hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胃癌の発生と増殖機構

胃未分化型癌は腺頚部から発生することがヒトにおいて推定されていたが、犬の発癌実験によって証明された。すなわち、印環細胞癌によって胃腺の増殖帯が置換された後に、粘膜固有層に浸潤することを確かめた。ヒト胃癌は腺腫やポリ-プから発生するものは少ないが、多数の胃過形成性ポリ-プを収集すると、その3%内外に腺癌が発生することが明らかになった。また胃潰瘍手術後の残胃に発生する癌も欧米ではすでに問題になっており、腸液の逆流が原因の一つでないかと推測されている。そこで、ラットに十二指腸液が完全に胃に逆流する手術を施すと一年後にはすべての動物で腸液の逆流する胃の部分に腫瘍(癌と腺腫)が発生した。分子生物学的研究としては、KATOーIII胃がん細胞株からKーsamおよびこれと相同性のあるNーsam遺伝子を分離・同定した。これは他の施設でほぼ同時にニワトリから分離されたbFGFreceptorと極めて相同性が高くヒトのbFGFreceptorと考えた。Nーsamの発現は胃癌株MKN1、MKN45などで認められ、bFGFはMKN45で発現していた。従って、MKN45ではbFGFとそのreceptorがオ-トクリ-ン系として働いているとも考えられる。p53遺伝子の欠失についても検索した。胃高分化腺癌11例中8例にp53遺伝子のalle lossを見出だし、低分化型腺癌においても5例中3例にalle lossを認めた。従って胃がんにおけるp53遺伝子のalle lossは、他の悪性腫瘍と同じく、組織型と関係のない共通の遺伝子異常であると考えられた。胃癌・腺腫・dysplasiaにおけるcーerbBー2遺伝子産物を免疫組織化学的に検索した。腺腫ではすべて陰性、dysplasiaではsevere dysplasiaにおいてのみ12.5%陽性であった。腺癌では高分化腺癌が一番陽性率が高く(38.1%)低分化腺癌非充実型(いわゆるスキルスやびまん型癌)ではすべて陰性であった。
マウス体性感覚野を用いた皮質カラム構造の発達メカニズムの解明

26年度が最終年度であるため、記入しない。
定位放射線治療のためのモンテカルロ法による3次元線量分布計算システムに関する研究

モンテカルロ法は、厳密な物理原理に基づいた線量計算を行うことが可能である。このため照射野内の吸収線量を高精度に計算できるだけでなく、照射野外へ散乱する光子、電子による吸収線量も計算でき、標的体積だけではなく周囲の正常な細胞への影響も正しく予測できる。我々は、定位放射線治療のためのモンテカルロ法による3次元吸収線量分布計算システムの開発を目的として、次の研究を行い、その成果を報告した。1定位放射線治療での吸収線量計測法に関する研究定位放射線治療では一般的な放射線治療に比べて小さい、ナロービームと呼ばれる直径数cm以下の照射野を使用するため、エネルギースペクトルが変化することが予想される。このことから、水中での光子および電子のエネルギースペクトルをモンテカルロ法により計算した。その結果、ナロービームでは光子および電子のエネルギースペクトルは、照射や野大きさ、水中での深さにより変化することを明らかにした。さらに水/空気の制限平均質量阻止能比を算出し、エネルギースペクトルの変化による電離箱の吸収線量測定精度を明らかにした。2定位放射線治療のためのモンテカルロ法による3次元吸収線量計算システムの開発臨床研究に応用できるよう計算速度の高速化などについて検討を行い、CT画像情報を利用した定位放射線治療に対応できる任意方向、任意回転角度でのシミュレーションが可能なモンテカルロ法による3次元線量計三システムを開発した。3孤立性肺癌治療を対象とした線量分布の解析具体的な孤立性肺癌の定位放射線治療モデルを作成し、従来の照射法を含めた5照射法、6エネルギーのエックス線について線量分布を計算し、GTV(肉眼的腫瘍体積)、CTV(臨床標的体積)、照射された体積全体についてDVH(Dose volume histogram)を用いて、最適な照射法、最適な照射エネルギーを明らかにした。1定位放射線治療での吸収線量計測法に関する研究モンテカルロ法による3次元線吸収線量の計算精度を検討するためには,実測線量との比較を行う必要がある.電子直線加速器が発生するエックス線を利用した定位放射線治療では,エックス線は連続スペクトルであることからビームハードニング効果により体内の深さによって平均エネルギーが変化することが予測される.さらに定位放射線治療では一般的な放射線治療の照射野より小さい直径数cm程度の円形照射野を利用することから,照射野内で側方の電子平衡が成立せず照射野内でエネルギーが不均等であることが予測される.これらは,各測定器の空間分解能,エネルギー特性,吸収線量変換係数算出に必要な衝突阻止能比などの物理的パラメータなど,定位放射線治療の場合について再検討する必要がある.このため,体内でのエネルギースペクトルを計算し,照射野の大きさ,深さによる変化を明らかにし,各種線量計の衝突阻止能の変化について検討し,報告した.さらに,深さ,照射野の側方位置によるスペクトル,角度分布の変化を計算し,線量計のエネルギー特性,方向特性を明らかにする研究を継続中である.2モンテカルロ法吸収線量計算および3次元表示に関する研究3次元CT画像情報を利用したモンテカルロ計算コードをUNIXワークステーション上で開発中である.さらに,高速3次元画像表示が可能なコンピュータおよびモデリング,レンダリングソフトウェアを購入し,3次元線量分布表示ソフトウェアを開発中である.1肺がんの定位放射線照射をモデルとした吸収線量計算精度の検討本年度は、定位放射線治療のモンテカルロ法による3次元線量分布計算システムを臨床上必要な計算速度が得られるような計算精度と計算アルゴリズムの最適化を行い、ソフトウェア作成を進めることを目標の一つとした。この研究では、近年体幹部での定位放射線治療の対象として多くの照射が行われている肺癌を具体的な対象に設定し、計算と実測値の比較検討のため単純な肺モデルファントムを作成した。

この肺モデルによる線量計算結果とその実測データとの比較により研究を進めた。モンテカルロ法を計算アルゴリズムとした場合、胸壁を通過した後に見られる吸収線量のビルドダウン、肺組織内の癌の位置でのビルドアップと再度のビルドダウンなどの現象を計算で明らかにすることができた。さらに肺内での吸収線量分布の特性を明らかにし、肺がんの定位放射線治療の精度を向上させるため、照射エネルギーなどを検討し、研究成果として報告した。2 3次元線量分布計算システムの制作モンテカルロ計算による3次元線量分布計算システムについては、測定実験比較用の試験的なソフトウェア開発段階を終了し、3次元CT画像情報の利用、定位放射線治療に対応できる任意方向、任意回転角度、計算速度の高速化など、臨床研究に応用できるようソフトウェアの開発、再検討を行っている。定位放射線治療のためのモンテカルロ法による3次元線量分布計算システムに関する研究の最終年度として、肺癌定位放射線治療のためのEGS4モンテカルロコードを利用した体内線量分布計算システムの開発を継続して行った。本年度はこれまでの単純胸部モデルから、CT情報を利用した治療計画に応用できるようシステムを改良し、孤立性肺癌の定位放射線治療モデルについて線量計算を行い、照射法、照射エネルギーによる線量分布の変化を検討した。具体的な孤立性肺癌の定位放射線治療モデルとして、M.Cristyらの楕円による人体数式ファントム成人男性胸部を単純化し、肺内中央部に直径2.0cmの球体を孤立性肺癌(GTV)として挿入したモデルを作成した。このモデルでは、GTVの周囲5mmまでの球体をCTV=PTVとして3cmφの円形照射を設定し、1)固定1門照射、2)対向2門照射、3)180°回転1門照射:ガントリー回転角:0-180°、4)180°回転3門照射:ガントリー回転角:0-180°+ベッド角:-20,0,20°、5)360°回転1門照射、以上の5照射方法についてDose Volumu Histogramを比較することによって最適照射条件の検討を行った。検討の結果、対向2門照射と比較して180°回転3門照射は標的体積内の線量均一性が高く、照射体積を小さくできること、GTVの中心点の線量で正規化した場合、エネルギーが小さいほどGTV内の均一性は高く、平均線量は100%に近くなること、さらに、CTV内の肺組織(sub-clinicalな浸潤)に対しても均等な照射が可能であることを明らかにした。さらに、線質による照射体積の変化は、6MVに対して4MVで+8%、10MVで-8%のみであることを明らかにした。
CI炭素質コンドライトマトリックスの電子顕微鏡による鉱物学的研究

1.南極で発見された化学的に最も始源的と考えられるCI炭素質コンドライト(Yamatoー82162,Yamatoー86720,Belgicaー7904)の詳細かつ総合的な岩石鉱物学的な研究を行った。その結果、いずれも普通のCI隕石とは多くの異なった性質を示すことがわかった。特に重要な点は、いずれの隕石も500ー700°Cの熱による影響を受けており、揮発性元素の損失が認められることである。これら隕石は普通のCI隕石とは異なった歴史を経たことは明らかであり、そのことは即ちC隕石母天体の物理化学的条件がかなり不均一であったこと、そしてCI隕石母天体にもかなりの高温を発生する熱源があったことを示している。2.Y82162CI隕石の中に層状ケイ酸塩からなる脈が存在することを発見した。これまで炭素質コンドライトマトリックスの大部分を占める層状ケイ酸塩が、太陽星雲ガスからの直接凝縮物か、あるいは母天体集積後に氷が溶解した水との反応生成物か、長い間問題になって来た。今回の発見は後者の成因説を強く支持するとともに、水質変成が母天体表層での角れき岩化過程と同時に進行したこと示す証拠として重要である。3.これまで層状ケイ酸塩が含まれておらず、水の関与する変成を受けていないと考えられていたCVタイプ炭素質コンドライトの一つモコイア隕石の中にかなりの量の層状ケイ酸塩が存在することを見出した。透過型電子顕微鏡を用い、その鉱物種はサポナイト及びNaに富むフロゴパイトであることがわかった。更にこれらの層状ケイ酸塩はオリビン、輝石といった無水ケイ酸塩を交代変成して出来ていることが明らかになった。今回の研究によって、CV隕石中の層状ケイ酸塩は水質変成生成物であり、その変成はCI、CM隕石のように集積後の母天体で起こったのではなく、集積以前に既に起こっていたことが強く示唆される。1.CVタイプに属する炭素質コンドライトは、太陽星雲の凝縮物が集積した後、水の作用による変成は受けていないと考えられていた。しかし、CVコンドライトの一つモコイア隕石のマトリックス、コンドリュ-ル、インクル-ジョンを透過電子顕微鏡で調べた結果、かなりの量の層状ケイ酸塩が存在することがわかり、層状ケイ酸塩がオリビン、輝石を交代変成してできている証拠も見出された。特に、オリビンからサポナイトに変成する結晶構造変化のメカニズムは地球上では見られない特異なものであり、母天体に集積する以前に、極度に酸化的な星雲ガスとの反応によってできたことを示唆している。2.南極で発見された最も未分化なCIコンドライトの一つBelgicaー7904の詳細な鉱物岩石的研究を行った。B7904の鉱物学的特徴は、非南極産CIコンドライトとは非常に異なりCMタイプに近く、またこの隕石は、他のCI・CMコンドライトとは異なり、かなり強度の熱変成を受けている証拠が見出された。即ち、B7904は酸素同位体的にはCIタイプでありながら鉱物学的にはCMタイプであり、熱変成の影響を受けているという全く新しいタイプの炭素質コンドライトであることがわかった。3.惑星間塵および炭素質コンドライトに関するこれまで得られた鉱物学・化学的デ-タの総合的な比較検討を行った。

含水惑星間塵はスメクタイトおよびサ-ペンティンを主として含むものに分けられ、それらの鉱物学的特徴はそれぞれCIコンドライト、CMコンドライトのマトリックスに極めて良く似ていることがわかった。一方、無水惑星間塵は隕石と多くの点で異なっており、彗星の塵と類似性があることがわかった。このようなことから、含水惑星間塵は小惑星を、無水惑星間塵は彗星を起源とする可能性が強いという解釈が導かれた。1.南極で発見されたCOタイプ炭素質コンドライトであるYamatoー791717隕石中の高温起源包有物(CaーAlーrich inclusion or CAI)の詳細な岩石鉱物学的研究を行なった。Y791717中のCAIにはNaに富む鉱物であるネフェリンやソ-ダライトが多量に(体積%で580%)含まれていることがわかった。CAIは太陽系星雲が高温であった時期(12001600K)に生成した物質から成り立っているが、ネフェリンやソ-ダライトはCAIの通常の構成物質よりはるかに低い温度(〈1000K)で生成すると考えられている。今回の研究でネフェリンやソ-ダライトが高温で先に生成したメリライト、スピネル、Ca、Alに富む単斜輝石を交代して生成している証拠が見出されたことから、Y791717のCAIは低温(〈1000K)の星雲ガスと大規模な変成反応を起こしたと解釈される。2.Leoville隕石は最も未分化な炭素質コンドライトの一種であるが、圧力による強度の変形を受けた組織を示すユニ-クなものである。これまでその圧力が何に起因するものであるか良くわかっていなかった。今回は透過電子顕微鏡(TEM)を用いてマトリックス及びコンドリュ-ル中のカンラン石と輝石の微細組織の観察を行なった。その結果、マトリックス、コンドリュ-ル両者のオリビンに高密度のらせん転位が存在し、また輝石にも多数の単斜輝石ラメラが存在することがわかった。これらは衝撃圧縮に特有の組織であることから、Leovilleの変形は隕石母天体への物体の衝突のよって生じた可能性が高いと考えられる。
胎児由来化合物によるニューロン保護機構の解明

研究成果の概要(和文):ウシ胎仔血清より単離した低分子量化合物であるセロフェンド酸の薬理作用を検討したところ、アミロイドβタンパクによって誘発される毒性に対して保護作用を有すること、ラット心筋梗塞モデルにおいてセロフェンド酸が有意に梗塞巣体積を減少させることを明らかにした。胎仔組織由来新規神経保護物質の探索を進めるために抗酸化応答配列(ARE)に注目し、ARE活性化物質の探索を目的としてスクリーニング系の開発を行った。1)セロフェンド酸の保護作用機序の解明・セロフェンド酸は培養ニューロン、アストロサイト、心筋細胞において細胞保護作用や細胞の形態変化促進作用を発揮することを明らかにしてきたが、セロフェンド酸が直接結合する細胞内分子は不明のままである。そこで、セロフェンド酸の結合タンパク質の探索を進めた。セロフェンド酸を磁性ビーズに結合させたセロフェンド酸ビーズを作製し、細胞溶解液と混合することにより、いくつかの特異的結合を有するタンパクが得られた。・セロフェンド酸には紫外吸収がなく、これまでマススペクトルにより半定量的な方法で定量を行ってきたが、生体内分布の検討や薬物動態的な観点においても定量法の確立は不可欠である。これまでに、検出器として蒸発型光散乱検出器を導入し定量法の確立を進めているが、生体試料からの定量は困難な状況であったため、セロフェンド酸の抽出方法について検討を進めた。有機溶媒抽出やタンパク分解酵素との反応により除タンパクを行い、セロフェンド酸の定量を行ったが検出感度の上昇は見込めなかった。2)胎仔組織由来新規神経保護物質の探索・抗酸化応答配列(ARE)をレポーター遺伝子(ルシフェラーゼ遺伝子)の上流に結合させたプラスミドを安定発現した細胞を作製し、ARE活性を効率的に測定できるスクリーニング系を用いて、胎仔組織の有機溶媒抽出物のARE活性化物質の探索を行う目的で、ウシ胎盤からの有機溶媒抽出を行い、抽出物を得た。1)セロフェンド酸の細胞保護作用の検討セロフェンド酸がアルツハイマー病における神経細胞死に重要な役割を果たすこと示唆されているアミロイドβタンパク質毒性に対して保護作用を有するか検討を行った。セロフェンド酸は24時間前投与することによりアミロイドβタンパク質の毒性を有意に抑制した。次いで、心臓におけるセロフェンド酸の作用をin vivoで検討する目的で、ラット心筋梗塞モデルを用いてセロフェンド酸の作用を検討した。セロフェンド酸は虚血開始15分前と虚血開始5分後に投与することにより有意に梗塞巣体積を減少させた。これらの結果より、グルタミン酸神経毒性が大きく関わる脳梗塞のみでなく、アルツハイマー病や虚血性心疾患においてもセロフェンド酸の臨床応用の可能性が示唆される重要な基礎的知見を明らかにした。2)胎仔組織由来新規神経保護物質の探索生体内抗酸化メカニズムの一つとして重要な役割を果たす抗酸化応答配列(ARE)をレポーター遺伝子(ルシフェラーゼ遺伝子)の上流に結合させたプラスミドを安定発現した細胞を作製した。このスクリーニング系を用いてARE活性を測定するために、ウシ胎仔血清およびウシ胎盤の有機溶媒抽出を行ない、抽出物を得た。その後ARE活性を測定したところ、ウシ胎仔血清のエーテル抽出物にARE活性化物質の存在が示唆された。これらの結果より胎児期組織には酸化ストレスに対して有用な役割を果たす化合物が含まれていることが期待される。1.セロフェンド酸の保護作用機序の解明・セロフェンド酸のアミロイドβタンパク質の細胞毒性に対する検討を行う目的で、まずアミロイドβタンパク質の変異体を用いた薬効評価系の確立を目指した。アミロイドβタンパク質の変異体のうち22番目のグルタミン酸と23番目のアスパラギン酸においてターン構造を取る毒性コンフォマーが存在する変異体の毒性が野生型に比べて協力である事を明らかにした。また、その毒性発現にはアミロイドβタンパク質の凝集とラジカルの産生が重要であることを見出した。一方毒性コンフォマーが産生されにくい変異体においては、その神経毒性は野生型と比較して弱いものであった。そこで、毒性コンフォマーを有する変異体による神経毒性に対するセロフェンド酸の保護作用の検討を行った。野生型と同様にセロフェンド酸は24時間の前投与によって、有意な保護作用を発現した。2.胎仔組織由来新規神経保護物質の探索・酸化ストレスに対する生体内抗酸化メカニズムの一つとしてNrf2-ARE経路の活性化が注目されている。そこでAREをレポーター遺伝子の上流に結合させたプラスミドを安定発現した細胞を作製し、ARE活性を効率的に測定できるスクリーニング系を用いてウシ胎仔血清の有機溶媒抽出物のARE活性化物質の探索を行ったところARE活性化物質の存在が示唆された。さらにウシ胎仔血清のエーテル抽出物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけたところいくつかスポットが確認された。
4次元ハンドル構造の位相的変形とノルム多項式

本研究課題の主目標は、4次元多様体中でBing収縮するようなハンドル解消の無限構成を見つけることであり、これに向けて1-ハンドル解消対の無限列を構成した。しかしながらBing収縮には至らかった。これは有効な不変量が欠けているためと考えられた。その一方で当該年度中途でWitten-Seibergによって4次元多様体に新しい方向から不変量が得られたので、本研究はこの新しい方向である物理的背景を数学的により明瞭化する方向に向かった。この線上で我々は、「テンソン圏に類似のある種の有限構造が淡中-Krein双対の意味で等質空間(上の汎関数)に移る時、量子場として見える」という新しい観点を得た。この観点から可積分性(可解性)が自由場の理論として定義でき、またこの設定は明白に有限なので種々の正則化も透明化する。研究方針がこのように方向を変えて広範化したことと、時間的制約からこの観点に関する論文は年度内発表には至らなかったが、現在精力的に準備中である。
配位環境の協奏的制御によるアルカン・アルケンの水酸化反応

生体系に存在する金属含有酸化酵素は、酸素種を活性化し、基質を部位特異的に酸化している。この時、発現される酵素の基質特異性は、高選択性、高機能であり、いわゆる基質反応場と金属イオンの活性化である。本研究では、酸素を活性化する金属イオンの活性化と、基質特異的な反応場を合わせ持つ触媒の構築を目指した。特に、歪みを導入した銅錯体を開発し、ベンゼンをフェノールへ一段階で水酸化する錯体の合成に成功し、現在常温常圧下でTON200回程度を示した。この錯体の反応系へ水を添加すると、触媒としての効率が上昇した。これはベンゼンとフェノールが水の添加により溶解度の差が表れ、収率が上昇したものと思われる。また、フタロシアニン内包ゼライトについて酸化反応を行ったところ、触媒的酸化反応を示すことが分かったが、これに光応答性ルテニウムトリスビピリジンを挿入したところ、光照射下で酸化反応を遂行したところ、触媒効率が上昇した。これは、明らかに光照射により電子移動あるいはエネルギー移動が起こり、反応効率を上昇させたものと思われる。これらの研究は未来の物質・エネルギーの変換触媒として期待され、低環境負荷で持続可能な社会への貢献が待たれる。生体系に存在する金属含有酸化酵素は、多くの場合、酸素を捕捉・活性化し、基質を部位特異的に酸化している。本研究では、酸素を活性化する金属イオンの活性化制御と、基質特異的な反応場を合わせ持つ触媒の構築を遂行した。特に、歪みを導入した銅錯体を開発し、ベンゼンをフェノールへ一段階で水酸化する錯体の合成に成功し、現在常温常圧下でTON40回程度を示した。また、ルテニウム錯体によるシクロヘキセンの酸化反応を均一系で遂行したところ、エポキシ化とアリル位酸化反応が同量進行したが、ルテニウム錯体をナノ細孔であるシリカ多孔体FSMの中に挿入したところ、アリル位酸化反応に対してエポキシ化が選択的に進行することを明らかにした。反応終了後のFSM内包ルテニウム錯体を用いて酸化反応したところ、再度触媒的酸化反応が進行し、この触媒がリサイクル可能であることを示した。この触媒のESRを測定したところ、Ru(III)の特徴的なシグナルが観測され、この酸化反応がRu(III)⇔Ru(V)で回っていることを明らかにした。
気道壁リモデリングに対するendothelin及びNOによる制御に関する研究

1.培養モルモット気管支平滑筋増生に対するendothelin及びnitric oxideの効果MTT法及び光学顕微鏡下での細胞数計測により気管支平滑筋細胞数を測定し、endothelin-1(ET-1)及びepidermal growthfactor(EGF)による気管支平滑筋細胞増殖に対する効果を検討した。ET-1及びEGFは、濃度依存的に気管支平滑筋細胞増殖促進作用を示し、ET-1による作用はET_A受容体遮断薬BQ-123によって抑制された。さらに、EGFによる細胞増殖促進作用は、ET-1共存下において増強された。一方、nitric oxide(NO)donor、SIN-1はET-1による細胞増殖促進作用を有意に抑制した。以上の結果は、ET-1が培養モルモット気管支平滑筋細胞に対し、ET_A受容体の活性化を介して細胞増殖促進作用を示すことを示唆している。また、NOはET-1による細胞増殖促進作用を抑制することから、気道リモデリングを阻害することが推察される。2.培養モルモット気管支平滑筋細胞に存在するNOsynthase(NOS)の同定NOSの抗体を用いて免疫染色法により培養モルモット気管支平滑筋細胞に存在するNOSのisoformを同定した。本研究に用いた平滑筋細胞において、構成型NOSであるeNOSの免疫反応は検出できたが、誘導型iNOSについては検出できなかった。一方、培養中にET-1を添加して培養した平滑筋細胞においてはiNOSが検出された。以上の結果より、培養モルモット気管支平滑筋細胞には通常の培養条件でeNOSが主に分布するが、iNOSは分布せず、ET-1刺激によってiNOSが誘導されることが示唆された。平成10年度において下記のような研究成果が得られた。1.培養モルモット気管支平滑筋増生に対するendothelinの効果MTT法により気管支平滑筋生細胞数を測定し、endothelin-1(ET-1)及びepidermal growthfactor(EGF)による気管支平滑筋細胞増殖に対する効果を検討した。このET-1による増強作用は、BQ-123によって抑制された。以上の結果は、ET-1が培養モルモット気管支平滑筋細胞に対し、ETA受容体の活性化を介して細胞増殖促進作用を示すことを示唆している。また、ET-1は、co-mitogenであるばかりかそれ自体がmitogenとして作用することが明らかとなった。2.培養モルモット気管支平滑筋細胞に存在するNO synthase(NOS)の同定NOSの抗体を用いて免疫染色法により培養モルモット気管支平滑筋細胞に存在するNOSのisoformを同定した。本研究で用いた平滑筋細胞においては、構成型NOSであるeNOSの免疫反応を検出できたが、誘導型のiNOSについては検出できなかった。一方、培養液中にET-1を添加して培養した平滑筋細胞においてはeNOSはもちろんiNOSをも検出することができた。以上の結果から、培養モルモット気管支平滑筋細胞には通常の培養条件でeNOSが主に分布するが、iNOSは殆ど存在せず、ET-1の刺激によってiNOSが誘導されることが明らかとなった。以上の結果を踏まえ、平成11年度には気道壁リモデリングに対するET及びNOの関与についてさらに解明を試みる予定である。平成11年度は、下記のような研究成果が得られた。1.培養モルモット気管支平滑筋増生に対するendothelin及びNOの効果平成10年度に行ったMTT法を用いた実験について、細胞数計測法により検討を加えた。

本法によってMTT法と同様、ET-1による濃度依存的な細胞増殖促進作用が観察され、この作用はET_A受容体拮抗薬であるBQ-123により抑制された。さらに、本年度はMTT法と細胞数計測法を用いて、NO donorであるSIN-1の細胞増殖に対する効果を検討したところ、SIN-1はET-1による細胞増殖促進作用を有意に抑制した。以上の結果は、ET-1による細胞増殖作用すなわち気道壁リモデリングをNOが抑制することを示唆している。2.培養モルモット気管支平滑筋細胞におけるET-1によるiNOS誘導平成10年度にET-1が気管支平滑筋細胞におけるiNOS誘導促進作用を示すことを報告した。そこで、本年度はET-1によるiNOS誘導に対するET受容体遮断薬の効果を検討した。ET_A受容体拮抗薬であるBQ-123は、ET-1によるiNOS誘導を抑制した。すなわち、ET-1はET_A受容体を介してiNOSを誘導すると考えられる。
障害児者にとっての避難所、福祉避難所問題―東日本大震災を事例に―

宮城県、岩手県、福島県の震災文庫に訪問し、震災記録を収集した。岩手県と福島県の記録については現在分析中であり、ここでは宮城県の震災記録の分析結果を述べる。宮城県震災記録からは、障害者の多くは自宅で被災しており、福祉避難所には避難していないことがわかった。それでは、なぜ障害者は福祉避難所に近づけなかったのであろうか。その理由について震災記録を分析すると以下のような状況が見えてきた。1そもそも福祉避難所のことを知らなかった、2初めから「避難所には行けない」とあきらめる、3一時避難所に避難できない、4環境の悪さから一時避難所を出ていく、5一時避難所にいないがゆえに、福祉避難所につながらない。二次避難所としての福祉避難所は巡回する保健師によって避難所で生活するのには問題があると判断される場合に利用できる仕組みになっていたため、一時避難所にいない場合は福祉避難所の利用につながらないという事態が生じた。6高齢者施設が福祉避難所を開設している場合、障害者の避難が制限されることがあった。また、運営する側の施設や行政は、福祉避難所についてどのような問題を認識していたのであろうか。これについて震災記録を分析すると、1介護にあたる福祉避難所のマンパワー不足、2福祉避難所の職員の専門性と避難者の特性のミスマッチ、3直接避難してくる人への対応の苦慮、4物資の不足、5閉所時期が見えない、6通信手段の遮断による連絡の取れなさ、などがあげられていた。今後は、岩手県、福島県の福祉避難所の問題を比較検討していく。宮城県、岩手県、福島県で震災記録を収集し、分析中である。東日本大震災の福祉避難所の経験が、それ以降の震災にどのような影響を与えたかについて検討すべく、熊本地震の福祉避難所についての記録を収集する予定である。また、これまでの震災において、障害児者がどのような避難行動、避難所経験をしたかについて、震災記録を幅広く収集し、分析する予定である。震災記録の入力のために学生アルバイトを雇用する予定であったが、学生アルバイトが見つからなかったために、研究者が自力で入力せざるを得なかったため、予定していた人件費を支出することができなかった。
筋再生過程の骨格筋における線維芽細胞増殖因子の役割

筋損傷後の回復過程において,線維芽細胞増殖因子であるFGF-1FGF-8の発現と筋の増殖や分化過程で発現量を増加させるマーカー遺伝子の発現との関連性を調べた結果,FGF-1,FGF-5,およびFGF-7の各mRNAが筋の増殖過程において発現量を増加させることが認められた。特に,FGF-7では細胞外マトリックスとともに未成熟な筋細胞の核に発現が認められ,筋損傷後の回復過程におけるFGF-7の関連性が明らかになったが,FGF-7の発現抑制によって,菌の増殖・分化マーカーの遺伝子発現に影響を及ぼさなかったため,FGF-7の筋再生過程における役割については明確にできなかった。本研究では,ブピバカイン投与による筋損傷後の回復過程において,FGF-1FGF-8の発現とMyoD familyおよびcell cycle markerの発現との関連性を調べることで,各FGFの筋成長における増殖過程および分化過程における役割について検討を行った。実験動物として8週齢のWistar系雄性ラット用い,足底筋にブピバカインを投与した群と生理食塩水を投与した群を作成した。ブピバカイン投与および生理食塩水投与後,12時間,24時間,48時間,72時間に足底筋を摘出(各n=6)し,筋損傷後の回復過程におけるFGP-1FGF-8と,MyoDfamily,cell cycle markerのmRNA発現について観察した。mRNA発現は,FGF-1,FGF-2,FGF-3,FGF-4,FGF-5,FGF-6,FGF-7,FGF-8,MyoD,myogenin,PCNA,p21の各遺伝子を対象に行った。ブピバカイン投与群は,0.5%のブピバカインを0.5ml足底筋に投与することによって実施した。生理食塩水投与群は,滅菌生理食塩水を0.5ml足底筋に投与し,コントロール群として役立てた。mRNA発現とタンパクとの対応やその局在を調べるため,FGF-5とFGF-7について免疫組織化学染色を施した。MyoD mRNAとPCNA mRNAはブピバカイン投与24時間後に増加し始めた。myogenin mRNAとp-21mRNAはブピバカイン投与48時間後および72時間後に増加し始めた。このことから,ブピバカイン投与24時間後から筋の増殖過程が,48時間後から分化過程が進行していることが示唆された。FGF-1,FGF-5,およびFGF-7の各mRNAは,MyoDやPCNAと同じタイミングで発現量を増加させた。FGF-2,FGF-3,FGF-4,FGF-6,およびFGF-8の各mRNAは,MyoD familyやcell cycle markerの各mRNA発現と対応していなかった。FGF-5とFGF-7に対する免疫組織化学染色において,FGF-5はおもに細胞外マトリックスに,FGF-7では細胞外マトリックスとともに未成熟な筋細胞の核に発現がみられた。これらの結果から,筋損傷後の回復過程において,FGF-7の重要性が明らかになるとともに,FGF-7は筋の増殖過程を刺激することで,筋再生に貢献している可能性が示唆された。発育期のラットに対するFGF-7の発現抑制が,骨格筋の成長にどのような影響を及ぼすのかについて検討するため,FGF-7 mRNAに対するsiRNAを発現するplasmidであるFGF-7 shRNA plasmidと既知の特定の遺伝子発現を修飾しないランタ゚ム配列のsiRNAを発現するplasmidであるRandom配列shRNA plasmidをpBAsi-hU6 Neo Plasmid(Takara)を使用して作成した。Competent E colicells(JM109)にFGF-7 shRNA plasmidおよびRandom配列shRNA plasmidを導入し,形質変換を行った。形質変換されたEcoli cellsのコロニーをピックアップし,液体培地にて増幅を行った。さらに,得られたPlasmid DNAは,EndoFree Plasmid Mega Kit(Quiagen)を用いて,精製を行った。
新「教科書」概念の構築-活字とインターネットの利点を統合・増幅させた自然科学「教科書」の試作

三年間の研究成果は大まかにいって2つの構成部分からなる。一つはいわゆる活字のテキストを仕上げたこと、二つがそのテキストと連携しているインターネット学習システムを質的に改良したことである。理科系科目に関して苦手意識を持つ社会科学系学生達が大学で自然科学を学ぶ上で助けとなるような補助的・予備的な授業で使用するテキストの全面的な改定を行った。この改定の目玉は、インターネット教材との関連を強く持たせたことと、及び社会科学系大学生として身につけて欲しい最低限の科学的知識や科学的物の見方を新たに加えたことである。新しく追加した項目は次のようになる。「科学・技術と社会」、「平衡と化学変化」、「現代の宇宙観」、「環境の科学」、「情報技術の活用」である。全面的に改定を行った項目は「エネルギーとエントロピー」、「生物の共通性」、「生物の多様性」である。これらの成果は「サイエンスミニマム10++」と題して培風館より新しく出版された。授業と平行してあるいは独立して学生が自由に学習できるように構築を進めてきたインターネット学習システムは、そのコンテンツの一層の充実を図るのはもとより、特に学習システムとしての双方向性の抜本的強化をはかることに成功した。具体的には、大量のデータを容易且つ迅速に取り扱うよう設計されたデータベースマネージメント・システムを導入することで、学生のアクセス・ログ解析を行い、その解析結果を利用して学生の学習状況を的確に把握できるような学習管理ツールを開発した。学生が全体としてどのような教材を学習しているかが分かるだけでなく個人の学生の学習履歴も容易に追跡できるようになっている。これらの成果は、論文として化学ソフトウエア学会の論文誌、J.Chemical Softwareに掲載されることが決まっている。教科書「サイエンスミニマム10講」を出版したときの当初の目的は、文系大学生に対する教養としての自然科学教育を円滑に進めるための高校までの知識の復習(補習)授業用の教科書という点にあった。しかしここ数年の教育経験から、我々のいう「補修講義」を通じて、大学生として少なくとも身につけておきたい自然科学の知識修得を目指していることが明らかとなった。これらの学生の要求に応えるためにも、「授業」および教科書は全面的に改訂することとした。この際、インターネットを全面的に講義に活用する立場から、教科書とホームページを有機的にドッキングした新しい形の「教科書」作りを始めた。本年度は、共同研究者会議を数回開催し、本としての改訂すべき箇所の検討を重ねてきた。その結果、従来の10講にまとめた内容は文科系大学の自然科学知識水準からすべて見直すこととし、さらに次の5つの講を新たに加えることとした。1.インターネット概説とその利用2.宇宙と人間3.平衡と化学変化4.生命と情報5.科学・技術と社会インターネット側では、今年度はシステム面ではハードディスクを増設し、多数の受講者の利用に備えた。また、教科書の改訂に合わせたホームページの構築への取り組みを開始した。この面では、著作権絡みの問題などがあり、当初予定よりは遅れ気味であるが、着実に進んでいる。1.活字教科書の編纂昨年来、取り組み始めた活字教科書の全面改訂版の最終原稿を完成させた。今回改訂の趣旨は2点ある。1つはインターネット教材との相互補完を強く意織した内容とした。とくに付録としてインターネットを利用する具体的手段を解説し、読者の便を図った。2つ目はサイエンスミニマム講義に関する旧テキストの補習的性格を残しつつも、学生多数の、「サイエンスミニマム」講義によって文系学生の大学で学ぶべき自然科学の最小の知識を獲得するという傾向に対応した。従来の「10講」に対し新たに以下の諸講を加えた。1講「科学・技術と社会」:科学者の道楽であった科学が今や社会とますます密接に結びついていることを、日々のニュースや事件を通じて解説する。

9講「平衡と化学変化」:物質の神髄は静的な構造ではなく、むしろ動的なところにあることを示す。11講「現代の宇宙観」:人間がいかにゴミみたいな存在であるかを納得させ、もっと自然に対して謙虚になるようにする。14講「環境の科学」:学生の関心が高い環境科学を総合科学の立場から採りあげた。2.インターネット教材の完備活字教科書の拡大に対応すべく新たな教材の展開を行ってきた。3.WWW教育サーバの高機能化インタラクティブ性(双方向性)が特徴であるインターネット教育システムの利点を拡張する目的で、アクセスログ解析を容易にし高速化をはかる試みを行っている。具体的にはインターネットに対応したデータべースマネージメントシステムを導入し、Javaなどのインターフェースを利用して、解析結果を手に入れる仕組みである。こうすることで学生の学習状況やインターネット教材としての評価手段が提供できる。このプロジェクトにおける本年度の主要な研究・開発活動は、インターネット教材の一層の充実・拡充とそしてなによりもそれらの教材を提供する教育・学習システムそのものの抜本的強化にあてられた。この種の教育・学習システムにおいてはともすれば知識を一方的に学習者に向けて垂れ流す傾向が見られる。しかしインターネットを用いるシステムでは直接に教師が学生と接しないだけに、なおさら学習者の学習状況をより的確に把握することが求められる。そこで本年度の主要な目標として学習システムとしての双方向性の根本的強化をかかげ、大幅な改善に成功した。従来のシステムでも学習者のアクセスログをCGIを駆使することで、学習状況の把握に努めてはいたが、アクセスログの量が膨大であり、処理時間がかかりすぎたりあるいはシステムが不安定になるなどの不具合が見られた。そこで大量のデータを容易且つ迅速に取り扱うよう設計されたデータベースマネージメント・システム(postgreSQL)を導入することで、学習者のアクセス・ログ解析を行い、その解析結果を利用して学習者の学習状況を的確に把握できるような学習管理ツールを開発した。学習者が全体としてどのような教材を学習しているかが分かるだけでなく個人の学生の学習履歴も容易に追跡できるようになっている。このような学習状況に関する解析結果は教師専用のシステム管理ホームページにグラフィカルに表示できるようにした。その結果教師は簡単な操作で学生の学習状況に関する最新の情報を知ることができるようになった。これらの成果は化学教育国際会議(ブタペスト)や化学ソフトウエア学会研究討論会(筑波)でも発表し、論文としても化学ソフトウエア学会の論文誌、J.Chemical Softwareに掲載されることが決まっている。
「労働の柔軟性」と新たな労働力需給システムの構築に関する国際比較研究

1.1980年代の欧米諸国(イギリス、ドイツ、フランス、アメリカ)で推進された「労働の柔軟性」政策のもとで生じた「労働力需給システム」の変化について、当該諸国の雇用統計および賃金統計をもとに比較研究を行い、これまでの雇用管理や賃金制度に生じている変化を明らかにした。2.わが国については、1980年代後半以降に推進された「新たな労働力需給システム」の導入の具体的事例として、就職情報誌について、発行企業にたいする調査および情報誌に掲載された内容についてコンピュ-タを用いて分析した。また、これまで調査されてこなかった学生アルバイトの就労実態や就労ル-トについて調査を行った。この結果、公的統計で把握できる実態をはるかに上回る規模の学生アルバイトがサ-ビス産業を中心に就労し、サ-ビス経済化を支えている現状が明らかになった。3.円高好況に転じて以降、労働力不足が顕著になり、労働力需給システムにも柔軟な対応が求められているが、京都市の中小企業を対象に労働力不足の現状や職業安定行政にたいする要望などに関する間取り調査やパ-トタイマ-の動向調査を行った。この調査を通じて、正規雇用の経験をもたずにパ-ト就労する中高年女子が増大しており、中小企業ではこうした労働力の活用に活路を求めていることが把握できた。4.ソフトウェア産業での調査を行い、ソフトウェア技術者の採用と訓練の現状および不況業種からの「過剰人員」の受け入れの可能性と障害となっている条件について考察を行った。
Campylobacter rectusの熱ショックタンパク質の遺伝子解析

歯周病原性細菌の1つであるCampylobacterrectus菌体より熱ショックタンパク質に属するGroEL様タンパク質を抽出し、この分子の構造解析を試みた。ATP-agaroseカラムを用いたアフィニティークロマトグラフィーとSDS-PAGEを応用した電気溶出により得られた64kDaタンパク質のN末端アミノ酸配列はAKEIFFSDEARNRLYEGVRKLNDAVKVTMGPRGRNであり、SwissProt data bankを利用した相同性の探索によりHelicobacter pyloriGroELと83%(29残基/35残基)と特に高い相同性を示すことが明らかとなった。そこで、このデータを利用したセンスプライマー及びH.pylori含め他の細菌由来GroELにおいても相同性の高いC末端側配列(-GGMGGMM)を利用してアンチセンスプライマーを設計し、C.rectus由来genomic DNAをテンプレートとしたPCRを行った。PCR産物はアガロース電気泳動にて純度を確認後、digoxigenin標識してプローブとした。C.rectus genomic DNAを制限酵素で切断後、サンプルを電気泳動、膜転写して前述のプローブによるサザンハイブリダイゼーションを行ったところ、Hind IIIは1450と948bp、Pst Iは2950bp、Bam HIは6400bpの部位で反応バンドが認められた。今後、Pst I処理サンプルの反応バンド付近のDNA断片を抽出し、ベクターに組み込んだ後、大腸菌へ形質転換させて、C.rectus GroEL様タンパク質の遺伝子解析を進めていく予定である。
視覚障害児のための歩行訓練における新規支援装置の開発

先天盲者のこどもらが視覚の刺激がなく,自立歩行には非常に困難である。本研究では,視覚障害児の移動能力,空間能力,移動の楽しさと、空間的問題解決の楽しさを体験できるようにし、自立移動に伴う様々な発見や経験を持たせ、発達を豊かにすることができる視覚障害者(先天盲者および小児失明症患者)のための歩行訓練における新規支援装置の開発を目的とする。移動能力と空間能力は環境との結びつきを強くし子ども達の知覚,認知,言語,社会などを学ぶ良い機会を与えることが明らかとなっており,視覚障害者に関する社会復帰あるいは今後の自立に対し,大きな影響を与えられることが期待される。本研究は2018年度大きく3つに区分して,開発を進めている。1つ目は,薮木研究グループが担当する手押し車に搭載する3D距離センサ部である.ここでは,3D距離センサによる画像生成・距離計算を行う.2つ目は,趙研究グループが担当する,視覚障害者の胸に装着する超音波センサ部である.ここでは,超音波センサ,赤外線センサ,温度センサを利用する.これらのセンサはマイクロコンピュータ上で制御を行う.3つ目は,松島研究グループが担当する,上記のセンサからの入力を元に,音声やビープ音を出力する出力部である.3研究グループは定期的に研究会を開き,お互いの進捗状況を確認しながら,研究活動を進めている.3D距離センサによる障害物のデータおよび胸部装着型歩行支援装置の信号を音声に変換し,障害者に知らせることを目指している.盲学校での調査結果としては,高く評価され,「技術の進歩とはこうして一歩一歩の取り組みで、確実に進めていかれるのだな、と頭の下がる思いです」というコメントまでいただいた.先ほど説明した装置を持ち,共同研究グループで岡山盲学校を訪問し,1人の生徒,生徒の保護者,盲学校の教員の協力のもと実地試験を行った.試験に参加していただいた生徒は右目が全盲,左目が重度の視覚障害を持つ男子生徒である.試験として,薮木研究グループの3Dセンサの動作について確認した.結果として,押し車は持ち手の高さが生徒の身長に適していないため,試験中に生徒にとって負担となることが確認されたが,3Dセンサは押し車を押している最中も正常に動作した.そして,趙研究グループが設計開発した単独歩行訓練用の視覚支援システムの現地動作確認を行った.実験では,選定した各センサの動作試験を行い,昨年度の研究の問題点であった柔らかい物の検知が可能となり,温度センサが実用可能なものであることも分かった.松島研究グループは他の研究グループから検出した信号を受信し,その距離データをもとに警告音を発するプログラムを作成した.全体計画の「1視覚障害児の歩行訓練に対する調査研究」に対し,視覚障害リハビリテーション協会の主催する学術講演会に参加し,岡山盲学校と連携しながら情報収集を行った.「3転倒防止機構,画像処理,音声処理の結合」に対し,岡山盲学校の所属している専門歩行訓練士から転倒防止機構よりは,障害者周りの環境を知らせることにより,自立させることが大事という助言をいただき,体に装着する障害物・地面凹凸状態を検出できる歩行支援装置を設計し,構築した.「2プロットタイプの作成.4盲学校で歩行訓練士の下で試運転を果し,助言をいただく」に対し,2018年度末に装置のプロットタイプを完成し,岡山盲学校にて動作確認を行った.押し車装置の使用面から,苦に感じず,単独歩行用の胸部装着型支援装置に対しても,抵抗感はないというフィードバックを得られた.そして,協力者からの評価やアドバイスに基づき,改良案も作成した.今後の課題として,3研究グループの共同研究による高度なシステムの開発を目指している.2019年度に最終目標の「1視覚障害児の移動能力を高めること.2空間能力を高めること.3移動の楽しさと,空間的問題解決の楽しさを体験できる.4保護者の負担軽減ができる.5歩行訓練士の人手不足を解決できる.6視覚障害児が一人で探検することができる.」に向けて,以下のように計画している.1歩行訓練士からの助言に基づいて,システム全体の微調整や改良を行う予定.2多人数視覚障害児による実験を行う.システムを完成し,視覚障害を持つ乳幼児患者による実験を行い,実際の効果あるいは音声刺激による反応を調べる。3音声のよる訓練の支援.音声による訓練の支援は,安全か否かといった低レベルから,進行方向の把握のような高レベルまで,発達段階に応じて調整が必要であるため,実験により幼児の反応を調査する。4実験データを分析し,最終完成に向かって,すべての実験データを分析し,調整を行う.具体的には薮木研究グループは障害物が複数存在する場合,障害者に混乱させないように,音声で同時に反応せず,最も距離が近い障害物を検出し,情報を伝達できるプログラムの改良を行う。趙研究グループは,盲学校からのフィードバックにより,体に装着する部分を目立たないように工夫し,装置に組み込んだセンサの補正を行い,適切な信号を送るとともに,地面凹凸の状態も検出できるように改良を行う.松島研究グループは受け取った信号を音声に変換し,最適周波数を出力するよう装置を調整する。平成18年度の厚生労働省の調査では,日本の視覚障碍者の数は18歳以上で34万3000人,18歳未満で1万5800人となっており,年々増加の傾向にある.それに対し,盲学校や施設で働く歩行訓練士の数は約500人と,需要に対して供給が追い付いていないのが現状である.

本研究では幼児など歩行に不慣れな障碍者の,歩行に対する恐怖心や抵抗感を減らし,安心した歩行を支援する装置の開発を目的とした.H29年度では,手押し車に搭載した3D距離センサと障碍者の胸に装着した超音波センサを用いて障害物を検知し,視覚障碍者に障害物の存在を伝えることにより視覚障碍者の空間把握を支援することで,安全に歩行訓練ができる装置の開発を実施した.具体的に,基盤調査として,盲学校に行き,実際の訓練環境を考察し,音声システムに導入するための歩行訓練士らが視覚障害児にかける言葉を収集した。実際の視覚障害児歩行訓練を見学することにより,開発ポイントも抑えた。そして,盲学校の訓練士らからのアドバイスや指導により,考案した視覚障害児転倒時の保護機構が幼児の歩行に対し,妨げる恐れがあるため,自立して自ら訓練を行える事故の防止にも繋がる装置・システムの開発に向けて進んだ。システムの考案,構築,装着装置の試作,設計,製作を行い,その性能と実用性の評価を行った.訓練環境に取り込む予定の画像処理について,通常制限された空間を撮影するためには複数のカメラが必要であるが、全方位カメラを利用することにより、屋内等の限られた空間で、1台のカメラのみで、対象(利用者の動き)を追跡することについての検討も行った.システム面ではSHマイクロコンピュータによる高速な制御と拡張性を目指した.結果として双方を実現できたが,センサの問題と温度面,環境面での問題が判明した.よって来年以降の課題として温度面,環境面を検知することが改善点として挙げられる.1.視覚障害児の歩行訓練に対する基盤調査:実施完了.2.視覚障害児の歩行に関する分析:実施完了し,盲学校の訓練士らからのアドバイスや指導により,考案した視覚障害児転倒時の保護機構が幼児の歩行に対し,妨げる恐れがあるため,自立して自ら訓練を行える事故の防止にも繋がる装置・システムの開発に向けて進んだ.3.画像処理:屋内等の限られた空間で、1台のカメラのみで、対象(利用者の動き)を追跡することについての検討も行った.4.音声システム:障碍者が身に着けた2つのセンサから障害物との距離を計測し,Visual C++とマイコン(SH7125)を用いて距離に応じた音声やビープ音を選択する.選択した音を出力し,視覚障碍者に障害物の存在を伝達することができるシステムの構築を行った.5.プロットタイプの試作:試作した.そして実験によってその性能と実用性の評価を行った.先天盲者のこどもらが視覚の刺激がなく,自立歩行には非常に困難である。本研究では,視覚障害児の移動能力,空間能力,移動の楽しさと、空間的問題解決の楽しさを体験できるようにし、自立移動に伴う様々な発見や経験を持たせ、発達を豊かにすることができる視覚障害者(先天盲者および小児失明症患者)のための歩行訓練における新規支援装置の開発を目的とする。移動能力と空間能力は環境との結びつきを強くし子ども達の知覚,認知,言語,社会などを学ぶ良い機会を与えることが明らかとなっており,視覚障害者に関する社会復帰あるいは今後の自立に対し,大きな影響を与えられることが期待される。本研究は2018年度大きく3つに区分して,開発を進めている。1つ目は,薮木研究グループが担当する手押し車に搭載する3D距離センサ部である.
多様な地球型惑星が持つ衛星系の起源・進化の統一的理解に向けた理論研究

申請書に記載したとおり、本年度は、円盤内での物質の昇華や凝縮を組み込んだ「1次元の物質の化学進化計算コード」の開発を行った。本研究の内容は、"天体同士の巨大衝突によって惑星周りに形成される円盤内での物質進化"、および、"太陽系などの惑星系形成過程の初期段階において太陽などの主星周りに存在するガス円盤(原始惑星系円盤)における物質進化"を理解するために重要となる。さらに本研究は、観測される衛星系の多様性を理解する物理・化学プロセスを明らかにすることを目的とする。また本研究の結果を、観測や惑星探査に役立てることを目的とする。本年度は、主星からの距離(動径方向)を1次元とする計算コードの開発において、円盤内での温度・圧力情報を解くことで、個々の粒子の物性に応じて昇華と凝縮を矛盾なく扱うコードの開発を行った。例えば、円盤内において、物質は動径方向の移動を行う。その過程で、物質が昇華・凝縮を経験することになるが、その動径距離は、物性によって異なる。それゆえに本研究では、各粒子に必要な物性の情報と混合率を与えることで、初期に異なる物質が混じり合った粒子でも矛盾なく昇華と凝縮を解くことが可能となった。さらに本年度は、巨大衝突によって形成されうる衛星系の多様性を理解するために、多数回の巨大衝突計算を行った。それによって、太陽系の外縁に存在する冥王星などの準惑星が持つ巨大な衛星系が、巨大衝突によって観測に矛盾なく形成されうることを明らかにした。このような結果は、「比較衛星学」として、地球型惑星が持つ衛星系の多様性を理解する上で重要となる。本研究は、平成30年度に国際学術誌(Nature Astronomy)に投稿し、平成31年度に査読を経て、受理された。申請書に記載したとおり、1次元の計算コードの開発は順調に進んでいる。さらに、本研究課題である「衛星系の多様性の起源の理解」に準じて、太陽系外縁部に存在する準惑星が持つ衛星系が巨大衝突によって形成されうることを明らかにし、すばやく査読ありの国際学術誌(Nature Astronomy)に投稿し、出版することができた。申請書に記載のとおり、今後は、1次元の計算コードに、円盤内での物質の動径移動などの力学進化を組み込む。また開発した計算コードを、申請書に記載した衛星系形成円盤だけでなく、惑星系形成円盤(原始惑星系円盤)にも応用し、惑星系の形成過程の理解にも取り組む。このような取り組みは、惑星周りの衛星系の形成は、主星周りの惑星系の形成のミニチュア版であるという観点から、衛星系の形成過程をより深く理解するために役立つ。研究計画書に記載の通り、シミュレーションのコード作りとシミュレーションの実行に必要となるハードディスク等のパソコン周辺機器を購入予定であったが、購入した製品が、見積もり段階よりも安価であったため次年度使用額が生じた。
結合組織を形成しているヒアルロン酸の代謝とヒアルロン酸尿症に関する研究

結合組織を形成しているヒアルロン酸の代謝とウェルナー症侯群患者の呈するヒアルロン酸尿症に関して以下のような研究成果が得られた。1.生体内ヒアルロン酸の動態:組織、血漿、尿のヒアルロン酸を分離し、その分子サイズを比較した結果から、ヒアルロン酸は組織で分解をうけ、その低分子化された一部は肝臓で徹定的に分解され、他は尿へ排泄されることが知られた。2.ヒアルロン酸分解酵素の分離:前記の研究成果をふまえ、ウサギ肝臓でヒアルロン酸の分解に関与する酵素を検索した。その結果ヒアルロン酸と同族の物質である抵硫酸化コンドロイチン硫酸を共通の基質とする、長鎖のグリカンの非還元末端よりグルクロン酸を遊離させる"長鎖グリカン-エクソ-β-グルクロニダーゼ"を分離した。更に、ヒアルロン酸由来の二糖(N-アセチルヒアロビウロン酸)のグルクロン酸を遊離させる"二糖-β-グルクロニダーゼ"を見い出した。これらの酵素により未解明であったヒアルロン酸の異化分解機構の一端が説明可能となった。3.尿中ヒアルロン酸の性状:ウェルナー症侯群患者と健康人の尿中ヒアルロン酸を分離し、その分子の性状を比較した。両者のヒアルロン酸は、分子サイズ、構成成分糖、糖鎖の環元末端及び非環元末端糖等に差異が認められず、本症において排泄量の増加が認められるのみであった。4.培養線維芽細胞を【^3H】-グルコサミンと共に培養し、ヒアルロン酸の合成能を比較したが両者間に明確な差異は認められなかった。しかし、本症患者の線維芽細胞の培養可能継代数の短縮が認められた。5.今後、患者由来の培養細胞でヒアルロン酸の分解の異常の有無について更に検討を進める予定である。