hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工軟骨・人工半月板を有する生体規範型人工膝関節の最適設計及び試作と評価

臨床的評価については,人工関節の最適置換法を検討するとともに,人工軟骨材料の生体適合性(無毒性・生体内安定性)を評価するために,動物関節内置換試験に必要な試験片作成と治具を作成し,試験条件を検討した.さらに,人工関節の暖みに関連して,破骨細胞による骨吸収に対する力学的伸張の影響を評価した.人工膝関節の設計に生体膝関節の多モード適応潤滑機構を取り込み,ハイドロゲル製の人工軟骨や人工半月板を導入し,ソフトEHL(弾性流体潤滑)作用に基づく流体潤滑膜形成を促進させるとともに,薄膜潤滑時には,吸着膜やゲル膜による保護機能を付与するための研究を実施した.まず,生体膝形状モデルの3次元曲面形状データの曲面解析手法を開発し,モデリングマシーンによる試作の体制を構築し,主要な3次元的運動を再現する実態模擬関節シミュレータを開発した.本シミュレータは,人工関節置換患者の各種症例の接触状態を再現可能な2連式であり,関節力と屈曲・回旋運動の再現とともに,内外反の片当たり状態や脛骨板沈下進行時を再現可能である.このようにして,最適設計・試作・評価システムによる最適設計システムを整備した.また,生体関節軟骨の機能を代行しうる高機能人工軟骨の実用化をめざすために,各種のハイドロゲルの性能評価を行い,摩擦摩耗挙動の問題点を明らかにした.PVAハイドロゲルについては,凍結・解凍の繰り返し回数における最適条件の存在を示した.また,適切な転がり・滑り運動や安定性を実現するために半月板を含めた最適形状設計の指針を検討した.また,電圧印加による始動摩擦の低減の可能性を提示した.さらに,ポリエチレン,セラミック,金属材料の摩耗挙動に対する材料特性・摩擦作動条件(とくに多方向滑り)・潤滑液組成の影響を明らかにした.臨床的評価については,摘出例の損傷評価を行うとともに,人工関節コンポーネントの適正な設置法を検討し,パターンマッチング法による動態評価を行った.また,人工軟骨材料の生体適合性(無毒性・生体内安定性)を評価するために.動物関節内置換試験に必要な試験片作成と治具を作成し,試験条件を検討した.さらに,人工関節の緩みに関連して,破骨細胞による骨吸収に対する力学的伸張の影響を評価した.人工膝関節の設計に生体膝関節の多モード適応潤滑機構を取り込み,ハイドロゲル製の人工軟骨や人工半月板を導入し,ソフトEHL(弾性流体潤滑)作用に基づく流体潤滑膜形成を促進させるとともに,薄膜潤滑時には,吸着膜やゲル膜による保護機能を付与するための研究を実施した.まず,生体膝形状モデルの3次元曲面形状データの曲面解析手法を開発し,モデリングマシーンによる試作の体制を構築し,主要な3次元的運動を再現する実態模擬関節シミュレータを開発した.本シミュレータは,人工関節置換患者の各種症例の接触状態を再現可能な2連式であり,関節力と屈曲・回旋運動の再現とともに,内外反の片当たり状態や脛骨板沈下進行時を再現可能である.このようにして,最適設計・試作・評価システムによる最適設計システムを整備した.また,生体関節軟骨の機能を代行しうる高機能人工軟骨の実用化をめざすために,各種のハイドロゲルの性能評価を行い,摩擦摩耗挙動の問題点を明らかにした.
早期産褥期の授乳時に使用する椅子と生体機能に関する人間工学的研究

1.産後の褥婦に不可欠な座面形状のデザインを抽出するため,実験材料を作成し官能試験を実施.その結果,座面のくりぬきが必要なこと,視覚的にも安楽な感じを与える形状とデザインを指向していた.2.スタディモデル椅子による生体負担に対する実験結果から,授乳用いすの第1次案の機能条件を基にデザインを含めた基本設計図を作成.椅子の機能条件は,座面高300mm,座面角度0度,背板角度0度としたデザインは温かいイメ-ジを強調し背もたれはハ-ト形,座面は楕円形とし,色調はピンク系のパステルカラ-を用いた.倚座にて会陰部の圧迫痛を防ぐための座面くりぬき部も考慮した試作椅子を製作.3.試作椅子と既製の産褥椅子における比較を,表面筋電図法を用い実際の母親とその新生児で実験し検証.一連の授乳行為において試作いすは産褥椅子に比べ約半分の筋活動量であった.6つの主要筋群に突出した筋活動はなく,レ-ダ-チャ-ト上はほぼ円の図形パタ-ンを示した.つまり筋負担の片寄りが少なく楽に授乳できていることが分かり,試作椅子の機能条件は授乳椅子として至適寸法であることがほぼ実証できた.また介助椅子を設計・製作し,生体負担を評価.介助椅子は中腰の介助姿勢と比べ筋活動量が少なく,看護用具として必要であること.機能条件は座面角度8度・座面高400mmが至適寸法と分かった.これらから看護における提案を概括した.4.製作した試作椅子の機能条件から,(1)座面高が低いことによる立ち座わり時の不安感や苦痛感,(2)座面のくりぬき部の問題,(3)足掛けバ-の問題,(4)体格差,などを抽出.これは,調節機構を具備した自在性のある設計とデザインが必要である.介助椅子は,授乳椅子の機能条件と相互の関係,さらに介助者の体格差などにおける授乳環境の検討は今後の課題である.5.人間工学的な立場から早期産褥婦の授乳用椅子の機能条件を明らかにした.本研究は実用化に向けるための基礎資料になるものと考える.1.産後の褥婦に不可欠な座面形状のデザインを抽出するため,実験材料を作成し官能試験を実施.その結果,座面のくりぬきが必要なこと,視覚的にも安楽な感じを与える形状とデザインを指向していた.2.スタディモデル椅子による生体負担に対する実験結果から,授乳用いすの第1次案の機能条件を基にデザインを含めた基本設計図を作成.椅子の機能条件は,座面高300mm,座面角度0度,背板角度0度としたデザインは温かいイメ-ジを強調し背もたれはハ-ト形,座面は楕円形とし,色調はピンク系のパステルカラ-を用いた.倚座にて会陰部の圧迫痛を防ぐための座面くりぬき部も考慮した試作椅子を製作.3.試作椅子と既製の産褥椅子における比較を,表面筋電図法を用い実際の母親とその新生児で実験し検証.一連の授乳行為において試作いすは産褥椅子に比べ約半分の筋活動量であった.6つの主要筋群に突出した筋活動はなく,レ-ダ-チャ-ト上はほぼ円の図形パタ-ンを示した.つまり筋負担の片寄りが少なく楽に授乳できていることが分かり,試作椅子の機能条件は授乳椅子として至適寸法であることがほぼ実証できた.また介助椅子を設計・製作し,生体負担を評価.介助椅子は中腰の介助姿勢と比べ筋活動量が少なく,看護用具として必要であること.機能条件は座面角度8度・座面高400mmが至適寸法と分かった.これらから看護における提案を概括した.4.製作した試作椅子の機能条件から,(1)座面高が低いことによる立ち座わり時の不安感や苦痛感,(2)座面のくりぬき部の問題,(3)足掛けバ-の問題,(4)体格差,などを抽出.これは,調節機構を具備した自在性のある設計とデザインが必要である.介助椅子は,授乳椅子の機能条件と相互の関係,さらに介助者の体格差などにおける授乳環境の検討は今後の課題である.5.人間工学的な立場から早期産褥婦の授乳用椅子の機能条件を明らかにした.本研究は実用化に向けるための基礎資料になるものと考える.1.在来の椅子による授乳行為の実態調査およびアンケ-ト調査(早期産褥婦・介助者)の実施と解析(1)授乳行為の実態調査授乳行為の実態をビデオ撮影し行為分析を行った。更に実験室実験による行為をモデル化し問題点を抽出した。(2)産褥婦・介助者に対するアンケ-ト調査現状の授乳環境の評価を行い問題点を抽出した。次いで産褥婦・女子大学生の身体計測をし比較検討した。結果;現状の授乳用椅子では、授乳行為は姿勢・荷重ともかなり無理のあることが確認された。これらのことは介助者にとっても動作・作業・姿勢に多くの問題点が指摘された。2.授乳での生体機能測定授乳姿勢と椅子のタイプ別に筋電図測定を試験的に行った。次年度は実験用椅子での筋電図測定および体圧測定を行い生体機能における負担度を解析する。3.授乳行為時の褥婦の動作解析身体各部の特性およびモデル化して体軸・四肢の角度・重心位置を明らかにした。

さらに授乳行為の動作空間および動作域・作業域を解析した。4.実験用椅子の基本設計の立案および製作今回は、主に問題点・要求項目の抽出を軸に行ったが、次年度はこれら問題点・要求項目の解決策の検討および計画指針の作成、さらには具体的な環境提案までを行う。1.早期産褥婦の授乳用椅子の最終的な設計を行うための諸条件を抽出するため,実験用椅子からの結果をもとに,スタディ-モデルを作成.これは今まで検討してきた基本条件や問題点をとりまとめ,さらに詳しく解析し椅子の機能条件など設計を行う場合の要因を決定するための実験装置である.スタディ-モデルにおける評価項目を設定し評価の方法までを提案した.2.スタディ-モデルを用いた筋電図による筋活動の測定を行い,座面の高さ,座面角度および背もたれ角度のうちいづれか1点を変数とし,それぞれの比較検討を行った.その結果,椅子の機能条件は座面高30.0cm±〓・座面角度5°±〓・背もたれ角度25°±〓とする必要があり,また人体寸法から座面の大きさが42.046.0cmが適当と判断できた.3.褥婦が座る椅子の機能条件の目的は,至適姿勢の維持・操作性・モ-メントと支持点への対処・クッション性・安全性・動作への対処・安定性・介助者との関係・疲労度・その他である.そのためこれらに関して本年度抽出した条件をもとに,また前年度研究した動作性・人体寸法・意識調査の結果などをもとに,椅子の機能条件を絞り,さらにデザイン条件を検討するため基礎的デザイン形状の抽出を行い,設計のポイントを踏まえ第1次案としてエスキ-ス的であるが提案できた.授乳専用の椅子の基本デザインの指向性を調査し,基本デザインを決定し,第1次案の設計を煮詰め試作し検証を行う.最終手直し後に製品化する.1.産後の褥婦に不可欠な座面形状のデザインを抽出するため,実験材料を作成し官能試験を実施.その結果,座面のくりぬきが必要なこと,視覚的にも安楽な感じを与える形状とデザインを指向していた.2.スタディモデルいすによる生体負担に対する実験結果から,授乳用いすの第1次案の機能条件を基にデザインを含めた基本設計図を作成.いすの機能条件は,座面高300mm,座面角度0度,背板角度0度とした.デザインは温かいイメ-ジを強調し背もたれはハ-ト形,座面は楕円形とし,色調はピンク系のパステルカラ-を用いた.倚座にて会陰部の圧迫痛を防ぐための座面くりぬき部も考慮した試作いすを製作.3.試作いすと既製の産褥いすにおける比較を,表面筋電図法を用い実際の母親とその新生児で実験し検証.一連の授乳行為において試作いすは産褥いすに比べ約半分の筋活動量であった.6つの主要筋群に突出した筋活動はなく,レ-ダ-チャ-ト上はほぼ円の図形パタ-ンを示した.つまり筋負担の片寄りが少なく楽に授乳できていることが分かり,試作いすの機能条件は授乳いすとして至適寸法であることがほぼ実証できた.また介助いすを設計・製作し,生体負担を評価.介助いすは中腰の介助姿勢と比べ筋活動量が少なく,看護用具として必要であること.機能条件は座面角度8度・座面高400mmが至適寸法と分かった.これらから看護における提案を概括した.4.製作した試作いすの機能条件から,(1)座面高が低いことによる立ち座わり時の不安感や苦痛感,(2)座面のくりぬき部の問題,(3)足掛けバ-の問題,(4)体格差,などを抽出.これは,調節機構を具備した自在性のある設計とデザインが必要である.介助いすは,授乳いすの機能条件と相互の関係,さらに介助者の体格差などにおける授乳環境の検討は今後の課題である.5.人間工学的な立場から早期産褥婦の授乳用いすの機能条件を明らかにした.
メラトニンレセプター遺伝子の多形性の検索と睡眠覚醒関連障害との相関研究

メラトニンレセプター遺伝子(Mel 1a、Mel 1b)の構造異常(遺伝子変異)が、睡眠覚醒関連疾患の原因になっているという仮説の下に、睡眠覚醒関連疾患罹患者について同遺伝子の構造異常を検索し、遺伝子変異と疾患の関連を検討中である。睡眠覚醒関連疾患(睡眠相後退症候群(DSPS)、非24時間睡眠覚醒症候群(non-24)、REM関連行動障害(RBD)、ナルコレプシー)の罹患者約50名を臨床的に診断し、その罹患者からの採血、およびゲノムDNAの抽出を終え、それらのゲノムDNA上のメラトニンレセプター遺伝子(Mel 1a、Mel 1b)の構造異常について、RFLP(Restriction Fragment Lengs Polymorphism)法による検索を行った。現在までに、コード領域の全て、および非コード領域の一部の検索を終えた。その結果、コード領域からこれまでに報告のない3つの遺伝子変異を発見・抽出した。そのうちの一つの変異が蛋白構造に影響をもたらすものであったので、疾患群と対照群を対象に関連研究を行ったが、対象数が十分でないこともあってか有意差は認められなかった。現段階では、非コード領域の一部の検索が残っているものの、睡眠覚醒関連疾患に強く影響・関連する遺伝子変異は、メラトニンレセプター遺伝子上には存在しないものと考えられる。近日中に、(1)関連研究について対象数を増やして結論を出し、(2)非コード領域の構造異常の検索を完了し、論文としてまとめ、投稿予定である。メラトニンがサーカディアンリズムの生成機構に深く関与しているという知見や、メラトニンの経口投与によって睡眠覚醒関連疾患(睡眠障害あるいは睡眠覚醒スケジュール障害)の一部の症状が改善したという臨床的経験などから、メラトニンレセプターを規定する2つの遺伝子(Mel 1a、Mel 1b)の構造異常(遺伝子変異)が、睡眠覚醒関連疾患の原因になっているという仮説の下に、睡眠覚醒関連疾患罹患者について2つの遺伝子Mel 1aとMel 1bの構造異常を検索中である。睡眠覚醒関連疾患(睡眠相遅延症候群(DSPS)、非24時間睡眠覚醒症候群(non-24)、REM関連行動障害(RBD)、ナルコレプシー)の罹患者約40名をPSG(睡眠時脳波)などによって臨床的に診断し、その罹患者からの採血、およびgenomic DNAの抽出を終えた。それらのgenomic DNA上のメラトニンレセプター遺伝子の構造異常を、SSCP(Single Strand Conformation Polymorphism)法によって検索中であるが、アミノ酸レベルの変異に結びつく構造異常は、(海老澤らが既に報告している2つの変異を除いて)現在までのところ見出されていない。しかしながら、解析を終えた遺伝子上の領域(cording region)はまだ一部であるので、検索領域を拡げ解析を続ける予定である。
日本列島下のマグマ性気体特性と元素移動

本研究により日本列島の異なる沈み込み帯のマグマ性窒素と炭素には、下記のごとく同位体的に不均一あることを明かにした。日本列島に分布する火山地熱系気体のN_2/Ar比とHe/Ar比のプロットは、東北日本と西南日本の各々の地域に共通なマグマ性気体が存在し、これらはほぼ同一のHe/Ar比を持つが,東北日本のN_2/Ar比は西南日本よりは一桁高いことを示している。これらのマグマ性N_2/Ar比の差異は東北日本の上部マントルに海洋性堆積物が付加していることを示唆している。さらに,両地域のN_2/Ar比分布と窒素同位体比分布の関係から求めた東北日本のマグマ性窒素同位体比は約4‰程度の値を示した。一方、西南日本では水に溶存した空気の値(約02‰)に近く、両地域でマグマ性窒素同位体比が明かに相違する事が明かになった.海洋堆積物の分解生成物である天然ガスから求めた窒素同位体比は、世界的な窒素同位体比の平均値(約8‰)とほぼ同一である。このことは海洋性堆積物中の窒素同位体比がほとんど変化せず上部マントルに付加されている可能性を与え、このことから東北日本と西南日本のマグマ性窒素同位体比の相違は,地球内部の窒素と海洋性堆積物起源窒素の混合率の相違により説明できる。また,火山地熱系に放出されているCO_2の炭素同位体比も西南日本では-9-4‰の領域に分布し上部マントルの値(約-5‰)に近いことを明かにした。一方,東北日本では-2-3‰に集中しており上部マントルに海洋性堆積物(約0‰)に付加が伺える。これらのことにより,日本列島の上部マントルが窒素および炭素に関しては,異なるプレートのサブダクションによってもたらされた海洋性堆積物により同位体的に不均一であることが明かにした。
単光子による量子トッドのエネルギー制御

1)量子ドット中の2励起子状態、3励起子状態の観測数psのパルス光(スペクトル線幅:23meV)でサイズ分布がある量子ドットの集合から単一に近いサイズの量子ドットを選びだして励起し、白色光パルスで過渡吸収スペクトルを調べることでCuCl量子ドット中に励起子2個が弱く結合した励起子分子の励起状態(2励起子状態)が実現することを明らかにした。更に、2色のピコ秒パルスを用い、2励起子状態がら3励起子状態への遷移がフェムト秒白色プローブ光で検出することもできた。これらの発見は、単光子により量子ドットのエネルギーを制御できる事を示している。2)永続的ホールバ-ニグ分光による量子箱中の励起状態の観測Nacl結晶中に立方体状のCuCl量子ドットを作成し、この試料を低温において、スペクトル幅の細いレーザー光でZ_3励起子吸収帯内を励起すると、メインホール以外に低エネルギー側にサイドバンドホールが永続的に観測された。これらのピークのエネルギーの関係から、CuCl量子箱に閉じ込められた励起子準位が明らかになった。3)InP量子ドットの時間分解光子分光自己形成InP量子ドットの発光寿命の温度依存性を調べInP量子ドットの発光寿命は、2Kから20Kまでは、温度に依らず、ほぼ一定値(約0.4ns)を示し、20K以上から160K間での範囲では、温度上昇に比例して増大する事を見出した。この振る舞いは量子ドットが0次元と2次元の中間の性質をもっているとして理解される。自己形成InP量子ドットの発光は、母体のInGaPを励起した場合には時定数50psの顕著な立ち上がりを示す。一方、母体InGaPの発光は、InP量子ドット発光の立ち上がりに対応した時定数130psの減衰を示す。これらの現象は、母体InGaPからInP量子ドットへのキャリア流入(流入時間:約100ps)を示す。
胆管癌における胆管レベルによる発癌・進展機構の違い：胆汁酸受容体と糖代謝に関して

肝内胆管癌は発生する胆管レベル(胆管の大きさ)によって、病理像とともにその母細胞、発癌経路、進展過程などが異なることが予想される。当初予定していた胆汁酸の代謝と受容体に関する検討は遂行が困難で断念し、本研究では、発癌に関わる酸化ストレス、Slit-ROBO1経路による増殖シグナル、さらに糖代謝などが肝内胆管癌の発癌・転移に如何に関わるかについて、病理学的に検討した。その結果COX2発現はVEGF-C発現とリンパ節転移と相関しており、またROBO1発現減弱が胆管癌細胞の増殖・移動能亢進に関わり、リンパ節転移を促し、Glucose transporter1は胆管癌の悪性度と正の相関を示した。ROBO1はSlitシグナルを受け、腫瘍の血管新生や増殖に関わる。肝内胆管癌においてROBO1とSlit2の発現を免疫組織化学的に検討したところ、1)ROBO1発現低下は腫瘍径大、増殖活性高値、Slit2低下と相関し、ROBO1陰性群は予後不良であった。2)またROBO1発現は原発巣よりもリンパ節巣で低下していた。3)肝内胆管癌細胞株RBEにROBO1強制発現させると、増殖能と遊走能が抑制され、Huh28においてROBO1発現抑制するとわずかに増殖能と遊走能が促進された。以上よりROBO1発現減弱は胆管癌の浸潤能に関与する可能性が示唆された。Glucosetransporter(GLUT)は14種類が同定されており、臓器特異的に発現している。食道癌、胃癌、大腸癌、乳癌、肝細胞癌、膵癌、腎癌、卵巣癌、子宮癌などでGLUT-1の発現が増加しており、予後との相関に関する報告もある。肝内胆管癌およびBilIN病変におけるGLUT-1、GLUT-2、HIF-1αの発現評価および臨床病理学的因子や予後との相関の評価を行った。肝内胆管癌症例(149症例)、BilIN症例(40例)に対して、GLUT-1、GLUT-2、HIF-1α免疫染色を行った結果、1)胆管癌の壊死の程度や浸潤能、分化度など腫瘍の悪性度とGLUT-1の発現に正の相関を認めた。2)またGLUT-1とHIF1-αの発現に正の相関を認め、3)GLUT-1の発現は予後不良因子となりうる可能性が示唆された。GLUT-2発現はBilIN-2/3病変で高く(感度45%、特異度100%)、大型胆管に由来する胆管癌、非腫瘤形成型で高く、神経周囲浸潤とリンパ節転移と相関を認めた。1)Glucose transporter(GLUT)は、多数の癌腫(食道癌、胃癌、大腸癌、乳癌、肝細胞癌、膵癌、腎癌、卵巣癌、子宮癌など)その発現が亢進しており、悪性度や予後と相関に関するといわれている。今回、肝内胆管癌切除例(n=149)およびBilIN病変(n=39)におけるGLUT-1、GLUT-2、HIF-1αの発現評価および臨床病理学的因子や予後との相関について検討した。また胆管がん細胞株を用いたmigrationとinvasionに関する検討を行った。その結果、1)GLUT1は胆管癌の壊死周囲にみられやすく、GLUT2は傍肝門型の胆管癌で発現が高く、GLUT1陽性群では腫瘍系が大きく(p=0.0031)、低分化で(p<0.0001)、リンパ管浸潤が高度で(p=0.0031)、リンパ節転移をきたしやすく(p<0.0001)、HIF-1α発現率が高い(p=0.0297)ことが明らかとなった。さらにGLUT1陽性例は予後不良であった。2)またGLUT1をSiRNAでノックダウンした胆管癌細胞株(RBE, Huh28)ではmigration、invasionともに減少した。3)GLUT-1はBilINの異型度と関係なく発現していたが、。GLUT-2発現はBilIN-2/3病変で高かった。2)SALL4は多分化能の維持にかかわる遺伝子で、胚細胞腫瘍での発現や、悪性度の高い肝細胞癌での発現が確認されている。肝内胆管癌におけるSALL4発現を免疫組織化学的に検討した結果、80例中4例に発現がみられ、4例ともB型肝炎に関連しており、2例でAFPが高いことが分かった。この傾向は肝細胞癌、肝細胞癌と胆管癌が混在する混合型肝癌でもみられ、SALL4発現はB型肝炎とAFP産生性に関与することが示唆された。

平成23年度実施分肝内胆管癌の発癌・転移におけるiNOS、COX2発現の役割の検討酸化ストレスが関わる経路において重要であり、発癌や腫瘍の増殖にも深く関与していると言われているinducible nitric oxyside (iNOS)とcyclooxygenase (COX2)発現を検討した。対象とする肝内胆管癌137例と胆管乳頭状腫瘍20例、胆管癌前駆病変のBiliary intraepithelial neoplasia40例、胆管癌リンパ節転移巣(LN)27例にを抽出し、ポリマー法による免疫組織化学染色にてそれぞれの病変における蛋白発現を陰性;<10%、陽性>=10%と評価し、臨床病理学的に解析した。その結果、反応性胆管上皮(n=16)とBilINでは、iNOS、COX2いずれも60%以上の症例で陽性であったが、異型度別にはBilIN2の陽性率が低めであった。IPNBでは非浸潤癌(n=12)においてiNOSは5例、COX2は6例が陽性であったが、浸潤癌(n=5)ではiNOSは1例、COX2は3例が陽性であった。ICCにおいて、iNOSは29%に陽性、COX2は42%に陽性であり、iNOS陰性群とCOX2陽性群ではリンパ管侵襲例とリンパ節転移例が高率に見られ、COX2発現はVFGF-C発現と正の相関を示した。リンパ節転移巣ではiNOSは22%が陽性であったのに対し、COX2は93%が陽性であり、COX2陽性群は予後不良であった。当初の研究計画にあった、発癌における胆汁酸および胆汁酸受容体Farnesoid X Receptor (FXR)の役割については、予測に反する結果であったが、そのほかのテーマであるSLIT-ROBO1シグナルにおけるROBO1発現の低下とGlucose transporterの発現上昇の意義については、研究成果をまとめることができている。前者については論文にまとめ、後者は国内の学会で発表し、現在論文にまとめている段階である。年度前半は3解析のための対象症例選択を中心に行い、臨床データの収集と病理組織学的因子のデータベース作製に費やした。次年度以降もこのデータベースに基づき臨床病理学的解析を進めていく。年度後半は、胆管がんの発癌と転移における酸化ストレスの与える意義についてiNOSとCOX2蛋白発現について検討した。発現解析のための染色条件設定は比較的スムーズに進んだ結果、病理学的データとの比較検討が可能であり、当初予想した仮説に近い結果を得ることができた。【対象】肝外胆管癌(60例)、胆嚢癌(76例)と診断された症例。前癌病変である原発性硬化性胆管炎(20例) ,胆嚢腺腫(9例),胆嚢炎(慢性胆嚢炎7例、急性胆嚢炎2例)などの症例。【方法】対象病変の切除切片において、Nrf2、Nqo1、Ho-1の免疫染色を行い、発癌機序との関連、発現による生命予後との相関関係を調べる。1)発癌における胆汁酸および胆汁酸受容体Farnesoid X Receptor (FXR)の役割の検討慢性胆管炎や慢性肝炎などで胆汁酸が胆管上皮におよぼす影響を調べるため、ヒト組織標本(慢性胆管炎、前癌病変、癌組織)を用いてFXR蛋白発現、mRNA発現を解析する。さらに胆管細胞株4種(HUCCT1, RBE, SSP25, Huh28)を用いて、抱合型、非抱合型胆汁酸の刺激によるiNOSとCOX2発現を、またFXRが抑制的に働くNF-κBについて調べる。細胞株のFXR発現を調べ、発現株があればFXRのSiRNAによるノックダウンにより起こる変化も解析する。2)ヒト組織標本にてGlut family (Glut1-3)発現の検討
食細胞による死細胞貪食の細胞内情報経路の研究

生体内で生じる変性自己細胞や侵入した微生物は,近隣の食細胞に貪食され分解されることで,生体内の恒常性が保たれている。取り込みには,食細胞内の低分子量G蛋白質を介する細胞骨格再編成が必要だが,その詳細は不明であり,本研究はG蛋白質を介する貪食経路解明が目的である。SR-BI依存貪食を行うマクロファージ株に,低分子量G蛋白質Rac1,Cdc42,Rhoそれぞれのドミナントネガティブ体発現ベクターを導入し,貪食効率を測定した。Rac1,Cdc42が本貪食反応に必要であることが判明した。次に,これらのG蛋白質経路へのMAPキナーゼの必要性を特異阻害剤を用いて調べると,ERK,p38,JNKのいずれも貪食時のRac1,Cdc42活性化に必要ないとわかった。MAPキナーゼはSR-BI依存貪食時に活性化することより,G蛋白質経路とMAPキナーゼ経路は,SR-BI下流で独立に働く可能性がある。G蛋白質共役型受容体(GPCR)による微生物貪食排除の調節GPCRに属するカンナビノイド受容体(CB1,CB2)のマクロファージ貪食能への関わりを検証した。エンドカンナビノイドの2-アラキドノイルグリセロールは,CB2を介して貪食受容体dectin-1の機能を促進し,真菌の貪食排除を亢進することがわかった。G蛋白質により感染免疫が調節される例が提唱された。生体内では,自己由来の除去すべき細胞が頻繁に出現する。これらの細胞には生理学的細胞死が誘導され,近隣の食細胞による認識される。食細胞が標的細胞を丸ごと取り込み消化することで生体内の恒常性が保たれている。取り込みには,食細胞内の低分子量G蛋白質を介する細胞骨格再編成が必要だが,その詳細は不明であり,本研究はG蛋白質を介する貪食経路解明を目的とする。今年度は,貪食誘導性受容体のクラスBスカベンジャー受容体タイプI (SR-BI)の貧食経路を解析した。線虫遺伝学より,貪食誘導細胞内経路は二系統に分かれ,アダプター蛋白質のCED-6またはCED-2を出発点とする。酵母ツーハイブリッド法およびin vitro結合アッセイの両者により,SR-BIのカルボキシル末端付近とCED-6の哺乳動物オルソログGULPとが結合することが判明した。
アジアの貧困削減に対する金融サービスの役割に関する比較研究

本研究は、ベトナムとバングラデシュにおける調査を通じて、アジアの貧困削減に対する金融サービスの役割を考察するものであり、当然のことであるが、マイクロファインナンス(MF)を念頭においている。研究員はバングラデシュ生まれのDr.Tazul Islamである。まず7月に北海道における日本農業経済学会で研究成果を報告した。これは同学会の学会に掲載されている。続いて8月には、前年度の調査を踏まえ、バングラデシュでのMFの詳細な調査を行った。いくつかのNGOが行っている先進的MF事業の概要把握、キーパーソンとのインタビュー、およびコミラ県、チッタゴン県およびボズラ県で120戸の詳細聞き取り調査が、その中身である。調査項目はMFに関するものが中心であり、MFが貧困者にどこまで届いているかというoutreachの側面と、貧困削減に対するマイクロファイナンスの効果の2側面を明らかにすることを念頭に置いている。両側面はトレードオフの関係にあるといわれるが、本研究では両者の間に共鳴関係があるという仮説を念頭に置いて、調査が設計されている。調査のとりまとめはなお継続中であるが、その一部はすでに執筆済みであり、成果はMicrofinance and Povertyという本として2006年中に出版される予定である(出版社はAshgate Publishing, UK)。本研究は、ベトナムとバングラデシュにおける調査を通じて、アジアの貧困削減に対する金融サービスの役割を考察するものであり、当然のことであるが、マイクロファインナンスを念頭においている。ただし本年は研究の初年度であり、ベトナムでのデータ収集、ベトナムとバングラデシュにおける予備的調査を行うに留め、次年度における詳細な調査に結びつけたいと考えている。研究員はバングラデシュ生まれのDr.Tazul Islamであり、同氏の今年度の研究は以下のようにまとめられる。まず8月にベトナムの北部でNGOおよびベトナム政策銀行の融資に対する予備的調査を行った。続いて11月にはバングラデシュで、農村住民の負債と金融資産、家計の経済状況について調査を行っている。1月には京都で南アジア農業の専門家と議論を実施し、さらに2月から3月にかけて、バングラデシュでの機関調査を行った。議論の中心は、マイクロファイナンスによる貧困削減の実際であり、それが単なるニッチェに対する金融サービスなのか、それとも貧困削減を含む今後の農村経済の展開を主導する主流になりえるのかどうかという点であろう。すでにマイクロファイナンスの商業化が各地で進行し、部分的には貧困層への金融サービスが比重を下げるという点がみられている。いわゆるmission driftであるが、この研究も、マイクロファイナンスの質的変化が、そもそもの目的であった貧困削減にどういった変節をもたらしているのかをみていきたい。
粒子マスク法と動的認識理論を援用したPTVのための高性能の粒子抽出手法の開発

粒子画像追跡法による流れ場計測においては,ビデオ画像等から流れの中のトレーサー粒子画像を抽出し,これを電子計算機上で自動追跡する。このとき動画像上では,肉眼で明らかに粒子と認識できるのに,画像を静止させると識別できなくなる粒子が或る。肉眼で認識できない粒子画像は電子計算機による画像解析によって抽出することはできない。そもそも現在の画像解析手法は、(1)静止した,(2)2次元の,(3)モノクロ画像の解析を積み上げる方式である。人間は,(1)動的で,(2)立体的な,(3)カラー画像を直接認識している。上述の静止画像上で粒子が消え去る現象は,主として,動的認識能力が行使できないからであると考えられる。粒子画像は最も単純な形状であり,人間の動的認識に関する研究の材料として最適である。本研究では次の2つの方針で研究を進めている。(1)粒子画像による人間の動的認識に関する研究(2)動的認識に関する知見の粒子画像抽出アルゴリズムへの応用本年度は次の研究成果を得た。(1)動的認識に関する研究:粒子画像生成アルゴリズムと眼球画像自動解析装置を開発した。(2)粒子画像抽出アルゴリズム:著者らの開発した粒子マスク法を,多時刻にわたって蓄積された画像情報を移動させながら積分した画像した画像情報に適用することを試みた。画像解析技術は,当初,モノクロ,2次元,静止画像の解析から出発した。これは解析に必要なハードの能力の限界によるものであった。その後まず,カラー画像認識に関する研究が進んだ。この中には,モノクロ画像のフォールス・カラー着色による認識の向上に関する研究なども含まれる。次に3次元認識に関する研究が進んでいる。一番遅れているのが動画像認識である。現在でも動画像認識に関する十分な研究成果は蓄積されていない。そこで本年度はまず,認知科学や脳科学における「注意」に関する研究に着目し,文献収集を行うとともに,それらの中からデスクトップコンピューター等を用いて容易に実験できるものを選び,追試を行った。概ねオリジナルな実験と同様な結果が得られたが,必ずしもこれまでの知見では説明できない結果も得られた。まだ断片的な結果なので,それらに対して何らかの解釈を与えるまでには至っていない。今後は,脳波や脳磁針等によって得られた動的認識に関わる大脳皮質について文献収集を行い、できれば追試する予定である。一方,粒子マスク法による粒子追跡については,粒子の動的特性を考慮するための色々な工夫をして,順次抽出力の改善への寄与をチェックしている。これに,人間,猿,猫等の動的認識機構を導入したアルゴリズムを開発していく予定である。
伝統的資源循環型生活指針の今日への翻訳・実践

本研究は、日本の各地において育まれてきた「資源循環型生活」の実相を、文献調査・現地調査に基づき多面的に採集し、それらを生活者が、今日に創造的に再生・実践するための指針を導出することを目的としたものである。調査・考察の結果、「資源循環型生活」構築の指針として、以下の3つを導出した。(1)生活者自らが地域の自然を体得する機会を創出する。(2)地域の自然資源の利活用の方法を共有する機会を創出する。(3)地域の自然資源の利活用経験に基づいた生活理念を伝える。本研究は、日本の各地において育まれてきた「資源循環型生活」の実相を、インテンシブな調査に基づき多面的に採集し、今日の生活に創造的に再生・創生・実践するための具体的方策を導出することを目的としたものである。平成20年度においては、日本各地をフィールドとして文献資料ならびに現地溝査を行い、これまでになされてきた「資源循環型生活」に関する知恵と行為、あるいは、今日において志向されている「資源循環型生活」に関する具体的事象を収集した。(1)文献調査:市町村史誌や写真・絵画など地域の生活文化を伝こえる各種資料より、「資源循環型生活」に係わる諸相を抽出し、それらがどのような精神文化に裏打ちされていたかについての検討を行った。とりわけ、地域が産出する自然素材を活用したさまざまなものづくりやケやハレの生活における活用、制作工程から廃棄にいたる過程、再生や廃棄の具体的方法等の諸相を、多面的角度から解析した。(2)現地調査:現地調査ならびに参与観察に基づき、「資源循環型生活」の実相の採取を行った。地域社会に継承されている「資源循環型生活文化」は、総じて多様かつ構造的であるが、地域住民は、ときとして「資源循環型生活」の後進性を卑下し、自らの地域には評価にたる生活文化は「何もない」といった認識を抱いている場合が少なくない。そのため、アンケート調査のような方法では「資源循環型生活」が浮かびあがってくる可能性が高いとは言い難い。それゆえ、本研究においては、インテンシブな調査を実施することによって、各々の地域が有する潜在的な「資源循環型生活文化」を顕在化することに主眼を置いた。平成21年度においては、平成20年度より実施している日本各地をフィールドとした文献資料ならびに現地調査を継続して行い、これまでになされてきた「資源循環型生活」に関する知恵と行為、今日において志向されている「資源循環型生活」に関する具体的事象を収集するとともに、それらの資料を整理するためのデータベース構築の準備作業を実施した。文献調査においては、市町村史誌や写真・絵画など地域の生活文化を伝える各種資料に基づき「資源循環型生活」に係わる諸相を抽出した。現地調査においては、現地調査ならびに参与観察に基づき「資源循環型生活」の実相の採取を行った。さらに、上述の資料がどのような精神文化に裏打ちされていたかについての検討を通して、各地域が産出する自然素材を活用したさまざまなものづくりやケやハレの生活における活用、制作工程から廃棄に至る過程、再生や廃棄の具体的方法等の諸相を多面的角度から解析しつつ、データベース構築に向けた諸作業を実施した。平成22年度においては、平成20年度と平成21年度において実施した日本各地をフィールドとした文献資料ならびに現地調査に基づいて収集した「資源循環型生活」に関する知恵と行為、今日において志向されている「資源循環型生活」に関する具体的事象を整理するとともに、そうした知恵と行為、具体的事象を、今日の生活に創造的に再生・創生・実践するための具体的方策を検討した。なお、文献調査においては、市町村史誌や写真・絵画など地域の生活文化を伝える各種資料に基づき「資源循環型生活」に係わる諸相を抽出した。また、現地調査においては、現地調査ならびに参与観察に基づき「資源循環型生活」の実相の採取を行った。さらに、上述の資料がどのような精神文化に裏打ちされていたかについての検討を通して、各地域が産出する自然素材を活用したさまざまなものづくりやケやハレの生活における活用、制作工程から廃棄に至る過程、再生や廃棄の具体的方法等の諸相を多面的角度から解析した。

その結果、自然との乖離が進む今日、○各地域という単位で、当該地域の生活者が、自らの自然を知る機会を創出するとともに、○地域の自然資源の利活用方法を知る機会を創出すること、また、併せて、○地域の自然資源の利活用経験に基いた生活理念を伝えることなどが、きわめて重要な課題であることを導き出すとともに、その具体的方策を提言した。
ハイブリッドモデルを用いたマシニングセンタの動的シミュレーション解析法の開発

事前に切削実験や振動試験を行なうことなく,工具形状,被削材の剛性,保持方法などの変更に伴う機械構造の伝達特性や切削剛性を求め,びびり振動を発生させない切削条件を予測し,びびり振動を回避するシステムを構築する.切削点近傍の工具・主軸系に加え,被削材を含む複合モデルでびびり振動発生限界を予測し,切削実験結果と比較・検証を行なった.その結果,切削実験で得られたびびり振動発生限界線図と本手法で予測した解析結果が定性的に一致することを確認し,本手法の有効性を確認した.事前に切削実験や振動試験を行なうことなく,工具形状,被削材の剛性,保持方法などの変更に伴う機械構造の伝達特性や切削剛性を求め,びびり振動を発生させない切削条件を予測し,びびり振動を回避するシステムを構築する.切削点近傍の工具・主軸系に加え,被削材を含む複合モデルでびびり振動発生限界を予測し,切削実験結果と比較・検証を行なった.その結果,切削実験で得られたびびり振動発生限界線図と本手法で予測した解析結果が定性的に一致することを確認し,本手法の有効性を確認した.切削加工中に発生する再生びびり振動は,仕上げ面精度を悪くしたり,激しい振動による工具の破損や摩耗の促進を引き起こす原因になっている.びびり振動を防ぐためには工具の軸方向切り込み深さを減らしたり,低速で切削することで回避可能ではあるが,加工能率の点では不利となる.近年,金型成型や部品加工で高速化や高精度化の要求に応えるために,びびりが発生するぎりぎりの条件で加工せざるをえず,未だに根本的な解決には至っていない.本研究では,マシニングセンタの動的シミュレーションモデルを構築して,事前に実験を行なうことなくシミュレーションからびびり振動発生の診断を行なうことを目的とする.本年度は,縦型マシニングセンタを用いて,振動試験および切削実験を行ない,マシニングセンタの振動特性やびびり振動の発生条件を調べた.その結果を以下に示す.1.工具,主軸ヘッド,被削材取り付けテーブル,コラムなどの振動試験を行ない,マシニングセンタの振動特性を調べた.その結果,マシニングセンタ全体が振動するモード,スピンドルヘッドとテーブルが逆位相で振動するモード,スピンドルと工具系のみの振動モードを確認した.これらの結果を踏まえてモデル化を行なう.2.真鍮を被削材として上向き削りと下向き削りで切削実験を行ない,軸方向切り込み深さを連続的に変化させ,びびり振動が発生する安定限界線図を実験から求めた.3.切削中の工具の振動をレーザー変位計で測定して,びびり振動の発生前後での工具振動を周波数分析した.その結果,びびり振動が発生すると主軸・工具系の固有振動数付近のピークが卓越し,各切れ刃間の振動の位相差が一定になることを確認した.また,主軸回転数を変えて,びびりが発生しにくい回転数と,そのときの位相差に関連があることを確認した.4.次年度はこれらの実験結果を踏まえて,モデル化を行なう予定である.切削加工を行なうときに加工条件が悪いと,再生びびり振動が発生することがある.びびり振動は,仕上げ面精度を悪くしたり,激しい振動による工具の破損や摩耗の促進を引き起こす原因になっている.びびり振動を防ぐためには工具の軸方向切り込み深さを減らしたり,低速で切削することで回避可能ではあるが,加工効率の点では不利となる.近年,金型成型や部品加工で高速化や高精度化の要求に応えるために,びびり振動を回避する切削条件を把握することが重要な課題となっている.本研究では,エンドミル加工時の動的シミュレーションモデルを構築して,事前に実験を行なうことなくシミュレーションからびびり振動発生の診断を行なうことを目的とする.本年度は,工具・主軸系を2自由度でモデル化し,固有値解析を行なうことでびびりの発生限界線図を求め,初年度の実験結果と比較した,以下にその結果を示す.1.工具系を支持する動剛性が固定座標系に対して異方性を有し,さらに工具系の振動試験結果から固有振動数および剛性に差があるモデルを考慮して固有値解析をおこなった.その結果,発生限界が極大値となる回転数が上向き削りと下向き削りともに実験結果とよく一致した.2.切削中の切れ刃と1つ前に切削した切れ刃との振動の位相差を見た結果,発生限界が極大値となる位相差は0°付近であり、位相差をみることでおおよそのびびり振動の発生限界の予測が可能となった.3. 2自由度の簡易モデルで,実験結果をおおよそ予測することができたが,切り込みが小さい場合や下向き削りの結果が実験結果とあまり合わなかったことが今後の課題として残された.次年度はこれらの数値計算結果を踏まえ,解析モデルおよび解析法の改善および研究の総括を行なう予定である.金型や機械部品加工を行う際,びびり振動の発生は高精度化・高効率化のボトルネックとなる.これまでのびびり振動に関する研究は,切削点近傍の振動に注目して解析が行われているが,工具や被削材の形状,取り付け剛性などが変化すると,その都度切削試験や振動試験を行なって切削剛性や振動特性を求める必要があり,それらの違いがびびり振動の発生予測結果にどのように影響するか詳細に調査した研究は見られない.

そこで本研究では,工具や被削材の変更などにも対応可能なマシニングセンタの動的シミュレーション解析モデルを構築し,事前に実験を行なうことなく,びびり振動が発生する切削条件を予測し,びびり振動を回避するシステムを構築することを目的とする.本年度は,切削点近傍の工具・主軸系の振動解析に加え,被削材を含む系でびびり振動解析モデルを構築し,切削実験結果と比較・検証を行なった.実施項目は以下のとおりである.1.昨年度までに実施した振動解析結果から,主軸,ツールホルダー,工具を含む系を連続体のはりモデル,被削材とそれを保持する冶具,テーブルを剛体とし,それらを結合した複合モデルで表し,運動方程式を導出した.2.エンドミル加工における断続的でかつ回転数に比例して切削力が周期的に時間変動する影響を,切れ刃の回転方向角ごとの固有値の変化をみる解析とし,逐次固有値解析を行なった安定判別結果からびびり振動の発生限界線図を予測した.3.切削実験で得られたびびり振動発生限界線図と本手法で予測した解析結果を比較し,両者が定性的に一致することを確認し,本手法の有効性を確認した.
量子コロイド化した半導体超微結晶の無輻射遷移過程と化学計測・分析への応用

数nm程度に微粒子化した半導体(半導体ナノ粒子)では量子閉じ込め効果が出現し、光物性に大きな変化が生じる。本研究では、(1)ガラス中に分散したCdS、CdSeナノ粒子系、(2)フラクタル状でポーラス化したTiO_2ナノ粒子集合体膜を利用する光電極及びCdSナノ粒子を吸着させた系、(3)Mn不純物を含むZnSナノ粒子系、の3種類を対象として光音響法により光吸収情報と無輻射遷移過程に関する検討を行った。合わせてフォトルミネッセンス・光電流評価も行った。(1)では、試料作製条件の検討によりGeO_2ガラス中に分散したCdS、CdSeナノ粒子の粒径を制御することが可能となった。粒径増加するに伴ない量子閉じ込め効果が減少し、次第にバルクの電子状態に移行する。一方CdSナノ粒子とCdSeナノ粒子ではガラス中での形成過程が異なることが判明した。CdSSe混晶ナノ粒子を含むガラス系においては、過渡熱レンズ効果の測定により3種類の緩和過程が存在することが見出された。(2)では、光電極作製時に行う電圧印加の効果について光音響と光電流スペクトル評価を行い、光吸収端以下の長波長領域で大きな光吸収と、短波長側での光電流の急激な増加が観測された。これらの事実から、電圧印加処理により価数の異なるTiの状態が出現し、それに伴なうキャリア増加の可能性が示唆された。さらにCdSナノ粒子を吸着させることにより、可視光領域で大きな分光増感を達成することが可能となった。(3)では、光音響法をこの系に適用することにより従来法では不可能であった光吸収評価を行うことが可能となつ鵡その結果、Mnイオンのd電子状態とZnSナノ粒子母体のspバンド状態が空間的に重なりを生じている可能性が示唆され、この系の大きな蛍光量子効率の出現機構に関して新たな観点を加えることが出来た。平成9年度は、半導体超微結晶作製法の検討と評価を行った。1.ガラス中熱処理法Na_2GeO_3を8mol.%添加剤としたGeO_2ガラス母体の作製を試み、溶融時間による非晶質化について検討を行った。X線回析の結果から、30分以上の溶融で非晶質化することがわかったが、非晶質化によるブロードなパターンが溶融時間で変化することがわかった。また光音響スペクトル測定では、吸収端下の低エネルギー領域での信号強度が溶融時間の増加と共に増加することが示された。今後これらの情報を解析することによりGeO_2ガラスの非晶質化について検討を行い、半導体超微結晶形成との相関を調べる。次に上記GeO_2ガラスにCdとSeを真空中で混合溶融し、所定の熱処理によりCdSe超微結晶の作製を試みた。現在1100°Cで溶融の後空気中で急冷しているが、出来上がったガラスが粉末化してしまうという欠点があり、今後は熱処理法についての検討が必要となる。2.フラクタル吸着法金属Tiを特殊エッチングし、フラクタル状のTiO_2を得ることが出来た。X線回析と光音響スペクトル測定から、アナターゼ型の結晶構造を示すことが確認された。また電圧を印可して作製したものについては光電流の増加が見られ、今後検討を行うが必要である。次にフラクタル状TiO_2上に溶液中化学処理を行い、CdS超微結晶の吸着を試みた。

光音響スペクトル測定から、吸着層の増加に伴い吸収端は低エネルギー側にシフトし、ほぼ10層の吸着で飽和することが判明した。また光電流スペクトル測定からは、吸着層の増加に伴い信号強度が増加すると共に、低エネルギー側に電流ピークがシフトし分光増感現象が起こっていることが判明した。平成10年度は平成9年度に引き続き、半導体超微結晶作製法の検討と評価を行なった。1.ガラス中熱処理法Na_2GeO_3を8mol%添加剤としたGeO_2ガラスを作製した後、CdとSe粉末を混入したものを真空中で溶解し(温度:1180°C)、その後様々な熱処理を試みたが爆発、分離、粉体化等の問題が生じ前半は半導体超微結晶作製には至らなかった。最終的に、GeO_2ガラスとCdSe粉末(0.8mol%)を混ぜたものを空気中で溶解することで、CdSe超微結晶が得られることが判明した(直径数nm程度)。その後550°Cで熱処理時間を変えることで超微結晶が成長し、量子化された電子状態から次第にバルクの状態へ移行していくことが、光音響スペクトル測定から判明した。またこの系に対するレーザ光照射予備的実験では、半導体超微結晶の界面に関係するフォトダークニング効果が観測されている。2.フラクタル吸着法平成9年度同様に、フラクタル状TiO_2の作製と、CdS超微結晶の吸着を試みた。平成9年度はTi板上に作製されたTiO_2の面内分布に不均一が見られたが、本年度はTi板上に滴下した溶液の接触を均一になるように工夫した結果、面内分布の均一性の向上が図れた。電圧印加処理により作製されたフラクタル状TiO_2では、処理を施さないものに比べ約3倍の光電流の増加が観測された。光音響スペクトル測定から、電圧印加処理を施したものでは、その吸収端近傍での信号強度の変調周波数依存性に異常が見られた。今後は、無輻射遷移と光電流増加との相関について検討を行う予定である。CdS吸着層の増加に伴い光電流は増加し、ほぼ3層程度で最大となり、それ以上の吸着では逆に減少することが判明した。その結果、以前よりは少ない吸着行程回数で分光増感が可能となった。3層吸着ではCdS超微結晶直径は数nm程度であり、超微結晶化に伴う量子サイズ効果が光音響スペクトル測定から観測されている。今後は量子サイズ効果と電子移動との相関について検討を行なう予定である。平成11年度は引き続き半導体超微結晶の作製と評価を行うと共に、光デバイスへの応用を年頭においた予備検討を行った。1.ガラス中熱処理法従来の真空中で溶解する方法では爆発、分離、粉体化等の問題が生じていたが、GeO_2ガラスとCdSeまたはCdS粉末を混合(0.8mol%)したものを空気中で溶解することで、CdSeまたはCdS超微結晶が得られることが判明した。この後このように半導体超微結晶をドープしたGeO_2ガラスに対して2種類の熱処理((1)温度を500°Cと一定にし、処理時間を変化;(2)処理時間を30分と一定にし、処理温度を変化)を行った結果、超微結晶が成長し量子化された電子状態から次第にバルクの状態へ移行することが光音響スペクトル測定から判明した。市販の半導体ドープガラスを使用して、過渡レンズ効果(400psまでの応答)の予備測定を行った。その結果、この時間領域において3種類の緩和過程の存在が示され、半導体微結晶の成長に対応してそれぞれの緩和過程が変化することを見出した。2.フラクタル成長法本年度はフラクタル状に成長したTiO_2膜の電圧印加処理の効果について詳細な検討を行った。
精子幹細胞自己複製分裂におけるMyc遺伝子の役割の解明

哺乳類の一生にわたる精子産生は、安定して自己複製分裂をする精子幹細胞によって維持されている。しかし転写制御など分子機構の詳細は未だ明らかでない。そこで本研究では他の組織幹細胞の増殖を促進する転写因子のMyc遺伝子に注目してその役割を調べた。まず培養精子幹細胞においてMyc遺伝子が重要な役割をもつことが分かった。この知見は試験管内培養法がまだ確立していない他動物の精子幹細胞培養に対してMyc遺伝子の導入が有効な可能性を示す。またさらに本研究ではMyc遺伝子が生体内の精子幹細胞でも重要な役割をもつことを示した。これは現在も原因が分かっていないヒトの不妊症の研究に役立つと考えられる。培養精子幹細胞であるGS細胞ではMyc遺伝子のうちc-mycとN-mycが高く発現している。自己複製因子GDNF, FGF2はどちらもc-mycのmRNA発現を誘導することが分かった。これに対してN-mycのmRNA発現は自己複製因子による制御を受けなかった。さらにタンパク質発現制御について調べると、GDNF, FGF2はどちらもc-MYC, N-MYCタンパク質の発現を誘導することが示された。サイトカイン刺激から計時的な変化を調べると、MYCタンパク質はどちらもサイトカイン刺激後増加し、すぐに減少することが分かった。以上のことから、GS細胞ではc-myc, N-myc遺伝子がそれぞれ異なることが分かった。さらにリン酸化酵素シグナル経路AktやMek, p38などの選択的阻害剤をGS細胞に導入し、定量RT-PCRを行ってMyc遺伝子の発現制御機構を調べた。これまでにc-mycの発現を制御するシグナルは見出されなかった。c-myc遺伝子mRNAがGDNF, FGF2に制御されることを考えると、下流のシグナルで制御されないことは意外であった。複数のシグナル経路で発現が制御されている可能性がある。これに対してN-mycはp38, MEK5シグナルの制御を受けることが分かった。さらにGS細胞におけるMyc遺伝子の機能を調べるためにMyc遺伝子コンディショナルGS細胞を樹立し、Myc遺伝子欠損GS細胞の増殖を調べた。c-mycの欠損はGS細胞の増殖に影響しないが、N-myc欠損あるいはc-myc/N-myc同時欠損ではGS細胞の増殖が有意に低下した。Myc遺伝子欠損GS細胞と野生型GS細胞のmRNA発現を定量的PCRで比較すると細胞周期関連遺伝子の発現低下が見られることが分かり、Myc遺伝子がGS細胞において細胞周期遺伝子を制御していることが示唆された。前年度までに見出したMyc欠損GS細胞の増殖能低下について解析を進めた。Myc欠損GS細胞に対してMAXと相互作用できないomomyc変異体を過剰発現しても増殖能は回復しなかったため、Mycによる増殖促進効果はMAX依存的に起こっていることが分かった。さらにMyc遺伝子の下流遺伝子としてCyclinDおよびCyclinEを同定した。培養精子幹細胞を用いたMyc遺伝子機能解析の結果から、細胞周期を促進する遺伝子の発現を増加させて培養精子幹細胞の増殖を促進するMyc遺伝子の重要な役割が示された。この知見は試験管内培養法がまだ確立していない他動物の精子幹細胞培養に対してMyc遺伝子の導入が有効な可能性を示すものである。以上の実験に加え、生体内精子幹細胞のMyc遺伝子機能を調べるためにc-myc欠損, N-myc欠損, c-myc/N-myc同時欠損精巣細胞の精子幹細胞頻度を移植アッセイを行った。c-myc欠損およびN-myc欠損ではコントロールの細胞と同じ頻度で正常な精子形成コロニーが観察された。これに対してc-myc/N-myc同時欠損の場合はコロニーの頻度はコントロールと変わらなかったものの、分化が著しく阻害されていた。さらに生殖細胞特異的にMyc遺伝子を欠損させるStra8-Cre/Mycコンディショナル欠損マウスを作成してこれを解析したところ、生殖細胞特異的N-myc欠損マウスでは正常な精子形成が観察されるものの精巣重量は顕著に減少していた。以上よりMyc遺伝子が生体内でも精子幹細胞機能を支える重要な役割をもつことが明らかになった。これは原因が未だ分かっていないヒトの不妊症についてMyc遺伝子が関与している可能性を示すものである。幹細胞予定していた実験はおおむね順調に進んでおり、期待した結果が得られている。さらに、Myc遺伝子の下流遺伝子の同定実験まで達成し、来年度の計画の一部まで進めることができた。予定通りに実験を進める。本年度に得られた結果から、GS細胞で細胞増殖に機能するMyc遺伝子はc-mycではなくN-mycであると考えられるので、N-myc遺伝子に注目して下流遺伝子などの研究を進める。