hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
昆虫中腸幹細胞培養系を基盤とした生理学および病理学的実験プラットフォームの構築

メカニズムの解析:ハエ目昆虫に対して殺虫活性を示すCry毒素(Cry11Aa及びCry4Aa)タンパク質を内包化したタンパク質微結晶(Cry11Aa多角体、Cry4Aa多角体)を作製し,カイコガ幼虫に摂食させたところ殺虫活性を示さなかったが,ヒトスジシマカ(Aedes albopictus)の幼虫に対しては強い殺虫活性を示した。そこで、チョウ目昆虫に対して殺虫活性を示すCry1laを内包化した多角体(Cry1la多角体)の作製に着手した.(2)各種昆虫病原ウイルス感受性解析:開発途中のカイコ中腸幹細胞培養系にBmNPV野生株あるいはGFP発現組換えウイルスのBVを感染させたが,多角体の形成あるいはGFP蛍光が見られず,中腸幹細胞ではポリヘドリンプロモーターの転写活性またはBVの感染効率が低い可能性が示唆された.分担研究者の東が開発したカイコ中腸幹細胞培養系作製の基本プロトコールの改善が進展する一方,研究代表者の小林への技術移転が完了し,エリサン中腸幹細胞培養系作製に応用する段階まで到達することができた.また,BT毒素のプロテインチップの作製も順調に進展しており,今後,生理学および病理学的な応用にむけた基盤技術が整いつつある.なお,培養条件あるいはウイルス感染条件などがまだ最適化できていないが,そもそも前例のない技術開発だけに,試行錯誤による若干の研究計画スケジュールの遅れは想定内といえる.1.各種昆虫中腸幹細胞培養技術の開発・改良(1)カイコ:4眠幼虫および蛹から調製した中腸幹細胞を冷蔵保管すると,3週間後でも比較的多くの細胞が生存維持されることが判明した.また,1週間冷蔵した幹細胞を25°Cで培養再開すると,細胞が集塊を形成し,中腸上皮細胞への分化が促進される可能性が示唆された.さらに,蛹化直後の蛹成分を培地に添加すると,増殖分裂が促進される傾向が認められた.(2)野蚕:エリサン4眠幼虫および蛹の中腸幹細胞の分離回収効率の改善に成功した.また,回収直後の幹細胞からRNAを抽出し,中腸特異的な発現が知られている数種の遺伝子に対するプライマーを用いてRT-PCR分析を行ったところ,分化した中腸上皮細胞と同様の発現が認められた.2.培養中腸細胞の病理学研究への応用(1)BTのCry毒素の作用メカニズムの解析:Bacillus thuringiensisのCry毒素(Cry4AaおよびCry11Aa)を内包化した多角体を,キイロショウジョウバエ胚由来および翅原基由来培養細胞に与えた結果,細胞の形状や増殖に異常はみられなかった.また,同量の多角体をキイロショウジョウバエ成虫の餌に添加した結果,致死性は認められず,F1世代の生育にも影響が見られなかった.一方,チョウ目昆虫,特にカイコガ幼虫に対して強い殺虫活性を示すCry1Laを内包化した多角体を作製し,カイコ3齢幼虫に経口投与した結果,非常に強い殺虫効果を示し,投与後2時間以内に幼虫は苦悶し,吐液するなど典型的な症状を示した.このCry1Laはプレ体の状態で多角体に内包化しているが,経口摂取された多角体は幼虫の消化管内で溶解し,さらにタンパク質分解酵素(トリプシン)で切断され,活性体になったものと考えられた.(2)各種昆虫病原ウイルス感受性解析:中腸幹細胞培養系の開発・改良を優先し,実施を見合わせた.分担研究者の東によるカイコ中腸幹細胞培養系作製の基本
口腔癌におけるシナプス接着因子を標的とした新規抗血管新生療法の探索

シナプス接着因子とは、細胞外ドメインを介した分子間相互作用により、シナプスの形成や機能面での修飾を担う細胞接着因子である。近年の研究より、血管の走行をシナプス接着因子が決定することが報告されたため、口腔癌における血管新生についてシナプス接着因子に着目し、これらを標的とした新規抗血管新生療法が可能かどうか探索するために、臨床的には口腔癌での発現と臨床病態の関連を調べ、基礎的な解析として子宮内エレクトロポレーションによるシナプス接着因子の導入を用いた解析を行い、発生生物学的手法による検討を加えた。その結果、臨床的には予後との関連が見られたが、マウスの実験では血管の変異は明らかでなかった。I.臨床的探索:臨床検体による口腔癌のシナプス接着因子の発現の検討筑波大学附属病院歯科口腔外科で手術を行った口腔癌の臨床検体60例を選択し、ニューレキシンの抗体を用いてLsAB法で染色を行い、口腔癌での発現の状態を半定量的にスコア化し、臨床病態(性別、年齢、喫煙、TNM分類、Stage分類、分化度、pN、YK分類、予後)との比較をおこなったところ、発現陽性例のカットオフ値を5%とした場合、5年生存率との関連が、発現群の方が予後が良好な傾向が見られたが有意な差は見られなかった(P=0.3)II.基礎的探索:子宮内エレクトロポレーション法によるマウスへの遺伝子導入マウスニューロリギン2のDNA配列をコンピュータプログラムにかけてshRNAのターゲット候補配列を複数見出し、それに対するオリゴDNAを作成しニューロンカルチャーに導入して、ニューロリギン2の発現が抑えられるものを選別した。細胞膜局在シグナルが付加されたGFPをコードする遺伝子をpCAGGSベクターに挿入したコンストラクトと選んだshRNA用コンストラクトをE14.5のマウス胎児の脳室に打ち込み、エレクトロポレーションによってこの時期の脳室周辺ニューロブラストに導入した。生まれた時点で、LEDライトを外から当ててGFPが光っている子供を選別し、予定の大脳皮質II/III層の錐体ニューロン特異的に遺伝子導入されたことを確認した。癌の増殖・浸潤では癌細胞自体のもつ特性だけでなく、癌細胞を取り囲む癌の微小環境との相互作用が深く関わっていることがわかってきた。従来、抗血管新生療法のターゲットとして、VEGF受容体を中心としたサイトカインシグナルの研究がさかんであるが、本研究では、シナプス接着因子のニューレキシン、ニューロリギンが血管の構築に重要な役割を果たすことが報告されたことに着目し、シナプス接着因子の口腔癌における役割を解明し、これをターゲットとした診断・治療法に向けての解析を行うことを目的として、臨床的、基礎的側面から検討を行った。I.臨床的探索:臨床検体による口腔癌のシナプス接着因子の発現の検討筑波大学附属病院歯科口腔外科で手術を行った口腔癌の臨床検体約60例を選択し、シナプス接着因子の抗体を用いてLsAB法で染色を行い、口腔癌での発現の状態を半定量的にスコア化し、臨床病態(性別、年齢、喫煙、TNM分類、Stage分類、分化度、pN、YK分類、予後)との比較をおこなったところ、ニューロリギンでは5年生存率との関連が、発現群の方が予後が良好な傾向が見られた(P=0.05)が、ニューレキシンでは明らかな差はなかった。II.基礎的探索:子宮内エレクトロポレーションによる検討と生化学的解析培養系のshRNAのデータからターゲット候補を絞り、ニューレキシンを子宮内エレクトロポレーションを選択し、細胞膜局在シグナルが付加されたGFPをコードする遺伝子をpCAGGSベクターに挿入したコンストラクトを子宮内エレクトロポレーションによって特異的に遺伝子導入し、神経と血管の変異を調べた。また、CDスペクトルとNMRでの確認からPI(4,5)P2と結合し、ニューレキシンがPKCによってリン酸化され制御されていることが予測された。以上によりシナプス接着因子の口腔癌における意義を検討した。口腔外科学臨床的探索については、ニューレキシンについては、必要と思われるサンプル数の確保と免疫染色については行うことが出来た。また、臨床・病理学的な病態についてのデータも集積された。しかし、予想外に発現群の数が少なく、有意な差が出にくく、より症例数を増やす必要性があると考えられた。また、ニューロリギンについての解析の作業手順が悪かったため、同時に解析が出来ず、染色が次年度に継続して行われることとなった。基礎的探索については、子宮内エレクトロポレーション法によるマウスへの遺伝子導入は非常に順調にすすみ、ニューロリギンのshRNA導入ができたので、次年度への解析が可能な状態になった。

一方、in vitroの生化学的な解析についてはニューレキシンを中心としておこなう予定であったが信州大側のプロジェクトは順調に進んでおらず、ニューレキシンの細胞内領域の構造が天然変性タンパク質の特徴を示すかどうかCDスペクトルとNMRでの確認PI(4,5)P2とコレステロールと結合するかを検討は終了しなかった。今後の研究の推進方策として、臨床的探索としては、臨床検体の収集、選択は継続し、症例数を増やして行う。また、今年度行えなかった、他のシナプス接着因子のニューロリギンを染色し、臨床病態との関わりを検討する。さらに、比較対照とするためのp53, Ki67などを免疫染色して比較を行い、腫瘍の増殖との関連も調べる。基礎的探索としては、子宮内エレクトロポレーション法によって導入したマウスの組織学的観察を行い血管新生の異常について観察する。さらに、血管増生が起こるかどうかを、マトリゲルなどを用いて、マウスの皮下に注射して血管新生能を検討する。可能であれば、他のシナプス接着因子についても、子宮内エレクトロポレーション法による特異的抑制をおこなって血管の走行の異常について観察する。また、ニューレキシンのin vitroの実験を加えて行う。ニューレキシンの細胞内領域の構造が天然変性タンパク質の特徴を示すかどうかCDスペクトルとNMRで確認を引き続き行うと同時に、PI(4,5)P2とコレステロールと結合するかも検討を行う。信州大でのプロジェクトでは、既存の資産を利用した子宮内エレクトロポレーションによる解析を行って結果が得られており、マウス等の購入等の安価なものの使用で成果を達成できたが、一方、生化学的な解析が年度後半にずれこみ、高価な生化学的な試薬の使用が翌年に繰り越されることとなったため。信州大での生化学的解析のプロジェクトは平成26年度にずれ込んでいるが、これらに用いるため平成26年度前半に経費がかかることとなるため、全体の使用分とあわせて本年度内にすべて使用する必要が生じる予定である。
イソフラボンの正常子宮内膜および子宮内膜癌に対する作用検討

イソフラボンのヒト子宮内膜癌細胞への作用の検討を行った。高濃度のアグリコン型イソフラボンを子宮内膜癌細胞株に添加しその増殖能と、その効果に関連する遺伝子発現をmicroarrayを用いて検討した。その結果添加した群は無添加群(100%)と比較して有意な増殖能の低下が認められた(67%)(p<0・01)。検討を行った約47,000の遺伝子の内、1165の有意に上昇する遺伝子の発現が認められ、1114個の有意に低下する遺伝子が認められた。このことからイソフラボンに子宮内膜癌の抑制効果があることが示唆された。また、Microarrayの結果よりステロイド代謝酵素や、細胞内サイクルに関与する遺伝子が動いていることから、これらの遺伝子を介するイソフラボンの癌抑制効果への関与が示唆された。この結果は論文および学会発表を行った。追加実験として低濃度のイソフラボン(daidzein)を用いて増殖能の実験を行った。その結果110μMまでは細胞増殖は促進し、100μMから増殖が抑制される事がわかった。現在、10μM添加のRNAサンプルと100μM添加のRNAサンプルでのmicroarrayを用いた遺伝子発現の相違を解析中である。はじめに)前立腺癌、乳癌、卵巣癌、子宮内膜癌などのホルモン依存性腫瘍の頻度は、西欧に比ベアジア諸国では近年まで少なかった。しかし日本においては食生活、ライフスタイルの欧米化にともない増加傾向にある事が指摘されている。ホルモン依存性腫瘍の頻度が低かった理由として大豆など植物性エストロゲンを以前は多く摂取していた為と推測されている。近年、植物性エストロゲン(isoflavone)による様々な効果が話題となっている。動物実験において、植物性エストロゲンによる前立腺、乳腺、皮膚、精嚢、子宮内膜の発癌に対する抑制効果が報告されている。一方、子宮に対しては子宮内膜増殖症発症や子宮癌のリスクが高まるといった報告があり、未だ一定の見解を得られていないのが現状である。そこで今回我々はIsoflavone、特にdaidzeinに注目し、子宮内膜癌細胞における効果と作用を検討した。方法)1.daidzeinrichのアグリコン型イソフラボンであるDr.AglyMax^<TM>を用い、子宮内膜癌細胞株(ISHIKAWA細胞)における増殖効果の検討を行った。無添加群とDr.AglyMax^<TM>を100μM添加した群において、24時間後の増殖能の評価をBrdUを用いたELISA法にて比較検討した。2.実験1と同様に培養された細胞よりAGPC法にてRNAを抽出し、microarrayを用いた約47,000の遺伝子発現の差違を検討した。結果)1.Dr.AglyMax^<TM>を添加した群は無添加群(100%)と比較して濃度依存性に有意な増殖能の低下が認められた(67%)(p<0.01)。2.検討した約47,000の遺伝子の内、1165の有意に上昇する遺伝子の発現が認められ、1114個の有意に低下する遺伝子が認められた。考察)Isoflavone特にdaidzeinrichのIsoflavoneに子宮内膜癌の抑制効果があることが示唆された。また、Microarrayの結果よりステロイド代謝酵素や、細胞内サイクルに関与する遺伝子が動いていることから、これらの遺伝子を介するIsoflavoneの癌抑制効果への関与が示唆された。

また、Microarrayの結果よりステロイド代謝酵素や、細胞内サイクルに関与する遺伝子が動いていることから、これらの遺伝子を介するイソフラボンの癌抑制効果への関与が示唆された。この結果は論文および学会発表を行った。追加実験として低濃度のイソフラボン(daidzein)を用いて増殖能の実験を行った。その結果110μMまでは細胞増殖は促進し、100醐から増殖が抑制される事がわかった。現在、10μM添加のRNAサンプルと100μM添加のRNAサンプルでのmicroarrayを用いた遺伝子発現の相違を解析中である。正常子宮内膜においてはイソフラボンがleukemia inhibitory factor、transforminggrowthfactor β、glycodelinの発現を腺上皮細胞にて増強させる働きがあることが示され報告および学会発表を行った。
経済学は知識をいかに捉えてきたか-知識中心型成長理論の学史的系譜-

現在、経済学において、経済成長・発展の原動力としての新しい「知識」(発明、革新、熟練、技術移転)の創造と、それを可能にする制度・組織・政策に対する関心が高まっている。この研究は、過去の経済学者たち、とりわけイギリスを中心とする古典派経済学者たちが、経済成長・発展における知識の意義をどのように認識し、理論化したかを探ることを目的としている。具体的には、期間内に以下の二つの研究を行いえた。第1に、主たる目標であった、ジョン・レーとその同時代人である1820から1830年代のイギリスの古典派経済学者たちが知識と経済成長の関係をどのようにとりあげていたかを明らかにした。その要点は、次のように要約される。A)知識が経済発展に果たす重要な役割についてはほとんどの経済学者が認識していた。とくに1820年代以降はますます知識の役割を重視していたといえる。しかし、B)その中で経済学的な分析の域に達したのは少なかった。例外的な存在がジョン・レーであった。レーの業績は、たとえ現代から見れば細部においては不十分であろうとも、知識創出の経済学的分析を通じて知識を経済成長理論の内部に組み込もうとした点で、先駆的な洞察とみなしうる。以上については、Wakatabe 2000として刊行した。第2に、同時代人だけでなく、彼の先人・後続者との比較研究も重要である。研究期間内には、後続者としてのウィリアム・エドワード・ハーンとの比較を試みた。ハーンの場合、知識の役割を強調する意味ではレーと非常に近いが、その分析は知識が交換や分業の進展といった他の要因と補完的な関係にあることを強調している。そこから、政策提言も異なってくる。以上についてはWakatabe 2001として近刊予定である。本研究は、これまで知識をどのようにとらえてきたかを、過去の経済学者たち、とりわけイギリスを中心とした古典派経済学者たちが経済成長・発展における知識の意義をどのように認識し、理論化したかを探ることを目的としている。そのときに、研究者がこれまで研究してきたジョン・レーという経済学者との比較が重要である。期間内において、本研究は次の3点を目標としている。1)主たる目標として、レーの同時代人である1820年代から1830年代のイギリスの古典派経済学者たちが知識と経済成長との関連をどのように論じていたかを明らかにすること。2)ジョン・レーとその同時代人だけでなく、その先人、後継者たちとの比較研究。3)経済学において知識をどう捉えるかという問題を考察するための理論面の検討。本研究では学史的系譜に重点を置くが、現代の経済理論については幅広い検討が必要である。この研究目的にそって、平成11年度は主に1)と2)の一部についての研究を行った。1)については、通常技術革新などに関心を示さなかったとされる1815年以降のイギリス古典派経済学者たちは、当時の活発な工業化を的確に捉え、経済成長に知識の創出が及ぼす影響について認識していた。こうした背景においてみるとジョン・レーの業績は、当時の経済学者たちのさらに先を行き、知識創出の経済学的分析にまで踏み込んだものとして高く評価することができる。この研究成果は、裏面の研究発表欄に掲載した近刊予定の図書の一部として発表した。また2)についてはジョン・レーに影響を受けたとされるオーストラリアの経済学者ハーンが知識の経済分析をどのように進めたかについて研究した。その予備的研究成果は、1999年度のオーストラリア経済学史学会(History of Economic Though Society of Australia)で発表した。
乳酸菌による体細胞の多能性能獲得過程におけるエピゲノム解析

乳酸菌誘導多能性幹細胞は、iPS細胞、ES細胞と同様に3系統(内胚葉、中胚葉、外胚葉)に分化する能力を有している。今回、われわれはヒト線維芽細胞を乳酸菌を用いて多能性幹細胞に誘導する際の遺伝子発現量をリアルタイムRT-PCR法を用いて解析した。乳酸菌誘導多能性幹細胞は、iPS細胞、ES細胞と比較してNANOG遺伝子の発現を強く誘導する。NANOG遺伝子産物は、細胞の未分化能を維持するために必要である。そのNANOG遺伝子の発現の高さが乳酸菌誘導多能性幹細胞の増殖能の低下を招いている可能性が示唆される。また、われわれは乳酸菌菌体成分のうち何が未分化能に必要かについて現在探索中である。1、乳酸菌誘導多能性細胞とiPS細胞の多分化能の比較申請者らが開発した乳酸菌誘導細胞が、iPS細胞と同等の様々な細胞への分化能をもつか"を確立されている分化誘導法を用いて確認している。乳酸菌誘導細胞は、市販の分化誘導培地を用いて内胚葉、中胚葉、外胚葉系の3胚葉系の細胞に分化可能である。しかし、増殖能はiPS細胞と比較してはるかに低い。乳酸菌誘導細胞とiPS細胞のリプログラミングのステータスに違いがあるということは容易に想像できる。そのため、乳酸菌誘導細胞とiPS細胞のリプログラミングに伴う遺伝子発現の経時的変化をリアルタイムPCR法で確認していっている。現在までに解明しえいるNANOG遺伝子の発現の増強がリプログラミング後の増殖能の低下をもたらしているのではないかと考えている。2、乳酸菌誘導多能性細胞とiPS細胞のエピゲノム解析前述のように、乳酸菌を取り込んだ宿主細胞の特徴は、iPS細胞と比較してNANOG遺伝子の発現が極めて高いことである(Ohta, et. al., Plos One 2012)。乳酸菌誘導多能性細胞とiPS細胞の違いの一つは、NANOG遺伝子の発現調節によると思われる。そのため、乳酸菌によりリプログラミングされたヒト線維芽細胞のNANOG遺伝子領域を中心にChIP解析をおこない、修飾ヒストンや転写因子などクロマチン関連タンパク質のゲノム上局在を解析中である。乳酸菌誘導多能性幹細胞は、iPS細胞、ES細胞と同様の3系統(内胚葉系、中胚葉系、外胚葉系)への分化能力は有している。しかし、iPS細胞、ES細胞ほどの増殖能力は有していない。本研究の目的の一つはその違いが以下に生じてくるのかを解明することである。現在までに乳酸菌誘導多能性幹細胞では、NANOG遺伝子の発現がiPS細胞、ES細胞と比較して非常に高いことが分かった。NANOGは未分化性の維持に重要な因子の一つである。つまり、乳酸菌誘導多能性幹細胞はiPS細胞、ES細胞と同様の分化能を有していると考えられる。乳酸菌誘導多能性幹細胞とiPS細胞、ES細胞の決定的違いはその増殖能にある。iPS細胞、ES細胞は個体あるいは臓器を形成できるだけの増殖能を持つ。だが、乳酸菌誘導多能性幹細胞は分化はするがその後増殖せず静止状態を保つ。MTTアッセイを用いた結果からをそれを裏付けるようなデータが得られている。さらにリアルタイムPCR法を用いた解析から、乳酸菌誘導多能性幹細胞はiPS細胞、ES細胞と比較してOCT4,SOX2の発現量が低い状態を維持することが分かった。もちろん、iPS細胞は、山中因子(Oct3/4・Sox2・Klf4・c-Myc)を強制発現させることにより形成されるため、OCT4,SOX2の発現量が高い。転写因子OCT4,SOX2の下流因子が増殖、細胞複製の促進を行っているしているとすれば、その発現量が低い乳酸菌誘導多能性幹細胞の増殖能も低くなる。以上が、研究計画の第位1項目である"乳酸菌誘導多能性幹細胞とiPS細胞の多能性能(プラス増殖能)の比較"に関する現在までの結論である。研究代表は、平成27年4月より熊本大学大学院生命科学研究部神経分化学講座特任助教より、家庭の都合上自宅がある大分大学医学部付属病院呼吸器内科医員に移籍いたしました。当初はある程度研究業務を行う予定であったが、病院業務が多忙を極めたため研究活動が十分に行えない状況が続きました。これに関しては、移籍時の詳細な打ち合わせの欠如が招いたことであり大いに反省すべき点であると思います。様々なご配慮により、本研究費の1年間の延長と病院業務の軽減をしていただき深く感謝しております。この研究は、熊本大学生命科学部神経分化学教室との共同研究である。熊大のグループが、乳酸菌リボゾームがヒト線維芽細胞に取り込まれることによりリプログラミングを起こすことを解明している(Ito N.& Ohta K.Dev. Growth. Differ.2015)。しかし、乳酸菌によるリプログラミングでは、ES細胞用の細胞塊のうちの一部の細胞しか幹細胞マーカー(NANOG, SOX2, SSEA-3, etc,)しか示さない。つまり、リプログラミングされていない細胞も細胞塊の中に含まれている。これは、細胞塊の中のほぼすべての細胞が幹細胞マーカーを示すiPS細胞との大きな違いである。この原因として乳酸菌由来リポソームの取り込み効率を考え現在検討中である。また、乳酸菌によるリプログラミング細胞は、未分化能に関連するNAAOGの発現が極めて高い(Ohta,et, al., Plos One 2012)。

しかし、iPS細胞と違って再分化能は低く、分化誘導培地で培養してもiPS細胞ほどの分化誘導は起きなかった(分化マーカー遺伝子の発現は低かった)。つまり、乳酸菌によるリプログラミング細胞には、直接山中ファクターを細胞に導入するiPS細胞ほどの分化ドライビングを起こさない。現在、iPS細胞が再生医療における優れたツールであることが、多方面の研究により示されている。ならば分化能のおとる乳酸菌によるリプログラミングをどのように位置づけるかが今後の課題である。我々は、癌細胞を乳酸菌によりリプログラミングしアポトーシス経路に誘導、死滅させることができないかを今後検討していくつもりである。乳酸菌誘導多能性幹細胞は、iPS細胞、ES細胞と同様に3系統(内胚葉、中胚葉、外胚葉)に分化する能力を有している。今回、われわれはヒト線維芽細胞を乳酸菌を用いて多能性幹細胞に誘導する際の遺伝子発現量をリアルタイムRT-PCR法を用いて解析した。乳酸菌誘導多能性幹細胞は、iPS細胞、ES細胞と比較してNANOG遺伝子の発現を強く誘導する。NANOG遺伝子産物は、細胞の未分化能を維持するために必要である。そのNANOG遺伝子の発現の高さが乳酸菌誘導多能性幹細胞の増殖能の低下を招いている可能性が示唆される。また、われわれは乳酸菌菌体成分のうち何が未分化能に必要かについて現在探索中である。乳酸菌から細胞塊形成能を持つ分画を同定し、その中には目的とするリプログラミングを誘導す物質候補が存在すると期待している。1、乳酸菌誘導多能性細胞とiPS細胞の多分化能の比較iPS細胞は非常に高い分化能をもつ。申請者らが開発した乳酸菌誘導細胞が、iPS細胞と同等の様々な細胞への分化能をもつか"を確立されている分化誘導法を用いて確認している最中である。2、乳酸菌誘導多能性細胞とiPS細胞のエピゲノム解析乳酸菌を取り込んだ宿主細胞の特徴は、iPS細胞と比較してNANOG遺伝子の発現が極めて高いことである(Ohta, et. al., Plos One 2012)。乳酸菌によりリプログラミングされたヒト線維芽細胞のNANOG遺伝子領域を中心にChIP解析を現在行っているところである。NANOGによる未分化能の維持、OOCT4,SOX2による増殖能の促進に関して、乳酸菌誘導多能性幹細胞、iPS細胞、ES細胞のエピゲノム解析を行っていく予定である。農芸化学1、乳酸菌誘導多能性細胞とiPS細胞の多分化能の比較乳酸菌誘導細胞とiPS細胞の分化誘導に伴う遺伝子発現の経時的変化をリアルタイムPCR法で確認し、その分化能を比較する。2、乳酸菌誘導多能性細胞とiPS細胞のエピゲノム解析乳酸菌によりリプログラミングされたヒト線維芽細胞のNANOG遺伝子領域を中心にChIP解析をおこない、修飾ヒストンや転写因子などクロマチン関連タンパク質のゲノム上局在を解析中である。研究代表:河野利恵は家庭の都合のため、平成27年度4月に熊本大学大学院生命科学研究部神経分化学特任助教より大分大学医学部付属病院呼吸器内科医員に移動となった。移動時の打合せの不備のため当初予定していた研究業務ではなく病棟業務が主体となったため研究の追行が行えなかった。次年度はより研究主体に行えるポジションに移動となっている。
心筋細胞・非心筋細胞相互関係に立脚した心保護機構の解明-遺伝子変異動物による解析

本研究では、まずマウスのin vivoにおける心不全・心筋梗塞等の研究を遂行するために、マウスに於ける心筋梗塞と虚血再灌流モデルを確立した。BNP-TGマウスを用いた研究;BNP-TGマウスは、肝臓にてマウスBNPが高発現し循環血中濃度が数ng/mlに達するモデルである。このBNP-TGに急性心筋梗塞を作製すると、作製後3-5日で死亡するマウスが野生型マウスより有意に頻度が高くその死因がほとんど心破裂であることが明らかになった。BNP-TGでは、梗塞巣に白血球浸潤が野生型と比べ多く、同時にmembrane metalopr ot eaase-9(MMP9)の発現がTGマウスで有意に亢進していた。GC-Aノックアウトマウスを用いた研究:急性心筋梗塞症では発症24時間以内に血中BNP濃度の急峻且つ高度の上昇が認められるが、急性期の虚血再灌流傷害に及ぼすANP系の作用を研究する目的でGC-Aノックアウトマウスに虚血再灌流モデルを作製した。再灌流6時間後、および2日後に組織を切り出し梗塞サイズ、浸潤細胞に関して検討した。GC-Aノックアウトマウスでは梗塞サイズが野生型マウスと比べ有意に梗塞サイズが減少していることが証明された。また、浸潤細胞数、MPO活性を検討するとGC-Aノックアウトマウスでは浸潤細胞数が減少し、MPO活性も減少していた。さらに、この白血球浸潤の減少には虚血再灌流後に冠動脈血管内皮細胞に発現するPセレクチンの発現がGC-Aノックアウトマウスでは野生型マウスと比べて有意に減少していることが観察された。このPセレクチンの発現低下が白血球の内皮へのrolling attachmentを抑制させ梗塞サイズの現象に繋がったものと理解された。この結果からGC-Aノックアウトマウスでは、当初は心保護効果により虚血再灌流傷害が増強することを予測していたが結果は予想外であり、炎症急性期に於けるANP系の新たな役割が示唆された。BNP過剰発現マウス(BNP-TG)に対して、急性心筋梗塞モデルを用いた研究:マウスを気管内送管し吸入麻酔下に開胸し、前下降枝を結紮し急性心筋梗塞モデルを作製した。BNP-TGでは作製後3-5日で死亡するマウスが野生型マウスより有意に頻度が高くその死因がほとんど心破裂であることが明らかになった。現在その機序を検討中であるが、BNP-TGでは野生型と比べurokinase plasminogen activator mRNAの発現が低く、plasminogen activator inhibitor-1 mRNAの発現は亢進していた。このため線維化を伴った創傷治癒機転が遅れている可能性が破裂と関連していることが示唆された。GC-Aノックアウトマウスを用いた研究:マウスを気管内送管し吸入麻酔下に、前下降枝を30分間閉塞しその後再疎通し虚血再灌流モデルを完成させた。HS-142-1を投与するとGC-Aノックアウトマウスで観察された梗塞サイズの減少、浸潤細胞の減少が再現された。この結果からGC-Aノックアウト

マウスでは心筋梗塞の創傷治癒機転が遅れていることが示唆された。以上、2種類の研究からANP、BNP系は急性心筋梗塞および虚血再灌流モデルにおいて欠損していても過剰に存在しても正常な創傷治癒機転に悪影響を与えることが示唆された。1.GC-Aノックアウトマウスにおける、虚血再灌流実験GC-Aノックアウトマウスで30分虚血、6時間再灌流および48時間再灌流モデルを作製した。GC-Aノックアウトマウスでは予想に反して、梗塞サイズが減少しており、梗塞巣への多核白血球浸潤が野生型マウスより減少していることが観察された。血管から梗塞巣への多核白血球の浸潤には、血管内皮へのrolling attachment,firm attachment,transmigrationの3段階が存在するが、GC-Aノックアウトマウスではrolling attachmentに関与する血管内皮でのPセレクチンの発現が減少していることが明らかとなった。HUVEC等の検討により、虚血再灌流傷害時にはcGMP系がNF-κBの活性化を増強させることが明らかとなった。NF-κBの活性化はPセレクチンの発現を亢進させることが知られている。この様に虚血再灌流時にはcGMP系が存在することにより白血球の内皮への接着を増強させることが証明された。2.GC-A・AT1ダブルノックアウトマウスの作製ANP系はレニン・アンジオテンシン系に機能的に拮抗していることが示唆されてきているが、それをin vivoで明確に証明した報告は今までなかった。我々は、この点を解明するために、GC-AノックアウトマウスとAT1ノックアウトマウスをかけあわせた。GC-Aノックアウトマウスは高血圧、心肥大、左室の線維化を伴っているが、ダブルノックアウトマウスでは、これらのパラメーターを50-80%ほど抑制した。しかし、完全には抑制しなかった。ANP系は高血圧、心肥大、左室の線維化に対して保護的に働いているが、アンジオテンシン系以外の高血圧、心肥大、線維化に促進天気に働く何らかの系にも拮抗的に働いていることが示唆された。
自律神経に着目したジストロフィン異常心筋症の治療法開発－最大死因の解決を目指す

【動物実験系】動物繁殖と施設管理の都合によりモデル犬については計画より少ない数での実施となったが、概ね研究計画に沿って筋ジストロフィーのモデル犬とモデルラットを対象とした実験を進めた。いずれの結果も想定よりも心障害の程度が軽度であり、かつ投与薬の効果が実験計画の想定通りに発揮できなかった。【モデル犬を用いた治療実験】筋ジストロフィーモデル犬に対して計画より少ない3頭において実験計画に沿った治療薬の投与実験を実施した。治療薬の投与によって一部の自律神経指標は軽度の抑制ができたものの、想定どおりに心拍数低下および自律神経抑制を達成することができず、結果として心機能や心病理所見といったアウトカムの改善を認めることができなかった。【モデルラットを用いた治療実験】筋ジストロフィーモデルラットにおいて、まず心機能障害の程度を確認するために合計64匹のラットの心臓超音波検査を行った。その結果、軽度の個体差はあるものの想定されていた程度よりは心機能障害が軽度であることが判明し、また合計23匹のラットの心臓病理検査において、心臓の病理障害も想定より軽度であることが判明した。【臨床研究系】複数の診療拠点病院と共同で進めている臨床疫学研究においては研究対象者(参加同意者)を増やしながら順調に進展している。本研究により新たにシスタチンCを用いて測定した腎機能と心腎関連が強い予後規定因子であることを発見し、英文論文での報告発表を進めており、この成果は筋ジストロフィーという難病治療において重要な意義がある。動物実験そのものは概ね計画に近い状況で実施できたものの、その結果については実験計画において想定していた内容ではなかったため、計画全体の進捗状況としてはやや遅れている結果となっている。並行して進めている臨床疫学研究は順調に進捗しているものの、英文投稿のデータ整理・統計解析の確認・Figureの作成にも想定以上の時間がかかっている。【モデル犬を用いた治療実験】犬モデルにおいては計画していた範囲の薬剤投与では想定していた効果を期待できる可能性が低いことが明らかとなったため、モデルラット実験および臨床研究に研究の比重をシフトする方針。【モデルラットを用いた治療実験】心機能障害や病理障害の程度が想定より軽度であることが判明しており、何らかの心負荷を加えたモデルで検討を進める方向に修正するか検討していく。また薬剤投与の効果や至適投与量の検索も進めていく。【臨床研究系】英文論文での成果発表を進め、引き続き他の予後因子についても検索を進めていく。【動物実験系】動物繁殖の都合等により計画より少ない数での実施となっているが、概ね研究計画に沿って筋ジストロフィーのモデル犬とモデルラットを対象とした薬物投与実験を進めている。いずれも投与実験全体として、初期検討の段階ではあるが大きなトラブルや副作用の発現もなく概ね順調に進んでいる。【モデル犬を用いた治療実験】筋ジストロフィーモデル犬に対して計画通り治療薬の投与実験を進めている。治療薬の少量投与による副作用出現の有無、神経系への影響評価を進め、徐々に投与量を増量して効果を確認している。【モデルラットを用いた治療実験】筋ジストロフィーモデルラットに対しては、神経系異常や頻脈の存在の確認を進めるとともに、投与量を複数設定して各投与量における治療薬の効果および副作用の確認を進め、至適投与量を探索している。【臨床研究系】複数の診療拠点病院と共同で進めている臨床疫学研究についても研究対象者(参加同意者)を増やしながら順調に進展している。研究成果の一部は和文誌「心エコー二次性心筋症へのトータルアプローチ」で発表した。成果の意義として、筋ジストロフィーの心筋症に関連する予後規定因子などを明らかにするとともに、治療上の注意点などを発信しており意義ある成果と考えられる。また本研究により新たにシスタチンCを用いて測定した腎機能障害と心腎関連が強い予後規定因子であることを発見し、判明した知見について国際学会American Heart Association Scientific Sessions 2018にて発表を行った。現在、英文論文での報告準備を進めており、この成果は筋ジストロフィーという難病の治療において重要な意義があると考えられる。繁殖の都合等により計画より少ない数での実施となっているが、研究計画に沿って筋ジストロフィーのモデル犬とモデルラットを対象とした薬物投与実験を進めている。投与実験は初期検討の段階ではあるが大きなトラブルや副作用の発現もなく概ね順調に進んでいる。臨床疫学研究についても問題なく進捗している。【臨床研究系】

複数の診療拠点病院と共同で進めている臨床疫学研究においては研究対象者(参加同意者)を増やしながら順調に進展している。本研究により新たにシスタチンCを用いて測定した腎機能と心腎関連が強い予後規定因子であることを発見し、英文論文での報告発表を進めており、この成果は筋ジストロフィーという難病治療において重要な意義がある。動物実験そのものは概ね計画に近い状況で実施できたものの、その結果については実験計画において想定していた内容ではなかったため、計画全体の進捗状況としてはやや遅れている結果となっている。並行して進めている臨床疫学研究は順調に進捗しているものの、英文投稿のデータ整理・統計解析の確認・Figureの作成にも想定以上の時間がかかっている。引き続き研究計画に沿って動物実験および、臨床疫学研究を進めていく。また結果解析が終了したものから順次、学会や論文にて発表を進めていく予定としている。【モデル犬を用いた治療実験】犬モデルにおいては計画していた範囲の薬剤投与では想定していた効果を期待できる可能性が低いことが明らかとなったため、モデルラット実験および臨床研究に研究の比重をシフトする方針。【モデルラットを用いた治療実験】心機能障害や病理障害の程度が想定より軽度であることが判明しており、何らかの心負荷を加えたモデルで検討を進める方向に修正するか検討していく。また薬剤投与の効果や至適投与量の検索も進めていく。【臨床研究系】英文論文での成果発表を進め、引き続き他の予後因子についても検索を進めていく。物品費用を節約して使用したことと、研究分担者が分担金を使用しなかったことによって繰越金が生じた。繰越金は次年度における旅費等の支出にあて、研究分担者に対し次年度における分担金の利用法について相談していく予定である。動物実験は概ね計画に沿って進められたものの、モデル犬は想定より使用頭数が少なくなった。また動物実験の結果が想定に沿わなかった影響もあり物品費が少なくなったため次年度使用額が生じた。これらは次年度の旅費および物品費への使用を計画している。
樹状細胞の抗原識別能力を利用した抗アレルギー効果を有する酒粕由来有用菌の同定

酒粕に含まれる特定の乳酸菌は抗アレルギー効果を持つ。しかし、そのような菌を含まない酒粕も抗アレルギー効果を示すことから、酒粕には新たな抗アレルギー効果を持つ有用菌が含まれる可能性が高い。しかし、多様な菌を含む酒粕から有用菌を同定するには、純粋培養した菌の抗アレルギー効果を検証する必要があり、極めて困難である。申請者は樹状細胞の免疫制御能力に注目し、酒粕を加えた樹状細胞から抗アレルギー反応を誘導する樹状細胞を分離、分離した細胞に含まれる菌を同定する方法を確立した。同手法は、多様な菌類を広範囲かつ簡便に同定することが可能であり、新たな有効菌種を見出すことができると考えている。
膵癌を標的とした新しい診断.治療法の開発

1.Radioimmunodetectionによる膵癌診断111In-Nd2の静脈内投与による膵癌症例のRadioimmunodetectionの検討は症例を追加して最終的には21症例におこなった。確定診断が膵癌であったものは16例で、その内10例に陽性画像がえられ(sensitivity:62.5%9)、また偽陽性例はみられずspecificityは100%であった。この結果は111In-Nd2による膵癌のRadioimmunodetectionは、膵癌の鑑別診断や質的診断に有用であることが判明した。昨年度の検討においてAdriamycin結合Nd2のTargeting therapyの治療効果の有用性を担癌ヌードマウスで明らかにした。今回、殺細胞性を有する131Iを利用して前回と同様にヌードマウスに131-I-Nd2を投与してその治療効果を評価した。その結果、100μci投与では初期の腫瘍増殖抑制効果のみみられたが、200μCiでは著明な腫瘍の縮小(約20%)効果がみられ組織学的にも確認された。3.キメラNd2の作成膵癌の診断、治療におけるNd2の臨床的応用を広げる目的で、マウスNd2のキメラ化抗体(mouse-human chimeric antibody)を作成した。遺伝子組換えの手法で作成されたキメラNd2はマウスNd2と同等の抗体活性を有し、免疫組織学的検討でも確認された。今後、キメラNd2を用いることによって臨床的有用性が高まると考えられる。1.Radioimmunodetectionによる膵癌診断基礎実験(担膵癌ヌ-ドマウス)において抗膵癌モノクロ-ナル抗体Nd2のisotope標識化合物の投与による膵癌のRadioimmunodetectionの診断的有用性を、膵癌臨床例で検討をおこなった。標識モノクロ-ナル抗体(111InーNd2)の投与量法は、種々の検討より2mCi/2mg proteinが適量で、2%アルブミン加生食に混和して投与することが最適条件であることが判明したので、臨床例ではこの濃度で使用した。現在までに、膵癌ならびに膵癌を強く疑った6症例について検討を行うことができた。これらは全例において手術を施工したが、組織学的検索にて膵癌であったのは4例で、そのうち3例において今回の検討で陽性所見がえられた。一方、膵癌でなかった2例では陰性であった。このようにモノクロ-ナル抗体Nd2を応用した膵癌の免疫核診断は、症例数は少ないものの膵癌での陽性率は高く、膵癌との鑑別が困難な良性膵疾患との質的診断のうえでも役立つことが示された。今後、さらに症例をかさねてその臨床的意義について検討を続けていく予定である。2.膵癌のミサイル治療の基礎的検討膵癌のミサイル治療の目的で、Nd2を担体とした抗癌剤、isotope(殺細胞性を有する)との結合物の作成を試みており、現在抗癌剤Adriamycinとの結合物Nd2ーAdriamycinをDextran法で調製可能となり、さらに結合後の抗体活性の保持も確認されつつあり、今後in vitro,in vivo(担膵癌ヌ-ドマウス)での効果を検討する予定である。1.Radioimmunodetectionによる膵癌診断^<111>In-Nd2の静脈内投与よる膵癌症例におけるRadioimmunodetection(RAID)の臨床的有用性について、症例を追加して検討を行った。現在までに膵癌を疑われた11例で本法を施行した結果、組織診断によって膵癌と確定診断された8例のうち6例に陽性のScintigraphy像がえられた(75%)。疑陽性例は現在までの検討では認められておらず、そのspecificityは100%であった。本邦による副作用はまったく認められず、その安全性も確認された。^<111>In-Nd2による膵癌のRAIDは臨床的に有用であることがさらに確かめられた。2.モノクローナル抗体の効果的投与法の基礎的検討

Nd2の人体投与における効果的投与法の検討を、Nd2のF(ab)2分画やInterferon-γの検査前投与を行って、担膵癌ヌードマウスを用いて^<125>I-Nd2の腫瘍集積性を比較検討した。その結果、これらの抗体の修飾やcytokineの投与の併用によって腫瘍へのモノクローナル抗体の集積性の向上が認められ、今後の臨床応用の可能性が示唆された。3.膵癌ミサイル治療の基礎的検討現在までにNd2をcarrierとした抗癌剤、殺細胞性を有するradioisotopeとの結合物の作成に成功した。担膵癌ヌードマウスに対するミサイル治療の可能性について、Adriamycin結合Nd2の全身投与ならびに腫瘍の局所投与による抗腫瘍効果を検討した結果、明かな抗腫瘍作用が認められた。今後さらにisotope等によるミサイル治療の効果についても検討を行う予定である。1.Radioimmunodetectionによる膵癌診断:1111n-Nd2による膵癌症例のRadioimmunodetectionの検討を21症例に行った。確定診断が膵癌であった16例の内10例に陽性画像がえられ(sensitivity:62.5%9)、また偽陽性例はみられずspecificityは100%であった。本法は膵癌の鑑別診断や質的診断に有用であることが判明した。2.Targeting therapyの基礎的検討:Adriamycin結合Nd2のTargeting therapyの治療効果の有用性を担癌ヌードマウスを用いて静脈内および腫瘍内投与で検討した結果、両者とも抗腫瘍効果がみられとくに腫瘍内投与に著明であった。また殺細胞性を有する131-I-Nd2を投与した結果、100muci投与では初期の腫瘍増殖抑制効果のみみられたが、200muciでは著明な腫瘍の縮小(約20%)効果がみられ、組織学的にも効果が確認された。今後これらNd2複合物の臨床応用が期待される。3.Nd2の腫瘍集積性に関する工夫:Nd2の早期で高い腫瘍集積性と迅速な体内よりの排泄を目的に、F(ad′)2fragmentとIFN-gammaの併用で検討を行った結果、F(ab′)2fragmentの早期の腫瘍集積性とIFN-gammaの集積性の亢進が認められ、RadioimmunodetectionおよびTargeting theraopyへの応用が示唆された。4.キメラNd2の作成:膵癌の診断、治療におけるNd2の応用範囲を広げる目的で、マウスNd2のキメラ化抗体(mouse-human chimeric antibody)を作成した。遺伝子組換えの手法で作成されたキメラNd2はマウスNd2と同等の抗体活性を有し、免疫組織学的検討でも確認された。今後、キメラNd2の臨床的有用性を検討する予定である。
地域の教育力と住民の学習ニーズの相互関係に関する実証的研究

本研究の目的達成のための第1段階として、平成3年度は対象地域住民の学習ニーズの調査を実施したが、最終年度である平成4年度は第2段階としてまず、上記学習ニーズの調査に関する集中的な相関分析を行ない(4月9月)、これと平行して地域既存の教育機関・学習集団の訪問面接調査(7月8月)を実施した。青少年の地域生活に関する調査は、当該地域に立地する4つの小中学校を抽出し、小中学生を対象としてアンケート調査(10月11月)を実施するとともに、休日の地域活動についての観察調査を行ってビデオ撮影によって記録した。なお青少年、成人、高齢者の学習ニーズの充足と地域の教育力との相関を確認するための総合考察は10月1月までの数回の研究会によって検討し、その一致した見解によって報告書をまとめたのである。1.住民の学習ニーズの充足と地域の教育力について住民が地域内で学習ニーズを充足し、住民相互のコミュニケーションが円滑にゆき、快適性を味わいつつ生活できるときはその地域社会の人間形成力すなわち地域の教育力が強いであろうという仮説であるが、研究調査の結果次のように実証された。(1)地域への帰属度を、愛着心、住み心地、施設利用度、参加度を指標として測定したが、年数が長く、高齢の人ほど地域への帰属度が強く、地域内で学習ニーズを充足しようとする意欲も強く、地域内の学習活動に積極的に参加する。(2)ただし、学習成果を地域社会へあまり還元させていない。すなわち、教育力となり得る資源は地域にあっても、未開発の状態と言わなければならない。2.青少年にとっての地域の教育力青少年にとって地域の教育力の影響は希薄である。地域住民の影響力が弱いばかりでなく、小中学生自身が家庭、学校、通塾等に多忙で地域社会と接触が極端に弱いからである。本研究の目的達成に向かって、交付申請書に記載した実施計画に従って本年度は以下の事項について実施した。1.理論研究。「地域の教育力とは何か、その実態はどのようにして把握できるか」について、研究分担者全員が、これまでの研究調査の体験とその成果を交互に報告した(6ー7月)。その結果をもとに仮説理論の再検討を行ない、幾分の修正を行なった(8月)。2.調査地域の選定と調査対象者の抽出。理論仮説にしたがって横浜市港北区を第一次的に抽出したが、第二次的には既設の学習集団の整備されたO(大倉山)地区と学習集団未整備のN(中川)地区に決定した。住民の学習ニ-ズの充足度について比較検討を行なうためである(6ー9月)。3.「地域における生涯学習についての調査」実施(9月ー12月)。(1)調査票の作成ー調査内容は地域の環境条件9問、地域内学習9問、地域外(都内、県内)学習8問とし、その他は対象者の属性(性、年齢、学歴、職業等)とした。(2)調査対象の抽出と調査の実施。2559歳と6079歳までのグル-プ別に各地区から500名ずつ合計1000名を抽出し、郵送により調査票を配布し、戸別訪問により回収した(留置法)。有効回収率50.4%であった。4.学習集団の実況調査。地区内に既存の学習集団の多いO地区を中心として特定の教育機関を訪問し、住民の利用度・参加度を調査した。5.調査結果と次年度への研究課題。大都市周辺部のベッドタウンとしての対象地域は、約75%までがサラリ-マンで休日以外の日に地区内にいるのは主婦和高齢者であるため、地区内学習機関の利用は限定される。ただし、地区内学習機関の多いO地区は、N地区の住民より地域に対する愛着度・協力度が強いようであるが、さらに詳細な分析については次年度をまたなければならない。次年度は地域の教育力と住民の学習ニ-ズの充足との関係をインテンシィブに分析するとともに青少年と地域の教育力を検討する必要がある。

2.青少年にとっての地域の教育力青少年にとって地域の教育力の影響は希薄である。地域住民の影響力が弱いばかりでなく、小中学生自身が家庭、学校、通塾等に多忙で地域社会と接触が極端に弱いからである。
高圧高温での地球深部物質の熱伝導率測定

地球内部の熱的状態を研究する目的で高圧高温における地球深部物質の熱拡散率と熱伝導率の測定実験を行った。一次元的非定常パルス加熱の測定法を用いた。寸法の相等しい薄い円板形状の試料を3枚合わせ、その合わせ面の一つを一発のパルス電流で瞬時過熱し、もう一方の合わせ面の温度の過渡的変化を捉える。温度変化の時間経過から熱拡散率が求まり、また加熱電力が既知なので熱伝導率も求まる。試料の直径は4mm、全厚は1mm内外である。パルス加熱には金属ヒーターを用い、その厚さは0.03mm、切り込みがあって一様に発熱する。温度変化を捉えるセンサーには厚さ0.03mmの扁平な熱電対を用いた。加圧は6-8分割球高圧装置USSA-1000で行った。アンヴィルの切り落とし長さは11mmで、これに辺長18mmのマグネシア八面体圧力媒体を用いる。高温で測定する場合、試料を昇温するための発熱体の形は、試料が寸胴なことと測定用の電極の取り出しの位置関係を考え平板として、これで試料部分を上下から挟む。昇温には大電流の交流による誘導障害を避けるために直流電源を使用する。測定圧力は8.2GPaまで、温度は1000Kまでである。熔融石英・ザクロ石・カンラン石について測定した。熱拡散率と熱伝導率とも高圧の測定値を0GPaに外挿した値は既存のデータとよく一致することがわかった。高圧での熱拡散率と熱伝導率の測定値も既存のいくつかの値と矛盾しない。また測定の再現性は熱拡散率で7%以内、熱伝導率で15%内外である。圧力効果は熱伝導率・熱拡散率ともザクロ石で1GPaにつき2%3%、カンラン石のb軸方向で5%であった。ザクロ石の熱拡散率の温度変化は常圧下と同様に緩やかな傾向にある。データ収集のS/N比とダイナミックレンジを大きくとって測定の再現性を良くし、とくに熱伝導率の測定精度を上げることが当面の課題である。今後は上部マントルの温度圧力条件での測定を目標にする。地球深部に存在するとされる物質を実験研究の対象とし、高圧力下で物性測定を行おうとする場合には、試料の大きさが限られることによる難しさがある。熱伝導測定で本研究にて用いる方法によれば小さい円盤形状試料を用いパルス加熱により熱伝導率と熱拡散率を同時に高圧で測定できる。溶融石英およびザクロ石に続きカンラン石での実験により、試料の大きさを直径4mm、厚さ1mmにして圧力15GPaまで測定できる目途がついた。地球の上部マントル第一の構成物質カンラン石の測定を高圧で行うのに先立ち、単結晶でもって常圧で3つの結晶軸方向の熱拡散率をオングストローム法で測り異方性を調べた。高圧での測定は最も熱伝導率の小さいb軸方向について行った。試料はパキスタン産のFoが94%の単結晶カンラン石である。八面体押装置により加圧を行い、常温にて6.6GPaまでの圧力で測定を行った。熱拡散率を常圧に外挿した値は、オングストローム法による測定値と一致した。

熱伝導に及ぼす圧力の効果はザクロ石より大きく、5GPaにおいて熱拡散率では1GPaにつき6%で、焼結多結晶カンラン石の既知の値の約1.5倍であった。また同圧力で、熱伝導率では1GPaにつき5%で、単結晶での既知の値(273K、おそらくb軸に近い)とほぼ一致した。熱拡散率の圧力効果が単結晶のb軸方向と多結晶体とで異なることから、結晶軸方向によって熱伝導(拡散)率の圧力効果に違いがあると予想される。これからの実験では高温の測定または熱伝導のより大きい物質の測定になる。温度記録信号のS/N比が悪くなるのは必定なので、試料の周りを工夫しこれを改善する共に、データ処理技術(繰返し試行の重ね合わせ等)によって有意義な結果を得るよう努めなければならない。また、今まで測定では幸い境界条件を満たしていたために良い結果を得たが、さらに熱伝導の高い試料に対して本方法がどこまで適用できるかを吟味する必要がある。地球深部を構成する物質の熱伝導を高温高圧下で測定し、地球内部での値を推定することは、そこで起こる変化(ダイナミクス)を解き明かす一手段である。しかしながらこのような研究に適用できる熱的性質のデータはまだ不十分である。本研究においては、これまでに常温にて圧力8GPaの範囲で天然のザクロ石さらにカンラン石について良好な測定結果を得た。そこで次の段階として、温度を上げての実験を始めた。測定には今までと同様にパルス加熱法を用いる。円盤形状の試料を底面に平行に3等分し、その分割面の一つをパルス電流で瞬時加熱し、もう一方の分割面で温度の過渡的変化をとらえて、熱拡散率と熱伝導率を同時に求める。測定精度が良くなれば、高圧でほとんど実測されていない地球深部物質の熱容量も知ることができる。実験は6.8分割球高圧装置で行った。切り落とし長さ11mmのアンビルに一辺18mmの八面体圧力媒体を用いた。試料の直径は4mm、全厚は1mmである。試料を昇温するヒーターの形状は、試料が寸胴なこととパルス加熱用ヒーターおよび熱電対電極の取り出し位量との関係から薄板状とし、これで試料部分を上下に挾むようにした。温度の上限をひとまず1000°Cとし、ヒーターの材質にニクロムを使用する。試料の昇温を60Hzの交流で行うために、測定に必要なパルス加熱による熱起電力の変化に比べて遥かに大きい(800°Cのとき100倍以上)障害誘導電圧が熱電対の出力端子に現れる。しかし昇温を直流で行うことは設備の大がかりな変更が必要で現状では不可能である。そこで誘導の交流分をアナログ的に相殺するか、ストレージした後デジタル処理して除くかして、熱起電力の変化分だけを取り出す必要がある。現時点ではまだ測定結果を得るまでになっていないが、圧力10GPa温度1000°Cまでの測定を目標に来年度も引続き実験を行う。高圧力下の熱伝導率と熱拡散率の同時測定実験を高温にして行った。その結果マントル物質の研究で本測定法の有用なことが確かめられた。天然のザクロ石については8Gpa、1000Kまでの熱伝導率と熱拡散率の温度圧力効果を得た。これまでと同様に一次元的非定常パルス加熱の方法を用いた。寸法の相等しい薄い円板形状の試料を3枚合わせ、その合わせ面の一つを一発のパルス電流で瞬時加熱し、もう一方の合わせ面の温度の過渡的変化をとらえる。温度変化の時間経過から熱拡散率が求まり、また加熱電力が既知なので熱伝導率も求まる。試料の直径は4mm、全厚は1mm内外である。パルス加熱には金属ヒーターを用い、その厚さは0.03mm、切り込みを入れて一様に発熱させる。温度変化を捉えるセンサーには厚さ0.03mm程の扁平な熱電対を用いた。