関による本試験法を実施し、その再現性と妥当性が確認された。3.本試験法により得られる、一定のアレルギー性炎症反応を惹起する感作濃度と、疫学研究によるヒトの感作性情報から得られるヒトのピーク濃度との間に、ある一定の傾向を見出すことができたので、本試験法をもとにヒトにおけるリスク評価の応用の可能性が示唆された。産業化学物質によるアレルギー疾患の予防戦略として、動物を用いた感作性予知評価法の開発と現場におけるリスク評価への応用を目的として本研究を遂行している。初年度は、当初サイトカイン産生プロファイルを指標とした感作性の評価法を実用化する上での標準化を計画していたが、フローサイトメトリの不具合のため、本年度は呼吸器アレルギー反応の惹起試験法の開発を中心に実施した。マウスへの気管内直接投与法を用いて、既知の呼吸器感作性物質であるtoluene diisocyanate (TDI)およびtrimellitic amhydride (TMA)を被験物質とし、感作・惹起処置の濃度および基剤の種類による肺病理組織学的変化への影響を検討し、さらにヒトで呼吸器感作性が疑われているpyromellitic dianhydride(PMDA)による惹起試験を実施した。その結果、TDIでは0.01,0.05および0.1%の各感作濃度群で濃度依存性の好酸球性アレルギー反応が認められ、0.01%以下では観察されなかった。TMAにおいても0,0.05,0.1,0.25および0.5%の各感作濃度群で濃度依存性のアレルギー反応が観察され、それは0.1%以上では観察された。またTMAにおいては基剤に水系基剤を用いると、感作性がオリーブオイル基剤に比べて減弱した。これらの結果は、本試験法を用いることにより吸入感作性化学物質のアレルギー性気道過敏症を惹起できるだけでなく、その感作性の強度を感作濃度にもとづき評価できることが示唆された。また、使用する基剤により、評価結果が異なる場合があることが示唆され、TMAに関しては、水系溶媒を用いた場合TMAがtrimellitic acidに加水分解し、感作性が低下したと考えられた。PMDAにおいては0,0.1,0.25,0.5および1%で濃度依存的に好酸球を中心とする肺組織の変化が認められ、ヒトでの知見を支持する結果を得た。動物を用いた呼吸器感作性試験法の開発と現場におけるリスク評価への応用を目的として本研究を遂行している.初年度に既知の感作性物質によるアレルギー惹起試験法の検討の結果,それらの反応惹起の確認と感作性強度の評価の可能性を示唆する成績が得られたことより,本年度は,さらに他の既知の感作性物質を使い,その有用性を検討するとともに(1),サイトカイン解析による感作性の評価法の検討(2)を行った.(1)ヒトで喘息の発生報告のあるグルタールアルデヒド(GA)と皮膚感作性物質であるDNCBを試験物質として,惹起試験法を実施した.動物(マウス)の処置法は初年度と同様である.5回/週,3週間の気管内投与による感作処置のあと,惹起処置としての気管内投与48時間後に,気管支肺胞洗浄液(BALF)細胞分画,肺病理組織検索および血清IgE抗体の測定を実施した.その結果,GAにおいては肺における好酸球浸潤と気管支粘膜の分泌亢進像が認められ,アレルギー反応を確認することができた.

一方,皮膚感作性物質であるDNCBにおいては,肺組織においては何ら炎症反応は認められず,惹起試験法としての有用性がさらに示唆された.(2)サイトカイン解析は,TDI, OVAおよびDNCB感作マウスを用いて,BALFの液成分と細胞成分を対象に,それぞれELISA法とフローサイトメトリによる細胞内サイトカインの測定を実施した.その結果,TDIあるいはOVA感作マウスでは,BALF中のサイトカインはTh2タイプのIL-4優位なパターンを示したが,DNCBマウスはそうでなかった.細胞内サイトカインにおいては,現在解析を進めているところであるが,ELSIAによるサイトカイン解析により感作性予知評価の有用性が期待される成果と考える.なお,(1)の実験については,研究協力者においても同実験を実施し,同様な結果を得ており,再現性の点でも検証されたと思われる.本年度は、産業現場で呼吸器感作性が疑われているメチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)とオルトフタルアルデヒド(OPA)の評価ならびに、皮膚感作性物質のデータの再確認を目的にジニトロクロロベンゼンの再評価を行った。また、試験の短期化の検討も開始した。これらの実験の一部は、共同研究者においても実施した。また、今回は、感作段階の所属リンパ節のサイトカイン解析をreal time PCR法にて実施した。MTHPAについては、MTHPA惹起対照群および実験(惹起)群で好酸球浸潤を主所見とするアレルギー反応が認められ、呼吸器感作性が証明された。また、病理組織学的所見から、MTHPAのヒトにおける刺激性炎症像も確認され、刺激性ならびに呼吸器感作性を動物実験で定量的に検出できた。これは、単に呼吸器感作性の評価というだけでなく、呼吸器に対する化学物質の影響の総合的な評価系としての有効性を改めて証明することができた。OPAにおいても、アレルギー性反応が検出できたことから、ヒトにおいて呼吸器感作性が疑われている事象を支持する結果となった。次に、被験物質としてTDIとTMAを用い、BALF、肺の病理組織学的検索、および血清総IgE量を指標に、本試験法の短期化の検討を行った結果、従来の4週間の試験期間を、3週間程度に短縮できる可能性が示唆された。また、本試験法により得られた一定のアレルギー反応を惹起する感作濃度とヒトのアレルギー惹起濃度とを取り込み量として試算し、それらを比較すると、その間に一定の傾向をみることができた。本呼吸器感作性試験の結果による、ヒトにおけるリスク評価への応用の可能性が示唆された。
海馬錐体細胞におけるCa依存性Kチャネルに対する各種麻酔薬の作用

カリウムチャネルは細胞の興奮性の調節や静止膜電位の維持に重要な役割を果たしており、1980年代の中頃にクローニングされてから、その構造、機能についての研究は飛躍的な発展をとげている。麻酔薬が心筋細胞などの電位依存性Kチャネルへ及ぼす作用に関する研究は、数多くおこなわれている。しかし神経細胞のKチャネルへ及ぼす作用に関しては、まだ明確になっていない部分が多い。そこで、神経細胞の興奮性、神経活動電位の反復発火にとって重要な遅い後過分極に関与する、コンダクタンスの小さいCa依存性Kチャネル(以下SKチャネル)と麻酔薬の関係を調べた。静脈麻酔薬の影響についてはまだ報告がなく、また単一チャネルレベルの報告もない。マウスの脳海馬錐体細胞をプライマリーカルチャーした細胞で行う予定であったが安定して供給することが難しく、培養細胞のPC12h細胞でも同様な実験が行えることを見いだし、培養細胞系で実験をおこなった。方法は、細胞外液に4-aminopyridine、3,4-diaminopyridine、tetraethylammonium(Kチャネルブロッカー)、nitrendipine (Caチャネルブロッカー)を付加、電極液に4-aminopyridine、3,4-diaminopyridine、α-並びにβ-dendrotoxin、tetraethylammonium、nitrendipineを加え他のKチャネルとCaチャネル電流をブロックし、パッチクランプ法で実験をおこなった。結果、単一チャネルレベルで静脈麻酔薬のプロポフォールはSKチャネルの開確率に変化をおよぼさなかった。また、ケタミンも同様の傾向がみられた。以上の結果より、神経伝達の後過分極に関してプロポフォールとケタミンは影響を及ぼさないと考えられた。そこで、神経細胞の興奮性、神経活動電位の反復発火にとって重要な遅い後過分極に関与する、コンダクタンスの小さいCa依存性Kチャネル(以下SKチャネル)と麻酔薬の関係を調べている。SKチャネルに及ぼす吸入麻酔薬の影響については、昨年報告された。(Eur J Pharmacol28;395(2):95-101)しかし、静脈麻酔薬の影響についてはまだ報告がなく、また単一チャネルレベルの報告もない。マウスの脳海馬錐体細胞のプライマリーカルチャーを行い実験中であったが、安定して供給することが難しく、培養細胞系のPC12h細胞でも同様な実験が行えることを見いだし、培養細胞系で実験をおこなっている。また、SKチャネルはコンダクタンスが10pSと小さいため、電気ノイズが少しでも大きいとチャネルを観察することが出来ない。その微小ノイズを落とすことや機械類の調整など実験系の立ち上げに労力を費やしたが、システムを確立し単一SKチャネル電流を観察出来る状態となった。詳細はまだ検討中であるが、SKチャネル電流はあまり静脈麻酔薬単独では大きな影響を及ぼされないような傾向である。
非構造部材を含めた不整形低層鉄骨建物の地震脆弱性評価と耐震補強

複合医療施設や大型商業施設は、地震時に地域医療や地域生活の拠点としての震災時の継続利用が期待されるが、非構造部材の落下や重要機器の損傷などにより、建物の利用停止が相次いでいる。日本と中国における過去の地震被害例の収集や振動実験及び数値解析を通して、非構造部材と重要機器を含めた建物の脆弱性評価や,急性期の利用予定と復旧の迅速化を考慮した費用対効果の高い耐震対策の提案,に取り組む。
極低出生体重児を出生した母子への育児支援-母乳育児継続に向けてのサポート体制作

平成16年度は、昨年に引き続きNICUを退院した低出生体重児の母乳育児支援に必要なサポート体制作りを目的に、専門助産師による家庭訪問を行った。対象はN医療センターを退院し家庭訪問を希望した母親25名である。退院後の育児に関する調査票を作成し、退院後2週間前後に家庭訪問を行った。訪問時に必要な援助を行いながら、母子の健康状態、授乳状況、母親へのサポートの有無、訪問時の母親の心配や不安などを、半構成面接を行った。25名中、初産婦が20名、経産婦が5名であった。うち多胎が4組で、双胎が3組、品胎が1組であった。母親の年齢の平均は33.3歳、在胎週数平均29.7週、退院時体重平均2,454gであった。訪問日は退院後平均24日に行った。訪問時の栄養方法は、直接母乳10名他、直母乳に搾母乳を補充し、多くの母親は母乳栄養を継続していた。退院後の育児支援者は夫のみが12名、支援者がいないが1名と、総体的に支援者が少ない現状であった。今回の家庭訪問を通して、養育者の背景と家族の問題が明らかになった。子どもは身体機能の未熟さから生じる諸問題と、養育者は子育ての見通しが持ちにくい、適切な相談者が得にくい等から育児疲労が蓄積していた。訪問の効果では、養育中の疑問が生活の場で解消したこと、母乳の意義を深く理解できたこと、乳房ケアなど直接ケアを受け安心した事など、心理的な安定が図られた。しかし、4件の多胎児の訪問では、援助者が夫以外にいない、品胎では子どもにテプラを張って授乳量や回数を確認するなど、涙ぐましい努力を行っており、母親は疲労が蓄積し健康障害が危惧された。母乳育児推進には退院後、NICUで関わったプライマリ看護者が退院直後から訪問を行い、地域の援助者に引き継ぐような体制が必要である。それには、低出生体重児の育児支援を一貫して行える、専門能力の高い人材の育成が求められる。本年度の研究計画に基づき、総合周産期医療センター(N医療センター、T大学病院周産期センター)における過去1年間(2001年1月12月)の1,500g以下の低出生体重児1歳迄の母乳育児状況から、母乳育児継続要因を分析した。研究方法は周産期医療センター入院中と1歳迄の母乳育児状況の実態を把握するため情報収集用紙を作成してプレテストを行い、内容修正後調査を行った。入院中の対象者はN医療センターで78名、T大学病院で35名、計113名のデーターが得られた。2施設の極低出生体重児の平均在胎週数は29.4週、出生体重は1,081g、保育器収容日数は68.3日であった。多胎が両施設とも3組あった。退院時の母乳栄養に関連する要因では、児のRDSの有無、保育器使用日数、入院中の授乳練習の回数、経口哺乳を開始した日齢、母乳外来予約の有無等であった。当然ではあるが、保育器使用日数が長くなれば経口哺乳開始が遅れるし、出生体重が少ないほど哺乳開始日齢は有意に遅くなる。

しかし児退院時母乳栄養の母親は、児の入院中の授乳練習回数が多く退院時に母乳外来の予約を行っていることから、母親の母乳育児に対する意思が影響しており、授乳練習時のケアが重要であることが判明した。退院後の1歳までの栄養状況調査は、N医療センターの対象21名に行った。内、退院時の母乳栄養者が19名で自宅に戻っても母乳を継続していた。また母乳外来を受診した母親は12名であった。母乳育児が継続ができた理由では、母親自らの意思、母乳栄養を勧めるサポート者の存在、NICU入院時の母乳栄養の必要性の説明、カンガルーケア等があげられた。サポート者は夫、実父母、義父母が多く、サポートがあることで心身が癒され母乳が継続できたと述べていた。母乳育児継続要因がほぼ明らかになったので、平成15年度は総合周産期医療センターでの授乳演習時のケアの実際と、訪問指導による1歳までの継続ケアを行う予定である。本年度は、N医療センターにおける極低出生体重児の母乳育児支援と、訪問を希望する対象者に専門助産師による訪問を行って、対象者の育児の実態と、母乳育児の有り様に関する内容を分析した。入院中の母乳育児支援では、母乳育児に関するガイドラインを作成し、対象者に母乳育児を進めた。ガイドラインの内容は、入院中、退院時、退院後に分けて作成した。入院中の主な内容は、母乳育児の薦め、母乳育児の重要性の理解、Donor milkの承諾、冷凍母乳の扱い、直接授乳開始の準備と判断、直接授乳の練習、乳房トラブル時の対応である。退院時には、個別性の支援、家庭の支援者・家族の母乳育児教育、退院後の母乳外来、地域の母乳育児支援、自主サークルの紹介等で、退院後は、家庭訪問、電話相談、母乳外来での関わりを示した。家庭訪問は、希望者15人の対象に行った。入院中、退院後から訪問まで、訪問時の状況に分類して実態を分析した。退院後の母親の不安では、(1)育児支援者の問題(地域との関係が希薄で育児の援助が得られない、上子の存在や双胎児には母親の疲労が強い)、(2)母乳育児に関して(乳首や乳房にトラブル者は母乳育児への影響が大きい、入院中直接授乳の不可能者でも適切な時期の訪問で、直接授乳が可能になった)、(3)低体重児発育の指標がないので、指導者もEBMがなく母親を混乱させている、(4)児の発育や養護に関して(低体重児は口腔が狭く母乳に吸着するのに時間がかかる、頻回授乳で母親が疲労している、児が自宅環境に適応する迄細やかな対処行動が必要である)、(5)障害を残して退院する母子には、ケアに長く関わったスタッフの支援が必要である。訪問による継続ケアを行い、低体重児退院後の援助に関する示唆を多く得ることが出来た。16年度も継続して訪問を行い、その実態からリスクの高い母子の育児支援サポート体制作りを構築する予定である。平成16年度は、昨年に引き続きNICUを退院した低出生体重児の母乳育児支援に必要なサポート体制作りを目的に、専門助産師による家庭訪問を行った。対象はN医療センターを退院し家庭訪問を希望した母親25名である。退院後の育児に関する調査票を作成し、退院後2週間前後に家庭訪問を行った。訪問時に必要な援助を行いながら、母子の健康状態、授乳状況、母親へのサポートの有無、訪問時の母親の心配や不安などを、半構成面接を行った。25名中、初産婦が20名、経産婦が5名であった。うち多胎が4組で、双胎が3組、品胎が1組であった。母親の年齢の平均は33.3歳、在胎週数平均29.7週、退院時体重平均2,454gであった。訪問日は退院後平均24日に行った。訪問時の栄養方法は、直接母乳10名他、直母乳に搾母乳を補充し、多くの母親は母乳栄養を継続していた。退院後の育児支援者は夫のみが12名、支援者がいないが1名と、総体的に支援者が少ない現状であった。今回の家庭訪問を通して、養育者の背景と家族の問題が明らかになった。
近世カルパチア盆地における河川生態系と政治統合

本研究は、歴史史料の調査とインタヴューや遺構調査などのフィールドワークの両面から、河川整備事業と政治統合の関わりを明らかにすることを目指すものであった。研究計画では、18世紀を分析の中心として設定したが、それがその後の地域的差異にどのような影響を及ぼしたかについても探る試みを行った。最終年度にあたる本年度は、河川生態系と政治統合について、昨年度に実施したインタビュー等の現地調査を補完するため9月に2週間の現地調査を行った。また、あわせて、18世紀初頭の河川整備の試みと地域住民の反応に関わる史資料の収集、分析を行った。後者については、研究課題についての歴史学、民俗学等の研究文献の収集、分析をほぼ完了することができた。また、一次史料については、国立文書館の総督府文書に含まれる、河川整備に関する調査報告書を入手したほか、ハンガリー王国北東部の文書館の予備調査を通じて、今後の研究推進に有意義な史料群が存在することを確認できた。年度内に入手した史料の分析を完了することはできなかったが、最終年度の翌年度には分析を終える見通しを立てることができた。なお、現地調査で得られた成果について、歴史学以外の専門家との意見交換が必要と考えられたため、まずは学内の研究会、シンポジウムにおいて報告を行った。報告内容の一部は、学内紀要に発表済みである。史料調査に基づく研究については年度内の成果発表を行うことができなかったが、最終年度の翌年に2篇の雑誌論文として投稿・発表を予定している。本研究は、近世のヨーロッパ東部における政治的統合過程を、自然環境要因に着目して考察することを目的としている。分析対象は、17ー19世紀カルパチア盆地の水郷地域に設定した。近世のカルパチア盆地では、ドナウ河・ティサ河の2大河川流域生態系を中心に多様な生業が営まれ、生産・消費のサイクルに対応した重層的共同体とその広域的連携が展開した。17世紀末から、ハプスブルク家君主による政治統合の試みが続くが、それは広域的な環境課題への住民の要請に応えて進められた側面がある。この点に着目して、近世ヨーロッパ東部の政治統合や地域特性を、政治・社会史の観点のみでなく環境史の視点を組み込んで検討することが本研究の狙いであった。初年度に当たる28年度には、主に文献・資料状況の調査と予備的なフィールドワークを実施した。この結果、次の点が明らかとなった。(1)文献・資料状況:本年の現地調査過程で、主な基礎的文献収集を終えることができた。環境史に関しては、ハンガリーの歴史研究は未だ極めて手薄であり、民俗学者や郷土史家による研究が中心であることが確認できた。また、僅かな研究のうちでも、重点は19世紀以降におかれ、本研究が扱う19世紀以前の研究成果は極めて限れていることもわかった。一方、史料状況をみると、法令などの既知の規範史料でも利用できる箇所は多く、18世紀には絵地図や所領文書も飛躍的に増加することから、研究の余地が多いことも確認できた。(2)フィールドワーク:ハンガリー北東部の河川流域の農業事業者などから現在の生業の多様性や河川整備の影響について聞き取り調査を行った。当地域では、河川整備前の河川利用の痕跡なども残されているとの情報も得られた。近世の政治統合と河川生態系の関連の解明にむけ、本研究では、3回の教会・地方政庁文書館調査と、2地点のフィールドワーク実施を計画した。初年度にあたる28年度は、基本的な文献収集と史料調査、2回のフィールドワーク実施を計画していた。このうち、基本的な文献収集については、概ね順調に行うことができた。また春・夏に計画したドナウ川、ティサ川流域のフィールドワークについても、いずれも実施することができた。ただし、日程調整がつかず当初予定していた2箇所から1箇所へと調査地を限定せざるをえなかった。農業事業者の聞き取り等は、順調に行うことができた。さらに、文書館調査はフィールドワークと並行して実施することができた。ブダペシュトでの2つの教会文書館調査で豊富な関連資料が見つかったため、地方の文書館調査は次年度以降の実施へと変更した。2年目にあたる29年度には、初年度に実施した予備調査の一部を一般向けに発表したほか、2度の現地調査を行い、資料収集とフィールドワークを集中的に実施した。初年度の予備的調査の結果、カルパチア盆地で18世紀に実施された大規模治水事業に焦点をあてることの有効性が改めて確認された。また、近世の治水事業の影響が現在の生産構造の地域的差異にも影響を及ぼし続けている様子を観察することができた。これを受け29年度には、ハンガリー東部ティサ川上流域に対象を限定して、(1)研究状況・史料調査と、(2)フィールドワークを継続した。(1)研究状況・史料調査:ドナウ川流域については、18世紀の治水事業についての民俗的研究の蓄積が利用できるのに対し、ティサ川上流域については、治水事業が遅れたこともあってか現地の研究は極めて限られていた。ただし、史料面では、治水事業前の予備調査記録や古地図、住民の要望書、各県の条例など利用できるものが多く発見された。現在、これら収集した史資料の解読を進めている。(2)フィールドワーク:ティサ川上流域において、古地図をもとにして当時の河川利用(水路、水車、果樹栽培等)の痕跡を確認し、映像資料として記録した。

また、現在の漁業者からの聞き取り調査も行った。ティサ川上流域は、治水事業が及ばなかった地域も多く、また政治的中心からの距離もありドナウ川流域とは大きく異なる地域性を有している。研究・史料調査とフィールドワークを併せ、長期的な視野で政治統合と環境の関係を探る必要が再確認された。近世の政治統合と河川生態系の関連の解明にむけ、29年度には、計画通り現地での文書館調査と、春・夏2回のフィールドワークを実施することができた。ただし、史資料の分析と成果取りまとめについては、当初の計画よりもやや遅れている。現地調査では、ドナウ川、ティサ川流域のフィールドワークについて、いずれもハンガリー国内で実施することができた。ただし、調査日程が不十分であったこと、春の気候条件が整わなかったことから、スロバキアとルーマニアでの調査は見送らざるをえなかった。なお、文書館調査は予定通り実施し、主な古地図なども収集することができた。また、活字化された史料については概ね目を通すことができた。しかし、29年度より予定してた調査結果の公表については、収集した史資料の検討に想定以上の時間を要したことから、一般向けの発表にとどまり、雑誌論文の発表を行うことができなかった。本研究は、歴史史料の調査とインタヴューや遺構調査などのフィールドワークの両面から、河川整備事業と政治統合の関わりを明らかにすることを目指すものであった。研究計画では、18世紀を分析の中心として設定したが、それがその後の地域的差異にどのような影響を及ぼしたかについても探る試みを行った。最終年度にあたる本年度は、河川生態系と政治統合について、昨年度に実施したインタビュー等の現地調査を補完するため9月に2週間の現地調査を行った。また、あわせて、18世紀初頭の河川整備の試みと地域住民の反応に関わる史資料の収集、分析を行った。後者については、研究課題についての歴史学、民俗学等の研究文献の収集、分析をほぼ完了することができた。また、一次史料については、国立文書館の総督府文書に含まれる、河川整備に関する調査報告書を入手したほか、ハンガリー王国北東部の文書館の予備調査を通じて、今後の研究推進に有意義な史料群が存在することを確認できた。年度内に入手した史料の分析を完了することはできなかったが、最終年度の翌年度には分析を終える見通しを立てることができた。なお、現地調査で得られた成果について、歴史学以外の専門家との意見交換が必要と考えられたため、まずは学内の研究会、シンポジウムにおいて報告を行った。報告内容の一部は、学内紀要に発表済みである。史料調査に基づく研究については年度内の成果発表を行うことができなかったが、最終年度の翌年に2篇の雑誌論文として投稿・発表を予定している。本年度以降、初年次に得られた文献調査の結果を内外の学会等で報告し、成果の一部を雑誌論文に発表する。また、並行して、現地の史料調査とフィールドワークを予定通り継続実施する。特に2年目以降は、調査地をハンガリー国内のみでなくスロバキアのドナウ川、ティサ川沿岸まで広げる。
青色領域に感度を持つInGaN量子井戸フォトリフラクティブ素子の研究

光情報技術において、近年のGaN半導体レーザーの成功により、波長400nm前後の青色領域の重要性がますます増している。本研究の目的は、この青色領域において動作する、InGaN量子井戸構造を基盤とする光デバイス、特に、フォトリフラクティブ素子を開発することにあった。(1)InGaN/GaNダブルヘテロ構造では、格子不整合のため大きなピエゾ電場が膜内部に発生する。このため,光励起キャリアによる電場の遮蔽を利用して吸収の光制御が可能となる。我々はこの光誘起吸収効果を利用して紫色領域で動作する光アドレス型二次元光デバイスを開発した。また,Heイオン照射を行い応答速度と空間分解能の向上に成功した。さらに,井戸層に対して垂直に電場を印加するために絶縁性であるサファイア基板をレーザーリフトオフ法により剥離し,これに電極を着け,光学特性の測定を行った。これにより、外部電場を印加することで光変調特性が向上することを明らかにし、光誘起による透過光の制御に成功した。また、フェムト秒パルスレーザーを用いたポンプ・プローブ分光により、外部電場を印加し内部電場を大きくすることで、井戸内でのキャリア緩和が速くなることを明らかにした。以上の測定結果から,InGaN量子井戸内で起きる光学的電気的プロセスを明らかにした。(2)He照射により半絶縁化したGaN薄膜,および,Fe添加半絶縁性GaNバルク結晶のフォトリフラクティブ効果について研究した。波長363.8,405nm,458nmの青色領域において,2光波混合ゲインと時定数そ測定を行った。GaNにおいて,世界で初めて,フォトリフラクティブ効果を確認した。本研究の目的は、この青色領域において動作する、InGaN量子井戸構造を基盤とする光デバイス、特に、フォトリフラクティブ素子を開発することにある。InGaN/GaNダブルヘテロ構造の特徴として、格子不整合のため大きなピエゾ電場が膜内部に発生することがあげられる。我々はこの光誘起吸収効果を利用して紫色領域で動作する光アドレス型二次元光デバイスの開発を目指して研究を行っている。今年度はこの構造を用いて透過率の光制御を行い,1W/cm^2のCW制御光で20%を超える透過光強度変化と遮断周波数30kHzを得た。これまでに、外部電場を印加することで光変調特性が向上することを明らかにし、光誘起による透過光の制御に成功した。また、フェムト秒パルスレーザーを用いたポンプ・プローブ分光により、外部電場を印加し内部電場を大きくすることで、井戸内でのキャリア緩和が早くなることを明らかにした。本年度は,昨年度の成果を踏まえ,半絶縁性GaNのフォトリフラクティブ効果について研究した。はじめに,GaNの薄膜(厚さ3.45μm)を成長し,これに1.6MeVの高エネルギーヘリウムイオンを照射し,半絶縁化した。ヘリウムイオンの照射により,抵抗率はおよそ7桁増大した。フォトリフラクティブ効果の検証には,波長363.8nmのアルゴンイオンレーザー光を用い,2光波混合ゲインの測定を行った。この試料は大きなフォトクロミック特性を示す。

フォトリフラクティブ効果とフォトクロミック効果を分離するため,偏光スイッチ干渉計を考案した。この干渉計には電気光学変調器を組み込まれており,変調器がオフの状態では,干渉2光束の偏光は垂直で,干渉縞は生じない。電気光学変調器を高速でオンにすると,干渉2光束の偏光は平行になり,干渉縞が形成される。この干渉計では,全光量は電気光学変調器の状態によらず一定であるから,フォトクロミック効果は変化しない。この状態で,干渉縞を高速でオン・オフすると,フォトリフラクティブ効果の影響だけを抽出することができる。こうして,フォトリフラクティブ効果とフォトクロミック効果の分離測定が可能になった。外部電場30kV/cmの条件で測定した結果,結合の強度パラメーターが約1.5,応答速度が8mW/cm^2の光強度で約20000/sであった。以上の測定では光の波長はバンド端の近くを選んだが,膜厚を増やせれば,長波長でも動作可能と思われる。光情報技術において、近年のGaN半導体レーザーの成功により、波長400nm前後の青色領域の重要性がますます増している。本研究の目的は、この青色領域において動作する、InGaN量子井戸構造を基盤とする光デバイス、特に、フォトリフラクティブ素子を開発することにある。本年度は,昨年度に引き続き,Fe添加半絶縁性GaNのフォトリフラクティブ効果について研究した。はじめに,波長405nmのGaN半導体レーザーを光源とし,フォトクロミック効果とフィトカレントの変化量のスペクトルをとり,報告されているFeの不純物準位の測定結果と照らし合わせ,その起源を詳細に調べた。続いて,フォトリフラクティブ効果の検証には,波長405nmのGaN半導体レーザーと,波長458nmのアルゴンイオンレーザーを用い,2光波混合ゲインの測定を行った。既に述べた通りこの試料は大きなフォトクロミック特性を示す。フォトリフラクティブ効果とフォトクロミック効果を分離するため,偏光スイッチ干渉計を使用した。波長458nmにおいて,およそ0.3/cmの2光波混合ゲインを得た。ゲインはおよそ0.4W/cm2で飽和した。この結果は,反射グレーティングに対する値としては予想以上に大きかった。時定数は光強度に依存し,飽和強度では8ms程度であり,予想通り高速であった。
新しい融合パートナーSPYMEGを用いるヒト抗血小板抗体産生ハイブドーマの作製

フュージョンパートナー細胞SPYMEGを用いてヒトのモノクローナル抗体が作製できるか否かを検討した。健常人の末梢血よりリンパ球を得てSPYMEGとPEG法を用いて融合させ、HAT存在下にてハイブリドーマ細胞を培養した。融合細胞を768ウエルに播種したところ、コロニー形成率は平均28%(2回の融合)であった。IgG産生能をサンドイッチELISAにて測定した結果、コロニーが形成されたウエル中27%で陽性であった。これは既報のパートナー細胞Karpasを用いた成績に極めて近い値であった。ヒトのIgGを産生している細胞を限界希釈し単クローンにし、IgGを精製したところ、H-鎖、L-鎖ともに発現しており、完全なIgGが合成されていることが分った。抗体産生能はハイブリドーマに依存するがよく産生するクローンで210μg/ml程度であった。ハイブリドーマはセルバンカーを用いて1ヶ月凍結保存し、その後再び培養を再開しても抗体産生能は凍結前に比べ変化はなかった。この結果から、かなり安定したヒトのモノクローナル抗体が作製できることが明らかになった。そこで、ヒトの特異的モノクローナル抗体を作製するために、ヒトに投与できる抗原としてインフルエンザワクチンを用いた。インフルエンザワクチン投与した場合、投与後1ヶ月以内に末梢血リンパ球を得てSPYMEGと融合させ、HAT存在下にてハイブリドーマ細胞を培養した。またインフルエンザに自然感染した健常人についても検討した。融合細胞を384ウエルに播種し、インフルエンザワクチン抗原AとBの混合液ををELISAプレートにコートし、スクリーニングを行なった。その結果、自然感染の健常人からのリンパ球を用いたときインフルエンザ抗原に陽性に反応するモノクローナル抗体が14クローンが陽性であり、最終的に2クローンが得られた。インフルエンザワクチンを投与したとき、121クローンが陽性であった。このうち最終的に12クローンが得られた。同手法を用いて、血小板のGPIIb/IIIa複合体に対する抗体を産生している自己免疫疾患患者から抗体の作製を行なった。その結果、2クローンが健常人の血小板に反応しIIb/IIIaを免疫沈降してくることがわかった。これらの結果から、SPYMEGはヒトのモノクローナル抗体の作製が可能でり、臨床と基礎医学研究に役立つと考えられた。SPYMEGはヒト前骨髄巨核芽球MEG-01細胞とマウスミエローマ細胞SP2/0-Ag14とを融合させ8-Azaguanine耐性により選択し、クローニングして得られたフュージョンパートナー細胞である。この手法でMEG-01/SP2のヘテロハイブリドーマ細胞を作製した直後では、ヒトGPIIb/IIIa (CD41/CD61)複合体とヒトCD36が陽性であったが、数代の継体を経た1年後にFlowcytmetryでこれらの発現を再検討した結果、GPIIb/IIIa複合体、CD36ともに陰性であった。マウスの抗原の検討ではマウスのCD45が陽性であった。しかし、制限酵素分解による比較から、ヒト由来の遺伝子は存在していた。この細胞をフュージョンパートナーとして、ヒトの抹消リンパ球と融合させ、ヒト抗体が作製可能であるか否かを検討した。その結果、非常に効率よくヒトモノクローナル抗体を作製することが可能であることが明らかとなった。これらの成績から、この融合細胞はヒトの遺伝子を温存しつつ、MEG-01の骨髄巨核球系白血病細胞の性質からミエローマ細胞の性質に近い細胞に変化し安定した細胞株と考えられた。この細胞株をSPYMEGと命名した。SPYMEGをヒトの末梢リンパ球と融合させ、ヒトIgG産生ハイブリドーマを調べると、コロニー形成ウエル率は768ウエル中218ウエル(28.5%)に形成が見られ、マウスのモノクローナル抗体作製と同等の効率が得られることがわかった。ハイブリドーマは増殖速度が速い・接着性が弱いことから取り扱いやすい。培養上精中のヒトIgG濃度は211μg/mlで通常のマウスハイブリドーマとほぼ同等の濃度であることもわかった。またヒトH鎖とL鎖とも正常に発現することが明らかになった。また凍結後の起眠後、100ml培養(約1ヶ月培養)でも産生能を消失することなく安定的であった。これらの成績からSPYMEGはヒトのモノクローナル抗体作製のためのパートナー細胞として他の細胞より圧倒的に性能がよく利用価値が高と考えられた。現在、SPYMEGを用いて、ヒトの血小板減少性紫斑病の抗血小板抗体や、自己免疫疾患患者に出現した抗体を作製中である。

ハイブリドーマはセルバンカーを用いて1ヶ月凍結保存し、その後再び培養を再開しても抗体産生能は凍結前に比べ変化はなかった。この結果から、かなり安定したヒトのモノクローナル抗体が作製できることが明らかになった。そこで、ヒトの特異的モノクローナル抗体を作製するために、ヒトに投与できる抗原としてインフルエンザワクチンを用いた。インフルエンザワクチン投与した場合、投与後1ヶ月以内に末梢血リンパ球を得てSPYMEGと融合させ、HAT存在下にてハイブリドーマ細胞を培養した。またインフルエンザに自然感染した健常人についても検討した。融合細胞を384ウエルに播種し、インフルエンザワクチン抗原AとBの混合液ををELISAプレートにコートし、スクリーニングを行なった。その結果、自然感染の健常人からのリンパ球を用いたときインフルエンザ抗原に陽性に反応するモノクローナル抗体が14クローンが陽性であり、最終的に2クローンが得られた。インフルエンザワクチンを投与したとき、121クローンが陽性であった。このうち最終的に12クローンが得られた。同手法を用いて、血小板のGPIIb/IIIa複合体に対する抗体を産生している自己免疫疾患患者から抗体の作製を行なった。その結果、2クローンが健常人の血小板に反応しIIb/IIIaを免疫沈降してくることがわかった。これらの結果から、SPYMEGはヒトのモノクローナル抗体の作製が可能でり、臨床と基礎医学研究に役立つと考えられた。
高キュリ-点結晶を用いたヒステリシスのない超精密電圧アクチュエ-タの開発

現用の圧電セラミックアクチュエ-タは、特性に本質的にヒステリシスやクリ-プがあり、超精密変位制御が要求される応用には適さない。本研究の目的は、キュリ-点が非常に高いLiNbO_3圧電結晶に着目して、ヒステリシスやクリ-プ現象がなく、直線性に優れた超精密圧電アクチュ-エ-タを開発することにある。実施計画に沿って鋭意研究を進めた結果、ほぼ予定通り目的を達成することができた。得られた成果・知見の重要なものを以下に示す。1.圧電歪定数dの結晶方位依存性を解析し、縦効果d定数は28°回転Y棒で、横効果d定数は140°回転Y板からZ'軸方向に長く切り出した板でそれぞれ最大になり、アクチュエ-タに最適であることを明らかにした。2.熱処理により形成される自発分極反転層を利用した、接着不要の屈曲型アクチュエ-タを提案し、反転層の厚さと熱処理条件との関係を実験的に調べ、最終的には反転層の厚さは板厚の半分となり屈曲型アクチュエ-タの製作上好都合であることを明らかにした。3.試作した屈曲型アクチュエ-タの特性を測定し、ヒステリシスやクリ-プがなく、大きな電圧に対しても直線性が非常に優れていることを示した。4.積層構造縦変位型アクチュエ-タについて、最適な積層法を確立するとともに試作した素子の評価を行い、ヒステリシスやクリ-プがなく直線性に優れていることを明らかにした。5.分極反転層を利用したねじり変位型アクチュエ-タの提案と試作を行い、ヒステリシスがないことを確認した。6.-9090°Cの範囲で140°回転Y板の圧電定数の温度特性を調べ、従来のセラミックアクチュエ-タに比べて温度による変化が少なくかつ広い温度範囲で使用可能なことを実証した。7.自己発熱による温度上昇やSTM用3次元微動機構への応用について検討を行った。以上の結果より、超精密アクチュエ-タとして優れていることが実証された。小形で量産性に優れた圧電セラミックアクチュエータが注目を集めているが、圧電セラミックスには本質的にヒステリシスやクリープがあり、超精密変位制御が要求される応用には適さない。本研究の目的は、ニオブ酸リチウム圧電結晶が非常に高いキュリー点を持つことに着目して、ヒステリシスやクリープ現象がなく、直線性に優れ、広い温度範囲で使える超精密圧電アクチュエータを開発することにある。本年度の研究実施計画に沿って鋭意研究を進めた結果、当初予定していた以上の進展が見られ、その目的を達成しつつある。これまでに得られた成果・知見は次の通りである。1.アクチュエータ素子の最適切断方位を調べるため、圧電歪定数dの結晶方位依存性を解析し、縦効果のd定数は28°回転Y棒で、横効果のd定数は140°回転Y板からZ′軸方向に長く切り出した板でそれぞれ最大になることを明らかにした。2.LiNbO_3素板の熱処理により形成される自発分極反転層を利用した、接着不要の屈曲変位型アクチュエータを提案した。

3.反転層の厚さと熱処理の温度、時間、雰囲気との関係を実験的に調べた結果、反転層は自発分極に関して板の+面側に生じ、その厚さは熱処理の温度が高い程、またその時間が長い程厚くなること、最終的には分域境界は板厚の中央で止まり、屈曲変位型アクチュエータの製作上好都合であること、などが明らかになった。4.試作した屈曲変位型アクチュエータの変位ー電圧特性を、購入備品の微細形状測定器により測定し、予想通りヒステリシスがなく、大きな変位に対しても直線性が非常に優れていることを明らかにした。さらに、ステップ電圧を印加したときの変位レスポンスを観測し、クリープ特性もほとんどないことを示した。以上の結果より、屈曲変位型LiNbO_3アクチュエータは超精密変位制御用として非常に優れていることが実証された。現在実用されている圧電セラミックアクチュエ-タは、特性に本質的にヒステリシスやクリ-プがあり、超精密変位制御が要求される応用には適さない。本研究の目的は、LiNbO_3圧電結晶が非常に高いキュリ-点を持つことに着目して、ヒステリシスやクリ-プ現象がなく、直線性に優れ、広い温度範囲で使える超精密圧電アクチュエ-タを開発することにある。本年度は、新たに積重構造縦変位型LiNbO_3アクチュエ-タの研究を開始するなど、計画にしたがって研究を行い、以下のような大きな成果を得た。1.薄い結晶板を積層するための方法として、エポキシ系接着剤で接着する方法や、端部にAu-Crを蒸着した後半田で接合する方法などを検討し、最適な積層法を確立した。また試作した素子の評価を行い、接着剤による接合でもヒステリシスやクリ-プがなく直線性に優れたアクチュエ-タが得られることを明らかにした。2.分極反転層を利用したねじり型アクチュエ-タの提案と試作を行い、ヒステリシスがないことを確認するとともに、150Vで0.2°Cの回転変位が得られることを示した。3.LiNbO_3アクチュエ-タの定数の精密測定を行った。また温度特性を調べるため、-9090°Cの範囲で140°回転Y板の圧電定数の温度特性を調べ、従来のセラミックアクチュエ-タに比べて温度による変化が少なくかつ広い温度範囲で使用可能なことを実証した。4.屈曲型および積層構造縦変位型アクチュエ-タについて、自己発熱により温度上昇が小さいことを示した。また、3次元微動機構についても検討を行った。以上の結果から、本研究で提案・開発されたLiNbO_3アクチュエ-タは、超精密アクチュエ-タとして優れており、走査型トンネル顕微鏡などへの応用が期待される。
組織工学デバイスへの応用を目的とした毛細血管を誘導するScaffoldの解明

組織工学において重要とされている要素には(1)細胞、(2)シグナル因子(サイトカイン、ずり応力など)、(3)足場(Scaffold)が挙げられる。これらの一つでも欠けると、細胞の増殖能が低下、組織として機能しないといったことが起き、意図した機能再生が十分に行われない原因となりうる。細胞やシグナル因子に関する検討は数多く行われ、かなりの部分が解明されているが、Scaffoldに関する検討は少ない。また、再生した組織細胞を生体内へ埋込むと、細胞のすみずみまで養分を運搬する毛細血管が未発達なため、組織として維持できないということが報告されている。そこで本研究では毛細血管を誘導するScaffold構造の検討を行うことを目的とした。これまでの検討では、多孔質ポリウレタン製Scaffoldを円筒形に試作し、小口径人工血管としてin vivo評価を行った。ラット腹部大動脈への置換では、多孔質性が高く、管壁に空隙が多いものほど細胞親和性が高い結果が得られている。また、細胞親和性に関してより厳密に検討するためのin vitro評価として、試作Scaffold上での細胞培養実験を行った。足場材料を同一とし、平滑なScaffold(Skin-Scaffold)と繊維性Scaffold(Fiber-Scaffold)を作成し、その上へ細胞(NIH-3T3)を播種し、細胞の拡散速度に関する評価を行った。評価方法として、経時的に顕微鏡画像を取得し、その画像に対して自動画像処理および解析を行い、細胞の拡散距離、また足場繊維に対する細胞挙動を検討した。その結果、Skin-Scaffoldに対してFiber-Scaffoldでの拡散距離が大きくなり、細胞が繊維に添って移動する様子が確認できた。これらの結果から、毛細血管を構成する内皮細胞にも、管腔形成を促進するような足場構造が存在する可能性が示唆された。ティッシュエンジニアリングにおいて重要とされている要素には(1)Cell、(2)Mechanical Stress、(3)Regulators、(4)Vasculature、そして(5)Matrix (Scaffold)が挙げられる。サイトカインやずり応力に対する細胞挙動等に関する検討は数多く行われ、かなりの部分が解明されているが、重要であるにもかかわらずScaffoldに関する検討は少ない。また、良好に培養構築された再生組織細胞を生体内へ植込むと、組織として維持できないということが報告されている。整備されたin vitro環境では、組織構築された細胞すみずみまで栄養分を補給することが可能でも、in vivo環境はより厳しいものと考えられる。この問題を解決するためには、構築した組織の細胞へ十分な栄養分を供給するための毛細血管が必須である。毛細血管形成については多角的に多くの検討がなされているが、本研究では毛細血管を誘導するScaffold構造の検討を行うことを目的としている。これまでの検討では、多孔質ポリウレタン製Scaffoldを円筒形(内径1.5mm)に試作し、その構造を走査型電子顕微鏡により観察、撮影し、作成した構造解析用ソフトウェアにより定量的な評価を行い、小口径人工血管としてin vivo評価を行った。現在、細胞親和性に関してより厳密に検討するためのin vitro評価として、試作Scaffold上での細胞培養実験を行っているが、詳細な検討にはさらに実験を行う必要があり、時間を要するため、次年度の実績報告書にて結果を報告する予定である。サイトカインや応力に対する細胞挙動等に関する検討は数多く行われているが、重要であるにもかかわらずScaffoldに関する検討は少ない。この問題解決のためには、構築した組織の細胞へ十分な栄養分を供給するための毛細血管が必須である。これまでの検討では、多孔質ポリウレタン製Scaffoldを円筒形(内径1.5mm)に試作し、小口径人工血管としてin vivo評価を行った。ラット腹部大動脈への置換では、管壁に空隙が多いものほど細胞親和性が高い結果が得られている。Scaffold構造を走査型電子顕微鏡により撮影し、その画像に対して画像処理を行うための専用ソフトウェアを用いて解析し、Scaffold構造の定量的な評価を行った。画像処理を用いて構造を分別し、細胞を用いた基礎実験を行った。その結果、細胞移動、および増殖の方向性に関して因果関係が確認された。毛細血管形成に関する詳細な検討にはさらに実験を行う必要があるため、次年度の実績報告書にて結果を報告する予定である。

組織工学において重要とされている要素には(1)細胞、(2)シグナル因子(サイトカイン、ずり応力など)、(3)足場(Scaffold)が挙げられる。これらの一つでも欠けると、細胞の増殖能が低下、組織として機能しないといったことが起き、意図した機能再生が十分に行われない原因となりうる。細胞やシグナル因子に関する検討は数多く行われ、かなりの部分が解明されているが、Scaffoldに関する検討は少ない。また、再生した組織細胞を生体内へ埋込むと、細胞のすみずみまで養分を運搬する毛細血管が未発達なため、組織として維持できないということが報告されている。そこで本研究では毛細血管を誘導するScaffold構造の検討を行うことを目的とした。これまでの検討では、多孔質ポリウレタン製Scaffoldを円筒形に試作し、小口径人工血管としてin vivo評価を行った。ラット腹部大動脈への置換では、多孔質性が高く、管壁に空隙が多いものほど細胞親和性が高い結果が得られている。また、細胞親和性に関してより厳密に検討するためのin vitro評価として、試作Scaffold上での細胞培養実験を行った。足場材料を同一とし、平滑なScaffold(Skin-Scaffold)と繊維性Scaffold(Fiber-Scaffold)を作成し、その上へ細胞(NIH-3T3)を播種し、細胞の拡散速度に関する評価を行った。評価方法として、経時的に顕微鏡画像を取得し、その画像に対して自動画像処理および解析を行い、細胞の拡散距離、また足場繊維に対する細胞挙動を検討した。その結果、Skin-Scaffoldに対してFiber-Scaffoldでの拡散距離が大きくなり、細胞が繊維に添って移動する様子が確認できた。これらの結果から、毛細血管を構成する内皮細胞にも、管腔形成を促進するような足場構造が存在する可能性が示唆された。