hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
縦型有機発光トランジスタの開発と動作メカニズム解明

申請者らが独自に展開している、縦型メタルベース有機トランジスタ(MBOT)の構造を用いて、面状に発光する有機発光トランジスタを開発することを目的とした。材料選択幅の広いp型MBOTを用いて、蛍光材料を用いた発光MBOT、さらに燐光材料を用いた発光MBOTを作製し、高い電流発光効率を実現した。また、大気下加熱不要な、新しい原理に基づくp/n積層型MBOTを開発した。MBOT自体の性能を向上させるために、有機半導体薄膜における縦方移動度に着目し、これを評価するための新たな測定手法(CELIV法)の開発や、薄膜構造制御による縦方向移動度の向上、そしてMBOTの性能向上を実現した。性能向上を実現した。1年目である本年度は、縦型メタルベース有機トランジスタ(MBOT)を用いた発光トランジスタにおける従来の問題点(低い電流発光効率)を解決する新たなプラットフォームとして、p型のMBOTを用いた発光トランジスタの作製に挑戦した。また、発光トランジスタのデバイス設計を行っていく上で最大の課題となる、「ベース電極におけるキャリア透過メカニズム(=電流増幅メカニズム)」について、SEM、TEM、AFM、EDX等を用いてベース電極構造の観点から徹底的な検証を行った。その結果、n型とp型では透過メカニズムが異なり、p型においてはLiF絶縁層に蓄積したキャリアが強い電界によりベース電極を透過していることが示された。より基礎的な検討としては、MBOTの基本性能を向上させるために重要な「縦方向移動度の向上」を目的として、CuPcのface-on配向膜の検討を開始した。2年目である本年度は、昨年度はじめて確立したp型メタルベース有機トランジスタ(MBOT)を用いた発光トランジスタを用いて、さまざまな発光材料に展開し効率向上のための因子の分析を行った。これまで発光層としてはもっとも標準的なAlq3を用いて電流発光効率0.57 cd/Aを達成したが、より高性能の発光材料を適用できるか検討を行った。蛍光発光層としてC545T/MADN、ホール輸送層としてはMBOTで必要不可欠な大気下加熱プロセスによる影響を低減するために、通常のNPBより高Tg材料であるDMFL-NPBを用いた。その結果、蛍光系では約2倍となる1.2 cd/Aを実現することができた。また、燐光系材料への展開も行い、標準的なIr(ppy)3 : CBP系の発光層において5.2 cd/Aを実現した。このように、実績のあるOLED材料を比較的簡単に発光トランジスタに導入できるのが本デバイスの特徴であり、半導体特性と発光特性を同時に満たす必要がある発光FETと異なる点である。一方で、MBOTに必須の大気下加熱処理を回避する可能性を検討した。ベースAl電極を蒸着時に部分的に酸化させることにより、大気下加熱プロセスなしでもある程度のMBOT性能を実現することができた。その結果、燐光系発光MBOTにおいてこれまでで最も高い10.4 cd/Aを実現することができた。また、発光MBOTの動作メカニズムを使った有機ELのチャージバランスを直接測定する新しい測定手法の検討を行った。発光MBOTのベース接地測定を行うことで、ベース・コレクタ間電圧(有機EL電圧)を一定のまま、ホールの供給量だけを変化させることができる。これにより、チャージバランス最適化による発光効率の極大点を観測することに成功した。これにより二極素子の有機ELにおいてはどうしても不可能な、「キャリアバランスの直接観測」を実現できる可能性がある。これまでに蛍光系および燐光系の標準的な材料を用いて発光トランジスタを実現できたことから、今年度は、有機EL用ポリマーを発光層に用いたデバイスの作製を行った。コレクタ層に、典型的な発光ポリマーであるF8BTとホール輸送層NPBを積層し、その上にp型MBOTを積層した素子を作製した。その結果、10倍以上の電流増幅と10の4乗を超えるon/off比を示しトランジスタとして動作した。さらに、増幅電流に対応した発光が観測され、その電流発光効率は0.63cd/Aであった。これは、単独のポリマーELに比べて1/8程度の効率だが、ポリマーを用いた発光MBOTを初めて動作させることに成功した。昨年度の検討の結果より、MBOTの大気下加熱プロセスが大きな性能低下を招くことが判明したため、今年度は、加熱なしでMBOTを動作させる全く新しい素子構造として、p/n積層構造を内包するMBOTの検討を行った。コレクタ層にn型のペリレンビスイミド、エミッタ層にp型のペンタセンを組み合わせたMBOTは、これまでとは異なるメカニズムにより首尾良く動作し、さらに幸運なことに、本デバイスが大気下加熱なしで動作することを見いだした。この構造を用いて発光MBOTを作製したところ、コレクタ層内での再結合による発光を観測した。また、根本的にMBOTの性能を向上させるために必要な、縦方向移動度の向上について引き続き検討を行った。可溶性フタロシアニンを用いて塗布成膜条件を調整することにより、face-on配向の成分が増加することを見いだし、実際、縦方向移動度として0.12cm2/Vsという高い値を観測した。このように、face-on配向により縦方向移動度を向上させる必要性は、有機太陽電池の分野でも求められるようになってきており、太陽電池を用いた材料探索、そして太陽電池用の測定手法を用いた縦方向移動度の検証も行っている。真空蒸着膜を用いた標準的な発光MBOT構造については、蛍光材料系・燐光材料系の低分子蒸着系について素子設計の手法を確立し、有機EL単独の性能に対して妥当な発光トランジスタ特性が得られることが分かってきた。

さらに、MBOT性能の発現が難しいポリマー材料を発光層に用いた素子においても、発光トランジスタ動作を実現するところまで来ている。一方で、MBOTの作成プロセスにおいて必要不可欠な大気下加熱プロセスが予想以上に発光特性の低下を招くことが分かってきた。それに対して、真空中での制御されたベース電極酸化技術、そして今年度新たに見いだしたp/n積層構造を用いることにより、大気下加熱を回避できる可能性が示されてきている。以上のように、「有機EL材料をMBOTに組み込む」という目的に対しては、大部分の場合に実現可能であり、素子設計の手法も確立したと言える。さらに、根本的にMBOTの性能を向上させるための、「縦方向移動度」の向上に特化した取り組みを行っており、薄膜構造の評価方法、縦方向移動度の評価方法が確立しつつある。後は、有効な分子配列制御の手法を見つける必要がある。これまでの検討から、縦型トランジスタの抜本的な性能向上のためには、有機半導体薄膜の縦方向の移動度、すなわち膜厚方向移動度を向上させることが最も有効であるという結論に至った。一般的に有機半導体薄膜では、横方向デバイス(FETなど)において高い移動度が報告されているが、縦方向の移動度は遙かに低い。。そこで今年度は基礎的視点に立ち戻って、縦方向移動度を向上させるための分子配向制御と、縦方向移動度の評価方法の検討を行った。基板に対してface-on配向することが知られているPTCDAをtemplate layerとして用いて、MePTC分子の配向制御を行った。わずか2nmのPTCDA膜の上に蒸着したMePTCは下地の影響受けてface-on配向を示し、実際に空間電荷制限電流法(SCLC法)により測定した縦方向移動度が4倍程度向上した。さらにこの薄膜を用いて、縦型メタルベース有機トランジスタ(MBOT)を作製したところ、その出力電流および電流増幅率が改善され、移動度の向上が縦型トランジスタの性能向上に資することを実証した。縦方向移動度の向上は、縦型発光トランジスタのみならず、有機ELや太陽電池など多くのサンドイッチデバイスにインパクトを与える重要なテーマであり、分子配向と移動度の系統的な関係性調査、そして縦方向移動度向上のための材料設計指針の確立が重要であるという結論に至った。申請者らが独自に展開している、縦型メタルベース有機トランジスタ(MBOT)の構造を用いて、面状に発光する有機発光トランジスタを開発することを目的とした。材料選択幅の広いp型MBOTを用いて、蛍光材料を用いた発光MBOT、さらに燐光材料を用いた発光MBOTを作製し、高い電流発光効率を実現した。また、大気下加熱不要な、新しい原理に基づくp/n積層型MBOTを開発した。MBOT自体の性能を向上させるために、有機半導体薄膜における縦方移動度に着目し、これを評価するための新たな測定手法(CELIV法)の開発や、薄膜構造制御による縦方向移動度の向上、そしてMBOTの性能向上を実現した。性能向上を実現した。
胚性腫瘍細胞の分化素過程の分子的解析

1.胚性腫瘍細胞をレチノイン酸で分化誘導した時、その初期段階で発現が増強されるCDNAクローンが単離された。いっぽう、レチノイン酸による分化誘導時、そしてTPA(ホルボールエステル)処理時に発現が大きく減少するCDNAクローンが得られた。さらに、レチノイン酸とジブチリルサイクリックAMPで遠位内胚葉細胞へと分化誘導した時に発現される糖タンパク質のタンパク部分を規定するCDNAも3個クローニングされた。今後、これらの遺伝子の産物の機能、そして、分化過程での発現調節機構の研究への展開が興味深い。2.胚性腫瘍細胞から軟骨細胞への分化の中間段階に相当する細胞、NとHがクローニングされた。これらに対してのモノクローナル抗体の作成も進行している。3.ポリ-ADP-リボースの合成阻害剤による胚性腫瘍細胞の分化と過程が解析された。また、より強力なポリ-ADP-リボースの合成阻害剤が開発された。これを用いての胚性腫瘍細胞の分化誘導そして、さらに治療への展開が期得される。4.分化誘導過程で重要な役割を果すと考えられるN-myc遺伝子の胚特異的な発現のシグナルが転写領域内にあるのではないかと考えられる実験成績を得た。5.神経特異的エノラーゼがヒト胚細胞性腫瘍の培養株によって培地中に方出されることを見出した。そこで、胚細胞性腫瘍の患者血清を検索したところ、卵巣由来のdysgerminomaで高率に陽性値を示すことが判明した。また、同じく培地中に放出される成分の中に、血管新生力の強い因子を見出した。ヒト胚細胞性腫瘍に対するモノクローナル抗体もいくつか作成された。
顔の魅力に関する進化心理学的研究

本研究では,人間の顔の魅力に関する問題を進化心理学的な観点から検討した.(1)男性の顔における雄性化・雌性化が魅力,および性格印象に及ぼす影響を検討した.モーフィング処理によって男性・女性それぞれの平均顔を作成し,それらをもとにして,男性の平均顔に男らしさと女らしさをそれぞれ加えた.被験者には,男性的な顔と女性的な顔に対する魅力度,および性格印象をそれぞれ評定してもらった結果,女性的な顔は魅力的だと評定されると同時に、「外向性」と「誠実性」、「調和性」の因子で高い評定を得た。こうした結果から,性格印象の点から女性的な顔に対する魅力の影響が示唆される.また,顔の好みと性格印象が「性周期」によって左右されるかどうかを,「気軽につきあう相手(short-term partner)」と「長期的な関係の相手(long-term partner)」という2つの文脈を設定して検討した。その結果、性周期によって顔の好みが変化することを再度確認した。だが、2つの文脈間には完全なる一致は見られなかった.さらに性格印象については,性周期による変化は見られなかった.こうした結果から,性周期の影響は,顔の知覚過程においてのみ起こっており,性格印象の点までは変わらないことを示している.(2)顔の魅力を系統発生的に考えるために,大型類人猿における顔の雌雄弁別実験を行った.チンパンジー(N=4)を対象として,ジョイスティック・システムを用いた見本合わせ法を行った結果,彼らは顔の情報のみから雌雄弁別することができなかった.また長期間による学習を行った後でさえ,成績が向上することはなかった.一方,顔の表情判断においては非常に成績がよかった.このことから,情動を示す情報については顔の情報を利用できるが,雌雄判断には使用できいないことが示唆された(米国・国立ヤーキーズ霊長類研究センターにて).本研究では,進化心理学的な観点から,人間の顔の魅力に関する問題を検討している.とくに(1)男性の顔における雄性化・雌性化が魅力に及ぼす影響と(2)目の形態に対する選好性、(3)霊長類(とくに大型類人猿)との類似性について,実験心理学的手法を用いて検討する.本年度は、とくに(1)について詳細な検討を行なった。その結果を以下に報告する。男性の顔における雄性化・雌性化が魅力に及ぼす影響本年度は,(a)なぜ女性的な男性の顔が好まれるのか,(b)なぜ妊娠しやすい時期に男性的な顔が好まれるのかについて検討を行なった.(a)については,顔から受ける性格印象の点から検討を行なった.まず,モーフィング処理によって男性・女性それぞれの平均顔を作成し,それらをもとにして,男性の平均顔に男らしさと女らしさをそれぞれ加えた.被験者には,男性的な顔と女性的な顔に対する性格印象(「Big-Five尺度」)をそれぞれ評定してもらった.その結果、男性的な顔と女性的な顔には、明らかな性格印象の差異が見られた。女性的な顔は、外向性と誠実性、調和性の因子でより高い評定を得た。したがって、女性的な顔は、男性的な顔よりも、より外向的で誠実(勤勉)で調和的な性格をもつ人物とみなされる傾向にあることを示唆している。(b)については,「気軽につきあう相手(short-term partner)」と「長期的な関係の相手(long-term partner)」という2つの文脈を設定して,顔の好みが性周期によって左右されるかどうかを検討した。被験者には、「男性的-女性的」の度合いを連続的に変化させた、複数の顔サンプルの中から、最も魅力的な顔を選んでもらった。だが、「気軽につきあう相手」としての魅力評価の場合には、一貫した結果が見られなかった。これについては、来年度も継続して再度検討する予定である。本研究では,進化心理学的観点から人間の顔の魅力に関する問題を検討している.とくに(1)男性の顔における雄性化・雌性化が魅力に及ぼす影響と(2)目の形態に対する選好性、(3)霊長類(とくに大型類人猿)との類似性について,実験心理学的手法を用いて検討する.本年度は、とくに(3)について詳細な検討を行なった。霊長類における顔の雌雄弁別能力大型類人猿(とくに,チンパンジー)において,顔はどのような情報を含んでいるのだろうか?人間と同じように,顔には異性個体の魅力に関わる情報が含まれているのだろうか?こうした問題を検討するための第一歩として,彼らが顔だけの情報から雌雄の区別をできるかを検討した.まず,チンパンジー(N=40)の顔をデジタルビデオカメラで撮影し,その後パソコンに取り込みデジタル処理を施して,刺激となる写真サンプルを作成した.次に,チンパンジー4個体を対象として,ジョイスティック・システムを用いた見本合わせ法(matching-to-sample method)を行った.見本刺激として,雄あるいは雌の顔を提示し,次に選択肢として,(見本とは異なる個体の)雄と雌の顔をそれぞれ左右に提示した.チンパンジーは,見本刺激と同姓の個体の写真を選択することを要求された.その結果,彼らは,同姓の顔写真を有意に選択することができなかった.しかしながら,ある試行内では有意に選択できることもあり,より工夫を凝らした実験手続きを行えば,成績が改善する余地がある.よって,来年度も,この問題についての検討を継続する予定である.

こうした検討から,顔の魅力に関する進化的な意味がより明らかになると思われる.本研究では,人間の顔の魅力に関する問題を進化心理学的な観点から検討した.(1)男性の顔における雄性化・雌性化が魅力,および性格印象に及ぼす影響を検討した.モーフィング処理によって男性・女性それぞれの平均顔を作成し,それらをもとにして,男性の平均顔に男らしさと女らしさをそれぞれ加えた.被験者には,男性的な顔と女性的な顔に対する魅力度,および性格印象をそれぞれ評定してもらった結果,女性的な顔は魅力的だと評定されると同時に、「外向性」と「誠実性」、「調和性」の因子で高い評定を得た。こうした結果から,性格印象の点から女性的な顔に対する魅力の影響が示唆される.また,顔の好みと性格印象が「性周期」によって左右されるかどうかを,「気軽につきあう相手(short-term partner)」と「長期的な関係の相手(long-term partner)」という2つの文脈を設定して検討した。その結果、性周期によって顔の好みが変化することを再度確認した。だが、2つの文脈間には完全なる一致は見られなかった.さらに性格印象については,性周期による変化は見られなかった.こうした結果から,性周期の影響は,顔の知覚過程においてのみ起こっており,性格印象の点までは変わらないことを示している.(2)顔の魅力を系統発生的に考えるために,大型類人猿における顔の雌雄弁別実験を行った.チンパンジー(N=4)を対象として,ジョイスティック・システムを用いた見本合わせ法を行った結果,彼らは顔の情報のみから雌雄弁別することができなかった.また長期間による学習を行った後でさえ,成績が向上することはなかった.一方,顔の表情判断においては非常に成績がよかった.このことから,情動を示す情報については顔の情報を利用できるが,雌雄判断には使用できいないことが示唆された(米国・国立ヤーキーズ霊長類研究センターにて).
α_2アドレナリン作動薬の硬膜外投与による鎮痛作用の検討

1,実験方法:ペントバルビタール麻酔下で400g前後のSDラットにT_<11>の高さで硬膜外腔にポリエチレンカテーテル(PE-10)を留置し,回復後テイルフリックテストを用いて抗侵害作用を評価した。投与薬物および方法としは,種々の濃度のα_2アドレナリン作動薬(デキサメデトミジン,クロニジン,チザニジン)の硬膜外投与およびモルヒネの硬膜外投与,これらのα_2作動薬とα_2拮抗薬ヨヒンビンの硬膜外同時投与,これらのα_2作動薬の筋肉内投与を用いた。またこれらのα_2作動薬硬膜外投与時の血圧,脈拍を非観血的に測定した。2,結果:(1)デキサメデトミジン,クロニジン,チザニジンは,1100μg/ratの投与量で用量依存性に抗侵害効果を示した。(2)これらの薬物は筋肉内投与より硬膜外投与でより強い抗侵害作用を示した。(3)硬膜外投与における力価はモルヒネに対してデキサメデトミジンが4倍,クロニジンとチザニジンは1/41/6であった。(4)この抗侵害作用はヨヒンビンによって拮抗された。(5)これらのα_2作動薬硬膜外投与時には用量依存性に脈拍数の低下と血圧の上昇がみられた。3,考察:α_2作動薬は硬膜外投与によっても脊髄中枢神経系におけるα_2受容体を介して抗侵害作用を発現すると推測された。また硬膜外投与では,α_2作動薬くも膜下投与で従来で指摘されているような血圧低下はみられなかった。今後の臨床面におけるα_2作動薬による硬膜外鎮痛法の可能性が示唆された。
炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の界面接着性および含浸性評価

連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、リサイクル性能、ハイサイクル成形の可能性、優れた力学的特性を有することから、構造材料として使用が期待されている。しかし、樹脂の溶融粘度が高く繊維束内への含浸が困難である、繊維と樹脂の界面特性が低いという問題を有している。界面特性には、化学的な界面接着性とぬれ性が含まれており、界面接着性が低い場合樹脂から繊維への力の伝達が低下、一方ぬれ性が乏しい場合含浸特性が低下し未含浸領域が増加、力学的特性が低下する。本研究では、界面特性・含浸特性を同時に改善し、複合材料の力学的特性を向上させることを目的とした。さらに、In-situ界面評価手法の確立についても実施した。連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、熱硬化性樹脂複合材料に比べ樹脂の溶融粘度が高いために、強化繊維束内への含浸が困難であり、含浸不十分の成形品では、力学特性の低下が起こる原因となる。さらに、繊維と樹脂の界面特性が低いという問題を有している。ここで界面特性には、化学的な界面接着性とぬれ性が含まれており、化学的な界面接着性が低い場合、樹脂から繊維への力の伝達が低下し、力学的特性が低下する。一方ぬれ性が乏しい場合、含浸特性が低下し、未含浸領域が増加、力学的特性が低下する。昨年度においては、炭素繊維およびポリプロピレン(PP)を用いた系において、界面接着性およびぬれ性の向上を同時に達成すること目的とし、炭素繊維に施す表面処理について検討をおこなった。本年度は、In-situポリマーブレンド手法の開発をおこなった。役割の異なる2種類の繊維を用いて中間材料(Micro Braided Yarn:MBY)を作製し、最適配置および比率を検討した。比較のため、芯鞘構造を有する樹脂繊維、および、2種類の樹脂を予めブレンド・紡糸した繊維を用いてMBYを作製し、比較検討をおこなった。ホモのPP樹脂は含浸性に優れるが、炭素繊維との界面接着性が低い。一方、PP樹脂に対してマレイン酸変性処理(MAPP)を行う事で、界面接着性は向上するが、含浸特性が低下する。PP繊維およびMAPP繊維を用いてIn-situポリマーブレンドをおこなうことにより、界面接着性およびぬれ性の向上を同時に達成することが可能となった。In-situポリマーブレンド手法を用いることにより単に2種類の樹脂が混合した特性が得られるわけではなく、それぞれの繊維の配置によりモルフォロジーが異なり、最適な配置を選択することが重要であることが示唆された。連続繊維と熱可塑性樹脂からなる連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、熱硬化性樹脂複合材料に比べリサイクル性能を有し、繊維が連続しているため強化繊維の強度を最大に活かすことが出来ることから、構造材料として需要の拡大が期待されている。しかし、熱硬化性樹脂複合材料に比べ樹脂の溶融粘度が高いために、強化繊維束内への含浸が困難であり、含浸不十分の成形品では、力学特性の低下が起こる原因となる。本研究では、界面接着性およびぬれ性の向上を同時に達成すること目的とし、炭素繊維に施す表面処理について検討をおこなった。含浸性の向上を図るため、低分子量PPを塗布した炭素繊維を用いた。母材樹脂には、PPとマレイン酸変性PP(MAPP)樹脂を用いて、各試験片の界面接着性の評価および、一方向材を作製し、含浸状態と力学的特性についての評価を行った。得られた結果より界面接着性と含浸特性が力学的特性に与える影響について検討をおこなった。実験結果より、マレイン酸変性処理を行う事で、界面接着性は向上するが、未含浸状態が発生した。PP-emulsionを塗布した炭素繊維表面に塗布することで、CF/MAPPの界面せん断強度は低下するが、含浸特性が向上することで、力学的特性が向上することが明らかとなった。このことから、界面接着性および含浸特性の両方を考慮する必要があると言える。

ここで界面特性には、化学的な界面接着性とぬれ性が含まれており、化学的な界面接着性が低い場合、樹脂から繊維への力の伝達が低下し、力学的特性が低下する。一方ぬれ性が乏しい場合、含浸特性が低下し、未含浸領域が増加、力学的特性が低下する。平成24年度において、界面接着性および含浸特性の評価手法について確立し、炭素繊維およびポリプロピレンを用いた系において、界面接着性および含浸特性の両方を満足する表面処理手法についての知見を得た。平成25年度においては、In-situポリマーブレンドの概念を提案し、役割の異なる2種類の繊維を用いて、界面接着性および含浸特性の両方を満足することが可能となった。平成26年度においては、ナイロンなど異なる熱可塑性樹脂を用いた系、混繊糸など異なる含浸距離を有する中間材料に対してこれらの概念を応用し、その有効性を確認することを目的とした。具体的には、これまで検討してきた結晶性樹脂ではなく、非晶性樹脂を用いた系に適用した。その過程で、成形条件が界面特性に影響を及ぼし,成形品の力学的特性に影響を与える、ということが明らかになった。したがって、従来からおこなわれてきた単繊維を取り出して行う界面評価方法では、成形条件の影響を受けて形成された成形品内の界面相(In-situ界面と称する)の評価は困難である。そこで、連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料におけるIn-situ界面評価手法の検討・確立についても併せて実施した。複合材料工学当初の計画として、平成24年度に界面の改質、平成25年度にサイジング剤およびカップリング剤が界面接着性および含浸特性に及ぼす影響を検討するという計画を挙げていた。平成24年度において、界面接着性および含浸特性の評価手法について確立し、炭素繊維およびポリプロピレンを用いた系において、界面接着性および含浸特性の両方を満足する表面処理手法についての知見も得られた。そのため、平成25年度においては、平成26年度の研究実施計画として記載した内容についても前倒しで着手した。当初の計画として、平成24年度に界面の改質、平成25年度にサイジング剤およびカップリング剤が界面接着性および含浸特性に及ぼす影響を検討するという計画を挙げていた。したがって、平成25年度の研究実施計画として記載した内容についても計画が前倒しで達成されたといえる。平成26年度においては、ナイロンなど異なる熱可塑性樹脂を用いた系、混繊糸など異なる含浸距離を有する中間材料に対してこれらの概念を応用し、その有効性を確認する。さらに、繊維状中間材料を用いた複合材料を評価する際、一方向材だけではなく、織物や組物など異なる強化形態に対しても応用、評価する。
電子スピンの量子状態変化を検出原理に持つカロリーメータの開発

ダイヤモンド中のNV(Nitrogen-Vacancy)センターが持つ電子スピンの磁場・温度依存性をX線検出器の一種であるカロリーメータに応用するための研究を進めた。ダイヤモンドは、カロリーメータの設計上に優位な物性が他材料に比べて特異的に優れている。そのため、数Kで動作するカロリーメータが実現可能であると期待している。さらに、硼素添加ダイヤモンドは、その動作温度域が数Kであるため、ダイヤモンド遷移端温度計(TES)として利用できると考えている。本研究では、NVセンターの電子スピンを利用した「電子スピン型カロリーメータ」を目指し、平成30年度に以下の項目を実施した。(1)本課題目標を達成するためNVセンターを使った温度計測を利用する計画であり、昨年度は電子線照射によるNVセンター形成に取り組んだ。本年度はイオンビームによるNVセンター形成に取り組んだ。NVセンター単体であっても高感度計測が可能であるが、さらに高感度化するために量子もつれ状態を利用することを発案した。これを実現するため、3つのNVエンターが量子もつれ状態となり得る系の作製に成功した。(2)硼素添加ダイヤモンド結晶成長・加工を進め、スパッタSiO2薄膜を介したネガ型レジスト転写型電子線リソグラフィによる選択的酸素プラズマエッチング・選択的MPCVD成長による微細加工技術を確立し、超電導ダイヤモンド細線を作製することができた。(3)数Kで測定可能な共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡に対し、購入したPXI-FPGAモジュールを組み込み、高精度計測に不可欠なパルス光検出磁気共鳴システムを構築した。低温でのパルス光検出磁気共鳴計測システムが出来上がり、検証実験を着実に進められるようになってきた。ダイヤモンドTESの作製に関しても、微細加工技術により当初の計画にあったサイズの超電導素子が開発できつつあり、順調に研究が進んでいると考えている。また、当初予期していなかった研究成果として、双極子双極子相互作用する3つのNVセンターを作製することに成功した。量子もつれ状態を使うことで高感度の温度計測が可能であるかの検証を進める考えである。硼素添加ダイヤモンドを用いて作成したダイヤモンドTESの温度依存性を取得し、その性能を評価することを続ける。低温下においてダイヤモンドNVセンターのパルス光検出磁気共鳴測定を実施する。X線もしくはα線をNVセンターにて検出することを試みる。本研究では、NVセンターの電子スピンを利用した「電子スピン型カロリーメータ」を目指している。平成29年度は、以下の項目を実施した。(1)電子線照射によるNVセンター形成に取り組んだ。出発材料として約200μm径の窒素含有ダイヤモンド粒子に2MeVの電子線を1E18cm2の照射量で照射し、1000°Cの熱処理で高濃度NVセンターを形成する技術を確立した。並行して、イオン照射によるNVセンター形成にも着手し、窒素含有のないダイヤモンドに窒素イオンを照射し、量子重ね合わせ状態を実現できるNVセンター群を形成することを試みた。(2)硼素添加ダイヤモンド結晶成長・加工を進め、NIMS微細加工プラットフォーム等を活用し、ダイヤモンドTESの作製プロセスを検討した。低温下での温度特性を取得できた。(3)共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡を数Kの低温で測定するために、真空チェンバー設計・製作や光学系の再構築を行った。その結果、5Kにおいて共焦点顕微鏡像を取得することができるようになった。電子線照射によりNVセンターを形成する技術を確立できた。さらに、低温で共焦点顕微鏡を観察するシステムを開発することに成功した。以上の様に計画通りに研究を進めることができた。

(3)数Kで測定可能な共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡に対し、購入したPXI-FPGAモジュールを組み込み、高精度計測に不可欠なパルス光検出磁気共鳴システムを構築した。低温でのパルス光検出磁気共鳴計測システムが出来上がり、検証実験を着実に進められるようになってきた。ダイヤモンドTESの作製に関しても、微細加工技術により当初の計画にあったサイズの超電導素子が開発できつつあり、順調に研究が進んでいると考えている。また、当初予期していなかった研究成果として、双極子双極子相互作用する3つのNVセンターを作製することに成功した。量子もつれ状態を使うことで高感度の温度計測が可能であるかの検証を進める考えである。硼素添加ダイヤモンドを用いて作成したダイヤモンド遷移端温度計(TES)の温度依存性を取得し、その性能を評価する。これにはH29年度に設計・製作した低温チェンバーに信号導入端子などを追加することで実現させる。低温下においてダイヤモンドNVセンターの温度特性を測定する。これには、マイクロ波や磁石を真空チェンバーに設置できるように改造を行う。得られた特性を元に、X線もしくはα線をNVセンターにて検出する方策を検討する。硼素添加ダイヤモンドを用いて作成したダイヤモンドTESの温度依存性を取得し、その性能を評価することを続ける。低温下においてダイヤモンドNVセンターのパルス光検出磁気共鳴測定を実施する。X線もしくはα線をNVセンターにて検出することを試みる。
眼球回旋運動に関与する脳幹機構の研究

斜視は眼位異常を主訴とする症候群であるが、小児期に出現すると両眼視機能の消失あるいは永続的な視力傷害を起こすことがある。特に先天性内斜視では、下斜筋過動や交代性上斜位の様な回旋を伴った眼球運動異常が高頻度に合併するがその原因は不明である。しかもその病態を理解する上で必須である眼球回旋運動に関する脳内の機構は全く不明のままである。我々は、内耳を破壊した猫において片側のCajal間質核にGABA agonistであるMuscimolを注入し、その活動を抑制すると注入側の眼球が持続的な内旋を、反対側の眼球が外旋を起こすことを発見し、Cajal間質核が眼球回旋運動に関与することを示した。我々は昨年度より今年度にかけてCajal間質核近傍で眼球運動に関与していると思われるニューロン群を電気生理学的手法を用いて検討し、新しいタイプの細胞であるBurster-driving neuronを報告した。on方向を下方向に持つ細胞群はCajal間質核内に、上方向はCajal間質核の外尾側にあることを見つけ、さらにそれぞれの部位にMuscimolを注入すると選択的に上あるいは下の垂直注視傷害が起きることを報告した。特に上方向Burster-drivingneuronの記録された細胞数が少なかったため数頭のネコを用い実験を継続した。その際roll刺激を加えて眼球回旋を起こさせた時にCajal間質核近傍で記録された細胞群の中に回旋時の急速相に細胞発射活動を起こすことを観察した。しかしながら定量的な解析は眼球回旋運動を測定できないため不可能であった。今年度、我々は、垂直および水平眼球運動を記録するために用いていたコイルに改良を加え小型のコイルを水平垂直コイルに直交して接着し、回旋測定用コイルを作成した。コイルからの6種類の出力から回旋運動を記録するためにTweedらの計算式(Vision Res.30,97-100,1990)に従ってプログラムを作成した。水平、垂直、前後、に磁場をかけた中での、作成コイルを用いたin vitroの記録は、ほぼ安定し、回旋運動が記録されるようになった。現在、回旋記録用コイルをネコ眼球強膜に逢着し、回旋運動に関与しているCajal間質核近傍の細胞群を探索中である。
ヒゲクジラの水中生活適応の発生学的研究

海棲哺乳類の特異性についてはすでに多くの研究・著作があるが、一般に海棲哺乳類の適応の程度がいかに進んでいるかに力点がある。われわれは鯨類の呼吸器系について検討をおこなうためコイワシクジラ(Balaenoptera acutorostrata)胎児(105118cm)の肺を解剖した。肺実質を除去して気管支の分岐ならびに気管支系の肺動脈との位置関係を観察する方法と、薄切して細気管支の分岐方向を確認する方法をもちいた。中久喜(1980)によれば、細気管支は気管支から、背側、腹側、内側および外側の系列をなして長軸方向に分節的に分岐する。本研究の結果、コイワシクジラの気管気管支は気管支から直接分岐し、右肺の肺尖部に分布する。右の気管支からは外側と背側にそれぞれ4本、内側に1本の細気管支が分岐する。左では外側に5から6本、背側に4本の細気管支が分岐する。左の肺動脈は左の気管支と最初の外側への細気管支をまわって背側に向かい、気管支の背側面に沿って各細気管支に分布する。右の細気管支は近位部で大きな枝を分けた後、右の気管支と第三外側細気管支をまわる。近位で分岐した2本の枝はさらに分岐して、気管気管支と第一外側細気管支に分布する。鯨類の肺に関する詳細な研究は例がなく本研究の結果を比較考察することは困難であるが、本研究の結果コイワシクジラの気管気管支型は中久喜のD-II型に分類できる。哺乳類の肺動脈は一般に両側で第一外側細気管支を腹側から背側にまわる。ガンジスカワイルカにおいてもこの関係は確認した(Kida,1990)。しかし、コイワシクジラの右肺動脈は第一ではなく第三細気管支をまわる。このように、肺動脈の経路が異なっていることのもつ意味をさぐるために、その他のヒゲクジラの気管支分岐の状態と肺動脈の位置関係に関してさらなる研究をおこなう必要がある。中久喜(1980)の気管支分岐の基本モデルが鯨類にもそのまま適応できる。偶蹄類で知られている右の気管気管支が鯨類でも認められたことは、分子系統学などの結果と対比しても非常に興味深い。呼吸器は鯨類が水中に生活の場を移した際に大きく変化したと考えられるが、系統関係と適応のための機能的な変化とを見分けるべくさらに所見を検討していかねばならない。
実験的REM睡眠モデルを用いた、REM睡眠時の舌下神経活動抑制メカニズムの研究

本研究の目的は、REM睡眠時の閉塞型無呼吸および不規則呼吸の発生メカニズム、および随伴する低酸素血症に起因する肺高血圧を含めた肺循環異常の発生病態を解明することにある。(1)REM期においてみられる補助呼吸筋の抑制メカニズムの中枢性機序、(2)睡眠時無呼吸時の反復性低酸素血症のシュミレーション時の肺循環動態に及ぼす末梢化学受容器の役割、の2点について動物実験モデルにて検討し、さらに(3)睡眠時無呼吸症候群患者の上気道開大筋の低酸素に対する反応性についてヒトでの検討を加えた。1.カルバコールの脳橋微量注入によって発生させうる抗重力筋の筋弛緩を主徴とするREM睡眠実験モデルでは、横隔神経の抑制は延髄呼吸中枢活動の脱促進によって生じていると考えられるが、肋間神経活動の抑制は脱促進のみでは完全には説明できず、脊髄レベルでの抑制性伝達物質の放出を含めた他の機序の関与が想定された。2.ラットの反復性低酸素負荷モデルにて、頸動脈洞神経(CSN)の切断前後で呼吸循環動態の変化について検討した。選択的に末梢化学受容器を刺激することで、過換気及び一過性の肺動脈の上昇が認められ、またCSNの切断にて肺動脈圧の上昇が抑えられた。これより、低酸素血症時の肺動脈圧の上昇には末梢化学受容器から入力情報が重要な因子になると考えられた。3.睡眠時無呼吸症候群(SAS)患者および健常成人において、舌下神経支配の頤舌筋(GG)における、低酸素反応性を覚醒時に比較検討した。GGの低酸素に対する反応性は横隔膜のそれと比較して、SAS患者においてはより増大していた。われわれの以前の報告(Kimura,H.et al.,1994)では、SAS患者では持続低酸素負荷時にGG活動の低酸素性抑制がより顕著にもたらされたが、急性低酸素負荷ではGGはむしろ開大するように働くことが明らかとなった。REM睡眠時には抗重力筋の筋緊張の抑制が顕著に起こるが、上気道抵抗を規定する主因子の一つである舌・咽頭・喉頭周囲の上気道筋群の緊張性や呼吸性活動もREM睡眠時に最も低下する。一方で、横隔膜の活動低下はほとんど起こらないため、横隔膜(DIA)と上気道筋群との活動性の協調バランスが失われ、これが上気道内腔の吸引圧の増大を招き無呼吸や低換気が生じる。このREM睡眠時の呼吸の特徴は、脳内における特定部位の神経活動の亢進に伴う変動に基づく現象と考えられているが、同時に生じる化学調節系や神経調節系などの変化はフィードバック機構を介して、REM睡眠時の呼吸・循環動態をより複雑にしている。本研究の目的は、REM睡眠時の閉塞型無呼吸の発生に重要な役割を演じる舌下神経活動の抑制メカニズムに検討を加え、また随伴する低酸素血症に起因する肺循環系の変化に伴う病態を解明することにあり、これまで以下の結果を得た。1.舌下神経により支配されている頤舌筋(GG)の反応性をcontrol(C群)と閉塞型睡眠時無呼吸(O群)とで比較検討した。CO_2負荷に対しては、CO_2の上昇に伴いDIA活動は直線的に上昇するのに対して、GG活動はある一定のCO_2閾値以上でのみ直線的に上昇し、このCO_2閾値はO群でC群より高値を示した。これより、舌下神経活動のCO_2反応性の閾値の変化が、上気道閉塞の発生に関与することが示唆された。

選択的に末梢化学受容器を刺激することで、過換気及び一過性の肺動脈の上昇が認められ、またCSNの切断にて肺動脈圧の上昇が抑えられた。これより、低酸素血症時の肺動脈圧の上昇には末梢化学受容器から入力情報が重要な因子になると考えられた。本研究の目的は、REM睡眠時の閉塞型無呼吸および不規則呼吸の発生メカニズム、および随伴する低酸素血症に起因する肺高血圧を含めた肺循環異常の発生病態を解明することにある。(1)REM期においてみられる補助呼吸筋の抑制メカニズムの中枢性機序、(2)睡眠時無呼吸時の反復性低酸素血症のシュミレーション時の肺循環動態に及ぼす末梢化学受容器の役割、の2点について動物実験モデルにて検討し、さらに(3)睡眠時無呼吸症候群患者の上気道開大筋の低酸素に対する反応性についてヒトでの検討を加えた。1.カルバコールの脳橋微量注入によって発生させうる抗重力筋の筋弛緩を主徴とするREM睡眠実験モデルでは、横隔神経の抑制は延髄呼吸中枢活動の脱促進によって生じていると考えられるが、肋間神経活動の抑制は脱促進のみでは完全には説明できず、脊髄レベルでの抑制性伝達物質の放出を含めた他の機序の関与が想定された。2.ラットの反復性低酸素負荷モデルにて、頸動脈洞神経(CSN)の切断前後で呼吸循環動態の変化について検討した。3.睡眠時無呼吸症候群(SAS)患者および健常成人において、舌下神経支配の頤舌筋(GG)における。低酸素反応性を覚醒時に比較検討した。GGの低酸素に対する反応性は横隔膜のそれと比較して、SAS患者においてはより増大していた。われわれの以前の報告(Kimura,H.et al.,1994)では、SAS患者では持続低酸素負荷時にGG活動の低酸素性抑制がより顕著にもたらされたが、急性低酸素負荷ではGGはむしろ開大するように働くことが明らかとなった。
冷痛覚過敏の治療標的としてのTRPV3チャネル機能解析

冷痛覚過敏はオキサリプラチン等の抗がん薬を使用する患者において高頻度で発現するが、未だ有効な治療手段は確立されていない。我々は33°C以上の温度刺激により活性化するTRPV3チャネルの機能獲得型変異を有するラットにおいて侵害的な冷刺激に対する痛覚行動が亢進していることを見出した。TRPV3は一次感覚神経において、主に痛みを伝達する神経細胞に発現していることが明らかとなった。また、TRPV3チャネルは冷感受性に重要なTRPA1チャネルとの相互作用を介して冷痛覚に関与する可能性が示唆された。TRPV3の機能解析は冷痛覚の分子メカニズムの理解及び新規治療標的の同定に繋がることが期待される。冷痛覚過敏はオキサリプラチン等の抗がん薬の使用による末梢神経障害を呈する患者において高頻度で発現し、治療ニーズが高いにも関わらず未だ有効な治療手段は全く確立されていないのが現状である。近年、Transient receptor potential (TRP)チャネルが温度感覚や痛覚において重要な役割を担っていることが明らかにされてきている。TRPV3は33°C以上の温度刺激やオレガノ等の様々な天然物によって活性化され、痛みを伴わない温かい感覚を伝えると考えられている。しがしながらTRPV3のノックアウトマウスは侵害的な高温刺激への反応に欠陥を示すことが報告されており、痛覚にも寄与する可能性が示唆されている。我々はTRPV3チャネルの機能獲得型変異を有するラット(WBN/Kob-Ht)において、侵害性の冷刺激による痛みが亢進していることを見出した。TRPV3は皮膚角質細胞において一貫して高い発現が認められているが、痛みの情報を中枢へと伝達する一次感覚神経における発現に関しては議論がある。従って、本年度はTRPV3の発現解析を行い、TRPV3が一次感覚神経だけでなく、脊髄や脳の各部位で発現していることを示した。また、TRPV3に特異的に作用するアゴニスト及びアンタゴニストが利用できないため、本研究ではWBN/Kob-Htラットを用いて、痛覚に対するTRPV3の関与を行動学的に評価した。TRPV3変異ラットの機械刺激に対する痛覚閾値は野生型ラットと同等であったが、侵害的な熱刺激及び冷刺激に対する痛覚行動が亢進していた。以上より、TRPV3は熱刺激に対してだけでなく冷刺激に対する痛覚にも寄与している可能性が示唆され、TRPV3の冷痛覚に対する機能解析は温度感覚の分子機構の解明に寄与することが期待される。冷痛覚過敏はオキサリプラチン等の抗がん薬の使用による末梢神経障害を呈する患者において高頻度で発現し、治療ニーズが高いにも関わらず未だ有効な治療手段は全く確立されていない。近年、transient receptor potential(TRP)チャネルが温度感覚や痛覚において重要な役割を担っていることが明らかにされてきている。TRPV3チャネルは、3139°Cの温度刺激やオレガノ等の天然物によって活性化することが示されており、痛みは伴わない温かい感覚を伝えていると従来考えられてきた。しかしながらTRPV3の受容体欠損マウスは侵害的な高温刺激への反応に欠陥を示すことが報告されており、痛覚にも寄与する可能性が示唆されている。冷痛覚に関して、我々はTRPV3チャネルの機能獲得型変異を有するラット(WBN/Kob-Ht)において、侵害性の冷刺激による痛みが亢進していることを見出した。TRPV3は皮膚角質細胞で高い発現が見られるが、痛みの情報を中枢へと伝達する一次感覚神経における発現に関しては議論がある。我々はこれまでにTRPV3が一次感覚神経だけでなく脊髄や脳の各部位で発現していることを確認した。本年度は一次感覚神経におけるTRPV3の発現分布を評価し、TRPV3が特に痛みの伝達に重要な小型から中型の神経細胞に発現していることを示した。また、TRPV3チャネルは他の温度感受性TRPチャネルと相互作用することで冷感覚または冷痛覚に寄与する可能性が考えられる。この可能性を検討するためにWBN/Kob-Htラットを用いて冷刺激を受容するTRPA1チャネル機能に対するTRPV3チャネルの影響を評価した。本ラットではTRPA1チャネル機能が亢進していることが示された。以上より、臨床上重要な冷痛覚過敏におけるTRPV3チャネルの役割を検討することは、冷痛覚の分子細胞メカニズムの理解に重要であると考える。TRPV3を発現する神経の性質は全く調べられていない上に、一次感覚神経におけるTRPV3の発現自体に議論がある。一次感覚神経には痛みを伝達する神経のみでなく、非侵害性の触覚や温度感覚を伝達する神経も存在しており、発現細胞を同定することはTRPV3の生体機能を解明する上で重要である。昨年度に我々はTRPV3が一次感覚神経だけでなく脊髄や脳の一部で発現していることをmRNAレベルで確認した。従って、本年度は免疫染色を用いて一次感覚神経におけるTRPV3の発現分布を評価し、TRPV3が特に痛みを伝達する小型と中型の細胞で発現していることを示した。TRPV3チャネルは侵害性の熱刺激で活性化されるTRPV1チャネルとヘテロ四量体を形成し、もとのチャネルとは異なる温度感受性を持つようになることが報告されている。TRPV3チャネルが冷刺激を受容するTRPA1チャネルと相互作用することで冷感覚または冷痛覚に寄与する可能性を検討し、TRPV3チャネルの機能獲得型変異ラットにおいてTRPA

1アゴニストによる痛み行動が亢進していることを明らかにした。当初の計画通り、発現および機能解析が順調に進展していると考える。冷痛覚過敏はオキサリプラチン等の抗がん薬を使用する患者において高頻度で発現し、臨床上重要な症状であるが、未だ有効な治療手段は全く確立されていない。温度感覚において重要なtransient receptor potential(TRP)チャネルの内、3139°Cの温度刺激により活性化するTRPV3チャネルは痛みは伴わない温かい感覚を伝えていると従来考えられてきた。しかしながら我々はTRPV3チャネルの機能獲得型変異を有するラット(WBN/Kob-Ht)において、侵害性の冷刺激による痛みが亢進していることを見出した。本研究ではTRPV3の冷痛覚における役割を分子、細胞、行動レベルにおいて明らかにすることを目的とした。TRPV3の一次感覚神経における発現の有無については報告により異なっているが、我々は脊髄後根神経節(DRG)においてTRPV3のmRNA及びタンパクの発現を確認し、特に痛みを伝達する小型と中型の細胞に発現していることが示された。また、脊髄神経結紮モデルのDRGにおいてTRPV3のmRNA発現の増加が認められた。TRPV3チャネルは侵害性の熱刺激で活性化されるTRPV1チャネルと四量体を形成し、もとのチャネルとは異なる温度感受性を持つようになることが報告されている。TRPV3が他の温度感受性TRPチャネルと相互作用することで痛覚に寄与する可能性を検討するために、TRPV1チャネル及び冷刺激を受容するTRPA1チャネルのアゴニストをWBN/Kob-Htの後肢足底に投与したところ、機械刺激に対する痛覚過敏が有意に亢進していた。以上より、TRPV3は一次感覚神経において、他のTRPチャネルとの相互作用を介して冷痛覚過敏に関与する可能性が示唆された。冷痛覚過敏におけるTRPV3の役割を検討することは新たな視点からの冷痛覚の分子メカニズムの理解に重要であると考えられる。冷痛覚過敏はオキサリプラチン等の抗がん薬を使用する患者において高頻度で発現するが、未だ有効な治療手段は確立されていない。我々は33°C以上の温度刺激により活性化するTRPV3チャネルの機能獲得型変異を有するラットにおいて侵害的な冷刺激に対する痛覚行動が亢進していることを見出した。TRPV3は一次感覚神経において、主に痛みを伝達する神経細胞に発現していることが明らかとなった。また、TRPV3チャネルは冷感受性に重要なTRPA1チャネルとの相互作用を介して冷痛覚に関与する可能性が示唆された。TRPV3の機能解析は冷痛覚の分子メカニズムの理解及び新規治療標的の同定に繋がることが期待される。TRPV3を発現する神経の性質は全く調べられていない上に、一次感覚神経におけるTRPV3の発現自体に議論がある。本年度はTRPV3が一次感覚神経だけでなく、脊髄や脳の一部で発現していることを示した。また、TRPV3遺伝子の機能獲得型変異ラットを用いて、TRPV3が冷痛覚に関与する可能性を行動レベルで明らかにした。
遺伝子導入細胞を用いた肺線維症治療における遺伝子発現安定化の検討評価

1.目的近年肝再生因子として研究分担者中村らによって同定クローニングされた肝細胞増殖因子(Hepatocyte growth factor:HGF)は、組織修復に関与するサイトカインである事が報告され、多機能器官再生因子であると認識されている。本研究は分子生物学的手法によって導入されたHGF遺伝子の発現を安定化することによりHGFの生体内での発現を適切な量とし、疾患治療をより有効に導くことを目的とする。2.方法(1)培養細胞にヒトHGFcDNAを遺伝子導入し、HGF発現の検討を行った。(2)マウスにラットHGFcDNA組み込みアデノウイルスベクターを用いてin vivoの遺伝子導入を行い、HGFの発現を検討した。また、ブレオマイシン(BLM)による肺線維化モデルマウスにアデノウイルスベクターを用いたHGF遺伝子導入を行い、線維化の治療効果を検討した。(3) HGFによる動物肺線維症治療実験を行い、その作用機序を検討した。3.結果(2)アデノウイルスベクターを用いた腹腔への遺伝子導入では、肝臓に強いHGFの発現がmRNA・蛋白ともに認められ、臓器内HGF濃度は投与3日後にピーク(286.0 ng/g-tissue)を示し7日目に前値近くまで低下した(111.9 ng/g-tissue)。肺においても同様の傾向を示した。アデノウイルスベクター投与によりBLMによる肺線維化は著明に抑制された。(3) HGFは肺胞上皮細胞に対し抗アポトーシス作用を示し、またin vivoにおいて抗TGF-β1作用を示した。1.HGF蛋白投与による実験肺線維症の抑制効果導入HGF遺伝子発現による実験肺線維症抑制に対する基礎実験として、ヒトリコンビナントHGF蛋白投与により(1)マウスにおける肺線維症初期の肺傷害過程を抑制しうる事。(2)後期過程である肺線維化の抑制も可能であることを示し得た。(Ref.1 Yaekashiwa et al.)。2.HGF発現細胞に関する検討(1)HGF遺伝子を生体内に導入するためにレトロウイルスベクターを用いた遺伝子導入を行った。ヒトHGFcDNAを(研究分担者中村より供与)リン酸カルシウム法によりベクタープラスミドpRxを用いパッケージング細胞ψCRIPに遺伝子導入しHGFcDNA組込みレトロウイルスベクターを作製した。このレトロウイルスベクターをマウス線維芽細胞株に感染させ遺伝子導入を行った。PCR法にてヒトHGFcDNAの遺伝子導入を確認したが、ELISA法にてはHGF蛋白発現が検出限界以上に確認されなかった。現在HGF蛋白の低発現の原因に関し検討中である。(2)ヒトHGF高発現細胞株であるCHOhHGFを共同研究者の中村より提供受けた。この発現株は培養上清中50μg/ml程度のヒトHGFを発現している。次年度にはこの細胞株を使用した肺線維化抑制実験を行う予定である。3.HGF遺伝子導入によるin vivo HGF高発現の検討HGF高発現遺伝子導入細胞の検討を継続中であり今年度行っていない。次年度に本格的な実験検討作業を行う予定である。Gene gunを用いたin vivo遺伝子導入による肺線維化抑制実験も行う予定にしている。1.目的近年肝再生因子として研究分担者中村らによって同定クローニングされた肝細胞増権因子(Hepatocyte growth factor:HGF)は、組織修復に関与するサイトカインである事が報告され、多機能器官再生因子であると認識されている。(2)マウスにラットHGFcDNA組み込みアデノウィルスベクターを用いてin vivoの遺伝子導入を行い、HGFの発現を検討した。

また、ブレオマイシン(BLM)による肺線維化モデルマウスにアデノウィルスベクターを用いたHGF遺伝子導入を行い、線維化の治療効果を検討した。(3)HGFによる動物肺線維症治療実験を行い、その作用機序を検討した。3.結果(2)アデノウイルスベクターを用いた腹腔への遺伝子導入では、肝臓に強いHGFの発現がmRNA・蛋白ともに認められ、臓器内HGF濃度は投与3日後にピーク(286.0 ng/g-tissue)を示し7日目に前値近くまで低下した(111.9ng/g-tissue)。肺においても同様の傾向を示した。アデノウイルスベクター投与によりBLMによる肺線維化は著明に抑制された。(3)HGFは肺胞上皮細胞に対し抗アボトーシス作用を示し、またin vivoにおいて抗TGF-βl作用を示した。