hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
虚血再灌流時における炎症性メディエーターと心機能障害との関連

【研究結果】肝切除患者12名においてそれらパラメーターの測定を行った。一回目の肝I/R後と最終の肝I/R後、LVEF、僧帽弁輪部の心筋拡張速度(Ea)、E/A比は有意に低下した。術終了時、LVEFは術前値に回復していたが、EaおよびE/Aは有意に低下したままだった。Nitriteは測定できなかった。Nitrate値とendotoxin値は、最終のI/R後のみ有意に上昇した。TNF-αとIL-1は有意な変動を示さなかった。IL-6値は一回目の肝I/R直後より増加し、最終のI/R直後から術直後にピークを迎えた.また、最終のI/R後、心拡張能の指標としてのEaと心収縮能の指標としてのLVEFの変化量はIL-6の血清値との問には有意な負の相関を認めた。さらに、肝組織においてiNosの遺伝子発現を認めた。【総括】肝切除患者においては、I/R後、有意に心収縮能と拡張機能が低下した。術終了時においても心拡張機能は低下したままであった。このような肝I/R後に生じる心機能低下には、肝臓より流出される炎症性サイトカイン、特にIL-6が関与している事が示唆された.またI/R後肝組織においてはiNosの遺伝子発現が誘導されており、循環動態変動に何らかの影響を及ぼしている可能性がある.【研究結果】肝切除患者12名においてそれらパラメーターの測定を行った。このような肝I/R後に生じる心機能低下には、肝臓より流出される炎症性サイトカイン、特にIL-6が関与している事が示唆された.またI/R後肝組織においてはiNosの遺伝子発現が誘導されており、循環動態変動に何らかの影響を及ぼしている可能性がある.転移性肝腫瘍に対し肝部分切除術を予定されている患者5名を対象とした。右内頚静脈より右室駆出率測定用スワンガンツカテーテルを挿入し、経食道エコーと共に、左右心室の駆出率および心血行動態の測定を行った。同時に、ICAM-1、TNF-alpha、IL-1、IL-6、IL-8、IL-10の血清レベルと、iNOS、cNOSの遺伝子発現をRT-PCRを用いて測定した。血行動態測定および血液サンプルの採取は、麻酔導入後、肝循環遮断前、肝循環遮断解除直前、肝循環解除直後、肝切除後、手術後の時点で行った。5例とも数回の肝循環遮断を要した。遮断解除後は、前負荷の軽減とともに末梢血管抵抗の軽減、心駆出率の低下に伴う血圧と心拍出量の低下が生じた。特に、E/Aの低下、つまり左心室拡張能の低下は顕著であった。ICAM-1、TNF-alpha、IL-1、IL-6、IL-8、IL-10の血清レベルは、それぞれ肝循環遮断解除後上昇し、肝循環停止の度に血清レベルの上昇を認めた。iNOS、cNOSの遺伝子発現は、5例中2例で確認しえた。まだ、症例数が少ないため統計学的検討は不可能であるが、一過性の炎症性メディエーターの上昇が、末梢血管抵抗、心駆出率低下と心拡張能低下を招来している可能性が強く示唆された。また、そのような血行動態の不安定は、肝循環遮断解除の度に増強されることが示唆された。但し、肝循環停止の度に血液サンプルを採取・測定することは研究費の都合上不可能であるので、現在、測定ポイントを再検討中である。肝I/R後、炎症性メディエーター値の上昇と、敗血症に相似した心拡張能の低下を伴う心駆出率の低下および末梢血管抵抗の低下により血圧低下が生じることを確認した。ICAM-1、TNF-α、IL-6、IL-8、IL-10の血清値は一回目の肝I/R直後より増加し、最終のI/R直後から術直後にピークを迎えた.また、その際の心拡張能と駆出率の低下とTNF-α、IL-6の血清値との間には有意な相関を認めた。さらに、抹消血液中にHO-1とiNOSの遺伝子発現を認めた。【総括】

肝切除術中のI/R後に生じる循環動態の不安定化には肝臓より流出される炎症性サイトカインが関与している事が示唆された,また抹消血液中にHO-1とiNosの遺伝子発現が誘導されており、循環動態変動に何らかの影響を及ぼしている可能性がある.
多層ニュ-ラルネットによる情報集約機能の基礎的研究

本研究で提案しているPPNは、直交しあう類似入力パタ-ン(標本と同数の入力素子を用意し、各標本に対応づけられた唯一個の入力素子のみに値1、それ以外に値0を配置したもの)を入力し、多次元ベクトルとしての標本デ-タを教師信号として与えるものとする。ここで、第2層(集約層)素子数を標本次元および標本数よりも小さくとれば入力ベクトルデ-タの集約表現を得ることができる。2.3層および4層PPNによる写像の組合せ位相幾何学的解析PPN4層モデルの性質を組合せ位相幾何学的なアプロ-チにより考察した。すなわち、4層恒等写像と4層PPNの両モデルでこの考え方に基づくデ-タ解析の手法(区分線形回帰手法)の可能性を示すと同時に、標準的統計デ-タについてPPNによるこの手法を適用し、その有効性を確認した。3.4層恒等写像型ネットによる擬似区分線形因子分析モデルの提案4層恒等写像が多層ニュ-ラルネット(第2層を集約層とし第3層を付随層とする)を用いた非線形因子分析モデルの形で表される数式モデルを提案する。4.4層PPN/4層恒等写像型ネットの画像圧縮への応用上記の手法を画像圧縮に応用し、従来から用いられている線形手法(KL展開)と比較して、平均2乗誤差で約1/5から1/8程度のより高い圧縮効率が得られることをシュミレ-ション実験で検証し、これらが大規模パタ-ンデ-タに対しても有効な手法となり得ることを確認した。
共役系高分子による超分子錯体形成とその機能化に関する研究

近年、共役ポリマーの合成が盛んに行われその特異な発光特性、電気的特性が明らかとなり、様々な分野への応用が期待されている。我々な共役ポリマーを複合化し、高次構造を厳密に制御することで新たな機能性発現をめざす。本研究では、導電性高分子材料として注目されているオリゴチオフェンを用いて超分子錯体形成を試みた。もう一つの研究課題として、ガラス基板上に共役分子を修飾し、これを軸分子としてガラス基板上にロタキサン分子を修飾を行った。そして、その分子運動を全反射型蛍光顕微鏡を用いて単一分子レベルでの環状分子の回転運動について観察を試みた。CDをオリゴチオフェンに修飾し、水溶液中における挙動を観察したところ、分子集合体の形成を示唆する結果が得られた。この集合体の形成はオリゴチオフェンの鎖長に依存しており、鎖長が長いとひも状の集合体の形成が原子間力顕微鏡から観察された。回転運動の観察における研究では、高精度に対物レンズをシフトさせ場合(Defocus状態)、蛍光分子の配向を双極子遷移モーメントに由来する三次元座標情報として得る事が出来る。このとき回転運動をリアルタイムに観測する事が出来る。G-R-CDの蛍光観察をDefocus測定を行うと乾燥状態ではTwo robeのイメージが得られ、測定時間中、変化しなかった。一方、水溶液中においては得られたイメージからPattern machingを行うことにより、23°Cにおいては360°/300ms以上の速さで回転運動している事が明らかとなった。我々は共役ポリマーを複合化し、高次構造を厳密に制御することで新たな機能性発現をめざす。本研究では、導電性高分子材料として注目されているオリゴチオフェン^1や非常に強い蛍光発光を示すことが知られているポリフェニレンエチニレンを用いて超分子錯体形成を試みた。共役系高分子に対して有機環状分子で被覆する研究が注目されているが、我々はオリゴチオフェン誘導体をシクロデキストリン(CD)で包接錯体させ、さらに軸分子長とCDの包接数厳密に定まったロタキサンの合成を行い、その特性について検討し、蛍光分子センサーとして有望な素材開発に成功した。また近年、ナノデバイス材料として注目されているカーボンナノチューブとシクロデキストリンを組み合わせた超分子錯体形成について検討した。ピレン修飾のシクロデキストリンとカーボンナノチューブを水中にて混合したところ、カーボーンナノチューブが水中に可溶化される事が明らかとなった。さらにこのシクロデキストリンにより可溶化されたカーボンナノチューブにシクロデキストリンと相互作用の強いホストポリマーを混合したところ、ヒドロゲル形成が確認された。このゲル形成はシクロデキストリンが張り付いたカーボンナノチューブと水溶性のポリマーとの間での超分子錯体形成により実現しており、大変興味深い。より強くシクロデキストリンに相互作用する競争ゲストを添加するとこのヒドロゲルはゾルへと変化し、可逆性を有していることも明らかとなった。
アンギオテンシン受容体拮抗薬と分子標的薬の肝癌抑制とエクソソームmiRNA解析

アンジオテンシン受容体II拮抗薬(ARB)および分子標的治療薬併用による肝細胞癌(HCC)に対する抗腫瘍効果を検討し、血管新生分子群やレセプター型チロシンキナーゼ群、アポトーシス関連分子について解析する。HCC細胞由来とエクソソーム由来のmicroRNA(miRNA)解析を行うことで、新たな癌抑制機構のエクソソームmiRNAを標的とした治療戦略の可能性について基礎研究を行う。
水中における光感応性ミセルを用いた環境調和型有機光反応系の開発とその応用

近年、環境に配慮した水中での反応が注目を浴びている。本研究では、水中における不均一系での有機光反応に注目し、ミクロな不均一系であるエマルション溶液中での光感応性界面活性剤を用いた研究を行っている。本年度では、疎水性部位にナフタレンを光増感剤として有するカチオン性界面活性剤を用いて、エマルション溶液中でのインデンのレドックス光増感反応を検討し、以下の知見を得た。(1)光感応性界面活性剤の水溶液にジシアノベシゼン、シアノベンゼン、インデンを加え、攪拌すると白く濁ったエマルション溶液が得られた。この溶液を光照射するとアルコールが収率31%で得られた。種々の反応条件を検討したが、界面活性剤を用いた水中での不均一な系が一番優れている。これは界面活性剤がエマルション溶液中で効率よく働くためだと考えられる。(2)カチオン性の界面活性剤をさらに添加すると、油滴のサイズが小さくなる。それに伴って、油滴と水の表面積が大きくなるので、反応の効率が大きくなる、しかし、より多くのカチオン性界面活性剤を加えると、油滴のサイズは小さくなるが、生成物の収率は低くなる。これは、油滴のサイズが小さくなりすぎると、界面における電荷(ここではカチオン)の影響を受けてこカチオンラジカルの生成が邪魔されるためだと考えられる。(3)親水基をアニオンに変えた界面活性剤を用いるとアルコールの収率が極端に減少し、それ自身が脱カルボキシ化した化合物を与える。これは光照射により生成するカチオンラジカルが、カルボキシアニオンからの電子移動により消光されるためだと考えられる。以上の結果は、エマルション溶液中で光感応性界面活性剤を用いたレドックス光増感反応の始めての例であり、ミクロな不均一系での特徴つまり油滴のサイズや界面活性剤の電荷が反応の効率を制御している興味深い結果である。疎水性部分にナフタレンやベンゾフェノンの光増感剤を、親水性部分にカルボン酸やスルホン酸、アンモニウム塩を有する界面活性剤を合成した。この合成した界面活性剤を用いて水に不溶である有機化合物の水中での有機光反応を検討した。ナフタレンを有する界面活性剤とジフェニルエチレンを水中で12時間撹拌すると、白く濁ったエマルジョン溶液が得られた。このエマルジョン溶液に光照射すると、ジフェニルエチレンに水が極性付加したアルコールが高収率で得られた。このアルコールは、光照射によりナフタレンからジフェニルエチレンへの電子移動反応から得られることがわかった。有機溶媒中など種々の反応条件を検討したが、合成した界面活牲剤を用いた水中での反応系が一番優れている。これは、疎水相互作用のために水中においてミセル内部に有機化合物が取り込まれ、光感応部分と効率よく反応が進行するためである。また、ベンゾフェノンを有する界面活性剤とインデンのエマルジョン溶液に光照射すると、効率よくトランスの二量体が選択的に生成した。この反応では、ベンゾフェノンが三重項増感剤として働いている。これら、どちらの反応系においても合成した界面活性剤は、反応終了後高収率で回収できる。このように、水中で不溶である有機化合物においても光感応性界面活性剤を用いると、光電子移動、光増感反応どちらでも水中で反応が進行し、反応終了後界面活性剤を回収できることがわかった。現在、反応の最適化と詳しい反応機構の解明、新しい系での有機光反応の開発を行っている。水中における環境に配慮した光反応の開発を目指して,光応答性界面活性剤を使用した水中での光反応を検討した。界面活性剤に光応答性の置換基を加えた新規な界面活性剤を合成し,水に不溶な反応物と形成する組織体を光反応の反応場として利用する。そのような界面活性剤としてナフタレンの1位にメチレン鎖10個を連結し、親水基としてカルボキシ基もしくはアンモニウム塩を有する界面活性剤を合成した。それに、インデン、ジシアノベンゼン、シアノベンゼンを加え、水中で12時間撹拌すると,白く濁ったエマルジョン溶液が得られた。この溶液に光照射すると,インデンに水が極性付加したアルコールが高収率で得られた(レドックス光増感反応)。また、昨年見出した1,1-ジフェニルエテンの反応と同様に、様々な反応条件よりも,合成した界面活性剤を用いた水中での反応系が一番優れている。これは、疎水相互作用のために水中において水に不溶な有機物の油滴に光感応部分が取り込まれ,界面において効率よく反応が進行するためである。また、反応終了後この界面活性剤を高収率で回収できるため,非常に環境に対してやさしい反応である。さらに親水基の違い(カチオン性やアニオン性)やメチレン鎖の長さにより反応の効率が大きく変化した。このように,水に不溶である有機化合物においても本研究で見出した光応答性界面活性剤を用いると,反応が界面で進行し、水100%中においても効率よく反応が進行すること、親水基やメチレン鎖の長さにより反応性が変化すること、また様々な反応に応用が可能であることがわかった。

本年度では、疎水性部位にナフタレンを光増感剤として有するカチオン性界面活性剤を用いて、エマルション溶液中でのインデンのレドックス光増感反応を検討し、以下の知見を得た。(1)光感応性界面活性剤の水溶液にジシアノベシゼン、シアノベンゼン、インデンを加え、攪拌すると白く濁ったエマルション溶液が得られた。この溶液を光照射するとアルコールが収率31%で得られた。種々の反応条件を検討したが、界面活性剤を用いた水中での不均一な系が一番優れている。これは界面活性剤がエマルション溶液中で効率よく働くためだと考えられる。(2)カチオン性の界面活性剤をさらに添加すると、油滴のサイズが小さくなる。それに伴って、油滴と水の表面積が大きくなるので、反応の効率が大きくなる、しかし、より多くのカチオン性界面活性剤を加えると、油滴のサイズは小さくなるが、生成物の収率は低くなる。これは、油滴のサイズが小さくなりすぎると、界面における電荷(ここではカチオン)の影響を受けてこカチオンラジカルの生成が邪魔されるためだと考えられる。(3)親水基をアニオンに変えた界面活性剤を用いるとアルコールの収率が極端に減少し、それ自身が脱カルボキシ化した化合物を与える。これは光照射により生成するカチオンラジカルが、カルボキシアニオンからの電子移動により消光されるためだと考えられる。以上の結果は、エマルション溶液中で光感応性界面活性剤を用いたレドックス光増感反応の始めての例であり、ミクロな不均一系での特徴つまり油滴のサイズや界面活性剤の電荷が反応の効率を制御している興味深い結果である。
細菌の非活動化因子による新規根面う蝕治療法の開発

本研究は、根面う蝕の進行を抑制する治療法を開発することを目的とし、in vitroの系での根面う蝕誘発モデルの作製・構築を行った。根面う蝕誘発モデルを用い、う蝕原性細菌の菌種や培養条件によるう蝕病変進行や細菌動態の相違について検討した。またA. naeslundii、A. viscosus、A. israeliiに着目し、バイオフィルム形成能および酸産生能について検討した。その結果、3種の菌が関わる根面う蝕の病態の違いと根面う蝕進行メカニズムに関する重要なデータを得た。本研究は、in vitroの系での根面う蝕誘発モデルの作製および構築を行い菌種や培養条件によるう蝕病変進行や細菌の動態の違いを観察するとともに、細菌の遺伝子発現を解析しう蝕の非活動化に結びつく遺伝子を同定し、根面う蝕の進行を抑制する治療法を開発することを目的としている。本年度は根面う蝕誘発モデルの構築をするため、根面象牙質へ細菌の感染実験を行った。根面う蝕原性細菌として、Actinomyces viscosus、A. naeslundii、Streptococcus mutans、S. sanguis、S. sobrinusの培養を行い、人工根面う蝕の誘発を行った。そして感染菌の象牙細管内への侵入深度、培地のpHの変化や歯質の着色状態や硬さの変化からう蝕の進行について解析した。そして、細菌種によってバイオフィルムの形成と象牙細管への侵入、酸産生能等への影響は異なり、その特性が相乗作用として重なった場合にう蝕の進行が実現することが明らかとなった。人工う蝕形成の長期経過を追うための実験を開始した。また、病変部位の細菌の活動状態について解析中である。さらに、根面う蝕誘発モデルの作製を進める中で、根面う蝕の進行には歯根象牙質と細菌との関係のみならず歯根の形態学的特徴が大きく関与していることが明らかとなった。今後は、根面う蝕に特異的な環状う蝕を形成するメカニズム、あるいは、感染細菌の活動性が病変の活動性と停止性に関与するメカニズムについても検討を進める予定である。根面う蝕原性細菌を用い人工根面う蝕の誘発実験を行い、病変部を解析した。その結果、細菌種によってバイオフィルムの形成と象牙細管への侵入、酸産生能等への影響は異なり、その特性が相乗作用として重なった場合にう蝕の進行が実現することが明らかとなった。まずバイオフィルム形成能を検討するため、フィブロネクチンあるいはポリ-D-リジン(PDL)でコートされた面で培養し菌の接着および増殖を比較したところ、すべての菌で非コート面と比較して菌の接着性向上が認められた。フィブロネクチンとポリ-D-リジン(PDL)の比較では、フィブロネクチンのコート面の方が菌の接着が強く認められた。菌種の比較では、どちらのコート面に対してもA. israeliiの接着が最も低かった。酸産生能に対する検討として、培地中に5%グルコースを添加し、培養液あるいは上記のコート面に形成されたバイオフィルム表面でのpHを測定した。いずれの菌においても培養液およびバイオフィルム表面のpHの低下を認めたが、A. israeliiで低下が顕著であった。グルコースの添加の有無の比較では、A. viscosusのフィブロネクチン上のバイオフィルム表面のpH低下が著明であった。また、グルコース非添加の培地では、A. naeslundii、A. viscosusは菌塊としてコート面に付着する傾向が認められたが、グルコース添加培地では、菌塊としてではなく菌が薄膜状で付着したことから、培養液中の糖の存在菌の付着能に影響を及ぼしている可能性が示唆された。さらに、今回のA. israeliiのバイオフィルム形成能および酸産生能における結果は、以前の我々の根面う蝕モデル作製実験でA. israeliiは歯面付着能が低いにもかかわらず歯面に最も顕著な凹みを形成した事象と一致する結果となった。本年度は、A. naeslundii、A. viscosus、A. israeliiに着目し、バイオフィルム形成能および酸産生能についての研究を行った。根面う蝕誘発モデルの構築および根面う蝕進行のメカニズムを解明につながる重要なデータを得た。本研究は、根面う蝕の進行を抑制する治療法を開発することを目的とし、in vitroの系での根面う蝕誘発モデルの作製・構築と、菌種や培養条件によるう蝕病変進行や細菌動態の相違について検討した。昨年度、根面う蝕の原因菌の初期接着について、ポリ-D-リジン(PDL)と比較してフィブロネクチンにてコートされた面の方に、菌の強い接着および増殖を認められたため、本年度は接着因子としてフィブロネクチンを採用し、Actinomyces naeslundii ATCC 12104、A. viscosus ATCC 15987、A. israelii ATCC 12102の3種の菌の付着能および酸産生能の検討を行った。菌の付着能はA. naeslundiiが一番高く、A. viscosus、A. israeliiの順であった。酸産生能に関しては、培養液とバイオフィルムについてpHの検討を行った。A. naeslundiiやA. viscosusは培養液pHが低下してもバイオフィルム自体のpH低下は抑制されていたが、A. israeliiの酸産生能は強くバイオフィルムのpHも低下していた。

一方、根面う蝕誘発モデルでは、歯面のA. naeslundiiのバイオフィルムのpHが培養液と比べて低いことが明らかとなった。以前のデータでA. naeslundiiの象牙細管内への侵入が顕著だったことと合わせると、歯質に侵入したA. naeslundiiはう蝕病変ではコントロールしにくい存在となり、病原性を発揮する可能性が推察された。以上、根面う蝕に強く関わっているとされる菌種とう蝕進行メカニズムとの関連性について明らかとなった。本研究は、根面う蝕の進行を抑制する治療法を開発することを目的とし、in vitroの系での根面う蝕誘発モデルの作製・構築を行った。根面う蝕誘発モデルを用い、う蝕原性細菌の菌種や培養条件によるう蝕病変進行や細菌動態の相違について検討した。またA. naeslundii、A. viscosus、A. israeliiに着目し、バイオフィルム形成能および酸産生能について検討した。その結果、3種の菌が関わる根面う蝕の病態の違いと根面う蝕進行メカニズムに関する重要なデータを得た。人工う蝕形成の長期経過と、病変部位の細菌の活動状態について解析を進める。また、根面の形態学的特徴と根面う蝕との関連、感染細菌の活動性が病変の活動性と停止性に関与するメカニズムについても検討を進める。根面う蝕誘発モデル作成にあたり、Actinomyces属の歯面付着、象牙質侵入、酸産生に関わる遺伝子の検討を行う。in vitroの系での根面う蝕誘発モデルを用い、根面う蝕の進行を抑制する方法を検討する。歯科保存学当初の研究計画の一部において、予測される結果が得られず、試行錯誤を繰り返したために進行が遅れた。当初の予定より研究に関する物品費が少なくて済んだことと、根面う蝕モデルの解析費用として予定していた額を次年度にまわすことになったため。平成27年度に計画して実験の進捗が不十分であるものも含め、平成28年度ではすべての研究計画を遂行する予定である。従って平成28年度までの予算をすべて執行する。平成29年度ではすべての研究計画を遂行する予定である。
作用素環上の非可換解析と自由確率論に関する研究

Hilbert空間上の作用素論・作用素環論およびそれらの非可換確率論への応用を研究した.近年D.Voiculescuが開拓した自由確率論は,非可換確率論の一つとして大きな発展を遂げている.これに関連して,ランダム行列に対する大偏差原理や自由相対エントロピーについて研究した.自由積の手法を用いて,(補間型)自由群環上の自己同型について研究した、また,作用素の平均に対するノルム不等式について研究し,作用素の算術・幾何平均ノルム不等式を拡張した一連の不等式を示した.具体的な成果として,(1)行列の作用素単調関数とユニタリ不変ノルムに対して成立する新しいノルム不等式を示した.(2)自由エントロピーを2変数に拡張した自由相対エントロピーを考察した.2重対数積分による表示と行列近似による表示の2通りの定義を与え,それらの同一性をランダム行列の標本固有値分布に関する大偏差原理を用いて示した.(3)自由積の手法を用いて,(補間型)自由群環上にaperiodicな自己同型が連続無限個存在することを示し,その接合積の性質を解明した.(4)2重積分変換の理論とSchur multiplierの方法を用いて,作用素のユニタリ不変ノルムに関する算術-幾何平均不等式を精密化したノルム不等式を与えた.(5)半正定値行列に対し,ユニタリ不変ノルムの劣乗法性と劣加法性を比較する不等式を示した.(6)確率測度に対するTalagrandの輸送コスト不等式のBiane-Voiculescuによる自由確率アナロジーを,ランダム行列近似の方法を用いて,より一般な設定で再証明した.Hilbert空間上の作用素論・作用素環論およびそれらの非可換確率論への応用を研究した.近年D.Voiculescuが開拓した自由確率論は,非可換確率論の一つとして大きな発展を遂げている.これに関連して,ランダム行列に対する大偏差原理や自由相対エントロピーについて研究した.自由積の手法を用いて,(補間型)自由群環上の自己同型について研究した、また,作用素の平均に対するノルム不等式について研究し,作用素の算術・幾何平均ノルム不等式を拡張した一連の不等式を示した.具体的な成果として,(1)行列の作用素単調関数とユニタリ不変ノルムに対して成立する新しいノルム不等式を示した.(2)自由エントロピーを2変数に拡張した自由相対エントロピーを考察した.2重対数積分による表示と行列近似による表示の2通りの定義を与え,それらの同一性をランダム行列の標本固有値分布に関する大偏差原理を用いて示した.(3)自由積の手法を用いて,(補間型)自由群環上にaperiodicな自己同型が連続無限個存在することを示し,その接合積の性質を解明した.(4)2重積分変換の理論とSchur multiplierの方法を用いて,作用素のユニタリ不変ノルムに関する算術-幾何平均不等式を精密化したノルム不等式を与えた.(5)半正定値行列に対し,ユニタリ不変ノルムの劣乗法性と劣加法性を比較する不等式を示した.(6)確率測度に対するTalagrandの輸送コスト不等式のBiane-Voiculescuによる自由確率アナロジーを,ランダム行列近似の方法を用いて,より一般な設定で再証明した.Hilbert空間上の作用素論・作用素環論およびそれらの非可換確率論への応用を研究した.近年D.Voiculescuが開拓した自由確率論は,非可換確率論の一つとして大きな発展を遂げている.これに関連して,ランダム行列に対する大偏差原理や自由相対エントロピーについて研究した.自由積の手法を用いて,(補間型)自由群環上の自己同型について研究した.また,作用素の平均に対するノルム不等式について研究し,作用素の算術・幾何平均ノルム不等式を拡張した一連の不等式を示した.最近の成果として,(1)Zhan氏との共同研究で行列の作用素単調関数とユニタリ不変ノルムに対して成立する新しいノルム不等式を示した.また,これと関連して,行列のヘルダー型ノルム不等式およびミンコフスキー型ノルム不等式を与えた.(2)自由エントロピーを2変数に拡張した自由相対エントロピーを考察した.2重対数積分による表示を行列近似による表示の2通りの定義を与え,それらの同一性をランダム行列の標本固有値分布に関する大偏差原理を用いて示した.さらに,自由相対エントロピーを使って,コンパクト台をもつ確率測度に対する摂動理論を構築した.(3)植田好道氏との共同研究で,自由積の手法を用いて,(補間型)自由群環上にaperiodicな自己同型が連続無限個存在することをて示し,その接合積の性質を解明した.さらに,自由積作用と自由シフト作用の双対的な関係を明らかにした.(4)幸崎秀樹氏との共同研究で,2重積分変換の理論とシューアmultiplierの方法を用いて,作用素のユニタリ不変ノルムに関する算術-幾何平均不等式を精密化したノルム不等式を与えた.さらに,算術平均,対数平均,幾何平均,調和平均およびそれらを自然に補間する各種の平均を比較する多くのノルム不等式を求めた.Hilbert空間上の作用素論・作用素環論およびそれらの非可換確率論への応用を研究した.近年D.Voiculescuが開拓した自由確率論は,非可換確率論の一つとして大きな発展を遂げている.これに関連して,ランダム行列に対する大偏差原理や自由相対エントロピーについて研究した.自由積の手法を用いて,(補間型)

自由群環上の自己同型について研究した.また,作用素の平均に対するノルム不等式について研究し,作用素の算術・幾何平均ノルム不等式を拡張した一連の不等式を示した.最近の成果として,(1)植田好道氏との共同研究で,自由積の手法を用いて,(補間型)自由群環上にaperiodicな自己同型が連続無限個存在することをて示し,その接合積の性質を解明した.さらに,自由積作用と自由シフト作用の双対的な関係を明らかにした.(2)幸崎秀樹氏との共同研究で,2重積分変換の理論とシューアmultiplierの方法を用いて,作用素のユニタリ不変ノルムに関する算術-幾何平均不等式を精密化したノルム不等式を与えた.さらに,算術平均,対数平均,幾何平均,調和平均およびそれらを自然に補間する各種の平均を比較する多くのノルム不等式を求めた.(3)X.Zhan氏との共同研究で,半正定値行列に対し,ユニタリ不変ノルムの劣乗法性と劣加法性を比較する不等式を示した。また,いくつかの関連するノルム不等式を与えた.(4)D.Petz氏,植田好道氏との共同研究で,R上の確率測度に対するTalagrandの輸送コスト不等式のBiane-Voiculescuによる自由確率アナロジーを,ランダム行列近似の方法を用いて,より一般な設定で再証明した.さらに,T上の確率測度に対しても,輸送コスト不等式の同様な自由確率アナロジーを与えた.
細菌感染による上皮細胞感染病態モデルの構築と歯周病予防への応用

Porphyromonas gingivalis菌を含む多くの歯周病原性細菌が、上皮細胞や、血管内皮細胞に侵入する事が報告されている。侵入性感染による歯周病発症機構を解明するためには、病原性因子の解析のみでなく、宿主細胞侵入後に細菌が取る挙動を知る上で、細菌の細胞周期は重要な研究課題である。これまでに我々は、Escherichia coliのmra部位に相当するP.gingivalisの細胞分裂関連遺伝子クラスターを同定、解析してきた。その中で現在最も注目されている隔壁合成開始蛋白FtsZ(PgFtsZ)の野生型及びC末端欠損型をそれぞれ、大腸菌に大量産生させ精製したリコンビナント蛋白を用いて分子生物学的に解析した。1)PgFtsZのGTPase活性の生化学的特性2)C末端欠損型FtsZの分子生物学的特性自己重合度は、菌種間で保存されていないC最末端部位を欠損したFtsZで野生型より亢進していたが、保存領域以降を欠損したFtsZでは著しく低下した。また、野生型で見られた大腸菌の異常伸張は自己重合能と同様に保存領域以降を欠損したFtsZで認められなかった。PgFtsZのCa結合能はGTP結合部位以降に存在せず、その結合様式はCa-Mg型であることが示唆された。3)今後の展開現在作成中のPgFtsZポリクローナル抗体を用いてP.gingivalisの細胞周期におけるPgFtsZの細胞内挙動を観察する予定である。また、PgFtsZの3次元立体構造に基づく創薬の可能性を追求する予定である。今年までにPorphyromonas gingivalis菌(P.gingivalis)をはじめとする歯周病菌が種々の細胞に侵入る事が報告されてきた。歯周病発症機構を解明するため、病原性因子の解析と同様に、宿主細胞侵入後に細菌が取る挙動を知る上で、細菌の細胞周期は重要な研究課題である。これまでに我々は、P.gingivalisの細胞分裂関連遺伝子群を数種クローニングしてきた。その中で現在最も注目されているFtsZを、大腸菌に大量産生させたりコンビナント蛋白を用いて細菌学的、生化学的に解析した。P.gingivalisftsZは約分子量50kDaのタンパク質をコードしており、GTP結合モチーフ(GGGTGTG)、GTPase配列(NLDFADV)がみられるなど、他の細菌のFtsZと高い相同性が見られた。2) JEFZl株におけるP.gingivalis ftsZの相補試験1)にも拘わらず、P.gingivalisftsZはE.coli ftsZの温度感受性株を相補できなかった。3) GTPase活性の測定今後の展望現在、polyclonal抗体を作成中であり、細胞侵入後のP.gingivalisの動態の観察を免疫染色等で解析予定である。また、FtsZは隔壁合成開始因子であるため、新規の抗生剤の標的として最適であり、薬剤開発の基礎的データとして重要な意義を持ち、歯周病治療法の発展に大きく貢献できるものと思われる。
火山性湖沼における水質の形成と変動の機構に関する研究

北海道の火山性湖沼である阿寒オンネトーと屈斜路湖を研究対象に,平成10年度11年度の2年間にわたって,同湖の水質特にpHの変動に寄与すると思われる地下熱水の量・化学成分を両湖の熱収支と化学成分収支から評価した.特に屈斜路湖は,1986年1990年の間にpH=4.6の酸性湖からpH=6.6の中性湖にドラスティクに変化し,これに伴う同湖の富栄養化と共に,この原因を追究する事は杜会的にもインパクトが大きいと判断された.初年度の夏季(平成10年8月26目10月2日)に,阿寒オンネトーで気象観測・船上観測・水位観測や河川・湖での採水による水質分析を行い,同湖に対する水収支・化学成分収支を評価した.水収支の結果から,同湖への地下水流入量は0,0120.049m^3/sであり,全河川流入量の60132%に達することが判明した.他方,化学成分収支によって,この地下水起源は雌阿寒火山体の熱水系からではなく比較的浅い循環地下水であり,降雨による地下水貯留量の季節変化が同湖の水質を決めている,と判断された.以上から,阿寒オンネトーの短期的な水質変化は,雌阿寒岳火山体の浅層地下水が大きく寄与していることがわかった.平成11年4月平成12年2月の期間には,屈斜路湖において阿寒オンネトーと同様の観測・調査を実施した.この期間は融雪期・夏季湖水停滞期・秋季多雨期・結氷期を含み,同湖の水収支と化学成分収支を季節ごとに評価した.ここでは,特に流域内のアトサヌプリ(硫黄山)を熱源とする川湯温泉や湖東岸から湧出する温泉水の水質寄与に着目した.試水の化学分析の結果,湖内での正味の沈殿・吸着・溶出の可能性が低いCa^<2+>,Mg^<2+>,Cl^-,F^-に着目して,これらの収支を評価した.この中でCl^-Ca^<2+>間については,1999年8月10日での水・化学成分収支から,Ca^<2+>=378.3μg eq./L,Cl^-=749.5μg eq./L,G_<in>=9.43m^3/s,G_<out>=6.65m^3/,またCl^-F^-間についてF^-=16.5μg eq./L,Cl^-=606.0μg eq./L,G_<in>=2.96m^3/s,G_<out>=0.18m^3/sと与えられた.ここで,G_<in>, G_<out>はそれぞれ屈斜路湖に関する地下水流入量・流出量である.ここで生じた問題として,屈斜路湖での回転性表面セイシュによって水収支における湖水位変化Δhの評価に大きな不確定性を含むことである.そこで,この振動が無視できる平成12年2月28日3月4日の結氷期に夏季と同様の観測を実施した.現在,この観測で得られたデータ・試水について分析を急いでおり,この結果から屈斜路湖の水質変化に寄与する地下流入量とその化学成分がより高精度で明らかになるものと考えている.北海道の火山性湖沼である阿寒オンネトーと屈斜路湖を研究対象に,平成10年度11年度の2年間にわたって,同湖の水質特にpHの変動に寄与すると思われる地下熱水の量・化学成分を両湖の熱収支と化学成分収支から評価した.特に屈斜路湖は,1986年1990年の間にpH=4.6の酸性湖からpH=6.6の中性湖にドラスティクに変化し,これに伴う同湖の富栄養化と共に,この原因を追究する事は杜会的にもインパクトが大きいと判断された.初年度の夏季(平成10年8月26目10月2日)に,阿寒オンネトーで気象観測・船上観測・水位観測や河川・湖での採水による水質分析を行い,同湖に対する水収支・化学成分収支を評価した.水収支の結果から,同湖への地下水流入量は0,0120.049m^3/sであり,全河川流入量の60132%に達することが判明した.他方,化学成分収支によって,この地下水起源は雌阿寒火山体の熱水系からではなく比較的浅い循環地下水であり,降雨による地下水貯留量の季節変化が同湖の水質を決めている,と判断された.以上から,阿寒オンネトーの短期的な水質変化は,雌阿寒岳火山体の浅層地下水が大きく寄与していることがわかった.平成11年4月平成12年2月の期間には,屈斜路湖において阿寒オンネトーと同様の観測・調査を実施した.この期間は融雪期・夏季湖水停滞期・秋季多雨期・結氷期を含み,同湖の水収支と化学成分収支を季節ごとに評価した.ここでは,特に流域内のアトサヌプリ(硫黄山)を熱源とする川湯温泉や湖東岸から湧出する温泉水の水質寄与に着目した.試水の化学分析の結果,湖内での正味の沈殿・吸着・溶出の可能性が低いCa^<2+>,Mg^<2+>,Cl^-,F^-に着目して,これらの収支を評価した.

この中でCl^-Ca^<2+>間については,1999年8月10日での水・化学成分収支から,Ca^<2+>=378.3μg eq./L,Cl^-=749.5μg eq./L,G_<in>=9.43m^3/s,G_<out>=6.65m^3/,またCl^-F^-間についてF^-=16.5μg eq./L,Cl^-=606.0μg eq./L,G_<in>=2.96m^3/s,G_<out>=0.18m^3/sと与えられた.ここで,G_<in>, G_<out>はそれぞれ屈斜路湖に関する地下水流入量・流出量である.ここで生じた問題として,屈斜路湖での回転性表面セイシュによって水収支における湖水位変化Δhの評価に大きな不確定性を含むことである.そこで,この振動が無視できる平成12年2月28日3月4日の結氷期に夏季と同様の観測を実施した.現在,この観測で得られたデータ・試水について分析を急いでおり,この結果から屈斜路湖の水質変化に寄与する地下流入量とその化学成分がより高精度で明らかになるものと考えている.平成10年度は,北海道の火山性湖沼・オンネトー(阿寒国立公園内)を研究対象に,平成10年7月9月の夏期,その水収支・化学成分収支に関する観測を実施した.研究目的は,オンネトーの水・化学成分の収支を定量的に評価することによって,湖の水質を決定させ捌幾構,特に周辺の火山(ここでは雌阿寒岳)や地熱活動に係わる地下水系の果たす役割について検討することである.現地観測の内容は,流入・流出河川の流量,湖水位,気象及び湖水温の連続観測で,そのほか,湖心で湖底トラップによる新生沈殿物採取をおこなった.また,調査時は河川水・温泉水・湖水・底質を採取し,それらの化学分析を行った.さらに,1957年から釧路地方気象台が雌阿寒岳に展開している地震計記録や温泉水の水質記録,及び阿寒湖畔のアメダス・データを集計し,過去のオンネトーの水質斎襄ナの対応関係を探った.現地調査の結果,オンネトーはpH=4.95.9の酸性湖であるが,湖北側にある強酸性の錦沼溢流水(pH=3.33.7)が河川水・地下水(pH=3.94.1)として流入し,さらに南側から中性に近い河川水(pH=7.07.4)の流入がみとめられた.他方,周辺の温泉水はpH=6.46.5の弱酸性であった.このことから,湖の酸性状態はこの北側流入水が大きく寄与していることが推測される.また,化学分析の結果,湖水はMnの含有量が多く(0.4mg/L),その寄与として南側流入水(Mn,1.46mg/L)及び周辺温泉水(同,2.93.6mg/L)の湧出が考えられる.その他,主要な陽イオン(Na^+,Ca^<++>,Mg^<++>,K^+)及び陰イオン(Cl,SO_4^-)について,北側・南側流入水及び周辺温泉水の間で大きな違いが認められた.現在,得られた気象データから湖面蒸発量を修正shulyakovskiy式を用いて算出し,オンネトー水収支を検討中である.平成11年度は、北海道の火山性湖沼・屈斜路湖を研究対象に、平成11年4月平成12年2月の期間、融雪期・夏季湖水停滞期・秋季多雨期・結氷期にわたって、同湖の水収支と化学成分収支を定量的に評価した。屈斜路湖の水質問題として、1986年に湖水pH=4.6の極小を記録し酸性湖であることが確認されたが、その後pHが上昇して1990年にpH=6.6の極大となり以降6.07.5のほぼ中性状態を維持している。湖水面積76.75km^2、最大水深118mもの大湖が、わずか4年間でなぜこのような急激な水質変化を引き起こしたのか、その前後における水質の維持機構は何なのか、これを同湖の水・物質収支から明らかにすることが本研究の目的である。ここでは、特に流域内のアトサヌプリ(硫黄山)を熱源とする川湯温泉や湖の東岸から湧出する温泉水の寄与に着目した。屈斜路湖では湖岸での気象観測および船上観測と係留系による連続観測から同湖の伝導度・水温・化学成分の時空間分布や湖面蒸発量を季節的に求め、さらに流入・流出河川の流量・各化学成分負荷量を各季節毎に求めた。各試水の化学分析の結果、湖内での正味の沈殿・吸着・溶出の可能性が低いCa^<2+
細胞膜上のシアル酸修飾を起点とした修復象牙質形成機序の解明

本研究は、歯髄・象牙質複合体の防御反応のひとつである修復象牙質形成におけるプロテアーゼを起点とした機序を解明することで、歯髄保存療法へ応用することを目的としている。申請者はこれまでの研究から、1健全歯と比較して齲蝕罹患歯において象牙芽細胞様細胞および修復象牙質にbone morphogenetic protein (BMP) -1の発現が亢進すること、2BMP-1がヒト歯髄培養細胞の糖鎖プロファイリングの変化すなわちグライコームシフトをもたらすこと、3なかでも特にα2,6-linked sialic acid (α2,6-sia)修飾が有意に減少することを見出している。そこで本年度はα2,6-sia修飾されるタンパク質の同定と機能解析に向けた前段階として、α2,6-siaに特異的に結合するレクチンであるSambucus nigra agglutinin(SNA)を用いたlectin columnによる精製を試みた。競合糖による溶出後のサンプルをSNAを用いたlectin blottingにて解析し精製の確認を行った。精製後のサンプルを脱塩・濃縮し、SDS-PAGEにて展開後にCoomassie Brilliant Blue(CBB)染色を行い、切り出したゲルを質量分析へ供し解析中である。本年度はα2,6-sia修飾されるタンパク質の同定の前段階として、ヒト歯髄培養細胞の膜画分から目的とする糖タンパク質を精製する条件検討を行う計画であった。具体的には、1膜画分の可溶化条件(最適な界面活性剤の選択と至適濃度)の検討、2α2,6-Sia特異的に結合するlectinを応用したカラムおよび競合糖であるsialyl-lactoseによる溶出方法を用いた膜画分の精製法についての検討を行った。1については、Triton X-100やNP-40などの界面活性剤の種類や濃度を試行し、SDS-PAGEにてバンドが濃染される条件を選択した。2については、α2,6-Sia特異的に結合するlectinであるSNAを用いたcolumnにより精製および濃縮を行い、CBB染色にてバンドが確認できたことから質量分析に必要なタンパク質量は確保したものと判断した。現在、切り出したバンドをLC-MS/MS解析に供しタンパク質の同定を試みている。従って、本研究はおおむね順調に進展しているものと考える。本年度の研究結果をもとに、α2,6-sia修飾されるタンパク質の同定を現在実施中である。今後は、同定されたタンパク質の確認と機能解析を行う。シアル酸修飾の有無によりタンパク質の細胞内局在や活性が変化することが知られている。BMP-1は象牙質形成において重要な働きを担っており、BMP-1ノックアウトマウスでは象牙質形成不全に加えて象牙芽細胞層の配列が乱れることが報告されている。BMP-1によるα2,6-sia修飾の減少がコアとなるタンパク質の局在を変化させることが予想されることから、共焦点レーザー顕微鏡を用いた蛍光免疫染色を行う。さらにshRNAを用いたRNA干渉を行い、同定されたタンパク質の硬組織形成における役割についても検討を行う。

今後は、同定されたタンパク質の確認と機能解析を行う。シアル酸修飾の有無によりタンパク質の細胞内局在や活性が変化することが知られている。BMP-1は象牙質形成において重要な働きを担っており、BMP-1ノックアウトマウスでは象牙質形成不全に加えて象牙芽細胞層の配列が乱れることが報告されている。BMP-1によるα2,6-sia修飾の減少がコアとなるタンパク質の局在を変化させることが予想されることから、共焦点レーザー顕微鏡を用いた蛍光免疫染色を行う。さらにshRNAを用いたRNA干渉を行い、同定されたタンパク質の硬組織形成における役割についても検討を行う。本年度は、α2,6-sia修飾されるタンパク質の機能解析までには至っていないため論文投稿は行っていない。そのため、当初予定していた投稿料が発生しなかったため次年度使用額が生じた。英語論文校正などの論文投稿に必要な経費として2019年度請求額とあわせて使用する予定である。
ホメオボックス遺伝子HOXの子宮体癌および卵巣癌での異常発現と浸潤転移との関連性

ホメオボックス遺伝子蛋白群(HOX遺伝子群)は、初期発生において手足などの構造体を構成する細胞群に対し、個々の細胞固有の位置を決定するための情報の伝達を担う転写因子の機能をもつが、リアルタイムPCR法によるHOX遺伝子の子宮体癌および卵巣癌での発現量の計測によりこれらの癌でのHOX遺伝子の過剰発現が確認され癌細胞の転移浸潤においてもこの機能を再利用している可能性が示唆された。子宮体癌および卵巣癌においてはHOXB13遺伝子をはじめとして数種類のHOX遺伝子の過剰発現が認められるが、HOXB13アンチセンス導入により過剰発現を抑制すると細胞の転移浸潤能が抑制されることが確認された。以上のことからHOX遺伝子の過剰発現は子宮体癌および卵巣癌の進展に深く関与しており、この過剰発現を利用して癌の転移浸潤能を評価することができる可能性が示された。また直接のHOX遺伝子の発現抑制で癌細胞の機能が変化したことから、癌の転移浸潤にHOX遺伝子が直接関与していることが示され、またこのことからHOX遺伝子の過剰発現を制御することで癌の浸潤抑制を制御できる可能性が示唆された。さらに子宮体癌と卵巣癌のHOX過剰発現プロファイルが異なり子宮体癌に比較し卵巣癌ではHOXB13遺伝子単独でのアンチセンス導入では浸潤能の抑制には不十分であることが示されたことから癌の種類によりHOX遺伝子の関わりが異なり多くの種類が過剰発現している場合には、その転移浸潤能の完全な抑制には複数のHOX遺伝子の発現抑制が必要であることが示された。このことは遺伝子治療の観点から考えると卵巣癌は子宮体癌よりより治療困難な癌であることを意味しており、卵巣癌での発生数や死亡者数の増加と相まって、治療に力点を置くべき疾患であることが明らかになった。本年度は以後の研究の根拠となるHOX遺伝子の発現異常について、卵巣癌および子宮体癌の細胞株、および正常対照として正常卵巣および増殖期、分泌期子宮内膜を用いで解析した。正常対照は当科で手術を受けた患者よりインフォームドコンセントを得た後使用した。癌細胞株および正常組織からtotal RNAを抽出し、その後逆転写酵素を用いてcDNAを作成した。HOX遺伝子の子宮体癌および卵巣癌での発現プロファイルを作成するために、39個のHOX遺伝子の特異的プライマーをそれぞれ作成し、それぞれの遺伝子増幅産物をnested PCRおよびsequence法を用いて確認した。その後β-actinを内部標準に用いたreal time RT-PCR法にて癌細胞株における各HOX遺伝子の発現量の差を正常と比較した。発現の異常については、正常を1とした場合のガン細胞での発現量の増減を相対的に判定し、正常に比較し発現の2倍以上のものを異常(過剰発現)と判定した。しかしながら、遺伝子の発現減弱については正常検体から上皮のみを取り出すことが現時点では困難なため参考データとした。卵巣癌においては、39個中14個の遺伝子に過剰発現を認めた。この過剰発現はHOXBクラスターに集中して認められた。また、それ以外のクラスターではAbd-HoxホモローグであるHOXA, B, C, Dにおける7番から13番に認められた。特にHOX13はすべてのクラスターで過剰発現が認められており、HOX遺伝子異常と卵巣癌の進展に深い関係があることが示唆された。発現減弱についても多くの遺伝子で認められたが、詳細な検討については次年度の課題とした。同様に子宮体癌においても39個の遺伝子中、1個の遺伝子(HOXB13)に過剰発現が認められたが、卵巣癌とは異なり、むしろ明らかな発現減弱を6個の遺伝子に認めた(HOXA10, A11, D3, D4, D9, D10)。

これらの減弱は卵巣癌とは異なり癌細胞でほぼ発現が消失してしまうもので、卵巣癌と子宮体癌の癌進展におけるHOX遺伝子の役割の違いを示唆しているものと思われた。本年度は昨年度の実績をふまえて、異常発現を認めたHOX遺伝子のアンチセンスDNAの作成を行い、これを遺伝子導入し癌細胞がどのようにその性質を変化させるかを解析した。子宮体癌と卵巣癌に共通して過剰発現が認められたHOXB13をアンチセンス導入の標的遺伝子としHOXB13遺伝子の過剰発現を抑制することで癌細胞の浸潤能にどのような影響があるかを検討した。アンチセンス用PCR遺伝子産物を作成しベクター(pGEM-Teasy)に結合後大腸菌にトランスフォームされ、もう一つのベクター(pcDNA3.1)にライゲーションされ遺伝子導入用ベクターとされた。遺伝子導入に当たっては、ジーンパルサーを用いたエレクトロポレーション法が用いられた。導入用の癌細胞には子宮体癌細胞ではAN3CA細胞、卵巣癌ではSKOV3細胞が使用された。電気パルスにて導入培養の後、G418を用いて導入細胞と非導入細胞の選別が行われた。5日間の再培養のあと細胞の一部が回収され遺伝子の導入がベクター由来のネオマイシン配列を利用したPCR法にて確認された。引き続きこのHOXB13アンチセンス導入癌細胞の転移浸潤能が非導入細胞に対して低下しているかどうかを確認するためにマトリジェルアッセイを行った。5X10^4個の細胞をマトリジェルチャンバー上に乗せ、その後12時間、24時間、36時間、48時間、72時間培養しマトリジェルを通過しメンブレンに固着した細胞のカウント行った。非導入細胞にて同様の計測を行い、これを正常対照とし、遺伝子導入細胞でどの様に変化するかを計測した。その結果子宮体癌細胞と卵巣癌では異なる変化を示した。マトリジェルアッセイから子宮体癌細胞では72時間の培養にて完全に浸潤能が低下し以後も浸潤能が回復することはなかったが、卵巣癌細胞では36時間培養までは時間毎に浸潤能の低下が観察されたが、それ以降も培養を続けると次第に浸潤能が回復してくることが観察された。
活性汚泥における鉄,硫黄,窒素の酸化・還元細菌およびりん除去細菌の相互作用

本研究は,安定した栄養塩除去とバルキング抑制のために,活性汚泥中の鉄の酸化還元,硫黄の酸化還元および窒素の酸化還元を担う細菌とリン除去を担う細菌の相互作用を明らかにすることを目的として実験的に検討を行ったものである。まずはじめに,活性汚泥内の硫黄の酸化還元細菌とりん除去細菌の相互作用について検討した結果,硫酸塩還元細菌は,硫黄酸化細菌との共存下で生態学的適所を獲得し活性汚泥フロック内で点在して存在していることが示された。また,硫酸塩還元は鉄還元やpoly-P蓄積細菌によるりんの放出を促進することを明らかにした。次に,鉄還元反応が微生物反応であることを示し,脱窒,硫酸塩還元および鉄還元の相互作用を検討した。その結果,これらの反応は熱力学的優位性の順で起り,硫酸塩還元細菌と鉄還元細菌は,プロピオン酸以上の有機物もしくはその分解に伴って生成される水素を競合すると推定された。また,流入下水中の鉄濃度は硫酸塩濃度と比較すると極めて低いにもかかわらず,鉄還元活性は,硫酸塩還元活性の約1/4を示したことから,鉄塩を添加することにより,熱力学的に有利な鉄還元が優先化し,硫酸塩還元が抑制されることを説明できた。最後に,アントラキノンと鉄系凝集剤を用いた硫酸塩還元抑制によるバルキング抑制効果を実験的に検討し,曝気槽に鉄系凝集剤を連続添加することにより,りん除去のみならず,バルキング抑制と貯留時の硫化水素発生およびリンの再溶出抑制効果があることを示した。嫌気好気処理を行っている都市下水処理場の活性汚泥を採取し,種々の条件での回分実験を行うことにより,鉄の酸化還元,硫黄の酸化還元を担う細菌の相互作用を検討した。嫌気条件では,鉄を添加すると鉄還元が優先して硫酸塩還元が抑制されること,好気条件では,鉄酸化と硫黄酸化が同時に起こることを明らかにした。さらに,鉄還元速度,硫酸塩還元速度は鉄塩濃度に依存するが,硫酸塩濃度には依存しないこと,硫黄酸化速度は鉄塩と硫酸塩濃度の両者に依存することを示した。また,有機物分解過程で,硫酸塩還元は酢酸生成に,鉄還元細菌は,酢酸の消費に関与することを明らかにした。次に,実験室内に標準活性汚泥装置を設置し,曝気槽に鉄塩を連続的に添加して連続実験を行った結果,鉄の添加によって硫酸塩還元が抑制されることにより,硫黄酸化細菌の増殖によるバルキングが抑制されることを明らかにした。本研究は、安定した栄養塩除去とバルキング抑制のために、活性汚泥中の鉄の酸化還元、硫黄の酸化還元および窒素の酸化還元を担う細菌とリン除去を担う細菌の相互作用を明らかにすることを目的として実験的に検討を行った。まずはじめに、活性汚泥内の鉄還元反応が微生物反応であることを示し、脱窒、硫酸塩還元および鉄還元の相互作用を検討した。その結果、これらの反応は熱力学的優位性の順すなわち、脱窒>鉄還元>硫酸塩還元で起ることから、これらの微生物による基質の競合があると判断された。また、硫酸塩還元は鉄還元やpoly-P蓄積細菌によるりんの放出を促進することを明らかにし、これらの細菌への低分子有機物の供給を担っていると推定した。また、都市下水処理場の活性汚泥内でのこれらの活性を比較した結果、脱窒、硫酸塩還元、鉄還元の順に活性が高かった。しかし、流入下水中の鉄濃度は硫酸塩濃度と比較すると極めて低異にもかかわらず鉄還元活性は、硫酸塩還元活性の約半分を示したことから、鉄塩を添加することにより、熱力学的に有利な鉄還元が優先化し、硫酸塩還元が抑制されることを説明できた。