hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機電界発光素子におけるC60超薄膜の挿入効果に関する研究

本研究では、フラーレン(C60)の超薄膜を挿入した有機電界発光素子を作製し、その発光特性及び電気特性について調べた。まず、C60層をTPD(正孔輸送層)とAlq3(電子輸送層・発光層)の界面に膜厚を変えて挿入した素子を作製した。ここで、水晶振動子を用いてC60層の平均膜厚を01.0nmとした。C60層を挿入した素子では、挿入しない素子に比べていずれも駆動電圧と発光効率の向上が見られた。特に、C60膜厚が分子大きさ程度に対応する0.8nmの時に最も効率が向上し、挿入しない場合に比べ2倍程度の効率が得られた。次に、C60層の膜厚を0.8nm一定とし、TPD/Alq3界面近傍でAlq3層内に挿入した素子を作製し測定を行った。これより、TPD/Alq3界面よりも数nm程度Alq3側に挿入することにより駆動電圧がさらに低下することがわかった。以上のような発光効率と駆動電圧の低下について、次のような機構が推察された。すなわち、C60はHOMOレベルがTPDよりも低いため、TPDから注入された正孔はC60によりブロックされる。この蓄積された正孔によりAlq3と陰極間の電界が強まり、Alq3側からの電子注入が促進される。このため、電子・正孔のキャリアバランスが改善して効率が向上し、また駆動電圧も下がったものと考えられた。この機構はC60をTPD/Alq3界面に挿入した場合だけでなく、界面近傍のAlq3内部に挿入した場合についても当てはまるものと考えられ、またC60層をAlq3内部に挿入した場合ではAlq3内の電界増強効果がより強くなるために駆動電圧のさらなる低下が観測されたものと推定された。また、C60層を挿入した素子の光起電特性も測定し、C60層を挿入した場合では挿入しない場合に比べて光照射から光遮断時の開放端電圧の減衰時間が数倍長くなる特性が見られた。これは、C60層によるキャリヤのブロッキングが寄与していると推察された。これにより、C60層を挿入した素子では、挿入しない素子に比べていずれも駆動電圧と発光効率の向上が見られた。特に、C60膜厚が分子大きさ程度の0.8nmの時に最も効率が向上し、挿入しない場合に比べて2倍程度の効率となることがわかった。次に、C60層の膜厚を0.8nm一定とし、TPD/Alq3界面近傍でAlq3層内に距離を変えて挿入した素子を作製し、同様の測定を行った。これにより、C60の挿入素子においていずれも効率向上が観測されたと共に、TPD/Alq3界面よりも数nm程度Alq3側に挿入することによって駆動電圧がさらに低下する様子が見られた。なお、発光スペクトルからこれらの素子ではいずれもAlq3からの電界発光が観測された。

この蓄積された正孔によりAlq3と陰極間の電界が強まり、Alq3側からの電子注入が促進される。このため、電子・正孔のキャリアバランスが改善して効率が向上し、また駆動電圧も下がったものと考えられた。この機構はC60をTPD/Alq3界面に挿入した場合だけでなく、界面近傍のAlq3内部に挿入した場合についても当てはまるものと考えられ、またC60層をAlq3内部に挿入した場合ではAlq3内の電界増強効果がより強くなるために駆動電圧のさらなる低下が観測されたものと推定された。また、C60層を挿入した素子の光起電特性も測定し、C60層を挿入した場合では挿入しない場合に比べて光照射から光遮断時の開放端電圧の減衰時間が数倍長くなる特性が見られた。これは、C60層によるキャリヤのブロッキングが寄与していると推察された。
消化管における細胞間バリア機構の解明

生体の各部位は上皮細胞の作るシート構造により区画され、ある一定の環境に維持される。今回の研究から、腸管におけるイオン環境の維持にとっては、クローディン15をベースとして作られるタイトジャンクションが非常に重要なことが分かった。腸管内のイオン環境は、栄養素吸収と直接に相関していることが知られており、生命の維持という観点からも、興味深い結果が得られた。さらに応用的な発展を目指す。クローディンは、上皮細胞間の接着装置であるタイトジャンクション(TJ)の必須構成膜タンパク質である。これまで培養細胞レベルの実験は多くあり、ファミリーを構成するクローディンの個々のメンバーの機能についても、ある程度の解析が進んできたが、生体における機能解析は不十分であった。本研究では、クローディン15ノックアウトマウスを作製し、その解析を行った。クローディン15は、全身にユビキタスに発現するものの、主な表現型は小腸肥大として上部腸管に認められた。組織学的解析によると絨毛の長さが野生型兄妹マウスに比べ2倍程度に増加していた。BrdUの取り込みからクリプトの細胞増殖帯における細胞増殖の亢進が原因と考えられた。また、RT-PCRや蛍光染色から、クローディン15の欠損がほかのクローディンや主なジャンクション関連タンパク質の発現量や局在の変化は引き起こしていないことが示唆されるとともに、エズリンやリゾチームなどのマーカーを用いた蛍光染色から細胞の分化には異常ないことが示唆された。ノックアウトマウスにおける超博切片電子顕微鏡像では、野生型兄妹マウスと同様なTJの形成が認められた。しかし驚くことに、フリーズフラクチャー像では、野生型マウスの角張って吻合の多いストランドとは異なる、丸みを帯びた吻合の少ないストランドが観察された。このことは、ノックアウトマウスでのバリア機能の低下を示唆したが、一般的なトレーサーであるビオチンの透過亢進は認められなかった。そこでイオンの透過性をUssing Chamberを用いて検討すると予想に反して、イオンの透過性は低下していた。このことは、腸管上皮細胞シートを挟んで、野生型マウスとは異なったイオン環境が形成されることが、結果として細胞の増殖や組織構築に影響を与えた可能性を示唆する。TJによるイオン環境と細胞増殖の関係についてさらに解析を進めたい。昨年度までのクローディン15ノックアウトマウスの解析から、本ノックアウトマウスの小腸では、イオンの透過性が低下(コンダクタンスが低下)することが認められていた。本年度は、コンダクタンスの低下が、あらゆるイオンの透過性の低下によるものか、あるいは選択的なイオンの透過性の低下によるものかの検討を行ない、主要な1価カチオンの透過性が減弱している可能性が示唆された。この透過性の変化により、腸管周囲のイオン環境ホメオスターシスがかなり大きく崩れていることも分かり、腸管内腔イオンを利用した糖やアミノ酸などの栄養吸収の点についても、併せて検討している。これまでの結果では、経口糖負荷試験(OGTT)において、野生型マウスとノックアウトマウスでは、経時的な血糖上昇には有意差が認められないが、同時に、インスリンなどホルモンの影響を受けている可能性は否定できていない。また、これまでの経験から、実験系そのものが生体内のイオン濃度を撹乱してしまう困難が常にともない、生体での値をより正確に把握できる系の確立が急務と考えている。また、上記、電気生理学的な系では、腸管の絨毛とクリプト部分を分けた測定が不可能なため、これらの部位での、クローディンの組み合わせの違いが、タイトジャンクションのバリアー機能にどのように影響しているかが判断できない。そこで、クローディン15を中心とした腸管のクローディンが、どのような機構でイオンの選択性を持つのか、より詳細に検討できる系の確立も視野に入れている。本申請では腸管におけるタイトジャンクションの存在意義についての解析を目的とする。そのために、本年度は、以下の2つのプロジェクトを計画し解析を行った。(1)クローディン15の生体内ホメオスタシスにおける役割;クローディン15ノックアウトマウスでは、腸管内のナトリウムを始めとする電解質濃度に劇的な変化が見出されている。特に、ナトリウムはナトリウムの吸収上皮細胞内外の濃度差を利用したグルコースやアミノ酸などの栄養吸収に影響する可能性が高く、注目された。個体は、腸管肥大をともなうほかは、一見正常に成長するが、単位表面積当たりのグルコースの吸収は低下していることが、反転腸管を用いた半生体解析などから示唆された。腸管の肥大は、そうした吸収低下を補うための代償機構である可能性が示唆される。ナトリウム依存的なグルコース以外の栄養吸収の詳細についても検討を行いつっある。また、そうした栄養吸収機構と腸管肥大を結ぶ分子機構についての検討中である。腸管内のイオン環境の変化は、循環血液のホメオスタシスには致命的な影響は与えないようであるが、生体をシステムとして捉えた観点から、さらに全身的な検討を行いたい。(2)トリセルリンの機能解析;トリセルリンは3つの細胞が接する部位に特に発現すると考えられている4回膜貫通蛋白質である。

トリセルリンの制御は、2つの細胞間にあるクローディンと比べ性質も異なる可能性があり、ドラッグデリバリーの面からも注目される。トリセルリンの欠損は、上皮細胞シートのバリアーを大きく壊す可能性があり、個体は致死となる可能性があった。そこで、通常のノックアウトの作製に加え、コンディデョナルノックアウトマウスの作製を行って来た。現在、個体が含まれる世代が得られ始めつつある段階である。個体の致死性の有無から検討を行いたい。
結晶/非結晶性膨張が生じるコンクリート構造のマルチスケールポロメカニクス

本研究は結晶/非結晶性物質の生成による膨張・応力が生じる鉄筋コンクリート構造物一般について,ひび割れ進展リスクと構造性能変化を評価する計算スキームを構築することを目的としている.当該年度はひび割れ中に存在するASR(アルカリシリカ反応)ゲルの経時的な物性変化とマクロな挙動との関連性について明らかにした.材令の異なるASR膨張試験体の力学性能試験により,膨張量以外にも力学性能を規定する支配的な要因があることを示すとともに,試験体内部に生じているASRゲルの微視的な化学組成と力学特性のSEM-EDS,ナノインデンテーションの測定を行うことで,ASRゲル自体の力学特性が大きく変化していることを示した.また,ASRによる膨張モデルの実規模-実環境下での適用性に関する検証を日本大学による実規模試験体の長期間計測結果を用いて行った.低温環境でASR膨張が停滞するモデルを新たに導入することで,自由膨張試験体の長期膨張挙動を良好に追跡できることを示した.一方,鉄筋や鋼桁による強い拘束がある条件で,体積膨張率が小さくなる現象を現状十分にモデル化出来ていないことが明らかとなった.ASR-凍害の複合劣化試験を実施し,複合劣化環境下での力学性能の変化について明らかにした.凍害による膨張はASR膨張速度にはあまり影響しないこと.凍害による損傷が,ASRゲルがひび割れに浸透することで一時的に回復する可能性があることなどを,体系的な複合劣化試験より結論づけた.当初の予定通り,ASRや凍害による膨張損傷が生じたコンクリート試験体について,SEM-EDSやナノインデンテーション,CTなどによる微視的観察と円柱試験体の圧縮強度試験による巨視的挙動計測を組み合わせた実験的検討を行った.ミクロな材料損傷とマクロな力学挙動の関連性を示した.この際,材齢の異なる複数の試験体を用いることで,ひび割れ中に存在しているASRゲルの力学特性が大きく変化していることが明らかとなった.当初はこのようなゲルの引張特性の変化に着目したモデル化を予定していたが,計測された力学特性を反映させたモデルの感度解析により,引張特性よりもむしろ圧縮時の挙動やせん断特性が重要であることが,明らかとなった.また,モデルの長期挙動検証も日本大学による実規模実験を用いて行った.以上より,実施を計画した内容をおおむね遂行しており,おおむね順調に進展していると判断した.本年度は,時間依存の生成物物性変化を考慮可能なポロメカニクスモデルへの構築を進める.具体的には,時間と共にASR膨張損傷が生じたコンクリートの力学挙動を良好に追跡できるよう,ひび割れ開閉時,せん断挙動時のひび割れ中物質の応力伝達機構のモデル修正を行う.また,実規模-実環境下への適用性を向上させるため,反応の温度-湿度依存性について丁寧に検証すると共に,強い拘束条件下で体積膨張率が低減する現象について,低減程度を定量的に明らかにし,モデルへ実装する.また,ポロメカニクスモデルの膨張材挙動への拡張を行う.膨張材の化学反応挙動に基づいて膨張量をモデル化するとともに,材齢初期で骨格自体の剛性が大きく変化する中での膨張圧生成を記述できるよう,ポロメカニクスの圧力生成モデルを逐次計算型へと修正し,解析システムへ実装する.本研究は結晶/非結晶性物質の生成による膨張・応力が生じる鉄筋コンクリート構造物一般について,ひび割れ進展リスクと構造性能変化を評価する計算スキームを構築することを目的としている.当該年度はひび割れ中に存在するASR(アルカリシリカ反応)ゲルの経時的な物性変化とマクロな挙動との関連性について明らかにした.材令の異なるASR膨張試験体の力学性能試験により,膨張量以外にも力学性能を規定する支配的な要因があることを示すとともに,試験体内部に生じているASRゲルの微視的な化学組成と力学特性のSEM-EDS,ナノインデンテーションの測定を行うことで,ASRゲル自体の力学特性が大きく変化していることを示した.また,ASRによる膨張モデルの実規模-実環境下での適用性に関する検証を日本大学による実規模試験体の長期間計測結果を用いて行った.低温環境でASR膨張が停滞するモデルを新たに導入することで,自由膨張試験体の長期膨張挙動を良好に追跡できることを示した.一方,鉄筋や鋼桁による強い拘束がある条件で,体積膨張率が小さくなる現象を現状十分にモデル化出来ていないことが明らかとなった.ASR-凍害の複合劣化試験を実施し,複合劣化環境下での力学性能の変化について明らかにした.凍害による膨張はASR膨張速度にはあまり影響しないこと.凍害による損傷が,ASRゲルがひび割れに浸透することで一時的に回復する可能性があることなどを,体系的な複合劣化試験より結論づけた.当初の予定通り,ASRや凍害による膨張損傷が生じたコンクリート試験体について,SEM-EDSやナノインデンテーション,CTなどによる微視的観察と円柱試験体の圧縮強度試験による巨視的挙動計測を組み合わせた実験的検討を行った.ミクロな材料損傷とマクロな力学挙動の関連性を示した.この際,材齢の異なる複数の試験体を用いることで,ひび割れ中に存在しているASRゲルの力学特性が大きく変化していることが明らかとなった.当初はこのようなゲルの引張特性の変化に着目したモデル化を予定していたが,計測された力学特性を反映させたモデルの感度解析により,引張特性よりもむしろ圧縮時の挙動やせん断特性が重要であることが,明らかとなった.

また,モデルの長期挙動検証も日本大学による実規模実験を用いて行った.以上より,実施を計画した内容をおおむね遂行しており,おおむね順調に進展していると判断した.本年度は,時間依存の生成物物性変化を考慮可能なポロメカニクスモデルへの構築を進める.具体的には,時間と共にASR膨張損傷が生じたコンクリートの力学挙動を良好に追跡できるよう,ひび割れ開閉時,せん断挙動時のひび割れ中物質の応力伝達機構のモデル修正を行う.また,実規模-実環境下への適用性を向上させるため,反応の温度-湿度依存性について丁寧に検証すると共に,強い拘束条件下で体積膨張率が低減する現象について,低減程度を定量的に明らかにし,モデルへ実装する.また,ポロメカニクスモデルの膨張材挙動への拡張を行う.膨張材の化学反応挙動に基づいて膨張量をモデル化するとともに,材齢初期で骨格自体の剛性が大きく変化する中での膨張圧生成を記述できるよう,ポロメカニクスの圧力生成モデルを逐次計算型へと修正し,解析システムへ実装する.
発生にかかわるWntシグナルによる内分泌代謝・老化調節の解明

膵ラ氏島はインスリンを分泌する代謝の中心を司る内分泌器官である。ラ氏島の量(β-cell mass)は生後もダイナミックに変動する。生後10歳頃までは細胞増殖が進んだのち一定量に達し、老年期までほぼ一定量を保つ。肥満者ではインスリン抵抗性を代償すべくβ細胞数が増え、過形成を呈する。逆に、加齢に伴いラ氏島の量が減るとインスリン分泌による糖尿病に発展する。本研究では、Wnt/βカテニンシグナルの肥満病態の解析を行った。膵ラ氏島では、肥満マウスのラ氏島でβカテニンの蓄積が2-3倍に増加し、Wntシグナルの亢進を示唆した。さらに、このラ氏島に発現する遺伝子を網羅的に解析することで、転写因子SOX6を抽出し、その発現が肥満マウスで20%程度に減少することが明らかになった。SOX6はMIN6インスリン分泌細胞に於いて、グルコース依存性のインスリン分泌を抑制する機能を有することを明らかとした。その機序は、ミトコンドリアでのATP合成酵素サブユニットの発現を抑制し、ATPの合成を抑制することを明とした。SOX6はさらにインスリンプロモータ活性を阻害した。その機序は、膵β細胞の発生、成熟後の膵β細胞機能に中心的役割を担う転写因子PDX1と結合し、PDX1の転写活性化能を抑制することを明らかとした。これらのメカニズムにより、膵β細胞の機能を維持することを明らかとした。さらにSOX6は、βカテニンと結合し、βカテニン依存性の転写を抑制し、細胞周期にかかわるサイクリンD1、E1の転写制御を行った。このようにSOX6はWntシグナルの転写ブレーキとして機能し、膵ラ氏島でのSOX6の発現レベル肥満に伴い、ダイナミックに変化し、PDX1やWntシグナルの活性を制御し、膵β細胞の代償的過形成やインスリン分泌促進に関与することが示唆された。さらに、この転写調節にSOX6がヒストンデアセチレース1(HDAC1)と直接結合を介して、ヒストンのアセチル化に関与し、クロマチンの活性化を介して転写制御をする新たな機構を提示した。栄養の過剰摂取は、肥満・高インスリン血症を引き起こし細胞老化の原因となる。これとは逆にカロリー摂取制限は異化作用のシグナルを亢進させ、インスリンシグナルを減少させ細胞老化を抑制する。私たちは絶食させたマウスのトランスクリプトーム解析から、絶食時に誘導されるKruppel-like factor KLF15がミトコンドリアタイプのアセチル-CoA合成酵素の転写調節に中心的役割を担うことを明らかにした。ミトコンドリアタイプアセチル-CoA合成酵素は飢餓・絶食時のATP合成に重要な役割を担うと考えられる。KLF15は普遍的転写因子Splと相乗作用をもってプロモータを活性化する。KLF15は近年脂肪細胞の分化に寄与している報告もされた。肥満に伴うインスリン抵抗性は2型糖尿病の重要な原因である。インスリン抵抗性に伴い、膵ラ氏島は肥大化を伴ったインスリン分泌を亢進させる。しかしながら、加齢と共にその代償機構は破綻し、膵ラ氏島のアポトーシスを伴う疲弊を招き、2型糖尿病へと発症する。この機構にWntシグナルが関与しているかどうかを解析した。高脂肪食負荷の肥満マウスの膵ラ氏島を単離し、転写因子を中心に網羅的発現解析を行った。

その結果18個の転写因子の遺伝子発現が最大6倍上昇か、下降していた。それらをインスリン分泌細胞株MIN6にレトロウィルスにて発現させ、インスリン分泌を解析したところHMGボックス転写因子SOXがインスリン分泌を抑制させることが明らかになった。SOXをレトロウィルスで発現させることにより、細胞内インスリン含量ならびにインスリンmRNAの低下、グルコース依存性ATP産生、細胞内カルシウムの上昇抑制が見られた。インスリンプロモーター解析から、膵臓の発生、膵β細胞の機能維持に重要な役割をになう転写因子PDX1に直接結合し、PDX1の転写機能を抑制することが明かにされた。さらにSOXは発生、細胞分裂に重要な役割を担うWntシグナルの転写因子βカテニンの活性を抑制することが明らかにされた。SOXは細胞周期にかかわるサイクリンのD1はベータカテニンレベルで直接またサイクリンE1はそのプロモータ上でLRH1とβカテニンの相乗作用を抑制した。さらにSOXをレトロウィルスの安定発現株は細胞の増殖が20%程度に抑制された。以上ことから、SOXはPDX1およびβカテニンのco repressorとして機能し、肥満に伴うインスリン抵抗性に対する代償的インスリン分泌亢進作用に寄与していることが示唆された。1.膵臓のラ氏島はインスリンを分泌する量をダイナミックに変化させることで肥満・インスリン抵抗性に対して代償を行う。これは膵β細胞の代償的過形成、あるいはβ細胞適応とよばれる。この破綻は2型糖尿病にいたる。私たちは、膵β細胞をモデルにWntシグナルや転写因子の寄与を解明した。高脂肪食にて肥満・インスリン抵抗性を誘導したマウスの肥大した膵ラ氏島と普通食のマウスのラ氏島からRNAを抽出し、網羅的解析を行ったところ2個の転写因子が増加、14の転写因子の発現は低下していた。これら全てをMIN6インスリン分泌細胞にレトロウィルスで感染させ機能を解析したところ、その中の一つSOX6がインスリン分泌を減少させ、かつ、細胞の増殖を抑制することを見いだした。この機構として膵β細胞の分化・維持に重要な転写因子PDX1と直接結合し転写を抑制することが明となった。さらにはWnt・βカテニンシグナルのβカテニンと結合し、Wntシグナルを抑制することでサイクリンDやEの転写を抑制し細胞増殖を抑制する機序も明らかにされた。さらに、高脂肪食負荷マウスの膵ラ氏島ではWnt・βカテニンシグナルのβカテニンの核移行が亢進していることを明らかとした。これらのことはインスリン抵抗性でのβ細胞の抵抗に関与していることを示した。2.膵β細胞はインスリン分泌を出す重要な内分泌器官である。私たちは、単離ラ氏島に種々の臓器の抽出液、また300に及ぶ天然化合物をラ氏島に処理することによってインスリン分泌を誘導する物質のスクリーニングを行った。この結果、ヘッジホッグシグナルを抑制するシクロパミンやU18666Aなどの物質が膵ラ氏島でインスリン分泌を促進することを発見した。
アロiPS細胞の臨床応用を目指した免疫寛容法の開発

iPS細胞を用いた再生医療は現在のところ他家移植が現実的であり、移植後の免疫反応が問題となっている。MHCを適合させた移植では非適合群に比べ免疫細胞の浸潤が少なく、細胞の生着が良好であった。また免疫寛容を誘導する作用のある間葉系幹細胞を併用移植することにより免疫抑制剤を投与しなくても移植細胞の生着が大きく延長された。自然免疫の機序を解明することにより自然免疫、および関連する獲得免疫を抑制できる可能性も考えられた。これらの結果より免疫抑制剤を中止もしくは減量できる可能性が示された。また生体内での免疫反応の評価をTSPO-PETを用いて行うことにより免疫抑制剤の調整が容易となる可能性がある。細胞移植に対する拒絶反応は組織生検が困難であるため、in vivoを反映するin vitro評価法構築が必要である。移植細胞に対する獲得免疫応答は、移植細胞が直接レシピエントの免疫担当細胞に抗原提示を行うdirect pathwayだけではなく、移植細胞を抗原提示細胞が貪食し、免疫担当細胞(CD4陽性T細胞)に抗原提示を行い、細胞傷害性T細胞(CD8陽性T細胞)による細胞性免疫反応、抗体産生による液性免疫反応の各段階を経て形成されるindirect pathwayが主と考えられる。indirect pathwayの最初の評価として移植細胞に対する抗原提示細胞の貪食能について評価した。ヒト末梢血単核球から樹状細胞(PBMC-DC)を分化誘導し、CFSEで染色したヒトiPS細胞と共培養し、フローサイトメトリーにてPBMC-DC分画にCFSE陽性化細胞が存在すること、および顕微鏡にてPBMC-DC内にCFSEで染色された断片が存在することを確認した。iPS細胞由来心筋細胞を貪食し、抗原提示能を有すると思われる成熟樹状細胞をstimulatorとし、responderをヒト同一個体末梢血由来のT細胞として、リンパ球混合培養試験(indirect MLR)を行った。Responderをstimulatorと共培養し増殖反応を定量化したが、CD4,CD8陽性細胞ともに増殖は示さなかった。今回実験に用いた個体(ヒト)はヒトiPS由来心筋細胞移植をされていないため、MLRにおいてリンパ球が増殖反応を示さなかったと考えられる。上記と並行して、カニクイザルで他家移植を行い、MHC三座ホモ個体から樹立されたiPS細胞からGFP蛍光を有する心筋細胞を誘導し、シート化して心臓に移植し、8週にわたりモニターした。ヘテロ由来の細胞より長期に残存すること、免疫抑制剤投与が必須であることが確認された。重症心不全に対するiPS細胞由来心筋細胞による再生治療に際し、他家由来iPS細胞を使用する場合、免疫拒絶反応が問題となる。対策としてMHC適合移植が考慮されているが、移植細胞の生着延長や心機能改善に関しては十分検討されていない。本研究では、同種他家iPS細胞由来心筋細胞のMHC適合移植における心機能改善効果を心筋梗塞モデルを用いて検討した。GFP遺伝子導入したiPS細胞を心筋細胞へ分化させてシート化し、MHC適合移植群と非適合移植群の心筋梗塞モデルに移植し、コントロール群と比較した。さらにiPS細胞移植群は免疫抑制剤を6ヶ月継続群と3ヶ月で中止する群に分けた。MHC適合・非適合移植群にて経時的に高いGFP蛍光強度を持続したが、3-4か月にかけては低下傾向であった。またMHC適合群は非適合群に比べ蛍光強度が長く持続し、免疫抑制剤3剤を併用したMHC適合群では、3か月でGFP陽性細胞の残存が確認され、免疫細胞の浸潤は認めなかった。一方非適合群では、免疫抑制剤の継続あるいは中止に関わらず、3か月時点でGFP陽性かつsarcomeric-actinin陽性の細胞が認められた。しかし、非適合移植群では免疫抑制剤を継続して使用しても、3あるいは4か月でCD3陽性Tリンパ球の浸潤を認め拒絶反応が示唆された。梗塞作製後2週間で、左室収縮末期容積と左室駆出率は有意に増悪したが、MHC適合、非適合の両群で、移植後1か月でコントロール群と比較し、心機能が改善し、その後も比較的心機能は維持された。Acetate-PETにて心筋酸素消費の予備能の変化を調べた。コントロール群と比較して、MHC適合、非適合移植の両群で、移植後1か月に心筋酸素消費の予備能の改善を認めたが、6か月はやや増悪傾向であった。心筋梗塞モデルを確立し、またGFP導入iPS細胞から心筋細胞への分化誘導にも成功しており、開胸下での移植、IVISでの蛍光観察、長期にわたるデータ取得など、大動物を用いた実験系を確立させた。iPS細胞由来心筋細胞移植は重症心不全に対する再生医療として期待されているが他家細胞を移植する際の免疫学的な問題点は解決されていない。間葉系幹細胞は骨髄移植後のGVHD治療薬として使用。その機序は免疫寛容を引起すことが報告されている。iPS細胞由来心筋細胞移植時にMSCを併用移植することで生着が延長するかを検討。ルシフェラーゼ遺伝子を導入したiPS細胞由来心筋細胞を作成しIVISを用いて生着を評価。免疫抑制剤を使用せずiPS細胞由来心筋細胞の他家移植を施行した場合移植9日目には残存細胞を認めなかったがMSCを併用移植した場合移植17日目までiPS細胞由来心筋細胞の残存を認めた。7日目の移植部位を免疫染色したところMSCを併用移植した場合制御性T細胞の誘導やCD8陽性T細胞のアポトーシスが多く認められた。

制御性T細胞の誘導に必要なサイトカインの発現が多く抗炎症サイトカインIL-10の発現も移植後多く見られた。制御性T細胞除去モデルでは同様の効果が見られなかったためMSC併用移植により制御性T細胞が誘導され免疫寛容を引き起こすと考えられた。獲得免疫をコントロールできたとしても移植した細胞は被膜を持たないため自然免疫による拒絶を受けやすいと考える。iPS細胞由来心筋細胞に対する自然免疫機序を解明し自然免疫を制御することを目的とした。自家iPS細胞由来心筋細胞を移植部位の免疫染色ではNK細胞の集積を有意に認めた。iPS細胞由来心筋細胞はNK細胞の抑制リガンドMHCクラスIの発現が低くNK細胞に対する活性化リガンドの発現が高い傾向にあった。またNK細胞除去モデルに移植したところ生着率の上昇が見られたため自家iPS細胞由来心筋細胞移植における自然免疫にはNK細胞が強く関与していると考える。今後NK細胞に対するリガンドの発現コントロールにより自然免疫が制御できる可能性が示唆された。iPS細胞を用いた再生医療は現在のところ他家移植が現実的であり、移植後の免疫反応が問題となっている。MHCを適合させた移植では非適合群に比べ免疫細胞の浸潤が少なく、細胞の生着が良好であった。また免疫寛容を誘導する作用のある間葉系幹細胞を併用移植することにより免疫抑制剤を投与しなくても移植細胞の生着が大きく延長された。自然免疫の機序を解明することにより自然免疫、および関連する獲得免疫を抑制できる可能性も考えられた。これらの結果より免疫抑制剤を中止もしくは減量できる可能性が示された。また生体内での免疫反応の評価をTSPO-PETを用いて行うことにより免疫抑制剤の調整が容易となる可能性がある。混合リンパ球反応(MLR)については、評価手法を習得できた。カニクイザルの他家移植については、正常な心機能を持つ個体への移植と拒絶反応を解析した。免疫抑制剤の投与法や血中動態についての基礎的エータも取得できた。次のステップである心筋梗塞モデルへの移植に関しては、まず心筋梗塞モデルの作成を試みている。カニクイザルは個体が高価であるため、梗塞モデル作成の成功率は研究遂行上重要なファクターとなる。現在、的確な梗塞モデルを作成する手技を獲得し、次の実験へのステップを固めることができている。MHC適合群で免疫抑制剤併用、あるいは中止の条件化でさらに長期の心機能データを取得し、アロ移植における機能改善と免疫抑制剤の使用プロトコールを確立する。28年度が最終年度であるため、記入しない。心臓再生医療今回実験に用いた個体(ヒト)はヒトiPS由来心筋細胞移植をされておらず、MLRにおいてリンパ球が増殖反応を示さなかったと考えられる。今後は同種他家移植モデルでの検討が必要であり、マウスあるいはカニクイザルを用い、混合リンパ球反応(MLR)を用いた同種他家のiPS細胞移植における拒絶反応評価の実験を行う。ヒトでの他家移植を考える際、免疫抑制剤の投与のプロトコールを考慮する必要がある。
一方向気流方式の給排気システムを設備した実験動物室の評価に関する研究

われわれは先にわが国における実験動物アレルギ-の発生状況を調査し、実験動物関係者の23%がアレルギ-症状に悩まされていることを明らかにした。その対策の一つとして動物室の一方向気流方式の空調システムを開発した。本研究では従来の乱流方式から一方向気流方式に改造した動物実験施設でこの空調システムの実際的な評価を行った。改造した各種動物室の気流は作業空間から後方の排気側に一方向に流れていることが確認され、ラック内は排気チャンバ-内よりも平均0.5mmAqの陽圧であった。平均風速はラック前板開口部で0.16m/s、後板開口部で2.2m/sであった。平均換気回数は部屋全体では10.5回/時、ラックまたはケ-ジ内で92.7回/時で、よく換気されていた。作業空間の温度・湿度は各部屋によって差はあったが、2026°C、5169%の範囲内にあり、ケ-ジやラック内は僅かに高かった。改造後の動物室の空中細菌は各室平均で改造前の2.5%に、粉塵個数は0.5μmで48.7%、2μmで10.5%、5μmで7.9%に減少した。改造後の動物室の作業空間ではアンモニアはほとんど検出されなかった。また、マウスの血清学的モニタリングの結果、1年間にわたって感染病の発生はないことが確認された。なお、作業空間での空中粉塵蛋白は検出できなかった。動物施設利用者の大部分は悪臭を感知しなく、作業性もとくに煩雑ではないと答え、実験動物アレルギ-の既往歴をもったヒトの83%は、症状の発現は減弱したと回答した。これらの結果から、改造された動物室の環境は動物にも、ヒトにも著しく改善されたものと考えられる。野添らは、実験動物アレルギ-の有症者と非有症者との間に、末梢血好酸球の百分率に有意差がなく、IgE(RIST)およびIgE(RAST)は高かったことを認めた。また花田はモルモットによる気道アレルギ-の臨床的・免疫学的研究をまとめた。実験動物による気道アレルギーは動物室の空中粉塵がアレルゲンとして作用することをまえに報告し、その予防対策としては、動物室の気流をヒトの作業空間からラック・ケージを経て一方向に排気することによって著しく減少することを実験的に証明した。山内、上田および青山班員1、昭和62年度に一方向気流方式の給・排気システムとして改造された鹿児島大学医学部付属動物施設のマウス、ラット、モルモット、ウサギ、イヌ、ネコおよびサルの飼育室について、当年度に本研究費で購入したパーソナルコンピューターおよび風速計を使用して温度及び風速分布を測定記録した。そして、実験動物施設の環境基準によく合致することを証明した。また、空中粉塵、空中細菌及びアンモニアも測定したヒトの作業空間はきわめて清浄度の高い環境に維持されていることを明らかにした。かつまた、実験動物の呼吸器感染病も激減した。同様の方法で昭和62年度に建設された徳島大学医学部動物実験施設のラットおよびイヌ飼育室についても温度、気流、空中粉塵、空中細菌およびアンモニアを測定して、ほとんど臭気のない清浄度の高い環境になっていることを明らかにした。

昇及び野添班員は鹿大医学部動物実験施設を使用する実験者及び実験補助者ならびに飼育技術者の改造前と改造後におけるアレルギーの出現状況を調査し、改造後に著しく減少していることを明らかにした。われわれは先にわが国における実験動物アレルギ-の発生状況を調査し、実験動物関係者の23%がアレルギ-症状に悩まされていることを明らかにした。その対策の一つとして動物室の一方向気流方式の空調システムを開発した。本研究では従来の乱流方式から一方向気流方式に改造した動物実験施設でこの空調システムの実際的な評価を行った。改造した各種動物室の気流は作業空間から後方の排気側に一方向に流れていることが確認され、ラック内は排気チャンバ-内よりも平均0.5mmAqの陽圧であった。平均風速はラック前板開口部で0.16m/s、後板開口部で2.2m/sであった。平均換気回数は部屋全体では10.5回/時、ラックまたはケ-ジ内で92.7回/時で、よく換気されていた。作業空間の温度・湿度は各部屋によって差はあったが、2026°C、5169%の範囲内にあり、ケ-ジやラック内は僅かに高かった。改造後の動物室の空中細菌は各室平均で改造前の2.5%に、粉塵個数は0.5μmで48.7%、2μmで10.5%、5μmで7.9%に減少した。改造後の動物室の作業空間ではアンモニアはほとんど検出されなかった。また、マウスの血清学的モニタリングの結果、1年間にわたって感染病の発生はないことが確認された。なお、作業空間での空中粉塵蛋白は検出できなかった。動物施設利用者の大部分は悪臭を感知しなく、作業性もとくに煩雑ではないと答え、実験動物アレルギ-の既往歴をもったヒトの83%は、症状の発現は減弱したと回答した。これらの結果から、改造された動物室の環境は動物にも、ヒトにも著しく改善されたものと考えられる。野添らは、実験動物アレルギ-の有症者と非有症者との間に、末梢血好酸球の百分率に有意差がなく、IgE(RIST)およびIgE(RAST)は高かったことを認めた。また花田はモルモットによる気道アレルギ-の臨床的・免疫学的研究をまとめた。
アレルゲンならびに遺伝的背景のラット実験的眼瞼結膜炎誘導に及ぼす影響

アレルギー性結膜炎は先進国では全人口の20%以上に認められ、重篤な場合は角膜傷害に至る。本年度の目的は、ヒトアレルギー性結膜炎モデル(実験的眼瞼結膜炎:EC)発症におけるサイトカインの役割を明らかにすることとした。ブラウンノルウェー(BN)ラットに抗原としてラグウィード(Ragweed,RW)を用いて能動免疫、受動免疫によりECを誘導し(Graefe's.Arch.Clin.Exp.Ophthalmol.238:346,2000)、結膜炎は病理学的に、リンパ節は免疫学的に解析した。能動免疫の際はIL-12を腹腔内投与、受動免疫の際は抗原に加えてIL-4あるいはIL-12を添加培養後BNラットに移入した。これらのラットにRWを点眼しECを誘導した。IL-4を添加することによりTh2型免疫応答と好酸球浸潤の増強、IL-12の添加あるいは投与によりTh1型免疫応答、リンパ球浸潤の増強を認めた。以上の結果よりアレルギー性結膜炎病像形成におけるIL-4の重要性が判明した。さらにTh1誘導サイトカインであるIL-12の投与では病気は抑制できず、逆に病像の異なる強い病気が誘導されることが判った(Clin.Exp.Immunol.122:28,2000)。また、アレルギー性結膜炎発症における内在性サイトカインの役割を検討するため、IL-4、IL-12、IFN-gノックアウトマウスに同様なシステムで結膜炎を誘導した。その結果、IL-4は結膜炎の発症に必須で、IFN-gは発症抑制に働いていると考えられた。興味あることに、遅発相の誘導にはIL-12も重要であることが判明した(J.Allergy Clin.Immunol.105:299,2000)。アレルギー性結膜炎は全世界で広く認められる疾患であるが、その発症機構については不明な点が多い。本研究の目的では、ヒトアレルギー性結膜炎モデル(実験的眼瞼結膜炎:EC)の発症におけるT細胞の役割を明らかにすることである。ルイスラット、ブラウンノルウェー(BN)ラットに抗原として卵白アルブミン(OVA)、ラグウィ-ド(Ragweed、RW)を用いて能動免疫、受動免疫によりECを誘導し、結膜炎は病理学的に、リンパ節は免疫学的に解析した。能動免疫、受動免疫に関わらず、両系統ともECを発症したラット結膜には、リンパ球を中心とする細胞浸潤を結膜に認めたが、好酸球浸潤はBNラットにのみみられた(Curr Eye Res,1999)。さらに、リンパ節細胞の移入によってもECを誘導できることが明らかとなった(Graefe's Arch Clin Exp Ophthalmol,in press)。抗原特異的IgEはBNラットにのみ誘導された。IFN-γはBNラットに比べてルイスラットに多く産生されたが、IL-4はBNラットにおいてのみ検出された(Curr Eye Res,1999;Greafe's Arch Clin Exp Ophthalmol,in press)。また、抗原とモノメトキシポリエチレングリコ-ルとの重合体を前投与することにより抗原特異的免疫寛容を誘導しECを抑制することができた(Br J Ophthalmol,1999)。
生活習慣病を有する高齢者のヘルスプロモーション活動としての水中運動の有効性の検討

水中運動参加者の中で,生活習慣病を有する高齢者(高血圧症,高脂血症,糖尿病)と,生活習慣病を持たない高齢者の血圧,心拍数の3年間における変化を比較検討した.その結果,高血圧症を有する高齢者では,収縮期圧は140台、拡張期圧は80前後、心拍は73から76の間で保たれ、3年間安定しており服薬による血圧コントロールが適切に行われた場合,血圧及び心拍の上昇は見られなかった.「生活習慣病を持たない高齢者」の血圧、心拍数の平均値の3年間の推移です。高血圧症群と比べますと、収縮期圧が10ほど低く130台の値を示しています。拡張期圧は先ほどと同様で80前後でした。心拍は73から76の間で保たれていました。「高脂血症を有する高齢者」の血圧と心拍数は、生活習病を持たない高齢者と同様に、血圧、心拍とも正常値の範囲内で安定しています。「糖尿病を有する高齢者」は、こちらも同様に、3年問を通して、血圧、心拍とも正常値内で保たれていました。健脚度の「最大一歩幅」は、「高血圧症を有する高齢者」、「高脂血症を有する高齢者」、「高脂血症を有する高齢者」「生活習慣病を持たない高齢者」ともに、平成17年4月の時点で年齢相応の平均値より高く、移動能力のレベルが高いことが確認されますが、水中運動継続3年後には、両群ともに、さらに向上する傾向が認められました。「10m全力歩行」は、「高血圧症を有する高齢者」も、「生活習慣病を持たない高齢者」も、5秒前後の値であり、年齢相応の平均値よりも値が小さく、つまり早く歩けること、それも、3年間の年齢の増加に関わらず、3年後にはさらに値が小さく、「歩く」移動能力の向上が見られます。以上の結果、65歳以上を対象とした生活習慣病を有する高齢者の水中運動の継続による身体面への影響を検討した結果、生活習慣病を有する高齢者の血圧及び心拍に水中運動による悪影響は認められず、生活習慣病を持たない高齢者と同様に、下肢筋力や柔軟性が改善され、維持される傾向が認められました。本年度はまず水中運動におけるデータ管理システムを構築する為にキッセイウエルコム(株)と共同でシステム作りをおこない、その仕様は以下のようになった。1)ハードウェア:・サーバコンピュータ・15インチ液晶ディスプレイ(NEC Express5800/110Gc)・無停電電源装置(停電時にサーバコンピュータへ電源を一時的に供給する装置)。・USB認証キー(スタッフがシステムを利用するために必要なキー)。2)ソフトウェア:・OS(Windows2000 Server)・データベースソフトウェア(IBM DB2 UDB)(データベースを構築するためのソフトウェア)・Webアプリケーションサーバ(IBM WebSphere Application Server)(Webアプリケーション(Webブラウザで動くアプリケーション)を動作させるために必要なソフトウェア)。・ウィルス対策ソフトウェア(Virus Scan for Server)(コンピュータウィルスからサーバコンピュータを守るためのソフトウェア)。・バックアップソフトウェア(Backup Exec10.0 for Windows Server)(データベースに蓄積されたデータ等のバックアップを行うソフトウェア)。3)水中運動参加者へのアンケート:実施日

2005年(H17年)10月5日対象者の属性:配布数62回収数50回収率80.1%生活習慣病を有していない参加者は22名で男性6名女性16名、参加開始時における年齢の平均±標準偏差は72.1±3.7歳(男性74.6歳、女性71.2歳)であった。高血圧症を有する対象者は、20名で男性4名女性16名、年齢の平均±標準偏差は72.7±4.8歳(男性75.0歳、女性71.9歳)、服薬期間の平均±標準偏差は8.7±8.3年(男性8.7年、女性8.6年)であった。高脂血症を有する対象者は、10名で男性1名女性9名、年齢の平均±標準偏差は72.7±3.8歳(男性73.0歳、女性72.3歳)、服薬期間の平均±標準偏差3.9±2.8年(男性5.0年、女性3.9年)であった。糖尿病を有する対象者は、3名で男性1名女性2名、年齢の平均±標準偏差は74.3±6.6歳(男性70.0歳、女性76.5歳)、服薬期間の平均±標準偏差7.3±6.6年(男性5.0年、女性3.9年)であった。水中運動データ管理システムを構築する為にキッセイウエルコム(株)と共同でシステム作りをおこない、平成18年(2006年)10月に完成しその特徴、概要は以下のようになった。名称:長野県看護大学水中運動データ管理システム特徴:正確なデータの管理、正確なデータを登録するための支援機構、データの分析をおこなうためのデータの参照・抽出機能、自由な入力フォームの定義などを有している。概要:参加申し込み→参加者の登録→水中運動前後の測定結果の登録→測定結果の抽出→分析本年度の水中運動講座は、月3回(第2、第3、第4水曜日)計36日、84クラスを開催した。高血圧症を有する対象者は、20名で男性4名女性16名、年齢の平均±標準偏差は73.7±4.8歳(男性76.0歳、女性72.9歳)、服薬期間の平均±標準偏差は9.7±8.3年(男性9.7年、女性9.6年)であった。高脂血症を有する対象者は、10名で男性1名女性9名、年齢の平均±標準偏差は73.7±3.8歳(男性74.0歳、女性73.3歳)、服薬期間の平均±標準偏差4.9±2.8年(男性6.0年、女性4.9年)であった。糖尿病を有する対象者は、3名で男性1名女性2名、年齢の平均±標準偏差は75.3±6.6歳(男性71.0歳、女性77.5歳)、服薬期間の平均±標準偏差8.3±6.6年(男性6.0年、女性4.9年)であった。生活習慣病を有していない参加者は22名で男性6名女性16名、参加開始時における年齢の平均±標準偏差は73.1±3.7歳(男性75.6歳、女性72.2歳)であり、前年と人数の変動はみられなかった。平成19年3月23日に約150名の参加者により骨密度、長坐位前屈、重心動揺、身長、体重、体脂肪等の測定、さらにセルフ・エフィカシー尺度(GSES)と主観的QOL尺度を用いてのアンケート調査を行った。現在得られた結果を長野県看護大学水中運動データ管理システムを用いて解析中である。高血圧症を有する対象者は、23名で年齢の平均は73.1±5.3歳、高脂血症を有する対象者は、16名で年齢の平均は71.4±3.8歳、糖尿病を有する対象者の年齢の平均は72.7±2.0歳であり、生活習慣病を有していない参加者は28名、年齢の平均は71.2±4.9歳であった。血圧の変化:「高血圧症を有する高齢者」の、3年間の血圧の平均値の推移は、収縮期圧は140mmHg前後、拡張期圧は80mmHg前後で3年間安定しており、降圧剤等の服薬による血圧コントロールによって、ほぼ一定の血圧が保たれていた。
人工細胞外マトリックスの精蜜分子設計と靭帯および関節軟骨細胞再生への応用

フィブロネクチン、コラーゲン、ヒアルロン酸レセプタータンパク質のモルフォロジー制御に応用して軟骨・腱・靱帯等の細胞接着・伸展制御実験に供した。またヒアルロン酸、アルギン酸、キトサンなどのグルコサミノグリカン(プロテオグリカン)のモデルとなる多糖とコラーゲン、フィブロネクチンなどの高分子ハイブリッドの簡易複合化法を考案した。具体的にはキトサンに細胞接着分子であるRGD(Arg-Gly-Asp)配列をキトサンに導入することに成功した。RGD配列をキトサンに導入することにより線維芽細胞および軟骨細胞の接着性を有意に改善することができた。キトサンとヒアルロンサン、またはキトサンとアルギンサンを用いて新規な人工細胞外マトリックス(繊維成分)をデザインし作成した。これらの高分子材料をウサギ線維芽細胞および軟骨細胞培養系に加え細胞の増殖およびコラーゲンやヒアルロン酸などの細胞外マトリックス成分産性能をin vitroで評価し、本研究により合成された新規な人工細胞外マトリックス材料の構造・組成・物性と細胞接着・伸展との間の関係を議論する上で重要な基礎データベースを構築した。靭帯および関節軟骨再生にはキトサンとヒアルロンサンのハイブリッド細胞培養基材すぐれていた。キトサンにヒアルロンサンをハイブリッド化することによりその軟骨細胞および線維芽細胞に対する接着性が有意に改善し、さらに運動器再生用scaffoldとしての強度も上げることができ、生体内にある組成と同じ細胞外基質の産生が確認された。本効果は生体内でも認められ、従来軟骨は繊維軟骨、靭帯は瘢痕でしか修復しなかったが、本人工細胞外マトリックスを用いることで、正常組織として生体内で再生させることが可能となった。さらにキトサンとヒアルロンサンのハイブリッド細胞培養基材を用いてin vivoで生体内毒性試験でその安全性を確認した。またキトサンとヒアルロンサン、またはキトサンとアルギンサンを用いて新規な人工細胞外マトリックス(繊維成分)をデザインし、作成した。その結果をまとめると、RGD配列をキトサンに導入することにより線維芽細胞および軟骨細胞の接着性を有意に改善することができた。またキトサンにヒアルロンサンをハイブリッド化することによりその散骨細胞および線維芽細胞に対する接着性が有意に改善し、さらに運動器再生用scaffoldとしての強度も上げることができ、生体内にある組成と同じ細胞外基質の産生が確認された。本研究結果は現在数編の論文として現在投稿中である。フィブロネクチン、コラーゲン、ヒアルロン酸レセプタータンパク質のモルフォロジー制御に応用して軟骨・腱・靭帯等の細胞接着・伸展制御実験に供した。

具体的にはキトサンに細胞接着分子であるRGD(Arg-Gly-Asp)配列をキトサンに導入することに成功した。またキトサンとヒアルロンサン、またはキトサンとアルギンサンを用いて新規な人工細胞外マトリックス(繊維成分)をデザインし作成した。これらの高分子材料をウサギ線維芽細胞および軟骨細胞培養系に加え細胞の増殖およびコラーゲンやヒアルロン酸などの細胞外マトリックス成分産性能をin vitroで評価し、本研究により合成された新規な人工細胞外マトリックス材料の構造・組成・物性と細胞接着・伸展との間の関係を議論する上で重要な基礎データベースを構築した。さらにin vivoで生体内毒性試験および生体内における再生実験を行なった。RGD配列をキトサンに導入することにより線維芽細胞および軟骨細胞の接着性を有意に改善することができた。またキトサンにヒアルロンサンをハイブリッド化することによりその軟骨細胞および線維芽細胞に対する接着性が有意に改善し、さらに運動器再生用scaffoldとしての強度も上げることができ、生体内にある組成と同じ細胞外基質の産生が確認された。本効果は生体内でも認められ、従来軟骨は繊維軟骨、靭帯は瘢痕でしか修復しなかったが、本人工細胞外マトリックスを用いることで、正常組織として生体内で再生させることが可能となった。フィブロネクチン、コラーゲン、ヒアルロン酸レセプタータンパク質のモルフォロジー制御に応用して軟骨・腱・靭帯等の細胞接着・伸展制御実験に供した。またヒアルロン酸、アルギン酸、キトサンなどのグルコサミノグリカン(プロテオグリカン)のモデルとなる多糖とコラーゲン、フィブロネクチンなどの高分子ハイブリッドの簡易複合化法を考案した。具体的にはキトサンに細胞接着分子であるRGD (Arg-Gly-Asp)配列をキトサンに導入することに成功した。靭帯および関節軟骨再生にはキトサンとヒアルロンサンのハイブリッド細胞培養基材すぐれていた。
放射光を用いた中央アナトリア出土鉄器に対する生産地同定法の開発

本研究は鉄製埋蔵文化財の製作地推定のための新しい手法の開発を目指し、ヒッタイト文明の本拠地中央アナトリア出土鉄器を用いた放射光高エネルギー蛍光X線分析を実施した。その結果、多くの資料からバリウムやランタンなどの重元素が検出された。さらにマッピング測定を行ったところ、これらの元素の製品内部での分布挙動が必ずしも一致しないことがわかった。これは、製作段階あるいは埋蔵環境での製品への混入過程が異なる可能性を示唆している。また、放射光X線マイクロCT測定もあわせて行い、非破壊での製品内部状態の観察の可能性を検討したところ、鍛冶技術の推定に役立つ非金属介在物分布についても十分な情報を得ることが出来た。3年計画の第1年次にあたる本年度は、現地での資料調査、放射光施設(SPring-8)での予備実験、そして研究発表を通じた関連専門家との意見交換を行い、基礎データの蓄積と次年度以降の研究方針の明確化に努めた。1)トルコでの資料調査2015年10月15日22日、トルコ共和国クルシェヒル県にある公益財団法人中近東文化センター附属アナトリア考古学研究所、および、アンカラ県にあるBritish Institute of Archaeology at Ankaraにて、アナトリア出土鉄製品および製鉄関連遺物に関する資料調査を実施した。2015年12月6日11日、国立研究開発法人理化学研究所高輝度放射光施設SPring-8にて、岡山市立オリエント美術館学芸員四角隆二氏を実験責任者とするX線イメージングによる西アジア出土古代金属製品を対象とした実験に参加した。持参した標準試料を用いて本研究の予備実験を実施するとともに、ビームライン担当者と来年度実験に向けた打ち合わせを行った。平成27年度中にSPring-8において、放射光を利用した予備実験を実現することができた。しかし、これは本研究の目的である化学組成分析ではなく、その前段階となる考古資料の内部構造を主とした状態観察のための測定であり、化学種の定量的分析は実験室系の分析装置でしか行えていない。このような理由から、やや遅れていると判断した。本研究は、放射光を用いた非破壊での古代鉄製品の観察・分析方法の開発を通じ、人類による製鉄技術の獲得とその黎明期における発展に大きく寄与したと考えられている古代アナトリア(現トルコ共和国)の鉄器製作に関わる新たな知見を得ることを目的としている。特に、放射光を用いた鉄製品の組成分析によって、鉄製品の製作地や原料産地などの特徴を示す化学種を特定することを具体的な目標として定めている。平成28年度は大型放射光施設SPring-8での実験課題申請が受理され、6月と11月の2度にわたり放射光を用いた測定を実施することができた。放射光X線CT撮影を用いた試料内に残存する金属部及びその中の非金属介在物の分布の把握、そして放射光高エネルギー蛍光X線を用いた元素分析を通じ、バリウム及びランタン、ネオジム等のランタノイドが注目に値する元素である可能性が示唆された。今後この可能性をさらに細かく検証するとともに、同一の遺跡から出土する鉄滓のバリウム・ランタノイド元素との比較を行うことで、当該鉄製品が搬入品であるか否かの判定に役立ちうる情報かどうか検討を行う。本研究の目的は、放射光を用いて鉄製品の産地の違いを示す化学種を特定することであるが、研究期間の中程でバリウム及びランタノイド元素が当該化学種である可能性を示唆することができた。放射光施設での測定に関しても、年2回のペースで行うことができており、本研究の進捗内容についても、平成28年度は2報の論文及び研究会発表を行っている。このような状況から研究は概ね順調に進展していると言える。最終年度も、昨年度に引き続き大型放射光施設SPring-8での測定、トルコ共和国現地での発掘資料調査を中心に研究を進めた。1SPring-8での鉄製品の分析:2017(平成29)年5月23日27日、大型放射光施設SPring-8のビームラインBL20XUおよびBL08Wにて鉄製品の放射光測定を実施した。特にBL08Wでの放射光高エネルギー蛍光X線分析では、昨年度に引き続き、多くの資料からバリウムやランタンなどの重元素が検出された。次に、これらの重元素の資料内部での分布を把握するため、11月19日21日、同ビームラインにて放射光高エネルギー蛍光X線マッピング測定を実施したところ、バリウムとランタンは製品内部での分布挙動が必ずしも一致しないことが判明した。前年度までに実施した放射光マイクロCT測定による試料内部の再構成像と照らし合わせたところ、特にバリウムは腐食生成物付近で比較的高濃度で検出されることがわかった。2考古資料の調査:2017(平成29)年5月8日16日の日程で、トルコ共和国に所在するアナトリア考古学研究所にて資料調査を実施した。本年度は特に、本研究の分析対象資料が出土したカマン・カレホユック遺跡にてこれまでに検出された各時代の製鉄関連遺構(炉址・工房址)に着目し、過去の発掘記録の調査を行った。本調査で得られた知見は、今後上述の重元素組成と工房址との関係性を明らかにしていくうえで重要な比較資料選定のために大変重要である。