hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
協同現象を利用した振動子集団の制御理論

古典論では、van der Pol振動子の固有振動数差(固有振動数分布)および相互作用定数が共にある閾値を超えたとき、全ての振動子の振動が崩壊し、基底状態となることが知られている。昨年度までにこの現象を量子論的で解析し、量子van der Pol振動子に於いても類似した現象が生じることを示した。更に量子揺らぎがダイナミクスに与える影響に関する予備的な結果について精度を上げた計算を行うとともに、オーダーパラメータ等の未解明であった点を明らかにし、成果発表を行った。(2)光トラップされた微小球の重心運動を、光の放射圧や他の媒体との相互作用を利用して協同冷却しようとする実験的試みが近年盛んに為されているが、微小球表面と冷却原子の主たる相互作用である分散力は測定が困難であるため理解が進んでいない。本研究では実験検証可能性を考慮して、ナノサイズのシリカ誘電体微粒子と、極低温に冷却されたルビジウムまたはセシウム原子との相互作用ポテンシャルを理論的に計算した。特に、誘電体微粒子の球形状を考慮してvan der Waals係数およびCasimir-Polder係数を定量化し、各部分波毎の散乱断面積への寄与を求めた。自励振動子の量子多体ダイナミクスに関する理解が深まると同時に、多体系のダイナミクスと古典ダイナミクスとを比較する手法が確立できたことから、当初目的はおおむね順調に達成されていると言える。また当初目的では含めていなかった、有限サイズ球表面と低エネルギー原子の相互作用の詳細が明らかになりつつあり、物質-光および物質-物質間の相互作用を利用した振動子の制御可能性が拡がった。2018年度は、(1)ナノ球と中性冷却原子の分散力ポテンシャルによる散乱問題、および(2)角運動量をもつボース凝縮体(BEC)のオプトメカニカルセンシングについて調べた。(1)ナノスケールで重要となる、物質表面-原子間の量子電気力学的相互作用(分散力)と、これが物質の重心運動に及ぼす効果を調べるため、誘電体ナノ粒子と、MOT温度領域の冷却原子との弾性・非弾性散乱断面積を明らかにした。ここで弾性散乱は、静止したナノ粒子に低エネルギー原子が入射したときに生じる量子反射の寄与を表す。結果、弾性散乱断面積は、球を剛体球とみなしたときの散乱断面積の100倍程度大きくなることが明らかになった。このことは、低速原子が入射するとき、量子反射が引き起こされる“鏡"が球の周囲に形成され、標的球の半径が有効的に大きくなることを意味する。この原子の衝突イベントのたびに,球はわずかな反跳を受ける。すなわち散乱断面積の増加は、球の受ける衝突力の増加とみなすことができる。これは,球面-冷却原子間の分散力ポテンシャルが引き起こす衝突が、球の重心運動に影響を与えることを示した重要な見解である。(2)BECに量子渦や永久流を生成する技術は確立している一方、単連結領域ではないリング上の永久流の測定技術としては破壊測定が主流である。本研究では、永久流と光共振器および角運動量を担う光を用いることにより、原子の重心運動と共振器光のオプトメカニクス型相互作用を利用し、リング上のBECの角運動量を準非破壊的に測定する手法を提案した。ノイズスペクトルに於いて、第一サイドモードが十分な解像度で得られ、これらのサイドモードのピーク距離からBECの角運動量を測定できる。更に従来の破壊的な測定と比較して、測定感度が3桁上がることを見出した。2017年度は、2016年度に得た量子vdP模型の振幅ダイナミクスに関する解析結果をまとめると同時に、次の部分を更に掘り下げていく。
正電荷脂質・機能性多糖ハイブリッドによる腫瘍免疫抑制解除システムの創出

本年度は、腫瘍免疫抑制解除システムの創出に向けて、免疫抑制性細胞や免疫担当細胞を強力に活性化するためのアジュバント機能分子・ナノキャリア、および抗原デリバリーキャリアの開発と、免疫抑制細胞モデル作製の検討を行った。1. pH応答性高分子による免疫誘導メカニズムの解明:前年度に、疎水性の高い側鎖構造を持つ多糖誘導体が、従来よりも数百倍高いアジュバント作用を示すことを明らかにしたが、これがエンドソーム膜の破壊能とよく相関していることを明らかにした。エンドソーム膜の破壊によって誘導された炎症応答によってアジュバント機能が高まったものと考えられる。また、前年度に開発した抗原提示細胞への特異性を持たせるためにマンノース残基を導入したpH応答性高分子修飾リポソームは、抗原のクロスプレゼンテーションを極めて効率よく誘導し、これが細胞によるリポソームの取り込みとよく相関していることを明らかにした。2.免疫抑制細胞モデルの作製:前年度に開発した正電荷脂質と多糖誘導体をハイブリッド化したリポソームを用いて、免疫抑制解除システムを開発するために、さまざまな条件で培養したマクロファージのサイトカイン産生能、表面マーカーの発現量を調べ、腫瘍細胞の培養液で所定時間培養した細胞が、免疫抑制モデルとして利用できることがわかった。この細胞をリポソームで処理したところ、M1型マクロファージから産生されるサイトカインの分泌が確認されたため、本リポソームが免疫抑制的に傾いた細胞を免疫活性化型へ再極性化できることが示唆された。本年度は、腫瘍免疫抑制解除システムの創出に向けて、免疫抑制性細胞や免疫担当細胞を強力に活性化するためのアジュバント機能分子・ナノキャリア、および抗原デリバリーキャリアのスクリーニングと、in vitroでの機能評価を行った。1. pH応答性高分子の構造最適化:多糖誘導体の側鎖構造を変化させ、免疫担当細胞の一種である樹状細胞の活性化作用を調べたところ、疎水性の高い側鎖構造を持つ多糖誘導体が、従来よりも数百倍高いアジュバント作用を示すことを明らかにした。また、多糖誘導体修飾リポソームに、抗原提示細胞への特異性を持たせるためにマンノース残基を導入し、免疫細胞によるリポソームの取り込みを有意に高めることに成功し、特許出願を行った。2.正電荷脂質と多糖誘導体をハイブリッド化したリポソームの作製:様々な多糖から合成したpH応答性高分子を、正電荷脂質を組み込んだリポソームに修飾し、その物性評価を行った。正電荷脂質の組み込みによって、いずれの多糖誘導体でもリポソームへの結合量が増加し、表面電位がより負に帯電した。得られた多糖誘導体修飾リポソームはpHの低下に応答して内放物を放出した。また、正電荷脂質を組み込んだリポソームによって、樹状細胞による取り込み向上、細胞内への抗原デリバリーを達成した。リポソーム処理した樹状細胞から産生されるサイトカインを調べたところ、真菌由来多糖をベースに合成した多糖誘導体と正電荷脂質を組み合わせた場合に、劇的な細胞活性化作用が確認された。細胞内への抗原デリバリーと、サイトカイン産生の結果を反映して、抗原特異的なT細胞の劇的な増殖が確認され、本リポソームが効果的に免疫応答を誘導できることが示された。本年度は、pH応答性高分子の構造最適化とそのアジュバント機能評価、ハイブリッドリポソームの作製と物性評価、免疫細胞活性化機能の評価を行い、腫瘍組織の免疫抑制解除システム構築に向けた、基礎的な知見を得た。多糖誘導体の側鎖構造を改変することで、劇的なアジュバント作用を持つ多糖誘導体の開発に成功するとともに、マンノース残基の導入によって、免疫細胞への抗原デリバリー機能の特異性向上も達成された。正電荷脂質を組み込んだリポソームを用いることで、リポソームへの多糖誘導体の結合効率が高まり、それによって抗原デリバリー機能が向上することを明らかにした。さらに、本リポソームが免疫細胞を極めて効率良く活性化することを見出し、それによって、抗原特異的なT細胞の増殖を促進することができた。このように、本年度予定していたキャリア開発については当初の計画以上に進めることができた。また、腫瘍細胞の培養上清、またはアザシチジンなどの薬剤をマクロファージ細胞株に添加した検討を行ったが、in vitroでの免疫抑制細胞モデルついてはまだ構築ができておらず、より詳細な検討が必要である。

2.免疫抑制細胞モデルの作製:前年度に開発した正電荷脂質と多糖誘導体をハイブリッド化したリポソームを用いて、免疫抑制解除システムを開発するために、さまざまな条件で培養したマクロファージのサイトカイン産生能、表面マーカーの発現量を調べ、腫瘍細胞の培養液で所定時間培養した細胞が、免疫抑制モデルとして利用できることがわかった。この細胞をリポソームで処理したところ、M1型マクロファージから産生されるサイトカインの分泌が確認されたため、本リポソームが免疫抑制的に傾いた細胞を免疫活性化型へ再極性化できることが示唆された。本年度の検討で、劇的な細胞活性化機能を持つハイブリッドリポソームの構築に成功した。今後は、このハイブリッドリポソームをベースに免疫抑制解除システムの構築を目指す。その検証のために、in vitroにおける免疫抑制細胞モデルが必要であるため、まずはその構築を早急に行う。In vitroモデルが構築できなくとも、担がんマウスモデルを用いて本課題のPOCとなる検討を行い、正電荷脂質と多糖誘導体を組み込んだハイブリッドリポソームの、免疫抑制解除システムとしての機能評価を行っていく。具体的には、ハイブリッドリポソームを腫瘍に局注して、腫瘍組織内の免疫抑制細胞、免疫担当細胞を分析することで、リポソームの投与が腫瘍微小環境に及ぼす影響を明らかにする。さらに、そのがん治療効果を調べ、得られた結果を踏まえてハイブリッドリポソームに用いる正電荷脂質・多糖誘導体の構造最適化を行う。これを繰り返すことで、ハイブリッドリポソームを用いた免疫抑制解除によるがん免疫治療効果の向上、という仮説の実証に挑戦する。今年度は、ハイブリッドリポソームの構築、物性評価が中心で、抗体・ELISAキットなどを用いた免疫学的な評価はあまり行わなかったため、当初の予定よりも物品使用額が少額となり、次年度使用額が発生した。次年度は、今年度実施できなかったin vitro試験、および次年度に当初から予定されているin vivo免疫学的評価を行うため、この次年度使用額と合わせて、計画通り予算を執行する予定である。
携帯型筋電計による口腔異常習癖者の咀嚼筋活動の解析

[目的]本研究は、携帯型筋電計を用いて夜間就寝時の咀嚼筋機能動態を記録、解析し、顎関節疾患者と健常者を比較し、口腔異常習癖と顎関節症の発症との関連を検討することを目的とする。[対象と方法]対象は、自己申告、歯牙の咬耗の観察により、明らかに夜間の異常習癖があると診断された20代の男性3名、女性5名であった。被験者に携帯型筋電計を貸与し、左右の咬筋中央部、側頭筋前腹相当部の皮膚上に電極を設置させ、夜間就寝時の筋活動を5日間記録させた。[分析法]1.筋電図の原波形は、包絡線形成器にかけて平滑化した。2.筋の活動回数は、1個の波形を1回の筋活動とし集計した。3.波形の強さの解析は、各々の被験者に最大咬みしめを行わせたときの最大電位を基準としてスライスレベルを設定し、最大電位の3/4、1/2、1/4を順にレベル4、3、2、採得可能な最低レベル(35μV)をレベル1とした。4.被験者ごとの各々の咀嚼筋における各スライスレベルのバースト出現回数と持続時間を求め、1日あたりの平均値を算出した。[結果]夜間の最大筋活動量は、レベル3以下であった。夜間筋活動のスライスレベルは、レベル1のものが最も出現頻度が高く、平均はレベル2以下であった。夜間の筋の活動回数には、2群間に統計学的有意差はなかった。夜間の筋活動の強さは、顎関節症患者の方が強い傾向にあったが、統計学的有意差はなかった。[考察]今回の報告では、データの数が少ないため、顎関節症患者と健常者の夜間異常機能活動に明確な差が認められた。しかし本システムは、口腔異常習癖者の咀嚼筋活動の直接的評価を行う方法としては有用であった。今後は対象の数を増やすことに加えて、ノイズの問題、電極位置再現性の問題、筋電計装着時の睡眠の姿勢の問題など、さらに検討が必要と思われた。
カント批判哲学の体系性

現在、アカデミックな哲学研究は専門分化が進み、哲学本来の特徴である全体的な視野を失った研究が多いと言われる。カントについての研究がすでに哲学研究の一専門分野になってしまっているが、そのカント研究の中でもその傾向は強く、理論哲学、実践哲学、美学、目的論と専門分野が分かれてしまっている。その傾向を多少なりとも改善すべく、本研究は、カント研究に定位しつつも哲学諸分野の全体的な連関を視野に収めた成果を生み出すことを目指した。その結果、真、善、美という基本的な価値相互の連関が「超感性的なもの」という重要概念を蝶番として辛うじて確保されようとしていることが明らかになった。平成27年度は、理論哲学をこれまで主なフィールドとしてきた研究代表者中野裕考がとりまとめを行った。山蔦、浜野からも提案を受けながら、基本的には中野が検討箇所を選定し、共同研究の俎上に乗せた。ただし共同研究に関しては三人の間に優先順位はなく、平等に批判的考察を交換していった。検討主題としては、一七八〇年代後半のカント哲学における理性と感情の関わり、自己感情の問題。理論哲学と美的判断の親近性。注目点は、個別的な経験的認識がどのような仕方で、道徳的評価の対象となる行為および自然の合目的的統一性と関わっているのかという点にある。認識が実質的には行為および合目的性と不可分であるという連関を、カントのテクストに徹底して基づいて示すことが目標となる。この研究成果は、山蔦がすでに4月24日に開かれたカント研究会例会にて「崇高、あるいは美?ー『判断力批判』における善と美の問題についてー」と題して発表を行った。そこでは、批判期カントにおいて善との関わりが強いのは、従来多くの解釈者が述べてきたように崇高であるよりも、むしろ美の方だったとの新しい見解が示された。さらに70年代の覚書の分析に基づいて、この見解が「生」の概念と深い関係をもっていたという解釈の試みがなされた。ただこの解釈の根拠づけはいまだ十分ではなく、再検討の必要性が指摘されたため、今年度以降に継続して研究する予定である。また6月下旬には、中野が『純粋理性批判』第12節の超越概念論を検討することから、三批判書の体系的連関を解釈する発表を行う予定である。研究計画に記したように、中野が取りまとめ役となり、山蔦、浜野がそれぞれの観点から研究を進めることができている。また実際に研究発表も行われており、いまだ十分ではないとはいえ成果が形を表し始めている。山蔦真之の統括のもと、カント批判哲学の体系性を倫理学、実践哲学の観点から分析、考察した。山蔦は道徳性と美および崇高との関係を考察し、従来は道徳性に密接に連関していると考えられていた崇高が、実はそれほど強い関係をもっていないことを明らかにした。そこで山蔦は、美が善の象徴であるというテーゼに注目し、崇高よりも美の方が道徳性と密接に関連していると考えた。その際に美と善の関連は、超感性的なものへの志向という意味で理解され、しかもこの関連には真もまた加わってくる。つまり超感性的なものという理念において、真、善、美という基本理念が統一されたものとして理解されることになる。中野はこれに関して、中世以来の超越概念「一」「真」「善」が、カント批判哲学の体系的連関を読み解くカギになっている可能性を探った。ここでもやはり超感性的なものの理念へと、真と善がまとめられつつ、美は善の象徴として、真と善の中間的な位置を与えられる。このような真、善、美の関係は、実は中世以来のアリストテレス主義の流れに属する哲学伝統に忠実な図式化だったことが明らかになった。他方、浜野はカント前批判期から『判断力批判』に至るまでの「天才」概念の変遷を吟味した。これによって、この概念の内容が美術産出の技術に定まる以前には、数学や哲学などの学問の産出といった文脈でも使われていたことが明らかになった。さらに超感性的なものという理念のもとに理性の法則への服従としての理論的思考も含めた広義の自由がまとめられるようになるにつれて、天才は無法則性として理論理性からも実践理性からも締め出されていくことになった。天才概念の指示範囲の限定は、超感性的なものの理念のもとでの理論理性と実践理性の統一把握の進展と表裏の関係にあったことが分かった。中野、山蔦、浜野の三人で研究を分担し、平成27年度、28年度、29年度をそれぞれ統括することが予定されていた。平成28年度は山蔦の統括のもと、批判哲学の体系性を実践哲学という切り口から分析された。浜野が研究分担者資格を失ったため、研究協力者という資格での参加になってしまうという予期せぬ問題が生じたとはいえ、この問題は中野、山蔦のカバーによって重大な遅れにはつながらなかった。また平成29年度は浜野が研究分担者に復活する見込みであり、結果としては当初の予定通り順調に研究を進めることができそうである。哲学研究の専門分化が進んだ現在、カントの批判哲学は多くの場合、理論哲学、実践哲学、美学、目的論という領域に分かれてそれぞれに研究されている。本研究は、こうした領域分化によって見失われがちな体系的連関を視野に収めることを目的としていた。本研究は同時に、哲学研究が、アリストテレス、デカルト、カントといった大哲学者の著書(の一部)に閉じこもり、哲学全体を見据えたものではなくなっているという批判も意識した。

カントの哲学を第一の研究対象として据えているとしても、本研究は哲学そのものの研究に貢献することを意図した。そもそも哲学研究と、過去の哲学者が著した書物についての研究とは、決して背反する事柄ではない。哲学研究の外部から、またカント研究の外部から寄せられる批判に対して、本研究は、哲学的意義をもつようなカント研究の実例を提示することによって答えてみようと目論んだ。こうした目標に達するため、中野裕考、山蔦真之、浜野喬士の三名は、それぞれの得意分野である理論哲学、実践哲学、美学・目的論を出発点としつつも、その外の領域へと研究を進めた。中野裕考は、「あらゆる存在者は一、真、善である」という中世存在論の基本テーゼに関するカントの意外な高評価に着目した。カントはこのテーゼに現れる「一」「真」「善」を存在者そのものの特性としてではなく、対象についての我々の認識仕方の特性として解釈していたことが明らかになった。これによってカントと中世形而上学との間の連続性が見出されたと言える。山蔦真之は、美と崇高という美的価値のうち、一般に理解されている崇高よりも美こそが善という実践的な価値との親和性をもっていることを強調した。浜野喬士は、前批判期以来『判断力批判』にいたる「天才」概念の発展を後づけることから批判哲学の体系的連関を素描した。現在、アカデミックな哲学研究は専門分化が進み、哲学本来の特徴である全体的な視野を失った研究が多いと言われる。カントについての研究がすでに哲学研究の一専門分野になってしまっているが、そのカント研究の中でもその傾向は強く、理論哲学、実践哲学、美学、目的論と専門分野が分かれてしまっている。その傾向を多少なりとも改善すべく、本研究は、カント研究に定位しつつも哲学諸分野の全体的な連関を視野に収めた成果を生み出すことを目指した。その結果、真、善、美という基本的な価値相互の連関が「超感性的なもの」という重要概念を蝶番として辛うじて確保されようとしていることが明らかになった。研究計画に変更はなく、今年度は山蔦が取りまとめ役となり、そのもので中野、浜野がそれぞれの観点から批判哲学の体系性について考察を加える。順次カント研究会などの場を借りて成果報告を行い、広く他の研究者からの教えを受けていく。平成29年度は浜野が研究分担者に復帰し、浜野の統括の下で、主に『判断力批判』の観点から批判哲学の体系性を分析する。28年度にすでに、中野、山蔦、浜野がそれぞれの分析結果を発表していたが、29年度には前年度の発表を修正、発展させつつ完成させることを目指す。カント研究会等の各種研究会の場を利用し、広く専門諸氏の意見を受け、研究成果を発表していきたい。哲学注文していた書籍の到着が会計年度内に間に合わず、年度中の使用ができなかった。注文していた書籍はすでに到着しており、速やかに会計処理をする。
The study of nanoplastic transformation in the aquatic environment and their transformations of polycyclic aromatic hydrocarbons

ナノプラスチック(NP)は、増大する環境問題であるが、水生環境においてそれらの構造は非常に複雑になる。この研究の目的は、細菌のコロニー形成や溶存有機物などの要素がNP粒子をどのように変換するかを理解することである。これらの要因はNPの形態と毒性に影響を与える能力を持つと推察するが、これらの変換はよく理解されていない。さらに、この研究では、これらのNPが多環式芳香族炭化水素の収着と変換にどのように影響を与える可能性があるかを検討する。最後に、試験対象としてミジンコのような種を用いて、変換されたNPの生態毒性学的影響を研究する。
眼内VEGF濃度の即時測定系開発と臨床応用

血管内皮増殖因子(VEGF)に結合するアプタマーを用いて、10 pg/mLまで測定できる系を開発した。このような極低濃度を短時間に測定できる系は今までになく、VEGF以外にも各種サイトカイン・腫瘍マーカー・細菌・腫瘍細胞・環境ホルモンなど様々な標的に対するアプタマーに応用でき、汎用性が非常に高い。様々な疾病マーカーや細菌を迅速に測定し、迅速かつ簡便に患者の状態を把握し、早期診断および適切な治療を患者に施すことが可能となる。医学以外の分野でも、環境ホルモンや化学一般など微量濃度測定の関係する全ての分野に有用である。眼科分野においては眼房水のサイトカイン濃度検討を行い、病態との関連を報告した。眼内血管内皮増殖因子濃度の即時測定系の改良が臨床に有用な感度・速度を達成したので、ヒト眼房水での再現性検討を始めた。血管内皮増殖因子は先進国の後天性失明原因の過半を占める眼内血管新生の最重要因子であり、臨床の現場で測定できることで診断・治療に有用な情報を提供できる。しかし眼房水には様々な物質が存在して測定を阻害する可能性があり、血管内皮増殖因子溶液を測定したのと同じ方法で再現性を得られるとは限らない。従って測定条件の検討には時間が掛かり、場合によっては引き続き改良している新たな血管内皮増殖因子測定法で検討し直す必要も考えられる。なお本研究の事前検討の一部は眼科基礎研究では最も影響力のあるInvestigative Ophthalmology & Visual Scienceに「Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) Concentration Is Underestimated by Enzyme-Linked Immunosorbent Assay in the Presence of Anti-VEGF Drugs.」2016 Feb 1;57(2):462-6. doi: 10.1167/iovs.15-18245.として掲載された。これは治療薬残存時の通常の血管内皮増殖因子測定濃度が病態を正確に反映していないことを警鐘する内容で、本研究の成果を臨床応用するに当たって重要な知見である。計画では眼内血管内皮増殖因子濃度の即時測定系のヒト眼房水での再現性検討は平成28年度から行う事になっていたが、平成27年末から開始できた。計画通り眼内血管内皮増殖因子濃度の即時測定系のヒト眼房水での再現性検討を行っている。血管内皮増殖因子(VEGF)に結合するアプタマーを用いて、申請時点では15分以内に100 pg/mLまで測定できていたが、アプタマー自体の改良と測定条件の改良を進め、10 pg/mLまで測定できるようになった。特に最終年度は測定条件においてカチオン濃度によるアプタマーの高次構造変化、G4構造が重要であることを見出した。G4構造はテロメアに含まれるG4形成配列であるTTAGGGの四回繰返し配列が形成する構造であり、カチオンの濃度によって異なるトポロジーの立体構造を形成する。そして更に、構造変化を抑制する、あるいは狙って高次構造を変化させる添加物質を見いだすことに成功した。それはG4結合性を示す天然化合物であるテロメスタチンの構造を元に開発されたL1H1-7OTDであり、L1H1-7OTDの添加によって極低濃度即時測定を可能とした。このような極低濃度を短時間に測定できる系は今までになく、本研究は、VEGF以外にも各種サイトカイン・腫瘍マーカー・細菌・腫瘍細胞・環境ホルモンなど様々な標的に対するアプタマーの酵素標識に応用でき、汎用性が非常に高いといえる。本研究計画の達成により、様々な疾病マーカーや細菌を迅速に測定し、迅速かつ簡便に患者の状態を把握し、早期診断および適切な治療を患者に施すことが可能となる。眼科分野においては眼房水のサイトカイン濃度検討を行い、病態のとの関連を報告した。中でもSakamoto S, et al. Br J Ophthalmol2018は滲出型加齢黄斑変性に対する抗VEGF治療導入期の前房中炎症性サイトカイン濃度変動を報告したもので、VEGFのみの抑制であっても多くの炎症性サイトカイン濃度が激減することを示した最初の報告となり、治療中の病態変化を解明した。ヒト眼房水の採取はこれまで通り続け、症例数が集まって検討可能な項目が出来たらその都度検討する。測定系の改良もこれまで通り続ける。ヒト眼房水での再現性が確立できれば測定システムを試作するが、確立できるとは限らないのでその際は新たに改良された測定系で再現性検討をやり直す。

ヒト眼房水での再現性が確立できれば測定システムを試作するが、確立できるとは限らないのでその際は新たに改良された測定系で再現性検討をやり直す。眼科学眼内血管内皮増殖因子濃度の即時測定系の改良が臨床に有用な感度・速度を達成したが、眼房水には様々な物質が存在して測定を阻害しており、血管内皮増殖因子溶液を測定したのと同じ方法では再現性が得られなかった。そのため測定条件の検討に時間が掛かり、本年度使用ができなかった。新たな血管内皮増殖因子測定法の改良を並行して進めており、測定条件の検討と合わせて次年度に使用する。
プラズマを用いた群分離法の基礎的研究

昨年度得られた実験結果の追試、実験装置の改良、それによって反応性プラズマによる強制蒸発・分離機構を調べる実験を行い成果を得た。実験は真空排気可能なテスト容器中に、プラズマジェット発生装置を設置して行なった。ここに適用な組成のアルゴン/水素の混合ガス(水素020%)を供給して反応性プラズマを発生し、水冷ハ-ス上に置いた次の2種の試料に照射した。(1)金属混合物(真鍮)試料。(2)同サイズの純銅に穴をあけて少量の亜鉛粉末を仕込んだ試料。(1)では試料中の亜鉛成分の蒸発を起こし、プラズマ中の電子による蒸発成分の励起種からの発光スペクトルの分光分析を行った。(2)では様々な温度条件においてプラズマジェット照射加熱し、照射後の銅試料内部の亜鉛あるいは銅の分布をエネルギ-分散型X線元素分析器によって測定し、反応性プラズマの金属元素の拡散への影響を調べた。以上の実験において以下のことがわかった。(1)のスペクトル分析の実験から、ある条件下では亜鉛の水素化物(ZnH)からの発光と思われるいくつかのピ-クが得られたことから、真鍮表面からの亜鉛の蒸発現象はプラズマ中の水素原子が真鍮中に反応溶解し低沸点の亜鉛水素化物が蒸発している可能性がある。(2)プラズマ照射後の亜鉛、銅の分布測定実験において、アルゴンプラズマの照射の場合と、アルゴンー水素プラズマが照射の場合とでは、定性的ではあるが明らかに後者の方が相互拡散が促進されている。また以上から、強制蒸発として従来提案されていた機構では説明ができなかった分離をも含めて説明することができる「水素化物の関与するモデル」の可能性を提唱するに至った。実験は真空排気可能なテスト容器中に、(1)ア-ク放電用の陰極、あるいは(2)プラズマジェット発生装置を設置して行なった。ここに適当な組成のアルゴン/水素の混合ガス(水素520%)を供給して反応性プラズマを発生する。水冷ハ-ス上に置いた金属混合物(真鍮あるいはステンレス鋼SUSー304)試料を、(1)ア-ク加熱、あるいは(2)プラズマジェット照射加熱し、試料成分の蒸発を起こす。(1)では、水冷ハ-ス上の試料が陽極となり大きな熱流速を与えることはできるが温度制御ができない。(2)はプラスマジェットのテ-ルフレ-ムを使うため、ジェットと試料間の距離を変えることにより試料温度を制御することが可能であり、試料温度は放射温度計で測定した。蒸発成分は小型の水冷銅板を放電部近傍に挿入し、付着した微粒子をサンプルとして捕集した。この試料をエネルギ-分散型X線元素分析器により成分を分析した。合金成分の分離実験から得られた分離係数と合金の各成分の純金属の蒸発速度を測定して類推した分離係数の結果から以下の結果を得た。真鍮では低温ほど蒸発成分の組成が、試料物質の組成と大きく異なり、さらに温度によって分離係数が大きく異なる。真鍮の融点以上では蒸発速度が極めて大きくなるが分離瀬能は低下する。また、純金属に対して得られた蒸発速度から類推した分離係数は、低温域では真鍮の結果とほぼ一致し、分離係数をある程度予測可能であるが、高温域ではずれてくる。SUSー304ではMnに対しては大きな分離係数を得ることができ、真鍮の実験とほぼ同様の結果を得た。この外、分離係数に及ぼす圧力、水素濃度などの実験条件の影響についての実験から以下の結論を得た。(1)合金試料の蒸発においても、各成分は純金属の蒸発速度にほぼしたがって蒸発する。(2)蒸発速度、分離特性は、温度、水素濃度に大きく依存する。(3)適切に制御により高度な分離の可能性がある。
視覚的物体認識のための質感情報処理メカニズムの解明

物体表面の視覚属性のひとつであるカラーテクスチャ情報は、視覚的物体認識の有効な手がかりとなる。ヒトを含む霊長類において、視覚的物体認識には、後頭葉第一次視覚野(V1野)からV4野を経由して下側頭葉皮質(IT野)に至る腹側視覚経路が重要な役割を担っている。本研究では、カラーテクスチャ情報の腹側視覚経路における情報変換過程に注目し、腹側視覚経路に属するV1野、V4野、IT野から、64枚の自然物体に由来するカラーテクスチャ画像(石、樹皮、葉、花、果実、蝶翅、羽毛、皮・毛皮)及びこれら画像を様々に操作した変換画像に対する神経応答を計測した。実験には鎮痛不動化したニホンザル(Macaca fuscata)を用いた。V1野、V4およびIT野から計測した半数の細胞が、カラーテクスチャ画像に対して選択的に反応したが、その応答性質は領野間で異なっていた。すなわち、V1野からV4野の段階で、刺激選択性は鋭くなり、応答と低次画像特徴量との相関は低下した。次に、カラーテクスチャ画像を様々に変換した画像に対する応答を検討することで、それぞれ視覚属性の応答への寄与を検討した。その結果、カラーテクスチャ画像に含まれる色情報の重要性はIT野の段階で顕著になるが、輝度コントラスト情報は全ての領野で重要な役割を果たしており、特にV4野以降では必須であった。ピクセル単位での画像の空間構造はV4以降で、空間周波数成分と方位成分の強度についてはIT野において特に重要となった。画像の局所に含まれる二次統計量までの空間構造に関する情報もIT野の段階で特に重要となった。本研究より、腹側視覚経路において、カラーテクスチャ画像に対する選択的反応が、段階的にそして視覚属性ごとに異なる様式で形成されている可能性が明らかになった。また、下側頭葉皮質内水平神経結合の性質を視覚応答特性との関連から明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。物体表面の色や肌理・模様などの視覚特徴は、物体認識の有効な手がかりとなる。本研究では、視覚的物体認識に重要であるサル腹側視覚経路を対象として、物体表面特徴情報の脳内表現様式とその脳内変換過程を明らかにすることを目指す。本年度は、物体表面特徴の認識の基礎となる神経回路の理解を目指した二つの成果を発表した。一つは、下側頭葉皮質における水平方向神経結合の様子を多プローブ多ニューロン同時計測法と相互相関解析法を組み合わせることで明らかにした(Tamura et al., J Neurophysiol, in press)。もう一つは、第一次視覚野における局所的な細胞配置構造と選択的応答の関係を、二光子顕微鏡を用いた神経活動イメージングより明らかにした(Ikezoe, Tamura et al., J Neurosci, 2013)。さらに、物体表面画像に対する選択的応答形成機構を検討するために、4種類の操作(無彩色化、ピクセルシャッフル、位相シャッフル、PS画像化)を施した物体表面画像に対する下側頭葉皮質細胞の応答を調べた。刺激画像の色を除いた無彩色画像に対しては、応答性細胞の割合と応答強度はともに低下した。すなわち、いくつかの細胞では、刺激画像の色が応答誘発に重要であることを示している。ピクセル単位でランダムにシャッフルした画像(輝度値や色成分は保存されている)、空間周波数・方位成分を維持した位相シャッフル画像に対して、多くの細胞で応答は消失した。局所的な構造を維持した画像(PS画像、Portilla & Simoncelli, 2000)に対しても、多くの細胞で応答は減弱したが、位相シャッフル画像と比較すると応答はある程度維持されていた。下側頭葉皮質細胞は物体表面画像に対する選択的応答を、画像の局所的構造とグローバルな構造を利用して形成していると考えられる。

また、下側頭葉皮質内水平神経結合の性質を視覚応答特性との関連から明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画に従って研究は進められた。特に物体表面画像を様々な方法によって変換した操作画像に対する応答解析から、物体表面画像に対する選択的応答形成機構の理解が深められた。この成果は、再投稿に向けて改稿中である。改稿過程において、PS画像に対する神経活動データを新たに計測・解析した。改稿原稿にはこの成果も取り入れている。この成果に加えて、視覚的物体認識の中枢である下側頭葉皮質における水平方向神経結合の様子を多プローブ多ニューロン同時計測法と相互相関解析法を組み合わせることで明らかにした(Tamura et al., J Neurophysiol. in press)。また、第一次視覚野における細胞配置と選択的応答の関係について、二光子励起顕微鏡を用いて明らかにすることに成功した(Ikezoe, Tamura et al., J Neurosci, 2013)。さらに、表面特徴情報と外形輪郭情報との単一神経細胞における統合過程の理解を目指した実験のための刺激画像の準備を開始した。第一に、下側頭葉皮質神経細胞の物体表面画像に対する選択的応答形成機構に関する成果について、再投稿を行う。追加での計測・解析を行いながら改稿し、再投稿を行う。第二に、物体表面画像及びその変換画像を用いた計測・解析を、V4野、V1野の神経細胞応答についても行う。下側頭葉皮質への主要な入力源であるこれら領野について解析を行うことで、腹側視覚経路における物体表面特徴情報の変換処理過程について、その全体像を明らかにすることを目指す。第三に、物体の視覚的認識に重要である物体表面特徴情報と物体外形輪郭情報の、下側頭葉皮質における情報表現様式についての研究を実施する。特に単一神経細胞においてこれらの情報が統合されているのかに注目して、その統合様式も含めて明らかにすることを目指す。実験のための刺激画像セットを完成させ、下側頭葉皮質から神経活動の計測を行い、得られたデータの解析を行う。これらの成果について取りまとめ、学会発表及び原著論文として投稿を行う。
幾何学における標準形理論の深化と応用

・σ作用と呼ばれるHermann作用の一種に対しても,対称三対は有効に働き軌道空間や個々の軌道の性質を調べることが出来た.得られた結果は東北数学雑誌に掲載された.・compact対称三対のある種の同値類の全体と擬リーマン対称対のある種の同値類の全体に一対一対応があることを見出した.これはCartanによるcompact型/非compact型リーマン対称空間の双対の一般化となっているので,これを一般化された双対と名付けた.さらに重複度付き対称三対とcompact対称三対の対応を用いることにより,Bergerによる擬リーマン対称対の分類定理に別証明を与えることが出来た.さらに,この見方でLeungによるコンパクト対称空間内の鏡映部分多様体の分類,Leung,竹内勝によるコンパクトHermite対称空間内の実形の分類について再証明を行い,Wirtinger不等式や逆向きのWirtinger不等式などのキャリブレーションの不等式を見直すことが出来た.[1]対称空間論におけるコンパクト型対称空間と非コンパクト型対称空間の双対性を拡張した一般化された双対性を発見した.これはコンパクト対称三対と擬リーマン対称対の間の一対一対応を与える.言い換えると重複度付き対称三対と擬リーマン対称対の間の一対一対応が与えられる.このことと重複度付き対称三対の分類を用いて,Bergerによる擬リーマン対称空間の局所同型類の分類の別証明が得られた.また,別証明の途中のステップの結果を用いることでLeungによるコンパクト型対称空間内の鏡映部分多様体の分類の別証明,Leungと竹内勝が独立に示したコンパクト型エルミート対称空間内の実形の分類の別証明も得られた.これは東海大学笹木集夢と東京理科大学馬場蔵人との共同研究である.Berger自身による証明は非常に煩雑であるが我々の方法は体系的であり基本的な方法であるという点に意義がある.得られた成果は共同研究者が日本数学会,韓国におけるワークショップなどで発表した.現在,論文を執筆中である.[2]コンパクト単純リー群上に有限位数の自己同型写像を考えると,その固定部分群のワイル群は自然に元のコンパクト単純リー群のワイル群の部分群になることが示せた.これは法政大学間下克哉と広島大学奥田博幸との共同研究である.現在,論文を執筆中である.[3]コンパクト単純リー環上に二つの対合を与えたとき,一方を内部自己同型写像で動かして二つの対合を可換にできるとき,二つの対合を可換化可能という.二つの対合が可換化可能になるための必要十分条件をそれらの佐武図形で判定する手順を与えた.さらに,このとき可換な二つの対合から重複度付き対称三対が定まるが,この全情報を二つの佐武図形から決定できた.これは馬場との共同研究である.一般化された双対性を発見したとき,Bergerの分類定理の再証明ができるところまでは予想できたが,それを利用して鏡映部分多様体や実形の分類の再証明ができることまでは予想できなかった.また,コンパクト単純リー群の対合による固定部分群のワイル群は元のコンパクト単純リー群のワイル群の部分群になることまでは予想できたが,対合の部分が有限位数の自己同型にまで拡張できるとは予想していなかった.これらの点で当初の計画以上に進展している.(1)複素旗多様体の二つの実形から定まる対合が可換のとき,対称三対が定まる.これら二つの実形が離散的に交わるための必要十分条件を対称三対の言葉で記述した.二つの実形が離散的に交わるとき,その交叉を対称三対から定まるワイル群の軌道として表現した.さらに,二つの実形に対するZ_2係数Floerホモロジーを決定できた.この研究は入江博(茨城大学),奥田隆幸(広島大学),酒井高司(首都大学東京),田崎博之(筑波大学)との共同研究であり,現在,論文を執筆中である.(2)コンパクト対称対GとG上の対合σに対して,σ-作用と呼ばれるGへの作用が定義される.σ-作用は随伴作用の拡張である.σ-作用についても対称三対が有効に機能し,軌道空間や個々の軌道の性質が精密に調べられることが分かった.これに関してはTohoku Math. J.で出版予定である.さらに,Gの有限位数の自己同型写像の固定部分群Kに対して,Kのワイル群は自然にGのワイル群の部分群とみなせることが分かった.これは奥田と間下克哉(法政大学)との共同研究であり,論文を投稿中である.(3)コンパクト対称空間(の局所同型類)全体と非コンパクト対称空間(の局所同型類)の全体とは双対性により一対一に対応する.重複度付き制限ルート系からコンパクト対称空間(の局所同型類)が定まるから,コンパクト対称空間,非コンパクト対称空間,重複度付き制限ルート系が三位一体の関係にあると言える.これを拡張して,可換なコンパクト対称三対,半単純擬リーマン対称対,重複度付き対称三対が三位一体の関係にあることを示した.これを応用して,Bergerによる半単純擬リーマン対称対の分類を再証明することができた.この結果は,笹木集夢(東海大学),馬場蔵人(東京理科大学)との共同研究であり,現在,論文を執筆中である.上記上記研究業績の概要(2)の奥田,間下との共同研究の内容は,当初,対合に対して成り立つと予想し,研究計画をたてていた.

実際には,対合が有限位数の自己同型まで拡張され,予想以上の成果が得られたため.・σ作用と呼ばれるHermann作用の一種に対しても,対称三対は有効に働き軌道空間や個々の軌道の性質を調べることが出来た.得られた結果は東北数学雑誌に掲載された.・compact対称三対のある種の同値類の全体と擬リーマン対称対のある種の同値類の全体に一対一対応があることを見出した.これはCartanによるcompact型/非compact型リーマン対称空間の双対の一般化となっているので,これを一般化された双対と名付けた.さらに重複度付き対称三対とcompact対称三対の対応を用いることにより,Bergerによる擬リーマン対称対の分類定理に別証明を与えることが出来た.さらに,この見方でLeungによるコンパクト対称空間内の鏡映部分多様体の分類,Leung,竹内勝によるコンパクトHermite対称空間内の実形の分類について再証明を行い,Wirtinger不等式や逆向きのWirtinger不等式などのキャリブレーションの不等式を見直すことが出来た.(1)これまでに得られた結果をHermann型作用の軌道の幾何学に応用すること.(2)擬リーマン対称空間に自然な方法で鏡映部分多様体を定義し,その性質を調べ,分類すること.上記研究業績の概要(1), (3)に関する論文をまとめ投稿する.上記(1)の研究をさらに発展させる.具体的には二つの実形から定まる対合が可換でない場合にも結果を拡張する.上記(3)の研究をさらに発展させる.たとえば,Harvey-Lawsonの扱ったリーマン幾何における素性の良いキャリブレーションの不等式とMealyの扱った擬リーマン幾何における素性の良いキャリブレーションの逆向き不等式を統一的に眺め,さらに拡張できることが期待される.計画していた出張が校務と重なり行けなくなったため次年度使用額が生じた.次年度の旅費に使用する予定である.
石炭化機構の分子レベルでの研究

骨や象牙質は密集したコラーゲン細繊維のネットワークに多量の微細なアパタイト結晶が沈着しているというのが電顕観察によって定着したイメージである。しかし、割断面の原子間力顕微鏡(AFM)像はそのようなものではなく、薄い平板の積層であって、繊維も微結晶も見えない。繊維に見えるのは何らかの原因で石灰化していないのであろう。この意外な結果はコラーゲンは本来シート状であることを示唆する。これを確認するため石炭化組織の観察を一時中止し、ほとんど純粋なI型コラーゲンで良く配向している腱を用いて繊維形態を見直すことにした。方法は乾燥以外には試料作製操作を要しないプラズマ重合膜レプリカ法を用いた。その結果、コラーゲン繊維は規則的な波状凹凸の表面を持ち、その周期は電顕での横紋(D周期)に一致する。AFMの結果も同様である。しかも薄い波状シートの積層であり、部分的に破れたシートの縁は丸まって細繊維状となっている。電顕での細繊維はシートの変形であろう。乾燥によりヒビ割れした繊維の側面も同じ波状である。全ての側面が同一の波状を示すのはその構成要素がラセンであるに違いない。石灰化しつつある腱のレプリカ像は多数のラセンフィラメントを示した。これは次のコラーゲンの階層構造を導くこととなった。(1)断面に二十数本のトロポコラーゲン分子が側方会合したD周期のラセンフィラメント。(2)これの側方会合による波状シート。(3)このシートの積層による板状物の形成。これは更に角柱、円柱、円筒等に変形する。これをラセンフィラメントモデルと称する。こりモデルにより特徴的な横紋、強靱な抗張力、石灰化していても新陳代謝できる等、これまで不可解であった多くの特性を説明できる。また、1/4ずれ説のホールは存在しない、シートのずれによる周期的間隙は初期石灰化の周期性も説明でき、桂の石灰化のナノスペース説とも矛盾しない。硬組織を可能な限り生のままで、nmのオーダーで観察するため、原子間力顕微鏡(AFM)とプラズマ製膜装置(PM)を用いた。いづれも未経験の装置であるため取扱いに習熟するのに長期間を要した。いまなお十分とは言えないので更に習熟する必要がある。AFMは探針で試料表面をなぞるので、軟らかい生物試料は試料作製方法が大問題である。それはまだ試行錯誤の段階にある。PM膜は一定の厚さの丈夫な薄膜を作るので試料の凹凸を忠実に示す。軟らかい生物試料でもPM法を適用すればそのままAFMでnmオーダーの分解能の像が得られることがわかった。エナメル質:結晶は層板が数枚重なっているように見える。また、EDTAで軽く脱灰すると結晶立方体の少なくとも一面に棒状突起が見られた。象牙質:結晶とコラーゲン繊維との区別がつかない。骨:結晶はかなり広い面を持つ層板が重なっているのが観察された。コラーゲン繊維は見えなかった。コラーゲン繊維:丸棒で横紋のある繊維状のものは見えない。薄いシートが重なっているようである。強拡大(70万倍)にすると、上記三者のいづれも同じような不規則な石垣様の像になる。これはコラーゲンが見えないことと共に、理解できないことである。

以上、生体組織の試料作製はPM法を併用することによってほぼ解決できたが、電顕で得られている知識からは説明できない像が得られるので、解釈は慎重でなければならないことがわかった。骨や象牙質は密集したコラーゲン細繊維のネットワークに多量の微細なアパタイト結晶が沈着しているというのが電顕観察によって定着したイメージである。しかし、割断面の原子間力顕微鏡(AFM)像はそのようなものでなく、薄い平板の積層であって、繊維も微結晶も見えない。繊維に見えるのは何らかの原因で石灰化していないのであろう。この意外な結果はコラーゲンは本来シート状であることを示唆する。これを確認するため石灰化組織の観察を一時中止し、ほとんど純粋なI型コラーゲンで良く配向している腱を用いて繊維形態を見直すことにした。方法は乾燥以外には試料作製操作を要しないプラズマ重合膜レプリカ法を用いた。その結果、コラーゲン繊維は規則的な波状凹凸の表面を持ち、その周期は電顕での横紋(D周期)に一致する。AFMの結果も同様である。しかも薄い波状シートの積層であり、部分的に破れたシートの縁は丸まって細繊維状となっている。電顕での細繊維はシートの変形であろう。乾燥によりヒビ割れした繊維の側面も同じ波状である。全ての側面が同一の波状を示すのはその構成要素がラセンであるに違いない。石灰化しつつある腱のレプリカ像は多数のラセンフィラメントを示した。これは次のコラーゲンの階層構造を導くこととなった。(1)断面に二十数本のトロポコラーゲン分子が側方会合したD周期のラセンフィラメント。(2)これの側方会合による波状シート。(3)このシートの積層による板状物の形成。これは更に角柱、円柱、円筒等に変形する。これをラセンフィラメントモデルと称する。このモデルにより特徴的な横紋、強靱な抗張力、石灰化していても新陳代謝できる等、これまで不可解であった多くの特性を説明できる。また、(1/)/4ずれ説のホールは存在しない、シートのずれによる周期的間隙は初期石灰化の周期性も説明でき、桂の石灰化のナノスペース説とも矛盾しない。
大腸菌発現系由来rhBMP-2含有β-TCP製人工骨を用いた再生療法の開発

申請者らは,これまで哺乳動物細胞からしか生産できなかったrhBMP-2を,世界に先駆けて工業スケールの大腸菌発現系で生産することに成功し,『大腸菌発現系由来rhBMP-2含有β-TCP製人工骨』として開発を進めて来た.これまでの基盤研究では,長管骨や膜性骨における劇的な骨欠損再生効果が確認されている.本申請では,大型動物であるイヌを用いて,動物モデルの再検討を行い,有効性,至適濃度を詳細に検討し,ヒトへの医師主導臨床治験を前提とした非臨床試験の準備を進める. 2016, 2017年度にイヌ上顎第3小臼歯ならびに下顎第4小臼歯を抜歯後,抜歯窩の頬側骨約9 mm削除した,ソケットプリザベーションモデルを構築した.そして,4週, 8週後に組織を回収し,micro-CT解析,組織学的解析を行い,開発品であるE-BMP2/βTCPにより骨が再生されていることを確認してきた.今年度は,口腔インプラント体周囲に骨再生が促すことを目的に,動物モデルを構築し,開発品の検証を行った.具体的には,ビーグルイヌの下顎第1, 2, 3, 4小臼歯を抜歯後,3ヶ月の治癒を待って,骨創傷治癒部位に,インプラント体を埋入し,埋入したインプラント体の近心に4壁性の骨欠損を作製し,骨欠損部に開発品を埋植した.対照群として,GC社製のサイトランスグラニュールを埋植した.埋植8週後に組織を回収し,micro-CT解析を行った.その結果,対照群ではまだ骨に完全は置換されていなかったが,開発品は骨に置換され,インプラント体周囲に骨形成が促されていることが確認された.申請者らは,これまで哺乳動物細胞からしか生産できなかったrhBMP-2を,世界に先駆けて工業スケールの大腸菌発現系で生産することに成功し,『大腸菌発現系由来rhBMP-2含有β-TCP製人工骨』として開発を進めて来た.これまでの基盤研究では,長管骨や膜性骨における劇的な骨欠損再生効果が確認されている.本申請では,大型動物であるイヌを用いて,動物モデルの再検討を行い,有効性,至適濃度を詳細に検討し,ヒトへの医師主導臨床治験を前提とした非臨床試験の準備を進める.平成28年度は,顎骨高度吸収・欠損モデルの再検証を行った.実際には,イヌ上顎第3小臼歯ならびに下顎第4小臼歯を抜歯後,抜歯窩の頬側骨を約4.5 mm (マイルドモデル)または約9 mm (シビアモデル)削除し,骨欠損を作製した(上下顎合わせてn=4).骨欠損部にE-BMP2を含浸させたβTCPを充填し,ガーゼ型サージセルにて被覆し,フラップを緊密に縫合した.対照群は,骨欠損部をガーゼ型サージセルのみで被覆した群とした.4週後に組織を回収し,micro-CT解析を実施した結果,E-BMP2/βTCP群において有意に骨形成が誘導された.今年度は,顎骨高度吸収・欠損モデルの再検証ならびに骨欠損モデルを用いてE-BMP2含浸βTCPの有効性を確認したため,計画どおり実験が進んだといえる.申請者らは,これまで哺乳動物細胞からしか生産できなかったrhBMP-2を,世界に先駆けて工業スケールの大腸菌発現系で生産することに成功し,『大腸菌発現系由来rhBMP-2含有β-TCP製人工骨』として開発を進めて来た.これまでの基盤研究では,長管骨や膜性骨における劇的な骨欠損再生効果が確認されている.本申請では,大型動物であるイヌを用いて,動物モデルの再検討を行い,有効性,至適濃度を詳細に検討し,ヒトへの医師主導臨床治験を前提とした非臨床試験の準備を進める.平成28年度にイヌ上顎第3小臼歯ならびに下顎第4小臼歯を抜歯後,抜歯窩の頬側骨を約4.5 mm (マイルドモデル)または約9 mm (シビアモデル)削除し,骨欠損を作製し,4週後に組織を回収し,micro-CT解析を実施し,E-BMP2/βTCP群において有意に骨形成が誘導されることを確認してきた.今年度は,この組織切片を作成し解析を行った.その結果,組織学的に移植されたE-BMP2/βTCPがすべて骨に置換されていることを確認した.また,よりシビアなモデルにおいてE-BMP2/βTCPが骨再生に有効で有ることが明らかとなった.また,今年度は,移植8週後に組織を回収し,micro-CTによる解析を実施した.その結果,8週後においても再生された骨が保たれている事が明らかとなった.さらに臨床応用に向け,PMDAと非臨床試験の充足性に関して事前面談を行った.今年度は,移植4週後の組織学的に解析に加え,移植8週後のmicro-CT解析,およびPMDAとの事前面談を行っており,概ね順調に進展していると考えている.申請者らは,これまで哺乳動物細胞からしか生産できなかったrhBMP-2を,世界に先駆けて工業スケールの大腸菌発現系で生産することに成功し,『大腸菌発現系由来rhBMP-2含有β-TCP製人工骨』として開発を進めて来た.

これまでの基盤研究では,長管骨や膜性骨における劇的な骨欠損再生効果が確認されている.本申請では,大型動物であるイヌを用いて,動物モデルの再検討を行い,有効性,至適濃度を詳細に検討し,ヒトへの医師主導臨床治験を前提とした非臨床試験の準備を進める. 2016, 2017年度にイヌ上顎第3小臼歯ならびに下顎第4小臼歯を抜歯後,抜歯窩の頬側骨約9 mm削除した,ソケットプリザベーションモデルを構築した.そして,4週, 8週後に組織を回収し,micro-CT解析,組織学的解析を行い,開発品であるE-BMP2/βTCPにより骨が再生されていることを確認してきた.今年度は,口腔インプラント体周囲に骨再生が促すことを目的に,動物モデルを構築し,開発品の検証を行った.具体的には,ビーグルイヌの下顎第1, 2, 3, 4小臼歯を抜歯後,3ヶ月の治癒を待って,骨創傷治癒部位に,インプラント体を埋入し,埋入したインプラント体の近心に4壁性の骨欠損を作製し,骨欠損部に開発品を埋植した.対照群として,GC社製のサイトランスグラニュールを埋植した.埋植8週後に組織を回収し,micro-CT解析を行った.その結果,対照群ではまだ骨に完全は置換されていなかったが,開発品は骨に置換され,インプラント体周囲に骨形成が促されていることが確認された.平成29年度は,平成28年度に確認した顎骨高度吸収・欠損モデルを用いて,BMP-2の適正濃度を検証する予定である.また,現在移植1ヶ月後に組織学的,X線学的に評価してきたが,今後,移植2ヶ月後の経過を組織学的,X線学的に確認する予定である.平成30年度は,平成29年度に行ったイヌの実験の標本を作成し,組織学的評価を行う.また,PMDAの対面助言に向け,準備を進める.理由:分担者の笈田が退職したため,人員不足となり動物実験を一部次年度に実施予定とした.計画:引き続き予定しているイヌ標本の作成,組織学的評価を実施する.