hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
伸縮可能な硬組織模倣シートを応用した歯周組織細胞間ネットワーク解析デバイスの開発

矯正治療に伴う人為的歯根吸収のメカニズムは未だ完全に解明されておらず、生来歯根の短い患者などは治療の選択肢が制限されている。もし、人為的歯根吸収を誘導する歯周組織の細胞応答機序をIn vitroで「簡便かつ正確に」解明出来る画期的な基盤研究ツールが開発されれば、新規メカニズム解明や治療法の開発に繋がり、治療を享受出来る患者数の増大に大きく寄与できる。特に、力学刺激に曝された歯周組織に存在する細胞間ネットワークの解明は、歯根や歯槽骨吸収などの病態解明に道を開きうる。しかし、その特異的研究ツールは乏しく、研究遂行の大きな妨げとなっている。本研究は、応募者等が独自開発を進める硬組織模倣シート(高分子膜上に硬組織成分同様のナノリン酸カルシウムを強固に固定したNano-CaP/高分子膜)を応用し、力学的刺激可能な「セメント質・歯根膜・骨」構造を模倣した2次元細胞培養デバイスの創製を目的とする。平成30年度には、得られたナノリン酸カルシウム結合高分子膜上において、複数の細胞の接着挙動、伸展挙動、タンパクの剥離状態を確認した。その結果、ナノリン酸カルシウム非結合高分子群に比べナノリン酸カルシウム結合高分子群は優位な細胞接着をもたらすとともに、播種された細胞の伸展挙動が確認できた。申請期間全体を通しては、ナノリン酸カルシウムを結合させたポリジメチルシロキサン(PDMS)膜の合成に成功した。一定の条件下で同高分子膜に結合させられたナノリン酸カルシウムは、繰り返しの伸展や超音波洗浄が行われた場合でも剥離が見られなかった。また、同材料上での複数の細胞の接着・伸展に成功したことから、同材料は歯周組織細胞間ネットワーク解析を進めるデバイスとなる可能性が示唆された。「セメント質・歯根膜・骨」に存在する細胞群が力学刺激を受けた際に相互作用しあうネットワークの解明は、歯根吸収・歯槽骨吸収などの病態解明に道を開きうる。本研究は、申請者が独自開発を進める硬組織模倣シート(高分子膜上に硬組織成分同様のナノリン酸カルシウムを強固に固定したNano-CaP/高分子膜)を応用し、力学的刺激可能な「セメント質・歯根膜・骨」構造を模倣した2次元細胞培養デバイスの創製を目的とする。具体的には、硬組織-軟組織模倣性伸縮シートとその設置アダプタを完成させた後、歯根膜細胞・骨関連細胞・破歯(骨)細胞に伸縮刺激が作用した際に生ずる破歯(骨)細胞誘導ネットワークを精査する。平成28年度は、まず、Nano-CaPと高分子膜の合成と物性評価を行った。硬組織模倣シートにコーティングするCaPの結晶粒子径と凝集具合は、CaPの剥離のし易さや、力学的刺激受容時の粒子間で起こる破壊頻度に直結する。この課題を克服するためにナノ粒子コーティング法を用いた。CaPは合成後、X線回折、フーリエ変換型赤外分光光度計を用いて結晶学的評価を行った。粒径分布はナノ粒子径分布測定装置、走査型電子顕微鏡にて確認した。Nano-CaPをコートする高分子膜には、伸縮性に優れたポリジメチルシロキサン薄膜を定法で作製し用いた。PDMSの弾性率は原子間力顕微鏡(AFM)にて評価した。続いて、硬組織模倣シート(Nano-CaP/高分子膜)の作製を行った。CaPは未修飾のPDMSと結合性に乏しい事から膜表面にカルボキシル基を持つポリアクリル酸(PAA)の修飾を行い、Nano-CaPを単層付着させた。平成28年度に目標とした、Nano-CaP結合高分子シートの準備がおおむね終了したため。

「セメント質・歯根膜・骨」に存在する細胞群が力学刺激を受けた際に相互作用しあうネットワークの解明は、歯根吸収・歯槽骨吸収などの病態解明に道を開きうる。しかし、その特異的研究ツールは乏しく、研究遂行の大きな妨げとなっている。本研究は、申請者が独自開発を進める硬組織模倣シート(高分子膜上に硬組織成分同様のナノリン酸カルシウムを強固に固定したNano-CaP/高分子シート)を応用し、力学的刺激可能な「セメント質・歯根膜・骨」構造を模倣した2次元細胞培養デバイスの創製を目的とする。具体的には、硬組織-軟組織模倣性伸縮シートとその設置アダプタを完成させた後、歯根膜細胞・骨関連細胞・破歯(骨)細胞に伸縮刺激が作用した際に生ずる破歯(骨)細胞誘導ネットワークを精査する。平成29年度は、まずH28年度につづきNano-CaPを結合させた高分子シートの最適合成条件の探索を行った。具体的には、Nano-CaP剥離試験、骨芽細胞様細胞(UMR106)を用いた細胞培養実験を行い、Nano-CaPが剥離せず、かつ骨芽細胞の接着性が高い合成条件を探した。更に、同シートを細胞伸展培養装置へと結合させるアダプタの試作を繰り返し、シートを安定して設置出来るアダプタの開発を続けた。また、同アダプタを設置した細胞伸展培養装置上にてUMR106の伸展培養を行い、細胞の配向性を指標として機械的刺激が負荷しうるかどうかを確認した。その結果、一定の条件下において、UMR106の配向を認めた。研究計画調書の計画に乗っ取り、シートの改良、細胞培養を進め一定の成果を得たため。平成29年度に目標とするNano-CaP結合高分子シートを装着させるアダプターの改良と、培養実験に着手する予定。研究計画調書に乗っ取り、シート上での細胞培養と同評価を進める。より安価な消耗品などを購入したため。
脳内光受容体と生殖時計の光による制御の分子メカニズム

脳の計時機構により支配されている生体リズムは生命の恒常性を維持する概日時計と、種の保存を維持する生殖時計があるが、後者は年周性という長期現象ということもあり、その細胞・分子レベルの研究は進んでいない。我々は原索動物マボヤが6時間の暗保に続く明刺激により4時間後に配偶子放出をすることに注目し、生殖時計の光による調節機構の研究を始めた。頭神経節を細胞外記録法により研究した結果、光に応答する過分極性の緩電位を記録した。これは光受容細胞によると考えられる。交流法で記録したところGnRHニューロン(性腺刺激ホルモン放出ホルモンニューロン)特有の規則的自発活動現象が光により抑制されることを明かとした。そこで光受容細胞とGnRHニューロンの頭神経節における局在を明らかにする事を目指した。レチナールタンパク質イメージング法とタコロドプシン抗体による免疫組織学的手法でレチナールタンパク質が頭神経節の局在していることを明らかにした。同じ頭神経節におけるGnRHニューロン(性腺刺激ホルモン放出ホルモンニューロン)の存在が哺乳動物のGnRH抗体を用いた免疫組織学的手法により示されていた。これらの結果から光受容細胞とGnRHニューロンは異なり、光受容細胞で受けた光信号がシナップスを通してGnRHニューロンに情報を伝えることが明かとなった。我々は原索動物マボヤが6時間の暗保に続く明刺激により4時間後に配偶子放出をすることに注目し、生殖時計の光による調整機構の研究を始めた。我々はマボヤの脳神経節にレチナールタンパク質が局在していることをレチナールタンパク質イメージング法で明らかにした。同じ頭神経節におけるGnRHニューロン(性腺刺激ホルモン放出ホルモンニューロン)の存在がヒトのGnRH抗体を用いた免疫組織学的手法により示されていた。GnRHニューロンは規則的自発活動現象を示すことから生物時計のペースメーカーとして重要である。本研究ではGnRHニューロンの規則的自発活動現象が光りにより抑制されることを電気生理学的に明かとした。更に光レセプターであるロドプシンとGnRH抗体を用いて、それらの局在を研究した結果。光受容細胞とGnRHニューロンは異なり。光受容細胞で受けた光信号がシナップスを通してGnRHニューロンに情報を伝えることが明かとなった。脳の計時機構により支配されている生体リズムは生命の恒常性を維持する概日時計と種の保存を維持する生殖時計があるが、後者は年周性という長期現象ということもあり、その細胞・分子レベルの研究は進んでいない。本研究ではGnRHニューロンの規則的自発活動現象が光により抑制されることを電気生理学的に明かとした。
Tリンパ球へのエイズウイルス感染機構におけるトリプシン型プロテア-ゼの関与

エイズウイルス(HIV)は人Tリンパ球膜上のCD4レセプタ-に結合するが、ウイルスによる膜融合と細胞内侵入プロセスにはCD4とは別の細胞膜蛋白の関与が推定されていた。我々はHIVの外膜糖蛋白gp120のV3領域と特異的に結合するCD4とは別の人Tリンパ球膜蛋白TryptaseTL_2を見出した。V3領域はウイルスの細胞性トロピズムの決定や膜融合に関与し、この部位に対する抗体は強いウイルス中和活性を持つことから、HIVの感染機序の解明と、HIVの治療の面から注目されている領域である。Tryptase TL_2はプロテア-ゼ活性を持ち、V3領域はそのインヒビタ-として両者は結合していると思われる。またV3領域と類似の構造をその活性中心に持つKunitz型インヒビタ-のトリプスタチンは、HIVによる細胞膜の融合を阻害した。このTryptase TL_2とgp120との結合の解離定数は、Kd=3.8×10^<-8>Mで高い親和性を示した。なおTryptase TL_2は32kDaと28kDaの二つのサブユニットからできており、32kDaのサブユニットは細胞膜の外側に向かって露出し、このサブユニットに対する抗体は、gp120との結合を阻止すると同時に、ウイルスによる膜融合を抑制した。以上のことからTryptase TL_2はV3領域に対するレセプタ-として作用していることが推定された。さらにTryptase TL_2はgp120のV3領域以外に、もう1つのウイルス外膜糖蛋白gp41の膜融合領域とも結合し、この結合はTryptase TL_2とgp120との結合の解離を誘導することが最近明らかになった。このことはHIVとTリンパ球膜上のCD4レセプタ-との結合から、細胞内侵入に至るまでの過程で、Tryptase TL_2はgp120のV3領域との結合からgp41の膜融合領域との結合におきかわる可能性を示唆する。今後HIV感染における、Tryptase TL_2の膜融合プロセスでの役割をさらに明確にしてゆかなくてはならない。
引張領域におけるセメント改良土の破壊基準の評価

柱状壁状のセメント改良体には、外力により曲げ変形が生じ、引張破壊が生じる可能性がある。このような引張破壊に対する検討が設計において必要となるが、そのためにはセメント改良土の引張強度の解明が必要である。本研究では、引張及びせん断破壊規準に対する合理的な考え方を確立することを目的とし、セメント改良土の引張からせん断に移行する領域における力学挙動を三軸引張試験より明らかにした。また、研究代表者が構築してきたセメント改良土の弾塑性モデルを試験結果より検証した。さらに、本弾塑性モデルをFEM解析コードDIANAに組込み、セメント改良土の引張からせん断にわたる破壊挙動を表現しうる解析手法を確立した。本研究では、セメント改良土の引張挙動を三軸引張試験等により明らかにし、設計における引張破壊基準に対する合理的な考え方を確立することが目的である。平成25年度は、室内においてセメント改良土供試体作成し、一軸試験と軸排水三軸試験を実施した。変位制御で試験を実施し、通常計測される載荷荷重と載荷部の変位に加え、供試体の局所変位を局所変位計(LDT)により計測した。引張試験の場合、供試体に曲げ荷重が作用する可能性があるが、載荷装置と供試体間にユニバーサルジョイントを設けることで、曲げの問題を回避した。曲げ変形が発生していないことは、供試体の側面2か所に取り付けた局所変位計(LDT)により計測されるひずみより確認することができた。一軸圧縮強さqu = 0.5、1.0 N/mm2程度の2種類のセメント改良土に対し一軸引張試験、排水三軸引張試験、排水三軸圧縮試験を実施した。三軸引張試験において、有効拘束圧0.03、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 N/mm2の6ケースで試験を実施し、三軸圧縮試験において、有効拘束圧0.1、0.15、0.2N/mm2の3ケースで試験を実施した。三軸引張試験において、qu = 1.0 N/mm2の供試体では引張破壊が、qu = 0.5 N/mm2の供試体ではせん断破壊が確認された。試験結果より破壊時のモール円が得られたが、セメント改良土の破壊挙動は引張破壊とせん断破壊で表現できる可能性があることが明らかとなった。しかしながら、qu = 0.5 N/mm2の供試体において、一軸引張試験結果と排水三軸引張試験結果の間に違いが生じた。今後、一軸引張試験におけるサクションの影響を調べる必要があると考えられる。本年度は、セメント改良土の一軸引張試験と曲げ試験を実施した。一軸引張試験では、セメント改良砂とセメント改良粘土を用いて気中及び水中条件で試験を実施した。これは、昨年度実施した三軸引張試験において、一軸引張試験と低拘束圧下での三軸引張試験の結果に大きな違いがあり、その違いが一軸引張試験においてサクションが作用しているためと推定したためである。気中及び水中条件での一軸引張試験結果より、気中条件での一軸引張強度は、水中条件の一軸引張強度に比較して、50kPa100kPa大きくなることが明らかとなった。このことより、通常実施される気中環境での一軸引張試験では、サクションの影響により引張強度が過大に評価されることが明らかとなった。また、この結果を考慮して、昨年度実施した三軸引張及び三軸圧縮試験結果を整理し直したところ、セメント改良土の破壊は、引張破壊とせん断破壊の2つの基準を設けることで表現できることが明らかとなった。曲げ試験では、セメント改良砂とセメント改良粘土を用いて試験を実施し、試験結果より引張ピーク応力後の軟化関係の表現に必要な破壊エネルギーの評価を行った。また、2種類の供試体サイズで試験を行い、供試体サイズが破壊エネルギーに与える影響を調べた。試験結果より得られた破壊エネルギーは強度と概ね比例関係にあることが明らかとなった。また、供試体サイズにより破壊エネルギーが異なる結果が得られたが、これは従来の破壊エネルギーの算定方法に問題がある可能性があることがわかった。平成25年度および平成26年度に実施したセメント改良土の三軸引張試験および三軸圧縮試験の結果に基づき、引張破壊からせん断破壊に移行する領域での破壊規準の検討を行った。低拘束圧下での三軸引張試験において供試体は引張破壊を示し、高拘束圧下での三軸引張試験において供試体はせん断破壊を示すことより、セメント改良土の破壊挙動は拘束圧に応じて引張破壊からせん断破壊に移行することが明らかとなった。この結果より、引張破壊とせん断破壊に対する2つの破壊規準を有する弾塑性モデルを構築した。本モデルにおける破壊規準の移行は、引張破壊規準とモールクーロンの破壊規準に関してせん断抵抗角と粘着力の変化により表現できる。開発した弾塑性モデルを汎用有限要素解析プログラムDIANAに組込み、境界値条件でのセメント改良土の破壊挙動の解析を可能とした。三軸引張試験および三軸圧縮試験をシミュレートすることにより、弾塑性モデルを組込んだDIANAの検証を実施した。

試験結果と解析結果の比較より、弾塑性モデルを組込んだDIANAはセメント改良土の引張破壊挙動とせん断破壊挙動を表現できることが明らかとなった。さらに、過去に実施した強度のばらつきを有する供試体を用いた一軸圧縮試験の結果をシミュレートすることにより、境界値問題における弾塑性モデルを組込んだDIANAの検証を実施した。試験結果と解析結果の比較より、弾塑性モデルを組込んだDIANAは境界値問題においてもセメント改良土の破壊挙動を表現できることが明らかとなった。柱状壁状のセメント改良体には、外力により曲げ変形が生じ、引張破壊が生じる可能性がある。このような引張破壊に対する検討が設計において必要となるが、そのためにはセメント改良土の引張強度の解明が必要である。本研究では、引張及びせん断破壊規準に対する合理的な考え方を確立することを目的とし、セメント改良土の引張からせん断に移行する領域における力学挙動を三軸引張試験より明らかにした。また、研究代表者が構築してきたセメント改良土の弾塑性モデルを試験結果より検証した。さらに、本弾塑性モデルをFEM解析コードDIANAに組込み、セメント改良土の引張からせん断にわたる破壊挙動を表現しうる解析手法を確立した。応募時の計画では、三軸試験を実施する予定であったが、気中及び水中条件での一軸引張試験と曲げ試験を実施した。気中及び水中条件での一軸引張試験は、昨年度実施した三軸試験結果を解釈する上で必要不可欠であった。また、曲げ試験はセメント改良土の破壊挙動をモデル化する上で必要不可欠である。なお、本年度実施予定であった三軸試験は平成25年度に実施しており、研究目的達成に必要な結果は得られている。地盤工学研究計画に従い、平成25年度、平成26年度に実施した試験結果にもとづき、セメント改良土の破壊基準を設定し、その破壊基準にもとづく弾塑性モデルをFEM解析ソフトに組み込む。また、これまで得られた成果を取りまとめ、国内外のジャーナル及び国際国内会議において論文発表を行う。平成25年度実施予定の室内試験を概ね実施することができ、今後の研究遂行に必要な試験データを得ることができた。応募計画では、研究発表、外国旅費に60万円計画していた。本研究課題に関する発表を国内外で行ったが、科研費と異なる予算を使用した。平成26年度は、引き続きセメント改良土の室内試験を実施する。当初計画ではセメント改良粘土の試験を実施する予定であったが、平成25年度の一軸引張試験と三軸引張試験で差異が生じたため、その原因を追究するため引き続きセメント改良砂で試験を実施する。差異の原因としては、一軸引張試験におけるサクションの影響が考えられるため、サクションの影響がない状態での一軸引張試験を実施する。また、引張試験における体積変化計測の精度を向上させるため、側方ひずみを局所変位計で計測することを試みる。本研究課題の発表を6月に実施される国際会議(サンフランシスコ)で発表する。その、参加費、旅費に使用する。また、本研究課題で使用するFEMソフトの年間保守費用及び解析に用いるパソコンの購入費に使用する。平成25年度実施予定の室内試験において、試験前に計測関係の機器を購入予定であった。しかしながら、実際に試験を実施し、その結果を精査してから新たな計測機器を購入することとした。試験体のひずみ等を精度よく計測するための機器を購入する。
社会科学分野の大学教育における学習経験の職業的レリバンスに関する実証研究

本研究の目的は、社会科学分野の大学教育(学士課程教育)における学習経験が就職活動・初期キャリアに対してもたらす職業的レリバンス(意義・有効性)を社会調査によって実証的に明らかにすることである。本研究は、1大学4年生に対する聞きとり調査による学習経験に関する指標の抽出、2それを踏まえた大学4年生に対する就職活動に関する質問紙調査の実施、3大卒就業者に対する初期キャリアに関する質問紙調査の実施という流れで遂行された。これらの研究の結果、大学時代の学習経験の一部は就職活動結果や初期キャリアに対して正の関連がある一方で、そうした関連の程度は必ずしも高くはないという点を明らかにした。この目的を達成するための第1段階として、平成25年度には、学生に対する聞きとり調査を実施し、大学の学習経験における熟達過程はどうなっているのかという問いを検討した。調査対象者は、就職活動を経験した社会科学分野の学部に所属する大学4年生21名である(調査対象大学・学部数は3校4学部)。調査時期は、平成26年23月である。この時期に調査を実施した理由は、この調査では、1学生の就職活動が終了している必要があり、かつ、2在学中の学習経験全体を把握すること(特に卒業論文の執筆が完了していること)が重要な要素となるからである。この調査では、事前に在学中の学習経験(図書館の利用日数等)と就職活動に関するミニ質問紙に回答してもらい、調査当日に学習経験と就職活動に関する具体的なエピソードを聞きとるという手法を採用した。今回の調査には、学術的な意義と教育実践上の意義がある。まず、学術的な意義としては、学生の学習経験を具体的な行動レベルで把握したという点が挙げられる。先行研究は、学生の学習経験を学習時間、一般教養科目・専門科目等への熱心度等といった表層的な要素で捉えることに留まっており、学習経験の多層性・重層性を十分に把握できていない。今回の調査によって、こうした先行研究の問題点を相当程度克服できたように思われる。次に、教育実践上の意義としては、学生の学習支援を実証的に裏づける契機になるという点が挙げられる。今回の調査は、学生による深い学習と浅い学習を帰納的に抽出することにつながるため、大学教員と学生の双方にとって、効果的な学習(形態・方法)を探索するための道標となりうる。この目的を達成するための第1段階として、平成25年度には、就職活動を経験した大学4年生に対する聞きとり調査を実施し、大学の学習経験における熟達過程はどうなっているのかという問いを検討した。この結果を踏まえて、第2段階として、平成26年度には、就職活動を経験した大学4年生に対する質問紙調査を実施し、就職活動に対して有効な大学の学習経験は何かという問いを検討した。成績表配布時または卒業式当日に質問紙(自記式)を配布・回収した。調査時期は平成27年23月の卒業直前期である。この時期に調査を実施した理由は、卒業論文を含む大学時代全体の学習経験を把握する必要があったからである。質問紙では、大学時代の正課と課外に関する学習経験、就職活動の過程と結果、高校時代の学習経験、属性等を質問項目に盛り込んだ。正課に関する学習経験では、レポートや卒業論文に対する取り組みを細分化し、行動レベルで測定した。その結果、先行研究が十分に把握していない学習経験を捉えることに成功した。こうして測定した学習経験を独立変数とし、就職活動の過程・結果を従属変数として両者の関連性を分析した。この分析には学術的な意義と実践的な意義がある。前者は、先行研究が十分に把握してこなかった大学での学習経験を行動レベルで測定し、それと就職活動の過程・結果との相関関係を明らかにしたことである。後者は、就職活動に対してプラスに働く大学での学習経験を明らかにし、キャリア教育・支援にとって有効な大学教育のあり方に示唆を与えたことである。そこでは、レポートの執筆等に関する学習経験を指標化した。この中で上述した学習経験に関する指標を質問項目として盛り込み、就職活動結果との相関関係を定量的に分析した。その結果、読書とレポートに関する学習経験の一部が就職活動結果に対して一定程度の正の影響をもたらしていることを明らかにした。第3段階として、平成27年度には、民間企業の就業者に対する質問紙調査(インターネットモニター調査)を実施し、初期キャリアに対して有効な大学の学習経験は何かという問いを検討した。大学時代の学習経験に関する質問項目と仕事のパフォーマンス(能力・業績、経験学習等)の相関関係を定量的に分析した。

その結果、いくつかの学習経験は仕事のパフォーマンスに対して一定程度の正の影響をもたらしていることを明らかにした。以上の研究を経て、社会科学分野の大学教育の学習経験は就職活動・初期キャリアに対して部分的に転移するという可能性が示唆された。しかし、その程度は必ずしも高いとはいえなかった。こうした知見は、社会科学分野の大学教育の内容・方法には依然として課題が残されているということも示唆している。本研究の目的は、社会科学分野の大学教育(学士課程教育)における学習経験が就職活動・初期キャリアに対してもたらす職業的レリバンス(意義・有効性)を社会調査によって実証的に明らかにすることである。本研究は、1大学4年生に対する聞きとり調査による学習経験に関する指標の抽出、2それを踏まえた大学4年生に対する就職活動に関する質問紙調査の実施、3大卒就業者に対する初期キャリアに関する質問紙調査の実施という流れで遂行された。これらの研究の結果、大学時代の学習経験の一部は就職活動結果や初期キャリアに対して正の関連がある一方で、そうした関連の程度は必ずしも高くはないという点を明らかにした。交付申請書に記載した「研究の目的」の第2段階に相当する研究は実施したものの、達成度は「やや遅れている」と考えられる。なぜなら、大学4年生に対する質問紙調査を平成27年23月の卒業直前期に実施したからである。これによって大学4年間の学習経験を捉えることが可能となったが、その代償としてコーディング、データ入力等がやや遅れた。ただし、質問紙調査の規模が小さくなったので、挽回は十分に可能である。教育社会学・高等教育論当初の計画通り、平成27年度には、大学時代の学習経験と初期キャリアの関連性を解明するための質問紙調査を実施する予定である。これによって、大学時代の学習経験と初期キャリアの関連性を精緻に分析し、大学教育の職業的レリバンス(意義・有効性)を実証的に明らかにする。交付申請書に記載した「研究の目的」の第1段階は、「おおむね順調に進展している」と考えられる。なぜなら、予定通り、就職活動を経験した社会科学分野の学部に所属する大学4年生に対する聞きとり調査を実施できたからである。この調査では、予定以上の収穫もあった。まず、当初の計画では、20名の学生に対する聞きとり調査を実施する予定であったが、それよりも多い21名の調査対象者を確保することができた。次に、この調査では、卒業論文執筆者全員から卒業論文の電子ファイルの提供を受けることができ、学習経験と卒業論文の関連性も分析できるようになった。こうした点も考慮すると、現在までの達成度は前述したレベルに該当するものと考えられる。次年度使用額が生じた理由は、就職活動を経験した社会科学分野の大学4年生に対する質問紙調査の規模が当初の予定よりも小さくなったことによる。
レーザー干渉法による爆破にともなう応力波の可視化計測とその解析

爆破にともなう応力波、爆破ガス、き裂進展を可視化写真観察することによって、高精度で効率的なき裂爆破工法を確立するための有益な情報を得ることが出来る。光学的手法には種々の方法があるが、本研究では爆破現象との同期が可能で、短時間に十分な単色光を得ることの出来るQスイッチルビーレザーを光源にしたシャドウグラフ法による可視化システムを構築した。モデル実験によって、爆破現象の写真観察を行い、その成果をもとに、き裂方向制御可能な爆破要素技術に関する検討を行い、次の結果を得た。(1)構築した可視化システムはその伝ぱ速度が数km/秒の応力波であっても、完全な静止写真として撮影することが出来る。(2)円孔と干渉する応力波については、入射波と反射波の挙動だけでなく、円孔壁面の内側への変位によって、円孔内部の空気中に衝撃波が発生する。この衝撃波は反射して、円孔壁面に内圧となって作用する。(3)切り欠きを有する円孔と応力波の干渉によって、切り欠き先端部に応力集中を示すシャドウスポットが生じ、き裂が円孔の切り欠き先端から自由面へ向かって進展するメカニズムを作り出す。(4)爆破後のき裂形成状態からも、切り欠きを有する円孔は特定の方向へき裂を進展させるためのガイドホールとして有効であることが確認された。(5)円孔自由面と干渉する応力波は、反射引っ張り波の集中によるシャドウスポットが自由面近傍の供試体中に生じることが確認された。(6)90°コーナー自由面と干渉する応力波については、コーナーフラクチャーが自由面側から生じるような反射波の干渉が生じることが明らかになった。Qスイッチルビーレーザーを使用した本可視化システムは材料の動的破壊現象を光学的に観察する方法として大きな可能性を有しており、本研究の発展性がある。本研究目的を達成するために、平成5年度交付申請書に記載された研究を行い、以下の成果を得た。1、レーザー干渉法によって、爆破現象を写真観察するためにポッケルセルQスイッチ・ルビーレーザーを使用したシャドウグラフ法による可視化システムを構築した。これによって、応力波の波面、き裂進展、爆発ガスの挙動が写真撮影可能になった。構築したシステムの概要は、「高速度撮影とフォトニクスに関する総合シンポジウム1993」(平成5年12月開催)において、公表されている。2、ガイドホールと干渉する応力波の挙動を明らかにするために構築した可視化システムを使用して写真観察を行った。供試体にはPMMA板を使用し、応力波の発生源には瞬発電気雷管を使用した。本実験から、応力波の反射挙動、自由面としてのガイドホール変位、それに伴なって、ガイドホール内部に空気中衝撃波が生じることを明らかにした。これらの実験結果からき裂進展制御効果を向上させる方法として、切り欠きを有するガイドホールを使用する方法を提案し、その有効性をモデル爆破実験によって明らかにした。3、交付金で購入した動ひずみ計測器を使用して、応力波のひずみ時間履歴を電気的に測定し、応力波とガイドホールの干渉効果を考察した。4、可視化システムと電気雷管の起爆の同期精度を向上させるために、交付金で大電流パルス発生器を試作した。本研究目的を達成するために、平成6年度交付申請書に記載された研究を行い、以下の成果を得た。1.レーザー干渉法によって爆破現象を観察するために構築したポッケルセルQスイッチ・ルビーレーザーを使用したシャドウグラフグラフ法による可視化システムを使用して、種々の実験条件における爆破にともなう応力波、き裂進展、爆発ガスの挙動を観察した。

2.円孔と干渉する応力波については、応力波の反射挙動、自由面としての円孔壁面の変位、それにともなって円孔内部に空気中衝撃波が発生することを確認した。これらのことより、切り欠き円孔のガイドホール効果を提示し、その爆破効果をモデル実験で明らかにした。3.段付き自由面と応力波の干渉については、応力波の反射挙動、自由面の変位とそれによる空気中衝撃波の挙動を明らかにした。4.円筒状自由面と応力波の干渉については反射応力波の収束過程を写真観察によって明らかにした。以上の本研究の成果の一部は西日本岩盤工学シンポジウム論文集(ISSN 0917-2580.pp.156-161.1994)などに発表されている。
電子ビームCT肺気腫呼吸動画像による気道及び肺実質の病的動態の解析と臨床応用

肺気腫の換気不均等や呼気相における気道狭窄に焦点を当てて、本年度は下記のとおり実施した。1)平成14年度に行えなかった不足分の健常人のCT撮影は、故障などの機械的原因およびその後の病院側での事情によるリース契約の中断などのためた、不可能となってしまった。そのため、平成14年度に撮影していた3名の分で補うこととした。2)業者に依頼したソフトウエアについては、予算内での開発と修正を完了させた。Medical Player Version1.0.46として解析用コンピューターにインストールした。肺実質の解析についてはまだ十分なものは得られなかったため、今後の課題となった。3)国内外の学会報告をし、画像を披露した。これまで生理学で説明されてきた肺気腫における気管支の動態が可視化され、研究者が想像していたよりもはるかに中枢の気道でも気道狭窄が起こっていることを認識させることができた。画像が中心の発表でわかりやすかったせいか、質問は非常に多く、関心が高かった。4)本画像はこれまで理論でしか示されていなかった概念を可視化するものであり、決して新規の発想ではないが、教育的な画像としては非常に価値が高いと考えられる。既に、アジア太平洋呼吸器学会で発表した折には、大学の教育資料あるいは教科書への掲載などの希望があり、論文発表後に出版社の了解がとれることを条件に寄贈予定とした。国内の研究者または教育関係者用に画像その他の資料を収載したCD-ROMを500部作成し、近日中に配布予定である。肺気腫重症患者7名、健常者3名において承諾を得て、仙台徳州会病院にて電子ビームCTを撮影した。撮影はあらかじめ決定しておいた条件で、気道系および肺実質系の両者の動態が最もよく判定できるような位置決めの後、安静換気または自発過換気の状態で10秒間行った。撮影イメージはDICOMファイルとしてパーソナルコンピューターに取り込み、画像処理ソフトOSIRISにて解析した。健常人に比べ、重症肺気腫患者の肺の動態は著しく異なるものであった。各、肺内構成因子のなかで、気道径の時間的推移について検討し、解析結果を得た。患者肺では、呼吸に同期した変化を明らかに示し、気道径は呼気時に一致して著しく虚脱し、あたかも気流制限を肉眼で見ているかのごとくであった。この結果の一部は、2003年3月に開かれた環太平洋COPD国際会議で発表した。また、本結果の抄録は2003年5月に開かれる米国胸部疾患学会(ATS)国際会議の演題に採用され、米国にて発表予定となっている。また、現在、発表内容を投稿準備中である。肺実質の動態やCTナンバーの変化の解析を平成15年度に予定しているが、この解析のためには新しいソフトウェアが必要であったため、平成14年度中に業者に依頼して作成した。まだ、機能的に実用となるレベルではなく、修正が必要なために、現在業者との間でデバッグ作業、および機能追加など実用化に向けた作業中となっている。平成15年度はこのソフトを実用として、気道の病的動態に加えて肺実質の病的動態についても解析予定である。画像のCD-ROM化は一部試験的に行い、カナダの著名な研究者であるMilic-Emili博士らにその価値が認められ、欧州の研究者らが集まる研究会において供覧される予定となった。研究や教育などの目的で、他に日本の何人かの研究者からも希望が寄せられ、さらにCR-ROMの内容を充実させるように努力したい。
海洋における温室効果気体の形成・除去の実験的研究

二酸化炭素ともに、メタン、一酸化二窒素および硫化ジメチルは、地球を取り巻く大気環境に大きな影響を与えるものとして、その発生機構、量的評価に大きな期待が寄せられている。メタンおよび一酸化二窒素が、地球大気の上昇に関してプラス効果を持つのに対して、硫化ジメチルは、雲核形成に関連して、むしろマイナス効果を発揮する。地球大気の温室効果としては、相反する特性を持つこれらの気体は、海洋の生物物活動によって発生することは、すでに実験室スケールでは知られている。しかし、海洋の生物活動との関連性に関する詳細には、いまだに不明な点が多い。本研究は、実験室と外洋との中間的規模を持ち、化学環境を自由に制御できる中規模閉鎖系を取り上げ、1.栄養塩添加後に発生する植物プランクトンブルームの発達と衰退にともなう地球大気環境の変動に関連するこれらの気体(温室効果としては、プラスおよびマイナス特性をもつ気体)の発生量の変動を把握すること、2.植物プランクトンの光合成活性の変動(増大と衰退)に伴う、海水中の二酸化炭素分圧および炭素循環系の変動特性を把握することを目的とした。中規模閉鎖系実験カナダ海洋水産庁海洋研究所に隣接したパトリシア湾に実験水域を設け、大型プラスチックバックによって海水を隔離し、中規模閉鎖系を作成した。これに、栄養塩(硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩)を添加し、植物プランクトンの増殖を促した。栄養塩添加後、1カ月にわたり、12日毎に海水の物理・化学パラメーター、植物プランクトン現存量の変動を観測した。また、懸濁粒子および海水試料を採集し、化学成分の分析に供した。これらの観測研究を通して、以下の結果を得た。1)植物プランクトン現存量の変動中規模閉鎖系内における植物プランクトンは、栄養塩添加とともに増殖を開始し、その現存量は栄養塩添加後数日にして極大値を示した。その後は、栄養塩の枯渇と共に植物プランクトン現存量は減少し、一定の値を取った。したがって、植物プランクトンブルームを人工的に再現できたものと言える。この間における窒素収支の結果は、添加した硝酸態窒素がほぼ定量的に有機化され、さらに一部は分解されてアンモニア態窒素の変化していることを認めた。懸濁粒子中のカロチノイド色素に関する分析結果は、植物プランクトン組成が、実験した1カ月間で大きく変動し、優先種がケイ藻から鞭毛藻への遷移しする事を認めた。この遷移を支配する要素は、栄養塩濃度、特に硝酸態窒素濃度の変動によることを見出した。また、植物プランクトン細胞成分の主要構成分である脂肪酸組成の変動は、その増殖段階(相)を示す指標性物質になることを見出した。2)温室効果気体の発生と消滅硫化ジメチル現存量は、植物プランクトン現存量の増加と共に増加し、植物プランクトンがその起源であることを示した。特に、植物プランクトン組成変動を考慮すると、その起源は鞭毛藻と円石藻であると結論された。このことは、海洋表層の植物プランクトン現存量の多い高緯度海域、特に東部北太平洋海域が、硫化ジメチル発生海域として大変重要であることを示唆する。メタン、一酸化二窒素の発生は極めて少なく、植物プランクトンから直接発生する可能性は少ないと結論された。3)植物プランクトンからの溶存態有機物の排出植物プランクトン現存量の増加と共に、海水中の溶存態有機炭素も顕著な増加を示した。特に、増加する有機物のうち、最大50%は脂肪酸、アミノ酸・タンパク質とからなることを認めた。この結果、これらの有機物は、植物プランクトンの増殖にともなって、植物プランクトン細胞から直接海水中に排出したものと推定される。この点については、炭素安定同位体をトレーサーとして検討中である。

したがって、植物プランクトンブルームを人工的に再現できたものと言える。この間における窒素収支の結果は、添加した硝酸態窒素がほぼ定量的に有機化され、さらに一部は分解されてアンモニア態窒素の変化していることを認めた。懸濁粒子中のカロチノイド色素に関する分析結果は、植物プランクトン組成が、実験した1カ月間で大きく変動し、優先種がケイ藻から鞭毛藻への遷移しする事を認めた。この遷移を支配する要素は、栄養塩濃度、特に硝酸態窒素濃度の変動によることを見出した。また、植物プランクトン細胞成分の主要構成分である脂肪酸組成の変動は、その増殖段階(相)を示す指標性物質になることを見出した。2)温室効果気体の発生と消滅硫化ジメチル現存量は、植物プランクトン現存量の増加と共に増加し、植物プランクトンがその起源であることを示した。特に、植物プランクトン組成変動を考慮すると、その起源は鞭毛藻と円石藻であると結論された。このことは、海洋表層の植物プランクトン現存量の多い高緯度海域、特に東部北太平洋海域が、硫化ジメチル発生海域として大変重要であることを示唆する。メタン、一酸化二窒素の発生は極めて少なく、植物プランクトンから直接発生する可能性は少ないと結論された。3)植物プランクトンからの溶存態有機物の排出植物プランクトン現存量の増加と共に、海水中の溶存態有機炭素も顕著な増加を示した。特に、増加する有機物のうち、最大50%は脂肪酸、アミノ酸・タンパク質とからなることを認めた。この結果、これらの有機物は、植物プランクトンの増殖にともなって、植物プランクトン細胞から直接海水中に排出したものと推定される。この点については、炭素安定同位体をトレーサーとして検討中である。カナダ環境庁海洋研究所に隣接したパトリシア湾に実験水域を設け、中規模閉鎖系を設置し、硝酸イオン、リン酸イオン、ケイ酸塩を添加後、平成5年7-8月の25日間わたり植物プランクトンの生長と、それに伴なって発生するメタン、一酸化二窒素等の温室効果気体及び硫化ジメチルを連続的に測定した。そして、以下の結果を得た。1)実験開始と共に、植物プランクトンの現存量が増加し、数日にして極大に達し、それ以降は時間の経過と共に減少し、10日以降は大きな変動もなく一定の値に落ちついた。その間、栄養塩は顕著に減少し、5日以降硝酸イオンはほとんど検出出来なかった。これに対して、リン酸イオン及びケイ酸イオンは未だ十分に存在していた。2)植物プランクトンは、主としてプラシノ藻、ケイ藻、渦鞭毛藻からなり、実験期間中大きく変動した。ケイ藻は、実験開始直後優占種となっていたが、時間と共に植物プランクトン種の遷移が起こり、実験開始後8日では、渦鞭毛藻が優先しとなり、実験の最終期にはプラシノ藻が優先していた。3)閉鎖系内における、温室効果気体発生量の時間的変動は顕著であった。特に、ケイ藻を有占種とする実験開始直後は、メタンの発生が顕著であった。また、硫化ジメチルの発生は、渦鞭毛藻の現存量の多い実験中期にその発生量の極大値が測定された。
高圧円偏光二色性の測定法の開発とタンパク質二次構造に与える高圧効果

高圧分光学のうち、円偏光二色性(CD)のその場観察を行うための耐高圧セルを開発するため、石英光学セル、サファイヤ光学セル、人工合成ダイヤモンド耐高圧セルによるCD測定を検討した。これを用いてポリアミノ酸、各種タンパク質・酵素の円偏光二色性(CD)測定を高圧下で行った(「その場」観察)。特にαヘリックスやβ構造と共にタンパク質立体構造の耐圧力性を比較し、タンパク質構造形成の原理を解明することを目的にし、以下の結果を得た。1)高圧下(400MPa以下)でのCD測定を行うため、光学窓に石英とサファイヤを用いるセルを組み立て、紫外領域における測定限界の改良と、人工ダイヤモンド窓による光学セルを作成し、ダイヤモンドに含まれる不純物のCD測定に与える影響を検討した。その結果、近紫外CDの測定が可能なことを明らかにした。2)高圧下(500MPa)でポリグルタミン酸とボリリジンのαへリックスとβ構造の崩壊過程を観察するため、pH条件を酸性からアルカリ性に変化させて、pHと圧力の関係を測定した結果、ダイヤモンド窓は220nmに吸収があることがわかり、α、β両構造を明確に分離できなかった。3)リボヌクレアーゼAとカルボキシペプチダーゼYおよびそれらの1残基置換変異型酵素の圧力効果を解析し、タンパク質構造の圧力安定性を測定し、リボヌクレアーゼAのPhe120とカルボキシペプチダーゼYのシステイン残基の構造への寄与を明らかにした。4)ダイヤモンド窓をもつ耐圧セルにより、タンパク質の近紫外CDを測定し、圧力の三次構造に与える影響を解析した。特にリボヌクレーゼAの280nm付近の高圧下のCDを測定し、この圧力変性が二状態遷移であることを明らかにした。高圧分光学のうち、円偏光二色性(CD)のその場観察を行うための耐高圧セルを開発し、これを用いてポリアミノ酸、各種タンパク質・酵素のαヘリックスやβ構造に対する圧力効果を解析し、タンパク質二次構造の形成原理を理解する。そのため、石英光学セル、サファイヤ光学セル、人工合成ダイヤモンド耐高圧セルによるCD測定を行う。1)高圧下(400Mpa以下)でのCD測定を行うため、光学窓に石英とサファイヤを用いるセルを組み立て、紫外領域における測定限界の改良と、人工合成ダイヤモンド窓による光学セルを作成し、ダイヤモンドに含まれる不純物のCD測実に与える影響を検討した。2)ポリアミノ酸の二次構造に与える高圧効果を解析し、ポリグルタミン酸、ポリリジン等のpH変化に対応して形成されるαヘリッ久ス、βシート、ランダム構造の高圧力(100500MPa)の下での変化を明らかにした。円偏光二色性(CD)測定を高圧下で行う(「その場」観察)ための耐高圧力セルを前年度作製したので、これを用いて合成ポリアミノ酸、タンパク質、酵素の圧力変性を解析する。特にαへリックスやβ構造と共にタンパク質立体構造の耐圧力性を比較し、タンパク質構造形成の原理を解明することを目的にし、以下の結果を得た。1.高圧下(500MPa)でポリグルタミン酸とポリリジンのαへリックスとβ構造の崩壊過程を観察するため、pH条件を酸性からアルカリ性に変化させて、pHと圧力の関係を測定した結果、ダイヤモンド窓は220nmに吸収があることがわかり、α、β両構造を明確に分離できなかった。2.リボヌクレアーゼAとカルボキシペプチダーゼYおよびそれらの1残基置換変異型酵素の圧力効果を解析し、タンパク質構造の圧力安定性を測定し、リボヌクレアーゼAのPhe120とカルボキシペプチダーゼYのシステイン残基の構造への寄与を明らかにした。

3.ダイヤモンド窓をもつ耐圧セルにより、タンパク質の近紫外CDを測定し、圧力の三次構造に与える影響を解析した。特にリボヌクレアーゼAの280nm付近のCDを測定し、この圧力変性が二次状態であることを明らかにした。
脳虚血後の神経細胞死機構への血小板活性化因子(PAF)の関与

ラット及び砂ネズミ等のin vivo脳虚血モデルを用いた実験において血小板活性因子(PAF)拮抗薬の投与が神経症状の改善、脳梗塞巣の縮小、脳浮腫の改善に有効であるということがわかっており、これらの事実から脳虚血病態にPAFが関与することが示唆されている。しかし、虚血の病態には多くの病態が複雑に関与しており、個々の病態の分析には簡略化されたモデルが必要である。今回はラット脳の培養神経細胞を用いて、in vitroの神経細胞障害モデルであるグルタミン酸毒性につき検討し、神経細胞に対する直接的な障害の機構にPAFが関与するかどうかを検討した。これらの研究で得られた新たな知見は以下のようである。1.培養神経細胞にグルタミン酸を負荷すると培養液に血小板活性化因子(PAF)が増加した。2.Fura-2を培養神経細胞に負荷し、その細胞外への遊離から細胞毒性を検討すると10^<-8>Mという極めて低濃度PAFの負荷で神経細胞が障害されることがわかった。3.グルタミン酸による神経細胞毒性を複数のPAF拮抗薬または抗PAF-IgGのいずれもが抑制した。以上の結果から脳虚血時の神経細胞の障害にPAFが直接関与することが示唆された。砂鼠、ラットの虚血モデルを用いた実験から、虚血に対する感受性が海馬CA1などの脳の特殊な部位で亢進していることが報告されている。しかしながら虚血による神経細胞死には多くの病態が複雑に関与しており、個々の病態を分析するためには簡略化されたモデルが必要と考えられた。今回ラットの大脳皮質と海馬CA1由来の神経細胞を培養し、hypoxiaに対する感受性を比較検討した。また虚血に対する感受性の差に関与する病態に対いても検討した。これまでの研究で得られた新たな知見は以下の様である。1.生後1日(P1)のラットの大脳皮質、海馬CA1由来の神経細胞を培養した。2.同様な培養方法を用いても培養中グリア細胞の率は海馬CA1由来の培養で高かった。3.24時間hypoxia後24時間incubatinoの条件で海馬CA1由来神経細胞の培養液中LDHが大脳皮質由来のものより有意に高く、海馬CA1細胞がhypoxiaに対して感受性が高いことがわかった。4.hypoxiaの条件ではMK801、L-NNA、抗-PAFIgGが大脳皮質由来の神経細胞に比べ海馬CA1の神経細胞死を有意に抑制した。このことから、海馬CA1の神経細胞死にグルタミン酸、NO、PAFが関与することが考えられた。ラット及び砂ネズミ等のin vivo脳虚血モデルを用いた実権において血小板活性因子(PAF)拮抗薬の投与が神経症状の改善、脳梗塞巣の縮小、脳浮腫の改善に有効であるということがわかっており、これらの事実から脳虚血病態にPAFが関与することが示唆されている。3.グルタミン酸による神経細胞毒性を複数のPAF拮抗薬また抗PAF-IgGのいずれもが抑制した。
子宮頸癌の癌幹細胞同定と新規治療法の開発

放射線治療は子宮頸癌に有効であるが、照射範囲の再発、照射中の憎悪が問題とされる。今回、頸癌細胞株を用いて、がん幹細胞(cancer stem cell:CSC)の同定と、放射線耐性の関与について検討した。Side populationにより、細胞株からCSCが豊富とされる集団と残りの集団を抽出。この2群でCSC markerの発現、分化能、増殖能、また、放射線照射し耐性能について検証し、SPはCSCの性格を有し、放射線耐性をもつことが示唆された。今後、研究を進めることで、照射後の再発・転移のメカニズムの解明につながる可能性が考えられた。研究目的;子宮頸癌の癌幹細胞の同定と治療耐性への関与、特に癌幹細胞が放射線耐性のメカ二ズムとの関連を探索する。背景:癌細胞の中に自己複製能と多分化能を有する少数の癌幹細胞が存在し、癌細胞の起源と考えられている。さらにこれらは、治療抵抗性を有し、この幹細胞を治療のターゲットとすることで治療成績の向上が予測される。結果:1.前年度に引き続き、in vitro;ヒト子宮頸癌細胞株Helaを用いて、Side population(SP)による癌幹細胞の富集団と考えられる細胞検出。SP細胞群でnon-SP細胞群に比してcancer stem markerであるといわれているCXCR4, Oct3/4, CD133,SOX2の発現が有意であること確認。この2群で再度培養し、side populationで、2群の分化傾向を確認、また、細胞増殖能をMTS assayを用いSP群でより高いviabilityを確認。in vivoでヌードマウスに2群のがん細胞を移植、腫瘍の生着、および増大・進行状態を継時的に確認。2.この2群の放射線による影響を変化を検討。照射前と照射後による各郡の細胞の形態変化,cell viability,アポトーシスの差を検討。これらによりSP群では照射後でも増殖能は衰えず、cell viabilityも高く、アポトーシスの細胞の頻度が低いことが確認された。3.各SP,nonSP群で照射群と非照射群において、DNA損傷の修復に関わるG2 checkpointのgatekeeperの一つで、放射線感受性に関与するといわれているWee1の発現を検討。SP群において非照射時、照射時ともにNSPより高発現を示し、Wee1がSPの放射線耐性の関与が示唆。4.方向性を変え癌幹細胞の樹立を検討中放射線治療は子宮頸癌に有効であるが、照射範囲の再発、照射中の憎悪が問題とされる。癌細胞の中に自己複製能と多分化能を有する少数の癌幹細胞が存在し,この細胞が起源となり癌組織を形成していると考えられている.癌幹細胞は抗癌剤や放射線治療に対し抵抗性を示し,さらにこれらオンコジェニックストレスにより悪性化能を獲得するため,癌治療のターゲットとして注目されている.近年様々な癌種において癌幹細胞の同定の試みの報告がなされているが,子宮頸癌では未だ癌幹細胞に関連する報告はない.今回我々は子宮頸癌において癌幹細胞を同定し,子宮頸癌の治療法の中心となる放射線感受への関与について検討した.【結果】SP細胞ではWestern blottingにおいて癌幹細胞関連因子(CD133,CXCR4,Oct3/4)の発現がNSP細胞と比較し有意に増加しており癌幹細胞を多く含んだ細胞集団であることが強く示唆された。SP細胞ではNSP細胞と比較し放射線照射後に有意なコロニー数増加と,サイズの増大を認めた.さらに、ヌードマウスのSP細胞皮下腫瘍モデルにおいて放射線照射によるアポトーシス関連蛋白の発現がNSP細胞に比較して抑制されていた.子宮頸癌における放射線治療は根治的治療として有用であるが、治療中、治療後の照射部位の再燃・再発治療には難航する。これは、放射線耐性の関与が考えられる。また、癌細胞の中に自己複製能と多分化能を有する少数の癌幹細胞が存在し,この細胞が起源となり癌組織を形成していると考えられている.癌幹細胞は抗癌剤や放射線治療に対し抵抗性を示し,さらにこれらオンコジェニックストレスにより悪性化能を獲得するため,癌治療のターゲットとして注目されている.近年様々な癌種において癌幹細胞の同定の試みの報告がなされているが,子宮頸癌では未だ癌幹細胞に関連する報告はない.我々は子宮頸癌において癌幹細胞を同定し,子宮頸癌の治療法の中心となる放射線感受への関与を検討していきた。この成績の論文を執筆、投稿し、掲載された。更に、これらの結果を元に、Hela以外の他の子宮頸癌細胞株を用い、検討を行った。幹細胞の同定法としてHoechst33342によるside population(SP)を使い、子宮頸癌細胞株をfluorescence-activatedcell sorting(FACS)を用いてSP細胞とnon-SP(NSP)細胞に分離する、分離したSP細胞の処理が非常に困難であり、再現性の確認に時間を費やしていた。結果として、他の細胞株においては、Helaと同様な有意な結果が出すことができなかった。

しかしながら、HeLaにおいてSP細胞は癌幹細胞様の性質をもつことが示唆され、SP細胞は放射線耐性を示すことも確認された。SP細胞をターゲットとした癌細胞が関与した放射線耐性を今後更に検討することで、放射線照射後の再発・転移のメカニズムの解明につながる可能性が示唆された。婦人科腫瘍学SP細胞の集団が癌幹細胞の性質を多く有していることが様々な方法で確認されてきたが、このSP細胞分離が非常に難航し、時間を費やし、安定しない。ヒト子宮頸癌細胞株に放射線照射することにより、耐性を獲得した細胞を樹立する方向で再検討している。また、放射線耐性に関与する因子、機能に着目し、特にヒト内膜癌細胞株で放射線耐性にepithelial-mesenchymal transition(EMT)が関連が報告されており、ヒト子宮頸癌細胞株でも検討している。今回子宮頸癌のHela細胞株を用いて分離したSP細胞では癌幹細胞関連因子(CD133,CXCR4,Oct3/4)の発現がNSP細胞と比較し有意に増加しており、この集団は癌幹細胞を多く含んだ細胞集団であることが示唆された。FACSvantage, MACS(Magnetic sorting system)を用いて婦人科癌細胞株からCD133+細胞を分離し、更にSphere形成法を併用する事によって、より純度の高いがん幹細胞が分離・同定も施行中である。しかしながら、分離したSP細胞の処理が非常に困難であり、再現性の確認に時間を費やしている。今後の実験系の工夫を再検討中である。1)Hela以外のヒト子宮頸癌細胞株を用いて同様にSide population(SP)による癌幹細胞の富集団と考えられる細胞を検出し、Helaと同様に癌幹細胞の性質を有するような結果を得られるか確認2)引き続き放射線耐性、および抗癌剤シスプラチン耐性株を樹立を試み、得られた細胞に癌幹細胞の性質を有するか否か検討していく。2)また、放射線および抗がん剤投与による癌細胞株の耐性を誘導し、その細胞株から、癌幹細胞の特徴を有することを確認し、同定を行う。3)婦人科癌・癌幹細胞の上皮間葉転換誘導と形質変化の検討子宮頚癌・がん幹細胞におけるoncogenic stress (低酸素、抗癌剤、放射線)を克服するメカニズムを検討する。分離したがん幹細胞と非がん幹細胞の両方において上記のストレスを与える事によるEMT関連蛋白の変化(上皮系マーカー、間葉系マーカー)、EMT調節因子であるSnail, Slug, SIP-1, TWIST等の変化、細胞形態の変化について検討する該当なし
沈殿析出過程にみられる巨視構造の形成機構とその動力学

過飽和溶液からの結晶成長は、一つの結晶界面の成長に注目した研究と、多分散となった多くの結晶の成長の統計的な挙動に注目した研究の二面がある。ここでは後者の観点に立った研究を行なっている。このような溶液には結晶群からなる巨視的な構造が生じるが、これはほとんど研究されていない。この沈殿系の是常状態の挙動を、主としてコンピューターと画像処理装置により、構造や粒子サイズ分布およびフーリエ変換等の諸解折を行ない評価した。この結果沈殿構造を形成する粒子のサイズ分布は界面律速成長型分布に近く、また粒子間距離、構造のサイズ分布は対数正規分布に一致した。このような不規則な構造にはしばしば沈殿のない円形の空間に大きなトリが一粒子が観測される。これがまわりのコロイド粒子を非線形効果によって吸収成長し結果として巨視パターンを形成すると考えられる。この粒子のサイズが大きいと空領域も広がり、線形に近い関係が観測される。また有限のトリガー粒子サイズ(臨界サイズAc)で空領域はなくなる。すなわち巨視構造を作るに必要な自己触媒不安定性は、ある有限の大きさの摂動から始まることが分った。また濃度が濃いとこの傾きはゆるやかになる傾向にあり過飽和度が大きいとAcが大きくなる傾向が見られた。この結果限られた過飽和領域(24)で自己触媒的な現象が顕著になることが分った。以上、本研究で明らかとなったことは、次の諸点である。1)パターン形成には有限の摂動が必要である。2)パターン形成を行なうある過飽和領域があり、これは比較的過飽和度の低い領域である。3)空間スケールが少なくとも三つ存在する(粒子サイズ1μm、粒子間距離10μm、構造のスケール1mm)。4)巨視構造の局所的な現象は競合成長理論で説明できるが全体性は他の機構が関与している可能性がある。5)特殊な周期性を持った沈殿は流体力学的効果のような他の物理的な機構が関与している。