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台湾北部地域の烏頭道士の道教儀礼の調査・研究

平成30年度は、まず、前年度に入手した台湾北部地域の烏頭道士の道教儀礼に関する画像・映像資料および筆記資料の整理を行い、すでに何が調査できており、今後更に何の調査をすべきであるのか確認した。この作業により、淡水地域の烏頭道士の祭解儀礼、犒軍儀礼、普度儀礼、功徳儀礼については、不明な点は多いものの調査ずみであること、また、淡水地域の烏頭道士の建(酉焦)および同地域の釈教の功徳儀礼、さらには新竹・苗栗地域の烏頭道士の道教儀礼は調査できておらず、早急に調査すべきことが判明した。次に、8月17日8月18日、3月6日の二度に渡り淡水地域の烏頭道士の道教儀礼の調査を行った。一度目は、混玄壇による出殯の際の功徳儀礼の調査を行い、これまで未見であった科儀をいくつか撮影することができた。また、二度目は混真壇の祭解儀礼の調査を行ったが、同儀礼のほぼ全過程を撮影することができたほか、同儀礼において使用される疏文をも撮影することもできた。いずれの調査においても、これまで未入手だった資料を手に入れることができ、大きな収穫となった。次に、8月22日には新竹市の烏頭道士による普度法会の調査を行った。本法会では、無縁死者救済のための科儀だけでなく、先祖や水子の追善供養の科儀も含まれており、新竹市の烏頭道士が行う多くの種類の科儀を調査することができた。このほか、2月24日には混玄壇の張嘉霖道長に対して聞き取り調査を行い、これまで調査した同道長による儀礼についての疑問点のいくつかが解決できた。また、3月6日には真理大学准教授・蕭進銘氏を訪問し、台湾北部地域の烏頭道士の道教儀礼に関する情報および氏がかつて調査した画像・映像資料の提供を受けた。これにより、儀礼を行う際に使用する科儀書や文書といった極めて入所困難なものに関する画像資料を入手することができた。本研究課題の進捗状況を「やや遅れている」と判断したのは以下の理由による。1、新竹市および苗栗県の烏頭道士の儀礼については、いまだに毎年行われる法会1例しか調査できておらず、また、聞き取り調査を行うことのできる同地域の道壇が見つかっていない。2、本研究課題では、比較の便に供するため、台湾北部地域の釈教の香花和尚の儀礼をも調査の対象としているが、これもいまだに毎年行われる法会1例しか調査できておらず、また、聞き取り調査を行うことのできる壇も見つかっていない。3、収集した資料のうち、科儀書や儀礼文書に関する画像資料のテキスト化ついては、他の業務の影響により、あまり進められいない。特に、科儀書については、そもそも平成30年度末にようやく入手できたこともあり、ほとんど進められていない。4、台湾北部地域の各道壇の系譜および原籍地の明確化に関して、新竹市および苗栗県の烏頭道士の道壇については、そもそも聞き取り調査を行うことのできる道壇がみつかっておらず、ほぼ未着手の状態である。上記「現在までの進捗状況」を踏まえ、今後の研究の推進方策として以下のようなものを考えている。1、いまだ整理できていない画像・映像・文字資料は、本年度の早い段階で整理する。特に、平成30年度末に入手できた科儀書については、早急にテキスト化を進める。2、新竹市および苗栗県の烏頭道士の道壇および台湾北部地域の釈教の壇については、知人に依頼して紹介を受け、儀礼の調査ができるように努める。3、淡水地域の烏頭道士の儀礼については、入手した科儀書等をもとに儀礼内容の分析を進め、より深いところまで理解するよう努める。4、儀礼の分析の際には、『道蔵』や『蔵外道書』などの歴史的儀礼文献を参照するなどして、儀礼の表面のみならず、その歴的変遷や内容的に深い部分まで理解するよう努める。5、できる限り科儀書や儀礼文書、族譜などが入手できるよう尽力する。うまく入手できない場合は、『荘林続道蔵』などすでに刊行されている現代の儀礼関連の文献の内容と比較するなどして対応する。2018年度は、まず、台湾北部地域の烏頭道士の道教儀礼に関する先行研究を改めて探し出し、それらの読解・分析を行った。これにより、特に新北市淡水区(以下、「淡水地域」と称す)に分布する烏頭道士の師承関係や各道壇の関係性および彼らの儀礼実施状況が明らかとなった。このことは、同地域の烏頭道士の儀礼の伝承系統や歴史的変遷、台湾の他の地域の烏頭道士の儀礼との相違を解明する上で大きな手掛かりとなると考えられる。次に、9月5日、2月27日および3月2021日の三度に渡って淡水地域の烏頭道士の道教儀礼の現地調査を行った。一度目は混真壇による犒軍儀式と小規模な普度関連儀礼を、二度目は混真壇による祭解儀礼および混玄壇による収驚儀礼を、そして、三度目は混玄壇による功徳儀礼(死者救済儀礼)を調査した。いずれの儀礼も同地域のものとしては初見であったため、この三度に渡る調査により多くの新たな画像・映像資料を入手することができた。

また、とりわけ、三度目の功徳儀礼の調査では、先行研究には見られない儀式の画像・映像資料を入手することができたほか、淡水地域の喪葬に関わる習俗についても見聞することができ、非常に有意義な調査となった。このほか、二度目の調査の際には、道教儀礼の調査のみならず、混玄壇の張嘉霖道長に対して聞き取り調査も行い、淡水地域における烏頭道士の活動状況や烏頭道士と他の宗教職能者および周辺地域との関わり、淡水地域の人々の主たる原籍地、原籍地における信仰と淡水地域における信仰との相関性などといった、本研究の進展に大きく寄与しうるであろう事柄についても知ることができた。まず、現地調査の状況に関して、調査対象として、当初の予定では、新北市淡水区の烏頭道士の儀礼のほかに、新竹市および苗栗県の烏頭道士の儀礼、さらには、比較の便に供するため、台湾北部地域の紅頭道士の儀礼および釈教の香花和尚の儀礼なども予定していたが、現況、主として新北市淡水区の烏頭道士の儀礼を調査しているほか、台北市の釈教の香花和尚の儀礼をわずかに調査できている程度にとどまっている。また、目下主な調査対象となっている新北市淡水区の烏頭道士の儀礼についても、いまだ多くの新しいこと提示できるほど十分調査できていると言いうる状況にはなく、また、収集した資料についても、ほとんどが儀礼の様子を撮影した画像・映像資料で、科儀書や文書といった文字資料は、わずかに文書を撮影できた程度で、あまり収集できていない。次に、収集した資料に関して、当初の予定では、儀礼の様子を撮影した画像・映像資料についてはすべて分類整理してDVDに編集するなど使いやすい状態にしておくはずであり、また、科儀書や儀礼文書といった文字資料については、すべてテキスト化しておくはずであったが、他の業務の影響等によりあまり進んでいない。最後に、台湾北部地域の各道壇の系譜および原籍地の明確化に関して、新北市淡水区の烏頭道士の道壇についてはある程度進めることができたが、新竹市および苗栗県の烏頭道士の道壇については、そもそも儀礼の調査すらできていないように、未着手のままである。以上の各点から、特に、当初調査することを予定していた道壇のうちのいくつかはいまだ調査できていないという点から、やや遅れていると評さざるを得ない。平成30年度は、まず、前年度に入手した台湾北部地域の烏頭道士の道教儀礼に関する画像・映像資料および筆記資料の整理を行い、すでに何が調査できており、今後更に何の調査をすべきであるのか確認した。この作業により、淡水地域の烏頭道士の祭解儀礼、犒軍儀礼、普度儀礼、功徳儀礼については、不明な点は多いものの調査ずみであること、また、淡水地域の烏頭道士の建(酉焦)および同地域の釈教の功徳儀礼、さらには新竹・苗栗地域の烏頭道士の道教儀礼は調査できておらず、早急に調査すべきことが判明した。次に、8月17日8月18日、3月6日の二度に渡り淡水地域の烏頭道士の道教儀礼の調査を行った。一度目は、混玄壇による出殯の際の功徳儀礼の調査を行い、これまで未見であった科儀をいくつか撮影することができた。また、二度目は混真壇の祭解儀礼の調査を行ったが、同儀礼のほぼ全過程を撮影することができたほか、同儀礼において使用される疏文をも撮影することもできた。いずれの調査においても、これまで未入手だった資料を手に入れることができ、大きな収穫となった。次に、8月22日には新竹市の烏頭道士による普度法会の調査を行った。本法会では、無縁死者救済のための科儀だけでなく、先祖や水子の追善供養の科儀も含まれており、新竹市の烏頭道士が行う多くの種類の科儀を調査することができた。このほか、2月24日には混玄壇の張嘉霖道長に対して聞き取り調査を行い、これまで調査した同道長による儀礼についての疑問点のいくつかが解決できた。また、3月6日には真理大学准教授・蕭進銘氏を訪問し、台湾北部地域の烏頭道士の道教儀礼に関する情報および氏がかつて調査した画像・映像資料の提供を受けた。
海洋生物由来のキチン合成酵素阻害物質に関する研究

近年、深刻な問題になっている深部真菌症に有効な安全かつ抗真菌剤の開発を目的に、26種の魚介類の可食部を80%メタノールで抽出した水溶性画分と脂溶性画分につき、キチン合成酵素阻害物質をスクリーニングした。併せて、同じ試料につき、最近注目されているエラスターゼとコラゲナーゼの阻害活性もスクリーニングした。以下に、得られた結果を要約する。1.キチン合成酵素の阻害活性については、水溶性画分で特別に強い活性を示すものは見当たらなかったが、腹足類と斧足類には例外なく、中程度の阻害活性が認められ、アサリで63.6%、シジミで62.5%の値がえられたのは、注目される。2.エラスターゼの阻害活性の場合、水溶性画分は、サザエとツブガイが100%で極めて強く、次いでカキが53.7%であった。3.コラゲナーゼの阻害活性の場合、ほとんどの種が両画分とも阻害活性を示したが、特別強い活性は認められず、最高が水溶性画分ではヤリイカの59.5%、脂溶性画分ではナンキョクオキアミの65.0%であった。以上より、魚介類には種によって、低分子性の安定で安全な各種酵素阻害物質が含まれることが示唆され、機能性食品として、これらの酵素が関与する疾病の予防・治療に役立っている可能性がある。なお、本研究で見出された有望な画分については、溶媒分画、カラムクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィーなどにより、有効成分の精製を現在進めており、最終的には、機器分析により構造決定を行い、活性物質の本体を明らかにし、安定で安全な医薬創製のリード化合物を提供したいと考えている。基質UDP-N-アセチル-D-グルコサミンに酵母Saccharomyces cerevisaeのキチン素活性化酵素を添加し、生成するキチンの重量を測定するするキチン合成酵素系を構築した。また、海洋生物として、魚類8種、甲殻類5種、軟体動物12種、原索動物1種を供試し、主として筋肉部を80%メタノール抽出後、水およびエーテルでニ層分配して、水溶性画分と脂溶性画分に分画した。両画分につき上記のキチン合成酵素系により阻害物質のスクリーニングを行ったが、再現性に若干問題があり現在さらに検討中である。そこで阻害活性測定法の改善に資するため、調製した各試料の両画分につき、エラスターゼ阻害活性とコラゲナーゼ阻害活性とをスクリーニングした。前者についてはN-succinyl-(Ala)_3-p-nitroanilideを、後者については4-pheny lazobenzyloxycarbony1-Pro-Leu-Gly-Pro-D-Argを基質として用い、いずれも吸光度法によって測定した。その結果、エラスターゼについてはサザエとツブガイの水溶性画分が100%阻害を示し、強し阻害活性物質の存在が示唆された。マガキとムラサキイガイの水溶性画分にそれぞれ54%、48%の中程度の活性が認められたが、脂溶性画分で40%以上の阻害活性を示すものはなかった。このように軟体動物の水溶性画分に活性物質が局在することは興味深い。一方、コラゲナーゼについては、際立って強い活性を示すものは見当たらなかったが、50%付近の活性を示したのは、ナンキョクオキアミ、マダコ、ムラサキイガイの両画分、カツオ、ヤリイカの水溶性画分、ハマグリ、マガキの脂溶性画分であった。エラスターゼ阻害物質については非常に強い活性をもつ物質が既に報告されていること、および試料の入手、精製のプロセスなどを考慮し、現在ナンキョクオキアミの脂溶性画分のコラゲナーゼ阻害物質について精製を進めている。

近年、深刻な問題になっている深部真菌症に有効な安全かつ安定な抗真菌剤の開発を目的に、26種の魚介類の可食部を80%メタノールで抽出した水溶性画分と脂溶性画分につき、キチン合成酵素阻害物質をスクリーニングした。併せて、同じ試料につき、最近注目されているエラスターゼとコラゲナーゼの阻害活性もスクリーニングした。以下に、得られた結果を要約する。1.キチン合成酵素の阻害活性については、水溶性画分で特別に強い活性を示すものは見当たらなかったが、腹足類と斧足類には例外なく、中程度の阻害活性が認められ、アサリで63.6%、シジミで62.5%の値がえられたのは、注目される。2.エラスターゼの阻害活性の場合、水溶性画分は、サザエとツブガイが100%で極めて強く、次いでカキが53.7%であった。3.コテゲナーゼの阻害活性の場合、ほとんどの種が両画分とも阻害活性を示したが、特別強い活性は認められず、最高が水溶性画分ではヤリイカの59.5%、脂溶性画分ではナンキョクオキアミの65.0%であった。以上より、魚介類には種によって、低分子性の安定で安全な各種酵素阻害物質が合まれることが示唆され、機能性食品として、これらの酵素が関与する疾病の予防・治療に役立っている可能性がある。なお、本研究で見出された有望な画分については、溶媒分画、カラムクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィーなどにより、有効成分の精製を現在進めており、最終的には、機器分析により構造決定を行い、活性物質の本体を明らかにし、安定で安全な医薬創製のリード化合物を提供したいと考えている。
オートファジーからみた腸管不全関連肝障害(IFALD)の病態解明とその制御

短腸症の予後を規定する病態として腸管不全関連肝障害(IFALD)が知られている。長期静脈栄養に伴う肝臓での脂質代謝異常を背景に腸内細菌叢の変化や胆汁輸送機構の障害など様々な機序が報告されているが、未だ根本的な発症予防と治療に結びついていない。オートファジーは細胞の恒常性維持や細胞老化に関係する細胞内機構であり、組織の再生や修復に大きくかかわっている。障害された肝細胞におけるオートファジー機構の変化が、IFALDの病態進行にいかに関わっているかについての報告はない。今回の研究において、IFALDに関与するオートファジー関連マーカーを同定することでIFLAD進行例に対する標的治療の開発を目指す。
CD26分子を介した免疫制御機構の解明と自己免疫疾患への臨床応用の基盤研究

CD26はDPPIV酵素活性を有するヒトT細胞共刺激分子で、CD4及びCD8 T細胞の活性化に重要であることを明らかにしてきた。一方で、健常者の末梢血T細胞にCD26シグナルが入ることで抑制性サイトカインIL-10の高産生や免疫チェックポイント分子LAG3とBTLAの高発現が誘導されることを明らかにし、CD26共刺激はヒトT細胞に免疫抑制性分子の発現を誘導し、免疫制御にも機能しうる可能性が考えられる。そこで、難治性自己免疫疾患の病態にCD26分子がいかに関与しているか、炎症のエフェクターT細胞を過剰に活性化させる可能性と、CD26分子を介した免疫抑制機構が破綻している可能性の両面に着目して病態解明を試みることを当初の目的として研究を開始した。代表的な膠原病の全身性エリテマトーデス(SLE)患者40例の末梢血T細胞の解析を行った結果、ほとんどの患者のCD8 T細胞でCD26陰性の割合が増加しており、また、CD4 T細胞でも約4割の患者でCD26陰性が増加していることが明らかになった。SLE患者の末梢血T細胞では健常者と比較して細胞傷害性エフェクターT細胞の割合が顕著に増加していたが、免疫チェックポイント分子の発現に著明な差は認められなかった。また、CD26共刺激によって特徴的に発現が亢進されるLAG3及びBTLA陽性のT細胞は、健常者及びSLE患者の末梢血中にはほとんど存在しなかった。そこで、悪性胸膜中皮腫患者の末梢血及び腫瘍の近位に存在する胸水中T細胞の解析を行い、胸水中のT細胞では、中皮腫患者や健常者の末梢血T細胞と比較して様々な免疫チェックポイント分子の発現陽性率増加が見られ、発現パターンも多様であること、一部の中皮腫患者ではBTLAが高発現していることを明らかにした。現在、がん患者検体を用いたBTLA強陽性T細胞サブセットの解析と、CD26共刺激によるBTLA発現誘導メカニズムの解析、がん患者においてCD26分子がT細胞の免疫応答を負に制御している可能性について取り組んでいる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。CD26はDPPIV酵素活性を有するヒトT細胞共刺激分子で、T細胞活性化に重要な分子であることを明らかにしてきた。一方で、健常者の末梢血CD4 T細胞に強いCD26シグナルが入ることでIL-10の高産生とLAG3分子の高発現が誘導されることを近年明らかにし、CD26共刺激がヒトT細胞の免疫制御にも機能しうる可能性を示した。全身性エリテマトーデス(SLE)などの難治性自己免疫疾患の病態にCD26分子がいかに関与しているか、炎症のエフェクターT細胞を過剰に活性化させる可能性とともに、CD26分子を介した免疫抑制機構が破綻している可能性にも着目し、両面から病態解明を試みる。CD26共刺激によって高発現が誘導されるLAG3分子に着目し、CD26陽性LAG3陽性制御性T細胞の解析を当初予定していたが、そのサブセットは健常者及びSLE患者のどちらも1%弱程度しか存在せず、特に患者検体での解析が難しいことが明らかになった。そのため、CD26共刺激によって特徴的に発現が誘導される新たな抑制性因子の解析を行い、健常者のCD4T細胞とCD8T細胞の両方で発現が顕著に誘導される分子としてBTLAを見出した。SLE患者40例の末梢血CD4 T細胞、CD8 T細胞それぞれのCD26の発現パターンと各サブセットの詳細なフェノタイプ解析を行い、SLE患者のCD8T細胞ではNaiveやEarly effector memory(EM)が減少し、Late EM・Terminal effectorが明らかに増加しており、それにともないCD26強陽性、CD26弱陽性の割合も減少していることを明らかにした。さらに、CD4T細胞においても約4割のSLE患者でCD26陰性の増加とCD26弱陽性の減少が見られ、それらはPerforinとGranzymeB強陽性で、健常者の末梢血CD4T細胞中にはほとんど存在しない細胞傷害性のCD4 T細胞であることが示唆された。健常者の末梢血CD4 T細胞に強いCD26シグナルが入ることでIL-10の高産生とLAG3分子の高発現が誘導されることを近年明らかにした。そのため、IL-10とLAG3に着目した研究計画を予定していたが、健常者及びSLE患者の末梢血T細胞中にLAG3陽性細胞は1%弱程度しか存在せず、特に患者検体での解析は困難を極めることが予想された。そこで、CD26共刺激シグナルによって特徴的に発現が誘導される新たな抑制性因子の探索を試みた。ここ数年、特に腫瘍免疫の分野で免疫応答を負に制御する分子としてCTLA4、PD1、LAG3、TIM3、TIGITなどの免疫チェックポイント分子が非常に注目されている。CD26共刺激によって健常者の末梢血CD4 T細胞、CD8 T細胞それぞれに誘導される近年注目の免疫チェックポイント分子10種類を解析した結果、CD28共刺激と比較してCD4 T細胞ではLAG3とBTLAが、CD8 T細胞ではBTLAのみ発現が顕著に誘導されることを明らかにし、CD26共刺激によるBTLAの発現誘導はLAG3よりも著明であることを見出した。現在、CD26共刺激によって誘導されるIL-10産生細胞、BTLA高発現細胞の同定を試みている。

また、SLE患者40例の末梢血CD4 T細胞、CD8 T細胞それぞれのCD26の発現パターンと各サブセットの詳細なフェノタイプ解析を行い、SLEの多様な病態との関係性について解析を進めている。CD26はDPPIV酵素活性を有するヒトT細胞共刺激分子で、T細胞活性化に重要な分子であることを明らかにしてきた。一方で健常者の末梢血CD4 T細胞に強いCD26シグナルが入ることでIL-10の高産生とLAG3分子の高発現が誘導されることを近年明らかにし、CD26共刺激がヒトT細胞の免疫制御にも機能しうる可能性を示した。全身性エリテマトーデス(SLE)などの難治性自己免疫疾患の病態にCD26分子がいかに関与するか、炎症のエフェクターT細胞を過剰に活性化させる可能性と伴に、CD26分子を介した免疫抑制機構が破綻している可能性にも着目し、両面から病態解明を試みる。IL-10とLAG3以外にCD26共刺激によって高発現が誘導される免疫抑制性因子を明らかにするために、近年腫瘍免疫の分野で着目されているCTLA-4、PD-1などの免疫チェックポイント分子10種の発現解析を行った結果、健常者のCD4 T細胞とCD8 T細胞の両方でCD26共刺激によってBTLAの発現が最も特徴的に誘導されることを見出した。LAG3同様、BTLAも健常者及び全身性エリテマトーデス(SLE)患者の末梢血T細胞ではほとんど高発現しておらず、BTLA強陽性T細胞のサブセットの解析は困難であった。そこで、悪性胸膜中皮腫患者の末梢血及び腫瘍の近位に存在する胸水中T細胞の解析を行い、胸水中のT細胞では中皮腫患者や健常者の末梢血T細胞と比較して様々な免疫チェックポイント分子の発現陽性率増加が見られ、発現パターンも多様であること、一部の中皮腫患者では胸水中T細胞にBTLAが高発現していることを明らかにした。今後、がん患者検体を用いたBTLA強陽性T細胞サブセットの解析とCD26共刺激によるBTLA発現誘導メカニズムの解析さらにがん患者においてCD26分子がT細胞の免疫応答を負に制御している可能性について解析を行う。CD26はヒトT細胞共刺激分子で、T細胞活性化に重要な分子であることをこれまでに報告してきた。一方で、健常者の末梢血CD4 T細胞に強いCD26シグナルが入ることでIL-10の高産生とLAG3分子の高発現が誘導されることを近年明らかにした。そのため、CD26共刺激はT細胞に免疫抑制性分子の発現を誘導することで、免疫応答を負に制御する可能性を考え、IL-10とLAG3の他に、近年注目の免疫チェックポイント分子10種類を解析した。その結果、CD28共刺激と比較してCD4 T細胞ではLAG3とBTLAが、CD8 T細胞ではBTLAのみ発現が顕著に誘導されることを明らかにし、CD26共刺激によるBTLAの発現誘導はLAG3よりも著明であることを見出した。しかしながら、健常者及びSLE患者の末梢血にはBTLA強陽性のT細胞がほとんど存在しなかったため、悪性胸膜中皮腫患者の末梢血及び胸水中T細胞の解析を行い、一部の中皮腫患者の胸水中T細胞ではBTLAが高発現していることを明らかにした。現在、がん患者検体を用いたBTLA強陽性T細胞サブセットの解析と、CD26共刺激によるBTLA発現誘導メカニズムの解析、がん患者においてCD26分子がT細胞の免疫応答を負に制御している可能性について解析を進めている。
有限π共役集積体の多次元的自己組織化による機能発現

前年度までに、π共役系分子の集積数や配列を厳密に制御して、3枚から9枚までの有限π共役集積体の構築に成功している。本年度は、これらの構築体の性質の探索やそれらを単位構造とした多段階自己組織化構造体の構築に挑戦した。まず、これまでに構築に成功しているπ共役7重集積体の側面を、メトキシカルボニル基やメトキシエトキシカルボニル基などの親水性官能基で修飾した。その結果、この集積体の水溶液中への溶解度が向上し、分子間でスタッキングした1次元カラム状構造を形成することを見出した。π共役7重集積体は、アクセプター性のパネル状配位子(A)とドナー性の鋳型分子(D)が交互に集積したA-D-A-D-A-D-A配列を有しているが、この配列を有する7重集積体を単位構造として、さらに自己組織化させることにより、従来の1段階の自己組織化では構築が極めて困難な芳香環配列の実現に成功した。また、この集積体の粉末を、少量の水との接触実験を行ったところ、ネマチックカラムナー相に特徴的なテクスチャーが偏光顕微鏡によって観察された。すなわち、π共役7重集積体を単位構造として、多段階の自己組織化を行うことで、リオトロピック液晶性を発現することを見出した。第二のトピックとして、これまでに構築したピレン-4,5-ジオンのπ共役有限集積体の単分子伝導度の測定を行った。これまでに、π共役系分子が集積した構造の伝導度は、主に集積数やπ電子の重なりが伝導度にどのような影響を与えるかといった観点から、大いに興味が持たれていた。しかしながら、そのような有限π共役集積構造体そのものの構築が難しいため、十分な検証がされるには至っていなかった。一方で、我々はπ共役系分子を1分子単位で段階的に集積する技術を確立したことにより、このような検証が行えるようになった。実際の測定を行った結果、π共役有限集積体の伝導度に関する興味深い知見が得られた。・自己組織化孤立空間内における極性芳香族分子の有限集積極性芳香族分子のピレン-4,5-ジオンは、大きな双極子モーメント(6.7D)を有する。そのため、この分子は結晶中において互いの双極子モーメントを相殺するように隣接する分子と互いに180°ずつずれて無限集積している。自己組織化孤立空間内に有限個の極性芳香族分子を集積させ、無限集積構造との違いを探索した。この分子を1分子集積したとき、双極子モーメントを相殺することはできないので双極子モーメントの総和は0にはならない。2分子集積した場合、結晶中と同じ配向で分子が集積すると仮定すれば双極子モーメントの総和は0になるはずである。3分子集積した場合は、同様の仮定をした場合、0にはならないと予想される。その予想をX線結晶構造解析によって検証した。2分子集積した系では、2分子は互いに180°ずれ、予想と同様の結果となった。一方で、3分子集積した系では、単独の結晶中とは異なり互いに120°ずつずれた集積が観測された。以上より、極件芳香族分子(ピレン-4,5-ジオン)は隣接分子間ではなく、3分子全体の双極子モーメントの総和を0にするように分子が並ぶということが確認された。通常,芳香族分子を集積させる際には、共有結合により積層分子同士を連結するため、集積数による芳香族分子の配向変化は観測することはできない。一方で、本研究で用いた自己組織化孤立空間内の大きさを変えることで芳香族分子を集積するという手法は、分子間を固定しないため、分子同士の直接的な配向変化を観察することが出来る点が優れている。

しかしながら、そのような有限π共役集積構造体そのものの構築が難しいため、十分な検証がされるには至っていなかった。一方で、我々はπ共役系分子を1分子単位で段階的に集積する技術を確立したことにより、このような検証が行えるようになった。実際の測定を行った結果、π共役有限集積体の伝導度に関する興味深い知見が得られた。
病原菌に特徴的な鉄の取り込みタンパク質に着目した新規な抗菌剤の開発

鉄はすべての生物において必須の元素である。本研究課題では、病原菌の鉄の獲得を阻害することで、新規な抗菌剤の開発につながることを期待する。病原菌の主な鉄源はヘムであり、ヘムを取り込み、分解し、鉄を取り出す。そこで、これらに関するタンパク質の機能について検討した。コレラ菌のヘム分解酵素であるHutZの活性はpHに依存することが知られていたが、その機構は不明であった。蛍光エネルギー移動法により、二量体であるHutZのヘムとTrpの距離が1-2Å変化することがわかった。結晶構造解析には成功しなかったが、相同タンパク質の結晶構造をもとに二量体界面に存在するAla31が二量体相互作用に関与していると予想し、アミノ酸残基の体積を変えた変異体を作成した。その結果、体積を大きくするにつれ、界面が構造しか、活性が減少することがわかった。さらに、この界面の構造変化にはAla31の他にHis63, Asp132が含まれることが明らかにした。HutZはヒトを含む多くのヘム分解酵素が単量体であるのに対し、二量体を形成しているが、この二量体間の相互作用を微調整することで、活性を制御するという特徴があることがわかった。HutZ以外にのヘムの合成酵素であるフェロキラターゼにヘムが活性を制御すること見出した。フェロキラターゼはポルフィリンに鉄を挿入し、ヘムを合成する酵素であるが、CPモチーフと呼ばれるヘム結合共有モチーフを有する。二つ存在するCPモチーフのうち、鉄結合部位に近いCPモチーフにヘムが結合する結果、フェロキラターゼ内での金属イオンの移動が阻害され、鉄挿入反応が遅くなることがわかった。以上の性質はコレラ菌などの病原菌がもつタンパク質に特有な性質をであることから、今後はこの性質を利用した阻害剤の開発などにつながることが期待される。病原菌は増殖に鉄を必要とするため、鉄の獲得機構の阻害は抗菌剤の開発につながることが期待される。人が保有する鉄の90%以上はヘムと呼ばれる鉄錯体として存在するため、病原菌の主な鉄源はヘムである。そのため、多くの病原菌はヘムを取り込み、細胞質内でヘムを分解し、鉄を取り出すヘム分解酵素を有する。そこで、この酵素の阻害が病原菌の増殖抑制に効果的であると期待し、コレラ菌のヘム分解酵素であるHutZの反応機構の解明を試みると共に阻害剤の探索を試みた。ヒトのヘム分解酵素では、酸化型のヘムと結合後、ヘムが還元され、酸素が結合し、短寿命の中間体であるハイドロペルオキシヘムを経由し、メソ-ヒドロキシヘムを形成し、非酵素的にベルドヘムに変換後、酸素との反応でビリベルジンになるという反応機構が示されている。そこで、高速混合法とラマン分光法を組み合わせることにより、不安定な酸素結合体を観測することができた。また、嫌気条件下で1等量の酸素分子と反応させることにより、メソ-ヒドロキシヘムを、そこに酸素分子を加えることによりベルドヘムをそれぞれ観測した。これらの研究により、極めて不安定なハイドロパーオキシヘム以外のすべての中間体を観測したことから、HutZはヒトのヘム分解酵素と立体構造が全く異なるにも関わらず、同じ反応機構でヘムを分解することを明らかにした。この反応の律速過程が酸素体にプロトン付加する過程と考え、プロトンの供給源になる水分子に着目した。活性部位近傍の水分子に摂動を与える分子として、金属キレート剤のヘム分解活性への影響を調べた。その結果、EDTAは効果がなかったが、デフェロキサミンやPDTSを添加するとヘム分解反応が抑制されることがわかった。阻害定数は5 uM程度のため、薬剤として利用するには不十分であるが、反応機構をもとに、金属キレート能が酵素の阻害が有効であることを示すことができた。当初の予定通りコレラ菌由来のヘム分解酵素であるHutZの反応機構を明らかにした。ヘムに結合した酸素分子が還元され、プロトンを付加するが、プロトンの供給源である水分子の構造に摂動を与えるような金属キレート分子が阻害効果が大きいことを見出した。反応機構をもとにその応用研究が展開されていることから、研究は概ね順調に進展していると言える。ゲノム配列からコレラ菌のヘム獲得に関するタンパク質(Hut:Heme utilization)と推定されていたが、実験的証拠はなかった。そこで、Hutの一つであるHutBの発現系を構築し、発現・精製した。HutBの全長タンパク質は多量体を形成したが、N末端の22残基を削除すると単量体として精製されたことから、N末端はシグナル配列であり、ペリプラズムへの移行シグナルとして、使用されていることが示唆された。また、吸収スペクトルと変異体の解析から、TyrとHisがヘムの配位に関係していることがわかった。これは、緑膿菌のヘム輸送タンパク質であるHasAと同じ構造であることから、HutBがペリプラズムでヘムの輸送に関連していることがわかった。次に、ヘム分解酵素であるHutZの酵素機構について、検討した。

HutZのヘム分解機構はヒトのヘム分解酵素であるHOと同一であることは初年度に明らかにしていたが、ヘムの配位子であるHis170とその近傍にあるAsp132との水素結合がHutZに特有であることから、この役割について検討した。この水素結合により、His170は負電荷を帯びるため、ヘムの分解過程には不利に働くと考えられたが、この水素結合はヘムの取り込みに関与しており、切断するとヘム分解活性が消失することがわかった。His170とAsp132は酸化酵素と異なり、異なるサブユニットに存在しており、サブユニット間の相互作用を変化させることにより、水素結合の強度を変化させ、酵素活性を調節するという新規なヘム分解機構を見出した。当初の予定通りコレラ菌のヘム獲得機構について明らかにした。HutBがペリプラズム間でヘムの輸送に係わることから、HutBの機能の抑制がヘムの取り込みの抑制につながることから、増殖抑制に展開することが期待できる。さらに、細胞質内でヘムを分解し、鉄を取り出す酵素であるHutZの反応制御を明らかにした。この酵素は一般的な酵素と異なり、活性型と不活性型が存在することから、不活性状態を保つことで、感染しても鉄の供給を断つことで、コレラ菌の増殖を抑制する可能性が考えれられる。鉄はすべての生物において必須の元素である。本研究課題では、病原菌の鉄の獲得を阻害することで、新規な抗菌剤の開発につながることを期待する。病原菌の主な鉄源はヘムであり、ヘムを取り込み、分解し、鉄を取り出す。そこで、これらに関するタンパク質の機能について検討した。コレラ菌のヘム分解酵素であるHutZの活性はpHに依存することが知られていたが、その機構は不明であった。蛍光エネルギー移動法により、二量体であるHutZのヘムとTrpの距離が1-2Å変化することがわかった。結晶構造解析には成功しなかったが、相同タンパク質の結晶構造をもとに二量体界面に存在するAla31が二量体相互作用に関与していると予想し、アミノ酸残基の体積を変えた変異体を作成した。その結果、体積を大きくするにつれ、界面が構造しか、活性が減少することがわかった。さらに、この界面の構造変化にはAla31の他にHis63, Asp132が含まれることが明らかにした。HutZはヒトを含む多くのヘム分解酵素が単量体であるのに対し、二量体を形成しているが、この二量体間の相互作用を微調整することで、活性を制御するという特徴があることがわかった。HutZ以外にのヘムの合成酵素であるフェロキラターゼにヘムが活性を制御すること見出した。フェロキラターゼはポルフィリンに鉄を挿入し、ヘムを合成する酵素であるが、CPモチーフと呼ばれるヘム結合共有モチーフを有する。二つ存在するCPモチーフのうち、鉄結合部位に近いCPモチーフにヘムが結合する結果、フェロキラターゼ内での金属イオンの移動が阻害され、鉄挿入反応が遅くなることがわかった。以上の性質はコレラ菌などの病原菌がもつタンパク質に特有な性質をであることから、今後はこの性質を利用した阻害剤の開発などにつながることが期待される。HutZがヘムを分解するためには基質であるヘムと電子が必要である。さらに、HutZは「酵素」ではあるが、生成物である鉄とビリベルジンがタンパク質に結合したままであるため、単独では触媒サイクルが回転しない。そのため、生成物を輸送するタンパク質が必要であり、それらのタンパク質が関与する複雑なシステムを形成している。
サーモグラフィーによる移植肝viabilityの判定

1.肝流入血行遮断時の肝表面温の変化をサーモグラフィで測定することは可能である。2.サーモグラフィによる肝表面温の測定は室温と体温の影響を受けやすく、これらを一定に保つか、またはデータの補正が必要であると推定される。3.肝表面でも部位により温度およびその変化量に差があるので、測定部位を肝の一定部位に定め、一定面積の平均値を求める必要があると思われる。4.正常肝と硬変肝では表面温に差があるばかりでなく、その変化量にも差がみられるようだ。1.雑種成犬およびラットを用いて,肝流入血行の遮断を行い,肝表面の温度分布とその変化をサーモグラフィーにより測定した.これによると肝表面の温度分布は均一でなく,肝中央で高く辺縁で低くなっていることが判明した.また血行遮断後は肝臓の何れの部位でも経時的温度低下がみられ,その変化量はサーモグラフィーにより検出可能であることもわかった.なお肝臓の辺縁は腹壁および胃腸管と接しているため,その影響により血行遮断後の温度低下が修飾され,誤差の生じることも問題点の1つとして判明した.2.以上の結果より,次のごとき工夫,改良を行った.(1)肝臓の周囲に断熱シートを用いて肝臓を周囲臓器から隔離することにより,周囲臓器の熱の影響を最小限に抑えた.(2)正方形のウィンドウを有する断熱シートを工夫し,肝表面の一定の部位における単位面積あたりの平均温度を測定し,それを指標として用いた.3.臨床の肝切除症例において,肝表面温度の測定,流入血行の遮断および解除による温度変化をサーモグラフィーにより測定し,非硬変肝と硬変肝で比較検討した.その結果硬変肝は非硬変肝に比して最初から表面温が低く,血行遮断後の低下も軽度であることが判明した.また硬変肝では遮断解除後の表面温の回復はゆるやかであり,遮断前値に達するまでに時間のかかることもわかった.4.硬変肝においてみられた上記の所見は, ICGRmax,プロトロンビン時問,組織学的所見など既存の肝硬変の指標とある程度相関し,将来肝臓の表面温およびその変化を肝予備力の指標として使用し得る可能性が示唆された.1.肝流入血行遮断時の肝表面温の変化をサーモグラフィで測定することは可能である。
単球・マクロファージの分化とその活性化機構の解析

血液細胞は多能性幹細胞に由来し種々の中間段階の細胞を経て成熟細胞へと増殖,分化する。この過程には種々のCSF(コロニー刺激因子)やIFN(インターフェロン)などのタンパク因子が関与している。本研究ではまず顆粒球の増殖分化を促進するG-CSF(顆粒球コロニー刺激因子)および顆粒球分化のマーカー酵素であるミエロペルオキシダーゼ(MPO)cDNAの単離とその構造解析をおこなった。G-CSFを異常産出するヒトがん細胞(CHU-2)よりG-CSFを精製し、その部分アミノ酸配列を決定した。ついで合成オリゴヌクレオチドをプローブとしてG-CSF cDNAを単離した。この過程でヒトG-CSFには204コあるいは207コのアミノ酸をコードする2種のmRNAが存在することが明らかとなった。このcDNAを用いてヒトG-CSF染色体遺伝子,マウスG-CSF cDNAおよびその染色体遺伝子を単離しその構造を解析した。その結果、ヒト,マウスの染色体上には一個のG-CSF遺伝子(2.5kb)が存在し、ともに5個のexonsから構成されておりヒトの遺伝子にのみ、第2intronの5端に2個のsplice donor sitesが並びalternative splicingにより2種のmRNAが合成されることが判明した。次にMPOを発現しているヒトHL-60細胞よりオリゴヌクレオチドを用いてMPO cDNAを単離した。その塩基配列より、MPOは分子量84,000の前駆タンパク質として合成され、種々の修飾をうけ分子量15,000と55,000の二つのサブユニットから成る成熟タンパク質になると予想された。一方、G-CSFやIFN-γを大量に調製する目的でこれらのcDNAをSV40初期遺伝子プロモーターの下流に連結した後BPVウィルスをベクターとしてマウス細胞に導入した。その結果、G-CSFやIFN-γを高能率(120mg/l)に生産する細胞株が得られ、その培養液よりおのおのの因子を精製した。これらの因子には糖鎖が付加されており、蛋白化学的に天然の因子と同等であった。さらに精製G-CSFをマウス皮下に投与したところ、顕著な好中球数の増加を誘起した。
社会デザイン学の展開

この研究は「社会デザイン」のコンセプトを学部生教育に適用し、学生たちの社会的実践に活かしていくことを目的とする。当初は、ニューヨークやシドニーの都市をフィールドとして、それを実践の手がかりにしようとしたが、学生たちの関心はライフデザイン(生活と仕事のありかた)やメディアデザイン(とりわけSNSによるコミュニケーション)に収斂していった。特に、一般企業への就職から起業にいたった学生の事例に取材することで、従来の大企業への就職による生活安定モデルが成立しなくなり、1)やりたいことを仕事にする志向、2)親しい仲間の中での承認欲求、3)1と2を結びつける装置としてのSNSの発達、を抽出できた。社会デザインとは何かについて、平成26年度の前半は、基本的な文献を読みながら、演習に参加している学生たちとともに考察を重ねた。私たちが考えた暫定的な定義は「社会が抱える問題を解決するために、可視的かつ具体的な工夫を凝らし、問題の解決を試みる行為。そこから人々に影響やムーブメントを起こすもの。」というものである。そこで、以下のような事例研究をおこなった。1)栃木県のココ・ファーム・ワイナリー(知的障害者によるワイン造りの革新)、2)難病の治療や研究への寄付と啓発を目的とするアイスバスケット・チェレンジ、3)JR京都駅におけるユニバーサルデザインと斬新性、4)オーストラリアを中心に、地雷除去・環境保護・交通安全・食の安全に関する海外の広告、5)民族衣装のフェアトレードと支援活動。これらについて、10月に京都大学で開催された社会・経済システム学会の大会のポスターセッションで発表をおこなった。それとは別に、研究代表者は、同大会で研究発表をおこなった。そこで大学教育、特に社会科学系の演習や実習に社会デザインの発想を取り入れていくべきことを提言した。そのためには、個別科学の知識やスキルを強化するディシプリン教育、関連分野も含めた知識と視野を広げるシステム教育のうえに、その学習や研究が情報ネットワークの中にとどまってしまう傾向を打破するために、自分のものとは異質な環境の中で、何らかの斬新な形をもったデザインを考え出すデザイン教育の重要性を指摘した。年度の後半では、学生たちには、自分の生き方や生活様式を示す「ライフデザイン」、自分の職業や働き方を設計する「キャリアデザイン」を、どのように「社会デザイン」と結びつけるのかを意識させながら、それぞれのテーマを追求するようにしている。なお、演習には3名の韓国からの留学生が参加しているが、韓国でデザイン教育が活発であることもわかった。今年度は、まずシドニーと近郊でのライフデザインについて調査を行った。都市化が著しい点では日本と共通しているものの、豪州ではライフスタイルに合わせて、住宅地を柔軟に移りかわることができる。日本の住宅は「一生一度の買い物」ということがほとんどであるが、豪州では投資の対象との考えが強く、購入時よりも売却時の方が高く売れることが多いので、ライフサイクルに合わせた移動を行いやすい。たとえば、独身時から子どもが乳幼児の時期は都心に近い住宅地で利便性を優先した生活を過ごす。子どもの学童期からティーンエージャーの時期は、より郊外に移って経済性を優先しつつ、安全で文化的な環境を確保する。子どもが巣立った後は引退後のライフスタイルを考えて、自然が豊かで医療の充実した所に移り住む。このようなサイクルが各地域に特有のサービス産業を充実させ、一極集中および均質化と格差の深刻化を防いでいることがわかった。次に、ニューヨーク、ロサンゼルス、ラスベガスの都市デザインを調査した。ニューヨークは世界のビジネスの中心都市であるが、近年は観光に力を注いでいる。例えば空港から市内への地下鉄網を利用しやすくしたり、市内でのレンタサイクル網を充実させることで、経済的でエコロジカルな観光を可能にしている。また、観光スポットや宿泊施設への予約や情報入手をインターネットでできるように市内のwi-fi網を充実させて、言語的な壁を低くしつつ海外からの観光客を吸収している点も注目される。ロサンゼルスは映画・娯楽産業の中心であるが、やはり地下鉄やバスの公共交通機関の整備とメディア環境の充実によって、観光客にとってフレンドリーな都市に変化しつつある。ラスベガスに関しても、かつてのカジノのイメージから脱却を図り、滞在を楽しめるコンベンション都市化や周囲の国立公園への観光拠点化が進められており、社会デザインを考える上で多くの示唆を得た。家庭的の事情で海外での実習調査の時期が遅れてしまい、研究報告書の出版を次年度に持ち越したが、調査研究は実質的に完了した。この研究は、社会デザインを学部生教育に適用し、彼らの社会的実践に活かしていくことを目的としている。当初は、ニューヨークやシドニーの都市にみる社会デザインに観察・関与して、それを手がかりに実践に結びつけようとしたが、徐々に学生たちの関心は、ライフ・デザイン(生活と仕事の結びつき)およびメディア・デザイン(特にSNSにおける)に収斂していった。なかでも、自分自身の仕事(就職)から起業にいたる学生たちが何人か出てきたので、彼らに集中的に取材することでいまの若者にとって社会デザインとは何かについて考察を深めることにした。従来の大学卒業から企業への就職によって自分の生活の安定を得るというキャリアデザインが成り立ちにくくなる中、組織人(オーガニゼーションマン)から起業家あるいは独立の専門職を志向する若者が増えつつある。その特徴とは何かが研究の焦点となった。それをまとめると、1)やりたいこと(自分の内なる自然な欲求)を、仕事に結びつけたい(生活の糧にしたい)という欲求。

これは今に限ったことではないが、組織人として生きることへの魅力の低下と、2)それが社会的な成功というよりは、親しい仲間のなかで認められたいという個人的な承認欲求の高まりにリンクしていること、そして3)やりたいこと志向と承認欲求をリンクする装置が、SNSという新しいメディアなのである。具体的には、さまざまなカップルの写真サイトの運営、ソムリエという仕事を通じた食文化とワインツーリズムによる地域振興、京都観光における人力車業に与えるSNSの影響、無人島や都市のフリースペースを活用したキャリア開発などの事業事例を中心に報告書を作成した。当初の予想とは異なる展開となったが、それは輸入型の社会デザイン論を超えて、オリジナリティあふれる研究が展開できたと思う。この研究は「社会デザイン」のコンセプトを学部生教育に適用し、学生たちの社会的実践に活かしていくことを目的とする。当初は、ニューヨークやシドニーの都市をフィールドとして、それを実践の手がかりにしようとしたが、学生たちの関心はライフデザイン(生活と仕事のありかた)やメディアデザイン(とりわけSNSによるコミュニケーション)に収斂していった。特に、一般企業への就職から起業にいたった学生の事例に取材することで、従来の大企業への就職による生活安定モデルが成立しなくなり、1)やりたいことを仕事にする志向、2)親しい仲間の中での承認欲求、3)1と2を結びつける装置としてのSNSの発達、を抽出できた。研究の内容は当初の計画通りに進展しているが、3月にもう一度、海外調査を計画していたが、家族の病気により、急遽次年度に持ち越さざるを得なかった。ただし、文献研究に力を入れることで、できるだけそれをカバーしている。実際の研究調査は終了したので、今年度は報告書の作成に専念する。社会学本年度は、前年度からの演習クラスの研究をさらに深めてそれぞれの論文にまとめるとともに、新しいクラスが同時に社会デザインについて研究を始めている。今のところ、異文化交流・インバウンド観光などを事例に、コミュニケーションのデザインの比較研究について特に推進していく計画である。家庭の事情で、秋までに実施を予定していた調査研究が、3月まで延期せざるを得ず、研究報告書の作成と出版を次年度に持ち越したため。2015年3月に2回目の海外調査を計画していたが、家族の病気により、急遽延期せざるを得なかった。研究実績報告書の出版に用いる。上記の延期した分については、2015年度中に実施する予定である。
細胞レベルからの血流解析モデルの再構築：新たな血液連続体モデルの創成へ

血液は赤血球が多数流動する懸濁液であり,血液中の物質輸送を定量的に議論するためには,個々の赤血球の運動から血液のマクロな物理現象まで統一的に取り扱う事のできる新たな血液連続体モデルが必要となる.本研究課題では,赤血球の計算力学モデルを構築することで,赤血球の運動から連続体レベルの血液粘性応力,赤血球自己拡散量を定量化した.これにより,希薄から準希薄領域における血液連続体モデルの構築に成功した.本研究課題は,赤血球一つ一つの運動から連続体レベルのマクロな物理量(粒子応力テンソル,自己拡散テンソル)を算出し,ミクロとマクロをつなぐことの出来る新たな血液連続体モデルの創成を目指すものである.平成25年度においては,赤血球一つ一つの膜面応力から,血液の粒子応力テンソルを算出し,赤血液が多数含まれる血液の運動量輸送を議論した.これによって,希薄領域から準希薄領域までの血流のレオロジー特性を明らかにし,赤血球の変形や流動といったミクロスケールの運動と連続体レベルで議論される血液の非ニュートン性(せん断粘性,法線応力差)とをつなげることが出来た.また,微小循環系を流れる赤血球の流動について着目し,微小孔を流れる赤血球流動についても解析を行った.赤血球は生体内において自身よりも小さい毛細血管や,細動脈・細静脈網を通過する.その際,赤血球の変形能や,膜内外の流体の粘度比によって血流の流動抵抗が大きく変化することが示唆されていたが,どの因子がどの程度流動抵抗に影響を与えるのか明確でなかった.そこで,微小孔を通過する際の赤血球流動にシミュレーションを行い,微小孔通過時の圧力損失や赤血球の通過時間が,膜剛性,膜内外流体の粘度比の変化によってどのように影響を受けるのかを調べた.その結果,生体内で計測される赤血球の膜剛性・粘度比の範囲では,膜内外粘度比の影響が特に大きく,粘度比の増加によって微小孔通過時の圧力損失や通過時間が大きくなることが分かった.本研究課題では,赤血球の細胞力学モデルから,赤血球サスペンジョンの応力テンソル,拡散テンソルを定量化することで,新たな血液連続体モデルの構築を目指すものである.前年度までに希薄,準希薄懸濁液下での応力テンソル,拡散テンソルの定量化に成功し,平成26年度では,血液連続体モデルの構築に向けた濃厚懸濁液の数値計算モデルの開発を行った.赤血球の体積率が増えることは,計算に必要な細胞数が増加す事と同値であり,非常に高い計算負荷が問題となる.特に計算時間の増加は重要な問題であり,本研究ではGPUを使った高速計算手法を開発し,計算時間の短縮を図った.これにより現実的な時間内で赤血球の流動計算を行う事が可能となり,その手法をMatsunaga et al.(J BiomechSci Eng, 2014)にて発表した.さらに血液連続体モデルの構築へ向けて,最新の計算生体力学,実験生体力学的研究を再調査し,それらを網羅的にまとめあげ,Omori et al.(Ann Biomed Eng, 2015)にて発表した.以上,平成26年度の研究成果を以下にまとめる.2.血液連続体モデルの構築に向けて,微小循環系における最新の計算生体力学的および実験生体力学的研究を再調査し,それらをまとめあげた(Omori et al., Ann Biomed Eng, 2015).本研究では,細胞レベルから連続体ベースの血流解析モデルを再構成し,血液の物質輸送を真に議論できる,新たな血液連続体モデルの創成を目指す.これを遂行するために,まず,赤血球が作り出す粒子応力テンソルを定量化し,赤血球サスペンジョンのレオロジー特性を明らかにした(Omori et al. Comput Mech).さらに,赤血球同士の相互干渉を赤血球自己拡散として評価し,その拡散テンソルを定量化することで流れ場の中で赤血球がどのように分布するのかを評価した(Omori et al. J Fluid Mech).これにより,赤血球サスペンジョンのレオロジーや物質拡散に対して,細胞レベルから連続体ベースへと,ボトムアップ的にその力学(テンソル量)を再構築することに成功した.これらの結果を最終的に1本の総説論文(Omori et al. Ann Biomed Eng)としてまとめあげた.また,最終年度においては各学会において,その成果を発表した(招待講演2件:13th US National Congress on Computational Mechanics, 3rd International Workshops on Advances in Computational Mechanics,国際学会1件:Summer Biomechanics, Bioengineering and Biotransport Conference 2015).血液は赤血球が多数流動する懸濁液であり,血液中の物質輸送を定量的に議論するためには,個々の赤血球の運動から血液のマクロな物理現象まで統一的に取り扱う事のできる新たな血液連続体モデルが必要となる.本研究課題では,赤血球の計算力学モデルを構築することで,赤血球の運動から連続体レベルの血液粘性応力,赤血球自己拡散量を定量化した.これにより,希薄から準希薄領域における血液連続体モデルの構築に成功した.前年度では希薄な場合の血液連続体モデルの構築を行い,本年度では濃厚懸濁液を対象にした数値計算手法を構築した.希薄と濃厚の違いを議論する基盤手法が確立し,連続体モデルの構築に向けて概ね順調に進展している.計算生体力学開発した手法を元にキャピラリ数や赤血球内外流体の粘度比をパラメータに大規模パラメトリックスタディを行う予定である.

血液連続体モデルの構築に向けて当初の予定通り,粒子応力テンソルの定量化に成功したことに加えて,本研究課題を進める中で派生した新たな研究課題(微小孔を通過する際の赤血球の運動)に対しても,膜内外流体の粘性比の変化による通過時間の変動や,膜剛性と圧力損失の関係の定量化などに成功し,一定の成果を得ることが出来たため.購入予定であったソフトウェアが,別途フリーのもので対応出来たため.希薄領域から準希薄領域における連続体モデルの構築に成功したので,今後は本手法を濃厚懸濁液へと拡張し,大血管系にも適用できる血液連続体モデルの創成を目指す.研究推進に関しては特に問題はないので,予定通り課題を遂行する.本年度未使用分についてはHDDやディスプレイなどPC周辺機器の購入に充て,計算課題の円滑な遂行とデータ保存に努める.申請時には販売されていなかった新型のGPUデバイスが市場に出回り,購入予定であったデバイスより高性能で安価な新型のデバイスを購入したため.平成25年度からの繰越金に関しては,ハードディスクドライブなどを購入するための物品費として計上し,計算結果の取りまとめや解析をする環境を整える計画である.