hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ボラベンゼンとルイス塩基の錯形成を鍵とするパイ共役系骨格の構築および物性の解明

初年度の計画では酸化的環化反応の条件の確立までを行うこととしていたが、現在も反応条件の検討を継続して行っており、計画に若干の遅れが見られている。しかし、その前駆体の合成および確認は行われていること、また様々な基質について検討を行った結果として得られた合成化学的な知見も集積されつつあることから、今後も合成法の確立に向けた検討を継続して行っていくことでこの反応条件の確立がなされるものと考えている。従って研究計画はやや遅れているものの支障はきたさない。現在の研究状況として、最初の研究計画であるボラベンゼンールイス塩基錯体を鍵中間体とした合成法の開発について検討を行っている段階である。この過程で前駆体ボラベンゼンールイス塩基錯体の合成は行っており、次の酸化的環化反応について研究を行っている。この合成法の確立が現在の課題である。計画書に記載したように初年度の段階でこの合成法を確立することはできなかったが、これまでの検討から合成反応に対する知見が集積されつつある。この知見をもとに合成検討を継続することでこの反応の確立が可能であると考えられるため、今後m検討を行っていく方策である。またこの反応において前駆体の電子状態について密度汎関数法をもちいた理論的な考察も行っている。その電子状態の解析から反応に適した基質および反応条件の探索も実験化学的な検討と合わせて行っており、この知見を実験にフィードバックすることで合成反応の確立を効果的に進める予定である。計画の次の段階として確立した合成法をより拡張したホウ素、窒素含有共役系の合成へと応用する予定である。合成法の確立の後にこの段階へと研究を展開する予定であるが、これまでの合成法の検討において、前駆体の合成は予備的に行っている。従って合成法の確立がなされ次第、すみやかにこの段階へと研究を展開する手筈は整っている。得られた共役系化合物の物性評価についても準備は整っており、すみやかに遂行できると考えられる。3月分の物品費、おもに試薬、ガラス器具、反応溶媒のための予算として確保していたが、消耗品費を正確に予想することが困難であり、実際に使用した額が予想を下回ったため翌年度に繰り越すこととした。次年度の物品費に合算して使用する計画である。
超弦理論と宇宙の創成

宇宙の創成やブラックホールは現代物理学の最大の謎である。これらの謎に挑戦する学際的、先進的な研究を日本の超弦理論と宇宙論分野の研究者が協力して行なった。ブラックホールの量子状態、インフレーション宇宙における非ガウス的揺らぎの生成、ゆらぎのスペクトルのスケール不変性等について非常に興味のある結果が得られた。また、合宿形態の勉強会を持つ事により、素粒子、宇宙論料分野の研究者の連携が強まった。当研究の進展をはかるため、昨年10月より2名の研究員(藤博之、Antonio Flachi)を雇用している。また、本年2月に尾道で3日間の泊まり込み短期集中研究会(参加者30名程度)を開催し、素粒子、宇宙物理両分野の研究者が活発な研究交流を行った。以下、研究代表者、連携研究者の活動を記す。1江口は、超弦理論において重力がdecoupleする極限ではゲージ理論の結合定数の質量依存性がweak gravity conjectureと呼ばれる形をとることを示した。また、N=2,N=4の超共形代数の表現論を用いて、ALE空間など開いたカラビーヤウ多様体の楕円種数を求めた。2佐々木は、インフレーション宇宙における非ガウス的曲率揺らぎのファインマン図的解析手法を開発した。また,高次元ブレーン宇宙上にコンパクトな余剰次元がある場合の宇宙論を考察し,そのような宇宙では低エネルギー極限でも余剰次元の影響が残る可能性を指摘した。3杉本は、超弦理論を用いてQCDにおけるバリオンのスペクトル、磁気モーメントなどの諸性質、2つのバリオン間の相互作用などを解析した。その結果、観測されているバリオンの諸性質をかなりうまく再現できることが分かった。4白水は、高次元の湾曲余剰次元模型が超弦理論に基づいたインフレーション模型を自然に提供する可能性があることを元に、任意の物質をブレーン上に存在するとした6次元の模型で重力理論の考察を行った。その際に、一次元高い正則化ブレーンを導入することによって、これまで困難とされていた特異点発生の問題を回避し、4次元のアインシュタイン理論が低エネルギーで再現されることを確認した。5高柳は、extremalと呼ばれる電荷を持つブラックホールのエントロピーが、微視的には量子力学でよく知られるエンタングルメント・エントロピーとして理解できることをAdS/CFT対応を用いて示した。6向山は、DBIインフレーションと呼ばれる超弦理論に基づくインフレーション模型に対して、観測からの制限を求めた。また、今までインフレーションを起こさないと考えられていたconformal couplingを持つスカラー場が、実際にはインフレーションを起こし得ることを示した。他に、6次元ブレーン宇宙モデルの安定性の解析、重力のヒッグス相を超弦理論の枠内で実現する模型の提唱を行なった。素粒子の超弦理論の研究者と宇宙論の研究者が一堂に会して、共同研究を行い宇宙の創成の謎に挑戦する.学際的、創造的な活動行い世界にインパクトを与える研究成果を上げる。今年度は8月3日-13日に60名程度が参加した合宿形式のサマースクールを富士吉田の人材研修センターで行なった。また、2月に城崎で3日間のミニワークショップを開催した。ポストドクター研究員は昨年に引き続きA.Flachiさんと藤博之さんを雇用したが、藤さんは9月から名古屋大学に特任講師として異動した。1.江口はN=4の超共形代数の表現を調べ、解析数論で開発された手法を用いてハイパーケーラー多様体上にコンパクト化された弦理論のトポロジカルな性質を調べた。特に、K3局面の楕円種数に含まれる無限個のmassive表現の展開係数を決定した。また、以下の論文を出版予定である。2.佐々木は、宇宙マイクロ波背景幅射に大きく反映する非ガウス的揺らぎを生成するインフレーション宇宙のシナリオ「マルチブリッド・インフレーション」を提案した。また、高次元でガウス・ボンネ項を持つ修正重力理論において、理論のパラメーターがある特殊な関係を満たすとき、回転するブラックホール解か存在することを示し、その厳密解を求めた。3.杉本は、超弦理論を用いてバリオンの荷電半径、磁気モーメント、形状因子, 2核子間に働く核力などを計算し、観測事実をかなりうまく再現することを示した。4.高次元の湾曲余剰次元模型の構築は、超弦理論が記述する宇宙を理解する上で緊急の課題となっている。白水は、そこで第一段階として6次元の模型を提案し、4次元宇宙で成り立つ有効理論の考察を行った。特に、曲率の高次補正の効果が無視できない可能性を指摘した。5.高柳は、N=6超対称チャーンサイモンズ理論と4次元反ドジッター空間のAdS/CFT対応を用いて、ファジー球面のDブレーンが回転をするとトポロジーが変化してファジートーラスに変化することを見出した。これは、高次元ブラックホールが高速回転するとブラックストリングになる現象の理解に役立つと期待される。また分数量子ホール効果のAdS/CFT対応の模型を初めて構成した。

6.向山は、時空曲率と共形結合するブレーンインフレーションの理論を、観測から制限した。また、宇宙論的摂動の非線形発展方程式の再定式化、QGP実験の状況に双対なブラックホール時空の構成、等をおこなった。1.江口は、N=4、N=2超共形代数の表現論を用いてハイパーケーラー多様体、カラビ-ヤウ多様体の幾何学を調べ、これらの多様体の楕円種数の規約表現分解を導いた.規約表現分解は非BPS表現については無限和の形を持つが、その展開係数A_nが表現の共形次元nと共に指数関数的に増大する事、特に2k次元のハイパーケーラー多様体についてはA_nがexp(2π√kn)の用に振る舞い、D1D5ブレーンがK3曲面に巻き付いて出来るブラックホールのエントロピーの振る舞いと一致する事を示した[論文1,3,4].2.佐々木は、高次元時空理論に基づく動的な解を求め,その宇宙論的意義を追及した。その結果,動的なコンパクト化を与えるモデルが存在することを示し,現実的な宇宙論モデル構築への第一歩を与えた。また,4次元有効理論を念頭に,高次の時空曲率の任意関数で与えられる理論を考え,そのハミルトン形式を定式化した。3.杉本は、超弦理論を用いてゲージ群がO(N), USp(N)である場合の量子色力学を解析する方法を提案し、対称性の自発的破れやバリオンの安定性など、場の理論から期待されるさまざまな性質をうまく再現することを示した。ゲージ理論と弦理論の間の双対性が超対称性がない場合にも有用であることを示す新たな証拠となる。4.白水は、超弦理論から時空は高次元であることが示唆されており、それらの基本的な性質の研究が望まれている。そこで、近似的に実現されると考えられる漸近的に平坦な時空の構造、特にその対称性と保存則について明らかにした。5.高柳は、最近盛んに研究されているAdS/CFTの物性物理への応用に関する研究を行った。特に、スケール不変性が非等方な場合(リフシッツ理論)に拡張されたAdS/CFTの一例が超弦理論の枠組みで実現できることを示した。また、高温超伝導体などに見られる絶対零度における超伝導/絶縁体相転移がAdS/CFTを用いて記述できることを示した。6.向山は、rapid-rollインフレーション模型への観測からの制限や、弦理論に基づくCurvaton模型の提唱など、弦理論的インフレーション宇宙論について研究を行なった。また、フラックスコンパクト化の安定性や、新しい量子重力理論(Horava-Lifshitz理論)に基づく宇宙論についても研究を行なった。1.江口はK3上にコンパクト化された超弦理論がMathieu群M24の対称性をもつことを調べた。理論のtwisted Genusのカスプにおける振る舞いから対応するMathieu群の元のeta積に関係することがわかり、moonshine現象のひとつの理解がえられる2.佐々木は、弦理論的ランドスケープによると我々の宇宙は偽真空の崩壊のバブルの中にある負曲率の開いた宇宙であるため、近い将来宇宙の曲率がわずかに負であることが観測的に検証された場合には、重力波揺らぎのスペクトルが弦理論的ランドスケープに制限を与えることを示した。
図像としてのカール・マルクスの成立とその受容・変容に関する研究

本研究は、様々なメディアの中で流布している「カール・マルクス」という哲学者・経済学者の視覚的イメージが表現されている「図像」において、使用されているマルクスの図像がそもそもどのような種類のものであり、それはどの写真・肖像画に基づくのかを確定し、それがカリカチュアなどの技法によってどのように表現されているのか、また、それは時代・地域・メディアによっていかなる差異を生み出しているのかを分析・解明することを試みるものである。本年度は,海外の研究者の協力を得て,モスクワのロシア国立政治・社会史アルヒープ(RGA)及びアムステルダムの国際社会史研究所(IISG)にオリジナルないしはコピーが保存されている写真などの資料を調査すると同時に,ベルリン在住の研究協力者の図書館学芸員(収集家)および他の研究機関が所有している資料の本格的調査・画像採取を行った。具体的には,マルクス図像のデータベース作成に向けた基礎的作業のために以下のことを行い、その成果を発表した。(1)既に収集しているマルクス画像の整理(2)ベルリン在住の研究協力者及び収集家所有のマルクス図像資料の調査・画像採取(平成20年9月)(3)研究成果の国際会議での発表(平成20年12月開催の国際シンポジウム「マルクスの遺産」(神奈川大学))(4)資料の書誌的データの翻訳・整理・分類、収集画像の画像処理などを行い、来年度に向けた作業フレームの試作を行った。本年度は,前年度同様に海外、特にベルリン・ブランデンブルク科学アカデミーの研究者・R.ヘッカー氏及びベルリン在住の個人収集家・H.ヒュープナー氏の協力も得て,主として比較的最近のマルクス・カリカチュアなどの図像資料を調査・画像収集し、ヘッカー氏と共同で精査・検討を行った。欧米では広告も含め、様々なメディアでマルクス図像が使用されていることが次第に明らかになった。また、日本におけるマルクス画像を調査するため、戦前の新聞(今年度は「朝日新聞」に限定)に掲載されたマルクス関係の画像の調査を実施した。日本においては、ここ数年、「資本論」「共産党宣言」をはじめ、マルクス関係図書のマンガ化が目立っており、これらの図書についても過去にさかのぼって調査・収集・分析を行った。これらの調査・収集作業を踏まえ、前年度に収集したマルクス関係写真・図像も含め、図像データベース作成に向けて以下のことを行った。(1)ドイツ語圏・英語圏のものを中心とするマルクス画像の整理および図像データベースへの追加作業を行った。(2)主としてベルリン在住の研究協力者(ヘッカー氏)及び収集家(ヒュープナー氏)と共同で近年のマルクス関係図像資料を収集した。これらの資料の検討を、ヘッカー氏と共同で平成22年3月に行った。(3)資料の書誌的データの翻訳・整理・分類、収集画像の画像処理などを行い、最終年度に向けた補完作業を実施した。同時に、歴史の過程でマルクス・イメージのステレオタイプ化が生じており,その類型化を試み,また,ベルリンの壁崩壊後,マルクスのイメージがどのように変化したのかをカリカチュアなどを通して解明しようとするものである。今年度は、前年度同様に海外の研究者の協力を得て、主としてカリカチュアなどの図像資料を調査・収集すると同時に、ベルリン在住の研究協力者の個人蒐集家および他の研究機関が所有している資料の継続調査・画像採取を行った。今年度は本研究の最終年度であり、2000年以後の資料を中心に収集整理を行うとともに、これまで収集整理したマルクス図像のデータベース完成に向けた以下の作業を行った。(1)前年度までに収集した各種のマルクス画像の整理・分析を行った。(2)ベルリン在住の研究協力者(R.ヘッカー氏)の協力を得て、マルクス図像資料の調査・画像採取を行った。(3)ヨーロッパを中心とするマルクス図像の調査・収集を行った。(4)最終的なデータベース作成のための画像の調整などの最終作業を行った。・資料の書誌的データの翻訳・整理を行った。・収集画像の画像処理を行った。・公開に向けてのデータベース作成を行った。
製造業における人的要因を考慮した検品ツールの導入と効果に関する研究

製造業の多くは製品の品質を管理保証するために品質管理部門が設置されている.品質管理部門においても検品作業等の自動化が進んでいる一方で,中小企業の多くは未だに人手による品質チェックを行っている.無論,技術的には機械による自動チェックが可能である現場も少なくないが,自動化に二の足を踏む理由として「一気に自動化を実現するのが困難である」ことと「自動化による作業員への効果が明確でない」点が挙げられる.そこで本研究では,歯科治療用器具製造業を対象に品質管理部門への品質検査ツールの段階的開発と導入の支援及び導入による作業者への効果を定量的に評価する.製造業の多くは製品の品質を管理保証するために品質管理部門が設置されている.品質管理部門においても検品作業等の自動化が進んでいる一方で,中小企業の多くは未だに人手による品質チェックを行っている.無論,技術的には機械による自動チェックが可能である現場も少なくないが,自動化に二の足を踏む理由として「一気に自動化を実現するのが困難である」ことと「自動化による作業員への効果が明確でない」点が挙げられる.そこで本研究では,歯科治療用器具製造業を対象に品質管理部門への品質検査ツールの段階的開発と導入の支援及び導入による作業者への効果を定量的に評価する.
ダイズ根粒菌の共生進化ダイナミズムと温室効果ガス削減の分子機構

根粒菌と宿主の共進化とN2O還元酵素遺伝子発現制御機構の解明を目的とした。Rj2ダイズに共生不和合性を起こすUSDA122株のタイプ3型エフェクター遺伝子を同定した。共生和合性を示すUSDA110株にも当該遺伝子があり、4アミノ酸残基の置換が存在した。これは、当該nop遺伝子産物と宿主Rタンパク質による根粒菌の共進化の科学的根拠を与える。nasSTは硝酸異化系の制御にも関わっており、硝酸センサーNasSとそのレギュレータNasTのアンチターミネーション制御によるnosR発現までの一連の制御カスケード系が明らかとなった。この知見はN2O還元酵素活性の高い根粒菌作出の基盤となると考えられた。ダイズ根粒菌のRj2-ダイズ共生不和合性の分子機構:分泌タンパク質のプロテオーム解析に基づき、エフェクター候補遺伝子Bj122_1969が見いだされたが、単独でRj2不和合性を誘導するエフェクターではなかった。そこで、不和合性株/和合性株グループのゲノム比較およびRj2ダイズ共生表現型に基づいて見いだされた約17個のエフェクター候補遺伝子について酵母two hybrid解析用のベクターにクローニングし、ダイズのRj2原因遺伝子(Glyma16g33780)との相互作用解析系を確立した。ダイズ根粒菌nasSTによる脱窒遺伝子発現制御の遺伝学的解析:異化的硝酸還元の最初の過程である硝酸還元(nap)と最後のN2O還元(nos)を担う遺伝子発現のみNasTにより正に制御されていた。NasTは硝酸無添加の好気条件でもnapとnos遺伝子の発現誘導と活性上昇をもたらし、酸素センサーFixLJの下流のfixK2遺伝子の発現が顕著に発現上昇した。しかし、硝酸存在下の嫌気的条件では、NasTによるfixK2遺伝子の上昇は全く認められなかった。したがって、これらの条件ではNasTによる異なった制御システムの存在が示唆された。一般にNasTによる硝酸同化系遺伝子の発現制御は、Antitermination機構によるが、nap/nos/fixK2遺伝子上流にはNasTが結合できるヘアピン構造は見いだされなかった。そこで、NasTタンパク質とRNA断片の相互作用を検出できるゲルシフトアッセイの実験系を確立した。ダイズ根粒菌の脱窒制御蛋白質NasS、NasTの構造機能解析:大腸菌で野生型、変異型のNasSとNasTタンパク質を作成し、これらが分子複合体を形成すること、また、硝酸/亜硝酸添加によりこの複合体が2分子に分離することを明らかにした。次に、野生型、変異型のCFP-nasT、nasS-Venus(YFP)を作成した。これらの複合体は二分子FRETとして検出可能であり、またuMオーダーのNO3-/NO2-の濃度変化をFRETの変化からとらえることができた。ダイズ根粒菌のRj2-ダイズ共生不和合性の分子機構:作年度ノミネートした17のエフェクター候補遺伝子について酵母two hybrid解析用のベクターにクローニングし、ダイズRj2遺伝子との相互作用を解析した。その結果、Bj122_1969と二つのnop遺伝子の産物がRj2遺伝子第2エクソン部分の産物と相互作用することが明らかとなった。USDA122株の全ゲノム塩基配列(9.14 Mb)を決定し、共生不和合性を起こさない変異体を取得し、ゲノム比較によりT3SS構造体とエフェクター遺伝子に欠失および挿入配列の挿入による変化が観察された。ダイズ根粒菌nasSTによる脱窒遺伝子発現制御の解析:RNAseqおよびレポーター遺伝子解析により、異化的硝酸還元の最初の過程である硝酸還元(nap)と最後のN2O還元酵素(nos)遺伝子発現のみNasTにより正に制御されていた。一般にNasTによる硝酸同化系遺伝子の発現制御は、Antitermination機構によるので、NasTタンパク質とこれらの遺伝子上流のRNA断片の相互作用を検出できるゲルシフトアッセイ実験を行った。その結果、napE, nosZ遺伝子上流のRNA断片にはNasTが結合しなかったが、N2O還元酵素遺伝子群の制御遺伝子nosR遺伝子上流のRNA断片にはNasTが結合した。また、nosR遺伝子上流のRNA断片上に熱力学的に安定な複数のヘアピン構造を見いだした。本研究では、(1)植物共生細菌がどのように病原システムを取り入れて共進化してきたのか、(2)温室効果ガス除去に重要な根粒菌N2O還元酵素遺伝子の転写促進を促す二成分制御系NasSTの制御機構を明らかすることを目的とした。ダイズ根粒菌のRj2-ダイズ共生不和合性の分子機構については、共生不和合性の宿主ダイズのR遺伝子産物と相互作用する複数の根粒菌エフェクターを酵母two hybrid解析により見いだすことがでた。さらに、USDA122株の全ゲノム塩基配列(9.14 Mb)解析等に基づいて、原因エフェクターと想定される遺伝子候補が得られた。したがって、これらの解析をさらに加速することにより、Rj2原因エフェクターとその共生不和合性機構の解明が進むと考えられる。ダイズ根粒菌nasSTの解析では、NasTがどのようにnapとnos遺伝子を制御しているかを明らかにすることが最終目標である。本年度は、網羅的な発現解析からもその事実を明らかにしたとともに、NasTタンパク質がN2O還元の制御遺伝子nosR遺伝子上流のRNA断片に結合したことは、この領域のどこかに、Antitermination機構による制御が起っていることを強く示唆しており、大きな前進であった。

さらに、ダイズ根粒菌NasSTを利用して真核細胞内のNO3-/NO2-の濃度変化をリアルタイムでとらえることができたsNOOOpy systemについて論文発表を行ったところ大きな反響があり、米国生化学会のJBCという雑誌の表紙や優秀論文に選ばれ、東北大学からプレスリリースも行った。ダイズ根粒菌のRj2-ダイズ共生不和合性の分子機構:Rj2ダイズに共生不和合性を誘導するUSDA122株のエフェクター遺伝子nopBD122_09010を遺伝子破壊で同定した。共生和合性を示すUSDA110株にも当該遺伝子があり、BD122_09010とは4アミノ酸残基の置換が存在した。USDA122株とUSDA110株の当該nop遺伝子のスワッピング実験により、USDA122型のnop遺伝子の産物が共生不和合性を起こすことが証明され、当初目標を達成した。また、rj2ダイズにRj2遺伝子を形質転換したダイズを材料として、nop遺伝子の産物が、Rj2原因遺伝子Glyma16g33780の産物(R)を介して共生不和合性が起こることを証明した。さらなる分子機構の解明が、当該nop遺伝子産物と宿主Rタンパク質による根粒菌のせめぎ合い型の共進化について重要な科学的根拠を与えると考えられる。ダイズ根粒菌nasSTによる脱窒遺伝子発現制御の解析:二成分制御系のNasTタンパク質によるN2O還元酵素遺伝子nosZを含むnosRZDFYLX遺伝子群のアンチターミネーション制御について検討した。nosR遺伝子上流の5'リーダーRNA配列のヘアピン構造H1, H2を欠失させたところ、硝酸非存在下特異的なnosRZD遺伝子の発現誘導が観察された。ヘアピンH1を欠失されたRNAはNasT結合能を失った。これらの結果は、nos遺伝子群の発現は、H1, H2両方の転写終結により抑制されると考えられた。したがって、nasSTは硝酸同化制御のみでなく、硝酸異化系の制御に関わっており、硝酸センサーNasSとそのレギュレータNasTのアンチターミネーション制御によるnosR遺伝子発現までの制御系の仕組みが明らかとなった。これらの知見はN2O還元酵素活性の高いダイズ根粒菌の作出の基盤となると考えられた。根粒菌と宿主の共進化とN2O還元酵素遺伝子発現制御機構の解明を目的とした。Rj2ダイズに共生不和合性を起こすUSDA122株のタイプ3型エフェクター遺伝子を同定した。共生和合性を示すUSDA110株にも当該遺伝子があり、4アミノ酸残基の置換が存在した。これは、当該nop遺伝子産物と宿主Rタンパク質による根粒菌の共進化の科学的根拠を与える。nasSTは硝酸異化系の制御にも関わっており、硝酸センサーNasSとそのレギュレータNasTのアンチターミネーション制御によるnosR発現までの一連の制御カスケード系が明らかとなった。この知見はN2O還元酵素活性の高い根粒菌作出の基盤となると考えられた。本研究では、(1)植物共生細菌がどのように病原システムを取り入れて共進化してきたのか、(2)温室効果ガス除去に重要な根粒菌N2O還元酵素遺伝子の転写促進を促す二成分制御系NasSTの制御機構を明らかすることを目的とした。
分割回転コンテナを用いた金属ベース粉末の強せん断付加押出加工に関する研究

金属粉末の固化成形においてせん断変形導入すると粉末粒子の凝着が促進されることに注目して考案した「分割回転コンテナを用いる強せん断付加押出法」について,それを実現すべく,一連の実験研究を行った.まず,コンテナ内の粉末に理想とするコンテナ横断面でのせん断変形を起こさせるには如何なるコンテナ形状が適当か,過度のコンテナ回転によるせん断割れの防止には如何なる回転率の選択が適当か,調査した.本調査には,そのために設計,製作したコンテナの横断面形状が正6角形(対辺間距離D:14mm)の装置を用い,アルミニウム粉末(2042メッシュ)を実験材料に用いた.調査の結果,つぎの知見を得た.(1)理想とするコンテナ横断面でのせん断を回転コンテナの両端で起こさせるには,コンテナの胴長LがD/2では不十分であり,D程度の長さが必要である.(2)過度のコンテナ回転によるせん断割れを防ぐには,コンテナ1回転あたりラムの移動を,98MPaの圧力下では5mm以上,147MPaでは1.5mm以上にする必要がある.上記の知見をもとに,当初計画の間欠押出し(断面減少率11.5%,材料供給は圧粉ビレットで行う)でアルミニウム粉末の連続固化を試みた.しかし,材料のコンテナとの摩擦による押出力の著しい増加により,実験は失敗に終わった.摩擦を軽減すべく,押出ダイの直上に回転コンテナを配置した方法,L=D/2の回転コンテナを用いた方法を試みたが,押出力の増加を止められず,失敗に終わった.予期に反する結果になり,当初計画の本法による押出材の性状についての調査はできなかったが,圧粉体の境界はせん断変形の導入によって消滅するという有用な知見を得ることができた.実験が失敗に終わったので,公表に値するような成果は結果として得られなかった.なお,前半の研究で得られた知見は第52回塑性加工連合講演会にて発表した.金属粉末の固化成形においてせん断変形導入すると粉末粒子の凝着が促進されることに注目して考案した「分割回転コンテナを用いる強せん断付加押出法」について,それを実現すべく,一連の実験研究を行った.まず,コンテナ内の粉末に理想とするコンテナ横断面でのせん断変形を起こさせるには如何なるコンテナ形状が適当か,過度のコンテナ回転によるせん断割れの防止には如何なる回転率の選択が適当か,調査した.本調査には,そのために設計,製作したコンテナの横断面形状が正6角形(対辺間距離D:14mm)の装置を用い,アルミニウム粉末(2042メッシュ)を実験材料に用いた.調査の結果,つぎの知見を得た.(1)理想とするコンテナ横断面でのせん断を回転コンテナの両端で起こさせるには,コンテナの胴長LがD/2では不十分であり,D程度の長さが必要である.(2)過度のコンテナ回転によるせん断割れを防ぐには,コンテナ1回転あたりラムの移動を,98MPaの圧力下では5mm以上,147MPaでは1.5mm以上にする必要がある.上記の知見をもとに,当初計画の間欠押出し(断面減少率11.5%,材料供給は圧粉ビレットで行う)でアルミニウム粉末の連続固化を試みた.しかし,材料のコンテナとの摩擦による押出力の著しい増加により,実験は失敗に終わった.摩擦を軽減すべく,押出ダイの直上に回転コンテナを配置した方法,L=D/2の回転コンテナを用いた方法を試みたが,押出力の増加を止められず,失敗に終わった.予期に反する結果になり,当初計画の本法による押出材の性状についての調査はできなかったが,圧粉体の境界はせん断変形の導入によって消滅するという有用な知見を得ることができた.実験が失敗に終わったので,公表に値するような成果は結果として得られなかった.なお,前半の研究で得られた知見は第52回塑性加工連合講演会にて発表した.平成13年度は,当初の計画に従い,分割回転コンテナを用いる強せん断付加押出し法において,コンテナ内の粉末に理想とするコンテナ横断面でのせん断変形を起こさせるには,どのようなコンテナ形状が適当であるか明らかにすべく,実験装置を製作し,その調査を行った.製作した実験装置の仕様を以下に示す.固定および回転コンテナの空洞部断面形状:正六角形(対辺間距離D:14mm),回転コンテナの胴長L:7mmおよび14mm(両端の1mmの面取り部分を除く),回転コンテナの回転速度:12rpmおよび3.6rpm(減速器の交換による).回転コンテナの胴長Lが大きければ,コンテナ内の粉末に理想的なコンテナ横断面でのせん断を起こさせられる.しかし,加工力(押出し力)低減の観点からは,前方押出しではコンテナは短い方が望ましい.そこで必要最低限のL/Dを明らかにするため,アルミニウム粉末(2042メッシュ)を実験材料に,一連の実験を行った.その結果,以下の知見を得た.(1)理想とする横断面でのせん断を起こさせるには,回転コンテナの胴長LがD/2では不十分であり,胴長としてD程度の長さが必要である.(2)回転数を多くして,過度にせん断変形を導入すると,低い圧力下ではクラックが発生するが,高い圧力下ではそれは抑制される.(3)コンテナ横断面での適当なせん断変形の付加は粉末の圧密固化に有効である.これらの成果は,第52回塑性加工連合講演会にて発表した.平成14年度は,本法によるアルミニウム粉末の連続固化を試みるべく,まず,過度のコンテナ回転によるせん断割れ発生に関連し,割れを生じない回転率の上限を調査した.

その結果,割れの発生を防ぐには,コンテナ1回転あたりラムの移動を,98MPaの圧力下では5mm以上,147MPaでは1.5mm以上にする必要があることがわかった.その知見のもとに,本法による間欠押出し(断面減少率11.5%,1回あたりのラム押し量5mm)でアルミニウム粉末の連続固化を試みた.アルミニウムのバルク材を先行材として回転コンテナの上流端まで装填し,それに続けてコンテナの横断面より少し小さ目に圧粉したビレット(重量2g,圧粉圧力147MPa,相対密度0.87,長さ5.05.1mm)2個を装填し,第1段階の押出しを行い,以後は押出し完了ごとにビレット1個を追加供給し,押出しを継続する.まず試行1として,前年度の研究で適当とされたL=D(L:胴長,D:正6角筒の対面間距離14mm)の回転コンテナを用い,それを押出ダイスより17mm上流に配置した当初計画での押出しを試みた.結果は,材料のコンテナとの摩擦による押出力の著しい増加により第2段階に進めなかった.そこで摩擦を軽減すべく,試行2として,押出ダイスの直上に回転コンテナを配置した押出しを試みた.しかしこの方法でも第3段階に進めなかった.そこで試行3として,さらに摩擦を軽減すべく,せん断変形導入箇所が1箇所であることから,L=D/2の回転コンテナを用いて同様の押出しを試みた.これでも第5段階に進めなかった.予期に反する結果になり,当初計画の本法による押出材の性状についての調査はまったくできなかった.しかし,本実験を通して,圧粉体の境界はせん断変形の導入により消滅し得ることがわかった.実験が失敗に終わったので,公表に値するような成果は得られなかったが,何等かの対策を講じて,是非とも実験を成功させたい.
微小粒子状物質による炎症反応におけるエンドソーム・リソソームの役割の解明

粒子状物質は呼吸器で慢性炎症を惹起し、発がんや線維化を起こす。本課題では、粒子状物質がエンドソームやリソソームに存在する分子を介して炎症反応と疾患をもたらす機構を解析した。多層カーボンナノチューブで処理した肺上皮細胞を用いた実験では、細胞傷害に伴い核蛋白HMGB1とDNAが放出され、近傍の細胞のリソソーム内のToll様受容体9を活性化して炎症反応とDNA損傷を起こす新規発がん機構を解明した。カーボンブラックや酸化インジウムのナノ粒子も同様の機構で炎症反応と遺伝毒性を起こす可能性を示した。粒子状物質を気管内投与したラットの肺組織では、多数の炎症およびリソソーム関連分子の発現上昇を認めた。微小粒子状物質は吸入曝露により呼吸器で慢性炎症を惹起し、発がんや線維化などの健康障害を起こしうる。しかし、これらの物質が慢性炎症を起こす分子機構には現在でも不明な点が多い。我々は、多層カーボンナノチューブ(MWCNT)がエンドサイトーシスにより肺上皮細胞に取り込まれ、一酸化窒素(NO)産生などの炎症反応を惹起することを報告した(Toxicol Appl Pharmacol, 2012)。本課題では、エンドソームやリソソームに存在する分子を介して、粒子状物質が炎症反応や発がんなどの疾病をもたらす機構を明らかにする。今年度は、MWCNTで処理したヒト肺胞上皮由来のA549細胞を用いて検討を行った。炎症反応については、NO産生により生じるDNA損傷塩基8-ニトログアニンの生成を指標とした。繊維長の長いMWCNT(5-15 um)は短いもの(1-2 um)より有意に強く8-ニトログアニンを生成し、いずれの場合もその生成はエンドサイトーシス阻害剤で抑制された。現在、エンドソームやリソソームに存在するToll-like receptor (TLR)の関与について検討を進めており、siRNAを細胞内に導入してTLRの発現を蛋白レベルで低下させる条件を確立している。さらに、ネクローシスを起こした細胞から放出される核蛋白HMGB-1が細胞内に取り込まれてリソソームのTLRに認識されるシグナル伝達経路の関与について検討を行っており、特異抗体などによる8-ニトログアニン生成への抑制効果の解析を始めている。またヒト肺組織において、石綿繊維量と8-ニトログアニン生成の強さが有意に相関することを明らかにし、粒子状物質の発がんリスク評価に応用出来る可能性を明らかにした(J Occup Health,印刷中)。微小粒子状物質は吸入曝露により呼吸器で慢性炎症を惹起し、発がんや線維化などの健康障害を起こす。しかし、これらの物質が慢性炎症を惹起する分子機構には未だ不明な点が多い。我々は以前、多層カーボンナノチューブ(MWCNT)がエンドサイトーシスにより肺上皮細胞に取り込まれ、一酸化窒素(NO)の産生を介してDNA損傷塩基8-ニトログアニンが生成されることを報告した。本課題では、エンドソームやリソソームに存在するToll-like receptor (TLR)およびその活性化経路の炎症反応への関与について検討を行った。ヒト肺胞上皮由来のA549細胞にTLR9のsiRNAを導入してその発現を抑制すると、MWCNTによる8-ニトログアニン生成は有意に減少した。ネクローシスを起こした細胞から放出される核蛋白HMGB1とその受容体RAGEはTLR9の活性化に関わることが知られており、がんなどの疾病への関与が報告されている。HMGB1およびRAGEに対する抗体で細胞を前処理すると、MWCNTによる8-ニトログアニン生成は抑制された。MWCNTで処理した細胞の培養上清中にはHMGB1と二本鎖DNAの放出が認められ、これらが複合体を形成してRAGEに結合し、TLR9の活性化に関わると考えられた。これらの知見は繊維長の長いMWCNT (5-15 um)および短いMWCNT (1-2 um)の両者で認められた(論文作成中)。またヒト肺組織において、石綿繊維量と8-ニトログアニン生成の強さが有意に相関し、石綿肺癌の労災認定基準に記載のある1 um以上の繊維に限定するとその相関はさらに強くなることを明らかにした(J Occup Health 2014)。以上の結果から、8-ニトログアニンおよびその生成過程に関わる分子は、繊維・粒子状物質の発がんリスク評価指標および疾病予防の標的になりうると考えられた。微小粒子状物質は吸入曝露により呼吸器に蓄積し、慢性炎症を惹起して発がんや線維化などの健康障害をもたらす。しかし、これらの物質が炎症反応を誘導する分子機構には不明な点が多い。我々は、多層カーボンナノチューブ(MWCNT)で処理したヒト肺胞上皮由来のA549細胞および気管支上皮由来のHBEpC細胞において、炎症条件下で産生される一酸化窒素(NO)を介したDNA損傷塩基8-ニトログアニンの生成を認めた。8-ニトログアニン生成は、エンドサイトーシス阻害剤、核蛋白HMGB1とその受容体RAGEに対する抗体、およびToll-like receptor (TLR) 9のsiRNAにより抑制された。MWCNTで処理した細胞の培養上清中にはHMGB1と二本鎖DNAの放出を認めた。免疫細胞染色および免疫沈降法により、MWCNTに曝露した細胞内では、TLR9がHMGB1およびRAGEと相互作用することが明らかになった。

以上の結果に基づき、我々は、MWCNTが細胞を傷害してHMGB1とDNAを放出させ、その複合体が近傍の細胞表面のRAGEに認識され、リソソームに取り込まれてTLR9を活性化し、炎症反応と遺伝毒性を誘導するという新規発がん機構を報告した(Part Fibre Toxicol 2016)。また、MWCNTを気管内投与したラットの肺組織においても8-ニトログアニンの生成を認めた。さらに、動物で肺癌を起こすカーボンブラックやインジウム化合物を用いた実験でも、A549細胞やマウスマクロファージ由来のRAW264.7細胞で8-ニトログアニンの生成を認め、同様の分子機構の関与を示唆する知見を得ている。上記に示した分子は、粒子状物質による疾病のリスク評価および予防・治療の標的になりうると考えられる。粒子状物質は呼吸器で慢性炎症を惹起し、発がんや線維化を起こす。本課題では、粒子状物質がエンドソームやリソソームに存在する分子を介して炎症反応と疾患をもたらす機構を解析した。多層カーボンナノチューブで処理した肺上皮細胞を用いた実験では、細胞傷害に伴い核蛋白HMGB1とDNAが放出され、近傍の細胞のリソソーム内のToll様受容体9を活性化して炎症反応とDNA損傷を起こす新規発がん機構を解明した。カーボンブラックや酸化インジウムのナノ粒子も同様の機構で炎症反応と遺伝毒性を起こす可能性を示した。粒子状物質を気管内投与したラットの肺組織では、多数の炎症およびリソソーム関連分子の発現上昇を認めた。粒子状物質が炎症反応を起こす分子機構を解析するためのsiRNAや特異抗体を用いた実験手法を確立し、エンドソームやリソソームに存在する分子が炎症反応に関わるという興味深い知見が得られている。さらに他の物質についても同様の検討を進めているところである。衛生学培養細胞ではsiRNA導入および特異抗体を用いた実験をさらに進め、種々の粒子状物質による炎症反応に関わる分子の特定とメカニズムの解析を行う。さらに当該分子のノックアウト動物などを用いて、粒子状物質による炎症を介した呼吸器疾患への抑制効果を検討し、エンドソームやリソソームの疾病発症における役割を明らかにする。粒子状物質が炎症反応を起こす分子機構を解析するための実験手法を確立しつつある。エンドソームやリソソームに存在する分子のsiRNA導入によるノックダウンおよび関連分子の特異抗体を用いた炎症反応の抑制実験に着手している。本年度の研究遂行に要した経費はほぼ計画どおりであったが、前年度から持ち越した経費があったため、小額の次年度使用額が生じた。培養細胞ではsiRNA導入および特異抗体を用いた実験を進め、粒子状物質による炎症反応に関わる分子を特定する。さらに、当該分子のノックアウト動物や阻害剤を投与した動物を用いて、粒子状物質による呼吸器の線維化や発がんへの抑制効果を検討し、エンドソームやリソソームの疾病発症における役割を明らかにする。次年度分の研究費と合わせて、実験に必要な試薬や消耗品の購入に使用する予定である。当該年度に行う実験にかかる経費が当初の予定より少なくて済んだため、直接経費の一部を次年度に持ち越すこととなった。次年度分の研究費と合わせて、粒子状物質が炎症反応を起こす分子機構の解析に必要な試薬、抗体および消耗品などの購入に使用する予定である。
5'端非翻訳領域の種特異的二次構造からみたペスチウイルスの病原性

これまでにわが国で患畜や細胞培養から分離されたペスチウイルス株を対象に、(1)現有のサーマルサイクラーを用いて申請者が開発した2段階RT-PCR法により、ウイルスゲノムの5'端非翻訳領域を増幅させ、その塩基配列を決定するとともに、(2)リアルタイムPCRの開発を並行して行い、ウイルスの定量法を確立した。通常の2段階RT-PCR法には、はじめに供試ウイルスサンプルからグアニジン・イソチオシアネート法によりRNAを抽出し、ペスチウイルスのゲノムRNAの5'端非翻訳領域の下流に位置するプライマーを用いてcDNAのファーストストランドをM-MLV逆転写酵素により、現有の恒温槽内で合成した。得られた1本鎖のcDNAを基質として、逆転写反応に用いた下流のプライマーとその上流に位置するプライマーを用いて、PCRを現有のサーマルサイクラーで行った。これにより5'端非翻訳領域からは約300塩基対の大きさのPCR産物がそれぞれ得られた。PCR産物はアガロースもしくはポリアクリルアミドのゲル電気泳動により分画し、紫外線トランスイルミネーターにより観察し、バンドを切り出した。電気泳動装置およびトランスイルミネーターはいずれも現有設備を使用した。得られたPCR産物は現有のDNAシークエンサーを用いて、ダイデオキシ法によりその塩基配列を決定した。さらに、得られた塩基配列をCLUSTAL W等のコンピュータプログラムにより解析して、ペスチウイルスの系統解析を行った。また、蛍光色素SYBR Greenlを用いたインターカーレーター法によるリアルタイムPCRを開発し、短時間で定量的な結果が得られることを明らかにした。さらにPCR産物の熱融解温度(Tm)を測定することにより、ウイルス種の同定が可能であることを明らかにした。これらの解析により、病歴の明らかな個体から分離されたウイルス株や細胞変性効果の判明しているウイルス株の遺伝学的型別がより正確かつ迅速に行えるようになった。研究代表者はこれまでにペスチウイルス属に含まれるすべてのウイルス種を一括して検出するために超高感度なネステッドRT-PCR法を開発してきた。今年度は、わが国において患畜や細胞培養から分離されたペスチウイルス株を対象に、(1)現有のサーマルサイクラーを用いて申請者が開発したRT-PCR法により、ウイルスゲノムの5'端非翻訳領域を増幅させ、その塩基配列を決定するとともに、(2)リアルタイムPCRを並行して行い、ウイルスの定量を試みた。通常のRT-PCRには、はじめに供試ウイルスサンプルからグアニジン・イソチオシアネート法によりRNAを抽出し、ペスチウイルスのゲノムRNAの5'端非翻訳領域の下流に位置するプライマーを用いてcDNAのファーストストランドをM-MLV逆転写酵素により、現有の恒温槽内で合成した。PCR産物は現有の装置を用いてアガロースゲル電気泳動により分画し、紫外線トランスイルミネータにより観察した。得られたPCR産物を現有のDNAシークエンサを駆使して、ダイデオキシ法によりその塩基配列を決定した。さらに、得られた塩基配列をCLUSTAL等のコンピュータプログラムにより解析して、ペスチウイルスの系統解析を行った。また、リアルタイムPCRでは蛍光色素SYBRGreenを用いたインターカーレーター法により、短時間で定量的な結果を得ることを目標に省力化を試みた。これらの解析により、病歴の明らかな個体から分離されたウイルス株や細胞変性効果の判明しているウイルス株の遺伝学的型別が可能となった。

わが国において患畜や細胞培養から分離されたペスチウイルス株を対象に、(1)現有のサーマルサイクラーを用いて申講者が開発した通常のRT-PCR法により、ウイルスゲノムの5'端非翻訳領域を増幅させ、その塩基配列を決定するとともに、(2)リアルタイムPCRの開発を並行して行い、ウイルスの定量を試みた。通常のRT-PCRには、はじめに供試ウイルスサンプルからグアニジン・イソチオシアネート法によりRNAを抽出し、ペスチウイルスのゲノムRNAの5'端非翻訳領域の下流に位置するプライマーを用いてcDNAのファーストストランドをM-MLV逆転写酵素により、現有の恒温槽内で合成した。得られた1本鎖のcDNAを基質として、逆転写反応に用いた下流のプライマーとその上流に位置するプライマーを用いて、PCRを現有のサーマルサイクラーで行った。これにより5'端非翻訳領域からは約300塩基対の大きさのPCR産物がそれぞれ得られた。PCR産物はアガロースもしくはポリアクリルアミドのゲル電気泳動により分画し、紫外線トランスイルミネーターにより観察し、バンドを切り出した。電気泳動装置およびトランスイルミネーターはいずれも現有設備を使用した。得られたPCR産物は現有のDNAシークエンサーを用いて、ダイデオキシ法によりその塩基配列を決定した。さらに、得られた塩基配列をCLUSTAL等のコンピュータプログラムにより解析して、ペスチウイルスの系統解析を行った。また、蛍光色素SYBR Green Iを用いたインターカーレーター法によるリアルタイムPCRを開発し、短時間で定量的な結果が得られることを明らかにした。これらの解析により、病歴の明らかな個体から分離されたウイルス株や細胞変性効果の判明しているウイルス株の遺伝学的型別が可能となった。これまでにわが国で患畜や細胞培養から分離されたペスチウイルス株を対象に、(1)現有のサーマルサイクラーを用いて申請者が開発した2段階RT-PCR法により、ウイルスゲノムの5'端非翻訳領域を増幅させ、その塩基配列を決定するとともに、(2)リアルタイムPCRの開発を並行して行い、ウイルスの定量法を確立した。通常の2段階RT-PCR法には、はじめに供試ウイルスサンプルからグアニジン・イソチオシアネート法によりRNAを抽出し、ペスチウイルスのゲノムRNAの5'端非翻訳領域の下流に位置するプライマーを用いてcDNAのファーストストランドをM-MLV逆転写酵素により、現有の恒温槽内で合成した。
金属人工格子(成果取りまとめ)

本研究では重点領域研究「金属人工格子」(平成2年度4年度)の成果取りまとめを行った。1)研究成果報告会平成6年1月10日11日に仙台市秋保町のホテルクレセントにて開催された。本重点研に3ケ年にわたって参加、研究してきた計画研究班員と応募研究班員、さらに班員ではないがこの研究分野に関心をもって同様の研究を行っている大学、官庁、民間の研究者を加えて総勢約90名の参加者があった。本重点研では、A01班:単原子制御金属人工格子の生成、A02班:構造のミクロ評価、A03班:新機能物性の探索、A04班:理論につき重点的かつ組織的研究を行い、多くの成果を得た。研究会ではそれらにつき総括的な発表と討論がなされ、同時に、新しい実験結果の発表も行われた。とくに、巨大磁気抵抗効果についての微細構造やエピタキシャル成長との関係、種々の金属人工格子の層間磁気結合、量子効果などに新しい進展が見られた。次いで、本研究で得られた成果をさらに発展されることが議論された。その結果、金属人工格子から得られた知見の重要なものの一つに人工格子中のスピンが関与する特異な物性(磁性金属/非磁性金属人工格子に見られる巨大磁気抵抗など磁性と伝導の強い相関、また遷移金属/貴金属人工格子に見られる光学効果の変調など)があることが指摘され、これらは人工格子に限らずナノスケールで構造あるいは磁気的結合がに変調したシステムに普遍的に現れる可能性があるのではないかとの極めて興味深い示唆が得られた。そこで、すでに同様な発想で研究を開始している総合研究B「ナノスピニックスの科学」と連携をとり、新たな研究組織でこの課題を重点領域研究に申請することとした。2)研究成果報告書各年度ごとの研究成果は、その都度年度末に英文論文集として刊行してきたが、本年はその取りまとめとして各班員による総括を新たな成果も含めて全体の成果報告としてまとめ、英文論文集として刊行した。広く国内外に配布しこの分野の国内しいては国際的発展に役立てることとした。本総括班は、平成2年度よりスタートし本年度をもって終了する重点領域研究「金属人工格子」の組織の中心として、研究を推進し所期の成果を挙げることを目的に活動を行ってきた。研究の重点は、金属人工格子から期待される新規な物性と機能を探索し、新しい金属物理学の展開と金属新素材への将来展望を開くことにあり、4つの研究班を組織して多くの成果を挙げた。すなわち、A01班「制御と生成」では、単原子制御人工格子を含む多くの高品位金属人工格子の生成に成功した。A02班「構造評価」では、実空間及び位相空間でのミクロ構造の測定に成功し人工格子の原子構造に関する多くの知見を得た。A03班「物性と機能」では、種々の金属人工格子の磁性、伝導、光学、力学、熱力学的諸性質を広範囲にわたって実験的に研究し、金属人工格子特有の現象を見い出した。特に、巨大磁気抵抗効果、光磁気効果、軟磁性、異常弾性等での物性物理、及びそれらの応用的機能性について世界的な成果を挙げることが出来た。A04班「理論」では、上記物性物理学上の新しい問題に対する理論的研究を行い物理学上で多くの成果を得た。これらの研究成果の中間発表会として、平成4年10月8日9日に富山厚生年金休暇センターでの第5回目の研究会を行った。76件の発表があり、参加者は150名に達する盛況なものであった。また、本重点研究の3ヶ年の総括の1つとして、平成5年3月1日5日に京都パークホテルで第1回金属人工格子国際シンポジウム(MML′93)を本総括班員を中心にした組織で開催した。諸外国のこの分野の第一線の研究者約70名、国内約240名の参加を得、極めて盛大かつ充実した発表、討論を行うことが出来た。これは、本重点研究の研究成果が国際的に高く評価された証しとして特筆される。

その結果、金属人工格子から得られた知見の重要なものの一つに人工格子中のスピンが関与する特異な物性(磁性金属/非磁性金属人工格子に見られる巨大磁気抵抗など磁性と伝導の強い相関、また遷移金属/貴金属人工格子に見られる光学効果の変調など)があることが指摘され、これらは人工格子に限らずナノスケールで構造あるいは磁気的結合がに変調したシステムに普遍的に現れる可能性があるのではないかとの極めて興味深い示唆が得られた。そこで、すでに同様な発想で研究を開始している総合研究B「ナノスピニックスの科学」と連携をとり、新たな研究組織でこの課題を重点領域研究に申請することとした。2)研究成果報告書各年度ごとの研究成果は、その都度年度末に英文論文集として刊行してきたが、本年はその取りまとめとして各班員による総括を新たな成果も含めて全体の成果報告としてまとめ、英文論文集として刊行した。広く国内外に配布しこの分野の国内しいては国際的発展に役立てることとした。
2型糖尿病ラットへの抗糖尿病薬投与が骨インプラント結合に与える影響について

インプラント治療において糖尿病は相対禁忌の一つとしてあげられるが,血糖値がコントロールされていれば手術を行うケースが多い.しかし実際にオッセオインテグレーションが獲得されているかは不明である.本研究では糖尿病治療薬を服用した状態のモデルラットに対するインプラント周囲骨の形成状態を調べ,糖尿病治療薬を服用することで骨形成が実際に行われているか、評価するものである.本研究では、インプラントの相対的禁忌症の一つである糖尿病がオッセオインテグレーションに与える影響についての検討に加え、臨床では罹患期間にかかわらず、血糖値が改善・維持されている状態であれば非糖尿病患者と同じく取り扱っているが、骨代謝異常についても改善効果があるかどうかは不明であるため、種々の抗糖尿病薬の骨への影響に加え、罹患期間についても着目し、実験的に検討することで治療のガイドラインに寄与することを目的とする.具体的には、短期疾患と長期疾患のII型糖尿病モデル動物を用いてチタンインプラントを脛骨に埋入を行い、種々の抗糖尿病薬の投与を行い、骨ーインプラント結合についての生体力学的、形態学的検討を行うことにより、糖尿病罹患の期間による影響とそれぞれの抗糖尿病薬の効果について検討を行う.長期罹患モデルにおいて、これまで使用していた実験用インプラントの除去が難しくデザインの変更が必要であったこと、また経口投与で用いる薬剤は市販のものであるため、添加剤等他の物質が含まれており、その影響も無視できないため、成分そのものを投与した方がより効果がわかるとのことで、現在その選定を行っている.動物倫理委員会に対する動物実験計画書を修正し、インプラント体が完成し、薬剤の選定が確定したら動物実験を行っていく予定である.糖尿病は,インスリンの分泌障害,インスリン抵抗性の亢進による慢性高血糖を主徴とし,本邦においても近年患者数が増加している.糖尿病による高血糖は,微小細管・好中球の機能障害等を引き起こし,軟組織の創傷治癒を遅延させ,感染のリスクを引き起こす点からインプラント治療の相対禁忌症の一つに挙げられている.実際の臨床では,罹患期間の長短に関わらず,血糖値が改善・維持されている状態であれば,非糖尿病者と等しく取り扱っているのが現状であるが,骨-インプラント結合に与える影響に関しては明らかにされておらず,治療結果にどのように影響するかという臨床的疑問が残ったままであるため,本研究では骨ーインプラント結合についての生体力学的・組織形態学的検討を行うものとした.動物実験に入る前に,細胞実験を行い,コントロール培地(α-MEM),骨分化培地,高グルコール培地,高グルコース+骨分化培地の4群において培養し,アルカリフォスファターゼ活性骨芽細胞様細胞の分化度の評価を行ったところ,高グルコース培地のみではアルカリフォスファターゼ活性が少なく,骨分化させても,あまり上昇しないことが確認された.またSDラット♀にストレプトゾドシンを腹腔内注射をして,I型糖尿病を製作したところ,血糖値がコントロール群において平均156であったが,糖尿病モデルにおいては372であった.今後インプラント埋入等を行い,骨結合がどのように経過していくか観察していく.細胞実験およびI型モデルを用いた動物実験を行い,ストレプトゾドシンの腹腔内投与により血糖値は増加したが,体重はあまり変化がないことが確認されただけであるため.本研究ではインプラント治療において,相対的禁忌症である糖尿病がオッセオインテグレーションに与える影響についての,検討に加え、臨床では罹患期間に関わらず,血糖値が改善・維持されている状態であれば、種々の抗糖尿病薬への骨の影響に加え,罹患期間についても着目し,実験的に検討することで治療のガイドラインに寄与することを目的とした。具体的には,短期疾患と長期疾患のII型糖尿病モデル動物を用いてチタンインプラントを脛骨に埋入を行い,種々の抗糖尿病薬の投与を行い,骨ーインプラント結合についての生体力学的,形態学的検討を行うことにより,糖尿病罹患の期間によるそれぞれの抗糖尿病薬の効果について検討を行った。細胞実験を行い,骨形成や骨芽細胞への検討を行った後,細胞実験で選定した抗糖尿病薬を糖尿病モデルラットに投与し、脛骨に埋入したインプラント周囲の骨形成について検討を行った.インプラント治療において糖尿病は相対禁忌の一つとしてあげられるが,血糖値がコントロールされていれば手術を行うケースが多い.しかし実際にオッセオインテグレーションが獲得されているかは不明である.本研究では糖尿病治療薬を服用した状態のモデルラットに対するインプラント周囲骨の形成状態を調べ,糖尿病治療薬を服用することで骨形成が実際に行われているか、評価するものである.新しいインプラント体および薬剤を入手次第再度動物実験を行い、次年度実施予定項目の非脱灰研磨標本の作製、光学顕微鏡・蛍光顕微鏡を用いた骨接触率と骨代謝状態の評価を行っていく.透過電子顕微鏡での観察についても検討を行う.今後はI型糖尿病モデルを用いたインプラント実験,さらにII型モデルを用いたインプラント実験を行っていき,さらに糖尿病治療薬の経口投与によりどのような差が生じるか完答を行っていく.口腔インプラント実験の実施の遅れにより、実験動物や実験用インプラント、薬品等の消耗品の購入が遅れているため.II型モデルラットの動物実験を行う前に,I型糖尿病モデルラットにおいて評価を行っており,本来の前実験を行ったため,費用に差額が生じた.27年度実施予定の研究実施計画のうち未実施分に必要な経費に加え、期間内での終了のために必要であれば標本作製・測定の一部依頼(クレハ分析センター)も考慮予定である.II型モデルラットの購入およびインプラント実験に必要な物品を購入し,実験を遂行していく.