hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子カオスと巨視的量子ダイナミクスの統一研究

本研究では非線形動力学および非平衡統計力学における基礎的課題の解明とともに、現実の複雑な対象に向けてカオス・非線形理論を応用した。研究の個別テーマは、次の三項目である;(1)量子カオスの基礎理論の解明(2)エルゴード性が破れている系の統計力学と異常拡散の研究(3)ボーズ=アインシュタイン凝縮相におけるソリトンや渦のダイナミクスと非線形量子力学の研究。ボーズ=アインシュタイン凝縮相における、ソリトンや渦のダイナミクスの研究が盛んであるが、これは、巨視的波動に対する非線形シュレーディンガ-方程式の研究を基礎にしている。われわれは、これをミクロの世界における、量子カオスの基礎方程式へと一般化できないかと考え、波動関数の時空カオス的振る舞いの可能性を探った。そして、この非線形量子力学からどのような現象が期待できるのかについて考察した。観測問題やEPRパラドクスとの関連、さらに、場の理論への影響をも考察した。具体的に,BECにおける巨視的波動のダイナミクスを記述するグロス=ピタエフスキー方程式(非線形性シュレーディンガー方程式)を用いて、量子力学で重要な効果である、非断熱効果とトンネル効果を解析した。波束が重力に抗して上昇する可能性,非線形項の役割を明らかにした。ボーズ=アインシュタイン凝縮体の運動は非線形シュレーディンガー方程式で表せる。1次元非線形シュレディンガー方程式にはソリトン解があり、外部ポテンシャル中では古典粒子のように振る舞う。外場ポテンシャルにさらに振動などを加えるとソリトン運動はカオス化するが、この物質波動場のカオスと量子カオスとの関係性を調べた。本研究ではBECの干渉問題を考察することを目的とする。干渉を考察する上で有名な一電子干渉の2重スリットを用いることにした。BECは巨視的量子状態であり、通常の量子力学と違い観測しても波束の収縮が生じない非破壊の測定が出来るメリットがある。また、GPEは線形シュレディンガー方程式にはない非線形項を持っている。この非線形性はFeshbach共鳴によりある程度自由に変化させることができる。つまり、系に対する非線形性の影響の考察に適している。ここでは巨視的波束の干渉縞に対する非線形性と重力の影響を明らかにした。結論としては重力の増加はBECのde Broglie波長を短くし、干渉縞ピークの間隔を狭めるという影響を与え、非線形性の増大は波束の広がりを強める影響を与えることがわかった。それに伴い、干渉縞ピーク数の増加という現象を見ることが出来た。重力制御については、近年の宇宙開発計画で提案されている宇宙空間(宇宙ステーション、人工衛星)での実験において可能であり、非線形性の制御については、Feshbach共鳴の技術やBECに関与する原子数の調節で可能となる。課題としては波束の2重スリットを透過する確率が非線形性に依存し、うまく一定値にならなかったことが挙げられる。これは閉じ込めポテンシャルを切った瞬間から非線形性が効き始めるため一定とならなかった。これも一種の非線形性の効果だが、さらに議論する必要があると思われる。Youngの干渉実験に対応する考察を行なう場合は、2次元の2重井戸ポテンシャルによって2つのBECを準備して落下のシミュレーションを行なうことになる。しかし、この場合、干渉縞の形成は自明である。これに対し、一電子干渉の2重スリット通過の具体的な挙動は自明ではない。2重スリットにより分裂した波束が干渉すること無く、拡散する可能性もある。しかし、今回、数値シミュレーションでは分裂した波束が再結合し、美しい干渉縞を形成することを具体的に示すことできた。本研究では、調和型閉じ込めポテンシャル中のボーズ=アインシュタイン凝縮体(BEC)の波束に存在する、エルミートクラスターと呼ばれる渦構造に着目する。構成する渦は独立した渦ではなく、互いに大域的にリンクしている。基礎方程式として、渦のダイナミクスを記述する非線形シュレーディンガー方程式(グロス=ピタエフスキー方程式)を用いている。

ここで、波動関数は複素凝縮場(原子凝縮体の複素振幅)を表す。数値シミュレーションにおける計算方法としては高速高精度の擬似スペクトル法を用いている。まず、調和型トラップがない時の渦のダイナミクスを数値解析し、点渦の有効理論を再現することを示している。また、非線形シュレーディンガー方程式から集団座標の方法で有効理論を導出する試みについても記述している。調和型トラップがある時、初期波動関数としては非線形項がゼロのときに得られる線形極限での励起状態に対応するエルミート多項式を含んだ渦解を用いる。これは渦を複数個含んだエルミートクラスター渦を表している。また、一般によく用いられる孤立渦の直積を用いた渦解をガウス型減衰因子で補正した解も比較のため考察している。孤立渦の直積で作った渦は、調和型トラップを取り入れても、相関をもたず周期的な運動をするが、エルミートクラスター渦の場合、相互作用を強めると渦はカオス的な振る舞いをする。こうして、トラップがない時の少数個の渦の規則運動は、トラップを入れることで複雑な運動をすることがわかった。近年、ボーズ・アインシュタイン凝縮体(BEC)に関する研究が理論、実験の両面から盛んに行われている。BECは、量子力学で現れる現象が肉眼(CCDカメラ)で見られることと、非線形性が起因して、通常の量子力学では見られない興味深い現象が期待できるという利点がある。本研究では特に、非線形性に着目して、新しい興味深い現象を数値計算、理論の両方から予測した。まず最初に、極小点の位置(鉛直方向の位置)が異なる調和ポテンシャルにトラップされた2成分BECに振動磁場を作用させたときにどのようなダイナミクスが観察されるのかを考察した。通常2準位系に何らかの外場を作用させると、ラビ振動などの遷移が生じる。しかし通常の量子力学では、内部自由度のみを扱っており、空間自由度については考慮していない。本研究では、内部自由度と空間自由度両方をリンクさせて、系のダイナミクスを考察した。特に、2成分BECの重心位置が重力に抗して上昇(レビテーション)する興味深い現象を発見している。更に、重心位置(空間自由度)の時間発展はゆっくりと変化するのに対して、その背景には、非常に速く振動する内部自由度が関与していることを示している。次に、BEC波束の安定性とそのビリアード運動を考察した。空間1次元でのソリトンの研究は古くから行われているが、空間2次元でのソリトン研究は、最近になって盛んに行われるようになった。本研究では、3体力の効果を取り入れることで、空間2次元で波束が拡散または崩壊せずに安定することを解析的に示し、その安定した波束の正方形型の箱の中でのビリアード運動を考察した。通常の量子力学では、波束はすぐに拡散してしまうが、適当に非線形性を取り入れることで、壁との衝突に対しても安定性を保つこと示した。
超電導配電システムを基幹とした電気エネルギ-利用の高効率化

(1)超電導配電システムの構成超電導電力ケ-ブルを電力システムに適用する上で、超電導の特長が活かされ、かつ実現性が高いと考えられる66kV級の低圧大容量送電線による都市内の配電変電所への直接の電力供給について検討した。このシステムは、現在開発が進められている超電導磁気浮上鉄道の電源系の構成案の一つと比較すると、(i)大容量変換器による超高圧送電系からの交流の直流への変換、(ii)直流並列送電、(iii)受端側変換器での波形制御への要求、(iv)ケ-ブル耐圧±33kV程度、(v)負荷変動対策としてのSMES利用の可能性、などの点で類似しており、ここで検討しているシステムのモデルとしても評価できることがわかった。(2)直流配電系の制御の検討直流配電系を、配電変電所単位容量、冷却系、ケ-ブル数、充電容量、送電距離、絶縁などの点から検討すると、実現性は高く、むしろこのようなシステム構成に電力変換器が対応できるかが問題となることが明らかになり、そこで電力変換器について解討を行った。その結果、受端では自励式インバ-タ変換所が必要であり、さらに受端インバ-タは交直変換と同時に電圧確立のために電圧形と変換するための配慮が必要になることが明らかになった。また、超電導ケ-ブルの特性を配慮するとインバ-タは電流形となり、その平均値が負荷によってゆっくりと制御される形式が望ましい。従って普通の直流送電とは逆に受端側で電流を決定し、これに送端側で電圧を決めて、系統の電力流を決める方式となる。送端変換所では高圧交流から低圧交流への直接変換が必要とされる。(3)大容量変換所での高調波処理新しい制御方式によるアクティブフィルタとして、非定常高調波電流を多周波数成分に分解して補償電流を決定するものを提案し、その特性の理論解析、実験を行った。本方式は、高調波検出方式として移動フ-リエ展開方式と最小2乗スペクトル推定法を用い、補償電流の発生に関しては、d-,q-等価パルスを二重化した電流インバ-タで発生する。シミュレ-ションにより、上記の検出方式・補償電流発生方式が、変動状態においても補償後の高調波残留率を10%以下に抑えられることが明らかになった。
社会性アブラムシにおける階級分化・分業を制御する分子基盤の解明

本研究課題では、社会性アブラムシを対象に、兵隊の階級分化、社会行動、分業に関わる分子基盤に関する総合的な理解をめざして、兵隊-非兵隊間でのcDNAサブトラクションおよび二次元電気泳動をおこない、兵隊に特異的または優勢的に発現する遺伝子やタンパク質を多数得ることに成功した。また、ゴール修復という兵隊の社会行動に関わる新規タンパク質について機能解析をおこなった。本研究課題では、生態から分子までの幅広いアプローチが可能な社会性アブラムシを対象に、兵隊または兵隊分化途中の個体で特異的(または亢進的)に発現する遺伝子群の網羅的な同定と発現・機能解析を行うことにより、兵隊分化および生物機能に関わる分子基盤を解明する。当該分野においてはすでに、2齢幼虫期に兵隊が分化するハクウンボクハナフシアブラムシでカテプシンBプロテアーゼ遺伝子が兵隊特異的に発現し、捕食者に対する攻撃毒として機能することがわかっている。本研究課題では、この攻撃毒プロテアーゼ以外の兵隊特異的に発現する遺伝子およびタンパク質の同定および解析を行う。今年度は、1)ハクウンボクハナフシアブラムシの兵隊と普通個体間でcDNAサブトラクションを行い、カテプシンB以外の兵隊特異的発現遺伝子約500クローンについて配列決定およびBLAST検索を行った。その結果、セリンプロテアーゼインピビター遺伝子など、多数の兵隊特異的発現遺伝子を得た。2)兵隊と普通個体間において、2次元電気泳動によるプロテオームの比較を行い、兵隊特異的に発現する3つのタンパク質についてN末端アミノ酸配列を解析した。BLAST検索を行ったが、これらのN末端アミノ酸配列は、いずれもアブラムシゲノムから推定されるタンパク質配列に対して特に高い相同性は示さなかった。3)社会行動として巣の修復を行う兵隊幼虫に多量に発現している体液タンパク質について解析を行い、巣の修復時に起こる分泌液凝固現象においてタンパク質間の架橋反応が重要な役割を果たしていることを明らかにした。本研究課題は、生態から分子までの幅広いアプローチが可能な社会性アブラムシを対象に、兵隊または兵隊分化途中の個体で特異的(または亢進的)に発現する遺伝子群を網羅的に同定し、さらに発現・機能解析をおこなうことにより、兵隊分化および生物機能に関わる分子基盤を解明するものである。昨年度までに、ハクウンボクハナフシアブラムシの兵隊と普通個体間でcDNAサブトラクションをおこない、約500クローンの兵隊特異的発現遺伝子候補を得た(ただし、すでに論文発表されている攻撃毒カテプシンBプロテアーゼ遺伝子は除いてある)。クローン数の多かった順に整理したところ、チトクロームP450,セリンプロテアーゼインヒビター,幼若ホルモン分解酵素などに高い相同性を示す遺伝子や、既知遺伝子に相同性を示さない新規遺伝子が選別されてきたことが明らかになった。これらの遺伝子が、実際に兵隊において発現が亢進しているかどうかを調べるため、定量的RT-PCRをおこなった。その結果、調べた5つの遺伝子のうち4遺伝子において、兵隊における発現量が普通幼虫に比べて5倍から10倍程度上昇していることが明らかになった。特に、水上町から得られたコロニーにおいては、兵隊での幼若ホルモン分解酵素(JH esterase)遺伝子の発現量が普通幼虫の約500倍と顕著に高くなっていることがわかった。この結果は、幼若ホルモンによる制御が兵隊の分化または機能に関与している可能性を示唆するものである。
ろ過した廃天ぷら油を用いたディーゼルエンジンの長期運用試験

・廃天ぷら油のろ過装置の製作と他種ろ過装置との比較検証今回の研究に於いてポンプを用いたろ過ユニット1基と自然落下式2基を製作し、廃天ぷら油で走行している民間団体の下へ実際に比較し、ろ過性能およびろ過所要時間と透明度比較などによって証明された。・廃天ぷら油を燃料とする実験車両の製作(不具合点の改善も含む)ニッサンキャラバンを廃天ぷら油で走らせるべく改造を行った。基本的な改造点は、廃天ぷら油用の燃料タンクと燃料ラインの増設、廃天ぷら油着火条件向上を主目的とした熱交換器の設置、軽油/廃天ぷら油切換用電磁弁の設置であるが複数の不具合を経て第3次改造に至った。・実験車両運用実験第1回山口→長野→東京→山口、第2回山口/福岡往復の長距離走行実験を行った。第1回は帰路、熱交換器配管破損により一時自走不能に陥った為実験終了後に不具合点を考慮して全面的に機器を再製作。第2回目では高速道路での走行は殆ど問題無いものの、渋滞など低速に於いて廃天ぷら油低温による燃料供給不足と着火条件悪化によるエンストが多くみられた。他に1ヶ月単位の短距離連続運転を複数回実施したが短距離では大きな問題は発生しなかったが異物混入や不完全燃焼による廃天ぷら油のマフラーから噴出するのが認められた。以上の実験走行で発生した不具合を実験車両再改造によって対処している。今後は燃費などのデータ採取や燃焼効率の改善など行っていきたい。民間団体所属の同種所有者と意見交換を行い、現在実験及び車両改善を継続すれば軽油を燃料とするディーゼル車と遜色無く、且つ一般ドライバーでも通常の運転と同じように運用できる将来性が確認された。
光-流体制御弁の開発

電磁障害や放射線障害などの環境障害に強い光サーボシステムは魅力的な制御システムである。我々はこの光サーボシステムの実用化を目指し、光信号を流体の圧力信号に変換する光-流体変換素子や素子の微小差圧を増幅する流体増幅器を開発し、台車の位置決め制御を一例とした光-流体制御システムの開発を行ってきた。本研究では、光サーボシステムの実用化の一環として光-流体制御弁の開発とその性能改善を目的とする。研究実績としては、光信号から流体の圧力信号に変換する光-流体変換素子の出力圧力・流量特性を改良するため、フルイディクスの増幅器である層流比例形素子をワイヤーカット加工機により製作し、光-流体変換素子の再構成を行った。その結果、素子の光パワーから出力差圧までの変換係数は0.07kPa/mWとなり、従来の0.01kPa/mWに比べ7倍程度改善された。また、光-流体変換素子からの微小流体パワーを増幅する複動式膜型流体増幅器を改良するため、増幅器のフラッパ可動ゴム膜の入力圧力-変位特性をレーザ変位計により調べた。さらに、それを基にフラッパ膜部分の解析を行い、ゴム膜の厚みや直径などの構造パラメータと、バネ定数や減衰係数などの弁設計パラメータとの関係を表わす実験式を導出した。また、以前の研究で構築した光サーボ弁(光-流体変換素子と流体増幅器から構成される弁)の解析モデルを用いて、弁の速応性改善を目指した最適設計を行い、新たな流体増幅器を試作し、光サーボ弁を再構成した。その結果、むだ時間と時定数を含めた弁の応答時間は0.22秒と、従来の0.7秒に比べ3倍程度改善された。更に、光ファイバ付半導体レーザダイオードと光-流体変換素子を一体化し、振動等の外乱にロバストな装置に改良すると共に、入力光パワーの使用範囲が増えることで、光-流体変換素子の出力差圧が最大6.8kPaと従来のものに比べ大幅に改善できた。研究実績としては、光信号から流体の圧力信号に変換する光-流体変換素子の出力圧力・流量特性を改良するため、フルイディクスの増幅器である層流比例形素子(LPA)をワイヤーカット加工機により製作し、光-流体変換素子の再構成を行った。また、光-流体変換素子からの微小流体パワーを増幅する複動式膜型流体増幅器を改良するため、増幅器のフラッパ可動ゴム膜の入力圧力-変位特性をレーザ変位計を用いて調べた。また、以前の研究で構築した光サーボ弁(光-流体変換素子と流体増幅器から構成される弁)の解析モデルを用いて、弁の速応性の改善を目指した最適設計を行い、新たな流体増幅器を試作し、光サーボ弁を再構成した。今後は現在製作の遅れている半導体レーザダイオードコントローラと光流体変換素子を一体化した電気-光-流体変換器を試作し、それを用いた光流体制御弁の開発を行う予定である。

また、以前の研究で構築した光サーボ弁(光-流体変換素子と流体増幅器から構成される弁)の解析モデルを用いて、弁の速応性改善を目指した最適設計を行い、新たな流体増幅器を試作し、光サーボ弁を再構成した。その結果、むだ時間と時定数を含めた弁の応答時間は0.22秒と、従来の0.7秒に比べ3倍程度改善された。更に、光ファイバ付半導体レーザダイオードと光-流体変換素子を一体化し、振動等の外乱にロバストな装置に改良すると共に、入力光パワーの使用範囲が増えることで、光-流体変換素子の出力差圧が最大6.8kPaと従来のものに比べ大幅に改善できた。
小児と高齢者における咀嚼能力と日常生活との関係

咬合力,咬合接触面積などの咬合状態と全身の重心動揺(平衡機能と関連)更には運動能力や日常生活におけるADLなどの生活機能状態の関係をみるために,幼児から成人および老人のライフステージに分けて調査した。咬合の状態は口腔内検診およびデンタルプレスケール(富士フィルム社製)から分析し、平衡機能を表す重心動揺は自動姿勢装置VTS-311(Patella社製)でRomberg位にて,開眼,閉眼状態で10秒間測定した。さらにデンタルプレスケールを中心咬合位で咬合する前後にサーモグラフ(Agema社製)で右顎関節を含む側頭部の皮膚表面温度を測定し,咬合することによって活動した側頭筋による皮膚の温度変化を算出した。また,咬合の左右のバランスを比較するために,健康な成人で,両足立ちと片足立ち(左右共)の状態でデンタルプレスケールを3回中心位でかませ各々統計的に検討した。結果,咬合前後の皮膚温度差は女子の方が小さい傾向を示した。また男女とも高学年になるほど有意に小さくなった。一方,重心動揺は女子の方が男子より,また学年が高くなるほど有意に小さかった。成人では,20代は40代以上より有意に小さかった。高齢者では,動機能障害や精神不安定などから測定不能な老人が多く義歯や天然歯との比較も困難であったが咬合の問題を有する高齢者においてはそうでない対象者と比べて全身の平衡機能も低下している事が示唆された。また,健康な成人の全身の重心は,片足立ちの時は,両足立ちより前方に移動した。咬合状態は一般的に左右対称ではないが,片足立ちの時,咬合の中心も移動したが法則性は認められなかった。以上のことより,咬合状態や機能や咀嚼筋などの発達(退化)により全身の重心や側頭筋の活動が年齢と共に変化する事が証明され,生涯を通じたライフステージごとの咀嚼器官を中心とした健康管理が高齢者のQOLを高める事につながっていくことを示唆する結果が得られた。近年,噛めない,飲み込めない,あるいは転んでも手を付かない,物が飛んできてもよけることができないなど小児の咀嚼機能や運動機能の問題がクローズアップされている。また,老人の自立に関する調査で,咀嚼などの口腔機能の回復により介護の程度は改善されたという報告もなされている。今回そのような事実を客観的に評価するためのパイロット研究として,食生活や運動に関するアンケート調査と咬合状態および身体の重心動揺,姿勢,足裏の接地状態を測定し,各々の関連性を比較検討した.その結果,小児と成人のDental Prescaleでの平均値は過去の報告と一致していたが,成人では,歯列矯正により,高度に咬合接触面積,咬合力が減少し,審美的には改善されても,咬合状態には問題が残ることが示唆された。加齢と共に重心動揺は有意に増加し,老人の平衡機能が低下することが示唆された。足裏接地面積は,足サイズの大きい男性が有意に大であり,接地圧大の占有面積率も男性のほうが大であった。肩の傾斜と身体の重心,片足立ちの軸足,咬合の重心間では統計的には関連が認められなかったが,多くの興味ある症例があり,今後さらに研究する予定である。咬合力,咬合接触面積などの咬合状態と全身の重心動揺(平衡機能と関連)

更には運動能力や日常生活におけるADLなどの生活機能状態(機能障害)の関係をみるために,幼児から成人および老人のライフステージに分けて調査した。咬合の状態は口腔内検診およびデンタルプレスケール(富士フィルム社製)から分析し,平衡機能を表す重心動揺は自動姿勢装置VTS-311(Patella社製)でRomberg位にて,開眼,閉眼状態で10秒間測定した。さらにデンタルプレスケールを中心咬合位で咬合する前後にサーモグラフ(Agema社製)で右顎関節を含む側頭部の皮膚表面温度を測定し,咬合することによって活動した側頭筋による皮膚の温度変化を算出した。また,咬合の左右のバランスを比較するために,健康な成人で,両足立ちと片足立ち(左右共)の状態でデンタルプレスケールを3回中心位でかませ各々統計的に検討した。結果,咬合前後の小学1から3年生の皮膚温度差は女子の方が小さい傾向を示した。また男女とも3年にいくほど有意に小さくなった。一方,重心動揺は女子の方が男子より,また学年がいくほど有意に小さかった。成人では,昨年の報告より20代は40代以上より有意に小さかった。高齢者では,動機能障害や精神不安定などから測定不能な老人が多く義歯や天然歯との比較も困難であった。また,健康な成人の全身の重心は,片足立ちの時は,両足立ちより前方に移動した。咬合状態は一般的に左右対称ではないが,片足立ちの時,咬合の中心も移動したが法則性は認められなかった。以上のことより,咬合状態や機能や咀嚼筋などの発達(退化)により全身の重心や側頭筋の活動が年齢と共に変化する事が科学的に証明され,小学校の低学年では女子が男子より発達速度が早いと示唆された。今後さらに計測し研究する予定である。咬合力,咬合接触面積などの咬合状態と全身の重心動揺(平衡機能と関連)更には運動能力や日常生活におけるADLなどの生活機能状態の関係をみるために,幼児から成人および老人のライフステージに分けて調査した。結果,咬合前後の皮膚温度差は女子の方が小さい傾向を示した。また男女とも高学年になるほど有意に小さくなった。一方,重心動揺は女子の方が男子より,また学年が高くなるほど有意に小さかった。成人では,20代は40代以上より有意に小さかった。高齢者では,動機能障害や精神不安定などから測定不能な老人が多く義歯や天然歯との比較も困難であったが咬合の問題を有する高齢者においてはそうでない対象者と比べて全身の平衡機能も低下している事が示唆された。以上のことより,咬合状態や機能や咀嚼筋などの発達(退化)により全身の重心や側頭筋の活動が年齢と共に変化する事が証明され,生涯を通じたラインステージごとの咀嚼器官を中心とした健康管理が高齢者のQOLを高める事につながっていくことを示唆する結果が得られた。
プロトンと電子を操る超分子構造の構築と多段階プロトン共役電子移動への応用

化学的に不活性な窒素や二酸化炭素の還元、あるいは光合成過程に含まれる水の酸化による電子の獲得は、地球上に豊富に存在する元素資源の有効活用や効率的なエネルギー変換に広く応用可能な反応である。本研究では、その鍵である複数のプロトンと電子の円滑な移動を実現する反応場として、プロトン応答部位となる配位子と電子授受部位となる遷移金属、さらには有機ヒドリド部位が集積した超分子構造を構築し、そこでの窒素、二酸化炭素などの変換を目指す。
超精密加工機用静圧エアスピンドルの開発

1.軸受・ロータ系共振点の減衰を最大とする減衰最大化軸受面設計空気膜のスクィーズ効果による減衰が最大となる周波数は軸受面の幅を小さくすれば増大することに着目し,格子形細溝を軸受面に形成することにより空気膜減衰を特定の共振点で最大とするラジアル軸受面とスラスト軸受面の設計法を確立した.軸受面の2種類の分割法の中,軸受面寸法によりどれを選ぶべきかも明らかにした.2.ロータの構造体弾性変形をも考慮した静圧エアスピンドルの振動解析空気膜・ロータ系の固有振動数と固有モードをロータの弾性変形およびボルト結合剛性をも考慮して解析する手法を確立し,ロータ質量による固有振動数の予測精度を高めると共に,ロータの弾性振動の3次モード(11kHz)までの固有振動数を誤差5%以下で評価できることを示した.3.加工外乱力に対する変位応答のrms値を最小とするエアスピンドル設計法加工力による加工点の静的変位が最小となるスラスト・ラジアル軸受寸法の最適配分法を提案した.これによるとラジアル軸受径が従来より大きくなる.また上記1.項の手法を基礎に,各種のスペクトル分布をもつ加工力が作用する場合の加工点の動的応答変位のrms値を最小とする軸受静剛性と共振点減衰比の最適配分設計法を明らかにし,狭帯域スペクトルと広帯域スペクトルの場合の最適設計例を示した.また上記2.項の成果を用いて,従来5kHz近傍にあったロータの曲げ振動の最低次固有振動数を極力高める設計を行い,7kHzを達成した.4.動的コンプライアンスが3σ値で10nm/N以下となる超精密加工機用エアスピンドルの試作・評価広帯域スペクトル分布を有し,rms値が1Nの外乱力に対する応答変位のrms値が最小となるエアスピンドルを設計し,試作・評価した.試作したエアスピンドルは軸受すきまが設計値より小さく,静的剛性は計算値の5070%,動的剛性は計算値より2030%大きく,減衰比は計算値の6080%となった.しかしエアスピンドルの自由支持条件および固定支持条件におけるコンプライアンス周波数応答関数から,0.55kHzのrms値が1Nの広帯域外乱力に対するラジアル方向とスラスト方向の動的コンプライアンスが,変位応答の3σ値で,目標値の10nm/N以下が実現できていることを確認した。またダイレクトブラシレスモータを組み込み回転中のロータの振動を測定し,非再現性振動成分のrms値が約12nm,再現性成分が±16nm程度であることを確認した.1.軸受・ロータ系共振点の減衰を最大とする減衰最大化軸受面設計空気膜のスクィーズ効果による減衰が最大となる周波数は軸受面の幅を小さくすれば増大することに着目し,格子形細溝を軸受面に形成することにより空気膜減衰を特定の共振点で最大とするラジアル軸受面とスラスト軸受面の設計法を確立した.軸受面の2種類の分割法の中,軸受面寸法によりどれを選ぶべきかも明らかにした.2.ロータの構造体弾性変形をも考慮した静圧エアスピンドルの振動解析空気膜・ロータ系の固有振動数と固有モードをロータの弾性変形およびボルト結合剛性をも考慮して解析する手法を確立し,ロータ質量による固有振動数の予測精度を高めると共に,ロータの弾性振動の3次モード(11kHz)までの固有振動数を誤差5%以下で評価できることを示した.3.加工外乱力に対する変位応答のrms値を最小とするエアスピンドル設計法加工力による加工点の静的変位が最小となるスラスト・ラジアル軸受寸法の最適配分法を提案した.これによるとラジアル軸受径が従来より大きくなる.また上記1.項の手法を基礎に,各種のスペクトル分布をもつ加工力が作用する場合の加工点の動的応答変位のrms値を最小とする軸受静剛性と共振点減衰比の最適配分設計法を明らかにし,狭帯域スペクトルと広帯域スペクトルの場合の最適設計例を示した.また上記2.項の成果を用いて,従来5kHz近傍にあったロータの曲げ振動の最低次固有振動数を極力高める設計を行い,7kHzを達成した.4.動的コンプライアンスが3σ値で10nm/N以下となる超精密加工機用エアスピンドルの試作・評価広帯域スペクトル分布を有し,rms値が1Nの外乱力に対する応答変位のrms値が最小となるエアスピンドルを設計し,試作・評価した.試作したエアスピンドルは軸受すきまが設計値より小さく,静的剛性は計算値の5070%,動的剛性は計算値より2030%大きく,減衰比は計算値の6080%となった.しかしエアスピンドルの自由支持条件および固定支持条件におけるコンプライアンス周波数応答関数から,0.55kHzのrms値が1Nの広帯域外乱力に対するラジアル方向とスラスト方向の動的コンプライアンスが,変位応答の3σ値で,目標値の10nm/N以下が実現できていることを確認した。またダイレクトブラシレスモータを組み込み回転中のロータの振動を測定し,非再現性振動成分のrms値が約12nm,再現性成分が±16nm程度であることを確認した.1.軸受面を複数本の細構で分割した形状である格子溝形スラスト軸受面およびラジアル軸受面において、溝本数や溝幅などの軸受設計パラメータが気体膜剛性および減衰の周波数特性におよぼす影響を、新規購入したワークステーションを用いて数値解析により明らかにし、所望の周波数領域における減衰比を最大限に高め得るエアスピンドルの軸受面の設計法を明らかにした。

2.有限要素法によるスピンドルの各部材の構造解析プログラムと、潤滑理論に基づく気体膜圧力の数値解析プログラムを結合し、エアスピンドル全体の振動解析プログラムを作成した。そして、新規購入したワークステーションにより、以前試作したエアスピンドルの固有振動数と減衰比を計算し、実験結果と比較検討することより、数値解析の妥当性を明らかにした。3.新規購入したレーザドップラ振動計を用いて、エアスピンドルの伝達関数をナノメータオーダで非接触測定し、エアスピンドル系の固有振動数・モード減衰比および振動モードを同定するシステムを構築した。4.エアスピンドルのスラストおよびラジアル方向に特定のスペクトル分布を有する研削加工力が作用する場合について、加工点の振動振幅の2乗平均値を最小とし得るスライトおよびラジアル軸受面寸法の最適な組合せおよび軸受剛性と減衰比の最適な組合せを選択する静圧エアスピンドルの簡易設計法を明らかにした。5.広い周波数領域で一応のスペクトル分布を有する外乱力が作用したときの加工点における応答変位の2乗平均値を最小にし得る、格子形溝スラスト軸受面2面およびラジアル軸受面1面からなる、短軸大径の静圧エアスピンドルを設計し試作した。試作スピンドルは、軸受すきまが設計値の5μmに比べ小さい4μmとなったため、設計値に比べその特性は低下したものの、INの外乱力に対する応答の最大値は20nm以下となり良好な特性を実現した。現在、所望の軸受すきまを実現するため追加工を行なっている。1.広帯域ランダム外乱力に対する変位応答のrms値を最小とする空気軸受設計法研削加工力のような広帯域ランダム外乱力に対する変位応答を最小にするには「静剛性×√減衰比」を最大にすればよいことを明らかにし、変位応答のrms値を最小(動剛性最大)とするエアスピンドルの最適設計法を確立した(裏面の学会発表2件を日本機械学会論文として投稿済み)。2.超精密加工機用空気受軸の製作・調整・特性測定上記1項の設計法に基づいて、動剛性を最大とする空気軸受を製作・調整・特性測定を行い、すきま設計値5μmに対して、等価すきま44.5μmの特性が得られていることを確認した。このため測定値は設計値に対して消費流量、静剛性が小さく共振点が高くなる。減衰比は理論的にはやや高くなるはずであるが、測定値では理論設計値の7090%にとどまった。またロータの曲げ振動数は計算値通り7.26kHzが得られた。3.動的変位応答の3б値が10nm/N以下の動剛性の実現スラスト板の端の打撃によるコンプライアンス応答関数特性から、rms値が1Nで5kHzの広帯域一様外乱力が作用したときの変位応答が3бが、スラスト方向ではスラストモード3nm、アンギュラーモード3nmで合成しても5nm以下、ラジアル方向ではラジアルモード5nm、アンヒュラーモード4nmで合成しても7nm以下であることを明らかにし、"rms値1Nの外乱力に対する変位応答の3бが10nm以下"という目標値を満たす高剛性エアスピンドルの回転精度空気軸受ブロックにモータ・エンコーダを取り付け、エアスピンドルとしての回転中の非再現性成分を測定し、10003000rpmで振動の標準偏差が10nm以下であることを確認した。3月末までに軸心振れの再現成分の測定と高回転速度下での軸振動評価を行い、試作エアスピンドルの回転精度と動剛性を総合評価する。
高齢者の健康に及ぼす乳塩基性タンパク質と日常身体活動の相互作用 : 7年間の縦断研究

高齢者における日常身体活動の実態を加速度センサー付体動計を用いて客観的かつ精確に把握し、どのような身体活動の量、質、パターン、タイミングの組合せが心身の健康、特に骨量・筋量維持に最適であるのかを縦断的に明らかにした。加えて、牛乳(乳清)に含まれる乳塩基性タンパク質の摂取が骨量・筋量保持と骨代謝改善に及ぼす効果を調べた。さらに、日常身体活動と乳塩基性タンパク質の骨筋系変数に対する相互作用を検討した。群馬県中之条町の6586歳の健常高齢女性100名を対象とした。募集の基準は、参加の意思があること、毎年7月の定期健康診断を受けていること、身体活動を制限する可能性がある、特に重篶で慢性的な病気や痛みがないこと、骨折、卵巣摘出、もしくは骨代謝に影響を及ぼすような疾患(例えば、癌、腎臓病、慢性関節リウマチ)の既往がないこと、エストロゲンや他のホルモン剤を服用していないこと、であった。すべての対象者には、本研究の趣旨を十分に説明し、参加に対する同意を得た。被験者を、無作為に2群(実験群vs対照群)に分けた。2005年8月から2006年7月までの1年間、実験群には乳塩基性タンパク質(MBP)を配合した清涼飲料水「毎日骨ケアMBP」(雪印乳業(株)製)を毎日1本(50ml)ずつ飲んでもらい、一方、対照群には日常生活を送ってもらった。両群とも、骨代謝(骨形成および骨吸収)マーカーおよび骨密度(橈骨)、骨強度(踵骨)の測定を6ヶ月ごとに年3回行った。また、同期間中は、加速度センサー付体動計を毎日、終日装着してもらい、毎月初めの2日間でデータを回収した。若年成人を対象とした先行研究と同様、MBPの骨形成マーカーへの効果は認められなかったが、客観的かつ精確に毎日、終日測定された日常身体活動を調整した上で、MBPの飲用群は非飲用群と比較して骨吸収マーカーが1年後に有意な低値を示した。その結果、橈骨における骨密度の加齢に伴う低下にはMBPの効果は認められなかったが、踵骨ではOSI(骨強度)スコアの維持改善がみられた。本研究により、日常身体活動を補正してもなお、MBPの骨代謝への独立した効果が高齢者で初めて確認された。ただし、その効果は若年層よりも半年ほど発現が遅れ、下肢のように日頃よく使う部位でのみ顕在化されるかもしれない。募集の基準は、参加の意思があること、毎年7月の定期健康診断を受けていること、身体活動を制限する可能性がある、特に重篤で慢性的な病気や痛みがないこと、骨折、卵巣摘出、もしくは骨代謝に影響を及ぼすような疾患(例えば、癌、腎臓病、慢性関節リウマチ)の既往がないこと、エストロゲンや他のホルモン剤を服用していないこと、であった。2007年8月から2008年7月までの1年間、実験群には乳塩基性タンパク質(MBP)を配合した清涼飲料水「毎日骨ケアMBP」(雪印乳業(株)製)を毎日1本(50ml)ずつ飲んでもらい、一方、対照群には日常生活を送ってもらった。
癌の悪性度、特に転移能に関与する遺伝子の検索・同定とその生物学的機能解析

マウスB16黒色腫において転移抑制的に働くアクチン(βm)のcDNAを高浸潤性B16ーBL6に導入しても、B16ーF10に導入した時と同様に、細胞骨格構築の回復及び転移能の低下を観察した。又、BLー6細胞において外来性のβmアクチンの発現量に依存した運動能低下がみられた。βmアクチン蛋白質の生化学的性質を調べた結果、ミオシンATPaseの活性化は、低Mg^<++>濃度領域でβmを含むアクチン分画がβmを含まない分画よりも強く、DNase1の阻害効果は、通常の脱重合条件下でβmアクチンを含む分画の方が弱い活性を示すことが分かった。又、通常の脱重合条件下でβmを含むアクチンをβm特異的抗体とprotein Aで沈降させてみると、βmとβ、γがともに沈澱として生じた。これらの結果はβmを含む分画はアクチン繊維を低イオン強度下でも形成し易く、脱重合しにくいことを示唆したいる。これらの生化学的性質から、βmが細胞内で発現すると細胞の動きに対して不利なアクチン繊維が形成されると推定された。膜の裏打ち蛋白質ビンキュリンのβmアクチンに伴って発現変化を観察した。これは、mRNAレベルの変化であることが分かった。vーfos導入による高転移性ラット3Y1細胞において発現が増強している遺伝子のcDNAクロ-ンを数個得たが、そのうち未知のものの構造が明らかになった。それは、リボソ-ム蛋白をコ-ドしており、酵母のYL41というものに相補性を有するものであった。又、Elongation Factor1α(EF1α)の全蛋白質領域をコ-ドするcDNAを得たが、これは蛋白合成制御に関与するGTP結合蛋白であり最近アクチン結合蛋白質ということも分かった。ラットのアミノ酸配列中にはそれらの機能領域に対応する部位が保存されている事が分かった。
医療行為に対する患者経験に基づく評価に関する研究

本研究は、患者の経験に着目して医療行為を評価するための知見を構築することを目的に、そのための実証的データの構築を行い、その分析および検証を行った。具体的には、本研究における協力医療機関において調査票によるデータ収集を試み、それらデータを、各質問項目ごとに単純集計し、回答傾向の検討を行った。検討に際しての論点としては回答傾向に著しいばらつきが示された項目を抽出し、ワーディングなどの観点から内容的な妥当性の検証を実施した。平均値の回答傾向およびそのバラツキは、本研究において当初想定されたとおり、ほぼすべての項目において、より肯定的な結果を示すものであった。本研究の全体構想は、患者の医療行為に対する経験評価を基盤として、医療の質の改善において有用となる方法論と制度的環境を具体的に提示することにより、患者の視点に基づく、より広い視座からの医療制度を再構築することにある。そこで本研究は、海外での先進的な知見を踏まえながらも、我が国の社会的、文化的、制度的なコンテクストに適合的な形で、医療の受け手である患者らが、医療行為に対する経験から評価しうるための方法論の検討、およびこの方法論に基づいた試行的なデータ構築とその実証的な検証を目的とした。内容としては、まず先行研究の系統的レビューに関して再検討を実施し、患者による医療行為の経験評価の理論的概念および方法論における論点を再度確認した。具体的には、患者の経験評価を軸に既存の先行研究に関して系統的レビューを実施した。また患者満足度に関する研究においても同様のプロセスにより実施した。さらに海外共同研究者らと、当該課題に関する最新の情報に関しての意見交換などを実施した。さらに我が国における患者の医療サービスの経験評価に関する研究についても医学中央雑誌データベースを用いて同様のプロセスで再検討を実施した。これらの作業により集約された先行研究に関する情報については、調査対象者(サンプリングの方法も含む)、調査方法、質問項目などを主要項目として作成した共通のフォーマットを用いて各先行研究の比較検証が可能となる形で検討を行った。その具体的な内容としては、前年度に実施した先行研究の系統的レビュー、およびその結果に基づいて患者による医療行為の経験評価の理論的概念および方法論における論点の明確化を踏まえ、データ収集のための調査項目を確定した。医療行為に対する患者経験を包括的に把握し評価し得る調査項目は、我が国において未だ開発されていないため、研究組織全体で調査項目を協議し、質問項目は、国際的な知見の観点からバックトランスレーションを行い、日本版の質問項目としての有用性を確保した。その後、これらの調査項目からなる調査票を作成し、試行的にデータの構築を試みた。計画において予定していた内容を、実施することができたため。前年度、回収した調査票をデータ化し、各質問項目ごとに単純集計を実施し、それらにおける回答傾向の検討を行った。一定の妥当性が確認された質問項目に関しては、回答分布が著しく良好な数値を示す質問項目などを抽出し、研究組織内外の関係者らと協議し、回答傾向と現状の医療の提供体制との現状に関する検討を実施した。またこれらの結果を学術雑誌に公表するため、海外における同種の研究結果との比較を行い、我が国独自の当該課題に関する展開の必要性に関してもあわせて検討を行った。計画において予定していた内容は、実施済のため。前年度、回収した調査票をデータ化し、まずは各質問項目で単純集計を行い、回答傾向に著しいばらつきが示された質問項目を抽出し、ワーディングなどの観点から内容的な妥当性の検証を行う。一定の妥当性が確認された質問項目に関しては、回答分布が著しく良好な数値を示す質問項目などを抽出し、各協力医療機関の関係者らと議論し、回答傾向と現状の医療の提供体制との現状分析を行う。本作業における分析作業に関しては、連携、研究協力者で行い、分析結果に関する議論および検討は、代表者、分担を中心に実施する予定である。また研究成果を学術雑誌に公表するため、海外共同研究者らと研究分担者が調整を行い、患者の経験による医療行為の評価という枠組みを制度的なレベルにおいて検討を行うために、関係機関などに対して、本研究の概要と知見に関して意見を求めるためのヒヤリングを実施する。医療社会学次年度以降においては、調査を実施するに際して、当該研究課題に関するデータ構築を中心に行なう。

具体的には、フォーカスグループなどを併用し、前年実施の先行研究に関する知見を踏まえ、研究組織全体で調査項目を協議し決定する。また質問項目は、バックトランスレーションを行い、日本版の質問項目としての有用性を確保する。さらに作成された調査票を用いて、調査を実施する。調査対象者は、入院患者とし、サンプル数に関しては、内諾を得た医療機関との調整を行い確定する。調査票の配布は、研究目的を書面によって説明した後に調査への了承を得た患者に対して配布を行い、調査票の回収は返信用封筒により郵送で求める。回収した調査票はデータ化した後、まずは各質問項目で単純集計を行い、回答傾向に著しいばらつきが示された質問項目を抽出し、ワーディングなどの観点から内容的な妥当性の検証を行う。一定の妥当性が確認された質問項目に関しては、回答分布が著しく良好な数値を示す質問項目などを抽出し、各協力医療機関の関係者らと議論し、回答傾向と現状の医療の提供体制との現状分析を行う。また患者の経験による医療行為の評価という枠組みを制度的なレベルにおいて検討を行うために、厚生労働省、各病院協会、県医師会などにおいて、関連する担当者らと、本研究の概要と知見に関して意見を求めるためのヒヤリングを実施する。調査作業の簡略化により調査費用に必要な経費が減少したため。調査実施に想定以上の経費が必要されることが見込まれたため、当該年度の作業を効率化したため。データの解析作業および研究組織内外の関係者らとの検討を行うための旅費とする。調査実施の際の諸費用。
慢性閉塞性肺疾患における禁煙補助薬バレニクリンの肺保護作用と発現機序

osteopontin (OPN)はマクロファージ、活性T細胞、上皮細胞、および平滑筋細胞において炎症過程で増加する骨基質タンパク質であり、炎症部においてマクロファージ、T細胞を活性化せる。またCOPD患者の肺および喀痰中において増加するという報告がある。そこで、バレニクリンによる肺保護作用の機序を明らかにするために、MH-S細胞(肺胞マクロファージ)を用いて、OPNに着目して実験を行った。MH-S細胞にバレニクリンを処理し、OPNのタンパクおよびmRNA発現をそれぞれウエスタンブロット法、リアルタイムPCR法で評価した。その結果、24時間のバレニクリン処理により、濃度依存的(0, 0.1, 1, 10 uM)に、OPNのタンパクおよびmRNA発現が減少した。さらにa7 nAChR拮抗薬であるmethyllycaconitine (MLA)処理により、バレニクリンによるOPN発現の減少は阻害された。以上より、バレニクリンはa7 nAChRを介して肺胞マクロファージのOPN発現を減少させることで、肺における炎症を抑制し、肺を保護する可能性が示唆された。本年度は、PPE噴霧によるCOPDモデルマウスにおいて、a7 nAChRを介したバレニクリンの作用により、BALF中の炎症性細胞の浸潤が抑制され、PPEによる肺胞径拡大を抑制することを報告した(Koga et al., J Pharmacol Sci. 2018)。さらに、肺胞マクロファージにおいて、バレニクリンがOPN発現を減少させることで肺を保護する可能性があることが示唆された。したがって、動物実験、細胞実験において、バレニクリンによる肺保護作用の機序を明らかにしており、おおむね順調に進捗していると考える。動物実験において、バレニクリンがPPE誘発による肺障害(COPD)を保護することを明らかにした。その一方で、以前、バレニクリンが動脈硬化巣の形成を促進する有害作用を明らかにしている。そこで、COPDと動脈硬化症の両疾患において、重要な役割を担うマクロファージを用いて、これらの疾患におけるバレニクリンの作用の相違を明らかにする予定である。培養肺胞マクロファージ(MH-S細胞)において、COPD病態下で増加するOPNの発現をバレニクリンが抑制することを明らかにした。よって、動脈硬化症などの研究で多用されている培養マクロファージ(RAW細胞)を用いて、バレニクリンによるOPN発現に及ぼす影響をまずは明らかにし、MH-S細胞とのバレニクリンの作用の相違を検証する。さらに、各細胞間における炎症性メディエーターやnAChRの発現を評価する予定である。慢性閉塞性肺疾患(COPD)は治癒が困難であり、根治的な治療法がない。我々は、これまでにα4β2 nAChR部分作動薬およびα7 nAChR完全作動薬である禁煙補助薬バレニクリンが動脈硬化巣の形成を促進させるという有害作用を明らかにした。一方、porcine pancreatic elastase (PPE)噴霧によるCOPDモデルマウスにおいて、バレニクリンが肺障害を保護するという独自の予備的知見を得た。そこで、バレニクリンによる「動脈硬化巣増悪作用」と「COPD病態下の肺保護作用」の相違を明らかにし、バレニクリンによるCOPDの新規治療効果を検証する。そこで、本年度はC57BL/6マウスにPPE 2Uの気管内噴霧により、COPDモデルマウスを作製し、作製したこのモデルマウスに、vehicle (PBS)、バレニクリンおよびα7 nAChR拮抗薬であるmethyllycaconitine (MLA)+バレニクリンを5日間および21日間投与し、評価した。PPE (2U)噴霧5日目後、21日目後、いずれにおいても肺胞径は拡大しており、バレニクリン投与により、PPEによる肺胞径の拡大が有意に抑制された。一方、MLA併用により、バレニクリンによる、その抑制効果は阻害された。また、PPE噴霧後5日間の気管支洗浄液(BALF)中の炎症性細胞(マクロファージ、好中球、T細胞)数はPPE噴霧で増加しており、バレニクリン投与により、BALF中のその細胞数は有意に減少した。一方で、MLA併用により、バレニクリンによる細胞数減少効果は阻害された。以上より、バレニクリンはα7 nAChRを介して、PPE噴霧によるBALF中の炎症性細胞の浸潤を抑制することにより、肺胞径の拡大を抑制することが示唆された。本年度は、モデルマウスを使用した動物実験により、PPE噴霧による肺傷害に対して、バレニクリンが肺を保護することを明らかにした。その機序としてα7 nAChRを介したバレニクリンの作用が、BALF中の炎症性細胞の浸潤を抑制することにより、炎症性細胞による肺傷害による肺胞径の拡大が抑制されたと考えられる。この結果については、論文を投稿中あり、順調に進捗していると考える。

その結果、24時間のバレニクリン処理により、濃度依存的(0, 0.1, 1, 10 uM)に、OPNのタンパクおよびmRNA発現が減少した。さらにa7 nAChR拮抗薬であるmethyllycaconitine (MLA)処理により、バレニクリンによるOPN発現の減少は阻害された。以上より、バレニクリンはa7 nAChRを介して肺胞マクロファージのOPN発現を減少させることで、肺における炎症を抑制し、肺を保護する可能性が示唆された。本年度は、PPE噴霧によるCOPDモデルマウスにおいて、a7 nAChRを介したバレニクリンの作用により、BALF中の炎症性細胞の浸潤が抑制され、PPEによる肺胞径拡大を抑制することを報告した(Koga et al., J Pharmacol Sci. 2018)。さらに、肺胞マクロファージにおいて、バレニクリンがOPN発現を減少させることで肺を保護する可能性があることが示唆された。したがって、動物実験、細胞実験において、バレニクリンによる肺保護作用の機序を明らかにしており、おおむね順調に進捗していると考える。本年度は、動物実験でバレニクリンがPPEによる肺傷害を保護することを明らかにした。一方で、以前にバレニクリンが動脈硬化巣の形成を促進させるという有害作用を明らかにした。今後は、肺(COPD)ー血管(動脈硬化症)におけるバレニクリンの作用の相違を明らかにしていく。まず両疾患において重要な役を担っているマクロファージに着目し、動脈硬化症の研究で多用される培養マクロファージ細胞(RAW細胞)および培養肺胞マクロファージ(MH-S)の細胞を培養し、細胞実験により各細胞間におけるバレニクリンの作用およびその機序を明らかにする予定である。具体的には、各細胞間における炎症性メディエーターの発現、nAChRの発現の相違を比較検討する。動物実験において、バレニクリンがPPE誘発による肺障害(COPD)を保護することを明らかにした。その一方で、以前、バレニクリンが動脈硬化巣の形成を促進する有害作用を明らかにしている。そこで、COPDと動脈硬化症の両疾患において、重要な役割を担うマクロファージを用いて、これらの疾患におけるバレニクリンの作用の相違を明らかにする予定である。培養肺胞マクロファージ(MH-S細胞)において、COPD病態下で増加するOPNの発現をバレニクリンが抑制することを明らかにした。よって、動脈硬化症などの研究で多用されている培養マクロファージ(RAW細胞)を用いて、バレニクリンによるOPN発現に及ぼす影響をまずは明らかにし、MH-S細胞とのバレニクリンの作用の相違を検証する。さらに、各細胞間における炎症性メディエーターやnAChRの発現を評価する予定である。
神経選択的遺伝子発現制御領域を利用した気道上皮細胞の神経内分泌細胞への分化の研究

平成16年度に神経選択的サイレンサー遺伝子導入アデノウイルスベクター(AdSCG10SL-LacZ)と神経選択的変異サイレンサー遺伝子導入アデノウイルスベクター(AdSCG10mutSL-LacZ)を作成した。これらの両ベクターシステムを用いて気道上皮細胞の炎症に於ける神経内分泌細胞の分化、動態を神経特異的サイレンサーon/offによる遺伝子発現により評価する。気道上皮細胞への炎症刺激として活性酸素存在下、あるいはブレオマイシン存在下で気道上皮細胞を培養し神経内分泌細胞への分化を評価した。1.2種類のヒト気道上皮細胞株Bet1AとII型肺胞上皮細胞株A549を通常培地と低濃度(10uM)から高濃度(100uM)のH2O2添加培地で培養。H2O2投与後24,48,72時間目にAdSCG10SL-LacZ,AdSCG10mutSL-LacZをそれぞれ投与し、レポーター遺伝子の発現を免疫組織学的、生化学的に評価した。Bet1A細胞株は10uM添加培地ですでにアポトーシスが誘導され評価が不可能であった。A549については10uMH2O2添加培地48時間目から神経選択的サイレンサーonが確認されたがH2O2濃度が高くなるに従って発現も強くなる傾向にあったが、100uMH2O2添加培地ではアポトーシスが誘導された。2.1と同様の実験をブレオマイシン添加(0-500mU/ml)培地でおこなった。50mU/mlからアポトーシスをおこす細胞が出現し、神経特異的サイレンサーonの細胞は認められるもののH2O2添加培地における実験に比べ有意ではなかった。神経選択的サイレンサーは、SCG10プロモーターの1.5kb上流に存在する21bpのフラグメントを含んだDNA断片を切り出したプラスミッドからcopy tandemにつなげたものを用いた。mutationは、先のプラスミッドを用いてPCRで増幅する過程でmutationを挿入した。これも同様にmutationを挿入した神経選択的サイレンサーを2copyつなげ作成した。両アデノウイルスベクターを293細胞で増幅精製をおこない機能の評価を培養神経細胞、グリア細胞で確認した。結果は以下の通りである。神経細胞、グリア細胞は、SDラット新生児から得られたものを用いた。神経細胞、グリア細胞の分別は、特殊染色によった。SCG10SL-LacZは神経細胞で発現するがグリア細胞では発現せず、SCG10mutSL-LacZは神経細胞、グリア細胞いずれでも発現可能であった。本年度実施する予定であった神経内分泌ペプチド産生を有するヒト肺癌細胞の培養とSCG10SL-LacZ、SCG10mutSL-LacZ遺伝子導入は、ベクター作成に時間を要したため平成17年度に行う予定である。