分子腫瘍学センターの研究成果概要 !

(1)

研究機関近況

分子腫瘍学センター活動報告!

分子腫瘍学センターの研究成果概要 !

分子腫瘍学センター長医学部教授黒木政秀

はじめに

福岡大学分子腫瘍学センターは、「癌および関連疾患の診断と治療に関する遺伝子工学的新戦略」を開発プロジェクトに掲げて１９９７年（平成９年）に第一期（１９９７−２００１年）をスタートした。その間、当大学の医学研究科を中心に遺伝子操作を駆使して癌の新しい診断法や治療法の開発に挑んでいる指導者を結集し、組織内の有機的な連携による情報交換と技術協力を容易にすることで癌克服におけるそれぞれの研究の位置づけを明確にし、各自が独自に進めていた技術開発をより効率的に前進させてきた。

第二期（２００２−２００６年）の今回のプロジェクトでは、これら癌および関連疾患に対する新しい診断法や治療法に関する新技術開発の中で、

本医学研究科における研究により、とくに進展が期待できる消化器癌［プロジェクト!］と造血器腫瘍［プロジェクト"］に対する新しい診断法や治療法の具体化を進め、社会的にも大きく貢献することを目標に進めてきた。第二期最終年度の後半に入り、これから数回にわたって、

これまで進めてきた研究の概要と研究組織ならびに研究成果の概要を整理し紹介する。

研究の概要

１．消化器癌に対する新しい免疫療法および遺伝子療法の確立

ヒトの代表的な腫瘍関連抗原である癌胎児性抗原（CEA）および

MK

‐１抗原は、癌の免疫療法の標的分子としても注目されている。一方、

ヒト染色体導入マウスによるヒト抗体の作製法が最近注目されている。黒木グループは、新しいヒト抗

CEA

抗体およびヒト抗

MK

‐１抗体を作製し、その抗体遺伝子を利用した消化器癌に対する新しい免疫遺伝子療法、とくに

MHC

（HLA）非依存的にＴ細胞免疫療法の開発をめざした。また、山下グループは、癌細胞に特異的に集積した薬品を超音波で励起させて癌細胞を殺す方法、すなわち超音波による切らない癌治療をめざしており注目されている。この方法と黒木らのヒト抗腫瘍抗体を組み合わせた超音波免疫療法の開発を試みた。また、立花グループは、超音波照射による癌細胞への新しい遺伝子導入法も開発して国際的にも注目を浴びており、これを利用した新しい遺伝子療法の開発を目標とした。一方、李グループは、新しい抗癌剤として有効な球状ミニ蛋白質（SGP）を開発して注目されており、これを利用した新しい治療法の開発も推進してきた。

２．造血器腫瘍に対する分子生物学的診断法およびバイオ治療法の確立

成人Ｔ細胞白血病／リンパ腫は、HTLV‐１ウイルスが原因でとくに九州に多く、化学療法が効かない難病である。最近、腫瘍免疫反応で寛解を得ることがアロ造血幹細胞移植により判明してきた。一方、バーキットリンパ腫を中心とする悪性リンパ腫や本邦では研究者が少ない軟部腫瘍は未解明の部分を多く残す疾患である。

木村および大島グループは、成人Ｔ細胞白血病

―２０―

(2)

を中心とする白血病に対してのＴ細胞療法およびワクチン療法の開発を目標とし、また、成人Ｔ細胞白血病／リンパ腫）を中心とする悪性リンパ腫において、各種タンパク質の表現型と遺伝子型を解析することによる最適治療法の選択と予後因子の同定をめざした。田村グループは、

バーキットリンパ腫をモデルにした

DNA

複製における

DNA

結合タンパクの機能解析による発癌機序の解明と予後因子の同定に挑戦し、また、金属プロテアーゼ誘導物質で腫瘍関連タンパク質であるエンプリン発現を解析し悪性リンパ腫の進展様式を検討することによる予後因子の同定に挑んだ。一方、岩崎グループは、軟部腫瘍に関して臨床像や病理像と対比した染色体異常や遺伝子異常の分子生物学的解析に基づく軟部腫瘍の診断精度の向上を進めた。

研究組織

１．研究プロジェクト遂行のための責任体制研究代表者・黒木政秀は、「福岡大学分子腫瘍学センター規程」に基づく分子腫瘍学センター長として、２つのプロジェクト組織を指揮するとともに、プロジェクトの進捗状況の中間報告書作成や最終報告書作成、ならびに学内誌による研究成果の紹介やセミナー開催の企画および予算編成などを統括した。

２．研究者間・研究チームの調整・連携２つのプロジェクト、すなわち消化器癌を対象とするプロジェクト!と造血器腫瘍を対象とするプロジェクト"のいずれも基礎医学と臨床医学の研究者が協力する有機的組織である。プロジェクト!では、合計１１名の研究者が参加しており、内訳は医学研究科の基礎医学から５名、

臨床医学から４名、薬学研究科から１名、理学研究科から１名であった。各研究者は、各人が対象とする消化器癌（大腸癌、胃癌、肝細胞癌および膵胆道癌など）の新しい免疫療法（６名）

および遺伝子療法（５名）の開発などを担当した。一方、造血器腫瘍を対象とするプロジェク

ト"では、６名の研究者が参加しており、内訳

は医学研究科の基礎医学から２名、臨床医学から４名であった。各研究者は、それぞれが対象とする造血器腫瘍（成人Ｔ細胞白血病と悪性リンパ腫）や軟部腫瘍の分子生物学的診断法（４名）およびバイオ治療法（２名）の開発を担当した。研究代表者の指揮の下で、各プロジェクトリーダーが中心となって相互に連絡を取り合い、補完的ないしは有機的に協力するとともに、

年平均４回の分子腫瘍学センターセミナーを開催して各人の成果を公開し討議した。

３．研究支援体制

学内における本分子腫瘍学センターの位置づけは、重要な教育研究施設で福岡大学研究推進部・付置研究所の一つであり、通常の運営・研究支援は、福岡大学研究推進部の研究振興課と研究支援課および福岡大学医学部事務課で行われた。また、「福岡大学分子腫瘍学センター規程」に基づき、研究推進部長、医学部長、医学研究科長、センター長などを委員とする運営委員会が各年度に開催され支援していただいた。

４．大学院生・ＰＤの活用状況

とくに、プロジェクト!には、ＰＤ１名も常時参加しており、５年間に邦人は無論のこと。

中国人やエジプト人も採用し活用した。また、

必要に応じてＲＡも採用した。

５．その他

大学を初めとする学外の研究機関との共同研究などは、基本的には各研究者レベルで実施してきた。企業との共同研究などは、福岡大学研究推進部の産学官連携センターと協力し、特許申請や製品開発レベルまで達した時点で、各研究者と綿密な連絡をとって進めてきた。

―２１―

(3)

研究機関近況

資源循環・環境制御システム研究所

埋戻し用低強度コンクリートとしての焼却灰の利用に関する研究

資環研研究開発室長添田政司

１．はじめに

最終処分場の残余年数は、平成１５年度で約１３年余りと逼迫しており、埋立処分に対する環境保全の面から、新たな用地の確保や建設が困難な状況となっている^１）。また、近年良質な天然骨材の枯渇が深刻な問題となり西日本地区では将来的に骨材の供給不足が懸念されており、不足する天然骨材の代替骨材選定が急務になっている^２）。

そこで本研究は、建設資材の一つとして需要が多い埋戻し材に適用する焼却灰を用いた低強度コンクリートを開発しており、これを紹介する。

２．埋戻し用低強度コンクリート

埋戻し用低強度コンクリートは、米国

ACI

２２９委員会で「材齢２８日の圧縮強度が８．３

N／

"以下になるように制御されたセメント系スラリー材料」と定義される制御型低強度材料に準拠したものとする。この材料の特徴は、流動性・自己充填性・自己硬化性に優れ、通常の工事で必要な締固め作業が不要であり、施工後の再掘削も容易にできることである。

３．実験概要 ３．１使用材料

結合材として普通ポルトランドセメント（密度：３．１６%／$、略号Ｃ）を、混和材として

JIS A

６２０１のフライアッシュ!種相当（密度：２．３６

%／$、比表面積４２００#／%、略号ＦＡ）を、

細骨材として発生場所の異なる焼却灰Ａ、Ｂ（以下Ａ灰、Ｂ灰）と焼却灰Ｂを水洗処理したもの

（以下、水洗Ｂ灰）および海砂の計４種類を、

混和剤として高性能ＡＥ減水剤（ＳＰ８Ｎ標準形）と起泡剤（ファインホーム７０７）を用いた。

なお、このフライアッシュも電気事業から発生する指定副産物である。

３．２試験フロー

図１に本研究の試験フローを示す。焼却灰の物理・化学的性状を把握するため、密度及び吸

図１低強度コンクリートの試験フロー

―２２―

(4)

水率（電気抵抗法：JSCE‐

C

５０６‐２００３）、塩化物イオン含有量（JSCE‐

C

５０２‐１９９９）および環境庁告示４６号法（以下、４６号法）による溶出試験を行った。

配合条件は、既往の研究成果より、

W/B：７

０％、

Air：３

０％と一定とした^２）。結合材は、セメントの容積に対してフライアッシュを５０、７０、９０％

の割合で置換した。細骨材は、各焼却灰の容積に対して海砂を０、５０、１００％の割合で置換した。流動性（JIS A５２０１）は、フロー値を２４０±

２０"に調整し、Ｖ漏斗流下時間及び流動停止時

間（２０秒以内）で評価し、圧縮強度（JIS A１１０８）

は材齢２８日で８．３

N／

#以下とした。

環境安全性の評価としては、塩分・重金属類の溶出量を測定した。この溶出量試験は「硬化したコンクリートからの微量成分溶出試験方法試案」（以下、微量成分溶出試験）^３）に準拠し、

重金属類８項目と、この検液を用いた塩分濃度の測定を行った。

４．実験結果及び考察

表１に焼却灰の物理・化学的試験結果を示す。

焼却灰は海砂と比べて、密度は小さく吸水率は高い値を示した。粒径は海砂に比べて粗く、塩化物イオン含有量が多い。水洗Ｂ灰は水洗前（Ｂ灰）と比べて、塩化物イオン含有量が半減した。

表２に４６号法による溶出試験結果を示す。Ａ灰の

Pb

は基準値以上であったが、その他５項目は基準値以内であった。Ｂ灰は６項目すべて基準値以内であった。

図２に流動性試験結果を示す（写真１参照）。

各焼却灰、海砂ともＶ漏斗流下時間は１．５〜３．０

s、

流動停止時間は１５秒以内となり、材料分離、Ｖ漏斗での閉塞も見られない。このことより、焼却灰を用いても海砂と同等の良好な流動性と材料分離抵抗性を得ることが可能である。

図３に圧縮強度試験結果を示す。各焼却灰、

海砂および

FA

置換率に関わらず、材齢に伴い強度は増加し、材齢２８日の圧縮強度は８．３

N／

#以下を満足した。FA置換率５０％の海砂は６試験項目単位海砂焼却灰

Ａ焼却灰

Ｂ焼却灰Ｂ（水洗）規定値表乾密度 %／$ ２．５７１．７３１．６２１．７０ ≧２．５吸水率％１．５９３８．４３３８．３０３８．５７ ≦３．０粗粒率 F.M. ２．４１３．６９３．０１３．２９ − 塩化物イオン

含有率％ − ０．６６０．５４０．２３ ≦０．０２

分析項目

焼却灰Ａ

焼却灰Ｂ

環境基準

Cd ＜０．００１＜０．００１０．０１ Cr（!）０．０１３０．００９０．０５ T‐Hg ＜０．００００５＜０．００００５０．０００５

Pb ０．１５９０．００７０．０１ As ＜０．００１＜０．００１０．０１ Se ＜０．００１＜０．００１０．０１表１焼却灰の物理・化学的性状表２４６号法による溶出試験結果

図２流動性試験結果

写真１フロー試験状況

―２３―

(5)

N／

"程度となり、焼却灰を用いた供試体と比べて高い値を示したが、他のすべての配合において顕著な差は認められない。このことより、

焼却灰は低品質な材料であるものの、海砂と同様な強度発現の制御が可能であり、低強度コンクリートとして十分利用可能である。

図４に塩分溶出量試験結果を示す。累積塩分濃度はすべて２４時間後の検液の塩分濃度が最も高い値を示し、経過時間とともに減少している。

焼却灰種の影響は、焼却灰中の塩化物イオン含有量（表１）の高いＡ灰がＢ灰に比べて若干高い傾向を示した。水洗処理有無の影響は、FA 置換率に関わらず溶出する塩分は４割程度低下した。水洗Ｂ灰と海砂は、ほぼ同程度の値を示した。

表３に微量成分溶出試験結果を示す。Ａ灰、

Ｂ灰および海砂５０％置換Ａ灰の３水準で評価した。Ａ灰は４６号法による溶出試験において

Pb

の溶出量が基準値以上（０．１５９≧０．０１）であったが、微量成分溶出試験では、基準値以内となり

Pb

の安全性が確認できた。他の重金属類もすべて基準値以内であった。Ｂ灰は重金属類８項目のすべてが基準値以内であった。

５．まとめ

本研究で得られた結果を以下に示す。

１）Ａ灰、Ｂ灰および水洗Ｂ灰いずれも、流動性、圧縮強度を満足した。

２）焼却灰の塩分溶出量は、海砂と比べて大差なく、初期ほど多く次第に減少した。

３）Ａ灰の４６号法溶出試験では

Pb

が確認されたが、微量成分溶出試験では基準値以内となり環境安全性が確認できた。

以上のことから、焼却灰は埋戻し用低強度コンクリートとして十分利用可能であると判断される。今後は実用化に向けた取り組みを一層強め研究を行っていきたいと考えている。

参考文献

１）環境省：循環型社会白書、平成１８年版２）岡本将明ほか：都市ごみ焼却灰の制御型低

強度材料への適用性に関する研究、第６１回年次学術講演会講演概要集、pp９０１〜９０２、２００６３）土木学会：コンクリートからの微量成分溶

出に関する現状と課題、コンクリートライブラリー１１１

分析項目

FA９０％ FA７０％

環境焼却灰基準

Ａ

焼却灰Ａ−５０％

焼却灰Ｂ

Cd ＜０．０００１＜０．０００１＜０．０００１０．０１ Cr（!）０．０１１０．０１２０．０１００．０５ T‐Hg ＜０．００００５＜０．００００５＜０．００００５０．０００５

Pb ＜０．００１＜０．００１＜０．００１０．０１ As ＜０．００６＜０．００６＜０．００６０．０１ Se ＜０．００２＜０．００２＜０．００２０．０１ B ＜０．０３＜０．０３＜０．０３１

F ＜０．５＜０．５＜０．５０．８

図３圧縮強度試験結果

図４各供試体の累積塩分濃度表３微量成分溶出試験結果

―２４―

(6)

研究機関近況高機能物質研究所

実験室超軟Ｘ線分光スペクトル測定装置の開発と性能評価

理学部助手栗崎敏理学部教授脇田久伸

【序論】

近年、リチウム、アルミニウムやケイ素といった軽元素を含んだ新規機能性物質が創成されている。これら機能性物質中の軽元素の電子情報を得るには数

KeV

以下の軟Ｘ線や１５０

eV

以下の超軟Ｘ線

XANES

スペクトルを測定する必要がある。しかし、この測定には高強度で安定な光源が必要であり、通常は放射光を用いて測定する必要がある。そのため、XANESスペクトル測定には時間的および場所的な制限がある。

これまでに我々は、実験室で超軟Ｘ線

XANES

スペクトルを測定できる試料水平型実験室超軟Ｘ線分光スペクトル測定装置の設計・開発を行ってきた。そこで本研究ではこの装置を用いて

Li

‐

K XANES

スペクトル等を測定し他の放射光施設で測定したスペクトルと比較検討しその性能評価を行う。

【実験】

測定装置写真を図１に、基本パラメータを表１に示す。

測定は、この装置専用の試料ホルダーに導電性炭素テープを貼りその上に粉末試料を塗布する。その後、この試料ホルダーをこの装置に取り付け真空を立ち上げ、真空度が５x１０^−４

mmHg

以下になってから測定を開始する。測定は吸収端の測定エネルギー範囲で５から１０回繰り返し測定を行い、それを積算し実験スペクトルを得る。スペクトルの帰属は

DV

‐

Xα

分子軌道法を用いて行った。Li‐

K XANES

スペクトル解析は

電子遷移確率から得られた理論スペクトルと実測スペクトルを比較検討することにより行った。

【結果と考察】

実験室超軟Ｘ線分光スペクトル測定装置の性能評価を行うために標準試料として各種リチウ

図１試料水平型実験室超軟Ｘ線分光スペクトル測定装置

―２５―

(7)

ム化合物の測定を行った。また、比較のために分子科学研究所の

UV

‐

SOR

や米国の

ALS

などでこれら試料の超軟Ｘ線分光スペクトルの測定を行った。測定の結果、塩化リチウムおよび臭化リチウムはほぼ同様のスペクトル形状を取ることが示された。一方、水酸化リチウムのスペクトルはハロゲン化リチウムのスペクトルとは異なった形状を取ることが明らかとなった。得られた塩化リチウムおよび臭化リチウムスペクトルを

DV

‐

X

α分子軌道法を用いて各ピークの帰属を行った（図３および図４）。その結果、

低エネルギー側に現れた第一ピークに関して塩化リチウムでは主に

Li２s，

２

p

と

Cl４s，

３

p

軌道が寄与し、臭化リチウムでは主に

Li２s，

２

p

と

Br５s，

４

p

軌道が寄与していることが明らかと

なった。また、水酸化リチウムでは主に

Li２s，

２

p

と

O２p

軌道が寄与していることが示された。

これらの結果より、実験室レベルで５０−１５０

eV

の範囲において放射光施設と同等の軟Ｘ線吸収スペクトルが得られることが示された。さらに、

測定したスペクトルを解析することにより、軽元素を含んだ機能性物質の電子状態解析・評価を十分に行えることが明らかとなった。

光源微小焦点レーザー衝撃法

（波長領域２０−１５０nm、精度０．０１nm）

分光高分解能回折格子（E/dE値＞１００００）

検出法電子収量法（CCD検出法も可能）

（電子収量法による１測定所要時間、５分）

Ｘ線パス真空度、５×１０^−７Torr（真空に要する時間、５分）

測定試料固体（バルク、薄膜）、溶液（バルク、表面）

（溶液試料は差段減圧法による溶液セルによる）

利便性試料水平型、実験室型（足場面積１．５!）表１本装置設計の基本パラメータ

図２ LiBr の Li‐K XANES スペクトル

図３ LiCl の実測と理論 Li‐K XANES スペクトル図４ LiBr の実測と理論 Li‐K XANES スペクトル

―２６―

(8)

研究機関近況環境科学技術研究所

チタニア光触媒による殺菌に関する研究

工学部併任講師東英子環境科学技術研究所長中野勝之

はじめに

チタニア（TiO２）の光触媒作用については、

「Research」^１）でも度々紹介した。当研究所ではシックハウス症候群などの原因物質である揮発性有機化合物（VOCs）のチタニアによる光酸化分解、水中の有機物分解、外壁などの防汚作用など、チタニアの応用技術に関する種々の研究を行っている。本稿では、医学部黒岩中助教授との共同研究である「チタニアの殺菌効果」について報告する。

これまでに殺菌の対象としてきた細菌は、大腸菌、黄色ブドウ球菌、レジオネラ菌などで、

いずれの細菌も社会的問題を引き起こすような危険さを持ったものである。実験ではこれらを含むモデル試験水を作製し、チタニア光触媒で殺菌が可能か検討した。また殺菌されたときの菌の状態を走査型電子顕微鏡（SEM）で観察した。

実験

中野らが開発したチタニア溶液^２）をガラス基板上にディップコートし、膜厚約４０!のチタニア薄膜を調製した。ガラス製丸底容器にレジオネラ菌（初生菌数：１０^３

cfu/ml）を含む蒸留水１

００

ml

を入れ、チタニア薄膜を浸漬した。攪拌器上で攪拌しながら、反応器上部より紫外光（６

W

ブラックライトまたは殺菌灯）を照射した。

一定時間後、サンプリングした菌液を寒天平板培地上にまき、３〜４日間培養した。培地上に

形成したコロニー数を数え生菌数を求め、初生菌数で割ることにより、生存率を算出した。また、殺菌前後の菌の形状を走査型電子顕微鏡

（SEM）により観察した。レジオネラ菌の他に大腸菌、黄色ブドウ球菌などでも同様の操作を行った。

結果と考察

ブラックライト（波長：３００〜４００!）を照射した場合のレジオネラ菌の生存率の経時変化を図１に示す。予備実験として自然減少の起こらない条件を探索した。この条件下でブランク試験（光触媒を使用せず、また紫外線を照射しない）を行ったところ、レジオネラ菌の生存率の減少は認められなかった。ブラックライトを照射した場合（UV−A）とチタニア光触媒にブラックライトを照射した場合ではともにレジオネラ菌の生存率は減少したが、チタニア光触媒を用いた場合の方が、ブラックライト照射のみの場合と比較して、減少速度がわずかに大きかった。しかし、SEMにより光照射前後のレジオネラ菌の形状を観察すると、図２"に示すようにブラックライト照射のみでは菌は膨張しているが細胞壁は破壊されていなかった。一方、

#に示すように、チタニア光触媒を用いると菌の細胞壁が破壊され、菌は原型を留めておらず、

チタニア光触媒の効果が明らかとなった。レジオネラ菌などのグラム陰性菌では、細胞壁中の毒素、エンドトキシンの残留が問題となるが、

―２７―

(9)

10²

10

1

10^-1

10^-2

Survival rate ［％］

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Irradiation Time［hr］

Black UV-A TiO2 + UV-A

チタニア光触媒を用いるとエンドトキシンも無害化できることを確かめた。一般的な殺菌方法と比較するため、６％H２

O

２添加、１０

ppmClO

添

加、１２１"での加熱処理を行ったが、それぞれ

殺菌はできたものの菌の溶解やエンドトキシンの無害化はできなかった。以上より、チタニア光触媒がレジオネラ菌の殺菌に非常に有効であることを確かめることができた。光源をブラックライトから殺菌灯に変えることで、殺菌灯より放射される波長２５４!の殺菌線による殺菌効果と光触媒の効果が得られるため、反応速度は驚異的に大きくなる。

おわりに

チタニア光触媒は強い殺菌力を持ち、かつ菌が生成する毒素も分解・無害化できることが明らかになった。大腸菌や黄色ブドウ球菌は、レジオネラ菌より殺菌速度定数が小さくなり、殺菌しやすいこともわかった。本稿では反応器に丸底ガラス容器を用いて少量の試験液中の殺菌を行った結果を報告した。これは当研究所で開発したチタニア光触媒が殺菌力を有するか検討するためで、現在は循環型の反応器を用いるなどスケールアップを図っている。また、石橋製作所㈱との共同研究として、クーリングタワーなど冷却水循環システムの抗菌対策への応用など実用的な研究を進めている。

１）例えば

Research Vol．

９，

No．

１，３（２００４），

Vol．

１０，

No．

４（２００５）など

２）大渕ら、化学工学論文集２１、１０７５−１０８１

（１９９５）

! " #

図１レジオネラ菌の生存率の経時変化

図２レジオネラ菌の SEM 写真

!ブランク、"ブラックライト照射、

#チタニア光触媒＋ブラックライト

―２８―

分子腫瘍学センターの研究成果概要 !