hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本語を獲得する子どもの統語解析に関する研究

その原因として、幼児の統語解析では、名詞句に付与する主格と対格に関して異なる処理負荷がかかっているのではないかと考え、第一名詞句において主格と対格が付与する名詞句の処理時間に大きな差がない被験者に焦点を当てた分析を行った。その結果、これらの幼児の統語解析には、成人と同じ埋語と空所の依存関係による効果があることがわかった。先行研究では、文処理に関する作業記憶の容量が、埋語と空所の依存関係の処理に関係していることが提案されているが、本研究は、これとは別に格助詞自体の処理コストに関する要因があることを明らかにした。これらの結果は、リスボンで行われたGALA 2009で発表し、ケンブリッジ大学出版から発行予定の予稿集に収録される。さらに、かき混ぜ文処理に関する幼児と成人の統語解析の特徴を探るため、上記と同じ文構造において情報構造が文理解にどのような影響を与えるのか調査する実験を行った。幼児を対象として、情報の新旧という要因に焦点を当てたオンライン実験を行った。この結果の一部は、「公開シンポジウム統語構造と文脈-言語認知脳科学の可能性-」において発表したが、今後さらに成人母語話者のデータを収集して幼児と成人の比較を行う予定である。
ヒト心室筋モデルの構築を基盤とした致死性不整脈発生の予知に関する理論的研究

心室細動による心臓突然死のリスクを前もって評価できるようにすることは最重要課題の一つである.本研究では,心臓突然死リスクのスクリーニングとして期待される非侵襲的検査示標microvolt T-wave alternans(以下MTWA)の理論的根拠を示すために,1)ヒト心室筋の電気生理学的特性を有し,生理的・病理的状態を反映した仮想心臓モデルを構築し,2)興奮伝播シミュレーションによりMTWAメカニズムとその本質的な臨床的意義を明らかにすることを目的としたものであった.これに基づき,平成17年度には,科研費にて購入したモデル開発用およびデータ可視化用のサーバーとソフトウェアを用いて,ヒト心室筋のPriebe-Beuckelmann活動電位モデルに基づく12次元のバイドメイン仮想心室筋モデルを構築した.その上で,連続ペーシング時の興奮伝播様式と心筋局所のAP alternansおよび興奮伝播速度alternans,そして組織全体から算出された疑似心電図からTWAを記録・表示できるシミュレーションの基本システムを構築した.平成18年度にかけては,生理的および心不全の状態下の2次元仮想心筋において心拍数を上昇させたとき(110bpm),MTWAの臨床判定基準(Ikeda T, et al.JACC2000)に従い,それが陽性または陰性になる種々の初期条件を見出した上でリエントリー発生の有無を繰り返し調べ,シミュレーション結果の妥当性を評価した.さらに,これに関連して致死性不整脈である心室細動や同じく細動性不整脈である心房細動の発生条件についてコンピュータシミュレーションによる数値解析的な検討をさらに重ねた.その結果,従来,回復曲線仮説に則って考えられた再分極異常のみならず興奮伝播異常でもMTWAが陽性となり,MTWAはHR120bpmまでに陽性となる可能性の高いことなどが示唆された.本研究結果については,2006年の国内の学術研究会(体表心臓微小電位研究会)のシンポジウムにおいて講演し,2007年には国際学会(Heart Rhythm)において口述発表の予定であるほか,雑誌論文の項に示す通り本研究成果の一部を誌上でも発表した.本研究内容については,今後も内容をさらに発展し,継続する予定である.心室細動による心臓突然死のリスクを前もって評価できるようにすることは最重要課題の一つである.本研究では,心臓突然死リスクのスクリーニングとして期待されている非侵襲的検査示標microvolt T-wave alternans(以下MTWA)の理論的根拠を示すために,1)ヒト心室筋の電気生理学的特性を有し,生理的・病理的状態を反映した仮想心臓モデルを構築し,2)興奮伝播シミュレーションによりMTWAの出現メカニズムとその本質的な臨床的意義を明らかにすることを目的としたものであった。これに基づき,平成17年度は,科研費にて購入したモデル開発用およびデータ可視化用のサーバーおよびソフトウェアを用いて,ヒト心室筋のPriebe-Beuckelmannモデルを改変した活動電位モデルから12次元のバイドメイン仮想心室筋モデルを構築した.その上で,連続ペーシング時の興奮伝播様式と心筋局所のAP alternansおよび興奮伝播速度alternans,そして組織全体から算出された疑似心電図からTWAを記録・表示できるシミュレーションの基本システムを構築した.次に生理的および心不全の状態下の2次元仮想心筋において心拍数を上昇させたとき(110bpm),MTWAの臨床判定基準(Ikeda T, et al. JACC 2000)に従い,それが陽性または陰性になる種々の初期条件を見出した上でリエントリ発生の有無を調べ,モデルの妥当性を評価した.さらに,これに関連して致死性不整脈である心室細動や同じく細動性不整脈である心房細動の発生条件についてコンピュータシミュレーションによる数値解析的な検討をさらに重ねた.その結果,従来,回復曲線仮説に則って考えられた再分極異常のみならず興奮伝播異常でもMTWAが陽性に可能性のあること,MTWAはHR120bpmまでに陽性となる可能性が高いことなどが示唆された.本研究結果については,国内の学術研究会(体表心臓微小電位研究会)のシンポジウムにおいて発表した.心室細動による心臓突然死のリスクを前もって評価できるようにすることは最重要課題の一つである.本研究では,心臓突然死リスクのスクリーニングとして期待される非侵襲的検査示標microvolt T-wave alternans(以下MTWA)の理論的根拠を示すために,1)ヒト心室筋の電気生理学的特性を有し,生理的・病理的状態を反映した仮想心臓モデルを構築し,2)興奮伝播シミュレーションによりMTWAメカニズムとその本質的な臨床的意義を明らかにすることを目的としたものであった.これに基づき,平成17年度には,科研費にて購入したモデル開発用およびデータ可視化用のサーバーとソフトウェアを用いて,ヒト心室筋のPriebe-Beuckelmann活動電位モデルに基づく12次元のバイドメイン仮想心室筋モデルを構築した.その上で,連続ペーシング時の興奮伝播様式と心筋局所のAP alternansおよび興奮伝播速度alternans,そして組織全体から算出された疑似心電図からTWAを記録・表示できるシミュレーションの基本システムを構築した.平成18年度にかけては,生理的および心不全の状態下の2次元仮想心筋において心拍数を上昇させたとき(110bpm),MTWAの臨床判定基準(Ikeda T, et al.JACC2000)に従い,それが陽性または陰性になる種々の初期条件を見出した上でリエントリー発生の有無を繰り返し調べ,シミュレーション結果の妥当性を評価した.さらに,これに関連して致死性不整脈である心室細動や同じく細動性不整脈である心房細動の発生条件についてコンピュータシミュレーションによる数値解析的な検討をさらに重ねた.

その結果,従来,回復曲線仮説に則って考えられた再分極異常のみならず興奮伝播異常でもMTWAが陽性となり,MTWAはHR120bpmまでに陽性となる可能性の高いことなどが示唆された.本研究結果については,2006年の国内の学術研究会(体表心臓微小電位研究会)のシンポジウムにおいて講演し,2007年には国際学会(Heart Rhythm)において口述発表の予定であるほか,雑誌論文の項に示す通り本研究成果の一部を誌上でも発表した.本研究内容については,今後も内容をさらに発展し,継続する予定である.
高濃縮分離メディアを活用した希少金属の次世代型リサイクル化学システムの創出

本研究課題の達成目標は,学術的には希少金属に関する特殊分離メディアの詳細な解析とそれに基づく基礎研究を行なうこと,また,工学的には,分離メディアのリユースを伴う省エネルギー型の環境に配慮した希少金属リサイクル技術を開発し,実際の都市鉱石からの有価金属のリサイクルを3カ年の計画で行なうことである。最終年度である平成29年度は,これまでのミリリットルレベルからの濃縮を,リットルレベルとし,スケールアップ条件におけるレアメタルの分離・濃縮法としての均一液液抽出法の効果・有用性を評価した。まず,分離メディアの1つであるフッ素系界面活性剤パーフルオロオクタン酸(PFOA)について,リットルレベルのスケールアップに関する相分離特性・物性データを集積した。鉄やコバルトを含む1,10-フェナントロリン錯体について,4Lのから4mLへの1000倍濃縮に成功した。この相分離現象はpH依存型であり,強酸性条件では40分程度で相分離した。また,PFOAの代替物質として検討中のパーフルオロヘキサン酸(PFHxA)では,Co-1,10-フェナントロリン錯体試料を4Lから5mLへの800倍濃縮を可能としたが,PFOAと比べて水への溶解度が高いため,相分離に3時間を要した。さらに,PFOAの代替物質である、3-[2-(ペルフルオロアルキル)エチルチオ]プロパン酸(Zonyl FSA)を用いたメッキ廃液中のロジウムについて1.0Lから1.7mLへの588倍濃縮を達成し,84.7%の抽出率を得た。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の達成目標は,学術的には希少金属に関する特殊分離メディアの詳細な解析とそれに基づく基礎研究を行なうこと,また,工学的には,分離メディアのリユースを伴う省エネルギー型の環境に配慮した新希少金属リサイクル技術を開発し,実際の都市鉱石からの有価金属のリサイクルを3カ年の計画で行なうことである。初年度である平成27年度は,分離メディアの1つであるイオン液体について,パーフルオロオクタン酸イオン(PFOAー)とテトラブチルアンモニウムイオン(TBA+)からなるイオン液体の基礎的物性データを集積した。機器分析として,走査型示差熱分析計(DSC)により,融点は,ー2.3°Cを観測した。また,2種類の質量分析(FAB-MS,TOF-MS)により,2PFOAー/TBA+(M.W.:1068.584)とPFOAー/2TBA+(M.W.:897.988)の異符号のトリプルイオンを観測した。さらに小角X線散乱法(SAXS)により,このトリプルイオンが,溶液内で1.9nmのクラスター構造をとっていることを明らかにした。これらの特殊分離メディアを示す知見は,新しいレアメタル分離機構解明の基盤をなすものである。工学的な応用として,イオン液体を構成するpH応答性フッ素系界面活性剤(ZonylFSA)による分離メディアでは,均一液液抽出(HoLLE)を用いるレアアース元素のリサイクルシステムを構築できた。62種類元素のスクリーニングの結果,Ceを除く15種類のレアアースを90%以上分離・回収することに成功した。また,このシステムでジエチルジチオカルバミン酸を配位子とすると,メッキ廃液からのロジウムの選択的な均一液液抽出ができることが分かった。今年度は,特に,機能性ポリマーと固相抽出担体としての綿球からなる分離メディアについてもレアメタル回収を検討し,特許出願1件の成果を出すことができた。初年度は,分離メディア,特に,PFOAー/TBA+系イオン液体の物性に関する基礎的検討から,実試料中からのレアメタルの分離・回収に至る広範囲な領域を調査・検討した。その結果,本研究課題が,次世代型レアメタルの分離・回収法として,大きな可能性を秘めていることが分かった。この事は,当初の計画通り進展していると考えられる。中間年度である平成28年度は,分離メディアの1つであるpoly(2-acetoacetoxy ethyl vinyl ether){Poly(AAEVE)}を用いた金(Au)に対する選択的な分離・回収システムについて,フィーチャーフォン(いわゆるガラパゴス携帯)への適応を検討し,金に対する99%の捕集率と700倍の濃縮性能を確認した。また,パーフルオロオクタン酸イオン(PFOA)について,TBAとのイオン液体生成反応による均一液液抽出により,ロジウム,銀,金について90%以上の抽出率を得た。さらに平成29年度における繰り越し事業として,リットルレベルへのスケールアップを検討し,PFOAについて鉄やコバルトを含む1,10-フェナントロリン錯体について,4Lのから4mLへの1000倍濃縮に成功した。また,パーフルオロオクタン酸の代替物質として検討中のパーフルオロヘキサン酸(PFHxA)では,コバルト-1,10-フェナントロリン錯体試料を4Lから5mLへの800倍濃縮を可能としたが,PFOAと比べて水への溶解度が高いため,相分離に3時間を要した。

さらに,Zonyl FSAを用いたメッキ廃液中のロジウムについて1.0Lから1.7mLへの588倍濃縮を達成し,84.7%の抽出率を得た。平成29年度が最終年度のため記入しない。本研究課題の達成目標は,学術的には希少金属に関する特殊分離メディアの詳細な解析とそれに基づく基礎研究を行なうこと,また,工学的には,分離メディアのリユースを伴う省エネルギー型の環境に配慮した希少金属リサイクル技術を開発し,実際の都市鉱石からの有価金属のリサイクルを3カ年の計画で行なうことである。最終年度である平成29年度は,これまでのミリリットルレベルからの濃縮を,リットルレベルとし,スケールアップ条件におけるレアメタルの分離・濃縮法としての均一液液抽出法の効果・有用性を評価した。まず,分離メディアの1つであるフッ素系界面活性剤パーフルオロオクタン酸(PFOA)について,リットルレベルのスケールアップに関する相分離特性・物性データを集積した。鉄やコバルトを含む1,10-フェナントロリン錯体について,4Lのから4mLへの1000倍濃縮に成功した。この相分離現象はpH依存型であり,強酸性条件では40分程度で相分離した。また,PFOAの代替物質として検討中のパーフルオロヘキサン酸(PFHxA)では,Co-1,10-フェナントロリン錯体試料を4Lから5mLへの800倍濃縮を可能としたが,PFOAと比べて水への溶解度が高いため,相分離に3時間を要した。さらに,PFOAの代替物質である、3-[2-(ペルフルオロアルキル)エチルチオ]プロパン酸(Zonyl FSA)を用いたメッキ廃液中のロジウムについて1.0Lから1.7mLへの588倍濃縮を達成し,84.7%の抽出率を得た。当初の研究計画で問題はないと考えられるが,イオン液体に関しては,カチオン分子・アニオン分子の組み合わせで分離メディアが構成されているため種類も多く,特異的な分離機構の出現が期待される。次年度は,刺激応答性(pH,温度など)ポリマーによる分離メディアについても,研究を着手し,新しいレアメタルリサイクルシステムを構築する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
混合基底第一原理分子動力学計算プログラムの開発

第一原理計算の主要部分は物質の性質の大半を担っている電子の状態を計算機を用いて量子力学でシュレーディンガー方程式を解くことである。1個の原子当たりで数個から数十個の電子が含まれているのが通常で、1cmで原子が約1億個並ぶ事から容易に想像されるように、実際に手に取れる大きさの物質の性質を直接計算機でシミュレーションするには莫大な計算機資源が必要となる。本研究は、以上のような背景の元に、Car-Parrinelloと総称される、いわゆる第一原理計算の枠組みを局在基底を併用して拡張、改良し、併せてできあがったプログラムを一般にも公開して広く利用に供することにある。すなわち、単純なFourier基底関数による展開を越えた計算方法を提案するという方向に力点を置いたプログラム開発を行った。本研究の重点は原子の動力学で原子に働く力の計算に用いる電子状態計算を実空間有限要素法という完全に局所的な基底(有限要素法の用語では有限要素での基底関数)で解くことにある。非周期系への応用という目標を重要視する観点から、実空間基底を採用して電子状態計算を行い、かつバンド計算へ直すために平面波基底へも変換する"混合基底"方式での計算プログラム開発を行った。まず1次元、2次元での有限要素法でシュレーディンガー方程式を解くことで、計算精度と有限要素の次数の関係など、興味深い結果が得られた。その1次元、2次元系でも経験を基に3次元でHartreeポテンシャルの計算と水素原子の電子状態を例にKohn-Sham方程式を四面体要素有限要素法で解き、細心の注意を払って四面体で空間分割することで必要な精度を得られることがわかった。BHS型擬ポテンシャルであれば、直ちに電子状態計算が出来る。また、その過程で3次元空間を四面体で分割する方法についての多くの経験を得た。本研究によって有限要素法を用いた第一原理電子状態計算のプログラムが完成し、残された問題は計算精度と計算に要するメモリー・計算時間を有効に節約するための最適な3次元空間分割に絞られたといえる。本研究で目的として混合基底を用いた計算を含む第一原理分子動力学の計算プログラムの開発はプログラムの基本設計を終了して現在がコーディングの真っ最中である。将来的な再利用を視野に入れているために徹底したオブジェクト指向ソフトウェア工学に基づいて、C++言語でプログラムを組んでいるが、その基本部分であるクラスライブラリについては設計を終了して現在は具体的なプログラムコーディングの段階で、今のところ試験運転には至っていない。クラスライブラリの設計はなるべく用いる第一原理計算のアルゴリズムに依存しないように注意して行われており、普通に用いられる平面波基底であろうが、それにGaussian基底を部分的に取り入れた混合基底であろうが、あるいはさらにアルゴリズムを変えて有限要素法などを用いた実空間での計算であろうがクラスライブラリの基本部分は全く変更せずに、オブジェクト指向プログラミングの真髄であるクラスの継承でこの第一原理計算のアルゴリズムの違いを吸収するように配慮してある。平成9年度(初年度)の補助金で購入したDEC Alpha21164チップを搭載したワークステーションは主記憶512MBを搭載し、研究室レベルでの手軽な第一原理計算にふさわしいマシンである。本研究で開発しているプログラムとは別の、平面波基底でKleinman-Bylanderの非局所化を取り入れた、Tourlier-Martinの形式のポテンシャルを用いる計算プログラムを走らせてみて、GaAs(100)(4x2)表面を周期的スラブ計算

6原子層でその裏側を水素で終端した場合で計算してみて、実際に第一原理計算がこのワークステーションで可能であること、4日程度で計算がだいたい収束することなどを確認した。プログラム開発はこのワークステーション購入と同時にこのワークステーション上に移して開発を行っている。10年度は本研究で考える混合基底で最も重要となる実空間による計算の部分の開発を行った。逆空間では不純物計算や表面計算のように3次元的な対称性のない場合に非常に大きな系で計算せざるを得なくなるので、メモリーの節約という意味でも実空間で計算することは非常に重要である。実空間での計算は大きく差分法と有限要素法があるが、1次元の差分を繰り返す不等間隔差分よりも3次元で原子の中心の周りのみに計算点を増やせるという点で、有限要素法の方が計算上の融通が利く。計算要素は土田・塚田(1997)にあるような直方体要素では差分法と同じ欠点が現れてくるので、もっとも融通の利きやすい四面体要素で空間を分割し、それに基づいた有限要素法によるシュレーディンガー方程式を3次元で解くプログラムの開発に本年度は集中した。まず、1次元で十分にプログラムの動作を確認し、計算点密度をあげることと要素関数の次数を上げることでは要素関数の高次化の方が計算上有利となることを結論として得た。その後、2次元、3次元と次元をあげた場合のプログラムを開発した。目下のところ3次元では任意の四面体で分割した空間について1次関数の要素関数による計算は出来るようになっている。しかしながら、空間を一様な(同一体積の)四面体で分割しての1次の要素関数による計算では水素原子の1S状態のエネルギー固有値がそもそも精度的に十分な値が得られないことがわかった。今後さらに精度向上のために2次以上の要素関数を用いた場合のプログラム化と、現在手動で行っている空間を任意の計算点密度で任意の四面体(ドロネイ四面体)で自動分割するプログラムの開発を行っており、これが完成すれば直ちに第一原理計算本体に実空間計算を組み込むことが可能となる。第一原理計算の主要部分は物質の性質の大半を担っている電子の状態を計算機を用いて量子力学でシュレーディンガー方程式を解くことである。1個の原子当たりで数個から数十個の電子が含まれているのが通常で、1cmで原子が約1億個並ぶ事から容易に想像されるように、実際に手に取れる大きさの物質の性質を直接計算機でシミュレーションするには莫大な計算機資源が必要となる。本研究は、以上のような背景の元に、Car-Parrinelloと総称される、いわゆる第一原理計算の枠組みを局在基底を併用して拡張、改良し、併せてできあがったプログラムを一般にも公開して広く利用に供することにある。すなわち、単純なFourier基底関数による展開を越えた計算方法を提案するという方向に力点を置いたプログラム開発を行った。本研究の重点は原子の動力学で原子に働く力の計算に用いる電子状態計算を実空間有限要素法という完全に局所的な基底(有限要素法の用語では有限要素での基底関数)で解くことにある。
光ネットワークの物理モデル・論理モデルの統合による汎用化システム管理技術

通信需要は増加の一途をたどっており、広域網のみならずデータセンタ内/間などあらゆる領域で広帯域な光ネットワーク技術の導入が強く要請されている。しかしながら、現在の光ネットワークシステムは広域網のみをターゲットとして開発されてきており、多様な領域への導入にはシステム構成手法の抜本改革が必要である。本研究ではあらゆる通信網領域を一律に扱う革新的なネットワークモデル化手法を開発し、さらに、用途に応じて光ネットワーク物理層の詳細などを秘匿し適切な抽象化を行うモデル自動変換手法を開発する。
微小組織エレメントを用いた骨再生

骨の発生段階で起る細胞間相互作用を生体外で再現することによって,短時間で骨様の特徴を惹起する組織体(微小骨エレメント)を作製し,あらゆる骨欠損に適応可能な培養骨の開発を目指した.ヒト骨髄から採取した間葉系細胞(MSC)を培養により増殖させたのち,非接着性のwell中に高密度播種し,旋回培養することにより,大量の細胞凝集体を作製した.また,8週令のヌードラットの頭蓋冠骨に骨欠損(直径8mm)を作り,MSC凝集体や人工材料(β-TCP顆粒),それらを併用したものをサンプルとして移植した.移植後8週目でラットを屠殺し,μCTによる観察,組織切片の染色(H.E.染色),及び力学試験(3点曲げ試験)により評価した.作製したMSC凝集体にCalcein・PI二重染色を施し観察した結果,細胞の壊死は殆ど見られず,細胞の生が確認できた.また,MSC凝集体をヌードラット骨欠損モデルに移植に使用したサンプルにおいて,H.E.染色により新生骨の形成が確認された.また力学試験の結果,強度は既存骨に劣るものの,十分な強度を持っていた.一方,MSC凝集体とβ-TCP顆粒を併用したサンプルでは,新生骨の形成は確認されたものの,β-TCP顆粒が残存していた.また,力学的強度はMSC凝集体のみを移植したサンプルに比べて低くなった.また,β-TCP顆粒のみを移植に用いたサンプルでは,新生骨の形成は確認されず,β-TCP顆粒は残存し,力学的強度はさらに低くなった.以上より,MSC凝集体のみを用いる骨再生法は組織学的,力学的観点において,β-TCP顆粒を用いる骨再生法よりも優れている可能性が見出された.骨の発生段階で起る細胞間相互作用を生体外で再現することによって,短時間で骨様の特徴を惹起する組織体(微小骨エレメント)を作製し,あらゆる骨欠損に適応可能な培養骨の開発を目指した.ヒト骨髄から採取した間葉系細胞(MSC)を培養により増殖させたのち,非接着性のwell中に高密度播種し,旋回培養することにより,大量の細胞凝集体を作製した.また,8週令のヌードラットの頭蓋冠骨に骨欠損(直径8mm)を作り,MSC凝集体や人工材料(β-TCP顆粒),それらを併用したものをサンプルとして移植した.移植後8週目でラットを屠殺し,μCTによる観察,組織切片の染色(H.E.染色),及び力学試験(3点曲げ試験)により評価した.作製したMSC凝集体にCalcein・PI二重染色を施し観察した結果,細胞の壊死は殆ど見られず,細胞の生が確認できた.また,MSC凝集体をヌードラット骨欠損モデルに移植に使用したサンプルにおいて,H.E.染色により新生骨の形成が確認された.また力学試験の結果,強度は既存骨に劣るものの,十分な強度を持っていた.一方,MSC凝集体とβ-TCP顆粒を併用したサンプルでは,新生骨の形成は確認されたものの,β-TCP顆粒が残存していた.また,力学的強度はMSC凝集体のみを移植したサンプルに比べて低くなった.また,β-TCP顆粒のみを移植に用いたサンプルでは,新生骨の形成は確認されず,β-TCP顆粒は残存し,力学的強度はさらに低くなった.以上より,MSC凝集体のみを用いる骨再生法は組織学的,力学的観点において,β-TCP顆粒を用いる骨再生法よりも優れている可能性が見出された.膜性骨化において間葉系細胞は凝集という過程を経て骨に分化することが知られており、骨由来細胞において3次元的な環境が分化を促進すると報告されている。しかし、従来より報告されている骨再生の組織工学的手法においては発生の過程を考慮したものはない。そこで、細胞の凝集を促準させる旋回培養を利用し、骨髄幹細胞の分化誘導、そして、組織再生に応用させるため、本研究では骨髄細胞から細胞凝集塊を大量に形成し、分化させることにより石灰化骨様組織を作製、また、形成された細胞凝集塊を注入法による骨再生に応用可能かどうか検討した。ウシ骨髄間質細胞を採取し単層培養にて増殖させた後、1.0x10^7個の細胞を5mlの骨芽細胞分化培地に懸濁し、直径35mmの低接着性の培養皿を用い、70rpmの速度で水平状に旋回し浮遊培養を行なった。3,7,14日培養後に評価を行い、細胞凝集塊を組織学的に、また、RT-PCRによりmRNAの発現解析を行なった。さらに、旋回培養14日目の細胞凝集塊をコラーゲン溶液と混合し、ヌードマウス背部皮下にシリンジにて移植した。旋回開始後,数時間で細胞は凝集し始め、直径300μmほどの細胞凝集塊が大量に形成された。また、培養7日目にはオステオカルシンmRNAの発現、オステオカルシンの免疫染色、および、アリザリンレッド染色で陽性像を認めた。培養14日目にはさらにその発現が増加した。旋回培養にて細胞の足場となる人工材料を用いず石灰化骨様組織を作製することができ、コラーゲン溶液との混合物は移植可能であった。本培養系において、骨髄幹細胞の分化誘導において有用であり、組織再生に応用できる可能性があることが示唆された。本法は、従来より報告されている骨再生の組織工学的手法とは異なる手法である。この方法を発展させることにより、骨髄穿刺により得られる骨髄間質細胞のみで骨欠損への移植が可能となることが期待される。

骨組織は,血管,神経,骨髄,骨などのヘテロな集団が混在した複雑な組織である。そのため,本研究課題である骨組織エレメントによる骨再生を行うにためには,検討しなければならない要素技術が多数ある。そこで,本年度は,骨組織に比べて構成が単純な軟骨組織をモデルとして,微小エレメントによる組織再生技術の構築における基盤技術の確立を目指した検討を行った。ウシ正常膝関節軟骨から硝子軟骨組織を採取後,0.2%コラゲナーゼ溶液を用いて軟骨細胞を抽出し,10%のウシ胎児血清を含むF12培地を用いて初代培養を行った.その後,継代培養を繰り返した後,分化培地中に2.0×10^7/5mlの濃度に細胞懸濁液を調整した.その後,70rpmの旋回流れ下で細胞を培養することによって,軟骨細胞から構成される微小軟骨エレメントの作製を検討した.旋回流れにより細胞に適度な応力を負荷し、細胞どうしの自発的な接着能力を引き出しながら培養する手法を用いることにより,直径数百μmの軟骨細胞の凝集塊を一度に大量に形成させることが可能か否か検討した.その結果,培養開始後24時間以内に,直径数百μmの軟骨細胞の凝集塊を一度に大量に形成させることができた.さらに,上記の方法で作製した軟骨細胞による微小エレメントを鋳型に高密度の条件で播種・培養することによって,直径1cm程度の三次元軟骨組織を形成することに成功した.本年度の実験から,旋回培養によって作製した組織エレメントは形成後数日以内であればエレメント同士の接着が可能であった。骨再生において重要とされる骨伝導および血管新生を誘導する再生骨モデルの可能性を検討する目的で,未分化な細胞を用いた細胞凝集体,血管新生を促進する成長因子,足場という要素を組み合わせたモデルを検証した.そこで,骨髄由来細胞を,骨分化培地で培養した後,旋回流れ場の環境下で骨組織エレメントを構築させる実験を進めた結果,直径200-300μm程の細胞凝集体を作製することが可能であることが示された.一方,多孔質のリン酸三カルシウム(TCP)ビーズを準備し,作製した細胞凝集体と混合させた状態で,ヌードマウスヘ皮下移植を行った.この際,2つのエレメントを保持するためには生体親和性のゲルを用いる必要がある.そこで,この生体親和性のゲルとしてコラーゲングルと多血小板血漿(PRP)ゲルを選択し,細胞凝集体とTCPビーズをそれぞれコラーゲングルまたはPRPに内包した状態で移植実験を行った結果,PRPゲルを用いた場合には,細胞凝集体,TCPビーズ,PRP複合体の内部により多くの血管が侵入していることが確認された.このことからPRPゲルは各エレメントを保持するだけでなく骨形成における血管新生という点でも有用な因子であることが示唆された.一方,コラーゲングルを用いたモデルのうち,ゲルのみを移植したものに関しては内部に全く血管形成がみられなかったが,TCPビーズと組み合わせたものに関しては,少量の血管形成が確認された.1.実験方法ヒト骨髄から採取した間葉系細胞(MSC)を培養により増殖させたのち,非接着性のwell中に高密度播種し,旋回培養することにより,大量の細胞凝集体を作製した。また,8週令のヌードラットの頭蓋冠骨に骨欠損(直径8mm)を作り,MSC凝集体や人工材料(β-TCP顆粒),それらを併用したものをサンプルとして移植した。移植後8週目でラットを屠殺し,μCTによる観察,組織切片の染色(H.E.染色),及び力学試験(3点曲げ試験)により評価した。2.実験結果作製したMSC凝集体にCalcein・PI二重染色を施し観察した結果,細胞の壊死は殆ど見られず,細胞の生が確認できた。
耐摩耗性チタン合金を用いた人工関節の開発に関する研究

1.人工関節用チタンの母相を高延性のβTi相とすることによって晶出したTiC微粒子が相手材との密着防止、すべり効果を発揮してチタン合金の耐摩耗性が著しく向上するばかりでなく、相手材の摩耗を低減できた。ステム部分をβTi合金として摺動部分に耐摩耗性チタンを用いる複合チタン構造にすることによって人工関節の靭性と耐摩耗性を両立させることができた。PTA肉盛法によってβTi合金に耐摩耗性チタンを接合できた。2.耐摩耗性チタン合金とUHMWPEとの間の摩擦摩耗特性を測定した。比較試料としてSUS-316、Ti-6Al-4V、βチタン合金、バイタリウム、アルミナ、窒化Ti合金を使用した。耐摩耗性チタンに対するUHMWPEの摩耗量はアルミナよりわずかに劣るものの、バイタリウムとほぼ匹敵し、その他の材質よりも優れていた。3.関節内へのボーンセメントの混入を想定してUHMWPEに代わってPMMAを用いる摩耗試験を行った。Ti-6Al-4Vとβチタン合金の場合には潤滑液が黒色に変化し、摩耗粉によるアブレシブ摩耗が生じPMMAの摩耗量はきわめて多かった。耐摩耗性チタンを用いる場合にはアブレシブ摩耗が生じることはなく、PMMAの摩耗量はバイタリウムの場合に近かった。Ti-6Al-4Vの表面を窒化した場合には効果が短時間で消失し、その後はTi-6Al-4V単相と同じになった。4.耐摩耗性チタン合金を人工関節摺動部の硬質部品として用いうることが確認された。表面あらさを向上させることができれば、UHMEPEに対してアルミナ以上の耐摩耗性を持たせ得る。人工股関節のシュミレータ試験などを通じて、UHMWPEのみでなく人工軟骨に対しても高性能を発揮する。住友金属で製造した耐摩耗性チタン合金製のディスクとUHMWPE製のピンとの間の摩擦・摩耗特性を測定した。比較試料としてSUS316L,Ti-6Al-4V,βチタン合金,バイタリウム,アルミナのディスクを使用した。耐摩耗性チタンに対するUHMWPEピンの摩耗量はアルミナよりはやや劣るもののバイタリウムにほぼ匹敵し,その他の材質より優れていた。ついで関節内へのボーンセメントの混入を想定してPMMAピンを用いて同様の試験を行った。Ti-6Al-4Vとβチタン合金のディスクには多数の傷が現れ,潤滑液が黒色に変化した。そのときのピンの摩耗量はきわめて多かった。耐摩耗性チタン合金製のディスクを用いる場合にはこのような著しい摩耗は生じず,PMMAピンの摩耗量はバイタリウムの場合に近かった。潤滑液中にPMMAの粉末を混入した場合にもほぼ同じ結果を得た。Ti-6Al-4V合金の表面を窒化して硬質の表面層を形成させた場合には,初期の摩耗は少なかったが,表面層の摩耗による消失とともにその効果も消失した。これは表面層がきわめて薄いためと考えられる。摩耗試験より高分子材料の摩耗がディスク表面のあらさに著しく影響されることが明らかになった。したがって摩耗量を減少させるためには表面の加工方法を確立するとともに,長期間の摩擦試験後においても表面に突起を生じないような表面微細構造を保つことが重要である。今後はこれらの点をも含めてさらに摩擦実験をすすめ,人工関節材料としての耐摩耗性チタンを開発する。耐摩耗性の表面を有するチタン合金とUHMWPEとの間の摩擦、摩耗特性を測定した。耐摩耗性チタン合金と比較する試料としてSUS316L,Ti-6Al-4V,、バイタリウム、アルミナ、表面窒化したチタン合金を使用した。耐摩耗性チタンに対するUHMWPEの摩耗量はアルミナよりはわずかに劣るものの、バイタリウムとほぼ匹敵し、他の材質の試料よりも優れていた。関節内へのボーンセメントの混入を想定してUHMWPEに代わってPMMAを用いる摩耗試験を行った。

Ti-6Al-4Vとβチタン合金を用いた場合には表面に多数の傷が現れ、潤滑液が黒色に変化した。このときには摩耗粉によるアブレシブ摩耗が著しく、PMMAの摩耗量はきわめて多かった。耐摩耗性チタン合金を用いる場合には、この様な急激なアブレシブ摩耗が生じることはなく、PMMAの摩耗量はバイタリウムの場合に近かった。Ti-6Al-4Vの表面を窒化して硬質の表面を形成した場合には、初期には摩耗は少なかったが、その耐摩耗効果は短時間で消失し、その後はTi-6Al-4V単相の場合と同じ耐摩耗特性を示した。これは表面層が数ミクロンと薄いので短時間のうちに摩耗によって消失したためと思われる。以上のような摩擦摩耗試験によって、耐摩耗性チタン合金は、靭性を保ちつつ、それ自身の表面および相手面の摩耗を防止できることが確認された。現在では表面あらさは0.01ミクロン程度であるが、将来それを向上させることに成功すれば、UHMWPEに対してアルミナ以上の耐摩耗性を持たせ得る可能性があると考えられる。また人工股関節のシミュレータ試験を通じて、耐摩耗性チタン合金はUHMWPEのみでなくポリビニルアルコールハイドロゲルなどの人工軟骨に対しても高性能を発揮することを確認した。耐摩耗性チタン合金を人工関節に応用すれば、軽量化が可能なばかりではなく、一体構造にできるので、スペースに余裕が生まれて複雑な構造にすることが容易であり、たとえば人工股関節のステムに人工関節包をとりつけて密封式の人工関節を実現するなどの新しい展開が考えられる。
RecQ1 helicaseの異常が病因と推測される新しい早老症の遺伝子解析

平成13年度の研究をもとに,非典型的であり確定診断がなされていない早老症,癌多発症家系について蛋白レベルでの解析,genomic DNAレベルでの解析を多数の検体で行った。その結果,EBウイルスで不死化したリンパ球からの,蛋白解析では,RecQ1バンドが正常コントロールに比して長いあるいは,短いバンドを検出する家系が有ることがわかった。この多様性の原因についてさらに調査した。患者線維芽細胞を用いた紫外線照射後のDNA修復能には,以上は認められなかった。しかし不死化リンパ球population doublinglevelは,正常コントロールと比して明らかに短く細胞周期をコントロールしている蛋白あるいは,テロメア長をコントロールしている蛋白に関わっていることが予想された。これらをもとに,genomic DNAの変異の有無を,RecQ1について調べた。PCR法とDirect Sequence法とを用いて,イントロン-エクソン-ボーダーを確認した後,エクソン領域にプライマーがかからないように設計し,全塩基配列をシークエンスした。その結果,RecQ1領域には,変異は認められなかった。しかし,関連遺伝子であるRecQ4に,E267D、R1005Qの変異が検出された,これらの変異が直接,病態の発症に結びつくかは現在のところ明らかではないが,例えば,個々のアミノ酸置換は単なる多型であっても、2つの変異が同時に存在することで、蛋白質の高次構造の変化などを伴い、機能変化に結びつくといった可能性も予想される。さらに,この研究に関連した,基礎研究ならびに,いくつかの症例報告をPublishした。11研究発表の項に,記載した。非典型的であり確定診断がなされていない早老症,癌多発症の症例について,研究室データベースから抽出した15人について,臨床症状を詳細に精査し,家族歴を調査した。さらに,患者,末梢リンパ球をEBウイルスで不死化して,蛋白を抽出し,精査した。RecQ1, BLM, WRN, RTS, RecQ5の発現をwestern blotで調査した。その結果,数例は, RecQ1のバンドが正常よりも短いことがわかった。これをもとに,正常よりも短いバンドを検出した症例について,まず, genomic DNAの変異の有無を, RecQ1について調べた。PCR法とDirect Sequence法とを用いて,イントロンーエクソンーボーダーを確認した後,エクソン領域にプライマーがかからないように設計し,全塩基配列をシークエンスした。その結果, RecQ1領域には,変異は認められなかった。しかし,関連遺伝子であるRecQ4を同様にPCR法とDirect Sequence法にて変異の検索した結果, E267D、R1005Qの変異が検出された,これらの変異が直接,病態の発症に結びつくかは現在のところ明らかではないが,例えば,個々のアミノ酸置換は単なる多型であっても、2つの変異が同時に存在することで、蛋白質の高次構造の変化などを伴い、機能変化に結びつくといった可能性も予想される。これらの研究結果をふまえて, mRNAの発現状況をEBウイルスでトランスフォームした不死化リンパ球から抽出したmRNAを用いて,転写量,ターンオーバーレートを検索した。この研究に関連して,いくつかの症例報告をPublishした。
ブレヒト、ヴァイゲルとベルリーナー・アンサンブル 1949-1971

集団創作で作られた作品は、何人かの原作者を有するだけでなく、独立したさまざまな芸術(文学作品、音楽とその演奏、俳優術、舞台美術、振付、装飾・衣装など)の集合体でもあり、集団でのみ成立可能なものである。すべての作品のアスペクトを考慮し、認識した新しい学問研究が求められる。ブレヒトは組織者、プランナー、演出家、演劇実践家として、集団創作の中心にいた。すなわち上演前にすべての台本がチェックされ、必要に応じて書き換えられなければならない。こうした集団創作の場で、著作者としてのブレヒトは後方に退き、上演台本の多くを若い共同創作者に委ねるようになった。ブレヒト死後のベルリーナー・アンサンブルは多くの困難を抱えることになった。東ドイツ政府はブレヒトの相続権を認めず、著作権を奪おうとした。ヴァイゲルはこれに強硬に反対し、対抗手段としてBBA(ブレヒト文書館)を設立し、検閲によって改変されることのない、信頼できるテクストの版を保持するため、出版権・上演権を西ドイツ(当時)のズーアカンプ出版社に委ねた。本年度の大きなテーマは「アジアの/とブレヒト」であり、ブレヒトと日本演劇の関係を集中して探った。市川と海外研究協力者のルケージーは、国際ブレヒト学会のシンポジウムで、「ブレヒトと維新派」のテーマで報告、市川は、1920年代のアヴァンギャルド演劇と維新派の関係を探り、『キートン』においてブレヒトの教育劇とは違う、新しい形の教育劇が生み出されていると指摘した。秋葉は、日本におけるブレヒト受容、特にブレヒトと井上ひさしの共通点を、政治意識や批評性、娯楽性の点から探った。市川は、2011年2月にアウクスブルクで行われたシンポジウムで、演出家としてのブレヒトが、俳優術や観劇術の点で、日本の歌舞伎から大きな影響を受けたと指摘した。『男は男だ』と、1930年の筒井徳二郎による「カブキ」公演の関係はすでにタトローなどが論じているが、ブレヒトがどのように叙事詩的演劇を発展させたかを知る重要な指針であり、詳細な分析・研究が必要である。能の名乗りなどの手法や、日本の伝統演劇の音楽劇としての特性が、ブレヒト演劇に与えた影響の大きさも、布川は指摘した。ブレヒトの演出家としての本格的な出発点は1948年、スイスでの『アンティーゴネ』、上演である。『肝っ玉おっ母とその子どもたち』や『セチュアンの善人』の重要な資料が、ベルンとチューリヒのアーカイヴに埋もれており、市川とルケージーがスイスに出かけ、資料収集を行った。ベルリーナー・アンサンブルのブレヒト・チームの共同作業の原型が、スイスで出来上がっていることに注目したい。本年度の主要な研究課題はアメリカにおけるブレヒトであり、アメリカ亡命中のブレヒトの仕事を探ることであった。5月に市川と海外研究協力者のルケージーがロサンゼルスに調査に出かけた。南カリフォルニア大学の図書館や、研究者、文化人との交流からブレヒトのハリウッドでの活動について新たな発見があった。市川はF.ラング監督の映画『死刑執行人もまた死す』のシナリオがブレヒトによって書かれたものであることを立証し、12月の学会シンポジウムで発表、紀要に論文を掲載した。アメリカでの俳優ロートンとの共同作業については、重要課題として継続して研究していく。4月にはソウル国立大学校で開かれたシンポジウム「ブレヒト±ミュラー」に市川と研究協力者のクノップが招かれ、クノップがブレヒトの俳優術に関して、市川がハイナー・ミュラーについての講演を行った。韓国との交流は続き、2012年度にもシンポジウムを行う。市川は『母』と能の関係についても探り、ベルリンでの調査からブレヒトが得た歌舞伎、能からの影響が、彼の叙事詩的演劇の確立に大きな役割を果たしたことを、ドイツの出版社から出版する研究書の中で明らかにした。(現在印刷中)『家庭教師』や『原ファウスト』の上演から、ブレヒトの俳優術、劇作法と東ドイツの主流を成した社会主義リアリズムとの違いを探る研究を今年度始めたが、2012年8月のゲーテ協会の講演で成果を報告する予定である。分担研究者の秋葉は引き続き、日本におけるブレヒト劇の上演を研究するとともに、『過去の克服』のテーマで千田是也や井上ひさしとブレヒトの関係を探っている。ブレヒト、ヴァイゲルを知る演劇人のインタビューは続けて2012年度も行う。

本年度の主要な課題はブレヒトと俳優がどのように共同作業を進めて、ワークインプログレスの形で上演台本を作ったのかを探ることだった。市川は8月の日本ゲーテ協会の講演で『原ファウスト』上演を取り上げ、若手のエゴン・モンクに演出を任せ、自らはドラマトゥルクとしてどのように上演にかかわったのかをつぶさに追った。東ドイツ政府の文化政策とベルリーナー・アンサンブルの上演は合わず、しばしば鋭い批判にさらされたが、ブレヒトのモダニズムについても言及した。10月には韓国に招待され、シンポジウム「ブレヒトとベンヤミン」で招待講演をした。ハリウッド時代のブレヒトの活動と映画『死刑執行人もまた死す』について報告した。ブレヒトと俳優チャールズ・ロートンの共同作業は非常に重要で、『ガリレイの生涯』の成立過程を詳細に追った。その成果は3月の国際シンポジウムで発表された。3月はまず沖縄で「戦争と文学ードイツ、日本、沖縄の眼差し」というテーマで、海外研究協力者のルケージー、研究分担者の秋葉裕一、沖縄から与那覇晶子が参加し、市川もデンマーク亡命中のブレヒトの死について論じた。秋葉も「ブレヒトの戦略」というテーマで反ファシズム詩について報告した。続いて大阪で国際シンポジウム「ドイツ、韓国、日本におけるブレヒト」を開催した。韓国からイ・ウォンヤン、ドイツからルケージーが参加し、報告した。市川は「ブレヒトと広島・長崎」のテーマで『ガリレイの生涯』について論じた。7月にスウェーデン、フィンランドに調査に行き、亡命中のブレヒトの活動について資料収集を行った。ブレヒト死後のベルリーナー・アンサンブルについては今後さらなるリサーチが必要である。海外への調査は順調に進み、成果も上がっている。国際シンポジウムや国内学会のシンポジウムで発表し、それをもとにした研究論文が日本語とドイツ語で国内外の雑誌に掲載されている。今年度はさらに大きな成果が期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。10月に韓国でブレヒトとベンヤミンをめぐる国際シンポに市川が招待されており、芸術論、俳優論について報告する。11月に中国で、市川、秋葉、クノップ、ルケージーが参加するブレヒトとベルリーナー-アンサンブルに関するシンポジウムで中国の研究者との交流も可能である。日本演劇学会でのシンポジウムも企画中である。海外でのさまざまな成果を欧文の研究成果報告書としてまとめる準備に入っている。今年度は劇作家・演出家ブレヒトと俳優の共同作業を緻密に研究し、追っていきたい。東ドイツにおけるブレヒト像についても新しい資料をもとに研究したい。
電気化学分子層エピタキシーによる分子認識機能界面の創成

本研究の目的は、電気化学セルと文字どおり原子レベルでの実空間分解能を持つ走査プローブ顕微鏡を組み合わせた電気化学STM/AFMにより、原子レベルで構造および表面状態を規制した界面を形成することである。対象として究極の分子情報材料であるDNA分子を選定した。DNA分子の電気伝導現象の解明は、分子生物学、遺伝子工学上極めて重要なテーマである。さらに半導体分野で使用されているリソグラフィ電極パターニング技術を組み合わせることにより構造規制界面上へ、DNA分子を任意の配向で配列、固定し、特定の分子を認識できる高感度化学センサ、高密度メモリ実現のための基礎研究を行った。アデニンとチミンのみから構成されるDNA分子と、グアニンとシトシンのみから構成されるDNA分子を用いた。DNA溶液が1x10^<-8>M以下の薄い濃度では、約1000-3000塩基対の長さを持つDNA1分子が孤立して、基板上に固定された。一方1x10^<-8>M以上の濃度になると、特徴的な2次元のDNAネットワーク構造が形成された。ネットワークの網一本はDNA1分子から構成されており、極めて2次元性の高い構造を形成することが可能であることが分かった。上記の最適条件下でDNA分子の電気特性評価を行ったところ、極めて興味深い結果が得られた。(poly A+poly T)、(poly A-T)、(poly G+poly C)、(poly G-C)の4種の中で、グアニンとシトシンから構成されるDNA2重鎖分子においてp型の電気伝導が、アデニンとチミンから構成される分子においてはn型の電気伝導が得られた。この全く対照的な差異は4種類の塩基の酸化還元電位に対応していることは、大変興味深い。
制限食及び自主運動が老化促進モデルマウス(SAM)の老化と寿命に及ぼす影響

我々は老化促進モデルマウス(SAMPI)を用い、動物の生理学的特性である、食物摂取量、自発性活動量(SMA)、自発性輪廻し運動(SWR)のサーカディアンリズムについて解析した。SWR運動なしの場合、SAMPIの食物摂取量はSAMPIのコントロールマウスであるSAMPIと比較して明期に高く、暗期で低いという結果(P<0.0001)を示した。またSAMPIのSMA活性の夜間活動量(%)はSAMRIのそれより有意に低かった(P<0.05)。しかし、SWR活動をSAMPIに負荷させると暗期の食物摂取量は増加し、またSMA活性の夜間活動量も増加させた。これらの発見は1)SAMPIは年とった人や老化した動物にみられる活動時の低リズムと似た異常なサーカディアンリズムをもっている。2)しかしSWR運動負荷によりSAMPIのこれらの異常なリズムは改善される。以上の結果から、SWR運動負荷はリズムを改善させ、老化を阻止し、寿命の延長に効果があるのではないかと想定された。食餌、運動が老化促進モデルマウスの老化・寿命に及ぼす影響を調べる第一実験として、食餌量・運動量のサーカディアンリズムを検討した。長命系のSAMR1マウスでは一日のこれらの機能を100%としたとき、夜間活動が占める割合は摂食量:90%、活動量(移動量):70%、運動量(回転運動):95%と殆ど夜行性活動を示した。一方短命系のSAMR1及びSAMP2では摂食量:60-75%、活動量:50-70%、運動量:65-80%を示し、夜間活動の低下または昼間の活動量の増加が顕著であった。最も寿命の短いSAMP2では若年期ではその摂食量、活動量、運動量はSAMR1と比較して著しく高い値を示し、加齢と共に減少する。老化アミロイド症の顕著なSAMP1マウスでは全体の摂食量、活動量、運動量はSAMR1と比較して大差は見られないが、これらの活動習性ではサーカディアンリズムの乱れ(夜行性の活動低下、昼行性の著しい増加)は若年期から起こり、その程度はSAMP2より大であった。SAMR1と比較してSAMP2では体重の減少、摂食量、代謝量、活動量、活性酸素量等の増加が認められ、摂食量の増加が老化の促進、寿命の短縮に起因していることが想定された。また運動負荷により加齢マウスではサーカディアンリズムの乱れが起きている。SAMP1では体重、摂食量等にはSAMR1と比較して若年期では差は認められていないが、サーカディアンリズムの乱れが若年期より認められ、これが老化の一因として考えられる。食餌制限が老化、寿命に有効であることは以前より知られているが、それらをサーカディアンリズムから検討し、より効果的な食餌制限、自主運動制限を行う計画を実施中である。食餌、運動が老化促進モデルマウスの老化・寿命に及ぼす影響を調べる第二実験として、若い時期における短命系の促進老化マウスSAMP1(以下P1と略)における自主活動量(以下SMAと略)サーカディアンリズムと自発的輪回し運動(以下SWRと略)がそのリズムに与える効果について、長命系の正常老化マウSAMR1(以下R1と略)と比較検討した。P1マウスは、食物及び水分摂取量はR1マウス・と比較して、明期に有意な増加(p<0.01)、暗期に有意な減少(p<0.01)を示した。動物の夜間活動量を示す%nocturnalactivityではR1マウスが食物及び水分摂取量、自主活動量及びSWRがP1マウスのそれらを有意に上回った。これらの結果は普段夜間活動を行うマウスにおいてP1マウスではかなり異常なリズムを示すと解釈される。そこで、このようなP1の生理的、習性的な異常リズムがSWRによって改善されるか否かについて検討を行ってみた。その結果、SWRを行わないマウスと比較して、P1マウスにおいてはSWR運動を通して食物摂取量とSMAカウントの%nocturnalactivityの有意な増加(p<0.001)が認められ、更にR1マウスにおいてもSMAカウントの%nocturnalactivityの有意な増加(p<0.01)が示された。またSWRを通しての酸素摂取量(VO2)は明期でP1>R1(p<0.05)を示した。

更に、R1マウスは夜間ではSWRを含む全ての活動量がP1より多いにも関わらず、暗期におけるVO2にはP1との間に差を認めなかった。以上の結果からP1マウスはR1マウスと比較して、異常な生理的又は習性的リズムを若い時期から持っていることが明らかとなった。そして興味深いことに、SWR運動によってP1はもちろん、R1においてもそれらのリズムは改善されることが認められた。我々はマウスのマイコプラズマ感染という事故のため当初の研究課題を断念し,新しく次の二課題について研究した。1)SAMP2の生涯を通しての生理学的特性と体温調節,2)自発的輪回し運動によるSAMP1のサーカディアンリズムの改善,という二つの課題に変更し,老化,寿命に関する問題にとりくんだ。1)の実験から我々は短命系のSAMP2はコントロール群の長命系SAMR1と比較して生涯を通して食物および水分摂取量,酸素摂取量及び運動量が有意に高く,体重,体温及び毛皮,体脂肪量は逆に有意に低いという結果を得た。この結果はSAMP2では形能的断熱の減少による低体温傾向があり,一方では過剰な食餌性熱産生,過度な運動量はSAMP2の短命化に結びつくのではないかという仮説を導き出した。2)の実験では短命系のSAMP1を用い,その生理的リズムの違いをSAMR1(コントロール)と比較してみた。その結果,SAMP1では食物摂取量,自発性活動量は明期で増大し,暗期で低下するという異常なサーカディアンリズムを示した。特に暗期での活動量の低下は年とった人や老化動物に認められることからSAMP1はSAMR1より老化の促進がおこっていると考えられる。そこでSAMP1に輪回し運動を負荷させたところ,暗期の活動量(食物摂取量と自発性活動量)が上昇し,明期の活動量は低下傾向を示した。これらの結果は運動負荷はリズムを改善させ,老化を阻止し,寿命延長効果があることを暗示させた。