hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プラズマにおけるカオスと断熱理論の有効性

プラズマ波動は、粒くの協力現象であるから、大部分の粒子とコヒ-レントである。しかし波の振幅が大きくなると、粒子運動の波に対する断熱性が破れ、カオスが発生し、これが波そのものを変えていまう可能性を持っている。このためカオス過程の波への反作用を考慮した理論の建設を試み、以下の成界を得た。1.電磁場と相互作用する粒子運動を記述するラグランジアンをダブル-変換によって案内中心座標系で表現し、運動方程式を連分数展開を用いて解いた。カオス発生点近傍での解の挙動は、数値計算の結果をよく再現し、解法の有効性を確認した。2.上の解をラグランジアンに代入し、波の変化の時間スケ-ルを消去することで振動中心座標系に移り、ここで変分によって運動方程式を構成した。これからクリモントヴィッチの手法により、粒子の初期値のアンサンブル平均から、流体力学的方程式を導出した。また電磁場により変分から運動論的波動方程式も同時に求められる。こうしてカオス過程によるプラズマのマクロな物理量の方化を記述する自己無撞着な方程式系が求められた。3.カオス過程のマクロな性質への反映を調べる第一ステップとして、上記流体方程式の運動方程式にあらわれるポンデロ-モ-ティブ力がどのように変化を受けるかをしらべた。カオス発生点近傍でポンデロモ-ティブ力は零に収束し断熱性を条件とするポンデロモ-ティブ力がこの理論のこの理論の枠組の中に正しくおさまっていることが示された。シミュレ-ションによってもこのことが確認された。
Notchシグナル亢進による腫瘍化機構の解明

本研究では、Notchシグナル異常亢進による腫瘍発症・進展の機序を解析した。(1)109例の悪性リンパ腫においてNotch2遺伝子の変異の有無を解析した。63例はびまん性大細胞性B細胞性リンパ腫(DLBCL)であり、63例中5例でアミノ酸配列異常を伴うNotch2遺伝子の変異を認めた。5例のうち3例では同じ部位のノンセンス変異により、PEST領域を含むC末端が短縮、他2例のうち1例では1ベース欠損によりやはりPEST領域を含むC末端が短縮、もう1例ではPEST領域C末端側のアルギニン残基がグルタミンに変化することが、それぞれ予測された。ノンセンス変異の3例中2例では、変異を有するNotch2アレルのコピー数が増加していた。3種類の変異cDNAを作製しNotch感受性レポーターアッセイで機能解析を行ったところ、3種類とも野生型に比べ機能が亢進していた。以上から、DLBCLの一部では、Notch2遺伝子に活性型変異があり、さらに変異アレルコピー数が増えていると結論された。(2)ヒト急性リンパ性白血病(T-ALL)の多くではNotch1遺伝子の活性化型変異がある。Notch1変異を有するヒトT-ALL細胞株DND-41を免疫不全マウス皮下に移植するモデルでは、γ-secretase阻害剤(GSI)投与により著明に腫瘍が縮小する。DND-41細胞に恒常的活性化型Notch1 (NICD)のcDNAを導入し、in vitroでは完全にGSI耐性化した細胞(NICD/DND-41)を樹立した。In vitroと異なり、NICD/DND-41腫瘍はDND-41より弱いものの、生体内では明確にGSIに反応した。以上から、GSIは腫瘍細胞内在性のNotchシグナルを抑制する他、腫瘍環境におけるNotchシグナルを阻害することで、強力に腫瘍縮小効果を示すと考えられた。本研究実施以前までの研究において我々は、ヒトT細胞性急性リンパ性白血病(T-ALL)において、成人・小児を問わず高頻度でNotch1遺伝子の活性化型変異があることを示した。Notch1は未熟T細胞での発現が高く、胸腺におけるT細胞初期分化に必須である。一方、4種類同定されているNotch遺伝子の中でNotch2は成熟B細胞での発現が高く、以前我々はNotch2が一部の成熟B細胞の形成に必須であることを示した。そこで本研究では、Notch2の活性化型変異が成熟B細胞腫瘍の発症や進展に関与する可能性を考え、多数例の造血器腫瘍患者においてNotch2遺伝子の活性化型変異やコピー数変化の有無を解析し、Notch2遺伝子変異の疾患特異性や生物学的意義を明らかにすることを目指した。代表的成熟B細胞リンパ腫であるびまん性大細胞性B細胞性リンパ腫(DLBCL)の8%において、Notch2遺伝子に変異を認めることを見出した。この変異により、Notch2は機能亢進を示した。さらに、Notch2変異を有するサンプルの一部では、変異をもつNotch2アレルのコピーが増加していた。これらは、Notch2変異とそのコピー数増加が、多段階クローン選択に関わることを示唆する。さらに、Notch遺伝子変異を有する腫瘍のin vivo治療モデル実験を行い、Notchシグナル阻害剤(γセクレターゼ阻害剤)の有効性を示した。γセクレターゼ非依存性で構成的活性化型Notch導入腫瘍細胞に対する治療モデルから、γセクレターゼ阻害剤の腫瘍増殖抑制機序としては、腫瘍細胞内のNotchシグナル遮断による効果の他に、腫瘍血管新生阻害による効果が加わった結果であることが示唆された。
S・mutans精製抗体の口腔内処理による齲触予防

1.S.mutans表層抗原I/IIの精製と抗原性: S.mutans PSー14株(血精型C)の培養上清を硫安沈殿、カラムクロマトグラフィ-に等により表層蛋白質(SAI/II)抗原を精製し、さらに尿素およびグアニジン塩酸溶液により可溶化・低分子化し得た。この抗原は複数の低分子蛋白を含む、100kDaと50kDaを主とする蛋白質であった。低分子蛋白質もイムノブロット法により抗SAI/II抗体と反応した。2.抗SAI/II抗体のヒドロキシアパタイトへの菌体付着等におよぼす影響:抗体IgG画分で処理した菌体は、ヒドロキシアパタイトディスク(HA)への付着が、粗標品抗体で87%、SAI/II抗体で73%、SA100kDa抗体で70%、SA50kDa抗体で95%抑制された。HAの抗体処理ではその効果が顕著でなく、精製標品抗体で、21%、SAI/II抗体で11%の抑制率であった。なお、SAI/II抗体による菌の発育、人工歯垢形成、乳酸生成、GTase活性等の阻害は認められなかった3.ラット実験齲触の抑制: SPF SDラットにS.mutans PSー14(c)を感染させ、6%に抗SAI/II家兎血清(凍結乾燥標品)を添加した飼料で飼育した群は、6%正常血清(同)を添加した群と比較して、47.7%の齲触抑制率を認め、その差は有意(P〈0.05)であった。4.ヒト口腔内験齲触(ICT)の予防:両側にあらかじめ硬度を測定したエナメル小片をセットしたICT装置を口腔内で使用させ、その間、口腔外で1日3回、両エナメル部を蔗糖液、次で抗体液(対照側は正常血清)に浸漬、口腔内にもどし、2週間後、硬度を再測定した。実験前後の硬度差は対照側が200±3.9実験側が242±4.9で、抗体処理によるエナメル質の有意(α=0.05)な脱灰抑制が認められた。1.S.mutans表層抗原I/IIの精製・可溶化および抗原性:S.mutansPS-14株(血清型c)の培養上清を硫安沈殿、カラムクロマトグラフィ-などにより表層蛋白(SA I/II)抗原を精製した。本抗原は可溶化剤である尿素およびクアニジン塩酸溶液により低分子化された。最大の可溶化は6M尿素濃度と2Mグアニジン塩酸濃度で得られ、その物質は10万Daと5万Daを主とする蛋白であった。これらの蛋白は、イムノブロット法により抗SA I/II抗体と反応することが確認された。また、S.mutans群(血清型ah)とS.salivarius,S.sanguis,S.mitiorには、すべてSA I/II抗体と反応する物質が存在した。そして、S.sanguisがSAI抗原の他は、すべてSA I/II抗原を有していた。2.抗SA I/II家兎抗体の、人工歯垢形成、乳酸生成、GTase活性およびハイドロキシアパタイトディスク(HA)への菌体付着におよぼす影響:抗体IgG画分で処理した菌は、正常家兎IgG(対照)で処理した菌と比較し、HA面への菌体付着が50.9%抑制された。

しかし、HAの抗体処理では、明らかな付着阻害が認められなかった。また、ガラス面での人工歯垢形成、乳酸生成、GTase活性へのSA I/II抗体の阻害は認められなかった。以上の結果から、表層蛋白抗原SA I/IIは菌の歯面への付着に強く関与しており、その抗体は特異的に歯体表層抗原をマスクし、菌の歯面への付着を阻害することが示唆された。3.抗SA I/II家兎抗体のラット口腔内投与による齲蝕予防実験:ラットを3群に分けS.mutans PS-14株(c)を感染し蔗糖含有飼料で飼育。1群には凍結乾燥した抗SA I/II抗体(飼料の6%量)を口腔内投与し、2群は抗SA I/II抗体を同量の家兎正常血清の凍結乾燥標品に替え(第1対照群)、3群は同starchに替え(第2対照群)飼育し現在実験中である。1.S.mutans(c)SAI/II抗体処理によるヒドロキシアパタイト(HA)ディスクへの菌体付着の抑制:(1)SAI/II抗体等で処理したS.mutans菌体の唾液被覆HAディスクへの付着菌数は、SAI/II抗原に対する粗標品抗体で87.0%,SAI/II抗体で72.5%、SA100K抗体で70.4%、SA50K抗体で94.6%阻害された。(2)同粗標品抗体またはSAI/II抗体で処理された唾液被覆HAディスクへの付着菌数は、前者が20.7%、後者が13.7%の付着阻害を認めたが、それらの阻害率は菌体の抗体処理と比較して顕著に低かった。2.SAI/II抗体の口腔内投与によるラット齲蝕の抑制: JCLーSDラットを3種抗生物質で口腔常在菌を抑制後、2群に別けPSー14株を感染させ、diet2000の56%ショ糖の6%をSAI/II抗体(対照群は6%正常血清凍結乾燥標品)で置換した試料で飼育し、40日後に両群の齲蝕スコアを比較した。抗体添加群の平均齲蝕スコアは45.0±6.7、対照群86.0±3.1で47.7%の齲蝕抑制率を認め、その差は有意(p<0.01)であった。3.ヒト口腔内で行う実験齲蝕(Intraoral Cariogenicity Test:ICT)法による供試エナメル質のSAI/II抗体処理による脱灰の抑制:両側の第1大臼歯歯肉部に、予め微小硬度を測定したエナメル質片を嵌入・仮着したICT装置を、口腔内で常時使用させた。その間口腔外で1日3回、実験側はショ糖溶液および抗体液、対照側はショ糖溶液および正常血清液で処理し、口腔内に戻した。2週間後両エナメル質の硬度を再側定し比較した。対照側エナメル質の硬度は200.4±3.9で、抗体処理側エナメル質は242.4±4.9であった。両側エナメル質間の硬度差(42.0)は有意(α=0.05)であり、SAI/II抗体のエナメル質処理による脱灰の抑制が認められた。
放射線照射による骨髄内環境の損傷とマクロファージによる修復機構の解析

本年度は骨髄内の脂肪細胞の増減と骨髄内環境の相関を明らかにした。致死量の放射線照射後にRelA欠損型造血幹細胞を移植したマウス(RelA欠損型移植マウス)では、骨髄内の脂肪細胞の著しい増加と共に骨量が減少し、骨髄内の造血環境が悪化する。反対にSpred1/2を欠損したマウスでは、骨髄内の脂肪細胞が消失し、骨量が増加した。このマウスの骨髄細胞と野生型の骨髄細胞とを1:1で混合しドナーとして、造血幹細胞移植を行ったところ、Spred1/2欠損型由来の細胞の分化が野生型のものより上回り、Spred1/2欠損型造血幹細胞の方が造血能が高いことが明らかになった。このように、骨髄内の脂肪細胞が増加すると骨髄内の造血環境が悪化し、脂肪細胞が減ると造血環境が良くなることがわかった。骨髄内の脂肪細胞の分化と造血幹細胞の造血能との相関を明らかにするために、Spred1/2欠損型マウスに4週齢から26週齢まで高脂肪飼料を与え続け、骨髄内の脂肪細胞の増減と造血幹細胞の造血能を調べた。野生型マウスでは雌で特に高脂肪飼料によって骨髄内の脂肪細胞が増加する一方、Spred1/2欠損型マウスでは高脂肪飼料を与えても通常飼料のマウスと同様に骨髄内に脂肪細胞はほとんど増加しなかった。これらのマウスの骨髄細胞を野生型の正常の骨髄細胞とを1:1で混合し、ドナーとして造血幹細胞移植を行った。高脂肪飼料を与えた野生型マウスの造血幹細胞は正常飼料を与えたマウスのものと比べ著しく造血能が低下していたが、Spred1/2欠損型マウスの造血能は、多少低下するものの、野生型正常マウスの造血能よりも高いままであった。このように、骨髄内の造血幹細胞の造血能と、骨髄の脂肪細胞の分化の程度との間には、不の相関があることを明らかにした。転写因子RelA欠損型胎児肝臓細胞をdonorとして造血幹細胞移植を行うと、骨量の著しい減少に伴い、造血環境が悪化する。造血幹細胞移植の前処置として行われる全身放射線照射は、造血系細胞の大量の細胞死を引き起こし、間葉系幹細胞由来の細胞にもダメージを与える。骨髄内環境の修復におけるマクロファージの役割を明らかにするために、1マクロファージの死細胞やDAMPsに対する反応としてのインフラマソームの活性化におけるRelAの役割、2野生型骨髄細胞を移植した後の骨髄内環境の変化、3RelA欠損型と対照的に、移植後に野生型よりも骨量の減少が少ないSpred1/2欠損型骨髄細胞移植マウスの骨髄内環境、について調べ、以下の結果を得た。1RelA欠損型と野生型マクロファージ間でインフラマソームの活性化について比較した。RelA欠損型ではインフラマソームの構成成分であるNLRP3やpro-IL-1βの発現が低下するために、最終産物のIL-1βは低下するが、インフラマソームの活性化に伴い起こる細胞死pyroptosisは亢進していた。2全身放射線照射+造血幹細胞移植を行うとdonorの骨髄細胞が野生型であっても、RelA欠損型ほどではないが、骨量の減少、特に海綿骨の減少が認められた。これは、移植後10日前後に間葉系幹細胞から過剰に脂肪細胞が分化する一方、同じ間葉系幹細胞から分化する骨芽細胞の分化が低下するためであることを明らかにした。3Tie2-CreによってSpred1/2を欠損させた骨髄細胞は野生型のものと比べ、donorとして移植した後の宿主マウスの骨量の減少が少ない。Spred1/2欠損骨髄細胞を移植したマウスでは移植後の脂肪細胞の分化が全く起きていなかった。これらの結果から、全身放射線照射+造血幹細胞移植後の骨量の減少は、脂肪細胞の分化と関係しているように思われる。28年度は、当初の予定では死細胞に対するRelA欠損型マクロファージの反応の解析とRelA欠損型胎児肝臓細胞の移植直後の解析を行う予定であった。死細胞に対する反応に関しては、インフラマソームの活性化の解析に焦点を絞り解析した。その結果、インフラマソームの活性化の最終産物であるIL-1βの産生は低いが、それに伴い起こる細胞死が亢進していることを明らかにした。このことは、RelA欠損型マクロファージは、十分に死細胞を処理する前に細胞死を起こしてしまうことを表している。このことが骨髄内環境にどのような影響を与えているかについてこれから解析しなければならないが、解析すべき生体反応が限られてきたことは大きな進歩と考えている。本年度はRelA欠損型移植マウスの移植直後の解析を行うはずであったが、それに関してまだ結論を出すまでに至らなかった。しかし、野生型骨髄細胞を移植しても、程度の差はあれ骨量の減少が見られることを明らかにした。このことは、造血幹細胞移植後の骨量の減少は、RelA欠損型に限ったことではなく、野生型マウスやヒトでも普遍的に起こり、本研究は骨髄移植後の骨量の減少を抑えるための治療につながると考えられる。また、当初の目的にはなかったSpred1/2欠損マウスの解析を行った。このマウスでは、移植後の骨量の減少が野生型より低下し、脂肪細胞が減少していた。

Spred1/2欠損マウスを用いることによって、骨髄移植後に骨量が大幅に減少するRelA欠損マウスとSpred1/2欠損マウスのマクロファージの機能をとを比較することによって、骨髄移植後の骨量の変化におけるマクロファージの役割をより容易に解析できるようになった。また、骨量の減少と脂肪細胞の分化には何らかの因果関係があることを示唆しており、脂肪細胞の分化に焦点を当てて解析する研究の方向性を見出すことができた。白血病や再生不良性貧血などの原因治療として造血肝細胞移植が行われる。造血肝細胞移植を行った患者では骨量が著しく低下し、骨組織の脆弱化による骨折などの危険があり患者のQOLに大きく影響する。この骨の脆弱さをもたらすひとつの要因に全身的な放射線照射が考えられる。本研究では、造血幹移植後に著しく骨量が変化する2つの系統のマウスRelA欠損マウスとSpred1/2欠損マウスを用いて、致死量の放射線照射後の骨量の変化の要因を明らかにし、骨量の変化が造血幹細胞ニッチに与える影響を明らかにする。骨量の変化においては、特に骨髄内マクロファージが与る役割を明らかにし、その作用をコントロールすることを試みる。RelA欠損型マウスの胎児肝臓細胞を造血幹細胞のソースとして骨髄移植を行うと、骨量が減少する。一方Spred1及びSpred2を欠損した細胞を造血幹細胞として移植を行うと骨量が増加する。どちらのマウスもリンパ球の分化は正常であるが、ミエロイド系の細胞が多く分化してくる。また骨量の増減と相反して骨髄内脂肪細胞の数が変化する。つまり骨量の減るRelA欠損マウスでは脂肪細胞が多く、骨量が増加するSpred1/2欠損マウスでは脂肪細胞が減少する。骨を形成する骨芽細胞と脂肪細胞は同じ間葉系幹細胞から分化する。そのため間葉系幹細胞の分化が、脂肪細胞か骨芽細胞への分化に偏りが生じることによって骨量が変化する。間葉系幹細胞からの分化を骨髄細胞由来のどのような細胞が調節しているかを解明しているが、その候補として骨髄内マクロファージを考えている。RelA欠損マウスでは、マクロファージが炎症性のものに偏っており、骨髄内が炎症状態であることがわかる。これから更に、間葉系幹細胞の分化を調節するマクロファージの役割を明らかにし、放射線照射後でも正常な骨代謝を維持することを目指していく。本研究では既に、転写因子NF-kBの一つであるRelAを欠損した胎児の肝臓細胞を造血幹細胞のソースとして造血幹細胞移植を行ったとき、宿主マウスの骨量が特に皮質骨で著しく減少すると共に、骨髄内の造血環境が悪化し、造血幹細胞の造血能が著しく低下することを明らかにした。このマウスでは骨髄内に多量の脂肪細胞が分化していた。また、炎症性のマクロファージが活性化しており、骨髄内が炎症状態であるために脂肪細胞が多量に分化したため、骨芽細胞の前駆細胞である間葉系幹細胞が脂肪細胞に分化したため骨量が減少したことを明らかにした。RelA欠損型マウスとは反対に、多くのシグナル伝達に重要なMAPKの1つであるERKの細胞内阻害分子であるSpred1とSpred2をTie2Creによって血球細胞で欠損したマウスは、骨量の増加が見られる。このマウスを用いることで、脂肪細胞の分化の程度と骨量の変化の相関を明らかにすることができた。Spred1/2欠損マウスの骨髄細胞を造血幹細胞のソースとして骨髄移植を行うと、元のマウスと同様に宿主マウスの骨量が増加する。このマウスでは、RelA欠損型マウスとは反対に骨髄内の脂肪細胞が消失していた。全身性放射線照射を行うと骨髄内に一過性に脂肪細胞が大量に分化する。
非病原性天疱瘡抗体を用いた表皮特異的ドラッグデリバリーシステムの開発

TRAILは増殖する表皮細胞にアポトーシスを誘導し、活性化T細胞を抑制するため、炎症性皮膚疾患に対する治療効果が期待される。本研究は、天疱瘡患者からクローニングされた非病原性抗体Px44とTRAILを結合させた融合タンパクPx44TRAILを作製し組織特異的ドラッグデリバリーシステムによる治療モデルの開発を目的とした。Px44TRAILは活性化されたCD4陽性T細胞のIFN-g産生を抑制し、増殖する培養ヒト表皮細胞に細胞死を誘導し、分化した表皮細胞には影響を与えなかった。Px44TRAILの皮膚組織特異的ドラッグデリバリーシステムによる炎症性皮膚疾患治療の可能性が示された。本研究では、天疱瘡患者からクローニングされた自己抗体のうち、表皮に結合するが、病原性を示さない非病原性表皮特異的抗体を用いて、表皮特異的ドラッグデリバリーシステムの開発を目指している。表皮へ誘導する治療分子として、癌抑制分子TRAIL (TNF-related apoptosis-inducing ligand)を抗体に結合させた融合タンパク(Px44-TRAIL)を作製した。TRAILは3量体を形成した状態で生物活性を有し、室温下では活性のある3量体を長く維持できないことが知られている。バクテリオファージ由来のFoldon配列は融合タンパクの3量体維持を促すことが知られていることから、TRAILにこのFoldon配列をつなげた融合タンパクを作製し(Px44-foldon-TRAIL)、その室温下での活性を検討した。37度で2日間おいた後で、PX44TRAILはの活性は50%まで低下したが、Px44-foldon-TRAILその活性を維持することが出来た。これまでの結果を、論文発表、学会発表した。in vivoにおけるPX44TRAILの表皮細胞結合の安定性をマウス投与実験で確認したところ、投与1時間程度までしか結合が認められなかった。一方、表皮組織切片においては長く結合が認められた。その理由としてTRAILの切断部位が含まれていることによりin vivoの条件下で切断されている可能性を考え、切断部位を含まないPX44TRAILを新たに作製した。マウス投与実験において投与3時間後まで結合が維持されたことを確認している。しかし、その後は結合が認められず、今後の課題を残すこととなった。当初の研究計画では皮膚炎を主な治療対象としていたが、近年、口腔扁平上皮癌(OSCC)の原発巣および転移リンパ節において天疱瘡抗原(Dsg3)が高発現していることが報告され、有用なバイオマーカーの一つと考えられていることから、口腔癌に対する組織特異抗原をターゲットとした選択的治療モデルの開発の検討を開始した。本年度、我々は口腔癌患者から樹立された40種類のOSCC細胞株を入手することができ、それらを用いた研究を開始した。まず、それぞれの細胞においてin vitroでPx44-foldon-TRAILが結合するかを確認した。その結果、細胞の糸状偽足と思われる突起の部位に優位に強く結合している像が見られ、文献検索を行ったところ、Dsg3がSCC細胞の遊走能に関わることが報告されていることがわかった。本研究では、天疱瘡患者からクローニングされた抗デスモグレイン(Dsg)抗体のうち、表皮に結合するが、病原性を示さない非病原性抗体に治療分子TRAIL (TNF-related apoptosis-inducing ligand)を結合させた融合タンパク(Px44-TRAIL)を作製し、表皮特異的ドラッグデリバリーシステムの開発を目指している。当初の研究計画では皮膚炎を主な治療対象としていたが、口腔扁平上皮癌(OSCC)において天疱瘡抗原(Dsg3)が高発現していることから、口腔癌をターゲットとした選択的治療モデルの開発の検討を開始した。口腔癌患者から樹立された40種類のOSCC細胞株のうち、6人の口腔癌患者の原発巣、転移リンパ節に由来する12種類の細胞株を対象として研究を進めた。1種類を除いたすべての細胞株でPx44-TRAILの結合を確認した。Px44-TRAILをOSCC細胞株に加えて1時間インキュベーションした後に洗浄し、結合した治療タンパクのみが作用できる条件でアポトーシス誘導能を調べたところ、10種類の細胞株でアポトーシスが認められた。陰性コントロールである、非特異的抗体を結合させた融合タンパクAM3-13TRAILではアポトーシスは誘導されなかった。以上の結果から、in vitroにおいてはPx44-TRAILのOSCCに対する治療効果が確認できた。当初の研究計画とは異なるが、口腔癌患者から樹立された40種類のOSCC細胞株を入手することができたため、口腔癌に対する組織特異抗原をターゲットとした選択的治療モデル開発の研究を開始した。Dsg3がSCC細胞の転移、遊走能に関わるという知見から、今後の研究発展が期待されると考えている。

皮膚科学入手した40種類のOSCC細胞株のうち、同一口腔癌患者の原発巣および転移リンパ節巣から樹立されたものがあり、それらを用いてDsg3の発現と細胞遊走能の比較を行い両者の相関を調べる予定である。さらに、よりDsg3の発現が高く、遊走能の高い細胞株でPx44-foldon-TRAILによるアポトーシス誘導効果が高いかをin vitro, in vivoの実験で調べたいと考えている。25年度の研究計画達成目標として、in vivoにおけるTRAILの表皮への安定したデリバリーシステムの確立をめざしていたが、in vivoの条件下で活性を維持できる改良型PX44-foldon-TRAILを作製することができた。また、長時間の安定した表皮細胞への結合を目指して、切断部位をのぞいたTRAILを用いたPX44TRAILの検討を行っている。また、ここまでの研究成果を、論文、学会発表することが出来た。初年度に治療タンパクの改良と、機能解析が研究の中心となり、最も費用がかかるマウスを用いた実験が行われなかったことと、当初の研究計画とことなる、口腔癌治療モデルの研究へと発展して行ったことによる、研究計画の変更による。今年度は、皮膚炎モデルマウスへの投与による、治療効果検討を行う予定である。また、抗体PX44のターゲットであるDsg3が頭頚部扁平上皮癌で高発現することが報告されており、TRAILが癌抑制分子であることから、扁平上皮癌に対する治療効果の検討も模索して行きたいと考えている。40種類の口腔癌細胞株を用いて、治療タンパクによるin vitroでのアポトーシス誘導効果を検討した後、マウスへの腫瘍細胞移植を行い、in vivoでの治療効果の検討を行いたいと考えている。融合タンパクの改良と、in vitroでの解析が中心となったため、多量のタンパク精製をおこない、実験動物も用いることにより最も多くの経費が必要となる、動物への投与実験をあまり行わなかったため。治療タンパクの改良ある程度のめどが立ったので、今年度は動物への投与実験を中心とした実験計画となる。主に、タンパク精製、実験動物購入、投与実験後の解析に使用する。
小児血管腫進展における血管内皮前駆細胞とVEGF,VEGF-Cの役割の解明

腫瘍細胞から分泌されたVEGFは腫瘍血管新生に関与する。小児血管腫および神経芽細胞腫患者では、VEGF(-A)は健常者と比較し有意に上昇していた。増殖期血管腫患者は、定常期から回復期の血管腫患者と比較しVEGF-Aが上昇する傾向にあった。また、神経芽細胞腫において腫瘍摘出後2か月経過してもVEGF-Aは正常化せず、高値が持続していた。VEGF-C,Dは、血管腫患者は健常者と比較し有意に低下していた。小児血管腫の増悪におけるVEGF(A-D)の役割を解明する目的で本研究を行っているが、最近、小児神経芽腫においても、腫瘍伸展度とVEGF発現について相関があるという報告があり(J Exp Clin cancer Res 2009,28,143)、本年度は血管腫患者13名に加え、小児固形腫瘍であるWilms腫瘍StageIV患者1名、神経芽細胞腫StageI患者1名に対象者を拡大し、2年間に65検体を採取した。また、VEGF-A,Dについては、健常者(遺伝性球状赤血球症や鉄欠乏性貧血といった非腫瘍性疾患)11名についても検体採取し、同時に測定を行った。いずれも凝固異常はなかった。採取した血清を用いてELISA法(human ELISAキット;R & D Systems,Inc)にてVEGF-A, C, Dを計時的に測定した。VEGF-Aについては、健常者45-400pg/mlに対し、血管腫患者は、発症時は500pg/ml、以後150-450pg/mlで、発症時は健常者より軽度上昇し、退縮期には平均値が低下する傾向があった。血管腫の大きさとVEGF-A濃度に相関は見られなかった。Wilms腫瘍については、腫瘍摘出前150pg/ml、以後数値はほぼ一定しており、健常者と比較し有意差は見られなかった。神経芽腫については、腫瘍摘出前900pg/mlと上昇し、過去の報告と一致していたが、腫瘍摘出1か月後は1200pg/mlに上昇し、2か月後800pg/mlと、摘出前に高値で手術後も一過性の上昇が見られた。VEGF-Cについては、血管腫患者350-900pg/ml、Wilms腫瘍90-800pg/ml、神経芽腫の腫瘍摘出前600pg/ml、1か月後1000pg/ml、2か月後700pg/mlであった。結果にばらつきがあり、更に検体数を増やし検討が必要と考えた。VEGF-Dについては、現時点では健常者と対象者に差が見られていない。来年度は、更に検体数を増やし、結果発表を予定する。小児血管腫および固形腫瘍における血管内皮増殖因子群の役割を解明する目的で、本年度は血管腫患者13名に加え、神経芽細胞腫Stage I患者1名、Wilms腫瘍Stage IV患者1名も検体採取しELISA法でVEGF-A,C,Dを計時的に測定した。VEGF-A,Dについては、健常者(遺伝性球状赤血球症や鉄欠乏性貧血といった非腫瘍性疾患)11名についても検体採取し、測定を行った。VEGF-Aについては、血管腫患者が296.7±173.5pg/ml、健常者が120.8±95.7pg/mlと血管腫患者において有意に上昇していた(P<0.05)。苺状血管腫を有した同一患者について、経時的な検討では、大きさと数値の相関はなかった。神経芽細胞腫の患者は、同一患者で複数回測定し、健常者と比較した。神経芽細胞腫患者は883.3±104.0pg/mlと、健常者と比較し有意に上昇していた(P<0.05)。神経芽細胞腫患者において、摘出前と摘出後1か月、2か月については、いずれもVEGF-Aが上昇しており、(摘出前850pg/ml、1か月後1000pg/ml、2か月後800pg/ml)摘出直後に数値の正常化は得られなかった。このことから、微小残存病変があった場合、再増大の危険性があることが推測された。神経芽細胞腫については、cell lineでVEGF(-A)のモノクローナル抗体であるbevacizumabの有効性が報告されており、今後、検体数を増やし、今後の治療に反映させることが期待されると考えた。Wilms腫瘍患者については、同様に1名の患者から複数回測定したが、173.4±145pg/mlと、健常者との有意差はなかった。VEGF-Dについては血管腫患者が348.7±149.7pg/ml、健常者は456.3±179.0pg/mlと、むしろ血管腫患者の方が低下している傾向にあった(P=0.08)。

VEGF-Cについては、血管腫患者が767.9±537.8pg/ml、神経芽細胞腫患者が712.5±256.1pg/ml、Wilms腫瘍患者が354.5±299.6pg/mlと、血管腫と神経芽細胞腫患者がやや数値が上昇している傾向があった。このためVEGF-C/VEGFR3のシグナルの抑制が治療のターゲットになる可能性もあり今後症例を蓄積して検討したい。
白血球接着分子VAP-1の眼窩腫瘍における予後予測因子としての検討

眼科領域における眼付属器腫瘍の中で結膜腫瘍は臨床上よく遭遇する疾患である。その中で、良性腫瘍である化膿性肉芽腫と悪性腫瘍である節外性B細胞性リンパ腫は炎症細胞浸潤をともなっているが、その病態における炎症の関与は明らかとされていない。そこで、本研究では両腫瘍組織における白血球接着分子vascularadhesionprotein(VAP)-1の発現および局在について検討した。VAP-1は、正常結膜では血管内皮細胞の細胞質に存在したが、化膿性肉芽腫と節外性B細胞性リンパ腫の双方では血管の内腔側に局在していた。これらのことは、VAP-1の発現様式は腫瘍によって異なるが、炎症病態に関与していると考えられた。本研究により、眼付属器腫瘍におけるVAP-1の病態関与が示唆され、今後の更なる検討の手がかりを得ることができた。白血球接着分子Vascular Adhesion Protein(VAP)-1は多様な疾患に関わっていることが知られており、腫瘍性病変ではその発現量と生命予後の関係が注目されている。しかしながら、眼科領域における腫瘍性疾患とVAP-1との関連は現時点で不明である。本研究計画は、免疫組織学的手法、分子生物学的手法を用いて眼窩腫瘍におけるVAP-1発現を定量し、VAP-1発現と眼窩腫瘍の悪性度(転移率・再発率)および生存率との関連性を検討することを目的としている。本年度は、年度計画の主な項目である「眼窩腫瘍組織の検体採取」に主眼をおいておこなった。しかしながら、本研究計画が追加採択となったこと、そして眼窩腫瘍が元来稀な疾患であることから、現時点での検体数は4例となっている。今後さらに検体数を追加する予定である。現時点で検討可能である組織切片を用いて免疫染色をおこなったところ、1)正常結膜組織ではVAP-1発現は認められない、2)結膜悪性リンパ腫では血管組織にVAP-1が発現している、3)化膿性肉芽腫では、血管組織にVAP-1が強発現している、という結果が得られている。今後は検体数増加が見込めること、また免疫染色以外の手法による発現解析もおこなうこと、臨床データを用いたレトロスペクティブな検討をおこなうことなどから、さらに各眼窩腫瘍におけるVAP-1発現に関する知見が得られるもの考えられる。白血球接着分子Vascular Adhesion Protein (VAP)-1は多様な疾患に関わっていることが知られており、腫瘍性病変ではその発現量と生命予後の関係が注目されている。前年度の検討では眼窩腫瘍の検体収集が予定より遅延したため、今年度は眼科領域における眼窩腫瘍以外の腫瘍性病変、すなわち結膜腫瘍の検体収集と解析も並行しておこなった。代表的な結膜腫瘍である節外性B細胞性リンパ腫と化膿性肉芽腫におけるVAP-1の発現を検討したところ、正常結膜組織では微小血管を構成する血管内皮細胞の細胞質に存在するVAP-1が、節外性B細胞性リンパ腫と化膿性肉芽腫においては血管内腔、すなわち細胞膜表面にその局在が変化していた。本結果は、結膜組織における腫瘍性病変の形成にVAP-1発現が関与している可能性、また炎症性変化がその病態基盤に存在している可能性を示していた。しかしながら、その発現パターンと腫瘍の悪性度には相関を認められず、今後さらに検討する予定である。本研究結果は、VAP-1が結膜腫瘍における治療標的となり得る可能性を示していた。前年度は、眼科領域における腫瘍性病変である節外性B細胞性リンパ腫と化膿性肉芽腫を対象にVAP-1に対する免疫染色をおこなった。

その結果、正常結膜組織では血管内皮細胞の細胞質に存在するVAP-1発現が、節外性B細胞性リンパ腫と化膿性肉芽腫においては血管内腔にその発現が認められ、結膜腫瘍の病態形成にVAP-1発現が関与する可能性が示された。今年度は、節外性B細胞性リンパ腫と化膿性肉芽腫組織におけるVAP-1発現をwestern blot法でも確認をおこない、前年度の検討結果を支持する結果を得た。上記検討結果を学術誌Ophthalmic researchに報告し、受理された。また、眼瞼悪性腫瘍として悪性黒色腫を対象にVAP-1に対する免疫染色をおこなった。その結果、血管内皮細胞および間質に存在する細胞にVAP-1の免疫局在を認めた。VAP-1発現と皮膚メラノーマの生命予後には相関があると過去には報告されており、大変興味深い結果である。現在、この間質組織に存在するVAP-1陽性細胞の同定をおこない、本疾患の病態メカニズムにおけるVAP-1の関与を検討している。今年度は眼科領域における眼窩腫瘍以外の腫瘍性病変、すなわち結膜腫瘍の検体を収集および解析して同疾患におけるVAP-1の発現を検討した。代表的な結膜腫瘍である節外性B細胞性リンパ腫と化膿性肉芽腫症例を選択し、得られた組織検体を用いてVAP-1発現を検討したところ、正常結膜組織では微小血管を構成する血管内皮細胞の細胞質にVAP-1発現が認められるが、節外性B細胞性リンパ腫と化膿性肉芽腫においては血管内腔にVAP-1が局在していた。本結果は、結膜組織における腫瘍性病変の形成、そして併発する炎症性変化にVAP-1発現が関与している可能性を示していた。しかしながら、その発現パターンと腫瘍の悪性度には相関を認めなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。上記の結膜腫瘍の検討とともに、眼窩腫瘍の組織検体収集を並行しておこなった。次年度は、眼窩悪性リンパ腫および眼瞼悪性黒色種におけるVAP-1発現を検討する予定である。
ガス注入法による泡沫食品の易摂食・誤嚥防止食としての適用性に関する体系的研究

平成30年度は食品にガスを注入して微小泡沫を形成させる泡沫食品の原料として豆乳を用い、電動泡立て器により形成された泡沫と比較することによりエスプーマ法による泡沫食品の特徴について検討した。豆乳中の気泡の形成を良くするために、市販のトロミ剤を微量用いた。トロミ剤を豆乳に添加すると、トロミ剤無添加試料の粘性率はせん断速度1s-1で7mPaであったが、0.9%のトロミ剤を添加すると粘性率995mPaまで増加した。同様にトロミ剤を0%から0.9%に変化させると、角周波数1rad/sで貯蔵弾性率では500倍前後まで、損失弾性率は100倍前後まで増加した。エスプーマ法では亜酸化窒素ガスを注入した後、容器を振盪することにより泡沫の形成が促進される。平成30年度に使用した試料では、振盪回数を増加させることにより試料の膨張率は急激に増加したが、泡沫の形成は最大値に達した後はプラトーとなった。一方、電動泡立て器により発泡させた試料の膨張率は撹拌時間の増加に従い緩慢に増し、増加の程度はエスプーマ法と比較して低かった。トロミ剤の泡沫形成への影響については、電動泡立て器ではトロミ剤の添加により膨張率は急激に低下し、トロミ剤の濃度が増加するとさらに緩慢に低下し続けた。また、エスプーマ法においては、トロミ剤の添加により膨張率は緩慢に増加し、電動泡立て器とは反対の傾向を示した。発泡させたトロミ剤添加豆乳の一定量をロートに注入し、ロートからの落下速度を測定した結果、電動泡立て器における落下速度は撹拌時間が長いほど、トロミ剤の添加濃度が高いほど遅くなり、その依存性は撹拌時間でより強かった。エスプーマ法においては、落下速度は振盪回数が多いほど、トロミ剤濃度が高いほど遅くなったが、両者に対する依存性は電動泡立て器によるよりはエスプーマ法で極めて強かった。平成30年度は咀嚼・嚥下機能に応じた安全で栄養価の高い泡沫食品の物理的性質やその利用可能性を究明するために、泡沫食品試料を決定し、その試料に対して機器測定や官能評価を行う計画であった。エスプーマ法による泡沫食品試料として、ゼラチン、卵白や豆乳などと亜酸化窒素ガスを組み合わせて、エスプーマ法により泡沫食品を調製し、主にその保形性から試料としての適性を検討した。その結果、平成30年度は豆乳に微量のトロミ剤を添加した試料が最適であると判断されたために、トロミ剤添加豆乳を試料として決定した。強制的に亜酸化窒素ガスを封入して形成される泡沫が一般的に行われている空気を抱き込んで形成される泡沫とどのように物理的特性が異なるのか疑問に思われたために、当初計画していなかった電動泡立て器により形成される泡沫を比較対象として検討した。当初の計画では、泡沫食品試料の膨化性を粘弾性測定装置およびテクスチャー測定装置などを用いて測定する予定であったが、エスプーマ法により形成された泡沫の消泡速度が著しく速かったために、これらの測定機器では測定が困難であることが判明した。そこで、柘植らの方法(日本調理科学会誌Vol.43 (1),10ー16(2010))による膨化性と落下速度を計測した。つまり、形成された泡沫中の液体体積に対する気体体積の割合である。しかし、エスプーマ法による泡沫豆乳の調製には時間がかかった上に、1回の調製で1測定値しか得ることができなかったために、測定に膨大な時間を要した。そのために、予定していた官能評価などを平成31年度・令和元年度で実施しなければならない状況となってしまった。しかし、これまでにエスプーマ法により形成された泡沫豆乳の性質が明確となってきたために、今後は泡沫の状態をより詳細に検討することができるのではないかと考えている。平成31年度・令和元年度では平成30年度に続き、エスプーマ法による泡沫形成の特徴を電動泡だて器による泡沫と比較することにより明らかにする。平成30年度は泡沫を形成することにより試料の膨化の程度と泡沫試料のロートからの落下速度により検討したが、十分ではなかった。平成31年度・令和元年度では泡沫の状態をより詳細に検討するために、まずレーザー走査顕微鏡による観察を行う。レーザー走査顕微鏡ではレーザーを光源として、非接触で大気中にて簡単に表面形状を3次元で計測でき、短時間での測定が可能であるために、泡沫の観察・計量には適していると考えられる。本測定により泡沫の状態を視覚的に明らかにし、さらに泡沫の粒径や粒径分布などを定量的に測定する予定である。併せて、異なる泡沫の口腔内での刺激により、ヒトの知覚強度がどのように変化するのかを、官能評価を用いて7点評価法により明らかにする。測定項目は「形成された泡沫の細かさ」、「舌触りの滑らかさ」、「弾力」、「口腔内でのまとまりやすさ」、「呑み込みやすさ」などとし、特に泡沫食塊の口腔内でのまとまりやすさや呑み込みやすさを中心に検討する。泡沫食品は嚥下困難者のために、嚥下時の安全性を高め、栄養成分の摂取量を高めることが目的である。そこで、超音波パルスドップラー法による咽頭部における食塊の移動をヒトを通して計測し、数量的に明らかにする。

超音波パルスドップラー法によりヒトの体内を観察する手法は、安全で非侵襲性であるために広く医学領域では活用されている。本測定により咽頭部における食塊の最大移動速度、平均移動速度および通過時間などを得る予定である。これらの結果と平成30年度に得られた測定結果を合わせて総合的に検討し、エスプーマ法による泡沫食品の特徴を明らかにし、嚥下困難者用食品としての安全性や適用性などについて究明する予定である。平成30年度は食品にガスを注入して微小泡沫を形成させる泡沫食品の原料として豆乳を用い、電動泡立て器により形成された泡沫と比較することによりエスプーマ法による泡沫食品の特徴について検討した。豆乳中の気泡の形成を良くするために、市販のトロミ剤を微量用いた。トロミ剤を豆乳に添加すると、トロミ剤無添加試料の粘性率はせん断速度1s-1で7mPaであったが、0.9%のトロミ剤を添加すると粘性率995mPaまで増加した。同様にトロミ剤を0%から0.9%に変化させると、角周波数1rad/sで貯蔵弾性率では500倍前後まで、損失弾性率は100倍前後まで増加した。エスプーマ法では亜酸化窒素ガスを注入した後、容器を振盪することにより泡沫の形成が促進される。平成30年度に使用した試料では、振盪回数を増加させることにより試料の膨張率は急激に増加したが、泡沫の形成は最大値に達した後はプラトーとなった。一方、電動泡立て器により発泡させた試料の膨張率は撹拌時間の増加に従い緩慢に増し、増加の程度はエスプーマ法と比較して低かった。トロミ剤の泡沫形成への影響については、電動泡立て器ではトロミ剤の添加により膨張率は急激に低下し、トロミ剤の濃度が増加するとさらに緩慢に低下し続けた。また、エスプーマ法においては、トロミ剤の添加により膨張率は緩慢に増加し、電動泡立て器とは反対の傾向を示した。発泡させたトロミ剤添加豆乳の一定量をロートに注入し、ロートからの落下速度を測定した結果、電動泡立て器における落下速度は撹拌時間が長いほど、トロミ剤の添加濃度が高いほど遅くなり、その依存性は撹拌時間でより強かった。エスプーマ法においては、落下速度は振盪回数が多いほど、トロミ剤濃度が高いほど遅くなったが、両者に対する依存性は電動泡立て器によるよりはエスプーマ法で極めて強かった。平成30年度は咀嚼・嚥下機能に応じた安全で栄養価の高い泡沫食品の物理的性質やその利用可能性を究明するために、泡沫食品試料を決定し、その試料に対して機器測定や官能評価を行う計画であった。エスプーマ法による泡沫食品試料として、ゼラチン、卵白や豆乳などと亜酸化窒素ガスを組み合わせて、エスプーマ法により泡沫食品を調製し、主にその保形性から試料としての適性を検討した。その結果、平成30年度は豆乳に微量のトロミ剤を添加した試料が最適であると判断されたために、トロミ剤添加豆乳を試料として決定した。強制的に亜酸化窒素ガスを封入して形成される泡沫が一般的に行われている空気を抱き込んで形成される泡沫とどのように物理的特性が異なるのか疑問に思われたために、当初計画していなかった電動泡立て器により形成される泡沫を比較対象として検討した。当初の計画では、泡沫食品試料の膨化性を粘弾性測定装置およびテクスチャー測定装置などを用いて測定する予定であったが、エスプーマ法により形成された泡沫の消泡速度が著しく速かったために、これらの測定機器では測定が困難であることが判明した。そこで、柘植らの方法(日本調理科学会誌Vol.43 (1),10ー16(2010))による膨化性と落下速度を計測した。つまり、形成された泡沫中の液体体積に対する気体体積の割合である。しかし、エスプーマ法による泡沫豆乳の調製には時間がかかった上に、1回の調製で1測定値しか得ることができなかったために、測定に膨大な時間を要した。
高温型斜方輝石の安定領域の確立と天然火成岩中での探索

申請者は「高温型斜方輝石の安定領域の確立と天然火成岩中での探索」を研究課題として、1低温型ー高温型斜方輝石の安定領域の決定、2冷却時に形成する高温型斜方輝石を含む鉱物組織を解明し、3天然火成岩中における高温型斜方輝石の観察を行う予定であった。1低温型ー高温型斜方輝石の安定領域を決定するために、1・2年目はMg2Si2O6-Fe2Si2O6系における高温その場粉末X線回折、およびゲルを出発とする合成実験を行った。その結果、低温型ー高温型斜方輝石の相転移温度は1000-1200°Cであり、高温型斜方輝石は1200-1300°C以上でしか安定領域を持たない可能性が示唆された。また過去の相平衡図とは異なり、広範囲に及んでピジョン輝石が安定である可能性が示唆された。1・2年目の結果から、天然火成岩中には高温型斜方輝石は出現しないことが分かった。そのため、3年目の研究は当初予定していた2、3の研究を行うのではなく、1低温型ー高温型斜方輝石の安定領域の決定をより詳細に行うため、i)Mg2Si2O6-CaMgSi2O6-CaFeSi2O6-Fe2Si2O6系におけるゲルを出発とする合成実験とii)斜方輝石を出発とする単斜輝石への相転移実験を行った。i)の結果から、高温型斜方輝石の安定領域を含むMg2Si2O6-CaMgSi2O6-CaFeSi2O6-Fe2Si2O6系の相平衡図及び等温断面図を作成し、Caを含む系における高温型斜方輝石の安定領域を示した。また、ii)の結果、一部の試料において斜方輝石からピジョン輝石間への相転移を観察することができ、過去の相平衡図が誤っていることを示した。しかし相転移を観察できていない試料との差を見出すことができておらず、その理由については今後の課題として残る結果となった。26年度が最終年度であるため、記入しない。申請者の研究は、天然試料における斜方輝石の相関係の解明を目的とし、そのために(1)低温型-高温型斜方輝石の安定領域の決定を行い、(2)冷却時に形成する高温型斜方輝石を含む鉱物組織を解明し、(3)天然火成岩中における高温型斜方輝石の観察を行う予定である。その中で、今年度は(1)低温型-高温型斜方輝石の安定領域の決定を中心に研究を進めた。Mg2Si2O6-Fe2Si2O6系における低温型-高温型斜方輝石の安定領域を決定するために、高温その場粉末X線回折実験により、低温型-高温型斜方輝石の相転移を観察する必要がある。今年度はフォトンファクトリー内のBL-4B2にある放射光を用いた多連装粉末X線回折装置にて雰囲気を制御して実験を行うために、雰囲気炉の調査、雰囲気炉をビームラインに取り付けるためのアタッチメントの開発、使用するガスの選択、及び出発物質の準備を行い、来年度早々に雰囲気炉を用いて放射光粉末X線回折実験を行えるようにした。また、Mg2Si206-CaMgSi2O6-CaFeSi2O6-Fe2Si2O6系における低温型-高温型斜方輝石の安定領域を決定するために、組成の異なる9種類のゲルを出発物質とした合成実験を行った。合成実験は、H2-CO2混合ガスによりp(O2)をバッファーした縦型炉を立ち上げて実験を行った。Feを含まない場合、高温型斜方輝石の安定領域は1370°C以上であったが、本研究では1280°Cでも高温型斜方輝石が観察できたため、高温型斜方輝石はFeを含むほど低温まで安定領域を持つことがわかった。このことから、天然火成岩中に高温型斜方輝石が晶出していた可能性が高まったと言える。申請者の研究は、天然試料における斜方輝石の相関係の解明を目的とし、そのために1低温型ー高温型斜方輝石の安定領域の決定を行い、2冷却時に形成する高温型斜方輝石を含む鉱物組織を解明し、3天然火成岩中における高温型斜方輝石の観察を行う予定である。1年目に引き続き2年目も1低温型ー高温型斜方輝石の安定領域の決定を中心に研究を進めた。低温型ー高温型斜方輝石の相転移温度を決定するため、つくばの高エネルギー加速器研究機構のフォトンファクトリー内のBL-4B2にある放射光を用いた多連装粉末X線回折装置にて実験を行った。様々な化学組成を持つ天然・合成斜方輝石を出発物質として実駿を行った結果、低温型斜方輝石-高温型斜方輝石間の相転移は1120±50°Cの範囲であることが分かった。このことから、高温型斜方輝石は大気圧条件において約1120°C以上で安定領域を持ち、天然火成岩に晶出する斜方輝石は低温型斜方輝石のみであり、天然の高温型斜方輝石は高温低圧の地球外の試料中にあることがわかった。

また、Huebner (1980)の示したMg2Si206-Fe2Si206系の相図の斜方輝石・単斜輝石の安定領域を確認するため、H2-CO2混合ガスによりp (02)をバッファーした縦型炉を用いて実験を行った結果、1300°Cの合成実験の回収試料からは単斜輝石じか観察できなかった。また、En67Fs37の化学組成を持つ斜方輝石を1200°Cで保持したところ、単斜輝石への相転移が観察できた。この結果はHuebner (1980)のMg2Si206-Fe2Si206系の相図が誤っており、Mg2Si206-Fe2Si206系の相図を考えなおす必要性を示している。申請者は「高温型斜方輝石の安定領域の確立と天然火成岩中での探索」を研究課題として、1低温型ー高温型斜方輝石の安定領域の決定、2冷却時に形成する高温型斜方輝石を含む鉱物組織を解明し、3天然火成岩中における高温型斜方輝石の観察を行う予定であった。1低温型ー高温型斜方輝石の安定領域を決定するために、1・2年目はMg2Si2O6-Fe2Si2O6系における高温その場粉末X線回折、およびゲルを出発とする合成実験を行った。その結果、低温型ー高温型斜方輝石の相転移温度は1000-1200°Cであり、高温型斜方輝石は1200-1300°C以上でしか安定領域を持たない可能性が示唆された。また過去の相平衡図とは異なり、広範囲に及んでピジョン輝石が安定である可能性が示唆された。1・2年目の結果から、天然火成岩中には高温型斜方輝石は出現しないことが分かった。そのため、3年目の研究は当初予定していた2、3の研究を行うのではなく、1低温型ー高温型斜方輝石の安定領域の決定をより詳細に行うため、i)Mg2Si2O6-CaMgSi2O6-CaFeSi2O6-Fe2Si2O6系におけるゲルを出発とする合成実験とii)斜方輝石を出発とする単斜輝石への相転移実験を行った。i)の結果から、高温型斜方輝石の安定領域を含むMg2Si2O6-CaMgSi2O6-CaFeSi2O6-Fe2Si2O6系の相平衡図及び等温断面図を作成し、Caを含む系における高温型斜方輝石の安定領域を示した。また、ii)の結果、一部の試料において斜方輝石からピジョン輝石間への相転移を観察することができ、過去の相平衡図が誤っていることを示した。しかし相転移を観察できていない試料との差を見出すことができておらず、その理由については今後の課題として残る結果となった。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画では、今年度中に高温その場X線回折実験を行い、Fe含有量による相転移温度の変化を明らかにする予定であった。しかし、この実験には、雰囲気制御下で放射光を用いた高温その場観察が必要であり、既存の装置では実験を行うことができなかった。今年度は装置の開発を中心に研究を進めていたために、必要なデータを取る段階にはいたらなかった。今年度は低温型ー高温型斜方輝石の相転移を観察するため、高角度分解能なX線回折装置と雰囲気コントロール可能な高温炉を立ち上げ、データを収集して成果を上げた。その結果、高温型斜方輝石は大気圧条件では1100°C以上の高温でのみ安定領域を持ち、天然火成岩中には産出しないことが分かった。また合成実験では、Mg2Si206-Fe2Si206系の誤りを指摘する研究結果が得られた。相平衡図の再構築が必要となり慎重に進めたため、天然火成岩の観察などに手を付けていないが、造岩鉱物学分野において最も基礎となるMg2Si206-Fe2Si206系のが誤りを指摘する成果が得られており、おおむね順調に進展している。1年目により作成した炉を用いて高温その場粉末X線回折実験を行い、Fe含有量による相転移温度の変化を明らかにする。また、DSCによる熱量測定も行い、相転移温度の圧力変化も計算する。また、Caを含む系における実験も引き続き行い、相図を完成させる。相図が完成した後に、冷却速度をコントロールして実験を行い、冷却中に作る組織を調べる。また、それらと同時に、ピジョナイトを含む天然火成岩を集め、薄片を作成する。