hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物の環境応答に必須な植物固有の新規ドメイン「MIZ」が統御するオルガネラ動態

MIZ1遺伝子に関して、MIZ1-GFP融合タンパク質を発現するシロイヌナズナ形質転換植物体の作出を行い、miz1変異を相補する系統を得た。これを用いMIZ1-GFP融合タンパク質の発現部位および細胞内局在を解析した結果、根においてMIZ1-GFPは水分屈性に必須の役割を果たすと考えられるコルメラ細胞とその周縁部、ならびに屈曲部位の皮層細胞の細胞質に存在することが明らかになった。さらにMIZ1の機能解明を進めるために、MIZ1過剰発現系統を作出して、その表現型を解析した結果、MIZ1遺伝子発現レベルの改変により水分屈性能の亢進がもたらされることが示された。また、miz2の変異原因遺伝子がARF-GEFをコードするGNOMであることを明らかにし、他のgnom変異体との比較解析から、水分屈性の発現にはGNOMのGEF活性が必要であること、水分屈性は重力屈性と比べGNOM機能の要求性がより高いことを明らかにした。これに加え、ヒメツリガネゴケに見いだされるMIZ1相同遺伝子の解析を行った。その結果、ヒメツリガネゴケゲノム上にはMIZ1相同遺伝子は3つ存在し、それぞれPpMIL1-3と名付け、それらの発現を確認した。また、シロイヌナズナMIZ1では見いだされないイントロンが、ヒメツリガネゴケにおいてはMIZドメインコード領域に近接した5'側に存在すること、miz1で変異の生じていたグリシン残基は、PpMIL1-3のいずれにおいても保存されていることもわかった。また、PpMIL1およびPpMIL2のノックアウト個体の作出に成功した。さらに各PpMILsがシロイヌナズナmiz1変異を相補するかを明らかにするためのコンストラクションを行った。本研究では、植物が環境適応戦略としてオルガネラ動態を制御する機構を明らかにする目的で、根の水分屈性に必須なMIZ分子の機能解析を行っている。平成19年度における研究では、以下の成果を得た。1)MIZ1は、陸上植物の水分屈性に必須であるが、その分子機能は分かっていない。そこで、MIZ1と蛍光タンパク質(GFP)を融合させたタンパク質をシロイヌナズナで発現させ、その発現を共焦点レーザー顕微鏡で解析した。その結果、MIZ1のシグナルは根冠のコルメラ細胞ならびに初期伸長領域の細胞質に局在し、その発現は水分勾配刺激の影響を受けないことがわかった。また、MIZ1過剰発現体を作成して、その表現型解析を行った結果、水分屈性が有意に亢進された個体を得ることに成功した。2)MIZ1には陸上植物特有のMIZドメインが存在する。この機能を明らかにする目的でヒメツリガネゴケに見出された3個のMIZ1相同遺伝子のノックアウト個体の作出を試み、2遺伝子のノックアウト個体の作出に成功した。現在、これらのノックアウト個体の表現型を解析中である。3)これまでに7系統のシロイヌナズナの水分屈性突然変異体を単離し、上述のとおりmiz1の変異原因遺伝子を同定した。本年度は同じく水分屈性を欠損したmiz2の変異原因遺伝子の同定に成功するとともに、miz3の変異原因遺伝子のマッピングを進めた。4)上記突然変異体の解析結果から、水分屈性には小胞輸送が重要な役割を果たし、そのメカニズムは重力屈性と独立したものであることが示唆された。
石炭の水素化熱分解における揮発タ-ル分の2次分解

石炭の水素化熱分解による有効利用を意図し、石炭からの揮発分の放出過程と生成タ-ルのその場接触過程について基礎的側面から、以下二つの課題について検討した。(1)粒子落下型急速熱分解反応装置を用いた急速熱分解に関する反応工学的検討:石炭の急速熱分解過程は、物質輸送過程、反応過程など多くの因子が複雑に介在するが、効率よくタ-ル分等を得るためにはその基礎的検討が重要である。ここでは、粒子落下型急速熱分解装置を用いて、非粘結炭を中心に数種類の国内外炭について、その揮発分放出挙動、内部表面積及び粒子温度をそれぞれ調べ、反応工学的検討をおこなった。その結果いずれの炭種においても、粒子が反応装置内で昇温される時間(約0.2秒)の間に揮発分の約90%が放出されること、また、Volume Reaction Modelを仮定する事により、各炭種について実験的に定めた平均分解反応速度定数は、石炭粒子の平均内部表面積の増加とともに、ほぼ直線的に増加することなでを見いだした。(2)石炭揮発分のその場接触改質による2次分解応反:石炭水素化熱分解で得られる揮発性成分をその場で直接BTXなど有効成分に改質する事は、プロセス的な面からも有効と考えられ、ここでは有効な触媒の探索など基礎的な検討を進めた。実験は流通型熱天秤を反応装置として用い、石炭加熱時に生成する揮発分を直ちに触媒層に導き2次分解させ、その生成ガス及び液状成分を分析した。中国大同炭を用いて行った実験の結果、600°Cまでの昇温で得られるタ-ル分に対し、チタニア架橋粘土層間化合物を触媒として用いると、dafベ-スで2%を越えるBTXが生成し得る事、この値はFCCの代表的物質であるHYゼオライトを用いた場合と同程度のものであるが、触媒上でのコ-クの析出はHYゼオライトに比べ低く抑えられる事が明きらかとなった。
団粒再形成に影響する要因の解明に関する基礎的研究

良好な森林土壌では,表層に団粒と呼ばれる孔隙に富んだ構造が形成される。そのため,森林土壌は雨水をよく吸収し,河川流量を調整し,山地災害を抑制する。しかし,森林伐採やシカの踏み荒らしなどに伴う土壌攪乱により団粒が破壊されると,これらの働きは失われる。そこで本研究では,破壊された団粒の再形成を目的として野外試験と室内培養実験を行う。野外試験では,攪乱を受けたヒノキ林斜面に試験プロットを設置し,団粒の再形成過程を追跡調査する。室内培養実験では,団粒の再形成に必要な条件を検討する。これらの結果から,野外条件下における団粒再形成の可能性を検討し,さらに,団粒形成過程に影響する諸要因を明らかにする。
脳内石灰化の分子機構の解明と新規治療法の開発

脳内に石灰化をきたす疾患は様々ある。その中で原因が不明で、脳内にのみ石灰化をきたす疾患が特発性基底核石灰化症(Idiopathic basal ganglia calcification; IBGC)である。我々は昨年度、IBGC特にSLC20A2遺伝子に変異を認めた患者の髄液中の無機リン酸(Pi)が高値であることを報告し、脳内石灰化をともなう疾患全般において、その傾向が認められることを確認している。そこで、我々は、脳内石灰化症においては髄液中の高Piが、glymphathic system、perivascular lymphatic drainage pthwayと呼ばれている、いわゆる脳内のリンパ系を通って、毛細血管周囲腔、小動脈平滑筋に、Caを始めとする重金属と錯体を形成して沈着していく病態を提唱した(Brain Nerve. 71:59-66、2019)。一方、腎不全でみられる石灰化は一般に血清中の高Piが関与するものと考えられている。本年度は、IBGC患者の中でSLC20A2とPDGFB遺伝子に変異を持つ患者のiPS細胞を用いて、血管内皮細胞に分化させ、機能解析を行った。SLC20A2変異患者のiPS細胞から分化させた血管内皮細胞では、細胞内へのPiの取り込みが著減していた。PDGFB変異患者のiPS細胞から分化させた血管内皮細胞では、培養液中のPDGF-BBの値が半減していた。これらは患者iPS細胞を用いて、患者の病態を再現することができたと考えられる。今後、これらの分子の石灰化の発症機構における役割を明らかにする。石灰化における分子機構の解明は、IBGCのみならず、脳内石灰化症、血管中膜に石灰化をきたすメルケベルク型動脈硬化症の分子機構の解明と創薬開発の基盤となる。脳内石灰化をきたす患者の中で、原因が明らかな疾患を除外し、原因があきらかでない特発性基底核石灰化症(idiopathic basal ganglia calcification: IBGCと略す)の遺伝子検査を行った。原因遺伝子として、これまでSLC20A2, PDGFRB, PDGFB, XPR1, MYORGの5つが報告されている。これまでの倫理委員会、患者から同意書を得て施行された我々の検索では、家族性IBGC(FIBGC)の40%にSLC20A2変異、10%にPDGFB変異を認め、残り半数は原因不明であった。倫理委員会、患者から同意書を得て、遺伝子変異を認めた患者の血液からiPS細胞の作製を行った。SLC20A2変異患者のiPS細胞から分化させた血管内皮細胞では、細胞内への32Piの取り込みがコントロールと比べて著減していた(BBRC, 10:303-308, 2019)。また、PDGFB変異患者のiPS細胞から分化させた血管内皮細胞では、培養液中のPDGF-BBの値が半減していた(Sci Rep 9:5698, 2019)。昨年の検索結果と合わせ、脳内石灰化の基本病態には細胞内へのPiの取り込みにより、細胞内低Pi、細胞外高Pi状態、すなわちPiホメオスタシスの破綻があると推測された。そこで我々は、SLC20A2の転写活性をあげるタミバロテン、SLC20A1にコードされるPiT-1を活性化させるエストロゲンと同様の作用をしめすラロキシフェン等について、マウス由来血管細胞を用いて、細胞保護効果を検討し、それらの有効性を確認した。これらの薬剤は脳内石灰化症、動脈硬化症に有効である可能性が示唆され、また石灰化の分子病態の解明に役立つものと考えられた。脳内石灰化の分子機構の解明を原因遺伝子が明らかなSLC20A2-associated IBGC, PDGFB -associated IBGCの病態解明を軸に進めていく。脳内石灰化における基礎的および臨床的な病態の解明と治療薬開発を行う。(1)脳内石灰における基礎病態の解明:我々の初年度の検討から、脳内石灰化の基礎病態の一つには、細胞外のPの上昇、細胞内Pの低下があることが推定された。2年目で、これらのSLC20A2、PDGFB変異患者iPS細胞を用いて、血管内皮細胞に分化させ、その機能異常を再現することができた。さらに、神経細胞やグリア細胞に分化させて、細胞内低リン状態の確認、比較を行う。また、遺伝子変異に関してはCRISPR-Cas9を用いた遺伝子修復を試み、Pi取り込み能などの機能改善を調べる。(2)治療薬の開発:細胞内Pの低下によってミトコンドリアの機能異常が生じる。初年度に論文としたミトコンドリア異常を改善する5-aminolevulinic acid (5-ALA)、2年目に見出したタミバロテン、ラロキシフェン等の他にも細胞内へのPの取り込みを改善する薬についても検討を行う。これらの薬剤を用いて、作製中である遺伝子改変マウスを使って、それらの有効性、安全性について検討を行う。(3)臨床病態の解明:初年度では、特発性基底核石灰化症の髄液のPi濃度が高値であることを論文として報告した。

脳内石灰化をきたしている症例(ミトコンドリア脳筋症、さらには筋萎縮性側索硬化症、正常圧水頭症、アルツハイマー病など)の髄液中のPi濃度を測定し、脳内石灰化における髄液P値、さらには細胞内外のPiの役割、その詳細な調節機構について明らかにしてゆく。また25(OH)VitD3、1.25(OH)2Vit D3、FGF23など脳内石灰化に関する因子、バイオマーカーの検索を行う。脳内の石灰化には髄液中のリン酸(Pi)濃度が重要であることを証明した。本年度、我々は特発性基底核石灰化症(Idiopathic basal ganglia calcification; IBGC))の髄液のPi濃度が高値であることを論文として発表した(J. Neurl Sci, 2018)。また、脳内石灰化をきたしている症例(ミトコンドリア脳筋症、さらには筋萎縮性側索硬化症(ALS)、正常圧水頭症、アルツハイマー病など)でも髄液中のPi濃度が高い傾向も見出している。IBGCは大脳基底核、小脳歯状核など脳内の様々な部位に異所性の石灰化を伴う、原因不明の疾患であり、まだ治療薬は見つかっていない。原因遺伝子として、PiトランスポーターであるPiT-2をcodeするSLC20A2、血小板由来成長因子(Platelet-Derived Growth Factor; PDGF)とその受容体PDGFRB、Pi排出トランスポーターであるXPR-をcodeする遺伝子変異が報告されている。我々のこれまでの研究から、その病態の基盤には主に脳内の神経細胞におけるPiホメオスターシス破綻、細胞内へのPiの取り込みの傷害、また血管内皮細胞におけるPDGF-BBの産生低下に起因する血液脳関門の破綻があることを推定している。また、PiトランスポーターであるPiT-2の障害よって引き起こされる細胞内の低Pi状態、それに引き続く神経細胞死に対して、我々は5-アミノレブリン酸(5-ALA)が神経細胞の保護効果があることを報告した(Sci. Rep, 2017)。以上のように、IBGCの病態解明から脳内に見られる脳内石灰化の一般的な機序の一端を明らかにしてきた。また、Piホメオスターシス破綻によって生じる神経細胞の傷害を改善できる一薬剤が報告できた。初年度では、IBGCの髄液のPi濃度が高値であることを論文として報告したが、脳内石灰化をきたしている症例(ミトコンドリア脳筋症、さらにはALS、正常圧水頭症、アルツハイマー病など)の髄液中のPi濃度が高い傾向にあることを見出した。脳内石灰化における髄液Pi値、さらには、細胞間質液、髄液の流れ、細胞内外のPiの役割、その詳細な調節機構について明らかにしてゆく。また脳内石灰化に関する他の髄液あるいは血中の活性化ビタミンD3などのPi代謝に関与する要因、石灰化のバイオマーカーについての検索を行う。また、IBGCの原因遺伝子として、PDGFのレセプターのsubunit βをcodeする遺伝子PDGFRBの変異、PDGF受容体の重要なligandの一つであるPDGF-Bをcodeする遺伝子PDGFBの変異についても報告された。PDGF-BBは神経細胞、血管内皮細胞で産生され、PDGFRβは周皮細胞にその発現が見られている。PDGFBB-PDGFRβ系は脳血管関門(BBB)の形成に重要であり、この系を活性化させることが重要と考えられ、その薬剤の検索を行っていく。IBGCを軸に、一般の脳内石灰化の機序、またそれを抑制する薬剤を見出していく。IBGCの原因遺伝子のトランスジェニックマウスを作製し、脳内石灰化のモデルマウスを作る。In vivoでの治療効果の判定を行う。この治療薬は血管中膜平滑筋に石灰化をきたすメルケベルク型の動脈硬化症の治療薬開発へつながる。
水中バイオポリマーの詳細な特性解明に基づく膜目詰まり問題の根本的解決

大型クロスフロー装置を用い、自然水中から大量のバイオポリマー成分を回収するための方法確立に着手した。分画分子量13,000Daおよび6,000Daの中空糸UF膜を用い、水道原水として使用されている河川水200-300Lからのバイオポリマー成分回収について検討した。バイオポリマーの回収率(損失率)、混在するフミン質の量、作業効率などを勘案して分画分子量13,000DaのUF膜を今後の実験では用いることとした。13,000DaのUF膜を用いる場合においてもバイオポリマー試料の中に無視できない割合でフミン質が混在したため、フミン質を選択的かつ効率的に除去することを目的として陰イオン交換処理の適用を検討した。陰イオン交換処理は効果的であったが、処理に用いる樹脂量を過剰にしてしまうとバイオポリマーの損失量が増加してしまうことも明らかとなった。UF膜濃縮後に残存するフミン質量(mg-C)と添加イオン交換樹脂量(mL)の比を1.2にすることで処理を最適化できることを見出し、以後の実験で実施することとした。回収・精製したバイオポリマーは多糖類を多く含むことが明らかとなったが、これまでの膜ファウリング研究で用いられてきた多糖サロゲートとは明らかに分子量分布が異なっていた。回収・精製したバイオポリマーおよびファウリング研究で用いられてきたサロゲート物質の膜ファウリングポテンシャルを小型定量ろ過実験装置により評価したところ、回収・精製したバイオポリマーはサロゲート物質に比べて遙かに大きなファウリングポテンシャルを有していることが明らかになった。当初2年目に実施予定であったQCM-D分析についても、一部着手できたため。確立したバイオポリマー回収・精製方法を用いて、広い範囲の自然水からバイオポリマーを回収し、ファウリングポテンシャルを評価する。それぞれの試料の化学特性分析より、ファウリングポテンシャルの支配因子について検討すると共に、QCM-D分析により膜ファウリングが起こりづらい膜材質の探索にも着手する。
神経幹細胞の膜動態を分化・誘導する為のリーバース・エンジニアリング法の開発

本研究の目的は,特定の神経細胞の膜動態を得る為に,実際の細胞膜上にあるイオンチャネルや受容体の数理モデルを計算機上に構築し,細胞膜動態の特性を理解することにある.そして,ダイナミッククランプ法という手法を用いて,細胞内に電流を注入することで,架空のイオンチャネルを細胞膜上に,ノックイン,および,ノックアウトする技術を発展させた.この技術を用いて,細胞膜上に特定の細胞膜動態を作成することを興奮膜におけるリーバース・エンジニアリング(RE)法とよぶ.その為に,本研究では,in silicoにおける計算機によるシミュレーションとwetな実験系によるモデル検証を行なった.そして,どの様な生化学反応とイオンチャネルが本質的に膜動態の形成に最も重要であるかを明らかにしようとした.特に,本研究課題では,ドーパミン作動性細胞の膜動態を得るためのRE法の開発を行った.さらに,実験の効率を大幅に向上させるためにon-chip集積型デバイスの開発を行う.特に,従来の細胞のパッチクランプ法では,一回の実験において,少数(24)の記録用ガラス電極のみしか計測に用いることができないために,細胞集団の計測には不向きであった.そこで,本研究で開発を目指したのは,ガラス電極の先端をアレイ状に配置した平面デバイスを,微細加工技術を用いて製作することであった.そして,その細胞インターフェースとなる先端部に通じる後細流路を製作して,アレイ型パッチクランプ法の原型となるデバイスを製作した本研究の目的は,特定の神経細胞の膜動態を得る為に,プロモータ部位に結合するタンパク質の濃度等の変数やパラメータをコントロールすることによって,遺伝子発現を制御しながら神経幹細胞を分化・誘導する為の技術を開発することである.この技術を細胞膜動態におけるリバース・エンジニアリング(RE)法とよぶ.その為に,本研究では,in silicoにおける大規模計算機によるシミュレーションとwetな実験系によるモデル検証を行なう.そして,どの時点の生化学反応が本質的に膜動態形成に最も重要であるかを明らかにする.特に,本研究課題では,神経幹細胞を誘導して,ドーパミン作動性細胞の膜動態を得るためのRE法の開発を行う.本年度は,まず,wetな実験系を用いて電気生理実験を行い,ドーパミン作動性細胞の興奮膜特性を詳細に調べた.特に,種々のイオンチャネルに着目し,それらの膜電位依存性の動態をモデルし,パラメータ推定を行った.その結果に基づいて,ドーパミン作動性細胞の興奮膜特性を表現する数理モデルを計算機上に構築した.その結果,特定のイオンチャネルが細胞の膜興奮に重要な役割を担っており,その中のイオンチャネルの数種は,発達に伴って発現量が減少する,あるいは,増加する傾向があることが明らかになった.本研究の目的は,特定の神経細胞の膜動態を得る為に,プロモータ部位に結合するタンパク質の濃度等の変数やパラメータをコントロールすることによって,遺伝子発現を制御しながら神経幹細胞を分化・誘導する為の技術を開発することである.この技術を細胞膜動態におけるリバース・エンジニアリング(RE)法とよぶ.その為に,本研究では,in silicoにおける大規模計算機によるシミュレーションとwetな実験系によるモデル検証を行なう.そして,どの時点の生化学反応が本質的に膜動態形成に最も重要であるかを明らかにする.特に,本研究課題では,神経幹細胞を誘導して,ドーパミン作動性細胞の膜動態を得るためのRE法の開発を行う.本年度は,ドーパミンの作用が比較的に明らかになっている線条体有棘細胞のドーパミン・シグナル伝達系の大規模分子ネットワークを例にして,そのネットワークを計算機上に構築した.そして,可塑性に関わる重要分子とその経路を探索する手法を提案した.また,特に,系の定常状態に着目して,シグナル伝達系の動力学系を単純な系に縮退させる方法を提案した.この手法は,シグナル伝達系に限らずに,一般の代謝系などにも適用できるために,複雑な分子ネットワークの本質的な部分を簡単な数理モデルで知ることが可能になった.今後は,これらをREの構築に応用する予定である.本研究の目的は,特定の神経細胞の膜動態を得る為に,実際の細胞膜上にあるイオンチャネルや受容体の数理モデルを計算機上に構築し,細胞膜動態の特性を理解することにある.そして,ダイナミッククランプ法という手法を用いて,細胞内に電流を注入することで,架空のイオンチャネルを細胞膜上に,ノックイン,および,ノックアウトする技術を発展させた.この技術を用いて,細胞膜上に特定の細胞膜動態を作成することを興奮膜におけるリーバース・エンジニアリング(RE)法とよぶ.その為に,本研究では,in silicoにおける計算機によるシミュレーションとwetな実験系によるモデル検証を行なった.そして,どの様な生化学反応とイオンチャネルが本質的に膜動態の形成に最も重要であるかを明らかにしようとした.特に,本研究課題では,ドーパミン作動性細胞の膜動態を得るためのRE法の開発を行った.さらに,実験の効率を大幅に向上させるためにon-chip集積型デバイスの開発を行う.特に,従来の細胞のパッチクランプ法では,一回の実験において,少数(24)の記録用ガラス電極のみしか計測に用いることができないために,細胞集団の計測には不向きであった.そこで,本研究で開発を目指したのは,ガラス電極の先端をアレイ状に配置した平面デバイスを,微細加工技術を用いて製作することであった.そして,その細胞インターフェースとなる先端部に通じる後細流路を製作して,アレイ型パッチクランプ法の原型となるデバイスを製作した
真核生物ゲノムの遺伝子情報発現における基本転写因子の制御的役割の解明

ヒトTFIIEは、αとβがα2β2の4量体を形成し、転写開始と伸長への移行に機能する。転写開始では、TFIIEが転写開始点すぐ上流に結合し、複合体活性化とDNAの一本鎖開裂を助ける。我々は、TFIIEβ中央コア領域が二本鎖DNAとの結合領域で、羽状-ヘリックス構造をとることをNMRを用い明らかにした。そこで、この領域のDNA結合アミノ酸残基の機能解析を行った。DNA結合残基に点突然変異を導入すると、転写活性が著しく低下した。また、この領域が転写開始の際、DNA結合に重要であることを明らかにした。2.線虫TFIIEを用いたPol IIの転写開始から伸長への移行段階の解析我々は、TFIIEの機能を解析する目的で線虫TFIIEを単離しヒトTFIIEと比較検討した。ヒトと線虫TFIIEのサブユニットを組み合わせたキメラTFIIEを発現・精製し、転写再構成系にてヒトTFIIEと機能的互換性を検討したところ、線虫βはヒトβと部分的に置き換ったが、線虫αは置き換らなかった。原因を検討すると、線虫αはヒトβとの結合活性が10%以下となりヒトTFIIEの様な転写活性を示さないことが分った。一方、線虫βはヒト転写系では伸長への移行活性が低かった。TFIIEは、Pol II最大サブユニットのCTD配列の2番目と5番目セリンのTFIIHによるリン酸化を促進する。ヒトαと線虫βのキメラでCTDリン酸化を調べると、5番目セリンリン酸化活性が著しく低下していた。今回、伸長への移行はPol IICTDの5番目セリンリン酸化と密接な関連性があることが示唆された。ヒトゲノム解読が完了しようという今、「情報はいかに発現されて機能するのか」という問題が、今後のテーマになる。我々の結果は、生命現象を解明する重要な指標と成ると考える。
星間分子雲初期に起こるケイ酸塩星間塵表面での分子進化

本研究は,未解明になっている,星間塵表面に氷マントルが生成される以前の,ケイ酸塩星間塵表面での分子生成,重水素濃集に着目し,化学・物理素過程を系統的かつ定量的な実験で調べ,星間塵上での分子進化の解明を目指すものである。採択と同時に,研究の根幹をなす,新たなケイ酸塩試料作製装置開発に向け,真空ポンプ,真空部品などを購入した。また,表面を原子間力顕微鏡で評価するため,カンチレバーチップを購入した。同時に,プラズマ放電による鉱物サンプル試料の作製を業者に依頼した。ケイ酸塩試料作製装置の開発は引き続き行っているところだが,業者に作製を依頼したサンプル試料がかなり高品質であることが分かった。また,採択直後に東京理科大学にて,本研究課題についての研究討論を行い,本課題の独創性や重要性をアピールすることができた。その後,すぐに現在実施中の特別推進研究が採択されたため,本研究課題の実施は7月28日をもって終了した。しかし,上記の取り組みは特別推進研究に引き継がれるため,基盤研究Aで行った討論,整備した装置類は将来にわたって有効に活用される。29年度が最終年度であるため、記入しない。
物質由来の原始重力波を用いた初期宇宙探査

本研究課題では初期宇宙において存在した未知の物質による重力波の生成メカニズムと、結果として作られる重力波の性質を詳しく調べることを主な目的に定めている。本年度は以下の3つの可能性を検討した。(i)最も基本的なゲージ粒子であるU(1)ゲージ場、光(フォトン)もこのタイプの粒子である(ii)より複雑であるが大きな重力波を作れることで知られるSU(2)ゲージ場(iii)さらにその両者とは異なり、既に確立された素粒子標準模型には含まれていないが、超ひも理論が予言する2-form fieldという場。これらの物質が重力波を生成するメカニズムを考察し、作られる重力波の計算を遂行した。(i)特にU(1)ゲージ場は、作られる重力波の振幅に統計的異方性があること、すなわち特定の方向から来る重力波は振幅が大きくなる傾向にあり、別の方向から来るものは弱くなるという特異な性質があることが分かっている。私は共同研究者とともに、その特徴がLiteBIRDに代表される次世代の観測によってどこまで検出可能かを定量的に評価した。(ii) SU(2)ゲージ場による重力波生成はよく調べられてきているが、我々は2つの新しい方向でさらなる精査を行った。1つはゲージ場にエネルギーを供給するスカラー場のポテンシャルが変わったときに重力波のスペクトルにどのような影響があるのか。もう1つは重力波と温度ゆらぎの相互相関という新しい観測量の計算である。特に前者の研究では、重力波スペクトルは大きく3種類に分類できることを示し、CMBによる観測可能性も検証した。(iii)先行研究では2-form fieldが初期宇宙に存在しても、大きな重力波は作られないと議論されていた。しかし我々は2-form fieldが実は大きな重力波を作る場合があり、さらにはU(1)ゲージ場とは異なる統計的異方性を生じさせることを示した。本年度は共同研究者らの尽力もあって、初期宇宙における物質由来の重力波というテーマの論文を4本書くことができた。その他にも物質由来ではないが、重力子が質量を持つような修正された重力理論の下での初期重力波に関する論文も1本出版できた。特に共同研究者のEvangelos I. Sfakianakis氏には、彼の所属するアムステルダム大学/nikef研究所での滞在をサポートしてもらい、共同研究を大きく進めることができた。また、氏は京都大学基礎物理学研究所に滞在しに来てくださり、その間に論文の骨子が完成した。立教大学の平松氏・横山氏(当時)も私が東京に出張する度に暖かく迎えていただき、議論を重ねて論文を完成させることができた。通信技術の発展によって遠隔地でも効率よく協働することができるようになってきてはいるものの、やはり顔を合わせて議論し一緒に働く意義は大きいことを実感する1年であった。引き続き物質由来の重力波生成というテーマで研究を進めていきたい。これまでは主に素粒子による重力波生成に注目してきたが、それらに加えて、素粒子そのものではなくても初期宇宙において物質が作る構造、例えば位相欠陥によっても重力波が生成されうることが知られている。そのような可能性の中から、次世代の観測で検出可能なものがあるのか積極的に調べていきたい。また、新しい研究の方向性として、個別の物質による重力波生成を調べていくのではなく、それらを統一的に扱える一般的な理論を構築するという方針も考えられる。一度そのような理論が作られれば、様々な重力波生成の可能性が、わかりやすい分類の下、見通しよく調査できることが期待される。そのような研究は初期重力波に対しては行われてこなかったが、既に温度ゆらぎ(スカラーゆらぎ)に対してはある程度の蓄積があるので、それらを参考にして進めていくことを考えている。

しかし我々は2-form fieldが実は大きな重力波を作る場合があり、さらにはU(1)ゲージ場とは異なる統計的異方性を生じさせることを示した。本年度は共同研究者らの尽力もあって、初期宇宙における物質由来の重力波というテーマの論文を4本書くことができた。その他にも物質由来ではないが、重力子が質量を持つような修正された重力理論の下での初期重力波に関する論文も1本出版できた。特に共同研究者のEvangelos I. Sfakianakis氏には、彼の所属するアムステルダム大学/nikef研究所での滞在をサポートしてもらい、共同研究を大きく進めることができた。また、氏は京都大学基礎物理学研究所に滞在しに来てくださり、その間に論文の骨子が完成した。立教大学の平松氏・横山氏(当時)も私が東京に出張する度に暖かく迎えていただき、議論を重ねて論文を完成させることができた。通信技術の発展によって遠隔地でも効率よく協働することができるようになってきてはいるものの、やはり顔を合わせて議論し一緒に働く意義は大きいことを実感する1年であった。引き続き物質由来の重力波生成というテーマで研究を進めていきたい。これまでは主に素粒子による重力波生成に注目してきたが、それらに加えて、素粒子そのものではなくても初期宇宙において物質が作る構造、例えば位相欠陥によっても重力波が生成されうることが知られている。そのような可能性の中から、次世代の観測で検出可能なものがあるのか積極的に調べていきたい。また、新しい研究の方向性として、個別の物質による重力波生成を調べていくのではなく、それらを統一的に扱える一般的な理論を構築するという方針も考えられる。一度そのような理論が作られれば、様々な重力波生成の可能性が、わかりやすい分類の下、見通しよく調査できることが期待される。そのような研究は初期重力波に対しては行われてこなかったが、既に温度ゆらぎ(スカラーゆらぎ)に対してはある程度の蓄積があるので、それらを参考にして進めていくことを考えている。本年度後半、すわなち2018年10月2019年3月には、日本学術振興会が特別研究員に対して提供する海外派遣支援プログラムを利用して、スイスのジュネーブに滞在した。その期間は、プログラムによる追加の経費支給の下、ジュネーブ大学およびCERN(欧州原子核研究機構)にいる研究者らとの共同研究にある程度注力したため、当初計画していたほどの旅費や人件費を使うことがなかった。ポーランドで行われた研究会には参加したが、これもジュネーブからの渡航だったので、日本から渡航する場合と比べると大きく費用が圧縮された。6ヶ月の滞在で欧州における人的ネットワークは大きく広がり、いくつもの共同研究を立ち上げることができた。学振のプログラムはすでに終了したので、今後は科研費を用いて欧州に渡航し、既存の共同研究を完成させていくとともに、新たな研究の可能性を模索していきたい。その際は、私が日本から欧州へ、あるいは共同研究を欧州から日本へと呼び寄せることになるので、有効に科研費を使用することになるはずである。
難治性癌に対するBcl-2アンチセンス治療法の開発

現在、アンチセンス(AS)・オリゴヌクレオチドの研究や欧米で行われている臨床治験には、ホスホロチオエート(PS)型の核酸分子が用いられている。しかし、エンドサイトーシスによって細胞内に取り込まれたAS分子はエンドゾームにトラップされてしまい、効果を発揮させるためには大量の核酸分子を必要とする。また、PS型分子が蛋白質と非特異的に結合するため、非アンチセンス効果がしばしば認められるなどの欠点があった。我々はPS型分子とホスホジエステル型のキメラ型分子は非アンチセンス効果が少ないことを報告してきたが、今回ethoxylated polyethylenimine(EPEI)をもちいて検討したところ、以下の結果を得た。(1)アンチセンス核酸の分子設計:あたらしく考案したモルフォリノ・アンチセンスオリゴヌクレオチド核酸分子を合成し、その精製方法を確立した。(2)上記のアンチセンス核酸分子は非特異的に蛋白質と結合したり、Bリンパ球を非特異的に刺激するなどの非特異的作用や非アンチセンス作用を示す程度が少ないことを示した。(3)エンドゾーム膜をpH依存性にpermeablizeさせるethoxylated polyethylenimine(EPEI)をもちいた細胞内へのアンチセンス核酸分子の取り込み効率を検討した。その結果、エンドゾーム内は酸性に保持されており、これをリン脂質を結合させたモルフォリノ分子をもちいて、エンドゾーム内のpHを中性にさせることにより、エンドゾーム内にトラップされたアンチセンス分子が細胞質内に再放出される現象を見い出した。(4)HL60(Bcl-2高発現)を対象とし、EPEIの陽性荷電部位をAS分子の陰性荷電部位と結合させたBcl-2AS分子(開始コドンをはさんだ配列)をもちい、増殖に及ぼす影響、Bcl-2蛋白量、アポトーシス誘導の程度を検討した。その結果、従来の検討では、効果を発揮させるのに必要なAS分子は10μM以上必要であったが、EPEIをもちいた検討では10ないし100nMでほぼ同様の増殖抑制効果が得られた。以上のことから、EPEIはAS分子の細胞質内へのdrug deliverysystemとして有用である可能性が示唆された。
アニリント1,2ーまたは1,3ージオ-ルよりの新規インド-ルおよびキノリンの製造法

1.(1)2ー(2ーアミノフェニル)エタノ-ルおよび2ー(2ーニトロフェニル)エタノ-ルからのインド-ル誘導体の合成:2ーニトロトルエン(1)を出発物質とし、塩基存在下でのアルデヒドとの縮合反応により種々の2ー(2ーニトロフェニル)エタノ-ル(2)を合成し、(2)のニトロ基を還元した2ー(2ーアミノフェニル)エタノ-ル(3)をルテニウム錯体解媒を用いトルエン還流下で反応させると、(3)の脱水素Nー複素環化反応が進行し、対応するインド-ル誘導体(4)が高収率(100%)で得られることを明かにした。1.(2)本反応の反応速度が、触媒の初濃度および反応基質(3)にそれぞれ一次であることを明かとした。1.(3)上記の反応での中間原料である(3)を単離することなく、(2)からのインド-ル誘導体の直接合成を試みたところPd/cあるいはRh/C等の不均一系触媒と均一系ルテニウム錯体触媒とその複合触媒系を用いることにより、定量的にインド-ル誘導体が合成できることを明かとした(収率77ー96%)。2.(1)アニリンとエチレングリコ-ルからのインド-ルの合成:アニリン(5)およびエチレングリコ-ル(6)からの無置換インド-ルの合成をRuCl_2(PPh_3)_3触媒を用いて試みたが、(5):(6)=1:1.5の場合には主生成物として1,4ージフェニルピペラジンが得られインドールは全く得られなかったが、(5)を大過剰に用いた場合、N,N'ージフェニルエチレンジアミンが主生成物となるものの収率8%でインド-ルが得られた。種々検討を行った結果、RuCl_3・nH_2Oーdppe触媒系を用いた場合に収率18%でインド-ルが生成した。2.(2)アニリンのアミノ基をトメリチルシリル基やアセチル基で保護した化合物とエチレングリコ-ルとの反応を種々検討したが、インド-ルは全く得られなかった。1_<0->ニトロトルエン(1)を出発物質として塩基触媒の存在下パラホルムアルデヒドと縮合させ2-(_<0->ニトロフェニル)エチルアルコール(2)を得、このニトロ基を還元し2-(_<0->アミノフェニル)エチルアルコール(3)としルテニウム触媒の存在下トルエン中還流下に脱水素還化してインドールを選択的に合成することに成功した。2上記の反応において(2)の還元と脱水素還化を中間体(3)を単離することなく行うため種々の触媒系の探索を行ったが、均一系触媒のみでは選択的に還元と還化を行うことができず、Pd/C、または、Rh/C等の担持触媒とルテニウム錯体の混合系を用いて、水素雰囲気下で室温で還元し引き続いて昇温することにより、高収率で脱水素還化させ得ることを見いだし、プロセスを一段省略し得ることに成功した。

3上記の反応の適用の範囲を検討するため、ベンゼン環およびアルキル側鎖上に置換基を有する(1)の誘導体を用いて実験を行ったところ、いずれの場合にも無置換の(1)を用いたときと同様に高収率でベンゼン環上または、複素環上に置換基を有するインドール誘導体が得られ本反応の適用の範囲が広いことを明らかにした。4脱水素環化反応の速度論的取扱を行い、本反応は基質および触媒濃度にそれぞれ一次となることを見いだした。5アニリンとエチレングリコールから無置換のインドールを得るための中間体と考えられる2-(アミノフェニル)エタノールなど、数種のエチレングリコールとアニリンより得られる化合物をRu触媒存在下に種々の条件下で反応を試みたが目的物を10%以上の収率で得ることはできなかった。6次年度は5)を中心にさらに触媒、反応温度、添加方法などを詳細に検討しインドール合成法を完成させる。1.(1)<2ー(2ーアミノフェニル)エタノ-ルおよび2ー(2ーニトロフェニル)エタノ-ルからのインド-ル誘導体の合成>___ー:2ーニトロトルエン(1__)を出発物質とし、塩基存在下でのアルデヒドとの縮合反応により種々の2ー(2ーニトロフェニル)エタノ-ル(2__)を合成し、(2__)のニトロ基を還元した2ー(2ーアミノフェニル)エタノ-ル(3__)をルテニウム錯体触媒を用いトルエン還流下で反応させると、(3__)の脱水素Nー複素環化反応が良好に進行し、対応するインド-ル誘導体が高収率(100%)で得られることを明かにした。1.(2)本反応の反応速度が、触媒の初濃度および反応基質(3__)にそれぞれ一次であることを明かとした。1.(3)上記の反応での中間原料である(3__)を単離することなく、(2__)からのインド-ル誘導体の直接合成を試みたところPd/CあるいはRH/C等の不均一系触媒と均一系ルテニウム錯体触媒との複合触媒系を用いることにより、定量的にインド-ル誘導体が合成できることを明かとした(収率77ー96%)。2.(1)<アニリンとエチレングリコ-ルからのインド-ルの合成>___ー:アニリン(4__)およびエチレングリコ-ル(5__)からの無置換インド-ルの合成をRuCl_2(PPh_3)_3触媒を用いて試みたが、(4__):(5__)=1:1.5の場合には主生成物として1,4ージフェニルピペラジンが得られインド-ルは全く得られなかったが、(4__)を大過剰に用いた場合、N,N'ージフェニルエチレンジアミンが主生成物となるものの収率8%でインド-ルが得られた。種々検討を行った結果、RuCl_3・nH_2Oーdppe触媒系を用いた場合に収率18%でインド-ルが生成した。2.(2)アニリンのアミノ基をトリメチルシリル基やアセチル基で保護した化合物とエチレングリコ-ルとの反応を種々検討したが、インド-ルは全く得られなかった。
インフルエンザ菌に対する最小バイオフィルム抑制濃度に基づく新治療戦略の研究

急性中耳炎は幼小児期の代表的な細菌感染症であるが、近年難治化・遷延化例が増加し、大きな問題となっている。難治化の機序として、従来まで抗菌薬の無秩序な頻用による薬剤耐性の増加が要因と考えられてきたが、薬剤耐性化によらない難治化の機序、すなわちインフルエンザ菌がバイオフィルムを産生することにより急性中耳炎の難治化に関与する可能性が考えられている。本研究ではインフルエンザ菌のバイオフィルム形成および、バイオフィルムに対する治療戦略を実験的、臨床的に検討することにより、急性中耳炎難治化の病態解明および治療につながるエビデンスが得られ、抗菌薬使用の減少につながり、医療経済的に貢献するものと考えられる。無莢膜型インフルエンザ菌は、急性中耳炎の主要な起炎菌の一つであるが、バイオフィルムを形成し急性中耳炎の難治化大きく関与している。従来のMICは分離された浮遊菌に対する抗菌活性を示すので、バイオフィルムを形成した細菌に対する抗菌活性は評価されていない。難治性中耳炎から分離されたNTHiに対する抗菌薬の有効性について、従来のMICに加え、バイオフィルムを形成した細菌に対する抗菌活性を示す新たなパラメータとして最小バイオフィルム抑制濃度(minimal biofilm eradication concentration: MBEC)を用い、検討を行った。難治性中耳炎患児の中耳貯留液から得られたNTHi臨床分離株12株を用い、抗菌薬としてアモキシシリン、セフジトレン、クラリスロマイシン、アジスロマイシン、トスフロキサシン、レボフロキサシンを用いた。βラクタム薬ではMBECは非常に高値で、著明にMICと乖離しているのに対し、キノロン系薬ではMIC、MBECともに臨床で用いられる濃度よりも低値であった。マクロライド系薬ではMICとMBECは近い濃度であった。また、アモキシシリンおよびレボフロキサシンにおいて、クリスタルバイオレット法、走査型電子顕微鏡による観察を行い、アモキシシリンはバイオフィルム形成が抑制されないのに対し、レボフロキサシンでは著明にバイオフィルム形成が抑制されることが示された。抗菌薬の種類により、バイオフィルム形成インフルエンザ菌に対する抗菌効果は著しく異なることが判明した。また、in vitroでの実験では、形成したバイオフィルムに抗菌薬を投与すると、ある程度の抗菌薬濃度以上でバイオフィルムは破壊されるが、投与タイミングを遅らせてさらにバイオフィルムを成熟させ、そのあとに抗菌薬を投与した場合、抗菌薬濃度を高くしてもバイオフィルムは破壊できなかった。このようにバイオフィルムが成熟する前に抗菌薬治療を行う必要があると考えられた。無莢膜型インフルエンザ菌は、急性中耳炎の主要な起炎菌の一つであるが、バイオフィルムを形成し急性中耳炎の難治化大きく関与していることが報告されている。従来、感染症治療において、起炎菌に対する薬剤感受性試験は、最小発育阻止濃度(Minimal inhibitory concentration: MIC)が主に用いられていた。しかしMICは分離された浮遊菌に対する抗菌活性を示すので、バイオフィルムを形成した細菌に対する抗菌活性は評価されていなかった。以上のことから、抗菌薬の種類により、バイオフィルム形成インフルエンザ菌に対する抗菌効果は著しく異なることが判明した。急性中耳炎は幼小児期の代表的な細菌感染症であるが、近年難治化・遷延化例が増加している。難治化の要因として、抗菌薬の無秩序な頻用による薬剤耐性化だけでなく、薬剤耐性化によらない難治化の機序、すなわちインフルエンザ菌のバイオフィルム形成が急性中耳炎の難治化に関与する可能性が考えられている。細菌はバイオフィルムを形成することで抗菌薬感受性が低下するが、最小発育阻止濃度(MIC)とは別に抗菌薬の種類によってバイオフィルムに対する感受性が大きく異なる。特にインフルエンザ菌は肺炎球菌ほど重篤な症状は引き起こさないが、再発性、反復性の中耳炎と関係が深い。

我々はすでに急性中耳炎の難治化にインフルエンザ菌バイオフィルムが関与することを見いだしている。すなわち、当施設で中耳炎患児より採取した無莢膜型インフルエンザ菌70株のバイオフィルム形成能を検討すると、バイオフィルム形成能は株によって大きく異なり、様々なバイオフィルム形成能を持つことが判明した。今回、急性中耳炎患者の中耳貯留液から得られた無莢膜型インフルエンザ菌12株を用いて抗菌薬を投与し有効性について、従来のMICにくわえてバイオフィルムを形成した細菌に対する抗菌活性を示す最小バイオフィルム抑制濃度を用いて検討した。in vitroでの実験で形成したバイオフィルムに抗菌薬と投与するとある程度の抗菌薬濃度以上でバイオフィルムは破壊させるが投与のタイミングを遅らせてさらにバイオフィルムを成熟させ抗菌薬を投与すると、濃度を高くしてもバイオフィルムは破壊できなかった。このことからバイオフィルムが成熟する前に抗菌薬治療を行う必要があると考えられた。細菌学最小バイオフィルム抑制濃度(MBEC)の測定方法を確立し、臨床検体株を用いて無莢膜型インフルエンザ菌の各種抗菌薬のMBECを測定した。また、クリスタルバイオレット法を用いたバイオフィルムの定量的測定を行い、抗菌薬の効果を評価した。さらに走査型電子顕微鏡で抗菌薬暴露後の無莢膜型インフルエンザ菌を観察して抗菌薬の効果を確認した。バイオフィルムに対する抗菌薬の投与タイミングについての検討を行った。最小バイオフィルム抑制濃度(MBEC)の測定方法を確立し、臨床検体株を用いて無莢膜型インフルエンザ菌の各種抗菌薬のMBECを測定した。抗菌薬のPK/PD理論に基づいた、時間依存性、容量依存性の抗菌薬作用の検討は現在進行中である。引き続き、抗菌薬のPK/PD理論に基づいた、時間依存性、容量依存性の抗菌薬作用の検討を継続する。また、バイオフィルムを形成したインフルエンザ菌に対して、抗菌薬の多剤併用の有効について検討する。チェッカーボード法でホスホマイシン、クラリスロマイシン、アジスロマイシン、レボフロキサシン、βラクタム薬などの抗菌薬の組合せによる、抗菌薬の抗バイオフィルム効果についての相加・相乗作用を検討する。特に、クラリスロマイシンと他系統の抗菌薬のコンビネーション治療について検討する。中耳炎チンチラモデルおよびラット中耳炎モデルを応用し、インフルエンザ菌による実験的中耳炎モデルを作成する。チンチラに全身麻酔を行った後、中耳蜂巣に、無莢膜型インフルエンザ菌をツ接種し、72時間で実験的中耳炎を作成し、in vivoでの抗菌薬の抗バイオフィルム効果について検討する。
ブラストコーティング法によるアパタイトコーティングチタンインプラントの有用性

BI:ブラストコーティング法によるアパタイトコーティングチタンインプラント体,FI:フレームスプレー法によるアパタイトコーティングチタンインプラント体,CI:純チタンインプラント体1.各種インプラント体の長期動物埋入実験(1)組織学的検討埋入12週後では,BI, FIは全体が完全に新生骨と接していた.しかしCIは埋入6週後よりは新生骨との接触部位は増加していたが依然一部では骨とは接していなかった.6ヶ月後ではCIも完全に新生骨に接していた.(2)骨接触率の測定骨接触率は,骨内に埋入下インプラント体の長さに対する骨と接している部分の長さの百分率であらわした.その結果,埋入後3週間までの初期ではBIが高い骨接触率を示していたが,その後1年後まではBI, FIとの違いなく高い骨接触率を示した.一方CIの骨接触率は埋入後6ヶ月でBI, FIの骨接触率の約半分,1年後においてもアパタイトコーティングしたBI, FIより低い値であった.(3)剪断強さの測定埋入初期の剪断強さは,FI>BI>CIの順であり,6ヶ月後のFIの値は有意に最も高い値を示したが,1年後には低下し3種類の試料ともほぼ同じ値を示した.FIにおける1年後の剪断強さの低下はアパタイトコーティング層の溶解・剥離の可能性を示唆している.2.各種インプラント体の骨芽細胞による骨形成の測定ALP活性を用いた測定では,BI, FIはほぼ同じぐらいのALP活性値の上昇が認められた.それに比べCIにおけるALP活性値の上昇は低かった.3.破骨細胞によるアパタイトコーティングチタンインプラント体の吸収性の検討アパタイト表面の吸収窩数にBI, FIに明らかな差は認められなかった.(結論)ブラストコーティング法で作製したアパタイトコーティングチタンインプラントはインプラント臨床において極めて有用な新規材料となる可能性が示唆された.純チタンにサンドブラスターを用いて常温でアパタイト粒子をブラストさせてアパタイトコーティングチタンインプラント体(BI)を作製し,そのインプラント体としての有用性を検討した.対照としてフレームスプレー法によるアパタイトコーティングチタンインプラント体(FI),純チタンインプラント体(CI)を用いた.各インプラント体はラット脛骨に埋入され経時的(1,3,6週)に実験に供した.1.組織学的検討(1)埋入1週後:CIは表面に沿って新生骨の出現が認められるがチタンと骨との間に空隙があり接していない.FIは一部に新生骨とコーティシグ層が結合していたが,BIではさらに広範囲での結合が診とめられた.(2)埋入3週後:CIは部分的にしか骨とは接していない.FIは皮質胃部分で全体に新生骨が認められるが,海綿骨部ではほとんど骨による被覆はない.一方BIは海綿骨部分でも新生骨が認められた.(3)埋入6週後:CIでは3週後と比較し表面には新生骨の増加を認めたが,部分的にしか骨とチタンは接していなかった.FI, BIともにほぼ全体が新生骨と接していた.2.骨接触率の測定骨接触率は,骨内に埋入したインプラント体の長さに対する骨と接している部分の長さの百分率であらわした.その結果,アパタイトコーティングしたFI, BIでは初期より高い骨接触率を示したが,特にBIは1,3週の初期においてFIに比しより高い接触率を示した.一方,CIは初期においてBI, FIより接触率は低地であったが,経時的には増加していた.3.剪断強さの測定埋入初期の勇断強さは,FI>BI>CIの順であった.剪断強さは表画粗さが関与しており,表面粗さの最も粗いFIが高い値を示したと考える.(総括)6週までの初期においては,アパタイトコーティング処理を行なっているBI、FIが組織学的に,また骨接触率や剪断強さにおいてもCIより優れていた.BI:ブラストコーティング法によるアパタイトコーティングチタンインプラント体,FI:フレームスプレー法によるアパタイトコーティングチタンインプラント体,CI:純チタンインプラント体1.各種インプラント体の長期動物埋入実験(1)組織学的検討埋入12週後では,BI, FIは全体が完全に新生骨と接していた.しかしCIは埋入6週後よりは新生骨との接触部位は増加していたが依然一部では骨とは接していなかった.6ヶ月後ではCIも完全に新生骨に接していた.(2)骨接触率の測定骨接触率は,骨内に埋入下インプラント体の長さに対する骨と接している部分の長さの百分率であらわした.その結果,埋入後3週間までの初期ではBIが高い骨接触率を示していたが,その後1年後まではBI, FIとの違いなく高い骨接触率を示した.一方CIの骨接触率は埋入後6ヶ月でBI, FIの骨接触率の約半分,1年後においてもアパタイトコーティングしたBI, FIより低い値であった.(3)剪断強さの測定埋入初期の剪断強さは,FI>BI>CIの順であり,6ヶ月後のFIの値は有意に最も高い値を示したが,1年後には低下し3種類の試料ともほぼ同じ値を示した.FIにおける1年後の剪断強さの低下はアパタイトコーティング層の溶解・剥離の可能性を示唆している.2.各種インプラント体の骨芽細胞による骨形成の測定

ALP活性を用いた測定では,BI, FIはほぼ同じぐらいのALP活性値の上昇が認められた.それに比べCIにおけるALP活性値の上昇は低かった.3.破骨細胞によるアパタイトコーティングチタンインプラント体の吸収性の検討アパタイト表面の吸収窩数にBI, FIに明らかな差は認められなかった.(結論)ブラストコーティング法で作製したアパタイトコーティングチタンインプラントはインプラント臨床において極めて有用な新規材料となる可能性が示唆された.