hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能部位連携を志向したタンパク質多量体の構造制御法開発

生体内の様々な形状・サイズのタンパク質多量体はボトムアップ型のプロセスで作られ、協同的な基質分子結合、金属原子の貯蔵などの機能を有している。このようなユニークな機能の人工再現には、タンパク質を決まった様式で会合させるナノレベルの構造制御が必要となるが、その知識基盤は十分に確立していない。本研究では、多量体の人工構築法を発展させるため、タンパク質の部分構造が分子間で交換するドメインスワッピングにより形成させた二量体と、それをビルディングブロックとした高次多量体を構築し、多量体構築原理の理解と機能部位連携する多量体構築を目指した。平成30年度はこれまでに得られたミオグロビンのヒンジ領域のヘリックス形成能とドメインスワッピング傾向の相関についての知見を踏まえ、安定なドメインスワップ二量体構造を有する変異体と金属イオンの相互作用を利用した高次構造体構築に取り組んだ。野生型ミオグロビンを用いて作製した二量体を金属イオン共存下で結晶化させると多くの条件で沈殿を生じ、結晶は得られなかった。一方で、ヒンジ領域のヘリックス形成能を増大させた変異型ミオグロビンの二量体では、亜鉛イオンの共存下でこれまでとは異なる形状の結晶が生じた。SPring-8におけるX線結晶構造解析により、この結晶中では、ミオグロビンのドメインスワップ二量体が亜鉛イオンによって架橋された高次多量体となり、サイズの異なる3種類の小孔を有する結晶構造をとっていることが明らかとなった。本研究課題の研究期間全体を通じて、ミオグロビンのヒンジ領域のヘリックス形成能とドメインスワッピング傾向が相関しており、ヘリックス形成能を増大させた変異型ミオグロビンを用いることで、ドメインスワップ二量体をビルディングブロックとした特異な構造を有するタンパク質超分子を構築可能であることが示された。生体内の様々な形状・サイズのタンパク質多量体はボトムアップ型のプロセスで作られ、協同的な基質分子結合、金属原子の貯蔵、回転・並進運動などの機能を有している。本研究では、多量体の人工構築法を発展させるため、タンパク質の部分構造が分子間で交換するドメインスワッピングにより、同一分子間または異種分子間において形成させた二量体と、それをビルディングブロックとした四量体を構築し、多量体構築原理の理解と機能部位連携する多量体構築を目指す。平成28年度は、本研究の基盤となる二量体の形成量と安定性の向上を目指し、ミオグロビンのヒンジ領域の二次構造形成能が二量体の形成および安定性に及ぼす影響の解明に取り組んだ。具体的には、ミオグロビンのヒンジ領域のアミノ酸配列を二次構造形成能の低いものから高いものへとアミノ酸置換した変異体を作製し、その二量体の形成量と安定性をゲルろ過クロマトグラフィーおよび示差走査熱量測定法により調べた。ヒンジ領域にへリックス形成能の高いアミノ酸を導入した変異体では、大腸菌に発現させたミオグロビンが精製段階において二量体を形成しており、変異型の二量体の安定性は野生型と比較して高いことが明らかとなった。また、変異型の二量体のX線結晶構造解析より、野生型の二量体と同様のドメインスワップ構造を有していることを明らかにした。以上の結果より、ヒンジ領域のアミノ酸の二次構造形成能がドメインスワップによる二量体形成に重要であることが示された。研究実施計画では、平成28年度はヒンジ領域の二次構造形成能が二量体の形成および安定性に及ぼす影響の解明に取り組む予定であった。予定通りに目標としたヒンジ領域の二次構造形成能と二量体の形成量および安定性の関係を明らかにすることが出来たため、おおむね順調に進展していると判断した。平成28年度に得られた結果は、タンパク質の多量体形成において新規な知見であるため、学術論文として報告する。現在、不足分のデータを収集し、論文を執筆中である。平成29年度は、ミオグロビンのヒンジ領域のアミノ酸を系統的に別のアミノ酸に置換し、ドメインスワップ二量体形成に重要なアミノ酸を特定した。また、特定した重要なアミノ酸を二次構造形成能が異なる様々なアミノ酸に変異させ、ヘリックス形成能がドメインスワップ二量体形成能と強く相関することを明らかにした。ドメインスワップ二量体形成能が高い変異型ミオグロビンは、エタノール処理により多量化させると、二量体の他に四量体、六量体と思われる多量体が安定に形成することが示唆された。このような大きな多量体は天然のミオグロビンでは非常に不安定であった。以上の結果より、ヒンジ領域のアミノ酸の二次構造形成能をコントロールすることで大きな多量体を安定に作製可能であり、四量体やさらに大きな構造体の構築が可能であることが示された。研究実施計画では、平成29年度は二量体をビルディングブロックとした四量体構築に取り組む予定であった。

アプローチの仕方は変更したが、予定通りに目標とした安定な四量体の作製に成功し、さらに大きな多量体の形成も示唆されているため、おおむね順調に進展していると判断した。平成29年度に得られた結果は、タンパク質の多量体形成において新規な知見であるため、学術論文として報告する。現在、不足分のデータを収集し、論文を執筆中である。生体内の様々な形状・サイズのタンパク質多量体はボトムアップ型のプロセスで作られ、協同的な基質分子結合、金属原子の貯蔵などの機能を有している。このようなユニークな機能の人工再現には、タンパク質を決まった様式で会合させるナノレベルの構造制御が必要となるが、その知識基盤は十分に確立していない。本研究では、多量体の人工構築法を発展させるため、タンパク質の部分構造が分子間で交換するドメインスワッピングにより形成させた二量体と、それをビルディングブロックとした高次多量体を構築し、多量体構築原理の理解と機能部位連携する多量体構築を目指した。平成30年度はこれまでに得られたミオグロビンのヒンジ領域のヘリックス形成能とドメインスワッピング傾向の相関についての知見を踏まえ、安定なドメインスワップ二量体構造を有する変異体と金属イオンの相互作用を利用した高次構造体構築に取り組んだ。野生型ミオグロビンを用いて作製した二量体を金属イオン共存下で結晶化させると多くの条件で沈殿を生じ、結晶は得られなかった。一方で、ヒンジ領域のヘリックス形成能を増大させた変異型ミオグロビンの二量体では、亜鉛イオンの共存下でこれまでとは異なる形状の結晶が生じた。SPring-8におけるX線結晶構造解析により、この結晶中では、ミオグロビンのドメインスワップ二量体が亜鉛イオンによって架橋された高次多量体となり、サイズの異なる3種類の小孔を有する結晶構造をとっていることが明らかとなった。本研究課題の研究期間全体を通じて、ミオグロビンのヒンジ領域のヘリックス形成能とドメインスワッピング傾向が相関しており、ヘリックス形成能を増大させた変異型ミオグロビンを用いることで、ドメインスワップ二量体をビルディングブロックとした特異な構造を有するタンパク質超分子を構築可能であることが示された。平成28年度は予定通りに研究が進展したため、平成29年度は研究実施計画に記した通り、二量体をビルディングブロックとした四量体構築に取り組む。具体的には、平成28年度に得られたヒンジ領域に二次構造形成能の高いアミノ酸を導入した変異体をベースとして、二量体分子間のへリックスーへリックス界面に疎水性相互作用が生まれるような変異導入を加え、へリックスバンドル型の構造形成を期待した四量体構築を行う。また、並行して、異種分子間において形成させた二量体構築も行う。平成29年度は予定通りに研究が進展したため、平成30年度は研究実施計画に記した通り、ヘテロな四量体構築および機能部位間の連携を狙ったタンパク質デザインと機能評価を行う。
樹状細胞における抗原のプロセシングと保持機能に関する研究

樹状細胞はその分化過程で貧食活性さえ発揮し、成熟に連れてMHCクラスII分子の合成能を消失してそれまでに取り込んだ抗原を有効に保持し、T細胞に対して提示することができる。本研究では種々のアクセリ-分子の発現を再検討すると同時に、抗原捕食後の消化分解能に関与する消化酵素活性と細胞内小器官の同定を試みた。脾樹状細胞をCD11cを指標に同定しつつ、その消化酵素活性を固定後サポニンで処理した細胞について特異抗体を用いて検討した。生体より調製直後の樹状細胞は、FA11(macrosialin)やLAMP-1,LAMP-2(lysosomal glycoprotein)陽性であったが、マクロファージに比べるとその活性ははるかに低いことが示された。また、培養によりこれの活性はさらに減弱した。対照としたB細胞では、FA11は検出されず、LAMP1-,-2の活性が認められた。一方、2A1によて認識される分子は、樹状細胞では核周辺に点状に分布し、T細胞領域や胸腺髄質のinterdigitating cellに多く検出された。しかし、ランゲルハンス細胞をはじめとして非リンパ系器官の樹状細胞には非常に弱くしか認められなかった。また、骨髄細胞からin vitroで誘導される樹状細胞には成熟が進む7-8日後の細胞に検出された。B細胞でも細胞質に数は少ないが粒子状の染色様態が観察された。樹状細胞には、機能的成熟に伴い種々のco-stimulatory分子の発現が増強されたが、2A1の発現はこれに強い相関関係が認められた。さらに、生体内の2A1抗体を投与した場合にも、陽性細胞の細胞内顆粒内での抗体の蓄積が観察された。この結果は、2A1が、食作用機構のうち後期のステップに関与する小胞に特異的であることを示すと同時に、抗原提示機能にも関与している可能性を示唆している。
アルツハイマー病βアミロイドの産生・凝集・除去に関する分子細胞生物学的研究

アルツハイマー病(AD)の発症要因と目されるβアミロイドとその形成・蓄積・除去機構を治療ターゲットとし、その分子機構の解析を通じて新規のADの根本的治療法を創出することを目標として研究を行った。βアミロイドとγセクレターゼを構成するプレセニリン蛋白に関する研究においてはAβの生成機構を明らかにし、その産生を特異的に阻害することによりADの最初期過程を阻止・遅延させる予防・治療薬の開発を指向した。有機化学者との共同研究により、新規のエノン構造をもつγセクレターゼ阻害薬の開発ならびに作用機構の解明を進めた。またγセクレターゼの活性中心を形成するPS1の第6,7膜貫通部位が親水性ポアを形成することを証明した。単粒子解析法により、γセクレターゼならびにシグナルペプチドペプチダーゼの形態を明らかにした。老人斑アミロイド成分CLACがin vitroでAβ凝集を抑制すること,in vivoではトランスジェニックマウス脳のアミロイド蓄積のコンパクト化に関わることを示した。Aβの脳からのクリアランス(除去)機構に、内皮細胞のLRP-1が関わることを、培養内皮細胞を用いた検討から示した。このように本研究においては、ADの病因と考えられるβアミロイドの蓄積過程にかかわる(1)γセクレターゼ(2)アミロイド結合蛋白(3)Aβ除去機構という3大重要機構を標的に、プロテオミクス、RNAi、低分子スクリーニングなどの最新技術を駆使して分子レベルの病態を解明し、新規治療法創出に結びつく多くの成果を挙げることができた。アルツハイマー病の病態の中心分子であるAβの産生、凝集、除去にかかわる諸因子を解析した。Aβ産生にかかわるプロテアーゼ・γセクレターゼについて、ショウジョウバエS2細胞におけるRNAiを用いたノックダウン及び変異型分子を用いたレスキュー実験により、Aph-1がγセクレターゼの安定性を制御すると同時にそのゴルジ装置へのトラフィッキングに必須の役割を果たすことを見出した。さらにPresenilinの第4膜貫通領域とPen-2が特異的に結合すること、このPen-2との結合が、γセクレターゼのゴルジ装置への輸送と、酵素活性の発揮に必要であることを見出した。さらにバキュロウイルス・Sf9感染系を用いたγセクレターゼ大量発現系を応用し、活性を保持するγセクレターゼを大量精製し、電子顕微鏡解析とニューラルネットワークを応用した単粒子解析法によってγセクレターゼの三次元構造を再構築した。またシステインスキャニング法を用いて、プレセニリン1が9回膜貫通構造を有すること、活性中心部位が親水性環境にあることを実証した。低分子化合物スクリーニングにより、全く新規の構造をもつγセクレターゼ阻害剤を2種類同定し、その特性を明らかにした。アミロイド結合分子CLACがAβの凝集を抑制することを、in vitroの凝集実験とトランスジェニックマウス交配によるin vivoの病理学的検討から示した。新規家族性アルツハイマー変異D7Nが凝集の「伸長相」を促進させることをin vitroの実験から明らかにした。排出輸送に関しては、血液脳関門血管内皮細胞TR-BBBがLRP-1依存性の過程でAβを輸送する可能性を示唆した。アルツハイマー病(AD)の発症要因であるβアミロイドとその形成・蓄積・除去機構の分子機構の解析を通じて、新規のADの根本的治療法創出に資することを目標として研究を行った。Aβ産生にかかわるγセクレターゼの本体プレセニリン(PS)の活性制御部位として各膜貫通部位の役割を分子細胞生物学的に解析し、異なる役割を果たすことを明らかにした。バキュロウィルス系を用いてcofactorの1つニカストリンを活性状態で大量精製し、モノクローナル抗体を取得し、γセクレターゼ活性を抑制する機能抗体を作出した。電子顕微鏡単粒子解析法を駆使し、γセクレターゼの外表構造を解析した。システインスキャン法によりPS1の膜内活性中心付近に親水性環境が存在することを解明した。

RNAiライブラリーを応用したノックダウンスクリーニングにより同定した、γセクレターゼ活性の調節因子surf-4やセラミド代謝酵素について、その機能解析を行い、Notch活性化に選択的にγセクレターゼ活性を調節することを示した。低分子化合物ライブラリーから得られた新規構造をもつGS155,GS416のγセクレターゼ阻害活性を実証した。CLAC-Pトランスジェニック(TG)マウスとAPP TGマウスの交配によるアミロイド蓄積の変化(コンパクト化)を病理学・生化学的に確定した。変異Aβペプチドの蓄積が神経細胞死に及ぼす影響を検証可能なトランスジェニックショウジョウバエ系を確立した。脳からのAβクリアランス受容体候補分子であるLRP-1の役割をin vivoで確定するため、血管内皮特異的LRP-1条件的ノックアウトマウスを作製した。脳内放射標識Aβの投与によるAβクリアランスの検証系を確立した。βアミロイドの産生・凝集・排除にかかわる3っの因子について研究を進めた。γセクレターゼ複合体の構成膜蛋白因子のうち,PEN-2のアミノ末端がAβ42産生に影響を与えることを見出した。さらにγセクレターゼの基質選択性に影響を与える膜タンパク質surf-4を同定し,Notchタンパク質の輸送に与える影響を解明した。スフィンゴシン1リン酸キナーゼ阻害薬がβセクレターゼ活性を抑制することを実証した。活性型γセクレターゼ大量再構成系を効率化し,凍結電子顕微鏡法による解析を行った。プレセニリンの類縁プロテアーゼシグナルペプチドペプチダーゼの精製に成功し,その立体構造を電子顕微鏡解析により解明した。γセクレターゼ活性を制御する低分子化合物のなかで,Aβ42特異的に作用するものを既存構造から見出し,活性の高い誘導体を同定した。CLACについてはトランスジェニックマウスの解析から,アミロイドのコンパクト化に関与することを実証した。またノックアウトマウスにおいて骨格筋系の発達に不可欠の役割を果たすことを発見し,新たな神経機能を示唆した。脳からのAβ排出において,血管内皮細胞における輸送体としてLRP-1が働くことを培養細胞の検討から実証した。一方抗体の「シンク」効果は脳内Aβ総量の低下という形では検出されないこと,むしろ脳内総Aβ量は増大する傾向が見られることから,脳内に進入した抗体による区画化がその効果の本体である可能性を強く示唆した。またγセクレターゼの基質Notchがシナプス形成に果たす役割を発見した。
イギリス世紀末思想と夏目漱石の文明批評

江藤淳がラファエル前派の絵画と漱石の小説との関係を言い出してから、この発想を超えられない傾向が続いているようである。尹相仁『漱石と世紀末』(1994)は、『それから』の代助にダヌンチオ『快楽児』やワイルド『ドリアン・グレイの肖像画』の主人公の影響を見ようとするところなど、牽強付会による誤読が目立つ。だが、漱石と世紀末の唯美主義、耽美主義との関係は江藤らがいうほど深くないのである。それよりも深くて本質的なのは、世紀末の社会ダーウィニズムのイデオロギーとの関係である。特に文明批評家としての漱石に的を絞れば、それはいっそう明らかである。漱石がロンドン遊学中に読んだJ.B.Crozier, History of Intellctual Development ; Benjamin Kidd, Social Evolution ; MaxNordau, Degenerationなどが説く社会ダーウィニズムのイデオロギーは、それを科学的真理と思い込んだ漱石によって、明治日本の開花に対する批評のなかに活用されている。「現代日本の開花」(明治四四年)の骨子は、開花は避けられないが、日本の開花は機械的であり、西欧の水準に短期間で追いつこうとするために神経衰弱になる、生存競争は激化する一方であるというものである。これは「生存闘争が進歩を生み出す」とか、「進歩は必然であり、花が開くのと同じく自然の一部である」とか、「人間の器官は急激な文明の進歩について行けずに神経病を生む」といった社会ダーウィニズムのイデオロギーの応用あるいは換骨奪胎である。文明開化は反自然の機械的・外発的性格と、急激な変化において進化の法則に反していると、漱石は見たわけである。現在、漱石の手沢本に残された書き入れをテクストとともに読む作業を続けている。これはその中間報告である。漱石が「文学書杯は読まない心理学の本やら進化論の本やらやたらに読む」(明治35・2・16)と書いた前後から『文学論』執筆までの読書体験はとりわけ重要である。漱石の唯美主義文学やラファエル前派とのかかわりは、佐渡谷重信や江藤淳らがいうほど深くはなく、世紀末の支配的な思想であった社会ダーウィニズムとのかかわりの方がより深いことを伺わせるのである。B.Kidd,Social Evolutlon/Principlesof Western Civilisation;G.Le Bon,Psychology of Socialism;K.Pearson,The Ethicof Frcethougt;M.Nordau,Degenerationなどはいずれも明らかに社会ダーウィニズムのイデオロギーに満ちた本であることがわかる。漱石はこれを科学の本として読み、かれらが一様に繰り返す「生存闘争は文明の進歩に不可欠」というテーゼを受け入れ、ノートに「Competitionハprogressヲ意味スevolutionノlaw.Retrogression Weismann Kidd」と記すまでになる。しかし、それにもかかわらず、『それから』や『虞美人草』に散見できる文明批評は生存闘争や進歩に批判的である。なぜであろうか。これは漱石が独自の文明批評の視点を発展させたことと無関係ではないけれども、かれにその基本的な視点を提供したのも、実は、社会ダーウィニズムのもうひとつのテーゼである“Retdogression"だからである。この別の側面については次年度に詳しく報告できるはずである。漱石がとりわけ大きなヒントを得たのは、キッドが要約したワイスマン理論である。自然選択が働かなくなれば、必然的に「ゆるやかだが、確固とした退化がそれに続く」から、進歩のためには生存競争が必要である、しかし生存競争はかならずストレスと緊張がついてまわる、という理論である。漱石はこれが社会ダーウィニズムのイデオロギーであり、科学的な真理でないことを見抜けなかった。見抜けなかったから、現代人はストレスと緊張から神経症になるという理論を受け入れて、『猫』のなかの神経衰弱の文明論を発展させた。

だが、その文明論が地球温暖化の今でも生命を失わない点は、進歩=社会・人間性の完成と考えた西欧とは違って、進歩の行く末に幸福な完成など見なかったことにある。その彼の文明論の構造については成果報告に詳述する。
知的CADとしてのナビゲーション診断システムの開発

本研究課題では、NavI-CADと呼ばれる全く新しいCADの形態を提言し、その実現を行ってきた。また、NavI-CAD実現に必要な要素技術の開発を進めてきた。このNavI-CADは多次元医用画像から構築される仮想化人体内部を自由に探索(=ナビゲーション)しながら観察することで診断を行うものである。そこで、本研究課題では、NavI-CADにおけるナビゲーションがもつ意味を組織的に整理するとともに、各種NavI-CADシステムの実現を図った。NavI-CADにおけるナビゲーションが持つ意味に関して、我々が目指すNavI-CADシステムが、ナビゲーション空間におけるどの軸でのナビゲーションであるかを組織的に整理した。各種NavI-CADの開発では、胸部領域を対象としたナビゲーション型知的CADシステム「胸部NavI-CAD」、大腸領域を対象とする「大腸NavI-CAD」、全身を対象とした「全身NavI-CAD」などを実現した。また、これらの実現に必要な諸技術も開発した。さらに、「多臓器・多疾病医用画像診断支援システム(PLUTO)」の開発を進め、NavI-CADを容易に開発できる基盤プラットフォームの開発も進めた。「胸部NavI-CAD」の開発では、肺葉領域抽出手法の実現、気管支枝名対応付け手法の開発、気管支枝名自動対応付け手法に基づく肺野区域領域抽出手法の開発、各種セグメンテーション機能を利用した肺結節に対する知的ナビゲーション型診断手法の開発、経気管支鏡検査支援のためのナビゲーションパス生成における肺葉領域情報の利用、気管支鏡検査時におけるナビゲーション診断情報提示方法の開発等を行い新たな知見を得た。大腸NavI-CADの開発では、仮想大腸展開像生成手法の開発、ヘシアン行列を用いたポリープ候補領域自動抽出手順の開発を行った。全身NavI-CADの開発では、3次元腹部CT像からリンパ節領域を自動的に抽出する手法、全身の血管に沿って観察を行えるVasucular Navigation Systemの開発を行った。多臓器・多疾病医用画像診断支援システム(PLUTO)の開発では、ソフトウエアプラットフォームの拡充、本特定領域全体のプラグイン形式による研究成果の統合化を行った。本研究の目的は,高精細3次元医用画像読影のための,全く新しい形の医用画像診断支援法の確立を目指すことである.この研究では,人体内部を医師が自由に移動し,探索する「ナビゲーション」と計算機に入力された人体情報に対して自動診断を行う「知的自動診断」をシームレスに融合した「ナビゲーション型知的CADシステム」の開発とそれに関連する要素技術の開発を行う.本年度は以下の研究を行った。(1)知的CADとしてのナビゲーション診断についての理論的・方法論的考察実時間ナビゲーション診断に関して,工学的立場,医学的立場から理論的・方法論的考察を組織的に行った.(2)実時間ナビゲーション診断のための可視化手法の検討膨大なデータ量である多次元医用画像をリアルタイムで可視化する手法を組織的に整理し,ナビゲーション診断にもっとも適した可視化手法についての検討を行った。「情報増強」が知的ナビゲーション診断の核となる技術であるため,病変部位置,その部位までの誘導といった様々な情報の表示,異なるモダリティで撮影された画像群を融合した表示法など,医師の思考プロセスを効果的に増強可能な可視化手法についての検討を行った。(3)リアルタイム型知識ベース処理の開発人体内部の探索中,解剖学的知識データベースを参照することで,現在観察中の部位に関して種々の自動診断を実時間で実行する「リアルタイム型知識ベース処理」の開発を進める.そのために,画像からの特微量抽出,知識ベースを利用した判断・決定処理,などの研究を行った。

(4)解剖学的知識データベースの構築医用画像処理を行ううえで不可欠な解剖学的知識のデータベースの構築を行った.臓器のセグメンテーション,病変部検出,補助情報表示といった,実時間ナビゲーション診断においてデータベースに要求される項目を整理した。(5)画像データベースの構築研究の遂行に必要な多次元医用画像の収集を行った。名古屋大学の持つ大容量ネットワークを通じ収集された画像を各研究グループと共有可能なシステムの開発を遂行した。本研究のポイントはリアルタイムでの人体内部探索と医用画像知的自動診断をシームレスに結合することである.実際の研究においては,実時間で動作するシステムの構築に重点を置いて研究を進めた.以下研究項目と結果を示す.(1)知的CADとしてのナビゲーション診断についての理論的・方法論的考察本研究課題の核となる実時間ナビゲーション診断に関して,工学・医学両立場から理論的・方法論的考察を前年度に引き続き組織的に行った.(2)ナビゲーション診断のための仮想人体変形手法の検討ナビゲーション診断においては入力される3次元医用画像をそのままの形で観察よりも,むしろ積極的に変形させて観察するほうが良い場合ある.そのために,仮想化人体変形手法を複数台の計算機群に実装し,ナビゲーション診断に耐えられる画像変形手法の検討を行った.(3)実時間ナビゲーション診断のための可視化手法の検討情報増強は知的ナビゲーション診断の核となる技術であり,医師の思考プロセスを効果的に増強可能な可視化手法について更なる検討を行った(4)解剖学的知識データベースの構築とリアルタイム照合医用画像計算機支援診断を行ううえで不可欠な解剖学的知識データベースの構築し,ナビゲーション診断中に解剖学的知識データベースと入力画像とをリアルタイムで照合可能な手法を開発した(5)ユーザインタフェースの検討ナビゲーション診断に最もふさわしいユーザインタフェースについて多角的に検討し,実時間で動作するシステム上に実装した.(6)画像データベースの構築研究の遂行に必要な多次元医用画像の収集を行った.本研究の目的は,多次元イメージング装置により撮影された高精細3次元医用画像読影のための,全く新しい形の医用画像診断支援法の確立を目指すことである.本年度は以下の研究項目を実施した.(1)目的特化型解剖学的知識データベースの構築解剖学的知識のデータベースの構築に関する検討を行った.臓器のセグメンテーションには画像型,病変部検出には形状特徴記述型,解剖学的名称表示には位置・相互関係記述型といった各目的に特化した解剖学的知識データベースを構築した.(2)リアルタイム型知識ベース処理の開発
アナログ電気回路による量子計算の実現

実施内容最終目的は「周波数基底アナログ電子回路による量子アルゴリズムを用いた素因数分解」である。アナログ電子回路にて量子アルゴリズムが実行できるという事は新しい電子回路構築法の開発につながり、またより量子性の高いアルゴリズム開発の契機となり、古典計算・量子計算の両者にとって意義深い。本研究ではまず基礎研究として1.基本パーツである周波数変換機やくし状周波数特性フィルタ等の構築2.前述のパーツを用い量子計算に必要な二つのゲート(制御NOT、回転ゲート)の構築3.前述のゲートを用いた量子アルゴリズムの実行を行った。遂行経過研究は予定よりも速く進み、上述の(1)から(3)までが完了した。1.まず、基本パーツをNI MULTISIMにより設計しその製作を試みた。次に設計された回路をPCB基板上に実装し、各素子において設計との誤差が1%以下のものを必要数製作した。製作工程は当初の予定より速く進み、二カ月で基本パーツ(くし状周波数特性フィルタ、周波数変換機、電圧加算器)を構築できた。2.1.で作製されたパーツを用いて制御NOTゲートと回転ゲートをPCB基板上に実装した。どちらのゲートも高フィデリティ(>98%)で動作する事が確認された。以上により、電子回路上で任意の量子ゲート操作ができることが示された。3.2.で量子ゲートが実際に動作することが検証出来たため、NI MULTISIM上でシミュレーションを行い量子アルゴリズムの動作を検証した。2qubitグローバーのアルゴリズムを実行し、フィデリティ50%以上で確かにグローバーのアルゴリズムが動作することを実証した。
ロボット型免荷式歩行訓練システムの開発

本研究課題では, 1) LOKOMATのハードウェアおよびソフトウェアを日本人用に開発すること, 2)制御対象となっていない足関節トルクに着目し,足関節トルクを自在に制御できるシステムを開発し,新たに足関節スティフネスを調節する訓練システムを提案すること, 3)対麻痺者や片麻痺者などの運動機能障害者に適用し,実際の臨床的効果を検討することが主たる目標であった.おおむね目標は達成したが, 3)の有用な臨床的効果を検討するまでには至らなかった.本研究課題では, 1) LOKOMATのハードウェアおよびソフトウェアを日本人用に開発すること, 2)制御対象となっていない足関節トルクに着目し,足関節トルクを自在に制御できるシステムを開発し,新たに足関節スティフネスを調節する訓練システムを提案すること, 3)対麻痺者や片麻痺者などの運動機能障害者に適用し,実際の臨床的効果を検討することが主たる目標であった.おおむね目標は達成したが, 3)の有用な臨床的効果を検討するまでには至らなかった.平成17年度末に国リハ研究所で導入したLOKOMATがすでに稼動できる状態にあり,科研費補助金の採用決定と同時に,研究をスタートすることができた.導入されたLOKOMATでは,欧米人の体型にあわせた設計であるために,特に日本人の障害を持った高齢者の身体的特性が仕様から外れていた.日本人仕様にするために,開発元であるスイス・HOCOMA社のCEOであるGery Colombo氏とミーティングを重ね,その対策を検討した.その結果,現在開発中である小児障害者用のデバイスを日本人用に適用できるのではないかということになり,今後,2007年中に完成予定の小児用デバイスを導入することを目指すこととなった.また,日本人用ソフトウェアの開発のため,HOCOMA社からグラフィカルユーザインターフェイス(GUI)部分のソフトウェア提供の協力を得ることができたので,それをもとにGUIの改良に着手した.並行して,足関節スティフネスの調節機構および反射計測装置の開発を進めている.平成16年度から研究代表者が予備研究をスイス・バルグリスト脊損センター研究所で行ってきたので,その基礎データをもとに,日本で使用できる計測デバイスを設計,開発を進めている.H18年度でハードウェアの部分が完成したので,今後,制御系の開発およびソフトウェアの開発に着手する.生理学的な訓練理論から,アキレス腱にかかる張力の求心性入力が最も脊髄中枢への入力刺激に重要だと提唱されており,その調節機構を開発することによって,より効率的な訓練システムにできると考えられる.また,アキレス腱にかかる張力を簡便に計測できる方法を開発することを検討しており(H19年度科研費補助金萌芽研究に申請中),足関節トルクを簡便に計測し,そのデバイスを訓練システムに組み込むことを目指す.国リハ研究所でLOKOMATがすでに稼動できる状態にあり,科研費補助金の採用決定と同時に研究を開始できた.導入されたLOKO岨Tでは,欧米人の体型にあわせた設計であるため,特に日本人の障害を持った高齢者の身体的特性が仕様から外れていた.日本人仕様にするため,開発元であるスイス・HOCOMA社のCEOであるGery Colomo氏に協力を要請し,その対策を検討した.その結果,Hocom社で開発中である小児障害者用のデバイスを日本人用に適用できるのではないかという結論となったが,本研究の予算では購入不可能であるため,今後,他の研究費の獲得によって,小児用デバイスを導入することを目指すこととなった.しかしながら,Hl9年度末時点では,そのための研究助成金の採択は得られていない.今後もさらなる研究費の獲得を目指して,様々な研究助成に応募していく予定である.また,日本人用ソフトウェアの開発のため,HOCO漁社からユーザインターフェイス部(GUIIのソフトウェア提供の協力を得ることができたので,それをもとにGUIを改良した.並行して,足関節スティフネスの調節機構および反射計測装置の開発を進めている.Hl6年度から予備研究をスイス・バルグリスト脊損センター研究所で行ってきたので,その基礎データをもとに,日本で使用できる計測デバイスを設計,開発を進めている.Hl9年度では,Hl8年度に作成した装具部を用いて動作実験を行う予定であったが,装具部の不具合により,制御系およびソフトウェアの開発が遅れ,動作実験ができていない状況である.また,生理学的な訓練理論より,アキレス腱にかかる張力の求心性入力が脊髄中枢への重要な指標であることから,アキレス腱にかかる張力を簡便に計測できる方法を開発することに着手した.これらの計測\デバイスを訓練システムに組み込むことを目指す研究目標1)は,LOKOMATのハードウェアおよびソフトウェアを日本人用に開発することであった.スイスHOCOMA社との打合せで,ハードウェアの日本人仕様の変更は,現在開発中の小児用ロコマットの導入で日本人の体格をカバーできることが確認されており,次年度以降の導入を目指すこととなったが,本研究予算では購入不可能であるため,今後他の研究費の獲得によって,小児用デバイスを導入することを目指すこととなった.今後さらなる研究費の獲得を目指して,様々な研究助成に応募していく予定である.ソフトウェアの日本語化は,昨年度,HOCOMA社からグラフィカル・ユーザー・インターフェイス(GUI)の提供を受けて開発した.研究目標2)は,制御対象となっていない足関節トルクに着目し,足関節トルクを自在に制御できるシステムを開発し,新たに足関節スティフネスを調節する訓練システムを提案することであった.足関節スティフネスの調節機構および反射計測装置の開発を進め,いくつかの課題が残るもののプロトタイプを開発し試行した.

生理学的な訓練理論より,アキレス腱にかかる張力の求心性入力が脊髄中枢への重要な指標であることから,アキレス腱にかかる張力を簡便に計測できる方法を開発した.今後はこれらの計測デバイスを訓練システムに組み込むことを目指す.研究目標3)4)では,対麻痺者や片麻痺者などの運動機能障害者に適用し,実際の臨床的効果を検討することが主たる目標であったが,健常成人に試行するに留まり,その目標達成は実現できなかった.
骨疾患治療のための骨環境応答性ナノツールの開発

本研究では、骨粗鬆症の予防と早期治療を目的として、骨吸収と骨形成の同時コントロールを可能にする「骨環境応答性ナノカプセル」の開発に挑戦する。具体的には、破骨細胞に薬剤を適量かつ必要な期間だけ作用させる骨吸収抑制ナノカプセルの作製と、骨の主無機成分であるリン酸カルシウムの生成を促進する骨形成促進ナノカプセルの作製を行う。これらをバランスよく作用させて、骨疾患の予防・治療システムを開発する。
数値的に安定な3次元ボロノイ図構成算法とその応用に関する研究

1.3次元ボロノイ図の位相的性質に矛盾しないように処理を進めることで,数値的安定化を図ったアルゴリズムを提案した.そもそも計算誤差のある世界では,数値計算による判定結果を全面的に信頼することはできないと考え,位相構造に矛盾を生じさせるような数値判定がなされた場合には,その結果は採用しないことにしている.2.提案したアルゴリズムを計算機に実装し,計算実験によって数値的安定性の確認を行なった.その結果,従来の手法では処理の破錠が避けられないような激しい退化状態にある入力に対しても,破錠することなく処理が進められることが確認され,数値的安定性が実証された.3出力された3次元ボロノイ図を利用した3次元デロネ-分割の生成を試みた.その結果,退化状態にある入力に対して,不適切な分割がなされることがわかり,問題点の調査とアルゴリズムの改良を行なった.4位相構造の優先によって数値的安定化を図ったアルゴリズムを利用すると,これまで考えてきた普通のボロノイ図の位相構造が,制約つきデロネ-図と呼ばれる一般化されたデロネ-図の構築にも適用できることに気付き,そのためのアルゴリズムを提案し、さらに計算機への実装を行なった。5これらのアルゴリズムを利用して,有限要素法における要素分割への応用を試みた.その結果,数値誤差の影響を受けやすい母点配置に対しても,安定しが四面体分割を得ることができた。しかし,よりよい形状の四面体を得るための母点配置問題に対する対策は不十分であり,実用化に向けて今後の課題となっている.1.3次元ボロノイ図の位相的性質に矛盾しないように処理を進めることで,数値的安定化を図ったアルゴリズムを提案した.そもそも計算誤差のある世界では,数値計算による判定結果を全面的に信頼することはできないと考え,位相構造に矛盾を生じさせるような数値判定がなされた場合には,その結果は採用しないことにしている.2.提案したアルゴリズムを計算機に実装し,計算実験によって数値的安定性の確認を行なった.その結果,従来の手法では処理の破錠が避けられないような激しい退化状態にある入力に対しても,破錠することなく処理が進められることが確認され,数値的安定性が実証された.3出力された3次元ボロノイ図を利用した3次元デロネ-分割の生成を試みた.その結果,退化状態にある入力に対して,不適切な分割がなされることがわかり,問題点の調査とアルゴリズムの改良を行なった.4位相構造の優先によって数値的安定化を図ったアルゴリズムを利用すると,これまで考えてきた普通のボロノイ図の位相構造が,制約つきデロネ-図と呼ばれる一般化されたデロネ-図の構築にも適用できることに気付き,そのためのアルゴリズムを提案し、さらに計算機への実装を行なった。しかし,よりよい形状の四面体を得るための母点配置問題に対する対策は不十分であり,実用化に向けて今後の課題となっている.
高温超伝導体における量子磁束格子の電磁物性定数の評価

1.高温超伝導体における非可逆曲線比較的弱くピン止めされた量子化磁束の熱揺動によるデピンニング曲線の表式をラブシュ方程式から出発して導いた。さらに、この曲線は、非可逆曲線やフラックスメルティング曲線と呼ばれている測定曲線からは、フラックスクリープの影響を補正してえられる上限曲線であることを明らかにした。この曲線は強いピンを導入すれば、オーダパラメータの大きさ又は位相のオーダリングが生じる遷移領域内にまでシフトすることも明らかにした。現在、定量的比較を行うための実測結果を蓄積中である。2.YBCO膜における磁場侵入長と臨界電流密度ミアンダ状に加工したc軸配向YBCOスパッタ薄膜線路のカイネティックインダクタンスを共鳴法で測定することによって磁場侵入長(λ)の測定を行った。(1)実験的に得られたλ(T)の温度依存性は局所的BCS理論による結果とよい一致を示した。(2)実験的に得られたλ(O)とρ及びT_cの関係式も局所的理論結果とよい一致を示した。(3)バイアス電流を増すと、ある電流密度j^*_c(T)でλが急激に増大し始めたが、これはマイスナー状態から混合状態に入ったことを示す。j^*_c(4.2K)=4.5×10^<11>A/m^2及びj^*_c(T)のT依存性は対破壊電流密度j_<pb>(T)H_c/λとよい一致を示した。このことは、薄膜において観測されるテープ材より高い臨界電流密戸には対破壊電流が大きく寄与していることを示している。このことはまた、薄膜表面が強い表面ピンとして働くことをも意味している。現在、この表面ピンの磁界・温度特性について理論・実験の両面から研究中である。
高密度ポリマーブラシによる新規バイオインターフェースの創製

リビングラジカル重合(LRP)の利用により、長さの揃った高分子鎖を飛躍的な高密度で(従来技術より約1桁高く)固体表面にグラフト重合することが可能となった。本研究では、この高密度グラフト表面(濃厚ポリマーブラシ)の構造・物性における新規性と分子設計における多様性を活用して、自在な機能設計が可能な次世代バイオインターフェースの創製を目指し、関連基礎研究を実施した。これまでの主な成果は下記のとおりである。(1)各種の親水性ポリマーの濃厚ブラシを合成し、そのタンパク吸着特性を検討した結果、濃厚ブラシ特有のサイズ排除効果がタンパクの非特異的吸着を大幅に抑制することを見出した。(2)これらの親水性濃厚ブラシに対するマウス由来L929繊維芽細胞の接着特性を検討した結果、準希薄ブラシに比べて細胞接着を飛躍的に抑制されることを明らかにした。(3)親水性濃厚ブラシの膨潤特性を明らかにするとともに、アルキル二本鎖を有する脂質類似型末端基の導入とリン脂質二分子膜の自己組織化を検討した。より効果的なブラシ末端の化学変換を目指して、テルル系LRPの表面グラフト重合への応用も検討し、濃厚ブラシの形成を確認した。(4)濃厚ブラシ表面-ゲル対向系において、マクロスコピックにも極低摩擦特性を発現させることに成功した。(5)感温性高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)の濃厚ブラシの合成に成功し、膨潤特性、摩擦特性、タンパク吸着特性を明らかにした。(6)コンビナトリアル・ブラシ表面の構築に向けて、密度傾斜開始基固定化ならびに鎖長傾斜重合に成功するとともに、濃厚ブラシ設計において重要となる、濃厚/準希薄ブラシの境界密度領域を決定した。(7)各種高分子基材(ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレンなど)や各種金属基材(ステンレス、コバルトクロム合金など)に濃厚ブラシを付与する合成ルートを確立した。リビングラジカル重合の利用により、長さの揃った高分子鎖を飛躍的な高密度で(従来技術より約1桁高く)固体表面にグラフト重合することが可能となった。本研究では、この高密度グラフト表面(濃厚ポリマーブラシ)の構造・物性における新規性と分子設計における多様性を活用して、自在な機能設計が可能な次世代バイオインターフェースの創製を目指している。本年度の主な成果は下記のとおりである。(1)ポリ(メタクリル酸2-ヒドロキシエチル)の濃厚ブラシ表面が、その特異なサイズ排除効果により、タンパクの非特異的吸着を大幅に抑制することを見出した。(2)ブラシ構造とタンパク吸着特性の相関を系統的に解析するためのコンビナトリアル手法の確立(グラフト密度および鎖長をそれぞれ直交軸とするコンビナトリアル・2次元グラフト層の構築)に向けて、開始基固定化手法、傾斜重合法についての予備的検討を行った。(3)長さの異なるオリゴエチレンオキシドを側鎖に有するメタクリレート型モノマーを合成し、その原子移動ラジカル重合(ATRP)により親水性ブラシを構築するとともに、その膨潤特性をQCM測定により明らかにした。(4)上記の親水性ブラシの末端機能化を目的に、アルキル二本鎖を有するニトロキシドを合成した。ATRP手法により活性化した末端ラジカルをこのニトロキシドでキャップすることにより脂質類似型末端基の導入を試みた。参照実験より、導入率は50%程度と見積もられた(導入率の向上が今後の課題)。(5)次いで、上記の末端機能化

親水性ブラシに対して、リポソーム融合法を適用して、リン脂質二分子膜の自己組織化を試みた(構造解析は、今後の予定)。リビングラジカル重合の利用により、長さの揃った高分子鎖を飛躍的な高密度で(従来技術より約1桁高く)固体表面にグラフト重合することが可能となった。本研究では、この高密度グラフト表面(濃厚ポリマーブラシ)の構造・物性における新規性と分子設計における多様性を活用して、自在な機能設計が可能な次世代バイオインターフェースの創製を目指している。本年度の主な成果は下記のとおりである。(1)ポリ(メタクリル酸2-ヒドロキシエチル)の濃厚ブラシ表面が、サイズ排除効果のみならず、ブラシ最表面においてもタンパクとの吸着的相互作用の極めて低い特性を有することを見出した。(2)濃厚ポリマーブラシ表面をゲルと対向させることにより、マクロスコピックにも極低摩擦特性を発現させることに成功した。特に、ゲル構成成分と異なる高分子種からなる濃厚ポリマーブラシを用いることにより、すなわち、エンタルピー的斥力相互作用を利用することにより、マイクロトライボロジー測定で得られた値とほぼ等しい摩擦係数を達成した。(3)生体内において低摩擦特性が要求される人工関節などの表面改質に応用することを目的として、セラミックスやステンレス、コバルトクロム合金の表面に安定に重合開始基層を形成させ、濃厚ポリマーブラシを付与する技術を確立した。(4)感温性高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)の濃厚ポリマーブラシの合成に成功し、膨潤特性ならびに摩擦特性を明らかにした。現在、タンパクとの相互作用とこれらの特性との相関を検討中である。リビングラジカル重合(LRP)の利用により、長さの揃った高分子鎖を飛躍的な高密度で(従来技術より約1桁高く)固体表面にグラフト重合することが可能となった。(1)高分子基材表面に濃厚ブラシを付与する新規合成ルートを開発した。具体的には、アジド基とLRP開始基を側鎖に有する共重合体を合成し、その薄膜を各種高分子基材表面上(ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレンなど)に形成させた後、アジド基の光反応を利用して固定化した。さらに、得られた開始基層を利用して、水溶性ポリマーブラシの合成に成功した。この水溶性ポリマーブラシに対するタンパクの抗吸着特性を調べた結果、濃厚ポリマーブラシが形成されたと結論した。(2)ブラシ末端の効率的な化学変換を目指して、テルル系LRPの表面グラフト重合への応用を検討し、ポリメタクリル酸メチルをモデル系として濃厚ブラシの形成を確認した。(3)ポリスチレン濃厚ブラシをモデル系として、膨潤度と潤滑特性の相関を明らかにし、濃厚ポリマーブラシの潤滑機構について考察した。
自律分散システムとしてみた心臓ペースメーカー領域の機能的構成に関する研究

膜電位感受性色素を用いた細胞電気活動の多領域同時測定法を個体発生初期の鶏胚心臓に適用し、心臓ペースメーカー機能形成の初期過程を追跡した。ふ卵約30-36時間の7-9体節期の鶏胚から得られた拍動開始以前の幼弱な心臓の自発性活動電位の伝播パターンの解析により、ペースメーカー領域のマッピングをおこない、その面積と形、およびその位置の個体発生の進行にともなう発達を調ベた。その結果、ペースメーカー領域は、この時期を通じてほぼ円形の形を示し、大きさも1200-3000μm^2と個体差はみられたが、系統的な変化はみられなかった。ペースメーカー領域の位置には特徴的な変化がみられ、7体節期-8体節期中期には左または右の心室部に存在していたペースメーカー領域は、9体節期に入ると、左心房原基に局在するようになり、9体節期後期にはさらに静脈洞原基近傍へ向かって移動してゆくことが明らかにされた。このようなペースメーカー領域の決定に関連して、ペースメーカー電位の発現部位とその空間分布について発達段階を追った詳細なマッピングをおこなった結果、ペースメーカー電位の最も急峻な領域がペースメーカー領域として機能して心臓全体のリズムを支配していることが明らかになった。このことから、ペースメーカー電位の傾きで示される心細胞のリズム能の心臓内での分布、すなわちリズム勾配がペースメーカー領域の位置とそのリズムを決定するという原則が明らかとなった。このことから、それぞれに自発的なリズム能を持つた心細胞が集合して、全体としてひとつの心リズムを発現するという「自律分散システム」としての心臓ペースメーカー機能の形成の過程が明らかにされた。
コバルト-ロジウム異核金属間結合に関する実験量子化学

目的化合物[M_3Cp_3(CPh)_2](M_3=Co_3,RhCo_2,Rh_2Co,Rh_3)のすべてを合成することに成功した.合成はCo_3の合成法をもとに行い4種のクラスター錯体はカラムクロマトグラフ法により分離精製した.これらすべての化合物はジロロメタンまたはジクロロメタン/ヘキサンの混合溶媒から溶媒をゆっくりと蒸発させることによって良好な単結晶を得た.Co_3は三針晶系,他のものは単斜晶系となりそれぞれ独立に3分子,2分子のクラスター錯体が単位格子中に存在した.RhCo_2錯体ではRhとCoのディスオーダーにより金属原子間の距離を求めることはできなかった.残りの3種について距離を比較してみるとCo_3でCo-Co距離は2.382(8)Å,Rh_3でRh-Rh距離はで2.620(11)Åであった.混合金属クラスター錯体Rh_2CoではRh-Rh距離はRh_3におけるのとほぼ同じ2.616(8)Åであり,Rh-Co距離(2.503(15)Å)はRh-Rh,Co-Coのそれぞれの1/2の和2.501(15)Åにほぼ等しかった.また,M-C(キャップ)の距離も同核と異核のクラスター錯体で特に変化は見られずそれぞれの結合は共有結合性が強いとみられる.これらの錯体すべてのサイクリックボルタモグラムは化学的に可逆な1電子酸化波を示し,Rhの数が増えるほど電位が高くなることわかった.これらを電解酸化することにより酸化種の安定性を調べたところCo_3とCo_2Rhでは1電子酸化種が安定に存在するが,Rh_3では1電子酸化種の寿命は短く1電子酸化種を単離することは困難であると考えられる.Co_3の電子酸化種は電解酸化により過塩素酸塩を合成し単結晶として単離することに成功した.目的化合物[M_3Cp_3(CPh)_2](M_3=Co_3,RhCo_2,Rh_2Co,Rh_3)のすべてを合成することに成功した.合成はCo_3の合成法をもとに行い4種のクラスター錯体はカラムクロマトグラフ法により分離精製した.これらすべての化合物はジロロメタンまたはジクロロメタン/ヘキサンの混合溶媒から溶媒をゆっくりと蒸発させることによって良好な単結晶を得た.Co_3は三針晶系,他のものは単斜晶系となりそれぞれ独立に3分子,2分子のクラスター錯体が単位格子中に存在した.RhCo_2錯体ではRhとCoのディスオーダーにより金属原子間の距離を求めることはできなかった.残りの3種について距離を比較してみるとCo_3でCo-Co距離は2.382(8)Å,Rh_3でRh-Rh距離はで2.620(11)Åであった.混合金属クラスター錯体Rh_2CoではRh-Rh距離はRh_3におけるのとほぼ同じ2.616(8)Åであり,Rh-Co距離(2.503(15)Å)はRh-Rh,Co-Coのそれぞれの1/2の和2.501(15)Åにほぼ等しかった.また,M-C(キャップ)の距離も同核と異核のクラスター錯体で特に変化は見られずそれぞれの結合は共有結合性が強いとみられる.これらの錯体すべてのサイクリックボルタモグラムは化学的に可逆な1電子酸化波を示し,Rhの数が増えるほど電位が高くなることわかった.これらを電解酸化することにより酸化種の安定性を調べたところCo_3とCo_2Rhでは1電子酸化種が安定に存在するが,Rh_3では1電子酸化種の寿命は短く1電子酸化種を単離することは困難であると考えられる.Co_3の電子酸化種は電解酸化により過塩素酸塩を合成し単結晶として単離することに成功した.
地域包括ケア推進に向けた医療機関保健師に期待される実践能力評価指標の開発

地域包括ケア推進に向けた医療機関保健師に期待される実践能力評価指標の開発に向け、平成30年度は医療機関に所属する保健師の役割に関する文献検討、および今後実施を予定しているインタビュー調査における調査項目の検討を実施した。文献検討はデータベースを用いた系統的文献検討とし、文献の動向を把握した後に、医療機関保健師の役割に関する質的帰納的分析を実施した。結果、得られた文献は17件、発行年は1994年2015年であり、20012005年に発行された文献が最も多かった。また質的帰納的分析の結果では、医療機関保健師の役割として、≪医療機関利用者本人を支援する≫、≪医療機関職員と協働、サポートする≫、≪関連団体、地域に貢献する≫、≪専門性から期待される役割≫の4つのコアカテゴリーが得られた。以上から、医療機関保健師に関する研究は少なく、比較的古い文献が多いことが明らかとなり、文献検討だけでは現在の医療機関保健師の役割が十分に反映されていないことが推察された。したがって、今後実施を計画している医療機関保健師へのインタビュー調査で現在の医療機関保健師の役割を把握することには一定の意義があると思われた。また文献検討の結果を受け、インタビュー調査における調査項目の検討を行った。調査項目は、文献検討で得られた4つのコアカテゴリーの視点に着眼し、医療機関保健師が現在担う役割と活動上の困難を把握することとしたい。また、医療機関保健師に期待される役割は、当該保健師の管理監督者の語りから把握することとし、地域包括ケア推進から保健師に期待される役割を含めて把握したい。平成30年度は当初、医療機関保健師当事者等へのインタビュー調査を予定していたが、調査に先立つ文献検討を丁寧に実施していたため、インタビュー調査の着手開始までに予想以上に時間がかかった。一方で、文献検討による一定の成果が得られたこと、またインタビュー調査項目が具体化されていることから、区分を(3)とした。インタビュー調査における調査項目の検討は済んでいるため、今後は具体的な研究計画書を作成し研究倫理審査を受ける。研究倫理審査の承認を経たのちに速やかに対象者のリクルートを行いインタビュー調査を開始する。なお、医療機関に所属する保健師の人数はそもそも寡少である。必要協力者数が得られるよう、対象者の地域には制限を設けず本研究グループの研究者による有意抽出とし、必要協力者数が得られない場合はスノーボールサンプリングを併用する。また、インタビュー調査が終了したのちは、速やかに保健師基礎教育担当者への質問紙調査の準備を行う。予定していたインタビュー調査の実施ができなかったため、次年度使用額が生じた。次年度は、インタビュー調査および学会、論文等による成果発表などに使用する予定である。
虚血性網膜症に対する血管再生を目的とした細胞治療における細胞外小胞の包括的理解

血管内皮コロニー形成細胞(Endothelial colony-forming cells: ECFCs)は、細胞治療に用いる自家血管内皮細胞のソースとして有望である。申請者らはECFCのパラクラインメカニズムに基づいた、虚血性網膜症に対する血管再生療法および神経保護効果に関する研究を行ってきたが、ECFC由来細胞外小胞(EV)の役割については現在まで不明である。特に小胞に含まれるミトコンドリア転送やmiRNAの機能についてはほとんどわかっていない。48時間培養したECFC培養上清に対して連続超遠心を行い、タンパク成分に乏しい分画のみを抽出したところ、CD63陽性のエクソソームを豊富に認めた。in vivoにおける虚血性網膜症モデルとしてマウス酸素誘導性網膜症(Oxygen induced retinopathy:OIR)モデルを用い、単離したエクソソームを眼内注射したところ、ラベルしたセルトラッカー(CM-Dil)陽性の細胞外小胞がマウス網膜血管と共染色されており、血管へホーミングしていることがわかった。今後OIRモデルにおいて、注射後の虚血領域および新生血管を定量し、神経血管保護効果を検討していく予定である。本研究では、ヒト眼内における手術にて切除される、硝子体および内境界膜のオミクス解析も行うが、黄斑上膜、黄斑円孔、網膜剥離、臓側糖尿病網膜症患者における硝子体サンプルおよび内境界膜サンプル保存を目的として、どの程度のサンプルを採取する必要があるのかを検討する予備的実験を行った。硝子体手術を施行し、硝子体および内境界膜を切除したところ、硝子体サンプルは無潅流の状態で、採取できたサンプルは約500ul、内境界膜は血管アーケード内で約3乳頭径の大きさのサンプルが採取可能であった。今後これらの結果を元に、適切な量のサンプルを採取い、プロテオーム解析を行う予定である。血管内皮コロニー形成細胞のエクソソームが単離できており、順調に解析できている。ヒトサンプルの予備的実験も行っており、研究全体としておおむね順調に進展していると考える。またECFCにおいてより治療効果の高いエクソソームを放出する分画を検討していく。使用した物品が当初計画したものよりも安価で購入できたため。