hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人類未到エネルギーにおける粒子生成機構と非束縛クォーク間相互作用解明への王道敷設

実験においてパートン非束縛相の生成を明らかにし、パートン多体系の性質の根幹を成す非束縛クォークの挙動解明への舞台を整えた。平成22年に本格稼働を開始した世界最高エネルギーの加速器LHCを用い、この実験クォーク物理学の本来課題の決着に挑む。RHIC加速器において同相生成の最初の証左となった高横運動量ハドロンに着目し、LHC加速器において鍵となる重クォークとのリンクにより、高温非束縛クォーク間の相互作用を解明する。第一に陽子相互衝突における生成中間子スケーリング則(またはその破れ)から人類未到エネルギーでの粒子生成機構の解明と理解、第二に原子核相互衝突における変位測定による非束縛クォーク挙動の解明、の2点を柱に、LHC-ALICE実験当初数年間の最も本質的な物理成果を目指す。平成26年度は、LHC加速器の設計エネルギー運転に向けた加速器改良整備のための運転停止期間を利用し、平成24年度に収集した重心系エネルギー8 TeVの陽子相互衝突および比較対照実験として重要な陽子原子核衝突を用いて、ALICE実験において中性中間子の光子崩壊過程解析を推進し、原子核相互衝突における変位測定に堅固なベースラインを与えた。また、平成23年度に収集済の原子核相互衝突事象の高粒子多重度に対応した解析手法の細部までを確立した。26年度が最終年度であるため、記入しない。高エネルギー原子核実験物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画に従い順調に研究を推進中である。LHC加速器ALICE実験を順調に推進している。重心系エネルギー8 TeVまでの陽子相互衝突事象、ALICE実験の主眼である鉛原子核相互衝突事象、比較対照実験として重要な陽子+鉛原子核衝突事象の第一次収集を完了し、平成25年度は物理解析手法の細部までの確立を進めた。本研究課題における研究目標の第一の柱である人類未到エネルギーでの陽子相互衝突における粒子生成機構の解明と理解に向けて、特に高エネルギー光子トリガを用いて収集した事象の解析に焦点を当て、高い横運動領域での生成中間子スケーリング則(またはその破れ)の検証を順調に進めている。並行して第二の柱である非束縛クォーク挙動の解明に向けて、原子核相互衝突における変位測定の予備解析を進めている。平成24年度までに重心系エネルギー8 TeVまでの陽子相互衝突事象、ALICE実験の主眼である鉛原子核相互衝突事象、比較対照実験として重要な陽子+鉛原子核衝突事象の第一次収集を完了した。今後、第二の柱である非束縛クォーク挙動の解明に向けて、原子核相互衝突における変位測定を併せて展開する。引続きALICE実験を推進し、平成24年度には重心系衝突エネルギー8TeVにおいてより高統計の陽子相互衝突事象と、原子核相互衝突における変位機構解明の有力な対照データとなる陽子原子核衝突事象を収集する。後者はLHC加速器において初のデータとなる。
白金単結晶電極を用いたReduced CO_2生成反応の動的過程に関する研究

電極表面の原子配列とその反応性との相関は興味を持たれる研究テーマである。単結晶電極は表面原子の配列を規制できるため、このテーマを詳細に研究するのに適している。Pt電極上でCO_2の電解還元を試みると、CO_2はPt表面に吸着した水素によって還元され、Reduced CO_2(吸着CO)となる。Pt単結晶電極上で、この反応の動的過程を研究した例はまだない。Pt単結晶の基本指数面は吸着水素のエネルギーが大きく異なっており、吸着CO生成速度に顕著な面方位依存性が観測される可能性が高い。今年度、本研究代表者は0.5M硫酸溶液中でPt(111)、Pt(110)面上の吸着CO生成速度を電流-電位曲線を解析することによって調べた。その結果、Pt(110)面上のCO生成初期速度はPt(111)面の約10倍大きいことが明らかになった。Pt(111)面は(111)テラスのみで構成されている。これに対し、Pt(110)面は3原子列の(111)テラスと2原子列の(111)ステップから成っている(1×2構造)。両者の違いはステップの有無だけであるから、ステップの存在が吸着水素によるCO_2還元活性に重要な役割を果たしていることが分かった。0.05-0.02 V(vs.SHE)の範囲で電位を変えて吸着COの最大被覆率を測定した。Pt(110)面の場合、どの電位でもCOは大部分bridge型の吸着形態で電極表面全体を覆っていることが分かった。0.20Vの吸着水素被覆率初期値は0.05Vの1/5しかない。それにもかかわらず吸着COの最大被覆率に電位依存性が観測されないことから、Pt(110)面では消費された吸着水素が再生しCO_2を次々に還元していると考えられる。Pt(111)面ではこのような吸着水素の再生は観測されず、二つの面では吸着のCOの生成機構も異なることが分かった。以上の結果は「電気化学協会1993年秋季大会(1C27)」で既に発表し、"Electrochimica Acta"に投稿予定である。
薬剤誘導性免疫寛容系の基礎的臨床的展開

異種移植が同種移植における提供臓器の不足を補うための究極の移植手段であることは議論の余地のないところである。しかし、Discordant異種における最大の問題点は超急性拒絶反応であり、それを引き起こすrecipient生体内に存在する自然抗体(抗αGal抗体)をどう抑制するかが異種移植成功のための大きな鍵となっている。我々は、これまでにCyclophosphamide(CP)を用いた免疫寛容誘導系を開発し、報告してきた。同種脾細胞(SC)1X10^8投与2日後にCP200mg/kg及びBusulfan(BU)(30mg/kg)を投与し、その翌日に1X10^7同種骨髄細胞(BMC)を追加することでMHC抗原不一致の組み合わせに多いてもドナー特異的免疫寛容を誘導することを報告してきた。今回レシピエントにGal-α(1-3)Gal抗原に対して自然抗体の存在するαGal K0マウスを用い、これまでのプロトコールを応用してαGal抗原に対するB細胞免疫寛容の誘導を試みた。(方法)αGal K0(H-2b/d)をレシピエントに、AKR(H-2k)をドナーとした。無処置群(G1)、SC投与群(G2)、SC+CP投与群(G3)、SC+CP及びBU+BMC(2X10^7)施行群(G4)の4群にてキメリズム、抗αGal抗体産生B細胞の動態及び抗αGal抗体を観察。さらに皮膚移植(SG、心移植(HG)を施行した。(結果)G1では、抗αGal抗体IgM分画のみ認め、G2ではIgM, IgGl, IgG2aの上昇を認めた。G3, G4では抗αGal抗体は認められなかった。HGはGl, G2で急性拒絶され、拒絶心の病理所見では液性拒絶が観察された。G3では平均30日で拒絶され、拒絶心移植片には液性拒絶は観察されなかったが、細胞性拒絶が観察された。SGはG1,G2,G3で10日以内にすべて拒絶された。G4では細胞性拒絶も認めず、キメリズムと皮膚移植片、心移植片の永久生着を認めた。(結論)1.Conventional protoccol : SC+CPにてαGal抗原で前感作を受けているマウスにおいても抗αGal自然抗体の産生を抑制でき、B細胞寛容及び心移植片の生着延長を得た。しかし、細胞性拒絶は生じており、キメリズムや移植片の永久生着すなわちT細胞寛容は誘導できなかった。2.New protocol : SC+CP/BU+BMCにてB細胞寛容及びキメリズムを誘導でき、さらに皮膚及び心移植片の永久生着すなわちT細胞寛容を誘導することができた。我々はこれまでCP誘導性免疫寛容について研究報告してきた。

MHC一致、Minor抗原不一致の組み合わせにおいてspleen cellを1×10^8投与し、2日後にCPを投与することで次の3つのメカニズムによりドナー特異的免疫寛容を誘導することができる。まず初めに末梢のドナーに反応するT cellが減少するclonal destrutionがみられ、次にthymusにおいてドナーreactive T cellがnegative serectionをうけるclonal deletionとキメラの誘導、最後にlate phaseにおけるregulatory cellの出現である。先ほどのSC+CPではMHCの壁を越えて免疫寛容を誘導できないが、さらにこれまでのプロトコールに加え、Myelo abrativeな作用のあるブスルファンを投与しその1日後にT cell depletionしたBMCを投与することで骨髄レベルのキメラを誘導し、MHCの壁を越えてドナー特異的免疫寛容を誘導することができる。<結語>SC+CPの処置でsplit toleranceが認められた。また、SC+CP/BU+BMTの処置により永久的なキメリズムとSGの永久生着を認め、自然抗体の存在下においても有効であることが示された。異種移植が同種移植における提供臓器の不足を補うための究極の移植手段であることは議論の余地のないところである。しかし、Discordant異種における最大の問題点は超急性拒絶反応であり、それを引き起こすrecipient生体内に存在する自然抗体(抗αGal抗体)をどう抑制するかが異種移植成功のための大きな鍵となっている。我々は、これまでにCyclophosphamide(CP)を用いた免疫寛容誘導系を開発し、報告してきた。同種脾細胞(SC)1×10^8投与2日後にCP200mg/kg及びBusulfan (BU)(30mg/kg)を投与し、その翌日に1×10^7同種骨髄細胞(BMC)を追加することでMHC抗原不一致の組み合わせにおいてもドナー特異的免疫寛容を誘導することを報告してきた。今回レシピエントにGal-α(1-3)Ga1抗原に対して自然抗体の存在するαGal K0マウスを用い、これまでのプロトコールを応用してαGa1抗原に対するB細胞免疫寛容の誘導を試みた。(方法)αGal KO(H-2b/d)をレシピエントに、AKR(H-2k)をドナーとした。無処置群(G1)、SC投与群(G2)、SC+CP投与群(G3)、SC+CP及びBU+BMC(2×10^7)施行群(G4)の4群にてキメリズム、抗αGa1抗体産生B細胞の動態及び抗αGal抗体を観察。さらに皮膚移植(SG、心移植(HG)を施行した。(結果)G1では、抗αGal抗体のIgM分画のみ認め、G2ではIgM,IgG1,IgG2aの上昇を認めた。G3,G4では抗αGal抗体は認められなかった。HGはG1,G2で急性拒絶され、拒絶心の病理所見では液性拒絶が観察された。G3では平均30日で拒絶され、拒絶心移植片には液性拒絶は観察されなかったが、細胞性拒絶が観察された。SGはG1,G2,G3で10日以内にすべて拒絶された。G4では細胞性拒絶も認めず、キメリズムと皮膚移植片、心移植片の永久生着を認めた。(結論)1.Conventionalprotocol : SC+CPにてαGal抗原で前感作を受けているマウスにおいても抗αGa1自然抗体の産生を抑制でき、B細胞寛容及び心移植片の生着延長を得た。
インターフェロン徐放による心不全治療の研究

徐放のための基材として硫酸基導入型ゼラチンハイドロゲルを用いシートを作成した。含水率を調節した結果98.8器のものが実験には至適であった。このシートにIFN-γを含浸させることにより約2週間の徐放効果が得られることが明らかとなり、下記の動物実験に使用した。2.拡張型心筋症ラットモデルにおける実験ブタ心筋より精製したミオシンを、週齢5週のルイスラットの足甲部に皮下注射し自己免疫反応を惹起して心機能障害を誘発させ、6週間後に拡張型心筋症モデルを完成させた。拡張型心筋症モデルラットを全身麻酔下に開胸しシートを心外膜上に貼り付けた。このとき動物を次のように3群に分けた。徐放化IFN-γシートを心外膜上から投与する群(治療群)をIFN-γの濃度を変えて2群(A群:IFN-γ10000単位、B群:IFN-γ1000単位、各群n=10)と、生食のみを含ませたシートを心外膜上においた群(C群:対照群、n=10)である。4週後に心機能評価を行った結果、心エコー上、左室拡張末期径は各群で差を認めなかったが、左室内径短縮率はA群44.9±2.9%(mean±SD、以下同様)でありC群(対照群)の36.1±5.2%と比較して有意に高く、左室内腔面積変化率は群60.0±3.3%、C群497±8.4%と、治療群において左室収縮機能が改善していた。心臓組織標本のMasson-Trichrome染色により心筋内の線維化組織の割合を算出すると、治療群において線維化が抑えられていた。現在組織中のIFN-γ及びTGF-βのシグナル伝達経路における組織線維化に関与するペプチド濃度の測定を行い併せて発表準備中であり、さらに、より心機能不良の拡張型心筋症モデルを作成し重症心不全に対するIFN-γの治療効果を検討中である。
産卵鶏の健康・快適性評価:ケージ飼育と代替飼育法との多面的比較

バタリーおよび福祉ケージ各2つの飼育密度、平飼およびそれに野外放飼場を付設した鶏舎の計6システムに供試鶏を収容し、2年間にわたって多面的に比較した。鶏の行動、生理・免疫反応および生産性等の結果、および国内外の文献から、新たな福祉評価法を提起した。それにより、小型福祉ケージの利点を明らかにするとともに、砂浴び場などの利用を巡る争いを避けるよう、これら資源をケージの左右に分散した改良福祉ケージを考案し、その有用性を示した。バタリーケージおよび福祉ケージそれぞれ2つのグループサイズに加えて、平飼およびそれに野外運動場を付設した鶏舎の合計6つのシステムに供試鶏を収容して長期的に比較する。すなわち本研究では、我が国の採卵養鶏において現在も多く採用されているバタリーケージと、巣箱・砂浴び場・止まり木を設置した福祉ケージ、および平飼鶏舎のそれぞれに、現在EUで推奨されている密度で採卵鶏を収容し、行動および生理反応を定期的に記録するとともに、生産性および健康性の観点からも評価し、多面的に比較を行う。これにより、バタリーケージの長短所および真の問題の有無とその改良法を明らかにすることにより、ケージ養鶏の存続あるいは改廃のための明確な科学的根拠を示すことを目的とした。平飼いで育雛された284羽の産卵鶏を供試し、16週齢時に、上記の6システムに分配した。本年度はまず、導入後2週間および導入4・7週目における行動・空間利用の変化を調査した。バタリーおよび福祉ケージとも、摂食割谷は導入1日目から3日目にかけて増加し(P<0.05)、その後、一定になった。非ケージシステムでは、摂食割合は導入直後から変化は見られなかったものの、放飼区における食草割合は、導入後2週間で直線的に増加する傾向にあった。野外運動場の利用割合も、同様の傾向を示した。先行研究との比較から、(1)導入前の環境に関係なく、ケージシステムへの順化は数日で行なわれること、(2)非ケージシステムへの順化は、ケージよりも非ケージシステムで育雛された場合に早くなることから、非ケージシステムから非ケージシステムへの導入が、より福祉的であること、(3)導入前の環境が非ケージシステムであっても、放飼への順化は2適間以上を要することなどが示された。その後、行動観察を続けるとともに、生産性および卵質、体重・爪の長さ・羽毛等の健康状態、生理・免疫反応などを定期的に測定している。本研究では、我が国の採卵養鶏において現在も多く採用されているバタリーケージと、巣箱・砂浴び場・止まり木を設置した福祉ケージそれぞれ2つのグループサイズに加えて、平飼鶏舎とそれに野外運動場を付設した鶏舎の合計6つのシステムに採卵鶏を収容し、約1年にわたって行動および生理反応を定期的に記録するとともに、生産性および健康性の観点からも評価し、多面的に比較を行った。平成19年度における、各システム導入直後の比較にひき続き、平成20年度には産卵ピーク以降の約1年間の観察を行った。各システムにおける鶏の行動、生理・免疫反応および生産性について比較した結果から、動物の反応をベースにして6システムを評価した。また、国内外の鶏の福祉に関する文献から、福祉レベルを評価するために測定・観察すべき項目を洗い出し、それらを「5つの自由」の観点から分類して新たな評価法を試作し、その評価を従来の評価法と比較し、その有用性を確認した上で各システム総合的に評価した。その結果、5羽を収容した小型福祉ケージが、ケージの経済的および衛生的利点を維持しつつも,鶏の行動の自由も比較的保証できる優れたシステムであることを明らかにした。しかし、砂浴び場等の資源が社会の順位の高い個体に優先的に使用され、それに伴い資源を巡る敵対行動が見られた。そこで、それら資源をケージの左右2カ所に分散した改良福祉ケージを考案し、そこに改めて新個体を導入し、そこでの結果についても検討を加えた結果、その有効性を確認し、新たな飼育システムとして提案した。
パターンマイニングと疎性モデリングに基づく大規模系列データからの知識創出

本研究では,系列データやグラフデータなど単純な数値のみでない関係性の構造データからの統計的学習アルゴリズムの開発を行ってきた.当該年度においては,1)グラフデータ解析機械学習手法の開発・国際学会投稿, 2)時系列データ解析機械学習の開発,に主に注力した.1)について,グラフ表現は系列を含む汎用的なデータの表現であるが,その組み合わせ的な性質から取り扱いが難しい.機械学習では,対象間の類似性を測ることで,多様な解析が可能になるが,これまでのグラフ類似性尺度は,解釈性が低いものやデータに適応的に最適化できないものが多かった.ここでは,与えられたグラフデータとそのラベルから,適応的にグラフ距離尺度を最適化する方法を提案した.特に,マイニングと最適化の技術を融合することで組み合わせ計算の困難性を緩和できることを示した.この成果はデータマイニングの国際会議KDD(2019年度採択率14.2%)に採択された.また, 2)については,時系列の連続値データから重要パターンを抽出するアルゴリズムの開発を行った.観測装置の低コスト化に伴い時系列データ解析の需要は高まる一方である.多くの場合,計測したデータから特徴的な挙動を抽出することが重要となる.この研究では,連続値の時系列情報から特定のカテゴリに属すデータ群に特徴的な挙動を学習する手法を開発した.ここでも組み合わせ的に発生する候補パターンをマイニングにより効率的に処理できることを示した.こちらも順次,学会発表/論文投稿を目指す.土台となるアルゴリズムが揃い始めている.一部の成果は,機械学習/データマイニングの最高峰の国際学会に採択されている.機械学習分野では,論文誌以上に学会が重要視されるため,成果の波及という観点からもこれは望ましい.これらの手法を土台にして,さらなる発展を考えていける状況になってきているため,概ね順調に推移しているとした.計画以上の進行を目指す一つのアプローチはとしては応用事例の模索が挙げられる.ここまでで構築した基礎手法について,さらなる拡張や展開を進めていく.具体的には,グラフデータの学習では,グラフの頂点に連続値データが付随するような状況が多くあるが,そのような状況への拡張や,時系列データの解析では,次元が高くなった場合への対処などが課題として挙げられる.これらの基礎方法論の拡充を行いつつ,応用の模索を行う.応用としては,化合物グラフや,遺伝子ネットワーク,GPSデータなどの移動情報データなど,publicなデータや,共同研究者の持つデータなど様々な観点から検討していきたい.データ収集の効率化により多様な形式のデータ解析の需要が高まっている.本研究課題は単純なテーブル型の数値情報ではなく構造を持った系列型のデータを扱う機械学習手法を開発する.例えば,GPSセンサーやビーコン等による継時的な測定データが大量に増えている.またDNA配列や遺伝子発現データなども複雑な関係性を持つ系列データとみなすことができるが,各々の構成要素の関係性を考慮すると,必要な計算は組み合わせ的に増大する.このような複雑なデータを効率よく扱うための機械学習基礎方法論の構築が本課題の目標となる.本年度はまず連続値の系列情報から特徴的なパターンを抽出する方法論の基本的な枠組みを検討した.ラベル付きの連続値系列データから各ラベルに特徴的な行動パターンを抽出する推定問題を凸最適化として記述できることを導出し,さらに,類似したパターンをまとめて代表的なパターンのみを列挙できることを示した.今年度はこの内容の国際会議における発表または論文化を目指す.また,グラフ型の構造を持つデータ解析についても検討を進めた.例えば,遺伝子の発現量のような数値データの持つ相関構造をタンパク質のネットワーク上で解析するための因子分析法の開発を進めた.グラフィカルガウシアンモデルと因子分析を組み合わせることでグラフ上の接続構造と数値データの共分散構造の両方を考慮した解析が可能であることを示した.また,材料分野ではイオンの伝導経路に関する系列情報の解析がイオン伝導体の研究では行われる.このような問題に対して,ガウス過程に基づく系列解析法の開発を行った.研究の初期段階は方法論の開発であったが,これについては国内学会,国際学会発表を行うことができた.また,当初検討していたもの以外にも可能性が出てきたため,次年度以降の検討事項としている.一方で,材料科学での応用でも系列情報が非常に重要な役割を果たす事例を考えることができた.全体としては概ね順調に進行していると考えている.本研究では,系列データやグラフデータなど単純な数値のみでない関係性の構造データからの統計的学習アルゴリズムの開発を行ってきた.当該年度においては,1)グラフデータ解析機械学習手法の開発・国際学会投稿, 2)時系列データ解析機械学習の開発,に主に注力した.1)について,グラフ表現は系列を含む汎用的なデータの表現であるが,その組み合わせ的な性質から取り扱いが難しい.機械学習では,対象間の類似性を測ることで,多様な解析が可能になるが,これまでのグラフ類似性尺度は,解釈性が低いものやデータに適応的に最適化できないものが多かった.ここでは,与えられたグラフデータとそのラベルから,適応的にグラフ距離尺度を最適化する方法を提案した.特に,マイニングと最適化の技術を融合することで組み合わせ計算の困難性を緩和できることを示した.この成果はデータマイニングの国際会議KDD(2019年度採択率14.2%)に採択された.また, 2)については,時系列の連続値データから重要パターンを抽出するアルゴリズムの開発を行った.観測装置の低コスト化に伴い時系列データ解析の需要は高まる一方である.多くの場合,計測したデータから特徴的な挙動を抽出することが重要となる.

この研究では,連続値の時系列情報から特定のカテゴリに属すデータ群に特徴的な挙動を学習する手法を開発した.ここでも組み合わせ的に発生する候補パターンをマイニングにより効率的に処理できることを示した.こちらも順次,学会発表/論文投稿を目指す.土台となるアルゴリズムが揃い始めている.一部の成果は,機械学習/データマイニングの最高峰の国際学会に採択されている.機械学習分野では,論文誌以上に学会が重要視されるため,成果の波及という観点からもこれは望ましい.これらの手法を土台にして,さらなる発展を考えていける状況になってきているため,概ね順調に推移しているとした.計画以上の進行を目指す一つのアプローチはとしては応用事例の模索が挙げられる.系列から重要なパターンを抽出する基礎方法論の構築を引き続き進める.新たな試みとして,カーネル法に基づき統計的に重要なパターンを列挙するアプローチの検討を始めている.カーネル法ではカーネル関数と呼ばれる関数を通して系列やグラフなど様々な構造を考慮させることができる.ただし,組み合わせ的に増加する候補を考える場合には計算量的な困難があった.ここでは,研究申請者が以前の研究で用いたセーフスクリーニングの考え方を応用し,現実的な計算量でカーネル法とパターンマイニングを組みわせる.特に系列やグラフの個々のデータ構造に関して計算効率の検討を行い,スケーラビリティの高い方法論の構築を目指す.既存のデータマイニング技術と数値最適化の技術を組み合わせることで不要な候補を効率的に削除し,組み合わせ的に増える可能性を効率的に扱うアルゴリズムができると考えている.このような技術の一般化を進めて,様々な構造を取り扱える枠組みの整理を進める.同時に材料科学や生物学,動物行動学データでの応用の可能性を検討する.ここまでで構築した基礎手法について,さらなる拡張や展開を進めていく.具体的には,グラフデータの学習では,グラフの頂点に連続値データが付随するような状況が多くあるが,そのような状況への拡張や,時系列データの解析では,次元が高くなった場合への対処などが課題として挙げられる.これらの基礎方法論の拡充を行いつつ,応用の模索を行う.応用としては,化合物グラフや,遺伝子ネットワーク,GPSデータなどの移動情報データなど,publicなデータや,共同研究者の持つデータなど様々な観点から検討していきたい.
肺気腫における癌関連線維芽細胞を介した肺癌進展誘導の機序解明と新規治療法の開発

肺癌治療の新たな標的として、癌関連線維芽細胞が有用であるか否かを検討するために、我々は、肺気腫を合併した肺癌における癌関連線維芽細胞の特性と気腫肺での肺癌の進展における癌関連線維芽細胞の役割を解明することを目的とした。我々は、肺気腫モデルマウスを用いてLewis肺癌細胞xenograftモデルを作製し、そのモデルマウスから摘出した気腫肺における癌関連線維芽細胞の同定をFACS解析を用いたFAP、alpha-SMA陽性細胞の検出により試みた。本研究では癌の維持、進展を制御しているとされる癌関連線維芽細胞(CAF)に注目して、肺気腫を合併した肺癌の進展への関与とそのメカニズムを明らかにし、CAFを標的とした新規治療戦略を模索する。動物モデルの作成を行った。マウスにエラスターゼを経気管的に投与し、肺気腫マウスを作製し、肺気腫マウスを用いて転移性肺癌モデルを完成させた。ヒト手術標本は過去に当施設で手術を受けた肺癌患者の摘出標本(高分解能CTにより肺気腫の有無の分別)を使用する予定をしており、その臨床的悪性度、予後など臨床データの収集を行った。癌組織内におけるCAFの同定、CAFの起源の探索、癌組織からCAFの単離、CAFの機能解析を行うことで、肺気腫を合併した肺癌のCAFの特性を調べた。動物モデルを用いて免疫組織化学染色で評価した。CAFや線維芽細胞の表面マーカーであるFAP、FSP-1、α-SMA、Vimentinを使用する。CAFを既知の分子表面マーカーで同定し、その分布を明らかにした。動物転移性肺癌モデルの摘出肺から肺細胞の初代培養を行った。第2または第3継代細胞をFAP、α-SMAの分子表面マーカーの抗体を使用し、Flow cytometryでCAFを単離した。本研究は肺気腫を合併した肺癌における癌関連線維芽細胞(以下CAF)の特性と癌進展誘導のメカニズムを解明し、CAFを標的とする新たな肺癌治療戦略を開発することを目的としている。エラスターゼを経気管的に投与し、肺気腫マウスを作製し、肺気腫マウスとLewis肺癌細胞を用いて転移性肺癌モデルを完成させた。癌組織内におけるCAFを表面マーカーであるFAP, FSP-1, alpha-SMA, Vimentinを使用し、同定した。動物転移性肺癌モデルの摘出肺から初代培養を行い、第2または第3継代細胞をFAPやalpha-SMA抗体を使用し、Flow cytometryでCAFを単離した。動物転移性肺癌モデルの摘出肺から単離されたCAFを培養し、細胞生存、細胞増殖能、アポトーシスを評価した。CAFから分泌されると報告されているVEGF, HGF, FGF, IGF, PDGF, CXCL-1, 5, 12, 14, MCP-1, IL-1, 6, 8, TNF-alpha, MMP-1, 2, 3, 9, 11, 13, 14, 19, TIMP-1, 2, 3を評価するために培養液中のそれらの項目をELISA, Gelatin-zymography, Western Blottingを使用し、測定した。普通肺にできた肺癌のCAFに比べて、肺気腫を合併した肺癌のCAFからの分泌が有意に多い因子を特定した。タンパク質マイクロアレイ、DNAマイクロアレイを用いてCAFの合成タンパク質、DNAを網羅的に検索するまでは至らなかった。呼吸器外科モデルマウス作成に関する手技安定に時間を要した。肺組織からの肺細胞初代培養の技術習得に大きな時間を要した。研究分担者、協力者と話し合いを行い、研究分担内容の再検討を行う。研究進行状況を常に把握しながら、研究を進めていく。まずはCAFの起源を探索する。起源は肺の線維芽細胞からの変化または、かつ骨髄由来の細胞の生着、分化が有力とされている。骨髄由来細胞のみをGFP(green fluorescence protein)で認識できる肺気腫マウスを作製する。同モデルマウスを用いて転移性肺癌モデルを作製する。摘出肺標本をCAFに特異的に発現するとされるFAP、FSP-1、α-SMA、Vimentinの免疫組織化学染色を行う。癌組織内のGFP陽性/FAP陽性の細胞を骨髄由来のCAFと、GFP陰性/FAP陽性の細胞を骨髄以外の組織由来のCAFと判断し、それぞれの比率を算出する。またCAFの機能解析を行う。動物転移性肺癌モデルの摘出肺単離されたCAFを培養し、細胞生存、細胞増殖能、アポトーシスを評価する。

一般的にCAFから分泌されると報告されている成長因子(VEGF、HGF、FGF、IGF、PDGF)・ケモカイン(CXCL-1, 5, 12, 14、MCP-1)・サイトカイン(IL-1, 6, 8、TNF-α)、MMPs(MMP-1, 2, 3, 9, 11, 13, 14, 19、TIMP-1, 2, 3)を評価するために培養液中のそれらの項目を測定する。普通肺にできた肺癌のCAFに比べて、肺気腫を合併した肺癌のCAFからの分泌が有意に多い因子を特定する。ELISA、Gelatin-zymography、Western Blottingを使用し、定性・定量的評価を行う。タンパク質マイクロアレイ、DNAマイクロアレイを用いてCAFの合成タンパク質、DNAを網羅的に検索する。上記実験を早急に進める。当初の計画通りにはいかず、モデルマウス作成や肺組織からの肺細胞初代培養に大きな時間を要したため、本年度の実験計画に入っていた組織免疫染色、ELISA、Western blottingに用いる抗体や薬剤などの消耗品の購入を見送ったため、未使用額が生じた。次年度は、in vivoを中心とした解析を予定しており、その解析費用に充てる予定である。
骨形成タンパク質に対する応答能の制御機構

〔1研究目的〕様々な形態形成の制御因子として働く骨形成タンパク質(BMP)に対する細胞の応答能(コンピテンス)は、発生過程の時期および領域に応じてダイナミックに変化していると予想され、形態形成を分子レベルで知るうえで応答能の制御機構を理解することは不可欠である。しかしながら、BMPシグナル伝達機構の詳細が近年明らかにされつつある一方で、応答能の確立および調節機構に着目した研究は数少ない。本研究では、研究代表者がBMPに対する応答能の制御因子として単離したXOct-25転写因子の下流因子の探索と機能解析をおこない、応答能の確立および調節機構を分子レベルで明らかにすることを目的とした。〔2研究成果〕XOct-25はBMPシグナルを抑制して神経形成の促進に働くことから、Oct下流因子の機能阻害が神経形成に与える影響を解析した。Oct下流因子mRNAの翻訳を阻害するモルフォリーノオリゴをツメガエル胚に注入した結果、予想どおり神経系に形態的な異常が見られた。また、ホールマウントin situハイブリダイゼーション法によってマーカー遺伝子の発現領域を解析したところ頭部神経領域が拡大し、後方神経領域(脊髄)が縮小していることが分かった。この結果は、Oct下流因子が後方神経の形成に働くことを示唆しており、XOct-25とその下流因子が共に神経板の後方領域で発現するという過去の研究結果とも一致していた。さらに、Oct下流因子の過剰発現が、BMPアンタゴニストによって誘導された前方神経を後方化させること、また下流因子単独での過剰発現が表皮形成を抑制することも明らかになっており、Oct下流因子は、外胚葉の神経・表皮の細胞運命決定と神経の前後軸パターン形成に働くと考えられた。本研究では、研究代表者がBMPに対する応答能の制御因子として単離したXOct-25転写因子について、その下流因子の探索と機能解析をおこない、応答能の確立および調節機構を分子レベルで明らかにする。今年度は、マイクロアレイ法を用いてXOct-25転写因子の下流因子の探索をおこない、過剰発現実験によって下流因子の機能を解析することを目的とした。〔2研究成果〕XOct-25は転写活性化因子として機能しており、下流因子を誘導することによって間接的にBMPシグナルの標的遺伝子の発現を抑制していると考えられた。そこで、誘導型XOct-25(GR-Oct)によって転写レベルで発現が誘導される遺伝子をマイクロアレイ法によって単離することを試みた。GR-Octを発現させた予定外胚葉を、DEXを含む培養液と含まない培養液の2つの条件に分けて培養し、それぞれの予定外胚葉から抽出したRNAを用いてマイクロアレイ解析をおこなった。実験を2回行い、XOct-25が活性化した条件(DEXあり)で再現良く、かっ有意に発現が上昇した遺伝子(下流因子)を1つ選び出した。この下流因子に特異的なプライマーを用いてRT-PCR法をおこない、XOct-25が下流因子の発現を強く誘導することを確認した。また、ツメガエル初期胚に対するin situハイブリダイゼーション法を行い、下流因子の発現領域を解析した。その結果、下流因子の発現は初期原腸胚期以降に強くなり、神経板に限局することが明らかになった。さらに、下流因子のmRNAをツメガエル卵に注入して過剰発現させたところ、表皮の形成が抑制され、下流因子がXOct-25と同様に、BMPシグナルを抑制している可能性が高いことが分かった。〔1研究目的〕

様々な形態形成の制御因子として働く骨形成タンパク質(BMP)に対する細胞の応答能(コンピテンス)は、発生過程の時期および領域に応じてダイナミックに変化していると予想され、形態形成を分子レベルで知るうえで応答能の制御機構を理解することは不可欠である。しかしながら、BMPシグナル伝達機構の詳細が近年明らかにされつつある一方で、応答能の確立および調節機構に着目した研究は数少ない。本研究では、研究代表者がBMPに対する応答能の制御因子として単離したXOct-25転写因子について、その下流因子の探索と機能解析をおこない、応答能の確立および調節機構を分子レベルで明らかにする。今年度は、機能阻害実験によって、XOct-25転写因子の下流因子(Oct下流因子)の機能を解析することを目的とした。〔2研究成果〕XOct-25はBMPシグナルを抑制して神経形成の促進に働くことから、Oct下流因子の機能阻害が神経形成に与える影響を解析した。Oct下流因子mRNAの翻訳を阻害するモルフォリーノオリゴをツメガエル胚に注入した結果、予想どおり神経系に形態的な異常が見られた。また、ホールマウントin situハイブリダイゼーション法によってマーカー遺伝子の発現領域を解析したところ頭部神経領域が拡大し、後方神経領域(脊髄)が縮小していることが分かった。この結果は、Oct下流因子が後方神経の形成に働くことを示唆しており、XOct-25とその下流因子が共に神経板の後方領域で発現するという過去の研究結果とも一致していた。さらに、Oct下流因子の過剰発現が、BMPアンタゴニストによって誘導された前方神経を後方化させること、また下流因子単独での過剰発現が表皮形成を抑制することも明らかになっており、Oct下流因子は、外胚葉の神経・表皮の細胞運命決定と神経の前後軸パターン形成に働くと考えられた。
環境汚染物質の胎児移行性の簡便評価に適したin vitro血液胎盤関門モデル

今年度は,in vitro血液胎盤モデル(栄養芽細胞層モデル)として近年提案されている2つの手法のうち,特に改善された培養形におけるヒト胎盤由来の初代培養栄養芽細胞(cytotrophoblast)を用いるモデルを用いて,一連の検討を行った.すなわち,前年度の絨毛ガン細胞BeWo細胞を用いた検討と同じく,重金属や多環芳香族炭化水素などの代表的な環境汚染物質をモデル物質として,それらの膜透過性と蓄積性とを評価し,Bewo細胞でのデータとの比較を行った.初代培養栄養芽細胞の採取・単離と培養系作製については,2001年のHemmingsらの手法を用いた.細胞単離・精製は高橋・渡辺が行い,酒井が培養系を作製し,化学物質の透過実験を行った.まず,Hemmingsらの培養系については,連続した細胞膜を得るために単離精製したcytotrophoblast細胞を一旦凍結保存し4日ごとに3回に分けて半透膜培養基に播種するという煩雑な手法であった.しかしながら,報告されている通り,通常のcytotrophoblastの初代培養で顕著に起こる凝集を防ぎ,EGF等を含む培養液中で多核のsyncytiotrophoblast細胞へと分化し,12日培養でほぼ均一な細胞層を形成し,その後少なくとも10日間は培養下で形態学的に安定であった.この状況下で多環芳香族炭化水素であるベンゾ[a]ピレン(BaP)の受動・能動輸送を評価した.まず胎児側へのBaP原体としての透過はBeWo細胞膜の20-30%に比べて10%以下であった.胎児側からのBaP負荷では30%程度の透過が得られたため,胎児側毒性物質を母体側に排除する能動輸送メカニズムが多環芳香族類に働いていることがわかった.また,非誘導および誘導条件下でチトクロームP450 1A1/2活性を評価したところ,BeWo細胞と比較して初代培養ではおおよそ2倍程度の活性を持つことが明らかとなった.しかしながら,これらの逆輸送や代謝能は,肝臓や小腸と比較すると,一桁以上小さいもので,血液胎盤関門の環境汚染物質へのバリアーとして脆弱性を裏付けた.今年度は,ヒト胎盤絨毛がん由来のBewo細胞を半透膜培養カップで培養し,母体側(細胞上面)から胎児側(膜下)へのモデル物質の透過性を評価した。まず培養日数の影響については,膜上で培養し,小腸膜の透過性試験に用いられるフルオレセイン(蛍光で測定)とマンニトール(HPLCで測定)をモデル化学物質として,母体側に負荷ご48時間までの透過を評価した。その結果,両物質については,培養日数が増すに従って,著しくその透過が低くなり,7-12日でもっとも低くなった.その後はかえって透過係数は上がった.これらの低分子物質の透過は実際の血液胎盤関門では非常に制限されているので,本細胞については,半透膜上に播種後,7-12日に用いるのが適当と思われた.次に,代表的な環境汚染物質として,多環芳香族炭化水素について,その透過性を評価した.48時間後で20-30%の透過率が得られ,灌流胎盤実験で指摘されているとおり,親油性の環境汚染物質の中程度の透過を裏付けた。特にベンゾ[a]ピレンについてその透過と代謝を調べたところ,わずかではあるが代謝を受けることが明らかとなった.ただし,究極の毒性物質前駆体の生成は検出限界以下であった.また胎児側からの負荷を行うと,能動的な取り込みが見られるアミン酸・脂質・糖類などとは逆に,小腸などと同様に母体側への選択的輸送を観察することができたが,その防護機構は極めて脆弱なものであった。今年度は,in vitro血液胎盤モデル(栄養芽細胞層モデル)として近年提案されている2つの手法のうち,特に改善された培養形におけるヒト胎盤由来の初代培養栄養芽細胞(cytotrophoblast)を用いるモデルを用いて,一連の検討を行った.すなわち,前年度の絨毛ガン細胞BeWo細胞を用いた検討と同じく,重金属や多環芳香族炭化水素などの代表的な環境汚染物質をモデル物質として,それらの膜透過性と蓄積性とを評価し,Bewo細胞でのデータとの比較を行った.初代培養栄養芽細胞の採取・単離と培養系作製については,2001年のHemmingsらの手法を用いた.細胞単離・精製は高橋・渡辺が行い,酒井が培養系を作製し,化学物質の透過実験を行った.まず,Hemmingsらの培養系については,連続した細胞膜を得るために単離精製したcytotrophoblast細胞を一旦凍結保存し4日ごとに3回に分けて半透膜培養基に播種するという煩雑な手法であった.しかしながら,報告されている通り,通常のcytotrophoblastの初代培養で顕著に起こる凝集を防ぎ,EGF等を含む培養液中で多核のsyncytiotrophoblast細胞へと分化し,12日培養でほぼ均一な細胞層を形成し,その後少なくとも10日間は培養下で形態学的に安定であった.この状況下で多環芳香族炭化水素であるベンゾ[a]ピレン(BaP)の受動・能動輸送を評価した.まず胎児側へのBaP原体としての透過はBeWo細胞膜の20-30%に比べて10%以下であった.

胎児側からのBaP負荷では30%程度の透過が得られたため,胎児側毒性物質を母体側に排除する能動輸送メカニズムが多環芳香族類に働いていることがわかった.また,非誘導および誘導条件下でチトクロームP450 1A1/2活性を評価したところ,BeWo細胞と比較して初代培養ではおおよそ2倍程度の活性を持つことが明らかとなった.しかしながら,これらの逆輸送や代謝能は,肝臓や小腸と比較すると,一桁以上小さいもので,血液胎盤関門の環境汚染物質へのバリアーとして脆弱性を裏付けた.
資源循環型農場を対象とした土-水-植物分野の連携による環境保全型圃場管理法の創出

近年,農業においては安全・安心な食料生産と自然環境との調和,資源のリサイクルが求められている。その中で循環型畜産においては,家畜の他に土と水と植物(飼料作物)ならびにそれらの管理作業との連携した形での評価手法が課題である。そこで,本研究では,土環境,水環境,植物環境,生物生産情報それぞれについて検討と評価を行い,環境保全型の圃場管理方法ならびに指標の提案を行うことを目的としている。最終年度は,調査試験対象地として資源循環型農業の有機牛肉生産を実施している青森県の横浜牧場を中心に継続で調査研究を実施し,さらに,学会などで研究成果を公表し,最終報告書の取り纏めを行なった。1)水環境の把握:牧場場内ため池と周辺河川ならびに放牧草地において降水量,流量,地下水,水質を調べ,水文水質学的見地からの実態を把握し,さらに放牧が水質に及ぼす影響にについて評価検討を行った。2)土壌・植物環境の把握と空間データのモデリング:圃場情報の中でも,草丈や収量などの作物の生長量,土壌特性などの情報を入手した。3)ラジコンヘリによる空撮システムの開発と評価:ラジコンヘリとステレオ撮影による簡易4バンドカメラスステム開発し,調査対象牧場において空撮を行い,牧草地のNDVI値を求めた。4)循環型畜産における物質収支の把握と評価:調査試験対象牧場ならびに近隣の牛の飼養をこなっている草地・牧場において,堆肥,乾草などの処理と利用の実態を調べ,窒素を指標とした物質収支の検討を行なった。21世紀は食料と環境の時代と言われ,農村は自然環境との調和が求められ,農村の持つ多面的機能が評価されている。農業においては安全・安心な食料生産が求められている。その中で循環型畜産では,家畜の他に土と水と植物(飼料作物)ならびにそれらの管理作業との連携した形での評価手法が課題である。そこで,本研究では,既存の管理体系から化学肥料を使用しないで家畜ふん尿のみによる飼料生産体系への移行期において土環境,水環境,植物環境,生物生産情報それぞれについて検討と評価を行い,環境保全型の圃場管理方法ならびに指標の提案を行うことを目的としている。今年度は,調査試験対象地として資源循環型農業を計画実施し,有機牛肉生産を実施している青森県の横浜牧場を中心に以下の項目について研究を行なった。1、水環境の把握:牧場場内ため池と周辺河川ならびに放牧草地において降水量,流量,地下水,水質を調べ,水文水質学的見地からの実態を把握した。2、土壌・植物環境の把握と空間データのモデリング:圃場情報の中でも,草丈や収量などの作物の生長量,土壌特性などの情報を入手した。3、ラジコンヘリによる空撮システムの開発と評価:ラジコンヘリとステレオ撮影による簡易4バンドカメラシステム開発し,試験飛行の準備を行なった。4、循環型畜産における物質収支の把握と評価:試験対象牧場での堆肥,乾草などの処理と利用の実態を調べ,物質収支を把握した。今年度は,調査試験対象地として資源循環型農業の有機牛肉生産を実施している青森県の横浜牧場を中心に以下の項目について調査研究を行なった。1、水環境の把握:牧場場内ため池と周辺河川ならびに放牧草地において降水量,流量,地下水,水質を調べ,水文水質学的見地からの実態を把握し,さらに放牧が水質に及ぼす影響について評価検討を行った。

3、ラジコンヘリによる空撮システムの開発と評価:ラジコンヘリとステレオ撮影による簡易4バンドカメラシステム開発し,調査対象牧場において空撮を行い,牧草地のNDVI値を求めた。4、地形情報の把握:牧場の基礎データとして地形図を作製するためにGPSで位置座標の測量を行った。5、循環型畜産における物質収支の把握と評価:調査試験対象牧場ならびに近隣の牛の飼養をこなっている草地・牧場において,堆肥,乾草などの処理と利用の実態を調べ,窒素を指標とした物質収支の検討を行なった。農業・農村においては安全・安心な食料生産と自然環境との調和,資源のリサイクルが求められている。その中で循環型畜産においては,家畜の他に土と水と植物(飼料作物)ならびにそれらの管理作業との連携した形での評価手法が課題である。そこで,本研究では,土環境,水環境,植物環境,生物生産情報それぞれについて検討と評価を行い,環境保全型の圃場管理方法ならびに指標の提案を行うことを目的としている。今年度は,調査試験対象地として資源循環型農業の有機牛肉生産を実施している青森県の横浜牧場を中心に調査研究を行ない,研究成果の取り纏めと公表を行なった。1.水環境の把握:牧場場内ため池と周辺河川ならびに放牧草地において降水量,流量,地下水,水質を調べ,水文水質学的見地からの実態を把握し,さらに放牧が水質に及ぼす影響について評価検討を行った。2.土壌・植物環境の把握と空間データのモデリング:圃場情報の中でも,草丈や収量などの作物の生長量,土壌特性などの情報を入手した。3.ラジコンヘリによる空撮システムの開発と評価:ラジコンヘリとステレオ撮影による簡易4バンドカメラスステム開発し,調査対象牧場において空撮を行い,牧草地のNDVI値を求めた。4.地形情報の把握:牧場の基礎データとして地形図を作製するために地形測量を行った。5.循環型畜産における物質収支の把握と評価:調査試験対象牧場ならびに近隣の牛の飼養を行なっている草地・牧場において,堆肥,乾草などの処理と利用の実態を調べ,窒素を指標とした物質収支の検討を行なった。
メカノケミカル反応を用いたシリコン基板上への微粒子制御配列

シリコンや金属基板表面を高級アルコールなどの表面疎水化改質剤存在下で機械的な力を加えて傷を付けると、これによって生じた新生表面だけがメカノケミカル反応によって疎水化する。この基板に疎水性表面を持つ固体微粒子を分散塗布すると、疎水性引力によって疎水化改質した部分だけに選択的に固体微粒子を集積付着させることができる。この方法は従来に無かった新しい原理に基づく基板上への自己組織化微粒子付着法であり、簡単な装置と安いコストで基板上に微粒子集積体を作ることができる。本研究から得られた成果を以下に示した。1)基板表面を水中で研磨、空気中でコロナ放電処理あるいはCTAB(セチルトリメチルアンモニウム)処理することによって親水化し、水の接触角がほぼ0°にできる。2)表面改質剤にヘキシルアルコールあるいはそのヘキサン溶液を用い、表面改質剤存在下で表面を機械的に研磨し、メカノケミカル反応を起すと水の接触角が80100°と疎水化できる。3)基板表面全体を上記方法(1)で親水化処理した後に、表面改質剤存在下でダイヤモンド針などを用いて傷を付けると傷の部分だけが疎水化し、そこだけに表面を疎水化処理した粒子を選択的に付着できる。4)シリコン基板にダイヤモンド針で傷を付けると割れが入るが、微小回転砥石を使って傷を付ければ割れを入れずに表面改質ができる。5)本方法は疎水性引力を用いているためにシリコン基板だけではなく、クーロン力を利用する電子ビーム法が適用できない導電性の金属基板(アルミニウム板、ステンレス鋼板、銅板)にも適用可能である。シリコン基板表面に局所的に機械的な力を加え、傷をつけることによって生じた新生表面は原子間結合が機械的に切り離されるために化学的活性が高い。このことを利用して、高級アルコール存在下でシリコン基板にダイヤモンド針を使って傷を付けると、その傷部分だけが高級アルコールとメカノケミカル反応を起こし、表面にアルキル基を結合する。メカノケミカル反応によって結合したアルキル基により微細な表面疎水化改質を実現し、その疎水化引力により改質した部分だけに疎水性表面を持つ固体微粒子を集積付着させて、シリコン基板上に微粒子集積体を作る可能性について検討した。その結果、以下の結果が得られた。1)高級アルコール存在下でシリコン基板表面を全面研磨すると、研磨表面がメカノケミカル反応により疎水化することを水滴の接触角の変化から確認した。2)アルコールの種類により接触角の大きさが異なり、疎水化効果の大きなアルコールがあることがわかった。3)シリコン基板表面にダイヤモンド針で局所的な傷を付けることにより、局所的表面疎水化改質を行うことができることを確認した。4)疎水化表面改質した傷部分だけに疎水性引力を利用して疎水性微粒子を選択的に付着させることが可能であることを確認した。5)荷重が低い場合、幅が50μm以下の微細な傷では塑性変形は生じるものの表面の剥離は部分的にしか起こらず、傷全体ではなく剥離が生じて新生表面が現れた個所だけに疎水性粒子が付着することがわかった。基板表面に高級アルコールなどの表面改質剤存在下でダイヤモンド針などを使って局所的に機械的な力を加えて傷を付けると、その傷部分だけがメカノケミカル反応を起こし、表面が疎水化する。その基板に疎水性表面を持つ固体微粒子を分散散布すると、疎水性引力によって改質した傷の部分だけに選択的に固体微粒子を集積付着させることができる。この方法は基板上への自己組織化粒子付着法であり、簡単な装置と安いコストで微粒子集積体を作ることができる。本年度の実験から得られた研究結果を以下に示した。1)基板表面をコロナ放電処理あるいはCTAB(セチルトリメチルアンモニウム)処理することによって親水化し、水の接触角がほぼ0°にできることを確認した。2)メカノケミカル反応の表面改質剤としてはヘキシルアルコールあるいはそのヘキサン溶液を用いると水の接触角を80100°と疎水化できることを確認した。3)基板表面全体を上記方法で親水化処理した後に、ヘキシルアルコール存在下で傷を付けると傷の部分だけが疎水化し、そこだけに疎水性粒子を選択的に付着できる。5)本方法はクーロン力を使っていないので、シリコン基板だけではなく、電子ビーム法などが使えない導電性の金属基板(アルミニウム板、ステンレス鋼板、銅板)にも適用可能であることも確認した。

2)表面改質剤にヘキシルアルコールあるいはそのヘキサン溶液を用い、表面改質剤存在下で表面を機械的に研磨し、メカノケミカル反応を起すと水の接触角が80100°と疎水化できる。3)基板表面全体を上記方法(1)で親水化処理した後に、表面改質剤存在下でダイヤモンド針などを用いて傷を付けると傷の部分だけが疎水化し、そこだけに表面を疎水化処理した粒子を選択的に付着できる。4)シリコン基板にダイヤモンド針で傷を付けると割れが入るが、微小回転砥石を使って傷を付ければ割れを入れずに表面改質ができる。5)本方法は疎水性引力を用いているためにシリコン基板だけではなく、クーロン力を利用する電子ビーム法が適用できない導電性の金属基板(アルミニウム板、ステンレス鋼板、銅板)にも適用可能である。
海馬Wnt signal pathwayの変調と鼻呼吸障害改善の生物学的意義

近年、鼻呼吸障害を患う成長期の児童は学力の低下が認められるといった、呼吸機能障害と記憶・学習機能を司る海馬との関連性についての報告が見受けられる。記憶・学習機能を司る海馬の発達には神経栄養因子であるBDNFとその受容体であるTrkB receptorの結合が必要である。成長期における、鼻呼吸障害モデルのマウスを用いた我々の研究においては、行動学的に記憶・学習機能の低下が認められ、また、western blot法を用いた生化学的解析において、BDNFの発現増加、Trk Bおよびphospho-ERK1/2の発現低下が認められ。さらに、組織学的解析により、海馬CA1・CA3領域における神経細胞数の減少が明らかとなった。しかし、鼻呼吸障害がBDNF/TrkB signalingの減弱を誘発したメカニズムに関しては、いまだ明らかとなっていない。近年、Wnt signal pathwayと記憶・学習機能低下を主症状とするアルツハイマー病との関連性が明らかとなりつつある。Wnt signal pathwayとは、神経保護・神経分化・シナプス形成に関連する経路で、神経組織形成において重要な役割を担う。Wnt familyの一種であるWnt 3aの発現増加に伴い、BDNFの発現が増加することが判明している。また、Wnt 3aのアンタゴニストであるDKK-1の発現増加により、海馬組織のシナプス数が減少し、記憶・学習機能が低下するという報告がある。さらに、運動制限されたマウスは、対照群と比較して、DKK-1の発現量が増加し、記憶・学習機能が低下するとの報告がある。BDNF/TrkB signalingの減弱を誘発する分子学的メカニズムを検討することは、今後推進すべき重要な研究分野と考えられる。鼻呼吸障害マウスの飼育の1クール目が終わり、行動学的な記憶・学習機能の評価、western blottingによるWnt 3a、DKK-1のタンパク発現の評価が進んでいる。今後の実験のおいて、realtime PCRによるmRNAの評価、染色による組織学的評価を行っていくことで、鼻呼吸障害が記憶学習機能障害に与える影響を分子生物学的に評価する方針となっている。次年度に研究を行う組織染色、real time PCR法に使用する機材を本年度購入しなかった。そのため、次年度以降に購入することとなった。