hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酸化チタンナノクラスターの光触媒反応メカニズムに関する理論的研究

計算コストを削減するOrderN法の開発や計算機の発展などにより、酸化チタンナノクラスターなどの大規模系に対する計算が盛んに行われている。しかし、それに対する解析手法の開発はあまり進んでおらず、定量的な議論をするのが困難であった。そこで、我々は、系全体のエネルギーを構成原子に分割する新しい解析手法、エネルギー密度解析(EDA)を開発してきた。この手法は、今まで困難であった反応の活性部位などの特定を可能とする方法であり、今まで分子動力学や諸熊一北浦のエネルギー分割との組み合わせなどで多くの成果を挙げてきた。本研究では、EDAを用いてルチル型の酸化チタン(001)、(110)、(100)などの表面に関して検討した。BLYP/6-21Gを用いた周期境界条件計算を行った。格子定数は、実験値を用いた。表面部とバルク部の安定性を比較したところ。バルク部分は、面依存性が少なかったが、表面部分は、強い面依存性を示した。特に、(001)面においては、表面とバルクには、約1.5eVのエネルギー差があり、表面が大きく不安定化していることがわかった。更に、ルチル型(001)表面に関して詳しく検討を行った。バルク部分の3配位酸素、6配位チタンと比較して、表面部分で配位不飽和となった2配位酸素、4配位チタンがその不安定性の原因となっていることがわかる。以上の研究で、EDAを用いて酸化チタンに関する詳細な解析に成功した。時間依存密度汎関数法(TDDFT)は莫大な計算コストを必要とせず定量的な結果を与えることから、近年、価電子励起状態の計算に盛んに用いられている。一方、内殻励起状態に関しては、これまで体系的な研究は行われていない。本研究において、さまざまな汎関数を用いて内殻励起状態の計算精度に関して検討を行った。H, C, N, O,などの原子を含む5つの分子に対して計算を行ったところ、Local Density Approximation(LDA),Becke-Lee-Yang-Parr (BLYP)などの汎関数では内殻励起エネルギーを10eV以上過少評価することがわかった。Local Density Approximation(LDA)のポテンシャルにLeeuwen-Baerends(LB94)ポテンシャル補正を考慮することにより、精度の向上が確認された。しかし、LDA+LB94は価電子励起の記述が良くないことが以前の研究によって明らかになっている。これらの結果を踏まえ、内殻、価電子励起の記述の向上を目指した新しい交換相関汎関数の提案を行った。価電子、内殻の領域に、それぞれBLYP汎関数とLDA+LB94汎関数を用いる汎関数を構築した。この汎関数は、5つの分子の内殻励起状態計算において、1eV程度の誤差で内殻励起エネルギーの実験値を再現することがわかった。また、価電子励起、Rydberg励起も精度良く実験値を再現することが確認された。今後、この汎関数を用いて酸化チタンクラスターなどの励起状態の計算を行う予定である。酸化チタンナノクラスターなどの大規模系に対する密度汎関数法(DFT)計算が、計算機の発展やOrderN法の開発により可能となり、盛んに行われている。それに対し、得られた莫大な計算結果を解析する手法についてはあまり研究が行われていない。当研究室では、系全体のエネルギーを構成原子に分割するエネルギー密度解析(EDA)を開発してきた。今までエネルギー移動の議論などを通して大きな成果を挙げてきた。このEDAではグリッドに基づく分割と、Mulliken population analysis (MPA)と類似の分割を併用している。MPAによる分割部分は基底関数依存性が大きく、結果としてEDA全体も大きく依存するという欠点を持つ。この欠点を克服するために、Beckeの空間分割関数を用いたエネルギー密度解析(Grid-EDA)の開発を行った。このアプローチでは、2電子積分を精度良く見積もることが難しく定量性に欠けることが報告されていた。本研究では、解析積分と数値積分を組み合わせる(Pseudospectral (PS)法)ことで、今までの誤差を劇的に減らし、定量性の向上に成功した。このGrid-EDAでは、水分子やリチウムクラスターなどで基底関数依存性を実際に低いことが示された。今後、この分割手法を励起状態に関しても拡張を行う予定である。このGrid-EDAを酸化チタンクラスターに適用し、水の分子状、原子状吸着における表面の安定性や光励起によるクラスターへの影響などの議論を行う予定である。

特に、(001)面においては、表面とバルクには、約1.5eVのエネルギー差があり、表面が大きく不安定化していることがわかった。更に、ルチル型(001)表面に関して詳しく検討を行った。バルク部分の3配位酸素、6配位チタンと比較して、表面部分で配位不飽和となった2配位酸素、4配位チタンがその不安定性の原因となっていることがわかる。以上の研究で、EDAを用いて酸化チタンに関する詳細な解析に成功した。
複合ナノロッドを用いた光電変換デバイス

デバイスの高性能化に伴い、デバイスの大きさはますます小さくなってきている。そのようなデバイスを作製するためには、高分解能のナノリソグラフィーが必要となってきている。しかしながら、現在の電子ビームリソグラフィー、ディプペンナノリソグラフィー、イオンビームリソグラフィー、ナノインプリントリソグラフィーでは、解像度、コスト、一般性などの面で十分ではない。たとえば、ナノエレクトロニクスの開発には、20nmギャップの電極間にナノ材料を精密に橋渡しし、電気特性を発現させる必要があるが、現状では困難である。以上を踏まえて、光-分子強結合反応場の実現を目指して、ヘテロナノロッドを作製し、1本のナノロッドの光電変換特性を解明することを目的として実験を行った。具体的には、ナノメートルサイズの多孔性のアルミナテンプレートを鋳型として用いた。テンプレートはナノ細孔を持ったレンコン状の形状であり、この細孔サイズは10-100nmの範囲で選択できる。このナノ細孔内には、任意の物質を、任意の長さに電気化学的に電着させることが可能である。まず、底面を銀で蒸着し、流れる電荷量を調節しながら、逐次的に望み長さの金属、有機分子ナノロッドをナノポーア内で電析させた。たとえば、金/p-型分子ポリマーの複合ナノロッドを作製した。底面の銀を除去した後、アルミナテンプレートを溶解させ、ナノロッドを分離した。その構造を透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡などの表面解析手法を用いて評価した。この際、金属と有機分子間の接合が悪いと、良好な複合ナノロッドを作製できないことがわかった。また、有機ポリマー部分のモノマーの分子構造に依存して、複合ナノロッドの品質が大きく変化することもわかった。今度、光と分子を強く相互作用させることを目指して、ヘテロナノロッドを作製し、一本のナノロッドの光電気化学特性を評価することを行なう。
健康医学における超音波骨量測定の意義に関する研究

千葉県内の某事業所において、女性従業員263名および男性従業員の妻257名の合計520名を対象として超音波骨密度測定装置による踵骨部骨密度測定を実施した。全員に独自の問診票による既往歴、家族歴、生活様式などの調査を実施、さらに女性従業員では体脂肪率の測定を、また男性従業員の妻では血中カルシウム、無機リンの測定を実施した。なお、この疫学調査は健康診断と同時に実施しており、その結果も解析に使用した。超音波骨密度測定装置より得られる骨密度指標であるStiffness Index(以下、SIと略)に関して、以下の知見が得られた。1.SIは20歳前後で最も高値を示し、それより年齢が高い群ほどSIは有意に低値を示した。従って、以後は年齢の影響を補正した解析を実施した。2.SIと体重(kg)、BMI(kg/m^3)との間には有意な正の相関が認められたが、体脂肪率(%)との間には有意な相関は認められなかった。3.最近1年間に生理がないか閉経の群は規則的な群よりSIが低値を示した。4.SIと血液検査結果(血中カルシウム、無機リンを含む)との間には有意な相関は認められなかった。5.胃の手術経験のある群、力が弱いと自覚している群、小食を自覚している群でSIは低値を示した。一方、十代の時のスポーツ経験、二十代以後の運動経験、現在の運動習慣のある群でSIは高値を示し、逆に運動不足傾向を自覚している群でSIは低値を示した。現在、これらの知見をもとに、骨粗鬆症の危険度診断手法および健康教育手法の開発を進めている。
中絶による心理的反応への心理的援助に関する探索的研究

これまでの周産期の死に関する研究では、流産・死産においての心理的諸問題を明らかにする、またそれらに対するアプローチに関心がよせられ研究が進められてきた。しかし、同じ周産期の死でもある人工妊娠中絶にまつわる心理的な問題に関する研究はほとんどされてこなかったことから,本研究においては,医学的適応による人工妊娠中絶経験者の心理的反応がいかなるものか捉えるため,質問紙調査およびインタビュー調査を行ってきた。前年度に引き続き、身体的・心理的反応に着目し、人工妊娠中絶によって引き起こされた身体的・心理的反応が時間と共にどのように変化してゆくかを検討した。時間の経過と共に、それらが収束してゆくのか、持続されるのか、いずれの場合もどのような要因がそれをさせているのかを明らかにするため,継続的な半構造化面接,時間的な経過に着目しての調査を行った。結果,一時的な情緒的の落ち込みは医療機関との関係が途切れる1ヶ月後以降に起こりやすいものの,周囲の反応などに影響を受けながら時間と共に,自身の中で意味づけられ,また当事者のそれまでの人生において残されてきた問題を再認識させることとなる可能性が示された。医療従事者や当事者を取り巻く人々の関わりの重要性と,罪悪感,悲しみや落ち込みの表現が必ずしもネガティブな結果につながるのではないということが考えられる。本研究の成果は遺伝診断等が進歩する現代社会において非常に意義深いものとなると思われる。しかし、同じ周産期の死でもある人工妊娠中絶にまつわる心理的な問題に関する研究はほとんどされてこなかったことから,本年度,本研究においては,医学的適応による人工妊娠中絶経験者の心理的反応がいかなるものか捉えるため,質問紙調査およびインタビュー調査を行った。質問紙調査はIES-R及びBDIを使用し、PTSDの可能性及び抑うつ状態の程度を検討した。インタビューは1時間半2時間の半構造化面接を行い、承諾を得て録音した。それらを逐語として文字におこしそれらを考察した。結果、質問紙の数値からはPTSDの可能性や抑うつ状態に関してその傾向はみられるケースがあった。しかし、インタビューの語りなどを考察すると、その数値のみでPTSDの可能性を示唆することは危険であり、悲嘆反応も視野に入れ、引き続き検討する余地があると言える。インタビューにおいては、妊娠の中断を自ら選択するという部分で死産や流産とは異なるという思いを持ち、自らの選択への罪悪感を強く持っていることが語られた。また経済的な理由などの社会的理由による中絶とは区別するため、当事者は人工死産という表現を用いることが多かった。児への愛情、児をとりまく様々な人間関係における思いが語られ,決断までの葛藤や苦悩,決断後の迷いなどが語られた。また、心理的・身体的反応が引き起こされたということが報告された。実際の現場において、医療従事者は当事者の内的世界がどのようであるかについて教育されることが少ないため、具体的な対応などにいつも戸惑いを感じ困惑しているのが現状である。
海事法における責任制限のための手続的ルールに関する基礎的研究

本研究は,海事法における特徴的な船舶所有者等の的責任制限制度に関して,特に手続的側面に焦点をあて,(1)船舶所有者の責任制限の実施にかかる手続に関する各国法制の多様性の調査し,(2)国際条約の国内法化あるいは国際条約に基づかない独自の国内法について比較検討を加え,(3)国際条約がどの範囲で締約国の国内法を制約しているかということを中心に,条約と国内法の関係について考察したものである.本研究は,海事法における特徴的な船舶所有者等の的責任制限制度に関して,特に手続的側面に焦点をあて,(1)船舶所有者の責任制限の実施にかかる手続に関する各国法制の多様性の調査し,(2)国際条約の国内法化あるいは国際条約に基づかない独自の国内法について比較検討を加え,(3)国際条約がどの範囲で締約国の国内法を制約しているかということを中心に,条約と国内法の関係について考察したものである.(1)研究開始の年である平成21年度は、国際条約に基づく責任制限の実施にかかる手続に関する各国法制の多様性の調査を行った。特に、(i)責任制限手続きに関する管轄(管轄の集中、本案の管轄との関係等)、(ii)責任制限のための基金の形成の要否(基金の形成を不要とする法制も存在する)、(iii)責任制限手続開始のための期間制限の有無、(iv)責任制限手続開始に対する異議申立制度、(V)責任制限の効果(特に担保の解放をめぐる取り扱い)、(vi)責任制限手続への参加の期間制限と時期に遅れた参加の効果、(vii)制限債権の確定手続・債権の存否・額に関する異議の制度、(viii)責任制限手続と債権の本案手続の関係を中心に、各国法制の異同を検討した。さらも条約に基づかない責任制限制度を有する国(アメリカ合衆国等)の法制度の調査にも着手した。少なくとも、上記諸論点のうち、(iv)、(vi)、(vii)に関して、無視できない重要な違いが存すること、わが国の制度が、必ずしも国際的な主流とは言い難い場面もあること(たとえば(vii))が分かった。(2)一般的な判決の承認・執行制度に関する各国の法制の調査、特定の条約(たとえば油濁責任に関する民事責任条約等)に基づく地域的な経済統合(EU)内部での判決の承認・執行と、各国の責任制限手続上の取扱い(制限債権の確定手続・債権の存否・額に関する異議の制度との関係)を調査・検討した。(3)(1)(2)の調査を行う過程において、責任制限手続の対象である債務者が倒産手続にこうした場合の扱い、海事先取特権(maritime lien)の責任制限手続上の扱いといった、興味深い論点が存在するかことが分かった。この点は、平成22年度の調査項目に追加することとしたい。研究開始の2年目である平成22年度は,前年度の国際条約に基く責任制限の実施にかかる手続に関して,各国国内法制が異なるもののうち,重要な点に関する調査を進めた.その結果,(1)責任制限(手続への参加の期間制限と時期に遅れた参加の効果,(2)制限債権の確定手続・債権の存否・額に関する異議の制度,(3)責任制限手続と破産制度の3点の違いが,特に重要であることが分かった.(1)については,わが国の船主責任制限法では,裁判所の設定した債権届出期間に債権を提出しなかった場合,以後の手続から完全に排除されるが,多くの国ではそうではなく,一部の配当には与れる法制が少なくない.(2)については,わが国では査定の手続により集団的に確定するが,多くの国ではそのような手続は存在しない.(3)については,両者が併存する法制と,破産手続内に吸収されるものに分かれる(わが国での扱いは,必ずしもはっきりしない).今後もさらに,慎重に分析を進めると同時に,他の論点にも調査を広げる.また責任制限手続にかかる準拠法,責任制限債権の本案にかかる準拠法等について調査したが,この点についても相当考え方が分かれることが分かった.この点についてはさらに調査を続ける.なお本年度の研究遂行中に,1996年議定書によって改定された海事債権の責任制限に関する条約について,国際海事機関における簡易改正手続が進行中であるとの情報に接した.責任限度額の引き上げそれ自体は,本研究とは必ずしも直結しないが,改正の動機は,バンカー油に関する汚染損害に船主責任条約を適用した場合の限度額の不適切さあり,船主責任制限制度それ自体の存在意義と適用範囲にもかかわる問題であるため,こちらの動きについてもフォローすることを心がけたい.研究開始の最終年度である平成23年度は,前年度までにおこなった国際条約に基づく責任制限の実施にかかる手続に関する各国法制の多様性の調査結果に関する分析を踏まえ,最終的な成果発表に向けた成果取りまとめを行った.具体的には,(1)責任制限手続開始のための期間制限の有無,(2)責任制限の効果,(3)責任制限手続への参加の期間制限と時期に遅れた参加の効果,(4)制限債権の確定手続・債権の存否・額に関する異議の制度,(5)責任制限手続と破産制度の関係といった点についての調査結果をまとめる,また,また国際民事手続法・国際私法に関わる一般的な論点もあわせて検討した.

なお近時,油濁損害にかかる民事責任制限条約(わが国では船舶油濁損害賠償保障法)に基づいて責任制限基金が形成された場合に,基金限度額を超える(しかし国際油濁補償基金の限度額にはおさまる)ことが明白な場合に,各被害者(債権者)に按分額を支払うのではなく,被害額全額を支払い,基金限度額まで支払った後は,債権者に対して国際油濁補償基金に支払ってもらうようにするという形で,迅速な支払いを実現する実務慣行があること,ただそれが続けられるために各国裁判所における責任制限基金の扱い等で,適切なバックアップが必要であるという問題提起が,P&I保険国際グループによって提起されている.本研究では,この問題も検討対象に加えたが,現段階では国際油濁補償基金における議論が迷走しており,実務的な進捗は見られない.このため本研究においても問題点の指摘・分析にとどまった-第2に,1996年議定書によって改正された海事債権についての責任の制限に関する条約についての改正手続の最終段階に入っており,平成24年4月には際額される見込みであるので,その結果をフォローすることにしたい.
比較構文に関する統語的研究

本研究では、日本語の比較構文に生起する「より節」が目的語の数量を比較対象にする場合に、「かき混ぜ規則(scrambling)」、「数量詞上昇(Quantifier Raising)」等によって、生成された位置とは異なった位置に移動できることを明らかにした。これは、付加詞からの移動が常に排除されるわけではないことを意味している。この結果から、付加詞(特に二次述語)であっても主節と(素性照合によって)関係を結べる場合には抜き出しが許されることを明らかにした。平成19年度は、「個別言語の記述」において、日英語の比較構文の再分析を行った。特に(1)と(2)の文法性の差は、Heim(2000,2006)が提唱している「than」節のLF上昇分析同様、「より(も)」によって導かれる節がLFにおいて上昇することによって説明されることを明らかにした。(1) ??先生が、[[酒を飲んだより(も)]大勢]ビールを飲んだ。(2)太郎は、本を[[次郎が買ったより(も)]たくさん]買った。この主張が正しいとすると、日本語の「より(も)」によって導かれる節は、英語の「than」節と同様に分析されるべきであり、Becket al(2004)の分析が維持できないことを意味している。また、更なるインフォーマント判断を行い、(3)に代表される例文が文法的であると判断されることから、Ishii(1991)において主張されていた日本語の比較構文における(Affected)Themeを目的語にとる述語とNon-themeを目的語としてとる述語の差は、実際には観察されないことを明らかにした。(3)太郎は、生徒を[[次郎が誉めたより(も)」大勢]誉めた。(1)と(3)の文法性の差からは、「より(も)」によって導かれる節のLF上昇が目的語を修飾する浮遊数量詞からは許されることが明らかになった。これは、他言語(例:英語)で観察されているように、日本語においても目的語を修飾する二次述語からは要素の抜き出しが許されるためであると考えられる。次に「比較対照研究」に移り、特に(1)と(4)の文法性の差は、「than」/「より(も)」によって導かれる節の生成される位置の違いに起因することを明らかにした。平成20年度は、「個別言語の記述・比較対照研究」において、日本語の「より(も)」によって導かれる節が(1)の統語環境において(2)に示したように「かき混ぜ規則(scrambling)」の適用を許すことを明らかにした。(1)太郎は、友達を[[花子が誉めたより(も)]大勢]誉めた。(2)[花子が誉めたより(も)]_1太郎は、友達を[t_l大勢]誉めた。これに対し、(3)の環境では、(4)のように「かき混ぜ規則」の適用が許されない。(3)??お昼御飯に学生が[[そばを食べたより(も)]大勢]うどんを食べた。(4)*[そばを食べたより(も)]_1お昼御飯に学生が[t_1大勢]うどんを食べた。(2)と(4)の文法性の差は、目的語を修飾する浮遊数量詞の場合のみ移動が許されることを示している。同様の差は、英語、スペイン語等において二次述語から要素を抜き出した場合にも見られる(Borgonovo and Neeleman2000,Demonte1988)。よって、この日本語の比較構文で見られる差は、日本語の浮遊数量詞が二次述語である、新たな証拠として考えられる。更に、浮遊数量詞が付加詞であると仮定するならば、付加詞からも移動が可能であることを意味している。「理論的研究」では、ミニマリストプログラムの枠組みにおいて、目的語を修飾する二次述語の場合は、相(ASPECT)に関して主節と素性照合が起こるため移動が可能になることを明らかにした。最終的に、本研究は、付加詞からの移動に関わる、新たな条件を明らかにし、移動現象に関する理論の発展に大きく貢献した。
Development of real-time tracking and 3D reconstruction of  the working space for laparoscopic surgery: application to sleeve gastrectomy resection line guidance

このプロジェクトの目的は、作業スペースと器具を監視するために追加のカメラを使用して、腹腔鏡手術中の安全性を高めることでした。この追加カメラは、2台の小型カメラを使用して作成されました。第1の実験は、臓器がどのように動いて、手術中にどのように変形するかをモニターするために使用できるこの装置を使用して臓器の3D再構成が可能であることを示した。第2の実験は、器具および腹腔鏡の追跡が、腹腔鏡視野上の不可視の器具の位置を表示するのに有用であり得る許容可能な精度で可能であることを示した。このプロジェクト中に臨床的および動物実験は行われず、現在の装置の影響を限定するファントムのみが使用された。
ラット変性網膜へのレンチウイルスベクターを用いたHGF遺伝子導入の効果

本研究ではhepatocyte growthfactor (HGF)の発現遺伝子をウイルスベクターによって、遺伝性網膜変性ラット視細胞および網膜色素上皮に導入し、その効果と副作用を検討することを目的とする。平成19年度には下記の検討を行った。方法:1.段階希釈法で測定および判定し、ゲルバー法でレンチウイルスベクターの力価を求めた。2.レンチウイルスベクターの切断パターンテスト。レンチウイルスベクターのDNAを抽出し、アガロースゲル電気泳動を行った。このDNA切断パターンを初代ウイルスの切断パターンと比較した。3.外来遺伝子としてGFPを組み込んだレンチウイルスベクターをRCSラットの右眼の網膜下腔に注入した。左眼の網膜下腔にはレンチウイルスベクターのみを注入した。4.網膜組織標本を作製し、GFPの発現を光学顕徴鏡で確認した。5.HGFのcDNAを搭載したレンチウイルスベクターを3週齢のRCSラットの片眼の網膜下に注入した。結果:精製したレンチウイルスベクターに欠失ウイルスは生じていなかった。ラットの網膜へのウイルスベクター注入では、網膜色素上皮細胞においてGFPの発現を確認でき、レンチウイルスベクターを用いてラットの網膜色素上皮細胞に遺伝子導入が可能なことが判明した。現在の所、有意差は得られていないが、HGF遺伝子導入により、網膜外顆粒層の細胞核がコントロール群に比較して保たれている個体があり、組織学的な見地からはHGFは網膜変性細胞を保護する可能性があると思われた。今後の課題:遺伝子導入したRCSラットにおいて網膜電図を測定して、機能的に網膜変性ラットの網膜変性に対して網膜機能の保護効果あるかどうかについて検討を進める。また、今のところ遺伝子導入の際に、手技的の問題で白内障、網膜裂孔および硝子体出血が生じることがあり、手技的な安全性を高めていく。
三次元ひずみ場依存性制御グラフェンナノリボン応用多機能デバイスの試作と評価

第一原理解析を応用し,グラフェンナノリボンの電子物性制御に不可欠な構造因子とひずみや温度など実使用環境における環境因子を定量的に解明した.また,ナノスケール転写技術を応用したグラフェンナノリボン応用多機能デバイスの製造プロセスの構築に挑戦し,金属伝導特性から半導体伝導特性の制御可能性を実証するとともに,その応用の第一歩としてグラフェンナノリボンを用いた超高感度ひずみセンサ試作に成功した.単層グラフェン膜を微細加工技術によりナノスケールに加工すると超金属的な電子バンド構造が半導体的なバンド構造に変化し,ナノスケール領域においては,電子物性が原子配列や構造寸法に強く依存して大きく変化することを,第一原理解析と分子動力学解析を併用した量子化学解析により明らかにした.さらに半導体的な性質を示す寸法領域においては,バンド構造に著しいひずみ依存性が存在し,超金属的な性質を示す電子のπ軌道と半導体的な性質を示すσ軌道が混成することでバンドギャップが大きく変動することも明らかにした.室温近傍においては,電子伝導特性のシフトを示す臨界寸法が約70 nmであることも明らかにした.さらに,グリーン関数を導入し,ナノ寸法に加工したグラフェンナノリボンの電流電圧特性を解析する新たなプログラムの開発にも成功した.その結果,電流電圧特性も強いひずみ依存性が存在するとともに,その依存性には構造形態と寸法依存性も重畳することを明らかにした.これらの構造因子と電場因子を統計的に解析した結果,ひずみセンサとして機能する領域において,最大感度(ゲージ率)として従来の半導体ひずみゲージの約250倍,カーボンナノチューブで報告されていた最大感度の約20倍の最大53000を得ることができる見通し(最適構造と負荷条件)を得た.以上の解析結果に基づき,グラフェンナノリボン応用ひずみセンサ製造プロセスとして,高品質大面積グラフェン膜の高速製造方法と,大変形追従可能なフレキシブル基板上へのひずみセンサ製造プロセスを開発した.従来高品質膜は得られないと考えられていたアセチレンガスを応用した高速プロセスにおける厳密濃度制御方法を確立することで,単層グラフェン膜の高速大量生産の可能性を見いだすとともに,PDMS(polymethylmethacrylate)上へのひずみセンサ製造方法を確立した.グラフェンナノリボンの電子物性の寸歩及びひずみ依存性を定量的に解明でき,研究目標である大変形追従可能な超高感度ひずみセンサ製造の要素プロセスも予定通り開発することに成功した.研究成果を米国機械学会および日本機械学会で発表し,それぞれOutstanding Poster Award,機械学会フェロー賞(学生の発表に対する若手優秀講演賞)なども受賞でき,研究の独創性や工学的な有用性も国内外の学会から高い評価を得ている.熱CVD法を用いたアセチレンガスによる成膜において触媒であるCu薄膜の表面への酸化処理,アニール処理によるCu基板表面の(111)面強配向性の実現,また水素ガス希釈とCu薄膜をポケット状へ加工することによるアセチレンの流量制御により,グラフェン核形成速度を制御することにより,高品質・単層グラフェン薄膜を従来比5倍以上の速度で成膜することに成功した.また,本法により単層グラフェン膜として20 mm平方の大面積膜の安定した製造にも成功した.次にPMMAを用いたグラフェン薄膜転写プロセスの検討を行い,転写基板であるSiO2/Si基板表面へのO2プラズマ処理を施すことでグラフェン薄膜を全面転写することに成功した.さらにSi基板を用いた遮断マスクを用いたグラフェン薄膜上金属電極の作製の検討を行い,グラフェン薄膜上へ金属電極を形成させることに成功し,グラフェンナノリボン形成のためにHSQレジストを用いたEBリソグラフィ技術を用いて最小幅約40 nmから120 nmのHSQ/GNR層の作製にも成功した.作製されたグラフェンナノリボンのI-V特性は良好な値を示し,金属電極とグラフェンナノリボンのオーミックコンタクトが形成されていることを確認するとともに,70 nm幅以下のリボン構造では半導体的な性質が前年度の第一原理解析結果に基づく予測通り発現することも実証した.試作したグラフェンナノリボンの抵抗値のひずみ依存性について測定を行い,幅40 nmのグラフェンナノリボンにおいてひずみ感度としてGF=160を得た.第一原理解析を応用し,グラフェンナノリボンの電子物性制御に不可欠な構造因子とひずみや温度など実使用環境における環境因子を定量的に解明した.また,ナノスケール転写技術を応用したグラフェンナノリボン応用多機能デバイスの製造プロセスの構築に挑戦し,金属伝導特性から半導体伝導特性の制御可能性を実証するとともに,その応用の第一歩としてグラフェンナノリボンを用いた超高感度ひずみセンサ試作に成功した.本年度は当初の予定通り,前年度に構築した設計指針に基づき,グラフェンナノリボンを応用した超高感度ひずみセンサの試作評価に挑戦する.開発予定のひずみセンサは金属伝導から半導体伝導間の電子伝導メカニズムシフトによる大きな抵抗値変化に基づく超感度特性だけでなく,面外変形,負荷も検出可能な三次元ひずみ場センサとしての活用も期待される.以上の研究成果に基づき本研究で提案するGNRの電子物性制御方法(設計指針)と,具体的な各種デバイスの低コスト製造方法が提示できるものと考えている.破壊の予知と制御
非線形フォトニクスを用いた細胞内局在性代謝産物の取得と動態解析

本研究課題では,極短パルスレーザーによる非線形光学効果を利用して,新しい細胞内代謝産物の取得方法と解析方法を開発するとともに,これらを用いて細胞毒性を有する細菌由来アミロイド様凝集性タンパク質の細胞内での作用機作の解析を行った.この過程で,フェムト秒レーザーを用いた細胞微細加工装置により細胞内に凝集するタンパク質部分を切削・回収することに成功するとともに,非線形光学顕微鏡による無線色での細胞の観察に成功した.本研究課題では,極短パルスレーザーによる非線形光学効果を利用して,新しい細胞内代謝産物の取得方法と解析方法を開発するとともに,これらを用いて細胞毒性を有する細菌由来アミロイド様凝集性タンパク質の細胞内での作用機作の解析を行った.この過程で,フェムト秒レーザーを用いた細胞微細加工装置により細胞内に凝集するタンパク質部分を切削・回収することに成功するとともに,非線形光学顕微鏡による無線色での細胞の観察に成功した.本研究では、細胞毒性を有する細菌由来アミロイド様凝集性タンパク質の細胞内での作用機作の解明、および、常染色体劣性遺伝の疾患の一種、ロバーツ症候群の原因核局在性遺伝子産物の細胞内での作用機作の解明を題材に取り上げ、細胞微細加工技術および、超微量生体物質分析技術を用いて、これらの分子のカウンターパートとなる、ホスト細胞由来相互作用因子の動態解析を試み、当該分野に新知見をもたらすと共に、1細胞を基盤としたライフサーベイヤ研究の重要性を示すことを目的としている。本年度は細胞内に凝集・沈着あるいは、集積するタンパク質分子が、細胞の生理作用に変化を与える(毒性を示す)分子機構を明らかにするために、新たに開発した誘導パラメトリック発光分光法を用いて、以下の研究項目を試みた。まず、サブセルラーマイクロサンプリングによる相互作用する蛋白質の取得を試みた。具体的には蛍光性タンパク質GFPを融合した凝集タンパク質発現させたHeLa細胞から、フェムト秒レーザーを用いたサブセルラーミクロディセクションにて、凝集部位を取得することを試みた。その結果、細胞から凝集体のみを切除することに成功した。相互作用因子を解析するにはさらにサンプルを収集することが必要であり、来年度も継続して実験を行う。また、本年度はこの他、凝集タンパク質(TDH)のリコンビナント調製を行い、その活性の確認および、次年度のインビトロ凝集実験に用いる準備を行った。本研究課題では、細胞毒性を有する細菌由来アミロイド様凝集性タンパク質(TDH)の細胞内での作用機作の解明を題材に、申請者が有する非線形光学を用いた可視化技術を利用して、当該分野に新知見をもたらすことを目的としている。TDHは、別の相互作用因子と協調することによって凝集体の形成や毒性の発現を行っていると考えられるが、一部ガングリオシドとの相互作用が報告されているものの、相互作用因子に関する知見は極めて少ない。そこで、今回ガラス板上に人工細胞膜を調製し、TDHを作用させた後、顕微鏡観察することによってその作用を解析することを試みた。まず、ガングリオシドGT1bとTDHの相互作用を確認するため、ガラス板上にベシクル融合法によって脂質膜を作製し、TDHを添加してその集積を観察した。しかしながら、ホスファチジルコリン(以下PC)にGT1bの濃度を変えて混合した膜(モル比で05%)において、明らかな集積は観察されなかった。次に、蛍光標識PC、コレステロール、GT1bにて作成した脂質膜の崩壊過程について、観察を行ったところ、膜は狭小化、線上の形状変化を起こし、GT1bの濃度及びTDH濃度に依存性が確認された。さらに脂質膜内部に蛍光色素を封入し同様の実験を試みた。その結果、TDH添加によりFITC(分子量389)では蛍光色素の漏出を確認することができたが、カルセイン(分子量622)では確認できなかった。これらの結果から、1)膜の崩壊には、GT1bの脂質膜に肉ける比率が重要であること。2)脂質膜内部に存在する物質のサイズによって漏出の有無があることが示された。これらのことは、従来型の孔形成性毒素のメカニズムでは説明できず、TDHの脂質膜傷害は、これとは異なるメカニズムを有している可能性を示唆するものである。
アルツハイマー病発症機構におけるHDL産生・供給機構の解明と治療への応用

(背景および目標)アルツハイマー病(AD)はアミロイドss蛋白(Ass)の産生、凝集・沈着の増加を原因とする神経変性疾患である。従って、その根本的治療薬開発にはAss代謝系を標的にした介入が有効である。研究代表者は、ApoEによる脳内HDL産生にApoE3>ApoE4の違いがあることを見出し、(i)危険因子ApoE4の機能増強を標的にHDL療法の概念を創出した(独創性)。脳内でApoEによって産生されるHDLは、コレステロール供給によってシナプス可塑性維持や神経修復に重要な役割を果たすとともに、HDL-ApoEはAss分解・除去に関与すること、が示されている。ABCA1蛋白質の発現・機能調節によってHDL産生を増加させる薬剤探索を行い、Assを脳内から除去・分解させるAD治療薬の開発を目指した。(結果)薬剤ライブラリーから187個の化合物と天然物ライブラリーから2種類の化合物を同定し、それらの薬理作用を明らかにした。また類縁構造の薬物サーチや構造機能解析等を行っており、今後リード化合物の同定を目指す。さらに、脳内脂質代謝に焦点を当てた研究から、新規Ass分解・除去酵素を発見した。この酵素は、Assと結合し、その取り込みを促進させることで、脳内Assの除去・分解に貢献していると考えられた。これは創薬の新たな標的になりうると考えられた。(背景および目標)アルツハイマー病(AD)はアミロイドβ蛋白(Aβ)の産生、凝集・沈着の増加を原因とする神経変性疾患である。従って、その根本的治療薬開発にはAβ代謝系を標的にした介入が有効である。本研究を遂行する研究代表者は、コレステロール代謝変動がタウオパチーを誘導すること、ApoEによる脳内HDL産生にApoE3>ApoE4の違いがあることを見出し、(i)危険因子ApoE4の機能増強を標的にHDL療法の概念を創出した(独創性)。ABC蛋白質の発現・機能調節によってHDL産生を調節する薬剤探索を行い、前臨床試験を開始することを目的とする。(結果)ABCA1プロモーター活性を指標に、漢方ならびに化合物ライブラリーを用いて薬剤スクリーニングを行った。その結果、薬剤ライブラリーの中から187個の化合物ならびに6種類の漢方薬を同定した。次年度に、類縁構造の薬物サーチや構造機能解析等を行い、リード化合物を同定し、動物モデルへの投与を開始する。
糖鎖による頭蓋顎顔面形態形成の制御機構の解明―新たな診断法・治療法の基盤構築―

糖鎖は、生物の多様性を作り出す生体分子であり、糖鎖によるシグナル分子ダイナミクスの制御が生物の多様で複雑な器官形成に関わっているのではないかと注目されている。一方、糖の繰り返し構造からなるグリコサミノグリカン糖鎖(GAG糖鎖)の合成/代謝異常を原因とする先天異常症候群の多くが頭蓋顎顔面、不正咬合や歯の形態形成異常を伴っていることが明らかになってきた。しかし、GAG糖鎖の頭蓋顎顔面、不正咬合や歯の形態形成における役割は不明である。そこで、本研究では、GAG糖鎖の1つであるへパラン硫酸が欠損したマウスモデルを用いて、GAG糖鎖による頭蓋顎顔面、不正咬合や歯の形態形成の制御メカニズムを明らかにする。
PPARの転写共役因子PDIP1KOマウスにおける脂質代謝異常の分子病態解析

近年私達は、核内受容体PPARγの転写共役因子としてPDIP1を単離した。その生体内機能を同定する目的で、PDIP1ノックアウト(KO)マウスを樹立し、代謝解析を行った。PDIP1KOマウスは、高脂肪食誘導性肥満ならびに脂肪肝発症に抵抗性を示し、その原因として肝臓における脂質合成の低下、および脂肪酸酸化亢進が関与することが明らかとなった。PDIP1はメタボリック症候群の新たな治療標的になりうる。(目的)近年、私達は酵母two-hybrid法にてPPARγに結合する新規蛋白PDIP1の単離に成功し、PDIP1が培養細胞系においてPPARfamilyの転写活性型共役因子として機能することを報告した(Endocrinology,2006)。更に生体内におけるPDIP1の役割を解析する目的でPDIP1ノックアウト(KO)マウスを樹立し、KOマウスが通常食(ND)下で低TG血症(野生型の約50%)を呈することを報告した。本研究ではKOマウスに高脂肪食(HFD)負荷を行い、この低TG血症発症の分子病態解析を更に進めた。(結果)HFD下においてホモKOヤウスは摂餌量に有意差を認めなかったが、野生型マウスに比較して肥満抵抗性、脂肪肝抵抗性を呈し、有意に良好な耐糖能ならびにインスリン感受性を示した。血清脂質解析において、ND下同様にKOマウスは有意な低TG血症を呈し、皮下および内臓脂肪重量の減少と性腺周囲脂肪組織における大型脂肪細胞数の減少を認めた。NDならびHFD下ホモマウス肝臓において、脂肪酸合成系酵素発現の低下のみならず、脂肪酸β酸化に関与する遺伝子群の有意な発現増加を認めた。また性腺周囲脂肪組織において脂肪酸β酸化を元進するPPARαならびδ遺伝子発現が有意に増加していた。PDIP1mRNA発現を認めない横紋筋では、これら遺伝子群発現に有意な変化を認めなかった。(結語)共役因子欠損によるPPARγ機能低下によって、肝TG合成低下ならびに肝臓、脂肪組織における脂肪酸β酸化の元進が惹起されてPDIPIKOマウスが肥満抵抗性を呈する事が示唆された。近年私たちは酵母ツーハイブリッド法を用いて核内受容体PPARγに結合する新規蛋白PDIP1を単離し、培養細胞においてPDIP1がPPARγを初めとする核内受容体の転写活性型共役因子として機能することを報告した。更にPDIP1の生体内機能を同定する目的で、PDIP1ノックアウト(KO)マウスの樹立に成功した。標準餌飼育下でPDIP1KOマウスの体重は、野生型マウスと有意差を認めなかったが、野生型に比較して約50%程度の低トリグリセリド(TG)血症を呈することを見いだした。本年度は、PDIP1KOマウスにおける脂質代謝異常の分子病態について、高脂肪食(HFD)負荷を行い解析した。PDIP1KOマウスは生後13週からHFD誘導性肥満抵抗性を呈し、内臓・皮下脂肪重量が野生型に比べて有意に減少していた。またKOマウスはHFD誘導性脂肪肝抵抗性を示し、肝臓における中性脂肪合成に関与する遺伝子群の発現低下ならびに脂肪酸β酸化に寄与する遺伝子群の発現増強を認めた。更に肝臓における脂質代謝のマスター制御因子であるAMP-activated protein kinaseのリン酸化ならびにPPARγcoactivator-1α発現が有意に亢進していた。インスリンおよびブドウ糖負荷試験において、KOマウスは有意に良好なインスリン感受性と耐糖能を示し、HFD負荷KOマウスより調整した初代培養肝細胞においで、インスリン刺激によるAktリン酸化が明らかに亢進していた。Indirect calorimeteryにて測定した酸素消費量は、KOマウスにおいて野生型マウスに比し有意に多かった。以上の成績より、PDIP1KOマウスはHFD誘導性肥満抵抗性を示し、その原因として肝臓における脂肪酸酸化の亢進と中性脂肪合成の低下が関与し、その結果肝臓におけるインスリン感受性亢進が惹起されているものと考えられた。近年我々は酵母two-hybrid法により、PGC-1と同様に核内受容体PPARγのDNA結合領域からヒンジ領域の一部に結合する蛋白として、機能未知のPDIP1(PPARγDBD-interacting protein1)を単離した。PDIP1は、ATPase domain、RNase B domainおよびhelicase motifを有する巨大な分子で、培養細胞ではPPAR familyの転写活性増強作用を示した(Endocrinology,2006)。更に我々は、生体内におけるPDIP1機能を解析する目的で、PDIP1ノックアウト(KO)マウスを世界に先駆けて樹立した。各ゲノタイプは正常に出生し、KOマウスは明らかな解剖学的異常を認めず、標準餌下で摂食量や体重増加も野生型マウス(WT)と同様であった。しかし興味あることに、KOマウスでは空腹時血清中性脂肪(TG)の有意な低下を認めたため、KOマウスに高脂肪食(HFD)負荷を行い、脂質代謝異常の病態解析を進めた。

KOマウスはWTに比べて、明らかに肥満抵抗性ならびに脂肪肝抵抗性を呈し、良好な耐糖能を示した。HFD下でもKOマウスは、有意な低TG血症を呈し、白色脂肪重量と大型白色脂肪細胞数の減少を認めた。HFD下において、WT肝臓PDIP1 mRNA発現は増加し、KOマウス肝臓では、TG合成系酵素群の発現低下に加えて、脂肪酸酸化に関与する遺伝子群発現の増加を認め、AMP-activated protein kinase活性化と脂肪酸酸化亢進を認めた。一方、KOマウスの褐色脂肪組織における適応熱産生に関与する遺伝子発現、および骨格筋におけるAMPK活性化はWTと差を認めなかった。以上の成績より、PDIP1はHFD摂取による肥満増悪性転写共役因子として機能し、メタボリック症候群の新たな治療標的になる可能性がある。
体育実技における授業カード分析を通しての言語能力の変容に関する研究

研究の目的:告示された新学習指導要領では、「言語力」の育成をはかる必要性が指摘されている。保健体育の授業においても、文章力や思考力の育成については、常に念頭に置いておく必要があると考える。それは実技を実践し技術を獲得して過程で、体験したことを言葉として残し、その内容を常に見直していく中で培われるものと考える。そこで、保健体育の学習で用いられる学習カードの内容を詳細に検討し、生徒が活動の中でどのような言葉を残し、その言語内容が単元の進行に従いどのように変容するかを調査する必要があると考えた。研究計画:本研究では球技領域の中の第3学年男子ハンドボール単元をとりあげ、使用した授業カード分析を通し出現する言語の変容を調べることとした。授業カードに毎時間、授業の感想や技術的な問題点を記述させ、教師が点検し、フィードバック情報を付して次時の活動の支援とする。蓄積したカード情報を、単元終了後、全生徒分をPCに入力(男子学年100名×単元時数15時間=のべ1500時間)し、その言語情報の変容を検討する。研究成果:先行実施した第2学年女子のハンドボール単元の授業カードから41のキーワードを読みとり「攻撃」「防御」「空間認知」「チーム」「技術」「感情・考察」の六つに再分類した。単元を導入期-展開期-まとめ期に分け、第3学年男子ハンドボール単元で扱った授業カードを対象に分析した。その結果、単元が導入期、展開期、まとめ期と進むに従い、カードに記述されるキーワードの数が増加していく結果を得た。また、六つに分類したキーワードの各期の出現割合から、「攻撃」「空間認知」「チーム」は全体に占める割合が大小の差はあるがほぼ一定、「防御」は増加、「技術」は減少、「感情・考察」は展開期以降増加という結果を得た。以上のことから、六つに分類されたキーワード数が単元が進むにつれて変化し、授業内容に沿って言語能力が変容していくことが推察された。
口腔扁平上皮癌に対する抗癌剤感受性試験と免疫組織化学的特性との比較検討

抗癌剤感受性試験を行うと同時に、抗メタロチオネイン(MT)抗体により免疫組織学的検索を行い、薬剤感受性との相関性について検討した。免疫組織学的検索によるMT蛋白の局在については、36症例の口腔・咽頭扁平上皮癌、咽頭癌、頸部食道癌症例とを対象とした。その結果、標本採取前に何らかの治療が行われた口腔・咽頭癌11症例ではMT陽性細胞率の平均が17.85%、未治療17症例では25.19%、上顎洞癌3症例は4.56%であった。また組織学的に、高分化型9症例17.04%、中分化型13症例21.92%、低分化型6症例31.06%の陽性細胞率であった。感受性試験の評価可能症例数はSDI法21症例、HDRA法15例であった。SDI法では14例、HDRA法では3例がCDDP感受性試験で50%以上の腫瘍発育抑制率を示す高感受性群で、SDI法で7例、HDRA法で12例は50%未満の低感受性群であった。これらの結果から36例中MT標識細胞率が15%以上でなおかつCDDP腫瘍発育抑制率50%未満の薬剤低感受性群の症例は11例、MT標識細胞率が15%未満でCDDP腫瘍発育抑制率50%以上の薬剤高感受性群の症例は14症例であり、36症例中25症例(69.4%)にMT蛋白の存在とCDDPの薬剤感受性との間に相関性が認められ、MT蛋白の存在下ではCDDPの薬剤効果が低下することが示唆された。頭頸部癌手術症例より生検材料を摘出後、ATP法による感受性試験と抗メタロチオネイン抗体によるメタロチオネイン蛋白の局在について観察を行った。感受性試験の評価可能症例数は15例で、組織学的分類は扁平上皮癌14例、未分化癌1例であった。感受性試験は主に、現在最も広く使用されている抗癌剤のシスプラチン(CDDP)を中心に行った。その結果、CDDP感受性試験で50%以上の腫瘍発育抑制率を示したのは3例で、いずれも抗メタロチオネイン抗体の標識細胞率が15%未満であり、また50%未満の腫瘍発育抑制率を示した12例のうち7例は抗メタロチオネイン抗体の標識細胞率が15%以上の群であった。以上より、CDDP感受性試験と抗メタロチオネイン抗体の標識細胞率との間には相関関係が示唆され、先に行ったSDI法による感受性試験の結果と合わせると、抗メタロチオネイン抗体標識細胞率との相関率は72%(26/36例)で、メタロチオネイン蛋白の存在により腫瘍のCDDPに対する感受性が低下するものと考えられた。これらの結果については、第56回日本癌学会総会(1997.9.25.27.京都.NKO-09)第13回国際口腔顎顔面外科学会(1997.10.20.24.京都.P21-7-9)において発表した。今後は、学会でも指摘を受けたようにATP法の症例数の追加と、病理標本の細部にわたる免疫組織学的な検索を行う予定である。頭頚部癌手術症例より生検材料を摘出後、ATP法による感受性試験と抗メタロチオネイン抗体によるメタロチオネイン蛋白の局在について観察を行った。

その結果、CDDP感受性試験で50%以上の腫瘍発育抑制率を示したのは3例で、いずれも抗メタロチオネイン抗体の標識細胞率が15%未満であり、また50%未満の腫瘍発育抑制率を示した12例のうち7例は抗メタロチオネイン抗体の標識細胞率が15%以上の群であった。以上より、CDDP感受性試験と抗メタロチオネイン抗体の標識細胞率との間には相関関係が示唆され、先に行ったSDI法による感受性試験の結果と合わせると、抗メタロチオネイン抗体標識細胞率との相関率は72%(26/36例)で、メタロチオネイン蛋白の存在により腫瘍のCDDPに対する感受性が低下するものと考えられた。これらの結果については、第56回日本癌学会総会(1997.9.25.27.京都.NKO-09)第13回国際口腔顎顔面外科学会(1997.10.20.24.京都.P21-7-9)において発表した。平成10年度は試料の追加検索を行い、また抗メタロチオネイン抗体の腫瘍細胞における局在特性についてAnticancer Researchに投稿中である。平成11年度は感受性試験との相関について論文作製の予定である。頭頚部癌手術例より生検材料を摘出後、SDI、ATP法による感受性試験と抗メタロチオネイン抗体によるメタロチオネイン蛋白の局在について、平成9年度、10年度に引き続き症例の蓄積を行った。最終的に感受性試験の評価可能症例数は36例の口腔・咽頭扁平上皮癌、喉頭癌、頸部食道癌症例で、感受性試験は主に、現在最も広く使用されている抗癌剤のシスプラチン(CDDP)を中心に行った。また同時に、抗メタロチオネイン(MT)抗体により免疫組織学的検索を行い、薬剤感受性との相関性について検討した。免疫組織学的検索によるMT蛋白の局在については、標本採取前に何らかの治療が行われた口腔・咽頭癌11症例ではMT陽性細胞率の平均が17.85%、未治療17症例では25.19%、上顎洞癌3症例は4.56%であった。また組織学的に、高分化型9症例17.04%、中分化型13症例21.92%、低分化型6症例31.06%の陽性細胞率であった。感受性試験の評価可能症例数はSDI法21症例、HDRA法15例であった。SDI法では14例、HDRA法では3例がCDDP感受性試験で50%以上の腫瘍発育抑制率を示す高感受性群で、SDI法で7例、HDRA法で12例は50%未満の低感受性群であった。これらの結果から36例中MT標識細胞率が15%以上でなおかつCDDP腫瘍発育抑制率50%未満の薬剤低感受性群の症例は11例、MT標識細胞率が15%未満でCDDP腫瘍発育抑制率50%以上の薬剤高感受性群の症例は14症例であり、36症例中25症例(69.4%)にMT蛋白の存在とCDDPの薬剤感受性との間に相関性が認められ、MT蛋白の存在下ではCDDPの薬剤効果が低下することが示唆された。
心リモデリングにおける誘導型シクロオキシゲナーゼと一酸化窒素合成酵素との相互作用

心臓におけるシクロオキシゲナーゼ(COX)-2の役割をさまざまな病態において検討した。1)COX-2^<-/->ノックアウト(KO)マウスにおける心臓ならび腎臓線維化の機序を検討した。COX-2KOマウスにおいて8週齢より腎皮質の菲薄化、腎機能の悪化がみられ、腎臓における膜結合型PGE_2合成酵素(mPGES)とmatrix metalloproteinase(MMP)-2の発現低下が観察された。16週齢では腎臓の線維化が出現し、心臓においてもmPGESとMMP-2の発現低下が観察された。以上の結果より、構造的COX-2は、mPGESとの機能的カップリングによるPGE_2合成を介して、心臓や腎臓の線維化を制御している可能性が高い。2)心筋梗塞(MI)後心リモデリングにおけるCOX-2と誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)の相互作用を明らかにするために、マウスにin vivo MIを作成し、3日目のMIサイズを比較した。iNOS^<-/->KOマウスにおけるCOX-2発現、MIサイズ、MI後死亡率はwild-typeマウスと同等だった。MI作成後3日間のCOX-2阻害薬投与は、wild-typeマウスでは、MIサイズの縮小傾向を認めたが、一方iNOS^<-/->KOマウスではMIサイズをむしろ増大し、死亡率を上昇した。以上の結果より、MI後に誘導されるCOX-2は、iNOS活性の有無により、心保護的にも傷害的にもなりうることが明らかにされた。3)他に卵巣摘出ラット(閉経モデル)、カロリー制限(抗加齢療法)加齢ラット、c-Src^<+/->KOマウスにおいて心筋虚血再灌流傷害の程度の変化と虚血条件付け現象の誘導の有無を検討し、心筋COX-2発現やプロスタノイド産出機構の変化と対比した。その結果、それらの病態における心筋虚血再灌流傷害や虚血条件付け現象発現の変化において、心筋COX-2がなんらかの役割を担っている可能性は低いと結論された。COX-2^<-/->ノックアウトマウスを用いて、心臓ならび腎臓における線維化進展時のCOX-2関連遺伝子発現の変化を検討した。COX-2ノックアウトマウスは東京都精神神経研究所の山形博士より供給いただいた。Genotypingの結果、heterozygous(^<+/->)4匹、homozygous(^<-/->)10匹のCOX-2ノックアウトマウスをwild-type (WT)14匹とともに12週齢まで飼育した。COX-2^<-/->ノックアウトマウスにおいては、8週齢頃より腎機能の悪化(血清尿素窒素、クレアチニン値の上昇)が見られたが、WTとheterozygousには腎機能に変化はみられなかった。病理形態学的検討では、すべての群で8週齢、12週齢いずれの時点でも心臓と腎臓には明らかな線維化は見られなかったが、homozygousにおいては8週齢から腎皮質の菲薄化が観察された。心臓と腎臓から抽出した蛋白を用いてWestern immunoblottingを行ったところ、COX-1、PGI_2ならびTXA_2合成酵素の蛋白発現レベルには、WT、heterozygous、homozygousの3群間で差を認めなかったが、細胞質型と膜型両方のPGE_2合成酵素の発現レベルが、特に腎においてWT>heterozygous>homozygousの順に減じていた。