hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カーボンナノチューブにおける電子相関効果の理論的研究

本年度は昨年度に引き続き、カーボンナノチューブや有機導体を対象にして以下のような一次元電子系の研究を行なった。「カーボンナノチューブ」金属カーボンナノチューブでは、通常の三次元金属とは異なり、朝永-ラティンジャー液体状態と呼ばれる新奇な電子状態が実現していることが理論的に示され、実験的にもそれを支持する結果が得られている。これまでこの物質の理論的研究は、バルクの性質を議論するために周期境界条件を用いて行なわれてきたが、実際の物質は1μm程度の長さを持つため、端の効果も重要となる。この新奇な電子状態に対する端の効果に着目し、端を有するカーボンナノチューブの朝永-ラティンジャー液体理論を構築した。さらに、その理論に基づいて、電荷密度や状態密度の空間依存性を詳しく論じた。「一次元有機導体」電荷秩序は擬一次元有機導体の研究の一つのホットな話題であり、その状態の性質は詳細に研究されてきている。たいていの有機導体は充填率が1/4であるが、極最近合成された有機導体(TTM-TTP)I_3は充填率が1/2である。この物質においても電荷秩序状態が実現していることを示唆する実験報告がなされているため、充填率1/2一次元電子系の電荷秩序状態における様々な性質を有効作用理論に基づいて調べた。電荷及びスピン感受率、励起スペクトルとその重み、核磁気緩和率、ナイトシフト等を議論した。特に、電荷秩序状態が実現しサイトの種類が2種類になっても、ナイトシフトは1本であり、核磁気緩和率は1種類であることを見出した。この結果は充填率1/2系の粒子-正孔対称性によるものである。本年度はカーボンナノチューブや有機導体を対象にして以下のような一次元電子系の研究を行なった。○カーボンナノチューブ金属カーボンナノチューブでは、通常の三次元金属とは異なり、朝永-ラティンジャー液体状態と呼ばれる新奇な電子状態が実現していることが理論的に示され、実験的にもそれを支持する結果が得られている。この新奇な電子状態に着目し、朝永-ラティンジャー液体理論に基づいて、金属カーボンナノチューブの核スピン緩和時間T_1の温度T依存性について研究を行なった。通常の金属では、(T_1T)^<-1>は温度に依らず一定であるが、カーボンナノチューブでは、電子相関効果のために、巾乗則に従う温度依存性(温度の減少に伴って増加)を示すことを見出した。この巾は電子間相互作用の大きさに依存する。さらに、この研究を多層カーボンナノチューブの場合に拡張し、多層カーボンナノチューブ中に含まれる金属カーボンナノチューブの増加に伴って上記の振るまいが弱められることを示した。○一次元有機導体有機導体(TMTSF)_2X及び(TMTTF)_2Xは1/4充填一次元電子系であるが、二量体化が存在するため、有効的に1/2充填一次元電子系と見なすこともできる。この系の基底状態に関して知見を得るため、二量体化、格子内斥力U、最近接格子間斥力Vを持つ1/4充填一次元電子系の研究を行なった。この模型には1/4充填一次元電子系に特有な電荷秩序を引き起こす整合性エネルギーと1/2充填一次元電子系に現れる電荷を一様にする整合性エネルギーの二種類の整合性エネルギーが存在する。これらを取り扱うためボソン化法にくりこみ群を援用し、以下のような相図を得た。この系の基底状態は絶縁体であるが、Vを増加させていくと、電荷、一様な状態から、電荷が一サイトおきに多い、少ないの分布を示す電荷秩序状態へ移り変わる。その二つの相の境界では電荷ギャップが消失する。さらに、この系での整合-不整合転移について研究を行なった。
安全な鶏肉供給を目指した薬剤を使用しない新規原虫感染制御法の開発

鶏に寄生するEimeria原虫は、下痢を主徴とする鶏コクシジウム症を引き起こす。感染鶏は重症例では致死する等、本原虫による養鶏産業における被害は大きい。我々は、E.tenella原虫について、外界発育期と盲腸粘膜内での発育期において、網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、E.tenella新規遺伝子と考えられる多くの遺伝子配列情報を得ることができた。また最も病原性が高い第2代無性生殖期でのマイクロアレイ解析では、増殖および分化それぞれに関与すると考えられる遺伝子群を選定することができた。これらの結果は、ワクチン抗原等、新規ターゲット遺伝子となる可能性があり、新規防除法の開発に繋がる。鶏に寄生する原虫類の中でも、Eimeriaは養鶏産業における経済的損失が大きい。感染鶏は下痢、血便等により肥育効果が低下し、重篤例では死亡する。現在、防除法として抗コクシジム剤による予防的飼料添加が行われているが、鶏肉への薬剤残留問題から厳しい使用制限がある。食品衛生の観点から、人体に影響のない、より安全で効果的な防除法の開発が強く望まれている。本研究では、新規薬剤・ワクチンターゲットとなる原虫特異分子を同定するため、Eimeriia原虫の生態にアプローチし、病態発現に関わる分化・増殖機構の解明を目指した。まず、網羅的にEimeria原虫発現遺伝子情報を得るため、トランスクリプトーム解析を行った。外界発育ステージから高純度のmRNAを精製し、cDNAを作製、超高速シークエンサーにより塩基配列を決定した。その結果、25,000を超えるcontig配列が得られ、既知のEimeria遺伝子と相同性の高かったものは3割程度であった。NCBI等での登録遺伝子数が少ないこから、今回の結果はE. tenella新規遺伝子を多く含んでいる可能性が示唆された。さらに別種Apicomplexaの登録配列でBlast相同性検索を行い、Eimeria新規遺伝子のannotation付けを行った。また、鶏腸管内における原虫発育環の同定を詳細に行い、最も病原性の高いステージの虫体を精製した。in vitroで培養したところ、ミトコンドリアを有しないクプスポリジウム原虫とは異なり長期にわたり生存することが分かった。組織内発育中の虫体から高純度のmRNAを単離・精製にたことから、今後、本ステージに着目したトランスクリプトーム解析を行い、発現遺伝子を比較、解析する予定である。感染鶏は重症例では血便を呈し死亡する等、本原虫による養鶏産業における被害は大きい。現行の抗コクシジウム剤は、宿主への強い副作用や鶏畜産物への薬剤残留問題を抱えており、新たな薬剤開発が強く求められている。中でもE.tenellaは最も病原性が高く、盲腸組織内での第2代無性生殖期には、シゾント内部のメロゾイトが爆発的に分化・増殖し、盲腸粘膜を破壊する。本年度は、この第2代無性生殖期の分化・増殖機構を明らかにすべく、基盤情報を得るため以下の解析を実施した。具体的には、盲腸粘膜固有層内の第2代ステージ虫体をレーザーマイクロダイセクション(LMD)にて単離し、mRNAを精製した。そして、RT-PCRにより原虫特異遺伝子の増幅に成功した。また、この第2代メロゾイトについて、昨年度実施したトランスクリプトーム解析データから部分塩基配列情報を得て、ステージ間で共通に発現していると推測されるいくつかのターゲット分子のクローニングに成功した。つまり、他種原虫で薬剤ターゲットとして報告されている2種の原虫酵素について、全長の解読に成功し、特徴的なモチーフを有することを確認した。現在、大腸菌による組換え体タンパク質を作製し、酵素活性を確認中である。また、顕微鏡下で第2代無性生殖期虫体を未成熟成熟期の4段階に分け、それぞれをLMDにより分離、回収した。そして、NCBI等に登録されているE.tenellaの遺伝子情報からE.tenella特異マイクロアレイを構築し、発育段階におけるup-regulate遺伝子を同定した。その結果、細胞骨格、細胞分裂関連遺伝子の他に、いくつか原虫特異的と考えられる遺伝子が強発現していることが分かった。現在、リアルタイムPCRによるup-regulateの確認を行っている。これらの第2代シゾント関連遺伝子は、病態発現因子と考えられ、防除に向けた新規ターゲット分子となる可能性が考えられた。鶏Eimeria原虫は、感染鶏に下痢・血便等を引き起こすため、鶏生産現場において極めて重要な寄生虫である。現在使用されている抗コクシジウム剤は、鶏畜産物への薬剤残留問題等を抱えており、新たな防除法の開発が強く求められている。

最も病原性の高いE. tenellaは、盲腸組織内での第2代無性生殖期において、シゾントが爆発的に大きくなり、分化・増殖する結果、盲腸粘膜を著しく破壊し、致死させる。よって、腸管組織内での発育は、鶏の病態発現に大きく関与する。本研究課題では、この第2代無性生殖期の分化・増殖機構を明らかにすべく、基盤情報を得るため以下の解析を行った。盲腸粘膜固有層内の第2第無性生殖期虫体を4段階に分け、シゾントのみをレーザーマイクロダイセクションにて単離し、それぞれのmRNAを得た。そして、NCBI等に登録されているE. tenellaの遺伝子情報からE. tenella特異マイクロアレイを構築し、発育段階において発現上昇する遺伝子群を同定した。その結果、細胞骨格、細胞分裂関連遺伝子等の他、いくつかのEimeria原虫特異的な遺伝子が強発現していることが分かった。また、筆者らが保有するトランスクリプトーム解析データから部分塩基配列情報を得て、in silico解析によりシゾントの発育に関与すると推測されるいくつかの遺伝子を選定した。そして、これら遺伝子について全長を解読し、クローニングを行い、組み換え体タンパク質を作出し、マーカーとなる抗体を得ることができた。タンパク質レベルでの解析の結果、これらの分子は盲腸組織内でのシゾントの発育中に最も発現が強くなり、シゾントの成熟に伴い消失することが確認された。これら同定された遺伝子は、シゾントの分化・増殖に必須の遺伝子である可能性があり、防除に向けた新規ターゲット分子となると考えられた。レーザーマイクロダイセクションを導入したことで、最も病原性の高いステージ虫体を盲腸組織内から単離する方法を確立できた。これにより、これまで解析が行えなかったステージのトランスクリプトーム解析および発現解析が可能となったことが大きな要因である。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は、これまでの2年間の成果により同定できたターゲット分子について、より詳細な機能解析を行っていく。つまり、遺伝子組み換え体については、in vitroでの酵素活性測定等、characterizationを進めていく。E.tenella原虫については、他種原虫と比して遺伝子機能解析の方法が未確立であるが、in vitroでRNAi等を試み、表現型を観察し、機能解析を進める。
骨基質タンパク質オステオカルシンによる脂肪細胞の細胞死誘導機序の解明

平成30年度は高濃度GluOCにより、脂肪細胞にネクロトーシスが誘導されるメカニズムを分子レベルで解明した。高濃度GluOCは脂肪細胞に発現したGluOC受容体であるGPRC6Aに結合し、それに伴い細胞内cAMP濃度の上昇とPKAの活性化を引き起こす。このとき、高濃度GluOC刺激では低濃度の場合とは異なり、核内のPKA触媒サブユニットの量が優位に増加し、核内の脂肪細胞特異的キナーゼであるSIK2がリン酸化され、不活化する。このSIK2はそのターゲット分子のヒストンアセチルトランスフェラーゼであるp300を不活化することが知られているため、高濃度GluOCによるSIK2の不活化によりp300が活性化し、転写因子FoxO1の発現が誘導される。このFoxO1はデス因子であるFasLの発現を誘導し、細胞膜上のFasLの局在を亢進させる。ここからがユニークな点であるが、この脂肪細胞膜上に発現したFasLはそれに隣接する脂肪細胞膜上のFas受容体に結合し、この隣接した脂肪細胞に細胞死すなわちネクロトーシスを誘導することを明らかにした。また、この分子メカニズムから我々が以前確認していた高濃度GluOCが3割程度の脂肪細胞にしか細胞死を誘導しない現象の謎が解明された。残りの7割程度の脂肪細胞はGluOCにより糖脂質代謝活性化ホルモンであるアディポネクチンの発現亢進および脂肪分解酵素であるATGLの発現亢進やペリリピンの活性化などにより代謝的に有利な性質をもつことが明らかとなった。以上に示すように平成30年度は高濃度GluOCにより脂肪細胞にネクロトーシスが誘導されるまでのシグナル伝達経路を解明した。このことは現象そのものの発見にも大きな意義があるが、今後の臨床への応用も含めた研究の発展を考慮すると、GluOCの濃度によるその効果の違いを明らかにした点も独自性の高い成果であると考える。平成30年度は高濃度GluOCにより脂肪細胞にネクロトーシスが誘導される分子メカニズムを細胞レベルで明らかにすることを目標とした。研究実績の概要にも記載したように、高濃度GluOCにより脂肪細胞にFoxO1の発現量が亢進し、それに伴いFasLの細胞膜上の発現が亢進し、隣接した脂肪細胞のFas受容体シグナルの活性化により、隣接した脂肪細胞にネクロトーシスが誘導されるという細胞内および細胞間シグナル伝達経路を明らかにすることができた。以上のことから、当研究はおおむね順調に進展している。平成31年度はマウス個体を用いて高濃度GluOCの性腺周囲脂肪組織への影響を解析する。高濃度GluOCを継続投与したマウスの性腺周囲脂肪組織を回収し、重量測定、形態学的観察(脂肪細胞の大きさ、脂肪滴の数や大きさ)および生化学的検討(RT-PCR法、ウェスタンブロット法および共焦点レーザー顕微鏡等による関連分子の発現・局在変化の観察)を行う。

平成31年度はマウス個体を用いて高濃度GluOCの性腺周囲脂肪組織への影響を解析する。高濃度GluOCを継続投与したマウスの性腺周囲脂肪組織を回収し、重量測定、形態学的観察(脂肪細胞の大きさ、脂肪滴の数や大きさ)および生化学的検討(RT-PCR法、ウェスタンブロット法および共焦点レーザー顕微鏡等による関連分子の発現・局在変化の観察)を行う。当初予定していた物品の購入が必要なくなったことおよび学会出張を見送ったことなどにより当該助成金が生じた。当該助成金は次年度の物品費および学会出張費として計上する。
新規含窒素三環系骨格を有する免疫抑制薬FR901483の全合成研究

FR901483はCladobotryum属菌代謝物から単離され,in vivoにおいて免疫抑制作用を示すユニークな構造のアザトリシクロ化合物である.平成9年度に到達した四連続不斉中心を有するアミノアルコール誘導体の環状ウレタン部分の加水分解は通常の反応条件では長時間を要し(2週間以上)本合成計画遂行上の障害となることが判明した.そこで加水分解条件につき詳細に検討した結果,封管中ジオキサンを溶媒とし水酸化リチウムを用いることにより大幅に反応時間が短縮できることが判明し(3日間)問題点を解決した.次いで酸性条件下でのアセタール開裂,脱水による環化により,FR901483合成に必要な酸素官能基及び立体配置を持つ三環性N,O-アセタール構造が構築された.本N,O-アセタールのアルキル化は平成9年度に確立したアンチブレッドイミニウムイオンを経由するモルファン骨格橋頭位のアルキル化法を適用することにより効率よく進行し,標的化合物が備えている全ての炭素骨格及び正しい立体配置が導入されたモルファン誘導体が合成された.以上本課題研究において当該年度内でのFR901483全合成には到らなかったが新規モルファン橋頭位のアルキル化法を確立し,本法を経由する三環系基本骨格合成をモデル実験において実証した.さらに本法を基軸としたFR901483全合成研究の展開において,標的化合物が備えている炭素骨格及び5不斉中心が正しく導入された鍵化合物までの合成法を確立した.FR901483はごく最近Cladobotryum属菌代謝物から単離され、in vivoにおいて免疫抑制作用を示し、現在まで知られていなかったユニークなアザトリシクロリングシステムを基本骨格とする化合物である。申請者は本化合物を2年間でキラル全合成する事を目指し、平成9年度において標的化合物の特異なリングシステム、すなわち5-azatricyclo[6.3.1.0^<1,5>]dodecaneの構築法を確立するとともにキラル全合成研究に着手する実施計画に基づき研究を実施し、以下の結果を得た。初めに2-azabicyclo[3.3.1]nonane (morphan)を含む三環系N,O-アセタールを合成し、これをEt_2AlClによるN,O-アセタールの開裂反応に付すと、アンチブレッドイミニウムイオンが生成し、引き続き各種求核試薬を作用させることによりmorphan骨格1位へのアルキル基導入が達せられた。本法により得られた1-alkylmorphan誘導体を分子内アミノ化反応を経る三環系化合物合成に適用し、FR901483の基本骨格である5-azatricyclo[6.3.1.0^<1,5>]dodecaneの合成法が確立された。以上行ったモデル実験により本全合成計画における基本戦略(morphan骨格構築→三環系骨格構築)の妥当性が確認されたので、標的化合物のキラル全合成に着手し、実施計画に従い、キラルエノンの合成、立体選択的共役付加を経て、標的分子合成の重要中間体となる4連続不斉中心を有するアミノアルコール体の合成を完了した。目下平成10度中のキラル全合成を目指している。FR901483はCladobotryum属菌代謝物から単離され,in vivoにおいて免疫抑制作用を示すユニークな構造のアザトリシクロ化合物である.平成9年度に到達した四連続不斉中心を有するアミノアルコール誘導体の環状ウレタン部分の加水分解は通常の反応条件では長時間を要し(2週間以上)本合成計画遂行上の障害となることが判明した.そこで加水分解条件につき詳細に検討した結果,封管中ジオキサンを溶媒とし水酸化リチウムを用いることにより大幅に反応時間が短縮できることが判明し(3日間)問題点を解決した.次いで酸性条件下でのアセタール開裂,脱水による環化により,FR901483合成に必要な酸素官能基及び立体配置を持つ三環性N,O-アセタール構造が構築された.本N,O-アセタールのアルキル化は平成9年度に確立したアンチブレッドイミニウムイオンを経由するモルファン骨格橋頭位のアルキル化法を適用することにより効率よく進行し,標的化合物が備えている全ての炭素骨格及び正しい立体配置が導入されたモルファン誘導体が合成された.以上本課題研究において当該年度内でのFR901483全合成には到らなかったが新規モルファン橋頭位のアルキル化法を確立し,本法を経由する三環系基本骨格合成をモデル実験において実証した.さらに本法を基軸としたFR901483全合成研究の展開において,標的化合物が備えている炭素骨格及び5不斉中心が正しく導入された鍵化合物までの合成法を確立した.
ヒトはなぜあがるか？－社交不安障害における対人認知処理の脳機能・形態研究－

対人関係や社交場面における強い不安や緊張を主な症状とする社交不安症患者に対し、社会脅威に応じた対人認知回路の異常を特定することで、社交不安症の神経基盤を解明し、認知行動療法の治療計画の設計に役立てることを目的とした。4種の顔表情画像(中立、怒り、恐れ、微笑み)を提示した時の扁桃体活動をfunctional MRI(fMRI)により評価した。その結果、健常対照者では、「怒り」の表情に対してのみ強い活動が認められるのに対して、社交不安症の方では、すべての表情に対して強い活動が認められたことから、中立という曖昧な表情に対してバイアスのかかった解釈を行っていることを反映している可能性が示唆された。社交不安障害(SAD; Social Anxiety Disorder)は、対人関係や社交場面における強い不安・緊張を主な症状とし、さらには社会的状況を回避することで、日常生活に多大な支障をきたす精神疾患である。選択的セロトニン再取込阻害薬(SSRI; Selective Serotonin Reuptake Inhibitor)を用いた薬物療法に対し、顕著な改善を示さない患者に対しては、不安と結びつく認知解釈を、機能的または適切な解釈に修正することにより症状の改善を図る認知行動療法(CBT; Cognitive Behavioral Therapy; CBT)が行われる。この際、治療者は患者の社会脅威に合わせた曝露や認知再構成のための治療計画を設計する必要がある。これまでに社交不安障害における情動処理に関する神経基盤の解明するため、顔課題提示に対する扁桃体や前帯状回などの辺縁系の活動を、functional MRIやPETによる脳機能イメージングにより評価する研究が広く行われている。しかしながら、先行研究では、個人の社会脅威を考慮した脳神経回路研究はあまり行われていない。そこで、本研究では社交不安障害患者における、対人認知回路を誘発する課題(表情、注視、スピーチ課題)に対する脳活動応答と症状ディメンジョンとの関連性を、機能的MRI(functional MRI)と脳形態計測(voxel based morphometry: VBM)等のMRI画像を解析することで、患者個人の社会脅威に応じた対人認知回路の機能的・形態的な差異から、社交不安障害の脳神経基盤を検討し、認知行動療法などの精神療法を行う場合の治療計画の設計に役立てる。社交不安症(Social Anxiety Disorder:SAD)は、対人関係や社交場面における強い不安や緊張を主な症状とし、さらには社交的状況を回避することで、日常生活に多大な支障をきたす精神疾患である。選択的セロトニン再取込阻害薬(Selective Serotonin Reuptake Inhibitor:SSRI)による薬物治療に顕著な改善を示さない患者に対しては、不安を惹起させる社会的脅威に対する認知解釈を、機能的あるいは適切な解釈に修正することにより症状の改善を図る認知行動療法(Cognitive Behavioral Therapy:CBT)が行われる。その際、治療者は個々の患者の社会的脅威に合わせた曝露や認知再構成のための治療計画を設計する必要がある。これまでに社交不安症における情動処理に関する神経基盤を解明するため、顔画像などを提示した時の扁桃体や前帯状皮質などの辺縁系の活動を、機能的MRI(functional MRI:fMRI)やPETによる脳機能イメージングにより評価する研究が広く行われている。しかしながら、先行研究では各患者の社会的脅威を考慮した脳神経回路研究はあまり行われていない。そこで、本研究では社交不安症患者における、対人認知回路を誘発する課題(表情、注視およびスピーチ課題)に対する脳活動応答と症状ディメンジョンとの関連性を、fMRIや拡散テンソル画像(diffusion tensor imaging:DTI)等のMRI画像を解析することで、患者個人の社会的脅威に応じた対人認知回路の機能的・形態的な差異から、社交不安症の脳神経基盤を検討し、認知行動療法などの精神療法を行う場合の治療計画の設計に役立てる。そこで、本研究では社交不安症患者における、対人認知回路を誘発する課題(表情、注視およびスピーチ課題)に対する脳活動応答と症状ディメンジョンとの関連性を、fMRIや拡散テンソル画像等のMRI画像を解析することで、患者個人の社会的脅威に応じた対人認知回路の機能的・形態的な差異から、社交不安症の脳神経基盤を検討し、認知行動療法などの精神療法を行う場合の治療計画の設計に役立てる。fMRIデータ解析において、同一被験者のデータが治療前後で対をなすことを考慮する解析と表情別の解析を追加したため。社交不安症は、対人関係や社交場面における強い不安や緊張を主な症状とし、さらには社交的状況を回避することで、日常生活に多大な支障をきたす精神疾患である。

選択的セロトニン再取込阻害薬(SSRI)による薬物治療に顕著な改善を示さない患者に対して実施される認知行動療法(CBT)では、治療者は個々の患者の社会的脅威に合わせた曝露や認知再構成のための治療計画を設計する必要がある。そこで、社交不安症における情動処理に関する神経基盤を解明するため、顔表情画像を提示した時の扁桃体活動を機能的MRI(fMRI)により評価した。本年度までに、健常対照者19例、SSRI抵抗性社交不安症患者34例に対して、放射線医学総合研究所の3T高磁場MRIを用いてMRI検査を実施した。fMRI課題としては、顔表情課題は、日本人の顔表情データベース(ATR DB99)に収録されている8人の男女からそれぞれ4種の表情(中立、怒り、恐れ、微笑み)に画像処理を施し、髪を除く顔面のみを楕円形に切り抜き、グレースケールに変換した画像を提示した。被検者には各顔画像に用いた人物の性別を判定させた。対照としては、顔画像から作成したモザイク画像を作成し、中央の矢印の左右を判定させた。扁桃体活動をSPM8により解析した結果、健常対照者では、「怒り」に対してのみ強い活動が認められるのに対して、社交不安症の方では、中立の表情を含むすべての顔に対して扁桃体の強い活動が認められた(p < 0.05,多重比較補正あり)。扁桃体は情動を反映する脳部位であることから、社交不安症患者では、怒りや恐れだけではなく、微笑み、中立という曖昧な表情に対してバイアスのかかった解釈を行っていることを反映している可能性が示唆された。これらの結果はCBTを行う場合の治療計画の設計に役立つことが期待される。対人関係や社交場面における強い不安や緊張を主な症状とする社交不安症患者に対し、社会脅威に応じた対人認知回路の異常を特定することで、社交不安症の神経基盤を解明し、認知行動療法の治療計画の設計に役立てることを目的とした。4種の顔表情画像(中立、怒り、恐れ、微笑み)を提示した時の扁桃体活動をfunctional MRI(fMRI)により評価した。その結果、健常対照者では、「怒り」の表情に対してのみ強い活動が認められるのに対して、社交不安症の方では、すべての表情に対して強い活動が認められたことから、中立という曖昧な表情に対してバイアスのかかった解釈を行っていることを反映している可能性が示唆された。社交不安症患者および健常対照者のリクルートとMRI検査が順調に行われた。また、各種神経心理学的検査および不安水準評価試験の成績とMRI画像との関連性を解析した。MRIデータ最終解析、学会発表、論文執筆と投稿を経て、論文発表を行う精神神経科学平成25年度までに得られた各種MRI画像と各種神経心理学的検査、不安水準評価試験の成績との関連性を解析する。
歯髄組織のレクチン結合様式に関する細胞組織化学的研究

I.ヒトの歯髄組織におけるレクチン反応性の検討結果。1)ヒトの臨床的に健全な20歯から得た歯髄にConA、WGA、PNA、RCA-1、VEA-1、DBA、SBA、MPA、LFA、HPAおよびGS-1の11種のレクチン染色をABC法で行い、とくに象牙芽細胞と歯髄固有細胞についてレクチン反応性を検討した。2)象牙芽細胞ではConA、WGA、RCA-1、MPAとLFAが陽性を示し、他のレクチンは陰性または偽陽性所見であった。象牙芽細胞の陽性レクチンの局在は細胞質、とくにGolgi aparatusからapical sideへdiffuseに認められた。またPNAはSialidase処理後、陽性を示した。3)歯髄固有細胞はConA、MPA、LFA、RCA-1とSBAであった。象牙芽細胞で強陽性であったWGAは歯髄固有細胞では偽陽性を示した。なお、MPAも染色性は象牙芽細胞に比べ低下していた。歯髄固有細胞でのレクチン局在性は主に細胞突起であった。II.ラットの歯髄におけるレクチン反応性。1)ラット切歯の歯髄のSBA、PNA、DBA、LPA、LPF、MPA、VEA-1とGSI-B_4の8種のレクチン反応性を検討した。2)染色性を認めたレクチンはSBA、PNA、LFA、MPAおよびGS1-B_4であった。3)neuraminidaseで前処理したものでは、SBAとPNAで染色性に違いがみられた。すなわち、odontoblastはSBAが強い反応を示し、歯髄固有細胞部では前処理ではPNAとSBAがdiffuseに染色され、未処理ではLFAがdiffuseに染色された。III.ラットの切歯歯髄移植による移植歯髄の石灰変性のレクチン反応性。1)ラット切歯歯髄を同系ラットの皮下(頭部)に移植(最長7日間)し、移植歯髄組織片に石灰変性を惹起せしめた。2)この移植片とレクチン反応性との関連性を検討した。用いたレクチンはConA、WGA、PNA、RCA-1、UEA-1、DBAとSBAの7種である。3)石灰変性部の周辺、とくに石灰化前線ではWGAが強陽性を示し、N-acetyl-D-glucosaminないしシアル酸が密に局在している所見を得た。他のレクチンは陰性または弱陽性であった。ヒトの臨床的な健全歯10歯から得た歯髄組織を用い、パラフィン切片を作成し、ConA、WGA、PNA、RCA-1、UEA-1、DBA、SBA、MSA、LFA、HPA、およびGSー1の11種のレクチン染色をABC法で行い、とくに象牙芽細胞と歯髄固有細胞におけるレクチン反応性を検討した。なおPNA染色では一部の試料についてsialidase処理を行ったものについても検討した。以下の結果を得た。

まず、象牙芽細胞ではレクチン結合性で明らかな陽性を示したものはConA、WGA、RCA-1、MPAおよびLFAで、その他のレクチンとは全く結合を示さないが、極めて弱い結合性であった。象牙芽細胞での染色状態は細胞内、とくに核上部から突起側にかけてび慢性にみられた。また象牙芽細胞の突起ではすべてのレクチンで結合性は明らかでなかった。なおPNAでは陰性であったが、sialidase処理したものでは陽性を示した。一方、歯髄固有細胞ではConA、MPA、LFA、RCA-1とSBAが明らかな陽性を呈し、とくにLFAでは強い反応を示した。象牙芽細胞で強陽性のWGAは歯髄細胞では染色性は明らかでなく、MPAも染色性は低かった。歯髄細胞のレクチン局在性は主として細胞突起でみられた。以上の結果からレクチンの結合性および局在性は主として細胞突起でみられた。以上の結果からレクチンの結合性および局在性は象牙芽細胞と歯髄細胞とでは明らかに異なり、象牙芽細胞ではD-mannose、N-acetyl-D-glucosamine、D-galactoseおよびN-acetyl-D-galactosamineが多く局在することが示唆されたが、歯髄細胞では主としてSialic acidの存在が示唆された。このことから象牙芽細胞は象牙質形成機能との関連からも上記の糖を中心とした糖タンパク、糖脂質の複合体としての糖代謝活性の動態が注目される。今後、さらにこの観点から実験的に引続き検討し明らかにしたい。なお、cell-free zoneとcell-rich zoneにおけるレクチン結合性も検討したが、一般にcell-free-zoneではレクチン染色はほとんどみられず、逆にcell-rich zoneでは陽性を示した。前年度検討のヒトの歯髄(健全)についてのレクチン結合様式の追試検討を行った結果、ほヾ同様の成績を示し、ConA,WGA,RCA-1およびMPAで明らかな陽性を示した。またPNAについてはSialidase処理を行ったもののみ陽性を示したが、これは処理前はmaskingされ確認できなかったGa-lactose-N-acetyl-D-galactosamineが処理によりSia部で断たれ確認できるようになったと考えられる。今年度、新たに検討したラット切歯歯髄と根端相当部歯胚構造におけるレクチン結合様式について現在まで得られた知見は次のとおりである。用いたレクチンはSBA,PNA,DBA,LPA,MPA,LFA,GS1-B_4およびUEA-1である。全般に染色性のみられたものはSBA,PNA,LFA,MPAおよびGS1-B_4であった。なおneuraminidase前処理によりSBAとPNAは染色性に違いがみられた。dentinal tubulesはLEAに陽性で、odontoblastはneuraminidase前処理でSBAに陽性を示したodontollast'layerのcapillariesは酵素未処理ではMPA,GS-1B_4とLFAが陽性で、処理したものではDNAとSBAが染色性を示した。固有歯髄組織では未処理切片ではLFAがdiffusen、処理切片ではPNAとSBAがdiffuseに染色性を示した。なお陽性部は細胞突起と基質線維が中心であった。またラット切歯歯髄の頭部皮下移植実験により歯髄の変性、とくに石灰変性とレクチン結合様式について検討した結果、次の知見を得た。用いたレクチンはConA,WGA,PNA,RCA-1,UFA-1,DBAおよびSBAである。石灰化物の周囲、石灰化前線で強陽性を示したのはWGAのみで、ConAとRCA-1が弱陽性を示した。その他のレクチンは陰性所見であった。
自己由来の免疫調節因子を起点とした腫瘍誘発性炎症の分子機序解明と治療への応用

膵臓癌に代表される難治・進行性固形癌患者の多くに見られる慢性炎症は、癌のさらなる増殖や転移、最終的には癌性悪液質のような全身状態の悪化をもたらす。しかしながら、炎症の責任分子をはじめその分子機序は未だ不明な点が多く、進行癌患者に対する炎症制御を目的とした治療法は確立していない。そこで本研究では、炎症の起点として、病態進展の過程でネクローシスを起こした癌細胞から放出される自己由来の免疫調節因子(damage associated mol ecular patterns;DAMPs )に着目し、難治・進行性癌や癌性悪液質の治療標的となりうる新規DAMPの同定並びに機能解析を目標とする。
疾患特異的人工多能性幹細胞を用いた骨系統疾患へのCNP有効性評価システムの構築

本研究では、まず基盤となるヒトiPS細胞から軟骨細胞への分化誘導法について確立し、論文発表を行った。また我々は軟骨無形成症を初めとする低身長症に対してCNPの臨床応用を目指しているが、CNPをこの分化誘導系に添加すると、ヒトiPS細胞から軟骨細胞への分化が促進される傾向を示すことも確認した。さらに軟骨無形成症患者の皮膚組織からiPS細胞を樹立することにも成功し、現在CNPの効果について検討中である。骨系統疾患は骨・軟骨組織の成長障害により骨格異常を来たす先天性疾患の総称である。そのほとんどが単一遺伝子病と考えられているが、依然として病因や病態が不明なものも多い。骨系統疾患の中で最も頻度の高いものが軟骨無形成症(achondroplasia)であり、線維芽細胞増殖因子受容体III型(FGFR3)の恒常活性型遺伝子異常により内軟骨性骨化が障害され、四肢短縮型の小人症となる。申請者らのグループは、ナトリウム利尿ペプチドファミリーのメンバーであるC型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)が内軟骨性骨化による骨の長軸方向への伸長を強く促進することを明らかにしてきた。さらに、軟骨無形成症のモデルマウスにCNPを投与することにより体長が野生型マウスとほぼ同等まで改善することも報告している。これらの研究成果より、申請者らは軟骨無形成症をはじめとする低身長を来す骨系統疾患患者へのCNPの臨床応用を計画している。本研究では、臨床応用に先立って、軟骨無形成症をはじめとする骨系統疾患患者よりiPS細胞を樹立し、CNPの有効性について評価する系を確立することを目的としている。平成22年度は、まず健常人由来iPS細胞を用いてin vitroにおける軟骨細胞への分化誘導系を確立させるため検討を行ってきた。他系統への分化誘導系でも知られているように、iPS細胞においてはクローン間、継代数、細胞のコンディションによっても分化能に差があることが知られている。また軟骨細胞への分化系においては長期間の3次元培養を必要とするため、細胞のviabilityが低下しやすい。検討を重ねた結果、分化誘導系は安定しつつあり、軟骨分化マーカーの発現も確認している。現在は軟骨細胞としての成熟度についてさらに検討を行っている。平成23年度はこの系を用いてiPS細胞から誘導した軟骨細胞におけるCNPの作用について検討していく予定である。我々はC型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)及びその特異的受容体guanylyl cyclase-B (GC-B)が軟骨に存在し、内軟骨性骨化による骨の伸長を強く促進することを明らかにしてきた。一方、線維芽細胞増殖因子受容体III型(FGFR3)の恒常活性型遺伝子異常が原因である軟骨無形成症では、内軟骨性骨化が障害され、四肢短縮型の小人症となる。我々はこの軟骨無形成症のモデルマウスにCNPを投与することにより、体長が野生型マウスとほぼ同等まで改善することを報告してきた。これらのマウスの研究結果より、CNPは軟骨無形成症による低身長の新たな治療薬になる可能性があるが、患者由来の細胞でその効果を確認することが出来れば、臨床応用に向けてさらに大きな前進となる。そこで本研究では、軟骨無形成症患者由来iPS細胞を樹立し、iPS細胞から誘導した軟骨細胞におけるCNPの有効性についてin vitroでの評価系を確立することを目的としている。ヒトES細胞を用いた軟骨細胞への分化誘導法の報告は多数存在するが、方法は様々で、分化度についても報告によって一定していないのが現状である。ヒトiPS細胞に至ってはin vitroにおける軟骨細胞への分化誘導法に関する報告はほとんどない。このため、まず健常者由来の未分化iPS細胞から軟骨細胞へのinvitroでの安定した誘導系を確立する必要があった。検討を重ねた結果、iPS細胞から軟骨細胞への安定した誘導系を確立することに成功した。この研究成果は現在Stem Cells and Development誌に投稿中である(on revision)。この成果は本研究の遂行に必須であるだけでなく、今後のiPS細胞を用いた軟骨再生医療の基盤となり得るものである。さらに、この分化誘導系を用いて健常者由来iPS細胞にCNPを添加すると軟骨細胞への分化が促進される傾向があることも確認し、現在そのメカニズムについて検討を進めている。また、計画に従い、軟骨無形成症患者からのiPS細胞樹立も行った。疾患特異的iPS細胞が我々の分化誘導系においてどのような表現型を示すのか現在検討中である。線維芽細胞増殖因子受容体III型(FGFR3)の恒常活性型遺伝子異常が原因である軟骨無形成症では、内軟骨性骨化が障害され、四肢短縮型の小人症となる。我々は軟骨無形成症のモデルマウスにおいて、C型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)が低身長改善に有効であることを報告してきた。ヒトの軟骨無形成症における低身長に対しても、CNPは新たな治療薬となる可能性があり、患者由来の細胞でその効果を確認することが出来れば、臨床応用に向けてさらに大きな前進となる。

そこで本研究では、軟骨無形成症患者由来iPS細胞を樹立し、CNPの有効性についてin vitroで評価する系の確立を目的としてきた。これまでの検討により、本研究の最も基盤となるヒトiPS細胞から軟骨細胞へのin vitroにおける分化誘導法について確立し、論文発表することが出来た(Stem Cells Dev. 2013Jan 1;22(1):102-13.)。また、我々が低身長に対する治療薬として臨床応用を目指しているCNPをこの分化誘導系に添加すると、ヒトiPS細胞から軟骨細胞への分化が促進される傾向を示すことも確認出来た。さらに、軟骨無形成症患者の皮膚組織からiPS細胞を樹立することにも成功した。本年度は、CNPの低身長改善効果のメカニズムについてさらに検討するため、健常者由来iPS細胞の軟骨細胞分化に及ぼすCNPの作用についても解析を進めており、また軟骨無形成症患者由来iPS細胞におけるCNPの作用を適切に評価するためのバイオマーカーについても検討中である。本研究において軟骨無形成症患者からiPS細胞を樹立したことにより、初めて患者細胞を用いて、CNPの効果を検討することが可能になった。この評価系を確立することが出来れば、今後低身長をきたす他の骨系統疾患や他の薬剤にもこの系の応用が可能となり、非常に意義は大きい。iPS細胞から軟骨細胞への分化誘導系を確立し、本研究を遂行する上で最も基礎となる部分が達成出来ている。また医療機関との協力関係を構築し、患者検体を得るルートも確立し、実際に軟骨無形成症患者からのiPS細胞の樹立も行った。以上より概ね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。樹立した軟骨無形成症患者由来iPS細胞を用いて、我々の軟骨細胞への分化誘導系でどのような表現型を示すのかを健常者由来iPS細胞と比較検討する。患者由来iPS細胞の表現型が確認できれば、この誘導系にCNPを添加することによりどのような変化が見られるのか検討する。具体的には組織学的解析や軟骨分化マーカーの発現、軟骨基質の測定などを行う予定である。
NOを介さない内皮依存性弛緩反応による新しい心血管病治療戦略の開発

本研究の目的は,申請者らのこれまでの研究成果に基づき、内皮依存性弛緩反応における血管径に応じた一酸化窒素(NO)と内皮由来過分極因子(EDHF)の生理的バランスの意義を明らかにし,特に抵抗血管・微小循環におけるNOを介さない機序での血管恒常性の維持機構を解明することにより,血管内皮機能と密接な関係にある心血管病の新たな治療戦略を開発することである。NOに依らないEDHFを介した微小循環における血管弛緩反応の重要性に着目している点に独創性がある。前年度に引き続き,この目的を達成するために,「研究1.血管径に応じたNOとEDHFの生理的バランスの意義の解明」および「研究2.抵抗血管における血管弛緩反応の制御と臓器循環の調整機構の検討」に関して研究を継続した。研究2に関しては,マウス冠循環におけるEDHFの重要性を明らかにした。さらに,申請者は平成30年1月から平成31年3月まで米国メイヨークリニックへ留学し,本研究に関連した国際共同研究として,ヒトの冠動脈内皮機能と冠動脈硬化症との関係性を明らかにした。本年度の研究実績に関しては,研究発表欄に記載の通り,本研究で得られた知見を上述の原著論文ならびに複数の国際学会で発表した。本研究の目的は、申請者らのこれまでの研究成果に基づき、内皮依存性弛緩反応における血管径に応じた一酸化窒素(NO)と内皮由来過分極因子(EDHF)の生理的バランスの意義を明らかにし、特に抵抗血管・微小循環におけるNOを介さない機序での血管恒常性の維持機構を解明することにより、血管内皮機能と密接な関係にある心血管病、特に本態性高血圧症、心不全、肺高血圧症の新たな治療戦略を開発することである。NOに依らないEDHFを介した微小循環における血管弛緩反応の重要性に着目している点に独創性があり、この目的を達成するため、「研究1.血管径に応じたNOとEDHFの生理的バランスの意義の解明」および「研究2.抵抗血管における血管弛緩反応の制御と臓器循環の調整機構の検討」を解明することを目指して研究に着手している。研究1に関しては、内皮特異的caveolin-1 (Cav-1)欠損マウスにおいて、予想通り内皮依存性弛緩反応におけるNOとEDHFの生理的バランスが崩れていることが確認された。特に、微小循環におけるEDHF/H2O2反応が減弱した一方、ニトロ化ストレスが亢進しており、両者の生理的バランスの重要性が示され、現在論文投稿中である。研究2に関しては、マウス肺循環におけるEDHFの重要性を明らかにするため、摘出肺動脈および摘出灌流肺モデルを用いた血管内皮機能の実験系確立を目指している。本年度の研究実績に関しては、研究発表欄に記載の通り、本研究で得られた知見を2編の総説論文ならびに5つの国際学会で発表した。以下に詳述するように概ね当初の計画通りに研究を進めることができている。<研究1.血管径に応じたNOとEDHFの生理的バランスの意義の解明>NOとEDHF/H2O2の産生および調節の重要な調節分子であるcaveolin-1 (Cav-1)を内皮特異的に欠損させたマウスの抵抗血管・微小循環レベルの血管内皮機能を検討した。抵抗血管の代表として用いた腸間膜動脈分枝ならびに冠微小循環の内皮依存性弛緩反応・過分極反応において、予想通りEDHF/H2O2反応が減弱していることが確認された。心血管系の表現型として、内皮特異的Cav-1欠損マウスは正常血圧であるにもかかわらず左室肥大が認められた。また、western blotting法によるタンパク発現解析では、腸間膜動脈および心臓組織において、一酸化窒素合成酵素の抑制的リン酸化部位であるThr495のリン酸化が低下していることが確認され、免疫組織染色では、8-nitro-cGMPの発現が亢進しており、いわゆるニトロ化ストレスが確認された。内皮特異的Cav-1欠損マウスで得られたこれらの知見をまとめ、現在論文投稿中である。H2O2を介したEDHF反応を消失したC42SPKG1alphaノックインマウスを連携研究者であるPhilip Eaton教授から供与を受けて、心血管系の表現型解析を開始し予備的検討を行っている。<研究2.抵抗血管における血管弛緩反応の制御と臓器循環の調整機構の検討>肺高血圧症の疾患モデルとして低酸素刺激モデルを採用し、摘出肺動脈ならびに摘出灌流肺でのEDHFの測定系を樹立するための条件検討を行っている。前年度に引き続き、この目的を達成するために、「研究1.血管径に応じたNOとEDHFの生理的バランスの意義の解明」および「研究2.抵抗血管における血管弛緩反応の制御と臓器循環の調整機構の検討」に関して研究を継続している。

研究1に関しては、内皮特異的caveolin-1 (Cav-1)欠損マウスにおいて、予想通り内皮依存性弛緩反応におけるNOとEDHFの生理的バランスが崩れていることが確認された。特に、微小循環におけるEDHF/H2O2反応が減弱した一方、ニトロ化ストレスが亢進しており、両者の生理的バランスの重要性が示され、Journal of Cardiovascular Pharmacology誌に論文発表を行った。本年度の研究実績に関しては、研究発表欄に記載の通り、本研究で得られた知見を上述の2編の原著論文、ならびに1編の総説論文で発表した。以下に詳述するように当初の計画以上に研究を進めることができている。<研究1.血管径に応じたNOとEDHFの生理的バランスの意義の解明>NOとEDHF/H2O2の産生および調節の重要な調節分子であるcaveolin-1 (Cav-1)を内皮特異的に欠損させたマウスの抵抗血管・微小循環レベルの血管内皮機能を検討した。腸間膜動脈分枝ならびに冠微小循環において、予想通りEDHF/H2O2反応が減弱していることが確認された。心血管系の表現型として、内皮特異的Cav-1欠損マウスは正常血圧であるにもかかわらず左室肥大が認められた。また、western blotting法によるタンパク発現解析では、腸間膜動脈および心臓組織において、一酸化窒素合成酵素の抑制的リン酸化部位であるThr495のリン酸化が低下していることが確認され、免疫組織染色では、8-nitro-cGMPの発現が亢進しており、いわゆるニトロ化ストレスが確認された。内皮特異的Cav-1欠損マウスで得られたこれらの知見をまとめ、Journal of Cardiovascular Pharmacology誌に論文発表を行った。さらに、H2O2を介したEDHF反応を消失したC42SPKG1alphaノックインマウスを連携研究者であるPhilip Eaton教授から供与を受けて、心血管系の表現型解析を継続している。<研究2.抵抗血管における血管弛緩反応の制御と臓器循環の調整機構の検討>本研究の目的は,申請者らのこれまでの研究成果に基づき、内皮依存性弛緩反応における血管径に応じた一酸化窒素(NO)と内皮由来過分極因子(EDHF)の生理的バランスの意義を明らかにし,特に抵抗血管・微小循環におけるNOを介さない機序での血管恒常性の維持機構を解明することにより,血管内皮機能と密接な関係にある心血管病の新たな治療戦略を開発することである。NOに依らないEDHFを介した微小循環における血管弛緩反応の重要性に着目している点に独創性がある。前年度に引き続き,この目的を達成するために,「研究1.血管径に応じたNOとEDHFの生理的バランスの意義の解明」および「研究2.抵抗血管における血管弛緩反応の制御と臓器循環の調整機構の検討」に関して研究を継続した。研究2に関しては,マウス冠循環におけるEDHFの重要性を明らかにした。さらに,申請者は平成30年1月から平成31年3月まで米国メイヨークリニックへ留学し,本研究に関連した国際共同研究として,ヒトの冠動脈内皮機能と冠動脈硬化症との関係性を明らかにした。本年度の研究実績に関しては,研究発表欄に記載の通り,本研究で得られた知見を上述の原著論文ならびに複数の国際学会で発表した。各々の研究計画について簡潔に述べる。<研究1.血管径に応じたNOとEDHFの生理的バランスの意義の解明>内皮特異的Cav-1欠損マウスで得られたこれらの知見に関して、現在論文投稿中であるが、査読過程で求められる追加実験に対応し、論文化を目指す。
西陣織の技術伝承に関わる教育プログラム及び教材の開発研究

伝統工芸技術はいかに保存・記録し、次世代に伝承すればよいのか?西陣織をモチーフにした本研究は、この大きなテーマに新たな視点で臨み、根幹をなす技術の抽出、それらを獲得するための教育プログラムを作成、試行し、その有効性を実証した。さらに「音」、「初期産業革命期の機器や道具」など、今後の西陣織における伝統技術継承を担う手掛かりを提示し、その効果を明らかにした。21年度は、教育プログラム作成を目的とした、西陣織の基盤をなす原理・原則を、A:製織システム、B:製織技術、C:織物組織構造という3つの視点から調査研究を行った。さらに獲得した成果を大学における教育プログラムへと展開し、2つの試行授業(各:半期15回計45時間)を実行した。A:フランス、リヨンでの現地調査研究を踏まえ、手から機械への移行期における織システムの変遷を解読し、原初的な産業革命の製織システムが、教育プログラムに非常に有効な素材であるという結論を導き出した。この成果は本研究で提示される独自性をもった教育プログラムのひとつの方向性を示すものとなる。B:機や動作などの『音』を伝承教育として導入するという発想を、『音』と織物の種類(組織・素材)との関係や織手の動作(タイミング・強弱)に焦点を定め研究調査した。西陣機業織屋を中心に『音』を収集、リズム(手順)の違いを機軸に分類し、製織技術を『音』で分類する可能性を見出した。また、今年度後期に行った試行授業において、『音』を用いて織手が必要とする所作(製織技術)の獲得効果を実際に検証した。これらの成果は、西陣織という複雑な製織技法を明確かつ簡潔に伝承するための大きな手がかりであり、次年度以降、具体的な教材開発への展開をはかる。C:『西陣織物詳説』の解読や、機業織屋の取材調査研究から、西陣織の教育プログラムに不可欠な織機構造の設計を実現した。すでに制作、設置も完了し、これによって本研究教育プログラムの大きな方向性を確立するに至った。また、本年度参加した「京都工芸繊維大学資料館染織品調査研究」の成果として、織物組織構造の理解と実際の織物創造へとつなぐための具体的な教育プロセスに関する着想を得、本年度その1課程を試行授業に展開し、実行した。22年度は、教育プログラムの作成と試行、西陣織データベース作成にむけた研究を、1.技術、2.織物組織構造、3.機『音』、の3つに分けて実行した。1.西陣織の技術を機器→動作という視点で調査研究し、教育プログラムへの展開を計った。機器においては、西陣織の原理原則として取り上げた初期産業革命期から受け継がれてきたシステムを中心にし、[製織]と[紋彫]に焦点を絞った。[製織]は、経糸の開口、巻取りや張力の均一保持の装置、緯糸を通して打ち込みのための機器、道具について、[紋彫]は、ピアノマシンや台彫りについての資料収集、調査、実験を行った。さらにそれらの機器を用いて、動作習得のための2つの短期実習プログラム、『箔糸を引く』『紋をすくう』を作成し、試行した。2.西陣の織物組織構造に関しては、教育プログラム作成の視点から、『紋様と組織』と題して、基礎授業と応用プログラム(共に半期)の2つを作成、試行した。また、教材開発の視点から、起機と伏機のしくみと組織構造、織り耳の構造と役割、の2つに関して教材となるサンプル作成も含めた実践的な研究を行った。さらにデータベース構築の視点から、西陣とフランスリヨンの織物組織構造と技術の比較研究を開始した。獲得した西陣織の研究成果をリヨンと比較することで、本研究の教育プログラムには不可欠な西陣織物技術の原理.原則の明確化を図る。3.機『音』については、昨年度に引き続き、織物組織の種類との関係を確認するための『音』収集を行った。さらに、[製織練習プログラム]として実験的に導入し、一連の動作のリズムと手順に関する技術習得に効果を確認し、教材への展開の実感を得た。動作(杼をとばす、打ち込む、踏み込むなど)の強弱の習得には、個別の音を分析比較する必要性など、新たな問題点の抽出を行った。平成23年度は、前年度まで個別に進めてきた、研究を連携し、(1)教育プログラムの具体的な研究成果の提示、(2)伝統技術のアーカイブという視点からとらえた、大学教育の可能性の提示、(3)繊維産業への実践的貢献の可能性の提示を目指して研究を進めた。前年度まで試行した短期教育プログラムにおいては、その技術の一側面に絞った教育効果を得た。本年度は西陣織物技術が必要とする一連の長い工程の中で、複雑で高度な技術を簡略化して、効果的に習得するための「紋織着物プログラム」を実施した。このプログラムでは、音と触覚の関係から技術を伝達するために必要な要素の確認がさらに具体化され、織物組織の種類の多様性にも、対応できるものへと展開を進めた。このプログラム試行の結果、教材の開発へと具体的な視点を得た。

伝統技術のアーカイブという視点から、明治期の織機、道具を使った短期プログラムを試行した。本年度は、これらの道具と、最新の3Dで組織構造を提示するソフトとを組み合わせることで実現する、「織物さかのぼりプログラム」を作成した。これは、産業における織物教育にも非常に有効であり、研究の発展的な可能性を提示するものといえる。このプログラムは、製織システム、製織技術、織物組織構造を一体化した実践的な理解をもとにして、創造的な新しい織物開発を可能にする能力の習得を目指すものとなり、さらに、応用力のある織物データベース構築の具体的な方法を提示するものである。以上、本年度の研究は、プログラム作成による具体的な成果と、さらなる視点を提示することができ、今後の研究への発展的な可能性を確信するものとなった。
多層溶接部のトウ割れ発生機構の研究

トウ割れは、溶接止端部(toe,トウ)に発生する低温割れの1種で、ルート割れとともに高張力鋼の溶接施工時に起こる重要な割れである。しかし、実施工時の発生頻度がルート割れにくらべて少なかったため、割れの成因などについては、余り研究されていない。最近は高張力鋼の船体すみ肉溶接や、圧力容器用の低合金鋼厚板溶接で多層溶接部にトウ割れ発生の問題があり、注目されている。本研究は、多層溶接部のトウ割れを再現するための試験装置を試作し、これを用いてトウ割れ発生に及ぼす各種要因の影響を実験的に明らかにするために行ったものである。試作した試験装置は試験庁の一端に曲げ荷重を加えた状態で、浅い溝に多層溶接ビードを置きながら、下面から水冷するものである。この場合多層溶接部の最終ビードの止端部には拘束と熱応力の重畳効果により、大きい引張ひずみが生じてトウ割れが発生しやすくなる。供試材には圧力容器用低合金鋼など4種と、溶接棒4種を用い、種々の要因を変化させて実験をした。割れの有無を浸透試験で調べ、割れの検出された試験片は破面形態を走査型電子顕微鏡で観察するほか、ミクロ組織、硬さなどをしらべた。割れの多くは最終層第1パス側の止端部に発生し、殆んどが結晶粒界を進んでおり、明らかにトウ割れであった。乃ち、本装置は簡単にトウ割れを再現できる方法として、きわめて便利なことが確められた。各種要因としては、止端部の応力集中、拘束は割れを著しく助長し、予熱は割れ減少に効果があった。また溝の深さは4mm程度で最も割れ長さは大きい。鋼では最も強度の高いA533の割れ傾向が大きいが、それと同程度の強度の溶接棒を用いた時は、割れ傾向は減少した。以上の結果から、トウ割れ発生要因として、従来の水素以外の影響についても今後一層検討する必要があることなどが示唆されている。