hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
OCP/CollagenとMSCの複合体による顎骨再建法の確立

H30年度はイヌ骨髄から採取したMSCを分化誘導させ、OCP/Collagenに播種してイヌ下顎骨区域切除モデルに使用する予定であった。しかし、共同研究者らと細胞での骨再生能向上を目指す方針に加えて、成長因子を添加しても骨再生能向上を目指す実験も検討することとなった。実際にOCP/Collagenに副甲状腺ホルモン製剤であるテリパラチドを播種し、ラット頭蓋骨骨欠損部に埋入した実験結果から、その骨再生能向上効果が確認された。その後、本実験でのイヌ下顎骨区域切除モデルに使用することとした。実験に用いたイヌは5頭であり、径9mm、厚さ1.5mmのOCP/Collagenディスク30枚にテリパラチド56.5mg/mlを播種し、骨欠損部に埋入した。埋入後は1か月毎のX線写真撮影を行い、経時的に埋入した材料のX線不透過性が向上することが確認され、6か月後には5例全例で良好な骨形成が行われていることが確認された。その後、MSCを播種したOCP/Collagenの埋入実験も予定されたが、材料準備の行程の複雑さなどの理由から、本年度での実験は日程が足らず、延期となった。これらの結果から、未分化幹細胞を分化誘導させてOCP/Collagenに播種することによってより最適な骨再生材料を作製する計画から、成長因子添加での骨再生能向上を先に目指すこととなった。細胞を使用しての骨再生能評価は今後に行う予定し、また今回のテリパラチドに比べて有効であるのかを評価することが課題として残った。本研究では、リン酸オクタカルシウム・コラーゲン複合体(OCP/Collagen)と未分化幹細胞(MSC)とを組み合わせた担体(OCP/Col・MSC)により、イヌ下顎骨区域切除モデルでの骨再生法を確立させることを目的としている。H28年度は、OCP/Collagenのみでの骨再生能を確認することとした。6頭のビーグル犬を使用し、下顎骨区域切除モデルとして幅15ミリの骨欠損を設定した。下顎骨区域切除術は、口腔内からの感染を防ぐ目的で口腔外から行うこととし、そのため、下顎骨区域切除術を行う部位の歯牙については事前に抜歯を行い、歯肉粘膜が治癒した状態を確認した約3か月後に区域切除を施行した。区域切除によって形成された骨欠損部はチタンプレート2枚とスクリューにて固定し、その骨欠損部が十分補填されるようにOCP/Collagenを埋入し、閉鎖縫合した。OCP/Collagen埋入6か月後に、大量のペントバルビタールにて安楽死させ、標本を摘出し、マイクロCTの撮影、軟X線写真撮影、非脱灰標本を用いてビラヌエバボーン染色を行い、組織学的に確認した。その結果、6頭中3頭では骨欠損部に新生骨が確認され、両側骨断端が連続していた。しかし、残り3頭では骨欠損が残存し、両側の骨断端は連続しなかった。H28年度の結果は、次年度以降行う予定の、OCP/Col・MSC埋入実験との比較データとして使用する予定である。イヌを用いた実験はこれまでにも数多く行ってきたため、手術手技や骨欠損モデル作製法の確立は容易であった。H28年度はOCP/Collagen単体のみの埋入実験であったため、材料の準備も容易であった。本研究では、OCP/CollagenとMSCを組み合わせた担体(OCP/Col・MSC)を臨床応用する目的で、イヌ下顎骨区域切除モデルを用いてOCP/Col/MSCの骨再生の評価を行い、OCP/Col・MSCによる骨組織再建法の確立を目的としている。H28年度では、イヌ下顎骨区域切除部にOCP/Collagen単体を埋入し、その骨再生能を評価した。その結果、6頭中3頭での骨架橋が確認された。H29年度ではOCP/Collagenと組み合わせるMSCの採取、培養方法の確認を行った。塩酸ケタミン20mg/kg、硫酸アトロピン0.5mgを筋注した後、生理食塩水にて静脈確保し、ペントバルビタール0.5ml/kgで静脈麻酔を行った後、イヌ腸骨より骨髄穿刺吸引し、骨髄を約5cc採取した。その骨髄を遠心し、血球、細胞等の沈殿物を分化誘導培地に混合させ、培養し、13日目まで培養液を交換することにより浮遊する血球等を除去し、その後MSCの継代を行った。3日目よりFGFを培養液に添加し、約10日間培養した。アリザリンレッド染色にて一部石灰化物が確認され、MSCが分化されていることを確認できた。OCP/Collagenのディスク(径9mm、厚さ1.5mm)には約20万個の細胞を播種する予定であり、イヌ区域切除部位にはOCP/Collagenディスク約20枚使用する予定である。必要な細胞数は400万個であるが、培養した細胞数はそれ以上であることを確認できた。イヌ下顎骨区域切除を行うための動物購入にあたり、東北大学動物実験施設のイヌ収容数が他の研究グループも多くイヌを使用していることから予定通り搬入できなかった。

実際にOCP/Collagenに副甲状腺ホルモン製剤であるテリパラチドを播種し、ラット頭蓋骨骨欠損部に埋入した実験結果から、その骨再生能向上効果が確認された。その後、本実験でのイヌ下顎骨区域切除モデルに使用することとした。実験に用いたイヌは5頭であり、径9mm、厚さ1.5mmのOCP/Collagenディスク30枚にテリパラチド56.5mg/mlを播種し、骨欠損部に埋入した。埋入後は1か月毎のX線写真撮影を行い、経時的に埋入した材料のX線不透過性が向上することが確認され、6か月後には5例全例で良好な骨形成が行われていることが確認された。その後、MSCを播種したOCP/Collagenの埋入実験も予定されたが、材料準備の行程の複雑さなどの理由から、本年度での実験は日程が足らず、延期となった。これらの結果から、未分化幹細胞を分化誘導させてOCP/Collagenに播種することによってより最適な骨再生材料を作製する計画から、成長因子添加での骨再生能向上を先に目指すこととなった。細胞を使用しての骨再生能評価は今後に行う予定し、また今回のテリパラチドに比べて有効であるのかを評価することが課題として残った。H29年度では、イヌ腸骨から骨髄を採取し、MSCの培養を行う。骨髄をどれだけ採取すれば十分なMSCが採取できるかを確認し、また骨芽細胞様細胞への分化促進についても確認する。MSC培養手技が確立したら、OCP/CollagenとMSCを組み合わせ、イヌ下顎骨区域切除モデルへの埋入実験を行い、H28年度の行った結果と比較することで、MSCの効果を評価する。OCP/CollagenとMSCとを組み合わせた材料をイヌ下顎骨区域切除部に使用し、その骨再生能を評価する。実験に使用する薬剤の購入予定があったが、注文後から物品の納品が年度をまたいでしまったため、残金が発生した。当初予定していた動物実験が進まなかった。4月以降に納品されるため、その際に使用する。
ミトコンドリアにおけるATP依存性タンパク分解系の解析

ホニュウ動物のミトコンドリアに存在するプロテアーゼはいくつか知られているが、プロセシング・プロテアーゼを除けば、ATP依存性プロテアーゼは唯一の良く研究されているプロテアーゼであると言ってよい。我々はこのプロテアーゼをウシ副腎皮質より精製し、その性質を調べた。本研究では、このプロテアーゼがペプチドまたはタンパク質により活性化されることを発見した。その活性化のメカニズムは酵素とATPの加水分解産物であるADPとの結合を弱め、ADPを酵素から遊離させることによることを明らかにした。続いて、この酵素のcDNA塩基配列を決定した。cDNAから翻訳されたアミノ酸配列では、この酵素は960アミノ酸からなるが、ミトコンドリアに存在している酵素プレ配列を除去されている可能性が高いので、ミトコンドリアから精製した成熟酵素のN末端を決定した。成熟酵素のN末端は不均一であり、Trp-69からAsn-73までのアミノ酸をN末端に持つタンパク分子の混合であった。したがってやく70アミノ酸からなるプレ配列をもつことが明らかとなった。このプレ配列はミトコンドリア移行シグナルの特徴をそなえていたが、たしかにミトコンドリア移行シグナルであることを確認するために、シグナル配列とクラゲの発光タンパクであるGFPとの融合タンパクを動物細胞で発現させた。発現誘導後約6時間で、GFPの蛍光が細胞質に顆粒状に観察され、ミトコンドリアに局在していると思われた。このことによりプレ配列が確かにミトコンドリア移行シグナルであることが確認され、同時に配列決定で見い出されたATGが確かに開始コドンであることが確認された。本年度はまず準備段階として、ウシ副腎皮質細胞の培養をおこなった。当初の予定では米国ATCCよりウシ副腎皮質培養細胞株SBAC細胞を購入する予定であったが、この細胞がウィルスに感染していることがわかったので、確立された細胞株ではなく初代培養細胞を用いることとした。ウシ副腎皮質をトリプシンおよびコラゲナーゼで処理し、4代まで継代し、ステロイドホルモンの産生能を確認し、また、ステロイドホルモン合成の最初のステップでの酵素(チトクロームP450scc)の存在を抗体染色で確認した。ほとんどの細胞でチトクロームP450sccの存在が認められ、線維芽細胞の混入は10%以下であった。一方、ATP依存性プロテアーゼを副腎皮質細胞で過剰発現させるためにプロテアーゼのcDNAをRT-PCRにより増幅した。翻訳領域が長い(2883塩基対)ので二つの部分に分けて増幅した。これを適当な制限酵素で切断、結合させ、発現ベクターに結合させた。これを大腸菌を用いてクローニング、塩基配列を決定し、アミノ酸の置換がおこっていないクローンを選んだ。この発現ベクターはインデューサーを加えることによってクローン化遺伝子の発現を誘導することができるベクターで、このくクローン化した遺伝子を副腎皮質にトランスフェクトし、インデューサーを加えたところ、期待通り分子量11万くらいのタンパク質が合成された。ATP依存性プロテアーゼはミトコンドリア・マトリックスに局在する酵素であり、そのcDNAの5'側にはミトコンドリア移行シグナルと考えられる配列がある。しかしその遺伝子の配列において開始コドンと考えているATGの上流約120塩基の位置にエクソン-イントロンの境界と思われる配列があるので、現在得られているcDNAは全長ではなくさらに上流に真の開始コドンとミトコンドリア移行シグナルが存在する可能性が考えられる。そこで現在考えているATGが確かに開始コドンであり、それに続く配列がミトコンドリア移行シグナルであることを確認する必要がある。そこで、このATGとその下流約250bpを発現ベクターにつなげ、さらにその下流に発光タンパクであるGFPの遺伝子をつなげた。これをCHO細胞に導入し、インデューサーであるドキシサイクリンを培地に添加したところ、蛍光顕微鏡下で細胞質に斑点上の緑のスポットが観察された。

同時にミトコンドリアを染色すると、同じ場所が染色され、GFPがミトコンドリアに取り込まれたことがあきらかにされた。これにより上述のATGが確かに開始コドンであり、それに続く配列がミトコンドリア移行シグナルであることが証明された。そして、現在得られているATP依存性プロテアーゼcDNAのオープンリーディングフレームが全長のATP依存性プロテアーゼ遺伝子であることが確認された。
ヒマーラヤ地域における仏教タントリズムの基層に関する研究

チベット密教の最も重要なマンダラ・コレクションはゴル・コレクションであるが、これまでに2版が出版されていた。我々は第3の版のフィルムを入手し、カトマンドゥのVajra Publicationsから平成18年3月に複製版をA Ngor Mandala Collectionとして出版することができた。このフィルムのマンダラ・コレクションはローケーシュ・チャンドラが1967年に出版した白描マンダラのオリジナルであることが判明した。カトマンドゥ在住の仏教僧が描いたインド後期仏教タントリズムのマンダラ集成『ニシュパンナヨーガーヴァリー』に含まれる26種類のマンダラの白描(60cm×60cm)を入手し、サンスクリットテキストと照合し、テキストと相違する点はその仏教僧と討議の末、校訂しマンダラ図集成を作成した。この成果はBuddhist Mandala Deitiesとして成果報告書に発表された。バリ島のバトゥワン地区の3つの寺院の構造と儀礼に関する調査を行う一方で、バリの宗教における祖先崇拝とシャマニズムの要素を調査した。バリのヒンドゥイズムおよび仏教における「上部構造」と「基層構造」との関係は、ヒマーラヤの仏教タントリズムにおけるかの両者の関係と並行関係にあることが分かった。寺院構造に関する調査の成果はHindu Temples ina Village of Baliとして成果報告書に発表した。分担者森はラダック地方ヘミス寺の八十四成就者図に関する研究をさせ、インド密教とチベット密教との接点を見出そうと努めた。その成果は報告書「ラダック地方ヘミス寺の入十四成就者図」として発表。分担者石井はカトマンドゥにおける女神崇拝の研究を通じて、仏教タントリズムとヒンドゥー教との接点を探った。その成果は報告書「カトマンズ盆地の村落における「ビシュヌデビ』女神とその祭祀」として発表することができた。総括担当の立川は宗教を個人的な宗教行為と集団的宗教行為に別け、「聖なるもの」、「俗なるもの」「浄なるもの」「不浄なるもの」などの基礎概念を設定して、仏教タントリズムの構造分析をおこなった。その成果は『聖なるもの俗なるも』(講談社2006年3月)として出版した。今年度の研究は、ヒマーラヤ地域の仏教タントリズムが全アジア的領域から見てどのような宗教形態としてあるのかを、特に祖霊崇拝の観点から考察することに努めた。仏教は元来、インド亜大陸の北端に誕生しており、その地域では釈迦の遺骨崇拝にも見られるように、骨の儀礼の伝統を有していた。しかし、釈迦の遺骨崇拝はそのまま祖先崇拝と結びつくことはなかった。チベット自治区、チベット仏教徒の居住する北インドおよびネパール山岳地帯、ネワール大乗仏教徒の住むカトマンドゥ盆地、およびモンゴルにおいて今日、仏教タントリズムの形態が見られるのであるが、これらの地域において骨の儀礼は盛んではあっても、それらの地域では家の観念を中心とした祖先崇拝とほとんど結びついていない。バリ島にはおそらく7、8世紀には仏教タントリズムが伝わり、今日でもその伝統はわずかではあるが残っている。バリでは遺骨崇拝あるいは骨の儀礼はほとんど見られないが、家あるいは族の観念を中心とした祖先崇拝は今日でも強く残っている。カンボジア、タイにもかつては仏教タントリズムが流布していたが、今日残っている作品や遺跡から見るかぎり、バリ島と同じような形態であったと推察できる。中国、朝鮮、日本においては祖先崇拝と仏教タントリズムは密接に結びついてきた。ヒマーラヤ地域における仏教タントリズムの基層研究のためには、祖先崇拝と結びつかない骨の儀礼の層を設定する必要のあることが明らかとなった。

昨年度はヒマーラヤ地域の仏教タントリズムと祖霊崇拝との関係に焦点をあてたが、今年度はヒマーラヤの仏教タントリズムとシャマニズムとの関係をとりあげた。特に仏教タントリズムの主要な実践法の一つとして知られる観想法(成就法)とシャマニズムにおける憑依の身体技法との関係について考察した。インド仏教タントリズムにおいて観想法が行法の一つとして登場するのは七世紀以降と思われるが、九世紀頃にはこのタントリズムの行法はシャマニズム的な憑依の技法を取り入れたのではないかという仮説を立てた。『大日経』までの中期仏教タントリズム経典に説かれる瞑想法と『勝楽』『呼金剛』といった後期仏教タントリズム経典に述べられるそれとの間には大きな違いがあり、さらに後期経典に述べられる「行者の体験」はシャーマンが憑依になる際の体験と酷似しているのである。これはおそらく仏教タントリズムの方がシャマニズムの身体技法を取り入れたためと考えられるのである。カトマンドゥ盆地を中心として、ネワール仏教タントリズム、チベット仏教タントリズム、さらにはネパール・ヒンドゥ・タントリズムにおける観想法の実態を観察すると、シャーマンの憑依とほとんど同じ現象であると考えられる。したがって、後世は仏教タントリズムがシャマニズムの技法を取り入れたのであろうという仮説が立つのである。もっとも仏教僧たちとシャーマンたちとの間には激しい抗争が今日も続いているのであり、観想法と憑依とは厳密に区別されるべきものである。ことは一般的理解ではある。しかしそれでもなお、仏教タントリズムの基層にはシャマニズムの要素が流れ込んだと考えられる。それがどのような歴史的経過をたどったのかは今後の課題であろう。バリ島にも仏教タントリズムが伝播し、今日でもわずかに残っていることを確かめた。バリの仏教タントリズムの想法がどのようなものであるか、ヒマーラヤの仏教クントリズムとどのような共通点を持つかは今後の研究に待ちたい。ただ、バリ・ヒンドゥイズムにおいでも「タクス」と呼ばれる憑依現象が起きた際の神と人との媒介者がいることをつきとめた。このタクスはシャマニズム的な要素を有している。平成14年度はタントリズムと祖霊崇拝との関係を、平成15年度はタントリズムとシャマニズムとの関係に焦点を当てた。平成16年度は過去2年間の研究態度を踏襲しながら、ヒマーラヤ地域における仏教タントリズムが採用したヨーガの行法に注目した。一方で、仏教タントリズムの最も重要なシンボル装置であるマンダラの歴史的形態の研究に関する基礎的資料を整理した。チベット密教の最も重要なマンダラ・コレクションはサキャ派のゴル寺で編纂された『タントラ部集成』に基づいたものであるが、これまでに2種類(ソナム版・ローケーシュ・チャンドラ版)が出版されていた。
ラン藻のおけるマルチジーンファミリーを利用したDnak,DnaJの特異的相互作用

シアノバクテリアSynechococcus sp.PCC7942株の3つのDnaKおよびDnaJ、ならびに大腸菌のDnaK.DnaJの各蛋白質を精製した。シアノバクテリアのDnaK3およびDnaJは他の蛋白質に比べて可溶性が低く、高濃度標品は得られなかったが、これらを用いて、DnaK ATPase活性のDnaJによる促進効果、および分析用超遠心を用いた沈降平衡法によるDnaKとDnaJの相互作用解析を行った。これらの結果では、DnaKとDnaJのすべての組み合わせで活性が測定できたが、組み合わせによる特異性、すなわちある特定の組み合わせの時が特に高い活性を持つということは観察されず、特異性の発揮にはシャペロンだけでなく基質を加えた系での検定が必要と考えられた。次に相互作用の検定を行うために遺伝的手法を用いた。PCR変異法を用いてdnaK3の基質認識領域およびdnaJ領域に変異処理を行い、宿主に戻すことによって温度感受性になった株を得た。このうちいくつかの株において変異点を同定したが、DnaK3に関してはその多くが基質を取り囲むように並ぶβシート構造の中に落ちていた。この点は大腸菌蛋白質で最近同定された変異点がβシート間のループ中に落ちているのに対して特徴的であった。一方DnaJに関しては、すべてJドメインと呼ばれるDnaKとの相互作用に必要といわれている領域内に落ちていた。また、DnaK3がチラコイド膜に多く局在していることから、変異林における光合成活性を酸素電極によって測定した。その結果、dnaK3変異林は野生林に比べて明らかに、温度シフト後の光合成能が低下していた。dnaK3変異株からはサプレッサー変異株が得られ、dnaK3分子内やdnaJの変異でないことを確認した。
沈殿析出過程にみられる巨視構造の形成機構とその動力学

本年度においては巨視的沈殿に見られるパターンの形成過程、特にリーゼガングリングの形成過程を計算機シミュレーションと光学的計測の両面から行った。計算機シミュレーションでは従来濃度勾配のある場合には考えられていなかったオストワルドライプニングを考慮し、沈殿過程のダイナミックスを3つの発展ステージに分割し、その熟成機構を反応と拡散方程式中に導入した。この3つの発展ステージは各々モノマー反応過程コロイド形成過程と熟成成長過程である。光計測ではマッハツェンダー干渉計と光透過画像処理装置と並用して反応とコロイド粒子の形成過程を観測した。この結果次のような事実が明らかとなった。(1)サブリングがシミュレーションにより得られた。(2)一旦生じた沈殿が溶け、沈殿の集中化現象が見られた。これは光学的に観測された結果と良い一致を示した。(3)スペース則が示され、かつその反応速度依存性なども実験結果と良い一致を示した。(4)本研究で行ったオストワルドライプニングを含んだ方程式は勾配のある方向に対しては安定であるが、ない方向には不安定であり、不安定性に起因したサブ構造を作る。この場合この不安定性は物質の拡散速度や界面張力に依存して決まる。(5)Pb【I_2】系はバンド内にサブ構造が生じやすく、より不安定度が高いが、Mg【(OH)_2】系は安定性がよいことが分かった。結論としてこのような拡張した考え方は過飽和理論と不安定性理論の双方を内部に含んでおり、双方の現象を記述できることが分かった。そのほか、粒子の成長過程にはカスケード過程が重要で、この結果サイズ分布は界面律速による分布よりむしろ対数正規分布と考える方がより妥当であることが示された。
ヒト小腸輸送体を介する新たな食品機能成分吸収プラットフォーム

ペプチド輸送体はその特徴的な“基質多選択性"によって多種多様なジ・トリペプチドや各種医薬品を輸送できる。本研究では食品機能性成分がペプチド輸送体を介して輸送される可能性を検討するため、ヒトペプチド輸送体hPEPT2について、ジペプチドライブラリーの解析データを用いてin silico親和性予測モデルを構築した。食品機能性成分を解析した結果、輸送体親和性を示す新規基質候補としてシニグリン、S-アデノシルメチオニンが見出された。食品機能成分が効果を発揮するために、生体への吸収は本質的に重要である。我々はペプチドの生体吸収を担うプロトン共役型オリゴペプチド輸送体の新規解析システムを開発することで、8,400種類のジ・トリペプチドを認識するユニークな“基質多選択性"の全貌を世界で初めて解明した(*Ito et al. Nat. Commun. 2013)。重回帰分析により基質認識メカニズムを解析した結果、このファミリーのペプチド輸送体は基質分子中のアミノ酸様の物理化学的特徴を非常に曖昧に認識することが明らかとなり、ペプチド以外の化合物も基質となりうることが示された。本研究では、カプサイシンやレスベラトロール等の多くの食品機能成分がアミノ酸を生合成原料とする植物二次代謝産物であることに着目し、食品機能成分のペプチド輸送体への親和性を解析した。その結果、グルコシノレート(シニグリン)がヒトペプチド輸送体の新規基質候補であることを見出した。また親和性の比較のため、合わせて機能性ペプチドの生体吸収性についても解析した。前年度までの研究では、ペプチド輸送体がアミノ酸様の構造的特徴を認識することに着目し、アミノ酸を生合成原料とする食品機能成分の一種であるグルコシノレート(シニグリン)がヒトペプチド輸送体に認識されることを明らかとした。本年度の研究では、さらに他の基質を探索した。まず初めに、ヒトペプチド輸送体のジペプチドライブラリー解析データを用い、未解析化合物の親和性を予測できるin silicoモデルを構築した。続いて当該モデルによる予測結果を参考に、食品成分の化合物ライブラリーを探索した結果、新規基質としてある種の核酸系化合物が見出された。本化合物は食品として摂取した際に脳機能改善効果が報告されているものの、生体への吸収経路は不明である。仮にペプチド輸送体が本核酸系化合物の吸収に関与しているならば、栄養源ペプチドの吸収に加え、食品機能成分吸収経路としてもペプチド輸送体が寄与することが示唆される。本研究課題の最終的な目標は、食品機能成分の新たな吸収プラットフォームとしてのヒト小腸輸送体の実体およびその応用ポテンシャルを明らかとすることである。これまでの研究により、シニグリンのみならず核酸系化合物もペプチド輸送体の新規基質となることを見出したことから、現在までの達成度は「おおむね順調に進展している」とした。我々はペプチド輸送体の新規解析システムを開発することで、8,400種類のジ・トリペプチドを認識する“基質多選択性"の全貌を解明した。その結果からペプチド輸送体は基質分子中のアミノ酸様の物理化学的特徴を曖昧に認識することが明らかとなり、さらに、アミノ酸を生合成原料とする二次代謝産物(食品機能成分)も輸送基質となることが示唆された。そこで本研究課題では、ヒトペプチド輸送体の基質多選択性を基に食品機能成分の親和性を予測・解析することで、食品機能成分がペプチド輸送体を介して吸収される可能性を検討した。本年度の研究では、腎臓ペプチド輸送体であるhPEPT2、腸管ペプチド輸送体であるcePEPT1の基質多選択性について、基質認識の分子間相互作用メカニズムを、544種類のアミノ酸指標や物理化学的指標を用いた重回帰分析により明らかとし、その結果を基に、90%以上の精度をもつin silico親和性予測プログラム、すなわち新規基質探索プログラムを開発した。いずれのペプチド輸送体においても“Normalized van der Waals volume"や“Isoelectric point"等のアミノ酸指標に基づいて基質を認識すること、またその結果として、ヒト必須・準必須アミノ酸含有ペプチドを優先的に輸送することが明らかとなった。in silico解析と生化学的解析を組み合わせて基質候補を探索した結果、脳機能改善効果の報告されている食品機能成分であるS-アデノシルメチオニンがペプチド輸送体へ比較的高い親和性を示すことを見出した。現在、S-アデノシルメチオニンがペプチド輸送体を介して吸収されるかどうかを検討中である。また本研究で開発したin siloco親和性予測モデルが医薬品の親和性予測に応用可能かどうかについても各種医薬品類縁化合物を用いて検討を進めている。本研究課題の最終的な目的は、食品機能成分の新たな吸収プラットフォームとしてのヒト小腸ペプチド輸送体の実体、およびその応用ポテンシャルを明らかとすることである。これまでの研究により、既にシニグリンがヒトペプチド輸送体の基質候補となることを見出したことから、少なくとも1つの化合物について新たな食品機能成分吸収プラットフォームの存在が示唆されたことになる。そのため、現在までの達成度は「(2)おおむね順調に進展している」とした。

シニグリンおよび核酸系化合物がヒトペプチド輸送体の新規基質として特定された。今後はさらにどのような化合物を基質として認識するのか、構造的に関連のある化合物の輸送体親和性を調べることで、構造機能相関解析をすすめる。一連の研究により、食品機能成分の新たな生体吸収プラットフォームとしてのヒトペプチド輸送体のポテンシャルが明らかとなることが期待される。食品機能開発化学当初の予定通り、ヒトペプチド輸送体のジペプチドライブラリー解析データを用いて、未解析化合物のin silico親和性予測モデルを構築する。続いて当該モデルを用いて二次代謝産物データベース(KNApSAcK等)から基質候補化合物を探索し、さらなる新規基質の特定を目指す。
実験的眼新生血管に対するインターフェロン-βの治療効果

目的:眼に新生血管が発生する、角膜新生血管、血管新生緑内障、糖尿病性網膜症、加齢性黄斑変性症などの眼疾患は、視力喪失へと進展してゆく難治な眼疾患である。現在、有効な治療としてレーザー光凝固療法が行われているが、眼組織を破壊するため、治療が成功しても、時には、高度な視機能障害を残す。このため、視機能を保持したまま治療が出来る有効な新しい薬剤の出現が待たれている。実験方法:前眼部虚血後の角膜および虹彩新生血管発生動物モデルを用い、インターフェロンβ(3MU/kg/日)を、毎日1回、筋肉内注射を行い、その効果を見た。結果:虹彩および角膜新生血管の量は、17日目にはインターフェロン投与群では有意に発生量が少なかった。虹彩実質には再疎通した拡張した血管が非投与群と同程度に観察された。BrdU免疫染色の標本では、投与群は非投与群に比べて虹彩ではBrdU陽性細胞数は減少していたが、角膜では両群間に差を認めなかった。結論:今回の実験より、インターフェロンは新生血管の発生を抑制する作用がある。しかし、既存の血管の拡張による側副路の形成や再疎通血管の形成を阻止しなかった。内皮細胞の増殖能を示すBrdU陽性細胞数にはインターフェロンにより減少していたが、側副路形成や再疎通血管の形成に必要な内皮細胞の増殖には影響を与えなかった。インターフェロンは角膜新生血管よりも虹彩新生血管の発生を抑制する作用が強いことが分かった。インターフェロン(フェロン^<(〔CP○(/)R〔)>,東レK.K.)は、眼組織に新生血管を生じる眼疾患には臨床応用が可能ではないかと思われる。目的インターフェロンは培養細胞の増殖を抑制する。我々は生体での効果を評価するために、家兎前眼部の虚血処置で発生する角膜新生血管(以下、新生血管)の抑制効果を検討した。実験方法インターフェロンβ3MU/kg/日を、虚血処置直後より毎日1回筋肉内注射した。新生血管の発生量を評価のため処置後第2,7,12,17日に前眼部蛍光撮影を行い、新生血管を確認し、その面積をデジタイザーで計測した。新生血管内皮細胞(以下、内皮細胞)が増殖状態にあるかを評価するため、処置後第10,15日に、BrdU 1mg/kg静脈注射後10分で摘眼し、アルコール固定パラフィン切片を角膜矢状断1mm間隔で標本を作成し、免疫染色後に光顕強拡大にて新生血管先端部付近を観察し、内皮細胞の総数とBrdU陽性細胞数の比を計測した。結果新生血管の発生量の評価を図1、表1に示す。処置後第12日ではインターフェロンβ投与群(以下、投与群)は対照群に比べ発生量は少ないが有意差はなかった。しかし処置後第17日では投与群では対照群に比べ有意に新生血管の発生量は少なかった。免疫染色による内皮細胞の増殖評価を表2に示す。処置後第10、15日共に投与群と対照群の間に差を認めなかった。結論新生血管は前眼部の血流回復によって自然消退する。角膜新生血管の発生量の評価では、投与群は対照群より早く消退したが、内皮細胞の増殖評価では、対照群と差のなかった。今回の研究結果より、インターフェロンβの新生血管の発生抑制の作用機序は、内皮細胞の増殖を直接抑制するよりも、虚血という病的な状態で、何らかのサイトカインを介した複雑な作用によるものと推察した。目的:眼内に新生血管が発生する糖尿病網膜症、加齢性黄斑変性症、血管新生緑内障等の眼疾患は、放置すれば視力喪失へと進展してゆく。

現在、有効な治療としてレーザー光凝固があるが、眼内組織を破壊するため成功しても高度な視機能障害を残す。有効な薬剤治療が待たれている。インターフェロンは新生血管抑制作用があることが分かり、臨床応用が検討されている。今回、インターフェロンの虹彩新生血管抑制作用を実験動物で検討した。実験方法:ウサギの両側の長後毛様動脈を閉塞して、前眼部虚血を起こすと、3日-5日目から、10日-14日目にかけて虹彩新生血管が発生し、進展してゆく。この前眼部虚血後の虹彩新生血管発生動物モデルを用いた。インターフェロンβ3mU/kg/日を、前眼部虚血処理直後より、毎日1回、筋肉内注射を行った。所見が安定する10日目と15日目の光学顕微鏡の組織所見で新生血管の発生の程度を評価した。また、血管内皮細胞が増殖状態にあるのを評価するために、10日と15日目にBrdU 50mg/kgを静脈内注射10分後に摘眼し、免疫組織標本を作成し、BrdU陽性細胞を観察した。結果:対照群(インターフェロン非投与群)は、虹彩実質には再疎通した血管が著明に拡張しており、虹彩表面に突出した新生血管が発生していた。また、前房隅角部付近にも多数の新生血管が発生していた。インターフェロン投与群では、虹彩表面に新生血管は無く、前房隅角付近では少数の新生血管が存在していた。しかし、虹彩実質の再疎通血管は同時に存在していた。BrdU免疫染色でも同様の所見を示した。結論:インターフェロンβは、虹彩表面および前房隅角付近の新生血管の発生を抑制する効果がみられた。しかし、組織修復・再生に必要な再疎通血管の形成には影響を与えなかった。
掃除機を軸として学ぶラテラルな思考を広げる授業教材の開発

家庭生活を見ると,大量消費の生活の中に浸かっている生徒たちにとって,「ものはあって当たりまえ」「無ければ買えば良い」という感覚の方が強い。そして,便利なものが安価ですぐに手に入る環境にあり,必要なものを作ったり,新しく工夫する余地がほとんど無い。しかし,いずれ社会に出たときに,今,あるものに満足するだけでは新しい発想が生まれない。学んだ知識を活用する方法を身につけておくことは非常に大切である。基礎となる知識の確保,確立された道具を使う技術を身につけるなどは,論理的な思考(ロジカルシンキング)で取り組んだ方が効率が良く,反復学習も取り組みやすい。しかし,新しいものを考え,創造するためには答えがない,あるいは見えにくい学習(発想,ラテラルシンキング)が必要である。一見すると相反する思考のように見えるが,技術・家庭科は,ロジカルシンキングとラテラルシンキングの両者の思考を活かす取り組みのできる教科であり,両者を上手につなげるために思考ツールを活用して,その強みをいかし,単なる知識で終わらず,「生活の中で使える知識」として身につけさせたい。その知識をもとに,「もっと」という発想を広げ,生活を豊かにするための新しい創造力へとつなげられるように授業を展開できればと考えた。その軸となる主たる教材は、どこの家庭で使われている「掃除機」とした。その理由として、エネルギー変換の学習にも使え、電池を利用することによりエネルギー変換効率を実測できる。また、最近の傾向として自動化(ロボット掃除機)が進められており、技術の分野において広がりを持たせることができると考えたからである。掃除機そのものは教材として利用するには高価すぎるため、見本として提示することにより生徒の興味を引き出し、高価な部品を使用せず、構造さえわかれば、ごく身近なもの(ペットボトル、アルミ缶など)を活用することにより、製作が可能なことを体験させた。基本的な部品は同じでも、生徒に「考え、工夫する時間」を与えることにより、想像力豊かな作品を創り出すことができた。技術・家庭科は時間的な制約が厳しく、ゆっくりと課題を考えさすことが難しい。しかし、その時間を丁寧に確保することにより、よりよい発想を引き出すことができ、思考に関して、広がりを見せることができた。
反復部分臍帯圧迫に対する羊胎仔循環系の反応に関する研究

1)羊胎仔慢性実験に必要な諸設備を完備し、既存の装置に加えて、超音波トランジットタイム血流計、血圧、心拍、子宮内圧、子宮筋電の連続測定、記録が可能なdata吸収システムを構築し、順調に動作することを確認した。2)作成した羊胎仔慢性実験モデルにおいて反復臍帯圧迫実験を行い、胎仔血圧・心拍数及び子宮筋電の連続記録が可能であることを確認した。3)母体へのNO阻害剤の投与により、子宮収縮、胎仔循環系の変化が生じるかどうか、さらに臍帯圧迫に対する胎仔循環系の反応性にNO阻害剤母体投与が影響を与えるかどうかを検討した。5)本研究に不可欠な情報である羊胎仔循環系の胎齢の進行に伴う発達を詳細に記述するための予備研究を行い、その結果をAmerican Journal of Physiologyに発表した。6)本研究の予備実験の一つとして胎盤ー臍帯循環が胎仔に及ぼす影響を検討する目的で臍帯動静脈A-V ECMOを用いたヤギ胎仔長期間子宮外保育実験を行ったが、胎仔のストレス反応性の発達を低体温負荷において検討し、Pediatric Researchに発表した。子宮外保育中の胎仔行動パターンを検討し、Biology of the Neonatesに発表した。7)胎児の循環系に対する負荷が臨床的にいかなる意味を持つかを知る目的で妊娠中の母体下大静脈の内径と妊娠予後の関係について検討した。1)既存の計測機器に加えて新たにCornell大学生理学教室開発のdata収集処理systemを購入し、本研究に必要な計測、data保存解析systemの開発を行った。2)予備実験の結果として得られているdataの解析を行い、臍帯血流量50%減少の場合の反復臍帯圧迫の羊胎仔循環系に及ぼす影響、胎仔下垂体・副腎系の反応性に及ぼす影響についての研究を発表した。3)予備実験の一つとして、羊胎仔の循環系・内分泌系の反応性にプロスタグランジン合成酵素がどのような関与をしているかを検討する目的で実験を行い、プロスタグランジンが羊胎仔の視床下部-下垂体-副腎系の反応、血圧の制御に重要な役割を果たしていることを確認した。4)本研究室では本研究の予備実験の一つとして胎盤-臍帯循環が胎仔に及ぼす影響を検討する目的で臍帯動静脈A-V ECMO(extracorporeal membrane oxygenation)を用いたヤギ胎仔長期間子宮外保育実験を行っていたが、体外循環が未熟胎仔にどのような影響を及ぼすかを体外循環血流量の調節システムとの関連で検討した。5)ヤギ胎仔長期間子宮外保育システムを実験系として用い、低体温負荷に対する未熟ヤギ胎仔の循環系・内分泌系の反応を検討した。1)既存の装置に加えて、超音波トランジットタイム血流計を含め、本研究に必要な計測、data解析システムの構築を行った。2)羊胎仔慢性実験に必要な諸設備を完備し、連続記録がとれる体制を整えた。3)作成した羊胎仔慢性実験モデルにおいて反復臍帯圧迫実験を行い、胎仔血圧・心拍数及び子宮筋電の連続記録が可能であることを確認した。6)本研究室では本研究の予備実験の一つとして胎盤-臍帯循環が胎仔に及ぼす影響を検討する目的で臍帯動静脈A-V ECMOを用いたヤギ胎仔長期間子宮外保育実験を行っていたが、胎仔のストレス反応性の発達を低体温負荷において検討し、Pediatric Researchに発表した。1)羊胎仔慢性実験に必要な諸設備を完備し、既存の装置に加えて、超音波トランジットタイム血流計、血圧、心拍、子宮内圧、子宮筋電の連続測定、記録が可能なdata収集システムを構築し、順調に動作することを確認した。

2)作成した羊胎仔慢性実験モデルにおいて反復臍帯圧迫実験を行い、胎仔血圧・心拍数及び子宮筋電の連続記録が可能であることを確認した。3)母体へのNO阻害剤の投与により、子宮収縮、胎仔循環系の変化が生じるかどうか、さらに臍帯圧迫に対する胎仔循環系の反応性にNO阻害剤母体投与が影響を与えるかどうかを検討した。4)本研究に不可欠な情報である羊胎仔循環系の胎齢の進行に伴う発達を詳細に記述するための予備研究を行い、その結果をAmerican Journal of Physiologyに発表した。5)本研究室では本研究の予備実験の一つとして胎盤-臍帯循環が胎仔に及ぼす影響を検討する目的で臍胎動静脈A-VECMOを用いたヤギ胎仔長期間子宮外保育実験を行っていたが、子宮外保育中の胎仔行動パターンを検討し、Biology of the Neonatesに発表した。6)胎児の循環系に対する負荷が臨床的にいかなる意味を持つかを知る目的で妊娠中の母体下大静脈の内径と妊娠予後の関係について検討した。
政治参加と政治的帰結との間の関係

近年のアメリカの福祉政策の変容を理解する上で、1996年福祉改革は非常に重要な分析対象である。同改革がもたらした重要な変化は、以下の二点である。第一に、連邦政府の定める福祉受給資格が厳格化され、福祉政策が抑制的なものへと変化した。第二に、州政府は、連邦政府が定めた福祉受給資格よりも厳格な基準を設定することが認められ、大幅な裁量権を得た。既存研究の多くは、近年の福祉政策の変容の要因を96年福祉改革にばかり求めていた。しかし、同改革がもたらした重要な変化の一つである州政府への権限移譲については、1962年社会保障法改正で挿入され、現在まで存在する第1115条(ウェイバー条項)の中に、その萌芽が認められる。ウェイバー条項は、社会保障法のもとでは連邦政府のみが有していた福祉受給資格を設定する権限を、例外的に州政府に与え、独自の政策の実施を認める制度である。また、ウェイバー条項の運用目的と運用数は、時代を経て大きく変化した。1962年から1986年までの実証試験のうち、その多く福祉拡充を意図したものであった一方で、受給資格の制限などの福祉縮減を意図した実証試験は稀だった。ところが、1987年以降になると、福祉拡充を意図したウェイバー条項の運用は全く実施されなくなり、反対に、福祉縮減を意図したウェイバー条項の運用が、突如として増大した。すなわち、96年福祉改革の特徴とされる、福祉の縮減と州への権限委譲という福祉政策の変容は、ウェイバー条項に基づく実証試験の実施という形で、ロナルド・レーガン政権から、すでに生じていたと捉えなければならない。そこで本研究では、なぜ、レーガン政権以降、福祉縮減のためのウェイバー条項の運用が拡大したのかという問いを設定した。主にロナルド・レーガン大統領図書館、ジョージ・H・W・ブッシュ大統領図書館、ビル・クリントン大統領図書館において収集した政権内部の資料を用いて、レーガン政権が意図的にウェイバー条項の運用を転用させ、それがその後のウェイバー条項の運用拡大を導いていたことを明らかにした。本研究成果の一部は、2013年日本比較政治学会年次大会にて報告した。(抄録なし)2012年5月の日本選挙学会の年次大会(於筑波大学)での報告において、アメリカ有権者の反福祉感情の要因を、これまでの先行研究では指摘されてこなかった、福祉が持つ女性の社会進出支援という側面から明らかにした。これにより、アメリカにおける福祉が女性への財政支援を主としてきたにもかかわらず、有権者の福祉政策に対する政策態度を決定する要因として、これまで有権者たちがもつ女性に対する態度などの諸要因が考慮されてこなかった、という先行研究の課題を克服することができた。その一方で、研究を進めるにつれ、アメリカにおける最も大きな福祉改革である1996年福祉改革について十分な研究がなされていないと認識するに至った。1996年福祉改革に至るまでのメカニズムを理解するには、改革当時のクリントン政権だけではなく、1980年代半ばのレーガン政権以降の制度変容に着目しなければならないと考えられるからである。そこで、これまでの研究の知見を活かし、その上で更なる学術的貢献を目指すため、研究方針を修正し、1996年福祉政策に至るメカニズムについての研究に焦点を合わせた。ロナルド・レーガン大統領図書館に資料を照会し、一次資料を取り寄せ、歴史的観点から分析を継続した。最終的に、同研究は、2013年3月締切の日本政治学会の年報政治学への論文(査読付き)提出に至り(審査中)、また2013年6月の日本比較政治学会の年次大会(於神戸大学)で報告する機会を得た。目下、この方針に沿い、より厚みを持たせるため研究を継続している。

そこで本研究では、なぜ、レーガン政権以降、福祉縮減のためのウェイバー条項の運用が拡大したのかという問いを設定した。主にロナルド・レーガン大統領図書館、ジョージ・H・W・ブッシュ大統領図書館、ビル・クリントン大統領図書館において収集した政権内部の資料を用いて、レーガン政権が意図的にウェイバー条項の運用を転用させ、それがその後のウェイバー条項の運用拡大を導いていたことを明らかにした。本研究成果の一部は、2013年日本比較政治学会年次大会にて報告した。既存の研究の限界と新しい研究の方向性を見出し、当初予定していた研究内容に修正を加えることで、より学術的貢献度の高い研究を実施することができた。また質の高い一次資料を入手できたことから、研究計画通りに学会報告の機会を得て、また査読のある学会誌に投稿することができた。当初の計画以上に進展しているといえる。現在の研究方針のまま、研究を継続する。既に現在の研究の大きな枠組みはできているので、肉づけの作業をすることになる。具体的には、既に資料調査をおこなったロナルド・レーガン図書館とクリントン大統領図書館に加え、ジョン・F・ケネディ大統領図書館、ジョージ・H・W・ブッシュ大統領図書館の資料を収集し、歴史的叙述の内容を深め、より説得力のある議論にできるよう努めることになる。(抄録なし)
浮体構造物を用いたメガコンテナターミナルシステムの基礎分析

フレキシビリティーのある浮体構造物(通称、メガフロート)に着目し、これをコンテナターミナルに適用することにより、近年、就航した超大型コンテナ船が寄港するハブ港での効率的迅速な荷役を実現させるターミナルレイアウトならびに荷役オペレーション方式の代替案を検討することが本研究の目的である。今年度では、昨年度開発したバーススケジューリング最適化法を用いて、いくつかのメガフロートによるコンテナターミナルのデザイン代替案に対して、生産性評価のためにシミュレーション実験を実施した。具体的には、以下の2つの研究成果を挙げた。1.シミュレーション実施のために大規模コンテナターミナルの寄港船の船型や取扱貨物量を想定するために、コンテナ航路ネットワークに関する研究を行い、この成果をTrans Res E誌に発表した(印刷中)。さらにシミュレーションに必要なターミナル内でのトランシップコンテナの取り扱いに関する運用問題について研究し、その成果をTrans Res E誌に発表した(印刷中)。2.ターミナルのいくつかの代替案を想定してシミュレーション実験を実施した結果、既存の直方体レイアウトのコンテナターミナルに比べて、山形形状のレイアウトのコンテナターミナルは総在港時間の短縮化において優位であることが明かになった。この研究成果を日本航海学会で口頭発表した。これらの成果により、メガフロート利用を前提とした革薪的なデザインのコンテナターミナルの優位性について基礎的な知見が得られた。フレキシビリティーのある浮体構造物(通称、メガフロート)に着目し、これを既存のコンテナターミナルに付加的に適用することにより、近年、就航した超大型コンテナ船が寄港するハブ港での効率的迅速な荷役を実現させるターミナルレイアウトならびに荷役オペレーション方式の代替案を検討することが本研究の目的である。今年度では、以下の2つの研究成果を挙げた。1.メガフロートによるコンテナターミナルの生産性を向上させるためのバーススケジューリング法の開発を行った。具体的には、船がターミナルに停泊している(バース待ちの時間を含む)在港時間と荷役後出港する時間の2種類の時間の2目的最小化問題としてバーススケジューリング問題を定義して、その効率的な解法を開発した。2.同形態のターミナルの新たな代替案を考案し、そのターミナルの基本的な性能を評価するシミュレーションモデルを開発した。このシミュレーションモデルは本格的なものではなく、この形態のターミナルの基本的な性能を評価するものであるため、上記のようなバーススケジューリング機能は組み込まず、ターミナル内の各種荷役機器の動作の再現のみを行っている。これらの成果により、来年度で行う各種ターミナルデザイン代替案での本格的なシミュレーションの環境が整備された。したがって、来年度では、ターミナルの生産性に最も重要であるバースケジューリング機能をシミュレーションモデルに内包させ、本格的なシミュレーションを実施する。
不全心筋の細胞内Ca^<2+>ハンドリング異常とACE阻害薬の予防効果に関する研究

1012週齢のWistar-Kyotoラット(WKY)の左冠動脈起始部を結紮して心筋梗塞を作成した。心筋梗塞作成後6週間目に心臓を取り出し、酵素処理により単一心筋細胞に分離した。コントロールとしてsham手術を行った同週齢のWKYを用いた。心筋細胞にCa^<2+>感受性蛍光色素のindo-1を負荷し、細胞内Ca^<2+>トランジェントと細胞収縮の同時測定を行い、筋小胞体機能ならびに収縮蛋白Ca^<2+>感受性の変化を検討した。細胞内Ca^<2+>トランジェントと細胞収縮はともに、不全心筋細胞で正常心筋細胞と比較してその時間経過が延長していた。したがって、不全心筋細胞では筋小胞体機能の低下が示唆され、さらに筋小胞体機能低下と細胞収縮能低下の間に関連が認められた。次に、梗塞作成後1週間目よりACE阻害薬のカプトプリルを投与し、ACE阻害薬の心不全発症予防効果と心不全に伴う細胞内Ca^<2+>ハンドリングと細胞収縮異常に対する効果を検討した。細胞内Ca^<2+>トランジェントと細胞収縮はともに、不全心筋細胞でその時間経過が延長したが、ACE阻害薬投与によりいずれも改善を認めた。したがって、ACE阻害薬による心不全抑制効果には細胞内Ca^<2+>ハンドリングの改善が関与している可能性が示された。本研究は不全心筋における細胞内Ca^<2+>ハンドリングの変化に焦点を当て、(1)Ca^<2+>ハンドリング異常発生のメカニズムおよび心不全発症との関連、(2)ACE阻害薬の心不全予防効果のメカニズムを解明することを目的としたものである。平成9年度は第一に、心不全モデル動物としてラットを用いて心筋梗塞後心不全発症モデルを確立した。本モデルは、左冠動脈前下行枝結紮により心筋梗塞作成後、数週間の経過で心不全を発症するものである。しかし、冠動脈結紮手術後の死亡率は約7080%と非常に高率であり、さらに心不全を発症するものは生存例の約50%、すなわち心筋梗塞作成後心不全を発症するものの割合は全手術例の約10%であった。第二に、心臓を酵素処理して分離した単一心筋細胞にCa^<2+>感受性蛍光色素のindo-1を負荷し、細胞内Ca^<2+>トランジェントと細胞収縮の同時測定を行い、筋小胞体機能ならびに収縮蛋白Ca^<2+>感受性の変化を検討した。したがって、不全心筋細胞では筋小胞体機能の低下が示唆され、さらに筋小胞体機能低下と細胞収縮低下の間に関連が認められた。しかし、収縮蛋白Ca^<2+>感受性に関しては両細胞間で明かな差は認められなかった。平成10年度は、ラットの左冠動脈前下行技を結紮して心筋梗塞を作成し、梗塞作成後1週間目よりACE阻害薬のカプトプリルを投与し、ACE阻害薬の心不全発症予防効果と心不全に伴う細胞内Ca^<2+>ハンドリングと細胞収縮異常に対する効果を検討した。(1)ACE阻害薬投与により心不全の発症、進行は有意に抑制された。(2)細胞内Ca^<2+>ハンドリングと細胞収縮に関しては、昨年度と同様に心臓を酵素処理して分離した単一心筋細胞にCa^<2+>感受性蛍光色素のindo-1を負荷し、細胞内Ca^<2+>トランジェントと細胞収縮の同時測定を行って検討した。筋小胞体機能ならびに収縮蛋白Ca^<2+>感受性の変化を検討した。細胞内Ca^<2+>

トランジェントと細胞収縮はともに、不全心筋細胞でその時間経過が延長するが、ACE阻害薬投与によりいずれも時間経過の延長が抑制された。
医学領域の諸現象の数理モデルとその解析

星野は腫瘍の血管新生をモデルとした反応拡散方程式系(Othmer-StevensモデルやAnderson-Chaplainモデル)を一般化したものを主要研究対象として、ヘルダー空間における適切性・リャプノブ関数の存在を示した。また数式処理ソフトMapleによってモンテカルロ法によるシミュレーションプログラムを組んだり、解の挙動の理論解析の準備や理論の説明に有効なシミュレーション例を有限要素法ソフトFlexPDEにより作成した。さらに今までに得られた結果(理論・数値計算)を日本応用数理学会数理医学研究部会やシンポジウム等の研究集会において発表した。久保は腫瘍血管新生に関連する反応拡散方程式系から導出される退化型双曲型方程式の解の構成と漸近挙動について、特に初期値の形状が定数状態からの摂動が小さい場合に対してガレルキンの方法を適用して考察した。石井はBence-Merriman-Osherによって考案された平均曲率流の近似計算アルゴリズム(BMOアルゴリズム)について研究し、Allen-Cahn方程式に対する漸近解析の方法と符号付き距離関数を用いて、BMOアルゴリズムから直接的に平均曲率流方程式を導くような収束の証明を与えた。またコンパクトで滑らかな平均曲率流の場合にBMOアルゴリズムの収束の速さを求め、それが最良であることを平面における円周の場合に示した。内藤は運動性の活発なProteus mirabilisを用いて、数種類の固形培地、半流動培地および培養温度の違いによる運動性の相違について観察した。適当な条件を決定しデータの収集を行い、主に微生物の増殖を記述する不連続非線型項をもつような数理モデルの妥当性を考察した。星野は1.遺伝学に関連するフィッシャー型反応拡散方程式に対する複雑な挙動をもつ解の存在、2.腫瘍の血管新生に関連する反応拡散方程式系に対する解の構成について研究している。フィッシャー型方程式の研究に関しては、一般の初期値から出発した解が十労な時間経過があってもある特定の進行速度の(あるいは波形の)進行波解には近づかず、常に変化するような特異な挙動を示すものを捉えようとして、大阪大学大学院・鈴木貴氏と研究している。腫瘍の血管新生に関連する方程式系については(今後の研究の基盤となる)ヘルダー空間における適切性・リャプノフ関数の存在を示すとともに、数式処理ソフトによって平面における血管新生のシミュレーションプログラムを組んだ。久保は腫瘍の血管新生に関連する反応拡散方程式系から導かれる退化型双曲型方程式の解の構成と漸近挙動について、おもにガレルキンの方法を適用して考察している。さらに安定な解の構成について鈴木貴氏と共同研究中である。石井は冪の非線型項をもつ反応拡散方程式に対する解の爆発後の延長について研究している。対応する常微分方程式の解の挙動を参考にして、適当な変換を熱方程式に施して得られる非線型熱方程式の解の存在と一意性について、鈴木貴氏と共同研究中である。内藤は様々な細菌の運動能を測定し、微生物の細胞増殖について新しい数値シュミレーションの可能性について研究している。半流動培地における運動性細菌の拡散傾向を測定し、結果を解析してモデルおよび解析方法の妥当性について検討し、新たな知見が得られる可能性を探っている。星野は腫瘍の血管新生に関連する反応拡散方程式系に対する解の構成について研究している。今年度は1998年にAnderson-Chaplainが提出した未知関数が3つのモデルに対して、今後の研究の基盤となるヘルダー空間における適切性・リャプノブ関数の存在を示した(鈴木貴氏との共同研究)。さらに解の挙動の解析や理論の構成を行うための準備として有限要素法による数値計算を行い、平面における腫瘍血管新生のシミュレーション例を作成した。またこれらの結果を日本応用数理学会において発表した。得られた結果がDifferential and Integral Equationsに掲載された。石井はBence-Merriman-Osherによって考案された平均曲率流の近似計算アルゴリズム(BMOアルゴリズム)について研究し、以下のような結果を得た: