hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
約数の分布と約数の和の構造に関する研究

約数の分布の研究は、主に解析的数論その中でも確率的数論とよばれる比較的新しい分野で発展してきた。しかし、約数の和の構造についての研究は、nの階乗までの整数はnの対数個の定数倍の異なる約数で表せるというエルデス推測に縛られ、なかなか発展してこなかった。しかし、本研究で、フランスのナンシー大学のテネンバウム、カリフォルニア大学バークレイ校のクルート等との共同研究により、ガウス和理論と組み合わせ数論を用いることにより、かなりの部分まで解明することができた。本研究者は、次のことを示した。約数の和の研究は、その逆数をとると単位分数の和の研究になる。そこで、N(n)を1からnまでの整数の逆数の和を用いて表せる整数の集合、N^*(n)を、ある整数の約数の逆数を用いて表せる整数の集合、M(n)をN(n)内での最大整数とするとこれより、となる。
自己拡張型高吸水性ポリマーを用いた房室弁のvalved　stentの開発

本年度はドイツキール大学心臓血管外科、Prof.Lutterのチームと共同で僧房弁位におけるナイチロールステントのデザインを改良し、経カテーテル的僧房弁置換術を行った。術後1ヶ月の評価を行った。今回使用したステントは心房部が直径58mm、心室部が直径28mmで45度の角度をなすものを使用した。ステント周囲は防水性生地で被覆した。生体弁には牛心膜性弁を使用した。成豚4555Kgを使用し、胸骨下部を切開。心臓を露出し、心尖部より、人工心肺を使用せず、心拍動下に生体弁付ステントを留置した。術中、術中急性期の評価を行い、4週間生存させ、経食道心エコー、CT検査、左室造影検査を用いて、ステントの位置、弁周囲の逆流の有無、僧房弁流入波形の測定、左室流入路の圧較差の測定を行い、1ヶ月後に心臓を摘出し、肉眼的、顕微鏡的評価を行い、ステント破損の有無、心筋損傷の有無について、ステント固定法について術後1ヵ月の評価に取り組んだ。その結果、術後1ヶ月の評価ではCT検査において、ステント位置、固定は良好であった。経食道心エコー検査では生体弁は良好機能し、左室流出路狭窄は認めず、血行動態は安定していた。術後1か月後の摘出標本では、ステントの破損、心筋損傷は認めなかった。また、心房部のステント部における内膜被覆率は術後1ヵ月生存の心臓では50%、2カ月生存の心臓では70%にわたっていた。血栓塞栓症の所見も認められなかった。これは、経カテーテル的僧房弁置換術が従来の人工心肺を使用し、心停止下に心臓を切開して人工弁を取り付ける弁置換術では耐術困難な複数の合併症を持つ重症弁膜症患者にとって従来弁置換術にかわる低侵襲な治療法の一つになりうる可能性を示している。実際に大動脈弁、肺動脈弁にいては臨床応用されているが、これらの治療法が解剖学てきに異なる房室弁においても可能であることを示したことに意義のあるものである。無論、さらなる改良、長期的評価が必要である。
シルトフェンスの最適な敷設計画のためのシミュレーションソフトウェア開発

"シルトフェンスというハードとその適正な敷設法というソフト"が一体となってはじめて効果的な汚濁防止対策となるとの立場から、シルトフェンスの合理的かつ効果的な設置法を決定するための数値モデルの開発を目的として、(1)直投土砂の落下から底面衝突を経て、底面に沿って拡がる濁水塊の3次元的な流動・拡散・粒子堆積プロセスを再現できる固-液混相数値モデルの構築、(3)シルトフェンスが敷設された状況を含む実験結果との数値モテルの定量的検証およびモデル定数の決定、(4)数値モデルの実現象への適用、を目的としたものである。対象とする現象は、スタティクな状態から大きな乱流スケールが支配的な流動状態へと発達する高濃度の固-液混相密度流現象てある。このため、混相流モテルとしてEuler型の1流体モデルを採用し、Model 1(LESとSumagorinskyモデルおよびCFDSスキームを用いた3次元モデル)、Model 2(FDS法を用いた層厚平均1次元モデル)およびModel 3(SMAC法とMUSCL法を用いた3次元モデル)の3モデルを開発した。以上のモデルにおいて、Model 2は底面衝突後の濁水の拡がりと粒子の堆積プロセスを把握できる簡便なモデルであるが、Model 1とModel 3のように、落下から水平流動に至る一連のプロセスを再現することはできない。Model 1とModel 3は、直投土砂群の落下から底面衝突を経て、水平流動する濁水の拡がりと粒子の堆積プロセスの定量的な把握が可能なモデルである。Model 1はモデル定数の同定が必要であるが、Model 3は不要であり、計算の安定性にも優れ、また計算効率もModel 1よりも優れている。このような理由で、Model 3を実用モデルとして提案し、実問題への適用を行った。本研究は、"汚濁拡散防止膜というハード"と"その適正な敷設法というソフト"が一体となってはじめて効果的な汚濁防止対策となるとの立場から、汚濁拡散防止膜の合理的かつ経済的な敷設を行なうための数値シミュレーションソフトウェアの開発を目的として研究を開始した。本年度の研究実績の概要は以下の通りである。(1)数値モデルの構築対象とする現象が大きな乱流スケールが支配的な高濃度濁水密度流であることを踏まえ、乱流モデルとしてはLES、混相モデルとしては1流体モデルに基づく数値シミュレーションモデルを開発した。高濃度固-液混相流においてLES中のモデル定数がどのような値を取るのかについて全くわかっていないので、下記の実験研究で得られた実験データを用いて、モデル定数の同定および数値モデルの検証を実施した。(2)実験研究現有装置の大型水槽(長さ10m、深さ1.3m、幅1.0m)内部に両面アクリル製の水槽(長さ6.0m、深さ1.0m)を設置した実験水槽を作成し、塩水塊あるいはガラスビーズと水を混合した濁水塊を直投することで浮力塊を発生させ、その落下から底面衝突を経て水平流動に至るまでの一連の流動プロセスを再現した。塩水塊では導電率計を用いた塩分濃度、画像解析による流動速度および形状の測定および算定を行った。濁水塊ではこれらの特性量の算定に加え、超音波ドップラー流速計および電磁流速計を用いた流速測定、および堆積粒子の算定も実施した。また、関西国際空港建設時のプロトタイプ実験に関する現地データの収集も行った。その他、本研究期間では流水中における落下粒子群の流動特性の把握と定量化、シルトフェンスが設置された場での濁水塊の挙動に関する知見と拡散抑制効果に関する知見などの有益な成果が得られた。

本研究は、「シルトフェンスというハード」と「その適正な敷設法というソフト」が一体となってはじめて効果的な汚濁防止対策となるとの立場から、シルトフェンスの合理的かつ経済的な敷設を行なうための数値シミュレーションソフトウェアの開発を目的としたものである。本年度の研究実績の概要は以下の通りである。(1)対象とする現象が大きな乱流スケールが支配的な高濃度濁水密度流であることを踏まえ、乱流モデルとしてはLESを用い、混相モデルとしては1流体モデルに基づく2次元数値シミュレーションモデルの開発とその3次元化の一部を行った。(2)実験水槽(長さ6.0m、深さ1.0m、幅0.1m)内で発生させたガラスビーズと水を混合した直投粒子群の落下から底面衝突を経て水平流動に至るまでの一連の2次元流動プロセスを再現し、超音波ドップラー流速計および電磁流速計を用いた流速測定、画像解析を用いた濁水流のフロントの層厚と先端移動速度の算定、および採集装置を用いた堆積粒子の算定を行った。(3)開発した数値モデルと得られた実験データとの比較検討を行った。その結果、全体的に良好な再現結果が得られたが、条件によっては計算を長く続けると底面に沿って流動する粒子群の計算が不安定になることが判明した。現在、このような問題を解決すべく数値計算法の改善を行っているところである。(4)その他、広域の汚濁の広がりを対象として、FDSに基づく層平均モデルの構築、ならびに直投混合粒子の挙動解析を目的とした2次元混合粒子群に関する実験研究も行った。本研究は、「汚濁拡散防止膜というハード」と「その適正な敷設法というソフト」が一体となってはじめて効果的な汚濁防止対策となるとの立場から、汚濁拡散防止膜の合理的かつ経済的な敷設を行なうためのシミュレーションソフトウェアの開発を目的としたものであり、本年度の研究実績の概要は以下の通りである。(1)LESに基づく3次元固液混相数値モデルを開発し、2次元状態で粒子と水を混合した直投粒子群の落下から底面衝突を経て水平流動に至るまでの実験)と数値モデルとの比較検討を若干行った結果、良好な結果が得られた。(2)3次元状態では条件によっては、計算を長く続けると底面に沿って流動する粒子群の計算が不安定になり、計算の続行が難しい場合があることが判明した。現在、このような問題を解決すべく数値計算法の改善に全力を尽くしている状態である。このような理由で、研究成果のとりまとめを1年間延長することとした。研究目的を達成するために必要な実験データの収集は既に終えていることから、3次元状態での計算の安定性を確保できれば、優れた再現性が期待できる。(3)底面衝突後の濁りの拡がりの程度は、底面衝突時の粒子群の落下形態に強く支配されており、落下形態は投下条件と水域水深に規定されている。従って、投下条件と水域水深との関係が濁りの拡がりの程度を評価する上で重要であり、底面衝突後の濁りの拡がりはシルトフェンスの効果的な設置方法や設置位置とも深く関わっている。これらを踏まえ、thermal phaseにおける落下粒子群の流動特性の解明と予測、thermal phaseからswarm phaseへの遷移水深の予測、落下粒子群の乱れ特性の解明を行った。
破骨細胞分化誘導シグナルと骨吸収性病変におけるその異常の解明(細胞接着から分化制御遺伝子の発現に至る情報伝達機構)

1.破骨細胞前駆細胞におけるRAKL刺激による初期誘導遺伝子のクローニングヒト白血病細胞株HL60をTPA及び1,25ピタミンDにより分化誘導すると機能的なRANKの発現が誘導され、さらにRANKL自身によりRANKの発現がさらに高まることが明らかとなった。一方、マウス脾細胞、マウス前破骨細胞株C7をRANKLにより1-4時間刺激し、刺激前後の細胞から精製したPolyA+RNAから、suppression PCRの手法によりRANKLの初期応答遺伝子を同定した。これらの中にはカテプシン群の酵素や未知・既知の転写因子が含まれており、これらの遺伝子やRANKの発現誘導に至る情報機構を解明することにより、破骨細胞分化誘導に関与するマスター遺伝子の同定に至る可能性が期待される。2.骨髄腫細胞(MM)による破骨細胞分化促進作用の検討MMが産生するケモカインであるMIP-1alphaおよびbetaは、骨髄間質細胞膜上の受容体CCR5を介してRANKLの発現を高める一方、自らが発現するVLA-4の活性化により骨髄間質細胞が発現するVCAM-1への接着を,促すことにより細胞間相互作用を促進することが示された。一方、MIP-1はMMの破骨細胞への接着をも促進するが、MMの増殖および生存は破骨細胞の存在下で著明に促進された。これにはMM増殖因子として既に知られているIL-6に加えて、オステオポンチンなどの基質タンパクを介した接着が関与していることが明らかとなった。以上の検討により、MMはMIP-1を介して間質細胞および破骨細胞との相互作用を強めることにより、破骨細胞形成を促進するばかりでなく、自身の増殖・生存を促進するという悪循環を形成することにより重篤な骨破壊性病変を形成するという機序が示唆された。1.破骨細胞前駆細胞におけるsRANKLによる初期誘導遺伝子群の同定まずtoolとしてマルトース結合タンパクとヒトRANKLの細胞外領域との融合タンパクを作成・精製した.このMBP-hsRANKLは確かにマウス脾細胞をM-CSFの存在下で破骨細胞に分化させた.次にsRANKによりマウス脾細胞および破骨細胞前駆細胞株C-7を4時間刺激し,精製したpolyA^+RNAと非刺激controlとのdifferential displayを行うことより幾つかの候補遺伝子を同定した.現在,これらの遺伝子の発現誘導の確認およびシークエンスを進めている.このように未知の標的遺伝子の同定を進める一方,破骨細胞分化に重要あることが知られている転写因子AP-1およびMITFの発現変化に関しても,検討している.また転写因子モチーフをもとにしたprimerによりsuppression PCR法を行い,RANKLの標的転写因子の選択的なサーチも行っている.2.骨髄腫細胞(MM)による破骨細胞分化促進作用の検討MMによる破骨細胞分化促進作用の大部分はMMが産生するMIP-1により説明し得ることが明らかとなった.またMMまたはMIP-1による破骨細胞分化促進作用はMMの発現するVLA-4または骨髄間質細胞が発現するそのリガンドVCAM-1に対する中和抗体で抑制されたことから,このintegrin作用が重要であることが示された.さらにMMあるいはMIP-1の作用はRANKLのdecoy受容体であるOPGの添加によりほぼ完全に抑制されたことから,RANKL作用に依存していた.現在,RANKLの発現あるいはVLA-4に対するMIP-1の直接作用を含めて,これらの調節因子の相互作用についての解析を進めている.1.破骨細胞前駆細胞におけるsRANKLによる初期誘導遺伝子群の同定マルトース結合タンパクとヒトRANKLの細胞外領域との融合タンパクMBP-hsRANKLを作成し、破骨細胞誘導活性を確認した.次にヒト前骨髄球性白血病細胞株HL-60を活性型ビタミンDおよびTPAで処理し分化を促進することにより機能的なRANKの発現が誘導されることを見出した。

そこでマウス脾細胞、破骨細胞前駆細胞株C-7および分化誘導後のHL-60をMBP-hsRANKにより4時間刺激し,刺激前後の細胞から精製したpolyA+RNAのdifferential displayを行うことより幾つかのRANKL標的遺伝子の候補を同定した.現在,これらの遺伝子の発現誘導の確認およびシークエンスを進めている.2.骨髄腫細胞(MM)による破骨細胞分化促進作用の検討MMによる破骨細胞分化促進作用にはMMが産生するケモカインであるMIP-1alphaおよびbetaが重要な役割を果たしていることが明らかとなった.MIP-1は骨髄間質細胞膜上の受容体CCR5を介してRANKLの発現を高める一方、自らが発現するVLA-4の活性化により骨髄間質細胞が発現するVCAM-1への接着を促すことにより相互作用を高めることが示された。一方,破骨細胞はIL-6以外の未知の因子により骨髄腫細胞の増殖・生存を高めることが明らかとなり、この作用は細胞間の直接的な相互作用に依存していることが示された。現在この因子の同定を進めている。以上の如く,骨髄腫は破骨細胞や骨髄間質細胞との複雑かつ多様な相互作用により効率良く破骨細胞分化を誘導して骨破壊病変を形成しており、この病態の中でMIP-1が大きな役割を有することが示唆された。1.破骨細胞前駆細胞におけるRANKL刺激による初期誘導遺伝子群のクローニングマウス脾細胞、マウス前破骨細胞株C7をRANKLにより1時間または4時間刺激し、刺激前後の細胞から精製したpolyA+RNAから、suppression PCRの手法を用いて、RANKL刺激により誘導される遺伝子を同定した。これらの中にはカテプシン群の酵素や未知および既知の転写因子が含まれており、現在、これらの発現変化の時間的推移や破骨細胞特異性についてNorthern blotにより検討を進めている。2.骨髄腫細胞(MM)による破骨細胞分化促進作用の検討MMが産生するケモカインであるMIP-1alphaおよびbetaは、骨髄間質細胞膜上の受容体CCR5を介してRANKLの発現を高める一方、自らが発現するVLA-4の活性化により骨髄間質細胞が発現するVCAM-1への接着を促すことにより細胞間相互作用を促進することが示された。一方、MIP-1はMMの破骨細胞への接着をも促進するが、MMの増殖および生存は破骨細胞の存在下で著明に促進された。これにはMM増殖因子として既に知られているIL-6に加えて、オステオポンチンなどの基質タンパクを介した接着が関与していることが明らかとなった。以上の検討により、MMはMIP-1を介して間質細胞および破骨細胞との相互作用を強めることにより、破骨細胞形成を促進するばかりでなく、自身の増殖・生存を促進するという悪循環を形成することにより重篤な骨破壊性病変を形成するという機序が示唆された。
予後不良肺腺がんの分子メカニズムの探究

本研究の目的は予後不良な肺腺がんの病理学的特性を明らかにし、その分子メカニズムを解明することである。2018年度においては以下の研究が遂行された。肺腺癌3例の凍結検体から微小乳頭状組織亜型とそれ以外の組織亜型の成分をレーザーマイクロダイセクションで切り分け、RNAを抽出し、マイクロアレイを用いたmRNA網羅的発現解析を行った。微小乳頭状組織亜型において共通して発現上昇あるいは低下していた分子を選抜し、定量的RT-PCRによって、これらの発現変動を検証した。さらに、外科材料(微小乳頭状組織亜型成分を伴うEGFR肺腺がん37例、微小乳頭状組織亜型成分を伴わないEGFR肺腺がん44例、EGFR陰性の肺腺がん33例)の凍結検体からRNAを抽出し、定量的RT-PCRにより検証を行った。アレイによる解析では微小乳頭状組織亜型とそれ以外の組織亜型との間に共通して3倍以上の変動がみられたものは4個(発現上昇2個、発現低下2個)であった。これらについて定量的RT-PCRを行った結果については、いずれもマイクロアレイで得られた結果と同等の結果であった。微小乳頭状組織亜型成分を伴うEGFR肺腺癌19例、微小乳頭状組織亜型成分を伴わないEGFR肺腺癌17例、EGFR陰性の肺腺癌18例について、施行した定量RT-PCRでは1つの遺伝子(細胞成長、発生に関わるプロテインキナーゼファミリー)について微小乳頭状組織亜型成分を伴うEGFR肺腺癌での発現量が、微小乳頭状組織亜型成分を伴わないEGFR肺腺癌に比べて高い傾向がみられた。微小乳頭状組織亜型成分を伴うEGFR肺腺癌、微小乳頭状組織亜型成分を伴わないEGFR肺腺癌についてついて免疫組織化学的によって蛋白発現を検討したが、細胞接着、極性に関わる1つについて微小乳頭状組織亜型成分を伴うEGFR肺腺癌において微小乳頭状組織亜型成分を伴わないEGFR肺腺癌と比べて強く染色される部分がみられた。当初の予定通り研究は順調に進んでいる。間質性肺炎における遺伝子異常の検討については2018年度においては予備的な実験にとどまったが、デジタルPCR法の条件決めは順調に進んでおり、検討症例についても順調に集まっている。2019年度には予定通りデータが得られることと思われる。検討する症例数を増やして、アレイの検索で見つかった遺伝子の発現の上昇、低下が真にヒト材料でも認められるのか否かを検討を進める。評価に際しては定量的な解析を導入して、統計学的により確かな結果を得るようにする。さらに体細胞遺伝子変異、マイクロRNAの発現についても網羅的に検索を行い、バイオインフォマティクスの技術を応用して予後不良な微小乳頭亜型の発生に関わる遺伝子異常について全容を明らかにしたい。間質性肺炎に合併する肺腺がんの発生メカニズムの解析については、現在デジタルPCRの技術を応用して背景の蜂窩肺、化生上皮部分における低頻度の遺伝子変異を検討する。2018年度については予備的な実験にとどまったが、条件決めはほぼ予定通り進んだので、検討症例を増やして2019年度には結果をまとめていきたい。

2019年度には予定通りデータが得られることと思われる。検討する症例数を増やして、アレイの検索で見つかった遺伝子の発現の上昇、低下が真にヒト材料でも認められるのか否かを検討を進める。評価に際しては定量的な解析を導入して、統計学的により確かな結果を得るようにする。さらに体細胞遺伝子変異、マイクロRNAの発現についても網羅的に検索を行い、バイオインフォマティクスの技術を応用して予後不良な微小乳頭亜型の発生に関わる遺伝子異常について全容を明らかにしたい。間質性肺炎に合併する肺腺がんの発生メカニズムの解析については、現在デジタルPCRの技術を応用して背景の蜂窩肺、化生上皮部分における低頻度の遺伝子変異を検討する。2018年度については予備的な実験にとどまったが、条件決めはほぼ予定通り進んだので、検討症例を増やして2019年度には結果をまとめていきたい。当初の予定よりもアレイによる網羅的な遺伝子発現解析にかかる費用がかからなかった。そのため2019年度においてはより多数の症例を集め、アレイ解析を進めることにしたい、また新しい技術によるデジタルPCR法については想定よりも費用が高くなったが、2018年度については予備的な実験にとどまった。2019年度については本格的に実験を進めることになり、より多くの物品費が必要になるが、繰り越した研究費をその部分に充てたい。
巨大アメーバ・粘菌の形状変化に基づく細胞インテリジェンスの創発

原始的な巨大アメーバ細胞である粘菌変形体は、外部環境に応じて形状変化を伴う多種多様な行動をとる。細胞インテリジェンスの創発の観点から、粘菌変形体におけるリズムの階層性ならびに管形状の合理性を実験的に見出し、シミュレーションによりリズム素子のシンクロナイゼーション機構を解明した。粘菌リズムの階層性と規則性:粘菌の変形に伴う7つの多重リズムを見出し、その周期は、次のように2重の等比数列をなす。T_<i+1>/T_i=7.5、T_<i+2>/T_<i+1>=2.8ここにi=1,2,3である。このように粘菌の多重リズムは階層的時間秩序を示す。粘菌の輸送ネットワークの最適性:寒天ゲル上に複数の餌を与えると、粘菌は全ての餌場所をたかだか二三本の管で結ぶような管ネットワークを形成した。このネットワークの幾何学的形を統計的に解析し、機能的なネットワークが持つべき複数の基準:全長の最短性、餌場所間の密な結合、事故による管の断線に対する連結補償性をすべて満足していることを示した。すなわち粘菌変形体のネットワークはインテリジェントで、最適性を満たしている。粘菌の動的挙動の数理モデリング:粘菌変形体を、原形質の要素が自励振動し、原形質ゲルが内部のゾルを取り囲みシート状に広がっているものとみなし、時間空間的に相互作用しながら発展する粘菌の数理モデルを構築した。硬さパラメータの位置依存性により、同心円状に広がる粘菌でみられる同調した振動や、フェニルアラニン存在下あるいは高温下における粘菌でみられる全体としては協調しない振動を再現できた。粘菌は、進化的に初期に生まれた巨大アメーバ様細胞で、裸の原形質の塊とみなせる。しかし、この原始生命体は、単なる分子の集合体ではなく、外界情報を受容し、判断し、適切に応答する、いわば脳的機能を持つインテリジェントな生命システムである。粘菌の特徴を利用して、リズム特性に基づくインテリジェント機能を調べ、以下の成果を得た。1.粘菌の迷路問題解法における最短コース検出精度の決定。粘菌は迷路の出口と入口を最短コースで結ぶように管を形成する。どの程度の距離差を判定できるかを、リング状に這わせた粘菌で調べたところ、2%程度の長さの違いを検出していることがわかった。2.リング状に結合した粘菌振動子系の集団モード解析。同調した収縮リズムを示す粘菌を3個、4個、5個とリング状に結合して、振動リズムの集団パターンを測定・解析した。それぞれ、回転、一部同相、半周期の3モードが、回転、半周期、部分的同相/逆相、および隣同士が逆位相の4モードが、位相が72°ずれた回転、位相が144°ずれた回転、半周期、部分的な同相のモードが見られ、ホップ分岐の対称性解析の予想と一致した。3.光誘導フラグメンテーションにおけるフィトクロームの関与。フラグメント化の光作用スペクトル実験から、UVA紫外光,青色光、遠赤色光が有効で、赤色光は遠赤色光の誘導を阻害した。遠赤色・赤色光の交互照射による差吸収スペクトル実験から、光可逆変換するフィトクロームの存在が証明された。反応動力学モデルにより、光強度-応答曲線を定量的に説明した。T_<i+1>/T_

i=7.5、T_<i+2>/T_<i+1>=2.8ここにi=1,2,3である。このように粘菌の多重リズムは階層的時間秩序を示す。粘菌の輸送ネットワークの最適性:寒天ゲル上に複数の餌を与えると、粘菌は全ての餌場所をたかだか二三本の管で結ぶような管ネットワークを形成した。このネットワークの幾何学的形を統計的に解析し、機能的なネットワークが持つべき複数の基準:全長の最短性、餌場所間の密な結合、事故による管の断線に対する連結補償性をすべて満足していることを示した。すなわち粘菌変形体のネットワークはインテリジェントで、最適性を満たしている。粘菌の動的挙動の数理モデリング:粘菌変形体を、原形質の要素が自励振動し、原形質ゲルが内部のゾルを取り囲みシート状に広がっているものとみなし、時間空間的に相互作用しながら発展する粘菌の数理モデルを構築した。硬さパラメータの位置依存性により、同心円状に広がる粘菌でみられる同調した振動や、フェニルアラニン存在下あるいは高温下における粘菌でみられる全体としては協調しない振動を再現できた。
生体分解性高分子を用いた硝子体内薬物放出制御システムの開発

臨床で用いられている薬剤を検討するに先立ち、新たなシステムが硝子体に長期間親水性の薬剤を徐放性を蛍光色素を用いて検討し、次に、増殖性硝子体網膜症の治療薬を用いて検討した。はじめに、分子量5600(device-1)及び9100(device-2)のポリ(DL-乳酸)にフルオレッセインナトリウムを含有させ、圧縮鋳型法にて強膜プラグを作成した。このプラグのフルオレッセイン徐放量をin vitroで定量した。生体内の硝子体内薬物動態は、家兎をの硝子体腔のフルオレッセインをフロオロフォトメトリーを用いて定量し検討した。PBS中でdevice-1及びdevice-2はそれぞれ25および45日以上にわたってフルオレッセインを徐放し続けた。家兎の硝子体腔では、それぞれ17及び28日間フルオレッセインを検出した。毒性は認められず、生体適合性にも問題は認められなかった。次に、分子量40000のポリ(乳酸-グリコール酸)にアドリアマイシンを1%含有させ、切削形成法にて強膜プラグを作成した。このプラグのアドリアマイシン徐放量をin vitroで定量した。生体内の硝子体内薬物動態は、家兎の硝子体液中のアドリアマイシンを高速液体クロマトグラフィーを用いて定量して検討した。PBS中で硝子体プラグは4週にわたりの26%のアドリアマイシンを徐放し、硝子体液を増殖性硝子体網膜症の治療域に4週間維持した。網膜電図・組織学的検討では毒性を認めず、また、強膜穿通部にも濾過胞も形成されず、生体適合性に問題は認められなかった。以上より、生体分解性高分子の分子量および組成比率を変えることにより強膜プラグからの薬物放出を制御することが可能であった。この生体分解性強膜プラグは、薬剤を長期間(1ないし数カ月)にわたり効率よく硝子体腔に徐放させ、臨床応用のできるシステムである可能性が高いと考えられる。
マイクロアレイデータからの遺伝子制御ネットワーク構築に関する研究

遺伝子制御をはじめとする遺伝子間ネットワークは、遺伝子発現を一度に調べることが可能なマイクロアレイデータや過去の実験結果などの蓄積である文献情報等から構築される。本研究課題は、特にマイクロアレイデータからの構築を目的としているが、まず、マイクロアレイデータのみならず他の情報、例えば文献情報をも用いた新しく高精度なクラスタリング手法を構築した。まず、文献のクラスタリングは非常にポピュラーな問題であり、未知の文献をクラスタリング後、クラスタ内の文献に共通する特徴がわかれば、文献を自動分類するのに役立つ。特に、確率モデルに基づく文書クラスタリングはさかんに行われており歴史がある。既存の手法では、文献を単語集合とみなし単語分布に基づきクラスタリングを行うが文献内のフィールド(すなわち、タイトル、アブストラクト、本文等)毎に単語分布が異なるということは看過されてきた。そこで、そのようなフィールド毎に異なる確率モデルを適用してより高精度の文書クラスタリングを行う手法を開発し、実データにより有意性を実証するとともにこの成果を論文としてまとめ、情報検索における有力な国際会議European Conference on Information Retrieval(採択率19%)にて発表を行った。次に、遺伝子制御ネットワークにおいて、ハブと呼ばれる重要な転写遺伝子をマイクロアレイデータから推定する問題設定を行った。この問題は、マイクロアレイデータの信頼性の低さ故に非常に難しい問題だが、現在、実験毎に異なるハブ転写遺伝子が活躍するという仮説の下に、予測モデルを構築中である。本研究課題は、特にマイクロアレイデータからの構築を目的としているが、その準備段階として、文献情報を対象とした新しく高精度なクラスタリング手法を構築した。特に、文献情報から生成されたネットワークを用いて未知のネットワーク部分の予測を行う、確率モデルの学習に基づく手法を含んでいる。この手法は、ネットワークを構成するノードのクラスタリングであり、同一クラスタ内に含まれるノード(遺伝子)はネットワークを形成しやすいという考え方に基づいている。この手法を含む、本時期に展開した新しい手法は、以下の2つである。1)遺伝子のみならず他の生体分子(例えば、低分子化合物)さらには疾病をノードとした関係ネットワークを構築し、このような質的に異なるネットワークを統合して、それらをクラスタリング可能な手法を開発した。さらに、本手法を、遺伝子ネットワーク、低分子化合物ネットワーク、癌の種類間ネットワーク等のデータに対して適用することにより、遺伝子を高い精度でクラスタリングできることを示した。2)文献情報そのもののクラスタリングは必要な情報をより短時間で得るために重要である。そこで、文献情報をより高精度でクラスタリングする手法を構築した。この手法は、各文献は、タイトル、概要、本文、参考文献といった様々な性質の異なるフィールドを持つことを利用している。すなわち、文献全体から一つの確率モデルを構築するのではなく、フィールド毎にモデルを構築し、それらを統合する手法を開発した。さらには、実データにより構築手法の優位性を確認した。
粘土の構造・力学特性に及ぼす酸性化の影響評価

今年度の研究では,採取した酸性硫酸塩土(北中条粘性土)を湿潤状態で段階的に酸性化させた後,これらの試料を用いてリングせん断試験を実施した.その結果から,粘着力cとせん断抵抗角Φに及ぼす酸性化の影響について調べた.また,酸性化に伴うcとΦの変化をより詳細に検討するために,酸性化に伴うコンシステンシー限界,粒度組成,および強熱減量の変化についても言及した.以下に,本研究で得られた知見をまとめる.(1)酸性硫酸塩土の強度定数は強酸性に至るまでの過程において大きく変化する.つまり,cは酸性化が進行するとともに低下し,強酸性(pH=2.8)においては,c=0となる.Φについては,酸性化が進行するとともに少しずつ上昇する.(2)酸性硫酸塩土は酸性化とともに液性限界w_L,塑性限界w_Pの両者はともに低下し,それに伴い塑性指数I_Pもやや低下傾向にある.これについては,以前に行った実験でも同じような傾向が得られた.(3)酸性硫酸塩土の各酸性度における砂の含有率はそれほど大きな違いはないが,細粒分中のシルトと粘土の割合については,酸性(pH4付近)から強酸性(pH3以下)に至るまでの間にシルト分が増加し,粘土分が減少した.(4)強熱減量は弱酸性(pH5以上)から酸性に至るまでにおいて,ほぼ一定の値を示すものの,酸性から強酸性に至る過程においては,著しく増加した.以上のことから,酸性化による強度定数の変化(cの低下,Φの上昇)は,コンシステンシー限界の低下,粒度組成の変化,および強熱減量の変化と密接に関係しているものと思われる.今年度の研究では、黄鉄鉱の酸化に伴う地盤の酸性化が土の(1)強度や(2)コンシステンシーにどのような影響を及ぼすのかを詳細に検討した。なお、実験に用いた粘性土試料は、石川県河北郡津幡町北中条地内(石川工業高等専門学校近傍)において採取した。(1)では、湿潤状態にて段階的に酸性化させた粘性土の締固め試料を用いて一軸圧縮試験を実施した。また、酸性化する過程で土中の黄鉄鉱が消失することも電子顕微鏡写真より確認した。一軸圧縮試験の結果、pHの低下に伴って一軸圧縮強度と変形係数は減少し、破壊ひずみは増加する傾向を示した。特に、変形係数と破壊ひずみはpHが4.0までの間で変化が著しいことがわかった。今後は、中性に近い状態(pH6.0以上)の試料を用いて同様の試験を行う予定である。(2)では、(1)と同様に湿潤状態にて段階的に酸性化させた粘性土試料を用いて、液性・塑性限界試験を実施した。また、イオンクロマトグラフ法によって実験に用いた試料の硫酸塩含有量を測定し、酸性化させたそれぞれの試料に対して定量的な評価を行った。その結果、コンシステンシー限界とpHの間には密接な関係があり、pHの変化には黄鉄鉱の酸化に伴う硫酸の生成が大きく関わっていることが明らかになった。この硫酸の生成が強熱減量など士の基本的な物理量を大きく変化させ、結果的にコンシステンシー限界に多大な影響を与えるものと考えられる。今後は、イオンクロマトグラフ法をさらに活用し、硫酸塩のみならず、カルシウムやナトリウムなどの水溶性成分についても測定し、コンシステンシーとの因果関係について考察を加えていきたい。今年度の研究では,黄鉄鉱の酸化に伴う硫酸の生成が土の変形や強度,コンシステンシー限界などの土質特性にどのような影響を及ぼすのかを把握することに重きをおいた.還元状態に近い粘性土試料を採取し,湿潤状態(自然含水比状態)で段階的に酸性化させた後,これらの試料を用いて各種物理・化学試験,一軸圧縮試験,液性・塑性限界試験,および水溶性成分試験を実施した.また,硫酸のみが土質特性に及ぼす影響を把握するために,非活性で知られるカオリンに濃度を変えた硫酸を加え,同様の試験を実施した.これらの実験から,以下のような知見が得られた.(1)黄鉄鉱を含む粘性土の一軸圧縮強度は,酸性化が進行するとともに低下し,強酸性においては当初の2/3程度にまで低下する.この強度低下は,酸性化に伴うコンシステンシー限界の変化からも理解できる.変形特性については,pH4付近のところで変形係数と破壊ひずみの傾向が変わっている.(2)一軸圧縮試験に用いた供試体の間隙水中に含まれる各種水溶性成分を測定した結果,粘性土の酸性化によって土中の水溶性カルシウム・マグネシウム,および硫酸塩が増加した.特にpH4以下の硫酸塩の増加が著しい.この傾向は強熱減量試験の結果からも説明できる.このことから,pH4付近での変形係数と破壊ひずみの傾向の変化,およびpH4を下回ってからの硫酸塩の急激な増加より,酸性化する過程において,粘性土中の硫酸塩含有量が変形特性に多大な影響を及ぼしているものと考えられる.(3)硫酸を加えたカオリンのpHの変化に伴う土質特性の変化は,概ね北中条糟性土と一致する.

しかし,硫酸を加えたカオリンは北中条粘性土と比較して酸性化に伴う一軸圧縮強度の低下が著しい.また,コンシステンシー限界についても同様のことがいえる.今年度の研究では,採取した酸性硫酸塩土(北中条粘性土)を湿潤状態で段階的に酸性化させた後,これらの試料を用いてリングせん断試験を実施した.その結果から,粘着力cとせん断抵抗角Φに及ぼす酸性化の影響について調べた.また,酸性化に伴うcとΦの変化をより詳細に検討するために,酸性化に伴うコンシステンシー限界,粒度組成,および強熱減量の変化についても言及した.以下に,本研究で得られた知見をまとめる.(1)酸性硫酸塩土の強度定数は強酸性に至るまでの過程において大きく変化する.つまり,cは酸性化が進行するとともに低下し,強酸性(pH=2.8)においては,c=0となる.Φについては,酸性化が進行するとともに少しずつ上昇する.(2)酸性硫酸塩土は酸性化とともに液性限界w_L,塑性限界w_Pの両者はともに低下し,それに伴い塑性指数I_Pもやや低下傾向にある.これについては,以前に行った実験でも同じような傾向が得られた.(3)酸性硫酸塩土の各酸性度における砂の含有率はそれほど大きな違いはないが,細粒分中のシルトと粘土の割合については,酸性(pH4付近)から強酸性(pH3以下)に至るまでの間にシルト分が増加し,粘土分が減少した.(4)強熱減量は弱酸性(pH5以上)から酸性に至るまでにおいて,ほぼ一定の値を示すものの,酸性から強酸性に至る過程においては,著しく増加した.以上のことから,酸性化による強度定数の変化(cの低下,Φの上昇)は,コンシステンシー限界の低下,粒度組成の変化,および強熱減量の変化と密接に関係しているものと思われる.
細胞内薬物動態制御に基づくナノ治療システムの構築

本研究では、細胞内での薬物動態制御に基づくナノ治療システムを構築することを目的とした。まずバイオ・ナノ・キャリアを用いて細胞質内に導入した機能性ナノ粒子の導入量並びに導入効率については、FACSを用いた評価システムを構築し、また、細胞内導入部位についてはレーザー顕微鏡を用いた評価システムを確立した。次に細胞内に導入する機能性ナノ粒子として、表面吸着型ナノ粒子(ポリビニルアミンナノスフェアー(NS))を合成した。このナノスフェアーの粒子径・表面電荷を測定した結果、粒子径308nm、表面電荷21.8mVを示す、粒子表面がカチオン性に帯びた単分散のナノスフェアーであった。このNSには、1粒子あたり約4万分子のオリゴヌクレオチドが吸着することを明らかにした。そのオリゴヌクレオチド吸着NSの物理化学的特性を評価した上で、その情報に基きバイオ・ナノ・キャリアに封入し、細胞質内へ導入することで、細胞質内薬物徐放化システムの構築を試みた。その結果、バイオ・ナノ・キャリアを用いることでオリゴヌクレオチド吸着NSを細胞質内に導入できること、細胞質内に導入されたNSからオリゴヌクレオチドが徐放され、細胞質全体に拡散している像を観察することに成功した。また、新たに薬物徐放化機能を有するアルギン酸ゲル粒子を封入したバイオ・ナノ・キャリアの作製法を確立し、先と同様、細胞質内に導入されたアルギン酸ゲル粒子からの薬物徐放を確認した。以上の研究成果より細胞内での薬物の時間的、空間的制御によるナノ治療システムの一端を構築できたものと考える。本研究では、標的オルガネラへの薬物輸送機能や細胞質内での薬物徐放化機能を有する様々な機能性ナノ担体(粒子)を新たに設計し、薬物としてのインテリジェント化機能分子(抗原蛋白質やペプチド等)を含有したこれらナノ粒子等をバイオ・ナノ・キャリアにより細胞質内へ送達することにより細胞内におけるそれら薬物の時間的・空間的・量的な動態制御を可能とし、それに基づく次世代のナノ治療システムを構築しようとするものである。本年度は、まず細胞内に導入する機能性ナノ粒子として、表面吸着型ナノ粒子を合成した。ナノ粒子の合成は、ポリビニルアセトアミドマクロモノマーを合成した後、マクロモノマーとスチレンをラジカル共重合することでポリビニルアセトアミドナノスフェアーを作製した。その後、ビニルアセトアミドユニットをビニルアミンユニットに加水分解することで、粒子表面がカチオン性に帯びたポリビニルアミンナノスフェアーを作製した。一方、バイオ・ナノ・キャリアを用いて細胞質内に導入した機能性ナノ粒子の導入量並びに導入効率については、FACSを用いた評価システムを構築し、また、細胞内導入部位についてはレーザー顕微鏡を用いた評価システムを確立した。今後、今回作製したナノスフェアーに薬物を吸着させ、バイオ・ナノ・キャリアを用いて細胞質内へ導入し、今回確立した評価システムにて細胞内での薬物動態解析を行い、それに基づく次世代ナノ治療システムの構築を目指す。本年度は、昨年度作製したポリビニルアミンナノスフェアー(NS)の表面にアンチセンス核酸を吸着させる条件を確立し、NS1粒子あたり約4万分子のオリゴヌクレオチドが吸着することを明らかにした。そのアンチセンス核酸吸着NSの物理化学的

特性を評価した上で、その情報に基きバイオ・ナノ・キャリアに封入し、細胞質内へ導入することで、細胞質内薬物徐放化システムの構築を試みた。その結果、バイオ・ナノ・キャリアを用いることでアンチセンス核酸吸着NSを細胞質内に導入できること、細胞質内に導入されたNSからアンチセンス核酸が徐放され、細胞質全体に拡散している像を観察することに成功した。また、新たに薬物徐放化機能を有するアルギン酸ゲル粒子を封入したバイオ・ナノ・キャリアの作製法を確立し、先と同様、細胞質内に導入されたアルギン酸ゲル粒子からの薬物徐放を確認した。一方、標的オルガネラへの薬物送達、即ちオルガネラターゲティングによる薬物治療の最適化を目指し、小胞体移行シグナルを用いたナノ治療システムの構築を試みた。その結果、小胞体移行シグナルを付加した抗原をバイオ・ナノ・キャリアを用いて抗原提示細胞の細胞質内に導入することにより、効果的な抗原提示が達成できることを明らかにした。以上の研究成果より細胞内での薬物の時間的、空間的制御によるナノ治療システムの一端を構築できたものと考える。
要介護度の維持期間からみた介護サービスの有効性の評価

介護保険情報を分析した結果、介護保険の訪問サービスと通所サービスの利用は、要介護度の維持期間および在宅生活継続期間に有効であることが示唆された。男性の要介護1の訪問介護サービス利用者と、男性の要介護2の通所サービスの利用者は、各サービスを利用していない者に比べて要介護度維持期間が長かった。女性の要介護3以上の訪問サービス利用者と、男性と女性の要介護3以上の通所サービス利用者は、各サービスを利用していない者に比べて在宅生活継続期間が長かった。要介護度による家族介護者の介護負担や介護サービス利用状況の実態を把握するため、訪問看護サービスを利用している367名の介護状況を分析した。その結果、療養者の平均年齢は80.4±11.3歳,介護者の平均年齢は64.9±9.9歳であった.要介護1・2・3(以下,軽度者)は36.8%,要介護4・5(以下,重度者)は63.2%であった.軽度者と重度者の比較では,重度者の介護状況は、介護肯定感が高く,介護期間が長く,医療処置と介護内容の種類が多く,訪問介護,訪問入浴,短期入所,住宅改修を利用している割合が多かった.要介護別に介護サービス利用の有無による介護状況を比較した結果、軽度者の場合では,訪問入浴利用者は介護者の社会活動が少ない,訪問リハビリ利用者は療養者の年齢が若く,医療処置の種類が少ない,短期入所利用者は介護肯定感が低くうつ傾向得点が高かった.重度者の場合では,訪問介護利用者は介護内容の種類が少ない,訪問入浴利用者は医療処置の種類が多く介護者の社会活動は少ないが介護肯定感が高い,訪問リハビリ利用者は療養者の年齢が若く介護負担感が高い,短期入所利用者は療養者の年齢が高く介護者の社会活動が多く趣味も多い,訪問診療利用者は介護内容と医療処置の種類が多い,福祉用具利用者は医療処置の種類が多いが介護者の社会活動が多くうつ傾向得点も低かった.T県内の訪問看護ステーション利用者418名における主介護者の続柄別にみた介護保険サービスの利用状況を分析した。要介護1・要介護2・要介護3の利用者149名のうち、主介護者が配偶者の場合は、利用が多いサービス順にみると、福祉用具52.0%、通所介護42.7%、訪問リハビリ29.3%、訪問介護25.3%、ショートステイ18.7%、訪問入浴および通所リハビリは共に13.3%であった。主介護者が子どもの場合は、福祉用具64.0%、通所介護60.0%、訪問介護38.0%、ショートステイ36.0%、訪問リハビリ20.0%、訪問入浴および通所リハビリは共に10.0%であった。主介護者が子どもの嫁・婿の場合は、福祉用具75.0%、訪問介護および通所介護が共に37.5%、ショートステイ25.0%、通所リハビリ18.8%、訪問入浴12.5%、訪問リハビリ6.3%であった。要介護4・要介護5の利用者269名のうち、主介護者が配偶者の場合は、利用が多いサービス順にみると、福祉用具80.3%、通所介護46.2%、訪問介護45.3%、訪問入浴および訪問リハビリは共に41.9%、ショートステイ24.8%、訪問リハビリ15.4%であった。主介護者が子どもの場合は、福祉用具84.9%、通所介護46.2%、訪問介護45.2%、訪問入浴39.8%、訪問リハビリ31.2%、ショートステイ29.0%、通所リハビリ8.6%であった。主介護者が子どもの嫁・婿の場合は、福祉用具95.7%、訪問入浴51.5%、通所介護48.9%、ショートステイ46.8%、訪問介護31.9%、訪問リハビリ19.1%、通所リハビリ0.0%であった。要介護度維持期間を用いて、介護保険サービス利用の有効性を評価するため、H23年度とH24年度に新規要介護認定を受けた高齢者各300名を対象に、1年毎に3年間、追跡調査を実施する計画であった。しかし、H24年4月より、介護報酬と診療報酬の同時改正が行われることが決まり、介護保険サービス体制が大幅に変化する可能性が高まった。そのため、H23年度の介護保険サービスの利用状況とH24年度以降の利用状況では、介護保険のサービス体制が異なるため、正確な比較検討を行うことができなくなった。そこで、H23年度のベースライン調査を延期し、H23年度分の予定者数は、H24年度に加算して、ベースライン調査を実施することとした。そこで、今年度は、在宅における介護保険サービスの利用状況の分析と実際に使用する調査票の作成を行った。H25年に実施した家族介護者の調査(n=373)より、在宅介護保険サービスの利用状況に関連する要因について分析した。その結果、訪問介護、訪問入浴、住宅改修、福祉用具の利用者では、要介護度の軽度者(要介護13)に比べて重度者(要介護45)が多かった。訪問リハビリと通所リハビリでは、療養者の年齢が若くなるほど利用者が多かった。介護者の続柄と関連がみられたのは、福祉用具の利用だけであり、介護者が嫁の場合に、介護者が配偶者である場合と、介護者が子どもである場合よりも利用者が多かった。H26年、介護支援専門員(n=471)に実施した調査より、H2224年度の利用者1,531名分のデータから在宅生活が中断した要因について分析した。

その結果、在宅生活が中断することに関連がみられたのは、初回の要介護度が要支援者に比べて要介護1だった者が多く、そのオッズ比は2.143(95%CI 1.350-3.404)、要支援者に比べて要介護2だった者では1.918(95%CI 1.155-3.186)であった。また、要介護度が変わらなかった者に比べて、要介護度3以上に悪化した者に中断者が多く、そのオッズ比は3.583(95%CI 2.552-5.031)であった。さらに、家族構成では、独居者に比べて高齢者世帯での中断者が多く、そのオッズ比は1.778(95%CI 1.187-2.663)であった。しかし、主介護者の状態の変化は中断との関連がみられなかった。以上のことから、在宅介護保険サービスは、介護者の要因よりも利用者の要因により利用されていることが示唆された。要介護者の在宅サービスの利用は、要介護度の維持期間および在宅生活継続期間に関連しているのかどうかを明らかにするために以下の2つの分析を行った。1)在宅サービス利用と要介護度の維持期間との関連:新規の要介護認定時に、要支援1、要支援2、要介護1、要介護2と認定され、自宅で生活している4,130名(男性1,403名、女性2,727名)を分析対象者とした。これらの対象者が要介護3以上に悪化するまでを要介護度の維持とし、50パーセンタイル値を用いて期間を求めた。Rog Rank検定では、訪問介護の利用者は、男性の要支援と要介護1、女性の要支援と要介護2において要介護度の維持期間が有意に長かった。短期入所の利用者は、女性の要支援において要介護度の維持期間が有意に短かった。通所サービスの利用では有意な差がみられなかった。また、年齢と自立度を調整したCox回帰分析の結果では、訪問介護の利用には有意な差はみられなかったが、通所サービス利用者は、男性の要介護2において要介護度の悪化者が有意に少なかった。短期入所では、女性の要支援において、要介護度の悪化者が有意に多かった。2)在宅サービス利用と在宅生活継続期間との関連:新規の要介護認定者4,965人(男性1,753名、女性3,212名)を対象としCox回帰分析を用いて解析した。在宅生活継続期間が長いことに関連していた要因は、高年齢、要介護度が重度、訪問サービスの利用、通所サービスの利用、短期入所を利用していないことであった。介護保険情報を分析した結果、介護保険の訪問サービスと通所サービスの利用は、要介護度の維持期間および在宅生活継続期間に有効であることが示唆された。男性の要介護1の訪問介護サービス利用者と、男性の要介護2の通所サービスの利用者は、各サービスを利用していない者に比べて要介護度維持期間が長かった。女性の要介護3以上の訪問サービス利用者と、男性と女性の要介護3以上の通所サービス利用者は、各サービスを利用していない者に比べて在宅生活継続期間が長かった。平成24年度から平成26年度までに、介護保険サービスの利用状況について、利用者側の要因と家族介護者側の要因から検討したので、介護保険サービス利用に関する背景要因の検討が終了した。看護学最終年度である平成27年度は、主たる目的である要介護度の維持期間と介護保険サービス利用との関連について検討する。介護保険法の改正や調査対象地区との調整がうまくいかなかったり、調査内容を精査する必要性が生じたため、本調査を行う前に、プレ調査として要介護度による家族介護者の介護負担と介護状況、介護サービス利用状況を検討した。そのため、本調査の開始は遅れたが、調査対象地区を拡大し対象者数を増やすことにより、H25年度から本調査を開始しても必要な内容を観察できると考えられる。
matted(ma)マウスの毛包形成異常に関わる原因遺伝子の解明

matted(ma)マウスの皮膚・被毛異常に関わる原因遺伝子を解明し、さらにその異常病態のメカニズムを明らかにすることを目的として研究を行った。本研究から、ma遺伝子はマウス3番染色体の候補領域(D3Mit40-0.85cM-ma-0.85cM-D3Mit49)に特定された。原因領域は約1100Kbであり、領域内に48遺伝子が存在することが判明した。しかしながら、今回の塩基配列解析では変異と考えられる異常配列は検出できなかった。今後も更なる解析を継続する予定である。被毛形成異常を呈する突然変異動物であるmatted(ma)マウスについて、ma遺伝子座はマウス3番染色体上のGlrb-3cM-ma-3.8cM-Gja8に存在するとの報告から、更なる解析により現在遺伝子候補領域をD3Mit40-0.85cM-ma-0, 85cM-D3Mit49の範囲に狭めることができている。平成20年度の研究結果は以下の通りである。1) maマウスの原因遺伝子の解明本マウス原因遺伝子maの候補領域は、約1100Kbであり48遺伝子が存在することが判明している。それら候補遺伝子のうち20因子について、コントロールおよびmaマウス皮膚cDNAを用いてRT-PCRによる発現量解析および塩基配列の解析を行ったが、両系統間で差異の認められた因子はなかった。今後は残りの28因子に関して解析を行っていく予定である。2)病理組織学的アプローチによるmaマウスの皮膚・被毛病態の解析1)と並行して、maマウスの毛包形成異常の過程を明らかにするため、本マウスの病理組織学的検索を経時的に行なった。すなわち、正常およびmaマウスの背部皮膚を、出産直後から5週齢まで経時的に採材し病理サンプルとした。病理解析は現在までに完了していないが、本マウスの毛包形成異常におけるクリティカルポイント(=正常およびmaマウスの間で初めて組織学的に差異が認められる時期)を断定するのが目的の一つであり、おそらく原因遺伝子が毛包で発現し始める時期と一致すると考えられる。被毛形成異常を呈する突然変異動物であるmatted(ma)マウスについて、その原因遺伝子の解明を目的として実験計画を遂行した。maマウスの原因遺伝子座はマウス3番染色体上に存在し、前年度までの遺伝解析により候補領域をD3Mit40-0.85cM-ma-0.85cM-D3Mit49の範囲に狭めることができた。約1100Kbに相当する原因領域には48遺伝子が存在することが判明しており、表皮分化複合体(Epidermal Differentiation Complex : EDC)として知られた遺伝子クラスターが隣接してしていることからも本遺伝解析は良好に行なわれたと考えられる。今年度は該当遺伝子の内残りの28因子に関してmaマウスおよびコントロール皮膚cDNAを用いてRT-PCRによる発現量解析および塩基配列の解析を継続した。しかしながら、maマウスにおいて原因遺伝子の変異と考えられる塩基配列の異常は検出できなかった。変異遺伝子が同定できなかった理由として以下の点が考えられうる。・今回の塩基配列の解析は基本的に遺伝子の蛋白コード領域のみを対象に解析しており、mRNAの5'および3'非翻訳領域の配列がmRNAの転写・分解や蛋白の翻訳をコントロールしている可能性が考えられる。・また毛包組織特異的なプロモーター領域におけるDNA配列の変異の可能性も考えられる。単純な読み間違えという可能性もあり、検体動物を増やして遺伝解析により原因領域を可能な限り狭めること、および各遺伝子の毛包における局在を明らかにすることで候補遺伝子のセレクトを行うなど地道で誠実な実験手法で対応していくことも必要である。皮膚科学領域だけでなく細胞増殖・分化のコントロールに関しても興味深い研究テーマであるので、必ず原因遺伝子を解明できるよう本研究期間が終了しても解析を継続していきたい。
加工特徴に基づく工作物保持具の最適設計・製作システムの開発

本研究では、三次元的に立体形状の複雑な非量産工作物に対する専用保持具をより高信頼性より迅速に設計できる手法を確立すると共に、経済性のある最適設計・製作システムを開発し、多品種少量生産における非加工時間の短縮及び部品製造原価の低減を計ることが目的とする。したがって、本目的を達成するために、単年度の研究実施計画に沿って、具体的に次の二項目について研究を行った。1.切削力のデータベース化保持具設計システムを用いて保持具を設計する際には、工作物における保持点の数や保持場所の指定は、保持具の性能に大きな影響を及ぼす。そこで、本研究では、加工特徴設計手法を用いて、決められた工具を使って実際に加工できる加工特徴のみを組み合わせて部品形状を設計する。加工特徴ごとの工具-切削条件関係に基づき、実切削実験を行い、加工中に発生する最大切削力の三成分、最大切削トルク、および当該加工特徴に対するピーク値の発生位置を切削力デ-らベースに格納した。2.保持具設計システムの試作部品の加工精度を確保するために、加工時における工作物の安定保持が重要である。切削力による工作物の位置ズレや保持力による工作物の変形などを防ぐためには、最適な工作物保持具が要求される。特に、保持点数、工作物の保持位置や保持方式、および必要最小限の保持力の選定は、保持具の性能を大きく左右する。本研究で開発した保持具設計システムでは、加工特徴ごとに用意された切削力データベースから最大切削力の分布を求め、さらに有限要素法を用いて被加工物の加工精度と諸変形を考慮した上で、保持点数と工作物の保持位置および保持力を自動的に決定する。また、保持ユニットを適当に選択すれば、それらの組み合わせることで簡単に専用保持具を設計することができる。今後、加工精度に影響を及ぼす切削熱・切削力・切削振動を統合的に考慮するシステムへの改良向上を行う余地がある。