hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
働く女性のためのサービス付き集合住宅計画に関する研究

1.働く女性の生活要求・住要求および保育ケア、家事サービス、食事サービス、住居維持管理サービス等のライフサービスの付いたコーポラティブ住宅、コレクティブ住宅の先進事例の文献資料の収集をした。その結果、次のことが明かとなった。(1)欧米ではシャルル・フーリエやロバート・オーウェンの協同居住の思想に基づく実験的集合住宅が数多く建設された。(2)19世紀後半から20世紀初頭にかけてアメリカでは婦人運動の成果の中で、女性が働き続けることを意図したサービス付き集合住宅が建設され、また、生活支援のための協同組合なども生み出された。(3)スウェーデンではS.P.ギルマンのアイディアを具体化したコレクティブ住宅の事例が数多くあり、現在、政府支援のもとに建設が進められている。(4)日本ではこのような住宅は極めて少なく、保育ケア付き住宅をコーポラティブ方式で建設した事例はあるが、家事や食事サービスまでにはいたっていない。2.日本ではライフサービスの最も進んだ事例として独身寮、寄宿舎、単身赴任者用住宅、高齢者用ケア付き住宅がある。しかし、子持ち共働きの住要求をかなえることを意図したライフサービス付きの家族用集合住宅の事例を見つけることができなかったため、今回はライフサービスおよびそのための附属施設・設備の極めて充実している企業の独身寮と単身赴任者用住宅について実態調査を実施した。3.最近建設された企業の独身寮や単身赴任者用住宅は居住者の評価も高い。このような独身者や単身赴任者用の附属施設・設備、ライフサービスを子供用に置き換えた集合住宅ができれば、子持ち共働きの女性が働き続けるための大きな支援策となる。そのために子持ち共働きを意図したライフサービス付き集合住宅のモデル設計を試みた。今後の課題としては、維持運営費に関する研究を進める必要がある。働く女性のためのサ-ビス付き集合住宅に関する欧米の先進事例の文献研究の結果、以下のことが明かとなった。働く女性のためのサ-ビス付き集合住宅に対する要求は古く、アメリカ合衆国では3世代前、つまり、100年前に遡る。産業革命により、それまで家事労働従事者(メイド)として働いていた女性が工場労働者になるにつれて、中産階級におけるメイド不足が深刻となっていく。また、女性の教育水準が向上するにつれて、専門職として職業に就く女性も増えてきた。家事労働をいかに合理的に効率的にこなしていったらいいか、というさまざまな実験がなされていった。その中のひとつとして、S.P.ギルマンが提唱したサ-ビス付アパ-トメントホテルが1890年代から1930年代にかけてアメリカ合衆国の主要都市部に建設されていった。1930年代のスウェ-デンでは、男女平等、福祉国家建設めざし、女性も就業できるように様々な改革が行われ、働く女性の生活環境を保障するための最適な住居として、数多くのサ-ビス付き集合住宅「コレクティブハウス」が建設された。中でも、A.ミュルダ-ル、S.マルケリウスの設計した、オフィス空間、食事サ-ビス、保育施設が付属している57戸のコレクティブハウスは高く評価されている。1920年代の旧ソビエト連邦では、女性も社会的労働に就くべきであるという思想のもとに保育施設、食堂、娯楽施設付の共働きのためのコレクティブハウスが建設されたが、建設数は少なく、その後はサ-ビス施設のない集合住宅が大量供給された。英国、フランス、ドイツでも幾多の事例が報告されている。欧米とは、子育てや食生活などの文化や価値観の異なるわが国におけるサ-ビス付き集合住宅とはいかなるものが適しているのか、働く女性の生活要求、住要求を目下調査中である。働く女性、特に子持ち共働きの人達の便宜を意図して計画された住宅は極めて少ない。現在、ライフサービスの最も充実しているのは企業の独身寮である。

また、近年、社会情勢を反映して、より高いサービス付きの単身赴任者向けの住宅も供給されるようになってきた。そこで、これらについて広島市において6企業10カ所の独身寮と単身赴任者用住宅2カ所を対象に、建築概要、居室の装備、共用空間・設備、利用時間・料金、管理運営等について調査し、次の知見を得た。ここ12年に建設された新しい寮では、若者のニーズを反映して、レイアウト変更可能な備付家具、トイレ、シャワー、TV、電話等の付いた個室に加え、食堂、浴室、洗濯室、駐車場等の生活必需空間がある。さらに、プール、バー、OAルーム、AVルーム、トレーニングルーム、音楽室、娯楽室、作法室、テニスコート、共用キッチン、ゲストルーム等ゆとりの空間の充実にも意を注いでいる。ライフサービスとしては24時間常駐管理、クリーニング、メッセージ、宅配便等のフロントサービス、24時間いつでも入浴できる浴室、メニュー選択可能な食堂、いつでも出せるゴミ収集体制、共用空間の清掃等がある。企業では若者の雇用確保のためにぜいたくとも思える魅力的な住空間、サービスを提供している。しかし、これにはまた福利厚生施設として建設及び運営管理に多大な資金を投入してもいるのである。現在、働き続けたくても育児期に落ち込むM字型カーブを描く女性労働者のためには、集合住宅内に子供用の食堂、保育室、遊技室、風呂、学習室等を備え、子供が病気をした時や両親が出張した時など、一時的に世話をしてくれる体制が整えられていることが必要である。そうすれば安心して責任をもって働きつづけることができる。そこでそのための住宅の設計を試みた。これらの実現のためには政策的支援が必要である。
データ駆動型制御器設計法によるゲインスケジューリング力制御器の設計法の提案

制御対象から得られる入出力データからゲインスケジューリング制御器を設計するため,データ駆動型制御器設計法に関する調査・研究を進めた。実現に向けた課題として,安定性の保証,スケジューリング則の導出が考えられる。2018年度は特に安定性を保証する制御器の設計法に関する研究を進めた。これまでデータ駆動型制御器設計法において,閉ループシステムの安定性は小ゲイン定理に基づいたものが与えられているが,周知の通り,小ゲイン定理は安定性に対する十分条件を与え,性能に関しては保守的になる問題点が存在した。この問題に対し,安定性に関する必要十分条件であるナイキストの安定判別方に基づいたデータ駆動型制御器設計法における安定性の保証法について検討を行った。繰り返し最適化は必要となるものの,小ゲイン定理に基づいた手法よりも大幅に保守性を改善でき,良好な制御性能を示す制御器の設計が可能となった。また,設計されたスケジューリング制御器の有効性を確認するための対象として,力制御システムの構築も並行して行った。2つのリニアスライダを用いて,一方を剛性・粘性が可変の環境としてみなせるようにインピーダンス制御を行い,もう一方を力制御を行うロボットとして構成している。現在,実時間制御システムの構築が完了し,ロボットシステム等の配線が完了している。今後,動作確認を行い,スケジューリング制御器の実装を行い,提案手法の有効性の確認を行っていく。2018年度はデータ駆動型制御器の設計法について改善を行い,小ゲイン定理に基づく安定性の考慮に代わり,保守性の少ないナイキストの安定判別法に基づいた安定性の考慮を可能にする設計法の提案を行うことができた。これらの結果は,シミュレーション・実験において良好な設計結果を示している。また,検証用の実験装置の作成については基礎となるリニアスライダの納入に時間がかかり,取り掛かりが遅くなってしまったが,概ね実験システムの構築は終了しており,順調に計画は進行していると考える。今後はスケジューリング制御器設計に向け,スケジューリング則の構築を行う。最も有力な方法として,内挿法が考えられるが,内挿法を用いる場合,代表点をどの動作点に選ぶか検討が必要になると考えられる。また,スケジューリングパラメータの個数も性能に大きな影響を与えると予想されるが,その個数の決定法についても検討する必要があると考えられる。制御器の設計の終了後には,実際に作成した実験システムを通して提案手法の有効性を確認する予定である。実験装置であるリニアスライダの価格が予定よりも安価となったことと,実験装置の納入に時間がかかり,実験システム作成のために必要な機材等の購入を次年度に見送ったものがあり予算の一部を次年度へ繰り越した。本年度は前年度購入できなかった機材等の購入を行い,予定通り使用する予定である。
液体中走査型トンネル顕微鏡による極限表面構造解析

走査型トンネル顕微鏡(STM)は固体表面の原子像を直接観測できる手段であることから、当然その測定対象は超高真空下の試料を用いての研究が大多数であったが、空気中さらには最近液体中においてもSTMが作動することが明らかとなってきた。このことは、電極表面が原子レベルの解像力で、溶液に浸かったまま、その場(in-situ)観測される可能性が高まったといえる。こうした背景の基に本試験研究においては、電気化学測定と同時にSTM測定を行う、いわゆるその場(in-situ)測定法の確立を行い、そのための関連装置と測定技術の開発を目的とする。初年度は、おもに装置開発を主体として研究を行った。すなわち、1.溶液中STM装置本体の改良、2.新しい制御回路の開発、3.コンピュ-タ-によるデ-タ処理である。1に関しては、防振技術の確立と電気化学電流を極力抑えた探針の開発に重点をおき、両者において当初の目標を達成した。2に関しては、探針と試料の電位を、参照電極に体して独立に制御可能な新たな電気化学測定用STM制御回路の開発に成功した。3のデ-タ処理に関しては、Z信号をA/Dコンバ-タ-によりデジタル化し、これをコンピュ-タ-のメモリ-上へ転送することにより、当初の目的を達成した。上記の初年度の結果を踏まえて、2年度は以下の3項目について検討を加えた。すなわち、1.電極上ヘの各種金属の電解析出過程、並びに単結晶金属上におけるアドアトムの直接測定、2.金単結晶電極の溶解過程の直接測定、3.白金、金、ロジウム、イリジウム等の単結晶電極上での反応過程の直接測定である。これらの測定例の成功は、STMによるin-situ測定法の確立という当初の目標を充分に達成したことを意味しており、今後、重要な測定方法として広く応用される技術となることを確信している。走査型トンネル顕微鏡(STM)は、真空中はもちろんのこと、空気中、さらには水溶液中においても動作することが明らかとなってきた。このことは電気化学の立場からすれば、電気化学反応が起こっている電極/水溶液界面の構造が、原子・分子のレベルの解像力でその場観察されうる可能性が非常に高くなってきているといえる。本研究では、研究代表者が現有するSTM装置を改良することにより、電気化学測定とSTMのその場観察の両者を、電解質溶液中で同時に行おうとするものである。昭和63年度の研究実績は、大別すると以下の3つに分類される。すなわち、(1)溶液中STM装置本体の改良、(2)新しい制御回路の開発、(3)コンピューターによるデータ処理である。(1)に関しては、液体中のSTM測定は、超高真空中あるいは空気中での測定に比べて非常に困難な場合が多い。例えば、液体の振動のために、防振は極めて厳密に行わなければならない。また、電気化学的反応によって流れる電流を極力少なくし、トンネル電流が主となるような探針チップを作製しなければならない。これら両者の課題について当初の目標を達成した。(2)に関しては、探針チップと試料の電位を、ある参照電極に対して個別に制御可能な、新たな電気化学測定用STM制御回路の開発に成功した。本装置を用いて、電析過程の直接観察、あるいは単結晶金属表面上の反応過程のその場測定を行うなど、すでに次年度の研究計画の実施にも着手している。(3)のコンピューターによるデータ処理については、Z信号をA/Dコンバーターによりデジタル信号化し、これをコンビューターのメモリー上へ転送することにより、STM信号のデジタル化を行った。

今後、電析過程の詳細な検討、単結晶電極上における反応過程のその場観察について更に研究を進めていく予定である。走査型トンネル顕微鏡(STM)は固体表面の原子像を直接観測できる手段であることから、当然その測定対象は超高真空下における試料を用いての研究が大多数であったが、空気中、さらには最近液体中においてもSTMが作動することが明らかとなってきた。このことは電気化学の立場からすれば、電気化学反応が起こっている電極/水溶液界面の構造が、原子・分子のレベルの解像力でその場観察されうる可能性が非常に高くなってきているといえる。本研究では、電気化学測定とSTM測定が同時に行うことが可能な装置の開発に成功した昨年度の研究に引き続いて、電解析出過程、電極の腐食溶解過程、各種電極反応過程を詳細に検討することを目的とする。平成元年度の研究実績は、大別すると以下の3つに分類される。すなわち、(1)グラファイト電極上への各種金属の電解析出過程、並びに単結晶電極上におけるアドアトムの直接測定、(2)金単結晶電極の溶解過程の直接測定、(3)の白金、金、ロジウム、イリジウム等の単結晶電極上での反応過程の直接測定である。(1)に関しては、電解析出は工業的にメッキとして重要な基礎技術であるにも関わらず、その初期過程はまったく不明であった。最初に放電した原子(アドアトム)の挙動がメッキ反応の重要な初期過程であり、その測定に成功したことは意義深い。(2)に関しては、金属の腐食は基本的には電気化学反応によって進行していくことが知られているが、本研究では単結晶金電極を用いてその溶解過程を原子レベルで測定することに成功した。(3)については、白金、金、イリジウム等の単結晶金属電極を用いて、その水素吸着並びに酸化物形成について詳細に検討を加え、原子レベルでの測定に成功したことが挙げられる。以上のように、STMによる極限表面構造解析装置の開発という目標は、充分に達成されたと考えられる。
ヒト線維芽細胞におけるcollagenase(MMP-1)遺伝子の発現-Interleukin(IL)-1刺激によるDNA binding proteinの発現とその制御機構の解明-

本研究は,IL-1β刺激ヒト線維芽細胞におけるDNA binding protein(STAT3,C/EBP)の発現とそれらが転写制御因子としてcollagenase(MMP-1)遺伝子の発現をどのように調節しているのかを明らかにすることを目的として行った.患者の承諾を得た臨床材料を用いて線維芽細胞を分離し培養した.すなわち治療上必要と診断された矯正治療患者の抜去歯牙ならびに歯肉切除片から,Tewariらの方法に準じてヒト歯根膜ならびに歯肉線維芽細胞を分離した.得られた細胞は10%ウシ胎児血清(FBS)を添加したダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)を用いて,5%CO_2,37°Cで継代培養した.6-8代継代培養した歯肉線維芽細胞にIL-1β刺激を加えた後,経時的(15分,30分,1時間,2時間,4時間,6時間,8時間,24時間,48時間,72時間後)に細胞を回収し,total RNAを抽出した.平成11年度の本研究において,IL-1刺激ヒト歯肉線維芽細胞中のC/EBPタンパクの存在とそのDNA結合能について確認することができたが,ノーザンブロット法にて検出し得たC/EBPのmRNA量がきわめて少なかったことから,Quantitative PCR法にてmRNA量の変化について検討した.その結果,IL-1βで刺激後のC/EBP mRNA量には,わずかながら経時的な変化が認められた.本研究は,IL-1刺激ヒト線維芽細胞におけるDNA binding protein(STAT3,C/EBP)の発現とそれらが転写制御因子としてcollagenase(MMP-1)遺伝子の発現をどのように調節しているのかを明らかにすることを目的として行った.患者の承諾を得た臨床材料を用いて線維芽細胞を分離し培養した.すなわち治療上必要と診断された矯正治療患者の抜去歯牙ならびに歯肉切除片から,Tewariらの方法に準じてヒト歯根膜ならびに歯肉線維芽細胞を分離した.得られた細胞は10%クシ胎児血清(FBS)を添加したダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)を用いて,5%CO_2,37°Cで継代培養した.歯肉線維芽細胞にIL-1刺激を加えた後,経時的(15分,30分,1時間,2時間,4時間,6時間,8時間,24時間,48時間,72時間後)に核抽出液ならびにtotal RNAを抽出した.調整した核抽出液を用いて,ゲルシフトアッセイによるC/EBP-α,β,δの活性化の同定,ウェスタンブロット法によるC/EBP-α,β,δ分子の同定を行った,また,ノーザンプロット法を用いてC/EBP-α,β,δmRNAの発現を検出した.その結果,IL-1刺激ヒト歯肉線維芽細胞において,C/EBPの活性化が認められ,さらにスーパーシフトアッセイによりC/EBP-β,δの関与が認められた.一方でC/EBP-α,β,δmRNA量に変化が認められなかったことから,C/EBPは転写後に関与しているものと考えられた.本研究は,IL-1β刺激ヒト線維芽細胞におけるDNA binding protein(STAT3,C/EBP)の発現とそれらが転写制御因子としてcollagenase(MMP-1)遺伝子の発現をどのように調節しているのかを明らかにすることを目的として行った.患者の承諾を得た臨床材料を用いて線維芽細胞を分離し培養した.すなわち治療上必要と診断された矯正治療患者の抜去歯牙ならびに歯肉切除片から,Tewariらの方法に準じてヒト歯根膜ならびに歯肉線維芽細胞を分離した.得られた細胞は10%ウシ胎児血清(FBS)を添加したダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)を用いて,5%CO_2,37°Cで継代培養した.6-8代継代培養した歯肉線維芽細胞にIL-1β刺激を加えた後,経時的(15分,30分,1時間,2時間,4時間,6時間,8時間,24時間,48時間,72時間後)に細胞を回収し,total RNAを抽出した.平成11年度の本研究において,IL-1刺激ヒト歯肉線維芽細胞中のC/EBPタンパクの存在とそのDNA結合能について確認することができたが,ノーザンブロット法にて検出し得たC/EBPのmRNA量がきわめて少なかったことから,Quantitative PCR法にてmRNA量の変化について検討した.その結果,IL-1βで刺激後のC/EBP mRNA量には,わずかながら経時的な変化が認められた.
ゼブラフィッシュ胚性ゲノム活性化におけるクロマチン核内配置と転写制御機構

本研究は、ゼブラフィッシュ初期胚発生過程におこる胚ゲノム活性化(Zygotic genome activation; ZGA)における、クロマチンレベルでの転写活性化制御機構を明らかにすることを目的としている。我々はこれまで、ZGA初期の活性化型RNAポリメラーゼII(RNAP2 Ser2phおよびSer5ph)動態をライブイメージングにより観察し、細胞核内でfociに集積することを見出している。平成30年度は、RNAP2 Ser2ph fociと共局在が見られる遺伝子を調べるため、ゼブラフィッシュ胚に対するRNA FISHを行った。ゼブラフィッシュ初期発生過程では細胞分裂が同調している。転写が起こっている間期のタイミングで胚を固定するため、蛍光標識したRNAP2 Ser5ph抗体由来抗原結合断片(Fab)を1細胞期胚へマイクロインジェクションにより導入し、共焦点蛍光顕微鏡下でライブイメージングを行い、RNAP2 Ser5ph fociが出現するタイミングで胚を固定した。まずZGA初期に高発現することがすでに知られているマイクロRNA(miR-430)に対して、4種類のオリゴヌクレオチドプローブを設計し、蛍光標識したものを用いてRNA FISHを行ったところ、64細胞期からシグナルが見られた。また、miR-430を標的とするモルフォリノオリゴヌクレオチドを既報(Hadzhiev et al., Nat. Comm., 2019)を参考にして作成し、Cy3標識したものをAlexa Fluor 488標識RNAP2 Ser2ph Fabと共に1細胞期胚へ導入してライブイメージングを行ったところ、miR-430のシグナルはRNAP2 Ser2ph Fabと共局在することがわかった。当初の予定では、ゼブラフィッシュ初期胚に対するRNA FISHサンプルの観察は、渡航先であるニューヨーク大学Timothee Lionnet博士の研究室で構築されたDiSPIM顕微鏡を用いて行う予定であった。しかし今回の渡航期間内ではDiSPIM顕微鏡が完成しておらず、他の顕微鏡を使用しなければならなかったため、条件検討等に時間を要した。ゼブラフィッシュ初期胚の間期の細胞に対して、ZGA初期に発現する遺伝子をHybridization chain reaction(HCR、RNA FISHよりも高感度に転写産物を検出できる)により検出し、転写サイトの核内配置を明らかにする。今回検出したmiR-430の転写サイトとの相互関係を明らかにする。また、活性化型RNAポリメラーゼII(RNAP2 Ser2phおよびSer5ph)の免疫染色との共染色を行い、核内配置を明らかにする。内定年度:2017本研究は、ゼブラフィッシュ初期胚発生過程におこる胚ゲノム活性化(Zygotic genome activation; ZGA)における、クロマチンレベルでの転写活性化制御機構を明らかにすることを目的としている。
カルニチン輸送担体異常マウス(JVSマウス)における胸腺アポトーシス現象の解析

カルニチンは、生体にとって重要なエネルギー源である長鎖脂肪酸のβ酸化に関与する分子量161の小分子である。このカルニチンの輸送担体の遺伝子異常を有するJVS(juvenile visceral steatosis)マウスにおいては脂肪肝や低血糖、筋委縮などの全身性カルニチン欠損症状に加え、著しい胸腺の萎縮が認められ、組織学的検索から胸腺細胞のアポトーシスが疑われた。そこでJVSマウスを用いて、胸腺でのアポトーシス現象およびT細胞の分化におけるカルニチンの関与について検討した。【結果および考察】JVS未治療群では胸腺は萎縮していたがL-カルニチン腹腔内投与により胸腺重量は正常化したことからこの胸腺の委縮はカルニチン欠乏によって生じることが確認された。さらにJVSの胸腺ではアポトーシス陽性細胞の増加がTUNEL法により確認された。胸腺より分離したT細胞数もコントロールに比べ約1/10に減少し、これらの細胞を用いたFACS解析からJVSマウスの胸腺ではCD4^-8^-分画の割合が増加し、CD4^+8^+分画の割合が減少していることがわかった。このことからカルニチン欠乏におけるT細胞の分化をPositive Selectionの段階で障害する可能性も示唆された。JVSマウスはヒト原発性カルニチン欠乏症のモデルマウスであり後天性のものに必ずしもあてはまるとは限らないが、カルニチン欠乏はヒトAIDS患者でも報告されておりカルニチン欠乏状態がT細胞免疫不全を悪化させている可能性がある。カルニチンは経口でも補うことが可能であるからカルニチン欠乏が疑われる場合、不足を補うことで病態の悪化を防ぐことが可能である。
複数医学部間における分析的カリキュラム評価による臨床教育の質の向上に関する研究

熊本大学と九州大学において、基本的臨床技能学習を目的とした臨床実習入門カリキュラムの分析・検討を相互に行い、カリキュラム改善法の開発を行った。まず、各大学の教員である研究者が、共同で双方のカリキュラムの比較・検討を行い、その共通点や相違点、利点、問題点などを抽出し、独自の分析・検討では気づかなかったものを明確にした。この経緯の一部を平成14年7月の第34回日本医学教育学会に「カリキュラムの改善に結びつく1方法として大学間の臨床実習入門カリキュラム比較は有用か?」と言う演題名にて報告した。引き続き、上記をもとに抽出された課題について、研究者が互いに相手校の授業の一部(特にObjective Structured Clinical Examination ; OSCE)を実地に観察し検証を試みた。また、共通の評価項目による学生および教員によるカリキュラムの施設間評価を両校で実施し、比較・分析した。この手法は、1)自大学のカリキュラム評価、2)他大学のカリキュラム評価、3)他大学からのカリキュラム評価、の3つにまとめることができる。これにより、自大学のカリキュラムの問題点、特に、実施時期の改善、カリキュラム開発・実施の専任部門の設置および環境・機能改善などを抽出し、改善策を立案し提示することができた。以上の経過を、平成15年7月の第35回日本医学教育学会で「複数の大学医学部教官によるカリキュラム相互評価・改善法の開発」と言う演題名で報告した。その後、改善策や共用試験トライアルなどをもとにカリキュラムが改善され実施されたので、追跡検証した。以上で得られた新しい知見をもとに、共用試験OSCEなど他所で利用できるよう、カリキュラムの施設間相互評価(peer review)のひとつの方法としてモデル化した。平成16年7月の第36回日本医学教育学会にて「カリキュラム相互評価による臨床医学学習カリキュラム評価・改善法の開発」と言う演題名で今回の研究を総括的に報告する予定である。平成14年度の計画に沿い、熊本大学と九州大学の両大学において過去の臨床実習入門カリキュラムの分析・検討をそれぞれ行った。具体的には、それぞれのデータを元に各大学の教官である研究代表者と研究分担者が、共同で比較・検討を行い、その共通点、相違点、利点、問題点、などを抽出し、独自の分析・検討だけでは明らかにならなかったものを特に明確にした。これは、一部を平成14年7月27日の第34回日本医学教育学会に「カリキュラムの改善に結びつく1方法として大学間の臨床実習入門カリキユラム比較は有用か?」と言う演題名にて報告した。引き続き、比較・検討結果をもとに抽出された課題を、熊本大学医学部では9月及び、九州大学医学部では10月の新規の導入コースにおいて各大学の教官が他大学のコースの一部をリアルタイムで観察し、その課題の検証を試みた。また別の検証方法としては各大学で共通の評価フォーマットを作成し利用した。次にその検証をもとに、各大学の教官が相互のカリキュラムに関する評価データを共同で処理し、比較・分析した。この際、医学教育関連の図書等必要な参考資料を購入し活用した。この比較・分析結果を第35回日本医学教育学会にて報告する予定である(演題抄録提出済み)。これらの比較・分析は、具体的には1)自大学のカリキュラム評価、2)他大学のカリキュラム評価、3)他大学からのカリキュラム評価の3つの手法を用い、自大学のカリキュラムの目標や評価の修正、実施時期の改善や、カリキュラム開発・実施の専任部門の設置および環境・機能改善など、カリキュラムの問題点・対応策を抽出・立案した。これらを提示した共同報告書を作成し、各大学のカリキュラム開発者に提出し、それらの問題点・対応策を検討してもらう予定で、次年度の各大学でのカリキュラム開発の変更点についてさらに共同で評価方法を検討し、準備中である。

平成15年度の計画に沿い、熊本大学と九州大学の両大学において平成14年度の臨床実習入門カリキュラムの分析・検討をそれぞれ行った。具体的には、過去のデータ分析同様、それぞれのデータを元に各大学の教官である研究代表者と研究分担者が、共同で比較・検討を行い、その共通点、相違点、利点、問題点、などを抽出し、独自の分析・検討だけでは明らかにならなかったものを特に明確にし、問題点と改善案を提示した。これは、一部を平成14年7月の第34回日本医学教育学会に「カリキュラムの改善に結びつく1方法として大学間の臨床実習入門カリキュラム比較は有用か?」と言う演題名にて報告したのに引き続き、平成15年7月の第35回日本医学教育学会で「複数の大学医学部教官によるカリキュラム相互評価・改善法」と言う演題名で報告した。この発表は優秀発表と推薦され学会誌「医学教育」に論文寄稿を勧められており、近々投稿予定である。また、提示した問題点と改善案をもとにどの様にカリキュラムが改善され、それが有効であったかを検証するため、さらに双方の平成15年度の臨床実習入門カリキュラムを再度各大学の教官が観察や各種評価表をもとに、検証を試みた。次にその検証をもとに、各大学の教官が相互のカリキュラムに関する評価データを共同で処理し、比較・分析した。またこの際、各大学で共通の評価フォーマットを作成し利用したが、これらの処理・分析作業を通してカリキュラム評価の共用作業法として開発した点などを、カリキュラム開発法の具体的方法として確立した。これらの結果をもとに最終的に共同報告書を作成し、臨床医学学習のカリキュラム開発の技法をまとめた。また、これらをもとに平成16年7月の第36回日本医学教育学会にて「カリキュラム相互評価による臨床医学学習カリキュラム評価・改善法の開発」と言う演題名で報告する予定である(演題抄録提出済み)。
統計力学からの計算限界解明へのアプローチ

統計力学的な観点で提案されてきた計算の解析手法や計算に関する問題について,計算論的な観点から検討を行った。その結果,問題例の計算困難さの変化に関して,これまでの枠組みでは捉えられていなかった困難さの変化を明らにすることに成功し,計算困難さの変化を研究するための新しい,より頑健な枠組みを提案した。この結果は,暗号の安全性の基礎にもなる。一方,解の構造の特徴付けや,解の数え上げ問題など,統計力学の基本問題に関しても,効率的アルゴリズムの開発や,その基礎となる知見を得ることができた。本研究課題では,統計力学的手法により計算限界解明の新たな道筋を開くことを大きな目標に掲げている.技術的には統計力学的手法を計算論的にどのように厳密化するか,が重要な課題である.その具体的な研究対象として,SAT問題(とくにMax3XORSAT問題)の解空間の構造と平均時計算困難性について,統計力学的な解析手法により予想されている描像を厳密に示すこと,また,統計力学的にも魅力的な新たな研究テーマを提供する研究を進めてきた.本年度は,昨年度に渡辺が明らかにした最尤割当解を求めるMax3XORSAT問題に対するメッセージ伝搬法の限界を,より一般的な枠組みで考える研究を進めた(森,小柴,山本,渡辺).とくに,昨年度のC01班キックオフワークショップで,研究協力者のZdeborovaが提案した,uniquely extensible k-CSPへの拡張,メッセージ伝搬法の拡張系を考え,より一般的な結果を厳密に得ることに成功した(現在,論文執筆中).一般のSAT問題の計算複雑さに関する研究でも進展が得られた.まず,解空間の構造解析では,統計力学的な近似解析から得られている解空間の構造に関する予想を,一般のCNF-SATにおいて,部分的にではあるが厳密に証明することに,渡辺, Kane (Stanford Univ.)が成功した.山本は,牧野(A01班),玉置(A02班)と共同で,3SAT問題を解く決定性の最悪時計算量としては現在世界最速のアルゴリズムを提案した.本研究課題では,統計力学的手法により計算限界解明の新たな道筋を開くことを大きな目標に掲げている.技術的には統計力学的手法を計算論的にどのように厳密化するか,が重要な課題である.その具体的な研究対象として,SAT問題(とくにMax3XORSAT問題)の解空間の構造と平均時計算困難性について,統計力学的な解析手法により予想されている描像を厳密に示すこと,また,統計力学的にも魅力的な新たな研究テーマを提供する研究を進めてきた.本研究課題の当初から進められてきた充足解探索に対する伝搬系アルゴリズムの平均的な限界に関する解析において,アルゴリズムの動きをマルコフ過程として解析する非常に強力な手法を発見することができた.それにより,これまで解析してきたuniquely extensible k-CSP(解拡張が唯一に決まり得る制約充足問題)のより一般化された問題に対する伝搬系アルゴリズムの成功・不成功を分ける制約式密度の厳密な閾値(正確には閾値関数)を得ることができた.(現在,論文投稿中.)充足解探索問題における解空間の構造に関しても大きな成果を2つ上げることができた.まず,解を一意に特定する手法(解の一意化)に関し,ブラックボックスモデルを提案し,その上での一意化の限界をA01, C02班との共同で明確にすることができた.次に,充足解探索問題の典型例であるCNF-SAT問題において解が多く存在する場合には,その解空間に必ず大きな解の固まりができることを証明することに成功した.また,安藤は,整数不等式制約に対する解空間の構造を利用し,解の個数を近似する効率的なアルゴリズムを得ることに成功した.本年度は,以下の研究テーマで各々一定の成果を挙げることができた.(1)制約充足問題の解空間の構造研究:このテーマでは,まず,昨年度からの引き続きの研究として,充足解が多い場合のCNF-SATの解空間の構造に関する研究で,単に大きな解の固まりが存在するだけでなく,それを劣指数関数時間で得る手法を渡辺がKaneと共同で示すことができた.また,安藤は,来嶋(B01班)との共同研究の成果として,線形制約充足空間内の格子点数を多項式時間で評価するアルゴリズムを発見した.(2)制約充足問題の計算複雑さ:今年度は最も典型的なCNF-SAT問題の最悪時計算複雑さの研究に戻り,その計算困難さを解空間の構造などから解析することを試みた.その結果,博士研究員のTalebanferdが,CNF-SAT問題の最悪時時間計算量の強指数時間下界に相当する証明サイズの指数下界の新たな特徴付けを与えることに成功した.しかしながら,この結果は,まだ非常に限定的な計算モデル上での計算での下界であり,より強い計算モデル上での下界の解析には,新たな方針への転換が必要であることも同時にわかってきた.そのため,新たな解析手法を目指し,関数真偽値表の圧縮容易さ・困難さ,回路下界の証明困難さ,などを新たに検討することにした.(3)劣線形領域計算:昨年度までの研究で,到達可能性の判定を劣線形領域での計算するアルゴリズムを確立することができたが,到達可能性が他の同様の問題の劣線形領域計算可能性になっているかどうかは不明である.そこで,より自然な特徴付けのための候補を検討し,最短経路問題が(限定的ながら)

劣線形領域計算可能問題のよき特徴付けになっていることを示した(渡辺と博士課程学生).今年度は,これまでの解空間の構造に基づく解析手法を応用する研究を試み,たとえば証明サイズの指数下界に関する結果や,空間内の格子点の数え上げアルゴリズムを得るなどの成果をあげることができた.しかし一方では,これまで得られた解空間の構造に関する知見や解析手法だけでは不十分であることも明らかになった.そのため,関数真偽値表の圧縮容易さ・困難さなど,解空間の構造を一歩深めた特徴付けの研究に着手したが,この観点からの研究は,まだ十分に進めることができなかった.また,領域限定型計算においても,劣線形領域計算の特徴付けを最短経路問題を用いて行う方法で,新たな展開を得ることできたが,それを深めるまでには至っていない.このように,今年度は,新たな展開に向けて準備をする研究が多かった.本研究課題では,統計力学的な観点から出てきた様々な解析テーマや解析技法について,それらを計算論的な立場から研究してきた。その中で,森がカーネギーメロン大学の研究者と共同で,(1)充足性判定問題に対する様々なアルゴリズムの平均的な性能限界の解析に関して,現在のところ知られている最もすぐれた充足性判定アルゴリズム群SOS法(Sum of Squares法)の平均的な計算限界を明確にすることができた。このような強力なアルゴリズムの計算限界の解明は,領域開始時に研究したメッセージ伝搬法ならびにその族の性能限界の研究の(現時点での)究極的な目標といえる。その意味で,本研究課題の目標の1つを達成できたと言える。また,安藤は来嶋(B02班)と共同で,(2)統計力学で重要となる体積計算(離散版)の研究で,近似性能限界を達成するアルゴリズムを得ることができ,それによって近似可能性の限界を明確にすることができた。一方,樺島,福島らは,統計力学本来の手法を用いて,計算論的な問題についての考察を深めた。それに対して,渡辺は,回路の設計問題と呼ばれる,計算論の古くからの基本問題に対し,東京大学の博士課程学生との共同研究を開始し,(3)回路設計問題の複雑さを解析するための新たな枠組みを提案し,その難しさが予想されているようにNP-完全問題ほど困難ではない証拠を示すことができた。さらに,小柴は,計算複雑さの結果を情報セキュリティ技術へ応用する展開研究を行い,プライバシーを保存したままのデータに対してパターンマッチングを行う手法を見出した。本研究課題では,統計力学的手法により計算限界解明の新たな道筋を開くことを大きな目標に掲げている.技術的には統計力学的手法を計算論的にどのように厳密化するか,が重要な課題である.また,具体的問題としては,最尤割当解を求めるMax3XORSAT問題を対象にし,解空間と計算困難性の関係を導き出す新たな手法を探るのを目標とした.本年度は,その最尤割当解を求めるMax3XORSAT問題に対するメッセージ伝搬アルゴリズムの限界を(より厳密な意味で)明らかにすることに渡辺が成功した.それに対し,その対極の知見の1つとして,山本は非常に限定された制約問題に対しては極度に効率のよい近似解法が得られることをA02班の伊藤,吉田と共同で示すことに成功した.
ピンポイント照射法を用いた極低侵襲レーザー治療装置の基礎

シュリンクフィッタ技術により微細に集光されたレーザー光を照射できる新しいレーザー装置を作成した。この装置を用いて、ラット背部の皮膚全層に作成した黒墨汁による刺青に、様々な条件のレーザー照射を行った。肉眼所見、組織学的所見に基づいて、刺青の除去に対する、至適レーザー出力、照射方法を検討した。有効な照射条件では皮膚深部の刺青も除去可能であった。少ない副作用で深部への効果を得られる可能性が示唆された。血管腫、母斑、刺青等に効果的なレーザー治療の適用範囲を,皮膚深層にまで広げるためには,既存技術の延長だけでは限界がある.新開発のレーザー走査技術「シュリンクフィッタ」を用いることで,極限まで絞り込んだレーザービームを広い患部にわたり走査することが可能となり、かつ、副作用の軽減を図れる可能性がある.本研究では,新技術を用いた高機能・低侵襲レーザー治療器の開発とその効果確認、作用機序を研究目的としている。今年度は、波長1064nmでQ-switch付レーザー発信機とガルバノミラーによりfθレンズ(シュリンクフィッタ技術による)を通して,微細に集光されたレーザー光が広い患部の任意の位置に照射できる新しいレーザー治療装置を組み立てた。次に、刺青を念頭におき、黒の墨汁を用い、ラットの背部に皮膚全層にわたる刺青を作成し、微細に集光したレーザー照射の条件を変えつつ照射した。照射後の肉眼所見を2週間毎日観察記録、その後は1週毎観察記録した。組織採取を照射直後、1週、2週、4週、8週に行い、組織学的に効果判定、副作用判定を行いつつ、至適レーザーパワー、至適照射方法の検討を行った。これらの検討により、レーザー走査方法の改良を行った結果,熱の蓄積がすくないレーザー照射を行える可能性が判明した。よって、一度の治療で複数回レーザー照射が可能であることが判明した。これにより、副作用軽減、治療期間短縮等が図れる可能性が示唆された。しかし、照射効果が若干減少することも否めず、さらなる検討を要することが判明した。組み立てた、波長1064n.mでQ-switch付レーザー発信機とガルバノミラーによりfθレンズ(シュリンクフィッタ技術による)を通して,微細に集光されたレーザー光が広い患部の任意の位置に照射できる新しいレーザー治療装置を用いて実験を継続した。刺青を念頭におき、黒の墨汁を用い、ラットの背部に皮膚全層にわたる刺青を作成し、微細に集光したレーザー照射の条件を変えつつ照射した。同時に、サーモグラフィーを用いた実験も行った。これらの検討により、この装置を用いた場合、照射間隔をあける方法により、一度の治療では3回のレーザー照射が可能かつ適切であることが判明した。しかし、予想に反して、目指している、より深い刺青に対しては、効果がいまだ少ないことも判明した。照射条件のさらなる検討を要することが判明した。血管腫、母斑、刺青等に効果的なレーザー治療の適用範囲を,皮膚深層にまで広げるためには,既存技術の延長だけでは限界がある.新開発のレーザー走査技術「シュリンクフィッタ」を用いることで,極限まで絞り込んだレーザービームを広い患部にわたり走査することが可能となり、かつ、副作用の軽減を図れる可能性がある.本研究では,新技術を用いた高機能・低侵襲レーザー治療器の開発とその効果確認、作用機序を研究目的とした。波長1064nmでQ-switch付レーザー発信機とガルバノミラーによりfθレンズ(シュリンクフィッタ技術による)を通して,微細に集光されたレーザー光が広い患部の任意の位置に照射できる新しいレーザー治療装置を用いて実験を行った。サーモグラフィーを用いた実験も行った。

これらの検討により、この装置を用いた場合、皮膚表面の温度を理論値で100°C以上上昇させる熱量をQスイッチレーザーで加えることで墨の除去が可能であることが分かり、有効な治療効果のある照射条件では、組織断面に墨の残留は認められず、皮膚深部の墨も除去することができた。しかも、レーザー照射直後の皮膚表面では熱傷等の副作用は認められなかった。皮膚の内部では0.5mmの深さまで組織変性が起こっていることを組織学的に確認したものの、従来の機器より深部への効果を認め、かつ、副作用が少ない可能性は示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。より深い部位の刺青治療を副作用なく行える至適照射条件、至適照射方法の再検討とともに、冷却の併用等など、別な方法の付与による目的の達成も考慮している。
高密度混合単分子層による触媒反応場の制御

本申請研究では、触媒調製の新しいアプローチとして、表面上に形成する高密度な2次元分子集合体を利用することによって特異かつ有用な触媒反応場を自在に構築する手法を開発した。本研究では、触媒活性中心を与える金属錯体に加えて触媒反応場を規定する分子を表面上に共存させた高密度な混合単分子層を形成することによって触媒反応場環境を制御する手法を確立することを目指した。その結果、通常困難な選択性や高い触媒回転数および繰り返し利用性を有する触媒反応場の構築に成功した。高効率・低環境負荷の物質変換プロセスの開発が希求される現在、従来の学問分野の枠組みを超えた新しい触媒設計手法の開発に着手することは重要であろう。そこで本申請研究では、触媒調製の新しいアプローチとして、表面上に形成する高密度な2次元分子集合体を利用することによって特異かつ有用な触媒反応場を自在に構築する手法を開発した。これまでに検討した種々の高密度錯体単分子層の形成およびそれらの触媒反応への応用の結果、従来の範疇を超える触媒活性や基質選択性を示す触媒系を複数見いだした。このように高密度に分子を集積した系に特異な触媒性能を見いだした例は国内外を問わずほとんど例がない。本研究では、触媒活性中心を与える金属錯体に加えて触媒反応場を規定する分子を表面上に共存させた高密度な混合単分子層を形成することによって触媒反応場環境を制御する手法を確立することを着想した。具体的には、1通常困難な選択性を発現する触媒反応場の構築、および、2表面上に隣接する構成ユニット間での協奏的な触媒機能を鍵とする触媒反応の開発を行った。密度なジイソシアニド金属錯体単分子層は、金表面を4,4'-terphenylenediisocyanide (TPDI)およびFeBr2あるいはNi(acac)2•2H2Oの溶液に段階的に浸漬して得た。触媒の構造解析は、XPSなどにより行った。得られたニッケルジイソシアニド錯体単分子層は、炭素-炭素不飽和結合の水素付加反応に高い触媒と回転数と繰り返し利用性を示した。本研究では、種々の特異な機能を発現する触媒反応場を構築する手法を確立することを目的として、触媒活性中心に隣接して触媒反応場を規定する分子を表面上に導入した種々の混合単分子層を形成する。次に、触媒活性中心と触媒反応場を規定する隣接分子の種類および両者の組成が触媒機能に与える相関を得る。単分子層の形成には、金表面上のアルカンチオール単分子層およびジイソシアニド単分子層を主に用いた。通常困難な選択性を発現する触媒反応場構築を目指して、反応点から離れた位置の分子構造の選別に取り組んだ。すなわち、反応基質の反応点から離れた位置の分子構造の差異を選別する触媒反応場の構築手法を開発した。その結果、アルキンのヒドロシリル化反応において、高密度ロジウム錯体単分子層触媒の系では、反応点から離れた位置の置換基(ベンゼン環上パラ位の置換基)の違いによって反応の進行度が非常に大きく異なった。一方で、対照実験として行った均一系触媒の系ではこのような差異は全く確認されなかった。また、より多くの触媒反応への適用を目的として、ジイソシアニド銅錯体単分子層を金表面上に形成することに着手した。銅の前駆体の種類、調製時間等の検討を種々行い、高密度な銅錯体単分子層の形成を示唆する結果を得た。構造解析は、X線光電子分光法(XPS)およびX線吸収微細構造(XAFS)解析法により行った。作製した錯体単分子層が特徴ある触媒として機能する反応系を精査した結果、CーH結合の切断を伴う反応において高い触媒能が確認された。交付申請書記載の「研究の目的」に相当する研究の実施および成果の取得が行えたため。研究計画通りに、表面上に隣接する構成ユニット間での協奏的な触媒機能を鍵とする触媒反応の開発を実施する。研究計画通りに、研究の遂行に必要な消耗品・試薬等の購入、および、学会参加のための旅費として使用する。H23年度に購入した消耗品(ガスタイトシリンジ固定針およびISV-722ケース付標準板)の支払いにも使用する。
遺伝子発現制御によるブロック共重合ポリエステル微生物合成への挑戦

本研究では微生物ポリエステルであるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)の生合成遺伝子の高度発現制御によって、ブロック性の高いPHA共重合体の微生物合成を目指した。まず発現制御を適用するPHA生合成システムの構築のために大腸菌を宿主としたモノマー供給経路について検討し、次に発現制御を導入した組換え株を作製した。今後、発現制御株によるPHA生合成および蓄積PHAの構造について検討する。微生物が蓄積するポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は環境低負荷型バイオプラスチックとして期待されているが、実用化のためには物性改善が必要である。複数モノマーがそれぞれ長い連鎖となったブロック共重合体はホモポリマーやランダム共重合体とは異なる高次構造や力学的性質を示すことが知られている。そこで本研究では合成生物学的手法を用いたPHA生合成遺伝子の高度発現制御によって、従来にないPHAブロック共重合体の微生物合成を目指した。周期振動発現によりブロック共重合体を生合成するシステムの構築のため、まず宿主としてEscherichia coliを用いたモノマー供給経路の確立について検討した。今年度はジオールヒドラターゼおよび3-ヒドロキシプロピオンアルデヒド脱水素酵素によるグリセロールを炭素源としたポリ(3-ヒドロキシプロピオン酸)[P(3HP)]生合成を確立し、さらにポリ(3-ヒドロキシブタン酸)[P(3HB)]生合成系と組み合わせることでP(3HB-co-3HP)共重合体が生合成可能であることを示した。今後、各モノマー供給経路に周期振動発現系の導入を図る。また、同様にEscherichia coliを宿主とし、長鎖脂肪酸を炭素源として、3HBユニットと3-ヒドロキシヘキサン酸ユニットを供給する経路への周期振動発現系の導入を新たに設計し、発現ベクターおよび組換え株を作製した。現在、作製した組換え株によるPHA生合成を行っており、その蓄積ポリマーの構造について解析する。そこで本研究では合成生物学的手法を用いたPHA生合成遺伝子の高度発現制御によって、従来にないPHAブロック共重合体の微生物合成を目指す。Ralstonia eutropha由来のPHA重合酵素遺伝子phaCおよび(R)-3-ヒドロキシブチリル-CoA(3HB-CoA)の供給酵素遺伝子であるphaABの共発現によるポリ(3-ヒドロキシブタン酸)生合成は確立済みである。次に、第二モノマーとして3-ヒドロキシプロピオニル-CoAを生成するChroloflexus aurantiacus由来mcrおよびacsをphaCと共発現させることによるポリ(3-ヒドロキシプロピオン酸)[P(3HP)]生合成について検討した。アラビノースで誘導可能なBADプロモーター下流にmcrとacsをそれぞれ配置したベクターを構築し、phaC発現ベクターとともにE. coliに導入したが、P(3HP)の蓄積は見られなかった。Mcrの基質となるマロニル-CoA供給強化のため、Corynebacterium glutamicum由来accの発現ベクターをさらに導入することで少量のP(3HP)の生合成を確認したが、効率的生合成には到らなかった。第二モノマーである3HP-CoA供給経路の確立に遅れが生じている。E. coliとは系統的に離れた緑色非硫黄細菌であるC. aurantiacus由来遺伝子がE. coliでは発現しにくい可能性や、E. coliではマロニル-CoAの細胞内濃度が低いなどの理由が考えられた。E. coliにおけるC. aurantiacus由来遺伝子の発現レベルの確認と発現ベクターの見直しによる発現効率改善や、マロニル-CoAを消費する脂肪酸生合成経路の変異株を宿主とするなどにより、3HP-CoA供給経路の確立を急ぐ。また3HP以外の第二モノマーとして脂肪酸β-酸化や脂肪酸生合成経路のバイパスによる中長鎖3-ヒドロキシアルカン酸にも着目し、発現制御によるブロック共重合体生合成を進める。平成24年度研究費約1,600千円の使用計画として、遺伝子組換え実験および培養実験における物品費に1,000千円、国際会議参加を含む旅費に300千円、その他として主に機器の修理費に300千円を使用する。大腸菌におけるモノマー供給経路の確立に当初の見込みより遅れが生じたため、研究費の一部を平成24年度に繰り越す。なお、執行済みの研究補助員雇用経費は会計締切の都合上、繰越として計上した。
低分子量ＧタンパクＲａｃ１の血管障害後の新生内膜形成における役割

smCre/Rac1flox/+(smRac1KO)マウスは頸動脈の血管障害による新生内膜の増殖を有意に抑制した。細胞培養で、VSMCの増殖能と遊走能は低下していた。その機序としては、smRac1KOマウスのVSMCでは、ROSの産生が低下し、PAK1のリン酸化とERKのリン酸化は少なかった。またCyclinA、CDK4などの細胞周期に関連する遺伝子の発現は少なかった。さらに、分化型平滑筋細胞で多く見られ、脱分化すると減少するSM22の発現はsmRac1KOマウスのVSMCで多くみられた。以上より、Rac1が新生内膜の増殖と血管リモデリングで重要な役割を果たしていることを示唆された。Rac1は血管平滑筋細胞(VSMC)の増殖、遊走等に関与していることを報告されているが、VSMCにおけるRac1の役割とその下流のシグナリング経路はまだ詳細が明らかにされていない。本年度は前年度を引き続き、平滑筋特異的Rac1 KOマウスを用いて、頸動脈結紮モデルでずり応力による新生内膜の形成を研究し、Rac1によるVSMCにおける血管リモデリングの制御を検討した。平滑筋特異的にRac1の発現を半分に低下させたsmCre-Rac1+/floxマウスはコントロールマウスより頸動脈の血管障害による新生内膜の増殖を有意に抑制し、smCre-Rac1+/floxマウスのVSMCの増殖能と遊走能は低下していた。その機序としては、smCre-Rac1+/floxマウスのVSMCでは、活性酸素種(ROS)の産生が低下し、PAK1のリン酸化とERKのリン酸化は少なかった。またCyclinA、CyclinEとCDK4などの細胞周期に関連する遺伝子の発現は少なかった。さらに、分化型平滑筋細胞で多く見られ、脱分化すると減少するSM22の発現はsmCre-Rac1+/floxマウスのVSMCで多くみられた。以上の結果より、Rac1がVSMCの増殖、遊走、脱分化などを制御し、障害血管の新生内膜の増殖と血管リモデリングで重要な役割を果たしていることを示唆された。Rac1は細胞骨格制御機能以外に細胞極性、細胞周期、細胞間接着制御にも関与する。近年、Rac1は血管平滑筋細胞(VSMC)の増殖、遊走等に関与していることを報告されているが、VSMCにおけるRac1の役割とその下流のシグナリング経路はまだ詳細が明らかにされていない。本研究では、全身のRac1ノックアウト(KO)マウスと平滑筋特異的Rac1 KOマウスを用いて、頸動脈結紮モデルでずり応力による新生内膜の形成を研究し、Rac1によるVSMCにおける血管リモデリングの制御を検討した。近年Rac1はメカニカルストレス、様々な刺激より血管平滑筋細胞(VSMC)の増殖、遊走等に関与していることを報告されているが、VSMCにおけるRac1の役割とその下流のシグナリング経路はまだ詳細が明らかにされていない。本研究では、全身のRac1ノックアウト(KO)マウスと平滑筋特異的Rac1 KOマウスを用いて、頸動脈結紮モデルでずり応力による新生内膜の形成を研究し、Rac1によるVSMCにおける血管リモデリングの制御を検討する。全身のRac1ホモKOマウスが胚性致死である事から、ヘテロKOマウス(Rac1+/-)を用いた。Rac1+/-マウスの発育、体重、寿命などの生理学的パラメータは野生型(WT)マウスと変わらない。頸動脈結紮4週後、Rac1+/-マウスはWTマウスより有意に頸動脈新生内膜の増殖を抑制した。VSMCにおけるRac1の役割を検討するため、平滑筋特異的Cre発現マウス(smMHC-Cre,smCre)とRac1のfloxマウス(Rac1flox/flox)を交配し、smCre/Rac1flox/floxマウスを作成した。smCre/Rac1flox/floxは生後一カ月致死である事から、smCre/Rac1+/floxマウスを用いて実験した。頸動脈結紮4週後、smCre/Rac1+/floxマウスはControl (Rac1+/flox)マウスより有意に頸動脈新生内膜の増殖を抑制した。また大動脈よりVSMCを分離、培養した。

WTとControlのVSMCに対し、Rac1+/-とsmCre/Rac1+/floxのVSMCの増殖能と遊走能は低下した。以上の結果より、Rac1がVSMCにおける新生内膜の増殖と血管リモデリングで重要な役割を果たしていることを示唆される。申請者本人の出産、育児のため、産休を取っていたので、実験の進展は予定より遅くなった。平成25年度は前年度を引き続き、マウスによる動物実験を完了させ、病理解析を検討する。また平滑筋細胞形質転換、脱分化に関連する他の分子マーカー(アクチン、ミオシンなど)の発現を比較し、Rac1の平滑筋細胞形質転換にの制御を検討する。さらに、VSMCからmRNAを抽出し、マイクロアレイを行い、VSMCにおけるRac1の下流遺伝子を同定し、報告されていない遺伝子については、その発現と発現機構について解析する。マイクロアレイ分析の結果とタンパク発現とリン酸化の結果より、VSMCにおけるRac1下流のシグナリング経路を検討する。平成24年度は平成23年度を引き続き、結紮1週後と2週後の頸動脈を分析する。統計学的に必要な個体数の解析を終え、動物実験を完了させる。また大動脈から平滑筋細胞を分離、培養する。Cell counting、[3H]-Thymidineと[3H]-Leucine取り込みによるDNA、蛋白合成により、VSMCの増殖能を比較評価する。Cell Adherence Assayにより粘着能を、比較評価する。Boyden chamberAssay、Wound-Healing AssayによりVSMC遊走能を比較検討する。また、活性酸素産生能、活性型caspaseの染色によるアポトーシスなどを比較評価する。またVSMCタンパクを抽出し、PAK1などの既知のRac1の下流の蛋白の発現とリン酸化、サイクリン、Skp2などの細胞増殖に関わる蛋白の発現、MAP Kinase(ERK、JNK、p38MAPK)、NFkappaB、cGMPなどの発現、リン酸化を比較検討する。マウスの飼育と細胞培養、染色、分子生物分析関連試薬の購入及びマイクロアレイ等に使用する。H24年度研究費はマウスの飼育と細胞培養関連試薬の購入及びマイクロアレイ等に使用する。