hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
再生医療を応用した感染インプラントのリカバリー-再骨結合の評価-

(2)約3ヶ月間の免荷期間によって骨結合を確立させた.(3)二次手術を施行し,ヒーリングアバットメントを連結した.[インプラント周囲炎モデルの製作](城戸寛史・長島義之担当)(1)インプラント頚部の骨面上に木綿糸を結紮し糸を長めに残して一部を口腔内に露出させた.(2)1ヶ月毎に骨吸収量を確認し、糸が常に骨面に接触するように結紮糸を交換し、骨吸収の深さが3mm以上になるまで継続した.(3)所定の骨吸収が確認され,結紮紙を除去し,約1ヶ月間定期的な口腔清掃を施行した.[β-TCPプラスターの準備](城戸寛史担当)[インプラント表面の汚染除去](松浦正朗・長島義之担当)1ヶ月後に局所の洗浄を開始し、内服にて抗菌剤を1週間投与し、インプラント周囲炎に対する外科処置を実施した.全身麻酔下にて歯槽頂粘膜を切開し、インプラント周囲骨面を露出させ、周囲軟組織を掻爬して骨面とインプラント表面を明視できるようにした.β-TCP顆粒を松風エアーフローに装填して、インプラントの表面の汚染除去を行った.[再生療法による骨の再生](城戸寛史・長島義之担当)インプラント周囲に各種再生療法を施行し吸収した骨の回復を促す.以下の処置をアトランダムに施行した.自家骨移植併用GBR法.(2)PRP混合β-TCP粒移植併用GBR法.(3)PRPおよび骨髄由来幹細胞混合β-TCP顆粒併用GBR法.(4)移植やGBRを行わないものをコントロールとした.[光学顕微鏡用標本製作,実験の総括](城戸寛史・長島義之・松浦正朗担当)現在,組織票補運の製作,評価中である.
IL-2受容体発現増強因子を用いた抗腫瘍活性細胞誘導の試み

我々はマウスを用いた実験系で,脾付着性細胞を抗原提示細胞として抗原特異的T細胞クローンを刺激すると,上清中にT細胞IL-2受容体発現を増強させる因子が存在することを見い出している。この因子は,DEAEイオン交換,ハイドロオキシアパタイトカラム,ゲル濾過等で単峰の活性を示す。ゲル濾過による分子量4.04.5万であり,等電点は4.55.0の間に3峰を示し,Con Aと結合し,ブルーセファロースに結合する糖蛋白である。上記分画中の各種サイトカインの挙動,抗血清添加実験,リコンビナント物質添加実験の成績から,この物質は既知のサイトカイン,IL-1,-2,-3,-4,-5,-6,TNF,γインターフェロンとは異なる新しい物質であると思われる。現在逆相カラムをも含め,各種カラムを用いて精製中であり,活性は検出し得るが,通常の測定系では蛋白としては検出困難なところまで精製をされており,大量材料からの精製品を得る予定である。この物質の作用を受ける細胞は抗原刺激を受けたT細胞であって,無刺激T細胞は反応しない。さらに,この物質に反応するT細胞亜集団は,1型ヘルパーT細胞及びCD8陽性細胞であって,2型ヘルパーT細胞には効果は見られない。このことは本因子が2型ヘルパーT細胞を除く広範囲のT細胞のIL-2受容体発現に関与していることを示している。フローサイトメトリーによる解析では,この因子はIL-2の存在下にIL-2受容体発現を増強する作用を発揮するもので,IL-2非存在下では効果は発揮されない。一方,IL-2は本因子非存在下でも,わずかに受容体発現を誘導する。しかし,この場合には発現される受容体はあくまで極めて低レベルである。すなわち,我々が発見した因子は,IL-2受容体発現増強因子と考えられる。
原子-連続体マルチスケール解析手法を用いたナノスケール熱弾性特性に関する研究

最終年度は申請時に計画した研究を遂行し,以下のような研究実績を得た。1.ナノスケール熱弾性解析のための原子-連続体マルチスケール解析手法の確立薄い円板の非対称、面外変位振動を解析するための熱弾性支配方程式を導出することに成功した。導出した熱弾性支配方程式に対する解析解を導き、同円板の熱弾性減衰が環境温度、円板寸法、および熱的および力学的境界条件に大いに影響することを示した。この成果は、マイクロマシンシステムにおける微細アクチュエータや微小センサの開発に大いに有益な知見である。2.ナノワイヤ創製のためのマルチスケール解析保護膜を有するAl薄膜試験片を対象としてエレクトロマイグレーションを用いたナノワイヤ創製に関するシミュレーション手法を開発した。シミュレーションにより予測した排出原子体積や配線寿命は実験値と良い一致を示し、開発したシミュレーション手法の妥当性を示した。また、ナノワイヤ創製が電流密度や基板温度に大いに影響を受けることを明らかにした。このシミュレーション手法はエレクトロマイグレーションを利用するナノ構造体の創製方法の高度化を図る上で極めて重要である。3.高確度ナノワイヤ創製の実現高確率にできるだけ長いナノワイヤを創製するための新しい試験片を考案した。考案した試験片は通電部にテーパー部を有し、テーパー角度は24°であった。考案した試験片の通電寿命は、同じ電流密度および基板温度において、テーパー部を有しない従来の試験片のそれと比較してかなり長く、高効率にナノワイヤを製造する上でテーパー部の導入が有益であることを示した。平成19年度は申請時に計画した研究を遂行し、以下の研究実績を得た。1.熱-機械結合がマイクロ共振子の挙動に及ぼす影響多結晶シリコンマイクロ共振子の熱弾性減衰挙動を解析した。ここで共振子の厚さは結晶粒径より遥かに大きく、共振子は粒径に等しい厚さの薄層の積層構造体として取り扱った。解析では時間尺度の相違により薄層間の熱伝達挙動が異なることを考慮し、同共振子の減衰挙動解析に必要な支配式を導出した。解析の結果、多結晶シリコンマイクロ共振子では周波数に応じた二つの熱弾性減衰のピークが現れることを見出した。2.ナノスケール薄膜の熱的および機械的特性の予測ピコ秒もしくはフェムト秒レーザパルスで励起された金属薄膜内部の熱弾性波を解析した。金属薄膜に短時間レーザを照射した際、そのエネルギは、はじめ光子に吸収され、その後、格子へと拡散する。この際、熱弾性波が現れる。Au薄膜内部の電子温度、格子温度、変位と応力を時間の関数として解析した。その結果、薄膜内部の電子温度および格子温度は、レーザ照射直後にピークを取った後に緩和され、また、そのピーク温度は薄膜厚さが減少すると高くなるという興味深い結果を得た。3.ナノワイヤ創製の基礎実験アノード端にスリットを有する保護膜被覆型Al薄膜配線を作製し、種々の温度下において高密度電流を付与した際の原子の移動現象(エレクトロマイグレーション)を観察した。ここに、アノード側の保護膜に微小孔を設け、蓄積させたAl原子を排出することで、Alナノワイヤの生成を試みた。その結果、ナノワイヤはある電流密度と基板温度との組合せで生成した。さらに対応する数値解析手法を考案し、電流密度とアノード端温度がナノワイヤ形成の支配因子であることを裏付けた。また、アノード端温度がナノワイヤ生成時のそれよりも高い場合には、Alマイクロボールが形成されることを観察した。
住宅建物の廃棄予測に関する基礎的研究

大量生産・大量消費時代の終焉は、省資源・省エネルギー、資源の循環・再利用等による地球環境保全の重要性を示唆し、その対策は各分野で検討・実現されている。建築の分野においても例外ではなく、環境保全のための手法が策定されているが、その基礎資料となる既存建物の廃棄に関する統計的な予測については、公的な統計資料がなくその早急な整備が必要とされている。そこで、本研究は、住宅建物のストックおよび除却棟数に関するデータとして最も信頼性の高い、市町村の「固定資産家屋台帳」に記載されている数量をもとに、そのストックと滅失の実態および廃棄予測について考察したもので、以下のような知見を得た。なお、調査年次は、1990年である。1.木造の専用、共同、併用住宅並びに農家住宅のストックと滅失の実態を明らかにした。木造住宅の普通滅失率は約1.45%で、年間に約46万棟が除却される。また、建築年次別ストック分布は経年1420年にピークがあり、除却分布は経年2023年にピークがある。2.非木造住宅建築については、鉄筋コンクリート造、鉄骨造並びに軽量鉄骨造のストックと滅失の実態を明らかにした。それらの普通滅失率は概ね0.60%であり、年間約2.2万棟が除却される。建築年次別ストック分布は経年18年未満のものがほとんどを占めており、除却分布は経年1620年にピークがある。3.住宅建物の除却に伴う建設廃棄物量は、建築年次別のストックおよび除却棟数の分布から予測することが可能であることを示唆した。さらに、我が国の住宅建物ストックは経年20年未満のものでそのほとんどを占めており、それらには、新健材等に含まれる化学物質や防腐処理等に使用される農薬などの有害物質が排出される危険性があり、質的にも検討する必要があることも示唆した。産業廃棄物として大きな社会問題となっている、現存建物の除去に伴う廃棄物の予測には、その年齢別ストック構成とフローの実態を正確に把握する必要がある。そこで本研究では、建物ストックに関する基礎データとして最も信頼性のある市町村の固定資産家屋台帳に記載される、建築年次別の現存および除去棟数を住宅の構造種別ごとに調査した。その結果、全国の3223(総数3238)市町村から回答があり、それらをもとに市町村毎のコンピユ-タ用データベースを作成した。全国、県および市町村別に木造専用住宅の年齢別ストック構成および減失の実態について分析した。1990年における我が国の木造専用住宅の現存棟数は、総数で約2511万棟でその内経年25年以下のものが約80%占め、その現存構成比経年分布は経年15年前後に明確なピークを示している。一方、年間(1990年)の滅失棟数は、総棟数で現存棟数の1.3%の約33万棟、年齢別ストックに対しては経年30年まで漸次増加しその後は減失率で3%付近を推移することが示された。また、経年別滅失建物分布は、都道府県別に3種類のパターンに類型化された。固定資産家屋台帳を分析の基礎データとした、木造住宅の年齢別ストック構成および滅失に関する分析結果は、我が国で初めて明らかにされたものであり、信頼性の高いものと考えられる。したがって、本年度の研究結果は、最終目標である住宅建物の廃棄予測をするためのデータとして充分活用可能である。

高度成長という名のもとで大量生産・大量消費に支えられ成長してきた現代社会は、その代償として廃棄物という大きな社会問題を露呈し、その中でも建物の除却に伴い排出される建設廃棄物は、排出量の多い産業廃棄物として深刻な環境問題となっている。本研究は、この様な現状を踏まえ、各地方自治体の「固定資産家屋課税台帳」に記載される住宅建物に関する全国規模の統計調査を実施し、既存建物の除却に伴い排出される産業廃棄物に関する基礎資料とするものである。本研究において収集したデータは、1990年1月1日に現存するわが国の住宅のほぼ全数に近似する公的データであり、本年度は木造共同住宅、木造併用住宅、木造農家住宅及び鉄筋コンクリート造住宅・アパートに関する下記のような実態を把握した。1.木造共同住宅の総現存棟数は役87.6万棟、その年間の滅失棟数は約2.0万棟、普通滅失率は2.23%である。2.木造併用住宅の総現存棟数は約241.2万棟、その年間の滅失棟数は約4.9万棟、普通滅失率は2.03%である。3.木造農家住宅の総現存棟数は約273.8万棟、その年間の滅失棟数は約5.3万棟、普通滅失率は1.93%である。4.鉄筋コンクリート造住宅・アパートの総現存棟数は約139.7万棟、その年間の滅失棟数は約0.8万棟、普通滅失率は0.57%である。5.木造の共同住宅、併用住宅及び農家住宅の普通滅失率は、木造専用住宅の1.32%と比較し高い水準である。本研究により明らかにされた住宅建物のストックと滅失の実態は、わが国の住宅のほぼ全数に近い信頼性の高い公的データによるものであり、住宅建物の廃棄予測をするための基礎資料として充分活用可能である。科学技術・産業技術の目覚ましい発展に支えられた現代社会は、モノの大量生産・大量消費という風潮により特徴付けられる。しかし、その大きな代償として資源の枯渇、環境破壊、大気汚染、有害廃棄物の発生などの地球規模での社会問題を露呈することになった。一方、産業廃棄物の約20%を占めると言われる建設廃棄物は、最終処分場の残余容量が逼迫する中、発生量の軽減や循環・再利用の方索が検討され、僅かながらその効果が認められるようになったが、その将来の発生量については、ストックに関する信頼性の高い公的データがないため予測に苦慮している現状にある。そこで、本研究は、各地方自治体の「固定資産家屋課税台帳」記載の住宅建物のストックと除却のデータにより排出される建設廃棄物に関する基礎試料を作成することを目的としている。本年度は非木造住宅建物(鉄筋コンクリート造、鉄骨造及び軽量鉄骨造)のストックおよび除却の実態と住宅建物からの廃棄物発生の予測に関する考察を行った。主な知見を次に示す。1.建築年次の明確な非木造住宅建物の総ストック棟数は約366.6万棟、その年間滅失棟数は2.2万棟、その滅失率は0.60%である。2.住宅建物の総ストック棟数に占める割合は木造住宅が89.7%、非木造住宅が10.3%、その滅失率は木造住宅が1.45%、非木造住宅が0.60%である。3.住宅建物の除却に伴う建設廃棄物量は、建築年次別のストックおよび除却棟数の分布から予測することが可能であることを示唆した。さらに、我が国の住宅建物ストックは経年20年未満のものでそのほとんどを占めており、それらには、新建材等に含まれる化学物質や防腐処理等に使用される農薬などの有害物質が排出される危険性があり、質的にも検討する必要があることも示唆した。
レアメタルの高効率分離を目的にした分子設計指針に基づいたイオン液体分離系の構築

本年度は、昨年度までに検討を行ってきた、特異的な金属選択性を有するグリシンとアミドを核構造として有する新規抽出剤D2EHAGを、金属の液膜分離システムの一種として近年着目されているポリマー包含膜(PIM)システムに展開した。PIMの調製においては、広く用いられているポリマーであるトリ酢酸セルロース(CTA)とD2EHAGを組み合わせることにより調製した。調製したPIMを用いて、近年、各種情報媒体でも盛んに報道されている希土類金属の分離に着目し、研究を行った。本抽出剤および本PIMシステムを用いることで、希土類金属の一種であり、燃料電池の電解質材料や航空機等の高耐久性材料として需要が急増しているスカンジウム(Sc(III))を、その他の希土類金属(Nd(III)やDy(III))から高効率に分離することに成功した。また、抽出剤とSc(III)が有機溶媒中で形成する錯体の推定等を行った。この成果は、本年度、RSC Advances誌に掲載された。また、本年度は最終年度ということで、学会発表を重点的に行った。本研究で主に取り組み、成果の得られた"レアメタル高選択的な新規抽出剤の開発"および"新規抽出剤の膜分離プロセスの開発"に関して、溶媒抽出国際会議(ISEC 2014)やイオン交換国際会議(ICIE 2014)等の国際学会、および溶媒抽出討論会、日本膜学会膜シンポジウム等の国内学会にて研究発表を行った。これらの研究発表においては、国内外の研究者より高い関心が寄せられ、化学的視点、および実用化を想定した工学的視点からのディスカッションを行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、環境調和型の溶媒として、近年様々な分野において研究がされ、抽出操作への応用も期待されている"イオン液体"を抽出媒体とした高度なレアメタル分離系を構築することを目的として展開するために、イオン液体への溶解性が高く、優れた金属分離性能を有する抽出剤、もしくはそれ自身が溶媒となり抽出剤ともなる多機能性イオン液体を調製し、抽出能の評価を行うことを目的とする。本年度は、従来の有機溶媒およびイオン液体双方に優れた溶解性を有し、従来の抽出剤では見られない特異な金属抽出能および金属選択性を発現する抽出剤の開発を目指した。配位に関連する構造としてハードな配位子であるカルボン酸とよりソフトな配位子であるアミン構造を導入した新規の抽出剤N-[N,N-di(2-ethylhexyl)aminocarbonylethyl]glycineを合成し、各種金属に対する選択性を検討した。様々な金属の抽出能評価を行った結果、本抽出剤特異的な傾向が示唆された。特に、コバルト(CO^<2+>)とマンガン(Mn^<2+>)の分離に優れた性能を有していることを発見した。今回、注目したコバルトおよびマンガンは、マンガン乾電池やリチウム二次電池等電池類からのリサイクルが期待されているが、これら電池類には、コバルトに対してマンガンが大過剰の割合で含まれており、従来の工業用抽出剤では高効率な分離回収が非常に困難であることが課題であった。今回合成した抽出剤D2EHAGを用いることで、従来、単独の抽出剤では抽出分離が非常に困難であったCO^<2+>とMn^<2+>の優れた分離が可能であることを明らかにした。また、有機相中に抽出した金属を1mol/L硫酸で容易に逆抽出(回収)できることを確認している。以上の成果により、イオン液体抽出系、有機溶媒抽出系双方において、将来的な実用化が期待される新たなレアメタル分離抽出剤の開発に成功した。本研究は、"イオン液体"を抽出媒体とした高度なレアメタル分離系を構築することを目的として展開するために、イオン液体への溶解性が高く、優れた金属分離性能を有する抽出剤、もしくはそれ自身が溶媒となり抽出剤ともなる多機能性イオン液体を調製し、抽出能の評価を行うことを目的とする。本年度はまず、昨年度までに開発したN-[N, N-di(2-ethylhexyl) aminocarbonylmethyl]glycineを用いて各種金属に対する選択性を検討した。様々な金属、特に希土類金属を中心に抽出性能を評価していき、本抽出剤特異的な傾向が示唆された。希土類金属の中でも、特に、メタルハライドランプや航空宇宙分野での高強度材料等に含まれ、今後の需要が期待されるスカンジウム(Sc^<2+>)に優れた選択性を有しており、他のの希土類金属に加え、カルシウム(Ca^<2+>)等との分離が良好であった。また、低環境負荷型の液膜分離プロセスに着目し、開発した新規抽出剤を用いた、レアメタルの膜分離プロセスへの応用の研究を行った。なかでも安定性の高い高分子包含膜(PIMs)に着目し、レアメタル(特に、希土類金属、ニッケル、コバルト)の高効率かつ環境調和型のレアメタル分離プロセスの構築を目指した。本抽出剤が高分子包含膜と親和性が良く、容易に導入出来ることを確認し、コバルトの能動輸送に成功し、また、膜の最適調製条件を検討した。開発した新規抽出剤を環境に配慮した膜分離プロセスに応用させることが可能となり、本研究を新たなステージへ進展させることができた。従って、本年度は抽出剤の分子設計、および低環境負荷型プロセス開発の両面から研究を行っていった。

本年度は、昨年度までに検討を行ってきた、特異的な金属選択性を有するグリシンとアミドを核構造として有する新規抽出剤D2EHAGを、金属の液膜分離システムの一種として近年着目されているポリマー包含膜(PIM)システムに展開した。PIMの調製においては、広く用いられているポリマーであるトリ酢酸セルロース(CTA)とD2EHAGを組み合わせることにより調製した。調製したPIMを用いて、近年、各種情報媒体でも盛んに報道されている希土類金属の分離に着目し、研究を行った。本抽出剤および本PIMシステムを用いることで、希土類金属の一種であり、燃料電池の電解質材料や航空機等の高耐久性材料として需要が急増しているスカンジウム(Sc(III))を、その他の希土類金属(Nd(III)やDy(III))から高効率に分離することに成功した。また、抽出剤とSc(III)が有機溶媒中で形成する錯体の推定等を行った。この成果は、本年度、RSC Advances誌に掲載された。また、本年度は最終年度ということで、学会発表を重点的に行った。本研究で主に取り組み、成果の得られた"レアメタル高選択的な新規抽出剤の開発"および"新規抽出剤の膜分離プロセスの開発"に関して、溶媒抽出国際会議(ISEC 2014)やイオン交換国際会議(ICIE 2014)等の国際学会、および溶媒抽出討論会、日本膜学会膜シンポジウム等の国内学会にて研究発表を行った。これらの研究発表においては、国内外の研究者より高い関心が寄せられ、化学的視点、および実用化を想定した工学的視点からのディスカッションを行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。従来の工業用抽出剤において分離が困難である、マンガン共存溶液からのコバルトの分離回収が可能な、優れた新規抽出剤を開発することができ、また、本抽出剤はイオン液体抽出系においても利用可能であった。しかしながら、抽出溶媒にイオン液体を用いることによって、抽出分離能が向上するといった、イオン液体抽出系ならではの特性の発現には未だ至っていない。今後、イオン液体を抽出溶媒として用いる利点を発現可能な抽出剤を設計していきたいと考えている。実用化できる新規のレアメタル抽出剤の開発と言う点では、論文発表、特許等も取得し、またその金属抽出剤により、特異的な金属抽出特性を複数確認しており、順調に進展している。さらには溶媒抽出だけでなく、膜分離プロセス等、別プロセスへの応用も可能となった。また、イオン液体中でも、同等の分離性能を示すが、しかし、イオン液体抽出系特有の抽出性の向上といった点までは進展していない。従って、今後はイオン液体との組み合わせで抽出分離性能を向上可能な系を構築していきたいと考えている。今後は、これまでに新規に合成した抽出剤を、イオン液体含浸液膜やポリマー化したイオン液体に含ませることによって、膜分離や固相抽出といった、実プロセスとして優れた系に応用可能であるかを検討していく。これまでに、優れた分離能、特異的な選択性を有する抽出剤の開発に成功しているため、それをいかに実プロセスに適応可能であるかを検討していく必要がある。また、イオン液体抽出系が有機溶媒抽出系と比較して優れた系となるよう、今後ともイオン液体、抽出剤双方の分子設計を検討していく。
アレルギー炎症における転写制御因子Gfi-1の役割解析

Th2細胞は、アレルギー炎症の発症において中心的な役割を果たしている。Th2細胞分化に必須であるGATA3の発現は、転写レベルだけでなく翻訳後修飾によっても制御されているが、その分子機構は不明であった。本研究において、私は、Gfi-1がGATA3の翻訳後修飾に関与することを見出した。Gfi-1は、ユビキチン/プロテアソーム系を介したGATA3蛋白分解を抑制することで、GATA3蛋白の安定化する。このことから、Gfi-1は、アレルギー性疾患の病態形成に重要である可能性が示唆された。アレルギー疾患の病態に深く関わっている,Th2細胞の分化に必須の転写因子GATA3の発現は,IL-4受容体からのシグナルによる転写活性化とT細胞抗原受容体(TCR)下流で活性化する。Ras-ERK-MAPK経路を介したタンパク分解制御によって調節されていることが申請者らの研究から明らかとなっている。ERK-MAPK下流でGATA3の蛋白安定化に寄与する分子を同定する目的で,DNAマイクロアレイ解析を行い,転写制御因子Gfi-1を見出した。Gfi-1遺伝子欠損Th2細胞およびGfi-1遺伝子導入細胞について,GATA3蛋白発現量,GATA3蛋白のユビキチン化状態,分解速度などについて検討を行った結果,Gfi-1がGATA3蛋白安定性の制御に寄与していることが明らかとなった。Gfi-1遺伝子欠損マウスのナイーブCD4T細胞をTh2細胞分化条件下で培養した細胞について,細胞内染色法,ELISA法,定量的RT-PCR法などの手法を用いて検討を行った結果,IL-5産生誘導能の著しい低下,IFNγ産生能の亢進がみとめられ,それに伴い,活性化したクロマチン状態の指標となるヒストンH3の9番目リジン残基のアセチル化と4番目リジン残基のメチル化状態のIL-5遺伝子座での低下,IFNγ遺伝子座での亢進もみとめられた。Gfi-1遺伝子欠損Th2細胞にGATA3を強制発現したところ,IL-5産生能とIFNγ産生抑制能の回復,さらに,ヒストン修飾状態の回復がみとめられたことから,Gfi-1はGATA3のタンパク発現量の制御を介して,Th2細胞分化誘導と機能発現に関与していることが明らかとなった。以上の解析から,Th2細胞優位によるアレルギー性疾患の病態形成に,Gfi-1はGATA3の発現制御を介して,重要な役割を果たしている可能性が示唆がされた。アレルギー疾患の病態に深く関わっている、Th2細胞の分化に必須の転写因子GATA3の発現は、Ras-ERK-MAPK経路を介したタンパク分解制御によって調節されていることが申請者らの研究で分かっている。このERK-MAPKがどのような分子メカニズムで、GATA3のユビキチン化依存的な分解をコントロールしているのか明らかにする目的で、DNAマイクロアレイ解析を行い、ERK-MAPK下流で発現誘導される転写制御因子Gfi-1を候補分子として見出した。Gfi-1遺伝子欠損Th2細胞およびGfi-1遺伝子導入細胞について、GATA3蛋白の発現量、ユビキチン化状態、分解速度などについて検討を行った結果、Gfi1がGATA3蛋白安定性の制御に寄与していることが明らかとなった。Gfi-1遺伝子欠損マウスのナイーブCD4T細胞をTh2細胞分化条件下で培養した細胞について、細胞内染色法、ELISA法、定量的RT-PCR法、クロマチン免疫沈降法などの手法を用いて検討を行った結果、IL-5産生誘導能の著しい低下、IFNg産生能の亢進がみとめられ、それに伴い、活性化したクロマチン状態の指標となるヒストンH3の9番目リジン残基のアセチル化と4番目リジン残基のメチル化状態のIL-5遺伝子座での低下、IFNg遺伝子座での亢進もみとめられた。そこで、Gfi1遺伝子欠損Th2細胞にGATA3を強制発現したところ、IL-5産生能とIFNg産生抑制能の回復、さらに、ピストン修飾状態の回復がみとめられた。上の結果より、ERK-MAPKシグナルにより発現誘導されるGfi-1は、ユビキチン/プロテアソームシステムによるGATA3蛋白分解を制御することにより、GATA3蛋白の安定化の誘導を行っていることが明らかとなった。
植込み型除細動器の最適留置場所及び臨床有効性に関する研究

本研究は、臨床実験及びコンピュータシミュレーションを用い、心筋障害を低減し、生命予後を改善するため、ICDの植込み場所、植込み設置、リード種類を検証する。1.臨床実験(腋窩組:30人;前胸部組:40人)及びシミュレーションを用い、従来方法に比べ、腋窩植込み術は除細動効率及び心筋障害程度が優れることを確認した。2.本体の前胸部及び腋窩植込みにおいて、シミュレーション及び臨床実験でもdual coilの除細動効率が高かったが、心筋障害の程度はsingle coilの方が低かった。3.皮下ICDは除細動閾値が通常なICDより高いが、心筋障害はほぼ同じ程度を確認し、皮下ICDの安全性を確かめた。目的:生命予後を改善する心筋保護を目的とした、植え込み型除細動器(ICD)の植え込み部位を検討し、これを検証することである。主な研究内容:(1)人体モデルを用い、ICD作動時の体内電気伝導様式をシュミレーションし、ICD本体を従来の左前胸部と左腋窩に留置した場合の体内電流伝導様式、及び、除細動を成功させる出力(DFT)と心筋障害を惹起する電位空間差分の体積率を検討した。(2)実際の体内電気伝導様式を検討する目的で、動物実験において、前胸部と左腋窩領域にICDを挿入し、ICD作動時の心室筋各部位の電位を測定した。(3)臨床上、ICD植え込み適応患者26名に右室リードは右室心尖部、ICD本体を左腋窩に留置し、従来通り、左前胸部にICD本体が留置された55例を対象として、5Jでの除細動の可否を検討した。結果:シミュレーション上、除細動可能な電位空間差分の占める体積率は左腋窩の方が高く、除細動閾値は夫々、6.2 vs 9.4J (腋窩vs前胸部)であり、心筋障害を惹起する電位空間差分の体積率は前胸部の方が高かった。動物実験では、前胸に比較して腋窩の方でDFTが低く、シミュレーションの結果が確認された。臨床上も、左腋窩群では88%,前胸部群では16%が5Jで心室細動の停止が得られ、腋窩の方がDFTが低く、その結果、心筋障害が少ないことが示唆された。意義及び重要性:シミュレーション、動物実験、臨床実験の結果によって、ICD本体を左腋窩に留置することで、除細動閾値の低下が得られ、効果的な除細動が可能であり、ICD作動による心筋障害を抑制し、生命予後を改善する可能性が示唆された。尚、研究代表者と研究分担者は、毎月、会合を開き、臨床結果、動物実験データの確認、及び、検討、シミュレーションに関する提案及び結果検討、学会発表及び投稿論文の纏め及び修整を行った。目的:心筋障害を低減し、生命予後を改善するため、植込み型除細動器(ICD)の植込み場所、植込み技術、設置方法を検討し、新たな皮下植込み型除細動器を検証する。具体的な研究内容:(1)従来のICDに対し、前胸部及び腋窩下の植込みにおいて、dual-及びsingle-leadののシミュレーションを行い、除細動効率及び心筋障害を比較した。(2)皮下植込み型除細動器(S-ICD)に対し、従来のリードの植込み場所及び胸骨右縁において、シミュレーションを行い、除細動効率及び心筋障害を比較した。(3)従来の植込み場所及び腋窩下の新規症例を増やし、現在は従来の植込みの症例が40例、腋窩下の症例が30例に達した。結果:(1)コンピューターシミュレーション上、DFTに関し、Single coilとDual coilの比較では,DFTはDual coilの方が低く、Clinical experienceでもDual coilの方が低かった。しかし、心筋障害の程度はSingle coilの方が低かった。腋窩に本体を植え込んだ方が、DFTは低く、且つ、心筋障害も少なかった(2)SICDに対し、シミュレーションは、DFTを想定する方法で、臨床上の結果に近似した値を示し、今後、臨床応用が可能であると考えられた。SICDのリードを胸骨右縁に留置することで、右心系の心筋障害を大幅に抑制できる可能が示唆された。国内、海外学会で多数の発表を行い、ジャナール論文は3通が採用された。特に、2015年第7回植込みデバイス関連冬季大会で、S-ICDに関する発表はBest Abstract賞の最優秀賞に受賞。今後の研究の展開:(1)引き続き症例を収集し、学術論文を積極的に作成し、投稿する予定。(2)実用に向け、特許を申請、製品化を検討する。背景及び目的:植込み型除細動器(implantable cardioverter-defibrillator; ICD)の植込みは心室細動による突然死の唯一な予防方法である。ただ、ICDのショックにより、予後不良の研究結果も発表された。本研究は、臨床実験及びコンピュータ・シミュレーションを用い、心筋障害を低減し、生命予後を改善するため、ICDの植込み場所、植込み設置、リードの種類を検証する。具体的な研究内容:(1)従来のICDに対し、本体の前胸部及び腋窩植込みにおいて、single-coil及びdual-coilリードにより、除細動効率及び心筋障害程度を比較。

(2)皮下ICDに対し、コンピュータシミュレーション及び臨床結果に基づき、新たなリード設置方法により除細動効率及び心筋障害の改善に関する研究。(3)ICD除細動コンピュータシミュレーションの実用化に関する研究。結果:(1)コンピュータシミュレーション及び臨床実験に基づき、従来の方法に比べ、本体の腋窩下植込みは除細動の効率及び心筋障害程度が改善され、特に若い患者に選び易いことを確認した。(2)皮下ICDについて、除細動閾値(除細動に必要な最小出力)は通常なICDより高いが、心筋障害はほぼ同じ程度を確認し、皮下ICDの安全性を確かめた。更に、国内、海外学会で多数の発表を行い、ジャナール論文は3通が採用された。本研究は、臨床実験及びコンピュータシミュレーションを用い、心筋障害を低減し、生命予後を改善するため、ICDの植込み場所、植込み設置、リード種類を検証する。1.臨床実験(腋窩組:30人;前胸部組:40人)及びシミュレーションを用い、従来方法に比べ、腋窩植込み術は除細動効率及び心筋障害程度が優れることを確認した。2.本体の前胸部及び腋窩植込みにおいて、シミュレーション及び臨床実験でもdual coilの除細動効率が高かったが、心筋障害の程度はsingle coilの方が低かった。3.皮下ICDは除細動閾値が通常なICDより高いが、心筋障害はほぼ同じ程度を確認し、皮下ICDの安全性を確かめた。腋窩下の植込み場所、dual-又はsingle-lead、SICDに関する研究は、臨床データを増やし、シミュレーション結果を検証した。シミュレーションの結果は、臨床又は研究発表の結果にほぼ一致したことを確認した。特に、2015年第7回植込みデバイス関連冬季大会で、S-ICDに関する発表はBest Abstract賞の最優秀賞に受賞。生体医工学1.快速的に個人モデルの作成方法を検討し、個人ごとのシミュレーションを行う予定。2.豚を用い、動物実験を3つ追加し、除細動時において、体内の電位、電流分布を計測し、心筋障害などの影響を確かめる予定。3.研究結果を纏め、学会発表及びジャーナル論文投稿を積極的に行う。更に、特許出願を行う予定。理由:コンピューターシミュレーションに関しては、現時点で試行可能なシミュレーションを試行し、その結果は動物実験で、シミュレーションと臨床上の結果と大きな差異を生じないことが確認された。臨床に於いて、は紙面上で承諾を得たICD植え込み適応症例26例の88%で誘発されたVFが5Jで停止可能であった(対象では16%のみ)。この理由として、シミュレーションの結果から、左腋窩にICDを留置した場合には、ICD本体から上昇、下降する伝導と、本体から前面、背面を水平に伝導し右室と左室に流入している伝導が認められたが、この場合、上昇、下降する伝導は前胸部に留置した場合と同様であるが、水平に伝導し右室と左室に伝導する電流は、前胸部を伝導するより、背面を伝導したほうが伝導距離は短いため、より、強い電圧が背面からの伝導にかかり、左室へ効果的に電流が伝導し、除細動閾値を低下させるのではないかと推測された。また、除細動閾値を低下させる原因としてのこの推測は、右室より左室の除細動が心臓全体の除細動に寄与するとの報告とも一致する。達成度:この研究報告は、各関係学会のシンポジウムで4回、招待講演で2回、一般発表で1回報告され、ICDの心筋障害抑制、高DFT症例に対する治療法は元より、臨床とコンピューターシミュレーションによる新しい解析方として各方面から注目されるに至っている。また、現在、国際ジャーナルに複数投稿予定である。
波動関数の干渉を応用した超分解能コヒーレンス制御手法の開発

当初の固体水素を用いる計画に変更を加え、基板表面に作成した周期酸化膜の表面に局在するブロッホ表面波を用い、その面内伝播特性を利用して二次元面内での励起状態の微小領域への局在化を目標とする。分散曲線のシミュレーションを行い550nm周辺で局在したモードが出現する条件を設定し、スパッタによってその構造をSiO2/Ta2O5周期膜により作成し、断面SEM計測により構造を確認した。全反射顕微鏡を構築し、位相空間によるイメージング手法により反射角度分散を一括して計測する装置を作製した。実際に測定したイメージからブロッホ表面はモードの確認を行った。シミュレーションとの相異について、現在解析を行っている。当初の予定では固体水素をターゲットに用い超分解能分光を行う予定であったが、極低温クライオ中での光の集光に関して二点の問題が生じた。一つ目は対物レンズを極低温環境下に入れて使用する場合の技術的な困難さであり、二つ目は固体パラ水素にタイトスポットで集光した場合に微細なクラックが生じてしまい、同じ位置に光を集光し続けるとシグナルが劣化することである。問題を単純化するために目標を二段階に分離して、(1)極低温クライオ中における液体水素をターゲットとした計測系の構築、(2)回折限界スポットでのコヒーレント制御を行うための新たな対象として室温で近接場光を扱える対象系としてブロッホ表面波=励起子強結合状態を対象とした超分解能コヒーレンス制御系の開発、に分けて行うことにした。(1)の液体水素系ではクラックが生じることがないために安定したシグナルが計測できると考えている。まず従来の手法で固体水素を作成し、その後昇温することで液体水素を作成することに成功した。ただ、液体になった後で、水素を封じ込めた銅セルから外部への水素のリークが生じてしまい、クライオスタットの断熱が破れてしまう現象が何度か生じてしまった。セルの窓板はインジウムシールを用いて固定しているが、液体状態の水素を扱う場合には、固体結晶の場合よりも厳密なリーク管理が必要であることがわかった。(2)に関しては、反射率の高いストップバンドを形成するために二種の酸化膜(SiO2とTa2O5)を周期的に積層したDBRとその表面に色素分子を溶かしたPVA(ポリビニルアルコール)の薄膜を形成することで強結合状態の作成を目指している。現在、転送行列を用いたシミュレーションを行い最適な膜厚条件の探索、石英基板上にPVA+シアニン色素の薄膜をスピンコートで成膜しその厚さを評価、測定に用いる全反射型の顕微鏡の構築の各段階を並行して行っている。固体パラ水素に光照射した際に、タイトフォーカスの影響でクラックが発生する問題が生じたが、原因が極低温中での顕微分光の問題にあり、安易な解決手法がないことから二段階に切り分けて実験を進めることにした。当初のアイデアであるドーナツ型の光スポットとガウス型の光スポット間の干渉を取る実験を極低温で行う際には、対象として固体パラ水素に変わって液体パラ水素を用いることでクラックの影響はなくなる。この状態でフラウンホーファー回折近似の範囲内で実験を試みる。液体を利用することで緩和時間は多少短くなるが、本質に影響はないと判断した。実験において、セルからの液体水素リークの問題が生じ、現在その解決法を試している状況である。一方、回折限界レベルの微小スポットを利用してドーナツ型の光スポットとガウス型の光スポット間の干渉を取る実験ができるような環境として、近接場光を利用したブロッホ表面波=有機分子強結合系を選択した。励起された結合状態は二次元平面内を運動し、それに応じたイメージが計測できることが知られているため、時間経過後の拡散状態の広がり方から、当初のスポットの状態について議論は可能であると期待している。励起光として405nmのcw半導体レーザーと415nmフェムト秒レーザーを使用する予定であり、このため試料としてクマリン540色素を選択した。単純なバルク薄膜での強結合状態を実現するためにサンプルの調製を行っている。計測用の全反射顕微光学系はほぼ完成しており、励起光の入射角度を変更させつつ、蛍光の空間分布、運動量分布、スペクトルのそれぞれを測定することが可能となっている。現在、顕微鏡用のカバーガラスを基板として、その表面に周期多層膜をスパッタしたものを準備中である。この準備ができ次第、表面に色素薄膜を成膜して、ブロッホ表面波=有機分子強結合状態の確認を行う。昨年度報告書に記載したように、当初の目的である固体水素を用いた超分解能分光装置の作成段階で、いくつかの問題が生じた。一つ目は対物レンズを極低温環境下に入れた時の光学系の微調整が困難なことと、固体パラ水素にタイトスポットで集光した場合に微細なクラックが生じ、同じ位置に集光し続けるとシグナルが劣化することである。このため(1)クラックの問題を回避するため極低温クライオ中における液体水素をターゲットとした計測系の構築、(2)回折限界の微小スポットでのコヒーレント制御を行うための新たな対象として室温で近接場光を扱えるブロッホ表面波=励起子強結合状態を対象とした超分解能コヒーレンス制御系の開発、に分けて行うことにした。(1)に関しては固体水素の作成に用いた銅製のセルを用いて液体水素の作成を試みたが、インジウムシールから液体水素が断熱層に漏れてしまい、気化した水素によって断熱が破れてしまう現象が何度も観測された。

この際、水素が突沸する危険が伴うためあまり推進せず、(2)回折限界スポットでのコヒーレント制御を行うための新たな対象として室温で近接場光を扱える対象系としてブロッホ表面波=励起子強結合状態を対象とした超分解能コヒーレンス制御系の開発、を重点的に行った。ブロッホ表面波を保持する構造として平面DBR構造を想定し、転送行列を利用した反射スペクトルシミュレーションプログラムを作成し、最適な周期酸化膜層数と予想される分散曲線の計算を行った。得られた角度依存反射スペクトルシミュレーションの結果に従い、スパッタ装置を用いて周期酸化膜構造の作成を行った。試料の評価のために全反射型顕微分光装置を自作し、反射スペクトルをk-spaceでイメージ測定し、反射スペクトルに生じるディップの角度の確認を行った。計算の結果予想されるディップの角度と実験結果には誤差があり、現在その原因を究明している。当初の固体水素を用いる計画に変更を加え、基板表面に作成した周期酸化膜の表面に局在するブロッホ表面波を用い、その面内伝播特性を利用して二次元面内での励起状態の微小領域への局在化を目標とする。分散曲線のシミュレーションを行い550nm周辺で局在したモードが出現する条件を設定し、スパッタによってその構造をSiO2/Ta2O5周期膜により作成し、断面SEM計測により構造を確認した。全反射顕微鏡を構築し、位相空間によるイメージング手法により反射角度分散を一括して計測する装置を作製した。実際に測定したイメージからブロッホ表面はモードの確認を行った。シミュレーションとの相異について、現在解析を行っている。上に上げたとおり、(1)液体パラ水素のコヒーレント制御実験と(2)ブロッホ表面波=有機分子強結合系の制御実験を進めていく。(1)については、リーク安定してなくせるようなシール方法を開発する。窓板の再利用を廃止することで窓板を剥がすときにできる傷などの影響を減らせると考えている。まずは、室温からの長焦点距離レンズを用いたコヒーレント制御実験を行う。その際、リング及びガウス型の集光スポットを用い、両者の干渉を取る。長焦点距離レンズでの実験なので、回折限界は越えられないが、原理的にラマン励起の空間スポットの量子干渉によるサイズ制御が可能であることを示したい。リークの問題に安定した解決法が得られない場合には従来通り固体ターゲットを利用してリング+ガウス型のスポットでの検証実験を行う予定である。(2)については外部機関(産総研)の施設を利用して、ブロッホ表面波を保持できるDBR多層膜を作成する予定である。その上にシアニン系色素をPVAで展開した薄膜を成膜することで試料を作成する。まずはバルクサンプルで強結合状態の確認とラビ分裂の観測を行う。空間的に励起スポットが移動する様子をイメージとして計測し、これを元に励起時の集光スポット径とポラリトンの空間分布間の関連性について調べる予定である。回折限界レベルのスポット径と、それより大きなスポット径で励起した場合での空間分布の違いから、逆算して励起した瞬間のスポット形状を求められるかどうかを実証する。可能であれば、励起スポット形状を複雑な形状に変化させて同様な計算を行い、励起スポット形状が最終的なポラリトンのフローパターンからどこまで辿れるかを実証し、この手法が回折限界を超えた場合の励起スポット径評価の手法として使用できることを実証したい。
ジオキシンの発生障害作用のグルタチオンによる修飾

環境汚染物質として関心を集めており、マウスでも強い毒性を示すことが知られている2,3,7,8四塩化パラジオキシン(以下TCDDと略)の発性障害作用が、母体のグルタチオン・レベルによってどのように影響されるかを検索した。JcI:ICRマウスを終夜交配し、腟栓形成日を妊娠0日として、妊娠8日より13日まで毎日1回,還元型グルタチオン300mg/kgを強制経口投与した母体(高グルタチオン群)と、体内のグルタチオンのレベルを低下させる働きのあるマレイン酸ジエチル350mg/kgを妊娠12日に強制経口投与した母体(低グルタチオン群)を用意し、それぞれ妊娠12日(TCDDにより口蓋裂が最も高頻度に誘発される時期)にコーン・オイルに溶解したTCDDの5ないし80μg/kgを強制経口投与した。妊娠18日に胎仔を取り出し、口腔を含む外表観察の後、約半数の胎仔はブアン液で固定し、内蔵の観察を行った。残りの胎仔は剥皮後95%エタノールで固定し、骨・軟骨二重染色標本を作製して、骨格の観察を行った。TCDDにより誘発された奇形は主に口蓋裂及び腎盂(盤)拡大であった。骨・軟骨の変異はTCDDの催奇形性検出指標しては感度がさほど高くなかった。非修飾群ではTCDDの40ないし80μg/kg投与により胎仔の約75ないし90%に口蓋裂が、またほとんど全例に腎虚拡大が誘発された。高グルタチオン群でもこれらの異常の頻度はほぼ同様で、軽減効果は認められなかった。非修飾群ではTCDDの5ないし10μg/kg投与により胎仔の約2ないし10%に口蓋裂が、また約30%に腎盂拡大が誘発された。低グルタチオン群ではTCDD5ないし10μg/kg投与により胎仔の約20ないし30%に口蓋裂が約60%に腎盂拡大が誘発された。しかし、マレイン酸ジエチルには種々の作用があり、本実験で認められたTCDD発生障害増強作用がグルタチオン低下と特異的に関係しているか否かは更に検討を要する。
原子間力顕微鏡の固体表面像分解能と二次元量子摩擦現象の解明に関する研究

本研究は、原子間力顕微鏡(AFM)による固体表面観察においてプロープと固体表面との間に生ずる原子間相互作用を、カンチレパの剛性を考慮した分子動力学シミュレーションを通じ動力学的に明らかにすることを目的とする.平成14年度は、摩擦力顕微鏡的な使用に着目し解析した.プローブ先端の大きさが反作用力像とプローブの運動挙動に及ぼす影響を明らかにするため、プロープ先端原子の数が1からダイヤモンド4格子となりほぼ平面とみなせる状態までを想定し、銅{100}面のスキャンを解析した。得られた成果を以下に示す.1単原子プローブの場合、試料表面原子と試料表面原子との中間のポテンシャルエネルギーが極小となる領域にスティックし、原子スケールの2次元スティックスリップ現象が生じるとともに、鮮明な原子像が得られる。2プローブ先端の原子数が試料表面原子の間隔(ここでは1格子定数)程度になると、試料表面原子と試料表面原子との間の領域にスティックしにくくなり、原子スケールの2次元スティックスリップ現象が生じにくくなるとともに,原子像は不鮮明となる.3平坦な先端を有するプローブ(ここでは4格子定数)以上では、試料表面原子間隔の周期で存在するプロープ先端形状に応じたポテンシャルエネルギーの極小点においてスティックを起こし、原子スケールの2次元スティックスリップ現象が生じるとともに、鮮明な原子像が得られる。このことから、試料表面原子の周期性によって摩擦力顕微鏡でも原子像は得られることが判明した.本研究は、原子間力顕微鏡(AFM)による固体表面観察においてプローブと固体表面との間に生ずる原子間相互作用を、カンチレバの剛性を考慮した分子動力学シミュレーションを通じて動力学的に明らかにすることを目的としている。平成13年度は、摩擦力顕微鏡的な使用をした場合における現象に着目し、解析を行なった。そこでは、プローブ先端形状が反作用力像とプローブの運動挙動に及ぼす影響を明らかにするため、単純比較として1ダイヤモンド格子の{100}面で摩擦する場合と1炭素原子で摩擦する場合を仮定し、銅{100}面のスキャンプロセスを解析した。さらに、スキャン方向、表面欠陥(点欠陥)の有無による影響を検討した。得られた成果を以下に示す。1単原子と1格子プローブによる摩擦力像と横方向力像は表面の周期性からよく似たものが得られるが局所的には違う。単原子と1格子プローブによる反作用力の変動は1格子プローブの方が小さくなる。プローブ先端形状により垂直力像が大きく変わる。それらを参考にプローブ先端形状を判別できる。2摩擦力顕微鏡的な使用法で実験した場合と同様に、シミュレーションでもスキャン方向に対応して反作用力像が変化する。3単原子プローブを用いた場合、スキャンが点欠陥近傍にさしかかると、明確な像の異常を生じるため、その領域に欠陥が存在することを予測可能であるが、1格子プローブでは大きな異常は現れないため、欠陥の存在の予測は因難である。このことから、試料表面原子の周期性によって摩擦力顕微鏡でも原子像は得られることが判明した.
骨誘導タンパク質(BMP)およびTGF-βの歯髄に与える影響

骨誘導タンパク質(BMP)およびTGF-βの歯髄に与える影響について調べた最初にラットの長管骨から得られたBMPおよびTGF-βを含む水不溶性の画分(以下G-WI)を減菌生理的食塩水と混和し、ラット上顎第一臼歯近心根管口部に貼付し、術後1週から3週と経時的に組織学的に観察した。術後1週目では、歯髄切断面に炎症が限局する場合もみられたが、多くの場合、歯髄切断面から根管歯髄の深部まで炎症系の細胞浸潤がみられ、それに応じて根管の象牙芽細胞は変性・萎縮あるいは消失していた。術後2週目では、術後1週目の歯髄の状態によって硬組織の形成部位および形態が異なったが、主に骨様の庇蓋硬組織の形成や多量の骨様の硬組織の根管壁への添加が観察された。術後3週目では、術後2週目にみられた骨様の庇蓋硬組織はさらに石灰化度が増し、厚みも厚くなった。根管壁に骨様の硬組織の添加が認められる型は、さらに根管内に硬組織の添加がみられ、根管内を閉塞するような傾向が認められた。これはG-WIが強い骨誘導機能を持つことが想像され、その量の加減により、適度な庇蓋硬組織の形成を促すことが可能であると考えられた。次にTGF-βスーパーファミリーのうちどのタンパク質が歯髄に作用しているか調べるために、遺伝子工学的に作製されたリコンビナントヒトBMP-2(rhBMP-2)をコラーゲンを担体として、実験1と同様な方法で歯髄に貼付した。その結果、実験1の歯髄反応とほとんど差がないことから、TGF-βスーパーファミリーのうちrhBMP-2は、歯髄内での骨様硬組織の誘導に大きく関与していることが示唆された。ラットの長管骨から得られたBMPおよびTGF-βを含む水不溶性の画分(以下G-WI)を滅菌生理的食塩水と混和し、ラット上顎第一臼歯近心根管口部に置き、術後1週から3週と経時的に組織学的に観察した。術後1週目では歯髄切断面から根管歯髄の内部まで炎症系の細胞浸潤がみられ、象牙芽細胞の萎縮、消失がみられた。術後2週目では歯髄切断面に庇蓋硬組織の形成はみられず、歯根部象牙質壁に沿って、血管や骨芽細胞様の細胞などが封入された骨様硬組織の形成が観察された。また、歯髄組織においては血管の新生がみられた。術後3週目になると骨様硬組織はさらに形成され、根管内を閉塞した。以上の結果よりラット長管骨より抽出し、分画したG-WIは、in vivoでラット皮下に骨を誘導するが、歯髄において、直接象牙質を誘導することはなく、骨様硬組織を誘導することがわかった。また、皮下における場合と異なり、歯髄内では軟骨を経ずに石灰化している様子が観察された。当初、歯髄に対してBMPやTGF-βがどのような作用をするか、皮下と同じように骨を誘導するのかそれとも象牙質を誘導するのか興味ある点であった。今回の研究により骨誘導能を持つG-WI(BMPやTGF-βを含む分画)は歯髄において骨様硬組織を形成し、象牙質は形成しないことがわかった。すなわち、G-WIは歯髄の細胞を象牙芽細胞に分化させるのではなく、骨芽細胞に分化させると考えられる。また、術後3週目では骨様硬組織が固有の歯髄細胞に代わり、根管内の大部分を占めていた。

これはG-WIが強い骨誘導機能を持つことが想像され、その量の加減によりにより適度な庇蓋硬組織の形成を促すことも可能であると考えられた。前年度ラット長管骨から抽出し、分画したG-WI(BMPやTGF-βを含む水不溶性の画分)をラット臼歯歯髄に置いたところ術後23週で歯髄内に骨様硬組織が誘導されることがわかった。しかしこの分画のうちどのタンパクが歯髄内での硬組織形成に関与しているか不明であった。本年度はこれらTGF-βスーパーファミリーのうち歯の発生過程に深く関わり、歯髄細胞に認められるBMP-2の働きを調べるため、遺伝子工学的に作製されたリコンビナントBMP-2(rhBMP-2)をコラーゲンを担体として、ラット臼歯歯髄に置き、術後1週から3週まで組織学的に観察した。術後1週目では歯根部歯髄内に種々な程度の炎症がみられた。すなわちrhBMP-2直下の歯髄に炎症が限局されるもの、歯根歯髄中央部まで炎症がみられるもの、さらに根尖付近まで炎症が波及しているものもみられた。しかし術後2週目になると骨様硬組織の形成が歯髄内に観察された。特に炎症が限局している場合は歯髄内にcalcified barrierの形成がみられ、炎症が激しいものでは根尖からの線維性組織の増殖およびその石灰化がみられた。術後3週目ではcalcified barrierが認められるものはさらに形成され、barrierを境に正常な歯根部歯髄が観察された。一方、炎症が激しかったものは根管内が骨様硬組織で閉塞された。以上の結果より、rhBMP-2はTGF-βファミリーのうち歯髄内での骨様硬組織の誘導に大きく関与していることが示唆された。また歯髄内において種々な硬組織形成がみられたが、これはrhBMP-2の貼薬の量に起因するものではないかと思われた。したがって適切な量を貼付すると、貼付後における炎症が限局され、歯髄内に厚いcalcified barrierが形成され、臨床における歯髄切断法などの処置に応用可能であると考えられた。