hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
建築空間の太陽光利用を容易にする固定式太陽光採光ミラーの開発

当初計画では、第2年度には実大サイズの実験を計画していたが、初年度の縮尺模型実験から、当初計画した光解析と実際の差異の検討及びグレアなどの検討がある程度可能であると判断できた。そこで、実大実験は必要に応じて実施することとし、寧ろ初年度の成果である採光ルーバーの改善検討及び、非結像採光に関する新たな着想による発展に注力することとしたい。なお、検討手法及びシミュレーション、測定を含む検証手法は、初年度に行った方法を踏襲することで対応できる。
地域分散型エネルギー資源技術推進のための設計運営支援システムの開発研究

本研究開発では今後の都市インフラとして定着しつつある分散型エネルギー資源の導入による大きな省エネルギー・環境効果に着目し、それらのシステムの導入及び計画設計を支援するツール開発を行う。具体的には地域のエネルギー需要に合わせて導入可能性を検討し、事業性のある最適なシステムの設計支援ツールを構築する。平成19年度では、太陽光を利用した発電及び高効率の新しい地域分散型エネルギーシステムを導入している北九州市学術研究都市において、開発された地域分散型エネルギーシステム分析ツールを用いて、当システムの運転状況を分析し、現システムに存在する問題点を指摘し、よりよい効率の地域エネルギーシステムの提案を行った。また、日本各地域のエネルギー料金情報及び冷暖房地域係数を調査・整備の上に、導入設計支援ツールを用いて、全国に緯度差がある五つの地域(沖縄地区、九州地区、関東地区、東北地区、北海道地区)を選定して、地域による最適な設備技術及び容量に関する検討した上、経済性、負荷構成、CO2削減、エネルギー消費及び熱単価の比較分析を行った。シミュレーション結果分析より、経済性、環境性及び省エネルギー性が緯度によって段階的に変化し、緯度の高い地域の北海道が最も良いことが分かった。さらに、分散型エネルギーシステムによる実用化と普及のための技術条件、政策、実施プロセスを検討し、設計運営支援システムの実用化の開発を行い、開発された評価ツールをインタネットで公開した。アンケート・ヒアリング等により、日本における地域分散型エネルギーシステムの実態を調査し、日本における地域分散型エネルギーシステムの問題点を明らかにした。日本における地域熱需要の特性、気象条件及びエネルギー消費原単位のデータベースを構築し、電気、ガスなどエネルギー供給料金システム、分散型電源及び冷暖房設備技術などの情報を把握し、分散型電源の導入にかかわる補助金や税金など財政的な情報等は国、行政の政策等の調査により明らかにした。地域分散型エネルギーシステムを導入するため、その地域の特徴、現在にある分散型技術及び投資行為を総合的に判断した上で、地域分散型エネルギーシステムの導入可能性、事業性及び最適な設計を行うツールを開発した。具体的には地域分散型エネルギーシステムにおいて顧客の全体費用を最小化にする目標関数を構築し、その目標関数は施設及び顧客基本料金、月需要料金、オンサイト発電燃料費及び運転管理費、分散電源の初期投資、炭素税、待機費用及び売電収益等部分を含んだ。目標関数に対して暖房、冷房、厨房及び電気負荷のエネルギーバランス、オンサイト発電容量制限、顧客のエネルギー売買制限、エネルギーの最大量の制限等を条件とし、GAMS理論を用いて、経済性のよい地域分散型エネルギーシステムを選択できるツールを開発した。さらに開発されたツールを用いて、北九州学術研究都市環境エネルギーセンターにあるシステムを対象とし、最適化モデルを試みとした。ガスエンジンの運転時間及び効率から省エネルギー性、環境性及び経済性への影響を分析する上に、ガスエンジンの最も経済的な運転パターンを探ってみた。また、そのシステムを対象とし、ケースを想定し、そのツールを通じて建築設備システムへ導入することを検討した。太陽発電、燃料電池、ガスエンジン等を含めた分散型エネルギーシステム技術を地域に導入する場合、最適的な組み合わせを求めた。本年度では、北九州学術研究都市環境エネルギーセンターにあるシステムを対象とし、分散型エネルギーシステムにおける経済性のある顧客の技術選択及び運転最適化モデルの構築をしてみた。2003年の負荷実測計算値を8760hのデータとして入力し、デマンドサイド需要を満たす分散型エネルギーシステムの最適な運転を探ってみた。その試みとして、構築されたモデルを用いて、北九州学術研究都市を対象に、エネルギーシステム内部(機器効率)・外部(電気・ガス料金)に存在する要素がシステムの運転状況および経済性、環境性、省エネルギー性への影響を分析した。得られた結果を以下にまとめる。現状システムにおいて、現状電力・ガス料金体系では、ガスエンジンの最適な運転時間約4,132時間である。現在北九州学術研究都市環境エネルギーセンターでは、ガスエンジンの運転時間は8時から22時までとなっている。年間では4,745時間で、ほぼ最適な運転時間に近いことが分かった。電力料金が上がり、ガス料金が下がると、分散型エネルギーシステムの競争力が増していく。本モデルを用いて、最適な運転時間を決めることができる。運転時間による環境性や省エネルギー性への影響では、変換点(最適解)が存在することが分かっ。

変換点の前では、分散型システムの運転によって、従来型システムに比較すると、環境性や省エネルギー性が増すが、その後では、逆に下がる。現状システムにおいて、ガスエンジン効率の変化が省エネルギー性及び環境性に影響を与えるが、発電効率の変化は熱効率の変化より影響が大きいことが分かった。今後の課題として、本研究で開発したツールを用いて、技術選択や他の地域における分散型エネルギーシステムの運転状態の評価を行い、地域分散型システムの導入を促進していきたい。本年度では、北九州学術研究都市環境エネルギーセンターにあるシステムを対象とし、分散型エネルギーシステムにおける経済性のある顧客の技術選択及び運転最適化モデルの構築をしてみた。2003年の負荷実測計算値を8760hのデータとして入力し、デマンドサイド需要を満たす分散型エネルギーシステムの最適な運転を探ってみた。その試みとして、構築されたモデルを用いて、北九州学術研究都市を対象に、エネルギーシステム内部(機器効率)・外部(電気・ガス料金)に存在する要素がシステムの運転状況および経済性、環境性、省エネルギー性への影響を分析した。得られた結果を以下にまとめる。現状システムにおいて、現状電力・ガス料金体系では、ガスエンジンの最適な運転時間約4、132時間である。現在北九州学術研究都市環境エネルギーセンターでは、ガスエンジンの運転時間は8時から22時までとなっている。年間では4、745時間で、ほぼ最適な運転時間に近いことが分かった。電力料金が上がり、ガス料金が下がると、分散型エネルギーシステムの競争力が増していく。本モデルを用いて、最適な運転時間を決めることができる。運転時間による環境性や省エネルギー性への影響では、変換点(最適解)が存在することが分かった。
地域在住高齢者の終末期に関する前向きコホート研究－事前意思と実態の相違について－

平成30年3月までに合計24名から同意を得て、終末期の事前指示に関する初回面接調査を実施していた。平成30年度は新たに新たに41名の研究参加者を得て、研究参加者は合計65名となり、初回面接調査を終了した。計画当初、研究参加者100名程度を見込んでいたが、研究を遂行していくうちに、米国で用いられている"生命維持治療に関する医師による指示書(Physician Orders for Life-sustaining Treatment, POLST"の選択肢であれば、ほとんどの参加者が"痛みや苦しみのみを取り除く治療だけを望む"と回答しており、65名の研究参加者数で分析可能と判断した。研究対象者の属性は、男性33名、女性32名、福島県34名、大阪府9名、鳥取県13名、島根県2名、沖縄県7名、年齢は65歳から93歳、自分の意思を自分で表明可能な者であった。比較的、終末期という言葉に関心を持っている、もしくはリテラシーや社会的地位が安定している方が研究参加者の中心であった。現在、初回調査結果を分析中である。終末期におこなう医療行為の一つ一つを確認するシートが医療現場で用いられていたり、エンディングノートなどに掲載されているが、医療行為そのものの理解が地域在住高齢者にとって十分でないため、回答が十分得られず、有用でないことが明らかであった。また、初回調査から2年が経過した方のうち3名に、2回目追跡調査を実施した。この2年の間に重篤な病を患った者もいた。2年が経過した者に対してフォローアップ調査を実施するとともに、終末期の事前意思に関する変化の有無などを次年度分析する予定である。2回目追跡調査を開始している。ただし、死期が差し迫った人を本研究の対象とすることは困難であったため、研究計画の最期に受けた医療との一致度を研究期間内に観察することは困難であると考えられる。その他については順調に進展している。初回調査から2年が経過した者に対して、2回目追跡調査を随時行っていく予定である。2回目調査を行う中で、イベント発生があれば、そのイベントと本人の事前指示内容との一致度を確認していく。初回調査の結果を分析し、地域在住高齢者の事前指示、アドバンス・ケア・プランニングの内容や進め方について明らかにし、報告書もしくは学術論文として公表する。米国で用いられている"生命維持治療に関する医師による指示書(Physician Orders for Life-sustaining Treatment, POLST"が地域在住高齢者にとっては、事前指示として表明しやすいが、それが終末期医療に携わる医療者にとって有用なものであるのかを検証する方法について検討する。そのために、国内外の学会や勉強会に参加し、情報収集をおこなう。平成27年度前半は産休・育休中であったため、復職後の平成27年度後半から研究を開始した。平成27年度は、コホート調査を実施するにあたり、文献の収集、研究協力者との研究実施方法やインタビュー方法の詳細について複数回にわたり検討し、研究計画書、研究参加者への説明書、同意書、コホート調査開始時・追跡時・終了時に実施する調査票を作成した。作成した研究計画を平成28年4月に所属大学の倫理審査委員会に提出し、審査を受ける予定である。コホート調査を実施する地域の死亡に関する統計学的データが本研究の実施に有用であることが示唆されたため、厚生労働省の統計情報部から人口動態統計のデータを取得できるよう調整中である。また、コホート調査を実施する市町村へ、研究計画や対象者のリクルート方法等について説明し、研究実施の協力を依頼した。また、市町村からも意見をもらい、研究計画書に反映した。市町村からは研究参加者のリクルート方法について、診療所外来や地域や公民館での講演会を利用したリクルートの提案を受け、平成28年度にリクルートする日程を調整中である。平成27年度に直接依頼ができなかった市町村については、平成28年度に研究協力の依頼をおこなう予定である。平成27年度に初回訪問面接調査の予備調査を実施予定であったが、復職後で平成27年度研究実施期間が短縮となり、未実施である。倫理審査委員会の承認を得たのちに、予備調査を開始する予定である。平成27年度前半は産休・育休を取得し、平成27年10月に復職後も勤務時間の短縮のため、研究に費やせる時間が大幅に減少したため、研究がやや遅れている。当初平成27年度に予定していた内容のうち、平成27年度に実施できなかった内容については、平成28年度に実施する予定である。平成28年4月に所属大学の倫理審査を受けたところ、終末期に関する本人の意思を得ることについて、相続等の法的な問題が生じる可能性について疑義があった。そのため4月7月にかけて所属大学の法学分野研究者に相談し、法的な問題が生じないことを確認したうえで研究計画書や調査票を作成し、8月に研究実施について倫理審査委員会から本研究実施の承認を得た。4月から7月にかけては研究協力者を広く募るため鳥取県大山町で関係者との調整をおこなった。7月から11月までは、事前調査として、地域在住高齢者が終末期医療に対してどの程度の知識や情報を持ち、意見を持っているのかを把握するために、公民館単位でグループインタビューを合計3回、地域在住高齢者約100名を対象におこなった。

その結果、地域在住高齢者では、終末期はメディアの情報等がたくさんあるが特に医療についてはイメージが湧かない、活発に話し合いたいと思っているがきっかけがない、事前意思を示したいがどのように示せばよいかもわからず実行に移せていない、状況であった。グループインタビューを受けて質問紙を一部修正し、平成29年1月より研究対象者のリクルート、説明と同意の取得を対面でおこない、平成29年3月末までの時点で合計6名の初回インタビュー調査を終了した。6名は60歳以上、鳥取県大山町、福島県三春町、大阪府和泉市在住者である。事前意思の変化を追跡するには退職後以降の年齢からの年齢が好ましいと考え、対象者の年齢を60歳以上に変更した。インタビューが終了するごとに調査結果の質的データ分析を平行実施している。平成29年4月以降も研究対象者への対面での説明と同意、初回面接し調査を継続実施する。倫理審査で法的問題についての疑義があり、半年ほど研究実施開始時期が遅れたため。また、私的理由(幼児がいること)により、勤務時間の短縮や急な変更、遠方への出張を控えているため、思うように調査実施と分析の時間を調整できなかったため。平成29年3月までにコホートの対象者6名をリクルート、初回面接調査を実施していた。平成29年4月以降も継続して、コホート研究参加者のリクルートと初回面接調査をおこなった。平成30年3月までに合計24名から同意を得て、初回面接調査をおこなった。同意の取得や面接調査に時間を要し、一人の調査につき、短い者でも1時間、長い場合は3時間近くを要した。初回調査で、各医療施設で採用されている各医療行為の項目を希望するかどうか、についての質問をおこなっているが、ひとつひとつの医療行為を確認することは、理解の上でも、各個人の決断の上でも、非常に困難であった。むしろ、"生命維持治療に関する医師による指示書(Physician Orders for Life-sustaining Treatment, POLST"のような患者の理解できる言葉で、"いかなる治療も望む"、"痛みや苦しみのみを取り除く治療だけを望む"、"いかなる医療行為も望まない"、""わからないと4択で示されている選択肢の方が、自分の意思を示しやすいようであった。今回の調査をおこなった24名のほとんどが"痛みや苦しみのみを取り除く治療だけを望む"と答えた。高齢であってもPOLSTの選択肢であれば、自分の意思を示すことが可能なようであった。平成29年5月に開催されたヨーロッパ緩和ケア学会に参加した。ヨーロッパ諸国では、施設死亡が主であり、在宅死はほとんどないこと、北欧など福祉国家においても急性期病院で患者の事前指示がなく、救急患者が搬送されてきたときに、対応に困る状況があることなどを共有した。また、オランダ、英国などでは死亡3日以内にオピオイドを使用されているケースが施設入所者の6割を超えるなど、日本とは異なる状況も共有した。平成29年9月から平成30年3月までは個人的な事情のため、対象者のリクルートがおこなえず、コホート研究対象者のリクルート数が目標に届かなかった。すでにリクルートした者のフォローアップや分析に遅れはない。平成30年3月までに合計24名から同意を得て、終末期の事前指示に関する初回面接調査を実施していた。平成30年度は新たに新たに41名の研究参加者を得て、研究参加者は合計65名となり、初回面接調査を終了した。
実験肺線維症動物におけるアンチプロテアーゼのミクロ2次元電気泳動法

平成11年度正常血漿ラットと正常血漿ウサギのアンチプロテアーゼ(_<α1>AT,_<α2>M)の蛋白マップの完成を試みた。その結果、正常ウサギとラットにおいて_<α1>ATと_<α2>Mの局在に差があることが確認された。平成12年度(1)PQ誘発ラットとPQ誘発ウサギのアンチプロテアーゼ(_<α1>AT、_<α2>M)の局在の差を解析した。(2)ラット(Slc : Wister/ST、雄、6週齢)においては、7mg/kgの用量で毎日連続、9日皮下注射した。その結果、I群(体重減少で生存)において8日目で体重が増加しはじめたラット(肺線維症の開始)では、_<α2>M-4分子種と_<α1>ATにおいて正常値の1/3以下に減少が観察される一方、II群(体重の減少と亜急性中毒徴候を示し、死の転帰をとると判断し、切迫屠殺した群)とIII群(一般状態と体重に変化のみられなかった群)においては_<α2>M-1分子種が正常に比較して増加が観察された。(3)ウサギ(JW-NIBs、雄、4ヶ月齢)では、PQ投与群(I群:10mg/kg、H群:5mg/kg)に対し、対照群4匹を割り付けた。2日毎に6回皮下投与した。III群には生理食塩水を投与した。その結果、_<α2>M-1は、I群(10mg/kg)において4例中3例に3日目に増加し、残り1例は7日目に増加が観察されたが、11日目においては全例(4例)ともに前値より明らかに減少した。_<α2>M-2は、I群(10mg/kg)において4例中3例に11目に明らかに増加した。平成13年度平成11年度正常血漿ラットと正常血漿ウサギのアンチプロテアーゼ(_<α1>AT,_<α2>M)の蛋白マップの完成を試みた。平成13年度目的生体内のコラーゲン増加に関与しているアンチプロテアーゼ(主にα1antitrypsin:α1AT,Secretary Leukocyte Protease Inhibitor:SLPI)蛋白の変動とその生物的意義を病態学的立場から明らかにする。また、パラコート(PQ)により肺線維症が誘発される動物(ヒト、サル、ラット)と肺線維症が誘発されない動物(ウサギ)の存在が明らかになっているため、この動物種差の違いからアンチプロテアーゼ(α1AT,SLPI)をproteome解析の面から追及することで臓器線維症発現メカニズムの解明へアプローチする。正常ウサギ、ラットとPQウサギ、ラットのアンチプロテアーゼ(α1AT,SLPI)の蛋白を構造解析することで臓器線維症の発現メカニズムの一因を解明できると考える。方法ミクロ2次元電気泳動(2D-PAGE)分析を用いて、正常ウサギ、ラットとPQウサギ、ラットの血清1μ1よりアンチプロテアーゼ(α1AT,SLPI)を検出する。これらの蛋白マップを完成し、その蛋白質の発現をデータベース化する。この蛋白マップの時間的変動を追及することによっていまだ解明されない肺線維症の一因と関与しているアンチプロテアーゼ(α1AT,SLPI)の変異や欠質を直接捕らえることを検討する。結果ラットの抗-コラゲーナー蛋白(主にα-2macroglobulin:α-2M)に加え、正常血清ウサギおよびPQ誘発ウサギとラットのアンチプロテアーゼ(α1AT,SLPI)の蛋白マップの完成を試みた。その結果、正常ウサギとラットにおいてα-2Mとα1ATの局在に差があることが確認された。

目的パラコート(PQ)により肺線維症が誘発される動物(ヒト、サル、ラット)と肺線維症が誘発されない動物(ウサギ)の存在が明らかになっているため、この動物種差の違いから生体内のコラーゲン増加に関与しているアンチプロテアーゼ(主にα1antitrypsin:α1AT,α-2macroglobulin:α-2M)蛋白をproteome解析の面から追求することで臓器線維症発現メカニズムの解明ヘアプローチする。本年度はラットとウサギにPQを投与後、α1ATならびにα-2Mの変動とその生物的意義を病態学的立場から明らかにする。方法ミクロ2次元電気泳動(2D-PAGE)分析を用いて、PQラットならびにPQウサギの血清よりα1ATならびにα-2Mの変動を観察する。結果ラット(Slc:Wister/ST、雄、6週齢)においては、7mg/kgの用量で毎日連続、9日皮下注射した。その結果、I群(体重減少で生存)において8日目で体重が増加はじめたラット(肺腺維症の開始)では、α_2M-4分子種とα_1ATにおいて正常値の1/3以下に減少が観察される一方、II群とIII群においてはα_2M-1分子種が正常に比較して増加が観察された。一方、ウサギ(JW-NIBS、雄、4ヶ月齢)では、PQ投与群(I群:10mg/kg,II群:5mg/kg)に対し、対照群4匹を割り付けた。2日毎に6回皮下投与した。III群には生理食塩水を投与した。その結果、α_2M-1は、I群(10mg/kg)において4例中3例に3日目に増加し、残り1例は7日目に増加が観察されたが、11日目においては全例(4例)とも前値より明らかに減少した。α_2M-2は、I群(10mg/kg)において4例中3例に11日目に明らかに増加した。目的パラコート(PQ)により肺線維症が誘発される動物(ヒト、サル、ラット)と肺線維症が誘発されない動物(ウサギ)の存在が明らかになっているため、この動物種差の違いから生体内のコラーゲン増加に関与しているアンチプロテアーゼ(主に、α1antitoriypsin: a1AT、a2macroglobulin:a2M)タンパクをproteome解析の面から追求することで臓器線維症発現メカニズムの解析へアプローチする。本年度はラットにPQを投与後、a1AT、a2M、Albumin(Alb)、retinol binding protein(RBP)、plasminogen(Pmg)の変動とその生態学的意義を病態学的立場から明らかにする。方法ミクロ2次元電気泳動(M2D-PAGE)分析を用いて、PQラットの血清タンパク質の動態変化を観察する。結果11個のスポットにおいて増減が観察され、Pmg、Alb、RBPにおいては劇的な増減が観察された。また、異なるα2Mの分子種の変動が観察され、PQ中毒(PQ毒性)の程度で異なる分子種が関与していることが示唆された。
細胞内亜鉛イオンによる化学物質の細胞毒性の増強・抑制メカニズム解析

多くの化学物質の細胞毒性に酸化ストレスが関係している。それらの細胞死に於ける亜鉛の毒性科学的役割を明らかにした。活性酸素種(本研究ではH2O2)の酸化ストレスによる細胞死に細胞内Zn2+は促進的作用という実験成績を得て、さらに細胞死メカニズム解析を進めた。そして、上記のストレスによる細胞膜Zn2+透過亢進および細胞内Zn2+遊離促進のメカニズムを明らかにした。また、温度依存性Zn2+透過機構が細胞膜に存在すること、細胞内チオール量と細胞内Zn2+濃度変化に逆相関があることを明らかにした。上記のデータを基盤にして、各種の化学物質の亜鉛イオン依存性細胞毒性について解析を行い、以下の実験成績を得た。生物殺戮な化学物質(殺菌剤、防腐剤、農薬など)については細胞内亜鉛イオン濃度を変化を伴う細胞毒性が広く認められた。よって、カルシウムイオンと同様に亜鉛イオンも細胞死メカニズムに深く関与していることが示唆できた。上記の生物殺戮な化学物質以外、コーヒー飲料成分や細菌のクロラムセンシング分子にも細胞内亜鉛イオン濃度上昇を起こさせる作用が確認できた。但し、ヒドロキシヒドロキノンでは亜鉛イオン依存性・非依存性の両方の細胞毒性が考えられた。通常、化学物質が誘発する酸化ストレスによる細胞死は細胞内亜鉛イオン濃度上昇により促進する。しかし、細胞内亜鉛イオン濃度上昇や細胞内チオール低下を起こす農薬ジラムが過酸化水素による細胞死を抑制するという現象が確認できた。即ち、細胞死に関係するような要因については促進的な現象が認められているにも関わらず、細胞死が抑制(もしくは遅延)されるという擬似的な細胞保護作用が起こってしまった細胞毒性という分野では見逃されてきた現象と考えられる。1.化学物質の細胞毒性の亜鉛イオン(Zn2+)関連性についてカルシウムイオノフォアA23187は細胞外カルシウムイオン(Ca2+)存在下で細胞生存率の低下を起こした。この際、3-30μMのZn2+が共存した条件では生存率の著明な低下を起こした。A23187はCa2+もZn2+も細胞膜透過性を亢進することから、細胞内Zn2+濃度の上昇はCa2+依存性細胞死を促進させるか、細胞内Zn2+濃度上昇それ自体が細胞死を促進することが考えられた。細胞内Zn2+濃度を上昇させる化学物質を実験的に検索したところ、抗菌剤や防汚剤にそのような作用を有する化合物が見出された。特に、2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one(OIT、抗菌剤)は温度感受性膜Zn2+透過性亢進(双方向性)を起こした。これに近い化学構造の4,5-dichloro-2-ocytl-4-isothiazolin-3-one(DCOIT、防汚剤)では細胞内Zn2+濃度上昇を起こすが、メカニズムはOITよりもDCOITの方が複雑であった。この他にも脂溶性Zn2+キレート剤の細胞毒性もZn2+との関連性が示唆された。2.化学物質による細胞内Zn2+濃度上昇に伴う細胞内チオール量変化1,4-ナフトキノン(NP)は細胞毒性発現機序として酸化的ストレスの関与が示唆される。しかし、低濃度(0.3μM)では細胞内チオール量を増加させた。この増加は細胞内Zn2+をキレートすると抑制された。この濃度のNPは細胞内Zn2+濃度を上昇させた。高濃度(1-3μM)のNPは細胞内チオール量減少と細胞内Zn2+濃度上昇を起こした。酸化的ストレスはチオールをジスルフィドにして細胞内Zn2+遊離を起こす、細胞内Zn2+濃度上昇はチオール量上昇を起こす、これらの二つの現象のバランスが酸化ストレス下の細胞内チオール量を説明していると推定される。これらの実績の大半は論文として国際学術誌に公開している。亜鉛については生理・栄養学的有用性の研究が主流で、化学物質の細胞毒性発現にZn2+の関与を主張している研究は少ない。本研究では各種の化学物質(特に防汚剤)の細胞毒性メカニズム解明を通して、Zn2+依存性成分を明らかにする。ラット胸腺細胞にフローサイトメーターを適用し、各種の蛍光プローブを用いて細胞膜・細胞内動態を測定し、それらに対する化学物質の作用を解析した。亜鉛の排水基準は2mg/L以下で、これをモル濃度に換算すると30μM以下となる。OITなどの防汚剤との共存下では強い細胞毒性を環境生物に示す可能性がある。2015年は業績に示すように国際誌5編、国内誌(英文)2編、大学紀要(英文・査読付)2編、計9編の論文を研究計画に沿って報告している。研究成果は当初予期していた通りことが多く、おおむね順調に進展していると言える。亜鉛については生理学的・病理学的・栄養学的研究が主流で、化学物資の細胞毒性に於ける亜鉛イオンの役割を明らかにしている研究は殆ど無い。本研究では分類の異なる化学物質(例えば、不飽和脂肪酸など)でも細胞毒性に亜鉛イオンが関係していることを明らかにして、亜鉛イオン関与の普遍性を主張する。実験では、ラット胸腺細胞(細胞浮遊液)にフローサイトメーターを適用し、各種の蛍光色素を用いて細胞膜・細胞内イオン/物質動態を測定し、それらに対する化学物質の影響と細胞死の関連性を調べ、亜鉛イオンの役割を推定した。1.不飽和脂肪酸であるアラキドン酸の細胞毒性に対する亜鉛イオンの関与(発表済):(1)亜鉛イオンの添加はアラキドン酸の細胞毒性を増強した。

(2)細胞内亜鉛イオンキレート剤はアラキドン酸の細胞毒性を減弱させた。(3)アラキドン酸自体が細胞内亜鉛イオン濃度を上昇させた。(4)アラキドン酸と亜鉛はサプリメントとして使用されており、アラキドン酸と亜鉛の併用には有害性が考えられた。2.カチオン型殺菌剤ベンザルコニウムの細胞毒性への亜鉛イオンの関与(発表済):(1)ベンザルコニウム自体が細胞内亜鉛イオン濃度を上昇させた。(2)その細胞毒性は亜鉛イオンキレート剤で減弱し、亜鉛イオン添加で増強した。(3)ベンザルコニウムと亜鉛の併用ではアポトーシスが進行した。3.カルバメート系農薬であるジラムの細胞細胞毒性の決定因子としての亜鉛イオン:改訂論文が受理されている(平成29年4月20日現在)。これらの結果から、亜鉛イオンが分類が異なる化学物質の細胞毒性でも共通に関与していることが明らかになってきている。研究開始から3年で13編の原著論文が国際誌に掲載されており、2016年度(平成28年度)も原著論文は4編である。化学物質の細胞毒性への亜鉛イオンの関与を裏付ける実験成績を積み重ねており、当初の予想の範囲の結果で研究は進んでいる。しかし、メカニズム解析では「細胞内亜鉛イオン濃度の過剰な上昇による酸化ストレスの亢進」しか明らかでなく、この面は不満が残る。化学物質の亜鉛イオン依存性細胞毒性について解析を行い、以下の実験成績を得た。(1)生物殺戮な化学物質(殺菌剤、防腐剤、農薬など/塩化ベンザルコニウム、ブチルハイドロキノン、クロロタロニルなど)については細胞内亜鉛イオン濃度を変化を伴う細胞毒性が広く認められた。よって、カルシウムイオンと同様に亜鉛イオンも細胞死メカニズムに深く関与していることが示唆できた。(2)上記の生物殺戮な化学物質以外、コーヒー飲料成分(ヒドロキシヒドロキノン、ビニルカテコール)や細菌のクロラムセンシング分子(オキソドデカノイルホモセリンラクトン)にも細胞内亜鉛イオン濃度上昇を起こさせる作用が確認できた。但し、ヒドロキシヒドロキノンでは亜鉛イオン依存性・非依存性の両方の細胞毒性が考えられた。(3)通常、化学物質が誘発する酸化ストレスによる細胞死は細胞内亜鉛イオン濃度上昇により促進する。しかし、細胞内亜鉛イオン濃度上昇や細胞内チオール低下を起こす農薬ジラムが過酸化水素による細胞死を抑制するという現象が確認できた。即ち、細胞死に関係するような要因については促進的な現象が認められているにも関わらず、細胞死が抑制(もしくは遅延)されるという擬似的な細胞保護作用(Pseudo-cytoprotective action)が起こってしまった。これは本研究の根幹に関わる現象であり、詳細な検討が必要になった。(4)Pseudo-cytoprotective actionという用語はGoogle Scholarで検索を行っても出て来ない。細胞毒性という分野では見逃されてきた現象と考えられる。その意味で詳細な追加研究が必要である。生物殺戮な化学物質の細胞死の亜鉛イオン依存性メカニズムについては順調に実験結果を積み重ね、2017年度では10編以上の論文を国際誌に発表できた。
乱択ハイパースペクトルイメージングの創成と応用

「乱択ハイパースペクトルイメージングの創成と応用」に関して様々な検討を行った。本年度は、昨年度定式化した正則化項とデータ忠実項から成る最適化問題を解くための乱択アルゴリズムを設計した。アルゴリズムは、確率的主-双対近接分離原理に基づいて構築し、制約条件の形で表されたデータ忠実項に対応するために、エピグラフ射影を組み込める形で設計した。この点に関して、エピグラフ射影には、元来、乱択最適化に直接組み込めるテクニックではなかったため、最適化理論の観点からも意義のある結果である。また、並行して、ハイパースペクトルイメージングのためのデータ合成手法についても開発を行った。こちらは現在のところ乱択最適化が可能な定式化にはなっていないが、適切な変更を加えることで、本研究で開発した乱択アルゴリズムで最適化可能なものに発展させることができる見込みである。アルゴリズム構築に関してはおおむね計画通りに進捗している。また、関連する成果に関しては、信号処理分野のトップカンファレンスであるICASSPやICIPで発表予定である。加えて、これらを更に発展させた成果をIEEEの論文誌に投稿するため、準備を進めている。30年度に構築した乱択アルゴリズムの有効性を実データ(ハイパースペクトル画像)を用いて検証し、必要に応じてフィードバックすることで、手法の改善・拡張を行う。また、並行して成果を順次論文にまとめる予定である。本年度は、乱択評価が可能なハイパースペクトル画像用の目的関数(正則化項+データ忠実項)の定式化を進めた。一般型として局所キューブごとに評価を分離できる正則化項とデータ忠実項を想定した上で、正則化項に関しては、ハイパースペクトル画像の各画素の隣接差分値や局所領域ごとのスパース変換など、局所キューブごとに閉じた操作をベースとすることで効率的な求解を可能とする設計を行った。データ忠実項に関しては,スタンダードな二乗誤差や低光量条件下において用いられる指標である一般化KL擬距離を用いた。また、混合ノイズを考慮したデータ忠実項に関する申請者らの既存研究で得た知見も利用を進めた。定式化部分に関してはおおむね計画通りに進捗している。また、関連する成果に関しては、信号処理分野のトップカンファレンスであるICASSPや信号処理分野の難関レター誌であるIEEE Signal Processing Lettersに掲載済みである。29年度に定式化した問題を効率的に解くための確率的アルゴリズムの構成を行う。また、並行して収束解析も進める。本年度では理論的な整備を優先し、計算機の購入は次年度以降に行うようにしたため。アルゴリズムの開発(理論面)に注力したことにより、実データによる実験を行うための設備投資や出張費の支出がなかったため。繰越分は、翌年度に行う計算機を用いた実験のための物品購入、および過去2年間の成果を集中して発表するための出張費・論文掲載費用のために使用する。
mRNA制御因子としてのtRNAネオタクソノミ

本年度は、昨年度に確立したPACE法を応用し、コドンタグレポーターmRNAの翻訳をアンチセンスオリゴで特異的に阻害した場合に、コドンがmRNAの安定性に与える効果の差が消失するかどうかを検証した。その結果、確かにコドン効果は翻訳依存的であることが確認された。またコドン効果とtRNAの関係を詳細に検討するために、ゼブラフィッシュ初期胚のtRNA発現情報との比較を行った。その結果、mRNAを不安定化するコドンに対応するtRNAは、その発現量が有為に低いことが確認された。次にコドン効果とtRNA量の相関が持つ意義を実験的に検証するため、アスパラギンを加水分解してアスパラギン酸に変換する大腸菌の酵素AnsBをゼブラフィッシュ胚内で過剰発現し、アスパラギン酸の枯渇によってアミノアシル化されたAsn-tRNAレベルを人為的に低下させた。その結果、AnsB過剰発現状態ではアスパラギンに対応するAACコドンが、mRNAを不安定化するように変化することが明らかとなった。さらにチロシン、ヒスチジン、アスパラギン、アスパラギン酸のコドンを解読するtRNAのアンチコドン部位に導入される修飾塩基であるキューオシンを導入する修飾酵素Qtrt1のゼブラフィッシュ相同遺伝子をCRISPR-Cas9によって破壊した変異系統の作成を試み、フレームシフト変異を引き起こす系統を得ることができた。現在この変異体におけるコドン効果の解析を進めており、結果を踏まえて論文として発表する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、ゼブラフィッシュ初期胚を用いた実験系において、コドンとtRNAがmRNA安定性に及ぼす効果の定量的な検証によって、制御性ncRNAとしてのtRNAの特徴を同定することを目的としている。そのためには、各コドンが翻訳依存的にmRNAの安定性に与える影響を、実験的に比較できる状況で、かつ厳密に再現性良く検証することができる実験系の構築が必須である。そこで本年度は、この目的のための実験方法として計画代表者が開発を進めていたParallel Analysis of Codon Effects(以下PACE法とする)を、詳細な条件検討を行うことで今後の研究に使用できるレベルの手法として確立した。実際にゼブラフィッシュ初期胚においてPACE法を行うことで、コドン効果を定量することに成功し、その効果が先行研究の値(Mishima and Tomari Mol Cell. 2016、Bazzini et al., EMBO. J. 2016)と良い相関を示すことを確認した。またPACE法によって測定したコドン効果とtRNAの量には相関が認められたので、当初の仮説のとおりtRNAの動態がコドンの解読プロセスを介してmRNAの安定性に影響を与えている可能性が示唆された。今後は、PACE法をいくつかの異なる実験条件下で行い、そのデータを詳細に解析することで、mRNAの安定性を調節する制御性ncRNAとしてのtRNAの特徴を同定していく予定である。本年度は、研究計画に従い次世代シークエンスによるコドン効果の定量法(PACE法)の開発を行った。まず、PACE法のためのコドンタグレポーターmRNAを構築し、最適化を完了した。検討するコドンとランダムなコドンのペアを20回繰り返すタグ配列をGFP ORFの3'末端に挿入することで、ロイシンの2つの同義コドン(CUG, CUA)がmRNAの安定性に与える効果の違いを検出することが可能となった。この情報を元に、全コドンに対するコドンタグのライブラリを作成し、PACE法の予備実験を行ったところ、次世代シークエンスのためのサンプル調整試薬において予期しなかったバイアスが見られた。この問題を解決するために次世代シークエンス用試薬の再検討を行ない、再度予備実験を実施したうえでPACE法の実施を行うこととなった。一部の実験は繰越申請により翌年度に実施することになったため、当初の計画よりもやや遅れが生じたが、繰越期間においてPACE法の再検討と基本的なデータの取得は完了した。

当初の計画に基づき、PACE法によってゼブラフィッシュ初期胚において各コドンがmRNAの安定性に与える影響を定量的に解析する準備が整った。PACE法によって測定したコドン効果と先行研究の値は良い相関(r=0.671)を示しており、さらにコドン効果とtRNA量が相関する傾向が見られたことから、PACE法は良好に機能していると考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、PACE法をいくつかの異なる実験条件下で行うことで、方法の妥当性と感度、再現性を検証していく必要がある。特にコドンにmRNA分解は翻訳依存的に起こるはずであるので、コドンタグレポーターmRNAの翻訳をアンチセンスオリゴで特異的に阻害した場合に、コドンがmRNAの安定性に与える効果の差が消失するかどうか確認する実験を最優先で実施する。これらの検証によって数値化したmRNA安定性コードに基づき、対応するtRNAの特徴を、tRNAの量、コドン-アンチコドン対合の様式、tRNA修飾などの観点から詳細に解析する。コドン効果とtRNA量が相関する可能性が高いと考えられるので、その相関が持つ意義を実験的に検証するため、生体内の特定のtRNAの量を操作する実験系を構築する。そのために、アスパラギンを加水分解してアスパラギン酸に変換する大腸菌の酵素AnsBをゼブラフィッシュ胚内で過剰発現し、アスパラギン酸の枯渇によってアミノアシル化されたAsn-tRNAレベルを人為的に低下させる実験を計画している。またチロシン、ヒスチジン、アスパラギン、アスパラギン酸のコドンを解読するtRNAのアンチコドン部位に導入される修飾塩基であるキューオシンが、コドンの解読効率と正確性に貢献しているとの知見から、キューオシン修飾酵素であるQtrt1のゼブラフィッシュ相同遺伝子をCRISPR-Cas9によって破壊する。またコドンタグレポーターのGFP蛍光をモニターし、ゼブラフィッシュ胚内の全身でコドン効果を可視化することで、コドン効果に時期・組織特性が見られるか検討する。
貝形虫類における大顎咀嚼系の構造進化―二枚殻節足動物の体制ジレンマの克服―

初年度は、実験場所である大学キャンパス周辺での野外調査の結果から、試料採集および個体飼育を容易に行える種の選定を行うと同時に、これまで蓄積してきたSEMデータの取りまとめと、TEM観察への環境整備に主に費やした。また、背甲の解剖学的データが著しく欠如しているウミホタル類について、蓄積データの取りまとめとデータの裏付け作業を行い、本分類群における背甲の解剖学的論文を執筆し、国際学術誌に受理された。野外調査では、大学キャンパス周辺の水田からPodocopa目の一種Heterocypris incongruensを採集し、1年以上に渡る長期間の累代飼育に成功した。本種は淡水性種だが、海産種は千葉県金谷海岸の干潟に生息するPodocopa目数種を選定するつもりであり、すでに採集場所の情報は蓄積してある。Myodocopa目に関しては、千葉県館山でウミホタルVargula hilgendorfiiが採集可能であることを確認している。これまでの大顎歯列のSEMデータを取りまとめ、次年度に行うTEM観察のポイントを整理する過程で、ウミホタル類の背甲の解剖学的データに着目する機会を得た。そこで、これまでに観察・文献で取得したデータを論文として投稿し、今年度末に形態学の専門誌Journal of Morphologyに受理された。この研究成果は、今後に行う予定である貝形虫類の筋-骨格系の考察の際に、引用すべき重要な知見となる。現在、既存の電子顕微鏡による観察データの取得と並行して、研究機関へ新規に納入されたEDS装置付きの電子顕微鏡の研究環境の整備を行っており、次年度の初めには本格的な運用ができるよう調整している。今後は、観察対象の形態学データだけでなく、化学組成データの取得も可能となるため、さらなる研究成果が見込まれる。Podocopa目の主要分類群における大顎歯列に関するSEMのデータは、ほぼ取得を完了した状況にある。Myodocopa目については、次年度からSEMデータの取得を予定しており、現段階では標本の採集地点に関する情報収集を行っている。次年度以降は、これらの貝形虫類の標本を用いて、TEMによる神経ユニットの観察行っていく予定であり、その実験環境(試料・設備)も現在整いつつある。また、神経細胞の三次元的な分布データを得るために、今年度に引き続いて急速凍結によるレプリカ法を試みて、その手法の確立に尽力する。次年度から、大顎底節内の神経細胞の種類と配置を、TEM観察を行って明らかにしていく。十分な標本数とSEMデータが確保されているHeterocypris incongruensを中心に、Podocopa目の大顎底節における外部形態と内部神経ユニットの関連を探っていく。同時に、神経細胞の三次元的配置を観察できるよう、急速凍結によるレプリカ法の最適化も行っていく。TEM観察によるデータ取得条件を確立できたところで、Podocopa目の海産種やMyodocopa目にも観察範囲を広げていくつもりである。また、所属機関にEDS装置の付属したSEM・TEMが設置されたため、EDSによる大顎歯列の化学組成分析も行う予定である。これにより、大顎歯列に関する議論を外部形態データのみでなく化学組成データも絡め、より精度の高いレベルで行うことができる。次年度の終わりまでには、ここまでに述べたデータの取得はある程度の段階で目途を付け、研究成果の一部を関連学会(日本動物分類学会・日本古生物学会・日本節足動物発生学会)で発表した後、論文として国際学術誌に投稿する。そして、最終年度に本格的に取り掛かる「大顎筋-骨格系の三次元再構築像作成」のために、選定分類群における連続切片法の条件設定を完了しておく予定である。

次年度以降は、これらの貝形虫類の標本を用いて、TEMによる神経ユニットの観察行っていく予定であり、その実験環境(試料・設備)も現在整いつつある。また、神経細胞の三次元的な分布データを得るために、今年度に引き続いて急速凍結によるレプリカ法を試みて、その手法の確立に尽力する。次年度から、大顎底節内の神経細胞の種類と配置を、TEM観察を行って明らかにしていく。十分な標本数とSEMデータが確保されているHeterocypris incongruensを中心に、Podocopa目の大顎底節における外部形態と内部神経ユニットの関連を探っていく。同時に、神経細胞の三次元的配置を観察できるよう、急速凍結によるレプリカ法の最適化も行っていく。TEM観察によるデータ取得条件を確立できたところで、Podocopa目の海産種やMyodocopa目にも観察範囲を広げていくつもりである。また、所属機関にEDS装置の付属したSEM・TEMが設置されたため、EDSによる大顎歯列の化学組成分析も行う予定である。これにより、大顎歯列に関する議論を外部形態データのみでなく化学組成データも絡め、より精度の高いレベルで行うことができる。次年度の終わりまでには、ここまでに述べたデータの取得はある程度の段階で目途を付け、研究成果の一部を関連学会(日本動物分類学会・日本古生物学会・日本節足動物発生学会)で発表した後、論文として国際学術誌に投稿する。そして、最終年度に本格的に取り掛かる「大顎筋-骨格系の三次元再構築像作成」のために、選定分類群における連続切片法の条件設定を完了しておく予定である。本年度は、購入予定だったダイヤモンドナイフの代わりに、データ整理や画像処理に用いるためのラップトップPCを購入したので、ナイフに関してはTEM観察が本格化する次年度へと購入を延期した。組織切片観察では、特に大型のMyodocopa目の切片作成の過程で、当初の計画通り刃幅の大きなダイヤモンドナイフが必要となる。今後、三次元再構築像を作成するためのアプリケーションも購入するため、このソフトの購入費用との折り合いをつけて、最適な規格品を購入するつもりである。
機能性人工真皮の開発及び難治性皮膚疾患への応用

人工真皮は、皮膚全層欠損創に移植することで皮膚の真皮層を再生する人工材料である.しかし、難治性潰瘍では創傷治癒が遷延する。そこで我々は細胞増殖因子の徐放可能な機能的人工真皮(Collagen/Gelatin sponge: CGS)を開発した。CGSに静電的に結合した塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)および肝細胞増殖因子(HGF)のデュアル徐放による創傷治癒効果の検討を行った。bFGFとHGFをCGSに併用することで、肉芽組織形成促進および上皮化促進、さらに血管新生効果が確認された。申請者らは塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)徐放可能な人工真皮(コラーゲンゼラチンスポンジ)を既に開発し、有効性と安全性を確認する医師主導治験を終了した。新規人工真皮の薬事承認を得るために、取りまとめを行った。しかしbFGF単独で得られる効果には限界があるため、bFGF以外の種々の生理活性物質保持能力を付加し、治療に難渋する難治性皮膚疾患に対する画期的治療となり得る。更に高い組織誘導能を持つ高機能人工皮膚を開発し、臨床試験につなげることを目的とする。そのためにはbFGFのような正電荷物質ではなくEGFのような、負電荷物質の保持を行うために、等電点のことなるゼラチンを利用した機能性人工真皮の作製を行う。新規人工真皮の薬事承認を得るために、取りまとめを行う。そのためにはbFGFのような正電荷物質ではなくEGFのような、負電荷物質の保持を行うために、等電点のことなるゼラチンを利用した機能性人工真皮の作製を行った。しかし、動物実験において等電点が異なるだけでは負電荷物質の徐放効果が得られなかった。徐放のためにはゼラチンのカチオン化が必要であることが判明したため、カチオン化ゼラチンを作成し、正電荷および負電荷ともに徐放可能な高機能付加人工真皮を作製した。われわれはコラーゲンおよびゼラチンから成る塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)徐放可能な人工真皮を開発し、その安全性有効性を確認している。しかしbfGF単独で得られる効果には限度がある。本研究は、bfGF以外にも種々の生理活性物質保持能力を付加した高機能人工真皮を開発することを目的とする。それにより治療に難渋する難治性皮膚疾患に対する画期的な治療となり得る。まず、高機能付加新規人工真皮の細胞増殖因子保持性能を検討した。正電荷を持つ細胞増殖因子(bFGF)とはイオン結合による保持性能および徐放性能が確認できた。次に負電荷を持つ細胞増殖因子として上皮細胞増殖因子(EGF)を保持するために人工真皮のゼラチンをカチオン化することが必要であることが判明した。そこでカチオン化ゼラチンを作製し、正電荷および負電荷ともに細胞増殖因子を保持することが可能な高機能付加人工真皮を作製した。さらに、新規人工真皮の細胞増殖因子徐放性能について検討を行った。bFGFは徐放可能であることは確認できた。しかしEGFでは、in vitroにおいてカチオン化ゼラチンからの徐放実験の分析結果から、当初の想定に反して期待したような徐放が得られず本研究遂行に支障をきたすことが予測されたため、負電荷の細胞増殖因子の徐放ではなく、正電荷の細胞増殖因子のデュアル徐放を行うことを検討した。bFGFおよび肝細胞増殖因子(HGF)を用いた徐放性能について評価を行うこととした。昨年度、新規人工真皮(コラーゲン/ゼラチンスポンジ:CGS)の細胞増殖因子徐放性能について検討を行い、正電荷の線維芽細胞増殖因子(bFGF)は徐放可能であることは確認できた。しかし負電荷の(上皮細胞増殖因子)EGFでは、当初の想定に反して期待していたような徐放が得られなかったため、負電荷の細胞増殖因子の徐放ではなく、正電荷の細胞増殖因子のデュアル徐放を行うこととし、bFGFおよび肝細胞増殖因子(HGF)を用いた徐放性能について評価を行った。【方法】1HGFを含浸したCGSをリン酸緩衝生理食塩水、コラゲナーゼ溶液と浸漬させ、その間のCGS乾燥重量と、放出HGF量を測定した。また、HGFとbFGFの混合液を用い、同時徐放の可否を検討した。2C57BLマウス背部の全層皮膚欠損創(直径8mm)に5群の溶液(生理食塩水、HGF10,50μg/cm2、bFGF7μg/cm2、HGF10μg/cm2+bFGF7μg/cm2)を含浸したCGSを貼付し、1,2,3週後に創面積、新生上皮長、肉芽組織面積、新生血管を評価した。【結果】1CGSから静電的に吸着されていた、HGF、bFGFがHGF単独でも、HGFとbFGF同時にも徐放されることが確認された。

2HGFとCGSを併用することで上皮形成、肉芽形成が促進され、bFGFとHGFをCGSに併用することで更なる血管新生効果が確認された。人工真皮は、皮膚全層欠損創に移植することで皮膚の真皮層を再生する人工材料である.しかし、難治性潰瘍では創傷治癒が遷延する。そこで我々は細胞増殖因子の徐放可能な機能的人工真皮(Collagen/Gelatin sponge: CGS)を開発した。CGSに静電的に結合した塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)および肝細胞増殖因子(HGF)のデュアル徐放による創傷治癒効果の検討を行った。bFGFとHGFをCGSに併用することで、肉芽組織形成促進および上皮化促進、さらに血管新生効果が確認された。新規人工真皮の細胞増殖因子徐放性能について検討を行い。bFGFは徐放可能であることは確認できた。しかし、EGFではin vitroにおけるカチオン化ゼラチンからの徐放実験結果を分析したところ、当初の想定に反して期待したような徐放が得られず、本研究遂行に支障をきたすことが予想されたため、初期設定から実験条件の検討を行うこと必要となった。27年度が最終年度であるため、記入しない。形成外科難治性皮膚疾患に対する新規治療法の開発という本研究の目的を達成するために、当初予定していた正電荷および負電荷ともに徐放可能な高機能付加人工真皮の開発ではなく、負電荷物質の徐放計画から正電荷物質の多因子徐放計画に変更して新規人工真皮の開発を行い、多因子徐放性人工真皮による創傷治癒の検討を行うこととした。bFGF徐放可能な人工真皮を既に開発し、有効性と安全性を確認する医師主導治験を終了した。bFGFのような正電荷物質ではなくEGFのような、負電荷物質の保持を行うために、等電点の異なるゼラチンを利用した機能性人工真皮の作製を行った。平成23年度に開発した高機能付加新規人工真皮の正電荷物質との結合は可能であるが、負電荷物質の保持を行うために、ゼラチンのカチオン化が必要であることが判明したため、カチオン化ゼラチンを作成し、正電荷および負電荷ともに徐放可能な高機能付加人工真皮を作製した。高機能性人工真皮の作製に再検討を要したため、25年度の目標達成が遅れることとなった。動物実験において等電点が異なるだけでは負電荷物質の徐放効果が得られなかった。徐放のためにはゼラチンのカチオン化が必要であることが判明したため、カチオン化ゼラチンを作成し、正電荷および負電荷ともに徐放可能な高機能付加人工真皮を作製する。さらに動物実験を行い、徐放の確認を行った上で、臨床へ展開する足がかりとなるデータを収集していく。25年度に作製したカチオン化ゼラチンを用いた高機能性人工真皮が、正電荷物質および負電荷物質の保持、徐放が可能であるか、まずヌードマウスへの移植実験を行い、bFGF(正電荷物質)およびEGF(負電荷物質)の徐放確認を行う。生体での徐放確認には放射性同位体を用いて確認を行い、細胞増殖因子の保持性能の評価を行う。さらに白色家兎を用いた創傷治癒実験を行い、bFGFおよびPRP(PDGF, HGF, EGF等を含む多血小板血漿)の単独あるいは同時含浸効果の比較を行い、至適投与系を確立させる。また、再生された真皮の質的評価、検討を行う。vivoでの効果が確認されれば、今後臨床試験につなげていく。