hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学教育への応用を目的としたイオン捕捉性担体による金属イオン系統分析法の開発

・研究目的高校化学や分析化学において,金属陽イオンの系統分析は,イオン種の分離や塩の性質を学ぶ実験として取り上げられることが多い.しかし,分属試薬として硫化水素が用いられる第2属・第4属についての実験が安全性の確保などの観点から行われる機会が少なくなっている.そこで,硫化水素を用いない代わりに,金属イオンを化学吸着によって,分離・抽出できる固体担体を製作し,それを用いた金属陽イオンの系統分析法の開発を目的として,本研究では主に第2属・第4属の金属イオンに対する固体担体の特性を検討した.・研究方法シリカゲルに3種類のシランカップリング剤を用いて,表面の修飾を行った固体担体を作成し,第2属・第4属の金属イオン溶液(Cu,Ni,Zn)に浸漬することにより,イオン捕捉性の確認を行った.また,複数の金属イオンを含む溶液に対しての浸漬によって,金属イオンの分属が可能であるか検討した.・研究成果(1)金属イオンの捕捉性金属イオン溶液に浸漬させた固体担体の拡散反射スペクトルを測定したところ,それぞれの固体担体の試料表面においてアンミン錯体が形成していることが示唆された.また,吸着させる金属種によって固体担体の色が変化することから,複数の金属種の目視による検出が可能であることが考えられる.(2)金属イオンの分属に関する検討複数の金属イオンを含む溶液に本固体担体を浸漬させたところ,固体担体の色の変化が認められたが,浸漬前後の溶液の金属イオン濃度を測定したところ,金属イオンの吸着は選択的には起こらず,分属は不可能であった.現時点では,目標としている金属イオンの分属までは至っていないが,固体担体表面の詳細な吸着メカニズムの検討を行い,分属に適した吸着条件を考える必要がある.・研究目的高校化学や分析化学において,金属陽イオンの系統分析は,イオン種の分離や塩の性質を学ぶ実験として取り上げられることが多い.しかし,分属試薬として硫化水素が用いられる第2属・第4属についての実験が安全性の確保などの観点から行われる機会が少なくなっている.そこで,硫化水素を用いない代わりに,金属イオンを化学吸着によって,分離・抽出できる固体担体を製作し,それを用いた金属陽イオンの系統分析法の開発を目的として,本研究では主に第2属・第4属の金属イオンに対する固体担体の特性を検討した.・研究方法シリカゲルに3種類のシランカップリング剤を用いて,表面の修飾を行った固体担体を作成し,第2属・第4属の金属イオン溶液(Cu,Ni,Zn)に浸漬することにより,イオン捕捉性の確認を行った.また,複数の金属イオンを含む溶液に対しての浸漬によって,金属イオンの分属が可能であるか検討した.・研究成果(1)金属イオンの捕捉性金属イオン溶液に浸漬させた固体担体の拡散反射スペクトルを測定したところ,それぞれの固体担体の試料表面においてアンミン錯体が形成していることが示唆された.また,吸着させる金属種によって固体担体の色が変化することから,複数の金属種の目視による検出が可能であることが考えられる.(2)金属イオンの分属に関する検討複数の金属イオンを含む溶液に本固体担体を浸漬させたところ,固体担体の色の変化が認められたが,浸漬前後の溶液の金属イオン濃度を測定したところ,金属イオンの吸着は選択的には起こらず,分属は不可能であった.現時点では,目標としている金属イオンの分属までは至っていないが,固体担体表面の詳細な吸着メカニズムの検討を行い,分属に適した吸着条件を考える必要がある.
シアノエチル化木材の力学的および電気的特性に関する研究

木粉にアクリロニトリルを反応させる化学修飾(シアノエチル化)によって、木材に溶媒可溶性を付与した。得られた材料の力学的性質や電気的性質などの測定から、シアノエチル化(CE化)試料の特徴を明らかにすることを目的として検討した。その結果、以下の諸点が明らかとなった。(1)CE化木材はシアノエチル化ポリビニルアルコ-ル(CE-PVA)をブレンドすることによって、良く可塑化される。また、CE-PVAとのブレンド比が高くなるに伴って、粘り強い性質が付与され、耐衝撃性が向上すると共に熱による加工性も高くなる。(2)CE化木材/CE-PVAブレンド系において、両成分の大部分は相分離状態で存在しているが、部分的に分子オ-ダ-で相溶していることが粘弾性挙動の測定から明らかとなった。(3)CE化木材は高誘電性材料であるシアノエチルセルロ-スの誘電率に匹敵する値を有する。また、両者の規格化吸収曲線は重ね合せが可能であることや誘電吸収の位置が一致するなどのことから、この吸収は側鎖の運動によるものと考えられる。さらに、主鎖に独立な局所的なこれらの分子鎖の運動性には木材成分として含まれる三次元構造を有するリグニンによる運動性の拘束はあまり影響しないことも明らかとなった。(4)CE化木材は強誘電性ポリマ-として知られているポリフッ化ビニリデンの圧電率には及ばないものの他のセルロ-ス系材料より、はるかに大きい圧電率を示す。(5)CE化木材のジメチルホルムアルデヒド溶液は濃厚状態(37%以上)で液晶を形成することや希薄濃度域(1%程度)においてもシアノエチル基と1価銅イオンとのキレ-ト形成に基く架橋によりゲルを形成する。これらのことから、CE化木材は木質系機能性材料としての性質が高くなることが判った。
心不全発症・進展機序における交感神経活性及びα・β受容体の役割に関する研究

心不全の発症・進展過程においては、交感神経活性が著しく亢進しており、病態の進行に関与していると考えられる。本研究者は、虚血性心不全モデルにおいて心筋β受容体の増加が、細胞内情報伝達機構の異常に代償的役割を果たしていることをあきらかにしてきたが、本研究で用いた心筋症自然発症シリアンハムスタ-(Bio 14.6)モデルにおいてもモルモット圧負荷心モデルにおいても、心不全代償期においてはβ受容体数の増加がみられ、β受容体数の減少と同時期に心不全の発症がみられることから、β受容体の変動が心不全の代償・発症機転に重要な役割を果たしていることが示唆された。しかし、β受容体数の変動自体が心筋細胞障害の進展を規定するものでなく、心筋不全の前段階と考えられている心筋肥大の進展には、α_1受容体の関与が大きいことが明らかになった。さらに、心不全の病態における交感神経α受容体刺激の細胞内情報伝達機序を明らかにするために、ラット単離心筋細胞において、交感神経α受容体刺激が細胞内pH及び細胞内Ca^<2+>濃度に与える影響を、細胞内pH指示薬BCECF及び指示薬furaー2を用いて検討した。その結果、ノルエピネフリン刺激により細胞内pHは上昇し、それはα_1受容体遮断剤により抑制されたが、α_2受容体遮断剤では抑制されなかった。また、この細胞内pHの上昇は、プロテインキナ-ゼC阻害剤あるいはNa^<2+>/H^+交換系阻害剤により抑制された。一方、細胞内Ca^<2+>もα_1受容体刺激により濃度依存の上昇を示したが、細胞内Ca^<2+>の上昇は細胞外液中のCa^<2+>及びNa^+を除外すると消失し、Na^+/H^+交換系阻害剤により抑制された。したがって、α_1受容体刺激はNa^+/H^+交換系を活性化し、それがNa^+/Ca^<2+>交換系を介し、Ca^<2+>の流入を惹起すると考えられた。また、心筋症自然発症ハムスタ-の単離心筋において、α_1受容体のセカンドメッセンジャ-であるイノシト-ル(1、4、5)3リン酸(IP3)を放射蛋白結合法により測定した結果、対照健常ハムスタ-に比べ、α_1受容体刺激後のIP3反応が亢進していることが明らかになった。以上の結果より、α_1受容体段激後はNa^<2+>/H^+、Na^+/Ca^<2+>交換系を介して、細胞内Ca^<2+>を上昇させ、心不全における細胞内Ca過負荷の原因になっている可能性が示唆された。心不全の発症・進展機序過程においては、交感神経活性が著しく亢進しており、病態の進行に関与していると考えられる。

本研究では、モルモット圧負荷肥大心不全モデルにおいて、交感神経α受容体が心肥大発現に重要な役割を果たしていること、冠微小塞栓による犬慢性心不全モデルにおいて、交感神経β受容体の代償性増加が心機能維持に働いていることを明らかにした。さらに、心不全の病態における交感神経α受容体刺激の細胞内情報伝達機序を明らかにするために、ラット単離心筋細胞において、交感神経α受容体刺激が細胞内pH及び細胞内Ca^<2+>に与える影響を、細胞内pH指示薬BCECF及びCa^<2+>指示薬fura-2を用いて検討した。その結果、ノルエビネフリン刺激により細胞内pHは上昇し、それはα_1受容体遮断剤より抑制されたが、α_2受容体遮断剤では抑制されなかった。また、この細胞内pHの上昇は、プロテインキナ-ゼC阻害剤あるいはNa^+/H^+交換系阻害剤により抑制された。プロテインキナ-ゼCを活性化するPMAでも細胞内pHが上昇したが、Na^+/H^+交換系阻害剤により抑制された。一方、細胞内Ca^<2+>もα_1受容体刺激により濃度依存性の上昇を示したが、細胞内Ca^<2+>の上昇は細胞外液中のCa^<2+>及びNa^+を除外すると消失し、Na^+/H^+交換系阻害剤により抑制された。したがって、α_1受容体刺激はNa^+/H^+交換系を活性化し、それがNa^+/Ca^<2+>交換系を介し、Ca^<2+>の流入を惹起すると考えられた。また、心不全のモデル動物である心筋症自然発症ハムスタ-(Bio 14.6)の単離心筋において、α_1受容体のセカンドメッセンジャ-であるイノシト-ル(1、4、5)3リン酸(1P3)を放射蛋白結合法により測定した結果、対照健常ハムスタ-(F_1B)に比べ、α_1受容体刺激後のIP3反応が亢進していることが明らかになった。以上の結果より、α_1受容体刺激はNa^+/H^+、Na^+/Ca^<2+>交換系を介して、細胞内Ca^<2+>を上昇させ、心不全における細胞内Ca過負荷の原因になっている可能性が示唆された。心不全の発症・進展過程においては、交感神経活性が著しく亢進しており、病態の進行に関与していると考えられる。本研究者は、虚血性心不全モデルにおいて心筋β受容体の増加が、細胞内情報伝達機構の異常に代償的役割を果たしていることをあきらかにしてきたが、本研究で用いた心筋症自然発症シリアンハムスタ-(Bio14.6)モデルにおいてもモルモット圧負荷心モデルにおいても、心不全代償期においてはβ受容体数の増加がみられ、β受容体数の減少と同時期に心不全の発症がみられることから、β受容体の変動が心不全の代償・発症機転に重要な役割を果たしていることが示唆された。しかし、β受容体数の変動自体が心筋細胞障害の進展を規定するものでなく、心筋不全の前段階と考えられている心筋肥大の進展には、α_1受容体の関与が大きいことが明らかになった。さらに、心不全の病態における交感神経α受容体刺激の細胞内情報伝達機序を明らかにするために、ラット単離心筋細胞において、交感神経α受容体刺激が細胞内pH及び細胞内Ca^<2+>濃度に与える影響を、細胞内pH指示薬BCECF及びCa^<2+>指示薬furaー2を用いて検討した。その結果、ノルエピネフリン刺激により細胞内pHは上昇し、それはα_1受容体遮断剤により抑制されたが、α_2受容体遮断剤では抑制されなかった。
Ｐ糖蛋白質発現調節を介した抗がん剤耐性機構におけるｍｉｃｒｏＲＮＡ－１４５の役割

臨床において抗がん剤耐性の克服は重要な課題であり、耐性化の要因としてP-糖蛋白質(P-gp)の過剰発現と機能活性化が知られている。近年では、microRNA(miRNA)のP-gp発現調節を介した抗がん剤耐性化への関与が示唆されている。なかでも、microRNA-145(miR-145)は多くの癌細胞で発現低下が報告されており、申請者らはこれまでに、小腸上皮細胞においてmiR-145発現低下がP-gpの発現・機能を亢進させることを示唆した。本研究では卵巣癌細胞におけるmiR-145を介したP-gp発現変動を解析し、miR-145の抗がん剤耐性化への関与を検討した。ヒト卵巣癌細胞(A2780細胞)とそのアドリアマイシン耐性細胞(A2780/ADR細胞)におけるmiR-145発現量とP-gp発現量を定量したところ、A2780/ADR細胞においてmiR-145及びP-gpの過剰発現を認めた。さらにA2780/ADR細胞にmiR-145阻害剤を導入したところ、P-gp発現量に変動は認められなかった。従って卵巣癌細胞の薬剤耐性化において、miR-145を介したP-gp発現上昇の寄与は小さい可能性が示唆された。この結果に基づき、卵巣癌の抗がん剤耐性化に関与するmiRNAを探索するため、A2780細胞とA2780/ADR細胞に発現するmiRNAを網羅的解析し、併せてin silico解析によりP-gp発現調節に関わる可能性のあるmiRNAを抽出した。A2780細胞と比較しA2780/ADR細胞で有意な変動が認められたmiRNAのうち、P-gpに結合すると予測されるものを8種認めたが、いずれも結合が不安定でありP-gpの発現調節に直接関わる可能性が低いことが示唆された。一方で、P-gpの転写因子であるNF-kBやYB-1遺伝子に結合し得るmiRNAが見出された為、P-gp発現上昇にはmiRNAを介した間接的制御が関与する可能性が示唆された。本研究から、卵巣癌細胞の抗がん剤耐性化に伴うmiR-145の挙動や、miRNA発現プロファイルに関する重要な基礎情報を得ることができた。今後、miRNA発現変動と抗がん剤耐性化との関連をさらに明らかにすることで、miRNAは薬剤選択や用量決定の有用な指標となり得ることが期待される。
ヘミセルロースエステル誘導体の合成と架橋による高強度材料化

高分子多糖類を原料とした高強度材料の開発を目的とし、植物由来のヘミセルロースであるキシランやグルコマンナン、微生物産生のカードランの化学架橋による高強度化を試みた。とくに、カードランの化学架橋により、小さな力で変形可能で、90%以上の圧縮後も破断されない上、元の形に回復するという特性を持った、非常に変形性に富む柔らかくしなやかな自立ヒドロゲルが得られた。またヒドロゲル中の多糖水酸基をエステル化することで、有機溶媒中で膨潤可能なオルガノゲルを得ることにも成功した。多糖由来の柔らかくて強い材料の開発につながると期待される。本研究では、ヘミセルロースの誘導体化と架橋によるその高強度材料化を目指した。一般的に、ヘミセルロースは、構造が不均一な上、分子量が低いという理由から、その誘導体の合成や成形加工が困難な上、得られたとしても機械的強度は不十分と考えられるなどの理由から、材料化が進んでいなかった。我々のこれまでの研究で、キシランのエステル誘導体やコポリマーの合成に成功しており、フィルムなどを作製できてはいたが、さらなる機械的物性の向上が求められていた。そこで、キシラン分子鎖間を化学的に架橋することにより、その高強度化あるいは高耐熱性材料化を試みた。架橋のための官能基として、2重結合を有し、これが光により2量体化することが知られている桂皮酸を採用し、キシラン桂皮酸エステルを合成した。まずすべての水酸基を桂皮酸のみで置換したキシラン桂皮酸エステルを合成したが、この誘導体は汎用有機溶媒に対して低い溶解性を示し、フィルムも形成しなかった。そこで、桂皮酸と種々の長鎖カルボン酸との組み合わせやその比率を制御した混合エステルを合成し、フィルム形成能が最も高くなる条件の最適化を行った。得られたフィルムに紫外線を照射したところ、わずかに2量体化が進行したことが示唆された。しかしながら、得られたフィルムの物性の劇的な改善には至らなかった。架橋点回りの立体障害のため、桂皮酸の二量体化が効率的に進行しなかったと考えられる。今後、誘導体の分子デザイン、架橋剤の構造、架橋条件などを詳細に検討する必要がある。ゲル(ヒドロゲル)は、高分子の網目構造が水などにより膨潤したものであり、高吸水材料やソフトコンタクトレンズなどとしての材料、またその高い含水率としなやかさのため生体親和性の高いソフトマテリアルとして注目され、医療材料などへの応用が期待されている。多糖類には、ゲル化能を有するものがいくつも知られており、ゲル化剤や増粘安定剤といった食品添加材として用いられている。既存の多糖ゲルは、ほとんどが水溶液中で形成されるヒドロゲルで、水素結合などによりゲル化しており、一般的に力学強度が弱いという問題点があり、材料の分野での実用化に課題が残されている。本研究では、化学架橋による多糖ゲルの高強度化を目指し、カードランやグルコマンナンの架橋ヒドロゲルの調製とその物性評価を行った。カードランあるいはグルコマンナンのアルカリ水溶液から、エチレングリコールジグリシジルエーテルを架橋剤として、ヒドロゲルを得ることに成功した。特にカードランヒドロゲルからは自立したゲルが得られた。カードランゲルは、圧縮した際、非線形弾性変形を示した。圧縮の際、水が染み出す離水は起こらなかった。さらに、90%以上の圧縮後も破断されない上、圧縮を止めると直ちに元の形に戻るという、非常に変形性に富む柔らかくしなやかなゲルであることがわかった。また、ゲルに対して繰り返し圧縮を行っても、形状に回復率や弾性率にほとんど変化が見られなかった。カードランゲルは、現在研究例の多い、高強度高弾性率のゲルとは異なり、高い変形性を有する柔らかくしなやかな新規の素材になり得ると期待される。前年度までは、多糖の架橋によるプラスチック材料化を目指していたが、多糖の水酸基を一定レベルまでエステル化して化学修飾してから架橋するというこれまでの合成経路では、多糖エステルが完全に水にも有機溶媒にも不溶になってしまい、熱溶融性も失われるため、まったく加工性がなくなってしまっていた。本研究では、先に化学架橋を行ってから水酸基を化学修飾し材料化するという経路に変更し、まず多糖の化学架橋を行った。その際に得られたカードランヒドロゲルの物性を評価したところ、思いがけずこれまでの多糖ゲルでは報告されていなかった柔らかくしなやかなゲルを得ることに成功した。したがって、研究は当初の計画以上の結果が得られたと評価した。ヒドロゲルは、高分子の網目構造が水などにより膨潤したものであり、高吸水材料やソフトコンタクトレンズなどとしての材料、またその高い含水率としなやかさのため生体親和性の高いソフトマテリアルとして注目され、医療材料などへの応用が期待されている。既存の多糖ゲルは、ほとんどが水溶液中で形成されるヒドロゲルで、水素結合などによりゲル化しており、一般的に力学強度が弱いという問題点があり、材料の分野での実用化には課題が残されている。また、高温条件下や乾燥した環境でも利用できるようなゲルの作製も重要な課題である。前年度では、化学架橋による多糖ゲルの高強度化を目指し、カードランの架橋によるヒドロゲルの調製とその物性評価を行った。カードランのアルカリ水溶液から、エチレングリコールジグリシジルエーテルを架橋剤として、自立したヒドロゲルを得ることに成功した。

一方、多糖は水酸基をエステル化することで有機溶媒に可溶になり、熱可塑性も付与できる。水素結合などにより形成されたのみの非架橋多糖ゲルでは、水酸基を化学修飾すると水素結合が切断され、有機溶媒中では分子分散してしまう。本研究で調製した多糖ヒドロゲルはあらかじめ分子鎖同士が化学的に結合した状態であるため、化学修飾を施してもその架橋状態を保持しており、有機溶媒などに膨潤するオルガノゲルになると期待された。そこで本年度は、カードランゲルの化学架橋状態を保ったままで水酸基をエステル化などにより化学修飾した。ヒドロゲルの膨潤溶媒を有機溶媒に置換し、酢酸エステル化を行った。得られたゲルは、クロロホルムやジメチルホルムアミドなどの有機溶媒中によく膨潤した。また、有機溶媒中での膨潤と溶媒の除去による乾燥を可逆的に繰り返すことができることもわかった。高分子多糖類を原料とした高強度材料の開発を目的とし、植物由来のヘミセルロースであるキシランやグルコマンナン、微生物産生のカードランの化学架橋による高強度化を試みた。とくに、カードランの化学架橋により、小さな力で変形可能で、90%以上の圧縮後も破断されない上、元の形に回復するという特性を持った、非常に変形性に富む柔らかくしなやかな自立ヒドロゲルが得られた。またヒドロゲル中の多糖水酸基をエステル化することで、有機溶媒中で膨潤可能なオルガノゲルを得ることにも成功した。多糖由来の柔らかくて強い材料の開発につながると期待される。本研究では、多糖エステル分子鎖を架橋した新規の材料開発を目指している。初年度は、光により2量体化する官能基である桂皮酸をキシラン分子鎖の水酸基に導入し、さらに長鎖アルキル基との混合エステルにすることで、フィルムを形成する最適な置換度の組み合わせを見つけることができた。この点では、架橋に向けた条件検討の第一歩を進めることができ、順調に進行しているといえる。一方、得られた誘導体は紫外線照射のみではほとんど架橋していないと考えられ、今後、さらなる分子設計により改良が必要であるという課題が残った。カードランゲルの化学架橋状態を保ったままで水酸基をエステル化などにより化学修飾する。多糖は水酸基をエステル化することで有機溶媒に可溶になり、熱可塑性も付与できる。水素結合などにより形成された多糖ゲルでは、水酸基を化学修飾すると水素結合が切断され、有機溶媒中では分子分散してしまう。本研究で調製した多糖ヒドロゲルはあらかじめ分子鎖同士が化学的に結合した状態であるため、化学修飾を施してもその架橋状態を保持しており、有機溶媒などに膨潤するオルガノゲルになると期待される。多糖オルガノゲルの種類や溶媒の適切な選択により、高温や乾燥条件下で利用可能なゲルの作製を検討する。多糖化学、高分子材料学初年度はキシラン鎖の水酸基に直接桂皮酸を導入し、さらにフィルム化してから架橋するという手順を踏んだが、明確な架橋はほとんど起こらなかった。反応サイトの周りの立体障害が大きいこと、反応サイトの動きが大きく制限されていることなどが原因と考えられるので、反応サイトを多糖主鎖からスペーサーを介して導入するなど、分子設計を大きく見直す。
高度な節水を目指した移動泡沫による水系処理に関する研究

各種水系処理への泡沫の応用は,節水・省エネルギーに直接的な効果があるとして注目されている.すなわち比熱の大きな水の大部分を空気など比熱の小さな気体に置き換えてかさ高にすることで,節水が可能となり,また高温処理では昇温,保温に必要なエネルギーの大幅な節減が期待できる.本研究では,泡沫を積極的に移動させることにより,泡膜内部や泡膜と基質の接触部分に構成されるPlateau境界の内部に,洗浄作用や染色にきわめて有効な液流が発生する点に着目し,この液流の流速測定システムを構築した.ここでは,従来の研究にしたがい,主として界面活性剤溶液に気体(空気)を送り込む送気法で起泡を行い,ここで発生した泡沫あるいは泡膜を,ガラス管等を介して観察用のセルに導く.観察用のセルとしては光学セルを改造しパイプ状にしたものを用い,これを顕微鏡のステージ上にセットする.この顕微鏡装置には高速度ビデオカメラを設置し,通常の条件下ではきわめて観察困難な高速の液流の観察を可能とする.なお,観察後の泡沫は,やはりガラス管等でトラップへ誘導し,ここで消泡する.また,液流観察および流速測定のための条件設定を行った.基本的には界面活性剤溶液で泡膜を形成するため,無色透明の泡膜が観察対象となるが,ここでは,微小な固体粒子polystyreneなどをdetectorとして使用し,その動きを液流とみなして液流の解析を行うこととした.観察の結果,Plateau境界の内部には,泡膜そのものの移動速度よりも大きな速度を有する液流が認められ,またその方向は必ずしも一定ではなく,いわゆる乱流が発生していることが確認された.さらに泡膜と垂直,平行の2方向に速度成分を分割した場合,平行方向の成分が大きくPlateau境界の長さ方向に沿った液流が活発であることが明らかとなった.各種水系処理への泡沫の応用は,節水・省エネルギーに直接的な効果があるとして注目されている.すなわち比熱の大きな水の大部分を空気など比熱の小さな気体に置き換えてかさ高にすることで,節水が可能となり,また高温処理では昇温,保温に必要なエネルギーの大幅な節減が期待できる.本研究では,泡沫を積極的に移動させることにより,泡膜内部や泡膜と基質の接触部分に構成されるPlateau境界の内部に,洗浄作用や染色にきわめて有効な液流が発生する点に着目し,この液流の流速測定システムを構築した.ここでは,従来の研究にしたがい,主として界面活性剤溶液に気体(空気)を送り込む送気法で起泡を行い,ここで発生した泡沫あるいは泡膜を,ガラス管等を介して観察用のセルに導く.観察用のセルとしては光学セルを改造しパイプ状にしたものを用い,これを顕微鏡のステージ上にセットする.この顕微鏡装置には高速度ビデオカメラを設置し,通常の条件下ではきわめて観察困難な高速の液流の観察を可能とする.なお,観察後の泡沫は,やはりガラス管等でトラップへ誘導し,ここで消泡する.また,液流観察および流速測定のための条件設定を行った.基本的には界面活性剤溶液で泡膜を形成するため,無色透明の泡膜が観察対象となるが,ここでは,微小な固体粒子polystyreneなどをdetectorとして使用し,その動きを液流とみなして液流の解析を行うこととした.観察の結果,Plateau境界の内部には,泡膜そのものの移動速度よりも大きな速度を有する液流が認められ,またその方向は必ずしも一定ではなく,いわゆる乱流が発生していることが確認された.さらに泡膜と垂直,平行の2方向に速度成分を分割した場合,平行方向の成分が大きくPlateau境界の長さ方向に沿った液流が活発であることが明らかとなった.今回の研究では,従来の泡沫系の応用のように,単に泡沫化によるかさ高化のみを目的とするのではなく,泡沫ひいては泡膜を積極的に移動させることで,かくはん等の物理的作用を発生させ,これを応用する点に特色がある.また,これまでの研究により,このかくはん効果は,繊維製品等の柔軟な素材にも損傷を与えないなど有用性が見込まれている.さらに,泡膜やPlateau境界内部のセミミクロな液流に着目し,なおかつ高速度ビデオ画像の画像処理によりこの液流を解析する試みは,本研究の独創的かつ先駆的な点といえる.本年度は泡膜内部,特にPlateau境界部における液流の速度を測定するための実験設備を構築した.起泡部においては,エアーポンプを用いエアータンク内に圧搾した空気をマスフローコントローラを介し,梨形パラブルフラスコ内に貯留した界面活性剤溶液に連続的に送り込み気泡を形成する,これをガラス管で観察部に導入するが,観察用のセルとしては光学セルの底部を切除しパイプ状にしたものを用い,これを顕微鏡のステージ上にセットする.この顕微鏡装置には高速度ビデオカメラを設置し,通常の条件下ではきわめて観察困難な高速(250 s-1)の液流の観察を可能とする.なお,観察後の泡沫は,ガラス管等でトラップへ誘導し,ここで消泡する.

基本的には界面活性剤溶液で泡膜を形成するため,無色透明の泡膜が観察対象となるが,ここでは微小なlatex粒子(ψ=11.14 μm)のdetectorを使用し,その動きを液流とみなして液流の解析を行った.結果としては,泡膜が移動する速度よりも泡膜内(Plateau境界内)の実際の速度は速いこと,特に泡膜の移動方向に垂直方向すなわちPlateau境界の長さ方向に非常に速い液流を認めた.各種水系処理への泡沫の応用は,節水・省エネルギーに直接的な効果があるとして注目されている.すなわち比熱の大きな水の大部分を空気など比熱の小さな気体に置き換えてかさ高にすることで,節水が可能となり,また高温処理では昇温,保温に必要なエネルギーの大幅な節減が期待できる.本研究では,泡沫を積極的に移動させることにより,泡膜内部や泡膜と基質の接触部分に構成されるPlateau境界の内部に,洗浄作用や染色にきわめて有効な液流が発生する点に着目し,この液流の流速測定システムを構築した.ここでは,従来の研究にしたがい,主として界面活性剤溶液に気体(空気)を送り込む送気法で起泡を行い,ここで発生した泡沫あるいは泡膜を,ガラス管等を介して観察用のセルに導く.観察用のセルとしては光学セルを改造しパイプ状にしたものを用い,これを顕微鏡のステージ上にセットする.この顕微鏡装置には高速度ビデオカメラを設置し,通常の条件下ではきわめて観察困難な高速の液流の観察を可能とする.なお,観察後の泡沫は,やはりガラス管等でトラップへ誘導し,ここで消泡する.また,液流観察および流速測定のための条件設定を行った.基本的には界面活性剤溶液で泡膜を形成するため,無色透明の泡膜が観察対象となるが,ここでは,微小な固体粒子polystyreneなどをdetectorとして使用し,その動きを液流とみなして液流の解析を行うこととした.観察の結果,Plateau境界の内部には,泡膜そのものの移動速度よりも大きな速度を有する液流が認められ,またその方向は必ずしも一定ではなく,いわゆる乱流が発生していることが確認された.さらに泡膜と垂直,平行の2方向に速度成分を分割した場合,平行方向の成分が大きくPlateau境界の長さ方向に沿った液流が活発であることが明らかとなった.
高圧型抗血栓性シリコーンホローファイバ人工肺の研究

長期呼吸補助(ECMO)の手段として,シリコーンホローファイバ人工肺と圧力制御電子機器を組み合わせて,酸素添加専用に使用できる小型の大静脈内留置型人工肺システムを開発することを目的とした.そのためにin vitro回路で検討し,高圧酸素ガス使用にともなう回路流血中の過飽和酸素ガスの気泡を超音波気泡検出器で検出し,気泡が消滅するように高圧酸素ガス圧を電子制御機器(電空レギュレータ)で制御する回路を開発した.すなわち,シリコーンホローファイバ(内径200μm)を束ねたキャピラリ人工肺(0.3M^2)のキャピラリ外部流路の一方に高圧酸素ガス回路を連結し,他方を閉止した.人工肺循環回路の回路途中に脱酸素化人工肺(ポリプロピレンホローファイバ人工肺)を設けて窒素ガスを吹気し,脱酸素化したヒト保存血を熱交換器で血液温を制御して循環させた.シリコーンホローファイバ人工肺のキャピラリ外流路に高圧酸素ガスを押し込んだ.電空レギュレータで電圧で酸素ガス圧を制御した.血流量に対して相対的に酸素化し過ぎた場合には,流血中に酸素ガスが気泡化する.その時,人工肺の下流回路に装着した超音波バブル検出器で回路溶液中の過飽和酸素ガス気泡をリアルタイムで検出し,気泡の発生が停止するまで酸素ガス圧を電空レギュレータで減圧制御するシステムを開発した.その結果,血液中の酸素ガスが過飽和してバブルとなって発生しないように超音波気泡検出器から電空レギュレータに電気信号をオンラインで送って,酸素ガス圧を制御することができた.大気圧酸素を吹気する場合より,本システムを使用して酸素付加効率を向上すれば,シリコーン膜の表面積を減らせることができる,すなわちキャピラリを長くし,本数を減らして,大静脈内に留置しやすい酸素加専用体内留置型人工肺が開発できると考えられた。わが国で開発された人工肺素材と電子機器を組み合わせて,ECMOに使用できる大静脈内留置型人工肺システムを開発することを目的とする.本研究では,実用性に主眼を置き,人工肺の挿入と抜去が安全にできるために,植え込み型人工肺の小型化を指向した.そのために,酸素加のみに人工肺機能をしぼり,その代わりに同時に輸液機能を持たせた.すなわち,開発目標を高圧純酸素ガス使用の盲端型抗シリコーン・ホローファイバと,エチレンビニールアルコール(EVA)・ホローファイバからなる酸素加および輸液用の多機能型小型人工肺とした.今回は,機能を持たせない理由としての,炭酸ガス除去能について,高圧型気液両相型人工肺EVAホローファイバの特徴について,in vitro実験した.さらに,人工肺と皮膚とのインタフェースにハイドロキシアパタイト皮膚端子の臨床応用を他の疾患について行い,臨床上の問題点について,検討した.シリコーンホローファイバーを用い高圧酸素ガス輸送能をin vitro実験で検討した。すなわち,本ホローファイバを耐圧ハイジングに収納したものを用い,多端を閉止して,電空レギュレータで高圧酸素ガス圧を制御して,圧入した。そのとき,ファイバ外に脱酸素し温度制御した水,または人工血液,または牛血を循環させて,溶液を人工肺出入口で採取して酸素ガス分圧を血液ガス分析器で測定して酸素ガス輸送能を測定した。その結果,高圧化によって酸素ガス輸送が増加するのを認めた。超音波気泡検出装置で溶液中の過飽和酸素ガス気泡をリアルタイムで検出し,気泡が消えるように酸素ガス圧を電空レギュレータで制御できるようなシステムを開発するための回路設計を行った。電空レギュレータは電圧発生器を制御して機能させるが,当初はバブル検出信号が消えるように,マニュアルで電圧を制御して,圧入酸素ガス圧をオフラインで制御した。

本人工肺をセットしたin vitro回路で電空レギュレータを盲端ホローファイバの開口側に装着する。高圧(3気圧)純酸素ガスをホローファイバに注入し,その時,酸素ガスが過飽和してファイバ外の溶液にバブルとなって発生しないように電空レギュレータに電気信号をオフラインで送って注入酸素ガス圧を制御した。大静脈内に留置しやすい酵素加専用体内留置型人工肺の開発を目的とした.すなわち,シリコーンホローファイバ(内径200μm)を束ねたキャピラリ人工肺(0.3M^2)のキャピラリ外部流路の一方に高圧酸素ガス回路を連結し,他方を閉止した.人工肺循環回路の回路途中に脱酸素化人工肺(ポリプロピレンホローファイバ人工肺)を設けて窒素ガスを吹気し,脱酸素化したヒト保存血を熱交換器で血液温を制御して循環させた.シリコーンホローファイバ人工肺のキャピラリ外流路に高圧酸素ガスを押し込んだ.電空レギュレータで電圧で酸素ガス圧を制御した.血流量に対して相対的に酸素化し過ぎた場合には,流血中に酸素ガスが気泡化する.その時,人工肺の下流回路に装着した超音波バブル検出器で回路溶液中の過飽和酸素ガス気泡をリアルタイムで検出し,気泡の発生が停止するまで酸素ガス圧を電空レギュレータで減圧制御するシステムを開発した.その結果,血液中の酸素ガスが過飽和してバブルとなって発生しないように超音波気泡検出器から電空レギュレータに電気信号をオンラインで送って,酸素ガス圧を制御することができた.
ゲノム編集技術を用いた腎癌における分子標的治療薬への耐性化機構の解明

低酸素誘導因子(HIF)の恒常的な活性化は腎癌の進展のみでなく、腎癌治療に1st lineとして使用されているmTOR阻害剤や血管新生阻害剤の耐性獲得にも重要な役割を果たすとされている。そのため、治療抵抗性腎癌の治療戦略には、HIFを抑制した際に活性化される分子経路を遮断することが重要であると考えられる。現在HIFの阻害剤については未だに臨床応用されておらず、腎癌においてHIFを直接阻害した際の癌シグナルの動きはほとんどわかっていない。本研究は、CRISPR/Cas9によるゲノム編集技術を用いて当科で作成したスニチニブ(マルチキナーゼ阻害剤)耐性HIFノックアウト腎癌細胞株を使用して腎癌の増殖・浸潤・転移および薬剤耐性に関わる癌シグナル経路を解明し、新たな治療戦略の基礎データを収集するものである。本研究の研究成果として、HIFをノックアウトした際に、代謝リプログラミングが起こり代謝が解糖系からセリン合成経路に移行することを見出した。更にセリン合成経路で重要なPHGDHという遺伝子が治療標的になることを証明した。セリンはヌクレオチド、タンパク質、脂質の生合成に必要なアミノ酸であり、新たな癌細胞作成の材料としてセリンが必要とされることが予想された。また、公共データベースを用いた臨床統計解析を行ったところ、腎癌患者(n=524)において、PHGDHの遺伝子増幅群は全生存期間が有意に低下していた。つまり、初回治療時においても、その遺伝子増幅群を認める症例では治療標的となる可能性も示唆された。今年度の研究成果として、HIFをノックアウトした際に、代謝の流れが解糖系からセリン合成経路に移行することを見出し、更にセリン合成経路で重要なPHGDHという遺伝子が治療標的になることを証明した。HIFノックアウト腎癌細胞株を使用して腎癌の増殖・浸潤・転移および薬剤耐性に関わる癌シグナル経路を解明し、関連の論文を投稿することができた。今後は、HIFをノックアウトした際に合成亢進したセリンが、どのような目的で利用されるのか検証する予定である。実験全体は順調に進んでいるが、HIFをノックアウトした際に合成亢進したセリンが、どのような目的で利用されるのかを検証する作業に予想以上の時間がかかり、3カ月程度の遅れを生じており、次年度への繰り越しが必要となったため。次年度、上半期までに繰り越した実験を終了できる予定であり、繰越金は消耗品の購入に充てられる。
高出力レーザー照射を用いる光化学治療とOK-432併用による抗腫瘍効果増強

光化学治療(PDT)を受け、生き残った腫瘍細胞は、その直後から6時間後に至る間に血管内皮細胞増殖因子を大量に放出することが明らかになった。この因子がPDTの耐性の一因になっていることも考えられ温熱療法およびOK-432併用による腫瘍効果増強が重要と考えられた。マウス背部に移植した腫瘍へ高出力である37.5mJ/cm2/pulseのレーザー照射を行うと、腫瘍の温度が2分以内におよそ45度に上昇することが確認された。高出力レーザーによるPDT群、高出力レーザーによるPDT3時間前にOK-432を局所投与した群、低出力によるレーザーによるPDT群、低出力によるレーザーによるPDT3時間前にOK-432を局所投与した群、高出力レーザーによる温熱療法群、OK-432局所投与群、対照群をそれぞれn-=10にて実験を行った。それぞれの群48時間後に腫瘍を摘出し、24時間10%ホルマリン固定後、パラフィン固定、4μ薄切標本を作成後、ヘマトキシリンエオジン染色を行った。その標本にて腫瘍面積に対する壊死面積の割合をコンピューターにて算出し、抗腫瘍効果の指標とした。高出力レーザーによるPDT3時間前にOK-432を局所投与した群がもっとも高い抗腫瘍効果を認め、高出力レーザーによるPDT群、低出力によるレーザーによるPDT3時間前にOK-432を局所投与した群、低出力によるレーザーによるPDT群の順に高い抗腫瘍効果を認めた。なお、高出力レーザーによる温熱療法群、OK-432群は有意な抗腫瘍効果は認められなかった。また、高出力および低出力レーザーによるPDT前にOK-432を局所投与した群は、ともに有意に高い炎症性細胞の浸潤が腫瘍内に認められた。また、n=6にて各群を行った後の腫瘍体積を計測した結果、高出力レーザーによるPDT前にOK432を投与した群において強い腫瘍増殖抑制が認められた。光化学治療を受け、生き残った腫瘍細胞は、その直後から6時間後にいたる間に、血管内皮細胞増殖因子を大量に放出することが明らかになった。この因子が、光化学治療への耐性の一因になっていることも考えられ、光化学治療の際、生き残る腫瘍細胞がないよう、温熱療法およびOK-432併用治療が重要になってくると考えられた。マウス背部に移植した腫瘍へ、高出力である37.5mJ/cm2/pulseのレーザー照射を行うと、腫瘍内の温度が2分以内におよそ45度に上昇することが確認された。また、この高出力のレーザー照射により、光化学治療を行う場合、低出力レーザー照射による光化学治療よりも強い抗腫瘍効果を得ることも確認できた。一方、OK-432を腫瘍内に投与を行い、光化学治療を行う場合、光化学治療の3時間前にOK-432を投与すると高い抗腫瘍効果を得られることも明らかになった。その一方、OK-432の投与を、光化学治療の後に行った場合、抗腫瘍効果の増強は全く認められなかった。今後、高出力レーザーによる光化学治療3時間前にOK-432を投与する治療法の抗腫瘍効果、高出力レーザー照射による光化学治療の抗腫瘍効果、低出力レーザー照射による光化学治療3時間前にOK-432を投与する治療法の抗腫瘍効果、それぞれの比較を行う予定である。
企業統治と企業成長：変容する日本の企業統治の理解とその改革に向けて

本研究の具体的な課題は、1株主のコミットメント、取締役会、報酬制度、従業員の関与を捉える新たな変数を開発し、変容する日本企業の統治構造の特性を様式化する一方、その制度変化の要因を解明する2リスクを取る経営、事業再組織化等について新たな指標を開発し、こうした企業行動に対する統治構造の影響を分析する3企業統治構造とパフォーマンスのダイナミックな相互関係を解明することの3点である。本年は、1に関連して、Stock repurchaseに関する共同論文をアジアファイナンス学会等で報告し、RIETIのWPとして公刊した。また、宮島は所有構造の進化と統治構造改革に関する成果をSASE会議、日独経営史会議等で報告した。さらに、大湾等の従業員持ち株に関する論文はAmerican Economic Association Meetingにおいて報告され、現在英文誌に投稿中である。また、鈴木・宮島は生命保険会社のエンゲージメント活動の分析に着手し、ファイナンス学会等で報告した。2に関連した成果としては、鈴木がM&Aにおける企業価値評価に関する成果を報告した。宮島はクロスボーダーM&Aの分析に関する成果を報告する一方、その政策的な含意を証券アナリストジャーナル、商事法務等で公表した。さらに、久保は企業統治と雇用関係に関する成果をソウルコンファランスで報告した一方、専門職人材と取締役構成に関する論文をWPとして発表した。3については、広田がCSRに関する国際比較の分析を進め、蟻川・齋藤が企業統治・雇用システムとパフォーマンスの関連を主題とするWPを公刊した。同論文は宮島の編集する日本の企業統治に関する英文書に収録予定である。また、宮島・齋藤はアベノミクス下の企業統治改革の成果に関する包括的な分析に着手し、その中間的な成果をSASEコンファランス、INCASコンファランス等で報告した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、1990年代以降の日本企業の統治構造の変容とパフォーマンスの関係を包括的に解明する点にある。具体的な課題は、1株主のコミットメント、取締役会・報酬制度、従業員の関与を捉える新たな変数を開発し、日本企業の統治構造の特性を様式化し、その制度変化の要因を解明する。2リスクを取る経営および事業再組織化等について新たな指標を開発し、こうした企業行動に対する統治構造の影響を分析する。3統治構造がパフォーマンスを決定する面のみでなく、パフォーマンスが統治構造を規定する関係をも考慮して、両者のダイナミックな相互関係を解明する点にあった。2に関連した成果としては、鈴木の“Estimating Private Benefits of Control from Stock Price Changes Around the Announcement of Tender Offer Bid (TOB)"があり、さらに、日本のTOB規制に関する論文をIFABS Corporate Finance Conference(オックスフォード大学)にて発表した。また、久保は“Corporate Governance and Employee"をコンファランス(北京)で報告した。3については、小倉が企業パフォーマンスの分布の国際比較をまとめた研究を、広田が世界の最大500社の収益性と持続性を解明した研究をパリのワークショップで報告した。平成27年度は、これまで早稲田大学に蓄積してきたデータの延長・拡充を図り、本研究課題実施のための基礎的なデータベースの構築を進めることができた。また、本資金によるアルバイトの雇用によって、幾つかの新たなデータ系列を構築した。例えば、ファクトセットのデータを利用して、機関投資家について最終的な保有主体を解明したこと、メインバンク関係について最新の時系列データを構築したことが、その成果である。さらに、本資金によりCORPORATE GOVERNANCE AND OWNERSHIP DATABASE (NRG Metrics)、Fortune Global 500等のデータを購入し、国際比較のデータの構築も進め、これらは本年度以降の本格的な分析の基礎となる。研究手法の開発については、課題1に関連して、機関投資家、従業員持ち株会の特性把握、3に関連した企業統治とパフォーマンスの相互関係については初期の効果を得た。2のリスクをとる経営については、幾つかのトライアルを試みたが、通常利用されるボラティリティを超える指標を開発し、実証可能なモデルを構築する課題が残った。研究成果の公表については、特に、課題1、3に関して多くの業績をDPの形で公刊できた。この一部は、宮島編『企業統治改革と日本の企業成長』(仮題・東洋経済新報社)として公刊予定である。また、英文のDPは本年度に適当な英文誌に投稿する。その他、3についても、27年度中に研究計画の実質的な進展を見た。M&A/事業再組織化について、鈴木が中心となって共同研究を進め、その一部を公表した。また、久保が専門職層の雇用選択(外部雇用か内部養成か)について10数社のヒアリングを試み、今後の実証分析の展望を得た。さらに、蟻川は上場企業のみならず非上場企業の行動について分析を進め、実証分析に使用可能なデータベースの構築がほぼ終了した。本研究の目的は、近年の日本企業の統治構造の変容とパフォーマンスの関係を包括的に解明する点にある。具体的な課題は、1株主のコミットメント、取締役会・報酬制度、従業員の関与を捉える新たな変数を開発し、変容する日本企業の統治構造の特性を様式化し、その制度変化の要因を解明する2リスクを取る経営、事業再組織化などについて新たな指標を開発し、こうした企業行動に対する統治構造の影響を分析する3企業統治構造がパフォーマンスを決定する面のみでなく、パフォーマンスが統治構造を規定する側面を考慮して両者のダイナミックな相互関係を解明することの3点にあった。

3については、宮島・齋藤が企業統治の有効性に関して、「企業統治制度の変容と経営者の交代」(同第9章)を公表し、同論文の英語版は、NBER-CEPR-TCERコンファランスでも報告された。また、蟻川・齋藤は「日本企業の低パフォーマンスの要因:国際比較による検証」(同第12章)をまとめ、それを拡張した英語版を準備している。これまで早稲田大学に蓄積してきたデータの延長・拡充を図り、本課題実施のための基礎的なデータベースの構築を継続した。また、本資金によるアルバイトの雇用によって幾つかの新たなデータ系列を構築した。労働集約的な作業により、例えば、外部大株主の規模の特定が可能となり、また、自社株買、消却、処分について正確なデータ構築に繋がった。さらに、本資金により、Country DATA online, Global 500、NEED企業ファイナンス関連データを購入し、これらが国内企業の統治構造の変化、およびその国際比較の基礎データとなった。研究手法・変数の開発については、課題1に関連して、機関投資家、従業員持ち株会の特性把握、3に関連した企業統治とパフォーマンスの相互関係については、所期の成果を得た。他方、2のリスクをとる経営、あるいはイノベーションを捉える指標については、幾つかのトライアルを試みたが、最終的に実証可能な変数として、特許・引用件数を利用する方針を定め、データ構築に着手した。研究成果の公表では、これまでDPの形で公表してきた研究成果を、宮島編『企業統治と成長戦略』(東洋経済新報社)として公刊した。また、英文の成果の一部は、宮島がコーディネーターを務めるJSPS研究拠点形成事業(A.先端拠点形成型)の一環として公刊されるWPシリーズにおいて公表した。その他、本年度に新たに着手したテーマとしては、1に関連して、宮島はFranks(LBS)、Mayer (Oxford)とStock repurchase and corporate controlの研究に着手し、第1次稿を得た。また、M&A/事業再組織化について、鈴木が中心となって、日本における機関投資家・アクティビスムファンドの役割についての共同研究に着手した。さらに、久保が専門職層の雇用選択(外部雇用か内部養成か)について、酒向(Oxford)と共同研究を進め、早稲田大学で開催したシンポジウムで報告した。本研究の目的は、近年の日本企業の統治構造の変容とパフォーマンスの関係を包括的に解明する点にある。具体的な課題は、1株主のコミットメント、取締役会、報酬制度、従業員の関与を捉える新たな変数を開発し、変容する日本企業の統治構造の特性を様式化する一方、その制度変化の要因を解明する2リスクを取る経営、事業再組織化等について新たな指標を開発し、こうした企業行動に対する統治構造の影響を分析する
動物移植モデルを用いたエナメル上皮腫の浸潤形態の多様性に関わる因子の解明

エナメル上皮腫は代表的な歯原性良性腫瘍であり、良性であるものの周囲組織への高い浸潤能を有する。本腫瘍は異なる浸潤発育様式を示すいくつかの組織型に分類され、それぞれ特徴的な病理組織像を示す。しかし、腫瘍の組織型の違いをもたらす要因については明らかにされていない。本研究では、エナメル上皮腫が呈する多様な浸潤発育様式の要因について、独自に構築した三次元培養実験系と動物実験系を用いて解明することで本腫瘍の病態の理解を深め、根拠のある効果的治療法の実現の一助となる知見を得ることを目的とした。特に、エナメル上皮腫の動物実験系は世界的に見ても報告がほとんどなく、まずは独自の方法でエナメル上皮腫の動物実験モデルを作成することを目指した。2018年度は、異なる組織型由来のエナメル上皮腫細胞株であるAM-1、AM-3をマトリゲルを用いて免疫不全マウスに移植した。当初は腫瘍細胞単独のみの移植を行ったが生着しなかったため、細胞の足場としての働きを期待し、コラーゲンを成分として含むマトリゲルを同時移植したところ良好な生着を認めた。移植はいずれも頭部の皮下に行った。移植後、生着した腫瘍が確認でき、その後6ヶ月目まで観察を継続したところ、腫瘍の緩徐な発育を認めた。発育した腫瘍の組織を顕微鏡で観察したところAM-1、AM-3の組織像はそれぞれの組織型に特徴的な組織像を呈していた。したがって、本動物モデルはエナメル上皮腫の組織型の違いを引き起こす因子の解明に役立つ重要なツールとなり得ると考える。当初の研究計画とはやや異なるものの、2019年度に行う予定であったエナメル上皮腫の動物実験モデル作成に成功した。既に確立した三次元培養実験系とともに、本計画目標を達成するために必要な要素は整ったと考える。2018年度に作成成功したエナメル上皮腫の動物実験モデルおよび既に確立した三次元培養実験系を用い、エナメル上皮腫の組織型の違いをもたらす因子の解明を目指す。すでに因子解明の準備は進めており、研究期間内での因子同定を目標とする。2018年度の支出予定額と実支出額との間に若干の誤差が生じた。大きな誤差ではないため、2019年度の物品費として使用する予定である。
ジアルジアの種内変異に関する研究:インドネシアの孤立地域での遺伝子型分布

ジアルジアの種内多型形成メカニズムとして地理的隔離と宿主特異性によるライフサイクルの隔離を想定し、多地域由来のジアルジアサンプルと同一地域の異なる宿主由来のジアルジアサンプルをインドネシアにおいて採取し、遺伝子型解析を実施した。具体的には2年間に4回のインドネシアの孤島地域でのフォールドワークを実施し、ヒト及び動物由来の計100サンプルを越えるジアルジアについて遺伝子型解析を実施した。その結果;1)ヒトのサンプルからは、いずれの地域においても高いレベルで遺伝子配列の保存されているassemblage A特にA2と、極めて多型に富みほとんどの検出配列がリファレンスとの完全一致をみないassemblage Bの亜型が同定された。2)従来イヌに特異的と考えられてきたassemblage CやDが、一部のヒトの糞便から検出された。3)少なくとも現在のジアルジアの遺伝子型の地理的分布には地域性は存在せず、地理的隔離の影響は求められない。4)Assemblage Bでは同一地域のヒトとヒト以外のほ乳類の両方から検出されたが、各宿主に分布するジアルジアの遺伝子多型にはそれぞれに優位な単系統のクラスターが認められたことから、何らかのライフサイクルの隔離機構が存在し各亜型に独自の変異蓄積が起こっている可能性が示唆された。つまりジアルジアの著しい種内多型の存在は、異なる宿主における部分的な隔離の継続といった同一地域での棲み分けをベースに成立・維持されていると考えられことから、世界中に分布する本原虫に対する新たな戦略構築には人獣共通感染症とこの微少隔離の制御の視点が重要である。ジアルジアの種内変異の解析のための基礎となる分子疫学的解析によるデータ収集を目的として、主にインドネシアの小児およびパレスチナのジアルジア症患者から採取されたヒトのジアルジア検体と、国内外の動物由来のジアルジア検体から抽出されたゲノムDNAを材料として遺伝子型解析を実施した。平成18年度は、インドネシアにおいて2度のフィールドワークを実施した。第1回平成18年11月7日16日インドネシア西スマトラ州メンタワイ諸島シベル島調査。第2回平成19年1月4日11日インドネシア東ヌサトゥンガラ州スンバ島調査。成果は以下の通り。2)スンバ島ではヒトへのジアルジア感染の確認を予備調査として実施。糞便サンプル155検体を5歳以下の乳幼児からを回収し、G.intestinalis(7.7%)、他Ehtamoeba spp.(7.7%)、Cyclospora cayetanensis(1.3%)等と、シベル島に比較して高い感染率をみた。また、市場では様々な動物が取引されており、人獣共通感染症における感染経路・ライフサイクルの解明に適したフィールドであることを確認した。3)パレスチナの病院から提供された病原性株の8検体からは、遺伝子型としてAおよびBの亜型が検出されたが、系統樹解析の結果では今のところ明らかな病原性特異的遺伝子型は見出されていない。4)以上の成果は、第47回日本熱帯医学会(平成18年11月、長崎)および第76回日本寄生虫学会(平成19年3月、大阪)にて発表された。ジアルジアの種内多型形成メカニズムとして、地理的隔離と宿主特異性によるライフサイクルの隔離を想定し、多地域由来のジアルジアサンプルと同一地域の異なる宿主由来のジアルジアサンプルを採取し、遺伝子型解析を実施した。具体的には、平成19年4月6日-15日および7月19日-28日の2回のフィールドワークをインドネシア、スンバ島のワイタブラ村において実施し、ヒト(陽性73/総計638サンプル)および動物(イヌ13/20、野鼠7/17、ブタ2/101、ヤギ1/24)のジアルジアサンプル採取し遺伝子型同定を行い、前年度までに解析の終了している別地域(西スマトラのシベル島および南スラウェシのマカッサル)由来のサンプルとの比較解析を実施した。

結果は以下の通り。1.ジアルジアの遺伝子型と採取地域には相関は認められず、少なくとも現在のジアルジアの地理的分布は、遺伝子型の形成に寄与しているとは考えにくい。2.宿主特異性によるライフサイクルの分離は、遺伝子多型において、ヒト、動物のそれぞれに異なる優位遺伝子型として認められ、単系統のクラスターを形成する。従って、Giardia intestinalisに認められる高いレベルでの多型の存在は、異なる宿主での部分的な隔離の繰り返しによって成立してきた可能性がある。このことから、特に本原虫の一部の遺伝子型に認められるヒトを含む幅広い哺乳類を宿主とする特性は、この機序において重要なファクターとなるものと考えられ、世界中に分布する本原虫に対する対策構築では、人獣共通感染症の視点が欠かせないことが明らかになった。