hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
古典光を利用した量子イメージングの諸特性の解明とその応用分野の探索

古典光を利用したゴーストイメージングの結像特性を理論的に明らかにし、さらに位相物体を可視化する位相コントラスト・ゴーストイメージング法を新たに考案した。また、ゴースト回折の原理に基づき、擾乱媒質の影響を受けないイメージングが可能であることを明らかにした。古典光を利用した量子OCTについては、2倍改善された分解能で機械的な走査をせずに断層イメージングが可能となる新しい方法を考案した。これらの成果により、古典光を利用した量子イメージング技術の生体医用光計測分野への応用可能性が明らかとなった。量子イメージングの特徴を最大限に活かしたイメージングを古典光により実現する方法の確立を目指して、前年度までにゴーストイメージングの結像特性を理論的に明らかにし、さらに位相物体を可視化する位相コントラスト・ゴーストイメージング法を新たに考案した。本年度は、参照光側に設置する空間フィルターがゴースト回折光学系においては物体に対する複素共役フィルターとして作用することを新たに見出し、この作用を利用することで擾乱媒質の影響を受けないイメージングが可能となることを明らかにした。この方法では、物体を照明した光波がランダムな媒質を透過した場合であっても、物体の位相情報が失われずその情報が忠実に再現される。理論的には、ある条件を満たすように物体と擾乱媒質を配置する必要があるが、原理の検証実験を行った結果、理論上必要とされる条件を厳密に満たさなくても高品質なイメージングが可能となることが明らかとなった。一方、量子OCTの特徴のひとつである奥行き分解能の向上を、古典光を利用したOCTにおいて実現する方法を検討した。従来型の周波数領域のOCTの出力側に二光子干渉を検出するための干渉計(ビームスプリッター)を設置し、その出力ポートで検出されるスペクトル強度の相関を評価する。その後、相関信号の周波数解析を行うことにより、古典的な白色光源を利用した場合であっても、従来型のOCTと比較して約1.41倍改善された分解能で走査不要の断層イメージングが可能となることを明らかにした。以上の成果により、ゴーストイメージングや量子OCTなど量子イメージングの優れた特徴を、古典光を利用しても十分に再現できることが明らかとなった。また、古典光を利用した量子イメージングの生体医用計測分野への応用可能性を格段に高めることができた。1.ゴーストイメージングに関する結像特性の理論解析古典光を利用したゴーストイメージングの結像特性として、像のコントラストおよび信号対雑音比に及ぼす入射光の偏光状態および高次相関の効果を理論的に解析した。その結果、入射光として完全に偏光している光を利用すると、無偏光の入射光を利用する場合よりも像のコントラストが向上することが明らかとなった。また、参照光を増やし物体光と複数の参照光に基づく高次の強度相関を利用すると、物体光と単一の参照光に基づく2次の強度相関に基づく場合に比べて像のコントラストが向上することが明らかとなった。しかし、像の信号対雑音比については、逆に入射光の偏光度が向上するにしたがい低下することが明らかになった。これらの結果は、光のコヒーレンス理論に基づき全て解析的な表現式として得られていることから、実際にゴーストイメージング光学系を設計し評価する際に重要な役割を果たすことなると思われる。2.位相物体のゴーストイメージング法の考案ゴーストイメージング光学系の参照光側に空間フィルターを設置し、さらに物体直後にレンズを導入することにより、位相物体を直接可視化する位相コントラスト・ゴーストイメージングが可能となることを理論的に明らかにした。これまでのゴーストイメージングでは、位相物体を直接結像することはできず、回折現象と位相回復計算を利用して間接的に位相物体の情報を取得していた。この新しい手法の考案により、無色透明の細胞をゴーストイメージングの原理に基づき直接可視化することができるようになったため、ゴーストイメージングの生体医用計測分野への応用可能性が大幅に広がったと言える。3.ゴーストイメージングの動作の検証実験古典光および量子もつれ光を利用したゴーストイメージングの動作について、その検証実験を行う準備を開始した。平成23年度に計画していた研究実施内容3項目のうち、ゴーストイメージングの結像特性の理論解析と位相物体のゴーストイメージング法の考案の2項目については、ほぼ予定通りの成果を得ることができた。一方、残る1項目である動作の検証実験については、その準備は進めているものの現時点ではまだ公表できる成果は得られていない。ただし、この検証実験については今後の進展の目途がある程度得られており、平成24年度の早い時期には予定していた成果を得ることができると考えている。以上を総合すると、全体的に「研究目的」の達成はおおむね順調に進展していると言える。平成23年度に十分に実施できなかった動作の検証実験については、引き続き平成24年度の前半に実施する。

平成24年度に計画している研究実施項目のうち理論的研究については、平成23年度と同様に、アールト大のFriberg教授と共同で推進する。動作の検証実験に使用する計測装置および光学部品を平成23年度末に購入する予定であったが、検証実験の準備がやや遅れそれらを当該年度中に購入することができなかったため、「次年度使用額」が発生した。平成24年度は、前年度に実施予定であった実験に必要な装置類を購入すると共に、数値計算に必要な計算機用品、書籍、共同研究を実施するためのアールト大への訪問、成果発表と情報収集のための国際会議への参加、論文の投稿などに研究費を使用する予定である。
漸近最適戦略の動的適応学習アルゴリズムへの応用

本課題では強化学習や最適化問題において確率論的に最適な選択を行うための方法について研究を進めた.選択肢が複数ある場合,過去の経験がどれだけあるか,良い結果がどれくらい見込めるかを基づいて判断する必要がある.本研究では強化学習や最適化問題においても同様であることを確認しつつ,最適な戦略を導入するための枠組みをいくつか考案することができた.特に,ベイズ推定の観点から強化学習アルゴリズム根本的に見直し,再構築できたことは学習と意思決定を切り分ける従来の一般的な考え方に一石を投じるものであると考えている.また,学習主体の状態推定を計算負荷をかけずに行う方法についても研究成果をあげることができた.本研究では,1:漸近最適戦略や共クラスタリング技術を知的エージェントで効果的に利用すること,2:二つの技術を融合することで生まれる新しい学習アルゴリズムの有用性を示すことを大きな目標としている.1については強化学習アルゴリズムとして,漸近最適戦略であるdiscounted UCB1-tunedを行動決定手法として適用することによって,報酬が学習環境中に分散して存在する場合にも報酬効率の最も良い行動が選択できることを確認した.これは学習速度を追求したときには従来の行動選択政策では達成できず,非常に効果的なアルゴリズムであることがわかった.これについて国内会議発表,国際会議発表を行った.2については最適化問題に対してクラスタリングとUCTアルゴリズムを適用し,従来法と比較して初期探索の非常に優れた手法を開発した.開発した手法は最良解の値を探索することよりも,最良解がどの当たりにあるかを明らかにするもので,DEなどと比較すると,ノイズや環境の変化に強い学習アルゴリズムとなっている.これについても国内会議発表,国外会議発表,論文誌掲載などの研究発表を行うことができた.また,平成28年度の実施計画にしていた,マルチエージェントシミュレータを構築した.電子地図情報から都市のモデルを構築し,シミュレータによって感染症の流行を観測することができた.従来のSIRモデルやSEIRモデルでは説明しにくいような現象である,二次流行や都市構造から生じる感染の不均一さを確認した.これについては一部国内会議発表を行っており,残りの部分については国内会議での発表を予定している.本研究は当初の計画以上に進展しており,平成28年度に予定していたマルチエージェントシミュレータについての研究発表を終わらせている.さらに,漸近最適戦略についても心理学的知見と相性良く組み合わせることができることがわかり,ベイズ推定とプロスペクト理論に基づいた新たな学習アルゴリズムを完成させた.実験を終え,2016年5月に論文投稿を行った.また,自己組織化マップによるクラスタリングが強化学習と相性の良いことがわかった(FAN論文賞(第25回インテリジェント・システム・シンポジウム)を受賞)ので,さらに漸近最適戦略との関係性について検討,実験を進める.本研究の目的は,漸近最適戦略や共クラスタリング技術を知的エージェントに効果的に利用することと,それらを高いレベルで融合することである.本年度は,最も効果的な漸近最適戦略の一つであるトンプソンサンプリングを強化学習アルゴリズムに組み込み,特に複雑な報酬環境で効果的な強化学習手法であることを確認した.正の報酬と負の報酬の学習という二点のみを用いた学習アルゴリズムで,認知モデルとしてのシンプルさを保ちながら,高度な意思決定が求められる環境でも学習が可能である.これについて論文発表を行った.また,共クラスタリング技術を強化学習に応用するにあたり,いくつかの手法を検討したが,自己組織化マップを用いる方法が可視化に適しており,かつ,学習の誤差も少なくなることを確認した.学習環境が複雑になると一般的に計算量が爆発的に増えていくが,パラメータの異なるいくつかの自己組織化マップを併用し,誤差最小化という点から選択すれば良いことを明らかにした.これについて国内会議発表,論文発表等を行った.さらに,最適化問題を漸近最適戦略へ応用させることによって,効率的に解探索ができることを確認し,論文発表した.一般的な最適化アルゴリズムは初期の探索効率という観点に欠けており,この点についてバンディットアルゴリズムを用いることで対応可能であることを明らかにした.これを利用して差分進化アルゴリズムを改良する方法についても研究発表の予定である.予定していた論文発表を完了した.当初はファジィ共クラスタリングを空間の特徴を把握し,分割するためのアルゴリズムとして考えていたが,現在は自己組織化マップを用いた方法によって,計算資源を節約しつつ,より効率的に学習するアルゴリズムの開発中である.これについては基礎実験を終え,その性能を確認した.さらに複雑な問題についてパラメータの調整方法やその自動化について検討中である.また,派生的な研究として行ってきた最適化問題についても,漸近最適戦略を応用することで良い解探索ができ,この研究成果も発表し,さらなる性能向上のためのアルゴリズムの考案と実験を行っている.本年度は強化学習における状態空間のクラスタリングについて,成長型自己組織化マップをもちいることによってオンライン型で,かつ状態空間を人間が与える方法よりも速く学習させることができることを発見できた.従来のクラスタリング技術では学習中にクラスタリングを適用すると,新しい状態が観測されたときにそれまでの学習結果が壊れてしまうことがあった.成長型のアルゴリズムによって既存の学習結果を壊さずに状態空間を定義し,速い学習速度を保持することができ,かつ,必要最低限の計算量やメモリの確保で学習できることが確認できた.基礎的な研究については国内発表を終え,論文投稿を行った.また,漸近最適戦略を差分進化アルゴリズムに応用する研究を進めた.これは最適化問題における探索アルゴリズムの探索と活用のバランスを改善し,探索効率を大幅に改善するものである.

従来法は初期探索の効率が悪いが,これは,次の探索点を決める際に良い解が得られそうなところを探索するのか,新しい情報を求めて別な場所を探索するのかの調節方法について統計的な視点からアルゴリズム化されていないためである.差分進化アルゴリズムをUCTアルゴリズムと融合させ,両者の長所を兼ね備えた探索アルゴリズムを提案した.これについて国際会議発表にてBest Paper Awardを受賞した.研究期間全体を通じ,状態・行動空間のクラスタリングと漸近最適戦略により,オンライン型強化学習アルゴリズムを大きく発展させることができた.近年,バッチ型の強化学習が注目を浴びることが多いが,オンライン型で柔軟で,計算量が少なく高価な計算機を必要としない学習アルゴリズムを開発することによって,機械学習の適用範囲を大きく広げることができた.また,人間の持つしなやかで適応的な学習能力を再現する一つの認知モデルを提案できたことは心理学的にも重要な意味を持っていると考えている.本課題では強化学習や最適化問題において確率論的に最適な選択を行うための方法について研究を進めた.選択肢が複数ある場合,過去の経験がどれだけあるか,良い結果がどれくらい見込めるかを基づいて判断する必要がある.本研究では強化学習や最適化問題においても同様であることを確認しつつ,最適な戦略を導入するための枠組みをいくつか考案することができた.特に,ベイズ推定の観点から強化学習アルゴリズム根本的に見直し,再構築できたことは学習と意思決定を切り分ける従来の一般的な考え方に一石を投じるものであると考えている.また,学習主体の状態推定を計算負荷をかけずに行う方法についても研究成果をあげることができた.今後の研究方針としてはこれまでに提案してきた学習システムのより複雑で多様な環境での学習性能を明らかにし,どのような環境でも学習できるようなアルゴリズムに改良する.学習環境の多次元化,厳しい制約条件の追加などを当面の予定としている.さらに,これらの心理学的な意義について専門家と相談し,関連する心理学分野を研究調査して,論文投稿を積極的に検討する.ニューラルネットワークを用いた学習手法は計算コストがかかるので,携帯端末等でも実装可能な近年はよりコンパクトで精度の高い学習手法が望まれている.本研究課題はこれを目標とし,論文発表したベータ分布伝搬強化学習と自己組織化マップの融合に向けて研究を進める.複数の異なる学習アルゴリズムを併用することを,複数の戦略をアンサンブルして用いるとされる人間の学習のモデルとしても考えつつ,また,それによって各学習アルゴリズム以上の性能を引き出すことができることを確認する.ソフトコンピューティング投稿する英語論文について,和文投稿が可能であり平成27年度の英文添削の必要がなくなったため次年度の学会参加費と論文掲載料の支払いを見込んでいるため平成28年度の英語論文の添削費用とする本年度も既存の設備で研究成果が整ってきたので,研究発表を中心に支出する.
メチシリン耐性黄色ブドウ球菌に有効な微生物由来耐性克服剤の創製

1)MRSAに対して特異的な活性を示す新しい機能分子として、放線菌の培養液中より、非糖化の14員環マクロライド様構造を有するalbocycline及びリン脂質を基本構造とするnosokophic acidを発見した。(2)発見した新しい機能分子の作用機序について研究し、albocyclineがMRSA細胞壁合成阻害作用を示すことを見出した。また結合タンパク質の解析を基盤とする戦略から、imipenem活性増強剤cyslabdanの標的分子をMRSA細胞壁合成に関わるFemAと同定し、その増強メカニズムを解明した。近年、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)は、院内感染の原因菌として社会的な問題となっており、耐性菌に有効な新たな薬剤の開拓が求められている。このような背景のもと、申請者のグループでは、MRSAに対して特異的な活性を示す新しい機能分子を探索し、さらには発見した機能分子の作用機序を解明することを目的に研究を進めている。新しい機能分子の発見:1放線菌Streptomyces sp. 6-31株が生産するalbocylineを発見した。本物質は、非糖化の14員環マクロライド様構造を有し、黄色ブドウ球菌やその耐性菌であるMRSAに対して非常に選択的な抗菌活性を示す。さらに、ラベル体を用いた取り込み実験から、albocyclineは細胞壁peptidoglycanの生合成のみを阻害し、その他の高分子画分(DNA, RNAやタンパク質)には影響しないことを明らかとした。2放線菌Streptomyces sp.K04-0144株の培養液を精査することで、リン脂質を基本構造とするnosokophic acidを新たに発見した。これまで発見したimipenemの抗MRSA活性増強剤の中で最も強い活性を示すcyslabdanとほぼ同等の活性を有することが明らかとなった(500倍以上にも活性を増強)。作用機序の解析:昨年度に同定した結合タンパク質FemAにもとづき、cyslabdanがその酵素活性に影響するか解析した(HG Sahl, University of Bonnとの共同研究)。その結果、cyslabdanは、0.8 mMと高濃度の条件下において、FemAによるmonoglycyl lipid IIからtriglycyl lipid IIへの変換のみを特異的に阻害し、関連酵素FemXやFemBには影響しないことを突き止めた。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)は、院内感染の原因菌として社会的な問題となっており、耐性菌に有効な薬剤の開拓のみならず新しい創薬ターゲットの提供が求められている。申請者のグループで微生物由来として初めて発見したcyslabdanとstemphone類は、構造的にも活性的にも特色ある化合物であることから、既存の抗MRSA剤とは異なる作用機序を有することが期待されている。本研究では、MRSA抽出タンパク質を材料に、活性発現に重要な標的分子を同定し、その機能解析を通じて化合物の作用機序の解明を目指す。まず本解析を行うためのプローブとしてcyslabdaの側鎖N-アセチルシステイン残基の2'位カルボキシル基よりビオチン標識体を合成した。次に、MRSAからのタンパク質抽出液を、次の3種類の物理的・化学的手法((1)細胞壁合成酵素処理、(2)浸透圧ショック及び(3)超音波破砕)により調製した。続いて、ビオチン標識体をアビジン樹脂に固定化した後、MRSAタンパク質抽出液を材料に、化合物と親和性を示すタンパク質を検索した結果、方法(1)のタンパク質画分より化合物の生物活性と関連性の高い候補タンパク質として、SAR1388を同定した。本タンパク質は別名FemAと呼ばれ、細胞壁ペプチドグリカンのペンタグリシン形成に重要な酵素のひとつである。さらに、タンパク質機能に基づき、cyslabdanのMRSA細胞壁ペプチドグリカンに対する影響をHPLC分析により調べた結果、化合物処理によって細胞壁内にnonglycylおよびmonoglycyl murein monomerが蓄積することを見出した。従って、cyslabdanは、FemA機能を阻害することでイミペネムの共存下でペプチドグリカンの架橋反応を完全に停止させることにより、イミペネムの活性を増強させたと推定している。当初の計画に沿っておおむね研究が進展したと考えている。当該年度の第一の目標として掲げていた「化合物の結合タンパク質」をcyslabdanについて同定し、さらにその機能に基づき、生体内における化合物の影響を調べることで、本タンパク質が標的分子であることを実験的に証明した。これらの研究成果は全くの新しい知見であり、感染症の創薬ターゲットとしての提供や創薬リードへの展開が期待できる。2種の化合物を並行して研究を進めていく計画を練っていたが、cyslabdanに関する研究が予想以上に進展したため、当初の計画を変更し、初年度はcysladabnの作用点解析に重点を置き研究を進めることにした。これに伴って必要経費についても改訂をする必要が出てきたため、その差額については次年度に繰り越すことになった。

本化合物とstemphoneは類似の構造と生物活性を示すことから共通のターゲットに作用することが期待される。今後は、本年度に得られた研究成果を活かして、結合タンパク質の情報に基づき分子遺伝学的なアプローチから研究を推進していく予定である。
神経機能に連動した脳内物質の回収と同定

本研究者は、神経回路網の変化を伴った異常可塑性を誘導することができるキンドリングモデル(てんかんモデル)マウスに着目し、一連の神経回路内において、刺激伝搬経路中に存在する複数の神経核に生じる情報の流れを物質レベルで検討し、神経可塑性の獲得過程の解明を目指すものであった。平成17年度は、プローブ装着・扁桃体キンドリングマウス作成の検討を行った。具体的な結果は、キンドリング刺激電極を挿入した扁桃体の投射先である海馬内に薬物投与力ニューレを挿入し、神経連絡を持つ神経核間で刺激と薬物投与を同時におこなう系を作成することができた。さらに本研究者は、神経回路網の変化を伴ったてんかん誘導を起こすことができるキンドリングモデルマウスに着目し、マウス・ジーンチップアレイを実施していた。その結果、てんかん発作誘導時に大脳皮質において500倍もの発現上昇を示す遺伝子Aの存在を発見した。本年度に入って、real time RT-PCR法により、てんかん発作に連動した遺伝子Aの発現上昇を再確認する事ができたことから、平成17年度に確立した刺激・薬物投与同時注入法により、遺伝子A発現産物を脳内に投与した。具体的には、海馬に遺伝子A発現産物を投与した後、キンドリング刺激をおこなったところ、投与に依存して、キンドリング誘導が増強された。これは、キンドリング誘導時に著しい発現上昇を示す遺伝子Aが、キンドリング刺激が伝搬する回路内で、直接てんかん発作誘導に関わっていることを示すものである。現在、遺伝子Aの組織学的発現(in situ hybridization)と最終産物のWestern blotの結果と共に、論文をまとめているところである。本研究者は、神経回路網の変化を伴った異常可塑性を誘導することができるキンドリングモデル(てんかんモデル)マウスに着目し、一連の神経回路内において、刺激伝搬経路中に存在する複数の神経核に生じる情報の流れを物質レベルで検討し、神経可塑性の獲得過程の解明を目指すものである。本年度は、以下の2点の研究成果を報告する。1.プローブ装着・扁桃体キンドリングマウス作成の検討。扁桃体内への刺激電極挿入手術の際、プローブを海馬に挿入した。その際の工夫点を以下に述べる。(1)安定な刺激を誘導する事ができる有線で行い、小さいマウス脳に対応するように、従来用いていた陽極をさらに小さく改良した。(2)陰極・陽極の導線をさらに細く柔らかいステンレスに変更し、プローブ装着を可能にした。2.マウス・ジーンチップアレイによるキンドリングマウス脳内発現プロファイリング。本研究では、てんかん誘導に伴った脳内物質の検出方法を確立し、実際に同定することを目的としている。まず検出方法を確立するため、てんかん誘導に伴い上昇するであろう物質を推定し、その物質を検出することで、方法論を確立する必要がある。そこで、キンドリングマウスの刺激伝搬経路に沿って、発現変動を示す分子を同定し、同定分子に関連する分泌物の検出方法を確立する。てんかん発作獲得前(ステージ3)、てんかん発作獲得後(ステージ5)の大脳皮質(前脳)、視床、海馬を抽出し、それぞれのmRNAを調整後、マウス・ジーンチップアレイ(アフィメトリクス社製39,000遺伝子)を実施した。その結果、細胞外、細胞膜の分子群、代謝、核内分子群等、様々な遺伝子発現の増減が神経領域特異的に見つかってきた。さらには、幾つか脳内分子の候補となる分子も検出された。以上本年度は、実際に脳内物質を回収する方法論の中でも基本的な部分を確立し、実際に回収する候補分子を決定した。すなわち次年度に向けた準備が終了した。

本研究者は、神経回路網の変化を伴った異常可塑性を誘導することができるキンドリングモデル(てんかんモデル)マウスに着目し、一連の神経回路内において、刺激伝搬経路中に存在する複数の神経核に生じる情報の流れを物質レベルで検討し、神経可塑性の獲得過程の解明を目指すものであった。平成17年度は、プローブ装着・扁桃体キンドリングマウス作成の検討を行った。具体的な結果は、キンドリング刺激電極を挿入した扁桃体の投射先である海馬内に薬物投与カニューレを挿入し、神経連絡を持つ神経核間で刺激と薬物投与を同時におこなう系を作成することができた。さらに本研究者は、神経回路網の変化を伴ったてんかん誘導を起こすことができるキンドリングモデルマウスに着目し、マウス・ジーンチップアレイを実施していた。その結果、てんかん発作誘導時に大脳皮質において500倍もの発現上昇を示す遺伝子Aの存在を発見した。本年度に入って、real time RT-PCR法により、てんかん発作に連動した遺伝子Aの発現上昇を再確認する事ができたことから、平成17年度に確立した刺激・薬物投与同時注入法により、遺伝子A発現産物を脳内に投与した。具体的には、海馬に遺伝子A発現産物を投与した後、キンドリング刺激をおこなったところ、投与に依存して、キンドリング誘導が増強された。これは、キンドリング誘導時に著しい発現上昇を示す遺伝子Aが、キンドリング刺激が伝搬する回路内で、直接てんかん発作誘導に関わっていることを示すものである。現在、遺伝子Aの組織学的発現(in situ hybridization)と最終産物のWestern blotの結果と共に、論文をまとめているところである。
ヒト乳頭腫ウイルス 関連頭頸部癌における樹状細胞を用いた新規ワクチン療法の開発

我々はHPV(ヒト乳頭腫ウイルス)関連の頭頸部癌を対象にした新規治療の開発を目的とし、樹状細胞(DC)を用いたがんワクチン治療の研究を行った。本研究に参加同意を得たボランティアおよび頭頸部癌患者より得た血液より樹状細胞(CD14陽性細胞)、細胞障害性Tリンパ球(CTL)を抽出、HPVE6,E7抗原に由来するHLA*A24拘束性ペプチドにより抗原特異的刺激を行った樹状細胞ワクチンをin vitroに作製した。また当科で所有しているHPV16感染頭頸部癌細胞株(UMSCC-047、HSC4細胞株)に、in vitro下に曝露し有用性を継続し検討している。ヒト乳頭腫ウイルス関連頭頸部癌を対象にした免疫療法の開発を目的に、本研究では樹状細胞(DC)ワクチンの作製、前臨床試験での細胞株、腫瘍移植モデルを用いたマウスでの有効性試験までを研究予定とする。本研究に頭頸部癌患者由来の血液、腫瘍組織検体を使用すべく、当大学倫理審査委員会より承認を受けており、今後検体採取を行っていく予定である。当教室ではHPV関連癌細胞株を複数所有しており、本研究において、RT-PCR、定量的PCR法により、HPV16型陽性の細胞株3種(UMSCC047、Caski、SiHa)においてはそれぞれウイルスゲノムの検出、また今回免疫治療のターゲットとするE6,E7の発現についても確認した。さらに、Western blot解析で蛋白レベルでE7の発現を確認している。今後、新たに頭頸部癌細胞株を国内の細胞バンクより供与を受け研究に用いる予定である。現在は、HPV関連癌に特異的な標的分子を検索することも並行して行っており、PI3K-Akt経路などに着目し阻害剤を用いた細胞増殖試験での細胞間での感受性の差異など検討している。DCワクチンの開発においては、臨床検体での血液・組織検体のストックを増やすとともに、Mylteni社のマグネットビーズ法を用いてCD14、CD8陽性細胞をそれぞれPositive selectionをかけて抽出し、サイトカイン存在下に成熟DCへ培養するべく、機器・試薬の整備を進めている。DC細胞の培養系が確立されれば、日本人に最多のHLAであるHLAーA2402に拘束性を持ったHPVE6,E7のペプチド配列候補を外注委託で合成し、成熟DCに曝露することで目的とするHPV関連癌特異的な樹状細胞ワクチンの開発を目指す。DCワクチンの有効性は各種癌細胞株、腫瘍移植マウスモデルで検討する予定である。我々は、近年注目されているヒトパピローマウイルス(HPV)関連頭頸部癌に対する新たな治療戦略として、樹状細胞(以下DC)免疫ワクチン治療の開発を目指した研究を行っている。抗原特異的なDCを樹立するために、細胞性免疫応答を規定する重要な因子であるヒト組織適合抗原(以下HLA)として日本人に最多のHLA A2402陽性者を対象に、適合する血液ドナーを探索し、現在まで目的とするHLA適合者としてボランティアで1例(3例中)を選定しており、また頭頸部癌患者においても現在適合症例を検索中である。これまでに樹状細胞の樹立方法として、Miltenyi社の磁気ビーズ・カラムを用いたPositive selection法を採用し、CD14細胞(未熟DC分画)およびCD8陽性細胞(CTL分画)の分離を行った。CD14陽性細胞においてはIL-4及びGM-CSFで培養を行い、さらにJonuleitら等が推奨しているTNF-α,IL-1β,IL-6,PGE2の各種サイトカインを用いて48時間培養を行い成熟化DCを誘導した。DCの成熟化については、フローサイトメトリーによる検出にて成熟化マーカーであるCD86の発現誘導を確認している。また、抗原特異的DC細胞を作製するために、刺激抗原の候補としてJangら(Cancer,2012)がHLA A2402拘束性ペプチドとして報告しているHPV16E7 61-69,67-76の各ペプチド配列を外注でペプチド合成を行い既に作製しており抗原特異的DCワクチンの開発を引き続き行っているところである。予定として、本2年目の経過時点で抗原特異的DCの樹立とin vitroでの細胞障害活アッセイによる腫瘍抑制効果の検証まで施行することを予定していたが、DC細胞の培養法についてサイトカインの使用など予備検討に時間を要したため、実際の抗原パルスを行っての抗原特異的なDC細胞への誘導と実際の抗腫瘍実験については若干の遅れが生じており未到達となっている。今後はin vitroでの検討について、少なくとも細胞障害性アッセイを用いた抗腫瘍効果の評価・有効性についての検討については早期に実施するよう努めていく。抗原特異的なDCを樹立するために、細胞性免疫応答を規定する重要な因子であるヒト組織適合抗原(以下HLA)として日本人に最多のHLA A2402陽性者を対象に、適合する血液ドナーを探索し、現在まで目的とするHLA適合者としてボランティアで2例(5例中)が該当した。In vitro下の樹状細胞ワクチンの樹立方法として、Miltenyi社の磁気ビーズ・カラムを用いたPositive selection法を採用し、CD14細胞(未熟DC分画)およびCD8陽性細胞(CTL分画)の分離を行った。

CD14陽性細胞においてはIL-4及びGM-CSFで培養を行い、さらにJonuleitら等が推奨しているTNF-α,IL-1β,IL-6,PGE2の各種サイトカインを添加した培地にて48時間培養を行い成熟化DCを誘導した。DCの成熟化については、フローサイトメトリーによる検出にて成熟化マーカーであるCD86の発現誘導で確認している。また、抗原特異的DC細胞を作製するために、刺激抗原の候補としてJangら(Cancer,2012)が報告したHPVE6,E7中のHLA A2402拘束性ペプチド候補4種を各々合成しこれをDCに曝露させて抗原特異的DCワクチンを作製した。さらに当科で所有しているHLA24陽性の頭頸部癌細胞株(HSC4およびUMSCC株)に添加し、細胞障害活性の有無につきPromega社のCytotoxic assay(Non-RI LDH放出試験)にて検討を継続しており、新規基盤研究に継続し研究の継続を予定している。我々はHPV(ヒト乳頭腫ウイルス)関連の頭頸部癌を対象にした新規治療の開発を目的とし、樹状細胞(DC)を用いたがんワクチン治療の研究を行った。本研究に参加同意を得たボランティアおよび頭頸部癌患者より得た血液より樹状細胞(CD14陽性細胞)、細胞障害性Tリンパ球(CTL)を抽出、HPVE6,E7抗原に由来するHLA*A24拘束性ペプチドにより抗原特異的刺激を行った樹状細胞ワクチンをin vitroに作製した。また当科で所有しているHPV16感染頭頸部癌細胞株(UMSCC-047、HSC4細胞株)に、in vitro下に曝露し有用性を継続し検討している。当科で所有している細胞株におけるHPV感染の有無、関連した遺伝子・タンパク発現については確認できた。今後新たに取得する予定の細胞についてもHPV感染の有無、関連遺伝子発現を同様に行う予定である。用いる予定の臨床検体においても、腫瘍組織でのHPV感染の有無を同様のRT-PCR、Direct sequence法にて解析しHPV関連癌症例の選別を進めている。今後これらの症例から血液検体を採取し、樹状細胞ワクチンを作製すべく研究設備を整えている。今後の予定として、まず作製したHLAA2402拘束性の候補のペプチドを前述の方法で作成した成熟化DCの培地に添加し曝露を行い、HPV16 E7抗原特異的DCを作製する。HLAA2402拘束性ペプチドについてはHPV16E6蛋白においても複数配列が知られており今後併せて条件検討する予定である。作製した抗原特異的DCワクチンについては、HPV関連頭頸部癌における抗腫瘍効果を検討するために、in vitro下での検討をひきつづいて行う予定としている。検討に用いる細胞株として当科で所有している頭頸部癌細胞株につきプロファイルを解析すると、HLAタイピング解析においてHLA A24陽性でかつPCR法およびDirect sequence解析においてHPV16陽性が証明された細胞として、HSC4細胞とUMSCC細胞の2つの頭頸部癌細胞株が対象候補となりうることがわかった。抗原特異的DCとCD8陽性細胞を上記の頭頸部癌細胞株と共培養し、細胞障害性アッセイとしては、Promega社のCytoTox 96 non
めまい・平衡障害に対する胴体回転行動を指標とした治療薬探索モデルの開発

「めまい・平衡障害に対する胴体回転行動を指標とした治療薬探索モデルの開発」を行うにあたり、本研究では次の2つの点、1)薬物誘発胴体回転行動を前庭神経核に対し直接・間接的に作用する薬物によって分類する、2)本行動におけるベンゾジアゼピン系薬物による抑制効果とニューロステロイドによる作用増強効果について検討する、を当初より目標としてきた。1)についてその研究成果は、Japanese Journal of Equilibrium ResearchにEndothelin-1-induced barrel rotation: nodirect modulation of rat medial vestibular nucleusneurone activity by endothelin-1として、直接・間接的に作用する薬物によって分類することができることを報告した。さらに間接作用薬物とされたエンドセリンの後大脳動脈付近への局所投与により胴体回転行動の回転方向に法則性があること、直接作用薬物とされたムシモールやグルタミン酸を浸透圧ポンプに注入し,これを第4脳室に植え込み,慢性的に投与することで胴体回転行動を生じさせ、本行動が96時間で正常姿勢に戻ることも派生的に分かってきた。このことから前庭代償(vestibular compensation)を薬物誘発胴体回転行動でも再現でき、これまで報告されている前庭神経・内耳破壊モデルに加え、新たなめまい・平衡障害動物モデルとして前進したと考えている.2)について脳室内投与を行うためのガイドカニューレ装着と薬物血中濃度モニタリングのための採血や薬物投与を簡便に行う血管カニュレーションの融合により、HPLCを用いての"薬物評価"が一部可能となった。今後、ウェスタンブロッティングデータとあわせ、詳細に"胴体回転行動を指標とした治療薬探索モデル"の構築に向け推進していく予定である。「めまい・平衡障害に対する胴体回転行動を指標とした治療薬探索モデルの開発」を行うにあたり、本研究では次の2つの点、1、薬物誘発胴体回転行動を前庭神経核に対し直接・間接的に作用する薬物によって分類する、2、本行動におけるベンゾジアゼピン系薬物による抑制効果とニューロステロイドによる作用増強効果について検討する、を目標としている。現在、1)について検討中であり、その研究成果は「薬物誘発胴体回転行動とその発現機構」として、日本薬学会第126年会(2006年3月、仙台)にて発表した。また同内容を英語論文「Excitatory and inhibitory modulation of vestibular function on the drug-induced barrel rotation in rats」として投稿中である。以下にその内容を示す。本実験において血管収縮性ペプチドであるエンドセリン、興奮性アミノ酸であるN-methyl-D-aspartate(NMDA)及びGABAレセプターアゴニストであるムシモールの第4脳室内微量注入により、胴体回転行動が引き起こされることを確認した。一方、前庭神経核細胞のfiring rateはNMDAにより興奮性に、ムシモールにより抑制性に変化することを認めた。このことからNMDA及びムシモールは前庭神経核細胞に直接的に作用し、左右の前庭神経核神経活動の不均衡を引き起こすことにより、胴体回転行動の発現をもたらすことが示唆された。また、エンドセリンは前庭神経核細胞のfiring rateに対して何ら影響を及ぼさないことが明らかとなり、脳血管収縮を介した虚血状態が引き起こされ、これにより胴体回転行動の発現に至った可能性が考えられた。以上の結果は、当初目的としていた「胴体回転行動を指標とする治療薬探索モデル開発」という目標に加え、副次的にこの実験動物モデルが脳血管収縮による胴体回転行動を利用した前庭神経核梗塞モデルあるいは片頭痛治療薬開発モデルになりうること、さらに薬物の微量注入による脳内環境の変化によってめまい・平衡障害の程度をコントロールできる可能性を見出したものと考えている。「めまい・平衡障害に対する胴体回転行動を指標とした治療薬探索モデルの開発」を行うにあたり、本研究では次の2つの点、1)薬物誘発胴体回転行動を前庭神経核に対し直接・間接的に作用する薬物によって分類する、2)本行動におけるベンゾジアゼピン系薬物による抑制効果とニューロステロイドによる作用増強効果について検討する、を目標としている。現在、1)2)について同時検討中であり、一部その研究成果として日本めまい平衡医学会雑誌であるJapanese Journal of Equilibrium Researchにタイトル: Endothelin-1-induced barrel rotation : nodirect modulation of rat medial vestibular nucleusneurone activity by endothelin-1として、2008年2月掲載予定となった。昨年度は、特に2)を中心に基礎検討を行っており、薬物誘発胴体回転行動におけるin vivoラットでの薬物血中濃度モニタリングのための採血や薬物投与を簡便に行う血管カニュレーション、ならびに脳室内投与を行うためのガイドカニューレ装着動物モデル作成について検討した。これにより静脈内投与、脳室内投与及び採血すべてを1匹のラットで行うことが可能となった。加えて高速液体クロマトグラフィー(HPLC:島津製作所)によるベンゾジアゼピン系薬物(ジアゼパム)の血中濃度の測定が可能となり、また採血時に伴う重大なストレスを与えることなく薬物血中濃度のモニタリングがより簡便な方法でできるようになった。このことから「めまい・平衡障害に対する胴体回転行動を指標とする治療薬探索モデル開発」の"薬物評価"に関して基礎となる部分を一部構築できたと考えている。また、パイロットスタディではあるものの、後大脳動脈付近へのエンドセリンの局所投与により胴体回転行動の回転方向に法則性があることが分かってきたことから、"めまい・平衡障害"だけでなく、椎骨脳底動脈不全あるいは椎骨脳底動脈虚血モデルへの発展の可能性を見出したものと考えている。「めまい・平衡障害に対する胴体回転行動を指標とした治療薬探索モデルの開発」を行うにあたり、本研究では次の2つの点、1)薬物誘発胴体回転行動を前庭神経核に対し直接・間接的に作用する薬物によって分類する、

2)本行動におけるベンゾジアゼピン系薬物による抑制効果とニューロステロイドによる作用増強効果について検討する、を当初より目標としてきた。1)についてその研究成果は、Japanese Journal of Equilibrium ResearchにEndothelin-1-induced barrel rotation: nodirect modulation of rat medial vestibular nucleusneurone activity by endothelin-1として、直接・間接的に作用する薬物によって分類することができることを報告した。さらに間接作用薬物とされたエンドセリンの後大脳動脈付近への局所投与により胴体回転行動の回転方向に法則性があること、直接作用薬物とされたムシモールやグルタミン酸を浸透圧ポンプに注入し,これを第4脳室に植え込み,慢性的に投与することで胴体回転行動を生じさせ、本行動が96時間で正常姿勢に戻ることも派生的に分かってきた。このことから前庭代償(vestibular compensation)を薬物誘発胴体回転行動でも再現でき、これまで報告されている前庭神経・内耳破壊モデルに加え、新たなめまい・平衡障害動物モデルとして前進したと考えている.2)について脳室内投与を行うためのガイドカニューレ装着と薬物血中濃度モニタリングのための採血や薬物投与を簡便に行う血管カニュレーションの融合により、HPLCを用いての"薬物評価"が一部可能となった。今後、ウェスタンブロッティングデータとあわせ、詳細に"胴体回転行動を指標とした治療薬探索モデル"の構築に向け推進していく予定である。
HVJ-e法による骨新生未知遺伝子のスクリーニングと再生医療への応用

非ウイルスベクターであるHVJ envelope (以下、HVJ-6) vecterは細胞への膜融合による高効率かつ低侵襲な遺伝子導入が可能である。Mouse embryo pcDNA遺伝子ライブラリーをHVJ-eを用いてES細胞に導入し、その分化度をassayすることでhigh throughput screeningを行った。High sensitivityおよびhigh specificityのスクリーニングを行うために、骨芽細胞特異的プロモーターを有するレポーターベクターをCre-loxp systemと併用することで骨分化を誘導する遺伝子のクローニングを行った。2.同定・単離した遺伝子の機能解析約100クローンの遺伝子を1st.screeningにおいてクローニング、2nd. screeningを行ったうち5クローンの再現性を確認した。機能解析には、まずクローニング遺伝子の標的遺伝子の探索を行った。各クローニング遺伝子の強発現下、抑制下における各間葉系、骨分化マーカーを指標とした定量的RT-PCRを用いて検討し、上記の5クローンの骨分化課程における機能および役割の見当をつけた。次に生理的条件下の各クローニング遺伝子の発現を検討するために、未分化間葉系幹細胞にrhBMP2を用いて骨芽細胞へ分化誘導をかけ、分化段階における各遺伝子の発現パターンを定量的RT-PCR, Northern blotting, Western Blottingにて検討した。検討の結果、このうち2クローンの遺伝子が分化誘導に関与する可能性が極めて高いことが証明された。また、このうちの1クローンはHomeo box geneに属する既知遺伝子の一つであり、骨軟骨分化におけるこの遺伝子の機能に関しては、分子生物学において様々な報告がすでになされており、今回の実験における機能解析の対象とはしなかったが、HVJ-e法におけるスクリーニングの信頼性を裏付ける結果となりうるものと思われる。多様な物質の封入と高い遺伝子導入効率といった特徴をもつHVJ-envelope(以下、HVJ-e)を用いて、新しいライブラリースクリーニングシステムの開発と骨新生新規遺伝子の検索を行っている。実験は以下の順序に従い行った。1.HVJ-eは膜融合を介すため、細胞への遺伝子導入の際に与える刺激を減じることが可能と思われる。本実験では、ES細胞から骨芽細胞への分化誘導を促すgeneのクローニングを行うため、遺伝子導入効率の検討は必須である。ESから三胚葉分化へはhanging drop法にて行ったが、この際にHVJ-eにてpCMV/EGFPを導入し、約50%の導入効率(Facscan)と分化への影響がないことを確認した。2.次に、assayとして骨芽細胞の機能蛋白質と認められているosteocalcin(以下、OC)のpromoterを利用するため、Enhancer領域を含めた約1kbのpromoter領域をGFP上流に組み込んだplasmid vecterを作成し、OCの常発現が認められるマウス骨肉腫由来LM8に導入し、その効果を検討した。その結果、OC promoterの特異的発現の有効性は確認できたが、その感度は低かった。そこで、Cre recombinaseを介し、強力なCAG promoterを利用することで感度の向上を図った。Creの上流にOC promoterを組み込んだplasmidおよびGFPの上流にCAGおよびloxPによる介在部分を組み込んだplasmidを作成し、LM8にco-transfect行いFacscanにて検討した結果、約2倍強の感度の向上が得られた。これより、このloxP組換えconstructを用いて、マウスES細胞におけるこのstable細胞を作成し、これをスクリーニングに用いることとした。3.実際のスクリーニングをマウスemblyo libraryを用い、上記のassayにて行っている。現在までに7個の候補遺伝子を同定し、今後機能解析を行う予定である。
歯髄細胞および骨髄細胞の象牙芽細胞への分化と象牙質再生

デキサメタゾン、アスコルビン酸-2リン酸そしてβ-グリセロフォスフェイトを添加したMEM培地を用いて大腿骨から採取したラットの骨髄幹細胞を培養し、培養器内における石灰化物の存在によって骨髄幹細胞の骨芽細胞への分化を確認した。また、歯髄由来細胞を培養した結果、歯髄由来細胞中に極めて少数ではあるが自律性に硬組織を形成する細胞が存在することが確認された。その反面、歯髄由来細胞には付着性の細胞が少なく、歯髄由来細胞の初代培養が困難であり、立体培養の応用が適当と考えられる結果が得られた。さらに、歯髄由来細胞の増殖と硬組織形成細胞への分化に骨髄幹細胞に対するようなデキサメタゾンの効果はうかがわれず、新たな分化誘導因子の必要性が認められた。骨髄幹細胞あるいは歯髄由来細胞を骨芽細胞あるいは象牙芽細胞のような硬組織形成能を有する細胞に分化させるため、多孔質ハイドロキシアパタイト担体を応用した。骨髄幹細胞あるいは歯髄由来細胞を気孔中に含む多孔質ハイドロキシアパタイト担体をラット背部皮下組織内に埋入し、その気孔内での硬組織形成細胞への分化と硬組織形成を試みた。この実験では、歯髄由来細胞についてはラットから充分な数の歯髄細胞が得られないために硬組織を形成しなかった。大腿骨から採取して増殖させた骨髄幹細胞は気孔内で骨を新生した。骨髄幹細胞を気孔に含ませた多孔質ハイドロキシアパタイト担体をラット背部皮下組織内に移植して気孔内に骨形成を誘導するためにヒアルロン酸あるいはラミニンを応用すると、担体内での骨形成に必要とされている細胞数の1/10の細胞で有意に骨が形成される結果を得た。この結果は、多数の細胞を得ることが困難な歯髄由来細胞を用いての硬組織形成を可能にする方途を開くものである。本研究を立案・計画の基本的概念は歯髄細胞および骨髄細胞の象牙芽細胞への分化と象牙質再生であり、ラット骨髄細胞から硬組織形成細胞への分化に倣って、ラット歯髄細胞から硬組織形成能を有する細胞さらに象牙芽細胞への分化をin vitroで行うことである。そのために、14年度はラット骨髄細胞および歯髄細胞を培養し、象牙芽細胞あるいは硬組織形成細胞に分化させる実験系の確立を目指した。骨髄細胞での硬組織誘導因子としてはデキサメタゾンが既知であり、骨髄細胞を用いての硬組織形成でALP活性測定の結果、有意に高い値を得ており、骨髄細胞による硬組織形成の培養系での手法を確立させることは実現した。しかしながら、歯髄細胞は培養系で生育させることがいまだに不可能であり、歯髄内の未分化間葉系細胞を硬組織形成細胞に分化誘導させて象牙質を再生させた報告がいまだに見られないように、歯髄細胞を培養系で象牙芽細胞あるいは硬組織形成細胞に分化させるシステム確立が困難であることが示唆される結果を得た。他方、歯胚細胞は培養系で生育、増殖が可能で、一部の細胞は硬組織を形成した。細胞のクローニングを行わなかったので、歯胚細胞のクローニングを来年度の課題としたい。なお、リン酸カルシウムを支持体としての細胞培養の象牙質・歯髄組織複合組織の再生、すなわち、歯の再生についても本研究での目的とし、骨髄細胞を象牙芽細胞に分化させるための三次元培養の担体として多孔質リン酸カルシウム硬化体を用いた実験を行った。

その結果、多孔体内部にアルカリフォスファターゼ活性を確認したが、その硬組織形成量は少なく、リン酸カルシウム多孔体の細胞接着性などを改良するための添加因子の再考が必要であることが明らかになった。ラット骨髄細胞がin vitroで硬組織形成細胞に分化することに倣い、in vivoおよびin vitroでのラット歯髄細胞から硬組織形成能を有する細胞への分化、さらに、象牙芽細胞への分化を試みた。リン酸四カルシウムとリン酸水素カルシウム-二水和物との当モル混合物を低濃度のクエン酸緩衝液で練和するリン酸カルシウムセメントを歯根部歯髄に応用したin vivoの実験では、応用された歯髄に硬組織が形成された。このことは歯髄細胞が硬組織形成性細胞に分化した可能性を示すものである。さらに、微量のコンドロイチン硫酸ナトリウムを添加したリン酸四カルシウムセメントでは根尖歯周組織歯槽骨に積極的な骨添加を示す骨芽細胞様細胞の出現を認めており、コンドロイチン硫酸ナトリウムが骨芽細胞を誘導する作用を有する可能性、あるいは、未分化間葉細胞の硬組織形成性細胞への分化に作用する可能性が示唆された。これらのin vivoの実験結果をin vitroで確認した。すなわち、骨髄細胞はデキサメタゾンによって硬組織形成性細胞に分化することは周知である。しかし、ラット下顎切歯から採取した歯髄細胞を培養した結果、約30%の頻度で歯髄細胞はデキサメタゾンが存在することなく硬組織を形成した。一方、デキサメタゾンを添加しても硬組織形成に量的相違を認めなかった。これは、象牙芽細胞が採取された場合に、その象牙芽細胞が硬組織を形成する可能性が大であると考えられる。歯髄に存在する未分化な細胞が硬組織形成性細胞とくに象牙芽細胞に分化するためにはデキサメタゾン以外の因子の存在が必要と考えられ、その因子の検索が今後の課題である。また、in vitroでの骨髄細胞を用いての担体としての多孔質アパタイト内への硬組織形成を検索した結果から、アパタイト内孔表面の性状による影響が大きい印象が得られている。デキサメタゾン、アスコルビン酸-2リン酸そしてβ-グリセロフォスフェイトを添加したMEM培地を用いて大腿骨から採取したラットの骨髄幹細胞を培養し、培養器内における石灰化物の存在によって骨髄幹細胞の骨芽細胞への分化を確認した。また、歯髄由来細胞を培養した結果、歯髄由来細胞中に極めて少数ではあるが自律性に硬組織を形成する細胞が存在することが確認された。その反面、歯髄由来細胞には付着性の細胞が少なく、歯髄由来細胞の初代培養が困難であり、立体培養の応用が適当と考えられる結果が得られた。さらに、歯髄由来細胞の増殖と硬組織形成細胞への分化に骨髄幹細胞に対するようなデキサメタゾンの効果はうかがわれず、新たな分化誘導因子の必要性が認められた。骨髄幹細胞あるいは歯髄由来細胞を骨芽細胞あるいは象牙芽細胞のような硬組織形成能を有する細胞に分化させるため、多孔質ハイドロキシアパタイト担体を応用した。骨髄幹細胞あるいは歯髄由来細胞を気孔中に含む多孔質ハイドロキシアパタイト担体をラット背部皮下組織内に埋入し、その気孔内での硬組織形成細胞への分化と硬組織形成を試みた。この実験では、歯髄由来細胞についてはラットから充分な数の歯髄細胞が得られないために、大腿骨から採取して初代培養によって増殖させた骨髄幹細胞を用いた。骨髄幹細胞を気孔に含ませた多孔質ハイドロキシアパタイト担体をラット背部皮下組織内に移植して気孔内に骨形成を誘導するためにヒアルロン酸あるいはラミニンを応用すると、担体内での骨形成に必要とされている細胞数の1/10の細胞で有意に骨が形成される結果を得た。この結果は、多数の細胞を得ることが困難な歯髄由来細胞を用いての硬組織形成を可能にする方途を開くものである。
縮小作用素の不変部分空間の研究

Sz、NagyーFoiasのH^∝ー作用素解析が等距離的であるヒルベルト空間上の縮小作用素はクラスAlの作用素と呼ばれる。クラスAlの作用素はBercoviciーFoiosーPearcyによって定義された性質(Alm)(1≦n≦Ψo)を使って研究されている。性質(Aln)をもつクラスAlの作用素をクラスAlnの作用素であるという。1.ユニタリ拡大の剰余部分と*-剰余部分が共にOであるクラスAlの縮小作用素はクラスAlΨoに属することが知られている。この研究では,ユニタリ拡大の剰余部分が簡約不可能な縮小作用素がクラスAlnに属するための条件をその縮小作用素のFredholur領域でのFredholur指数とそのユニタリ拡大の剰余部分に含まれる両側シフト作用素の最大重複度を使って与えた。これにより,特に重複度nの片側シフト作用素に準相似である縮小作用素はAlnに属し,Al_<n+1>に属さないことが分る。2.クラスAlΨoの作用素に対する互いに素な不変部分空間の存在は知られている。この研究で,クラスAl_2の作用素が互いに素な不変部分空間をもつことを証明した。この証明で使われた方法は,クラスAlの作用素が互いに素な不変部分空間をもたないための必要条件として次の条件(a),(b)を得るために応用できる:(a)その作用素はC_<10>-縮小作用素である,(b)その作用素の単位円板内部のFredholur領域でのFredholur指数は-1である。3.1の結果を使って,片側シフト作用素に準相似である縮小作用素の不変部分空間,超不変部分空間を決定した。