hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
船舶観測データを用いた天皇海山列メインギャップを通過する底層流の定量的解明

北大西洋北部に端を発して南極海で変質を受けた深層水を世界の海洋に満たしていく地球規模の深層循環が北西太平洋に到達後、北太平洋中央部に南北に連なる天皇海山列のどこをどのぐらいの流量で東に抜けるのかを明らかにすることが本研究の最終的な目標である。本研究では一つの有力な候補とされる最深・最大の切れ目(メインギャップ)に焦点を当てて観測研究を行うこととし、27年度から主に気象庁によって得られていた既往の船舶観測データからメインギャップ周辺の深層水分布を調べてきた。そして28年度に研究船白鳳丸航海にて吊り下げ式音響流速計を用いてメインギャップ内の詳細な流速分布のスナップショットを捉え、28年度から29年度にかけて係留系を設置して流速変動の時間特性を調べた。最終年度には二つの観測結果を統合し、メインギャップを通過する深層流の平均的な流動に迫った。係留観測は、28年6月に白鳳丸でメインギャップ内の南北に2系を設置し、29年6月に北海道大学水産学部おしょろ丸で回収を試みたが、南部の1系は残念ながら回収に失敗した。回収した北部の流速データからは、メインギャップ北半分では流速が弱いという28年度の吊り下げ式音響流速計観測のスナップショット結果が支持された。年間平均流速は東向きで、メインギャップ南半分で強い東向流を示した吊り下げ式音響流速計の結果と合わせると、全体的に深層水が東向きに流れていることが推測された。既往データによるとメインギャップ深層を占めるのは南方由来の新しい深層水ではなく、天皇海山列西側にみられる古い深層水であった。北西太平洋を北上したのち大きく変質した深層水が天皇海山列に沿って南下し、メインギャップを東に抜けていくことが示唆される。この新しい知見は29年2月に米国ポートランドにて開催されたOcean Sciences Meetingで発表した。北太平洋深層を東西の海盆に分ける天皇海山列の中で最大・最深の切れ目であるメインギャップ(39N40N)において、船から吊り下げるADCPや係留流速計を用いて底層流を直接計測した。その結果、メインギャップ北部で弱く、南部で東向き毎秒20cm以上の強い底層流の水平分布がスナップショットで得られた。係留系の時系列データによると北部でも1年平均は東向きであり、底層水はメインギャップ全域で西から東に流れていた。海水特性からするとこの底層水は南大洋由来の下部周極水そのものではなく、北西太平洋海盆で変質した下部周極水の名残がメインギャップを通じて北東太平洋海盆に流出するという新たな深層循環像が得られた。平成28年6月に実施される白鳳丸航海において、天皇海山列メインギャップ周辺の海水特性(水温、塩分、溶存酸素、栄養塩)を詳細に調べる。それにより底層水の分布を面的に細かに捉えて、南極由来の底層水がメインギャップに浸入する実態を探る。さらに、同航海にてメインギャップの中に係留系を南北に2系設置する。係留系には1系に4台の高精度な音響式流速計をとりつけ、1年間係留して時間的に代表性のある流速を得る。回収は29年6月に実施予定の北海道大学練習船おしょろ丸の航海で行う。回収次第、相関解析や時系列解析などデータ解析を実施し、天皇海山列メインギャップにおける底層流の流量を判定する。28年に得られる底層水分布とあわせて北太平洋深層循環による東西海水交換の描像を得る。平成28年6月に実施された白鳳丸航海で観測された天皇海山列メインギャップ周辺のスナップショットの流速と海水特性(水温、塩分、溶存酸素)を詳細に解析する。それにより深層水の分布を面的に細かに捉えて、東西の海水交換の実態を探る。
ガングリオシドの生理活性の発現とその臨床応用

ガングリオシドの代謝ならびに臓器内酵素活性の変動とその関係を明らかにすることを目的とし、glycosyltransferase活性の低下による肝内GM2濃度の低下を特徴とするWHT/Htマウス臓器内の酵素活性を検討した。WHT/Htマウスおよび対照Balb/cマウスに、200μg/kgのGM2とGM3を20日間(1回/1日)連続腹腔内に投与したのち、心腔内穿刺により血液を除き、肝、脳、脾、腎内の酵素活性の変動を調べ、非投与群と比較した。臓器ホモジネートの遠心上清画分はアミノペプチダーゼ(7種)、エンドペプチダーゼ(4種)とグリコシダーゼ(6種)について活性を測定した。肝内酵素活性の変動を検討した。対照(SPF-Balb/c)マウスでは、GM3投与により、AP-B、DPP-IおよびCathepsin B活性が、またGM2投与ではCathepsin BとGlc-ase活性が有意に上昇した。一方、WHT/Htマウスでは、GM3投与により、Trypsin、Glc-ase活性が、またGM2投与ではTrypsin活性が有意に低下した。脳、脾、腎についても酵素活性を調べた。さらに各臓器内酵素活性の変動を判別関数分析法を用いて解析した。いずれの臓器でもGalactosidase(Gal-ase)が高い正相関を示すことが認められた。一方、ガングリオシド投与および非投与群の各臓器内Gal-aseの活性の変動について、WHT/Htマウスでは、ガングリオシド投与および非投与に拘わらず、いずれの臓器においてもGal-ase活性が顕著に低下しているのが認められた。GM2欠損マウス肝はGalactosyltransferase欠損によりGM3が蓄積するとともに、GM1からGalactoseを除きGM2を形成する過程にも異常が起こっていることを示唆した。GM2欠損マウスでは、両方の経路の異常によりガングリオシド代謝の混乱が誘起されるものと考える。これまでに次の様な研究成果をえている。(1)ガングリオシドGM3,GM2,GD3を各々マウス腫腔内に20日間連続投与した。投与後,脳の酵素活性の動態を調べた。GM3(A代謝系)投与群ではシアリダーゼ,グルコシダーゼ,フコシダーゼとアミノペプチダーゼの活性変化がともにみられた。GM2(A代謝系)投与群ではアミノペプチダーゼのみを中心とした酵素活性低下が特徴的であった。GD3(B代謝系)投与群ではシアリダーゼ,グルコシダーゼ,フコシダーゼを中心に酵素活性の増加が特徴的であった。多変量解析の結果,これらの変化は各々のガングリオシドに固有のものであり,さらに,ガングリオシド代謝系(A系,B系)とも関連づけうる可能性が示唆された。(2)酵素阻害物質の生理的役割を明らかにすると共に,治療への新しいアプローチを目的とした研究の一環として酵素阻害物質を長期間投与することにより誘起される各臓器内の酵素活性の変動を調べた。各種グリコシダーゼ阻害物質を長期間投与することにより脳内グリコシダーゼ活性に変動が起こることを認めた。シアスタチンBおよびピリジンドロールは濃度に依存して増加させることを認めた。in vitroの抗酵素スペクトラムでは理解できない酵素活性の変動がin vivoで,誘起されることを見出した。脾内酵素活性の変動におよぼすGM1投与量の変化を検討した。

各種の酵素活性の変動を調べた結果,投与したGM1の量に依存し,かつ至適投与量のあることを示唆した。Asialo-GM1より効果が少ないことは非常に興味深い知見で,糖鎖構造の特異性を示唆した。この知見を基にして,生理活性物質としてのガングリオシドの役割について今後検討する。ガングリオシドの代謝ならびに臓器内酵素活性の変動とその関係を明らかにすることを目的とし、glycosyltransferase活性の低下による肝内GM2濃度の低下を特徴とするWHT/Htマウス臓器内の酵素活性を検討した。WHT/Htマウスおよび対照Balb/cマウスに、200mug/kgのGM2とGM3を20日間(1回/1日)連続腹腔内に投与したのち、心腔内穿刺により血液を除き、肝、脳、脾、腎内の酵素活性の変動を調べ、非投与群と比較した。臓器ホモジネートの遠心上〓画分はアミノペプチダーゼ(7種)、エンドペプチダーゼ(4種)とグリコシダーゼ(6種)について活性を測定した。肝内酵素活性の変動を検討した。対照(SPF-Balb/c)マウスでは、GM3投与により、AP-B、DPP-IおよびCathepsin B活性が、またGM2投与ではCathepsin BとGlc-ase活性が有意に上昇した。一方、WHT/Htマウスでは、GM3投与により、Trypsin,Glc-ase活性が、またGM2投与ではTrypsin活性が有意に低下した。脳、脾、腎についても酵素活性を調べた。さらに各臓器内酵素活性の変動を判別関数分析法を用いて解析した。いずれの臓器でもGalactosidase(Gal-ase)が高い正相関を示すことが認められた。一方、ガングリオシド投与および非投与群の各臓器内Gal-aseの活性の変動について、WHT/Htマウスでは、ガングリオシド投与および非投与に拘わらず、いずれの臓器においてもGal-ase活性が顕著に低下しているのが認められた。GM2欠損マウス肝はGalactosyltransferase欠損によりGM3が蓄積するとともに、GM1からGalactoseを除きGM2を形成する過程にも異常が起こっていることを示唆した。GM2欠損マウスでは、両方の経路の異常によりガングリオシド代謝の混乱が誘起されるものと考える。
圧電性焦電性および強誘電性を持つセルロース誘導体の構造と物性に関する研究

本研究ではセルロース誘導体から高圧電性、強誘電性を示す電子機能性材料の物質を得ることを目的としている。そこで高圧電性を示すセルロース誘導体を見いだし、さらに強誘電性を示すセルロース誘導体の可能性について検討した。これまでのセルロースの誘導体の中ではシアノエチルセルロースが最も高い圧電性を示すことが知られている。これまで以上に高圧電性を得るためには高い結晶性、とくに高い配向性が必要と考えられた。本研究の成果の概要を示すと以下のようになる。1.高圧電性のセルロース誘導体ニトロセルロース、アセチルセルロース、シアノエチルセルロース、シアノエチル化ヒドロキシエチルセルロース等について圧電性を調べた。シアノエチル化ヒドロエキシエチルセルロースの圧電率dは20゚Cで12×10^<-11>C/Nを示し、従来のセルロース誘導体の中で最も高い圧電性を示した。3×10^<-11>C/Nの圧電率を持つボリフッ化ビニリデンに迫るもので、工業材料としての実用化に大きく近づいた。2.セルロース誘導体の強誘電性の可能性高い圧電性を示すシアノエチル化ヒドロキシエチルセルロースについてDE(電気変位-電場)ヒステリシス測定装置で調べたが、直流伝導が大きく高電場にすることができず、強誘電性の存在を明かにすることはできなかった。低分子の成分を除去し、高延伸、高電場あるいは高磁場による極性基の配向を行って強誘電性を調べることを計画している。セルロース誘導体からポリフッ化ビニリデンのような高圧電性の物質を得ることの可能性は高いと考えられる。これまでに焦電性、強誘電性を示すセルロース誘導体は得られていない。強誘電性を示す物質は焦電性および圧電性を示す。本研究では強誘電性を示すセルロース誘導体を得、その構造と電気的性質を検討することを目的としている。ここでは始めに高圧電性のセルロース誘導体を、そして強誘電性を示すセルロース誘導体の開発を試みる。従来のセルロース誘導体の中ではシアノエチルセルロースが高圧電性を示すことが知られている。これまで合成されたシアノエチルセルロースは比較的脆く、延伸率が約200%が限度であった。これまで以上に高圧電性を得るためには高い結晶性と配向性が必要と考えられる。成果の概要を示すと以下のようになる。1.強誘電性の測定のためのDE(電気変位ー電場)ヒステリシス曲線測定装置を作製中である。2.高圧電性を示すシアノエチルセルロースについて検討した。(a)従来の合成方法で出発物質を再生セルロース、(b)出発物質をヒドロキシエチルセルロースでシアノエチル化を行って誘導体を合成し両者について比較検討した。(1)ヒドロキシエチルセルロースから誘導体は延性が高く容易に延伸が可能で、約400%の延伸を行った試料を作製することが出来た。置換度DSは2程度で再生セルロース(DS=2.6)からの誘導体に比べ小さい。(2)ヒドロエキシセルロースからの誘導体の圧電率dは20°Cで6x10^<-12>C/Nを示し従来のシアノエチルセルロースより高い圧電定数をもつ物質と考えられる。本研究ではセルロース誘導体からポリフッ化ビニリデンのような高圧電性の物質を得ることを目的としている。ポリフッ化ビニリデンのように強誘電性を示す物質は焦電性および圧電性を示す。そこで強誘電性を示すセルロース誘導体の可能性を検討する。これまで合成されたシアノエチルセルロースセルロースは比較的脆く、延伸率が約300%が限度であった。1)高圧電性を示すシアノエチル化ヒドロキシエチルセルロースについて検討した。シアノエチル化ヒドロエキシエチルセルロースの圧電率dは20°Cで12×10^<-11>C/Nを示し、従来のシアノエチルセルロースより高い圧電性を示した。

3×10^<-11>C/Nの圧電率を持つポリフッ化ビニリデンに迫るもので、工業材料としての実用化に今一歩となった。2)セルロース誘導体の強誘電性の可能性について検討した。高い圧電性を示すシアノエチル化ヒドロキシエチルセルロースについてDE(電気変位-電場)ヒステリシス測定装置で調べたが、直流伝導が大きく高電場にすることができず、強誘電性の存在を明かにすることはできなかった。
運動モデル360度回転によるスキルの3次元解析システム開発と新指導方の確立

身体運動に限らず、あらゆる物体の運動は本来3次元座標に置き換えられる。近年におけるパーソナルコンピューターの著しい発達により、グラフイックの向上や計算速度の高速化が進み、それに伴って複雑な3次元グラフィックスの表現も可能となった。そこで著者らは運動スキルの3次元解析について、実験データ収集の簡便化と分析精度の向上を目的として、「単点透視法」の導入により、「運動モデル360度回転」による技術分析についてのシステム開発を試みたものである。電気機器の発展により、今や3次元解析はステックピクチャーからサーフェーイスモデルの時代と進み、体育学における3次元分析に大きく貢献している。本研究の独創性は、運動モデルを360度回転させ任意の角度から「フォーム」を観察できるところにあり、特にフォームの美しさや効率てき動きを重要視するスポーツにおいてはその有効性が認められる。運動には、基本的に移動を伴う動きと、定まった地点での動きの2つに大別できる。前者では「スキー」を後者では「ゴルフ」をモデルケースとして実験を試み、このシステムの基本的なデータ分析からその応用性については一応の成果を得た。これまでのDTL法の一般的観察と分析手法は、実空間の測定と計算に困難があったが、本システムは透視変換の応用により正規化された空間の計算が可能となり、実験方法を簡便化させて運動モデルの3次元解析について検討した。従来の3次元スキル分析の手法は、Direct Linear Trsnsuformation法による座標変換によるのが主であった。この場合、計算上、カメラと被験者との間の実空間の測定・計算が必要であるが、本研究の根幹をなす「単点透視法」による3次元解析は実空間のデータが不明でも、正規化された空間内の数量計算が相対的に可能である特徴から、運動モデルを360度回転させ、あらゆる角度から観察する事が可能となった。3次元解析上の装置の概要は、(1)ビデオカメラ(2)ビデオ画像取り込みボード(3)画像処理コンピューターが主要装置である。また、このシステムの特徴は、(1)運動モデルのフォームを画像情報として収集する。(2)二方向から撮影する事による画像情報の誤差をシステムソフトで解消・処理できた。(3)画像処理の段階で「単点透視法」により運動モデルを任意の角度に回転・観察が出来ることである。平成五年度の研究実施計画は、運動モデルを360度回転させ観察するシステムづくりと、それに基づくラボラトリー及びフィールド実験である。従って、上に述べた、システムプログラムの基礎的完成と、その実験段階の応用が実施でき、なおかつその成果が、本校紀要及び日本スキー学会第4回大会に報告できたことは、当初の計画通りに研究が進行し、更に次年度計画であるシステムの数多い応用実験とその評価・実験データから、分析及び指導法への発展、システムの精度・操作性の再評価に大きな弾みとなるものと確信する。日本スキー学会第4回大会(平成6年3月、於、新潟県)に於いて、運動モデル360度回転による技術分析の方法論の発表は、3次元解析のシステム開発の妥当性からオリジナリティーとして評価されたといえる。これを手がかりとして、平成6年度の研究目的の中心は、(1)技術分析の方法論(2)統計手法によるデータの定量化(3)運動モデル360度回転システムの再評価であった。(1)については、分析モデルのステイックピクチャーの膝角度表示、重心位置のソフト化が進んでいる。(2)については「スキー滑降フォーム」の解析を第一義的に実施しているところから、様々な状況の元での資料収集に務め解析中である。(3)については、このシストムの応用性の観点から、他の種目で特に「フォーム」を重要視する種目、例えば空手、体操、水泳飛び込み、剣道型、競歩の判定など多くの種目が考えられる。また、システムの再評価としては、デスプレイ上の分析画面が1つであったものを更に拡大し、9個の分析画像から、解析上の効率化を計った事である。平成6年度の研究目的の実施上の成果は、平成7年度に継続される内容もあるが、「スキー滑降フォームの3次元解析システムについて」として、日本スキー学会誌に掲載された(日本スキー学会誌、第4巻第1号1994年7月号)。

この研究論文の概要は、上記(1)(3)の目的をほぼ満たすものであり、特に角度表示、分析画面の拡大は既にプログラム上の完成をみている。この研究成果は、平成7年度の研究に弾みをつけるものであり、分析精度の向上や他種目への応用と、このシステムの発展性に期待したい。体育学における、運動モデルの3次元解析は、DLT法に代表される、いわば、実空間の測定であるところから測定上の困難性があったが、コンピューターの発展・普及により、正規化された空間内での計算が可能となり、「単点透視法」導入から運動モデルを回転させ技術分析ができるシステムの開発に至った。平成7年度における研究課題の中心は、3次元解析の方法論とその実施における客観性並びに、システム操作性の再評価などであった。これらを求めるにあたり必要な課題としては、(1)データから導かれる指導法のあり方(2)本システムの多種目への応用と発展(3)データ収集による統計的定量化等である。平成6年度から継続された研究目的として分析精度の向上や、多種目への応用は本システムの発展性から必要性があった。そこで、「フォーム」から技術解析が可能である「ゴルフ」について応用した。この成果は、八戸高専紀要第30号に「単点透視法による3次元解析システムの応用」として発表し、次のまとめが得られた。つまり、スキーのような移動運動やゴルフのような定点運動は、視覚的に一面的な観察や分析が主であったが、いづれの運動でも、直交する2方向からのビデオ撮影の条件が満たされれば、いかなる「フォーム」でも360度の任意の角度での観察ができる事が確認された事である。今後この解析システムは、様々な運動種目に応用し、技術解析や、技術要素の分析などに活用される事に期待したい。
ビタミン栄養と卵子の劣化

(1)マウス異常卵子出現率は葉酸欠乏群と対照群の間に差は認められなかった(20.0% vs 14.6%).卵母細胞では,葉酸輸送体が強く発現していたという報告がある.このことからマウスの葉酸欠乏食摂取は,卵母細胞の葉酸濃度までは影響しない可能性が考えられた.結論として,葉酸欠乏は卵母細胞の減数分裂に悪影響を与えないことが示唆された.(2)軽度のビタミンB1不足状態では卵子は劣化しなった(対照群vsテスト群:17.1% vs 14.6%,p=1.00).重度のビタミンB1不足では卵子の質は劣化していた(対照群vsテスト群:13.8% vs 43.5%,p<0.01).卵母細胞の減数分裂時の紡錘体形成異常や染色体不整列は染色体不分離を引き起こす.染色体不分離は第21染色体のトリソミーであるダウン症候群の原因である.葉酸は胎児の正常な成長に必要な栄養素である.葉酸栄養状態はダウン症候群の発症リスクに関与するという報告がある.しかし,葉酸欠乏が直接的に異常卵子(紡錘体形成異常,染色体不整列,未成熟卵子)の出現率を増加させるかについて,我々の知る限り,in vivo実験で検討されていない.我々は葉酸欠乏が卵母細胞の減数分裂におよぼす影響について検討した.葉酸欠乏状態にさせるために,メスのICRマウスに葉酸欠乏食を58日間投与した.さらに腸内細菌からの葉酸供給を抑制するために,試験食には抗生物質を添加した.葉酸欠乏状態のレベルは肝臓,血球,子宮,卵巣および尿中の葉酸濃度によって判定した.臓器および尿の葉酸濃度は対照群よりも葉酸欠乏群の方が5090%低く,葉酸欠乏状態であった.しかし,異常卵子出現率は葉酸欠乏群と対照群の間に差は認められなかった(20.0% vs 14.6%).卵母細胞では,葉酸輸送体が強く発現していたという報告がある.このことからマウスの葉酸欠乏食摂取は,卵母細胞の葉酸濃度までは影響しない可能性が考えられた.結論として,葉酸欠乏は卵母細胞の減数分裂に悪影響を与えないことが示唆された.平成27年度の予定ではパントテン酸欠乏が卵子の質に及ぼす影響も調べたが,マウスではパントテン酸欠乏を容易に引き起こすことができなかったので中止した.マウスは糞食をするため,腸内細菌由来のパントテン酸産生を止めることが重要であるが,できなかった.葉酸欠乏実験は,腸内細菌由来の葉酸供給を,飼料にsuccinylsulfathiazoleという抗生物質を添加することで達成できた.女性の社会進出が進むにつれ,晩婚化や高齢出産率が増加傾向にある.申請者は,妊娠以前の段階,つまり卵子の質に注目した.卵子の質の劣化(減数分裂異常)は,不妊症,流産や染色体異常児の原因である.劣化した卵子を改善する方法はあるが,まだ人に応用できる段階には程遠い.それゆえ,卵子の質を劣化させないことが重要になる.卵子の質の劣化の原因には加齢があるが,食事もその因子である.ピルビン酸は卵子の成熟期の主なエネルギー源である.その代謝には特にビタミンB1が重要である.申請者は,飼料摂取量の低下を伴わない軽度なビタミンB1欠乏と飼料摂取量が低下した重篤な欠乏がマウスの卵子の成熟におよぼす影響について検討した.13日間のビタミンB1欠乏食投与では,子宮と卵巣中のビタミンB1量は既に枯渇していたが,対照群に比して,体重は低下していなかったので,穏やかなビタミンB1欠乏状態であると判断した.この状態では,卵子の成熟には影響しなかった.20日間のビタミンB1欠乏食投与では,対照群に比して,明らかに体重が減少したので,深刻なビタミンB1欠乏状態であると判断した.この状態では,卵子の成熟に悪影響を与えた.次にビタミンB1欠乏マウスに,ビタミンB1含有食投与してみた.その結果,卵子は正常に成熟した.これらのことから深刻なビタミンB1欠乏は,卵子の成熟には悪影響を及ぼすが,原始卵胞そのものには何ら影響をおよぼさないことが明らかとなった.(1)マウス異常卵子出現率は葉酸欠乏群と対照群の間に差は認められなかった(20.0% vs 14.6%).卵母細胞では,葉酸輸送体が強く発現していたという報告がある.このことからマウスの葉酸欠乏食摂取は,卵母細胞の葉酸濃度までは影響しない可能性が考えられた.結論として,葉酸欠乏は卵母細胞の減数分裂に悪影響を与えないことが示唆された.(2)軽度のビタミンB1不足状態では卵子は劣化しなった(対照群vsテスト群:17.1% vs 14.6%,p=1.00).重度のビタミンB1不足では卵子の質は劣化していた(対照群vsテスト群:13.8% vs 43.5%,p<0.01).平成28年度はビタミンB1欠乏が卵子の質に及ぼす影響を調べたい.その理由は,卵子はピルビン酸を優先的にエネルギー源として利用するので,ピルビン酸脱水素酵素複合体の補酵素の中で最も欠乏が早く表れるビタミンB1欠乏状態が卵子の質にどのような影響を及ぼすかを調べる.基礎栄養学ビタミンB1欠乏が卵子の質に及ぼす影響を平成28年度は調べる予定であるが,さらにビタミンB1欠乏が他のB群ビタミンの動態に及ぼす影響も調べるため.ビタミンB1欠乏が他のB群

ビタミン動態におよぼす影響も調べるため.具体的にはマウス尿のビタミンB2,ビタミンB6,ニコチンアミド,パントテン酸,葉酸,ビオチン量を測定するためにかかる費用である.
糸球体上皮細胞のリソソームを標的とした糖尿病性腎症の新規病態解明

糖尿病性腎症は末期腎不全へと至る疾患で、その患者数は増加している。このため新たな治療法の開発が強く望まれる。蛋白尿の出現が腎機能低下を加速させるが、蛋白尿の主原因である糸球体上皮細胞の糖尿病における障害機構は未だ不明である。再生能の乏しい糸球体上皮細胞にとって細胞内浄化機構オートファジー・リソソーム系の働きは重要であることが推測される。今回、糖尿病性腎症の糸球体上皮細胞においてオートファジー・リソソーム系の機能不全を認め、リソソームの生合成を活性化させることで糸球体上皮細胞障害を軽減しうることが、糖尿病モデル動物および培養細胞を用いた検討により明らかとなった。糖尿病モデル動物の腎組織を用いて、糖尿病状態における糸球体上皮細胞におけるオートファジー活性ならびにリソソーム形態の評価を行った。糖尿病状態では糸球体上皮細胞におけるオートファジー機能低下を認めるとともに、細胞内にリソソームの異常蓄積が認められることを明らかとした。さらに糖尿病患者および糖尿病モデル動物の血清を用いて、糸球体上皮細胞におけるオートファジー・リソソーム系に対する液性因子の影響について評価を行った。その結果、高度蛋白尿をきたした糖尿病モデル動物の血清ならびにネフローゼ症候群を呈する糖尿病患者の血清刺激により糸球体上皮細胞オートファジー活性が低下し、リソソームの蓄積を認めることを明らかとした。これらは非糖尿病高度蛋白尿状態の血清においては再現されないことから、高度蛋白尿状態における糖尿病血清にはオートファジー・リソソーム系を抑制する何らかの液性因子が存在しうることが示唆された。以上をまとめ、論文公表に至った。また、リソソームの合成・分解を調節する転写因子であるTFEBの活性について、染色により評価を行った。その結果、特にアミノ酸飢餓状態におけるオートファジー活性化ならびに薬剤によるリソソーム負荷時にTFEBの核内移行が亢進し、その活性が高まることを明らかにした。糖尿病状態を模した高糖濃度刺激や飽和脂肪酸刺激では染色における有意な変化は認めなかった。今後電子顕微鏡による定量評価を行う予定である。現在TFEBの変異株については作成過程である。今後、糸球体上皮細胞ならびにマウスに導入し、その影響について評価を行う予定である。本年度予定していた糸球体上皮細胞におけるリソソーム機能の評価を行うことができた。また、高度蛋白尿を呈する糖尿病患者およびモデル動物の血清中にオートファジー・リソソーム系を抑制しうる液性因子の存在を示唆する結果を得た。前年度に引き続き、糖尿病性腎症における糸球体上皮細胞障害に対するオートファジー・リソソーム系の関与について検討を行った。まず、糖尿病状態の糸球体上皮細胞でのオートファジー・リソソーム系の調節機構を評価するために、リソソームの合成・分解を調節する転写因子であるTFEBの蛋白発現量の評価を行った。通常の糸球体単離サンプルでは、多くの非糸球体上皮細胞分画が含まれるため、糸球体上皮細胞における蛋白発現を定量するためには糸球体上皮細胞の単離が必要であった。これを可能にするため、糸球体上皮細胞でのみGFPを発現するマウスを用い、糸球体単離を行ったのちに単細胞単離を行いFACSにより純粋な糸球体上皮細胞のみを単離する技術を確立した。ただし、糖尿病モデルマウスでは、糸球体硬化が進んでおり、解析に十分な糸球体上皮細胞を採取することが困難であった。このため、我々は糖尿病状態で亢進しているmTORC1が糸球体上皮細胞で常に亢進している糸球体上皮細胞特異的TSC1ノックアウトマウスを用い、その糸球体上皮細胞におけるTFEB蛋白の発現を検討した。その結果、TSC1ノックアウトマウスの糸球体上皮細胞において、TFEBの蛋白発現が野生型マウスに比し有意に低下していることを明らかにした。また、培養細胞を用いた検討から、高血糖刺激によりTFEBの蛋白発現量が低下し、核内移行が抑制されること、またmTORC1の選択的阻害薬であるTorin1の付置によりTFEBの核内移行が促進されることがわかった。現在TFEBの過剰発現ベクター並びに恒常的核内移行型TFEBベクターおよび恒常的核内非移行型TFEBベクターによる検討を行っている。今後、リソソーム生合成系の調節によるリソソーム障害の評価法を検討し、TFEBによるリソソーム生合成促進が糖尿病状態の糸球体上皮細胞障害に与える効果を、培養細胞実験を中心に検討する。培養細胞を用いた検討を中心にTFEBの調節機構や糖尿病状態におけるその発現についての検討を行うことができた。また、TFEBベクターについても作成済みであり、今後培養細胞を用いた検討を行う予定である。リソソームの転写活性化因子であるTFEBの過剰発現ベクター並びに恒常的核内移行型TFEBベクターおよび恒常的核内非移行型TFEBベクターを作製し、培養糸球体上皮細胞に発現させて各種刺激に対する反応を検証した。TFEBの過剰発現によりリソソーム膜蛋白の一つであるLAMP1の発現が増加すること、リソソーム染色による細胞内染色量の増加から、TFEBの過剰発現によりリソソームの生合成が亢進することを確認した。

さらに恒常的核内移行型TFEBおよび恒常的核内非移行型TFEBの過剰発現細胞の比較検討によりTFEBの核内移行がmTORC1依存的リン酸化部位のリン酸化の有無により調節されていることを確認した。また、培養糸球体上皮細胞に対するベクター発現をより安定化させるために、レトロウイルスを用いて薬剤誘導性TFEB過剰発現細胞株を作製した。この細胞を用いて上記のことを再度確認し、さらに糖尿病刺激として高血糖および高脂肪酸刺激を行いこれらに対する反応を検討した。その結果、TFEB過剰発現細胞において、対照細胞株に比べ脂肪酸刺激による細胞死が抑制されることを明らかとした。さらに、恒常的核内移行型TFEBと恒常的核内非移行型TFEBとの過剰発現株の比較において、前者では後者に比し脂肪酸刺激による細胞死が抑制されていることを明らかにした。これらの結果から、mTORC1依存的リン酸化部位変異型TFEBはmTOCR1のリン酸化を受けることなく核内に移行することが可能であり、これによってリソソームの転写活性を亢進させ、糖尿病状態における各種細胞毒性刺激に対し細胞死を抑制させることが明らかとなった。糖尿病性腎症は末期腎不全へと至る疾患で、その患者数は増加している。このため新たな治療法の開発が強く望まれる。蛋白尿の出現が腎機能低下を加速させるが、蛋白尿の主原因である糸球体上皮細胞の糖尿病における障害機構は未だ不明である。再生能の乏しい糸球体上皮細胞にとって細胞内浄化機構オートファジー・リソソーム系の働きは重要であることが推測される。今回、糖尿病性腎症の糸球体上皮細胞においてオートファジー・リソソーム系の機能不全を認め、リソソームの生合成を活性化させることで糸球体上皮細胞障害を軽減しうることが、糖尿病モデル動物および培養細胞を用いた検討により明らかとなった。引き続き、糸球体上皮細胞におけるリソソーム機能の定量的評価を行うとともに、遺伝子改変マウス並びに培養細胞を用いた検討を行う。また、血清の液性因子について血清のメタボローム解析を行い、その同定をめざす。引き続き、TFEB発現ベクターを用いたリソソーム生合成調節が糸球体上皮細胞障害に及ぼす効果を検討を行うとともに、糸球体上皮細胞におけるリソソーム機能の定量的評価を行う。糖尿病性腎症
単一細胞生物時計の検証:視交叉上核単独細胞培養による遺伝子発現と神経活動解析

本研究は、哺乳類の生物時計である視床下部視交叉上核の神経細胞が、他の細胞が全くない状態で、単一細胞でもリズム発振を行うかどうか、またもしリズム発振する細胞としない細胞とがある場合は、振動体として機能するための細胞数、細胞種を決定することを目的として行われた。そこで、野生型マウス・ラットの視交叉上核の培養系を用い、以下の実験を行った。1)マルチ電極を用いたリズム発振細胞の検出:新生ラット視交叉上核の低密度分散培養をマルチ電極アレイ上で行い、発火リズムを示す神経細胞のみの選択を試みた。しかし、細胞密度を通常の培養条件の1/10としたところで、全く自発発火を行う神経細胞の検出ができなくなった。視交叉上核神経細胞が安定的に自発発火を発振するには、高密度での培養が必須と考えられたため、時計遺伝子発現リズムの生物発光によるシングルセル解析に方法を変換した。2)時計遺伝子発現リズムの単一視交叉上核での解析:時計遺伝子Pealのプロモーター支配下にホタルルシフェラーゼを発現するPer1-Lucトランスジェニックマウスを用い、80100μmの厚さの視交叉上核スライスを作成し、培養用メンブレン上で気水界培養した。培地に基質ルシフェリンを添加し、デジタル冷却CCDカメラにて時計遺伝子Per1の発光画像を連続撮影した。その結果、SCNにおけるシングルセル発光解析が可能であり、かつ発光の検出できる細胞はすべて安定したper1発現リズムを示すことが明らかとなった。そこで、マイクロアイランド法にて、Per1-Lecマウス視交叉上核の低密度分散培養行い、単一神経の生者したアイランドの選択を行った。しかし、アイランドへの単一細胞の生着が確認できなかった。培養法の更なる改良は必須であるが、本研究結果は視交叉上核が高密度で初めて安定した振動を発揮する可能性を示唆している。本研究は、他の神経細胞が全く存在しない条件下で、単一の視交叉上核(SCN)神経細胞が約24時間の安定したリズムを自律発振するかどうかを明らかにすることを目的としている。本年は、単一細胞から複数の機能のリズムを長期に渡り測定し、周期・位相の解析を行う実験系の確率に焦点をあてた。1.時計遺伝子発現の測定:時計遺伝子Per1プロモーター6.7kbあるいはBmal1プロモーター8.1kbの支配下にホタルルシフェラーゼを発現する2種のトランスジェニックマウスを作成して、SCN神経細胞の分散培養を行い、遺伝子発現リズムをCCDカメラによる連続撮像の画像解析により行った。その結果、グリア細胞の除去は困難であるが、単一神経細胞の遺伝子発現リズムを測定することができた。2.時計遺伝子蛋白の細胞内局在:時計遺伝子Per1のプロモーター下流にPer1と蛍光蛋白GFP cDNAの融合蛋白を発現するベクターを構築し,NIH3T3細胞に一過性遺伝子導入を行った。この細胞にデキサメサゾンショックによるリズム誘発を行い、PER1蛋白の細胞内局在とリズム変動を測定した。PER1蛋白は、細胞質および核内にほぼ均等し分布したが、デキサメサゾン投与後に一過性に核内に集積し、その後細胞質に分布した。3.細胞内カルシウムレベルの測定:カルシウム結合蛍光蛋白であるCameleonをNeuron specific enolase下流に結合した細胞内Ca^<2+>モニタリングベクターをPer1:lucレポーターベクターと同時にGene gunにより培養SCNスライスに遺伝子導入した。時計遺伝子とCa^<2+>は神経細胞のみならずグリア細胞においてもサーカディアン振動を示すことが明らかになった。
食品の二次機能(感覚機能)の解析

食品の受容性に食品のもつ感覚的要素がどのように関係しているかについて食品の化学的ならびに物理的性状との関係および生体側の感覚受容機序の面から解析した。生体側の機序については6名の班員がこれを担当した。河村はハムスター大脳皮質味覚領ニューロンの機能特性を、栗原はラットの味覚神経線維の反応を、小野田はイヌの大脳皮質嗅覚領ニューロンの機能分析を、大村はサルの視床下部摂食中枢および飽満中枢からの空腹物質ならびに満腹物質の抽出,同定をそれぞれ行なった。また小野はサルにつき好きな食物と嫌いな食物を視覚的に弁別する行動の脳機序を記録分析した。森本はウサギを用い食品の物性に適合した咀嚼動作を行なうのに歯根膜よりの感覚情報がどのように関与するかを分析した。これら生体機序についての研究から,食品から人が受ける各種感覚要素がそれぞれの感覚神経を介し大脳皮質に伝えられ,視床下部の中枢に働きかける神経生理学的機序の大綱が明らかになった。食品側の研究は7名の班員がこれを担当した。加藤は肉エキスの熟成による味の変化と遊離アミノ酸の量および質との関係を,鴻巣は水産食品につきアミノ酸含量と味との関係を,鬼頭は大豆加工過程で発生する大豆嗅の生成機序を,小林はかつおぶしのダシ汁の香気成分を分析した。土井は卵白ゲルを用い,中村は脂質・タン白質複合体を用いてそれぞれ食品のテクスチャーに関与する化学反応を分析した。本間は食品加工中に生成される褐色色素メラトニンと金属イオンとの相互作用が食品の色調や坑酸性化に関与することを明らかにした。以上のごとく本研究班では食品にとって極めて重要な感覚機能を学際的にかつ綜合的にとりあげ,食品を選択し、嗜好するのに関与するメカニズムを明らかにした。
固定化糖鎖物質による新規レクチンの検索と結合特異性解析法の開発

レクチン活性の検出とその結合特異性を解析する手段として,構造既知の糖鎖物質を固定化したミクロビーズを作製し、凝集反応に用いることを試みた。この際,相手となるレクチンもビーズ上に固定化して操作の便宜と反応系の統一を図ることとした。担体ビーズとして直径2.5μmのホーネンスフィアを用い,表面上のアミノ基をスクシニル化した後にカルボジイミドで活性エステルとした。NHSを架橋剤として糖ペプチドとレクチンのアミノ基を結合させて「担糖ビーズ」と「レクチンビーズ」をそれぞれ作製した。糖鎖物質としては,構造解析されているブタ顎下腺と胃粘膜ムチン,ヒト及び羊IgG,トランスフェリン,フェツイン,トリプシンインヒビターの糖ペプチド,及びH,ルイス抗原糖鎖結合のBSAを用い,また,12種の既知レクチンと2種の新規レクチンを結合させた。担糖ビーズとレクチンビーズとの凝集反応は,予想された糖鎖構造-レクチンの関係を正しく反映したものであり,手段と方法の有用性が明らかとなった。さらに,糖鎖をグリコシダーゼで逐次消化するとレクチンビーズとの反応性が対応して変化するので,新規レクチンの結合特性を解析する方法としても有効であった。各種の担子菌と子嚢菌子実体に存在する新規レクチンの結合特異性を解析したところ,2種について厳密なT抗原構造を認識することが分かった。これらはピーナッツレクチンと較べてより応用価値が高いと判断された。(設定した研究期間で解決できなかった問題点は継続研究の結果,架橋法の改良によってビーズへの結合量が改善され,また,レクチンビーズを用いて細胞表面の糖鎖構造の検出が容易にできることを示した。)レクチン活性の検出とその結合特異性を解析する手段として,構造既知の糖鎖物質を固定化したミクロビーズを作製し、凝集反応に用いることを試みた。)1.官能基を有する微小ビーズと複合糖鎖物質との結合:(1)ムチン型糖鎖とアスパラギン結合糖鎖をもつ糖ペプチドをそれぞれ調製した.これらと微小ビーズとの結合をEDC、SH基を導入してからNHS-CHMまたはグルタールアルデヒドのいずれかを用いて行い、効率とビーズの非特異凝集のない反応条件をそれぞれの場合で検討した.その結果、アミノ基を持つビーズをサクシニル化してからカルボジイミド法により糖ペプチドのアミノ基とカップリングさせる方法が一般的に良いことがわかった.2.ビーズとレクチンとの反応条件の検討:(1)作成したビーズと各種のレクチンとの反応は、溶媒としてPBSにBSAまたは10%程度のグリセリンを加えると良い凝集像が得られた.(2)既知のレクチンのなかに作成した担糖ビーズを凝集しないものが存在した.そこで、これらレクチンを化学的に修飾して(たとえばBSAと結合させる)ポジティブの反応を得る手段を検討している.3.新規レクチンの検索と結合特性の解析:(1)数種の種子と真菌子実体にムチン型糖鎖とアスパラギン結合糖鎖にそれぞれ結合する活性を見いだした.これら活性物質(レクチン)を単離精製することと、グリコシダーゼ処理したビーズでどのように反応が変化するかを現在追求している.(2)エキソグリコシダーゼ処理前後の糖鎖の変化を、エンドグリコシダーゼまたはヒドラジン分解して得られたオリゴ糖をHPLCで分析することで解析している.1.糖鎖物質を微小ビーズに固定化する方法の検討:ムチン型及びアスパラギン結合型の糖ペプチドを各種架橋剤を用いて,「ホ-ネンミクロフィア(-NH_2)」と「ポリビ-ド(-COOHと-NH_2)」に効率よく結合させる手法を検討した結果,NH_2基をCOOH基に変えた後に,カルボジイミドによってカップリングさせる方法が一般的に良いことが解った.

2.固定化糖鎖の免疫学的検出:上記の方法で得られたビーズ(以下担糖ビーズと呼ぶ)と各種レクチンとの凝集反応の最適化を検討したところ、用いるレクチンもビーズに結合させることによって,安定な保存・仕様時における希釈の省略・反応系の微量化の目的を果たすことができた.3.担糖ビーズの反応性の検討:どのレクチンに対しても,ムチン型糖鎖(例えば血液型物質)はアスパラギン結合型糖鎖(例えばトランスフェリン)よりも高い反応性を示した.糖鎖がクラスターになっているためと推定している.担糖ビーズを各種グリコシダーゼで遂次消化すると,除去された糖に対応したレクチンとの反応性が消失または減少した.このことから,レクチンの結合特異性を微量でしかも容易に判定できることになった.4.新規レクチンの特異性検討:シロソウメンタケにレクチンが存在することを見いだし、この活性を上記方法で検討したところ,糖鎖からGlcNAcを除去すると結合しなくなった.単糖とオリゴ糖では結合阻止されないので新規レクチンの可能性があると考え,純化精製を含めてその性状を検討している.5.結合糖鎖の定量化:担糖ビーズ上の糖類は化学的にもアイソトープを用いた糖転移酵素によっても定量が困難であった.引き続き固定化量を増やす方法を見いだすことでこの研究を完成させる計画である.
学校協議会における学校ガバナンスの基礎的研究

「開かれた学校づくり」政策は、外部評価によるガバナンスを志向している。他方、日本の高校で実際に追求されているのは、協議への参画である。関係者への聞き取り調査でも、三者協議会を傍聴しても、決定への生徒参加になっていないことに消極的評価を与えていない。これは三者協議会には、学校ガバナンスそのものの体現ではなく、学校関係者の要求を組織化し、それぞれの当事者性と当事者間の社会的紐帯を育む教育的効果が期待されているからである。平成22年度は、横浜市立総合高等学校、大東学園高等学校、岡山県立落合高等学校、長野県辰野高等学校、埼玉県立川口北高等学校、東京大学附属中等教育学校を訪問し、生徒・教師・保護者による三者協議会・生徒・保護者による二者懇談会を傍聴するほか、関係者への聞き取りを行った。また、10月に北京大学で行われた国際シンポジウムで「Theoretical Issueson Value and Moral Education」と題した報告を行った他、3月には開かれた学校づくりに関する研究集会で報告を行った。具体的には、(1)日本の高校では、異質な集団と接する中で意見表明を行うことによって生徒の主体性・当事者性を育むことが重要な目的とされている、(2)いずれも意思決定(ガバナンス)への関与ではなく協議への参加という形態をとっており、決定における当事者性を発揮することは想定されていない、(3)協議という形態は、「資格としての当事者性」と「目的としての当事者性」の二重性を可能とするものであり、決定(ガバナンス)に準ずる次善の形態としてではなく、教育過程にふさわしいものとして積極的に選択されている、(4)教育過程と位置づけられることにより、教師は当事者の一角を占めながらも同時に、場と教育要求をコーディネートする役割を担う二重性が要請されている、(5)学校という閉ざされた空間・関係者による協議を、課題・過程の両面において地域に開くことが学校協議会制度の発展課題として位置づけられる、ということを明らかにした。平成23年度は、横浜市立総合高等学校、大東学園高等学校、岡山県立落合高等学校、長野県辰野高等学校、埼玉県立川口北高等学校、札幌市立平岸高等学校を訪問し、生徒・教師・保護者による三者協議会・生徒・保護者による二者懇談会を傍聴するほか、関係者への聞き取りを行った。調査研究の成果として具体的には、1.日本の教育実践における学校協議会とは、意思決定(ガバナンス)への関与ではなく協議への参加という形態をとっており、そこには手段的価値としての側面と、目的的価値としての側面がある。2.そこでは、意思決定における公正・公平性といった点よりも、子どものポテンシャルを引き出し、自信をつけさせるという教育目的が強く作用している。3.同時に学校協議会は、子どもの発達成長にとっての資源・ツールとして利用されるだけでなく、保護者・教師・地域住民の学習と成長の場でもあり、このような場合には、地域住民へ開くことがより強く指向される。4.「開かれた学校づくり」政策の中で、学校による情報の発信と収集が推奨されてきたが、ともするとアンケートの実施が自己目的化し、匿名性を保ったままでの限定的な意思表明が支配的となる。この場合、学校ガバナンスはより消費者性が強く発揮される場に転化する可能性がある。5.公立学校固有の問題として、制度化の困難性がある。学校協議会の継続的な担い手であるはずの教員が定期的に人事異動するため、制度化による定着・継承を図ろうとするが、これはともすると形骸化・儀式化する可能性をはらんでおり、制度的定着に伴う発展課題として存在している。ということを明らかにした。本年度は、横浜市立総合高等学校、大東学園高等学校、長野県辰野高等学校、埼玉県立川口北高等学校、兵庫県立舞子高等学校、法政大学附属中学高等学校を訪問し、生徒・教師・保護者による三者協議会や、生徒・保護者による二者懇談会を傍聴し、関係者への聞き取りを行った。調査研究の成果として具体的には、以下の点を明らかにした。1、学校経営に関する意思決定への関与を目的とした協議が、日本において萌芽する可能性は現時点ではきわめて低い。それは地域との連携という目的か、子どもの発達成長の助成といった教育的効果を期待するものだからである。2、教育的効果を育むのは、協議の場を設定する準備過程と、協議の場そのものとがある。前者は立案・検討や意見集約の手続を経験する場であり、後者は気づきを生み出し、意見表明を経験する場である。3、制度的定着をみている学校では、協議課題が一巡することによって停滞する可能性がある。これは教員の人事異動によって継承が阻害されがちな公立学校では、制度化に持続可能性を期待する面もあって、なおのこと課題とされている。新規にたちあげる学校においても、協議課題そのものが目新しいことはない。このことは学校協議会においてとりあげうるテーマの範囲がほぼ固定されていることを意味する。しかし立ちあげ・試行錯誤する段階では関係者の関心も高い。4、学校協議会という実践は必ずしも広く普及しているとはいえないが、一定の経験の蓄積がなされた後のモチベーションの持続が重要な課題となる。

平成23年度にはイギリス調査を予定していたが、日程調整が困難で実現しなかった。しかしながら、国内調査は予定していた学校の訪問調査をすべて実施できただけでなく、札幌市立平岸高等学校のように年度初めに予定していなかった学校の訪問調査も実施できた。また、理論的研究については順調に実施できている。24年度が最終年度であるため、記入しない。イギリス調査は平成24年度内に実施する。日本国内の学校訪問調査は引き続き実施する。研究成果の年度内図書刊行が難しい場合でも、雑誌論文のようなかたちで発表することにより、活字として成果を年度内に残しておき、後年、図書化に向けた基礎を蓄積しておく。
骨粗鬆症に対応できるインプラント材の開発ー表面改質による骨形成促進-

現在、歯科インプラント材の主流をなしているチタンおよびその合金は、加齢に伴う骨粗鬆症の不十分な骨量に対応できる骨形成能を有するとは言い難く、機能性タンパクの応用やリン酸カルシウム・セラミックス(Ca-P)が試みられ一部は臨床応用されている。前者は骨誘導能を有し将来的に有望ではあるが、担体の問題や免疫の問題が未解決であり実用化するまでに至っていない。また骨芽細胞が多く存在する部位では必ずしも骨誘導は必要でなく、骨伝導性を有する表面で十分とも考えられる。Ca-Pは骨伝導能を有することから、現在、主にプラズマ溶射によりコーティングしたインプラント材が臨床に供されている。しかし、この方法は膜厚が比較的厚い、膜組成が不均一である、膜内部が粗造である、コーティング膜とチタンの界面で剥離しやすい、などの理由で長期的にはTiインプラントより劣っているとの報告が多い。そこで、予め強固なリン酸カルシウム薄膜(数μm以下)をコーティングする方法を試みた。これらのCa-P膜は、コーティング膜の脱落によるマクロファージの貪食の不快事項を回避する、骨のリモデリングを考慮している、などの望ましい性質を有していると考えられる。本コーティングインプラントをビーグル犬に埋入してほねの初期接触率を調査した結果、Tiインプラントより有意に上昇していることが明らかとなった。さらに、骨粗鬆症の治療薬であるBisphosphonateをTiインプラントへの固定化を試みた。その結果、Caと特異的に親和性のあるBisphosphonateは、Caイオン注入チタン、Ca-P薄膜コーティングチタンへ固定できることが明らかとなった。また、その局所効果を期待して、骨芽細胞によるアルカリフォスファターゼ(ALP)活性を調査した結果、Ca-P薄膜をチタンにコーティングすると初期骨形成能が改善され、この薄膜にBisphosphonateが固定され、ALP活性が上昇することが明らかになった。同時にBisphosphonateを固定した表面は、歯周病原菌の付着を抑制することがあきらかとなった。以上の結果から、リン酸カルシウム薄膜コーティング、およびそれにBisphosphonateを固定したインプラントは、インプラント周囲の骨形成に対して有効な微少環境を提供する可能性のあることが示唆された。また骨芽細胞が多く存在する部位では必ずしも骨誘導は必要でなく、骨伝導性を有する表面で十分とも考えられる.Ca-Pは骨伝導能を有することから、現在、主にプラズマ溶射によりコーティングしたインプラント材が臨床に供されている。しかし、この方法は膜厚が比較的厚い、膜組成が不均一である、膜内部が粗造である、コーティング膜とチタンの界面で剥離しやすい、などの理由で骨形成のメカニズムを解明するに不適である。

これらのCa-P膜は、コーティング膜の脱落によるマクロファージの貧食の不快事項を回避する、骨のリモデリングを考慮している、などの望ましい性質を有していると考えられる.さらに、骨粗髭症の治療薬であるBisphosphonateを上記Ca-P膜に固定し、その局所効果を期待して、骨芽細胞によるアルカリフォスファターゼ(ALP)活性を調査した。その結果、Ca-P薄膜をチタンにコーティングすると初期骨形成能が改善され、この薄膜にBisphosphonateが固定され、ALP活性が上昇することが明らかになった。現在、歯科インプラント材の主流をなしているチタンおよびその合金は、加齢に伴う骨粗鬆症の不十分な骨量に対応できる骨形成能を有するとは言い難く、機能性タンパクの応用やリン酸カルシウム・セラミックス(Ca-P)が試みられ一部は臨床応用されている。前者は骨誘導能を有し将来的に有望ではあるが、担体の問題や免疫の問題が未解決であり実用化するまでに至っていない。また骨芽細胞が多く存在する部位では必ずしも骨誘導は必要でなく、骨伝導性を有する表面で十分とも考えられる。Ca-Pは骨伝導能を有することから、現在、主にプラズマ溶射によりコーティングしたインプラント材が臨床に供されている。しかし、この方法は膜厚が比較的厚い、膜組成が不均一である、膜内部が粗造である、コーティング膜とチタンの界面で剥離しやすい、などの理由で長期的にはTiインプラントより劣っているとの報告が多い。そこで、予め強固なリン酸カルシウム薄膜(数μm以下)をコーティングする方法を試みた。これらのCa-P膜は、コーティング膜の脱落によるマクロファージの貪食の不快事項を回避する、骨のリモデリングを考慮している、などの望ましい性質を有していると考えられる。本コーティングインプラントをビーグル犬に埋入して骨の初期接触率を調査した結果、Tiインプラントより有意に上昇していることが明らかとなった。さらに、骨粗鬆症の治療薬であるBisphosphonateをTiインプラントへの固定化を試みた。その結果、Caと特異的に親和性のあるBisphosphonateは、Caイオン注入チタン、Ca-P薄膜コーティングチタンへ固定できることが明らかとなった。また、その局所効果を期待して、骨芽細胞によるアルカリフォスファターゼ(ALP)活性を調査した結果、Ca-P薄膜をチタンにコーティングすると初期骨形成能が改善され、この薄膜にBisphosphonateが固定され、ALP活性が上昇することが明らかになった。同時にBisphosphonateを固定した表面は、歯周病原菌の付着を抑制することが明らかとなった。以上の結果から、リン酸カルシウム薄膜コーティング、およびそれにBisphosphonateを固定したインプラントは、インプラント周囲の骨形成に対して有効な微小環境を提供する可能性のあることが示唆された。