hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
HPV関連癌細胞におけるp53癌細胞抑制遺伝子の発現と機能におよぼすCdtの効果

遺伝子を発現させ、recombinant Aa CdtによるG2期停止とp21発現誘導においてp53がどのような役割を果たしているかを解析した。E6/E7発現HS-72細胞において、Cdtは、p53レベルの増加を伴うことなくG2期停止とp21発現誘導を引き起こした。さらに、ドミナントネガティブp53変異体を発現させたHS-72においても、G2期停止とp21レベルの増加が見られた。以上から、HS-72細胞におけるCdtによるp21発現誘導とG2期停止は、p53非依存性であると考えられた。現在、HeLa細胞とE6/E7発現HS-72におけるCdtに対するp53反応性の違いについて解析中である。Actinobacillusactinomycetemcomitans(Aa)由来cytolethal distension toxin(Cdt)は,哺乳類細胞に対して細胞死とともに細胞周期G2期停止を誘導するが,その分子機構はまだ明らかにされていない。ヒトパピローマウイルス16型(HPV-16)および18型(HPV-18)は,肛門生殖器癌と一部の口腔咽頭癌の発症に深く関与する。これらのウイルスのE7癌遺伝子産物は,網膜芽細胞腫関違遺伝子産物(Rb)に直接結合してRbの増殖抑制機能を阻害し,E6癌遺伝子産物は,P53遺伝子産物の分解・不活化を引き起こす。このようにHPV-16および18は,Rbおよびp53の不活化によって,宿主細胞を癌細胞に変化させる。我々は,HPV-18関連癌細胞株であるHeLa細胞においてAaCdtが,P53発現レベルの増加とともにG2期停止と細胞死を誘導することをあきらかにした。平成14年度の研究では,HPV関連癌細胞におけるCdtによるP53集積機構を解析するために,HPV陽性細胞(HeLa, SiHa)でのRNAiを確立した。先ず,すでにRNAi活性が報告されているLamin A/Cに相補的な19塩基の配列の2本鎖RNA(siRNA)を合成し,これをリポソーム試薬によって細胞内に導入後,その発現におよぼす効果をウエスタンブロット法により解析した。HeLa細胞とSiHa細胞のいずれにおいても90%以上のLamin A/Cの発現抑制効果が見られた。さらに,SiHa細胞では,HPV16 E6およびE7に対するsiRNAが,E6およびE7の発現をそれぞれ70%から80%抑制することが判明し,これらの細胞は,高いsiRNA導入効率と感受性を有することが明らかとなった。今後,siRNAをもちいて,ATM, ATR, Chk1, Chk2, DNA-PKおよびARF等の発現を抑制することにより,どの分子がp53の細胞内集積に重要であるかを明らかにする予定である。
コンピュータを用いた歯科診療シミュレーション教材の開発と,その教育効果の解析

1.さまざまな歯科疾患を患って歯学部附属病院に来院する患者の中から、予め想定した典型的な、または稀な症状を有する患者を抽出し、患者の了解を得た上で、診断に必要な口腔内所見(写真)、エックス線写真、検査結果等をデジタル資料として収集した。2.歯学部学生、歯科臨床研修医にとって、経験して欲しい想定患者を設定し、上記資料を元に、コンピュータ上で診査、検査、診断のシミュレーションを実施するための、診療のシナリオを約70症例分、検討・作成した。3.学生・研修医が適切な問診、診査、検査を行って、正しい診断、治療計画に至る過程を、また手術の手順等を、コンピュータとの対話によってシミュレートできる教材を作成することを目的として、その作成支援ツールのプロトタイプを開発した。4.シナリオ作者である歯学臨床教育教員(研究分担者ら)は、検討した70症例分のシナリオを元に、擬似患者に対して学生が行う診療行為と、その行為に対する患者の反応等を、本ツールから入力し、コンピュータの専門家を介することなしに、コンピュータシミュレーション教材を作成した。5.作成した教材を歯学部歯学科第5学年、第6学年の学生に試用し、学生から評価を得ると共に、その実施可能性を確認した。6.研究分担者以外の歯学臨床教育教員に、教材制作支援ツールのプロトタイプを試用させ、コンピュータプログラミングに関する知識なしでもシミュレーション教材の作成ができることを確認した。さまざまな歯科疾患を患って歯学部附属病院に来院する患者の中から、予め想定した典型的な、または稀な症状を有する患者を抽出し、患者の了解を得た上で、診断に必要な口腔内所見(写真)、エックス線写真、検査結果等をデジタル資料として収集した。現在も継続的に収集中である。歯学部学生、臨床研修医にとって、経験して欲しい想定患者を設定し、上記資料を元に、コンピュータ上で診査、検査、診断のシミュレーションを実施するための、診療のシナリオを10症例分作成した。学生・研修医が適切な問診、診査、検査を行って、正しい診断、治療計画に至る過程を、また手術の手順等を、コンピユータとの対話によってシミュレートできる教材を制作することを目的として、その制作支援ツールのプロトタイプを開発した。シナリオ作者である歯学臨床教育教員(研究分担者ら)は、擬似患者に対して学生が行う診療行為と、その行為に対する患者の反応等を、簡単なルールに従って記述されたテキストファイル、画像ファイルとして用意するのみとし、コンピュータプログラミングに関する知識を必要としないでシナリオを作成できるように工夫した。今回開発したシミュレーション教材制作支援ツールのプロトタイプを用いて、10症例分の歯科疾患診断シミュレーション教材を試作した。また、試作した教材を歯学部学生の一部に試用し、その実施可能性を確認した。研究分担者以外の歯学臨床教育教員の一部に、教材制作支援ツールのプロトタイプを試用させ、コンピュータプログラミングに関する知識なしでもシミュレーション教材の作成ができることを確認した。歯学部学生、臨床研修医にとって、経験して欲しい想定患者を設定し、上記資料を元に、コンピュータ上で診査、検査、診断のシミュレーションを実施するための、診療のシナリオを約40症例分、検討・作成した。学生・研修医が適切な問診、診査、検査を行って、正しい診断、治療計画に至る過程を、また手術の手順等を、コンピュータとの対話によってシミュレートできる教材を作成することを目的として、その作成支援ツールのプロトタイプを開発した。シナリオ作者である歯学臨床教育教員(研究分担者ら)は、検討した40症例分のシナリオを元に、擬似患者に対して学生が行う診療行為と、その行為に対する患者の反応等を、本ツールから入力し、コンピュータの専門家を介することなしに、コンピュータシミュレーション教材を作成した。作成した教材を歯学部歯学科最終学年(6年生)の学生に試用し、その実施可能性を確認した。研究分担者以外の歯学臨床教育教員に、教材制作支援ツールのプロトタイプを試用させ、コンピュータプログラミングに関する知識なしでもシミュレーション教材の作成ができることを再確認した。
ヒトの筋協調に着目した筋骨格５指ロボットハンドのシナジー制御

近年、医療・介護の分野でヒトと同じ環境で活動するロボットの駆動源として、高い安全性と柔軟性を兼ね備えた「空気圧アクチュエータ」が注目されている。本研究では、「ヒトの筋協調の仕方や生物の環境適応メカニズムをヒントに、ヒトの筋骨格構造を模倣した空気圧駆動5指ロボットハンドを制御する新しい手法(シナジー制御法)を確立すること」を目指し、4つの要素研究を実施した。(1)ヒトの筋骨格系の解剖学的構造に示唆を得た関節モデルの開発、(2)ヒトの物体把持における手指の姿勢と把持力の解析、(3)空気圧駆動ロボットハンド指先の角度・力センサレス化、(4)ゆらぎを用いたロボットハンド指先位置制御アルゴリズムの構築。本研究では、ヒトと同様に拮抗筋群を協調させて運動する筋骨格ロボットの制御の基本問題として、運動学データと筋協調パターンが1対1に対応しないケース(ベルンシュタイン問題として知られる冗長自由度問題)を陽に考える。ヒトの筋骨格構造(特に関節構造やアクチュエータ配置)を模倣したロボットハンドやロボットフィンガーを具体的な制御対象とし、ヒトの筋シナジーの生成の仕方(筋シナジー仮説)をヒントに筋骨格ロボットを制御する新しい手法(シナジー制御法)を確立することが本研究の最大の目的である。平成24年度は以下の3点の研究を並行実施した。(1)ハードウェア基盤の挙動の理論解析(筋協調の力学モデリング):ヒトの中手指節関節の構造を模倣して初年度に構築した2本の空気圧アクチュエータで拮抗駆動する「転動関節モデル」の理論解析(筋協調の力学モデリング)を行い、実機の挙動との比較・評価を行った。ただし、現時点では、理論と実機が一部合致しない点があり、更なる詳細なモデル化が必要である。(2)ハードウェア基盤の整備・改良(転動関節改良型モデル):関節部に「滑り」「転がり」の両方の要素を取り入れ、前年度までの屈曲・伸展の1自由度に加え「外転・内転」が可能な計2自由度を有する示指MP関節モデル(転動関節改良型モデル)の提案・構築を行った。新規設計・製作した転動関節モデルを用いて、筋協調と関節角度の関係を導く基礎実験を行った結果、屈曲・伸展運動のパフォーマンスは低下せずに、ヒトと同程度の可動範囲で外転・内転運動も実現することに成功した。(3)ヒトの手指の物体把持の姿勢と把持力の解析:簡単な形状の物体を対象とした複数の被験者の手指の物体把持時の「把持姿勢」と「把持力」をそれぞれデータグローブならびに面圧シートセンサを用いて計測し、測定結果を主成分分析することによって、把持姿勢と把持力の構成要素を見出した。ヒトの筋骨格構造(特に関節構造やアクチュエータ配置)を模倣したロボットハンドやロボットフィンガーを具体的な制御対象とし、ヒトの筋シナジーの生成の仕方をヒントに筋骨格ロボットを制御する新しい手法(シナジー制御法)を確立することが、本研究の最大の目的である。最終年度となる平成25年度は以下の3点の研究を並行実施した。(1)ハードウェア基盤の挙動の理論解析(筋協調の力学モデリング):ヒトの中手指節関節の構造を模倣して初年度に構築した2本の空気圧アクチュエータで拮抗駆動する「転動関節モデル」の理論解析(筋協調の力学モデリング)を昨年度から継続実施し、実機の挙動との比較・評価を行った。本年度のより詳細なモデル化により、実機の本質的な挙動を説明することに成功した(2014年3月に第19回ロボティクスシンポジアで発表)。(2)ハードウェア基盤の整備・改良(筋骨格ロボットハンド指先の角度・力センサレス化):本システムの駆動源である空気圧アクチュエータが磁性を持たないことに着目し、ハンドの不動点(掌・手の甲)に取り付けた磁気センサと指先に配置した永久磁石を用いてロボットハンド「指先」の姿勢、触覚のセンサレス化を実現し、関節角度・指先接触力をセンサレスで推定することに成功した(2014年3月に日本機械学会北陸信越支部第51期総会・講演会で発表)。(3)ソフトウェア基盤の開発・評価(筋骨格ロボットハンドの指先位置制御):ヒトの筋骨格構造を模倣して拮抗配置した4本の空気圧アクチュエータを備える3自由度ロボットフィンガーを制御対象とし、生体ゆらぎを模倣した新しいシナジー制御系を構築した。提案手法を用いて実際にロボットハンドの指先位置制御実験を行い、制御特性を確認した(2014年3月に電子情報通信学会総合大会で発表、2014年5月に日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2014で発表予定)。

本研究では、ヒトと同様に拮抗筋群を協調させて運動する筋骨格ロボットの制御の基本問題として、運動学データと筋協調パターンが1対1に対応しないケース(ベルンシュタイン問題として知られる冗長自由度問題)を陽に考える。筋骨格5指ロボットハンドを具体的な制御対象とし、ヒトの筋シナジーの生成の仕方(筋シナジー仮説)をヒントに、タスクに応じて「運動学データと筋協調パターン(筋拮抗比)の関係」を記述すること、ならびにその関係を用いて筋骨格ロボットを制御する新しい方法(シナジー制御法)を確立することが本研究の最大の目的である。平成23年度は、上記基本問題を考察するハードウェア基盤となる新たな筋骨格ロボットフィンガー(転動関節モデル)の構築を中心的に進めた。「転動関節モデル」は、ヒトの中手指節関節の構造を模倣して考案した関節モデルであり、主として、ヒトと同様、骨(中手骨リンクと基節骨リンク)、筋(屈筋アクチュエータと伸筋アクチュエータ)、腱(ワイヤ)から構成され、中手骨リンク頭が掌側に長軸をとる4分の1楕円形であり、半径一定の円である基節骨リンク底が中手骨リンク頭上を「滑らずに転がる」ように設計した関節モデルである。この新規設計・製作した転動関節モデルを用いて、筋協調と関節角度の関係を導く基礎実験を行った。その結果、転動関節モデルは、構造上、伸展側・屈曲側ともにヒトの中手指節関節の可動範囲に極めて近い挙動を示すこと、筋拮抗比と関節角度が上記可動範囲内でほぼ線形関係にあり、従来の回転対偶を有する回転関節モデルに比べ、アクチュエータの疲労や制御特性の点で優位性があることがわかった。本研究の最終目的は「筋骨格ロボットハンドのシナジー制御法の確立」であり、本研究費申請時の研究計画調書ならびに昨年度(平成23年度)研究実施状況報告書の今後の推進方策においては、(1)初年度に構築したハードウェア基盤(転動関節モデル)の理論解析・従来モデルとの比較実験、(2)ヒトの把持・物体操作タスクをデータグローブ等を用いて計測・解析し、ロボットハンドに移植する研究の準備、(3)ハードウェア基盤の更なるブラッシュアップ(よりヒトの関節構造や筋肉配置に近い筋骨格ロボットフィンガーの開発)の3点を平成24年度の実施項目として掲げていた。これに対して、「研究実績の概要」に記載したとおり、(1)(3)のすべてについて当初の予定通り概ね達成することができた。ただし、(1)については、更なる詳細な理論解析が必要であり、次年度も引き続き検討を進める。本研究の最終目的は「筋骨格ロボットハンドのシナジー制御法の確立」であり、本研究費申請時の研究計画調書においては、そのハードウェア基盤として最も頻繁に使用する基本モデル:「示指モデル」の強化と再構築(現有モデルからの部分的な設計変更を含む)を、初年度(平成23年度)の必須実施項目として掲げていた。これに対して、本年度の研究により、上記現有モデル(回転対偶を基本構造とする関節モデル)に比べ制御特性や可動範囲の観点で優位性がある新規モデル(転動関節モデル)を考案し、同モデルの設計・製作ならびにその新規モデルを用いたシナジー制御の基礎実験まで完了することができた。新規モデルの挙動の理論的解析や従来モデルとの比較実験については次年度の研究に持ち越したものの、新規モデル自体は当初の想定を大きく上回るパフォーマンスを達成しており、トータルでは、おおむね順調に進展していると考えている。
プラズマ濃縮複合浄化法による超高・低濃度NOx・SOx・微粒子同時処理技術

これまでに行った大気圧非平衡低温プラズマとケミカルプロセスを併用したNOx, SOx同時処理実験から得られた基礎データに基づいて,火力発電所やボイラーからの低濃度排ガス(30200ppm)に対するプラズマケミカル複合プロセスによる2段式湿式プロセスによる微粒子・NOx・SOx同時完全除去装置の開発を行った.また,空気活性ガスを高温ガスに注入する方式により、NOを効率よく酸化させ、ケミカルプロセスと結合させプラズマ処理ガス量を1/5以下とするリモートプラズマ法を確立した.さらに,このコンセプトを拡張させ,リモートプラズマとケミカルスクラバを用いたパイロットスケール規模(1,000Nm^3/hr)によるボイラー排ガス中のNOx処理の確証実験を行った.その結果,90%以上の高効率NOx処理が可能なことを示した.また,低濃度排ガスを高濃度化させることで効率よく排ガス処理を行うことを目的として,プラズマ脱着による低濃度排ガスの濃縮・高濃度化実験を行った.実験はまず,モレキュラ-シーブ13Xペレットやハニカム構造疎水性ゼオライトを用いて長時間吸着処理を行い,これらの吸着材を充填したバリアタイプパルスコロナリアクタ等を用いて高効率プラズマ脱着・濃縮小風量化を行い,濃縮されたNOx・SOxの同時除去効率,反応生成物同定,消費エネルギー,経済性を評価し,最適化を検討した.また,プラズマ脱着・濃縮化されたNOx排ガスに対して,ディーゼル排ガス処理に応用可能な乾式一段プロセスの窒素プラズマを用いることで,2500ppmのNOを直接N_2に還元できる新技術も開発した.これまでに行った大気圧非平衡低温プラズマとケミカルプロセスを併用したNOx, SOx同時処理実験から得られた基礎データに基づいて,火力発電所やボイラーからの低濃度排ガス(30200ppm)に対するプラズマケミカル複合プロセスによる2段式湿式プロセスによる微粒子・NOx・SOx同時完全除去装置の開発を行った.また,空気活性ガスを高温ガスに注入する方式により、NOを効率よく酸化させ、ケミカルプロセスと結合させプラズマ処理ガス量を1/5以下とするリモートプラズマ法を確立した.さらに,このコンセプトを拡張させ,リモートプラズマとケミカルスクラバを用いたパイロットスケール規模(1,000Nm^3/hr)によるボイラー排ガス中のNOx処理の確証実験を行った.その結果,90%以上の高効率NOx処理が可能なことを示した.また,低濃度排ガスを高濃度化させることで効率よく排ガス処理を行うことを目的として,プラズマ脱着による低濃度排ガスの濃縮・高濃度化実験を行った.実験はまず,モレキュラ-シーブ13Xペレットやハニカム構造疎水性ゼオライトを用いて長時間吸着処理を行い,これらの吸着材を充填したバリアタイプパルスコロナリアクタ等を用いて高効率プラズマ脱着・濃縮小風量化を行い,濃縮されたNOx・SOxの同時除去効率,反応生成物同定,消費エネルギー,経済性を評価し,最適化を検討した.また,プラズマ脱着・濃縮化されたNOx排ガスに対して,ディーゼル排ガス処理に応用可能な乾式一段プロセスの窒素プラズマを用いることで,2500ppmのNOを直接N_2に還元できる新技術も開発した.高濃度(1,0002,000ppm)NOx・SOx・微粒子同時処理可能システムを構築するため,次の4項目を評価した.(1)プラズマ発生装置としては電気集じんの可能なバリアタイプの同軸円筒リアクタを用い,Na_2SO_3とNaOH混合液をリアクタ上部より注入し,パルスコロナやストリーマ放電によるプラズマにより酸化されたNO_2をイオン風により効率よく気液接触還元反応させる,つまり,電気集じんによる微粒子捕集とNa_2SO_3によるNO_2の還元とNaOHによるSO_3の吸収中和を同時に行う方法をとり,滞留時間1.2秒でディーゼル排ガス微粒子を88%,NOxを75%,SOxを93%以上の除去を達成できた.(2)放電電極部に還元ガス/液体を注入し,リアクタ内部にラジカルを噴霧させ,プラズマ化学反応によりNOx・SOx・微粒子同時処理を行うリモートプラズマ法を用い処理ガス量を1/10とすることができた.(3)プラズマリアクタによる乾式微粒子捕集とNO酸化,その後ケミカルリアクタによる二段湿式NOx・SOx・微粒子同時除去システムの開発,(4)デイーゼル排ガス処理として,プラズマ酸化によるNO_2と捕集されたススとの低温・無触媒燃焼と,上記のプラズマ・ケミカルプロセスによるNO_2・SOx乾式同時除去.ここで,ススとNOx発生はトレードオフの関係にあるのでディーゼル車としてC(スス)/NO_2の最適比を迫求した.結果の一例として高濃度NOx処理結果を示すと,2000ppmのNOを窒素プラズマ処理を行うことで,NOを100%N_2へ還元することに成功した,また,排ガス中のO_2の量を抑制することによりNO最大処理濃度が決まってくることが判明した.これまでに行った大気圧非平衡低温プラズマとケミカルプロセスを併用したNOx,SOx同時処理実験から得られた基礎データに基づいて,火力発電所やボイラーからの低濃度排ガス(30200ppm)に対するプラズマケミカル複合プロセスによる2段式湿式プロセスによる微粒子・NOx・SOx同時完全除去装置の開発を行った.さらに,このコンセプトを拡張させ,リモートプラズマとケミカルスクラバを用いたパイロットスケール規模(1,000Nm^3/hr)によるボイラー排ガス中のNOx処理の確証実験を行った.

その結果,90%以上の高効率NOx処理が可能なことを示した.また,低濃度排ガスを高濃度化させることで効率よく排ガス処理を行うことを目的として,プラズマ脱着による低濃度排ガスの濃縮・高濃度化実験を行った.実験はまず,モレキュラーシーブ13Xペレットやハニカム構造疎水性ゼオライトを用いて長時間吸着処理を行い,これらの吸着材を充填したバリアタイプパルスコロナリアクタ等を用いて高効率プラズマ脱着・濃縮小風量化を行い,濃縮されたNOx・SOxの同時除去効率,反応生成物同定,消費エネルギー,経済性を評価し,最適化を検討した.また,プラズマ脱着・濃縮化されたNOx排ガスに対して,ディーゼル排ガス処理に応用可能な乾式一段プロセスの窒素プラズマを用いることで,2500ppmのNOを直接N_2に還元できる新技術も開発した.同時にスケールアップに必要なリアクタや電源の設計指針やエンジニアリング評価,処理システムのトータルシステムとする最適化,設計指針の決定,経済性の評価を行った.
二酸化炭素ハイドレートを用いた消火に関する基礎研究

下記の研究項目について研究を実施した.1.二酸化ハイドレート結晶粒子サイズが消火効率に及ぼす影響3MPa,274Kの条件にて生成させた二酸化炭素ハイドレート結晶を大気圧,-70°Cの条件にて取り出し,その後,液体窒素温度条件にてふるいを用いてこ二酸化炭素ハイドレート結晶粒子サイズを1mm-8mmの範囲の6段階の大きさに分類した,こうして得られた各粒子サイズの結晶を直径75mmのメタノールプール火炎に供給して消火する実験を行った.この結果から,粒子サイズが小さいほど消火に要する最小のハイドレート質量(消火限界質量)が少なくて済むことがわかった.この結果から消火の効率がハイドレートの表面積および分解速度と対応していることがわかる.同一質量のハイドレートを用いる場合,粒子サイズが小さいほど表面積が大きくなる.表面積が大きいとハイドレートの分解速度は大きくなり,より多くの二酸化炭素ガスが放出され,ハイドレートの分解熱による吸熱の効果も大きくなり,消火効率が向上するものと考えることができる.2.固体燃焼(木材)の消火に関する実験木材チップを燃料として用いた消火実験も行った.この実験では二酸化炭素ハイドレート以外に氷とドライアイスを用いた実験も実施して,これらの三つの物質の消火剤として能力を比較した,実験結果から,消火の効果は二酸化炭素ハイドレート,ドライアイス,氷の順となった.二酸化炭素ハイドレートの分解によって生じる二酸化炭素ガスと水が固体燃料の消火に相乗的な効果を発揮したものと解釈することができる.本研究は二酸化炭素ハイドレートの消火剤としての機能・有効性について検証することを目的とし、消火実証試験等の実施から、その消火特性について検討を行った。試験用の二酸化炭素ハイドレートは、設定温度に対応する二酸化炭素ハイドレートの平衡圧以上且つ二酸化炭素の蒸気圧以下の適切な圧力に調整可能な高圧密閉反応容器中において、水と二酸化炭素を反応させることで合成した。消火試験は、直径50100mmのシャーレ上にメタノールのプール火炎を形成させ、火炎上方よりハイドレート粉末を落下散布することで実施し、消火時の火炎挙動をビデオカメラにて記録・観察した。結果として、二酸化炭素ハイドレートは十分な消火能力を有し、消火剤として機能することが示された。また、消火時の火炎挙動においては、二酸化炭素ハイドレート散布位置から外部に向かって徐々に火炎が消失していく様子が観察された。この挙動は、二酸化炭素ハイドレートの分解・吸熱による低温領域の拡大、燃焼場への二酸化炭素の拡散による燃料濃度の低下及び酸素供給の遮断が消火に大きく寄与していることを示唆している。さらに、消火に必要な二酸化炭素ハイドレートの最低散布量は火炎の大きさ(プール面積)に比例することが明らかとなった。尚、本成果の一部は、既に第45回日本燃焼シンポジウムにおいて発表し、第6回ガスハイドレート国際会議において発表することが決定している。さらに現在においては、二酸化炭素ハイドレートの消火能力に対して、既存の消火剤であるドライアイス(固体二酸化炭素)、水、氷等との比較試験を開始している。今後は、ハイドレート消火剤の優位性や欠点を明らかにする等、実用化を念頭に置いた現象の物理的解釈や基礎的特性の把握に努め、ハイドレート消火剤の基盤技術を構築していく予定である。下記の研究項目について研究を実施した.1.二酸化ハイドレート結晶粒子サイズが消火効率に及ぼす影響3MPa,274Kの条件にて生成させた二酸化炭素ハイドレート結晶を大気圧,-70°Cの条件にて取り出し,その後,液体窒素温度条件にてふるいを用いてこ二酸化炭素ハイドレート結晶粒子サイズを1mm-8mmの範囲の6段階の大きさに分類した,こうして得られた各粒子サイズの結晶を直径75mmのメタノールプール火炎に供給して消火する実験を行った.この結果から,粒子サイズが小さいほど消火に要する最小のハイドレート質量(消火限界質量)が少なくて済むことがわかった.この結果から消火の効率がハイドレートの表面積および分解速度と対応していることがわかる.同一質量のハイドレートを用いる場合,粒子サイズが小さいほど表面積が大きくなる.表面積が大きいとハイドレートの分解速度は大きくなり,より多くの二酸化炭素ガスが放出され,ハイドレートの分解熱による吸熱の効果も大きくなり,消火効率が向上するものと考えることができる.2.固体燃焼(木材)の消火に関する実験木材チップを燃料として用いた消火実験も行った.この実験では二酸化炭素ハイドレート以外に氷とドライアイスを用いた実験も実施して,これらの三つの物質の消火剤として能力を比較した,実験結果から,消火の効果は二酸化炭素ハイドレート,ドライアイス,氷の順となった.二酸化炭素ハイドレートの分解によって生じる二酸化炭素ガスと水が固体燃料の消火に相乗的な効果を発揮したものと解釈することができる.
ヒストンメチル化による転写制御メカニズムの構造の基盤

本課題の研究成果を、本年度の研究実施計画のサブテーマごとに記載する。(1)ヒストンメチル化酵素の他の因子による転写調節機構の解明:18年度は、ヒストンメチル化酵素MLLのリガンド配列認識ドメインであるCpG結合ドメインと基質であるCpG-DNAとの一種類の複合体の結晶化、構造決定に成功していたが、本年度はさらに基質DNAの塩基配列を変えた複合体二種類の結晶化、構造解析に成功した。CpG結合ドメインの三種類の基質との相互作用様式を比較することで、ドメインが非特異的な塩基認識機構をうまく用いてメチル化の有無という小さな変化を見分けるメカニズムを解明した。さらに得られた構造を基にヌクレオソームとの複合体モデルを構築することで、MLL蛋白質がターゲットであるプロモーター領域に局在するメカニズムを説明する事ができた。また、MLL蛋白質とポリコーム蛋白質であるPC2が結合して転写調節を行っている事が2007年に報告され、両者の相互作用解析を進め、ていたが、興味深いことにMLLとPC2は直接結合せず、ある因子を介して相互作用を行っていることがNMRを用いた相互作用解析より判明した。変異体を用いた解析よりPC2上で因子と相互作用しているアミノ酸残基の同定に成功した。それらの残基はPC2の本来の機能であるメチル化されたヒストンテイルの結合面とは反対側に位置し、ポリコームタンパク質間で保存されていることから新たな転写調節機構、メチル化修飾因子間のクロストークを示せているのではないかと考えている。(2),(3)JmiCドメインのピストン脱メチル化反応機構の解明:ヒトPSRのJmjCドメインの大腸菌での発現、精製に成功した。PSRはGST融合蛋白質として発現した場合は不安定で、6-His融合蛋白質として調製した。この融合蛋白質を用いて結晶化を行ったが結晶を得ることは出来なかった.。(1).ヒストンメチル化酵素の他の因子による活性調節機構の解明ヒストンメチル化酵素MLLのリガンド配列認識ドメインであるCpG結合ドメインの大腸菌での大量調製、精製に成功した。基質との相互作用に必要なアミノ酸配列をNMR法を用いて同定した。その後、NMR法で同定したドメイン領域と基質との複合体の結晶化を行い、構造決定に成功した。これまでに、2.0オングストロームまでのX線反射データを用いて精密化を完了している(R/Rfreeは21.7%/25.4%)。これにより、MLLのリガンド配列認識機構の詳細が判明した。また、2007年3月にCpG結合ドメインとPolycomb蛋白質であるHPC2のクロモドメインが結合することが報告された。これは、二種類のヒストンメチル化活性-ピストンH3K4メチル化とH3K27メチル化一の新たなクロストークを示すものであり、現在、CpG結合ドメインとの相互作用解析のためのHPC2の調製を進めている。(2),(3)Jmjcドメインのピストン脱メチル化反応機構、調節機構の解明ヒトPSRを中心に研究を進めている。これまで、PSRのJmjcドメインの大腸菌での発現、精製に成功している。PSRはGST融合蛋白質として発現した場合は不安定で、6-ヒスチジン融合蛋白質としての調製する事が必要であった。これはGST蛋白質がPSRの2量体化を阻害しているためと考えられた。また、大腸菌より蛋白質を調整してくる際に、超音波破砕器ではなく高圧ホモジナイザーの使用が蛋白質の安定化に重要であった。この6-ヒスチジン融合蛋白質を用いて結晶化を行っているが、まだ結晶は得られていない。

PSRはGST融合蛋白質として発現した場合は不安定で、6-His融合蛋白質として調製した。この融合蛋白質を用いて結晶化を行ったが結晶を得ることは出来なかった.。
パーキンソン病患者の歩行リズムに影響を及ぼす内的リズム形成の重要性

本研究は、パーキンソン病患者の「歩行中のすくみ足」に、上肢のタッピングによる自発的リズム運動(内的リズム運動)訓練がもたらす効果について実験的に調べ、脳内のリズム形成障害とすくみ足の重症度の関係を運動学的分析と脳科学的分析手法を用いて解明することが目的である。3年次(30年度)は、タッピング運動と歩行リズムの定量化が可能となっているため、多くの実験を実施することができた。まずは以前の結果から、パーキンソン病患者のデータを測定したが、加齢影響の可能性を排除できないことや、内的リズム運動の学習課題の種類について検討する必要が出てきた。そのため、30年度は、高齢者13名と若年者15名に対して、内的リズム課題の学習効果を検討した。結果は高齢者であっても内的リズム課題をある程度の精度で実施できることが示された。また学習課題は上肢を利用した場合でも、下肢を利用した場合でも大きな差がないことが示された。この結果は4年次の5月に行われる国際学会(World Confederation for Physical Therapy)で発表する予定である。さらにパーキンソン病患者7名のデータを取得することができ大幅に研究が進展した。現在は、さらなるPD患者データ取得と、研究成果を国際誌に投稿するために論文執筆中である。また脳科学的分析手法を用いて、脳と外的・内的リズム運動の関係を検討する予定であったが、実験環境の確保が難しいため研究の方向性を運動学的分析を中心とするように修正した。患者データの取得が難しかったこと、加齢影響など他に検討すべき事項があったために、本研究の進行状況は予定よりも遅れている状態にある。脳科学的分析については川崎医科大学附属病院で研究協力者を確保し実験環境が整備しつつあるが、被験者の数など実施がかなり難しい状況にある。その後、高齢者と若年者を比較し加齢影響について、高齢者とパーキンソン患者を比較し、パーキンソン病患者における内的リズム形成障害と歩行の関係性を整理し、論文を投稿していく予定である。本研究の目的は、パーキンソン病患者の「歩行中のすくみ足」に、上肢のタッピングによる自発的リズム運動(内的リズム運動)訓練がもたらす効果について実験的に調べ、脳内のリズム形成障害とすくみ足の関係を運動学的分析と脳科学的分析手法を用いて解明することである。27年度(一年目)は、実験環境の点において、タッピング運動のパフォーマンスの定量化するためのタッピング機器を作成した。さらに歩行のリズムを定量化するために加速度計データ分析用プログラムを作成した。また倫理的配慮の点において、倫理審査書類を作成し、川崎医療福祉大学での倫理審査委員会にて研究の許可が下りている。さらに協力病院の倫理審査を経て研究許可を得ることができた。現在では、PD患者3名のタッピングと歩行、高次機能障害などの基本情報を得て、解析を終了している。交付申請書類にあるようにメトロノーム音あり、なしで、定常歩行リズムの20%増、20%減の2条件でタッピングを被験者に実施させた。その後、歩行リズムを計測した。内的リズムタッピング、外的リズムタッピング、どちらも上手くできる被験者がいる一方で、歩行が自立していても内的・外的タッピングができない患者も存在し、予想外の結果となった。このプレ実験では、タッピング運動が歩行に及ぼす影響について良好な結果を得られず、研究者協力者とともに改善点を洗い出し、被験者への指示などを含めた実験デザインと、測定方法などの再検討を行っている。データ数がまだ十分ではなく、本研究の進行状況は予定よりも遅れている状態である。理由は2つ挙げられ、1つ目は想定したよりも被験者協力を得られるパーキンソン病患者の数が少なかったことである。2つ目は実験時にすくみ足をとらえることが難しく、デザインを検討する必要があった点である。30年度の予定は介入研究であり、それは現在模索している実験手法の延長線上にあるため、遅れは取り戻せると考えている。本研究は、パーキンソン病患者の「歩行中のすくみ足」に、上肢のタッピングによる自発的リズム運動(内的リズム運動)訓練がもたらす効果について実験的に調べ、脳内のリズム形成障害とすくみ足の関係を運動学的分析と脳科学的分析手法を用いて解明することが目的である。1年次(28年度)ではタッピング運動と歩行リズムの定量化ができるようになったが、思うような結果を得ることができなかった。2年次(29年度)には研究者協力者とともに改善点を洗い出し、被験者への指示などを含めた実験デザインと、測定方法などの再検討した。その後、改めて上肢タッピング課題がパーキンソン病患者の歩行リズムに与える影響について実験を行った。これにより新たな運動学的データを取得し、解析を行った。結果は内的リズム課題がパーキンソン病患者の歩行リズムに影響を与える可能性を示した。この結果を学会発表し、現在は研究成果を国際誌に投稿するために論文執筆中である。しかしながら、加齢影響の可能性を排除できないことや症例数の少なさが問題となっている。これらの結果を受けて、今年度は実験デザインを洗練させ4-6月に高齢者と若年者、7-8月にPD患者の運動学的データを再び計測する予定である。また本研究のもう一本の柱である脳科学的分析に関しては未だ実行するには至っていない。

しかし、前年度は実施が難しい環境にあったが、川崎医科大学附属病院での実験環境のセットアップに尽力し、実験準備が整いつつある。データ数がまだ十分ではなく、本研究の進行状況は予定よりも遅れている状態である。内的リズム運動が歩行速度や歩数には影響を与えないが、リズムに影響を与えることが明らかとなってきた。しかしがなら、先行研究では聴覚的なリズム刺激がパーキンソン病患者の歩行を改善するといわれているが、実際にどの程度リズム情報が利用されているかは明らかではなく、不明な点も多い。より詳細に検討していくべき事項が存在する。本研究は、パーキンソン病患者の「歩行中のすくみ足」に、上肢のタッピングによる自発的リズム運動(内的リズム運動)訓練がもたらす効果について実験的に調べ、脳内のリズム形成障害とすくみ足の重症度の関係を運動学的分析と脳科学的分析手法を用いて解明することが目的である。3年次(30年度)は、タッピング運動と歩行リズムの定量化が可能となっているため、多くの実験を実施することができた。まずは以前の結果から、パーキンソン病患者のデータを測定したが、加齢影響の可能性を排除できないことや、内的リズム運動の学習課題の種類について検討する必要が出てきた。そのため、30年度は、高齢者13名と若年者15名に対して、内的リズム課題の学習効果を検討した。結果は高齢者であっても内的リズム課題をある程度の精度で実施できることが示された。また学習課題は上肢を利用した場合でも、下肢を利用した場合でも大きな差がないことが示された。この結果は4年次の5月に行われる国際学会(World Confederation for Physical Therapy)で発表する予定である。さらにパーキンソン病患者7名のデータを取得することができ大幅に研究が進展した。現在は、さらなるPD患者データ取得と、研究成果を国際誌に投稿するために論文執筆中である。また脳科学的分析手法を用いて、脳と外的・内的リズム運動の関係を検討する予定であったが、実験環境の確保が難しいため研究の方向性を運動学的分析を中心とするように修正した。患者データの取得が難しかったこと、加齢影響など他に検討すべき事項があったために、本研究の進行状況は予定よりも遅れている状態にある。脳科学的分析については川崎医科大学附属病院で研究協力者を確保し実験環境が整備しつつあるが、被験者の数など実施がかなり難しい状況にある。研究デザインを改善し、今後は被験者数を増やしていく。具体的な改善点として、1つ目は患者への指示の与え方が、示唆的であり、もっと具体的に指示を与えることとする。2つ目はデータより上肢のリズム運動が下肢に転移するかどうかも、再検討する必要があった。リズム形成障害なのか、筋力の低下なのか、障害の左右差の問題なのか分からず、課題の難易度設定を考慮し、座位での下肢でのリズム運動も測定する。3つ目にパーキンソン病患者の特徴を検出するために、対応させた高齢者のデータも測定する。脳科学的分析手法を用いて、脳と外的・内的リズム運動の関係を検討する予定であったが、実験環境の確保が難しいため研究の方向性を修正して実施する予定である。運動学的分析を行うための環境は整っているので、データ数を確保するともに、リズム情報の利用程度について詳細に検討していく。このことでより神経メカニズムに基づいたリハビリテーション方略を考案できると考えている。
RTM法によるFRP成形の超音波を用いたスマート化

RTM法により高品質な繊維強化プラスチック(FRP)を短い成形サイクルで得る手法の確立を目的とし,超音波を用いたスマート化について検討した。樹脂流動については,金型の外側表面に貼り付ける圧電フィルムを加工し,較正区間と測定区間を設けることにより樹脂流動先端位置のリアルタイムモニタリングが可能であることが明らかになった.樹脂の硬化度については,電磁超音波センサ,圧電フィルムを用いて評価可能であり,特に圧電フィルムは樹脂中の縦波音速変化を検出していることを確認した.RTM法により高品質な繊維強化プラスチック(FRP)を短い成形サイクルで得る手法の確立を目的とし,超音波を用いたスマート化について検討した。樹脂流動については,金型の外側表面に貼り付ける圧電フィルムを加工し,較正区間と測定区間を設けることにより樹脂流動先端位置のリアルタイムモニタリングが可能であることが明らかになった.樹脂の硬化度については,電磁超音波センサ,圧電フィルムを用いて評価可能であり,特に圧電フィルムは樹脂中の縦波音速変化を検出していることを確認した.複雑な3次元形状を有するFRPの製作に適しているRTM法において,金型内部の樹脂流動状態を評価できれば高品質な製品を効率よく成形することが可能になる.従来用いられてきた誘電率センサは,金型内部に埋め込まれるため製品の表面性状や強度に影響を及ぼす可能性がある.本研究は,金型内側表面での超音波の反射率が樹脂の接触や硬化により変化することを利用し,金型外側表面に設置したセンサを用いて樹脂流動および硬化のモニタリングを行う技術の確立を目的としている.これまでの研究で,平板の成形においては電磁超音波センサにより金型中に発生させたせん断波定在波の振幅から測定部における樹脂先端の通過を検出できることが確認された.今年度は圧電フィルムを用いて半円筒形金型における樹脂流動モニタリングを試みた.圧電フィルムは金型との接触状態を一定にするため金型外側表面に貼付した.そのため測定位置の走査は行えないが,変換効率の低さを補うため定在波を用いる電磁超音波センサが温度変化に伴う共振周波数変化の影響を受けるのに対し,パルス波による駆動が可能であるため温度変化に伴う音速変化の影響を受けない.ここでは金型内側表面での第1反射波と第2反射波の振幅比を求めた.樹脂流動先端位置の連続測定を行うためには短冊状の圧電フィルムの利用が望ましい.樹脂だけの成形を行った結果,短冊状の圧電フィルムの測定領域はほぼフィルム寸法と同じであり,振幅比は樹脂流動とともに線形的に低下した.リアルタイムでのモニタリングをめざし,一部分を無効にすることにより単位長さあたりの振幅比低下量を求められる形状のフィルムを用いて流動モニタリングを行った結果,樹脂だけの場合はリアルタイムでの流動モニタリングの可能性が示された.ただし,強化繊維を積層すると繊維体積含有率が低い状態では繊維と金型との接触状態が一様ではないため誤差が大きくなった.0複雑な三次元形状の製品の成形に適しているRTM法では,あらかじめ強化繊維を設置した金型内に樹脂を注入して硬化させるため金型内部の状態が確認できず,高品質な成形品を短い成形サイクルで得るために樹脂の流動や硬化度をモニタリングするスマート化が望まれている.本研究は金型外側表面に設置した超音波センサを用いて金型内側表面での反射率変化を検出することにより樹脂流動先端位置および樹脂の硬化度を評価する手法の確立を目的としている.平成22年度は曲面にも接着できるという圧電フィルムの特長を活かすため,半円筒形金型を用いて樹脂流動モニタリングを行った.短冊状の圧電フィルムの一部を無効化することにより較正部と測定部を設け,樹脂流動先端の較正部通過に伴う振幅低下量を基準として測定部通過中の振幅低下量を規格化する方法を提案した.まず,金型内側表面における樹脂先端位置を目視で確認できるよう強化繊維を設置せず樹脂だけを注型し,樹脂先端位置と振幅低下量との関係を求めた.次に強化繊維を設置した金型に樹脂を注入し,同様の測定を行った.強化繊維がある場合のほうが振幅低下量は大きいが,較正部での低下量で規格化することにより両者の結果がほぼ一致することが確認された.振幅の低下量と樹脂先端位置の関係は完全に線形ではなく,圧電フィルムの接着状態に起因するわずかな非線形性が見られた.このような場合であってもあらかじめ樹脂だけの注型により求めた較正曲線を用いることにより,実際の成形時に樹脂流動先端位置を数mmの精度で評価できることが明らかになった.本研究は,RTM法によるFRP成形のスマート化を目的とし,金型外側表面に設置した超音波センサを用いて樹脂の流動先端位置および硬化度を実時間モニタリングする技術の確立を目指したものである.平成23年度は樹脂の硬化モニタリングに焦点を当て,基礎的な研究として金型内側表面での反射率変化が樹脂特性の変化を理論どおり反映しているかを調べた.硬化初期の樹脂が粘性流体であることから,圧電フィルムを用いた測定では縦波に対する音響インピーダンス,せん断波用電磁超音波センサを用いた測定では樹脂の粘度に依存した反射率変化が起こると考えられる.圧電フィルムを用いた樹脂中の縦波音速測定および粘度計を用いた樹脂粘度の測定を行うため,強化繊維を用いずに樹脂だけの注型実験を行い,反射率の測定結果と比較した.反射率は縦波については金型中の多重エコーの振幅比,せん断波については金型内に発生させた定在波の減衰として求めた.

圧電フィルムを用いた測定では,樹脂中を伝播して反対側の金型表面で反射したエコーが金型中の第1エコーと第2エコーの間に観測されるように厚い金型を用いた.硬化に伴い樹脂中の音速が増加し,金型内側表面での反射率が低下する傾向は見られたが,音響インピーダンスから理論的に求められる反射率変化とは一致しなかった.電磁超音波センサおよび粘度計を用いた測定では,硬化に伴い増加するせん断波定在波の減衰が一旦低下するBステージと思われる時期に粘度上昇の割合が低下することが確認できた.ただし,粘度低下までは起こっておらず,減衰が低下する原因の特定には至っていない.本研究は,高品質なFRPを効率よく成形する技術の確立を目的とし,RTM法によるFRPの成形時に樹脂の流動および硬化をリアルタイムでモニタリングするスマート化の手法について検討したものである.従来用いられてきた誘電率センサが金型内に設置する必要があるのとは異なり、金型の外側表面に設置した超音波センサにより金型内側表面における反射率変化を検出し,樹脂の流動および硬化のモニタリングを試みる.平成24年度は前年度に引き続き樹脂だけを注型成形し,硬化モニタリングにおいて樹脂の特性と反射率との関係が理論と一致するかどうかを確認した.電磁超音波センサを用いた測定では,せん断波の反射率と樹脂粘度との関係を調べた.粘度計ローターの浸液深さを変化させ,得られた結果を補正することにより測定限界を超えた粘度の測定も可能にする手法を提案したが,硬化に伴い減少する反射率が一旦増加するBステージと思われる時間帯であっても粘度低下は検出されなかった.圧電フィルムを用いた測定では,樹脂中の縦波音速と金型内側表面での反射率との関係を調べた.圧電フィルムを貼付していないほうの金型の内側表面を加工し,金型から樹脂に透過した縦波の反射波が検出されない領域で反射率を測定するように改良し,温度変化による金型中の縦波音速変化も考慮した結果,縦波音速から理論的に得られる反射率と測定された反射率とが一致することが明らかになった.また,樹脂中の縦波音速は反射率と比較して測定精度が高く硬化モニタリングに適したパラメータであることが明らかになったが,樹脂の硬化過程で減衰が大きく音速測定が不可能な時間帯が現れるため,常時測定可能な反射率の有効性が確認された.本研究は,RTM法によるFRP成形時の樹脂流動先端位置と樹脂の硬化度を金型外部に設置した超音波センサにより評価する技術の確立を目指したものである.樹脂流動に関しては多点型電磁超音波センサによる離散測定および圧電フィルムによる連続測定が可能であることが平成22年度までの研究で確認されており,平成23年度は樹脂硬化に関して理論と定性的に一致する傾向が確認できた.最終年度では,理論との定量的な差の原因を明らかにし,実際にFRP成形を行い硬化モニタリングの可能性を検証することで実用化の可能性を示すことができる.24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度である平成24年度は,樹脂硬化時に金型内側表面における反射率変化が起こるメカニズムを明らかにするとともに,実際にRTM法によるFRPの成形を行い,電磁超音波センサおよび圧電フィルムによる硬化モニタリングの可能性について検討する.実用化を視野に入れ,2種類のエポキシ樹脂に対していくつかの異なる温度下での成形を行い,汎用性のある硬化モニタリング手法の確立を目指す.
生体活性骨修復材料の設計

本研究代表者らは先に,アパタイトとウオラストナイトを含む結晶化ガラスが,生体内で骨と自然に強く化学的に結合し,しかも長期に亘って高い機械的強度を示すことを明らかにした.この種の生体活性は骨修復材料の特性として重要であるが,それを支配する因子は未だ明らかでない.本研究代表者らはこれ迄に,生体内でその表面に骨の無機質と同様のアパタイト層を形成することが,生体活性を示す材料の条件であると推定した.本研究は,その種のアパタイト層を形成する材料の条件を研究することによって,生体活性骨修復材料を設計する指針を明らかにすることを目的とする.そのために本研究では,生体活性の異なる5種類のガラス及び結晶化ガラスの顆粒状試料を擬似体液に浸漬し,種々の時間経過擬似体液のイオン濃度変化を高周波誘導結合プラズマ発光分光法により調べた.擬似体液としては,細胞を含まず,無機イオン濃度だけをヒトの血漿のそれにほぼ等しくしたものを用いた.その結果,次の事が明らかになった.1)生体内で表面にアパタイト層を形成し,骨を結合するガラス及び結晶化ガラスはいずれもCa, Si及びMgをCa>Si>Mgの順に多く擬似体液中に溶出するが,表面にアパタイト層を生成せず,骨と結合しない結晶化ガラスはこれらの元素をほとんど溶出しない.2)これらの元素はいずれも,結晶化ガラス中のアパタイト以外の相,すなわちガラス相やウオラストナイト相から溶出するが,その溶出は,少量のAl_2O_3成分の添加によって著しく抑制される.3)上記成分は,体液のアパタイトに対する過飽和度を高めると共に,材料表面にアパタイトの核形成に有利な位置を生成する役割りを果す.従って,生体活性材料の設計には,上記元素の溶出を適当に制御することが重要であると結論される.本研究代表者らは先に,アパタイトとウオラストナイトを含む結晶化ガラスが,生体内で骨と自然に強く化学的に結合し,しかも長期に亘って高い機械的強度を示すことを明らかにした.この種の生体活性は骨修復材料の特性として重要であるが,それを支配する因子は未だ明らかでない.本研究代表者らはこれ迄に,生体内でその表面に骨の無機質と同様のアパタイト層を形成することが,生体活性を示す材料の条件であると推定した.本研究は,その種のアパタイト層を形成する材料の条件を研究することによって,生体活性骨修復材料を設計する指針を明らかにすることを目的とする.そのために本研究では,生体活性の異なる5種類のガラス及び結晶化ガラスの顆粒状試料を擬似体液に浸漬し,種々の時間経過擬似体液のイオン濃度変化を高周波誘導結合プラズマ発光分光法により調べた.擬似体液としては,細胞を含まず,無機イオン濃度だけをヒトの血漿のそれにほぼ等しくしたものを用いた.その結果,次の事が明らかになった.1)生体内で表面にアパタイト層を形成し,骨を結合するガラス及び結晶化ガラスはいずれもCa, Si及びMgをCa>Si>Mgの順に多く擬似体液中に溶出するが,表面にアパタイト層を生成せず,骨と結合しない結晶化ガラスはこれらの元素をほとんど溶出しない.2)これらの元素はいずれも,結晶化ガラス中のアパタイト以外の相,すなわちガラス相やウオラストナイト相から溶出するが,その溶出は,少量のAl_2O_3成分の添加によって著しく抑制される.3)上記成分は,体液のアパタイトに対する過飽和度を高めると共に,材料表面にアパタイトの核形成に有利な位置を生成する役割りを果す.従って,生体活性材料の設計には,上記元素の溶出を適当に制御することが重要であると結論される.
イネの転流を制御する分子機構の解明

本研究では、イネにおける転流の制御機構を分子レベルで明らかにすることを目的とした。葉身のSPS活性が異なる準同質遺伝子イネ系統を用いて、葉身SPS活性が炭素・窒素の分配に及ぼす影響を調べた。その結果、SPS活性が高い系統では転流が促進されることが明らかとなった。よって、ソース組織におけるSPS活性は同化産物の転流を制御する一因子であることが分かった。また、シンク組織とソース組織、およびシンク維管束とソース維管束との間での遺伝子発現パターンにおける違いを、マイクロアレイを用いて網羅的に解析した。その結果、シンクまたはソースで特異的に遺伝子のリストを得た。これらの遺伝子リストは、イネの同化産物転流の分子機構の解明する上で重要な知見になるだろう。本研究では、イネの生産性に関わるシンクとソースの関係、および両者の相互作用を考慮に入れた上で、ソース器官からのシンク器官への代謝物のフローを13C-、15N-トレーサー実験とキャピラリー電気泳動・質量分析計(CE-MSIMS)を組み合わせて定量的に解析すると同時に、両器官それぞれの篩部で特異的に発現する遺伝子をレーザーマイクロダイセクション(LMD)/マイクロアレイ法を用いた網羅的解析により特定することによって、イネの生産性を考える上で重要な転流機能を代謝レベルおよび分子レベルで明らかにする。初年度である平成20年度は、次年度以降に行う本格的なメタボローム解析および遺伝子発現解析のための基礎データの収集を中心に行った。1.炭素・窒素分配の解析(担当:大杉)コシヒカリ/カサラスSPS1-NIL系統(SPS活性がコシヒカリより高い)および日本晴SPS1-Tos17系統(SPS活性が日本晴より低い)を東京大学農学生命科学研究科附属農場の圃場にて栽培し、以下のような結果を得た。(1)コシヒカリ/カサラスSPS1-NIL系統と対照品種(コシヒカリ)を比較したところ、最終的な収量には差がなかったものの、穂数、登熟歩合、千粒重はコシヒカリが大きく、1穂あたりの籾数についてはSPS1-NILの方が多かった(2)日本晴SPS1-Tos17系統と対照品種(日本晴)を比較したところ、生育および収量に明確な差は見られなかったが、SPS1-Tos17系統で茎数がやや少なくなる傾向が見られた。次年度は、栽植密度を変えて両者の比較を行う予定である。2.メタボローム解析(担当:青木)水耕栽培した栄養成長期のイネ(日本晴)を用いて、15Nを用いたトレーサー実験を行い、メタボローム解析への応用を試みた。その結果、ソース(葉身)とシンク(根)における代謝フローの特徴が明らかになり、21年度に行う(1で供試した系統を用いた)本格的な実験のための基礎データが得られた。3.イネの篩部における遺伝子発現解析(担当:廣瀬)栄養成長期の成熟葉(ソース)と未熟葉(シンク)、また登熟初期(開花後7日目)の止葉葉身(ソース)と頴果(シンク)を用いて、LMD法による篩部の単離法および笛部サンプルからのRNAの抽出法について条件検討を行い、マイクロアレイ実験を行うのに十分な質と量のRNAを得るためのプロトコルを作成した。21年度前半には44k-イネ・マイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現解析を行う予定である。1.炭素・窒素分配の解析(担当:大杉)コシヒカリ/カサラスSPS1 NIL系統(SPS活性がコシヒカリより高い)および対照系統(コシヒカリ)を東京大学農学生命科学研究科附属農場の圃場にて栽培し、両者を比較したところ、最上位完全展開葉または止葉におけるSPS活性は、水田への移植時および幼穂形成期ではSPS1-NILがコシヒカリより有意に高かったが、出穂期および成熟期では有意差は見られなかった。収量に関してはSPS1-NILがコシヒカリより高い傾向を示した。収量構成要素については、1穂あたりの籾数についてはSPS1-NILで有意に多かったが、1m^2あたりの穂数、登熟歩合、千粒重に関してはコシヒカリのほうが優れていた。これらのことから、SPS1-NILは日本晴に比べて、栄養成長期から幼穂形成期にかけての乾物生産(ソース能)が高くなっている可能性が示唆された。2.メタボローム解析(担当:青木)水耕栽培したイネ幼苗(日本晴)を用いて、15Nを用いたトレーサー実験を行い、メタボローム解析への応用を試みた。その結果、15N添加後のソース(葉身)とシンク(根)における窒素化合物の代謝フローの特徴が明らかになった。