hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
全内部反射ラマン・振動SFG分光システムの構築と固液界面への応用

スペクトルのCH3対称伸縮バンドの符号はメチル基をバルク液体側に向けて配向していることを示していたが、バンド間の強度比はメチル基の配向分布は気液界面の場合と有意に異なっていることを示唆していた。(全内部反射自発ラマン分光)水中の脂質(DPPC)二分子膜のCH伸縮振動領域の全内部反射自発ラマンスペクトルを測定した。二分子膜はSiO2半球プリズム上に構築されている。レーザーパワー200 mW,露光時間750秒の測定で、良好なSN比のスペクトルが得られた。同様の条件で測定した空気中のDPPC一分子膜のスペクトルと比較するとスペクトル形状はよく似ていたが、CH2逆対称伸縮バンドとCH2対称伸縮振動バンドは、二分子膜のスペクトルの方が約5 cm-1低波数シフトしていた。このことは,空気中の一分子膜と比べて水中の二分子膜の方が長鎖アルキル基の固体的な構造をとっていることを示唆している。本年度までに開発した分光システムを,固体水溶液界面における基板固定脂質二重膜のモデル系や海面下製剤膜の分光へ応用する.脂質二重膜はLB法によってプリズム端面上に構築する.まず,二葉のそれぞれが通常の脂質分子と重水素化した脂質分子となるように構成した二重膜を作製し,フリップフロップ運動を,ヘテロダインVSFG分光によって測定し,運動の速さや検出限界等を既報の値と比較検討する.その後,脂質二重膜ータンパク質複合体の測定を進める.二重膜と水溶液に接触させ,水溶液に直鎖αヘリックス型の抗微生物性ペプチド(セクロピン,モリシン等)を注入し,ペプチドの水溶液中から脂質膜への吸着侵入挙動をラマン分光と振動SFG分光で観測する.タンパクの侵入に伴う脂質の吸着量の変化,脂質アルキル鎖部分の配向・秩序度の変化をCH伸縮振動領域のスペクトルから検討する.また,αヘリックスのアミドIバンドのVSFG分光のヘテロダイン測定から,ペプチドの吸着過程(ヘリックスがどんな角度でどちら側からペプチドが脂質層に侵入するか)を検討する.さらに,二次構造に敏感なキラル振動SFG(アミドIとNH伸縮バンド)の測定も行い,二次構造の情報を得る.特に,吸着開始後,時間経過に依存して二次構造(ヘリックス,シート,ランダムコイル)の分布量の変化に着目して実験する.同じ二重膜試料について,全内部反射自発ラマンスペクトルの測定も行うことで,SFG分光だけでは難しい配向分布の分布幅等を含む詳細な情報の取得をこころみる.また,昨年度開発した全内部反射CARS分光装置による固体水溶液界面における単分子膜程度の分子密度の界面活性剤膜のCARSスペクトルの測定にも挑戦する.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
アジア諸国の船員教育システムと船員市場に関する調査

平成1719年度までの研究活動実績は以下の通りであった;1)平成18年度に引き続き、「海事クラスター」構想の実現化に向けての活動;1.1平成17年度から始めた、海事クラスターの調査研究は「国際海事都市神戸」再生のための研究会へと継続させて、平成19年4月からは神戸市役所みなと総局、神戸市商工会議所、神戸大学海事科学研究科国際海事教育研究センターを中心とした委員会を形成した。1.2石田は平成18年から、JETRO,国土交通省運輸監理部,神戸市埠頭公社,神戸経済同友会主催の「海事クラスター構築」に関してシンポジウムのパネラーとして4回講演した。1.3オーストラリアとウクライナでの国際学会にて成果を発表した。国内の学会には5回発表した。1.4このプロジェクトを通して3名の修士が生まれた。2)海事教育機関と船員市場調査;2.1古荘が、平成18,19年に国際海事機関(IMO)の海上船員安全委員会(MSC)に出席して、国際船員安全教育についての調査をおこなった。2.2石田、古荘と大学院生2名が、ウクライナオデッサ海事大学にて開催された24カ国46海事系大学から構成される(International Association of Maritime Universities:世界海事大学連合)の第8回定期総会に出席して、神戸の海事クラスター動向、船橋当直マネジメントに関する論文の発表。各国の海事教育の比較調査。ウクライナや経由地のトルコに関する船員行政、船員市場調査をおこなった。上記の、年度毎の成果は神戸大学海事科学部付属国際海事教育研究センター発行のBULLETIN2005,6,7年度版に掲載されている。平成17年度の活動実績は以下の通りであった;1)関西地区の「海事クラスター」の現状を知るために、114名にアンケートを出し47名からの回答が得られた。それらの分析結果は平成17年度日本船舶海洋工学の秋季講演会ポスターセッションにて公表した。2)海事教育機関と船員市場調査;2.1古荘が、スェーデンマルメ市の世界海事大学を訪問して、国際共通船員教育について調査した。同時にデンマークの海事クラスターならびに大学院教育について調査した、2.2石田と渕が、インドネシアスラバヤ市のスラバヤ工科大学、海軍技術学校、船員訓練学校を訪問して大学院から専門職訓練に関して調査した、2.3石田が、シンガポール港湾局を訪問して、シンガポールの海運事情、海事クラスター、学部、大学院教育に関して調査した、2.4古荘と有馬が、フィリピンマニラ地区の国立商船大学、運輸省船員雇用局、私立の海運会社運営の訓練学校を訪問して教育、訓練、政府指針の実状を調査した、2.5三輪と渕が、ベトナムを訪問して、ハノイにあるベトナム海事大学と運輸省、ホーチミン市にあるベトナム交通大学を訪問して、ベトナムの海事教育、海運事情、行政組織を調査した、2.6古荘が、大連海事大学。石田が上海海事大学を訪問して中国の海運、船員市場、海事教育の現状を調査した。上記の、調査報告は「海事科学部附属国際海事教育研究センター年報」に掲載される。今年度は研究の予備調査活動を主にしたので、成果の研究発表はない。平成18年度の研究活動実績は以下の通りであった;1)平成17年度に引き続き、「海事クラスター」構想の実現化に向けての活動;1.1「国際海事都市神戸」再生のための研究会を立ち上げるために、(財)海洋政策研究財団と協同して18年度内に研究委員会を3回実施して、平成19年2月15日に神戸市、国交省運輸監理部、神戸市商工会議所、神戸大学海事科学部国際海事教育研究センターを中心とした準備委員会を形成した。1.2石田が平成19年2月26日に、第31回ジェトロ神戸FAZセミナーにて「国際海事都市神戸の再生海事クラスター構築に向けた取り組み」を講演した。

2)海事教育機関と船員市場調査;2.1古荘が、国際海事機関(IMO)の海上船員安全委員会(MSC)に出席して、国際船員安全教育についての調査、2.2石田と古荘が、中国大連海事大学で開催された24力国46海事系大学から構成される(International Association of Maritime Universities:世界海事大学連合)の第7回定期総会に出席して、船舶を使った災害支援法の紹介、各国の海事教育の比較調査。同時に、中国の船員行政、船員市場調査、2,3石田と有馬が、スイスのダボス市にて開催された国際防災会議に出席して、災害発生時に船舶を活用した救助・支援教育プログラムを発表した、2.4石田がオーストラリアメルボルン市で開催された国際海運経済会議にて、神戸の海事クラスターの実情を紹介した。上記の、調査報告は神戸大学海事科学部付属国際海事教育研究センター発行の「2006年度海事科学部附属国際海事教育研究センター年報」に掲載される。平成19年度の研究活動実績は以下の通りであった;1)平成18年度に引き続き、「海事クラスター」構想の実現化に向けての活動;1.1「国際海事都市神戸」再生のための研究会を継続させて、平成19年4月からは神戸市役所みなと総局、神戸市商工会議所、神戸大学海事科学研究科国際海事教育研究センターを中心とした委員会を形成した。1.2石田が平成19年10月18日に、国土交通省運輸監理部・神戸市埠頭公社主催の「国際海事都市神戸の再生海事クラスター構築に向けた取り組み」シンポジウムにパネラーとして講演した。1.3石田と大学院生の一人が、平成20年2月4日神戸経済同友会主催の「産業クラスター」に関して神戸市の海事教育クラスターと客船クラスターに関して講演。2)海事教育機関と船員市場調査;2.1古荘が、国際海事機関(IMO)の海上船員安全委員会(MSC)に出席して、国際船員安全教育についての調査をおこなった。2.2石田、古荘と大学院生2名が、ウクライナオデッサ海事大学にて開催された24カ国46海事系大学から構成される(International Association of Maritime Universities:世界海事大学連合)の第8回定期総会に出席して、神戸の海事クラスター動向、船橋当直マネジメントに関する論文の発表。各国の海事教育の比較調査。ウクライナや経由地のトルコに関する船員行政、船員市場調査をおこなった。上記の、調査報告は神戸大学海事科学部付属国際海事教育研究センター発行の「2007年度海事科学研究科附属国際海事教育研究センター年報」に掲載される。
様々な公開鍵暗号方式を高速に実行できるプロセッサの研究

本研究ではインターネット上でやり取りされるデータの暗号化に使われるRSA暗号や次世代の暗号化方式として注目されている楕円曲線暗号など,様々な暗号方式を高速に実行できるプロセッサの開発を行った.その結果,従来のプロセッサと比較して1/10の面積で数倍数十倍以上の高い性能を達成するプロセッサの開発が可能である事がわかった.昨年度までに開発した暗号処理プロセッサDS-REMIEは2048ビットのRSA暗号で使われるモンゴメリ乗算において,Intex Xeonプロセッサと比較して21倍の性能を達成できていた.しかしながら,本研究を進める中で,当初予定していなかった冗長radix演算の採用により,小面積性を保ちつつ高性能化を達成できる可能性があることが分かった.そのため,本年度では冗長radix演算の採用による性能,面積面での改善の可能性を探索した.一般によく知られている冗長演算では1ビット毎に冗長ビットを付加するため,ビット幅が通常演算の2倍必要になり,その結果,演算器の面積も2倍になってしまうのだが,冗長radix演算では,数ビット単位で冗長ビットを付加するため,面積増加を抑えたまま,演算器を冗長化でき,ビット長が長い多倍長演算でのキャリー伝搬を防ぐ事ができる.その結果,昨年度提案したDS-REMIEプロセッサの性能を1.7倍に,演算器数を66%に削減できることが分かった.ただし冗長radix演算の採用による演算器の面積増加は考慮できていないため,プロセッサ全体での面積の削減効果は66%より悪化すると予測される.また,実際のボードを用いたデモ環境を構築するために,PCから送られてくるデータをデモボード上のDS-REMIEプロセッサに供給する制御用CPUを使用した環境を構築した.ここで制御用CPUを新規に開発するには開発時間がかかるため,市販のマイコンを用いた.本研究ではインターネット上でやり取りされるデータの暗号化に使われるRSA暗号や次世代の暗号化方式として注目されている楕円曲線暗号など,様々な暗号方式を高速に実行できるプロセッサの開発を行った.その結果,従来のプロセッサと比較して1/10の面積で数倍数十倍以上の高い性能を達成するプロセッサの開発が可能である事がわかった.公開鍵暗号の多くは四則演算を行うだけで暗号化・復号化が可能であるが,演算で使用されるデータ幅が長く,多倍長整数演算を何度も繰り返し行う必要がある.そのため,A)桁上げ・桁下げによって生じるキャリーの伝搬遅延,B)多倍長整数演算を取り扱う際に生じる大量のデータ転送,という問題によって処理量が増加する.また,膨大な処理量を高速化するために専用ハードウェアを作成すると,現暗号が解読された際に別の暗号に変更することができないという問題がある.そこで本研究では,1)キャリーの伝搬の改善,2)多倍長整数演算で生じるデータ転送量の低減,3)様々な公開鍵暗号に対応可能,という要求を満たすプロセッサを開発した.まず,キャリーの伝搬遅延を少なくするための演算器(FU)の検討を行い,キャリーをFU内部に保持して演算する構成とした.次に,要求事項2)を満たすためにFUはビットシリアル演算方式を採用した.さらに,FUへのデータ投入機構も多倍長整数演算を実行する際に効率よくデータを投入できる構成の設計を行った.また,要求事項3)を満たすためにFU間を自由に配線できる柔軟性が必要になる.そこで,再構成型アーキテクチャとしてDS-HIEアーキテクチャを採用した.DS-HIEアーキテクチャは小面積で高い配線性を持った配線構造を備えている.そして,今回検討したFU,データ供給機構を搭載した再構成型プロセッサDS-REMIEを開発した. DS-REMIEプロセッサの有効性を示すために,DS-REMIEプロセッサとIntel Xeon CPUX3350との実行時間の比較を行った.DS-REMIEプロセッサの実行時間はXeonと比べ,2048ビットのモンゴメリ乗算では73%,160ビットの楕円曲線上の加法では5%,160ビットの楕円曲線上の2倍算では8%まで削減できた.今年度に開発したDS-REMIEプロセッサはIntel Xeonプロセッサと比較して,RSA暗号で使用されるモンゴメリ乗算の計算を3.7倍高速化できている.Xeonプロセッサは45nmプロセスで設計されているのに対し,我々が開発したDS-REMIEプロセッサは180nmプロセスで設計されており,プロセスの世代としては4世代の違いがある.それにも関わらず,3.7倍の高速化が出来ていることから,同世代のプロセスで設計すればさらに数倍以上の性能差になることは明白である.この点から,従来のサーバ用プロセッサより10倍以上の性能差は達成できていると言える.また,今回の評価では楕円曲線暗号で使用される楕円曲線上の加法,2倍算もXeonプロセッサと我々が開発したプロセッサは同程度の性能(1.051.08倍)を達成しており,プロセスの違いを考慮すれば十分高い性能を達成していると言える.以上より,順調に研究が進んでいると言える.本年度ではプロセッサを開発し,チップ試作を行った.次年度では試作したチップを動作確認し,その優位性をデモするためのデモボードを開発する.本デモボードを開発する事で,開発したプロセッサがシミュレーションのみでなく実際に試作可能であることを示せるため,我々が開発した技術を企業が利用しやすくなると考えられる.また,デモボードを使用する事で,今回開発したプロセッサの有効性を様々な場所でデモする事ができ,様々な人に対して研究の成果を知らせる事ができると考えられる.今後の研究の推進方策で述べたようにデモボードを設計するための設計予算を申請している.また研究成果を発表するための旅費と論文誌の別刷代を申請している.
高分子材料のエキシマレーザー加工における熱的・非熱的ミクロ機構解明

本研究の目的は、各種高分子材料のエキシマレーザー加工の機構が熱的であるかあるいは非熱的であるかとの問題に取り組むことにある。具体的種々の樹脂材料を対象とし、エキシマレーザー加工による分子構造の変化と純粋に熱的あるいは非熱的変化を加えたときの分子構造変化との比較を、FTIRデータ、分子量分布等の検討により行う。本年度も交付申請書に記した研究計画に従い、各種材料の構造変化に関する検討と、理論モデルによる機構検討を行った。1.まず検討対象とする樹脂材料について、昨年度構築した実験系を用いてエキシマレーザーの2波長それぞれの穴あけ、スパッタリングそれぞれの加工を行い、出来たサンプルについてFTIR(現有)等を用いて、分子構造について比較検討を行い、熱酸化に特有な分子構造の変化を見いだしている。2.また、加工が熱的に生じるとしたレーザー照射を考慮した熱計算数値モデルを開発(解析用コンピュータ:購入備品)し、あらたにレーザー光の体積吸収密度に基づく簡便な非熱的な加工数値計算モデルについても検討を行い、これらにより得られる計算結果と上記実験結果との比較検討より、概ね一致を示すことを確認しており、エキシマレーザー加工における支配的な機構は、入射光のフォトンエネルギーが直接原子間結合に携わる電子を反結合軌道に励起するとするいわゆる非熱的な機構ではなく、主として樹脂材料の温度上昇に伴う、いわゆる熱的な機構が支配的であるとの結論に至っている。本年度は交付申請書に記した研究計画に従い、まず樹脂材料の吸光特性を検討した。特に吸収が大きいためにこれまで定量評価の難しかった波長193nm(ArFレーザーの波長)における値の測定のために、測定対象樹脂を溶剤にに溶かし、出来た溶液を乾燥させることで厚さ数ミクロン程度の薄膜状のサンプルを作成し、実際のレーザー照射と紫外・可視分光光度計によりデータを取得した。また高速度ビデオシステムによる現象可視化とフォトダイオード+デジタルストレージオシロ(購入備品)システムによる飛散物質の時系列変化データ取得を可能な実験系を構築し、それぞれ現象を観察、低フルーエンスでは煙状の物質として飛散するのに対し、高フルーエンスになるにつれて燃焼をはじめ、さらに高い領域では瞬間的に激しく発光し以後何も観察されないようすが見て取れた。これより、それぞれのフルーエンス域で別々に検討を行う必要性が明らかとなった。さらに次年度以降の分子構造分析の準備として、分子構造分析のための実験系の構築を行った。飛散した物質の構造分析が加工の機構解明にとって重要な要素と考えられるため、飛散物質を資料近傍に設置した窓材に付着、分子量・分光分析を可能とする実験系を構築した。
体内埋込型人工臓器の低侵襲埋込手術法の研究

体内埋込型人工臓器の低侵襲埋込手術法の研究において本年度は以下の実績を得た。前年度設計した以下の3つの人工心臓ポンプを試作し、比較評価することができた。1.小型ポンプと流れ変換バルブにより連続流から拍動流を生成するメカニズムを有するもの「軸流ポンプ流れ変換型拍動流完全人工心臓」小型軸流ポンプに血流切換弁を接続し、右心機能と左心機能を交互に発揮し、結果的に拍動流を得る。本システムは本年度「Joumalof Congestive Heart Failure and Circulatory Support」誌に掲載。2.モーターの回転運動を直線運動に変換し、人工弁の振動運動をポンプ機構とするもの「振動流ポンプ」本システムの原理は東北大学で発案され、共同研究を通じて今年度さらなる小型化を達成した。重量320gの左心補助型ポンプと重量50gの冠動脈補助循環型の2種を開発した。3.円盤状のインペラーを揺動運動させることによりポンプ機能を発揮する方式のもの「波動型ポンプ」ディスクの揺動運動によりポンプ機能を発揮する独自のポンプで直径38mm、重量67.5gを達成した。本研究は、第一に低侵襲に装着や交換、離脱を実施するのに適した構造、機構を有した人工心臓の設計試作することを目的とし、第二に実際の手術手技の提案とそれに必要な新しい手術機器の設計・試作を目的とした。本研究は当初の計画通りに研究を進めることができ、今後は低侵襲に体内に装着、離脱動物実験モデルに発展させたい。1.低侵襲手術に適した小型体内埋込型人工心臓の設計本年度導入した日本エムエスシー社製CAE(Computer Aided Engineering)システムvisualNastran Desktopを用い、人工心臓システムの小型化設計を行った。本年度はこのシステムを用い、合計3つの人工心臓ポンプを設計した。・小型遠心ポンプと流れ変換バルブにより連続流から拍動流を生成するメカニズムを有するもの・モーターの回転運動を直線運動に変換し、人工弁の振動運動をポンプ機構とするもの・円盤状のインペラーを揺動運動させることによりポンプ機能を発揮する方式のもの2.小型体内埋込型人工心臓の試作上記で設計した小型体内埋込型人工心臓を、現有設備である3次元モデリングマシン、真空注型装置等を用いて試作した。このうち小型遠心ポンプと流れ変換バルブにより連続流から拍動流を生成するメカニズムの人工心臓の実験結果はArtificial Organs誌に発表した。本研究は、第一に低侵襲に装着や交換、離脱を実施するのに適した構造、機構を有した人工心臓の設計・試作することを目的とし、第二に実際の手術手技の提案とそれに必要な新しい手術機器の設計・試作を目的としている。本邦でも脳死患者からの臓器移植が現実のものとなり、永久使用の人工臓器とともに臓器移植までのブリッジユースとしての人工臓器の位置づけも重要なものとなっている。本年度は当初の計画通りに研究を進めることができた。来年度はさらにもう1種類の人工心臓システムを設計し、低侵襲に体内に装着、離脱可能なシステムに発展させる計画である。
ＡＤＰリボシルシクラーゼの妊娠高血圧腎症における役割

妊娠高血圧腎症(preeclampsia, PE)は妊娠によって発症する高血圧で、蛋白尿を伴い、母子の周産期死亡の大きな原因となっている。妊婦に投与が許可されている降圧薬で母体の降圧が得られても、PEの根本的病態である血管内皮障害(endotheliosis)が改善しないため、胎児・胎盤への血流が減少してしまい、胎児の予後が悪化することが多い。本研究ではニコチンアミドがPEの治療に有効であることをマウスモデルを用いて明らかにした。今後、臨床応用が期待される。妊娠高血圧腎症(preeclampsia, PE)は妊娠によって発症する高血圧で、蛋白尿をともなう。病的胎盤から放出された可溶性VEGF受容体1(sFlt-1)が、母体および胎児を循環し、VEGFやPlGFのantagonistとして作用することで、PEをおこす。しかし、その根本的治療はなく、胎児および胎盤の出産で、sFlt-1産生源である胎盤を除去することにより、母子を救済しているのが現状で、未熟児の増加につながっている。多くの降圧薬は妊婦に禁忌となっており、妊婦に投与が許されている降圧薬で十分母体の降圧を得るのが困難なことも多い。また、母体の降圧が得られても、PEの根本的病態である血管内皮障害(endotheliosis)が改善しないため、胎児・胎盤への血流が減少してしまい、胎児の予後が悪化することが多い。エンドテリン(ET-1)やアンジオテンシン(Ang II)はPEを悪化させるが、その受容体の阻害薬は奇形をもたらす。サイクリックADPリボースはET-1やAng IIによる細胞内Caの動員に重要であることが知られており、我々は、その合成酵素であるADPRCの阻害剤であるニコチンアミド(Nam)がPEの治療として有用であることを明らかにした。アデノウイルスを用いてsFlt-1を過剰発現した野生型マウスにNamを経口投与することにより、NamがsFlt-1による血圧の上昇・尿中アルブミン排泄量の増加・腎糸球体毛細血管の内皮障害を改善することを明らかにした。Namの投与はsFlt-1投与と同時に予防的にはじめても、sFlt-1投与7日後すでに血圧上昇・蛋白尿などPEが発症してからでも血圧の上昇・尿中アルブミン排泄量の増加・内皮障害を改善した。また、Namは流産・早産を予防して、妊娠期間を延長し、子宮内胎児発育不全を改善することが明らかとなった。妊娠高血圧腎症(preeclampsia, PE)は妊娠によって発症する蛋白尿をともなう高血圧であるが、その治療は不十分である。エンドテリン(ET-1)やアンジオテンシン(Ang II)はPEを悪化させる。サイクリックADPリボースはET-1やAng IIによる細胞内Caの動員に重要であることが知られており、我々は、その合成酵素であるADPRCの阻害剤であるニコチンアミドがPEの治療として有用であるか検討している。平成24年度はアデノウイルス(1x10^9 pfu)を用いてsFlt-1を過剰発現した野生型(WT)非妊娠マウスにニコチンアミド(500 mg/kg/day)を経口投与することにより、ニコチンアミドがsFlt-1による血圧の上昇・尿中アルブミン排泄量の増加・腎糸球体毛細血管の内皮障害を改善することを明らかにした。ニコチンアミドの投与はsFlt-1投与と同時に予防的にはじめても、sFlt-1投与7日後すでに血圧上昇・蛋白尿などPEが発症してからでも血圧の上昇・尿中アルブミン排泄量の増加・腎糸球体毛細血管の内皮障害を改善した。ただし、sFlt-1投与開始後、5か月ですべてのマウスが死亡したが、ニコチンアミドの投与で生存率は上昇し、特に予防的投与により生存率は上昇し、ほとんどすべてが観察期間の5か月生存した。このことから、PEのハイリスクの妊婦にはニコチンアミドの予防的投与が有効であると期待される。実験1:今まで我々はsFlt-1の過剰発現をアデノウイルスを用いて行ってきたが、アデノウイルスそれ自体が肝障害を起こすためPEによる肝障害の評価が難しい。そこでMurphyらがラットで行った方法にならって、マウスsFlt-1タンパク3.7 μg/kg/dayを浸透圧ポンプを用いて投与することにより過剰発現させ、肝機能の評価ができるようにする予定であった。しかし、ラットと同様な体重あたりのsFlt-1タンパク投与ではマウスにおいては、ほとんど血圧の変化を認めなかった。sFlt-1タンパク100 μg/mouse/7dayを浸透圧ポンプを用いて投与しても明らかな血圧の上昇を認めなかった。その理由は不明であり、現在検討中である。

そのため、我々が今まで行ってきたようにアデノウイルスを用いてsFlt-1を非妊娠野生型マウスに過剰発現させ、ニコチンアミドがsFlt-1による血圧の上昇・尿中アルブミン排泄量の増加・腎糸球体毛細血管の内皮障害を改善することを明らかにすることができた。実験2 :主なADPRCであるCD38の欠如がPE様所見を改善するかどうかをCD38-/- sFlt-1過剰発現マウスがCD38+/+ sFlt-1過剰発現マウスと比較して、実験1と同様な項目において改善しているか検討している。こちらの実験もアデノウイルスを用いてsFlt-1を非妊娠マウスに過剰発現させて、現在進行中であり、数か月以内に結果が出る予定である。実験1:ニコチンアミドを用いた実験妊娠時でもニコチンアミドがPE様変化を抑制するか、また、ニコチンアミドの胎児の成長への影響を調べる。即ち、メス野生型マウスにラジオレメトリーを埋め込み、5日後、コントロールの血圧測定を7日間行い、マウスをオス野生型マウスと交配させる。妊娠8日目にアデノウイルスを用いてsFlt-1の過剰発現を開始し、以後非妊娠時と同様に解析する。さらに、安楽死時の胎児の数・生死を確認、体重を測定、解剖する。また、胎盤の数・重さを明らかにし、胎児・胎盤の発育へのニコチンアミドの影響を検討する。実験2:CD38のノックアウトマウスを用いた実験CD38欠損が非妊娠時のsFlt-1過剰発現によるPE様の表現型を改善することが明らかになった場合、妊娠時でもCD38欠損がPE様変化を抑制するか、また、CD38欠損の胎児の成長への影響を実験1と同様に調べる。CD38は主なADPRCであるがCD157もADPRC活性がある。CD38KOマウスの腎を含めたほとんどの臓器ではCD157の発現は野生型の30%と減少している(Am J Physiol 2009)。従ってCD38欠損による表現型がCD157で代償されている可能性は否定的であるが、CD38とCD157のダブルKOを作らないとAADPRCが高度に阻害されたときに害がないかどうか明らかにはなりにくい。これらの遺伝子は同じ染色体上に40kbのみの距離をおいて位置しており、交配によりダブルKOを作成するのは不可能である。そこで、次善の策としてCD38-/- sFlt-1過剰発現マウスにニコチンアミドを投与して実験1同様に実験する。計画の変更を伴わない。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額とあわせ、平成25年度の研究遂行に使用する予定である。
波浪場における非対称没水構造物を用いた海底近傍の物質輸送の制御

非対称形状を有する小規模構造物を利用した底質輸送制御技術について、室内実験に基づく検討を行った。その結果、本技術の効果を数値シミュレーションにより予測する際には、構造物付近の平均的な無次元残差流速として近似的に0.067が利用できることが分かった。また、より詳細な残差流の予測が求められる際に有効な正の残差流が生成される範囲と残差流速の最大値を推定する評価式が併せて示された。更に、平面波浪場に非対称構造物群を設置すると、波向きによらず構造物群が設置された方向に残差流が生成されることが明らかとなった非対称形状を有する小規模構造物を利用した底質輸送制御技術について、室内実験に基づく検討を行った。更に、平面波浪場に非対称構造物群を設置すると、波向きによらず構造物群が設置された方向に残差流が生成されることが明らかとなった覆砂による環境改善対策において,二枚貝などの海生生物が棲息可能な覆砂範囲を確保するためには,覆砂資材の移動特性を把握する必要がある.そこで,振動流場に(覆砂の代替資材として期待されている発電所からの副産物として発生する)クリンカアッシュによる覆砂領域を設置して,流体の往復運動に伴う覆砂材の移動特性を画像解析により調べると共に,着色した二枚貝の稚貝を含む覆砂領域を設置して稚貝の挙動についても同様な解析により検討した.クリンカアッシュによる覆砂領域を設置した上で,その表面に撒かれたアサリの稚貝と覆砂資材の往復流による移動特性を検討した.稚貝の平均湿重量は0.0926gで平均殻長は7mm程度であり,クリンカアッシュの中央粒径の23倍程度である.ここでは,ホルマリン固定した有明海産のアサリの稚貝の表面を蛍光塗料により着色したものを識別できるようにナンバリングして用いている.また,2つの振動条件(波浪条件に相当)のそれぞれに対して,半円柱型の非対称構造物(直径3.0cm,高さ3.0cm)を設置した場合と設置していない場合の実験を行った.非対称構造物は,覆砂材の拡がりを抑制する向きに20個ずつ覆砂領域の両側に設置している.その結果,覆砂領域の端部に設置された非対称構造物群により,覆砂資材の流失抑制に加えて,ブロック付近の二枚貝の移動が抑制できることが分かった.従って,本工法の適用により,通常5年程度が寿命といわれる二枚貝類の棲息環境改善対策としての覆砂工法の高度化が十分に期待できることが分かった.研究代表者は,非対称な形状を有する小規模な構造物を海底に複数個設置することで,自然エネルギー(波浪)のみを利用して,底質の輸送を可能とする技術の開発を行っている.これまでの研究により,波浪場において非対称構造物の周囲に残差流(波の一周期間の流速の平均値)が生成されることが明らかになってきた.しかしながら現在までの研究成果の蓄積では,種々の波浪条件下において発生する残差流速の大きさを予測することは困難である.そこで残差流速の予測を行うべく,系統的な室内実験により残差流の生成に寄与する無次元パラメータを明らかにして,残差流速を推定するための経験式の導出を試みた.吸収式造波水槽内に設置された非対称構造物群周りの流れを3次元超音波式流速計で計測し,得られた流速のオイラー平均を取ることで,残差流の空間分布を評価した.その結果,無次元パラメータの影響として以下のような点が明らかとなった.(1)検討された実験条件の範囲内では,無次元構造物高さが小さいほど底面付近に発生する無次元残差流速が大きくなる.(2)クーリガン・カーペンター数(いわゆるKC数)が5から8程度で無次元残差流速が最大となる.これらの結果を踏まえ,本工法における残差流速の評価式の導出を試みたところ,ブロック付近の平均的な2次元の無次元残差流速として近似的に一定値0.067が利用出来ることが判明した.また,より高精度な経験式として,底面付近の残差流速の鉛直分布を評価するための近似式が求められた.研究代表者は,非対称な形状を有する小規模な構造物を海底に複数個設置することで,波浪エネルギーのみを利用した底質輸送の制御を可能とする技術の開発を行っている.これまでの研究により,波浪場において非対称構造物の周囲に残差流(波の一周期間の流速の平均値)が生成されることが明らかになってきた.特に,波向きと構造物の設置方向が同じ鉛直2次元波浪場においては,発生する残差流速の予測が可能となっている.しかしながら,実海域においては風向が変化することから非対称構造物群に入射する波向きが一定とはならないため,それが残差流の生成に大きな影響を与えることが考えられる.そこで本研究では,波浪場に設置された非対称構造物群の周りに発生する残差流に及ぼす波向きの影響について,室内実験により検討した.

平面造波水槽内に,波の進行方向からの角度(θ)を変えて設置された半円柱型の非対称構造物群周りの流れを超音波式流速計で計測し,得られた流速のオイラー平均を取ることで,残差流速の空間分布を評価した.なお,このθは波向きに相当する.その結果,波向きに拘わらず構造物を設置した方向と発生する残差流の(平均的な)方向がほぼ一致することが明らかとなった.これは波向きに因らずブロックの設置された向きに残差流が発生することを意味しており,本技術にとって非常に有益な知見である.そこで次に,既存の鉛直2次元波浪場における残差流速の推定式を3次元に拡張することで,実海域に相当する平面波浪場における残差流速の大きさを評価することを試みた.残差流速ベクトルのブロック設置方向の成分とθとの関係を調べた結果,鉛直2次元の残差流速の推定式に波向きに関する補正係数を乗じることで,波向きの影響を考慮した非対称構造物群設置に起因する残差流速の推定が可能となった.本工法の適応において特に重要となる無次元パラメータは,KC数と無次元構造物高さであることが明らかとなった.それらを系統的に変化させて実験を行うことで,鉛直2次元波浪場に非対称構造物群が設置された場合に底面付近に発生する残差流速の定量評価が可能となった.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究が最終的に対象とする実海域は3次元波浪場となるため,特に波向きの影響の検討は必須である.そこで今後は,非対称構造物群に入射する波の方向が異なる状況において構造物群の周りの流速分布の計測を行うことで,波向きを含む波浪条件と構造物の大きさに起因して発生する残差流速の関係性について明らかにする.24年度が最終年度であるため、記入しない。
8分割体重計を用いた頭位および身体重心の変化と咬合接触圧との関連性

前年度の結果をふまえて、全身および顎口腔系に異常がなく、平衡機能障害が認められない成年男子で、自然立位においての8分割体重計を用いた足底圧分布・4分割体重および荷重均衡点とその動揺、さらに下顎位と咬合接触状態との関連について検討した。まず、咬合接触状態と体重の偏向傾向との比較を行った。咬合接触状態はオクルーザーにて計測し、体重の偏向傾向は8分割体重計を用いて計測した。その結果、咬頭嵌合位での咬合接触状態と体重の偏向傾向には明らかな関連性は認められなかった。次に、咬合接触を偏側性の咬合に設定し体重偏向傾向と体重4分割値の荷重均衡点との動揺の観察を行った。この結果においても、偏側性の咬合と体重4分割値には明らかな関連性は認められなかった。そこで、咬合接触を前方部の左右第一小臼歯、犬歯部と後方部の左右大臼歯の4部位に設定し、それぞれの部位のみで咬合させた場合の体重の偏向傾向と体重均衡点の動揺への関連性について検討を行った。その結果、体重の偏向傾向の強い部位と、逆の弱い部位の荷重均衡点の動揺は明らかな有意差は見られなかったが、体重の偏向傾向の強い部位の荷重均衡点の動揺は大きく、体重の偏向傾向の弱い部位の荷重均衡点の動揺は小さい傾向にあった。また、それぞれの咬合接触部位と4分割体重の動揺との顕著な関連性も認められなかった。全身および顎口腔系に自他覚的異常がなく、平衡機能障害が認められない成年男子で、自然立位において、肩および腰の高さの差と左右的変位量、頭蓋の傾きと偏位量などの正面像を、重力線を基準として形態的に観察した。これらの計測結果をまとめると、肩は右が高く中心は左にずれている傾向であった。また、腰も右が高い傾向であったが腰の中心は右寄りにあるものの、肩に比べほぼ中央に近い値であった。さらに水泳を日常スポーツとしている男女についても同様の計測を行い比較した結果、肩の高さについては一般青年男子にくらべて、水泳を日常スポーツとしている男女の方が右上がりの傾向が強く、腰の高さについては、一般青年男子のほうが水泳を日常スポーツとしている男女にくらべて右上がりの傾向が強いという結果になった。一方、顔面部の計測においては、各計測値共に、水泳を日常スポーツとしている男女の方が、一般青年男子にくらべて傾きやズレが少ないという結果になった。また、8分割体重計を用いて足底圧分布・4分割体重および荷重均衡点とその動揺について青年男子と水泳を日常スポーツとしている男女の比較を行うと左右脚の偏向傾向同一者は条件の変化による足底圧、体重の偏向傾向の変化は、青年男子に比べ少なかった。また均衡点の動揺の割合は、青年男子に比べ大きいことがわかった。現在は、8分割体重計を用い足底圧分布・4分割体重および荷重均衡点とその動揺を観察し、下顎位との関係および咬合接触状態との関連について検討を加えている。
ダイナミックシステムの状態推移傾向管理とその応用

本研究では,ダイナミカルに状態が推移するプラントを対象にして,運転時に得られる時系列データから,プラントの状態推移を的確に予測・監視する傾向管理システムを構築することを目的とし,以下の機能を具備させることを検討した.機能1:将来の状態の推移状況を予測する機能.機能2:現在の状態が正常な運転状況であるか判定する機能.機能3:アラームシステムの上下限値を運転状況に応じて適切に変更する機能機能4:異常診断システムへの入力となる異常状態の特徴抽出を的確に行う機能槽一配管系を対象にした実験とシミュレーションにより,以下の結果が得られた.1.非線形性が強くないプロセス(槽一配管系)への入力が不確定に変動する場合(負荷変動),線形モデルであるARXモデルを用いることによって機能1を実現できる.2.非線形モデルである3つのタイプのニューラルネットワーク(フィードフォワード型,外部リカレント型,リカレント型)によっても機能1を実現できる.特に,リカレント型ニューラルレットワークによる状態予測が最も良好である.3.機能1で得られる予測値と実測値の残差に対し逐次確率比検定(SPRT)を用いることにより,機能2を実現できる.4.機能3で用いたSPRT法を同時に2つ起動することにより,機能4を実現できる.すなわち,片方のSPRT法で残差が正常であるか異常に高いかの判定を行い,他方のSPRT法で残差が正常であるか異常に低いかの判定を行う.5.課題3は今後の課題として残っているが,課題4の手法を改良することによって解決できると考えられる.本研究では,ダイナミカルに状態が推移するプラントを対象にして,運転時に得られる時系列データから,プラントの状態推移を的確に予測・監視する傾向管理システムを構築することを目的とし,以下の機能を具備させることを検討した.機能1:将来の状態の推移状況を予測する機能.機能2:現在の状態が正常な運転状況であるか判定する機能.機能3:アラームシステムの上下限値を運転状況に応じて適切に変更する機能機能4:異常診断システムへの入力となる異常状態の特徴抽出を的確に行う機能槽一配管系を対象にした実験とシミュレーションにより,以下の結果が得られた.1.非線形性が強くないプロセス(槽一配管系)への入力が不確定に変動する場合(負荷変動),線形モデルであるARXモデルを用いることによって機能1を実現できる.2.非線形モデルである3つのタイプのニューラルネットワーク(フィードフォワード型,外部リカレント型,リカレント型)によっても機能1を実現できる.特に,リカレント型ニューラルレットワークによる状態予測が最も良好である.3.機能1で得られる予測値と実測値の残差に対し逐次確率比検定(SPRT)を用いることにより,機能2を実現できる.4.機能3で用いたSPRT法を同時に2つ起動することにより,機能4を実現できる.すなわち,片方のSPRT法で残差が正常であるか異常に高いかの判定を行い,他方のSPRT法で残差が正常であるか異常に低いかの判定を行う.5.課題3は今後の課題として残っているが,課題4の手法を改良することによって解決できると考えられる.本研究では,ダイナミカルに状態が推移するプラントを対象にして,運転時に得られる時系列データから,プラントの状態推移を的確に予測・監視する傾向管理システムを構築することを目的とし,以下の機能を具備させることを検討した.機能1:将来の状態の推移状況を予測する機能.機能2:現在の状態が正常な運転状況であるか判定する機能.機能3:アラームシステムの上下限値を運転状況に応じて適切に変更する機能機能4:異常診断システムへの入力となる異常状態の特徴抽出を的確に行う機能平成6年度は,線形モデルに基づいて上記の機能1,2,4の基礎理論の確立を目標として,槽=配管系を用いた実験を行った.その結果,各機能について以下の結果が得られた.機能1:槽=配管系への入力が周期的に変動する場合(負荷変動),ARXモデルによる状態予測は可能である.機能2:(1)で得られた予測値と実測値の残差に対し逐次確率比検定を用いて,正常である仮説HOと異常である仮説Haのいずれが採択できるかの検定HO/Haを行うことによって,負荷変動下における状態を逐次判定することはできる.(2)の検定において異常である仮説Haとして,異常に高い仮説H+と異常に低い仮説H-を定義し,HO/H+の検定とHO/H-の検定を同時に行うことによって,異常状態の特徴抽出は可能である.槽=配管系を用いた実験に関しては,当初に計画したような基礎理論の確立まで達成することができたが,同時に次のような課題が残った.課題(1)入力の変動が非周期的な場合やより複雑なプロセスへの適用可能性の検討課題(2)正常状態を予測する線形モデルとして,ARXモデル以外のモデルの検討課題(3)逐次確率比検定で用いるパラメータの適切な設定法の検討本研究では,ダイナミカルに状態が推移するプラントを対象にして,運転時に得られる時系列データから,プラントの状態推移を的確に予測・監視する傾向管理システムを構築することを目的とし,以下の機能を具備させることを検討した.機能1:将来の状態の推移状況を予測する機能.機能2:現在の状態が正常な運転状況であるか判定する機能.機能3:アラームシステムの上下限値を運転状況に応じて適切に変更する機能機能4:異常診断システムへの入力となる異常状態の特徴抽出を的確に行う機能

平成6年度は線形モデルであるARXモデルに基づいて上記の機能1,2,4の基礎理論の確立を目指したのに対して,平成7年度は機能1,2,4の非線形モデル(ニューラルネットワーク)への拡張を試み,以下の結果が得られた.機能1:フィードフォワード型,外部リカレント型,リカレント型の3つのネットワーク構造について検討した結果,リカレント型ニューラルレットワークによる状態予測が最も良好である.機能2:ARXモデルと同様に,(1)で得られた予測値と実測値の残差に対し逐次確率比検定を用いて,正常である仮説HOと異常である仮説Haのいずれが採択できるかの検定HO/Haを行うことによって,負荷変動下における状態を逐次判定することはできる.機能4:ARXモデルと同様に,(2)の検定において異常である仮説Haとして,異常に高い仮説H+と異常に低い仮説H-を定義し,HO/H+の検定とHO/H-の検定を同時に行うことによって,異常状態の特徴抽出は可能である.結局,機能2と4は状態予測モデルに係わらず全く同じ方法を利用することができ,その性能は機能1による予測精度に依存することがわかった.しかし,同時に次のような課題が残った.課題(1)システムのオンライン化のためにニューラルネットワークのオンライン学習法の適用可能性の検討課題(2)機能3の開発のために逐次確率比検定でパラメータの適切な設定法の検討
眼瞼脂腺がん治療の新規ターゲット遺伝子の解明

当院で手術を施行し、摘出した眼瞼脂腺癌基底細胞癌の解析を行った。組織免疫染色でヒートショック応答タンパク質であり、様々ながんで高発現しているBAG3の発現を始めて報告した。また、眼瞼基底細胞癌からRNAを抽出し、網羅的遺伝子解析を行い、高発現している遺伝子によるネットワークを示した。さらに、cancer cell growth, tumorigenesis, cell survivalに関連する遺伝子ネットワークも示すことができ、分子レベルでのメカニズム解析に貢献できると考えている。眼瞼腫瘍等眼科領域のがん治療の医療満足度は高くなく、新たな治療戦略が望まれている.熱ショック転写因子1 (HSF1)やHSF1により主に発現制御されるBcl-2 associated athanoge 3 (BAG3)は熱ショック応答に関連するタンパク質で、各々、種々のがんで高発現していることから、がんとの関連性が注目されている。本研究では、眼瞼脂腺がん細胞を用いて、がん細胞の機能におけるHSF1やBAG3の関与を最新の技術を用いて、ゲノムからタンパク質レベルまで精査する。得られた結果は。眼科領域のがん治療の新たなターゲット発見に繋がると考える。そこで、当院で手術を施行し、摘出した眼瞼脂腺癌サンプルの解析を行った。組織免疫染色で、眼瞼脂腺癌5症例について評価を行い、全症例の細胞質において、ヒートショック応答タンパク質であるBAG3の染色が確認された。今後、症例数を増やすとともに長期間の経過観察が必要である。GeneChipを用いた網羅的遺伝子解析等を行い、脂腺癌におけるBAG3の新たな標的を明らかにしたいと考えている。眼瞼脂腺癌症例が十分集まっていないことが研究の進行がやや遅れている原因である。また、摘出した眼瞼脂腺癌から安定化細胞株の作製の実験がうまくいっていない。本研究では、当院で手術を施行し、摘出した眼瞼脂腺癌、眼瞼基底細胞癌のサンプル解析を行った。組織免疫染色で眼瞼脂腺癌症例の評価を行った。全症例の細胞質において、ヒートショック応答タンパク質であり、また様々ながんで高発現しているBAG3の染色が確認できた。眼瞼脂腺癌におけるBAG3の高発現を初めて示すことができた。また、眼瞼基底細胞癌からRNAを抽出し、GuneChipを用いた網羅的遺伝子解析を行った。コントロールと比較して5倍以上発現が上昇した640の遺伝子を解析した。そして、バイオインフォマティクスツールであるGeneSpringソフトウェアを用いて、発現する遺伝子の解析,遺伝子間相互作用を表現した遺伝子ネットワークを構築した。BCL2, apoptosis regulator (BCL2); Patched-1 (PTCH1); and SRY-box 9 (SOX9)などを含む基底細胞癌に関連の強い遺伝子によるネットワーク形成を示すことができた。また、cancer cell growth, tumorigenesis, cell survivalに関連する遺伝子ネットワークを示すことができた。これらの眼瞼基底細胞癌における遺伝子ネットワークは、分子レベルでのメカニズム解析に大きく貢献できると考えている。今後、眼瞼脂腺癌の症例数を増やし、網羅的遺伝子解析や細胞株作製を行っていくことで、脂腺癌におけるヒートショック応答タンパク質であるBAG3の高発現やBAG3のターゲット遺伝子の解析などの研究をすすめていきたい。眼科症例サンプルの収集に時間がかかり、研究の進行にやや遅れがでているため。症例サンプルが集まれば、網羅的遺伝子解析等の実験を進めていく予定である。
血流動態を考慮した細胞共存型血管モデルによる動脈硬化症発生メカニズムの解明

内皮細胞と平滑筋細胞を共存培養した血管モデルを用いて,内皮細胞表面に流れを負荷した場合の内皮細胞の機能変化,平滑筋細胞の遊走性を調べることにより動脈硬化症発生メカニズム解明を目的とした研究を行い,以下の成果を得た.1.平滑筋細胞のみのモデルに比べ,共存培養血管モデルの平滑筋細胞遊走性は約1.8倍増加した.しかしせん断応力負荷により共存培養モデルの平滑筋細胞遊走性は有意に抑制された.また内皮細胞のNO合成を阻害した場合にはせん断応力によって平滑筋細胞遊走性は抑制されなかった.このことから静置培養環境下では内皮細胞によって平滑筋細胞の遊走性は促進され,せん断環境下では産生が増加した内細胞由来NOが平滑筋細胞の遊走性を抑制していることが明らかになった.2.静置培養環境下において,内皮細胞のみで構築した単体培養モデルと共存培養モデルの物質透過性には差が見られなかった.せん断応力を負荷することにより共存培養モデルの物質透過性は有意に減少した.内皮細胞単体培養モデルの物質透過性に対するせん断応力の影響は観察されなかった.平滑筋細胞は内皮細胞の物質透過性に重要な役割を持つことが考えられた.3.静置培養環境下において,血管モデルの内皮細胞に接着した白血球数は内皮細胞単体モデルに比べ約1.8倍であった.せん断応力を負荷することで血管モデルに接着した白血球数は減少し,内皮細胞単体モデルと差が見られなくなった.内皮細胞単体モデルでは白血球の接着性にせん断応力の影響は現れなかった.平滑筋細胞との相互作用により,内皮細胞表面の接着蛋白質発現が増加することで白血球接着性が上昇し.またせん断応力はこの上昇を抑制することが示唆された.これらの結果から,内皮細胞と平滑筋細胞は血流環境の変化によって互いの機能を変化させる相互作用を有し,動脈硬化症病変の進展に深く関わっていることが明らかになった。動脈硬化症病変部では血管中膜に存在する平滑筋細胞が内皮細胞下に遊走し,コラーゲンなどの細胞外基質を過剰に産生して内膜を肥厚させている.この内膜肥厚により血流が阻害され,心筋梗塞などの様々な疾患を引き起こしているのである.本研究では,内皮細胞と平滑筋細胞を共存培養した血管モデルを新たに構築し,内皮細胞表面に流れを負荷した場合の平滑筋細胞の遊走性や細胞間に働く生理活性物質の産生などを詳細に調べることにより動脈硬化症発生メカニズムの解明を目指す.研究初年度である今年度は,共培養血管モデルの構築を行った後,流れ負荷実験により平滑筋細胞の遊走を観察した.また,細胞外基質分解酵素の一つであるMMP-2の活性の変化を調べた.内皮細胞および平滑筋細胞はウシ胸部下行大動脈より単離した.血管モデルを構築して1日後,細胞に1.5Paのせん断応力を48時間にわたって負荷した.流れ負荷実験後,SYTO13により細胞核を染色した.ホルマリン固定した後,共焦点レーザー顕微鏡を用いて血管モデルの断面画像を取得しコラーゲンゲル中に遊走した平滑筋細胞を数え遊走の指標とした.

その結果,平滑筋細胞のみのモデルに比べ,共存培養血管モデルの平滑筋細胞遊走性は平均値で約1.8倍増加した(p<0.05).しかしせん断応力を負荷すると遊走性は有意に抑制された(p<0.005).すなわち,内皮細胞の存在によって促進された平滑筋細胞の遊走がせん断応力により抑制されることが示された.また,Gelatin zymographyにより平滑筋細胞が産生するMMP-2の活性を調べた結果,平滑筋細胞のみのモデルに比べ,内皮細胞と平滑筋細胞を共存培養したモデルではMMP-2の活性は上昇した.共存培養モデル間で比較すると,せん断応力負荷後のモデルでは静置培養に比べMMP-2の活性は抑制された.平滑筋細胞遊走性の変化と相関関係が見られることから,平滑筋細胞の遊走にはMMP-2が関与していることが示された.来年度は,血管モデルの物質透過性や内皮細胞が産生する一酸化窒素などに注目していく.内皮細胞と平滑筋細胞を共存培養した血管モデルを新たに構築し,内皮細胞表面に流れを負荷した場合の内皮細胞の機能変化,平滑筋細胞の遊走性や細胞間に働く生理活性物質の産生などを詳細に調べることにより動脈硬化症発生メカニズムの解明を目指す.1.内皮細胞由来一酸化窒素の影響せん断応力を負荷した共存培養モデルの平滑筋細胞の遊走減少における内皮細胞由来一酸化窒素の影響を調べるため,一酸化窒素(NO)合成阻害薬であるL-NAMEを含む培養液を用いてせん断応力負荷実験を行った.通常の培養液を用いてせん断応力を負荷した場合,血管モデル中の平滑筋細胞の遊走は抑制されたが,内皮細胞のNO合成を阻害した場合には遊走は抑制されなかった.このことからせん断応力負荷により産生が増加した内細胞由来NOが平滑筋細胞の遊走を抑制していることが明らかになった.一方,血管モデル中の細胞外基質分解酵素(MMP-2)活性は一酸化窒素を阻害した場合でもせん断応力負荷により抑制された.MMP-2活性はNOとは異なる内皮細胞由来のサイトカインで制御されている可能性が示唆された.2.内皮細胞層の物質透過性の測定蛍光標識した血清アルブミンをトレーサーとして,共存培養モデルの内皮細胞層の物質透過性を測定した.静置培養環境下において,内皮細胞のみで構築した内皮細胞モデルに比べ,血管モデルモデルの内皮細胞は高い物質透過性を示した.1.5Paのせん断応力を、24時間負荷することにより,血管モデルの物質透過性は有意に減少した(P<0.05).平滑筋細胞は内皮細胞の物質透過性に重要な役割を持つことが考えられた.これらの結果から,内皮細胞と平滑筋細胞はせん断環境の変化によって互いの機能を変化させる相互作用を有し,正常な血管壁と動脈硬化症病変の進展に深く関わっていることが明らかになった.