hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域支援型心臓リハビリテーションの有効性評価とガイドラインの作成

本研究は1)在宅心臓病患者を対象に気功(採気体操)・太極拳による運動プログラム介入の安全性および有効性を検証する、2)地域支援型心臓リハビリテーション展開の基盤として運動継続の場を地域に設定することを目的とした。目的1)では調査研究機関の前橋赤十字病院研究倫理委員会において研究許可を得て、調査を開始したところである。研究対象者は急性心筋梗塞で、入院期間に不整脈等の合併症がなく200m歩行負荷を終了した患者を選定基準とした。退院後12週間の介入前後に心循環応答、ホルター24時間心電図による自律神経活動、包括的健康度(健康関連QOL尺度:SF-36)等を評価する。平成21年5月現在、研究協力者1名(68歳、男性)を調査介入中である。今後の研究継続により研究参加数を増やし、非監視型心臓リハビリテーションとして本研究運動プロブラムの有用性を明らかにしていく。目的2)では群馬県立県民健康大学および前橋市商工会議所との共同企画事業の一環として平成19年より地域住民を対象に「気功・太極拳教室」を開始した。平成20年は12回開催し、その教室卒業者を母体に地域住民が主体的に気功・太極拳を行う場を地域の自治会館内に設定し、グループ活動(1回90分/週)を開始した(平成20年7月発足)。その中で研究協力者16名に採気体操ビデオ(DVD)を配布し自宅での12週間継続状況を調査した。研究協力者は平均年齢64.9歳、男2名、女14名、服薬加療中は8名(高血圧・心臓病・糖尿病・高脂血症・メニエール病)、運動習慣ある5名、運動習慣ない11名であった。グループ活動中断者2名(腰痛悪化、仕事の都合)を除く参加者14名の体操実施は84日に対して平均36.4日実施率43%で、100%、98%実施者が各1名だった。今後は実施率の低い者に対する認知行動科学的介入方法を検討する必要がある。心臓リハビリテーション(CR)に関する文献を検討し,地域心臓病患者に対する心大血管疾患CR施設基準認定施設(心CR認定施設)の普及遅延,心CR提供医療機関の地域格差,心CRリクルート後の中断や不参加等の課題が明らかになった.また,地域心臓病患者へのCRおよびCR継続支援の実態は十分には把握されていない.そこで,以下のアンケート調査を実施した.【目的】急性心筋梗塞(AMI)患者の入院期心臓リハビリテーション(CR)と回復期CRの状況から、回復期CRを継続するための支援体制の現状を検討した。【方法】日本循環器学会循環器専門医研修施設903施設に対して入院期および回復期CRの状況に関するアンケート調査を依頼し、アンケート調査を承諾して回答のあった153施設を心大血管疾患CR施設基準認定施設(認定群:36施設)と未認定施設(未認定群:117施設)に分けて検討した。【結果】病床数と年間AMI患者数は認定群で565.5床、84.4人、未認定群で450.1床、60.2人であり、調査時の在院日数と平均年齢、看護体制、退院後の通院状況には両群間で差を認めなかった。未認定群に比べ、認定群はCR専有施設の所有、入院期CRプログラムの使用、運動負荷試験に基づく運動処方、自院でのCR勧奨、医療者の面接や訪問による患者支援が有意に多かった。入院期CRのクリニカルパス使用や退院時の他施設との連携には両群間で差を認めなかった。退院後の回復期および維持期を含めたCRの継続に関する自由意見では、マンパワー不足、認定施設基準の障害、地域に心CRを紹介する医療施設およびその情報がないなどの課題が指摘された。【考察】認定群ではCR継続のための支援体制が充実し、回復期CR継続の促進要因にはCR専有施設の所有、入院期CRプログラムや運動負荷試験に基づく運動処方の実施が示唆され,未認定群との連携が課題と思われた。【目的】在宅心臓病患者の運動プログラムとして気功に基づく採気体操を開発し、健常高齢者を対象に採気体操の安全性と有用性をラジオ体操(第1)と比較した。【方法】健常高齢男性39名(平均年齢67±5歳)を無作為に採気体操群(S群、20名)とラジオ体操群(R群、19名)に分け,各体操を4週間継続実施し,運動習慣,タイプA行動特性,膝伸展筋力、健康関連QOL(SF36)、抑うつ傾向(GDS短縮版)等を調査測定し、4週前後の変化をt検定、χ^2により検定した(有意水準は5%未満)。【結果】採気体操およびラジオ体操を4週間実施し、両群の膝伸展筋力は有意に増加した。両群の開始時のSF36の下位尺度(身体機能:PF、日常役割機能(身体):RP、体の痛み:BP、全体的健康感:GH、活力:VT、社会生活機能:SF、日常役割機能(精神):RE、心の健康:MH)の偏差得点は国民標準値(50)を全て上回っていた。4週前後のSF36の変化量は両群間に有意差はなかったが、群毎の運動習慣有無別の比較では運動習慣のないS群10名はPFとMHが有意に上昇し、運動習慣のないR群9名はBPとSFが有意に上昇した。群毎のタイプA行動特性別の比較ではS群のタイプA9名は有意な変化を示さなかったが、R群のタイプA5名はPF、GH、REが有意に減少した。

抑うつ傾向はS群4名、R群4名であり、それぞれ4週間の体操後に抑うつ傾向である人数に変化はなかった。【考察】運動習慣のない健常高齢者では採気体操およびラジオ体操により下肢筋力が増加し、さらに、採気体操は心の健康が向上、ラジオ体操は社会生活機能が向上した。運動習慣のない健常高齢者では短時間の運動の継続は身体的効果に加え、社会心理的効果に有用である。積極的な運動に取り組みにくい在宅心臓病患者に対して、採気体操は運動の習慣化を推奨するために活用できる運動プログラムと考えられる。本研究は1)在宅心臓病患者を対象に気功(採気体操)・太極拳による運動プログラム介入の安全性および有効性を検証する、2)地域支援型心臓リハビリテーション展開の基盤として運動継続の場を地域に設定することを目的とした。目的1)では調査研究機関の前橋赤十字病院研究倫理委員会において研究許可を得て、調査を開始したところである。研究対象者は急性心筋梗塞で、入院期間に不整脈等の合併症がなく200m歩行負荷を終了した患者を選定基準とした。退院後12週間の介入前後に心循環応答、ホルター24時間心電図による自律神経活動、包括的健康度(健康関連QOL尺度:SF-36)等を評価する。平成21年5月現在、研究協力者1名(68歳、男性)を調査介入中である。今後の研究継続により研究参加数を増やし、非監視型心臓リハビリテーションとして本研究運動プロブラムの有用性を明らかにしていく。目的2)では群馬県立県民健康大学および前橋市商工会議所との共同企画事業の一環として平成19年より地域住民を対象に「気功・太極拳教室」を開始した。平成20年は12回開催し、その教室卒業者を母体に地域住民が主体的に気功・太極拳を行う場を地域の自治会館内に設定し、グループ活動(1回90分/週)を開始した(平成20年7月発足)。その中で研究協力者16名に採気体操ビデオ(DVD)を配布し自宅での12週間継続状況を調査した。研究協力者は平均年齢64.9歳、男2名、女14名、服薬加療中は8名(高血圧・心臓病・糖尿病・高脂血症・メニエール病)、運動習慣ある5名、運動習慣ない11名であった。グループ活動中断者2名(腰痛悪化、仕事の都合)を除く参加者14名の体操実施は84日に対して平均36.4日実施率43%で、100%、98%実施者が各1名だった。今後は実施率の低い者に対する認知行動科学的介入方法を検討する必要がある。
新しいπ電子骨格からなる有機超伝導体とそれらを構成成分とする超分子機能体の開発

超伝導発現を目指して、従来研究されてきた有機ドナー分子であるテトラチアフルバレン(TTF)やテトラチアペンタレン(TTP)誘導体の共役π電子系を縮小した新たなドナー分子の開発と、それを基にした電荷移動型ラジカルカチオン塩の物性研究を行なってきた。有機ドナー分子のπ電子系を縮小することは、同一分子上に電荷が存在した際生じるクーロン反発,つまりオンサイトクーロン反発を、増大させることになり、化学的な分子修飾によって、電子相関を強めることが出来る。これまでに、TTFの縮小π電子系であるDODHTから2種類の超伝導体を発見している。本研究課題の業績として、DODHTからなる超伝導体を新たに発見したこと、TTP系縮小π電子ドナーの新合成法の開発、DODHT超伝導体の常圧における絶縁相、(DODHT)_2PF_6の温度-圧力相図の作製などが挙げられる。超伝導体である(DODHT)_2PF_6の相図を明らかにした結果、13.2から13.7kbarの圧力範囲において、超伝導状態と常伝導状態が部分的に共存していること、13.2から15.1kbarの圧力範囲では、超伝導相の直上に絶縁相が存在していることが分かった。さらに、この塩は常圧で電荷秩序絶縁相を持つが、電気抵抗の温度依存性において電荷秩序による明瞭な絶縁化が8kbarまで観測されたことから、電荷秩序状態が相図上この圧力付近まで存在しているものと考えられる。このことは、電荷揺らぎが超伝導発現にとって重要な役割を演じていることが示唆さしている。このように、本研究課題では、DODHT超伝導体が電荷秩序ひいては電荷揺らぎと超伝導との相関を考える上で、より普遍的な研究の舞台を提供しうる系であることを示すことができた。今後圧力下におけるより詳細な物性測定を行う必要がある。分子性導体の開発と物性研究と平行して、TTFをドナー成分に,C_<60>フラーレンをアクセプター成分に用いたドナー-アクセプター系分子の開発とそれらの有機デバイスへの応用可能性について検討した。基底状態において分子内電荷移動相互作用が存在する新規C_<60>-TTFダイアッド分子の励起状態のダイナミックスを明らかにした結果、この系では電荷分離状態の寿命が非常に短く、有機太陽電池などのデバイス化には不利であることを明らかにした。この状況を打開するため、デンドリマー構造を導入した物質を第一世代(G1)から第三世代(G3)まで合成しに成功し、この系が変換効率は低いながらも、太陽電池特性を示すことを見出した。変換効率が低いことは、可視領域の光吸収が高くないことが要因に挙げられる。今後より吸光度が大きい部位の導入を検討する必要がある。

今後より吸光度が大きい部位の導入を検討する必要がある。超伝導発現を目指した物質開発として,従来研究されてきた有機ドナー分子であるテトラチアフルバレン(TTF)やテトラチアペンタレン(TTP)誘導体の共役π電子系を縮小した新たなドナー分子の開発と,それを基にした電荷移動型ラジカルカチオン塩の物性研究を行なってきた。有機ドナー分子のπ電子系を縮小することは,同一分子上に電荷が存在した際生じるクーロン反発,つまりオンサイトクーロン反発を,従来の有機導体の設計指針とは逆に増大させることになり,化学的な分子修飾によって,電子相関を強めることが出来る。これまでに,TTFの縮小π電子系であるDODHTから3種類の超伝導体を発見している。今年度の研究業績として,新たなTTPの縮小π電子系の設計・合成を行なった。これまでTTP系の縮小π電子系の合成では,置換基によっては収率が極端に低かったり,分離生成が困難な副生成物の生成があったが,合成法を改良することにより,反応段階数の減少,全収率の向上,副生成物生成の抑制に成功した。この結果,これら縮小π系TTP誘導体を用いた物性研究も可能となった。また,超伝導体を与えるDODHTのラジカル塩に関しては,その磁気物性を詳細に調べることにより,常圧における絶縁体相が,電荷秩序相(チャージオーダー)であることが明らかとなった。絶縁体相に電荷秩序があることは,X線構造解析の温度変化を調べることによって確認された。超伝導相の近傍に電荷秩序相が存在する系は,無機物質においてつい最近発見され,超伝導発現のメカニズムの解明を含め非常に興味がもたれている。今回の系で,有機導体の系でも超伝導相の近傍に電荷秩序絶縁体相が存在していることが,実験的にはじめて確認されたことになり,有機超伝導体研究の分野において,非常に有意義な結果が得られた。これらの結果に関しては,現在投稿準備中である。さらに,TTFをドナー成分に,C_<60>フラーレンをアクセプター成分に用いたドナー-アクセプター系ダイアッド分子を新たに合成した。このようなダイアッド分子は,有機太陽電池など有機薄膜デバイスへの応用の観点から非常に興味がもたれている系である。今回の分子は,従来のC_<60>-TTF系と異なり,基底状態で分子内電荷移動相互作用が強く,また,C60とTTFの接合位置により,分子内電荷移動をコントロール出来ることを見出した。また,今年度はこのダイアッド分子の有機デバイスへの応用を目指して,静膜性を向上させるため長鎖アルキル基を導入した分子,および電荷分離状態の寿命を大きくするため,デンドリマー構造を導入した超分子系の合成に新たに成功した。超伝導発現を目指した物質開発として、従来研究されてきた有機ドナー分子であるテトラチアフルバレン(TTF)やテトラチアペンタレン(TTP)誘導体の共役π電子系を縮小した新たなドナー分子の開発と、それを基にした電荷移動型ラジカルカチオン塩の物性研究を行なってきた。有機ドナー分子のπ電子系を縮小することは、同一分子上に電荷が存在した際生じるクーロン反発,つまりオンサイトクーロン反発を、増大させることになり、化学的な分子修飾によって、電子相関を強めることが出来る。これまでに、TTFの縮小π電子系であるDODHTから3種類の超伝導体を発見している。昨年度の業績としては、TTP系縮小π電子ドナーの新合成法の開発、DODHT超伝導体の常圧における絶縁相の解明を行った。
現代アジア女性の社会参画にみるコンフリクトと感情に関する比較民族誌的研究

本科研は現代アジア女性の社会参画をめぐる問題について、コンフリクトと「感情」という観点から、比較民族誌の方法論に基づき実証的に検討することを目的としている。対象とするのは、東アジア、東南アジア、南アジアの各地域社会に暮らす女性、あるいはそこで活動する女性主体の組織や集団を取り上げている。この課題に取り組むにあたり、初年度は、各メンバーが関連の研究のまとめとその批判的検討を行い、それぞれに短期フィールド調査を実施した。2年目は、各メンバーが引き続き資料収集およびフィールド調査を実施した。例えば代表者である伊藤は、かねてから調査対象にしてきたベトナム南部地域ホーチミン市で活動するカオダイ教バンチンダオ派組織のD寺を再訪し、組織内における女性信者のネットワーク構築のあり方と、彼女たちの役職昇格及び組織運営の参与について調査を実施している。こうした調査の途中経過を持ち寄りながら、2月25日に研究会を国立民族学博物館において開催した。研究会では、メンバーによっては個別の事情からフィールド調査が実施てきていない点などを考慮し(この点は昨年の進捗状況でも報告済み)、本科研を当初の予定の3年計画から1年延長し、延長年度でのワークショップの開催の可能性について議論した。そして3年目となる本年度は、10月に再び国立民族学博物館にて研究会を実施し、各メンバーの進捗状況の報告とともに、1研究計画の1年の延長と、2代表者が現在所属しているベトナム国家大学ハノイ校・日越大学でのワークショップの開催を検討し、メンバーからの合意を得た。本科研の進捗状況がやや遅れている理由は、主に以下の点である。第1に、分担者の宮脇が、予定していた調査対象地での調査継続が困難になったことから、異なる対象地に変更したことである。実施年度の途中で対象地の変更を判断したこともあり、必然的に調査実施に遅れが出ることとなった。第2に、分担者の櫻田が育児などの家族の問題で、調査地であるマレーシアに行くことがかなわなかったという点である。そのため調査計画自体を変更せざるを得なくなった。本科研の実施状況はやや遅れ気味であり、1年延長することとなったものの、各分担者と調査対象地との既存の関係性にもとづき、以下のように研究遂行が期待できる。宮脇は当初の研究対象地である岩手から、中国雲南省に対象地を変更した。しかし中国雲南省は、宮脇が長らく人類学的調査を実施してきた地域であり、すでに十分なラポール関係を構築していることから、本科研のテーマでの調査も十分可能であると判断している。櫻田に関しても同様であり、マレーシアを調査対象とした長い実績があることから、それを基礎としながら、本科研のテーマを取り組むことができている。したがって、延長年度におけるワークショップでも、充実した研究報告が期待できる。本科研は、現代アジア女性の社会参画をめぐる問題について、コンフリクトと「感情」という観点から、東アジア、東南アジア、南アジアの各地域社会に暮らす女性主体の組織や集団を事例として、比較民族誌の方法論にもとづき実証的に明らかにすることを目的としている。この課題を検討するにあたり、初年度である28年度は、次の二点を活動課題とした。1各研究分担者がそれぞれの対象地域における女性主体の集団、組織に関連する「伝統的な」構成原理と、近現代の急速な社会変動にともなうその性質の変化に関する先行研究を整理すること。2研究分担者のテーマについて、短期フィールド調査を実施し、先行研究との比較分析すること。このために本年度は、平成28年6月18日(於東京福祉大学)と平成29年2月11日(於東京都のレンタル会議室)の2回の科研研究会を開催した。第1回研究会では、代表者(伊藤)が本科研の概要について報告したうえで、各分担者と今後の研究の方向性を確認し、その後、各分担者による各個研究の概要と計画について報告をおこなった。ここでは、本科研において各分担者がどのような研究活動を実施することが可能か、相互に意見交換することができた。第2回研究会では、人類学における感情に関する議論を分担者間で共有するために、Catherine Lutzによる「Anthropology of Emotion」の読解を伊藤と菅野が行い、それに基づき他の分担者とともに討論し、次年度以降の活動のための核論とすることで合意形成した。本年度の活動においては、次年度以降、各分担者が研究活動をより充実させていくために理論的枠組みと方向性の確認をおこなうことができ、本科研の基礎をつくる上で成果を上げることができたと言える。本科研がおおむね順調に進展している理由として、以下の点があげられる。第一に、6月に第一回研究会を実施し、本科研課題の前提となる学問的/社会的背景、および民族誌的比較研究という枠組みにおける本科研の意義を確認することを通じて、各分担者と研究の方向性についてより明確に合意形成が図れたことである。ここでは、1男女平等の思想の普遍化と女性のライフコースの多様化の提唱が唱えられる現代的現象と、2女性の社会参画と活躍が追求される現代日本において問われるリーダーシップの質という、現代日本の女性が直面している問題を確認した。そしてこの問題を相対化するためのひとつの方策として、各地域における事例の比較研究を主とする本科研の学問的/社会的重要性を共有することができた。第二に、2017年2月に第二回目の研究会を実施し、文化人類学における感情をテーマとした論文「Anthropology of Emotion」(Catherine Lutz)を取り上げ、代表者(伊藤)と分担者の菅野が解読し、それについての討論を全分担者と共に行った。

これにより、人類学的視点から「感情」をキーワードとして注目する際に、どのような視点が重要となってくるのかについて相互で学問的枠組みの共有を行うことができた。これにより、各分担者が現地調査に取り組む際に注目する点について、より具体化することができたといえる。本科研は、現代アジア女性の社会参画をめぐる問題について、コンフリクトと「感情」という観点から、東アジア、東南アジア、南アジアの各地域社会に暮らす女性主体の組織や集団を事例として、比較民族誌の方法論にもとづき実証的に検討することを目的としている。この課題に取り組むにあたり、1年目の28年度は、代表および各分担者が関連の先行研究のまとめとその批判的検討を行い、それぞれに短期フィールド調査を実施した。これを踏まえて2年目となる29年度は、代表および各分担者が資料収集およびフィールド調査を引き続き実施した。例えば代表である伊藤は、かねてから調査対象にしてきたベトナム南部地域ホーチミン市で活動するカオダイ教系宗教組織D聖室(以降、D聖室)を8月中旬に再訪し、組織内における女性信者の役職昇格および組織運営への参与のあり方と、それに関連する組織内コンフリクトについて追跡調査した。また分担者の菅野は、年度末の3月にインド北部の対象地域を訪問し、インド農村における女性の政治参画とコンフリクト解決について継続調査している。これらの各自の調査活動に加えて、今年度のまとめと最終年度の活動についての議論を目的として、2月25日に第3回目の研究会を国立民族学博物館において開催した。研究会では、議論の方向性の練り上げを再度行うと同時に、各分担者が各事例についての経過報告を簡単に行った。加えて成果報告についても議論した。その際、当初の計画では最終年となる30年度にワークショップの開催を予定していたが、以下でも述べるように様々な理由からそれが難しいと判断し、もう一年の活動延長の可能性と延長年でのワークショップ開催について議論した。そこで最終年度となる30年度10月に、そのための事前の打ち合わせを国立民族学博物館で改めて開催し、ワークショップ開催に関する具体的な検討に入る予定である。本科研の進捗状況がやや遅れている理由は、次の通りである。第一点目は代表者である伊藤の勤務先に変更が生じ、校務との関係から計画していた研究対象地での資料収集および調査活動の計画を変更せざる負えない状況となった点である。第二点目は、分担者である宮脇の調査地変更である。宮脇は当初、東日本大震災で被害を受けた地域を対象にして、仮設住宅を基盤に活動する女性たちの手芸グループを調査する計画であった。しかしながら震災から7年が経過し、被災者の生活再建が進む中で仮設住宅コミュニティも小規模化し、そこを基盤とした手芸グループの活動も変化が生じた。そのため当初予定したような継続調査が難しくなった。第三点目は、分担者である櫻田が育児と勤務校での校務との関係で、調査対象地での調査活動が実施できず、具体的な資料収集がかなわなかったことである。本科研は現代アジア女性の社会参画をめぐる問題について、コンフリクトと「感情」という観点から、比較民族誌の方法論に基づき実証的に検討することを目的としている。
自家間葉系幹細胞を用いた先天性横隔膜ヘルニアの低形成肺に対する再生医療

胎仔の横隔膜欠損を確認したものをCDH群とした。間葉系幹細胞を採取し、母獣の子宮静脈内に注射し、胎仔の横隔膜欠損を確認したものをMSC投与-CDH群とした。MSC投与-CDH群では、CDH群と比較して肺胞中隔や末梢肺動脈の中膜径の有意な菲薄化を認めた。また、MSC投与-CDH群では、CDH群と比較して肺胞面積は拡張していた。MSC投与によってCDHの低形成肺が成熟した可能性があるものと考えられた。1)間葉系幹細胞の採取・精製・培養について; 1.肺を摘出された胎仔ラットの、脛骨と大腿骨から骨髄採取を試みたが、検体が小さく脆弱であり、骨髄からの採取は困難であった。2.胎盤からの間葉系幹細胞の採取を試みるも精製・分離・抽出作業が困難であり、断念した。3.自家骨髄間葉系幹細胞の採取には手技的・時間的な労力がかかるために、コマーシャルベースのヒト胎盤由来の間葉系幹細胞の投与は費用がかさむために断念した。4.eGFPラットを購入し、同ラット肺から肺組織内間葉系幹細胞を分離抽出することができたため、これを培養し、妊娠12日目のCDHモデルラットの子宮静脈内に投与し、その後に出生する上記3群の胎仔肺の成長発達に関しての形態学的群間格差を検証した。2)胎仔肺への間葉系幹細胞の投与効果;1.ヘマトキシリン・エオジン染色を行い、上記3群間における形態学的評価を行った。2.肺胞上皮細胞のマーカーであるTTF-1,Sp-Cについて免疫染色を行い、3群間における発現についての形態学的評価を行った。3.肺血管平滑筋のマーカーであるα-SMAについて免疫染色を行い、3群間における発現についての形態学的評価を行った。3)結果; eGFP ratの胎児肺への移行を確認するために、各群から得られた肺を抗eGFP抗体で染色し、eGFPがLMSC群のみに発現していることを確認した。H.E.染色では、CDH群と比較して、CDH+LMSC投与群では肺胞の拡張を認め、投与効果を認めた。また、CDH+LMSC投与群は、CDH群と比較してTTF-1,Sp-C陽性細胞数が増加し、a-SMAでは肺血管の狭小化が改善している所見を認めた。4)意義および重要性;今回の実験結果から、LMSC投与群では、CDHにおける肺成熟を成熟させ、肺血管の狭小化を改善する可能性があることが示唆された。(目的)この研究の目的は、間葉系幹細胞がニトロフェン投与先天性横隔膜ヘルニアモデルラットにおいてどのような投与効果を示すかを検討したものである。(実験モデル動物作成と実験方法)胎生9.5日目に100mgのニトロフェンをオリーブオイル1mlに溶解し、母獣の胃内に投与し、胎生21日目に母獣を犠死せしめ、胎仔の横隔膜欠損を確認したものを横隔膜ヘルニアモデルラット(CDH群)とした。コントロール群(Control群)として、胎生9.5日目に母獣の胃内にオリーブオイル1mlを入れたものをコントロール群とした。eGFP成獣ラット肺から間葉系幹細胞を採取し、培養、増殖させ、胎生12.5日目に母獣を開腹し、母獣の子宮静脈内に間葉系幹細胞を注射した後に閉創し、胎生21日目に母獣を犠死せしめ、胎仔の横隔膜欠損を確認したものを間葉系幹細胞投与-横隔膜ヘルニアモデルラット(MSC投与-CDH群)とした。3群の胎仔から摘出した肺をヘマトキシリン・エオジン染色(H.E.染色)、抗PCNA抗体、抗Sp-C抗体、抗&#61537;-SMA抗体を用いた免疫染色を行い、形態的評価を行った。(結果)MSC投与-CDH群では、CDH群と比較して肺胞中隔や末梢肺動脈の中膜径の有意な菲薄化を認めた。また、MSC投与-CDH群では、CDH群と比較して肺胞面積は拡張し、PCNA陽性細胞やSp-C陽性細胞は有意に多かった。MSC投与-CDH群では、胎仔肺の間質にGFP陽性細胞があることが確認された。(結語)MSC投与群では潜在的に肺胞や肺血管の成熟を促進する可能性があり、MSC投与によって先天性横隔膜ヘルニアモデルラットの低形成肺が成熟した可能性があるものと考えられた。1)CDHモデルラットの作成1.ニトロフェン投与CDHモデルラット:妊娠9日目の母獣にニトロフェン100mg(オリーブオイルに溶解)を胃内に投与してCDHモデル胎仔を作成した。コントロール群として、オリーブオイルのみの投与群をコントロール群とした。

2.比較群設定:妊娠20日目に胎仔を娩出し、開腹して横隔膜の有無を確認し、横隔膜ヘルニア群、非横隔膜ヘルニア群、コントロール群の3群に分別した。現在も検体数を増やしている。2)間葉系幹細胞の採取・精製・培養について1.肺を摘出された胎仔ラットの、脛骨と大腿骨から骨髄採取を試みたが、検体が小さく脆弱であり、骨髄からの採取は困難であった。2.胎盤からの間葉系幹細胞の採取を試みるも精製・分離・抽出作業が困難であり、断念した。3.自家骨髄間葉系幹細胞の採取には手技的・時間的な労力がかかるために、コマーシャルベースのヒト胎盤由来の間葉系幹細胞の投与を行い、先行的実験を行うこととした。4.ヒト胎盤由来の間葉系幹細胞を妊娠11日目の母獣に経静脈的に投与し、その後に出生する上記3群の胎仔肺の成長発達に関しての形態学的群間格差を検証した。3)胎仔肺への間葉系幹細胞の投与効果1.ヘマトキシリン・エオジン染色を行い、上記3群間における形態学的評価を行った。2.肺胞上皮細胞のマーカーであるTTF-1,Sp-Cについて免疫染色を行い、3群間における発現についての形態学的評価を行った。3.肺血管平滑筋のマーカーであるα-SMAについて免疫染色を行い、3群間における発現についての形態学的評価を行った。当初計画していたラット胎仔の大腿骨、骨髄からの自家骨髄間葉系幹細胞の精製・分離・抽出作業は検体が小さく手技的に困難であり、断念した。また、次に胎盤からの間葉系幹細胞の採取を試みるも精製・分離・抽出作業が困難であり、断念した。コマーシャルベースのヒト胎盤由来の間葉系幹細胞はコストがかかるために断念した。最終的には、eGFPラット肺からの間葉系幹細胞の抽出が可能となり、実験系統がようやく確立した。すなわち、eGFPラット肺から抽出した肺組織内MSCを胎仔期の子宮静脈内に投与することで胎仔肺の成長を促進することができるという仮説を検証することとして、実験系統が確立した。胎盤内へのMSCの投与効果を確認するために、eGFPラットを用いることとしたが、eGFPラットを用いた実験には、遺伝子組み換え操作が伴うために倫理審査が必要であり、動物実験計画を再度作成し、倫理委員会による審査を経て承認された。免疫染色に関しては、抗体を再購入したが、最終的には手技的にも安定し、検体数を増やすことができた。間葉系幹細胞が胎仔肺の発達に及ぼす影響をみた報告はないため、コマーシャルベースのヒト胎盤由来の間葉系幹細胞の投与を行い、先行的実験を行うこととしたため実験計画に変更が生じ、遅れが生じた。また、免疫染色に関しては、従来使用していた抗体が劣化しており、原因検索と確認といったトラブルシューティングに時間を要した。今後の計画としては、コントロール群、CDH群、CDH +LMSC群の3群の肺検体から分離・抽出したmRNAや蛋白を用いてreal-time PCRやIn situ hybridization、Western-blotを行うことで分子生物学的検討を行いたいと考えている。再現性が得られることを証明するために検体数を増やして、繰り返し研究を行う必要性がある。また、得られた研究結果に関しては、適宜学会発表を行うとともに論文作成の準備をすすめる。所属部署には実験補助員や大学院生などの実験補佐が可能な人材があり、これを教育、指導することで研究を推進できる可能性がある。今後の研究推進方策については、研究代表者の時間的制約をいかにして克服するかが重要である。
IL-12によるcostimulatory分子を介する新生児T細のヘルパー能誘導

IL-12による新生児期のCD4陽性T細胞の免疫グロブリン産生補助能の誘導機序を研究した。臍帯血CD4陽性T細胞は殆どCD45RO陰性のいわゆるナイーブ型で、抗原刺激によるIL-4,IL-10,IFN-γなどのサイトカイン産生は著明に低下していた.また新生児T細胞は成人B細胞との混合培養ではlgGやlgA産生補助能は極めて低下していた.T細胞の抗原特異的な活性化には、Costimulatory分子を介するシグナルが必要不可欠であり、とくにCD28/CTLA4-CD80/CD86,CD40リガンド(L)-CD40がT細胞とB細胞間相互作用で重要である.新生児T細胞のCD40LはPHA,PWM,PMAとcalciumionophoaなどの刺激後も全く誘導されず,ヘルパー能低下の一因と考えられた.一方、IL-12は、CD4陽性T細胞をTh1型に誘導しIFN-γ産生能を高めるサイトカインであると理解されている.IL-12単独ではB細胞のIg産生は誘導できなかったが、ヘルパー能がなくサップレッサー能が亢進しているとされる新生児CD4陽性T細胞と成人B細胞の混合培養系で、PWM刺激でヘルパー能を示した.PWM刺激培養後の成人B細胞のCD80抗原発現はIl-12やIL-4による増強はみられず、さらに新生児CD4陽性T細胞はPWM刺激によりCD45RO抗原を発現するようになるが、IL-12存在下においてもCD40Lの誘導は全くなく、CD28抗原の有意な増強も観察されなかった.したがって、IL-12によるヘルパー能誘導の機序におけるCD80-CD28やCD40-CD40Lを介するCostimulatory分子の関与を明らかにすることはできなかった。今後他のCostimulatory分子の関与を検討する必要がある.IL-12による新生児期のCD4陽性T細胞の免疫グロブリン産生補助能の誘導機序を研究した。今後他のCostimulatory分子の関与を検討する必要がある.
高原子価鉄錯体の構築を基軸とする不活性結合活性化

遷移金属錯体を用いた不活性な分子や結合の直接的官能基化の開発は、究極的な直截的物質変換を可能とするため現在最も注目され、その開発・確立が望まれている課題の一つである。本研究課題では、地殻中に豊富に存在するため安価かつ入手容易であり、人体をはじめとする生体などの環境への付加の少ない鉄に注目し、高い反応性を示す鉄錯体を精緻に設計・合成することで、不活性な結合の活性化・変換を達成することを目的としている。一連の研究において特に、鉄中心に強く電子供与するため高反応性錯体を与え、かつ結合活性化における鍵中間体として機能しうる高原子価中間体を安定化しうるキレート型ケイ素配位子に着目し、これを有する高反応性鉄錯体の構築と不活性結合活性化への展開を行ってきた。本年度は、最近開発した1,2-bis(dimethylsilyl)benzeneをジアニオン性キレート型ケイ素配位子として持つ高反応性鉄(II)錯体(1)が、ヒドロシランを還元剤とする種々のカルボニル化合物の還元反応に対し高い触媒活性を示す点に注目し、錯体1を触媒として用い、ヒドロシランをケイ素源とする、indoleのC-H結合シリル化へと展開した。その結果、錯体(1)はindoleのC-3位のC-H結合の選択的なシリル化が可能であることを見出した。この反応において、C-2位シリル化等の他の副反応は全く進行しない。また、indoleの5位にOMeやCl基を持つ基質を用いても反応は効率的に進行し、対応するC-3位シリル化体を選択的に高収率で与えることを見出し、基質適用範囲の広い反応であることも明らかにした。同様の反応を一般的な鉄(0)カルボニル錯体であるFe(CO)5やFe3(CO)12を触媒として用いてもほとんど進行しないことから、錯体(1)が配位不飽和活性種を効果的に発生しうることが、反応を高効率的に進行する鍵であることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。遷移金属錯体を用いた不活性な結合の直接的官能基化の開発は、究極的な直截的物質変換を可能とするため現在最も注目され、その開発・確立が望まれている課題の一つである。本研究課題では、地殻中に豊富に存在するため入手容易で安価であり、かつ環境への負荷の少ない鉄に注目し、不活性な結合を活性化しうる鉄錯体の精密設計・合成・応用を目的としている。特に、鉄中心に強く電子供与するため高反応性錯体を与え、かつ高原子価状態を安定化しうるキレート型ケイ素配位子に着目し、これを有する高反応性鉄錯体の構築と、C-H結合をはじめとする不活性結合活性化への展開を行っている。本年度は、1,2-bis(dimethylsilyl)benzeneをキレート型ケイ素配位子として持つ高反応性鉄(II)錯体を用いることで、pyrazolyl基やpyridyl基を配向基として有するareneのオルト位C-H結合アルキル化、アルケニル化が可能であることを見出した。この反応では、キレート型ケイ素配位子を鉄上に導入することで、areneのC-H結合の酸化的付加により生成する高原子価鉄(IV)錯体の構築が可能となることが鍵であると考えられる。また、同様の鉄錯体は高効率的にSi-H結合を活性化しうることを見出し、これを応用することでindole類の3位選択的C-H結合シリル化が触媒的に達成できることも見出した。同様の反応を一般的な鉄

(0)カルボニル錯体であるFe(CO)5やFe3(CO)12を触媒として用いてもほとんど進行しないことから、錯体(1)が配位不飽和活性種を効果的に発生しうることが、反応を高効率的に進行する鍵であることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究において、高原子価錯体を安定化しうる機能を有するキレート型ケイ素配位子を持つ鉄錯体を用いることで、配向基を持つareneの不活性C-H結合官能基化が可能であることを見出した。この形式の反応は、鉄と同族のルテニウム錯体を用いた例は数多く報告されているが、鉄錯体による例はほとんどなく、精緻に設計された鉄錯体を用いることで初めて実現できたものである。さらに、このareneのC-H結合官能基化に加えて、indoleのC-H結合官能基化も同様の鉄錯体を用いることで達成できることも併せて見出している。このように、キレート型ケイ素配位子を鉄錯体へ導入することで、高原子価中間体の安定化を鍵とする多様な結合活性化が可能な高反応性鉄錯体を構築できることを明らかにすることができ、研究は概ね順調に進んでいると言うことができる。これまで得られた成果を基に、まずはareneのC-H結合官能基化、およびindoleの3位選択的C-H結合シリル化の基質適用範囲の拡大を目指す。鉄錯体を用いた配向基を持つareneのC-H結合官能基化については、現在のところ化学量論反応にとどまっている。そこで、重水素化された反応基質の適用などによる反応機構解析を行うことで、より高効率的な反応への応用展開を目指す。併せてindole類のC-H結合官能基化においては、様々な置換基を持つ誘導体や、indole以外の類縁体を用いた反応への適用を目指す。一連の検討において、必要に応じて、キレート型ケイ素配位子および鉄錯体の構造・電子状態の精密設計を併せて検討する。特に、反応達成の鍵となる高原子価鉄錯体の安定化を効果的に行うため、高い電子供与性を示す配位子の導入などを検討する。
プロトン・ポンプの高次細胞機能の発現と疾病に関する研究

動物個体には多彩な酸性環境(オルガネラ、コンパートメント)が存在している。細胞内においては、細胞内膜系のオルガネラ、すなわち、ゴルジ体、エンドソーム、リソソームなどの内部は酸性に保たれている。個体レベルでは、骨吸収窩、尿細管、膀胱、輸精管などの内腔も酸性である。細胞の内外に形成されている酸性環境は、タンパク質分解、小胞輸送をはじめ、免疫・神経機能、骨代謝、イオン恒常維持などに重要な役割を果たしている。酸性環境の異常は骨粗鬆症、大理石病、ガン転移、感音性難聴、腎アシドーシス、不妊症など様々な疾病と密接に関連している。今年度は、腎臓および内分泌における液胞型ATPase(V-ATPase)の生理機能を中心に解析を行った。私たちはサブユニット・イソフォームによってV-ATPaseが細胞あるいは組織特異的な局在を示すことを明らかにした.同時に,特定なオルガネラ膜に特異的な膜タンパク質を複数同定してきた.さらに,リソソーム局在型a3イソフォームが,V-ATPase複合体のまま,細胞形質膜に局在を変化する「リソソームの分泌」と言うべき現象を発見した.これは,極めて興味深い研究成果であり,破骨細胞などの機能を解明する上で重要な知見である.これらの研究成果はNature Cell Biologyをはじめ、複数報の論文に発表した。動物個体には多彩な酸性環境が形成されている.細胞内においては,細胞内膜系のオルガネラ,すなわち,ゴルジ体,エンドソーム,リソソームなどの内部は酸性に保たれている.個体レベルでは、骨吸収窩,尿細管,膀胱,輸精管などの内腔も酸性である.細胞の内外に形成されている様々な酸性環境は、タンパク質分解,小胞輸送をはじめ,免疫・神経機能,骨代謝,イオン恒常維持などに重要な役割を果たしている.これらの酸性環境の形成に中心的な役割を果たしているのは,液胞型プロトンATPase (V-ATPase)とよばれる複数のサブユニットからなるプロトン・ポンプである.研究代表者らは,V-ATPaseの機能が哺乳類の初期発生に必須であることを示した.すなわち,ジーンターゲティング法により作出したV-ATPaseの欠損マウスの表現型を詳細に調べ,V-ATPaseを欠損した胚は胞盤胚期まで発生するが,着床直後の段階で致死となることを示した.さらに,マウスおよびヒトのV-ATPaseの複数のサブユニット・イソフォームを同定し,その発現様式を明らかにしてきた.そのうち,a3アイソフォームを持つV-ATPaseが破骨細胞への分化に従って,その局在がリソソームから形質膜へ変化することを見出した.この結果は,a3遺伝子欠損マウスが大理石病の表現型を示すこと,胎児悪性大理石病患者のa3をコードする遺伝子に5種類の変異が見いだされたことなどの最近の報告とよく一致する.また,B2とa4イソフォームが遺伝性遠位尿細管アシドーシスの原因適伝子であることが明らかとなった.遺伝病との関連はまだ不明であるが,G2,C2,E1イソフォームがそれぞれ中枢神経細胞シナプス小胞,肺胞上皮細胞ラメラボーディ、精子先体に特異的に局在し,酵素の活性調節、特定の膜へのターゲティングに重要な役割を持つことが明らかとなった.これらの成果は,固体レベルでの生理機能を明らかにする上で基盤となるものである.動物には一方向のプロトン輸送から形成される多彩な酸性環境(胃内腔、骨吸収窩、尿細管、膀胱、輸精管および細胞内オルガネラ)が存在する.酸性環境の異常は胃潰瘍,骨粗鬆症,大理石病,ガン転移,感音性難聴,'腎アシドーシス,不妊症など様々な疾病と密接に関連している.これまで,酸性環境に関しての研究は分子・細胞レベルでの研究が中心であった.しかし,疾病との関連で酸性環境を考える上では個体レベルでの研究が必須であることが明白である.研究代表者らは,酸性環境の形成に中心的な役割を果たしているのは,液胞型プロトンATPase(V-ATPase)とよばれる複数のサブユニットからなるプロトン・ポンプに着目し、これまで、ジーンターゲティング法により作出したV-ATPaseの欠損マウスの表現型を詳細に調べ,V-ATPaseを欠損した胚は胞盤胚期まで発生するが,着床直後の段階で致死となることを示した.さらに,マウスおよびヒトのV-ATPaseの複数のサブユニット・イソフォームを同定し,その発現様式を明らかにしてきた.今年度は、これらのサブユニット・イソフォームのコンディショナル欠損マウスを作出し、V-ATPaseの特異的な組織における生理機能、特に遺伝病との関連および発症メカニズムを詳細に解析できる動物モデルを開発した。さらに、サブユニット・イソフォームと緑色蛍光タンパクとの融合タンパクを発現するマウスを作出し、酸性環境をin vivoで観察する系を構築した。

酸性環境の異常は骨粗鬆症、大理石病、ガン転移、感音性難聴、腎アシドーシス、不妊症など様々な疾病と密接に関連している。今年度は、腎臓および内分泌における液胞型ATPase(V-ATPase)の生理機能を中心に解析を行った。私たちはサブユニット・イソフォームによってV-ATPaseが細胞あるいは組織特異的な局在を示すことを明らかにした.同時に,特定なオルガネラ膜に特異的な膜タンパク質を複数同定してきた.さらに,リソソーム局在型a3イソフォームが,V-ATPase複合体のまま,細胞形質膜に局在を変化する「リソソームの分泌」と言うべき現象を発見した.これは,極めて興味深い研究成果であり,破骨細胞などの機能を解明する上で重要な知見である.これらの研究成果はNature Cell Biologyをはじめ、複数報の論文に発表した。
ベイズ的推測方法の理論的研究とその応用

母数の推定において、対称損失関数よりも非対称損失関数を用いるのが適当な場合がある。本研究では、Varian (1975)によって提案されたLINEX (Linear-Exponetial)損失関数を対象に研究を行った。平成12年度は、LINEX損失関数のもとでの正規分布の平均の逐次推定問題(ミニマムリスク問題)の研究を行った、特に、標本抽出法として、純逐次方法と、加速型逐次方法を用いた場合について、標本平均を推定量に用いる逐次推定方法は漸近的に非許容的であるという結果を得た。更に、多変量正規分布の平均ベクトルのLINEX損失関数のもとで逐次推定問題(最小リスク問題、有界リスク問題)についての研究を行い、標本平均ベクトルを推定量とする逐次推定方法は漸近的に非許容的であるという結果を得た。平成13年度は、一母数指数型分布族を仮定し、その平均のベイズ逐次推定問題をLINEX損失関数のもとで研究した。事前分布としては共役事前分布を採用した。しかし、ベイズ逐次推定方式の構成は困難であるので、漸近的にベイズ逐次推定方式と同等となる逐次推定方式の構成について研究を行った。特に、Bickel and Yahav (1967).によるAPO方式の構成とその特性について研究を行った。特にポアソン分布の平均に関するAPO方式については、ベイズ逐次推定方式と比較して、2次の漸近有効性を持つことを示すことができた。今後の研究計画として、一般の指数型分布族に対して同様の結果を得ることができるかについて研究を行い、更に、その結果を踏まえて、経験ベイズ逐次推定問題についての研究を行う予定である。本研究の主目的は、ベイズ推定方法の理論的研究とその応用である。本年度はLINEX損失関数に関する逐次推定問題について研究を行った。以下に本年度得られた主要な成果、次年度の研究課題について述べる。1.LINEX損失関数のもとでの正規分布の逐次推定固定標本では、正規分布の平均を標本平均で推定する方法は非許容的であることが知られている。この結果が逐次推定の場合にも成立するかどうかを研究した。特にpurely sequential,accelerated sequentialの場合について研究を行い、漸近的ではあるが成立することが分かった。この問題に関するベイズ(経験ベイズ)逐次推定方法、多変量正規分布への拡張に関する研究は次年度の課題である。2.ポアソン分布の平均のLINEX損失関数のもとでのベイズ逐次推定ポアソン分布の平均のベイズ逐次推定問題を、事前分布がガンマ分布の場合について研究を行った。ベイズ逐次推定方法を実際に使用可能な形で求めるのは困難であるので、Bickel and Yahav(1967)の方法を用いて漸近的有効な方式を構成した。その方式がWoodroofe(1981)の意味でnon-defficientであることを示すことができた。事前分布が未知である場合に用いられる経験ベイズ逐次推定方法に関する研究は次年度の課題である。本年度の研究計画は、一母数指数型分布族を仮定し、その平均のベイズ逐次推定問題、経験ベイズ逐次推定問題をLINEX損失関数のもとで考察することであった。先ず事前分布としては共役事前分布の場合についてのベイズ逐次推定問題について研究を行った。しかし、ベイズ逐次推定方法は存在するが、少数の例外を除いて、その具体的な構成は困難である。そのため、漸近的にベイズ逐次推定方法と同等となる逐次推定方法の構成の研究を行った。特に、Bickel and Yahav(1967)によるAPO方式は、そのための一般的な方法として、広く用いられ、2乗損失誤差においては、Woodroofe(1981)が、その有効性を示している。

本研究においても、APO方式による逐次推定方法の構成とその特性について研究を行った。まず、一般的な考察を行う前に、ポアソン分布の平均に関するAPO方式にもとづく逐次推定方法の構成とその性質について研究を行った。その成果として、その逐次推定方式は、ベイズ逐次推定方法と比較して、2次の漸近有効性を持つことを示すことができた。すなわち、ベイズ推定方法とのリスクの差は、漸近的に標本1個の抽出コストの差以下であることが分かった。しかしながら、その結果を一般の指数型分布族に拡張するためには、事後分布の漸近的特性等の性質を研究することが必要であることが分かり、本研究期間中には、その結果を得ることができなかった。今後の研究の展開として、一般の指数型分布族の場合にもポアソン分布の場合に得られた結果が成立するかどうか。更に、事前分布を共役分布ではなく、一般の分布の場合についてはどうかが考えられる。又本年度は、ベイズ逐次推定方法に関する結果を踏まえて、経験ベイズ逐次推定問題についての研究も行う予定であったが、それも今後の研究課題である。
オミクス解析を応用した歯周病菌感染による肝糖脂質代謝異常誘導の経門脈因子同定

本研究は、歯周病菌が消化管に到達することで腸内細菌叢ならびに腸管上皮にどの様な影響を及ぼし、経門脈的にいかなる分子が肝臓等に到達することにより糖・脂質代謝異常を引き起こし得るのかについて、オミクス解析により分子レベルにて解明することを目的としている。糖尿病マウスにおける歯周病菌感染群において、μCT解析にて歯槽骨吸収量の有意な増加と、時間経過とともに血糖値の有意な上昇を確認した。同感染マウスの肝臓組織のPCR解析の結果、炎症関連遺伝子には変化はみられないものの、脂質合成関連遺伝子の減少と糖新生関連および胆汁酸合成関連の遺伝子の発現上昇を確認しており、肝臓における糖・脂質代謝に影響を及ぼしている変化を捉えた。さらにプロテオーム解析により腸管内の菌叢の変化および糞便内において歯周病菌であるPorphyromonas gingivalis菌(P.g菌)の存在を菌固有のペプチドで確認することに成功した。また、予備実験として門脈血に対するメタボローム解析を行った結果、菌投与群において一部の有機化合物の上昇を確認した。これらの結果から、歯周病による糖尿病の病態修飾は炎症による結果ではなく、細菌叢の変化による糖・脂質代謝ネットワークに対する修飾因子の可能性を考察している。引き続き本研究計画によって小腸-門脈血-肝臓等を対象にオミクス解析することにより、これらをつなぐ特異的な分子を同定し、歯周病が代謝異常病態を増悪する分子メカニズムの一端を解明したい。門脈血に関するオミクス解析に関して、前処理と機器の測定条件の予備的検討を開始した段階である。研究分担者である石濱の研究室は高速液体クロマトグラフ質量分析(LC-MS)に用いるユニークなLCカラムを有しており、世界で初めてバクテリア(大腸菌)の完全プロテオーム解析を達成し、リン酸化プロテーム解析にも実績を有する。そこで糞便、腸管、門脈血、肝臓等の試料に対して、タンパクを酵素消化してペプチド断片にし、質量分析計にて測定するショットガンプロテオーム解析を行うとともに、外部機関での受託解析にて並行して門脈血のメタボローム解析を行う。これにより、腸内細菌叢の変化による特異的代謝産物の痕跡を包括的に探索する。また、糖・脂質代謝ネットワークに対する肝臓におけるリン酸化プロテオーム解析を行い、ネットワークの異常を俯瞰的に検討する。さらに抽出された候補分子について、過剰投与等を行い上記の現象の再現による解析により、特異的病態修飾因子として同定する。
DNAオリガミ超分子の合理設計に向けた新規プラットフォーム開発

2018年度において、DNAオリガミヘテロ多量体を作製するためのソフトウェア開発と、DNAオリガミのデータベース構築を行った。50万原子におよぶDNAオリガミを効率的に表現するためのデータ構造を定義し、既存のソフトウェアによって出力されたファイルを変換する機能を実装した。データ構造では、申請書に記述した通り、二重らせんDNAを剛直なロッドとみなす、大胆な粗視化を行った。ソフトウェアは、三次元的な視覚情報をもとに回転や平行移動を行い、直観的に構造物を組み合わせることが可能である。既存ソフトウェアではDNAのらせんの向きが平行でなく、かつ格子状にらせんが拘束されるという制限があったが、本ソフトウェアでは二重らせんを自由自在に配置可能であり、設計の自由度が大きく改善された。データベースの構築は、すでに報告されているDNAオリガミに関する設計情報を蓄積する目的で行った。ウェブ公開することで、分野の研究や開発を加速されることが期待される。既存ソフトウェアで設計した構造ファイルを入力することで、実験を行うための配列ファイル、シミュレーションを行うための全原子ファイル、プレゼンテーションを行うためのレンダリングファイル等に変換する機能を実装した。また、四角形や棒状など、標準的な構造物をスクリプトにより自動設計した。結果として、既存の論文から30の構造、スクリプトにより作成された510の一次元構造、487の二次元構造、837の三次元構造がデータベースに蓄積されている。これらの成果は、2019年3月に行われた分子ロボティクス年次大会において報告し、また2019年5月にフィンランドで行われるNANTECHと呼ばれる国際会議で発表予定である。ソフトウェア開発とデータベース構築において一定の成果が得られた。ソフトウェアは申請書に書いた通り、直観的に操作可能なインターフェースを備えている。既存のソフトウェアでは表現不可能であった、二重らせんの自由配置にも成功しており、今後のアルゴリズム開発もスムーズに進むと考えられる。疑似コードレベルではプリミティブなアルゴリズムができているものの、実装や高速化を速やかに行う必要がある。データベースについても、設計図を変換して複数の可視化可能なデータを提供することに成功している。さらに1000以上の標準構造を設計し、パーツライブラリを提供する準備が整っている。ただし、1年目の段階でウェブ上にデータベースを公開予定であったが、情報管理の観点で問題があるため公開は先送りしている。今後はユーザー登録や情報管理などの機能の実装を速やかに行う必要がある。データベースとソフトウェアの連携は、共通の規格のファイルフォーマットを介することで一定レベルで実現されている。今後はシームレスに連携できるように、インポートやエクスポートの機能を充実させる。実験による本研究の評価は2年目から行う予定であるため、現時点での進捗評価は難しい。ただし、申請時には透過型電子顕微鏡による観察は外部機関に委託する予定であったが、1年目において、東北大学の共用施設で観察できるよう協力体制を確立した。DNAオリガミ単量体を観測するための最適条件を見出したため、今後多量体を作製して本研究の妥当性を評価する場合の障害が小さくなったと考えられる。今後は、ソフトウェアに連結アルゴリズムを実装し、実際に実験可能なDNAオリガミ多量体の設計を行う。アルゴリズムの実装においては、粗視化されたDNAのデータをもとに、各塩基の位置座標を一時的に計算する必要がある。必要となる塩基だけを計算することで高速化を図る。さらに塩基間の距離を計算し、連結可能な塩基の組み合わせをハイライトしてユーザーに提示する。不要な組み合わせを計算しないように、三角不等式と分割統治法を活用して枝刈りを行う。データベースではインターフェースを充実させる。現在のバージョンでは、ユーザー登録なしでファイルをアップロードすることができるため、管理体制に問題がある。ユーザーごとにファイルの公開・非公開を選択できるように改良を行い、データベースとしての価値を高める。また投稿された構造にユーザーがコメントを付けられる機能を実装し、オープンサイエンスの手法により分野の発展につなげる。十分な情報管理が可能になった段階で、現在は研究室内のLANのみ公開しているデータベースをウェブ上に公開する。公開後はユーザーからのフィードバックをもとに改良を続ける。今後、本研究の成果をデモンストレーションするために、DNAオリガミ多量体の設計および実験を行う。現在のところ、ロボットアームのような構造を設計予定であるが、進捗状況に合わせて、渦巻状構造の設計や多関節リングの設計などにシフトする。設計後は原子間力顕微鏡や透過型電子顕微鏡を活用して、構造体の評価を行う。