hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫チェックポイント分子を標的とするキメラ抗原受容体遺伝子導入T細胞の新規開発

免疫チェックポイント分子(PD-L1/L2)を標的とした新規キメラ抗原受容体(CAR)遺伝子導入T細胞(CAR-T)を作成し、腫瘍免疫回避機構の克服及び難治がんに対する新たな免疫細胞療法の開発を試みた。様々な構造のPD1-CAR-Tを作成したところ、PD1の発現は構造により大きく異なっていた。種々の腫瘍細胞株におけるPDL1/L2の発現についてフローサイトメトリーで検討し、更にCAR-Tと腫瘍細胞株を共培養した上清で骨肉腫の細胞株U2OSを刺激したところ、U2OSのPDL1発現が誘導された。U2OSとPD1-CAR-T細胞を共培養し、有意に高い細胞障害活性を認めた。腫瘍免疫回避機構の克服に関して、近年免疫チェックポイント阻害療法が注目されている。これは腫瘍免疫抑制メカニズムを解除し、疲弊状態であった腫瘍免疫を再活性化させるものである。中でも活性化T細胞に発現するprogrammed-cell death-1 (PD-1)と腫瘍細胞が発現するPD-1リガンド(PD-L1)の結合を阻害するモノクローナル抗体療法は種々の難治性腫瘍に対して優れた臨床効果が認められている。本研究では、免疫チェックポイントに関わるリガンドに対するレセプターを用いて新規キメラ抗原受容体(Chimeric antigen receptor: CAR)遺伝子導入T細胞を作製し、難治性造血器・固形腫瘍に対する新しい治療法への臨床応用に展開するための基盤となる研究を行うものである。研究計画は以下の順序で進める予定である。1抗PD-L1/L2キメラ抗原受容体遺伝子の作製、2新規CAR遺伝子導入T細胞の作製及び腫瘍細胞に対する機能解析、3抗PD-1抗体: nibolumabによる新規CAR-T細胞の機能抑制の評価、4免疫不全マウスを用いた新規CAR-T細胞のin vivoでの抗腫瘍効果の検討、5小児腫瘍におけるPD-L1/PD-L2の発現及び新規CAR-T細胞による抗腫瘍効果の検討。この内、平成27年度は1及び5の研究が進行している。CARーT細胞は細胞外ドメイン、ヒンジ、細胞内ドメインのそれぞれの組み合わせにより抗腫瘍効果が異なる可能性があり、複数のPD-1 CAR遺伝子のコンストラクトを作成中である。これまでのPD-1研究の対象は主に成人腫瘍であったが、難治性小児腫瘍に対する新規治療の開発のためには小児腫瘍におけるPD-L1の発現を調べる必要があり、種々の腫瘍細胞株をフローサイトメトリー法で検討した結果、神経芽腫、骨肉腫に発現を認めた。抗PD-L1/L2キメラ抗原受容体遺伝子の作製及びT細胞への遺伝子導入については、ヒトT細胞性白血病株Jurkat細胞からクローニングしたPD-1 cDNAを受容体として発現するようにシグナルペプチド、ヒンジ、膜貫通ドメイン、4-1BB細胞内シグナルドメイン、CD3ζ細胞内シグナルドメインをSplice by overlap extension PCR (SOE-PCR)を用いてつなぎ合わせる予定であった。PD-1 cDNAをJurkat細胞からクローニングするのが難しく、最終的にPD-1 cDNAを購入した。それぞれのドメインを組み合わせた複数の遺伝子を作成するのに時間を要したが、これをMSCV-IRES-GFPレトロウイルスベクターのマルチクローニングサイトにサブクローニングした。小児腫瘍におけるPD-L1/PD-L2の発現及び新規CAR-T細胞による抗腫瘍効果の検討については、複数の腫瘍細胞株(骨肉腫5種、神経芽腫4種、横紋筋肉腫1種、急性骨髄性白血病4種、急性リンパ性白血病4種、子宮頸癌1種)上のPD-L1/PD-L2の発現を調べるのに時間を要した。CARーT細胞は細胞外ドメイン、ヒンジ、細胞内ドメインのそれぞれの組み合わせにより抗腫瘍効果が異なる可能性があるため、平成28年度は前年度に作成済みのコンストラクトを更に改良し、複数のPD-1 CAR遺伝子のコンストラクトを作成し、機能解析を行った。レトロウイルスベクターを用いてT細胞性白血病細胞株であるJurkat細胞へ遺伝子導入を行い、フローサイトメトリー法でPD1蛋白の発現を確認した。十分な発現強度が得られたものは標的細胞と共培養し、活性化マーカーであるCD69が陽性化したものは機能し得るCARと判断した。上記の実験結果から3種類のCAR(PD1-CD3ζ、PD1-CD28TM、PD1-CD28TM-intracellular- CD3ζ)をヒトT細胞へ遺伝子導入した。複数の腫瘍細胞株におけるPDL1の発現を調べ、PDL1を恒常的に発現している骨肉腫細胞株(SaOS2)、成人T細胞白血病細胞株(MT1)及びPDL1を強制発現させた慢性骨髄性白血病細胞株(PDL1-K562)を標的細胞とした細胞障害活性解析ではSaOS2及びPDL1-K562に対し抗腫瘍効果の増強を認めた。4時間標的細胞と共培養する短時間での抗腫瘍効果よりも24時間以上での検討の方が抗腫瘍効果の増強を認めた。

本研究では、1抗PD-L1/L2キメラ抗原受容体遺伝子の作製、2新規CAR遺伝子導入T細胞の作製及び腫瘍細胞に対する機能解析、3抗PD-1抗体による新規CAR-T細胞の機能抑制の評価、4免疫不全マウスを用いた新規CAR-T細胞のin vivoでの抗腫瘍効果の検討、5小児腫瘍におけるPD-L1/PD-L2の発現及び新規CAR-T細胞による抗腫瘍効果の検討を順に行っていく予定である。現在までに1、2、5が進んでいる。概ね順調に進んでいるが、1、2については多数のコンストラクトを比較検討したため時間を要した。5については標的細胞の候補を調べるために種々の腫瘍細胞株についてPDL1の発現を調べたが、恒常的に強発現している細胞株が少なく時間を要した。免疫チェックポイント分子(PD-L1/L2)を標的とした新規キメラ抗原受容体(CAR)遺伝子導入T細胞(CAR-T)を作成し、腫瘍免疫回避機構の克服及び難治がんに対する新たな免疫細胞療法の開発を試みた。様々な構造のPD1-CAR-Tを作成したところ、PD1の発現は構造により大きく異なっていた。種々の腫瘍細胞株におけるPDL1/L2の発現についてフローサイトメトリーで検討し、更にCAR-Tと腫瘍細胞株を共培養した上清で骨肉腫の細胞株U2OSを刺激したところ、U2OSのPDL1発現が誘導された。U2OSとPD1-CAR-T細胞を共培養し、有意に高い細胞障害活性を認めた。抗PD-L1/L2キメラ抗原受容体遺伝子の作製及びT細胞への遺伝子導入については、まず発現ベクターをJurkat細胞に発現させフローサイトメトリー法にてPD-1蛋白発現を確認する。導入効率を確認後、ヒト末梢血単核球から分離したT細胞に遺伝子導入する。その後、複数の作成されたコンストラクトの細胞障害能を比較検討する。新規CAR-T細胞の機能解析する際の対象としては、これまでの研究結果よりPD-L1を発現していることが判明した神経芽腫、骨肉腫の細胞株を用いる。これらの腫瘍細胞株と新規CAR-T細胞を4時間共培養し、活性化マーカーとしてCD25、CD69の発現をフローサイトメトリー法で検討し、IL-2、IFNγ、GM-CSFをELISAにて測定する。また、細胞障害顆粒発現の評価としてグランザイムB、パーフォリン、CD107aの発現をフローサイトメトリー法で評価する。また、細胞障害活性の評価として、ルシフェラーゼ遺伝子導入したPD-L1陽性の腫瘍細胞株を96穴プレートに4時間付着させる。その後、新規CAR-T細胞を異なるEffector/Target ratioで4時間共培養する。Bright-Glo Assay System(Promega)を用いて生体発光をプレートリーダーで検出し、抗腫瘍効果を測定する。ここまでの実験で最も抗腫瘍効果が認められたCAR-T細胞を用いてnivolumabによる新規CAR-T細胞の機能抑制の評価や免疫不全マウスを用いた新規CAR-T細胞のin vivoでの抗腫瘍効果の検討を行う予定である。PDL1/L2に対する新規CAR-T細胞を作製し、その抗腫瘍効果を示すことができた。しかしその効果は十分とは言えず、引き続き異なるコントラストのCAR遺伝子を作製し、その機能について比較検討する。今回の実験では、従来のCAR-Tに比べPD1-CAR-Tでは抗腫瘍効果発現までに時間を要している印象があり、経時的な抗腫瘍効果の発現についても検討していく。
暗号認証システムにおける双対性原理の確立と応用

本研究では、これまで独立に設計評価されてきた公開鍵暗号方式と電子署名方式とにおける証明可能安全性の議論に対して統一的理論を検討し、また、証明可能変換の保存する暗号原理の解析を行った。さらにこの理論を用いて、既存の方式の改良や新たな方式の設計を試みた。また、パスワードなどの個人秘密情報の機密保護のための評価モデルは数多く提案され、このモデル上での安全性評価は行われている。しかし、個人ID情報の保護に関する分野は、まだ研究途上にある。このために、本研究では、『双対性』原理に注目し、既存の(動的)パスワード認証に関する一連の結果がどの程度、動的個人ID情報を用いた認証方式に適用可能か、検討を行った。さらに、動的個人ID情報を用いた認証方式を、よりユーザ数の大きなシステムに実装すべく、信頼できる第三者機関(TTP)や公開鍵認証基盤(PKI)と融合した拡張システムの設計と評価を行った。この際も、既存の動的パスワード方式の結果を双対性原理に照らしながら検討した。研究が提唱する『双対性』に注目し、既存の(動的)パスワード認証に関する一連の結果がどの程度、動的個人ID情報を用いた認証方式に適用可能か、検討した。特に、これまでの証明モデルの主流であった計算論的な議論だけでなく、様相論理を用いた安全性・匿名性を調べた。これまでの研究で提案した動的個人ID情報(ワンタイムID)の理論的な安全性評価を行った。従来は、パスワードなどの個人秘密情報の機密保護のための評価モデルは数多く提案され、このモデル上での安全性評価は行われている。しかし、個人ID情報の保護に関する分野は、未開拓であり、このために、本研究が提唱する『双対性』に注目し、既存の(動的)パスワード認証に関する一連の結果がどの程度、動的個人ID情報を用いた認証方式に適用可能か、検討した。特に、証明モデルの主流であった計算論的な議論だけでなく、様相論理を用いた安全性・匿名性を調べた。ユーザの身元情報の秘匿問題を解決するため、本研究では"Pre-Agreed Session-ID"(以下、PASと呼ぶ)を導入した。PASとは、セッション開始前に各参加者によって決定、共有されるセッションIDである。セッションIDは従来、セッションを特定するために利用される値であり、セッションごとに異なる値が用いられる。PASはセッション開始前に参加者間で共有され、参加者の身元情報と関連付けされるため、各参加者はプロトコル中にこの値を確認することによって誰が通信を行ってきたのかを特定することができる(通常の身元情報と同様に利用可能)。このとき、PASの共有を秘密に行うことにより、第三者は身元情報とPASを関連付けることができない。よって、あるセッションを盗聴し、PASを入手したとしても、その値から通信者を特定することはできない。この結果、秘密に共有したPASを身元情報として鍵交換プロトコルへ適用することにより、動的攻撃者でさえ通信者が誰であるかを特定できない性質が得られる。さらに、PASを利用することによってDoS攻撃への耐性を向上させることも可能である。
二次非線形光学効果を用いた凝集し修飾された単結晶上原子ステップの機能の研究

MgO(210)ファセット面上にPtを斜め蒸着し、線幅2nm間隔7nmのPtナノワイヤ列の製作に成功した。このワイヤ列のSHGは、7nmの線幅のPtナノワイヤよりも強度が数10倍強く、その原因としてワイヤ内電子の量子閉じ込め効果を推測した。MgO(210)ファセット面上にPdを斜め蒸着した膜の透過電顕像はナノワイヤの長さの方向に長いモアレ構造を示した。またステップ構造を持つTiO2上にAuを蒸着した膜の製作に成功した。現在これらの試料のSHG応答を計測している。またクロム薄膜に加工したナノホール列のSHG応答、Siステップ表面上のHのSFG応答から表面上のミクロ構造を担った重要な情報を得た。本研究では、欠陥の1カテゴリーである表面ステップに注目して固体単結晶上でそれを整列させ修飾し、その電子振動スペクトルを二次の非線形光学効果(SHG,SFG)を用いて選択的に測定解析することを目的としている。本年度の成果は以下の5項目である。1.斜め蒸着による自己陰影法を用いてTiO2上にAuのナノ細線を製作するための、クヌーセンセルの製作と真空装置の真空漏れ対策を終了した。2. MgO(210)面上にMgOをエピタキシャル成長させたファセット面にPdを斜め蒸着し、予想以上にエピタキシャルに成長したPd細線ができたことを確認した。Pdは呼び蒸着量1nm厚ではあまり成長せずその後急速に成長することから、MgO(100)テラス上に成長核があり、その周辺に急速に成長することが原因と考えている。3.ガラス基板の上にCrを20nm成長させ、数十nmのスケールのVの字の形をしたホールを周期的に製作し、その試料からのSHGを基本波長532nmの光で観測した。その結果、Vの字の形のCs対称性を反映したSHG光強度の回転角依存性が観測された。この回転角依存性はCs対称性で許容な二次の非線形感受率で表現できた。さらに2倍の周波数において、非線形分極が著しい鏡像効果を受けていることも見いだした。4. [211]方向にミスカットを導入したSi(111)面に水素を吸着させ、Si表面のテラスとステップ部分の両方から振動共鳴のSFGを観測することに成功した。またこのSFGのスペクトルが、入射出射偏光と出射角度に敏感に依存することがわかり、ステップの水素の吸着状態について多くの情報を持っていることが推察された。5. Au(887)面上のH2Oの吸着を調べている途上でAu(111)面上にH2Oの分子が室温で物理吸着することをAuger電子分光により見いだした。現在は再現性などについて詳しく調べている。本年度の成果は以下の3項目である。1.ガラス基板の上にCrを20nm成長させ、数十nmのスケールのVの字の形をしたホールを周期的に製作し、その試料からのSHGを基本波長532nmの光で観測した。この構造から発生するSHGはCrのバルクの電気四重極子相互作用により発生する非局在的な応答による分極によるものであることがわかった。Vの字のパラメータである、腕の長さLとハサミ角Aによる依存性を観測した。Lが長いほど、またAが大きいほどSHG応答が強いことがわかった。本件については、すでに論文が一報出版されており、もう一報の論文が査読中である。2. MgO(210)面上にMgOをエピタキシャル成長させたファセット面にPdを斜め蒸着し、エピタキシャルに成長したPd細線について詳しく解析した。その結果、Pdの格子定数はファセットエッジと垂直な方向ではバルクの値よりも小さい、すなわち格子が歪んでいることを確認した。なおまたPdの格子がファセットの方向と格子の方向を揃えて成長する原因は、ファセット面上の格子欠陥かまたはファセットエッジが成長核となり、Pdの膜が広がって成長したと考えられた。本件については論文が一報査読中である。3.斜め蒸着による自己陰影法を用いてTiO2上にAuのナノ細線を製作するための、クヌーセンセルの製作を行っていたが、水冷パイプから真空漏れが発生した。この真空漏れは水冷チャンバー単体をリークデテクタで検査しても検出されないものであったが、蒸着装置に装着して運転を始めると発生するものであった。最終的に新品の水冷チャンバーを作成し、真空漏れを取り除くことができた。初年度である本年度は1.研究者既有の技術である斜め蒸着による自己陰影法の改良として、既存の装置より試料基板に対して、よりすれすれの角度で蒸着できる試料ホールダーを設計して製作した。改良点の主たるポイントは、ホルダーの幾何学的形状とヒーター線や熱電対線の設計の改良により、試料の回転をさまたげない十分な可動スペースをとることにあった。製作は終了し動作試験も良好であった。

2.金の蒸着源としてTa板、Wヒーターおよびセラミックスの坩堝を用いた自家製のクヌーセンセルを設計終了した。材料を購入し所属機関の機械工作室に工作を依頼する予定である。一方、今まで使用してきた超高真空槽に真空漏れが見つかった。この漏れの対策を本予算で行っている。真空漏れが止まったら、直ちにクヌーセンセルの動作確認を含めて蒸着作業に入る予定である。3.MgO(210)面上にPtを斜め蒸着することにより、線幅2nmのPtナノワイヤ列を作ることに成功した。このナノワイヤ列のワイヤ間隔はおよそ7nmであり、ワイヤ列全体のサイズは10mmX10mmである。このワイヤ列からのSHGを測定したところ、7nmの線幅のPtナノワイヤよりも、出力強度が数10倍強いという興味深い結果を得た。この原因としては、非線形応答を担っている電子が量子閉じ込め効果を受けていることが考えられた。本計画の1つの大きな目標は光触媒機能をもつAu/TiO2系について、モデル的な1次元系であるAuナノワイヤ系を作り、その非線形光学的応答を探ることであった。平成26年度はこのナノワイヤを作るテンプレートとして、TiO2(320)にフッ酸処理と大気アニールを施すことで、ステップバンチングが起こるかどうかを検討した。800°Cで1時間のアニールを3回繰り返し、AFM観察をすることにより、[001]に平行な1原子高さ程度のステップの成長を確認できた。ただし、当初めざしていたステップバンチは確認できなかった。このアニールを3回から5回にしても、表面の構造はほぼ同じであることがわかった。なお平成25年度、Auを蒸着するための真空槽で真空漏れが起きていた問題は、蒸着源の水冷バッフルの製作交換により、真空漏れが止まり、超高真空に達するようになった。Vの字型のナノホール列のSHG応答に関する論文が査読を出版されたので内容をまとめる。Crの15 nmの厚さの蒸着膜にフォトリソグラフィーでVの字列を加工し、そのSHG応答を探った。その結果Lが大きいほどSHG強度が大きいことがわかった。Vの字のアームの幅Lを50 nmとし、アームの長さLを2Wから4Wまで変化させ、Vの字のハサミ角を60度と90度を用いた。SHG強度はLに対して増加することがわかり、これによりSHGの起源はCrのバルクの電気四重極子応答であることが結論された。MgO(210)面上に作成したファセット面の広い方の面にPdを蒸着して製作したナノワイヤが長い単結晶構造をもつことについての論文も受理された。MgO(210)ファセット面上のPdの透過電顕像はナノワイヤの長さの方向である[001]方向に長いモアレ構造が観察された。Pdの回折像を見ると、[010]方向と[001]方向は基板のそれと一致しているが、格子定数は7.6%違っていたことがわかった。本計画の大きな目標であるAu/ステップ状TiO2系における光第二高調波発生の計測に成功した。まず試料としてはTiO2(320)面をフッ酸処理と800度Cの大気アニール1時間を3回繰り返し、[001]方向に平行なステップの成長をAFMで確認できた。次にこの試料の上にAuを2nm室温蒸着した。この界面においては原子レベルのステップが同じ方向を向いて整列しており、その上にAuの膜が一様に乗っているので、スッテプ/Au界面がナノワイヤ列状になっている。このようにして製作したAu/TiO
女性持久性競技者のエネルギー代謝に及ぼす身体組成と栄養の影響

日常的に高強度トレーニングを行っている女性競技者の基礎代謝量を明らかにし、運動週間のない一般女性と比較すること、エネルギー代謝に影響を及ぼす可能性のある身体組成と栄養状態、月経状況との関係を検討することを目的として研究を行った。一日当たりの基礎代謝量は非運動群とランナー群では差がなかったが、ボート選手群では有意に高値であった。体重当たりではランナー群が高値であったが、LBM当たりでみると3群間に差は認められなかった。一日当たりの基礎代謝量と体重、LBMおよび一日当たりのエネルギー摂取量との間には有意な正の相関関係が認められた。また、月経状況により被験者を正常月経群と月経異常群に分類して検討すると、月経異常群の一日当たりおよびLBM当たりの基礎代謝量は、正常月経群と比較して有意に低値を示した。ランナー群に月経異常者が多かったため、ランナー群をさらに分類すると、正常月経ランナー群と比較して月経異常ランナー群では、一日当たりおよび体重当たりの基礎代謝量が低値を示し、食事による摂取エネルギー量も少なめな傾向であった。以上より、月経異常ランナーは基礎代謝量を下げることにより少ないエネルギー摂取でも体重を維持していると思われ、食事管理・栄養指導の際にも月経異常ランナーに対する配慮が必要であることが示唆された。エリート女子長距離ランナーの持久性能力、身体組成、基礎代謝量および栄養摂取状況の現状を明らかにし、トレーニングとの関連を検討することを目的として、実業団に所属する女子長距離ランナー12名および同年代の健康な女子大学生9名を対象として研究を行った。その結果、以下のことが明らかにされた。ランナー群は対照非運動群と比較して、体脂肪率が有意に低値を示した。第2-4腰椎及び大腿骨頸部の骨密度は、無月経ランナーでは正常月経ランナーと比較して有意に低値であり、短期間であるにもかかわらずトレーニング後に低下傾向を示した。ランナー群の基礎代謝量は対照非運動群と比較して有意差はなく、トレーニング前後においても変化しなかった。基礎代謝量と体重及びLBMとの間には有意な正の相関関係が認められた。また、基礎代謝量とEATテストスコアーとの間には有意な負の相関関係が認められた。ランナー群では負のエネルギー出納と考えられ、かつ糖質の摂取量が不足していることが明らかになった。フィールドテストによる間欠的速度漸増走においては、血中乳酸濃度プロフィールはトレーニング後に右側に偏向し、最大下運動時の持久性能力(V@OBLA)に改善傾向が認められた。5000mの競技成績は向上する傾向を示した。以上のことより、女子長距離ランナーの競技力向上のためには、トレーニングとともに適切な栄養摂取の必要性が示唆された。日常的に高強度トレーニングを行っている女性ランナーの基礎代謝量を明らかにし,運動習慣のない一般女性と比較するとともに,エネルギー代謝に影響を及ぼす可能性のある身体組成と栄養状態、月経状況との関係を検討することを目的として研究を行った。被検者は実業団女子陸上長距離ランナー13名,高校生女子長距離ランナー10名および一般女子大学生9名であった。基礎代謝量は呼気ガス採取による間接法、体脂肪率は空気置換法(BOD POD)、最大酸素摂取量はトレッドミルによる漸増負荷法、食事調査は3日間の食事記録法、月経状況はアンケート法、血液検査は貧血指標および内分泌指標を測定した。体脂肪率は一般女子大学生と比較して実業団および高校生ランナーでは有意に低値を示したが、LBMは3群間で差は認められなかった。一日あたりの基礎代謝量は実業団ランナー、高校生ランナーともに一般女子大学生と比較して有意な差は認められなかった。また、体重あたりでは実業団ランナーが高値を示したものの有意ではなく、高校生ランナーと=般女子大学生には差が認められなかった。さらにLBMあたりでみると、3群間に差は認められなかった。よくトレーニングされた女性選手は一般女性と比較して、体重あたりの基礎代謝量が高く、安静時の除脂肪体重あたりのエネルギー代謝が亢進している可能性も示俊されているが、本研究では、女性ランナーにおける基礎代謝量の亢進は認められなかった。本研究では栄養摂取状況と基礎代謝量との間には特別な関係は認めらなかった。

身体組成との関係を検討すると,体重およびLBMと基礎代謝量との間に有意な正の相関関係が認められた。また、被検者の月経状況により比較すると,LBMあたりの基礎代謝量が月経異ランナーで有意に低値を示した。本研究では女性競技者のうち体格の比較的小さいランナー群を対象としたが、体格,LBMともに大きいスポーツ種目の選手との比較や個人差について、人数を増やして検討していくことが、今後の課題と思われる。日常的に高強度トレーニングを行っている女性競技者の基礎代謝量を明らかにし、運動習慣のない一般女性と比較すること、エネルギー代謝に影響を及ぼす可能性のある身体組成と栄養状態、月経状況との関係を検討することを目的として研究を行った。一日当たりの基礎代謝量は非運動群とランナー群では差がなかったが、ボート選手群では有意に高値であった。体重当たりではランナー群が高値であったが、LBM当たりでみると3群間に差は認められなかった。一日当たりの基礎代謝量と体重、LBMおよび一日当たりのエネルギー摂取量との間には有意な正の相関関係が認められた。また、月経状況により被検者を正常月経群と月経異常群に分類して検討すると、月経異常群の一日当たりおよびLBM当たりの基礎代謝量は、正常月経群と比較して有意に低値を示した。ランナー群に月経異常者が多かったため、ランナー群をさらに分類すると、正常月経ランナー群と比較して月経異常ランナー群では、一日当たりおよび体重当たりの基礎代謝量が低値を示し、食事による摂取エネルギー量も少なめな傾向であった。以上より、月経異常ランナーは基礎代謝量を下げることにより少ないエネルギー摂取でも体重を維持していると思われ、食事管理・栄養指導の際にも月経異常ランナーに対する配慮が必要であることが示唆された。
研究開発組織における多様性とイノベーション

セラミックコンデンサ業界の企業間比較から主に2つの知見を得た。第一に、大規模な多角化企業が研究開発上の強みを発揮するために重要なのは、多様な専門技術者がいるということ自体では必ずしもなく、むしろ多様な技術を統合する役割の技術者が存在していることだという可能性である。第二に、事業領域が相対的に狭く多様な技術者を保持していない専業企業においても、技術的知識の幅を技術者個人が経時的に広げていくことによって、長期的には多様な技術者を保持する多角化企業と類似した技術基盤を確保し同等の開発成果を達成することができる可能性である。本研究の目的は、企業が高い研究開発成果を達成し、イノベーションを生みだしていくためには、いかなる研究開発組織の形態が適合的であるかを探索することである。この目的のため本年度は、組織内・組織間における知識の流れに焦点を当てた作業を行った。具体的には、セラミックコンデンサ業界を事例として、特許情報の引用・被引用データに関する基礎的なデータベース構築を行い、引用関係をネットワーク分析等の手法で分析した。それぞれの企業の組織の特徴と、引用関係を照らし合わせたここまでの分析からは、それぞれの組織において技術的知識の幅を個人が持っているか集団で持っているかに応じて、知識の流れに明確な中心となる人物がいるかどうかは変わり、それが結果として生み出されるイノベーションの質を異なるものとしている可能性が示されている。この目的のため特許データを活用し、集計レベルで見た組織の活動だけではなく、技術者集団の分布や、技術者個人の活動履歴、技術者間の共同関係など多様なレベルを同時に観察して、見いだされる組織の特徴と研究開発成果との因果関係を探索する作業を行った。セラミックコンデンサ業界の企業間比較から得られた主たる知見は次の2つである。既存研究は、企業がイノベーションを生み出し、あるいはイノベーションに適応していくために新規の技術的知識を確保する方策について、主に企業レベルでの議論を展開してきているように思われる。本研究は、具体的な研究開発組織の中でいかにして技術者たちが技術変化に対応するための知識を保持するのか、というよりミクロなレベルに注目して研究開発組織の特徴を明らかにしたことで、組織設計の実践に向けた含意をより豊かにする意義があるものと考えている。
ラゴスにおける都市化モデルへのエコシステム手法の応用

ラゴス都市の郊外化に対処するための土地利用管理の手法を明らかにすべく、以下の研究を行った。1 Korobu, Ibafo, Alagbadoの3つの自治体を対象地域とし、衛星観測によるリモートセンシングデータを用いて、対象地を住宅地、工場/商業用地、都市的土地利用以外の土地、水面に区分した。2対象地域の現地調査を行い、郊外化状況の目視的確認と低密度開発によるスプロールの実態を確認するとともに、対象自治体において人口分布、土地所有権や住宅購入の資金、道路・空港・港湾などの交通インフラの整備状況、モデル分析に用いる社会経済データの収集を行った。3非都市的土地利用から業務・商業地域への変化を引き起こす要因を明らかにすべく、DEMモデルを用いた地形データと2で収集した社会経済データを説明変数、上記1で構築した土地利用データを被説明変数とするロジスティック回帰モデルを用いた分析を行い、業務・商業用途はCBDからの距離に強く規定していることを明らかにした。また住宅地についても同様の手法による分析を行い、ラゴスにおける住宅的土地利用の拡大は人口増加要因のみでは説明ができないことを示し、幹線道路や水場へのアクセシビリティ等の多数の要因が影響しているとの結論を得た。4上記3の分析結果と対象地区の都市政策より、業務/商業用途と住宅用途を区分する空間政策や低所得者向けの住宅政策の欠如がラゴス都市圏の拡大につながっているという仮説を提唱し、ラゴス都市のスプロール抑制策として、都市行政の強化、交通インフラの整備、住宅金融政策の拡充の3つの政策提言を行った。第一に、分析の準備として、関連文献レビュー及び日本の関係政府機関への訪問調査を行った。その結果、日本やナイジェリアの土地利用変化は、人口統計学的要因、生物理学的要因、経済的要因、制度的要因によって決定されていることがわかった。土地利用変化における各要因の重みと関係性を明らかにするために、これらの変数を分析することが重要である。また、これらの変数を空間的に表現するための手法についてもレビューを進めている。データについては、日本における1970年代、1980年代、1990年代の土地利用データ(100mメッシュ)を入手した。人口データや経済社会データも収集中であり、GISを用いて空間的に表示するための検討を行っている。第二に、日本におけるCO_2排出の決定要因に関する研究を行った。日本の経済発展は大部分を輸入エネルギーに頼っている。化石燃料への依存により、日本は世界第四位のエネルギー消費国・温暖化ガスの排出国となっている。今年度の研究では、排出に影響を与えている要因を明らかにし、将来の排出削減に向けた提言を行った。まず、トレンド分析により、CO_2排出量の推移と社会経済環境との関連性を分析した。CO_2排出量は、高度経済成長期に増加し、1974年から1988年までは石油危機や経済成長の鈍化により定常的に推移したが、バブル経済に伴って構造変化が生じ、排出量が増えている。次に、一人当たりのGDP、輸入額、人口依存率、都市化率は排出量と正の相関が見られ、天然ガスからの電力生産量と排出量には負の相関が見られた。特に輸入額との関係はエネルギー需要の増加を反映しており、日本では国内資源が少ないために輸入額に占める原油や天然ガスの割合が大きくなっているのである。これらの分析結果から、日本において今後排出量を削減するには、新エネルギー等による化石燃料への依存軽減、排出課税の適切な運用が必要である。1.調査対象都市であるラゴスを対象とした現地調査を行い、人工衛星であるリモートセンシングの経年変化データの収集を行った。また人口・土地利用・産業等、土地利用変化モデル作成に必要な社会経済データの収集もあわせて行った。これらのデータを用いて、次項以降の分析を行うためのラゴスの土地利用変化のデータベースを作成した。2.前項のデータ収集に加え、現地調査により文献収集や政策担当者に対するヒアリング調査を行い、土地利用制度や計画手法など、ラゴスの都市成長管理政策についての情報収集を行った。3.構築したラゴスの土地利用変化データベースを用いて1984年から2000年にかけてのラゴスの土地利用変化モデルを構築した。モデル構築にあたっては、ロジスティックモデルを基礎としながら、精度を高めるためのクリギングによる空間線形補完をあわせて行う複合モデルを用いた。4.近隣のガーナ北部を対象に本モデルを適用した分析を行い、モデルの汎用性を確認した。また本モデルを用いた分析により、移民の流入等による人口増加で薪等のバイオマスエネルギーの必要性の高まりによる草原から耕作地への転換と森林地域の減少が、ガーナ北部の土地利用変化の特徴となっていることを明らかにした。5.前述した土地利用変化モデルを用いてラゴスの都市化要因の分析を行い、ラゴスの都市化の主要因が住居地域の広がりであることを明らかにし、環算影響を緩和するためのガーナの土地利用計画の提案を行った。

3非都市的土地利用から業務・商業地域への変化を引き起こす要因を明らかにすべく、DEMモデルを用いた地形データと2で収集した社会経済データを説明変数、上記1で構築した土地利用データを被説明変数とするロジスティック回帰モデルを用いた分析を行い、業務・商業用途はCBDからの距離に強く規定していることを明らかにした。また住宅地についても同様の手法による分析を行い、ラゴスにおける住宅的土地利用の拡大は人口増加要因のみでは説明ができないことを示し、幹線道路や水場へのアクセシビリティ等の多数の要因が影響しているとの結論を得た。4上記3の分析結果と対象地区の都市政策より、業務/商業用途と住宅用途を区分する空間政策や低所得者向けの住宅政策の欠如がラゴス都市圏の拡大につながっているという仮説を提唱し、ラゴス都市のスプロール抑制策として、都市行政の強化、交通インフラの整備、住宅金融政策の拡充の3つの政策提言を行った。
確率最適輸送問題とその応用

Knothe-Rosenblatt Rearrangementの一般化の確率過程版(Knothe-Rosenblatt Process (以下、KRP))とその応用の研究について、それに対する双対定理を証明し、KRPを双対定理及び特異摂動により特徴づけた。確率最適輸送問題の値関数の有限性を双対定理を通して、初期分布と終期分布の対数の微分の可積分性で特徴づけた.これにより、確率最適輸送問題の双対定理と値関数の有限性を示すことにより、2点確率境界値問題の解の存在を示すと言う、新しい方法が出来た.海外協力研究者との共同研究で以下の2つの成果を得た。(1)無限次元のHamilton Jacobi方程式の解の長時間漸近挙動の解析:アイデアとしては、確率最適輸送問題の値関数になっている無限次元のHamilton Jacobi方程式の解をMother理論のアイデアを無限次元空間上の変分問題に拡張し、確率最適輸送問題を少し広いクラスの確率測度に関する変分問題と考えたことである。これにより、有限次元のHamilton Jacobi方程式の解の長時間漸近挙動と類似の結果を得た。この結果は、現在、論文にまとめている。今後の課題は、無限次元の弱KAM理論の構築である。(2) KPZ方程式の解の新しい定義、存在、一意性:最適輸送問題に出てくる2次Wasserstein距離で決まるような関数のあるクラスを試験関数として取ることにより、無限次元の粘性解理論を通して、繰り込みのアイデアによるKPZ方程式の解の新しい定義を与えた。存在と一意性については、共分散汎関数が十分な滑らかさを持っている場合に示すことができた。ここで、重要なアイデアとして、上極限ノルムをある確率測度の列の対数モーメント母関数で近似することである。これは、上極限ノルムの滑らかな近似であり、対数モーメント母関数の凸性により、凸解析の一般論も援用することができた。今後の課題は、共分散汎関数の滑らかさがない場合にこの結果を拡張することである。確率最適輸送問題の値関数の有限性の問題を、研究代表者により既に証明されている双対定理を通して解決した.具体的には、確率最適輸送問題の値関数の有限性をあるクラスのハミルトンジャコビベルマン方程式の解の時刻1と0での値を各々終期分布と初期分布により積分し、その差が上から解に依存しないが終期分布と初期分布の対数の微分のある積分によって決まるある定数で押さえられる事をしめした.そのためには、初期分布と終期分布の直積測度を考え、その上で、初期値と終期値を直線で結んで出来る確率過程を解の空間変数に代入して、時間に関して微分し、ハミルトンジャコビベルマン方程式を用いて、上から、初期分布と終期分布の対数の微分の積分で評価した.これにより、確率最適輸送問題の双対定理と値関数の有限性を示すことにより、2点確率境界値問題の解の存在を示すと言う、新しい方法が出来た.また、この結果によって、2点確率境界値問題の解の空間が非常に大きい事もわかり、かつ、この方法は、一般化された確率最適輸送問題に対しても適応可能であり、従来のSchrodinegr汎関数方程式を解くと言う手法より、応用が広く、今後の発展が期待できる.今後の課題は、未解決問題であるKnothe-Rosenblatt processの存在の証明に、この方法を適用する事である.Knothe-Rosenblatt processに対応する確率最適輸送問題の双対定理は、研究代表者により既に証明されているが、上記の方法は、そのままではこの場合には適用できないので、改良が必要である.Knothe-Rosenblatt Rearrangementの一般化の確率過程版(Knothe-Rosenblatt Process (以下、KRP))とその応用の研究について、それに対する双対定理を証明し、KRPを双対定理及び特異摂動により特徴づけた。確率最適輸送問題の値関数の有限性を双対定理を通して、初期分布と終期分布の対数の微分の可積分性で特徴づけた.これにより、確率最適輸送問題の双対定理と値関数の有限性を示すことにより、2点確率境界値問題の解の存在を示すと言う、新しい方法が出来た.Knothe-Rosenblatt Rearrangement (以下、KRR)の一般化に対して、粘性解の枠組みで双対定理を証明した。また、KRRの一般化を双対定理や特異摂動により特徴づけた。KRRの一般化の確率過程版(Knothe-Rosenblatt Process (以下、KRP))とその応用の研究については、それに対する双対定理を証明し、KRPを双対定理及び特異摂動により特徴づけた。この間、海外研究協力者を台湾中央大学に訪れ、台湾中央大学で最適輸送問題について1週間の集中講義をするとともに、確率最適輸送問題の確率量子化への応用と確率最適制御理論との関連性について、学生も交えて議論した。また、この海外研究協力者より、本研究代表者の最近の研究成果が数理ファイナンスの具体的な問題の解決につながっていることを教示され、この方面への更なる応用も意識した本研究課題の発展について、今後も共同研究することになった。この海外研究協力者は、数理ファイナンスに精通している本研究分担者を大阪大学に訪れ、そこでも、活発な議論をした。海外研究協力者を米国Kansas大学から招聘し、無限次元の場合への拡張、特に、時間無限大での最適輸送問題の研究をスタートさせた。有限次元の場合の研究については、広島大学の本研究分担者が精通しているので、3人で議論を深め、問題点を洗い出した。

また、この問題の確率制御理論からの接近については、大阪大学の本研究分担者が専門家である。Kansas大学の海外研究協力者は、本研究分担者を大阪大学に訪れ、この問題について確率最適制御理論の立場から議論した。今年度は、所属機関の部門長の職にあり、出張が非常に制限され、研究情報の交換等に影響が出た。Knothe-Rosenblatt Rearrangement (以下、KRR)及びその一般化と確率過程版(Knothe-Rosenblatt Process (以下、KRP))の性質の研究は、双対定理と特異摂動による特徴づけと言う成果を得た。また、台湾中央大学と米国Kansas大学の海外研究協力者、大阪大学と広島大学の研究分担者との研究体制もうまく機能し、本研究課題の数理ファイナンスへの応用と言う新しい発見と無限次元の場合の共同研究の開始、大学院生も交えた議論等、1年目としては、非常に順調に研究がスタートした。確率最適輸送問題により、KPZ方程式の解の存在と一意性について、特に、最低でも、ノイズがホワイトノイズの場合に、一般的な結果を得る。確率最適輸送問題の最小解の存在定理を通して、調和経路過程の一般化を構築する。研究代表者三上は、研究全般について、統括するが、研究課題の分担は、以下のように考える。本研究課題の数理ファイナンスへの応用:台湾中央大学と大阪大学の研究分担者確率制御理論とその応用としての研究:研究代表者三上無限次元空間の場合の研究(含流体力学):米国Kansas大学と広島大学の研究分担者の3本柱で行う。備品設備費:関係図書(30冊×12千円) 360千円消耗品:パソコン周辺機器40千円,パソコンソフト購入費40千円国内旅費:研究打合せ旅費300千円(京都大学,東北大学を各々3泊で1回訪問,大阪大学を3泊で2回訪問),愛媛大学で行われる日本数学会で,情報収集及び成果発表80千円(4泊),外国旅費:研究打合せおよび成果発表432,040円(BerkeleyのMSRIのワークショップに1週間参加した後、カンサス大学Jin Feng氏と1週間研究打ち合わせ)(設備備品費:360千円)確率論関係図書(20冊×12千円=240千円)、統計学関係図書(5冊×12千円=60千円)、偏微分方程式論関係図書(5冊×12千円=60千円)。(消耗品費:100千円)パソコン周辺機器(50千円)、パソコンソフト(50千円)。(国内旅費:460千円)研究集会「確率論とPDE」への研究協力者の招聘(3日間、4人×60千円=240千円);研究代表者三上は、名古屋大学の研究分担者と研究打合せ(3日間、2回×60千円=120千円);研究代表者三上は、研究集会での情報収集と成果発表(4日間、100千円)。(外国旅費:520千円)研究代表者三上は、カンサス大学の研究協力者と研究打合せ(10日間、1回、400千円) ;研究代表者三上は、台湾中央大学の研究協力者と研究打合せ(5日間、1回、120千円)。(その他:100千円)
防災・減災を考慮した気候変動適応策の時間的・空間的効果とその帰着構造に関する研究

本研究は,環境価値評価モジュールを実装した動学的空間的応用一般均衡モデル(DSCGE: Dynamic Spatial Computable General Equilibrium)の開発により,気候変動による沿岸生態系の変化,及び防災・減災の機能を活かした気候変動適応策が及ぼす経済的影響を地域別・産業部門別・経済主体別に評価することを目的とする.本研究は,環境価値評価モジュールを実装した動学的空間的応用一般均衡モデル(DSCGE: Dynamic Spatial Computable General Equilibrium)の開発により,気候変動による沿岸生態系の変化,及び防災・減災の機能を活かした気候変動適応策が及ぼす経済的影響を地域別・産業部門別・経済主体別に評価することを目的とする.
再生医療の基盤となる自然治癒しない動物腱変性モデル作製技術の確立

腱変性の発生には腱内部の温度上昇が深く関与しているとされている。しかし、加熱時間をどのくらいにすると腱変性が生じるかは知られていない。本研究では、加熱時間を変えて腱変性の有無を調査することにより、腱変性モデル作製における至適加熱時間を明らかにすることとした。腱の加熱に際し、我々は独自の腱加熱装置を設計した。これは、注射器型の本体と加熱装置で構成される。本体の先端にある10mmの針を、超音波ガイド下に腱内部へ刺入する。本体と加熱装置を連結して針に電流を流し、針の先端2mmのみを加熱する。ウサギにおけるアキレス腱の厚みは4mm程度であるため、確実に腱のみを加熱することが可能となる。今年度は、加熱装置の作製を行い、その概要は完成した。しかし動物アキレス腱変性の作製に必要な加熱時間の検討はまだ行えていない。腱加熱装置の作製に際して、設計段階から予定を変更した箇所が複数あったため。腱加熱装置を完成させ、動物モデルにおいて変性作製に必要な腱加熱時間等の基礎的条件を明らかにする。腱加熱時間の確定は本実験を行う根幹である。平成31年度以降は、腱加熱によって作製した動物モデルのアキレス腱変性と、従来からのコラゲナーゼ注射によるアキレス腱変性との違いを組織学的に評価する。さらに従来の手技では確立できなかった安定的な動物腱変性モデルが、腱加熱による手技によって作製できたか否かを検討する。これらの検討により、現時点では未だ確立していない、動物腱変性モデル確立の礎としたい。腱加熱装置の完成が遅れているため、前年度は支払いが生じなかった。今年度、腱加熱装置の費用を合わせて計上する予定である。
高活性および高耐久性を有するシリカ被覆白金電極触媒の開発

固体高分子形燃料電池の本格的普及に向け,Ptカソード触媒の耐久性向上が望まれる.カソード触媒は酸性,高い正電位,酸素雰囲気などの厳しい条件にさらされるため,Pt粒子の凝集,Ptの溶解-再析出による粒子径成長により失活する.そこでPt触媒の耐久性向上を目的に,Pt触媒をナノスケールのシリカで被覆したところ,Ptの電極活性を損なうことなく,耐久性を著しく改善することに成功した.またシリカでの被覆法を応用することで,高活性および高耐久性を有するPt-Co合金触媒を開発することに成功した.固体高分子形燃料電池の本格的普及に向け,Ptカソード触媒の耐久性向上が望まれる.カソード触媒は酸性,高い正電位,酸素雰囲気などの厳しい条件にさらされるため,Pt粒子の凝集,Ptの溶解-再析出による粒子径成長により失活する.そこでPt触媒の耐久性向上を目的に,Pt触媒をナノスケールのシリカで被覆したところ,Ptの電極活性を損なうことなく,耐久性を著しく改善することに成功した.またシリカでの被覆法を応用することで,高活性および高耐久性を有するPt-Co合金触媒を開発することに成功した.固体高分子形燃料電池では、カソード、アノード共に炭素担持Pt触媒が利用されている。しかしカソードの電極触媒は高い酸性、高い正電位、水蒸気雰囲気、酸化的雰囲気、80°Cの高温にさらされるために、炭素担持Pt触媒上のPt粒子からカチオン性のPtが溶出し、そのPt種が他のPt粒子上に再析出することでPt粒子径が大きくなり、これにより触媒活性が低下する問題がある。我々は炭素担持Pt触媒をシリカで被覆すると、その電極触媒活性を高く保持したまま、耐久性が向上することを見出している。そこで本申請課題では、シリカ被覆炭素担持Pt触媒の電極活性と耐久性を最適化すると共に、シリカ被覆炭素担持Pt触媒の電極触媒作用を解明する。本年度の研究では、化学的・物理的特性の異なるシリカで被覆された炭素担持Pt触媒を調製し、それらの触媒の電極活性、耐久性を評価した。まず異なる密度のシリカ層で被覆された炭素担持Pt触媒を調製するために、異なるpHでテトラエトキシシランの加水分解を行い、炭素担持Pt触媒をシリカで被覆した。その結果、より低いpHでテトラエトキシシランの加水分解を行うことで、緻密なシリカ層が生成し、その触媒が優れた耐久性を示すことが分かった。また異なる厚さのシリカ層で被覆された触媒を調製するために、異なるテトラエトキシシラン濃度でシリカ被覆炭素担持Pt触媒を調製し、これらの電極活性、耐久性を評価した。その結果、シリカ層が厚くなるにつれて触媒の耐久性が改善されたが、触媒活性はシリカ層厚さが厚くなるにつれて低下した。以上の結果より、シリカでの被覆により炭素担持Pt触媒の電極活性を低下させること無く、それらの耐久性を向上させるには、厚さ6nm程度の緻密なシリカ層により炭素担持Pt触媒を被覆することが最適であると結論した。水素エネルギー社会の実現に向け,固体高分子形燃料電池の早期実用化が期待されている.固体高分子形燃料電池の実用化には様々な技術課題が山積しているが,カソード触媒に用いられる炭素担持Pt触媒の劣化は深刻である.そこで本申請課題では,ナノスケールのシリカ層での被覆を応用して炭素担持Pt触媒の高耐久性化を検討する.平成20年度はカーボンナノチューブ担持Pt触媒をシリカで被覆し,その触媒の高耐久性化を試みた.平成21年度はこの研究を発展させ,炭素担体としてカーボンブラックを用いた.カーボンナノチューブは高価であるため,より安価なカーボンブラックを担体に用いてもシリカでの被覆によりPt触媒の高耐久性化が達成されることは興味深い.平成21年度はシリカ被覆カーボンブラック担持Pt触媒を調製するする際のシランカップリング剤の種類,シランカップリング剤の濃度,シランカップリング剤を加水分解する際のpHなどを種々変更することでシリカ被覆カーボンブラック担持Pt触媒を調製し,得られた触媒の電極活性,耐久性を評価した.その結果,カーボンブラック担持Pt触媒中のPt粒子の近傍のみを厚さ3nm程度のシリカ層で被覆することで,カーボンブラック担持Pt触媒の酸素還元活性を損なうことなく,その耐久性を改善することに成功した.カーボンブラック担持Pt触媒中のPt粒子近傍のみを選択的にシリカで被覆するには,Pt粒子と強く相互作用する3-アミノプロピルトリエトキシシランをシリカ源に用いて達成することができた.固体高分子形燃料電池では、カソード、アノード共に炭素担持Pt触媒が利用されている。しかしカソードの電極触媒は高い酸性、高い正電位、水蒸気雰囲気、酸化的雰囲気、80°Cの高温にさらされるために、炭素担持Pt触媒上のPt粒子からカチオン性のPt種が溶出し、そのPt種が他のPt粒子上に再析出することでPt粒子径が大きくなり、触媒活性が低下する問題がある。我々は炭素担持Pt触媒をシリカで被覆すると、Ptの電極触媒活性を高く保持したまま、耐久性が向上することを見出している。そこで本申請課題では、シリカ被覆炭素担持Pt触媒の電極活性と耐久性を最適化すると共に、シリカ被覆炭素担持Pt触媒の電極触媒作用を解明することを目的とした。本年度の研究では、Pt触媒の高活性化を目的に、Pt-Co合金触媒を調製し、またこの触媒の耐久性を向上するためにシリカで被覆した。

その結果,シリカで被覆されていない炭素担持Pt-Co合金触媒では、Pt-Co合金調製時に合金粒子がシンタリングしたため触媒活性は低かった。さらにシリカで被覆されていないPt-Co合金触媒の金属種は燃料電池作動条件下で容易に溶出し、これにより触媒は速やかに失活した。一方シリカ被覆炭素担持Pt-Co合金触媒では、触媒調製時に合金粒子がシンタリングしないので直径23nmのPt-Co合金粒子が生成し、高い電極活性を示した。さらにシリカ被覆Pt-Co合金触媒では、燃料電池作動条件下でもシリカにより金属種の溶出が抑制され、高い活性を長時間保持することを見出した。
新規骨形成剤ペプチドによる歯周組織再生

歯周組織の再生を目指して作製した合成のオリゴペプチドが歯周組織欠損部の修復に対して有用かどうかを検討した。その結果、欠損部の象牙質表面にセメント質様硬組織が形成されていた。また、欠損部の象牙質表面から外方向性に連続性に、多量の象牙質様あるいはセメント質様硬組織の形成も認められた。以上のことから、このオリゴペプチドは歯周組織の欠損部に硬組織形成を誘導する可能性があり、歯周組織再生に有用であることが示唆される。以前の研究で15mg/mL濃度(1.5%)の合成ペプチド(WYQNMIR)を徐放性効果のある基材としての歯科用アルジネートとともにラット背部皮下に接種した結果、14日後に軟骨形成と軟骨内骨化を認めたが、異物反応が経時的に認められた。そのため徐放性効果のある基材としてポリエチレングリコールを用い、同濃度の合成ペプチドをSprague Dawleyラットの歯周組織欠損部に適用した。すなわち、ラット上顎第一・二臼歯口蓋側に粘膜上皮、粘膜固有層および骨膜の全層弁を形成して注水下で第一臼歯口蓋側近心隅角部から第二臼歯遠心隅角部までの歯槽骨、歯根膜および歯根表面に直径1mmのラウンドバーを用いて削除し、両頭チゼルで削除歯根表面を掻爬し歯周組織欠損を形成した。合成ペプチドを貼付後経時的に組織を採取し、通法により、パラフィン切片を作製し、観察した。5日では削除歯根面付近では上皮の肥厚、歯肉溝底から歯槽骨にかけてフィブリンの析出、線維芽細胞の増生があり、その細胞の形態は紡錘形ないし長楕円形を呈し歯根面に平行または接していた。14および21日後では、数例に歯根面から直接、硬組織の形成がみられた。硬組織の周囲は細胞質の豊富な多角形の細胞で縁取られている箇所とそうでない箇所があり、硬組織内には細胞の封入が一部にみられ、硬組織のリモデリングも認められた。また、硬組織の周囲から線維の埋入は直角ないし斜め方向にみられた。また、硬組織の形成は歯根表面の欠損が表在性よりも深在性にみられる傾向があり、それがペプチド依存性かどうかは今後の課題である。旧タイプのエムドゲインをin vivoで適用して得られた物質のMALDI-TOF解析を基に合成ペプチドを作製した。それをラット歯周組織の欠損部に応用して組織の反応性を明らかにした。合成ペプチドの量は以前のin vivo研究で硬組織が形成された結果を基に決定している。7週齢のSD系ラットの上顎第一臼歯口蓋側に全層弁を形成したのち、歯頸部にラウンドバーを用いて人工的組織欠損を形成し、その部にプロピレングリコールアルジネート(PGA、15mg/mL)水溶液に1.5%濃度になるように合成ペプチド(WYQMNIR、15mg/mL)を溶解し、0.3mLをシリンジで貼布した。対照として同濃度のPGAのみを貼布した。その後、全層弁を元の位置に復位し、吸収性縫合糸で1糸縫合し、以前の研究を基に今回は、術後1週および2週の組織反応を重点的に検討した。ホルマリン溶液で灌流固定し、組織を一塊として採取し、通法によって切片を作製し、ヘマトキシリン・エオジン、マッソン・トリクローム、Periodic Acid Schiff、トルイジンブルーの各染色を行い、検鏡した。術後1週の対照群では、組織欠損部に細胞の多い肉芽組織がみられ、術後2週では細胞は減少し、線維化傾向が認められた。実験群の術後1週の欠損部付近のセメント質および歯根膜から線維性結合組織が欠損部に向かって形成されていた。その近辺の露出象牙質の表面は破歯細胞によって吸収されていた。欠損部歯槽頂には骨組織が形成されていた(9/11)。術後2週では欠損部の象牙質表面および歯槽骨頂部に硬組織(2/18)、および欠損部の歯槽骨頂部のみに硬組織(3/18)が形成されていた。他の例では対照群と同様の所見で硬組織形成はみられなかった(13/18)。以上のことから合成ペプチドは歯周組織欠損部に硬組織形成を誘導するポテンシャルを有することが示唆される。歯周組織の再生療法にはGTR法やエナメルマトリックスデリバティブ(EMD)法が用いられているが、市販のEMDは生物由来であるので、未知の物質を含んでいる可能性もある。それを払拭するには人工的合成物質を利用するのが望ましい。そのためにEmdogain^<(R)>のin vivo実験のMALDI-TOF解析により得たアミノ酸シークエンスを基に作製した合成ペプチド(WYQNMIR)を用いた(特願2007-235789)。