hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
全国規模でのロタウイルス胃腸炎の累積罹患リスクとその疾病負担の推定

現在、諸外国においてロタウイルスワクチンの臨床試験が進行中であり、わが国におけるワクチン導入の是非を考える場合、ロタウイルス下痢症の疾病負担を明らかにしておく必要がある。そこで、著者らは全国規模でのロタウイルス胃腸炎の罹患者数および罹患率を推定した。全ての原因による感染性尾胃腸炎の推定値は、1999年の感染症法の施行により得られるようになった。この値および急性感染性胃腸炎の外来患者におけるロタウイルス検出割合から、ロタウイルス胃腸炎の年間罹患率、年齢階級別の年間罹患率、および6歳までの累積罹患率を推定した。外来患者におけるロタウイルスの検出割合は、4つの研究のメタアナリシスによって得た。割合の要約推定値は、分散の逆数で重み付けした平均として求めた。わが国において年間80万人の6歳未満の小児がロタウイルス胃腸炎により小児科医院または病院外来を受診し(罹患率=11人/100人・年)、6歳までに2人に1人の子供が小児科を受診すると推定された。以上の結果から、日本においてはロタウイルス胃腸炎の疾病負担はかなり大きいものと考えられた。1998年の米国における第一世代のロタウイルスワクチン導入の際、腸重責症の過剰発生が副反応として疑われたため、第二世代のワクチンの導入の際には、導入前の腸重責症の罹患率を明らかにしておく必要がある。そこで、著者らは、ある地域において小児科ベッドのほとんどを供給する病院において、臨床記録をレビューした。19782002年の25年間において、放射線医学的に確定された91人の5歳未満小児の腸重責症による入院があり、その45%は1歳未満であった。もし、その地域におけるすべての腸重責症の小児がその病院を受診したと仮定すると、1歳未満の小児では10万人・年当たり平均約185人の入院があり、5歳未満では10万人・年当たり平均78人の入院があると推定された。ロタウイルス胃腸炎は小児ではありふれた感染症であり、発展途上国では年間数十万人の死亡がある。先進国では、死亡者こそ少ないが、ロタウイルスが重症下痢症の主要な原因であることに変わりはない。現在、諸外国においてロタウイルスワクチンの臨床試験が進行中であり、わが国におけるワクチン導入の是非を考える場合、基礎的データとしてロタウイルス下痢症の疾病負担を明らかにしておく必要がある。そこで、本研究において、著者らは全国規模でのロタウイルス胃腸炎の罹患者数および罹患率を明らかにすることを試みた。ロタウイルス胃腸炎を含む、全ての原因による感染性尾胃腸炎の推定値は、1999年の感染症法(感染症の予防および感染症の患者に対する医療に関する法律)の施行により得られるようになった。この推定値、および急性感染性胃腸炎の外来患者におけるロタウイルスの検出割合の推定値から、ロタウイルス胃腸炎の年間罹患率、年齢階級別の年間罹患率、および6歳までの累積罹患率(罹患割合)を推定した。外来患者におけるロタウイルスの検出割合は、以前日本において行われた4つの独立した研究のメタアナリシスによって得た。著者らの推定では、わが国においては年間約80万人の6歳未満の小児がロタウイルス胃腸炎により小児科医院または病院外来を受診し(罹患率=11人/100人・年)、また、小学校に上がるまでに2人に1人の子供が小児科を受診する。

そのような受診は1歳の時に最も高頻度である(罹患率=27人100人・年)。以上の結果から、日本においては、ロタウイルス胃腸炎の疾病負担はかなり大きいものと考えられた。前年度において、著者らは、日本におけるロタウイルス胃腸炎の罹患者数および罹患率を推定した。その結果、わが国においては年間80万人の小児が小児科医院または病院外来を受診し、また小学校に上がるまでに2人に1人の子供が小児科を受診すると推定され、ロタウイルス胃腸炎の疾病負担は非常に大きいと考えられた。現在、ロタウイルスによる重症下痢症の予防を目的として、欧米を中心に第二世代のロタウイルスワクチンの開発が進められている。しかし、1998年の米国における第一世代のロタウイルスワクチン(RRV-TV)導入の際、腸重責症の過剰発生が副反応として疑われたため、第二世代のロタウイルスワクチンの導入の際には、ワクチン導入前の小児における腸重責症の罹患率を明らかにしておく必要がある。そのような推定値を得るために、著者らは、日本の北部のある地域において小児科ベッドのほとんどを供給する病院において、臨床記録をレビューした。19782002年の25年間において、放射線医学的に確定された91人の5歳未満小児の腸重責症による入院があり、その45%は1歳未満であった。もし、その地域におけるすべての腸重責症の小児がその病院を受診したと仮定すると、1歳未満の小児では10万人・年当たり平均約185人の入院があり、5歳未満では10万人・年当たり平均78人の入院があると推定された。なお、期間による変動があったが、一定の長期的傾向は認められなかった。日本における腸重責症の罹患率は、これまで報告されたものの中で最も高いところにあり、地理的な差が存在することのさらなる証拠を提出するものであった。
南カリフォルニアでの生体内高分子と共有結合する大気中ナフタレン類

本研究では大気汚染地域として知られている南カリフォルニア・リバーサイドで採取した大気中揮発性成分およびディーゼル排気曝露動物を用いて、タンパク質と共有結合する1, 2-ナフトキノンのような親電子性物質を認識する抗体の作成、本抗体の特異性、大気中揮発性成分に存在する親電子性物質とその分子標的について検討した。その結果、当該大気サンプル中には、1, 2-ナフトキノンとは異なる親電子性物質(群)が複数存在し、それらは細胞内レドックスセンサーであるPTP1Bに共有結合することで本酵素活性を低下させることが示唆された。南カリフォルニア地区のロサンゼルスで発生するスモッグは、巨大都市間圏を通行する自動車の排気ガスが太平洋の湿った空気と結合して生じる汚れた灰色の霧のことである。この原因は、"Los Angeles basin"と呼ばれるように、周囲を山地で遮られて大気が吹き払われにくいという地形によるとされている。これまでの研究より、大気中ガス状成分にはナフタレン類が多量に存在することが示唆されている。我々は最近、ナフタレンの光酸化体として生成され、生体高分子と共有結合する1,2-ナフトキノンが存在することを明らかにした。そこで本年度では、南カリフォルニアでの大気中に存在し、生体内高分子と容易に共有結合する1,2-ナフトキノンの実態を明らかにすることを目的で、大気中ナフタレン類の採取、ナフタレン類の同定および1,2-ナフトキノンを認識する抗体の特異性について検討した。大気中微小粒子(PM2.5)を捕獲するための石英ファイバーフィルターの下に大気中揮発性成分をトラップするXAD-4樹脂を装着した。ロサンゼルス地区でのナフタレン濃度は非常に高いので、毎分1リッターの割合で吸引して半日毎にサンプルを採取し、有機溶媒等で回収された大気中揮発性成分をGC-MS等で分析した。その結果、ナフタレンだけでなくメチル基やエチル基が結合した物質も存在していた。一方、1,2-ナフトキノンを認識する特異的抗体は、ナフタレンのような2環のベンゼン以外の大気中ガス状成分(たとえば、ベンゼン、フェナントレン、アントラセン、ピレン等)は全く認識しなかつた。また、ナフタレン骨骼でも1,4-ナフトキノンには反応しないことが明らかとなった。このことは、大気中ガス状成分中に存在する1,2-ナフトキノンのみを選択的に検出できる抗体であることを示唆している。昨年度の研究より、1,2-ナフトキノンに対する特異的抗体では、大気中微小粒子成分中の種々のナフタレンキノン体の検出は不可能であることが示唆された。そこで、多環芳香族炭化水素キノン体のような親電子性物質に対して感受性の高いglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase(GAPDH)の活性阻害でモニターすることで、大気中微小粒子成分中の親電子性物質の存在を検討した。その結果、南カリフォルニア地区で採取した大気中微小粒子成分には、DTT添加でもGAPDH活性が回復できないような親電子性物質が存在することが初めて明らかとなった(Shinyashiki M et al., Atmos Environ 2008)。ナフタレン類は、粒子状成分よりむしろ揮発性成分に多く含まれることから、同様な地域において、XAD-2樹脂を用いて揮発性成分の採取を行い、同様な検討を行った。その結果、当該揮発性成分には多量の親電子性物質の存在が示唆された。したがって、大気中の親電子性物質は4環以上の多環芳香族炭化水素類というより、むしろナフタレンを含む2-3環の多環芳香族炭化水素類の可能性が高いことが考えられた。当研究室では、アメリカ環境保護局(EPA)の支援団体であるSouthern California Particle centerとの共同研究により、南カルフォルニア地区リバーサイドで採取した大気微小粒子成分中から1,2-ナフトキノン(1,2-NQ)の存在を明らかにした。これまでの結果より、1,2-NQはタンパク質に直接作用し、機能を変化させることが明らかとなった。よって、1,2-NQのような親電子物質が大気汚染物質として存在するならば、タンパク質と不可逆的に結合してタンパク質の機能障害を引き起こし、生体に悪影響を及ぼすことが考えられる。そこで、大気中揮発相サンプルのPTP1B活性阻害とそれに伴うシグナル伝達について検討を行った。ロサンゼルス地区リバーサイドで6日間採取し、大気中揮発相サンプル(VP13)によるPTPBの活性阻害について検討を行った。

その結果、PTP1B活性に対して濃度依存的な活性阻害が見られた。それぞれのIC50はVP1で0.93m3/mL、VP2で0.97m3/mL、VP3で0.70m3/mLであった。さらに、MALD1-TOF/MS分析より、1,2-NQとは異なる親電子性物質の存在も示唆された。1,2-NQはPTP1BのCys121への結合を介して本酵素活性を阻害したことから、VPsによるPTP1Bの活性阻害におけるCys121の関与について検討を行った。その結果、VPsによるC121Sに対するPTP1Bの活性阻害は、wild-typeのPTP1Bに対する活性阻害と同様の阻害効果を示した。よって、Cys121はVPsの主要な結合部位でないことが示唆された。
摂食障害における食欲・体重調節関連物質の遺伝子解析

preproghrelin遺伝子には3つのnon-synonymousな多型(Arg51Gln, Leu72Met, and Gln90Leu)が知られているが、摂食障害に関する報告はない。そこで、これらの多型と摂食障害との関連を症例一対照法で検討した。さらに、非臨床群において身体計測値や摂食障害に関係する心理特性との関連を横断研究で調べた。対象は摂食障害患者281名(神経性無食欲症(AN)199名、神経性大食症(BN)82名)と健常対照群として272名の女子大学生である。全ての対象は日本人女性であった。遺伝子型とアレルの頻度が群間で比較された。身長、体重、体格指数、体脂肪率やEating Disorder Inventory-2(EDI-2)の得点が健常対照群内で遺伝子型間で比較された。Leu72Met多型のMet72アレルの頻度は、AN-制限型で0.225、AN-むちゃ喰い/排出型で0.182、BNで0.25、対照群で0.164であった。Met72アレルの頻度はBN群で対照群に比較して有意に高かった(遺伝子型p<0.0001、アレルp<0.012)。非臨床群内でLeu72Met型の72Metアレル保有者は非保有者に比較して現在の体重が有意に重く、過去の最低体重、最高体重が大きく、EDI-2の下位尺度のひとつ「身体への不満」の得点が高かった。Arg51Glnは認められず、Gln90Leuの頻度は著しく低かった。以上の結果から、Leu72Met多型がBNへの罹患感受性と若年女性の体重、体型への不満に関連していることが示唆された。2.その他の遺伝子preproghrelin遺伝子には3つのnon-synonymousな多型(Arg51Gln, Leu72Met, and Gln90Leu)が知られているが、摂食障害に関する報告はない。2.その他の遺伝子(1)摂食障害患者の遺伝子試料の収集:全国の研究協力施設からインフォームドコンセントの手続きを経て、摂食障害患者の血液試料と臨床データを収集した。サンプル数は平成15年3月までに神経性食欲不振症(AN)143人、神経性過食症66人に達した。(2)候補遺伝子法による相関研究:摂食・体重調節関連物質のUncoupling Protein (UCP)、Agouti-related protein (AGRP)、グレリンを候補遺伝子としてPCR-RFLP法で多型解析を行った。UCP-2/3遺伝子はその近傍のマイクロサテライトマーカーとANとの有意な関連が欧米で報告されている。我々は肥満やエネルギー消費と関連するUCP-2 55A/V多型、UCP-2 ins/del多型、UCP-2-866G/A多型、UCP-3-55CT多型を解析したがいずれもANとの関連は認められなかった。AGRP遺伝子の760G/A多型はドイツ・オランダ人を対象とした研究でANとの関連が報告されている。我々は摂食障害患者100名と健常者100名で解析を行ったが、この部位にG→Aの変異は検出されなかった。従ってこの変異は日本人ではたとえ存在するとしても稀であり、摂食障害の罹患感受性への関与の可能性は低いと考えられる。グレリンは近年発見され、主として胃から分泌される強力は摂食刺激物質である。AN患者では低体重・栄養不良があるにも関わらず血中濃度が上昇していない。グレリンの血中濃度に関係するグレリン遺伝子のArg51Gln多型と脂肪蓄積と関連するプレプログレリン遺伝子のLeu72Met多型を解析した。Arg51Gln多型は調べたサンプル中に認められず、またLeu72Met多型とANとの関連もみられなかった。

<摂食障害患者および健常者の遺伝子試料の収集>全国の研究協力施設で摂食障害患者の血液試料と臨床データを収集した。サンプル数は平成16年3月時点で病型が確認されたものだけで神経性無食欲症(AN)241人、神経性大食症(BN)111人に達した。某大学女子学生の健常ボランティア204人で遺伝子解析および血中物質測定用の血液試料の採取、身長、体重、体脂肪率等の測定、摂食障害関連心理特性の測定を行った。<遺伝子解析>昨年度のUncoupling protein-2/3遺伝子の解析結果を欧文雑誌に投稿し受理された。今年度はグレリン、脳由来神経栄養因子(BDNF)遺伝子、ドパミン受容体(DRD4)の多型を解析した。グレリンは強力な内因性摂食刺激物質である。グレリン遺伝子のLeu72Met多型を解析し制限型ANでMetアレルの頻度が高く、BNでLeu72Met型の頻度が高い傾向を認めた。非臨床例の女子学生のサンプルにおいてLeu72Met型では他の型に比較して質問紙で測定したやせ願望、過食、身体への不満の程度が有意に高かった。以上の所見は、この多型が食欲の強さに関連する可能性を示唆するものと考えられ、さらに検討を進めている。一方、摂食障害と特定の性格特性とが関連することが知られている。ANでは新奇性追求が低く固執傾向が高くBNでは新奇性追求が高い。そこで、こられの性格特性と関連するDRD4遺伝子の-521C/T多型を摂食障害患者で解析したがいずれの病型とも関連は認められなかった。BDNFは神経細胞の生存と分化に重要な役割を果たしシナプス効率や可塑性にも関与する。摂食障害患者で血中BDNF濃度が低下し、うつや過食の程度と相関すること、BDNFのVal66Met多型と摂食障害との関連することが報告されている。そこで、我々のサンプルで追試を施行したがいずれの病型とも関連は認められなかった。<サンプルの収集>全国の研究協力施設で摂食障害患者の血液試料と臨床データを収集した。サンプル数は平成17年3月時点の累計で神経性無食欲症(AN)365人、神経性大食症(BN)127人に達した。加えて累計310人の某大学女子学生の健常ボランティアで血液試料の採取、身長、体重、体脂肪率等の測定、摂食障害関連心理特性の測定を終了した。<解析>昨年度からのグレリン遺伝子Len72Met多型に加えて、新たにArg51Gln多型、Gln90Leu多型の解析を追加した。しかし、両多型ともマイナーアレルの頻度は5%以下と低く、患者群と対照群間にアレル頻度の差を認めなかった。Leu72Met多型の72Metアレルの頻度はBN群で対照群に比較して有意に高かった。AN群でも有意差には達しないが72Metアレルの頻度が高い傾向が見られた。非臨床例においてLeu72Met型の72Metアレル保有者(Met72Met型とLeu72Met型)は非保有者(Leu72Leu型)に比較すると、現在の体重が有意に重く、過去の最低体重、最高体重も大きかった。また、Eating Disorder Inventory-2の下位尺度のひとつ「身体への不満」の得点が有意に高かった。空腹時の血清脂質(総コレステロール、HDLコレステロール、中性脂肪、遊離脂肪酸)の値や血糖値には差は認められなかった。さらに、Leu72Met多型と早朝空腹時の血中のグレリン、IGF-I、成長ホルモン濃度との関連を調べたが、いずれの値も遺伝子型による違いは認められなかった。以上の結果から、グレリン遺伝子Leu72Met多型がBNへの罹患感受性に関連し、それは体重の増えやすさを介している可能性が示された。
繊維染色プロセスゼロエミッション化へのデータベースとプロセスシミュレータの開発

染色加工業は大量の水、薬剤を使用し、その工程では繊維に付着する染料・樹脂を除けば、薬剤と殆どが工程排水中に直接排出せれている。この産業では小規模事業所が多く、単位プロセスが各企業の個別技術となっている。このような染色加工業の性格を踏まえたうえで、そのゼロエミション化をどのように進めるべきかについて検討しなければならない。「今年度の研究実績」各プロセスのマスバランスを検討するため、約40事業所分のデータを収集した。そしてこのデータに基づき、現在の技術による改善策を検討し(例えば、膜による糊剤の回収、シルケット工程のアルカリ回収、染色工程の水のリサイクル)シミュレータ計算を行った結果、現在の技術でもかなりの改善が可能であることが明かとなった。特に、糊剤の問題は染色加工業のゼロエミッション化を考えるうえで極めて重要な課題である。プロセス・データベースを蓄積するためには、関連事業者の協力の基に研究を進めることが必要不可欠である。石川県工業試験場、民間企業と協力し、平成10年度より産・官・学で研究プロジェクトをたち上げることになった。
World-sheet instanton と string duality

江口は1997年に堀,Xiongと共に標的空間M上の位相的弦理論を調べその分配関数を打ち消す無限個の微分作用素が中心電荷c=_χ(M)(_χ(M)はMのオイラー数)を持つビラソロ代数の構造を持つ事を示した.平成10年度に,江口はXiong,秦泉寺と共にこれらビラソロ作用素の自由場表示を導き,Mの偶数次のサイクルには1+1次元の自由ボソン場が奇数次のサイクルには1+1次元の自由フェルミオン場が対応すること,従って共形場の言葉を用いて幾何学が記述できる事を示した.江口は更にXiongとともに2次元重力理論の結果を用いて任意の種数の場合の位相的漸化式を導き,ビラソロ作用素が種数2,3の場合にも正則曲線の数を正しく再現する事を確かめた.これらの結果は量子コホモロジーのビラソロ予想と呼ばれる.超弦理論においてカラビ・ヤウ多様体上の幾何学をランダウ・ギンツブルグ模型を用いて議論することが出来ること(CY/LG対応)は以前から良く知られている.ゲージ化された線形シグマ模型では,理論のパラメーターを変化させる事により,幾何学的な対象空間を記述する領域(カラビ・ヤウ)とスーパーポテンシャルの極地を記述する領域(ランダウ・ギンツブルグ)を内挿させることが出来る.平成11年度,江口は秦泉寺と共に,CY/LG対応を調べ、対象空間がカラビ・ヤウ多様体以外の一般の複素多様体である場合にも,これがスピン多様体であればCY/LG対応に相当する関係が成り立つことを示した.特に,オイラー数,シグネチャー,楕円ジーナスなどの位相不変量が,双方の理論で計算したとき完全に一致する.カラビ・ヤウ多様体Mが退化してそのサイクルが零につぶれる時,M上にコンパクト化された弦理論にはゲージ対称性のenhancementなど種々の非摂動的現象が生じる.このため,特異点をもつカラビ・ヤウ上を伝搬する弦理論の力学を調べることは特に興味深い.江口は菅原と共に,孤立した特異点を持つカラビ・ヤウ多様体上を伝搬する弦理論の振幅に関して,モジュラー不変な分配関数を組織的に構成した.これらの分配関数はカラビ・ヤウ多様体がA-D-E型の特異点を持つのに対応して,A-D-E型の分類を持つ.江口は1997年に堀,Xiongと共に標的空間M上の位相的弦理論を調べその分配関数を打ち消す無限個の微分作用素が中心電荷c=_χ(M)(_χ(M)はMのオイラー数)を持つビラソロ代数の構造を持つ事を示した.平成10年度に,江口はXiong,秦泉寺と共にこれらビラソロ作用素の自由場表示を導き,Mの偶数次のサイクルには1+1次元の自由ボソン場が奇数次のサイクルには1+1次元の自由フェルミオン場が対応すること,従って共形場の言葉を用いて幾何学が記述できる事を示した.江口は更にXiongとともに2次元重力理論の結果を用いて任意の種数の場合の位相的漸化式を導き,ビラソロ作用素が種数2,3の場合にも正則曲線の数を正しく再現する事を確かめた.これらの結果は量子コホモロジーのビラソロ予想と呼ばれる.超弦理論においてカラビ・ヤウ多様体上の幾何学をランダウ・ギンツブルグ模型を用いて議論することが出来ること(CY/LG対応)は以前から良く知られている.ゲージ化された線形シグマ模型では,理論のパラメーターを変化させる事により,幾何学的な対象空間を記述する領域(カラビ・ヤウ)とスーパーポテンシャルの極地を記述する領域(ランダウ・ギンツブルグ)を内挿させることが出来る.平成11年度,江口は秦泉寺と共に,CY/LG対応を調べ、対象空間がカラビ・ヤウ多様体以外の一般の複素多様体である場合にも,これがスピン多様体であればCY/LG対応に相当する関係が成り立つことを示した.特に,オイラー数,シグネチャー,楕円ジーナスなどの位相不変量が,双方の理論で計算したとき完全に一致する.カラビ・ヤウ多様体Mが退化してそのサイクルが零につぶれる時,M上にコンパクト化された弦理論にはゲージ対称性のenhancementなど種々の非摂動的現象が生じる.このため,特異点をもつカラビ・ヤウ上を伝搬する弦理論の力学を調べることは特に興味深い.江口は菅原と共に,孤立した特異点を持つカラビ・ヤウ多様体上を伝搬する弦理論の振幅に関して,モジュラー不変な分配関数を組織的に構成した.これらの分配関数はカラビ・ヤウ多様体がA-D-E型の特異点を持つのに対応して,A-D-E型の分類を持つ.江口は昨年度に引き続き堀,Xiong,秦泉寺と共に標的空間M上の位相的弦理論を調べその分配関数を打ち消す無限個の微分作用素を導き,これらが中心電荷c=X(M)(X(M)はMのオイラー数)を持つビラソロ代数の構造を持つ事を示した.また種数0と1の場合に知られた位相的漸化式とビラソロ作用素を併用する事によってM上の正則曲線の数(インスタントン数)を正しく再現する事を示した.江口はまたXiong,秦泉寺と共にビラソロ作用素の自由場表示を導き,Mの偶数次のサイクルには1+1次元の自由ボソン場が奇数次のサイクルには1+1次元の自由フェルミオン場が対応すること,従って共形場の言葉を用いて幾何学が記述できる事を示した.江口は更にXiongと共に2次元重力理論の結果を用いて任意の種数の場合の位相的漸化式を導き,ビラソロ作用素が種数2,3の場合にも正則曲線の数を正しく再現する事を確かめた.

我々の仕事は量子コホモロジーのビラソロ予想と呼ばれ幾何学者の関心を集めている.種数0と1の場合にはビラソロ予想は最近数学的に厳密に証明された.また江口は細道と共に良く知られた4次元・5次元のブラックホールがホライゾン付近に空間AdS_3を含み,従ってAdS_3/CFT_2対応を用いてブラックホールのエントロピーを計算する事が出来る事.この時AdS_3/CFT_2対応の性質からnon-extremeな領域のブラックホールについても信頼される結果が得られる事を示した.超弦理論においてカラビ・ヤウ多様体上の幾何学をランダウ・ギンツブルグ模型に置き換えて議論することが出来ること(CY/LG対応)は以前から良く知られている。ゲージ化された線形シグマ模型では,理論に現われるパラメーター(ファエ・イリオプーロスパラメーター)を変化させる事により,幾何学的な対象空間を記述する領域(カラビ・ヤウ)とスーパーポテンシャルの極値を記述する領域(ランダウ・ギンツブルグ)を内挿させることが出来る。今年度,江口は秦泉寺(東大数理)と共に,CY/LG対応を調べ,対象空間がカラビ・ヤウ多様体以外の一般の複素多様体である場合にも,これがスピン多様体であればCY/LG対応に相当する関係が成り立つことを示した。特に,オイラー数,シグネチャー,楕円ジーナスなどの位相不変量が,双方の理論で計算したとき完全に一致する。カラビ・ヤウ多様体Mが退化してそのサイクルが零につぶれる時,M上にコンパクト化された弦理論にはゲージ対称性のenhancementなど種々の非摂動的現象が生じる。このため,特異点をもつカラビ・ヤウ上を伝搬する弦理論の力学を調べることは特に興味深い。江口は菅原と共に,孤立した特異点を持つカラビ・ヤウ多様体上を伝搬する弦理論の振幅に関して,モジュラー不変な分配関数を組織的に構成した。これらの分配関数はカラビ・ヤウ多様体がA-D-E型の特異点を持つのに対応して,A-D-E型の分類を持つ。
側鎖に糖を有する高分子による酵素の安定化とその機構

酵素は穏和な条件で特異な反応を生体内で触媒することから,工業的にも広く用いられている。しかしながら,pHや温度などの環境変化により容易に失活することから,酵素の安定化が望まれてきた。本研究においては,側鎖に糖を有する高分子を合成し,この高分子を単に系に添加するだけで酵素が安定化することを見出し,検討を進めた。その結果,本系において,作用,構造を全く異にする酵素,たとえばトリプシン,乳酸脱水素酵素,リゾチーム,アミラーゼが安定化されることを見出した。この際,pH,温度,凍結,保存安定性を向上させることに成功し,酵素の汎用安定化剤として有用であることを見出した。この際,添加剤としての側鎖に糖を有する高分子の濃度は高々1wt%程度である。従って,工業的にも十分対応できるシステムの構築が可能となった。また,安定化のメカニズムについて,核磁気共鳴スペクトル,液体クロマトグラフ,熱分析,滴定分析を進め,速度論的解析を行った結果,添加した高分子が酵素の触媒反応に直接関与すると共に,酵素の構造変化を抑制することを明らかにした。従って,本研究の3年間の研究目的,すなわち「側鎖に糖を有する高分子による酵素の安定化とその機構」は十分達成されたと言うことができる。今後,ここで得られた知見に基づき,酵素の固定化マトリックスとして本高分子系を採用し,単に酵素を担体に固定化するだけでなく,同時に酵素の安定化をはかり,さらに,ゲル膜としてのバイオリアクターシステムの構築を目指して研究を発展させつつある。酵素は生体内触媒であり,穏和な条件で活性を示すことから,様々な分野で利用されている。しかしながら,酵素はpH,温度など外部環境の変化によって容易に失活することから工業的展開を図るうえでその安定性の向上が望まれる。そこで本研究では,側鎖に糖を有する高分子を添加することによる酵素の安定化について検討を行った。その結果,この高分子をわずか1%添加することで酵素の安定性を大幅に向上させることができることを見出した。まず乳酸脱水素酵素に対して有効性が確認された。例えば,乳酸脱水素酵素の例では遊離の酵素が室温30°Cで100時間後には活性が20%にまで低下するのに対し,側鎖に糖を有する高分子を添加することで,80%以上の活性を保った。このような有効性は乳酸脱水素酵素だけでなくトリプシン,リゾチーム,アミラーゼなど様々な酵素に対して,また,放置安定性だけでなく,熱安定性,pH安定性,凍結・再融解安定性,凍結乾燥性など想定される様々な環境変化についていずれも有効であることを示すことができた。さらに添加する高分子として,側鎖に糖を有する共重合体を合成して添加したところ,より一層の安定化効果の存在することを見出した。これらの結果は,高分子の分子設計により生体物質との相互作用を制御できる可能性を示唆している。そこでより詳細な分子レベルでの知見を得ることを目的として,引き続いて核磁気共鳴スペクトルを利用した検討を進めている。一部予備的な結果において既に,側鎖に糖を有する高分子の存在により酵素の形態変化が抑制されるとのスペクトルを得ており,今後より一層詳細な解析を進め,側鎖に糖を有する高分子による酵素の安定化機構の解明を目指してゆく予定である。そこで本研究では,側鎖に糖を有する高分子を添加することによる酵素の安定化およびその機構について検討を行った。昨年度,この高分子をわずか1%添加することで酵素の安定性を大幅に向上させることができることを見出した。たとえば,乳酸脱水素酵素の例では遊離の酵素が室温30°Cで100時間後には活性が20%にまで低下するのに対し,側鎖に糖を有する高分子を添加することで,80%以上の活性を保った。

また,放置安定性だけでなく,熱安定性,pH安定性,凍結・再融解安定性,凍結乾燥性など想定される様々な環境変化についていずれも有効であることを示すことができた。さらに添加する高分子として,側鎖に糖を有する共重合体を合成して添加したところ,より一層の安定化効果の存在することを見出した。そこでより詳細な分子レベルでの知見を得ることを目的として,引き続いて核磁気共鳴スペクトル,滴定型微小熱量計,示差走査熱量計,動力学定数の測定を行ったところ,側鎖に糖を有する高分子の存在により酵素の形態変化が抑制されることを見出した。これは,酵素と高分子との間に相互作用が働いていることに基づくことを熱的に示すことができた。さらに高分子の添加は酵素と基質との反応に影響し,触媒反応を活性化することを見出した。今後より一層詳細な解析を進め,側鎖に糖を有する高分子による酵素の安定化機構の解明を目指して行く予定である。酵素は穏和な条件で特異な反応を生体内で触媒することから,工業的にも広く用いられている。しかしながら,pHや温度などの環境変化により容易に失活することから,酵素の安定化が望まれてきた。本研究においては,側鎖に糖を有する高分子を合成し,この高分子を単に系に添加するだけで酵素が安定化することを見出し,検討を進めた。その結果,本系において,作用,構造を全く異にする酵素,たとえばトリプシン,乳酸脱水素酵素,リゾチーム,アミラーゼ,リパーゼが安定化されることを見出した。この際,pH,温度,凍結,保存安定性を向上させることに成功し,酵素の汎用安定化剤として有用であることを見出した。この際,添加剤としての側鎖に糖を有する高分子の濃度は高々1wt%程度である。従って,工業的にも十分対応できるシステムの構築が可能となった。また,安定化のメカニズムについて,核磁気共鳴スペクトル,液体クロマトグラフ,熱分析,滴定分析を進め,速度論的解析を行った結果,添加した高分子が酵素の触媒反応に直接関与すると共に,酵素の構造変化を抑制することを明らかにした。従って,本研究の3年間の研究目的,即ち「側鎖に糖を有する高分子による酵素の安定化とその機構」は十分達成されたと言うことができる。今後,ここで得られた知見に基づき,酵素の固定化マトリックスとして本高分子系を採用し,単に酵素を担体に固定化するだけでなく,同時に酵素の安定化をはかり,さらに,ゲル膜としてのバイオリアクターシステムの構築を目指して研究を発展させつつある。
多光子励起場における光熱変換と熱輸送を制御するナノ構造設計と実践

本研究構想が目指しているのは、悪性腫瘍の位置と経時変化をリアルタイムに特定/診察し、適切なタイミングで標的腫瘍に対して近赤外光を照射することで該腫瘍のみを死滅させることで治療とする、セラノティクスの概念に基づく「新しい低侵襲性診断・治療法」の開発である。本補助事業期間中では、1量子ドットのフォトサーマル効果等を明らかにし、2エネルギー輸送の計測と細胞毒性試験から最適な表面修飾基を決定する。以上に基づき、悪性腫瘍への標的能が付与された量子ドットプローブを設計・合成し、3in-vitroにおいて当該プローブを悪性腫瘍へ導入することで、多光子励起環境場における診断・治療機能を明らかにする。
起業スキル獲得の促進および評価のための教育技術開発に関する研究

本研究は、起業を志す人材が実際に起業を進めるプロセスにおいていかなる困難を経験し、それを克服するためのどのようなスキルが必要なのかについて、異なる起業フェーズごとに分析・整理したうえで特定し、効果的な起業教育プログラムの開発に応用することを目的とする。そのため、研究開発アプローチに基づき、起業教育の基礎研究、応用研究、技術開発、実証実験、効果測定といったプロセスで研究を進める。
大気下光電子放出材料の開発

近年,金属からの大気圧下での光電子放出を利用するUV/光電子空気清浄法が,半導体製造プロセスなどの次世代超クリーン化技術として注目されている.光電子放出電極として酸化膜が生成しにくいAu蒸着膜が有望であるが,連続使用により起こる原因不明の劣化の克服が実用化の鍵となっている.そこで,光電子放出材の性能向上の学理的指針を得るために研究を行った.まず,大気圧下においてAu蒸着膜に紫外光(波長254nm)照射下での光電子放出に与える有機分子の効果とその機構を調べた.Air気流中で観測された光電子電流(約100pAcm^<-2>)は,シクロヘキセン,1-ヘキセンでは応答が遅いが0.5 Torrの導入で30-40%の大きな電流増大が観測された.エタノール,水では20%程度の速く可逆的な増大,アセトンでは遅く大きな不可逆的阻害効果が見られた.In-situ仕事関数測定,表面のXPS測定,AirとN_2中の挙動の差異などから,シクロヘキセンから含有酸素化合物が生成しAu表面に付着するため仕事関数が低下し,光電子放出が大きく促進されることがわかった.有機分子の効果としては,次の3つの機構があることがわかった.すなわち,(1)導入分子と酸素が含酸素吸着種を生成し仕事関数が低下(オレフィン)もしくは(2)上昇(アセトン)する場合.(3)導入極性分子の吸着による仕事関数低下と電荷運搬への気相分子の寄与(C_2H_5OH)の複合効果で光電子電流が増大する場合である.一方,長時間光電子放出させた場合,15nm程度であったAuの結晶子径が25nm程度まで増大することがわかった.Au(111)配向した薄膜を用いると,(111)方向にAuの突起が成長することが源弛緩力顕微鏡により見いだされた.このAu表面の形状変化が,特性劣化と関連している可能性が示唆された.近年,金属からの大気圧下での光電子放出を利用するUV/光電子空気清浄法が,半導体製造プロセスなどの次世代超クリーン化技術として注目されている.光電子放出電極として酸化膜が生成しにくいAu蒸着膜が有望であるが,連続使用により起こる原因不明の劣化の克服が実用化の鍵となっている.そこで,光電子放出材の性能向上の学理的指針を得るために研究を行った.まず,大気圧下においてAu蒸着膜に紫外光(波長254nm)照射下での光電子放出に与える有機分子の効果とその機構を調べた.Air気流中で観測された光電子電流(約100pAcm^<-2>)は,シクロヘキセン,1-ヘキセンでは応答が遅いが0.5 Torrの導入で30-40%の大きな電流増大が観測された.エタノール,水では20%程度の速く可逆的な増大,アセトンでは遅く大きな不可逆的阻害効果が見られた.In-situ仕事関数測定,表面のXPS測定,AirとN_2中の挙動の差異などから,シクロヘキセンから含有酸素化合物が生成しAu表面に付着するため仕事関数が低下し,光電子放出が大きく促進されることがわかった.有機分子の効果としては,次の3つの機構があることがわかった.すなわち,(1)導入分子と酸素が含酸素吸着種を生成し仕事関数が低下(オレフィン)もしくは(2)上昇(アセトン)する場合.(3)導入極性分子の吸着による仕事関数低下と電荷運搬への気相分子の寄与(C_2H_5OH)の複合効果で光電子電流が増大する場合である.一方,長時間光電子放出させた場合,15nm程度であったAuの結晶子径が25nm程度まで増大することがわかった.Au(111)配向した薄膜を用いると,(111)方向にAuの突起が成長することが源弛緩力顕微鏡により見いだされた.このAu表面の形状変化が,特性劣化と関連している可能性が示唆された.大気下におけるAu蒸着膜の光電子放出、仕事関数に与える吸着分子の効果を検討した。Ti板にAu120nmを蒸着した試料を石英製流通ガラスセルに入れ、電界100V/cmで254nmの紫外光を照射して光電子電流を測定した。0.5Torrの水、エタノールの蒸気を導入したところ、10-20%の光電子電流増加が観測された。この変化は可逆であり速く、数分間で定常に達した。一方、導入分子を0.5Torrアセトンとした場合は、光電子電流が大幅に減少し、ほとんど0となった。この場合、電流変化は不可逆的であり、気相からアセトンを取り除いても光電子電流は初期値の40%程度までしか回復しなかった。紫外光の波長を変えたときの光電子電流量変化から仕事関数を測定した。水、エタノールの場合は仕事関数変化が小さく、変化が検出限界以下であったと思われるが、アセトンの場合は仕事関数のおおきな増大がみられた。すなわち、アセトン導入前は、4.55eVであったのに対し、0.5Torrアセトン導入後は、4.76eVに達した。さらにアセトン除去後は4.65eVであった。このように光電子電流の変化と仕事関数変化は対応している。以上の結果は、基板をAl板としても同様であった。

以上、吸着分子の導入、吸着により仕事関数が変化し、大気下光電子電流が大きく変化すること、分子の種類によりその寄与が大きく異なることがわかった。近年,金属からの大気圧下での光電子放出を利用するUV/光電子空気清浄化法が,半導体製造プロセスなどの次世代超クリーン化技術として注目されている.光電子放出電極として酸化膜が生成しにくいAu蒸着膜が有望であるが,連続使用により起こる原因不明の劣化の克服が実用化の鍵となっている.そこで,光電子放出材の性能向上の学理的指針を得るために研究を行った.まず,大気圧下においてAu蒸着膜に紫外光(波長254nm)照射下での光電子放出に与える有機分子の効果とその機構を調べた.Air気流中で観測された光電子電流(約100pAcm^<-2>)は,シクロヘキセン,1-ヘキセンでは応答が遅いが0.5Torrの導入で30-40%の大きな電流増大が観測された.エタノール,水では20%程度の速く可逆的な増大,アセトンでは遅く大きな不可逆的阻害効果が見られた.In-situ仕事関数測定,表面のXPS測定,AirとN_2中の挙動の差異などから,シクロヘキセンから含酸素化合物が生成しAu表面に吸着するため仕事関数が低下し,光電子放出が大きく促進されることがわかった.有機分子の効果としては,次の3つの機構があることがわかった.すなわち,(1)導入分子と酸素が含酸素吸着種を生成し仕事関数が低下(オレフィン)もしくは(2)上昇(アセトン)する場合.(3)導入極性分子の吸着による仕事関数低下と電荷運搬への気相分子の寄与(C_2H_5OH)の複合効果で光電子電流が増大する場合である.一方,長時間光電子放出させた場合,15nm程度であったAuの結晶子径が25nm程度まで増大することがわかった.Au(111)配向した薄膜を用いると,(111)方向にAuの突起が成長することが源弛緩力顕微鏡により見いだされた.このAu表面の形状変化が,特性劣化と関連している可能性が示唆された.
炭素ナノ材料を用いた革新的シナジーセラミックス創製法の開発

本研究において申請者が期間内に達成する課題は、靭性、摩擦・摩耗特性の観点から、既存のセラミックス材料の材料特性を凌駕するセラミックス/カーボンナノチューブ複合材料を合成することである。研究の初年度にあたる今年度は、前駆体法を用いた複合材料の合成とその力学的特性評価を実施した。具体的には、特性・機能の発現を可能とする材料合成技術の確立を図るとともに、開発材料の基礎力学特性を評価することで合成技術の有効性を検討した。申請者らはこれまでに、アルミナセラミックス中にカーボンナノチューブ(CNTs)が真に単離分散した組織を有する複合材料の作製に成功している。しかしながら、その破面からはCNTsとアルミナセラミックスとの界面強度の低さに由来する顕著なCNTsの引抜け挙動が認められている。従い、CNTsの有する材料ポテンシャルを充分に開発材料へ反映させるために、CNTsとアルミナセラミックスとの界面強度を増大させる必要がある。CNTsとアルミナセラミックスとの界面強度の増大を目的とし、混酸を用いたCNTsの湿式酸化処理を行った。その結果、処理条件の最適化を図ることによりCNT表面にナノ寸法を有する欠陥を導入することに成功した。CNT充填量の曲げ強度および破壊靱性特性に及ぼす影響評価を行い、湿式酸化処理を施したCNTsを出発原料に使用した複合体はCNTsを0.5mass%添加した際に最も複合効果が得られ、複合体の曲げ強度(σ_b)ならびに破壊靱性値(K_<Ic>)はそれぞれ689.6±29.1MPaと5.90±0.27MPa・m^<1/2>であった.これらの値は既成のアルミナセラミックス(σ_b:380MPa,K_<Ic>:13MPa・m^<1/2>)と比べ大きく、力学的特性の向上が達成された。CNTを活用した材料開発に関する研究は世界的規模で活発に行われているものの、その主要な研究・開発の内容は単一特性の向上を目指したものであり、複数の特性や機能の付与に関する研究は世界的にも前例は見受けられない。このような現状に対して、シナジー効果の発現を可能とする材料合成技術、さらには実用化を踏まえた材料合成プロセスに関する研究は、本研究がはじめて開拓するものである。
ヘモクロビンカプセル化人工赤血球の安全性と酸素運搬能に関する基礎的研究

ヒト由来のヘモグロビンをリポソームの中にカプセル化したヘモグロビンカプセル化人工赤血球(Artificial Red Cell,以下ARC)の生体中における酸素運搬能について検討した。実験方法:体重8kg前後のビーグル犬を全身麻酔し、調節呼吸とした(室内気下)。30ml/kg(循環血液量の40%に相当)の脱血し次いでこれに相当する量のARCを静脈内投与するということを繰り返し循環血液量の70%までの交換脱血実験を行った。心拍出量、血中のビーグル犬のヘモグロビン量、ARCのクリット値よりARCの定量を行いビーグル犬のヘモグロビンおよびARCによる酸素運搬量と、ビーグル犬のヘモグロビンおよびARCからの酸素消費量(VO_2)を別々に求め経時的に観察した。結果:各測定時における酸素消費量(VO_2)の変化をに示した。白で示されるRBCの部分はビーグル犬自身のヘモグロビンから、黒塗りの部分はARCから消費された酸素量を示している。Iは出血前(コントロール)、IIは33%脱血直後、IIIは脱血後30分、IVは33%脱血交換後、Vは55%脱血交換後、0は70%脱血交換後における酸素消費量である。このように本実験においてヘモグロビンカプセル化人工赤血球が肺において酸素を結合しこれを末梢組織まで運搬し、組織で放出しており、さらにこの酸素が組織で利用されていることが示された。
金/ペロブスカイト結晶ナノ・ヘテロ触媒の界面構造解析

SrTiO3<001>単結晶をTEM観察用にイオン研磨によって薄片化した後,Auを真空蒸着によって担持し,Au/SrTiO3モデルナノへテロ触媒を作製し,高分解能電子顕微鏡による界面構造解析,電子線ホログラフィー法による平均内部ポテンシャルの評価を行った.格子ミスマッチはAu/TiCの6.1%と比べて小さいにもかかわらず,エピタキシャルな関係にあるAuナノ粒子は見られなかった.また,サイズの小さい金粒子では,Au/TiO2,Au/TiC系と同様に平均内部ポテンシャルが35V以上となりバルクでの値(21-23V)と比べて大きな値となることがわかった.SrTiO3<001>単結晶をTEM観察用にイオン研磨によって薄片化した後,Auを真空蒸着によって担持し,Au/SrTiO3モデルナノへテロ触媒を作製し,高分解能電子顕微鏡による界面構造解析,電子線ホログラフィー法による平均内部ポテンシャルの評価を行った.格子ミスマッチはAu/TiCの6.1%と比べて小さいにもかかわらず,エピタキシャルな関係にあるAuナノ粒子は見られなかった.また,サイズの小さい金粒子では,Au/TiO2,Au/TiC系と同様に平均内部ポテンシャルが35V以上となりバルクでの値(21-23V)と比べて大きな値となることがわかった.Auナノ粒子触媒は,サイズ依存性だけでなく顕著な担体依存性を示すことが知られている.担体との界面近傍でのAuナノ粒子の電子状態の変化が一因となっていると考えられている.それ故,担体とナノ粒子の界面ストイキオメトリ,面方位,格子定数の差などが重要と考えられる. Auよりも4.3%格子定数の小さいSrTiO3ペロブスカイト結晶に着目し,ナノヘテロモデル触媒を作製し, TEMを用いた界面での方位関係の高分解能観察,電子線ホログラフィー法による平均内部ポテンシャルの評価を行った.SrTiO3<001>単結晶をTEM観察用にイオン研磨によって薄片化した後, Auを真空蒸着によって担持し, Au/SrTiO3モデルナノヘテロ触媒を作製した.格子ミスマッチはAu/TiCの6.1%と比べて小さいにもかかわらず,エピタキシャルな関係にあるAuナノ粒子は見られなかった.このことは,レナード・ジョーンズ原子間ポテンシャルのモデルと同様に,圧縮歪みは,引っ張り歪みと比べて, Auナノ粒子内部に導入しにくいことを示している.また,サイズの小さい金粒子では, Au/TiO2, Au/TiC系と同様に平均内部ポテンシャルが34Vとなりバルクでの値(21-23V)と比べて大きな値となることがわかった.界面の格子定数差による内部歪みよりも,界面のストイキオメトリの方が,平均内部ポテンシャルに与える影響が大きいことが推測される.Auナノ粒子触媒は,サイズ依存性だけでなく顕著な担体依存性を示すことが知られている.担体との界面近傍でのAuナノ粒子の電子状態の変化が一因となっていると考えられている.それ故,担体とナノ粒子の界面ストイキオメトリ,面方位,格子定数の差などが重要と考えられる.Auよりも格子定数の小さいペロブスカイト結晶に着目し,ナノヘテロモデル触媒を作製し,TEMを用いた界面での方位関係の高分解能観察,電子線ホログラフィー法による平均内部ポテンシャルの評価を行った.チタン酸ストロンチウム単結晶基板をTEM観察用に薄片化後,Auを真空蒸着によって担持し,Au/SrTiO3モデルナノヘテロ触媒を作製した.観察の結果、金の粒子サイズが2nmよりも大きい場合は、格子ミスマッチはAu/TiCの6.1%と比べて小さいにもかかわらず,コヒーレントな関係にあるAuナノ粒子は見られなかった.しかし、粒子サイズが1nm以下になると,Au(200)[001]//SrTiO3(100)[001]の方位関係となることが見いだされた.また,この格子定数差は金ナノ粒子の格子がひずむことで緩和されていた.平均内部ポテンシャルのサイズ依存性に関しては,2nm以上のランダムな方位関係を有する範囲では,サイズ減少と共にポテンシャルが増加する傾向が見られたが,エピタキシャルな方位関係サイズにまで小さくなると逆に下がり始める傾向があることがわかった.界面の格子定数差による内部歪みが平均内部ポテンシャルに影響していることが考えられる.
無細胞液性因子による損傷脊髄の再生の促進―臨床応用を目指して―

これまで、脊髄損傷に対してラット骨髄間質細胞移植の効果を調べてきた。その結果、歩行機能の改善とともに、脊髄損傷部の組織学的な修復と再生軸索の伸長が確認された。しかし移植細胞は移植後2週前後で消失した。得られた効果は移植細胞自体が組織修復の足場として働くためではなく、移植細胞から放出される何らかの有効因子によるためであると推察できる。そこで本研究では骨髄間質細胞の培養上清を投与することでその効果を調べた。ラットで脊髄損傷を作成後直ちに、Alzet osmotic pumpによって、脳室の髄液経由で培養上清を持続的に4週間投与した。ラットの行動はBBBスコアに基づいて毎週1回、2名の研究員で判定した。結果は、ラットのBBBスコアが顕著に増加し、歩行機能の目覚ましい改善が見られた。歩行の改善はこれまでの細胞移植による場合よりも顕著であった。組織修復に関してはこれまでと同じで、損傷中心部にはアストロサイトは侵入せず、代わりに1型コラーゲンとラミニンを主体とするマトリックスが基盤となり、多数の再生軸索が伸長していた。軸索はシュワン細胞によって囲まれていた。これらの結果は、脊髄損傷ラットでは、培養上清に含まれる何らの因子の複合的な働きによって機能的な改善がなされることを示している。また組織学的には、中枢神経系組織の再生ではなく、末梢神経的な修復によって再生軸索を伸ばし、シナプスを形成しているものと考えられた。中枢組織の修復が末梢神経と同じ状態で行われることは驚きでもある。これらの結果は、基礎的にも臨床的にも注目に値する結果である。なお、培養上清に含まれる栄養因子はいくつか同定しているが、それらの単体投与では培養上清投与の場合ほどの効果は示さない。研究の目的は、骨髄間質細胞の培養上清に含まれる神経再生因子を同定し、脊髄損傷の治療に応用することである。研究実施計画に沿って、培養上清を種々なカラムによって分画し、それぞれの分画に対して培養ニューロンの突起伸長を指標にバイオアッセイを行っている。これまで10種類近くのカラムによって分画を試みて来た。これまでに判明したことは、有効因子は一定の分子量の範囲にあり、オーソドックスな分子ではないことである。要は、どんなカラムを用いるかが鍵で、最近、漸く有力なカラムを見い出して、精力的に分画とアッセイを行っている。これと並行して、in vivoでのアッセイ系の確立のために、培養上清の投与による脊髄損傷の治療効果を調べた。脊髄に挫滅損傷を与えたラットに対して、骨髄間質細胞の培養上清を、Alzetのosmotic pumpによって、髄液経由で2週間の連続投与を行った。投与開始から4週間で調べた。投与群において、歩行運動回復がすでに投与1週から顕著であり、且つ投与群の損傷部に、より多くの再生軸索が伸びていた。この結果は、有効因子の投与が脊髄損傷の治療に有望であることを示唆するものである。培養上清は種々な因子を含み、単一な有効因子だけで脊髄損傷の治療に足りるとは思われない。培養上清に含まれるどのような因子が再生に関与するかも今後の課題である。この研究から明らかになって来たことは、脊髄損傷の治療には、有効因子の投与で十分であることである。細胞移植では、移植細胞が宿主組織におとなしく組み込まれることを期待しているが、そもそも移植される細胞は脊髄にとって異物であるので、長く生き残るのは宿主にとって好ましいものではない場合が多いと思われる。脊髄においては、細胞移植を最善とする従来の概念を再考する必要がある。脊髄には本来備わった再生能があり、それを活性化することが重要であろう。有効因子の分画は、通常のカラムによる分画操作ではなかなかうまく行かない状態であった。多くのカラムを試したが、これまで決定的なものは見当たらなかった。しかし最近になって、一般にはあまり使われていないカラムを試したところ、有望であることが分かったので、今後はこのカラムを用いて分析を進める。分子量の範囲についてはかなり早い段階で決めることが出来、以後はその分子量の範囲内にある分子の分析を行っている。この程度の進捗状態は通常の研究のレベルである。in vivoにおける培養上清投与の効果については思いの外はっきりした良い結果が出て、論文投稿を用意している。研究開始間もない時期の成果としては非常に大きなものである。髄液経由による連続投与という方法が良かったことと、脊髄が本来持っている内在的な再生能が大きく、それが培養上清によって活性化された結果であると考える。この結果は、脊髄の内在的な再性能という新たな概念を生み出し、今後の脊髄損傷の治療に大きな転換を迫るものである点で、大きな成果である。4週齢SDラットの大腿骨および脛骨の骨髄液から採取したラット骨髄間質細胞および市販のヒト骨髄間質細胞を継代培養し、無血清培養上清を回収した。これらの培養上清を新生仔ラットの海馬由来神経細胞に添加したところ、神経細胞の生存維持能と突起伸長能の促進がみられた。そこで、次にin vivoの実験として、培養上清を脊髄損傷ラットに投与して、神経再生と歩行運動の改善を調べた。培養上清は、オスモティックポンプによって持続的に第4脳室から注入した。歩行運動はBBBによる判定基準を用いた。脊髄の損傷部にはアストロサイトの侵入はなく、I型コラーゲンとラミニンによるマトリックスが形成されていた。注目すべきは、その中を多数の再生神経が伸長していることである。