hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯周組織・根管の3次元画像診断システムの開発

人体における組織および病変を三次元的に捉え表示することは、病変の診断ならびに治療に非常に有効である。このため画像診断の分野では断層法やComputed Tomography(CT)などが開発された。しかしながら、これらの方法は解像度が低く、歯や歯周組織の微細構造(根管の状態や歯根膜隙の状態)などを診断することは困難であった。一方、Tuned aperture computed tomography(TACT)は、Tomosynthesisといわれる原理を応用したもので、非常に解像度の高い歯および歯周組織の三次元表示を可能とする潜在能力を持っている。我々はこれを応用したOrthoTACTシステムを開発中である。本研究ではこのシステムにおいて、歯や歯周組織を三次元表示するのに必要な撮影の諸条件を明らかにすることを目的としている。まず、本システムで作成できる任意位置の断層画像の断層厚と投影角度の関係を明らかにする研究を行った。装置はプロトタイプOrthoTACTシステムとしてOP-100とCCDセンサーを用いた。被写体としては断層厚測定用特性ファントムTOM-1とKyokkotest chart tyep1を使用した。種々の撮影振り角でこのファントムを撮影しOrthoTACT画像を作製した。TOM-1の画像を5名の観察者が独立に観察し視覚的断層厚を求めた。Charttyep1の画像からMTFを求めそれより計算によりNoise equivalent passband(NE)を求めそれにより客観的断層厚を求めた。いずれの場合でも、断層厚と撮影振り角にはほぼ反比例の関係があった。歯や歯周組織を診断するためには断層厚は1mm以下であることが望まれ、これより振り角20゚が適正と考えられた。次に摘出屍体上顎骨を用いてTACT画像での歯髄の状態および歯槽骨の吸収程度の評価を従来の口内法と比較した。その結果、TACT画像は頬側から口蓋側までの断層像上でそれぞれの部位に分けて歯髄腔の状態および歯槽骨吸収状態を評価でき、歯周疾患の画像検査として有効と考えられた。また、乾燥頭蓋骨を用いて顎関節の骨変化の描出能を検討した。従来の単純X線検査では描出不可能な微少な骨変化を描出できた。また、被曝線量は、OrthoTACT用の一連の撮影で、フィルムを用いた従来の口内法1枚の撮影と同程度の被曝であることが示された。以上より、OrthoTACTシステムは歯・歯周組織のみならず顎骨を含めて三次元画像診断に非常に有効と考えられた。人体における組織および病変を三次元的に捉え表示することは、病変の治療ならびに指標に非常に有効である。このため画像診断の分野では断層法やComputed Tomography(CT)などが開発され、歯科領域でも利用されてきた。

しかしながら、これらの方法は元来医科領域にあわせて開発されたものであり、解像度が低く最高でも顎口腔領域では埋伏歯や腫瘍などが表示できる程度であり、歯や歯周組織の微細構造(根管の状態や歯根膜隙の状態)などを診断することは困難であった。一方、Tuned aperture computed tomography(TACT)は、Tomosynthesisといわれる原理を応用したもので、非常に解像度の高い歯および歯周組織の三次元表示を可能とする潜在能力を持っている。我々はこれを応用したOrthoTACTシステムを開発中である。本研究ではこのシステムにおいて、歯や歯周組織を三次元表示するのに必要な撮影の諸条件を明らかにすることを目的としている。本年度は本システムで作製できる任意位置の断層画像の断層厚と投影角度の関係を明らかにする研究を行った。装置はプロトタイプOrthoTACTシステムとしてOP-100とCDRCCDセンサーを用いた。被写体としては断層厚測定用特性ファントムTOM-1を使用した。種々の撮影振り角でこのファントムを撮影しOrthoTACT画像を作製した。その画像を5名の観察者がおのおの独立に観察しぼけなく描出されているスリットの長さから断層厚を求めた。その結果、断層厚(mm)をY、撮影振り角(゚)をXとおくと、Y=9.9642X^<-0.9924>の関係があることが示さた。歯や歯周組織を診断するためには断層厚は1mm以下であることが望まれ、これより15゚以上の振り角が必要であり、ばらつき等を考慮すると20゚が望ましいと考えられた。また、撮影条件から被曝線量を考察すると、OrthoTACT用の一連の撮影で、フィルムを用いた従来の口内法1枚の撮影と同程度の被曝であることが示された。OrthoTACTに必要な撮影条件が決定したので、現在摘出顎骨を用いて診断能の比較を従来法と行うように検討している。
再構成可能な論理デバイスを用いた低消費エネルギ化手法に関する研究

システムLSIの課題の一つである消費電力危機に対して、システムLSIに集積されたリコンフィギャラブルロジックを利用した消費電力削減方式の確立を目的とし、研究期間内に消費電力削減方式の提案、およびシミュレーションによる評価を行うべく,以下のような計画で研究を進めた.(1)予備評価提案方式による消費電力の削減を実現するために原理の実証を予備評価として行った。また、複数の回路分割方式について同様な評価を行った。(2)パフォーマンス-パワー・トレードオフ制御方式の検討オリジナルの回路をプロファイルにしたがって部分回路に分割し、入力データに依存した回路(データ依存回路)を切り替える方式を提案した。さらにそれを発展させ、逆に電力をかけても性能を向上する方向の改善方式を検討した。すなわち、パフォーマンス-パワー・トレードオフを回路の書き換えによって制御する方式について検討した。(3)各種ツールの開発回路から入力データと活性化回路部分との関係情報の収集および分析を行うプロファイリングツール、および複数のコンテキストに分割する回路分割生成ツールの開発を行った。また、既存の動的消費電力見積りツールに改良を施し、実用的な回路の評価を行う環境を整備した。(4)アプリケーションによる評価実用的な回路を用いて、回路から入力データと活性化回路部分との関係情報の収集および分析を行った。また、プロファイリング結果に基づきこれらの制御対象が変更可能な回路分割生成ツールおよび動的消費電力見積りツールを用いて低消費エネルギ化の効果を評価した。(2)プロファイリング方式の検討先の予備評価を踏まえて、回路から入力データと活性化回路部分との関係情報の収集および分析を行った。また、プロファイリング結果に基づきこれらの制御対象が変更可能な回路分割生成ツールおよび動的消費電力見積りツールの検討・作成も行った。(3)パフォーマンス-パワー・トレードオフ制御方式の検討オリジナルの回路をプロファイルにしたがって部分回路に分割し、入力データによって回路を切り替える方式を提案した。さらにそれを発展させ、逆に電力をかけても性能を向上する方向の改善方式の検討に着手した。システムLSIの課題の一つである消費電力危機に対して、システムLSIに集積されたリコンフィギャラブルロジックを利用した消費電力削減方式の確立を目的とし、研究期間内に消費電力削減方式の提案、およびシミュレーションによる評価を行うべく,以下のような計画で研究を進めた.(1)パフォーマンス-パワー・トレードオフ制御方式の検討オリジナルの回路をプロファイルにしたがって部分回路に分割し、入力データによって回路を切り替える方式を提案した。(2)各種ツールの開発回路から入力データと活性化回路部分との関係情報の収集および分析を行うプロファイリングツール、および複数のコンテキストに分割する回路分割生成ツールの開発を行った。(3)アプリケーションによる評価実用的な回路を用いて、回路から入力データと活性化回路部分との関係情報の収集および分析を行った。
論理演算を用いた論理パズルにおける自閉症児の探索行動についての実験的検討

現在、発達障害児童の割合は多くなってきており、その理解と対応は急務となってきている。こういった割合の高さからも教育的なニーズが高まっており、その機序の解明は重要である。これまで自閉症に関して認知科学の視点からコネクショニスト・モデルが提唱されており、特に線形分離できない課題が自閉症者で難しいことが指摘されている。しかし、論理演算を組み込んだ行動実験はこれまでないためおもちゃに論理演算を組み込んだ実験を行い、自閉症児と定型発達児で比べてみる研究を行った。実験は京都大学こころの未来研究センター別館(2F発達療育室)を利用し、申請者が京都大学博士課程在学当時に療育対応していた自閉症児をリクルートし論理パズル様式の実験を行った。同様に京都大学こころの未来研究センターにおいて京都市内の小学校からリクルートした定型発達児童を対照群として実験を行った。これまでに自閉症児23名、定型発達児17名に実験を実施した。自閉症児と定型発達児に対して、さまざまな論理演算を入れ込んだ論理パズルを実施し、どのような論理演算の際に自閉症児が困難を有すのかについて実験的に検討した。としてポスター発表を行った。本実験では自閉症児における論理演算の計算について認知心理学的に仮説を立て、行動実験を行うものであった。本実験は京都大学こころの未来研究センター別館(2F発達療育室)を利用し、申請者が京都大学博士課程在学当時に療育対応していた自閉症児をリクルートし論理パズル様式の実験(論理パズルには論理和や論理積、排他的論理和、命題pといった論理演算を組み込んだ)を行った。今年度はこの結果に関し、ビデオの解析を行い、得られたデータを解析した。結果から自閉症群は定型群と比べ、論理和や論理積、命題pの正答率は差がなかった。しかし、排他的論理和においてのみ自閉症群は定型群に比べて有意に苦手であるという結果が得られた。この結果については16th European conference on developmental psychology, 3-7 september 2013; Lausanne, SwitzerlandにおいてChildren with autism are notgood at solving XOR problem.というタイトルで国際学会においてポスター発表を行った。これまで、所属する研究機関と被験者の受け入れをしてくれる大学の両倫理委員会の許可を得て実験を開始することができ、論文にまとめていくのに十分な被験者数(定型発達児童17名、自閉症児童23名)を対象として実験を行うことができたため、当初の計画より順調に進んでいると考えられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後についてはSPSSを用いて結果の分析を行う。また必要に応じて実験群、対照群の被験者数を増やしていく。分析を行った後、英語の査読雑誌に投稿を行う予定である。また結果についてはヨーロッパ発達心理学会においてポスター発表を行う予定である。
腸内細菌叢から読み解く食習慣と睡眠覚醒パターンの相互作用機序

食生活の乱れは睡眠の不調を招き、腸内細菌叢のバランスも崩してしまう。腸内細菌叢は第二の脳とも呼ばれ、摂取した食品から得られる成分を代謝して脳機能へと働きかけることが知られている。従って、脳機能である睡眠が腸内細菌叢からの影響を受けている可能性は高い。本研究は、腸内細菌叢と睡眠覚醒パターンの相互作用機序を明らかにすることを目的とする。第一に、腸内細菌叢を変化させた時の睡眠覚醒パターンを解析し、睡眠制御に関与する腸内細菌・代謝物質を同定する。第二に、慢性的睡眠不足に陥った際に変化する腸内細菌・代謝物質を同定する。得られた腸内細菌・代謝物質について、睡眠覚醒パターンに及ぼす作用を明らかにする。
エンドソーム不安定化ペプチドを用いた細胞内抗体導入法の開発と細胞機能制御

研究実施者らは、クモ毒由来の膜傷害性ペプチドを改変し、エンドソーム不安定化ペプチドL17Eを開発した。L17Eを用いることで、通常エンドサイトーシス機構により細胞内に取り込まれ、エンドソームに捕捉される細胞外分子をサイトゾルに移行させることが可能である。本研究では、エンドソーム不安定化ペプチドの活性向上のための指針を得ることを目的とし、L17Eの作用機序解明に取り組んだ。L17Eには、マクロピノサイトーシスを誘導する・負電荷脂質に選択的に作用するという類似のエンドソーム不安定化分子には見られない性質を有する。これらの性質が細胞のどの点でどのように作用し、高分子の細胞内送達を実現しているかを明らかにすることを目指した。高分子の細胞質内への送達を評価するために、高分子薬物モデルとして蛍光標識デキストラン(10kDa)を用いた。L17Eと共にデキストランを細胞に投与すると、デキストランがサイトゾルに移行する。このサイトゾルへの放出は、低温条件、ATP欠乏条件では認められないことから、エネルギー依存的なエンドサイトーシス経路を介していることが示唆された。時間依存性・エンドソームの成熟化および酸性化の関与を検討したところ、エンドソームの成熟化が進行する以前の比較的短い時間でサイトゾル放出が起こることが明らかとなった。さらに、マクロピノサイトーシスの誘導過程であるラッフリングが関与することを示唆する結果が得られた。これらに加えて、L17E処理によって細胞膜が撹乱され、一時的な細胞膜透過が起こる可能性が示唆された。細胞膜の攪乱はエネルギー依存的であり、ラッフリングの誘導が必要である可能性が考えられた。以上の結果はリソソーム分解系への移行を回避した、細胞膜上でのサイトゾルへの導入の可能性を示唆しており、細胞内送達法の開発に新たな概念を与えるものだと期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。使用する抗体量の削減を目指し、エンドソームへより多くの抗体を移行させることを目的に研究をおこなった。第一に、ポリアルギニン融合抗体結合ペプチドの合成と評価をした。抗体へ非共有結合で結合するペプチド配列に、細胞内移行性のあるポリアルギニン(R8)を融合させたものを合成した。これと蛍光標識抗体を細胞に投与し、細胞内の蛍光量をフローサイトメトリーで測定した。結果、抗体の細胞内移行を著しく促進したことから、有効なアプローチであることが示唆された。第二に、Tumor specific ligand修飾抗体結合ペプチドの合成と評価をおこなった。ポリアルギニンを初めとする塩基性の高い細胞内移行性物質は、細胞種に関わらず非特異的に細胞内に移行することがドラッグデリバリーの観点からしばしば問題になる。これに対して、特定の細胞をターゲティングするためには、ガン細胞表面に高発現する分子に結合するリガンドを用いることが有効とされる。そこで、ガン細胞に高発現する葉酸受容体を標的とするため、葉酸で修飾した抗体結合性ペプチドを合成した。1と同様に細胞内への抗体の移行量を測定したところ、抗体を低濃度で投与した際に細胞内移行促進が認められた。しかしながら、効率は十分とは言えず、さらなる改変を考えている。抗体の細胞内移行ドメインの設計と並行して、抗体の導入効率の評価を簡便に行うための評価系の開発を進めている。チューブリンは、有糸分裂に重要な分子であり、チューブリン結合分子は増殖阻害剤として抗がん剤に利用されている。エンドソーム不安定化ペプチドを用いて導入した抗体が細胞内のチューブリンと結合すれば、有糸分裂が阻害され、細胞増殖能が低下すると考えた。現在、細胞増殖試薬WST-8による細胞生存率評価や細胞周期測定等の試験法を用い、評価系の確立および条件の最適化を行っている。エンドソーム不安定化ペプチドを用いた効率的な細胞内への抗体導入法を確立することに取り組んでいる。前年度は、抗体の細胞内移行をを促進するツールの開発と、細胞内導入抗体の活性評価法の確立に取り組んできた。前者に関しては、狙い通り抗体の細胞内移行が促進され、有効な手段とみなせる結果が得られた。さらなる機能化を図り、ガン細胞へのターゲティング能の付与を試みるなど、適用の幅を広げることにも挑戦している。今後、簡便な抗体の導入評価法が確立すれば、抗体導入法の効率を一斉に検討できるため、研究が加速すると期待している。抗体医薬品は近年急速に開発が進んでいる。しかし、その標的は細胞外因子に限られている。これは、抗体を細胞内に導入する手法が存在しないためである。効率的に抗体を細胞内に導入することができれば、これまで抗体医薬の適用外だった細胞内分子を標的とすることが可能になると期待できる。申請者らは、クモ毒由来の膜傷害性ペプチドを改変し、エンドソーム不安定化ペプチドL17Eを開発した。L17Eはエンドソームに捕捉された分子を細胞質内に放出する活性を持ち、抗体をはじめとするタンパク質を細胞内に導入することが可能である。しかしながら、L17Eを用いた抗体の細胞内導入には、高濃度のペプチドおよび抗体が必要であり、実用には十分とは言えない。本研究は、細胞内に抗体をより効率的に導入する手法の開発を目的とした。本年度は、前年度に合成した細胞内移行ドメイン(ポリアルギニン)を抗体結合ドメインに結合させた抗体取込促進キャリアとL17Eを併用することに取り組んだ。抗体取込促進

キャリアをL17E存在下に利用すると、細胞内外で抗体が凝集する様子が観察された。ポリアルギニン以外の細胞内移行ドメインとL17Eとの組み合わせ効果に関して検討している。これと並行して、現在エンドソーム不安定化ペプチドの活性向上のための指針を得ることを目的としたL17Eの作用機序解明に取り組んでいる。L17Eには、マクロピノサイトーシスを誘導する・負電荷脂質に選択的に作用するという類似のエンドソーム不安定化分子には見られない性質を有している。これらの性質が細胞のどの点でどのように作用し、高分子の細胞内送達を実現しているかを明らかにすることを目指した。本年度は、L17Eの作用における、時間依存性・エンドソームの成熟化および酸性化の関与・マクロピノサイトーシス機能の関与といった要因を検討し、L17Eの活性に関与する細胞機能に関する知見を得た。L17Eを細胞内移行ドメインと共に使用する際の問題点が明らかになった。これは、今後L17Eをさらに応用していくうえで重要な知見となる。一方、L17Eのエンドソーム不安定化メカニズムの解明にあたって、重要な情報が得られた。総合的に見て、おおむね順調に進展しているといえる。研究実施者らは、クモ毒由来の膜傷害性ペプチドを改変し、エンドソーム不安定化ペプチドL17Eを開発した。L17Eを用いることで、通常エンドサイトーシス機構により細胞内に取り込まれ、エンドソームに捕捉される細胞外分子をサイトゾルに移行させることが可能である。本研究では、エンドソーム不安定化ペプチドの活性向上のための指針を得ることを目的とし、L17Eの作用機序解明に取り組んだ。L17Eには、マクロピノサイトーシスを誘導する・負電荷脂質に選択的に作用するという類似のエンドソーム不安定化分子には見られない性質を有する。高分子の細胞質内への送達を評価するために、高分子薬物モデルとして蛍光標識デキストラン(10kDa)を用いた。L17Eと共にデキストランを細胞に投与すると、デキストランがサイトゾルに移行する。このサイトゾルへの放出は、低温条件、ATP欠乏条件では認められないことから、エネルギー依存的なエンドサイトーシス経路を介していることが示唆された。時間依存性・エンドソームの成熟化および酸性化の関与を検討したところ、エンドソームの成熟化が進行する以前の比較的短い時間でサイトゾル放出が起こることが明らかとなった。さらに、マクロピノサイトーシスの誘導過程であるラッフリングが関与することを示唆する結果が得られた。これらに加えて、L17E処理によって細胞膜が撹乱され、一時的な細胞膜透過が起こる可能性が示唆された。細胞膜の攪乱はエネルギー依存的であり、ラッフリングの誘導が必要である可能性が考えられた。以上の結果はリソソーム分解系への移行を回避した、細胞膜上でのサイトゾルへの導入の可能性を示唆しており、細胞内送達法の開発に新たな概念を与えるものだと期待できる。細胞に導入した抗体による細胞機能の制御に挑戦する。まず、導入する抗体を選択する。
骨・腸・代謝連関シグナルの解明と性差の明確化

骨が分泌するオステオカルシン(OC)がインスリン分泌を促して全身の代謝を活性化することが報告され、骨のホルモン作用として注目を集めている。本研究では、OCは腸管から作用して、GLP-1(インクレチンの1種)の分泌を促してインスリン分泌に至ることを明らかにした。したがって、経口投与でも有効であった。また、OCは脂肪細胞に作用して善玉のアディポネクチンの産生・分泌を促進することも明らかにした。これらの有効作用には性差があり、雌で顕著であった。また、妊娠中のみOCを経口投与すると、仔の良好な代謝状態が保たれることを示した。これらの結果は、OCがメタボの予防・治療に応用できることを示している。低(無)カルボキシル化オステオカルシン(ucOC)はインスリン分泌を促し、全身の代謝を活性化することが注目されている。遺伝子増幅および免疫染色により、マウス小腸にucOC受容体Gprc6aが発現していることを確認した。マウス小腸由来STC-1細胞にucOCを添加すると濃度依存的にインクレチンの1つであるGLP-1が分泌されたが、高濃度ではその効果は減弱した。また、カルボキシル化されたGlaOCは無効であった。マウス個体の静脈内や腹腔内にucOCを注射すると、濃度依存的に血中GLP-1およびインスリン濃度が増加したが、ある一定量を越えると効果は減弱した。経口投与でも同様の効果が認められたが、この場合には高濃度投与による効果の減弱化は認められなかった。GlaOCの腹腔内あるいは静脈内投与は無効であったが、経口投与ではucOC同様に血中GLP-1やインスリン濃度が上昇した。これは、胃内を通過することによって胃液の酸性pHがGlaOCを脱カルボキシル化したためと考えられる。実際にGlaOCの経口投与によって血中ucOCが上昇したのを確認した。ucOCによる血中インスリン濃度の上昇は、GLP-1受容体アンタゴニストの前投与によって抑えられたことからucOCによるインスリン分泌作用の一部はGLP-1作用を介していることが示唆された。前駆脂肪細胞株3T3-L1を脂肪細胞に分化させ、ucOCを添加すると濃度依存的にPPARγの発現が亢進し、アディポネクチンの分泌が促進されることも明らかになった。野生型マウスに10週間継続的にucOCを経口投与したところ、オスでは特段の変化は見られなかったが、メスで糖負荷試験による耐糖能の改善傾向が認められた上、膵臓ラ氏島の面積も増加していた。しかし、体重、インスリン抵抗性などに変化は認められなかった。本年度の成果はマウス個体に対してGluOCが経口投与でも有効に作用することを明らかにした事である。このことはGluOCの治療的な応用に加えて、予防的な応用を考えた時にはその意義は大きい。マウス(6週齢)に対してGluOC(3 ng/g体重)を週に3回、10週間にわたって経口投与したところ、メスで空腹時血糖の低下、膵臓ラ氏島の面積の増加に伴うインスリン分泌量増加、耐糖能の改善、小型脂肪細胞の増加などが観察された。しかし、体重、骨の状態、インスリン抵抗性に変化はなかった。経口投与されたGluOCの消化管内での動態も明らかにした。GluOCの大部分は胃液や腸液のタンパク質分解酵素によって消化されるが、わずかな量が24時間以内で消化管内腔に残留することが分かったが、48時間経過すると検出限界以下にまで下がった。しかし、毎日投与すると一定量を消化管内腔に維持する事を確認した。また、血中GluOC濃度もそれに応じて高値を維持した。これらのGluOCに応じて門脈内GLP-1濃度も上昇することが分かった。小腸組織切片の免疫染色により、GluOCの受容体であるGprc6aが小腸内腔の細胞にapical側のみならずbasolateral側にも存在することを確認した。そのうちのいくつかはGLP-1と共局在していることも明らかにした。つまり、GluOCは全身の血流及び消化管内腔側の両方から作用し、GLPー1の分泌を促し得ることが示唆された。前駆脂肪細胞株3T3-L1を脂肪細胞に分化させ、GluOCを添加するとPPARγの発現が亢進し、アディポネクチンの分泌が促進されることを明らかにした。Gprc6aをノックダウンした細胞、MEK及びPKAの阻害剤などを用いた実験でGluOCはGprc6aを介してPKA、MEKを活性化し、アディポネクチンの発現を促進させていることを明らかにした。本年度は以下の点を明らかにした。1. GluOCの長期間投与による抗メタボリックシンドローム効果はGLP-1を介する割合が高い。2. GluOCには血管内皮細胞保護作用がある。3.骨より抽出したOCも有効である。4.PRIPはインスリンシグナルを抑制する。具体的には、1.雌性マウスに4週間にわたって毎日GluOC (体重1gあたり10ng)を経口投与したところ耐糖能の改善が認められたが、GLP-1受容体アンタゴニストであるExendin(9-39)を同時に投与するとその効果は消失した。また、GLP-1受容体遺伝子欠損マウスにGluOCを投与したところ、代謝改善効果は認められなかった。2.マウスにGluOCを腹腔内投与すると、その直後の血中NO (nitric oxide)濃度が上昇した。

また、動脈硬化誘発モデルマウスにGluOCを週5回、4週間にわたって腹腔内投与すると大動脈内膜の肥厚、血中総コレステロール値およびLDL値が抑制された。正常大動脈血管内皮細胞株にGluOCを添加するとeNOS (endothelial nitric oxide synthase)の発現上昇と培養上清中NOの上昇が認められたことから、その効果は血管内皮細胞におけるNO産生を介することが示唆された。3.アルカリ性の溶媒を用いて廃棄豚骨からOCが抽出されることを確認した。このOCをマウスに長期間経口投与し、糖代謝に関する指標を解析したところ、組換えGluOCと同様に有効であるという結果を得た。大量生産が可能になることから意義は大きい。4.PRIP遺伝子欠損マウス由来脂肪細胞ではインスリン刺激によるIRS-1のセリンリン酸化が亢進しており、それによってインスリンシグナルが抑制されていることを明らかにした。GLP-1受容体のノックアウトマウスに対するGluOCの継続投与の効果が、野生型とは異なる事を見いだしており、GluOCの効果はGLP-1を介した事象である事を明確に、かつ直接的に示す事ができている。最後の詰めの実験研究を行っている。GluOCを用いた研究を継続してきて、常に確実な影響を観察出来るのが脂肪細胞への影響であった。そこで、脂肪細胞特異的なGluOC受容体であるGPRC6Aのノックアウトマウスを作製する計画を立てた。いくつかの困難に遭遇したため予定より遅れたが、ようやく完成したので解析を開始した。また、廃棄豚骨からのOCの抽出とその作用に関する研究は、廃棄豚骨の有効利用という福岡という地域性を生かした事業展開が可能であり、地域創成という国策にも合致しているということで、種々の展開を計画している。以上のことから、本研究は計画通りにおおむね順調に進展している。本年度の成果は、妊娠母体にGluOCを投与すると、投与期間が妊娠期間中のみであるに関わらず、GluOCにより生まれた子供が成獣になった時まで代謝状態を正常化させる作用があることを明確にしたことである。妊娠中に高脂肪高ショ糖食(HFS)を摂取した母親の産仔は、通常食(ND)を摂取していた母親から生まれた産仔より体重が有意に重く、また、膵発生やβ細胞増殖に寄与するPdx-1の膵臓での発現が増強していた。これらの傾向は、仔が成獣となった後も引き続き観察されたが、妊娠母体過栄養による(仔に対する)影響は、妊娠母体がGluOCを摂取することで回避された。離乳後にこれらの仔の食餌状態(HFS/ND)を区別して追跡した際、ND飼育群の子マウスでは雌雄いずれにおいても著明な差異は認めなかったが、HFS飼育群ではいくつかの差異が認められた。例えばHFSで飼育された母体から生まれた雌性マウスではメタボ状態の悪化を示す指標が高かったが、母体がGluOCを投与されていた雌性マウスではこのような影響は認められなかった。一方、雄性マウスでは逆に、NDで飼育された母体から生まれた方にメタボ状態の悪化を示す指標が高かった。この場合も母体がGluOCを投与されていた場合は正常であった。GLP-1受容体欠損マウスではこのような結果は認められなかったことから、この効果もGLP-1を介したものであると考えられる。これはメタボ予防の観点から大きな意義がある結果である。
テロメラーゼ活性阻害剤による頭頸部扁平上皮癌治療の可能性について

1)細胞株の細胞増殖能に与える影響について.AZT最終濃度は2μMとして1カ年継代培養した.AZT添加培養を始めた時点では培養開始後24時間で1.2倍に増殖し,48時間で4倍,72時間で9倍となった.AZT非添加群でも添加群と同様の増殖曲線を示し,有意差を認めなかった.1年の継代培養後も細胞増殖に変化を認めていない.2)細胞株の寿命に与える影響について3)Telomerase活性の減弱とTelomere長の相関について(1)Telomerase活性の変化は,TRAP法による測定ではAZT添加培養細胞に本活性の減弱,または消失が見られた.(2)Telomere長の変化は,培養における各細胞がhetergenecityが高く,1カ年という短い継代培養期間の事もあり,テロメア長の短縮傾向は見られたが有意の差はなかった.さらに培養継代を続ければ統計的に差のあるtelomere長の短縮が見られると考えられる.最近では,継代培養を続けるうちに細胞はAZT耐性となり,これについても検討するべきであろうと考えられる.2.In vitroでのAZT投与による抗腫瘍効果,生存率の延長について.1)Balb/c nu nuマウスにおけるin vivoでの検討の結果,有意な腫瘍発育抑制効果は見られなかった.現在,当教室で継代中の頭頚部扁平上皮癌由来の細胞株のうち,hTERT messageの多いもの(HNSCC 2;8543 copies),中程度のもの(HNSCC 3;1233 copies)そして少ないもの(HNSCC 6;182 copies)を選び出し,これら細胞株にAZTを3濃度に振り分け,AZT不含の対照を含め,1種類の細胞株ににつきAZTの濃度により4種類の培養条件を設定した.いずれの細胞もAZT濃度依存性に増殖能は減弱し,AZTは腫瘍細胞に対し非特異的な細胞毒性による増殖抑制活性を示した.特に高濃度(2mM)では腫瘍細胞の増殖率は非常に悪く,hTERTの活性のみならず他の細胞増殖に関する逆転写酵素の働きも阻害することが示された.また,hTERTのcopy数の少ないHNSCC 6においては低濃度AZTにおいても他の2株と比べ増殖活性が低下した.1)細胞株の細胞増殖能に与える影響について.AZT最終濃度は2μMとして1カ年継代培養した.AZT添加培養を始めた時点では培養開始後24時間で1.2倍に増殖し,48時間で4倍,72時間で9倍となった.AZT非添加群でも添加群と同様の増殖曲線を示し,有意差を認めなかった.1年の継代培養後も細胞増殖に変化を認めていない.2)細胞株の寿命に与える影響について3)Telomerase活性の減弱とTelomere長の相関について(1)Telomerase活性の変化は,TRAP法による測定ではAZT添加培養細胞に本活性の減弱,または消失が見られた.(2)Telomere長の変化は,培養における各細胞がhetergenecityが高く,1カ年という短い継代培養期間の事もあり,テロメア長の短縮傾向は見られたが有意の差はなかった.さらに培養継代を続ければ統計的に差のあるtelomere長の短縮が見られると考えられる.最近では,継代培養を続けるうちに細胞はAZT耐性となり,これについても検討するべきであろうと考えられる.2.In vitroでのAZT投与による抗腫瘍効果,生存率の延長について.1)Balb/c nu nuマウスにおけるin vivoでの検討の結果,有意な腫瘍発育抑制効果は見られなかった.
華厳経の研究:大乗仏教から密教へ

本プロジェクトの最終目的は、『華厳経』の共同研究を通じて、大乗仏教から密教への思想的展開を文献学的に裏付けることにある。そのため、平成9年度から11年度の3年間にわたって具体的な研究目的を設定し、以下のような研究実績を上げてきた。1.文献学的研究:平成9年度は、パーソナルコンピュータを高野山大学文学部の研究者に二台、宮崎大学教育学部の研究者に一台、広島大学文学部の研究者に一台設置し、梵蔵漢の『華厳経』「入法界品」のデジタル入力に取りかかり、同時にケンブリッジ大学図書館所蔵の二種の「入法界品」の梵文写本を入手して、梵本研究に便ならしめてきた。また、密教関係の『大日経』の蔵漢テキストと『初会金剛頂経』の梵蔵漢テキストの入力準備も開始した。平成10、11年度には、「入法界品」の梵蔵漢三種と蔵漢二種の合本テキストの入力が完成し校正を終わった。それと共に『十地経』の梵蔵漢テキストの入力と「如来性起品」の蔵漢テキストの入力も完成させた。密教関係では『初会金剛頂経』の梵文テキストの入力を進め、ACIPに公開されている蔵文テキストと東大のSatに公開されている漢籍デジタル資料等をダウンロードして梵蔵漢三種合本テキストを完成した。また『大日経』の蔵漢テキストも完成した。これ以外にも酒井真典訳『大日経広釈全訳』の入力も完成した。2.思想史的研究: 3年間で5回の合宿形式の研究会を開催し、各自が設定したキーワードに沿って研究発表と意見交換により多くの新知見を得て、その幾つかは既に研究論文として結実した。今後は、これら構築したデジタル資料を公開すると共に、研究分担者とも更に緊密な連絡を取りあいながら、当初の目的である「入法界品」のクリティカルエディションの作成に邁進し、他方『般若経』の研究にも着手したい。本年度は当初の実施計画に沿って、以下のような研究成果をあげた。1.文献学的研究(1)研究の役割分担では、今年度は次のような実績を積んだ。関西大学、宮崎大学、広島大学分担の『華厳経』入法界品梵漢テキストの入力はほぼ完了した。次年度はその校正に取りかかる。高野山大学の蔵文テキスト入力は50パーセントを完了した。梵文写本に関しては、ケンブリッジ大学図書館蔵の二種の入法界品写本を入手し、複写製本の上各研究者に配布し、梵本研究に便ならしめている。また次年度は、『仏地経』の梵文入力を目指す予定。(2)主要設備では、上記の作業を遂行すべく宮崎大学と広島大学に各1セット、高野山大学に2セットのパーソナル・コンピュータを設置し、各研究者間で入力した梵蔵漢テキストのデジタル・データを相互利用し、意見交換や事務連絡等を行ってきた。2.思想史的研究各研究者はキーワードを選定し、それによって思想史的研究を進めている。今年度は以下のような合宿形式の研究会を二度開催した。まず高野山大学での研究会(平成9年8月)では越智は『大日経』における神変加持(vikurvitadhisthana)」,「『華厳経』「入法界品」における法身の意味」、生井は『華厳経』における〈我業〉(sva-karma)について」、また宮崎大学での研究会(平成10年1月)では田村は「「入法界品」における加持(adhisthana)の用語例」、桂は「初期仏教(教典)と華厳経の連続性と非連続性の研究」について研究発表し意見交換した。その結果、幾つかの新たな知見が得られた。

本年度は、当初の実施計画に沿って、以下のような研究成果をあげた。1.文献学的研究(1)研究の役割分担;将来のクリティカル・エディション作成のための準備段階として、『華厳経』「入法界品」の梵蔵漢三種、蔵漢二種の合本テキストを作成する為の入力が完成し、校正の部分が若干残された。また、「十地経」の梵文テキストの入力も完成し、蔵文の入力も始めている。さらにまた、密教関係では「金剛頂経」の梵文入力が完成し、ACIPの蔵文テキストと合本さす準備に取りかかっている。(2)コンピュータの活用:高野山大学のコンピュータにホームページを開き、今までに分担者が入力したデジタル・データを集め、各研究者が自由にダウンロードして利用できるようにした。また、その都度、さまざまな問題についてもホームページ上で意見交換している。2.思想史的研究:各研究者は、各自で設定したキーワードにそって研究を進めている。今年度は、そのための研究会を以下のように二度開催した。まず高野山大学での研究会(平成10年8月)では、室寺が「唯識と唯心について」、生井が「『華厳経』における陶羅尼真言と陀羅尼(序)-その内的展開と外的影響-」、越智が「『華厳経』から『大日経』への神変加持思想の変遷」、さらに生井を中心としてコンピュータによる資料のデモ検索と入力を行った。広島大学での研究会(11月)では、田村は「「入法界品」における加持(Adhisthana)の用語例」(続)、桂は「初期仏教(経典)と華厳経の連続性と非連続性の研究-バガヴァドギーターに見られるPratibhasa-」について発表し意見交換し、新知見をえた。本年度は、当初の実施計画に沿って、以下のような研究成果をまとめ上げた。1.文献学的研究(1)研究の役割分担:将来のクリティカル・エディション作成のための準備段階として、『華厳経』「入法界品」の梵蔵漢テキストの完成と、『十地経』の梵蔵テキストの完成、「如来性起品」の蔵文テキストの入力を完成した。また、密教関係のテキスト入力では、『大日経』第6巻までの蔵漢テキストの完成、酒井真典訳『ブッダグヒヤの大日経広釈』(『酒井真典著作集』第2巻、法蔵館)の入力、『初会金剛頂経』の梵蔵テキストの入力を完成し、さらに『初会金剛頂経』の二種の漢訳テキスト・金剛智訳本・施護訳本の入力を完成した。(2)コンピュータの蔵本テキストの活用:高野山大学のコンピュータ上にホームぺージを開き、今までに構築したデジタル・データを集積し、各研究者が自由にダウンロードして利用できるように便ならしめてきた。その集積を今後も継続し、今後とも研究者相互間の情報の交換と意見交換を継続する。2.思想史的研究各研究者は、各自の設定したキーワードにそって研究を進めてきた。その成果については、9月に京都で研究会を開催し、田村智淳「「入法界品」のadhisthanaの用語例(完)」、室寺義仁「『華厳経』「如来性起品」の心相続について」、生井智紹「『華厳経』の如来の秘密」、越智淳仁「『初会金剛頂経』所説の五相成身観と加持adhisthana」と題して発表し、桂紹隆はこれらの研究発表に適切な助言を与えた。その結果、多くの新しい知見が得られた。これら3カ年の研究成果は、研究成果報告書に9遍の論文として結実する。
回路技術とアーキテクチャの協調による低消費電力高性能プロセッサの研究

本研究では、パワースイッチと呼ばれる回路技術を活用したパワーゲーティング手法を用いて、高性能プロセッサの低消費電力化を実現することを目指した研究を遂行した。回路技術とアーキテクチャ、コンパイラという異なる設計階層間の協調により電源制御を統合的に行なった点が特徴である。それぞれの階層間が協調して低電力化を達成するための基盤技術として、パワーゲーティングを有効活用するための命令レベルにおける制御手法、コードの解析によるソフトウェアからの指示に基づくパワーゲーティングを実現するコンパイラ手法、パワースイッチによる空間的・時間的なオーバーヘッドを低減する回路技術の開発を行なった。また、シミュレーション評価によりこれらの手法がプロセッサのリーク電力を大幅に削減可能であることを示した。回路技術では、動的リーク電力を低減する手法としてパワースイッチを用いたPower gating方式の検討を行った。まず、パワースイッチの入ったセルライブラリの開発、および詳細な回路シミュレーションによるパワースイッチの最適化の検討を行った。また、開発したセルライブラリを用いて乗算器の設計を行い、乗算器全体での評価も実施した。評価結果から、パワースイッチで回路全体の半分に当たる上位ビット処理部の電源をオフにすると、消費電力を17%程度低減できることがわかった。電力削減効果が予想より低い理由が、パワースイッチ自身、およびパワースイッチを駆動するためのバッファの電力であることもわかった。したがって、回路的改良と共に、できるだけパワースイッチのオン・オフの頻度を下げるアーキテクチャ技術も必要であることがわかった。アーキテクチャでは、パワースイッチを用いたPower gating方式と親和性の高い命令実行制御方式の検討を行った。回路技術の検討結果から、パワースイッチのon/offの頻度をできるだけ抑え、かつoffにできる時間が長くなるような命令実行制御方式が、Power gating方式と親和性が高い命令制御方式となる。多数のハードウェア資源を投入し同時に複数命令を実行するsuperscalar方式を採用する性能指向のマイクロプロセッサでは、命令レベルの並列度がそれほど高くないために個々のハードウェア資源の稼働率はそれほど高くなくpower offの機会は多いと期待されるが、offにできる時間に関する検討はこれまでなされていない。そこで、従来のsuperscalar方式の命令スケジューリングで演算器が稼動していない時間の統計を採取するシミュレータを開発し評価したところ、全実行時間の半分程度あることはわかったが、非稼動時のサイクル数が比較的短い場合が多いことも多かった。さらに、キャッシュミスが複数重なった場合に全てが解消するまで命令実行を止める新しい命令実行制御方式を考案しその効果を検討した。その結果、実行時間が殆ど伸びることなく、非稼動時のサイクル数を効果的に大きくすることが可能であることがわかった。本研究では,回路技術としてパワースイッチを用いたパワーゲーティング手法をもちいて,高性能プロセッサの低消費電力化を目指している。前年度の検討より,パワーゲーティング手法は有効ではあるが,パワーオンに要する時間が性能に与える時間オーバヘッド,および,パワースイッチのオン,オフ動作が消費する電カオーバヘッドの軽減・隠蔽がさらなる有効性のために必要であることがわかった。そこで,まず回路技術として,パワースイッチを局所的に共有する方式を提案した。これにより,パワースイッチの配線抵抗を減らすことができ,時間オーバヘッドの短縮が数サイクル程度まで可能となった。次に,その時間を隠蔽するアーキテクチャ技術として,パワーオンの必要性を予め検知するパイプライン構成を提案した。また電力オーバヘッドに関しては,前年度に検討を加えた命令実行方式である,キャッシュミスが複数重なった場合に全てのミスが解消するまで命令実行を時間的に細粒度にパワーオフする方式を改良し,さらに,命令レベルの並列度を動的に検出することで時間的により粗粒度に演算器のパワーをオフにする方式を組み合わせることで,より効果的に消費電力を低減できることを示した。電力オーバヘッドを含めて消費電力を評価する環境として,パワーオフ期間と電力削減量を予め回路レベルで詳細シミュレーションした結果と,高速なサイクルレベルシミュレーションを組み合わせるハイブリッド方式を検討し,プロトタイプを実装した。上記と並行して,チップマルチプロセッサ構成において問題となる共有リソースの影響を統計的に学習することで,要求される処理性能に応じて消費電力を効果的に削減するアルゴリズムの開発とそのプロトタイプ実装を行った。本研究では、回路技術としてパワースイッチを活用するパワーゲーティング手法を用いて、高性能プロセッサの低消費電力化を実現することを目指している。最終年度である本年度は、前年度までの研究結果を踏まえ、アーキテクチャ、コンパイラ、回路技術に3つの研究項目に関して以下のように研究を実施し、詳細な評価をもって有効性を示した。まず、アーキテクチャに関しては、走行時においてパワーゲーティング手法を有効に活用するための命令レベルにおける制御手法を提案した。この手法により、性能をほとんど低下させることなく大幅にリーク電力の削減を実現することが可能となった。また、コンパイラに関しては前年度までに開発したアルゴリズムを改良し、関数内だけでなく関数間をまたぐ解析を行うことにより、ソフトウェアからの指示によるパワーゲーティングの機会を大幅に増加させる手法を提案した。

また、コンパイラ手法では抽出できないアイドル時間をターゲットとした、簡素なハードウェアで実現可能なパワーゲーティング手法を、本コンパイラ手法と組み合わせることによるハイブリッド手法の提案および評価をサイクルレベルシミュレーションにより行った。回路技術に関しては、低電圧におけるパワーゲーティング回路の遅延ばらつき解析を行い、そこから得られた知見に基づいてばらつきを考慮したDualVthとパワーゲーティング回路のハイブリッド手法を提案した。また、動的にリーク電力の値をモニタリングするための回路であるオンチップ・リークモニタ、およびランタイムパワーゲーティングを適用した低電力乗算器などを設計し、実装および実測による評価を行った。
遺伝子制御にもとづくテンサイの機能開発に関する研究

テンサイにおける形質転換の成否は、供試するテンサイ遺伝子型に高度に依存しており、未だに普遍的技術とはなっていない。本研究の目的は、申請者らの開発した葉片培養系を利用して、効率的且つ普遍的なテンサイ形質転換システムを確立し、テンサイの分子・細胞育種技術として定着させることにある。われわれは、テンサイの葉片培養系を用いてアグロバクテリウムによる形質転換を試みてきた。ベクターには選抜マーカーとしてハイグロマイシン抵抗性遺伝子、レポーター遺伝子としてGUS遺伝子が組込まれている。25個の外植片から8個のハイグロマイシン抵抗性シュートが選抜された。これらの抵抗性シュートのうち6個のシュートにおいては、GUS活性が認められたので、さらにDNA解析を試みた。植物染色体へのT-DNAの組込みが成功していれば、挿入ベクター配列を鋳型にして、GUS遺伝子領域がPCRにより増幅されるはずである。ハイグロマイシン抵抗性シュートより抽出したDNAについてはその全てにおいて、期待されるPCR産物が見出された。またゲノミックサザンハイブリダイゼーションにより、GUS遺伝子がテンサイハプロイドゲノム当たり13コピー存在することも示された。なお、組込まれたGUS遺伝子のコピー数は抵抗性シュートにより異なっている。虫害抵抗性遺伝子として有望なシカクマメプロテアーゼインヒビター遺伝子については、Tiプラスミドへの連結が完了し、形質転換実験を進めている。本研究の目的は、テンサイにおいて効率的で普遍的な形質転換システムを開発し、有用遺伝子の計画的導入を中心とするテンサイ分子・細胞育種技術の確立を図ることである。本年度の研究実績は次のように要約される。テンサイの葉片培養系を用いてアグロバクテリウムによる形質転換を試みた。これらの抵抗性シュートのうち、6個のシュートにおいてはGUS活性が認められたので、さらにDNA解析を試みた。植物染色体へのT-DNAの組込みが成功していれば、挿入ベクター配列を鋳型にして、GUS遺伝子領域がPCRにより増幅される筈である。ハイグロマイシン抵抗性シュートより抽出したDNAについてはそのすべてにおいて、期待されるPCR産物が見出された。またゲノミックサザンハイブリダイゼーションによりGUS遺伝子がテンサイハプロイドゲノム当り、13コピー存在することが示された(コピー数は抵抗性シュートにより異なる)。病虫害抵抗性遺伝子として有望なプロテアーゼインヒビター遺伝子についてはTiプラスミドへの連結も完了し、形質転換実験に備えている。また除草剤耐性遺伝子の構造改変も進展中である。今後は形質転換効率のより高いテンサイ品種とアグロバクテリウム系統との組合せを選ぶとともに、得られたハイグロマイシン抵抗性シュートについては隔離温室にて開花採種を試み、導入遺伝子の遺伝を調査する予定である。テンサイにいおける形質転換の成否は供試するテンサイ遺伝子型に高度に依存しており、未だに普遍的技術とはなっていない。本研究の目的は、申請者らの開発した葉片培養系を利用して、効率的且つ普遍的なテンサイ形質転換システムを確立し、テンサイの分子・細胞育種技術として定着されることにある。昨年度はテンサイ葉片培養系を用いてアグロバクテリウムによる形質転換を試み、25個の外植片から、形質転換体と考えられる6個のシュートを得た。いずれのシュートも選抜マーカーのハイグロマイシン抵抗性を示し、挿入ベクター配列を含むことがPCR実験とゲノミサックサザンブロック分析より確認された。今年度も同様の形質転換実験を繰返し、再び形質転換シュートを誘導したものの、シュートから不定根が分化せず、導入配列の遺伝性を調べるまでには至っていない。一方、虫害抵抗性遺伝子として有望なシカクマメkunitz型キモトリプシンインヒビター遺伝子(WCI)は多重遺伝子族を形成している。

現在までに、WCI-2,WCI-x,WCI-P1,WCI-P2,WCI-P3の5遺伝子を単離し、詳細な特徴づけが完了した。また、一部のWCI遺伝子についてはTiプラスミドへ連結し、形質転換実験に備えている。有用遺伝子を植物へ計画的に導入してトランスジェニック植物を作る操作は、植物育種の中心技術である。しかし、テンサイにおける形質転換は未だに普遍的技術とはなっていない。本研究の目的は、申請者らの開発した葉片培養系を利用して、効率的且つ普遍的なテンサイ形質転換システムを確立し、テンサイの分子・細胞育種技術として定着させることにある。これまで、テンサイの葉片培養系を用いてアグロバクテリウムによる形質転換を試みてきた。ベクターには選抜マーカーとしてハングロマイシン抵抗性遺伝子、レポーター遺伝子としてGUS遺伝子が組込まれている。25個の外植片から8個のハングロマイシン抵抗性シュートが選抜された。これらの抵抗性シュートのうち6個のシュートにおいては、GUS活性が認められたので、さらにDNA解析を試みた。植物染色体へのT-DNAの組込みが成功していれば、挿入ベクター配列を鋳型にして、GUS遺伝子領域がPCRにより増幅されるはずである。ハイグロマイシン抵抗性シュートより抽出したDNAについてはその全てにおいて、期待されるPCR産物が見出された。またゲノミックサザンハイブリダイゼーションにより、GUS遺伝子がテンサイハプロイドゲノム当たり13コピー存在することが示された。なお、組込まれたGUS遺伝子のコピー数は抵抗性シュートにより異なっている。病虫害抵抗性遺伝子として有望なプロテアーゼインヒビター遺伝子については、Tiプラスミドへの連結が完了し、形質転換実験を進めている。
歯科用糖鎖ナノ材料の調製および歯周病細菌との相互作用

歯周病の原因である歯周病細菌の歯への定着を阻害する歯科用糖鎖ナノ材料の開発を目的とし、カーボンナノチューブやその糖鎖修飾体とし、効率的に歯周病細菌へ結合する歯科用ナノ糖鎖材料を開発する。糖鎖自体の効果をより明白とするため、ポリスチレンディッシュに様々な糖鎖構造を持つ人工複合糖質高分子を吸着させ、基盤表面へのStreptococcus mutans(S.mutans)の吸着を検討した。その結果、ラクトースやキトビオース構造に対して付着し、さらにキトビオース構造は、S.mutansの増殖を抑制することが明らかとなった。カーボンナノチューブによる口腔内細菌の捕捉を効率化するため、カーボンナノチューブの二次的な形態(直鎖状および球状)による菌体吸着の影響を検討した結果、両方の形態にて細菌捕捉が効率的に起こるものの、直鎖状のカーボンナノチューブの方がより効率的に菌体を吸着することが分かった。また、カーボンナノチューブにより吸着された細菌は引き続き培養を行うと細菌は増殖する事より、カーボンナノチューブによる相互作用自体は殺菌的ではなく吸着による除菌的効果であることが分かった。以上の結果より、付着能や増殖抑制能を持つ糖鎖により修飾された直鎖状のカーボンナノチューブ網による細菌の捕捉が効率的であると考えられる。今後、カーボンナノチューブ自体に条件付与にて殺菌能の発現などの更なる効率化・機能付与化が望まれる。単層・多層、太さや長さ、表面の性質(酸化型、水溶性等)の各種カーボンナノチューブ原料として、始めに直径30nmの多層カーボンナノチューブを選択し、人工複合糖質高分子による表面修飾を検討した。人工複合糖質高分子としては、主鎖骨格がポリスチレン型およびポリアクリルアミド型を選択し、また糖脂質型のものを用いた。分析のためこれらの蛍光ラベル化された人工複合糖質高分子を用いカーボンナノチューブと相互作用させ、余分な人工複合糖質高分子を除去した後に共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行った。その結果、ポリスチレン型の人工複合糖質高分子を用いた場合、最も強くカーボンナノチューブに吸着し、容易に表面修飾が達成できることが分かった。また、表面に吸着した糖鎖の機能を調べるため各種レクチンを用いて結合試験を行った結果、糖鎖構造に対応するレクチンによる選択的な結合が観察された。一方、主鎖骨格がポリアミド型や脂質型の人工複合糖質高分子では、比較的弱い結合にてカーボンナノチューブへ吸着するものの、レクチン結合試験では選択的な結合は観察されず非特異的な吸着が観察された。これらのことよりポリアミド型や脂質型ではカーボンナノチューブの表面へ吸着されるものの、その吸着力が弱いため余分な人工複合糖質高分子を除去する際に部分的に脱離してしまうことが推測される。その結果としてカーボンナノチューブ自身の表面が溶液中に露出され、糖鎖の認識ではなくカーボンナノチューブが本来持つ強力な吸着能力によりレクチンを非選択的に吸着してしまったと考えられる。以上の結果より、カーボンナノチューブの表面修飾のためには主鎖骨格がポリスチレン型の人工高分子が適切であることが判明した。得られたS.mutansと各種カーボンナノチューブ(単層・多層)凝集体を用いて、吸着様式や吸着条件の検討を行った。緩衝液中にて混合し十分攪拌を行い浮遊している菌の濃度を検討した結果、いずれのカーボンナノチューブを使用した場合でも強い細菌吸着能を発現することが判明した。吸着様式を形態学的に詳細に検討するため走査型電子顕微鏡にて観察した結果、カーボンナノチューブとS.mutansは複雑に混合しながら凝集体を形成していることが分かった。また、菌が産生した菌体外多糖や菌体自身がカーボンナノチューブ表面へ吸着している様子が観察された。特に単層カーボンナノチューブや直径30nmの多層カーボンナノチューブでは、菌体表面に沿って湾曲している特異な吸着形態が観察され、強力に絡み付いている可能性が示唆された。一方で、細菌の付着状態が観察し易くするためにカーボンナノチューブ膜を調製し、表面を糖鎖で修飾した。初年度に得られた数種類の糖鎖にて修飾した膜を用いて液面に浮かべる形での付着試験を行った結果、糖鎖の種類により菌の付着量が変化した。これは、S.mutansが選択的に糖鎖を認識しているものと推測される。変化量があまり大きくないため明白な結果は得られていないが、今後さらに効率のよいカーボンナノチューブの形態や混合条件、認識に適切な糖鎖種の検討が必要である。

また、カーボンナノチューブにより吸着された細菌は引き続き培養を行うと細菌は増殖する事より、カーボンナノチューブによる相互作用自体は殺菌的ではなく吸着による除菌的効果であることが分かった。以上の結果より、付着能や増殖抑制能を持つ糖鎖により修飾された直鎖状のカーボンナノチューブ網による細菌の捕捉が効率的であると考えられる。今後、カーボンナノチューブ自体に条件付与にて殺菌能の発現などの更なる効率化・機能付与化が望まれる。