hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁性粒子の自己組織化と応用に関する研究

「研究の目的」本研究の目的は、医療・バイオ分野における革新的な携帯型のバイオ物質検出手法を開発することである。すなわち、既存の蛍光式バイオセンサの感度と同程度またそれ以上の感度を持つ携帯型のバイオ物質検出手法を開発する。この本研究で開発するシステムは簡便・安価・迅速などの点から在宅診断に最適であり、インフルエンザなどの疾患を早期発見・治療することができ、患者の生活の質を向上させることができると期待される。「平成22年度研究実施計画」(1)"磁性粒子の自己組織化の磁気双極子相互作用メカニズムの解明"(2)"外付けポンプ不要な携帯型マイクロ流体デバイスの開発"「具体的内容」従来の磁気センサと磁性粒子を用いた磁気的なバイオ物質検出手法は様々な利点を有するためこれまで活発に研究が行われてきた。しかし、感度向上には少数かつ200nm以下の磁性粒子を検出する技術が必要不可欠であるが素子のバックグランドノイズなどの問題から、従来の手法ではそのような磁性粒子の検出が困難である。そこで、私はこれまで未解決であったこの課題において「磁性粒子の自己組織化」という現象を発見・応用するとともに発現機構を解明し課題解決に成功した。この手法は光学顕微鏡を用いて磁性粒子の自己組織化を観察することで高速・簡易にバイオ物質を検出する技術として期待ができると世界で初めて報告した。またこの研究をさらに発展させる過程で外部ポンプ不要なマイクロ流体デバイスの開発に成功した。「意義と重要性」(1)少数のナノ磁性粒子(200nm以下)検出することで極めて微量な試料で十分に解析が可能になる。(2)本開発検出手法を用いるとインフルエンザのようなウィルスを早期に発見でき早期治療の実施が可能になる。以上本研究は独自に見出した検出手法を用い世界で初めて「携帯可能な磁気バイオ物質検出手法」の開発とその機能性の探究を行うという、非常に独創性の高いものである。
茶で広がる科学の世界-科学を身近に体験できる教育プログラムの開発

初・中等教育での実験は、科学的興味を引き出す上で重要です。しかし、時間がかかる実験は実施しにくく、科学を身近に感じる機会が少なくなっています。そこで本研究では、中学生を対象として、古くから親しまれている、身近な「茶」をテーマとし、できる限り身近なものを使って簡単な実験を行いました。一見、科学とは関わりのない嗜好品の茶ですが、予防医学の観点から効能が重視されているなど、科学的な側面も持ちます。日常にも科学が潜んでおり、身近に科学があるということを体感できる点で、本研究に最適な題材と考えています。実験内容は、以下の通りです。・緑茶は抽出温度で抽出成分が変化します。抽出温度の違い(60°C、100°C)による色、香り、味などの変化を確認しました。・カテキンを含む又は含まない培地で大腸菌を培養し、前者では大腸菌が生育せず、カテキンに殺菌作用があることを確認しました。・緑茶中のカフェインの昇華能を利用して、緑茶を炒り、カフェインを抽出しました。・湯温の差によるカテキンやカフェインの抽出量の差を質量分析計を用いて確認しました。・緑茶中にビタミンCが存在することを、うがい薬を使って視覚的に確認しました。本研究では、科学を身近に感じられるように、できる限り、結果を目に見える形で示しました。お茶を飲むという、ごく日常的なところから入り、身近な道具を使った実験を行ったことで、日常にも科学が隠れていることを体感させることができたように思います。科学への入口を低くすることで、科学に対する壁を払拭し、興味を刺激する良い機会になっただろうと思います。今後もこのような活動を続けるため、本研究の発展型、もしくは、より良い内容を模索し続けたいと考えています。
失語症者のための要約筆記通訳技術の体系化

失語症者を対象とした要約筆記通訳データの分析により、通訳技術として、情報の選択・単語の多用・文構造の簡略化・記号の利用・空間配置の利用・図の利用といった技術が用いられていることが明らかになった。また、文章を聞いてその内容を理解する実験で、文字情報の提示が、特に読解能力が高い失語症者において理解能力を促進していることが示されたことより、そうした失語症者に対する要約筆記通訳の有効性が確認された。失語症者は話を聞いて内容を理解することに困難があるが、話の要旨が文字で提示されれば、内容理解が促進される。こうした文字提示による話の理解の補助は「要約筆記通訳」と呼ばれ、主として聴覚障害者を対象とした活動が行われてきた。聴覚障害と失語症では障害の性質が違うため、どのような内容の文字情報を提示するのが効果的であるかは異なる。失語症では言語理解力の障害があるため、それを補うような情報提示が必要である。要約筆記では、話しことばを聞きながら、その場で要約して文字化するという複雑な作業が要求され、その過程にはさまざまな技術が含まれていると考えられる。そこで、元の話しことばと筆記された文章を比較することにより、失語症者を対象とした要約筆記において、どのような要約技術が用いられているかを検討した。【方法】失語症のグループ訓練において、要約筆記を行なっている場面を録画した。それをもとに書きおこし記録を作成し、元の話しことばの内容と筆記された要約筆記の内容を比較した。【結果】筆記された内容には、情報の選択(主要な情報を中心に提示)、単語の多用(文の中からキーワードを抜き出したり、文として話されたことを単語化して提示)、文構造の簡略化、記号の利用(矢印で時間経過や順序を表現するなど)、空間配置の利用(対比の表現を文字を書く位置で表したり、言語的に表現された内容を表形式で表現するなど)、図の利用(言語的に表現された内容を図やイラストで表現)といった特徴が認められた。筆記者は、話を聞きながら、こうした技術を使って瞬時に話の内容を要約し、文字を中心とした視覚情報として提示していた。【考察】これらの技術を利用することで、失語症者の言語理解障害を補った情報提示が可能となっていると考えられた。また、こうした技術を体系化し普及させることで、言語障害者の福祉向上に貢献することができると考えられた。本研究は、失語症者に適した要約筆記の方法を明らかにすることを目的とする。昨年度に引き続き、失語症のグループ訓練における要約筆記場面の録画から作成した書きおこし記録を元に、失語症者向けの要約筆記技術の特徴を検討した。その結果、情報の選択(主要な情報を中心に提示)、単語の多用(文として話されたことを単語化して提示)、文構造の簡略化、記号の利用(矢印で時間経過・順序・因果関係を表すなど)、空間配置の利用(言語的に表現された内容を、文字を書く位置や表形式を用いて表すなど)、図の利用(言語的に表現された内容を図やイラストで表記)といった特徴が認められた。筆記者は、話を聞きながら、こうした技術を利用して瞬時に話の内容を要約し、文字を中心とした視覚情報を失語症者にわかりやすく提示していた。今年度は、さらに、こうした技術を普及させる手段とすることを目的に、失語症者の介助者や支援ボランティアなどを対象とした要約筆記技術習得のための冊子を作成した。冊子の内容は、失語症の聴理解障害・読解障害の特徴を理解したうえで、上記の要約筆記技術の特徴を、(1)単語中心で書く、(2)分かち書きで書く、(3)漢字単語中心で書く、(4)文字の配置を工夫する、(5)記号を使う、(6)図や絵を使う、に分けて理解・習得できるものとした。こうした技術を普及させることで、失語症者のコミュニケーションの困難を減らし、福祉向上に貢献することができると考えられた。
自律的な動機づけによる適応的な友人関係の形成・維持過程に関する研究

本年度は、昨年度に引き続いて、友人関係に対する自律的動機づけの先行要因についての検討を行うとともに、学校教育場面への知見の応用を目指した。まず、友人関係に対する動機づけの先行要因としての日常場面における受容・拒絶経験に注目し、その特徴について検討した。質問紙調査の結果、いくつかのタイプの受容・拒絶経験が明らかにされ、またこれらの経験は強い感情を生じさせることが明らかにされた。この研究結果は日本感情心理学会において発表した。続いて、受容・拒絶経験が友人関係に対する動機づけに及ぼす影響について質問紙実験によって検討した。その結果、拒絶感の強さによって友人関係に対する動機づけが高まる可能性が示唆された。この結果は、名古屋大学大学院教育発達科学研究科紀要において発表した。さらに、日常の受容・拒絶経験が友人関係に対する自律的動機づけに及ぼす影響について質問紙調査を通じて検討した。日常において受容経験が多いほど、自律的動機づけが高まる可能性が示唆された。この成果については、日本発達心理学会第21回大会において発表し、他の研究者と積極的な議論を行った。これらの研究と並行して、学校教育における知見の応用を目指すべく、自律的動機づけに影響し得る教室場面での要因についての検討を進めた。日本教育心理学会第51回総会においてシンポジウムを行い、これまでの友人関係に対する動機づけに関する研究知見についての報告を行うとともに、動機づけに影響し得る教育実践のあり方や教室環境について活発な議論を行った。加えて、昨年度に行った動機づけの構造に関する基礎的研究について、パーソナリティ研究に投稿し論文として採択された。一連の研究知見は、自律的動機づけに影響し得る要因について複数の側面から示唆を与えるものであり、友人関係の形成・維持過程を動機づけの側面から理解することにつながるものである。本年度は,主に実験的な手法によって自律的動機づけの先行要因および行動指標との関連を検討した。まず,実験操作による自律的動機づけへの影響過程について検討した。結果として,自律性支援的態度と深く関わる報酬の提示が自律的動機づけを低下させることを明らかにした。研究成果については,日本グループ・ダイナミックス学会第55回大会で発表し,社会心理学領域の研究者から好評を得た。次に,質問紙による自律的動機づけと実際の相互作用場面における行動指標との関連を検討した。その結果,大学生において,自律的動機づけが高いものは,笑顔や相手に対する注視などが多く,積極的に他者と関わろうとすることが示された。研究結果は,日本パーソナリティ心理学会第17回大会で発表し,パーソナリティ領域の研究者から好評を得た。以上の研究は,これまで質問紙による相関研究にとどまっていた自律的動機づけの概念を行動レベルで検討したものであり,自律的動機づけによる友人関係の形成過程をより精緻化,具体化するものである。これらの知見によって,理論的に導出された自律的動機づけ概念が,実際の行動を予測する上でも有用であることが示され,より応用的な研究への可能性が開かれたといえる。さらに,上記の2研究に加え,自律的動機づけに関する概念と知見を整理したレビュー論文,自律的動機づけと友人関係方略との関連を検討した論文,自律的動機づけと感情経験との関連についての発表,動機づけ概念の構造に関する研究発表を行った。これらの研究は,動機づけの側面から関係形成プロセスを捉えるうえで不可欠な側面に言及するものであり,今後の研究遂行に寄与するものである。
塩分過剰摂取が高脂肪食による肥満症発症を助長する機序の解明

世界的に内臓脂肪蓄積を基盤とするメタボリック症候群が蔓延する中、その対策は喫緊の課題である。内臓脂肪蓄積を抑制するための食事療法の基盤はカロリー制限であるが、日常臨床における奏効率は十分とは言い難い。研究代表者は内臓脂肪蓄積を促進する食事由来の因子として塩分過剰摂取に着目した。本研究においては、塩分過剰摂取が内臓脂肪蓄積を促進し、臓器障害を進展させるという仮説を検証する。塩分過剰摂取によってメタボリック症候群が増悪する機序を解明し、塩分の摂取量の適正化による内臓脂肪蓄積と臓器障害進展の抑制という新たな観点からの肥満症の予防・治療法への応用展開を目指す。
古典－量子マルチスケール輸送現象の可視化統合シミュレーション

2次元開放系ビリヤードモデルの輸送現象に着目し、基本原理に忠実に基づく高精度な数値シミュレーションを広範なエネルギー領域において実行した。その結果、カオス系の場合、低エネルギーな量子波の領域から高エネルギーな古典粒子の領域に至る過程で、波の局在(スカー)が現れ、それがエネルギーと共に連続的にフラクタル性を獲得していく過程を明らかにすることができた。この研究により、カオス系に見られるマルチスケールな輸送現象が可視化され、その量子領域から古典領域に至る遷移を統一的に理解することができるようになった。量子系のカオス問題は、従来多くの研究が孤立系に対して行われてきた。本研究では、開放系の非平衡定常状態下における量子輸送現象とその背後にあるカオスとの関係を数値シミュレーションにより可視化する。本年度は、研究の第一段階として、次の2つについて取り組んだ。1、古典系がカオスを示す典型的なモデルとして、2つの開口をもつ2次元スタジアム型ビリヤードを採用し、低エネルギー領域から高エネルギー領域までの各エネルギーに対応する波動関数を数値計算で解くことができた。そこでは、一方の開口から入射した波はビリヤード内の2次元自由空間を伝播し、ディリクレ型境界で複雑な散乱を起こす。波動方程式としてヘルムホルツ方程式をこの様な境界条件の下で数値的に解く従来の方法は、各エネルギー領域に対して意外にも堅牢であることが分かった。こうして得られた波動関数が、古典と量子の境界領域に特徴的なメゾスコピックな振舞いを示すことが明らかになった。現在は、これらの波動関数を解くためのより信頼性の高い数値計算手法の開発を模索している。2、開放系の非平衡定常状態に至る緩和過程でのダイナミックスを調べるために、分子動力学シミュレーションを用いた応用研究を行った。溶媒としての水の中にイオンなどの溶質を入れ、水分子の並進拡散や回転緩和などの定量的解析を行った。その結果、溶質の電荷やシミュレーション時間の関数として、それらの中に特徴的なゆらぎの効果を見出す事が出来た。この様な多自由度系は、カオスを示すのに十分複雑な相互作用をもつと考えられる。しかし、現実の実験に近いより大きな系を扱うことは重要であるが、そのためには、更に大規模な数値計算が必要である。本年度は、研究の第二段階として、次の2つについて取り組んだ。一つ目は、古典系がカオスを示す典型的なモデルとして、2つの開口をもつ2次元スタジアム型ビリヤードを採用し、位相干渉効果に起因する量子輸送係数のゆらぎと、カオス系特有の多階層(マルチスケール)なダイナミクスとの関係を詳細に調べるために、前年度に得られたプログラムを更にチューニングし、より高いエネルギー領域の計算にも耐え得るようにした。同時に、計算する各エネルギーサンプルの値をより細かくして、ほぼ連続的なエネルギー変化とみなせるように、計算を続けている。こうして得られる、各エネルギーに対する波動関数と輸送係数(電気抵抗やコンダクタンスなど)の膨大な複素数データは、大容量記憶装置に蓄積し続けている。高エネルギー領域では、波動関数に微細な構造が現れるため、より多くの情報を蓄える必要がある。二つ目は、前年度までに得られた数値計算によるデータを可視化することによって、子供たちを含めた一般市民に対して、如何に最先端の本研究成果を伝えることが出来るかを学ぶために、実践研究を行った。この貴重な経験は、本研究の後半以降に計画しているアウトリーチ活動に活かす予定である。本年度は、研究の第二段階の後半として、前年度に引き続き、カオス的な散乱が起きる開放系ビリヤードにおいて、位相干渉効果に起因する量子輸送係数のゆらぎと、カオス系特有の多階層(マルチスケール)なダイナミクスとの関係を詳細に調べた。前年度までに得られたプログラムを大きく変更することなく、古典領域とみなされる程の高いエネルギー領域に至るまで、計算する各エネルギーサンプルの値をより細かくすることで、ほぼ連続的なエネルギー変化とみなせるような数値シミュレーションが可能になった。こうして積み上げた、広範なエネルギー範囲を含む膨大なデータを詳しく解析して、より高エネルギーになればなるほど、量子輸送係数の微細なゆらぎと波動関数の局在現象(スカー)などの中にフラクタルな構造が現れ、より深い階層構造が形成されていく様子を直接観察することが、次に重要になってくる。そのためには、多くの複雑な情報をより分かり易く提示するための技術が必要になる。本年度は、その準備研究として、特に、人間工学的視点を取り入れた、効果的な表示技術に関する基礎実験と評価を行うことができた。その中で、人の視覚認識と情報処理に関する、本質的機能の一端が明らかになった。

近年の科学技術の発達によるダウンサイジングの流れの中で、古典力学の世界だけでなく量子力学に支配される微視的世界が直接の研究対象となっている。そこでは、古典ー量子対応の問題を避けて通れなくなってきた。特に、古典力学に見られるカオスが量子の世界にどの様に反映されるかについては、未だにはっきりとは分かっていない。そこで、開放系ビリヤードモデルの輸送現象に着目し、基本原理に忠実に基づく高精度な数値シミュレーションを行うことにより、カオス系に見られるマルチスケールな輸送現象を統合的に理解することが目的である。本年度(平成25年4月1日平成26年3月31日)の前半は、研究の第三段階の仕上げとして、古典領域から量子領域にわたる広範なエネルギー範囲の中で、より連続的なシミュレーションを実現するために、特に高エネルギー領域での補足データを、前年度までと同様の計算方法により引き続き収集した。後半は、研究の最終段階として、教育用を念頭に置いた古典ー量子対応に関する教材ビデオの作成に着手した。特に、高校生や大学生、一般の社会人にとって理解が難しいとされる最先端のミクロな科学に興味をもってもらえるように工夫した。その際に、高等学校学習指導要領(平成21年3月改訂文部科学省)も調査した。そこでは、ゆとり教育の反省から教育内容の充実が謳われている。特に、直後に出された高等学校学習指導要領解説理科編(平成21年7月文部科学省)によると、理科教育の充実においては、近年の新しい科学的知見を取り入れた指導を重視し、物理の内容では電子の粒子性と波動性にも言及し、量子コンピュータの開発など「物理学が科学技術の基盤になっていることを理解させるとともに物理学が築く未来への夢をはぐくむ」とされている。そのためにも、物理の根本原理である古典ー量子遷移を可視化したビデオは大いに役立つものと期待している。本年度(平成24年4月1日平成25年3月31日)は、研究の第三段階として、これまでの研究の第二段階で得られた膨大な計算データを連続的につなぎ合わせる作業が中心となった。その際、カオス的な粒子散乱が起きる開放系ビリヤードにおいて、数値シミュレーションに最適なエネルギー領域を抽出してきた。そして、フラクタルなどカオス系特有の多階層な輸送現象が現れることを確かめた。それと並行して、計算の結果を直感的に分かり易く可視化するための技術についても、研究を続けている。
三次元多様体の幾何構造と線形表現に対するライデマイスタートーションの漸近挙動

三次元多様体の幾何構造は大きく双曲構造とザイフェルト構造に分けることができる。本研究ではザイフェルト構造をもつ三次元多様体であるザイフェルト多様体に着目し、基本群の高次元線形表現に対するライデマイスタートーションがなす数列について増大度と主要項の係数の極限値を決定した。さらに主要項の係数の極限値が表す幾何学的性質を解明できた。本研究では高次元線形表現に対するライデマイスタートーションを具体的に記述することで上記の成果を導くことに成功した。ザイフェルト多様体と呼ばれる三次元多様体に対して位相不変量のなす数列の考察を行なった。今年度はザイフェルト多様体の中でも主にトーラス結び目の外部空間にソリッドトーラスを貼り合わせて構成されるザイフェルト多様体を中心に考察を進めた。このザイフェルト多様体は,トーラス結び目の外部空間のもつザイフェルト構造を引き継ぐため,トーラス結び目の外部空間と同様の現象が現れることが予想できる。トーラス結び目の外部空間の場合を考察した申請者の先行研究の手法を今回のザイフェルト多様体にも適用することで、ライデマイスタートーションという位相不変量を数列として計算し増大度を評価することができた。ライデマイスタートーションを計算する際には基本群の線形表現が必要になる。ザイフェルト多様体のザイフェルト構造は基本群に制約を与えるため、基本群の線形表現もザイフェルト構造によって制約を受ける。今回のザイフェルト多様体はトーラス結び目の外部空間のもつザイフェルト構造を引き継いでおり、基本群の線形表現も申請者の先行研究が課している条件を満たさなければならない。トーラス結び目の外部空間の場合はこの制約条件のお陰でライデマイスタートーションを具体的に数列として表すことが可能になり、増大度の評価が行なえた。今回も同様の条件を満たしておりトーラス結び目の外部空間に行なった考察を踏襲することで、同様の増大度の評価を与えることができた。今回の考察において、ライデマイスタートーションを具体的に計算し増大度を評価することを可能にした要因は、トーラス結び目の外部空間のザイフェルト構造が基本群の線形表現に与える制約である。線形表現の制約を導くザイフェルト構造の特徴はザイフェルト多様体に共通しているため、今年度得られた成果は広範囲のザイフェルト多様体の場合に拡張されると期待できる。前年度に引き続き、ザイフェルト多様体とよばれる三次元多様体に対して位相不変量のなす数列の漸近挙動について考察を行った。平成27年度の研究では、ライデマイスタートーションという位相不変量から得られる実数列の増大度とその主要係数について研究を進めた。前年度はトーラス結び目の外部空間にソリッドトーラスを貼り合わせて得られるザイフェルト多様体について、ライでマイスタートーションのなす数列の増大度を決定した。平成27年度は、前年度までに得られていた考察を三次元多様体のザイフェルト構造に注目して一般のザイフェルト多様体に対する考察に拡張した。この拡張された考察により一般のザイフェルト多様体について、ライデマイスタートーションのなす数列の増大度を決定し、さらに数列の増減を決定する主要項についても係数の極限値を計算した。今回の増大度の決定により、三次元多様体における幾何構造の違いが位相不変量のなす数列における増大度の違いとして導出されることを明らかにできた。双曲構造を持つ双曲多様体についてはライデマイスタートーションのなす数列の増大度は決定されているため、今年度得られたザイフェルト多様体についての増大度と比較することが可能になった。その結果、ザイフェルト多様体に対するライデマイスタートーションの増大度は双曲多様体の増大度よりも小さくなることを解明した。さらにザイフェルト多様体の場合における主要係数の極限値の計算も行った。以上の研究成果をまとめた論文を学術雑誌に投稿し掲載が決定されている。また、創価大学の北野晃朗氏と共著で関連する考察をまとめたプレプリントも発表することができた。研究計画にある当初の目標である増大度の決定を行えたので満足のいく研究成果を得ることができた。平成27年度の研究目標は、一般のザイフェルト多様体についてライデマイスタートーションのなす数列の増大度を決定することであった。トーラス結び目の外部空間にソリッドトーラスを貼り合わせて得られるザイフェルト多様体における考察をザイフェルト構造に注目して一般のザイフェルト多様体に対する考察に一般化することに成功した。また、増大度の決定に加え、数列の増減を決定する主要項についても係数の極限値の計算を行った。ザイフェルト多様体に対するライデマイスタートーションの増大度の決定とその主要項について係数の極限値の計算を行うところまで研究を進めることができた。研究成果をまとめた論文は学術雑誌への掲載が決定されている。本研究は計画以上に進展している。前年度から引き続きザイフェルト多様体に対するライデマイスタートーションの漸近挙動について研究を行い、漸近挙動を決定する主要項について新しい考察結果を得ることができた。平成28年度は主要項の係数を具体的に記述する方法を解明し、ザイフェルト多様体のザイフェルト構造を定める二次元オービフォールド(すい特異点をもつ曲面)のオイラー標数がライデマイスタートーションの漸近挙動に現れる現象を詳細に記述することができた。ここでのオイラー標数とはオービフォールドの特異点の情報を有理数として含むオイラー標数である。さらにホモロジー球面と呼ばれるザイフェルト多様体のライデマイスタートーションの漸近挙動において、主要項の係数が収束する値と基本群の線形表現の選び方の間に成立する関係についても解明することができた。

基本群の線形表現の選び方には自由度があり、線形表現の選び方によってライデマイスタートーションの漸近挙動の主要項の極限は変化する。ザイフェルト多様体に対しては基本群の線形表現は無数に存在するが、ライデマイスタートーションの漸近挙動における主要項の係数の収束値は有限個しか存在しないことを示した。特に極限の最大値がザイフェルト構造を定める二次元オービフォールドのオイラー標数で決定されることを明らかにした。また、ホモロジー球面とよばれる多様体についてはライデマイスタートーションの主要項の係数の極限がオイラー標数で定まる時、基本群の線形表現は線形表現の集合の連結成分の中でも次元が最も高い成分に含まれることを解明した。さらにザイフェルト多様体を貼り合わせて構成されるグラフ多様体の場合にも考察を進め、単純な場合だがグラフ多様体のライデマイスタートーションの漸近挙動についても結果を得ることができた。この考察結果をまとめた論文も学術雑誌への掲載が決定されており、当初の計画以上に研究を進めることができた。三次元多様体の幾何構造は大きく双曲構造とザイフェルト構造に分けることができる。本研究ではザイフェルト構造をもつ三次元多様体であるザイフェルト多様体に着目し、基本群の高次元線形表現に対するライデマイスタートーションがなす数列について増大度と主要項の係数の極限値を決定した。さらに主要項の係数の極限値が表す幾何学的性質を解明できた。本研究では高次元線形表現に対するライデマイスタートーションを具体的に記述することで上記の成果を導くことに成功した。1年目の目標は、広範囲のザイフェルト多様体に適用可能な手法をトーラス結び目の外部空間について考察した申請者の先行研究に基づいて確立することである。今年度はトーラス結び目の外部空間そのものよりもトーラス結び目の外部空間にソリッドトーラスを貼り合わせて構成される三次元多様体に注目し、ライデマイスタートーションという位相不変量を数列として具体的に計算する方法を構築した。また、得られた数列について新しく増大度の評価を与えることができた。トーラス結び目の外部空間およびソリッドトーラスを貼り合わせて構成される三次元多様体はともにザイフェルト多様体となる。トーラス結び目の外部空間の持つザイフェルト構造が、ソリッドトーラスを貼り合わせて構成されるザイフェルト多様体においてもライデマイスタートーションの漸近挙動を考察する上で決定的な要因になることを今年度は明らかにすることができた。特にライデマイスタートーションを具体的に数列として表す際に重要な働きをするザイフェルト構造の性質は、ザイフェルト多様体に共通していることも明らかにできた。このことから、今年度の研究成果であるライデマイスタートーションの増大度の評価式は広範囲のザイフェルト多様体の場合にも拡張されると期待できる。
癌患者におけるTリンパ球シグナル伝達分子CD3ζ低下の機序と手術侵襲との関連

周術期におけるCD3ζ分子の変動を検討し、担癌患者における手術侵襲とTリンパ球機能との関連について、シグナル伝達分子の視点から検討した。消化器癌患者を対象として、術前術後に経時的に採血し、比重遠心法によりリンパ球を分離の後、ζ分子を中心とするシグナル伝達分子の発現をIntracellular stainningし、フローサイトメトリーにて定量化した,その結果、右開胸胸部食道全摘、膵頭十二指腸切除術などの大手術侵襲例では、術前値に比べ、第2、3病日でCD3ζの発現は有意に低下し、第7病日で術前値に回復する傾向にあった。surfaceCD3発現も同様に術後有意に低下したが、第7病日に術前値には回復せず低値のまま遷延した。さらに、このCD3ζ分子の発現低下は、手術侵襲により活性化された単球/マクロファージ由来の活性酸素がそのmediatorであることが判明した。さらに、この手術侵襲由来マクロファージが、T細胞apoptosisを惹起することも判明し、現在この機序につき検討中である。周術期におけるCD3z分子の変動を検討し、担癌患者における手術侵襲とTリンパ球機能との関連について、シグナル伝達分子の視点から検討した。消化器癌患者を対象として、術前術後に経時的に採血し、比重遠心法によりリンパ球を分離の後、z分子を中心とするシグナル伝達分子の発現をIntracellular stainningし、フローサイトメトリーにて定量化した。その結果、右開胸胸部食道全摘、膵頭十二指腸切除術などの大手術侵襲例では、術前値に比べ、第2、3病日でCD3zの発現は有意に低下し、第7病日で術前値に回復する傾向にあった。surface CD3発現も同様に術後有意に低下したが、第7病日に術前値には回復せず低値のまま遷延した。さらに、このCD3z分子の発現低下は、手術侵襲により活性化された単球/マクロファージ由来の活性酸素がそのmediatorであることが判明した。今後、手術侵襲に起因するCD3z分子の発現低下に対する対策につき検討する計画である。消化器癌患者を対象として、術前術後に経時的に採血し、比重遠心法によりリンパ球を分離の後、ζ分子を中心とするシグナル伝達分子の発現をIntracellular stainningし、フローサイトメトリーにて定量化した。その結果、右開胸胸部食道全摘、膵頭十二指腸切除術などの大手術侵襲例では、術前値に比べ、第2、3病日でCD3ζの発現は有意に低下し、第7病日で術前値に回復する傾向にあった。
糖尿病性腎症の増悪・進展因子に関する分子生物学的解明

本研究の目的は、糖尿病性腎症の増悪・進展における、腎浸潤マクロファージの活性化、ならびに泡沫化の分子機構について解明することである。腎浸潤泡沫化マクロファージの検討に適したモデルマウスがこれまでに知られていないことから、まず腎組織に泡沫化マクロファージを誘発させる条件を、片腎摘出と食餌(高コレステロール食と高脂肪食)に注目して検討した。2型糖尿病モデルマウス(雄C57BL/KsJ-db/db Jcl ; db/dbマウス)を用い、馴化飼育、片腎摘出後に、通常食群、高コレステロール食群、高コレステロール+高脂肪食群の3群に分けて8週間飼育したところ、3群の内では高コレステロール+高脂肪食群で糸球体硬化度が比較的強く認められた。この結果より、次にdb/dbマウスに、片腎摘出後に14週間高コレステロール+高脂肪食(対照群は通常食)を摂取させたところ、泡沫化マクロファージ陽性糸球体が、高コレステロール+高脂肪食群で有意に高頻度に認められた(6.7 vs 0糸球体/20糸球体)。また、糸球体一つあたりの泡沫化マクロファージ数についても、高コレステロール+高脂肪食群で有意に高頻度であった(0.5 vs 0/糸球体)。血糖と血清脂質を分析し、現在、腎組織について脂質分布(脂肪染色)、F4/80、α-smooth muscle actin、type IV-collagen、スカベンジャー受容体(CD36)発現を検討するとともに、db/dbマウスでの骨髄細胞移植の条件検討を行っている。本研究の目的は、糖尿病性腎症の増悪・進展における、腎浸潤マクロファージの活性化、ならびに泡沫化の分子機構、特にPPARγの関与について解明することである。腎浸潤泡沫化マクロファージを検討できるモデルマウスはこれまでには知られていない。腎組織へのマクロファージの誘導要因として、片腎摘出と食餌(高コレステロール食と高脂肪食)に注目して、本年度は2型糖尿病モデルマウスの腎組織に泡沫化マクロファージを誘発させる最適条件の検討を行っている。C57BL/KsJ-db/db Jcl雄マウスを、馴化させた後に片腎を摘出した。通常食群、高コレステロール食群、高コレステロール+高脂肪食群の3群に分け、現在飼育を継続している。これまでのところ、通常食群と高コレステロール群は比較的順調に食餌摂取し既知体重曲線程度の体重増加を認めている。一方、高コレステロール+高脂肪食群は食餌摂取不良で、前2群に比し低成長である。
加速度センサを用いた自動制御植え込み型骨格筋刺激装置の開発

広背筋を用いて循環補助を行うCardiomyoplastyの臨床応用が我が国でも現実になろうとしているが、臨床応用に先だつ充分な動物実験が不可欠であるという認識のもとに、我々はこれまで、様々な要求に応えうる動物実験用植え込み型骨格筋刺激装置(MCMS-1110)を開発してきた。この刺激装置に骨格筋疲労の情報を連続的に入力して筋刺激を至適にコントロールすることで、骨格筋が本来有する疲労現象の克服が可能であると考え、加速度センサを用いた自動制御機能を有する植え込み・心臓同期およびプログラム可能型骨格筋刺激装置の完成を目指した。研究の第一段階として、加速度センサによる骨格筋疲労の検出が可能なことを、犬を用いたモック回路実験で確認し、その結果を学会でも報告した。第二段階として、実際に体外式刺激装置の試作機を制作し、骨格筋疲労の制御が可能なことを、犬を使った急性実験で確認した。実験では、加速度センサからの入力値を用いて骨格筋疲労の程度を推定し、MCMS-1110の内部プログラムに従って心同期比率を変更した。これにより、刺激制御による骨格筋疲労の制御がある程度可能なことが証明された。また、自動制御のためのプログラムにも基本的には問題がないことも確認された。これまでの研究から、刺激装置本体の信頼性および骨格筋疲労制御の論理的妥当性については概ね大きな問題はないと考えているが、これまでの実験に使用した加速度センサ(RION PV-901)の防水性と生体内での耐久性に不安があり、過酷な動作環境にも耐える加速度センサの入手が、今後の大きな課題として残された。
戦後教育制度整備過程における「地域文化」の位置づけに関する研究

文化庁地域文化創生本部の創設(2017年)にみられるように、近年「地域文化」は広く政策の対象としても注目を集めているが、歴史的には「地域文化」は学校教育と社会教育の両面で、教育内容の中に編成され続けてきた。本研究は、第二次世界大戦後の国および地方自治体の教育制度整備過程において、「地域文化」がどのように扱われ、組織化されてきたかを、制度史研究およびケーススタディの方法で明らかにすることを目的とするものである。本研究は、第二次世界大戦後の国および自治体の教育制度整備過程において、「地域文化」がどのように扱われ、教育プログラムとして組織化されてきたかを、制度史研究およびケーススタディの方法で明らかにすることを目的とするものである。今年度は以下に取り組んだ。第一に、学校教育と社会教育双方の教育制度整備過程における「地域文化」の位置づけに関する史料研究を行った。学校教育については、各期の学習指導要領の検討を中心に進めた。社会教育については、1970年代以降に注目し、国・自治体双方において、従来の団体活動支援から施設整備に政策の重点が映っていった過程を、以下のケーススタディも交えながら検証した。第二に、各自治体で地域文化をめぐる学習が組織化されていった過程のケーススタディを進めてきた。鹿児島県と宮城県を主な対象に据え、現地訪問、史料調査(図書館や公文書館等)を行ったほか、社会教育行政内部における学習の組織化に関してヒアリング調査(当時の教育実践に関わった行政職員等)も進めてきた。上記の調査を通じて、(1)各期の学習指導要領の改訂が重要な転換点となってきたこと、(2)ただし、それをどう受け止めたかは自治体ごとに多様であったこと、(3)社会教育については、学校教育とは異なる独自の展開をみせてきたことなどが明らかになってきた。以上の点について、学会報告等で発表を行ってきた。また、当時の資料が各自治体で体系的に残されておらず、実証的な調査には困難もあることも課題として浮き彫りになった。当初の調査計画において想定していた各時代の教科書の検討、および鹿児島県・宮城県以外の対象地域の調査は、十分に行うことができなかった。一方で、これまで、教育課程研究の読み込み、鹿児島県と宮城県の訪問調査および資料調査が充実しており、そのまとめに注力してきた。以上のことから、全体としては概ね順調であり、当初の計画に即して研究を進めてきているといえる。今後も引き続き、学校教育と社会教育の両面からの制度史研究、各地のケーススタディを進めていく。今年度は社会教育制度の重点調査を予定しているが、前年度に調査できなかった各時代の教科書の検討といった学校教育関係の調査も並行して進めていく。また、鹿児島県及び宮城県の調査が充実していることから、両県に絞りながら調査を進めていく。
レセプターの感応力をスイッチングできるインテリジェント発光センサーの開発

特定の物質に対して,蛍光や化学発光の色,強度を変化させる色素はその物質を検出する発光センサーとして有効である.従来の発光センサーのほとんどは単一の検出対象に有効である.本研究ではレセプターの応答性を変化させる蛍光色素を用いて,複数の検出対象物質へ応答する発光色素を構築し,発光特性を評価した.特に,アミドで置換した蛍光色素がアミド部分の水素を解離させることを利用して,種々のイオン種への応答性を操作できる蛍光色素を開発した.特定の物質に対して,蛍光や化学発光の色,強度を変化させる色素はその物質を検出する発光センサーとして有効である.従来の発光センサーのほとんどは単一の検出対象に有効である.本研究ではレセプターの応答性を変化させる蛍光色素を用いて,複数の検出対象物質へ応答する発光色素を構築し,発光特性を評価した.特に,アミドで置換した蛍光色素がアミド部分の水素を解離させることを利用して,種々のイオン種への応答性を操作できる蛍光色素を開発した.種々の指令に応じて,analyte感応性をスイッチングできる発光色素の構築を目標に,21年度は1-3の項目について検討した.1.発光色素の構築1-1. 8-アミノキノリンのアミノ基をトリフルオロアセチル基で機能化し,センサー1を合成した.センサー1は塩基(例えばDBU)を添加することでアミド部位のプロトンを解離させ,アミデート型となり,アミド型とアミデート型の発光応答特性を観測することが可能である.1-2. 8段階の合成ステップを経て,ビス(ピコリル)アミノレセプターを持つ2,3-アントラセンジカルボキシイミド誘導体,センサー2を構築した.2.基礎的光物理特性の観測2-1.センサー1は350nm付近の紫外領域に吸収帯を持ち,それ自身はほぼ無蛍光性であることを確認した.2-2.センサー2はビス(ピコリル)アミノ基からアントラセンカルボキシイミドクロモフォアへの光誘起電子移動により,蛍光はほとんど観測されないことを確認した.3.センサーのanalyte応答性の観測およびスイッチングの検討3-1.センサー1はアミド型で金属イオン,特に銅イオンやアルミニウムイオンがanalyteとして存在するときに,analyteがない場合に比べて顕著な蛍光強度を示した.一方,センサー1のアミデート型では,亜鉛イオンの添加により150倍程度の蛍光増大を示した.センサー1は当初目的とした,アミドーアミデート平衡に基づきanalyte感応性をスイッチングできるインテリジェントセンサーとして作動する可能性を確認した.このスイッチングの機構について,引き続き解明する予定である.3-2.センサー2は,亜鉛イオンをanalyteとして添加した際に,顕著な蛍光増大を示すことを確認した.今後このセンサー2は今後,ルミノール類似のヒドラジド骨格へ誘導し,化学発光センサーへ展開する予定であるが,センサー2の亜鉛イオンに対する応答により,化学発光センサーの動作を制御する基礎データを得ることができた.3-3. 3-フルオロアセチルアミノフタルイミド,センサー3がI^-とLi^+のペアに選択的応答をすることについて,応答のメカニズムを検討し,I^-の光イオン化がトリガーとなってセンサー3のアミドプロトンが脱離し,最終的に生成したアミデートイオンが選択的にLi^+と相互作用することを見いだした.外部刺激への感応性を制御できる新しい蛍光センサーを構築すること,および新規化学発光プローブを構築することを目的とし以下の点について検討を行った.1.アントラセン2,3-ジカルボン酸から誘導される蛍光および,化学発光プローブの構築(1)アントラセン2,3-ジカルボキシイミドフルオロフォアにジピコリルアミノレセプターを導入し,新しい光誘起電子移動(PET)プローブ1を合成した.従来法を改良し,収率を向上させることができた.(2)プローブ1をヒドラジンと反応させることにより,ルミノール類似のフタラジンジオン構造へ導き,ジピコリルアミノレセプターを有する初めての化学発光プローブ2を構築した.化学発光プローブ2はジメチルスルポキシド中,塩基との反応で化学発光を示すことを確認した.(3)蛍光プローブ1と化学発光プローブ2の金属イオンに対する応答を検討した.プローブ1は亜鉛イオンの添加で蛍光発光の増大が見られたのに対し,化学発光プローブでは亜鉛イオンの添加で化学発光の消光が観測され,蛍光と化学発光で金属イオンの効果が異なることを見いだした.2.アミノキノリンを用いた蛍光プローブの金属イオン応答スイッチング(1)8-アミノキノリンのアミノ基をトリフルオロアセトアミドとして,アミドプロトンの解離に伴うアミドーアミダート平衡を利用して蛍光応答のスイッチングを前年度に引き続き検討した.(2)アミド体はほとんど無蛍光であるが,アルミニウムイオンの添加により最も効果的に蛍光強度が増大し,青色の蛍光を示すようになることを新たに見いだした.このアミド体に酸を作用させると同様な蛍光増大が見られることから,アルミニウムイオンはルイス酸として作用し,蛍光特性を変化させると考えられる.(3)一方,アミダート体は銅イオンの添加に対して緑色蛍光を示し,プローブ3はアミドプロトンの解離平衡によってanalyte感応性を切り替え,蛍光波長と強度を変化させた.銅イオンの効果についてはさらに機構の解明を行う予定である.(1)化学発光センシングに関する検討(a)ジピコリルアミノメチル(DPAM)レセプターを有するアントラセンカルボヒドラジド(色素1)の化学発光特性の詳細について検討した.このレセプターは金属イオン添加により効果的に消光されることを確認した.Mg^<2+>,Ca2^

<2+>,Co^<2+>,Ni^<2+>,Cu^<2+>,Zn^<2+>いずれに対しても化学発光の消光を示すことを明らかにした(on-off応答).(b)DPAMレセプターを持つアントラセン誘導体(色素2)を発光体として過シュウ酸エステルの化学発光系に適用したところ,Zn^<2+>の存在下で化学発光が観測されることを観測した(off-on応答).この応答機構の詳細については今後検討して行く予定である.(2)アミドプロトンの酸塩基平衡による蛍光性イオンペアセンシングに関する検討(a)3-トリフルオロアセトアミド置換フタルイミド(色素3)がMeCN中の光照射でLi^+とI^-の両方に応答することはすでに見いだしていたが,その機構を光反応の経時変化の解析により詳細に検討した.この光応答には酸性度の高い水素原子が必要であることを確認し,光反応スキームを提唱した.(b)上記(a)の結果を踏まえて,3-あるいは4-トリフルオロアセトアミド置換フタルイミド色素二個を分子内に導入した二種類の分子ピンセット型レセプター(色素4,5)、を構築し,I^-と金属イオンのペアに対する蛍光応答を観測した.3-置換体(色素4)は上述のI^-に対する光応答アミダート生成に加えて,金属イオンの種類により蛍光波長を変え,色素1とは挙動が異なることがわかった.(3)スルホンアミド置換フタルイミドを用いた新規蛍光色素の検討(a)色素3のアミド部位をトリフルオロスルホンアミドに変えた新規フタルイミド(色素6)を合成し蛍光特性と金属イオン応答を観測した.(b)色素6はアミド-アミダート平衡により蛍光色をオレンジ(アミド)から緑色(アミダート)へ切り替えることおよび,Ca^<2+>とI^-の共存下に紫外光を照射すると顕著に短波長シフトした蛍光を示し対応する色素3とは異なるイオンペア応答を示すことが観測された.
熱帯雨林伐採の展開によるマレーシア狩猟採集社会の再編と社会的ネットワークの構築

1.19世紀後半から20世紀半ばにサラワク州内陸部でおこなわれた森林産物交易の経過を明らかにした。特にバルイ川流域の歴史を概観し、シハン人の生業経済や他民族との社会関係を分析した。その結果、サイチョウ、龍脳、籐、ダマール樹脂、ジュルトン樹脂、ヤマアラシの胆石など当時の政府財政を支える重要な森林産物採集に従事していたことがわかった。また、当時の社会関係の特徴は、森林資源に依存したバンドの離合集散とバンド構成員の流動性であった。キャンプ生活による二重居住がみられ、かなり昔から移動、分裂、再統合を繰り返してきたことが明らかになった。2.1960年代に定住した後は、焼畑農耕によるコメの自給率が依然として低いにもかかわらず、森林産物の採集が盛んであった。ゆるやかな生業活動の変化に対して、1980年代の商業伐採の到来は大きなインパクトを与えた。商業伐採により、森林産物採集キャンプは減少し、国際市場向けの森林産物の採集も困難になった。また、商業伐採の到来とあいまって、政府による様々な開発事業が社会関係に影響を与えた。インフラの整備、農業、教育、医療、福祉支援などの開発政策は、シハン人がより「近代的」な生活に移行する環境を作っていったといえる。3.アブラヤシ農園やアカシア植林などの新たな森林開発に対して、従来の狩猟採集経済や、社会的特徴の再生産を明らかにした。プランテーション下の生活では、イノシシ肉などの動物肉の分配に、第一に細心の注意を払い、それ以外の食べ物はより近い親族に限定して積極的に分配していた。このような頻繁な贈与、分配行為によって社会関係を維持していた。プランテーション下では、現金経済が広く浸透しているが、交換経済と織り交ぜて対処することによって、急激に浸透する市場経済化に対応しているといえる。1、まず、サラワクにおける森林政策の展開を理解するために、州の公文書館において土地法、森林法などの法令集を収集した。また、サラワク州で最も大規模な森林開発である、木材伐採、アブラヤシ農園、アカシア植林の展開について、地元の施行会社にインタビューと資料の収集を行った。開発政策については、州政府サラワク貧困開発局が行なうプロジェクトの実施資料過去10年分入手するとともに、郡役所において開発政策にかかわる資料を入手した。同時に地方役人、小・中学校の校長、村長へのインタビューをおこない、情報を入手した。2、サラワク州の農村部ブラガ地区において、住み込み調査を行い、生業活動と生計システムにかんする定量データの収集を行った。具体的には45世帯への悉皆調査と生業の異なる6世帯への集中的な調査を行った。これにより当該社会における生業の経歴、焼畑農耕の経歴、土地所有状況、狩猟採集等にかんする体系的なデータを収集した。さらに、遊動時代の生業・生計システムと比較するために、年配者数名へのインタビューを実施した。3、定住した狩猟採集社会における社会関係の再編とネットワークの構築を明らかにするために、上記社会において事例の収集をおこなった。具体的には、定住地における労働交換、生業の共同作業、食物の分配、相互扶助関係のデータを45戸で収集した。また、他民族や他組織(伐採会社、政治家)とのネットワークの構築にかんして村長や村人へのインタビューを行うとともに、遊動時代の社会ネットワークと比較するため、村長と年配者数名へのインタビューを行った。
膜結合型腫瘍壊死発現に基づく活性化マクロファージ抗腫瘍機構の解析と臨床応用

肺胞マクロファージ(AM)は健常人より気管支肺胞洗浄により採取、末梢血単球はエルトリエーション法にて採取した。また肺癌細胞株として腺癌細胞株であるRERF-LC-OKを用いた。膜結合型腫瘍壊死因子(membrane-form TNF:m-TNF)活性は、パラフォルムアルデヒド固定後L929細胞に対する細胞障害活性を測定し指標とした。AMは細菌内毒素(LPS)に反応して強いm-TNF活性を発現した。一方、末梢血単球は僅かの活性しか示さなかった。末梢血単球を分化因子であるGM-CSFにて培養し誘導された単球由来マクロファージは、細菌内毒素(LPS)に反応して強いm-TNF活性を発現し、分化成熟との関連が示唆された。Western blottingを用いた検討では、26kDaにバンドが認められ、AM上のm-TNFはTNF-α前駆体によるものと考えられ、またm-TNF培養上清中へのTNF-α産生に先行して出現することを確かめた。発現調節に関する検討では、インターロイキン-4がTNF-αのmRNA発現を抑制すると共に、m-TNFの発現も抑制することを明らかにした。m-TNFの多様な生物活性の一例として、肺癌細胞株RERF-LC-OKの自律的なインターロイキン-6産生に対し、末梢血単球由来マクロファージ上に発現されるm-TNFが増強的に作用することを明らかにした。本年度はヒトマクロファ-ジにおける膜型腫瘍壊死因子(mTNF)発現を肺胞マクロファ-ジを用いて検討した。まず、細胞表面ラベルと免疫沈隆法によりヒト肺胞マクロファ-ジ表面に分子量26kDaのmTNFが発現していることを証明した。次に、TNF感受性細胞L929を用いてmTNFを特異的にまた高感度に検出しうる生物学的測定法を開発した。この測定法を用いての検討によりマクロファ-ジのmTNF発現は刺激後3時間という短時間でTNF分泌に先だって発現され、18時間まで接続し、以後急速に消失することがわかった。またmTNFはマクロファ-ジに抗腫瘍活性を誘導しうるサイトカイン刺激では発現がほとんど認められないが、リポ多糖など細菌菌体成分による刺激では強く発現されることからマクロファ-ジの抗腫瘍発現機構が活性化刺激の種類によって異なることが推測された。さらにmTNF発現はマクロファ-ジ前駆細胞である血中単球では微量しか発現されないが、in vitroで単球をマクロファ-ジに分化させることによってmTNF発現量が著明に増大したことより、mTNF発現能力はマクロファ-ジの分化と密接に関連したものであることが判明した。また、これらの解析過程においてリンパ球由来のサイトカインであるインタ-ロイキン(IL)ー4が肺胞マクロファ-ジのmTNF発現を著明に抑制するだけでなく肺胞マクロファ-ジのTNF分泌、抗腫瘍活性や、他にサイトカイン(ILー1、ILー6)産生、さらには活性酸素の産生も抑制することが判明した。現在、ILー4による抗腫瘍活性調節機序の詳細について解析を行っている。さらに、ILー4はリポ多糖で活性化されたマクロファ-ジのILー1産生は抑制するがILー1レセプタ-アンタゴニスト産生はかえって増強することを見いだし、その機序についても解析をすすめている。なお、今年度補助金は研究遂行のための消耗品購入に使用した。これまでの研究で肺胞マクロファージにおける膜型腫瘍壊死因子(mTNF)発現がリポ多糖類(LPS)やインターフェロン-γ(IFN-γ)などのいわゆるマクロファージ活性化刺激によって誘導され、mTNFは膜表面に発現された分子量26kDaの膜貫通型TNF分子によるものであることを明らかにした。

昨年度はマクロファージにおけるmTNF発現様式についての検討をTNF感受性を示すL929細胞を用いた生物学的測定法により行ったが、この測定法はL929細胞とパラホルムアルデヒドで固定したマクロファージの細胞間接触を必要とするため、mTNFの高発現域では定量性に問題があることが明らかとなった。本年度はこの問題を解決すべくパラホルムアルデヒドで固定したマクロファージ表面に発現された26kDaのmTNFを直接測定しうるce11-ELISAシステムの検討を行った。その結果、市販の抗TNF単クローン抗体はmTNFを認識できないことが明らかとなり、やむを得ずウサギ抗ヒトTNF多クローン抗体を使用した。多クローン抗体の場合にはある程度の非特異的反応が避けられないため厳密な測定条件の検討が必要となるが、抗体の希釈倍数の検討と、マウス血清で非特異的反応をブロックすることにより十分な定量的測定が可能となった。現在、測定感度をあげるための検討を行っている。また、これらの解析過程においてリンパ球由来のサイトカインであるインターロイキン(IL)-4が肺胞マクロファージのmTNF発現を著明に抑制することを見いでした。さらにIL-4はLPSにより誘導された活性酸素産生を抑制するが、IFN-γにより誘導される活性酸素産生はむしろ増強するなど特異的な調節作用をもつことが明らかとなった。この結果をふまえてmTNF産生におけるIL-4の調節作用の詳細を検討している。なお、今年度補助金は研究遂行のための消耗品購入に使用した。単球-マクロファージ系細胞は貪食、殺菌、抗原提示など多様な生物活性を持つ。さらに種々の活性化刺激に反応して腫瘍壊死因子、インターロイキン-1、活性化酸素など可溶性因子を産生すると共に、細胞膜表面に膜関連因子を発現することにより種々の病態形成に関与している。また腫瘍細胞に対する細胞障害活性を示すことにより抗癌治療への応用が考えられる。本研究では、膜結合型腫瘍壊死因子(membrane-form TNF:m-TNF)を対象に検討を行った。健常人より気管支肺胞洗浄により採取した肺胞マクロファージ(AM)は、細菌内毒素(LPS)に反応して強いm-TNF活性を発現したが、エルトリエーション法にて採取した末梢血単球は僅かな活性しか示さなかった。しかし単球を分化因子であるGM-CSFにて培養し誘導された単球由来マクロファージは、細菌内毒素(LPS)に反応して強いm-TNF活性を発現し、分化成熟との関連が示唆された。Western blottingを用いた検討では、26kDaにバンドが認められ、AM上のm-TNFはTNF-α前駆体によるものと考えられた。発現調節に関する検討では、インターロイキン-4がTNF-αのmRNA発現を抑制すると共に、m-TNFの発現も抑制することを明らかにした。m-TNFの多様な生物活性の一例として、肺癌細胞株RERF-LC-OKの自律的なインターロイキン-6産生に対し、単球由来マクロファージ上に発現されるm-TNFが増強的に作用することを明らかにした。さらに今後、肺癌および各種肺疾患患者について、病態成立におけるm-TNFの関与の解明と、それを利用した治療法の確立を目標に検討を加えていきたい。
休廃止鉱山廃水の界面特性を利用する新しい処理法の開発

休廃止鉱山からの廃液処理は今日おいても重要であり、様々な対策が試みられてきたが、将来は無人化の方向に進べきであることに間違いない。しかしこれまでの澱物の沈降速度が速いと考えられていた炭酸カルシウム中和法においても、沈降不良で希薄微粒子が生成し上澄水中に混入する事がある。水酸化鉄(III)は赤色であり、たとえ微量であっても排出されれば、周囲の河川敷き等を付着変色させ、環境保全上問題が残る。本研究で提案した界面特性を利用する処理法は、迅速簡便に鉱山廃水中の希薄超微粒子を捕捉する事のできる画期的なものと考えられ、水酸化第二鉄沈澱の希薄懸濁液を作製し、繊維状の付着材に付着・分離させ、原液と処理後の液の澱物濃度を検討し、以下の結果を得た。1.原液初濃度Fe 10ppmの塩化第二鉄水溶液を中和して水酸化第二鉄の沈澱を生成し、種々のイオンが共存する際の沈澱の粒径、界面電気特性等を調べた結果、等電点付近のpHで見かけの粒径が著しく大きくなる事がわかった。2.原液を2mm/sの流速でガラスウ-ルの充填カラムに通じた場合、高い捕捉率で沈澱が除去された。最高の捕捉率は中性付近であり、廃水処理法としては極めて有利な条件であった。これは付着材および沈澱の界面動電特性が関与するとして付着機構を考察した。3.硫酸第一鉄の初濃度Fe600ppmの原液を調製し、繰り返し沈澱法によるマグネタイトの生成を試みたが、澱物の固体密度は繰り返しによって著しくおおきくなったが、上澄水中に超微粒子が残留した。しかしこの方法によって完全除去が確認された。