hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオベースケミカルインダストリーを創出する有用微生物触媒の開発

バイオリファイナリーにより誘導される有機酸、アルコール、アミノ酸、糖、油脂などの化合物は、化学工業で用いられる化合物と構造を異にする。バイオマス由来の化合物は、酸化度の高い化合物であるのに対し、石油化学において汎用されるポリマー原料等は、還元度の高い化合物群である。本研究では、バイオマス由来の高酸化化合物を高還元化合物へと変換する技術、ならびに、それに必要なエネルギー・電子フローを効率化しうる微生物機能の開発に取り組んだ。具体的には、油脂ならびにアミノ酸からのジカルボン酸、ジオール、オレフィンの生産、ならびに、これらのプロセスへの補因子、エネルギー供給系の開発に取り組んだ。ラッカーゼを用いた不飽和脂肪酸のジカルボン酸への変換反応について検討した。Trametes sp.Hal株由来のラッカーゼを触媒として用い、様々な二重結合位置や水酸基、カルボニル基などの置換基を有する炭素数18の不飽和脂肪酸を基質とし、メディエーターである1-hydroxybenzotriazoleと共に反応に供した。様々な不飽和脂肪酸基質を用いて反応を行った結果、生成物は酸化的な炭素-炭素結合開裂により生成するジカルボン酸(リノール酸基質の場合、炭素数9のジカルボン酸)であることがわかった。また、開裂位置は二重結合位置や置換基の位置に影響を受けていることがわかった。リノール酸を効率よく共役リノール酸へと変換する乳酸菌Lactobacillus plantarumを取得し、その反応機構を詳細に解析した。その結果、本反応はリノール酸を水和して10-hydroxy-cis-12-18:1を生成する反応を初発に、水酸基の酸化、二重結合の異性化、水酸基への還元、脱水と複数の反応を介して共役リノール酸へと変換することを明らかにした。また、これらの反応を触媒する3種類の酵素(CLA-HY,CLA-DH,CLA-DC)を同定し、さらに本酵素をコードする遺伝子配列を決定した。続いて本菌のゲノム配列より、決定した遺伝子配列と関係が示唆される遺伝子配列(cla-er)に注目し、CLA-ERを大量発現する形質転換大腸菌を作成した。作成した形質転換大腸菌より調整した精製酵素CLA-ERを用い、本酵素の機能解析を行ったところ、本酵素は乳酸菌における不飽和脂肪酸の飽和化反応の鍵酵素であることを明らかにした。本酵素は、飽和化代謝中間体の分子内エノン構造を認識し、二重結合を単結合へと飽和化する反応を触媒することを明らかにした。1基幹合成原料に必要な分子構造を誘導しうる新規微生物触媒の開発ジカルボン酸(セバシン酸)生産、ジオール・ジアミン生産、オレフィン生産に有用な微生物触媒の開発に取り組んだ。特に、ジオール生産に関し、これまでに構築した改変型TCAサイクルを活用するα-ケトグルタル酸(α-KG)供給系に共役化可能な水酸化触媒(ジオキシゲナーゼ)をゲノム情報を対象に探索し、水酸化位置の異なる新規酵素群(LdoA、SadA)の取得に成功した。また、ジカルボン酸・オレフィン生産に有用なアシルCoA合成酵素(ACS)に関して、糸状菌Mortierella alpina 1S-4に存在する12個のACSを酵母にて発現し、炭素数1420の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸に対して活性を示すことを明らかにした。2エネルギー・電子を橋渡しする微生物機能の開発酸化還元補酵素再生系、ATP再生系、アシルCoA再生系、α-KG再生系の開発に取り組んだ。特に、アシルCoA再生系に関し、α,β-不飽和カルボン酸とアセチルCoAからα,β-不飽和アシルCoAと酢酸を生成するLactobacillus hamsteri、α,β-不飽和アシルCoAをα,β-飽和アシルCoAへと還元するClostridium sporogenes、α,β-飽和アシルCoAと酢酸からα,β-飽和カルボン酸とアセチルCoAを生成するAtopobium fossorを選抜した。これら3株を用いることにより、アセチルCoAリサイクリング系と共役したα,β-不飽和カルボン酸の立体選択的飽和化反応系を構築することができた。また、酸化還元補酵素再生系に関し、FADH2の再生系として、Lactobacillus plantarum由来のfalvin:NADH reductaseを導入し、NAD(P)Hを還元力とする反応系を構築した。不飽和脂肪酸飽和化代謝の初発反応を触媒する水和酵素のバルク化成品生産への応用を試みた。L.plantarum AKU 1009a由来の水和酵素(CLA-HY)をHis-tag融合タンパク質として大量発現する形質転換大腸菌を作成した。

形質転換大腸菌を培養し、集菌・洗浄した菌体を触媒として用い、リノール酸やα-リノレン酸を基質として反応を行った結果、それぞれ10-hydroxy-cis-12-octadecenoic acid、10-hydroxy-cis-12-,cis-15-octadecadienoic acidを得ることができた。また、反応条件を最適化することにより、基質濃度約30% (w/v)から95%以上の収率で生産物を得ることでき、さらに生成物の精製プロセスについても検討を行い、純度99%以上まで精製する系の確立に成功した。研究例の少ないカルボキシル基の還元反応の探索を試みた。オクタン酸を添加した培地を用いて嫌気性細菌を培養し、オクタン酸の変換能を有する微生物の探索を行った結果、15株において脂肪酸をアルコール(1-オクタノール)へ還元する活性を見いだした。最も高い脂肪酸還元能を示したEubacterium limosum JCM 9976において、炭素数6以上の飽和脂肪酸や炭素数10以上のジカルボン酸のほか、水酸化脂肪酸、芳香族脂肪酸、さらにアルデヒドをそれぞれ対応するアルコールへと還元することを明らかにした。また炭素数4以下の短鎖脂肪酸変換能を有する嫌気性微生物の探索をプロピオン酸を基質として行ったところ、土壌単離嫌気性細菌において炭素数38の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸および分枝脂肪酸を対応するアルコールに還元する活性を見いだした。また土壌分離菌G49株において中鎖脂肪酸の対応するアルコールへの還元能を見いだした。バイオベースケミカルインダストリーの原料として油脂類を想定し、脂肪酸からラッカーゼを触媒としてモノマー原料となるジカルボン酸を生産する反応を新たに見いだした。一方、乳酸菌に見いだした脂肪酸変換反応を活用して、二重結合位置を制御する事も可能となったため、生成するジカルボン酸の炭素鎖長を制御できる技術が確立できた。現在、C6、C9、C10、C11のジカルボン酸の生産が可能となっている。25年度が最終年度であるため、記入しない。バイオマスからの化成品生産に対する関心が高まるなか、石油に由来する高還元物質をいかにバイオマスから誘導するかが課題となっている。我々は油脂を高還元物質としてとらえ、その微生物変換反応の開発に取り組んでいる。本研究により、微生物を用いて希少脂肪酸である水酸化脂肪酸を高効率、高純度で生産することが可能となった。水酸化脂肪酸は、希少脂肪酸である共役脂肪酸やオキソ脂肪酸の原料や、ナイロン、化粧品等の石油由来製品の原料となりうることから、本酵素および生成物の応用開発に期待が持たれる。また、脂肪酸を対応するアルコールへと変換する微生物を多数見いだすなど、バイオマス由来の高還元物質の分子種を多様化しうるツールのライブラリーを拡充している。素反応の探索開発が順調に進んでいることを考慮し、より、エネルギー・電子を橋渡しする微生物機能の開発に注力する。既に、酵母の解糖系を活用するATP供給系、脂肪酸高生産糸状菌における高いアシルCoA合成活性、グルコース脱水素酵素を用いるNAD(P)H再生系、TCA回路の活用とSOD高発現による電子伝達の効率化などの実績を挙げており、これらの技術を、今回見いだした素反応とカップリングさせ、反応の多様性を開拓する。素反応の探索開発が順調に進んでいることを考慮し、より、エネルギー・電子を橋渡しする微生物機能との共役化に注力する。
ＣｕＡｌＭｎ基形状記憶合金における連続的異常粒成長の起源解明とその応用

温度サイクル熱処理により誘起される異常粒成長の駆動力として、第二相析出によりマトリックス相中に形成される亜結晶粒界のエネルギーが大きく寄与していることを確定付けるため、組織中の亜結晶粒界エネルギーの大きさを決定する亜結晶粒界方位差が大小で異なる二種類の試料を作製し、異常粒成長挙動の違いを調査した。その結果、亜結晶粒界の方位差を増加する熱処理を施した試料では方位差が小さい亜結晶粒組織を有する試料に比べて顕著に異常粒成長速度が上昇することが定量的に示されたことから、亜結晶粒界のエネルギーが異常粒成長の駆動力として大きな役割を果たしていることが明らかとなった。続いて亜結晶粒組織が形成される過程を理解するため詳細な組織観察や各種解析を行った。その結果、析出α相の組織形態に対応して亜結晶粒径が変化することなどが確認され、亜結晶粒界がα相の成長に起因して形成されることを明らかにした。また亜結晶粒界を構成する転位が、相変態に伴って異相界面に生じるせん断歪み成分を緩和する転位である可能性を示した。さらに連続的異常粒成長現象を利用して粗大結晶粒を効率的に作製するための最適熱処理方法を検討した。異常粒成長速度の加速と異常粒発生数の低減の観点から、亜結晶粒界方位差の増加や集合組織の付与をはじめとして、サイクル熱処理の要所ごとで要求される組織が得られるよう熱処理条件を決定し、直径16mmの棒材で最大長さ400mmの巨大結晶粒を得ることができた。サイクル熱処理により異常粒成長を誘起し結晶粒粗大化が得られる今回の手法は、熱処理のみで上述のような超巨大結晶粒を作製できるほか温度サイクル回数を増加することにより結晶粒径が連続的に増加することから、従来の単結晶もしくは粗大粒製造手法にはない優れた特徴を有していると言える。以上の研究成果については、現在国際学術誌への投稿に向けて準備を進めている。27年度が最終年度であるため、記入しない。粗大結晶粒組織を有するCu-Al-Mn合金の超弾性挙動に及ぼす結晶粒界の影響を調査するため、相変態を利用した連続的異常粒成長現象を用いて結晶粒粗大化した引張試験片を作製し、繰り返し超弾性変形試験を実施した。その結果、結晶粒径がより大きく粒界面積の少ない試料ほど優れた超弾性疲労特性を示し、変形回数が100回を超える繰り返し超弾性変形において結晶粒粗大化により粒間拘束を大きく低減し高い超弾性歪み量を維持できることを明らかにした。特に平均結晶粒径が試料厚さおよび幅を超えるバンブー状組織を有する試料では、実用Ni-Ti合金に匹敵する優れた超弾性疲労特性を発現することを見出し、本合金がNi-Ti合金の代替材料として利用できる可能性が高まった。その他、マルテンサイトバリアントのトレース解析により、シュミット因子の大きさが最大のバリアントはすべての結晶粒内で誘起している一方で、2番目以下のバリアントは大角粒界近傍でのみ誘起していることが確認され、粒間拘束により強い局所応力が発生していることも明らかとなった。超弾性疲労特性と結晶粒径および結晶粒界の関係に関するこれらの知見は、優れた超弾性特性を発現する理想的な材料組織を作り出すための制御指針を与えるものであり、粗大粒Cu-Al-Mn合金の超弾性部材として実用化するためには必要不可欠な情報である。以上の研究成果については国内外の学会において4回の発表を行っており、現在学術誌への投稿を計画中である。また、相変態を利用した異常粒成長現象を用いて粗大結晶粒を効率的に作製する熱処理条件を確立するため、異常粒成長の主な駆動力と考えられる亜結晶粒界エネルギーの総量を増大する目的で、亜結晶粒径の微細化を試み、析出相(α相)の析出形態を制御することで亜結晶粒径の微細化が可能であることを見出した。

サイクル熱処理により異常粒成長を誘起し結晶粒粗大化が得られる今回の手法は、熱処理のみで上述のような超巨大結晶粒を作製できるほか温度サイクル回数を増加することにより結晶粒径が連続的に増加することから、従来の単結晶もしくは粗大粒製造手法にはない優れた特徴を有していると言える。以上の研究成果については、現在国際学術誌への投稿に向けて準備を進めている。本年度計画した調査の一点目である超弾性疲労特性に関する研究については概ね順調に成果を得ることができた。計画の二点目である相変態を利用した異常粒成長のメカニズム解明に関しては、冷却に伴う第二相の析出および成長の過程で亜結晶粒組織が形成される要因を明らかにするため、in-situ XRDを用いて冷却中のマトリックスおよび析出相の格子定数を測定しモル体積の変化量を導出したが、いずれも温度による変化は小さくそれだけでは現象の説明としては不十分であるため、今後さらに調査を行う。TEMによる転位の観察については、析出初期であっても析出物サイズがTEMの観察視野に対し大きく亜結晶粒界もその周囲にまばらに存在しているため適切な観察領域を切り出すことが困難であるが、FIBを活用して徐々に適切なサンプル作製が可能になりつつある。27年度が最終年度であるため、記入しない。相変態を利用した異常粒成長現象を理解するため、組織観察結果を元に異常粒成長速度を実験的に導出する。また、これまで異常粒成長速度を計算から求めるために用いてきた亜結晶粒界の方位差は一般的な2°の値を代入していたが、より精度良く導出するために実際にEBSDによる結晶方位解析で得られた結果を用い、実験値との比較を行う。また、これまでの実験からin-situ EBSD法による亜結晶粒組織形成過程の直接観察は困難であると考えられるため、今後は第二相析出初期の試料のXRD解析およびTEM、EBSDによる組織観察と結晶方位解析を重点的に行う。マトリックスと析出相の結晶構造や結晶方位関係および格子ミスフィット量に注目し、相変態に伴う局所的な体積変化や析出物とマトリックスとの弾性異方性が及ぼす影響もPhase Field法を用いて検討し、析出物周囲の局所応力の増大と転位の導入について考察を行う。同様の異常粒成長現象が確認された他の合金系についても同様の調査を行い、亜結晶粒組織が形成されるための条件を見出す。さらに、本異常粒成長現象を利用した結晶粒粗大化手法の確立に向け、まずは異常粒成長速度の加速を目的として亜結晶粒径微細化による粒成長駆動力の増加を試みる。またその組織観察により異常粒成長の駆動力および異常粒成長速度を導出し、実験値との比較を行う。
ASEAN・NICs民族財閥の比較分析

本研究は、資料図書の収集と整理が一つ、韓国と台湾の民族財閥比較分析が一つ、この二点から進められてきた。前者について、ほぼ月1回の割当てでアジア経済研究所(東京都)等研究大学機関・図書館に出掛け、多くの資料図書の収集に成果をあげた。その成果は「フィリピン経済の成長と挫折」(400字原稿用紙43枚,梅津和郎他共編著『極東アジアの政治と経済』泰流社,昭和62年度中に刊出予定)にまとめられているが、同研究論文は、主としてフィリピン経済の戦後過程の軌跡を確め、その延長線の上にマルコス政権の経済運営とその構造の行詰りの必要性を解明し、フィリピン経済の特殊性を指摘し、また今後の展望を試みたものである。後者について、韓国の財閥についての研究は、資料整理の段階にあり、財閥の蓄積構造とそのメカニズムにひとまず焦点を合せて、400字原稿用紙60枚程度にまとめる予定。一方、台湾の民族財閥についての研究は、初稿の段階にあるが、その構成はつぎのようである。(1)序言,(2)国内市場における占有構造,(3)金融市場における占有構造,(4)輸出市場における占有構造,(5)八大財閥の資本蓄積形態,(6)結び、合せて六節であるが、400字詰原稿用紙60枚程度におよぶ。この初稿は推敲し整理の上、学会誌に載せる。このように、韓国・台湾の財閥研究が進むにつれて、その成果を踏まえた上で、シンガポールと香港の財閥研究に取り組み、最終的にはアセアンを含めたアセアン・ニックス民族財閥研究(総合)の目標に到達する。その意味で、本年度の研究実績は実り豊かな第一歩を大きく踏み出したものと言ってよく、今後の総合研究に大きな手掛りを与えたものと評価したい。
クロマチンＤＮＡにおけるＤＮＡ修復機構の蛍光１分子イメージング

真核生物(ヒト)のDNA修復において機能する修復タンパク質がDNAとどのように相互作用し、損傷部位を認識するのかを、これまで開発してきた1分子計測顕微鏡を用いて、1分子可視化した。その結果、DNA損傷認識に関わるXPC複合体(XPC-RAD23B)が損傷DNAに高いアフィニティで結合すること、DNA上で1次元拡散運動を行っていることを明らかにした。これら1次元拡散運動の拡散係数の値は広く分布しており、このことはXPC複合体が必ずしもDNAのらせんに忠実に沿って動かず、DNA上をより速く移動し、長大な非損傷DNAに存在する損傷を効率よく、かつ確実に見つけ出していることを示唆している。地球上の生物にとってDNA複製・修復・組換えは、種の遺伝的連続性と多様性を保証するための根源的な分子機構である。特にゲノムの安定性を保つには、厳密なDNA複製機構に加えて、DNAに絶え間なく生じる様々な偶発的損傷を修復する機構が必要である。特に高頻度で発生する塩基損傷を対象とする除去修復機構は原核生物から真核生物まで広く保存されており、その欠損は発がん、神経変性、早期老化など、様々な病態の発現につながる。これまで、除去修復機構に関与する数々のタンパク質が同定され、詳細な生化学的解析に基づいて反応機構のモデルが提唱されている。一方、様々なタンパク質分子が実際にどのように相互作用しながら、長大なゲノムDNAに発生した損傷を効率よく、かつ確実に見つけ出して修復するのか、そのダイナミクスについては不明な点が多く残されている。そこで、本研究では、真核生物(ヒト)のDNA修復において機能する各修復タンパク質がクロマチンDNAとどのように相互作用し、またそれらが協同的に損傷部位を認識し修復開始するのかを明らかにすることを目的とした。平成25年度は、ヒトDNA修復タンパク質の蛍光標識の改良、部位特異的損傷DNA基質作製のためのλファージベクターへのDNAオリゴの挿入条件検討、非損傷あるいは損傷DNA上でのDNA修復タンパク質1分子の結合・解離・1次元拡散運動ダイナミクスの長時間イメージングを行った。平成24年度は、蛍光標識のためのヒトDNA修復タンパク質へのペプチドタグの挿入、部位特異的損傷DNA基質作製に用いるλファージベクターの大量作製、非損傷DNA上でのDNA修復タンパク質1分子のダイナミクスのイメージングを行った。平成26年度は、ヒトDNA修復タンパク質の定量的な蛍光標識、非損傷あるいは損傷λファージDNA上でのDNA修復タンパク質1分子の結合・解離・1次元拡散運動ダイナミクスの長時間イメージング、数10bpの長さの非損傷あるいは損傷DNA上でのDNA修復タンパク質1分子の結合・解離の長時間イメージングを行った。結果を以下に示す。ヒトDNA修復タンパク質の定量的な蛍光標識:蛍光性ビオチンによるQdotストレプトアビジンのビオチン結合サイト数の定量を行える系を立ち上げた。そして、そのビオチン結合サイト数がわかった状態で、ビオチン化したヒトDNA修復タンパク質のQdot標識を定量的に行った。非損傷λファージDNA上でのイメージング:非損傷λファージDNA上での1次元拡散運動を解析したところ、その拡散係数が広く分布していることを見いだした。このことはDNA修復タンパク質が必ずしもDNAのらせんに忠実に沿って動かず、DNA上をより速く移動できることを示唆している。損傷λファージDNA上でのイメージング:損傷λファージDNAに安定して結合するDNA修復タンパク質をイメージングした。これらの結合の多くは、少なくとも数時間は持続しており、XPC複合体の損傷DNAへのアフィニティの高さを示していると考えている。数10bpの長さの非損傷あるいは損傷DNA上でのイメージング:λファージDNAと同様に、非損傷DNAに比べて、損傷DNAにより多く、またより長時間結合しているDNA修復タンパク質をイメージングした。生物物理学

平成25年度中の2回の所属先変更による異動に伴う実験系の撤去・実験機材の移動・実験系の設置に相当の時間を要したため。DNA修復タンパク質の蛍光標識法の改良により、DNA修復タンパク質のDNA上での1分子ダイナミクスを安定的に観察できるようになり、また部位特異的損傷DNA基質作製に不可欠なDNA基質を大量作製することができたため。これまで行ってきたDNA修復タンパク質の蛍光標識、DNA修復タンパク質の非損傷DNA上での1分子ダイナミクスのイメージングを継続する。また、部位特異的に損傷を挿入した基質DNA、ヌクレオソームDNAでも同様に実験を行う。さらに、複数のDNA修復タンパク質の1分子ダイナミクスの同時観察を行う。次年度に全額使用する。試薬等研究に日常的に使用する物品のほか、研究実施場所を異動したことにともない研究に必要となった備品等を購入する。
パキマ酸が示す血糖降下作用の機序解明とインスリン非依存型糖尿病薬の開発

PPARγ(peroxisome proliferator activated receptorγ)は、核内受容体スーパーファミリーに属するリガンド依存性転写制御因子で、脂肪細胞で強く発現しており脂肪細胞分化のマスターレギュレーターである。更に、他の細胞においても、脂質代謝、抗炎症作用などの重要な機能をもつことが解明されつつある。PPARγ活性化能と脂肪細胞の分化誘導能及び血糖降下作用は相関するので、前脂肪細胞の分化誘導能を指標に生薬を探索した結果、漢方薬の構成生薬として頻用されている茯苓(ブクリョウ)から単離したトリテルペンに分化誘導能があることをみいだした。この茯苓から単離したトリテルペンは、ラノスタン骨格をもち最近臨床応用され始めたチアゾリジン系のインスリン抵抗性改善薬とは構造が異なっている。これら8種類のトリテルペンのうち、パキマ酸、デヒドロトラメテノール酸、ポリポレン酸の順に10μMという低濃度でマウス前脂肪細胞ST13の脂肪細胞への分化を誘導した。さらにこれらのトリテルペンはPPARγを活性化した。またインスリン非依存性糖尿病モデルマウス(db/db)への経口投与では、血糖値を下げる効果が観察され、耐糖能テストの結果によりインスリン抵抗性改善作用を有することが明らかになった。以上の実験結果より、茯苓(ブクリョウ)中のトリテルペンは、インスリン抵抗性改善作用を持つ事が明らかになり、新しいインスリン非依存型糖尿病薬の開発につながる発見と思われる。PPARγ(peroxisome proliferatoractivated receptor γ)は、核内受容体スーパーファミリーに属するリガンド依存性転写制御因子で、脂肪細胞で強く発現しており脂肪細胞分化のマスターレギュレーターである。これら8種類のトリテルペンのうち、パキマ酸、デヒドロトラメテノール酸、ポリポレン酸の順に10 μMという低濃度でマウス前脂肪細胞ST13の脂肪細胞への分化を誘導した。さらにこれらのトリテルペンはPPAR γを活性化した。またインスリン非依存性糖尿病モデルマウス(db/db)への経口投与では、血糖値を下げる効果が観察され、耐糖能テストの結果よりインスリン抵抗性改善作用を有することが明らかになった。PPARγ(peroxisome proliferator activated receptor γ)は、核内受容体スーパーファミリーに属するリガンド依存性転写制御因子で、脂肪細胞で強く発現しており脂肪細胞分化のマスターレギュレーターである。

これら8種類のトリテルペンのうち、パキマ酸、デヒドロトラメテノール酸、ポリポレン酸の順に10μMという低濃度でマウス前脂肪細胞ST13の脂肪細胞への分化を誘導した。さらにこれらのトリテルペンはPPARγを活性化した。またインスリン非依存性糖尿病モデルマウス(db/db)への経口投与では、血糖値を下げる効果が観察され、耐糖能テストの結果よりインスリン抵抗性改善作用を有することが明らかになった。以上の実験結果より、茯苓(ブクリョウ)中のトリテルペンは、インスリン抵抗性改善作用を持つ事が明らかになり、新しいインスリン非依存型糖尿病薬の開発につながる発見と思われる。
マルチモーダル測定から見たコミュニケーションが動機づけに与える影響

予測の脳活動を反映している脳波、SPNを指標とし、マルチモーダルな生理指標測定を行い、動機づけとコミュニケーションの関係と脳活動を解明することが目的である。データ分析の結果、条件間の違いは前頭部と後頭部に現れていた。表情、言語、記号条件で、その情報処理がそれぞれ異なっていることが示された。行動指標では、記号条件での動機づけ度合いが低かった。これらの結果から、動機づけの程度は与えられる情報の意味がはっきりわかるかどうかとの関連が見え、それが動機づけの向上への関与が示唆された。予測の脳活動を反映している脳波(事象関連電位)“刺激先行陰性電位(以下SPN)"を指標とし、マルチモーダルな生理指標測定を行い、動機づけとコミュニケーションの関係と脳活動を解明することが本研究の目的である。本年度は、まず、生理指標測定のための課題プログラム、時間評価課題を刺激呈示ソフトウェアのE-Primeを用いて作成し、その実験課題プログラムに間違いが無いか等を確認するための予備実験を行った。異なる条件間での脳活動の部位の違いについて検討することを目的とし、記号コミュニケーション(言語系)条件と非記号コミュニケーション(非言語系)条件とコントロール条件の三つを設定した(本課題はフィードバック情報の操作により、異なる実験条件を作り出すことが可能となる)。最初に課題の信頼性を確認するため数名のデータを分析後、本実験を開始した。しかし、予課題プログラムの確定と備実験とデータ分析に予想を上回る時間を要した。精密なデータを記録するため、課題に慣れるためのトレーニング実験、別の日に生理指標を測定する本実験という流れで実験を遂行している。現在も継続して、多電極脳波、fMRI、NIRSを用いたデータの収集を行っている。生理指標の測定と共に、時間評価課題の正答率や動機づけの度合いといった行動指標の測定も行っている。脳波は東京工業大学にある脳波計一式を使用し、fMRIとNIRSは共同研究を行っている東京大学医科学研究所に設置されているものを使用している。なお、実験は東京工業大学の倫理規定に従って遂行し、主に東京工業大学の学部生・大学院生に対して被験者の募集を行っている。予測の脳活動を反映している脳波(事象関連電位)"刺激先行陰性電位(以下SPN)"を指標とし、マルチモーダルな生理指標測定を行い、動機づけとコミュニケーションの関係と脳活動を解明することが本研究の目的である。本年度は、脳波・fMRI・NIRSのマルチモーダルな生理指標計測(実験)と行動指標の測定を完了した。実験条件設定には当初の計画を変東し4条件へ改良を加え、表情、言語、記号、コントロールの4条件から脳活動を測定した。実験は東京工業大学の倫理規定に従い、主に東京工業大学の延べ50数名の学部生・大学院生に被験者としての協力を得た。脳波データの分析結果、どの条件(コントロールを除く)も視覚による刺激呈示のため、頭頂から後頭に掛けて振幅が高まっていた。条件間の違いは前頭部に現れており、表情条件での振幅が低かった。言語条件と記号条件の頭皮上電位分布が似ていた。fMRI実験の結果も同様の傾向があり、どの条件でも後頭部に大きな賦活があり、島皮質の活動もあった。表情条件で、顔情報処理に関わる紡錘状回の活動が両側半球で観察された。NIRS実験での結果は、プローブ装着の範囲が限定的であったためか、条件間での顕著なく感じた被験者が多かった。また、記号条件での動機づけ度合ひがやや低かった。これらの結果を考察すると、動機づけの程度は与えられるフィードバックの意味がはっきりわかるかどうかとの関連が見え、言語によるフィードバックは、意味を間違えようがないことが強く感じられ、それが動機づけの高めることへの関与が示唆された。脳波とfMRI実験の結果から、表情条件での情報処理が言語と記号条件とは異なっていることが示された。予測の脳活動を反映している脳波(事象関連電位)"刺激先行陰性電位(以下SPN)"を指標とし、マチモーダルを生理指標測定を行い、動機づけとコミュニケーションの関係と脳活動を解明することが本研究の目的である。実験条件設定には当初の計画を変更し4条件へ改良を加え、表情、言語、記号、コントロールの4条件から脳活動を測定した。

表情条件で、顔情報処理に関わる紡錘状回の活動が両側半球で観察された!NIRS実験での結果は、プローブ装着の範囲が限定的であったためか、条件間での顕著な違いは見いだせなかった。行動指標からは、表情、言語、記号という刺激の強度に違いがあり、記号を弱く感じた被験者が多かった。また、記号条件での動機づけ度合いがやや低いからだ。これらの結果を考察すると、動機づけの程度は与えられるフィードバックの意味がはっきりわかるかどうかとの関連が見え、言語によるフィードバックは、意味を間違えようがないことが強く感じられ、それが動機づけの高めることへの関与が示唆された。脳波とfMRI実験の結果から、表情条件での情報処理が言語と記号条件とは異なっていることが示された。
II型肺胞上皮細胞を用いたドナー拡大に向けて - 再生技術による死体肺移植の可能性

II型肺胞上皮細胞(AT-II)の単離培養を確立し、左肺全摘後の右肺にAT-IIを経気管移入し、肺胞への生着を確認した。また外科的切除肺から得られたヒトAT-IIの機能解析とヒトAT-IIの免疫不全ラットへの移入実験を行い、生着を確認した。さらに虚血再潅流傷害肺モデルを確立した。その傷害肺モデルにAT-IIを移入することで傷害肺を再生させる可能性を求めることで、死体ドナー肺の適応拡大を目指した。2.単離培養後の細胞は細胞総数としては減少するものの、細胞の種類が一様になってきていること、即ち前駆細胞としての機能を有するAT-IIからAT-Iに分化している可能性をFACSで確認した。3.雄ラットをドナー、雌ラットをレシピエントとするsex-mismatch modelを作成し、Y染色体を認識するプローブを使用したFISHおよびリアルタイムPCRで移入細胞の生着を確認したところ、左肺全摘後に移入した細胞は生着したが、開胸操作のみのラットに移入した細胞は生着しなかった。4.また左肺全摘後に過膨張を呈していた肺胞は、移入後には肺胞密度が増加し、新たな肺胞の新生が示唆された。本基礎実験を元に、傷害肺モデルにおけるドナー肺の再生の可能性を次年度、次々年度に追求する。昨年度はBASCs/AT-IIの分離培養技術を確立し、左肺全摘後ラットに分離したBASCs/AT-IIの経気管移入を行い、肺胞への生着を確認した。本年度は外科的切除肺から得られたヒト材料を用いてhAT-II細胞の機能解析およびhAT-II細胞の免疫不全ラットへの移入実験(いずれも倫理審査にて認可済み)を行い、傷害肺モデルの確立を行った。1.切除肺正常亜区域肺から10^510^6オーダーの細胞が分離され、SP-Cによる蛍光染色や電子顕微鏡による特徴からその細胞の多くがhAT-IIであることを確認した。3.hAT-IIを左肺全摘した免疫不全ラットのF344/NJcl-mu/muに気管内移入し、術後1ヶ月で犠牲死とする再生モデル肺を作成した。摘出標本からヒト特異抗体を用いた免疫染色およびRT-PCRを行い、ヒト細胞の存在を確認した。またヒトSP-CのRNAが存在する移入細胞の一部が肺胞壁を形成したことを確認した。4.虚血再潅流傷害(IRI:ischemic reperfusion injury)を肺門部クランプモデルで行った。クランプ時間(温虚血時間)と再灌流から摘出までの時間を調節し、一定条件下での肺傷害を生きたドナーラットで引き起こすができ、死体肺も含めたマージナルなドナー肺モデルとしても再現性が高いと考えられた。実験計画当初の脱血モデルにおいては脱血から心停止するまで個体差があり、肺傷害の程度に差が生じる可能性があるため、肺移植手技に伴う虚血再灌流傷害(IRI: ischemic reperfusion injury)を調べる目的で作成した肺門クランプモデルによる傷害肺を作成し、その後、灌流液を注入して血液をwash outしドナー肺を摘出し、レシピエントに同所性肺移植する。肺門クランプ時間に関しては分担研究者の岩田が報告したオリジナルのIRIモデルでは60分間の温阻血であるが、我々が過去に行ってきたIRIモデルー心停止後ドナー肺における液体換気モデル(課題番号14571257)ーにおいては2時間で設定してきたため、クランプ時間と摘出のタイミングおよび傷害程度の評価に関しては実験継続し検討中である。また、preliminaryに肺門クランプによる傷害肺に単離したAT-IIを傷害肺に移入し、生着を確認した。今後、マージナルドナー肺あるいは死体肺における適切なドナー条件を決定した後に死体肺移植モデルの実施実験を行い、評価を重ねる方針である。ラットAT-II、ヒトAT-IIにおける細胞レベルの実験は比較的順調に進行している。しかし、目的の一つであった死体肺移植モデルの作成・確立においては、東日本大震災や当大学動物実験施設内の手術機器整理の影響で、遅れている状況である。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度末より動物実験施設の手術機器整備を行い、速やかに動物実験が再開できるように準備している。今後は作成したIRIモデルにAT-IIの移入を行い、生着・機能改善をまず評価する。IRI作成モデルから左肺を摘出し死体肺移植モデルを確立し、同種および異種のAT-IIを移入すること行い、ドナー肺の再生の可能性を追求する方針としている。
生体の大域・局所構造に起因したふく射の干渉機構の解明と光散乱特性の理論値導出

本研究では、生体組織を高密度かつ網目構造を有した高分子溶液として捉え、光干渉散乱理論に基づいて、生体組織における光散乱特性の理論値を導出すること、そして、生体組織の構造特性に起因した光の干渉機構を解明することを目的としている。平成30年度では、まず、従来の単分散のコロイド水溶液における干渉散乱理論を多分散に拡張することを試みた。ここで、Cartignyらによって構築された干渉散乱理論を適用し、静的構造因子にはPercus-Yevickの解析解を用いた。また、粒径分布や粒子径などは、生体や農産物の模擬試料として広く用いられているイントラリピッド水溶液に関する計測データを用いた。体積分率が2%程度より低い場合、独立散乱理論と干渉散乱理論による散乱係数は同じとなり、それより大きい場合では干渉効果によって、干渉散乱理論の結果の方が値が小さくなった。この結果は、先行研究による単分散シリカ溶液の結果と同じ傾向であることから、多分散の効果は、定量的に寄与することが考えられた。次に、イントラリポス溶液を用いて、粒径分布や光計測を行う準備を進めた。粒径分布は北海道大学工学研究院マテリアル分析・構造解析共用ユニットMASAOUにて光計測した。計測結果より、粒径分布はGauss分布の形をしていることが分かったが、計測原理上、高い体積分率では測定できず、今後は別の手法で測定することになった。最後に、散乱係数を測定するため、ふく射輸送方程式に基づいた逆解析アルゴリズムを構築した。均一無限媒体における、ふく射輸送方程式の解析解と拡散近似した境界条件を用いて、半無限媒体における、ふく射輸送方程式の近似解を構築し、光伝播モデルとした。この近似が成立する光源ー検出点間距離を、ふく射輸送方程式の数値計算と比較することで評価した。平成30年度は、分子動力学シミュレーションを行い、様々な溶液における構造因子を取得する計画であった。しかし、構造因子がPercus-Yevickの解析解の場合で、どこまで実験値を再現できるのか検証することが最初にすべきことと考え、方針を変更した。そのため、平成31年度、平成32年度で実施する計画だった内容を今年度に実施した。粒径分布の測定は、今後課題であるものの、干渉散乱理論の多分散系への拡張、ふく射輸送方程式に基づいた逆解析アルゴリズムの構築を達成したため、今回の自己評価とした。今後は、イントラリポス溶液における光計測を行い、ふく射輸送方程式に基づいた逆解析アルゴリズムを用いて、散乱係数を算出する。現在のアルゴリズムを、散乱係数と異方性因子を分離して推定できるように改良する。光計測では、換算散乱係数から散乱係数と異方性因子が分離可能となる光源ー検出点間距離などの測定条件を探索する。光計測では、溶液中でも光源ー検出点を適切に設定できるようなホルダーを作成する予定である。また、体積分率が高い場合におけるイントラリポス溶液の粒径分布や静的構造因子を計測していく。分子動力学シミュレーションによる静的構造因子計算についても進め、まずは、ソフトコアポテンシャルにおける計算コードを改良し、Percus-Yevick解析解と比較することで妥当性を検証する。また、多分散における静的構造因子も計算し、平成30年度で構築した近似手法が妥当かどうか、検証する。検証後、バネビーズモデルなど、高分子系に移行する予定である。

粒径分布の測定は、今後課題であるものの、干渉散乱理論の多分散系への拡張、ふく射輸送方程式に基づいた逆解析アルゴリズムの構築を達成したため、今回の自己評価とした。今後は、イントラリポス溶液における光計測を行い、ふく射輸送方程式に基づいた逆解析アルゴリズムを用いて、散乱係数を算出する。現在のアルゴリズムを、散乱係数と異方性因子を分離して推定できるように改良する。光計測では、換算散乱係数から散乱係数と異方性因子が分離可能となる光源ー検出点間距離などの測定条件を探索する。光計測では、溶液中でも光源ー検出点を適切に設定できるようなホルダーを作成する予定である。また、体積分率が高い場合におけるイントラリポス溶液の粒径分布や静的構造因子を計測していく。分子動力学シミュレーションによる静的構造因子計算についても進め、まずは、ソフトコアポテンシャルにおける計算コードを改良し、Percus-Yevick解析解と比較することで妥当性を検証する。また、多分散における静的構造因子も計算し、平成30年度で構築した近似手法が妥当かどうか、検証する。検証後、バネビーズモデルなど、高分子系に移行する予定である。平成30年度では、大規模計算用ワークステーションの新規購入と現在所有しているワークステーションのメモリ増設のための費用を計上していた。性能のよいメモリに加えて、計算速度向上のためにCPUも追加で購入した。そのため、予定していた費用よりも大きくなり、大規模計算用ワークステーションを購入することができず、差額が生じた。2019年度では、国際会議RAD-19(ギリシア)とCMBE(仙台)で成果を発表するための旅費を計上することは決定している。また、イントラリポス溶液の粒子径分布の計測装置の使用費用にも充てる予定である。
保存修復材料の歯髄刺激性-歯髄の石灰化能に与える影響-

保存修復材料の歯髄刺激性を歯髄の経時的な形態変化で評価するのではなく、一度修復による刺激を受けた歯髄のその後の石灰化能を観察することで評価した。修復材料はコンポジットレジン、アマルガム、グラスアイオノマーセメント、シリケートセメント、亜鉛華ユ-ジノールセメントを実験に用いた。これらを修復したラットの歯を2週間後に生活歯髄切断を施し、Dentin Bridgeの形成能を比較した。修復を施していない歯髄をコントロールとした。また、細胞の機能のどのレベルに影響を与えているかを解明する目的で遺伝子であるc-jun、jun-Bの発現状態を観察した。各修復材料の刺激は、Dentin Bridgeの形成量で4つに分類された。コンポジットレジンは全実験期間において無処置(無傷)の歯よりDentin Bridgeの形成量が小さく、特に1週目において最も小さい値を示した。酸を液とする材料であるグラスアイオノマーセメントとシリケートセメントの場合は1週目から2週目にかけて著名な増加がみられ、2週目以降は他の材料の場合よりも大きな値を示した。アマルガムの場合は1週目から4週目にかけてほぼ一定の割合で増加し、4週目で無処置の歯より大きな値を示した。亜鉛華ユ-ジノールセメントの場合は、1週目において他の修復材料と比較して大きな値を示し、その後の増加量は小さく無処置の歯の場合と同じ傾向を示した。以上の結果は、今まで行われていた歯髄の変化を経時的に観察する実験方法とは異なる傾向を示し、修復材料の刺激を細胞の形態変化だけで判断するのは不十分であり、今回の様な細胞の機能面を観察することが必要であることを示唆するものである。また、c-junやjun-Bが石灰化に特異的な役割を演ずることが確認でき、この遺伝子の発現状況を把握することで細胞の機能が判断できることが示唆された。修復材料を修復(第1の刺激)したラット歯に生活歯髄切断(第2の刺激)を施し、Dentin bridgeの形成を観察するという新しい実験方法を用いて、修復材料の歯髄刺激性を評価することを試みている。Dentin bridgeの形成を評価することで歯髄細胞の分化、増殖能や石灰可能などの機能に与える影響が評価できる。修復材料としてコンポジットレジンと亜鉛華ユ-ジノールセメントを用い、ラット歯髄の石灰化能を検討した。また比較の為、修復など何も処置してない無傷の歯(未修復歯)も観察対象として、同様に断髄・覆髄処置後のDentin bridgeの形成を評価した。その結果、亜鉛華ユ-ジノールセメント修復歯のDentin bridge形成能は未修復歯との差は認められなかったが、コンポジットレジン修復歯の場合は明らかに低下していた(九州歯会誌,1994)。これに加え、シリケートセメント修復歯の結果を春季保存学会(1995)に報告する予定である。また、細胞機能のどのレベルに影響を与えているかを解明するために組織学的、分子生物学的にも検討する予定である。現在は正常ウシ歯胚を4つの層に分け、各々RNAを抽出し、c-jun,junBおよびc-fos各遺伝子の発現を検討している。その結果、c-fosは全細胞層に均一に発現していたが、c-junは歯髄細胞層で発現が強く、前象牙芽細胞層で弱い発現を示し、junBは象牙芽細胞層での発現が他の層に比べて弱いという結果を得た。このことからc-jun,junBのウシ歯胚の発現における特異的な役割が示唆された。

この結果を春季保存学会(1995)に報告する予定である。1.修復材料としてコンポジットレジン、シリケートセメント、亜鉛華ユ-ジノールセメントを用い、ラット歯髄の石灰化能を検討した。その結果、亜鉛華ユ-ジノールセメント修復歯のDentin bridge形成能は未修復歯との差は認められなかったが、コンポジットレンジ修復歯の場合は明らかに、シリケートセメントの場合は若干低下していた。これにより、コンポジットレジン自体の歯髄刺激性は歯髄細胞に与える形態的変化としては可逆的であると考えられたが、歯髄の修復能(石灰化能)を低下させるような刺激であることが示唆された。この成果の1部を九州歯会誌(Vol.48,1994)に掲載し、追加分を第102回日本歯科保存学会(1995)で発表した。アマルガムとグラスアイオノマーセメントについては現在、病理標本作製中である。2.ラット歯の正常な成長におけるc-jun,jun-Bなどのc-fos原癌遺伝子の発現を調べるために、まず、歯胚自体が大きく材料の得やすいウシ歯胚を用いて象牙芽細胞層、前象牙芽細胞層、および歯髄細胞層に分け、各遺伝子の発現を検討したところc-jun,jun-Bは各細胞層において異なる発現状態を示した。今後、In situ hybridization法等を用いて各遺伝を発現している細胞の正確な同定を行い、さらにはラットにおける発現も検討していく予定である。修復材料を修復したラットの歯に生活歯髄切断を施し、Dentin Bridgeの形成能で材料の歯髄刺激を評価した。各修復材料の刺激は、Dentin Bridgeの形成量で4つに分類された。コンポジットレジンは全実験期間において無処置(無傷)の歯よりDentin Bridgeの形成が小さく、特に1週目において最も小さい値を示した。酸を液とする材料であるグラスアイオノマーセメントとシリケートセメントの場合は1週目から2週目にかけて著明な増加がみられ、2週目以降他の材料の場合よりも大きな値を示した。アマルガムの場合は1週目から4週目にかけてほぼ一定の割合で増加し、4週目で無処置の歯より大きな値を示した。亜鉛華ユ-ジノールセメントの場合は、1週目において他の修復材料と比較して大きな値を示し、その後の増加量は小さく無処置の歯の場合と同じ傾向を示した。以上の結果は、今まで行われていた歯髄の変化を経時的に観察する実験方法とは異なる傾向を示し、修復材料の刺激を細胞の形態変化だけで判断するのは不十分であり、今回の様な細胞の機能面を観察することが必要であることを示唆するものである。また、c-junやjunBが石灰化に特異的な役割を演ずることが確認でき、この遺伝子の発現状況を把握することで細胞の機能が判断できることが示唆された。
慢性顎関節炎に対する抗サイトカイン療法

1.顎関節炎モデルへの抗ウサギTNF-αモノクローナル抗体の直接投与の効果まとめこれまでの結果では抗ウサギTNF-αモノクローナル抗体の直接投与では,慢性期においての治療効果が弱く効果が持続しないことが分かった.2.遺伝子導入方法の再確認正常ウサギ顎関節に抗TNF-α抗体プラスミドベクターをエレクトロポレーション法にて導入した.初めは導入効率に個体差が認められたが,導入電圧およびパルスを変化させることでその問題は解決できた.しかし,電圧の上昇とともにエレクトロポレーション法による電気ショックにて神経症状が一部の動物に生じた可能性がある.膝関節における同様の実験では顎関節ほどの導入効率の差や動物に神経症状が生じなかったことから,解剖学的理由による顎関節特有の問題があると考えられた.最近では遺伝子導入に対してより非侵襲的な超音波遺伝子導入などの技術も開発されているが,導入効率の面で問題があった.われわれは,導入効率を上げる方法として標的細胞が特異的に持つ表面抗原に対するレセプターを超音波造影剤であるマイクロバブルに混入する方法を検討している.3.慢性顎関節炎モデルへの抗TNF-α抗体発現遺伝子導入の効果検討抗TNF-α抗体プラスミドベクターを関節炎誘発前・関節炎急性期・関節炎慢性期を予定しており,それぞれの時期での関節炎の予防および軽症化を評価した.この実験において,一定の抗炎症性サイトカイン(抗TNF-α)抗体の導入効果を示し,ウサギ慢性顎関節炎モデルに対する抗炎症作用があることを明らかにした.抗TNF-αモノクローナル抗体そのものを直接投与する方法と比べ,効果が持続的である点で優れていた.しかし,それほど大きくない電力とはいえ,比較的高い電圧を局所に与えるため,その侵襲も大きく,特に脳に近い部位に存在する顎関節にこの方法を応用するのは,臨床的に解決しがたい部分が多いことも明らかになった.1.顎関節炎モデルへの抗ウサギTNF-αモノクローナル抗体の直接投与とその効果の確認(1)研究者らが開発したウサギ抗原誘発顎関節炎モデルの進展過程における下顎頭軟骨におけるウサギ顎関節のアポトーシスを、HE染色、Tunel法をもちいて検出し、慢性顎関節炎の成立機序と軟骨細胞のアポトーシスの関係を病理組織学的、組織化学的に確認した。(2)さらに下顎頭軟骨におけるウサギ顎関節のアポトーシスをTNF-αの消長とあわせて検討し、申請者が報告したスコア(J Oral Pathol Med,1999;目口外誌,1999)に基づき評価した。(3)この結果は、現在J Oral Pathol Medに投稿中であるが、下顎頭軟骨のアポトーシスとTNF-αの所見との関連を検討したところ、TUNEL陽性細胞とTNF-α陽性細胞両者の分布は近似であることが確認された。よってTNF-αなどの炎症性サイトカインの消長により顎関節における軟骨細胞のアポトーシスは制御されている可能性を確認できた。(4)現在、ウサギ顎関節炎モデルに対して関節炎誘発前・関節炎急性期・関節炎慢性期に抗ウサギTNF-αモノクローナル抗体を顎関節に直接投与し、それぞれの時期での関節炎の予防および軽症化を上記顎関節炎群と比較検討中である。傾向としては病理組織学的に急性期の関節炎抑制には一定の効果が認められた。アポトーシスの抑制の評価では明確な有意差は認められず、個体間での誤差が大きかったので、さらに評価個体を増やす方向で検討している。最適投与量については、投与量を変化させた検討を実験中であり、今後評価予定である。1.H16年度計画の追加実験(ウサギ慢性顎関節炎モデルへの抗TNF-α抗体投与量の検討)研究者らが開発したウサギ抗原誘発顎関節炎モデルに対する抗TNF-α抗体投与量を変化させ実験を継続させた.その結果,最適投与量について知見を得ることが出来たが,効果に対する個体差が大きく,原因を検証中である.また,本モデルについて顎関節におけるアポトーシスとTNF-αの消長との関係については,論文発表を行った(J Oral Pathol Med,2006).2.エレクトロポレーターによる遺伝子導入現有のエレクトロポレーターを用いて、効率良く遺伝子導入できる実験系の確立を行った.In vitroにおいて,導入効率はウィルスベクターに劣るためさらに改良を加える予定である.3.正常ウサギ顎関節への遺伝子の導入予備実験としてウサギ顎関節におけるエレクトロポレーターによる電気刺激の影響を調べるため,遺伝子導入電圧を20ボルト,4回パルスの設定で電圧をかけたところ,個体によっては一時的失明および心停止症状を認めたため,設定を検討中である.皮膚からの側副伝導路による電流の漏出も原因のひとつと考えられたが,プローブの改良も必要と考えられた.この問題を解決後に実際の遺伝子導入を行う予定である.1.顎関節炎モデルへの抗ウサギTNF-αモノクローナル抗体の直接投与の効果まとめこれまでの結果では抗ウサギTNF-αモノクローナル抗体の直接投与では,慢性期においての治療効果が弱く効果が持続しないことが分かった.2.遺伝子導入方法の再確認正常ウサギ顎関節に抗TNF-α抗体プラスミドベクターをエレクトロポレーション法にて導入した.初めは導入効率に個体差が認められたが,導入電圧およびパルスを変化させることでその問題は解決できた.しかし,電圧の上昇とともにエレクトロポレーション法による電気ショックにて神経症状が一部の動物に生じた可能性がある.膝関節における同様の実験では顎関節ほどの導入効率の差や動物に神経症状が生じなかったことから,解剖学的理由による顎関節特有の問題があると考えられた.

最近では遺伝子導入に対してより非侵襲的な超音波遺伝子導入などの技術も開発されているが,導入効率の面で問題があった.われわれは,導入効率を上げる方法として標的細胞が特異的に持つ表面抗原に対するレセプターを超音波造影剤であるマイクロバブルに混入する方法を検討している.3.慢性顎関節炎モデルへの抗TNF-α抗体発現遺伝子導入の効果検討抗TNF-α抗体プラスミドベクターを関節炎誘発前・関節炎急性期・関節炎慢性期を予定しており,それぞれの時期での関節炎の予防および軽症化を評価した.この実験において,一定の抗炎症性サイトカイン(抗TNF-α)抗体の導入効果を示し,ウサギ慢性顎関節炎モデルに対する抗炎症作用があることを明らかにした.抗TNF-αモノクローナル抗体そのものを直接投与する方法と比べ,効果が持続的である点で優れていた.しかし,それほど大きくない電力とはいえ,比較的高い電圧を局所に与えるため,その侵襲も大きく,特に脳に近い部位に存在する顎関節にこの方法を応用するのは,臨床的に解決しがたい部分が多いことも明らかになった.
USD列の基礎理論の解明とMacaulay化に関する川崎理論への応用

USD列の基礎理論を応用することで,極大準素イデアルのHilbert係数に関する古典論であるNorthcottの不等式やe_2に関する成田の正定値性定理の証明をSally加群を用いて簡素化するとともに,これらの定理をFLC環上に拡張した。また,極大準素ideal, I,と自然数αに対し,随伴次数付き環の概念を拡張して次数付き加群G'_α(I)を定義し,equi-I-invariantの場合,基礎環がBuchsbaum(若しくはquasi-Buchsbaum)であれば,G'_α(I)はすべてのα>0に対して基礎環と同じ性質を持つこと,Iが極大idealの場合には逆も成立すること,などを解明した。今年度は本共同研究4年間の初年度であるため,Macaulay化に関するこれまでの先行研究を基礎から見直すとともに技術的な面からも細部に渡って再検討する事を作業目標とした。また,Macaulay化に関する川崎理論の中で大変重要な概念であるP-standard列はUSD列と極めて近い列性質である事から,本共同研究ではUSD列の基礎理論の解明とその応用の可能性を探る事も同時に作業目標としている。しかしながら,一般論を構築する前の準備段階の作業として,Buchsbaum環の中では極大準素イデアルがどのような振る舞いを見せるかを探る必要があった為,そのHilbert係数の挙動を調査してみることとした。極大準素イデアルのHilbert係数に関する研究は,これまでCohen-Macaulay環について多くの先行研究がある。特に,Northcottの不等式(1960年)や成田の正定値性定理(1963年)がよく知られた古典論である。近年,この古典的な結果をBuchsbaum環に拡張する事が試みられていて,少しずつ成果が挙がって来ている。まず,Northcottの不等式の一般化は後藤四郎氏と西田康二氏(2003年)によりなされ,次いで,A.Corso氏によl Sally加群を用いた理論が展開されるとともにFLC環への拡張が試みられた。ただ,Corso氏の議論には不正確な点が多くて試みは不完全なままに終わっている。そこで,我々はこの議論を正確に展開することを試み満足すべき成果を得た。これまでの研究で明らかとなった点は,Sally加群はHilbert係数の間に成立する関係を極めて合理的に意義づける加群である,と言う事である。従って,列性質の解明においてももっと深い影響をもたらすものとの心証を得ている。次に,我々は成田の正定値性定理の一般化を試みた。先ず,2次元を扱い,次にそれを一般次元に拡張した。これらの成果は第27回可換環論シンポジウムにおいて,演題「On Sally modules of m-primaryideals in Buchsbaum rings」(同報告集112-116ページ参照)の中で発表した。現在,これまでの研究成果をまとめ学術雑誌に論文発表するため準備を鋭意進めているところである。平成18年度は本共同研究4年間の2年目である。昨年度に試みたテーマ(1)「Macaulay化に関する川崎理論の中で重要な役割を果たす概念P-standard列との関係を明らかにして,USD列の基礎理論を解明すること」については今年度も引き続き取り組んだ。また,今年度は新たなテーマ(2)「Macaulay化に関する川崎理論の中で確立されたP-standard列から創出されたidealに付随するRees環などの次数付き環の環構造を解明すること」にも取り掛かった。テーマ(1)については,P-standard列の基本的な性質を精査するとともに,新たな観点として,N.T.Cuong氏(Institute of Mathematics, Vietnam)が2005年に導入した「dd-列」との関連に注目し,その基本性質の研究に着手した。著しい性質としてP-standard列はdd-列である。またdd-列は定義から直ちにstrong d-列をなす事が分かるから,川崎理論の簡素化を模索する際に極めて有望な新しい観点を提供すると期待している。こうした概念を発展させ川崎理論を一望する列性質に到達できれば,Macaulay化に関する川崎理論の有効性を担保する際に重要なP-standard列の偏在性についても自ずと解明が進むものと期待する。テーマ(2)については,Macaulay化に関する川崎理論の中で確立された手法,特にRees環の環構造やその局所cohomology加群を解析する手法を精査した。技術的にはある不変量に関する数学的帰納法によるものだが,Rees環上のホモロジー代数を構築するには,そのような不変量をかなりの一般性と偏在性を伴うものとして的確に定義しなければならない。