hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水質汚濁水域の水環境修復に向けた水面冷却・冷水塊沈降を利用した水質改善技術の開発

本研究の目的は,水質汚濁水域を対象に,水面冷却と冷水塊沈降を利用した水環境修復の可能性を示すことである.本年度では,室内実験と数値シミュレーションの観点から,水面冷却熱対流による無酸素化の解消効果と低水温による水面での藻類増殖の抑制効果を検討した.まず,有機汚濁によって強固な水温二成層が形成される貯水池を実験水槽内に再現し,密度成層場における水面冷却熱対流の形成過程を可視化実験により把握した.とくに,成層強度,水温躍層の位置,水面に供給する冷水の温度と供給量を実験条件として,これらのファクターが,冷水塊沈降による熱対流の形成.発達に及ぼす影響を検討した.また,富栄養化水域を再現した円筒水槽を用いて水面冷却実験を行い,本技術による水環境改善効果を室内実験レベルで検討した.その結果,栄養塩の高濃度条件下でも低水温による光合成の制限によって植物プランクトンの増殖が抑制される点,また水温成層の破壊に伴って水底での貧酸素化が抑制され,良好なDO環境が維持される点で,水面冷却の効果が認めれた.さらに,水面冷却対流による移流効果を考慮に入れた鉛直一次元拡散型水質予測モデルを用いて,実水域スケールでの本技術の効果を検証した.本モデルの妥当性と有効性を検証するために,秋季以降の水面での強い熱放射に起因する水面冷却対流の影響を受ける水質動態の数値計算に適用した結果,実水域で観測された水温,植物プランクトン濃度,溶存酸素などの水質鉛直分布の季節変化を良好に再現した.ついで,同モデルを用いたシナリオにより人為的な水面冷却による水環境の改善効果を評価したところ,水面での藻類発生量の抑制効果が示された.さらに,水底での無酸素化の解消が早められる結果となり,窒素・リンの溶出量や硫化物の発生量の抑制,さらに底質表層の好気的状態への早期回復に繋がることが示された.有機汚濁水域において水面冷却に伴う冷水塊の沈降により生じる鉛直対流は,無酸素化の解消に大きく関わる水理学的現象である.本研究は,閉鎖性水域の水温成層に起因する無酸素化への対策として冷水塊沈降に注目し,水面冷却対流による無酸素化の解消を通じた水質改善効果の可能性を検討した.平成28年度では,その基礎的知見として,成層化した有機汚濁水域での冷水塊沈降による溶存酸素輸送量の推定を主目的として,室内実験,現地観測ならびに数値シミュレーションを行った.まず,水温鉛直分布の経時変化が既知である場合の冷水塊の沈降フラックス量を鉛直一次元熱拡散モデルに基づいて算定する手法を提案した.さらに,沈降フラックス量を水面冷却対流速度と見なし,保存性物質の移流・拡散方程式を利用したDOの鉛直一次元解析手法を提案した.これらの解析手法の妥当性について,水槽スケールでの水面冷却実験,ならびに実水域での水温・DOの現地観測を通じて検証した.ついで,気温・湿度・日射量・風速の気象条件を計算条件して,水温・DOの鉛直分布の初期条件からこれらの時間的推移の推定方法を考案した.この推定方法は,水面冷却対流による移流効果を考慮に入れた水温・DOの一次元乱流拡散方程式を基礎式とし,オペレータ・スプリッティング法の考え方を導入した有限差分法を適用したものである.夏季に強固な水温成層が形成される実水域にて,秋季の放熱期を対象に水温・DOの鉛直分布の現地観測を行い,これらの観測結果の再現計算を通じて,本研究で提案した冷水塊沈降の影響を考慮に入れた水温・DOの鉛直一次元解析方法の妥当性・有効性を示した.本研究は次の3つのフェーズで構成され,水面冷却と冷水塊沈降を利用した水質改善技術の可能性を実験・解析的に検証するとともに,本技術の実用化・高度化を目指すものである.すなわち,(1)フェーズI:冷水塊沈降による無酸素化の解消効果に関する実験的検証,(2)フェーズII:水面冷却による藻類増殖の制御効果に関する実験的検証,(3)フェーズIII:水理-水質モデルに基づいた冷水塊沈降による水質改善効果のメカニズムの定量化と最適な技術管理に向けたシナリオ分析である.平成28年度では,フェーズIの冷水塊沈降による無酸素化の解消効果について水槽実験と現地観測の二つのスケールで検証した.とくに,無酸素化の解消効果を評価する上で最も重要となる,水面冷却対流に伴う物質輸送の水理学的解析手法の確立に主眼を置いた.本手法の妥当性は水槽スケールと実水域スケールで認められ,強固な水温躍層が形成される比較的水深の深い有機汚濁水域においても冷水塊沈降に伴う熱・DO輸送量を算定できることを示した.本成果は,フェーズIで求めていたアウトカムとしてだけではなく,フェーズIIIの水理-水質モデルに基づいた冷水塊沈降による水質改善メカニズムの定量化に直接貢献しうるものであり,この点で,本研究の目的が着実に達成されていると判断される.本研究の目的は,水面冷却と冷水塊沈降を利用した水質改善技術の可能性を実験・解析的に検証することである.本年度では,冷水塊沈降による無酸素化の解消効果を実水域での水質観測の観点から検討した.また,水面冷却による藻類増殖の抑制効果を検討するために,室内実験と現地観測を実施した,

まず,有機汚濁によって強固な水温二成層が形成され,深水層での長期的な無酸素化が生じる貯水池を対象に,水温,溶存酸素,酸化還元電位,無機態窒素・リン,硫化物などの水質鉛直分布の定期観測を実施し,放射冷却によって表層水温の低下が顕著となる秋季以降の水質変動に着目した.水面冷却対流の発生時期や成層破壊による無酸素化解消の時期が異なる複数年の観測データの比較検証を通じて,水質鉛直構造の季節変化特性と鉛直循環流に伴う水質変動特性に対する水面冷却の影響を考察した.とくに,深水層内の無機態窒素・リン,硫化物の動態特性を水温成層の破壊による無酸素化解消と関連付けて評価することで,冷水塊沈降を利用した水質改善技術の可能性を検討した.また,水面冷却による藻類増殖の抑制効果に関する基礎的知見を実水域スケールで得るために,富栄養化が進行する農業用貯水池を対象とした3年間の水質の定期観測結果に基づき,植物プランクトンの季節変化を気象的要因,人為的要因,水質的要因の視点から検討した.併せて,簡易的なメソコズムによる水質実験を行い,環境要因が植物プランクトンの季節変化に与える影響を考察した.さらに,水温低下による植物プランクトンの増殖制御に関する基礎的知見を得るためのビーカースケールの室内水質実験を実施した.高水温・低水温の水温要因が藻類の増殖特性に及ぼす影響を,硝酸態窒素・アンモニア態窒素・リン酸リンの栄養塩濃度に関する条件を考慮に入れて検討し,光合成に関わる制御因子の定量的評価を試みた.本研究は次の三つのフェーズで構成され,水面冷却と冷水塊沈降を利用した水質改善技術の可能性を実験・解析的に検証するとともに,本技術の実用化・高度化を目指すものである.すなわち,フェーズ1:冷水塊沈降による無酸素化の解消効果に関する実験的検証,フェーズ2:水面冷却による藻類増殖の制御効果に関する実験的検証,フェーズ3:水理-水質モデルに基づいた冷水塊沈降による水質改善効果のメカニズムの定量化と最適な技術管理に向けたシナリオ分析である.前年度では,フェーズ1の冷水塊沈降による無酸素化の解消効果について水槽スケールで検討し,水面冷却対流に伴う物質輸送の水理学的解析手法を新たに提案した.本年度では,引き続きフェーズ1の課題について,有機汚濁水域での水質観測に基づくデータ解析を通じて取り組んだ.水面冷却対流が水温二成層場での水質動態に与える影響を考察することで,冷水塊沈降による無酸素化の解消効果を実水域スケールで検討することが可能となった.このことから,2年間を通じてフェーズ1の目的が達成されたと判断できる.また,本年度では,フェーズ2の水面冷却による藻類増殖の制御効果について,現地観測ならびに室内水質実験を通じて検討し,基礎的知見を得ることができた.とくに,富栄養化貯水池において水温要因が植物プランクトンの増殖特性に及ぼす影響を,気象的・人為的・水質的な環境要因と関連付けて検討できた点は,フェーズ2に関する十分な成果を得たと判断できる.本年度までの2年間で得られたフェーズ1,2の成果をフェーズ3の目的にフィードすることで,本研究のアウトカムである冷水塊沈降による水質改善効果のメカニズムの定量化と最適な技術管理に向けたシナリオ分析を達成することが可能となる.以上から,本研究の目的が着実に達成されていると判断される.本研究の目的は,水質汚濁水域を対象に,水面冷却と冷水塊沈降を利用した水環境修復の可能性を示すことである.本年度では,室内実験と数値シミュレーションの観点から,水面冷却熱対流による無酸素化の解消効果と低水温による水面での藻類増殖の抑制効果を検討した.まず,有機汚濁によって強固な水温二成層が形成される貯水池を実験水槽内に再現し,密度成層場における水面冷却熱対流の形成過程を可視化実験により把握した.
運動トレーニングによる血圧改善における一酸化窒素とスーパーオキシドラジカルの関与

一酸化窒素およびスーパーオキシドラジカルが、運動トレーニングによる血圧改善にどの様に関与しているかを観るため、自然発症高血圧ラット(SHR)に10週間の自発運動を行わせた。トレーニング期間終了後、採血し、心臓、大動脈および足底筋を摘出した。トレーニング期間終了時におけるトレーニング群の安静時収縮期血圧は189±19mmHgで、コントロール群の206±15mmHgよりも有意に低かった。一酸化窒素(NO)の代謝産物である血漿中の硝酸・亜硝酸イオン濃度は、両群間に有意な差は観られなかった。しかし、トレーニング群内においては、硝酸・亜硝酸イオン濃度が高いと血圧が低いという有意な相関関係が観察された(r=-0.63)。スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)活性は、大動脈心室においてトレーニング群がコントロール群よりも有意に高い活性を示し、心室および足底筋においても同様に、コントロール群よりも有意に高い活性がトレーニング群において観察された。また、一酸化窒素合成阻害剤を投与すると、トレーニング群の収縮期血圧の上昇はコントロール群よりも有意に高かった。NOはその反応経路においてスーパーオキシドラジカル(O2-)と強い反応性があるため、O2-はNOの血管拡張作用を妨げることが知られている。従って、トレーニング群は10週間の自発走トレーニングによって、血管のSOD活性を上昇させてO2-を適正濃度に下げ、NOの効果的な血管拡張作用を可能にすることにより、安静時血圧の上昇を抑制している可能性が示唆された。本研究の結果は、運動トレーニングによる血圧改善にNOおよびSODが大きく関与している可能性があることを示唆している。自然発症高血圧ラット(SHR)に10週間の自発運動を行わせた。トレーニング期間終了後、採血し、心臓、大動脈および足底筋等を摘出した。トレーニング期間終了時のトレーニング群の血圧は189±19mmHgで、コントロール群の206±15mmHgよりも有意に低かった。これまで運動トレーニングはSHRの血圧上昇を抑制するという報告と、抑制しないという報告がされているが、我々の結果は前者を支持し、10週間の運動トレーニングがSHRの血圧上昇を抑制することを示唆している。また、スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)活性は、心室においてトレーニング群がコントロール群よりも有意に高い活性を示し、大動脈においても同様に、コントロール群よりも有意に高い活性がトレーニング群において観察された。NOはその反応経路においてスーパーオキシドラジカル(O_2^-)と強い反応性があるため、O_2^-はNOの血管拡張作用を妨げることが知られている。従って、トレーニング群は10週間の自発走トレーニングによって、血管のSOD活性を上昇させてO_2^-を適正濃度に下げ、NOの効果的な血管拡張作用を可能にすることにより、安静時血圧の上昇を抑制している可能性が示唆された。今後、硝酸・亜硝酸と同様NO代謝産物であるニトロソチオールの動態を把握する必要があると思われる。また、O_2^-の合成酵素である大動脈中のキサンチンオキシターゼの活性と合成量についても検討してゆく。
HLA-Gの発現とその遺伝子型の移植片生着への影響についてー急増する報告の検証ー

HLA-Gは母児の接点である胎盤トロホブラストに発現して母体に、胎児に対する免疫寛容を付与していると考えられている。近年、移植片の生着にHLA-Gの発現が寄与していると推測され、これを支持する結果や、将来HLA-Gが治療に応用できるという報告が急増している。本研究ではこれらの報告を検証するため、移植前後の末梢血単核球および血漿中のHLA-G発現解析を行った。我々は血漿中のHLA-Gを正確に測定できる方法を開発し、これにより腎移植167、肝移植111・造血幹細胞移植52例の試料につき検討したところ、血漿中にHLA-G抗原は検出しなかった。HLA-Gと移植片生着の関連については、再検が必要である。HLA-Gは本研究の海外共同研究者であるGeraghtyらにより発見された非古典的HLAクラス1遺伝子の一つで多型性が著しく乏しい(Proc Natl Acad Sci USA, 1987)。この分子は母児の接点である胎盤トロホブラストに発現し、胎児に対する拒絶反応を抑制していると考えられている。このことから、近年、各種臓器移植において、移植片の生着とHLA-Gの発現が相関しており、将来これが治療に応用できるという報告が急増している。これらの報告を検証するため、これまでに腎移植66症例・肝移植50症例・造血幹細胞移植41症例につき、移植前後の各日程(移植前日、移植後1日目、以降1週間2週間おきに、13カ月。以降1カ月おきに6カ月3年間)において血液を採取し、HLA-Gの発現について検討を行ってきた。その結果、移植片生着の有無に関わらず患者単核球中にHLA-Gを発現する細胞が出現すること、これが主にT細胞であることを確認した。また、患者血漿中にHLA-G抗原が検出されることも確認した。しかし、これらのHLA-G蛋白の分離同定を試みたが、検出することはできなかった。また、試料数が十分ではないこともあって、有意の相関はみられなかった。以上のことから、さらに詳細に解析するため検体数を増加させ、昨年度までの研究成果をより明確にすることを目的として、本研究を計画した。本年度は肝移植27症例、腎移植26症例、造血幹細胞移植7症例からの検体を収集し、解析を行った。フローサイトメトリーによる末梢血単核球上のHLA-G発現解析においてはこれまでと同じく、HLA-G陽性細胞を検出したが、いまだタンパクとしてHLA-Gを分離同定できていない。現在、分離同定方法について検討中である。また、血漿中のHLA-G抗原については新たなELISA測定法を開発しており、現在、検出精度を検証中である。HLA-Gは本研究の海外共同研究者であるGeraghtyらにより発見された非古典的HLAクラス1遺伝子の一つで多型性が著しく乏しい。また、母児の接点である胎盤トロホブラストに発現し、母体に免疫寛容を誘導する分子と考えられていることから、近年、各種臓器移植において、移植片の生着とHLA-Gの発現が相関しており、将来これが治療に応用できるという報告が急増している。これらの報告を検証するため、我々はこれまでに腎移植92例・肝移植77例・造血幹細胞移植48例の移植前後の各日程(移植前日、移植後1日目、以降1週間2週間おきに、13カ月、以降1カ月おきに6カ月3年間)に対し検討を行った。その結果、移植片生着の有無に関わらずFlow Cytometry(FC)では患者単核球中にHLA-G陽性細胞が検出され、また、ELISAでは患者血漿中にHLA-G抗原が検出されることを確認した。しかし、現時点で、FCで検出されたHLA-G陽性細胞上のHLA-Gや、ELISAで検出された血漿中のHLA-GをWestern Blotting (WB)で検出できておらず、我々はこれらの結果は、抗HLA-G抗体の偽陽性を検出した結果によると考えている。しかし、これらを明らかにするには正確にHLA-Gを検出できる測定系の確立が必須であると考え、特に血漿中のHLA-G抗原を正確に測定しうる系の確立を試み、本年度はこれらの検出精度の検証を中心にELISAにおけるHLA-G抗原測定系の確立を中心に行った。その結果、血漿を含め体液中のHLA-G抗原を検出できる系を確立することができた。この新たな測定系で測定したHLA-G抗原量はWBにおいても確認することができる。本年度、新たに肝移植22例、腎移植22例、造血幹細胞移植8例の試料を採取した。今後、新たに確立したELISA測定系を使用して、これまでに収集した血漿サンプル、および本年度の試料について解析を行う予定である。HLA-Gは本研究の海外共同研究者であるGeraghtyらにより発見された遺伝子で、母児の接点である胎盤トロホブラストに発現し、母体に免疫寛容を誘導する分子と考えられていることから、近年、各種臓器移植において、移植片の生着とHLA-Gの発現が相関してという報告が急増している。これらの報告を検証するため、我々はこれまでに腎移植141例(大阪大学95例、奈良県立医科大学46例)、肝移植111例・造血幹細胞移植52例の移植前後の各日程(移植前日、移植後1日目、以降1週間2週間おきに、13カ月、以降1カ月おきに6カ月3年間)に対し検討を行った。

その結果、移植片生着の有無に関わらずflow cytometryでは患者単核球中にHLA-G陽性細胞が検出され、また、ELISAでは患者血漿中にHLA-G抗原が検出されることを確認した。しかし、現時点で、これらflow cytometryやELISAで検出されたHLA-G陽性細胞上のHLA-Gや血漿中のHLA-Gは、western blottingでは確認できておらず、これらの検出法の再検討が必要と考えた。そのため昨年度は、より正確に体液中のHLA-Gを検出できる測定系の開発を試み、新しいELISA法の確立を行った。本年度はこの確立した方法の精度を検証しつつ、本方法を用いて、これまで解析した全ての症例に対し、再解析を行い、新たに追加された検体についても解析を行った。これまでのところ、移植片生着例・拒絶例に関わらず、血漿中にHLA-G抗原は検出されておらず、HLA-Gの発現と移植片生着の関連は見られていない。研究期間中に100例に達しない症例もあったため、研究期間を延長し、腎移植、肝移植、造血幹細胞移植症例を研究機関毎に100例収集し、HLA-Gの発現と移植片生着について統計学的解析を行い、関連を明らかにすることを目指す。検体数は、肝移植12例、腎移植30例を本年度追加し、現時点で、解析対象となり得るのは肝移植100例、腎移植141例(大阪大学95例、奈良県立医科大学46例)、造血幹細胞移植52例を採取している。これまでのflow cytometry、ELISAの解析で、HLA-Gの偽陽性を検出している可能性が強く示唆されていたので、本年度は正確にHLA-Gを検出できる測定系の確立を中心に行った。本年度は、昨年度から行っていたELISA系の確立および精度の検討および検体の測定を行った。現段階では、試料採集が終了しておらず、臨床データとの関連解析が不十分であるため、研究期間を延長した。そのため、達成度を「やや遅れている」と判断した。HLA-Gは非古典的HLAクラス1遺伝子の一つで、多型性が著しく乏しく、抑制性レセプターのリガンドであり、母児の接点である胎盤トロホブラストに発現して母体に免疫寛容を寄与していることから、近年、各種臓器移植において、移植片の生着とHLA-Gの発現が相関しており、将来これが治療に応用できるという報告が急増している。これらの報告を検証するため、我々は平成22年平成24年度において、腎移植66例・肝移植50例・造血幹細胞移植41例について、移植前後の末梢血単核球および血漿中のHLA-G抗原発現解析を行い、さらに平成25年度からの本研究で、検体数を増やし、これまで計、腎移植167、肝移植111例・造血幹細胞移植52例に対し検討を行った。平成22年平成24年度において、移植患者末梢血中にHLA-G陽性T細胞が存在し、患者血漿中にHLA-G抗原が検出されることを確認したが、HLA-Gをタンパクとして分離同定することができず、これを精査するため、本研究を行った。血漿中のHLA-G抗原解析は、従来のELISA法よりも、体液中HLA-G測定に適した測定系を開発し再解析を行った結果、従来法ではHLA-G陽性であった症例を含め、全ての症例において、血漿中にHLA-G抗原は検出しなかった。末梢血中HLA-G陽性細胞上のHLA-G抗原は、ウエスタンブロッティングで確認できず、偽陽性であった可能性が示唆された。これまでのところ、移植片の生着とHLA-Gの発現が相関するという報告を否定できるほど十分に検証できていないが、我々の結果は、HLA-G抗原の測定を移植片の生着予測や治療に使用するには時期尚早であることを示唆していると考える。
新規キラルカルボン酸ライブラリーの創出を基盤とする不斉C-H活性化型反応の研究

昨年度までに見出していたビナフチル骨格を有するキラルカルボン酸とコバルト触媒を用いた、チオアミドを配向基とする不斉C(sp3)-Hアミド化反応について、触媒構造と反応条件を精密にチューニングすることにより高いエナンチオ選択性が発現することを見出した。これにより様々な構造を有するアミノカルボニル誘導体の不斉合成法を確立することができた。また類似のキラルカルボン酸誘導体とロジウム触媒を用いることで、より困難かつ合成的価値の高いメチレンC(sp3)-H結合の不斉アミド化反応が可能であることも見出した。さらにこのメチレン識別反応では、反応剤を変更することで不斉炭素-炭素結合形成反応にも成功している。以上の結果から、当初の想定通り、キラルビナフチルモノカルボン酸とロジウムまたはコバルト触媒の組み合わせが、汎用性の高い不斉C-H活性化触媒であることを実証できた。一方で、カルボン酸をキラルプロトン源とする反応については様々な反応条件や基質、触媒構造を検討したがエナンチオ選択性の向上は困難であった。これについてはキラルCp配位子の導入など、より幅広い触媒の検討が必要であると考えられる。さらに本年度はフェロセン骨格を有するキラルカルボン酸の設計と合成もおこなった。既存の不斉補助基を用いたジアステレオ選択的リチオ化、ハロゲン化、クロスカップリング反応を経由することで、高い光学純度でキラルフェロセンカルボン酸を得る合成ルートを考案し、種々の誘導体を合成した。これらをスクリーニングすることで、上記のキラルカルボン酸ではエナンチオ選択性の向上が困難であった基質について選択性の改善が可能であった。こちらについでも引き続き検討を続ける予定である。当初想定した通りキラルビナフチルモノカルボン酸の有用性、汎用性を実証することができた。ロジウム触媒を必要とする場合もあるが、おおむね想定通りの結果が得られているほか、新たなキラルカルボン酸についても有望な結果が得られている。新たなキラルフェロセンカルボン酸を見出したため、これを用いる不斉触媒反応について検討していく。またキラルビナフチルモノカルボン酸を用いたメチレンC(sp3)-H官能基化反応について、基質一般性の検討や新たな反応剤との反応について検討していく予定である。本年度は当初の計画通り、まずは様々な新規キラルカルボン酸の合成方法の検討をおこなった。計画していた合成ルートにおいては、中間体のクロスカップリング反応の反応性が非常に低かったが、条件検討の結果、様々な置換基を中程度から良好な収率で導入する条件を見出した。さらに確立したいくつかの合成ルートに従って、30種類以上の様々な立体構造を有するキラルカルボン酸を合成することに成功した。さらに合成したカルボン酸を用いて、種々の金属触媒および基質を用いた不斉C-H官能基化反応の検討をおこなった。金属触媒としてはペンタメチルシクロペンタジエニル配位子や、その誘導体を有する3価のコバルト、ロジウム、およびイリジウム触媒を用いた。ロジウムやイリジウム触媒を用いた条件では、主にC(sp2)-H結合官能基化反応において中程度以上のエナンチオ選択性が得られ、特にロジウム触媒を用いた場合では、最高で95%ee以上の選択性が得られた。一方でコバルト触媒を用いた場合、C(sp3)-H結合官能基化反応において中程度のエナンチオ選択性が発現することを見出した。さらにコバルト触媒を用いた場合では、当初想定していたC-H結合切断段階だけでなく、続く反応の段階においてもキラルカルボン酸による立体制御が可能であることも見出している。また当初の計画とは異なるが、より合成が簡便なアミノ酸由来のキラルカルボン酸を用いても同程度の選択性が得られており、今後はそちらも合わせて検討する予定である。当初計画していた以上に幅広い構造を有するキラルカルボン酸を合成し、それらによって高いエナンチオ選択性が得られているほか、キラルカルボン酸がC-H結合切断以外の段階においても立体制御に有効であることを見出しているため。

これらをスクリーニングすることで、上記のキラルカルボン酸ではエナンチオ選択性の向上が困難であった基質について選択性の改善が可能であった。こちらについでも引き続き検討を続ける予定である。当初想定した通りキラルビナフチルモノカルボン酸の有用性、汎用性を実証することができた。ロジウム触媒を必要とする場合もあるが、おおむね想定通りの結果が得られているほか、新たなキラルカルボン酸についても有望な結果が得られている。引き続き確立したルートに基いてキラルカルボン酸の設計・合成をおこなうほか、アミノ酸誘導体に関しても合わせて検討していく予定である。不斉触媒反応に関しては、コバルトを用いたC(sp3)-H官能基化に特に重点を置いて検討していくほか、C-H結合切断段階以外での不斉誘起が可能であることも見出しているので、そちらも検討していく予定である。新たなキラルフェロセンカルボン酸を見出したため、これを用いる不斉触媒反応について検討していく。またキラルビナフチルモノカルボン酸を用いたメチレンC(sp3)-H官能基化反応について、基質一般性の検討や新たな反応剤との反応について検討していく予定である。研究の初期検討に予想以上に時間を要したため、予定より初年度の支出が小さくなった。しかし初年度終盤で研究が大きく進展したため、検討をより広くおこなうための費用、およびその成果の発表にかかる費用として前年度差額を合わせて使用していく予定である。当初の計画とは異なる有望な触媒系を見出したため研究計画を延長し、次年度も引き続き研究を行う予定である。それにともなう消耗品、共通機器の利用代、およびそれらの研究成果公表のために利用する予定である。
心拍出量の連続的モニタリングによる歯科外来患者の治療中の安全性の向上

NICOモニターは、Fickの原理を応用し二酸化炭素を一部再呼吸させた時の二酸化炭素産生量の変化と終末呼気二酸化炭素分圧の変化により心拍出量を測定する二酸化炭素再呼吸式法により評価するモニターである。本研究代表者(松浦由美子)は、NICOモニターを用い、歯科診療中の患者の心拍出量を非侵襲的にまた、連続的に測定することで、歯科治療に起因する循環動態の変動を早期に予測し安全性を向上できるか検討した。平成17年度は、歯科治療下での評価を行うために健康ボランティアで開口時およびサクション使用時(3wayシリンジにて注水)の評価を行った。平成16年度の研究において、意識下において鼻マスク使用時の心拍出量、心係数、一回心拍出量、二酸化炭素放出量、肺胞換気量、終末呼気二酸化炭素濃度の測定を行い安定した値を得られた。そこで、実際の歯科治療を想定した(1)開口状態(開口を保持するために開口器を使用)、(2)歯科用サクション使用時の評価を行った。結果として(1)の場合は、被験者が鼻呼吸と口呼吸を混乱していまい、安定した一回換気量と呼吸回数を得ることができなかった。(2)の場合は、口腔内に注水することで被験者が息ごらえをしてしまい(1)と同様に安定した一回換気量と呼吸回数を得ることができなかった。そのため、心拍出量と心係数の値は得られるものの信頼度の低い結果となった。以上の結果より、NICOモニターは歯科診療中の患者の心拍出量を非侵襲的にまた、連続的に測定することはできるが、安定した一回換気量と呼吸回数を得ることができないため信頼度が低い可能性が考えられた。今後、さら検討を加えていきたいと考えている。NICOモニターは、Fickの原理を応用し尿酸ガスを一部再呼吸させた時の炭酸ガス産生量の変化と終末呼気炭酸ガス分圧の変化により心拍出量を測定するモニターである。今回、NICOモニターを用い、歯科診療中の患者の心拍出量を非侵襲的にまた、連続的に測定することで、歯科治療に起因する循環動態の変動を早期に予測し安全性を向上できるか検討した。平成16年度は、健康ボランティアにて研究方法の確立を行った。本研究では、NICOモニターを歯科治療中の患者に用いるため、最初に意識下において心拍出量、心係数、一回心拍出量、二酸化炭素放出量、肺胞換気量、終末呼気二酸化炭素濃度の測定が行えるかを検討した。麻酔用フェイスマスクをヘッドバンドで固定し皮膚に密着させた。酸素と空気をそれぞれ2L/h、1L/hの流量で投与した。測定項目は、安定した値を示した。次に歯科治療中を想定し、鼻呼吸下における各項目の測定が行えるかを検討した、測定のためのマスクは、笑気吸入鎮静法に使用する鼻マスクを用いた。鼻マスクの固定には、専用のヘッドストリップスを用いた。NICOモニターでの測定において重要なことは、呼吸のリークをなくすことである。そのため、鼻マスクを顔面に密着させるために麻酔回路の角度およびマスクの空気量を調整した。酸素と空気の流量は、フェイスマスク使用時と同様とした。各測定項目は、心拍出量4.1±0.2L/min、心係数2.8±0.1L/min/m^2、一'回心拍出量85±4.2ml、炭酸ガス排出量180±11.3m1、肺胞換気量5376±158.4ml、終末呼気二酸化炭素濃度40±1.4mmHgと熱希釈法などのデータと大差なく、本方法で研究が行えると考えられた。本年度の結果より来年度は、歯科治療下での研究を行う予定である。
構造型推定とその応用:規制緩和と自然環境に対する企業間行動の分析

本研究の目的は、経済モデルを直接的に推定することで、対象となる事象の経済構造を明らかにすることである。特に、石油産業における規制緩和や環境規制に直面している産業・企業間の経済規範や戦略的相互依存状態の変動、ビールにおける上流産業と下流産業の垂直的契約の変更の影響、新商品と税率に対する消費者反応などの分析・評価を行った。更に本研究が他の産業分析や競争政策に対するケーススタディになることを目指して分析を進めた本研究の目的は、経済モデルを直接的に推定することで、対象となる事象の経済構造を明らかにすることである。更に本研究が他の産業分析や競争政策に対するケーススタディになることを目指して分析を進めた本研究の目的は、経済モデルを直接推定する構造型推定(Structural Estimation)を改良・使用し、規制緩和や環境規制に直面している産業・企業間の経済規範や戦略的相互依存状態の変動を分析することにある。今年度は、生産量割り当て廃止や石油製品の輸入自由化などの規制緩和に直面した元売(石油業界の上流部門)に注月し、規制緩和過程における各元売間の戦略的な『読み合い』の変化や安定性について検証を行つた。具体的には、生産量競争モデルを作成し、一階の条件から推測的変動(Conjectural Variation)と推測的反応関数(Conjectural Reaction Function)を導出して、統計解析を行った。推測的変動とは、自分の行動がどのようにライバル企業に影響を与えるのか?に対する自分の予想・期待のことをいう。推測的変動を実証することで、規制緩和に直面した企業間の相互依存状態や経済規範を示すことができる。また、推測的変動を導出する過程で、動学的に企業のお互いの行動の『読み合い』を表現する推測的反応関数の傾きを抽出することができる。結果として、推測的変動値は、ガソリン市場がクールノー競争と談合環境の間にあることを示した。また、各元売の推測的反応関数の傾きが正となった。つまり、ガソリン市場の経済環境は、戦略的補完性を持つことになる。このことは、生産拡張競争が起こった可能性を示し、更にガソリン価格下落の要因になったことを示す。また、灯油・軽油市場にも適応したが、各市場が戦略的環境であることを確認することができなかった。平成18年度前期は、後藤宇生(研究代表者)が、スタンフォード大学経済学部雨宮健教授の下で、客員研究員となり、構造型推定・産業組織論・ゲーム理論に関する講義とセミナーに参加し、研鑽を積んだ。また、以下の3つの分析を行った。(1)動学的な推測的変動の実証(2)環境を配慮する企業行動(3)企業の業績予想(1)規制緩和過程における産業内の経済規範の変動を数値として抽出し、産業構造の変動について検証を行っている。その結果の一部は、現在、海外雑誌に投稿中である。(2)企業の環境報告書から環境投資のデータを抽出し、環境投資を行う企業行動に関して実証分析を行った。その結果を現在、海外雑誌の投稿中である。(3)企業の業績予想の特徴付けに関して実証研究を行い、海外雑誌に投稿し、掲載の許可を得た。次年度の研究の目的は、さらに構造型推定(Structural Estimation)を改良・使用し、離散選択理論をベースにした消費者行動の実証分析をすることにある。論文の投稿と改良だけでなく、新たにHome scan dataを使用して3つのことを行うことを考えている。(1)New Goodsの価値の計測(2)Boomに対する消費行動の計測(3)税金の帰着問題Homescan dataは、財の購入量と価格や場所だけでなく、購入した人の属性(性別、職業、家族構成、所得など)の情報を持っている。この貴重なデータの使用し、よりデータに適切な計量モデルの開発を行う。本研究の目的は、経済モデルを直接推定する構造型推定(Structural Estimation)を改良・使用し、消費者行動、企業間の経済規範や戦略的相互依存状態の変動を分析することにある。また、その分析を使用して、政策シミュレーションを行うことを考えている。今年度は、全体的に2つのことを行った。1つは、ガソリン市場における規制緩和の評価に関して実証分析の精緻化とレフリー付きの国際雑誌への投稿を行った。もう1つは、離散選択理論を使用して、ビールの購買行動の分析を非集計データ使用して行った。非集計データは、選択と直接に結びついた生のデータであり、集計されたものではない。集計データと比較して、均質化の問題を避けることができ、経済主体の行動をより一層、抽出することができると考えている。本研究の目的は、構造型推定を応用して、消費者行動と企業間の経済規範や戦略的相互依存状態の変動を分析することにある。今年度は、2つのことを行った。1つは、ガソリン市場における規制緩和の評価を行った。現在、国際雑誌の投稿を行っている。もう1つは、ビールの小売市場の分析・評価を行っている。その分析の中で、2つの視点から分析を行った。1)ビールの市場競争をスーパーマーケットの行動から分析している。2005年1月から、ビール市場の垂直的構造が変化した。

具体的には、川上(ビール製造会社など)から川下(スーパーマーケットなど)に対する応量リベートが廃止された。川下であるスーパーマーケットは、それまで、低価格で販売して販売量を増加させ、応量リベートをもらうようにしていた。そのことから、2005年1月以降は、ビールの小売価格は上昇すると考えるのが自然だが、スーパーマーケット問の競争を考慮すれば、価格変動が画一的に上昇しない。この状況を科学研究費で購入したPOSデータを使用して、分析を続けている。2)消費者の購買行動を詳細に記録したHome Scanデータを使用して分析をすすめている。消費者行動の構造を推定した後、新商品の価値の計測、商品の共食い状況、酒税法の変更後の影響、酒税法変更前の買いだめ行動の分析を行っている。
地域社会における多文化主義の限界と可能性に関する研究-「ムラの国際結婚」を事例として

当該地域の歴史的考察によって、この山村は「異質な」人たちに対して閉鎖的・排他的な社会ではなく、むしろ「異質な」人たちが積極的な役割を果たしてきた地域だったことが明らかになった。きわめて逆説的であるが、当村は昭和10年には農村更生協会の指定村に指定された「窮乏村」であったために、かえって異質な人びとが交わる場所になった。例えば、毎年の洪水の度隣村からやって来た救援の手、農業指導のため駐在した小作官、「救村」を掲げてやってきたアメリカ人宣教師、賀川豊彦の「神の国運動」などが村に流入し、逆に出稼ぎ、「娘身売り」、奉公などという形で村人は村外に流出した。その中で特に重要な役割を担ったのはクリスチャンである。昭和初期の困窮から脱するため、賀川の「神の国運動」に共鳴した村の幾人かの若者が異教であるキリスト教に改宗し、宗教を道具として用い、貧しい村の変革をめざした。例えば、立体農業、産業組合の創設、幼稚園の設立、青年団活動の組織化など具体的な戦略をとって村の建てなおしを図った。以上のことは、歴史的文脈における多文化混交を土台にした社会運動といえる。この文脈の延長線上に、これまでとは質が異なる今日的な多文化共生の課題が生じている。今日の当村における外国人妻の受け入れや多文化主義のシンボルになっている韓国文化のテーマパーク「高麗館」の建設も、同村と韓国のクリスチャン同士の草の根レベルでの歴史的交流がその端緒となっている。そもそも同村は「韓国人妻」の受け入れ以前から同村と韓国のある村のクリスチャン同士の交流が行われており、それがキムチの特産品化や、高麗館の建設につながってきたのだ。このような歴史的経緯を看過しては、今日の多文化主義/施策の問題を考えることは困難である。2年間の助成期間の初年度である本年度は、まず当該地域の歴史的考察を行った。これは、今日外国人妻の受け入れを可能にした当村の歴史的要因を明らかにするものであり、本研究の土台をなすものである。本年度の調査によって明らかになったことは、当村は「異質な」人たちに対して閉鎖的・排他的な社会ではなく、むしろ「異質な」人たちが積極的な役割を果たしてきた地域であったことである。それは逆説的であるが、当村は昭和10年には農村更生協会の指定村に指定されたほどの窮乏村であったがために、かえって異質な人びとが交わる場所になったのだ。例えば、毎年の洪水の度やって来た隣村からの助け、農業指導のため駐在した小作官、「救村」を掲げてやってきたアメリカ人宣教師、賀川豊彦の「神の国運動」などが村に流入し、逆に出稼ぎ、娘「身売り」、奉公などという形で村人は村外に流出した。その中で重要な役割を担ったのはクリスチャンである。昭和川期の困窮から脱するため、賀川の「神の国運動」に共鳴した村の幾人かの若者が異教であるキリスト教に改宗し、宗教を道具として用い、貧しい村の変革をめざした。例えば、立体農業(果樹栽培や畜産の導入による水稲単作からの脱却)、産業組合(後の農協)の創設、幼児教育の開始(教会付設の幼稚園の創設)、青年団活動の組織化など具体的な戦略をとって村の建てなおしを図る。今日の当村における外国人妻の受け入れや多文化主義のシンボルになっている韓国文化のテーマパーク「高麗館」の建設も、同村のクリスチャンと韓国のクリスチャンの草の根レベルでの歴史的交流がその端緒となっているように考えられる。13年度は、この基礎的研究をもとに、同村における歴史的要因と今日的問題の連関性および同村における多文化主義政策の可能性と限界を分析する。
波浪制御構造物の防災機能向上に関する研究

1.消波護岸瀬山は護岸前面に設置された消波ブロックの配置に対する確率モデルと併せて被災率の評価算定法を明らかにすることを目指した結果、ハドソン式では安定な場合でも、施工誤差や波の繰り返し作用によるゆるみで、被災率が予測されることがわかった。2.透過性構造物野田は透過性潜堤が海浜地形の変化に与える効果について実験を行った結果、潜堤の設置水深を深くすると汀線が後退する場合があることを見出した。村上・細井はスリット型透過性防波堤の反射、透過、海水交流特性を検討するため、スリット開口部の各種の断面形状のものについて実験を行い検討を加えた。平山は離岸堤による堤内の堆砂機構を明らかにすると同時に、堆砂効果を促進するための諸条件を系統的に検討した結果、堤の沈下防止工は堆砂を促進するが、洗掘防止工は逆効果であること、後渫工法は堆砂を促進させる最も簡便な方法であることを見出した。3.不透過性防波堤喜岡は不透過堤前面の重複波による洗掘現象を実験によって調べるとともに、漂砂機構のモデル化に努め成功した。4.簡易防波堤石田は柱状防波堤の構成要素である柱体の波による動的挙動について、理論と実験の両面から研究し、固有周期の奇数倍周期の波によって共振が発生することを見出した。岩垣・浅野は東京都江戸川区において行った空気防波堤の現地実験の結果を解析し、流れがある場での空気防波堤の消波効果を明らかにした。5.人工海浜椹木は人工海浜の波高低減効果についてboreモデルを用いて推算し、また越波量低減効果は幅と高さが及ぼす効果を検討した。井上は人工海浜の越波防止効果に及ぼす入射波の周期と移動床における底静粒径の影響を実験的に検討した。酒井・間瀬は1/5から1/30までの4種類の勾配の模型海浜に対し、不規則波の遡上を測定して波別解析法により、特性を調べるとともに、遡上高算定式を提案した。
炭酸塩鉱物の結晶構造に依存した金属元素同位体分別による古環境解読

天然で生成する炭酸塩鉱物には、カルサイトとアラゴナイトの結晶多形が存在し、海水で無機的に沈殿する場合、海水のMg/Ca比によりどちらが沈殿しやすいかが決まっている。炭酸塩鉱物に含まれるマグネシウム同位体比には、結晶構造に依存した同位体分別がみられ、同位体比から沈殿時の結晶構造を推定すること、さらに、炭酸塩鉱物の結晶構造から古海洋のMg/Ca比を解読することが期待されている。本研究では、天然炭酸塩試料および合成カルサイトと合成アラゴナイトに含まれるマグネシウムの化学状態、またマグネシウムの同位体分別と結晶構造との関係性を明らかにすることを目的に、XAFS測定による局所構造解析をおこなった。本研究では炭酸塩鉱物に含まれるマグネシウム・カルシウム・ストロンチウムなどの金属元素とホウ素の同位体分別が結晶構造に依存した同位体分別を示す可能性を考慮し、表層環境変動を読み取るための新規研究手法の開発を目指している。本年度はホウ素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムの炭酸塩鉱物沈澱反応における同位体分別係数を調べるため沈澱生成法を改良し、pHをコントロールした環境下で天然を模した母液からでも純粋な結晶構造(カルサイト・アラゴナイト)をした炭酸塩鉱物を沈澱させる方法を確立した。予察的な実験として母液にホウ素を添加し、pHを制御した環境下では純粋なカルサイト結晶を作ることができなかった。そこで本研究では、カルサイト合成のためにカルサイト種結晶を用いることで、純粋なカルサイト合成に成功した。これはホウ素がカルサイトの合成を阻害する方向に働くためだと考えられる。pHおよび温度をコントロールした環境で、炭酸塩鉱物沈澱反応におけるホウ素の温度依存性を詳細に調べた結果、ホウ素の同位体分別に温度依存性はみられなかった。これは、平衡論的同位体効果の温度依存性を考えた場合、妥当な結果であることがわかった。また、カルサイト構造とアラゴナイト構造におけるホウ素の同位体分別には誤差を超えた違いはみられず、結晶構造によらずホウ素同位体分別係数は一致した。これは、ホウ素がホウ素酸イオンとして結晶に取り込まれることにより説明ができる。本研究では当初の予定通り、pHを制御した環境下でカルサイトおよびアラゴナイトの合成おこなうことができており、おおむね順調に進展している。本研究では、マグネシウム・カルシウム・ストロンチウムなどの金属元素が炭酸塩鉱物沈澱反応の際に炭酸塩鉱物の結晶構造の違いを反映した同位体分別を起こすメカニズムを解明し、それらの知見をもとに金属元素の同位体比を用いた新しい環境解読指標を開発することを目指している。本年度は、恒温槽とpHコントローラーを用いて温度およびpHを制御した環境下で、炭酸塩鉱物の種結晶を入れないで、純粋な結晶構造(カルサイト・アラゴナイト)を合成する方法を確立した。また、これらの手法を用いて、pH依存の同位体分別を起こすことが知られているホウ素から同位体分別の結晶構造依存性の有無を調べた。ホウ素の同位体比は多重検出器型誘導結合プラズマ質量分析法を用いて高精度に分析を行ったところ、カルサイト・アラゴナイト間に有意な違いがみられた。これはホウ素がホウ酸イオンとして炭酸塩鉱物に取り込まれる際に結晶構造に依存した同位体分別を起こすことを示唆する結果である。これらの知見から金属イオンの水和錯体においても、結晶に取り込まれる際に結晶構造の違いで同位体分別の大きさが異なることが示唆された。また、放射光を用いたXAFS法によるマグネシウムの局所構造解析により、アラゴナイト中のマグネシウムは水和状態のまま取り込まれている可能性が示唆された。この結果は、アラゴナイト中のマグネシウムの同位体分別がカルサイトに比べ小さいことと調和的である。多重検出器型誘導結合プラズマ質量分析計の故障により、今年度予定していたカルシウムの高精度同位体分析法の確立に遅れが生じたため。本研究では、マグネシウム・カルシウム・ストロンチウムなど金属元素の炭酸塩鉱物沈殿反応に伴う同位体分別が炭酸塩鉱物の結晶構造に影響を受けるメカニズムを解明し、それらの知見をもとに新しい環境解読指標を開発することを目指している。本年度は、恒温槽とpHコントローラーを用いて温度およびpHを制御した環境下で、試薬量の調整により沈殿速度も一定に保った実験法を開発し、純粋な炭酸塩結晶(カルサイト・アラゴナイト)を合成する方法を確立した。また、これらの手法を用いて、pH依存の同位体分別を起こすことが知られているホウ素から、同位体分別の沈殿速度依存性を調べた。ホウ素の同位体比を多重検出器型誘導結合プラズマ質量分析法を用いて高精度に分析を行ったところ、沈殿速度に依存した分別がみられた。これはホウ素が炭酸塩鉱物に取り込まれる際に同位体分別を起こすことを示唆する結果である。これらの知見から金属イオンの水和錯体においても、結晶に取り込まれる際に沈殿速度の違いで同位体分別の大きさが異なることが示唆された。また、XAFS法を用いた局所構造解析、熱重量測定、FTIRの分析結果から、アラゴナイトには水が結晶水の形で取り込まれていることが示唆された。これはイオン半径の小さいマグネシウムが水和した状態で存在していることによると考えられる。同じくイオン半径の小さい銅を用いた実験でも、マグネシウムと同様に水和して存在することが示唆された。

天然で生成する炭酸塩鉱物には、カルサイトとアラゴナイトの結晶多形が存在し、海水で無機的に沈殿する場合、海水のMg/Ca比によりどちらが沈殿しやすいかが決まっている。炭酸塩鉱物に含まれるマグネシウム同位体比には、結晶構造に依存した同位体分別がみられ、同位体比から沈殿時の結晶構造を推定すること、さらに、炭酸塩鉱物の結晶構造から古海洋のMg/Ca比を解読することが期待されている。本研究では、天然炭酸塩試料および合成カルサイトと合成アラゴナイトに含まれるマグネシウムの化学状態、またマグネシウムの同位体分別と結晶構造との関係性を明らかにすることを目的に、XAFS測定による局所構造解析をおこなった。温度・pHを制御した環境下で、カルサイトおよびアラゴナイトのマグネシウム・カルシウム・ストロンチウムの同位体分別係数を調べ、これらの金属元素の同位体分別と結晶構造との関連性を明らかにする。また、天然の炭酸塩試料のマグネシウム・カルシウム・ストロンチウムの同位体分析を進め、炭酸塩試料の堆積時の結晶構造を推定していく予定である。放射光を用いたXAFS法により金属元素の結晶構造に依存した同位体分別が起こるメカニズムを明らかにする。さらに、多重検出器型誘導結合プラズマ質量分析計を用いたカルシウム同位体分析法を確立し、天然炭酸塩鉱物試料に含まれる金属元素の同位体比から地球環境変動変動について新しい知見を抽出することを目指す。地球化学高感度分析用試料導入法の開発を検討していたが、質量分析装置の不具合により、今年度の開発が予定通りにいかなかったため、今年度の導入を見送った。今年度予定していたカルシウム同位体分析法の開発が遅れ、次年度の金属元素同位体比測定に必要な研究協力者の人件費として使用する必要が出たため。本研究で使用する質量分析装置の不具合は既に改善されたため、次年度使用額分は当初予定していた分析目的にあった高感度試料導入法の開発費に充てる予定である。高精度金属元素同位体分析法を確立し、本研究を推進する目的で、研究協力者の人件費として使用することを計画している。
自己細胞移植による唾液腺再生マウスモデルの確立と臨床への応用

特殊な培地を用いて、マウス唾液腺より単一な唾液腺上皮細胞を分離し、二次元的な唾液腺細胞の分化誘導に関連する重要因子の同定し、さらに腺様構造の三次元的再構築を試みた。二次元的な分化誘導に関して、HGF、bFGF、FGF7、TGF-α/β(細胞増殖因子)、IV型コラーゲン、フィブロネクチン(細胞外基質)などの因子が重要な役割を演じている可能性が示唆された。三次元的再構築は再現性が非常に難しいが、HGFとIV型コラーゲンが重要な役割を演じている傾向が示唆された。さらなる腺様構造の再構築の促進を図るためにはマウス唾液腺周囲由来の線維芽細胞を用いるなど、今後のさらなる検討が必要である特殊な培地を用いて、マウス唾液腺より単一な唾液腺上皮細胞を分離し、二次元的な唾液腺細胞の分化誘導に関連する重要因子の同定し、さらに腺様構造の三次元的再構築を試みた。さらなる腺様構造の再構築の促進を図るためにはマウス唾液腺周囲由来の線維芽細胞を用いるなど、今後のさらなる検討が必要である唾液腺細胞の分化誘導に関連する重要因子の同定Ca濃度1mMの培地を用いて、3種類の基質(コントロール、IV型コラーゲン、フィブロネクチン)上で培養し、培養液中に5種類の細胞増殖因子・サイトカイン(bFGF,FGF7,TGF-α/β,HGF)で刺激を行った。72時間後に下記項目について観察した。形態的評価(1)腺様構造(分枝の長さ、分枝数、腺管数)の測定⇒bFGFとHGF刺激により腺管数の増加が見られ、IV型コラーゲンの基質上においてその傾向が強かった。(2)電顕にて細胞内小器官の観察。⇒基質上での培養や細胞増殖因子・サイトカインの刺激時に細胞内小器官が発達している傾向が見られた。機能的評価(1)アミラーゼ・ムチン・アクアポリン発現の検索⇒アミラーゼの増加が見られたが、基質やの細胞増殖因子・サイトカインによる差異は明らかでなかった。唾液腺細胞による三次元構築三次元的な骨格として、ゼラチンスポンジ(スポンゼル【○!R】)、コラーゲンスポンジ(テルダーミス【○!R】)、マトリゲル【○!R】を利用した。前項目の結果から、基質としてIV型コラーゲンを用いて、これらの三次元骨格をコーティング処理した後に、唾液腺細胞を埋没させて培養を行い、bFGFとHGFにて刺激した。培養液:1mMCaの無血清培地三次元骨格:スポンゼル【○!R】、テルダーミス【○!R】、マトリゲル【○!R】細胞外基質・細胞増殖因子・サイトカイン:bFGFとHGF形態的評価((1)腺様構造、(2)電顕にて細胞内小器官の発達)や機能的評価において、細胞外基質・細胞増殖因子・サイトカインでの明らかな差異はなかったため、改めて検討予定である。計画I.唾液腺細胞による三次元構築三次元的な骨格の材料ではコラーゲンスポンジ(テルダーミス)とマトリゲルに埋没培養した場合に、細胞は接着を保ちながら配列する傾向が認められた。腺様構造とはいえないものの、所々に分枝の所見が認められた。その現象はIV型コラーゲンでコーティング処理した場合に増強された。しかしながら、細胞配列は平面的で、3次元的な配列の再現性は困難であった。細胞増殖因子による影響は、HGFで刺激した方がbFGF刺激より分枝数が増加する傾向にあった。また電顕による観察では、IV型コラーゲンやHGF、bFGF存在下で細胞内小器官の発達は促進されたが、その差異は明らかでなかった。機能的評価においは両増殖因子刺激によってアミラーゼタンパクの発現を促進することが確認(免疫染色、ウェスタンブロット法)できたが、アクアポリンタンパクの発現増加は軽度(免疫染色、ウェスタンブロット法)であった。増殖因子による効果はHGF刺激の方がやや大きかった。計画II.唾液腺細胞から三次元構築した組織のマウス自己移植の手法や最適条件を検討唾液線細胞による三次元構築が困難なため、唾液腺細胞塊をマウスの顎下腺被膜下に静置する手法で行った。7日後に顎下腺を摘出し、標本作製を行ったが、唾液腺細胞塊は顎下腺実質に癒合しておらず、血液に流されるなど標本作製の際の問題点がみられた。唾液腺細胞移植における移植部位、移植量、宿主唾液腺との融合法については、今後さらなる検討が必要である。唾液腺細胞を用いた三次元構造の再構築は再現性が非常に難しく、最終年度も再検討を行った。今までの結果から唾液腺細胞が極性配列を呈しやすかったコラーゲンスポンジ(テルダーミス®)とマトリゲル®を混合したもの用い、唾液腺細胞の腺管様配列と関連が深かったIV型コラーゲンをコーティング処理したものを三次元的骨格の土台として用いた。i)

完全な腺様構造の形態は獲得できなかったが、細胞同士の接着(デスモソームタンパクやカドヘリンの出現)やわずかながら分枝の数の増加が認められた。この効果はHGF>bFGFであることが改めて確認できた。ii)細胞内小器官の発達に関与する細胞増殖因子に関しては、腺様構造の形態と同様な結果が得られ、効果はHGF>bFGFであることが確認できた。iii)機能評価のマーカーとして用いたアミラーゼ、アクアポリンはともにHGFとbFGFの刺激により誘導が促進され、その効果はHGF>bFGFであった。ムチンの発現は認めなかった。三次元構築した唾液腺細胞のマウスへの自己移植については、唾液腺被膜下や固有唾液腺内への埋没法など、種々の方法にて試みるも再現性がある方法を確立することが難しく、新たな手法を用いることが課題である。上記のことより、唾液腺細胞が3次元構築を示すにあたり重要な因子としてIV型コラーゲンとHGFの関連が示唆されるが、さらなる促進を図るためにはマウス唾液腺周囲由来の線維芽細胞を用いるなど、唾液腺細胞と間葉系の細胞接着や相互作用等を検討したり、また利用することが今後必要と考えている。唾液腺細胞による三次元構築の再現性が困難であること。また、細胞移植に関しては正常唾液腺細胞の凍結保存が難しく、移植に用いる細胞数が2×106と限られることが、研究が遅延する要因となっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。唾液腺細胞による三次元構築の解決策としては、今までに得られた結果から、腺管様構造に関連する因子を混合して三次元骨格の基質として用いることで解決することを期待している。また、移植に関する問題点では、唾液腺細胞を唾液腺実質の中に埋没させる方法やコラーゲンスポンジ、マトリゲル利用することによって、組織標本作製時の問題点を解決できるのではないかと考えている。