hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ALS療養者の臨床経過に沿った口腔苦痛症状の原因探索と評価法の確立

2.外来通院中のALS患者の口腔症状と臨床指標との関係を明らかにするため、舌圧と臨床指標との関係を検討した。年齢64.6±90.9歳(平均±SD)、発症から28.8±21.2か月のALS患者の舌圧値は努力肺活量、Cough peak flow、ALS重症度スコアの上肢の項目について有意な相関を認め、ALSの進行と関連していた。3.在宅療養中の11例のALS人工呼吸療養者について前向き調査を行い、口腔症状の変化と対応策を整理し、口腔症状の定量的評価を試みた。口腔の問題は経過とともに重度化していたが、症状に合わせた口腔ケアや歯科的治療を行うことで症状が改善した例があった。咬筋と舌の厚みに関する口腔症状の評価として、プローブの形状や周波数の異なる5社のポータブル式の超音波製品を選択し、測定を試みた。しかし、ALS人工呼吸療養者の場合、舌の厚みを測定するには座位がとれないこと、気管カニューレがあることから、適切な部位にプローブを設置できなかった。さらに咬筋の測定については進行したALSでは筋がやせており、計測に測定者の高い技術と経験を要した。そのため、現在医療処置を実施しない外来通院者2例から口腔症状の測定を試みており、データを積み重ねている。本研究は、これまでほとんど研究が行われてこなかった重度なALSの口腔症状を明らかにし、原因を探索することで看護ケアにつなげることである。研究計画は、1.ALSの臨床経過と口腔症状に関する実態調査、2.ALSとALS以外の人工呼吸療養者の口腔症状の比較調査、3.口腔症状の定量的な評価の検討、であり、29年度は、1および2を明らかにするために、ALSとALS以外の療養者を対象とした実態調査を行い、口腔症状を整理した。29年度の重点目標であった施設調査をおえ、現在は論文化にむけて、データの整理および分析を行っている。在宅ALS人工呼吸療養者に対する前向き調査は継続して行っており、症状と対応策を整理し、多職種による苦痛症状解決のための効果的な対応策を検討している。そのためにも、3の定量的評価の実現が必要だが、進行した重度なALS療養者の口腔症状を詳細に測定する機器・器材は無いに等しく、課題解決には至っていない。そのため、外来通院中の比較的重症度が軽い状態のALSに対象をひろげて調査を行っており、経過に沿って客観的評価を行うために必要な点を整理していくことが3年目の課題である。本研究は、ALSの口腔苦痛症状の原因を明らかにし、苦痛緩和のための看護のケアにつなげることを目的に実施した。そのため、1.ALSの口腔症状と臨床指標との関係の分析、2.ALSとALS以外の神経疾患との口腔症状の比較、3.重度な口腔症状を評価するための機器・器材の検討、の3点について検討した。最終年度の成果は下記のとおりである。1-1.人工呼吸器装着下にあるALSは、意思伝達能力障害ステージの進行度が速い群で舌肥大が出現しやすい傾向があり、代謝異常が生じている可能性を示した。1-2.ピークフロー(CPF)の低下率はALSの球麻痺症状と呼吸機能を反映し、生命予後を予測する指標となりうる。1-3.CPFが270L/分から160L/分に低下するまでの期間でALSの重症度が加速しやすい傾向にある。1-4.発症からCPF低下と胃瘻造設までの期間はほぼ同じであった。1-5. 1-2.3.4の結果から、CPFはALSの重症度と関連しており、定期的な病状評価と経管栄養導入の方針の確認、気道クリアランスのためのケアが必要であることが示唆された。
肺癌患者のトポイソメラーゼI遺伝子変異と塩酸イリノテカンの治療効果との関係

本研究により、CPT-11の代謝と薬効に関連する酵素の日本人における遺伝子変異について以下のことが分かった。1)TOP1は一般人でも未治療の肺癌組織でも、ともに耐性に関連するエクソン部分の遺伝子変異はなかった。2)腫瘍細胞内でCPT-11をSN38に代謝するCES 2のエクソン部分を網羅的に解析したところ、126検体中2検体で変異型ヘテロが認められたが、共にヘテロであり、薬理学的な意義は少ないものと考えられた。3)肝臓での代謝に関連するCES1には多くの遺伝子多型が存在することが明らかとなった。変異頻度の高い肝臓のCES 1の多型による代謝活性の違いはCPT-11の肝障害や消化管障害などの副作用発現の個人差に関与している可能性が高いと考えられた。4)SN38をグルクロン抱合して可溶性とするUGT1A1の酵素発現を低下させるUGT1A1*28の変異型ホモの頻度は本研究の結果では2%と低かった。諸家の研究での報告も参考にして人種間の比較をすると、インド人を除くアジア系の人種ではUGT1A1*28の変異型ホモの頻度は少なく、この酵素の変異による酵素活性の低下が基で好中球減少などの副作用が発現する頻度は欧米・インド・アフリカ系の人種に較べて、少ないと推察された。一般健常人で、抗癌剤CPT-11の標的物質トポイソメラーゼIの遺伝子において、耐性に関連した遺伝子多型の頻度を調べた。「癌化学療法における耐性関連遺伝子の一般人での変異出現頻度の検討:トポイソメラーゼIの遺伝子多型解析」(第B倫03-07)「成人ボランティアを対象とした遺伝子解析研究」(第B倫03-10)UGT1A1:成人ボランティア126名のUGT1A1(*6、*27、*28)の解析した。結果は以下のとおりである。Topoisomerase I:成人ボランティア126名のTopoisomerase I(Region2-1、2-2、4、1、3)について解析した。遺伝子多型は確認できなかった。また、別に成人ボランティア110名においても、再度確認したが、遺伝子多型は確認できなかった。(合計236名)。Carboxylesterase 2:成人ボランティア126名のCarboxylesterase 2(Exon1、2、3、412)について解析した。Exon2およびExon3に各1ヶ所の変異が確認された。
壊死性腸炎に対する脱分化脂肪細胞（ＤＦＡＴ）を用いた新規治療法の開発

平成24年度はrat DFATにおける炎症性サイトカインの発現を確認し、低酸素刺激による幹細胞(DFAT)の増殖能並びに、形態変化を検討した。炎症性サイトカインの発現に関しては、EGF, HGF, TGFβ遺伝子発現に有意な上昇を認めたが、低酸素刺激に関しては明らかな変化は認められなかった。平成24年度に使用したrat DFATは、cell lineを使用していたこともあり平成25年度は改めて、ratの脂肪よりDFATを作成し直し、継代数P5以内のPrimary cellにて再検討した。炎症性サイトカインの発現や、低酸素刺激による形態変化は特に変わらなかったが、低酸素刺激によるReal time PCR検討では、唯一、SDF-1の有意な上昇が認められた。rat壊死性腸炎モデルの作成に関して、平成24年度は既報に従い、胎仔の出産後における低酸素暴露とともにLPS(リポポリサッカライド)の経口投与によって壊死性腸炎を誘発したが、安定したモデル作成が困難であっただけでなく、胎仔へのDFAT投与が非常に難しかったために、平成25年度は成体ratを用いたSMA(上腸間膜動脈)の本幹を一時的にcrampし、虚血時間を作ることで擬似壊死性腸炎を誘発するモデルを作成した。平成25年度は、rat DFAT投与の検討には至らなかったが、cramp時間を40分とし、cramp解除4時間後にて、上腸間膜動脈の支配領域に適度の血流障害が見られることが明らかになった。rat DFATにおける抗炎症性サイトカインの発現の確認を目的として、炎症時に発現するといわれているIL-1β、TNFα、IFNγ、IL-13、IL-5のサイトカインを用いてrat DFATを刺激した。EGF、HGF、TGFβ、IL-10、PGE2といった抗炎症性サイトカインの遺伝子発現をreal time PCR法を用いて検討した。結果、rat DFATはIFNγの刺激によって、EGF、HGF、TGFβ遺伝子発現の有意な上昇を認めた。また、TNFαの刺激によって、IL-10、PGE2遺伝子発現の有意な上昇を認めることが明らかになった。また、低酸素が原因の1つと考えれれている壊死性腸炎に対して、DFAT投与による病態の改善を検討した。既存の報告では、幹細胞は低酸素条件下において、細胞サイクルが上昇し、増殖能の上昇を認めるため、rat DFATを低酸素(3% O2、5% CO2)条件で培養し、通常培養した細胞と、細胞数、細胞の形態について検討を行った。3日間の培養期間で継時的変化を検討したが、細胞数、細胞形態に関して明らかな差を認めることはできなかった。そこで、形態変化に至らずとも、RNAの発現に変化がみられる可能性を検討するために、同様の条件におけるSDF-1、Hif1α、CXCR7、VEGFの遺伝子発現をreal time PCR法を用いて検討した。rat壊死性腸炎モデルの作製を既存の報告に従い試みた。母体からの早期出産、出産後における低酸素暴露とともに、LPS(リポポリサッカライド)の経口投与によって壊死性腸炎を誘発することは可能であったが、コントロールとしての安定したモデル作製が困難であり、DFAT投与による検討には至らなかった。また、rat壊死性腸炎モデルの作製を既存の報告に従い試みた。母体からの早期出産、出産後における低酸素暴露とともに、LPS(リポポリサッカライド)の経口投与によって壊死性腸炎を誘発することは可能であったが、コントロールとしての安定したモデル作製が困難であったことなどから、遅れていると判断した。rat DFATの低酸素培養に関して、培養細胞数、低酸素の濃度(1%、3%、5%O2)暴露時間(12時間、24時間、36時間、48時間など)等、引き続き最適条件の検討を加えていく。rat壊死性腸炎モデルの作製に関して、引き続きモデル作製を行い、頭数を重ねることでモデルの安定性を検討していく。また、安定したモデル作製ができれば、rat DFATを投与して、細胞治療の効果を検討していく。

また、当施設において動物モデルの作製が困難であった場合、外部業者への委託が可能であるか検討する。さらには、上腸間膜動脈の結紮による、腸管虚血モデル等の代替モデルによる評価を検討する。該当なし。
「からゆきさん」にみる移動・性・権力の諸相

二年目にあたる2018年度は、北方へ行った「からゆきさん」調査として、尼港事件とその慰霊碑について調査をした。尼港事件で犠牲になった日本人の中には「からゆきさん」も多くいたことは知られている。犠牲者の慰霊とその遺族たちへの救恤金要求に奔走したのが、島原出身で尼港で商売をしていた島田元太郎だが、北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターに島田元太郎の資料が多く所蔵されているため、収集と調査を行った。また、熊本県にある慰霊碑を管理している東明寺でも資料調査を行った。さらに、長崎県島原で「からゆきさん」関連施設をめぐり、関係者の方々にインタビューを行った。島原には島田元太郎の墓もあるため、今後も継続して調査を進めていく予定である。シベリア出兵、尼港事件、移動関連といった関連する参考資料、文献を読み進め、今後も考察を深めていきたい。進捗状況が遅れている理由としては、当初の想定以上に島田元太郎の資料が膨大であり、資料の整理に時間がかかっているためである。加えて、現地調査で地元の方々から話を伺うにあたって信頼関係を築くのに時間が必要なためである。全てをひとりでこなそうとするのではなく、資料整理等はアルバイトを雇うなどより効率的に作業が捗る方法を模索して研究を進めていきたい。2018年度は、古い音声資料の文字起こしに地元の人の協力を得ることができ、大いに助かった。今後も、他の研究者や地元の方々と相談、連携して研究遂行にあたるようにしたい。上記を踏まえながら、基本的には交付申請書の実施計画に沿って調査、研究を進めていく所存である。初年度にあたる2017年度は、国内での資料収集と現地調査を重点的に行った。開国以降に海を渡り渡航先で売春に従事していた「からゆきさん」をより立体的に捉えるために、「からゆきさん」が多く出たとされる九州地域の女性の労働状況、移動に使われた港の状況、そして密航の手口に関する調査に着手できた。具体的には、「からゆきさん」を密航させるのに使われた九州地域の国際港(口之津港、長崎港、門司港)についての資料収集を行った。また島原の口之津港では当時の女性(「からゆきさん」に限らない)の状況について口之津歴史民俗資料館や、現地の方々にお話を伺うことができた。また、これまで途絶していた密航摘発記事の収集を再開することができた。「からゆきさん」が生み出された要因を女性の(非)主体性の物語に収斂させることなく、女性が海を渡るにあたって、当時の社会経済構造、密航業者、地元警察との関係、女性の労働状況といったように多角的な視点から検討していく必要があると認識している。他方で、これまでの「からゆきさん」研究では売春に従事していたという経験のみが注目される傾向が強かったが、「からゆきさん」となった経験が女性の生涯を通してどのような意味をもったのかについての検討をはじめた。具体的には、売春の経験によって「不妊」となってしまった女性である。森崎和江が執筆した『からゆきさん』に出てくる「からゆきさん」でかつ「不妊」の女性に着目し、ニュージーランドのヴィクトリア大学で行われたカンファレンスで報告をし、参加者にコメントをもらった。初年度は計画した研究の端緒についたばかりだが、引き続き資料収集、現地調査を行い、今後も考察を深めていきたい。進捗状況がやや遅れているのには理由が2つある。1つは、当初の想定よりも収集した資料の整理に時間がかかっているためであり、2つ目に、現地調査で地元の人々から話を伺うにあたって時間をかけて信頼関係を築く必要があるためである。個人の力だけでこなそうとするのではなく、資料整理等はアルバイトを雇うなどより効率的に作業が捗る方法を模索して研究を進めていく。また、しっかり国外調査の時間を確保し、資料収集および整理にあたりたい。そのためには国内で事前にできることを確認し、準備を入念に行うことを心がける。加えて、他の研究者や現地スタッフの方々とも相談、連携して研究遂行にあたるようにしたい。上記のことを踏まえながら、基本的には交付申請書の実施計画に沿って調査、研究を進めていく所存である。

2018年度は、古い音声資料の文字起こしに地元の人の協力を得ることができ、大いに助かった。今後も、他の研究者や地元の方々と相談、連携して研究遂行にあたるようにしたい。上記を踏まえながら、基本的には交付申請書の実施計画に沿って調査、研究を進めていく所存である。交付申請書には初年度にも国外調査の計画を入れていたのだが、国内の資料収集と調査に想定以上の時間がかかり、国外調査の時間確保ができなかったため。今年度は反省を踏まえ、しっかりと国外調査の時間確保に努めたい。当初の予定よりも収集した資料の整理に時間がかかり、予定していた国外調査に行けなかったため、旅費として申請していた分が来年度に繰り越されることになった。次年度は計画を見直し、研究を遂行できるよう努めていく予定である。(その他の業績)歴史科学協議会編『知っておきたい歴史の新常識』勉誠出版(2017)に「女性の国際移動と性ー「からゆきさん」が生み出された背景」執筆(174-177頁)
職人巻物の民俗学的研究-南会津地方を中心に-

1.巻物資料の収集と保管職人巻物の実態調査で、計492点の職人巻物の所在を確認、そのコピーを取り、神奈川大学佐野研究室、只見町教育委員会にファイル化して保管した。内訳は、小笠原礼法関係248点、武術関係52点、番匠関係47点、元山小挽関係28点、屋根葺関係27点、山先関係18点、算法関係11点、医療関係10点、歌道関係3点、楠職関係2点、商業関係1点である。2.職人巻物をめぐる民俗誌職人巻物は南会津地方では"マキモノ"とよばれ、ある職種の免許証、許可証的な性格を持つ。職人巻物を所持して初めて一人前の職人といえるわけである。職人巻物を所持した話者約50人からライフヒストリー、巻物の伝授、使用、保管について聞き書き調査をし、民俗誌をまとめた。3.職人巻物の歴史民俗資料学的意義づけを行なった。従来、偽文書とされた職人巻物を口承、書承、民貝との関連から、歴史的民俗資料として、授り有効性を小笠原流礼法、番匠、屋根葺巻物を事例にして提示した。4.成果刊行『職人巻物の民俗学的研究-南会津地方を中心として-』を発行。福島県只見町には、猟師・木地屋・杣(元山)・木挽・屋根屋(葺師)・大工・左官が徒弟制度の下、一人前と認められると、親方から許認の印として巻物が与えられるか、書写される。「職人巻物」が各戸平均3巻ほどづつ、保存され、今回の調査で500本以上確認された。この他、冠婚葬祭の折の料理法を記した小笠原流礼法書、家相図も100件以上発見された。(1)資料化ー今年度は、只見町教育委員会収蔵の職人巻物の分類及びデータ化(書式、内容、時代、授与者など)及び(2)職人巻物所在調査ー只見町小林集落を対象に各戸毎の生業条件と巻物所持の実態の悉階調査を中心に夏期・秋期・冬期に集中的に現地調査を行った。また各分担者が何故、南会津地方に特長的に職人巻物が分布するのかを共通テーマとして、書承と口承の意味、会津地方における近世修験道及び中世期の宗教者の動態、木地屋・マタギの伝統と技法、職人の徒弟制度の実態、各職業における道具、郷土食と儀礼食の関係について、文献整理および関連する調査を行なった。(1)小笠原家法書小笠原家法書の残存状況が、その師弟関係を含めて明確化できた。結婚式次第、料理作法築庭作法などを聞き書きと合わせてその実態が明瞭になりつつある。さらに、今年度の大きな収穫は小笠原宗家(北九州市小倉市、行橋市、福岡市立博物館)関係の流法書との比較ができたことであり.会津の小笠原作法書が、免許よりもその実務作法に実際使用されている特徴がわかった。(2)口承と書承ムラ民俗に影響を与えた.大雑書、家相書の定着化が陰陽師.法印などの在村活動と関係つけてその実態をかなり明らかとすることができ、民俗伝承における口承と書承の関係の編理化に一歩進めた。(3)大工及山先関係の資料化「ヤマサキ」と呼称される職人の精密な聞書きができた。1.巻物資料の収集と保管職人巻物実態調査で、計492点の職人巻物の所在を確認、そのコピーを取り、神奈川大学佐野研究室、只見町教育委員会にファイル化して保管した。その内訳は、小笠原礼法関係が248点、紙術関係52点、番匠(大工)関係47点、元山、木挽関係28点、屋根瓦関係27点、山先関係18点、算法関係11点、医療関係10点、歌道関係3点、桶職関係2点、商業関係1点である。2.職人巻物をめぐる民俗誌職人巻物は南会津地方では「マキモノ」「コルシトリ」と呼ばれ、ある職種の免許証許可証的な性格をもつ。職人巻物を所持して始めて一人前の職人といえるわけである。

職人巻物を所持した話者的50人から、ライフヒストリー、巻物の伝授、使用、保管について聞き書き調査をし、民俗誌としてまとめた。3.職人巻物を歴史民俗資料として位置づけた研究指針の提示従来、偽文書として扱われた職人巻物を口承、書承、民具との関連から、歴史民俗資料として扱う有効性を小笠原流礼法、番匠、屋根瓦巻物を事例にして提示した。
硬X線領域での気球搭載用偏向度検出器の開発

我々は気球搭載用硬X線偏向度検出器の基礎開発としてユニットカウンターを製作し、その基本特性を調べた。ユニットカウンターは一つの7cm×7cm×5cmのプラスチックシンチレーターと4枚の6.7cm×1.1cm×32.2cmのフォスウィッチシンチレーターが囲むような構造となっている。検出効率、モジュレーションファクター特性を主に実験的に調べた。60keVの偏向X線に対する検出効率、モジュレーションファクターは各々20%、28%であった。フォスウィッチシンチレーターは6.7cm×1.1cm×9.5cmのNaI(Tl)と6.7cm×1.1cm×22.7cmのCsI(Na)が光学的に接合されており、各々30keVと60keV以上のX線に対して測定感度を持つことが解った。フォスウィッチ検出器のアクティブコリメータとしての性能が鉛遮蔽部分を変えることによって調べられ、底部およびNaI(Tl)周囲の遮蔽が有効であることが解った。アクティブコリメータとしての除去効率は、45%程度であった。バックグラウンドと偏向X線モジュレーションの関係を54keV偏向X線源を用いて調べたところ、5%偏向に対してもモジュレーションを見ることが出来た。これらの結果より、気球搭載用検出器としての性能がシュミレーションにより評価され、このユニットの拡張によりカニ星雲に対する気球観測が可能なことが解った。以上の結果は1995年10月にサンフランシスコで開かれた国際会議(IEEE)で発表された。
鼻腔検体を利用したアルツハイマー病早期診断法（リキッドバイオプシー）の開発

アルツハイマー病は、初老期から老年期に起こる進行性の認知機能障害を特徴とする疾患で、今後も確実に増加することが予想される。より早期から治療薬の投与を開始することである程度の効果が得られることが示されている。われわれの施設では鼻腔でもこの疾患に特異的な蛋白であるアミロイドβ(Aβ)やリン酸化タウ蛋白を検出できることを確認している。本研究は鼻咽腔の洗浄液を利用したアルツハイマー病の低侵襲な早期診断法(リキッドバイオプシー)の開発を目的とする。
垂直・混合型企業結合の規制基準に関する理論的・比較法的研究

本研究の第1の目的は,欧米の垂直・混合型企業結合に対する規制態度の特徴と相違点を明らかにすることであった。そのために,欧米の垂直・混合型企業結合に関する法律,ガイドライン,主要判例,競争当局の代表者のスピーチ等を材料とし,両者の規制態度の類似点と相違点を抽出した。本研究の第2の目的は,垂直・混合型企業結合規制に関連する経済理論と実証研究の成果にっいて整理することであった。本研究では,近年の垂直・混合型企業結合に関する代表的な経済理論・実証研究を検討し,得られた知見について整理した。第3の目的は,垂直・混合型企業結合に関する経済学的議論を法律学的議論に架橋することであった。すなわち,欧米における垂直・混合型企業結合の規制態度の類似点や差異について,経済学的な見地から妥当性を検討した。このような検討を踏まえ,欧米の規制態度や経済理論・実証研究の整理から得られた知見を基に,我が国における垂直・混合型企業結合に関する規制についての示唆とは何かを明らかにした。上記研究の結果、次のような研究結果を得た。すなわち、垂直・混合型企業結合の審査に当たっては,以下の3段階に分けて検討することが適当である。(1)当該企業結合の結果,結合企業が市場閉鎖を行い,競争者の費用が上昇する蓋然性が高まるか。(2)競争者の費用が上昇する結果,結合企業の価格支配力が高まり商品価格の上昇が見込まれるか。(3)企業結合による効率性の効果によって,価格上昇の悪影響が緩和されるか。本研究では,垂直・混合型企業結合規制について,法学的見地から欧米の判例・ガイドライン等に示された規制の特徴や相違点を整理し,経済学的見地から関連する経済理論・実証研究の成果を基に分析を加え,法学・経済学の両面からの協働作業を行ったという点で,一定の意義を見出すことができた。平成17年度の研究実績の概要は以下の通りである。本研究では、混合合併規制の根拠と規制基準について、いくつかの視点を挙げて、垂直・混合合併の規制の正当化と規制基準の検討を試みた。その成果の一部は次頁の研究成果に記載してある。本年度は、垂直・混合合併規制の規制根拠をめぐる原理的視座の検討を中心に研究を進めた。なんとなればその検討を抜きにしては、あるべき規制の方向性を想定するのは困難であると思われるからである。次年度は、17年度の研究成果を踏まえて、垂直・混合合併規制の具体的な規制基準の構築に研究を進める予定である。17年度の研究の結果得た結論は以下の通りである。垂直・混合合併は,水平合併と比べて効率性の向上をもたらす余地が大きく,より競争促進的な側面を有する一方,水平型企業結合にはない市場閉鎖等の競争制限的な側面を有する可能性があり,かつてシカゴ学派が前提としていたように一律に競争促進的であるとも、また米国の立法者が懸念していたように一律に競争制限的であるともいえない。その意味では、個々の事案ごとに、合理の原則により判断されるべきものである。すなわち、画定された市場において市場支配力の形成・維持・強化が生じうるかどうかの観点から、(1)当該合併の結果,結合企業が市場閉鎖を行い,競争者の費用が上昇する蓋然性が高まるか、(2)競争者の費用が上昇する結果,結合企業の価格支配力が高まり商品価格の上昇が見込まれるか、(3)企業結合による効率性の効果によって,価格上昇の悪影響が緩和されるか、といった点を実証研究や経済理論の知見を駆使して分析していくことが必要である。その意味で、水平合併の分析と異なるところはないし、(1)(2)(3)の判断に当たっては,水平型企業結合の審査で用いられるような考慮要因について検討することが必要である。

本研究では,垂直・混合型企業結合規制について,法学的見地から欧米の判例・ガイドライン等に示された規制の特徴や相違点を整理し,経済学的見地から関連する経済理論・実証研究の成果を基に分析を加え,法学・経済学の両面からの協働作業を行ったという点で,一定の意義を見出すことができた。
過負荷状態にある待ち行列の振る舞いに関する研究

システムへの潜在的な入力が過負荷である状況を表現可能な待ち行列モデルに関する研究を行った.混雑度が高くなるにつれてシステムへの入力負荷が軽減されるモデルとして,客の待ち時間に制約のある待ち行列モデルを主に解析した.客の待ち時間制約が相型分布に従うM/G/1+PH待ち行列に対し,ロス確率および系内客数分布に対するアルゴリズム的解法を確立した.また,客の集団到着を許すM[x]/G/1+G待ち行列を考え,一つの集団内で同一の待ち時間制約を取るモデルと,各客の待ち時間制約が独立に決まるモデルを解析した.さらに,区分的に線形な幅広い連続時間確率過程について成立する不変式の導出を行った.標準的な待ち行列モデルでは,システムが空である時間割合は1からトラヒック強度(サービス要求の到着率と平均サービス時間の積)を減じた量と一致する.このようなモデルを,繁忙期の飲食店やピーク時間帯の通信システムのように空である時間割合が非常に小さいシステムに対して当てはめた場合,トラヒック強度が1に近いという結論が得られることになる.しかし,トラヒック強度が1に近いとき,待ち行列モデルから導かれる平均待ち時間や平均待ち人数は非現実的なほどに大きな値となり,これは必ずしも現実を反映しているとは言えない.本研究の目的は,システムが空である時間割合が小さい状況を表現する待ち行列モデルとして,トラヒック強度が大きくなるにつれてシステムへの到着が抑制される機構を有する待ち行列モデルを考え,その解析方法を確立することである.平成28年度は,客の待ち時間に制約のある待ち行列モデルにおける客のロス確率ならびに系内客数分布の数値計算法に関する研究を行った.客の待ち時間に制約のあるモデルに関する研究は古くから存在するが,その性能指標を具体的に計算する方法については,ごく特殊な確率分布を仮定した場合を除いてこれまで報告されてこなかった.本研究では,一般のサービス時間分布ならびに相型分布に従う待ち時間制約を仮定した下で,一様化と呼ばれる手法を応用することにより,計算結果の精度保証を行なうことが可能な数値計算アルゴリズムを導出した.系内客数分布の数値計算法における切断誤差評価の検討に想定よりも時間を要したが,全体としてはおおむね順調に進展している.標準的な待ち行列モデルでは,システムが空である時間割合は1からトラヒック強度(サービス要求の到着率と平均サービス時間の積)を減じた量と一致する.このようなモデルを,繁忙期の飲食店やピーク時間帯の通信システムのように空である時間割合が非常に小さいシステムに対して当てはめた場合,トラヒック強度が1に近いという結論が得られることになる.しかし,トラヒック強度が1に近いとき,待ち行列モデルから導かれる平均待ち時間や平均待ち人数は非現実的なほどに大きな値となり,これは必ずしも現実を反映しているとは言えない.本研究の目的は,システムが空である時間割合が小さい状況を表現する待ち行列モデルとして,トラヒック強度が大きくなるにつれてシステムへの到着が抑制される機構を有する待ち行列モデルを考え,その解析方法を確立することである.本年度は,まず,客の待ち時間に制約がある集団到着待ち行列モデルに対する解析を行った.ひとつの集団に属するすべての客が同一の待ち時間制約をもつモデル,ならびに任意の客の待ち時間制約が独立に分布するモデルの二種類を考え,統一的なアプローチによって,それらの解析方法を確立した.本年度は,これに加え,一般の区分的に線形な連続時間確率過程に関して成立する不変式を導出した.この不変式を用いることで,特定のレベルに留まる確率が零であるような確率過程においても,その定常分布の陽な表式を得ることが可能となった.システムへの潜在的な入力が過負荷である状況を表現可能な待ち行列モデルに関する研究を行った.混雑度が高くなるにつれてシステムへの入力負荷が軽減されるモデルとして,客の待ち時間に制約のある待ち行列モデルを主に解析した.客の待ち時間制約が相型分布に従うM/G/1+PH待ち行列に対し,ロス確率および系内客数分布に対するアルゴリズム的解法を確立した.また,客の集団到着を許すM[x]/G/1+G待ち行列を考え,一つの集団内で同一の待ち時間制約を取るモデルと,各客の待ち時間制約が独立に決まるモデルを解析した.さらに,区分的に線形な幅広い連続時間確率過程について成立する不変式の導出を行った.引き続き,計画に沿って研究を進めていく.次年度は,待ち時間制約のある待ち行列モデルに加え,一般の過負荷な待ち行列について成り立つ命題についても考察を行なう.29年度が最終年度であるため、記入しない。待ち行列理論29年度が最終年度であるため、記入しない。
嗅覚系における神経回路形成の分子機構-嗅神経細胞の標的特異的な軸索投射-

申請者らは、嗅細胞の嗅球への標的特異的な軸索投射の分子機構を解明する為に、先ず、マウス14番染色体上にクラスターを成す嗅覚受容体遺伝子、MOR28、MOR10及びMOR83に着目し、それらの発現と軸索投射を解析した。その結果、これら遺伝子は嗅上皮で相互排他的に発現しており、それぞれを発現する嗅細胞は、近接した3つの異なる糸球に軸索投射している事が判明した。これは嗅覚受容体遺伝子の染色体上でのlinkageと、嗅球における投射先との関連を解析した初めての報告である。我々は次に、長年の懸案であったトランスジェニックマウスにおける嗅覚受容体遺伝子の発現系の確立を試み、YAC(yeast artificial chromosome)ベクターを用いる事により世界に先駆けて成功した。このトランスジェニックマウスにおいては、460kbのYAC DNA上のMOR28遺伝子はlacZ遺伝子により標識されている。一方、外来性のMOR28遺伝子を発現する細胞と区別する為、内在性のMOR28遺伝子がGFP遺伝子により標識されたマウスをノックインの手法を用いて作製した。これらを交配したマウスを解析した結果、外来性と内在性のMOR28遺伝子は個々の嗅細胞で相互排他的に発現すること、及びそれぞれの遺伝子を発現する嗅細胞の投射先は隣接しているが異なる糸球であることが明らかとなった。また、lacZとGFP遺伝子で別々に標識した2種類のMOR28遺伝子の発現を、トランスジェニック系で解析したところ、それぞれが異なる嗅細胞で相互排他的に発現することが示された。これは、同一の染色体部位に複数個導入された同じMOR28トランスジーンの間でも、相互排他的発現の見られることを実験的に示した最初の例として注目された。申請者らはまた、上述したノックインマウスの嗅上皮からGFP蛍光を指標にMOR28発現嗅細胞を単離し、その核に関してRNA-DNA FISH(fluorescent in situ hybridization)法を用いて解析することにより、これ迄提唱されていた嗅覚受容体遺伝子のmonoallelicな発現を、単一細胞レベルで初めて証明した。更に、嗅細胞の嗅球への軸索投射に関して、ノックインマウスとトランスジェニックマウスを用いて解析した結果、嗅覚受容体遺伝子の染色体上での位置、遺伝的多型、遺伝子標識の種類及び有無などが、軸索投射を規定するパラメーターになり得ることが示された。申請者らは、嗅細胞の標的特異的な軸索投射の分子機構を解明する為、マウス14番染色体上に隣接して存在する、3つの相同性の高い嗅覚受容体遺伝子(MOR28-MOR10-MOR83)を同定し、それらの発現・投射様式を解析した。その結果、3つの受容体は嗅上皮の最も外側に位置する同じ領域で発現していたが、個々の嗅細胞においては相互排他的に発現している事、並びに、各々の受容体を発現する嗅細胞は、嗅球内で近接してはいるが、互いに異なる糸球に軸索を投射する事が判明した。また申請者らは、このMOR28遺伝子クラスターを含む、460kbのDNAを持っYAC transgenic miceを作製した。このマウスにtransgeneとして導入された外来性のMOR28遺伝子はtau-lacZ遺伝子で標識してある。このtransgenic miceを、内在性のMOR28遺伝子をknock-inの手法により、gap-GFP遺伝子で標識したマウスと交配させ、2種類のMOR28遺伝子の発現を区別して解析し、以下の事を明らかにした。(1)外来性及び内在性のMOR28遺伝子は、嗅上皮の同じ領域で発現していたが、個々の嗅細胞においては相互排他的に発現していた。(2)嗅球においては、外来性のMOR28遺伝子を発現する嗅細胞の投射先は、内在性のMOR28遺伝子を発現する嗅細胞の投射先と同じではなく、それらに隣接する異なる糸球であった。これらの結果は、transgeneとして導入された外来性のMOR28遺伝子が、内在性のものと同じ構造を持つにも拘わらず、遺伝子発現や軸索投射に際しては、各々が独立した遺伝子として振る舞う事を示唆している。更に最近、申請者らは460kbのYAC DNAの上流或いは下流を欠失させたクローンを作製し、それらのtransgenic miceを解析した結果、MOR28遺伝子の上流約100kb及び下流約100kbの領域が、嗅細胞における嗅覚受容体遺伝子の発現制御、及び、特異的な軸索投射に重要である事が明らかとなった。

一方、外来性のMOR28遺伝子を発現する細胞と区別する為、内在性のMOR28遺伝子がGFP遺伝子により標識されたマウスをノックインの手法を用いて作製した。これらを交配したマウスを解析した結果、外来性と内在性のMOR28遺伝子は個々の嗅細胞で相互排他的に発現すること、及びそれぞれの遺伝子を発現する嗅細胞の投射先は隣接しているが異なる糸球であることが明らかとなった。また、lacZとGFP遺伝子で別々に標識した2種類のMOR28遺伝子の発現を、トランスジェニック系で解析したところ、それぞれが異なる嗅細胞で相互排他的に発現することが示された。これは、同一の染色体部位に複数個導入された同じMOR28トランスジーンの間でも、相互排他的発現の見られることを実験的に示した最初の例として注目された。申請者らはまた、上述したノックインマウスの嗅上皮からGFP蛍光を指標にMOR28発現嗅細胞を単離し、その核に関してRNA-DNA FISH(fluorescent in situ hybridization)法を用いて解析することにより、これ迄提唱されていた嗅覚受容体遺伝子のmonoallelicな発現を、単一細胞レベルで初めて証明した。更に、嗅細胞の嗅球への軸索投射に関して、ノックインマウスとトランスジェニックマウスを用いて解析した結果、嗅覚受容体遺伝子の染色体上での位置、遺伝的多型、遺伝子標識の種類及び有無などが、軸索投射を規定するパラメーターになり得ることが示された。
ナノ粒子利用によるダイズ生育初期における湿害の改善法の開発

わが国の水田転換畑におけるダイズの栽培では、障害が発生し生産が不安定となるので、湿害を回避する技術が必要である。そこで、出芽期のダイズの冠水抵抗性におけるナノ粒子の関与をプロテオミクス技術により解析する。ダイズの出芽期における冠水ストレスによる生育遅延は、ナノ亜鉛やナノ銀と比較して、ナノアルミナにより軽減される。ナノアルミナによるストレス軽減効果には、エネルギー代謝系や細胞死の抑制が関与していることが明らかになった。さらにミトコンドリアプロテオミクスを行うことにより、冠水下のダイズのストレス軽減に、エネルギー制御や膜透過性が関与していることも示唆された。我が国におけるダイズの自給率は低く、その向上のために水田転換畑を活用して増産を図ることが必須である。しかし、ダイズの出芽期の梅雨による湿害は、複合要因に起因し生育阻害が障害になって、生産拡大が進んでいない。生産性の安定・向上のためには、栽培環境の改善に加えて、ダイズに耐湿性を付与することが重要である。固体とは異なった物理的・化学的特性を示すナノ粒子を利用して、植物における機能発現に至る機構を解明し、ダイズにおける湿害を改善する技術を開発する。ダイズ出芽期の湿害による生育遅延を改善するためにナノ粒子を利用する。本研究の骨格として(1)ダイズ湿害発生時におけるナノ粒子の影響を形態学的・植物生理学的に解析する、(2)ダイズ湿害発生時におけるナノ粒子の影響をタンパク質科学的に解析する、(3)ナノ粒子添加により変動するタンパク質群利用によるダイズ湿害耐性機構を解明する、(4)顕著に変動するタンパク質群利用によるダイズの湿害評価を行う。ナノ粒子として、ナノ銀とナノアルミナを中心に利用し、タンパク質科学的解析として、ゲルフリー・ラベルフリーデファレンシャルプロテオミクス解析技術を用いる。本課題終了時に次の2点を目指す。(1)ナノ粒子によるダイズ出芽期の湿害応答を制御する機構の解明:ダイズ出芽期の冠水時における、ナノ粒子によるタンパク質間相互作用や細胞内局在性を解析し、冠水下でのダイズの生育遅延の改善におけるナノ粒子の役割をタンパク質レベルで解明する。(2)ナノ粒子によるダイズ出芽期の湿害を改善する技術の開発:ダイズの生長に対するナノ粒子のサイズ・濃度特異性や器官・細胞内局在性、効果の時期特異性を解析し、ナノ粒子利用によるダイズ出芽期における湿害を改善する技術を提案する。1.ダイズ湿害発生時におけるナノ粒子の影響の形態学的・植物生理学的解析(1)ナノ粒子は、比表面積が極めて大きいこと、量子サイズ効果によって特有の物性を示すことから、ナノ銀(2, 15, 50-80 nm)、ナノアルミナ(5, 30-60, 135 nm)、ナノ亜鉛等を用いて、さらに、濃度依存性と時期特異性を、形態学的・植物生理学的に測定した。結果として、ナノ亜鉛や高濃度のナノ粒子は伸長を抑制するが、50ppmの30-60 nmナノ酸化アルミニウムは、根の伸長を促進した。(2)ダイズの出芽期の冠水ストレスにおいて、ユビキチン・プロテアソーム系のタンパク質群が変動することが明らかになっているので、ナノ粒子処理後、エバンスブルーの取り込みを測定し、細胞死の発生程度を解析し湿害の緩和程度を数値化した。ナノ酸化アルミニウム添加により、冠水下で細胞死を抑制することにより、冠水ストレスを軽減していることが示唆した。2.ダイズ湿害発生時におけるナノ粒子の影響のタンパク質科学的解析(3)出芽期のダイズを用いて、(1)で冠水による生育遅延を改善したナノ粒子を用いて、無処理群、冠水処理群、冠水処理+ナノ粒子処理群を設定し、経時的にタンパク質を抽出し、ゲルフリー・ラベルフリーデファレンシャルプロテオミクス解析した。得られたタンパク質群を、代謝マップ上にプロットした。冠水処理により、解糖系、嫌気代謝系およびクエン酸回路等が促進するが、ナノ酸化アルミニウムにより抑制されることが明らかになった。(4)上記と同じ条件下で、ミトコンドリア画分を精製し、精製効率を測定後、ゲルフリー・ラベルフリーデファレンシャルプロテオミクス解析を行い、ナノ粒子の器官特異的機作を明らかにした。サイズ依存的にATP産生に関与していることを解明した。我が国におけるダイズの自給率は低く、その向上のために水田転換畑を活用して増産を図ることが必須であるが、ダイズの出芽期の梅雨による湿害は、複合要因に起因し生育阻害が障害になって、生産拡大が進んでいない。既に平成28年度に同定されたアルミニウム、鉄、銅ナノ粒子添加により変動するタンパク質群において、蓄積量の経時的変化を用いてクラスター解析を行い、ナノ粒子添加によるタンパク質の変動パターンから、ダイズ湿害機構および湿害耐性機構を推定した。クラスター解析後、情報科学的にタンパク質間相互作用を解析し、ナノ粒子の機能発現の鍵となるタンパク質群を絞り込んだ結果、ミトコンドリアに存在するタンパク質群の関与が明らかになった。関連する酵素群の酵素活性測定し、プロテオミクス解析の結果を検証した。一方で、定量PCRにより遺伝子発現レベルでも同様に変動していることを確認した。

ダイズにおいて明らかになったナノ粒子の影響をもとに、湿害に弱いコムギにおける作用機構との差異を解析した結果、解糖系を介するエネルギー代謝系に関しては、ダイズと同様な結果を得られた。さらに、ダイズにおいてはアルミニウムナノ粒子が、コムギにおいては鉄や銅ナノ粒子が効率的に作用することも明らかになった。わが国の水田転換畑におけるダイズの栽培では、障害が発生し生産が不安定となるので、湿害を回避する技術が必要である。そこで、出芽期のダイズの冠水抵抗性におけるナノ粒子の関与をプロテオミクス技術により解析する。ダイズの出芽期における冠水ストレスによる生育遅延は、ナノ亜鉛やナノ銀と比較して、ナノアルミナにより軽減される。ナノアルミナによるストレス軽減効果には、エネルギー代謝系や細胞死の抑制が関与していることが明らかになった。さらにミトコンドリアプロテオミクスを行うことにより、冠水下のダイズのストレス軽減に、エネルギー制御や膜透過性が関与していることも示唆された。1.ナノ粒子添加により変動するタンパク質群利用によるダイズ湿害耐性機構解明(1)既に平成28年度に同定されたナノ粒子添加により変動するタンパク質群の蓄積量の経時的変化を用いてクラスター解析を行い、ナノ粒子添加によるタンパク質の変動パターンから、ダイズ湿害機構および湿害耐性機構を推定する。(2)クラスター解析後、情報科学的にタンパク質間相互作用を解析し、ナノ粒子の機能発現の鍵となるタンパク質群を絞り込む。特に酵素群においては、酵素活性を指標とした確認実験を行う。2.顕著に変動するタンパク質群によるダイズの湿害評価(3)冠水抵抗性ガンマ線照射突然変異ダイズ、アブシジン酸処理による冠水耐性ダイズ、およびナノ粒子添加ダイズを用いて、(1)で同定されたタンパク質の抗体あるいは特異的プライマーを用いて、その発現の強弱を解析する。(4)ダイズにおいて明らかになったナノ粒子の影響をもとに、湿害に弱いコムギ等の他作物における作用機構との差異を評価し、その利用を示唆する。分子生物学
細胞機能を成熟化する超分子介在型成長因子導入表面の開発

これまでに環状分子であるα-シクロデキストリンと線状高分子であるポリエチレングリコールとからなるポリロタキサンを被膜した表面(ポリロタキサン表面)において、ポリロタキサン骨格に由来する表面分子可動性によって接着細胞の形態や分化などが調節できることを報告している。そこで本研究課題では、ヘパリン結合性成長因子を導入したポリロタキサン表面を作製し、成長因子シグナルの亢進と表面分子可動性によるメカノシグナル伝達調節の両方によって細胞機能を制御することを目的としている。平成30年度は、分子可動性の異なる硫酸化ポリロタキサン表面に上皮細胞成長因子様成長因子(HB-EGF)を導入し、肝臓由来細胞の機能維持を試みた。肝臓由来細胞を硫酸化ポリロタキサン表面上で培養したところ、表面の分子可動性の違いによってメカノセンサである転写共役因子YAPの細胞内局在が変化することを明らかにした。これはポリロタキサンの分子可動性がメカニカルキューとして機能することを示唆している。またYAPの細胞質局在を促す分子可動性の高いポリロタキサン表面上では、肝臓細胞特異的な遺伝子発現が亢進された。さらに肝臓細胞の生存や機能維持に関与するHB-EGFを分子可動性の高いポリロタキサン表面上に導入することによって、アルブミンタンパク質の産生が飛躍的に亢進することを明かにした。これらの結果は、ポリロタキサンの分子可動性の調節と表面導入した成長因子が相乗的に肝臓細胞機能維持に働いたことを示唆している。これまでに、α-シクロデキストリンとポリエチレングリコールからなるポリロタキサンを基盤とした表面上において、シクロデキストリンの貫通数に依存して種々の細胞の細胞骨格形成が調節できることを報告している。また、遊離の硫酸化ポリロタキサンはヘパリン結合性成長因子である骨形成タンパク質(BMP-2)と複合体を形成して、その活性を亢進することを明らかにしている。そこで本研究課題では、ヘパリン結合性成長因子を導入した硫酸化ポリロタキサン被膜表面を作製し、成長因子活性の持続的強化と表面分子運動性による細胞骨格形成制御の両方による細胞機能発現の促進を目的としている。平成28年度は、シクロデキストリンの貫通数が異なる硫酸化ポリロタキサン表面の作製法およびヘパリン結合性成長因子の表面導入法の確立を行った。具体的には、α-シクロデキストリンを貫通したポリエチレングリコールの両末端に連鎖移動剤を修飾したポリロタキサンを用いてベンジルメタクリレートの可逆的付加開裂連鎖移動重合を行い、ABA型ポリロタキサントリブロック共重合体を合成した。α-シクロデキストリンの貫通数は、ポリエチレングリコールとα-シクロデキストリンの仕込み比によって調節した。ABA型ポリロタキサントリブロック共重合体のα-シクロデキストリン部位を硫酸化した後、このポリマーを細胞培養用ポリスチレン製基板に被膜することで硫酸化ポリロタキサン表面の構築に成功した。この硫酸化ポリロタキサン表面との静電的相互作用を利用してヘパリン結合性成長因子である骨形成タンパク質(BMP-2)の表面導入を行い、超分子介在型成長因子導入表面を作製した。平成28年度は、本研究課題の基盤材料となる硫酸化ポリロタキサン表面の構築に成功した。ほぼ当初の予定通りに進んでいる。環状分子であるα-シクロデキストリンと線状高分子であるポリエチレングリコールとからなるポリロタキサンを被膜した表面(ポリロタキサン表面)において、ポリロタキサン骨格に由来する表面分子可動性に依存して種々細胞の細胞骨格タンパク質形成が調節できることを報告している。本研究課題では、ヘパリン結合性成長因子を導入したポリロタキサン表面を作製し、成長因子シグナルの亢進と表面分子可動性によるメカノシグナルの調節の両方によって細胞機能発現を促進することを目的としている。平成29年度は、分子可動性の異なる硫酸化ポリロタキサン表面に骨形成因子(BMP-2)を導入し、骨芽前駆細胞の骨芽分化誘導実験を行った。培養24時間後における骨芽前駆細胞の初期接着は、ポリロタキサンの硫酸化・表面の分子可動性・BMP-2の表面導入に関わらず、すべての表面間で有意差が認められなかった。しかしながら、細胞増殖性においてはBMP-2の表面導入と分子可動性の低下によって促進されることが明らかとなった。また分子可動性の高い表面においては細胞増殖が抑制され、一週間以上培養を続けてもコンフルエントに達することができなかった。このような表面を用いて骨芽前駆細胞の骨芽分化誘導を行ったところ、低い分子可動性・硫酸化・BMP-2の表面導入・骨芽分化誘導培地使用の4条件を満たしたポリロタキサン表面のみにおいて、アリザリンレッドSの高い染色性とocn、alp、runx2遺伝子の高発現を確認した。この結果は、ポリロタキサンの分子可動性によるメカノシグナル調節と表面導入したBMP-2の液性因子シグナルの増強によって骨芽分化が相乗的に亢進されたことを示している。成長因子を導入したポリロタキサン表面を用いることによって、成長因子シグナルの増強とポリロタキサンの分子可動性によるメカノシグナル調節による細胞分化の促進が可能であることを明らかにできたことより、おおむね順調に進展していると判断した。

そこで本研究課題では、ヘパリン結合性成長因子を導入したポリロタキサン表面を作製し、成長因子シグナルの亢進と表面分子可動性によるメカノシグナル伝達調節の両方によって細胞機能を制御することを目的としている。平成30年度は、分子可動性の異なる硫酸化ポリロタキサン表面に上皮細胞成長因子様成長因子(HB-EGF)を導入し、肝臓由来細胞の機能維持を試みた。肝臓由来細胞を硫酸化ポリロタキサン表面上で培養したところ、表面の分子可動性の違いによってメカノセンサである転写共役因子YAPの細胞内局在が変化することを明らかにした。これはポリロタキサンの分子可動性がメカニカルキューとして機能することを示唆している。またYAPの細胞質局在を促す分子可動性の高いポリロタキサン表面上では、肝臓細胞特異的な遺伝子発現が亢進された。さらに肝臓細胞の生存や機能維持に関与するHB-EGFを分子可動性の高いポリロタキサン表面上に導入することによって、アルブミンタンパク質の産生が飛躍的に亢進することを明かにした。これらの結果は、ポリロタキサンの分子可動性の調節と表面導入した成長因子が相乗的に肝臓細胞機能維持に働いたことを示唆している。前年度に合成した硫酸化ポリロタキサン表面を用いて、ヘパリン結合性成長因子の表面導入と表面分子運動性が与える細胞機能・応答への影響について、免疫染色および遺伝子発現解析をもとに評価する。今後は、成長因子を導入したポリロタキサン表面を用いて間葉系幹細胞の分化制御を試みる。特に、再生医療への応用が高く期待されている間葉系幹細胞の未分化維持について、ポリロタキサン表面を用いて取り組む。また併行して、肝臓由来細胞や血管内皮細胞などの種々の細胞の機能発現および成熟化に適した表面設計についても検討する予定である。成長因子の購入費として予算を使用する予定であったが、硫酸化ポリロタキサン表面の作製を重点的に行ったため、成長因子の購入を次年度に保留した。硫酸化ポリロタキサン表面による骨芽分化誘導の実験を重点的に行ったため、間葉系幹細胞などの分化誘導培地・成長因子・細胞の購入費を次年度に保留した。次年度以降の実験において、成長因子の購入費として使用する。
風致的施業管理下にある都市近郊林における微気象的環境に関する研究

近年、都市周辺の貴重な緑として社会的に注目を集めている都市近郊林の中で、風致的な森林管理を目的として施業を行った森林における微気象的な環境の測定を行った。研究の対象となったのは、前年度の助成によってこのような森林の風致的施業管理に関する研究を行った、京都市左京区の宝ヶ池公園の森林である。測定対象地は、従来アカマツが高木種として優先し現在マツ枯れが急激に進みつつある林分と、コナラ・アベマキ等の落葉樹を主体とする林分であり、それぞれに風致的管理を目的として一部の高木の除間伐と低木層の除伐を行った区域と、まったく管理を行わなかった区域に分けられる。また、低木層の一部はコバノミツバツツジを意図的に残している。これらの林分に、温度センサー、照度センサー、光量子センサー、放射熱センサーおよび土壌水分センサーを設置し、微気象を測定した。なお、センサーの入手が7月下旬となったため有効な観測値は8月下旬以降しか得られておらず、通年のデータはそろっていないため、ここでは現状の途中経過の報告にとどめる。除間伐によって、林内は著しく明るくなった。地表部分では放置区が1%以下の相対照度であるのに対して、除間伐区では数%になった。また、コバノミツバツツジの葉層上部では、10%を超える相対照度となった。同時に放射熱量や、光量子量も増加した。このような光あるいは熱条件の変化に伴い、気温や土壌水分にも一部で違いが現れた。本年は記録的な高温・乾燥の夏期であったため、放置区における水分条件もかなり乾燥気味であり、充分な比較を行うことはできない点があるが、林床に直射日光が入射する頻度が高くなった部分では、気温の日変化が激しくなり、これに伴って土壌水分量は減少する傾向が認められた。測定は現在も継続中であり、少なくとも1年以上の継続測定の後、成果をまとめる予定である。
「呼吸」をトリガーとする革新的1細胞包括技術の開発

本研究では細胞が「呼吸」に伴う副生物として産生する微量の過酸化水素を利用して。高分子とその高分子からのヒドロゲル形成反応を触媒する酵素などを含む1つの溶液に浸すだけで細胞をヒドロゲル被膜で1個ずつ別々に包括できる方法の創出に取り組んだ。その結果、細胞膜に細胞の生存を損なわない方法で刺激を加えて、細胞の呼吸活性を上昇させることにより、最大で系に存在する細胞の98%を、厚さ1マイクロメートル程度のヒドロゲル皮膜で覆うことに成功した。細胞を1個ずつ個別にヒドロゲル皮膜の中に包括することができれば、1細胞レベルでの機能解析や分化シグナル付与、1細胞毎の機械的マニュピュレーション、非自己細胞の血管からの移植等の用途において有用となると期待される。そこで、本研究では、細胞が「呼吸」に伴う副生物として産生する微量の過酸化水素を利用し、高分子とその高分子からのヒドロゲル形成反応を触媒する酵素などを含む1つの溶液に浸すだけで細胞をヒドロゲル皮膜で1個ずつ別々に包括できる方法の創出に取り組んだ。ヒドロゲルの形成に使用した反応は、過酸化水素の存在下で西洋わさび由来ペルオキシダーゼが触媒する、フェノール性水酸基間の架橋形成反応であり、フェノール性水酸基を導入したアルギン酸誘導体を用いた。予備的検討では、西洋わさび由来ペルオキシダーゼとアルギン酸誘導体を溶解した水溶液に浸すだけでは、10%以下の細胞しかゲル皮膜に包括されることはなかった。これに対して、細胞膜に蛋白質などをアンカリングする際に使用されるオレイル基を有する細胞膜修飾剤を細胞膜に固定化したところ、その値は20%以上に向上した。さらに、溶液への浸漬時間や細胞膜修飾剤に西洋わさび由来ペルオキシダーゼを固定化することにより、最終的には98%の包括率を達成することができた。さらに、細胞膜修飾剤を使った呼吸活性の促進は、マウス線維芽細胞だけでなくヒト肝がん由来細胞やヒトさい帯静脈内皮細胞などその他の細胞においても有効であった。以上より、細胞の「呼吸」を利用して、細胞を1個ずつ個別にヒドロゲル皮膜の中に包括する技術の開発に成功した。生物化学工学