hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フラン縮環π電子化合物の集積化に基づく光・電子機能発現

特異な光・電子機能を実現する高次π空間の構築を目的として,フランが縮環したπ電子化合物の特異な分子間相互作用を利用した集積状態の形成に関する研究を行った.これまでの研究で,2,6・ジ(2・ピリジル)ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジフラン(2-PyBDF)が,希薄ジクロロメタンまたはテトラクロロエタン溶液中では400nmより短い波長に光吸収を持つのに対し,濃度を高くすると400-500nmの長波長領域に新たな吸収帯が現れるという現象を見出している.また,希薄溶液では紫色発光であるのが高濃度溶液では青白緑色発光を示すことも見出している.これらの現象は,2-PyBDF分子間に働く強い分子間相互作用の存在を示唆していると考えている.そこで,本年度は,置換基の電子的,立体的影響が光学的性質に与える影響を検討すべく,種々の誘導体を合成し,光物性を評価した.具体的には,2-ピリジル基に替えて,3-ピリジル,4-ピリジル基を持つ誘導体(3-PyBDF,4-PyBDF)を合成した.ともに希薄条件下では2-PyBDFの希薄溶液と同様の波長領域に吸収,発光帯を示した.高濃度溶液では4-PyBDFのみはが2-PyBDFと同様に長波長領域に新たな吸収帯を示したのに対し,3-PyBDFは顕著な濃度依存性を示さなかった.このような違いは電子状態の違い,特にBDF骨格からピリジル基への電子の偏りに由来するものと考えられる.したがって,強い電子求引性置換基等を導入することでさらなる強い分子間相互作用の発現が期待でき,今後の研究指針となる重要な知見を得ることに成功したといえる.本研究は,縮環π電子系の集合体形成ならびにそれによる特異な光・電子機能を実現する高次π空間の構築を目的としたものである.前年度までの研究で,ベンゾジフラン誘導体が単分子で予想されるよりはるかに低いLUMO準位をしめすなど,特異な物性を発現することを見出している.動的光散乱測定等の結果より,100nm程度の分子集積体の構築を示唆する結果を得ている.以上に基づき,当該年度の研究では,2,6-ジ(2-ピリジル)ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジフラン(以下,PyBDFと略す)構造と物性に関する種々の検討を行った.以下に結果を示す.昇華によって得たPyBDFの淡緑色結晶と,テトラクロロエタンからの再結晶によって得た黄色結晶について,光物性測定を行った.後者は長波長領域での幅広な吸収・発光を示した,これは,基底状態・励起状態での分子間相互作用の存在を示唆するものと考え,これらの結晶構造の相違の有無について検証すべく,単結晶構造解析を行ったが,いずれの結晶も格子定数,パッキングなども含めて全く同一の構造を与えた.さらに,この黄色結晶がメカノクロミズムを示すことを発見した.すなわち,この黄色結晶を粉砕し,スペクトルを測定したところ,昇華によって得た結晶と同一の吸収および発光スペクトルを与えることを見出した.このような光物性の起源は,有機エレクトロニクスデバイスの高効率化に資する原理の開発へとつながる可能性が示唆されており,今後継続して検証する必要がある.特異な光・電子機能を実現する高次π空間の構築を目的として,フランが縮環したπ電子化合物の特異な分子間相互作用を利用した集積状態の形成に関する研究を行った.これまでの研究で,2,6・ジ(2・ピリジル)ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジフラン(2-PyBDF)が,希薄ジクロロメタンまたはテトラクロロエタン溶液中では400nmより短い波長に光吸収を持つのに対し,濃度を高くすると400-500nmの長波長領域に新たな吸収帯が現れるという現象を見出している.また,希薄溶液では紫色発光であるのが高濃度溶液では青白緑色発光を示すことも見出している.これらの現象は,2-PyBDF分子間に働く強い分子間相互作用の存在を示唆していると考えている.そこで,本年度は,置換基の電子的,立体的影響が光学的性質に与える影響を検討すべく,種々の誘導体を合成し,光物性を評価した.具体的には,2-ピリジル基に替えて,3-ピリジル,4-ピリジル基を持つ誘導体(3-PyBDF,4-PyBDF)を合成した.ともに希薄条件下では2-PyBDFの希薄溶液と同様の波長領域に吸収,発光帯を示した.高濃度溶液では4-PyBDFのみはが2-PyBDFと同様に長波長領域に新たな吸収帯を示したのに対し,3-PyBDFは顕著な濃度依存性を示さなかった.このような違いは電子状態の違い,特にBDF骨格からピリジル基への電子の偏りに由来するものと考えられる.したがって,強い電子求引性置換基等を導入することでさらなる強い分子間相互作用の発現が期待でき,今後の研究指針となる重要な知見を得ることに成功したといえる.
植物は自らが過去に経験した光環境の情報をどのように処理・利用しているのか？

本研究の目的は,脳という記憶・情報処理器官を持たない植物が,いかにして自身が経験した環境,特に光強度の時間変動の情報を処理し,自身の「体づくり」,すなわち環境に応じた生理的・形態的特性の変化に利用しているのかを,数理モデルで表すことである。このことは,施設園芸において植物生育や収量を予測し,望ましい特性を有する植物を環境制御によって作り出すなど,植物生産の高効率化を図る上で有用であろう。本研究では,LEDを光源に用いて,ワンボードマイコンを利用した制御系により光強度を秒オーダで制御する。また,モデリングの手法として状態空間モデルによる時系列分析等を検討し,光順化のモデル化を試みる。
脳由来神経栄養因子の産生誘導による神経細胞新生促進のこころみ

アルツハイマー病患者にみられるような海馬における脳由来神経栄養因子の低下が神経細胞新生の低下や記憶障害の原因となる可能性が高いことから、本研究では、薬物投与により海馬歯状回の脳由来神経栄養因子の合成を促進させ、新生する神経細胞数の変化について調べると同時に、薬物による脳由来神経栄養因子の合成機構についても検討した。その結果、以下のことが判明した。1)リルゾールという薬物は海馬顆粒細胞の脳由来神経栄養因子を顕著に上昇させるだけでなく、その連続投与は脳由来神経栄養因子量を高値に保ち、海馬顆粒細胞の前駆細胞数を増加させることが明らかとなった。また、新生した細胞の約9割が神経細胞に分化することも判明した。2)リルゾールの連続投与による前駆細胞数の増加は分裂促進によるものであり、脳由来神経栄養因子の増加が必要条件であることも示唆された。3)リルゾールによってp38 MAPキナーゼのリン酸化が有意に、ERK1のリン酸化がわずかに上昇したが、Aktのリン酸化はまったく変動しないことがわかった。4)p38 MAPキナーゼの阻害剤であるSB203580はキナーゼのリン酸化を阻害し、リルゾールによる脳由来神経栄養因子レベルの上昇を阻害した。一方、p38 MAPキナーゼの活性化剤はキナーゼのリン酸化を促進し、脳由来神経栄養因子のレベルを上昇させた。これらの結果から、海馬における脳由来神経栄養因子合成の促進には、p38MAPキナーゼおよびERK1の活性化が必要であることが明らかとなった。電位依存性ナトリウムチャンネルの阻害剤であるリルゾールを連続投与すると、海馬における脳由来神経栄養因子の高レベルを長期的に維持できることをすでに報告したが、本年度は以下のことを明らかにした。1)リルゾールの連続投与は、海馬穎粒細胞の前駆細胞数を増加させた。さらに、新生した細胞の約9割が神経細胞に分化することが判明した。2)脳由来神経栄養因子の抗体をリルゾール投与ラットの脳室内に注入すると前駆細胞数が減少した。このことから、前駆細胞数の増加には脳由来神経栄養因子が必要であることが示唆された。3)リルゾールによる前駆細胞数の増加は、上昇した脳由来神経栄養因子による前駆細胞の分裂促進作用によるものであり、生存維持作用ではないことが明らかとなった。これらの結果から、リルゾールの連続投与が脳由来神経栄養因子の上昇を介して、海馬顆粒細胞の神経前駆細胞の分裂を促進することが判明した。この発見は、脳由来神経栄養因子の減少によっておきる記憶障害改善の足がかりとなろう。リルゾールは海馬における脳由来神経栄養因子の強力な合成促進剤であり、海馬顆粒細胞の前駆細胞の分裂も促進した。しかしながら、リルゾールには副作用のあることも報告されている。そこで、本年度は、創薬を念頭に置き、リルゾールにかわる脳由来神経栄養因子の合成促進剤を探すため、リルゾールにより活性化される細胞内シグナル伝達系路を調べた。ERK1/2、p38 MAPキナーゼおよびAktを中心に検討を行い、以下のことが判明した。(1)リルゾールによってp38 MAPキナーゼのリン酸化が有意に、ERK1のリン酸化がわずかに上昇したが、Aktのリン酸化はまったく変動しなかった。(2)p38 MAPキナーゼの阻害剤であるSB203580はキナーゼのリン酸化を阻害し、リルゾールによる脳由来神経栄養因子レベルの上昇を阻害した。一方、p38 MAPキナーゼの活性化剤は、キナーゼのリン酸化を促進し脳由来神経栄養因子のレベルを上昇させた。(3)海馬の脳由来神経栄養因子レベルを上昇させる他の薬物、グルタミン酸アゴニスト(AMPA)、アデノシン受容体のアンタゴニスト(DPX)やメタボトロピックグルタミン酸受容体のアゴニスト(DCG VI)でもp38 MAPキナーゼおよびERK1のリン酸化が上昇した。
遺伝子治療薬リボザイムのラショナルデザイン

リボザイムによる遺伝子治療ではmRNAにUC、UA、UUのいずれかの配列が無ければ異常mRNAを切断できないが、これがリボザイムの遺伝子治療応用への障害となっている。そこで本研究では三次元構造に基づきリボザイムを改変し、上記を越える広範囲の配列を切断可能なリボザイム創製に成功した(切断必須配列の改変・拡張)。これによりリボザイムで切断可能な異常mRNAの数が飛躍的に増え、リボザイムを汎用的な遺伝子治療薬とできると期待される。本研究では酵素RNA分子であるハンマーヘッド型リボザイム(HHRz)を用いた遺伝子治療法開発を目指す. HHRzによる遺伝子治療ではmRNAにUC、UA、UUのいずれかの配列が無ければ異常mRNAを切断できないが,これがリボザイムの遺伝子治療応用への障害となっている。そこで本研究では三次元構造に基づきリボザイムを改変し、上記以外の配列も切断可能なリボザイムの創製を目指す(切断必須配列の改変・拡張).上記の目的を達成するため本年度は以下の実験を行った.1) HHRzの基質となるにはUX(X≠G)配列が必要であるが、X=Gでも切断可能なHHRzを作製し、その切断活性を検証する。コア配列に改変(G-C->C-G conversion)を加えたHHRzを作成し、X=Gでも不活性構造を形成しないと期待されるリボザイムを調製した。標的配列としては鎌形赤血球病の点変異配列および三次元構造解析がなされているHHRzの基質配列を選んだ.2)本実験ではUX配列のU(U16.1)がC(C16.1)に置換されても切断可能なリボザイムを設計する。切断配列にUが必要な理由は、塩基対の相手がA15.1であること、さらにA15.1残基がG5残基とvan der Waals接触・水素結合をして基質結合ポケットを形成しているためである。この三次元相互作用を保存しつつUをCに置換するにはC16.1の塩基対の相手をイノシン(I15.1)にすればよい。そこで、天然のRNAには通常含まれないイノシン残基を化学合成によりRNA分子中に導入し、上記改変配列を有したCX配列切断リボザイムを調整することに成功した。本研究では酵素RNA分子であるハンマーヘッド型リボザイム(HHRz)を用いた遺伝子治療法開発を目指す.HHRzによる遺伝子治療ではmRNAにUC、UA、UUのいずれかの配列が無ければ異常mRNAを切断できないが,これがリボザイムの遺伝子治療応用への障害となっている。そこで本研究では三次元構造に基づきリボザイムを改変し、上記以外の配列も切断可能なリボザイムの創製を目指す(切断必須配列の改変・拡張).上記の目的を達成するため昨年度は以下の実験を行った.1)HHRzの基質となるにはUX(X≠G)配列が必要であるが、X=Gでも切断可能なHHRzを作製し、その切断活性を検証する。コア配列に改変(G-C->C-G conversion)を加えたHHRzを作成し、X=Gでも不活性構造を形成しないと期待されるリボザイムを調製した.2)U__-X配列のU(U16.1)がC(C16.1)に置換されても切断可能なリボザイムを設計した.このリボザイムではA15.1残基をイノシン(I15.1)に置換したものを作製した.そこで今年度は、上記の変異型リボザイムの活性評価を行った.その結果,1)のリボザイムでは弱い活性が見られた.また,2)のリボザイムは期待通りUX配列がC__-Cとなった場合にも切断活性を示すリボザイムを調製することができた.さらに本変異型リボザイムがどのような配列を切断可能であるかについて世界的に調べられていないため,基質の切断部位の配列であるUX配列をNN(N=全てのヌクレオチド)として可能な16通りの配列を有した基質鎖を調製した.今後は上記変異型リボザイムについて,どのような配列を切断可能であるかを網羅的に調べて,より基質適用性の高いリボザイム創製につなげたいと考えている.本研究では酵素RNA分子であるハンマーヘッド型リボザイム(HHRz)を用いた遺伝子治療法開発を行った.HHRzによる遺伝子治療ではmRNAにUC、UA、UUのいずれかの配列が無ければ異常mRNAを切断できないが,これがリボザイムの遺伝子治療応用への障害となっている.昨年度までの実験で,三次元構造に基づきリボザイムを改変設計し、上記以外の配列も切断可能なリボザイムの創製を目指した.その結果,予想通りの配列特異性を示すものと予想外の特異性を示す改変リボザイムが現れた.そこで今年度は改変リボザイムの切断可能な基質配列について網羅的に調べることとした.HHRzの基質となるにはUX(X≠G)

配列が必要であるが,この2塩基について可能な16通りの配列を用意し,どの配列が改変リボザイムにより切断を受けるかを調べた.改変リボザイムとしてはA15.1をイノシン(I)に変換したAl5.1I変異体,次いで、G8-C3塩基対をC8-G3,A8-U3に改変した変異体を作製した.なお今回作製した改変リボザイムは全てループ・ループ相互作用モチーフをもつ高活性型full-lengthリボザイムである.本実験の結果,天然型リボザイム・改変リボザイムともに,従来提唱されていた「HHRzの基質となるにはUX(X≠G)配列が必要」よりも広い配列を切断可能であることが明らかになった.特にA15.1I変異体に於いては当初の期待通り,CX(X≠U)配列が切断を受けたことに加え,CX以外の基質配列特異性が天然型とは大きく異なることも判り,広い基質配列受容性を有した改変リボザイムの創製に成功した.
熱刺激電流法による高温超伝導粒界の物性解析

高温超伝導体が発見されて以来,精力的な研究の結果,その超伝導機構もかなり明らかにされてきた。この理論的進展と相まって,超伝導体そのものの成長法,種類などについても多くの改良,発見が続いた。現在,これらの基礎の上に立って,各種の電子デバイスが開発されようとしている。代表的なものはサンドイッチ構造を有するジョセフソン素子であるが,現在の技術をもってしてもこの実現は困難な状態にある。一方で平面的な構成を有する粒界型ジョセフソン素子においては,かなりの程度成功を収めてはいるものの,以然として,その特性制御は十分とはいえない。これらの原因は粒界・界面の特性の把握とその物性の制御法が確立していないためである。本研究は人為的に作成した粒界の特性について,その基礎的理解を図ることを目的とした。あらかじめ作成した粒界(基板の前処理により)に,低温においてキャリアをトラップさせ,その後昇温することによって,熱刺激電流を観測した。この電流を解析することにより,粒界に存在する局在準位の深さや,密度を推定することができた。
脳神経領域における診断と治療の融合的支援システムの開発

本研究の目指す,脳神経領域における診断と治療の融合的支援システムの開発において具体的研究項目である,1)拡散MRIを用いた脳腫瘍の診断・治療融合支援, 2)脳動脈瘤の診断・治療融合支援,および, 3)1)と2)に共通する技術基盤について,様々な技術およびシステムの研究と開発を行い,関連する学会および論文誌での発表を行った.本研究の目指す,脳神経領域における診断と治療の融合的支援システムの開発において具体的研究項目である,1)拡散MRIを用いた脳腫瘍の診断・治療融合支援, 2)脳動脈瘤の診断・治療融合支援,および, 3)1)と2)に共通する技術基盤について,様々な技術およびシステムの研究と開発を行い,関連する学会および論文誌での発表を行った.平成19年度においては、必要な要素技術の開発とその臨床データによる試用など、要素技術の基盤整備を行った。具体的には,以下の内容の研究・開発を行い、学会などで発表した。(1)拡散MRIを用いた脳腫瘍の診断・治療融合支援拡散MRIにおいて,病変と運動機能に関わる主要な線維束の位置関係と症状の相関の検証により,抽出した線維束の信頼性を評価する方法の検討を行い、学会発表(ISMRM2007)を行った。病変と特定機能神経束の空間的干渉や距離の計測を行う手法を開発し、その計測に基づき、特定機能神経束の表示色をマッピングする手法を開発した。(ISMRM2007)脳腫瘍における精密領域抽出手法として、非等方拡散による平滑化手法を応用した領域抽出手法の検討を行い、実装を行った。また、運動誘発電位モニタリング装置との連携を行うための、既存ソフトウェアのインターフェイスの改良を行った。(2)脳動脈瘤の診断・治療融合支援自動検出結果に基づく脳動脈瘤領域の精密領域抽出について検討を行い、画像解像度に対する依存性を評価した結果を学会にて発表を行った(医用画像フォーラム)。また、動脈瘤周辺のパラメトリックなモデリング(円筒など)の初期検討として、ヘッセ行列による血管走行方向の推定、非等方モルフォロジー処理による血管径測定手法を開発した。(3)共通技術基盤の開発高速なレジストレーションのための類似度計算の高速化をSSE (Streaming SIMD Extention: Intel系プロセッサのためのアセンブリ命令)を用いて行い、学会で発表した(CADM2007)。画像データの高速な非剛体変形手法として、SSEによるベクトル化に基づく高速な自由形状変形処理を実現した。同内容を研究会にて発表した(電子情報通信学会医用画像研究会)。また、関連する研究内容で論文誌に投稿を行い、採録された。平成20年度においては、臨床応用のための基盤技術の運用開始、症例の増加などによる評価信頼性の向上など、臨床応用を中心に研究を行った。具体的には,以下の内容の研究・開発を行い、論文誌への投稿、学会への発表および発表申し込みを行った。(1)拡散MRIを用いた脳腫瘍の診断・治療融合支援拡散MRIによる錐体路と病変の位置関係、および症状の相関の検証により,提案法により抽出した線維束の信頼性評価を行った。2症例による前年度の評価をさらに進めるため、症例を10例に増やして行った結果、提案法による錐体路の信頼性が明らかとなった。この内容を、国際学会CARS(コンピュータ支援放射線医学および外科学)2008学会にて、口頭発表を行った。上記を含め、融合支援について臨床応用結果を学会(北米放射線医学会)にて発表予定である。(2)脳動脈瘤の診断・治療融合支援動脈瘤自動検出に基づく診断支援の実用化を実現するサーバシステム(下記の(3)参照)を開発し、実際に運用を開始し、医学放射線学会(2009年4月)にて発表予定である。また、X線透視像下におけるコイル塞栓時の動脈瘤観察方向の最適化を行うシステムを開発し、臨床データで試用した。結果を日本医用画像工学会(2009年8月:演題申込済)にて発表予定である。(3)共通技術基盤の開発と臨床運用前年度までに開発した共通基盤について、国際学会IEEECBMS(コンピュータによる医療システム)学会にて口頭発表を行った。webブラウザによる病変自動検出結果参照が可能となるサーバシステムを開発し、運用を開始している。2009年3月で60症例以上の動脈瘤自動検出よりを行い、1日あたり35症例で、週5日の処理を継続的に行っている。年度内に100例を達成する予定である。上記の内容の他に、関連する内容で論文誌に投稿、採録されている。
深屈曲で動脈が閉塞しないのはなぜか：動脈に抗屈曲安定性を与える解剖学的機構の解明

動脈の運動生理を知ることは血行再建やバイオマテリアルにとって重要である。本研究では屈曲と圧縮を受ける動脈モデルとして指動脈を採用した。3次元イメージングを用いて両側の示指橈側動脈を描出した。PIP関節屈曲における示指橈側動脈の形態変化を定量的に評価した。結果、基節骨遠位1/3の領域で有意な曲率の増加を認めた。また、曲率変化は加齢により減少することが明らかとなった。皮弁移植や血行再建においては、移植した血管が確実に末梢に送血し続ける必要がある。しかしながら、移植血管は時にねじれや屈曲により乱流や停滞を生じて血栓を生じ、閉塞に至る。これは自家血管の移植でも起こり得ることであるが、一方で、健常組織内の血管は深屈曲が可能な関節周囲の血管であっても、血流は途絶することなく安定して送血し続けている。そこには何らかの屈曲や粘転を避けるメカニズムが存在すると仮説した。したがって本研究の直接的な目的は関節運動における動脈の挙動をin vivoに調べ、その原動力となる組織/解剖学的構造を解明し、移植手術における血管配置理論を確立することであり、副次的な目的は血管が屈曲粘転せずに血流を維持する機構を解明し、より機能的な人工血管や再生血管の作成を目指すことである。H27年度は健常者の手を用いて観察的実験を行った。伸展位、屈曲30度、60度、90度とそれぞれの指位において固有指動脈を撮像し、動脈の走行を3次元で記録、その変化をコンピューター解析した。屈曲にしたがって、動脈の走行が3次元に変化することがわかった。特に血管の弯曲変形は非線形的な変化を示した。その非線形的変化は関節運動により生じる血管内のひずみを分散させ、一部分に過剰な負荷がかかり屈曲してしまわないようにしていると考えられた。問題はそのような3次元的な形態変化が内在的因子に基因しているか、または外因性によるものかを考える必要がある。つまり内在性であれば、血管壁の構造に秩序が存在するかを調べる必要がある。今後は年齢や性別による血管形態の違いを調べるとともに、血管壁の組織学的、工学的特性について解析を進めていく予定である。血管撮影の信頼性を高めるべく、器械の作成を行ったが、その設計や製作に時間を費やしたため、被験者のサンプル数は目的の数に到達していないが、予備的な結果は出てきており、その結果を踏まえて検討項目を増やしながら、測定を行っている。関節近傍を通過する血管は関節運動により屈曲、収縮、ねじれの3つの異なる様式のストレスを受ける。皮弁移植や血行再建術では移植血管が関節の近傍を通過することがある。時に移植血管は屈曲(座屈)し、屈曲した部位には血栓が生じる。移植の成功のためには、そのような環境下でも血管内腔が開存し、安定して末梢へ送血され続ける必要がある。生体では関節近傍の血管は関節運動下でも安定して送血し続けている。そのメカニズムを知ることは、手術手技の改善や新しい人工血管材料の開発に役立つと考えた。本研究の目的は固有指動脈を関節運動によってストレスを受ける血管のモデルとして使用し、関節屈曲運動下で動脈がどのように変形するかを調べることである。初年度は超音波機器を用いて指動脈の描出を行ったが、アーチファクトにより血管の描出が断続的となり、一部の被験者については定量解析に適さないデータとなった。そのため血管描出のモダリティーの変更を行った。ヒト健常者の指を用いて指動脈の動的撮影を行った。現在までに12人について撮影を終了した。10人については両側の撮影を行った。指を伸展位、屈曲30度、45度、60度、90度で撮影し、動脈の走行を3次元に描出した。動脈の走行を3次元座標データとして出力し、彎曲度やねじれ度等の血管形態に関するパラメーターを計測した。結果、動脈の変形様式について一定の見解が得られた。今後は年齢による違いについても検討を行う。初年度は超音波機器および3次元撮影を可能とする機器を用いて血管撮影を行ったが、一部の被験者では良好な描出が得られたものの、その他の被験者では断続的な描出となり、定量的な解析が困難と判断された。したがって撮影モダリティーの変更を行った。モダリティーの変更により血管は良好に描出され、現在定量解析を進めている。進捗状況は順調と言える。本研究目的は生体内における血管の抗屈曲捻転安定性の機構を調べることであった。変形負荷を受ける生体内血管のモデルを作成する必要があった。モデルを単純化するため、蝶番関節を通過し、かつ関節運動平面と並行に配置される血管を選択する必要があった。その選択基準に合致するものとして固有指動脈を選択した。初年度は超音波診断機器を用いて血管を3次元撮影し、その変形機構を撮影したが、一部分でアーチファクトにより血管を描出できない問題に遭遇した。その結果、光超音波機器を用いて血管を描出する方法に変更した。先行研究でわれわれは光超音波で手掌や指動脈、大腿部皮下の穿通動脈の描出に成功していた。

指を伸展位、屈曲30度、45度、60度、90度で撮影し、動脈の走行を3次元に描出、動脈の走行を3次元座標データとして出力し、彎曲やねじれなどの変形に関するパラメータの変動を評価した。結果関節運動に伴い固有指動脈の彎曲は基節骨レベルで有意に上昇することが示された。また加齢により、彎曲変化が減少することが示された。健常な生体内の血管は関節の深屈曲においても閉塞することなく末梢に血液を送血し続けている一方、移植された血管は関節運動に伴いKinkを生じやすく、血管をどう配置するかは外科医の経験に依存している。本研究結果は生体内の血管が関節運動に伴う変形負荷をどのように分散させているかを明らかにした。この結果は血管移植手術の際の血管配置に科学的な裏付けを与えるものであり、またより閉塞に強い人工血管の開発につながるものである。動脈の運動生理を知ることは血行再建やバイオマテリアルにとって重要である。本研究では屈曲と圧縮を受ける動脈モデルとして指動脈を採用した。3次元イメージングを用いて両側の示指橈側動脈を描出した。PIP関節屈曲における示指橈側動脈の形態変化を定量的に評価した。結果、基節骨遠位1/3の領域で有意な曲率の増加を認めた。また、曲率変化は加齢により減少することが明らかとなった。研究実施計画にしたがって推進を行う。手術時に廃棄される血管片を対象として組織学的手法を用いて線維の3次元構造解析を行う。ただし研究計画時は光学顕微鏡や偏光顕微鏡的な観察を予定していたが、準備的な研究結果では、多光子レーザー顕微鏡を用いた膠原線維や弾性線維の構造解析の信頼性が光学的顕微鏡によるものより優れていたため、その点で研究計画を変更している。本研究結果の論文化を進める。また得られた結果をもとに、抗屈曲安定性を有する新しい人工血管の開発を進めていく。形成外科学運動生理学イメージング血管壁のコラーゲン線維構造の解析にリアルタイム複屈折解析装置を持ちいた実験を予定していた。その装置に血管組織を取り付ける器械の製作が必要となり、約30万円を計上したが、その準備が整わなかった。したがって、その予算は次年度に繰り越すこととした。複屈折計測機に取り付ける2軸型組織伸展器の製作のために使用する計画である。
マウス胚の前後軸決定機構におけるWntシグナルの役割

ホメオボックス遺伝子Otx2遺伝子のホモ欠損マウス胚は、最初の前方決定プロセスである、遠位臓側内胚葉の将来の前方への移動に異常を示すことを明らかにした(Kimura et al.,2000,2001)。さらに、この変異胚ではWnt/canonicalシグナル抑制因子、Dickkopf1(Dkk1)遺伝子の発現消失が見られる。そこで、軸形成にWnt/canonicalシグナルの関与を検討するため、Otx2遺伝子座にDkk1遺伝子を挿入し、軸形成の異常が回復するかどうか解析した(レスキュー実験)。さらに、Wnt/canonicalリガンドであるmWnt8A遺伝子の過剰発現マウスを作製し、軸形成に異常が見られるかどうか検討した。また、遠位臓側内胚葉の移動前後における、活性型β-cateninタンパク局在を、共焦点顕微鏡を用いて解析した。最後に、Wntシグナル、Dkk1遺伝子が遠位臓側内胚葉の移動にどのような影響を及ぼすのか、共培養実験によって解析した。以下にそれら解析結果を記す。1、レスキュー実験の結果、Dkk1遺伝子の過剰発現により、Otx2遺伝子欠損で見られた軸形成異常が回復した。2、mWnt8A遺伝子過剰発現マウス胚では、軸形成に異常が見られた。1,2の結果から軸形成にはWnt/canonicalシグナルの抑制が重要であることがわかった。3、共焦点顕微鏡を用いた解析により、(1)遠位臓側内胚葉の移動前では、活性型β-cateninは臓側内胚葉でのみ活性が見られ、(2)移動時期には、前方領域の臓側内胚葉でβ-cateninの抑制が見られ、(3)軸形成に異常の見られる胚では、このβ-cateninの抑制が失われていることが分かった。また、共培養実験からDkk1タンパクは遠位臓側内胚葉の移動に対して誘引的に働き、逆にWntリガンドは反発的に働くことが分かった。Wntシグナルが原条形成時期の軸決定に関与しているか検討を行うために、以下のような遺伝子操作マウスを作成した。まず、ホメオボックス遺伝子であるOtx2遺伝子ホモ欠損マウス胚では、前後軸決定に異常が見られ、さらにWntシグナルの抑制活性を持つmdkk1遺伝子の発現が消失している。そこで、Otx2遺伝子座にmdkk1遺伝子を挿入した変異マウスを作成し、軸決定異常の回復がみられるか検討を行った。結果、前後軸決定は正常に行われることがわかった。また一方で、Wntシグナル(mWnt8A)を過剰に発現するマウス胚では、軸決定に異常がみられることがわかった。これらの結果から、マウス胚の前後軸決定にはWntシグナルを抑制することが重要であることがわかった。Otx2遺伝子は、その時期・領域特異的な発現が、脊椎動物の頭部形成に極めて重要な機能を持つことが示されている。しかしながら、このようなOtx2遺伝子の発現がどのようなメカニズムによって制御されているかは明らかにされていない。そこで、ゲノムサイズの小さいことが知られているフグゲノムを用いて、Otx2遺伝子の発現調節領域の解析を行った。-30.5kbから+38.5kbのフグOtx2ゲノム領域に対して検討を行った結果、7個のエンハンサーが同定された。これらの発現は、相互に重複しないような時期・領域特異的なパターンであった。また、得られたエンハンサーをGFPに連結して、トランスジェニックゼブラフィッシュを作成して同様の発現解析を行った結果、ゼブラフィッシュにおいても、マウス胚と類似した発現が得られた。これらの結果からOtx2遺伝子の頭部神経上皮の発現調節機構は、脊椎動物の種間でよく保存されていることが示唆された。マウスOtx2遺伝子は、ショウジョウバエのorthodenticleのマウス相同遺伝子で、ホメオドメインを持つ転写因子として働いている。その遺伝子欠損マウスやキメラマウスなどの表現型の解析から、Otx2遺伝子は前方臓側内胚葉で頭部誘導に重要であることが報告されている(Matsuo et al., 1995; Rhinn et al., 1998; Kimura et al., 2000)。この前方臓側内胚葉は、マウスにおいて、前方誘導の「前方化シグナリングセンター」として働いていることが報告されている(Beddington and Robertson et al., 1999)。我々は、前方臓側内胚葉形成の分子機序を解明するため、Otx2遺伝子の発現制御機構を解析した。以前、我々は、マウスOtx2遺伝子の前方臓側内胚葉における発現を担う領域が、翻訳開始点から上流-1.8kb以内に存在することを報告した(Kimura et al., 2000)。そこで、まず上流-1.8kb領域の段階的欠失コンストラクトを構築し、トランスジェニックマウスを作成し発現解析することで、発現に必須な領域を決定した。さらに、マウス以外のヒト、ニワトリ、フグのOtx2遺伝子をクローニングし、それらのゲノム領域における前方臓側内胚葉の特異的な発現調節領域を同定した。それぞれの種における塩基配列を比較することによって、前方臓側内胚葉の発現に必須なモチーフを明らかにした。さらにこのモチーフを介して、Otx2遺伝子の前方臓側内胚葉での発現調節に働く転写因子を見いだした。

ホメオボックス遺伝子Otx2遺伝子のホモ欠損マウス胚は、最初の前方決定プロセスである、遠位臓側内胚葉の将来の前方への移動に異常を示すことを明らかにした(Kimura et al.,2000,2001)。さらに、この変異胚ではWnt/canonicalシグナル抑制因子、Dickkopf1(Dkk1)遺伝子の発現消失が見られる。そこで、軸形成にWnt/canonicalシグナルの関与を検討するため、Otx2遺伝子座にDkk1遺伝子を挿入し、軸形成の異常が回復するかどうか解析した(レスキュー実験)。さらに、Wnt/canonicalリガンドであるmWnt8A遺伝子の過剰発現マウスを作製し、軸形成に異常が見られるかどうか検討した。また、遠位臓側内胚葉の移動前後における、活性型β-cateninタンパク局在を、共焦点顕微鏡を用いて解析した。最後に、Wntシグナル、Dkk1遺伝子が遠位臓側内胚葉の移動にどのような影響を及ぼすのか、共培養実験によって解析した。以下にそれら解析結果を記す。1、レスキュー実験の結果、Dkk1遺伝子の過剰発現により、Otx2遺伝子欠損で見られた軸形成異常が回復した。2、mWnt8A遺伝子過剰発現マウス胚では、軸形成に異常が見られた。1,2の結果から軸形成にはWnt/canonicalシグナルの抑制が重要であることがわかった。3、共焦点顕微鏡を用いた解析により、(1)遠位臓側内胚葉の移動前では、活性型β-cateninは臓側内胚葉でのみ活性が見られ、(2)移動時期には、前方領域の臓側内胚葉でβ-cateninの抑制が見られ、(3)軸形成に異常の見られる胚では、このβ-cateninの抑制が失われていることが分かった。また、共培養実験からDkk1タンパクは遠位臓側内胚葉の移動に対して誘引的に働き、逆にWntリガンドは反発的に働くことが分かった。
アジアにおける母子の感染症の分子疫学的研究(血液感染および経口感染ウイルスを中心にして)

アジアではSARS,トリインフルエンザなどの新しい感染症とともに、マラリア、デング熱、ウイルス性下痢症、ウイルス性肝炎、エイズなど大きな課題が存在している。ここでは後者の3感染症について分子疫学的方法を用いて研究した。研究方法として、下痢症に関連する複数のウイルスをmultiplexPCR法での検索法とイムノクロマト法を開発した。HIVはサブタイプをPCRで決定するためのプライマーを確立した。検体の採取は主に中国、タイ、ベトナム、日本で行った。ロタウイルスは従来A群の1型が中心であったが、1991年ころから1型が急速に減少し、2,3,4,9型が増えてきた。すなわち流行の血清型が変わってきており、今後大きな流行が起きる可能性とワクチンの開発が重要であることが示唆された。腸管アデノウイルスはどの国でも41型が主流であったが、サブタイプでは変化があり、各国での特有な流行が見られた。ノロウイルスはGIIのLordsdale近縁株が主流を占めていた。タイ・ベトナムで初めてノロウイルスの疫学を報告した。これらの国ではアストロウイルス、サポウイルスも僅かながら検出された。B型肝炎ウイルスを世界10カ国で調べたところ、東南アジアではpreS領域の変異、特に欠損を伴う株が多く見られ、特に肝硬変あるいは肝癌と関連していた。HIVでは新しいプライマーを用いることによりB、E型のみならずA、C型が容易に検出できた。これらの分子疫学的ウイルスの分布の要因としてヒト、食物、気候等が関係していると考えられるがまだ結論は出ておらず、その点も含めて今後検討したい。B型肝炎、下痢症ウイルス、エイズに関して主に行った。(1)HBVは6つの主要なゲノタイプがあり、HBV感染でみられる肝病態はゲノタイプによって異なる。型特異的プライマーをデザインし、PCRにて型別をした。さらに遺伝子解析により分子系統樹を作った。スペインA型(57%)、米国A型およびC型(各45%)、韓国B型(53%)、ベトナムC型(57%)日本C型(75%)、中国C型(79%)、ミャンマーC型(95%)、ロシアD型(62%)、エジプトD型(100%)、ガーナE型(75%)、ボリビアE型(75%)であった。この方法でゲノタイプが分かれた。今後、病原性、母子感染率、HBV変異株の出現、治療効果などの相違点について解析したい。(2)下痢症ウイルスにはロタウイルス(RV),カリシウイルス(CV)が重要で、ワクチン開発・集団発症の予防のためには分子疫学的解析が必要である。RVは日本では1型中心であるが地域によっては9型が50%を越えていた;ベトナムでは、1型69%;タイでは、1型とともに9型が多く見られた;中国では1型が60-90%。カリシウイルスは日本以外では調査が進んでない。アデノウイルスは、41型が多いが、わずかながら40型、その他の型が見られた。(3)HIVの母子感染はタイでの調査に関し、バンコク第一地区における妊婦のHIV感染頻度はこの5年間2%位で横ばいである。また年齢をみると20-24歳が41%でピークを示していたが、小中学卒59%で、高卒が22%であった。主婦が40.8%、商売が15.5%、雇用27.7%であった。HIV感染が証明された時点で初産が42%、2児目が25.4%であった。結婚前あるいは後に感染を受けていた。RT-PCRによるサブタイプ別のプラマーをB, E以外についても検討し、ほぼすべてのサブタイプに満足できるプラマーを設定した。ブラジルの検体から既存のサブタイプとは境界型と考えられるものが1つ見出された。下痢症ウイルスのアジアにおける分子疫学を行った。

ロタウイルスに関しては、日本では従来A群1型が80%以上を占めており残りは他の型が見られた。しかし1999-2000年度では1型が65%に減少し9型が20%に増加していた。さらに2000-2001の冬季は1型は60%があるもの2型が20%認められた。日本での流行に変化が見られた。タイ国チェンマイでは9型のロタウイルスが圧倒的に多いことがわかった(今まで報告がなかった)。また、ベトナムでは1型が主流ではあるが2,9型がわずかに見られた。中国雲南省の検体は今、解析中である。腸管アデノウイルスを日本、韓国、ベトナムにおいて検討した。下痢検体の約5-10%にあり、41型が多く40型は殆ど見られなかった。41型のなかに大きく2つのサブタイプを認め、またさらに分けられた。そのサブタイプは国特有なものがあった。ノロウイルスに関しては、Lordsdale群が80%を示していた。これは現時点での世界的傾向である。数%でサポウイルスを認めた。ベトナム、タイでのノロウイルスの報告は世界で初めてであるが、GIIのなかに従来の報告されている株と極めてことなっている株が見られた。その株の遺伝子解析を行ったところ2つの代表的な株の組換えであることがわかった。B型肝炎ウィルス(HBV)の変異株の流行様式を明らかにすることは、病態との関連やワクチンによる予防対策、治療手段、あるいは安定した血清診断法を確立する上で重要である。今年は世界10カ国との共同研究でHBVpre-S領域変異株の流行疫学様式を調べた。検索した126例中26例(20.6%)にpre-S deletionを伴ったHBV変異株が観察された。国別では、ベトナム53.6%(15/48)、ミャンマー23.3%(7/30)、中国50%(1/2)、ネパール33.3%(1/3)、韓国14.3%(1/7)、ガーナ9.1%(1/11)の検出率であった。日本、スペイン、米国では観察されなかった。変異株の58%が肝硬変、肝癌例であった。その多くはpre-S2であった。東南アジアではdeletion mutantが流行していることがわかった。ワクチン開発にも必要なことがわかった。HIVのサブタイプの診断をより迅速に簡便に行うために各サブタイプに特有なプラーマーをgp120領域で設定した。このPCRでタイのB,E以外にインドで多いC,Aなど、またブラジルではFが見出された。さらにB,EをMultiple Duplex Hybridization法でさらに分別することを試みた。これらのウイルスの分子疫学にはヒト、食物、気候等の環境の影響が関係していると考えられるがまだ結論はでていない。この点も含めて検討していきたい。小児の感染症に関しアジアにおける分子疫学を行った。特に下痢症ウイルスと肝炎ウイルスに注目した。ロタウイルスに関しては、日本ではA群1型が急速に少なくなっており80%から40%になった。それに代わって2型、9型が増えてきた。タイ国チェンマイでは引き続き9型のロタウイルスが圧倒的に多いことがわかった。この傾向は続いている。
咬合性外傷における骨細胞の役割の検討

外傷性咬合による骨吸収破壊における骨細胞の関与に注目し、研究を行っている。まず、マウスを用いて外傷性咬合モデルを作製した。このモデルを用いて、骨吸収時の根分岐部の骨細胞の形態変化をみると、外傷付与早期に骨細胞が消失することが明らかとなった。これは、直接的あるいは間接的な骨細胞へのダメージが考えられる。そこで、細胞がダメージを受けた時に放出されるHMGB1(high mobility group box-1 protein)に注目した。咬合性外傷モデルにおいて、外傷付与後HMGB1は歯鼓膜組織や骨細胞周囲で発現することが蛍光免疫染色法により明らかにした。また、HMGB1の作用を中和抗体の全身投与により抑制した時、外傷性咬合による骨吸収も抑制された。さらに、このモデルにおいて骨吸収に伴い骨吸収組織周囲において骨吸収誘導因子であるreceptor activator of NFkBligand(RANKL)の発現が増加するが、このRANKLの発現は抗HMGB1抗体投与により減少するのを免疫染色により確認した。これらの結果はHMGB1が外傷性咬合付与時の骨吸収においてRANKL発現を増加させることで骨吸収を促進していることを示している。以上の結果を日本歯科保存学会学術大会において発表を行い(鵜飼孝、小山美香、山下恭徳、吉村篤利、マウス臼歯への外傷性咬合による骨吸収におけるHMGB1の関与、第149回日本歯科保存学会2018年度秋季学術大会、2018年11月1日)、英文雑誌に投稿のための原稿作成中である。これらの結果よりHMGB1が外傷性咬合付与時の骨吸収においてRANKL発現を増加させることで骨吸収を促進していることを示すことができた。しかし、上記研究が一段落したところで、共同研究者が産休に入り、人手不足のため本来予定していたin vitroでの破骨細胞形成へ骨細胞の関与に関する研究を行うことができていない。得られている結果をまとめて、英文雑誌に投稿する。また、追加実験が必要となる場合があるので査読結果に従い、今後の研究を進めていく予定である。本来予定していた骨細胞のアポトーシスの破骨細胞形成への影響を組織学的並びにin vitroの系を用いて検討する。外傷性咬合は歯周炎による歯槽骨吸収を促進するがそのメカニズムは十分に解明されていない。外傷力を加えた時の骨細胞の状態の変化が、骨吸収や破骨細胞形成に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。まずマウス咬合性外傷モデルを作製し、病理組織学的に根分岐部根間中隔の骨細胞の経時的変化と破骨細胞の出現の関連を調べた。マウス上顎第一臼歯にワイヤーを装着して対合歯に外傷性咬合を付与した。外傷付与1,2,3,5日後に屠殺して下顎第一臼歯の病理組織標本を作製した。対象群として未処置マウスを用いた。TRAP染色により破骨細胞を、TUNEL染色によりアポトーシス細胞を検出した。その結果、破骨細胞出現前に骨細胞の消失が認められた。消失した周囲にはTUNEL陽性細胞が確認でき、アポトーシスにより消失したものと考えられた。次に破骨細胞分化誘導因子であるRANKLの発現状態を免疫組織学的に確認した。現在、陽性細胞の発現変化を定量的に解析中である。以上の様にこれまでに、マウス咬合性外傷モデルの確立を行い、骨細胞の状態を病理組織、免疫組織学的に検討中である。これまで、組織標本作製に戸惑うことはあったものの、順調に研究が進んでいる。マウス臼歯に外傷性咬合を付与して、根分岐部に骨吸収を引き起こす実験系において、根分岐部の破骨細胞出現前に根間中隔の骨細胞のアポトーシスやその消失が確認されることを病理組織学的に確認した。また同モデルにおいて、破骨細胞の出現には破骨細胞分化誘導因子であるRANKLと核内転写因子であるHMGB-1の発現が増加することを示した。さらに、抗HMGB-1抗体投与によりHMGB-1の働きを抑制すると、外傷性咬合による骨吸収が減少することを発見した。これまで外傷性咬合による根分岐部の骨吸収においてRANKLの発現が増加することは確認されていたものの、吸収のメカニズムは十分には明らかにされてきていない。今回の研究結果からHMGB1がRANKLと共存することで、またはHMGB-1がRANKLの発現を増強することで破骨細胞形成を促進する可能性が示唆された。今後、in vitoroでさらにメカニズムの裏打ちが確認されれば、咬合性外傷に対する効果的な治療法の確立につながると考えられる。以上の研究成果は「アポトーシスが咬合性外傷における骨吸収におよぼす影響に関する病理組織学的研究」として第146回日本歯科保存学会2017年度春季学術大会、ならびに「外傷性咬合による骨吸収へのRANKLとHMGB-1の関与-病理組織学的研究-」として平成29年度日本歯周病学会九州五大学・日本臨床歯周病学会九州支部合同研修会で発表した。HMGB-

1抑制実験のための抗HMGB-1抗体投与条件の決定に時間がかかり、in vitroの研究が予定通りに進まなかった。しかし、in vivoのHMGB-1抑制実験は予定よりも若干遅れはしたものの、良好な結果が得られた。今後、予定通りin vitroの実験を進めていく予定である。外傷性咬合による骨吸収破壊における骨細胞の関与に注目し、研究を行っている。まず、マウスを用いて外傷性咬合モデルを作製した。このモデルを用いて、骨吸収時の根分岐部の骨細胞の形態変化をみると、外傷付与早期に骨細胞が消失することが明らかとなった。これは、直接的あるいは間接的な骨細胞へのダメージが考えられる。そこで、細胞がダメージを受けた時に放出されるHMGB1(high mobility group box-1 protein)に注目した。咬合性外傷モデルにおいて、外傷付与後HMGB1は歯鼓膜組織や骨細胞周囲で発現することが蛍光免疫染色法により明らかにした。また、HMGB1の作用を中和抗体の全身投与により抑制した時、外傷性咬合による骨吸収も抑制された。さらに、このモデルにおいて骨吸収に伴い骨吸収組織周囲において骨吸収誘導因子であるreceptor activator of NFkBligand(RANKL)の発現が増加するが、このRANKLの発現は抗HMGB1抗体投与により減少するのを免疫染色により確認した。これらの結果はHMGB1が外傷性咬合付与時の骨吸収においてRANKL発現を増加させることで骨吸収を促進していることを示している。以上の結果を日本歯科保存学会学術大会において発表を行い(鵜飼孝、小山美香、山下恭徳、吉村篤利、マウス臼歯への外傷性咬合による骨吸収におけるHMGB1の関与、第149回日本歯科保存学会2018年度秋季学術大会、2018年11月1日)、英文雑誌に投稿のための原稿作成中である。これらの結果よりHMGB1が外傷性咬合付与時の骨吸収においてRANKL発現を増加させることで骨吸収を促進していることを示すことができた。しかし、上記研究が一段落したところで、共同研究者が産休に入り、人手不足のため本来予定していたin vitroでの破骨細胞形成へ骨細胞の関与に関する研究を行うことができていない。今後これまでに染色を終えているRANKLの発現細胞を定量的に解析する。また死細胞はHMGB1を放出する。これは破骨細胞の分化を促進することが報告されており、骨細胞の消失はHMGB1放出により骨吸収を促進するのではないかと考えている。
豚精のう腺で発見されたリラキシン様物質の大腸菌での発現系の確立と機能解明への応用

本研究では、豚の精嚢腺で発見したリラキシン(RXN)様物質の大腸菌での発現系の確立とその組換え体を用いた生理機能解明への応用を計画し、以下の成果を得た。I.豚精嚢腺RXN様物質の大腸菌での発現系の確立申請者らは、豚精嚢腺RXN様物質のcDNAのクローニングに成功したことから、それを基に、遺伝子増幅装置により翻訳領域をコードするcDNA断片を増幅させ、クローン化させた。変異が起きていないことを配列分析で確認した後、これを導入遺伝子として、発現ベクターpGEXに組込み、大腸菌に形質転換させた。本研究で構築した発現プラスミドは、IPTG誘導下で、RXN様物質をグルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)との融合蛋白として大腸菌内に産生させ、菌体全蛋白の約10%を占める高レベル発現系を実現化させるものであった。尚、融合蛋白は、アフィニティーカラムで菌体抽出液から簡単に精製でき、トロンビン処理により目的蛋白を容易に純化できた。II.大腸菌で発現させた豚精嚢腺RXN様物質の機能解明:特に精子に対する作用性の解析豚精巣上体尾部精子を用い、大腸菌で発現させた組換え体豚精嚢腺RXN様物質の精子に対する作用を解析した。その結果、RXN様物質には豚精子の運動能を活発化させる作用のあることが判明した。また、本組替え体蛋白に非放射性標識物質Eu(ユーロピウム)を標識し、豚精子に対する組換え体豚精嚢腺RXN様物質の結合能を調べた結果、明らかに精子に結合していることがわかり、精子に対するRXN様物質の作用がリセプターを介して発現されていることが判明した。
無機有機複合系における、光・磁場・電場を用いた伝導電子制御の研究

集積型金属錯体に関連して、以下の研究を行った。表記の物質の磁気抵抗、磁化率等を詳細に調べた。その結果、これらの化合物は巨大負磁気抵抗を示すとともに、磁化率の異方性が極めて大きいことを見出した。(4)磁場中の赤外反射分光測定分子性導体結晶の磁気反射分光測定の例はこれまで知られていない。本研究では、このような実験が出来る装置を世界ではじめて製作し、θ-ET_2CsZn(SCN)_4の強磁場中の赤外反射スペクトルを測定した。この研究成果は現在投稿準備中である。
骨質イノベーションを達成するポリリン酸のバイオアクティブ効果

鎖長65のポリリン酸ナトリウム(以下、ポリリン酸)をハイドロキシアパタイト上に吸着させたポリリン酸吸着アパタイトを作製し実験を行った。ポリリン酸は100mM0mMの計8条件の濃度とした。それぞれの濃度のポリリン酸吸着アパタイトの表面粗さ、濡れ度、また細胞の播種・培養後に遊離カルシウム測定、細胞増殖能および石灰化能を測定した。高濃度のポリリン酸群で表面粗さ、濡れ度および遊離カルシウム測定では有意に差があった。石灰化能では高濃度のポリリン酸群がアリザリンSに濃染していた。これらの結果から、高濃度のポリリン酸はカルシウムイオンと結合し石灰化を促進する可能性が示唆された。平成25年度ではポリリン酸(鎖長65)の骨質改善効果の解明をin vitroで行った。細胞はマウス頭蓋骨由来骨芽細胞(MC3T3-E1)、メディウムはFBSおよびペニシリンを含有したα-MEMあるいはFBS、ペニシリン、アスコルビン酸およびβ-glycerophophateを含有したα-MEMを使用した。また、ポリリン酸は100mM、10mM、1mM、0.1mM、0.01mM、0.001mM、0.0001mMおよび0mM(コントロール)の計8群とした。最初にポリリン酸の骨芽細胞増殖能およ分化能に対する効果を調査した。細胞増殖能に関してはどの群において有意差はなかったが、骨分化能に関しては高濃度のポリリン酸は有意に骨分化を阻害した結果となった。現在でもポリリン酸が骨阻害する結果と骨促進する結果と意見が分かれており、ポリリン酸の骨増殖能と分化能の詳細なメカニズムを解明する上で再実験が必要であると考える。次にポリリン酸8群それぞれをアパタイトプレートに吸着させ、骨芽細胞増殖能および分化能に対する効果を調査した。ポリリン酸の吸着状態は、SEM像、トルイジンブルー染色を用いて確認を行い、その結果ポリリン酸が濃度依存的にアパタイトプレート上に吸着されることを確認した。また、アパタイトの表面粗さと濡れ度の測定も行い、ポリリン酸を吸着させると濃度依存的に表面粗さは荒く、濡れ度は低下する結果を得た。骨芽細胞増殖能ではどの群においても有意差が認められなかったのに対して分化能の指標の一つであるALP活性では経時的にALP活性のピークが高濃度から低濃度に移行していくこと、また骨分化誘導を行って12日後の石灰化の結果では、高濃度ポリリン酸を吸着させたアパタイトプレートが濃染された。これらの結果から、ポリリン酸を吸着させたアパタイトプレートでは高濃度であるほど早期に石灰化を誘導する可能性が示唆された。平成26年度では鎖長65のポリリン酸ナトリウムをアパタイトプレートに吸着させたポリリン酸吸着アパタイトを使用し、細胞接着能および石灰能を促進するメカニズムの一部を解明した。細胞はマウス頭蓋骨由来骨芽細胞(MC3T3-E1)、メディウムはFBS、アスコルビン酸、βーglycerophosphateおよびペニシリンを含有したαーMEMを使用した。また、ポリリン酸は100mM、10mM、1mM,0.1mM、0.01mM、0.001mM,0.0001mMおよび0mM(コントロール群)の計8群とした。最初に、作製した計8種類のポリリン酸吸着アパタイト上に10万/cm2のMC3T3-E1を播種し、2時間後に骨分化誘導メディウム中のカルシウム濃度を測定した。細胞播種2時間後でのメディウムに含有されるカルシウム濃度は、100mMは0mMと比較して有意に低かった。この結果より、アパタイト表面に吸着した高濃度のポリリン酸はカルシウムを引き寄せる可能性が示唆された。次に、最初に、作製した計8種類のポリリン酸吸着アパタイト上に10万/cm2のMC3T3-E1を播種し、2時間後に骨分化誘導メディウム中のタンパク濃度(BSA測定)を測定した。細胞播種2時間後でのメディウムに含有されるタンパク濃度は、100mMは0mMと比較して低い傾向を示したものの有意な差はなかった。この結果より、細胞接着に関して、ポリリン酸濃度による影響は小さいことが示唆された。また、現在、卵巣摘出を行い骨質を低下させたモデルラットを用いて、in vivoでのポリリン酸の骨質低下状態における骨量および骨質に関しての実験を行っている。補綴学平成25年度では濃度別に8群に分けたポリリン酸(鎖長65)をアパタイトプレートに吸着させ骨質改善効果をin vitroで調査した。現在、骨芽細胞の増殖能、分化能および石灰能を調査し今までにまだ解明されていないポリリン酸の効果を解明した。

しかしながら、骨質に関連した物質を用いた実験は現在行っている最中であり、研究の達成度をおおむね順調に進展していると判断した。平成26年度では現在進行させている骨質に関連した実験を継続して行うと同時にポリリン酸がアパタイトプレートに吸着すると骨分化能および石灰能を促進するメカニズムを解明する。具体的にはポリリン酸がアパタイトプレートの表面を改質したことにより骨石灰化を早期に促進させるのか、あるいはポリリン酸自体にカルシウムあるいはタンパク質を吸着させることにより骨石灰化を早期に促進させるのかを調査し、さらなるメカニズムの解明を行う。また、卵巣摘出を行い骨質を低下させたモデルラットを用いてin vivoでのポリリン酸の骨質低下状態における詳細な実験を行う予定である。当該助成金所要額のうち、33,972円未使用となった。研究の方向性が当初の研究計画と若干異なることとなり、使用した金額もそれに伴い変更することとなったため。上記未使用額については次年度に繰り越しをさせていただき、実験計画に多少の変更はあるもののポリリン酸の骨芽細胞に対する詳細な未解明なメカニズム解明のために使用したい。