hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エキシマレーザー表層角膜切除術後の創傷治癒過程(角膜上皮細胞と実質細胞の相互作用)

1)家兎実験2kgの白色家兎角膜に対してPRKとLASIKによる同条件の矯正(30Hz,130mJ,直径5mm,矯正度数6D,フラップ厚150μm)を施行した.術後は感染予防のため抗菌薬の点眼を3回/日,3日間投与した.ヘイズメーターと呼ばれる装置での客観的定量的測定において術後いずれの時期においても角膜上皮下混濁の程度はLASIKにおいて有意に低値を示した.組織学的検討においても術後表層実質に集簇する活性化された実質細胞や炎症性細胞の数はLASIKにおいて著明に少なかった.PRKにおいて認められる術後一過性の角膜上皮の肥厚もLASIKでは認められなかった.また,免疫組織化学学的検索においても術後に産生されるタイプIIIコラーゲンはLASIKにおいて著明に少なかった.PRKとLASIKを比較した場合,LASIKにおいて術後組織反応あるいは創傷治癒反応は軽微であることがわかった.換言すると,角膜屈折矯正手術という観点から見てPRKよりもLASIKの方が術後矯正効果の安全性,維持は良いものと考えられた.ただし,今回の結果からは安全性の比較は困難である.2)マウス実験マウス角膜(BALB/C,生後810週)に対するPRKは可能であったが,LASIKは器械技術と費用の問題で困難であった.ただし,PRK(30Hz,130mJ,直径1.5mm,切除深度50μm)を施行した場合(術後は感染予防のため抗菌薬の点眼を3回/日,3日間投与),摘出角膜を使用したRT-PCRによりmRNAとELISA法の解析を行うと,炎症性サイトカインであるIL-1は正常状態よりも亢進していることが認められた.他の炎症および線維化に関与しているサイトカインTGF-β,TNFなどは現在検討中である.また,各サイトカインが上皮あるいは実質由来であるかも現在検索中である.1)家兎実験2kgの白色家兎角膜に対してPRKとLASIKによる同条件の矯正(30Hz,130mJ,直径5mm,矯正度数6D,フラップ厚150μm)を施行した.術後は感染予防のため抗菌薬の点眼を3回/日,3日間投与した.ヘイズメーターと呼ばれる装置での客観的定量的測定において術後いずれの時期においても角膜上皮下混濁の程度はLASIKにおいて有意に低値を示した.組織学的検討においても術後表層実質に集簇する活性化された実質細胞や炎症性細胞の数はLASIKにおいて著明に少なかった.PRKにおいて認められる術後一過性の角膜上皮の肥厚もLASIKでは認められなかった.また,免疫組織化学学的検索においても術後に産生されるタイプIIIコラーゲンはLASIKにおいて著明に少なかった.PRKとLASIKを比較した場合,LASIKにおいて術後組織反応あるいは創傷治癒反応は軽微であることがわかった.換言すると,角膜屈折矯正手術という観点から見てPRKよりもLASIKの方が術後矯正効果の安全性,維持は良いものと考えられた.ただし,今回の結果からは安全性の比較は困難である.2)マウス実験マウス角膜(BALB/C,生後810週)に対するPRKは可能であったが,LASIKは器械技術と費用の問題で困難であった.ただし,PRK(30Hz,130mJ,直径1.5mm,切除深度50μm)を施行した場合(術後は感染予防のため抗菌薬の点眼を3回/日,3日間投与),摘出角膜を使用したRT-PCRによりmRNAとELISA法の解析を行うと,炎症性サイトカインであるIL-1は正常状態よりも亢進していることが認められた.他の炎症および線維化に関与しているサイトカインTGF-β,TNFなどは現在検討中である.また,各サイトカインが上皮あるいは実質由来であるかも現在検索中である.
筋幹細胞の活性化機構の新展開：肝細胞増殖因子HGFのニトロ化による抑制的制御

骨格筋の肥大・再生は、筋幹細胞(衛星細胞)の活性化に大きく依存している。これまでに代表者は、「運動や筋損傷などの物理刺激を引き金として、細胞外マトリックスから遊離する肝細胞増殖因子(HGF)依存的に衛星細胞が活性化する分子機構」をほぼ解明した。これを更に発展させるため本研究では、活性化の抑制機構を調べた。その結果、過剰なNOラジカルの産生によって遊離HGFがニトロ化されることを見出した。筋の肥大や治癒を妨げている「活性化抑制機構(HGFの不活化)」を更に追究することにより、筋肥大・再生を促進する食肉生産システムの開発に資する他、筋再生医科学・加齢筋医科学・スポーツ科学などに貢献が期待された。物理刺激をトリガーとした衛星細胞の活性化の抑制機構を解明するため、第1仮説である「活性化因子HGFのニトロ化」を検証した(研究計画1)。精製HGF標品(R&D Systems社製)にNO供与剤NOC7を添加(モル比1:50、37°Cで30分間処理)しHGFがニトロ化されるかどうかを抗ニトロチロシン/ニトロトリプトファン抗体によるwestern blottingにより調べたところ、HGFのニトロ化を示す明瞭な反応が観察された。対照区であるNOC7無処理のHGFでは明瞭なバンドは検出されなかった。これらのことから、過剰量のNO産生化でHGFがニトロ化されることが明らかになった。また、強い物理刺激によって遊離したHGFのニトロ化(研究計画2)も同様に観察されたことからも、上記の「HGFのニトロ化」が実証された。昨年度明らかにした「衛星細胞活性化因子HGFのニトロ化」をさらに追究するため、ニトロ化HGFの生理活性を調べた。成熟ラットの骨格筋から単離した衛星細胞の初代培養系にニトロ化HGFを終濃度2.5 ng/mlで添加し24時間後の活性化率をBrdUパルス標識法によりアッセイした。陽性コントロールとしてリコンビナントHGF(ニトロ化処理なし)を同様に添加した場合には正常に衛星細胞は活性化されたのに対し、ニトロ化HGFには有意な活性化活性は認められなかった。このことはHGFがニトロ化されるとその生理活性を失うことを意味している。従って、これまでに明らかにしてきた「物理刺激をトリガーとしたHGFによる衛星細胞の活性化機構」に「HGFのニトロ化」という抑制的経路を加えることが出来る成果と期待された。IN VIVOでの知見も必要であるが、細胞増殖因子の分解による活性消失の他に「ニトロ化」という新しい制御モードもあることを提起することも期待された。初年度実施予定の研究計画1と2を遂行し、予想した通りの結果を得た。即ち、精製HGF標品を過剰なNO産生下に暴露するとニトロ化されること、また、強い物理刺激によって遊離したHGFも同様にニトロ化されることを明らかにすることができた。HGFがニトロ化されるとその生理活性が消失(あるいは減弱)するかどうかを調べることが次の大きな課題であり、これを次年度に実施する予定である。筋細胞分子生理学HGFのニトロ化による活性変化および他の種々の細胞増殖因子のニトロ化・活性変化を調べる予定である。この研究により、HGFを含めた細胞増殖因子の働きが、それらの濃度変化や発現時期・場所によって制御されているというこれまでの定説の他に、細胞増殖因子のニトロ化という新しい制御モードを提起できると期待される。
平滑筋形質制御機構の解明と新規治療法開発

血管障害後の血管平滑筋細胞の形質変換に重要な転写因子、核内受容体を中心とした転写ネットワークにさまざまな合成化合物を使用しスクリーニングに中から、薬剤Aを同定し、薬剤Aを冠動脈ステント上に薬剤Aを搭載し、薬剤溶出性ステントを作成し、ブタの冠動脈に留置する血管障害モデルを作成し、新規ステントの効果判定を行った。作成した新規ステントは、新生内膜形成は通常のステントよりも、新生内膜の抑制が認められ、現存のステントの問題点である内皮細胞の障害の結果生じる再内皮化の障害は、本ステントでは、認められず、良好な結果を得た。今後、人への応用を検討しており、搭載薬剤の最適化を行っている。また、ステント留置における平滑筋細胞への障害および障害後の新生内膜形成においては、留置したステントの金属(合金)の組成が重要な働きをしていることを見出した。現在、ステントの素材として新規金属(合金)を使用した新規ステントの開発を行っており、ブタの冠動脈ステント留置モデルにおいて、良好な結果を得ており、現在、培養細胞において、この新規金属の作用機序の解明を行っている。KLF5作動薬の血管新生誘導作用に関する検討においては、元来していたLE135をリード化合物として、他の薬剤Bにより、より良好な血管新生効果を得ることができた。現在、化合物Cを用いた薬剤Bの徐放化に成功しており、小型動物の下肢虚血モデルにおいて、良好な血管新生効果を認めた。現在、薬剤Bが血管新生を生じさせる機構について、培養細胞を用いた実験を行っている。本研究計画では、血管病態の形成に重要な血管平滑筋細胞に着目し、平滑筋細胞の形質変換の分子機構および臨床的には動脈硬化発症機構の解明を目的し、その解明された分子機構に対する介入により、新たな抗動脈硬化薬を臨床応用させる事を目的とする。そのために、平滑筋細胞の形質変換に重要な転写因子KLF5の転写ネットワークに着目し、KLF5がマクロファージの集積を惹起するS100蛋白を下流遺伝子として制御していることを見いだし、さらにS100蛋白は、動脈硬化病変で発現し、動脈硬化の形成に重要である平滑筋細胞、繊維芽細胞の細胞増殖および遊走を制御していることも見いだした。また、KLF5は肥満、腎疾患においてもS100蛋白を制御し、病態形成に関与している予備的データを得ている。すでに、S100の抑制薬もin vitroで見いだしており、S100の転写を直接抑制することを明らかにした。動脈硬化の危険因子として慢性腎疾患は重要であるが、KLF5は急性、慢性腎疾患において発現増加し、KLF5ヘテロノックアウトマウスは、腎疾患モデルにおいて、腎病変を呈しにくい表現型を示すことを明らかにし、このメカニズムとして、KLF5が腎病変進行に重要である上皮間葉変換、細胞増殖、アポトーシスに関与していることを明らかにした。解明された転写ネットワークへの介入として、KLF5転写ネットワークの抑制薬として見いだしたAm80の薬剤溶出ステントを作製し、ブタの冠動脈の動脈硬化モデルで検討し、Am80のステント内再狭窄抑制効果を明らかにした。
1900-30年代ロシア経済学における限界学派とリベラル学派

ロシア人経済学者ボリス・ブルツクスの著作を中心として,革命前後のロシアにおける自由主義経済学の動向を研究した。ロシアでは,限界原理がマルクス経済学者やナロードニキ系の農業経済学者らによって受容されるという特異な経過があり,自由主義の立場から労働価値論を否定し限界理論を擁護した経済学者は少ない。本研究ではその一人であるブルツクスの理論活動を,次の3つの時期に分けて整理した。第一の時期(革命以前)では,ブルツクスは,工業の発展に伴う市場の拡大・新産業部門の形成を前提とする農村から都市への人口移動および経営能力に富んだ勤労農民集団の成長を促進し,かつこの過程に伴う痛みを和らげる政策の必要性を唱えた。第二の時期(革命から国外追放まで)では,ブルツクスは共産党政権の経済政策の破綻の原因をマルクスの社会主義構想にまで遡って理論的に明らかにし,特に社会主義経済における経済計算の困難と革新・節約への動機の弱まりという問題を指摘した。第三の時期(国外追放後)では,ブルツクスはネップから強制集団化・工業化へのソヴェト政府の政策転換過程を詳細に分析し,集団化は必然的に農業生産力の長期的低下をもたらすこと,量的な工業化は,農村からの穀物の収奪と並んで,製品の品質,経済の効率性,労働者の生活水準などの犠牲により達成されたものであり,その基盤は脆弱であることを示した。ブルツクスはミーゼスと並ぶ徹底した社会主義の批判者であるが,ミーゼスとは異なり,勤労者の地位を高めるための社会政策を積極的に支持しており,彼の自由主義思想には,ロシア的なナロードニキ主義の良き伝統を継承している面があることも注目される。本研究の具体的成果として,以上の点を論文「ボリス・ブルツクス-活動と著作の概観」にまとめ,これに研究期間中の調査に基づくブルツクスの文献目録を付した。左記の目録は,現時点では最も詳細なものである。(1)19世紀末20世紀初頭にかけてロシアの経済学界ではリカード=マルクスの経済学が支配的であり,限界理論は,自由主義的傾向をもったマルクス主義者により,労働価値論の欠陥を修正ないし補完する経済理論として導入されるという特異な経過をたどった。この段階で特徴的なのは自由主義とマルクス主義,労働価値論と限界原理の調和が試みられたことである。(2)20世紀に入ると,マルクス体系から完全に離れ,限界原理および市場均衡(需要と供給のバランス)に立脚する経済学者が現れるが,その数は少ない。この時期(1900年代第一次世界大戦)の経済学者の議論はロシアにおいて資本主義的発展を推進(あるいは阻止)する具体的政策への評価に集中し,理論には十分な関心が払われなかった。(3)ソヴェト体制に否定的態度をとった経済学者は,「戦時共産主義」期の悲惨な生産低下を背景に,自由市場と私的商業,私的な動機と整合的な経済政策の必要性を強調したが,これらの議論の多くはいわば直感的・経験的な経済的自由主義であり,必ずしも経済理論に裏付けられたものではなかった。それらはソヴェト政府の政策に対する批判であっても,社会主義の原理的批判(市場経済の原理的擁護)とはなっていない。(4)しかし,少数ではあるが,経済破綻の原因はマルクスの社会主義経済構想そのものに内在していると指摘し,経済的自由主義を近代経済理論によって基礎付けようとしたボリス・ブルックスに代表される一群の亡命ロシア人の存在がある。彼らの理論的貢献は経済学史的に,とくに経済体制論,比較制度論の分野できわめて大きな意義をもっており,本格的研究が必要である。(4)限界原理の研究は,ソヴェト体制下でも当初は,これを合理的な計画作成の道具として用いるという立場に限って許容されていたが,20年代末の弾圧によりほぼ完全に消滅し,その本格的復活は60年代を待たねばならない。

本研究の具体的成果として,以上の点を論文「ボリス・ブルツクス-活動と著作の概観」にまとめ,これに研究期間中の調査に基づくブルツクスの文献目録を付した。左記の目録は,現時点では最も詳細なものである。
非平衡下で駆動される荷電脂質膜の秩序と運動のカップリング

親水頭部に電荷を有する荷電脂質と電気的に中性な脂質を混合し作成した多成分荷電脂質膜での、相分離・膜変形を実験・理論・数値シミュレーションにより明らかにした。また、直流電場下での脂質エマルションの運動と2つのエマルションの融合挙動を明らかにした。荷電脂質間の静電相互作用を制御することで相分離構造と膜変形を実現した。これより、静電相互作用という複雑な相互作用下での秩序形成を明らかにした。本研究成果は生体機能の理解、工業的応用の基礎となることが期待される。細胞膜の構造はリン脂質を主成分とした脂質二重膜である。リン脂質より自発的に形成される脂質二重膜は細胞膜のモデル系として用いられているが、多くの研究において中性脂質のみが注目されてきた。しかし、細胞膜や生体膜には多くの負電荷を有した荷電脂質が存在しており、その荷電脂質が細胞膜面で形成される相分離構造や、細胞の変形・運動にどのように寄与しているかは明らかになっていない。そこで本研究では荷電脂質を含む脂質二重膜での膜面上での相分離構造(二次元秩序)と変形や運動(三次元運動)が結合した現象を明らかにすることを目的としている。平成26年度は、(1)荷電脂質を含むリン脂質二重膜での相分離挙動、(2)荷電脂質を含むリン脂質二重膜の自発的変形挙動、(3)電場下におけるリン脂質より成るエマルションの自発運動と融合過程を明らかにした。(1)では、荷電不飽和脂質を含む系では相分離が静電反発により起きにくくなる現象を確認した。さらに、荷電飽和脂質は溶液中に存在するカウンターイオンを介して強い静電引力が働くことが示唆され、相分離が促進するという新しい結果を得た。これらの結果は論文としてまとめ発表した。(2)では、荷電不飽和脂質/中性飽和脂質の2成分系でのみ自発的なポア(膜孔)形成が確認された。荷電脂質分子間の静電反発によりポアを形成することが実験的に明らかとなった。また、その挙動を分子動力学シミュレーションにより明らかにした。現在、論文を投稿中である。(3)では、直流電場下で油中水滴(W/Oエマルション)の自発的な運動を確認した。また、エマルションが静電引力により集まり、融合する過程を観察した。今後、より詳細な解析を進める。以上より、荷電脂質が引き起こす二次元秩序と三次元変形について理解を深めることができた。今後は電場下や非対称脂質膜などより複雑な系へと研究を進めていく。リン脂質から成る脂質二重膜は細胞膜のモデル系として注目されている。特に、飽和脂質/不飽和脂質/コレステロールから成る三成分系では飽和脂質とコレステロールに富んだ相と不飽和脂質に富んだ相とに相分離する。この相分離の結果形成されるドメインは細胞膜におけるラフトとの関係から注目されている。しかし、細胞膜には負電荷を親水頭部に有したリン脂質が存在するにもかかわらず、多くの研究において電気的に中性のリン脂質のみが用いられてきた。そこで、荷電リン脂質を含んだ膜での相分離挙動を中心に研究を進めてきた。当該年度は(1)負電荷脂質を含む非対称リン脂質膜の作成、(2)脂質エマルションの電場下における融合挙動、(3)ハイブリッド脂質や脂肪酸を含む膜での相分離挙動を行ってきた。(1)では膜の表面と裏面の脂質組成を制御し組成が非対称な脂質二重膜での相分離を観察した。その結果脂質膜を介した膜面と垂直な方向の相互作用が明らかになった。具体的には疎水鎖の相互作用と電荷を有した頭部間の相互作用で、それら2つの相互作用により相分離形成が影響を受けていることが明らかになった。(2)では電場下において脂質エマルションの往復運動とその結果生じるエマルションどうしの融合を解析した。これにより脂質の拡散係数、エマルション内に溶けている物質の拡散係数を測定する新しい方法を提案することに成功した。(3)リン脂質分子内の炭化水素鎖の構造が異なるハイブリッド脂質や脂肪酸を含んだ膜での相分離を観察した。その結果、相分離ドメイン界面張力がハイブリッド脂質では低下、脂肪酸では種類に応じて低下したり増加したりすることが明らかになった。ハイブリッドの系は論文としてまとめ報告した。他に、膜孔形成、数値シミュレーションによる荷電脂質膜の相分離と変形、相分離の理論モデルに関しての報告も行った。上述した研究成果の他に、荷電脂質膜への力学的なストレスを加えた際の挙動や多価の金属イオンやペプチドを添加した際の挙動に関する研究もはじめており、当初の予定よりも研究が大幅に広がってきている。さらに、他大学と荷電脂質からなるエマルションにアクチンを加えた系に関する共同研究やリポソームへナノ粒子を添加した際の粒子の取り込み挙動に関する共同研究も並行して行っている。これらは本研究課題と大きく関係するところにあり、研究が計画以上に進展していると言える。リン脂質から成る脂質二重膜は細胞膜・生体膜のモデル系として広く注目されている。多成分のリン脂質から成る脂質二重膜では、十分に低い温度で組成の不均一な相分離構造が形成される。多くの相分離研究では電気的に中性なリン脂質が使われてきている。本研究課題では、親水頭部にイオンを有する荷電脂質を含む脂質膜での相挙動・変形挙動・運動を明らかにすることを目的とし研究を進めてきた。最終年度は(1)荷電脂質を含む

脂質二重膜での多価カチオンが誘起する相分離、(2)荷電脂質を含む脂質二重膜での張力誘起の相分離、(3)脂肪酸を含む脂質二重膜での相分離を行ってきた。(1)では加える塩の価数に応じて相分離の起きやすさが大きく変化することがわかった。添加するカチオンの価数・大きさ・水との親和性が重要になることが明らかになり、今後より詳細に実験を進めていく予定である。(2)では浸透圧により張力がかかった脂質膜において相分離を観察した。特に親水頭部のイオン化度合いに応じて、特徴的な三相分離が形成されることがわかった。(3)では脂肪酸を含む脂質膜での相分離を観察した。パルミチン酸、トランス脂肪酸であるエライジン酸は相分離ドメインを硬化させ、オレイン酸、分枝構造を有するフィタン酸はドメイン界面張力を大幅に下げ特徴的な相分離パターンを形成することがわかった。研究期間全体を通して、荷電脂質膜の相分離と膜変形のカップリング、電場の印可によるエマルションの往復運動など、相分離・膜変形・運動が密に連携しあった物理化学現象を明らかにしていくことができたと考えている。親水頭部に電荷を有する荷電脂質と電気的に中性な脂質を混合し作成した多成分荷電脂質膜での、相分離・膜変形を実験・理論・数値シミュレーションにより明らかにした。また、直流電場下での脂質エマルションの運動と2つのエマルションの融合挙動を明らかにした。荷電脂質間の静電相互作用を制御することで相分離構造と膜変形を実現した。これより、静電相互作用という複雑な相互作用下での秩序形成を明らかにした。本研究成果は生体機能の理解、工業的応用の基礎となることが期待される。現時点で荷電脂質の相分離挙動・変形挙動を実験的に終えており、さらに論文として着実にまとめることができている。さらに、当初計画していなかった分子動力学シミュレーションによる実験結果の検証や、予期していなかった電場下でのエマルションの融合など、研究の幅が予定よりも広がっていると感じている。現在までの研究を踏まえ、今後は以下の研究を計画している。(1)非対称膜における相分離を引き続き行い、二重膜を介した相互作用が相分離に与える影響を実験的に明らかにしていく。(2)電場下におけるエマルションの融合挙動から物質の拡散係数を見積もる方法を確立していく。さらに、エマルションの融合を利用し2つの溶液をマイクロメートルスケールで混合し各種化学反応を起こすことを目指す。(3)脂肪酸添加による相分離挙動を様々な脂肪酸を用いて解析する。特に飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、トランス脂肪酸などを用いることで生体機能とのかかわりを物理化学的な手法から明らかにしていくことを目指す。(4)荷電脂質を含むリポソームへ浸透圧やマイクロマニュピレーターにより張力を印加した際の相分離挙動や変形挙動の観察を行っていく。(5)Na,Mg,Caといった金属イオンに留まらず、正の電荷を有するポリアミンを荷電脂質膜へ添加しその際の相分離挙動やリポソームの凝集の様子をイオンの価数や電荷密度に注目し明らかにしていく。これらから、荷電脂質膜において相互作用を制御し構造形成を自在に操ることを目指していく。ソフトマター物理現在までの研究を踏まえ、今後は以下の研究を計画している。一つ目は、電場下における油中水滴の融合挙動を明らかにする。
TractographyとfMRIを用いた運動及び言語関連神経描出による手術支援

MRI(拡散強調画像)を用いて脳内の交叉線維を描出するQBI法に高速撮像法を併用した際の神経描出画像の類似度を定量的に評価するプログラムを開発し、高速化と類似度の関係を明らかにした。また、QBI法を用いることで錐体路(運動機能関連線維)や弓状束(言語機能関連線維)などを描出可能となった。描出した神経走行を従来法(DTI法)と比較し、従来法以上に解剖学的により近い領域を描出していることが分かった。脳外科手術(ガンマナイフ治療など)の術前患者にも適応することで、今まで以上に有用な情報を提供可能となった。またfMRIを併用することで、更に特定の機能に特化した線維のみ描出できることが可能となった。健常人男性5名に対して、臨床で盛んに用いられている拡散テンソル解析(DTI)を基にした神経走行追跡画像である拡散テンソルtractography(DTT)の描出に、高速撮像が可能なMulti band EPIを併用して、定量画像や運動神経の描出に影響が生じるかどうか、従来法と比較検討を行った。その結果、定量画像であるFractional anisotropyや見かけの拡散定数画像で従来法との有意差なく結果を得られた。また、運動神経の描出に関して、やや描出能は低下するが、同様な結果を得ることができた。これにより、長時間撮像が必要であったQBIにおいて撮像時間短縮の可能性が示唆された。その結果を第42回磁気共鳴医学界大会にてポスター発表し報告した。また、本研究の目的であるDTTを応用したQBI解析においても同様に検討した初期経験を同大会のスタディーグループ(q-space研究会)においても報告した。加えて、高速撮像法であるMultiband EPIを本研究で主に用いるQBI解析に用いて、従来法で描出したtractographyとの比較検討を健常人男性14名に対して行い、こちらも有意差なく、運動神経を描出できていることが確認できている。その結果を次年度の国内学会にて報告予定である。またfMRIに関しては、実験に必要なMRI専用の視覚刺激装置などの環境整備を行い、撮像条件の比較や十分に信号を安定して得られているかをファントムにて行った。次年度より、健常人ボランティアにおいてデータ収集し解析を行い報告する予定である。高速撮像法であるMultiband EPIを本研究で主に用いる撮像時間が比較的長いQBI(Q-baii imaging)解析に用いて、従来法で描出したtractographyとの運動神経(錐体路)描出の比較検討を行った。健常人15名のデータを用いて解析した結果、有意差なく運動神経を描出できるが、描出する容積としては減少することが分かった。この際、tractographyの描出能を定量的に評価するシステムを考案し、これらを含め国内学会にて報告した。このシステムは、物理評価だけではなく、視覚評価の代役としても用いられる可能性が示唆され、その結果を次年度の国際学会で報告することになっている。また、同一データを用いて、言語関連神経(弓状束やfrontal aslant tract)の描出傾向も検討した結果、同様の傾向であることが分かった。従って、患者での応用の際は、長時間撮像対応可能であれば従来法の方が良く、できるだけ時間を短くした場合は、Multiband EPIを使用した方が、動きの影響を可能な限り排除して、tractographyを描出できると考えられた。この検討を踏まえ、健常人ボランティアおよびガンマナイフ治療前の脳疾患患者において、最適化したQBIと従来通常臨床で用いられるDTI(拡散テンソル画像)を撮像・解析し、運動神経と言語関連神経描出比較を行った。前者のほうが優位に神経走行を描出することが分かり、手術支援としての有用性が示唆された。またfMRIに関しては、健常人ボランティアにてデータ収集および解析を行い、優位な賦活部位が得られることが確認できた。次年度脳疾患患者での適応する状態となった。拡散強調画像に関して、ほぼ予定数である健常人男性15名に対して、従来法で描出しているtractographyの神経走行描出能を担保しながら、撮像時間短縮できたため。また、その評価システムを構築することができたため。加えて、脳疾患患者においても検討を始めることができたため。fMRIに関しては、前年度に構築した条件を用いて、健常人ボランティアを撮像した結果、目的とした賦活領域を得ることができたため。前年度までに考案したtractographyの描出能を定量的に評価するシステムに関して、海外学会において報告した。また、前年度までに検討し、改善した撮像条件および1.5T MRIを使用して、ガンマナイフ治療前の脳疾患患者7名におけるQBI(Q-ball imaging)解析によるtractographyと従来法であるDTI(Diffusion tensor imaging)解析によるtractographyを比較した。その結果、運動神経および言語関連神経(弓状束)において優位に神経走行を描出し、解剖学的にも一致している結果を得た。その結果を国内学会で報告した。またQBIによるtractographyをガンマナイフ治療計画装置に導入することで、運動神経および言語関連神経への照射をできるだけ避けたガンマナイフ治療計画の支援を行った。また、3.0T MRIにおいて、同様にガンマナイフ治療前の脳疾患患者10名においても検討も行い、1.5T MRIと同様の結果を得ることができた。加えてガンマナイフ患者のみではなく、脳腫瘍などによる脳外科手術術前患者においてもQBI解析によるtractographyを適応し、運動神経および弓状束だけではなく、frontal aslant tract(流暢に会話することに関連する交連線維)を描出を検討した。

全症例で抽出対象線維を描出することが可能であることがわかった。また、その結果を手術ナビゲーションシステムに導入し、脳外科手術における支援を行った。前年度までに最適化したfMRIを併用することによって、特定の脳機能(運動神経である錐体路のうち手の把握運動)に特化した神経のみを抽出することが可能となった。本手法を用いることで、客観性を保ったまま脳神経を分離して描出することが可能となった。MRI(拡散強調画像)を用いて脳内の交叉線維を描出するQBI法に高速撮像法を併用した際の神経描出画像の類似度を定量的に評価するプログラムを開発し、高速化と類似度の関係を明らかにした。また、QBI法を用いることで錐体路(運動機能関連線維)や弓状束(言語機能関連線維)などを描出可能となった。描出した神経走行を従来法(DTI法)と比較し、従来法以上に解剖学的により近い領域を描出していることが分かった。脳外科手術(ガンマナイフ治療など)の術前患者にも適応することで、今まで以上に有用な情報を提供可能となった。またfMRIを併用することで、更に特定の機能に特化した線維のみ描出できることが可能となった。QBI解析(拡散強調画像)に関して、予定していた約20名の健常人男性に対し、撮像条件や解析条件を変えQBI解析において条件の検討を行い、従来法で描出できていたレベルを保ちながら高速化する条件を求めることができたため。fMRIに関して、実験系に必要なMRI専用の視覚刺激装置などハードウェア面での準備を整えることができ、撮像条件の比較や十分に信号を安定して得られているかをファントムにて行うことができたため。今後は、適時条件の最適化を健常人ボランティアに対して行い、術前の脳疾患患者へのさらなる応用および有用性の検討を目指す。また、術前・術後の比較ツールとしての検討も行っていく予定である。今回の検討・実験で得られた撮像条件・解析条件を元に、健常人において更に検討を進めていき、適宜最適化を行っていく。十分な脳神経描出精度があり、安定して定量画像が得られるようになった後、脳疾患患者においても、用いることができるのかに関して検討を行っていく。可能であれは、本実験にて描出した脳神経を脳外科手術の術前・術中・述語診断画像として提供し、有用性を検討する。
道管の齢および管孔性を反映した樹木の通水機能の定量的評価

キャビテーション抵抗性の低い種が変動しうる水分条件下で通水機能を維持するためには、キャビテーションの発生を補償する特性、すなわち、通水機能の回復性が重要であると考えられる。本年度は、温帯性落葉樹を対象に、キャビテーションに対する感受性と木部の通水機能の回復性の関連を検討することによって、樹木の通水機能の維持メカニズムを明らかにすることを目的とした。温帯性落葉広葉樹7樹種(イヌシデ、ヤマザクラ、シラカンバ、4種のヤナギ属)を対象に、各種のキャビテーション抵抗性、木部の水分通導度の回復性、およびこれらに関連しうる木部構造やガス交換特性を測定し、これらの特性間の相関関係を検討した。その結果、キャビテーション抵抗性の低い種ほど木部の回復性が高いという、キャビテーション抵抗性と木部の回復性の間に負の相関が種にわたって得られた。また、材密度はキャビテーション抵抗性とは正の、木部の回復性とは負の関係があった。材密度は、木部にかかる高い張力に耐えるための力学的強度を反映することから、キャビテーション抵抗性と材密度に正の相関があるという点は、従来の知見と一致するものであった。それに加えて、本研究では、木部の回復性と材密度に高い相関があることを見出した。これは、材密度が低いと貯水性が高まることから、空洞化した道管の再充填は低い材密度に伴う高い貯水性によって実現されている、という新たな可能性を示唆するものであった。一般に、バイオマス資源の個体内分配をめぐる、成長速度と材密度の間のトレードオフが種にわたって認められていることから、キャビテーション抵抗性と木部の回復性の間に認められた負の相関は、成長速度と材密度の間のトレードオフに基づいて決定される材密度の制約下で生じる、機能面でトレードオフである可能性が新たに提示された。本研究では、乾燥が引き起こす樹木木部の通水機能の損失過程と、乾燥状態が解消された後の通水機能の回復過程について、環孔材のコナラと散孔材のシラカンバの1年生の樹幹部を対象に調査した。コナラは通水機能を維持していた当年生の木部に直径5-100μmの道管を、機能していなかった1年生木部に直径5-75μmの道管を有していた。シラカンバはどの齢の木部も通水機能を維持しており、小径(5-55μm)で、コナラの約2倍の本数の道管を有していた。一見、乾燥に対してコナラの木部の水分通導度は低下したが、日常的に受けうる中程度の乾燥ストレスを解消させた後には、水分通導度の有意な回復は認められなかった。これは、道管の直径分布幅が広いことと、種内差に起因していると考えられた。さらに、木部構造に関して、大径で通水効率の高い当年生の道管では、顕著な道管の再充填が確認されなかった。シラカンバにおいて、再潅水による乾燥ストレスの解消後1時間が経過した時点で、木部の水分通導度および樹体の乾燥状態の指標である木部の水ポテンシャルが有意に回復した。このとき、どの齢の木部においても、乾燥により空洞化した道管の再充填が高い割合で認められた。再潅水後12時間経過すると、水分通導度も水ポテンシャルも完全に回復し、道管も顕著に再充填された。以上より、コナラは乾燥により通水機能が失われた道管の再充填能力は低いが、大径の通水効率の高い道管を有することで通水を維持していることが示唆された。一方、シラカンバは小径の道管を多数有することに加え、乾燥により通水機能が失われた道管を乾燥解消後に再充填することで、通水機能を回復・維持させていたことが示唆された。今後は、環孔材および散孔材の樹種を増やし、今回得られた結果の一般性を検討する。また、気孔による失水調節も併せて検討し、樹木の個体レベルでの水利用特性を統合的に評価することを目指す。これまでの研究により環孔材と散孔材で乾燥に伴う通水効率の低下やその後の回復の程度が異なることが示された。本年度は、樹体の乾燥を防ぐための葉からの失水の調節((1))と、一度失われた通水性の乾燥解消後の回復能力((2))について調査し、通水効率の維持に対する(1)と(2)の寄与について検討した。供試樹種として、ケヤキ、コナラ、センダン(以上環孔材)、イヌシデ、シラカンバ、ヤマザクラ(以上散孔材)の3-4年生苗用いた。(1)について、乾燥に対する通水効率、蒸散速度(E)および着葉量の変化を評価するために、個体への潅水を絶ち、様々な乾燥強度下で木部の水ポテンシャル(Ψxylem)と木部の水分通導度(Ks)、蒸散速度(E)、および着葉量を調べた。(2)について、Ksを半分失うまで個体を乾燥させた後、再潅水し12時間経過した時点でΨxylemとKsを求めた。(1)より、湿潤時の環孔材のKsは散孔材のそれよりも顕著に高かった。また、環孔材のケヤキとコナラは、湿潤時でもEが低く、Ψxylemの低下に伴いKsもEも徐々に低下した。センダンは、乾燥初期に落葉し、残りの葉のEを高く維持したが、さらに乾燥が進行するとEは低下した。

散孔材3種は、乾燥の初期にEが低下し、さらに乾燥が進行するとKsが低下し始めた。(2)において、乾燥解消後に、環孔材樹種ではKsの顕著な回復が認められず、散孔材樹種ではKsの顕著な回復が認められた。Ψxylemは、全種において湿潤時と同程度まで回復した。以上より、通水機能の回復が不明確な環孔材は、低い蒸散速度によって、特にセンダンは葉量も調節することで、湿潤時に高かった通水機能の低下を防ぎ、対して散孔材は、蒸散速度の速やかな調節により樹体の乾燥を防ぎ通水機能の低下を回避するだけでなく、強度の乾燥で通水機能が低下しても、乾燥状態の解消後に回復させることによって、もともと低い通水機能を維持していた。キャビテーション抵抗性の低い種が変動しうる水分条件下で通水機能を維持するためには、キャビテーションの発生を補償する特性、すなわち、通水機能の回復性が重要であると考えられる。本年度は、温帯性落葉樹を対象に、キャビテーションに対する感受性と木部の通水機能の回復性の関連を検討することによって、樹木の通水機能の維持メカニズムを明らかにすることを目的とした。温帯性落葉広葉樹7樹種(イヌシデ、ヤマザクラ、シラカンバ、4種のヤナギ属)を対象に、各種のキャビテーション抵抗性、木部の水分通導度の回復性、およびこれらに関連しうる木部構造やガス交換特性を測定し、これらの特性間の相関関係を検討した。その結果、キャビテーション抵抗性の低い種ほど木部の回復性が高いという、キャビテーション抵抗性と木部の回復性の間に負の相関が種にわたって得られた。また、材密度はキャビテーション抵抗性とは正の、木部の回復性とは負の関係があった。材密度は、木部にかかる高い張力に耐えるための力学的強度を反映することから、キャビテーション抵抗性と材密度に正の相関があるという点は、従来の知見と一致するものであった。それに加えて、本研究では、木部の回復性と材密度に高い相関があることを見出した。これは、材密度が低いと貯水性が高まることから、空洞化した道管の再充填は低い材密度に伴う高い貯水性によって実現されている、という新たな可能性を示唆するものであった。一般に、バイオマス資源の個体内分配をめぐる、成長速度と材密度の間のトレードオフが種にわたって認められていることから、キャビテーション抵抗性と木部の回復性の間に認められた負の相関は、成長速度と材密度の間のトレードオフに基づいて決定される材密度の制約下で生じる、機能面でトレードオフである可能性が新たに提示された。
琉球語宮古方言群の調査・記述 ―記述の少ない危機言語の記録・保存と基礎的研究―

本研究は、琉球語の下位区分である宮古諸方言について、記述・記録を行うことを目的としている。琉球語は現在そのほとんどの話者が高齢者であり、10-20年のうちに使用されなくなる可能性が高く、消滅する前に早急な調査・研究がなされることが望まれている。琉球語の研究においては、これまで複数箇所をそれぞれ短期で調査するスタイルが主流であった。さらに、扱う現象もごく限られていたため、ほとんどの方言について、その言語の体系が明らかになっていない。しかし、ある言語の全体像を把握することはその言語の部分的な研究を行う上でも大変重要である。この状況を踏まえ、本研究では、一箇所滞在型の現地調査を行い、ひとつの方言についてのより深い記述とデータを残している。本研究では2年の研究期間のうちの目標として下記をあげているが、本年度はそれぞれについて十分に研究を進展させた。1)琉球語宮古諸方言の一つである池間方言を軸とした宮古方言全体の言語学的記述2)宮古の言語と文化に関する自然談話を中心としたデータを蓄積し、研究者および一般向けに公開するためのデータベースシステム構築とコンテンツの作成1)については、特に前年度までは扱えなかった日本古語と琉球語双方の研究に共通する文法上の問題についての研究を進展させた。2)については、前年度に引続きデータの採集を続けるとともに、採集した言語データにアノテーションを付与していく作業を進めた。この一部は、田窪行則教授を筆頭とする琉球語電子博物館プロジェクトにおけるコンテンツ作成作業として行っている。1の論文においても、アノテーション付データを発表している。また、前年度よりも調査地域を広げ、宮古内の複数地点でのデータ収集することが可能にした。琉球語の研究においては、これまで標複数箇所をそれぞれ短期で調査するスタイルが主流であった。1)琉球語宮古諸方言の一つである池間方言を軸とした宮古方言全体の言語学的記述2)宮古の言語と文化に関する自然談話を中心としたデータを蓄積し、研究者および一般向けに公開するためのデータベースシステム構築とコンテンツの作成1)については、宮古池間方言のミニグラマーを作成し、その概要を把握した。また、特に当該方言において特異でかつ研究の進んでいない音韻現象を中心に調査をすすめ、機器分析の手法と取り入れるなどして、研究を大いに発展させている。2)については、言語調査のための数十時間に及ぶ自然談話やその他の資料を収集しつつ、分野の異なる研究者や京都大学デジタルコンテンツ作成チームとの協力関係のもと言語学調査をする目的で採集したデータを文化的コンテクストの中に再構築して見せるという試みに参加し、池間方言のことばと文化についてのデジタルコンテンツを作成した。
歯科用補綴物の界面特性を評価するために有効な界面破壊靱性試験方法の開発

歯科補綴物における異種材料間のモード1(開口型)およびモードII(面内剪断型)界面破壊靱性に関する試験方法を策定するために,オペーク陶材/メタル界面および接着性レジン/メタル界面を対象に,特に試験片の厚さ,幅,長さ,初期き裂長さなどの形状寸法に注目し検討した.試験片は,メタル/オペーク陶材又は接着性レジン/メタル構成によるサンドイッチ構造とし,その端面の片側界面には初期き裂を導入している.モードI試験は,き裂導入側のメタル両表面端部に接着したピン負荷川ブロックを介して引張荷重を加え,そのときの荷重-き裂開口変位線図を測定するとともに,限界荷重に達したときに進展するき裂長さをデジタル読取顕微鏡により測定し行った.モードIIの試験の場合には,3点曲げ試験により行った.これらの測定結果を基に破壊靱性値を算出した.その策定結果として,オペーク陶材/メタル試験片では,試験片の幅は35mmが適正であり,長さは3040mmの範囲で十分であった.厚さは,メタル板:0.5mm,オペーク層:0.30.5mmの寸法が,き裂進展過程でオペーク層が破断しにくい範囲であった.初期き裂長さは810mmの範囲が好ましい.試験速度は,き裂進展長さ測定の操作性を考慮すると,0.05mm/minが適正であった.なお,この試験片の破壊靱性値は15J/m^2程度であった.次に,接着性レジン/メタル試験片では,破壊靱性値が400500J/m^2とかなり大きく示されるので,メタル板が塑性変形しないように,その厚さは1.52.0mmの範囲が好ましい.試験片幅は,接着操作性を考えると,10mmよりも5mmの寸法が好ましかった.長さは50mmとした.なお,接着層の厚さは70μm程度である.初期き裂長さは,1520mmの範囲がき裂進展長さを測定しやすかった.試験速度は,0.1mm/minが適正であった.以上の結果から,この試験法は界面特性を評価するために有効であることが分かった.歯科補綴物における異種材料間のモード1(開口型)およびモードII(面内剪断型)界面破壊靱性に関する試験方法を策定するために,オペーク陶材/メタル界面および接着性レジン/メタル界面を対象に,特に試験片の厚さ,幅,長さ,初期き裂長さなどの形状寸法に注目し検討した.試験片は,メタル/オペーク陶材又は接着性レジン/メタル構成によるサンドイッチ構造とし,その端面の片側界面には初期き裂を導入している.モードI試験は,き裂導入側のメタル両表面端部に接着したピン負荷川ブロックを介して引張荷重を加え,そのときの荷重-き裂開口変位線図を測定するとともに,限界荷重に達したときに進展するき裂長さをデジタル読取顕微鏡により測定し行った.モードIIの試験の場合には,3点曲げ試験により行った.これらの測定結果を基に破壊靱性値を算出した.その策定結果として,オペーク陶材/メタル試験片では,試験片の幅は35mmが適正であり,長さは3040mmの範囲で十分であった.厚さは,メタル板:0.5mm,オペーク層:0.30.5mmの寸法が,き裂進展過程でオペーク層が破断しにくい範囲であった.初期き裂長さは810mmの範囲が好ましい.試験速度は,き裂進展長さ測定の操作性を考慮すると,0.05mm/minが適正であった.なお,この試験片の破壊靱性値は15J/m^2程度であった.次に,接着性レジン/メタル試験片では,破壊靱性値が400500J/m^2とかなり大きく示されるので,メタル板が塑性変形しないように,その厚さは1.52.0mmの範囲が好ましい.試験片幅は,接着操作性を考えると,10mmよりも5mmの寸法が好ましかった.長さは50mmとした.なお,接着層の厚さは70μm程度である.初期き裂長さは,1520mmの範囲がき裂進展長さを測定しやすかった.試験速度は,0.1mm/minが適正であった.以上の結果から,この試験法は界面特性を評価するために有効であることが分かった.歯科補綴物における異種材料間のモードI(開口型)およびモードII(面内剪断型)界面破壊靱性に関する試験方法を策定するために,試みとしてオ-ペク陶材/メタル界面を対象に,特に試験片の形状寸法に注目し検討した.試験片は,幅5mmと10mm,長さ50mmのメタル/オペーク陶材/メタル構成によるサンドイッチ構造とし,その端面の片側界面には,カッターナイフの片刃によって導入した長さ615mmの予亀裂が付与されている.厚さは,メタル層が各0.5mm,オペーク層が0.30.6mmの範囲で変化させた.なお,メタルにはユニメタル(Ni-Cr系合金,松風)を,オペーク陶材にはユニボンドヴィンテージ(A3,松風)を用いた.モードIの試験の場合には,さらに,亀裂付与側のメタル両表面端部にはピン負荷用のアルミブロック(5×5×5mm,穴φ3mm)が接着されている.最初に,モードIの試験は,2個のピン負荷用ブロックを介して引張荷重を加え,そのときの荷重-亀裂開口変位線図を測定し,限界荷重に達したときに進展する亀裂長さをデジタル読取顕微鏡により測定し行った.

その結果,オペーク陶材が厚いほど完全界面破壊となり,界面破壊靱性値は最大荷重を超えた範囲では一定となる傾向を示した.予亀裂長さは1015mmの範囲が好ましい.試験速度は0.05mm/minが適正であった.次に,モードIIの試験は,3点曲げ試験(支点間距離30mm)により行った.この試験の場合には,不安定破壊となるので,破壊靱性値は最大荷重時またはコンプライアンスを5%オフセットさせたときの荷重を限界荷重として算出した.その結果,5%オフセット時の破壊靱性値は,最大荷重時の場合よりもかなりバラツキを小さく押さえることができた.オペーク層,予亀裂長さの影響は認められなかった.モードIIの値はモードIの値よりも大きくなる傾向を示した.以上の結果から,これらの試験法は,界面破壊靱性を測定するために有効であることが分かった.今年度は,歯科補綴物における異種材料間のモード1(開口型)界面破壊靭性に関する試験方法をさらに策定するために,オペーク陶材/メタル界面の他に接着性レジン/メタル界面をも対象に,特に試験片の形状寸法に注目し検討した.オペーク陶材/メタル試験片では,厚さ1.5mm(ただし,オペーク陶材層:0.5mm),幅5mm,長さ40mmの寸法に,厚さは同じで,幅,長さを3mm,30mmのものをも加えて試験片の小型化についても検討した.さらに,焼付面のあらさも変化させてその影響についても検討した.接着性レジン/メタル試験片では,厚さ3mmと4mm(メタル板:1.5,1.2mm,接着性レジン層:70μm),幅5mmと10mm,長さ50mmの寸法とした.試験片の片側界面には,820mmの初期き裂を付与した.なお,オペーク陶材/メタル試験片では,メタルに非貴金属合金と貴金属合金を用い,接着性レジン/メタル試験片では非貴金属合金だけとした.試験は,き裂付与側のメタル両表端部に接着したピン負荷用ブロックを介して引張荷重を加え行った.その結果,オペーク陶材/非貴金属合金試験片の破壊靭性は貴金属合金の場合よりも高い値となり,従来の試験法による評価とは逆の結果が示された.また,3mm幅の試験片でも有効であることが分かった.メタル焼付面のあらさの影響については,サンドブラスト処理では,破壊靭性値に及ぼす砥粒の大きさ(50,125μm)による影響は認められなかった.しかしながら,サンドペ-パ-処理(♯40)の場合には,破壊様相も界面破壊と凝集破壊が縞状に出現する混合破壊として観察され,破壊靭性値も向上しその効果が認められた.接着性レジン/メタル試験片の場合には,初期き裂長さは1520mm,幅は5mmのが好ましく,厚さには特に影響されないことが分かった.以上の結果から,この試験法は界面特性を評価するために有効であることが分かった.
軟骨細胞の増殖・分化と骨形成におけるビタミンDの作用機作

1.ビタミンD欠乏のウシ胎仔血清添加培地で培養した対数増殖期のウサギ肋軟骨成長軟骨細胞に1×【10^9】Mの1α,25【(OH)_2】【D_3】を添加すると、DNA合成及び細胞増殖が促進されることを明らかにした。また、静止軟骨細胞に同濃度の1α,25【(OH)_2】【D_3】を添加すると、増殖促進効果はみられたものの成長軟骨細胞に対する効果と比べ軽度であった。一方、【10^(-9)】【10^(-7)】Mの24,25【(OH)_2】【D_3】を成長軟骨細胞及び静止軟骨細胞に添加してもDNA合成には影響がみられなかった。2.ビタミンD欠乏状態で9日間培養した成長軟骨細胞の細胞間基質はトルイジンブルー染色により著しいメタクロマジアを示したが、【10^(-9)】Mの1α,25【(OH)_2】【D_3】の存在下で培養すると軽度のメタクロマジアしかみられなかった。一方、24,25【(OH)_2】【D_3】はこの条件下ではメタクロマジアにほとんど影響を与えなかった。これらの事実は1α,25【(OH)_2】【D_3】が軟骨細胞の分化機能の1指標であるグリコサミノグリカン(GAG)合成を特異的に阻害することを示唆しているが、この点を確認する為、〔【^(35)S】〕硫酸の取り込みを指標として検討したところ、【10^(-9)】Mの1α,25【(OH)_2】【D_3】は成長軟骨細胞のGAG合成を著しく阻害した。一方、静止軟骨細胞のGAG合成はわずかにしか阻害しなかった。また、24,25【(OH)_2】【D_3】はこれらの細胞のGAG合成には影響を与えなかった。3.コンフルエントの状態の成長軟骨細胞に1α,25【(OH)_2】【D_3】あるいは24,25【(OH)_2】【D_3】を添加してもDNA合成に影響がみられなかった。4.コンフルエントの状態の成長軟骨細胞のGAG合成に対するビタミンDの影響を検討したところ、1α,25【(OH)_2】【D_3】は全く影響を与えなかったが、【10^(-7)】Mの24,25【(OH)_2】【D_3】は著しくGAG合成を促進した。以上の事実より1α,25【(OH)_2】【D_3】は十分に分化していない軟骨細胞の増殖を促進すると共にその分化機能発現をさらに促進することが明らかとなった。
相対論的モデルポテンシャル法の拡張による選択的アクチニド分離捕捉剤の理論設計

アクチニド・ランタニドイオンを選択的に捕捉のために必須となる水和様式の解明を目指した理論的研究を行った。これらの元素は,放射性元素であるものが多く,また,原子番号に比例して増加する核電荷に由来して,その電子状態は,多数の電子が複雑に絡み合う(電子相関)のみならず相対論効果に支配されたものとなる。これまで,電子相関と相対論効果を同時に精度良く取り扱った理論計算は困難であったが,酒井・三好型のモデル内殻ポテンシャル法を拡張することでこの問題を解決できることを示した。放射性廃棄物の処理方法として,現在,地層処分システムが運用されている.地層処分システムは,地層中の放射性核種の移行速度が十分に遅く,地下水流に沿った放射性核種の拡散が無いことを前提に,放射性核種の安定物質への変換を行うものである.だが,諸外国の環境化学チームにより,この前提は100%満たされておらず,放射性アクチニドを含むコロイドが検出された例も存在することが明らかにされた.蓄積されたアクチニドの漏出を防止し,地球環境に配慮した,安全な放射性廃棄物処理技術を確立するには,選択的にアクチニドを捕捉分離・固定する技術,すなわちアクチニドが形成する化学結合に関する基礎研究が欠かせない.本研究は,申請者が開発を行ってきた高精度量子化学計算理論:相対論的モデル内殻ポテンシャル(MCP)の拡張・応用によりアクチニド化学の本質=電子状態に理論化学の観点から迫る,環境エネルギー分野への寄与を目指す拡張発展的研究である.研究初年度である,2010年度は,まずアクチニド元素のMCP法の開発とその精度検証に取り組んだ.具体的には,U・Thなど最も頻繁にアクチニド化学の対象となる元素についてMCPを作成し,比較的小さく,実験により分子構造パラメータがよく調べられているUO_2, ThOの電子状態計算にてその精度を検証,よい精度をもったMCPの作成に成功した.続いてUO_2の水和構造解析を目指し,水和錯体[UO_2(H_2O)_n](n=1-5)の構造最適化に取り組んだ,量子化学計算分野では,しばしば錯体の電子状態計算に密度汎関数法が適用される.上記水和錯体について,様々な密度汎関数法およびab intio MP2, CCSD(T)法にて構造最適化を行ったところ,密度汎関数法とab initio法の結果は大きく異なり,ab initio法のみが水和数を再現できることが分かった.放射性廃棄物の処理方法として,現在,地層処分システムが運用されている.地層処分システムは,地層中の放射性核種の移行速度が十分に遅く,地下水流に沿った放射性核種の拡散が無いことを前提に,放射性核種の安定物質への変換を行うものである.だが,諸外国の環境化学チームにより,この前提は100%満たされておらず,放射性アクチニドを含むコロイドが検出された例も存在することが明らかにされた.蓄積されたアクチニドの漏出を防止し,地球環境に配慮した,安全な放射性廃棄物処理技術を確立するには,選択的にアクチニドを捕捉分離・固定する技術,すなわちアクチニドが形成する化学結合に関する基礎研究が欠かせない.本研究は,申請者が開発を行ってきた高精度量子化学計算理論:相対論的モデル内殻ポテンシャル(MCP)の拡張・応用によりアクチニド化学の本質=電子状態に理論化学の観点から迫る,環境エネルギー分野への寄与を目指す拡張発展的研究である.2011年度は,アクチニドとの比較検討を行なうため,アクチニドと同じf-block元素であるランタニドについて,4f電子を内殻電子として省略近似した4f-in-coreMCP法の開発に取り組んだ。開発した4f-in-coreMCPは三価ランタニドを含む分子の分子構造を,4f電子を露に取り扱った4f-in-valenceMCPに匹敵する精度で再現できることが分かった。4f-in-coreMCPでは4f電子を省略計算するため,不完全に充填された4f電子軌道の存在に由来して,一般に開殻電子状態となるランタニドの電子状態計算を閉殻的に取り扱って計算上できる。これにより,ランタニド水和系のような大規模系についても,高速な第一原理分子動力学計算も可能になった。現在引き続き,アクチニドの5f軌道を内殻的に取り扱った5f-in-coreMCPの開発を進めている。放射性廃棄物の処理方法として,現在,地層処分システムが運用されている.地層処分システムは,地層中の放射性核種の移行速度が十分に遅く,地下水流に沿った放射性核種の拡散が無いことを前提に,放射性核種の安定物質への変換を行うものである.だが,諸外国の環境化学チームにより,この前提は100%満たされておらず,放射性アクチニドを含むコロイドが検出された例も存在することが明らかにされた.