hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
都市空間における容積率設定に関する基礎的研究

1.研究目的近年の都市問題は道路混雑の慢性化をはじめ、土地利用と交通整備の乖離が引き起こしている問題が多い。ここでは土地利用と交通整備の進捗を同化させることに主眼をおいて、都市内の空間整備について論述した。特に、都市空間の中でも総床面積を表現する容積率に着目し、これを通して都市内の適正な空間バランスについて検討した。以下に容積率設定の着眼点を都市及び地区といった空間レベルに分類して整理した。2.都市レベルの容積率設定都市レベルでは公共的な効率性を重視を目的として、容積率推移と適正容積率の設定を行った。(1)容積率推移:容積率の推移をトレンド型モデルで表現し、独自に開発力と制御力を考慮できる力学モデルを構築した。実証分析の結果、従来のトレンド型モデルと比較して高い予測性をもっていることを立証した。(2)適正容積率設定:交通混雑を緩和する容積率の設定方法を構築し、実際に東京都心部に適用した。その結果、多極型の都市構造の有用性を確かめられた。3.地区レベルの容積率設定地区レベルでは住民の生活空間を念頭に、居住環境の向上を目的として、住環境と景観に着目して、空間の評価システムを構築した。研究の結果、住環境や景観を考慮した空間の計量的な評価方法を提案するとともに、オープンスペースのあり方、緑の存在が住環境や景観に大きな影響を与えることを立証した。また、地区空間をコンピュータ・グラフィックス(CG)等の視覚的表示を支援法として用いることで、容易で分かりやすい設定を行った。本年度は、都市レベルでの適正容積率設定に主眼を置いた。適正容積率算出の基本モデルは、昨年度までに構築済みで、本年度は前回の問題点を改良したモデルを構築した。具体的には以下の点を考慮したモデル構築を行った。1)道路ネットワークを考慮平成4年に土木学会年次講演会で行った発表に基づき、交通量分布モデルの中に道路ネットワークを取り入れ、現実の分布パターンに近づけるようにモデルを構築した。2)鉄道容量を考慮道路混雑のみの制約条件を鉄道にも拡張し、交通機関の利用配分を行えるようにした。3)容積推移のモデルの組み込み容積推移を考慮できるように、容積率の推移モデルを適正容積率設定に組み込む。これによって、目標年次の設定と段階的な容積率設定を行った。また地区レベルとして、CGによる地区空間の組成に関しては以下の成果を挙げた。1)地区空間の表示法3D・CADを用いて地区景観を3次元上に表現し、面的な景観を用いて、空間の評価手法を構築する。2)地区空間のプロトタイプの提案地区内でどのような空間分布が好ましいのかについて、面的な地区景観の視点から評価した。特に、都市空間の仲でも総床面積を表現する容積率に着目し、これを通して都市内の適正な空間バランスについて検討した。〓容積率推移:容積率の推移をトレンド型モデルで表現し、独自に開発力と制御力を考慮できる力学モデルを構築した。〓適正容積率設定:交通混雑を緩和する容積率の設定方法を構築し、実際に東京都心部に適用した。
子どもの犯罪からの安全教育カリキュラム及びそれに基づくビデオ教材の開発

最終目的である「犯罪からの子どもの安全教育カリキュラム」とそれに基づくDVDを作製し、カリキュラムの有効性を検証した。これらの結果を基に子ども達対象の「犯罪からの安全学習ノート(LNC)」及び教師用の「指導書(GBT)」が作成された。こうした一連の教材が開発された結果、これらの教材を使った「安全体験施設」が静岡県のNPO法人との共同で開発され、子どもの危機教育を行いつつある。1.平成21年度研究の具体的内容(1)子ども安全教育カリキュラムおよびDVD教材についての専門家委員会による検討子どもの安全教育面で専門的知識のある教員、大学教員の協力を求め、清永が前年までに作成した安全教育カリキュラムの雛型・およびDVD教材の内容に関して検討を重ねた。(2)子どもを被験者とするカリキュラムの有効性と実験的実証的検証専門家による委員会と同時に、全国の幼稚園・保育園・小学校・中学校50校を対象に、上記カリキュラムおよびDVD教材の評価(カリキュラムの安全教育の項目がその年齢の子どもの安全教育として妥当するか、問題や付加・改善する点はないか)を調査票調査により求めた。さらにこれらの調査対象校の中から10校を選定し、教育カリキュラムをもとに実際に学校で子どもを対象に、加害に遭わないための歩き方の実験などを行った。上記(1)およびこの実験結果をもとに、カリキュラムを修正し最終的教育カリキュラムを作成した。(3)安全基礎体力診断チェックリストの作成上記の過程を経て作成されたカリキュラムがどの程度の有効性をもつか評価するための子ども自身によるチェックリストを作成した。2.本研究の意義・及び重要性上記に述べた調査実験により、教育現場において幼稚園から中学までの子どもの発達段階に即した子ども自身の安全基礎体力の形成・強化のための科学的裏付けのある「カリキュラムと教材の開発」が求められていることが明らかになった。次年度以降カリキュラム・教材・指導書を作成・完成する予定である。本研究においては、子どもの安全、特に「犯罪からの安全」に焦点を当て、3年の期間で、幼稚園から中学までの子どもの発達段階に即した子ども自身の安全基礎体力形成・強化のための科学的裏付けのある「教育カリキュラムとビデオ教材の開発」が目指される。今まで断片的・非科学的に行われてきた安全教育のカリキュラム、教育教材ではなく、実証的定義や実験に裏付けられた、教育現場での指導に役立つものを開発することが目的である。平成21年度には、1、教育現場におけるカリキュラムの有効性の実証的検証を行い、カリキュラムを確定し、同時に、安全基礎体力体得診断チェックリストの作成を行った。平成22年度は、21年度の研究をもとに、子ども用教科書及び教師用指導書、子ども及び教師用ビデオ教材の作成を行った。また平成18年に行った「子どもの安全実態調査」の続きとして、全国子ども安全実態調査パート2を行った。具体的には子ども用教科書は、発達段階に沿ったカリキュラムを基に、子どもがわかりやすく、そして実践しやすい「学習ノート」として編纂した。これに加えて、この「学習ノート」を用いて指導する教師用指導マニュアルとビデオを作成した。ビデオ教材は実際に安全基礎体力を形成するための具体的方法を取り入れた内容にした。また、実態調査は、全国の小中学校23校をの児童・生徒750名を対象に、平成18年と同一の調査票を用い実施した。平成23年度研究では、これらの教材が、どのくらい有効か、効果測定を実施する計画である。1.子ども用教科書及び指導書の学習ノート及び効果測定テストの作成と効果の測定平成21年度研究および平成23年度研究結果である、安全教育の教材「児童・生徒用学習ノート」「教師・保護者用学習ノート」似下「学習ノート」と呼ぶ)を学校現場(東京都文京区、新宿区、静岡県静岡市、愛知県春日井市、千葉県柏市、秋田県秋田市等の幼・小・中学校)にて実際に使用させ、本研究の一環として作成されている「効果測定調査票」を用いて教育効果の測定を行なった。この測定の結果、本研究で作成した学習ノートによる安全教育指導で子どもの年齢に関わらず児童生徒・先生保護者に高い学習効果が確認できた。2.子ども及び教師用ビデオ教材等の作成本研究においては、幼稚園・小学校低学年・高学年用及び中学校の発達段階に合わせ、また教師用ビデオの作成を行った。ビデオは、教育カリキュラムに沿いながら特に子どもの危機回避・克服行動に焦点を当てながら作成した。ビデオ構成は具体的には基本項目として(1)前を見て道路を歩く、(2)キッパリ断る、(3)いざというとき大声だそう、(4)走ってみよう、(5)横に動いて避けて走ろう、(6)ブザーのひもを引き抜こう、(7)ジタバタしてみよう、(8)噛みついてみよう、を中心に構成した。これらのDVDを該当年齢段階の子ども及び先生・保護者に見せ、その効果を図ったところ、危機の回避や危機からの脱出行動等に、視聴した子ども・先生とそうでない者の間で非情に高い有意差が認められ、DVDの教育的効果のあることが実証された。
VCPのATPase活性を阻害する物質の検索

VCPは、AAAファミリーのATPaseで、細胞周期の進行やERADなどの蛋白質分解、各種オルガネラの膜の形成に重要な働きを持つことが示されている。一方、ほとんど全てのヒトの線描や扁平上皮癌でその発現が亢進しており、発癌状態とVCPの活性亢進が強く関連していることが示唆されている。実際、VCPの発現亢進が癌の悪性度、進行、予後との相関を示唆する臨床的なデータの報告も見受けられる。また、VCPはlkBの分解を介してNFkBシグナルを増強することで、抗細胞死作用を持つ、癌細胞の生存を促進するという報告もある。我々は、ある種の植物エキスにVCPの阻害活性が含まれることをみいだしたので、この分子を精製・同定することを試みた。第一段階として、Silica columnに対して移動相としてクロロホルムを用いた固相抽出を行い、第二段階では、CVの順相columnに対して移動相としてジクロロメタンを用いたHPLC、第三段階でRP18の逆相colurmnに対して移動相としてアセトニトリルを用いたHPLC、第四、第五段階では、C18の逆相columnに対して移動相としてアセトニトリルを用いたHPLCを行い、VCPのATPase活性を阻害する成分を精製することに成功した。この物質は、分子量が548であった。この一連の操作を約200回繰り返し、約1.5mgの精製物を得、得られた物質に対してNMRによる構造解析により、この物質の主要骨格を決定することができた。今後、VCPの多岐にわたる機能のうち、この阻害剤の濃度の違いによって、どのような特異性がみられるかを解析し、がんの治療を中心に応用方法を探っていきたい。
T-complexityを用いた暗号用乱数検定法の開発

T-複雑度(T-complexity)に基づくT-乱数検定法を提案し,その性能を理論およびシミュレーションにより評価した.その結果,LZ-複雑度に基づくLZ-乱数検定法における大きな欠点である複雑度の分布が離散的になるという欠点がT-複雑度にはなく,理想的な正規分布を持ち,性能のよい乱数検定が行えることを示した.さらに,T-複雑度とLZ-複雑度の中間的な性質を持つRP-複雑度を定義し,そのRP-複雑度に基づくRP-乱数検定法についても性能評価を行った.T-複雑度(T-complexity)に基づくT-乱数検定法を提案し,その性能を理論およびシミュレーションにより評価した.その結果,LZ-複雑度に基づくLZ-乱数検定法における大きな欠点である複雑度の分布が離散的になるという欠点がT-複雑度にはなく,理想的な正規分布を持ち,性能のよい乱数検定が行えることを示した.さらに,T-複雑度とLZ-複雑度の中間的な性質を持つRP-複雑度を定義し,そのRP-複雑度に基づくRP-乱数検定法についても性能評価を行った.暗号用乱数検定ツールとして,米国商務省標準技術局(NIST)の乱数検定が世界的に広く用いられている.NISTの検定ツールは,さまざまな検定法から構成されているが,その中で,Lempel-Ziv検定法は,ユニバーサルデータ圧縮理論に基づいた唯一の検定法であった.しかし,大きな欠点が判明し,2008年にNISTの乱数検定ツールから公式に削除され,現在に至っている。本研究では,世界的にあまり知られていないT-codeに着目し,T-codeを用いて定義されるデータ系列の複雑度指標であるT-complexityに基づいた新しい乱数検定法を確立することを目的としている.事前研究から継続して行なってきた研究により,T-complexityを用いた乱数検定法を提案すると共に,その乱数検定法がLempel-Ziv検定のような欠点が生じず,Lempel-Ziv検定の代わりとなり得ることを,理論およびシミュレーションにより明らかにした.さらに,NISTの乱数検定ツールでは検出できないような特性の悪い擬似乱数を検出できることを示すことにより,NISTの検定ツールを補完する乱数検定法となり得ることを示した.さらに,T-complexityの応用として,データの異常検出やデータの特性解析などへの適用の可能性について検討を行なうと共に,T-complexityの元になっているT-codeについて,データ圧縮への応用についても検討を行なった.暗号用乱数検定ツールとして,世界中で広く使用されているNIST(米国商務省標準技術局)の乱数検定ツールの中で,Lempel-Ziv検定法はユニバーサルデータ圧縮理論に基づいた唯一の検定法であったが,大きな欠点が判明し,2008年にNISTの乱数検定ツールから公式に削除され,現在に至っている.本研究では,T-codeを用いて定義されるデータ系列の複雑度指標であるT-complexityに基づいた新しい乱数検定法を確立することを目的としている.事前研究および平成22年度の研究において,T-complexityを用いた乱数検定法を提案し,それがLempel-Ziv検定のような欠点が生じず,Lempel-Ziv検定の代わりとなり得ることを,理論およびシミュレーションにより明らかにした.さらに,NISTの乱数検定ツールでは検出できないような特性の悪い擬似乱数を検出できることを示した.しかし,T-codeを用いて求めるT-complexityは,符号木のサイズがデータ系列長と共に急速に増加するため,計算量およびメモリ容量の点で大きな欠点を持つ.平成23年度の研究では,その欠点を改良するために,さまざまな改良法を検討して来た.T-codeでは符号木に符号木全体を接続して符号木を成長させていたが,符号木上で出現した根から葉までのパス上の節点とその節点の子のみを新たに符号木に付け加える改良T-codeを考案し,その改良T-codeに基づく改良型T-complexityを乱数検定に用いることを検討して来た.その結果,改良型T-complexityは,T-complexityに比べて,計算量およびメモリ容量が飛躍的に少なくてすむが,通常のT-complexityとほぼ同等の乱数検定能力を有していることが分かった.
身体運動イメージに基づくアニメーション教育手法開発のための基礎的研究

本研究はスポーツ科学における身体運動イメージのトレーニング方法をアニメーションの作画指導に応用した教育メソッドと指導支援ツールを開発することを目的とし、その基礎的研究に取り組むものである。学習者がアニメーションの動きを描く上でどのようなメンタルイメージを持つことが適切であり、また適切なメンタルイメージを持たせるためにどのような指導方法が有効かについて、アニメーターへのインタビュー調査や作画時の内観報告の分析、スポーツ科学の知見に基づくメンタルイメージ強化手法の有効性の検証、動きの表現の評価尺度の検討等を通じて取り組む。
局部界面反応萌芽過程のリアルタイムイメージング

従来、局部腐食などの局部界面反応はその発生初期を特定することが困難であったために、その反応機構や速度論はほとんど良く解明されていない。そこで本研究では、局部的な電気化学界面反応にともなう表面形態と同時に反応生成物をリアルタイムで追跡できる革新的な微小電気化学測定法を開発して、局部腐食反応の初期過程解明への適用を試みた。消光型偏光反射解析法とCCDカメラを組み合わせた偏光反射顕微鏡を、硫酸中のチタンのアノード分極に適用した。その結果、素地結晶面方位に依存して酸化皮膜が異方性成長すること、臭化物イオン添加環境中で皮膜の局部劣化する際の初期過程を捕らえることに成功した。さらに、試料直径50umほどの微小電気化学セルを長焦点落射照明型偏光顕微鏡下に形成する手法を開発し、硫酸中の純鉄の動電位分極、定電位分極、さらに電気化学インピーダンス分光を行った。不働態皮膜の形成速度論および形成した皮膜の安定性が素地結晶面方位に強く依存することなどを確認した。これら微小電気化学測定と光学測定法を組み合わせた新規な微小電気化学法により、金属組織サイズレベルの不均一性を一因とする局部界面反応の発現に関する解明が一段と進んだものと評価される。局部的な電気化学界面反応にともなう表面形態の変化をリアルタイムで追跡し、これと同時に微小電気化学測定を併用して局部界面反応生成物の電気化学解析法の構築を目指した。従来、その発生場所を特定できないために全くと言って良いほど解明されていなかった局部腐食、特に孔食の萌芽過程の反応機構と速度論の解明を目的として実施した。前年度までに局部腐食の萌芽過程の発現場所を特定するための時間応答性に優れた界面反応可視化電気化学測定法2種類(A.偏光反射顕微鏡法およびB.微小キャピラリセル搭載光学顕微鏡法)を開発した。本年度、消光型偏光反射解析法とCCDカメラを組み合わせて、溶液中に浸漬した材料表面で反射する偏光状態を観察する顕微鏡(A法)を用いて、硫酸酸性環境中、チタンをアノード分極した際に(1)素地結晶面方位に依存して酸化皮膜が成長すること、溶液中に添加した臭化物イオンにより酸化皮膜が局部的に劣化する孔食前駆過程において、(2)劣化箇所の酸化皮膜に臭素が取り込まれること、(3)動電位分極を定電位分極に切り替えると孔食発生が中断抑制されることを、明らかにした。後者(2、3)によって、不働態皮膜の局部破壊現象すなわち脱不働態化萌芽過程の可視化に成功したと言える。長焦点落射照明型偏光顕微鏡下、試料直径50umほどの微小電気化学セルを形成できるB法により、硫酸酸性環境中の純鉄の動電位分極、定電位分極、さらに電気化学インピーダンス分光を行った結果、不働態皮膜の形成速度論および形成した皮膜の安定性が素地結晶面方位に強く依存することを確認した。さらに、二相炭素鋼の相間ガルバニック腐食の可能性についても、解析を試みた。これら微小電気化学測定と光学測定法を組み合わせた新規な界面計測法により、金属組織サイズレベルの不均一性を一因とする局部界面反応の発現に関する解明が一段と進んだものと評価される。局部的な電気化学界面反応にともなう表面形態の変化をリアルタイムで追跡し、これと同時に微小電極法を併用して局部界面反応生成物の電気化学解析を実施する。従来、その発生場所を特定できないために全くと言って良いほど解明されていなかった局部腐食、特に孔食の萌芽過程の反応機構と速度論の解明を目指すことを目的としている。今年度は局部腐食の萌芽過程の発現場所を特定するための時間応答性に優れた界面反応可視化電気化学測定法2種類を開発し、界面反応可視化に適用を試みた。消光型偏光反射解析法とCCDカメラを組み合わせて、溶液中に浸漬した材料表面で反射する偏光状態を観察する顕微鏡(偏光反射解析顕微鏡)を作製した。

完成度は低いものの、硫酸酸性環境中、チタンをアノード分極した際に素地結晶面方位に依存して酸化皮膜が成長する過程、さらに溶液中に添加した臭化物イオンの攻撃により酸化皮膜が局部的に劣化し孔食が発生する過程を、6 fpsの時間分解能で可視化することに成功している。特に後者は、不働態皮膜の局部破壊現象、すなわち脱不働態化の萌芽過程を可視化するものである。試料サイズが80μmΦほどの微小キャピラリセルを長焦点落射照明型偏光顕微鏡に組み合わせて、任意の材料試料表面局部の微小電気化学測定を可能とした。硫酸酸性環境中の鉄の動電位アノード分極を行った結果、微小電極に流れる電流応答から不働態皮膜の安定性が素地結晶面方位に強く依存することを確認した。さらに、同法により結晶粒界上の不働態皮膜安定性を検証している。2種類の局部界面反応可視化電気化学測定装置を開発した。測定原理は異なるがともに材料表面不働態の安定性に関わる電気化学挙動のリアルタイムイメージングに成功している。開発した装置の時間分解能およびサイズ分解能を向上させる改良を随時行う。これと並行して、不働態皮膜の局部破壊萌芽過程に関係する実験データの蓄積、再現性の確認を行い、萌芽過程の反応機構と速度論の解析を行う。今年度、装置の開発を試行錯誤を繰り返しながら行ったため、装置部品用の消耗品費に繰越しが出た。次年度は、装置の性能向上、特に時間分解能およびサイズ分解能を高めるため、高性能の光学および電子部品を購入する。この他、研究成果を発表するための学会参加旅費に充てる。
多発性消化管ストローマ細胞腫瘍(GIST)家系の検索

体細胞レベルでのc-kit遺伝子の突然変異は散発性のGIST(Gastrointestinal stromal tumor)を発生させ、germlineでのc-kit遺伝子突然変異は家族性多発性GISTを発生させる。これまでに傍細胞膜領域とチロシンキナーゼ領域Iでの突然変異が報告されているが、新たにチロシンキナーゼ領域IIにおける遺伝子異常を見つけたので、まずこれについて解析した。この遺伝子異常は、KITのチロシンキナーゼ活性を恒常的に活性化させるもので、機能獲得性の突然変異であることがわかった。また、他の家族性多発性GIST家系と同様に、患者にはカハールの介在細胞(Interstitial cell of Cajal ; ICC)のびまん性増殖もみられた。家族性多発性GISTに関する研究として、これらの患者に見られるICCのびまん性増殖のクロナリティーを調べ、この病変がpolyclonalな細胞から構成される過形成であることを示した。また、チロシンキナーゼ領域IIの突然変異は、選択的チロシンキナーゼ阻害薬イマチニブによる抑制が不十分で、下流のシグナル伝達物質のリン酸化の抑制も弱いことを明らかにした。またGISTに関連する研究として、c-kit遺伝子に突然変異を持たないGISTの約半数に傍細胞膜領域またはチロシンキナーゼ領域IIのPDGFレセプターアルファの機能獲得性突然変異をみつけた。イマチニブは前者の突然変異を効率的に抑制し、後者の突然変異は十分に抑制しないことを示した。また、イマチニブ耐性となった再増殖GIST病巣には、原発巣にみられるc-kit遺伝子変異に加え、イマチニブ耐性の原因と考えられる新たなc-kit遺伝子の突然変異が存在することを明らかにした。さらに、von Recklinghausen病でみられる多発GISTでは、腫瘍にc-kit遺伝子の機能獲得性突然変異が見られないことを示した。我々は消化管筋層に発生したストローマ細胞腫瘍(GIST)のほとんどにc-kit遺伝子が発現し、そのc-kit遺伝子には高率に機能獲得性突然変異が見られることを報告した。また、GIST症例の収集過程で消化管にGISTの多発する家系を3家系見つけ、このような家系の患者にはその原因と考えられるgermlineでのc-kit遺伝子の機能獲得性突然変異がみられることを明らかにした。多発性GIST患者には、肉眼的には正常に見える消化管にカハールの介在細胞(ICC)のびまん性増殖がみられることも見つけた。最近我々は、消化管間葉系腫瘍が多発する家系を新たに見つけた。まず、この家系にみられる多発性間葉系腫瘍がGISTであることを確認し、次にgermlineにc-kit遺伝子の機能獲得性突然変異があるかどうか調べたところ、これまでに報告されていないキナーゼドメインII領域の突然変異であることがわかった。この突然変異も機能獲得性の変化であることがわかり、突然変異を持つ患者には多発性GISTと共にICCのびまん性過形成もみられた。患者のほとんどが明らかな食道の狭窄性病変を伴わないにも拘わらずアカラシア様の嚥下困難を示した。食道内圧検査を行うと、アカラシア様の同期性収縮がみられ、超音波内視鏡で観察すると、胃食道接合部の筋間経叢に一致する部分に肥厚像がみられたことから、嚥下困難の原因は胃食道接合部におけるICCの過形成に伴う食道運動異常と考えられた。この症例を含め、多発性GIST患者に見られるICCのびまん性増殖巣のクロナリティーについても調べた。

多発性GISTはmonoclonalな腫瘍であったが、ICCのびまん性増殖病変はpolyclonalな細胞から成ることがわかり、ICCの過形成であると考えられた。我々は消化管筋層に発生したストローマ細胞腫瘍(GIST)のほとんどにc-kit遺伝子が発現し、そのc-kit遺伝子には高率に機能獲得性突然変異が見られることを報告した。また、GIST症例の収集過程で消化管にGISTの多発する家系を4家系見つけ、このような家系の患者にはその原因と考えられるgermlineでのc-kit遺伝子の機能獲得性突然変異がみられることを明らかにした。多発性GIST患者には、肉眼的には正常に見える消化管にカハールの介在細胞(ICC)のびまん性増殖がみられることも見つけた。GISTを多発する病態としては、このgermlineでのc-kit遺伝子の機能獲得性突然変異の他に、von Recklinghausen病(neurofibromatosis type 1)の一部の症例が知られている。しかし、von Recklinghausen病に発生するGISTにc-kit遺伝子の機能獲得性突然変異が見られるのかどうかについては知られていなかった。今回我々は、von Recklinghausen病に見られるGISTにc-kit遺伝子の機能獲得性突然変異が見られるかどうかを調べると共に、逆にvon Recklinghausen病ではない患者に見られるGISTにvon Recklinghausen病の原因遺伝子であるNF1遺伝子に突然変異がないかどうかを調べた。その結果、まずvon Recklinghausen病に見られるGISTにc-kit遺伝子の機能獲得性突然変異が全く見られないことが分かった。一方、von Recklinghausen病ではない患者に見られるGISTにおいてもNF1遺伝子には突然変異を検出できなかった。germlineでのc-kit遺伝子の機能獲得性突然変異を持つ患者とvon Recklinghausen病では、GISTが多発するという共通の表現型が見られるが、その発生機序は異なっているものと考えられた。我々は、ヒト消化管筋層に発生するGISTにc-kit遺伝子が高率に発現し、その多くにc-kit遺伝子の傍細胞膜領域の機能獲得性突然変異が存在することを世界に先駆けて見つけた。現在では、散発性GIST症例の約90%にはc-kit遺伝子の傍細胞膜領域・細胞外領域・チロシンキナーゼ領域I・チロシンキナーゼ領域IIのいずれかの部位に機能獲得性突然変異が見られることがわかっている。一方、germlineでのc-kit遺伝子突然変異は家族性多発性GISTを発生させる。これまでに傍細胞膜領域とチロシンキナーゼ領域Iでの突然変異が報告され、われわれは最近新たにチロシンキナーゼ領域IIにおける遺伝子異常を見つけ、この遺伝子異常も、KITのチロシンキナーゼ活性を恒常的に活性化させるもので、機能獲得性の突然変異であることを示した。
イオ衛星を起源とする木星磁気圏プラズマ源分布の観測的研究

1.イオ火山性ガス光学観測装置の開発・製作:口径28cmの反射赤道儀、狭帯域干渉フィルター、及び電子冷却式CCDカメラから成るイオ火山性ガス光学観測装置を開発・製作した。同装置は、イオ火山性ガス発光現象の観測を行う上で十分な10レーリー以下の検出感度を達成し、約40木星半径程度の広視野での中性ナトリウム(NaI)ガス及び硫黄イオン(SII)ガスの2次元分布のイメージングを可能とした。2.観測概要:同装置を用いたイオ火山性ガスの観測を、宮城県西部の蔵王山及び豪州中央部のアリス・スプリングスで実施した。また、国立天文台岡山天体物理観測所にて、同機関の口径91cmの反射赤道儀を集光装置とした、より高空間分解能での観測もスポット的に実施した。以上の観測で、特に豪州の観測において、従来世界的に例のない、約二時間にわたる連夜の観測に成功し、木星近傍に拡がるガス分布の空間的・時間的変動に関するデータを取得した。3.観測結果と新たに得られた知見:NaIガスについては、木星中心から20木星半径以上離れた領域においてガス分布に南北非対称が発見された。ガス放出過程のシミュレーション計算と観測結果の比較により、このガス分布は、従来提唱されてきた等方的な温度分布を持つプラズマによる電荷交換反応に基づくNaIガス放出過程では説明されないことが判明した。SIIガスについては、数日週程度の時間スケールで発光量が3倍程度変動することが確認された。これらの結果は、木星磁気圏の主なプラズマ源であるイオ火山性ガスの、未知の放出過程と特徴的な変動を解明する上で重要な発見である。1.科学研究費購入物品及び既存装置を組み合わせ、火山性中性ナトリウムガスの光学観測装置の試作を実施した。同装置は、口径28cmのシュミットカセグレン鏡、赤道儀、ナトリウムガス用干渉フィルター(波長589.0, 589.6nm)及び冷却CCDカメラより成り、ガスの2次元連続イメージングが可能である。同装置による観測視野はイオの近傍約25木星半径以内の領域であり、同装置は広域のナトリウムガス発光(イオより数百木星半径の領域での発光)観測を進めるための予備装置としての役割を担っている。また、国立極地研究所にて装置の光学特性検定を実施した。2.上記装置を用いて火山性中性ナトリウムガスの試験観測を実施した。試験観測は、宮城県西部の蔵王山中(標高約1700m)や県南の阿武隈山地内(同700m)を観測点(移動)とし、木星衝(平成8年7月初旬)後の平成8年8月9月に行った。観測によりイオ近傍で90KRayleighsに達するナトリウムガス発光現象の検出に成功した。発光はイオに対し南北非対称になっており、木星磁場及びプラズマ分布から予測される対称性を示す発光分布とは異なるものであった。この現象の確証には観測装置の光学的・機械的安定性の較正を今後つめる必要があるが、発光の非対称性はガスの放出がイオにおいて等方的でなかったことを示唆し、磁気圏への影響を考察する上で興味ある結果である。3.光学観測装置の試作・検定及び試験観測を通じ、広域観測における微量なガスの発光を捉えるためにはより高感度の装置を用いることが不可欠であることが判明した。このため既存のCCDカメラヘッドの低雑音・超高感度での使用を可能とする制御装置を設備備品として新規購入した。現在、広域火山性ナトリウムガス観測用の光学システムの開発を進めており、平成9年度に広域観測による木星磁気圏プラズマ源分布の情報の取得を目指す。1.イオ火山性ガス光学観測装置の製作及び検定:昨年度より試作を開始したイオ火山性ガス光学観測装置の製作を続行し、完成させた。

国立極地研究所所有の光学機器較正システムを用いて同装置の光学的特性の検定を実施し、同装置がイオ火山性ガス発光現象の光学観測を行う上で十分な検出感度を持つことを確認した。同装置は、口径28cmの反射赤道儀、干渉フィルター、冷却CCDカメラより成り、最終的に、役40木星半径程度の広視野での中性ナトリウムガス及び硫黄イオンガスの2次元分布のイメージング観測が可能となった。2.観測概要:同装置を用いたイオ火山性ガスの観測は、宮城県西部の蔵王山、及び、豪州中央部のアリス・スプリングス郊外で実施された。特に後者においては、従来世界的に例のない、約二週間にわたる連夜の観測に成功し、木星近傍に拡がるガス分布の空間的・時間的変動に関するデータを取得した。観測データの解析結果:中性ナトリウムガスについては、木星中心から20木星半径以上離れた領域においてガス分布に南北非対称が発見された。シミュレーション計算と観測結果の比較により、このガス分布は、従来提唱されてきたイオからの等方的なガス放出過程では説明されないことが判明した。硫黄イオンガスについては、数日週程度の時間スケールで発光量が3倍程度変動することが確認された。これらの結果は、木星磁気圏の主なプラズマ源であるイオ火山性ガスの、未知の放出過程と特徴的な変動を解明する上で重要な発見である。本結果は、既に地球電磁気・地球惑星圏学会、宇宙科学研究所太陽系科学シンポジウムにおいて発表されており、また現在、学会誌に投稿準備中である。
CARS顕微分光のための波形整形PCF光源の開発

本研究ではフォトニック結晶ファイバーに超短光パルスを導入して得られる基本ソリトンパルスを用いて、試料の組成と微細構造の知見を同時に得るために重要な新たな広帯域コヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微分光システムの開発を行った。このため基本ソリトンパルスの可変波長光源としての特性評価を行い、波形整形器及び音響光学素子を用いてその広帯域化を行った。また単一ビームの顕微分光システムの開発も行った。本研究の目的は超短光パルス伝搬によりスペクトルの超広帯域化が可能なフォトニック結晶ファイバー(PCF)を用い、さらに空間光変調器を利用してPCFへの入射パルスを整形することによりスペクトル形状がコヒーレントアンチストークスラマン散乱(CARS)顕微分光に最適化された超広帯域光波を生成することである。平成20年度において分子振動周波数が約500cm^<-1>程度以上から約3000cm^<-1>にわたる広帯域なCARS信号を観測可能にするため、ストークス光波の中心波長及び遅延時間を波形整形光学系で制御する実験を行った。このときストークス光波としてはPCFから出射される基本ソリトンパルスを用いたが、その中心波長および遅延時間が入射パルスのパワーおよびチャープにどのように依存するかを評価した。そして基本ソリトンパルスの中心波長と遅延時間がPCFに入射する光パルスのチャープまたは強度、および群遅延の波形整形光学系による制御で任意に可変できることを確認した。このとき波形整形のための位相パターンとしては強度制御の場合コサイン位相を用い、チャープ制御の場合2次関数位相を用いた。この手法を用いて広帯域CARS計測を行うため、複数の位相パターンを空間光変調器において一定時間ごとに切り替えて自動的にCARS信号を広いスペクトル範囲で取得する光学系を試作した。そしてこの光学系を用いて56種類程度の位相パターンを切り替えることにより実際に様々なポリマーサンプルの広帯域CARS計測が可能であることを実証した。本研究の目的は超短光パルス伝搬によりスペクトルの超広帯域化が可能なフォトニック結晶ファイバー(PCF)を用い、単一ビームで広帯域なコヒーレントアンチストークスラマン散乱(CARS)顕微分光が可能な光学系を試作することである。平成20年度までにチタンサファイアレーザーからのポンプ光波と、PCFから出射されるストークス光波の2ビームを用いる光学系において、ストークス光波の中心波長及び遅延時間を波形整形光学系で制御し、複数の位相パターンを空間光変調器において一定時間ごとに切り替える広帯域CARS計測を実証した。平成21年度はこのCARS計測の高速化をはかるため、1つの位相パターンによって強度と遅延の異なる3パルスよりなるパルス列を生成し、それぞれのパルス列がPCFからの出射の後、異なる中心波長を持ち、かつ群遅延の等しいストークス光波となるようにした。これにより広帯域CARS計測において用いる位相パターンの数を従来の6つから2つに減らすことができ、測定時間も従来の約3分の1に短縮された。さらにストークス光波の発生方法として空間位相変調器を用いる方法以外に、高速な光強度変調素子を用いてその中心波長を高速に変化させることによって発生される擬似スーパーコンティニュウム光源によるCARS計測も行った。この場合の問題点は異なる中心波長を持つ光波の群遅延が異なっており広帯域のCARS信号を同時に発生させるのが困難なことであったが、ガラスブロックを用いた単純な光学系で群遅延の補償が可能であることを示し、これによりさらなる広帯域CARS計測の高速化を実証した。さらに、従来ほとんど知られていなかったPCFの高次モード伝搬におけるソリトン波と分散波の発生を実験的に示し、それらの波長変化を理論解析によって説明した。またこの場合、入射光波の偏光を変えるだけで波長を変化させることが可能であることを示した。平成21年度までにチタンサファイアレーザーからのポンプ光波と、PCFから出射される光ソリトンであるストークス光波の2ビームを用いる光学系において、波形整形を用いて広帯域CARSスペクトルを自動的に得るシステムを試作した。特に1つの位相パターンによって強度と遅延の異なるパルス列を生成し、それぞれのパルス列がPCFからの出射の後、異なる中心波長を持ち、かつ群遅延の等しいストークス光波となるようにした。これにより広帯域CARS計測において測定時間が従来の約3分の1に短縮された。さらにストークス光波の発生方法として、高速な光強度変調素子を用いて、その中心波長を高速に変化させることによって発生される擬似スーパーコンティニュウム光源による広帯域CARS計測も実証した。平成22年度はPCFから出射される単一ビームを用いたCARS計測光学系を試作した。このときPCFにポンプ光波とストークス光波に対応する2つの光波を入射する必要があるが、それらを干渉計により発生する方法と、波形整形器を用いて発生する方法の2つの手法を実証した。

また、ポンプ光波に関してはスペクトルが狭い程波長分解能が向上するため、そのPCFを用いたスペクトル狭帯域化を目指した。これは入射パルスに負の分散を与えることによって行ったが、その実験とシミュレーション計算の結果を比較し、良い一致を得た。さらにダイアモンド微粒子のCARSスペクトルを観測し、そのフィッティングのための新たな関数を提案し、これを用いることにより実験スペクトルがより正確にフィッティングすることができることを示した。
疾患モデルマウスを用いた常位胎盤早期剥離に対する革新的治療法の開発

研究代表者は、BMPR2を子宮特異的に欠損するマウス(Bmpr2 cKO)が常位胎盤早期剥離を来すこと、BMP蛋白のBMP4とBMP7が、妊娠子宮でのBMPR2のリガンド候補であることを明らかにした。全身でBMP4やBMP7を欠損するマウス(Bmp4 KOとBmp7 KO)は胎生致死であることから、子宮特異的にBMP4とBMP7を欠損するマウス(Bmp4 cKOとBmp7 cKO)を作成し、その表現形を解析することで、BMP4とBMP7の常位胎盤早期剥離への、発症メカニズムに関与するのか検討した。さらに、得られた知見を基に、同疾患の革新的な新規治療法を開発することを目指した。Bmp4 cKOは、妊娠初期では、妊娠子宮の重量や着床関連遺伝子(Ptgs3、Areg、Wnt4、Wnt6)の発現で、コントロールマウス(Bmp4 Ctrl)との間に差を認めなかった。しかし、妊娠中期では、妊娠子宮が重量減少を示すこと、妊孕性が極度に低下すること、その要因として妊娠の維持に必要な子宮内膜の脱落膜化が機能不全に陥ることを明らかにした。また、脱落膜化不全の原因として、脱落膜化細胞の分化と増殖が低下していること、脱落膜化組織内の血管新生が障害され血管径が細くなっていること、その原因として血管新生を制御する遺伝子の発現が低下していることを明らかにした。Bmpr2 cKOの妊娠子宮でも同じ異常を認めることから、BMP4が胎盤形成期における、BMPR2のリガントであると考えられた。これらの知見を基に最終年度は、常位胎盤早期剥離を来した胎盤と、通常の経腟分娩となった胎盤から脱落膜化組織を採取し、それぞれのゲノムDNAとトータルRNAを回収して解析を行った。次世代シークエンサーを用いたゲノムDNAの変異有無、ならびにマイクロアレイを用いたRNAの発現比較を行い、現在、その結果を解析中である。研究代表者は、BMPR2を子宮特異的に欠損するマウス(Bmpr2 cKO)が常位胎盤早期剥離を来すこと、BMP蛋白に分類されるBMP4とBMP7が妊娠子宮におけるBMPR2のリガンド候補蛋白であることを明らかにしている。本研究は、全組織でBMP4またはBMP7を欠損するマウス(Bmp4 KOとBmp7 KO)は胎生致死であることから、子宮特異的に同BMP蛋白を欠損するマウス(Bmp4 cKOとBmp7 cKO)を作成し、表現形を解析することで、常位胎盤早期剥離の発症メカニズムを解明し、革新的な新規治療法を開発することを最終目標としている。本年度は、成熟ペプチドが存在するBmp4のエクソン4にfloxサイトを組み込んだマウス(Bmp4 flox/flox)と、シグナルペプチドが存在するBmp7のエクソン1にfloxサイトを組み込んだマウス(Bmp7 flox/flox)を、プロゲステロン受容体と同じ分布でCreを発現するマウス(Pgr cre/+)と交配させることで、Bmp4 cKOとBmp7 cKOを作成した。Bmp4 cKOは極度の妊孕性低下を示したが、卵胞発育や排卵などの卵巣機能、ならびに受精卵の着床には異常を認めなかった。しかし、着床後の妊娠子宮において経時的な重量減少を示し、妊娠の維持に必須である子宮内膜の脱落膜化が機能不全を来していた。Bmpr2 cKOも脱落膜化の機能不全を呈することから、BMP4は脱落膜化に必須であると考えられた。現在、マイクロアレイにて網羅的に遺伝子発現の変化を解析中である。次年度は、同解析結果を基に分子生物学的手法を用いて、BMP4-BMPR2が関与する、常位胎盤早期剥離の治療標的因子となり得るシグナル伝達経路の解明を目指す。なお、Bmp7 cKOは妊孕性を確認中であり、妊孕性の異常が確認され次第、表現形を解析していく予定である。本研究の開始前において、既にBmp4 flox/floxマウスとPgr cre/+マウスを米国のJackson Laboratories社から得ていたため、研究開始の早い段階で、Bmp4 cKOマウスとそのコントロールマウス(Bmp4 Ctrl)の作成を開始することができた。よって、Bmp4 cKOマウスとBmp4 Ctrlマウスの妊孕性を確認するため、正常な生殖機能を有することが確認された自然型の雄マウスと半年間同居させる繁殖試験を、実験開始から3ヶ月後の7月より行うことが可能であった。半年間の繁殖試験によって、Bmp4 cKOマウスが極度の妊孕性低下を示したことから、繁殖試験開始から5ヶ月後の12月より、表現形の解析を通じて妊孕性低下の原因を検討し始めた。その結果、本年3月までの間に、子宮内膜の脱落膜化が機能不全に陥ることによって、Bmp4 cKOマウスが極度の妊孕性低下を来すことを明らかにした。しかし、マウスの繁殖率が当初の想定よりも低く、実験に供することのできる十分な数のBmp4 cKOマウスとBmp4 Ctrlマウスを確保できなかったため、脱落膜化の機能不全がどのようなシステムの異常によって生じるのか、予定していたメカニズムと介在因子の同定を、本年度までに終えることができなかった。一方、Bmp7 flox/flox

マウスは、輸送に必要であるMTA(Material Transfer Agreement)の手続きに想定以上の時間がかかり、研究協力者であるイリノイ大学シカゴ校からの輸送が当初の計画よりも遅れて9月となったことから、繁殖試験を12月から開始した。よって、まだ妊孕性の確認を行っている段階であり、BMP7の子宮内における機能を解析し、BMPR2やBMP4との関連、ならびに常位胎盤早期剥離の発生機序との関連を明らかにする実験を、開始するまでには至っていない。研究代表者は、自身で作成したBMPR2を子宮特異的に欠損するマウス(Bmpr2 cKO)が常位胎盤早期剥離を来すこと、さらに、BMP蛋白に分類されるBMP4とBMP7が、妊娠子宮内におけるBMPR2のリガンド候補蛋白であることを明らかにしている。そこで本研究は、全組織でBMP4またはBMP7を欠損するマウス(Bmp4 KOとBmp7 KO)が胎生致死であることから、子宮特異的にBMP4とBMP7を欠損するマウス(Bmp4 cKOとBmp7 cKO)を作成し、その表現形を解析することで、BMP4とBMP7がどの様に常位胎盤早期剥離の発症メカニズムに関与するのかを検討する。さらに、得られた知見を基に治療標的因子を同定することで、同疾患の革新的な新規治療法を開発することを最終目標としている。これまでの研究成果により、Bmp4 cKOは、着床から妊娠6日目までの妊娠子宮において、その妊娠子宮の重量や着床関連遺伝子(Ptgs3、Areg、Wnt4、Wnt6)の発現で、コントロールマウス(Bmp4 Ctrl)との間に差を認めなかった。しかし妊娠7日目以降で、Bmp4 cKOの妊娠子宮が経時的な重量減少を示し、Bmp4 Ctrlと比較してBmp4 cKOの妊孕性が極度に低下すること、要因として妊娠の維持に必要な子宮内膜の脱落膜化が機能不全に陥ることを明らかにした。また、脱落膜化不全の原因として脱落膜化細胞の分化と増殖が減弱していること、脱落膜化組織内の血管新生が障害され血管径が細くなっていること、さらにその原因として、血管新生を制御する遺伝子の発現が低下していることを明らかにした。Bmpr2 cKOの妊娠子宮でも同様に、脱落膜化細胞の分化と増殖の減弱による機能不全と、子宮ラセン動脈の血管新生に異常を認めることから、BMP4が胎盤形成期における、BMPR2のリガンドであると考えられた。本年度は、妊娠したBmp4 cKOで脱落膜化不全が生じるメカニズムの解明と、その介在因子の同定を試みた。胎児の絨毛膜細胞を標的とした免疫組織科学染色(IHC)で、Bmp4 cKOでは特に異常を認めなかったこと、Real-time PCRを用いた遺伝子発現解析で、絨毛膜細胞に特異的な遺伝子(Prl3d1)の発現は両マウス間で同等であったことから、Bmp4 cKOで認めた妊娠子宮の重量減少は、脱落膜化組織の異常によるものと考えられた。Bmp4 cKOの脱落膜化組織に対するアルカリフォスファターゼ染色を行い、その染色強度が著明に減少していたため、Bmp4 cKOの妊娠子宮において、脱落膜化細胞の分化に機能不全が生じていると考えられた。また、細胞増殖の指標であるKI67蛋白を標的としたIHCと、その陽性細胞数の比較検討を行ったところ、脱落膜化細胞の陽性細胞数が著明に減少していた。さらに、セルソーターによる細胞周期解析を行い、S期とG2期にある脱落膜化細胞の細胞数が著明に減少していたことから、脱落膜化細胞の増殖にも異常が生じていると考えられた。一方、血管内皮細胞で分泌されるPECAM1蛋白を標的としたIHCを行い、血管径の評価を行ったところ、脱落膜化組織内の血管径が狭窄していた。
共役系高分子の分子内キャリアダイナミックスの研究

共役系高分子をはじめとする電子・光機能性高分子の電気伝導に関する研究は、従来主として固体バルク状態で行われてきたが、アモルファス域と結晶域が互いに入り混じった複雑な高次構造をとる固体中では、分子内と分子間のキャリア伝導を明確に区別することは困難である。そこで、我々は可溶性の共役系高分子を絶縁性の有機溶媒中に溶かし、分子分散させることにより、分子間伝導を完全に抑制することを考えた。このとき、高分子1本鎖に固有な、すなわち高分子の1次元性を顕著に反映する分子内キャリア伝導のみを溶液の誘電性の形で検出することが可能となる。本研究では、新しい誘電緩和スペクトロスコピーとしての電気複屈折緩和法を用いて、特に高分子主鎖形態と分子内キャリア移動との密接な関係を明らかにすることを目指した。高精度・広帯域の電気複屈折緩和測定システムの開発を行い、その測定手法を代表的な可溶性の共役系高分子であるポリ(3-ヘキシルチオフェン)に適したところ、ポーラロンが共役構造の欠陥を越えながら高分子全長程度を拡散するために生じる低周波モードと、欠陥に囲まれたローカルな領域を拡散するために生じる高周波モードが存在することが明らかとなった。このように2種類のキャリア拡散機構が存在するのは1次元系における強い欠陥効果であると考えられる。また、後者の拡散定数は熱活性化型の温度依存性を示し、キャリアが1次元系に起因する強い局在化の影響を受けながら、分子内をホッピング伝導していることがわかる。さらに、ポリアニリンにおいても、酸化による主鎖形態変化と分子内キャリア伝導の関係が明らかとなった。以上のように、動的電気複屈折緩和スペクトロスコピーは可溶性の共役系高分子一般の分子内キャリアダイナミックスおよび分子形態の観測に有効な測定手法であることが示された。共役系高分子をはじめとする電子・光機能性高分子の電気伝導機構に関する研究は、従来主として固体バルク状態で行われてきたが、アモルファス域と結晶域が互いに入り混じった複雑な高次構造をとる固体中では、分子内と分子間のキャリア移動を明確に区別することは困難である。そこで、我々は可溶性の共役系高分子を用い、絶縁性の有機溶媒中に溶かし、分子分散させることにより、分子間伝導を完全に抑制することを考えた。このとき高分子一本鎖に固有な、すなわち高分子の一次元性を顕著に反映する分子内キャリア伝導のみを溶液の誘電性の形で検出することが可能となる。本研究では、新しい誘電緩和スペクトロスコピーとしての電気複屈折緩和法を用いて、特に高分子主鎖形態と分子内キャリア移動との密接な関係を明らかにすることを目指している。本年度は、特に、数百mHz、数十MHzという極めて広い周波数帯域にわたり測定が可能な電気複屈折緩和測定システムの開発を行い、その測定手法を代表的な可溶性の共役系高分子であるポリ(3-ヘキシルナチオフェン)に適用し、これまで我々の測定により明らかになっている2種類の分子内キャリア伝導機構に関する詳細な知見を得ることを試みた。低周波側に見られる緩和はキャリアが高分子上に存在する共役構造の欠陥を越えながら高分子全長程度を拡散するために生じるモードであるのに対して、高周波側に存在する綾和はこうした欠陥にはさまれたローカルな領域をキャリアが拡散するために生じるモードであり、その拡散定数は他の導電性高分子の固体状態において観測されているポーラロンの拡散定数と同程度であった。共役系高分子をはじめとする電子・光機能性高分子の電気伝導に関する研究は、従来主として固体バルク状態で行われてきたが、アモルファス域と結晶域が互いに入り混じった複雑な高次構造をとる固体中では、分子内と分子間のキャリア移動を明確に区別することは困難である。

そこで、本研究では可溶性の共役系高分子を絶縁性の有機溶媒中に溶かし、分子分散させることにより、分子間伝導を完全に制御し、高分子1本鎖に固有な、すなわち高分子の1次元性を顕著に反映する分子内キャリア伝導に関する情報を選択的に検出することを目指した。昨年度までに、動的電気複屈折測定装置を製作し、低ドーパント状態のポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)において、共役構造の欠陥を越えながら高分子全長程度を拡散するキャリアにより低周波緩和モードと、こうした欠陥に囲まれたローカルな領域を拡散するキャリアによる高周波緩和モードの存在を明らかにした。本年度は新規に電磁石(最大磁場:1T)を購入し、電気複屈折と並行して磁化率の測定を行うことにより、キャリアの種類がポーラロンであることを決定した。ドーパント濃度を上げてゆくと、ポーラロンはバイポーラロンに変化することが報告されているので、今後ドーパント濃度を変えながら電気複屈折測定を行うことにより、ポーラロン、バイポーラロンそれぞれの分子内拡散機構が明確となることが期待される。さらに、本研究で製作した動的電気複屈折測定法をポリアニリン(PAni)の溶液系にも適用し、酸化によるPAniの主鎖形態変化と分子内キャリア伝導の関係を明らかにした。以上のように、動的電気複屈折緩和スペクトロスコピーは可溶性の共役系高分子一般の分子内キャリアダイナミックスおよび分子形態の観測に有効な測定手法であることが明らかとなった。
VAMGを用いた人工尿道再建の新しい試み

炎症反応は創傷治癒過程で重要であるが、反面術後瘢痕の原因と成りうる。本研究ではラット実験モデルにおいて、vascular acellular matrix graft(VAMG)を足がかりに尿路上皮を再生させることで、瘢痕予防効果があるかどうかを検討した。膀胱尿路上皮、大動脈、下大静脈は生後10週の雄Wister Ratから採取した。膀胱尿路上皮はディスパーゼを用いて化学的に剥離し、鋏で細切して単離したのちに2週間培養皿で培養した。大動脈と下大静脈は2000k units DNAaseと4%sodium desoxycholeateを用いてdenucleationを行い、VAMGとして使用した。一旦培養皿上で単離した尿路上皮細胞をこのVAMGの表面に混合培養して生着させた。培養7日目にこの培養体をラットの大網を袋状にした中に埋め込み、7日から14日間培養したのち、組織学的に観察した。なお、大網表面の中皮は予め塩酸にて化学的に処理しておいた。埋め込み後7日目のVAMGの一部では炎症性のリンパ球浸潤とともに再構築尿路上皮が生存していたが、コントロールとして、この袋状の大網の中に直接尿路上皮を播種したモデルでは、VAMGの周囲も内腔も肉芽組織で充満していた。しかし、14日目になると、VAMGの内腔は肉芽組織で置換され、上皮は残存していなかった。これらの結果は、VAMG上に再構築尿路上皮をさせ、これを尿路上皮欠損部分に充填することで、炎症反応の波及を物理的にブロックし、その結果自己の尿路皮修復までの瘢痕組織形成を遅延させる可能性があることを示唆している。本年度の結果我々は、既にin vitro下に大網を代用尿路の足場として用いて培養をおこなっており(研究基盤(B)(2)12470332)、播種した尿路上皮が良好に生着するために、大網表面の中皮を塩酸により化学処理して剥離する必要性のあることを明らかにした。これに着目し、in vivo条件下での尿路代用組織を検討するため、一旦Wister Ratから膀胱粘膜上皮のみを単離して培養し、再び同種の大網を尿路に見立てた袋状の空間の中に播種した。標本は術後7日日に採取した。I.塩酸で中皮を処理した大網と中皮未処置の大網で上皮の生着の程度をH.E.染色および免疫染色で比較検討した。II.炎症性肉芽反応により、作成した袋が結節状になり、内腔が閉塞することから、内腔に上皮が生着可能な空間を確保する日的で、親水性素材の尿管カテーテルを細切して代用尿路内に充填した。条件I.では、中皮処理した大網表面に、より多くの上皮が生着していた。いずれの条件でも、大網の術後の炎症反応が著明であり、血管新生因子(VEGF)はいずれの群でも発現しており差はなかった。条件II.では内腔がカテーテルに圧排され、扁平な上皮が生着していた。上皮の付着について:今回の結果ではin vitroと異なり、未処置の大網にも上皮が生着していた。in vivoにおいては塩酸処理を行った場合に限らず、縫合糸に対する異物反応、その他の因子が上皮の付着に影響を及ぼしている可能性を示唆している。内腔の確保について:カテーテルを内腔に充填した場合、上皮は圧迫により扁平化し、尿路上皮としての構造は不十分である。将来的には上皮の生着を妨害しないような骨格のみで内腔を確保する工夫が必要である。次年度はVascular Acellular Matrix Graft(VAMG)をラット大網内に移植し、その生着について検討する。