hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
散逸系孤立波の相互作用理論の新展開

空間的に局在し、自走する粒子解とよばれるパターンは神経パルス、ガス放電現象、2相対流問題、さらに真正粘菌ダイナミクス等に現れる。粒子解同士あるいは不均一媒質等の環境との強い相互作用で、これらは消滅、合体、分裂等の多彩なダイナミクスを示す。これらの統一的理解のために、高い余次元をもつ分岐特異点解析、数値的大域分岐解析、有限次元への縮約理論を組み合わせることにより、環境との相互作用を含む様々な衝突現象をその遷移ダイナミクスまで含めて明らかにした。散逸系孤立波の相互作用理論について,次の3つの成果が得られた.1.媒質がバンプ型不均一性をもつ場合のパターンダイナミクス.バンプ型不均一性が非対称な場合について,進行パルス波のピンニング-デピンニング転移のメカニズムを大域分岐の立場から明らかにした.それによりパルス波の一方向制御を含む不均一性によるパルス制御法の可能性が示唆された.また偏微分方程式系にパルスダイナミクス理論を適用し,分岐点近傍でのパルス解の振舞いを抽出した有限次元常微分方程式を導出し,詳細な解析を行った.具体的には定常パルス解のピッチフォーク分岐とサドル・ノード分岐が同時に起きる余次元2の特異点付近における縮約を行い,進行パルスの分裂がホップ分岐によって起きることを明らかにした.2.2次元斜め衝突における回転解存在.1.で述べた有限次元への縮約解析を2次元に拡張し,数値実験で発見したスポットの回転運動の出現メカニズムを分岐論的に明らかにした.具体的には定常スポットが進行スポットとなるドリフト分岐と円盤形状がピーナッツ状に変形する対称性破壊分岐の複合により回転が生成されることが判明した.3.流体運動の基礎方程式であるNavier-Stokes方程式の定常解,定常進行解,周期定常進行解(パルス)を求めるアルゴリズムを作成し,二種混合流体における対流に適用した.実験室実験に対応するパラメータ等を用いて大域的分岐図を作成し,数理構造を明らかにした.またパルス間の衝突を計算により求めた.この場合衝突後の漸近挙動は2つのパルスの位相差に応じて多様であるが,多くの場合は右または左向きに進行するパルスが最終状態として得られることがわかった.成果1.フロントーバック型パルスの不均一媒質でのダイナミクス(Part I)双安定媒質でのフロントーバック型パルスのジャンプ型不連続性におけるダイナミクスを数値的ならびに解析的に行った.フロントとバックの2つの自由度を持ち、さらにそれらが不連続性に衝突する際の相互作用により、通過、反射、分解、振動的パルス、消滅からなるパラメータに関する分類が成された.解析的取り扱いのため、元の反応拡散系からの縮約として,フロントとバックの位置と速度の4変数ODEへの帰着およびそれらの位置と抑制種の方程式を残してカップルさせたハイブリッド系の2つを考察した.前者は元のPDEダインミクスを十分反映しないが、後者は定性的には元のダイナミクスを復元することができた.フロントおよびバックのジャンプ不連続性における振る舞いから、そのほとんどの挙動の分類は説明可能であるが、反射だけはより深い考察が必要となり、次年度の課題となった.成果2.2相対流系における局在時間周期解の存在とその役割単一流体における熱対流セルは空間周期ロール構造をとり定常パターンである.これが密度が異なる(例えば水とアルコール)2相流となると,そのダイナミクスは大きく変わり、とくに空間局在する定常解や空間局在周期進行パルスなどが出現する.これらの温度差依存性に関する数値的解追跡法を整備し、それらの相互関係も含めた大域的振る舞いの詳細を明らかにした。また局在周期進行パルスの衝突ダイナミクスとりわけその位相差依存性を数値的に明らかにした.例外を除き、衝突結果はいずれも最終的には局在周期進行パルスとなった.これは系の長時間にわたる振る舞いを知る上で今後重要な知見となると思われる.H23年度の主な実績は次の3つである。成果1.フロントーバック型パルスの不均一媒質での反射ダイナミクスの縮約理論前年度において媒質がジャンプ型の不連続点をもつ場合のフロントーバック型パルスのダイナミクスの考察、とりわけジャンプの高さに依存するダイナミクスの変化を調べ、その解析的考察のため、ハイブリッド系とよばれる界面の位置と抑制変数の支配方程式の連立からなるモデルを導出した。最も非自明かつ重要な場合は反射、すなわちしばらく振動的に振る舞うが最終的に反射するというダイナミクスに対し、その有限次元の縮約された常微分方程式を導出し、進行パルスが不均一性が存在する時に、実際にジャンプ点の方向に引き返すことが解析的に証明された。成果2. 2相対流系における一般的初期値からの漸近挙動の解明密度が異なる多相系(例えば水とアルコール)における対流現象は一相系とは大きく異なる。とりわけ有限個の対流セルを内部にもち一定速度で進行する局在パルスが存在することが知られている。

有限ではあるが大きなシステムサイズにおいて、一般的な初期値、例えばランダム初期値あるいはスパイク型のコンパクト初期値から出発したときに、系が最終的にどのような漸近状態に収束するかについて、数値的に不等間隔に並ぶ有限個の上の進行局在パルスに収束することが示された。この結果は極めて長時間の計算あるいはメッシュ数を細かくしても同様であり信頼度は極めて高い。この結果はJournal of Fluid Mechanicsに投稿中である。成果3.真正粘菌の不均一環境下での適応ダイナミクスバイオケミカル反応を伴う真正粘菌のロコモーションを記述するモデル方程式を導出し、環境が局在的に不均一な場合にどのようなダイナミクスが顕現するか数値実験により検証し、環境が悪くなるに比例して、通過、分裂、反射という行動をとる実際の粘菌実験と定性的に合致することを示した。成果1.フロントーバック型パルスの不均一媒質でのダイナミクス前年度までの研究をまとめ論文に投稿、発刊した。媒質がジャンプ型の不連続点をもつ場合のパルスダイナミクスをハイブリッド系とよばれる連立モデルに対して実施し、有限次元系への帰着と元のPDEダイナミクスとの比較検討を実施した。不均一性が存在する場合とそうでない場合の最も顕著な違いは反射ダイナミクスである。すなわち不連続性が無ければ通過するが、存在する時は、それを越えた後、しばらく振動的に振る舞った後、最終的には反射する。このことを縮約理論により解析的に示した。これは場の不均一性から来る非局所的相互作用ということができる。成果2.2相対流系における局在対流解と漸近挙動の解明密度が異なる多相成分流体系の場合、有限個の対流セルを内部にもち一定速度で進行する局在進行パルスが存在することが知られている。昨年度までの成果により物理的に一般的な初期値、例えばランダム初期値などから出発したときに、系が最終的には有限個の局在進行パルスに漸近的に収束することを大きなシステムサイズの問題に対し、数値的に検証し、これをまとめJournal of Fluid Mechanicsに発表した。成果3.時空間不均一環境下での真正粘菌の適応ダイナミクス真正粘菌の行動決定の機構は,外部環境との相互作用によると考えられるが、そのミクロな生化学的変化とマクロな行動原理の詳しい関係は未解明である。真正粘菌においては、そのリズミックなゾルの往復運動が情報の流れを担っていることは知られている。環境との相互作用により、そこでの位相波の反転が起こるが、それによりマクロな行動に決定的な影響を与えることを示した。これはPhysical Review Eに発表した。3つの課題について十分な成果が出ている。実際それらの論文出版についても、一つは既に公表されており、残りについても投稿準備中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。特に問題点はない。可能であれば2相対流問題における動的局在パルスの衝突過程の詳細を少なくとも数値的には最終年度末までに明らかにしたい。それにより関与する不安定局在定常対流解の存在、安定性などの解析により、その複雑ダイナミクスの詳細が次第に明らかになると期待される。
動的なNO配位子を指向したルテニウム錯体の創製

本研究は、ルテニウム錯体上での配位NO分子の動的な挙動に注目した研究を行った。大別して、以下のようなNO分子のN-CおよびN-Nカップリングを見出し、その得られた生成物の興味深い反応性を発見した。1、NO分子のN-Cカップリング反応TpRuCl_2(NO)錯体を2-ビニルピリジンと反応させることにより、C-H結合活性化を伴った、NO配位子とのN-Cカップリング生成物であるニトロソビニルピリジン錯体を単離した。この錯体を、アルコール還流条件下プロトン化反応を行うことで、異性化したイミノケトン錯体および3分子ものアルコールを取り込んだイミノエステル錯体を単離した。このことにより、ニトロソビニル部位が反応性に富んでいることが分かった。2、2つのNO分子のN-Nカップリング反応二核ルテニウム錯体上において、2つのNO分子がN-NカップリングしたN(=O)-N(=O)架橋二核ルテニウム錯体を見出した。この錯体のX線構造解析の結果、架橋部位のN-N間距離が1.861(3)Åとなっており、通常のN-N間距離(約1.42Å)よりも異常に長い距離となっている。(DFT計算などによりその結合性相互作用の存在が確認できた。)また、興味深いことにこのN-N間結合は、酸化により容易に切断することができ、また還元することでもとに戻すことが可能である。このことは、CVスペクトルにおいて顕著に現れ、2電子分の可逆な酸化還元波が観測された。さらに、酸化されてN-N間結合が切断された錯体をX線構造解析により同定しており、N-N間距離は3.006(8)Åとなっており、もはや結合性の相互作用は見られない。このように、興味深いN(=O)-N(=O)架橋部位の特徴付けができた。1、NO配位子の挿入反応についてTpRuCl_2(NO)錯体を2-ビニルピリジンと反応させることにより、NO配位子が挿入した珍しい六員環メタラサイクル錯体を単離した。このような挿入反応は、スチレンでは反応が進行しないことから配位性の部位が必要であることが分かる。そのため、配位性の部位を有する様々な有機物との反応を試みた。ビニル部位を有する有機物では、Methyl acrylate(酸素原子ドナー)やAllyldiphenylphosphine(ホスフィン原子ドナー)との反応を行ったところ、複雑な混合物が得られるのみであったが、N-allylaniline(窒素原子ドナー)との反応では、完全な同定には至っていないが、挿入生成物と期待できる生成物が得られた。これらのことより、配位部位として窒素原子が有効であることが分かった。これらの知見をもとに、配位性窒素原子を有するビニル基以外の有機物との反応を行ったところ、2-エチニルピリジンとの反応において、前述の六員環メタラサイクル錯体とともに五員環メタラサイクル錯体を単離した。これらの反応では、アルキンからアルケンへの還元反応が起こっており、非常に興味深い反応性を見いだした。2、N_2O_2架橋錯体の生成機構と一般性の検討TpRuCl_2(NO)錯体と等量のピラゾールを反応させることにより、非常に珍しいN_2O_2架橋二核錯体を単離した。この反応の生成機構について調査するため、ピラゾール錯体[TpRuCl(pzH)(NO)]Clを合成し、この錯体を原料にしてN_2O_2架橋二核錯体の合成を試みたが、収率の向上には至らず、必ずしもこのピラゾール錯体を経由しているわけではないということが分かった。また、この二核錯体の生成の一般性を調査するため、酢酸との反応を行ったが目的とする二核錯体は得られず、単核錯体が得られるのみであった。

さらに、酸化されてN-N間結合が切断された錯体をX線構造解析により同定しており、N-N間距離は3.006(8)Åとなっており、もはや結合性の相互作用は見られない。このように、興味深いN(=O)-N(=O)架橋部位の特徴付けができた。
トラフグ属魚類のAFLP及びmtDNA解析による雑種判別手法の開発

ミトコンドリアDNA全塩基配列に基づき、フグ目の硬骨魚種中での系統類縁関係,フグ目内系統類縁関係,及びトラフグ属内系統類縁関係を明らかにした。さらに,AFLP解析によりトラフグ属主要9種の雑種解析を行なった。トラフグとカラスフグを除く各種は明瞭に識別でき、さらに複数マーカーによって雑種の判別も可能で、解析したほとんどの雑種個体(47個体中46個体)が雑種第一代であった。種判別の可能なAFLPマーカーに基づき、それを特異的に増幅するプライマー開発に向けて研究を継続中である。ミトコンドリアDNA全塩基配列に基づき,フグ目すべての系統を代表する種及びフグ目に近縁と目される系統を代表する硬骨魚種,合計44種の系統類縁関係を,ベイズ法によって推定した.その結果,フグ目は単系統群であることが明らかとなった.このことは,多様な形態及び生態を示すフグ目が自然分類群であることを強く支持した.また,これまでフグの姉妹群としてニザダイ亜目,マトウダイ目,アンコウ目などが候補とされていたが,このたびの結果では,姉妹群はアンコウとヒノダイ亜目であることが判明した(論文発表).フグ目の中では,従来認められていたギマ上科,モンガラカワハギ上科及びフグ上科の単系統性は支持されなかった.そのかわり,ギマ科,モンガラカワハギ科,カワハギ科,フグ科,ハリセンボン科及びマンボウ科のクラスターと,ハコフグ科ベニカワムキ科及びウチワフグ科のクラスターが,高い事後確率で認められ,高次分類再検討の必婆性を示唆した(投稿中).さらに,日本近海から得られるトラフグ属15種について分子系統関係を推定したところ,本属ににもっとも近縁なものはシッポウフグ属であること,及びトラフグ属内の遺伝的類縁が極めて近縁であることが明らかとなった.このことはトラフグ属が単系統群であることと同時に,東シナ海を中心とした海域で急速に多様に分化したことを示している(学会発表1).近縁ではあるものの,それぞれの種は明瞭に異なる塩基配列を有しており,雑種ではない限り,適切なプライマーを設計することにより種識別マーカーを作成することが可能であろう.また,トラフグ属4種について,人工授精による種苗の発育過程を調べ比較した(学会発表2).このたび調査したミトコンドリアDNAは母系マーカーで,雑種については母系のみ判定が可能である.これからは,AFLPマーカーの分析を行ない,核遺伝子に基づいた判別マーカーを検索する必要がある.ミトコンドリアゲノム全領域の塩基配列を用い、トラフグ属内系統を明らかにした(論文1)。トラフグ属は、東アジア海域で急速に進化したグループであることが明らかとなった。ミトコンドリアゲノムでは、トラフグ及びカラスは判別ができなかった。また、フグ目内系統を明らかにした(論文2)。その結果、従来のギマ亜目、モンガラカワハギ亜目及びフグ亜目はすべて自然分類群ではなく、目内の分類を見直す必要のあることが判明した。さらに、モンガラカワハギ科とカワハギ科の系統を解析したところ、両科は互いに姉妹群であり、どちらもよくまとまった自然群であることが判明した(論文3)。これらの成果を水産大学校主催のシンポジウムで講演した(口頭発表3)。また、トラフグ属について、ミトコンドリアゲノム解析に加え、AFLP解析により雑種解析を行なった(口頭発表1)。その結果、各種は明瞭に識別でき、さらに複数マーカーで雑種の判別も可能で、解析した8個体すべてが雑種第一代であり、種の組み合わせとしては4通りであった。一貫して種判別の可能なAFLPマーカーに基づき、それを特異的に増幅するプライマーを開発し、種及び雑種判別システム構築の足がかりとなることが期待される。東南アジア産淡水フグ3種についての繁殖の記録(口頭発表2)、及び遺伝マーカーに基づいた放流トラフグの自然繁殖追跡(口頭発表4)についての口頭発表を行なった。放流トラフグが産卵親魚となって回帰し、自然繁殖に参加していることが示された。

トラフグ属について,昨年度に引き続き,AFLP解析により雑種解析を行なった(口頭発表2).その結果,各種は明瞭に識別できたが,解析にムシフグを加えたところ,本種とコモンフグとの遺伝的差異は,他種と比較して小さかった.解析したほとんどの個体(47個体)が雑種第一代であったが,一個体トラフグとマフグの戻し交配個体と考えられるものが出現した.一貫して種判別の可能なAFLPマーカーに基づき,種及び雑種判別システムを構築するため,それを特異的に増幅するプライマー開発に向けて研究を継続中である.ショウサイフグの繁殖と成長の記録を他のトラフグ属4種と比較した(口頭発表1).日本沿岸からタキフグTakifugu oblongusを初めて記録したので報告した(論文1).放流トラフグが産卵親魚となって回帰し自然繁殖に参加しているかどうかを継続的に調査し,放流種苗親魚,放流回帰魚,及び発生当歳魚間で家系分析を行なった.栽培漁業センター生まれの放流魚が確実に自然当歳魚生産に貢献していることが確かめられたが,学会発表等公表には至らなかった.
アジュバントを用いたスプレ-式インフルエンザワクチンの開発に関する基礎的研究

インフルエンザHAワクチンを無毒のアジュバントであるコレラトキシンのサブユニットB(CTB)と共にマウスに経鼻接種することにより、次の結果を得た。(1)4週後の鼻洗浄液中にIgA抗体を、血中に高レベルの血球凝集阻止抗体を検出した。これと平行して、致死量のウイルス感染に対する完全な感染阻止が実現された。(2)CTBと共に同じ亜型の変異ウイルスや異なる亜型のウイルス由来のワクチンを接種したマウスにおいて、部分的な感染阻止が認められた。(3)高いレベルの抗体応答は、CTBとワクチン接種3週間目以後少なくとも4ヵ月以上持続し、その間感染阻止も持続した。(4)CTBとワクチン接種4週間後に、ワクチンのみを2次接種する方法によって、さらに高レベルの気道のIgA抗体を確保できた。同時に、感染に対する防御効果の持続が観察された。また、変異ウイルス由来のワクチンを接種したマウスにおいて、交差反応性を示す気道のIgA抗体産生の増加と相関して、交差感染阻止がみられた。ヘマグルチニン(HA)分子をCTBと共に経鼻接種し、4週後にHA分子のみを2次接種したマウスにおいて、上記ワクチンを用いて得られたのと同様の抗体応答の増加や感染防御効果が観察された。さらに気道の洗浄液より分離精製した抗HAIgA抗体が、血中のIgGよりも変異ウイルスに対する交差反応性が高く、しかも受動免疫によって感染阻止を直接媒介できることが明らかになった。以上の結果がそのままヒトに当てはまるとすると、CTBを用いた経鼻接種ワクチンは、次の利点を持つ。(1)鼻腔内噴霧によってワクチン接種できる。(2)血中抗体に加え、変異ウイルスの流行に対応できる交差反応性の高いIgA抗体を粘膜上に確保できる。(3)長期間の予防効果が望める。(4)亜型や型の異なる複数のウイルス由来のワクチン、あるいはHA分子を複数混合接種することにより、様々な流行に対応できる。インフルエンザHAワクチンを無毒のアジュバントであるコレラトキシンのサブユニットB(CTB)と共に、Balb/cマウスに経鼻接種することにより、次のような実験結果を得た。(1)4週後の鼻洗浄液中に抗ウイルスIgA抗体が、また血清中に高いレベルの血球凝集阻止抗体が検出された。一方、ワクチン単独接種群では、低レベルの血中抗体のみ検出された。また、ワクチンとCTBの接種ル-トを腹腔や皮下にすると、血中抗体の増加はみられたが、鼻洗浄液中にIgA抗体は検出されなかった。(2)CTBとワクチンを接種4週後のマウスの鼻腔に致死量のウイルスを感染させると、感染後ウイルスは速やかに排除され、マウスが完全に感染防御していることを示していた。一方ワクチンのみを接種したマウスでは、肺内ウイルス価が増加し、やがて死亡した。(3)CTBと共に亜型の異なるウイルス由来のワクチンを接種たマウスにおいても、ウイルス感染に対する部分的な予防効果が認められた。(4)CTBとワクチンの接種によって、その3週間目以後の成立した高いレベルの抗体応答はその後4ケ月以上もの間持続し、平行して感染防止効果も持続した。(5)CTBとワクチンを一次接種4週間後に、ワクチンのみ二次接種する方法によって、さらに高いレベルのIgA抗体を確保できた。同時に、ウイルス感染に対する完全な予防効果も得られた。以上の結果がそのままヒトに当てはまるとすると、CTBを用いた新ワクチンは、次のような長所を持つ。(1)ワクチンとCTBの混液の鼻腔内噴霧によってワクチン接種できる。

(2)高いレベルの血中抗体に加えて、粘膜局所に分泌型IgAを誘導でき、それによって長期間の予防効果を確保できる。(3)CTBと共に複数のウイルス由来のワクチンを接種することにより、様々な変異ウイルスに対する予防が可能になる。インフルエンザウイルスより分離精製したヘマグルチニン(HA)分子を、無毒のアジュバントであるコレラトキシンのサブユニットB(CTB)と共に経鼻接種し、4週後にさらにHA分子のみを2次接種したマウスにおいて次の結果が得られた。(1)2次接種2週後の致死量のウイルス感染に対して完全な防御を示した。このマウスの鼻洗浄液中には高いレベルの抗HA IgA抗体が検出された。(2)気道の洗浄液中の抗HA IgA抗体の比活性(全IgA抗体中の抗HA IgA抗体の割合)は血中のそれの約10倍であった。即ち、抗HA IgA抗体が気道で活発に合成分泌されていることが示された。一方、気道の抗HA IgA抗体の比活性は血中のそれと変わらず、局所のIgGの多くが血中から移行したものであることが示された。(3)気道洗浄液からアフィニティカラムによってIgA抗体を精製濃縮した。このIgA抗体は、免疫に用いたHA分子の起源ウイルスに対する抗HA活性ばかりでなく、同じ亜型の他のウイルスや異なる亜型のウイルスに対しても交差反応性を示した。しかもこの交差反応性はIgGに比して数倍高かった。(4)精製Iga抗体の大部分が多量体として分画され、一方、IgGは単量体として分画された。(5)免疫動物の気道に検出される相当量の抗HA IgA抗体を予め正常マウスの気道に受動免疫しておくと、その3時間後に投与された致死量のウイルスによる感染が全く阻止された。一方、非特異的なIgA抗体の受動免疫によってはこのような感染阻止はみられなかった。以上の結果は、現行のワクチン成分の中のHA分子のみをCTBと共に経鼻接種することによってウイルス感染を阻止できること、また、HA分子に対する気道の交差反応性の高いIgA抗体が感染阻止を直接媒介できることを示している。従って、HA分子とCTBの経鼻接種ワクチンは夾雑物の少ない、しかも変異ウイルスに対する交差反応性をも持つ効率の良い新ワクチンになり得る。
高耐久性パーティクルボードの製造と材質に関する基礎的研究

フェノールとホルムアルデヒドのモル比を1.53として、温度と時間を変えて反応させ、数平均分子量(Mn)および分子量分布、並びにpHの異なる18種類のレゾールタイプの水溶性フェノール樹脂を合成した。まず、スギ間伐材から木口試験片を作成し、各種濃度の樹脂溶液に浸せきして含脂率の異なる樹脂処理試験片を調整した。一方、現有のDSCで各種樹脂の硬化挙動について、またボード製造時のマット内部の温度経過を測定することにより樹脂硬化過程について明らかにした。樹脂処理木材の寸法安定性について検討した結果、Mnが約400以下の樹脂の場合、重量増加率(WPG)30%で抗膨潤能(ASE)は約70%に達するが、Mnが600に増大するとASEは大きく低下して約40%となること、また、Mnが400では、pHが大きくなるとASEは低下し、WPGが15%以上になると落込みが生じてASEが低下する傾向があることなどが明らかとなった。さらにMnが約400程度の樹脂と約1000の樹脂を混合したものをパーティクルに添加した後ボードを製造し、その材質について検討した結果、ボードの強度的性質や寸法安定性が改善されるとともに、耐朽性、耐蟻性が付与されることが明らかになった。寸法安定性や耐朽性、耐蟻性の発現については、細胞壁の内部構造への樹脂の物理的沈着が影響していると示唆されるが、樹脂のタイプや分子量の違いによる沈着個所の相違などについて明らかにするべく現在検討中であり、成果が得られ次第公表する予定である。なお、この混合樹脂のパーティクルへの添加方法は、現在ボード製造に用いられている接着剤塗布装置をそのまま用いて一工程での処理が可能であり、実用化し易い特徴を有している。この他、ボードの強度向上を図ることを目的とした配向性ボードの製造方法およびフーリエ変換画像処理によるパーティクルの配向程度を評価する新しい方法を開発した。本年度は、研究計画に基づいて分子量分布の異なる3種類のフェノール樹脂を調整し、現在のGPCによりそれらの分子量分布および平均分子量を測定した。その結果、数平均分子量が370(A)、621(B)および1143(C)の3種類の樹脂が得られ、それらを組み合わせてフェノール樹脂含浸パーティクルボードを製造した。そして、曲げ性能、はく離強さ、24時間吸水厚さ膨張率などを測定するとともに、促進劣化試験(ASTM促進劣化法、UVヴエザオメータ法および屋外暴露試験)を行い、含浸処理ボードの材質について検討した。その結果、樹脂Aのような低分子量のフェノール樹脂は細胞壁中に入ることによりかさ効果を発揮し、したがって、木材に寸法安定性を付与できること、樹脂Bは厚さ膨張率を改善するのに最も効果的であり、パーティクル間の接着層としても有効に作用すること、樹脂Bのみ添加したボードの促進劣化処理後のはく離強さは、樹脂C5%+樹脂B10%のボードあるいは樹脂C10%+樹脂B5%のボードよりも幾分大きいこと、さらに低分子量と高分子量の樹脂を適度に組み合わせた方が良好な性能が得られることなどが明らかになったが、これらを詳細に検討するには、樹脂が木材細胞壁のどのような部分に保持されているかの情報を明らかにする必要があり、この点については現在検討中である。

本年度は、研究計画にしたがって、(1)樹脂含浸処理したパーティクルボードを製造する際の熱圧時のマット内部の温度上昇の時間的経過を、熱電対とメモリーカードデータロガーを用いて測定し、フェノール樹脂を完全硬化状態としたボードの製造法の確立をはかること、(2)ボードの寸法安定性および強度、クリープ特性の把握をはかること、(3)樹脂含浸ボードの耐朽・耐蟻性などについて検討した。その結果は次のようである。熱電対により熱圧時のマット内部での温度および含水率の経時変化について検討したが、熱圧中のマットの内部温度および含水率の分布は、ボードの厚さの中心面に関してほぼ対称であること、マット表面の温度は急速に上昇するが、その昇温速度は初期含水率には影響されないこと、マットの中心温度では約100°Cの蒸発熱吸収期間がみられ、中心層が100°C以上の最高温度に達するまでの期間は初期含水率および熱圧温度が高いほど短くなること、熱圧温度が150°Cおよび170°Cの場合、初期含水率が高いときは一旦最高温度に達したのち100°C付近まで低下、含水率が約10%となると再度上昇することなどが明かとなった。また、含浸用フェノール樹脂を510%添加することにより曲げ性能は増加し、寸法安定性は分子量の小さい樹脂が木材内部に浸透したものほど良好であった。フェノール樹脂含浸ボードの耐朽性は腐朽菌の種類により異なり、褐色腐朽菌よりも白色腐朽菌の方が腐朽し難い傾向がある。ボードの耐蟻性は、低分子量のフェノール樹脂の含浸率が高いほど良好であった。
レチノイン酸の母体投与による内臓逆位および大血管転位モデルマウスの遺伝子解析

妊娠マウス(胎生6.5日から9.5日)にレチノイン酸を投与し、胎仔に内臓錯位症候群、単心室、単心房、共通房室弁口、左心低形成、総動脈幹症、完全大血管転位、ファロー四徴症、大動脈離断、大動脈弓異常などの、幅広いスペクトラムの複雑心奇形のモデルを作製することができた。二次心臓領域および心臓流出路の遺伝子発現のプロファイルをDNAマイクロアレイおよびリアルタイムPCRで確認したところ、レチノイン酸投与により心臓流出路および二次心臓領域で発現が低下および亢進する遺伝子群が明らかとなった。最近の分子医学の進歩により先天性心疾患の責任遺伝子が数多く同定された。しかし母体への薬剤投与やウイルス感染などの環境因子も重要である。我々は催奇形作用のあるレチノイン酸(RA)を妊娠マウスへ投与する時期を変化させ、ヒト先天性心疾患に近い幅広いスペクトラムの心奇形を発症させた。詳細な解剖診断を行うとともに、薬剤と遺伝子の関係を明らかにするために、流出路での遺伝子プロフィールを検討した。[方法]妊娠マウス6.5,6.75日齢にRA 20mg/kgを、妊娠マウス8.5,9.0,9.5日齢にRA70mg/kgを腹腔内投与した。DiGeorge症候群(DGS)の表現型を示した9.5日投与では、10.5日に流出路組織をDNAmicroarrayにかけた。[結果]6.5日投与(n=78)では、内臓錯位やCAVCなど左右軸と流入路障害およびTGA,DORV,PAなどの流出路異常が、6.75日投与(n=12)の一部でHLHSが発症した。8.5日投与(n=40)ではTGAやDORVなど動脈幹中隔の螺旋異常が、9.0日投与(n=21)と9.5日(n=32)投与ではPTA,TOF,AP windowなどの動脈幹中隔異常が各々28%と11%、RSCAなどの大動脈弓異常が55%と69%、胸腺異常が55%と75%発症した。9.5日投与の流出路では362の発現低下(<x0.5)と24の亢進(>x2.0)遺伝子が確認され、中でもFox転写因子,細胞接着にかかわる遺伝子の低下が認められた。[結語]妊娠マウスへのRA投与により臨床でみられる幅広いスペクトラムの複雑心奇形が作成できた。RA早期投与で左右軸および流入路障害とHLHSが発症したこと、後期投与でTGAおよびDGSの流出路障害が発症したことは心奇形の成因を考える上で意義深く、先天性心疾患の発症予防には各々の時期の心臓形態形成にかかわる転写因子群に影響する薬剤や感染を除去することが重要と考えられた。先天性心疾患の発症は、単一の遺伝子異常だけで発症するのではなく、複数の遺伝子異常と母体への薬剤投与やウイルス感染などの環境因子が重なり合って発症する多因子病であると考えられている。我々はビタミンA誘導体であるレチノイン酸(RA)を妊娠マウスへ投与する際に時期を細かく変化させ、ヒト先天性心疾患に近い幅広いスペクトラムの心奇形を発症させることに成功した。これらの動物モデルの解剖診断を詳細に行うとともに、多彩な奇形が発症する心臓流出路において、薬剤と遺伝子の関係を明らかにするために遺伝子プロフィールを検討した。9.5日投与の流出路では362の発現低下(<x0.5)と24の亢進(>x2.0)遺伝子が確認された。またreal-time PCRでは、Tbx1は内臓中胚葉-咽頭弓組織(内胚葉を含む)で高い発現がみられ、この部分ではRA投与群は対照群に比べて発現が低下(0.67倍)した。一方myocardinは主に心臓流出路で高い発現がみられ、この部分ではRA投与群では対照群に比べてわずかに発現が亢進(1.19倍)した。[結論]妊娠マウスへのレチノイン酸過剰投与により、ヒトの先天性心疾患に類似した似した幅広いスペクトラムを作製することが可能であった。RA投与により心臓流出路および二次心臓領域で発現が低下(一部で亢進)する遺伝子群が明らかとなった。
糖尿病モデルにおけるTBP-2の糖・脂質代謝制御機構の解析

2型糖尿病は我が国でも推定2000万人近い患者と予備軍を抱え、社会的に深刻化の一途をたどっているが、根本的な治療法はいまだに確立されておらず、その病態発症機構も不明な点が多い。糖尿病発症に関与する分手を探索し、創薬ターゲットとして活用することが求められている。私はこれまでTBP-2欠損の糖尿病モデルマウスではob/obマウスの特徴の1つである肥満は改善しなかったが、糖尿病様高血糖が野生型と同程度まで改善されることを明らかにした。今年度はさらにTBP-2は糖尿病モデルマウスの各臓器において顕著に増加しており、特に骨格筋や膵島での発現亢進量が多いことを明らかにした。これまでインスリン抵抗性は肥満によって破綻するアディポネクチンや遊離脂肪酸によって引き起こされると考えられていたが、TBP-2欠損によるインスリン抵抗性の改善はそれらの因子を介さずにインスリン刺激によるInsulin/AKT/GLUT4シグナルの亢進を介し、インスリンによる糖取り込みの増強が観察された。つまりTBP-2を中心とした新たなインスリン抵抗性の機構が存在することを明らかにした。またTBP-2欠損の糖尿病モデルマウスではin vivo,ex vivoにおいてグルコース刺激によるインスリン分泌能が顕著に改善していた。さらにグルコースによるATP産生能も増強していた。さらにTBP-2新規結合タンパク質としてMybbplaを同定し、TBP-2がMybbplaとPGC-1aを介してミトコンドリアUCP-2の発現を制御することでインスリン分泌を調節していることを明らかにした。これらの結果は糖尿病発症要因のインスリン抵抗性とインスリン分泌不全の両方にTRP-2は決定的な作用を持つことを示唆している。これらの発見はTBP-2の発現もしくは活性の抑制が、糖尿病病態の新たな治療法になる可能性を示唆している。糖尿病発症に関与する分子を探索し、創薬ターゲットとして活用することが求められている。またTBP-2欠損の糖尿病モデルマウスではin vivo, ex vivoにおいてグルコース刺激によるインスリン分泌能が顕著に改善していた。これらの結果は糖尿病発症要因のインスリン抵抗性とインスリン分泌不全の両方にTBP-2は決定的な作用を持つことを示唆している。これらの発見は糖尿病の引き金分子としてのTBP-2の機能と、TBP-2の発現もしくは活性の抑制が、糖尿病病態の新たな治療法になる可能性を示唆している。
学習価値を高めるコンテキスト共有プロセスの解明とその授業実践を支援するツール開発

本研究の目的は、「学習の価値を規定するコンテキストとその共有プロセスの解明」と「コンテキストの共有プロセスを支援するツールの開発」である。この目的を実現するために、平成30年度は、主に(1)教師と学生とのコンテキストの共有プロセスの解明と、(2)コンテキストの共有プロセスを支援するツールの開発を行った。(1)教師と学生とのコンテキストの共有プロセスの解明:文献調査にもとづき、教師と学生間でコンテキストカテゴリを共有するために必要なメタ認知的知識やメタ認知的活動に関する仮説を生成した。そして、この仮説にもとづきメタ認知方略を用いた授業を設計、実施するための予備実験を行った。具体的には、介護現場においてセラピーロボットを使用するための教育コンテンツを作成し、現場従業員や福祉系の学部に所属する学生に対する研修を行った。その結果、学習の動機付けや、セラピーロボットを用いたケア実施時における行動において、一定の効果が確認された。また、本研究の成果を教育以外の分野におけるサービス設計に適用するための汎用性の検証も行った。具体的には、コンテキスト共有に関する知見をもとに、新たな決済サービスのプロトタイプを構築し、実際の飲食店において顧客と従業員間で当該サービスを使用するコンテキストを共有するための実証実験を実施した。(2)コンテキストの共有プロセスを支援するツールの開発:上記の仮説にもとづき、教師が学生のコンテキストを把握するためのツールのプロトタイプを開発した。本ツールでは、教師と学生間で共有すべきコンテキストと、共有するための方略に関する情報のセットを時系列で記述する。これにより、授業の各段階において共有されたコンテキストとその共有方法を形式知として管理可能になることが期待される。被験者との調整等、予備実験の準備に当初の予定よりも長い期間を要したため、研究成果の発表に遅れが生じている。そのため、学生アルバイトを増員することでデータ分析の期間を短縮する等の対策を検討する。今後は、これまでに得られた知見を実際の授業に適用することにより、学習の価値を共創する教育サービスの実践方法を構築する。具体的には、メタ認知方略を用いた授業を設計し、実施する。従来の教育研究が、教師か学生のどちらか一方に着目し、効果的な教授あるいは学習を追究するものが中心的であるのに対して、本授業は、価値共創の視点にもとづき、教師と学生とのコンテキストの共有により、学習の価値を合意することで、適切な教授行動と主体的な学習行動の双方を促すことを目的とする。本授業は、演習型のグループ学習を想定し、授業の映像や発話、授業アンケートなどデータを収集し、知識・スキルの獲得(獲得価値)や、課題の楽しさ(興味価値)、職業的な目標への寄与(利用価値)などの学習の価値と、関連するコンテキストの共有度を分析する。さらに、開発した支援ツールによるコンテキスト分析も実施し、その効率性を評価することで、支援ツールの有効性を検証する。最後に、上記の実験により得られたのコンテキスト共有プロセスを踏まえ、開発した支援ツールを用いた教育サービスの手順化を行う。また、これまでに得られたコンテキスト共有に関する知見は、教育分野以外のサービス設計に対しても適用可能である。そのため、今後は、様々なサービス設計に対する適用可能性についても検討する。具体的には、上記のコンテキスト共有プロセスを活用したサービス設計に関するワークショップ等を実施する。学習の価値を規定するコンテキストの解明:今年度は、学習やサービス全般の価値を分類し、分類ごとにその価値を規定するコンテキストのカテゴリの調査を行った。学習価値の分類では、興味価値(課題の充実感)や利用価値(職業的な目標への寄与)など教育分野の研究だけでなく、知識価値や感情価値などのサービス分野の研究などを広く調査した。一方、コンテキストのカテゴリについては、教育、コンテキストアウェアネスなどの様々な分野における文献の調査と、教師および学生へのインタビューなどの定性調査を行い、これらの結果を用いてカテゴリ化を試みた。そして、価値の分類とコンテキストのカテゴリとの関係のモデル化を検討した。モデル化の方法としては、統計的手法を用いた構造化や、オントロジーによる体系化などを検討した。コンテキストの共有プロセスを支援するツールの開発:コンテキストの共有を支援することを目的とし、教師が学生のコンテキストを把握するためのツールの検討を行った。現状、教師が学生のコンテキストを把握する手段としては、学生に対してリフレクションシートを記述させる方法やカウンセリングなどが考えられる。しかしながら、多くの授業形態において、これらの情報を頻繁に収集・分析し、その結果を踏まえて学生とコンテキストの共有を行うことは教師に多くの負荷が生じる。そのため、本研究では、自然言語処理技術を用いて効率的にリフレクションシートから学生のコンテキストを分析する手法を検討した。「学習の価値を規定するコンテキストの解明」において、その調査範囲が広範であったため、調査結果を整理するまでに至っていない。これに対しては、アルバイト学生等の協力を得ることにより対応する。

具体的には、介護現場においてセラピーロボットを使用するための教育コンテンツを作成し、現場従業員や福祉系の学部に所属する学生に対する研修を行った。その結果、学習の動機付けや、セラピーロボットを用いたケア実施時における行動において、一定の効果が確認された。また、本研究の成果を教育以外の分野におけるサービス設計に適用するための汎用性の検証も行った。具体的には、コンテキスト共有に関する知見をもとに、新たな決済サービスのプロトタイプを構築し、実際の飲食店において顧客と従業員間で当該サービスを使用するコンテキストを共有するための実証実験を実施した。(2)コンテキストの共有プロセスを支援するツールの開発:上記の仮説にもとづき、教師が学生のコンテキストを把握するためのツールのプロトタイプを開発した。本ツールでは、教師と学生間で共有すべきコンテキストと、共有するための方略に関する情報のセットを時系列で記述する。これにより、授業の各段階において共有されたコンテキストとその共有方法を形式知として管理可能になることが期待される。被験者との調整等、予備実験の準備に当初の予定よりも長い期間を要したため、研究成果の発表に遅れが生じている。そのため、学生アルバイトを増員することでデータ分析の期間を短縮する等の対策を検討する。教師と学生とのコンテキストの共有プロセスの解明:今年度、明らかにしたコンテキストのカテゴリを、教師と学生間で共有するために必要なメタ認知能力を明らかにする。まず、授業の映像や発話データ、授業アンケートなどの分析を通じて、各コンテキストカテゴリを共有するために必要なメタ認知的知識やメタ認知的活動に関する仮説を生成する。そして、この仮説にもとづきメタ認知方略を用いた授業を設計、実施し、コンテキストの共有度や共創された価値を評価する。以上の結果を踏まえ、教師と学生のメタ認知活動などを時系列で整理することで、メタ認知を用いたコンテキストの共有プロセスを明らかにする。コンテキストの共有プロセスを支援するツールの開発:今年度に作成したプロトタイプを模擬的な授業に適用することで、分析結果の妥当性を検証し、その結果を踏まえた改良を行う。そして、実際の授業に適用し、支援ツールによる学生のコンテキスト分析の効率性を評価することで支援ツールの有効性を検証する。また、前述のコンテキスト共有プロセスを踏まえ、開発した支援ツールを用いた教育サービスの手順化を行う。本手順を実際の授業へ適用することで、その有効性を検証する。今後は、これまでに得られた知見を実際の授業に適用することにより、学習の価値を共創する教育サービスの実践方法を構築する。具体的には、メタ認知方略を用いた授業を設計し、実施する。
核膜の構造変化による核膜の高次構造とクロマチン機能の相関関係の解明

遺伝子のシグナル伝達と転写調節を通して核膜構造とクロマチンの機能の相関関係を明らかにするために、新規の活性操作系を用いた多様な生命現象の制御を可能にする有用な実験系を確立した。これは、エストロゲン受容体との融合タンパク質を活用したもので、この実験系を活用することにより、炎症の調節に関わる重要な転写因子、IkB-z自身の転写後制御に従来では知られていなかったシグナル伝達系を明らかにした。目的は、核膜構造が転写調節に関係し、多様な生命現象の制御を可能にすることを明らかにする事にある。この目的を効果的に達成するためには、核膜構造と多様な生命現象の相互作用を示すための有用なモデル因子が必要であり、幾つかの因子を用いて研究を行っている。大熊等、埴原等によって学会発表が行われた転写因子IκB-ζは、刺激により活性化された転写因子NF-κBの作用により発現され、クロマチンの構造変化を伴って、NF-κBと共に特定の遺伝子の発現調節を行っている。我々は、IκB-ζが多様な生命現象に関係することを明らかにした。個体としての表現系としては、IκB-ζノックアウトマウスは皮膚の異常を示す。また個々の細胞レベルとしては、B細胞のシグナル伝達系に関係する事を明らかにした。刺激を起点として、クロマチンの構造変化、核内の遺伝子調節をダイナミックに行うIκB-ζは、核膜構造が多様な生命現象の制御を行う転写因子の有用なモデルの一つだと考えられたことにより、核膜構造変化に伴うIκB-ζの活性についての研究を行い、また各発表者と連携して研究を行い、学会発表を行った。一方、大坪等によって学会発表が行われたシグナル伝達因子TAB2は、我々の研究によって、核内でIκB-ζと相互作用していること、核、細胞質間を移動すること、核内でTAB2自身の分解が行われている事が示唆された。また、クロマチンの構造変化も関係することが示唆されていることから、この因子も核膜構造変化と核内の転写調節を動的に行う有用なモデルの一つだと考えられたことにより、発表者と連携して研究を行い、学会発表を行った。さらに、有賀等によって学会発表が行われたエストロゲン受容体との融合タンパク質を活用した活性操作系は、新規の多様な生命現象の制御を可能にする有用な実験系であり、発表者と連携して研究を行い、学会発表を行った。目的は、核膜構造が転写調節に関係し、多様な生命現象の制御を可能にすることを明らかにする事にある.この目的を効果的に達成するためには、核膜構造と多様な生命現象の相互作用を示すための有用なモデル因子が必要であり、幾つかの因子を用いて研究を行っている。転写因子IκB-ζは、刺激により活性化された転写因子NF-κBの作用により発現され、クロマチンの構造変化を伴って、NF-κBと共に特定の遺伝子の発現調節を行っている。IκB-ζの発現の安定性制御を行っている系を明らかにするために、新規の多横な生命現象の制御を可能にする有用な実験系である、エストロゲン受容体との融合タンパク質を活用した活性操作系を確立した.この成果の学会発表を行った。また埴原等と連携して研究を行い、IκB-ζの発現の安定性を行っている核内のRNA結合タンパク暫を同定し、その機能の詳細な解祈を行った。更に大熊等と運携して研究を行い、個体としての表現系として、IκB-ζの欠失は皮膚の異常を示すマウスを用い、そのメカニズムの探索を行った。刺激を起点として、クロマチンの構造変化、核内の遺伝子調節をダイナミックに行うIκB-ζは、核膜構造が多様な生命現象の制御を行う転与因子の有用なモデルの一つだと考えられたことにより、これら核膜構造変化に伴うIκB-ζの活性についての研究を行い、学会発表を行った。さらに木村等と連携して研究を行い、壊死細胞刺激からの核内の遺伝子発現の相席を行い、学会発表を行った。研究代表者、大場等は、エストロゲン受容体との融合タンパク質を活用した活性操作系を用いて、新規の多様な生命現象の制御を可能にする有用な実験系を確立した。この実験系により、転写因子IκB-ζ自身の転写後制御に従来では知られていなかった。IRAK-1/4から分岐されるシグナル伝達系を明らかにし、論文発表を行った。

我々は、IIκB-ζが多様な生命現象に関係することを明らかにした。個体としての表現系としては、IκB-ζノックアウトマウスは皮層の異常を示す。更に、非リンパ球においてIκB-ζの欠損が自己免疫応答を引き起こすことを発見した。また、B細胞抗原受容体刺激においても、転写制御と転写後制御を介したIκB-ζの発現誘導が行われていることを明らかにした。刺激を起点として、クロマチンの構造変化、核内の遺伝子調節をダイナミックに行うIκB-ζは、核膜構造が多様な生命現象の制御を行う転写因子の有用なモデルの一つだと考えられたことにより、核膜構造変化に伴うIκB-ζの活性についての研究を行い、また各発表者と連携して研究を行い、学会発表を行った.
好中球細胞外トラップに焦点を当てた新視点からのがん細胞制御の研究

がんも炎症であり,様々な免疫細胞がその組織に浸潤し,がん細胞の悪性挙動に影響を与えている.我々は,近年発見された,好中球の新たな細胞死であり,生体防御機構でもある好中球細胞外トラップ(NETs)に焦点を当て,がん細胞と好中球の相互作用の検討を行った.まずはじめに,細菌を用いてNETsを評価する実験系を確立し,投稿論文の形で報告した.次に,確立したNETs評価系を用いて,がん細胞と好中球の相互作用を解析したところ,がん組織に浸潤した好中球がNETs形成を介して,がんの浸潤・転移を促進する可能性が示唆された.がんも炎症であり,様々な免疫細胞がその組織に浸潤し,がん細胞の悪性挙動に影響を与えている.我々は,近年発見された,好中球の新たな細胞死であり,生体防御機構でもある好中球細胞外トラップ(NETs)に焦点を当て,がん細胞と好中球の相互作用の検討を行った.まずはじめに,細菌を用いてNETsを評価する実験系を確立し,投稿論文の形で報告した.次に,確立したNETs評価系を用いて,がん細胞と好中球の相互作用を解析したところ,がん組織に浸潤した好中球がNETs形成を介して,がんの浸潤・転移を促進する可能性が示唆された.がんも炎症であり,様々な免疫細胞がその組織に浸潤し,がん細胞との相互作用によって,がんの病態進行に影響を与えている.本研究では,がん組織に浸潤した好中球が,がん細胞との相互作用により活性化され,好中球細胞外トラップ(neutrophil extracellular traps; NETs)とよばれる新たな生体防御機構を利用することで,がん転移に影響を与えていることを解明することを目的に研究を行った.まず,細菌を用いて, NETsの評価系の確立を試み, NETsを誘導,解析,定量する実験系の確立に成功した(投稿準備中).確立したNETsの評価系を応用し,がん細胞と好中球の相互作用でNETsが誘導されるかを検討した.その結果,一部のがん細胞の培養上清で, NETsの誘導が観察された.次に,好中球の存在下におけるがん細胞の浸潤能を評価したところ, NETsを誘導したがん細胞の浸潤能は好中球の存在下で有意に増強した.また,実験系にNETsを分解するDNase Iを添加することで,その浸潤能増強は抑制された.このことから,腫瘍組織に浸潤した好中球がNETs形成を介し,がんの浸潤・転移を促進する可能性が示唆された.さらに,細胞外マトリックスタンパク質ラミニン-332に単球の腫瘍関連マクロファージ(tumor-associated macrophage; TAM)への分化を促進し,タンパク分解酵素マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)-9産生を亢進する機能があり, γ2鎖のタンパク分解プロセシングによりその機能が調節されていることを明らかとし,投稿論文の形で報告した.がんも炎症であり,様々な免疫細胞がその組織に浸潤し,がん細胞との相互作用によって,がんの病態進行に影響を与えている.近年,好中球は活性化の後, apoptosisやnecrosisとは違った細胞死を引き起こし,好中球細胞外トラップ(neutrophil extracellular traps; NETs)とよばれる網目状のトラップを形成する新たな生体防御機構が明らかとなった.本研究では,がん細胞と好中球の相互作用をNETsに焦点を当て検討を行った.まず,細菌を用いてNETsの評価系の確立を試みた.その結果, NETsを誘導,解析,定量する実験系の確率に成功し,投稿論文の形で報告した.確率したNETs評価系を用いて,がん細胞と好中球の相互作用でNETsが誘導されるかを検討したところ,好中球を膀胱がん細胞株EJ-1の培養上清を用い培養することでNETsが誘導された.またこの時,タンパク分解酵素であるmatrix metalloproteinase (MMP)-9の産生も増強しており, NETs上にMMP-9の局在が観察された.しかし,胃がん細胞株MKN1の培養上清ではNETsは形成されなかった.次に,好中球の存在下におけるがん細胞のマトリゲルへの浸潤をボイデンチャンバーを用いた浸潤実験系で評価したところ, EJ-1細胞の浸潤能は好中球の存在下で有意に増強された.しかし, MKN1細胞ではそのような浸潤能増強は起こらなかった.さらに,実験系にNETsを分解するDNase Iを添加することで,好中球によるEJ-1細胞の浸潤能増強は抑制された.また, DNase IとMMP-9阻害剤を同時添加したところ,単独添加と同程度の浸潤増強抑制効果が認められた.このことから, EJ-1細胞はNETs-MMP-9を利用することで高い浸潤能を示すことが考えられた.本研究から,がん細胞の違いにもよるが,腫瘍組織に浸潤した好中球がNETs形成を介し,がんの浸潤・転移を促進する可能性が示唆された.26年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍学26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度はまず,細菌を用いて,好中球細胞外トラップ(NETs)の評価系の確立を試みた.好中球を,緑膿菌と反応させ,培養後, DAPIによる核染色,好中球エラスターゼやヒストン抗体による免疫染色を行い, NETs形成を評価した.

緑膿菌で刺激することによって,好中球の核の細胞外への放出が観察され,好中球エラスターゼとヒストンが,放出されたDNA上に局在し, NETsが形成された.この研究を通じて, NETsを誘導,解析,定量する実験系の確立に成功した(投稿準備中).確立したNETsの評価系を用いて,がん細胞と好中球の相互作用でNETsが誘導されるかを検討した.その結果,膀胱がん細胞株EJ-1の培養上清を用いることでNETsが誘導された.しかし,胃がん細胞株MKN1ではNETsは誘導されなかった.次に,好中球の存在下におけるがん細胞の浸潤能をin vitro浸潤実験系で評価したところ, EJ-1細胞の浸潤能は好中球の存在下で有意に増強した.しかし, MKN1細胞ではこのような浸潤能上昇は認められなかった.また,実験系にNETsを分解するDNase Iを添加することで,好中球によるEJ-1細胞の浸潤能増強は抑制された.このことから, EJ-1細胞はNETsを利用することで高い浸潤能を示すことが示唆された.さらに,細胞外マトリックスタンパク質ラミニン-332に単球の腫瘍関連マクロファージ(TAM)への分化を促進し,マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)-9産生を亢進する機能があり, γ2鎖のタンパク分解プロセシングによりその機能が調節されていることを明らかとし,投稿論文の形で報告した.本年度は,前年度に得られた研究結果を踏まえ,好中球細胞外トラップ(NETs)を介した細胞間相互作用をメカニズムも含め解析を行う.1がん細胞によるNETs誘導メカニズムの解析:前年度に細菌を用いて新しく確立したNETsの評価系を応用し,好中球のNETs形成を評価したところ,膀胱がん細胞株EJ-1の培養上清を用いることでNETsが誘導された.しかし,胃がん細胞株であるMKN1などのがん細胞ではNETsは誘導されなかった.そこで,培養上清中に含まれる因子の違いに注目して,がん細胞によるNETs誘導をメカニズムも含め解析する.2がん細胞の浸潤能上昇における新たなNETsの役割:これまでの研究結果から, EJ-1細胞はNETsを利用することで高い浸潤能を示すことが示唆されている.さらに,この時タンパク分解酵素であるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMPs)の産生も増強していた.そこで, NETs-MMPsを介したがん浸潤増強メカニズムを解析する.具体的には, NETs上でのMMPsの局在を免疫染色を用い評価する.浸潤能増強への効果はMMPs阻害剤を用いた浸潤実験で評価する.3NETsによる単球の腫瘍関連マクロファージ(TAM)への分化/活性化の解析: NETsにより単球のTAMへの分化や活性化が促進されるか解析する.EJ-1で好中球のNETsを誘導した後,単球を培養し, TAMへの分化や活性化をサイトカイン産生, MMPs産生,細胞表面マーカーを解析することで評価する.
組織能力に基づいた日本型特許戦略とそれに基づいた開放型事業評価システムの開発

本研究では、日本企業が実行すべき特許戦略について、組織能力という観点から日本型の特許戦略を考察する。本研究によって、特許戦略に関する組織能をが定義化できれば、オペレーションレベルにおける効率的な特許管理の方法や特許を活用するためのプロセスが明確化できるため、中小企業をも含めた日本企業は、それらを実行すれば、容易に付加価値創造の最大化ができるようになる。本研究では、さらに、この日本型特許戦略に基づいた開放型事業評価システムの開発までを行い、知財活用による日本企業の付加価値創造最大化支援までを行う。