hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複合量子ドット光触媒の合成とプロトンおよび二酸化炭素還元反応への応用

新規光触媒系の開発の目的で、1 nm前後の細孔を有する多孔質シリカ(SMPS)内で合成される量子ドット光触媒に着目して研究を行った。量子ドットの場合、粒径を制御することで、還元・酸化反応に寄与する伝導体下端と価電子帯上端の準位を量子サイズ効果によりコントロールすることができる。一方で、粒径が極小(1 nm前後)であるために、励起電子-正孔対の空間的電荷分離が困難である点が、活性低下の一因として懸念されている。本研究では、プロトンや二酸化炭素などの還元反応系において高機能性を発揮する、複合量子ドット光触媒の開発を行った。初年度は二酸化チタン-酸化タングステン複合量子ドットの系に着目して、プロトン還元活性を評価した。この系では、励起電子と正孔を異種の量子ドット上に局在させることで空間的電荷分離を達成させることを試みた。しかし、種々の複合体を合成し評価したところ、酸化タングステン単独のものよりも、複合体の活性が大幅に低下することが分かった。XAFS、Ramanスペクトルを用いて解析したところ、二酸化チタン量子ドットには、大きな歪がかかっており、活性の大幅な低下の一因となっていることが示唆された。そこで、新たな還元触媒として酸化ビスマスに着目し、量子ドットの作成と評価を試みた。酸化ビスマス量子ドットでは、量子サイズ効果により還元反応に寄与する伝導体下端準位が主に上昇することが分かった。この光触媒を用いて二酸化炭素の還元反応を行ったところ、一酸化炭素が選択的に生成し、水素やホルムアルデヒドなどの生成物はほとんど確認されなかった。次に、酸化ビスマス量子ドットと銀ドットとの複合体を合成し、還元反応サイトを銀表面に移したところ、一酸化炭素に加え、ホルムアルデヒドの副生成が確認された。このことは、選択的還元反応の要因に、酸化ビスマス量子ドットの表面の特異性が寄与することを示唆している。二酸化チタン-酸化タングステン複合量子ドットの合成技術の構築、新たな金属酸化物量子ドットの探索、光触媒評価系の構築など、初年度の目標はおおむね達成できた。二酸化チタン-酸化タングステン複合量子ドットでは大幅に活性が低下した。このことは、二酸化チタン量子ドットが低活性であることを示す一方で、複合体形成には成功していることを示している。このように、初年度では、複合体形成により、光触媒活性が大幅に変化することを明らかにした。また、酸化ビスマス量子ドットで起こる特異な選択的還元反応も見出した。次年度では、酸化タングステン量子ドットを酸化側触媒に固定し、種々の金属酸化物量子ドットとの複合化を試みる。加えて、鋳型・担持体となる多孔質シリカにも、ナノ粒子化による活性向上や、反対に光の散乱による活性低下などの知見が得られ、改善の余地があることが示唆された。この点においても次年度の目標とする。

加えて、鋳型・担持体となる多孔質シリカにも、ナノ粒子化による活性向上や、反対に光の散乱による活性低下などの知見が得られ、改善の余地があることが示唆された。この点においても次年度の目標とする。光触媒評価系の構築のための装置が、一部既存の装置で流用できたため。また、初年度は二酸化チタンの研究が主であったため、試薬にかかる費用がなかった。次年度は多種の金属酸化物に関して合成を行うため、その研究で使用する。
代数幾何学的方法によるベクトル値ヤコビ形式の研究

2次の重さkの歪正則ヤコビ形式の次元を計算した。これは、以前に2次の正則ヤコビ形式の次元を計算した結果を拡張したものである。また、ベクトル値の場合にも歪正則ヤコビ形式の次元の計算に必要な、リーマン・ロッホの公式を計算した。これは、未だコホモロジー群の消滅定理を証明していないので、次元公式にはなっていないが、その計算のためには必要なもので、なおかつ次元公式を予想するためには十分なものである。この結果に伊吹山氏の得た結果を応用すると、重さ半整数のジーゲル保型形式の空間の、プラス空間と呼ばれる部分空間の次元が判る(ベクトル値の場合は予想である)。以前に得た、重さ半整数のジーゲル保型形式の次元公式により、それらの空間を明示的に構成出来たが、この結果によってプラス空間も明示的に求めることが出来た(林田氏のコンピュータ計算による)。斉藤・黒川の保型形式の持ち上げ理論は、プラス空間から1次上のヤコビ形式の空間への同型を経由して構成される。これによって2次から3次へのジーゲル保型形式持ち上げ理論が完成したことになる。1970年代に志村五郎氏は1変数の場合に、重さ整数の保型形式から重さ半整数の保型形式の対応、今日において志村対応と呼ばれている対応を発見した。この、志村対応の高次元版を考えようとすることは自然な発想であるが、30年近く経った最近に至るまでその端緒は全く掴めなかった。志村対応は全射ではなく重さ半整数の保型形式の空間の部分空間への対応であるので、この部分空間に当たる(と想定される)プラス空間の次元を知ることが重要である。また高次元の場合、志村対応は一般にベクトル値保型形式からベクトル値保型形式への対応であるので、一般化してベクトル値保型形式の場合を研究することが絶対的に必要である。この消滅定理が成り立つと仮定して、今回得られた2次で重さ整数のジーゲル保型形式の空間の次元とヤコビ形式の空間の次元を比較すると、重さ整数のジーゲル保型形式の空間に対応する(と想定される)プラス空間が分かり、それらの次元が完全に一致することが分かっている(伊吹山知義氏による)。これにより、志村対応の2次の場合の存在が予想されるに至った。代数幾何学の方法によってベクトル値ヤコビ形式の空間の次元を計算することを目標としている。リーマン・ロッホの定理によって計算するのであるが、計算の方は既に終わっている。問題はリーマン・ロッホの定理に現れる高次のコホモロジー群の消滅を証明することである。本年はこの証明に関して研究した。ヤコビ形式は或る種のベクトル値保型形式に対応し、この保型形式は或る正則ベクトル束の正則切断と同一視される。この正則ベクトル束は、重さ半整数のジーゲル保型形式に対応する正則ベクトル束と、或る平坦なベクトル束の直積であるが、これらのベクトル束は、指数mのヤコビ形式に対応する場合には、レベルが4mの倍数であるジーゲル空間の非特異コンパクト化へ延長可能である。上の、重さ半整数のジーゲル保型形式に対応するベクトル束と、平坦なベクトル束にはそれぞれSp(2,R)不変なエルミート距離が入る。

平坦なベクトル束のこの距離に関する曲率はもちろん0であるが、重さ半整数のジーゲル保型形式に対応するベクトル束のこの距離に関する曲率は、小平・中野の意味で正である。よって商空間がコンパクトであれば、小平・中野型の消滅定理より直ちに高次コホモロジー群の消滅定理が従うのであるが、今の場合は商空間はコンパクトではない。この距離は商空間の非特異コンパクト化の境界に沿って退化している。また、ジーゲル上半平面のケーラー距離はSp(2,R)不変であるので商空間上のケーラーを誘導するが、この距離も境界に沿って退化している。この様なベクトル束に対して小平・中野型の定理を適用するためには、境界に沿って退化したエルミート距離に関する調和積分論があればよい。即ち、対応するベクトル束のコホモロジー群がこの距離に関する自乗可積分な調和微分形式の空間に同型であるという、調和積分論が成り立つものと考えられる。もしこれが成り立てば、通常の小平・中野型の消滅定理の証明と同様にして、先の高次コホモロジー群の消滅が証明出来る。この調和積分論の成立を示すためには、先の高次コホモロジー群がドルボー群と同型であるという、ドルボーの定理を示す必要がある。但しここに言うドルボー群とは、(先の距離に関する)自乗可積分な微分形式に関するドルボー群である。このことを示す為には、通常の様に境界まで延長されたベクトル束の正則な芽の層を、このベクトル束を係数とする(先の距離に関する)自乗可積分な微分形式の芽の層の複体で解消する完全系列の存在を示せばよい。これは自乗可積分なドルボーの補題と呼ばれるべきものである。このドルボーの補題について研究した。代数幾何学の方法によってベクトル値ヤコビ形式の空間の次元を計算することを目標としている。ヤコビ形式は或る種のベクトル値保型形式に対応し,この保型形式は或る正則ベクトル束の正則切断と同一視される。この正則ベクトル束は,重さ半整数のジーゲル保型形式に対応する正則ベクトル束と,或る平坦なベクトル束の直積であるが,これらのベクトル束は,指数mのヤコビ形式に対応する場合には,レベルが4mの倍数であるジーゲル空間の非特異コンパクト化へ延長可能である。上の,重さ半整数のジーゲル保型形式に対応するベクトル束と,平坦なベクトル束にはそれぞれSp(2,R)不変なエルミート距離が入る。平坦なベクトル束のこの距離に関する曲率はもちろん0であるが,重さ半整数のジーゲル保型形式に対応するベクトル束のこの距離に関する曲率は,小平・中野の意味で正である。また,ジーゲル上半平面のケーラー距離はSp(2,R)不変であるので商空間上のケーラーを誘導するが,この距離も境界に沿って退化している。この様なベクトル束に対して小平・中野型の定理を適用するためには,境界に沿って退化したエルミート距離に関する調和積分論があればよい。この調和積分論の成立を示すためには,先の高次コホモロジー群がドルボー群と同型であるという,ドルボーの定理を示す必要がある。2次の重さkの歪正則ヤコビ形式の次元を計算した。これは、以前に2次の正則ヤコビ形式の次元を計算した結果を拡張したものである。また、ベクトル値の場合にも歪正則ヤコビ形式の次元の計算に必要な、リーマン・ロッホの公式を計算した。
生態系アセスメント理論構築のための数理的研究

生態学的アセスメントが直面する時間や予算の制約のもとで,どれだけ効率的なアセスメントができるか,という問いに答えるための理論的研究を行なった。この目的のため,ある種の個体群分布,アセスメントの結果として得られる在・不在地図の解像度やサンプリングのルート,個体を検知する際の成功率などを扱う空間明示的な数理モデルを構築した。これらのパラメータが与えられた際に,アセスメントにより得られる在・不在地図の精度を,地図が含む第二種過誤の期待値により評価した。またアセスメントにかかる期待時間を求め,これらの関係を用いてアセスメントの制約と精度のトレードオフを明らかにした。この研究は現在論文としてまとめている段階にあり採用第3年目の期間中に研究論文として学術雑誌に投稿する予定である。また,採用第1年目に構築した生態系モデルの補完的な位置付けとしての役割を担うspecies range size frequency distributions(RSFD)がどのような生態学的要因により決まるかを議論するための理論モデルを構築した。数理モデル上で,それぞれの種にあるサイズをもつ分布領域を定義し,それらがある一定の割合で拡大・縮小するか,また種分化により分布領域が二つに分裂し,種数が増えるというような数理モデル,gain-loss-allopatricspeciation processを構築した。このモデルは,分布領域の拡大・縮小率が同程度の場合,なおかつ種分化率のオーダーが拡大・縮小率に比べて相対的に大きく異ならない場合(0.0001倍ほど)の時に,観測データが示すような対数スケール状で左に歪んだ正規分布のようなspecies-range size分布が得られることがわかった。この成果は本年度の日本生態学会において発表した。また,研究成果は論文としてまとめられており,現在投稿中の状況にある。生態系アセスメントを効率的に行うための理論的フレームワークを構築し,アセスメントのデザインを決める際の意思決定において中心的役割を担うトレードオフを明らかにした。研究成果は現在研究論文としてまとめているところで,採用第3年目の期間中に研究論文として学術雑誌に投稿する予定である。本年度の研究で議論している生態系アセスメントの結果は固体の在・不在情報を記述する地図により表現されているが,個体数の空間的な分布などを考慮できるようなモデルへの拡張の可能性を議論する。本年度は一連の研究の土台となる広域生態系の構造を記述する数理モデルの構築を行った。そのため点過程という空間明示的な確率モデルを用いて局所ー大陸間スケールの生態系における生物種の空間分布パタンを個体レベルでモデル化した。その際にランダムに個体数が分布している場合および,より多くの観測事実に即する,個体が局所的に密集するような分布を仮定し,それらのパタンがサンプルされる統計量に与える影響を調べた。構築した個体レベルの分布から,現在データ蓄積のある生態系の統計量(種数面積関係,固有種面積関係,種個体数関係など)と整合性がとれる条件を数理的に明らかにし,また広域(大陸間)スケールにおける生態系において,個体レベルの分布がどのように表現されるかという可能性を提示した。更にサンプルする領域を種個体数関係の議論の中に明示的に取り込む手法を開発し,任意の空間スケールにおける種個体数関係を記述する方程式を導いた。この式は本質的に複数の確率分布を与えられた空間スケールごとに生成する。この結果は先行研究で議論されてきたようなユビキタスな種個体数関係を決定するという試みと一線を画す。また,構築した数理モデルの応用例として生物多様性の空間スケール依存性を議論した。本年度の研究により得られた結果は,国内外の学会などにおいて積極的に発信した。その中には,日本数理生物学会や生態学会シンポジウム内での研究発表などが含まれる。また,得られた結果は研究論文としてまとめられ,現在は論文審査中という状態にある。生態系アセスメントの土台となる生態系モデルの構築を行い,それらの結果を論文としてまとめ,現在投稿中の状態にある。構築したモデルは今後の研究に用いることができるため,さらなる研究の発展が見込めると期待できる。

このモデルは,分布領域の拡大・縮小率が同程度の場合,なおかつ種分化率のオーダーが拡大・縮小率に比べて相対的に大きく異ならない場合(0.0001倍ほど)の時に,観測データが示すような対数スケール状で左に歪んだ正規分布のようなspecies-range size分布が得られることがわかった。この成果は本年度の日本生態学会において発表した。また,研究成果は論文としてまとめられており,現在投稿中の状況にある。生態系アセスメントを効率的に行うための理論的フレームワークを構築し,アセスメントのデザインを決める際の意思決定において中心的役割を担うトレードオフを明らかにした。研究成果は現在研究論文としてまとめているところで,採用第3年目の期間中に研究論文として学術雑誌に投稿する予定である。これまで構築した数理モデルを用いて,生態系アセスメント手法を構築する。また,アセスメントの効果を定量化する方法を構築する。本年度の研究で議論している生態系アセスメントの結果は固体の在・不在情報を記述する地図により表現されているが,個体数の空間的な分布などを考慮できるようなモデルへの拡張の可能性を議論する。
HGFによる顎下腺原基のEGF受容体トランスアクチベーションの機構

HGFは顎下腺原基の分枝形態形成を促進させることが知られている。しかし、その機構の詳細は不明である。本研究で我々はHGFが弱いながらも培養顎下腺原基の分枝形態形成を促進すること、および顎下腺の小葉の形態に変化を生じさせることを明らかにした。また、顎下腺原基から上皮を分離して用いる培養系を用いて、HGFが顎下腺上皮にクレフトの形成を誘導させることを明らかにした。HGFを顎下腺に処理するとEGF受容体のリン酸化の亢進が確認された。以上の結果から、EGF/EGF受容体の経路はHGFの顎下腺原基に対する分枝形態形成促進効果と顎下腺上皮に対するクレフト形成効果に関与していると考えられた。胎仔マウス顎下腺は分枝形態形成による機構によって発達する。この機構は顎下腺の上皮組織と間葉組織との相互作用によって制御されている。本研究は分枝形態形成を促進させる肝細胞成長因子(HGF)の作用が上皮細胞成長因子(EGF)とその受容体の活性化を介していることを明らかにすることである。平成22年度の研究ではHGFが顎下腺の分枝形態形成が促進することを確かめることができた。分枝形態形成の促進効果は10ng/mlのHGFで見られた。しかし、HGFの効果はEGFや線維芽細胞成長因子(FGF)に比較して弱いように思われる。HGFの分枝形態形成促進効果はHGF受容体キナーゼ阻害薬(c-Metインヒビター、PHA665752)で抑制されることが分かった。さらに、HGFを胎仔マウス顎下腺原基に処理すると上皮細胞のMAPキナーゼ(ERK1/2)の活性化が起こった。ERK1/2の活性化はHGFの処理直後に観察された。HGFの効果にEGF受容体の活性化が関与しているならば、ERK1/2はHGF処理後の数時間にも活性化が認められるはずである。胎仔マウス顎下腺はHGF処理した後、0,1,3,5,8,10,15,18および24時間で回収してERK1/2の活性化の程度を調べているが、未だ後半のERK1/2の活性化のピークを確認できていない。現在、インキュベーション時間をさらに細かく区切って検討を行いERK1/2の活性化の上昇を確認したいと考えている。平成23年度に実施した研究成果について下記の研究計画別に記載する。計画1.では培養顎下腺原基にHGF(20ng/ml)を作用させた後に見られるErbBファミリーのリン酸化の亢進をウエスタンブロット法によって確認した。特にErbB1のリン酸化の亢進が起こっていることが分かった。ErbB4はタンパク質レベルが低く、検出は不可能であった。また、MAPKのErk1/2のリン酸化の亢進が顕著に認められた。計画2.ではBIBX1382(EGF受容体阻害薬)の作用を確認する予定であったが、HGFの顎下腺原基に対する分枝形成促進作用が弱いことが分かったため、本計画の前に顎下腺上皮に対するHGFの効果の確認を行うことにした。すなわち、胎生顎下腺の上皮をディスパーゼ処理後に分離し、マトリゲルで覆って培養した。24時間の培養後に形成される小葉の数をHGFの存在と非存在で比較した。その結果、HGFは顎下腺上皮の小葉形成を濃度依存的に誘導することが分かった。今後はHGFの分枝形態形成の誘導を評価する実験系では顎下腺上皮を用いて行うことしたい。計画3.ではBIBX1382の顎下腺形態の変化を比較することであるが、前述したようにHGFの分枝形態形成に対する促進作用は胎生13日の顎下腺ではわずかであったが、顎下腺上皮に対しては小葉形成を誘導する効果を確認できた。そのため計画3.では顎下腺上皮の実験系を用いて再実施する必要がある。すなわち、胎生13日の顎下腺原基から上皮を分離してマトリゲルで覆い培養する。なお、平成23年度の研究実施計画である顎下腺の切片を作成して細胞レベルの形態変化を観察する実験については正常の培養顎下腺で行っている。上皮細胞は培養中に分裂と増殖を激しくしており、さらに細胞は不規則的(現在の見解)に移動していることが確認できている。顎下腺原基を取り出し、ディスパーゼを作用させた後に実体顕微鏡下で上皮と間葉を分離した。培養液に浮かべたフィルターにマトリゲルを載せ、その上に分離上皮を置いて培養を行った。

この際培養液中にHGFを添加した場合、わずかに分枝形成反応がみられた。しかし、分枝形成反応はEGFでみられる反応とは異なり、短く細い上皮が数個生じただけであった。この結果から顎下腺の上皮が培養液中のHGFに反応性を示したことから、顎下腺原基にはHGFの受容体が存在していると考えられた。顎下腺原基全体を培養液に浮かべたフィルター上に載せて培養を行った。HGF(5-500 ng/ml)を添加して24-48時間培養を行ったところ、分枝の数には大きな変化は認められなかった。しかし、詳細に観察したところ高濃度(50-500 ng/ml)のHGF投与群で小葉の輪郭上に複数の小さな突起が生じているのが解った。顎下腺原基の培養系にHGFを処理して、0、1、5、8、12、24時間後に顎下腺を回収してホモジネートを作成した。ホモジネート中のEGF受容体(ErbB1)のタンパク質レベルをウエスタンブロット法によって解析した。その結果、8時間以降にEGF受容体の合成が促進していた。同様に調製した顎下腺原基からtotal RNA抽出した。RNAサンプルを用いたリアルタイムRT-PCRによってEGF受容体ファミリーとEGFファミリーのmRNAを定量したところ、EGF/EGF受容体遺伝子の一部に上昇が見られた。以上の結果から、HGFの投与によって生じた分離顎下腺上皮に生じる分枝形成反応、全胎性顎下腺の小葉の突起形成にはHGFの直接作用の他にEGF/EGF受容体の経路も関係していることが示唆された。細胞成長因子間のこの様な連鎖的な反応は分枝形態形成を制御している上皮間葉相互作用の本体であると推察された。本研究の主要点である肝細胞成長因子(HGF)の処理によって顎下腺原基のEGF受容体のトランスアクチベーションの現象が確認されている。しかし、予想に反してHGFの分枝形成促進効果を確認するのに時間を要した。しかし、平成23年度の研究において顎下腺上皮をマトリゲルで覆って培養した系では小葉の形成誘導が起こることがわっかった。この成果は今後の研究に重要な生物学的現象である。24年度が最終年度であるため、記入しない。HGFの効果は培養顎下腺上皮(顎下腺上皮をマトリゲルで覆った実験)で確認できる。そのため以後のHGFの分枝形態形成に対する効果は顎下腺上皮を用いて検討する必要がある。今後、明らかにしなければならない点は培養顎下腺上皮から切片を作成して組織観察を行う実験法の確立である。上皮の培養実験ではごく少量の上皮をフィルター上で培養しているため切片作成に技術が必要と思われる。平成24年度の研究でさっそく実施してゆく所存である。
抗癌剤感受性に関連するタンパク質(ペプチド)バイオマーカーの研究

平成20年度はこのタンパク質の同定を行なった。まずSELDI-TOF MSを用いてこの11.1kDaタンパク質の等電点(pI)および相対分子質量を推定し、11.1kDaタンパク質の高発現細胞HT-29および低発現細胞COLO320の細胞内タンパク質を二次元電気泳動法により分離した。COLO320と比較してHT-29で高発現を示すスポットの中から、推定したpIおよび相対分子質量に基づきスポットを選択し、そのゲル内消化サンプルをliquid chromatography/mass spectrometry (LCMS-IT-TOF)により分析し、得られたMS/MSスペクトルについてMS/MSion searchを行った。その結果、この11.1kDaタンパク質をprotein S100-A10であると同定した。S100A10の発現は、S100A10モノクローナル抗体を用いたウエスタンブロット法により確認した。以上より、ヒト大腸癌細胞において、L-OHP感受性と強い相関を示すタンパク質はprotein S100-A10であることを見出した。
都市に居住圏をもつホームレスに対する住居支援政策

大阪市のホームレス(野宿生活者)は地理的に集中している。本研究では、この地理的集中をホームレスネットワークに着目し実証的に分析した。ホームレスネットワークとは、ホームレスが同じ境遇の知人や仲間から、またホームレスを助ける団体等から、何らかの恩恵をうけることを指す。この恩恵は、野宿場所が密なほど大きくなると考えられる。ホームレスネットワークによって地理的集中が起きているのかを検証するために、本研究では空間自己回帰モデルを推定した、すなわち、ある地区のホームレス数は近隣地区のホームレス数に影響されると考えたのである。仮にホームレスネットワークが存在しているのであれば、ある地区のホームレス数は、近隣地区のホームレス数から正の影響を受けるはずである。使用した主要データは、大阪市のホームレス数が町丁目単位で数えられている「平成10年度大阪市内におけるホームレスの概数・概況調査」である。まず、最小二乗推定の結果を利用して、空間自己相関の有無を検証した。その結果、空間自己相関はないという帰無仮説は棄却された。次に、空間自己回帰モデルから、内生変数の自己回帰パラメータは正かつ有意であることが確認された。このことは、近隣地区のホームレス数が多いほど、当該地区のホームレス数は多いことを意味する。したがって、ホームレスは、ホームレスネットワークを通じて、地理的に集中していると考えられる。ホームレスは、日雇い労働市場が形成されている釜ヶ崎地域を中心に集中していることが従来から言われている。本研究でもその傾向にあることが示された。ただし、最小二乗推定で得られた釜ヶ崎集中度を示す係数は、空間自己回帰モデルを推定したことにより、上方方向にバイアスがあることが確認された。すなわち、ホームレスネットワークを考慮すると、ホームレスの釜ヶ崎依存度は下方修正されることになる。本研究では第一に、ホームレスに陥りそうな人々の居住地選択を考慮した効用最大化問題から所得の減少および最低住宅敷地規模の改善がホームレスを発生させることを明らかにした。人々はホームレスに陥ると、自由に公共空間を占有できる。仕事場までの交通費を節約できること、および仕事関係の情報交換や食料交換などの集積の利益を得られることから、ホームレスは都心に集中しやすい傾向にあるが、同時に一地点のホームレス人口の増加は食料確保の競争を生み、これが分散力として働く。これらの動きが含まれた上記理論モデルを用いて、本研究では第二に、ホームレスが都市中心部のみに集中するパターンと、都心に多く、郊外に少ないパターンの2つの可能性があることを示した。ただし、どちらのパターンもホームレスの人口密度は都心ほど高くなることに変わりはない。さらに本研究では、第三として、大阪市立大学が行った大阪市のホームレス概数調査を使用し、理論モデルを実証的に分析した。その結果、ホームレスは、都市中心部の代理変数である従業者数の多い地区や駅舎数の多い地区に多くいることを示しただけではなく、集積の利益を示す変数であるホームレスの数が多い地区の近隣に多くいることを明らかにした。第四に、ホームレスの公共空間の占有は都市住民の厚生を悪化させるため、これを改善する手段として、都市住民から税を徴収し、郊外にホームレスのための住宅を建設し、同時に都心までの通勤費を手当する政策を検討した。この政策の特徴は、一定数のホームレスを用意した住居に移転させると、集積の利益からその他のホームレスも自発的に用意した住居に移転することにある。大阪府のデータからパラメーターの値を決め、シミュレーション分析した結果、このような政策が、ホームレスの厚生を上げるだけではなく、都市住民の厚生も改善させ、かつ都心の地代の上昇に貢献することを明らかにした。
高温の火山性岩石と水の相互作用の研究

水蒸気爆発のメカニズムを解明するための第1歩として,高温岩石に水に作用させたときにおこる複雑な現象の実験的な解明を目的としたシステムの構築と立ち上げをおこなった。高温岩石に水を作用させると系の安定がえられるまでのきわめて短い時間(≪10ms)に,水の衝撃的蒸発,熱応力による破壊,ストレス・コロージョンによるクラッキングなどが重り合った複雑な挙動が生じる。その現象はどれもが弾性波の放射(アコースティック・エミッション)をともない,その原因によってちがった特徴(顔)をもつ可能性がある。そこで本研究では,アコースティック・エミッションを1kHz5MHz,80dBにおよぶ高ダイナミック・レンジで長時間(0.1s)高速サンプリング(10ns)で収録できるようなシステムを自作した。これは従来のアコースティック・エミッション計測システムと比較して飛躍的な性能をもつため,岩石の破壊過程の解明に有効なtoolになると期待でき,【.encircled1.】マグマ性地震時系列と岩石と水系のAE時系列がおなじ特徴をもつかどうか?【.encircled2.】火山性徴動のb値(規模別頻度分布の傾き,フラクタル次元)と地震のb値がどのような原因によって生じるのかをあきらかにする途がひらけた。
地域連携型「継続助産ケア実践研修プログラム」の創成

ローリスク妊産婦に対して妊娠期から産後2か月までの継続ケアが提供できる助産師の育成を目指す卒後教育プログラムの構築を、アクションリサーチの手法を用いて取り組んだ。ドナベディアン・モデルを参考に、「構造」看護基準・手順の作成、見直し、「過程」13年目毎の獲得すべき臨床能力と教育体制の決定、「結果」毎月の事例検討会を通して臨床能力の獲得状況の検討を行った。本プログラムを5年間実施し、5名の助産師を教育した。4年目助産師が、アドバンス助産師の承認を受け、本プログラムがプライマリーケアの場での効果的な教育方法である評価を得た。年3回県内若手助産師向けの研修会を、30名程度の参加者を対象に実施した。本研究は、診療所と大学が連携・協働し、新人期から3年間でローリスク妊産婦に対する妊婦健康診査、分娩管理、産後の母子までトータルケアができる助産師を育成する教育プグラムの構築・実施・評価を行う。1年目は分娩管理と産褥母子のケアを実践を目指す。分娩介助10例毎の到達度とし第1段階「強化」、第2段階「独り立ちを目指す」、第3段階「チームの一員として独立」、第4段階「自立」を設定した。【教育プログラムの実践】教育は、助産師が主となり大学教員が支援し実施した。第1段階は、入院から分娩後2時間・帰室までを継続して受け持ち、分娩以外は、業務オリエンテーションや外来で採血等を実施した。第2段階は、分娩担当と出生直後の新生児ケアを交互に実施、分娩進行状況で勤務時間を延長、分娩がない時は、産褥母子や外来での診察介助等実施した。第3段階は、母子を担当し、分娩担当では進行状況で勤務時間を延長した。第4段階は、スタッフと同じ実践を行った。1年間の分娩介助は62例だった。【各段階別に獲得した能力】第1段階「分娩経過を判断する能力」、第2段階「リスクアセスメントを行い分娩進行を予測する能力」、第3段階「行ったケアに対する評価、責任をもってケアする能力」、第4段階1年目「時期を逸することなく早めに医師との調整を図る能力」である。【2年目教育プランの構築】妊婦健診の自立を目指し、週12回外来診療・妊婦健診を実践する。56月までに超音波検査にて計測部位を正確に描写できる、以降10月頃までに正確に諸計測ができる、その後ケースを受け持ち妊婦健診・保健指導を実施するプランを作成した。【新人助産師研修会の企画・運営】「自分のキャリアを考える」、「分娩進行の臨床判断」、「母乳育児を支える助産師のケア」を実施した。成果は、山梨大学看護学会、日本助産学会、助産雑誌にて公表した。「継続助産ケア実践研修プログラム」は、プライマリーケアの場で、新人助産師が、卒後23年で到達するといわれている1人前のレベルになるまでの一貫した研修プログラムである。この中には継続して妊産婦のケアを実践することを含み、本研究は、このプログラムとシステムの構築を目指すものである。平成24年度は、研修プログラム作成の準備とし、国内外の新人助産師に提供されている研修内容を調査する予定であった。しかし、平成24年6月にフィールドとなるクリニックに新人助産師の就職が決まったことを受け、平成25年4月から新人助産師の教育が開始することが決定した。さらに、日本看護協会から新人助産師研修ガイドラインが示され、国内調査から明らかにすべきことが明確になった。以上から、平成25年度に予定していた研究実施内容を前倒しし、実施している。平成24年10月までは、看護基準・手順の作成、新人教育に向けて助産学生の実習指導を活用したOJTを重ねた。11月から月2回、大学・クリニック合同検討会を持ち検討を重ねた。3年間のプログラムのゴールは、ローリスク妊産婦に対する妊婦健康診査、分娩管理、産後の母子までトータルケアが提供できる助産師の育成と設定した。各年度の達成課題は、1年目分娩管理と産褥母子のケア、2年目妊婦健診、3年目妊婦健診から産後1か月まで継続した助産ケアの実践と定め、1年目のプログラムを作成した。欧米の助産師教育における分娩介助件数40例を参考に、1年間を10,20,30,40例,1年の5時点をマイルストンとし、期間毎の到達目標、教育方法を定めた。また教育に用いる業務・到達度チェックリストを作成した。成果は、助産師教育協議会、山梨看護学会、日本助産学会で学会発表し、第30回国際助産師連盟学術集会で発表するため演題登録をした。H26年度は、2名の1年目助産師、1名の2年目助産師の教育を実施した。1年目助産師2名の分娩介助・新生児受け件数は、56・22件、57・21件であった。2年目助産師は、分娩介助を35件実施した。妊婦健診の教育は、超音波技術は医師、保健指導は助産師が指導した。

週12回外来診療・妊婦健診を通し、約100例の超音波を実践し、妊娠の診断から継続産後1ヵ月までの継続事例を3例担当し始めた。毎月1回の事例検討を通して臨床判断の改善点について検討した。【獲得した能力】1年目助産師は、分娩進行の臨床判断に必要な基本的な情報収集、査定、ケア、評価は実践できるようになった。事例検討を通して、優先事項の決定、同じような状況下で感じる困難が明らかとなり、引き続き事例の振り返りの必要性が明確になった。2年目助産師は、超音波にて測定部位の描写、計測を必要時医師の指示を受けながら実施できるようになった。【3年目教育プランの構築】継続し妊婦健診の自立を目指すこと。加えて継続妊婦の分娩後から産褥1ヵ月までのフォローを通し、ローリスク妊産婦に対する妊婦健康診査、分娩管理、産後の母子までトータルケアができる助産師の育成を目指す。【助産師研修会の企画・運営】13年目の助産師を対象に「出生直後から早期新生児のケア」、「分娩進行の臨床判断」、「産後のケアー小集団対象の参加型保健指導ー」を実施した。【成果発表】第30回国際助産師連盟学術集会(6月プラハ)、山梨大学看護学会(11月)、日本助産学会(3月)にて公表した。診療所と大学が連携・協働し、新人期から3年間でローリスク妊産婦に対する妊婦健康診査、分娩管理、産後の母子までトータルケアができる助産師を育成する教育プグラムの構築・実施・評価を行う。【教育プログラムの実践】新人助産師2名の分娩介助・新生児受け件数は、57・32件、51・28件であり、昨年とほぼ同件数であった。2年目助産師(2名)の妊婦健診の教育は、超音波技術は医師、保健指導は助産師が指導した。週12回外来診療・妊婦健診を通し、妊娠の診断から産後1ヵ月までの継続事例を2例担当している。3年目助産師(1名)は、新人助産師のプリセプターを担当し、新人教育にあたった。妊娠初期からの継続事例を5例担当し、3例は分娩介助、産後2か月までの家庭訪問を地域と連携し実施した。産後2か月までのフォローから、妊娠期の管理が分娩期、産褥期、育児の基盤になることを学んだ。3年目までの助産師は、毎月事例を提示し、事例検討を通して臨床判断の改善点について検討した。【獲得した能力】新人助産師は、分娩進行の臨床判断に必要な基本的な情報収集、査定、ケア、評価は実践できるようになった。事例検討を通して、事例を評価し、今後のケアに活かす力を獲得した。2年目助産師は、妊婦の個別性に着目すること、超音波技術、超音波にて測定部位の描写、計測を必要時医師の指示を受けながら実施できるようになった。3年目助産師は、妊娠期、産褥期の内診や超音波技術を獲得し、ローリスク妊産婦に対する妊婦健康診査、分娩管理、産後の母子までトータルケアできる基礎的な技術は習得した。乳児健診の評価は、今後も課題である。【研修会の企画・運営】「動機付け面接法を用いた妊産褥婦との対話(宿泊研修)」、「NCPRガイドラインアップデート説明会」を実施した。【評価表の作成】助産師基礎教育から継続使用可能なルーブリック形式の分娩管理評価表を作成した。【教育プログラムの実践と評価】医療の質の評価視点である、構造・過程・結果に分けて達成度を検討する。構造:師長の指示のもと3年目助産師が看護基準や手順を改定した。新しい電子カルテの導入に伴い、妊娠期から継続した実践の結果や、評価可能な記録の書式を作成している。過程:10例は入院時から分娩後2時間までの管理を通し、初期計画から途中の計画変更、評価までの一連を実践した。
身体から社会的知能への統一的発達モデルによる主体形成の構成論的解明

ヒトの胎生期発達は,社会問題化している発達障害との関係性が指摘されている事から,近年急速にその重要性が認識されつつあり,欧米を中心とした大規模なプロジェクトが始動しつつある.その一方で,技術的倫理的困難さから知見は未だ限定的であり,何がどのようにしてヒト胎児の正常発達を導くのかについてはほとんど分かっていない.本研究課題では,ヒト胎児シミュレーションの新規開発を通じて,身体から社会的知能へ至る連続的な発達過程について構成論的解明を目的とした.この研究課題を通じて,ヒトの発達原理解明という科学的貢献と,社会問題化している発達障害についてその原因の構成論的理解と理論に基づく発達ケアの提案によって医学的貢献を目指すものである.本年度は,前年度までに得られた成果についての科学的妥当性を確固たるものとするために、方法及び実験・解析について大幅な改善を行った.具体的には以下の三つの研究実績である.(1)計測データに基づく全身筋骨格身体及び大規模脳モデルを有するヒト胎児シミュレーションの構築,(2)身体に関する発達から漸増的に拡大するヒト胎児発達について身体性に基づく統一的発達理論の提案,(3)「社会性の障害」として説明される発達障害の発生起源と発達ケアについて構成論的な予測を提案.総じて本研究課題では,計測データに基づく詳細胎児シミュレーションという世界的に類を見ないプラットフォームを新規に構築し,これを用い複数の知見と予測を提供する中で身体から社会的知能へ至るヒト発達について身体性に基づく統一的理解を提供した.更に,社会問題化している発達障害についても構成論的にその起源と発達ケアに迫る新たな研究方法論を開拓した本研究は,学際的・社会的に高いインパクトがある先導性の高い研究成果を得ることができたと言える.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。発達過程の一部の段階、機能を取り出して扱う従来研究に対し、本研究では可能な限りその原初から連続的な過程として発達を扱う事で、発達の本質的理解と、再現可能な形での原理抽出を目指す。この目的のもと、本年度は下記の三点を中心に取り組んだ。1.身長や体重、筋力等の物理パラメータを胎齢に応じて調節可能な脊椎動物の胚・胎児モデル(ヒト・イヌ・ゼブラフィッシュ)を構築した。ヒトのみではなく、複数種のモデルを扱う事で、様々な知見を用いて比較検討を行う事が可能になり、総合的な発達理解を可能にする。2.次に、脊椎動物に共通して観察され、初期の神経系・運動発達において重要な役割を果たすとされる、全身の自発運動について、その機序を身体性の観点から明らかにした。具体的には、身体性及び自発運動を情報理論とネットワーク理論を組み合わせることで定量化し、共通のメカニズムから、それぞれの種の身体性に応じて自発運動が創発可能である事を示した。3.最後に、この自発運動を通じた神経系・運動発達についてシミュレーションを行い、生体において観察される複数の発達的変化を再現した。具体的には、身体性に基づく自発運動から、ヒトにおいては交代性脚運動や胎齢の増加に伴う運動の複雑性増加、ゼブラフィッシュにおいては散逸的な運動から蠕動運動への発達的変化を再現することができた。以上は従来、神経系の発達的変化により説明されており、本研究では身体性による新たな説明可能性を示した点で重要である。上記の一連の研究成果は、国内学会3本、査読付き国際学会2本として発表を行っており、4つの賞をいただいている。更に共同研究として、ロボットを用いた道具使用獲得モデル、自己から環境へと連続的に遷移する発達モデルについて研究を行い、身体から社会的知能へと統一的に扱うモデル構築に向けた研究を着実に進めることができた。本研究課題では、ヒトの胎生期から始まる連続的な発達過程を対象とし、自己の身体から環境・物体そして他者へと連続的に発達し主体を形成していく、その発達メカニズムの構成論的解明を目的としている。本年度は大脳皮質のモデル化を追加する事で、胎生期後期に観察される自己の身体に関するより高次部分の発達過程について研究成果を出した。具体的には以下の二つから成る。1.身体表象発達モデルと早産児に観察される各種異常の身体表象発達への影響予測胎児シミュレーションに新たに大脳皮質体性感覚野のモデルを追加し、身体表象発達をシミュレートした。その結果、ヒトにおいて報告されている複数の発達現象を再現できる事を示しシステムの妥当性を確認した。次に、発達障害が社会問題化し胎生期経験の異常が注目される事を背景として、早産児や障害児に観察される形で異常をシミュレートし、通常想定モデルの結果と比較する事で各異常がどのように発達に影響を与えるのか予測を行った。本研究の成果は胎生期に生じる身体表象発達原理解明という科学的意義と、発達障害の機序理解と発達ケア提案に貢献する社会的・医学的意義から鑑みて極めて重要な成果だと言える。2.大規模脳モデルを有する胎児シミュレーションによる自己の身体に関する複数認知機能創発本研究では、大規模脳モデルを有するヒト胎児シミュレーションを世界で初めて構築し、自己の身体に関する認知機能についての生物学的知見を単一のモデルにて複数再現できる事を示した。当該研究成果は、発達過程において脳神経系にだけ注目するのではなく、環境・身体・神経系の相互作用の中に発達過程を再現説明可能な要因がある事を実証的に示した研究であり、世界に先駆けた重要な研究成果であると言える。

ヒトの胎生期発達は,社会問題化している発達障害との関係性が指摘されている事から,近年急速にその重要性が認識されつつあり,欧米を中心とした大規模なプロジェクトが始動しつつある.その一方で,技術的倫理的困難さから知見は未だ限定的であり,何がどのようにしてヒト胎児の正常発達を導くのかについてはほとんど分かっていない.本研究課題では,ヒト胎児シミュレーションの新規開発を通じて,身体から社会的知能へ至る連続的な発達過程について構成論的解明を目的とした.この研究課題を通じて,ヒトの発達原理解明という科学的貢献と,社会問題化している発達障害についてその原因の構成論的理解と理論に基づく発達ケアの提案によって医学的貢献を目指すものである.本年度は,前年度までに得られた成果についての科学的妥当性を確固たるものとするために、方法及び実験・解析について大幅な改善を行った.具体的には以下の三つの研究実績である.(1)計測データに基づく全身筋骨格身体及び大規模脳モデルを有するヒト胎児シミュレーションの構築,(2)身体に関する発達から漸増的に拡大するヒト胎児発達について身体性に基づく統一的発達理論の提案,(3)「社会性の障害」として説明される発達障害の発生起源と発達ケアについて構成論的な予測を提案.総じて本研究課題では,計測データに基づく詳細胎児シミュレーションという世界的に類を見ないプラットフォームを新規に構築し,これを用い複数の知見と予測を提供する中で身体から社会的知能へ至るヒト発達について身体性に基づく統一的理解を提供した.更に,社会問題化している発達障害についても構成論的にその起源と発達ケアに迫る新たな研究方法論を開拓した本研究は,学際的・社会的に高いインパクトがある先導性の高い研究成果を得ることができたと言える.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。胚・胎児が自発運動を開始し、社会的知能を獲得する一連の発達過程の構成論的解明を目指す当該研究に対して、本年度は体系的かつ定量的に研究を行うために必要なシミュレーションの構築及び解析手法の提案を行うと同時に、初期の運動発達原理抽出に取り組み、成果を上げた。上記の結果は、今後の研究を展開し目的を達成する上で重要な基礎となり足場となる事が期待でき、初年度の進捗としては期待以上であると判断した。早産児を想定した発達異常シミュレーションに基づく医学的方面への展開を例として、当初計画していた以上に当該研究課題の目的を深いレベルで達成し、意義を大きくする成果が着実に出ている事を理由として、当初の計画以上に進展していると判断している。これまで得られた知見と、構築したシステムを基に、身体から環境、社会的知能への発達モデルへ展開する。システムとしては、皮質モデルを構築し、胎児のみならず新生児、乳児へのモデルの拡張を行う。一部については既に研究を始めており、成果を出しつつある。自己の身体表象から環境・物体、そして他者へと拡張可能な発達モデルの構築を行う。同時に、これまで開発したシステムの更なる精緻化を行い、結果の妥当性を確固たるものとする。最後に、これまでの結果を総じて身体から社会的知能へ至る発達モデルとしてまとめる事で、当該研究課題の目的を達成する。一部については既に研究成果を出しつつあり、現状問題点はない。
網膜移植再生のためのES細胞由来幼若視細胞及びホスト網膜の移植条件の詳細な検討

マウスを用いて網膜細胞移植実験を行い、細胞生着のための知見を得た。グリオーシスやマクロファージの集積を促進するような炎症環境は移植細胞の生着に好ましくない事が示唆された。移植細胞とホストとの免疫適合性も大切と思われ、ES細胞からの分化も種を考慮する必要性が示唆された。変性網膜への移植については、いずれの変性段階においても移植細胞の生着はみられ、異所性であってもシナプスを形成する可能性が示唆された。1)移植細胞の分化段階別移植効果の検討について移植細胞の段階に応じた細胞を収集する実験的手段として、Nrl,Crx, Rhoプロモーター下にGFPを挿入したベクターを作成し、さらに効率よい導入を図るため、レンチウィルスを作成した(Nrlプロモーター、ロドプシンプロモーター)。これらを用いてNr1陽性細胞をソートし、組織培養網膜と共培養したところ、網膜内に侵入し、ロドプシン陽性となる細胞を得ることができた。これをもとに、今後同様のシステムを用いてマウスまたはラット眼内にNrl及びCrx陽性細胞を移植し、その定着、分化について比較をする準備がほぼ整った。2)移植細胞の選別方法の検討移植細胞の選別については、レクチンカクテルを用いて、Rx陽性細胞を倍以上に濃縮し、Rxによる選別に比べ大きく遜色なく効率の良い視細胞分化細胞を得るプロトコールを確立した。しかし、最終的に移植に用いた時の純化効率としては、Rxによるソートに比べて有意に劣ることはないものの、依然不十分と思われ、さらなる純化手段の検討が望まれる。これに関しては、前述プロモーターを用いての抗生剤耐性遺伝子導入による2次的純化なども検討中である。3)移植環境の検討組織培養の網膜において、障害後まずnestinが、ついでGFAPがミュラー細胞で発現増強することを確認した。まだ、実験過程において、生体障害モデルにおいてはマイクログリアの反応も重要であることがわかってきたため、変性過程におけるマイクログリアの集積の経路的な変化、障害モデルによる違いなども検討を行い、今後の移植タイミングの基礎となるデータを蓄積中である。また、機能評価のための網膜電位図の測定システムもセットアップを行った。1)移植細胞の選別方法の検討:移植細胞の選別について、前年度までにレクチンカクテルを用いてRxのマーカー遺伝子導入細胞における分化効率と遜色のない視細胞分化を得るプロトコールを確立した。しかし、最終的に移植に用いるためには、さらに視細胞の純化効率をあげる必要があると思われた。移植前のソート手段として視細胞特異的なcrxプロモーター、Nrlプロモーターによる蛍光マーカー発現ベクターを作成し、プロモーターによる選別により効率よい移植がはかれるか予備実験を行い、さらにこれらの視細胞特異的プロモーター下流に抗生剤耐性遺伝子を導入し、視細胞のみ特異的に残るような培養系の確立が可能か検討中である。2)移植環境の検討:移植手技の改善・向上により、野生株マウスにおいて移植視細胞が効率よく生着することが今年度になって確認された。そこで、変性網膜での生着条件を検討すべく、傷害モデル(MNU投与による視細胞傷害モデル)、遺伝的変性モデル(C3H/HeJ)を用いて、視細胞変性の進行期、変性直後などの変性過程における移植タイミングの生着の違いを検討。傷害網膜においては遺伝的変性網膜に比べ、後期においてコンドロイチナーゼABCの同時投与が細胞の網膜内への侵入を増強するが、同時に炎症も増強する可能性が示唆された。このことは傷害モデルにおいてグリオーシスによる影響が強い事を示唆すると思われ、また、遺伝的変性網膜においては、グリア活性は視細胞変性進行期に一時上昇するものの、その後一旦鎮静化傾向がみられ、グリオーシスによる移植細胞の阻害効果は傷害モデルのように強くないと思われた。さらに、この遺伝的変性モデルにおいては異所性であっても移植細胞は2次ニューロンとシナプス形成を示唆する所見も得られた。これらの移植細胞の機能解析のための一方法として、microelectrode array(MEA)を用いての網膜機能解析の方法を確立した。
腫瘍所属リンパ節リンパ球をもちいた養子免疫療法の基礎的分子生物学的検討と臨床応用・大腸癌肝転移への展開

我々は、腫瘍灌流リンパ節tumor-draining lymphnode(DLN)を、用いた養子免疫療法の動物モデルを確立した。腫瘍灌流リンパ節中に存在するリンパ球(DLNcell)は、生体内で腫瘍抗原の感作を受けており、in vitroで、活性化することにより特異的な抗腫瘍効果を発揮し、養子免疫療法に使用可能となる。我々は、マウスC57BL/6の足蹠に、3-methylcholanthrene誘発同系マウス肉腫細胞株(MC-1)を接種、腫張した膝窩リンパ節よりDLNを採取し、in vitroで抗CD3抗体とrecombinant interleukin-2(rIL-2)で活性化,増殖した。活性化DLNは、CD8^+のT細胞で、養子免疫療法でlymphokine activated killer(LAK療法が、無効であった肺転移に対し、特異的な抗腫瘍効果を発揮した。ところが、これらの細胞は、in vitroのcytotoxicity assayにおいては、全く細胞傷害活性を示さなかった。つまり、in vivoとin vitroの結果に解離がみられた。こうした現象を理解する上でサイトカインの、関与が重要であろうと考え、活性化DLNのサイトカイン産生について検討を加えた。抗腫瘍のある、interferon-γ(IFN-γ)とtumor necrosis factor-α(TNF-α)について、検討した。活性化DLNは、自己腫瘍細胞による刺激で、特異的にIFN-γを産生し、rIL-2で増強された。TNF-αの産生はみられなかった。こうしたIFN-γがの産生が、in vivoの結果と相関することから、活性化DLNの抗腫瘍効果の発揮において、IFN-γが重要な役割を果たしているものと考えられた。
組織工学的手法を用いた新たな人工気管の開発と気管再生における上皮化機序の解明

本研究では、ビトリゲルに線維芽細胞増殖因子(b-FGF)を添加した人工材料を作製し、上皮形成促進効果を評価した。b-FGFなしのビトリゲルをコントロールとし、b-FGF10ngと100ngを添加したビトリゲルの計3種類を評価した。コントロールに比較し、b-FGF導入モデルは線毛細胞が早期より確認され、上皮化促進効果が示唆された。われわれの先の研究にて気管上皮層の形成を促進する線維芽細胞の供給組織として歯肉粘膜が最も適切であることが判っている。しかし、培養細胞の導入には無血清培地での培養が不可欠であり、まだ安定していない。そこで細胞導入に先駆けて成長因子(b-FGF)を用いることを目的として、竹澤らが開発したコラーゲンゲル薄膜(vitrigel)に着目した。vitrigelは各種環境因子を含有することが可能で、従来のゲルの約20倍の強度を有することが判っている。更にコラーゲンスポンジ表面を平滑にコーティングできれば、宿主側の気管上皮の伸展を容易にし、結果的に気管上皮の再生を促進する可能性があると考えた。本年度はコラーゲンスポンジにvitrigelを付加したbi-potential scaffoldの作製を行った。I型コラーゲンとculture mediumを等量混合しゾル化させ、このゾルの上に切断したコラーゲンスポンジを置く。2時間経過した時点で温度10°C、湿度40%下の恒温恒湿器内で48時間乾燥させる。PBSを1dishあたり2mlずつ加え10分放置後除去する。これを3回行う。再び10°C40%の条件下で48時間乾燥させた後に、室温で保存してガラス化を進行させる。結果コラーゲンスポンジにvitrigel層を付加することに成功した。作製したBi-potential scaffoldのvitrigel層の表面形態を光学顕微鏡と電子顕微鏡にて評価した。いずれにおいてもコラーゲン線維間にvitrigelがしみ込み密な状態となり表面は平滑な構造となっていることが判った。最適なvitrige1の容量評価を行うために、現在ラットを用いた動物実験を開始しているが、現在のところ評価には至っておらず、引き続き実験を行っていく必要がある。われわれの先の研究にて気管上皮層の形成を促進することを目的として、線維芽細胞を付加した人工材料の移植実験では上皮再生の促進効果が証明されている。本研究では培養細胞の代わりに成長因子(b-FGF)を用いることとし、コラーゲンゲル薄膜(vitrigel)にb-FGFを付加した人工材料の作成に成功した。これをラットの気管欠損に移植し、上皮化促進効果について組織化学的および形態学的に評価した。FGFを付加したFGF群と、FGFを付加しないvitrigel群について比較しそれぞれを評価した。SDラットの気管に2×4mmの欠損を作成し、それぞれの材料を移植した。7日、14日後に鎮静後灌流固定を行い、再建材料を含め気管を摘出した。標本はパラフィン固定し、管状の標本を作成した。HE染色を行い気管欠損部における上皮、上皮下層の評価を中心に行った。評価する部位は気管欠損に被覆した人工材料の中央部分とした。FGF群7日モデルは一層の上皮層を認め、上皮下層では細胞侵入が確認された。FGF群14日モデルは上皮における核の重層化に加え、上皮下層の厚みが形成されていることが確認された。7日、14日モデルともに上皮化の程度はvitrigelモデルと比較し著明な差は認めなかったが、上皮下層の形成においてではFGFモデルはvitrigelモデルと比較し厚く形成されており、血管の新生も明らかに促進されていることが確認された。過去の研究においてvitrigelは本来のコラーゲンスポンジと比較し上皮の形成を促進していることが確認されており、本研究ではb-FGFが上皮よりも上皮下層の形成に関与していることが分かった。b-FGF付加vitrigelを用いることで上皮下層の形成が促進されれば、血管新生や物理的な強度につながり、結果的には気管欠損部内腔の治癒促進につながると考えられた。これまで組織再生誘導型人工材料を用いた気管再建の研究を行ってきた。気管再建部の上皮形成促進を図るため、線維芽細胞やビトリゲルを組み入れ、効果が証明されている。今回は、ビトリゲルに線維芽細胞増殖因子(b-FGF)を添加した人工材料を作製し、上皮形成促進効果を評価した。全身麻酔下にSDラットの気管を露出し2×4mmの気管欠損を作製した。それぞれの人工材料で気管欠損部を多い、前頸筋を縫合することで固定した。3日、5日、7日、14日の経過観察後に喉頭気管の摘出を行った。