hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
誘電電気泳動による膜融合現象の生化学・薬理学分野への応用に関する研究

研究実施計画に従い、以下の研究成果を得た。1.融電電気泳動による細胞融合条件の検討:融合用装置を組み立てた。装置の概略は、白金電極をプラスチック製スライドに距離200μMの間隙で固定し、一定の周波数とサイン波形を出力するファンクションジェネレーターと、高出力パルス(方形波)を1MHz,20μsecで放出するパルスジェネレータの順に連撃する。細胞の前処理としては、緩衝液の替りに0.32Mマニトールを用い、0.1mM Ca【Cl_2】存在下、プロナーゼ0.51.0mg/mlで室温10分間インキュベートを行って、遠心洗浄をくり返して細胞を洗浄する。融合反応条件は、【Ca^(2+)】存在下に0.51又は2MHz、520μsec範囲で細胞によって条件を選択し用いる。融合の可否は、用いる細胞と組み合させる細胞によって異なる。一般に、同種細胞同士の方が高い融合効率を得ることができる。しかし、異種細胞間においては、融合は可能であるが条件の選択性に晋偏性が認められない。細胞の回収はマニュピレーターを用い、庶糖密度勾配遠心法で密度の高い肥満細胞と細胞密度を利用して分離する。肥満細胞同上の融合細胞は、増殖能を有さないのでコロニーを形成しないことから、癌化肥満細胞と肥満細胞の融合体のみを回収する。線維芽細胞やリンパ球と肥満細胞の融合についても検討を加えた。2.融電電気泳動によるリポゾームの細胞への封入:癌化肥満細胞より、S-アデノシルホモシスチンヒドロラーゼを精製し、膜よりPG【D_2】レセプターを単離して、各々を酸性リン脂質含量の低いリポゾームに包含させる。細胞内への融電電気泳動による移行は10%内外でとくに高収率ではなかったが、細胞への傷害を考えると他の薬剤を用いる方法よりも明らかに優れている。1),2)を通じ、異種細胞間の融合条件が確定できなかった点は今後の問題である。
平地歩行-階段歩行遷移期間の力学的特性解析

本研究では,平地歩行から階段歩行およびその逆の場合の,床反力とその作用点,および重心の移動特性を示すとともに,それらの過度特性を解析した.ここで過度特性とは,定常平地歩行から階段歩行へ,あるいは階段歩行から平地歩行へ移行する際における,定常歩行では観測されない歩行特性を指している.2台の床反力計の一方に5段の階段模型を搭載し、平地歩行から階段歩行へ移行する際,またはその逆の際の床反力を測定し,それを数値積分することにより体重心速度および変位を求め,平地歩行領域と階段歩行領域間の過度特性を調べた.得られた結果は以下のとおりである.1)平地歩行から階段歩行に移行する場合,床反力の進行方向成分の特性には,その境界付近で,階段歩行と平地歩行の特性が混在する過度的な特性が測定された.鉛直方向成分特性は,2つの領域の境界である両脚支持期で,平地歩行から段階歩行の特性へ明確に変化し,顕著な過度特性は見られなかった.2)階段歩行から平地歩行に移行する場合の床反力では,過度特性は進行方向成分に認められたが,鉛直方向では観測されなかった.また,鉛直方向成分では,階段歩行領域と同等の大きさを持つピークが平地歩行領域で観測された.3)平地歩行から階段歩行に移行する際の体重心速度では,足の接地場所が自由にとれる平地歩行領域と制限される階段歩行領域での歩幅の違いにより,歩調が速くなるほど2つの領域の進行方向速度差が大きくなった.また,スムーズな階段歩行への移行のため,主に平地歩行領域で歩幅を調整することでこの進行速度差を調整していることが分かった.4)階段歩行から平地歩行に移行する際の進行方向体重心速度では,平地歩行領域と階段歩行領域での速度差の調整を,境界付近で行っていることが分かった.5)体重心の変位については,3方向とも過度的な特徴は見られなかった.本研究では,平地歩行から階段歩行およびその逆の場合の,床反力とその作用点,および重心の移動特性を示すとともに,それらの過度特性を解析した.ここで過度特性とは,定常平地歩行から階段歩行へ,あるいは階段歩行から平地歩行へ移行する際における,定常歩行では観測されない歩行特性を指している.2台の床反力計の一方に5段の階段模型を搭載し、平地歩行から階段歩行へ移行する際,またはその逆の際の床反力を測定し,それを数値積分することにより体重心速度および変位を求め,平地歩行領域と階段歩行領域間の過度特性を調べた.得られた結果は以下のとおりである.1)平地歩行から階段歩行に移行する場合,床反力の進行方向成分の特性には,その境界付近で,階段歩行と平地歩行の特性が混在する過度的な特性が測定された.鉛直方向成分特性は,2つの領域の境界である両脚支持期で,平地歩行から段階歩行の特性へ明確に変化し,顕著な過度特性は見られなかった.2)階段歩行から平地歩行に移行する場合の床反力では,過度特性は進行方向成分に認められたが,鉛直方向では観測されなかった.また,鉛直方向成分では,階段歩行領域と同等の大きさを持つピークが平地歩行領域で観測された.3)平地歩行から階段歩行に移行する際の体重心速度では,足の接地場所が自由にとれる平地歩行領域と制限される階段歩行領域での歩幅の違いにより,歩調が速くなるほど2つの領域の進行方向速度差が大きくなった.また,スムーズな階段歩行への移行のため,主に平地歩行領域で歩幅を調整することでこの進行速度差を調整していることが分かった.4)階段歩行から平地歩行に移行する際の進行方向体重心速度では,平地歩行領域と階段歩行領域での速度差の調整を,境界付近で行っていることが分かった.5)体重心の変位については,3方向とも過度的な特徴は見られなかった.
気泡微細化沸騰の発生機構の解明および高熱流束沸騰冷却への応用

不凍液混合媒体および純水の加圧サブクールプール沸騰実験において,気泡微細化沸騰が確認され,高熱流束冷却技術への実用化に向けて重要な知見が得られた.純水のマイクロチャンネルサブクール流動沸騰実験では,流路内に気泡が充満しやすく気泡微細化沸騰の発生は難しい.音響振動場のサブクール沸騰実験では,500Hz付近で気泡崩壊が観察され,気液界面の不安定増幅が気泡崩壊を起こし固液接触を促進すると同時に伝熱面近傍で微細気泡の放出と同時に伝熱面に向かうサブクール液の流れが観察された.これらは気泡微細化沸騰と固液接触のメカニズムを示す.以上の実験結果から,本研究の目的をほぼ達成することができた.「気泡微細化沸騰の高熱流束沸騰冷却の応用」として、これまで副流路マルチノズルを備えた冷却デバイスモデルを提案し、純水を冷却媒体として常圧下サブクール度40Kにおいて、最大除熱熱流束500W/cm2を達成し、次世代高発熱密度電子デバイスの予想発熱密度300W/cm2を十分吸収できることが実験により明らかにしてきたが、電気自動車のICインバータの冷却を考えると、実用上不凍液混合媒体を用い、かつ冷却媒体の温度変動および発熱体からの発熱変動にも、十分対応できる冷却性能を有しなければならない。今年度は、不凍液として広く用いられているLLC(Long Life Coolant)のBase Componentであるエチレングリコールの30vol%および50vol%の水との混合液を冷却媒体として、常圧下のサブクールプール沸騰試験を行った結果、純水と同様にサブクール度40K以上で安定した気泡微細化沸騰が発生し、最大熱流束も500W/cm2以上を達成することができた。この結果を、「日本混相流学会2012」「熱工学コンファランス2012」および「ISTP23(Auckland)」国際会議で発表すると共に、「High Heat Flux Cooling Technology for Power Electronics」のタイトルでISTP23に論文を提出し採択された。また、「発熱体からの発熱変動」については、気泡微細化沸騰発生状態で、「液の温度を上昇させた場合」および「発熱体の発熱量を減少させた場合」について実験を行った結果、前者ではサブクール度が減少して膜沸騰に移行することが確認された。後者では、沸騰履歴はあるものの、気泡微細化沸騰が維持され、良好な除熱が可能なことが確認できた。これらの結果は、条件を広げて実験し、本年度の結果と合わせて、国内および国際会議を含み発表する予定である。気泡微細化沸騰の応用として高発熱密度電子機器の高熱流束冷却を想定し沸騰冷却技術実用化のための知見を得る実験では、昨年度の不凍液(エチレングリコール)混入および沸騰ヒステレシスの実験に引き続いて、今年度は、沸騰冷却流体ループを想定した加圧(最大圧力1atg)下の気泡微細化沸騰および冷却面粗さの影響について試験を行った。その結果、加圧状態でも気泡微細化沸騰が発生し、圧力上昇と共に高過熱度側にシフトするもののサブクール度40-60Kにおいて、500ー900W/cm2の高い熱流束が得られた。伝熱面粗さの影響では、気泡微細化沸騰で沸騰曲線が、粗くなると低過熱度側へシフトし、伝熱促進効果が期待でき、実用化に向けて有用な知見が得られた。マイクロチャンネルのサブクール流動沸騰実験については、断面0.3mm×0.3mm、長さ10mmの9本の水平置き平行矩形流路の底面に銅ブロック伝熱面を設置して、水の流動沸騰実験を行った。サブクール度30K-70K、質量流束100ー1000kg/m2sにおいて、何れの場合も300W/cm2の高熱流束が得られたものの、気泡微細化沸騰は明確には確認出来なかった。これは、流路付近の圧損および加熱ブロックの熱容量が関係していると考えられ、現在継続実験中である。水の気泡微細化沸騰で不安定なサブクール度20Kにおいて、出力40Wで100-15000Hzの音響振動を与えたところ、500Hzで気泡微細化沸騰が確認できた。超音波に比較して気泡微細化の程度は小さいが、合体気泡の気液界面の不安定を増幅して、気泡崩壊を誘導し気液交換が促進される、気泡微細化沸騰のメカニズムのひとつと考えられる。不凍液混合媒体および純水の加圧サブクールプール沸騰実験において,気泡微細化沸騰が確認され,高熱流束冷却技術への実用化に向けて重要な知見が得られた.純水のマイクロチャンネルサブクール流動沸騰実験では,流路内に気泡が充満しやすく気泡微細化沸騰の発生は難しい.音響振動場のサブクール沸騰実験では,500Hz付近で気泡崩壊が観察され,気液界面の不安定増幅が気泡崩壊を起こし固液接触を促進すると同時に伝熱面近傍で微細気泡の放出と同時に伝熱面に向かうサブクール液の流れが観察された.これらは気泡微細化沸騰と固液接触のメカニズムを示す.以上の実験結果から,本研究の目的をほぼ達成することができた.本研究の目的として,気泡微細化沸騰のメカニズムの解明へのアプローチと研究成果の応用として提案してきた「高熱流束沸騰冷却デバイスモデル」の実用化研究の一環として,「混合媒体のサブクール沸騰特性」および「加圧条件下におけるサブクール沸騰特性」に関するデータを集積することにある.

前者は,サブクールプール沸騰において伝熱面上に成長した合体気泡に超音波(20kHz)を照射し,サブクール度が20Kで大きな気泡微細化沸騰促進効果が確認された.このことは,静止サブクール水中に円形ノズルから放出された蒸気泡の気液界面不安定から気泡崩壊まで観察した上野らの研究結果と一致する(Ueno,I. & Arima M., Intl. J. Microgravity Research and Applications, Vol.XIX/3-4, pp128-129,2007).この結果から,気泡微細化沸騰のメカニズムの推定に関し,「第48回日本伝熱シンポジウム」および「ISTP-22, Proc. 22nd Intl .Symp.on Transport Phenomena, CD-ROM istp22-106, November 2011」で発表した.今年度は,新たに水中で音響振動を与え,周波数および強度の,沸騰気泡の気液界面への影響について試験を試みる.試験装置の設計製作はほぼ最終段階にある.後者は,高熱流束沸騰冷却が車載用インバータの冷却に用いられる場合,「不凍液など混合媒体の使用」および「加圧状態での冷却システムの使用」が考えられるため,「系圧力がサブクール沸騰に及ぼす影響」および水以外の媒体,すなわち粘性,表面張力など物性値の異なる例えば「エチレングリコール水溶液の気泡微細化を伴うサブクール沸騰」の試験データを採取する.現在,装置の製作がほぼ最終段階にある.「気泡微細化沸騰の高熱流束沸騰冷却の応用」に関しては、不凍液と水の混合液を冷却媒体を用いて実験した結果、気泡微細化沸騰が発生し、沸騰液を用いても沸騰冷却が可能であることが確認できた。また、発熱変動、冷却媒体の温度変動についても、気泡微細化沸騰が維持できる結果が得られたので、研究の目的はほぼ達したものと考えている。「気泡微細化沸騰の発生機構の解明」に関しては、実験装置は完成し試験を行ったが、伝熱面と沸騰容器の接合部に若干の改修が必要であることが分かった。懸案事項である「マイクロチャンネル」に関しては、マンパワーの問題と時間に余裕が不足して、先延ばしになっているが、試験部の構想はほぼ出来上がっているので、今年度(最終年度)で気泡微細化沸騰の発生の有無と特性の確認ができる見込みである。気泡微細化沸騰の応用として,加圧特性および混合媒体の沸騰試験のための装置設計及び製作はほぼ完了し,現在細部調整中.ただし,マイクロチャンネルの沸騰特性に関しては,装置設計中であるので,平成23年度の達成度は60%と見込む.気泡微細化沸騰のメカニズムの解明に関して,従来の実験結果を整理して発生機構の推定を行い,学会及び国際会議で発表しているが,実験装置の遅れで試験には至っていない.平成23年度の達成度は70%と見込む.何れの実験に関しても,装置設計に時間がかかり遅れ気味であり,特にマイクロチャンネル試験部に関しては,ブロック部分加熱が困難で,マイクロサイズを当初計画よりやや大きなサイズにすることも視野に入れて設計を行っている.「気泡微細化沸騰の高熱流束沸騰冷却の応用」に関しては、不凍液と水の混合液を冷却媒体をLLC(加熱面をアルミにする必要がある)にして試験を行うことおよび、実用流体ループでは、加圧ループになるので、加圧(1atg)で沸騰特性を調べる。現在、アルミブロックと加圧沸騰容器の設計を初めている。。「気泡微細化沸騰の発生機構の解明」に関しては、装置の伝熱面周りの改修を行い、気液界面が不安定となるサブクール度20K付近で、振動(音響振動)を液中に印加し、気泡崩壊の程度を調べる。「マイクロチャンネル」に関しては、ミニチャンネルまでは加熱ブロックの上部に流路を設置する部分加熱流路が可能であったが、マイクロチャンネルの場合は難しい。
セントロメア新生機構の分子解剖

人為的操作で致死的なセントロメア傷害を誘発した分裂酵母細胞集団よりネオセントロメア獲得細胞を遺伝的に選択できるシステムを構築し、セントロメア新生現象の分子レベルでの機構解明を試みた。昨年度までに、第一染色体セントロメアの欠失で致死的な細胞群から復帰生存株を複数単離し、セントロメア切除以外には染色体DNA構造に変化がみとめられなかったネオセントロメア形成株におけるセントロメア特異的ヒストンバリアントCENP-Aの染色体結合部位を決定した。本年度はさらに代表的なネオセントロメアにおけるMis6、Mis12、CENP-Cなど染色体分布をDNAマイクロアレーと特異的PCRによって解析し、それらは連続的に転写抑制が起こっている遺伝子クラスター領域に共通して分布していることを明らかにした。そのような遺伝子クラスターは、窒素源枯渇によって転写が誘導される性質を共通して示すが、ネオセントロメア形成株ではそのような窒素源枯渇に応じた転写誘導が不能なことも判明した。また、ネオセントロメア株におけるSwi6/HP1やヒストンH3のK9メチル化の分布も解析し、それらがテロメア近傍においてCENP-Aなどの結合領域に隣接していることを明らかにした。また、人為的なセントロメア傷害をヘテロクロマチン形成に欠損を示すswi6、clr4、dcr1等の変異株で誘導すると、ネオセントロメア形成細胞の出現が相対的に低下し、テロメア融合による復帰生存株の出現頻度が増加することが判明した。ヘテロクロマチンはセントロメア傷害に際した染色体応答の調節に関与していると考えられる。ネオセントロメア獲得細胞を人為的操作により任意の分裂酵母細胞集団の中から取得し、セントロメア新生現象を分子生物学的・遺伝学的に解析することを目標とした。そのために、部位特異的組み換え酵素を用いてセントロメアを分裂酵母第一染色体から切除できる細胞系を開発し実験に用いた。第一染色体セントロメアの欠失は第一染色体全体の欠落を引き起こすため、一倍体である分裂酵母細胞は致死となるが、低頻度で発生すると考えられる、第一染色体腕部における機能的なネオセントロメアの新生を、第一セントロメア切除により遺伝子発現が可能となって獲得したG418薬剤耐性と、染色体から切除された環状セントロメアDNAの細胞外排除に伴ってマーカー遺伝子が脱落するために獲得した5-FOA薬剤耐性によって二重に選択した。次に、そのような薬剤耐性を示した復帰生存株についてパルスフィールドゲル電気泳動による染色体DNAの構造解析を行い、第一染色体セントロメアの切除以外には染色体DNA構造に変化をみとめない21株をネオセントロメア獲得細胞の研究対象にした。それらの株からセントロメア特異的なヒストンバリアントであるCenp-Aのクロマチン免疫沈降を行い、各株におけるCenp-A結合DNA領域をDNAマイクロアレーと特異的PCRによって解析した。その結果、21株の全てにおいて2ヶ所の特定DNA領域のどちらかに新たなCenp-Aの集積が起きていることを明らかにした。それらの領域はDNA配列にもクロマチン環境にも共通性があり、ネオセントロメア新生のホットスポットと考えられる。いったいどの要因がネオセントロメアの確立に積極的に働いているのか、遺伝的手法を用いて解析を進めている。
システミックなダイズ根粒形成制御機構の解明

1.葉部から根部に輸送される根粒形成制御物質の探索ダイズ品種Williamsとそのsupernodulation突然変異系統NOD1-3の第1本葉を用いて作成したダイズ発根個葉をバイオアッセイ用小植物体として用い、その葉身に、Williams82とNOD1-3の葉抽出物またはその分画物を連続導入し、導入物質の根粒形成制御活性を評価した。その結果、次の諸点が明らかになった。(1)Williams82の葉抽出物中にNOD1-3小植物体のsupernodulationを抑制する物質が含まれており、この物質は分子量10^4以下の中極性物質である。(2)この物質はHPLCにより2つの異なるピークとして捕捉することができる。HPLCにより2つの異なるピークとして捕捉された物質は現在精製中であり、間もなく同定へと進む予定である。2.根粒形成制御物質のダイズ根標的遺伝子の探索NOD1-3実生植物を台木としWilliams82実生植物を穂木として接ぎ木をすると、接ぎ木植物はsupernodulation形質を示さない。この現象は、Williams82実生植物の代わりに本邦ダイズ栽培品種7品種の実生植物を接ぎ穂とした場合も同様に認められることを確認した。そこで、NOD1-3実生植物またはWilliams82実生植物を穂木とし、NOD1-3実生植物を台木として2種類の接ぎ木植物を作成し、その根部からRNAを抽出して、subtraction法の適用により探索した。その結果、NOD1-3実生植物根では、接ぎ穂の種類によって、転写が停止する遺伝子と新たに転写される遺伝子がそれぞれ複数存在することが判明し、これら標的遺伝子候補の断片についてシークエンシングがなされた。次の2項目について調査した。1.葉部から根部に輸送される根粒形成制御物質の探索ダイズ品種Williamsとそのsupernodulation突然変異系統NOD1-3の第1本葉を用いて作成したダイズ発根個葉をバイオアッセイ用小植物体として用い、その葉身に、Williams82とNOD1-3の葉抽出物を連続導入し、導入物質の根粒形成制御活性を評価した。その結果、(1)Williams82の葉抽出物中にNOD1-3小植物体のsupernodulationを抑制する物質が含まれていること、(2)NOD1-3の葉抽出物にはWilliams82小植物体にsupernodulationを誘起する物質は含まれていないこと、(3)Williams82葉抽出物中のsupernodulation抑制物質は根粒菌の感染抑制ではなく、根粒原基の発達抑制を引き起こす物質であること、等が示唆された。水耕栽培したWilliams82とNOD1-3から得た師管液溶質をHPLCで分析した結果、スクロースと師管液中の主要遊離アミノ酸であるヒスチジンの濃度が、Williams82で1.8倍程度高かった。しかし、より顕著な濃度差を示す物質は検出されなかった。そこで、NOD1-3実生植物またはWilliams82実生植物を穂木とし、NOD1-3実生植物を台木として2種類の接ぎ木植物を作成し、その根部からRNAを抽出して、subtraction法による探索の準備を進めた。

1.葉部から根部に輸送される根粒形成制御物質の探索前年度の実験結果から、ダイズWild株Williams82の葉抽出物中に根粒超多着生突然変異株NOD1-3のsupernodulationを抑制する物質が含まれていることが強く示唆されたので、その物質の単離を目指した。その結果、次のような成果を得た。(1)人工バーミキュライトと水耕液を用いて数週間栽培したWilliams82の葉を液体窒素で凍結した。これを抽出原料として低分子量冷水抽出物を多量に調整する方法を確立した。(2)この抽出物を、極性・電気的性質等によって分画し、各画分をバイオアッセイ用小植物体(Nod1-3ダイズ発根個葉)のアポプラストに連続導入し、根粒超多着生形質の抑制効果を指標として目的物質が含まれる画分を絞り込んだ。その結果、目的物質は中低程度の極性を持つことが強く示唆された。2.根粒形成制御物質のダイズ根標的遺伝子の探索前年度の実験により、NOD1-3を台木としWilliams82を穂木とすると接ぎ木植物根はsupernodulation形質を示さず、Williams82を台木としNOD1-3を穂木として接ぎ木した場合にはsupernodulation形質を示すことを確認した。また、後者の場合には根の褐色程度が濃くなることを新たに発見した。そこで、NOD1-3実生植物またはWilliams82実生植物の茎葉部を穂木とし、NOD1-3実生植物を台木として2種類の接ぎ木植物を作成し、両接ぎ木植物の根部根粒菌感染可能部位で転写状況が全く異なる遺伝子をsubtraction法の適用により探索した。その結果、NOD1-3実生植物根では、接ぎ穂の種類によって、転写が停止する遺伝子と新たに転写される遺伝子がそれぞれ複数存在することが示唆された。前年度までの研究の結果、葉部から根部に輸送される根粒形成抑制制御物質(SNS : shoot-originatednodulation-controlling substance)が葉抽出物の中極性画分に含まれること、また、NOD1-3またはWilliams82の実生植物茎葉部をNOD1-3実生植物台木に接ぎ木すると、NOD1-3台木には接ぎ穂の種類によって転写が停止する遺伝子と新たに転写される遺伝子がそれぞれ複数存在することが示唆された。本年度はそれらの成果を受け継ぎ、2種類の実験を実施し、次のような成果を得た。1.葉部から根部に輸送される根粒形成制御物質(SNS)の探索と同定ダイズsuper-nodulation突然変異系統NOD1-3の第1本葉を用いて作成したバイオアッセイ用小植物体に、Williams82葉抽出物中極性画分のHPLC分画各画分を網羅的に連続導入し、導入物質の根粒形成抑制活性を評価することによって、目的物質の絞り込みを行った。その結果、極性が異なる2種類のSNSが存在することが明らかとなり、その一つについては単離に成功しLC-MS分析を行った。もう一方の目的物質については、混入物質の除去と純化を進めるため、多量収集を行った。2.SNSのダイズ根標的遺伝子の探索と同定接ぎ木植物の根部mRNAにsubtraction法を適用して、前年度得られたSNS標的候補遺伝子の断片について再現性確認を行った。また、再現性が確認できた候補遺伝子の断片についてシークエンシングを進めた。
細胞内局在性ムスカリン受容体の海馬神経新生における役割の解明

本研究では、海馬歯状回の未分化な神経系細胞におけるムスカリン受容体、特に細胞の内部に局在して機能する細胞内M1受容体について、その存在と機能性について明らかにすることを目的としている。これまで、実際にマウスの海馬歯状回組織から単離培養した神経幹細胞、神経前駆細胞において、免疫染色により細胞内にM1受容体が局在することを明らかにしている。また、M1受容体刺激によってMAPキナーゼ系のERK1/2の活性化が見られたが、これは細胞表面のM1受容体を細胞膜透過性のないペプチド性のブロッカーで阻害しても抑制されなかった。そのため細胞内M1受容体がERK1/2の活性化に働き、未分化の神経系細胞の増殖維持に寄与している可能性が示唆された。さらにERK1/2活性化の経路についても検討を行っている。また、定量的PCRにより未分化の神経系細胞にはM1受容体だけでなくM3受容体も一定量発現することが示された。これと並行して、我々はM3受容体を発現する上皮系細胞において、M3受容体刺激によりストア作動性カルシウム流入を介してp38MAPKが活性化することを明らかにした。海馬歯状回の未分化な神経系細胞において同様のことが起こっているかは未検討であるが、ストア作動性カルシウム流入が神経前駆細胞で起こることはすでに報告されている。p38MAPKシグナリングは細胞のmigrationに働くことから、神経系細胞が分化・成熟する過程のmigrationにおける、同様のシグナリング経路の関与の有無が新たな課題として示された。海馬歯状回の未分化な神経系細胞におけるムスカリン性アセチルコリン受容体M1サブタイプについて調べるため、マウスから摘出した海馬歯状回組織から神経幹細胞、神経前駆細胞を単離・培養する系を確立した。得られた未分化状態の細胞を免疫染色により解析したところ、実際にこの細胞においてムスカリンM1受容体を発現していることが確認され、更にその局在は細胞内、特にゴルジ体近傍に集積していることが示された。同様の局在性は海馬ニューロンにおけるムスカリンM1受容体でも確認されることから、神経幹細胞、神経前駆細胞における細胞内M1受容体についても、海馬ニューロンの細胞内M1受容体と同様の機能性の存在が示唆される。現在、この初代培養系を使用して、その機能性の解析を進めるとともに、組織レベルでの細胞内M1受容体の検出・定量を試みている。また、細胞内のM1受容体を活性化するためには、アゴニストのアセチルコリンが細胞内に取り込まれる必要がある。脳の各部位を使用した放射性標識アセチルコリンの取り込み実験によって、アセチルコリンが実際に細胞内へ取り込まれることを示した。そこで実際に働いているトランスポーターを同定するツールとして神経幹細胞の初代培養系を利用することを予定している。神経幹細胞における増殖、分化を制御する上でMAPキナーゼ系の活性は重要である。本研究と平行して行った上皮細胞系を使用した実験において、ムスカリン受容体がp38 MAPKを介したTACEプロテアーゼの活性化によるERK1/2のトランスアクチベーションを惹起するという新たなMAPキナーゼシグナリング系の存在を明らかにした。この経路は炎症性シグナリングの制御にも関わっている。現在この新しい経路が海馬歯状回における神経新生に対して機能するか否かについても解析を進めている。本年度において、実際に海馬歯状回の神経幹細胞、神経前駆細胞においてムスカリンM1受容体の細胞内、特にゴルジ体近傍への局在を確認することができた。これにより、細胞内M1受容体の機能性を解析するという、本研究の意義が補強されたといえる。また、解析に際し確立した神経幹細胞、神経前駆細胞の単離培養技術は、シグナリング経路の解析、細胞増殖への効果、細胞分化への影響など、細胞内M1受容体の機能性解析における有効なツールであり、この技術の確立は以降の解析を進めるにあたり重要な意義をもつ。アセチルコリン輸送を制御するトランスポーターの同定に向けたツールとしても有用である。また、並行して行った実験により、上皮細胞系におけるムスカリン受容体の新たなMAPキナーゼ系制御機構を明らかにした。MAPキナーゼ系は神経幹細胞の分化・増殖制御に重要であり、同様の系の神経幹細胞での存在を確認することが新たな課題として浮上した。神経幹細胞、神経前駆細胞の初代培養系によるin vitroの実験が進む一方で、in vivoにおける細胞内M1受容体を解析する実験については遅れている。本研究では、海馬歯状回の未分化な神経系細胞におけるムスカリン受容体の役割を調べることを目的としており、特にムスカリンM1サブタイプのうち、細胞内に局在する受容体に着目している。マウスから摘出した海馬歯状回組織から神経幹細胞、神経前駆細胞を単離・培養する系において、アゴニストであるカルバコールで刺激したところ、MAPキナーゼ系のERK1/2のリン酸化が確認された。このリン酸化は細胞膜を透過するM1受容体選択的ブロッカーであるピレンゼピンによって阻害されたものの、同じくM1選択的ブロッカーではあるが細胞膜を透過できないMT-7では阻害されなかった。細胞免疫染色によって細胞内にM1受容体が局在することが確認されたことと合わせて、細胞内のM1受容体を介したERK1/2の活性化が起こったことが示唆された。

一方で、同様にM3サブタイプに選択性のあるアンタゴニストのdarifenacinで処理した場合も一部ERK1/2活性化の抑制が確認されたことから、神経幹細胞、神経前駆細胞においてM3受容体も機能している可能性が示された。実際、神経幹細胞、神経前駆細胞の初代培養系からcDNAを調製し、ムスカリン受容体サブタイプの遺伝子発現レベルをqPCRにより確認したところ、M1サブタイプとともにM3サブタイプの発現も確認された。興味深いことに、この細胞をニューロンへ分化誘導すると、M1受容体の発現は維持されたものの、M3受容体は減少する様子が確認された。このことから、神経幹細胞、神経前駆細胞は、その維持から分化成熟過程において、細胞内に局在するM1受容体と、M3受容体がそれぞれの役割を果たしている可能性が示唆された。本研究では海馬歯状回における神経幹細胞、神経前駆細胞に発現するムスカリン受容体のM1サブタイプに着目して進めてきたが、研究を進める過程で、ムスカリンM3受容体も同様に神経幹細胞、神経前駆細胞に発現して機能することが分かってきた。そのため、in vivoにおける細胞内M1受容体の役割を調べる実験を進める前に、in vitroの初代培養系でM1サブタイプとM3サブタイプの発現量、MAPキナーゼ活性化におけるそれぞれの役割を区別して解析を進めることを優先して行ってきた。そのため、当初の予定であったin vivoの解析は翌年以降に持ち越される事になった。本研究では、海馬歯状回の未分化な神経系細胞におけるムスカリン受容体、特に細胞の内部に局在して機能する細胞内M1受容体について、その存在と機能性について明らかにすることを目的としている。これまで、実際にマウスの海馬歯状回組織から単離培養した神経幹細胞、神経前駆細胞において、免疫染色により細胞内にM1受容体が局在することを明らかにしている。また、M1受容体刺激によってMAPキナーゼ系のERK1/2の活性化が見られたが、これは細胞表面のM1受容体を細胞膜透過性のないペプチド性のブロッカーで阻害しても抑制されなかった。そのため細胞内M1受容体がERK1/2の活性化に働き、未分化の神経系細胞の増殖維持に寄与している可能性が示唆された。さらにERK1/2活性化の経路についても検討を行っている。また、定量的PCRにより未分化の神経系細胞にはM1受容体だけでなくM3受容体も一定量発現することが示された。これと並行して、我々はM3受容体を発現する上皮系細胞において、M3受容体刺激によりストア作動性カルシウム流入を介してp38MAPKが活性化することを明らかにした。海馬歯状回の未分化な神経系細胞において同様のことが起こっているかは未検討であるが、ストア作動性カルシウム流入が神経前駆細胞で起こることはすでに報告されている。p38MAPKシグナリングは細胞のmigrationに働くことから、神経系細胞が分化・成熟する過程のmigrationにおける、同様のシグナリング経路の関与の有無が新たな課題として示された。神経幹細胞、神経前駆細胞の初代培養系を用い、細胞内M1受容体の惹起するシグナリング経路の解析、また、細胞増殖、ニューロン、グリア細胞への分化に対する影響についての解析を進める。また、in vivoにおける細胞内M1受容体の発現を確認するとともに、in vivoでの機能性を明らかにするために、浸透圧ポンプを用いた持続的薬物投与による影響の解析について、安定的なデータを得るための基礎実験を平行して進める。
アミロイド沈着による病的要素のインビボ画像化

アミロイドβ蛋白(Aβ)の沈着による老人斑の形成は、アルツハイマー病(AD)の発症過程における最も早期の脳病変であることから、老人斑アミロイドのin vivoイメージングは、ADの早期診断、さらには病状進行の判定、薬剤の治療効果の判定を可能にすると考えられる。そのためには、脳内の老人斑アミロイドに強く選択的に結合し、体外から画像情報を鋭敏に入手できる分子プローブの開発が不可欠である。これまで開発された分子プローブの大部分は、アミロイド蛍光染色試薬チオフラビンT及びコンゴーレッドの化学構造をもとに設計・合成されている。我々は、ベンゾフラン誘導体及びスチルベン誘導体に種々の置換機を導入し、Aβ凝集体に高い親和性を示すPET及びSPECT用分子イメージングプローブを開発したが、まだ、解決すべき問題も多く、より有効で汎用性の高い老人斑アミロイドイメージングプローブを得るためには、新たな基本骨格の開拓が重要であるという結論に達した。そこで、広く植物界に分布するフラボノイド化合物の一種であるフラボンの基本骨格に着目し、新たに設計・合成したフラボン誘導体について、Aβ凝集体及びAD患者脳切片を用いたインビトロ結合実験により、老人斑アミロイドへの結合親和性を検討した。さらに正常マウスにおける体内放射能分布実験により、脳移行性及びクリアランスを評価した。その結果、いずれの誘導体もAβ凝集体への高い結合親和性を示し、AD患者脳切片においても、老人斑アミロイド及び血管性アミロイドへの特異的結合性を有していることが明らかになった。また、これらのフラボン誘導体は投与早期に脳へ移行した後、脳からの速やかな消失が観察され、既報のプローブ化合物に比べ、アミロイドイメージングプローブとして優れた性質を示すことを見出した。これらのフラボン誘導体は、チオフラビンT及びコンゴーレッドとは異なる基本骨格を有するフラボノイド化合物であることから、今後、老人斑アミロイドイメージングを進める上で重要な情報を与えるばかりでなく、ADの早期診断が可能な新規分子プローブの創製につながることも期待できる。アルツハイマー病(AD)の確定診断に患者死後脳の病理学的所見が必要な現状において、体外からの老人斑の画像化は有効な診断法の確立につながると考えられる。そこで我々は、老人斑のインビボ画像化を目的として、老人斑アミロイドに選択的結合性を有する新規放射性薬剤の開発を計画した。本年度は、Aβに選択的結合能を有することが知られているベンゾフラン(BF)およびスチルベン(ST)誘導体を母体化合物として用い、数種の置換基を導入した放射性ヨウ素(I-125)標識化合物を設計、合成した。それぞれの標識化合物は、Aβ(1-40)凝集体を用いたインビトロ結合実験の検討より、置換基の種類・導入位置に関わらずAβ(1-40)凝集体に高い結合親和性を示した。さらに、臨床上有用な放射性金属核種であるテクネチウム-99m(^<99m>Tc)との錯形成部位として、ヒドロキサムアミド基をBFおよびST誘導体に導入した配位子を合成し、^<99m>Tcとの錯形成反応を行った結果、90%以上の放射化学的収率で目的とする^<99m>Tc標識体を得ることに成功した。これまでの検討では、ヒドロキサムアミド誘導体は、2座配位子として機能し、^<99m>Tcと1:2錯体を生成すると考えられている。

従って今回得られた錯体は、母体化合物と脂溶性、分子量の点では大きく異なる。しかし、Aβ(1-40)凝集体を用いたインビトロ結合実験において、いずれの^<99m>Tc錯体も、Aβ凝集体への濃度依存的な結合性を示すことが明らかになった。この結果は、^<99m>Tc錯体においてかなりの割合を占める錯形成部位が、母体化合物とAβ凝集体への結合に及ぼす影響が小さいことを示しており、放射性ヨウ素標識薬剤だけでなく、放射性金属核種を用いた老人斑アミロイド画像化薬剤開発の可能性を示したものといえる。また、得られた^<99m>Tc錯体は、老人斑アミロイドと低分子化合物との結合性に関して、異なった視点からの情報を与えることも期待できる。我々は、核医学的手法を用いた、アルツハイマー病患者の脳内老人斑のインビボ画像化を目的として、老人斑アミロイドに選択的結合性を有する新規放射性薬剤の開発を行っている。昨年度までに、コンゴーレッドおよびチオフラビン-Tの誘導体であるスチルベンおよびベンゾフランの分子骨格が老人斑アミロイド画像化薬剤の開発と有用であることを示した。本年度は、新たな分子骨格としてフラボンを選択し、フラボン骨格に種々の置換基を導入した放射性ヨウ素(I-125)標識フラボン誘導体の設計・合成を行い、インビトロ結合実験によるアミロイドβペプチド凝集体との結合親和性および正常マウスにおける体内放射能動態実験の検討から、フラボン誘導体の老人斑アミロイド画像化薬剤としての有用性について評価を行った。まず、種々の置換基を導入したフラボン誘導体のブロモ化合物を合成し、Aβ(1-40)凝集体を用いたインビトロ結合実験を行った結果、側鎖が-N(CH_3)_2>-NHCH_3>-OMe>-OHの順で結合親和性は増加し、-N(CH_3)_2体、NHCH_3体、-OMe体は、老人斑アミロイドのインビボ画像化を行うのに十分高い結合親和性を示した。さらに、トリブチルスズを導入後、スズーヨウ素交換反応により、放射性ヨウ素標識化合物を作製した。この放射性ヨウ素標識化合物の正常マウスにおける体内放射能分布を検討した結果、いずれのフラボン誘導体も、既報の放射性ヨウ素標識ベンゾフラン誘導体およびスチルベン誘導体に比べ、投与早期の高い脳移行性とその後の脳からの速やかな放射能消失を示した。これらの結果より、放射性ヨウ素標識フラボン誘導体は、老人斑アミロイドに高い結合性と脳移行性を示し、老人斑の画像化精度の低下を引き起こす脳移行後の非特異的放射能滞留を低減しうる化合物であることが示された。本フラボン誘導体は、放射性ヨウ素標識体以外にも、C-11、F-18標識体への展開も可能であり、今後これら化合物のPET用標識試薬としての有用性についても検討予定である。(1)本年度は、フラボンの基本骨格に種々の置換基と放射性ヨウ素を導入したフラボン誘導体を設計・合成し、さらに有用な老人斑アミロイド画像化のための分子プローブとして応用することを目的に詳細な検討を行った。その結果、インビトロ結合実験において、フラボン誘導体はアミロイド凝集体に高い結合親和性を有すること、さらに、これらのフラボン誘導体は、老人斑の存在しない正常マウスへの投与早期に脳へ移行した後、脳から速やかな消失が観察され、既知の化合物に比べ、アミロイドイメージングプローブとして優れた性質を示すことが明らかになった。
東四国地域における前方後円墳成立過程の解明

本研究は東四国地方に築かれた前方後円墳を素材が前方後円墳自体の成立にあたって初現的な様相を示し、本地域で醸成された要素がその後近畿地方をはじめとする各地へと影響を与えたとの仮説の補強と、この点を、特に徳島県域における資料的な裏付けを得ることを目的とした。この目的を達成するために、徳島県域所在の前方後円墳や円墳、積石塚古墳の実地調査を行い、地形測量や埋葬施設の実測を行った。また徳島県域と特に関係が深い地域のひとつである兵庫県域所在前方後円墳をも実地調査に加えた。調査成果にもとづき、墳丘形態・埋葬施設の方位観と墳丘主軸との関係・埋葬施設の構造や規模の3項目にかんする検討を実施し、本地域の特性と、他地域との関係を把握した。判明した所見は以下に列挙するとおりである。1,墳丘形態本地域では平面規格の類型化を実施した場合、5形態に区分できる。このうち2形態については、本地域と兵庫県域で醸成され、前方後円墳築造規格の1類型となった可能性が指摘できる。そのいっぽう他の3形態については、近畿地方からの波及である可能性が高い。ふたつの系統の混在状況である。2,埋葬施設と墳丘主軸本地域は埋葬施設東西主軸優位地域といわれてきたが、上記の混在状態を反映して同じ東四国でも香川県域とは異なった様相を示す。もちろん畿内中枢地域とも異なり、全体として兵庫県西部との類似性が高い。3,埋葬施設の構造と規模本地域は竪穴式石槨が広範囲に普及した地域として特徴的な様相を示すが、規模には大小3類型の存在が指摘でき、地域内部の秩序の存在が推定できた。以上の所見を勘案した結果、代表研究者の提示した作業仮説「讃岐型前方後円墳」概念には、香川県域、徳島-兵庫に分けて再整理する必要性を認識するに至った。今年度は初年度の基礎作業として、(1)墳丘墓の分布調査、(2)測量調査、(3)朝鮮半島における積石塚の比較調査、の3件にかかわる実地調査をおこなった。(1)および(2)については、東四国における弥生終末期から古墳初頭にかけての墳丘墓の動向を把握すべく、徳島県域での積石塚古墳の分布調査と墳丘測量調査を実施した。分布調査を行ったのは徳島市眉山北西斜面一帯である。その結果、徳島市八人塚古墳の周辺には数基の積石塚を含む当該時期の墳丘墓が分布することがわかり、そのなかには前方後円墳が含まれる可能性の高いことも判明した。積石塚を主体とする古墳群として把握することが可能である。このうち盗掘のために埋葬施設の一部が露出した新規発見の方形小規模墳丘墓(古墳名は未登録)についての墳丘測量調査を実施した。また兵庫県揖保川流域については、瀬戸内海対岸にあって東四国との密接な関係をもつために、比較調査の対象地域として設定し、本地域の初期前方後円墳として著名であるが、墳丘測量調査が不十分であった揖保川町養久山1号墳にたいする墳丘測量調査を実施した。(3)については現大韓民国ソウル市近郊に分布する石村洞古墳群の調査を実施したほか、西暦3・4世紀代の墳丘墓、および朝鮮半島各地で発見された当該時期の倭系文物(日本列島産の考古資料)にたいする実地調査をおこなった。今年度は第2年次として、1前方後円墳の墳丘測量調査、2堅穴式石槨の実測調査の2項目に主眼を置いて調査研究を実施した。墳丘測量調査を実施したのは板野郡板野町愛宕山古墳である。測量調査の結果、全長65m、後円部径44m、後円部高7m以上の前方後円墳であることが判明した。

また墳丘の一部には葺石が露出している場所が数地点で確認されたので、小規模な発掘調査(清掃作業)を実施し、墳丘の裾部をおさえることができたほか、埴輪片を採集するにいたった結果、築造年代の手がかりが得られた。本調査によって、西暦4世紀代における徳島県下最大規模の前方後円墳の資料化を達成することができた。竪穴式石槨の実測調査は、同愛宕山古墳後円部竪穴式石槨と徳島市勢見山古墳竪穴式石槨について実施した。このうち愛宕山古墳については、使用石材の簡単な鑑定を実施し、石槨内部における結晶片岩石材の発色別使用状況を図下することができた。勢見山古墳については、側面観の図下は現状では不可能なため、平面図の作成と断面模式図の作成に限定して実施した。なお麻植郡鴨島町所在の円墳(古墳名は未登録)に対する墳丘測量調査および竪穴式石槨実測調査については、本年度も地権者の同意を得られず断念せざるをえなかった。このほか古墳の分布調査については、前年度に引き続き徳島市眉山周辺、板野町愛宕山古墳周辺を中心に実施したが、対象地域を網羅するには、なお数回の調査を要する。本研究最終年度にあたる今年度は、前方後円墳の成立過程における東部瀬戸内地域の重要性を実証すべく、次の諸点項目にかんする分析検討を実施した。1.先年度まで数箇所にわたって実施した古墳および墳丘墓にかんする墳丘測量調査成果のとりまとめと類例調査および資料化、2.徳島県下における積石塚の構造や初現年代、および系譜関係の追求、3.竪穴式石槨の型式学的分類と系譜関係の追求、4.埋葬頭位における東西方位指向の度合いや墳丘主軸との関係を軸にした小地域性の解明、5.四国地域特有の前方後円墳型式(墳丘規格)の確定、といった5項目である。その結果、1.については各古墳および墳丘墓の築造年代の概要を把握し、徳島県域における前方後円墳の築造動向の中に位置づけることができ、本地域の当該時期における基本資料の提供に貢献することとなった。2.の項目については、瀬戸内海沿岸部における分布の偏在性を明らかにし、本要素と相関関係を有する特殊な埋葬施設とともに、播磨地域と徳島県域との相互交流を裏付ける要素として評価可能であることを示した。3.については西日本各地の実状との比較を行った結果、本要素は、北部九州地域と東四国地域との密接な交流関係を証明しうる要素であることが判明した。4.については、徳島県域の再検討を実施した結果、従来の理解には修正が必要であることと、本要素においても播磨地域との類似性が指摘できることが解明された。5.については、不確定ながら、徳島県域と播磨地域との間で共有される築造規格が存在することと、この共有関係は畿内中枢を媒介せずに成立していることを把握できた。こうした作業の結果、所期の目的は果たせたことと思う。以上の研究成果については、その一部を日本考古学協会橿原大会において発表したほか、神奈川県で開催された公開シンポジウムにて発表をおこなった。またこれらの成果をとりまとめた研究成果報告書を刊行中である。
「若者組」の組織秩序に関する法社会学的研究

1.西亀山地区の宿親・宿子制について、『明治初年亀山風俗』の中で、「宿子の目的は、善良な家庭の教化訓育を受け、立派な人間とするにあった。だから、村内でも人格者を選び、その宿子として子弟を預けたのである。従って、若者の礼儀等は実に正しく若者の座で勿論他人の家にいる場合でも、目の上の人、又は、年長者の上位に座するなぞと言う事は、決して無かった。宿へ出入りする時は、一々膝まづき時の挨拶をして出入りしたものである。」と述べられている。2.「生ける法」は、単なる観念上の存在ではなく、『人間の社会行動を現実に決定する規範』であり、また、『生ける法』の法的性格は、支配・服従関係を体現する限りでの非公式の社会統制であること。宝暦十四年(一七六四)の高木村の『若者組合帳』には、「組合掟事」とあって、十二か条の厳守事項が定められている。掟書には他人に向かい、けんか・口論はいうに及ばず過ぎたことばをいってはならないとか、親子兄弟の不和となることをしてはならないとか、若者の寄合いにおいて、いろいろな言動を吟味するが、欠席は許さないなどのことが書かれている。若者組の参集するとき、訳あって出席できないときは組親の了解を受けておかなくてはならないともある。これは、まさしく、「人間の社会行動を現実に決定する規範」なのであり、で支配服従関係を体現する限りでの非公式の社会統制である。すなわち、「生ける法」である。3.「若者組」は、伝統的文化に基礎づけられた独自のシステム特性が見出される。すなわち、若者集団の内部秩序は、「年輩序列」の原理により、厳しく統制されている。4.「日本型システム」の特性、(1)日本型システムの人間的基盤は、「関係体」としての「間人」という新たな人間モデルに求められる。(2)「間人主義」の価値観は、「相互依存主義」、「相互信頼主義」、「対人関係の本質視」である。(3)日本社会の伝統的な基層をなす社会システムは、「間人」と呼ぶことが適切である「関係体」を成員とし、彼らに全面的な帰属と生活の場を提供する、高度に自律的・自立的な組織である。5.「間人主義」の価値観が、「若者組」のシステム特性と、どのように関わるのか?このことについて、今後、分析・検討しなければならない。」と述べられている。
サイトカイン配合機能性コラーゲン線維膜による歯周組織形成

【作業仮説】我々は、BMP担体が単なる薬剤徐放系ではなく、その上で細胞が分化し増殖するための細胞支持体である、との作業仮説をたて、BMPを独自に開発した適切な担体と複合して埋植することにより、歯周組織再建を目指した。【方法】開発試験した多数の担体の中で、線維性コラーゲン膜(FCM)を選び、ネコ実験動物として、犬歯周囲の歯槽骨の水平欠損をつくり、セメント室を除去し、そこに歯軸方向に沿って矩形のFCM-1と部分精製BMP(S300BMPカクテル)の複合体を投与するシステムを作り上げた。【セメント質と歯根膜の誘導に成功】このシステムは、(1)埋植体が根尖方向の歯槽骨に接触した部分と、(2)歯根象牙質に接触した部分と、(3)象牙質と接触せずわずかに間隙を残した部分とが明確に区別されている画期的な実験系である。この系において、(1)と(2)の部分には骨の新生あるいは増殖が証明され、されに驚くべきことには、(3)の部分にセメント質と歯根膜の新生が証明された。BMPを利用し不溶性骨基質以外の担体を用いて、セメント質と歯根膜の誘導に成功したのは、本研究が世界最初である。【相乗効果の発見】この成功に続いて、rBMPとS300-BMPカクテルの相乗効果を見出した。即ち機能発現の限界量(閾値)のrBMPとS300-BMPカクテルを混ぜて投与したところ、単独投与の最高60倍にも達する骨形成量の増大を見出した。【今後の展望】以上二つの中の有効成分を複合することにより、今後、歯周組織再建の道が大きく開かれたれた。我々はこれまでに、骨形成蛋白質(以下BMP)を、新規開発した少なくとも7種類の担体とそれぞれ組み合わせてラットの皮下あるいは頭蓋骨膜下に埋植した結果、担体の種類により特徴ある骨・軟骨形成が誘導されることを示してきた。その内とくに線維性コラーゲン膜1号と3号は(以下FCM-1、FCM-3)は、その異所性骨誘導能ならびに操作性の点から、BMP担体として歯周組織再建に応用するのに適していると予想された。そこで、先ずFCM-3とリコンビナントBMP-2(rBMP-2)とを組み合わせてラットの口蓋に埋植した結果、埋植後3週目に明確な骨新生が担体部に証明された。しかし歯周組織の再建実験はラットの組織ではあまりに小さいので技術的に困難であった。そこで以前から我々が歯周組織の実験に利用してきたネコを実験動物として用い、その犬歯周囲の歯槽骨に水平欠損をつくり、露出した歯根のセメント質を除去し、そこでに歯軸方向に沿って矩形のFCM-1と部分精製BMP(S300 BMPカクテル)の複合体を投与するシステムを作り上げた。このシステムにおいては、(1)埋植体は辺縁歯槽骨から隔離れており、辺縁歯槽骨からの骨増殖と、BMPによる骨新生が区別できる特徴をもっている。また、(2)埋植体が根尖方向の歯槽骨に接触した部分と、(3)歯根象牙質に接触した部分と、(4)象牙質と接触せずわずかに間隙の残した部分とが明確に区別されている画期的な実験系である。この系において、(2)と(3)の部分には骨の新生あるいは増殖が証明された。らに驚くべきことには、(4)の部分にセメント質と歯根膜の新生が証明された。歯周組織の再建に新しい展望を開くことが出来た。

【今後の展望】以上二つの中の有効成分を複合することにより、今後、歯周組織再建の道が大きく開かれたれた。【作業仮説】我々は既に骨形成蛋白質(以下BMP)を、古くから用いられてきた担体である骨の不溶性基質(以下IBM)以外の担体に変えた場合に、BMPによる組織誘導が担体によって軟骨に、或いは骨になることを見出した。この原因は担体が単なる薬剤徐放系ではなく、細胞がその上で分化し増殖するための細胞支持体として働いているためであると洞察し、各種の担体を開発、試験した結果、歯周組織再建には線維性コラーゲン膜(以下FCM)が最適である結論に達した。昨年度は、ネコの歯周組織に水平欠損を作り、ウシ骨から抽出した部分精製BMP(S300BMPと呼ぶ)とFCMの複合体を投与した結果、歯槽骨のみならずセメント質と歯根膜を部分的に再生させることに成功した。【効率的投与法の追求】一方、皮下埋植における異所性骨形成では、これまでに少なくとも7種類の担体を検討した結果、S300-BMPとの複合で活性を示す担体(例えばコラーゲン・ビーズ)でも、当量のリコンビナントBMP2(rBMP2)を用いた場合には骨形成活性が非常に弱いこと、そしてこれにS300-BMPを活性限界量以下だけ添加投与すると、骨形成量が単独投与の最高60倍にも増大することを見出した。このことはS300-BMPの中にBMP-2に対して強力な相乗効果を示すx成分が存在することを示している。【相乗効果発見の意義】このX成分を追求した結果、従来報告されているTGF-βとアクチビン以外の成分でることも確認した。これらの結果はBMPの臨床応用に大きな意義をもっている。即ち遺伝子工学で作られた単一のサイトカインの投与は、確かに大量を投与すれば骨が出来るとしても極めて効率の悪い手段であり、生体においては多種類のサイトカインが相互作用している故、少なくとも二つ以上のサイトカインの同時投与が必須であることを明らかにすることが出来た。
研究活動より生じる廃棄物の再利用に関する研究

本研究は,環境保全,省資源,省エネルギ-の面を考慮し,大学等の活動から排出される無機及び有機廃液,廃試薬,洗浄排水などについて,再利用を目的とした最適処理システム設計を検討したものである。1.実験系洗浄排水の処理システムとその処理水の再利用の研究では,理工学系排水は無機系成分が多く,浮遊物及び有機物は少ないので,再利用のためには,砂ろ過,凝集沈殿,活性炭・キレ-ト樹脂吸着,減菌処理の各単位操作からなるシステムが最適であることがわかった。2.廃液処理スラッジの再利用に関する実験的検討では,スラッジ表面にマグネタイトをコ-ティングすれば,重金属の溶出は抑制されスラッジは安定し,二酸化炭素分解剤として利用可能なことがわかった。3.クエン酸共存下における生成フェライトスラッジの改質の研究では,クエン酸共存下の廃液から生成したフェライトスラッジを2段階の繰り返し反応処理することにより,密度及び飽和磁化の上昇が確認され工業的利用可能である良質のスラッジが生成することがわかった。4.有機塩素系廃溶剤の蒸留再生に関する実験的検討では,有機塩素系廃溶剤と塩素系以外の溶剤との共沸蒸留法による再資源化を試みた。その結果,沸点が目的溶剤のそれより低い場合,有機塩素系溶剤を分離回収することは可能であることがわかった。5.薬品の磁性化による回収・再利用システムに関する基礎的研究では,粒径の小さい磁性化した二酸化マンガンの過酸化水素分解能は,磁性化していないものより大きく,繰り返し使用も可能であり,触媒としての利用が可能であることが明らかとなった。6.廃試薬の処理と再利用に関する社会システムの検討では,3つの社会システムの検討の結果,金属精錬企業での金属回収が可能であるため地域集配による集中資源化システムが最適であることがわかった。