hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本人英語学習者における心的辞書の発達過程

本研究では,日本人英語学習者の心的辞書の発達過程を明らかにすることにより,学術的な基礎研究として,(1)日本人英語学習者の心的辞書の発達過程が明らかとなり,(2)実際の英語教育現場に対する示唆が導かれた。また,教育実践に資する貴重な資料として,(3)教授場面における効果的な語彙の教授方法が明らかとなり,(4)実際の教授場面での語彙の教授順序に関する情報提供となる,という成果があげられた。平成18年度は文献調査を進めることを中心に,現在までの第二言語語彙研究の先行研究を敷衍することで,従来の第二言語語彙研究における研究上の問題点を指摘し,今後の展望を示すことを目的とした。具体的には,2000年以降に出版もしくは発表された第二言語語彙研究に関する文献を網羅的に分析することにより,第二言語語彙研究分野において学習者の語彙の発達過程がどのように扱われてきたのかの考察を行うとともに,語彙の発達過程の解明の必要性をこれまでの先行研究の傾向および問題点を指摘することにより明確化した。その際に,語彙の発達過程を学習者の心的辞書の変容と捉えることとした。このことにより,従来の第二言語語彙研究においては,学習者の語彙の発達過程に関しては,未だ明らかとされておらずまた検証がなされていない状態であり,その原因として研究の基盤となり得る理論およびモデル,また,それらより派生をする仮説が無い状態において研究が進められていることが明らかとなった。そのため,これからの英語教育に対して求められる第二言語語彙研究の方向性として,このような状況を改善するためにも心理学,バイリンガル研究等の関連分野において提案されている理論およびモデルを援用する必要性が指摘された。特に,近年主張された心理言語学的語彙習得モデルが今後の第二言語語彙研究の基盤とするモデルとして有益であることが確認された。また,上記の文献研究より次年度に計画されている日本人英語学習者の心的辞書の仮説的発達過程の検証に向けた調査計画の設定および調査計画の確定を行った。前年度に行われた文献研究より,今後の第二言語語彙研究の中で,心理学またはバイリンガル研究等の関連分野において現在までに提案されている理論およびモデルを援用する必要性が指摘され,特に,心理言語学的語彙習得モデルが今後の第二言語語彙研究の基盤とするモデルとして有益であることが確認をされたことを受け,平成19年度は,この心理言語学的語彙習得モデルの主張する心的辞書の仮説的発達過程についての検証を行うことを目的とした。そこで,日本人英語学習者を対象とした調査を実施し,上記の心的辞書の仮説的発達過程の妥当性の検証を行った。その結果,学習者の持つL1語(日本語)が心的辞書の発達過程において重要な役割を持つことが明らかとなり,日本人英語学習者における心的辞書の発達過程の一過程が明らかとなった。特に,L2語に付加されたL1翻訳語の意味という要因が,心的辞書の発達過程の初期段階とともに,最終段階へと移行する際に必要となるL2語の意味範疇の再構築に重要な影響を与えることが明らかとなった。また,中でも,L1語の持つ語彙特性のうちL1語に対する親密度が,意味範疇の再構築において,コアとされる意味素性を規定する可能性が示唆された。上記の調査研究結果より,次年度(最終年度)に計画されている日本人英語学習者を対象とした語彙の教授効果の検証に向けた実験計画の設定および実験計画の確定を行うとともに,今後の英語教育の語彙教授および語彙学習の両視点からの教育的示唆を導き出すための基礎的データとした。本年度は,前年度までの実験・調査により明らかとなった日本人英語学習者の心的辞書の発達過程の一過程において学習者のL1語(日本語)の意味情報が重要な役割を果たすということから,今後の日本の英語教育における語彙の教授および語彙学習の両視点から教育的示唆を導き出すことを目的とした。特に,第1言語習得と第2言語習得における語彙の習得過程の違いに着目を行うとともに,現在の第2言語習得理論において主張されているForm-Meaning Connectionという現象に着目し,この考えを第2言語の語彙習得に応用をすることとした。また, L1語とL2語の関係に着目をした異言語間影響研究の成果を基に,日本というEFL環境における意味転移という現象に着目する重要性の指摘を行った。これらのことより,学習の初期段階におけるL1語の意味情報の重要性だけでなく,その後の第2言語の語彙使用においても,現在まで着目をされてきていなかったL1語の意味情報が大きな役割を占めることが示された。そのため,教育的示唆として,教授者が語彙教授場面において,どのような第1言語の意味情報を学習者に提供をすることで,学習者の語彙習得が促進または抑制されるのかに関する情報提供を行うことが可能となった。また,時間的制約のあるEFL環境としての日本の英語教育において,語彙をどのように扱うべきであるのかという教授に対する示唆ともなり得るとは考えられる。
大河川の洪水・氾濫が周辺環境に及ぼす影響評価

洪水氾濫モデルと地下水涵養モデルを用いて,各メッシュの便堰を計算する基礎モデルの作成を行った.ここでは,(1)洪水氾濫モデルの実行と検証,(2)氾濫水位と継続時間を変数とした便益計算モデルの開発を行った.初年度に作成された洪水氾濫モデルと地下水涵養モデルを何年かのケースで実行させてみて,その結果を実測値と比較検証した.その結果,衛星画像の比較や水位データの比較によって開発されたモデルの有効性が示された.便益計算は氾濫の影響を受けると考えられる主要な因子,現時点では耕作,水産業,工業,衛生等の被害,便益を考え,水位と継続時間で便益,損害額が求められるモデルを提案した.便益計算モデルでは特に農業と工業の問題を扱い,個人が2期間だけ生き,どの時点をとっても経済には若年世代と老年世代の2つの世代を扱う重複世代モデルを利用した.これに洪水氾濫モデルを組み合わせることによって時系列の生産高および便益効果の高い地域を抽出した.その結果,当初は農業人口が多くを占めるので,氾濫面積の大きい方が高い経済成長を示すが,時間が経つにつれて,労働者が工業にシフトし,高い生産量を得ることとなり,最終的には氾濫域のない経済成長を選択することになることが理解された.特に氾濫面積が01500km^2の成長過程では,最終的に大きな生産量の差は見られず,氾濫面積が大きくなると生産量の差が顕著になることが理解された.これは川沿いの氾濫域では農業の生産量が高いためである.衛生評価では,大腸菌の投入量及び時間当たりの大腸菌減少率を決定し,不定流式の流量フラックスとを計算した.ここでは時間当たりの大腸菌減少率を水深ごとの日光の強さと大腸菌残存率との関係から推算すると同時に濁度による日光への影響を考慮した.このモデルによって大腸菌の時系列分布を推定することが可能である.検証については最終年度の課題である.本年度の成果として、大きく分けて2つの成果がある。第一に対象としたメコン河カンボジアにおける洪水氾濫モデルの開発、第二に単位面積当たりの農業と水産業の便益を求めたことである。洪水氾濫モデルについてメコン河、トンレサップ川、バサック川の河道部においてダイナミックモデルを適用した。4つの河川それぞれの水位データを入力条件として、河道祖度係数、河道幅等をUSGSデータから推定した。その結果、4つの河川が合流、分流するプノンペンにおいて水位を検定した結果、観測データとの間に高い相関係数を示し、モデルの妥当性が証明された。氾濫原では、越流モデルにより河道と連結させ不等流モデルによって氾濫を表現した。この時系列データの検証は出来ないが、衛星写真からの瞬間氾濫域と合致しており信頼できるものとした。また、氾濫モデルを地下水涵養の簡易モデルに連結させ、観測している地下水位データから透水係数を推定し、良好な時系列データを得た。しかし、透水係数は非現実的な値となり、その考察は今後の課題である。便益の原単位は、生産物の平均価格と単位面積当たりの生産量を評価することから計算した。文献調査と市場調査によって米と水産業の平均価格を調査した。その結果、カンボジアの米の平均価格は0.1USD/kg、水産物は平均1USD/kgという値が得られた。また、単位面積の生産量はカンボジア政府の資料によった。この両結果から農業生産物の単位面積生産価格を4,000USD、水産生産価格を1,500USDとし、これらを便益原単位とした。これらの値が氾濫域の水供給のある地域に適用されるとし、氾濫便益を計算した。その結果、カンボジアの場合、洪水による損害より便益の方がはるかに大きいことが理解された。洪水氾濫モデルと地下水涵養モデルを用いて,各メッシュの便堰を計算する基礎モデルの作成を行った.ここでは,(1)洪水氾濫モデルの実行と検証,(2)氾濫水位と継続時間を変数とした便益計算モデルの開発を行った.初年度に作成された洪水氾濫モデルと地下水涵養モデルを何年かのケースで実行させてみて,その結果を実測値と比較検証した.その結果,衛星画像の比較や水位データの比較によって開発されたモデルの有効性が示された.便益計算は氾濫の影響を受けると考えられる主要な因子,現時点では耕作,水産業,工業,衛生等の被害,便益を考え,水位と継続時間で便益,損害額が求められるモデルを提案した.便益計算モデルでは特に農業と工業の問題を扱い,個人が2期間だけ生き,どの時点をとっても経済には若年世代と老年世代の2つの世代を扱う重複世代モデルを利用した.これに洪水氾濫モデルを組み合わせることによって時系列の生産高および便益効果の高い地域を抽出した.その結果,当初は農業人口が多くを占めるので,氾濫面積の大きい方が高い経済成長を示すが,時間が経つにつれて,労働者が工業にシフトし,高い生産量を得ることとなり,最終的には氾濫域のない経済成長を選択することになることが理解された.特に氾濫面積が01500km^2の成長過程では,最終的に大きな生産量の差は見られず,氾濫面積が大きくなると生産量の差が顕著になることが理解された.これは川沿いの氾濫域では農業の生産量が高いためである.

衛生評価では,大腸菌の投入量及び時間当たりの大腸菌減少率を決定し,不定流式の流量フラックスとを計算した.ここでは時間当たりの大腸菌減少率を水深ごとの日光の強さと大腸菌残存率との関係から推算すると同時に濁度による日光への影響を考慮した.このモデルによって大腸菌の時系列分布を推定することが可能である.検証については最終年度の課題である.洪水氾濫モデルと地下水涵養モデルを用いて,各メッシュの便堰を計算する基礎モデルの作成を行った.ここでは,(1)洪水氾濫モデルの実行と検証,(2)氾濫水位と継続時間を変数とした便益計算モデルの開発を行った.初年度に作成された洪水氾濫モデルと地下水涵養モデルを何年かのケースで実行させてみて,その結果を実測値と比較検証した.その結果,衛星画像の比較や水位データの比較によって開発されたモデルの有効性が示された.便益計算は氾濫の影響を受けると考えられる主要な因子,現時点では耕作,水産業,工業,衛生等の被害,便益を考え,水位と継続時間で便益,損害額が求められるモデルを提案した.便益計算モデルでは特に農業と工業の問題を扱い,個人が2期間だけ生き,どの時点をとっても経済には若年世代と老年世代の2つの世代を扱う重複世代モデルを利用した.これに洪水氾濫モデルを組み合わせることによって時系列の生産高および便益効果の高い地域を抽出した.その結果,当初は農業人口が多くを占めるので,氾濫面積の大きい方が高い経済成長を示すが,時間が経つにつれて,労働者が工業にシフトし,高い生産量を得ることとなり,最終的には氾濫域のない経済成長を選択することになることが理解された.特に氾濫面積が01500km^2の成長過程では,最終的に大きな生産量の差は見られず,氾濫面積が大きくなると生産量の差が顕著になることが理解された.これは川沿いの氾濫域では農業の生産量が高いためである.衛生評価では,大腸菌の投入量及び時間当たりの大腸菌減少率を決定し,不定流式の流量フラックスとを計算した.ここでは時間当たりの大腸菌減少率を水深ごとの日光の強さと大腸菌残存率との関係から推算すると同時に濁度による日光への影響を考慮した.このモデルによって大腸菌の時系列分布を推定することが可能である.検証については最終年度の課題である.
荷電粒子ビーム相転移の実証

加速器が生み出す荷電粒子ビームはきわめて有用な先進的ツールとして,基礎物理学の領域だけでなく,医療,物質・材料科学,生命科学,産業など,多方面で積極的に活用されている。本研究は,過去の理論的・実験的研究成果を踏まえ,超高品位イオンビームの実現に向けて一歩踏み出したものである。ビームの"質"を極限まで高めるために必要な物理的条件を高度なシミュレーション技術を駆使して解明すると共に,小型のイオントラップシステムを応用し,ビーム物性の系統的実験研究を展開した。また,蓄積リング"S-LSR"を使って,低エネルギー重イオンビームの冷却実験を行った。研究期間内に得られた主な成果は以下の通りである:1.運動量分散の存在しない特殊な蓄積リング中を周回する超低エミッタンスビームの軌道安定性を理論的に検討し,多次元クーロン結晶の生成に"テーパー散逸力"が不必要であることを証明した。2.ウィーンフィルターを用いた3次元レーザー冷却シミュレーションを実施し,連続的な紐状クーロン結晶状態が実現可能であることを確認した。4.レーザー冷却システムおよびレーザー誘起蛍光観測システムを構築し,少数個のカルシウムイオンをクーロン結晶化することに成功した。5.S-LSRを周回するマグネシウムビーム(運動エネルギー40keV)のレーザー冷却に成功した。また,7MeV陽子ビームを電子冷却することにより,1次元秩序化現象を観測した。"S-LSR"のラティス構造を正確に考慮した分子動力学シミュレーションにより、理想的な状況下でのビーム結晶化条件について検討した。単一集束周期当たりのベータトロン振動の位相進みが90度を大きく超える場合に関しては、予想通り、低次の共鳴不安定性によるビーム冷却阻害が発生することを確認した。ただし、線密度が十分に低ければ、共鳴による加熱を抑えて固体相へのビーム相転移を実現できる。ベータトロン振動の位相進みが90度以下の場合、多重殻構造をもつクリスタルビームの生成が原理的に可能である。しかしながら、極低温領域では、軌道偏向磁石が生む運動量分散が深刻な加熱源になる。運動量分散加熱を抑制するには"テーパー冷却"が不可欠であるが、今回実施したシミュレーションの結果から、安定なクーロン結晶をつくるには冷却力のテーパー化を高い精度で達成する必要のあることがわかった。S-LSRには軌道偏向部に静電デフレクターが装備されており、双極磁場と併用することで線形の運動量分散を理論上完全に消去できる。この静電デフレクターによる"dispersion-free mode"のシミュレーション計算は現在進行中である。予備的な結果を見る限り、この運転モードはテーパー化された冷却力を必要としない。理論的計算と平行して、既存のリニアポールトラップを使った^<40>Ca^+プラズマの捕獲実験およびレーザー誘起蛍光計測系の調整を実施した。波長397nmおよび866nmのレーザーを照射することにより、実際にカルシウムイオンからの誘起蛍光を観測することに成功した。観測データからプラズマの軸方向温度を評価した結果、数値実験等から予想された値とほぼ一致する約2500Kを得た。レーザー冷却を行うには、波長制御系の改良が必要である。S-LSRに装備されている静電デフレクターが冷却ビームに及ぼす影響を,分子動力学コードを使って系統的に調べた.デフレクターへの印加電圧を適切に選ぶことにより,円形加速器特有の運動量分散効果を抑制できるが,このとき"非テーパー散逸力"に基づいた蓄積ビームの結晶化が実現可能であることを確認した.また,運動量分散の無いリングに結合高周波空胴を設置し,進行方向自由度にのみ散逸力を与えた場合のシミュレーションも実施した.その結果,S-LSRにおいて,殻構造を有するクリスタルビームを生成できる可能性のあることがわかった.ウィーンフィルターを用いた3次元レーザー冷却スキームの有効性についても,現在検証中である.分担者の野田による,重イオンビームの入射・蓄積実験にも大きな進展があった.

まず,陽子ビームやマグネシウムビームの安定な蓄積に成功した.前者については,電子冷却法の適用により,相転移の発生を示唆する観測データが得られたとの報告を受けている.マグネシウムビームのレーザー冷却に向けた準備も進んでおり,まもなく予備的な実験が開始される予定である.線形ポールトラップを用いた実験では,プラズマの非線形共鳴不安定性が観測された.1千万個前後のアルゴンイオンから成るプラズマを生成し,共鳴ストップバンドが粒子密度に依存してシフトすることを発見した.他方,カルシウムイオンプラズマにレーザーを照射し,実際に冷却効果が得られていることも確認できた.レーザー波長の調整精度が未だ不十分なためドップラー限界温度には至っていないが,冷却の影響によるイオン損失率の極端な低下を観測している.ウィーンフィルターを用いた3次元レーザー冷却に関する理論的解析を行った。S-LSRのラティス構造を考慮した系統的な分子動力学シミュレーションを実施し,この方法により紐状クーロン結晶の生成が可能であることを確認した。ただし,ラティス対称性の弱い破れが原因で,線密度の高いビームを結晶化することはやはり困難であることがわかった。しかしながら,この冷却スキームはシンクロベータトロン共鳴を必要としないため連続的なビームに対しても有効で,また蓄積リングの動作点を柔軟に選択できる点でも優れている。S-LSRに導入されたレーザーシステムのチューンアップが完了し,研究分担者の野田を中心に初期的なレーザー冷却実験が行われた。運動エネルギー40keVのマグネシウムビームに対して,波長およそ280nmの連続レーザー光を照射し,進行方向自由度のみの1次元的な冷却効果を確認した。横方向自由度の冷却効率を改善するには共鳴結合法の適用が必要で,そのための低電圧高周波空洞の設計・設置作業が現在進められている。また,レーザーの波長制御および安定化を図るため,プラズマトラップ実験用に開発したシステムの応用を検討中である。ビーム相転移の実現を決定的に阻害する恐れのある線形共鳴不安定性の実験的研究をイオントラップシステム"S-POD"を使って実施した。四重極電極に長周期の摂動高周波電場を付加して強制的に共鳴を誘起し,その発生条件を様々なプラズマ密度で調べた。その結果,従来の予想に反し,集団的な共鳴不安定性だけでなく,個別粒子運動の非集団的な共鳴が原因と考えられる粒子損失を見いだした。他方,昨年度完成させたレーザー冷却システムを使ってカルシウムプラズマを極低温化し,少数個のイオンから成る紐状クーロン結晶の生成に成功した。
成長ホルモンの分子進化と魚類の分類

本研究は、成長ホルモン(GH)と、これと同族のプロラクチン(PRL)をモデルとして、アミノ酸配列に基づいて分子系統樹を作成し、動物の類緑関係を定量化することを目的とした。一次構造に関する知見は哺乳動物に偏っているため、先ず、系統分類上主要な水生動物のホルモンを単離し、一次構造を決定した。爬虫類:クロコダイルおよびウミガメ、両生類:ウシガエル、軟質類:チヨウザメ、真骨魚類:太西洋タラ、ナマズ、ヒラメ、軟骨魚類:ヨシキリザメなど8種の動物の全一次構造を決定した。その他、肺魚類:ハイギョ、全骨魚類:アミア、真骨魚類:ハゼのGHの部分構造を決定した。また、哺乳類:イワシクジラ、マッコウクジラ、爬虫類:アリゲ-タ-、クロコダイル、ウミガメ、両生類:ウシガエル、肺魚類:ハイギョ、真骨魚類:ナマズ、ヒラメなど9種の動物の全一次構造を決定した。GHの一次構造の変異は、四足動物よりも真骨魚類において著しい。そのためGHの分子系統樹は、真骨魚類と四足動物の2本の幹からなるが、系統樹上の位置は従来の形態分類とよく符合する。従って、枝の長さ、すなわちアミノ酸残基の変異数は類緑関係を表わすといえる。一方、PRLはGHと同様に四足動物と真骨魚類の2本の幹からなるが、魚類の類緑関係の評価は、デ-タ不足である。この研究過程で、真骨魚類の脳下垂体中葉からGHーPRL分子族の新規のホルモンを発見し、ソマトラクチン(SL)と命名した。太西洋タラ、ヒラメおよびシロサケのSLを単離し、全一次構造を決定した。SLのアミノ酸配列は、これら魚類のGHよりも四足動物のGHに類似性が高い。一方、GHとPRLに対する類似性は、ほぼ等価である。従って、GH/PRL/SLは、共通の祖先遺伝子からほぼ同時に重復して分岐したと推定した。本年度は、以下の動物の成長ホルモン(GH)あるいはプロラクチン(PRL)の全一次構造を決定した。硬骨魚綱ー軟質類:チョウザメの2種類のGH、ー真骨類:ナマズのGH、タラの2種類のGH、ハゼのGH、ー肉鰭類:ハイギョのPRL、両生綱ー無尾類:カエルのPRL、爬虫綱:アリゲ-タ-およびクロコダイルの夫々2種類のPRL、哺乳類:マッコウクジラのPRL。これらの一次構造を比較すると、全てのGHと硬骨魚綱ー真骨類のPRLは、分子中央とCー末端部に、夫々、SーS環を有する。一方、四足動物と硬骨魚綱ー肉鰭類のPRLは、3個のSーS環を有し、その内2個はGHと相同の位置に有るが、Nー末端部に第3のSーS環をもつ。したがって、GHとPRLの分子系統樹は四足動物と硬骨魚類の2本の幹から成ること、硬骨魚綱ー軟質類、ー肉鰭類および軟骨魚綱ー板鰓類は、硬骨魚綱ー真骨類よりも四足動物に属すことが明らかになった。更に、この研究の過程で、硬骨魚綱ー真骨類の脳下垂体から、GHとPRLの構造上の特徴を合せもつタンパクを発見し、そのcDNAを同定し、その産生細胞はGHおよびPRL細胞とは異なることを明らかにした。

その構造の特徴から、このタンパクをGHの別名、ソマトトロピン(Somatotoropin)とPRL(Prolactin)の名称を合せてソマトラクチン(Somatolactin、SL)と命名した。タラとヒラメのSLの分子全体の特徴は、3個のSーS環を有する点で哺乳類のPRLに類似するが、アミノ酸配列の相同性は、哺乳類のGHに対して高い(GH:約50%;PRL:約40%)。即ち、SLはGHーPRL分子族に属する新しいホルモンである。今後、GHとPRLのみならず、SLを各種脊椎動物について同定し、これらの分子進化上の関係を明らかにする計画である。本研究は、魚類および水産四足動物の成長ホルモン(GH)およびプロラクチン(PRL)を単離構造決定し、アミノ酸配列に基づいて分子系統樹を作成し、動物、特に魚類の類縁関係を定量化することを目的とする。本年度は、爬虫類:クロコダイル,両生類:ウシガエル,肺魚類:ハイギヨ,全骨類:アミア,真骨魚類:ハゼのGH、哺乳類:クジラ,全骨類:アミア,真骨魚類:ナマズ,ヒラメ、ハゼのPRLを単離し、カエル,クロコダイルのGH,クジラ、ナマズ,ヒラメのPRLの全一次構造を決定した。昨年度、大西洋タラの中葉から発見したGH/PRL分子族の新しいホルモン,ソマトラクチン(SL)をヒラメ、サケ科魚類、ナマズ、カツオの脳下垂体から単離した。ヒラメとシロザケのSLの全一次構造を決定し、糖鎮結合部位とSーS結合位置を同定した。一方,肉鰭類:シ-ラカンス、軟骨魚類:ギンザメ、円口類:ヤツメウナギのGH/PRL/SLについて、哺乳類および魚類のホルモンの抗血清を用いて、イムノブロッティング法で検索した。しかし、免疫反応は極めて微弱かあるいは、試料量が少ないため、精製は極めて困難である。以上の通り、本年度は、爬虫類および両生類の各1種のGH,哺乳類1種,真骨魚類2種のPRL、および真骨魚類2種のSLの全一次構造を決定した。本研究によって、円口類を除く主要な脊椎動物のGHの一次構造が明らかになった。一次構造の比較によって作成したGHの分子系統樹は形態分類の結果とよく符合する。したがって,動物間の類縁関係はアミノ酸配列の変異率〓〓て数値化することができた。また、GH/PRL/SLは、共通の祖先遺伝子がほぼ同時期に重復して、分枝したと推定された。
献血を必要としない血小板輸血療法の戦略

ヒトES細胞、iPS細胞をソースにした血小板輸血製剤の開発目的に、(1)特定分子の蛋白発現制御に基づく産生巨核球数の増多方法の開発、(2)新規のshearstress刺激に伴う血小板産生装置の開発、(3)血小板におけるメタロプロテアーゼ活性制御分子によるADAM10/ADAM17活性化・抑制の生理機構解明に基づいた保存方法開発、の3つの課題に取り組んだ結果、ほぼすべての課題に対する新規の開発に成功した。特定分子の蛋白発現制御に基づく産生巨核球数の増多目標に掲げた課題のうち、当該年度においては重点的に血小板産生可能である巨核球細胞株の樹立を目指した。血小板前駆細胞である巨核球レベルで細胞分裂による細胞数増加をもたらす遺伝子プロファイリングをヒトES細胞由来造血前駆細胞集団を用いて解析した。解析の結果から複数の候補遺伝子を選定した。この一部の遺伝子に関しては既にヒトES細胞由来造血前駆細胞および巨核球前駆細胞集団を単離することでレトロウイルスを使用して強制発現させることで、10^4レベルの前駆細胞が60日以上の長期培養期間に亘って、最終的に巨核球の特異的な細胞表面分子を発現しながら10^<10>レベルまで細胞数を増加させられる遺伝子および培養法を同定した。次年度は遺伝子のon-off制御を行う事で血小板産生まで制御可能かの検証を行う。新規のshearstress刺激に伴う血小板産生装置の開発とその検証;どのように1個の巨核球から数多くの血小板を産生させられるか?多倍体化した巨核球であるほど1個の巨核球が放出産生できる血小板数が上昇する事が知られており、研究の標的として骨髄由来巨核球の成熟を促進する為のmediatorを検索した。さらにこれらのうち、shear stress刺激下で血管内皮細胞、骨髄間葉系細胞などから産生されるmediatorに焦点を当てた結果、ploidy亢進に働く因子をピックアップした。次年度はこれらが、iPS細胞由来の巨核球でのploidy亢進に作用するかを検証していく。不死化巨核球細胞株の検証と成熟化法の開発血小板産生可能である巨核球細胞株が実際に成熟可能であるかの検証を行った。ヒト胚性幹細胞(ES細胞)および血小板産生効率の高い人工多能性幹細胞(iPS細胞)をソースとするCD34+造血前駆細胞集団に候補遺伝子群を薬剤依存性に発現可能なベクターを用いて導入し、巨核球マーカー陽性細胞の不死化に成功した。更に,遺伝子のon-off制御を行い、成熟化するための他の因子(細胞外環境因子の同定と操作法)に目処がたった。次年度はこれらの情報を基盤に本不死化細胞株を用いた血小板産生系を発展させる。血流によって生み出されるshear stress刺激下での血小板産生を促進させるためのデバイスを作製した。MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を応用することで25x28mm四方の中に20um径の回路を並列縦走に配置し、巨核球細胞株が固着できるスポットおよび培養液の流れに従ってshear rateが変化できる可変型の閉鎖回路を組み合わせた。実際にプロトタイプのデバイスで、巨核球の細胞質が分断されて行く様子を観察可能となった。最終年度である次年度は,本デバイスの改良と同時に、閉鎖回路での産生された血小板の回収方法を開発していく。これらの巨核球細胞株が実際に成熟すれば,本細胞を実際にデバイス内部でどの程度まで血小板産生効率が上昇できるかを定量化していく。本課題では、ヒトES細胞、ips細胞をソースにした血小板輸血製剤の開発目的に、(1)特定分子の蛋白発現制御に基づく産生巨核球数の増多方法の開発、(2)新規のshearstress刺激に伴う血小板産生装置の開発、(3)血小板におけるメタロプロテアーゼ活性制御分子によるADAM10/ADAM17活性化・抑制の生理機構解明、の3つの課題の解明・解決を目指してきた。(1)に関しては、c-MYC遺伝子の発現パターンが正常な巨核球成熟およびその後の血小板産生を制御している事を見いだした(Takayama Net al., J Exp Med, 2010)。この発見をもとにcーMYCおよびBMI-1(ポリコーム遺伝子)を同時に造血前駆細胞に導入することで、巨核球が前駆細胞レベルで増殖継続可能である事を発見した(2011年12月の米国血液学会年次総会においてPlenaryセッションに選択)。これはc-MYC依存的にINK4A関連分子(p14,p19)の上昇に伴って発生した細胞老化現象をBMI-1が抑制した結果、細胞死を誘導せずにトロンボポイエチン(TPO)の細胞増殖作用に伴う巨核球のみの自己複製が成立したと推測される。

一方、上記(2)の課題に対しては名古屋大学の福田敏男教授との共同研究により血小板放出デバイスを作製し、特許申請まで行ったが、既存の方法以上に血小板産生効率を高めることはできなかった。その結果、別のコンセプトによるデバイスの開発を新たに開始した。上記(3)の課題に対しては、外部製薬企業との共同研究から、培養血小板の不活性化阻害効果のあるADAM10/ADAM17阻害剤を開発し、その効果をiPS細胞から産生させた血小板を用いて検証し、そのin vivoでの機能を確認した(本薬剤が培養した血小板機能を保持できる事を確認)。最終的には血小板を冷蔵、冷凍保存させる事を目的として、薬の開発以外にも生理的な温度変化に伴う血小板の活性化、不活性化機構の解明を継続中である。全体として、本研究費を使用したことで、課題の解明が進んだと考えられる。
財政政策が労働市場に与える影響についての理論、実証分析

本研究では、マクロ経済的な結果に対する、いくつかの種類の労働改革政策の定量的な効果を調査する。主要な調査結果は以下の通りである。(1)熟練労働者の解雇費用を低減する労働改革により、生産性と生産高と労働者の福祉への好ましい効果が最大になる。(2)労働市場が厳しく規制されている場合、労働改革がかなり大きな効果を生む。逆に、市場があまり規制されていない場合、この労働改革の政策の効果はごくわずかである。この研究は2つの国際学会にて発表されており、今年の6月に米国のポートランドで開催されるWEAIの国際学会において発表される予定である。そして、この研究論文を国際的な学術誌に今年の夏に投稿する予定である。
多成分系カルシウムフェライトの熱力学的研究

試薬を用いてCaO-Fe_2O_3-Al_2O_3-SiO_2からなる4成分系カルシウムフェライトを合成し、そのCO-CO_2混合ガスによる還元経路および平衡関係を調べ、以下の結果を得た。1.実機焼結鉱中の分析値を基に、試薬を用い化学組成の異なる3種類の4成分系カルシウムフェライトを大気雰囲気中、1300°Cで1時間焼成することにより合成した。合成試料の同定の結果、試料の大部分が4成分系カルシウムフェライトであることが分った。2.精密電気天秤を応用した熱天秤を用い、種々の組成のCO-CO_2混合ガスで還元を行い、4成分系カルシウムフェライトの還元の中間生成物を光学顕微鏡、X線回析法およびEPMAを用いて調べた。その結果、4成分系カルシウムフェライトの還元経路は2成分系カルシウムフェライトとは異なるが、その化学組成が異なっても同じであり、CaO、SiO_2、Al_2O_3を固溶したマグネタイト(`Fe_3O_4')、ウスタイト(`FeO')を経て鉄に還元される。3.4成分系カルシウムフェライトのCO-CO_2混合ガスによる還元反応は、4成分系カルシウムフェライトから`Fe_3O_4'が生成する段階を除くと、それぞれ次式で表わされる。これらの段階の平衡ガス組成はY_2O_3安定化ZrO_2固体電解質を用いて空気を参照極とする電池を構成し、その起電力を測定することにより求めた。その結果、これらの段階の平衡CO-CO_2ガス組成は、純粋なマグネタイトとウスタイトおよび純粋なウスタイトと鉄の相境界線を各々高CO側にほぼ平行移動した形となっている。また、4成分系カルシウムフェライトの化学組成が異なると、その平衡CO-CO_2ガス組成も多少異なる。試薬を用いてCaO-Fe_2O_3-Al_2O_3-SiO_2からなる4成分系カルシウムフェライトを合成し、そのCO-CO_2混合ガスによる還元経路および平衡関係を調べ、以下のような結果を得た。1.4成分系カルシウムフェライトの合成実機焼結鉱中のカルシウムフェライトの分析値をもとに、試薬を用いて化学組成の異なる4成分系カルシウムフェライトを、大気雰囲気中、1300°Cで1時間焼成することにより合成した。合成試料中の鉱物組織を光学顕微鏡、X線回折法およびEPMAを用いて同定した結果、組織の大部分は4成分系カルシウムフェライトであることがわかった。2.4成分系カルシウムフェライトの還元経路熱天秤を用い1000°Cおよび850°Cで種々の組成のCO-CO_2混合ガスで還元を行い、4成分系カルシウムフェライトの還元の中間生成物を光学顕微鏡、X線回折法およびEPMAを用いて調べた。その結果、4成分系カルシウムフェライトの還元は、2成分系カルシウムフェライトの還元で生成するCaO・FeO・Fe_2O_3、CaO・3FeO・Fe_2O_3、2CaO・Fe_2O_3などの中間生成物を経ずに、スラグを析出しながらCaO、Al_2O_3、SiO_2を固溶したマグネタイト、ウスタイトを経て鉄に還元されることがわかった。また、4成分系カルシウムフェライトの化学組成が異なっても、その還元経路は同じであることもわかった。3.4成分系カルシウムフェライトの還元平衡4成分系カルシウムフェライトから生成したマグネタイトとウスタイトおよびウスタイトと鉄の平衡CO-CO_2ガス組成は、純粋なマグネタイトとウスタイトおよび純粋なウスタイトと鉄の平衡CO-CO_2ガス組成をそれぞれ高CO側に平行移動した形となっていることがわかった。

試薬を用いて、化学組成の異なる3種類の4成分系カルシウムフェライトを合成し、そのCOーCO_2混合ガスによる還元経路および還元平衡を調べ、以下のような結果を得た。1.精密電気天秤を使用した熱天秤を用いて還元実験を行い、4成分系カルシウムフェライトの還元の中間生成物の同定をX線回折およびEPMAを用いて行った。その結果、4成分系カルシウムフェライトの還元経路は、その化学組成が異っても同じであり、スラグ(2CaO・SiO_2や2CaO・Al_2O_3・SiO_2)を析出しながらCaO、SiO_2、Al_2O_3を固溶したマグネタイト、ウスタイトを経て鉄に還元される。2.4成分系カルシウムフェライトのCOーCO_2混合ガスによる還元反応は、カルシウムフェライトから`Fe_3O_4'が生成する段階を除くと、次式で表わされる。ここで、`Fe_3O_4'、`FeO'はそれぞれCaO、SiO_2、Al_2O_3を固溶したマグネタイト、ウスタイトを表わす。これらの段階の平衡ガス組成はY_2O_3安定化ZrO_2固体電解質を用いて空気を参照極とする電池を構成し、その起電力を測定することにより求めた。その結果、これらの段階の平衡COーCO_2ガス組成は、純粋なマグネタイトとウスタイトおよび純粋なウスタイトと鉄の相境界線を各々高CO側にほぼ平行移動した形となっている。また、4成分系カルシウムフェライトの化学組成が異なると、その平衡COーCO_2ガス組成も多少異なる。
新規高活性ホスホランの開発と利用

本研究は活性な5価リン化合物であるホスホラン中間体を活用する有用物質の簡便合成法の開発を目的としている。本研究では次の2つのテ-マについて研究を行った。1. 3,4ー縮環クマリンおよび3,4ー縮環クロメンの合成開発したαーホスホノーrーブチロラクトン類(1)と0ーヒドロキシアリ-ルアルデヒド(2)との反応は、3ー(2ーヒドロキシエチル)クマリン(3)を定量的に与えた。(3)より1工程でブロモエチルクマリン(4)を,3工程でブロモエチルー2,2ージメチルクロメン(5)を合成した。電子吸引基を有するオレフィン,イミン,アゾ化合物等の親ジエン存在下,(4)および(5)を3級アミンと加熱することにより、位置特異的に[2+4]ミクロ付加体である3,4ー縮環クマリンおよび3,4ー縮環クロメンを得た。本合成手法を用いることにより、容易にテトラヒドロカンナビノ-ルー10ーカルボン酸エステルの合成に成功した。開発した本合成手法はジエノフィルを変化させるだけで、種々の炭素環および複素環縮環クマリンおよびクロメンが自由に合成出来るところから、極め有用であると言える。2.ビニルリン化合物を利用するテルペン関連化合物の合成シトロネラ-ルとホスホノ酢酸エステルとのKnoevenagel縮合反応により、ビニルホスホナ-ト(6)を良好な収率で合成した。(6)をエチルジクロルアルミ触媒存在下、分子内エン反応を行ったところ、3ー位にホスホノ酢酸エステル基を有する単環テルペンの8ーメンテン(7)が立体特異的に高収率で得られた。(7)とパラホルムアルデヒドとのWittigーHorner反応により、1,5ージエン(8)を好収率で得た。(8)を同様にルイス酸触媒で処理すると、エン反応を経て、官能基を有する二環性テルペン関連化合物が容易に合成出来ることを見出した。本合成手法は官能基を有するテルペン関連化合物の合成に極めて有用であると言える。
翻訳抑制因子Pdcd4を標的としたプラズマ医療の基盤研究

本研究は、プラズマがPdcd4を消失させることで細胞死を誘導する分子機構を解明し、その知見をもとにガン治療などのプラズマ医療の構築に向けた基盤となることを目的とする。平成27年度は、以下の研究内容を実施し、研究成果を得た。1)Pdcd4が全身で高発現する条件付きトランスジェニック(Tg)マウスを作出し、プラズマによる細胞死誘導や腫瘍形成へのPdcd4の役割を個体レベルで解析するために、2種類のトランスジーンを構築した。時間は多少かかったものの、本実験は順調に進捗している。2)Pdcd4を欠損するガン細胞、あるいは過剰発現する正常細胞を用いて、プラズマによる細胞死誘導や腫瘍形成へのPdcd4の役割を細胞レベルで解析するために、Pdcd4を欠損するガン細胞、過剰発現する正常細胞を作製し、プラズマを照射した培地や生理食塩水で培養した。その結果、Pdcd4を欠損する細胞では、プラズマによる細胞死が促進され、一方、Pdcd4を過剰発現する細胞では、プラズマによる細胞死が抑制された。本実験は順調に進捗している。3)Pdcd4を欠損するガン細胞、あるいは過剰発現する正常細胞を免疫機能欠陥マウスの皮下などに移植し、プラズマによる細胞死誘導や腫瘍形成へのPdcd4の役割を個体レベルで解析するために、移植条件の検討を行っているところである。これは、本実験を進める上で必要なステップである。4)Pdcd4がプラズマに応答して消失し、細胞死を誘導する分子機構を解明するために、プラズマによるPdcd4の消失とプラズマによって起こる細胞死の様式を詳細に解析した。その結果、プラズマはPdcd4を消失し、細胞死を誘導することが分かった。また、プラズマによる細胞死は、これまで知られている様式とは異なる新しい様式で誘導されることが分かった。本実験は当初の予想を上回る大きな発見をもたらした。プラズマによる細胞死は、当初予想していたアポトーシスで誘導されるのではないこと、他の様式についても検討したが、これまで知られている様式とは明らかに異なる様式で起こることを明らかにした。これは、非常に興味深く、新たな大発見である。このように、本研究は当初の予想を上回る展開をもたらしたことから、順調に進展していると考える。今後は、Pdcd4を介したプラズマによる細胞死誘導の分子機構や腫瘍抑制における役割を細胞や個体を用いて解析するために、当初計画していた研究内容を推進する。1)Pdcd4の条件付きTgマウスを作出し、プラズマによる細胞死誘導、腫瘍形成に及ぼすPdcd4の役割を調べる。2)Pdcd4の欠損、あるいは過剰発現がプラズマによる細胞死誘導、腫瘍形成に及ぼす影響を細胞レベルでさらに詳細に解析する。3)Pdcd4の欠損、あるいは過剰発現がプラズマによる細胞死誘導、腫瘍形成に及ぼす影響を個体レベルで解析する。4)プラズマによる細胞死誘導機構をさらに詳細に解析する。5)これまでの研究結果を踏まえ、Pdcd4を標的としたプラズマによるガン治療を展開するための基盤研究を行う。

1)Pdcd4の条件付きTgマウスを作出し、プラズマによる細胞死誘導、腫瘍形成に及ぼすPdcd4の役割を調べる。2)Pdcd4の欠損、あるいは過剰発現がプラズマによる細胞死誘導、腫瘍形成に及ぼす影響を細胞レベルでさらに詳細に解析する。3)Pdcd4の欠損、あるいは過剰発現がプラズマによる細胞死誘導、腫瘍形成に及ぼす影響を個体レベルで解析する。4)プラズマによる細胞死誘導機構をさらに詳細に解析する。5)これまでの研究結果を踏まえ、Pdcd4を標的としたプラズマによるガン治療を展開するための基盤研究を行う。
人工電磁環境の生体作用の定量的解析

送電線の高圧化や電気機器の高出力化の傾向の中で,我々の日常生活空間に,かつてない強度の電磁界が現れるようになってきた。最近これらの電磁環境が生体に対しストレス性を有していること,生体の日周リズムに影響を及ぼすことなどが知られ,その解明が急がれている。欧米では既に多くの研究が始まっているが,現在のところ影響を発現する生体曝露量の閾値や条件はほとんど未知に等しく,研究者間でも統一された見解はみられない。そこで、人工電磁環境の生体作用の定量的解析をめざし、生体曝露量の数値解析法ならびにストレス反応の定量的評価法を開発するとともに、人体や実験動物に対しその適用を試みた。前者の生体曝露量の数値解析法により、空間イオン存在下でも、人体のような不規則な形状を有する生体に対して3次元解析が可能となった。これにより、これまで2次元の定性的解析にとどまってきた生体曝露量評価を、3次元による定量的解析に進歩させることができた。また後者のストレス反応の定量的評価法により、家兎の生理反応を無侵襲・無拘束的にとらえるだけではなく、その反応を定量化することが可能となった。実験動物を用いて曝露実験を行い、その反応を定量化した。数値解析により求めた頭部集中電界強度の変化は、これまでの推測どおり、家兎の姿勢変化にともなう閾値の変化と良く一致するものであった。これらの結果から、両方法を総合することにより、人工電磁環境の生体作用、特にそのストレス性を定量的に解析する方法が得られた。これらの手法は、生体影響が報告されるたびに論争となる再現性の問題や安全基準値の問題に対し、有効な解決手段を提供するものと考える。
病的・治療的血管再構築におけるCa2+輸送制御機構の解明とその創薬応用

肺動脈性肺高血圧症、末梢循環障害などの血管病は、血管内皮細胞・血管平滑筋細胞の機能異常(血管過収縮、血管リモデリング)により発症する。近年、血管病の病態形成機序や治療標的として、「病的・治療的血管再構築」が注目されている。本研究では、Na/Ca交換輸送体の血管内皮細胞・血管平滑筋細胞の機能異常(血管過収縮、血管リモデリング)への関与について、血管内皮・血管平滑筋特異的NCLX/NCX遺伝子改変マウスを駆使して、病的・治療的血管再構築に関わるCa輸送体を特定し、それを標的とした新規血管病治療戦略の提案を目指す。
結核菌潜伏感染カニクイザルによる結核発症機構の解明と発症阻止ワクチンの開発

人類の1/3は結核に感染しているが、結核菌感染直後の発症率は10%以下であり、多くの場合長期間感染非発症の状態となる。感染から長期間を経て発症する再活性化は生涯を通じて510%である。即ち、潜伏感染の状態で発症を抑えることができれば結核撲滅も可能となる。カニクイザルは結核菌感染に対してヒトと同様に感染非発症(潜伏感染)の状態を作製することが可能な唯一の結核動物モデルである。また、潜伏感染、再活性化のモデルも既に樹立されている。加えて、結核感染で問題となるエイズウイルスとの供感染モデルの確立もされている。本究ではSPFカニクイザルを用いて結核菌潜伏感染の発症機構の解析と発症阻止ワクチンの開発を行った。潜伏感染モデルでは10CFUの結核菌Erdman株投与で作製可能なことが確認された。これらの感染ザルを確認したところ、CRPやESR等の炎症マーカーは感染直後においてのみ上昇するが、その後は正常値となることが判明した。抗原特異的なT細胞反応は感染直後には全ての個体で陽性反応が検出できるがその後は陽性、疑陽性、陰性を繰り返し、一定の反応は認められなかった。FACS解析においても同様であった。発症阻止ワクチンにおいてはヒトにおいて潜伏感染時に認識されているという抗原と従来から結核感染予防に効果があると考えられているESAT-6ならびにAg85Bと共に非複製型のヒトパラインフルエンザ2型ウイルス(HPIV2)に組み込んだ経鼻投与型のワクチンを開発した。感染非発症(潜伏感染)カニクイザルモデルは結核研究に最適な動物モデルであると考えられているが、高度な技術、知識ならびに施設等が要求されているために、それを用いた研究は決して盛んに行われておらず、詳細も不明である。今回、我々は世界でも我々の施設にしか存在しないSPFカニクイザルを用いて、血液生化学的な解析、免疫学的な解析ならびにCT等の高度医療機器を用いて解析を行っている感染非発症(潜伏感染)カニクイザルコロニーを樹立した。このことは世界的にも我々のみの研究成果であると考えられる。HPIV2に組み込んだ経鼻投与型のワクチン開発においても、このベクターを用いてワクチン開発を行っている研究はなく、独自のものと考えられ、感染予防に関わる抗原と発症阻止に関わる抗原の両者を組み込んだワクチン開発も独自のものであり、今後の成果が期待される。感染非発症(潜伏感染)から発症に至る解析はヒトを含め、詳細なものは報告されていない。そこで、現在作製されている感染非発症(潜伏感染)カニクイザルコロニーを用いて、抗IL-6抗体や抗TNF-α抗体を用いて、結核発症を誘導し、発症に至る詳細な解析を血液生化学的、免疫学的ならびにCT等の高度医療機器を用いて行う。また、現在までに発症や病態に大きく関わっており、さらに結核が死因の1位であるエイズウイルスとの重複感染においても同様の解析を行う。重複感染モデルにおいては結核の発症や病態のみならず、エイズにおける病態の解析も同時に行う。また、これらモデルを用いてHPIV2に組み込んだ経鼻投与型のワクチンの発症阻止効果についても検証する。ヒトパラインフルエンザ2型ウイルス(HPIV2)に、結核菌の潜伏感染時に発現するMDP1と既知のワクチン効果があるESAT-6の2種類の結核抗原(以後EM1)を組み込んだリコンビナントHPIV2-EM1 (rHPIV2-EM1)を開発した。このrHPIV2-EM1とAg85Bを組み込んだrHPIV2-Ag85Bをカニクイザルに経鼻投与したところ、抗原特異的な免疫反応が末梢血単核球ならびに肺胞洗浄液中細胞において認められた。また、これら免疫カニクイザルに強病原性結核菌(Mycobacterium tuberculosis, Erdman strain)を肺内に攻撃接種したところ、非免疫群並びにベクター免疫群に対し優位に、肺、脾臓、肝臓、腎臓において結核員を抑制していた。組み換えウイルスについては当初の予定通り作製でき、それに加え新たなベクターも作製された。さらにこれらを用いてカニクイザルにおいて結核感染の予防効果を見たところ、優位になワクチン効果が得られた。さらに免疫反応の解析においても抗原特異的な免疫反応が末梢血単核球および肺胞洗浄液細胞において認められた。免疫ルートは経鼻と経気道の両者で行っており、どちらが有力なワクチン投与ルートであるかは再検討を行っている。また、BCG投与の影響も検討している。

発症阻止ワクチンにおいてはヒトにおいて潜伏感染時に認識されているという抗原と従来から結核感染予防に効果があると考えられているESAT-6ならびにAg85Bと共に非複製型のヒトパラインフルエンザ2型ウイルス(HPIV2)に組み込んだ経鼻投与型のワクチンを開発した。感染非発症(潜伏感染)カニクイザルモデルは結核研究に最適な動物モデルであると考えられているが、高度な技術、知識ならびに施設等が要求されているために、それを用いた研究は決して盛んに行われておらず、詳細も不明である。今回、我々は世界でも我々の施設にしか存在しないSPFカニクイザルを用いて、血液生化学的な解析、免疫学的な解析ならびにCT等の高度医療機器を用いて解析を行っている感染非発症(潜伏感染)カニクイザルコロニーを樹立した。このことは世界的にも我々のみの研究成果であると考えられる。HPIV2に組み込んだ経鼻投与型のワクチン開発においても、このベクターを用いてワクチン開発を行っている研究はなく、独自のものと考えられ、感染予防に関わる抗原と発症阻止に関わる抗原の両者を組み込んだワクチン開発も独自のものであり、今後の成果が期待される。BCG投与カニクイザルにおいて、投与回数、投与量、投与ルートの検討を行い、BCGのワクチン効果に相乗作用をもたらせる手法を確立する。また、未だ結論の出ていない、粘膜ワクチンにおける結核菌に対する効果細胞を同定し、有効なワクチンの手法を検討する。さらに結核菌感染で非発症の個体に関して発症予防効果を示すことが出来るかを検討する。感染非発症(潜伏感染)から発症に至る解析はヒトを含め、詳細なものは報告されていない。そこで、現在作製されている感染非発症(潜伏感染)カニクイザルコロニーを用いて、抗IL-6抗体や抗TNF-α抗体を用いて、結核発症を誘導し、発症に至る詳細な解析を血液生化学的、免疫学的ならびにCT等の高度医療機器を用いて行う。また、現在までに発症や病態に大きく関わっており、さらに結核が死因の1位であるエイズウイルスとの重複感染においても同様の解析を行う。重複感染モデルにおいては結核の発症や病態のみならず、エイズにおける病態の解析も同時に行う。また、これらモデルを用いてHPIV2に組み込んだ経鼻投与型のワクチンの発症阻止効果についても検証する。
セメントレス人工股関節の境界摩擦層を用いた有限要素法、境界要素法による応力解析

セメントレス人工股関節の初期固定の獲得には、力学的に安定したインプラントのデザインが望まれる。X線像を基に大腿骨近位部の2次元モデルを作成し、月僧の開発した境界摩擦層を導入した有限要素法を用いて、ステムと骨との境界面における接触圧・大腿骨皮質骨の応力分布およびステムの変位量について解析した。ステムの長さは髄腔狭部下端付近にとどまるもの、太さは髄腔占拠率の高いもの、テ-パ-角は髄腔狭部内ではより小さいものが、接触圧が分散化し皮質骨のストレスシィ-ルディングが減少した。また正常例と末期変股症例の髄腔モデルに対して同一タイプのセメントレスステムを挿入した際、応力分布に明らかな差がみられた。以上よりセメントレスステムの力学的固定性は大腿骨近位部の髄腔形状に大きく影響されることが示唆された。そこで力学的に固定性の良好なステムデザインを決定するために、股関節CT画像を用いて大腿骨近位部髄腔形態を測定した。対象は正常群19例34関節、変股症群27例44関節である。正常群ではオフセット値、小転子下端から狭部までの距離、狭部の前後径・横径・面積、近位内側部の曲率半径は、大腿骨長に対し正の相関を示し近位部髄腔には一定のproportionalityが得られた。一方変股症群では大腿骨長に相関を示したのは近位内側の曲率半径、小転子より狭部までの距離のみであった。off set値(p<0.05)、狭部の前後径・横径(p<0.02)は変股症群が正常群に比して有意に小さく、前捻角(p<0.01)、頚体角(p<0.01)は変股症群が有意に大きかった。テ-パ-角は両者間に有意差はなかった。2次性変股症に対するセメントレス人工股関節ステムは、これら大腿骨近位髄腔のばらつきに対応できるデザインとサイズを有するものが必要と考えられた。二次性末期変股症例の大腿骨髄腔のコンピュータシミュレーションモデルを作製し、セメントレス人工股関節ステムの長さおよび髄腔スペーサーを装着したステムの大腿骨に及ぼす応力分布について、境界摩擦層を導入した2次有限要素法を用いて解析した。ステムの長さを髄腔狭部との位置関係で比較した場合、ステムの長さは先端部が髄腔狭部にとどまる比較的短いものの方がステム変位量は小さかったが、髄腔狭部を越えた長いステムではその変位量が大きくあらわれた。しかし長いステムの場合、その先端部に髄腔スペーサーを装着すると、応力分布の分散化とともにステム変位量が減少した。以上の結果として、弯曲がみられ末広がり形状を示す二次性末期変股症例の場合、ステム遠位部での髄腔内適合性の向上がセメントレス・ステムの固定性におきく関与していることがわかった。一方、本邦の二次性変股症例の大腿骨髄腔に適合すべくセメントレス人工股関節ステムのプロトタイプの作製において、20例の変股症股関節のCT画像を基に3次元合成を行い、平均髄腔形状を算出した。結果として髄腔の長軸方向の先細り角(taper角)の平均値は、小転子下端から髄腔狭部までが内側4.1°、外側0°、前方・後方とも3.5°であった。

また髄腔狭部以下では内側1.0°、外側・前方・後方はいずれも0°であった。taper角を小転子下端の髄腔の横断面積で4群に分類し比較すると、横断面積が大きくなるほどtaper角は大きくなる傾向にあった。小転子下端から髄腔狭部までの距離は40mm67mm(平均47mm)、オフセット値は27mm45mm(平均34mm)であった。今後、このデータを基に症例数を重ね実験用ステムを作製し、歪ゲージ法による圧縮振動荷重実験を行い、既存のステムとの比較検討を行う予定である。セメントレス人工股関節の初期固定の獲得には、力学的に安定したインプライトのデザインが望まれる。X線像を基に大腿骨近位部の2次元モデルを作成し、月僧の開発した境界摩擦創を導入した有限要素法を用いて、ステムと骨との境界面における接触圧・大腿骨皮質骨の応力分布およびステムの変異量について解析した。ステムの長さは髄腔狭部下端付近にとどまるもの、太さは髄腔占拠率の高いもの、テ-パ-角は髄腔狭部内ではより小さいものが、接触圧が分散化し皮質骨のストレスシィ-ルディングが減少した。また正常例と末期変股症例の髄腔モデルに対して同一タイプのセメントレスステムを挿入した際、応力分布に明らかな差がみられた。以上よりセメントレスステムの力学的固定性は大腿骨近位部の髄腔形状に大きく影響されることか示唆された。そこで力学的に固定性の良好なステムデザインを決定するために、股関節CT画像を用いて大腿骨近位部髄腔形態を測定した。対象は正常群19例34間接、変股症群27例44間接である。正常群ではオフセット値、小転子下端から狭部までの距離、狭部の前後径・横径・面積、近位内側部の曲率半径は、大腿骨長に対し正の相関を示し近位部髄腔には一定のproportionalityが得られた。一方変股症群では大腿骨長に相関を示したのは近位内側の曲率半径、小転子より狭部までの距離のみであった。Off set値(p<0.05)、狭部の前後径・横径(p<0.02)は変股症群が正常群に比して有意に小さく、前捻角(p<0.01)、頸体角(p<0.01)は変股症群が有意に大きかった。テ-パ-角は両者間に有意差はなかった。2次性変股症に対するセメントレス人工股関節ステムは、これら大腿骨近位髄腔のばらつきに対応できるデザインとサイズを有するものが必要と考えられた。