hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メディア分析による萌芽的科学技術のリアルタイム・テクノロジーアセスメントの研究

急速に発展するヒトゲノム研究・再生医療などの萌芽的科学技術では、その倫理的・法的・社会的課題(ELSI)の発生もまた多様化し、社会的な議論を必要とする。しかしながら、ELSIを巡る社会的な関心の所在をいかに探索し、また社会的な議題として構築していくのか、その議題探索の在り方と理論的枠組みにはまだ課題が残されている。そこで本研究では、Guston & Sarewitz(2002)が論じるリアルタイム・テクノロジーアセスメント(RTTA)の議論を補助線としつつ、ヒトゲノム研究ならびに再生医療を事例として、定量的・定性的なメディア分析を活用した「早期の警鐘とコミュニケーション」の在り方を検討することで、萌芽的科学技術を巡る社会的議題の探索と構築に関わる課題を明らかにする。萌芽的科学技術の例としてヒトゲノム研究ならびに再生医療を巡るマスメディアの言論動向について、数量化III類分析や共語ネットワーク分析を用いて社会的フレーミングの所在と時系列変化を分析し、その特徴的なフレーミングの変化についてより詳細な言説分析を行う。また、「早期警鐘・コミュニケーション」の観点から、メディアや社会における関心事項の可視化と解釈を行い、リアルタイムテクノロジーアセスメントならびに「責任ある研究・イノベーション」の観点からの理論研究を背景としながら、その実践的な含意を引き出す。これらの作業を通じて、TAをめぐる実証研究、実践研究、理論研究の要素を包含した新たな研究プロジェクトの提案を目指す。その含意は、科学技術社会論や科学技術政策分野における知見の蓄積は勿論のこと、今後の萌芽的科学技術を巡る社会的議論の在り方の枠組み構築に寄与し、ELSIを視野に入れた適切な科学技術ガバナンスの構築に貢献するものである。本年度は、ヒトゲノム研究ならびに再生医療に関するメディア言論動向の分析についての定量テキスト分析のアプローチによるフレーミングの可視化を進めた。とりわけ、「ゲノム」に関する過去約30年間の国内新聞記事における話題の推移を可視化した。その結果、「ゲノム」に関連する記事においては、GM食品やクローン法などを巡る政治・経済的文脈、新型インフルエンザ関連報道、ゲノム科学の活用、遺伝子治療診断/医療応用産業化、アメリカの研究・政策動向などの話題が顕著なテーマとして登場していることが見いだされた。また、より最近ではiPS細胞研究や再生医療と絡めた形での報道関心が大きいことも示唆された。加えて、再生医療を巡る社会的関心について、国内共同研究として一般の人々の問題関心と懸念に関する国際的な意識比較調査を実施した。その結果、日本と韓国における類似性、その関心と懸念が先端的な科学技術を巡るガバナンスのあり方にあることを明らかとした。またリアルタイムテクノロジーアセスメントならびに「責任ある研究・イノベーション」の観点に関する国際的研究ネットワークの拡大を行った。とりわけ、先端生命科学分野における「責任ある研究・イノベーション」研究・実践で世界的評価の高いエジンバラ大学の研究者らとの研究交流ならびに今後の共同研究のためのデータセッションと打合せを行った。またカナダ・アルバータ大学の関連研究者とのネットワーキングも行うことができた。2019年度は、2018年度で得た国内外の共同研究ネットワークでの活動をより活性化させ、リアルタイムテクノロジーアセスメントの理論・実証・実践研究を深めていく。またメディア分析については、マクロな関心のトレンド可視化は進んでいるものの、その背景まで含めた分析を更に進める必要がある。また、ここまでに獲得したデータを元に、国際学会での発表ならびに論文化を進めるとともに、これまでの成果を書籍としてもまとめ発信を行う。2017年度は、1980年代から2017年末までを対象として、以下のキーワードを含む記事の収集をまずは完了させた。対象としたキーワードは、「遺伝子」、「ゲノム」、「DNA」、「遺伝子組換え」、「遺伝子組み換え」、「トランスジェニック、「GMO」、「再生医療」、「万能細胞」、「多能性幹細胞」、「ES細胞」、「iPS細胞」、「STAP細胞」である。最終的に約17万件の記事を収集し、分析にかけられる形への加工を完了した。また再生医療に関する記事の分析において、2013年までについては先行研究(Shineha 2016)における分析例があることから、まずは2014年における記事トレンドの分析をまずは予備的に行った。その結果として、当初、新聞記事上でも人物への注目が大きかったものの、「ねつ造の発覚」、「関係者の死」などを経て話題が急速に変化していることが改めて確認された。とりわけ、「関係者の死」以降において急速に話題が収束していったことも見いだされた。加えてリアルタイム・テクノロジーアセスメント(Real-Time Technology Assessment: RTTA)新聞記事の収集が完了し、STAP細胞事件を事例とした予備的分析まで終了したことから、おおむね順調に進展していると考えられる。2年次以降については、これらの包括的かつ時系列におけるメディア分析を行うことで、生命科学分野に関するメディア報道の動向とそのフレーミングの変化を可視化する。また、例えば、Mikami (2018)によるSTAP報道を巡る考察や、Hayashi (2010)によるヒトゲノム計画を巡る国内議論と報道に関する研究など、必要な先行研究のレビューなども順調に進んでいる。

そこで本研究では、Guston & Sarewitz(2002)が論じるリアルタイム・テクノロジーアセスメント(RTTA)の議論を補助線としつつ、ヒトゲノム研究ならびに再生医療を事例として、定量的・定性的なメディア分析を活用した「早期の警鐘とコミュニケーション」の在り方を検討することで、萌芽的科学技術を巡る社会的議題の探索と構築に関わる課題を明らかにする。萌芽的科学技術の例としてヒトゲノム研究ならびに再生医療を巡るマスメディアの言論動向について、数量化III類分析や共語ネットワーク分析を用いて社会的フレーミングの所在と時系列変化を分析し、その特徴的なフレーミングの変化についてより詳細な言説分析を行う。また、「早期警鐘・コミュニケーション」の観点から、メディアや社会における関心事項の可視化と解釈を行い、リアルタイムテクノロジーアセスメントならびに「責任ある研究・イノベーション」の観点からの理論研究を背景としながら、その実践的な含意を引き出す。これらの作業を通じて、TAをめぐる実証研究、実践研究、理論研究の要素を包含した新たな研究プロジェクトの提案を目指す。その含意は、科学技術社会論や科学技術政策分野における知見の蓄積は勿論のこと、今後の萌芽的科学技術を巡る社会的議論の在り方の枠組み構築に寄与し、ELSIを視野に入れた適切な科学技術ガバナンスの構築に貢献するものである。本年度は、ヒトゲノム研究ならびに再生医療に関するメディア言論動向の分析についての定量テキスト分析のアプローチによるフレーミングの可視化を進めた。とりわけ、「ゲノム」に関する過去約30年間の国内新聞記事における話題の推移を可視化した。その結果、「ゲノム」に関連する記事においては、GM食品やクローン法などを巡る政治・経済的文脈、新型インフルエンザ関連報道、ゲノム科学の活用、遺伝子治療診断/医療応用産業化、アメリカの研究・政策動向などの話題が顕著なテーマとして登場していることが見いだされた。また、より最近ではiPS細胞研究や再生医療と絡めた形での報道関心が大きいことも示唆された。加えて、再生医療を巡る社会的関心について、国内共同研究として一般の人々の問題関心と懸念に関する国際的な意識比較調査を実施した。その結果、日本と韓国における類似性、その関心と懸念が先端的な科学技術を巡るガバナンスのあり方にあることを明らかとした。またリアルタイムテクノロジーアセスメントならびに「責任ある研究・イノベーション」の観点に関する国際的研究ネットワークの拡大を行った。とりわけ、先端生命科学分野における「責任ある研究・イノベーション」研究・実践で世界的評価の高いエジンバラ大学の研究者らとの研究交流ならびに今後の共同研究のためのデータセッションと打合せを行った。またカナダ・アルバータ大学の関連研究者とのネットワーキングも行うことができた。2年次では、収集した過去30年分の「遺伝子・ゲノム」関連記事12万件、「遺伝子組換え」関連記事2万件、「幹細胞・再生医療」
天然物由来のシガテラ解毒物質の単離、構造決定および作用機序の解明

世界最大規模で発生している魚毒食中毒であるシガテラの予防ならびに治療を目的として、薬用植物、海洋無脊椎動物、海藻からのシガテラ解毒物質の探索を行った。マレーシア産海綿から有機化学的手法を用いて分離・精製を行い、5種類のブロモピロール類縁体を単離した。沖縄産キダチトウガラシCapsicum frutescens L.から5種類のカプサイシン類縁体を単離した。6種類の合成物を加えた11種類のカプサイシン類縁体と一緒にシガテラ解毒活性試験を行い、構造活性相関を行った。さらに、紅藻由来のブロモインドール化合物について、構造活性相関研究を行った。天然物由来のシガテラ解毒物質の探索については、平成25年度は、マレーシア産海綿、および沖縄産キダチトウガラシ、米国産ザクロ、鹿児島産ベニスモモの実を探索源として研究を進めた。それぞれの材料をメタノール抽出した後、ヘキサン層、90%メタノール層、ブタノール層、水層の4つの層に分離した。シガテラ解毒活性が見られた層について、フラッシュクロマトグラフィー、ゲルろ過、および逆相HPLCにより解毒活性物質を分離精製した。それぞれの研究材料からシガテラ解毒活性を持つ化合物が得られた。それぞれの化合物は、NMR法を用いて構造解析した。特許や論文投稿を検討しているため、詳細の研究内容については省略する。南方系薬用植物由来のシガテラ毒解毒活性化合物の単離:古くから太平洋地域で利用されている「伝承薬用植物」、および医薬品開発や生命化学の基礎研究において重要な役割を果たす二次代謝産物を含んでいる「海洋無脊椎動物」と「海藻」の3生物種を探索源として、化合物レベルでのシガテラ解毒物質の探索を行っている。今年度は、「伝承薬用植物」としてパパイアの雄花とキダチトウガラシの実を、「海洋無脊椎動物」としてマレーシア産海綿6種類を、および「紅藻」として奄美大島産ソゾノハナを探索源として、それぞれメタノール抽出や二層分配を行い、n-ヘキサン層、90%メタノール層、n-ブタノール層、水層の計4つの画分に分配した。得られた画分についてシガテラ解毒活性試験を行った結果、いくつかの層で活性を確認した。シガテラ解毒活性を示したマレーシア産の種未同定海綿(No. TH11-6-4)の90% MeOH層より3つのペプチド化合物を単離し、その化学構造を決定した。また、同海綿のn-ブタノール層の活性フラクションより4つのアルカロイド化合物を単離し、その平面構造を決定した。そのうち、1つの化合物はシガテラ解毒活性を示した。マレーシアサバ大学のCharles S. Vairappan博士のもとで単離された106種の化合物についてシガテラ解毒活性評価を行った。その結果、ブロモインドール系化合物が特に強い活性を示した。そこで、奄美大島で採取したソゾノハナ(紅藻)からさらに6つのブロモインドールを単離し、上記3化合物を合わせて構造活性相関を行い、良好な知見が得られた。1.南方系薬用植物由来のシガテラ毒解毒活性化合物の探索:米国産ザクロの実、鹿児島産ベニスモモの実、喜界島産ボタンボウフウの葉、そして、沖縄産キダチトウガラシの実からシガテラ毒解毒活性物質の探索を行った。植物をメタノール抽出した後、ヘキサン層、90%メタノール層、ブタノール層、水層の4つの層に分離し、シガテラ解毒活性が見られた画分について、フラッシュクロマトグラフィー、ゲルろ過、および逆相HPLCにより解毒活性物質を分離精製した。当初、キダチトウガラシにおいては、ヘキサン層、ブタノール層、水層に活性がみられたものの、カプサイシン類が含まれている90%メタノール層は全く活性を示さなかった。しかし、分離精製を進めることで、カプサイシン類の中にシガテラ解毒活性を示す物質が含まれていた。合成した数種のカプサイシン類縁体と一緒にNeuro-2a細胞を用いて、細胞毒性とシガテラ解毒活性を調べたところ、カプサイシンの直鎖脂肪酸の鎖長や芳香環の置換基が細胞毒性に影響を与えていることがわかり、毒性が弱く、かつシガテラ解毒活性を示す化合物を2種得ることが出来た。2.海洋生物由来のシガテラ毒解毒活性化合物の探索:鹿児島産およびマレーシア産の海綿、ソフトコーラル、海藻からシガテラ毒解毒活性物質の探索を行った。それぞれの生物をメタノール抽出した後、上記と同じ方法を用いて解毒活性物質を分離精製した。その結果、マレーシア産海綿から4種類のアルカロイド化合物を単離し、そのうち、1種にシガテラ解毒活性を確認した。

また、紅藻から得られたブロモインドール化合物について構造活性相関を行った。今後も、引き続き、シガテラの特効薬開発を目指した研究を進める。天然物有機化学シガテラ解毒に有効と考えられる化合物を見つけ出したが、活性のある化合物の作用機序の解明について早急に進める必要がある。Naチャンネルやシガトキシンに直接作用する化合物を発見するために、計画を練り直して、研究を進めたい。シガテラには有効な化合物を見つけ出すことには成功した。また、同種の化合物群において化学構造と活性の相関関係についても知見が得られた。今後は活性のある化合物が、イオンチャンネルおよびそれに結合したシガトキシンにどのように影響を与えているか精査する必要がある。最終年度である26年度は、これまで得られたシガテラ解毒活性のある化合物について、生化学的な実験を進めていきたい。また、更なる化合物の探索も継続して進めていく。更に、得られた研究結果について、国内国外の学会等で公開したり、学術雑誌へ投稿する予定である。今後も、「伝承薬用植物」、「海洋無脊椎動物」、「海藻」の3生物種からシガテラ解毒物質の探索を進める。更に、構造活性相関や作用機序の解明に向けて、生体内の標的タンパク質との相互作用解析、Naチャンネルモデルペプチドの創製やそれを用いた相互作用解析、パッチクランプ法などを用いた機能解析を目指し、研究を展開していく。また、得られた結果については、国内国外の学会等で公開したり、学術雑誌へ投稿し、広く社会にアウトプットしていく。次年度は、「伝承薬用植物」、「海洋無脊椎動物」、「海藻」の3生物種からシガテラ解毒物質の探索を進めるために、化合物の分離精製に用いる実験器具や有機溶媒、シガテラ解毒活性試験に用いる試薬やキット等の消耗品、情報交換を目的とした国内外の学会旅費、試料採集のための諸費用、その他、構造決定に用いる核磁気共鳴装置や質量分析装置の使用料などを計画している。
口腔癌における血管新生因子および自己増殖促進因子の発現とその制御

我々は,唾液腺腫瘍の悪性転換過程に,腫瘍細胞におけるFGF-2の発現異常および過剰発現が伴うこと,さらに,悪性化に伴い,腫瘍細胞においては,唾液腺のstroma組織が発現するFGF-7/KGFの受容体遺伝子FGFR2(IIIb)の発現が消失し,正常唾液腺上皮細胞では発現していないFGF-2をリガンドとするFGFRl(IIIc)遺伝子が発現してくることを明らかにした。したがって,正常唾液腺においては,上皮細胞と間葉系細胞はKGF-KGFR/FGFR2(IIIb)系を介して互いに依存しあってその増殖、分化と機能を維持しているが,腺癌細胞は間葉系組織とはまったく独立して自己増殖することが可能となり,その悪性化か強く裏付けられた。これらの結果は,FGF-2-FGFRl系シグナルがヒト唾液腺腫瘍の悪性化深く関与している可能性を示唆していると共に,KGF-KGFR/FGFR2(IIIb)系シグナルが唾液腺上皮の正常分化の維持に重要な働きをしていることを示唆している。本研究では,唾液腺由来腺癌細胞HSYに野生型wild type(wt)KGFR/FGFR2-(IIIb)遺伝子を導入することにより,in vitroおよびin vivoにおいて唾液腺癌細胞の分化を誘導する,唾液腺癌の分化誘導遺伝子療法を目指した。[結果と考察]HSYR2(IIIb)細胞は無血清培地では増殖できず,FGF-1により増殖促進されたが,FGF-2及びKGFにより増殖促進されなかった。KGF処理したHSYR2(IIIb)細胞では,HE染色およびTUNEL法によりアポトーシスを示す所見を認めた。ヌードマウス背部皮下における増殖能は対照と比較して低下し,一部のクローンは造腫瘍性は消失した。さらに,HSYR2(IIIb)細胞においては,分化マーカーであるアミラーゼmRNAおよび同蛋白が高発現。明らかになった。また,HSYR2(IIIb)細胞ではFGF Receptor Substrate2(FRS2)およびSHCのリン酸化活性は抑制され,Ras経路やMAPキナーゼなどのシグナル伝達が遮断されていることが明らかとなった。さらに,KGF処理したHSYR2(IIIb)細胞では,DNAの断片化を示すladder formationとともにCPP32の高い活性が認められた。以上の結果から,wtKGFR/FGFR2(IIIb)遺伝子を用いた唾液腺由来腺癌の遺伝子治療の可能性が示唆された。明らかになった。本研究年度では,唾液腺由来腺癌細胞HSYに野生型wild type(wt)KGFR/FGFR2-(IIIb)遺伝子を導入することにより,in vitroおよびin vivoにおいて唾液腺癌細胞の分化を誘導する,唾液腺癌の分化誘導遺伝子療法を目指した。[結果と考察]wtKGFR-HSYを7クローン得た。いずれのクローンもインスリン,トランスフェリンを含む無血清培地では増殖することが出来なかった。しかし,対照のzeocin耐性HSY細胞は同無血清培地中でも増殖することが可能であった。また,wtKGFR-HSYの増殖はFGF-1により促進されたが,FGF-2およびKGFに対する反応性は示さなかった。

いずれのクローンもヌードマウス背部皮下における造腫瘍性は対照と比較して低下していた。以上の結果から,野生型KGF受容体遺伝子を用いたヒト悪性唾液腺腫瘍の遺伝子治療の可能性が強く示唆された。今後,ex vivoの系で検討を行う予定である。我々は,唾液腺腫瘍の悪性転換過程に,腫瘍細胞におけるFGF-2の発現異常および過剰発現が伴うこと,さらに,悪性化に伴い,腫瘍細胞においては,唾液腺のstroma組織が発現するFGF-7/KGFの受容体遺伝子FGFR2(IIIb)の発現が消失し、正常唾液腺上皮細胞では発現していないFGF-2をリガンドとするFGFR1(IIIc)遺伝子が発現してくることを明らかにした。したがって,正常唾液腺においては,上皮細胞と間葉系細胞はKGF-KGFR/FGFR2(IIIb)系を介して互いに依存しあってその増殖、分化と機能を維持しているが,腺癌細胞は間葉系組織とはまったく独立して自己増殖することが可能となり,その悪性化か強く裏付けられた。これらの結果は,FGF-2-FGFR1系シグナルがヒト唾液腺腫瘍の悪性化深く関与している可能性を示唆していると共に,KGF-KGFR/FGFR2(IIIb)系シグナルが唾液腺上皮の正常分化の維持に重要な働きをしていることを示唆している,本研究では,唾液腺由来腺癌細胞HSYに野生型wild type(wt)KGFR/FGFR2-(IIIb)遺伝子を導入することにより,in vitroおよびin vivoにおいて唾液腺癌細胞の分化を誘導する,唾液腺癌の分化誘導遺伝子療法を目指した。[結果と考察]HSYR2(IIIb)細胞は無血清培地では増殖できず,FGF-1により増殖促進されたが,FGF-2及びKGFにより増殖促進されなかった。KGF処理したHSYR2(IIIb)細胞では,HE染色およびTUNEL法によりアポトーシスを示す所見を認めた。ヌードマウス背部皮下における増殖能は対照と比較して低下し,一部のクローンは造腫瘍性は消失した。さらに,HSYR2(IIIb)細胞においては,分化マーカーであるアミラーゼmRNAおよび同蛋白が高発現。明らかになった。また,HSYR2(IIIb)細胞ではFGF Receptor Substrate 2(FRS2)およびSHCのリン酸化活性は抑制され,Ras経路やMAPキナーゼなどのシグナル伝達が遮断されていることが明らかとなった。さらに,KGF処理したHSYR2(IIIb)細胞では,DNAの断片化を示すladder formationとともにCPP32の高い活性が認められた。以上の結果から,wtKGFR/FGFR2(IIIb)遺伝子を用いた唾液腺由来腺癌の遺伝子治療の可能性が示唆された。
診断・治療への応用を目指した胃癌の層別化ー中分化腺癌の病理・分子解析

本研究は、胃に発生する腺癌の中で、とりわけ組織学的不均一性を示すとされる「中分化腺癌」を対象とした後方視的研究である。病理組織検体の病理学的・分子生物学的解析結果に基づく癌の層別化を試み、転移・予後との関係を検討してその臨床的意義を明らかにすることを目的としている。当該年度は、臨床病理学的項目の整理および、病理組織学的評価(腫瘍径、壁深達度、組織分化度、粘膜内と粘膜下層の組織分化度の変化の有無、潰瘍合併の有無、脈管侵襲、浸潤様式、リンパ節転移等)、ならびに免疫組織化学的検討結果に基づく亜型分類と臨床的事項との関係について検討を行った。特に、The Cancer Genome Atlas(TCGA)分類において一亜型に位置づけられているEBV-CIMP(以下EBV)群について解析を行った。EBV群は、検討症例のうち7.9%を占め、男性に多く、胃上部に多く発生すること、隆起性病変が多いこと、潰瘍合併の頻度が低いこと、粘膜下層浸潤の程度がより深いこと、脈管侵襲の頻度が低いことなどが確認された。さらにはリンパ節転移4.2%であることが示され、非EBV群と有意な差異があることが分かった。また脈管侵襲陰性のEBV群50例においてはリンパ節転移陽性群は存在しなかった。従って脈管侵襲陰性のEBV群については、他病理所見の如何に関わらずリンパ節転移の危険性が低く、内視鏡治療の適応群になりうると考えられた。症例の解析、免疫組織化学的検討は概ね予定通り進んでいるが、論文作成が一部の成果についてのみにとどまり、残りの成果について解析・論文化が終了していない。既に論文化したEBV群の知見のほかに得られた結果について、解析を深めて有意義な結果については論文化する。本研究は,胃に発生する腺癌の中で,とりわけ組織学的不均一性を示すとされる「中分化腺癌」を対象とした後方視的研究である。病理組織検体の病理学的・分子生物学的解析結果に基づく癌の層別化を試み,転移・予後等との関連を検討してその臨床的意義を明らかにすることを目的としている。当該年度は,研究に必要な症例の収集,臨床病理学的項目の整理を中心に研究を進めた。2009年1月2011年12月の3年間の間に,研究代表者施設にて内視鏡的ないし外科的切除が既に施行された原発性胃腺癌を抽出した。保管されているそれら切除標本の病理組織プレパラートを再評価し,各症例の病理組織学的評価(腫瘍径,壁深達度,組織分化度,脈管侵襲,浸潤様式,リンパ節転移等)を行った。当該年度は150例の評価が終了した。抽出した症例のなかから,中分化腺癌に分類される組織型の中で,特徴的な組織像及び進展様式を示すと考えられ研究代表者がもっとも注目している「横這型」亜型については,25例の臨床病理学的特徴をまとめ,(1)T1期胃癌の4%程度を占めること,(2)平均50mm程度と比較的腫瘍径が大きいこと,(3)肉眼型は表面陥凹型(0-IIc型)ないし表面平坦型(0-IIb型)を示すこと,(4)低分化腺癌が種々の割合で混在していること,などを明らかにした。また,検討が可能となった症例に対しては,免疫組織化学ならびにin situ hybridizationを用いた検討も行った。in situ hybridizationを行った37例に関しては,現在のところEB virus-encoded RNAが陽性となった症例は認めていない。1.症例情報の収集はほぼ予定通り進められたが,病理組織学的再評価に時間を要し,目標数を当該年度に終了することができなかった。2.前項の理由により,免疫組織化学やin situ Hybridizationといった解析を施行した症例も一部にとどまった。3.研究に必要な実験用試薬や器具,消耗品などの購入ほぼ予定通り行えている。病理組織検体の病理学的・分子生物学的解析結果に基づく癌の層別化を試み、転移・予後等との関係を検討してその臨床的意義をあきらかにすることを目的としている。当該年度は、臨床病理学的項目の整理および、病理組織学的評価、ならびに一部症例に対するmicroRNA発現解析を行った。2009年1月から2011年12月の3年間の間に、研究代表者施設にて内視鏡的ないし外科的切除がすでに施行された原発性胃腺癌を抽出した。保管されているそれら切除標本の病理組織プレパラートを再評価し、各症例の病理組織学的評価(腫瘍径、壁深達度、組織分化度、脈管侵襲、浸潤様式、リンパ節転移等)を行った。当該年度は200例の評価を行い、前年度と合わせて350例の評価が完了した。抽出した症例のなかから、中分化腺癌に分類される組織型の中で、特徴的な組織像および進展様式を示すと考えられ研究代表者がもっとも注目している「横這型」亜型については、前年度に25例の検討であきらかにした事項をさらに症例数を増やして確認した。また、当該年度ではさらに、近年注目されている亜型である「胃底腺型腺癌」についても16例の組織学的特徴をまとめるとともに、microRNAの発現を解析した。

その結果、「胃底腺型」亜型は通常型の管状腺癌に比して免疫組織化学的プロファイルが異なり別のカテゴリーにクラスタリングされること、またmicroRNAの発現の点でも通常型の管状腺癌とは別のカテゴリーにクラスタリングされ、特に低悪性度を示唆する発現パターンが認められることがわかった。1.前年度においては病理組織学的評価に時間を要し、予定通りの症例集積が出来なかったが、当該年度には順調に症例を集積することができた。3.一部症例に対するmicroRNA解析も施行できた。本研究は、胃に発生する腺癌の中で、とりわけ組織学的不均一性を示すとされる「中分化腺癌」を対象とした後方視的研究である。病理組織検体の病理学的・分子生物学的解析結果に基づく癌の層別化を試み、転移・予後との関係を検討してその臨床的意義を明らかにすることを目的としている。当該年度は、臨床病理学的項目の整理および、病理組織学的評価(腫瘍径、壁深達度、組織分化度、粘膜内と粘膜下層の組織分化度の変化の有無、潰瘍合併の有無、脈管侵襲、浸潤様式、リンパ節転移等)、ならびに免疫組織化学的検討結果に基づく亜型分類と臨床的事項との関係について検討を行った。特に、The Cancer Genome Atlas(TCGA)分類において一亜型に位置づけられているEBV-CIMP(以下EBV)群について解析を行った。EBV群は、検討症例のうち7.9%を占め、男性に多く、胃上部に多く発生すること、隆起性病変が多いこと、潰瘍合併の頻度が低いこと、粘膜下層浸潤の程度がより深いこと、脈管侵襲の頻度が低いことなどが確認された。さらにはリンパ節転移4.2%であることが示され、非EBV群と有意な差異があることが分かった。また脈管侵襲陰性のEBV群50例においてはリンパ節転移陽性群は存在しなかった。従って脈管侵襲陰性のEBV群については、他病理所見の如何に関わらずリンパ節転移の危険性が低く、内視鏡治療の適応群になりうると考えられた。症例の解析、免疫組織化学的検討は概ね予定通り進んでいるが、論文作成が一部の成果についてのみにとどまり、残りの成果について解析・論文化が終了していない。病理組織学的評価については,定期的に一定症例数を検討するスケジュールを組むことで,遅滞なく検討が進められる体制を確立してゆく。研究分担者と協議して各担当作業ならびにタイムスケジュールを改めて確認し,無理のない体制で進められるように整える。免疫組織化学およびin situ Hybridizationの施行および評価を進め、結果を解析していく。既に論文化したEBV群の知見のほかに得られた結果について、解析を深めて有意義な結果については論文化する。試薬,器具や消耗品の購入を開始する時期が予定よりも遅れ,当該年度での購入が予定よりも少なかったため。前年度の研究遂行が予定よりやや遅れたため、計画よりも使用額が少なくなり当該年度へ繰り越しとなった。当該年度はほぼ予定通りの研究遂行となったため、結果として前年度繰り越し額相当分を次年度使用額に充てる形となった。当該年度中に、対象症例の解析をすべて終了することが難しい状況となった。また研究結果の一部について既に論文を作成し、研究結果の論文化についてはさらに進める予定であったが、当該年度中に終了させることが困難な状況となったことから、補助事業期間を延長する旨、申請を行った。研究期間を延長した関係で、次年度使用額が生じた。次年度においては解析をすべて終了させるため、解析用のコンピューター・ソフトウエア関連費用および論文作成・投稿用の英文校正・投稿費用などに充当する予定である。
大腸上皮内リンパ球機能の食餌成分による調節機構

昨年度の実験において、難消化性糖類の摂取によりCD8^+大腸上皮間リンパ球(IEL)の大腸粘膜への集積が生理的な範囲で起こることを明らかにした。今年度はそれ以外にCD4^+ IELとNKR-P1A^+大腸上皮間ナチュラルキラー細胞(IENK)の局在を免疫組織化学的に検討した。NKR-P1A^+ IENKは、近年になってラットのIEL画分よりその存在が明らかになった細胞集団で、NK活性を持ち、IFN-gammaとIL-4を分泌する特殊な細胞集団であることが報告されている。興味深いことに、CD8^+ IELは大腸陰窩中において既に分化した上皮細胞間に存在するのに対し、NKR-P1A^+ IENKは逆に増殖上皮細胞の近傍、すなわち陰窩底部に存在することが陰窩内セルポジションごとの解析により明らかになった。また、NKR-P1A^+ IENKの局在はCD8^+IEL同様に盲腸に多く、以降遠位に向かって減少することも明らかになった。さらに陰窩内におけるNKR-P1A^+IELの数はそのCD8^+ IELの数と強い正の相関を示した。これらの局在はこれまでの栄養学的な観点からの標準飼料の摂取では見られず、発酵性の難消化性糖類を添加することにより初めて顕在化されることが盲腸内容物のHPLC分析から示唆された。しかし、その集積は病理的なものではないことは組織化学的解析から明らかである。一方、CD4^+ IELの集積は大腸全体を通して殆ど観察されず、発酵性難消化性糖類の摂取によっても変化は見られなかった。以上のことから、CD8^+ IELとNKR-P1A^+ IENKはともに発酵性難消化性糖類の摂取により大腸上皮間に集積するが、その局在はことなる、つまりCD8^+ IELとNKR-P1A^+ IENKの棲み分けが起こっていることを初めて明らかにした。各種食物繊維摂取時のCD8^+大腸上皮間リンパ球(IEL)のクリプト内における局在と上皮細胞増殖との関連について検討した。WKAH雄ラット予備飼育後に無繊維食、あるいはそれに甜菜繊維、結晶セルロース、フラクトオリゴ糖、グアガム分解物、水溶性大豆繊維を各50g/kg飼料となるように添加した餌をそれぞれ与え、3週間飼育した。屠殺の1時間前にブロモデオキシウリジン(BrdU)を15mg/kg体重となるように皮下投与した。盲腸及び結腸から組織切片を作成し、抗CD8抗体あるいは抗BrdU抗体を用いて免疫染色を行った。各部位においてクリプトに存在する上皮細胞数、CD8^+IEL、BrdU^+細胞数を計測し、上皮層に位置する細胞100個あたりの陽性細胞数を算出した。また、HPLCを用い盲腸内容物中の有機酸濃度を測定した。盲腸、結腸ともに、CD8+IELの頻度は甜菜繊維、水溶性大豆繊維の摂取により無繊維食や結晶セルロース摂取群2倍程度増加した。また、クリプト内でBrdU取込の無くなる位置より管腔側のcell positionに位置するCD8^+IELの頻度はBrdU取込の盛んな位置に比較してCD8^+IEL頻度に比べ有意に高い事が明らかになった。したがって、CD8^+IEL頻度を上昇させる食物繊維とそうでない繊維があることが明らかになり、かつそのCD8^+IELが入り込む位置は分裂を終わり分化した段階であることが示唆された。
歯科補綴物をDNA源とした新しい個人識別法の開発

1.歯科用レジンからのDNA抽出試験的に作製した唾液斑付着の試料片から、最少で15ng、最大で126.7ngのDNAが得られた。これを試料の室温放置期間別に検討してみると、試料片の放置期間が長い程DNA抽出量は減少するという傾向が見られたが、いずれの試料からも分析に供するに十分量のDNAが得られた。また、歯科医院より収集した実際的試料片からは、最少で35.7ng、最大で1.52μgのDNAが得られたが、今回検索した範囲内においては、実際的試料が患者の口腔内に装着されていた期間およびDNA抽出までの放置期間と得られたDNA量の関係について、いずれの場合にも特に両者間に相関関係を見出すことは出来なかった。2.抽出DNAによる分析レジンより抽出したDNAについて、Mannucciらの性別判定法と、D4S43locusにおけるVNTRの多型について検索を行ったところ、検索した全試料において明瞭に男女の判定が可能であり、VNTR多型の検索では、allele 1における4種のsize variationのうち、3種を見出すことが可能であった。3.手指を接触させた歯科材料からのDNA抽出と分析レジン、金銀パラジウム合金、銀合金の3種の試験片を手指により加圧し、ここからDNAの抽出を試みたところ、試料の半数から吸光度上10ng以上のDNAが得られた。これらについてMannucciらの性別判定法と、D4S43 locusにおけるVNTRの多型の検索を行ったところ、全例において正確な性別判定が可能であり、4種のsize variationを有するD4S43 locusのallele 1のバンドも全例で明瞭に検出された。さらにTH01,TPOX, CSF1POの3 locusにおけるSTR多型の検出では手指母体と完全に一致する多型パターンが得られ、mtDNA D-LOOP HV1領域の塩基配列も手指母体と完全に一致したことから、歯科補綴物は極めて重要なDNA源と成り得ることが明確となり、低分子化という特性を考慮した上でのDNA分析法を用いれば、個人識別に極めて有用であることが判明した。しかしながら、28.5ngの微量のDNAしか得られなかった試料については、mtDNAにおける塩基配列の比較において、実際の手指母体ではない術者の塩基配列が検出され、重大な汚染の危険性も示唆された。今後、どの程度の汚染が、どの程度の影響をDNA分析結果に及ぼすのか、またそれらの評価法についてさらなる検討が必要と考えられた。本研究は、現行の歯科補綴治療において繁用されている歯科用レジンおよび金銀パラジウム合金が、DNA分析による個人識別に有用なDNA源となりうるかどうかを明らかにするものである。1.平成11年度の成果として、1辺が5mm、厚さ1mmの歯科用レジンの試験片に作成した全唾液の唾液斑から、通法によるDNAの抽出に成功した。

すなわち全唾液に試験片を浸した後、それぞれ1日(n=10)、1週間(n=10)、2週間(n=10)、1ヶ月(n=10)、2ヶ月(n=10)室温に放置して作成した唾液斑から最小で18.3ng、最多で126.7ng、平均で63.4ng(SD=9.6)のDNAが吸光度上回収され、回収量は、唾液斑の放置期間の経過とともに減少する傾向が認められた。これらの結果から、歯科補綴物が有用なDNA源になりうるとすれば、当初の予測どおり唾液に含まれる口腔粘膜細胞に由来することが多いであろうと確認された。2.上記によって回収されたDNAを試料として、PCR法によるAmelogenin領域を対象としたMannucciらの性別判定法を試みたところ、全試料より明瞭に性別判定が可能であった。さらにD4S43locusにおけるVNTRの変異の検索を行ったところ、サイズの大きなalleleはいずれの試料からも検出されず、繰り返し数1の184bp付近のバンドのみが検出された。このことから得られたDNAはかなり細分化されていることが裏付けられた。この結果、今後のDNA分析法は、変性DNAを対象としたtarget sizeの小さいものを選択していく必要のあることがあらためて認識された。本研究は、現行の歯科補綴治療において繁用されている歯科用レジンおよび金銀パラジウム合金が、DNA分析による個人識別に有用なDNA源となりうるかどうかを明らかにするものである。1.平成12年度の成果として、各地協力歯科医院を通じ、実際的試料としてのコンタミのないレジン製歯科補綴物(患者の口腔内に装着されていたもので且つ歯科医師や第3者によるコンタミがないと判断されるもの)を、患者の同意の基に35例収集できた。2.上記の試料より1辺が5mm、厚さ1mmのレジン片を切り出し、これを試料としてDNAの抽出を試みたところ、吸光度上最少で35.7ng、最大で1.52μgのDNAが得られた。3.得られたDNAを基に、(1)補綴物の口腔内装着期間とDNA抽出量との関係(2)DNA抽出までの放置期間とDNA抽出量との関係について検索したところ、検索範囲内においては特に両者間に相関関係は認められなかった。4.さらにPCR法によるAmelogenin領域を対象としたmannucciらの方法による性別判定を試みたところ、判定結果は35例全例において、補綴物が装着されていた患者の性別と一致した。以上の結果から、患者の口腔内に装着されていたレジン補綴物からは、DNA分析に供し得るDNA量が抽出可能であることが判明し、さらに性別判定で一致を見たことから、個人識別へも有用である可能性が高まった。1.本実験に不可欠な、患者の口腔内に装着されていたもので且つ歯科医師や第3者によるコンタミがないと判断されるレジン製歯科補綴物の収集は極めて困難であった。しかし、平成13年度の成果として、各地協力歯科医院を通じ、患者の同意の基にさらに15例追加収集することができ、13年度の目標として掲げた50例に到達した。2.新たに得られた試料15例のDNAを基に、(1)補綴物の口腔内装着期間とDNA抽出量との関係(2)DNA抽出までの放置期間とDNA抽出量との関係
胎盤でのアポトーシス抑制遺伝子bcl・2発現の意義の解析とその周産期病態への関与

Extravillous trophoblast(EVT)は、着床後速やかに母体脱落膜へと侵入し、妊娠維持機構の中で重要な役割を担うと考えられるが、その増殖とアポトーシス調節機構はいまだ明らかでない。そこで、妊娠各期胎盤EVTにおけるアポトーシス発現とFas/Fas ligandならびにBcl-2蛋白の発現態度を調べ、妊娠経過に伴うEVTのアポトーシス発現調節の一端を明らかにしようとした。患者の同意を得て、正常妊娠初期(612週)、中期(1620週)、末期(3741週)胎盤でのEVTのアポトーシス発現を電子顕微鏡下に観察後、TUNEL法により各期胎盤EVTのアポトーシス陽性率を検討した。また、Bcl-2蛋白とFas/Fas ligand発現はABA法で免疫組織学的に検討した。各期胎盤EVTで散在的にアポトーシス発現が観察されたが、EVTのアポトーシス陽性率は妊娠初期で有意に高く、妊娠中期以降低下した。妊娠中期と末期の胎盤では、脱落膜浅部のEVTに比して深部EVTでアポトーシス陽性率は有意に高かった。Fas/Fas ligand発現は妊娠各期胎盤EVTで観察され、その発現レベルは脱落膜浅部EVTに比して深部EVTで高いことを認めた。他方、Bcl-2蛋白の発現レベルは、妊娠各期胎盤EVTで差はなかったが、脱落膜浅部のEVTに比し深部のEVTで低いことを認めた。妊娠各期を通して多核EVTでは、単核EVTに比してBcl-2蛋白発現が強く、アポトーシス陽性率は低値を示した。妊娠初期EVTでアポトーシス発現は有意に高かった。多核EVTならびに妊娠中期以降の脱落膜浅部EVTではBcl-2蛋白によるアポトーシス抑制機構の存在が示唆され、EVTの脱落膜深部への侵入とともにFas/Fas ligandを介してアポトーシスが誘導されることが推察された。ヒト胎盤絨毛組織において、幹細胞である細胞性栄養膜細胞から分化し、母体脱落膜深部へ侵入する細胞集団は絨毛外栄養膜細胞と称される。この絨毛外栄養膜細胞の脱落膜深部への侵入と、生体のホメオスターシス維持の上で細胞が本質的に備えた自己消去機構であるapoptosisとの関わりを調べるため、胎盤組織切片上で、DNA断片化シグナルならびにapoptosis関連因子であるbcl-2蛋白、Fas/Fas ligandの発現態度について検討した。DNA断片化シグナルの発現態度はin situ DNA 3′-end labeling法によって調べ、絨毛外栄養膜細胞の同定はhPLとcytokeratinの免疫染色により行った。bcl-2蛋白は絨毛外栄養膜細胞に局在し、その発現レベルは脱落膜組織の浅部で強く、深部で減弱することを認めた。一方、FasとFas ligandの発現は脱落膜組織の浅部で弱く、深部へ進むにつれて増強した。正常末期胎盤の絨毛外栄養膜細胞には散在的なDNA断片化シグナルの出現をみたが、DNA断片化シグナル陽性率は脱落膜組織の浅部に比較し、脱落膜組織の深部で有意に高かった。正常末期胎盤の絨毛外栄養膜細胞におけるbcl-2蛋白、Fas/Fas ligandの局在態度ならびにDNA断片化シグナル発現態度より、絨毛外栄養膜細胞にはbcl-2によるapoptosis抑制機構が存在し、また脱落膜深部に到達した絨毛外栄養膜細胞ではFas/Fasligand発現を介してapoptosisが起ることが示唆された。
高速原子間力顕微鏡を用いた一分子操作と構造ダイナミクス制御

昨年度までに開発した高速AFMインタラクティブモードの応用研究を進めた。具体的には、インタラクティブモードによりクラミドモナス鞭毛の軸糸微小管を部分破壊し、それによる微小管の崩壊を観察することで、微小管内部の結合タンパク質が微小管の構造を安定化していることを明らかにした。また、超分子ポリマーの部分切断と再重合過程や酸化還元酵素であるペルオキシレドキシンの高分子複合体の構造解析に関する研究にも応用した。これらにより、インタラクティブモード高速AFMがタンパク質の分子動態の操作だけでなく、分子複合体の部分破壊を利用した堅さ計測や構造解析に利用できることがわかった。分子動態の観察によって分子の柔らかさと機能の関係を明らかにすべく、分子シャペロンClpBのイメージングを行った。ATPの結合と加水分解に依存したClpB六量体リング構造の柔軟な形状変化が観察された。様々な変異体解析により、六量体リング構造の切断と回復などのダイナミックな構造変化がClpBシャペロン機能に重要であることを明らかにした。27年度が最終年度であるため、記入しない。1.インタラクティブモードの多機能化と高精度化インタラクティブモードのプロトタイプを改良し多機能化を行った。探針から分子に荷重を加える領域を1ピクセルから任意形状領域まで自由に指定できるようにし、さらに、荷重の大きさ及び印加時間を制御できるように改良した。これにより、分子操作時の制御可能なパラメータを増やすことが出来、より高精度な計測が可能になると期待される。2.インタラクティブモードによるタンパク質の構造制御応用研究として、本年度はF1-ATPaseの構造制御を試みた。ADP存在下でγサブユニットを抜いた六量体回転子リングを観察しながら、"Open"あるいは"Closed"構造のβサブユニットに荷重を印加し、βの構造変化を誘起出来るかどうか試みた。荷重の大きさや印加時間を様々に変えたところβの構造変化を誘起することは出来たが、今のところ十分な再現性が得られていない。F1-ATPaseの構造制御を試みたが、今のところ十分な再現性を持って構造制御に成功するには至っていないため。現状では、F1-ATPaseの構造制御に関して、再現性良く構造操作することには成功していないが、AMPPNPやATPγSなどのATPアナログを用いて引き続き計測を行っていく。最近V-ATPaseでも回転子リング内で協同的構造変化の観察に成功したことから、今後はV-ATPaseにも本手法を応用する。また、インタレクティブモードによる分子操作をバクテリオロドプシンに適用していく。
種々の尺度における固体表面間の接触

本年度は,11年度の結果を踏まえて、スパッタ薄膜を用いて接触部の検出を行なう方法の現出精度をより明確にするために,深さ25nmおよび70nmの2種類のV形溝をダイヤモンド圧子で引っかいて付けたガラス平面に滑らかな銅球を押し付ける実験を行なった.また,その接触による溝部の変形をFEMによる計算機シミュレーションで併せて検討した.さらに数十nm数nmの高さの微小な粗さを銅球試料表面につけた後にガラス平面に押し付けた場合の接触部の様子についても検討した.先ず,滑らかな銅球および2種類の溝付きガラス平面の押し込み実験より,主に溝部の変形による接触部の検出と,FEMによる2次元解析により得られた結果は次の通りである.(1)実験的に求めた結果は,中心からの距離に対する,ヘルツの接触圧力と接触率はよく対応し,また最大接触率は,深さ70nmの溝の場合は約55%で,25nmの溝の場合は約85%であった.(2)二種類の大きさの溝に対するそれぞれのFEM解析から得られた接触率は,スパッタ薄膜による実験で検出した接触率とよく一致した.(3)このことから,今回用いているスパッタ薄膜による接触率の検出測定方法は,サブミクロン以下の寸法検出精度をもつことがわかった.次に,粗い面のヘルツ接触実験により得られた主な結果は次のとおりである.(4)接触部を測定する場合の精度としては,水平方向で0.1μm以下であると考えられる.(5)圧力分布は,従来ヘルツ接触の場合に比べて接触こんの中心がより低く外周に向かうにしたがってすそが広がるとされているが,今回得られた接触率の変化はこれと定性的に一致することがわかった.以上のように,本研究ではマクロからミクロにわたる広範囲な尺度で接触の様子を解明するために,スパッタ薄膜を用いた真実接触部の検出方法についての検討を行ない,その有用性について確かめることができたと考えられる.本年度は,スパッタ薄膜を用いて接触部の検出を行なう方法において,スパッタに用いるターゲットの種類やその組み合わせおよびスパッタ薄膜の厚さを変化させた場合の真実接触部の現出性について検討した.実験は,試料として鋼球とガラス平面を用いてヘルツ接触させた後に,ガラス平面側の薄膜が鋼球側に移着した部分を光学顕微鏡により観察し,さらに外周部付近をAFMで測定することにより薄膜の移着の様子を詳細に観察した.ターゲットの種類と組み合わせ(鋼球/ガラス平面)は,Au/Au,Au/Pt,Pt/Au,Pt/Pt,Pt-Pd/Au,Pt-Pd/Ptの7種類で膜厚10nmでスパッタした.光学顕微鏡による観察ではどの接触こんも鮮明に現れ,その大きさもヘルツの式によって求めた値とほぼ一致する結果が得られた.また,AFMにより外周部の薄膜の様子を観察した結果,水平方向の凹凸が少なく,垂直方向の起伏も少ない最も現出性が良好であったのは,鋼球側Au,ガラス平面側Auと鋼球側Pt,ガラス平面側Auの組み合わせであった.スパッタ薄膜の種類の実験で結果が良好であったAu/AuとPt/Auの組み合わせを用いて,薄膜の厚さを220nmに変化させて押し付け実験を行なった.光学顕微鏡像より膜厚が小さくなっても接触こんは現出された.また,膜厚が薄くなるに従って,接触円半径がヘルツの式による計算値により近づく傾向を示すことから,接触部の現出精度は膜厚が薄くなると高くなり,厚くなると低くなることがわかった.ただし,スパッタ薄膜が2nm以下に薄くなると薄膜が不安定な場合があり,測定装置(AFM)での検出も困難であった.さらに,膜厚が約20nmになると接触の際に移着が不安定になり,薄膜に割れが生じることもあった.これらのことから,今回行なった実験の範囲内では,膜厚は310nmの厚さが接触部の検出に適当であることがわかった.本年度は,11年度の結果を踏まえて、スパッタ薄膜を用いて接触部の検出を行なう方法の現出精度をより明確にするために,深さ25nmおよび70nmの2種類のV形溝をダイヤモンド圧子で引っかいて付けたガラス平面に滑らかな銅球を押し付ける実験を行なった.また,その接触による溝部の変形をFEMによる計算機シミュレーションで併せて検討した.さらに数十nm数nmの高さの微小な粗さを銅球試料表面につけた後にガラス平面に押し付けた場合の接触部の様子についても検討した.先ず,滑らかな銅球および2種類の溝付きガラス平面の押し込み実験より,主に溝部の変形による接触部の検出と,FEMによる2次元解析により得られた結果は次の通りである.(1)実験的に求めた結果は,中心からの距離に対する,ヘルツの接触圧力と接触率はよく対応し,また最大接触率は,深さ70nmの溝の場合は約55%で,25nmの溝の場合は約85%であった.(2)二種類の大きさの溝に対するそれぞれのFEM解析から得られた接触率は,スパッタ薄膜による実験で検出した接触率とよく一致した.(3)このことから,今回用いているスパッタ薄膜による接触率の検出測定方法は,サブミクロン以下の寸法検出精度をもつことがわかった.次に,粗い面のヘルツ接触実験により得られた主な結果は次のとおりである.(4)接触部を測定する場合の精度としては,水平方向で0.1μm以下であると考えられる.

(5)圧力分布は,従来ヘルツ接触の場合に比べて接触こんの中心がより低く外周に向かうにしたがってすそが広がるとされているが,今回得られた接触率の変化はこれと定性的に一致することがわかった.以上のように,本研究ではマクロからミクロにわたる広範囲な尺度で接触の様子を解明するために,スパッタ薄膜を用いた真実接触部の検出方法についての検討を行ない,その有用性について確かめることができたと考えられる.
超微分体の製造・操作過程に潜在する爆発危険とそのセンシング技術に関する基礎研究

近年新素材などの原料としての新機能・高機能粉体の開発は目ざましいものがあり、今後さらに多種類の粉体の出現が見込まれているが、その製造・操作過程における安全に関する研究はあまり進んでいない。しかしながら、古典的な爆発理論によれば粉体はその特性として比表面積が非常に大きいため、輸送媒体中に分散した場合、予想もできないほど危険な可爆性を持ち得るため、粉体の製造・操作過程における危険評価システムを確立することが非常に重要になっている。本研究では特に大きな災害をもたらす製造・操作過程における粉体爆発に関する基礎的知見を得るため、3か年計画で、パラメタの選択が容易である粉体爆発実験技術の確立、粉塵濃度計測技術の開発を行い、粉塵雲の着火・爆発限界、および粉体輸送管の安全に関する基礎研究を行った。おもな結果は次の通りである。1.きわめて均質な粉塵雲をつくることができる粉塵雲形成装置を開発した。2.分散した粉塵粒子が着火する様子を可視化することができた。これから、粉塵雲の爆発は群としてではなく、小数の粒子の着火から始まることを確認した。3.微粉体の例として各種穀物粉の(雰囲気温度に対する)着火遅れ時間、着火限界温度が求められ、見かけの活性化エネルギはほとんど同じであることが分った。4.超微粉体の着火実験を行い、その着火限界温度、着火確立が得られた。その結果いわゆる粉体に比べきわめて着火しやすいことがわかった。5.粉体輸送管中の爆発に対する安全性を知るために爆風と粉体層の干渉を扱った。その結果、爆風が伝播すると管壁に異常な高圧が現われることが認められた。その機構を調べるため粉塵層上における衝撃波の斜め反射を扱った。その結果このような場における衝撃波の反射は定常問題として解析するのは不十分であることが明らかになった。本年度は3年計画の初年度として,以下の3項目について実験を行った.1.衝撃波管による粉じん雲の着火限界・着火遅れ時間の測定本実験では粉じん雲の形成方法として二種類の方法,(1)入射衝撃波によりブレード上に載せた粉じんに分散させる方法,(2)入射衝撃波が観測部に到達する直前に高速噴流で粉じんを分散させる方法,を採用し,分散方法による粉じん雲の着火特性の変化を調べた.その結果,入射波が衝撃波管端板に到達してから着火に至るまでの時間を着火遅れ時間と定義した場合,比較的温度の低い範囲では,着火遅れ時間の分散方法による有為な差は認められなかった.2.容器内における粉じん雲の爆発限界濃度の測定第1段階として,容器内に均一な濃度の粉じん雲を形成するために,二通りの方法,(1)容器内にファンを設置して粉じんを撹拌する,(2)容器内の高圧ガス噴出口に粉じんを載せ,高速噴流で粉じんを分散させる,を試みた.前者は容器内の気流が回転するため粉じん粒子に遠心力が働き均一な分散状態を得ることが難しく,また中心付近で高濃度の粉じん雲を形成するのもほとんど不可能であることが分った,後者の方法は,粉じん雲形成過程を高速写真観測した結果,単発分散方法であるために空間的一様性・定常性にやや問題点はあるが,濃度計測法を改善すれば爆発実験には適切な分散方法になることが分かった.3.粉体層と衝撃波の干渉機構本テーマでは,粉体層上を衝撃波が伝播する時の(1)粉体層内の圧力波の挙動,および(2)粉体層上における衝撃波の反射について調べた.