hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子化機能素子を目指したナノサイズモリブデン酸クラスター・ナノネット集積体の研究

本研究計画の目的は,メゾスコッピクなサイズを持つ縮合モリブデン酸イオン(ナノサイズモリブデン酸クラスター,{Mo_x})の酸素架橋によるネットワーク化によって形成されるナノクラスター・ネットワーク(ナノネット)を利用した量子化機能素子の開発を目指した基礎的研究の実施である.本研究計画に従って,{Mo_<36>}を組上げて形成されるナノネットの結晶体(集積体)を用いた量子化機能素子の開発を目指して,{Mo_<36>}ナノネットのトポロジー({Mo_<36>}の配列と連結様式)の制御,ナノネット周りのマトリックス(有機分子リンカー層)の層厚の制御,{Mo_<36>}ナノネットの電子物性の制御などの研究を行った.本研究計画により,α,ω-アルカンジアミンへのOH基の導入(リンカー間の相互作用の導入)や,マルチアミンの使用によって{Mo_<36>}間の連結様式や{Mo_<36>}のパッキング様式の異なる2次元のMo-0フレームワークをもつ種々のナノネット結晶体の合成に成功した.また,混合方法やリンカーとして用いるジアミンの組み合わせを工夫し,2種のα,ω-アルカンジアミンをリンカーとする[{Mo_<36>}-混合ジアミン]の系で1次元のMo-0フレームワークをもつ構造体を新たに合成することにも成功した.これらは,種々の層厚のマトリックス(有機分子リンカー層)をもつナノネットの結晶体の合成法と多様なナノネットの構築法の開発を意味する.更に常温での水素還元によりナノネットへ電子を付与できることも確認された.現在,ナノネットの結晶体を安定に溶液から取り出す方法を検討しており,穏やか結晶水の脱離条件下での0次元の構造から,1次元ナノネット経て,2次元ナノネットへ変換される現象も新たに見出された.本研究計画の目的は,メゾスコッピクなサイズを持つ縮合モリブデン酸イオン(ナノサイズモリブデン酸クラスター,{Mo_x})の酸素架橋によるネットワーク化によって形成されるナノクラスター・ネットワーク(ナノネット)を利用した量子化機能素子の開発を目指した基礎的研究の実施である.本研究計画に従って,{Mo_<36>}を組上げて形成されるナノネットの結晶体(集積体)を用いた量子化機能素子の開発を目指して,{Mo_<36>}ナノネットのトポロジー({Mo_<36>}の配列と連結様式)の制御,ナノネット周りのマトリックス(有機分子リンカー層)の層厚の制御,{Mo_<36>}ナノネットの電子物性の制御などの研究を行った.本研究計画により,α,ω-アルカンジアミンへのOH基の導入(リンカー間の相互作用の導入)や,マルチアミンの使用によって{Mo_<36>}間の連結様式や{Mo_<36>}のパッキング様式の異なる2次元のMo-0フレームワークをもつ種々のナノネット結晶体の合成に成功した.また,混合方法やリンカーとして用いるジアミンの組み合わせを工夫し,2種のα,ω-アルカンジアミンをリンカーとする[{Mo_<36>}-混合ジアミン]の系で1次元のMo-0フレームワークをもつ構造体を新たに合成することにも成功した.これらは,種々の層厚のマトリックス(有機分子リンカー層)をもつナノネットの結晶体の合成法と多様なナノネットの構築法の開発を意味する.更に常温での水素還元によりナノネットへ電子を付与できることも確認された.現在,ナノネットの結晶体を安定に溶液から取り出す方法を検討しており,穏やか結晶水の脱離条件下での0次元の構造から,1次元ナノネット経て,2次元ナノネットへ変換される現象も新たに見出された.本研究計画の目的は,メゾスコッピクなサイズを持つ縮合モリブデン酸イオン(ナノサイズモリブデン酸クラスター,{Mo_x})の酸素架橋によるネットワーク化によって形成されるナノクラスター・ネットワーク(ナノネット)を利用した量子化機能素子の開発を目指した基礎的の研究の実施である.ナノサイズの酸化物と言えるナノサイズクラスター{Mo_x}は量子サイズ効果を示す量子ドットであり、これらを有機分子リンカーを介したトポロジー制御の下で配列・連結させる事により,量子箱(0次元系),量子細線(1次元系),量子井戸(2次元系)に相当する量子化機能素子を実現するナノネットを構築することができると期待される.本研究計画では,{Mo_<36>}を組上げて形成されるナノネットの結晶体(集積体)を用いた量子化機能素子の開発を目指して,{Mo_<36>}ナノネットの電子物性の制御,{Mo_<36>}ナノネットのトポロジー({Mo_<36>}の配列と連結様式)の制御,ナノネット周りのマトリックス(有機分子リンカー層)の層厚の制御とそれによる{Mo_<36>}ナノネット集積体の物性制御などを研究している.これまでの研究で,混合方法やリンカーとして用いるジアミンの組み合わせを工夫し,(3)2種のα,ω-アルカンジアミンをリンカーとする[{Mo_<36>}-混合ジアミン]の系で1次元のMo-Oフレームワークをもつ構造体を新たに合成することに成功し,種々の層厚のマトリックス(有機分子リンカー層)をもつナノネットの結晶体の合成に成功した.

また,α,ω-アルカンジアミンへのOH基の導入(リンカー間の相互作用の導入)や,マルチアミンの使用によって{Mo_<36>}間の連結様式や{Mo_<36>}のパッキング様式の異なる2次元のMo-Oフレームワークをもつ種々のナノネット結晶体の合成に成功した.本研究計画は,ナノサイズの縮合モリブデン酸イオン(ナノサイズモリブデン酸クラスター,{Mo_<36>})のネットワーク化によって形成されるナノクラスター・ネットワーク(ナノネット)を利用した量子化機能素子の開発を目指した基礎的な研究の実施を目的とする.本研究計画に従って,{Mo_<36>}ナノネットのトポロジー({Mo_<36>}の配列と連結様式)の制御,ナノネット周りのマトリックス(有機分子リンカー層)の層厚の制御,{Mo_<36>}ナノネットの電子物性の制御等の研究を行った.本年度の研究により,{Mo_<36>}とジアミンリンカーによるナノネットの形成は速度論制御によって進行することが明らかになった.すなわち,ナノネット構造体形成時の溶液の混合順序がネットワークの次元性を決める重要なパラーメータであることがわかった.様々なリンカーの検討によってこれまでに得られた1次元や2次元のナノネットを持つ種々のナノネット構造体(結晶)を作成し,物性評価を試みた.これらは何れも結晶水の脱離のため,溶液から取り出す際にその結晶性の劣化を示した.しかし,結晶性の劣化後も試料中には高い次元性をもつナノネットが残っていることは確認できた.また,常温での水素還元によりこれらのナノネットへの電子付与が可能であることも確認された.更にナノネット構造体を安定に溶液から取り出す方法を検討する過程で,穏やかな結晶水の脱離条件下での0次元の構造から,1次元ナノネット経て,2次元ナノネットヘ転換する現象も新たに見出した.
ナノ改質加工によるバイオ用マイクロツールの表面高機能化に関する研究

ナノ精度加工と同時に所望の表面機能を付与するというナノ表面改質加工技術を用いて,耐久性,親水性,生体適合性など種々の表面機能を兼ね備える“バイオ用マイクロデバイス"を創成することを目的として研究を実行した.医療用ツールに使用されるサージカルスチールに対し,高品位加工と同時に表面改質効果を発現させるとともに,構築した摩擦摩耗/細胞培養複合試験システムを用いて創成した表面の生体適合性評価まで実施した.さらに,ダイヤモンド工具によるセラミックス製バイオ用マイクロデバイスの微細加工や,ナノパルスファイバーレーザによる局所表面改質加工などの新規研究まで発展し得た.ナノ精度加工と同時に所望の表面機能を付与するナノ表面改質加工技術を用いて,“バイオ用マイクロデバイス"を創製することを目的として研究を実行している.本年度は,金属系生体材料であるCo-Cr合金に対し,高品位加工と同時に表面改質効果を発現させることを試みた.表面改質加工では#8000砥石による仕上げ加工によって,算術平均表面粗さで5 nm以下という良好な加工面粗さが得られた.さらに,従来法で仕上げた研磨材に比べて,表面改質加工材は優れた表面硬さ,細胞毒性を有することが確認できた.さらに,摩擦摩耗環境下における生体材料の細胞適合性に焦点を絞り,それを評価するための摩擦摩耗/細胞培養複合試験システムを作製し,その性能評価を行った.同システムを用いて,表面改質加工を施したCo-Cr合金の摩擦摩耗が細胞適合性へ及ぼす影響について検討・考察を加えた.その結果,本手法によりCo-Cr合金の表面に特徴的な改質層を付与することで,耐食性,耐摩耗性の向上,コバルトイオン溶出量の低減がもたらされ,摩擦摩耗環境下においても,表面改質加工材は研磨材と比較して細胞増殖率が多くなることが確認できた.一方,医療用微細デバイスの幅広いアプリケーションに対応するため,上記の研削加工法と相補的に作用するダイヤモンド工具によるマイクロミーリング加工,さらにレーザーによる高効率加工にも継続的に取り組んだ.マイクロミーリング加工においては,加工中に工具に付着する生成物を高精度に電解除去し,工具面の品質を常に維持する新しい工具リコンディショニングプロセスを開発し,その効果を検証した.さらに,前年度に導入したナノパルスファイバーレーザーを用いて,金属系生体材料のみならず,SiCやジルコニアといったセラミックスに対し,レーザーによる高効率加工とダイヤモンド工具による高品位加工というハイブリッド加工システムの構築を試みた.ナノ精度加工と同時に所望の表面機能を付与するというナノ表面改質加工技術を用いて,耐久性,親水性,生体適合性など種々の表面機能を兼ね備える“バイオ用マイクロデバイス"を創成することを目的として研究を実行した.医療用ツールに使用されるサージカルスチールに対し,高品位加工と同時に表面改質効果を発現させるとともに,構築した摩擦摩耗/細胞培養複合試験システムを用いて創成した表面の生体適合性評価まで実施した.さらに,ダイヤモンド工具によるセラミックス製バイオ用マイクロデバイスの微細加工や,ナノパルスファイバーレーザによる局所表面改質加工などの新規研究まで発展し得た.ナノ精度加工と同時に所望の表面機能を付与するというナノ表面改質加工技術を用いて,耐久性,親水性,生体適合性など種々の表面機能を兼ね備える“バイオ用マイクロデバイス"を創製することを目的として研究を実行している.本年度は,医療用ツールに使用されるサージカルスチール(SUS420J2)に対し,高品位加工と同時に表面改質効果を発現させることを試みた.WA,SA,A系という3種類のアルミナ系砥粒種類の違いが加工表面の状態,親水性へ及ぼす影響について評価した.SUS420J2に対してELID(Electrolytic In-process Dressing)研削を行い加工後の表面粗さを測定したところ,すべてのシリーズにおいて平均粗さRa10nm以下の高品位な表面が得られることが確認できた.A系アルミナ砥粒でELID研削を施したAシリーズの接触角は,他のシリーズの接触角よりも小さく,水に対する親水性に優れていることがわかった.この原因を調べるため,XPSやGD-OESを用いて表面分析を行った.アルミナ砥粒を用いてELID研削を施すことにより,砥粒成分であるAl元素が基材内部に拡散され,Al元素拡散層と液滴表面との間に強いクーロン力が作用し,親水性の表面を形成するメカニズムを明らかにした.また,A系アルミナ砥粒において,非晶質割合の多い砥粒を用いて加工した面が,最も高いAl元素検出強度および優れた親水性を示した.さらに,研削液温度を50°Cに上げることにより,A系アルミナ砥粒におけるAl元素のワーク表面への拡散現象がより一層促進され,加工した面は,接触角27.8度という著しい親水性を示した.得られた成果を,砥粒加工学会誌に“サージカルスチールの濡れ性を制御するアルミナ系砥粒を用いた表面改質加工法の研究"というタイトルで論文投稿するなど,確実に成果を挙げつつ社会発信に努めている.ナノ精度加工と同時に所望の表面機能を付与するナノ表面改質加工技術を用いて,“バイオ用マイクロデバイス"を創製することを目的として研究を実行している.本年度は,加工条件(印加電圧,加工速度等)をパラメトリックに調整することにより,ステンレス鋼やCo-Cr合金に対して仕上げ改質加工を実施する際に,生成する被膜厚み・構造をどこまで制御可能かを検証した.加工した表面機能の評価には,昨年度に構築した摩擦摩耗/細胞培養複合試験システムを用いた.一方,医療用微細デバイスの幅広いアプリケーションに対応するため,上記の研削加工法と相補的に作用するダイヤモンド工具によるマイクロミーリング加工,さらにレーザーによる高効率加工にも継続的に取り組んだ.

極微粒ダイヤモンド(平均粒径1μm以下)焼結体で構成される多結晶ダイヤモンド工具,および新たに開発されたバインダレス多結晶ダイヤモンドからなる微細エンドミルを用いて,超精密切削加工を行う際の加工プロセスを支配する要素と仕上げ加工面の挙動の関連を解析した.とくに,ガラス製バイオチップの金型となる炭化珪素(SiC)製マイクロ流路形状を製作するための基礎となる加工条件の最適化および達成度レベルの検証を実施した.さらに,本研究期間内に導入したナノパルスファイバーレーザを用いた新しい表面改質手法の開発に取り組んだ.すなわち,レーザ照射により与えられる熱を利用して,金属イオンを含有した溶液中に浸漬させた被処理材(オーステナイト系ステンレス鋼基材)の表面を局所的に加熱することにより,溶液中の金属イオン成分を含んだ合金層を形成させるという試みである.濃度1%のAl(NO3)3溶液に浸漬させたSUS316L試験片に対し,本手法を処理することで,溶液中のAl成分が試験片表面に効率よく拡散するという基礎的知見を得ている.超精密加工(切削,研削,研磨,レーザ加工),表面改質,材料強度前年度までの取り組みで創製したマイクロ加工によるワーク素材の表面機能改善効果を検証するという当初の計画に対し,使用環境をシミュレートした評価試験を行うための摩擦摩耗/細胞培養複合試験システムを作製できたことが本年度の目標達成のカギとなった.すなわち,作製した摩擦摩耗/細胞培養複合試験システムのインキュベーターにおいても,市販のインキュベーターとほぼ同程度の細胞を培養でき,金属系生体材料の摩擦摩耗環境下での細胞適合性を評価する有効性が確認できた.また,マイクロミーリング加工においては,可視型ツール電解システムを開発することで,工具表面付着物をより高精度に電解除去し,工具加工性能を効率的に維持できるプロセスを確立できた.これにより,微細なバイオ用マイクロデバイスの多数個・連続加工が可能となる.これら開発した装置類を十分に活用することで研究を継続・加速することができたため,当初想定した以上の成果が得られたものと考える.超シャープ切れ歯を有する医療用メス&注射針のナノレベル表面品位および極微細形状加工の確立するため,素材となるSUS420J2,先進セラミックス,および加工ツールであるダイヤモンドホイールの選定手配を迅速に行ったことが本年度の目標達成のカギとなった.上記セラミックス素材に対して,数nm(ナノメートル)以下の幾何学的表面粗さが得られる加工を効率良く実現するため,平均粒径0.5μmという微細ダイヤモンド粒によって構成される加工用回転工具を採用し,その超微細ダイヤモンド粒の突き出し量(切れ味)を厳密に制御するため,5軸同時制御ナノ加工機を効率よく使用できたことも大きい.
原爆被爆者の乳がんに関する免疫組織学的疫学研究

広島および長崎の原爆被爆者寿命調査集団から19502005年に発生した乳がん症例を収集して、病理医パネルによる組織診断および免疫組織化学染色による内因性サブタイプの決定を行った。組織学的に診断された乳がん症例1615例のうち、浸潤性乳管癌が81%、上皮内癌が6%であり、内因性サブタイプに関する染色が可能であった1377例のうちLuminal A型が32%、Luminal B型が40%、HER2過剰発現型が8%、三重陰性型が9%であった。今後、判定の確定の後、これらの結果と放射線被曝との関連、日本での乳がん増加の観点から診断暦年等との関連等の解析を行う。当研究所での寿命調査(LSS)集団の19582005年の追跡調査において、地域がん登録、放影研での剖検記録等の情報にもとづいて、広島・長崎合わせて1700例の乳がんと思われる症例が抽出された。本研究ではこれらについてまず、病理医によるHE標本の鏡検を行い、乳がんの確定診断を得たものを対象として、intrinsic subtype(内因的サブタイプ)について、次の手順で染色および診断を行う。すなわち、第一段階として全症例のER、PR、HER2、およびKi67による染色を行い、Luminal A型、Luminal B型、HER2過剰発現型、三重陰性型に分類し、三重陰性例に対してCK5/6およびHER1による染色を行って、基底類似型と分類不能型とする。この1700例のうち個人線量が推定されている症例は1240例であった。そのうち、34%が5mGy未満、47%が5500mGy未満、19%が500mGy以上であった。平成24年度末において、HE染色標本による乳がんの確定診断は、対象者数約1700例のうち約1500例について2人の病理医による診断が終了し、現在3人目の病理医を含めて診断不一致例の検討を行っている。内部サブタイプの免疫染色については、約900例について染色が終了し、そのうち約150例について判定が終了した。3人の病理医パネルによる鏡検と討論によって、これらのうち1609例が乳がんと組織学的に診断され、そのうちductal carcinomaが1567例、lobular carcinomaが32例、その他の組織型が10例であった。現在のところ、これらの組織型と症例の被曝線量との間には特定の関連は見いだされず、従前の観察結果と同様の結果であった。これらの乳がん症例についてintrinsic subtype(内因性サブタイプ)の分類のために次の手順で染色および診断を行った。現時点で、上記症例中約1300例の免疫染色が終了し、そのうち三重陰性例は約10%程度であった。上記のうち判定終了したものは、約800例である。この1700例のうち個人線量が推定されている症例は1240例である。そのうち、34%が5mGy未満、47%が5500 mGy未満、19%が500mGy以上である。平成23年度末現在での進捗状況は、上記の必要な症例の同定が終了し、HE染色標本による乳がんの確定診断が進行中である。HE標本を診断している3人の病理医のうち、2人がそれぞれ約900例、1人が約150例の診断を終了した。免疫組織染色については試験的染色を行い、判定基準に関する標準化を行った。現在、対象症例のパラフィンブロックの収集を開始したところである。

当研究所での寿命調査(LSS)集団の19582005年の追跡調査において、地域がん登録等の資料から探索・抽出した乳癌およびその可能性のある症例について、病理医パネルで乳癌と確定診断された症例は、広島・長崎合わせて1615例であった。その内訳はWHO分類において、浸潤性乳管癌81%、浸潤性小葉癌2.3%、粘液癌3.7%、浸潤性微小乳頭癌1.6%、乳頭のパジェット病0.7%、その他の上皮性腫瘍3.6%、粘膜内癌6.4%、その他の非上皮性腫瘍0.6%であった。個人線量の分布は、34%が5mGy未満、47%が5500mGy未満、19%が500mGy以上であった。これらのうち免疫染色に利用可能であった1377例について、細胞内エストロゲン受容体(ER)、プロゲステロン受容体(PR)、ヒト上皮成長因子受容体2(HER2)、およびKi67(細胞増殖能を示す核内タンパク)に対する染色を行った。ER陽性であったものは75%、PR陽性は68%、HER2陽性は16%であり、いずれにも陰性の三重陰性例は11%であった。三重陰性例に対してサイトケラチン5/6(CK5/6)およびヒト上皮成長因子受容体1(HER1)による染色を行った。今後、上述以外の染色結果の判定を行い、Luminal A型、Luminal B型、HER2過剰発現型、三重陰性型(基底類似型および分類不能型)の各subtypeに分類した後、ぞれぞれのsubtypeに対する放射線被曝によるリスクの推定を行う。放射線疫学研究対象者についてHE染色標本による乳がんの確定診断が進行中であり、標本レビューを行う3人の病理医のうち2人については、対象者数約1700例のうち約1500例についてレビューが終了した。残りの1人は、前2者の診断不一致例について、3人全員での症例検討に参加して決定するという方法で、研究の進捗を図っている。内部サブタイプの免疫染色については、約900例について染色が終了し、そのうち約150例について判定が終了した。したがって、研究の進捗状況は、おおむね順調であると考えている。HE染色標本による乳がんの確定診断は終了したが、内因性サブタイプの免疫染色については、免疫染色の実施および結果の判定が事前に予想したよりも煩雑であったために、やや遅れている。なお、全体の2割弱の症例については、症例を保有している医療機関の協力が得られないために、通常の組織診断は広島・長崎の腫瘍組織登録に提出されている標本で確定できたが、免疫染色のためのパラフィンブロックの借用ができないことが判明している。研究対象者についてHE染色標本による乳がんの確定診断が進行中であり、約900例について2人の病理医の診断が終了し、他の1人については約150例が終了した。免疫組織染色については試薬を購入して作業環境をセットし、対象となる症例のパラフィンブロックの収集を開始したところである。したがって、おおむね順調であると考えている。乳がん症例のHE染色標本による確定診断については、ほぼ全数を終了している。免疫染色に使用するパラフィンブロックの入手についても、ごく少数の医療機関の協力は得られていないが、すでに1500例中約900例の染色を終え、今後、残された症例のブロックを収集して免疫染色を行う予定である。免疫染色の判定についても、3人の病理医および担当の技師による援助を受けて、進める予定である。免疫染色およびその判定を、本年度上半期中に終了することができると見込んでいる。
爬虫類皮革の材質感生成モデルに関する基礎的研究

本研究では、コンピュータ・グラフィックス(CG)による爬虫類皮革の材質感表現のための基礎的な手法を検討することを目的とした。近年、CGによる自然物の表現手法の研究は盛んであるが、爬虫類などの生物の皮革の材質感表現に関する研究はほとんど行われていない。爬虫類皮革はハンドバックやベルトなどの工業製品として身近に利用されており、これらをCGにより表現可能とすることは、製品デザインにおいて画期的な技術となり得る。本研究では、皮革の平面特徴である鱗模様をボロノイ分割により表現し、更にベジエ曲線によりその立体形状を与えることにより、CGによる爬虫類皮革の材質感表現の基礎的手法の確立を目指した。具体的な研究実績を以下にまとめる。(1)平面特徴爬虫類皮革の鱗模様をボロノイ分割による幾何学的手法を用いて表現した。この際、ボロノイ分割のシ-ドを正方格子、三角格子など様々な方法で配置し、更に自然な揺らぎをフラクタル手法により表現した。(2)断面形状上記(1)により決定した鱗の平面形状に3次ベジエ曲線により、鱗の断面形状を与えた。3次ベジエ曲線はその制御点により形状が変化するため、コンピュータ画面上で最適な立体形状になるように、対話的に決定した。このため、対話型編集機構を構築した。(3)製品デザインへの適用可能性確立したCGモデルをハンドバックやベルトなどの皮革製品にテクスチャ・マッピングすることで本手法の製品デザインへの適用可能性を評価した。CGによる質感表現法の確立は、生物の分野ではまだその緒についたばかりであり、本研究はCGによる皮革表現の基礎となるものと期待される。今後は、しわを含むダイナミックな皮革の質感表現を目指していく予定である。
時間スケールの異なる海面変化が護岸の高波による地盤不安定化に与える影響評価

本研究課題では,高波で被災する護岸について遠心模型実験や有限要素解析FEM,個別要素解析DEMといった数値解析を適用して,地盤に起因する被災のメカニズムを解明する。また,海面上昇に影響を受ける地盤内の水位が地盤の不安定化に及ぼす影響を評価する。特に,台風等による高潮と地球温暖化による海面上昇のように,時間スケールの異なる海面上昇の影響を明らかにする。最後に,地盤の不安定化メカニズムや水位が不安定化に与える影響を踏まえて,対策手法を検討する。平成30年度までに,護岸近傍に設置した造波装置および比較的短い水路によって,遠心力場で非線形性の強い波を再現する方法について検討した。また,造波板をコンピュータ制御で任意に動かすことで,不規則波を作り出すことに成功した。流体解析も利用し,発生した波の妥当性について検証した。さらに,地盤の不飽和状態を把握することを目的として,地盤のサクションを計測する手法についても確立した。これらに加えて,遠心模型実験によって護岸の破壊実験を実施し,その破壊特性を把握した。令和元年度も,引き続き遠心模型実験を実施し,波による護岸の破壊特性を検討していく。その中では,水位条件を変化させた実験を実施し,それが地盤の不安定化に及ぼす影響についても検討する。解析的なアプローチとしては,FEMについてはコードの作成を,DEMについては浸透力の変動による地盤のゆるみの検討を引き続き行っていく。流体解析も利用しながら,遠心力場での波の再現やその特性の把握を行えた。また,護岸の破壊実験にも成功しており,概ね当初の予定を達成できたと考えている。令和元年度には,成果をさらに高めるために,水位条件を変えた護岸の破壊実験を行っていく。FEMやDEMの検討については,年度がまたがる検討であるため,達成度を述べるのは難しいが,概ね予定どおり進んでいると考えている。平成30年度までに,護岸近傍に設置した造波装置によって,遠心力場で非線形性の強い波を再現する方法について検討した。また,造波板を任意に動かすことで,不規則波を作り出すことに成功した。これらに加えて,遠心模型実験によって,護岸の破壊実験を実施した。今後,水位条件を変えた護岸の破壊実験を遠心力場で実施していき,被災メカニズムの解明と海面上昇が破壊特性に与える影響について明らかにしていく。FEMやDEMなどの数値解析とも連携し,被災メカニズムについてより詳細に検討を進める。本研究課題では,高波で被災する護岸について遠心模型実験やFEM・DEMといった数値解析を適用して,地盤に起因する被災のメカニズムを解明する。平成29年度には,遠心力場で非線形性の強い波を再現する方法について検討した。検討では,遠心力場において波を作り出し,流体解析の結果と比較することで,その妥当性を明らかにした。また,流体解析において,長尺と短尺の前浜での砕波の状況を比較し,短尺の前浜で実施した遠心模型実験での波の特性について調べた。ただし,波の非線形挙動は複雑であり,当該年度においては十分な成果が得られなかったために,この点について平成30年度も補足的に検討を続ける。波の再現に加えて,地盤の不飽和状態の計測方法についても検討を行った。間隙水圧計にあらかじめ正圧をかけておくことで,差圧からサクションを測定できることを明らかにした。これによって,遠心力場において波が来襲する護岸の地盤の不飽和状況を把握することが可能となり,平成30年度の実験で利用していく。FEMコードの作成については,その構想についてとりまとめたところである。平成30年度において,引き続き作成を行っていく。DEMにおいては,浸透力の変動による地盤のゆるみの検討を行ったが,浸透力の取り込みについて試行錯誤が続いている。平成30年度において,引き続き検討を続けていく。遠心力場での波の再現については,波を作り出せることを確認し,その特性も把握できたため,概ね当初の予定を達成できたと考えている。平成30年度には,成果をさらに高めるために,補足的検討を行う。不飽和状態の計測方法については,計測方法を考え,計測できることを確認できたため,当所の予定を達成できた。

また,造波板をコンピュータ制御で任意に動かすことで,不規則波を作り出すことに成功した。流体解析も利用し,発生した波の妥当性について検証した。さらに,地盤の不飽和状態を把握することを目的として,地盤のサクションを計測する手法についても確立した。これらに加えて,遠心模型実験によって護岸の破壊実験を実施し,その破壊特性を把握した。令和元年度も,引き続き遠心模型実験を実施し,波による護岸の破壊特性を検討していく。その中では,水位条件を変化させた実験を実施し,それが地盤の不安定化に及ぼす影響についても検討する。解析的なアプローチとしては,FEMについてはコードの作成を,DEMについては浸透力の変動による地盤のゆるみの検討を引き続き行っていく。流体解析も利用しながら,遠心力場での波の再現やその特性の把握を行えた。また,護岸の破壊実験にも成功しており,概ね当初の予定を達成できたと考えている。令和元年度には,成果をさらに高めるために,水位条件を変えた護岸の破壊実験を行っていく。FEMやDEMの検討については,年度がまたがる検討であるため,達成度を述べるのは難しいが,概ね予定どおり進んでいると考えている。平成29年度には,遠心力場で非線形性の強い波を再現する方法について検討した。波の非線形挙動は複雑であり,当該年度においては十分な結果が得られなかったために,この点について今年度も補足的に検討を続ける。それに続いて,遠心力場で波浪に対する地盤を含む護岸の安定性について検討する。遠心力を付加することで実物スケールの護岸での地盤の応力状態を再現する。実験では,間隙水圧やサクションなどを計測することに加えて,波と地盤の挙動観察として画像解析技術も利用していく。Ngの遠心加速度場では波の時間相似比は1/Nとなるために,遠心力場で作動する高速度カメラを利用して波と地盤の動きを撮影する。撮影した画像にPIV手法を適用し,波と地盤の変形挙動を可視化することに取り組む。平成29年度に続き,FEMコードの作成を続け,その後,遠心模型実験のシミュレーションを行う。FEMコードの作成おいては,研究協力者にも相談しながら,作業を進める。DEMにおいては,浸透力の変動による地盤のゆるみの検討を続ける。平成30年度までに,護岸近傍に設置した造波装置によって,遠心力場で非線形性の強い波を再現する方法について検討した。また,造波板を任意に動かすことで,不規則波を作り出すことに成功した。これらに加えて,遠心模型実験によって,護岸の破壊実験を実施した。今後,水位条件を変えた護岸の破壊実験を遠心力場で実施していき,被災メカニズムの解明と海面上昇が破壊特性に与える影響について明らかにしていく。FEMやDEMなどの数値解析とも連携し,被災メカニズムについてより詳細に検討を進める。
オレフィン類の工業的ヒドロエステル化反応

ビニルアレーンのヒドロエステル化反応は、ナプロキセンなどのプロピオン酸系消炎鎮痛剤の前駆体を一段階で合成できる重要な反応であるが、一般に反応条件が過酷であり、位置選択性およびエナンチオ選択性を制御する必要があるため、難しい反応といえる。これまでに、パラジウム触媒を用いたビニルアレーンのヒドロエステル化反応において、メンチルジフェニルホスフィン(MDPP)やジシクロヘキシルフェニルホスフィン(Cy2PPh)を配位子とすると、強酸などの添加物を加えることなく、20気圧、50°Cという穏和な条件下、ほぼ完全な位置選択性を伴って分岐エステルを収率よく得られること、また配位子のリン上にAr基として軸不斉をもつビナフチル基を導入しすると、不斉誘起がみられることなどを明らかにしてきた。本年度はこのビナフチル誘導体の配位子について、設計および合成を行い、不斉ヒドロエステル化反応を検討した。種々の-ビナフチルジアルキルホスフィン配位子を合成し、反応条件も含めて探索した。触媒として塩化パラジウム、2-ビナフチルジシクロペンチルホスフィンの2'位の置換基がアルコキシ基のものを用い、ベンゼン-メタノール溶媒中、2-メトキシ-6-ビニルナフタレンのヒドロエステル化反応を30気圧、40°Cで行ったところ反応は完全な位置選択性をともなって進行し、特にアルコキシ基がt-BuOのとき、得られるナプロキセンメチルエステルのエナンチオンマー過剰率は最高の51%を認めた。以上のようにこれらの検討結果により、これまでの触媒系にくらべ、活性および位置選択性が非常に高く、またエナンチオ選択性も中程度の触媒系を見いだすことに成功した。
複数の転写活性化領域による選択的遺伝子制御とその破綻による白血病発症機構の解析

GATA1は赤血球・巨核球分化に重要な転写因子であり、アミノ末端とカルボキシル末端に二つの転写活性化領域(N-TAD、C-TAD)をもつ。N-TADの欠失が、ダウン症患児における急性巨核芽球性白血病にかかわっていることがわかっている。N-TADとC-TADをそれぞれ欠失したトランスジェニックマウス系統の解析から、N-TADおよびC-TADの両方が胎児肝造血に重要であるが、一方の転写活性化領域の機能欠失が他方の転写活性化領域の機能増強により代償できること、この代償機構は赤血球系と巨核球系で異なっており、TMDの発症には転写活性化領域欠失による転写不均衡が一因となっている可能性を見いだした。GATA1は赤血球・巨核球分化に重要な遺伝子の発現を包括的に制御する転写因子であり、その機能異常は2系列の白血病を引き起こす。GATA1の発現低下によるマウスモデルでは、c-Kit陽性の赤芽球性白血病を発症する前癌病態を構成する一方で、ダウン症患児においては、GATA1遺伝子の変異によりアミノ末端転写活性化領域(N-TAD)の欠失した短型GATA1が発現し、急性巨核芽球性白血病の前癌病態(一過性骨髄増殖性疾患:TMD)を構築することがわかっている。GATA1にはN-TADの他に、カルボキシル末端側にも転写活性化領域(C-TAD)が存在し、個体造血系ではそれぞれの転写活性化領域を使い分けて複数の標的遺伝子を制御している。本申請研究により、N-TADとC-TADをそれぞれ欠失した複数のトランスジェニックマウス系統を作成し、どちらの転写活性化領域を欠失したGATA1変異体は、内在性のGATA1と同程度の発現量程度では、胎児期造血を十分に支持できないことを見いだした。また、いずれの欠失によっても、赤血球造血の遅延と巨核球前駆細胞の過剰増殖の表現系型を引き起こした。一方、大量のGATA1変異体を発現させることにより、いずれの転写活性化領域を欠失しても、胎児赤血球造血を代償することができた。一方、大量のN-TAD欠失GATA1変異体を発現させても巨核球前駆細胞の過剰増殖を引き起こしたが、大量のC-TAD欠失GATA1変異体を発現させると巨核球系の表現型は消失した。このことは、N-TADおよびC-TADの両方が胎生期造血に重要であるが、一方の転写活性化領域の機能欠失が他方の転写活性化領域の機能増強により代償できること、この代償機構は赤血球系と巨核球系で異なっており、TMDの発症には転写活性化領域欠失による転写不均衡が強く影響することが一因となっている可能性を示唆している。本年度は、N-TADとC-TADをそれぞれ欠失した複数のトランスジェニックマウス系統を作成し、どちらの転写活性化領域を欠失したGATA1変異体は、内在性のGATA1と同程度の発現量程度では、胎児期造血を十分に支持できないことを見いだした。Rbとの結合に重要なアミノ酸領域を欠失した内部欠失型GATA

1変異体によるTMD症例を見いだし、また、内部欠失型GATA1変異体が巨核球前駆細胞の増殖抑制に機能しないことを実験的に明らかにしたことから、おおむね順調に進展していると考える。ヒト症例で見いだされたRbと結合できない内部欠失型GATA1変異体や、Rb結合配列に変異を導入して人工的に作出した変異体を発現するトランスジェニックマウスを用いて、ヒトTMDモデル系を作成する。本モデル系を用いて、TMDの発症機構について、分子生物学的解析を行う。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額と合わせ、分子生物学的解析試薬や、血液学的解析、マウス個体解析に用いる試薬を購入し、研究遂行のために使用する予定である。また、マウス維持費として使用する。さらに、本成果の学会発表や研究論文投稿にかかる費用に充当する。
細胞色素上皮における細胞内情報伝達系と細胞骨格

実験1.家鶏の培養網膜色素上皮細胞をイソプロテレノール、フォルスコリンで刺激すると濃度依存性にcAMPが増加した。しかし、プロテインキナーゼCの活性化剤であるフォルボールエステルでcAMPは変化しなかった。網膜色素上皮細胞をフォルボールエステルで前処置すると、イソプロテレノール、フォルスコリンによるcAMP産生が抑制された。網膜色素上皮細胞において、プロテインキナーゼCはアデニレートサイクラーゼ-cAMP系を抑制すると考えられる。実験2.家鶏の培養網膜色素上皮細胞を微小管の重合阻害剤であるコルヒチン存在下で培養すると微小管が脱重合することを間接蛍光抗体法で確認した。コルヒチンで微小管を脱重合させるとイソプロテレノールによるcAMP産生が有意に上昇したが、フォルスコリンでは変化しなかった。カルバコールではlP_3の産生量は上昇傾向を認めたが有意差はなかった。微小管の脱重合はアデニレートサイクラーゼ-cAMP系を促進すると考えられる。実験3.カルシウム動員系、アデニレートシクラーゼ-cAMP系、細胞骨格(微小管、微細繊維)系に作用する薬剤が培養網膜色素上皮細胞の貪食能に対する影響を調べた。培養細胞をA23187、dibutyryl cAMP、サイトカラシンE、コルヒチンで処理し、1.09μmのラテックス粒子の細胞内への取り込み量の変化を調べた。24時間の培養細胞の貪食能はdibutyryl cAMP、サイトカラシンE、コルヒチン処理で濃度依存性の低下がみられた。アデニレートシクラーゼ-cAMP系、細胞骨格系は、網膜色素上皮の貪食能に関与していると考えられる。1.培養網膜色素上皮細胞におけるプロテインキナーゼCのアデニレートサイクラーゼ-cAMP系への影響家鶏胚培養網膜色素上皮細胞をイソプロテレノール、フォルスコリンで刺激したところ、濃度依存性にcAMPは増加した。一方、プロテインキナーゼCの活性化剤であるフォルボールエステルの負荷では、cAMPは変化しなかった。フォルボールエステルの前処置で、イソプロテレノール、フォルスコリンのcAMP産生は共に抑制され、イソプロテレノールでその抑制効果が高かった。2.培養網膜色素上皮細胞の微小管の脱重合がcAMP,IP_3産生能におよぼす影響家鶏胚培養網膜色素上皮細胞を微小管重合阻害剤であるコルヒチン存在下で培養すると微小管が脱重合することを間接蛍光抗体法で観察した。コルヒチンで微小管を脱重合させると、イソプロテレノールでのcAMP産生能は有意に上昇したが、フォルスコリンでのcAMP産生能は有意差はなかった。微小管の脱重合で、カルバコール刺激でのIP_3産生能は上昇傾向を認めたが有意差はなかった。培養網膜色素上皮細胞でプロテインキナーゼCはアデニレートサイクラーゼ-cAMP系を抑制すると考えられたが、プロテインキナーゼCがアデニレートサイクラーゼ-cAMP系を構成する受容体、G蛋白、アデニレートサイクラーゼのどの部分に作用し、抑制効果が出現しているのかは不明である。また、微小管の脱重合は、培養網膜色素上皮細胞の情報伝達系に影響を与える可能性があると考えられた。カルシウム動員系,アデニレートシクラーゼ-cAMP系,細胞骨格(微小管,微細線維)系が,網膜色素上皮細胞の貪食能におよぼす影響を検討した。家鶏胚の初代培養網膜色素上皮細胞を用い,1.09μmのラテックス粒子の細胞内への取り込みを貪職能とした。カルシウム動員はA23187処理で,アデニレートシクラーゼ-cAMP系はdibutyryl cAMP処理で,網膜色素上皮細胞の貪食能の変化を調べた。

また,培養細胞の微小管はコルヒチンで微細線維はサイトカラシンEで脱重合することを蛍光抗体法で確認した後に,コルヒチン,サイトカラシンEで処理した網膜色素上皮細胞の貪食能の変化を調べた。培養網膜色素上皮細胞の貪食能は,ラテックス粒子添加後6時間から上昇し始め,48時間以降緩やかになった。A23187処理では有意な貪食能への影響はみられなかった。dibutyryl cAMP処理では,10^<-4>,10^<13>Mで有意差を認めた。10^<-6>-10^<-4>MのサイトカラシンE,10^<-6>,10^<-5>Mのコルヒチンの前処置は網膜色素上皮細胞の貪食能を有意に低下させた。培養網膜色素上皮細胞においてアデニレートシクラーゼ-cAMP系と細胞骨格系は,貪食能に有意な影響を及ぼすと考えられる。しかし,貪食作用には認知,取り込み,細胞内移動などの課程があり,アドニレートシクラーゼ-cAMP系,細胞骨格系がどのような機序で貪食能に影響を与えたかは不明である。網膜色素上皮細胞は,生理的に視細胞外節を貪食しているが,これまで,微小管や微細線維が取り込みや細胞内移動に関与している可能性が報告されているが,今後,情報伝達系と細胞骨格系との関係を調べていきたい。
音響的手法による微粒子分散複合材料の階層構造の解析

本年度はPVCをマトリクス材とした微粒子分散複合材料について、超音波顕微鏡および光学顕微鏡を用いてミクロ構造と音響特性の解析を行った。分散質はガラスビーズ、炭酸カルシウムを用いた。光学顕微鏡および超音波顕微鏡によるモルフォロジーの観察からPVC樹脂は成型時の圧力、温度によってWell-dispersed structure, Pseudonetwork structure, Flocculated structureの3種類の凝集状態が異なる構造を持つことが明らかになった。また、ガラスビーズ、炭酸カルシウムを分散させたPVC樹脂材料においても同様の構造が確認できた。超音波顕微鏡のBスコープから得られるVz曲線を低デフォーカス領域で解析することで、漏洩擬似縦波(LSSCW)の音速度測定範囲を100μm以下にすることができた。PVC樹脂材料および微粒子分散PVC材料において、PVCマトリクス部のLSSCWの音速度を測定したところWell-dispersed structure部に比べFlocculated structure部が小さかった。電子顕微鏡によるPVCグレインの観察結果を踏まえるとWell-dispersed structure部は成型時にPVCグレインが崩壊した後に再形成された部分で、Pseudonetwork structure部はグレイン粒子の崩壊が未完全なまま再形成された部分、そしてFlocculated structure部はグレイン粒子が崩壊せずに凝集した部分であることが明らかになった。
iPS細胞から誘導した気管支肺胞幹細胞は障害肺の修復を加速させる

本研究の最終的な目的は、気道上皮の局所幹細胞である気管支肺胞幹細胞(Bronchioloalveolar stem cells; BASCs)をiPS細胞から分化・誘導させ、障害肺に気道内投与することで修復を促進させることであった。Driscollらのプロトコール(Method Mol Biol)に準じたマウス肺からのBASCsの単離・回収は既報告の結果を再現できるものであった。LPS誘導肺障害モデルへの気道内投与にて生着を確認することができた。同時にマウスiPS細胞からのBASCsへの分化・誘導に関しては,極めて手技の確立に難渋したが,Zhouらのプロトコール(Stem Cells Translational Medcine 2014)を参考にして,feeder細胞存在下で分化・誘導に成功した。FACSにて分化・誘導させた全細胞の約9%がCCSP+/SP-C+のBASCsであった。既報告では、表面マーカーSca-1+/CD45-/CD31-の細胞群がBASCsでもあり、同様にFACSを行い、同程度の割合であったことを確認することができた。気道上皮障害モデルはナフタレンを用いた。ナフタレンを腹腔内投与することでマウス細気管支上皮の多くを占めるクラブ細胞が選択的に障害される。BASCsはクラブ細胞に分化することが知られており、ナフタレン気道障害モデルに対してマウスiPS細胞から誘導したBASCsを気道内投与したところ、iPS細胞由来のBASCsが生着することを確認することができた。次いで、コントロールとして使用したDMEM培地を気道内投与したマウスと比べると気道上皮の修復が促進されていることをH-E染色・CCSP免疫染色にて確認することができた。一方で、LPS障害肺モデルでは、BASCsを投与しても有意差をもって修復を促進するという結果は得られなかった。まず,目的の細胞ソースである気管支肺胞幹細胞(BASCs)の単離から行った.Driscollらのプロトコール(Method Mol Biol)に準じてマウス肺からの原始細胞の採取を行い,手技はおおよそ確立することができ,マウス1匹あたりから約1.0×106個の原子細胞を安定して採取することができるようになった.さらに目的の細胞であるBASCsをFACSにてソーティングし,Sca-1(+)/CD31(-)/CD45(+)の細胞群であるBASCsの回収を行った.プロトコールによると通常1.02%程度のBASCsを回収することができると報告されているが,われわれは0.7-1.0%程度のBASCsを回収でき,ほぼ再現性の高い結果を得ることができた.さらに,回収したBASCsと思われる細胞群に対して,CCSP/Sftpcの免疫染色を用いてvalidationを行うために,セルブロックを作成した.回収したBASCsをマウスの気管内に投与するための投与経路としてマウスの気管切開を行い,極細径のチューブを留置することにも成功し,気管切開の術後も安定した生存を得ることができた.次いで,Naphthalene誘導終末細気管支障害モデルの作成を試みた.8-12週齢のB6マウスにNaphthaleneを200mg/kgを腹腔内投与し,経時的に観察し,投与後2日目でH-E染色で終末細気管支領域の気道上皮細胞が広汎に脱落し,気道上皮の障害を確認することができ,その後投与7・14日目と経時的に修復されてくることを確認した.同時にマウスiPS細胞からのBASCsへの分化・増殖に関しても取り組んでいる途中で,現時点ではフィーダー細胞を使用してマウスiPS細胞の増殖・分化を経時的に確認しつつ,条件設定を行っている段階である.マウス肺からの気管支肺胞幹細胞(BASCs)の単離,障害マウスモデルの作成は順調に進んでいる.しかしながら,終末細気管支障害モデルへのBASCsの投与による生着を確認するまでには現時点では至っていない.BASCsが生体肺内でかなり少ないpopulationであること,また障害モデルへの気管内投与の手技確立に時間がかかることが要因として挙げられる.同時に進めているマウスiPS細胞からのBASCsの分化・誘導に関しては,これまで当教室ではiPS細胞の取り扱い経験がなかったため,手技を習得し,実践するのにかなりの時間を要したことが要因として挙げられる.前年度同様、目的の細胞ソースである気管支肺胞幹細胞(BASCs)の単離実験を継続した.Driscollらのプロトコール(Method Mol Biol)に準じたマウス肺からのBASCsの単離・回収はおおむね安定してできるようになっている.Naphthaleneを用いたマウス終末細気管支モデルを作成し,経気道的にBASCsを投与し,ドナー由来のBASCsがレシピエントの末梢気道に生着することを確認できた.しかしながら,修復の有無を経時的に確認する段階において,蛍光顕微鏡を用いた形態的な評価は行うことができたが,数値化できるまでには至っておらず,モデルの数を増やして検討しているところである.同時並行で進めているiPS細胞からのBASCsへの誘導に関しては,これまで当教室ではiPS細胞の取り扱いに慣れていなかったこともあり,時間はかかったものの,線維芽細胞をフィーダーとしたマウスiPS細胞の安定した培養・継代の手技を確立することができるようになった.現在はできる限り手技をシンプルにするためにフィーダーフリーの培地によるiPS細胞の培養・継代の手技に取り組みながら,BASCsへの分化誘導実験の段階に入っている.

Zhouらのプロトコール(Stem Cells Translational Medcine 2014)を参考にしつつ,増殖因子の濃度や投与時期,また培地の条件等の確実な分化・誘導に向けた環境の条件設定を工夫しつつ試行錯誤している状況である.マウス肺からの気管支肺胞幹細胞(BASCs)の単離,障害マウスモデルの作成は順調に進んでいる.しかしながら,終末細気管支障害モデルへのBASCsの投与による生着を確認することができたが,まだ経時的な修復を数値化できるまでには至っていない.これは,Naphthaleneを用いたマウス終末細気管支モデルが侵襲度の高いものであると同時に,BASCsが生体肺内でかなり少ないpopulationであるため,十分なサンプル数で検討するためには細胞数を得るのに時間と多くのマウスを要することがあげられる.同時並行のマウスiPS細胞からのBASCsの分化・誘導に関しては,細胞の取り扱い手技の習熟度が遅かったこと,またBASCsへの分化・誘導するためのプロトコールの確立に時間がかかっていることがあげられる.前年度同様、目的の細胞ソースである気管支肺胞幹細胞(BASCs)の単離実験を継続した.Driscollらのプロトコール(Method Mol Biol)に準じたマウス肺からのBASCsの単離・回収はおおむね安定してできるようになっている.LPSを用いたマウス急性肺障害モデルを作成し,経気道的にBASCsを投与し,ドナー由来のBASCsがレシピエントの末梢気道肺胞レベルへの生着を確認することができた.しかしながら,修復の有無を経時的に確認する段階において,蛍光顕微鏡を用いた形態的な評価は行うことができたが,数値化できるまでには至っておらず,モデルの数を増やして検討しているところである.加えて,肺障害によるサイトカイン・ケモカインの状況に関しても進めている.同時並行で進めているiPS細胞からのBASCsへの誘導に関しては,極めて手技の確立に難渋したが,Zhouらのプロトコール(Stem Cells Translational Medcine 2014)を中心にいくつかのプロトコールを参考にしつつ試み,feeder細胞存在下でようやくpreliminaryな結果を得た.今後は誘導したBASCsを終末細気管支・肺障害モデルに投与することを念頭に置いているが,そのためには安定した手技の確立が急務であり,現在取り組んでいる.特にfeeder free化に成功すれば,本研究をさらに簡便に進めることができるため現在鋭意取り組んでいるところである.マウスiPS細胞からの気管支肺胞幹細胞(BASCs)への分化・誘導は,フィーダー細胞(線維芽細胞)存在下ではようやく安定した手技を確立できつつある.しかしながら,急性肺・末梢気道障害モデルへの投与に関してはまだ取り掛かれていないのが現状である.その理由として,フィーダー細胞を含むことによる煩雑さがあげられる.現在,feeder free化を進めており,うまくいきつつあるため,それが成功すればin vivoモデルへの投与実験に取り掛かれると考えられる.本研究の最終的な目的は、気道上皮の局所幹細胞である気管支肺胞幹細胞(Bronchioloalveolar stem cells; BASCs)をiPS細胞から分化・誘導させ、障害肺に気道内投与することで修復を促進させることであった。