hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マスト細胞の分化におけるヒスタミン合成酵素とプロスタノイド受容体の発現調節

本研究は炎症、アレルギー等の病態において重要な機能を有するマスト細胞の多様性に焦点をおき、個体レベルにおけるヒスタミンあるいはプロスタグランジン(PG)のはたらきを解明し、もって新規抗アレルギー薬創製に寄与する基礎的知見を得ることを目的としている。本年度の研究実施計画に基づき以下の知見を得た。1.IgE感作によるマスト細胞活性化機構の解明IL-3依存的な骨髄由来培養マスト細胞(BMMC)における単量体IgEによるCa^<2+>流入に関与するチャンネルは、抗原抗体反応の際に関与するものとは異なることを明らかにした。さらにIgEの抗原結合部位近傍の領域がIgE感作によるマスト細胞治性化に関与することを示唆する結果を得た。また、こうした単量体IgEの効果は腹腔マスト細胞では弱く、マスト細胞-線維芽細胞共培養系を用いた検討から細胞の分化に伴い応答性の減弱が起こることを見いだした。2.HDC欠損マウス腹腔マスト細胞における顆粒形成の異常の解明マウス腹腔からマスト細胞を精製し、GeneChip (Affymetrix)によるマイクロアレイ解析を行った。その結果、HDC欠損マウス腹腔マスト細胞における顆粒プロテアーゼ遺伝子群のmRNA発現の顕著な低下を見いだし、タンパク質レベルでもtryptase、carboxypeptidaseA、cathepsinGの発現が低下していることを明らかにした。これらの結果から、慢性アレルギー状態においてIgE濃度が高まる際に、マスト細胞が油性化し、新規合成されるヒスタミンが顆粒酵素の誘導、あるいはマスト細胞の成熟を惹起することをはじめて示唆した。3.PGE_2刺激によるマスト細胞の接着機構の解析マウスマスト細胞株P-815ではPGE_2によるEP3、EP4両受容体を介する相乗的なcAMP産生を介して。フィブロネクチンへの細胞接着が誘導されることを見いだした。また、この作用には持続的なサイトゾルCa^<2+>レベルの亢進が関与しており、さらにカルモジュリン依存性たんばく質キナーゼ阻害剤W7により完全に阻害されることからCa^<2+>-カルモジュリンパスウェイが関与することを明らかにした。本研究は、炎症、アレルギーに関与する細胞の機能に対する個体レベルにおけるヒスタミンあるいはプロスタグランジン(PG)のはたらきを解明し、もって新規抗アレルギー薬創製の基礎的知見を得ることを目的としている。本年度の研究実施計画に基づき、以下の知見を得た。1)ヒスチジン脱炭酸酵素(HDC)の活性発現調節とマスト細胞分化の研究マウス骨髄培養マスト細胞培養系(BMMC)を昭和大・村上グループとの共同研究により確立した。この系により得られるHDC分子種は前駆体のみであり、未成熟なマスト細胞においては翻訳後プロセシングが起こっていないことが明らかとなった。また、マウスマスト細胞株、P-815において酪酸が翻訳後プロセシングを促進することを見いだした。また、HDC欠損マウスにおいてはIgE依存性の受身アナフィラキシー反応は観察されなかった。HDC欠損マウス由来BMMCの表現型は染色性において野生型とほとんど相違が見られないが、アラキドン酸代謝物の産生、脱顆粒の程度において亢進していることが観察された。これらはマルチラベルカウンタを用いて測定した。2)IgE刺激によるヒスタミン合成の誘導BMMCの系において、IgE添加により抗原非存在下においてもヒスタミン合成が顕著に誘導されることを見いだした。これは転写レベルで起こり、protein kinase Cの阻害剤によって抑制された。チロシンキナーゼ、Lynの活性化が見られないことから、これには新規のシグナル伝達経路が関与することが予想された。ChemiDocはイムノブロット解析の際に用いた。3)プロスタグランジン受容体DP、EP3サブタイプ欠損マウスにおける喘息モデルの解析オボアルブミン感作による喘息モデルにおいて、DP欠損マウスでは反応性の低下、EP3欠損マウスでは亢進が認められ、喘息におけるプロスタノイドの機能としてPGD_2は促進的に、PGE_2は抑制的にはたらく可能性が示唆された。本研究は炎症、アレルギー病態において重要な機能を有するマスト細胞の多様性に焦点をおき、個体レベルにおけるヒスタミンあるいはプロスタグランジン(PG)のはたらきを解明し、もって新規抗アレルギー薬創製の基礎的知見を得ることを目的としている。1)IgEによる抗原非存在下におけるマスト細胞活性化機構の解析IL-3依存性骨髄培養マスト細胞(BMMC)を用いて前年度明らかとなった、抗原非存在下におけるIgEによるヒスタミン合成誘導のメカニズムを解析した。IgE添加によりBMMCにおいてphospholipase C依存的なカルシウム流入が持続的に起こり、ヒスチジン脱炭酸酵素(HDC)の転写レベルにおける誘導が起こることが明らかとなった。これはカルシウム依存性protein kinase C特異的阻害剤、Src-family tyrosine kinase阻害剤により抑制された。しかしながら即時相におけるLynのチロシンリン酸化は観察されなかった。この結果は高IgE血症を示す慢性アレルギー病態においてマスト細胞が高いヒスタミン合成能を有することにより、症状の増悪が起こるという可能性を示すものである。2)PG受容体EP3サブタイプ欠損マウスにおける瑞息モデルの解析オボアルブミン感作による瑞息モデルにおいてEP3欠損マウスで反応性の亢進が認められた。感作マウスの肺スライスを用いた脱顆粒実験では、インドメタシンにより脱顆粒率の上昇が観察され、これはEP3アゴニストにより抑制された。

このことからEP3受容体はマスト細胞の脱顆粒応答に抑制的に機能する受容体であると推察される。3)HDC欠損マウスにおけるマスト細胞分化の解析HDC欠損マウス腹腔マスト細胞は野生型と比較して減少しており、またサウラニンに対する染色性の低下が認められた。IL-3非依存的な骨髄培養マスト細胞分化系を用いた解析では、サフラニン陽性細胞の出現率が欠損マウス骨髄培養系で有意に低下していた。このことは組織結合型マスト細胞の分化過程にヒスタミンが関与することを示唆するものである。本研究は炎症、アレルギー病態において重要な機能を有するマスト細胞の多様性に焦点をおき、個体レベルにおけるヒスタミンあるいはプロスタグランジン(PG)のはたらきを解明し、もって新規抗アレルギー薬創製の基礎的知見を得ることを目的としている。本年度の研究実施計画に基づき、以下の知見を得た。1)IgEによる抗原非存在下におけるマスト細胞活性化機構の解析IL-3依存性骨髄培養マスト細胞(BMMC)の抗原非存在下におけるIgEによるヒスタミン合成誘導のメカニズムに関して前年度に引き続き解析し、細胞外カルシウムの流入が必須であること、IgEクローンにより誘導の強さが異なること、抗DNP IgE抗体の場合は単価抗原であるDNP-lysineの添加により誘導が抑制されることを見出した。また、in vivoの検討において皮内にIgEを投与することにより、約2倍にヒスタミン合成が誘導されることを見出した。以上の知見は、高IgE血症を特徴とする慢性アレルギーの治療法開発において有用である。2)PG受容体EP3、EP4を介した相乗的作用によるマスト細胞の接着機構の解析癌化マスト細胞株、P-815においてPGE_2がフィブロネクチンへの結合に促進的に作用することを見出し、その作用にはEP3、EP4両受容体を介した相乗的なcAMP産生が関与することを明らかにした。3)HDC欠損マウスにおけるマスト細胞分化の解析HDC欠損マウス腹腔マスト細胞は野生型と比較して減少しており、顆粒内の電子密度の著しい低下を特徴とする。今年度はマウス腹腔細胞からマスト細胞を高い純度で得ることに成功した。以後、これを用いたメディエーター遊離の解析、マイクロアレイ解析を行う予定である。本研究は炎症、アレルギー等の病態において重要な機能を有するマスト細胞の多様性に焦点をおき、個体レベルにおけるヒスタミンあるいはプロスタグランジン(PG)のはたらきを解明し、もって新規抗アレルギー薬創製に寄与する基礎的知見を得ることを目的としている。本年度の研究実施計画に基づき以下の知見を得た。1.IgE感作によるマスト細胞活性化機構の解明IL-3依存的な骨髄由来培養マスト細胞(BMMC)における単量体
エクソーム解析による眼内悪性リンパ腫の原因遺伝子同定

ABC typeのDLBCLに関しては、脳および他臓器においてMYD88におけるc.794T>CやPIM1におけるc.550C>Tなどの遺伝子変異が高率にみられることが報告されている。本年度は、眼内悪性リンパ腫の86例について遺伝子変異の検討を行った。今回は脳中枢神経系DLBCLで既知の9つの遺伝子変異(MYD88におけるc.794T>C、c.728G>A、CD79Bにおけるc.586T>A、c.586T>C、c.587A>C、c.587A>G、BTG2におけるc.133G>A、c.142G>A、PIM1におけるc.550C>T)について、デジタルPCRを用いて解析した。その結果、眼内悪性リンパ腫86例中、MYD88に61%、CD79Bに43%、PIM1に25%、BTG2に19%の患者で遺伝子変異を認めた。眼内悪性リンパ腫は脳中枢神経系DLBCLと同様の遺伝子異常をもち、これが原因で腫瘍化している可能性が示唆された。また、硝子体手術で採取された細胞に対して、これらの遺伝子変異を検索することが、眼内悪性リンパ腫の補助診断になる可能性が示唆された。現在、論文投稿準備中である。2016年8月から2017年3月30日までに眼内悪性リンパ腫が疑われた患者30例35眼に対して硝子体手術を施行し、1細胞診、2IL10/IL6濃度比、3免疫グロブリンH鎖(IgH)遺伝子再構成、4フローサイトメトリー(CD3:CD19比、κ:λ比)の検査を行った。その結果、17例21サンプルについて眼内悪性リンパ腫と診断した。眼内悪性リンパ腫は殆どの症例がB細胞系リンパ腫であることが知られている。今回、微小サンプルから腫瘍細胞を効率よく採取するため、眼内悪性リンパ腫と診断された患者の硝子体液21サンプルについて、B細胞マーカーであるCD20/CD19に対するモノクローナル抗体で染色し、悪性リンパ腫細胞をフローサイトメトリーで回収した。回収された悪性リンパ腫細胞数は約100個から数万個と症例によりかなりの違いがあった。腫瘍細胞は培養し、凍結保存するとともに、一部の細胞からDNA、mRNAを回収した。網羅的な遺伝子変異の解析(エクソーム解析)を行うにはDNA量が足りないため、MDA法を用いてDNAの増幅を行った。患者の正常細胞と腫瘍細胞におけるDNAについてエクソン領域の遺伝子配列を比較し、腫瘍細胞のエクソン上の変異を検出を試みた。これまでに解析した4サンプルのうち1サンプルについてはエクソーム解析が可能であった。残り3サンプルに関しては増幅が不良で解析不能であった。現在、増幅不良の原因について検討を行っている。現在、抽出した腫瘍細胞の一部はセルカバーで保存し、転写効率の良好な方法を検討し、これを用いてRNAからcDNAへ転写・増幅している。今後も硝子体サンプルの採取を継続し、条件設定を最適化することで微量な眼内悪性リンパ腫細胞のDNAの増幅を行ってエクソーム解析を行っていく予定である。研究はやや遅れていると考える。当初から本研究の眼内悪性リンパ腫患者の目標症例数を40例としていたが、現在のところ17例21サンプルが得られている状態である。また、遺伝子解析についても網羅的遺伝子解析を行うにはDNA量が不足することが判明した。MDA法を用いてDNAの増幅を行うことで、エクソーム解析が可能となる目処はついたが、増幅がうまくかからないサンプルも多く、現在その原因を検討している。さらに硝子体サンプルの採取を継続し、サンプル数を増やす必要がある。2016年8月から2018年3月30日までに眼内悪性リンパ腫が疑われた患者38例43眼に対して硝子体手術を施行し、1細胞診、2IL10/IL6濃度比、3免疫グロブリンH鎖(IgH)遺伝子再構成、4フローサイトメトリー(CD3:CD19比、κ:λ比)の検査を行った。その結果、21例25サンプルについて眼内悪性リンパ腫と診断した。また他施設との共同研究により4例7サンプルの提供を頂き、25例32サンプルが解析可能な状態となった。当初、硝子体サンプルからDNAを回収し、網羅的な遺伝子変異の解析(エクソーム解析)を行う予定であったが、DNA量が不足するためMDA法を用いてDNAの増幅を行った。しかし多くのサンプルでDNA増幅は不良であり、DNA増幅によるエクソーム解析は断念した。一方、我々は続発性眼内悪性リンパ腫の原発巣あるいは全身への再発巣の病理組織を解析し、30例中29例(97%)でリンパ腫の組織型が予後不良なactivated B cell type (ABC type)のびまん性大細胞型リンパ腫(DLBCL)であることを見いだした(Karakawa A, et al. Br J Haematol. 2017)。眼内リンパ腫もABC typeの可能性が高いと考えられる。ABC typeのDLBCLに関しては、脳および他臓器においてMyD88におけるc.794T>CやPIM1におけるc.550C>Tなどの遺伝子変異が高率にみられることが報告されている。

これら脳および他臓器で既知の遺伝子変異が眼内悪性リンパ腫細胞でもみられるかを、デジタルPCRを用いて解析することにした。デジタルPCRでは必要なDNA量が少なくDNA増幅の必要が無い、サンプル中で0.1%程度の頻度の低い遺伝子変異でも検出できる、などの利点があり、サンプル量の少ない眼内悪性リンパ腫の遺伝子変異解析に適していると考える。現在、デジタルPCRのためにプローブの作成を行っている。研究はやや遅れていると考える。DNA量が不足するためMDA法を用いてDNAの増幅を行ったが、多くのサンプルでDNA増幅は不良であり、DNA増幅によるエクソーム解析は断念した。そこで、脳および他臓器で既知の遺伝子変異が眼内悪性リンパ腫細胞でもみられるかを、デジタルPCRを用いて解析することにした。このため、進捗状況はやや遅れている。ABC typeのDLBCLに関しては、脳および他臓器においてMYD88におけるc.794T>CやPIM1におけるc.550C>Tなどの遺伝子変異が高率にみられることが報告されている。本年度は、眼内悪性リンパ腫の86例について遺伝子変異の検討を行った。今回は脳中枢神経系DLBCLで既知の9つの遺伝子変異(MYD88におけるc.794T>C、c.728G>A、CD79Bにおけるc.586T>A、c.586T>C、c.587A>C、c.587A>G、BTG2におけるc.133G>A、c.142G>A、PIM1におけるc.550C>T)について、デジタルPCRを用いて解析した。その結果、眼内悪性リンパ腫86例中、MYD88に61%、CD79Bに43%、PIM1に25%、BTG2に19%の患者で遺伝子変異を認めた。眼内悪性リンパ腫は脳中枢神経系DLBCLと同様の遺伝子異常をもち、これが原因で腫瘍化している可能性が示唆された。また、硝子体手術で採取された細胞に対して、これらの遺伝子変異を検索することが、眼内悪性リンパ腫の補助診断になる可能性が示唆された。現在、論文投稿準備中である。次年度も眼内悪性リンパ腫患者からの硝子体液の収集を継続し、目標症例数を40例の達成を目指す。眼内悪性リンパ腫細胞を回収し、培養、DNA抽出を行う。DNA抽出やDNA増幅の至適条件について条件検討を行い、エクソーム解析に必要なDNA量の確保を目指す。次年度はさらに多くのサンプルでエクソーム解析を行い、眼内悪性リンパ腫に高頻度にみられる遺伝子変異を絞り込んでいく予定である。次年度も眼内悪性リンパ腫患者からの硝子体液の収集を継続し、目標サンプル数の40サンプルの達成を目指す。また、次年度はデジタルPCRを用いて脳や他臓器のDLBCLで知られているMyd88, PIM1, CD79B、BTG2における特異的な遺伝子変異が、眼内悪性リンパ腫でもみられるかについて検討を行う予定である。デジタルPCRは解析に必要なDNA量が少なく、DNA増幅の必要が無い。また、サンプル中で0.1%程度しかない頻度の低い遺伝子変異でも検出できる、などの利点がある。このことから、デジタルPCRはサンプル量の少なく、炎症細胞(正常細胞)と悪性細胞(悪性リンパ腫細胞)が混在する病態となりやすい眼内悪性リンパ腫の遺伝子変異の解析には非常に適していると考える。本研究により眼内悪性リンパ腫細胞で頻度の高い遺伝子変異がみつかれば、眼内悪性リンパ腫の診断に役立つマーカーとなる可能性がある。
鍵教材とプロセス・スキルを接点にした理科カリキュラム・マップの作成

理科カリキュラムの系統性を具体化するために,「鍵教材」と「プロセス・スキル」に注目し,教科書の内容分析等を通して,カリキュラム・マップと科学的な問題解決スキルを開発した。その結果,以下のような知見を得ることができた。1鍵教材を用いると「エネルギー」「粒子」「生命」「地球」の4つの領域を越えた学習内容の有機的なリンクを導ける。2異なる単元の内容を結び付けるときのハブ(中核)となる単元や内容を明らかにすることができる。3「用語」「教具」「観点」「シークエンス」等のリンクの鍵が具体的になる。4スキルの向上という点で学習デザインを考案することが可能になる。平成26度は,1鍵教材の抽出と教材研究・授業研究,2鍵概念を接点にしたカリキュラム・マップの作成,3基本的なプロセススキルの抽出に取り組んだ。1については,小・中学校における「光」を鍵教材として抽出し,小学3年「かげのでき方と太陽の光」「光の性質」をつなぐための教材研究と教材開発を行い,影の動きの連続性に関する動画教材,影の動きを再現するモデル教材,影のでき方に注目する導入教材を開発した。これらの教材については,平成27年度に授業実践を通して,検証を行う予定である。また,生物教育内容を事例として,教科書における学習の文脈から中学校と高等学校の学習プロセスを分析し,基本概念を柱としたときの教科書の記載様式と観察実験等の関連性に課題があることを明らかにした。2については,1で行った「光」を鍵としたカリキュラム・マップの試案を作成した。その試案では,学習内容間を結びつけるための「光」に関する4つの観点を提示することができた。また,小学校における学習事例を分析し,地域教材の画像情報を利用して,学習事項をマッピングすることによる学習の構造化の効果を調査した。その結果,授業で利用した画像を用いることで画像に関する説明と画像間の関連づけを導けることや,画像間のリンクの鍵はキーワードや因果関係であり,単元構成がマッピングに影響していることがわかった。3については,小学校理科の教科書を分析して,「課題」「活動(観察実験等)」「プロセス・スキル」を抽出した一覧表を作成することができた。この一覧表は,基本的なスキルの抽出およびそのスキルと課題・活動との関連を分析する基礎資料になる。なお,小学校理科教科書は平成27年度に改訂版が出版されるので,それらを材料にして同様の基礎資料づくりを進める予定である。平成27年度は,1)基本的なプロセス・スキルの抽出,2)プロセス・スキルを接点にしたカリキュラム・マップの作成に取り組んだ。1)については、SAPAのプロセス・スキルを基本として,長谷川ら(2013)の「探究の技法」を参考にしながら,科学的な問題解決のスキル(案)を考案した。理科の問題解決学習に関連したスキルとして,最初にI.科学的な思考に関連したスキル,II.観察・実験に関連したスキル,III.科学的なコミュニケーションに関連したスキル,という3つのカテゴリーを設けた。次に問題解決のプロセスを基本として,Iには1問題を発見する/把握する,2仮説を設定する,3計画する,4予想する,5データを分析する/解釈する,6考察する,IIには7観察する,8実験する.IIIには9伝達する,10評価する,という合計10のスキルを提示し,そのスキルの下に,条件を制御する,比較・分類する,測定する,数値を用いる等の基本的なスキルを選択して配置した。下位のスキルの中には,110の複数のスキルに関係するものがある。2)については,「測定する」(II8)を事例にして,小・中学校理科におけるカリキュラム・マップを作成し,a.栽培・飼育や継続観察等との関係で小学3・4年において長さ(大きさ)や温度を測定する機会が多いこと,条件設定のための測定と結果の測定があること,b.複数の学年で温度の測定が行われるが,電流,体積,質量,方位の測定も各概念の系統性に結び付く鍵になること,c.測定には対象に応じた器具が必要になるため,「ばねばかり」「てんびん」「メスシリンダー」「検流計・電流計・電圧計」「ものさし」「方位磁石」などが内容を関連付ける鍵教材になることがわかった。また,「水」「光・日光」「温度」等を鍵教材として抽出し,単元間のつながりを系統表の中に図示した結果,関連性を導く視点や教材・教具を明らかにすることができた。現行の小・中学校理科カリキュラムに基づく教科書調査から,基本的な鍵教材を抽出できた点,それらを用いたカリキュラム・マップを作成できた点,理科の問題解決学習に対応したプロセス・スキル(案)を提示できた点は概ね計画通りである。しかし,調査に用いた教科書が限定されているので,種類を増やして鍵概念の検証を行うことや,「測定する」以外のプロセス・スキルによるカリキュラム・マップの作成とその分析がまだ不十分であるため,平成28年度は,それらを補完する必要がある。平成28年度は,鍵教材「水」「光」「温度」の視点から小学校理科カリキュラムマップを作成して,単元内容間の関連性を具体化した。「水」については,液体としての水,生命を支える水,循環する水という共通性を見出し,その各共通項において,つながりを具体化するためのハブ(中核)や総括となる単元,つながりを導くための教材や展開案,学年進行に沿った教材のつながりの順序性において考慮すべきポイントを提示することができた。

また,「光」については,光の性質の理解が太陽と影や月の満ち欠けの学習の基礎になること,光エネルギーの変換や輻射,加熱,発熱などによる温度上昇が学年を越えて扱われていること,教材の科学的な内容での結び付きだけでなく,観察実験の操作,教具,データの分析などの学習方法と重ね合わせた関連づけが必要なことなどを導出することができた。「温度」については,数値化が可能なため,結果を表やグラフにまとめる学習に結び付けやすく,算数で学習するデータ処理の方法やグラフの解釈等の学習方法に配慮した関連づけが必要になることや,「温度」と「熱」という用語の使い分けを意識的に行う必要があることを明らかにした。科学的な問題解決スキルについては,前年度に提示したアイデアを精査して,科学的な思考に関するスキル,身体的な操作を含む観察・実験に関するスキル,および科学的なコミュニケーションに関するスキルを具体化した。また,温度を「測定する」というスキルを例にして,各学年段階での特徴やつながりを具体化し,温度計を操作するスキル,測定のための条件制御に関するスキル,グラフの作成と解釈に関するスキルが学年を越えて発達するようなカリキュラム・デザイン,授業デザインが必要なことを示した。なお,カリキュラム・マップ等の結果は,http://www2.educ.kumamoto-u.ac.jp/shige/で公開している。理科カリキュラムの系統性を具体化するために,「鍵教材」と「プロセス・スキル」に注目し,教科書の内容分析等を通して,カリキュラム・マップと科学的な問題解決スキルを開発した。その結果,以下のような知見を得ることができた。1鍵教材を用いると「エネルギー」「粒子」「生命」「地球」の4つの領域を越えた学習内容の有機的なリンクを導ける。2異なる単元の内容を結び付けるときのハブ(中核)となる単元や内容を明らかにすることができる。3「用語」「教具」「観点」「シークエンス」等のリンクの鍵が具体的になる。4スキルの向上という点で学習デザインを考案することが可能になる。平成26年度の実施計画において,鍵教材の抽出については,小・中学校段階のすべての学習内容から適切なもの抽出する段階には至らなかったが,「光」教材を事例にして教材研究や教材開発を行い,カリキュラム・マップの試案の作成が行えた。この成果は,平成27年度以降において,他の鍵教材についても同様のアプローチで研究を展開するための雛型になる。また,カリキュラム・マップの作成では,授業実践の分析から,学習者による学習内容の構造化について分析できた。基本的なプロセス・スキルの抽出においても基礎資料となるデータの作成が行えた。これらの成果は,本研究の基本的な骨子に関わるもので,1年目の成果としてはほぼ順調に進んでいると言える。しかし,小学校教科書の改訂時期に重なったため,教科書を材料として行う分析については,平成27年度に改めて実施し直す必要がある。平成28年度は,基礎データを増やして,鍵教材の抽出とカリキュラム・マップの作成を行い,プロセス・スキルによるカリキュラム・マップの作成を充実させる。そして,それらのカリキュラム・マップを単元構想や授業構想に反映させる手法を具体化し,授業実践を通して評価を行って,カリキュラム・マップにフィードバックする。また,鍵教材やプロセス・スキルに関連した教材開発を行い,授業実践や教員養成・教員研修棟で活用する。
表面改質薄膜の耐衝撃摩耗試験

トラ〓ボロジー環境下で使用される表面改質材の摩耗特性のうち、衝撃強度とはく離強度を中心に系統的な実験を行い興味あるいくつかの知見をえた。供試材の選定については、多くの表面被覆法、改質法について、検討したくPVD法(スパッタリング、イオンプレーテイング、イオン注入、)CVD法(熱GVD、プラズマCVD)拡散処理法、溶射法等による成膜材を用いた。衝撃に関しては膜の厚さと膜を施している母材との関係により著しい差異を生ずることが明らかになり成膜法の選択が重要であることが明らかになったが、さらに膜の接着度合い如何も無視できず、各膜質について軽荷重下での引っ掻き試験も行った。この試験においては引っ掻き圧子ダイヤモンドの接触径が小さいか、圧子への荷重が大きい場合は、圧子の膜貫通により膜なしの母材での摩擦になり摩擦が大きくなる。すなわち、膜が容易に破損する場合は摩擦上昇による早い損傷に至ることが明らかになった。また、特にDLCやMoS2は荷重を受けた後、変形量が大きくるる圧痕周辺部においてはコーテイング膜に亀裂が生じやすい。はく離による膜の脱落がある。TiCNやTiN荷重下の母材の変形にも被覆材が容易に追随し、膜の接着性の強さ、PVDコーテイング法の優れている点が明らかになった。しかしこの試験の結果、母材との境界におけるいわゆるはく離は一般には、顕著ではない。本研究ではトライボロジー環境下で使用される表面改質材の摩耗特性の内、特に衝撃荷重下での膜の剥離による損傷過程を調べることを第1主眼とした。機械要素材料の衝撃摩耗種々の条件下での損傷については成果発表論文にみられるように本研究室では既に多くの研究を重ねてきた。今回は多種多様な材質をはじめ、多様な皮膜法によって制作された12種(CrN,TiN,TiCN,DLC,PTFE,溶射TiO_2,溶射Cr_2O_3,MoS_2スパッタリング膜,N_2注入処理,ボロナイジング,クロマイジングCr_2O_3焼成膜)の表面改質材について特に衝撃荷重によってうける摩耗・剥離過程を現象的に詳細に試験した。衝撃の加え方は垂直衝撃力の場合と、わずかばかり入射角を与えて衝撃後に表面に微少なすべりを与えた場合の二通りの条件下で、10^6回までの繰り返し衝撃について、その表面劣化の状態をみた。表面改質膜は溶射膜等を除き多くのPVD膜は12μmとごく薄い膜である。従って被膜を施している母材(S45C鋼を使用)の影響が避けられないが、垂直衝撃による場合は母材の変形は伴うが、膜の除去に至るまでの損耗は少ない。母材と薄膜の接着界面での剥離現象も皆無であった。膜の厚さの厚薄に関係なく膜が表面から逐次除去される結果はえられない。しかし僅かな入射角を与えた場合、即ち斜めに衝撃力が加わる場合は、すべての膜が10^6回までの衝撃荷重をうける間に母材が露出するほどの損傷に至り、表面改質膜としての役を果たせない。これらのことから、カムタペットなど実機の機械要素部品への表面改質膜としては膜そのものの機械的特性に加えて衝撃の加えられる加え方に十分な留意が必要なことが明らかになった。尚この研究は今後続けて、同じ成膜について、あらゆる使用条件の下で実験研究を続けていく計画である。トライボロジー環境下で使用される表面改質材の摩耗特性のうち、衝撃強度とはく離強度を中心に系統的な実験を行い興味あるいくつかの知見をえた。供試材の選定については、多くの表面被覆法、改質法について、検討したくPVD法(スパッタリング、イオンプレーテイング、イオン注入、)CVD法(熱CVD、プラズマCVD)拡散処理法、溶射法等による成膜材を用いた。

衝撃に関しては膜の厚さと膜を施している母材との関係により著しい差異を生ずることが明らかになり成膜法の選択が重要であることが明らかになったが、さらに膜の接着度合い如何も無視できず、各膜質について軽荷重下での引っ掻き試験も行った。この試験においては引っ掻き圧子ダイヤモンドの接触径が小さいか、圧子への荷重が大きい場合は、圧子の膜貫通により膜なしの母材での摩擦になり摩擦が大きくなる。すなわち、膜が容易に破損する場合は摩擦上昇による早い損傷に至ることが明らかになった。また、特にDLCやMoS2は荷重を受けた後、変形量が大きくなる圧痕周辺部においてはコーテイング膜に亀裂が生じやすい。はく離による膜の脱落がある。TiCN膜やTiN膜は荷重下での母材の変形にも被覆材が容易に追随し、膜の接着性の強さ、PVDコーテイング法の優れている点が明らかになった。しかしこの試験の結果、母材との境界におけるいわゆるはく離は一般には、顕著ではない。
癌幹細胞の病態解析と正常上皮の癌抑制遺伝子不活化解析による食道癌発癌増殖の解明

1.免疫染色で食道癌の49.2%(92/187)にp75/NTRの発現を認め、高分化型扁平上皮癌では発現部位は癌先進部と癌増殖帯に一致していた。細胞株では全ての細胞でp75の発現を認めた(.5%-91.8%、平均30.1%)。p75発現細胞株は有意に大きなコロニーを生じ、siRNAによるp75抑制で有意にアポトーシスの誘導が得られた。これらのことから、p75陽性細胞は増殖活性が強く、癌の生存に強く関わっている癌幹細胞候補集団であることが判明した。2.p75のリガンドの一つであるNGFは57.8%(63/109)に発現を認め、NGF高発現群は有意にリンパ節転移、遠隔転移が多く、低分化であり、予後不良であった。高転移株に対するNGF中和抗体、TrkA選択的阻害剤、またはsiRNAにより細胞の移動能が有意に抑制された。3.癌幹細胞との関連が示唆されているABCG2は食道癌において1%でも蛋白発現があると有意に予後不良であり、独立した予後因子であった。mRNA発現でも正常部より発現が少しでも高度であれば予後不良であった。このことからABCG2が食道癌の癌幹細胞候補であることが示唆された。4.癌幹細胞シグナル候補であるHedgehogシグナル系が食道癌では普遍的に活性化しており、特にGli-1発現がリンパ節転移に関与し,食道癌の予後不良因子であった。このシグナル伝達系の阻害剤およびGli-1特異的siRNAにより、食道癌の増殖および移動能がが抑制された。5.nicotin(25本/dayの成人の血中濃度)暴露により、正常食道上皮においてDNMT1,3aを介した癌抑制遺伝子FHIT遺伝子のメチル化による蛋白発現抑制を認めた。このメチル化はnicotineの除去により消失し、癌抑制遺伝子FHITタンパクの発現が回復した。1.食道前癌病変および早期癌の検討では、発癌はp75陽性前駆細胞を含む細胞系譜の中から起こっており、その変化はp75陽性前駆細胞から発生しその後の癌進展に伴って多くの病変でp75発現が消失していくことが明らかとなった。p75陽性細胞は正常上皮のみでなくDysplasiaおよびその発現がみられる初期癌においても前駆細胞であり、癌幹細胞として発癌予防および初期癌治療の標的細胞になりうる可能性が示された。2.食道癌臨床標本におけるp75と臨床病理学的因子との関連では、食道癌の49.2%(92/187)にp75の発現を認め、高分化型扁平上皮癌では発現部位は癌先進部と癌増殖帯に一致していた。低分化型扁平上皮癌ではびまん性に発現が見られた。細胞株では全ての細胞でp75の発現を認めた(0.5%-91.8%、平均30.1%)。p75発現細胞株は有意に大きなコロニーを生じた。siRNAによるp75抑制で有意にアポトーシスの誘導が得られた。これらのことから、p75陽性細胞は増殖活性が強く、低分化型傾向にあり、癌の生存に強く関わっている癌幹細胞候補集団であることが判明した。

3.p75のリガンドの一つであるNGFは57.8%(63/109)に発現を認め、NGF高発現群は有意にリンパ節転移、遠隔転移が多く、低分化であり、予後不良であった。高転移株に対するNGF中和抗体、TrkA選択的阻害剤、またはSiRNAにより細胞の移動能が有意に抑制された。4.nicotin(25本/dayの成人の血中濃度)暴露により、正常食道上皮においてDNMT1,3aを介した癌抑制遺伝子FHIT遺伝子のメチル化による蛋白発現抑制を認めた。このメチル化はnicotineの除去により消失し、癌抑制遺伝子FHITタンパクの発現が回復した。1.免疫染色で食道癌の49.2%(92/187)にp75/NTRの発現を認め、高分化型扁平上皮癌では発現部位は癌先進部と癌増殖帯に一致していた。細胞株では全ての細胞でp75の発現を認めた(0.5%-91.8%、平均30.1%)。p75発現細胞株は有意に大きなコロニーを生じ、SiRNAによるp75抑制で有意にアポトーシスの誘導が得られた。これらのことから、p75陽性細胞は増殖活性が強く、癌の生存に強く関わっている癌幹細胞候補集団であることが判明した。2.p75のリガンドの一つであるNGFは57.8%(63/109)に発現を認め、NGF高発現群は有意にリンパ節転移、遠隔転移が多く、低分化であり、予後不良であった。3.ATP-bindingcassette transporterの一員であるABCG2と癌幹細胞との関連が示唆されている。食道癌におけるABCG2発現は1%でも蛋白発現があると有意に予後不良であり、独立した予後因子であった。mRNA発現でも正常部より発現が少しでも高度であれば予後不良であった。このことからABCG2が食道癌の癌幹細胞候補であることが示唆された。4.癌幹細胞シグナル候補であるHedgehogシグナル系が食道癌では普遍的に活性化しており、特にGli-1発現がリンパ節転移に関与し,食道癌の予後不良因子であった。このシグナル伝達系の阻害剤およびGli-1特異的SiRNAにより、食道癌の増殖および移動能が抑制され、食道癌におけるGli-1は食道癌の分子標的候補であることが示唆された。
配置空間の複素及実双曲幾何

実数体上定義された複数代数多様体の(特にその上の)幾何構造をその実部たる実代数多様体の(特にその上の)幾何構造から研究することを目的とする。代表者の実績射影平面上の6点のなす配置空間に働くワイル群W(E_6)の作用を実及び複素数体上研究し実模型の組合わせ的性質から配置空間のコンパクト化の詳しい構造を明らかにした([1])。複素射影直線上の5点のなす配置空間には複素双曲構造が入ることが知られている;対応する離散群も分かっている。その離散群の実部分群による実双曲空間の商空間は実射影直線上の5点のなす配置空間に同型である([2])。このことは5点を6点にしても成立する([3])。実3次曲面のモジュライ空間に実双曲構造が入ることを示した([6])。白頭絡みに対応する群と実射影直線上の6点のなす配置空間に対応する群の関係が分担者との共同研究で明らかになりつつある。分担者の実績実射影直線状のn点の配置空間のモデルをn-3次元球面からある手術の例によって実現した([5])。実射影直線上の点の配置空間が平面上の等角多角形のモジュライ空間と同一視できることに注目し、Thurstonの双曲化に倣ってこの配置空間が双曲構造を許容することを示してその完備化を構成した([4])実射影直線上のn点の配置空間のモデルをn-3次元球面からある手術の列によって実現した([5])。k-1次元射影空間内のn点集合の配置空間X(k,n)は今世紀初頭多くの代数幾何学者によって不変式論としてまたある種の代数多様体のモジュライ空間として研究された。それらは複素代数幾何的研究であった。研究代表者達は配置空間X(k,n)が実数上で定義されていることに着目して(k,n)=(2,5)と(2,6)の場合に「実部」X(k,n)_Rに複素双曲幾何構造の「実部」としての実双曲幾何構造が入る場合のあることを発見した。またX(k,n)_Rの組合わせ位相的研究を通じて配置空間の研究を進展させた。具体的には、n=5またはn=6として、X(2,n)のモジュラー理解(ここでB_<n-3>は複素n-3次元超球,ΓはB_<n-3>に働く数論的部分群)の「実部」のモジュラー理解(ここでBR_<n-3>は実n-3次元超球即ち実双曲空間、Γ_R=Γ∩PGN(n-2,R))が成り立つことを発見した。これらの事実は多くの専門家を驚かせ不思議がらせたが、どうしてこういうことが起こるのか真の理由は未だよく分かってない。実数体上定義された複素代数多様体の(特にその上の)幾何構造をその実部たる実代数多様体の(特にその上の)幾何構造から研究することを目的とする。射影平面上の6点のなす配置空間に働くワイル群W(E_6)の作用を実及び複素数体上研究し実模型の組合せ的性質から配置空間のコンパクト化の詳しい構造を明らかにした([1])。分担者の実績実射影直線上のn点の配置空間のモデルをn-3次元球面からある手術の列によって実現した([5])。

実射影直線上の点の配置空間が平面上の等角多角形のモジュライ空間と同一視できることに注目し、Thurstonの双曲化に倣ってこの配置空間が双曲構造を許容することを示してその完備化を構成した([4])実射影直線上のn点の配置空間のモデルをn-3次元球面からある手術の列によって実現した([5])。
酸化物巨大磁気光学材料のナノ物性評価

Coを添加したTiO_2(Co-TiO_2)薄膜は、紫外可視光に対して透明な室温強磁性体である。また、母体であるTiO_2のバンド端(350nm)付近で磁気光学効果を示すことが報告されており、次世代の短波長帯通信に対応した光アイソレータの応用が期待される。しかし、同薄膜の実用化にあたっては、さらなる磁気光学的性能の向上が必要である。本研究では、Coに加えキャリア制御のためNbを共添加したTi_<1-x-y>Co_xNb_yO_2薄膜を作製し、磁気光学特性の評価を行った。PLD法により、LSAT(100)基板上にアナターゼ型Ti_<1-x-y>Co_xNb_yO_2薄膜(x=0.05,y=00.2)を成長させたところ、単相の良質なエピタキシャル薄膜が得られた。走査型トンネル顕微鏡による表面観察の結果、直径25nm、高さ1nm程度の粒状構造が観察され、ナノスケールで平坦な表面を有することがわかった。また、上記Ti_<1-x-y>Co_xNb_yO_2薄膜におけるファラデー回転角θ_Fの印加磁場依存性を測定した結果、いずれの試料においても、薄膜の強磁性に由来するヒステリシスが観測された。θ_Fの大きさは、y≦0.06ではNb置換量の増加に伴いθ_Fが増大し、一方、y>0.06のNb高濃度領域ではのは減少する傾向が見られた。これより、y=0.06のとき最適組成であると結論された。実用上重要と考えられる無磁場下でθ_Fのを見積もったところ、y=0.06のときθ_F0.7×10^4degree/cmであり、従来材料の磁性ガーネット膜に匹敵する値が得られた。また、基板の寄与を含んだTi_<0.89>Co_<0.05>Nb_<0.06>O_2薄膜の外部透過率は、可視光に対して約6070%であった。以上より、Nb添加は薄膜の透明性を保ちながら有効にキャリアを導入できる方法であると考えられ、本系における磁気光学効果向上ための基本指針を得た。
近代日本における家族と情緒性の歴史社会学

本研究(「近代日本における家族と情緒性の歴史社会学」)は、I近代日本の言説資料の収集と分析、II家族研究学説史の分析を中心に実施されている。本調査は採用第1年度から継続したものであり、1年度に得られた知見と統合した分析も行った。Iについては、採用2年度は、近代日本における夫婦関係と買売春の規範的関係について分析した。分析から、近代日本における廃娼論、存娼論が、夫婦関係と買売春の関係を批判、正当化するロジックが明らかになり、成果を学術論文として発表した。IIについては、1年度に収集した家族研究学説史にあらわれる家族の情緒的関係について分析し、理論的な整理を試みた。本年度の調査は以下のように進行した。第1年度では、家族社会学の泰斗である戸田貞三をはじめ、戦後の家族社会学の教科書的テキスト及び、福武直、喜多野清一、有賀喜左衛門、森岡清美の著作における家族の情緒的関係の理論について分析した。採用第2年度では以上の分析に、「家族」言説を理論的に検討する考察を加え、学会報告を行った。また、上記の分析から、有賀喜左衛門の「民主主義」論に着目し、同時期に展開されていた「家族の民主化」論との種差性について検討し、その成果を学術論文として発表した。本研究の主な成果は、これまで「近代家族」の特性とされてきた家族の情緒的関係について、家長と構成員の一体感や、恋愛結婚に基かない夫婦間情緒など、「近代家族」とは性質を異にする家制度の情緒的関係の規範の存在を発見したことにある。今後は、研究で得られた家制度の情緒的関係の規範の生成過程と、戦後に大衆化する「日本型近代家族」への接続を浮き彫りにすることが課題となる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、1近代日本の言説資料の収集と分析、2家族研究学説史の分析、3高齢者グループリビング居住者を対象としたインタビュー調査を中心に実施されている。以下、各調査の進行状況と成果の研究発表の経過について記す。1本調査では、近代日本における家族の情緒的関係についての理念、規範を明らかにするために、明治昭和前期の言説資料にあらわれる情緒概念を抽出した。調査の概要は以下である。(1)国会図書館「近代デジタルライブラリー」より、近代日本の家族規範がよみとれる、礼儀作法書、結婚読本などを抽出。(2)大宅壮一文庫所蔵の雑誌記事から、夫婦関係、親子関係の問題にかかわる記事を収集。(3)老川寛編『家族研究論文資料集成:明治大正昭和前期編』(クレス出版)から、家族情緒について記されている資料を抽出。(4)教育勅語や国体論など、近代日本における官制の道徳書から家族規範に関する言説を抽出。2本調査では、家族研究学説史にあらわれる情緒概念について検討し、理論的な整理を試みた。日本家族社会学の泰斗である戸田貞三の著作にみられる家族の「感情的融合」概念に着目し、戸田の著作における「感情的融合」概念を理論的に検討した。そして、戸田が提示した「感情的融合」概念を、後続の家族研究者がどのように受容し、理論的な整理を試みたかを学説史的に検討した。3本調査では、上記の歴史研究で検討した近代日本の家族規範が、現在どのような形をとり、人々の考え方に影響しているかを解明することを目的としている。奈良県、兵庫県、山形県の各3施設に共同研究者とともにフィールドワークを行い。居住者にインタビュー調査をした。以上のような申請者研究は、日本における家族情緒の歴史的な文脈と、「日本型近代家族」の独自の発達モデルを体系化した点に意義がある。

今後は、研究で得られた家制度の情緒的関係の規範の生成過程と、戦後に大衆化する「日本型近代家族」への接続を浮き彫りにすることが課題となる。平成26年度は研究実施計画の予定通遂行しながらも、研究の発展上に新たなテーマを見出し、その探求もおこなった。主に以下二点である。ひとつは、「民主主義」をめぐる家族社会学学説史の研究である。敗戦直後においては民法改正にともない、「家族の民主化」が中心的なテーマとなったが、異なる理論的立場をとった研究者も多い。研究においては、社会学者の有賀喜左衛門の学説を対象に、彼の「家」と「民主主義」に関する議論を検討した。もうひとつは、近代日本の「家族」言説を分析する理論装置の検討である。戦前期においては、「家族制度」、「家」、「家庭」など、しばしば重なる対象を指しながらも、異なるニュアンスをもつ言葉が多い。こうした語彙の錯綜を分析するための理論研究をおこなっている。27年度が最終年度であるため、記入しない。引き続き、計画書に従った調査をおこなう。その上で、発展的なテーマの発見と、資料探索の範囲を広げる。近年の社会理論において「親密な関係」は、性愛や血縁のみを基盤とした従来の「(近代)家族」にかわる関係性を示す理論として着目されている、この背景には、現代の社会政策において、子どもや高齢者への福祉やケアなどが、「家族」の親密関係の枠内で中心的におこなわれると想定されていることに対しての問題意識がある。これまでの研究は、日本の家族情緒の歴史的な文脈を提示し、「親密な関係」をめぐる議論の基礎的な視座を提示した点で意義がある。しかし、家族のなかで営まれる親密性と他の機能の結びつきについての考察と、検討した歴史的な視座を戦後社会にまで広げる必要があるという点で課題を残しており、改善を検討している。
免疫抑制剤を用いた同種骨髄細胞とセラミックの複合移植

本研究計画の目的は同種の骨髄細胞の骨形成細胞への分化をセラミックを用いて試みることにあった。そのために、同系ならびに同種の骨髄とセラミックの複合体を作製しその骨形成能を判定した。この研究計画期間内に次のようなことが判明した。同系骨髄では加齢とともに骨形成能が低下し、さらにこの骨形成はセラミック表面より生じた。同系ならびに同種新鮮骨髄とセラミックの複合体を移植後経時的に摘出し、Bone Gla Protein(BGP)とアルカリフォスファターゼ(ALP)活性を測定した。またRNAを抽出し、BGP,ALPのDNA probeを用い、Northern blottingをおこなった。また、組織的検索もおこなった。これらの結果より免疫抑制剤存在の下では、たとえmajor mismatchの同種移植でも、セラミック内に明らかな骨形成を生じ、さらに高いALP活性とBGP濃度を呈した。さらにNorthern blottingでもこれらALPとBGPのシグナルが検出できた。以上のように、新鮮同種細胞とセラミックの複合体移植でも効率よく新生骨形成を生じることが判明したので、同種のラット骨髄細胞を培養して、血球系へ分化する細胞をのぞいたいわゆる間葉系幹細胞を増殖し、さらにin vitroで骨芽細部へ分化させた。このin vitroでの骨芽細胞への分化はALPやOsteocalsinの遺伝子発現定量によりおこなった。この骨芽細胞を含む同種の間葉系幹細胞をラット皮下へ移植して、in vivoすなわち生体内での骨形成実験を試みた。結果は培養細胞をしようしても、やはり免疫抑制剤の投与なしには骨形成はおこらなかった。しかし、免疫抑制剤の投与により、新生骨形成を生じ、しかも生化学的にも骨形成能を確認した。以上より、適切な免疫抑制剤の使用により、新鮮のみならず培養骨髄細胞でも新生骨形成能を有することが明らかになり、将来種々の原因により骨形成能の低下した患者に骨形成能の活発な同種の骨髄細胞を用いられる可能性が判明し、種々の骨関節疾患に悩む患者の新たな治療として応用されると思われる。動物実験[方法]ラット大腿骨(7週齢ACIラットとFischer 344ラット)より骨髄を採取し、多孔性のハイドロキシアパタイトセラミックとの複合体を作製した。この複合体を、Fischer 344ラットの皮下に移植した。ACIラット骨髄・セラミック複合体のFischer 344ラットヘの移植はmajor mismatchの同種移植であり、Fischer 344ラット骨髄・セラミック複合体のFischer 344ラットヘの移植は同系移植である。その後免疫抑制剤を2週間連続投与(筋注)引き続き2週間隔日ラットヘ投与した。[結果]上記移植後経時的に摘出し、Bone Gla Protein(BGP)とアルカリフォスファターゼ(ALP)活性を測定した。これらの結果より免疫抑制剤存在の下では、たとえmajor mismatchの同種移植でも、セラミック内に明らかな骨形成を生じ、さらに高いALP活性とBGP濃度をしめした。Northern blottingでもこれらALPとBGPのシグナルが検出できた。力学実験:[方法]力学特性評価法として、本予算で購入したレーザードップラー振動計およびFFTアナライザを用いた小片試料の振動特性解析実験を行った。石膏試料をアパタイトのモデルとして、種々の外寸および空孔を有する試験片を作成した。

外部音源より変動周波数音を入力する間接加振装置を試作し、生食で満たしたシャーレ内に各試験片を設置して、各試験片の振動特性を解析調査した。[結果]材質・外形が同一の試験片であっても、内部形状および密度の変化に伴って周波数特性が変化することが確かめられた。従って本手法により、多孔質アパタイトにおける新生骨誘導に伴う力学特性変化を非破壊的に検出評価することが可能であることが判明した。また、これらの力学実験は帝京大学でおこなわれ、その解析をインターネットを通じて互いに行うために奈良医大でコンピューター等の機器を購入した。これにより、相互間のやり取りができることがわかった。以上、本研究は順調に進んでいることを報告いたします。昨年度は主に新鮮骨髄細胞を用い研究を行い、同系ラットの骨髄細胞でも免疫抑制剤の存在の下で効率よく骨形成を起こす条件を決定した。本年度(平成10年度)は下記のごとく、培養ならびに冷凍細胞を用い、同種ならびに同系細胞の骨形成実験をおこなった。方法:同種あるいは同系ラット(7週齢ACIラットとFischer344ラット)大腿骨より骨髄を採取し、15%牛胎児血清を含むMEM培養液でconfluentになるまで約1週間初期培養をおこなった。その後トリプシン処理をおこない10^6 cells/mlの細胞数に調整し、多孔性のセラミックを約2時間侵漬した後ビタミンC、グリセロ燐酸、デキサメサゾンを含む上記の培養液で二次培養をおこなった。この培養をおこなった骨髄とセラミックの複合体をラット背部皮下に移植した(場合に応じ免疫抑制剤を使用した)、そして生化学的に骨形性能を判定をおこなった。すなわち、Bone Gla Protein(BGP)とアルカリフォスファターゼ(ALP)活性を測定した。BGP,ALPのDNA probeを用い、Northern blottingもおこなった。また、冷凍保存細胞を用いても同様の実験をおこなった。さらにセラミックの力学試験をおこなった。結果:以上のような培養条件下で培養細胞・セラミック複合体をラットに移植したが、major mishmatchの同種細胞の複合体は拒絶され、骨形成を生じなかった。しかし、免疫抑制剤を投与すると、この同種培養細胞でも効率よく骨形成を示した。さらにこの事は高いALP活性、BGP量、さらにこれらの遺伝子発現により確かめられた。本科研費により購入した、レーザードップラー装置ならびにFFTアナライザーを用い、重量平均0.17,0.08,0.05gのセラミックはそれぞれ固有振動数(HZ)が462,686,711となり、これら振動数を測定することにより力学的特性を判定しえた。以上より、本研究は滞り無く順調に進んでいることを報告いたします。これまでの実験により、新鮮同種骨髄細胞とセラミック複合体内での骨芽細胞の活性が最も高くなる条件が判明した。
高精度GPS技術と高鮮度な地物データベースの融合による無人機ネットワークの構築

2008年度では、無人機で利用しやすく、かつ、データ更新が容易なフォーマットで地物のデータベース化を目指した。具体的には、道路地物である白線、道路標識に注目し、そのデータベース化を実施した。加えて、無人機の制御・経路の決定に非常に大きな影響を与える三次元情報の活用方法に関する検討を行った。従来から、レーザセンサを代表とするさまざまな計測機器により地物の三次元情報が収集可能になり、また、移動ロボットの分野においても、三次元環境を認識する研究が盛んに行われているが、その利用にはいたっていない。そこで、本研究では、予め自動計測車両(MMS)により地上からレーザセンサにより計測される三次元形状を無人機で活用すべく、そのデータベース化と、無人機での活用を実施し、その活用方法の提案を行った。試験では、工場構内を試験場として設定し、センサ群を搭載した自動計測車両を走行させることで、正確かつ密な三次元モデルを構築し、その情報を活用することで、無人車が活用するための道路や建物情報のデータベース化を試みた。まずは、キーとなる道路地物に着目し、その中での無人機の走行試験を実施した。その結果、道路地物を活用することで、より安全に自律運転が可能になることを確認した。さらに、遠隔操縦を行う際にも、三次元情報を活用することで、通信が制限され、また、途絶があったとしても、カメラ画像のみの場合よりも、安定して操縦が可能なことを示した。
チトクロム酸化酵素における電子・プロトン移動の微視的理論

1.チトクロム酸化酵素における第一の電子受容体であるCuA部位について、電子構造と力場を非経験的分子軌道法により解析した。主目的は、分子動力学シミュレーションを行うためのポテンシャル関数を構築することにある。関連して、この部位が特異な複核銅錯体を形成していることの機能的な意味について考察を試みた。CuA部位のアミノ酸配位子については、側鎖部分を切出し水素で終端したモデル分子で近似した。座標は月原らのX線構造解析データに水素原子を付加した。この際に、非経験的分子軌道法で最適化したアミノ酸側鎖モデルの構造を参照した。銅原子にはStevensらの有効内殻ポテンシャルと基底関数、他原子には4-31G基底を用いた。イオン化ポテンシャルの計算にはRHFとROHF法を、構造最適化にはRHF、UHF、CASSCF法を用いた。比較のために、類似のアミノ酸配位子を持ち、かつ銅中心が単核であるような一連のタンパク質(アズリンなど)についても同様の計算を行った。2.水中の酸電離プロトン移動の分子的機構について、塩酸とフッ化水素酸を比較しながら議論した。これらは良く知られたハロゲン酸だが、酸の強さの差異の原因、プロトン移動の量子的断熱性、多重プロトン移動機構など未解決の問題が多く残っている。ここで得られた知見と方法論は、膜タンパクにおけるプロトンポンプの経路や機構の議論に密接に関連する。3.タンパク質シミュレーションにおける従来の標準的相互作用ポテンシャルモデルは、アミノ酸側鎖の電子分極効果を無視しているという点で不十分である。この効果を取り入れるために、「電子陰性度平衡化法」が有望視されているが、動力学計算に応用した場合に電荷およびエネルギーの発散がしばしば起こるという問題がある。これについて根本的な解決となり得る新手法を開発し、水溶媒中の電子移動反応系へ応用した。