hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
慢性炎症と代謝の相互作用を担うシグナル機構の解析

このモデルでは、CD11c特異的なp38alphaコンディショナルノックアウトマウスで体重差はないが、脂肪肝や肝障害の指標に影響があることを見出しており、CD11c細胞のp38alpha経路が脂肪組織以外の慢性炎症にも関連することが示唆された。今後このモデル系での解析も行う。慢性炎症は、代謝症候群やがんをはじめとする数々の病態と関連すると考えられている。炎症の制御にMAPキナーゼのp38alphaとそのシグナル伝達系が関わることは既に知られているが、肥満による慢性炎症との関わりは明らかではない。これまでの解析で、血球系細胞でp38alpha遺伝子を欠くコンディショナルノックアウトマウスでは、高脂肪食による肥満と脂肪組織の炎症性サイトカインの遺伝子発現、M1様マクロファージ(F4/80+, CD11c+)の浸潤、耐糖能の低下がいずれも抑制されていた。今回このマウスの肝を調べたところ、脂肪肝やF4/80、CD11c、CCR2、IFN-gammaなどの遺伝子発現がいずれも抑制され、血球系細胞のp38alphaが肝の慢性炎症にも関連することが示された。これまで用いてきた高脂肪食による肥満モデルでは、血球系細胞のp38alphaが肥満そのものにも影響するため、慢性炎症への影響が肥満制御を介する二次的なものである可能性が否定できない。そこで、上記の知見から、肥満を生じない非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)のマウスモデルで検討を行った。また、CD11c特異的なp38alphaコンディショナルノックアウトマウスを使用し細胞を限定した。その結果、野生型マウスに比べ肝のTNF-alpha、ICAM-1、VCAM-1などの炎症マーカーが低下していた。また、体重変化のないこのモデルでも、血糖値の上昇が抑制されており、肝の慢性炎症が肥満とはかかわりなくCD11c陽性細胞のp38alphaによって制御されると考えられた。一方で、肝線維化については、TIMP-1やcollagen I、TGF-betaなどの遺伝子マーカーの発現低下傾向はあるものの有意差を認めるには至らず、サンプル数を増やした今後の検討を要する。血球系細胞に特異的なp38alphaコンディショナルノックアウトマウスでは、高脂肪食投与による肥満モデルやマウスNASHモデルにおいて、慢性炎症や耐糖能が低下していた。その機構としては、CD11c陽性のM1様マクロファージのp38alpha経路が、標的臓器への細胞浸潤を制御する可能性が示された。CD11c陽性細胞のp38経路は、肥満や高脂肪による慢性炎症病態の共通の治療標的となる可能性が示された。Tie2-Creトランスジェニックマウスを利用して作成した血球系特異的なp38alphaコンディショナルノックアウトマウスに高脂肪食を投与した際、脂肪組織に浸潤したM1様マクロファージ(F4/80+, CD11c+)と炎症性サイトカイン遺伝子発現がともに減少することは既に見出していた。一方、p38alpha経路が血球系細胞中のどの細胞で働くことによるのか、また、どのようなメカニズムを介するのかは必ずしも明らかでは無かった。
HETE2衛星と連携したフォローアップ観測によるγ線バーストの研究

HETE2衛星は平成13年度初めに定常観測を開始し、これまでにほぼ300個におよぶγ線バーストを発見した。さらにこのうち約70個については詳細な位置を、発見から数十秒程度でインターネットを通して世界中に速報し、多波長での追観測を可能とした。このような追観測によりγ線バーストの半数近くにX線や可視光、電波の残光が見つかり、さらにその約半数についてバースト源までの距離を求める事ができた。これらの結果からγ線バーストとIc型超新星との関係を確実なものとした。またHETE2衛星により発見、観測されたγ線バーストは、そのスペクトルの特徴により典型的γ線バースト、X線過剰γ線バースト、X線フラッシュの3種類に分類できる。しかし観測例が増えるにつれ、これらの分類がはっきりとした境目を持つものではなく、スペクトルは連続的に分布していることがわかった。また、スペクトル中で放射エネルギー量が最大となるピークエネルギーと、等方的に放射しているとみなしたときの全放射エネルギーとの間の強い相関を典型的なγ線バーストに対して見いだしたが、これを外挿すると、この相関がX線フラッシュにも当てはまることがわかるなど、これら3種類のバーストが同一現象を起源としている可能性の高い事を示した。さらに宮崎大学に構築した可視光残光自動観測システムでは、HETE2衛星からの速報を受け、GRB030329とGRB041006について可視光残光の観測に成功している。特にGRB041006ではバースト発生から70秒後には可視光残光を捉えている。これは世界で最も早い観測であり、これまでにも数例しかない早期の光度曲線を得ることができた。その結果、残光の等級変化に2箇所の折れ曲りを見出すことができ、これらの変化が残光に対して提案されているシンクロトロンショックモデルでうまく説明できること、および残光発生においてフォワードショックが重要な働きをしていることがわかった。アメリカ、フランスと共同で開発したHETE2衛星は、ガンマ線バーストを発見して、その位置情報を地上に放送することを主目的としており、本年度の始めに定常運用を開始した。その後も運用パラメーターの微調整を行ないながら、これまでに13個のガンマ線バースト源の位置を特定することができた。また、これらの情報はインターネットを通して数十秒程度で世界中の観測機関に送ることができたことから、13個のうちの2例については可視光残光も観測されており、HETE2衛星が所期の目的を達成していることを確認した。さらに我々は、HETE2衛星からの情報を受け自動で可視光観測を開始する小型望遠鏡システムを本年度半ばに完成させ、9月16日以降は自動観測を行なっている。このシステムは口径30センチメートルの望遠鏡の焦点に冷却CCDカメラを取り付けており、視野は43分角×43分角である。望遠鏡は夜間は常に、HETE2の観測器が観測している視野の中心方向を向いており、ガンマ線バースト源の位置がHETE2衛星から通報されると、直ちに望遠鏡の向きをガンマ線バーストの方向に変える。このため望遠鏡の方向移動量が少なく、最大でも2秒間でガンマ線バースト方向の観測が可能である。この小型望遠鏡システムの自動観測開始後、HETE2が通報したガンマ線バーストは9個であったが、天候等の条件のため観測したのは2002年1月24日の1例だけであった。このバーストの観測時の可視光残光の明るさの上限値は17.8等であると見積もることができ、他機関の観測結果との比較により、我々のシステムで可視光残光を捉える可能性の高いことが解った。この望遠鏡システムと連動して、可視光残光のスペクトル観測を行なう準備も我々は進めている。本年度は観測装置の基本設計を行なったので、来年度以降は装置の製作と調整を行ない、実際のスペクトル観測を開始する予定である。

その結果、残光の等級変化に2箇所の折れ曲りを見出すことができ、これらの変化が残光に対して提案されているシンクロトロンショックモデルでうまく説明できること、および残光発生においてフォワードショックが重要な働きをしていることがわかった。アメリカ、フランス、日本の3ヶ国共同で開発したHETE2衛星は、昨年度の定常運用開始後、ガンマ線バーストの発見およびその位置情報の速報を行なっており、これまでに数十個に及ぶガンマ線バーストやX線バーストの情報がインターネットを通して数十秒程度で世界中の観測機関に送ることができた。このため、ガンマ線バーストの可視光残光の観測例も大幅に増え、HETE2衛星の主目的が達成されていることを確認した。また我々は、HETE2衛星からの情報を受け自動で可視光観測を開始する小型望遠鏡システムを昨年度半ばに完成させ、自動観測を続けている。このシステムは口径30センチメートルの望遠鏡を使用しているため機動性が高く、バースト情報を入手してから2秒間でガンマ線バースト方向の観測が可能である。このシステムでの観測限界は快晴時の自動観測でR等級としておよそ17.8等であり、他の大型望遠鏡による可視光残光の観測結果と比較すると、我々のシステムで可視光残光を捉える可能性は高く、今までにいくつかの観測において残光等級の上限値が得られている。バースト残光現象の物理的機構を解明するための大きな情報源となる残光スペクトル観測の準備も進めており、昨年度設計した分光器を本年度は完成させ、その校正データを取得中である。ガンマ線バーストの位置決定誤差は数分角程度あるので、分光器の視野の大きさをおよそ20分角にし、視野内のすべての星についてスペクトルを得ることができるようにした。また、ガンマ線バーストとスペクトルとの同定を可能にするために、星像そのものとスペクトルとを同時に取得できるシステムとした。来年度はひきつづき装置の調整を行ない、実際のスペクトル観測を開始する予定である。HETE2衛星は打ち上げ以来250個以上のガンマ線バーストを観測し、そのうち50個程度のガンマ線バーストについては発生方向を特定した。さらにそのうち20個以上のものについてはX線や可視光、電波の残光が見つかっており、残光を伴うガンマ線バーストの約半数について赤方偏移の大きさを求めることができた。HETE2衛星と、その速報に基づいて行なわれた追観測によるこのような観測結果から、ガンマ線バーストとIc型超新星との関係をより確実なものとし、また、ガンマ線バーストの等価等方エネルギーと光度が赤方偏移の大きさと関係していることも明らかにした。さらに、継続時間の短いガンマ線バーストにおけるX線や可視光の残光に対する強い制限を見いだし、可視光残光を伴わないガンマ線バーストやX線閃光の性質に対する解釈も可能とした。継続時間が長いガンマ線バーストのうち、特に2003年3月29日に発生したものについては、我々が構築した可視光自動追観測システムによりバースト発生から163分後には可視光残光を観測することに成功し、その等級が時間に対して指数-1.0のべき関数に沿う形で減光していることを確認した。
ゴマリグナンの脳老化抑制効果に関する研究

近年、高濃度のビタミンE(VE)投与によってアルツハイマー病(AP)型痴呆症の改善やβアミロイド(Aβ)注入ラットの学習障害がVE投与で改善されたという報告もある。当研究室では、ラットにゴマとα-Tocを同時摂取させると肝臓、腎臓脳および血漿中のα-Toc濃度が上昇することを見いだしている。申請者らは、ゴマの脳中α-Toc濃度上昇作用に着目しADなど老化に伴う脳の機能低下予防にゴマ摂取が有効であるかを、脳中α-Toc濃度および学習能力を調べることにより検討した。方法としては、実験1では、α-Toc 50mg/kg食、α-Toc 500mg/kg食、α-Toc 50mg/kg+ゴマ200g/kg食で8週間飼育後、大脳、小脳、脳幹、海馬および肝臓のVE濃度を測定した。実験2では、4-Toc群とα-Toc+ゴマ群の2群にAβ注入手術を行い、放射状迷路を用いた学習実験を行うと同時に脳各部位のVE濃度とTBARS濃度を測定した。実験3、4では、学習記憶障害を示す老化促進モデルマウス(SAM)P8を用いて、α-Toc群とα-Toc+ゴマ群につき、受動的回避学習試験と脳各部位のE濃度を測定した。その結果、実験1では、脳各部位のα-Toc濃度は、α-Toc500群よりα-Toc50+ゴマ群で有意に高いことが分かった。実験2では、Aβ注入で学習能力低下が認められなかったので、ゴマの効果を明らかにすることは出来なかった。また、SAMP8でも、ゴマ摂取の学習能力に及ぼす影響を明らかにできなかった。しかし、ゴマ摂取で脳中α-Toc濃度が上昇し、大脳TBARS濃度の減少が確認された。今回、ゴマ摂取で学習試験では有意な結果は得られなかつたが、脳中TBARS濃度の有意な低下が見られたので、老化に伴う脳の機能低下予防に有効であると推測した。脳の老化促進に活性酸素などフリーラジカルの関与が注目されている。申請者らはゴマ投与でビタミンE濃度が著しく増加し、過酸化脂質が減少することを認めた。そこで本実験では痴呆症の病態モデル動物として使われている老化促進モデルマウスP8系とラットを用いて、ゴマ及びゴマリグナンの投与で脳のビタミンEが上昇し、学習能力が改善するかを学習試験と脳のトコフェロールレベルから検討することにした。平成12年度はゴマ摂取による脳中α-Toc濃度上昇効果を、脳の部位による特異性に注目して高濃度ビタミンE投与と比較検討した。方法としては、3週齢のWistar系雄ラットを、VE無添加飼料群(VE欠乏群)、α-Toc(50mg/kg)添加飼料群(α-Toc群)、α-Toc(500mg/kg)添加飼料群(高α-Toc群)、α-Toc(50mg/kg)およびゴマ(200g/kg)添加飼料群(α-Toc+ゴマ群)の4群にわけた。8週間飼育後、大脳、小脳、脳幹、海馬および肝臓を採取し、VE濃度を測定した。その結果、α-Toc群の脳中α-Toc濃度は、小脳で最も低く、海馬で最も高く、海馬は小脳の2.7倍であった。また、大脳、小脳、脳幹および海馬中のα-Toc濃度は、α-Toc群に比べて高α-Toc群では有意な上昇は見られなかったが、α-Toc+ゴマ群で1.6倍以上に上昇した。

一方、肝臓では、α-Toc+ゴマ群のα-Toc濃度は、α-Toc群と比べて有意に上昇したが、高α-Toc群よりも低値であった。以上の結果から、脳中α-Toc濃度は、α-Tocを通常の10倍量摂取してもほとんど上昇しないが、ゴマを同時摂取することにより1.6倍以上に上昇することが明らかになった。このことから、ゴマの摂取はα-Toc濃度の上昇を介して脳の酸化ストレスを抑制する可能性が示された。近年、高濃度のビタミンE(VE)投与によってアルツハイマー病(AD)型痴呆症の改善やβアミロイド(Aβ)注入ラットの学習障害がVE投与で改善されたという報告もある。当研究室では、ラットにゴマとα-Tocを同時摂取させると肝臓、腎臓、脳および血漿中のα-Toc濃度が上昇することを見いだしている、申請者らは、ゴマの脳中α-Toc濃度上昇作用に着目し、ADなど老化に伴う脳の機能低下予防にゴマ摂取が有効であるかを、脳中α-Toc濃度および学習能力を調べることにより検討した。方法としては、実験1では、α-Toc 50mg/kg食、α-Toc 500mg/kg食、α-Toc 50mg/kg+ゴマ200g/kg食で8週間飼育後、大脳、小脳、脳幹、海馬および肝臓のVB濃度を測定した。実験2では、α-Toc群とα-Toc+ゴマ群の2群にAβ注入手術を行い、放射状迷路を用いた学習実験を行うと同時に脳各部位のVE濃度とTBARS濃度を測定した。実験3、4では、学習記憶障害を示す老化促進モデルマウス(SAM)P8を用いて、α-Toc群とα-Toc+ゴマ群につき、受動的回避学習試験と脳各部位のE濃度を測定した。その結果、実験1では、脳各部位のα-Toc濃度は、α-Toc500群よりα-Toc50+ゴマ群で有意に高いことが分かった。実験2では、Aβ注入で学習能力低下が認められなかったので、ゴマの効果を明らかにすることは出来なかった。また、SAMP8でも、ゴマ摂取の学習能力に及ぼす影響を明らかにできなかった。しかし、ゴマ摂取で脳中α-Toc濃度が上昇し、大脳TBARS濃度の減少が確認された。今回、ゴマ摂取で学習試験では有意な結果は得られなかったが、脳中TBARS濃度の有意な低下が見られたので、老化に伴う脳の機能低下予防に有効であると推測した。
空調導入オフィスにおける温熱環境適応を考慮した熱的快適域に関する研究

昨年度は、過去10年分のタスク・アンビエント空調の国内研究動向について文献調査を行ない、システムの分類、設定温度、利用状況等の整理を行なった。国内で開発されているタスク空調は、天井吹出しタイプ、床吹出しタイプ、什器タイプに分類できる。対流式の割合が圧倒的に高く、放射式は2例のみであった。冷房時のアンビエント域の設定温度は、被験者実験では2830°Cの条件が多く見られたものの、実建物では2627°Cが一般的であった。日本では建築物衛生法のために室温を28°C以下に保つ必要がある。そのため、高い環境調節能力を持たせたタスクユニットが室内環境形成の主となっている事例は見られなかった。近年はアンビエント空調方式として、静穏な気流で均一な温熱環境が形成される放射空調を採用し、個人の補助的な環境調節手段として対流式のタスク空調が選択される事例が多く見られた。アンビエント域環境の大胆な緩和は、建築物衛生法管理基準の見直しがない限り難しい。タスクユニットを主とした空調計画のニーズや実現性についても調査が必要である。天井吹出しタイプおよび什器タイプのタスク・アンビエント空調の実物件5件を視察し、設計者および管理者へのヒアリングを行なった。タスクユニットの開発にあたり、人工気候室における被験者実験では温冷感や満足感の向上が確認されたものが導入されている。しかし、実際の建物では想定された効果が得られないことがあるとの意見が聞かれた。タスクユニットの操作の煩雑さや期待したほどの効果が得られないこと対する不満があるとのことであった。海外の研究動向としては、PCS(personal control system)がキーワードとなっている。大がかりなタスクユニットではなく、個人用のファンや電気ストーブと言った家電製品に近いものを用いた環境調節の研究事例が主であった。研究は、以下の手順で進めていくことを計画している。1国内外の文献調査に基づくタスク・アンビエント領域の環境制御範囲、熱的快適範囲および影響要因の抽出、2タスク空調導入建物の設計者に対するヒアリング、3タスク空調導入建物の視察および管理者に対するヒアリング、4フリーアドレスオフィスにおける滞在場所選択の実態に関する調査、5国内オフィスにおける温熱環境適応の実測調査(冷房期、中間期、暖房期)に基づく熱的快適範囲の導出、6国内外学会・委員会等を通じた積極的な情報交換。13について、タスク・アンビエント空調の国内動向について概ね達成できており、今後も調査事例を充実させていく。また、空調設備に頼らない、オフィスにおける環境調節手法についても調査を進める。45については、まだフリーアドレスオフィスの国内事例が少ないこともあり、調査協力の得られる調査対象建物が決定していない。フリーアドレス制に限定せず、環境適応の自由度の違いという観点で、視野を広げて調査対象を再検討する。6については、今年度も国内及び国際学会での学会発表を通じて情報交換を行なう予定である。タスク・アンビエント空調の導入されている建物は、一般と比べて建物のグレードが高い。建築物衛生法基準値の上限である28°Cを超えた運用はなく、この上限を超えた温度設定の介入調査は現実的ではない。現在の建築物衛生法管理基準では、測定点を部屋の中央とすることが定められている。しかし、実際に執務者の居る居住域を室内代表点とすれば、タスク空調により同基準を満たし、アンビエント域設定温度の緩和による省エネルギーが可能と考えられる。また、現行基準では温度、湿度、気流速度に対して個別の基準値があるが、PMVやSET*といった総合温熱環境指標を用いることで、少ないエネルギーで従来基準よりも高い水準の快適性を満たせる可能性がある。オフィスを模した人工気候室にて執務状態を再現し、環境適応の自由度を変化させてアンビエント環境緩和幅の拡張の可能性を検討する。

海外の研究動向としては、PCS(personal control system)がキーワードとなっている。大がかりなタスクユニットではなく、個人用のファンや電気ストーブと言った家電製品に近いものを用いた環境調節の研究事例が主であった。研究は、以下の手順で進めていくことを計画している。1国内外の文献調査に基づくタスク・アンビエント領域の環境制御範囲、熱的快適範囲および影響要因の抽出、2タスク空調導入建物の設計者に対するヒアリング、3タスク空調導入建物の視察および管理者に対するヒアリング、4フリーアドレスオフィスにおける滞在場所選択の実態に関する調査、5国内オフィスにおける温熱環境適応の実測調査(冷房期、中間期、暖房期)に基づく熱的快適範囲の導出、6国内外学会・委員会等を通じた積極的な情報交換。13について、タスク・アンビエント空調の国内動向について概ね達成できており、今後も調査事例を充実させていく。また、空調設備に頼らない、オフィスにおける環境調節手法についても調査を進める。45については、まだフリーアドレスオフィスの国内事例が少ないこともあり、調査協力の得られる調査対象建物が決定していない。フリーアドレス制に限定せず、環境適応の自由度の違いという観点で、視野を広げて調査対象を再検討する。6については、今年度も国内及び国際学会での学会発表を通じて情報交換を行なう予定である。タスク・アンビエント空調の導入されている建物は、一般と比べて建物のグレードが高い。建築物衛生法基準値の上限である28°Cを超えた運用はなく、この上限を超えた温度設定の介入調査は現実的ではない。現在の建築物衛生法管理基準では、測定点を部屋の中央とすることが定められている。しかし、実際に執務者の居る居住域を室内代表点とすれば、タスク空調により同基準を満たし、アンビエント域設定温度の緩和による省エネルギーが可能と考えられる。また、現行基準では温度、湿度、気流速度に対して個別の基準値があるが、PMVやSET*といった総合温熱環境指標を用いることで、少ないエネルギーで従来基準よりも高い水準の快適性を満たせる可能性がある。オフィスを模した人工気候室にて執務状態を再現し、環境適応の自由度を変化させてアンビエント環境緩和幅の拡張の可能性を検討する。
La_<2-x>Sr_xCuO_4のスピングラス相におけるスピンダイナミクス

平成12年度の、限られた時限の間に挙げた成果は次のようなものである。高温超伝導を示す物質の代表である銅酸化物の一つである、LSCOのホール濃度が極端に薄い領域では絶縁相であることが知られている。然し乍ら、既に高温超伝導発現に必須のスピンと電荷との分離が起こっていると言う実験的に確かな証拠が初めて、中性子散乱実験に寄って明らかにされた。ホールの濃度が約1%と想われるSr 1%置換したLSCO単結晶を育成して低エネルギー、高分解能による中性子散乱実験を行った所、約10K以下の低温で格子の周期性とは非共軛の磁気的な長周期構造が実現していることを発見した。このような非常に薄いホール濃度でスピンの長周期構造が実現することは単なる磁気的な相互作用では全く説明が困難である。このような構造の実現が困難であると想像されるので、この原因は長距離相互作用が働く電荷の働きに依るとしか考えられない。つまり、電荷が平均的に分布するのでは無く、電荷の濃淡が結晶中で周期的に起こっていると解釈されるのが自然である。此の時、電荷が濃い領域ではスピンが無い(singlet pair)という実験結果を与えているので、敢えてスピン・電荷分離という表現が使われている。このような状態が最終的に金属相で超伝導発現の起源となっているならば非常に重要な発見であろう。
アルツハイマー病におけるアストロサイトの機能異常に関する研究

アストロサイトはアルツハイマー病などの神経変性疾患に関与することが報告されてきているが、アストロサイト内カルシウム動態とその病時における変化に着目した研究はまだ少ない。本研究では、WT及びAPP-Tgマウスのアストロサイト内カルシウム動態を二光子レーザ走査型顕微鏡により観察した。そのデータを用いて、アストロサイト内カルシウム動態が変化する要因を数理モデルから推定し、受動的カルシウム流入に伴う受容体型膜タンパク質の感受性の低下が影響する可能性を明らかにした。具体的には、まず実験データによるWTとAPP-Tgマウスのカルシウム動態の比較を行い、active cellの割合と自発的カルシウム振動(SCO)の振動数に違いを確認した。次に、これらの差異の要因として、細胞外からの受動的カルシウム流入及びIP_3産生の変化に着目し、今回本研究で作成した数理モデルを用いて検討した。その結果、細胞内カルシウム濃度は、細胞外からの受動的カルシウム流入の変化により大きく影響を受け、ほとんど線形に上昇を示した。また、細胞内カルシウム濃度はIP_3産生速度の低下により上昇し、IP_3受容体のクラスターサイズの増加に伴い上昇した。最後に、上記数理実験から得られた値を用いて数値シミュレーションを行い、その結果を実験データと比較した。その結果、active cellの割合とSCOの振幅は実験データと数値シミュレーションで同等の値を示した。本研究で用いた数理モデルは、アストロサイトのSCOの定量的解析に適用できる可能性がある。また、アストロサイトの受動的カルシウム流入及びIP_3産生を治療ターゲットとした新たなアルツハイマー病治療薬の開発に応用できる可能性がある。近年、アストロサイトは、支持細胞としての役割だけでなく脳機能の発現に積極的な役割を有することがわかってきており、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症などの様々な神経変性疾患への関与も示唆されている。本研究は、アルツハイマー病におけるアストロサイトのCa^<2+>動態の変化、そこから惹起される活性酸素の産生および認知機能に与える影響について調査することを目的としているが、本研究で使用する高齢マウスにおけるアストロサイトのCa^<2+>イメージング法がまだ十分確立されていなかったため、まずは実験方法の確立に注力した。生細胞を観察するため、安定したデータを得るためには、脳スライス標本の状態を良好に保つ必要があるが、動物が高齢になると細胞の生存率が減少すること、高齢になると蛍光カルシウム指示薬の細胞への取り込み効率が低下することが知られている。従って、まず脳スライス標本作製後の安静時の人口脳脊髄液の温度、人工脳脊髄液の組成、脳スライス標本作成時の振動刃ミクロトームの速度・振動などいくつかのパラメータを変化させ、脳スライス標本を良好に保てる条件を検討し、次に、染色液の浸透圧の調整、染色時の温度による染色効率の変化について検討を行った。その結果、高齢マウスでのアストロサイトのCa^<2+>動態のデータ取得に成功し、Ca^<2+>イメージングのプロトコルが確立された。今後、この確立された方法で実験を続けデータを増やし、解析する予定である。
蓚酸カルシウム結石症における蓚酸膜輸送機能異常に関する研究

蓚酸カルシウム結石は、全尿路結石の2/3以上を占めるが、その病態はなお不明な点が多い。近年、蓚酸の腸管上皮からの吸収異常、あるいは腎尿細管の輸送異常がその病態に深く関わっていることが明らかにされてきているが、それらを確かめる実験系は複雑である。そこで、腸上皮、腎尿細管上皮の刷子縁膜の替わりに、広く利用可能な赤血球膜を用いて赤血球膜における蓚酸の輸送機能機構を検討した。Baggioらの方法では、赤血球膜内の諸物質に干渉を受ける可能性があるために、赤血球ghostcell作成を試みた。リン酸緩衝液下に洗浄後、50m0sm低張液中にて高速遠沈した後、pH7.4、摂氏30度にてre-ceilingさせghost cellを作り、ghost化した赤血球膜において、蓚酸をはじめとする陰イオンの輸送(flux rate)につき、種々の条件下に検討した。まず、赤血球内外に陰イオン勾配(赤血球内C1イオン濃度>外C1イオン濃度)下における蓚酸の取り込みを測定した。反応の終了はmillipore急速濾過法および遠心沈澱法にて行った。本法にてghost化した赤血球への蓚酸の取り込みの測定は可能であるが、この実験手技では種々の修飾が加わり複雑な操作を要するために、臨床応用は困難と考えられた。次にBaggioらの原法に準じてflux rateを測定してみた。本実験の問題点は、反応速度が急速なため、0°Cで実験を行う必要があり、目的とする蓚酸輸送担体の機能が測定されていない可能性があること、採血から測定までの種々の環境、異なった条件で保存された赤血球を用いた実験では再現性のあるデータが得られないことが明らかとなった。今回の一連の研究では、当初の予想に反して期待された結果が得られなかった。しかし、ヒト赤血球膜を用いて蓚酸など諸物質の輸送機能を知ろうとする試みは、生理的条件の保持や測定の簡便化等、解決されるべき問題も多いが、生体膜輸送機構解明をする上でなお検討されてよい方法である。本邦において尿路結石症は、20歳台から40歳台の青壮年期に好発し、また再発傾向も高いことにより、社会的・経済的損失は大きい。なかでも蓚酸カルシウム結石は、2/3以上をその成分として占めるが、その病態はなお不明な点が多い。近年、蓚酸の腸管上皮からの吸収異常、あるいは腎尿細管の腎刷子縁の輸送異常がその病態に深く関わっていることが明らかにされてきている。本研究は、蓚酸カルシウム結石の成因をこのような膜病(membrane disease)としてとらえ、腸上皮、腎尿細管上皮の刷子縁膜の替わりに、広く利用可能な赤血球膜を用い、赤血球膜における蓚酸の輸送機能機構を検討するものである。実験動物には雄ウィスタ-系ラットを用い、赤血球膜の分離精製法を検討した。Baggioらの方法では、赤血球膜内の諸物質に干渉を受ける可能性があるために、赤血球ghost

cell作成を試みた。リン酸緩衝液下に洗浄後、50mOsm低張液中にて高速遠沈した後、pH7.4、摂氏30度にてreーceilingさせghost cellを作り、その形態を蛍光顕微鏡下に観察し、良好なghost cellの形態を確認した。また、ブドウ糖を使い赤血球膜の安定性も確認した。われわれは、先のラット腎刷子縁膜小胞を用いて、蓚酸輸送は温度依存的に行われる部分と、温度非依存的に行われる部分があることを証明し、前者はcarrierを介した輸送機構であることを確認した。そこで、本赤血球膜においても同様な動態をとるものかをみるために、蓚酸をはじめとする陰イオンの輸送(flux rate)につき、種々の条件下に検討する予定である。一方、サイアザイド剤はカルシウム含有結石の再発予防に有効であるとされているおり、本剤投与により赤血球膜おける膜輸送がいかに影響を受けるか検討中である。蓚酸カルシウム結石は、全尿路結石の2/3以上占めるが、その病態はなお不明な点が多い。近年、蓚酸の腸管上皮からの吸収異常、あるいは腎尿細管の腎刷子縁の輸送異常がその病態に深く関わっていることが明らかにされてきている。本研究は、蓚酸カルシウム結石の成因を膜病(membrane disease)としてとらえ、腸上皮、腎尿細管上皮の刷子縁膜の替わりに、広く利用可能な赤血球膜を使い、赤血球膜における蓚酸の輸送機能機構を検討するものである。実験動物には雄ウィスタ-系ラットを用い、赤血球膜の分離精製法を検討した。Baggioらの方法では、赤血球膜内の諸物質に干渉を受ける可能性があるために、赤血球ghostcell作成を試みた。われわれは、先のラット腎刷子縁膜小胞を用いた実験において、蓚酸輸送は温度依存的に行われる部分と、温度非依存的に行われる部分があることを証明し、前者はcarrierを介した輸送機構であることを確認した。そこで、本赤血球膜においても同様な動態をとるものかをみるために、蓚酸をはじめとする陰イオンの輸送(flux rate)につき、種々の条件下に検討したが、ラット赤血球膜での蓚酸のflux rate測定の再現性・安定性には未だ問題が残り、赤血球膜の保存方法、測定時間などの因子に対する一定の条件化が必要である。一方、エチレングリコ-ルと合成活性型ビタミンDを用いたラット蓚酸結石モデルによる結石発症の機序を電顕的観察により、経時的に追求したが、本モデルでは、実験開始第1週目より腎尿細管上皮の変化をみることが明らかになっており、赤血球膜輸送の変化もみられるか現在検討中である。蓚酸カルシウム結石は、全尿路結石の2/3以上を占めるが、その病態はなお不明な点が多い。従来はカルシウム代謝を中心とした病態研究が中心であったが、最近では蓚酸代謝の重要性が注目され、特に蓚酸の腸管上皮からの吸収異常、あるいは腎尿細管の腎刷子縁の輸送異常がその病態に深く関わっていることが明らかにされてきている。蓚酸カルシウム結石の成因を膜病(membrane disease)としてとらえ、腸上皮、腎尿細管上皮の刷子縁膜の替わりに、広く利用可能な赤血球膜を使い、赤血球膜における蓚酸の輸送機能機構を検討した。実験動物には雄ウイスタ-系ラットを用い、赤血球膜の分離精製法を検討した。リン酸緩衝液下に洗浄後、50mOsm
骨格性不正咬合の成立と後方大臼歯部の叢生との関連生に関する研究

1.本研究は、骨格性不正咬合患者において見られる大臼歯の過剰萌出が顔面骨格の成長にどのような影響を与えるのかという点について実験動物(サル)を、用いて検討しようとした。それゆえに、大臼歯の過剰萌出を人為的に再現し、それに対する顔面骨格の発育を長期に亘って追跡する必要があった。1991年9月にはまず予備的実験が開始された。1992年10月には実験動物を用いる過程はほぼ終了し、まず頭部X線規格写真による顎顔面頭蓋の形態的変化の分析をおこなった。組織学的検索については現在も進行中である。2.人為的な大臼歯の過剰萌出を、サル上顎第一大臼歯に金属冠を装着することによってよって再現し、その後約1年間の顎顔面骨格の成長パターンを頭部X線規格写真を用いて検討したところ次のようなことが分かった。a.混合歯咬合期にある若い動物では大臼歯部の咬合挙上によって、下顎骨は次第にに前方回転を伴う前方偏位を示し、咬合状態は反対咬合様の変化を示した。すなわち下顎下縁平面はSN-MP角が6°、PP-MP角が6.8°減少し、またAB-MP角は1°減少した。b.一方、成猿(永久歯咬合)に対して同様の処置を行った結果では、若い猿に見られたような下顎の前方回転は見られず、咬合状態は開咬様の変化を示した。すなわち下顎下縁平面はSN-MP角が2.2°PP-MP角が2.4°増加した。c.これらのことから、後方大臼歯部の叢生とそれに伴う大臼歯の過剰萌出は、顎顔面骨格の発育に重大な影響を与えているものと推定された。3.今後の検索によって次のようなことを明らかにする予定である。a.咬合挙上と下顎頭および下顎骨の発育との関係について組織学的検索し、どのようなメカニズムで下顎の発育が進行するのかを明らかにする。b.咬合挙上が咀嚼筋の機能にどのように影響するのかについて検討する。c.それらの結果を踏まえて、骨格性不正咬合の咬合治療への応用について検討する。1.本研究は、骨格性不正咬合患者において見られる大臼歯の過剰萌出が顔面骨格の成長にどのような影響を与えるのかという点について実験動物(カニクイザル)を用いて検討しようとするものである。それゆえに、大臼歯の過剰萌出を人為的に再現し、それに対する顔面骨格の発育を長期に亘って追跡する必要がある。現在、本実験は順調に進行中であるが、まだ研究成果は得られていない。しかし、本実験の計画を実行する前に予備的な研究がおこなわれ、その結果がまとまりつつあるので報告す。2.人為的な大臼歯の過剰萌出を、サル上顎第一大臼歯に金属冠を装着することによって再現し、その後約1年間の顎顔面骨格の成長パタ-ンを頭部X線規格写真を用いて検討したところ次のようなことがわかった。a.混合歯咬合期にある若い動物では大臼歯部の咬合挙上によって、下顎骨は次第に前方回転を伴う前方偏位を示し、咬合状態は反対咬合様の変化を示した。

これは人間の場合の小児期に起る、反対咬合者の発育パタ-ンと類似しているものと考えられた。b.一方、成猿(永久歯咬合)に対して同様の処置を行った結果では、若い猿に見られたような下顎の前方回転は見られず、咬合状態は開咬様の変化を示した。これは人間の矯正患者に見られる思春期以後の開咬の発現過程と類似しているものと考えられた。c.これらのことから、後方大臼歯部の叢生とそれに伴う大臼歯の過剰萌出は、顎顔面骨格の発育に重大な影響を与えているものと推定された。3.今後の研究の進行によって次のようなことを明らかにする計画である。a.咬合挙上と下顎頭および下顎骨の発育との関係について組織学的検索し、どのようなメカニズムで下顎の発育が進行するのかを明らかにする。b.咬合挙上が咀嚼筋の機能にどのように影響するのかについて検討する。c.それらの結果を踏まえて、骨格性不正咬合の治療への臨床応用を検討する。1.本研究は、骨格性不正咬合患者において見られる大臼歯の過剰萌出が顔面骨格の成長にどのような影響を与えるのかという点について実験動物(サル)を、用いて検討しようとした。それゆえに、大臼歯の過剰萌出を人為的に再現し、それに対する顔面骨格の発育を長期に亘って追跡する必要があった。1991年9月にまず予備的実験が開始された。1992年10月には実験動物を用いる過程はほぼ終了し、まず頭部X線規格写真による顎顔面頭蓋の形態的変化の分析をおこなった。組織学的検索については現在も進行中である。2.人為的な大臼歯の過剰萌出を、サル上顎第一大臼歯に金属冠を装着することによって再現し、その後約1年間の顎顔面骨格の成長パターンを頭部X線規格写真を用いて検討したところ次のようなことが分かった。a.混合歯咬合期にある若い動物では大臼歯部の咬合挙上によって、下顎骨は次第に前方回転を伴う前方偏位を示し、咬合状態は反対咬合様の変化を示した。すなわち下顎下縁平面はSN-MP角が6°、PP-MP角が6.8°減少し、またAB-MP角は1°減少した。すなわち下顎下縁平面はSN-MP角が2.2°PP-MP角が2.4°増加した。3.今後の検索によって次のようなことを明らかにする予定であるa.咬合挙上と下顎頭および下顎骨の発育との関係について組織学的検索し、どのようなメカニズムで下顎の発育が進行するのかを明らかにする。c.それらの結果を踏まえて、骨格性不正咬合の咬合治療への応用について検討する。
機械的及び電気化学的キャビテーションによる高効率水素生成・吸蔵技術の開発

本研究では、従来にない機械的作用と電気化学的作用を有する機能性キャビテーション(MFC)の基本的特性を解明する。MFCの機械的作用によりナノレベルの表面加工を施すとともに、電気化学的作用により表面のバンド構造を変化させる。これらの作用を利用し、太陽光をエネルギー源とした水素を高効率で発生させる光触媒材料を開発した。さらに、MFCを水素吸蔵材料に施すことで、比表面積が増加するとともに水素化物の形成が促進され、光触媒で発生した水素を高充填密度で吸蔵できる水素吸蔵材料を作製した。ウォータージェットキャビテーション(WJC)発生部に超音波を照射する。WJCは超音波照射による音圧がブレーク閾値を超えると膨張し、一定の大きさまで膨張するとレーリー収縮する。この等温膨張・断熱圧縮の繰り返しにより、ホットスポットを含んだMFCとなる。本現象を理論的に解析し、実験結果と一致することを示した。このMFCが崩壊し始めると同時に固体表面に近づくと、物体表面に突き刺さるようなマイクロジェットを形成する。従来にない大型サイズ(数百μm)で高温(数千°C)・高圧(約1000MPa)のマイクロジェット(MJ)となり、MJが水素生成材料や水素吸蔵材料の性能を向上させた。性能を最も向上させる加工条件は、超音波条件を近接2周波切替発振(Dual)、最大出力800Wとし、ウォータージェットノズルに旋回テーパノズル(流入孔:2個)を装着することにより、旋回テーパノズルから排出されるWJ気泡の気泡数とサイズが増加し、超音波照射により超高温高圧キャビテーションが生成する。これにより、酸化チタンからの水素生成量とアルミニウム合金への水素吸蔵量が増加した。平成28年度の機能性キャビテーション(MFC)のメカニズム解明と高度化では、光触媒および水素吸蔵に効果的なMFC発生させる条件を実験的かつ理論的を明らかにした。最適な処理条件としては、ウォータージェット(WJ)噴射圧力は35MPa、超音波周波数は28kHz、超音波照射角度は90°であり、WJ気泡を等温膨張、断熱圧縮させるには、超音波照射するWJ気泡の流速を毎秒数メートルと十分低下させる必要があることを明らかにした。また、小型MFC装置を開発し、処理粉末の回収を容易に行うことができるようになった。平成29年度は、MFCによる光触媒材料の開発及びエネルギー変換効率の向上では、WJ噴射圧力や超音波出力、超音波モード(近接2周波切替発振Dual、FM発振、単周波発振、パルス発振)のパラメータサーベイを行った。その結果、超音波出力800Wで、Dualモードが酸化チタン粉末の加工度向上に有効であることが分かり、水分解伴う水素発生量の大きい光触媒材料を開発することができた。平成30年度は、性能を最も向上させる加工条件は、超音波条件をDual、出力800Wとし、WJノズルに旋回テーパノズルを装着する構成であること分かった。旋回テーパノズルから排出されるWJ気泡の気泡数とサイズが増加し、超音波照射により超高温高圧キャビテーションが生成する。これにより、酸化チタンからの水素生成量とAl合金への水素吸蔵量が増加した。研究目的は達成したが、大型MFC装置(ノズル径φ0.8mm)を用いたため、粉末の回収に時間を要し、回収粉末の純度が十分でないという課題が残された。そこで、小型MFC装置のノズル径φ0.1mm及び0.2mmを作製したが、材料の加工度が十分でなかった。新規に本学に導入される高速細穴放電加工機により最適ノズル径(φ0.10.2mmの範囲)を選定するため、研究期間延長を申請し認可された。本学の高速細穴放電加工機を用いて、ステンレス円板にノズル径φ0.1φ0.2mmの範囲の穴をあけ、ノズルを製作後、小型高圧ポンプ(吐出圧力45MPa、最大流量150mL/min)を満足するノズル径を決定する。決定したノズルを用いて、光触媒材料や水素吸蔵材料の加工度の向上を確認する。超高温高圧キャビテーション(UTPC)のマイクロジェットは、崩壊時に機械的かつ電気的作用を有するマイクロジェットが表面の幾何学的形状変化のみならず表面のバンド構造の変化を与える。これにより、光のエネルギーE(E=h・ν=h・c/λ)可視光でも水分解により水素発生が促進される。令和元年度は、小型機能性キャビテーション処理装置および従来の大型機能性キャビテーション処理装置を用いて、以下のパラメータサーベイを行い水分解特性の高い光触媒材料を開発する。1酸化チタンの結晶構造(ルチル型、アナターゼ型)及びストロンチウムチタネート(SrTiO3)、2酸化チタン及び(SrTiO3)の粒子サイズ(100400nm)、3助触媒の種類(白金、酸化ニッケル)、4助触媒のサイズ(185μm)、5MFCの処理条件また、機能性キャビテーション(MFC)や超高温高圧キャビテーション(UTPC)の機械的作用によるナノレベル微細化と電気化学的作用により水素化物の生成促進を目指す。対象とする水素吸蔵材料としては、Al合金等の軽量材料とする。また、次のパラメータサーベイを行う。1粉末のサイズ、3MFCの処理条件本研究の成果により、軽量で安価なアルミニウムを主原料とした、燃料電池自動車のための高性能な水素貯蔵技術を実現するためのブレークスルーが起きると期待される。本研究では、従来にない機械的作用と電気化学的作用を有する機能性キャビテーションの基本的特性を解明する。

機能性キャビテーション(MFC)の機械的作用によりナノレベルの表面加工を施すとともに、電気化学的作用により表面のバンド構造を変化させる。これらの作用を利用し、太陽光をエネルギー源とした水素を高効率で発生させる光触媒材料を開発する。さらに、MFCを水素吸蔵材料に施すことで、比表面積が増加するとともに水素化物の形成が促進され、光触媒で発生した水素を高充填密度で吸蔵できる水素吸蔵材料を提供する。ウォータージェットキャビテーション(WJC)発生部に超音波を照射する。WJCは超音波照射による音圧がブレーク閾値を超えると膨張し、一定の大きさまで膨張するとレーリー収縮する。この等温膨張・断熱圧縮の繰り返しにより、ホットスポットを含んだMFCとなる。本現象を理論的に解析し、実験結果と一致することを示した。このMFCが崩壊し始めると同時に固体表面に近づくと、物体表面に突き刺さるようなマイクロジェットを形成する。従来にない大型サイズ(数百μm)で高温(数千°C)・高圧(約1000MPa)のマイクロジェットとなり、いわゆるマイクロ鍛造と言える。平成28年度は、ウォータージェット噴射圧力や超音波周波数、超音波出力、超音波照射角度、超音波照射距離等のパラメータサーベイを行い、光触媒および水素吸蔵に適したMFCの生成条件を確立した。また、小型機能性キャビテーション装置を開発し、処理粉末の回収を短時間に行うことができるようになった。また、MFC処理に用いる液体を従来の水道水から超純水に替えることにより、光触媒特性の定量化を図ることができた。さらに本研究の波及効果として、MFCを用いたバブル核融合の可能性について理論的に検証した。また、液体を水からアセトンに替えたバブル核融合実験装置の試作も行った。H28年度の機能性キャビテーションのメカニズム解明と高度化では、ウォータジェットキャビテーションに超音波照射する位置など、有効な機能性キャビテーション発生させる条件を実験的かつ理論的を明らかにした。平成28年度は、以下のパラメータサーベイを行い光触媒および水素吸蔵に適した機能性キャビテーションの条件を確立した。最適な処理条件としては、ウォータージェット噴射圧力は35MPa、超音波周波数は28kHz、超音波出力は225W、超音波照射角度は90°(WJ噴射方向に直角)、超音波照射距離は1波長(54mm)であった。また、ウォータージェット気泡を等温膨張、断熱圧縮して、高温高圧キャビテーションにするには超音波照射するウォータージェット気泡の流速を毎秒数メートルと十分低下させる必要があることが、実験的かつ理論的に明らかになった。本研究成果を米国シアトルで開催されたThe 23rd International Conference on Water Jettingで発表した。また、小型機能性キャビテーション装置を開発し、処理粉末の回収を容易に行うことができるようになった。また、キャビテーション処理に用いる液体を従来の水道水から超純水に替えることにより、光触媒特性をより定量的に測定することができるようになった。さらに本研究の波及効果として、機能性キャビテーションの高温高圧気泡を用いたバブル核融合の理論的評価に成功し、液体ジェットとしてアセトンを用いたバブル核融合実験装置の試作も行った。
電源とネットワークの整合性評価に基づく供給信頼度確保に関する研究

電気事業の自由化は世界的な潮流であり,わが国でも新規参入の発電事業者による電源の建設・運用が進んできている.本研究では,発電事業者が建設・運用する電源が,電力の安定供給にどの程度貢献するかを評価する手法を開発した.開発した手法は,電力を需要家まで輸送するための電力ネットワークを考慮しているため,本手法により輸送設備が十分ではない地点の電源の価値が小さく評価される.本研究では,上記の価値に基づいて電力の購入価格を決定する手法や,ネットワークの増強・拡充を行う手法についても検討した.電気事業の自由化は世界的な潮流であり,わが国でも新規参入の発電事業者による電源の建設・運用が進んできている.本研究では,発電事業者が建設・運用する電源が,電力の安定供給にどの程度貢献するかを評価する手法を開発した.開発した手法は,電力を需要家まで輸送するための電力ネットワークを考慮しているため,本手法により輸送設備が十分ではない地点の電源の価値が小さく評価される.本研究では,上記の価値に基づいて電力の購入価格を決定する手法や,ネットワークの増強・拡充を行う手法についても検討した.売電用電源および予備力用電源の参入地点が与えられたとき,電源と送配電ネットワークからなる電力系統によって,潜在的にどの程度の電力を負荷に供給できるかを算定する手法を開発した.提案手法は,電源ならびに送配電設備の故障を模擬したモンテカルロシミュレーションをべースとしながら,さらに故障発生前の予防制御,故障発生後の制御を,発電機の出力変化率制約の下で実行する状況を考慮できるよう拡張したものである。すなわち,電源や送配電ネットワークのトポロジーや故障率に基づく長期的な信頼度に,セキュリティ制御に基づくオンライン信頼度を加味したより実際的な信頼度を評価するものである。これにより,応答性の良い予備力用電源を効果的に活用するための送配電設備の増強・拡充方策や,逆に送配電設備が所与であるときの予備力用電源の望ましい調達方策など,運用上の制約を考慮した設備計画を算定することが可能となった。また,一部の電力市場で採用されている地点別限界費用に基づくノーダルプライシングを適用した場合,送電線混雑などのセキュリティ低下につながりうる箇所に対しては混雑料金が発生するため,系統運用者に対して設備投資への経済的シグナルが提供されるといわれている。そこで,予防制御を考慮した最適潮流計算結果から,想定事故を考慮したノーダルプライスを算出し,この価格差,すなわち設備投資に対する経済的シグナルへの影響を評価した。本研究では,自己の利益を最大化するよう行動する発電事業者の電源と,公共的インフラである送配電ネットワークとを需要家に対する電力安定供給確保の立場で適切に整合させるための,電力系統の新しい計画・運用手法を開発した.1.前年度に開発した送電線拡充計画に対する比較として,送電線拡充を行う代わりに系統の弱い箇所に調相設備を導入することで電圧を維持する方策や,分散電源を導入することで,需要家の信頼度を向上させる方策を考え,それぞれの方策に対する最適配置場所並びに最適導入量を計算するアルゴリズムを開発した.2.前年度に開発した電力市場の市場決済アルゴリズムを,調相設備の制御を考慮できるよう拡張した.これにより,電力市場において,電源の参入場所に依存せずに市場決済を行うことができ,本来のエネルギー価格で経済的に取引がなされ得ることを確認した.3.系統の運用条件を考慮したスポットプライス制度(一種の信頼度別電気料金と考えられる)が導入されていると仮定して,調相設備の導入が社会全体の余剰の向上にどのように効果があるかを評価した.4.長期的な信頼度向上方策(大規模電源や分散電源の導入)と短期的な信頼度向上方策(分散電源の運用制御)の関係について検討を行った.
脳・心血管内局所酸性化部位を認識する医薬キャリアーの創製

主要死因である脳・心血管疾患の治療法を確立することは人類の健康・福祉にとって極めて大切なことである。血管疾患の誘因となる活性酸素過剰発生部位においては、組織微小循環や好気性エネルギー代謝の影響により、血管・血流内に局所的な弱酸性化部位が生じる。そこで、弱酸性pH応答性の新規生体高分子を合成し、得られた生体高分子を骨格に、新規pH応答性医薬キャリアーを創製した。前年度合成したキャリアーを用い、細胞内活性酸素消去活性を検討した。活性酸素により機能低下した細胞の生存率は、抗酸化剤単独を用いた場合、有意な回復は認められなかった。しかし、キャリアー共存下においては、細胞生存率が向上した。すなわち、弱酸性化部位を認識するpH応答性医薬キャリアーの有用性が示唆された。さらに、医薬としての遺伝子を用いた場合、キャリアーと遺伝子とのpH応答的な複合体形成が確認された。弱酸性条件下、遺伝子の凝縮及び複合体の凝集傾向が認められ、細胞膜融合活性の促進に繋がることも明らかとなった。トランスフェクション実験では、キャリアーの誘起するpH応答的物性変化が、遺伝子発現の向上に起因していることが証明された。動物実験・臨床応用への展開を考慮し、キャリアーの親水性を更に向上させる必要性から、ポリヒスチジンをカルボキシメチル化することによる改良型新規pH応答性医薬キャリアーの合成を行った。得られたキャリアーは従来型に比べて、有意に親水性が向上した。さらに、弱酸性下において細胞膜融合活性が促進した。従って、ポリヒスチジン主鎖のpH応答的コンフォメーション変化により、キャリアーの構造変化が誘起していると考えられる。以上、局所酸性化部位を認識する生化学的機能を有している新規医薬キャリアーを創製した。故に、脳・心血管内疾患に対する治療工学へ新たな展開を導くものと考えられる。新規pH応答性生体高分子として、ポリ(L-ヒスチジン)へ複数の脂肪族第一級アミノ基を導入したアミノ化ポリ(L-ヒスチジン)を合成した。得られたアミノ化ポリヒスチジンのアミノ基を介した親水性糖鎖修飾により、ポリヒスチジン-マルトペンタオースコンジュゲートを合成した。アミノ化ポリヒスチジン1分子当たり平均1分子のマルトペンタオースが導入されたことを^1H NMR測定等により確認した。次いで、得られたコンジュゲートをキャリアーにドラッグ包摂実験を試みた。ドラッグとしては、活性酸素消去能(SOD活性)を有するマンガンポルフィリン錯体を用いた。コンジュゲートと金属ポルフィリンを酸性条件下で混合後、透析により漸進的にpHを中性に上昇させるとともに、フリーな金属ポルフィリンを除去した。紫外・可視吸収スペクトル測定により、金属ポルフィリンはコンジュゲートと複合体を形成していることを確認した。さらに、系内のpHを6から5に減少させると、キャリアー・ドラッグ複合体水溶液の濁度が非線形的に減少した(イミダゾール基のプロトン化に起因すると考えられる)。この時、ドラッグである金属ポルフィリンがpH5以下でキャリアーであるコンジュゲートから解離したことを、水系GPC測定等により確認した。以上、pHに応答する新規ドラッグキャリアーとしての機能評価の結果、ポリヒスチジン-糖鎖コンジュゲートは局所酸性化部位認識に有望な諸物性を示した。

以上、局所酸性化部位を認識する生化学的機能を有している新規医薬キャリアーを創製した。故に、脳・心血管内疾患に対する治療工学へ新たな展開を導くものと考えられる。
肺癌におけるセンチネルリンパ節の抗腫瘍免疫応答抑制のメカニズムに関する研究

センチネルリンパ節(以下SLN)は原発巣からリンパ流とともに癌細胞が最初に到着するリンパ節である。SLNには最初にリンパ流が到達するために、非SLNと比較しては原発巣で産生される生理活性物質に、より高濃度に暴露される。一方、癌細胞はさまざまな免疫抑制物質を放出して腫瘍免疫を抑制していることが知られている。そのためSLNは非SLNと比較して免疫抑制状態がより強く誘導されていると推察される。実際、乳癌や悪性黒色腫のSLNでは、非SLNと比較して樹状細胞(dendritic cell以下DC)の数が減少していることが報告されている。DCは、Tリンパ球に腫瘍抗原などを提示して、直接Tリンパ球を活性化し、抗腫瘍活性を発揮している。この研究ではSLNにおけるDC減少のメカニズムを明らかにするため、非小細胞肺癌患者のSLNと非SLNにおける免疫学的差異を比較検討した。【方法】非小細胞肺癌患者のSLNを磁性体法により同定した。そして郭清したSLNと非SLNのDC数、CD4+Tリンパ球数、CD8+Tリンパ球数、TGFβ1濃度を測定した。またTUNEL法を用いて組織学的にSLN内DCのアポトーシスを検討した。【結果】SLNは非SLNと比較して、DC数、CD4+Tリンパ球数が減少していたが、CD8+Tリンパ球数は減少していなかった。SLNのTGFβ1濃度は非SLNと比較して高かった。SLNではDCのapoptosisが多く観察され、SLNでのDCの減少はapoptosisによることが示唆された。さらに正常リンパ節浮遊液の培養実験で、TGFβ1は、DC、CD4+Tリンパ球のapoptosisを誘導した。TGFβ1により誘導されたDC、CD4+Tリンパ球のapoptosisはTGFβ1の抑制剤DAN-Fc chimeraで抑制された。【結論】以上から、非小細胞肺癌の原発巣で産生されるTGFβ1によりSLNのDCがapoptosisに陥り、腫瘍免疫が抑制されている可能性が示唆された。来年度は以上の研究をさらに発展させる予定である。