hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞周期制御遺伝子を分子標的とした口腔癌治療の基礎研究

このTAT-GFPを各種口腔癌細胞に導入し、その導入効率について検討した結果、細胞間で差は認めるものの、すべての細胞において60%以上の細胞でTAT-GFPの導入が確認された。このことから、口腔癌においてTAT-peptideによる新しい遺伝子産物導入法の有用性が示唆された。本年度は、口腔扁平上皮癌において過剰発現し、細胞周期制御遺伝子であるp27^<KIP1>と関連する上皮成長因子(EGFR)に注目した。口腔扁平上皮癌細胞にEGFRの特異的阻害剤を作用させたところ、p27^<KIP1>の発現増強が見られ、細胞周期はG1期停止を生じ、細胞増殖が抑制されたことから、本剤を用いた分子標的治療の可能性について検討した。その結果、EGFRの特異的阻害剤により、細胞周期制御因子であるp27^<KIP1>の発現増強と、p27^<KIP1>の蛋白分解に関与するSkp2とJab1の発現低下を認め、癌の細胞増殖は抑制された(Oral Oncol.40,2004)。また、本阻害剤の応用により、実験的舌癌の頸部転移モデルにおいて、転移の抑制効果が見られた(Cancer Lett.201,2003)。さらに、本剤の応用で放射線治療効果の増強が認められた(Int.J Cancer,107,2003)。一方で、細胞周期の進行に大きく関与するCyclin Dependent Kinase (CDK)に関しても、その特異的阻害剤であるFlavopiridolを用いて、細胞周期の阻害を行うことで分子標的治療への応用を試みた。その結果、Flavopiridolは細胞周期をG1期ならびにG2/M期に停止させ、細胞増殖抑制ならびにアポトーシスを誘導した(Oral Oncol.39,2003)。同様の受容体経路の阻害による細胞周期の抑制はPeroxisome proliferator-activated receptor γに対する阻害剤によっても生じた(Oral Oncol.39,2003)。以上の結果より、これらの薬剤が、細胞周期制御を介した分子標的治療薬になる可能性が示唆された。
顎骨腫瘍摘出後のオーラルリハビリテーションの研究

上顎腫瘍摘出後の上顎欠損患者は、発音・咀嚼障害を余儀なくされる。当科では、術後に義顎を装着して障害されたクチ腔機能の回復をはかっている。しかし、それらの機能回復の程度を客観的に評価するのは難しく、直ちに臨床に応用できる検査法はなかった。なかでも咀嚼機能検査は、義顎装着者に適した検査はなく、我々はATPか粒剤を用いた咀嚼能力測定法を開発した。本法は、被検者にATP下流剤5gを50回咀嚼させ、咀嚼されたATPか粒剤をだ液とともに回収し、その液を2000mlに希釈した後に、その液の一部を採取し分光光度計にてATPの吸光ピークがある259nmで吸光度を測定した。その値の大小を調べた。これを正常人と較べる方法をとった。本法は非常に簡便で、短時間に測定が終了するため、臨床において有用であった。咀嚼能力の大きい者は、ATP顆粒剤を多く咀嚼粉砕し、その吸光度も大きく表示され、患者一人一人の歯芽欠損、欠損、咬合状態によって差異がみられた。本法を顎変形症患者の手術前後に施行し、手術前後の咀嚼能力の変化と、手術後の咀嚼能力の経時的な変化を調べた。その結果、13例において2例をのぞき、術前の2%から26.4%と増加していた。また経時的な変化では、術後に一旦は低下するが、術後6ケ月目頃より回復傾向を示し、1年以上経過すると術前の値よりも増加しているのか認められた。当科においては,上顎腫瘍切除後の顎欠損患者の術後には義顎を装置して術後の口腔機能の回復をはかっている.義顎を装着することで回復される口腔機能には,咀嚼機能と構音機能がある.義顎の装着により両機能とも改善されるが,その改善の程度を簡便にかつ客観的に知るのは難しかった.われわれはATP顆粒剤を試料に用いた咀嚼能力測定法を開発した.義顎装着患者にATP顆粒剤5gを50回咀嚼させた.咀嚼されたATP顆粒剤をビーカーに回収し,それを蒸留水にて2000mlに希釈した.その希釈液を十分に撹拌し,その一部を採取濾過し,分光光度計にて259mmでの吸光度を測定した.これを1クールとして, 3クール行ないその平均値をとり,その患者の咀嚼能力とした.咀嚼能力の大きい者はATP顆粒剤を多く咀嚼粉砕し,その吸光度も高く表示される,患者1人1人の口腔状態,顎欠損の大小,歯牙欠損の状態に応じて咀嚼能力が測定できた.このATP吸光度法による咀嚼能力測定法を義顎装着者だけでなく,下顎前突症や上顎前突症の様な顎変形症患者にも応用し手術前後における咀嚼能力の変化も調べてみた.上顎腫瘍摘出後の上顎欠損患者は、発音・咀嚼障害を余儀なくされる。当科では、術後に義顎を装着して障害された口腔機能の回復をはかっている。しかし、それらの機能回復の程度を客観的に評価するのは難しく直ちに臨床に応用できる検査法はなかった。なかでも咀嚼機能検査は、義顎装着者に適した検査はなく、われわれはATP顆粒剤を用いた咀嚼能力測定法を開発した。

本法は、被検者にATP顆粒剤5gを50回咀嚼させ、咀嚼されたATP顆粒剤を唾液とともに回収し、その液を2000mlに希釈した後に、その液の一部を採取し分光光度計にてATPの吸光ピークがある259nmで吸光度を測定した。その値の大小を調べた。これを正常人と較べる方法をとった。本法は非常に簡便で、短時間に測定が終了するため、臨床において有用であった。咀嚼能力の大きい者はATP顆粒剤を多く咀嚼粉砕し、その吸光度も大きく表示され、患者一人一人の歯牙欠損、顎欠損、咬合状態によって差異がみられた。本年度は本法を顎変形症患者の手術前後に施行し、手術前後の咀嚼能力の変化と、手術後の咀嚼能力の経時的な変化を調べた。その結果、13例において2例をのぞき、術前の2%から264%と増加していた。また経時的な変化では、術後に一旦は低下するが、術後6ケ月目頃より回復傾向を示し、1年以上経過すると術前の値よりも増加しているのが認められた。
RuドープLiNbO_3結晶における不揮発性ホログラムの記録機構の研究

近年我々が開発した不揮発性ホログラム記録材料であるRu:Fe:LiNbO_3結晶は、(1)高い記録感度、(2)可視光領域でのゲートと記録が可能、(3)定着時のホログラム消去率が小さい、などメモリー材料として魅力的な特徴を有している。一方でこれまでの記録機構では説明のつかない現象も見つかっており、従来とは異なる新しい記録機構によって不揮発性ホログラムが記録されている可能性が示唆されている。本研究ではこのRu:Fe:LiNbO_3結晶におけるフォトリフラクティブ特性及び記録機構を明らかにし、新しい不揮発記録機構のモデル化と、この材料系のさらなる性能改善を目的とした。以下に、本研究で得られた成果をまとめる。1.Fe添加量の異なるRu,Fe:LiNbO_3結晶における吸収スペクトルの考察から、Feは結晶成長後ほぼすべてがイオン化されFe^<3+>の状態でLiNbO_3中に存在する。2.定着時の消去率の小さい要因は、Ruに起因している。3.光誘起吸収変化の起源は、室温で長い寿命を持っていることからスモールポーラロン由来ではなく、不純物準位などのトラップ準位が由来となっている。4.波長530nm付近に見える吸収ピークは光起電力効果に関与していないことから、この吸収はRuの結晶場遷移と考えられる。5.ホログラム記録感度、最大屈折率変化量は、Feの添加量に強く依存し、添加量が多ければ多いほど、感度も屈折率変化も大きくなる。近年我々が開発した不揮発性ホログラム記録材料であるRu : Fe : LiNbO_3結晶は、(1)高い記録感度、(2)可視光領域でのゲートと記録が可能、(3)定着時のホログラム消去率が小さい、などメモリー材料として魅力的な特徴を有している。本研究ではこのRu : Fe : LiNbO_3結晶におけるフォトリフラクティブ特性及び記録機構を明らかにし、新しい不揮発記録機構のモデル化と、この材料系のさらなる性能改善を目的としている。LiNbO_3結晶にドープされたRuイオンに関する報告はこれまでほとんどない。そこで本研究ではまず、基礎物性の測定とモデルの構築に力を入れ研究を行った。具体的には、光起電力電流を青から緑のスペクトル領域で測定し、Ruイオンの光起電力係数を初めて見積もった。一方で、530nm付近に存在する吸収ピークの起源に関する知見も得ることができた。また、2準位モデルを仮定し、フォトクロミズムの過渡応答の測定から、Ruイオン固有のパラメータである再結合定数、光吸収断面積などを見積もった。その結果RuイオンはFeイオンと比べ非常に大きな再結合定数を持つことがわかり、不揮発性ホログラムの定着時にホログラム消去率が小さい理由がRuイオンの大きな再結合定数に由来することが示唆された。これら二つの実験によりホログラム記録のシミュレーションに必要なRuイオンの物質パラメーターはすべて得ることができ、得られたパラメータを用いて不揮発記録のシミュレーションを行ったところ、実際の実験結果とよい一致がみられ、今回得られたパラメータの妥当性が示された。
大規模オンライン生産スケジューリング・システムの開発

本研究は、大規模生産スケジューリング問題を多数の小規模問題に離散化することで、各小規模問題を決定木オンライン学習方法で解決することにより、スマート、かつ、ロバストな新型オンライン・スケジューリング・システムを構築することを目的とする。本提案により、これまでかなり計算時間を要した大規模スケジューリング問題が、瞬時に解決可能となり、従って注文新着・変更・機械故障など動的な外乱があっても迅速に対応できるようになるという質的に大きな変化をもたらす。また、これまでフィックスしたスケジューリング・アルゴリズムが、学習によって自己改善していくという新しい知能的なものになる。
バースト誤り位置指摘符号

本年度は前年度に情報理論国際会議(2002 IEEE International Symposyum on Information Theory)に投稿し採択された1ビット誤り訂正機能を有するバースト誤り位置指摘符号(SEC-BlEL符号)に関する論文発表を同会議が開催されたローザンヌ市(スイス)で発表した。本符号に関しては新たにテンソル積を用いた構成法及びバースト誤り位置指摘符号に検査ビットを付加する構成法が開発された。これらの構成法については現在詳細な評価を行っている途中である。今後は符号限界の導出、復号回路量の計算等の詳細な符号評価を行った後に学術論文としてまとめ、学会誌に投稿する予定である。また、新たな符号として上記符号にランダム2ビット誤り検出機能を付加した符号(SEC-BlEL-DED符号)の構成法を新たに検討した。本符号はごくまれに起こるランダム2ビット誤りを完全に検出する符号であり、SEC-BlEL符号では誤訂正や誤り位置の誤指摘を行ってしまうランダム2ビットに対応した誤り制御能力のより強い符号である。本符号の構成法としてSEC-BlEL符号に検査ビットを付加する手法を開発した。本符号については検討を開始したばかりであるため、さらに符号構成法を検討して検査ビット数のより少ない構成法を開発する必要がある。本符号についても符号構成法の検討の後に学術論文にまとめ、国際会議及び論文誌へ投稿する予定である。本年度は新しい誤り位置指摘機能を有するバースト誤り位置指摘符号を構成した。本符号は符号語中に枠と呼ばれる連続した複数シンボルの集合を複数定義し、バースト誤りが生じた際にその誤りを完全に含む枠を指摘するという機能の符号である。隣接する枠をl-1ビットずつ重ねて配置することにより任意の位置に生じたバースト誤りが位置指摘可能となっている。そのため、符号語をブロック分割してブロック単位で位置指摘を行う従来のバースト誤り位置指摘符号における問題点、すなわちブロック境界で生じたバースト誤りが位置指摘不可能であるという問題点、を本符号は解決している。この位置指摘機能を有する実用的な符号として、1ビット誤りを訂正するバースト誤り位置指摘符号を構成した。この符号の構成法は以前より研究代表者らによって提案されていたが、得られた符号は検査長が長くなるとバースト誤り訂正符号であるファイヤ符号よりも情報長が短くなるという問題点を有していた。今年度構成した符号の検査行列は以前の符号の検査行列に列を付加することによって構成しており、符号長が4分の3倍になっている。さらに、この符号の情報長はファイヤ符号の情報長よりも常に長くなる。この符号の構成法を論文にまとめて情報理論国際会議(2002 IEEE International Symposium on Information Theory, ISIT 2002)に投稿した。本論文は採択され、本年6月にスイスのローザンヌ市で開催される同会議で発表する。今後は、構成法の改良を進めるとともに、計算機シミュレーション等により得られた符号の評価を行う。
分布拡大する侵入害虫、ハラアカコブカミキリ幼虫の発育特性の解明

ハラアカコブカミキリは日本本土への侵入種でありシイタケホダ木の害虫である。本種を産卵から成虫の羽化まで異なる温度で飼育して発育の特性を明らかにした。卵、幼虫及び蛹の発育零点と有効積算温量はそれぞれおよそ12°Cと110日°C、15°Cと610日及び10°C、190日°Cであった。これらの発育零点と有効積算温量を考えると、ハラアカコブカミキリが我が国の非分布地に侵入した場合、定着する可能性が高く、今後十分注意する必要がある。ハラアカコブカミキリはシイタケ栽培用のホダ木の害虫であり、また、日本本土への侵入種である。この幼虫の発育と温度の関係を明らかにするために、孵化直後の幼虫を成虫の羽化まで人工飼料を用いて飼育した。人工飼料の組成は、クヌギ材粉砕物25%、蚕用粉末人工飼料20%、粉末乾燥酵母5%、蒸留水50%ととした。よく混合した人工試料20gを容量100mlの三角フラスコに入れてヘラで固めた後、シリコセンで蓋をして高温高圧殺菌(121°C、20分)した。このように作製した人工飼料に孵化1日以内の幼虫を1頭接種した。その後、全暗条件で17.5°C、20.0°C、25°Cあるいは30°Cで飼育し、蛹化と羽化までの日数を調べた。蛹化するまでの平均期間(幼虫期間)(最短期間ー最長期間)は、17.5°Cでは225日(77日ー295日)、20°Cでは69日(51日ー192日)、25°Cでは57日(48日ー66日)、30°Cでは64日(46日ー79日)であった。蛹期間は、17.5°Cでは26日(25日ー27日)、20°Cでは18日(15日ー21日)、25°Cでは12日(10日ー13日)、30°Cでは10日(7日ー11日)であった。幼虫の発育を見ると25°Cと30°Cでは、平均の幼虫期間は最短発育期間と最長発育期間のほぼ中央であった。しかし、17.5°Cでは平均幼虫期間に対して極端に早く蛹化する個体がみられ、また20°Cでは極端に遅く蛹化する個体がみられた。また、30°Cでの平均幼虫期間は25°Cのそれより長くなった。それに対して蛹では飼育温度が高いほど平均の蛹期間が短くなった。これらからハラアカコブカミキリの蛹の発育は温度で説明できる可能性があるが、幼虫の発育は温度だけでは説明がつかないことが示唆された。本研究では、ハラアカコブカミキリ幼虫(卵から成虫の羽化まで)の高温低温別の発育限界温度、温度別の発育速度(ある発育ステージを終えるまでに必要な日数の逆数)や発育速度からは算出される発育零点(温度と発育速度の回帰式から発育速度が0になる温度、すなわち発育できない温度の目安)及び有効積算温量(ある発育ステージを終えるまでに必要な発育零点以上の温度の積算量)などの発育の特性を明らかにすることを目的としている。予備的な調査でハラアカコブカミキリの卵は15°Cと30°Cでは孵化することを明らかにしている。そこで本年度は、卵を用いて15°C未満の低温域の発育限界温度及び31°C以上の高温域の発育限界温度を明らかにすることを主な目的とした。越冬の終えたハラアカコブカミキリ成虫を採集してクヌギの枯れ枝を与えて飼育、産卵させ、枯れ枝から卵を取り出して供試した。卵を湿った濾紙を敷いたシャーレに入れ、10°Cから14°Cまで、また31°Cから35°Cまで1°C刻みで恒温器に置いた。その結果、14°Cおよび31°Cから34°Cまでの温度で幼虫の孵化を確認した。孵化した幼虫をすでに開発した幼虫飼育用の人工飼料(クヌギ枝粉末25%、蚕用人工飼料20%、乾燥酵母5%、蒸留水50%の混合物20g)に移して15°Cで飼育した。その結果、蛹化した場合があったが、正常に羽化した個体はなかった。ハラアカコブカミキリはシイタケ栽培用のホダ木の害虫であり、日本本土への侵入種でもある。

本研究では、ハラアカコブカミキリ幼虫(卵から成虫の羽化まで)の発育零点(温度別飼育試験から算出される発育できない温度の目安)及び有効積算温量(ある発育ステージを終えるまでに必要な発育零点以上の温度の積算量)などの発育の特性を明らかにすることを目的としている。越冬の終えたハラアカコブカミキリ成虫を採集してクヌギの枯れ枝を与えて飼育して産卵させ、産卵されてから1日以内の卵を枯れ枝から取り出して供試した。卵はシャーレに入れた湿ったろ紙の上に置いて孵化させた。孵化した幼虫は成虫の羽化まで人工飼料を用いて飼育した。人工飼料の組成は、クヌギ材粉砕物25%、蚕用粉末人工飼料20%、粉末乾燥酵母5%、蒸留水50%ととした。よく混合した人工試料20gを容量100mlの三角フラスコに入れてヘラで固めた後、シリコセンで蓋をして高温高圧殺菌(121°C、20分)した。このように作製した人工飼料に孵化1日以内の幼虫を1頭接種した。卵、幼虫及び蛹の飼育温度は、15°Cから30°Cまで2.5°C段階にした。幼虫を低温(15°Cから20°C)で飼育した場合、発育期間にばらつきが大きく発育期間の逆数を利用する従来法では発育零点は計算できなかった。そこで、低温部のデータを有効に使える池本・高井法を用いて計算した。17.5°Cでは飼育中の幼虫もあり、暫定的な結果ではあるが、卵、幼虫、蛹のおよその発育零点と有効積算温量は、それぞれ、11.5°Cと110日°C、13.5°Cと710日°C、10.0°Cと185日°Cであった。卵は全ての飼育温度で高率に孵化した。一方、幼虫と蛹では、高率に蛹化、羽化する温度は、それぞれ、20°Cから30°C、20°Cから27.5°Cであり、蛹化や羽化の適温は幼虫や蛹の発育適温と異なる可能性があることが示唆された。農学昨年度のハラアカコブカミキリ卵の発育と温度の解明に続いて、今年度は幼虫と蛹の発育と温度の関係が明らかになったため。15°Cでの幼虫の飼育は次年度行う予定であったが前倒しで行い、15°Cでは成虫まで発育できないことを明らかにしたため。幼虫の発育が温度だけでは説明できない可能性を見出したので、すでに得ている幼虫の重さ(羽化したときの成虫の重さ)も含めて解析する。サンプル数を増やして結果の信頼性を増やすため、各温度での幼虫と蛹の飼育をする。研究実施計画では卵を15°Cから30°Cまで5°C刻みにおいて幼虫の孵化までの日数を明らかにするとともに、孵化した幼虫も同様の温度で飼育して発育までの日数を明らかにする計画であった。しかし、本年度の飼育で15°Cでは成虫まで発育できないことが明らかになったので、幼虫の飼育については、17.5°Cから30°Cまで2.5°C刻みでの飼育を行う。卵については幼虫の飼育温度に加え15°Cでの孵化までの日数を確認する。「該当なし」
材料の構造階層性と照射のマルチスケール性を踏まえた金属内ヘリウム損傷のモデル化

核融合炉や原子炉で使用される材料の照射下挙動に関して,材料の階層構造性や照射プロセスのマルチスケール性を踏まえつつモデル化を行った.そして,照射による材料ミクロ組織変化の予測に必要な方法論を構築した.特に,材料内に形成する欠陥集合体の核生成・成長メカニズムについて,材料学的基盤のしっかりとしたモデルを作り上げた.炉の安全の基本は材料の健全性にあることから,これらの知見は,安全・安心な炉システムの開発に重要である.核融合炉や原子炉で使用される材料の照射下挙動に関して,材料の階層構造性や照射プロセスのマルチスケール性を踏まえつつモデル化を行った.そして,照射による材料ミクロ組織変化の予測に必要な方法論を構築した.特に,材料内に形成する欠陥集合体の核生成・成長メカニズムについて,材料学的基盤のしっかりとしたモデルを作り上げた.炉の安全の基本は材料の健全性にあることから,これらの知見は,安全・安心な炉システムの開発に重要である.原子炉・核融合炉材料内では,放射線の照射によって局所的に高濃度のはじき出し欠陥や不純物原子が生成し,それらが拡散・相互作用することによってミクロ構造・ミクロ組成が変化,さらには,材料機能が劣化する.本研究の目的は,階層構造をもち,かつ,複雑な系である材料の中で起こる,時間的にも空間的にもエネルギー的もマルチスケールな現象-照射損傷プロセス-を予測するためのモデルを考案し,原子炉・核融合炉材料の設計,選択,保全等に寄与することである.本年度は,従来から申請者が分子動力学法やモンテカルロ法等を使って構築してきた金属中のヘリウムバブル核生成・成長に関する新しいモデルを,照射材料内の欠陥蓄積過程評価を行う計算機シミュレーションコード(反応速度論+モンテカルロ法)に導入するための検討を行い,ほぼモデル導入に際しての問題点を明らかにすることができた.これをもとに,継続となる次年度では,具体的な照射条件での蓄積プロセスシミュレーションを行い,実験データとの比較からモデルの妥当性検証を行う.また,系の複雑性をより現実に近づけるための試みとして,2元系材料のボイド核生成・成長に関するモデル化も行った.実際にはSiC材料を例にし,ボイド内の空孔組成について注目したところ,ボイドの成長速度等について,とくにボイドのエネルギー論(ボイドの熱的安定性に対する空孔組成の影響)が重要であることが明らかになった.これは,従来の純金属内のヘリウムバブルの核生成の場合とは異なるものであり,こうした研究から,逆に,純金属内のヘリウムバブル形成に対するヘリウムの効果がうかびあがってきた.さらなる検討を重ね,次年度末には,明確なまとめを行う.核融合炉などの放射線照射場で使われる材料では,中性子などの入射により原子はじき出しが局所的に起こり,このとき生成した格子欠陥が時間をかけながら拡散していく.こうして,局所的な照射の影響が材料全体に徐々にひろがっていく.拡散する欠陥どうしは,やがて反応して集合体を形成するので,材料のミクロ構造が変化し,材料機能が劣化していく.本研究の目的は,原子から連続体までの構造階層をもつ材料という系の中で起こる,時間的にも空間的にもマルチスケールな現象<<照射損傷プロセス>>を,計算機シミュレーション手法による予測を可能にするためのモデルを開発することである.平成20年度は,照射による材料中の欠陥蓄積過程を解析するのに有効な反応速度論式に対して,さまざまな時間・空間スケールのそれぞれにおいて支配的な項を抽出し,それぞれのスケールにおける物理プロセスやそれを解析するための計算機シミュレーション手法の整理を行った.また,異なるスケールどうしをどのようにつないでいくべきか(粗視化と微視化)の考察を行った.こうした検討を,原子力学会誌やプラズマ・核融合学会誌の解説記事としてまとめた.具体的な成果としては(1)金属中のヘリウム損傷を例に,分子動力学法とモンテカルロ法の組み合わせ解析を行い,ヘリウムバブルの核生成・成長プロセスおよびバブル移動のモデル化を行った.これにより,たとえば分子動力学法単独ではシミュレーションすることが不可能なほど長時間の現象(ヘリウムイオン照射による材料表面損傷)をモデル化に成功した.(2)ヘリウムバブル形成をよく知るための参照として,炭化ケイ素中のボイドの核生成・成長についても同様の解析を行った.ヘリウムバブルがバブル内組成に関係なく成長するのに対し,炭化ケイ素中のボイドは空孔組成比を1:1に保ちながら成長した.この研究から,ヘリウムの効果をより理解することができた.
溶接プロセスにおけるアークプラズマ中の金属蒸気挙動と溶融プール形成過程の総合解析

本研究は,アーク溶接プロセスの十分な理解と正確な予測の実現を目指し,その動的挙動を数値計算シミュレーションとイメージング分光器による実験観察の双方から総合的に解析した.その結果,溶接熱源となるアーク放電プラズマ中の金属蒸気の種類および密度の動的な空間分布変化,プラズマ温度分布の動的変化,材料への入熱密度分布の動的変化,溶融池形成の時間変化を定量的に明らかにすることに成功した.本研究は,アーク溶接プロセスの十分な理解と正確な予測の実現を目指し,その動的挙動を数値計算シミュレーションとイメージング分光器による実験観察の双方から総合的に解析した.その結果,溶接熱源となるアーク放電プラズマ中の金属蒸気の種類および密度の動的な空間分布変化,プラズマ温度分布の動的変化,材料への入熱密度分布の動的変化,溶融池形成の時間変化を定量的に明らかにすることに成功した.本研究は,溶接プロセスの十分な理解と正確な予測の実現を目指し,アーク溶接プロセスにおけるプラズマ中の金属蒸気の種類および密度の動的な空間分布変化,プラズマ温度分布の動的変化,材料への入熱密度分布の動的変化,溶融池形成の時間変化を定量的に明らかにすることを目的としたものである.平成19年度では,まず,金属蒸気の混入を考慮に入れた,「タングステン電極-アークプラズマ-溶融池-母材」を同時に一体化して計算する静止GTA溶接プロセスの非定常数値解析モデルの構築を試みた.その結果,アーク発生から溶融池が十分に形成される20秒間,金属蒸気密度の動的な空間分布変化,アークプラズマ温度分布の動的変化,材料への入熱密度分布の動的変化,溶融池の動的変化を時間ごとの数値計算シミュレーションとして出力することに成功した.また,本シミュレーション結果と溶融池の溶込み形状(実験結果)を比較した結果,極めてよい一致を示した.さらに,静止GTA溶接プロセスで生じる動的な金属蒸気の挙動とそれに伴うアークプラズマ温度の時間変化を実験的に把握するため,高分解能・高速度アークプラズマ診断システムを構築した.本研究は,溶接プロセスの十分な理解と正確な予測の実現を目指し,アーク溶接プロセスにおけるプラズマ中の金属蒸気の種類および密度の動的な空間分布変化,プラズマ温度分布の動的変化,材料への入熱密度分布の動的変化,溶融池形成の時間変化を定量的に明らかにすることを目的としたものである.平成20年度では,プラズマイメージングシステムを用いて,静止GTA溶接プロセスにおける溶接アーク現象を分光デジタル動画として取り込むことにより,溶融池表面から蒸発してアークプラズマ中に混入する金属原子および金属イオンの動的変化を観察することに成功した,特に,ステンレス鋼を溶接した場合には,合金元素である鉄,クロム,マンガン等が溶融池表面から同時に蒸発してプラズマ中に混入するが,そのダイナミックな挙動をそれぞれの元素ごと,かつ,原子とイオンを分離して観察することに成功した.この結果,ステンレス鋼の静止溶接においては,溶融池表面から主として鉄,クロム,マンガンが蒸発するが,クロムとマンガンはプラズマの旋回流動によってアーク柱を迂回しながらタングステン電極まで到達し,その後,陰極ジェットに乗ってプラズマ中心部に輸送されることが明らかになった.一方,鉄は,ほとんどが陰極ジェットによってアーク外周辺へ吐き出され,プラズマの旋回流動によってタングステン電極の方へ輸送されないことが明らかになった.一方,シールドガスであるアルゴンの原子スペクトルを同じシステムを用いて観察し,Fowler-Milne法を利用することにより、プラズマ温度分布の動的変化を実験的に求めることに成功した.本研究は,溶接プロセスの十分な理解と正確な予測の実現を目指し,アーク溶接プロセスにおけるプラズマ中の金属蒸気の種類および密度の動的な空間分布変化,プラズマ温度分布の動的変化,材料への入熱密度分布の動的変化,溶融池形成の時間変化を定量的に明らかにすることを目的としたものである.平成21年度では,プラズマイメージングシステムを用いて,静止GTA溶接プロセス中に発生する金属蒸気の動的な密度分布測定を実施するため,解析時に必要とされるプラズマ温度分布計測手法を検討した.プラズマ中の原子あるいはイオンが放射する線スペクトルからプラズマ温度を測定する手法として,Fowler-Milne法,ArII/ArI二線強度比法,ArI/ArI相対強度比法の3種類を選定した.個々について計測・解析した結果,ArII/ArI二線強度比法は高精度な温度測定が実行できるもののイオンが十分に存在する高温領域のみに限定され,一方,ArI/ArI相対強度比法は温度測定の誤差が極めて大きく,金属蒸気の密度分布解析には不適切であることが明らかになった.したがって,広範囲な温度領域において比較的精度よく安定して温度測定が実行できるFowler-Milne法が最も本研究の目的に適していることが明らかになった.以上に基づき,プラズマ温度と金属線スペクトルの動的変化を総合的に解析することにより,ステンレス鋼の静止GTA溶接プロセス中に溶融池表面から発生する鉄,クロム,マンガンの空間密度分布の時間変化を測定することに成功した.マンガン,クロム,鉄の順にプラズマ中での蒸気濃度が高く,時間と共に増大することが明らかになった.また,金属蒸気の濃度上昇に伴い,プラズマ温度が徐々に低下することが実験的に初めて明らかにされた.さらに,本実験結果と金属蒸気の混入を考慮した静止GTA溶接プロセスの非定常数値計算シミュレーションを比較することにより,溶接プロセスにおける熱源としてのアークプラズマの役割とそれに及ぼす金属蒸気の影響を明確化した.
光学対掌薬物の門脈内吸収と肝臓初回通過効果の速度論的評価に関する研究

光学対掌体であるsemotiadil(R体)とlevosemotiadil(S体)はは薬理作用も体内動態特性も大きく異なる。肝臓通過動態を調べたところ肝通過率FHがsemotiadilで2%、levosemotiadilで10%とR体が大きく消失することがわかった。肝通過時間tHはsemotiadilで0.15分でlevosemotiadilで0.20分と有意に異なることが分かった。このことはS体の分布の程度が大きいことを示している。R体は一旦肝組織に分布するとただち肝へ取り込まれ、分布相が観測しにくくなっていると考えられる。これはR体の消失率が大きいことと対応している。5-fluorouracil(5-fu)とそのプロドラッグである5′-deoxy-5-fluorouridine(DFUR)を消化管壁代謝のモデル化合物として採用した。覚醒ラットにDFURを経口投与した場合DFURとして65%が門脈内吸収され、代謝物である5-Fuとして7%門脈に現れることが分かった。また両薬物の門脈への吸収時間はほぼ一致したことより、5-FUがさらに消化管で大きく消失していることが予想された。その後の追加実験でDFURとuridineを併用投与したところDFURからの代謝物である5-FUのFaが減少ずるはずが、逆に大きく増加した。これは前回の実験で予想された5-FUの消化壁での消失をuridineが阻害したものと結論された。BOF-4272はR体とS体からなるラセミ化合物である。この肝臓動態を調べたところ、37°Cと4°Cの2つの温度で灌流液中のBSAの濃度を変化させてBOF-4272の肝消失動態を調べた。4°CではBSAの濃度を変えてもRとS体の消失率が同じなのに、37°CではBSAの濃度とともにR体の消失がS体のそれの二倍に増加する現象が発見された。また4°Cの実験により37°Cでは観測が困難であった平衡分布相の存在を確認できた。つまりBOF-4272の肝藏での大きな消失は一旦、平衡分布相に移行後、連携した取り込み過程により説明できた。葉酸代謝拮抗薬(抗ガン剤)であるmothotrexatc(MTX)はR体とS体の光学対掌体からなる。光学対掌薬物は物理化学的性質が同一にもかかわらず体内動態が大きく異なる場合がありMTXを光学対掌薬物のモデルとして選んだ。門脈血-体循環血濃度差法をMTX光学異性体に応用して小腸と肝臓による初回通過効果(first-pess effect)を分離評価した。動脈内投与した場合は門脈内濃度と動脈内濃度に差はみられなかった。CLはL体で25nl/min/nigでD体は32nl/min/kgとD体の方が有意に大きかった。またMRTはD体で0.5hr、D体で0.2hrでD体の消失が大きいことがわかった。経口投与ではL体は小腸から吸収されたがD体は吸収されなかった。局所モーメント解析によりL体は小腸から薬17%が門脈へ吸収され、その平均吸収時間が2hr程度、肝通過率が50%であることがわかった。

肝潅流実験ではL体の通過率が70%D体の通過率が70%で肝消失には差はみられなかったin vivoで通過率が50%であることより肝潅流実験で肝活性が低下していることがわかった。多くの薬物は経口投与される。RowlandとTozerは著書“Chnical Pharmacokinetics,Conceptsand Apphcation"において薬物が消化管から体循環へ吸収されるに際して、腸管腔、腸管壁、および肝臓のそれぞれの局所動態に分けて評価する概念を述べている。本研究室ではこの概念を数値化するために覚醒ラットの体循環血と門脈血を同時採血して、それらにおける薬物濃度差から門脈血への吸収量と吸収速度とおよび肝臓での通過率を求める方法(PS法)を開発して改良を加えてきた。今回のPS法の改良点は薬物を動脈内投与後、一定時間後をおいて経口投与する(DD法)ことにより1匹のラットから門脈吸収、肝臓通過および体循環の局所動態を評価する方法(PS-DD法)を初めて開発した。尿中に100%未変化体として回収される抗生物質cephalexinをモデル薬物としてPS-DD法の妥当性を調べた。その結果cephalexinの門脈吸収率および肝通過率がともに100%となりPS-DD法の妥当性が証明された。次にPS-DD法の有効性を証明するために抗癌剤5-FUをモデル薬物として採用した。その結果5-FUは門脈に70%、肝臓通過率が35%、結果として吸収率が25%と初回通過効果を分離評価できPS-DD法の有効性が証明された。さらに5-FUのプロドラッグである5'-DFURを消化管壁での代謝のモデル薬物としてPS法を適用した。その結果5'-DFURは未変化体および5-FUとして門脈にそれぞれ65%、7%吸収されることがわかりPS-DD法が消化管代謝の評価に有効であることが示された。
コンビネーション医療機器の革新的評価法の構築

われわれは骨固定力を強化した体内固定用ネジ:線維芽細胞増殖因子-2(FGF-2)徐放性ハイドロキシアパタイトコーティングスクリュー(Ap-FGFスクリュー)を開発した。世界初の成長因子コンビネーション体内固定用ネジとして医療機器としての承認を目指している。本研究では医師主導治験を行うために、レギュラトリーサイエンスとしてコンビネーション医療機器の革新的評価法を構築する。昨年度までに目標13を達成し、今年度は4に取り組んだ。前向き自主臨床試験として、筑波大学附属病院において「頚椎疾患に対する長範囲後方固定術におけるApーFGFコーティング頚椎椎弓根スクリューの安全性評価のための探索的試験」を開始した。対象患者は頚椎長範囲後方固定術(頭側が第2または第3頚椎かつ尾側が第7頚椎または第1胸椎のもの)の適応となる男女で目標症例数は10例とした。試験期間は全期間における最短期間は1年間、最長期間は1年3ヶ月である。前観察期間は最短1週間程度、最長3ヶ月程度である。入院期間は最短2週間、最長で3ヶ月程度と予想され、後観察期間は術後1年間とした。主要評価項目は、ApーFGF椎弓根スクリューに起因する死亡、骨折、悪性腫瘍、神経障害、術後感染症等の臨床試験中に発生したすべての有害事象の有無とした。筑波大学附属病院輸血部内cell processing factory(CPF)で無菌的にApFGFスクリューコーティングを行った。以上のプロトコールを論文として発表予定である。試験は3症例組み込まれ、現在実施中である。また臨床研究法に対応して、特定臨床研究として申請・承認された(jRCTs031180078)。ワイブル統計法のスクリュー強度固着評価への応用について、家兎モデルを用いた解析を論文にまとめて投稿した。成熟雄日本白色家兎70羽140肢の脛骨近位に経皮的にAp-FGFコーティング(Ap-FGF群)、Apコーティング(Ap群)、nonコーティング(Ti群)チタンスクリューを挿入し4週で抜去し,組織評価(HE染色)で炎症を認めない52羽67肢に対して、スクリュー抜去後の骨組織でスクリューの骨被覆率を計測した.3群を更にFGF (-): Ti+Ap、及びFGF (+): Ap-FGFの2群に纏め検討した.統計学的検討にはt検定およびWeibull分析を用いた.<結果>骨被覆率の平均値はFGF(+):88.6±4.4% (n=35)でFGF(-):83.0±9.5% (n=32)より有意に高かった(p=0.017).FGF(+)群の骨被覆率は0.790.94の狭い範囲に集中するのに対して、FGF(-)群の骨被覆率は0.640.98で低骨被覆率側にすそ野を引く分布であり、骨被覆の不良発生確率が高いことを示した。そこで、骨被覆率63%以下を骨形成不良と定義して骨形成不良出現確率をWeibull分析で求めたところFGF(+):2.7x10-4, FGF(-):0.05(Ti:0.05, Ap:0.06)となった。なおWeibull分布は直線であった。<考察および結論>FGF(+)とFGF(-)の骨被覆の平均値では65%の差であっても骨形成不良出現率ではFGF(+)がFGF(-)の約1/600という低値となる.FGF-2を含むAp-FGFコーティングには安定した骨形成作用があり、スクリュー周囲の骨形成不良のリスク率を大幅に低減できる事が示された.本研究では4つの目標を設定しており、今年度はその1つ目であるワイブル解析による評価法の開発に取り組んだ。コンビネーション製品の評価法開発に資するため、スクリューの固着強度をワイブル分布を用いて解析する手法を試み、当該モデルにおいては評価できることがわかった。論文を作成し、投稿することができた。医療機器の不良品発生率という低確率事象を解析できる手法を見出したことで、今後行う臨床試験でもこの手法を用いることができる可能性が示唆された。次の目標であった凍結乾燥技術の開発、製造法の検討にも取り組み、凍結乾燥後も自主企画を満たすことを確認した。残りの2年で残る2つの課題も解決できる見込みであるため、研究はおおむね順調に伸展していると判断している。本研究では医師主導治験を行うために、以下の残る課題を解決しつつ、レギュラトリーサイエンスとしてコンビネーション医療機器の革新的評価法を構築する。1骨粗鬆症において最低保証強度・強度信頼性を明確にする力学試験のWeibull解析による評価法の開発2凍結乾燥技術の開発とその製造法・品質管理法の確立(GMP準拠)3凍結乾燥Ap-FGFスクリューの安全性評価(非臨床)4凍結乾燥Ap-FGFスクリューフィジビリティー試験(臨床)また研究成果を公表することにより我が国のコンビネーション医療機器の開発に資することも目的とする。昨年度までに目標1と2を達成し、今年度は3,4に取り組んだ。

4の研究で使用する椎弓根スクリューを選定し、その椎弓根スクリューに我々が独自に定めた品質規格を満たすコーティングを施すためのコーティング実証実験を繰り返し、コーティング層の作成手順と手順書を確立した。品質試験についてもより精度を高めるための検討を行い、プロトコールを確定させた。各種QMS文書を作成した。手順書に従って臨床研究用の製品をGMP準拠施設:CPF(Cell Processing Factory)で製造して品質規格を満たすかの検討(プレラン)を行っているところである。計画書で設定した4つの目標のうち2つをすでに達成し、残る2つの課題に取り組んでいる。研究期間は残り1年であるが、成果として臨床研究まで行い、構築された評価法やプロトコールを公開して、企業や他の開発者が参照できるようにし、我が国の革新的コンビネーション医療機器の開発に資することを目指している。研究の計画は期間内に終了できる見込みであることからおおむね順調に進展していると判断した。われわれは骨固定力を強化した体内固定用ネジ:線維芽細胞増殖因子-2(FGF-2)徐放性ハイドロキシアパタイトコーティングスクリュー(Ap-FGFスクリュー)を開発した。世界初の成長因子コンビネーション体内固定用ネジとして医療機器としての承認を目指している。本研究では医師主導治験を行うために、レギュラトリーサイエンスとしてコンビネーション医療機器の革新的評価法を構築する。昨年度までに目標13を達成し、今年度は4に取り組んだ。前向き自主臨床試験として、筑波大学附属病院において「頚椎疾患に対する長範囲後方固定術におけるApーFGFコーティング頚椎椎弓根スクリューの安全性評価のための探索的試験」を開始した。対象患者は頚椎長範囲後方固定術(頭側が第2または第3頚椎かつ尾側が第7頚椎または第1胸椎のもの)の適応となる男女で目標症例数は10例とした。試験期間は全期間における最短期間は1年間、最長期間は1年3ヶ月である。前観察期間は最短1週間程度、最長3ヶ月程度である。入院期間は最短2週間、最長で3ヶ月程度と予想され、後観察期間は術後1年間とした。主要評価項目は、ApーFGF椎弓根スクリューに起因する死亡、骨折、悪性腫瘍、神経障害、術後感染症等の臨床試験中に発生したすべての有害事象の有無とした。筑波大学附属病院輸血部内cell processing factory(CPF)で無菌的にApFGFスクリューコーティングを行った。以上のプロトコールを論文として発表予定である。試験は3症例組み込まれ、現在実施中である。また臨床研究法に対応して、特定臨床研究として申請・承認された(jRCTs031180078)。H29年の予定としてワイブル解析をヒトに埋入されたインプラントのゆるみの評価に応用するため、臨床試験に先立ち、画像解析データを用いる観察研究を計画した。(1)橈骨遠位端骨折で創外固定治療を受けた患者の挿入トルク・抜去トルクという力学データの解析、(2)腰椎後方固定術を受けた患者の椎弓根スクリューの術後掲示的な画像変化を連続変数としてワイブル分布で解析できるか試みる予定とした。また臨床試験に先立ち、アパタイトFGF-2スクリューの凍結乾燥技術とそのQMS文書、手順書の作成にとりかかる。H30年に予定している臨床試験が行えるよう準備を進める。頸椎椎弓根スクリューにアパタイトFGFコーティングを施し、挿入する第1相臨床試験を行う。
多値論理関数からなる高次クローン束の構造の研究

一般に,κ値論理関数からなるクローン(合成に関して閉じている集合)の全体L_kをκ次クローン束という。2次クローン束についてはすでに構造が完全に解明されているが,3次以上のクローン束についてはまだその構造がほとんどわかっていない。高次クローン束L_k(κ【greater than or equal】3)の構造の解明を主たる目標として本研究を行い,次のような成果をあげた。1.距離空間としてのL_3の構造の研究クローン束L_kに距離を導入し,L_kがコンパクト距離空間となることを示した。さらに,L_3におけるmeetの演算を基にしてL_3からL_2への連続写像を構成し,そのような連続写像のもとで,L_3における極大クローンや集積点をなすクローンがどのようにL_2に写像されるかを調べた。極小クローンの分類がまだ完成していない現状では,極小クローンに関する種々の性質の研究は重要である。本研究では,極小クローンの対(C_1,C_2)について,和集合C_1∪C_2が関数全体を生成するとき(C_1,C_2)をgigantic pairと名づけ,gigantic pairを特徴付ける定理を与えるとともに,ほとんどのκに対しgigantic pairが存在することを示した。一方,それを拡張する形で,いくつかの極小クローンのjoinとして表わされるクローンについての研究を始めた。3.超クローンの研究最近I.G.Rosenbergによって導入された超クローン(hyperclone)について,その濃度に関する研究を行い,集合{0,1}上の超クローンの濃度は連続濃度であることを証明した。これは,通常のクローンの場合,2値のクローンの濃度が可算無限であることと対比すると興味深い結果である。4.部分関数からなる部分クローン束の構造の研究部分クローン束について,(1)meetが射影関数だけからなるクローンになる極大部分クローンの族の濃度と(2)joinが部分関数全体になる極小部分クローンの族の濃度についてそれぞれ研究を行った。これは,L.Haddad,I.G.Rosenberg両教授との共同研究である。一般に、k値論理関数からなるクローン(合成に関して閉じている集合)の全体Lkをk次クローン束という。2次クローン束についてはこれまでに構造が完全に解明されているが、3次以上のクローン束についてはまだその構造がほとんどわかっていない。本研究では、2次クローン束に関する知識を利用、あるいは、対比させることにより、高次クローン束Lk(k【greater than or equal】3)の構造の解明を行うことを主た10年度には、主に次のような研究を行い、成果をあげた。1.距離空間としての性質を利用するL_3の構造の研究クローン束L_3におけるmeet(∧)の演算を基にしてL_3からL_2への連続写像を構成することができるが、そのような連続写像のもとで、L_3における極大クローンや集積点をなすクローンがどのようにL_2に写像されるかを調べた。これは、L_2の構造を利用することにより、L_3における集積点の分布状況を調べるのが目的である。2. Lkの極小クローンに関する研究極小クローンの分類がまだ完成していない現状では、極小クローンに関する種々の性質の研究は重要である。

本研究では、極小クローンの対(C_1,C_2)について、和集合C^1∪C_3が関数全体を生成するとき、(C_1,C_2)をgigantic pairと名づけ、gigantic pairを特徴付ける定理を与えた。また、ほとんどのkに対し、gigantic pairが存在することを示した。3.超クローンの研究最近I.G.Rosenbergによって導入された超クローン(hyperclone)について、その濃度に関する研究を行い、集合{0,1}上の超クローンの濃度は連続濃度であることを証明した。これは、通常のクローンの場合、2値のクローンの濃度が可算無限であることと対比すると興味深い結果である。4.直積の埋め込みによる高次クローン束Lkの構造の研究L_2の直積Lk(k【greater than or equal】3)の中に埋め込むことにより、Lkの構造を調べることを目的としているが、これはまだ基礎的な研究を行っている段階11年度には、通常のクローン束L_kについて研究を進めるとともに、部分関数からなる部分クローン束やhyperoperationからなる超クローンに関する研究を行った。1.クローン束L_3の構造の研究超クローンの束の研究と関連させて、いわゆる正則3値論理関数からなるクローンの濃度が連続無限であることを示した。また、L_3からL_2への連続写像のもとでL_3における極大クローンや集積点をなすクローンがどのようにL_2に写像されるかという問題に関する研究も継続中である。昨年度われわれは、極小クローンの対(C_1,C_2)に対しgigantic pairという概念を導入し、gigantic pairを特徴付ける定理を与えるとともにgigantic pairの存在について調べた。今年度はそれを拡張する形で、いくつかの極小クローンのjoinとして表わされるクローンについての研究を行った。3.部分関数からなる部分クローン束の構造の研究部分クローン束について、(1)meetが射影関数だけからなるクローンになる極大部分クローンの族の濃度と(2)joinが部分関数全体になる極小部分クローンの族の濃度についてそれぞれ研究を行った。これは、L.Haddad,I.G.Rosenberg両教授との共同研究である。4.超クローンの研究近年I.G.Rosenbergによって導入された超クローン(hyperclone)について、われわれはすでに、集合{0,1}上の超クローンの濃度は連続濃度であることを証明した。今年度はさらに、Sheffer型hyper-operationが存在するかどうかという問題についての考察を始め、多少の結果を得ている。
成熟破骨細胞に発現する受容体型チロシンキナーゼTyro-3とその機能解析

I.Tyro-3のリガンドであるGas6が、どのように成熟破骨細胞の骨吸収活性に直接作用するかを純粋成熟破骨細胞の象牙片上での培養系を用いて検討した。Gas6は0.3nMから有意に破骨細胞の骨吸収活性を促進し、その促進作用はGas6添加6時間ですでに現れ、少なくとも24時間まで持続した。II.ウサギ破骨細胞のcDNAライブラリーから、Tyro-3特異的RT-PCR primerを用いRT-PCRを行いTyro3cDNA断片(650bp)をサブクローニングした。そのウサギTyro-3の塩基配列はヒトおよびラットTyro-3の配列とそれぞれ92%および93%のホモロジーを示した。III.成熟破骨細胞におけるTyro-3の発現を坑Tyro-3抗体を用いた免疫染色で確認した。また、骨組織でのTyro-3の発現パターンを骨芽細胞、単離破骨細胞、血球系細胞を代表して膵細胞および骨髄細胞を用いて、RT-PCRから検索した。その結果、Tyro3の発現は単離破骨細胞にのみ検出され、骨組織における破骨細胞の特異的なTyro3s発現が確認された。さらに、骨髄細胞と骨芽細胞の共存培養系で酒石酸耐性酸ホスファターゼ陽性の破骨細胞様細胞が出現するのと平行してTyro3の発現が認められ、破骨細胞の分化課程においてTyro3の発現は未分化破骨細胞では小さく、成熟するに従って増強することがわかった。IV.Tyro-3を介したGas6の情報が破骨細胞においてどのように伝達されるか、Tyro-3の下流に位置する情報伝達分子は何かを坑phosphotyrosine抗体および坑c-src、坑PI2-kinase、坑FAK抗体を用いて検討した。その結果、Gas6刺激によってc-src,FAKおよびPI3-kinaseのリン酸化が促成された。すなわち、活性化したTyro3jは、c-src,FAKおよびPI3-kinaseと会合し、情報が伝達されると考えられる。V.破骨細胞の骨吸収活性を指示することの出来る株化間質細胞ST2細胞にいて、活性型ビタミンD3および副甲状腺ホルモンの作用によってGas6産生を増強した。いずれのホルモンとも骨吸収促進作用があることから、その機構にGas6/Tyro3が関与することが示唆された。平成10年度I. Tyro-3のリガンドであるGas6の成熟破骨細胞の骨吸収活性に対する作用の解析Tyro-3のリガンドであるGas6が、どのように成熟破骨細胞の骨吸収活性に直接作用するかを純粋成熟破骨細胞の象牙片上での培養系を用いて検討した。純粋成熟破骨細胞はウサギ長管骨から調整した末分画骨細胞をコラーゲンゲル上に播き込み、プロナーゼ、コラゲナーゼなどの酵素硝化の後、純粋破骨細胞のみを回収し、象牙片上で培養した。Gas6は0.3nMから有意に破骨細胞の骨吸収活性を促進し、その促進作用はCas6添加6時間ですでに現れ少なくとも24時間まで持続した。II.ウサギ成熟破骨細胞に発現する受容体型チロシンキナーゼTyro-3遺伝子の塩基配列の解析ラビット破骨細胞のcDNAライブラリーから、Tyro-3特異的RT-

PCR primerを用いRT-PCRを行いTyro-3 cDNA断片(650bp)をサブクローニングした。そのウサギTyro-3の塩基配列はヒトおよびラットTyro-3の配列とそれぞれ92%および93%のホモロジーを示した。また、ラットTyro-3の全長cDNAからキナーゼドメインを削除したドミナント・ネガティブTyro-3の作製を試みたが、フレームシフトを起こしたものしか得られていず、現在もドミナント・ネガティブTyro-3の作製を継続している。III.成熟破骨細胞におけるTyro-3の発現の確認およびその発現に対する各種ホルモン・局所因子の制御成熟破骨細胞におけるTyro-3の発現を抗Tyro-3抗体を用いた免疫染色で確認した。また、Tyro-3の発現は破骨細胞の前駆細胞には存在せず成熟した破骨細胞に強く発現することが明らかとなった。I.破骨細胞の分化過程におけるTyro3の発現。骨組織でのTyro3の発現パターンを骨芽細胞、単離破骨細胞、血球系細胞を代表して脾細胞および骨髄細胞、ポジティブコントロールとして脳を用いて、RT-PCRから検索した。その結果、Tyro3の発現は単離破骨細胞にのみ検出され、骨組織における破骨細胞の特異的なTyro3発現が確認された。さらに、骨髄細胞と骨芽細胞の共存培養系を用いて、破骨細胞の分化段階でのTyro3の発現を検討した。その結果、Tyro3の発現は共存培養系で酒石酸耐性酸ホスファターゼ陽性の破骨細胞様細胞が出現するのと平行してTyro3の発現が認められ、破骨細胞の分化過程においてTyro3の発現は未分化破骨細胞では小さく、成熟するに従って増強することがわかった。このことからもTyro3は成熟破骨細胞のみに発現することが支持された。II.成熟破骨細胞におけるTyro-3を介したGas6の情報伝達機構の解析。Tyro-3を介したGas6の情報が破骨細胞においてどのように伝達されるか、Tyro-3の下流に位置する情報伝達分子は何かを抗phosphotyrosine抗体およびc-srk,PI3-kinase,FAKなどのチロシンキナーゼに対するする抗体を用いて検討した。その結果、Gas6刺激によってc-src,FAKおよびPI3-kinaseのリン酸化が促された。すなわち、活性化したTyro3は、c-src,FAKおよびPI3-kinaseと会合し、情報が伝達されると考えられる。III.骨構成細胞におけるGas6産生に対する調節機構の解析。破骨細胞の骨吸収活性を支持することのできる株化間質細胞ST2におけるGas6の産生能およびその調節機構を分子レベルで解析した。その結果、ST2は活性型ビタミンD3および副甲状腺ホルモンの作用によってGas6産生を増強した。いずれのホルモンとも骨吸収促進作用があることから、その機構にGas6/Tyro3が関与することが示唆された。