hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チタン及び各種金属微粒子を用いるリン酸化タンパク質及び核酸解析システムの開発

1.チタン微粒子のリン酸化タンパク質吸着特性:リン酸化タンパク質としてβ-カゼインを用い、チタン微粒子(粒子径:44-77μm)に対する吸着特性を調べた。即ち、50μg/mLのβ-カゼイン溶液にチタン微粒子を加え、その吸着量を測定した。その結果、0.1Mトリフルオロ酢酸中では加えたβ-カゼインの約30%が吸着することがわかり、チタン微粒子がリン酸化タンパク質の分離基材として有用である可能性が示された。2.DNA1塩基置換(SNPs)解析への応用:チタンナノ粒子にキャプチャープローブDNAを吸着させ、完全相補のDNA断片のみがハイブリダイズすることに基づくSNPs解析システムを設計した。即ち、キャプチャープローブには(dT)8を、ターゲットDNAには、正常DNA断片として(dA)8を、そのうち1個所をdTで置換した8種の(dA)7-(dT)1をSNPs相当DNA断片として検討した。まず市販のチタンナノ粒子2種を用い(dT)8の吸着を試みたが、充分な吸着体を得ることができなかった。これは用いたナノ粒子の表面が、凝集防止用にコーティング処理されていたためと考えられた。そこで、チタニア(二酸化チタン)微粒子を用い、同様の検討を試みた。その結果、キャプチャープローブDNAは良好に担持できることがわかった。また、これによるターゲットDNAとのハイブリダイゼーションを試みたところ、反応上清中に(dA)8はほとんど検出されなかったのに対し、ミスマッチである(dA)7-(dT)の場合には、dTの存在位置にかかわらず、微量のそれらが検出された。以上の結果は本システムの原理的な妥当性を示すものといえ、今後、チタンナノ粒子を用いるシステムについても再検計する価値があるもの考えられた。【目的】我々は、リン酸化合物に対するケモアフィニティー担体として、従来のチタニア(TiO_2)に加え、各種酸化チタン(TiO、Ti_2O_3、Ti_3O_5、TiO_<1.98>)や金属チタン(Ti)も有用であることを見出している。本年度は、Ti充填プレカラムを装着したカラムスイッチングHPLC(CS-HPLC)システムを用い、有機リン酸化合物の吸着特性並びにその他の酸性化合物に対する選択性の向上について検討した。【実験】試料:主に10μMリン酸化ペプチド[Ile-Ser(p)-Val-Arg(PP1)、Gln-Ile-Ser(p)-Val-Arg(PP2)]、Glu-Glu及びフタル酸異性体混合物の水溶液を用いて検討した。CS-HPLC : Tiプレカラム(4.6mm i.d.×10mm)に種々の試料吸着溶媒を送液し試料を注入、次いで吸着した試料をLiCl含有0.05Mホウ酸塩緩衝液(pH8.0)で脱着し、分析カラム(Asahipak NH2P-50-4E,4.6mm i.d.×250mm)に導入後同溶液を移動相とし分離、検出した(UV 215nm)。【結果・考察】リン酸化合物以外の酸性物質による非特異的吸着の抑制を目的に、試料吸着溶媒として種々の酸、有機溶媒、塩などの溶液を用い、各化合物の回収率を調べた。その結果、(1)10mMホウ酸はPP1(73.5%)、PP2(94.3%)を良好に保持し、かつ、Glu-Glu(10.5%)の吸着をかなり抑制する。(2)10mMNaClと50%アセトニトリルは、優れた非特異的吸着抑制効果を示すが、PP1、PP2の回収率も相当低下するなどの知見が得られた。さらに検討したところ、NaCl含有10mMホウ酸が満足しうる結果を与えることがわかった。即ち、PP1、PP2の回収率はNaCl濃度100mMまでほぼ一定かつ良好(PP1、73.0%;PP2、88.3%)であったのに対し、Glu-Glu及びPTAの回収率は漸減し、100mM NaClの時にはそれぞれ、9.1%及び2.2%まで低下した。現在、より一層の選択性向上を目指し、NaFの利用などについて検討中である。【目的】我々は、リン酸化合物に対するケモアフィニティー担体として、金属チタンが有用であることを見出している。本研究ではチタンによるDNAの選択分離濃縮について検討した。【実験】10μg/mlDNA溶液800μ1にチタン微粒子40mgを加え、混合後遠心分離した。チタン層を水洗後、塩基溶液800μ1を加えてDNAを脱着し、上清中のDNAを蛍光定量した。【結果・考察】(1)蛍光染色試薬の選択:チタンにより抽出して得られたDNAを定量するための蛍光染色試薬について検討した。SYBRGold、SYBRGreen I、PicoGreenについて比べた結果、SYBRGoldは1本鎖及び2本鎖DNAのいずれに対してもほぼ類似の応答性を示し、最も適切であることがわかった。(2)DNA抽出条件の検討:仔牛胸腺DNA、仔牛胸腺1本鎖DNA及びλDNAを試料とした予備実験の結果、これらは酸性条件下でチタンに吸着し、塩基性条件下で脱着することがわかった。

詳細に検討した結果、吸着時にはpHを1付近の酸性条件とすることが適切であり、吸着したDNAはpH10-11のホウ酸塩緩衝液により脱着できた(回収率約70-90%)。一方、本条件下ではタンパク質、特にリン酸化タンパク質の吸着も予想されたため、β-カゼインを用いてその吸着性を調べた。0.1Mトリフルオロ酢酸や塩酸などの酸溶液中では約30%程度の回収率が認められたが、リン酸やホスフィン酸中ではその吸着が抑制され、特に後者を用いるとβ-カゼインの回収率は10%程度に低下した。【結論】以上の特性により、チタンによるDNAの選択的抽出が可能と考えられる。また、チタンに吸着したDNAは中性付近ではほとんど脱着しないことから、プローブDNAを吸着したチタン微粒子上でのハイブリダイゼーションが可能と考えられ、1塩基多型解析等への応用が期待できる。1.チタン微粒子のリン酸化タンパク質吸着特性:リン酸化タンパク質としてβ-カゼインを用い、チタン微粒子(粒子径:44-77μm)に対する吸着特性を調べた。即ち、50μg/mLのβ-カゼイン溶液にチタン微粒子を加え、その吸着量を測定した。その結果、0.1Mトリフルオロ酢酸中では加えたβ-カゼインの約30%が吸着することがわかり、チタン微粒子がリン酸化タンパク質の分離基材として有用である可能性が示された。2.DNA1塩基置換(SNPs)解析への応用:チタンナノ粒子にキャプチャープローブDNAを吸着させ、完全相補のDNA断片のみがハイブリダイズすることに基づくSNPs解析システムを設計した。即ち、キャプチャープローブには(dT)8を、ターゲットDNAには、正常DNA断片として(dA)8を、そのうち1個所をdTで置換した8種の(dA)7-(dT)1をSNPs相当DNA断片として検討した。まず市販のチタンナノ粒子2種を用い(dT)8の吸着を試みたが、充分な吸着体を得ることができなかった。これは用いたナノ粒子の表面が、凝集防止用にコーティング処理されていたためと考えられた。そこで、チタニア(二酸化チタン)微粒子を用い、同様の検討を試みた。その結果、キャプチャープローブDNAは良好に担持できることがわかった。また、これによるターゲットDNAとのハイブリダイゼーションを試みたところ、反応上清中に(dA)8はほとんど検出されなかったのに対し、ミスマッチである(dA)7-(dT)の場合には、dTの存在位置にかかわらず、微量のそれらが検出された。以上の結果は本システムの原理的な妥当性を示すものといえ、今後、チタンナノ粒子を用いるシステムについても再検計する価値があるもの考えられた。
中間赤外線高分散冷却エシェル分光器を用いた晩期型星周辺大気のラインサーベイ観測

世界初のゲルマニウム・イマージョングレーティングを搭載した中間赤外線高分散分光観測装置ProtoIRHSを完成させた。これを受けて、前年度末より本年度前半に晩期型星周辺大気に存在する星間分子の振動回転スペクトルのラインサーベイ観測を試みた。2005年2月下旬に、分光器を名古屋大学より国立天文台・天文機器開発実験センターに搬入し、分光器の動作確認を行った。その結果、分光用の主検出器である、512x412素子Si:As IBCアレイ検出器のセラミック製チップキャリアにひび割れが見いだされたため、この損傷した主検出器ブロックを取り外し、天文機器開発実験センターのカセグレンシミュレーター室にてIRHSの動作確認を進めた。幸い、真空排気系、2台のGM冷凍機の動作、エシェル分光器のクロスディスパーザー回転機構部のステッピングモーターによる駆動、およびスリットビューワー用256x256素子InSbアレイ検出器の動作が正常であることを確認でき、スリットビューワーを用いたK-band(2.2μm)の天体撮像観測に成功した。晩期型星・大質量主系列星を含むK-bandにおいて比較的明るい19天体の観測を行い、取得データからスリットビュワーの性能評価を行った。結像性能については、2.1 arcsec(FWHM)の星像が得られ、天文機器開発実験センターにおけるシーイングが1.53.0arcsecであることから設計値通りであることを確かめた。また、観測天体のフラックス測定から求められたスリットビュワーの効率は設計値の約50%であり、限界等級は7.1mag(1.0 sec exp.time,S/N=10,seeing=1.0",Nreadout=620e-)と見積られた。これは、様々な分子が見出される典型的な晩期型星IRC+10216・CRL618・CRL2688・NGC7027の観測に充分な感度である。高分散冷却エシェルグレーティング分光器ProtoIRHSの製作と光学調整、真空排気系や冷却系の整備および望遠鏡とのインターフェースの設計・製作を行い、この分光器を完成させた。分光光学系の製作とエシェルフォーマットの撮像のためのSi:AsIBC512×412素子2次元アレイ検出器の動作確認に成功した。炭酸ガスレーザーの波長10.6μm単色光を用い、ProtoIRHSの波長分解能λ/Δλ=46,000と測定し、世界初のGe単結晶イマージョングレーティングが当初目標をほぼ満たす性能を有していることを確認した。次に、望遠鏡に搭載し天体観測を行う際に必要な前置光学系の製作と光学調整、撮像用のInSb 256×256素子2次元アレイ検出器の設置と動作試験を行い、試験光源による結像性能および検出器雑音において良好な結果を得た。また、光入射窓や電気制御系からの熱放射の侵入を抑えるための冷却フィールドストップの製作や、断熱シールドの設置、迷光対策のためのバッフルの設置を行った。その結果、ProtoIRHSの真空排気開始後、冷却完了、観測開始までのセットアップ時間を4日程度に短縮することができた。ProtoIRHSを用い、晩期型星周辺大気に存在する星間分子の振動回転スペクトルのラインサーベイ観測を行うため、2005年2月に国立天文台三鷹1.5m望遠鏡のナスミス焦点台に設置した。本望遠鏡は国立天文台ハワイ観測所のすばる8.2m望遠鏡と同一のF比12.5を有しており、ナスミス焦点を観測装置内のフィールドストップに結像させるための小型リレー光学系を設計・製作した。これによりProtoIRHSによる初観測が可能となった。

2005年3月から来年度初旬にかけて本格的な試験観測を行う。世界初のゲルマニウム・イマージョングレーティングを搭載した中間赤外線高分散分光観測装置ProtoIRHSを完成させた。これを受けて、前年度末より本年度前半に晩期型星周辺大気に存在する星間分子の振動回転スペクトルのラインサーベイ観測を行った。2005年2月下旬に、分光器を名古屋大学より国立天文台・天文機器開発実験センターに搬入し、分光器の動作確認を行った。その結果、分光用の主検出器である、512x412素子Si:As IBCアレイ検出器のセラミック製チップキャリアにひび割れが見いだされたため、この損傷した主検出器ブロックを取り外し、天文機器開発実験センターのカセグレンシミュレーター室にてIRHSの動作確認を進めた。幸い、真空排気系、2台のGM冷凍機の動作、エシェル分光器のクロスディスパーザー回転機構部のステッピングモーターによる駆動、およびスリットビューワー用256x256素子InSbアレイ検出器の動作が正常であることを確認でき、スリットビューワーを用いたK-band(2.2μm)の天体撮像観測に成功した。晩期型星・大質量主系列星を含むK-bandにおいて比較的明るい19天体の観測を行い、取得データからスリットビュワーの性能評価を行った。結像性能については、2.1arcsec(FWHM)の星像が得られ、天文機器開発実験センターにおけるシーイングが1.53.0arcsecであることから設計値通りであることを確かめた。また、観測天体のフラックス測定から求められたスリットビュワーの効率は設計値の約50%であり、限界等級は7.1mag(1.0sec exp.time, S/N=10,seeing=1.0",N_<readout>=620e^-)と見積られた。これは、様々な分子が見出される典型的な晩期型星IRC+10216・CRL618・CRL2688・NGC7027の観測に充分な感度である。
性器のヒトパピローマウィルス感染と子宮頚部悪性化への関与

Human papillomavirus(HPV)は、70種以上に型分類され、子宮頚部では、16,18,31,33,型など特定の型が癌の発生に関わっている。サザン法ではコンジロームや異形成ではHPVはフリーの状態、がんでは宿主DNAに組込まれている。本研究は、改良したin situ hybridization(ISH)法を用い病理組織学的に、HPVの宿主細胞の中での存在様式をフリー型か組込み型に区別した。症例毎に定まった数を呈してドット状に染まるHPV陽性所見は組込み型で、細胞のモノクローナルな増生を意味し、腫瘍性の病変であることを示唆する。この手法を用い、異形成から上皮内癌(CIS),初期浸潤癌(MIC),浸潤癌(SSC)に至る癌化のプログレッションのどの段階でHPVの組込みがおこるのか検討した。プローブはビオチン標識6/11,16/18,31/33/35型の混合プローブとFITC標識6,11,16,18,31,33型の単独プローブ、Wide spectrum(W)プローブを用いた。陽性所見を得た各病変の結果はSSCで10/12例(83%)が癌病巣全て組込み型,2例がフリー型(10例が16型,2例が33型)。MICでは病巣全て組込み型が4例,両型が4例(計50%),フリー型が8例であり、浸潤部が観察可能な8例のうち4例が組込み型,3例はフリー型,1例は両型で上皮内病変部も同様な所見であった(16例中14例が16型,2例がW)。CISでは2/6例(33%)に病変の一部に組込み型でその周囲はフリー型,4/6例がフリー型(6例共16型)。異形成は検討中である。組込み型は上皮内癌の極く一部に出現し、浸潤が進むとその範囲は拡大する。組込み型を示す細胞ではコイロサイトーシスは示さない。MICやSSCでも、その一部にはフリー型のHPVが存在することを明らかにした。
生体情報処理に基づく購買エージェント用いた店舗内レイアウトの可視化支援システム

本研究では,周りの環境,消費者の心理状況を踏まえた上で消費者の購買行動を明らかにし,それらを実装したエージェントによるマルチエージェントシミュレーションを試みる.具体的には,消費者のあいまいさや不確実性を考慮した購買行動における商品選択に関する意思決定モデルを用いて,消費者の価値観を可視化し,その構造を因果ダイアグラムによって明らかにする.さらに,消費者の心理状態を数量化するために,消費者の「心理的価値」を定義し,それによる購買行動の変化について分析する.さらに,店舗内におけるカテゴリーの配置方法の決定に関して, Decoy Effectを考慮したレイアウト方法を提案する.本研究では,周りの環境,消費者の心理状況を踏まえた上で消費者の購買行動を明らかにし,それらを実装したエージェントによるマルチエージェントシミュレーションを試みる.具体的には,消費者のあいまいさや不確実性を考慮した購買行動における商品選択に関する意思決定モデルを用いて,消費者の価値観を可視化し,その構造を因果ダイアグラムによって明らかにする.さらに,消費者の心理状態を数量化するために,消費者の「心理的価値」を定義し,それによる購買行動の変化について分析する.さらに,店舗内におけるカテゴリーの配置方法の決定に関して, Decoy Effectを考慮したレイアウト方法を提案する.初年度は,マーケティング分野だけでなく価値工学の視点を取り入れた購買エージェントの設計を行った.さらに,Web上の仮想的な空間での体験を通じて,店舗における消費者の行動のデータを自動的に収集するシステムの構築を行った.消費者行動における商品の選択は,環境との相互作用によって変遷し,それが選択に起因する消費者ごとの判断基準を多様化させている.消費者が判断基準に基づいて行動を選択するときの不確実性には,価値観の変遷履歴によるあいまいさと,対象を認識するときの不確実性も大きく影響していると考えられるため,本研究では消費者のあいまいさや不確実性を考慮した購買行動における商品の選択に関する意思決定モデルを提案した.これにより,消費者の価値観を可視化することが可能となった.また,仮想的な店舗でのデータ収集は,パソコンの知識が少ない人でも容易に操作できるよう,ほとんどの操作がマウス操作や簡単なキーボード操作で行えるよう工夫しており,より多くのデータを手軽に収集することが可能となった.次年度は,感性工学の分野から店舗内レイアウトを分析し,初年度に構築したマルチエージェントシステムとの知識を併せて,店舗内レイアウトにおける支援システムを構築する予定である.消費者行動が提案システムに反映できているかどうか,また店舗内レイアウトを変更して得られる結果が一般的な知識に適合しているかどうかを調査する目的で,いくつかのスーパーマーケットと意見交換を行い,さらに改良する予定である.初年度は,消費者のあいまいさや不確実性を考慮した購買行動における商品選択の意思決定モデルを用いて,購買行動の価値認識に関する因果関係の構造を因果ダイアグラムにより可視化することが可能となった.これにより,人間の行動パターンを反映したエージェントの行動ルールの設計が可能となった.次年度は,マーケティング分野や消費者行動研究の観点から,初年度に得られた結果を利用し,エージェントの移動および購買行動に関する研究を行った.消費者が購買する際,製品そのものの価値だけでなく,それに消費者の心理状態が影響することで購買意欲が変化する.消費者の心理状態(感覚や嗜好など)を数量化するために,消費者の「心理的価値」を定義し,それによる購買行動の変化について分析した.製品そのものの価値は,評価値に関する妥協可能な合意のメカニズムを用いることで数量的に取り扱う.それにより,各々の製品が納得できるようなルールのもとで導出された合意にしたがって,製品そのものの価値のランキングを決定できる.実際に得られているランキングとそれを比較することで,製品に対して心理的価値がどのように作用しているかを考察した.また,店舗内におけるカテゴリーの配置方法の決定に関して,Decoy Effectを考慮したレイアウト方法を提案し,これにより商品の在庫を考慮した配置が可能となった.さらに,支援システムが誰にでも使用できるように,操作がより簡易なタブレットパソコンでのシステム構築を行っている.
ミャンマー国肝がん発生要因としての輸血関連疾患と鉄過剰症の調査研究

私たちはこれまでの実験的研究により、鉄の活性酸素・フリーラジカル産生能は発癌と強く関連していることを発表してきた。過剰鉄は活性酸素・フリーラジカル産生を通じて発癌と強く関連している。ミャンマーにおける肝臓癌の早期発生は肝炎ウイルスの蔓延と共に、風土的なマラリアによる溶血、遺伝性輸血依存性サラセミアなどによる鉄過剰症が関連している可能性がある。最近の研究で鉄過剰がウイルス性肝炎病態の悪化因子であることが判明してきたこともあり、同国において、B、C型ウイルス肝炎の広がりと共に、鉄過剰状態を調査し、両者の関係を明らかにすることを計画した。この研究班は1996年から1999年の文部省研究班の継続的な性格を持つものである。今回の調査は2000年12月19日より12月30日に行われた。研究方法と結果:ミヤンマー国立医学研究局、国立ヤンゴン医科大学ヤンゴン総合病院肝臓内科、血液内科、国立小児病院にて、患者の診察、血液の採取を行った。α-fetoproteinのレクチン電気泳動と解析は国立医学研究局で行った。外科的に採取された肝臓ガン組織の分子病理学的検索は日本で行った。ヘモグロビンは等電点電気泳動、HPLCを用いて異常ヘモグロビンを同定し、血液よりDNAを抽出して、ヘモグロビン遺伝子の異常部位を検索した。異常ヘモグロビンの検索は川崎医科大学生化学教室で行った。現在の段階では、血清の化学検査は終了していない。ヘモグロビン異常症の検索はミャンマー国においては初めての試みである。これまでの調査の結果、若年者の肝臓癌、肝炎ウイルスの罹患状態、鉄代謝異常の蔓延などが明らかとなってきた。社会体制の違いなどにより、共同研究も最初は危ぶまれたが、現在においては、研究者同士の信頼関係も確立されており、共同研究は行いやすい状況が生まれている。また、文部省の共同研究結果より、C型肝炎ウイルス蔓延状態が明らかとなり、このデータをもとに輸血時C型肝炎のスクリーニングなども開始された。
タンパク質翻訳機構を模したプログラマブルな動的ナノ反応場の創製

本研究課題は、DNAの自己会合と酵素反応を組み合わせて構築した自律歩行型のDNAウォーカを利用し、多段階の重合反応を自律的に実行する動的ナノ反応場を実現することを目的とする。初年度には、吸光度測定や蛍光観測、電気泳動実験などにより、適切なDNA配列長や、DNAウォーカの歩行性能を向上させる酵素等についての知見を得た。二年度目は、合成の効率や汎用性を向上させる上で、DNAzymeを用いてより柔軟な反応条件下での動作が可能なことを示した。今後これらの成果を融合し、塩基配列で動作をプログラムできる汎用の動的ナノ反応場の構築を行っていく。平成25年度は、DNAウォーカの自律歩行にともなう多段階重合により合成反応を行うナノ反応場について、高効率な合成反応の実現に向けたDNAウォーカの歩行速度向上のための検討を実施した。当初の設計ではナノ反応場の構築にニッキング酵素を用いていたが、より柔軟な反応条件下での動作を可能にし、歩行速度や合成の効率および汎用性を向上させるため、DNAzymeを用いた設計に変更し、歩行の要素反応が幅広い反応条件で行えること、および適切な条件について電気泳動などによる実験で確認して明らかにした。また、生物の合成機構を模した高効率な人工反応システムを試験管内に実現する上で、最適な溶液環境を明らかにすることは重要である。細胞環境と類似した環境を提供すると考えられるゲルを、架橋部分に導入したDNAのハイブリダイゼーションによって作成することで、本研究のナノ反応場と適合性の高いDNA架橋ハイドロゲルを構築した。さらに、より細胞に近い環境を再現するため、マイクロサイズのDNA架橋ハイドロゲルを作成する手法を開発した。本成果は、従来の有機合成手法では不可能な生物のように高効率な合成反応が行える人工のナノ反応場を、試験管内で再構築する上で有用である。今後は、DNAウォーカのアダプターDNAへの結合・切断・解離の効率を向上させるための平成24年度に開発した新規技術を、今年度の成果と融合することで、高効率な合成が行える汎用のナノ反応場の実現が期待できる。本研究課題で構築する、DNAの塩基配列でプログラムできる人工の動的ナノ反応場において、コドン配列の役割を果たす配列を設計するため、配列がみたすべき要件を明らかにする目的で、DNAとニッキング酵素を用いて動的な反応システムを構築する検討実験を実施した。その結果、適切な配列長や使用する酵素等について、ナノ反応場において反応物を接近させるウォーカの歩行性能を向上させるための知見を得た。また、本研究課題は、従来手法では実現できない、同一反応容器中で環境低負荷な多段階重合を行う汎用の合成手法の確立を目指している。鋳型とアダプターを結合させる固定子の配列について、複数の配列セットを設計して穏和な条件での検討実験を実施した。ソフトウェアを用いてDNAナノマシン研究と同様に設計した、人工配列を持つDNAをハイブリダイゼーションさせて、「鋳型DNA-固定子DNA複合体」が正しく形成されることや、高い結合特異性と安定性が実現できることを、温度を変化させる条件のもとで行った吸光度の測定や、ハイブリダイゼーションにともなって蛍光修飾基の間で起こる消光の観測、電気泳動などの実験により詳細に確認した。その結果、生理的な溶液条件のもとで高い結合特異性と結合の安定性を実現する新規技術開発の見込みと、そのための配列設計指針を得た。以上の知見をもとに、最終的に構築する動的ナノ反応場の性能を最大化する配列についての設計と、実験による検証を引き続き進めている。総合領域構築する人工の動的ナノ反応場に用いる塩基配列の設計について、実験による検証から適切な配列長などの配列設計指針を得た。特に、鋳型とアダプターを結合させる固定子の配列について、穏和な条件での複合体を正しく形成するための、高い結合特異性と安定性を実現する新規技術開発の見込みを得たことは、当初計画以上の成果である。この新規技術の検討実験に注力したため、鋳型DNA上への反応物の精密な配置については、平成25年度に詳細な検討を実施する。本研究課題は、DNAの塩基配列情報にしたがって機能性分子を産生する生物のタンパク質合成の機構を模して、同一反応容器中で環境低負荷な多段階重合を行い、簡易な操作で高分子を合成する汎用の合成手法の確立を目指している。そのため、今後は当初計画にあるNHSエステル化だけでなく、より環境低負荷な操作で行えるアダプターDNAへの反応物の連結についても検討しながら、最終目的であるプログラマブルな動的ナノ反応場の構築を推進していく。平成24年度は、穏和な条件での複合体を正しく形成するための、高い結合特異性と安定性を実現する新規技術の検討実験に注力したため、アダプターDNAへの反応物の連結に用いる試薬類の支出が当初計画より少なくなった。

平成25年度はこれらの試薬類を含め、より環境低負荷な連結について検討するための試薬類を購入して実験を遂行するとともに、当初の計画通りDNAウォーカの自律歩行にともなう合成反応の検討実験を実施し、プログラマブルな動的ナノ反応場を創製する。
新しいPKA-エピジェネティクス連関による心血管細胞分化速度制御機構

ES細胞の分化において、分化に要する時間はほぼ制御不能である。本研究は、幹細胞の分化速度を制御する新しい分子機構の解明を通して、「目的細胞への分化時間の短縮」という画期的技術開発を目的とする。ES細胞分化途上においてPKAシグナルを活性化することにより、ES細胞からの中胚葉及び血管内皮細胞分化を従来の約2倍早く誘導することに成功し、PKAがヒストンアセチル化酵素G9aの発現を上昇させることにより分化速度を早めるという新規機構を見出した。1)分化速度制御機構におけるPKA及びG9aの意義の検討、2)PKAによるG9a制御機構の解明、3) G9aによるヒストン修飾の標的遺伝子の同定、4)PKAを活性化する内因性シグナルの探索、の4項目に関して検討を行い、1)PKAがG9aの発現増加を介してES細胞初期分化速度を約2倍亢進させることを明らかにした。2)G9aは未分化遺伝子であるOct4及びNanogの転写調節領域に対して、負のヒストン修飾であるH3K9me2を入れることによりこれら未分化遺伝子の発現を抑制し、細胞分化を誘導していることを明らかにした。3)ユビキチンリガーゼAPCC/cdh1がG9aを分化すること及びAPCC/cdh1の活性がPKAにより抑制されることにより、PKAがG9aのタンパク発現量を制御していることを示した。4)アドレノメデュリン及びその受容体がES細胞及び早期胚に発現し、PKAを活性化する内因性リガンドの一つとして作用していることを示した。以上いずれの項目においても成果を上げ、それらを論文として発表した(Yamamizu et al., Cell Stem Cell, 2012)。
大規模ファイルサ-バ構成法の研究

ファイルサ-バ構成法につき、以下の手順で研究を行なった。1.数理モデル負荷時のファイルサ-バの動作を、通信処理部、ファイルトランザクション処理部、磁気ディスクデバイス処理部に大別し、処理時間をパラメ-タとする待ち行列ネットワ-ク・モデルを作成した。2.シミュレ-ション上記モデルにより、シミュレ-ションを実施した。この際、参照デ-タとして学術情報センタ-所有のHITAC M682H、SUN4/490 SparcServerのファイルサ-ビス特性を使用し、数理モデルとしての有効性を検証した。3.プロトタイプ作成機器組み込み専用のRI5Cプロセッサ、MBによる通信制御ボ-ドを試作した。これは上記シミュレ-ションの結果、システム高速化には通信処理部の効率向上が最も有効と判断されたためである。4.高速通信路の結合今日広く使用されているEthernet通信路(10Mbps)では、ファイルサ-バ・アクセスの目的には不適当であることが判明した。プロセッサのファイルトランザクション処理速度に比べてネットワ-クが遅すぎ、約300ファイル処理/秒でファイルサ-バ性能が飽和してしまう。5.広域通信路の結合一方、広域通信路はISDN(64Kbps)に代表される低速のものが多く、これで効率のよいファイルサ-ビスを行なうためには、ファイルの分散キャッシングなどの機能を導入しなければならない。本研究により得られたファイルサ-バ数理モデル、シミュレ-ションモデルに基き、4、5の視点から更に研究を継続する。
CdS薄膜緑色発光ダイオードの研究

本研究は、エネルギーバンドギャップが2.4eVで直接遷移型のバンド構造を持っ硫化カドミウム(CdS)薄膜を用いた緑色発光ダイオードの作成と、Cuをドーピングしたp形CdS膜(CdS : Cu膜)におけるCuの役割の解明を目的としている。12年度は、CdS : Cu膜におけるCuの役割を解明するため、X線光電子分光分析(XPS)を行った。得られた結果とX線回折等のデータとを比較検討し、CuはCdS中でCdと置換してアクセプタとして振る舞っていることを明らかにした。一方、p-CdS : Cu/n-CdS pnホモ接合ダイオードを作成し、液体窒素中77Kで順方向パルス電流による青緑色、緑色、赤色発光を観察した。13年度には、発光色を詳細に観察し、スペクトルの測定を試みた。発光色はCu濃度などの作製条件及び順方向電流密度に依存し、電流によって青緑色から赤の範囲で変わることがわかった。装置の関係でスペクトルの測定はまだ不十分であるが、スペクトルはブロードで、ピークは電流密度の増加と共に短波長側にシフトした。いずれのスペクトルもCdSの吸収端付近に小さいピークが観察された。He-Cdレーザを用いて、室温でCdS及びCdS : Cu膜のホトルミネッセンスを測定した結果、Cuのドーピングは、価電子帯の上およそ1eVの深い順位から浅い順位まで広く分布したアクセプタ順位を形成することが明らかになりつつある。従って、発光はp-CdS : Cu/n-CdS pnホモ接合によって生じ、発光色の変化は、CdSのバンド間あるいはバンド端付近の遷移(青緑色)と、Cuのドーピングによって生じた広い順位を介しての遷移(黄、赤色)による発光の組み合わせによって生じていると考えている。また、このダイオードは良好な太陽電池特性を示し、変換効率は8.5%以上になった。これら成果の一部はすでに報告済みであるが、残りも順次報告の予定である。本研究は、エネルギーバンドギャップが2.4eVで直接遷移型のバンド構造を持つ、硫化カドミウム(CdS)薄膜を用いた緑色発光ダイオードの作成を目的としている。CdSはp形に出来ないと言われてきたが、我々は銅(Cu)をドーピングしたCdS蒸着膜(CdS(Cu)膜)がp形特性を示すことを報告した。しかし、CdS(Cu)膜のp形特性は、Cu_2Sのような低抵抗p形物質が新たに生じたためでないかという疑問があった。本研究では先ず、CuをドーピングしたCdS膜におけるCuの役割を調べた。X線光電子分光法(XPS)を用い、元素のdepth profileとオージェパラメータを測定した。さらにX線回折、高分解能電子顕微鏡による元素分析等の結果と合わせて検討し、CuはCdS中でCu^+の状態でCdと置換し、アクセプタとして振る舞っていることを明らかにした。結果をICSFS-10(Princeton,2000,7)で発表した。内容は、Applied Surface Scienceに掲載予定である。次に、p形CdS(Cu)膜にn形CdSを連続蒸着することにより、直径1.1mmのCdS pnホモ接合ダイオードを作成した。ダイオードは整流特性、光起電特性を示した。予想通り、L-N_2中で順方向パルス電流によって緑青色-赤色発光が得られた。発光色はCuの量と関係があった。スペクトルは、CdSの吸収端から800nm付近までブロードであった。

CdSの自己吸収によって吸収端付近の発光は減衰していることがわかった。また、I-V、C-V特性も測定した。購入したHe-Cdレーザを用い、CdS及びCdS(Cu)膜のフォトルミネッセンスを測定している。スペクトルはCuのドーピング量によって変わる。ダイオードのスペクトルとの関係を検討中である。これらの結果は、順次学会等で発表の予定である。本研究は、エネルギーバンドギャップが2.4eVで直接遷移型のバンド構造を持つ硫化カドミウム(CdS)薄膜を用いた、緑色発光ダイオードの作成を目的としている。12年度では、Cuをドーピングしたp形CdS膜におけるCuの役割をX線光電子分光法(XPS)を用いて調べ、CuはCdS中でCdと置換し、アクセプタとして振る舞っていることを明らかにした。内容は、Applied Surface Science, Vol. 175-176(2001)に掲載された。一方、CdS pnホモ接合ダイオードを作成し、液体窒素中で順方向パルス電流による青緑色、緑色、赤色発光を観察した。13年度には、発光色をさらに詳細に観察し、スペクトルの測定を試みた。装置の関係でスペクトルの測定が出来ない素子もあるが、発光色はCuの濃度及び順方向電流密度に依存し、電流制御によって青緑色から赤の範囲で変わることがわかった。これらの結果の一部は、10^<th> Intenational Cohference on II-VI Compounds(Bremen, 2001, 9)で発表し、内容は、physica status solidi (b),Vol. 229(2002)に掲載された。さらに、He-Cdレーザを用いてCdS及びCdS(Cu)膜のホトルミネッセンスを測定した結果、Cuのドーピングは、価電子帯の上およそ1eVの深い順位から浅い順位まで広く分布したアクセプタ順位を形成することが明らかになりつつある。従って、このダイオードの発光は、CdSのバンド間あるいはバンド端付近の遷移と、Cuの導入によって生じた広い順位を介しての遷移による発光の組み合わせによって生じていると考えている。これらの成果は、今後更に詳細に検討し、順次報告の予定である。また、このダイオードは良好な太陽電池特性を示し、変換効率は8.5%以上になった。これについてはPVSEC-12(Jeju, 2001, 6)で発表した。Solar Energy Materials & Solar Cells, (2002)に掲載される予定である。
星間分子の超音速ジェットフーリエ変換マイクロ波分光

本研究の目的は、不安定分子種に適応したセンチ波領域での実験室分光によって、星間空間中における未知分子の帰属・同定に不可欠な分光学的情報を提供することである。一昨年より、フーリエ変換マイクロ波分光法を超音速ジェット中での放電と組み合わせることにより、特に、星間空間中に多様に存在する直鎖状の炭素骨格を持つ分子について研究を行ってきた。本年度は、この様な不安定分子としてC_nOを取り上げ、C_3O_2を放電することにより、n=4-9までについて検出することができた。測定の結果から、(1)C_nOのシリーズはすべて累積2重結合型の直線構造を持つこと、(2)nが奇数の分子は^1Σ^+の電子基底状態であるのに対し、nが偶数では^3Σ^-であること、(3)類似の分子種であるC_nとは異なり、いずれのnについても擬直線性は小さく、かなり「固い」分子と見なせること、が明らかになった。本研究は、炭素鎖が順次1個づつ伸びた分子の仲間について、幾何構造や電子状態を系統的に明らかにしたものであり、炭素鎖分子の生成機構について重要な情報となりうる。また、CH_3COやCH_2CCHという飽和度の高い炭化水素系ラジカルについても、その回転スペクトルの検出に成功した。これらの分子の場合は、スペクトル中に現れる超微細構造の解析から、分子内における不対電子密度分布を定量的に決定できた。さらに、MgCl,Fe(CO)_3,Fe(CO)_4の様なラジカル種についての測定も行ない、星間空間中での金属元素の存在形態を明らかにする上で重要な、金属を含むラジカルの分光学的な検出に対しても、本研究で用いる測定法が有用であることを明らかにした。
南海トラフの巨大想定と地域破壊―生存と生活のジレンマを克服する事前復興の調査

南海トラフの巨大想定の結果、津波被害が想定されている沿岸部の自治体では、より内陸の自治体へと住民の流出が始まっている。また、南海トラフ法による高台移転の対策は、住民の地域生活の場を引き裂いている。つまり、巨大想定に対する〈生存〉を優先する対応が、皮肉にも住民の〈生活〉の場である地域コミュニティの破壊を招いているのである。南海トラフの巨大想定がもたらす、このような〈生存〉と〈生活〉のジレンマを克服するために、本研究では、地域再生の主体形成・行動計画策定ツール「四面会議システム」を活用し、事前復興のアクションリサーチを試みる。本年度も、フィールドである徳島県、静岡県、高知県での現地調査を引き続き実施、研究手法である「四面会議システム」を導入した地域復興の取り組みの先進地である鳥取県智頭町での調査を実施した。また、熊本地震からの災害復興に関して、現地の研究者や海外の研究者たちも交えての国際フォーラムに参加するなど、国際的なネットワークも広げながら研究を進めている。現地調査の結果、当初の予想に反し、住民主体の地域復興計画づくりのツールである四面会議システムの導入に際して、現地住民組織の条件に応じたカスタマイズが不可欠であるとの知見を得たことから調査計画の再検討をし、研究計画に遅延が生じたが、その後、遅れを取り戻し、おおむね順調に進展している。おおむね計画どおりに進んでいる。今後も研究計画に従って、研究を進めていく予定である。また、熊本地震などの復興経験や、海外の災害復興経験も視野に入れて、研究を進めていく予定である。南海トラフの巨大想定の結果、津波被害が想定される沿岸部の自治体では、より内陸の自治体へと住民の流出が始まっている。また、南海トラフ法の成立による高台移転の対策は、住民の地域生活の場を引き裂いている。本年度は、フィールドである徳島県、静岡県、高知県での現地調査、研究手法である「四面会議システム」を導入した地域復興の取り組みの先進地である鳥取県智頭町での調査、当該テーマの専門家を招いて、研究会を複数回開催した。さらに日中韓三ヶ国の研究者による国際フォーラムを開催し、またイギリス、インド、韓国で開催された学術会議で報告するなど、国際的にも活動を積極的に行った。当該研究テーマの専門家とのネットワークが広がり、充実した研究会、シンポジウムが複数回開催されたことや、特に海外での報告や海外の研究者を招いての研究交流が進んだことがあげられる。また、熊本地震の発生に対応するかたちで、四川大地震の復興に取り組むNGOや中国の研究者との国際フォーラムを実施した。当該研究テーマの専門家とのネットワークが広がっており、また、東北や熊本など過去の被災地の経験をつないでいくなど、研究が展開している。また、昨年度に引き続き、海外の研究者との研究交流が進んだことなどがあげられる。おおむね研究計画どおりに進んでおり、この調子で、研究計画に従って、粛々と研究を推進していく予定である。

具体的には、静岡、徳島、高知の各県下の沿岸部を中心としたフィールドでの実践的調査を進めていく予定である。おおむね計画どおりに進んでいる。今後も研究計画に従って、研究を進めていく予定である。また、今年度に発生した熊本地震などの復興経験も視野に入れて、研究を進めていく予定である。また、熊本地震などの復興経験や、海外の災害復興経験も視野に入れて、研究を進めていく予定である。
片麻痺歩行に対する治療システムの構築

片麻痺患者の歩行は、麻痺側下肢の機能障害を絶えず非麻痺側下肢が補うことで達成されていることに着目し、歩行訓練において麻痺側下肢を使用するように導く方法を考案した。義足歩行をシミュレーションする義足を膝関節屈曲位で非麻痺側下肢に適用し、非麻痺側の膝関節および足関節での機能的代償を抑制した状態での歩行訓練を慢性期の片麻痺患者に行った。麻痺手に対する機能訓練として実施されているconstraint-inducedmovement therapy等に関する知見から、義足の構造は、非麻痺側の過度な活動をできる限り少なくすることを目的に、膝関節は固定し、広い足底部とロッカーボトムを有する足部を自作した。膝屈曲位でのソケットは患者ごとに採型し、義足の長さは歩容に応じて麻痺側下肢長より約2cm短く設定した。対象者は、本訓練そのものの効果を検討するために、十分なリハビリテーションを受けた発症後6か月以上を経過している片麻痺患者とした。また、安全を確保するために、明らかな骨関節疾患を持たず、文献的に、たとえ非麻痺側下肢が切断されても、義足を用いて歩行が自立することが可能とされる基準を適用した。非麻痺側下肢に義足を装着しての歩行訓練は、片麻痺患者にとって非常に負荷のかかる訓練であるため、原則として歩行器を使用し、患者の自覚症状と膝過伸展などの指標によって徐々に歩行距離を伸ばした。歩行訓練の効果は、床反力計、表面筋電図、最大歩行速度等で評価した。その結果、立脚初期における麻痺側下肢の支持能力の改善に伴って、非麻痺側下肢による歩行のための推進力が統計学的に有意に増大した。麻痺側下肢の推進力も著明に改善する例が見られたが、反対に減少する症例もあった。結果として、最大歩行速度は著明に改善した。本法は、片麻痺患者の歩行を再構築するための、画期的かつ必要不可欠な訓練となると考えられ、考案した歩行訓練用義足ならびに手法について特許を出願した。義足は、麻痺手に対する機能訓練として実施されているconstraint-inducedmovement therapy等に関する知見から、非麻痺側の過度な活動をできる限り少なくすることを目的に、膝関節は固定し、広い足底部とロッカーボトムを有する足部を自作した。膝屈曲位でのソケットは患者ごとに採型し、義足の長さは立位麻痺側下肢長より約2cm短く設定した。

非麻痺側下肢に義足を装着しての歩行訓練は、片麻痺患者にとっては非常に負荷のかかる訓練方法であったため、200mの義足歩行が5回の訓練で実施できるようになったことが確認されるまでは、患者が義足に適応する期間とし、その後の5回の訓練で、理学療法士による歩行のための運動学習を行わせた。歩行訓練の効果は、床反力計、歩行解析システム(GaitRite)、表面筋電図、最大歩行速度等によって判定した。その結果、立脚初期における麻痺側下肢の支持能力の著明な改善に伴って、麻痺側下肢による歩行のための推進力あるいは非麻痺側下肢のプッシュオフの増大が観察され、歩行速度は著明に改善した。これらの結果は、英文にて投稿中であり、また、考案した歩行訓練用義足については特許を申請中である。片麻痺患者の歩行は、麻痺側下肢の機能障害を絶えず非麻痺側下肢が補うことで達成されていることに着目し、歩行訓練において麻痺側下肢を使用するように導く方法を考案した。義足歩行をシミュレーションする義足を膝関節屈曲位で非麻痺側下肢に適用し、非麻痺側の膝関節および足関節での機能的代償を抑制した状態での歩行訓練を慢性期の片麻痺患者に行った。麻痺手に対する機能訓練として実施されているconstraint-inducedmovement therapy等に関する知見から、義足の構造は、非麻痺側の過度な活動をできる限り少なくすることを目的に、膝関節は固定し、広い足底部とロッカーボトムを有する足部を自作した。膝屈曲位でのソケットは患者ごとに採型し、義足の長さは歩容に応じて麻痺側下肢長より約2cm短く設定した。対象者は、本訓練そのものの効果を検討するために、十分なリハビリテーションを受けた発症後6か月以上を経過している片麻痺患者とした。また、安全を確保するために、明らかな骨関節疾患を持たず、文献的に、たとえ非麻痺側下肢が切断されても、義足を用いて歩行が自立することが可能とされる基準を適用した。非麻痺側下肢に義足を装着しての歩行訓練は、片麻痺患者にとって非常に負荷のかかる訓練であるため、原則として歩行器を使用し、患者の自覚症状と膝過伸展などの指標によって徐々に歩行距離を伸ばした。歩行訓練の効果は、床反力計、表面筋電図、最大歩行速度等で評価した。その結果、立脚初期における麻痺側下肢の支持能力の改善に件って、非麻痺側下肢による歩行のための推進力が統計学的に有意に増大した。麻痺側下肢の推進力も著明に改善する例が見られたが、反対に減少する症例もあった。結果として、最大歩行速度は著明に改善した。本法は、片麻痺患者の歩行を再構築するための、画期的かつ必要不可欠な訓練となると考えられ、考案した歩行訓練用義足ならびに手法についてPCT出願した(PCT/JP2006/319690)。
ミスコードリポジトリを用いたソフトウェア開発支援

本研究では,ソースコード解析結果を汎用的に利用でき,ソースコードに基づく開発支援ツールを効率良く実装可能にするためのソースコードの表現方法を提案した.また,ソースコードの違反を検出するために柔軟にカスタマイズ可能なコーディングチェッカを実現した.さらに既存のソースコードから再利用可能なコード断片を抽出する手法を提案した.本研究では,ソースコード解析結果を汎用的に利用でき,ソースコードに基づく開発支援ツールを効率良く実装可能にするためのソースコードの表現方法を提案した.また,ソースコードの違反を検出するために柔軟にカスタマイズ可能なコーディングチェッカを実現した.さらに既存のソースコードから再利用可能なコード断片を抽出する手法を提案した.本研究はソフトウェア開発において過去に発生した誤りに対する修正に関するノウハウ(問題解決経験)を再利用することを目的としている.これを実現するために(1)ソフトウェア開発経験の蓄積,(2)問題解決経験の抽出が必要となる.本年度はこれらの予備実験としてソフトウェア開発中のソースコードおよびテスト実行時の標準出力および標準エラー出力を記録するツールを統合開発環境eclipseのプラグインとして開発し,本プラグインを組み込んだeclipseを学生5人に6ヶ月間利用してもらい,Javaプログラムのコーディング時の作業を蓄積した.また,類似問題を検出するための手法について検討した.蓄積されたデータの分析を行ったところ,共通して利用しているプログラム部品が少なかったため,蓄積されたデータ内には問題解決経験を再利用できることを示すための有用な結果は得られなかった.そこで,オープンソース・ソフトウェアのバグ情報を収集したサイトBugSpyからバグ情報とそれに対するソースコードの修正方法を人手で収集し,そのデータに対して検討した類似問題検出手法を用いて類似問題の検出を行った.その結果,類似した問題を検出できることを確認できた.ただし,検出された問題に対する修正方法については,同じ修正を適用可能な結果と適用不能な結果の両方が検出された.我々が開発したプラグインを利用してコーディング時のデータ蓄積を今後も引き続き行うと同時に,バグ情報収集サイトBugSpyなどの情報を利用して,類似問題の検出手法の有効性の評価および検出された類似問題における修正方法の適用可能性についての評価を,今後行う予定である.本年度はソフトウェア開発経験を抽出するための情報として,テスト実行した際のテスト対象プログラムとテストプログラムおよび実行結果だけでなく,プログラミング中にアクセスしたファイルについての読み書き情報を蓄積するツールを実装した.昨年度までの実験結果により,テスト実行時のプログラムと実行結果だけでは,エラー発生時に修正するためのノウハウとして得られる情報が少なすぎることがわかった.そのため,開発中に参照・編集したファイルに関する情報を蓄積するようにツールを改良した.これを実現するために,統合開発環境eclipseでファイルを開いた情報,タブを選択し,ファイルにアクセスした情報,編集した情報をファイルアクセスログとして蓄積するための機能を追加実装した.本ツールを組み込んだeclipseを利用して,既存ソフトウェアに機能追加を7人に実装してもらったところ,他の人の開発中のファイルアクセス履歴を活用することが同様の機能追加時に役立つことがわかった.本研究ではファイルの読み込み・書き込みのパターンをソフトウェアの修正におけるコンテキストとしてとらえ,コンテキストを考慮した修正支援手法を検討した.本実験は機能拡張であるが,バグの修正においても同様にファイルアクセス履歴が有用であると考えられる.今後はバグ発生時における修正支援が可能かどうかの確認,どの程度適切な支援が可能かどうかの評価を行う予定である.本研究では,ソフトウェア開発において蓄積したソースコードを分析する上で必要となるプログラム解析技術およびそれを用いた開発支援技術について研究を行った.プログラム解析技術については,Cにおけるプログラム解析結果を肌で表現する方法について検討した.字句解析,構文解析,意味解析,依存解析の結果を基のソースコードの構造を保持したままXMLのタグを埋め込むことによって実現した.XMLで表現する情報は,構文構造,定義参照関係,型情報,依存関係である.実現した解析ツールは,Cソースコードおよび前処理後のコードのXML表現を生成する.Cではソースコードが前処理され,前処理後のコードがコンパイルされるため,前処理前のソースコードは構文に従っていないが'前処理前後の対応関係を用いることによって前処理前のソースコードに対して構文構造をXML表現で生成することを可能とした.CソーズコードのXML表現を用いた開発支援技術として,コーディング規約違反を検出する方法について研究を行い,コーディング規約違反を検出するコーディングチェッカを実現した.本研究では,前処理前,前処理後の両方のコードに対してコーディング規約違反を検出可能にし,前処理後のコードに対しては前処理前のコードの該当箇所と前処理後のコードの該当箇所の両方を提示することによって,違反の原因が開発者にわかりやすくなるよう工夫した.本ツールでは,コーディング規約をXpathおよびDOMを用いて実装することが可能であり,開発プロジェクトで独自に設定しているコーディング規約を実装することが可能である.
神経障害性痛に対する新しい外科的治療法に関する研究

神経因性疼痛モデルを大型動物(ビーグル)で作製した。それを外科的に治療することにより、局所ならびに中枢でどのような変化が起こるか電気生理学的及び病理・生化学的に解析することにより発症メカニズと治療のメカニズムを解明した。疼痛動物モデルとしては、末梢神経絞把モデルが確立されているので、それを坐骨神経に対して用い、末梢損傷の回復モデルとしてはビーグル犬坐骨神経を神経切除後に欠損部を人工神経で再建したものを用いた。さらに神経再生を促進する方法として、自己由来細胞の応用についても検討した。これまで有効な治療法がなかった外傷後の神経障害性痛に対する新しい外科的治療法を開発することを目的とした。外科的な神経再生術は、運動機能の改善と痛みの緩和を目的として行うが、高い手術技術だけでなく、適切な診断が重要である。本研究では、こういった手術を神経障害性痛症例に行う根拠となる動物実験、すなわち脊髄後角で一度起きた中枢性の変化が末梢を改善することによって再び治る可塑性を有する事を世界に先駆けて確認することをめざした。ここで末梢神経を再生治癒させるのに用いているin situ Tissue Engineeringの手法は、生体の組織を培養室のシャーレの中ではなく体内で再生する我々が開発した新しい組織工学の手法である。すなわち体内に組織再生の"場"を作り出し、生体が分泌する増殖因子や誘走してくる幹細胞などを動員して組織を構築する。神経障害性痛とりわけCRPS-II型に分類されるmajor Nerveの損傷を伴う複合神経因性疼痛に対しては、局所の処置を行うとVicious Cycle(悪循環)を引き起こし症状が悪化する。ところが難治性のCRST-II患者に対して局所の末梢神経損傷部を切除し人工神経を用いて再生回復させると、驚くべき事に9割近い患者でgood&excellentの回復が見られることが判明している。この方法は世界に先駆けて我々のグループが開発したもので、世界的に注目を集めているが本研究ではこの局所の再生治癒がカウザルギーを消退させるメカニズムを動物実験によって病理学的、生理学的に解明する。本年度にした人工神経の作製については予定通り行なえたが、疼痛動物モデルの作製には手間どっている。それは疼痛を生じる末梢神経を絞把作製させるに際して一定の絞把を行なうことが難しいためで、これが次年度への課題として残された。再生する末梢神経が中枢に及ぼす影響とメカニズムを解析する実験を行った。針刺し事故に近い大型動物実験モデルとして、ビーグル犬の前腕の尺骨神経と正中神経を18G針で刺して、神経障害性の疼痛モデルとした。この神経の回復過程を電気生理学的に解析した。末梢から刺激を与えたとき、障害を与えた中枢での神経活動電位を測定することによって神経障害性疼痛のメカニズムに迫ることが必要と考え、そのシステムを確立した。刺激と測定の両方に微小タングステン電極を用いて、日本光電製Neuropackで感覚神経の電位を計測して、その治療過程を記録した。また、脊髄刺激によるSEPの測定を行い、局所の末梢神経の障害がSEPにどのような影響を与えるのか評価した。犬の個体による差が大きいものの、局所に生じたNeuromaが病理組織学的に大きい個体ほど神経障害が大きいことが判明した。このことは局所を人工神経で再生させることにより病態を改善させられる可能性を示唆するものとして、臨床上有意義であると考えられた。本研究においてはこれまで有効な治療法がなかった外傷後の神経障害性痛に対する新しい外科的治療法を開発することを目的としている。我々が開発したin situ Tissue Engineeringの手法は、生体の組織を培養室のシャーレの中ではなく体内で再生する我々が開発した新しい組織工学の手法である。すなわち体内に組織再生の“場"を作り出し、生体が分泌する増殖因子や誘走してくる幹細胞などを動員して組織を構築する。ところが難治性のCRST-II患者に対して局所の末梢神経損傷部を切除し人工神経を用いて再生回復させると、驚くべき事に9割近い患者でgood & excellentの回復が見られることが判明している。本年度も昨年にひきつづき人工神経の作製については予定通り行なえたが、疼痛動物モデルの作製には依然として手間どっている。

それは疼痛を生じる末梢神経を絞把作製させるに際して一定の絞把を行なうことが難しいためで、これが課題として残されている。大型実験動物モデル作製以外の点に関してはおおむね、実験申請書に記載した通りに進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。ほぼ予定通りに進展している。動物実験モデルにおける絞把の定量化が研究の遂行に問題点として明らかになった。疼痛動物モデルを確立することが1つの課題であり今後はこのモデル作製に研究を発展させていく計画である。