hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
効率的な最大および極大クリーク抽出アルゴリズムの開発と応用

その結果,多元VT(Varshamov-Tenengolts)符号では最良でないものが存在するということ等を明らかにした.最大クリーク抽出アルゴリズムの高速化はほぼ予測どおり成功裏に達成した.これにより,符号理論における新しい知見も得た.最大クリークの抽出について,理論的には,アルゴリズムと計算量評価の単純化を進め,その上で計算量評価の更なる改善を図る.さらに実働的には,最大クリーク抽出の近似解法および節点整列を中心として改良を行い,一層の効率化を達成する.極大クリークの列挙については,疑似極大クリークの列挙を合わせて,より効率化を図る.さらに,以上のアルゴリズムをソーシャルネットワーク解析等の応用問題に適用して,その有効性を明らかにする.最大クリーク抽出アルゴリズムMCTをさらに高速化するために,近似最大クリーク抽出アルゴリズムおよびその適用制御の改良を行う.また,節点整列などのより高度な処理を導入して,特に枝密度が高いグラフに対する実行速度の一層の高速化を達成する.上記高速アルゴリズムを活用することにより,誤り訂正符号の設計と解析をさらに進める.(理由)次年度使用額2,977円は,物品購入後の端数残金である.(使用計画)平成30年度予算に組み込んで使用する.(理由)次年度使用額4,745円は物品購入後の端数残金である.(使用計画)平成31年度予算に組み込んで使用する.
細胞外環境をセンスする知覚神経カルシトニン遺伝子関連ペプチドによる血管新生制御

本年度は下肢虚血モデルにおけるカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)の血管新生増強による虚血の回復につき検討した。ASOなどの患者において下肢虚血時に強い痛みを経験することは良く知られている。下肢虚血による痔痛は、主にC繊維を刺激することが原因と考えられる。そこで、神経ペプチドのひとつであるCGRPノックアウトマウスを用いて、常法にしたがい、下肢虚血モデルを作成し、虚血部位における血管新生に神経由来の内因性CGRPの作用を調べることにした。虚血処置をすると、直ちに虚血肢ではレーザードップラーで調べると、対側の無処置肢の血流の約10%まで減少し、その後約2-3週間にかけて血流が回復するのが確認できた。CGRPノックアウトマウスでは、その回復は有意に遅れ、3週間経って野生型のそれまで回復した。術後1週間の虚血肢のCD31免疫染色では、CD31陽性の虚血部筋肉中の毛細血管密度は、野生型のそれに比較してCGRPノックアウトマウスでは有意に低値を示した。虚血肢の支配部位の脊椎後根でのCGRP前駆蛋白質のproCGRPのmRNAレベルを調べると、虚血刺激によりmRNAレベルが増加し、CGRP遊離増大が虚血下肢で起きていることが示唆された。in vitroのHUVECを用いた培養系では、HUVECのCGRP受容体の発現も確認でき、CGRP投与によりHUVECにおける管腔形成の増強も認められた。これらのCGRPの虚血下肢の血管新生の増強は、血管新生因子VEGF、bFGF、TGFbを介したものと考えられ、これらのGF発現がCGRPシグナリングの下流に位置することが証明された。CGRP8-37の投与は、CGRPノックアウトマウスの成績をミミックすることが出来た。CGRP作動薬が虚血の回復に有効であることが示唆された。胃をはじめとする消化管は神経系が豊富であることが知られ、しばしばセカンドブレインとも呼ばれる。従来より遠心路としての迷走神経系の機能は十分に研究されてきたが、1次求心性知覚神経の胃における生理的および病態生理的役割について十分な検討がおこなわれてこなかった。今年度は、胃の神経系、特に知覚神経の胃粘膜障害抑制機構を明かにした。知覚神経C-fiberの末梢にはカプサイシン受容体TRPV1が発現しており、カプサイシン投与によって脊髄視床路に刺激が入るのと同時に、軸索反射を介して逆行性に刺激伝導が生じ、知覚神経C-fiber末端に貯えられた小包からSubstance Pやcalcitonin gene-related peptide (CGRP )が遊離されることをマウス胃内腔を還流し、CGRP等を測定することで明らかにできた。CGRPノックアウトマウスの作成にも成功し、同マウスを用いることにより、遊離されたペプチドのうちCGRPが胃粘膜障害抑制作用を持っていることを明らかにできた。カプサイシン以外にもいわゆるマイルドイリタントの刺激でもプロスタグランジン(PG)の生成が伴われる際には、CGRP遊離の感受性が増大することを明らかに出来た点も収穫である。マルドイリタントの様な比較的生理的な刺激でもこの機構が作動し役割を持つことを証明できた意義は大きい。CGRPノックアウトマウスの成果はGastroenterology等に報告したが、端的にまとめると、1)CGRP遊離が胃粘膜障害の抑制に重要であること、すなわち胃粘膜の血流障害や胃運動の亢進に対し遊離したCGRPが抑制的に作用すること、2)CGRPの遊離が内因性のPG特にPGI2で制御(増強)されていることを証明できた。さらに加えて、予備実験でCGRPに血管新生増強作用があることを、HUVECと線維芽細胞の共培養系で確認できた。今後はin vivoでの検討を展開する。腫瘍による疼痛は、主にC繊維を刺激することが原因と考えられている。神経ペプチドのひとつであるカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)は、現在まで多様な効果が報告されている。CGRPが胃の血流調節を行い、粘膜保護作用を有することも明らかになってきている。CGRPによる血管の反応が固形腫瘍に対する血流増加をもたらし、腫瘍増殖を促すとの説もあるが、その証明は不十分であった。内因性CGRPが血流増加にとどまらず、腫瘍血管新生を増強することにより、腫瘍の増殖に役割をもつ可能性を検討した。スポンジ血管新生モデルを用いたin vivoの実験系で、まずCGRPが血管新生を増強することを見出した。内因性のCGRPが血流増加にとどまらず、腫瘍血管新生を増強することにより、腫瘍の増殖に役割をもつ可能性が考えられた。さらに外科的に後根神経を切断し後根神経節からのCGRP輸送を抑制してマウスに腫瘍細胞を移植したところ、切断に伴って腫瘍の増殖が傷害された。内因性のCGRPが腫瘍増殖、腫瘍血管新生を増強させるか否かを確認するために、CGRPノックアウトマウスを用いて、同様に腫瘍細胞を移植したところ、腫瘍の増殖、周囲の血管新生の抑制が認められた。これらに加え、in vitroのHUVECを用いた培養系では、HUVECのCGRP受容体の発現も確認でき、CGRP投与によりHUECにおける管腔形成の増強も認められた。これらのCGRPの腫瘍血管新生の増強は、血管新生因子VEGFを介したものと考えられ、VEGF発現がCGRPシグナリングの下流に位置することが証明された。癌の痛みをとることが患者のQOLをあげるだけでなく、神経ペプチドの放出抑制による制癌効果の可能性が提示できた。

本年度は下肢虚血モデルにおけるカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)の血管新生増強による虚血の回復につき検討した。ASOなどの患者において下肢虚血時に強い痛みを経験することは良く知られている。下肢虚血による痔痛は、主にC繊維を刺激することが原因と考えられる。そこで、神経ペプチドのひとつであるCGRPノックアウトマウスを用いて、常法にしたがい、下肢虚血モデルを作成し、虚血部位における血管新生に神経由来の内因性CGRPの作用を調べることにした。虚血処置をすると、直ちに虚血肢ではレーザードップラーで調べると、対側の無処置肢の血流の約10%まで減少し、その後約2-3週間にかけて血流が回復するのが確認できた。CGRPノックアウトマウスでは、その回復は有意に遅れ、3週間経って野生型のそれまで回復した。術後1週間の虚血肢のCD31免疫染色では、CD31陽性の虚血部筋肉中の毛細血管密度は、野生型のそれに比較してCGRPノックアウトマウスでは有意に低値を示した。虚血肢の支配部位の脊椎後根でのCGRP前駆蛋白質のproCGRPのmRNAレベルを調べると、虚血刺激によりmRNAレベルが増加し、CGRP遊離増大が虚血下肢で起きていることが示唆された。in vitroのHUVECを用いた培養系では、HUVECのCGRP受容体の発現も確認でき、CGRP投与によりHUVECにおける管腔形成の増強も認められた。これらのCGRPの虚血下肢の血管新生の増強は、血管新生因子VEGF、bFGF、TGFbを介したものと考えられ、これらのGF発現がCGRPシグナリングの下流に位置することが証明された。CGRP8-37の投与は、CGRPノックアウトマウスの成績をミミックすることが出来た。CGRP作動薬が虚血の回復に有効であることが示唆された。
ハードウェア化に適した文字列処理アルゴリズムの開発

ソフトウェアアルコリスムの分野で研究されている文字列処理の高速化手法を専用ハードウェアとして実装することを目標とし,ハードウェア化に適したアルゴリズムの開発を行った.具体的には,近似文字列照合アルゴリズムの高速化について,ハードウェアの実現可能性を考慮した手法の開発を行った.単位計算で処理できるデータサイズを「ワード長」,単位計算を同時に実行できる数を「コア数」とすると,近似文字列照合の単純な解法では,計算の並列化の困難さから,ワード長やコア数が大きくなっても計算時間を短縮できない.これに対し,本研究では以下の3つの高速化手法を提案した.まず,近似文字列照合のための計算のうち,ワード長増大による高速化が可能なものを事前に計算する手法を提案した.近似文字列照合で用いる「編集距離」は,文字の挿入,削除,および置換によって定義され,このうち挿入と削除を考慮することが計算の並列化を困難にしている.置換のみを考えた場合の距離は,2つの文字列の文字一致の数える「マッチカウント問題」の解であり,ワード長の増大による高速化が可能である.本研究では,マッチカウント問題の解と近似文字列照合問題の解関係を明らかにし,マッチカウント問題の解により近似文字列照合問題の解の探索範囲の削減する手法を提案した.次に,マッチカウント問題を解くアルゴリズムとして,コア数増大により高速化を提案した.ワード長の増大による高速化の適用が可能なアルゴリズムは既存手法として既に提案されている.本研究では,文字列をアルファベットについてビット列に変換することで計算の並列化を実現し,既存手法をコア数についての高速化も適用可能になるよう拡張した.最後に,近似文字列照合問題を解くアルゴリズムとして,ワード長の増大による高速化を提案した.コア数の増大による高速化の適用が可能なアルゴリズム既存手法として既に手案されている.本研究では,既存手法で並列に行われる計算の入出力の関係を明らかにし,複数の計算を一度の計算で行う手法を提案した.一度に行うことのできる計算の数はワード長に依存する.ソフトウェアアルゴリズムの分野で研究されている文字列処理の高速化手法を専用ハードウェアとして実装することを目標とし,ハードウェア化に適したアルゴリズムの開発を行っている.本年度は,相同性検索を含む文字列処理のための既存のソフトウェアアルゴリズムについて調査を行った.相同性検索においては,与えられた二つの文字列についての類似度の計算に加え,どの文字列とどの文字列を比較するかという「アライメント」と呼ばれる情報が必要であるが,この二つの情報の間の関係が明らかにされていないことがわかった.我々は,この対応を定式化することで,アライメントを求めるためにどういう情報が必要かを明らかにした.(この成果を論文としてまとめ,「情報処理学会論文誌:数理モデル化と応用」に投稿し,採択された.)さらに,類似度の計算における既存の高速化の手法である「ビットパラレル手法」が,アライメントを求める計算にも適用できることが分かった.(この成果は論文として国際学会に投稿中である.)また,このビットパラレル手法を応用することによって,複数プロセッサに対するハードウェア的な相同性検索の高速化の手法が,ソフトウェア的に実装できることが分かった.(この成果は論文として国際学会に投稿中である.)これはつまり,ビットパラレル手法の詳しい解析による一般化の結果,この手法が他の計算にも利用できることを明らかにし,また,その一般化が特定のハードウェアに制限されないことを示したということである.ソフトウェアアルゴリズムの分野で研究されている文字列処理の高速化手法を専用ハードウェアとして実装することを目標とし,ハードウェア化に適したアルゴリズムの開発を行っている.昨年度までの研究で,様々な文字列処理のための既存のソフトウェアアルゴリズムについて調査を行い,与えられた二つの文字列についての類似度の計算(編集距離問題)と,どの文字列とどの文字列を比較するかを表す対応の計算(アライメント問題)との関係を明らかにした.また,編集距離問題における既存の高速化の手法である「ビットパラレル手法」の一般化を行い,他の文字列処理の問題への適用可能性を示した.本年度は,一般化されたビットパラレル手法を,実際にいくつかの文字列処理アルゴリズムに適用させた.・ビットパラレル手法を,アライメント問題を解くアルゴリズムに適用し,従来よりも高速なアルゴリズムを得た.(この成果は論文として査読付き国際学会に採択された.)・制限のある文字列の類似度の問題について,ビットパラレル手法のハードウェア的な並列化の手法を提案した.(この成果は論文として査読付き国際学会に採択された.)・編集距離問題についての,複数プロセッサに対するハードウェア的な高速化手法を,ソフトウェア的に実装した.(この成果は論文として査読付き紀要に採録された.)ソフトウェアアルコリスムの分野で研究されている文字列処理の高速化手法を専用ハードウェアとして実装することを目標とし,ハードウェア化に適したアルゴリズムの開発を行った.具体的には,近似文字列照合アルゴリズムの高速化について,ハードウェアの実現可能性を考慮した手法の開発を行った.単位計算で処理できるデータサイズを「ワード長」,単位計算を同時に実行できる数を「コア数」とすると,近似文字列照合の単純な解法では,計算の並列化の困難さから,ワード長やコア数が大きくなっても計算時間を短縮できない.これに対し,本研究では以下の3つの高速化手法を提案した.

まず,近似文字列照合のための計算のうち,ワード長増大による高速化が可能なものを事前に計算する手法を提案した.近似文字列照合で用いる「編集距離」は,文字の挿入,削除,および置換によって定義され,このうち挿入と削除を考慮することが計算の並列化を困難にしている.置換のみを考えた場合の距離は,2つの文字列の文字一致の数える「マッチカウント問題」の解であり,ワード長の増大による高速化が可能である.本研究では,マッチカウント問題の解と近似文字列照合問題の解関係を明らかにし,マッチカウント問題の解により近似文字列照合問題の解の探索範囲の削減する手法を提案した.次に,マッチカウント問題を解くアルゴリズムとして,コア数増大により高速化を提案した.ワード長の増大による高速化の適用が可能なアルゴリズムは既存手法として既に提案されている.本研究では,文字列をアルファベットについてビット列に変換することで計算の並列化を実現し,既存手法をコア数についての高速化も適用可能になるよう拡張した.最後に,近似文字列照合問題を解くアルゴリズムとして,ワード長の増大による高速化を提案した.コア数の増大による高速化の適用が可能なアルゴリズム既存手法として既に手案されている.本研究では,既存手法で並列に行われる計算の入出力の関係を明らかにし,複数の計算を一度の計算で行う手法を提案した.一度に行うことのできる計算の数はワード長に依存する.
ミニ染色体を用いた,遺伝子導入のための,ヒト人工染色体ベクターの構築と応用

<ミニ染色体改変システムの構築,検証と応用>1)BAC(細菌人工染色体)導入システムの構築と検証テロメア断片化ベクターにより作製された約2.7MbのヒトX染色体由来ミニ染色体に、さらに改変を加え、反応方向特異性をもつ部位特異的組換え系(Cre/変異loxP)を用いたBAC導入システムを構築した。導入用BACには、作製済みベクターを用いた(Kaname and Huxley, BioTechniques 31:273(2001))。ヒトHPRT遺伝子を含む改変BAC(HPRTBAC66D2)をミニ染色体へ導入した場合の挿入効率は約75%であった。他のBAC(ヒトFactor IX遺伝子を含むF9BAC66D2)においても、効率は同程度(約80%)であった。一方、ネオマイシン耐性遺伝子発現ユニットのみをもつプラスミド(4.5kb)の挿入効率は、100%と非常に高率であった。ヒトHPRT遺伝子を挿入したミニ染色体は、これを保持しているニワトリpre-B細胞株(DT40)において、遺伝子発現が認められた。よって、このシステムは、遺伝子全体をミニ染色体に挿入するシステムとして、有効であることが示された。(投稿中)2)染色体ベクターとしての応用改変(挿入)を行ったミニ染色体の、宿主細胞であるDT40から他の細胞への移入を行った。ヒトHPRT遺伝子をもつミニ染色体を微小核融合法により、線維肉腫細胞亜株(HT1080,HPRT(-))へ移入した。G418耐性を指標にクローン(HT1080,HPRT(-))を検討したところ、ミニ染色体は、細胞あたりのコピー数に変動が見られる(18コピー)ものの、安定に存在していた。また、HPRT遺伝子発現も効率よく認められた。よって、このミニ染色体は、遺伝子導入のための染色体ベクターとして有効であると考えられた。<ミニ染色体改変システムの構築と検証>1)BAC(細菌人工染色体)導入システムの構築まず、テロメア断片化ベクターにより作成された、約2.7MbのヒトX染色体由来ミニ染色体に、さらに改変を加えた。ミニ染色体の短腕側テロメア近傍に、変異lox71を間にはさむblasticidin耐性遺伝子(bsR)発現ユニットを、相同組換えを利用して導入した。Blasticidin耐性クローンに対する相同組換えクローンの割合は、約40%であった。得られたbsR導入クローンを、サザン法で確認したのち、IaA1と名付けたクローンをその後の研究に使用した。導入するBACクローンの改変については、既に作成済み(Kaname and Huxley, BioTechniques 31:273(2001))であったが、その構造は、ヒトHPRT遺伝子をもつBACのベクター部分に、変異lox66の下流にneomycin耐性遺伝子(neoR)を結合させた(プロモーターは無し)ユニットを挿入したものである(HPRTBAC66D2)。2)導入システムの検証HPRTBAC66D2を、Cre発現ベクターと共に、電気穿孔法にてIaA1クローンへ導入し、G418耐性クローンを得た。これら耐性クローンについてblasticidin感受性の有無の確認や、組換え部位のPCR、BACインサート内のPCR(8部位)、サザンブロット、FISH法を用いた構造解析により、正確に挿入がおこっているクローンを確認した。HPRTBAC

66D2(全長170kb)を用いた場合の、挿入効率は約70%、コントロールとして用いたneoRユニットのみをもつプラスミド(約4.5kb)を用いた場合の挿入効率は100%であった。以上より、遺伝子全体を含むBACクローンを容易に、かつ効率よくミニ染色体へ挿入し、任意のゲノム遺伝子を含むヒト人工染色体を作成するシステムが構築できた。さらに、改変後のミニ染色体において、導入したヒトHPRT遺伝子の発現の有無をRT-PCR法にて確認したところ、すべての改変クローンにおいて遺伝子発現が認められた。よって、このシステムは、遺伝子導入のための、ヒト人工染色体ベクター構築を可能にすると考えられた(投稿準備中)。<ミニ染色体改変システムの構築と検証>1)BAC(細菌人工染色体)導入システムの検証テロメア断片化ベクターにより作成された約2.7MbのヒトX染色体由来ミニ染色体に、さらに改変を加え、反応方向特異性をもつ部位特異的組換え系(Cre/変異loxP)を用いたBAC導入システムを構築した。ヒトHPRT遺伝子を含む改変BAC(HPRTBAC66D2)をミニ染色体へ導入した場合の挿入効率は約75%であった。他のBAC(ヒトFactor IX遺伝子を含むF9BAC66D2)においても、効率は同程度(約80%)であった。ヒトHPRT遺伝子をもつミニ染色体は、挿入を行ったニワトリpre-B細胞株(DT40)において、遺伝子発現が認められた。よって、このシステムは、遺伝子全体をミニ染色体に挿入するシステムとして、有効であることが示された。(投稿中)2)染色体ベクターとしての応用改変(挿入)を行ったミニ染色体の、宿主細胞であるDT40から他の細胞への移入を行った。ヒトHPRT遺伝子をもつミニ染色体を微小核融合法により、線維肉腫細胞亜株(HT1080,HPRT(-))へ移入した。G418耐性を指標にクローン(HT1080,HPRT(-))を検討したところ、ミニ染色体は、細胞あたりのコピー数に変動が見られる(18コピー)ものの、安定に存在していた。また、HPRT遺伝子発現も効率よく認められた。よって、このミニ染色体は、遺伝子導入のための染色体ベクターとして有効であると考えられた。
メダカにおける性ホルモン感受性の系統差を利用した性決定関連遺伝子の探索

性ホルモン感受性(性転換率)のメダカ近交系における系統差を利用して、性ホルモンの感受性に僕わる遺伝子の探索を目的として研究を行い、本年度は以下の成果を得ることができた。メチルテストステロン(MT)感受性遺伝子の探索昨年度の結果から、MT投与(0.005μg/ml)によるXX性転換率を指標とした場合、メダカ近交系HNI系統は、HSOK系統よりもMTに対して高感受性であり、2系統のF1の性転換率からその高感受性が優性であることが示唆された。そこで、今年度ははじめに、(1)上記のFlにSOK系統を戻し交配したBC1に対してMT0.005μg/mlで処理し、XX個体の性転換率を算出した。その結果は21%(51/246)であった。また、BCIのコントロールグループ(0μg/ml)では性転換率は0%(0/60)だった。これらMT処理により性転換したXX雄個体を用いた遺伝解析から、MT感受性遺伝子を探索することが可能になった。(2)次に性転換したBC1XX雄47個体からDNAを抽出し、HNIとHSOK系統間で多型が検出できることを確認した99個のDNAマーカーを用いて、連鎖解析を行った。通常、BCI個体ではヘテロ及びホモ接合体が1:1で出現すると期待されるが、XX♂の連鎖解析において、XX性転換に関連する遺伝子付近のマーカーでは、遺伝子型が1:1から有為に偏ると考えられる。今回の連鎖解析ではLODスコア3を指標として、遺伝子型の偏りの有無を調べた。その結果、メダカ連鎖群18番上のマーカーではヘテロ接合体、10番上のマーカーではHSOKのホモ接合体の割合が有為に高かった。このため、それらの連鎖群にMT感受性遺伝子が存在することが示唆された。性ホルモン感受性(性転換率)のメダカ近交系における系統差を利用して、性ホルモンの感受性に関わる遺伝子の探索を目的として研究を行い、本年度は以下の成果を得ることができた。1:エストラジオール(E_2)感受性遺伝子の探索2:メチルテストステロン(MT)感受性遺伝子の探索近交系HNIとSOK系統のF1についてMT処理(0.005,0.025μg/ml)を行い、XX性転換率を算出した結果、0.005μg/mlで90%(56/62)、0.025μg/mlでは32%(19/60)であった。HNIの性転換率はいずれの濃度でも100%、SOK系統は0%であったため、今回の結果は、HNIのMT高感受性がSOK系統の低感受性に対して、完全ではないが優性であることを示している。このため、F1にSOK系統を戻し交配したBC1に対して0.005μg/mlで処理し、性転換したXX♂の連鎖解析を行い、このXX♂が共通してもつHNIのゲノム領域を探索することで、MT感受性に関わる遺伝子を同定することが可能であることが明らかになった。
網膜色素変性症におけるロドプシン遺伝子点突然変異に関する分子生物学的研究

1.近年,ロドプシンの点突然変異がみつかっている区画型網膜色素性症の静的視野閾値と錐体系ERG頂点潜時を検討した結果,一見正常にみえる上方網膜に対応する下方視野が全く正常な明らかな区画型と,下方視野にもある程度の異常のおよぶものの両者がみられた。しかも明かな区画型はphotopic ERGの頂点潜時が正常であることがわかった。2.網膜色素変性症で行なったERGでの錐体,杆体障害による分類の知見を応用して,錐体ジストロフィー症例のERG診断に錐体反応と杆体反応の振幅比が有用であることを,ERGデータから証明した。3.黄色斑眼底は網膜色素変性症類似の網膜変性症である,本研究において,検眼鏡所見,螢光眼底所見にて典型的な本症と考えられる症例に対した,十分なERG検査を行い,その結果,本症では極めてまれと考えられる錐体ジストロフィーの所見を得た。本症に関する分子生物学的異常の異質性はいまだ明らかにされてはいないが,ERGに関しては異質性の存在することが明かとなった。4.網膜色素変性症においてphotopic ERG頂点潜時評価を安定して行う記録条件を検討した。その結果,赤色刺激光よりも強力白色閃光刺激でより安易に頂点潜時の評価が可能であるかとが明かとなった。またこのようにして計画した頂点潜時が正常あるいは軽度しか延長していない症例は発症が遅く予後良好であることが推測された。5.本症患者で白内障を合併したものについて,レーザー干渉縞視力計であるレチノメータを用いて,術前潜在視力測定を行った。その結果は術後視力とよく相関しており,本症患者に対する白内障手術適応決定に際して,意義深いことを明らかにした。1.山梨医科大学付属病院に通院中の網膜色素変性症患者について,遺伝形式,発症時期,眼底の変性部位などについて,リストを作製した.現在160例登録されている.2.近年,常染色体優性遺伝網膜色素変性症(ADRP)でロドプシンの点突然変異がみつかっているが,それらは臨床的には,病変が下方網膜に主にみられるタイプのものが多いとされている.そこで通院中の網膜色素変性病患者の検眼鏡所見の検討とともに,静的自動視野計による視野検査結果から上下視野の障害の非対称性について検討した.一般に下方網膜障害に対応する上方視野異常の頻度が高いが,上下視野障害の差異については程度の差が大きく,下方視野が全く正常な明らかな区画型とされるものから,下方視野にもある程度の異常のおよぶものまでさまざまであった.しかし明かな区画型はphotopic ERGの頂点潜時が正常であることがわかった.網膜色素変性症患者の血液サンプルについてはまずこれら区画型および偽区画型の症例について,孤発例も含め行なった.3.2.のDNAについてエクソン1とエクソン5についてPCRにて増幅を行い,SSCPとシ-クェンシングを行なっている.現在までに5例行なったが,まだ点突然変異は発見されていない.4.ADRPで行なったERGでの錐体,杵体障害による分類の知見を応用して,常染色体優性遺伝を示す錐体ジストロフィ-症例を含め,錐体ジストロフィ-症例のERG診断に錐体反応と杵体反応の振幅比が有用であることを,ERGデ-タから証明し発表予定である.1.黒色斑眼底は網膜色素変性症類似の網膜変性症である.

本研究において,検眼鏡所見,螢光眼底所見にて典型的な本症と考えられる症例に対して,十分なERG検査を行い,その結果,本症では極めてまれと考えられる錐体ジストロフィーの所見を得た.本症に関する分子生物学的異常の異質性はいまだ明らかにされてはいないが,ERGに関しては異質性の存在することが明らかとなった。2.定型的網膜色素変性症では暗順応下でのERG反応は病初期より記録不能となる.しかし錐体系反応を示すphotopic ERGは比較的病初期の網膜色素変性症患者においてはよく記録され,その頂点潜時の延長程度が,病態,予後を反映する可能性が示唆されてきている.しかしphotopic ERGも通常のERG同様本症の進行に伴い振幅を減弱し,頂点潜時の評価が困難となる.そこで本症においてphotopic ERG頂点潜時評価を安定して行う記録条件を検討した.その結果,赤色刺激光よりも強力白色閃光刺激でより容易に頂点潜時の評価が可能であるかとが明かとなった.またこのようにして計測した頂点潜時が正常あるいは軽度しか延長していない症例は発症が遅く予後良好であることが推測された.3.網膜色素変性症患者にみられる白内障が多くの場合,視力障害のわりに混濁程度の少ない後〓下白内障であることに注目し,レーザー干渉縞視力計であるレチノメータを用いて,術前潜在視力測定を行った.その結果は術後視力とよく相関しており,本症患者に対する白内障手術適応決定に際して,意義深いことを明らかにした.
DNAトランスフェクション法による色素性乾皮症A群の遺伝子クローニング

色素性乾皮症(XP)A群の遺伝子クローニングをDNAトランスフェクション法により行った。A群XP細胞はDNA修復能に異常をもち、紫外線(UV)に高感受性を示す。このA群XP細胞に、リン酸カルシウム共沈法によりマウスゲノムDNAをトランスフェクションし、マウスDNA修復遺伝子を取り込み、UV抵抗性を獲得したXP細胞を得た。さらにこのUV抵抗性XPトランスフェクタントに含まれるマウスDNA修復遺伝子を、マウス繰り返し配列をプローブにして、EMBL3ファージベクターにクローニングした。このクローニングした遺伝子は、他の2つの別家系のA群XPのDNA修復能も回復させることができたが、B、C、D、F、G群XPには無効でありA群特異的遺伝子であった。ついで、この遺伝子によってコードされるmRNAを、クローニングされた遺伝子の一部をプローブにしたノザンハイブリダイゼーションで調べた。供与体マウス細胞とUV抵抗性XPトランスフェクタントには約1KbのmRNAが、正常ヒト細胞では1.3Kbと1KbのmRNAが認められた。一方、異なる3家系のA群XP細胞には、これらのいずれのmRNAも認められなかった。これらのマウス及びヒトmRNAに対応するcDNAを、pcD_2Okayama-BcrgcDNAライブラリーよりクローニングした。A群XP細胞のDNA修復能を回復させ得る完全長cDNAクローンは、マウス、ヒトともに、約200万個に1個の割合でとれ、そのサイズは、マウス1Kb、ヒト1.4Kbであった。ヒトcDNAをプローブにして、A群XP細胞のゲノムDNA及びmRNAを調べた。サザンブロッティングでは、10家系のA群XPと正常者間に相異は認められなかったがサザンブロッティングでは、いずれのA群XPでも、1.4Kbと1KbのmRNAは欠損していた。B、C、D、F、G群XPでは正常者と変わらず、2つのmRNAが認められた。
Ｃ型肝炎治療のための膜蛋白質ＩＬ２８ＲＡ活性化へテロダイマーペプチド薬剤の開発

本研究では、細胞表面に発現するIL28RAを標的としてこれに結合し活性化する特殊ペプチドの探索を目的としている。C型肝炎といったウイルス性の疾患に対して細胞膜受容体であるIL28RAが担う抗ウイルス活性は非常に有用であると考えられ、IL28RAを活性化する特殊ペプチドはウイルス性疾患の治療薬の開発に役立つことが期待される。前年度までに、結合強度が高い(KDがnMオーダー)IL10R2結合特殊環状ペプチドの獲得に成功した。今年度は細胞セレクションで使用するIL28RA発現細胞の樹立を目指した。細胞セレクションを行う際、IL28RAが発現している細胞のみに対してパニングを行うことがIL28RA特異的に結合する特殊環状ペプチドの回収に非常に重要である。そこで、IL28RA発現細胞を選択的に識別する方法として、GFPによる蛍光基標識を用いた。IL28RAのC末端をGFP付加したようなプラスミドを構築し、これをヒト細胞に遺伝子導入することでIL28RA発現細胞の獲得を目指した。トランスフェクション後の細胞からIL28RAを発現している細胞の選択的回収をセルソーターにより試みたが、発現量が少ない(蛍光強度が小さい)ためにセルソーターによるIL28RA発現細胞の回収の効率が非常に悪かった。そこで発現量の向上のためにプラスミドの最適化、およびIL28RAとeGFPの間のリンカーの種類も検討している。この細胞セレクションと並行して、単離精製されたIL28RA細胞外ドメインに対するスクリーニングも行った。スクリーングの結果、IL28RA結合ペプチドの候補配列を複数獲得に成功した。得られたペプチドと前年度までに得られたIL10R2結合ペプチドを様々な長さのリンカーでつなげることで、IL28RAとIL10R2のダイマー化を誘起し、IL28RA由来の抗ウイルス活性が示すことが期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究の第一ステップとして、細胞膜受容体IL10R2に結合する環状ペプチドの回収を目指した。この受容体はIL28RAが活性化する際にヘテロダイマーを形成する対となるタンパク質であり、これに結合するペプチドをアンカーとして使用し、ヘテロダイマーペプチドライブラリーを調製することでIL28RAとIL10R2の両方に結合しさらには活性化するダイマーペプチドの獲得を最終目標としている。プロジェクト初年度である本年度はヘテロダイマーペプチドの片方を担う、IL10R2に結合する特殊ペプチドの探索を行った。市販されているFc-tagのついたIL10R2の細胞外ドメインを使用してまずProtein G beadsに固定化する量を検討した後、固定化したビーズを用いてRaPIDディスプレイによるスクリーニングを行なった。5ラウンドのスクリーングの末に回収されてくるペプチドの割合が上昇したため、これに対応するDNA配列を次世代シークエンサにより解析することでIL10R2を固定化したビーズに選択的に結合する複数種のペプチドの同定に成功した。現在これらのペプチドの固相合成を行っている。本年度は、IL10R2に結合する複数種のペプチドの同定に成功した。これらのペプチドはヘテロダイマーペプチドにおけるモノマーとなるペプチドの一つであり、当初の年次計画通りの成果が得られたため研究は概ね順調に進展している。昨年度までにスクリーニングによりIL28RAに結合するペプチドの候補を複数得られたため、本年度はこれらを固相合成し具体的な結合定数の決定を行なった。8つの候補ペプチドを合成したが、nMオーダーで結合する特殊環状ペプチドとして3つ獲得することに成功した。次に、ダイマーペプチドライブラリーを調製する上で必要なリンカーの化学合成を行なった。当初、2つの環状ペプチドを繋げる方法としてアジドとアルキンによる環化付加反応を予定していたが、無細胞翻訳系へのジベンゾシクロオクチン(DBCO)の導入ができなかったため、テトラジンとノルボルネンによるクリック反応に変更した。現在、ノルボルネンの翻訳導入に成功し、テトラジンを含む環状ペプチドとの反応の条件検討を行なっている。本年度は、ヘテロダイマーペプチドにおけるモノマーの具体的な配列の同定に成功し、またリンカーとして使用するノルボルネン及びテトラジンを側鎖に含むアミノ酸誘導体の合成に成功した。ダイマーペプチドライブラリーの調製の条件検討段階であり、研究は概ね順調に進展している。

本研究では、細胞表面に発現するIL28RAを標的としてこれに結合し活性化する特殊ペプチドの探索を目的としている。C型肝炎といったウイルス性の疾患に対して細胞膜受容体であるIL28RAが担う抗ウイルス活性は非常に有用であると考えられ、IL28RAを活性化する特殊ペプチドはウイルス性疾患の治療薬の開発に役立つことが期待される。前年度までに、結合強度が高い(KDがnMオーダー)IL10R2結合特殊環状ペプチドの獲得に成功した。今年度は細胞セレクションで使用するIL28RA発現細胞の樹立を目指した。細胞セレクションを行う際、IL28RAが発現している細胞のみに対してパニングを行うことがIL28RA特異的に結合する特殊環状ペプチドの回収に非常に重要である。そこで、IL28RA発現細胞を選択的に識別する方法として、GFPによる蛍光基標識を用いた。IL28RAのC末端をGFP付加したようなプラスミドを構築し、これをヒト細胞に遺伝子導入することでIL28RA発現細胞の獲得を目指した。トランスフェクション後の細胞からIL28RAを発現している細胞の選択的回収をセルソーターにより試みたが、発現量が少ない(蛍光強度が小さい)ためにセルソーターによるIL28RA発現細胞の回収の効率が非常に悪かった。そこで発現量の向上のためにプラスミドの最適化、およびIL28RAとeGFPの間のリンカーの種類も検討している。この細胞セレクションと並行して、単離精製されたIL28RA細胞外ドメインに対するスクリーニングも行った。スクリーングの結果、IL28RA結合ペプチドの候補配列を複数獲得に成功した。得られたペプチドと前年度までに得られたIL10R2結合ペプチドを様々な長さのリンカーでつなげることで、IL28RAとIL10R2のダイマー化を誘起し、IL28RA由来の抗ウイルス活性が示すことが期待される。今度は、表面プラズモン法により同定されたペプチドのIL10R2に対する具体的な結合定数を決定すると共に、ヘテロダイマーペプチドを形成する際に使用するアジドとアルキンを用いた環化付加反応の条件検討及び、これらの官能基のペプチド中への導入を行う。ダイマーペプチドライブラリの調製ができ次第、細胞を使ったIL28RAを活性化するダイマーペプチドの探索を行う。スクリーニングに使用する細胞として、IL28RAが過剰に発現している細胞と、IL28RAが発現されていない細胞を予定しており、これらの安定細胞株の樹立も行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
軟X線領域に於ける共鳴電子放出に伴う終状態の動力学的研究

軟X線領域に於ける共鳴光電子分光では、放出された光電子のエネルギ-・スペクトルは、入射X線のエネルギ-に依存して、中間状態から終状態への電子遷移の特徴を反映している。例えばイオン結晶の内殻電子を中間状態として内殻励起子状態へ励起したとき、終状態への遷移が励起子の非放射形崩壊の場合と、価電子の内殻への非放射形遷移に伴うオ-ジェ電子放出の場合が起きる。本研究は、後者の場合の終状態が伝導帯の1電子と価電子帯の2正孔によって特徴づけられることに着目した固体内三体問題に関する一連の研究の総括であり、今回は、特にイオン結晶の伝導帯、価電子帯の波動関数の空間的な広がりを考慮した三体散乱問題の詳細な計算を行なったものである。その結果、オ-ジェ遷移の結果生じる価電子帯の2正孔が、実空間ではX線で共鳴的に励起された陽イオンの両側の陰イオン・サイトに高い確率で局在していることが明らかになった。これはX線励起に伴って生じた遍歴型の3体状態が空間的に結晶の周期性を乱した局在した束縛状態を作ることを意味する。一方、宮嵜は周期性の乱れた一次元準結晶による光散乱スペクトルの解析を理論的に行なった。この問題は一次元Fibonacci超格子、半導体超格子などの多段周期構造をもった系と密接な関係をもっており、その構造因子が自己相似性を示すことで特徴づけられている。本研究では、特にinflation ruleに従って配列された一次元準周期超格子の構造因子を求め、実空間での規則性が波数空間のスペクトルにどのように反映されているかを調べた。その結果、構造因子のピ-クが多フラクタル構造を示すことを明らかにし、さらに、自己相似性を表わすパラメ-タを導入することによってこれらのピ-クに対する新しい指数付けが可能になることを示した。
バーチャルサッカーにおける人間協調行動の観測と分析

平成15年度の概要研究計画に基づき以下の成果を得た。1)計測システムPDA-UI改良の昨年度課題は、USBによりトワーク上から複数の端末を接続できるようにした。この技術開発の終了が年度後半となったため計測実験では主にPCシステムを使用した。2)人間プレイヤの行動観測では、14年度末から15年度にかけ、攻撃的フォワードプレイヤ(FW)の行動を分析し、その結果を受け15年度中は戦術的ミッドフィルドプレイヤ(MF)の行動分析を行った。なお、それぞれ人間プレイヤは3名と2名であり、実験にあたり書面を持って実験の同意を得た。FWの分析では経験量に従って行動が洗練され無駄な行動が削減される現象を発見した。また突発的な状況の変化を短時間に把握し、適切な対応策を生成して行動することも明らかにした。MFの分析ではとくに相手チームの特性把握の能力の解明に焦点をあて、相手チームの強さを被験者に知らせず6段階/タイプに変化させながら18試合行う行動観測実験を行った。とくに相手チームの強さ変動があるという実験の意図も知らせず行ったところ次のことが分かった。(イ)相手チームが幾つかの種類があることを認識した。ロ)試合前半で相手を把握し戦術を決めてから戦うという戦略的行動を取るようになった。ハ)相手タイプごとの適切な行動を生成し対応した。これらの結果から、人間特有の性質として一試合の短期的な適応に加えて一連の試合シリーズの中でも戦略的な行動を獲得することを明らかにした。3)本研究の過程でサッカーログを扱う手法と人間行動を手本にしたエージェント実装法についても副次的に成果を得た。以上の成果について部分的に研究報告等を行った、現在はまとまった発表の準備中である。平成14年度の研究計画に基づき、1)机上システムの構築、2)机上システムを用いた実験、3)携帯システムの構築を行なった。2003年8月に福岡で開催されたRoboCUP2002世界大会に参加し、関連研究に関する調査および、関係研究者との討論等を行なった。1)机上システム作成については、LinuxおよびUNIX系システム上において、X Window Systemにより動作するユーザ接続システムを構築した。実験環境として、ノートパソコンを用いて中規模の可搬型にし、以下に示す環境において実地実験を行なった。2)机上システム実験では、当研究施設での事前の動作評価実験ののち、2003年11月に名古屋工業大学で行なわれたRoboCUP秋キャンプにおいて、フイールド実験を行なった。本学とは異なる大学、研究機関で作成されているサッカーエージェントと、7試合を行なった、観測対象である人間プレイヤについては、実験上適切な統制を与えて行ない観測を実施したその観測結果および分析結果は、2つの報告として発表を行なった。ここでは、人間プレイヤの持つ、暗黙の協調知識(スキーム)、高度な対象モデリング能力、高速度な行動最適変化能力の三つの特性の存在を示した。3)携帯システム作成については、PalmOSシステムをベースとして携帯端末システムを構築した。PDAを複数機種準備し、USBでの接続実験を行なった。直接指示インタフェースとして、タッチパッドタップによるシステムの実験を行なった。システムの構築と使用評価から、通信における幾つか実装上の課題と、インターフェースシステムにおける課題のいくつかを明らかにした。通信についてはUSB接続における11端末のマルチプレクサ実現の困難性、多重化による通信遅れの存在、ホスト側OSのUSB対応の問題による意図しない通信切断などの現象を確認した。インターフェースについてはリアルタイム環境下におけるタッチパッドとキー入力の統合に関する操作性の課題を確認した。
地域に根ざした初等教員養成:インド・マハラシュトラ州・県教育研究所の新戦略

本研究は、インド連邦政府が1987年から設立を開始した各州下の各県の「県教育研究所」について、マハラシュトラ州の事情を研究した。統計資料の詳細な検討から、前期初等教育終了者(1-4年)よりも後期初等教育(5-7年)終了者の学習成果が劣る点や、1980年代初期までに教員養成課程に入学した学生の学歴が充分でなく、現在の初等教育事情に合っていない点が明らかにした。同州は2004年から新たに導入した初等教員養成カリキュラムを全州で実施しており、(1)同カリキュラムの実施状況の吟味が同州の質的充実を伴った初等教育普遍化達成に不可欠である。そして、(2)地域の実状に合った初等教員養成についての発展的継続的研究は、インド及びUEE達成を目前にした諸国の教育の充実に寄与するものである。初年度の計画に沿って、インド連邦政府が推し進めてきた初等教育の完全実施(Universalization of Elementary Education, UEE)のための重要な政策である各州下の各県における初等教員養成(県教育研究所、District Institute of education and Training, DIETと略称する研究所が実施)の州レベルでの実状を解明するために、本研究で焦点をあてたマハラシュトラ州についての資料の収集と、研究代表者が構築してきたインドの当該分野研究者や政策担当者との討議を進め、二年度目以降の研究活動のための研究環境の整備を行った。57月には、これまでに内外の研究諸機関から収集した資料の分析と検討を進め、マハラシュトラ州の初等教員の特性を検討し、訪印のための現地当該分野研究者との連絡を取りながら本研究の目的を明確にした。8月のインド訪問では、連邦政府に最新資料を収集し、マハラシュトラ州の州レベルの現状把握のために現地当局者との面談を行い、また、インド連邦政府が新たに実施している初等教員養成も含めた全国的なUEE実現のための方策についての情報収集に努め、最新事情の把握に成果をみた。9月1月には、インド訪問で得た資料の分析・検討を行うとともに、研究成果を論文として学内紀要と学会紀要に投稿した。また、研究発表会で発表を行い国内の研究者から多くの貴重な指摘を得た。1月はじめには、インドマハラシュトラ州オスマナバード県を訪問し、当県の初等教育全般の事情を把握し、行政当局者との協力関係を築き、二年度目以降の研究活動のための研究環境整備を行った。2月3月には、初年度の研究の総括・反省を行い、二年度目の研究計画をより具体的にした。上記の活動の成果として、(1)東海大学福岡短期大学紀要第8号掲載論文"Teacher Education in India until the 1980s : An Examination of Stagnation and Expansion"(2006年度、頁1-23)と、(2)アジア教育史学会紀要アジア教育史研究第16号掲載論文「インドの初等教員養成:一九六〇年代までの養成政策への一考察」(2006年度、頁118)(発刊は2007年7月)をあげ得る。また、発表活動として、(1)南アジア学会九州支部研究会における発表「インドの初等教員養成政策の展開」(2006年12月9日、於福岡大学セミナーハウス)がある。二年度目の計画に沿って、インド連邦政府が全力を傾けて実現しようとしている初等教育普遍化のための政策のひとつとして各州下の各県に設置した県教育研究所での初等教員養成について、本研究が焦点を置くインドマハラシュトラ州の政策状況・進展を分析するための資料収集を継続した。また、研究代表者が構築してきたインドの当該分野研究者との討議を進め、最終年度の研究活動のための研究環境の整備を行った。この過程で明らかになった諸点を要約すると、以下のようになる。地域に根ざした初等教員養成は各州・各県の実状に合うように、連邦政府の指針を参考に各州が編纂する初等教員養成カリキュラムに基づいて実施されている。また、州自治を尊重するインドであるが、教員養成に国として統一性を持たせるために連邦政府は全国教員養成協議会を設置して初等教員養成の質的充実を図っている。マハラシュトラ州はインドの総面積の9%を持ち、35の県がある、ムンバイのような商業都市を持つが、州人口の識字率はインド平均の65%よりも高いものの76%である。各県の初等教育状況の正確な把握と適切な方策の実施によって初等教育普遍化の早期実現が必要な州であるといえる。

代表研究者は、同州オスマナバード県の初等教育普及状況と初等教員養成の実状解明が質的充実を伴った初等教育普遍化貢献すると考えており、1990年代にインドで部分的ではあるが海外援助も導入して展開された初等教育普及運動によって初等学校の基本的な設備が充実された同県についての検討をさらに継続する。最終年度の計画に沿って、本研究の課題である地域に根ざした初等教員養成(各州下の各県に設立した県教育研究所での初等教員養成)について、総面積が全インドの約9%を占めるマハラシュトラ州での政策とその進展を検討するための資料収集を継続し、また、現地の当該分野研究者との討議を深め、最終報告書作成への準備を行った。県教育研究所は、連邦政府文部省作成の指針に基づき各州政府が設立を立案するため、連邦レベルでの統一性を保ちつつ地域の実情を活かした活動をどう展開するかが問題となる。そして、同研究所は、初等教育普遍化と質的充実を伴った初等教育に貢献する機関として近年特に注目されている。しかし現在、各州の初等教員養成カリキュラムは州レベルで作成されるため、マハラシュトラ州のように広大な面積と多様な文化を持つ州では、州内での実状に大きな差があり、県レベルでの再調査の必要性が、連邦政府レベルでの報告書でも指摘されている。今年度には、同州の現行の初等教員養成カリキュラムを入手することが出来たので、この資料の分析を今後の研究継続へと繋げるという展望も開くことが出来た。研究活動の成果として、東海大学短期大学紀要第42号に拙稿「インドの初等教員養成:教員養成政策に関する一考察」の掲載を許可され、アジア教育史学会第17回年次大会では研究発表を行うことが出来た。
生涯骨密度変化を考慮した顎骨リモデリングの３次元シミュレーションコードの開発

研究目的である、経年的な骨密度変化を加味した3次元シミュレーションコードの探索を目指して、3年間の研究期間内で、シミュレーションモデルの開発、解析結果に基づく各種パラメーターの再定義・再解析、計測CTデータとの比較検討、解析条件のブラッシュアップを順次行った。被験者CTデータとシミュレーションモデルとの整合性の確認により、開発した3次元シミュレーションコードに基づくモデルと実際に計測された被験者CTデータの骨形状との間には相関性が認められた。本研究結果は、下顎骨における骨密度変化予測シミュレーションとしての有効性を示唆するものであり、欠損歯科補綴における経年的な診断予測に寄与するものである。研究目的である、生涯骨密度変化を考慮した顎骨リモデリングの3次元シミュレーションコードの開発へ向けて、今年度は被験者モデルに対して年齢に対応した経年的な骨密度変化を加味した3次元シミュレーションコードを組み込んだリモデリング解析を行った。具体的には健常被験者のCTデータを用いて有限要素モデルを作製し、荷重条件を設定した経年的イタレーション計算によって骨密度分布の変化を観察した。これは、顎骨に対して加わる力的負荷による骨内歪みエネルギー応力分布と、それに伴うインターナルリモデリングを、骨密度生涯方程式を応用したうえで有限要素解析に組み込んだ、他に例を見ない手法である。シミュレーション結果から顎骨における骨形態・骨量・骨質および骨密度分布は生体内に近似した様相を示し、顎骨における骨密度変化予測シミュレーションとしての可能性が示唆された。次年度以降、今年度のシミュレーション結果と蓄積したCTデータにおける骨形態計測および骨密度分布測定との比較検討により、顎骨リモデリングの3次元シミュレーションコードの実現が期待される。研究目的である顎骨骨密度の経年的変化を予測するコード方程式を組み込んだ3次元顎骨リモデリング・シミュレーション確立を目指して、本年度は大腿骨における経年的な骨密度方程式を顎骨有限要素モデルに対して適用し解析を行った。具体的には、有限要素解析ソフト:メカニカル・ファインダーを用い、健常歯列を有する被験者のCTデータからHU値に基づく不均質材料特性を与えた顎骨モデルの構築を行った。荷重条件は咬頭嵌合位での噛みしめ時の各筋筋力を、筋付着部の各点に負荷した。骨の材料特性については、月僧によって提案された経年的な骨密度変化を考慮した骨密度方程式を適応し、有歯顎者の27歳から2.1年ごと77.4歳までの経年的な顎骨各部の骨密度変化を算出しヤング率を算出した。算出されたヤング率に基づくイタレーション計算により、顎骨の経年的な骨密度変化様相のシミュレーションに成功している。解析結果上では、歪みエネルギー密度と骨密度との間に相関性がみられ、大腿骨における係数の顎骨に対する適用の妥当性が示唆された。また、今後は欠損歯列に対する同シミュレーション手法の適応によって、欠損歯列における骨リモデリングの再現へと繋げ、欠損補綴治療における骨メカノバイオロジカルな反応を加味した治療計画の策定に寄与する可能性がある。歯科補綴領域における、骨リモデリングを加味したシミュレーションはこれまでに例を見ず、本研究により得られた研究成果は欠損歯科補綴の発展に資するものである。研究目的である、性別と年齢に対応した経年的な骨密度変化を加味した3次元シミュレーションコードの探索を目指して、今年度は昨年度に算出された被験者モデルに対して年齢に対応した経年的な骨密度変化を加味した3次元シミュレーションコードを組み込んだリモデリング解析データのブラッシュアップを行った。具体的には、健常女性有歯顎被験者の下顎骨における任意の各歯番(切歯、犬歯、大臼歯)を関心領域として設定して、実際に得られた被験者CTデータと顎骨骨密度骨密度生涯方程式を加味したシミュレーションモデルとの整合性の確認を行った。その結果、顎骨骨密度生涯方程式を加味したシミュレーションモデルと実際に得られた被験者CTデータとの間に相関性が認められた。本年度の結果からHuiskesらの提唱した骨リモデリング方程式に、共同申請者である月僧の成長係数Gを付加した骨密度生涯方程式は、下顎骨においても骨密度変化予測シミュレーションとしての有効性を示唆した。本研究を基に骨密度変化予測シミュレーションの更なる精度の向上をはかることで、欠損歯科補綴における経年的な診断予測に寄与するものである。歯科補綴学本年度は研究計画に準じて、昨年度に構築した有限要素モデルを再考し、成長係数の妥当性の検討を行った。また、実際の健常男性の有限要素モデルと当該モデルとの骨リモデリングの傾向を比較したところ、両者は近似した結果を得た。本研究の結果は、顎骨骨密度の経年的変化を予測するコードを組み込んだ3次元顎骨リモデリング・シミュレーション確立への道筋に資するものである。

本年度は研究計画に準じて、有限要素解析ソフトのアルゴリズムに骨密度方程式を応用したヤング率算出コード方程式を組み込むことにより、顎骨の経年的な骨密度変化様相のシミュレーションに成功している。本研究成果は、次年度以降の研究遂行に資するものである。今年度に行ったリモデリングシミュレーションにおける解析条件の妥当性を検証し、さらなる精度向上を目指す。また、CTデータからの計測データとの比較検討によりシミュレーション結果および各種係数の妥当性の向上を進める予定である。次年度以降は研究計画に基づき、大腿骨骨密度生涯方程式の顎骨有限要素解析への適用を行う予定である。解析ケースの増加により成長係数の妥当性を追求していく。また、シミュレーションされた経年的な骨密度変化と、CT画像、X線写真などの臨床データとの比較検討による評価および各種定数へのフィードバックを繰り返し行い、応用可能な顎骨骨密度生涯方程式を探索する。これにより顎骨骨密度の経年的変化を予測するコードを組み込んだ三次元顎骨リモデリングシミュレーション確立への道筋を作る。本年度は、被験者CTデータからリモデリングシミュレーションを行い妥当性の検証を行うことを目的したため、解析ケースを限定した。そのため、次年度使用額が生じた。次年度は計測データと解析データの比較検討を主として行う予定あり、それに伴う解析ケースの増加および、学会発表や論文投稿に充てる予定である。本年度は解析システムの構築に重点を置き解析ケースを限定したため、研究費の使用を一部保留した。当該研究費は、次年度以降の解析ケース増加およびデータ解析費用に充てる予定である。