hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
停止肝移植における低体温酸素化療法と肝動脈,上腸間膜動脈同時灌流摘出法の有効性

目的心停止後摘出肝の利用は提供臓器の有効利用の点から重要である。これまでに我々はブタ肝移植モデルを用いて、臨床における死戦期の状態により近づけるため低血圧を負荷した後に心停止させたドナーから摘出された肝臓に対して低温持続潅流保存法を行い、同所性肝移植後の移植片の機能発現における有用性について報告してきた。今回は保存肝のviabilityの判定を目的として、保存終了時の灌流液の逸脱酵素と保存肝血管抵抗を測定し、術後の肝機能と生存期間を比較したので報告する。対象と方法実験動物は体重25kg前後のブタを用いた。ドナーは全身吸入麻酔下に脱血し収縮期血圧を60mmHg前後に維持し60分間の低血圧負荷を加えた。その後さらに脱血して心停止させた群15例と、筋弛緩剤投与下に呼吸停止させた群5例を、4°CEuro-Collins液によりin situ coolingを行い、肝臓を含む諸臓器を摘出した。摘出された肝臓はLPS-II(日機装:非拍動流)を用いた低温持続灌流保存法により2時間保存した。(灌流液:Belzer's gluconate液1L。肝動脈より灌流。灌流圧:30もしくは60mmHg,灌流液温は8°C)。灌流保存後の保存液のAST,ヒアルロン酸(HRA)と、肝血管抵抗を測定した。レシピエントは、Bio-Pump(Bio-Medicus)を用いた体外環流下に自己肝を摘出し、同所性全肝移植を行った。移植後の評価項目として、手術終了時のAST, HRAを測定し、また48時間以上の生存率の検討と再灌流1時間後の肝生検の組織学的検討を行った。結果灌流保存液のAST, HRAと移植後のAST, HRAはいずれも相関関係を認め(R=0.64,p<0.01)、保存終了時の肝血管抵抗は術後のAST値と相関した(R=0.84,p<0.01)。また生存率を検討すると灌流保存中の逸脱酵素の値や肝血管抵抗が低いものほど予後が良好であった。結語心停止後摘出肝に対しては、低温持続潅流保存法を行うことによって、移植後の機能発現や予後が予測されると思われた。肝動脈より灌流。1)実験動物:体重2025kgの同腹ブタをドナーおよびレシピエントとして使用した。2)ドナー手術:ドナーは臨床における死戦期に近似させるため、全身麻酔下にroom airの呼吸器管理のもと、脱血による低血圧(収縮気圧60mmHg)を1時間維持した後に呼吸器を停止し、心停止を待ち肝臓を摘出した。以下3群に分けて比較検討した。I群(Control群):心停止後、右外腸骨動脈より大動脈内に留置したカテーテルから直ちに4°Cラクテートリンゲル液を30ml/min/kgの流量で注入し、30分間の死体内冷却を行った後、肝臓を摘出した。II群(低体温群):

あらかじめ大動脈内にダブルバルーンカテーテルを、大静脈内に胸腔内留置用カテーテルを留置市、両カテーテルをpercutaneous cardio pulmonary suport(PCPS:デルフィン^<TM>テルモ社)に接続し、低血圧負荷期より流量30ml/min/kgで34°Cの低温化を行う。心停止後は両カテーテルのバルーンをそれぞれ膨らませた後回路内の血液を4°Cラクテートリンゲル液に置換し、30分間の死体内冷却を行った後、肝臓を摘出した。III群(低体温群+酸素化群):上記II群のPCPS回路に人工肺を加え、酸素化行った。3)レシピエント手術:ドナーと同様の麻酔下にレシピエントは、左外頸静脈,左外腸骨静脈,脾静脈にチューブを挿入し、Bio-PumpTM(Bio-Medicus社)を用いた体外循環のもと自己肝を摘出し、同所性全肝移植を行った。4)検査項目:各群n=5とし、それぞれ移植前,再灌流後30分,6時間後,12時間後,24時間後,48時間後に採血を行い、AST,ALT,LDH,ヒアルロン酸,D-Bil/T-Bil比,動脈血ケトン体比,IL-1を測定した。ドナーより摘出時と保存終了時の肝組織をサンプリングし肝組織ATP量を測定し比較検討した。それぞれ肝移植後1時間目に肝生検し光顕,電顕像を比較検討した。現在以上の項目について研究成果をまとめている。(対象と方法)1)実験動物:体重2025kgのブタをドナーとして使用した。2)ドナーは臨床における死戦期に近似させるため、全身麻酔下にroom airの呼吸器管理のもと、脱血による低血圧(収縮気圧60mmHg)を1時間維持した後に呼吸器を停止し心停止させた。I群(Control群):心停止後、右外腸骨動脈より大動脈内に留置したカテーテルから直ちに4°Cラクテートリンゲル液を30ml/min/kgの流量で注入し、30分間の死体内冷却を行った後、肝臓を摘出した。II群(低体温群):あらかじめ大動脈内にダブルバルーンカテーテルを、大静脈内に胸腔内留置用カテーテルを留置し、両カテーテルをpercutaneous cardio pulmonary suport(PCPS:デルフィンTMテルモ社)に接続し、低血圧負荷期より流量30ml/min/kgで34°Cの低温化を行う。(結果)II群モデル作成において、ブタを低血圧,低体温負荷を加えた時の安定した循環動態の維持が困難であり施行した5例のうち4例が1時間の負荷期を満たさずに心停止してしまったことから、予定したIII群(低体温群+酸素化群:II群のPCPS回路に人工肺を加え酸素化を行う群は施行せずに、低血圧負荷の後、心停止後温阻血負荷を30分加えたモデルに対し、低温持続灌流保存法を行った後に同所性肝移植を行い、保存液内の逸脱酵素や灌流中のグラフト血管抵抗と移植後のトランスアミナーゼとの関係から同法の有用性について検討する実験を行った。その結果、n=20において灌流保存液のAST,HRAと移植後のAST,HRAはいずれも相関関係を認め(R=0.64,p<0.01)、保存終了時の肝血管抵抗は術後のAST値と相関した(R=0.84,p<0.01)。また生存率を検討すると灌流保存中の逸脱酵素の値や肝血管抵抗が低いものほど予後がよい傾向があった。以上から心停止後摘出肝に対しては、低温持続潅流保存法を行うことによって、移植後の機能発現や予後が予測されると思われた。
ヘリウム誘導結合プラズマ質量分析に関する研究

平成14年度は昨年度に引き続き,プラズマ生成部の改良などを行った。これらの研究の実績は以下の通りである。1.空冷トーチを用いたプラズマ生成ヘリウムICPは高いイオン化能力を持つにも関わらず,現状では一部の元素を除きアルゴンICPの性能には及ばない。その原因のひとつは,高温高密度なブラズマが生成されていないことにある。ヘリウムはアルゴンよりも熱伝導が良いので、同じ入力電力においても熱が外部に拡散するためトーチにかかる熱負荷が大きくなる。したがって,これまでのヘリウムICPでは高入力電力での運転は困難であり,本装置では0.65kW程度が限界である。これに対し,本研究では放電管の外側にトーチ冷却のための圧縮空気の流路を付加した空冷トーチを作成し,プラズマの生成実験を行った。そして,入力電力1.9kWを印加することが可能となった。さらに,この空冷トーチにパルス変調電力を適用した。その結果,プラズマ維持電力0.8kWに対し,ピーク電力3kWを印加することができた。そのときの発光強度は,パルスを印加しないときと比較して2倍程度であった。2.トーチ改良によるプラズマの安定化ヘリウムはアルゴンよりも動粘性係数が大きく,トーチ内壁に拾って形成される旋回気流が減衰しやすいので、気流による安定化効果を得るには工夫が必要であり,これまでの研究では,旋回気流の流速を高めることにより大気圧においてもヘリウムICPが生成可能となっていた。本研究では,さらに流れの均一性にも着目し,従来は1個であったガス導入口を2個に増やし,それらを対称に配置した。その結果,1割から2割程度のガス消費抑制効果があった。また,高速度ビデオなどによりプラズマの回転数を測定したところ,同一のガス流量および旋回気流の初速度においても,ガス導入口が2個の方が回転数が多く,気流による安定化効果が強いことが確認された。
市街地の鳥類の巣に生息する昆虫相の解明

市街地で繁殖するスズメ、ツバメ、コシアカツバメおよびシジュウカラの巣を調査した。スズメの巣は秋田県の3巣、茨城県の3巣および東京都の3巣を、ツバメは大阪府の7巣を、コシアカツバメは京都府の9巣を、シジュウカラは兵庫県の2巣箱と愛知県の1巣箱を調査できた。スズメの巣からは、多数のイガ、コメノシマメイガ、ヒメカツオブシムシおよびシロオビカツオブシを確認した。ツバメの巣からは、多数のイガとナガノミ類の1種を、コシアカツバメの巣からは多数のイガ、ウスグロイガ、コメノシマメイガおよびナガノミ類の1種を確認した。シジュウカラの巣からはフタモンヒロズコガとウスグロイガを確認した。コシアカツバメの巣からのウスグロイガとコメノシマメイガ、シジュウカラからのフタモンヒロズコガの記録は初めてである。市街地の鳥類の巣には、多数の衣類や食品を加害する家屋害虫が生息繁殖していることが確認され、鳥類の巣はこれら害虫の野外における重要な発生源であり、巣と家屋内の間の害虫の移動が推察された。
高血圧の成因におけるカルシウムの役割に関する研究

高血圧の成因におけるカルシウム(Ca)の役割および高血圧におけるCa代謝異常、経口Ca負荷時の隆圧について以下の知見を得た。血管収縮へのミオシン軽鎖(MLC)リン酸化の関与、キナ-ゼIIの中枢性血圧調節を明らかにした(日高)。昇圧物質による収縮機構へのlP_3産生、MLCリン酸化反応の関与、Cキナ-ゼによるlP_3によるCa動員の抑制、細胞内Ca^<2+>の上昇によるPGl_2やEDRFの作用発現への関与、Ca貯蔵部位におけるCa再充填機構を明らかにした(藤田)。細胞膜Ca^<2+>pump-ATPaseが、G-kinaseとC-kinaseにより間接的に活性化されることを示した(今井)。アンジオテンシンIIやバゾプレッシンは、lP_3を産生し細胞内Ca^<2+>を動員するが、同時にホスホリパ-ゼA_2の活性化によりPGl_2を生成し、血管収縮反応を一部抑制することを示した(吉永)。エンドセリンは、SRからのCa動員による一過性の細胞内Ca^<2+>濃度の上昇とCa^<2+>流入による持続性の細胞内Ca^<2+>上昇を引き起こした。また、G蛋白を介しphospholipase Cを活性化しlP_3及び1、2-diacylglycerolを産生することが明らかとなった(山下)。高血圧自然発症ラット(SHR)の腸間膜動脈でCキナ-ゼを修飾するカルパイン活性の上昇がみられ、情報伝達系の異常を介し高血圧発症への関与を示した(岸)。SHR、DOCA食塩高血圧ラット、2腎1クリップ型高血圧ラットの経口Ca投与による隆圧への血管反応性減弱の関与を明らかにした(猿田)。SHRでは、経口Ca負荷により血管反応性、血小板内遊離Ca濃度は低下、赤血球膜流動性は改善し、隆圧機序にCa-handlingの改善が示唆された(増山)。SHR、Dahl食塩感受性ラットの経口Ca負荷による隆圧へのレニン・アンジオテンシン系の関与が考えられた。本態性高血圧患者では、ビタミンD代謝異常があり、食塩負荷時の昇圧への関与が示唆された(尾形)。以上、血管収縮機構におけるCaの関与および高血圧におけるCa代謝異常・経口Ca負荷による隆圧機序がより明らかとなった。初年度はCaと筋収縮機構についての基礎的な研究と高血圧におけるCaの関与について検討した.受容体刺激時のCa動員と収縮機構との関連については,ラット培養血管平滑筋細胞を用いてbradykinin刺激時のprostagiandin(PG)合成には細胞内のCa増加を伴うこと(吉永),血管平滑筋収縮機構にはイノシトールリン脂質(Pl)応答,〔Ca^<++>〕i濃度の上昇,ミオシン軽鎖の燐酸化が相互に関連していることを明らかにした(藤田). Pの代謝過程において活性化されるCキナーゼは,ミオシン軽鎖を燐酸化し,血管平滑筋の収縮に対し抑制的に働くことを示した(日高).細胞内Ca濃度の調節機序に関し,培養血管平滑筋においてもNaーCa交換系が存在し,ある条件下ではCa流入系としと作動することを明らかにした(尾形).ブタ冠動脈および大動脈から2種類の細胞膜高親和性Caー

ATPaseを精製し,その1つが従来のものとも異なることを示した(今井). Ca情報の伝達に関与するcalmodulin(CaM)につき,高血圧自然発症ラット(SHR)ではCaM偽遺伝子(λSC8)の異常と脳の可溶分画中のCaM量が高血圧の発症に伴い減少していることを明らかにした(曽我部).腸間膜動脈灌流標本を用いた実験からSHRの高血圧発症初期には交感神経終末・血管平滑筋においてCaーCsM系の関与が大きいことを明らかにした(増山).個体のCa代謝の面からは,高血圧発症前のSHRでは腎でのVit.D活性化の亢進がみられ,高血圧発症後のSHRでは, PTHに対するVit.D上昇の低下があることを示した(曽我部).高血圧家族歴のある若年者境界域高血圧では,血管壁のCa・Mg代謝異常のある可能性が示された(山下).本態性高血圧および実験高血圧ラットにCaを投与し血圧下降と他の内分泌因子との関連を検討した(猿田).さらに,本研究班の協同研究としてCa経口投与による降圧の機序および本態性高血圧患者におけるCa代謝異常の有無についてCaの血管収縮機構の異常とともに研究を進行中である.第2年度は、Caと筋収縮機構についての基礎的な研究と高血圧におけるCaの関与についての研究を初年度に引き続き行なった。ミオシン軽鎖キナーゼ(MLCK)阻害薬(ML-9)は、種々のアゴニストによる血管収縮をMLCのリン酸化反応とともに抑制し、平滑筋組織レベルにおいてもMLCリン酸化反応は収縮刃口に必須であることを示した(日高)。エンドセリンは、一過性の細胞内Ca動員とそれに続く持続的な細胞外Ca流入により細胞内遊離Caの増加をもたらすことを明らかにした(山下)。バゾプレッシン、ブラジキニンはイノシトールリン脂質回転、細胞内Ca、プロスタグランジン(PG)系に影響を与え、これらの相互作用により、血管平滑筋作用をもたらす可能性を考えた(吉永)。血清由来成長因子であるEGF、PDGFの平滑筋細胞増殖機構には、Ca-calmodulin依存性MLCKおよびC-kinaseの活性化が重要であることを示した(藤田)。ブタ大動脈細胞膜分画のCa-ATPaseは、C-kinase、calmodulin、G-kinaseにより活性化されることを示された(今井)。幼若高血圧自然発症ラット(SHR)腸間膜血管床のnorepinephrine (NE)に対する血管反応性亢進にはC-kinaseの関与が大きいことが示唆された(岸)。SHRは1,25(OH)_2D_3に拮抗作用を有する23(s)25(R)ー1d、25(OH)_2D_3-26、23-lactoneを投与したが、血圧、体重、心拍数に変化を認めず、内因性1.25(OH)_2D_3は高血圧の発症には直接影響を及ぼさないと考えられた(尾形)。SHRはCa負荷により血圧下降、血小板内遊離Caの低下傾向、上腸間膜動脈の外因性NEへの反応性低下を示し、細胞内遊離Caの低下が血管反応性の減弱に関与している可能性が考えられた(増山)。血圧や脈拍など血行動態に影響を与えない量のMgによっても尿中Ca排泄、PRAの増加、尿中PGE_2の増加傾向が認められることを示した(猿田)。以上、Caと血管収縮機構に関し分子レベルでの機構がより明らかにされるとともに、Ca代謝調節機構と血圧に関しても検討が加えられた。
表面電子輸送

(1)デンマーク工科大学で製作したマイクロ4端子プローブ(プローブ間隔が8μm)を東京大学所有の超高真空走査電子顕微鏡・MBE装置内に装置し、測定する表面領域を観察しながらその場で電気伝導度測定を行なえるシステムを完成させた。この装置を使って様々な測定をし、次の成果が得られた。(2)Si(111)-7×7清浄表面とSi(111)-√3×√3-Ag表面で電気伝導度測定を行ったところ、後者は2桁も伝導度が高いことが分かった。これは、プローブ間隔が狭まったことによって、非常に表面敏感な伝導度測定となり、表面構造の違いが如実に現れたものと考えられる。(3)マイクロ4端子プローブを微動させて、ステップが数十段密集したステップバンド領域を跨いで測定した場合と跨がずにテラス上で測定した場合を比較して、伝導度が著しく異なることが分かった。これは、表面原子ステップによって表面キャリアが散乱されて伝導度を下げていることを直接検出したことになる。(4)測定された表面電気伝導度分布から真の表面電気伝導度分布を求めるため、2次元抵抗体ネットワークモデルを作ってコンピュータシュミレーションを行い、解析した。(5)デンマーク工科大学で新しく開発・製作されたマイクロ4端子プローブ(プローブ間隔が0.5μm)を上記装置に装着し、表面電気伝導度の測定を試み、改良点などを検討した。デンマーク工科大学で製作したマイクロ4端子プローブ(プローブ間隔が8μm)を東京大学所有の超高真空走査電子顕微鏡・MBE装置内に装着し、測定する表面領域を観察しながらその場で電気伝導度測定を行なえるシステムを完成させた。この装置を使って様々な測定をし、次の結果が得られた。(1)Si(111)-7X7清浄表面とSi(111)-√<3>X√<3-Ag>表面で電気伝導精度測定を行なったところ、後者は2桁も伝導度が高いことが分かった。(2)マイクロ4端子プローブを微動させて、ステップが数十段密集したステップバンド領域を跨いで測定した場合跨がずにテラス上で測定した場合を比較して、伝導度が著しく異なることが分かった。これは、表面原子ステップによって表面キャリアが散乱されて伝導度を下げていることとを直接検出したことになる。昨年度製作・完成した「マイクロ4端子プローブ付き超高真空走査電子顕微鏡」を用い、さまざまな測定を行い、下記の成果を得た。(1)シリコン単結晶表面上で、ステップをバンチングさせた表面と、レギュラーステップ表面で、表面電気伝導度を測定して比較し、表面原子ステップの影響を明らかにすることができた。(2)測定された表面電気伝導度分布から真の表面電気伝導度分布を求めるため、2次元抵抗体ネットワークモデルを作ってコンピュータシュミレーションを行い、解析した。(3)デンマーク工科大学で新しく開発・製作されたマイクロ4端子プローブ(プローブ間隔が0.5μm)を上記装置に装着し、表面電気伝導度の測定を試み、改良点などを検討した。
メチオニン回収経路で機能する酵素群の網羅的なX線構造解析および機能に関する研究

本研究は、ほぼすべての生物に備わっている代謝経路のひとつであるメチオニン回収経路において機能する枯草菌(Bacillus subtilis)由来の酵素群についてのX線結晶構造解析、および種々のホモログタンパク質との構造比較に基づく、これらの詳細な構造-機能相関関係の解明を目指している。特にエノラーゼとして機能するMtnW (2,3-diketo-5-methylthiopentenyl-1-phosphate enolase)は、前年度にリガンドを含まないアポ型(非活性化状態)での構造解析に成功した。またMtnWは光合成CO_2固定化酵素RuBisCOの祖先タンパク質であることが知られており。両者の機能リンクを構造化学的な視点から解明するために、本年度は詳細な構造比較を行い、その結果をまとめ論文投稿を行った。さらに興味深いことに、このMtnW遺伝子が転写から翻訳に至る過程で、MtnWをコードするmRNAの一部分がメチオニン回収経路の上流部分で生成されるS-adenosylmethionineと直接結合することでMtnWのタンパク質の発現が抑制されていることがわかった。このような働きをするmRNAはRiboswitchと呼ばれ、最近、ゲノミクスおよびプロテオミクスに次ぐ第3のターゲットとして、盛んに研究が行われている。派遣先機関として選定した英国ケンブリッジ大学AlisonSmith教授の研究室では、緑藻クラミドモナスのビタミンB1合成経路において、真核生物では初めてとなる2つのRiboswitchを発見し(PNAS,2007)、さらなる調節機構解明にむけた研究がおこなわれていた。そこで、クラミドモナスを材料として、今後のRiboswitchによるMtnWの転写発現調節機構解明に必要なRNAの抽出、精製、逆転写、PCRなどの実験操作を習得した。本研究は、ほぼすべての生物に備わっている代謝経路のひとつであるメチオニン回収経路において機能するBacillus subtilis由来の酵素群についてのX線結晶構造解析、および種々のホモログタンパク質との構造比較に基づく、これらの詳細な構造-機能相関関係の解明を目指している。本年度については、光合成CO_2固定酵素RuBisCOの祖先タンパク質であり、エノラーゼとして機能するMtnW(2,3-diketo-5-methylthiopentenyl-1-phosphate enolase;DK-MTP-1P enolase)について結晶化に必要な大量発現・大量精製の系を確立し、再現性よく結晶を得る条件を見出した。さらに得られた結晶を用いて低温下(100K)X線回折実験を行い、リガンドを含まないアポ型(非活性化状態)での構造解析に成功した。DK-MTP-1P enolaseについては、これまでにGeobacillus kaustophilus由来の同酵素(アミノ酸相同性60%)において種々のリガンドとの複合体構造が報告されていたため、活性化状態の異なるDK-MTP-1P enolaseとの構造の違いや、CO_2固定酵素RuBisCOとの構造類似性について比較を行った。その結果、DK-MTP-1P enolaseの活性部位に位置するLys150が基質認識に伴って活性部位へinduced fitするメカニズムを明らかにした。このLys150の動きはRuBisCOでは起こらず、また、活性に必須のフレキシブルなループ(loop-6)のopen/closedコンホメーション変化とアミノ酸一次配列との相関関係についても言及することができた。これにより、CO_2固定効率の高いRuBisCO創出への可能性を見出した。
チタン酸ストロンチウムにおける高移動度二次元電子ガスの創成と新奇な量子相の探索

本研究の目的はチタン酸ストロンチウム中に二次元電子ガスを形成することである.その目的のためにはヘテロ構造を作製し,そのヘテロ界面の電子状態を把握することが本質となる.その目的に関連する,遷移金属酸化物の界面電子状態の研究を以下に報告する.1.SrTiO_3(100)基板上にLaAlO_3をパルスレーザー堆積法により製膜し,その界面状態をエネルギー損失電子分光法で測定した.SrOで終端された基板では電荷再構成により界面に正孔が生成されるが,それを酸素欠損で補償していることがわかった.これは界面に生じる有限のバンドオフセットを取り除くためであると理解でき,TiO_2で終端された基板を用いた電子型の界面でも同様であった.2.チタン酸ストロンチウムと他の遷移金属酸化物の界面電子状態を,接合特性を用いてプローブすることを試みた.その結果、磁場で化学ポテンシャルシフトが起こり,接合特性が変調されることを見出した.さらに詳細な解析を行い,その接合特性には電子のトンネルが非常に重要な役割を果たしていることがわかった.3.内部光電子分光によりSrRuO_3/Nb : SrTiO_3の界面に生じるショットキーバリアの高さを測定した.その結果,この界面はSchottky-Mottモデルでよく記述できることがわかった.この手法は定電圧で測定できるため,他の遷移金属酸化物界面にも一般的に応用できる有力な方法であることがわかった.4.従来の半導体とのアナロジーから、モット絶縁体を用い量子井戸構造を作製し,そこにおける電子状態を把握することを試みた.材料はバナジウム酸ランタンを用いた.X線光電子分光を用いることでバナジウム酸化物の表面における電荷再構成により,バルクでは存在しないバナジウムの四価が表面1層のみに形成されていることがわかった.また、薄膜の成長条件を制御することでバナジウムの三価と五価の競合相が形成される.透過電子顕微鏡によるEELS測定で,その相界面にも四価のバナジウム酸化物が形成されていることがわかった.本研究の目的はチタン酸ストロンチウム中に二次元電子ガスを形成することである.その目的のためにはヘテロ構造を作製し,そのヘテロ界面の電子状態を把握することが本質となる.その目的に関連する,遷移金属酸化物の界面電子状態の研究を以下に報告する.1.SrTiO_3(100)基板上にLaAlO_3をパルスレーザー堆積法により製膜し,その界面状態をエネルギー損失電子分光法で測定した.SrOで終端された基板では電荷再構成により界面に正孔が生成されるが,それを酸素欠損で補償していることがわかった.これは界面に生じる有限のバンドオフセットを取り除くためであると理解でき,TiO_2で終端された基板を用いた電子型の界面でも同様であった.2.チタン酸ストロンチウムと他の遷移金属酸化物の界面電子状態を,接合特性を用いてプローブすることを試みた.その結果、磁場で化学ポテンシャルシフトが起こり,接合特性が変調されることを見出した.さらに詳細な解析を行い,その接合特性には電子のトンネルが非常に重要な役割を果たしていることがわかった.3.内部光電子分光によりSrRuO_3/Nb : SrTiO_3の界面に生じるショットキーバリアの高さを測定した.その結果,この界面はSchottky-Mottモデルでよく記述できることがわかった.この手法は定電圧で測定できるため,他の遷移金属酸化物界面にも一般的に応用できる有力な方法であることがわかった.4.従来の半導体とのアナロジーから、モット絶縁体を用い量子井戸構造を作製し,そこにおける電子状態を把握することを試みた.材料はバナジウム酸ランタンを用いた.X線光電子分光を用いることでバナジウム酸化物の表面における電荷再構成により,バルクでは存在しないバナジウムの四価が表面1層のみに形成されていることがわかった.また、薄膜の成長条件を制御することでバナジウムの三価と五価の競合相が形成される.透過電子顕微鏡によるEELS測定で,その相界面にも四価のバナジウム酸化物が形成されていることがわかった.本研究はチタン酸ストロンチウムを素材とし、酸素欠損量をコントロールすることで理想的な高移動度二次元電子系を作製することを目指すものである。本年度は、特にSrTiO_3/LaAlO_3人工構造を作製し、その界面において自然に形成される酸素欠損層の様子を電子顕微鏡で観察し、その形成の機構について議論を行った。SrTiO_3においては、最表面層が原子層レベルで平坦であり、かつ化学的エッチングにより終端面をTiO_2層にそろえた単結晶基板が購入可能である。我々は、このような基板を用いて人工構造を作製し、特に反射高速電子線回折の強度をモニターしながらSrOを一層のみ積層することで、AlO_2/SrO/TiO_2界面とAlO_2/LaO/TiO_2界面の作り分けに成功した。電子顕微鏡で観察すると界面の急峻性において大きな差が観察された。また、製膜後のアニール処理により薄膜の結晶性が向上するとともに、SrTiO_3中の酸素欠損が満たされる効果は確認されたが、界面の原子配置あるいは電子構造は変化しないことがわかった。さらに、p型の過剰電子がない界面においては多くの酸素欠損が存在するのに対して、n型の過剰電子が存在する界面においては、わずかな酸素欠損を導入して電気的に安定な界面を形成していることがわかった。

このような機構は、さまざまな価数をとることが可能である遷移金属酸化物においてはじめて問題となる機構であり、従来の半導体界面の物理には全く現れない新奇な現象である。この酸化物の界面の電気的な安定性の理解は、今後の酸化物のデバイス応用に向けて非常に重要な手がかりとなるといえる。本研究はチタン酸ストロンチウムに二次元電子ガスを形成することを目的としている。そのためにはチタン酸ストロンチウム、ひいては一般的に遷移金属酸化物のヘテロ界面の電子状態を理解することが必要不可欠となる。本年度の研究概要を以下に大別して記す。1.チタン酸ストロンチウムと他の遷移金属酸化物の界面電子状態を、接合特性を用いてプローブすることを試みた。その結果、マンガン酸化物との界面では輸送特性とスピンの強い結合により、磁場で化学ポテンシャルシフトが起こり、接合特性が変調されることを見出した。さらに詳細な解析を行い、その接合特性には電子のトンネルが非常に重要な役割を果たしていることがわかった。2.従来の半導体とのアナロジーから、モット絶縁体を用い量子井戸構造を作製し、そこにおける電子状態を把握することを試みた。材料はバナジウム酸ランタンを用いた。X線光電子分光を用いることでバナジウム酸化物の表面における電荷再構成により、バルクでは存在しないバナジウムの四価が表面1層のみに形成されていることがわかった。また、薄膜の成長条件を制御することでバナジウムの三価と五価の競合相が形成される。透過電子顕微鏡によるEELS測定で、その相界面にも四価のバナジウム酸化物が形成されていることがわかった。3.バナジウム酸ランタンをチタン酸ストロンチウム基板上に堆積させ、その界面伝導特性を測定した。基板の終端面制御によりn型とp型の界面を作製することに成功した。n型界面は金属的であるのに対し、p型界面は絶縁体であることがわかった。4.チタン酸ストロンチウムに紫外光を照射することでその光伝導特性を調べた。その結果、伝導特性は化学ドープと同様の高移動度をもつでんしによって担われていることがわかった。この手法を用いれば、光強度でキャリア濃度を、波長で電子ガスの厚みを別個に変調できることを見出した。
インクルーシブ教育における知的障害の教育課程編成原理に関する検討

本研究は、知的障害教育実践の歴史的研究を継承し、インクルーシブ教育時代における知的障害教育のあり方を検討することを目的として、次の課題を設定している。(1)「知的障害」概念と教育的アプローチの比較研究、(2)知的障害教育の実践史的検討(特別支援学校を中心とした教育課程と授業の資料のアーカイブ化を含む)、(3)知的障害教育実践の蓄積を踏まえた、学習指導要領の改訂の原理の考察と今後の教育課程編成のあり方の検討である。2018年度は、次の作業を行った。1.国際的な知的障害教育のプログラム開発とマネジメントの把握の前提として、アメリカにおける「知的障害」概念の形成を引き続き検討し、第二次世界大戦後からヘバー定義に至る道筋について検討・考察した。また、これまでのアメリカ等の知的障害教育の推移の歴史的検討と並行して、戦前における知的障害教育の遺産の掘り起こしを行い、奈良女子高等師範学校附属小学校「特別学級」やその後の京都市の「特別学級」での実践を検討・考察した。2.知的障害教育の実践的蓄積として、特別支援学校・特別支援学級などに残された授業等のビデオ映像等のデジタル化を行い(京都府立桃山養護学校、奈良教育大学附属小学校特別支援学級等)、知的障害のある子どもへの教育実践や授業研究を具体的に検討する前提をつくった。3.知的障害教育における教育課程編成と学習指導要領改訂について、総則部分を中心に検討した。「教科」と「合わせた指導」などの位置づけを検討し、その実践的課題を示す予備的作業を行った。また、知的障害特別支援学校卒業後のキャリア実習と結んで、大学での軽度知的障害の青年の職業・学習体験の場を提供し、「支援」「指導」「配慮」モデルの確立の実践的検討を継続して行った。事業所との連携で、デジタル化作業に関わった卒業生のキャリア発達に関する事例的検討を行い、事業所に還元した。本年度は、以下の点で作業を進めることができた。アメリカの「知的障害」概念について、第二次世界大戦後の検討し、大恐慌方ヘバー定義にいかる過程をを明らかにした。この作業によって、これまでのアメリカにおける「知的障害」概念の形成史の検討過程の空白を埋め、あわせて戦後の日本の知的障害教育の成立への影響をみる前提となった。また、日本の知的障害教育の発足について歴史的検討を継続・発表していくために『日本障害児教育史研究』を創刊することができた。知的障害教育実践の実践史的検討として、デジタル化した京都府立桃山養護学校等の実践や発達診断関係のフィルムやオープンリール等の内容について、内容検討のために関係者の聞き取りを依頼し、京都などの地域における知的障害のある子どもの発達と教育実践の発展を跡づける作業を開始することができた。あわせて、奈良教育大学附属小学校特別支援学級の実践ビデオのデジタル化に着手した。学習指導要領の総則、各教科や自立活動等の解説を分析し、その改訂の内容を掌握するとともに、今後の知的障害教育の変容について、障害者権利条約など国際的な動向の中での知的障害教育のあり方を支援・指導・配慮の実践的関係やキャリア発達について検討を行った。また、知的障害を中心として旧優生保護法下における強制不妊手術について、人権上の課題とともに知的障害における性教育のあり方などについて検討を行い、その内容についての論考を発表した。2019年度も、「知的障害」概念とその教育的アプローチに関する比較教育学的検討、知的障害教育の実践史的検討、教育課程と教育方法に関する原理的考察をすすめる。具体的には、特に次の点を検討の課題としたい。1.戦後日本の知的障害教育の再発足の際に重要視された、第二次世界大戦後初期のアメリカにおける「精神遅滞」概念の検討とあわせて、戦前の国民学校時代のについて、の検討である。第二次世界大戦後のアメリカの「精神遅滞」論は、知的障害の類型論とそれに基づく教育的アプローチのもととなったものであり、戦後、知的障害の教育の基礎的概念を検討することにつながるものであるからである。2.特別支援学校・学級でのこれまでの知的障害教育の実践的蓄積について、関西を中心として、継続して実践資料のデジタル化を行いながら、知的障害学級(特別学級、特殊学級)での教育課程編成を跡づけていく。具体的には、奈良教育大学附属小学校特別支援学級の授業ビデオのデジタル化をもとに授業研究を行うべき準備する。3.引き続き、特別支援学校学習指導要領とその解説(高等部も含めて)について、必要な原理的検討を行う。また、特にキャリア教育を中心に実践的にも卒業後の取り組みとつなげていく事としたい。さらに、京都を中心に特別支援学校の教育課程について聞き取りを行うこととしたい。4.その他、知的障害教育にかかわる人権上の課題について、性教育などについて引き続き検討を行う。本研究は、障害者権利条約教育条項に関する研究と特別支援教育実践の歴史的研究を継承し、インクルーシブ教育時代における知的障害教育のあり方を検討することを目的として、次の課題とした。すなわち、(1)「知的障害」概念と教育的アプローチの比較研究、(2)知的障害教育の実践史的検討(特別支援学校を中心とした教育課程と授業の資料のアーカイブ化を含む)、(3)知的障害教育実践の蓄積を踏まえた、学習指導要領の改訂の原理の考察と今後の教育課程編成のあり方の検討である。初年度の2017年度は、次の作業を行った。

1.国際的な知的障害教育のプログラム開発とマネジメントの把握の前提として、アメリカにおける「知的障害」概念の形成について、21世紀前半にさかのぼり検討・考察した。2.知的障害教育の教育課程編成の実践的蓄積の検討として、特別支援学校などに残された授業等のビデオ映像等のデジタル化を行い(桃山養護学校、鳴滝養護学校、奈良東養護学校等)、知的障害やその他の子どもへの教育実践の具体を検討する前提をつくった。3.知的障害教育における教育課程編成と学習指導要領改訂の実践的検討として、事業所での知的障害特別支援学校卒業後のキャリア実習と結んで、大学での軽度知的障害の青年の職業・学習体験の場を提供し、「支援」「指導」「配慮」モデルの確立の実践的検討を継続して行ってきた。作業結果は、大学の紀要に発表するとともに、実践の映像関係は、リストを作成し、当該学校への概要の報告を行った。また、事業所との連携で、デジタル化作業に関わった卒業生のキャリア発達に関する事例的検討を行い、事業所に還元した。あわせて、重度知的障害に関連する人権上の問題や入所施設などでの課題について、相模原の事件などを通して考察を行い、学校教育のみならず福祉への接続問題や人権上の配慮についても検討を今後も行っていくこととした。本年度は、以下の点で作業を進めることができた。アメリカの「知的障害」概念の成立について、20世紀前半にさかのぼって検討し、ドル等の「精神薄弱6規準」」へ至る過程を明らかにした。この作業によって、これまでのアメリカにおける「知的障害」概念の形成史の検討家庭の空白を埋めることができ、へバー定義に至る前提を示すことができた。知的障害教育実践の実践史的検討として、桃山養護学校等の実践や発達診断関係のフィルムやオープンリール等のビデオのデジタル化を行い(桃山養護学校300本等)、あわせて各学校で製作された学校紀要等のデジタル化を進めた。これらの作業によって、京都などの地域における知的障害のある子どもの発達と教育実践の発展を跡づける前提とすることができた。学習指導要領関係の改訂作業をフォローし、高等部学習指導要領をのぞいて、その改訂の内容を掌握するとともに、今後の知的障害教育の変容について、障害者権利条約など国際的な動向の中での知的障害教育のあり方を支援・指導・配慮の実践的関係やキャリア発達について検討することができた。あわせて、重度知的障害の子どもや成人の施設入所に関して、卒業後の進路に関連する人権上の課題について、相模原事件を通して検討を行い、雑誌に報告を行うことができた。本研究は、知的障害教育実践の歴史的研究を継承し、インクルーシブ教育時代における知的障害教育のあり方を検討することを目的として、次の課題を設定している。(1)「知的障害」概念と教育的アプローチの比較研究、(2)知的障害教育の実践史的検討(特別支援学校を中心とした教育課程と授業の資料のアーカイブ化を含む)、(3)知的障害教育実践の蓄積を踏まえた、学習指導要領の改訂の原理の考察と今後の教育課程編成のあり方の検討である。2018年度は、次の作業を行った。1.国際的な知的障害教育のプログラム開発とマネジメントの把握の前提として、アメリカにおける「知的障害」概念の形成を引き続き検討し、第二次世界大戦後からヘバー定義に至る道筋について検討・考察した。
イベントトポロジーを認識するBelleレベル1.5トリガーシステムの詳細設計

KEK-B加速器Belle実験のためのレベル1.5トリガーシステムの設計に必要なハードウエアおよびソフトウエアの設計を行ってきた。まずハードウエアについては以前に開発したXilinx社SPARTANシリーズに代えて、Xilinx社VirtexシリーズのFPGAを採用した汎用トリガーモジュールを開発した。このFPGAはSPARTANに比べ高速でありかつ大容量であるので、より複雑なトリガー判定論理の導入に適している。また、種々のトリガー情報源とのインターフェースのためにCommon Mezzanine Card規格を採用し、アナログ・ディジタル両方のインターフェース回路を容易に設計開発できるようにした。ソフトウエアについてはまずトリガーシミュレータの開発のための整備作業を行った。実際にBelle実験で収集されたデータと、種々の物理事象をシミュレーションしたデータの双方についてシミュレータへのインターフェースを行えるようにサポートツールを整備した。今後様々なトリガー論理の評価を実際的に行える用意ができた。また、並行してFPGA論理回路にそれらのトリガー論理を搭載するためのハードウエア側のシミュレーションの整備を行ってきた。このハードウエアシミュレーションにはVHDL言語が採用された。これらのセットアップを用いて、トリガーパターンをFPGAで生成し、それを実際にトリガー論理にかけ、シミュレーションとコンシステントな結果の生成を確認するするデモンストレータを構築した。
金属増強効果による超安定１分子計測法の確立

1分子蛍光観察は、生体分子の動態を直接観察することができる強力な手法であるが、蛍光分子の褪色やゆらぎにより、長時間安定して観察することは難しい。そこで、本研究では、金属ナノ粒子による金属増強効果を利用して、安定した1分子観察法の確立を目的とした。金を核とした銀ナノ粒子基板を用いることで、蛍光1分子の蛍光シグナル増強の観察ができた。さらに、銀ナノ粒子によりコートした基板の上にさらにSiO2をコートすることにより、細胞の状態を保ったまま、蛍光EGF分子の細胞膜上での金属増強効果の観察ができた。本研究の目的は、蛍光プローブ近傍にナノメートルサイズの金属微粒子が存在した際、局在プラズモン効果による蛍光プローブの励起速度の上昇・蛍光寿命の減少による蛍光シグナル強度の増強効果及び蛍光褪色への高耐性効果を利用することにより、1分子蛍光観察を長時間・安定して計測するシステムを開発することである。これまでに、アミノシラン処理したガラス表面上に均一・高密度ナノサイズ金粒子を固定化したガラス基板を作成し、さらにその金粒子を核として銀粒子をコーティングしたナノサイズ金属粒子によりコーティングされたガラス基板を作成した。作成したガラス基板上において、生きたHeLa細胞上に結合した、蛍光標識した上皮成長因子EGF1分子の蛍光輝点の観察に成功した。一方、計測した1分子蛍光輝点を自動検出するソフトウェアとして開発した、ImageJベースのプラグインPTA(Particle Track and Analysis)の改良を行い、1真円のみならず楕円形の蛍光輝点の検出、2コードの最適化による処理速度の向上を行うことができた。特に1に関しては、分光した1分子蛍光多輝点の自動検出・追跡に成功した。1分子蛍光輝点測定では、安定した励起光強度やステージの顕微鏡システムの確立が必要である。そこで、機器制御プログラミングシステムLabViewをベースに用いた、カメラ・光源の高速制御可能な顕微鏡システム制御を開発した。金や銀等のナノ粒子(100nm以下)は、その吸収スペクトルと重なる吸収スペクトルを持つ蛍光プローブが近傍にあるとき、局在プラズモンにより、蛍光プローブの蛍光強度の増強、蛍光褪色への耐性効果といった、金属による蛍光増強効果が起きることが知られている。本研究は、金や銀ナノ粒子による蛍光プローブへの金属増強効果を利用することにより、細胞膜上を拡散する蛍光1分子の高感度・長時間観察を安定して行うためのシステムを開発することを目的としている。これまでに、金を核とした銀ナノ粒子基板を作成し、蛍光1分子の観察を行うことで、銀ナノ粒子による増強効果を確認してきた。しかし、銀ナノ粒子径が大きくなると、背景光が上昇する問題があった。そのため、最終目標である4色蛍光分子の同時観察に至ることができなかった。そこで、本年度は金ナノ粒子のみによる増強効果を確認することにした。細胞観察に一般的に用いられる、コラーゲンでコートする際に金ナノ粒子を混ぜ、増強効果が起きるかどうか確認をした。HeLa細胞に蛍光標識したEGF分子を培地中に入れ、全反射照明顕微鏡を用いて1分子観察を行った。観察した輝点は輝点追跡用に開発したImageJのプラグインPTAを用いて自動解析を行った。その結果、金ナノ粒子による全視野での安定した増強効果を観察することはできなかった。さらに、アミノシランコートしたガラスにおいて金ナノ粒子を沈着させ、同様に1分子蛍光観察を行ったが、顕著な増強効果を確認することはできなかった。簡便な基板の作成にはさらに検討が必要であると考えられる。本研究の目的は、金属増強効果により長時間・安定して蛍光プローブ1分子を簡便に再現性良く観察することができるシステムを開発することである。特に、これまで1分子観察に用いることが出来なかったような、蛍光量子収率の低い青色系の蛍光プローブの1分子可視化観察技術を確立することで、多色同時1分子観察を実現する。平成23年度において、まずは金属コートされたガラス基板の作成・改良を行った。当初銀のみを銀鏡反応により非特異的にガラス基板上に固定化させていたが、銀ナノ粒子の粒子径がばらばらであること、ガラス基板上への吸着密度が低く不均一であり再現性よく作成することが困難であった。そこで、直径数nm程度の金粒子をアミノシラン化したガラス表面に均一に固定化し、金を核とした銀ナノ粒子を固定化させることにより、粒子径・吸着密度ともに均一であり、さらに還流などの力学操作に対しても安定なガラス基板の作成に成功した。また、1分子レベルでの蛍光観察を実現する顕微鏡システムの構築も行うと共に、1分子の蛍光輝点を自動で解析する、ImageJ上で動作可能な解析システムの作成をした。作成したガラス基板を用いて、シアン色の蛍光タンパク質CFPを1分子レベルで観察したところ、蛍光強度・褪色時間ともに数倍程度増強させることができた。CFPは、カルシウムイオンセンサーなどにおいてFRETの供与体として広く用いられているが、低い蛍光強度・短い蛍光褪色時間のために1分子観察には不向きであった。

金属により蛍光シグナルを増強させることにより、これまで作成されてきた多くのCFPをベースとするセンサータンパク質の1分子レベルでの解析を行うことが期待される。これは、特に細胞内において、細胞内環境を出来るだけ乱さずに観察する目的としても非常に重要であると考えられる。当初研究計画において、作成した金属コートガラス基板と構築した顕微鏡システムを用いることで、細胞膜上および直下での蛍光4色同時観察を行う予定であったが、現在同時蛍光2色までにとどまっている。これは、申請者の所属する研究室の移動に伴う、顕微鏡システムおよび付随設備の再構築が必要であった影響が大きいことと、金属プローブ自体から発する光が背景光となる問題の解決に時間を要しているためである。研究期間を延長することでこれら問題点を解決し、研究目標達成に全力を尽くす。平成23年度の研究計画において、金属増強効果を利用した安定した1分子計測観察系の構築、特に青色系蛍光分子の観察を目的としている。平成23年度において、金を核とした銀ナノ粒子基盤を用いることにより、シアン色蛍光タンパク質であるECFPの1分子観察行い、蛍光強度・蛍光褪色時間の増大をそれぞれ観察することができた。また、蛍光標識したEGF分子の細胞膜上における動態観察を、金属コートした基板上において行うことに成功した。本観察を可能とする全反射照明顕微鏡の構築及び解析システムの構築については、平成24年1月の研究室引越しの為若干の遅れが生じているが、できるだけ前倒しして研究を進めてきたため、影響は軽微であると考えられる。以上を鑑みて、研究計画は概ね順調に進展していると考えられる。昨年度に続き、蛍光強度の金属による増強効果を利用した蛍光多色観察システムの開発を行う。4色同時計測には、多色励起光および多色による分光が必要であるため、これを実現する光学系を構築する。また、金属プローブ自体からの、励起光に伴う発光現象も多色同時観察を妨げる要因となっている。これは、金属粒子の大きさと正の相関関係があることが明らかとなっている。従って、金属増強効果は低減するが、金属粒子のサイズを小さくすることで、金属プローブからの発光現象を抑制する。また、金属増強効果は蛍光プローブのみならず、化学発光プローブに対しても有用である可能性がある。そのため、化学発光プローブに対して増強効果の影響の検証も行う。これにより、励起光を要しない蛍光観察が可能となることが期待される。平成23年度に引き続き、金を核とした銀ナノ粒子基盤を用いた1分子蛍光観察を行う。特に、青色系蛍光分子(CFP等)や緑色(GFP)、オレンジ色(Cy3)等の蛍光分子を用いた多色同時観察システムの構築をすすめる。現在のシステムでは2色同時観察が限度であるが、これを3色・4色同時観察可能なシステムへと改良する。本システムにより、CFP-YFPをベースとした種々のセンサータンパク質の1分子レベルの観察や、細胞膜直下におけるシグナル伝達系の可視化解析をすすめる。
振動・伸展刺激が皮膚に及ぼす影響についての研究

表皮細胞に機械的伸展収縮刺激を加えることにより、IL-8、PGE2、IL-33などの分子が誘導された。これらの分子の誘導は、ERK阻害剤によって阻害された。以上から、IL-8、PGE2、IL-33の機械的伸展収縮刺激による誘導はERK依存的であることが明らかとなった。分化型ケラチンK10の発現が亢進した表皮細胞に伸展収縮刺激を加えると、正常表皮細胞に比べDNAアレイによって発現が変動する分子数が減少した。以上から、分化型ケラチンを発現誘導することで伸展収縮刺激に対する耐性が誘導できると考えた。すなわち、表皮細胞の分化を誘導するような薬剤の外用により、表皮細胞は伸展収縮刺激に対して反応しにくくなると考えられた。これが皮膚老化などにどのように関与するのかを今後検討したい。表皮は皮膚の最外層を覆う組織であり、常に機械的刺激を享受しているが、表皮細胞に対する機械的刺激の作用についてはあまり研究されていない.我々は、表皮細胞を伸展可能なシリコンウェルに播種し、1分間に1回20%進展収縮させることを繰り返し行うことによって、表皮細胞に繰り返し伸展刺激を加えた。この伸展刺激により、表皮細胞には伸展力、ずり力などが加わるものと考えられ、臨床的には掻破や、マッサージ刺激などを模倣しているものと考えられる。表皮細胞に繰り返し伸展刺激を加えることにより、IL-1β、IL-18,IL-8,プロスタグランディンE2などの産生が誘導された。これらの物質は炎症にかかわる分子であり、その発現充進は、皮膚の炎症を促進すると考えられた。また伸展刺激の作用は、野生型ケラチンK1遺伝子を導入した細胞ではコントロール細胞に比べ変化が弱い傾向があった。ケラチンブイラメントは塩基性ケラチンと酸性ケラチンのペアでヘテロポリマーを形成し、表皮細胞の細胞骨格として、表皮細胞の形態維持をはじめさまざまな機能を有している。未分化な基底細胞にはケラチンK5、K14が発現しているが、ケラチンK1は、基底層より上部の有棘層の分化した表皮細胞で発現が認められる。このことから、表皮の分化を促進してケラチンK1発現を誘導するような化学物質は、表皮細胞の外的刺激に対する安定性を増し、外的刺激による炎症惹起を抑制する可能性があると考えられた。表皮は皮膚の最外層を覆う組織であり、常に機械的刺激や紫外線などの物理的刺激にさらされているが、表皮細胞に対する直接的な機械的刺激の作用についてはあまり研究されていない。我々は、表皮細胞を伸展可能なシリコンウェルに播種し、1分間に1回20%進展収縮させることを繰り返し行うことによって、表皮細胞に繰り返し伸展刺激を加える実験モデルを独自に作成した。表皮細胞に繰り返し伸展刺激を加えることにより、IL-1β,IL-18,IL-8,プロスタグランディンE2, IL-33などの産生が誘導された。これらの物質は炎症にかかわる分子であり、これらの発現亢進は、表皮だけでなく皮膚全体の炎症を促進するものと考えられた。特にIL-33については、培養表皮角化細胞での発現が今まで報告されておらず、今回私が始めてIL-33の伸展刺激による蛋白レベル・遺伝子(mRNA)レベルでの発現を証明できた。IL-33は最近発見されたIL-1ファミリーの1つであり、Th2サイトカインによる炎症反応に関与していると考えられている。IL-33はUVBやIFNγによっても表皮細胞での発現が亢進しており、伸展刺激によるIL-33の発現は細胞障害を受けたときの危険伝達シグナルとして作用するものと考えられた。表皮細胞に機械的伸展収縮刺激を加えた際に変化する分子について検討を行った。以前の検討から、伸展刺激によって、ERKの活性化が認められることから、これらの阻害剤によって誘導が抑制されるか否かを検討したところ、機械的伸展収縮刺激によるこれらの分子の誘導は、ERK阻害剤によって阻害されることが分かった。このことから、IL-8、PGE2、IL-33の機械的伸展収縮刺激による誘導はERK(依存的であることが明らかとなった。分化型ケラチンであるケラチンK10遺伝子を強制発現させた表皮細胞およびコントロール表皮細胞に機械的伸展収縮刺激を加えてRNAを抽出し、DNAアレイによって発現が変動する分子について検討した。

野生型ケラチンK10の発現が亢進した表皮細胞に機械的伸展収縮刺激を加えると、強制発現しない表皮細胞に比べて発現が変動する分子数が減少した。このことから、分化型ケラチンを発現誘導することで、機械的伸展収縮刺激に対する耐性が誘導できると考えた。すなわち、表皮細胞の分化を誘導するような薬剤を外用することによって、表皮細胞は機械的伸展収縮刺激に対して反応しにくくなると考えられた。このような外用剤は、機械的伸展収縮刺激による表皮細胞の炎症を抑制する可能性があると考えられ、これが皮膚老化などにどのように関与するのかを今後検討したい。また、伸展収縮の強度や頻度を変化させることによって、表皮細胞に与える影響がどのように変化するのかを、今後検討する予定である。
確率的ボラティリティ変動モデルのベイジアン・ノンパラメトリック推定

先の交付申請書では、本年度の目標として、ノンパラメトリックな確率的ボラティリティ変動モデル(SVモデル)の提案とその推定を目指すとした。追加的な情報として実現ボラティリティ(RV)を用いることやモデル比較を行うことは次年度以降の目標として定めた。今回の研究廃止に至るまで、本研究は以下の事項を達成した。第一に、当初目標としていたノンパラメトリックなSVモデルの推定に成功した。このためには、モデルの識別性などの理論的な考察に加え、統計解析ソフトを使用しての計算プログラムの作成や、プログラムを何度も実行して事前分布の影響を試行錯誤的に調べることが必要であった。次に、実データを用いた実証研究を行い、本研究の動機である「利回りの負の歪度・高い尖度の存在」を明らかにした。これは本研究の提案するモデルが、単なる数学的拡張ではなく、今までのモデルでは捉えきれなかった現実のデータの特徴を説明できたということを示しており、本研究の実証研究としての意義を考える上で重要な結果である。さらに、RVを加えたモデルの提案と推定を行った。具体的には、シミュレーションデータを用いてこれまでのモデルの分析結果と比較することにより、RVという追加的な情報がノンパラメトリック分析の欠点を補い、精度の高い推定を可能にすることが示された。RVを用いたモデルへの拡張は次年度以降に予定していた内容であるが、上述の研究の進展に伴い早期に着手することができた。最後に、これらの研究成果について、六月に京都で開催された国際ベイズ分析学会の世界大会(ISBA2012)にてポスター発表を行い、参加者から多くの示唆に富むコメントを得た。特に本研究が使用する最新の推定方法である独立スライス・サンプラーの論文の著者と直接議論をすることができ、また彼らの非公開の研究レポートについて知ることができた。得られたコメントは、これから本研究を改善し、国際学術誌への掲載に耐えうるものにしていくために大いに寄与すると思われる。