hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腎移植におけるドナー特異的免疫寛容の導入

臓器移植において安全に免疫寛容を誘導できるプロトコールを開発するため、サルの腎移植モデルを用いて研究した.基本的なプロトコールはSachsがマウスで成功したプロトコール(Sharabi Y:J Exp Med169:493,1989)に基づくもので、理論的にはドナー骨髄のengraftmentに必要最低限の全身照射(3Gy)および胸腺照射(7Gy)と抗リンパ球抗体の投与によりmixed chimerismを誘導し、おもに胸腺におけるclonal delectionにより免疫寛容を導入するというものである.【方法】MHC full mismatch間のカニクイザルを用いて同種腎移植をおこなった.今回われわれが研究したプロコトールは、全身照射(2.3Gy、術前6日)+抗胸腺グロブリン(ATG)[Group 1]、全身照射+ATG+胸腺照射(7Gy、術前6日)[Grroup2]、全身照射+ATG+胸腺照射(7Gy,術前1日)[Group 3]のそれぞれの前処置を施し、手術日に腎移植とドナー骨髄移植を行なうものである.これにさらにCyclosporine(CsA)を45日間投与したのち中止した.また,各Groupにおいて脾摘の必要性も併せて検討した.【結果】すべてのGroupにおいて術後さまざまな程度のmultilineage chimerismが誘導された.しかしGroup 1においては、術後60日前後(CsA中止直後)に、Group 2でも多少生着期間は延長したものの移植後100日前後で移植腎は拒絶された.移植腎の免疫寛容はGroup 3のサルのみに獲得され160日経過した現在でも免疫抑制することなく正常な腎機能で生着している.また、脾摘を施行しなくてもchimerismと免疫寛容は誘導され、このプロトコールにおいて脾摘は必要がないと思われた.【考察および結論】(1)Chimerismの誘導には2.3Gyの全身照射では、chimerismの誘導が必要条件であるが十分条件ではない.(3)このプロトコールによる免疫寛容の誘導には、胸腺照射が必要であり、かつそのタイミングも重要と考えられた.(4)GVHDの合併は1例においても認められず、このプロトコールの安全性が確認された.臓器移植において安全に免疫寛容を誘導できるプロトコールを開発するため、サルの腎移植モデルを用いて研究した.基本的なプロトコールはSachsがマウスで成功したプロトコール(Sharabi Y:J Exp Med169:493,1989)に基づくもので、理論的にはドナー骨髄のengraftmentに必要最低限の全身照射(3Gy)および胸腺照射(7Gy)と抗リンパ球抗体の投与によりmixed chimerismを誘導し、おもに胸腺におけるclonal delectionにより免疫寛容を導入するというものである.【方法】MHC full mismatch間のカニクイザルを用いて同種腎移植をおこなった.今回われわれが研究したプロコトールは、全身照射(2.3Gy、術前6日)+抗胸腺グロブリン(ATG)[Group 1]、全身照射+ATG+胸腺照射(7Gy、術前6日)[Grroup2]、全身照射+ATG+胸腺照射(7Gy,術前1日)[Group 3]のそれぞれの前処置を施し、手術日に腎移植とドナー骨髄移植を行なうものである.これにさらにCyclosporine(CsA)を45日間投与したのち中止した.また,各Groupにおいて脾摘の必要性も併せて検討した.【結果】すべてのGroupにおいて術後さまざまな程度のmultilineage chimerismが誘導された.しかしGroup 1においては、術後60日前後(CsA中止直後)に、Group 2でも多少生着期間は延長したものの移植後100日前後で移植腎は拒絶された.移植腎の免疫寛容はGroup 3のサルのみに獲得され160日経過した現在でも免疫抑制することなく正常な腎機能で生着している.また、脾摘を施行しなくてもchimerismと免疫寛容は誘導され、このプロトコールにおいて脾摘は必要がないと思われた.【考察および結論】(1)Chimerismの誘導には2.3Gyの全身照射では、chimerismの誘導が必要条件であるが十分条件ではない.(3)このプロトコールによる免疫寛容の誘導には、胸腺照射が必要であり、かつそのタイミングも重要と考えられた.(4)GVHDの合併は1例においても認められず、このプロトコールの安全性が確認された.臨床の腎移植においてドナー特異的な免疫寛容を誘導するため、cynomolgus monkeyを用いて実験をおこなった。実験は1989年にDavid Sachsらがマウスにおいて、非致死的前処置により同種皮膚移植の免疫寛容誘導に成功した研究に準拠したもので、これが霊長類の同種腎移植に応用できるかどうかを検討した。基本的なプロトコールは非致死線量(200-300rad)の全身照射、700radの胸腺照射、ドナー骨髄移植、splenectomy、および1カ月のcyclosporine投与よりなるが、これらすべての前処置をおこなった群(n=7)では全例にmultilineageのchimerismが誘導され、移植腎もcyclosporineを中止しても拒絶されず免疫寛容を獲得した。これらのサルは混合リンパ球培養によってもドナー特異的に無反応であり、さらにこのうち1頭においては腎移植後1年経過したところで皮膚移植をおこなったが、腎臓のドナーの皮膚だけが生着し、third partyの皮膚は10日以内に拒絶された。

また、GVHDは1例にも認められなかった。現在これらの前処置のひとつひとつについてその必要性を検討しているところであるが、いままでにドナー骨髄移植をしなかった群(他の処置はすべて施工、n=2),胸腺照射を省いた群(n=2)、全身照射を省いた群(n=2)、全身照射を150radに下げた群(n=1)はすべてcyclosporine中止後すぐに術後50日までに拒絶されている。また、cyclosporineを投与しなかった群(n=2)では術後15日までに拒絶された。これらのコントロールにより、splenectomy以外の前処置はすべて必要であることが判明した。この実験における免疫寛容の機序は現在なお検討中であるが、免疫寛容の誘導にはmultilineageのchimerismが必要なことから胸腺におけるcentral toleranceのメカニズムが働いているものと思われる。しかし本プロトコールは非致死的なものであり、移植時にはなお相当のrecipientのT cellが残存していることは明らかでこれらのT cellがいかにしてanergyとなっていくのかは今後の研究課題である。移植腎生検では腎機能が良好なのにもかかわらず、術後100日前後までは細胞浸潤がみられ、その後全く正常となっていくのが観察されている。このことより、前処置より残存したT cellのanergyには移植腎自体も関与している可能性が示唆された。今後はこれらの機序をさらに解明すると同時に、splenectomyの必要性、照射量の検討を進めたうえで臨床応用に移る予定である。臓器移植において安全に免疫寛容を誘導できるプロトコールを開発するため、サルの腎移植モデルを用いて研究した.基本的なプロトコールはSachsがマウスで成功したプロトコール(Sharabi Y:J Exp Med 169:493,1989)に基づくもので、理論的にはドナー骨髄のengraftmentに必要最低限の全身照射(3Gy)および胸線照射(7Gy)と抗リンパ球抗体の投与によりmixed chimerismを誘導し、おもに胸線におけるclonal deletionにより免疫寛容を導入するというものである.【方法】MHC full mismatch間のカニクイザルを用いて同種腎移植をおこなった.今回われわれが研究したプロトコールは、全身照射(2.3Gy、術前6日)+抗胸線グロブリン(ATG)[Gropu 1]、全身照射+ATG+胸線照射(7Gy、術前6日)[Group 2]、全身照射+ATG+胸線照射(7Gy、術前1日)[Group 3]のそれぞれの前処理を施し、手術日に腎移植とドナー骨髄移植を行うものである.これにさらにCyclosporine(CsA)を45日間投与したのち中止した.また、各Groupにおいて脾摘の必要性も併せて検討した.【結果】すべてのGroupにおいて術後さまざまな程度のmultilineage chimerismが誘導された.しかしGroup 1においては、術後60日前後(CsA中止直後)に、Group 2でも多少生着期間は延長したものの移植後100日前後で移植腎は拒絶された.
レーザー内視鏡治療システムの開発

我々は、より安全な消化器内視鏡治療のためのCO2レーザー内視鏡治療システムを開発した。中空ファイバーを用いて、CO2レーザーを経内視鏡的に使用することが可能になった。CO2レーザーは、粘膜層を切開するが、粘膜層通過後粘膜下層注入材によってレーザー光が吸収され、血管や筋層を傷付けずに、安全に粘膜及び粘膜下層のみを選択的に切除することが出来、切除組織及び生体ブタにおいて、より安全な消化器内視鏡治療が実現された。現在、早期消化管粘膜がんに対して内視鏡的粘膜下層剥離術(Endoscopic Submucosal Dissection:ESD)が高周波電気メスを用いて実施されている。本研究では、電気メスで生じる出血・穿孔等の合併症を改善した、より安全な消化器内視鏡治療のためのレーザー消化器内視鏡治療装置を開発することを目的として、1)レーザー装置開発、2)導光ファイバー開発、3)ガイド光反射強度モニター装置開発、4)ブタの摘出胃によるin vitroでの安全性・有効性の評価、4)生体ブタによる前臨床試験を行った。レーザー装置における伝送系の取出し構造については、施術者による操作性を考慮し、伝送路取り出しの方向と高さを決定し、既存の炭酸ガスレーザー装置の改造を行なった。また伝送系については、中空ファイバーを挿入する外装チューブ(マルチルーメンチューブ)の長さを最適化するとともに、レーザー装置と伝送系との着脱を容易にする構造とした。マルチルーメンチューブはチャネル内を冷却水が還流しレーザー光伝送中における機械的強度の向上を確認した。冷却機構を備えた内径530μmの細径中空ファイバーによるレーザー光伝送は、機械的強度、光学特性が十分得られた。本炭酸ガスレーザーシステムは、in vitroブタ摘出胃及びin vivo生体ブタにおいて、胃粘膜層を切開するが、粘膜層通過後粘膜下層注入材によってレーザー光が吸収され、血管や筋層を傷付けずに、安全に粘膜及び粘膜下層のみを選択的に切除することが出来、より安全な消化器内視鏡治療が実現された。1レーザー装置開発:歯科用や耳鼻咽喉科用として製造・販売している炭酸ガスレーザー装置をベースとして、従来装置を変更し、出力15W以上、出力の安定化、短パルス化を行った。2導光ファイバー開発:中赤外波長のレーザーを導光できる光ファイバーは限られており、本研究では中空光ファイバーを使用したファイバー導光路を用いた。従来のガラス製中空ファイバーよりも高い柔軟性(曲率半径2cm以下)を備えつつ、従来のガラス製中空ファイバーと同等の伝送効率(約70%)、および耐久性を備えたファイバー導光路を開発する上で、素材の材料特性(材料分析、強度等)の把握とMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術による超微細加工技術を用いて必要な部品を開発・製作した。内腔径は530μmのものを作製した。3安全性・有効性評価a) in vitro:安全性・有効性の評価基準については、出血や穿孔の有無が電気メスを用いた従来法と比べてどの程度であるかが重要な評価基準となる。また、軟組織の切開において電気メスを用いた場合、炭酸ガスレーザーによる切開よりも熱損傷領域が大きくなるという報告がある。本研究で、ESDで用いられている電気メスと炭酸ガスレーザーでの切削による熱損傷領域の違いを組織学的に評価した。10Wの炭酸ガスレーザーで剥離した場合、粘膜層は熱変性を生じず、筋層の熱変性は認められなかった。レーザー装置もほぼ完成され、照射強度も15wで固定出来た。また、導光ファイバーも530μmの径で、内視鏡先端まで、十分なパワーと屈曲も得られた。生体ブタを用いたin vivo試験を進める。生体ブタ実験用に、施設使用料やブタ費用に使用する。
スポーツに心理的距離は存在するか

ホールありの条件で,プロゴルファーとアマチュアゴルファー10名ずつを対象に,0.6mから3.3mまで0.3m間隔で10種類の距離を,乱順,上昇,下降の3種類の順序で各距離10打ずつ,VASによる知覚判断とパッティングを行った.その結果,隣接する距離に対して,プロゴルファーの方が,アマチュアゴルファーよりも,より正確にパターヘッドの速度を調整し,距離調整をしていたことが明らかになった.そこで,運動制御の正確性を詳細に調べるために,プロジェクタによるホール位置の投影によるホールなし条件の実験方法を開発し,プロゴルファーとアマチュアゴルファーのパフォーマンスを計測し,解析中である.平成25年度は,共通実験系の設定と予備実験,第一実験を行った.共通実験系の設定は,1.8m(W) ×8m(D) ×0.3m(H)の台の上に,人工芝を引き,0.6mから3.3mまでの0.3m刻みに10種類の距離を設置し,10.8cmのホールを中心に置いた.計測空間を取り囲むように6台の赤外線カメラを設置し,光学式動作解析装置でパッティング動作を計測できるようにした.マーカーは身体各部位(頭部,両肩峰,両肘,両手首,両大転子,両膝,両足首,両つま先)とパター(グリップエンド,シャフト,パターヘッド)に貼付した.また,ホール真上に高速度カメラ(240 fps)を設置し,カップ手前30cmからのカップインまでの速度を計測し,減速率からボール停止位置を推定した.そして,予備実験を行い,計測指標の妥当性,信頼性を確認した.第一実験は,10種類の距離に対して,マグニチュード推定法と実際のパッティング動作から,物理的距離と心理的距離,運動パタンの変化を検討した.実験参加者:プロゴルファー男女各5名と,ゴルフ経験5年以上でハンディキャップが9以下のアマチュア競技ゴルファー男女各5名を対象とした.手続:参加者ごとに乱順,上昇・下降系列の3条件で10種類の物理的距離に対して,まずマグニチュード推定法で距離の評価と,成功への確信度評価を10段階で6回ずつ行った.その後実際に,各距離について3条件でパッティング動作を,10試行ずつ行った.解析:現在,心理的距離の集計と,物理的距離に対して,パッティング動作のキネマティクス,パターの動き,ボール停止位置を指標とし,距離を分岐パラメータとした各指標の変化を検討している.平成26年度は,前年度行った実験データの解析を中心に行った.その結果,VAS(Visual Analogue Scale)による距離に対する成功度の評価は,平均で見ると,プロゴルファーでもアマチュアゴルファーでも,ほぼ物理的距離と等しく評価し,距離が遠くなるほど成功度の評価が低下することが明らかになった.しかしながら,個別にみると,必ずしも心理的距離と物理的距離の関係が線形ではない特徴も見られた.さらに,パッティング動作のキネマティクスの解析では,パターのピーク速度を迎える時期が,距離に関係なく,インパクト前の一定の時期であること,また,バックスイングの大きさに関しては,物理的距離に比例する選手と比例しない選手がいることが明らかになり,パッティングパターンの違いであると考えられた.また,パッティング動作を実際のフィールドで計測するために,超小型モーションセンサの開発を行い,試作品を作成した.本年度は,昨年度までの研究成果を論文化し,現在投稿中である.また,パッティング実験の中で,課題であったクラブフェースの角度を光学式動作解析装置で精度よく計測できる方法を開発した.具体的にはクラブとクラブフェースを剛体として事前に計測しておくことにより,運動中にクラブフェースに貼付しているマーカーとの関係を計算により求め,クラブフェースの角度の推定を行う方法を開発した.また,もう一つの課題であった,距離の見積については,従来採用してきたVisual AnalogScaleに加え,心理的距離の推定のために,実打前の素振りを計測し,距離の違いによる素振りの振幅,ヘッドスピードの変化を検討することとした.さらに,実験参加者に目標との距離を呈示する際に,他の何らかの対象物との関係を手がかりにして距離を推定しないために,天井に設置したスライドプロジェクターで,ホールを呈示する方法を開発した.これらの方法によって,平常時に,7つの距離のパッティング動作の再現性とその距離の見積もりを計測する実験を,プロ・アマ10名ずつを対象に行った.これは,動作面での再現性・精確性の程度を把握するためである.その結果は鋭意,現在解析中である.今後は,心理的プレッシャーなどによる不安の状態変化によって,パッティング動作の正確性が変化するのは,距離の見積もりが崩れるのか,動作自体の再現性が崩れるのかを検討する実験を行うことによって,心理的距離の存在を検討する予定である.ホールありの条件で,プロゴルファーとアマチュアゴルファー10名ずつを対象に,0.6mから3.3mまで0.3m間隔で10種類の距離を,乱順,上昇,下降の3種類の順序で各距離10打ずつ,VASによる知覚判断とパッティングを行った.その結果,隣接する距離に対して,プロゴルファーの方が,アマチュアゴルファーよりも,より正確にパターヘッドの速度を調整し,距離調整をしていたことが明らかになった.そこで,運動制御の正確性を詳細に調べるために,プロジェクタによるホール位置の投影によるホールなし条件の実験方法を開発し,プロゴルファーとアマチュアゴルファーのパフォーマンスを計測し,解析中である.初年度に行った実験データが膨大であるために,その解析に時間を要したが,パッティング動作のキネマティクスに関しての解析は進めることができた.

着目すべき変数の同定ができた半面,計測上の問題からパッティングフェイスの角度データの精度が不十分であることも分かり,次の実験での対応策を検討することができた.スポーツ心理学第一実験での結果を論文としてまとめることと,不安喚起状態下での心理的距離と物理的距離に関する実験を進めていく予定である.その際に,絶対座標系のキャリブレーションの方法を改善し,パッティング動作中のクラブフェイスの角度の計測精度を上げていく.さらに,可能であれば,実場面でのパッティング動作を超小型モーションセンサで計測してみることを予定している.当初計画では,第一実験では乱順に,第二実験では上昇・下降系列でという,心理的距離の評価と実際のパッティング距離の順序を分けて行う予定であった.それを実験方法を工夫することによって,この3つの条件を一度に行うことができた.また,各距離が実験参加者に明示的にわからないように,蛍光塗料とブラックライトを用いたマーカーを使うことによって,各距離条件の設定が容易となった.と同時に,Wifiを利用した高速度カメラの操作によって,短時間で実験を行う工夫が行えた.さらに,当初計画では,ハンディキャップ9以下のアマチュアゴルファーだけを対象とする予定であったが,より技能水準の高い人の特徴を検討するため,プロゴルファーも対象とすることができた.これによって,技能水準との関係をも検討できるようになった.当初計画していた第二実験を,前倒しで初年度に行ったため,第二実験に関わる人件費が不要になった.まずは,現在取得した膨大なデータの解析が当面の課題となる.運動データの解析方法,およびボール速度の算出方法は既にほぼ確立しており,これらの基礎データを整理して,距離を分岐パラメータとするふるまいを力学系理論から解析予定である.さらに,上昇・下降系列のデータも取得済みであることから,履歴現象についても検討する.これらの解析によって,当初計画の第三実験にあたる,不安喚起状態下での心理的距離の実験を進めていく予定である.今年度は当初計画の第三実験を行うので,その人件費として使用する.今年度は,実験参加者への謝金が生じなかったため次年度は,不安喚起による実験を計画しているが,その際,実験参加者への謝金が生じるため,それに充当する予定である.
ウシウイルス性下痢粘膜病ウイルスと宿主との相同性遺伝子の役割および病態との関連性

ウシウイルス性下痢粘膜病ウイルス(BVDV)持続感染牛は牛群内での同疾患の大流行を引き起こす感染源である。その摘発のために牛の末梢血白血球(PBL)を用いてBVDV遺伝子のp14およびE1コード領域を検出するポリメラーゼ連鎖反応(PCR)による正確で迅速な診断法が確立されている。この診断法ではPCR増幅パターンにより検出したウイルス型の判別も可能であるが、いずれのウイルス型にも分類されないPCR増幅パターンを示す野外分離株が検出された。そこでPCR増幅パターンとウイルス型別との関連を検討すると共に、BVDVの3つの糖タンパクのうちの一つであるE1の機能を明らかにするため、E1コード領域内に新たにプライマーを設計し、日本の4つのBVDV標準株およびBVDV感染牛から分離した野外分離株3株で得られた同じ大きさのPCR産物の塩基配列およびアミノ酸配列を比較した。その結果、PCR増幅産物の塩基配列およびアミノ酸配列は7株間で非常に高率に保存されており、この領域がウイルス型を決定づけるPCR増幅パターンに関与している可能性は低いと考えられた。また、この領域のアミノ酸配列は疎水性が高く、その疎水性は完全に保存されていた。さらに、供試牛5頭のPBL由来遺伝子上にBVDVのこの増幅領域と相同性の高い配列が認められ、全5頭でその塩基配列は完全に一致した。以上のことから、本研究で塩基配列を解読したE1コード領域は、アミノ酸配列の疎水性の高さから膜貫通領域を含んでおり、E1はウイルスの中和反応に関与している他の2つの糖タンパクE2あるいはE0のアンカーとして機能している可能性が示唆された。また供試牛全5頭で完全に塩基配列が一致した末梢血白血球由来遺伝子上に認められたBVDVの増幅領域と相同性の高い配列はBVDVの接着、侵入に関わるレセプターをコードする領域の一部ではないかと考えられた。牛ウイルス性下痢粘膜病(BVD-MD)の病原因子であるBVD-MDウイルス(BVDV)の遺伝子のポリメラーゼ連鎖反応(PCR)による解析過程で、BVD-MD発症およびBVDV感染成立において、これまでの研究によりBVDVのE1遺伝子が重要な役割を担っている可能性が示唆された。E1はウイルスの中和抗体に関与している他の2つの糖蛋白gp48およびgp53のアンカーとして機能しているものと考えられている。そこで本研究においては、E1領域のPCR増幅産物をプローブとして、宿主細胞のゲノミックサザンブロットハイブリダイゼーションを行い、そのハイブリバンドを回収してその塩基配列を解読した。その結果,宿主細胞のゲノムDNA中にBVDVのE1遺伝子に相同性の高い領域が存在していることが確認できた。また、宿主細胞におけるE1類似蛋白の発現の有無を確認するため、BVDVのE1遺伝子をPCR法により増幅し、これを発現ベクターに組み込んでリコンビナントE1を大腸菌に産生させることが可能となった。さらに、ウイルス中和試験に使用されているウシ抗BVDV抗血清を用いたウエスタンブロッテング法によって、このリコンビナントE1の抗原性状を検索したところ、リコンビナントE1とウシ抗BVDV抗血清は反応しなかった。以上の成績から、宿主細胞がBVDVのE1領域と相同性の高い領域を有しているため、E1蛋白は宿主の免疫機構に認識されないものと考えられた。このメカニズムがBVDVの感染成立や発症機構に何らかの役割を担っているものと推測された。

牛ウイルス性下痢粘膜病(BVD-MD)の病原因子であるBVD-MDウイルス(BVDV)の遺伝子のポリメラーゼ連鎖反応(PCR)による解析過程で、BVDVの宿主であるウシゲノムDNA上にウイルスE1遺伝子と相同性の高い領域が検出され、BVD-MD発症およびBVDV感染成立においてE1が重要な役割を担っている可能性が前年度までの研究で示唆された。本年度の研究では、BVDVのE1遺伝子を発現ベクターに組み込んで作成したリコンビナントE1(rE1)を用いて、E1の機能とウシ相同遺伝子との関係をさらに詳しく追求した。ウイルス中和試験に使用されているウシ抗BVDV抗血清を用いたウエスタンブロッティング法によりこのrE1の抗原性状を検索したところ、rE1と抗血清とは反応しなかった。したがって、E1は宿主の免疫機構に認識されないタンパクであり、感染成立あるいは症状発現に何らかの役割を果たしているのではないかと推測された。また、ウシゲノム中の相同領域の塩基配列を解読し、ジーンバンクに登録されているウシの様々な遺伝子と比較解析したところ、該当する遺伝子は検出されなかった。解読領域の塩基配列中には、イントロン配列を疑わせる領域が散見され、白血球DNAを用いたPCR結果と矛盾する結果も得られた。前年度までの結果と総合して考察すると、E1はウイルスの中和反応に関与している他の2つの糖タンパクgp48(E0)あるいはgp53(E2)のアンカーとして機能しており、ウシのゲノム中に存在するE1遺伝子と相同性の高い配列はBVDVの接着、侵入などと関わりがある可能性が高いと考えられた。
アパタイト析出法による象牙質知覚過敏症の治療法の開発

象牙質知覚過敏症は発症頻度が高いにもかかわらず、その治療法が確立されていない。申請者らはアパタイトのpHに対する溶解度差を利用して開口した象牙細管をリン酸カルシウムで封鎖するアパタイト析出法を考案した。本研究では(1)in vitroにて本法の象牙細管封鎖効果の評価を行い、本法をヒト口腔内に適用可能な処理法に改良するとともに、(2)ヒトと歯牙組織が類似しているイヌを用いてin vivoにおける本法の象牙細管封鎖効果について検討を行った。これまでのアパタイト析出法ではIMNaOH (pH=12.4)を後処理液として用いており、この場合の析出物はリン酸水素カルシウムであった。また強アルカリであるため軟組織為害性の恐れがあった。そこで、臨床応用が可能な種々の溶液を検討した結果、象牙細管封鎖効果の減少が比較的少なかった1MNaHCO^3 (pH=8.1)を後処理液として選択した。この溶液に即時に象牙細管内にアパタイトを析出させるため0.3MNaFを添加し、その結晶組成をEDXAにて分析した結果、結晶のCa/P比は1.5であり、開口象牙細管を即時にアパタイトで封鎖することが可能となった。次にこの処理液を用いてin vivoで象牙細管封鎖効果を評価した。ビ-グル犬の大臼歯歯頚部に楔状窩洞を形成、酸処理することにより人工的に知覚過敏症のモデルを作製した。その後、アパタイト析出法を施し、象牙質生検法により象牙質片を採取し、SEM観察を行った。その結果、開口象牙細管は5μmの深さまでアパタイト結晶により緊密に封鎖されており、in vivoにおいても本法が開口象牙細管の封鎖に有効であることが分かった。象牙質知覚過敏症は高い発症頻度にもかかわらず、その治療法が確立されていない。申請者らはアパタイトのpHに対する溶解度差を利用して、歯質の構成成分であるアパタイトを象牙細管内に析出させることにより、開口した象牙細管を約10μmの深部にまで封鎖するアパタイト析出法を考察し、これまでin vitroで本法の検討を行ってきた。本年は、本法を臨床応用可能な処理法に改良するとともに、ヒトと歯牙組織が類似しているイヌを用いて本法による象牙細管封鎖効果を評価した。これまでのアパタイト析出法の後処理液の1MNaOHは強塩基(pH=12.4)であり、ヒト口腔内においては軟組織為害性の恐れがあった。そこで中和能が期待される種々の溶液(NaHCO_3,Na_2CO_3,NaOCl,HEPES等)を評価した結果、1MNaHCO_3を後処理液としてアパタイト析出法を施工した場合には、1MNaOHを後処理液として用いたこれまでのアパタイト析出法とほぼ同様の封鎖効果が得られることが分かった。NaHCO_3を医薬品として許可されており、またそのpHが8.1であることから本法を臨床応用するための後処理液として適当であると考えられた。本法をin vivoで評価する第一段階として、ビ-グル犬の大臼歯歯頚部に楔状窩洞を麻酔下で形成し、酸処理により象牙細管を開口させ、人工的に知覚過敏状態を惹起した。そしてアパタイト析出法を施した後に、象牙質生検法により象牙質片を採取した。SEM観察の結果、象牙細管は結晶性物質により封鎖されており、アパタイト析出法が生活歯における象牙細管封鎖にも有効であることが分かった。また象牙細管内析出物をX線マイクロアナライザーで分析した結果、析出物のCa/P比は1.67であり、析出物が歯質の無機主成分であるアパタイト様物質であることが分かった。本年度の研究成果をもとに、次年度は、アパタイト析出法の長期的評価を行う予定である。

その結果、開口象牙細管は5μmの深さまでアパタイト結晶により緊密に封鎖されており、in vivoにおいても本法が開口象牙細管の封鎖に有効であることが分かった。象牙質知覚過敏症は発症頻度が高いにもかかわらず、その治療法が確立されていない。申請者らはアパタイトのpHに対する溶解度差を利用して、開口した象牙細管を歯質の主成分であるアパタイトで象牙細管内深部にまで封鎖するアパタイト析出法を考案し、これまでin vitroおよびin vivoにて本法の検討を行ってきた。本年は、ヒトと歯牙組織が類似しているイヌを用いて、本法による象牙細管封鎖効果の持続性を評価した。ビ-グル犬の大臼歯歯頚部に楔状窩洞を全身麻酔下で形成し、酸処理により象牙細管を開口させ、人工的に知覚過敏症のモデルを作製した。その後、アパタイト析出法を施し、右側はプラークコントロールを行わず、左側はブラッシンングによるプラークコントロールを1日1回、7日間行った。また同様に象牙質生検法により酸処理のみ施したコントロール群についても同様に評価を行った。そして、7日後に象牙質片を採取し、SEM観察した。アパタイト析出法処理後プラークコントロールを全く行わなかった場合には、象牙細管内に結晶はほとんど認められず、プラークにより管周象牙質および管間象牙質も脱灰されており、象牙細管径は増大していた。一方、プラークコントロールを行った場合には、一部結晶が脱離しており開口している象牙細管も観察されるものの、象牙細管内に析出したアパタイト結晶と管周象牙質との境界が不明瞭になって緊密かつ強固に封鎖されている像も観察された。酸処理のみのコントロール群においても、プラークコントロールを行った場合は一部の象牙細管に結晶性物質の沈着が認められたが、プラークコントロールを行わなかった場合には細管径が増大していた。このように、プラークコントロールされている場合においては持続的な象牙細管封鎖効果が期待できるが、プラークコントロールが不完全な場合にはプラークによる脱灰作用によりアパタイト結晶が脱灰され、持続的封鎖効果が得られないことが分かった。
フレキシブル有機半導体の屈曲性改善と評価手法の構築

本研究の最終的な目的は、ウェアラブルコンピュータ、フレキシブルテレビ等に用いられる有機ELディスプレイや有機半導体の屈曲性を改善することである。これまで、有機薄膜は屈曲性に富むと考えられてきたが、割れ易い材料があることを世界で初めて報告し、割れ難い材料に置換えたり、割れ易い材料と割れ難い材料の混合層で置換える素子構造を提案してきた。本研究では、(a)発光または動作させながら歪を加えて素子性能を測定する性能評価手法(装置、試験片形状、温度依存性)、(b)ナノインデンターを用いた変形特性(応力-歪線図)の測定手法の、塗布タイプの高分子系有機EL材料や有機太陽電池用材料への展開、を検討した。本研究の最終的な用途は、ウェアラブルコンピュータ、フレキシブルテレビ等多岐にわたるものである。これまで、有機物は折曲性に富むと一般的に考えられ、フレキシブル半導体素子に適用されてきたが、研究代表者は、有機薄膜でも、割れ易い材料があることを世界で初めて報告し、割れ難い材料に置換えたり、割れ易い材料と割れ難い材料の混合層で置換える素子構造を提案し、特許も出願済みである。本研究では、(a)発光あるいは動作させながら歪を加えて素子性能を測定する性能評価手法(装置、試験片形状、温度依存性)の確立、(b)ナノインデンターを用いた変形特性(応力-歪線図)の測定においてAFM法を用いた検証・高精度化を行うとともに、未着手であった塗布タイプの高分子系有機EL材料や有機トランジスターへの展開、を目指している。これまでのところ、有機EL用の高分子薄膜を加熱しながら歪みを付与する装置を試作し、4種類の材料について割れ発生限界歪みの温度依存性について世界で始めて検討した。その結果、Alq3薄膜は54°Cでは常温よりも高い割れ発生限界歪みを示し、すなわち予想通りの割れ難い方向であったが、PVK、NPD、spiro-NPDの3種類の薄膜は、54°Cのほうが常温よりも低い割れ発生限界歪み(すなわち割れ易い)を示した。また、割れの形態も常温での単線型から54°Cでは分岐型をとなったものもあり、これまでに報告がなく、また予想されなかった結果が得られている。上記の結果は、有機EL素子などは使用中に発熱するため、高分子膜は軟化して、割れの観点からは割れ難くなるであろうとの予想であったが、逆に割れ易くなる材料があるということであり、今後は再現性の確認を行うとともに、塗布タイプの高分子系有機EL材料についての検討ならびにナノインデンターを用いた変形特性の検討を進めてゆく計画である。現在までの達成度は、(2)おおむね順調に進展している。理由は、本研究では、(a)発光あるいは動作させながら歪を加えて素子性能を測定する性能評価手法(装置、試験片形状、温度依存性)を確立する予定であり、高分子薄膜を加熱しながら歪みを付与する装置を試作し、4種類の材料について割れ発生限界歪みの温度依存性について世界で始めて検討するとともに、温度依存性が正の材料と負の材料の両者があるという新しい知見が得られたからである。また、それらの研究結果については、平成28年6月の海外での国際会議ならびに国内での学会で発表予定である。これまで、有機物は屈曲性に富むと一般的に考えられ、フレキシブル半導体素子に適用されてきたが、研究代表者は、有機薄膜でも、割れ易い材料があることを世界で初めて報告し、割れ難い材料に置換えたり、割れ易い材料と割れ難い材料の混合層で置換える素子構造を提案し、特許も出願済みである。昨年度は,世界で始めて,有機半導体用高分子薄膜の割れ発生限界歪みの温度依存性について検討し、常温より54°Cで割れ難い材料(Alq3)と、割れ易い材料(PVK(塗布タイプ)、NPD、spiro-NPD)があることを示した。また、割れの形態も常温での単線型から54°Cでは分岐型をとなったものもあり、これまでに報告がなく、また予想されなかった結果であったため、超音波顕微鏡を用いた解析などを用いて、薄膜の割れに加え、密着力に起因する剥離を交えた損傷メカニズムを提案した。さらに、発光あるいは動作させながら歪を加えて素子性能を測定する性能評価手法を検討中であるが、これまで、金属電極は十分な屈曲性を有すると考えられてきたが、真空蒸着で有機薄膜の上に形成された金属薄膜は比較的容易に割れが発生することが明らかとなった。今後は、さらに、屈曲性に対してボトルネックとなる要因とメカニズムを明らかとしながら、屈曲性改善と評価手法の構築を進める計画である。

理由は、本研究では、(a)発光あるいは動作させながら歪を加えて素子性能を測定する性能評価手法(装置、試験片形状、温度依存性)を確立する予定であり、高分子薄膜を加熱しながら歪みを付与する装置を試作し、4種類の材料について割れ発生限界歪みの温度依存性について世界で始めて検討するとともに、温度依存性が正の材料と負の材料の両者があるという新しい知見を得て、割れに加え密着力に起因する剥離を交えた損傷メカニズムが提案できたからである。さらに、これまで十分な屈曲性を有すると考えられてきた金属電極に関しても、真空蒸着で有機薄膜の上に形成された金属薄膜は比較的容易に割れが発生することを見出した。また、それらの研究結果については、平成28年の海外での国際会議で1件ならびに国内での学会で2件発表するとともに、H29年度も1件発表予定である。本研究では、(a)発光あるいは動作させながら歪を加えて素子性能を測定する性能評価手法(装置、試験片形状、温度依存性)の確立、(b)ナノインデンターを用いた変形特性(応力-歪線図)の測定において、塗布タイプの高分子系有機EL材料や有機トランジスターへの展開、を目指している。H27年度は,世界で初めて,有機半導体用高分子薄膜の割れ発生限界歪みの温度依存性について検討し、常温より54°Cで割れ難い材料(Alq3)と、割れ易い材料(PVK(塗布タイプ)、NPD、spiro-NPD)があることを示した。また、割れの形態が常温での単線型から54°Cでは分岐型となったものがあり、これまで報告がなく、また予想されなかった結果であったため、超音波顕微鏡を用いた解析などにより、薄膜の割れに加え、密着力に起因する剥離を交えた損傷メカニズムを提案した。H28年度は、発光あるいは動作させながら歪を加えて素子性能を測定する性能評価手法を検討し、金属電極は十分な屈曲性を有すると考えられてきたが、真空蒸着で有機薄膜の上に形成された金属薄膜は比較的容易に割れが発生することを明らかにし、H29年度の競争的資金「電源立地特別交付事業」を獲得して詳細解析を行った。H29年度は、薄膜の剥離を交えた損傷メカニズムを検討するとともに、未着手であった塗布タイプの高分子系有機EL材料についてナノインデンターを用いた変形特性(応力-歪線図)の把握を、世界に先駆けて実施し、それらの良好な割れ性は、軟らかく良好な延性に起因する可能性が高いことを示した。なお、これら一連の研究成果より、有機半導体素子の割れ性と密着性に着目した研究テーマ「フレキシブル有機半導体素子の剥離損傷防止技術および評価・設計手法の確立」が、H30年度からの科研費Cで採択され、引き続きフレキシブル有機半導体の屈曲性改善と評価・設計手法構築に取り組むこととなった。本研究の最終的な目的は、ウェアラブルコンピュータ、フレキシブルテレビ等に用いられる有機ELディスプレイや有機半導体の屈曲性を改善することである。これまで、有機薄膜は屈曲性に富むと考えられてきたが、割れ易い材料があることを世界で初めて報告し、割れ難い材料に置換えたり、割れ易い材料と割れ難い材料の混合層で置換える素子構造を提案してきた。本研究では、(a)発光または動作させながら歪を加えて素子性能を測定する性能評価手法(装置、試験片形状、温度依存性)、(b)ナノインデンターを用いた変形特性(応力-歪線図)の測定手法の、塗布タイプの高分子系有機EL材料や有機太陽電池用材料への展開、を検討した。上記の達成度のとおり、温度依存性については単層薄膜については世界で初めての新しい知見が得られたが、多層薄膜素子に関しては未着手であり、ナノインデンターを用いた変形特性の検討については試験片作製中である。スケジュール的には、少しずれるが単層薄膜の温度依存性に関しては重要な知見であり、もう少し掘り下げることと、その原因解明について高分子材料の専門家とディスカッションを進める予定である。
コミュニケーションを主軸とした保幼小中校種間連携カリキュラム開発研究

本研究では、倫理性に重きを置く国語科の目標論の展開と、そうしたコミュニケーション観に基づくカリキュラムの構築を、保幼小中校種間の連携の内に構想し、実践的に検証することを目指した。そのために、まずは倫理性の内実についての考察を行った。また、幼児教育においては、虚構世界と現実世界の往来を通じて、子どもたちの間に自己肯定感と自他の尊重の意識が涵養されていく。それを支えに、子どもたちは、世界に対する見方・考え方を獲得し更新していく中で、多様な価値観の享受を実現していくことを明らかにした。こうした物語体験を軸に据えることで、倫理性に重きを置く学校種間連携カリキュラムの構築が可能となることを明らかにした。本研究は、哲学や現代思想の潮流における他者論に代表されるような倫理性に重きを置く目標論の展開と、そうしたコミュニケーション観に基づくカリキュラムの構築を、保幼小中校種間の連携の内に構想し、それぞれの学校種において実践的に検証することを目的とするものである。その際、従来、技能面、さらには論理的思考力を育成するための素地と位置づけられてきた倫理性こそを第一義とするカリキュラムの開発を目指している。平成26年度は、コミュニケーション教育における倫理性を論究するために、国語科教育研究の「話すこと・聞くこと」の領域における理論研究のレビューと課題の抽出を行った。平成元年版の学習指導要領において「話すこと・聞くこと」が領域化されて以降の理論研究を検討した結果、論理性に関する理論研究においては、音声学、言語学、発達心理学、発話行為論等々の諸学問を学問的な背景として、理論研究を発展させてきた。一方、倫理性については、臨床哲学や臨床心理学が学問的な背景として想定されるものの、十分な議論がなされてきたとは言い難い現状にある。しかし、「書くこと」「読むこと」の領域においては、生活綴方教育や文学教育という形で、倫理性についての実践的な研究の積み重ねが確認できる。そこで、本研究では文学教育の授業実践を中心に、各学校種で蓄積された実践知を、国語教育の理論知によって新たに顕現化することを目指す。そのために、保育所・幼稚園における経験主義カリキュラムと小・中学校における国語単元学習に着目し、それぞれの教育活動の内実を明らかにすることとした。当該年度においては、幼稚園における劇遊びの観察調査と、小学校における文学的文章教材の授業の実践データの収集、及び中学校における提案授業の仮実施と分析検討を行った。本研究は、エマニュエル・レヴィナスの他者論に代表されるような倫理性に重きを置く目標論の展開と、そうしたコミュニケーション観に基づくカリキュラムの構築を、保幼小中校種間の連携の内に構想し、それぞれの学校種において実践的に検証することを目的とするものである。当該年度においては、フィールド研究を中心に、幼稚園と小学校における実践及び実践報告の再定位を行った。そのための視点として、a.保育研究における経験カリキュラムの考え方、b.小中学校における国語単元学習の考え方である。この両者を本質面で連携させるべく、実際に行われている教育実践の集積と実践報告の読み直しを行った。具体的には、1.保育所・幼稚園でのフィールド研究として、福山市立大学附属幼稚園との連携を図り、経験カリキュラムの具体化のあり様と実践の実際について、実践における子どもの様子と、保育者へのインタビューをもとに調査を行った。幼年期の子どもの活動については、定点的なデータ収集が困難であるため、保育者のインタビューを中心にカリキュラムや実践の意図を探り、絵本を教材としたコミュニケーション活動を仕組み、教育指導案を作成し、実施した。また、2.小学校・中学校でのフィールド研究として、福山市内の公立小学校と連携し、国語単元学習の理念に基づく授業単元の実態と授業実践について、教師へのインタビューとともに、授業における学習者の様子や学習者の言語生活の実態を、授業記録や学習者のノート、授業の成果物によって明らかにした。保育・幼児教育における経験カリキュラムと国語単元学習について、それぞれの実態に基づきその接合点を究明するため、文学教材を用いたコミュニケーション活動に焦点化し、幼児教育においては絵本を用いたコミュニケーション活動、小学校教育においては文学的文章教材を用いたコミュニケーション活動を中心に、系統的な教育実践の可能性を探った。フィールド研究としての幼稚園及び小学校における実践研究については、概ね計画通りの研究データを集積するに至っている。しかし、研究協力者である小学校教諭の休職や異動が重なり、当初予定していた通りの進捗が難しい状況にあった。小学校における実践研究においては、複数の研究協力者を予定していたために休職者が出ても他で補うことが可能であったが、中学校における実践研究については、研究協力者が1名であったため、休職による研究の中断に大きく影響した。本年度においては、実践及び実践報告の再定位を中心に、文献調査とフィールド研究を行った。そのための視点として以下の2点を措定した。a.保育研究における経験カリキュラムの考え方、b.小中学校における国語単元学習の考え方という2点である。両者は根底に、学習者の生活中心という共通する教育観を抱きながらも、直接結びつけて論じられることが少なく、一般に、理論としても実践としても別々のものと捉えられてきた。

まず、a.保育研究における経験カリキュラムの考え方については、福山市立大学附属幼稚園との連携を図り、経験カリキュラムの考え方にもとづく環境構成を中心とした改革的取り組みについてのフィールド調査を行った。また、b.小中学校における国語単元学習の考え方については、連携校を対象に、国語単元学習の考え方にもとづく実際の単元構想から授業の実施、データの収集を行った。また、理論的な側面からは、特に幼小連携を中心に、虚構体験という軸を設けることによる本質的な連携の可能性を文学理論や哲学・現代思想の知見から模索する研究を行った。フィールド研究としての幼稚園及び実践研究について、実態解明に向けた研究データの集積は概ね計画通りに進んでいる。しかし、研究協力者である小学校教諭の異動や教育委員会・小学校における方針転換等が重なり、仮説としてのカリキュラムの部分的実施や検証という点での進捗に困難が生じた。また、中学校における実践研究を牽引する研究協力者の休職に伴う協力者及び研究協力校の新規開拓に時間を要した。本研究は、エマニュエル・レヴィナスの他者論に代表されるような倫理性に重きを置く目標論の展開と、そうしたコミュニケーション観に基づくカリキュラムの構築を、保幼小中校種間の連携の内に構想し、それぞれの学校種において実践的に検証することを目的とするものである。研究の過程においては、現代思想や哲学における理論知を実践知へと変換する中で、理論面における新たな知見を見出すだけでなく、各学校種で蓄積された実践知を、これらの理論知によって新たに顕現化させることを企図した。「話すこと・聞くこと」の教育においては、従来、技能面、さらには論理的思考力を育成するための素地と位置づけられてきた倫理性こそを主軸とするカリキュラムの開発を目指した。最終年度である本年度においては、実践研究において得られた知見に基づき、再度、理論面における目標論の強化のために、論文化の作業を行った。特に、本年度改定された「小・中学校学習指導要領」に対し、昨今の理論研究の動向を見据えた上で、今後のコミュニケーション教育のあり方について、「能動的な聞き手」像に対する「受動的な聞き手」像の内実を現代思想や哲学に基づいて考察した。自己と他者の対等性・相互性を超えた「聞くこと」の教育を考察することによって、自律的・自発的とは「別の仕方で」特徴づけられる主体のあり様や、より厳格に根源的な倫理的関係を論じることが可能となる。本研究では、マイノリティやサバルタンといった社会的弱者をマジョリティのうちに還元することなく、人々が共生していくための教育のあり様を示した。そのための思想的背景として、レヴィナスの「他者」論やハンナ・アレントの「囚人のコンパッション」を巡る議論の意義と必然性を明らかにした。本研究では、倫理性に重きを置く国語科の目標論の展開と、そうしたコミュニケーション観に基づくカリキュラムの構築を、保幼小中校種間の連携の内に構想し、実践的に検証することを目指した。そのために、まずは倫理性の内実についての考察を行った。
多孔性シートとレーザーピンセットを用いた人工生体組織の構築

組織サイズの細胞集団を設計するために、細胞集団を形成することに起因する細胞内シグナル伝達および脂肪滴の蓄積を調べた。細胞をそれぞれパターン基材上に2-8個の細胞集団を形成するように播種した。低分子量Gタンパク質の活性化を調べた結果、細胞どうしの接合部位でこれら低分子量Gタンパク質が強く活性化していることが分かった。更に、単一の細胞集団内で比較した場合、より多くの細胞と接合した細胞ほど脂肪滴の蓄積量が増すことが分かった。本研究課題は細胞マニュピレーション技術を用いて細胞集団を作製し、正常に機能する人工生体組織の構築を目指している。組織レベルの細胞集団を設計するにあたって、28個の細胞集団を形成することに起因する細胞内シグナル伝達の変化を調べた。実験にはCOS-1細胞、HUVEC、HepG2細胞を用いた。細胞内シグナル伝達は活性化した低分子量Gタンパク質をモニターするプローブによって細胞培養条件下で顕微観察された。EGFやインスリン刺激の前後でも細胞内シグナル伝達の観察を行った。細胞どうしの接合は、カドヘリン染色された細胞集団を共焦点レーザー走査型顕微鏡により三次元的に観察して確認した。上記の細胞に活性化した低分子量Gタンパク質(Ras, Rho, Rac)をモニターするプローブを発現させ、マニピュレーターによってこれらの細胞をそれぞれパターン基材上に28個の細胞集団を形成するように播種した。24h培養後、Ras、Rac、Rhoの活性化を調べた結果、細胞どうしの接合部位でこれら低分子量Gタンパク質の活性化が強く起こっていることが分かった。また、接合部の面積が同じ場合、活性化の強さは接合した細胞の数が多いものの方がより強いことが分かった。EGF刺激に対する応答性に関しては、細胞集団を構成する細胞の数が増えるにつれてRasの活性化に顕著な遅れが現れた。細胞集団の中でも接合している細胞の数が多いもの(中心のもの)が遅れて活性化することが分かった。本研究課題を遂行する上で細胞集団を形成することにより細胞内シグナル伝達に明確な差違を確認できた意義は大きい。特に細胞集団の中でも接合している細胞の数によりシグナル伝達に差違が見られたことは大変興味深い。このことは同種の細胞でも集団内での位置を調整してやることで、機能発現を制御できる可能性を示唆している。今後も細胞内シグナル伝達を一つの指標としながら細胞の機能発現を向上・維持させ、より大きな人工生体組織の作製を目指す。組織レベルの細胞集団を設計するにあたって、28個の細胞集団を形成することに起因する細胞内での脂肪滴形成能の変化を調べた。細胞が正常に脂肪を蓄積することは、健全な組織の維持に不可欠な要素である。実験にはMEF細胞およびHepG2細胞を用いた。マニピュレーターによってこれらの細胞をそれぞれパターン基材上に28個の細胞集団を形成するように播種した。細胞どうしの接合は、細胞集団のカドヘリンを共焦点レーザー走査型顕微鏡により観察して確認した。これらの細胞集団を24h培養後、脂肪滴をNileRedで染色し蛍光顕微鏡観察を行った。その結果、同数の細胞からなる細胞集団どうしを比較した場合、接合している細胞の数が多い細胞ほど脂肪滴のサイズと数が増すことが分かった。また、パルミチン酸を添加して培養すると、この傾向がより強まることが分かった。更に、接合部の面積が同じ場合、脂肪滴蓄積の程度は接合する細胞の数が多いものの方がより強いことが分かった。本研究課題を遂行する上で、細胞集団を形成することにより脂肪滴蓄積に明確な差違を確認できた意義は大きい。特に、接合している細胞の数により脂肪滴の蓄積に差違が見られたことは大変興味深い。このことは、細胞集団の接合構造を調節してやることで脂肪の蓄積を制御できる可能性を示唆している。これまでに得られた知見を元に、細胞集団を自発的に形成するパターン基材を作製すれば、高速かつ省エネルギー的に人工生体組織を作製できると考えた。本年度は細胞播種のみで数種類の細胞の配置を制御できるパターン基材の開発を行った。特定の領域に細胞を集め、分化や増殖、代謝能を調節する手段として細胞サイズ以下の放射状の溝を持つパターンを検討した。それぞれの細胞が好む溝の幅や間隔、角度には差があると予想し、幅(1μm5μm)の溝が、一定の間隔(1μm5μm)を空け、一定の角度(1゚3゚)で放射状に広がったパターンを作製した。このパターン基材上でHepG2細胞やHEK293A細胞、NIH3T3細胞、HeLa細胞、COS-1細胞などの培養を行い、それぞれの細胞が各パターン対してどのような接着・伸展・遊走挙動をとるのかを観察した。

その結果、今回用いた細胞のパターン上への接着率が平坦な場所よりも高く、パターン上に接着したほぼ100%の細胞がパターンの溝に沿って遊走することが分かった。また、パターン上に接着した細胞は、平坦な場所よりも高速に遊走するが、パターンの外に出て行くものは少なかった。更に、小さな細胞は大きな細胞に比べて放射状に広がったパターンの中心付近に集まりやすく、逆に大きな細胞はパターンの外側に集まりやすいことが分かった。今後は三次元パターンの形状によって細胞の接着および遊走を制御し、複雑な共培養組織の構築を目指す。
法面緑化植物の根系形態と土壌保全機能に関する基礎的研究

道路、河川及び水田畦畔等の法面を研究対象とし、これら法面の強度と管理コストを視野に入れながら、最適な法面植生を構築するための基礎的知見を得ることを目的に被覆植物の引っ張り強度と根系の関係を調べた。具体的には、Kentucky bleugrass(cv.Touch-down)、Tall fescue(cv.Common)、Creeping fescue(cv. Pennlawn)、Perennial ryegrass(cv.ManhattanIII)、Orchardgrass(cv.Common)、Red canarygrass (cv.Common)、Centipedegrass(cv.Common)、Bahiagrass(cv.Pennsacola)及びWeeping loveglass(cv.Common)及びWhite cloverの10種類の被覆植物を用いて、根箱、円筒カラム、野外圃場試験を行った。その結果、土壌保持力に良く対応する引っ張り強度と根長及び土壌中の根の分布(根の深さ指数)との間に高い正の相関関係が存在することが明らかになった。しかし、供試した9種類のイネ科被覆植物の中で最も高い引っ張り強度を示したCentipedegrassの根長はBahiagrassとWeeping lovegrassの根長よりも短かったことから、根長や根系分布以外にも葡匐節からの発根様式などの根の形態的な要因が引っ張り強度に深く関与していることが示唆された。従って、法面植生の最適化を進める場合、被覆植物の根系構造とともに発根様式を含んだ土壌の被覆形態が重要であると考えらる。また、本研究に供試したイネ科植物の中では、Centipedegrasが法面被覆植物として最も優れていることが明らかになったが、Centipedegrasの初期成長はPerennial ryegrassやfescue類よりも遅く、植生形成の際の雑草害が実際場面への導入に際して重大な問題となりうることから、播種量、播種時期、混播、除草剤利用などを含めて植生を速やかに形成するための技術の確立が今後の課題と考えられる。我が国で栽培されている代表的な10種類の多年生牧草を取り上げて、それら植物の土壌保持能力と根系の関係を調べた。供試した10種類の植物は、土譲保持力の高い植物;Centipedegrass、Bahiagrass、中程度の植物;Weeping lovegrass、Creeping red fescue、Perennial ryegrass、Tall fescue、Reed canarygrass及び低い植物;Kentucky bluegrass、Orchradgrassに大別された。各植物の土壌保持力と茎葉部風乾重、根部風乾重、SR比、根の最大到達深度、根の深さ指数を一次式で回帰させた結果、相関係数は根部風乾重(r=0.809)で最も高く、次いで、茎葉部風乾重(r=0.776)で高く、SR比(r=0.244)で最も小さかった。さらに、土壌保持力は根の最大到達深度、根の深さ指数、010cm層の根量よりも、1020cm層の根量との間に高い層間関係が存在することが明らかになった。以上の結果から、植物の土壌保持力には根部の成長量だけでなく分布が深く関与していることが明らかになった。また、Centipedegrassにおける土壌保持力と成長解析から、地下茎の発根パターンなどの形態も重要な要因であることが示唆された。