hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子宮体癌における遺伝子診断および治療の開発

このため変異に相補的な12塩基のアンチセンスオリゴDNA(AS)を作成しホスホロチオエート型に修飾した。ASは塩基配列に特異的な増殖抑制効果を示したが、細胞を完全に死滅させるにはいたらなかった。このためASをがん治療に応用するためにはASの高機能化が必要と思われた。本研究は子宮体癌発生の分子機構の全容を解明し、子宮体癌の遺伝子診断及び治療法を開発することを目的とした。研究年度内に得た成果は以下のとおりである。1)子宮体癌に出現する1番染色体の変化は、約80%の症例に観察される極めて特異性の高い異常である。1番染色体の変化が子宮体癌発生過程でいかなる役割を果たすのかを解析するため、ヒト正常繊維芽細胞由来1,6,9,11,18,19番染色体を子宮体癌細胞へ単一移入した。1番染色体単一移入子宮体癌細胞は平坦な細胞形態変化を示し、アクチンストレスファイバーの再形成を認めた。アクチン及びビンキュリン蛋白の増大も示された。さらにヌードマウス上での造腫瘍性及び細胞増殖特性も顕著に抑制されていた。多くの細胞は老化に伴い死滅した。このためヒト1番染色体に子宮体癌の発生に関わる癌抑制遺伝子の存在が示唆された。一方、18番染色体単一移入クローンも同様の変化を示した。このため癌抑制さらには老化を導く機構は単一でなく、複数存在することが証明された。2)子宮体癌では、17p、18qの欠失及びK-rasコドン12の点突然変異が高頻度に観察されることは1992年に報告した。本研究では、17p-及び18q-の標的がそれぞれp53及びDCC遺伝子であることを証明した。子宮体癌におけるp53遺伝子変異をPCS・SSCP法によりスクリーニングし、塩基配列を決定した。一方をLOHにより欠失し、残存アリルに点突然変異を認める症例が進行癌に多く観察されたため、p53遺伝子の子宮体癌への関与が明らかとなった。さらにDCCmRNA発現の抑制が約半数の癌で観察され、5'側にDNA一次構造の変異も確認された。K-ras及びDCC遺伝子変異は早期から進行癌に至る全てのステージで普通的に観察され、p53遺伝子変異は進行症例でのみ認められた。しかし上述の遺伝子変異は全ての子宮体癌で観察されるわけではなく、子宮体癌発生の分子機構は単一でないことも示唆された。
ピコ秒応答薄膜ファブリ・ペロ-電気光学変調器の開発とその2次元並列光信号処理への応用

高速、広帯域のファブリ・ペロ-電気光学変調器(FP変調器)は薄膜化することにより2次元化が容易である。本研究では、この変調器の設計、試作を進め、2次元アレイ化による並列光信号処理への応用をめざした。まず、素子の動作の基礎となるFP光変調器による論理演算について、動作確認の予備実験を行った。変調電極を2分割したLiTaO_3横形位相変調器を用いてFP変調器を試作し、電極印加電圧に対してAND、OR、NOT、EOR、NORの各動作を実験的に確認した。次に、薄膜FP変調器の設計と試作を行った。電気光学結晶にLiTaO_3DKDPを採用し、いずれも縦形の変調器アレイ(4×4)を設計し試作を進めた。DKDPは縦形構成にするとき変調電圧が低くてすむが、試作を進める中で、結晶の薄膜化にかなりの困難を伴うことが確認された。一方LiTaO_3は薄膜化が比較的容易であり、10μm程度は実現できることが確認された。今回の試作では、ランダムアクセス光ゲ-トの動作確認を主目的とし、変調器バイアス点の調整の容易さを考慮して、1mmの厚さのものを試作した。本素子の動作にはマトリックス素子の全面にわたって一様なバイアス点を維持することが重要である。解析の結果、変調器の面精度と平行度が素子特性に大きな影響を与えることが判明した。試作変調器アレイで平行度を観測した結果、各素子内での平行度は十分であり、全面にわたっても比較的良好であった。また、試作素子を用いて変調実験を行い、FP変調器の基礎動作を確認し、バイアス点の設定を比較的良好に実現することができた。今後、高速性の確認と光信号処理への応用が重要であるが、本研究によりこれらの見通しを得ることができた。
蛋白質の翻訳開始制御機構のゲノム進化解析

私たちは開始コドン上流に存在するShine-Dalgano(SD)配列を介した蛋白質の翻訳開始メカニズムはダイナミックに進化していることを2010年に報告した(Nakagawa et al. 2010 PNAS)。その結果、原核生物(真正細菌と古細菌)ではSD配列を介した翻訳開始メカニズムが一般的であると信じられていたが、いくつかの生物種であまり使用されていないことを明らかにした。しかし、SD配列を用いていない翻訳開始メカニズムについてはまだ明らかになっていない部分が多い。そこで私たちはSD配列をもたない遺伝子配列を277種の原核生物のゲノム配列を元に、SD配列を持たない開始コドン周辺の配列の塩基バイアスや自由エネルギーを計算し、生物種ごとに比較解析を行った。その結果、下記のメカニズムを介した翻訳開始機構が存在し、その使用比率は系統によって異なることが明らかになった:1)Leaderlessと呼ばれる5'非翻訳領域がほとんど存在せず70Sリボソーム複合体と直接相互作用、もしくはリボソーム蛋白質S1と相互作用を介したメカニズム、2)開始コドン周辺で二次構造を作らないようにすることにより開始コドンにアクセスしやすくするメカニズム、3)開始コドンの位置で16SrRNA末端と相互作用するメカニズム。そのような翻訳開始メカニズムが進化的にダイナミックに変化していることを明らかにした。翻訳開始コドン予測のためのプログラム作成のためヒトとマウスを対象に、RNA-seqやChIP-seqなどのデータに加え、リボソームプロファイリング法によって特定された結合配列などのデータを収集し、一般的に知られている遺伝子構造との関係を現在解析中である。加えて現在まで明らかになったゲノム配列を元に、開始コドン周辺の塩基配列のバイアスなどの類似度を調べている。このようなデータを基にして、実験などのデータを基にした様々な生物種を対象とした遺伝子構造などを予測するwebサービスを開始するための基盤整備を行っている。私たちは蛋白質の翻訳開始メカニズムはダイナミックに進化していることを報告した(Nakagawa et al.2010 PNAS)。その結果、原核生物(真正細菌と古細菌)ではShine-Dalgarno(SD)配列を介した翻訳開始メカニズムが一般的であると信じられていたが、いくつかの生物種であまり使用されていないことを明らかにした。そこで私たちはSD配列をもたない遺伝子配列を277種の原核生物のゲノム配列を元に、開始コドン周辺の配列の塩基バイアスを計算し、それぞれを比較解析した。その結果、いくつか代表的な塩基バイアスが確認された。そのような塩基バイアスは生物種の系統、特に真正細菌と古細菌によって大きく異なり、翻訳開始メカニズムが多様であることをより強く示唆していると考えられる。そして現在上記の結果をまとめて投稿準備中である(Nakagawa S.,Niimura,Y.,Miura,K.,and Gojobori T. in preparation)(2)真核生物種を対象とした開始コドンの探索プログラムについての研究開発様々な生物種の開始コドン周辺のシグナル配列を同定するために、ゲノム配列が解読されていて、かつ進化的に特徴的な生物種について(Metazoansから9種、Fungiから26種、Plantsから10種、Protistsから24種)、ゲノム配列から遺伝子配列、遺伝子の位置と開始コドン周辺の配列を収集した。遺伝子のオルソログ関係、機能、遺伝子周辺のGC含量、Gene Expression Omnibusのマイクロアレイ発現データなどを元に、遺伝子をグループ化して、それぞれ開始コドン周辺のシグナル配列をグループごとに比較した。結果として、真核生物ではGC型の翻訳開始シグナル(GCCGCCaug、augは開始コドン)をもつ場合とA型のシグナル(AAAAAAaug)で遺伝子機能等に有意な差があることが分かった(現在詳細を調べている)。そして開始コドンの予測に使用するためのアルゴリズムの開発のために、進化遺伝生物学やバイオインフォマティクスの研究で著名なハーバード大学のDaniel L.Hartl研究室に8月15日から滞在し、開発を現在進めている。また、インターネット上での開始コドン探索用のサービス提供のための基盤として、サーバー等を整えている。

そのような翻訳開始メカニズムが進化的にダイナミックに変化していることを明らかにした。翻訳開始コドン予測のためのプログラム作成のためヒトとマウスを対象に、RNA-seqやChIP-seqなどのデータに加え、リボソームプロファイリング法によって特定された結合配列などのデータを収集し、一般的に知られている遺伝子構造との関係を現在解析中である。加えて現在まで明らかになったゲノム配列を元に、開始コドン周辺の塩基配列のバイアスなどの類似度を調べている。このようなデータを基にして、実験などのデータを基にした様々な生物種を対象とした遺伝子構造などを予測するwebサービスを開始するための基盤整備を行っている。蛋白質の翻訳開始制御機構について、真正細菌と古細菌は同じ原核生物ということもあり、メカニズムは同じであるという一般的な認識があったが、現在までの結果からその一般の常識とは異なる見解を得たと考えている。それら結果を学会等でも発表していて、今年度には国際雑誌に掲載される予定である。また、ハーバード大学のDaniel Hartl教授の共同で翻訳開始コドンの発見のための新規のアルゴリズムの開発等に努めている。次世代シーケンサ等の発展により、ゲノム配列がますます解読されている。一方で、ゲノムのアノテーションのレベルはそれほどの進歩が見られない、むしろそれらがボトルネックとなっている。本研究において、それらのゲノムの開始コドン予測のために必要なアルゴリズムの開発をDanielL. Hartl教授とともに行っていて、インターネットを介した開始コドン予測サービスが開始させられるように努める。
ベンジル基含有ポリマー及び界面活性剤の光分解反応に関する研究

紫外光で効率良く分解し、かつ容易に既存ポリマーや界面活性剤に導入できる光分解性官能基の探索を目的として、種々のベンジルエステル誘導体及びそれらを有するポリマーを合成した.これらエステルの光分解反応を調べ以下のことを明らかにした:1.メチル基、メトキシ基等の置換基を導入したナフチルメチルおよびベンジルエステルのメタノール中における光分解生成物をGC等により分析し、両エステルの共通点、相違点を明らかにした.特に、エステル結合のまわりの立体障害が大きくなると分解率は低下するが生成物分布をある程度制御できること、ベンゼン環にメトキシ基を導入すると分解率、生成物の選択性が共に大きく向上することを見出した.2.ベンジル基を側鎖に含むポリマーの溶液中での光反応では、ナフチル系ポリマーとは対照的に、エステル基を少量しか含まないポリマーにおいても側鎖エステルの分解だけでなく主鎖切断が効率よく起こること、分解生成物が低分子系と大きく異なることがわかった.一方、溶媒からのキャストフィルムの分解性は著しく低下した.そこで、分解性の向上を目指して、共重合組成の異なるポリマー、種々のモノマーとの共重合体を比較検討した結果、主鎖切断効率が側鎖エステル構造よりは主鎖構造に大きく依存すること、構造の制御によってキャストフィルムでの分解を促進できることがわかった.3.ベンジルアンモニウム構造を有する界面活性剤、ポリマーがメタノール及び水中で高い光分解性を示した.そこで、芳香族ハロゲン化物の共存下での光反応を検討した結果、界面活性分子ではハロゲン化物を有効に濃縮するため効率よく誘発分解することを見出した.以上、低分子モデルおよびポリマーの光分解反応を検討し、分解反応の制御に関して多くの知見を得た.材料としての物性面の評価と共に分解性能のさらなる向上を図ることが今後の課題である.紫外光で効率良く分解し、かつ容易に既存ポリマーや界面活性剤に導入できる光分解性官能基の探索を目的として、種々のベンジルエステル誘導体及びそれらを有するポリマーを合成した.これらエステルの光分解反応を調べ以下のことを明らかにした:1.メチル基、メトキシ基等の置換基を導入したナフチルメチルおよびベンジルエステルのメタノール中における光分解生成物をGC等により分析し、両エステルの共通点、相違点を明らかにした.特に、エステル結合のまわりの立体障害が大きくなると分解率は低下するが生成物分布をある程度制御できること、ベンゼン環にメトキシ基を導入すると分解率、生成物の選択性が共に大きく向上することを見出した.2.ベンジル基を側鎖に含むポリマーの溶液中での光反応では、ナフチル系ポリマーとは対照的に、エステル基を少量しか含まないポリマーにおいても側鎖エステルの分解だけでなく主鎖切断が効率よく起こること、分解生成物が低分子系と大きく異なることがわかった.一方、溶媒からのキャストフィルムの分解性は著しく低下した.そこで、分解性の向上を目指して、共重合組成の異なるポリマー、種々のモノマーとの共重合体を比較検討した結果、主鎖切断効率が側鎖エステル構造よりは主鎖構造に大きく依存すること、構造の制御によってキャストフィルムでの分解を促進できることがわかった.3.ベンジルアンモニウム構造を有する界面活性剤、ポリマーがメタノール及び水中で高い光分解性を示した.そこで、芳香族ハロゲン化物の共存下での光反応を検討した結果、界面活性分子ではハロゲン化物を有効に濃縮するため効率よく誘発分解することを見出した.以上、低分子モデルおよびポリマーの光分解反応を検討し、分解反応の制御に関して多くの知見を得た.材料としての物性面の評価と共に分解性能のさらなる向上を図ることが今後の課題である.紫外光で効率良く分解し、かつ容易に既存ポリマーや界面活性剤に導入できる光分解性官能基の探索を目的として、種々のベンジルエステル及びそれらを有するポリマーを合成した。これらエステルの光分解反応を調べ、以下のことを明らかにした:1.メチル基、メトキシ基等の置換基を導入したナフチルメチル及びベンジルエステルのメタノール中の光分解生成物を分析し、エステル結合のまわりの立体障害が大きくなると分解率は低下するが生成物分布をある程度制御できること、ベンゼン環にメトキシ基を導入すると分解率、生成物の選択性が共に大きく向上することを明らかにした。これらの知見を基に、芳香族メチルエステルの光分解反応を統一的に解釈可能な機構を提案した。2.上記官能基を側鎖に含むポリマーの溶液中での光反応では、側鎖の分解だけでなく主鎖分裂が非常に効率よく起こること、分解生成物が低分子系と大きく異なることがわかった。一方、キャストフィルムの分解性は著しく低下した。現在、分解性の向上のための条件を探索すると共に主鎖型ポリマーの合成を検討中である。3.ベンジルアンモニウム構造を有する界面活性剤、ポリマーがメタノール及び水中で高い光分解性を示した。また、芳香族ハロゲン化物の共存下での光反応を予備的に調べた結果、ハロゲン化物が容易に誘発分解されることがわかった。今後、分解機構の解明と共に水中における有害有機物質の分解への応用を検討する。なお、1の結果については、学会(口頭発表3件、内2件は発表予定)、学術雑誌(投稿中1編、準備中1編)に発表あるいは近日中に発表予定である。来年度は、より高分解性・高選択性のベンジル誘導体の探索を続けると共に、光分解性ポリマー・界面活性剤へ応用展開していく予定である。紫外光で効率良く分解し、かつ容易に既存ポリマーや界面活性剤に導入できる光分解性官能基の探索を目的として、種々のベンジルエステル誘導体及びそれらを有するポリマーを合成し、それらの光分解反応を検討した。

昨年度は、特に低分子モデル系の反応を詳細に検討し、置換基の導入により分解性をある程度制御できることを明らかにした。本年度は、これらの知見を基に、ポリマー系における光分解性と化学構造との関係を調べた:1.ナフチルメチルエステルおよびベンジルエステルを側鎖に含むポリマーの溶液中、フィルムでの光反応を比較検討した。その結果、ナフチル系ポリマーでは、側鎖エステル基の分解に構造依存性が見られたものの、主鎖切断効率が非常に低いことがわかった。対照的に、ベンジル系ポリマーでは、エステル基を少量しか含まないポリマーにおいても側鎖分解だけでなく主鎖切断が効率よく起こり、また分解生成物が低分子系と大きく異なることがわかった。一方、溶媒からのキャストフィルムの分解性は著しく低下した。そこで、分解性の向上を目指して、共重合組成の異なるポリマー、種々のモノマーとの共重合体を比較検討した結果、主鎖切断効率が側鎖エステル基の構造よりは主鎖構造に大きく依存すること、構造の制御によってキャストフィルムでの分解を促進できることがわかった。材料としての物性面の評価と共に分解性能のさらなる向上を図ることが今後の課題である。2.ベンジルアンモニウム構造を有する界面活性剤、ポリマーを用いて、芳香族ハロゲン化物の光誘発分解反応を検討した結果、界面活性分子ではハロゲン化物を有効に濃縮するため効率よく誘発分解することを見出した。現在、実験条件の最適化を図ると共に、実廃水への応用を検討中である。
地熱流体流動過程と地下構造に関する研究

1.熱水の流動経路:ボーリング結果や熱水の化学組成分布から地下での流動経路を求める手法が考察され、別府地熱地域における数種の熱水の流動経路が検出された。さらに、別府から西方の由布院に向かう熱水流動が示唆された。2.熱水の起源、:別府及び九重火山の熱水の安定同位体比の解析より、別府の全ての熱水は天水起源であり、九重の熱水はマグマ起源水を含むことが明かにされた。3.地熱ガスの特性:中部九州の地熱ガス組成は、東北日本や九州南部のものとは異なることが明かにされ、また、地下深部起源流体の上昇の可能性が示された。4.地下熱構造:地表での放熱形態に基づき、二相流理論に立脚した地下熱構造のモデル化手法が考察され、比抵抗データなどとの比較から、別府地熱地域における地下薬6km深までの熱構造モデルが構築された。5.地下構造:重力データの解析より、別府地熱地域を中心とする一帯は、中央構造線の北側に形成された地溝群から構成されていることが明かにされた。また、九重地熱地域において地震波の減衰構造が解析され、低密度で脆性な物質の存在が示唆された。今後の研究の展開として、つぎのような課題が挙げられる。1.別府から九重・阿蘇地域を経て島原半島に至る中部九州地域の地熱構造形成機構の解明。2.中部九州地域のテクトニクスと地熱・火山ガス組成の関連性の解明。3.地熱流体流動過程と地熱構造発達過程との相関の解明。本研究は、別府-九重-阿蘇の中部九州地熱地域を研究対象域とし、地熱流体の流動過程と地下構造の関連性を解明するための研究手法を発展させることを目的としている。今年度(初年度)は、既存資料の収集・整理および現地調査を行い、一部については解析も行った。1.地熱流体の性状:(1)別府地域に分布する蒸気・熱水・冷地下水の酸素・水素安定同位体比を整理・解析した。その結果、マグマ起源の水の寄与は明瞭には認められず、蒸気や水は天水起源であることが明かとなった。(2)九重火山において、地熱流体の化学組成および酸素・水素安定同位体比などを調査した。マグマ起源の水を示唆する高い同位体比が検出されるなど興味深いデータが得られたが、詳細な解析は今後行う予定である。(3)中部九州の地熱流体の化学組成を整理して、分布図の作成作業を行っている。2.火山岩と変質鉱物:別府地域に分布する火山岩の主要化学組成を分析した。(1)火山岩は4つのグループに大別され、噴出年代の違いに対応づけられるようである。(2)地熱変質した岩石では、その帯磁率と鉄およびマグネシウム濃度の間に正の相関関系がある。3.重力:地下構造解析の基礎資料となる重力の測定を別府地域で実施し、既存資料もコンパイルして、ブーゲー重力異常図を作成した。地熱活動域は、重力の尾根(鶴見連山)から低重力域(別府湾)へと向かう重力の斜面に発達している。4.微小地震:別府地熱地域において、観測システムの構築を行った。これまでに、群発性の地震が検出されている。今後は、地熱構造や活動との関連性を明らかにするために、データの集積を継続する。本研究は、中部九州の地熱地域を研究対象域とし、地熱流体の流動過程と地下構造の関連性を解明するための研究手法を発展させることを目的としている。今年度(2年度)は、以下のような成果が得られた。1.九重火山群の活火山(硫黄山)から流出する地熱流体につき、その流量・化学組成・安定同位体組成を測定・解析し、全流出量(23,000 ton/day)の約7%はマグマ起源の水であることが知られた。

2.別府南部地熱地域に分布する熱水の化学組成を解析し、3種の水(Ca・Mg-HCO_3型:Na-Cl型:Na-HCO_3型)が層構造を成して、独自の経路を取りながら流動していると推定された。3.別府南部地熱地域において、電磁法による地下比抵抗構造調査を実施した。およそ300m深までの比抵抗構造は、熱水の化学的特性から推定された流動経路と調和的である。4.由布院地熱地域において地熱水の化学組成を調査・解析し、地下熱水環境の概念図を作成した。また、安定同位体比データより、由布院地熱系を涵養する熱水は、この地域の断層を通して、東方の鶴見火山方向からもたらされていると推定される。5.九重地域において地震観測を実施した。その結果、九重火山群を含む地熱活動域の地下を通る地震波は、その他の地域に比べて、減衰の大きいことが見いだされた。6.別府地熱地域において地熱ガスの組成を整理するとともに、地震観測を継続した。震源は、海面下10km深までのものが多く、電気的な低比抵抗帯内に位置している。また、この範囲の地熱ガスは、アルゴンに富む傾向が認められる。本研究は、中部九州の地熱地域を研究対象域とし、地熱流体の流動過程と地下構造の関連性を解明するための研究手法を発展させることを目的としている。今年度(最終年度)は、以下のような成果が得られた。1.活火山・ガラン岳を含む、別府地熱地域北縁部における電磁探査記録を整理し、地下約6Km深までの電気比抵抗構造を求めた。地表近くの低比抵抗は、地層の強い変質と酸性熱水の存在によるものであり、他方、5Km深レベルに局所的に存在する低比抵抗は、地熱流体の存在を示している。2.ガラン岳頂上部から噴出する蒸気量と熱量を測定し、既存の放熱データと比較して、主要な放熱形態は地表面からの放射過程であることが示唆された。3.ガス分析によれば、ガラン岳の蒸気には地下深部に由来するガスが含有されている可能性が高い。4.以上のデータおよび山頂部で掘削された井戸における温度鉛直分布に基づき、地熱流体の二相流過程によって形成される地下熱構造モデルを構築した。5.前年度までに得られている九重硫黄山から流出する地熱流体の安定同位体データを詳細に解析し、山体内におけるマグマ性流体の流動と天水循環との関連に焦点を当てた、地熱流体循環モデルを構築した。6.別府地熱地域を中心とする広域重力データを整理・解析し、3次元地下構造モデルを求めた。これによれば、中部九州東端部は、いくつかの地溝が集まって形成された地溝群であると言える。
エストロゲン補充療法誘発４－ＯＨＥＮ－ＤＮＡ付加体の難修復性とホットスポット解析

更年期障害女性に対するエストロゲン補充療法薬プレマリンの長期服用により乳がんなどのリスクが上昇する。同薬に含まれるエクインエストロゲンは代謝活性化(4-OHEN)され4-OHEN-DNA付加体を形成する。我々は同付加体特異抗体を作製し、ヒト乳がん細胞において4-OHEN-DNA付加体は修復されにくいことを見つけた。また、4-OHEN感受性は正常ヒトおよび修復欠損細胞間でほぼ差がなかった。さらに、DNA結合蛋白ヒストンは修復蛋白に見立てた損傷特異抗体と4-OHEN-DNA付加体の結合を濃度依存的に阻害した。以上から、プレマリンによる難修復性のDNA損傷の形成が発がんと関係するかもしれない。更年期障害女性に対するエストロゲン補充療法の代表薬プレマリンの長期服用で、乳がんなどの発がん頻度が上昇する。プレマリンは妊娠馬の尿から製造されるため、天然エストロゲン以外にB環不飽和型エストロゲン(エクインエストロゲン)を含む。エクインエストロゲンは生体内で代謝活性化され高突然変異性の4-OHEN-DNA付加体を形成するが、検出系が未整備なため発がんとの関わりが研究できなかった。そこで、我々は4-OHEN-DNA付加体特異モノクローナル抗体を新規開発し、10<8>塩基中5個の同付加体を定量できる実験系(ELISA)を確立した。本研究では、ヒト乳がん細胞(MCF-7)において、活性型エクインエストロゲンである4-OHENおよび4-OHEQを処理した後、4-OHEN-DNA付加体の修復動態を検討した。その結果、いずれの場合も、24時間以内に有意な修復が起こらないことを発見した。同じヌクレオチド除去修復機構(NER)で修復される紫外線誘発シクロブタン型二量体や(6-4)型光産物、および活性型アセチルアミノフルオレン(AAF)誘発AAF-DNA付加体の修復動態について同細胞で検討した結果、3種類の損傷とも有意な修復が観察された。さらに、4-OHEN-DNA付加体の難修復性を確認するため、NER欠損患者(XP-A)と健常人の細胞を用いて、4-OHEN、紫外線およびAAFに対する感受性をMTS法で検討した。その結果、正常細胞はXP-A細胞に比べて紫外線およびAAFに対して抵抗性を示すが、4-OHENに対しては両細胞で同程度の感受性となることから、難修復性が4-OHEN-DNA付加体に特有の現象であることが確認された。難修復性の機序の解明のため、ヒストンが4-OHEN付加体DNAと結合することが修復蛋白の付加体接近を妨害するとの仮説の下、様々な方法で検証実験を進めている。更年期障害女性に対するエストロゲン補充療法代表薬プレマリンの長期服用により乳がんなどのリスクが上昇する。プレマリンに含まれる不飽和型エストロゲン(エクインエストロゲン)は生体内で代謝活性化され、DNAとの結合体(4-OHEN-DNA付加体)を形成する。しかし、4-OHEN-DNA付加体と発がんとの関連についてはあまり知られていない。本研究では、4-OHEN-DNA付加体のヒト細胞における修復能について、同付加体特異的モノクローナル抗体を用いて検討した。その結果、ヒト乳がん細胞(MCF7)は紫外線で誘発される2種類のピリミジン2量体やアセチルアミノフルオレン(AAF)-DNA付加体をヌクレオチド除去修復機構(NER)によりゲノムDNAから正常に修復できるのに対し、活性型エクインエストロゲン(4-OHEN、4-OHEQ)で誘発した4-OHEN-DNA付加体に対しては24時間後でもほとんど修復できないことがわかった。また、正常ヒト細胞はNER欠損細胞に比べ紫外線やAAFに対して高い抵抗性を示すのに対し、4-OHENに対しては両細胞間の感受性の差はほぼ見られなくなった。これは4-OHEN-DNA付加体の難修復性の結果と矛盾しない。次に、DNA損傷特異抗体を修復蛋白に見立て、4-OHEN-DNA付加体を含む4種類のDNA損傷とそれら特異抗体の結合に対するヒストンの競合阻害率を検討した結果、4-OHEN-DNA付加体を標的にした時に最大の阻害率が観察された。この結果はDNA結合蛋白ヒストンがNER修復蛋白の4-OHEN-DNA付加体への結合を阻害できることを示唆している。以上の結果は、プレマリンが体内で治りにくい特殊なDNA損傷を形成することが突然変異や発がんリスクの上昇を導く可能性を示唆する。更年期障害女性に対するエストロゲン補充療法の代表薬プレマリンの長期服用で、乳がん、卵巣がんおよび子宮内膜がんなどの発がん頻度が上昇する。プレマリンは妊娠馬の尿から製造されるため、天然エストロゲン以外にB環不飽和型エストロゲン(エクインエストロゲン)を含有する。エクインエストロゲンは生体内で代謝活性化され高突然変異性の4-OHEN-DNA付加体を形成するが、検出系が未整備であるため、同付加体の発がんへの役割に関する研究が進んでいない。

そこで、我々は4-OHEN-DNA付加体特異モノクローナル抗体を新規開発し、10<8>塩基中5個の4-OHEN-DNA付加体を定量できる実験系(ELISA)を確立した。本研究では、ヒト乳がん細胞(MCF-7)において、活性型エクインエストロゲンである4-OHENおよび4-OHEQを処理した後、4-OHEN-DNA付加体の修復動態を検討した。その結果、いずれの場合も、24時間以内に全く修復されないことを発見した。この難修復性が単なる細胞毒性の結果ではないことを証明するため、薬剤低濃度処理実験を可能とする10倍高感度付加体検出系の確立を目指したが、化学発光や蛍光の使用など様々な条件を検討したにもかかわらず満足な結果は得られなかった。そこで、同程度の細胞毒性を示す紫外線線量照射後のシクロブタン型二量体と(6-4)型光産物の修復動態、および活性型アセチルアミノフルオレン(AAF)処理後のAAF-DNA付加体の修復動態についてELISAで検討した結果、3種類の損傷ともヌクレオチド除去修復による有意な修復が観察された。それ故、難修復性は4-OHEN-DNA付加体に特有の現象であることが示唆された。現在、難修復性の機序は、ヒストン蛋白が4-OHEN付加体DNAと強く結合するため、修復蛋白が付加体に接近できないとする仮説の下、検証実験を進めている。難修復性の機序の解明に手こずっている。ヒストンが4-OHEN付加体DNAと結合することが修復蛋白の付加体接近を妨害するとの仮説の下、ゲルシフト法を用いて実験しているが、まだ実験系が確立できていない。4-OHEN-DNA付加体の難修復性が単なる細胞毒性の結果ではないことを証明するため、毒性を生じない低濃度4-OHEN処理実験が必要と考えた。そのため、4-OHEN-DNA付加体の検出感度を10倍高める条件を探したが、成功しなかったため。難修復性の機序として、ヒストンが4-OHEN付加体DNAと結合することが修復蛋白の付加体接近を妨害するとの仮説を検証するため、新たに競合ELISA法を検討する。つまり、4-OHEN付加体DNAをELISAプレートにコートし、4-OHEN-DNA付加体とモノクローナル抗体との結合に対するヒストンの競合阻害作用を検討する。同様な実験を、紫外線DNA損傷やAAF-DNA付加体についても行い、ヒストンがとりわけ強く4-OHEN付加体DNAに結合することを示す。難修復性の機序について、ヒストン蛋白が4-OHEN付加体DNAと強く結合するため、修復蛋白が付加体に接近できないとする仮説を検証する。続いて、活性型エクインエストロゲンである4-OHENと受容体の複合体が特定DNA配列に結合し、4-OHEN-DNA付加体のホットスポットを形成しないか検討する。該当なし該当せず
量子化学計算による星間分子の構造と化学反応の理論的予測

実験および観測グル-プとの連携のもとに,重要と思われる星間分子候補の構造や反応機構をab initio分子軌道法を用いた量子化学計算によって明らかにするのが本研究班の目的である。研究成果を列挙すると,1.星間分子候補として含Si,含Mg化合物の構造と電子状態の計算を行った。特にMgCの基底状態と励起状態の詳細な計算を行い,基底状態^3Σ^ーから^3Πへの光励起は解離型であると予測した(平野)。2.未同定ライン(B=5967MHz)に関して量子化学計算による候補分子としてMgNC(平野),SiNNH(岩田)を提案した。3.H_2C_5の構造と反応性の計算(村上),C_3H_3^+とC_3H_3の構造予測(村上),環状C_3Hの安定構造(C_2vであった)(田中)やNaCCの平衡構造(B=4836MHz)(田中)の予測などを行った。4.星間塵に関連してMgOやAlOのクラスタ-の構造と反応性を計算し,2量化反応は大きな発熱反応であることを示した(中川)。5.BeOの結合エネルギ-とポテンシャル曲面を計算した(岩田)。6.OCSの光解離反応のポテンシャル曲面の計算および放射会合反応の機構を計算した(岩田)。7.炭素を含む星間分子CnHの反応連鎖スキ-ムの各素過程を量子化学計算によって検討し,鈴木博子説が妥当であると結論した(長村)。8.イオン分子反応C_2H^++H_2→の極低温における負の活性化エネルギ-を反応初期における2分子錯合体の形成とそれに続くトンネル効果で説明した(山下)。
網膜神経細胞の発生を制御する分子機構の解明

我々は、中枢神経系の一部である網膜の視細胞の発生と維持の遺伝子制御機構の解明やシナプス形成の分子機構、さらには網膜色素変性症などの発症機構の解析を行ってきた。本研究では、中枢神経系のモデルとして網膜における細胞運命決定機構の分子メカニズムの解明を行い、網膜神経細胞の分化成熟において、転写因子による制御およびエピジェネティックな分子メカニズムが重要な役割を果たすことを明らかにした。視細胞の運命が阻害されると網膜介在ニューロンであるアマクリン細胞に運命転換する。抑制性の介在ニューロンは神経回路機能に必須であるが、その発生機構解明はほとんど未解明である。本研究では、相反運命的な視細胞とアマクリン細胞の発生と生存の遺伝子制御機構の解明を進め、中枢神経系における細胞運命決定機構の分子メカニズムの理解を目指す。我々は以前、心筋細胞の発生に関わる転写因子Med2dが網膜視細胞と双極細胞に強く発現すること、転写抑制因子のPrdm13がアマクリン細胞に強く発現することを見出した。本研究において、Mef2dノックアウトマウス網膜の解析からMef2dが視細胞と双極細胞の生存に必須であり、転写因子Crxと協同してアレスチンを含む光受容関連遺伝子の発現を活性化することを見出した。このことから、転写因子Mef2dが視細胞の成熟に関わる遺伝子群の転写活性化を通じて視細胞の発生を制御することが明らかとなった。さらに、Prdm13ノックアウトマウスの解析から、Prdm13が網膜介在ニューロンであるアマクリン細胞の分化に必須であり、アマクリン細胞のサブタイプ分化を促進する因子であることを見出した。Prdm13ノックアウトマウスの視覚機能を測定したところ、空間周波数、時間周波数、コントラスト感度が野生型に比べ上昇しており、Prdm13は正常な視覚機能に重要であることを見出して報告した。本研究成果は網膜変性症を含む、失明にいたる網膜疾患の視覚再生研究の基盤となると期待される。申請者らは平成27年度の実験として、(1)網膜視細胞分化と維持の新たな制御機構の解明、(2)網膜介在神経細胞の細胞運命決定機構の解明、(3)網膜におけるマイクロRNA-124aの機能解明と遺伝子発現制御機構の解析、を計画した。(1)網膜視細胞分化と維持の新たな制御機構の解明の研究項目では、主に転写因子Mef2dによる網膜視細胞発生と生存の新たな制御機構の解明とMef2d欠損マウスの表現型解析を計画した。これらについて順調に解析が進み、Mef2dが視細胞の成熟に関わる遺伝子群の転写活性化を通じて視細胞の発生を制御することを明らかにし、論文として報告した。(2)網膜介在神経細胞の細胞運命決定機構の解明の研究項目では、アマクリン細胞に特異的に発現する転写制御因子Prdm13遺伝子欠損マウスの表現型解析とPrdm13の網膜への強制発現を行い、アマクリン細胞の特定のサブタイプの分化に必須であることを見出した。さらに、Prdm13欠損マウスの網膜電図および視運動性眼球運動の解析を行い、Prdm13が視機能に必須であることを見出し、論文として報告した。(3)網膜におけるマイクロRNA-124aの機能解明と遺伝子発現制御機構の解析の研究項目においては、3つのmiR-124a遺伝子座を全欠損したES細胞を3ライン得て、培養系で神経細胞に分化させ、分化についての解析を行うことができた。以上のように、計画した研究をほぼ順調に進め成果を得ることができたことから、研究はおおむね順調に進展していると言える。本研究では、相反運命的な視細胞とアマクリン細胞の発生と生存の遺伝子制御機構の解明を進め、中枢神経系における細胞運命決定機構の分子メカニズムの解明を進めている。我々は以前、心筋細胞の発生に関わる転写因子Med2dが網膜視細胞と双極細胞に強く発現し、それらの分化と維持に必須であること、転写抑制因子のPrdm13がアマクリン細胞に強く発現することを見出した。Prdm13ノックアウトマウスの解析から、Prdm13が網膜介在ニューロンであるアマクリン細胞の分化に必須であり、アマクリン細胞の分化を促進する因子であることを見出した。Prdm13ノックアウトマウスの視覚機能を測定したところ、空間周波数、時間周波数、コントラスト感度が野生型に比べ上昇しており、Prdm13は正常な視覚機能に重要であることを見出した。最近、ヒトPrdm13ゲノム領域の変異によるPrdm13過剰発現がドライ型黄斑変性症の原因となっていることが報告された。したがって、本研究成果は網膜変性症を含む、失明にいたる網膜疾患の視覚再生研究の基盤となると期待される。申請者らは平成28年度の実験として、(1)網膜介在神経細胞の細胞運命決定機構の解明、(2)中枢神経系に特異的に高発現するマイクロRNA-124aの網膜における機能解明と遺伝子発現制御機構の解析、を主に計画した。

(1)網膜介在神経細胞の細胞運命決定機構の解明の研究項目では、アマクリン細胞に特異的に発現する転写制御因子Prdm13遺伝子欠損マウスの表現型解析とPrdm13の網膜への強制発現を行い、アマクリン細胞の中でもGABA作動性アマクリン細胞およびグリシン作動性のアマクリン細胞が大きく減少していることが明らかとなった。このことからPrdm13は、これらのアマクリン細胞のサブタイプの分化に必須であることを見出した。さらに、Prdm13欠損マウスの網膜電図および視運動性眼球運動の解析を行い、Prdm13が視機能に必須であることを見出し、論文として報告した。引き続き、アマクリン細胞の発生と生存の遺伝子制御機構の解明を進めている。(2)網膜におけるマイクロRNA-124aの機能解明と遺伝子発現制御機構の解析の研究項目においては、3つのmiR-124a遺伝子座のぞれぞれのノックアウトマウスを作製することに成功し、それぞれのノックアウトマウスの解析を行っている。以上のように、計画した研究をほぼ順調に進め成果を得ることができたことから、研究はおおむね順調に進展していると言える。脊椎動物の中枢神経系における未分化共通前駆細胞から神経細胞およびグリア細胞への細胞運命決定機構はいまだに解明されていない。我々は、中枢神経系における細胞運命決定の分子メカニズムの解明を目指し、網膜をモデルとして視細胞の発生と維持の遺伝子制御機構の解明と網膜色素変性症などの発症機構の解析を行ってきた。網膜未分化前駆細胞は多分化能を有し、おおまかな分類として5種類の網膜神経細胞と、1種類のミューラーグリア細胞を産生することが知られている。マウスの視細胞は共通前駆細胞から1種類の桿体視細胞と2種類の錐体視細胞のサブタイプに分化する過程で、オプシンやトランデューシンを含む複数のサブタイプ特異的な遺伝子群が厳密に発現制御されて視細胞のアイデンティティーが確立されることが知られている。我々は発生期の桿体視細胞に発現するSAMドメイン蛋白質Samd7が、PRC1ポリコーム複合体のPhc2やRing1Bと会合しPRC1を制御することで、H3K27メチル化やH2AK119ユビキチン化などの抑制性ヒストン修飾を通じて桿体視細胞特異的な遺伝子発現を実現し、視細胞アイデンティティーを確立していることを見出した。従来、網膜視細胞の分化成熟は、複数の転写因子の組み合わせによって制御されていると考えられてきた。本研究によって、Samd7蛋白質が神経細胞特異的なPRC1のコンポーネントととして機能し、エピジェネティックな遺伝子発現制御メカニズムが中枢神経細胞のアイデンティティの形成に重要であることが初めて明らかとなった。我々は、中枢神経系の一部である網膜の視細胞の発生と維持の遺伝子制御機構の解明やシナプス形成の分子機構、さらには網膜色素変性症などの発症機構の解析を行ってきた。本研究では、中枢神経系のモデルとして網膜における細胞運命決定機構の分子メカニズムの解明を行い、網膜神経細胞の分化成熟において、転写因子による制御およびエピジェネティックな分子メカニズムが重要な役割を果たすことを明らかにした。当初の計画通りの研究を進めていくとともに、新たな知見に基づく研究も展開する。
しもざらめ雪の形成に伴う積雪の安定同位体分別に関する研究

積雪中に鉛直方向の温度勾配がかかるとしもざらめ雪が形成される。これに伴い、積雪中の酸素・水素の両安定同位体比プロファイルが変化する。これを定量的に明らかにすることを目的として、低温室内における以下の実験的研究が行なわれた。予備実験からは、温度勾配をかけた積雪試料の高温側はδ値が増加し、低温側では減少することが分かった。さらに、重力による対流の効果や、動的同位体効果による安定同位体分別の昇華速度依存性の存在などが示唆された。以上の成果をさらに様々な条件下(温度・温度勾配・積雪密度・雪質・粒径など)で行なうために、より精密な環境コントロールを行ない、安定同位体分別の温度・積雪密度依存性を明らかにすることが課題となった。そこで、新圧雪氷防災研究支所雪氷防災実験棟のしもざらめ雪生成装置を利用することにより、積雪サンプルの安定同位体変化を定量的に求め、積雪内水蒸気輸送の平均輸送距離とその温度・積雪密度依存性を明らかにすることを目的として室内実験を行なった。質量分析計による水素同位体サンプルの測定結果からは、温度勾配をかけた積雪試料の同位体プロファイルに有意な変化がみられ、波長6-8cm程度の波状分布が確認された。このことは、従来の文献で知られている積雪密度プロファイルの波状構造に対応すると予想されたが、今回の実験結果では確認できなかった。一方で、雪面の昇華蒸発実験が数日間かけて行なわれ、積雪表層の数cm深まで水素同位体プロファイルが変化し(最大で10‰以上)、変化量は深さ方向に指数関数的に減少した。また、より高温あるいは風のある環境下でその変化量は大きくなる傾向が見られた。本実験では積雪密度の異なる積雪試料の作成が困難だったため、残念ながら積雪内水蒸気輸送の積雪密度依存性については確認することができず、将来の研究課題として残された。しもざらめ雪の形成に伴い、積雪中の酸素・水素の両安定同位体比プロファイルが変化することが知られている。これまでの予備実験により、温度勾配をかけた積雪試料の高温側はδ値が増加し、低温側では減少することが分かった。以上の成果をさらに様々な条件下(温度・温度勾配・積雪密度・雪質・粒径など)で行なうために、より精密な環境コントロールを行ない、安定同位体分別の温度・積雪密度依存性を明らかにすることが課題である。そこで平成12年度では、新庄雪氷防災研究支所雪氷防災実験棟のしもざらめ雪生成装置を利用することにより、積雪サンプルの安定同位体変化を定量的に求め、積雪内水蒸気輸送の平均輸送距離とその温度・積雪密度依存性を明らかにすることを目的として室内実験を行なった。温度勾配をそれぞれ正方向・負方向にかけた積雪サンプル2つが作られ、粒径・積雪密度の測定や安定同位体分析用のサンプリングが行なわれた。また、これと同時に、温度勾配をかけずに雪面を昇華蒸発させる実験を行ない、様々な昇華速度条件下で積雪表層のどの深さまで安定同位体比が変化するか、を調べた。現在は、質量分析計による安定同位体サンプルの測定(酸素及び水素)が行なわれており、得られつつある水素同位体データからは、積雪表層の数cm深まで同位体プロファイルが容易に変化しうることが判明した。現在、さらに定量的な考察を進めている。
大型エビ類の細胞遺伝学的基礎研究

平成5・6年度の研究により以下の知見を得ることができた。すなわちイセエビ類を中心とする大型エビ類の染色体解析を行った結果、本邦産イセエビP.japonicus、米国ハワイ産イセエビ(P.marginatus)、インドネシア産イセエビ2種(P.homarus,P.longipes)、ニュージーランド産イセエビ(Jasus edwardsii)、および西アフリカ産イセエビ(J.lalandii)の計6種の染色体数並びに核型は、染色体数がそれぞれ2n=112、118、150、110、142、136で、核型はそれぞれ38M+16SM+18ST+42A、88M+14SM+16A、64M+20SM+34ST+32A、38M+16SM+8ST+48A、50M+36SM+4ST+52A、100M+14ST+22Aであった。これら6種すべての染色体数並びに核型に種特異性が認められた。世界各水域のイセエビ類の染色体に認められた種特異性から、染色体構造変異に基づく分化の道筋を解析した。各エビ類の染色体構造比較では、イデオグラムからは、染色体構造の差異を生じる構造変異について解析するとともに、各染色体の全腕長、短腕長、長腕長および腕比の比較により、構成染色体の分布に、種ごとに顕著な差があることが明らかとなった。さらに、染色体内部の構造比較に有用な分染法について調査を行った結果、本邦産イセエビP.japonicusの染色体のAg-NOR's分染において、3対のM型染色体に濃染部が確認され分染による染色体構成解析の可能性が示唆された。「大型エビ類の細胞遺伝学的基礎研究」における平成5年度の研究実施のなかで、まず大型エビ類の染色体観察法について検討した。報告者らが確立した直接法を用いた空気乾燥法による従来のエビ類の染色体観察法は、基本的に大型エビ類においても同様に有効で、以下に示す通り、イセエビ類を中心に良好な染色体標本を得ることができた。一方、魚類において一般的となっている培養細胞を用いた染色体観察を、大型エビ類に適用するよう検討した。培養を試みた組織は、肝膵臓、生殖線等で、この点については、すでにアメリカザリガニにおいて確立した淡水産エビ類の培養液、培養条件を海産の大型エビ類に適応するよう改良し、触角腺において培養細胞を得ることができた。しかし、増殖した培養細胞から染色体を観察するための条件は、淡水種のそれとやや異なり、染色体の腕の広がりなどが充分に得られなかった。これらの点についてはさらに次年度において検討を重ね、培養細胞を用いた染色体観察法の確立を行いたい。一方、直接法を中心に用いた本邦産大型エビ類の染色体調査では、本邦産のイゼエビ、に加え、ニシキイセエビ、シマイセエビ、ケブカイセエビおよびカノコイセエビについて調査を行った。その結果、これらイセエビ類は、染色体数(2n)が112から150の範囲を示し、種による特異性が認められた。これらの研究結果については、その一部を第4回International Workshop on Lobster Biology and Manegement(1993,6月,岩手県、三陸町)において"Cytogenetical study of spiny lobsters."として発表した(No.331)。また、さらに第5回International Symposium on Gentics in Aqua-culture(1994,6月,Halifax,Canada)においても、"Karyological comparison of spiny lobsters

from Pacific Ocean."として平成5年度の研究成果を中心に発表を行う予定である。世界各水域のイセエビ類の染色体に認められた種特異性から、染色体構造変異に基づく分化の道筋を解析した。各エビ類の染色体構造比較では、イデオグラムからは、染色体構造の差異を生じる構造変異について解析するとともに、各染色体の全腕長、短腕長、長腕長および腕比の比較により、構成染色体の分布に、種ごとに顕著な差があることが明らかとなった。さらに、染色体内部の構造比較に有用な分染法について調査を行った結果、本邦産イセエビ染色体のAg-NOR's分染において、3対のM型染色体に濃染部が確認され分染による染色体構成解析の可能性が示唆された。
集束超音波によるキャビテーション初生と気泡クラウドの成長崩壊機構の解明

高強度集束超音波を利用した医療技術では,集束超音波によるキャビテーション初生と,その後の気泡クラウドの成長崩壊機構の解明が不可欠である.本研究では,レーザ誘起気泡界面での集束超音波の後方散乱により形成される位相反転膨張波を用いて,極めて短時間に液体中に局所的に準安定状態を作り出すことにより,キャビテーション気泡クラウドを目標の位置に生成し,キャビテーション初生圧力を直接計測するという独自の実験手法,ならびに気泡核の成長モデルとGhost Fluid法を組み合わせた独自の数値解析手法を用いて,キャビテーション初生と気泡クラウドの成長崩壊の物理を解明するものである.高強度集束超音波を利用した医療技術では,集束超音波によるキャビテーション初生と,その後の気泡クラウドの成長崩壊機構の解明が不可欠である.本研究では,レーザ誘起気泡界面での集束超音波の後方散乱により形成される位相反転膨張波を用いて,極めて短時間に液体中に局所的に準安定状態を作り出すことにより,キャビテーション気泡クラウドを目標の位置に生成し,キャビテーション初生圧力を直接計測するという独自の実験手法,ならびに気泡核の成長モデルとGhost Fluid法を組み合わせた独自の数値解析手法を用いて,キャビテーション初生と気泡クラウドの成長崩壊の物理を解明するものである.
形状記憶ゲルとバルーン技術を利用した３次元口腔・鼻咽腔印象採得方法の開発

形状記憶ゲル材料とバルーン技術を応用した3次元口腔・鼻咽腔印象採得方法を開発するために、先ず形状記憶バルーン膜の組成を決定し、この時の強度を測定した。これより必要な強度を有する2層バルーン膜を用いた形状記憶バルーンを試作に製作に成功し、形態記録に適した表層と内層バルーンゲル膜の組成を検討することができた。また、3次元ゲルプリンターで形状記憶ゲルをバルーン状に造形する方法について検討した結果、同じ形状のものを、Z軸を変更しながら3層構造にし、中間である2層目に空洞となるようPETフィルムなどでレーザー光を遮断することで空洞を形成することによりバルーン状に造形することができた。さらに印象採得に応用できることが確認でき、印象精度に関する基礎データを得ることができた。この時柔らかい形状記憶ゲルと硬いゲルの2層構造とすることで精度が上がるとの結果から、3次元造形された形状記憶ゲルにも2層構造ができないか検討を行った。初めに硬い形状記憶ゲルを造形し、そこから均一な空隙をとった外枠を使い柔らかい形状記憶ゲルを流し込むことで製作できる可能性が示唆された。今後も本研究を継続しこの開発目的が達成された場合、治療時間が短縮、治療が簡便化され、患者の痛みや身体的負担が軽減され、医療の安全性が向上する。また、軟性バルーン膜や形状記憶ゲルの操作条件を調節することで、骨支持のない軟組織の形態記録が可能となる現行の印象採得に代わる新しい方法となりうることが示唆された。1.形状記憶バルーン膜の開発を行った。バルーン膜は印象面を軟性バルーン膜、支持面を硬性バルーン膜とする2層バルーン膜とするため、ジメチルアクリルアミド、アクリル酸ドデジル、アクリル酸オクタデシル、メチルンベスアクリルアミド、ベンゾフェノン試薬を用い、配合比を調整することにより、適切な硬性バルーン膜および軟性バルーン膜の組成を検討し、適切な硬度を付与できた。次に、それぞれの物性を引張試験にて検討したところ、硬性バルーン膜は降伏時の応力4.06Mpa、ひずみ0.11、破断時の応力4.06Mpa、ひずみ0.11およびヤング率は48.67Mpaを示した。一方、軟性バルーン膜は降伏時の応力1.85Mpa、ひずみ0.09、破断時の応力7.48Mpa、ひずみ6.18およびヤング率は27.37Mpaを示した。2.形状記憶を有する2層バルーン膜で印象面を軟性バルーン膜、支持面を硬性バルーン膜とする2層バルーン膜の製作を行った。最適化条件を見つけ出すことを目的として、1軟性バルーン膜(印象面)の厚さ0.5mm、硬性バルーン膜(支持面)の厚さ1.0mm、2印象面;1.0mm、支持面;1.0mm、3印象面;1.5mm、支持面;0.5mmの3通りの2層バルーン膜作製条件について検討を行った。硬度は1、2、3の順に硬かった。3.条件1から3で作製した2層バルーン膜の印象精度の評価を行ったところ、軟性バルーン膜の厚さ0.5mm、硬性バルーン膜の厚さ1.0mmとする2層バルーン膜での印象精度が一番高く、実際に形状を印象できた。4.バルーン状3次元プリンティング方法としてガラス版を使用した袋状の造形について検討を行い、同じ形状のものを、Z軸を変更しながら3層構造にし、中間である2層目に空洞となるようPETフィルムなどでレーザー光を遮断することで空洞を形成しバルーン状にすることができた。今後の研究の推進するための重要な検討課題として、形状記憶ゲルと3次元プリンティング方法を用いたバルーン製作方法の確立となる。形状記憶ゲル形成方法として浴槽に沈めながら造形を行う方法と、ガラス版に枠を付け少量のゲルを流し板状に造形を行う方法がある。特徴として前者は造形時間が掛かりまたバルーン状にするためには造形物の大きさの制限があり、浴槽用に変換を行うことが複雑であるのに対し後者は短時間で製作が可能である。今後STLデータのやり取りを行いより良い形状を模索していく必要がある。バルーン状3Dプリンティングについて、通常レーザー光が下層に突き抜けないようUV吸収剤を混合しているが、この場合突き抜けるような構造をとることで造形回数を少なくできる可能性がある。しかしながら遮蔽物が中間に維持し続けられる工夫が必要である。また、バルーン状形状記憶ゲル形成法の別案として風船等の外面に状記憶ゲルをコーティングし硬化させ製作する方法や、風船内部に状記憶ゲルを注入し窒素で膨らませ硬化させる方法も考えられるので、早急に適切な製作方法を確立していく予定である。また引き続き、形態記録に最適な形状記憶ゲル組成の検討を行い、特に1)軟組織の形態記録に適した表層と内層バルーンゲル膜の弾性率および膨張率の検討、2)瞬時に拡張・収縮するための適切なバルーン形態、厚みおよび表層と内層ゲルの比率の検討、3)適切なスイッチング温度の検討を行う必要であると考えられた。さらに、形状記憶システム構築後、ヒトの顎顔面欠損形態を模した実験モデルにて形状記録評価を行い、臨床応用に向けた研究結果の検証を行う予定である。