hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
核融合炉のためのトリチウム製造実証試験の検討とHTTR用リチウム装荷ロッドの設計

平成30年度は,高温工学試験研究炉(HTTR)を用いた照射実証試験を視野におき,試験用Liロッドの設計のために必要な下記の検討を実施した.(1)高温環境下でのT閉じ込め性能評価実験:Al2O3管の軽・重水素透過実験を700°Cで行い同位体効果を評価した.Zr管-Zr管-Al2O3管からなるLiロッド模擬試験体に対して,700°CでのT閉じ込め実験を行った.Zr管の間にT含有ガスを供給し,Al2O3管外側のパージガス中Tを連続測定したところ,80時間以上に渡ってTが検出されず,模擬試験体が優れたT閉じ込め性能を有することが示された.(2) ZrとLi酸化物の高温共存性評価実験:湿式メッキ法によって板状Zr表面にNi被膜を形成することにより,Li酸化物共存下においてZr中に水素を吸収させることに成功した.水素吸収曲線から見積もられた水素の見かけの拡散係数はZr中の水素拡散係数の1/2000であり、Ni被膜への水素侵入またはNi被膜/Zr界面においてZrへの水素吸収が遅延されたものと考えられる.(3) HTTR装荷用Liロッドの設計及び実証実験手順:Zrの水素吸収速度を実測し,これをベースに炉心中性子輸送解析,T拡散計算を汲み合わせ,Zrの水素吸収速度と流出量の関係を明確にした.微小Zr球を添加した実証試験用Liロッドを提示した.(4) HTTRにおける炉内T挙動把握試験:これまでに行ったHTTRの運転時の化学的不純物濃度測定データの評価方法を修正し,不純物分子濃度の測定限界を0.01ppmから0.1ppbまで2桁向上させることが出来た.この結果、従来の手法では観測できていなかったCH4の挙動が明らかになった.CH4のような有機物が炉内を循環しうることを示す知見はこれまでになかったことから,今後Tによる被ばく評価手法を高度化するうえで重要な成果を得た.平成30年度は,(1)高温環境下でのトリチウム閉じ込め性能評価実験,(2)高温におけるジルコニウム層とリチウム酸化物層の共存性評価実験,(3) HTTR装荷用Liロッドの設計及び実証実験手順の検討,(4) HTTRにおける水素濃度測定(トリチウム炉内挙動把握)試験の実施項目を掲げ,それぞれの分担者が目標を立てて研究に取り組んだ.上述の通り,どの課題についても概ね当初予定した検討を実施し,有益なデータを得ている.現時点で特に大きな問題は存在せず,当初の目的に沿って進展していると考えられるため,このように判断した.令和元年度以降も,まずは,各研究分担者がそれぞれの課題に対して検討を進める.(1)トリチウム閉じ込め性能評価実験については,Zr管とAl2O3管からなる多層管のトリチウム閉じ込め性能に及ぼすトリチウム化学形(HT,HTO)の影響を調べる.Zr/Li酸化物/Zr/Al2O3という多層構造試験体に対するトリチウム閉じ込め実験を実施し,その性能を評価するとともに,異種材料界面での物質移動現象を調べる.(2)高温共存性評価実験においては,乾式スパッタ蒸着法でジルコニウム表面にニッケル膜をコーティングし,ジルコニウムの水素吸蔵特性を調べる.(3) HTTR装荷用Liロッドの設計及び実証実験手順の検においては,HTTRの再稼働状況や今後の実験スケジュールを見据え,状況に応じて,より実現可能性の高いHTTRを用いた試験手順を準備・検討する.(4) HTTRにおける炉内トリチウム挙動把握試験においては,策定する水素濃度測定手順及び整備する分析計を用いたHTTR1次冷却系の水素濃度測定試験計画について検討し,さらに,HTTR1次冷却系のトリチウムの移行挙動モデルの検討を進めるとともに,トリチウムによる被ばく評価手法を検討する.上記の各分担者による検討の進展状況を相互に確認しつつ,これらをベースにして全メンバーで議論を繰り返すことで,HTTRを用いたトリチウム製造実証試験に向け,実証用Liロッド構造及び実験法の明確化を進める.原型炉や核融合研究開発スケジュールを考慮に入れ,研究計画に反映させる.如何に高温ガス炉を用いたトリチウム製造法の有効性を高められるかを検討する.平成30年度は,高温工学試験研究炉(HTTR)を用いた照射実証試験を視野におき,試験用Liロッドの設計のために必要な下記の検討を実施した.(1)高温環境下でのT閉じ込め性能評価実験:Al2O3管の軽・重水素透過実験を700°Cで行い同位体効果を評価した.Zr管-Zr管-Al2O3管からなるLiロッド模擬試験体に対して,700°CでのT閉じ込め実験を行った.Zr管の間にT含有ガスを供給し,Al2O3管外側のパージガス中Tを連続測定したところ,80時間以上に渡ってTが検出されず,模擬試験体が優れたT閉じ込め性能を有することが示された.(2) ZrとLi酸化物の高温共存性評価実験:湿式メッキ法によって板状Zr表面にNi被膜を形成することにより,Li酸化物共存下においてZr中に水素を吸収させることに成功した.水素吸収曲線から見積もられた水素の見かけの拡散係数はZr中の水素拡散係数の1/2000であり、Ni被膜への水素侵入またはNi被膜/Zr界面においてZrへの水素吸収が遅延されたものと考えられる.(3) HTTR装荷用Liロッドの設計及び実証実験手順:Zrの水素吸収速度を実測し,これをベースに炉心中性子輸送解析,T拡散計算を汲み合わせ,Zrの水素吸収速度と流出量の関係を明確にした.

微小Zr球を添加した実証試験用Liロッドを提示した.(4) HTTRにおける炉内T挙動把握試験:これまでに行ったHTTRの運転時の化学的不純物濃度測定データの評価方法を修正し,不純物分子濃度の測定限界を0.01ppmから0.1ppbまで2桁向上させることが出来た.この結果、従来の手法では観測できていなかったCH4の挙動が明らかになった.CH4のような有機物が炉内を循環しうることを示す知見はこれまでになかったことから,今後Tによる被ばく評価手法を高度化するうえで重要な成果を得た.平成30年度は,(1)高温環境下でのトリチウム閉じ込め性能評価実験,(2)高温におけるジルコニウム層とリチウム酸化物層の共存性評価実験,(3) HTTR装荷用Liロッドの設計及び実証実験手順の検討,(4) HTTRにおける水素濃度測定(トリチウム炉内挙動把握)試験の実施項目を掲げ,それぞれの分担者が目標を立てて研究に取り組んだ.上述の通り,どの課題についても概ね当初予定した検討を実施し,有益なデータを得ている.現時点で特に大きな問題は存在せず,当初の目的に沿って進展していると考えられるため,このように判断した.令和元年度以降も,まずは,各研究分担者がそれぞれの課題に対して検討を進める.(1)トリチウム閉じ込め性能評価実験については,Zr管とAl2O3管からなる多層管のトリチウム閉じ込め性能に及ぼすトリチウム化学形(HT,HTO)の影響を調べる.Zr/Li酸化物/Zr/Al2O3という多層構造試験体に対するトリチウム閉じ込め実験を実施し,その性能を評価するとともに,異種材料界面での物質移動現象を調べる.(2)高温共存性評価実験においては,乾式スパッタ蒸着法でジルコニウム表面にニッケル膜をコーティングし,ジルコニウムの水素吸蔵特性を調べる.(3) HTTR装荷用Liロッドの設計及び実証実験手順の検においては,HTTRの再稼働状況や今後の実験スケジュールを見据え,状況に応じて,より実現可能性の高いHTTRを用いた試験手順を準備・検討する.(4) HTTRにおける炉内トリチウム挙動把握試験においては,策定する水素濃度測定手順及び整備する分析計を用いたHTTR1次冷却系の水素濃度測定試験計画について検討し,さらに,HTTR1次冷却系のトリチウムの移行挙動モデルの検討を進めるとともに,トリチウムによる被ばく評価手法を検討する.上記の各分担者による検討の進展状況を相互に確認しつつ,これらをベースにして全メンバーで議論を繰り返すことで,HTTRを用いたトリチウム製造実証試験に向け,実証用Liロッド構造及び実験法の明確化を進める.原型炉や核融合研究開発スケジュールを考慮に入れ,研究計画に反映させる.如何に高温ガス炉を用いたトリチウム製造法の有効性を高められるかを検討する.
メコンデルタ高洪水稲作地域における気候変動に向けたダイクシステムの再構築

メコンデルタの常襲洪水稲作地域を対象に稲3期作実現のためのダイクシステムについて、住民や行政機関からの聞取り調査、対象地域の上下流のメコン河の水位変動、衛星画像などにより、フルダイク化の進展が周辺の水文環境に与える影響を明らかにした。さらにフルダイク化が進展したアンジャン省周辺地域への洪水期の水理・水文環境への影響を定量的に評価するための水理モデルを開発し,同モデルでフルダイク進展による水文環境への影響を評価した。メコンデルタの常襲洪水稲作地域を対象に稲3期作実現のためのダイクシステム(輪中堤防)が周辺の水文環境に与える影響について,住民・行政機関からの聞取り調査,対象地域の上下流のメコン河水位の変動及び衛星画像の分析により以下を明らかにした.1.メコンデルタの洪水特性とダイクシステムの特徴の把握:ベトナム国アンジャン省を対象にフルダイク地区とセミダイク地区について住民や行政機関から聞き取り調査を行い,フルダイクの効果と問題点を分析し,洪水を完全に阻止するフルダイク内農地では,土壌肥沃度の低下,病虫害の多発,水路水質の悪化などが生じていることを明らかにした.2.メコンデルタの洪水氾濫が灌漑農地環境に及ぼす影響の解明:フルダイクとセミダイクの農地で洪水によるセディメントの堆積量,土壌の養分特性を分析した結果,洪水による養分供給は施肥量の数%に過ぎないことが分かった。ただし、湛水によるリン酸の有効化が期待できる可能性が示唆された.3.メコンデルタ氾濫域およびダイクシステムの経年変化の把握:調査地区上下流のメコン河(ハウ川とティエン川)の水位変動及びフルダイク普及前と普及後の衛星画像を分析し,(1)アンジャン省の南側下流地点のカントー市の水位が近年上昇傾向にあること,(2)アンジャン省西側のキエンジャン省、北側のカンボジアではフルダイクの影響とみられる洪水の長期化傾向が認められた.4.ダイクシステムがフローレジュームに与える影響の評価:洪水ピーク期の水理モデルのキャリブレーションのため,アンジャン省の西側下流域となるキエンジャン省の5地点で水位と流量の観測(2012年10月1621日)を行った.メコンデルタの常襲洪水稲作地域を対象に稲3期作実現のためのフルダイク(輪中堤防)が周辺の水文環境に与える影響について,対象地域の上下流のメコン河水位の経年変化、衛星画像、水文水理モデルにより以下の知見を得た。1.調査地区としたアンジャン省の上下流のメコン河(ハウ川とティエン川)の水位変動及びフルダイク普及前と普及後の衛星画像から,1)アンジャン省の南側下流地点のカントー市の水位が近年上昇傾向にあること,2)アンジャン省西側のキエンジャン省、北側のカンボジアではフルダイクの影響とみられる洪水の長期化傾向が認められた。2.水田が氾濫原としての機能を果たしている5つの省(アンジャン省,カントー省,ドンタップ省,キエンジャン省)において,氾濫量を2期作面積(m2)×2mの氾濫水深として推定したところ,フルダイクがあまりなかった2000年と比較して2012年では106億m3減少していた。これは,洪水緩和機能が106億m3失われたことを意味しており,この量はメコン河の洪水期流量の約5%に相当することが分かった。3.フルダイクの普及が流況と洪水湛水域に与える影響を評価するための水文水理モデル(Mike11)についてモデルのキャリブレーション(計算結果と実測値の比較)を行い評価に十分な精度であることを検証した。4.アンジャン省におけるフルダイク率と単収との関係を調べたところ,フルダイク率が最も高いCho Moi県では,単収が頭打ちとなっており,県内での順位は大きく下がっていることが分かった。1)正規化水指標(NDWI)を用いたフルダイク地区の検出手法として画像の時系列変動を考慮したクラスタリング分析(k-means法)によりフルダイク内の灌漑地区と洪水湛水地区を良好に判別する手法を開発し、その手法によりフルダイク地区の判別を行った。2)また、フルダイクがメコンデルタの流況や洪水氾濫域に与える影響について、水文・水理モデルを適用し、洪水規模、フルダイク比率、海面上昇位の3条件に基づいた36シナリオの数値計算を基に評価した。3)さらに、これまでに得られた成果の発表と最終年度の計画の意見交換を行うため、2014年9月には共同研究機関(南部水資源研究所)とホーチミン市にてセミナーの開催を行った。メコンデルタの常襲洪水稲作地域のアンジャン省を対象に稲3期作実現のためのダイクシステム(輪中堤)について、その進展とフルダイク化が周辺域の水文環境に与える影響について調査と分析を行った。フルダイク地区とセミダイク地区の住民や行政機関からの聞き取り調査をもとにフルダイクの効果と問題点を明らかにした。また調査地区上下流のメコン河の水位変動とフルダイク普及前と後の衛星画像の分析を行い、フルダイク化が周辺水文環境に与えた影響を明らかにした。その結果、1)洪水を阻止するフルダイク内農地では、土壌肥沃度の低下、病虫害の多発、水路水質悪化などが生じている、2)アンジャン省の南側下流地点Can Thoの水位が近年上昇傾向にあること、3)アンジャン省西側のキエンジャン省、北側のカンボジアではフルダイクの影響とみられる洪水の長期化傾向が認められた。

フルダイク化が進展したアンジャン省周辺地域への洪水期の水理・水文環境への影響を定量的に評価するための水理モデルを開発した。同モデルでフルダイク(輪中堤)進展による水文環境への影響を評価した。メコンデルタの常襲洪水稲作地域を対象に稲3期作実現のためのダイクシステムについて、住民・行政機関からの聞取り調査、対象地域の上下流のメコン河の水位変動、衛星画像などにより、フルダイク化の進展が周辺の水文環境に与える影響を明らかにした。メコンデルタの常襲洪水稲作地域を対象に稲3期作実現のためのダイクシステムについて、住民・行政機関からの聞取り調査、対象地域の上下流のメコン河の水位変動、衛星画像などにより、フルダイク化の進展が周辺の水文環境に与える影響を明らかにし、持続可能な稲作栽培として3年8作の提言を行った。メコンデルタの常襲洪水稲作地域を対象に稲3期作実現のためのダイクシステムについて、住民や行政機関からの聞取り調査、対象地域の上下流のメコン河の水位変動、衛星画像などにより、フルダイク化の進展が周辺の水文環境に与える影響を明らかにした。さらにフルダイク化が進展したアンジャン省周辺地域への洪水期の水理・水文環境への影響を定量的に評価するための水理モデルを開発し,同モデルでフルダイク進展による水文環境への影響を評価した。本課題の目的は、メコンデルタの常襲洪水稲作地域を対象に稲3期作実現のためのダイクシステム(輪中堤防)のフルダイク化進展が周辺の水文環境に与える影響について、住民・行政機関からの聞取り調査、対象地域の上下流のメコン河の水位変動、衛星画像、水文・水理モデルにより明らかにすることであるが、以上の目的達成に必要な研究は順調に進捗している。27年度が最終年度であるため、記入しない。水利環境学研究実績概要に記述したように、1)正規化水指標(NDWI)を用いたフルダイク地区の検出手法として画像の時系列変動を考慮したクラスタリング分析(k-means法)によりフルダイク内の灌漑地区と洪水湛水地区を良好に判別する手法を開発し、その手法によりフルダイク地区の判別を行った。水文・水理モデル(Mike11)を適用し、洪水規模、フルダイク比率、海面上昇位の3条件に基づいた36シナリオの数値計算を基に評価を行った。最終年度は、これらの成果を論文に投稿・出版する。ベトナムメコンデルタ常襲洪水稲作地域で建設が進展しているフルダイク(輪中式堤防)の普及が周辺地域の洪水特性(期間、氾濫地域)に与える影響を現地調査、メコン河の水位及び衛星画像により分析し、成果を多くの学会、広報誌等に報告することができ、当初の計画以上に進展している。ベトナムメコンデルタ常襲洪水稲作地域で建設が進展しているフルダイク(輪中堤防)の普及が周辺地域の洪水特性(期間、氾濫地域)に与える影響についてメコン河の水位及び衛星画像により分析し、成果を農業農村工学会等に報告し、おおむね順調に進展している。フルダイク地区の現地調査・観測の規模を縮小したため、次年度使用額が生じた。メコンデルタの過去の洪水について水位・流量データを収集し洪水特性とダイクシステムの関係を継続して分析する。また、セミダイクとフルダイクの洪水氾濫が農地の土壌環境に及ぼす影響について観測と分析を継続する。さらに、メコンデルタ氾濫域およびダイク建設の経年変化把握のために有効な衛星画像について過去の画像を収集し過去のダイクマップを作成し、合成開口レーダ画像から氾濫域の季節変動を推定しダイクシステムが洪水氾濫に及ぼす影響と効果を評価する。
ナノ粒子界面修飾を利用した擬固体色素増感太陽電池の高効率化

色素増感太陽電池の研究で固体化は最も重要なテーマのひとつである。しがし一般に固体化剤が多くなり固体に近くなるとイオン拡散が低下し太陽電池性能は大きく低下する。従って、これまでの高性能ゲル電解質は固体化剤が10%程度に抑えられたソフトゲルであった。我々の研究の目的は、固体化成分が多く完全固体化に近いにもかかわらず、高い性能を維持できるハイソリッド型擬固体色素増感太陽電池を提案することである。この目標を達成するために、高キャリア密度を有する層と低キャリア密度を有する層を持つハイブリッド二層電荷輸送媒体を提案した。対極とチタニア層の間のバルク層は高密度キャリア層で形成されハイソリッド固体であるにもかかわらず高い導電性を有する。一方、ポーラスチタニア内部は低キャリア密度層で形成され、チタニアからキャリア輸送層への逆電子移動が抑制される。チタニアナノポア内も高密度キャリア層で満たされた場合には、チタニア層からキャリア層への逆電子移動が多くなり、太陽電池性能は大きく低下する。このハイブリッド型色素増感太陽電池の有効性を実証するために、表面修飾ナノマテリアルと不揮発性イオン液体からなる数種類のナノ複合体を作製し、その有効性を実証した。実証のために用いたナノ複合体は,(1)界面修飾陽極酸化ポーラスアルミナ/イオン液体複合膜、(2)界面修飾ナノ酸化物/イオン液体複合膜、および(3)陽極酸化ポーラスアルミナ/導電性高分子/イオン液体複合膜である。これらはすべて、表面修飾ナノ細孔、または表面修飾ナノ粒子表面にキャリアを吸着し高いキャリア密度を実現するとともに、相対的にチタニアナノ細孔のキャリア密度を低下させることによりハイブリッド電荷輸送層を形成することができた。これらは固体化成分が50%という高いハイソリッド体であるにもかかわらず、イオン液体型電解液と同等以上の性能を発揮することができ、ハイブリッド二層電荷輸送媒体という提案が広く一般性を持つことを実証できた。これまで化学反応架橋型のゲル電解質前駆体およびその固体化を既に報告してきた。化学反応型ゲル電解質前駆体は室温でも徐々に反応が起こり粘度が上昇するため、ゲル電解質前駆体がチタニアナノ細孔へ十分に充填しないことがあった。特に大型太陽電池では充填に時間がかかるため未充填はさらに顕著になり大きな問題であった。新しく、潜在性化学反応型ゲル電解質前駆体を見出した。潜在性ゲル電解質前駆体とは室温では反応性がなく前駆体の粘度上昇がまったく見られないが80°Cに加熱(トリガー)することによって瞬間的に固体化する電解液である。イオン液体を電解質とし、化学反応型ゲル化剤としてナノ粒子(架橋点)と長鎖ジカルボン酸(架橋剤)を加えた。ゲル電解液前駆体は低粘度で潜在性があり、室温では反応しない。80°Cに加熱すると長鎖カルボン酸が相転移を起こし、急激にナノ粒子表面と反応することにより架橋、ゲル化する。ゲル電解質中では長鎖アルキル基がイオン液体からミクロ相分離を起こし、ヨウ素レドックスの拡散を阻害しない。ナノ粒子は架橋点として働き長鎖アルキル基の相分離を促進する役目を果たす。有機分子を架橋点として用いても相分離が顕著ではなく、ヨウ素レドックスの拡散が阻害される。大型基板にも十分浸透し、加熱により固体化することを確認した。

一方、Grotthuss型のヨウ素電荷移動が起こる固体に近い電解質を見出した。ナノ粒子表面を長鎖アルキル基で分子修飾し、この表面をヨウ素レドックスのパスとして使用すると、堅い粘土状のゲル電解質であるにもかかわらず液体と同じ性能の太陽電池が得られた。色素増感太陽電池(DSC)の固体化は重要な研究テーマである。これまで比較的性能の高いゲルはイオン拡散を阻害するゲル化剤が少ないソフトゲルで達成されてきた。我々は自己組織化イミダゾリウム基で被覆したナノチタニア粒子を用いてヨウ素イオン拡散パスを構築し、ゲル化剤が多いハードゲルでも高い太陽電池性能を維持できることを実証した。これらはランダムなイオン拡散パスであったが、今年度は直線状の電荷拡散パスを構築することにより、より高い固体化率と高い太陽電池性能を実現することを目的とした。1)直線状ヨウ素拡散パスの構築(二種類のヨウ素濃度を有するハイブリッド電荷輸送層)陽極酸化ポーラスアルミナ膜内に存在する直線状ナノボア内壁界面を長鎖アルキル基置換イミダゾリウム基で完全被覆した。それに沿ってヨウ素が濃縮されたイオンパスを構築し、Grotthussメカニズムによる高い電荷移動を実現した。これにより、(1)液体電解質よりも固体化したセルの効率が向上する。(イオン液体電解質の場合)(2)導電性を必要とする電解質部分ではヨウ素が高度に濃縮され、逆にチタニアナノボア中ではヨウ素濃度が低くなり光の透過性が向上する。このようなハイブリッド電荷移動層を固体高性能化セルに適した構造として提案した。2)イオン拡散と電子拡散のハイブリッド電荷拡散層の構築:陽極酸化ポーラスアルミナ内のナノボア内壁界面を導電性に優れたポリマ(PEDOT/PSS)で被覆した。電子拡散可能な高導電性電荷移動層と、Liquid Junctionが必要なチタニアナノボア中に作製されたイオン液体電解液層のハイブリッドセルを作製した。イオン拡散のみのセルよりもハイブリッド構成のセルを用いると高い太陽電池性能が認められた。導電性ポリマはPEDOT-PSS>Polypyrrole>polyanilineの順で性能が低下した。この性能の差は電子伝導ではなく、導電性ポリマとヨウ素の間の電荷移動抵抗の順として説明できた。イオン伝導と電子伝導の両方を有するハイブリッド電荷輸送膜が固体高性能化セルに適した構造であることが実証できた。
ヒト癌細胞の増殖に伴うプラスミノーゲン・アクチベータ-及びインヒビターの発現

転移過程で脈管内を移動する際の癌細胞の増殖状態及びその周囲の凝固・線溶の状態を検討するために、担癌剖検例の脈管内に浮遊する癌細胞集簇を有する病理標本においてフィブリン及び増殖過程に発現する増殖細胞核抗原(PCNA)の二重染色を行った。フィブリンはPCNA陰性の癌細胞周囲に陽性像を示したが、PCNA陽性細胞の周囲にはフィブリンは認められず、増殖過程の癌細胞周囲の微小環境は線溶に、増殖停止状態のそれは凝固に傾いていることが示唆された。これらを左右する因子としてプラスミノーゲン・アクチベータ-(ウロキナーゼ型:uPA、組織型:tPA)及びそれらのインヒビター(PAI-1,-2)の産生を検討するため、各種ヒト癌細胞(大腸癌細胞株:RCM-1,L10,CoCM-1,WiDr、腎癌細胞株:MRT-1,SN12C-PM,SN12C-Clone8、線維肉腫細胞株:HT1080)の増殖曲線の各期の培養上清中の抗原量をEIA法にて測定した。すべての細胞株ともuPAとPAI-1もしくはPAI-2を産生しており、uPAは対数増殖期早期に細胞あたり最も多く産生され、遅延期・定常期には少ない傾向が認められた。PAI-1,2に関しては遅延期に最も多く産生され、増殖と共に減少する傾向にあった。tPAでは増殖とは一定の関係を見出せなかった。これらuPA及びPAIの産生に細胞密度との関係が考えられたが、対数オーダーの細胞密度において細胞あたりの産生に差異は認められなかった。4種の因子をすべて産生するMRT-1とHT1080についてハイドロキシウレアを用いて同期培養させると、S期に同調してuPAを産生し、細胞数と反比例してPAI-1の産生が減少する傾向が認められた。tPAとPAI-2はこれらの細胞株において細胞周期との関係は見出せなかった。これらより、癌細胞周囲の微小環境は増殖に伴うuPA及びPAIの産生量の変化に伴って変化し、また、癌細胞表面における凝固系が関与し、転移過程における免疫からの回避及び浸潤・増殖に有利に働くものと推定された。
脊髄代謝型グルタミン酸受容体に着目した脊損後排尿障害の病態解明と治療法検討

本研究は、下部尿路機能調節における仙髄代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)経路の役割を検討した。mGluR1欠損マウスを用いた研究は、mGluR1が排尿時外尿道括約筋活動に対し抑制性であり、脊損後排尿障害との類似性を示した。mGluR5の薬理実験では、脊損マウスの膀胱収縮時外尿道括約筋活動に対しmGluR5が抑制性に制御することを明らかにした。これらの結果は、脊損後排尿障害の病態にmGluRが深く関わることを示唆する。これまでの研究により、(1)ラットにおいて外尿道括約筋活動を制御する仙髄オヌフ核には代謝型グルタミン酸受容体サブタイプ1(mGluR1)が多く存在する、(2)代謝型グルタミン酸受容体グループI/II(mGluR1と5、及びmGluR2と3)拮抗薬の脊髄腔内投与は脊髄正常ラットの排尿時外尿道括約筋活動を促進する、ということが分かった。そこで今回我々は、脊髄正常野性型マウス、脊髄正常mGluR1ノックアウトマウス、及び慢性脊髄損傷野生型マウスの膀胱内圧と外尿道括約筋筋電図を同時測定し、これら動物間での差異を比較することにより、脊髄mGluR1の下部尿路(外尿道括約筋)機能制御における役割を検討した。脊髄正常野性型マウスの排尿時膀胱収縮には相性群発性外尿道括約筋活動が伴った。脊髄正常mGluR1ノックアウトマウスでは、排尿時に相性群発性外尿道括約筋活動に加え、持続性の外尿道括約筋活動が見られた。更に、慢性脊髄損傷野生型マウスは、脊髄正常mGluR1ノックアウトマウスと同様、排尿時に相性群発性外尿道括約筋活動と持続性外尿道括約筋活動の両方を呈した。この排尿筋と外尿道括約筋の不整合な同時収縮は、「排尿筋外尿道括約筋協調不全」と呼ばれ、慢性(核上性)脊髄損傷のヒトにおいても誘発され、排尿障害の原因となる。「排尿筋外尿道括約筋協調不全」が脊髄正常mGluR1ノックアウトマウスでも確認出来たことは大変意義深く、脊髄損傷後中枢神経の可塑性変化機構を解明する手掛かりとなりうる。以上の研究結果は、(1)仙髄オヌフ核のmGluR1は外尿道括約筋活動の抑制性制御に関わる、(2)慢性脊髄損傷における「排尿筋外尿道括約筋協調不全」には脊髄mGluR1が関与する、(3)mGluR1作動薬は「排尿筋外尿道括約筋協調不全」を緩和し、脊髄損傷後排尿障害を改善する、といった可能性を示唆する。仙髄オヌフ核は外尿道括約筋活動を制御する中枢性機構において重要であり、この神経核を構成する神経細胞には代謝型グルタミン酸受容体サブタイプmGluR1とmGluR5が多く存在することが知られている。我々は、これまでの研究で、仙髄オヌフ核のmGluR1欠損マウスは、排尿時に排尿筋外尿道括約筋協調不全を呈し、排尿効率が低下していることを明らかにした。一連の研究は、少なくともmGluR1が排尿時外尿道括約筋活動を抑制性に制御すること、そして、脊髄損傷後の排尿障害において見られる排尿筋外尿道括約筋協調不全の病態とmGluR1欠損により生じる下部尿路機能不全との類似性を明らかにしていた。当該年度の研究では、mGluR1作動薬の脊髄腔内投与が、マウス脊髄損傷モデルの排尿筋外尿道括約筋協調不全を抑制することを確認した。更に、仙髄オヌフ核に存在する別のサブタイプであるmGluR5の外尿道括約筋活動に関する機能的役割を脊髄正常マウスと脊髄損傷マウスにおいて薬理学的手法を用いて検討した。脊髄正常マウスにおいてmGluR5拮抗薬である6-methyl-2-(phenylethynyl)pyridine(MPEP)は、外尿道筋活動を変化させなかった。一方、脊髄損傷マウスにおいて、MPEPは、排尿筋と外尿道括約筋の排尿協調頻度を増加、排尿協調時間を短縮、そして、排尿協調不全時間を著明に増加した。この結果は、脊髄損傷マウスの膀胱収縮時外尿道括約筋活動に対しmGluR5が抑制性に制御することを示唆している。以上の結果は、mGluR1とmGluR5が属する代謝型グルタミン酸group Iの作動薬、もしくは、これら受容体メカニズムの活性化が脊髄損傷後に生じる排尿筋外尿道括約筋協調不全を緩和する可能性を示唆する。
在宅医療を支える遠隔看護技術の実用化に向けたプロトタイプの提案

これまでの遠隔看護技術構築の研究過程で検討してきた基礎研究を中心に、これまでの研究成果を結集し、実用化のためのグランドデザインを試験運用し、システムとしての確立・検証を進行中である。時々刻々と進化する情報技術に適応するために、これまでの10年間あまりの実績の実用化を目指し、最新技術を取り入れた機器の整備も行った。とくに本研究では、今後、医療用として使用するセキュリティ性の高い、クラウドコンピューティングによる本格実施を目指して取り組み、実用化に対応できるわかりやすい簡便なシステム構成と、他分野融合を見据えたグランドデザイン、および高いセキュリティ性を確保することが求められる。これらを実施していくため、進化する情報科学に対応できる、実践型の研究センターの設置が必須であるために、研究代表者が所属する東京情報大学内に、「遠隔看護実践研究センター」を設置し、学融合的なアプローチによって、多職種連携体制を構築を進め、実証研究に向けて東京情報大学訪問看護ステーションの開設を行った。本年度においては、「遠隔看護技術」を、対象に合わせたものとして機能させるために必要な各種デバイスの統合を含む整備および遠隔看護の実施、評価・検証を実施した。また、これらを実施できる遠隔看護の実施者・管理者に必要な教育プログラム(現任教育、看護基礎教育を含む)の作成を千葉大学医学部附属病院地域医療連携部との協同を通して、看護情報学の専門家の育成に向けたカリキュラムの構築と運用評価方法を構築した。さらに「遠隔看護技術」を、対象に合わせたものとして機能させるために必要な各種デバイスの整備と、対象に合わせたプロトタイプの提案、および遠隔看護の実施、評価・検証を行った。研究者らは遠隔看護に用いることを目的にバイタルサインの自己管理デバイスの開発を実用化に向けて試験運用を実施している。本研究は以下の3つのミッションを達成目的とした。1「遠隔看護技術」を次世代の在宅医療の情報インフラとしての基盤整備と実証。2「遠隔看護技術」を機能させるために必要な各種デバイスの整備と、対象に合わせたプロトタイプの提案。3「遠隔看護技術」の提供者・管理者に必要な教育プログラムの作成・実施し、「遠隔看護技術」を次世代の在宅医療の情報インフラとしての基盤整備と実証を実施した。そのために、学内外の研究者、専門職の連携、関連企業との協同を実施していくために、「遠隔看護研究実践センター」を設置し、研究・教育の拠点を形成した。また当該大学内に「東京情報大学訪問看護ステーション」を設置し、実践との協同をはかるための実践の場を設置した。29年度においては、「遠隔看護技術」を、対象に合わせたものとして機能させるために必要な各種デバイスの整備および遠隔看護の実施、評価・検証を行った。また遠隔看護の実施者・管理者に必要な教育プログラム(現任教育、看護基礎教育を含む)の作成・実施と評価、さらには、それらを活用するための資格制度(看護情報学の専門家)に向けた取り組みを実施し、実際に連携施設との協同によってその運用・評価を実施した。さらに、「遠隔看護技術」を、対象に合わせたものとして機能させるために必要な各種デバイスの整備と、対象に合わせたプロトタイプの提案、および遠隔看護の実施、評価・検証を行った。内容は、これまで研究者らは遠隔看護に用いることを目的にバイタルサインの自己管理デバイスの開発を更に実用性が高いカスタマイズを行った。その一つが、指尖脈波の複作系カオス解析による看護情報への活用や、遠隔看護に用いるバイタルセンサーの臨床応用に向けた実証研究などである。これらは実用化可能な状況にある。また、転倒・転落予防のための予兆システムの開発を進め、実用化を目指し更なる基礎実験に取り組んでいる。今後は、遠隔看護の提供者・管理者に必要な教育プログラムの作成・実施と評価。遠隔看護を実施するためには、看護学のみならず、情報科学やコンピュータサイエンスなど、最低3種類の基礎学を学ぶ必要がある。そのためのカリキュラムの立案と、それらを教育する人材が必要となる。研究代表者の所属施設には、システム情報科学を専門とする教育分野が有り、教育を行う人材や施設などが充分に整っている。遠隔看護技術を提供するために必要とされる科目や内容などの検討を行い、それらを効果的に学ぶことのできるカリキュラムを構成し、一定の教育を受けた者たちが、実際に技術を提供できる仕組みを構築していく必要がある。本研究では、研究期間内に遠隔看護教育カリキュラムを構築し、現任教育への提供を実施するとともに、学部教育にも反映できるような方向性で検討を行っていく。必要十分な教育を受けた専門家による実施は必須事項である。遠隔看護実施者の資格制度(看護情報学の専門家)に向けた取り組み、拠点に遠隔看護ステーションを設け、実際の運営を行う方向性で検討を進める方向で検討する。そのためには、担当看護師には、遠隔看護技術を提供できる高度な能力が必要とされる。研究機関内に、情報教育を基本とした教育プログラムと、遠隔看護技術を用いた際の訪問看護技術教育プログラムの構築が必要となる。これらのプログラムは、将来の「看護情報学」の専門看護師へのたたき台となる育成プログラムとなるものと考えている。本研究は4年間で以下の3つのミッションを達成することを目的に実施している。2「遠隔看護技術」を、対象に合わせたものとして機能させるために必要な各種デバイス(研究者らが開発したもののみならず、関連領域の研究者らが開発した物との統合も含む)の整備と、対象に合わせたプロトタイプの提案、および遠隔看護の実施、評価・検証。

3「遠隔看護技術」の提供者・管理者に必要な教育プログラム(現任教育、看護基礎教育を含む)の作成・実施と評価、さらには、それらを活用するための資格制度(看護情報学の専門家)に向けた取り組みの実施。初年度である28年度では、1「遠隔看護技術」を次世代の在宅医療の情報インフラとしての基盤整備と実証を行った。そのために学内外の企業、研究者、行政の連携体制を構築した。在宅医療を支えるための遠隔看護技術を開発していくため、医学医療系研究棟内に「遠隔看護実践研究センター」を設置し、研究・教育の拠点を形成した。医療的ケア実践においては、筑波大学附属病院内に既設されている「臨床看護教育センター」との連携を強化し、連携のためのコンソーシアムを確立した。また遠隔看護で用いるバイタルセンシング技術の開発者として、学内の情報システム分野の研究者および産業技術総合研究所との連携を図った。要となる情報部門は、システムエンジニアを雇用し、筑波大学医学地区の情報インフラを管理・運営組織の構築を行った。遠隔看護システムの実践に向けた基盤システムの開発(Care-Link)を行い、実証実験に向けた準備を行った。生体監視用のバイタルセンシングをアプリで簡単に測定できるようなソフト開発も行った。さらには、遠隔看護を基本ツールとして実践できるような看護師の研修教育を行っていくために、研修プログラムの構築に向けた取り組みも行った。初年度(28年度)においては、1「遠隔看護技術」を次世代の在宅医療の情報インフラとしての基盤整備と実証を行った。在宅医療を支えるための遠隔看護技術を開発していくため、医学医療系研究棟内に「遠隔看護研究実践センター」を設置し、産学官の連携体制のもとに、実践での検証のための実用化レベルでのシステム構築を行ってきた。29年度開設予定の訪問看護ステーションを研究・教育の拠点として形成した。医療的ケア実践においては、筑波大学附属病院内に既設されている「臨床看護教育センター」との連携を強化する方向で調整した。また、社会医学的な側面の基盤形成を目的に、実践的検証を行う予定となる訪問看護ステーションの開設地区の特性の把握を行った。さらに遠隔看護で用いるバイタルセンシング技術の開発者として、学内の情報システム分野の研究者および産業技術総合研究所との連携を図り、実用化に向けた検討も行った。29年度は「遠隔看護技術」を機能させるために必要な各種デバイス(これまで研究者らが開発したもののみならず、関連領域の研究者らが開発した物との統合も含む)の整備、および遠隔看護の実施、評価・検証を行った。また遠隔看護の実施者・管理者に必要な教育プログラム(現任教育、看護基礎教育を含む)の作成・実施と評価、さらには、それらを活用するための資格制度(看護情報学の専門家育成)の確立に向けた準備を実施し、実際の連携施設に対し、遠隔看護技術を取り入れ、運用するにあたっての意識調査を実施した。また、「遠隔看護技術」を対象に合わせたものとして機能させるために、対象に合わせたプロトタイプの提案、および遠隔看護の実施、評価・検証に向けた検証方法のプロセスについての検討も行った。
テーラーメイド型機能的生体材料の開発

生体親和性に非常に優れたチタンは現在歯科インプラントや人工関節などに用いられているが、弾性率が実際の骨に比較して大きすぎることなどが問題視されている。ポーラス(多孔質)チタンは粉末粒径やポア比を変えることによってその孔の中に骨細胞等の生体細胞が成長することが期待され、またその部分に薬剤やタンパク質を含浸、貯蔵させることによって骨との物理的結合性と生体親和性の向上、貯蔵させた物質の除放による効果も期待される。さらには、弾性率を実際の骨と同程度に低下させるような材料設計や傾斜材料も可能となり、機械的生体材料としての応用が考えられる。しかしながら、このような材料を歯科補綴分野を含めた医療に用いる場合には、任意の形状に成形,造形できなければならない。本研究ではポーラスチタンの材料学的特徴を最大限に活用するための任意形状付与と機能性付与に焦点を絞り、1)任意の形状付与法の開発、2)ポーラス体の気孔を利用した薬物除放性(ドラッグデリバリーシステム、DDS)などの機能性付与の開発とその有効性を検討することを目的とした。球状のチタン粉末に、バインダーとしてワックスを成形性と混練性が両立しうる比率で混ぜ合わせることで、低温で任意形状に成形可能なチタン・ワックス混合体を開発した。またバインダーの脱脂時間、そしてヒト皮質骨に近似した強度を持たせる熱処理条件について調べ、独自のポーラスチタン作製プロセスを確立した。また、このプロセスを用いて作製したポーラスチタンの臨床応用を考える上で、生体親和性の観点と、その気孔を生かしたDDSの観点から生物学的に評価し、良好な結果を得た。ポーラス(多孔質)チタンはその孔中へ骨細胞等の生体細胞が成長することにより強固な機械的結合が得られることが期待され、また孔中に薬剤やタンパクなどの骨成長因子を含浸、貯蔵させることで骨の形成を促進し、より早期の骨との結合が達成されると期待されている。気孔サイズや気孔率を変化させることによって、生物学的に適切な機械的特性や表面性状を付与できる可能性も考えられる。さらには、ヤング率を実際の骨と同程度となるように低下させるような材料設計も可能となり、機能的生体材料としての応用が考えられる。しかし問題点として、個々の症例に適した任意の形状のポーラスチタンを作製することは容易ではない。このことから本年度は、主にテーラーメイド型機能的生体材料の開発において、適切な材料設計と任意形状の付与が可能かどうかについて調べた。チタン粉末とバインダーの配合比率、バインダーの脱脂時間、そして焼成時間等の条件を変化させ、どの条件が最適であるかを調べた。そして作製したポーラスチタンの機械的性質を測定した。また問題視される任意形状の付与について、チタンとバインダーの混合体における操作性について調べた。これらの実験から皮質骨の強度に近いポーラスチタンの作製条件がわかった。また、チタンとバインダーの混合比率、混練条件そして成形方法などが確立された。生体親和性に非常に優れたチタンは現在歯科インプラントや人工関節などに用いられているが,チタンは高温で活性であり,鋳造などの工程が非常に難しく成形性に問題があるため,個々の症例に応じた形状の付与が難しい.またヤング率が実際の骨に比較して大きすぎることが問題視されている.ポーラス(多孔質)チタンではチタン粉末の粒径や粒度を変えたり,焼成時間を最適化することによって,弾性率を実際の骨と同程度になるように低下させるような材料設計が可能となる.本研究ではポ-ラスチタンの材料学的特徴を最大限に活用するための任意形状付与と機能性付与に焦点を絞り,1)任意の形状付与法,とくにラピッドプロタイピング法による造形法の開発,2)薬物除放性(ドラッグデリバリーシステム,DDS),光触媒能(自己滅菌機能)などの機能性の付与の開発とその有効性を検討することを目的としている.

これまでの研究で成形性と混練性を発揮しうるチタンとワックスの配合比率,バインダーの脱脂時間,そしてヒト皮質骨に近似した強度を持たせる熱処理条件について調べ,独自のポーラスチタン作製プロセスを確立した.本年度は,このプロセスを用いて作製したポーラスチタンの生物学的性質を調べるため,ポーラス体が含浸しうる薬物量を吸水量を測定することで評価し,薬物除放性をポーラス体にメチレンブルーを含浸させ,吸光度を測定することで評価した.また,生物的適合性を調べるために,擬似体液中でのポーラスチタンの挙動を調べた.生体親和性に優れたチタンは現在歯科インプラントや人工関節などに用いられているが、チタンは高温で活性であり、鋳造などの工程が非常に難しく成形性に問題があり、個々の症例に応じた形状の付与が難しいことや、弾性率が実際の骨に比較して大きすぎることが問題視されている。本研究ではチタン内部に多くの気孔を持たせることで、低弾性率・高強度のポーラス(多孔質)チタンとし、その材料学的特徴を最大限に活用するための任意形状付与と機能性付与に焦点を絞り、1)任意の形状付与法、とくにラピッドプロタイピング法による造形法の開発、2)薬物除放性(ドラッグデリバリーシステム、DDS)、光触媒能(自己滅菌機能)などの機能性の付与の開発とその有効性を検討することを目的とした。まず、成形性と混練性を両立しうるチタンとワックスの配合比率、バインダーの脱脂時間、そしてヒト皮質骨に近似した強度を持たせる焼成条件について調べ、独自のポーラスチタン作製プロセスを確立した。また、このプロセスを用いて作製したポーラスチタンを、擬似体液中でのアパタイト析出能、細胞増殖試験、ラット大腿骨埋入試験などから生物学的に検討した。特に埋入試験では、ポータスチタンの気孔内部に骨形成能を有するシンバスタチンを含浸させ、同時に埋入し、薬物除放性の効果についても検討した。これらの実験から、バルクのチタン板に比べ、ポーラスチタンは大きな比表面積を有するため、より早期に多量のアパタイト析出が認められ、骨芽細胞等との細胞親和性も優れていた。また、埋入試験においても、良好な骨親和性を示し、シンバスタチンを含浸させたものではより多くの新生骨の形成が認められ、薬物除放の効果が確認された。以上より、本法によるポーラスチタンでは個々の症例に応じた任意形状の付与が可能であり、内部の気孔を利用した薬物除放担体としての応用も可能な医用材料として有用と考えられる。
舌癌モデルに対するフマギリン誘導体TNP−470の抗腫瘤活性

ウサギの左側舌緑郎に、VX2癌細胞(1.0×10^5 cell)を移植して舌癌モデルを作製した。これらの実験モデルに対し、TNP-470静注投与群と腫瘍局所投与群に分け、それぞれ定められた投与量をVX2癌移植後10日後と15日後に投与した。その結果、TNP-470腫瘍局所投与群では、薬剤投与量依存的に腫瘍増殖抑制効果が認められた。5mg/kgの投与量で明らかな腫瘍増殖抑制効果が得られ、10mg/kgと20mg/kgの投与量にて特に高い抗腫瘍効果が認められた。さらに、これらの投与量では所属リンパ節と肺への転移も有意に抑制された。一方、静注全身投与群では、明らかな抗腫瘍効果を得るには40mg/kgの投与量を要した。組織所見において、TNP-470腫瘍局所投与群では全体として壊死組織が多く観察され、癌実質は少なかった。また、TNP-470投与群の腫瘍組織内血管密度は非投与群に比して明らかに低く、同薬剤の血管新生阻害作用が示唆された。以上のことから血管新生阻害剤TNP-470を用いた治療は、口腔扁平上皮癌に対する新しい治療法としての可能性を有するものと考えられた。また、種々の薬剤を用いて血管新生に対する阻害効果を比較検討したところ、lentinan(LNT)とrecombinant IL-2(rIL-2)併用投与にて顕著に血管新生が阻害されている所見が認められた。TNP-470の抗腫瘍効果(in vivo実験系)ウサギの左側舌緑郎に、VX2癌細胞(1.0×10^5 cell)を移植して舌癌モデルを作製した。
パーキンソン病の病態に基づいた新規治療法に関する国際共同研究

パーキンソン病に対して脳内に電極を埋め込み刺激をする治療法が有効であるが、脳外科手術を必要とする。ウイルスベクターによる神経活動ブロックと、超音波の収束照射を組み合わせて、1)パーキンソン病モデルサルにベクターを全身投与し、2)脳局所に超音波を照射することにより血液脳関門を開けベクターを取り込ませ、3)目的の抑制性受容体が発現した段階で受容体に作用する薬剤を全身投与することにより脳局所の神経活動をブロックする、という非侵襲的なパーキンソン病治療法の開発を目指す。
慢性関節リウマチ発症と腸内細菌感作の関与の臨床免疫学的研究

1:ヒトHLA抗原(MHC class II抗原)のアミノ酸配列と大腸菌0:14株におけるOmpAおよびOmpCとの分子相同性の検索。またこの合成ペプタイドとRA患者リンパ球との反応性の検討する。(2) OmpCとDR4の相方に高い反応性をしめす症例は約60%で、OmpCのみに反応性を示す症例は66%であった。また、OmpCに対する反応性が、DR4に対する反応性より強い傾向にあった。2: RA患者に対する抗生物質(ミノサイクリン)の投与による抗体価(抗大腸菌0:14株加熱死菌抗体)、およびRA活動性の変動の検討。(1)ミノサイクリンの投与により、ランスバリー指数、赤沈値、RF、IgA、IgMと抗体価に減少傾向とサイトカインの一部に変動を認めた。また、γ-globulin、IgGにおいて有意な減少を認めた。(2)ミノサイクリンの投与群において投与前に抗体価が高かった症例は、調査時に抗体価の減少を認めた。(3) RF値の高い群は、低い群に比し抗体価が高い傾向にあり、ミノサイクリンの投与によりこの変動は前者に大きく認められた。1:血清中および関節液中抗体価の測定ELISAを用いて行いOPDで発色させた吸光度(以下OD)を抗体価として測定した。(1)RA群のOD値(0.84±0.65)は、コントロール群のもの(0.40±0.21)に比し有意な高値を示した。(2)RA群(22関節)のOD値(0.56±0.66)は、コントロール群(変形性関節症23関節)のもの(0.14±0.05)に比し、有意に高値を示した。2:血清中および関節液中の抗体価と各検査値との相関の検討(1)RA群においてOD値の高いものは、低いものに比しCRP値とRF値に有意な差が認められた。(2)RA群の関節液において、OD値とRF値との間に有意な正の相関を認めた。(3)RA群の関節液において、OD値の高いものは、低いものに比しRF値の有意な高値を示した。(4)RA群の血清中のOD値において、経時的変動を示したものは83%で、これらのRF値およびOD値との間には正の相関が認められた。
食物アレルギー発症とFcRnの関連 ～ノックアウトマウスを用いた形態学的解析～

様々な時期のマウス小腸を用いて、母乳中の抗体を輸送する機構(トランスサイトーシス)について解析を行った。出生後、母乳摂取に伴ってトランスサイトーシス機構は発達するものの、離乳過程の進行と共に減退、消失した。この機構にFcRnが関係し、この機構により抗体以外の高分子物質が運ばれるとアレルギー発症に関わることが考えられた。また、時期や小腸の部位でFcRn以外にも遺伝子発現に差異があることが分かった。FcRnはIgGの受容体であり、IgGを結合して、一方の細胞膜領域から他方の細胞膜領域へとトランスサイトーシスする責任分子である。これによって、IgGは細胞内消化を受けることなく輸送される。齧歯類では、乳仔の空腸にFcRnが発現し、摂取した母乳中のIgGを吸収上皮細胞を通過させて粘膜固有層側へと輸送する。このトランスサイトーシスを経て、IgGは母体から乳仔へと効率良く移行され、一定期間、乳仔の免疫機能を担う。一方、ヒトでは胎盤にFcRnが発現し、母体血(母親側)中のIgGを胎盤絨毛の毛細血管(胎児側)へ受け渡すことが知られており、また、成人の種々の臓器にFcRnが発現し、アルブミンを異化から保護すると共に、抗原特異的IgGや抗原-IgG免疫複合体の輸送にも関与していることが分かってきている。このように、FcRnは免疫機能との関わりが深く、遺伝子改変マウスを用いた解析等によって種々の自己免疫疾患との関連が報告され、さらに、それらの疾患の治療の標的分子として注目されている。本研究計画においては、FcRnノックアウトマウスを用いて、この機序について詳細に検討し、食物アレルギーの初期的段階におけるアレルゲンの侵入を防ぐことで、食物アレルギー発症予防に役立てることを目的としている。これまで主としてラットを用いて実験を行ってきたため、新生仔期から離乳に至る過程のマウスの小腸に関する基礎的情報が少ないことから、研究初年度である今年度は正常マウスを用い、新生仔期から離乳期における空腸の構造とトランスサイトーシス機能について、詳細に検討を行った。その結果、新生仔期から乳飲期、離乳期における空腸吸収上皮細胞の形態並びにトランスサイトーシス機構はラットとほぼ同様で、母乳摂取と共にIgGの取込みおよびトランスサイトーシスが活性化され、離乳が近付くにつれ、それらの膜系の減少とトランスサイトーシス経路の消失が生じた。以上の基礎的研究の成果を踏まえ、来年度の研究に活かしたい。平成22年度は正常なマウスを用いて、小腸および吸収上皮細胞の形態と、高分子輸送システムおよびその時期的変化に関する検索を行った。その結果、小腸の部位によって、また、週齢および食性よって、吸収上皮細胞の形態と高分子輸送システムが変化することが明らかになった。また、それらの変化は同じ齧歯類であるラットとほぼ同じであることも確認された。このことから、これまでにラットを用いて得られてきた食物アレルギーに関する実験データがマウスにおいても成立すると考える。それらの結果を踏まえて、平成23年度はFcRnノックアウトマウスを購入し、正常マウスとの比較を行う予定であった。しかし、ノックアウトマウスの準備、受入れ手続き等が予想以上に滞り、年度内に動物を入手することが出来なかった。そこで、これまでの研究結果を基に、管腔側からの高分子輸送システムが最も発達している乳飲期と、管腔側からの高分子輸送システムが存在しない成熟期において、マイクロアレイを用いて、小腸粘膜に発現する遺伝子について解析を行った。また、これまでの研究より、小腸の近位部と遠位部では高分子輸送システムに差異があることが分かっているため、小腸を近位部と遠位部に分け、それぞれの粘膜に発現する遺伝子についても、同様にマイクロアレイを用いて解析を行った。その結果、時期および部位によって、小腸粘膜に発現する遺伝子に大きな差異があることが明らかになった。これらの結果の詳細については、現在、解析を進めている。齧歯類では、乳仔期の空腸において、吸収上皮細胞の管腔側にFcRnが発現し、摂取した母乳中のIgGを細胞内を通過させて粘膜固有層側へと輸送する機構(トランスサイトーシス)が存在することが知られている。しかし、同時期の回腸や離乳後の小腸吸収上皮細胞においては、管腔側からのIgGの選択的取り込みやトランスサイトーシスは起こらない。このIgGのトランスサイトーシス機構が食物アレルギー発症に関与する可能性が示唆されたため、形態的、機能的に明らかに異なる小腸近位部(空腸)と遠位部(回腸)、乳飲期と成熟期の小腸について、マイクロアレイを用いた遺伝子発現の解析を行った。その結果、乳飲期の空腸は、同時期の回腸と比較して、また、成熟期の同部位と比較して、Fcgrt(Fc fragment of IgG, receptor, transporter, alpha)の発現の上昇が顕著であった。

また、乳飲期の空腸は、成熟期の同部位と比較して、IgGの細胞内輸送への関与が示唆される高分子物質輸送システムに関連する遺伝子についても、発現の上昇が顕著であった。これらの成果の一部は今年度の解剖学会にて報告を行った。本研究計画ではFcRnノックアウトマウスを入手し、実験に用いる予定であったが、残念ながら、期間内に入手することができなかった。しかしながら、小腸の時期および部位による高分子物質の取り込みと輸送機構の差異に着目し、マイクロアレイによる遺伝子発現解析を行った結果、食物アレルゲンの侵入への関与が示唆されたFcRn以外にも遺伝子発現に関して興味深い情報を得ることができた。当初計画していたFcRnノックアウトマウスの購入は出来ていないものの、マイクロアレイを行うことで、遺伝子発現に関する情報を得ることが出来たため。24年度が最終年度であるため、記入しない。・マイクロアレイで得られたデータの解析を進める。・FcRnノックアウトマウスを購入するための手続き、動物センターへの動物の受入れ準備を進める。