hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統合失調症の遺伝学的解析

申請者らのグループは日本人統合失調症を対象に全ゲノム関連解析を行い、4つの遺伝子kalirin (KALRN), EPH receptor B1 (EPHB1), vav 3 guanine nucleotide exchange factor (VAV3), pericentrin (PCNT)で関連シグナルを見出した。そこでこれら4つの遺伝子を対象にして統合失調症の発症に対して強い影響を有する頻度の低い変異(rare variant)の探索を行った。DNAマイクロアレイを用いて各遺伝子の全エクソンのリシーケンシング解析を行い、各遺伝子において頻度1%以下の稀なミスセンス変異を見出した。特にKALRN、EPHB1遺伝子では各々11個、6個のミスセンス変異を同定した。ケース・コントロールサンプルを用いて、同定された変異と本疾患との関連を遺伝統計学的に検討した結果、KALRN遺伝子のP2255Tが統合失調症と有意に関連を示した。また、複数の変異をまとめて関連を解析するcombined association解析を行ったところ、KALRNの複数の稀なミスセンス変異が本疾患と有意に関連することを見出した。in silico解析によってこれらの関連を示したミスセンス変異の機能的な意義と進化的な保存性が示された。以上から、KALRN遺伝子の稀なミスセンス変異が統合失調症の発症に関連することが示唆された。本研究の意義は全ゲノム関連解析で示唆された遺伝子を対象に稀な変異の探索を行い、効果の大きな(オッズ比2程度)ミスセンス変異を同定した点にある。統合失調症の遺伝学研究はこれまでのありふれた変異(common variant)の解析から稀な変異(rare variants)の解析へ焦点が移りつつあり、本研究の成果はその先駆けとなった。
半導体モノリシック光波合成・任意ユニタリ変換光集積回路の創出

(1)量子井戸型偏波制御器の設計と試作前年度に開発した量子井戸型偏波制御器の高速化と省電力化を図るために,逆バイアス駆動により量子閉じ込めシュタルク効果を用いた変調素子を試作実証した.並行して,さらなる高性能化に向けて量子構造の最適化を進めている.(2)偏波解析素子の設計と試作前年度に作製した量子井戸型受光素子を搭載した完全にモノリシックな集積回路を評価し,ポアンカレ球面上の任意の偏波状態を検出できることを実証した.さらに,高感度化に向けて, 4ポート構成を新たに提案し,素子パラメータの設計を完了した.現在, 4ポート素子の作製を進めている.(3)光波合成チップの設計と試作前年度に提案したランダム信号を用いた駆動手法を大規模光波合成チップに適用し,その有効性を実験的に検証した.同時に, 2次元化に向けて,回折格子カプラを集積した素子の試作を行った.これらの素子の応用の一つとして, 2次元イメージング実験を進めている.(4)ユニタリ変換チップの設計前年度に作製した3×3ユニタリ変換チップを用いて,任意光ユニタリ変換機能を実験的に検証した.並行して,作製誤差に対して耐性のある新規構造の素子を完成させ,評価を進めている.平成29年度中に目標としていた偏波制御器と偏波解析器の高性能化については,概ね予定通り成果が得られている.特に,高速偏波変調方式に応用できる可能性が得られたのは,当初計画していた以上の成果である.また,光波合成素子に関しては,前年度までに考案したランダム信号を用いて駆動する手法が,大規模回路において有効に機能することを実証している.今後2次元アレイに展開することで,光イメージングへの応用実験を行う予定である.一方,ユニタリ変換素子については,前年度に数値解析により実証した干渉計型カプラを用いた新規構成の素子試作が完了し,実験的に検証することに成功している.作製誤差耐性の高い新規構造と10×10素子の設計と試作も終えており,順調に開発が進むと見込んでいる.以上の結果として,各種大規模光回路の試作から評価までのプロセスを円滑に進められる環境が整っている.平成29年度に設計した4ポート型偏波解析回路の作製と実証を行う.さらに,量子井戸偏波変調器の素子構造を改良し,高速かつ高効率動作を実証する.光波合成回路に関しては,提案したランダム駆動手法が大規模な1次元光波合成素子に対しても有効に機能することが明らかになったので,回折格子を用いることで2次元光イメージングを実証する.さらに,電流注入型素子を用いた高速化,および,光増幅器集積型素子を用いた高出力化を目指す.ユニタリ変換素子に関しては, 3×3回路を用いた実証実験に成功したので,大規模化と高速化を目指す.さらに,作製誤差に対して耐性のある新規構造について,その有効性を実証する.以上により,光波合成回路およびユニタリ変換回路を完成させる予定である.(1)偏波制御器の設計と試作アダプティブ光波合成回路の実現に向けて,偏波状態の制御が必要となる.そこで,ハーフリッジ型導波路構造を用いた偏波制御器を新たに提案し,設計と試作を行った.ハーフリッジ型偏波変換部において入力光を円偏波に変換し,偏波依存型位相変調器に印加電圧を加えることで,任意の偏波状態を出力する.二つの電極への印加電圧を調整することで,ポアンカレ球面上の任意の偏波状態に変換できることを実証した.一方,上記の実験では, InGaAsPバルク結晶のポッケルス効果とフランツケルディッシュ効果を用いたが,目的とするアダプティブ光波合成回路上に実装する上で,十分な変調効率が得られないことが明らかになった.そこで,効率の改善に向けて,量子井戸構造を導入した新規構造の設計を開始し,数値解析と素子の試作を進めているところである.(2)垂直方向光結合器の設計と試作アダプティブ光波合成回路を実現する上で不可欠となるもう一つの要素技術,垂直方向光結合器について,各種方式の検討を行った.当初計画では,斜めドライエッチングによる作製手法を検討していたが,均一性と再現性の観点から,大規模光回路の作製には適さないことが明らかになった.そこで方針を変更し,塩酸とリン酸を組み合わせたウェットエッチプロセスによって45°ミラーを形成する手法を検証した.プロセス条件の最適化,および,反射特性の数値シミュレーションにおいて良好な結果が得られている.現在,垂直結合器の試作を進めているところである.(3)光波合成チップの設計と評価系の整備(1), (2)の結果を基に5×5二次元光波合成チップの設計を行い,レイアウト設計をほぼ完了した.並行して,作製したチップを適切に評価するための測定系の準備を進めている.近視野像と遠視野像を同時に測定できる光学系を構築し,一次元フェーズアレイチップを用いた予備実験を行った,簡単な一次元ビームスキャン実験を試み,応答時間が計測できることを確認した。(1)量子井戸型偏波制御器の設計と試作光波合成回路上での偏波状態制御を実現するハーフリッジ型偏波制御器の効率改善に向けて, InGaAlAs/InAlAs量子井戸構造を導入した新規構造を設計し,素子の試作を行った.その結果,量子井戸層におけるバンドフィリング効果を用いることで,非常に効率良く偏波依存位相制御が得られることを実証した.(2)偏波解析素子の設計と試作(1)の偏波制御器を多数集積して駆動する上で,チップ内の各導波路における光の偏波状態を正確にモニタする技術が必要になる.

そこで,ハーフリッジ型導波路構造を用いた偏波アナライザ集積素子を新たに提案した.原理検証のため,まず受動回路部を試作し,設計通りに機能することを実験的に確認した.(3) 5×5光波合成チップの設計と試作前年度に開発したウェットエッチプロセスによる垂直結合器の試作結果をもとに, 5×5光波合成チップの設計と試作を行った.有限差分時間領域法とフーリエ光学解析により遠視野像を計算し,十分な特性を得るためのアレイピッチと回路レイアウトを抽出した.ドライエッチングによる導波路形成とウェットエッチングによる垂直結合器の形成を組み合わせたプロセスを構築し,素子を完成させた.現在試作した素子の評価を進めているところである.(4) 4×4ユニタリ変換チップの設計大規模ユニタリ変換チップの実現に向けて,まず, 4×4ユニタリ変換チップを設計した.当初は, 2×2可変カプラを多段に接続する方法を検討していたが,ポート数拡張に伴って光損失が増大することが明らかになったため,干渉計型光カプラを用いた新規手法を提案し,検討を進めている.平成27年度中に目標としていた偏波制御器の高性能化,および,能動光素子とのモノリシック集積化については,基盤技術の開発が完了し,概ね予定通りである.また,垂直結合器についても,ウェットエッチプロセスによる構造の最適化とプロセス条件の抽出が完了し, 5×5光波合成素子の試作を完成している.評価を進める状況であり,順調に計画が進んでいる.一方,ユニタリ変換素子に関しては,当初予定していた方法では損失が大きくなることが分かり設計の見直しが必要となったものの,干渉計型カプラを用いた代替案により実装できる見込みが立っている.当初予定に比べて設計に時間がかかっている一方で,再検討の結果,素子の構造が簡略化されたため,今後,試作が順調に進むと見込んでいる.さらに,大規模光回路の完成を見こして,平成27年度中に多チャンネル任意波形発生・増幅装置を導入し,駆動回路の検証を開始している.以上の結果として,平成28年度以降,各種大規模光回路の試作から評価までのプロセスを円滑に進められる環境が整っている.(1)量子井戸型偏波制御器の設計と試作光波合成回路上での偏波状態制御を実現するハーフリッジ型偏波制御器の効率改善に向けて,量子井戸型変調部と偏波変換部をバットジョイント再成長法によりモノリシックに集積することに成功した.その結果,量子井戸層に電流注入を行うことで高効率かつ高速な偏波制御が実現できることを実証した.(2)偏波解析素子の設計と試作前年度に提案した偏波アナライザ集積素子の応用可能性を検証するために,高速ストークスベクトル変調信号の復調実験を行った.並行して,量子井戸型受光素子を搭載した完全にモノリシックな集積回路を完成させた.現在試作した素子の評価を進めているところである.(3)光波合成チップの設計と試作前年度までに開発した光波合成回路のロバスト動作を実現する上で,ランダム信号を用いて.駆動する新規手法を提案し,数値解析および原理検証実験により有効性を明らかにした.同時に,出力光の高出力化に向けて,光増幅器をモノリシックに集積した素子の設計と試作を行った.並行して,超高密度回路の実現に向けて金属を用いた微小プラズモニック光源を開発し,発振動作を実証した.(4)ユニタリ変換チップの設計前年度に設計した4×4ユニタリ変換チップを試作し,素子を完成させた.現在試作した素子の評価を進めている.
生活習慣病における酸化ストレスからみた運動の効果

生活習慣病患者における酸化ストレスに対して運動の急性効果およびトレーニング効果を検討した。方法:運動習慣のない生活習慣病患者(n=29)を対象とした。1)運動の急性効果:自転車エルゴメータによる一定負荷運動(推定最大酸素摂取量:sVO2maxの50%強度)30分間を行い、運動前、運動終了直前、7分/15分後に採血した。酸化還元能の測定には、Free radical analytical system(AITEC社製)を用いた。Reactive oxygen metabolitestest(d-ROMs)にて酸化能を、Biological antioxidant potential test(BAP)にて還元能を評価し、dROM/BAP比を酸化ストレスの指標とした。2)トレーニング効果:自転車エルゴメータを用い、50%sVO2max、1回30分以上、週2回以上を12週間行った。トレーニング前後に50%sVO2max一定負荷運動を行い運動前後のdROM/BAP比を測定した。結果:1)運動の急性効果:安静時に比べて、50%sVO2max強度の運動中から運動後に、dROM/BAP比は変化しなかった。運動トレーニングにより安静時から運動中、運動後にdROMには変化は認めなかったが、BAPは増加し、dROM/BAP比は有意に低下した。結語:生活習慣病患者において、50%sVO2max強度の運動を酸化ストレスの増大なく行うことが可能であった。トレーニング前に比べ、トレーニング後には運動中のdROM/BAP比が低下したことより、運動トレーニングは、血液中の酸化ストレスが低下させる可能性が示唆された。対象(現在測定を終えた人数)Patient群:運動の可能な運動習慣のない生活習慣病患者:12名Control群:運動習慣のない健康な成人男性(Patient群と年齢を一致):8名方法:測定1.運動の急性効果の測定自転車エルゴメータによる症候限界性多段階運動負荷試験を施行し、最大酸素摂取量を推定した.その結果をもとに50%VO2peak強度で自転車エルゴメータによる一定水準負荷運動30分間を行い、運動の前、運動終了直後、7分後、15分後に以下の測定を行った。血液検査項目上記測定で得られたフリーラジカルレベルと抗酸化力の比を酸化ストレスとした。その他:末梢血一般、AST, ALT,γGTP,尿素窒素、クレアチニン、尿酸、Na、K、Cl、血糖、HbA1c,総コレステロール、HDLコレステロール、LDLコレステロール、中性脂肪、血清鉄、高分子アディポネクチン被験者は現在3ヶ月間の運動トレーニング中であり、3ヵ月後の運動の長期的効果の測定はまだ行っていない.3ヶ月間運動トレーニングの脱落者が多く、被験者が集まりにくく目標人数に達していない.来年度はスポーツクラブの施設使用料金を研究者側で負担することとして、被験者を再募集し、症例数を増やしていく方針である.生活習慣病患者における酸化ストレスに対して運動の急性効果およびトレーニング効果を検討した。1)運動の急性効果:自転車エルゴメータによる一定負荷運動(推定最大酸素摂取量:sVO2maxの50%強度)30分間を行い,運動前,運動終了直前,7分/15分後に採血した。酸化還元能の測定には,Free radical analytical system(AITEC社製)を用いた。Reactive oxygen metabolitestest(d-ROMs)にて酸化能を,Biological antioxidant potential test(BAP)にて還元能を評価し,dROM/BAP比を酸化ストレスの指標とした。2)トレーニング効果:自転車エルゴメータを用い,50%sVO2max,1回30分以上,週2回以上を12週間行った。結果:1)運動の急性効果:安静時に比べて,50%sVO2max強度の運動中から運動後に,dROM/BAP比は変化しなかった。

運動トレーニングにより安静時から運動中,運動後にdROMには変化は認めなかったが,BAPは増加し,dROM/BAP比は有意に低下した。結語:生活習慣病患者において,50%sVO2max強度の運動を酸化ストレスの増大なく行うことが可能であった。トレーニング前に比べ,トレーニング後には運動中のdROM/BAP比が低下したことより,運動トレーニングは,血液中の酸化ストレスが低下させる可能性が示唆された。
酸素反応の局所制御技術の開発

1分子の染色体DNAを末端からDNA断片を調製した上でリンカーDNAと連結し、PCR増幅と組み合わせることによりゲノムDNA解析の大幅な簡素化が期待される。この工程を実現するためには、染色体DNAのような巨大なDNA分子を操作する技術、1分子DNAの切断技術、1分子DNAのリンカーDNAへの連結技術、1分子PCR技術の各要素技術を実現していく必要がある。これらの要素技術の中で、本研究では巨大DNA分子の操作技術および1分子DNAの切断技術に焦点を絞って開発を進めてきた。巨大DNA分子を操作するにあたり、もっとも問題となるのは溶液中の流れに伴うせん断応力によるDNA分子の断片化である。DNA分子にグロビュールと呼ばれる相転移を導入することにより、巨大DNA分子でも断片化を起こすことなく操作できることを明らかにした。また、この構造は高度に凝縮した構造であるために、媒質との間で屈折率が高められると考え、レーザートラップを行ったところ、染色体DNA1分子の直接レーザートラップが可能であることが判明した。1分子DNAの切断技術としては制限酵素反応を局在化する方法が考えられる。現在までにレーザー照射により、約10μm程度の局所的な領域のみ酵素反応の至適温度を実現することにより制限酵素の活性化を局所化することが可能であることを確認した。さらに高精度の温度制御を行うことを目指して、温度により色彩が転移する液晶微粒子を用いて温度制御を行うことを試みたが、転移が不十分で計測・制御が難しいことが判明した。一方、マグネシウムイオン濃度の局所化を用いる方法に関しては、マイクロシリンジをマイクロフィーダによりドライブすることにより、界面の位置の制御が可能であることを明らかにしたが、現在までにはキャピラリー中に固定したDNA分子を対象とする制限酵素反応の局在化は確認されていない。1分子の染色体DNAを末端から断片化した上で、リンカーDNAと連結し、PCR増幅と組み合わせることによりゲノムDNA解析の大幅な簡素化が期待される。その工程の中で不可欠な1分子DNAの切断技術は現在までに紫外線レーザにより実現されているが、この方法では様々な傷害がDNAに生じることは避けられない。本研究の目的は局所的に制限酵素を活性化することにより、1分子DNAの任意の位置でDNAを切断する手法を開発することである。制限酵素活性を局在化する手法としては、局所的な温度を制御することにより制限酵素活性に至適な温度領域を制限する方法と制限酵素活性に必須なマグネシウムイオン濃度を局所的に制御することにより制限酵素活性をマグネシウムイオンが高濃度の領域にのみ制限する方法が考えられるので、本年度はそれぞれの方法について検討を行った。局所的な温度制御を用いる方法に関しては温度により透明度が転移する液晶を用いた温度制御を試みたが、本年度用いた液晶では局所温度制御に用いているYAGレーザの波長(1064nm)に対する吸光度が低く、十分な局所加熱は難しいことが判明した。そこで、平成10年度は他の液晶を用いること、および今年度用いたフィルム状の液晶ではなく、粒状の液晶をDNAを固定したアガロースゲルに混入させ、局所温度制御を実現することを試みる。一方、マグネシウムイオン濃度の局所化を用いる方法に関しては、マイクロシリンジ(ハミルトン,50μl)をマイクロフィーダによりドライブすることにより、界面の位置の制御が可能であることを明らかにした。また、ガラスキャピラリをシラン系化合物で処理することでキャピラリ内壁でのDNA分子の伸張固定も可能であることが確認できた。このDNAを対象にして制限酵素を作用させることにより、キャピラリに伸張重固定されら局所的な切断が確認できるものと考えられる。
高精度な波形予測手法に基づく海溝性巨大地震の強震動と建築構造物の被害予測

本研究では海溝性巨大地震に対する定量的被害予測手法を開発しその有効性を検証するため、次の3つの調査研究を行った。1)震源プロセスの分析と強震動予測手法の開発2)サイト特性の抽出と地下構造のモデル化3)構造物の被害予測モデルの構築1)に関しては、2003年9月以降に十勝・釧路沖で発生したMw6.0から7.0の7つのプレート境界地震について、強震動生成領域の推定を行った。その結果海溝性地震のアスペリティの占有面積は内陸地震より小さめであることを明らかにした。また東南海地震を対象に経験的グリーン関数法を用いて強震動を評価しその妥当性を検証した。さらに10秒までの長周期域を対象にして、K-NETなどの強震動データに対してスペクトル分離手法および統計的経時特性モデル化手法を適用し、統計的グリーン関数を作成できるようにした。この統計的グリーン関数を巨大地震の予測波合成に用いることができる。2)に関しては、千葉市を対象に、収集された地盤情報を地形分類ごとに整理することによって3次元的な表層地盤構造モデルを構築し、その有効性を検証した。また濃尾平野を中心とした地域の地盤震動特性について、強震観測記録を用いて多角的に分析した。併行してレシーバ関数を最小位相推移関数と全域通過関数に分離し、その全域通過関数成分から地下構造をより精度よく推定することを試みた。3)に関しては、実際の観測地震波によってやや長周期域での構造物の応答特性を分析するとともに、常時微動や余震観測記録の応答特性に基づいて構造物モデルを構築する手法を提案し、既往の研究の被害予測モデルと比較検証した。最後に、南海地震を対象に、提案する統計的グリーン関数を用いた予測手法で実際に強震動予測を行い、さらに被害予測モデルを用いて構造物の被害予測を行った。その結果、震源域の地盤が軟弱な地域では震度7の強震動により多大な被害が発生するが、震源から離れた都会ではそれほど大被害とはならないという予測結果が得られた。本研究プロジェクトは、高精度な波形予測手法に基づき、現在その発生が強く懸念されている太平洋沿岸域における海溝性の巨大地震による大都市における地震波形を定量的に予測し、さらに地域の構造物特性を反映させた被害予測モデルを用いて高精度かつ広域の被害予測を行ない、その地震被害シナリオの構築方法を開発・検証することを目的としている。本年度は、まず対象地域のサイト特性を把握するため、そして海溝性の地震の震源スペクトル特性を内陸地震やスラブ内地震の震源スペクトル特性と比較するために、K-Net・KiK-Net・JMA震度計の強震観測記録を用いて、震源・伝播経路・サイト特性の分離を行い、中部および西部日本の広域なサイト特性を得た。この分離解析と平行して、2002年11月に起きた宮城県沖地震(M_j6.1)の断層モデル(強震動生成領域)を強震観測網記録で決定した。その結果、破壊は北から南に進んだことがわかり、断層サイズは15km^2程度に求まった。応力降下量は内陸地殻内地震のアスペリティのそれよりも大きく、震源域の深さ(約45km)もしくは地域性を反映していると考えられる。以上のことから、海溝性地震の震源過程シナリオの構築には、地域性の考慮やアスペリティ特性の深さ依存性の導入が必要であることが指摘される。また、濃尾平野内で観測された地震動に及ぼす

3次元地下構造の影響について分析を深めるとともに、既往の地盤資料をコンパイルすることにより、濃尾平野の3次元地下構造モデルを作成した。さらに、平野内の超高層建物の微動測定を実施し、その周期特性・減衰特性と地震動特性との関係について分析した。耐震設計される構造物の多くを占める中低層RC造の建物耐力を求めるため、微動測定から求めた剛性と兵庫県南部地震の被害率から求めた耐力を用いて実構造物の耐力を推定する新たな耐震性評価法を開発した。本研究プロジェクトは、海溝性の巨大地震による地震波形を定量的に予測し、さらに地域の構造物特性を反映させた被害予測モデルを用いて地震被害シナリオの構築方法を開発・検証することを目的としている。その目的のため本年度は、以下のような検討を行なった。震源については、経験的グリーン関数法を用いた強震動シミュレーションによる2002年11月宮城沖地震(MJ6.2,震源深さ約45km)の震源モデルの推定を行った。推定された強震動生成領域のサイズは、地殻内地震における経験式から推定されるサイズより小さく、深さ依存性もしくはプレート境界の地域性と推察された(岩田)。また、2003年三陸南地震の記録を分析した結果、震源での短周期の励起が大きく内陸地震の経験式の6倍あったこと、震源に近い岩盤観測点では5Hz以上の地盤増幅が大きかったこと、高周波数領域での減衰がf^<-1>に比例し高周波数が減衰しにくかったことが観測大加速度の生成に寄与したことがわかった(佐藤)。微地形の影響を検討するため、常時微動計測、地震観測、数値解析を行った。その結果、成層地盤仮定に基づく検討手法はおおむね妥当であるものの、表層の地形・地盤構造が複雑に変化しているような地域においては精度が不足しており、多次元モデルによる検討が必須であることが確認された(中井)。建築物の崩壊挙動の推定のため、複数の建築物を対象に強震観測を実施し、中小地震動時の建築物の振動挙動を実証的に明らかにした。その結果、建築物の振動挙動は、雑壁などの非構造材や動的相互作用が多大な影響を与えていることが明らかになった。そこで、一つの建物を対象に、塑性履歴性状まで考慮した詳細なモデル化を行い、実証データを模擬できるモデルを構築した(福和)。一方、九州大学の建物を対象に微動観測結果と設計図書に基づいて中低層RC建物の非線形応答解析モデルを構築し、その応答結果を兵庫県南部地震の被害率を再現するように造られた長戸・川瀬モデルと比較してほぼ同程度の耐力であることを確認し、被害予測用建物モデルの構築手法を提案した(川瀬・清家)。本年度は、巨大地震の被害予測手法確立に向け、以下のような検討を行なった。1.K-NET、KiK-net、JMA震度計観測網の強震観測データに基づき、スペクトル分離手法によってサイト特性を分離抽出し、さらにそのサイト特性に適合するような地下構造を同定した。次に最大加速度、最大速度、および計測震度用換算加速度AOのサイト特性と地盤の平均S波速度との対応関係を求めた。その結果最大速度やAOのサイト係数は地表から10mまでの平均S波速度と最も相関がよいことがわかった。さらに得られたサイト特性とGIS情報から得られる土地利用条件のカテゴリおよび標高との相関関係から回帰直線を求めた。これによりサイト増幅特性を面的に推定できるようになった。
アパタイト複合エレクトレット吸着体によるパンデミック阻止ウイルスフィルターの開発

ウイルスに対する静電誘引力を示す、水酸アパタイトナノ結晶(HAp)に一定電圧を印加した(エレクトレット化)E-HApを作製した。繊維芽細胞やバキュロウイルスを用いた測定結果からは、エレクトレット化による吸着量・挙動の変化は観測されなかった。しかし、バキュロウイルスはHAp表面にはポリスチレンと比べて、3倍以上、静電的に吸着した。ウイルス不活化にはさらにHAp表面のウイルス不活化物質の固定化が必要である。ウイルスに対する静電誘引力を持ち、吸着したウイルスを不活化させるため、本年度はハイドロキシアパタイトナノ結晶(40nm長径)をポリスチレンなどの高分子膜に電気泳動堆積法を用いて結合させた。原子間力顕微鏡による観察の結果、ハイドロキシアパタイトナノ結晶は単一層を形成して高分子膜に堆積・結合することを見出した。さらに、成膜したナノ結晶は超音波処理などにより遊離せず、強固に結合していた。本手法は、様々な形状を持つ高分子腺、(多孔質・繊維形態など)にも応用が可能なことから有効であると考えられる。脂肪酸としてリン酸脂質を用いてハイドロキシアパタイトとの複合吸体の作製条件の検討を行った。検討には、水晶振動子マイクロバランス法(QCM)を用いた。その結果、リン酸脂質は溶液中でマイクロスフェアーを形戌し、ナノ結晶表面において多層的に吸着することを見出した。脂肪酸との複合化は、用いる溶媒の成分が重要であることを明らかとした。今後の複合化条件の最適化が期待できる。また、細胞培養によるGFP遺伝子を導入したバキュロウイルスの感染力を調べるため、ハイドロキシアパタイトと細胞との相互作用に関してQCM法を用いてその場計測を行った。線維芽細胞を用いて行った結果、ハイドロキシアパタイトナノ結晶表面に良好に吸着・増殖することを明らかとした。ハイドロキシアパタイト表面に付着したウイルスの感染力試験方法の確立ができた。これらの結果から、近い将来、感染爆発(パンデミック)を引き起こすウイルスの感染を防ぐ高機能性ウイルス除去フィルタの基本設計を立てることができた。ウイルスに対する静電誘引力を持ち、吸着したウイルスを不活性化させるため、本年度は、昨年度に引き続き、水酸アパタイトナノ結晶を電気泳動堆積法により金表面に結合させたセンサを中心に検討を進めた。ウイルス表面にはタンパク質や多糖類などが存在することから、タンパク質や多糖類と水酸アパタイト結晶との相互作用解明を行った。本年度は、300°Cで100V/cmの電圧によってエレクトレット化した水酸アパタイトナノ結晶を作製し、金表面に結合させたセンサを作製した。タンパク質としては、フィブリノーゲンやアルブミンなどを用い、リン酸緩衝溶液中で吸着挙動の解析を行った。表面プラズモン共鳴法(SPR)及び水晶振動子マイクロバランス法(QCM)を用いた。エレクトレット化によるタンパク質の吸着量には殆んど差が観測されなかった。また、多糖類は水酸アパタイト表面には殆んど吸着しないことを明らかとした。昨年度に確立した繊維芽細胞等の株化細胞を用いた測定結果及びバキュロウイルスを用いた測定結果からも、エレクトレット化による吸着量・挙動の変化は観測されなかった。しかし、水酸アパタイトとポリスチレン表面においてはバキュロウイルスの吸着量が異なり、約3倍高い値(135Hz;15MHz周波数)を示すことが分かった。今後は吸着したウイルスの感染力に関して明らかにすることが必要である。ウイルスに対する静電誘引力を持ち、吸着したウイルスを不活性化させるため、水酸アパタイトナノ結晶(HAp)及び300°Cで100V/cmの電圧によってエレクトレット化したHApを用いて、電気泳動堆積法により金表面に結合させたセンサを作製した。ウイルス表面にはタンパク質や多糖類などが存在することから、蛋白質や多糖類とHApとの相互作用を解明した。エレクトレット化によるHApに対するタンパク質の吸着量には殆んど差が観測されなかった。さらに多糖類は殆んどHAp表面に結合しなかった。繊維芽細胞等の株化細胞を用いた測定結果及びバキュロウイルスを用いた測定結果からも、エレクトレット化による吸着量・挙動の変化は観測されなかった。しかし、HApとポリスチレン表面においてはバキュロウイルスの吸着量が異なり、約3倍高い値(135Hz;15MHz周波数)、すなわち静電誘引力を示した。この吸着量の違いを明らかにするため、ファイブロネクチン、アルブミン(BSA)、ウシ血清蛋白質や蛋白質二成分系溶液などを用い、リン酸緩衝溶液または細胞培養液中でのHAp表面への吸着挙動を表面プラズモン共鳴法(SPR)と水晶振動子マイクロバランス法(QCM)を用いて解析を行った。その結果、BSAや免疫グロブリンが共存する場合、BSAのカルボキシル基やイミダゾール基が表面のカルシウムサイトと反応し、さらに免疫グロブリンが表面のリン酸基と反応することを明らかとした。

さらに、これら蛋白質の初期の結合が細胞(肝細胞・繊維芽細胞・骨芽細胞)の形態や機能に影響を与えることを定量的に明確にした。以上の結果から、ウイルスフィルタとしての応用はエレクトレットHApだけでなく、純粋なHApでも静電誘引力があるが、ウイルスを不活化させるにはさらにHAp表面のウイルス不活化物質の探索が必要である。
ターゲット遺伝子法によるグリアネットモデルサルの同定と繁殖の試み

ニホンザル・マーモセットなどの非ヒト霊長類をモデルとしたグリアネットワークの研究基盤を構築した。(1)遺伝子多型がもたらす表現型の解析と(2)幹細胞システムの利用による遺伝子変異個体の解析と保存と通じて、分子エビデンスに基づくモデルサルの探索を行った。(1)については前年度までに、磁気結合細胞分離法(MACS)で各種グリア細胞をニホンザルやアカゲザルの脳から単離し、RNAseqにより発現遺伝子を同定することに成功した。そこで本年度は、さらにサンプル数を増やしてこれらの結果の再現性をチェックすると共に、同定されたグリア特異的な遺伝子の多型解析を進めた。約100個体(ニホンザル、アカゲザル等)の霊長類血液由来ゲノムDNAサンプルより個体ごとにラベルをつけて単離し、次世代シークエンサーによりアミノ酸変異や挿入欠失等を検討した。その結果、グリアに発現する遺伝子の変異(染色体の大規模重複や数種類の遺伝子のSNP)を同定した。また、(2)についてはこれらの遺伝子変異の影響をiPS細胞からグリア細胞に分化誘導する系を用いて評価を行った。特にドイツとの共同研究により効率的に分化誘導する系が確立しつつある。この実験系や直接動物から採取した脳サンプルを分画した系を用いて、変異個体における遺伝子変異の発現に与える影響を評価することが可能になった。その結果、野生型に比べて遺伝子変異のある個体は、グリアに発現するいくつかの遺伝子の発現量が変化することがわかった。29年度が最終年度であるため、記入しない。霊長類におけるグリアアセンブリによる脳機能成熟機構に迫るため、MACS(Magnetic-activated cell sorting)による霊長類(ニホンザル、アカゲザル)グリア細胞の分離とRNAseqによる発現遺伝子の網羅的解析を試みた。まず、出生直後のニホンザルまたはアカゲザル合計3個体から新鮮な脳組織を単離し、プロテアーゼを付加したdissociation buffer中でホモジナイズすることにより、細胞を分離した。その後、anti-GLAST、anti-O4、そしてanti-CD11b抗体を結合したビーズにより、それぞれアストロサイト、オリゴデンドロサイト、そしてミクログリアを単離することを試みた。固定していない新鮮な脳組織を計画的に取得することが困難な場合が多いため、新鮮なうちに一旦凍結した組織から細胞を単離した結果、効率は低いながらもそれぞれの抗体に反応する細胞を捕集し、RNAを抽出することができた。現在、これらの細胞に発現する遺伝子について、RNAseqによる網羅的な解析を行っている。また、これまでに同定した遺伝子変異ニホンザル(N2006等、ニホンザルバイオリソース由来、BCR, LOC709740, CYTSA, ADORA2A, UPB1, C22orf13, SNRPD3, LOC708086, GGT1のduplication等)の細胞レベルでの表現系解析のため、ニホンザル線維芽細胞からの幹細胞作成とニューロン・グリアへの分化誘導を試みている。ヒトやチンパンジーの線維芽細胞に比べるとニホンザルの線維芽細胞は遺伝子導入効率が悪く、初期化が困難であったが、ウイルスベクターを用いることにより、iPS細胞は作成できた。MACSによる発現遺伝子の解析ができたためニホンザル・マーモセットなどの非ヒト霊長類をモデルとしたグリアネットワークの研究基盤を構築した。引き続き、発現遺伝子の解析やiPS細胞の作成を実施すると共に、ターゲットキャプチャによる変異個体のスクリーニングを行う。
機械スイッチ式非線形回路による振動発電素子の発電量向上と広帯域化

本研究では,振動発電素子の発電量向上と発電可能な周波数の広帯域化を狙い,機械スイッチ式非線形回路を開発した.機械スイッチとして,折り畳みバネ構造を設計し,高発電量化と広帯域化に必要な条件を明らかにした.また,非線形回路を利用した発電素子の性能を予測するため,電子回路と機械振動を連成解析する手法を確立した.解析の結果,非線形回路は発電量の向上を実現するが,一方で,電圧の昇圧により振動を抑制し発電量を下げる場合もあることを明らかにした.従来の電気スイッチと機械スイッチの性能比較をシミュレーションと実験の双方から検証し,電気機械結合が強い素子では機械スイッチが優れた性能を有することを明らかにした.IoT用の無線センサモジュールの小型電源として,振動発電素子が注目されているが,小型化,高発電量化,発電可能な周波数帯域の広帯域化の3つが課題であった.本研究では,これらの課題を解決する手法として,折り畳みバネ構造と機械スイッチ式非線形回路の開発を行った.1.小型化と広帯域化を実現するため,FEM解析により折り畳みバネ構造の最適化を検討し,実験による検証を行った.発電は折り畳みバネ構造に貼付した圧電材より得られる.折り畳みバネ構造の厚さ,高さ,そして錘の位置を最適化することで,1次と2次の振動モードの共振周波数が重なり,広帯域化が可能になることをシミュレーションにより確認した.次に,実際に素子を製作し,20mm×20mm×20mmと小型のサイズの素子から従来の片持ち梁構造の約7倍の広帯域化が得られることを実証した.2.機械電機エネルギの変換効率を高める非線形回路を実現するため,機械スイッチの構造の設計,非線形回路の回路パラメータを最適化するシミュレーション技術を確立した.機械スイッチにスプリングプランジャを取り込み,スイッチングがソフトに接触できる構造を採用した.シミュレーション技術はComsol,Matlab/Simulink,Simelectronicsを併用して開発し,機械力学的および電気回路素子のパラメータの最適化を検討した.シミュレーションにより最適化された非線形回路を利用することで,発電量が標準回路の2倍ほど上昇することを実証した.以下の理由で,当初の予定の通り進んでいる.小型化と広帯域化を実現する折り畳みバネ構造をFEM解析により決定することができた.実際に製作した最適構造の素子は,初期評価の段階ではあるが,発電周波数帯域が一般に用いられる片持ち梁構造より7倍大きい値を示した.また,スプリングプランジャを機械スイッチに取り込み,物理的な衝突を避けソフトにスイッチングできる機構を考え出した.更に,簡易な機械振動系モデルと非線形回路を組合わせた発電シミュレーション技術を確立し,発電量が標準回路の2倍になることを実験で確認した.これらの成果を国内学会で4件,国際学会で1件発表済みであり,今年度に論文投稿を予定している.IoT用無線センサモジュールの小型電源として振動発電素子が注目されているが,小型化,高発電量化,発電可能な周波数帯域の広帯域化の3つが課題であった.前年度では,折り畳みバネ構造と機械スイッチ式非線形回路が3つの課題に有効であることを実証した.最終年度では,独自の発電シミュレーション技術を開発し,本研究で提案した機械式スイッチ非線形回路と他の研究機関で推進されている電気式スイッチ非線形回路の性能比較を検討した.1.機械スイッチと圧電型発電素子を1自由度系でモデル化し,変位と発電量を数値計算する「機械-電気双方向連成解析法」を開発した.この計算手法の特徴は,発電時に刻時変化する圧電体の制振力と電流量を機械振動と電子回路にフィードバックしている点で,現実の素子の特性を予測できる.その結果,機械スイッチ非線形回路では,変位が一定になっても発電量が上昇する特異な現象を発見した.また,この現象を実験でも確認した.この現象を利用すれば,発電量の向上と高い機械的信頼性を両立する発電素子の開発が可能である.2.次に,開発した計算手法を電気式スイッチ非線形回路にも適用し,機械式スイッチ非線形回路との性能比較を検討した.その結果,先述の特異な現象のおかげで低加速度領域では機械スイッチの方が電気スイッチよりも高い発電量を示すことが分かった.この理由は,スイッチの作動原理に起因することを解明した.電気式スイッチは変位が最大/最小になるごとに作動して,その度に圧電制振力により変位が小さくなり発電量が低下した.一方で,機械式スイッチは変位がギャップ距離を超えたときのみ作動するため,スイッチが閉じて変位が小さくなっても再びギャップ距離に変位が回復するまでスイッチが作動しない「スイッチスキップ現象」を示す.これにより,変位が一定になっても発電量が増加し,電気スイッチよりも高い発電量が得られることが分かった.本研究では,振動発電素子の発電量向上と発電可能な周波数の広帯域化を狙い,機械スイッチ式非線形回路を開発した.機械スイッチとして,折り畳みバネ構造を設計し,高発電量化と広帯域化に必要な条件を明らかにした.また,非線形回路を利用した発電素子の性能を予測するため,電子回路と機械振動を連成解析する手法を確立した.解析の結果,非線形回路は発電量の向上を実現するが,一方で,電圧の昇圧により振動を抑制し発電量を下げる場合もあることを明らかにした.

従来の電気スイッチと機械スイッチの性能比較をシミュレーションと実験の双方から検証し,電気機械結合が強い素子では機械スイッチが優れた性能を有することを明らかにした.前年度では主に,折り畳みバネ構造の最適化と機械スイッチの構造および非線形回路の最適化をシミュレーションにより検討し,実験でその効果を検証した.しかし,開発したシミュレーションは,折り畳みバネ構造と機械スイッチ式非線形回路を全て含んだ機械・電気連成解析ではない.本年度では,個々に作成したシミュレーション技術を組み合わせたより実践的な機械・電気連成解析の技術の開発に取り組む.スプリングプランジャを用いた機械スイッチは理想的なスイッチング特性を示したが,素子全体の体積が大きくなる欠点がある.そこで,スプリングプランジャの代替として,板バネを用いた小型のスイッチング機構の開発に取り組む.前年度の成果により,折り畳みバネ構造の基本コンセプトは確立することが出来た.本年度は,前年度の基本構造をベースにして更なる広帯域化が可能な構造の開発に取り組む.前年度は長方形の薄板を折り畳んで構造を作製していたが,本年度は放電加工やフォトリソグラフィを用いて,より複雑な構造の開発に取り組む.振動発電
境界層乱流構造とスカラ輸送に及ぼす壁面ブロック効果

乱流境界層の外部に存在する乱れが壁面近傍の乱流構造と熱輸送に及ぼす影響について,風洞を用いた室内実験と三次元直接数値計算(DNS)により明らかにした.実験とDNSの結果,境界層外に存在する格子乱流によって,境界層内の速度変動とレイノルズ応力が著しく減少することがわかった.壁面からの熱輸送を伴う実験では,境界層外乱れによって境界層内の温度変動と鉛直方向熱フラックスも減少することが明らかとなった.乱流境界層の外部に存在する乱れが壁面近傍の乱流構造と熱輸送に及ぼす影響について,風洞を用いた室内実験と三次元直接数値計算(DNS)により明らかにした.実験とDNSの結果,境界層外に存在する格子乱流によって,境界層内の速度変動とレイノルズ応力が著しく減少することがわかった.壁面からの熱輸送を伴う実験では,境界層外乱れによって境界層内の温度変動と鉛直方向熱フラックスも減少することが明らかとなった.壁面上の乱流境界層の時空間構造を調べるために,まず,境界層外乱流の壁面ブロック効果がない通常の乱流境界層において,21点I型熱線プローブによる多点瞬間速度と壁面に埋め込んだ圧力センサによる壁面瞬間圧力の同時測定を行った.測定された瞬時データにVITA法および本研究で開発した大規模渦検出アルゴリズムを適用することにより境界層の大規模渦構造と壁面近傍のバースト渦を検知し,それらの構造を明らかにした.その結果,壁面バーストとバルジまたはバレイと呼ばれる境界層の大規模渦構造の間には密接な関連があることがわかった.次に,乱流境界層の外部に格子乱流が存在する場合について風洞を用いた実験を行い,境界層外の格子乱流が壁面近傍の乱流構造に及ぼす影響を明らかにした.その結果,境界層外に存在する格子乱流によって,境界層内の速度変動とレイノルズ応力が著しく減少することがわかった.また,それぞれの輸送方程式に現れる生成項を評価した結果,格子乱流が存在する場合には生成項が著しく減少しており,それが境界層内の速度変動とレイノルズ応力の減少に起因していることがわかった.さらに,下壁面を加熱した場合についても同様の実験を行い,乱流境界層内の熱輸送に及ぼす格子乱流の影響を明らかにした.その結果,速度乱れやレイノルズ応力と同様,壁面からの乱流熱輸送も格子乱流によって著しく減少することが明らかになった.なお,温度成層効果に関しては,壁面乱流境界層の影響のない,一様等方性乱流に近い格子乱流中でのスカラの乱流拡散に及ぼす浮力の影響についても調査した.特に,コスペクトルおよびコヒーレンスのべき乗則に注目し,小スケールの乱流の不変構造が浮力によってどのように変化するのかを明らかにした.実験で用いた格子乱流場を再現できる三次元直接数値計算(DNS)コードを開発した.格子表面での境界条件を満足させる方法として,ナビエ・ストークス(NS)方程式に外力項を付加して解く方法を用いることで,高精度な解を高効率に得ることができた.対流項と圧力項に対して四次精度の保存型中心差分を,粘性項に対して六次精度のコンパクトスキームを用いることで空間解像度を飛躍的に向上させた.格子乱流と境界層の相互作用に関する計算に関しては,計算領域をドライバー部とテスト部に分割し,ドライバー部で格子乱流を生成した後,発達した格子乱流の任意の流動場をテスト部に流入させるプログラムを作成した.前年度に実施した実験と同じ条件で計算を行った結果,格子乱流によって境界層内の速度乱れやレイノルズ応力が減少することがDNSによっても示された.一様流の乱れに関しては,通常の格子乱流のみならず,O型フラクタル格子,I型フラクタル格子,無せん断混合層,の4種類の外部乱れを生成するプログラムを作成した.これにより,一様流の乱れの強さや種類による壁面乱流境界層の変化を調べることが可能となった.実験においては,風洞内で瞬間速度3成分を同時測定できる小型の熱線プローブを独自開発し,市販プローブによる実験結果との比較を行った.これにより,外乱の影響を受けた乱流境界層内でのレイノルズ応力の全成分を実測することが可能となった.また,液相の実験では水槽入口部に乱流格子を設置し,レーザ蛍光法(LIF)による瞬間濃度測定の予備実験および渦構造の可視化実験を行った.これにより,格子乱流の影響を受けた乱流境界層中での物質拡散実験および渦構造の可視化が可能となった.前年度に開発した数値計算プログラムを用いて,一様流の乱れを発生させるためのフラクタル格子乱流の三次元直接数値計算を行い,その特性を明らかにした.また,熱輸送を伴う計算を行うため,スカラーの方程式を同時に高精度で解く計算コードを開発し,格子乱流場での熱輸送に関する計算を行った.壁面乱流境界層を精度よく解くために,対流項と圧力項に対して四次精度の保存型中心差分を,粘性項に対して六次精度のコンパクトスキームを用いるスキームを開発し,平行平板間乱流の計算を行い精度の確認を行った.その結果,高次の乱流統計量までスペクトル法による計算結果と良く一致し,本研究で開発したスキームが世界最高レベルの計算精度を有することを確認した.実験においては,液相および気相の乱流場で乱れを発生させるために従来のレギュラー格子とフラクタル格子を作成し,実験を行った。

フラクタル格子は光造詣により作成した.実験の結果,フラクタル格子によって従来の格子乱流よりも著しく強い乱れを発生させることを確認した.壁面乱流境界層における温度成層効果に関しては,壁面を加熱・冷却した乱流境界層の特性を明らかにした.しかし,外部乱れの影響に関しては数値計算を含め,今後の課題である.また,風洞を用いた実験により,壁面ブロック効果によってコーナー壁近傍でプラントルの第二種二次流れが発生することを示し,急激変形理論による解析結果とも良好に一致することを示した.
脂質メディエーターによる肝再生・修復機構の解明

肝虚血再潅流障害後の肝修復過程が阻害されると、肝障害の遷延化や肝不全に至る。そこで、肝虚血再潅流障害後の肝組織制御機構におけるロイコトリエン(LT)B4とその受容体(BLT1)シグナルの役割を解明することを目的に本研究を遂行した。その結果、肝虚血再潅流後の肝組織修復過程にはBLT1受容体シグナルを介してマクロファージが障害肝に集積し、上皮増殖因子EGFを産生することで肝修復が促進していることが示唆された。このことから、内因性LTB4はBLT1受容体シグナルを介して肝障害後の肝修復に重要な役割を果たす脂質メディエーターである可能性が示された。肝虚血再潅流障害後の肝組織修復制御機構におけるBLT1受容体シグナルの役割を解明するために、BLT1受容体ノックアウトマウス(BLT1-/-)並びに野生型マウス(WT)を用いた。まず、BLT1受容体発現とLTB4合成酵素である5-LOX発現がそれぞれ増強した。また5-LOX発現細胞はクッパー細胞であった。BLT1-/-における肝組織修復と増殖因子を解析すると、BLT1-/-では肝修復期における肝障害が遷延し、肝細胞増殖が遅延した。さらに肝再生成長因子の発現を解析したところ、VEGF, VEGFR1,EGF(Epidermal Growth Factor)などの肝内発現が抑制された。マクロファージの肝修復に果たす役割を解析すると常在マクロファージ(クッパー細胞)ではなく、集積マクロファージの関与が示された。さらに集積マクロファージはVEGFR1陽性マクロファージであり、またEGFを産生した。実際にEGFが肝修復に関与しているかどうかを調べる目的でEGF中和抗体投与をしたところ、肝修復が遅延した。以上の結果から肝虚血再潅流後の肝組織修復過程にはBLT1受容体シグナルを介してマクロファージが障害肝に集積し、EGFを産生して修復が促進していることが示唆された。このことから、BLT1受容体シグナルが肝修復に重要な役割を果たす脂質メディエーターである可能性が示された。肝虚血再潅流障害後の肝組織修復制御機構におけるBLT1受容体シグナルの役割を解明するために、BLT1受容体ノックアウトマウス(BLT1-/-)並びに野生型マウス(WT)を用いて検討をおこなった。その結果、肝虚血再潅流後の肝組織修復過程にはBLT1受容体シグナルを介してマクロファージが障害肝に集積し、修復が促進していることが示唆された。さらに肝修復に関与するマクロファージは血管内皮増殖因子1型受容体(VEGFR1)陽性マクロファージであり、BLT1受容体シグナルに依存して肝障害部位に集積しEGF(Epidermal growth factor)を産生することで肝修復が促進されることが示唆された。VEGFR1受容体シグナルの役割を調べるためにVEGFR1ノックアウトマウスを用いて検討したところ骨髄由来VEGFR1陽性マクロファージの集積が肝組織修復制御機構に関与していた。VEGFR1受容体シグナルは肝障害後の肝類洞修復にも関与しているだけでなく、下肢虚血後の血管新生にも重要な役割を果たしていることが示唆された。さらにマクロファージの特性を検討すると、M1型マクロファージよりM2型マクロファージである可能性が示唆された。このことから、BLT1受容体シグナルは肝修復に重要な役割を果たす脂質メディエーターである可能性が示された。消化器外科肝虚血再潅流障害後の肝組織修復制御機構におけるBLT1受容体シグナルの役割に関して、論文に発表することができた。マクロファージの関与とその制御機構について、さらに詳細な検討をするため実験計画を進めていく。年度内に納入が間に合わない商品が生じ、その助成金分は次年度に繰り越すこととなったため。実験動物の購入および飼育費用と試薬、抗体などの購入に使用する。
REC法における血管新生および微小循環:自家移植および培養線維芽細胞の影響

本研究の目的は虚血性心疾患あるいは下肢の阻血で、外科的血行再建術の不可能な症例に、自家組織を移植するか、培養した線維芽細胞を導入することで、内因性サイトカインの産生を促進して血管新生を誘導することが可能であるかの基礎的検討を行う。血管新生過程を知るのを目的に経時的に同一部位で観察することが可能な家兎の耳介に作成した観察窓を用いた。方法は家兎の両耳介にアクリル樹脂製透明窓(Rabbit Ear Chamber;REC)を装着して微小循環用窓を作成した。観察窓を生体顕微鏡で観察しビデオに録画した。術後1日目には透明な組織浸出液で満たされ、円形の細胞が拍動性に方向を変えながら動いていた。1週間目には線維芽細胞やマクロファージが窓の表面に付着したが、円形の炎症細胞が拍動性に動いていた。23週間目には周囲から鮮赤色の出血およびループ状の血管が観察窓の視野内に出現した。血管から赤血球がつまった瘤状の突出がみられ、周囲から中心に向かって伸展および分枝してくる細小血管は先端に鮮赤色の出血を伴っていた。3週目以降は観察窓内には細く直線的に走行する動脈、および屈曲した太い静脈が形成された。4週目で血管新生は完成したが、5週目でも変化していた。また、REC法において止血材料を用いた血管新生の過程を観察した。止血材料を用いない場合と比べて、初期の出血が少なく早期に血管新生が認められた。但し綿状コラーゲン製止血材では血管新生が完成したが、アビテン、タココンブでは止血材料の影響でREC内全体には血管は再生しなかった。我々の目指している冠動脈バイパス術時に内因性サイトカインの力を借りてグラフト壁から新生血管を誘導し、吻合可能な虚血部へ側副血行路を形成するというハイブリッド型血行再建術は、外科的直接血行再建術にさらなる虚血改善を望めるため、この研究をさらに進めたい。本研究の目的は虚血性心疾患あるいは下肢の阻血で、外科的血行再建術の不可能な症例に、自家組織を移植するか、培養した線維芽細胞を導入することで、内因性サイトカインの産生を促進して、血管新生を誘導することが可能であるかの基礎的検討を行う。方法は、家兎(2.5kg)10羽の一側あるいは両耳介に浅野らの方法に準じてアクリル樹脂製透明窓(Rabbit Ear Chamber;REC)を装着して微小循環用窓を作成した。観察窓を術後1日から6週目まで経時的に生体顕微鏡で観察した。また、同時にCCDカメラを装備し、S-VHSビデオに録画した。術後1日目には、透明な組織浸出液で満たされ、円形の細胞が拍動性に方向を変えながら動いていた。出血部位には線維素網の形成がみられた。一週間目には、線維芽細胞やマクロファージが窓の表面に付着したが、円形の炎症細胞が拍動性に動いている。血管から赤血球がつまった瘤状の突出(sprout)がみられ、なかには出血していることもあった。周囲から中心に向かって伸展および分枝してくる細小血管は先端に鮮赤色の出血を伴っており、細小血管の分岐部の位置は変化していなかった。

3週目以降は観察窓内には細く直線的に走行する動脈、および屈曲した太い動脈が形成された。4週目で血管新生は完成したが、5週目でも変化していた。我々の目指している冠動脈バイパス術時に内因性サイトカインの力を借りてグラフト壁から新生血管を誘導し、吻合可能な虚血部へ側副血行路を形成するというハイブリッド型血行再建術は、外科的直接血行再建術にさらなる虚血改善を望めるため、この研究をさらに進めたい。本研究の目的は虚血性心疾患あるいは下肢の阻血で、外科的血行再建術の不可能な症例に、自家組織を移植するか、培養した線維芽細胞を導入することで、内因性サイトカインの産生を促進して血管新生を誘導することが可能であるかの基礎的検討を行う。血管新生過程を知るのを目的に経時的に同一部位で観察することが可能な家兎の耳介に作成した観察窓を用いた。方法は家兎の両耳介にアクリル樹脂製透明窓(Rabbit Ear Chamber;REC)を装着して微小循環用窓を作成した。観察窓を生体顕微鏡で観察しビデオに録画した。術後1日目には透明な組織浸出液で満たされ、円形の細胞が拍動性に方向を変えながら動いていた。1週間目には線維芽細胞やマクロファージが窓の表面に付着したが、円形の炎症細胞が拍動性に動いていた。23週間目には周囲から鮮赤色の出血およびループ状の血管が観察窓の視野内に出現した。血管から赤血球がつまった瘤状の突出がみられ、周囲から中心に向かって伸展および分枝してくる細小血管は先端に鮮赤色の出血を伴っていた。3週目以降は観察窓内には細く直線的に走行する動脈、および屈曲した太い静脈が形成された。また、REC法において止血材料を用いた血管新生の過程を観察した。止血材料を用いない場合と比べて、初期の出血が少なく早期に血管新生が認められた。但し綿状コラーゲン製止血材では血管新生が完成したが、アビテン、タココンブでは止血材料の影響でREC内全体には血管は再生しなかった。