hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト骨格筋幹細胞を用いた歯槽骨再生におけるIL-35の役割の検討

歯周病やリウマチなどの慢性炎症性骨破壊疾患においてTh17細胞やTreg細胞が病態に深く関与しており、その中でもIL-35は炎症局所ではTreg細胞から産生されTh17細胞に対して抑制性サイトカインとして機能する。炎症性骨破壊疾患の治癒機転を鑑みたとき、骨代謝および骨再生に関する同サイトカインの役割に関しては不明である。今回、歯周組織の再生、特に歯槽骨再生の効率的なシステム構築を模索するために、骨芽細胞の分化過程におけるIL-35の役割の検討を行っている。現在、当研究施設にて使用実績があり、未分化な状態であるヒト歯槽骨由来骨芽細胞(human alveolar bone osteoblastic cell:HAOB)を採取・培養を行い、研究を進めている。HAOBにBMP-2単独投与、IL-35単独投与およびBMP-2+IL-35同時投与を行ったところ、BMP-2単独とBMP-2+IL-35において一週間後にアリザリン染色によるカルシウム析出の増加を確認した。また、BMP-2単独投与よりBMP-2+IL-35投与の方がよりカルシウム析出の増加を認め、IL-35が高濃度になるにつれてカルシウム析出が増加傾向にある結果が得られた。BMP-2によるカルシウム析出の増加にIL-35の濃度依存的促進効果を認めたが、微細な条件の変化によってはカルシウム析出が安定しないこともあるため、さらなる研究が必要である。今後、同培養系におけるIL-35の作用を詳細に検討していくため、Real-time PCRやWestern Blottingを用いて骨芽細胞分化マーカーの遺伝子発現量、タンパク発現変動や分化を促進するシグナル伝達経路を調べていく予定である。また、Ebi3欠損マウス由来骨芽細胞を用いて、BMP-2によるマウス骨芽細胞の分化誘導におけるIL-35の役割も同時に検討していく予定である。想定外にα7integrin陽性ヒト骨格筋幹細胞培養がうまくいかなかったため、これにより大幅に進捗が遅れている。未分化な状態であるヒト歯槽骨由来骨芽細胞(HAOB)を用いて検討を行なうことに変更したため、その後は研究が進捗している。HAOBを用いた実験では、一定の結果を得ており、IL-35の詳細な役割の検討をさらに進めて行く予定である。未分化な状態であるヒト歯槽骨由来骨芽細胞(HAOB)を用いてIL-35の骨芽細胞分化促進に対する至適濃度が決定次第、Real-time PCRを行って分化マーカーの遺伝子発現量を測定し、加えてWestern Blottingを行い、分化マーカーのタンパク発現やシグナル伝達経路を調べていき、骨再生の場における、IL-35の役割の検討を進めていく予定である。HAOBの細胞培養技術は確立しており、十分な細胞数を蓄えているため、繰り返し実験を行うことが可能である。また、異なったドナーから採取した数種類のHAOBを確保しているため、ドナー間におけるIL-35の作用の比較が可能となった。さらに、Ebi3欠損マウス由来骨芽細胞を用いて、BMP-2によるマウス骨芽細胞の分化誘導におけるIL-35の役割も同時に検討していく予定であり、これらの実験より本研究の目的である"骨芽細胞の分化過程におけるIL-35の役割を明らかとする"ことを達成する予定である。炎症や感染防御において注目されているTh17細胞から産生されるIL-17は、リウマチ患者の滑膜より検出され、RANKLを誘導することにより破骨細胞を介した骨吸収に関与していることも明らかとなっている。歯周病において、Th17細胞やTreg細胞の関与が示唆されており、歯周病病態におけるこれらT細胞や関連サイトカインの役割について更なる研究が必要である。主にTreg細胞より産生される抑制性サイトカインのIL-35は、コラーゲン誘導性リウマチを抑制すること、Th17細胞分化を抑制することが知られている。我々は、これまでに歯周病患者は健常者よりIL-35発現/産生が有意に高いことを報告してきているが、骨代謝および骨再生に関するIL-35の役割は未だ不明である。本研究では効率的な骨再生システムを模索するために、特に幹細胞から骨芽細胞の分化過程におけるIL-35の役割を明らかにすることを目的としている。平成28年度は、BMP-2を用いたα7integrin陽性ヒト骨格筋幹細胞から骨芽細胞様細胞への分化誘導時におけるIL-35やIL-17の影響を検討する実験から始めているのだが、UCSF(Dr. Randall H. Kramer, Professor of Cell and Tissue Biology, School of Dentistry, UCSF, USA)から供与されたヒト骨格筋幹細胞の増殖培養の時点で苦慮した。同幹細胞を20%FCS含有Ham's F10 Nutrient Mix培地にて培養を行ったところ、細胞のディッシュ(シャーレ)上での定着および細胞増殖に関して、不具合が生じている。予定外ではあるが、最適な条件を再設定する必要があるため、細胞培養の各種条件(FCSの使用ロット等)を見直しており、ある程度の良好な条件が設定できてきたため、次年度は引き続き、遺伝子発現解析等の実験を進める予定である。平成28年度はUCSF(Dr. Randall H. Kramer, Professor of Cell and Tissue Biology, School of Dentistry, UCSF, USA)から供与されたヒト骨格筋幹細胞を用いて、骨芽細胞に分化培養し、IL-35やIL-17を添加して遺伝子発現の変化等を解析していく予定であった。

しかしながら、予定外ではあるが、供与されたヒト骨格筋幹細胞の増殖培養の時点で、ディッシュ(シャーレ)上での細胞の定着および細胞増殖に関して、不具合が生じ苦慮した。そのため、最適な培養条件を再設定する必要性が発生し進捗が遅れた。歯周病やリウマチなどの慢性炎症性骨破壊疾患においてTh17細胞やTreg細胞などのT細胞が病態形成に深く関与している。また、炎症局所でTreg細胞から産生されるIL-35はTh17細胞に対して抑制性サイトカインとして機能すると考えられている。炎症性骨破壊疾患の治癒機転を鑑みたとき、骨代謝および骨再生に関する同サイトカインの役割に関しては、未だもって不明である。今回、歯周組織の再生においてセメント質再生や歯根膜再生と同様に非常に重要である歯槽骨再生の効率的なシステム構築を模索するために、骨芽細胞の分化過程におけるIL-35の役割を明らかとすることを目的として検討を行っている。当初、α7integrin陽性ヒト骨格筋幹細胞を本研究に使用していたが、予想外ではあるが、細胞培養と細胞分化に関して至適環境設定が未だに困難である。そこで現在、ヒト骨格筋幹細胞培養にトライしつつも、当研究施設にて使用実績があり、未分化な状態であるヒト歯槽骨由来骨芽細胞(human alveolar bone osteoblastic cell:HAOB)の採取・培養を行い、並行して研究を進めている。HAOBにBMP-2を添加したところ、一週間後にアルカリフォスファターゼ染色による同発現の増加とアリザリン染色によるカルシウム析出の増加を確認した。また、同3日後にRunx2、オステオポンチン、オステオカルシンの顕著な発現増加を確認した。現在、同培養系におけるIL-35の作用を検討しており、細胞分化に対する至適濃度を確認する予定である。さらに、Ebi3欠損マウス由来骨芽細胞を用いて、BMP-2によるマウス骨芽細胞の分化誘導におけるIL-35の役割も同時に検討していく予定であり、これらの実験より本研究の主目的である"骨芽細胞の分化過程におけるIL-35の役割"を明らかとする。これは想定外であり、これにより進捗が遅れている。そのため、培養の条件設定は継続しつつ、念のために、未分化な状態であるヒト歯槽骨由来骨芽細胞(HAOB)を用いての検討も並行して行なっている。なお、HAOBを用いた実験では、一定の結果を得ており、IL-35の役割の検討も進めて行く予定である。歯周病やリウマチなどの慢性炎症性骨破壊疾患においてTh17細胞やTreg細胞が病態に深く関与しており、その中でもIL-35は炎症局所ではTreg細胞から産生されTh17細胞に対して抑制性サイトカインとして機能する。炎症性骨破壊疾患の治癒機転を鑑みたとき、骨代謝および骨再生に関する同サイトカインの役割に関しては不明である。今回、歯周組織の再生、特に歯槽骨再生の効率的なシステム構築を模索するために、骨芽細胞の分化過程におけるIL-35の役割の検討を行っている。
卯細胞膜にペプチド受容体を発現させる手法の開発

ペプチド作動性のシナプスは中枢神経にも末梢神経にも存在するが、これらの神経細胞は小さいのでペプチド受容体の活性化に伴うイオン電流を詳細に解析することは困難である。本研究では、直径約1mmのアフリカツメガエルの卯母細胞にペプチド受容体を発現させ、その受容体のイオン機構を電圧固定法によって解析した。この目的の為に、ラットの脳あるいは牛の胃からmRNAを抽出し、これをアフリカツメガエルの卯母細胞に注入し、数日間培養した後、ペプチド投与に対する応答を記録した。この結果、5種類のペプチド受容体の発現に成功したが、その中からサブスタンスPの受容体に注目して研究を遂行した。ラットの脳から抽出したmRNAを注入した卯母細胞ではサブスタンスPのSP-P受容体の発現が見られ、牛の胃から得たmRNAを注入した卯母細胞ではサブスタンスPのSP-K受容体が発現した。アフリカツメガエルの卯母細胞と言う同一の発現系において、注入したmRNAの種類によって異ったサブスタンスPの受容体が発現したことは、これらの受容体が異なった分子によって形成されていることを示す。一方、この2種類の受容体の活性に伴うイオン機構を解析した結果、いずれの受容体においてもClイオンの透過性の上昇が見られた。この結果から、卯母細胞に発現した2種類のサブスタンスP受容体は、その活性において同一の細胞内セカンドメッセンジャーを媒介として細胞膜のClイオンの透過性を上昇すると結論される。さらに、2種類のサブスタンスP受容体の産生は組織特異性を有していると考えられているが、これは同一受容体分子が組織特異的に修飾を受けるのではなく、組織特異的なmRNAの産生によると推測される。卯母細胞に最も効率よく発現するmRNAの分画を見いだすことにより、サブスタンスP受容体に特異的なcDNAをクローンすることも可能と思われる。ペプチド作動性ニューロンは中枢神経系にも末梢神経節にも存在する。しかし、これらの細胞は小さく、ペプチド受容体の活性化に伴うイオン機構の解析は困難である。本研究は直径約1mmのアフリカツメガエルの卵細胞にペプチド受容体分子を発現させ、その受容体のイオン機構を解析することを目的とする。この目的のために、ラットの脳からmRNAを抽出し、このmRNAをツメガエルの未受精卵に注入した。注入の数日後に、卵細胞に2本の細胞内電極を刺入し、電圧固定下において種々のペプチドを潅流液に加えた。この結果、現在までに、vasopressin,TRH,neurotension,angiotensin II,substance Pの5種類のペプチド受容体の発現に成功した。これらの中からsubstance P(SP)に対する受容体に注目してイオン機構を解析した。生来の卵細胞にSPの受容体が存在する可能性があるが、卵細胞をactinomycin Dで数日培養した場合にはSPに対する応答が見られなかったのに対し、mRNAを注入した卵細胞は同一条件下でもSPに対して反応を示した。また、mRNAを分画した時、分子量の低い分画のmRNAの注入によってはSP受容体が発現しなかった。卵細胞を-50mVの膜電位に固定するとSP(4μM)の投与により、約20秒の潜時をもって内向き電流が観察され、この電流は約13分間持続した。この反応の持続中に卵細胞の膜電位を変化させると、約-23-27mVにおいて電流は逆転し、これより脱分極側では外向き電流が観察された。この逆転電位は外液の【Cl^-】濃度の低下によって脱分極側に移動したが、外液の【Na^+】,【K^+】の濃度の変化に対しては不変であった。したがって、発現したSP受容体の活性化は【Cl^-】チャネルを開放すると結論される。

ラットの脳からのmRNAの注入した卵細胞はセロトニンにも応答し、この応答のイオン機構はSP受容体と同一であった。この両者の受容体の活性化は同一の細胞内メッセンジャーに依存していると推測される。
機能性表面創成のための多層・多段階インプリントプロセス

二層に重ねた材料に対し,マイクロパターンの転写成形を行うことにより,二層材料表面のみならず,層界面にもパターンを生成することが可能となる.本研究では,このような多層材料へのインプリントプロセスについて,2種類の異なるスケールの型を用いた加工を行い,多階層構造を作製した.この方法により単純な鋳型を2種類用意するだけで,両方のスケールを持つ表面構造を作製できた.このような多階層構造は自然界にも存在し,蓮の葉の超撥水構造はその典型である.本研究においても,多階層構造がより高い撥水性を発現することを確認した.二層に重ねた材料に対し,マイクロパターンの転写成形を行うことにより,二層材料表面のみならず,層界面にもパターンを生成することが可能となる.本研究では,このような多層材料へのインプリントプロセスについて,2種類の異なるスケールの型を用いた加工を行い,多階層構造を作製した.この方法により単純な鋳型を2種類用意するだけで,両方のスケールを持つ表面構造を作製できた.このような多階層構造は自然界にも存在し,蓮の葉の超撥水構造はその典型である.本研究においても,多階層構造がより高い撥水性を発現することを確認した.多層・多段階インプリントプロセス実験を行った.また,解析により2層界面形状の変形状態が各層の変形特性にどのように影響するか確認した.H25年度は,上下層にさまざまな材料を試行している.樹脂材料としては,ポリビニルアルコール(PVA)やアクリル樹脂(PMMA)を用いた.また,セラミック粉末材料を分散させたコンパウンド材料も用いた.成形後の界面を有効に活用するためには,上層もしくは下層を成形後に除去する必要がある.そのため,例えばPVAとPMMAをそれぞれ上下層とし,成形後に水溶性のPVAを除去する手法を試した.また,セラミック粉末コンパウンドを片方の層に残した場合,成形後に加熱することで樹脂部を完全に除去できる.その後,焼結温度まで加熱し,界面構造を利用したセラミック焼結体を得ることも可能であった.例えばPVAとPMMAを利用した実験では,2種類のシンプルなモールド(粗いものと微細なもの)を用い,2段階インプリント実験を行った.この場合,PVAを水で溶出した後,界面に多階層構造を残すことができた.今後,スケールを変化させつつ,生体模倣構造等への応用につなげたい.セラミックス構造においては,微細な波型を有するシートを作製した.このようなシートは固体酸化物型燃料電池へも応用可能である.上記のような結果を踏まえ,今後,計画書でも提案した「熱交換用界面」や「生体模倣粘着表面(ヤモリの足)」といった応用へとつなげたい.二層に重ねた材料に対し,マイクロパターンの転写成形を行うことにより,二層材料表面のみならず,層界面にもパターンを生成することが可能となる.本研究では,このような多層材料へのインプリントプロセスについて,2種類の異なるスケールの型を用いた加工を行い,多階層構造を作製した.下層材料にはセラミックスと樹脂を混ぜ合わせたコンパウンド材料を用いた.上層材料には樹脂のみの材料を用い,樹脂成分は次の加熱プロセスにおいて完全に除去された.このような手法を用いることにより,セラミック表面に微細多階層構造を作製可能となった.この方法では単純な鋳型を2種類用意するだけで,両方のスケールを持つ表面構造を作製できる.単純なプロセスでこのような構造を得ることができることは大きなメリットである.本研究で得たような多階層構造は自然界にも存在し,蓮の葉の超撥水構造はその典型である.本研究で作製した多階層構造を有するセラミックシートにフッ素表面処理を行うことで,通常の微細パターンを施したセラミックシートよりも高い撥水性を発現することを示し,多階層構造の効果を確認した.粉末冶金,微細加工,MEMS実際に多層・多段階プロセスが実現できており,次年度(H26年度)への応用研究への足がかりは完成しているため.研究計画調書に示した応用研究「熱交換用界面」や「生体模倣粘着表面(ヤモリの足)」へと結びつける予定である.どちらについても,さらなるプロセスの改良が必要であり,新たなプロセスを開発していく.具体的には「せん断付加型インプリント」の開発を計画している.本研究では比較的高額な消耗品としてインプリントモールドを外注する予定であった.しかし,比較的粗いモールドであればレーザ加工により作製することが可能であったため,本年度の使用額は計画よりも少ないものとなった.レーザ加工によるモールドでは50μm程度の解像度しか得られないため,微細パターニングにはシリコンインプリントモールドを外注する予定である.昨年度の繰越金も含め,形状のバリエーションを増加させたインプリントモールドの発注に有効に利用する.
教育資源・観光資源としての地域文化遺産の活用と保存

本研究は、昨今、大きな研究テーマとなっている地域文化遺産について、教育資源や観光資源として、適切に活用し、保存するための方法論を明らかにすることを目的とし、博物館学、保存科学、民俗学、教育学、観光資源学の観点から研究を進めるものである。具体的には、地域文化遺産の一つである学校所在の民俗資料を対象に2つの着眼点から研究を展開する。一つは研究対象とする学校所在の民俗資料が、その地域で適切に活用され、保存される活動プログラムを構築する。もう一つは、地域文化遺産の活用がその地域のみに限らず、観光などを通して地域を訪れた人びとが、その地域の文化に触れ合うことのできる観光資源としての活用方法を検証する。そして、これらの研究成果から、地域文化遺産の教育活用、観光活用についての可能性を明らかにし、これらの活用に耐えうる保存方法の開発に取り組む。このうち、2018年度は、学校所在の民俗資料が、その地域で適切に活用され、保存される活動プログラムを構築する事前調査として、枚方市内の学校所在の民具の悉皆調査をおこない、来年度以降の調査フィールドの選定準備をおこなった。また、気仙沼市旧月立中学校、村上市旧茎太小学校の環境調査をおこない、来年度の運用体制について協議する準備を整えた。また、地域文化遺産の教育活用の可能性として、地域文化の宝箱プロジェクトを立ち上げ、村上市縄文の里朝日と枚方市立旧田中家鋳物民俗資料館の事前学習キットのプロトタイプモデルを製作した。ここでは村上市教育委員会、枚方市教育委員会と協力し、内容をとりまとめ、来年度以降、本格運用を目指した各学校施設での説明会の準備を整えた。2018年度の最大の課題であった村上市と枚方市で展開する教育パックのプロトタイプが完成したことで、2019年度以降の研究の基盤を整えることができた。また、残りの研究対象である宮城県気仙沼市と京都市左京区久多の教育委員会との連携体制も構築できつつあり、より充実した研究環境を整えることができた。学校所在の民俗資料についても村上市、枚方市、気仙沼市の協力を得て、資料活用に向けて研究を進める環境を整えることができた。以上の進捗から研究がおおむね順調に進んでいると判断した。2019年度は、まず2018年度に製作した村上市の奥三面パックと枚方市の鋳物パックの2つの教育パックの本格運用と改善点の洗い出しを実施する。具体的には両市の教育委員会が主催する校長会での教育パックの説明と夏休みの教員向け研修会において、教育パックの紹介をおこない、積極的に意見交換の場を設け、改善点の洗い出しをおこなう。さらに、博物館に隣接する小学校を最初のフィールドとして使用していくことを提案し、ここでの運用実績と改修をもってそれぞれの教育パックの完成を目指す。また、2019年度は宮城県気仙沼市の魚食教育に関する教育パックと京都市左京区久多の山村のくらしをテーマとした教育パックの製作に着手し、2020年度の本格運用を目指す。地域文化遺産の活用については、枚方市内の学校所在の民具について保存状況を確認するとともに、より効果的な活用を目指した展示方法について枚方市教育委員会と意見交換をおこなう。また、旧月立中学校、旧茎太小学校の環境調査を実施し、よりよい保存環境と活用プランについて提案する。いずれの研究活動においても地元の教育委員会との連携を強く意識し、地域自身による運用体制の構築に努める。

以上の進捗から研究がおおむね順調に進んでいると判断した。2019年度は、まず2018年度に製作した村上市の奥三面パックと枚方市の鋳物パックの2つの教育パックの本格運用と改善点の洗い出しを実施する。具体的には両市の教育委員会が主催する校長会での教育パックの説明と夏休みの教員向け研修会において、教育パックの紹介をおこない、積極的に意見交換の場を設け、改善点の洗い出しをおこなう。さらに、博物館に隣接する小学校を最初のフィールドとして使用していくことを提案し、ここでの運用実績と改修をもってそれぞれの教育パックの完成を目指す。また、2019年度は宮城県気仙沼市の魚食教育に関する教育パックと京都市左京区久多の山村のくらしをテーマとした教育パックの製作に着手し、2020年度の本格運用を目指す。地域文化遺産の活用については、枚方市内の学校所在の民具について保存状況を確認するとともに、より効果的な活用を目指した展示方法について枚方市教育委員会と意見交換をおこなう。また、旧月立中学校、旧茎太小学校の環境調査を実施し、よりよい保存環境と活用プランについて提案する。いずれの研究活動においても地元の教育委員会との連携を強く意識し、地域自身による運用体制の構築に努める。
問題文の表現内容に起因する難易度を考慮した計算問題演習システムの開発

我々は,SPIの計算文章題を題材とすることによりモチベーションを維持しながら学習することを狙う問題演習システムの研究を行った.同じ計算知識を適用する計算文章題であっても,問題文の表現方法や扱う数値の種類により問題の正解率に差が出ることを確認するため,ペーパーテストを用いた実験を行った.その結果,研究者らが想定した12通りの問題表現について,それらの難易度が異なることを検証した.そこで,学習者の正否状況に応じて,出題する問題の制御を行う計算問題演習システムを開発した.研究代表者が申請以降に所属を変更したため学習効果の検証はできなかったが,アルゴリズムが正しく働くことを検証した.我々は,多数の計算文章題が格納された問題データベースより,学生の理解状況に応じた問題を抽出し出題することを特徴とする,個人適応型の問題演習システムの実現を目指している.数学系科目を苦手とする大学生を対象としており,就職試験に幅広く採用されているSPIの問題を利用することにより,学習モチベーションを維持しながら数学の学力を向上させることを狙っている.平成27年度は,計算文章題に使われる問題表現やパラメータが問題の難易度に与える影響を調べることが主要な研究の目的であった.これは,同じ公式や解法を用いて解くことができる問題であっても,整数のパラメータを分数に代える等の操作により,問題の難易度が変化するという仮説に基づく.このことを利用すれば,ある計算問題に不正解した学生に対し難易度の低い表現を持つ問題を抽出して出題したり,逆に正解した学生に対し難易度の高い問題による深い知識の確認が可能になる.本研究では,SPIの主要な出題単元である「速度計算」の問題を用い,同じ公式に基づきながら異なる表現を持つ問題を大学生に解答してもらい,その分析結果から問題表現と難易度の関係を明らかにすることを試みた.そこで,速度計算の代表的な公式である「速度×時間=距離」に関して,表現の異なる10種類の問題を計23問作成し,ペーパーテストの形式で,100名程度の大学生に解答してもらった.次に,23問の問題から全ての2問ずつの組合せを抽出し,それぞれの組合せについて正誤状況の比較を行った.この結果,全ての組合せをi)2問の難易度が同等,ii)一方の問題の難易度が他方より高い,iii)両者の難易度の関係が不明,の3つのグループに分けた.更に結果に基づき問題表現方法を難易度順に並べることを試み,問題表現の違いにより難易度を決定する方法を確立した.平成27年度は,計算問題の難易の決定方法と学習者の理解状況のモデル化を行うことを目標としていた.具体的には,i)計算問題の正解/不正解の要因の検討,ii)実験用テスト問題及びアンケートの作成及び実施,iii)テスト・アンケートの分析と計算問題の難易モデル及び学習者モデルの検討の3つが課題だった.i)については,研究代表者・分担者間の数回の協議により10種類程度の問題表現方法と正解/不正解の要因を検討した.またi)の結果に基づき,ii)の実験用テスト問題を作成し研究分担者の所属する大学生約100名を対象としたテストを行った.当初はCBTによるテストと学生の解答過程のアンケートを併用する予定だったが,ペーパーテストを用いることにより両者を同時に実施することにした.iii)については,ii)の結果に基づく分析を行い問題の難易度の決定方法をモデル化した.学習者の理解状況については問題の難易度を利用した数値化を行うことにより表現する方法を検討した.検討の段階において若干の方針変更はあったが,当初の目標はクリアしており,概ね順調に進展していると言える.平成28年度は,学生の理解状況に応じた指導方略のモデル化と計算問題演習プロトタイプシステムの開発が目標であった.まず,平成27年度に実施した実験用テストの分析結果に基づき,学習者モデルと理解状況に応じた指導方略のモデル化を実施した.実験用テストにより問題の表現方法により計算問題の難易度が変わることを既に確認しており,同じ計算公式に基づく12種類の問題を定義した.具体的には,単位変換を伴う問題,小数や分数を用いる問題,解答に不要なパラメータを含む問題等が挙げられる.これらを5通りの難易度に分類し,学習者の正誤状況に基づき難易の異なる計算問題を提示する方法を検討した.結果,出題用のスタックを用い,ある問題に正解できない場合は下位レベルの問題をスタックにPUSHするなどの方法により正誤状況に応じた出題をすることとした.このアルゴリズムに基づき,計算問題演習プロトタイプシステムの開発を行っている.開発はプログラミング言語であるPHPとデータベース管理システムであるMySQLを用い独自の実装を行うこととし,モックアップの作成と確認の後に開発をスタートした.同時に,システムで用いるSPI計算問題について,データベースのテーブル及びフィールドの仕様を検討した.テーブルは大きく問題情報を格納するものと学生情報を格納するものとに分け,前者には問題文,問題表現及び難易度などの情報,後者には解答履歴や正誤状況を格納することとした.また,全単元のうち幾つかの単元について問題情報を作成し,システム上で正しく表現されることを確認した.以上の成果について国際会議及び国内学会にて発表を行った.平成28年度は,(a)学習者モデルと理解状況に応じた指導方略のモデル化,(b)計算問題演習プロトタイプシステムの開発,(c)SPI模擬問題の作成及び実装,(d)成果発表のそれぞれを実施することを目標としていた.

このうち(a),(d)についてはほぼ目標を達成できたが,(b)については開発時に数回の仕様の見直しを行ったため,開発に遅れが生じている.また(c)については,幾つかの単元について実装を行ったものの,当初の予定分量を多少下回った.一方,平成29年度に実施予定であるシステム評価項目の検討やシステムの改良の一部を平成28年度に実施したため,全体として進捗の大幅な遅れはなく,やや遅れる結果となった.平成29年度(最終年度)は,計算問題演習プロトタイプシステムの完成に向け開発に取り組んだ.当初はMoodleのような汎用の学習支援システムで動作するモジュールとしての実装も検討したが,アルゴリズムの特殊性等を鑑み全てを独自実装とした.具体的には,プログラミング言語PHPとデータベース管理システムMySQLを用いた実装を行い,問題出題・解答分析・説明提示の3つのモジュールと問題情報・学生情報の2つのデータベースを有するシステムとして完成した.また,就職試験として幅広く採用されているSPIの非言語(計算)分野において,出題頻度が高く本研究が対象とする形式の問題が作成可能な「速度計算」「濃度」「流水算」等の6単元の問題データを作成しシステムに実装した.本研究の申請以降に代表研究者の所属大学が変更したため,研究の主対象である(数学を苦手とする)短期大学生を対象とした評価実験はできなかった.このため,主に研究者の方でシステムを用いた利用実験を行い,解答の正誤状況に応じて次問の難易度が適切に制御されることを確認した.本研究の目的は,就職試験に幅広く採用されているSPIの計算問題を用いて,計算や数学の学力向上を図る個人適応型の問題演習システムを実現することにあった.計算問題の難易は公式等の計算知識だけでなく,問題文中の未知パラメータや整数・分数等の数値の表現方法にも依存することを経験的に確認していた.そこで本研究では,計算問題に使われる代表的な表現方法を整理し,それらが問題の正誤状況に与える影響の検討と,学生の解答に対する適切な説明や次問の抽出や出題を行うための指導方略の定義と問題演習システムの実現を目指した.結果的に妥当な指導方略のモデル化とシステム実装ができ,当初の目的を概ね達成することができた.我々は,SPIの計算文章題を題材とすることによりモチベーションを維持しながら学習することを狙う問題演習システムの研究を行った.同じ計算知識を適用する計算文章題であっても,問題文の表現方法や扱う数値の種類により問題の正解率に差が出ることを確認するため,ペーパーテストを用いた実験を行った.その結果,研究者らが想定した12通りの問題表現について,それらの難易度が異なることを検証した.そこで,学習者の正否状況に応じて,出題する問題の制御を行う計算問題演習システムを開発した.研究代表者が申請以降に所属を変更したため学習効果の検証はできなかったが,アルゴリズムが正しく働くことを検証した.平成28年度は,学生の理解状況に応じた計算問題の出題戦略のモデル化と計算問題演習プロトタイプシステムの実装を計画している.具体的には,問題の正誤結果や過去の解答履歴に基づき,問題データベースから最適と思われる問題を抽出・出題するモデルを検討する.このモデルに基づき独自のプロトタイプシステムを開発する.
シラカンバ樹液の飲料化

研究遂行野結果、次ぎの事が明らかになった。1)シラカンバ溢出樹液は、糖類、アミノ酸、有機酸、ミネラル等を含有し、ほのかに甘く爽やかな飲み心地のする液体である。溢出量が100-1801/シ-ズンと多いが、含有固形分は0.3%と少ない。従って、濃縮する事なくそのまま飲料とすることに適している。2)シラカンバ樹液を飲料しとて、市場に提供するために加熱殺菌型のボトリング工程を開発また、CE分析が品質管理に有用である事を確かめた。3)ミクロフィルター濾過装置付のパスチュライザータンクの設計・導入を行った。加熱殺菌する事なく樹液を保存することが出来た。一部設計変更により改良を施した。4)凍結乾燥は、含有成分を変成さることなく樹液の濃縮を可能にした。1、パスチュライザータンクの性能チェック・菌除去効果の検定(殺菌の混入度)、冷蔵効果の検定(抜気、窒素置換、冷蔵)、変性に至るまでの期間の検定、ボトリング試験(生成する白色沈澱のろ別)、ボトリング後の貯蔵性の検討を行った。2、樹液の貯蔵に伴う鮮度変化の検定樹液の貯蔵に伴う鮮度変化の検定として、(1)殺菌、抜気、窒素置換の効果の検定、(2)生成沈澱物の分析、(3)着色変化の判定(視覚検査、吸収スペクトル)、(4)味の変化の検定、(5)菌分析などを行った。3、100%天然の樹液のボトリング天然の樹液を100%天然のままボトリングすることを目標に実験を進めた。夾雑物や雑菌の除去のための濾過操作、白色沈澱の(おり)の濾過操作や、有機物を含む飲料水ということで、加熱による殺菌などの工程が避けて通れない。これらの一連の操作過程で含有成分が微妙に変性し、その結果、味にも微妙な変化が現れた。除菌フィルターのみで変性を来さないように保存する技術を検討中である。4、封入後に嫌気発酵封入後に嫌気発酵が徐々に進行する場合もあるが、CEによる含有有機酸の分析を行うことで腐敗の有無、進行程度を検定することが可能であった。出荷前の製品の品質管理に利用出来ることが判明した。研究遂行の結果、次ぎの事が明らかになった。1)シラカンバ溢出樹液は、糖類、アミノ類、有機酸、ミネラル等を含有し、ほのかに甘く爽やかな飲み心地のする液体である。従って、濃縮する事なくそのまま飲料とすることに適してる。2)シラカンバ樹液を飲料として、市場に提供するために加熱殺菌型のボトリング工程を開発また、CE分析が品質管理に有用である事を確かめた。3)ミクロフイルター濾過装置付のパスチュライザータンクの設計・導入を行つた。4)凍結乾燥は、含有成分を変性さることなく樹液の濃縮を可能にした。
環状π共役系ホウ素化合物の合成とその芳香族性の実証

本研究の最重要標的化合物あるヘキサボラベンゼンの合成に取り組んだ。その前駆体となる分子内架橋二座含窒素複素環カルベン(NHC)配位子をもつホウ素錯体の合成のため、二座のシクロファン型NHCロジウム錯体をテトラアミノエチレンのロジウムクロロシクロオクタジエン錯体への挿入反応により合成・単離した。このロジウム錯体からホウ素化合物への二座配位子のトランスメタル化反応により標的化合物の前駆体合成に取り組んだが、二座NHC-ロジウム錯体のカルベン-ロジウム結合は非常に強固であったためか目的とするトランスメタル化が進行しないという知見が得られた。しかし、この結果は今回用いた二座NHC配位子の高い熱力学的な安定化効果を示した結果であり、この二座NHC配位子の支持配位子としての高い有用性を示唆する成果であるともいえる。また密度汎関数法を用いた理論計算により、二座のNHC配位子の電子吸引性置換基が目的物であるヘキサボラベンゼンをより安定化できるという置換基効果を見出した。一方で当研究者は含ホウ素環状π共役系の分子の中で芳香族性をもつ分子のみだけでなく、反芳香族性含ホウ素複素環化合物であるボロールに着目し、この骨格を部分構造としてもつボラバッキーボールの合成にも取り組んだ。研究期間内に合成を達成することはできなかったが、様々な合成ルートの検討により合成中間体の安定性や溶解性の問題が浮き彫りになり、今後の合成指針に対して重要な知見を得ることが出来た。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本研究では有機化合物の中で基本的な分子であるベンゼンのホウ素版に相当する「ヘキサボラベンゼン」の初の合成・単離を行い、その構造および物性を明らかにし芳香族性の概念が典型元素のみからなる環状不飽和化合物にも拡張可能であるか実験的に明らかにすることを目的としている。本年度はその前駆体として二座含窒素複素環カルベン(NHC)が配位したホウ素錯体の合成に取り組んだ。二座NHC錯体の前駆体であるビスイミダゾリウム塩の合成を行い、それを脱プロトン化することでカルベンが二量化した形であるオレフィンを合成した。このオレフィンは反応性が高過ぎたためかハロゲン化ホウ素化合物との反応では複雑な混合物を与えた。しかし、ロジウムクロロシクロオクタジエン二量体との反応では、このオレフィンは二座カルベン等価体として反応し、二座NHCが配位したカチオン性ロジウム錯体を高収率で得ることに成功した。構造の同定は単結晶X線構造解析により行い、一つの金属中心に対して2つのカルベンが二座で配位することが明らかになった。このロジウム錯体に各種ジボラン化合物を作用させ、カルベン移動反応により二座カルベンホウ素錯体の合成を試みたが全く反応が進行しなかった。これはカルベン-ロジウム結合が目的としたカルベン-ホウ素結合より強いためにカルベン移動反応が起こらなかったと考えられる。そのためよりカルベン-金属結合が弱い錯体の合成にも取り組んだが現在のところ同定・単離には至っていない。ヘキサボラベンゼンを合成するための鍵中間体である、二座のシクロファン型の含窒素複素環カルベン(NHC)配位子が配位したホウ素錯体の合成に取り組んだ。本ホウ錯体の合成法を探索する過程において、カルベンの二量化体であるオレフィンを前駆体とした二座NHCロジウム錯体の合成に成功した。今後、ロジウムの他一連の金属錯体の合成にも取り組み、これらを合成中間体として用いた反応を検討することにより、本研究で提案している標的化合物である「ヘキサボラベンゼン」の初めての合成に向けて取り組む。

本年度見出した合成法を用いることで、二座NHCを配位子に用いた一連の新規遷移金属錯体および典型元素錯体の合成へと展開することも可能であり、これらの新奇錯体を用いた触媒反応開発へ展開するなど、当初の提案内容に加えて、本研究が大きく進展する可能性を見出した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。今後は得られたロジウム錯体錯体を含め、同様の手法を用いて二座NHC配位子をもつ遷移金属の合成に取り組み、これら金属錯体を鍵中間体として用いて目的物であるヘキサボラベンゼンの合成を目指す。合成後は各種NMR測定、光物性、電気化学特性を明らかにすることでその芳香族性について評価する。また二座NHC配位子をもつ新規錯体の触媒としての応用も検討し、反応開発への展開も行う。
高圧下におけるマグマの物性と構造、及びその水の影響

J-PARCにおける高温高圧中性子ビームラインの建設に伴い、高温高圧中性子実験用のセル開発、及び中性子カメラの導入に対する各種検討を行った。同時に高温高圧下での放射光X線その場観察実験や急冷回収実験により、地球内部における水の影響や生成されるマグマの構造、物性に関する実験的研究を遂行した。本プロジェクト研究により高温高圧中性子実験が可能となり、またマグマの構造、密度、粘性等の新たな知見が得られた。水は地球の重要な揮発性成分の1つであり,その存在はマグマ生成に多大な影響を及ぼす。本計画研究では,水とケイ酸塩や鉄の系を対象とし,水を含んだマグマの構造と物性を理解することを通じて地球内部の活動を理解することを主な目的とする。特に本計画班の目的は,本研究領域で建設するJ-PARC高温高圧中性子散乱ビームラインを用いて、水(水素)やマグマを見るのに最も適したプローブである中性子を使って高圧下でのマグマの物性や構造,及びその水の影響を解明し,新しい高圧中性子マグマ学を築くことである。「総括班」を中心として,計画研究の全班が協力してJ-PARCパルス中性子施設の高温高圧中性子散乱ビームラインの建設にあたる準備をすすめ、そのための会合を開き、各種の議論を行った。特に本年度は本計画研究の最初の年でもあり、各研究分担者、連携研究者が集い、議論し合って、今後の方針について共通認識を培ったとともに、役割分担も明確にし、研究を遂行していく基盤作りを行った。また同時に,将来的に行う中性子実験に備えなマグマの物性や構造、および地球深部水に関する高温高圧実験、放射光X線実験、分光学的手珠の実験を推進し、これらの手法で明らかにできる研究を遂行した。放射光X線回折実験や分光学的な測定は中性子散乱とは相補的な手法であり,将来の中性子実験に向けての基礎データの構築とともに、ターゲットとするべき物質や温度圧力条件などの検討が目的である。本年度の業績リストのほとんどがこの関連のものになる。特に、地球深部での水の分配、脱水分解反応、含水Mgケイ酸塩マグマの構造、アルミノケイ酸塩マグマの構造、地球深部で生成される流体相の構造等の新しい知見が得られたともに、高温高圧中性子実験のアンビル材として有望なSiCダイヤモンドの焼結体作成についても有望な知見と可能性が得られ、現在、より大きく良質なアンビル材の焼結体作成が試みられている。また、イメージング用のカメラの検討、及び中性子実験で使用する圧力発生資材(アンビル材や圧力媒体、ガスケット資材)の検討のために、予備撮影を原子炉JRR3で行い、各種圧力発生資材の中性子線透過度等を比較検討した。H21年度はJ-PARCの高圧中性子ビームラインの建設を協力して進めていくとともに、将来の高圧中性子実験を想定した予備実験を行った。特に、我々が導入を予定しているキュービックアンビルシステムに、最近開発された6-6加圧方式を導入する方向で検討し、アンビル材質やセルの開発を行った。その結果、この方式は非常に有用であることが明らかとなり、基本的にこの方式を導入して実験を行うことにした,さらに、急冷回収実験や放射光X線を利用した、1)マグマの組成・含水量・溶融度、2)マグマの密度、3)マグマの粘性、4)マグマの構造、5)マグマ・流体の混和不混和現象、等の研究が研究代表者、研究分担者、連携研究者によって遂行された。これらはすべて、今後中性子を利用した研究に向けての基礎データ、相補的なデータを得るためである。特に、中性子散乱を利用したマグマの構造研究では、放射光X線を利用したX線散乱動径分布関数と中性子からのものとを相補的に得て、構造データを考察する必要があり、今回、無水及び含水albiteメルト、及びjaditeメルトの構造データが高温高圧下で導き出された。さらにこれらの構造の圧力変化と物性変化(密度、粘性等)の関係を明らかにするために、これらの物性データの収集も行われている。さらに高温高圧下での中性子イメージングに向かって、マグマ・流体の混和不混和現象を解明する予備実験も急冷回収実験や放射光X線を利用した実験で行っており、これらの結果を考慮に入れながら、H23年度導入予定の中性子イメージングでこの現象の更なる解明を図りたい。H22年度もJ-PARCの高圧中性子ビームラインの建設を協力して進めていくとともに、将来の高圧中性子実験を想定した予備実験を行った。特に、高圧実験に採用する6-6加圧方式のテスト実験を行い、アンビル材質やセルの開発を行った。さらに、研究代表者、研究分担者、連携研究者の各役割の基、今後中性子を利用した研究に向けての基礎データ、及び相補的なデータを得るために、急冷回収実験・放射光X線等を利用した実験、及び超高圧実験技術開発等の研究を遂行した。特に、高圧下でのマグマの密度・粘性・構造変化に関する研究、マントル鉱物やマグマの水の影響に関する研究、マグマ・流体の混和不混和に関する研究、中性子高圧発生資材として有効なSiC焼結ダイヤモンドアンビルの作成及び圧発生の検討、等を行った。

これらの成果は、学会発表や論文として公表した。加えて、パルス中性子を用いたイメージングに向かって、中性子カメラの検討、予備実験を行い、そのスペックに関する検討を行った。これらの検討により、導入すべき中性子カメラとしては、数十ミクロンの空間分解能を目指すためにはB(ボロン)を中性子との反応体としたものを導入すべきであることが明らかとなった。今後もさらに中性子散乱実験、中性子イメージング実験を意識したマグマや水の影響に関する予備研究を進めていき、本新学術領域研究で建設中である「高温高圧パルス中性子ビームライン"PLANET"」の完成に向けて全班員が協力していく。H23年度はH22年度末の地震被害によりJ-PARCの復旧に時間を費やし、J-PARCでの中性子実験は行うことができなかったが、当初の予定通りのスケジュールで中性子カメラの導入に向けて作業を行った。中性子カメラの予備実験は北海道大学のパルス中性子施設を使用させていただき、カメラの検討を行った。その結果、H23年度末に中性子カメラを導入することができた。さらに、導入する高圧発生装置を利用した中性子高温高圧実験に向けた高圧セル開発、特に6-6加圧方式の各種実験を昨年度に引き続き行った。特にアンビル材に関してもNiバインダーの新しいWCアンビルの利用に向けて検討、さらにはSiCバインダーの焼結ダイヤモンドを使用したテスト実験を行った。加えて、各分担者の役割分担の基、マグマ・非晶質物質の「構造」、及び「物性(密度、粘性等)」に関する研究を、急冷回収実験や放射光X線その場観察実験により行った。特にX線散乱による非晶質物質の構造研究は、中性子散乱とは相補的なものであり、ガラスやマグマさらには含水マグマにおいて、高圧下で実験を行った。また、ガラスやマグマの物性の中でも密度は重要なパラメータであり、X線吸収法やX線トモグラフィー法により高圧下での密度変化を明らかにした。さらに高圧下での粘性変化も重要な物性量であり、これらの関する研究も行った。これらの研究から得られた成果は投稿論文として、また中性子ビームラインの立ち上げに関する事項は投稿論文とまではまだいかないが、各種学会で発表し、本プロジェクトの進行状況や成果を広く紹介した。13の研究発表欄を見ていただければその事を理解していただけると思う。本年度は、PARCパルス中性子施設の高温高圧中性子散乱ビームラインに昨年度導入された超高圧発生装置、及び中性子カメラのコミッショニングを行った。中性子散乱実験については、含水シリカ(SiO2)ガラスや含水アルバイト(NaAlSi3O8)ガラス等での高圧下での散乱実験を試みた。まず中性子実験には約数十mm3もの大量の試料を必要とするが、その試料の高圧下での合成セルを確立し、高圧下でしか合成できない含水SiO2ガラスと含水アルバイトガラスの合成に成功した。また、中性子散乱パターンのSNと測定時間の検討、さらにデータの解析法と補正法について検討した。そして結果として10 GPaまでのデータ収集に成功した。中性子イメージング実験については、カメラを試料から離すと中性子の発散のために像がぼけるが、その効果を最小限に防ぐための工夫を行った。まず、11.5 mの所にある上流スリットと23 mの所にある下流スリットの最適化を行った。
バイオコロイドの高速・高精密集積・配列化技術の開発

本研究では、下記の1)グラフト化および積層化による表面は機能化、2)マルチブロック共重合体3)細胞外マトリックスの同種および異種間の単一および複合ゲル作成した。具体的には、1)については、アジド化あるいはアセチル化表面にあるいはRGD配列を有する接着ペプチド,Phosphatidylcholine, PEGを自己組織化させ、バイオコロイド(蛋白質、細胞)の非吸着・非接着あるいは高吸着・高接着表面を実現した。2)については、アジドあるいはアセチレン基で末端修飾したPEG(IV),縮合系および光リビング重合したビニル系の線状又は分岐型合成高分子によってマルチブロック共重合体を形成させ、縮合系ブロックのエステル部位での水分解による生体内でのビニル系高分子の分解を促進させた。3)についてはアジド-アセチレン基間の反応によるゼラチン/ヒアルロン酸複合ゲルを用いるマトリックス形成と細胞行動挙動を、共焦点レーザー顕微鏡を用いて追跡し、マトリックスのリモデリングを調べた。本研究は、Sharpless-Huisgen反応のバイオマテリアルへの応用であり、基本材料(アジド化およびアセチレン化)は既にほぼ合成済みである。生理的条件(常温、水溶液)で高速反応で、且つ高いRegiospecifityと自己組織化によって、複合アクティブマトリックス・表面および組織形成できるのは予備的実験で確証しつつある。
骨髄腫由来の異常タンパク質の高感度,高分離能分析法の開発に関する研究

2次元ゲル電気泳動とキャピラリー電気泳動によって、骨髄腫患者血漿中の異常タンパク質を高感度に、かつ高性能に検出することが可能となった。2次元ゲル電気泳動とキャピラリー電気泳動を比較すると、2次元ゲル電気泳動では異常タンパク質の等電点と分子サイズを同時に見積もることができるため、タンパク質分子種の同定が容易であるが、定量の面では電気泳動後別に定量操作が必要である。また、ゲル電気泳動も画像処理による定量も手操作が多く、能率の点では優れているとは言い難い。これに対してキャピラリー電気泳動は、泳動中にタンパク質の定量(ピーク高さ)データが得られるうえに、全自動装置による連続分析が可能であるため、きわめて高能率であるといえる。タンパク質の同定に関しては、キャピラリ一等電点電気泳動とサイズ分離キャピラリー電気泳動を併用することにより、2次元ゲル電気泳動に近い精度で同定することも可能であると考えられる。総合的にみれば、今回条件を確立したキャピラリー電気泳動は、骨髄腫患者血清中の異常タンパク質の高感度、高性能検出法としてきわめて有効であり、スクリーニング・同定・定量を同時に行いうる分析法として今後の活用が期待できる。疾患に由来する異常免疫グロブリン分子を高性能に分析できる方法を開発することを目的として、キャピラリー等電点電気泳動によるタンパク質の分析条件を検討した。まず、キャピラリー等電点電気泳動でタンパク質をそれぞれの等電点に収束させたのち、キャピラリーの端近くに設置した紫外吸収検出器の位置まで、タンパク質を移動させる条件を新規に考案し、タンパク質を等電点分離の時の相対位置を保ったままで分離できた。その他分析条件を詳細に検討することにより、ヒト血漿タンパク質を50分程度の分析時間中に約60の紫外吸収ピークとして分離できるという、高分離能かつ高性能な分析方法を確立した。この電気泳動条件は全自動のキャピラリー電気泳動装置にそのまま設定することができ、多数の試料の連続分析も可能となった。こうして決定した条件を用いて、従来法のセルロースアセテート膜電気泳動で骨髄腫と推定された患者血清試料の分析に適用したところ、すべての試料についてIgGが正常レベルの10倍から50倍高い紫外吸収ピークはとして検出できた。また、これらのIgGは腫瘍化した細胞が産生するものであるため、狭い等電点範囲に集中していることも同時に検出できた。これらの結果は、骨髄腫由来の異常血漿タンパク質の高感度、高分離能分析法としてキャピラリー等電点電気泳動がきわめて有効であることを示すものである。タンパク質の同定に関しては、キャピラリー等電点電気泳動とサイズ分離キャピラリー電気泳動を併用することにより、2次元ゲル電気泳動に近い精度で同定することも可能であると考えられる。
新規バイオ素材による人工カプセルの構築

SV40やAAVのウイルス粒子は、それぞれ主要なカプシドタンパク質であるVP1およびVP3によって外側を被覆されている。これらをバキュロウイルス発現系を用いて昆虫細胞内で発現すると、SV40ではVP1のみでウイルス様粒子(VLP)が形成され、AAVでは核移行シグナルを付加するとVP3のみでVLPが形成されることを見出した。そのSV40のVLPを回収効率良く精製し、試験管内でペンタマーにまで解離、分散し、VLPを効率良く再構成する条件を設定した。その再構成には、カルシウムイオンとその結合部位およびヂスルフィド結合が関与することを見出し、それに関与するいくつかのドメインおよびアミノ酸残基を決定した(J.Virol.,75,61-72,2001)。また、その中にプラスミドDNAを包含するために、DNAコンパクションに関与すると示唆されているVP2やVP3の組換えタンパク質を大量に調製し、それらの機能を検討する実験系を確立した。さらに、新規機能を付加したVLPを構築するために、VP1の改変体を遺伝子工学的に作製して、それらのVLP形成能を検討した結果、VP1は極めて堅い構造をしたタンパク質であるが、粒子表面に露出されるいくつかの部位の中から新規機能を付加することが可能である部位を見出した。SV40やAAVのカプシドタンパク質はVP1、VP2、VP3の3種類があり、野性型ウイルス粒子のの主要なコンポーネントは、SA40ではVP1、AAVではVP3である。我々は、これまでにバキュロウイルス発現系を用いて、SV40のカプシドタンパク質VP1を単独発現した場合と、AAVのカプシドタンパク質の場合はVP2とVP3の両方を共発現したときに昆虫細胞内にウイルス粒子様粒子(VLP)が形成されることを明らかにしてきた。またVLPを回収率よく精製し、それを試験管内で分散させて粒子を再構築させるのに必要な諸因子を明らかにしてきた。それらカプシドタンパク質を遺伝子工学的に改変を行って、それらの再分散化や集合化に関する機能ドメインをアミノ酸レベルで解明した。また細胞染色体への組み込みなどベクターとして要求される機能を持つ組み換えプラスミドが、カプシドタンパク質から成るカプセル内に効率よく包含される諸条件を検討した。(J.Virology,1999.p7912-7915)SV40やAAVのウイルス粒子は、それぞれ主要なカプシドタンパク質であるVP1およびVP3によって外側を被覆されている。
血中ラミニンγ2鎖濃度測定による頭頚部癌の浸潤・転移能の診断-浸潤・転移能を判定する新たな腫瘍マーカーへの展開-

佐賀大学医学部附属病院耳鼻咽喉科にて入院加療した73名の頭頸部癌(扁平上皮癌)患者について、血清中のラミニンγ2鎖N末端フラグメントの濃度(LNγ2鎖濃度)を測定し、以下の結果が得られた。1.血中LNγ2鎖濃度は14.5324.2ng/mlにわたっており、正常上限は50ng/ml程度であることが推測された。2.25例(34%)では血中LNγ2鎖濃度が正常上限を超えて上昇していた。3.原発巣部位による血中LNγ2鎖の濃度差はみられなかった。4.原発巣進行度と血中LNγ2鎖濃度に相関がみられ、T4症例の濃度は有意に上昇していた。5.頸部リンパ節転移進行度と血中LNγ2鎖濃度には相関がみられなかった。6.臨床病期進行度が進行するにつれて血中LNγ2鎖濃度が上昇する傾向がみられたが、統計学的有意差はなかった。7.治療前の血中LNγ2鎖濃度が正常上限以下の症例では、治療に伴う濃度変化はほとんどみられず、治療後も正常上限以下であった。8.治療前に血中LNγ2鎖濃度が異常高値を示した症例では、根治治療による腫瘍消失に伴い治療後の濃度は正常範囲に低下した。9.末期癌状態となった3例では血中LNγ2鎖濃度が100ng/mlを越えて著明に上昇し、その後原病死した。以上より、血中LNγ2鎖濃度は主に原発巣におけるLNγ2鎖発現陽性な癌細胞の総和を反映すると考えられ、治療の奏効度や進行・再発などの臨床的経過を評価するマーカーとして有用であることが示唆された。佐賀大学医学部付属病院耳鼻咽喉科に入院した頭頸部癌患者93症例の末梢血中のラミニンγ2鎖濃度を免疫蛍光法により測定し、以下の結果が得られた。1)濃度の最小値は12.7ng/ml、最大値は323.7ng/ml、平均値は49.5ng/mlであった。2)濃度50ng/ml未満の症例が66例と71%を占めた。4)濃度50ng/ml以上であった27例のうち19例(70%)がstageIVの進行癌であった。6)濃度50ng/ml以上の高値を示した27症例のうち17例で根治治療(根治放射線化学療法および根治切除)が行われたが、このうち13例では治療後の濃度が50ng/ml未満に低下した。一方、根治治療を行わなかった10例のうち7例が100ng/ml以上の著高値を示し、7例はいずれも原病死した。以上より、現時点において以下の結論を得ており、今後も測定と検討を続けていく予定である。1)末梢血中のラミニンγ2鎖濃度の正常上限は50ng/ml程度である。2)進行癌症例を中心に、血中ラミニンγ2鎖濃度が正常上限を越えて上昇する症例がある。3)治療前の血中ラミニンγ2鎖濃度が正常上限を越えて上昇している症例では、腫瘍の消失と並行して血中ラミニンγ2鎖濃度の低下がみられる。4)頭頸部癌が進行した終末期(に近い)状態では末梢血中のラミニンγ2鎖濃度が100ng/ml以上の著高値を示す場合がある。5)末梢血中ラミニンγ2鎖濃度は頭頸部癌の悪性度や治療の奏効度を示す新たな腫瘍マーカーとして期待できる。