hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
工業高校・高等専門学校・大学工学部・専門学校の接続に関する実証的研究

(1)(1)初年度、各教育機関を対象とした全国調査を予定し、予備調査に入ったが、分野の多様性、改編の進行が予想以上に多岐にわたり、実態把握が非常に困難であることが判明した。このため、調査の方法を、複数の学校歴をもつ学生からの聞き取り調査に切り替えたが、今年度も引き続き学生・院生を対象とした聞き取りを行いケースを蓄積した。(2)鳥取県内の大学工学部・工業高校・高専の副学長・校長・教官・教員・教務関係職員を対象に、カリキュラム及び学生進路について聞き取り調査を行った。(3)同じく資料の収集を行い、各教育機関の特色及び接続について考察中である。(2)関係文献の収集と検討を継続中である。(3)初等中等教育の普通教育の接続を考察すべく、『鳥取女子短期大学研究紀要』第43号に、中央教育審議会「新しい時代における教養教育の在り方について(審議のまとめ)」の分析を執筆した。本研究は、1工業高校・専攻科、高等専門学校・専攻科、大学工学部・大学院、工業関係専門学校のアーティキュレーションおよびトランジッションに関する研究、2大学工学部に関する研究、3工業高校、高等専門学校、大学工学部、工業系専門学校に関する地域研究から構成されている。要約的には、上記に対応して次のことが明らかになった。1工業高校から高専への編入学例は少ないが、大学工学部への高専からの編入学は増加傾向にあり、かつ大学院まで進学するケースが多い。カリキュラム的には、高専と工学部の専門科目の重複部分は多く、編入学生の側に違和感は少ない。しかし、英語力の不足を感じる者が多い。工業系専門学校は、実際上は工業高校出身者の入学が少なくないが、高校時代の専攻と専門学校のコースが対応していないケースも多く、必ずしも専門性の伸長が目指されているわけではない。カリキュラム的にも、資格取得が主眼となっており、工業高校との接続への配慮や専門の力を全般的につける配慮は特にない。2工業高校出身者への大学工学部の対応は、入学時を除いては個別的である場合が多かったが、近年は、むしろ普通科出身者を含めての学力補充対策の中で対応されようとしている。高専からの編入学者については、意欲的であるとの評価がある一方、未定義ながら「教養」の不足を指摘する教官もあった。3各教育機関の入学者獲得や進路については、結果的な棲み分けは指摘されているが実証には至らず、地域教育計画としての萌芽は未だ見いだせなかった。分野別の精査と同時に、教養教育と対置した専門教育を「接続」の観点から再検証することが課題である。
体制移行期の中国における国有と非国有部門間の賃金格差に関する制度的・実証的研究

まず、計画経済期に政府が統一管理賃金政策を実施し、賃金決定は市場メカニズムに従わず、賃金水準は政府によりコントロールされた。一方、体制移行期に統一管理賃金政策が規制緩和され、賃金の集団協議制度などの新たな賃金制度が実施された。しかし、国有部門の賃金総額と基本給は依然として政府により管理されたままとなっている。次に賃金構造については、教育収益率は国有部門においては上昇した一方で、非国有部門においては低下した。また、賃金格差が生じた要因に関しては、人的資本要因の影響は大きくなっている一方で、差別要因の影響は小さくなっている。市場化の進展とともに、市場メカニズムの影響が大きくなることが示された。平成25年度に、中国における国有企業と非国有企業間の賃金格差に関する研究を行い、主な研究実績は以下の4点にまとめられる。第1に、制度的研究を行った。賃金格差が生じた中国特有の賃金政策・制度的要因を考察するため、中国の大学・研究機構に出張し、中華人民共和国が成立した後の賃金政策・制度に関する歴史的資料を取集し、学術論文「賃金政策ー体制移行と部門間賃金格差」を作成した。この論文は中兼和津次編著(2014)『中国経済はどう変わったかー改革開放以後の経済制度と政策を評価する』国際書院の第13章として収録され、学術書籍として公刊されている。第2に、平成26年度に行う予定である企業内部の賃金制度に関する実態調査に関しては、中国に行って海外協力研究者と一緒に実態調査の実施に関する打ち合わせを行い、ヒアリング調査の調査票を設計した。第4に、中国側の研究機関と連携し、共同研究を行い、中国家計所得調査の個票データを入手した。研究課題に関する実証分析の基礎的作業を行った。平成26年度に、中国における国有企業と非国有企業間の賃金格差に関する実証研究を行い、主な研究業績は以下の3点にまとめられる。中国に出張し、中国人力資源与社会保障部社会保障科学研究院に連携し、国有企業(2社)および非国有企業(2社)を対象とし、中国企業における賃金制度の実施状況に関する聞き取り調査を行った。また、大連現地に行って国有企業(1社)、非国有企業(2社)に関する聞き取り調査も行った。これらの調査結果をまとめ、学術論文(「中国における賃金政策と制度の新動向および制度実施の効果」)を作成した。この論文は平野文彦(編著)『経営者育成の経営学』(第VI部、pp.251ー264、桜門書房、2015年3月)として収録され、学術書籍の一部として公刊されている。第3に、中国における国有企業と非国有企業間の賃金格差に関する論文をまとめ、伏見俊行・馬欣欣(2014)『税と社会貢献』(第8章、pp.185ー186、ぎょうせい、2014年6月出版)に収録され、学術書籍の一部として公刊されている。平成27年度においては主に中国家計所得調査(CHIP)の個票データを用いて中国における国有部門と非国有部門の賃金構造、両部門間の賃金格差に関する実証分析を行い、学術論文をまとめ、海外学会および国際コンファレンスで報告し、査読付きの学術雑誌(China-USA Business Review, Journal of Management Studies、『中国経済研究』、Economic Systems)に投稿した。また学術書籍(『二重の罠を超えて進む中国型資本主義』ミネルヴァ書房、『中国の公的医療保険制度の改革』京都大学学術出版会)を執筆し、これらの研究成果を引用している。さらに本研究の最終年度のまとめとして、平成27年11月に京都大学で「体制移行と中国における所得格差」というタイトルの国際シンポジウムを開催し、海外研究協力者李実教授、研究代表者などの4人は研究成果を報告し、一般市民や研究者向けの研究成果の発信も行った。平成26年度に、(1)国有部門(国有企業:北京1社、大連1社)と非国有部門(外資系企業:北京2社、大連2社;民営企業:北京1社、大連各1社)の8社を対象とするヒアリング調査を実施すること、および(2)中国家計所得調査の個票データを入手し、それに基づいて国有部門と非国有部門における賃金構造に関する実証分析を行うことを企画していました。現在、上記の2つの目標はほぼ達成されました。具体的にいえば、まず、北京で国有企業(2社)および非国有企業(2社)を対象とし、中国企業における賃金制度の実施状況に関する聞き取り調査を行った。次に、CHIPに基づいて賃金構造と賃金格差に関する実証研究を行い、学術論文をまとめ、学術書籍(『経営者育成の経営学』、『税と社会貢献』)として公刊さている。また、国際学会(AEA)で報告した。

日本国内および世界に研究成果を発信した。労働経済学、中国経済論平成25年に歴史的視点から賃金政策・制度の変遷に関する研究を推進し、具体的には経済史の研究手法を活用し、歴史資料を取集したうえで、計画経済期(19491977年)および市場経済移行期(1978現在)の2期に分けてそれぞれの時期における賃金政策・制度に関する研究を行う計画を立てた。この研究計画にしたがって、まず、日本貿易振興会アジア経済研究所、中国北京市図書館、中国人力資源与社会保障部労働科学研究院文献センター、北京師範大学図書館に行って、1949年以降の主な賃金政策・制度に関する資料を取集し、複写の作業を行い、学術林文を作成した。次に、研究結果を日本国内学会(中国経済学会、アジア政経学会、日本経済学会)、国際学会(Asia-Pacific Economic Association)で報告した。研究成果を学術書籍での公表を行い、社会に発信することにも努力した。また、中国大連、北京に出張し、ヒアリング調査に関する質問項目の設計に関する研究の打ち合わせを行い、ヒアリング調査の質問票を設計した。さらに、平成26年度、平成27年度研究の準備作業として、中国家計所得調査の個票データを入手し、研究課題に関する実証分析の基礎的作業を行った。今後(平成26年度)、まず、中国現地で企業向けのアンケート調査が困難であるが、国有部門(国有企業:北京1社、大連1社)と非国有部門(北京1社、大連1社)を対象とするヒアリング調査を実施し、これらの調査結果を参考にして仮説を設定し、実証研究を行う。また、日系企業向けのセミナーで報告し、日系企業や一般読者向けの雑誌での公刊を行い、社会還元を行う。次に入手した中国家計所得調査のデータを活用し、時系列のデータにおける共通する変数を設定してデータセットを構築し、国有部門と非国有部門における賃金構造に関する実証分析を行う。分析結果に基づいて学術論文を作成し、国内学会(中国経済学会JRACE、日本経済学会JEA)で報告した後、論文初稿を修正し、学術誌に投稿する予定である。
エマルジョン混合によるバイオディーゼル生成反応の促進に関する研究

バイオディーゼルは、植物油とメタノールを種々の触媒存在下で反応させることによって生成される。本研究では、混合が困難な原料油とメタノールの混合を促進するために、スタティックミキサーを用いて、油中にメタノールを微粒子化して均一に分散させ、エマルジョン化することで反応表面積を増加させて反応促進を図ることを目的としている。実験の結果、触媒の種類にはよらずに、エマルジョン混合法は、従来の機械的撹拌混合法に比べて、バイオディーゼル生成反応を促進する効果を有することが明らかとなった。バイオディーゼル(BDF)は、原料油とメタノールを触媒存在下で反応させることによって生成される。平成24年度は、廃食油を用いて、コーン油について実施した平成23年度と同様な実験を行い、コーン油との比較を行った。また、酸化しやすいヤトロファ油については、予め酸化値を下げる前処理が必要となることから、ヤトロファ油とメタノールを酸触媒存在下でエステル化反応させ、エマルジョン混合をこの反応に適用した場合の効果について調べた。まず、廃食油についての実験では、スタティックミキサーを用いることによって、同一の原料油とメタノールの比率および触媒量で比較した場合、機械的攪拌に比べてBDFの収率が向上するという、コーン油と同様な効果が得られることが明らかとなった。次に、ヤトロファ油とメタノールの酸触媒存在下でのエステル化反応に及ぼす、混合法の影響についてであるが、9.3mgKOH/1g oilであったヤトロファ油の酸化値を目標値である2 mgKOH/1g oilにまで引き下げるための条件として、反応温度を60°Cで一定とした場合、機械的攪拌の場合には、メタノールとヤトロファ油のモル比が0.9:1、硫酸の添加量が1.25%(重量比)であったのに対して、エマルジョン混合法の場合には、メタノールとヤトロファ油のモル比が0.8:1、硫酸の添加量が1%(重量比)であった。この結果から、酸化値の高い植物油の前処理としてのエステル化反応の促進にも、エマルジョン混合法は有効であることが実証された。バイオディーゼル(BDF)は、植物油や廃食油とメタノールを触媒存在下でエステル交換反応させることによって生成される。平成25年度は、エステル交換反応の触媒として固体触媒を用いた時の、スタティックミキサーの効果を調べた。固体触媒としては、活性炭と酵素触媒を用いたが、後者のほうが触媒としての活性が高く、高いBDF収率と、大きな反応速度定数が得られることがわかった。固体触媒を用いる場合、バッチ反応器は利用できないため、最初に、バッチ反応器と循環カラム反応器での反応の様子を比較検討した。その結果、バッチ反応器のほうが、反応時間中、メタノールの微粒化状態を維持できるために、循環カラム反応器よりも、大幅に反応が促進されることが明らかとなった。従来の機械的撹拌とスタティックミキサーを比較するために、循環カラム反応器を用いて実験を行ったところ、スタティックミキサーのほうが、反応が促進され、この促進効果は、酵素触媒を用いたほうがより顕著となることがわかった。このことから、活性の高い触媒のほうが、よりスタティックミキサーの効果を引き出せることが示された。一方で、大型連続式反応器を用いて実験を行ったところ、活性の低い活性炭を使った場合でも、小型バッチ反応器よりも高いBDF収率が得られ、スタティックミキサーの効果がより顕著となることが明らかとなった。以上、本研究の成果をまとめると、触媒の種類によらずに、スタティックミキサーは、機械的撹拌に比べて、BDF製造のエステル交換反応を促進する効果があることが示された。本研究では、スタティックミキサーを用いて油中にメタノールを微粒子化させ均一に分散しエマルジョン化することで反応表面積を増加させ反応促進を図り、少ない原料、室温下でのバイオディーゼル(BDF)生成反応をめざし、通常の機械撹拌と比較することで反応促進効果を明らかにした。アルカリ触媒を用いたコーン油とメタノールのエステル交換反応によって実験を行った。BDF成分である脂肪酸メチルエステル(FAME)収率ついては、スタティックミキサーによる混合では反応初期からFAME収率は高くなり、時間が経過すると機械撹拌と同程度のFAME収率が得られた。FAME収率が最も高くなったのはいずれの混合法でもメタノール4.3 mol、水酸化カリウム1.8 wt %であった。

スタティックミキサーのザウター平均粒径は、反応初期の約9割が5 μm以下で機械撹拌の1/5程度、反応表面積は約5倍であることが分かった。機械撹拌での反応速度は反応初期に拡散律速、その後反応律速によって支配されて平衡状態に近づくが、スタティックミキサーによる混合では反応表面積が増大したことから拡散律速の影響は少なく、反応初期から反応律速過程によって支配されていると考えられる。反応速度解析を行った結果より、反応律速過程においてスタティックミキサーによる混合は機械撹拌と比較すると、反応速度定数は約1.5倍となり、スタティックミキサーによって反応が促進されたことが明らかになった。また、スタティックミキサーによる混合ではFAME収率は15分ほどで高く安定した値を取り、この時の速度定数は反応律速過程の反応速度定数の1/101/100程度の値を取っていたことから平衡状態であることが確認され、さらに機械撹拌よりも早く平衡状態に達していた。このことから、従来の回分操作から連続操作への応用により、生成時間・生成量の増加が期待できる。本研究は、原料油中にメタノールをエマルジョン化して混合させ、従来の機械的攪拌混合法と比べて、原料油中にメタノールをより均一に分散させ、同時に反応表面積の大幅な増大を図ることによって、飛躍的な反応促進を実現し、その結果として、従来技術が持つ問題点の解決を図ることを目的としており、平成23年度の研究成果によって、エマルジョン混合法がコーン油とメタノールの反応促進に有効であることが実証され、平成24年度の研究成果によって、エマルジョン混合法が廃食油とメタノールの反応促進にも有効であり、ヤトロファ油の酸化値を下げるための前処理としてのメタノールとの反応にも有効であることが実証されたため。本研究は、植物油中にメタノールをエマルジョン化して混合させ、従来の機械的攪拌混合法と比べて、植物油中にメタノールをより均一に分散させ、同時に反応表面積の大幅な増大を図ることによって、飛躍的な反応促進を実現し、その結果として従来技術が持つ問題点の解決を図ることを目的としており、平成23年度の研究成果によって、エマルジョン化のメリットが実証されたため。平成25年度は、固体触媒を用いた原料油とメタノールのエステル交換反応に及ぼすエマルジョン混合法の効果を明らかにして、エマルジョン混合法の適用拡大を図ることを目的とする。平成23年度は、原料油としてコーン油を用いて実験を行ったことから、平成24年度は、わが国で実用化されている廃食油を用いて平成23年度と同様な実験を行い、コーン油との比較検討を行う。また、東南アジア諸国で非食用油として注目されているヤトロファ油の原料油としての利用を検討する。特に、ヤトロファ油については、酸化しやすく、予め酸化値を下げる前処理が必要となることから、ヤトロファ油とエタノールを酸触媒存在下でエステル化反応を行い、酸化値を下げる反応に着目して、エマルジョン混合をこの反応に適用した場合の効果についても調べる。該当なし。平成23年度に必要な実験設備は整備したため、平成24年度の研究費は主として消耗品の購入に使用する。
領家変成帯の上昇過程-塑性変形から脆性変形移行期の年代測定

領家変成帯の上昇削剥史(Denudation history)を明らかにするために、地質調査で珪線石帯や珪線石カリ長石帯の変成岩に産出する花崗岩質細脈を変形脈と非変形脈に区別し,CHIME法でその形成年代を測定した。主な成果は以下の通りである。(1)長野県駒ヶ根地域、愛知県富山・設楽地域、三重県青山地域、山口県柳井地域の花崗岩質細脈の地質調査を実施し、各地域に褶曲やブーディン構造を呈する変形脈とシャープな境界を呈する非変形脈が産出していることを明らかにした。同じ露頭に変形脈と非変形脈が存在する場合は、後者が前者を切っていることを確認し,変形脈は変成岩が塑性変形条件下にあるときに、非変形脈は脆性変形条件下まで上昇した後に貫入したものであることを示した。(2)花崗岩質脈の主要成分と15微量成分をビード方式でXRF分析できるようにした。また、CHIME年代測定専用EPMAを改良して,約5千万年のモナザイトの高精度年代測定ができるようにした。(3)変形脈の年代は駒ケ根地域と富山・設楽地域が95-90Ma、青山地域が91Ma,柳井地域が95-89Maである。非変形脈は85Ma77Maの年代幅を示すが,各地域の最古の非変形脈の年代は84±2Maである。(4)85Maの非変形脈から珪線石-カリ長石-石英やスピネル-珪線石を見いだし,脆性変形条件に上昇してから上部角閃岩相を超える変成作用があったことを実証した。その母岩は、珪線石-カリ長石-石英-菫青石-黒雲母共生を呈するミグマタイトであり、約80Maの自形マントルに囲まれた100Maの自形モナザイトを含む。(5)駒ヶ根地域か柳井地域までの領家変成帯は,約100Maの広域変成の後、90-85Maの短期間で塑性変形の深部から脆性変形の浅部まで一様に上昇し、約80Maに静的に泥質岩原片麻岩が部分溶融するような高温変成作用(再昇温)を被った。領家変成帯の上昇削剥(denudation)史を明らかにするために、地質調査で珪線石帯や珪線石カリ長石帯の変成岩に産出する幅数cm数十cmの花崗岩質細脈を変形脈と非変形脈に区別し,CHIME年代測定法でそのモナザイト年代(脈形成年代)を測定した。(1)長野県駒ヶ根地域、愛知県富山・設楽地域、三重県青山地域、山口県柳井地域の花崗岩質細脈の地質調査を実施し、それぞれの地域において,褶曲やブーディン構造を呈する変形脈とシャープな境界を呈する非変形脈が産出することを明らかにした。同じ露頭に変形脈と非変形脈の両方が存在する場合には、後者が前者を切っており,変形脈は変成岩が塑性変形条件下にあるときに貫入したものであり、非変形脈は脆性変形条件下まで上昇した後に貫入したものであることを確認した。(3)CHIME

年代測定専用電子線マイクロアナライザをオーバーホールして,約6千万年まえまでのモナザイトの高精度年代測定ができるようにした。(4)平成16年度に測定した変形脈のモナザイトのCHIME年代は,長野県駒ケ根地域と愛知県富山地域が92-90Ma、三重県青山地域が91Ma,山口県柳井地域が95-89Maであった。非変形脈は85Ma77Maの年代幅を示すが,各地域の最古の非変形脈のCHIMEモナザイト年代は84±2Maで一致することが判明した。領家変成帯は,長野県駒ヶ根地域から山口県柳井地域までの広範囲にわたって,90-85Maの短期間で塑性変形の深部から脆性変形の浅部まで,一様に上昇削剥(denudation)した可能性が高くなった。領家変成帯の上昇削剥史(denudation history)解明においては、塑性変形から脆性変形に移行した時期を決定することが重要となる。珪線石帯や珪線石カリ長石帯の変成岩に産出する幅数cm数十cmの花崗岩質脈を塑性変形脈と非変形脈に区別し,CHIME年代測定法でその年代を測定した。主な成果は以下の通りである。(1)平成16年度に採集した花崗岩脈の年代測定を継続し、塑性変形脈の年代は,長野県駒ケ根地域と愛知県富山地域が95-90Ma、三重県青山地域が91Ma,山口県柳井地域が95-89Maであることを明らかにした。非変形脈は85Ma77Maの年代幅を示すが,各地域の最古の非変形脈のCHIMEモナザイト年代は84±2Maで一致することを確認した。(2)花崗岩脈中の石英は高温で生じたチェス盤タイプの亜粒界を示し、その密度は末期貫入花崗岩(77Ma)の石英に等しい。これから,領家変成帯は花崗岩脈が塑性変形できないような浅所に上昇してから静的に再昇温した可能性が示唆された。(3)駒ヶ根地域と青山地域の地質を再調査して、85Maの非変形脈から珪線石-カリ長石-石英やスピネル-珪線石を見いだし、85Ma以降に上部角閃岩相を超えたことを実証した。(4)花崗岩脈が上部角閃岩相を超える変成作用を受けている地域の母岩は、珪線石-カリ長石-石英-菫青石-黒雲母共生を呈するミグマタイトであり、約100Maの自形モナザイトに約80Maの自形モナザイトが2次成長している。(5)領家変成帯は,長野県駒ヶ根地域から山口県柳井地域までの広範囲にわたって、90-85Maの短期間で塑性変形の深部から脆性変形の浅部まで一様に上昇削剥したこと、上昇後に静的に泥質岩原片麻岩が部分溶融するような高温変成作用(再昇温)を被ったことが明らかになった。
振動励起によって誘起される金属クラスター反応

ナトリウムクラスターイオン、Na_n^+、と希ガス原子との衝突過程について研究した。クラスターイオンのサイズを選別し、そのクラスターイオンの衝突エネルギーを制御しながら希ガス原子を衝突させ、絶対反応断面積および生成イオンの分布を測定した。その結果、Na_n^+では価電子が非局在化しているために、衝突によるクラスター構造の変形によって反応の選択性が大きく変化することが分かった。特に、電子的に閉殻構造であるNa_9^+の衝突反応では、Na原子およびNa_2の解離が観測されたが、衝突エネルギーの増加にともなってNaの解離が抑制された。これは衝突励起による変形によって価電子の対相互作用が強められるためであると考えられる。また、Na_7^+、Na_5^+などの電子的に開殻構造である奇数サイズのクラスターイオンでは衝突エネルギーに関係なく常にNa_2の解離のみが観測された。一方、Na_8^+などの偶数サイズのクラスターイオンNa_n^+ではNaの解離のみが観測された。これらの選択的な解離もまた価電子の対相互作用によるものであると考えられる。次にNa_n^+とN_2O、O_2などの気体分子との衝突反応について検討した。その結果、Na_n^+が衝突解離する過程に加えて、Na_n^+にO原子が付加しNa_nO^+、Na_nO_2が生成する酸化反応過程が観測された。衝突エネルギーの増加に伴い酸化反応の過程は抑制された。酸化反応の過程はNa_n^+から気体分子への電子移動による銛打機構によって誘起され、衝突解離の過程は希ガス衝突の場合と同様の機構で進行すると考えられる。現在のところ、加熱蒸発法によって遷移金属など高沸点元素のクラスターを生成する装置を開発している。
ゲノム情報を基盤とした褐藻レクチンの網羅的探索

前年度、オキナワモズクゲノム配列中に藍藻由来高マンノース型(HM)糖鎖特異的レクチンMVLと高い相同性を示すレクチン様タンパク質遺伝子を見出し、その活性組換え体rCoMVLの調製に成功した。今年度はまず、蛍光標識HM糖鎖を用い、遠心限外ろ過-HPLC法によりrCoMVLと同糖鎖との結合を調べた。その結果、rCoMVL-糖鎖間の結合を認めなかった。その要因として、糖鎖の還元末端GlcNAcが蛍光標識(ピリジルアミノ化)により開環していることが考えられた。そこで、rCoMVLが有するTrp由来蛍光スペクトルを測定し、無標識HM糖鎖とrCoMVL混合後の同蛍光強度の減退を指標にレクチン-糖鎖間の結合を調べた。その結果、添加糖鎖濃度依存的に蛍光強度が減少したことから、rCoMVLは還元末端GlcNAcの環状構造が保持されたHM糖鎖と結合することが示唆された。次に、褐藻藻体からのレクチン獲得方法を検討した。一般にレクチンは、結合糖化合物をリガンドとしたアフィニティークロマトグラフィー(AC)により精製されるが、糖鎖に対して高い親和性を示す藻類レクチンは、リガンド結合後の溶出が極めて困難で、ACによる精製は不適である。褐藻レクチンも高親和性である可能性を考え、藍藻由来高親和性レクチンOAAをモデルに、ACにおける溶出条件、特に加温の影響について検討した。その結果、リガンド固定化カラムに結合したOAAの溶出量が溶出温度依存的に増加することを見出した。さらに、高親和性レクチンを含む緑藻・紅藻それぞれ1種由来抽出液を対象に、ACにおいて加温によるレクチン溶出を試みたところ、両種とも60°C下1 M Man含有溶媒による溶出でレクチンが得られた。加温およびリガンド構成単糖添加による溶出を行うことで、ACにより高親和性レクチンの精製可能であることが示唆され、褐藻レクチン単離への応用が期待される。本研究は、これまでにタンパク質レベル・遺伝子レベルともに単離報告がなかった褐藻由来レクチンの同定および性状解析を目指し、網羅的に褐藻レクチンを単離・同定することを目的としている。すなわち、1TMTシステムを用いた網羅的蛋白質定量解析、2二次元ディファレンスゲル電気泳動解析、3ゲノム情報からの推定レクチン遺伝子探索、および4クロマトグラフィーを用いた分画・精製、の4つの手法を駆使し、褐藻レクチンの多角的・網羅的な探索・同定を試みた。ここで、12によるレクチン探索を試みたものの、明瞭な結果は得られず単離には至らなかったが、一方、前年度において3褐藻ゲノムを対象としたin silicoスクリーニングにより、複数種のレクチン様タンパク質遺伝子配列を抽出するとともに、そのうち1種につき組換え体を調製し、その赤血球凝集活性(レクチン活性)を確認した。すなわち、褐藻由来レクチンの同定ならびにその活性組換え体の調製に初めて成功した。4については今年度において検討を行い、汎用性のある単離方法が見出された。次年度においても継続して行うことを計画している。褐藻レクチンの単離・同定方法について、上記12は、種々検討の結果、実現可能性が低いと判断し、今後は34に注力して研究を進め、これらにより得られたレクチンを対象に、その性状解析を進める予定である。以上、本研究はおおむね順調に進展しているものと考えられる。今年度見出した、アフィニティークロマトグラフィーを用いた高親和性レクチン単離法を適用し、褐藻藻体からのレクチンの単離を行う。これにより得られたレクチン、もしくは先に調製に成功したrCoMVLを用い、腸管吸収モデルとして有用な、小腸様機能を発現する腸管上皮細胞株Caco-2細胞を用いて褐藻レクチンの腸管透過性について解析する。すなわち、トランズウェルの透過性膜上に腸上皮様に分化させたCaco-2細胞を調製し、管腔側にレクチンを添加後、基底膜側へ透過したレクチン量を、別途調製した特異抗体を用いたウエスタンブロットおよびELISA法により検出・定量することで腸管透過性を評価する。さらに、紅藻・緑藻・藍藻由来既知レクチンには、癌細胞に対して増殖抑制作用を示すものや、癌マーカーと特異的に結合するものなどがあることから、各種癌由来培養細胞を細胞バンク等から入手し、これらに対する増殖抑制能およびアポトーシス誘導性等について調べる。糖結合性タンパク質「レクチン」は、様々な生命現象に関与する重要なタンパク質であり、ウイルスからヒトに至る全ての生物が持つと予想される。一方、潜在的なバイオマス資源であり、私たちの食卓にも馴染みのある褐藻類においてはレクチンの単離報告は皆無である。本研究では、全ゲノム情報が公開されているオキナワモズク、シオミドロおよびマコンブの褐藻3種を対象にin silicoスクリーニングを行い、褐藻レクチンの単離・同定を試みた。まず、上記褐藻3種のゲノムデータベースを対象に、動物、植物、藻類、真菌および原核生物由来レクチンのアミノ酸配列を問い合わせ配列として、各種BLAST検索(E値カットオフ:0.001)に供し、レクチン様タンパク質遺伝子を探索した。その結果、各褐藻種につき、複数種の候補遺伝子が検出された。

特に、糖タンパク質の品質管理に関与するcalnexin、calreticulinおよびM-type lectinと高い相同性を示す遺伝子が3種に共通して見出され、同様の機構が褐藻類にも備わっていることが示唆された。他方、藍藻Microcystisviridis由来レクチンMVLと相同性を示すレクチン様タンパク質遺伝子がオキナワモズクゲノムでのみみられた。興味深いことに、同遺伝子はイントロン構造を有さず、また藍藻由来のものと高い配列類似性(92%)を示すことから、遺伝子の水平伝播により獲得されたものと推察された。同遺伝子につき、常法に従い、大腸菌発現系を用いた組換え体調製を行ったところ、収量は培養液100 mLあたり17.5 mgと比較的高収量で得られた。同組換え体につき、赤血球凝集活性試験に供した結果、同組換え体は強い凝集活性(レクチン活性)を示すことが見出され、さらにその糖阻止プロファイルはMVLのものと同様の傾向を示した。本研究は、これまでにタンパク質レベル・遺伝子レベルともに単離報告がなかった褐藻由来レクチンの同定および性状解析を目指し、本年度は網羅的に褐藻レクチンを単離・同定することを目的とした。すなわち、1TMTシステムを用いた網羅的蛋白質定量解析、2二次元ディファレンスゲル電気泳動解析、3ゲノム情報からの推定レクチン遺伝子探索、および4クロマトグラフィーを用いた分画・精製、の4つの手法を駆使し、褐藻レクチンの多角的・網羅的な探索・同定を試みた。12によるレクチン探索を試みたところ単離には至らなかったが、一方、3褐藻ゲノムを対象としたin silicoスクリーニングにより、複数種のレクチン様タンパク質遺伝子配列を抽出するとともに、そのうち1種につき組換え体を調製し、その赤血球凝集活性(レクチン活性)を確認した。すなわち、褐藻由来レクチンの同定ならびにその活性組換え体の調製に初めて成功した。4については十分な検討には至っていないものの、次年度も継続して行うことを計画している。以上、本研究はおおむね順調に進展しているものと考えられる。前年度、オキナワモズクゲノム配列中に藍藻由来高マンノース型(HM)糖鎖特異的レクチンMVLと高い相同性を示すレクチン様タンパク質遺伝子を見出し、その活性組換え体rCoMVLの調製に成功した。今年度はまず、蛍光標識HM糖鎖を用い、遠心限外ろ過-HPLC法によりrCoMVLと同糖鎖との結合を調べた。その結果、rCoMVL-糖鎖間の結合を認めなかった。その要因として、糖鎖の還元末端GlcNAcが蛍光標識(ピリジルアミノ化)により開環していることが考えられた。そこで、rCoMVLが有するTrp由来蛍光スペクトルを測定し、無標識HM糖鎖とrCoMVL混合後の同蛍光強度の減退を指標にレクチン-糖鎖間の結合を調べた。その結果、添加糖鎖濃度依存的に蛍光強度が減少したことから、rCoMVLは還元末端GlcNAcの環状構造が保持されたHM糖鎖と結合することが示唆された。次に、褐藻藻体からのレクチン獲得方法を検討した。一般にレクチンは、結合糖化合物をリガンドとしたアフィニティークロマトグラフィー(AC)により精製されるが、糖鎖に対して高い親和性を示す藻類レクチンは、リガンド結合後の溶出が極めて困難で、ACによる精製は不適である。褐藻レクチンも高親和性である可能性を考え、藍藻由来高親和性レクチンOAAをモデルに、ACにおける溶出条件、特に加温の影響について検討した。その結果、リガンド固定化カラムに結合したOAAの溶出量が溶出温度依存的に増加することを見出した。
運動による高齢者の転倒防止および健康促進〜生涯スポーツへの発展の可能性

◎低強度の反復負荷トレーニング(パワーリハビリテーション)による筋量(筋厚)の変化低強度の反復負荷トレーニング(パワーリハビリテーション)を行っている高齢者を対象に超音波Bモード法による下肢筋厚(大腿前面、下腿前面・後面)の測定を縦断的に行った。被験者は低強度の反復負荷トレーニング(パワーリハビリテーション)を週2回行っている高齢者4名(男性1名、女性3名:76.5±6.0歳)とし、トレーニング期間は、1名(男性)については24週間、3名(女性)については48週間とした。下肢に対するトレーニングはレッグプレス、レッグエクステンションおよびフレクションで、Borg指数1112の負荷で1日10回を3セット行った。大腿前面(31.4±3.9mm)および下腿後面(54.0±3.0mm)の筋厚は個人差が大きかったのに対し、下腿前面(25.5±16mm)の筋厚は個人差がほとんどみられなかった。一方、大腿前面と下腿後面の筋厚の間には有意な正の相関関係(r=0.96 p<0.05)がみられた。24週間のトレーニングにより男性1名の筋厚は全ての部位において変化がみられなかった(大腿前面:+0.9%、下腿前面:-0.7%、下腿後面:±0.0%)。また、48週間のトレーニングによる女性3名の筋厚も全ての部位において変化がみられなかった(大腿前面:-0.2%、下腿前面:+2.1%、下腿後面:+0.6%)。以上の結果より、低強度の反復負荷トレーニング(パワーリハビリテーション)により筋量の変化はみられないことが示唆された。つまり、低強度の反復負荷トレーニング(パワーリハビリテーション)による筋力およびバランス能力の向上といった身体機能の向上は、生理学的レベルにおいて筋量以外の要因によるものであることが考えられる。平成14年度は主に以下のようなことを行った。(1)過去のデータの再検討(1)高齢者の筋力とバランス能力の関係26名の高齢者(75.5±83才)を対象に下肢の筋力測定およびバランス能力の関係を検討したところ、股関節の屈曲筋力および外転筋力と動的バランス能力の間に関係がみられた。(2)筋力トレーニングによる中高年者のバランス能力の変化21名の中高齢者(53.7±7.2才)を対象に膝伸展トレーニング(週2回、10週間)を負荷し、その前後で筋力およびバランス能力の測定を行ったところ、最大挙上重量の増加とともにバランス能力が向上した。一方、筋量に変化はみられなかった。(2)パワーリハビリテーション研究会に参加(1)パワーリハビリテーションとは?虚弱な高齢者の行動変容を目的としたマシントレーニングで、筋力増加を目的とした筋力トレーニングとは異なる。(2)パワーリハビリテーションの効果全身にわたる低負荷(Borgの主観的運動強度11)トレーニング(週12回、23ヶ月)により、筋力、バランス能力が向上する。(3)14年度の研究の考察中高年者を対象とした筋力トレーニングにおいて、筋力は増加したが、筋量は増加しなかった。さらに低負荷で行うパワーリハビリテーションにおいて筋量の増加が起こるとは考えがたい。筋力増加は神経系の適応によるものであると考えられ、この適応によりバランス能力が向上した可能性が示唆される。1.平成14年度の考察中高年者を対象とした筋力トレーニングにおいて、筋力は増加したが、筋量は増加しなかった。2.平成15年度以降の目標:パワーリハビリテーションの生理学的効果の検討全身にわたる低負荷トレーニングによる筋力およびバランス能力の向上が、生理学的レベルにおけるどのような変化に起因するものなのかを明らかにする。トレーニング前後に各種体力測定(筋力、開眼片足立ち、ファンクショナルリーチ等)、形態計測(超音波による身体各部の筋厚測定)、および開眼片足立ち時の筋電図解析を行い、各測定値間の関係について検討する。3.平成15年度に行ったこと:パワーリハビリテーションによる筋量の変化についてパワーリハビリテーションを行っている高齢者を対象に超音波Bモード法による下肢筋厚(大腿前面・後面・下腿前面・後面)の測定を開始した。現在、4名の高齢者(男性1名、女性3名)について縦断的な測定を行っている。

24週間のトレーニングにより男性1名の筋厚は全ての部位において変化がみられなかった(大腿前面:+0.9%、下腿前面:-0.7%、下腿後面:±0.0%)。また、48週間のトレーニングによる女性3名の筋厚も全ての部位において変化がみられなかった(大腿前面:-0.2%、下腿前面:+2.1%、下腿後面:+0.6%)。以上の結果より、低強度の反復負荷トレーニング(パワーリハビリテーション)により筋量の変化はみられないことが示唆された。つまり、低強度の反復負荷トレーニング(パワーリハビリテーション)による筋力およびバランス能力の向上といった身体機能の向上は、生理学的レベルにおいて筋量以外の要因によるものであることが考えられる。
Aurora-B による多能性幹細胞の分化制御機構の解明と再生医療への応用

多能性幹細胞は再生医療への応用が期待されているが、細胞分化や初期化機構の全容は未だ明らかにされておらず、これら機構の解明は多能性幹細胞を用いた再生医療の実現に必要不可欠である。申請者は、細胞分裂に重要な役割を果たすAurora-Bキナーゼ活性が未分化能維持に重要な役割を果たすことを発見した。そこで、本研究では「Aurora-Bキナーゼ活性による多能性幹細胞の未分化維持機構の解明とその機構に基づいた初期化や分化誘導への臨床応用を模索する」ことを目的とする。本研究成果は、その機構を応用した初期化効率の改善や効率的な分化誘導などの技術革新に繋がり、臨床へのフィードバックが期待される多能性幹細胞は再生医療への応用が期待されているが、細胞分化や初期化機構の全容は未だ明らかにされておらず、これら機構の解明は多能性幹細胞を用いた再生医療の実現に必要不可欠である。本研究成果は、その機構を応用した初期化効率の改善や効率的な分化誘導などの技術革新に繋がり、臨床へのフィードバックが期待される
CXCR4陽性マクロファージは皮膚損傷後の瘢痕を抑制するか

申請者らは以前よりマウス胎仔の無瘢痕性創傷治癒のメカニズムを探るべく研究を行ってきたが、その過程で、再生が可能な胎生13日目の創部真皮皮下浅層においてCXCR4遺伝子の発現が高いことを見出した。免疫染色を行ったところ、実際に胎生13日目の創部真皮直下に集積するマクロファージがCXCR4を高発現し、胎生17日目の創部ではこの発現がほとんど認められないことが明らかとなった。。さらに、創部からRNAを抽出してRT-PCRを行い、胎生13日目の創部でCXCR4が高発現していることを確認した。CXCR4のリガンドであるSDF-1/CXCL12の免疫染色を行ったところ、こちらは創傷部位深層に存在するマクロファージに強い発現を認めることが分かった。マウスでは胎生中期以前(胎生13日目まで)は皮膚損傷後に瘢痕を残さず再生することが示されているが、同時期に限ってCXCR4陽性マクロファージが創部へ集積することから、本細胞が皮膚の再生に深く関与することが考えられる。現在、マクロファージ特異的にCXCR4をノックアウトするモデル(Csf1r-Cre+CXCR4-floxマウス)で検証実験を進めている。これまでの実験から、胎生13日目のマウス皮膚に存在するマクロファージと胎生15日目のマクロファージの遺伝子発現を網羅的に解析し、その遺伝子発現が大規模に変化していることを見出している。FACSによる解析でも、2群は異なる細胞集団として展開され、卵黄嚢由来のマクロファージが特別な表面抗原を発現し機能が異なる可能性を久している。胎生中期以前の皮膚損傷部位にCXCR4陽性細胞が集積するという、本研究開始当初より観察されていた現象は再現性を持って確認されており、その意義についての研究を順次進めている。コンディショナルノックアウトマウスの胎仔創傷治癒モデルを用いた機能解析の準備を進めている。マウス交配の問題等で当初の予定よりやや遅れているが、技術的に解決困難な問題はなく、今年度中には有意な結果が出せる見込みである。昨年度に遂行しきれなかった研究課題について引き続き取り組むとともに、本年度予定していた研究課題にも取り組む予定である。研究体制や実験の技術面で大きな問題なく経過しており、当初予定通りの計画で進行させることができると考えている。。本研究はマウス生体を用いた実験を主体として進められており、その交配や出産状況によって進行速度が左右される性質を持つ。そのため次年度使用額が若干発生したものの、ほぼ予定通り進んでおり、当初計画通りの計画で助成金を使用する計画に変わりはない。
「寛容」と先例：近世・近代のタブリーズにおけるアルメニア教徒とムスリム社会

本研究は、イラン北西地方の中心都市タブリーズ市に注目して、多数派ムスリム住民と少数派のアルメニア教徒との共存関係の実態を明らかにする。アルメニア教徒については国際商業民としての活躍に注目が集まっているが、たとえば多数派ムスリム住民との共存の実態に関しては、十分に研究されていない。そこで、本研究は、中世から近代まで時間を広く取り、アルメニア教徒が得てきた恩恵・特権の継続と変化を分析し、最終的には西アジア都市における宗教的多元性・共存の実態を理解する重要な学術的貢献を目指す。
レトロウイルスによる発癌機構の研究

1.内臓腫瘍をもつニワトリから分離されたウイルスの解析。腎腫瘍を含め計19例の腫瘍組織について検討した結果、2例から培養ニワトリ線維芽細胞をトランスフォームするウイルスの分離に成功した。腎芽細胞腫から分離したNK24ウイルスは骨肉腫,線維肉腫及び腎芽細胞腫を誘発することを明らかにすると共に、ウイルスゲノムを分子クローニングし、癌遺伝子の構造を明らかにした結果、fos遺伝子とホモロジーを有することがわかった。このウイルス癌遺伝子の全構造を決定すると共に、対応する細胞癌遺伝子を分子クローニングし、ヒト及びマウスのfos遺伝子との構造上の差異を明らかにした。又、この癌遺伝子産物として110K蛋白を同定した。この蛋白は細胞蛋白p39と結合しているが、それらの機能を明らかにするためp39の精製及びその遺伝子のクローニングを試みる。もう一つのウイルスについては解析中である。2.細胞癌化に伴うイノシトール燐脂質代謝。erbβ遺伝子で癌化させた細胞でもイノシトール燐脂質の代謝が活性化されていることを明らかにしたが、erbβ遺伝子産物自体にそれらの活性が附随するものではなく、細胞側の酵素係を活性化することによるものであることを示唆した。活性化された諸酵素は正常細胞中の酵素とは生化学的性質を異にすることから、それら活性化された酵素の精製及び遺伝子のクローニングを今後試みる。3.癌遺伝子の構造と機能及び細胞特異性の解析。c-src遺伝子が発癌力をもつために必要な構造変化、myc遺伝子の癌化の標的細胞の細胞特異性とその構造について解析を行った。また、細胞のsrc遺伝子による癌化に伴う細胞のmyc関連遺伝子の発現について解析した結果、新しいmyc関連遺伝子の存在を示唆した。4.ヒト成人T細胞白血病ウイルスのpX領域のつくる蛋白について検討し、ウイルスの遺伝子及び細胞のある種の遺伝子の転写を促進する機能及びウイルスの発現調節に関わることを示した。
温熱刺激による骨格筋肥大の分子機構解明と高齢者筋力トレーニングへの応用

温熱刺激による骨格筋肥大の促進、筋萎縮の軽減および萎縮からの回復促進が確認されているが、そのメカニズムは明らかでない。本研究では実験動物ならびに培養骨格筋細胞を対象として、温熱負荷による骨格筋の応答を検討した。その結果、温熱刺激によって引き起こされる骨格筋肥大には、転写因子の一つであるNF-κBの活性抑制が寄与していることが示唆された。骨格筋に温熱刺激を負荷することで筋が肥大し、筋力低下の予防や筋力増強効果が期待できると考えられる。安全かつ効率的な筋力トレーニング方法として、温熱刺激を活用した温熱負荷トレーニングが提案されている。これまで、温熱刺激により筋肥大の促進、筋萎縮の軽減および萎縮からの回復促進が確認されている。したがって、温熱刺激を与えることは、高齢者の筋力低下の予防や筋力増強につながると考えられるが、温熱刺激がどのようなメカニズムで筋肥大を引き起こすか未だ明らかでない。そこで本研究では、(1)温熱刺激によるNF-κBの活性およびその活性に関与するサイトカイン(IL-1β、IL-6、TNFα)の発現、(2)温熱刺激による骨格筋肥大におけるサイトカインの関与を明らかにし、ヒトへの応用を目指すことを目的とする。本研究は3年計画で実施され、本年度はその1年目に当たる。本実験を実施するに当たり必要な設備・備品は現有のものを使用している。本年度の検討項目は、温熱刺激による骨格筋肥大とNF・κBおよびNF・κBに関連するサイトカインの発現とする。実験にはWistar系雄性ラット(生後7週齢)を用いて、温熱刺激により骨格筋肥大が促進するか検討し、41°Cの温熱環境に60分間曝露することで筋肥大が引き起こされた。また、温熱負荷したヒラメ筋では活性化NF-κBの減少が認められた。さらに温熱負荷した筋では、筋衛星細胞の一過性の活性化が認められた。以上より、温熱負荷によって引き起こされる骨格筋肥大には、NF-κBの活性抑制と筋衛星細胞の活性化が関与している可能性が示唆された。これまで、温熱刺激により筋肥天の促進、筋萎縮の軽減および萎縮からの回復促進が確認されている。本研究は3年計画で実施され、本年度はその2年目に当たる。本年度の検討項目は、温熱刺激による骨格筋肥大とNF-κBおよびNF-κBに関連するサイトカインの発現とした。実験にはWistar系雄性ラット(生後7週齢)および培養骨格筋細胞C2C12(マウス)を用いた。ラットを用いた実験では、温熱刺激により骨格筋肥大が促進するか検討し、41°Cの温熱環境に60分間曝露することで筋肥大が引き起こされた。また、培養骨格筋細胞の実験において、温熱刺激による筋タンパク増量効果が確認された。そこで本研究では、(1)温熱刺激によるNF-κBおの活性およびその活性に関与するサイトカインの発現、(2)温熱刺激による骨格筋肥大におけるサイトカインの関与を明らかにし、ヒトへの応用を目指すことを目的とした.本研究は3年計画で実施され、本年度はその3年目の最終年度に当たる。これまでの検討により、温熱負荷によって引き起こされる骨格

筋肥大は、高齢マウスでも認められること、NF-κBの活性抑制と筋衛星細胞の活性化が関与していることが示唆されたものの、その分子機構は明らかでない.そこで本鞭は、温熱刺激による骨格筋細胞の肥大におけるNF-κBおよびNF-κBシグナルに関連する因子を明らかにし、温熱刺激による骨格筋肥大の分子機序を明らかにすることとした。実験にはマウス培養骨格筋細胞C2C12を用いた.その結果、培養骨格筋細胞に対する温熱刺激(41°C、60分間)による筋タンパク増量効果が確認された。さらに、温熱負荷した培養骨格筋細胞ではNF-κBシグナルの抑制が認められた.また、NF-κB阻害薬を用いた検討により、NF-κBシグナルの抑制による筋タンパク増量効果が確認された.以上の結果から、温熱刺激による筋タンパク量の増加には、NF-κBシグナルの抑制が寄与していることが示唆された。
抗体変異体バーチャルライブラリの構築と機械学習を用いたスクリーニング系の確立

初年度は、抗体の「安定性」と「柔軟性」に着目して研究を推進した。手法としては、「分子シミュレーション」「pebble game解析」「物理化学測定」を用いた。また、設計した抗体の抗原候補となるウイルスが持つ蛋白質について、「系統樹解析」と「X線結晶構造解析」を行った。以下の5つの成果を得た。(1)コンピュータを用いた設計によって、13000以上の変異体を含む、バーチャルリブラリを作成した。その中に、熱安定性が向上している変異体が存在することを実験的に確認した。(2)それらの抗体は凝集性も改善されていたうえに、懸念していた親和性への影響も回避できていた。(3)熱安定な抗体と不安定な抗体のアミノ酸配列を比較することで、熱安定性向上のための変異を同定し、分子シミュレーションを用いることで、その安定化要因を明らかにすることができた。(4)コンピュータを用いて、大規模な抗体CDR-H3領域の柔軟性の評価を行なった。親和性成熟前後で、立体構造の柔軟性の変化が常に伴うとは限らないことを明らかにした。(5)麻疹ウイルス膜融合蛋白質の立体構造を解明した。ウイルス膜融合蛋白質と阻害剤が結合した状態を原子レベルの分解能で可視化することに成功した。コンピュータ上で13,000を超える変異体を作成することができた。スコア上位10個の抗体の熱安定性を実際に測定したところ、その半数近くで、設計通りに、変性温度の上昇が見られた。コンピュータを用いた分子設計により、抗体の安定性の向上が可能であることを示すことができた。また、大規模な抗体CDR-H3領域の柔軟性の評価を行うことで、親和性成熟前後での熱力学パラメータ変化に関する知見を得ることができた。(1)ターゲットとする抗体を追加する(2)設計した抗体のX線結晶構造解析を実施する。(3)より予測精度を上げるため、機械学習を取り入れたスクリーニング手法の開発に取り組む。(4)添加剤を加えた時の抗体の物性への影響も解析する。(5)抗体の親和性の設計も視野に入れる。
上皮組織のミニマルな多細胞ユニットの力学制御メカニズムの解明

上皮細胞が隙間なく接着した細胞層である上皮組織は、多細胞生物の生命活動に不可欠であり、上皮組織の機能解明は生物学の重要な課題である。上皮組織は、細胞同士が互いに力を及ぼし合うことで、細胞間接着を維持しながら、動的に互いの位置関係を変化させ、生物学的機能を果たす。そのため、上皮組織の機能の理解のためには、上皮組織の動態を支配する、細胞間の力学機構を解明することが不可欠である。本研究では、上皮組織を構成するミニマルな多細胞ユニットである、3細胞で上皮構造を維持できる実験系を確立する。そして、この系を用いて、細胞間の力学が各細胞の状態を介した相互作用により、どのように制御されるかを定量的に解明する。
生体膜類似構造を持つMPCの人工股関節への応用のための基礎的検討

我々は人土関節の弛みを抑制する試みとして、ポリエチレンライナー表面を生体膜類似構造を有する生体材料、2-methacryloyloxyethyl phoshorylcholine (MPC)ポリマーで被覆処理することを考え、以下に示す基礎検討を行った。(1)MPCポリマー処理がライナーの摩耗に与える影響1)ポリエチレン表面をMPCで被覆、摩擦係数を測定した結果、未処理群の約1/5に減少した。2)単軸運動の摩擦試験を行い、トルクを経時的に観察したところ、MPC処理群では開始直後より低い値を保ち、100万サイクルにおいても対照群の1/6以下であった。また、他の荷重方向に一致したライナーの陥凹がみられ摩耗粉が発生していたのに対し、MPC処理群では100万サイクル終了時にもライナーの形状に変化はなく摩耗粉も発生していなかった。蛍光物質で標識したポリエチレン微粒子をMPCで被覆しJ774.1細胞培養系に暴露した。蛍光顕微鏡にて観察したところ、未処理群ではマクロファージが貧食した多数の微粒子が観察できたのに対し、処理群では観察できなかった。さらに、培養上清中の骨吸収性サイトカイン濃度を測定した結果、MPC処理群では未処理群と比較して有意に低値であった。以上の研究成果により、(1)少なくとも短期間の摩擦試験では、MPC処理がライナーの摩耗を著減させること、(2)MPC particleはマクロファージに貧食されないため、生体内で脱落して摩耗粉となったとしても骨吸収を誘導する可能性が低いこと、が示された。今後の研究で、MPCポリマー処理がライナーの摩耗を低減して長期の力学的負荷に耐えられること、MPC微小粉が骨吸収を誘導しないことが明らかとなれば、人工股関節の弛みの予防のための突破口となり、臨床応用の際には人工関節の長期成績の飛躍的な向上が十分期待できる。【MPCのコーティングによるポリエチレンライナーの摩耗に与える影響】科学技術庁金属材料技術研究所の股関節シュミレーターを用い、摩耗試験を行った。ライナーは径48mmのポリエチレンライナーを、金属骨頭は径26mmのコバルトクロム合金製のものを使用した。ライナー表面の2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(以下、MPC)コーティングの有無二群に分け、摩耗試験を行った。シュミレーターの設定は毎秒1回の歩行周期に約180kgfと300kgfの2つのピークをもつ荷重波形と、スウィング角度±25°の歩行条件にて、約500万サイクルの連続試験を行った。1.経時的な摩擦係数の変化摩擦係数は経時的に増加した。2群間で有意な差はみられなかった。2.潤滑液の分析MPCコーティング群で200万サイクル前後において、MPCの潤滑液中への溶出が示唆された。3.摩耗量の計測試験終了後に三次元解析装置を使用しライナーの摩耗量を計測した。摩耗は荷重軸に一致した方向に起きており、二群間で有意差はみられなかった。4.今後の予定MPCのコーティング方法等を改善し、4月より再度摩耗試験を行う予定である。【MPCの骨吸収に与える影響】ポリスチレン微粒子を用い、弛緩人工関節周囲の骨吸収モデルの確立を行った。J774.1細胞(マウスマクロファージ細胞株)をポリスチレン微粒子に暴露し、培養上清を採取した。1.培養上清中のPGE2および骨吸収サイトカイン(TNF-α、IL-1α、IL-6α)の測定ポリスチレンの濃度依存性にサイトカインの産生がみられた。曝露濃度0.5mg/mlにより、骨吸収活性を引き起こすに十分なサイトカインの産生がみられた。

2.培養上清による骨吸収能の測定骨芽細胞と骨髄細胞の共存培養系において測定した。骨吸収促進作用はみられたが、曝露濃度との相関はみられなかった。3.今後の予定in vitroにおける、弛緩人工関節周囲の骨吸収モデルの確立に成功した。現在、ポリスチレン微粒子へのMPCコーティングの方法を検討中である。これができた場合、確立した骨吸収モデルにおいて、MPCコーティングの影響を測定する予定である。我々は人口関節の弛みを抑制する試みとして、ポリエチレンライナー表面を生態膜類似構造を有する生体材料、2-methacryloyloxyethy1 phoshorylcholine(MPC)ポリマーで被覆修理することを考え、以下に示す基礎検討を行った。(1)MPCポリマー処理がライナーの摩耗に与える影響1)ポリエチレン表面をMPCで被覆、摩擦係数を測定した結果、未処理群の約1/5に減少した。2)単軸運動の摩擦試験を行い、トルクを経時的に観察したところ、MPC処理群では開始直後より低い値を保ち、100万サイクルにおいても対照群の1/6以下であった。また、他の荷重方向に一致したライナーの陥凹がみられ摩耗粉が発生していたのに対し、MPC処理群では100万サイクル終了時にもライナーの形状に変化はなく摩耗粉も発生していなかった。蛍光物質で標識したポリエチレン微粒子をMPCで被覆しJ774.1細胞培養系に暴露した。蛍光顕微鏡にて観察したところ、未処理群ではマクロファージが貪食した多数の微粒子が観察できたのに対し、処理群では観察できなかった。さらに、培養上清中の骨吸収性サイトカイン濃度を測定した結果、MPC処理群では未処理群と比較して有意に低値であった。以上の研究成果により、(1)少なくとも短期間の摩擦試験では、MPC処理がライナーの摩耗を著減させること、(2)MPC particleはマクロファージに貪食されないため、生体内で脱落して摩耗粉となったとしても骨吸収を誘導する可能性が低いこと、が示された。今後の研究で、MPCポリマー処理がライナーの摩耗を低減して長期の力学的負荷に耐えられること、MPC微小粉が骨吸収を誘導しないことが明らかとなれば、人工股関節の弛みの予防のための突破口となり、臨床応用の際には人工関節の長期成績の飛躍的な向上が十分期待できる。