hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水溶性カルボジイミドを応用した象牙質コラーゲンの架橋促進による歯の強化法の開発

歯の破折に対する防止策を探求することを目的として,水溶性カルボジイミドによる象牙質の強化効果を検索した.その結果,象牙質に水溶性カルボジイミドにを作用させると,濃度勾配を示しながら象牙質の強化に有効であることが分かった.その強化メカニズムは,象牙質の主要な有機成分であるtype Iコラーゲンに水分子が関わる変化による新たな架橋形成によるためであることが示唆された.歯の破折に対する防止策を探求することを目的として、カルボジイミドによるコラーゲン分子間架橋形成による象牙質の強化効果を検索した。本年度は、カルボジイミドによってタイプ1コラーゲンに起こる分子化学変化をスピン磁気共鳴法(ESR)および核磁気共鳴法(NMR)にて検索した。そこでは、コラーゲンの構成アミノ酸であるグリシンとプロリンあるいはグリシンとプロリンのモデルペプチド5量体に様々な条件でカルボジイミド処理して、起こる化学変化を詳細に検討した。ESRの結果、カルボジイミド処理によってコラーゲンの主たる構成アミノ酸であるグリシンには変化がないものの、プロリンからはハイドロキシラジカルおよびカルボキシラジカルが複合して発生していることが分かった。続いて炭素原子の変化に焦点を当てたNMRの結果、アミノ酸基軸CH2およびCH3基の反応のみならず、プロリンのカルボニル基が関わる部分も顕著に変化していた。以上のESRおよびNMRの結果より、カルボジイミドによりコラーゲンの主たる構成アミノ酸であるプロリンよりカルボキシラジカルが発生し、ラジカル反応によりカルボニル基が関わる部分に新たな架橋形成が起こる可能性が示された。そして、カルボジイミド処理直後からラジカルが作用して構造の安定化に働く分子間結合は形成されることで、象牙質の強化に寄与するのではないかと考えられた。以上の結果は、象牙質が口腔に露出する高齢者の根面う蝕や失活歯の歯根破折の防止のためのコラーゲン架橋による歯の強化法の開発に有用な知見である。歯の破折に対する防止策を探求することを目的として,水溶性カルボジイミドによる象牙質の強化効果を検索した.その結果,象牙質に水溶性カルボジイミドにを作用させると,濃度勾配を示しながら象牙質の強化に有効であることが分かった.その強化メカニズムは,象牙質の主要な有機成分であるtype Iコラーゲンに水分子が関わる変化による新たな架橋形成によるためであることが示唆された.水溶性カルボジイミドによる象牙質コラーゲンの架橋形成の評価と象牙質の機械的強度に及ぼす影響の検討1)ヒト象牙質棒状試料の採取と水溶性カルボジイミド処理:ヒト新鮮抜去第3大臼歯の歯冠咬合面中央より、象牙細管の走行方向を試料の長軸に対して垂直または平行に規定した棒状試料を採取し、濃度0-1M、pH3-8、温度25-80°C、および作用時間0-120分の異なる条件のカルボジイミド水溶液に浸漬した後、コラーゲン架橋の定量および機械的強度試験に供した。2)水溶性カルボジイミドによる象牙質コラーゲンの架橋形成の評価:カルボジイミド処理した象牙質を液体窒素にて凍結粉砕し、0.5M EDTAにて1週間脱灰の後、陽イオン交換高速液体クロマトグラフィー(DGU20A3、島津製作所)を用いて、カルボジイミド処理前後の象牙質の未成熟架橋、成熟架橋、および老化架橋を定量する。その結果、カルボジイミド処理群で成熟架橋、および老化架橋が優位に増加していた。3)機械的強度の解析:カルボジイミド処理した象牙質棒状試料を金属ホルダーに固定し、万能強度試験機(オートグラフAG-IS、島津製作所)あるいは卓上型万能強度試験機(イージーテスト、島津製作所)で、試料が破壊に至るまで圧縮負荷を加え、破壊荷重および変位量を記録し、曲げ強さ、引張り強さおよび破壊エネルギーを算出した。その結果、カルボジイミド処理群で引っ張り強さが有意に増加していた。水溶性カルボジイミドによる象牙質コラーゲンの架橋形成の評価と象牙質の機械的強度に及ぼす影響の検討につき、まず、ヒト象牙質棒状試料の採取と水溶性カルボジイミド処理条件を確定することができた。特に濃度は0-1M、pH7、温度35-40°C、および作用時間15分の処理条件が臨床応用を視野に入れた場合、適切であると考えられた。さらに、水溶性カルボジイミドによる象牙質コラーゲンの架橋形成の評価についても、カルボジイミド処理群で成熟架橋、および老化架橋が優位に増加していることを確認し、コラーゲンの架橋形成による歯質強化法での展開に大きく前進できた。今後予定している多面的な機械的試験による強化効果の検証に円滑に移行できると考えている。複数種類の架橋形成の割合およびコラーゲン分子化学変化の詳細な検索への初期段階の研究を、予定どおりに遂行できたものと考えている。今後、水溶性カルボジイミドによる象牙質機械的強度の増加につき、曲げ試験の他にも、引張り試験、剪断試験あるいは疲労破壊試験を実施し、多面的に強化効果評価する予定である。多面的に機械的試験を実施することにより、水溶性カルボジイミドによる象牙質の特性をより詳細に把握できると期待している。さらに、水溶性カルボジイミドによる象牙質の強化

メカニズムの分子レベルでの多面的分析する方法として、1)原子間力顕微鏡を用いたナノインデンテーションにより微小領域での機械的性質の変化の分析。2)エックス線回折による象牙質コラーゲンの分子配列の分析、3)顕微赤外分光分析による象牙質コラーゲン分子の基軸構造の分析、および4)顕微ラマン分光分析による象牙質コラーゲンの分子構造の分析、を展開するよていである。このように、複合的な分子変化の解析を実施することで、化学変化の実態をよりつぶさに明らかにできるため、カルボジイミド処理によるコラーゲン分子構造変化と象牙質強化メカニズムの関連を総合的に分析することが可能である。水溶性カルボジイミドによる象牙質の機械的強度評価および強化メカニズムの分子レベルでの多面的分析について,物品費は強度試験および分子構造変化分析に必要な実験器材および消耗品の購入に充てる。具体的には顕微鏡資材、ガラスプラスチック器具などに加えて、データ解析用パーソナルコンピュータおよび画像データ保管メディアに当てる予定である。また、旅費は、国内および国際学会での成果発表および資料収集に使用する予定である。具体的には、沖縄で開催される日本歯科保存学会春期学術大会や広島で開催される日本歯科保存学会春期学術大会での資料収集および成果発表を予定している。さらに、その他として、「原子間力顕微鏡を用いたナノインデンテーション」「顕微赤外分光分析による象牙質コラーゲン分子の基軸構造の分析」の外注委託試験費用として使用する予定である。いずれも、大阪市立工業試験研究所での試験を委託する予定であるが、1回の一連の試験にかかる費用が11万円程度であることより3回程度試験を実施することを想定して計上している。
フレッシュコンクリートの物性の経時変化を考慮した施工設計システムに関する研究

本研究は、時間の経過や圧力の作用など施工上の諸条件がフレッシュコンクリートの物性の変化に及ぼす影響を明らかにし、フレッシュコンクリートの施工設計システムを構築することを目的としたものである。このシステムを構築する上では様々な要素研究が必要となるが、本研究では、以下に示す4つの要素研究に分け、遂行した。1.構成材料の物性値からのフレッシュモルタルのレオロジー定数の予測に関する研究構成材料の物性値からフレッシュモルタルのレオロジー定数を予測する手法として提案されている余剰ペースト膜厚理論を取り上げ、細骨材容積割合を変化させたモルタルの実験結果より、塑性粘度の予測に関しては高性能AE減水剤を用いた場合にもこの理論の適用が可能であることを示した。2.フレッシュモルタルの流動性の経時変化のメカニズムとその予測手法に関する研究セメントペーストの粘度の経時変化予測手法として提案されているHI理論に着目し、ポリカルボン酸系高性能AE減水剤を用いた揚合の経時変化予測モデルを構築した。さらに、モルタルの粘度の予測手法への拡張を目的に余剰ペースト膜厚理論の適用を試み、相対粘度の概念を用いることによりモルタルの粘度の予測が行えることを示した。3.外力の作用がフレッシュモルタルの流動性の経時変化に及ぼす影響圧力作用下の経時変化予測に関しては、応力依存型速度過程を参考に、粒子間ポテンシャルにエネルギー減少を考慮する項を付加することにより経時変化予測が可能となる手法を示した。4.フレッシュコンクリートの充填性評価に関する研究コンシステンシー試験の1つであるV漏斗試験による充填判定に着目し、可視化実験による流動解析から、定常的な流動を対象にした場合には、せん断ひずみ速度をパラメータとした充填照査手法が有効であることを示した。本研究は、時間の経過や圧力の作用など施工上の諸条件がフレッシュコンクリートの物性の変化に及ぼす影響を明らかにし、施工上の要求性能からフレッシュコンクリートに要求される物性(レオロジー定数)を導出した上で、それを満たすコンクリートの配合を決定するシステム、いわゆる施工設計システムを構築することを目的としたものである。このシステムを構築する上では様々な要素研究が必要となるが、本年度は、このシステムの最も特徴的で重要な位置を占める時間の経過に伴うフレッシュコンクリート(モルタル)のレオロジー定数の変化を予測する手法について実験的な検討を行った。実験要因として、高性能AE減水剤の種類および添加率、温度、水粉体容積比、セメントの種類、単位細骨材量を選定し、練り上がり5分後から180分後までのレオロジー定数をB型粘度計を用いて測定した。その結果、高性能AE減水剤添加率が小さいほど、温度が高いほど、水粉体容積比が小さいほど、レオロジー定数の経時変化が大きくなること、普通ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントに比べて早強セメントの経時変化が大きくなること、等のデータを収集した。また、不活性な粉体である石灰石微粉末を用いた実験の結果、ポリカルボン酸系高性能AE減水剤を用いた場合には、全くといってよいほど経時変化がないこと、ナフタレン系高性能減水剤を用いた場合には不活性な石灰石微粉末であっても経時変化が観察されることを示した。これらの基礎的データを基にナフタレン系高性能減水剤に対して服部・和泉らが開発した経時変化予測手法をポリカルボン酸系高性能AE減水剤を用いた場合に拡張することを試みた。これまでの実験結果より、ポリカルボン酸系高性能AE減水剤を用いた場合の粒子間ポテンシャルエネルギーにセメントの水和や硫酸イオンの存在の影響により、ピークが現れると仮定し、凝集速度論に基づいてレオロジー定数の経時変化予測モデルを構築した。次年度は、この予測モデルの適用範囲と問題点を探るとともに、充填照査システムの構築に取り組む予定である。

本研究は、時間の経過や圧力の作用など施工上の諸条件がフレッシュコンクリートの物性の変化に及ぼす影響を明らかにし、施工上の要求性能からフレッシュコンクリートに要求される物性(レオロジー定数)を導出した上で、それを満たすコンクリートの配合を決定するシステム、いわゆる施工設計システムを構築することを目的としたものである。このシステムを構築する上では様々な要素研究が必要となるが、本年度は、平成14年度に構築したセメントペーストの粘度の経時変化予測モデルを細骨材の入ったモルタルの粘度の予測手法への拡張およびポンプ圧送を想定した圧力が作用した場合への拡張に関する検討を行った。モルタルの粘度の経時変化予測に関しては、相対粘度の概念と余剰ペースト膜厚理論を組み合わせることによりペーストの経時変化からモルタルの粘度の予測が行えることを示し、圧力作用下の経時変化予測に関しては、応力依存型速度過程を参考に、粒子間ポテンシャルにエネルギー減少を考慮する項を付加することにより経時変化予測が可能となる手法を示した。また、型枠内のコンクリートの充填評価に関しては、高流動コンクリートを対象とし、可視化実験手法による方法とサスペンション要素法による方法について検討を行った。特に、可視化実験手法については、コンシステンシー試験の1つであるV漏斗試験による充填判定に着目し、可視化実験による流動解析および目視観察の結果から、定常的に流動している場合には可視化実験によるせん断ひずみ速度をパラメータとした充填照査手法が有効となる可能性があることを示した。今後は、粘度だけでなくモルタルの降伏値の経時変化予測手法の構築や施工現場における実際の圧力波形を用いた場合の予測モデルの構築を行うとともに、充填照査手法との有機的な結合を図っていく予定である。
超大規模複雑ネットワーク系の制御のための基本原理

本研究では,超大規模複雑ネットワーク系の制御のための数理モデリングに関する研究を展開してきた.特に,制御にとって必要なその可制御性の本質を抽出したモデリング手法,および,その低次元化手法を構築してきた.また,その知見をもとに,実用的な視点から,交通ネットワーク,バイオネットワークを研究対象として注目し,相互作用に着目した新しいモデリング手法や状態推定などについて個々の対象に特化した手法を開発した.本年度は、多面的な視点から動的なネットワーク構造の特性を制御理論や複雑ネットワーク系理論の視点から調べるために、主にバイオネットワーク系、交通流ネットワーク系に着目し、それぞれについて、その本質的特徴を解析的かつ数値的に調べかつ抽出し、本質的な特徴を有する数理モデルを提案してきた。以下に、その具体的な研究内容について述べる。バイオネットワーク系に対しては、化学物質間で生じる化学反応が、すなわち、物質間での相互作用がネットワーク系を構成する本質であるため、その視点に立った検討を行った。その結果、状態量が正で、かつ2次の非線形特性が重要であることに着目し、その本質を抽出した「ポジティブ2次システムモデル」という新しい数理モデルを提案した。このモデルは、遺伝子ネットワーク系やシグナル伝達系を包含する、広いクラスに適用可能な数理モデルである。また、本モデルの有効性を示すために、そのモデルを用いた振る舞い解析として、ある種の安定性判別問題を定式化し,その基本的な解法の検討を行った。一方、交通流ネットワーク系の制御モデルの検討として、交通流ネットワーク上での信号機制御を0ー1の混合整数計画問題に帰着して定式化し、その有効性を数値シミュレーションにて検討した。その際、交通流ネットワークの本質を抽出するために、従来の区間ごとの相互作用を表す区間交通モデルを、相互作用を生じる交差点における入出力の保存性に着目することで、より少ない変数を用いて低次元化した位相交通モデルを提案した。昨年度の研究成果を踏まえて,本年度も引き続き,1.ネットワーク系の可制御ネットワークモデル抽出のための基本解法の統一化,2.バイオネットワークモデル,交通流ネットワーク制御モデルそれぞれからの一般化検討,3.ネットワーク系に特化した大規模計算のための基礎検討について実施した.具体的には下記のとおりである.1.これまで異なる制御性能を評価指標として用いてそれぞれ可制御ネットワークモデル抽出手法を検討してきたものを,2つの指標を統一的に扱えるように低次元化の定式化を一般化する形式で見直し,基本解法として構築した.これにより,今後の様々な展開への基礎を構築した.2.バイオネットワークモデルでは,昨年度に開発したポジティブ2次システムという一般的モデルを用いて,特異摂動近似を用いることでさらなる一般化を図り,シグナル伝達系や遺伝子ネットワーク系を含む広範囲なクラスのシステムを表現できる能力を有していることを証明した.また,そのシステムを用いた安定性解析などのシステム解析手法を検討した.一方,交通ネットワーク制御モデルは,信号のない交差点上で,各車両間の自動交差を可能とする数理モデルを検討し,ある種のポテンシャル関数を用いた障害物回避問題を参考にして,そのための解法を構築した.3.ネットワーク系の大規模計算のための基礎検討として,低次元化の際にクラスタリングの違いにおける計算負荷と近似誤差の関係を数値的に調査した.本年度は,昨年度に引き続き,多面的な視点から動的ネットワークシステムモデルの特性を調べ,問題設定や解法などの基本的な枠組みを構築することが目的であった.そこで,まず,可制御ネットワークモデル抽出のための基本解法の統一化を行った.また,バイオネットワークモデル,交通流制御モデルの双方について基礎レベルでの検討を行い,適用範囲,安定性や最適制御等の視点からその有用性について検討し,良好な結果が得られたことから,概ね予定通りに研究が進展していると考える.これまで研究成果を踏まえて,引き続き,1.大規模ネットワーク系の可制御ネットワークモデル抽出のための基本解法の拡張と大規模計算に向けた検討,および,2.バイオネットワークモデル,交通流ネットワーク制御モデルそれぞれに特化した基礎理論検討,について実施した.具体的には下記のとおりである.1.これまで開発してきた,可制御ネットワークモデル抽出の基本解法を制御系設計モデルの視点から見直し,ネットワークの各サブシステムの多次元化や非線形化に対して、その制御性能の観点からの解法について検討した.2.バイオネットワークモデルでは,これまで開発してきたポジティブ2次システムという一般的非線形モデルを用いて,近似線形化することなく上記の1の手法を適用する課題に取り組んだ.そのため,まず,モデル近似誤差を示す評価値としてL1ノルムを利用することとし,さらにバイオ特有の入力信号に注目することで,評価用の入力を制限し計算の効率化を行った.つぎに,バイオネットワーク系の一つである23次元EGFR信号伝達系に適用し,小規模ではあるが,おおむね当初予定された結果が得られた.また本モデルをオブザーバ設計に適用し,その有効性を検討した.一方,交通ネットワーク制御モデルでは,車ー車間通信や車ーインフラ間通信などで通信できない車が含まれる交通量の状態推定に関する手法を開発するとともに,ヒューマンドライバーによる車と自動運転の車が存在する場合の交差点上での自動交差を可能とする信号機制御の一手法やネットワーク上の通信路を想定したイベント駆動型の適応制御手法について開発した.本年度も引き続き,多面的な視点から複雑かつ大規模なネットワークシステムモデルの特性を調べ,バイオや交通流ネットワークを例にして問題設定や解法などの基本的な枠組みを構築することが目的であった.特に,可制御ネットワークモデル抽出のための非線形化に関してはその実現の困難さをバイオネットワークモデルの数値的な観点から検証できた.今後はこの検証をもとに,非線形化への方向性を探る予定である.

交通流ネットワークモデルの簡略モデルによる状態推定に関しては非常に良好な結果が得られている.以上,非線形化に関してはやや課題が残るものの,概ね予定通りに研究が進展していると考える.本年度は、これまで研究してきた可制御ネットワークモデル抽出のための基本解法を総括し、基礎理論としてまとめる。特に、ネットワーク系の推定問題に関して、制御系設計に向けた実用上の利点や問題点を整理した形で基礎理論を総括し、その応用例として、特に、ヒューマンドライバーと通信可能な自動運転が混在する交通ネットワークモデルの自動車制御と信号機制御に焦点を当てた。具体的には下記のとおりである。1.大規模ネットワークモデルの可制御モデル抽出のための基本解法を総括し、基本理論としてまとめた。2.複雑な相互作用を有する車両間ネットワーク上の交通量の振る舞いのうち、観測可能な部分を推定するオブザーバの設計を行った。そこでは、道路を道路セルとして分解し、通信可能な車両からのみ得られる車両位置と速度情報に基づいて、注目する自動車から前方の道路セルごとの平均速度を推定し、道路速度プロファイルと呼ぶものを推定する手法を提案した。また、この手法の有効性を数値シミュレーションを用いて示した。また、この道路速度プロファイルを用いた自動車のスマート運転手法も提案し、数値シミュレーションにより効果的な結果を得た。3.ヒューマンドライバーと通信可能な自動運転が混在する交差点上の交通流制御において、その制御可能な手段として、信号機制御に加えて自動運転の速度制御も利用する複数制御の協調化手法を提案し、その有効性を数値シミュレーションにより検討し、有効な結果を得た。本研究では,超大規模複雑ネットワーク系の制御のための数理モデリングに関する研究を展開してきた.特に,制御にとって必要なその可制御性の本質を抽出したモデリング手法,および,その低次元化手法を構築してきた.また,その知見をもとに,実用的な視点から,交通ネットワーク,バイオネットワークを研究対象として注目し,相互作用に着目した新しいモデリング手法や状態推定などについて個々の対象に特化した手法を開発した.本年度は、多面的な視点で動的なネットワーク構造の特性を調べ、問題設定や解法などの基本的な枠組みを構築することが目的であった。そこで、バイオネットワーク系と交通流ネットワーク系に対して、それぞれ、前者は非線形性の視点から、後者は流量の保存則の視点から、それらの特性を活かした数理モデルの定式化を行い、そのモデルを用いた問題設定、および、そのための基本的な解法を検討した。それぞれの視点で所望の数理モデルを構築する手法の基礎が出来上がり、概ね順調に進展していると考える。
体細胞初期化過程で核内受容体が代謝と転写環境に果たす役割の解明

申請者は、これまで、人工多能性幹(iPS)細胞への初期化に関する基礎的研究を通じて、初期化過程で生じる多様な細胞集団の中からiPS細胞形成効率の高い集団(=初期化成功群)と低い集団(=初期化不成功群)を表面マーカーにより早期で選別することに成功した。これにより、これまで困難とされた、初期化過程で将来的にiPS細胞になる可能性の高い細胞に標的を絞った解析が可能となった。マウス胎仔線維芽細胞から4因子Oct4/Sox2/Klf4/cMycにより初期化を誘導すると、表面マーカーSca1、CD34の発現が誘導される。初期化過程早期(5日目あたり)では二重陰性分画から効率的にiPS細胞コロニーが形成されるのに対して、二重陽性分画からはほとんどiPS細胞が形成されない。そこで、各分画における遺伝子発現をマイクロアレイや次世代シーケンスにより網羅的に解析した結果、代謝経路のひとつ酸化的リン酸化を制御する遺伝子群の発現が亢進しており、これらの多くが核内受容体ERRとそのコファクターPGC1による制御を受けていることが判明した。初期化成功群であるSca1/CD34二重陰性群では、他の群と比べてERRとPGC1の発現量が亢進しており、seahorse細胞内代謝測定の結果、酸化的リン酸化と解糖系両方の代謝状態が活性化していた。また、ERRやPGC1をshRNAによりノックダウンすることによりiPS細胞形成効率が著明に低下し、酸化的リン酸化阻害薬を誘導早期に作用させることにおいてもiPS細胞性成功率が有意に低下した。上記のように本研究から、iPS細胞形成には、ATP産生を促す高エネルギー状態が重要であることが示された。興味深いことに、iPS細胞形成過程で酸化的リン酸化の亢進は一過性である一方で、解糖系の亢進は継続する。この代謝シフトの詳細について、ERRにより発現誘導されたTCAサイクルの制御因子のひとつIDHファミリーが重要な働きをしている可能性が見いだされ、現在、解析を継続している。27年度が最終年度であるため、記入しない。これにより、これまで困難とされた、初期化過程で将来的にiPS細胞になる可能性の高い細胞に標的を絞った解析が可能となり、核内受容体を介した代謝の変化が、誘導早期のチェックポイントとしてiPS細胞への運命決定に極めて重要な役割を果たしていることを見い出した。マウス胎児線維芽細胞からの4因子Oct4/Sox2/Klf4/cMycによる初期化誘導により、表面マーカーSca1、CD34の発現が誘導された。誘導早期の5日目において二重陰性分画からは効率的にiPS細胞コロニーが形成されるのに対して、二重陽性分画からはほとんどiPS細胞が形成されなかった。各分画における遺伝子発現をマイクロアレイあるいは次世代シーケンスにより網羅的に解析した結果、代謝経路のひとつ酸化的リン酸化を制御する遺伝子群の発現が亢進していた。これらの多くが核内受容体ERRとそのコファクターPGC1による制御を受けていることが判明した。さらに、初期化成功群であるSca1/CD34二重陰性群では他の群と比べてERRPGC1の発現量が亢進していた。ERRやPGC1をshRNAによりノックダウンすることによりiPS細胞形成効率が著明に低下すること、酸化的リン酸化阻害薬を誘導早期に作用させることにおいてもiPS細胞性成功率が有意に低下することが見いだされた。

上記のように本研究から、iPS細胞形成には、ATP産生を促す高エネルギー状態が重要であることが示された。興味深いことに、iPS細胞形成過程で酸化的リン酸化の亢進は一過性である一方で、解糖系の亢進は継続する。この代謝シフトの詳細について、ERRにより発現誘導されたTCAサイクルの制御因子のひとつIDHファミリーが重要な働きをしている可能性が見いだされ、現在、解析を継続している。細胞表面マーカーを用いて初期化成功を予測する細胞群に焦点を絞って研究を進めることができた。その結果、iPS細胞形成に重要な細胞内代謝の変化の詳細と、これを制御する核内受容体とそのコファクターを同定することに成功した。マイクロアレイや次世代シーケンサーによる網羅的遺伝子発現解析と、ノックダウンや阻害薬によるiPS細胞形成効率を評価する実験より、核内受容体とそのコファクターの初期化における新しい機能を見出すことができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後も、初期化過程で核内受容体の発現や代謝が如何に制御されているかについて解析を継続する。具体的には下記の3つの項目に記したように、核内受容体ERRおよびDax1による代謝のswitchingとfine tuningに焦点をあて、ChIP-Seqとメタボローム解析を行い、代謝と多能性を結ぶ鍵となる因子の同定を試みる。a)初期化成功群と不成功群における、核内受容体の発現レベルと代謝の経時的解析:初期化成功群と不成功群で、核内受容体やそのコファクターの発現量の経時的変化や、酸化的リン酸化・解糖系など代謝状態の経時的変化(seahorse細胞内代謝測定)の解析結果をもとに、今年度はさらにメタボローム解析により初期化に重要な代謝産物の網羅的解析を行う予定である。b)初期化成功群における、核内受容体ERRおよびDax1発現制御の解析:初期化因子によりどのような機序で核内受容体ERRが一過性に発現誘導されるかを、初期化成功群と不成功群にわけて解析を行う。プロモーター解析や初期化因子に対する抗体を用いたChIPアッセイを行う。さらに、申請者らが見出した新規初期化成功マーカーである核内受容体Dax1にも着目する。Dax1はコリプレッサーとして機能することが知られているので、これがERRの発現にどのような影響を及ぼしているか否かを、Dax1と結合するタンパク質やDNA領域の解析を行う。c) ERRとDax1による代謝のswitchingとfine tuningに関わる制御機構の解析:Dax1は、ES細胞においてOct4の発現量を精密に制御することで未分化性のfine tuningを行っている可能性が示唆されている。そこで、初期化過程において、未分化状態における酸化的リン酸化から解糖系への代謝のシフトにDax1が及ぼす影響を検証する。
自律分散システムとしてみた心臓ペ-スメ-カ-領域の機能的構成に関する研究

膜電位感受性色素を用いた細胞電気活動の多領域同時測定法を個体発生初期の鶏胚心臓に適用し、心臓ペ-スメ-カ-機能形成の初期過程を追跡した。ふ卵約30ー36時間の7ー9体節期の鶏胚から得られた拍動開始以前の幼弱な心臓の自発性膜電位変化を色素の吸光変化として光学的に多数の領域から同時測定した。活動電位伝播パタ-ンの解析により、ペ-スメ-カ-領域のマッピングを行い、その面積と形、およびその位置の個体発生の進行にともなう発達を調べた。その結果、ペ-スメ-カ-領域は、この時期を通じてほぼ円形の形を示し、大きさも1200-3000μm^2と個体差はみられたが、系統的な変化はみられないことが明らかにされた。これに対し、ペ-スメ-カ-領域の位置には特徴的な変化がみられ、7体節期ー8体節期中期には左または右の心の心室部に存在していたペ-スメ-カ-領域は、9体節期に入ると、左心房原基に局在するようになり、9体節期後期にはさらに静脈洞原基近傍へ向かって移動してゆくことが明らかにされた。このようなペ-スメ-カ-領域の決定に深く関わるものとして、ペ-スメ-カ-電位の発現部位とその空間分布について発達段階を追った詳細なマッピングを行い、その結果、ペ-スメ-カ-電位の最も急峻な領域がペ-スメ-カ-領域として機能して心臓全体のリズムを支配していることが明らかになった。このことから、ペ-スメ-カ-電位の傾きで示される心細胞のリズム能の心臓内での分布、すなわちリズム勾配がペ-スメ-カ-領域の位置とそのリズムを決定するという原則が明らかとなり、「自律分散システム」としての心臓ペ-スメ-カ-機能解析の端緒を切ることができた。
非金属系ナノ構造による光電場増強機能の創出

従来は、金属のナノ構造を用いて、表面プラズモン励起に伴う局所電場増強を使うことにより、表面増強ラマン散乱や蛍光増強が達成されていた。ところが、蛍光増強の場合、励起分子が金属表面の極く近傍に位置するとき、エネルギー移動によって蛍光が失活するという難点があった。本研究は、そのような難点を克服し、蛍光増強の新しい場を提供するため、非金属ナノ構造による失活なしの蛍光増強を実現することを目的としている。本年度は、先ず非金属ナノ構造でも電場増強が可能か否かを明らかにするため、Mie散乱の理論から導かれる近接場増強度を、種々の物質の球形粒子について見積もった。その結果、半導体のGaP及びSiが高い増強度を示し、有力な候補物質であることが判明した。非金属微粒子には、表面プラズモン励起は存在しない。しかしこのような電場増強が得られるのは、微粒子の電磁気的な固有振動が励起されるためであり、今回の計算で予言された増強は、微粒子のTE_1,TM_1モードの励起によるものである。実験では、ガス中蒸発法により、MgO、ZnO、MoO_3、WO_3、GaPの微粒子層を作製し、その上にDCM又はrhodamine Bの色素分子層を堆積し、蛍光測定を行った。いずれの微粒子層についても、増強度の大小はあるものの、蛍光増強が観測された。特に、GaP微粒子層上に種々の膜厚のrhodamine B層を堆積し増強度を測定したところ、膜厚の減少とともに増強度が増大し、最大で140倍の増強度が得られた。これは、非金属微粒子表面で、失活なしの蛍光増強が実際に生じることを示している。
電界を用いた触媒相操作のための事象適応型センシングシステム

交流電界操作を用いた三相系触媒反応プロセスについては、「中間相形成操作」と「反応操作」の二つにオペレーションを分類することができる。平成20年度は安息香酸フェニル生成プロセス実験を通して、各操作における動画像データ利用の有効性を検討し、以下のような知見が得られた。(1)中間相形成操作前年度に、中間相の形成挙動は電極間のポリエチレングリコール(PEG)溶液の「相変化」と相変化した流体の移動による「相分離」が混在した挙動であると実験的に推察された。そこで、電熱による局所的相変化を考慮した中間相形成挙動のハイブリッドシミュレーションを行った結果、相変化に伴う局所的密度変化と自然対流の影響を定量的に検討することができた。さらに、操作量の変化と中間相形成事象の遷移との間の相関関係のモデル化において、構造化モデリング手法“Interpretive Structural Modeling"の適用性が認められた。(2)反応操作攪絆によって形成された中間相を光学的および電気化学的に解析した結果、中間相は触媒であるPEGが濃縮した連続相と有機溶媒(トルエン)の分散相から構成されていることが明らかになった。そこで、反応物(塩化ベンゾイル)を含む有機溶媒の注入方法が安息香酸フェニルへの選択率に及ぼす影響を実験的に検討した。その結果、塩化ベンゾイル濃度によって変化する反応液の注入挙動の動画像情報が、転化率と選択率の動的解析に有用な知見を与えることが示された。以上の結果より、物理モデルに基づく数値シミュレーションを併用することで、動画像データが中間相形成操作の効率化に有効な情報を与えることが明らかになった。さらに、時間的に遷移する中間相の巨視的パターン(厚さ、色など)に応じて、水相-有機相の界面付近から反応液注入箇所付近へと動画像フレームを変動させる手法の有用性が示された。安価で毒性の低いポリエチレングリコール(PEG)を用いた三相系相間移動触媒反応プロセスにおいて触媒相を電界により操作することを目的とし、運転操作の効率性向上に貢献しうるセンシングシステムの構築を検討した。平成19年度はまず、「動画像情報と局所的プロセス情報の融合による反応器内部事象同定システムの構築」に着手し、以下のような知見が得られた。(1)電界操作下の第3相形成現象の解析コンパクトセル内に水酸化カリウム、フェノール、PEGを含む水溶液とトルエンを注入し、セル内に設置された微小電極間距離を有する二枚の電極へ高周波(数100KHz)の交流電圧を印加した。電圧印加によって生ずる白濁した中間相(触媒相)の形成現象とセル内温度の時間的変化を併せて検討した結果、触媒相の操作において温度の影響が大きいことを明らかにした。(2)センサ・動画像の同期的収集システムの構築(株)デジモ製・SensorCubeグレードアップキットを導入することで、プロセス内の電流、電圧、温度の経時変化と反応器内部の中間相形成過程の動画像をマッチングさせながら解析することのできるセンサ・動画像の同期的収集システムを構築した。(3)動画像情報とプロセスセンサ情報のマッピングを行う手法の検討プロセス操作実験を行い、中間相形成挙動は電極間のPEG溶液の相変化と相変化した流体の移動による相分離が混在した挙動であることを示した。さらに上記システムを用いることで、電流・電圧間の位相差の時間的変化と相分離挙動の相関関係を明らかにすることができた。以上の検討のなかで、動画像情報とプロセスセンサ情報のマッピングを行うシステムの構築においては、熱力学モデルや輸送現象モデルに基づく数値シミュレーションの導入の必要性が見出された。
重質油に対するデジタルオイル構築法の開発

油層シミュレーションは油層工学おいて不可欠であり、常に新しい手法が提案されて来た。これらのシミュレーションを正しく実行するには、貯留層内の原油の性状に関する物理化学的な情報が必要であり、これは坑井から取得された原油試料を実験室で行う分析(PVT分析など)に依存して来た。この分析には長時間と、多くのノウハウが必要とされる作業であった。本研究では坑井で採取された原油に対して、まず最初に複数の化学分析を行い原油の分子レベルでの成分モデル(デジタルオイル)を構築する。次にこのデジタルオイルに対して分子シミュレーションを適用することで、原油が有している各種の物理化学的な性状を推定する技術開発とその高度化を行って来た。これら原油に対する多くの性状は、油層シミュレーションを実施する際に有効な情報となる。特に原油の分子モデルを用いて、地下貯留層の高温・高圧の環境下での原油のマクロな性状変化の推定と、得られた物理化学的性状を貯留層シミュレーションに利用出来る様にする事である。本年度はさらに研究を進め、重質油(カナダ国アルバータ州のオイルサンド)に対してデジタルオイルを構成し、この原油モデルが示す物理化学的な性状を検討した。これを進めるに当たっては今まで利用してきたQMR法(Quantitative Molecular Representation)を拡張し、飽和炭化水素と芳香族炭化水素に関しても充分正確なモデルが作れるように検討を進めてきた。さらに原油のマクロな挙動を見るために、石英表面における分子吸着や、石油貯留層内でのアスファルテンの凝集メカニズム、石英やケロジェン表面でのメタンガス分子の吸着と滑りの問題、また粘土鉱物であるカオリナイトに対する水と二酸化炭素分子の吸着現象などに関して検討を行ってきた。これらの成果に関しては学会での発表後、共同研究者と連名で一連の論文にまとめている。本研究の中心的な課題であった分子モデルを作成するQMR法の改良に関しては、予想以上に進捗しており、本年度はこれらを用いてカナダ国アルバータ州のオイルサンドで取得された重質油を対象にしたデジタルオイルモデルを実現することが出来た。しかしながら、飽和炭化水素分と芳香族炭化水素分の分子群の分離を行う目的で考えた化学分析手法の改良に関しては、当初の予定通りには進捗していない。当初計画ではソフトレーザー脱離イオン化質量分析法(LDI-MS)およびフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴分析法(FT-ICR-MS)および模擬蒸留分析法の利用を検討すれば良いと考えていたが、研究協力者の都合により、この部分の検討があまり進んでいないのが実情である。しかしながら、今まで用いてきた蒸留分析法とNMR測定データを利用して、改良されたQRM法を用いることで、より精密な原油に対する分子モデルであるデジタルオイルを作ることが可能となった。本研究の主題であるマクロな油層シミュレータに対して鍵となる情報の提供は、充分期待出来るレベルに達したと考えている。特に分子シミュレーションにおいては、分子動力学のフリーソフトGROMACSを利用し、最新のWSを利用出来る環境も整備され、計算効率も上がり、多くの成果が提供されつつある。特に興味深い課題として、シェールガス開発においては、メタンガスがシェール層のケロジェン内のナノポアに吸着されることにより、炭化水素の相図が、大きく変化する可能性が指摘されてきたが、今回その再現の見通しがついた。これは解析方法とシミュレーション部分での大きな進捗と考えている。今回の科研費研究においては、大きく2つの課題の解決のため研究を遂行してきた。一つは、オイルサンドなどの重質油では飽和炭化水素(別名アルカン)と芳香族炭化水素分の分離が難しいために、正確に個々のモデルを作成できなかった点である。もう一つは、デジタルオイルモデルの利用に関して、具体的な油層シミュレーションでの実用化である。これは実際の油田から採取された重質油を用いて、充分精度の高いデジタルモデルを作ることが出来るかという研究であった。現在までの進捗状況で述べたように、最初の課題に関しては、新しい化学分析手法の適用を試みる予定であったが、現状として遅れている。まずはこの点を充分に反省し、研究協力者との連絡をより密接にし、実験的アプローチの改善の可能性に関して、引き続き検討を進めるつもりである。また、この部分を補佐する目的でQRM法の改良を考え、計画していたが、これは手法で利用するモデル群を多くすることで、大きく改善された。そして作られたデジタルオイルに対して、実験値との整合性をより詳細に検討していく予定である。この評価において、充分実験値が再現できれば、高価な分析機を利用しなくても、精度の高いモデルを構築出来る可能性が出てくるため、この方向も次年度には力を入れて進めたい。次年度は科研研究の最終年度であり、今までの個々の研究結果の統合を推し進め、本課題で提案したデジタルオイルの実用化、すなわち貯留層シミュレーションで必須な各種原油流体に関する性状パラメータの提供が可能になるように研究を進めていきたい。重質油はコールタールの様に常温・常圧の環境の下では流動性が非常に低い炭化水素であり、その粘性を下げ流動性を高めるために、スティームを貯留層に圧入することや、化学溶剤の付加を行う石油増進回収(EOR)技術により生産されている。本研究の目的は、スティームや溶剤の利用による生産効率の増進を進めるために、その検討に必要となる重質油を構成している炭化水素の分子構造を明らかにすることである。デジタルオイルとは実験に基づいて作成する原油の分子モデルのことであり,このモデルに対して分子シミュレーションを適用することで任意の温度圧力条件下での原油物性の予測が可能である。

さらに原油/溶剤界面近傍における分子挙動を観察できることから,EORに適した溶剤の選定などを分子レベルの現象に基づいて検討することができる。重質油のデジタルオイル構築にあたっては,軽質油に対して利用されているデジタルオイル構築手法を拡張した。具体的には原油を飽和分,芳香族分,レジン分,アスファルテン分に分離した後,全留分に対してQMR (Quantitative Molecular Representation)法を適用して分子モデルを構築した。QMR法とは,元素分析,平均分子量測定,核磁気共鳴分光法の実験結果に基づき,対象物の平均構造を有する代表分子集合を作成する手法である。今回は飽和分への適用を可能にした手法を用いた。さらに,QMR法で作成された代表分子のセットを複数組み合わせることで,平均分子量だけでなく分子量分布も再現した。この結果は測定値とよく一致した。最終的に36種類,917個の分子から成るデジタルオイルが構築出来た。分子動力学法による密度の計算では,288 K・0.1 MPaにおいて0.943 g/cm3となり,実験値の0.954 g/cm3とよく一致した。このことから密度に関するモデルの妥当性が示唆された。今年度は、本研究の1年目に当たり、研究推進のための環境整備に重点が置かれた。具体的には分子動力学のシミュレーションと解析が可能になる計算機環境を新しく構築するのに、予算と時間を費やした。これらの計算環境の整備には、連携研究者の石塚師也博士(北海道大学)の協力と助言に従って進めた。計算機の選定に関しては、前処理と解析結果の表示用のPCと、大量のシミュレーションを実行するGPUが搭載されてPCとが必要となり、当初よりも経費が増大した。研究推進上最も重要な原油試料となる重出油に関しては、石油資源開発(株)から試料の提供を受け、利用させてもらった。この原油試料は連携研究者のLiang Yunfeng博士(東京大学)及び産業総合研究所の森本正人博士の協力を得て、産業総合研究所所有のクロマトグラフィーを利用し、分析を共同で進めることが出来た。このため試料分析の外注作業は必要なくなった。これらの測定データを元にQMR法の適用を進めた。今まで重出油に対するQMR法の適用例は見当たらない。この理由は、重質油成分に含まれている飽和炭化水素成分(アルカン)に存在する異性体の取り扱いが出来なかった為である。この課題に関してQMR法の適用法の改良を検討した。その結果解析プログラムの中に、これらの異性体を取り込んでモデル形成を進める事により、異性体の問題点は解決出来るという感触を得たので、これらを取り扱えるプログラム開発を、Liang Yunfeng博士の協力を得て共同で進めた。その結果、重出油に対しても充分計測データによく一致する合理的なデジタルオイルが作成できたと考えている。油層シミュレーションは油層工学おいて不可欠であり、常に新しい手法が提案されて来た。
非線形波動に関連する偏微分方程式の初期値問題

非線型波動方程式の初期値問題の研究,特に小さな初期条件を持つ場合の古典解のlifespan(存在時間)についての研究を行った.未知関数をuとするとき,非線形項がuの導関数のみに依存する場合については,様々な研究により,状況は既にほぼ完全に明らかになっていると考えられる.逆に,非線形項がuのみに依存する場合にも,別の手法により状況は明らかになってきている.非線形項がuとその導関数の双方に依存する場合には先に挙げた二つの場合の手法をうまく統合する必要があり,困難を伴う.このような非線形項に対しても,単独方程式の場合にはかなり結果が整備されてきているが,連立方程式系,特に成分により伝播速度が異なる場合には,単独方程式の場合の手法の多くが適用できないため困難が生じる.本研究では,伝播速度の異なる連立の非線形波動方程式系で,非線形項が未知関数とその導関数の双方に依存する場合を考察し,この場合に,大域解の存在を保証する新たな非線形項のクラスを見出した.これは非線形項が特にdivergence forimを持つときに従来知られていた条件を応用することにより得られる.空間の次元が3次元である場合には,このようにして知られた結果に任意の高次の非線形項を加えても,結果が変わらない,すなわち小さな初期条件に対して大域解が存在することを示した.今後の研究課題としては,空間次元が2次元の場合にも,同様に高次の非線形項を加えても結果が変わらないかどうか,もしくは今回新たに得られた非線形項のクラスに従来知られていた非線形項を加えたらどうなるか等を調べることが考えられる.非線型波動方程式の初期値問題の研究,特に小さな初期条件を持つ場合の古典解のlifespan(存在時間)についての研究を行った.未知関数をuとするとき,非線形項がuの導関数のみに依存する場合については,様々な研究により,状況は既にほぼ完全に明らかになっていると考えられる.逆に,非線形項がuのみに依存する場合にも,別の手法により状況は明らかになってきている.非線形項がuとその導関数の双方に依存する場合には先に挙げた二つの場合の手法をうまく統合する必要があり,困難を伴う.しかし,この場合にも空間の次元が2以外の場合は,ほぼ状況が明らかになったと思われる.本研究では,空間次元が2つの時の非線形項がu及びその導関数の双方に依存する場合を扱った.単に3次の非線形項を持つという仮定の下では,既にある意味で最適なlifespanの評価が知られているので結果を改善する余地はないといえる.しかし,これまでの結果を考えると,やや特殊な場合,より正確にはuのみからなる3次の項を非線形項が含まない場合には,解は一般の場合よりも長い時間まで古典解が存在するのでないかと推測される.実際,すでにuのみからなる3次の項と4次の項の双方が存在しない場合には一般の場合よりも遙かに長い時間まで解が存在することが知られている.本研究では,既に知られていた解の減衰評価を一般化することにより,3次の非線形項を持つが,uのみからなる3次の項を持たないという仮定の下で,4次以上の項については制限を一切置かない場合に,既知の結果よりも精密なIifespanの評価を得ることが出来た.しかし,ここで得た結果が最適なものであるかどうかについては疑問が残る.今後はこのことについて研究を深めていく必要があると思われる.非線型波動方程式の初期値問題の研究,特に小さな初期条件を持つ場合の古典解のlifespan(存在時間)についての研究を行った.未知関数をuとするとき,非線形項がuの導関数のみに依存する場合については,様々な研究により,状況は既にほぼ完全に明らかになっていると考えられる.逆に,非線形項がuのみに依存する場合にも,別の手法により状況は明らかになってきている.非線形項がuとその導関数の双方に依存する場合には先に挙げた二つの場合の手法をうまく統合する必要があり,困難を伴う.このような非線形項に対しても,単独方程式の場合にはかなり結果が整備されてきているが,連立方程式系,特に成分により伝播速度が異なる場合には,単独方程式の場合の手法の多くが適用できないため困難が生じる.本研究では,伝播速度の異なる連立の非線形波動方程式系で,非線形項が未知関数とその導関数の双方に依存する場合を考察し,この場合に,大域解の存在を保証する新たな非線形項のクラスを見出した.これは非線形項が特にdivergence forimを持つときに従来知られていた条件を応用することにより得られる.空間の次元が3次元である場合には,このようにして知られた結果に任意の高次の非線形項を加えても,結果が変わらない,すなわち小さな初期条件に対して大域解が存在することを示した.今後の研究課題としては,空間次元が2次元の場合にも,同様に高次の非線形項を加えても結果が変わらないかどうか,もしくは今回新たに得られた非線形項のクラスに従来知られていた非線形項を加えたらどうなるか等を調べることが考えられる.
筋力トレーニングによる廃用性筋萎縮回復促進に筋衛星細胞の取り込みは必要か？

安静や固定等によって生じる廃用性筋萎縮を早期に回復させることが課題である。この廃用性筋萎縮の回復促進のためには筋力トレーニングがよく用いられるが、その分子生物学的なメカニズムには不明な点が多い。本課題は、この筋力トレーニングによる廃用性筋萎縮からの回復促進過程において、特に筋衛星細胞の融合と核の増加という点に着目し、関与する因子も含めて詳細に解析していく。
肝切除前後の新しい肝機能評価法の確立:ミトコンドリア・ミクロゾーム・網内系の総合的評価

我々は、肝ミトコンドリア・ミクロゾーム・網内系機能の指標を同時に測定することにより総合的な肝機能の評価法を検討しており、各々の指標として血中ケトン体比と肝エネルギーチャージ(EC)、血中7α-hydroxycholesterolと肝ミクロゾームのCholesterol 7α-hydroxylase活性(CH7α-OH)、フィブロネクチンを同時に測定し総合的に判断する事の有用性の一部を報告してきた。今回ラットを用い1)閉塞性黄疸のミトコンドリア・ミクロゾーム機能と肝再生能2)安全な肝切除をめざし部分門脈閉塞後の非閉塞葉と閉塞葉の肝再生とエネルギー代謝との関係3)部分門脈閉塞後肝切除術の利点を検討した。黄疸早期より肝ECは低下したが、黄疸早期にはDNA合成が上昇しており肝障害に対する肝修復機序が考えられた。黄疸の遷延で肝EC、CH7α-OH活性全て低下し不可逆性に陥ると考えられ減黄の必要性が示唆された。部分門脈閉塞モデルでは、非閉塞葉の肝総アデニン量は一定であったがECは術後1日目に低下しDNA合成能は術後1日目より上昇し2日目にピークを示し肝重量も増加した。一方、閉塞葉のECは非閉塞葉と同様の変化を示したが総アデニン量の低下を伴い、肝再生は観察されず萎縮した。従ってDNA合成は肝のエネルギーを必要とするがECが低下したからといって必ずしも肝の再生がもたらされるわけではないことが示唆された。今回の実験では、AKBRとEC間には相関はなく、指標となりえなかった。肝組織CH7α-OH活性は実験期間中閉塞葉、非閉塞葉、sham手術肝に有意差は認めずミクロゾーム機能は保たれていると考えられた。70%門脈閉塞2日後にDNA合成が最大になった時点での肝切除群のEC、DNA合成能、過酸化脂質および肝機能は70%肝切除群に比し肝障害の程度は軽く、切除した肝重量に匹敵する40%肝切除群の術後経過と同様な値を示し肝切除に先立つ部分門脈閉塞術の有用性が示唆された。我々は、肝ミトコンドリア・ミクロゾーム・網内系機能の指標を同時に測定することにより総合的な肝機能を評価法を検討しており、各々の指標である血中ケトン体比、7alpha-hydroxycholesterol,フイブロネクチン値は、正常および肝硬変ラットの肝切除前後で全く異なる変動を示し、これらの指標を同時に測定し総合的に判断することが、肝機能評価により有用であると思われ、論文報告中である。現在、安全な肝切除を目指し部分門脈閉塞後の非閉塞葉と閉塞葉の肝再生とエネルギー代謝との関係を検討しており、また部分門脈閉塞後の血中ケトン体比、血中7alpha-hydroxycholesterolを測定している。ラットに70%の部分門脈結紮術を施行し術後1、2、4、7日目に動脈血および非閉塞葉と閉塞葉の肝組織を採取し、重量を測定した。各葉の肝組織の肝再生能を[^3H]-Thymidine incorporation(Slice法)にて測定し、エネルギー代謝を高速液体クロマトグラフィーにてAMP,ADP,ATPを測定した。非閉塞葉において、肝重量は術後1日目より増加し4日目まで続いた。

ThymidineのDNAへの取り込みは1日目より上昇し2日目にピークに達し7日目には術前のレベルに戻った。エネルギーチャージ[(ATP^+1/2ADP)/(AMP^+ADP^+ATP)]は1日目に低下したがその後回復傾向が見られた。総アデニン量は測定期間中対照群と差はなかった。一方閉塞葉において、肝重量は術後7日目まで徐々に低下萎縮した。ThymidineのDNAへの取り込みはあまり変化せず対照群と差は認められなかった。エネルギーチャージは非閉塞葉と同様1日目に減少しその後に回復するした。総アデニン量は徐々に減少し7日目には非閉塞葉、対照群に比し低下した。総アデニン量が肝再生能と相関することが示唆された。また、現在閉塞性黄疸時での減黄術が肝再生とエネルギー代謝に与える影響について研究中であり、減黄の術前の必要性について検討している。我々は、肝ミトコンドリア・ミクロゾーム・網内系機能の指標を同時に測定することにより総合的な肝機能の評価法を検討しており、各々の指標として血中ケトン体比と肝エネルギーチャージ(EC)、血中7α-hydroxycholesterolと肝ミクロゾームのCholesterol 7α-hydroxylase活性(CH7α-OH)、フィブロネクチンを同時に測定し総合的に判断する事の有用性の一部を報告してきた。今回ラットを用い1)閉塞性黄疸のミトコンドリア・ミクロゾーム機能と肝再生能2)安全な肝切除をめざし部分門脈閉塞後の非閉塞葉と閉塞葉の肝再生とエネルギー代謝との関係3)部分門脈閉塞後肝切除術の利点を検討した。黄疸早期より肝ECは低下したが、黄疸早期にはDNA合成が上昇しており肝障害に対する肝修復機序が考えられた。黄疸の遷延で肝EC、CH7α-OH活性全て低下し不可逆性に陥ると考えられ減黄の必要性が示唆された。部分門脈閉塞モデルでは、非閉塞葉の肝総アデニン量は一定であったがECは術後1日目に低下しDNA合成能は術後1日目より上昇し2日目にピークを示し肝重量も増加した。一方、閉塞葉のECは非閉塞葉と同様の変化を示したが総アデニン量の低下を伴い、肝再生は観察されず萎縮した。従ってDNA合成は肝のエネルギーを必要とするがECが低下したからといって必ずしも肝の再生がもたらされるわけではないことが示唆された。今回の実験では、AKBRとEC間には相関はなく、指標となりえなっかた。肝組織CH7α-OH活性は実験期間中閉塞葉、非閉塞葉、sham手術肝に有意差は認めずミクロゾーム機能は保たれていると考えられた。70%門脈閉塞2日後にDNA合成が最大になった時点での肝切除群のEC、DNA合成能、過酸化脂質および肝機能は70%肝切除群に比し肝障害の程度は軽く、切除した肝重量に匹敵する40%肝切除群の術後経過と同様な値を示し肝切除に先立つ部分門脈閉塞術の有用性が示唆された。
高等教育におけるキャリア教育と社会正義に関する研究

キャリア教育への関心が高まる中で、高等教育において、「社会正義(social justice)」あるいは「社会的公正(social equity)」を意識したキャリア教育をどのように展開するかについて、理論的にも裏打ちされた学術的研究が求められている。このような背景から、社会正義を志向する新たなキャリア教育の方向性を探索的に検討することが本研究の目的である。欧州等の最新のキャリア教育の研究動向を踏まえつつ、我が国の実態を実証的に明らかにし、それを理論的観点から考察することは、「社会的正義」あるいは民主主義の発展を視野に入れたキャリア教育研究の領域開拓という点において学術的な意義がある。