hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
PASによる非侵襲血糖測定器ための光マイクロホンの開発

光音響分光法を応用した非侵襲血糖値測定の小型化、高感度化を目指し、(1)小型かつ信号ラインに光を使用するため電磁波雑音の影響に強いとされる光マイクロホンを用いた装置系、(2)DSP化可能な適応フィルタを応用した適応雑音除去処理を新たに導入した装置系について検討した。従来の装置系においてグルコースの分別定量値が5g/dlであったのに対し、従来装置系で用いていたコンデンサマイクロホンに比べ光マイクロホンの感度が約6倍向上することを確認し、様々な条件における共鳴型セルの性能を厳密に評価する方法として、PA現象を模擬した有限要素法による数値解析の妥当性を示し、デッドボリュームを削減した共鳴型セルの検出感度は直管形セルに比べ約18倍向上することを確認した。さらに、適応雑音除去処理による有色雑音除去性能を数値シミュレーションおよびファントムを用いた基礎実験により評価した結果から、適応雑音除去処理を導入した装置系は、生体計測において必要な装置系のダイナミックレンジ50dB以上である62dBであることを確認した。なおかつ、照射光出力が人体に対する最大許容露光量10mW以下の8.3mWで、前述した装置系のダイナミックレンジを実現していることから、光源10mW以下の比較的小型な光源装置を用いることが可能であることが考えられる。したがって、提案手法による装置系の小型化の可能性が示され、簡易な血糖自己測定器として必要な精度である20500mg/dl±10%を達成可能であると考えられる。今後、小容積化を図った共鳴型セルを試作し、基礎実験による試作した共鳴型セルの性能評価を行った後、グルコース水溶液を対象とした分別定量実験を行う予定である。さらに、ボランティアによる糖負荷実験を実施し、PASによる非侵襲血糖値測定の可能性を明らかにし、臨床応用の目処をつける予定である。近年、簡便に検査、診断する方法が強く望まれている。例えば、糖尿病患者の血糖自己測定等が挙げられ簡易血糖自己測定器が市販されている。しかし、これらの機器は観血測定方法であり、患者への負担は無視できない。そこで、筆者らは、非侵襲の微量化学分析法である光音響分光法(PAS)に注目し、この分光法による非侵襲血糖値測定の可能性について検討してきた。PASによる血糖値測定の試みは、数例の報告はあるが、臨床応用までには至っていない。その理由の一つに、PAS信号が極微弱であることが挙げられる。PAS信号は、試料に照射された光強度に比例するのに対し、人体に対する許容照射光出力は、米国FDAの安全基準によって十数mWオーダに制限されている。このためPAS信号は、人体からの背景雑音に埋もれてしまう。この問題を解決するために筆者らは、高感度化に関する様々の試みを行ってきた。平成18年度において、臨床実用化を目指し、検出感度の向上に加え装置の小型化を図るために、ロックインアンプによる雑音除去機能に代え、生体計測の分野でも応用されている適応雑音除去処理を採用した新しい装置系について検討した。本手法による雑音除去の効果を確認するために、数値シミュレーション及び天然ゴムを用いたPAS信号検出実験を行い、適応雑音除去を導入することにより、生体計測に必要なPAS信号の検出感度を達成できる可能性を示した。また、現在のマイクロホンと共鳴管を利用した検出器に代えて、振動板と光検出素子とから成る構造が単純な光マイクロホンを検出器として用いることにより、小型化を実現できると考えて、光マイクロホンを用いたより高感度、小型の信号検出器の可能性を検討するために、生体等価モデルにおけるPA信号の熱的及び弾性的特性について、有限要素法による基礎的な解析を行った。その結果から検出器の設置等を十分考慮する必要のあることが示された。

近年、市販されている多くの簡易血糖自己測定器は観血測定方法であり、患者への負担は無視できない。そこで、筆者らは、光音響分光法(PAS)による非侵襲血糖値測定の可能性について検討してきた。これまでに、PASによる血糖値測定の試みがなされているが、臨床応用までには至っていない。その理由の一つに人体に対する許容照射光出力が十数mWオーダに制限されるため、人体から発生するPAS信号が背景雑音に比べ極微弱であることが挙げられる。そこで、筆者らは、PASによる血糖値測定装置の高感度化に関する以下のような試みを行った。まず、PAS信号検出器の高感度化を目的として、有限要素法を用いて、PA信号の発生、伝搬機序に基づいた数値解析を開始した。そして、数値解析によって算出されたPA信号値と試作した検出器で検出されたPA信号値とを比較することで、本解析手法の妥当性を明らかにした。また、本解析手法を用いて、検出器の容積とPA信号の検出感度について検討し、感度向上に効果的な容積の基準を示した。これらの結果から、光音響現象を考慮した伝熱、音響、構造解析を組み合わせた数値解析モデルによって、PA信号を高感度に検出するための検出器を最適設計できる可能性が示された。次に、検出感度の向上に加え、検出器の小型化を図るために、コンデンサマイク(長さ120mm、直径13mm)に代えて、光マイク(長さ15mm、直径6mm)を検出素子として導入した。そして、体表から2-3mmの深さに存在する血管床を選択的に測定することで精度向上が可能となることから、光マイクロホンを用いたPAS装置の測定可能深さについて評価した。その結果、光変調周波数を10002000Hzの範囲で調整することにより、深さ2-3mmの領域から生じる信号を選択して検出できることを確認し、血糖値の測定精度の改善が期待できることが示された.近年、市販されている多くの簡易血糖自己測定器は観血的な測定方法であり、患者への肉体的、精神的負担は無視できない。これまでに、光音響分光法(Photoacoustic Spectroscopy; PAS)による血糖値測定の試みが幾つか報告されているが、臨床応用までには至っていない。その理由の一つに人体に対する許容光出力が十数mW程度に制限されるため、人体から発生するPA信号が背景雑音に比べ極微弱であることが挙げられる。そこで、筆者らは、音波により変化する薄膜の変位を光の変化として捉える高感度な光マイクロホンを用いることにより、PASよる血糖値測定装置の高感度化を試みた。まず、音響管にアクリル製の直管を用いて光マイクロホンの性能評価を行った。その結果、従来の我々が用いていた装置系に比べ、約6倍の感度を有すること確認した。しかし、以前に行ったグルコース水溶液を対象としたPA信号検出実験結果において、従来装置系の分別定量可能な範囲は5g/dlであるため、簡易な血糖自己測定器として必要な精度である20500mg/dl±10%を達成するためには、約16倍の感度向上が必要であることを確認した。そこで、音響管の容積を削減することにより感度向上が図れることから、光音響現象を模した数値解析により、小容積化を図った音響管の感度、周波数特性を評価した。
極域藻類の増殖律速機構に関する生理生態学的研究

研究に先立ち、極域海洋環境の特徴について文献調査を行い、藻類の増殖律速機構を研究する上での考慮すべき問題を整理した(現在印刷中)。低温実験室(-1.0°C)に光条件を任意に設定できる培養システムを構築し、挙区域の季節海氷下部から単離したアイスアルジ-(珪藻類:Nitszchia frigida,Detonula confervaceae,Chaetoceros septentrionales)を培養、これが順調に生育できる条件を調べ,顕微鏡下で細胞分裂像を観察・録画して確認を行った(現在投稿中)。これらの藻類は光強度が2mumolquanta/m^2/s以上で増殖が可能であり、この光強度よりも2050倍までの範囲では光強度に応じて増殖速度が増加した。これ以上の光強度(100mumolquanta/m^2/s)では、一部の藻類は増殖速度が低下する、いわゆる強光阻害現象が生じることが判明した。いずれの藻類も温帯域のプランクトン藻類に比べて弱光でも増殖可能で、藻類の光利用システムに何らかの工夫があると予想された。現在、光合成色素類を抽出し、高速液体クロマトグラフでこれらの分離・定量を行っている最中で、まだ定量的なデータには至っていないが、クロロフィルaに対して相対的に光合成補助色素(特にクロロフィルC群、キサントフィル類)が通常よりもきわめて多いことが明らかになった。ここまでの結果を第41回日本生態学会春期大会(於:福岡、平成6年4月)で口頭発表する予定である。野外実験では、北海道のサロマ湖において平成6年2月3月に海氷の時間的消長と海洋環境、藻類群集発達の実体を調査した。特にアイスアルジ-の集中分布する層に到達する光と海氷表面の入射光の関係を時間連続的に記録・測定し、利用可能な光量を解析し、今後の室内実験実施に反映させていく予定である。
超急冷および非平衡相材料

「超急冷および非平衡相材料」の第8回国際会議の準備のために、本予算を使用して3回の会議を開催することができた。第1回目の会議は平成3年10月1日に広島大学総合科学部で増本健代表者の外、12名の研究分担者が出席して行った。この会議では、超急冷および非平衡相材料の最近の話題について意見交換を行うとともに、第8回の国際会議を日本で開催するに当たっての今後の大まかな方針を打ち合わせた。また次回の会議を12月に福島県の飯坂で行うことを決定した。第2回目の会議は、予定通り12月2日飯坂の青嵐荘で研究代表者、研究分担者14名が参加して行った。この会議では、国際会議の日時と場所の最終決定を行うとともに、国際会議で取り上げる超急冷および非平衡相材料の最近の進展について、各参加者がそれぞれの専門分野内で約30分の報告を行い、これに基づいて国際会議の中心テ-マおよびセッションを決定した。さらに非平衡相の生成、相安定性、構造、ナノ結晶材料、高比強度材料、準結晶、先端材料の製造法、各セッション毎の責任者を決定した。第3回目の会議は、平成4年3月7日と8日、静岡県の伊東市で12名が参加して行った。この会議では、第1回目の国際会議の案内状の草案を作りあげるための細かな検討を行うとともに、各セッションの責任者から提出された招へい講演者について議論した。また、会議までの段取りの最終計画表を作り上げた。このように、総合Bの科研費により3回の会議を行うことができ、第8回目の国際会議の開催に向けての準備を有意義に進めることができた。この順調な準備の進展により、「超急冷および非平衡相材料の第8回国際会議を無事行うことができるものと自信を深めている。
層状混合酸化物を用いた陰イオンで溶存する放射性核種の効率的除去法の開発

放射性廃棄物や鉱山廃水などに含まれる放射性核種や有害元素の除去は、人間が様々な資源の開発や先端産業の育成を進める上で避けられない課題である。本研究では、放射性核種や鉱山廃水中で陰イオンを形成し、有害元素として重要なヨウ素(ヨウ化物)、ヒ素(ヒ酸)、アンチモン(アンチモン酸)の効率的な除去に関する研究やその除去機構の解明を行った。ヨウ化物については、これまでも陰イオンの除去に有効とされてきた層状水酸化物(LDH)について、ヨウ化物と親和性の高いビスマスを担持・燒結したMg/Al/Bi系LDHを開発し、生成したBi2O3ナノ粒子への吸着によるヨウ化物の除去について研究を進めた。Mg/Al LDH、Mg/Al/Bi LDH、Bi2O3に対するヨウ化物イオンの等温吸着線および吸着率の時間変化を調べたところ、最大吸着量および吸着速度定数はそれぞれ161、202、57 mg/gおよび0.036、0.0290、0.0032 min-1となり、Mg/Al/Bi LDHが最も多量のヨウ化物イオンを吸着することが分かった。EXAFS解析から、Mg/Al/Bi LDHに吸着されたヨウ化物は、Bi2O3に吸着されたヨウ化物と同様の構造を示すことが分かった。これらは、ヨウ化物除去剤として、今回開発したMg/Al/Bi LDHが有効であることを示す。一方、ヒ酸とアンチモン酸については、鉱山廃水から得られた水酸化物にでんぷんを添加し燒結させた鉄酸化物を用いた除去法を開発した。XAFS解析からこの物質はferrihydriteとmagnetiteの混合物であり、これらイオンの吸着は前者が担うのに対して、magnetiteが共存することで、懸濁溶液からこの吸着媒を磁石で容易に集められ、有害元素の最終的な除去に必要であるが時間がかかり目詰りなど問題の多いろ過作業が、不要ないし効率的に行える点に特徴がある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。初年度においてLee氏は、Mg/Al層状水酸化物(LDH)による有害な陰イオンの除去に関する研究を展開した。LDHは、Mg2+の層状水酸化物にAl3+を添加することで正電荷を持たせ、陰イオンに対する高い反応性を付与した担体である。Lee氏は、この混合酸化物の合成から本研究に着手し、特にLDHを様々な手法と複合的に組み合わせることで、効率的な有害元素除去法を開発した。特に今年度は、以下の研究を進めた。1陰イオンの除去材としてのLDHを5価のヒ素(ヒ酸)・アンチモンの除去に適用した結果、これらの除去にLDHが有効であることを見出すと共に、その加熱で再生が可能なことも明らかにした。特に初年度は、この研究において重要なLDHへのヒ素およびアンチモンの吸着構造をEXAFS法から調べることに成功した。2特に彼が開発したLDHを用いた除去法は、様々な陰イオンの除去に有効であり、特に今回新たに開発しているビスマス(Bi)を含むLDH (Bi-LDH)を用いた予備的実験から、LDHはヨウ素(I)、セレン(Se)、レニウム(Re;テクネチウム(Tc)のアナログ)へも適用可能であることが分かってきた。一般に陰イオンは水中から除去されにくいが、これらの元素は固相吸着や溶媒抽出などによる除去が特に困難な元素である。そこで初年度は、ヨウ化物イオンに対する応用を進めた。添加物を含まないLDHのままではヨウ素の除去が認められなかったが、Bi-LDHではヨウ素の除去率や除去容量が増加することが分かった。これらの原因として、Biの添加により空隙率が増加する結果、表面積の増加や除去容量の増加が生じたと考えられる。現在、(1)の研究については論文を投稿中であり、(2)についても論文を執筆中であり、順調に進行している。

一方、ヒ酸とアンチモン酸については、鉱山廃水から得られた水酸化物にでんぷんを添加し燒結させた鉄酸化物を用いた除去法を開発した。XAFS解析からこの物質はferrihydriteとmagnetiteの混合物であり、これらイオンの吸着は前者が担うのに対して、magnetiteが共存することで、懸濁溶液からこの吸着媒を磁石で容易に集められ、有害元素の最終的な除去に必要であるが時間がかかり目詰りなど問題の多いろ過作業が、不要ないし効率的に行える点に特徴がある。LDHの研究がある程度進展したら、BaSO4を用いた放射性核種や有害元素の除去に関する研究を展開する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
バンプレッシンによる腎糸球体メサンジウム細胞に関する研究

最終年の課題として腎糸球体メサンジウム細胞におけるアポトーシスの解析を行った。培養316代のメサンジウム細胞を用いて、アポトーシスはラダー形成及び細胞質内ヒストン断片化DNAをELISA法にて測定した。アポトーシスの誘導はTransforming growthfactor(TGF)β_1によった。TGF β_1は、時間依存性に、用量依存性にメサンジウム細胞のアポトーシスを惹起した。10ng/ml TGFβ_1は最大176%のアポトーシスを引き起こした。TGF βII型受容体に対するアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドで前処置した細胞では、TGF β_1によるアポトーシスは完全に阻害された。また、cpp32の阻害薬であるAc-DEVP-CHOは、TGF β_1によるアポトーシスを抑制した。また、TGF β_1によるアポトーシスは1×10^<-6>Mエストラジオールで有意に抑制されたが、他のステロイドであるプロジェステロンやハイドロコルチゾンでは影響を受けなかった。TGF β_1はメサンジウム細胞で産生され、同細胞にオートクリーン・パラクリーン機序で作用する。TGF β_1の産生はいろいろな糸球体病変で亢進し、メサンジウム細胞の減少と、細胞外マトリックスの増生に関与することが知られている。本研究では、TGF β_1が細胞増殖の抑制のほかにアポトーシスを誘導して細胞の障害を引き起こすこと、更にエストロジェンがそのアポトーシスを抑えてメサンジウム細胞の障害を防止する可能性があることが示唆された。平成9年度の当研究では、腎糸球体メサンギウム細胞におけるバソプレッシン(AVP)作用に対するアドレノメデュリン(AM)の抑制作用を検討した。AVPは同細胞において細胞の収縮とともに細胞の増殖を惹起することは、私どもの研究室をはじめ、他の研究室からも報告されてきた。AMは、単独では細胞内遊離カルシウム動員や細胞増殖の指標(MAPキナーゼや^3Hサイミジン摂取)に影響しなかった。しかし、AMはAVPによる細胞内遊離カルシウム動員には影響しないが、AVPによるMAPキナーゼの活性化を用量依存性に抑制した。この抑制作用はAM 1×10^<-8>M以上の濃度で認められた。また、AMは、プロテインキナーゼCを活性化するphorbor ester(PMA)によるMAPキナーゼ賦活も抑制した。AMは用量依存性に細胞内cAMP産生を増加させるが、AVPによるMAPキナーゼ賦活化に対するAMの抑制は、プロテインキナーゼA阻害薬H-89(1×10^<-6>M)で有意に消失した。これらの成績は、AMがcAMP系を介してAVPにMAPキナーゼ活性化をプロテインキナーゼC以降のステップで抑制することを示唆している。AMは糸球体メサンギウム細胞において細胞増殖を抑制する血管作動物質であることが考えられる。
音声生成運動能力のサルモデルの創出と話しことばの霊長類的基盤に関する総合的研究

言語の音声コミュニケーションである「話しことば」の生物学的基盤の進化プロセスを解明するため、サル類での音声生成運動能力を検証した。マカクザルとマーモセットを対象にヘリウム音声実験を実施し、サル類にもヒトと同様の音声フィルター理論があり、発声と構音が生理学的に独立していることを示した。また、マガクザルでは、音声の発声に関するオペラント条件付けに成功し、その訓練過程の分析から、彼らは、マニュアル操作に比して音声の随意的制御が不完全であることを実証した。さらに、ウィーン大学と共同で、マカクザルでは音声の種類に対応した声帯振動モードの使い分けがあることを示した。言語の音声コミュニケーションである「話しことば」の生物学的基盤の進化プロセスを解明するため、音声生成の運動能力に関してヒトと体系的に比較参照できるサルモデルを創出するため。ヒトは、話者の意図する種類の音を意図する系列で連ねるために、音声生成の運動を随意に制御する能力をもつ。本年度は、ヘリウム音声分析の手法を確立するためにし、テナガザルのヘリウム音声データを音響学的に解析するとともに、工学的シミュレーションを交えて、テナガザルのソング音声生成のメカニズムが、ヒトのソプラノ歌唱と同様であることを示した。このようにして確立された分析手法は、事後の実験にも適用できる。本研究は、まず、マカクザルを対象に、ヘリウム濃度の増減で声道の共鳴特性を操作し、発せられた音声の音響学的分析によりヘリウムの影響以外の特徴の変化を見出し、発声と構音運動の随意制御性を検証する実験をする。平成25年度は、専属の研究補助員を雇用し、京都大学霊長類研究所飼育のニホンザル2頭に対して、レーズン等を好子として視覚的キューに対して音声を発するようオペラント条件付けを行う馴致訓練を実施した。うち、1頭では、本格的な訓練開始から約10ヶ月で条件付けが完成し、ヘリウム実験へと進むことができるようになった。もう1頭も、順調に訓練が進んだ。これら2頭の訓練進捗の差異について検討したところ、条件付け理解を進めるためには社会学習の導入が効果的かもしれないという予見に至ったので、平成26年度より社会学習を介した音声訓練を実施する計画を立てた。並行して、ヘリウム実験とX線テレビ撮像を実施するためのモンキーチェアの設計を進め、改良を重ね、完成した。また、コモンマーモセットを使ったヘリウム実験の準備のため、対象個体の選定と海外共同研究者との実験設計を打ち合わせし、平成26年度からの本格開始の準備を整えた。言語の音声コミュニケーションである「話しことば」の生物学的基盤の進化プロセスを解明するため、音声生成の運動能力に関してヒトと体系的に比較参照できるサルモデルを創出する。平成25年度は、専属の研究補助員を雇用し、京都大学霊長類研究所飼育のニホンザル2頭に対して、レーズン等を好子として視覚的キューに対して音声を発するようオペラント条件付けとモンキーチェアへの馴致訓練を実施した。うち、1頭では、条件付けが完成しチェアへの馴致が進み、新たななもう1頭でも条件づけが進んだ。X線テレビ撮像と声帯振動モードを非侵襲的観察する電気グロトグラフィ(EGG)の実施準備を進めた。EGGでは、ウィーン大学のTecumseh Fitch教授とChristian Herbst博士と研究打ち合わせを実施し、その準備計画をたて、平成26年度からの本格開始の準備を整えた。並行して、コモンマーモセット3頭を使ったヘリウム実験を実施した。マーモセットでは、ひじょうに高いピッチで鳴くPhee音とよばれる音声があるが、これのヘリウム音声データを得た。分析の結果、その音声生成は、いわゆるホイッスル音にみられるような楽器的機構ではなく、ヒトの話しことばと同様の音源-フィルター理論により、説明される事が明らかになった。また、先に発表したテナガザルのヘリウム音声実験の結果と比較したところ、両者の音声生成運動の精緻さに違いが見られた。言語の音声コミュニケーションである「話しことば」の生物学的基盤の進化プロセスを明らかにするために、音声生成の随意的運動能力に関して、ヒトと体系的に比較参照できるサルモデルを創出する。ヒトは、話者自身の意図する種類の音を、意図する系列で連ねるために、音声器官の運動を随意的に制御することができる。これを実現する基盤を比較参照する。平成26年度は、前年度までに視覚的キューに対して音声を発するオペラント条件付けが完了したニホンザル2頭を用いて、その音声生成の制御のメカニズムを明らかにした。別に同じ視覚的キューに対してレバーを押す訓練を実施したニホンザル2頭を用意した。それら2群に対して、視覚的キューが出るタイミングの変化に対する、音声生成・レバー押しの反応時間を分析比較し、音声制御の特異性を明らかにした。また、次年度に実施するヘリウム音声実験に必要な、音声データと声帯振動モードEGG計測、X線テレビデータの統合的収集のための実験環境を整備した。そのために、ウィーン大学の共同研究者のもとで、実機を用いて打ち合わせをした。一方、マーモセットのヘリウム音声実験を完了し、その分析データをもとに、声帯振動と声道共鳴の独立性の度合いを、音声シミュレーション分析を用いて検討した。その結果、マーモセットでは、声帯付近の咽頭腔形状変異により、声帯振動と声道共鳴の独立性の度合いが変化することを明らかにした。これは、ヒトや平成24年度に明らかにしたテナガザルにみられる高い独立性とはやや異なり、音源と声道共鳴の独立性およびそれに与える形態学的制限の進化プロセスの一端を明らかにした。

言語の音声コミュニケーションである「話しことば」の生物学的基盤の進化プロセスを明らかにするために、音声生成の運動の随意的制御能力に関して、ヒトと体系的に比較参照できるサルモデルを創出する。ヒトは、話者自身が意図する音声を、意図するタイミングで、意図する系列で連ねるために、音声器官の運動を随意的に制御している。これを実現する基盤を、比較検討した。平成27年度は、音声を発するオペラント条件付けが完了したニホンザル1頭を用いて、音声データ計測と声帯振動モードEGG計測を同期させた計測手法で、3種の音声についてデータ収集を成功させ、分析した。この実験には、ウィーン大学から研究者を招聘した。その結果、ヒトの声区に対応するような、音声の種類ごとに異なる声帯振動モードを明らかにし、声道共鳴操作とは独立した声帯振動モードの制御の存在を示唆した。それらの成果の発表も含めてこれまでの成果を、言語進化の国際会議において、「話しことばの進化The Evolution of Speech」と題したワークショップを開催して発表した。また、マーモセットにおける音声フィルター理論を示し、かつ声道共鳴と声帯振動の弱い相互作用をも示したたヘリウム音声実験の成果を、国際学術誌に掲載した。さらに、ヒトとチンパンジーで、鼻腔における温度・湿度調整能力に関する数値流体力学的シミュレーションにより、ヒトにおける同能力の劣化を示し、話しことばに適応的と考えられている長い咽頭がその劣化を相殺していることを示唆した。その成果を、国際学術誌に掲載した。言語の音声コミュニケーションである「話しことば」の生物学的基盤の進化プロセスを解明するため、サル類での音声生成運動能力を検証した。マカクザルとマーモセットを対象にヘリウム音声実験を実施し、サル類にもヒトと同様の音声フィルター理論があり、発声と構音が生理学的に独立していることを示した。また、マガクザルでは、音声の発声に関するオペラント条件付けに成功し、その訓練過程の分析から、彼らは、マニュアル操作に比して音声の随意的制御が不完全であることを実証した。さらに、ウィーン大学と共同で、マカクザルでは音声の種類に対応した声帯振動モードの使い分けがあることを示した。平成26年度中に実施予定であったニホンザルを対象としたヘリウム音声実験が遅れているが、実験環境整備は完了した。一方、マーモセットのヘリウム音声実験は1年度前倒しで完了した。27年度が最終年度であるため、記入しない。自然人類学ニホンザルのヘリウム音声実験を、ウィーン大学の共同研究者を招聘して、実施する。そこで得られたデータを早急にまとめ論文投稿を完了させる。当初計画通り、対象個体の馴致訓練が進んでいる。また、実験設備の整備も、一部に納品の若干の遅れが生じたが、完了した。平成25年度中に完了予定であったニホンザルを対象とした音声馴致訓練がやや遅れ気味である。しかし、実験実施準備は順調にすすみ、実施可能な状態となった。一方、マーモセットを用いた実験は、1年前倒しして実施する事ができ、計画以上に進捗した。
涙腺細胞における評価系確立を目的とした、涙腺上皮細胞株の樹立

7週齢CD1マウスより涙腺上細胞を培養し、細胞株として樹立した。この涙腺上皮細胞の培養技術を用いて、初代培養と樹立した細胞株から嚢胞様構造を効率よく形成させる条件を、培地、酵素処理時間、培養時間から検討し、最適条件を決定した。その条件において形成された嚢胞を用い、コヒーレント反ストークスラマン散乱顕微鏡(CARS顕微鏡)を用いて、嚢胞内外の水の移動の観察、解析を行なった。形成した嚢胞構造にサイズや構造のばらつきを認め、分泌機能のアッセイ系として有用かどうかの評価には追加研究が必要である。昨年度の実験において、マウスで長期培養ができたCD1マウス7週齡涙腺から分離培養した細胞について、通常培養の状態で、Cytokeratin14(+) p63(+)AQP8(-)Cytokeratin8(-), alpha SMA(-)の表現型であることを免疫染色で証明し、生体内涙腺では導管上皮細胞に近い表現型を示した。平成25年度は、この細胞を用いて、予定通り以下の3つの実験を施行した。1Sphere形成能のアッセイ、2マトリゲル上で導管用構造を呈するかのアッセイ、3培養条件を変え、その他の構成細胞に分化させることができるかどうかの検証:間葉系細胞用分化培地(5%Fetal Bovine Serum +DMEM/F12)、筋上皮細胞用分化培地(コレラトキシンなし基礎培地+ 5-10ng/ml TGF-beta)を用いた。以上の実験の結果、この長期継代培養した細胞は初代涙腺細胞と比較し、Sphere形成能、コロニー形成能が有意に高かった。マトリゲル上で導管用構造を呈する細胞は有意な差は認めなかった。通常の基礎培地に5-10ng/ml TGF-beta添加することによりalpha SMA(+)細胞が出現したが、その細胞出現率は5-10%であった。生後1日目、及び7週目のCD1マウスの涙腺を摘出し、上皮細胞を選択的に接着培地で培養した細胞は継代培養を行い、総細胞数をカウントしていく。20継代まで培養可能となった涙腺細胞は限界希釈法により、1細胞より培養し、増殖能の高い細胞群をセレクトする。その細胞を免疫染色(Cytokeratin14,8, alpha SMA, AQP8, p63)にて表現型を確認した。CD1マウス生後1日目から分離した上皮細胞CD1マウス成体(7週齢)から分離した上皮細胞p16KOマウス成体(7週齢)から分離した上皮細胞以上の3つの細胞源から培養を行ったが、すべて第9継代まではスムーズに表現型をかえず培養可能であった。p16KOマウスは、2の細胞が継代できないときのために細胞株になりやすいと考えていたが、2が20継代まで細胞形態を変えず培養可能であったため、、2の上皮細胞について詳細に解析検討を行うこととした。初期培養の表現型と細胞株は表現型が変化することが多いので、Cytokeratin14, p63, AQP8,(導管の表現型; AQP8は予備検討で確認している)、alpha SMA(筋上皮細胞の表現型)、Cytokeratin8(単層上皮)、ラクトフェリン(分泌細胞)の各マーカーで上皮細胞の表現型を確認した。その結果、通常培養の状態でCytokeratin14(+) p63(+)AQP8(-)Cytokeratin8(-), alpha SMA(-)で生体内涙腺の導管上皮細胞に近い表現型を示した。昨年度までの実験で、CD1マウス7週齢涙腺から分離培養した細胞は20継代を超えても増殖能が高く、Cytoratin14(+)、Cytokeratin8(-)、p63(+)、AQP8(-)、alphaSMA(-)の表現型であった。20継代で限界希釈によるシングルセルからの培養でも2-4%の細胞はコロニー形成し、その後もセミコンフルエントで継代を繰り返すことにより、50継代以上細胞形態、表現型も変化なく、間売る涙腺由来上皮細胞株を樹立できた。H25,26年度の実験では、この細胞株のは、初代培養細胞と比較し、Sphere形成能、コロニー形成能が有意高いことを証明した。この細胞株をTGF-beta 5ng/mlで刺激すると、alphaSMA(+)の細胞に分化した。Sphere形成した細胞でAQP5、ラクトフェリンの発現は免疫染色では観察できなかった。細胞生物学交付申請書に記載した研究目的や、研究計画として提出していた実験は遂行できており、スムーズに進んでいると考えられる。交付申請書に記載した研究野目的、研究計画として提出していた実験は遂行できており、スムーズに進んでいると考えられる。

培地の違いにより、樹立した細胞が涙腺の構成細胞に分化し、ある程度未分化な涙腺上皮細胞株を、遺伝子改変を行わずに樹立できており、今後培養を続け、表現型が変化しないか、また核型に変化がでていないか、などを調べ、今後の製薬などの臨床へ向けた応用ができる技術、アッセイ系を確立したい。今後、CD1マウス成体(7週齢)から分離した上皮細胞で長期培養ができたものにつき、以下の実験を施行する。マトリゲル上でのsphere形成能のアッセイマトリゲル上での導管構造形成能のアッセイ培養条件を変えることにより、その他の構成細胞に分化させることができるか:これに関しては、間葉系細胞用分化培地(5%Fetal Bovine Serum + DMEM/F12)、筋上皮細胞用分化培地(コレラトキシンなし基礎培地+ 5-10ng/ml TGF-beta)を用いる予定である。コレラの培地により、樹立した細胞が涙腺の構成細胞に分化すれば、未分化な涙腺上皮細胞株を樹立したこととなり、さらに将来的に利用幅が拡がると考えている。また涙腺上皮細胞に分化させたものについては、Rab27などの涙液分泌に関わる分子の発現上昇があるか解析する。抗体、培地など他研究と共同使用できるものが多く、また実験がスムーズに進み、再実験の費用も少なく済んだ。26年度は、追加実験、海外学会発表があり、すべて使用する予定である。未使用額の発生は、効率的な物品調達を行った結果であり、細胞培地、抗体などの研究試薬に用いる予定である。今年度資金は、RNA用試薬、免疫染色にかかわる試薬、学会発表などに用いる予定である。
セマフォリン分子CD100による気道での負の免疫応答制御機構の解明

セマフォリンファミリーは従来神経系の発生におけるガイダンス因子として同定されてきた分子群であるが、「免疫セマフォリン分子群」と呼ばれる免疫系で機能する分子群の存在が近年浮かび上がりつつある。本研究計画ではCD100を分子基盤とした気道での負の免疫調節機構の解明を目指し以下の解析を行った。1)マウスを用いたOVA感作による喘息発症実験を行い、CD100欠損マウスでは野生型マウスに比べ気管支周囲のリンパ節での抗原特異的T細胞のprimingが障害され且つTh2細胞分化への偏りも認められないにも関らず気道過敏性が亢進していることを明らかにした。2)CD100欠損マウスではOVAをあらかじめ経鼻投与しておくことにより誘導されるnasaltoleranceが障害されていた。しかしながら予めリコンビナントのCD100蛋白を投与しておくと野生型と同程度のnasal toleranceが誘導された。3)予め抗TNP-IgEを感作させておいたマウスにTNPを静脈内投与することにより誘導されるanaphylaxis反応はCD100欠損マウスでは野生型マウスに比べて亢進していた。4)骨髄由来肥満細胞及び腹腔から調整した肥満細胞を用いてCD100及びCD72の発現をFACSを用いて解析したところ肥満細胞におけるCD100及びCD72の発現を確認した。更にCD100欠損マウス由来の骨髄由来肥満細胞ではFcεR刺激により肥満細胞から放出されるケミカルディエーターが亢進していた。この亢進はリコンビナントCD100の肥満細胞への前処理により回復した。以上の知見から「免疫セマフォリン分子を分子基盤としたアレルギー反応制御」への可能性が示された。
北東太平洋海洋生態系のダイナミクスに関する共同研究

平成10年度-12年度の夏季に北海道大学水産学部付属練習線おしょろ丸を用いて、アラスカ湾西経165度線、西経145度線、および南東ベーリング海においてのアラスカ大学およびワシントン大学との共同調査研究を実施した。その結果の概要を以下にまとめた。1.CTDによる両海域の物理環境調査および採水による基礎生産の現場測定と衛星情報との照合に関する共同研究では、ベーリング海においてココリス(円石藻類)の大発生に遭遇し、衛星観測に同期した船舶観測を実施し、その分布特性が明らかになった。2.各種プランクトンネットによるプランクトン群集構造の種組成と定量評価を実施した。3.マイクロネクトンの水深可変型中層刺網による採集を試みた。4.無選択性調査用流網による高次生物の群集構造と食物関係の解析した結果、特にアラスカ湾域においてサケ類胃内容物からイカ類が多く出現し、食物網における重要性が示唆された。5.水中ロボットカメラによる観察をアラスカ湾およびベーリング海で実施した結果、海洋生態に関する貴重な映像が入手できた。6.海洋生活期におけるサケマス類の鱗・体内微量金属類による成長履歴解析を実施した。7.ベーリング海において、基礎生産量の測定を実施した。その結果陸棚縁辺部(グリーンベルト域)が陸棚域より高生産域であることが示唆された。8.アラスカ湾およびベーリング海においてボンゴネットを用い頭足類の幼生採集を実施した。9.アラスカ湾において,中層トロールによるマイクロネクトンの採集を実施した。平成10年度の夏季のおしょろ丸調査航海では、6月22日8月1日のアラスカ湾西経165度線、西経145度線、および南東ベーリング海においての調査研究実績の概要を以下にまとめた。1. CTDによる両海域の物理環境調査および採水による基礎生産の現場測定と衛星情報との照合に関する共同研究では、ベーリング海においてココリス(円石藻類)の大発生に遭遇し、衛星観測に同期した船舶観測を実施した。3.マイクロネクトンの水深可変型中層刺網による採集を実施した。5.水中ロボットカメラによる観察をアラスカ湾およびベーリング海で実施した。6.海洋生活期におけるザケマス類の鱗・体内微量金属類による成長履歴解析を実施した。平成11年度の夏季のおしょろ丸調査航海では、6月22日8月1日のアラスカ湾西経165度線、西経145度線、および南東ベーリング海においての調査研究実績の概要を以下にまとめた。1.ベーリング海において、CTDによる物理環境調査および採水による基礎生産の現場測定と衛星情報との照合に関する共同研究では、ベーリング海においてココリス(円石藻類)の大発生に遭遇し、衛星観測に同期した船舶観測を実施した。4.海洋生活期におけるサケマス類の鱗・体内微量金属類による成長履歴解析を実施した。5.アラスカ湾およびベーリング海においてボンゴネットを用い頭足類の幼生採集を実施した。6.アラスカ湾において、中層トロールによるマイクロネクトンの採集を実施した。2000年2月にJeff Napp(AFSC/NOAA)を招聘して本年度成果取りまとめと来年度研究計画打ち合わせを行った。平成12年度の夏季のおしょろ丸調査航海では、6月18日8月2日のアラスカ湾西経165度線、西経145度線、および南東ベーリング海においての調査研究実績の概要を以下にまとめた。

1.ベーリング海において,CTDによる物理環境調査および採水による基礎生産の現場測定と衛星情報との照合に関する共同研究では、ベーリング海においてココリス(円石藻類)の大発生に遭遇し、衛星観測に同期した船舶観測を実施した。2.ベーリング海において、基礎生産量の測定を実施した。3.各種プランクトンネットによるプランクトン群集構造の種組成と定量評価を実施した。4.海洋生活期におけるサケマス類の鱗・体内微量金属類による成長履歴解析を実施した。5.アラスカ湾およびベーリング海においてボンゴネットを用い頭足類の幼生採集を実施した。6.アラスカ湾において,中層トロールによるマイクロネクトンの採集を実施した。
残響音場における残響抑圧に関する研究

伝達特性の測定を必要としない手法として,伝達特性の測定を必要としない残響抑圧手法を提案した.残響時間情報のみで残響を抑圧するパワーエンベロープ逆フィルタ手法である.残響音は,スペクトル歪みだけではなく,波形の包絡線に影響を与える.そこでMTF(Modulation Transfer Function)の理論に基づき音源信号と伝達系をモデル化し,信号のパワーエンベロープに着目した音源信号回復手法を開拓した.観測された残響波形のパワーエンベロープ(2乗包絡線)は,原波形と室内インパルス応答の各パワーエンベロープのたたみ込みによって表わされることを数学モデルも用いて証明し,その逆問題を近似解導出法を提案した.この包絡線復元処理によって伝達系を測定することなく観測残響信号から音源信号を復元する可能性を音声信号によって実証した.特にコンサートホールのような音場のインパルス応答の残響時間が長く,また指数的に減衰する場合には,高い改善効果があることが確認された.また,帯域分割した残響信号に本手法を拡張し,伝達系を測定することなく室内残響の影響を軽減する可能性を定量的に評価した.残響音声に対し,分割数を2のベキ乗個で分割処理を行い,帯域毎にパワーエンベロープ逆フィルタ処理を行った.その結果,一括処理に比べ32分割処理によるエンベロープの方がより詳細に回復していることを示した.分割数を増し,狭域処理を行うことで音声の帯域毎の詳細な包絡線がより回復され,音声の周波数変動に伴う残響音声のスペクトル歪みが軽減されることが明らかとなった.このように,本手法を帯域分割した残響音声へ応用し,帯域毎のパワーエンベロープを回復することで,広帯域処理に比べ包絡線情報がより明確な回復音声をが得られることを実音声を用いた回復実験より明らかにした.MTFの理論に基づき音声信号を変調雑音信号でモデル化し観測点で統計的にその変化を数学的に解明することにより,室内インパルス応答を測定することなく残響波形から音源波形を回復する計算式を導出した.すなわち,観測された残響波形のパワーエンベロープ(2乗包絡線)は,原波形と室内インパルス応答の各パワーエンベロープのたたみ込みによって表わされることを示した.さらに原波形のパワーエンベロープは,観測信号のパワーエンベロープに対して室内インパルス応答パワーエンベロープの逆フィルタリングによって復元できることを示した.従来の研究では,正確な室内インパルス応答がわからなければ観測信号(残響波形)から音源信号を推定することが困難であったが,導出した計算式及び展開近似式により新しい音源回復手法を見出せた.このように,室内環境の変化に対応した室内伝達関数の先天的追随予測手法を,申請者は"パワーエンベロープ逆フィルタリング処理"として提案し,音響エコー経路の本質的な特徴と統計的な信号逆フィルタ処理を結び付ける理論を構築した.理論構築した音声モデル,すなわち変調雑音信号の回復実験では,残響時間(a)0.32秒,(b)0.54秒,(c)1.08秒でそれぞれ観測した残響波形が本手法によって,音源信号の包絡線情報をいずれの条件下でも成果に回復できた.実音声を音源信号にした回復実験では,残響音声で原音に比べ見かけ上,無音区間の減少や,明瞭度の低下が確認されたが,回復音声では無音区間や子音区間が著しく回復し,改善度も約3dBとなった.しかし,局所的なスペクトル歪みや,理論構築モデルと音声の違い,などの問題のため,試聴実験においてもパルス的な雑音や白色性の高い雑音が確認された.伝達特性の測定を必要としない手法として,伝達特性の測定を必要としない残響抑圧手法を提案した.残響時間情報のみで残響を抑圧するパワーエンベロープ逆フィルタ手法である.残響音は,スペクトル歪みだけではなく,波形の包絡線に影響を与える.そこでMTF(Modulation Transfer Function)の理論に基づき音源信号と伝達系をモデル化し,信号のパワーエンベロープに着目した音源信号回復手法を開拓した.観測された残響波形のパワーエンベロープ(2乗包絡線)は,原波形と室内インパルス応答の各パワーエンベロープのたたみ込みによって表わされることを数学モデルも用いて証明し,その逆問題を近似解導出法を提案した.この包絡線復元処理によって伝達系を測定することなく観測残響信号から音源信号を復元する可能性を音声信号によって実証した.特にコンサートホールのような音場のインパルス応答の残響時間が長く,また指数的に減衰する場合には,高い改善効果があることが確認された.また,帯域分割した残響信号に本手法を拡張し,伝達系を測定することなく室内残響の影響を軽減する可能性を定量的に評価した.残響音声に対し,分割数を2のベキ乗個で分割処理を行い,帯域毎にパワーエンベロープ逆フィルタ処理を行った.その結果,一括処理に比べ32分割処理によるエンベロープの方がより詳細に回復していることを示した.分割数を増し,狭域処理を行うことで音声の帯域毎の詳細な包絡線がより回復され,音声の周波数変動に伴う残響音声のスペクトル歪みが軽減されることが明らかとなった.このように,本手法を帯域分割した残響音声へ応用し,帯域毎のパワーエンベロープを回復することで,広帯域処理に比べ包絡線情報がより明確な回復音声をが得られることを実音声を用いた回復実験より明らかにした.
潰瘍性大腸炎治療を指向したカーボンナノチューブによる経口投与薬物送達

ナノメートルサイズの炭素材料であるカーボンナノチューブ(CNT)は、薬物を患部に選択的に運ぶための運搬体としての応用が期待されている。我々は、難治性疾患である潰瘍性大腸炎の治療薬をCNTと合体させ、それを口から投与することで、患部である大腸に選択的に治療薬を運搬するようなシステムの構築を目指している。本研究では、効果的なシステムの構築のための検討を行い、治療薬と合体させたCNTを高分子で包む技術を開発し、そのCNTが炎症を抑制する効果のあることを細胞実験で示した。本研究では、潰瘍性大腸炎の治療を目指して、カーボンナノホーン(CNH)による治療薬の経口投与薬物送達を行う。昨年度はまず、薬物キャリアとして従来法で開孔したCNHを用い、動物実験による検討を行った。その結果、構造修飾などを施した新たな薬剤キャリアの開発が必要であると判断した。今年度は、それを受けて、過酸化水素を用いたCNHの構造修飾(CNHへの酸化型官能基の導入)について、詳細な検討を行った。また、CNHキャリアの細胞実験による評価について予備的な検討を行った。1.過酸化水素を用いたCNHの構造修飾...レーザーアブレーション法により生成させたCNH集合体には、ホーン型のCNHに加えて、層数の少ないグラファイト様シート(Graphite-Like Thin Sheet, GLS)が含まれる。このCNH集合体を室温で一定時間(1時間28日)過酸化水素に浸漬させた。その結果、カルボキシル基、カルボニル基、キノン基などの酸化型官能基が、GLS端部、GLS平面部、CNH開孔縁部、CNH壁などに生じた。また、酸化型官能基の種類や量は浸漬時間により変化した。特に1時間という短時間の浸漬では、GLS端部が選択的にカルボキシル化することが判明した。今後、この酸化型官能基を反応部位として利用し、構造修飾を試みる予定である。2.CNHキャリアの細胞内取込量の評価...大腸におけるCNHキャリアの腸管壁への取込の指標として、ヒト結腸癌由来細胞であるCaco-2に対するCNHの取込量を用いることとした。この取込量の定量について、PEG修飾を施したCNHを用いて予備的な検討を行った。具体的には、Caco-2を培養した培養皿に、CNHを添加し、一定時間経過後に細胞を回収、破砕した。この細胞破砕液に含まれるCNHの量をUV測定により算出した。今後、この定量法を新たなCNHキャリアの評価に用いる予定である。本研究では、潰瘍性大腸炎の治療を目指して、カーボンナノチューブによる治療薬の経口投与薬物送達を行う。今年度はまず、薬物キャリアとして従来法で開孔したカーボンナノホーン(CNH)を、潰瘍性大腸炎の治療薬としてプレドニゾロン(PSL)を用いた。また、大腸炎モデルとして、デキストラン硫酸ナトリウム(DSS)の自由飲水により大腸炎を惹起させたDSSマウスを用いた。2DSSマウスへのPSL投与量の検討・投与効果評価法の決定...PSL単体をDSSマウスへ経口投与し、効果が現れる投与量について検討すると共に、投与効果評価法についても検討した。PSLの投与量を、1, 5, 25 mg/kg/dayとし、マウスに飲水させるDSS溶液の濃度と投与期間を、既報に多い5%, 7日間に設定した結果、効果がほとんど見られず、死亡例も見られた。原因の1つとして、大腸炎を惹起するDSSの投与量が過量であったことが考えられ、今後、DSSの投与量(濃度、投与期間)も検討項目として必要であることが判明した。また、投与量の検討は、PSL単体とPSL-CNHでは薬物の動態が異なることから、今後はPSL-CNHを用いて行う方が良いと判断した。なお、投与効果の評価法として、体重・大腸長・下痢スコア・血便スコア(炎症軽減効果)、胸腺重量と体重の比(副作用軽減効果)を用いることとした。3PSL-CNH投与によるDSSマウスの炎症及び副作用軽減効果の検討...予備的な実験として、DSS溶液の濃度を変えて(3%, 4%, 5%)、PSL-CNHの経口投与実験を行ったが、効果は見られなかった。これまでの検討により、薬剤キャリアとして、従来法で開孔したCNHキャリアではなく、新たに構造修飾などを施したCNHキャリアの開発が必要であることが判明している。今年度は昨年度に引き続き、「CNHの構造修飾による新しい薬剤キャリアの開発」を中心に検討を進めた。具体的には、ポリエチレングリコール(PEG)修飾を施したCNHの細胞毒性評価や、キトサン修飾を施したCNHの作製に取り組んだ。1.PEG修飾を施したCNHの細胞毒性評価...CNHの分散剤として報告されているphospholipid-PEG(PLPEG)を用いて、PEG修飾を施したCNHを作製した。その際、様々な重量比でPLPEGとCNHを混合した。これを、マウスマクロファージ様細胞であるRAW264.7に添加し、細胞毒性を評価した。その結果、PLPEG / CNH = 0.5の際に最も毒性が低く、PLPEGがそれより少なくても、多くても毒性が高まることが明らかとなった。

現在、細胞内取り込み量などの解析により、その理由を解明中である。2.キトサン修飾を施したCNHの作製...キトサンは、カニやエビなどの甲殻類の外骨格に含まれるキチンを原料として得られる多糖類であり、生体適合性を備えた高分子生体材料である。また、大腸の腸内細菌により特異的に分解する。このキトサンをCNHに修飾することで、大腸における薬物送達効率を向上させることができると考えた。キトサン修飾法として、CNHに導入したカルシボキシル基とキトサンに含まれるアミノ基を化学結合させる方法、キトサンの溶解液にCNHを混合し、物理的に吸着させる方法を検討し、後者の方が、効率良くCNHにキトサン修飾を施すことができることを明らかにした。本研究では、潰瘍性大腸炎の治療を目指して、カーボンナノホーン(CNH)による治療薬の経口投与薬物送達を検討した。今年度は、これまで検討を行ってきた、ポリエチレングリコール(PEG)やキトサン(CS)修飾を施したCNHなどに対して、治療薬を搭載し、細胞を用いた炎症抑制効果の評価を行った。表面に酸化型官能基を有するCNHを既報に従って作製し、潰瘍性大腸炎治療薬であるプレドニゾロン(PSL)を担持、さらに、PEG修飾あるいはCS修飾を施し、PSL担持CNHを作製した。これらPSL担持CNHの炎症抑制効果は、マウスマクロファージ様細胞であるRAW264.7を用いて評価した。RAW264.7に対し、PSL担持CNHを添加し、Lipopolysaccharide(LPS)により炎症を惹起させた。炎症抑制効果は、炎症性サイトカインであるInterleukin-6(IL-6)の放出量で評価した。何も添加しないコントロール(LPS刺激のみ)と比較して、PSL担持CNHを添加した系ではいずれも、IL-6の放出が大きく抑制されており、炎症抑制効果が確認された。顕微鏡観察の結果、細胞内にCNH由来と思われる黒い物質の取り込みが認められたことから、添加されたPSL担持CNHは細胞内に取り込まれ、PSLを放出したと考えられる。一方で、PSL非担持CNHを添加した系では、LPS刺激下、コントロールと比較して、IL-6の放出が促進されており、LPSによる炎症惹起効果がCNHにより増加するという副作用が顕著であった。この副作用は、培養液中でCNHに吸着したLPSがCNHとともに細胞内に持ち込まれたことが原因と考えられる。PSLをCNHに担持させた場合には、LPSのCNHへの吸着が妨げられたためLPSの副作用が現れにくく、CNHにより細胞内に運び込まれたPSLにより炎症抑制効果が顕著に現れたと推定される。ナノメートルサイズの炭素材料であるカーボンナノチューブ(CNT)は、薬物を患部に選択的に運ぶための運搬体としての応用が期待されている。我々は、難治性疾患である潰瘍性大腸炎の治療薬をCNTと合体させ、それを口から投与することで、患部である大腸に選択的に治療薬を運搬するようなシステムの構築を目指している。本研究では、効果的なシステムの構築のための検討を行い、治療薬と合体させたCNTを高分子で包む技術を開発し、そのCNTが炎症を抑制する効果のあることを細胞実験で示した。今年度の目標として設定した「CNHの構造修飾による新しい薬剤キャリアの開発」について、着実に研究を進め、学会(第48回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム)にてその成果を発表した。材料科学来年度は、構造修飾を施したCNHに治療薬を搭載し、細胞を用いた評価を行う。