hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代の船舶運航・操船支援システムの研究開発

海上輸送船舶の安全性向上を実現する次世代型の運航・操船支援システムを立案するために、今年度は以下のような研究を行った。人工衛星で受信された膨大な船舶自動識別装置(AIS)データと波浪推算データを組み合わせた解析により、荒天時の船長の運航判断特性をモデル化し、この特性を昨年度に開発した船舶の大洋航行を再現する航海シミュレーションに組み込むことで、航海ルートの予測精度の向上を図った。そのうえで、衛星AISデータで得られた膨大な実航海データと同じ出発点、到着点を与えたシミュレーションを実施し、両者を統計的に比較検証することで定量的な評価を行った。その結果、荒天に対する船長の運航判断特性を導入することで、北太平洋、北大西洋ともに航海シミュレーション結果の実航海データとの相関向上が確認できた。これと並行して、陽的粒子法とGPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)を組み合わせた大規模粒子法にもとづき、水波特性の再現性の確認を経たうえで、船首冠水やプロペラ露出などを含む荒天時の船体挙動シミュレーションを実行可能とした。さらに、自航動力計と舵歪ゲージを備えたコンテナ模型船の波浪中曳航実験を実施し、空中露出を伴う荒天中でのプロペラ推力と舵力変動の計測を行った。また、波浪中での船体運動予測や操船性評価に必要となる波中航走時に船体に働く流体力並びに大振幅動揺時の横揺れ減衰力の非定常RANSシミュレーションによる推定を試み、模型実験との比較検証の結果、将来的に模型実験の代替としての使用が可能な精度にて予測が可能であることを確認した。さらには、輻輳制約海域での他船との衝突を自動で回避するための操船支援を実現するために、深層強化学習として知られる深層Q学習にもとづく自動操船AIの開発を行った。衛星AISデータから得られる膨大かつ客観的な実航海データと波浪推算データを組み合わせて解析することにより、これまで明らかにされていなかった荒天に対する運航判断特性の普遍的なモデル化を行い、これを航海シミュレーションに組み込むことで、十分に実用に耐える精度での運航ルート再現が達成された。これにより、次年度は年度初めから国際海事機関(IMO)にて暫定的に策定された運航制限や運航ガイダンスについての検討を行うことができる。荒天中での操船評価シミュレーション開発については、2度にわたって模型実験を実施し、空中露出を伴うような極限的状況でのプロペラ推力及び舵力の変動の計測を行った。計測装置の一部不具合によりモデル化の作業が遅れているが、大きな問題はないと考えている。また、粒子法による船体運動シミュレーションについては、粒子法計算の大規模化と高速化に目途がついたことから、プロペラ推力と舵力の経験的モデルと組み合わせることで、次年度中に荒天中での操船評価が可能になると思われる。現在までに予期しなかったような問題は生じておらず、当初の計画通りに研究を進めていく。そのうえで、3年間の研究成果をまとめて、次世代の船舶運航・操船支援システム開発のための基礎を確立する。海上輸送船舶の安全性向上に貢献する次世代型の運航・操船支援システムを立案するために、今年度は以下の研究を行った。ウェザールーティング用に開発された燃料最小航路探索モデルを基に、実海域航行に影響の大きい波浪中抵抗増加や波漂流力を考慮し、荒天時の安全性確保の概念を新たに導入することで、外洋航海を模擬する実航海シミュレーションを開発した。このシミュレーションの再現精度を検証するため、人工衛星で受信された船舶自動識別装置(AIS)情報から得られる外洋航行船舶の実航海データと対応する海象データを準備し、実航海と同一条件での実航海シミュレーションを実施した。海象が厳しいことで知られる冬季北太平洋の三ヶ月間について、全コンテナ船の実航海データとシミュレーションの定量的な比較を行った結果、開発した実航海シミュレーションは航路選択や遭遇海象に関して実航海データと極めて高い相関を持つことが確認された。さらに、実航海データの解析を通じて、限界波高に対するセーフティファーストの実態を把握し、これをシミュレーションに組み入れた。陽的粒子法とGPGPUを組み合わせた大規模粒子法計算をコア技術とする、船首冠水やプロペラ露出などを含む荒天時の船体挙動に操船が及ぼす影響を評価可能な荒天中操船シミュレーションの開発については、波浪中にてプロペラや舵が空中露出した場合の影響を高精度に計測するための模型実験手法について検討を行い、必要となる専用治具の製作や実験条件の検討を行った。大規模粒子法による波浪場の再現については、大型水槽での造波・伝播実験との比較を通じて、入射波の再現に必要な空間解像度や計算に用いるべき物理パラメータの値を明らかにした。さらに、大規模粒子法の計算速度向上のための検討や計算格子を用いた有限差分法ベースのCFDソルバーを用いた横揺れ減衰力の高精度推定なども行った。年度目標であった実航海シミュレーションの開発を行い、衛星AISデータから得られた膨大な実航海データと定量的な比較を行うことで、十分な再現精度を有することが確認できた。したがって、次年度は年度初めから最適航路選定や運航制限についての検討を行うことができる。年度目標であった空中露出の影響を考慮したプロペラ推力モデル、舵力モデルの構築については、模型実験手法の検討や治具の製作に手間取り達成には至らなかったが、年度初めの4月に模型実験の実施を計画しており、大きな問題はないと考えている。

人工衛星で受信された膨大な船舶自動識別装置(AIS)データと波浪推算データを組み合わせた解析により、荒天時の船長の運航判断特性をモデル化し、この特性を昨年度に開発した船舶の大洋航行を再現する航海シミュレーションに組み込むことで、航海ルートの予測精度の向上を図った。そのうえで、衛星AISデータで得られた膨大な実航海データと同じ出発点、到着点を与えたシミュレーションを実施し、両者を統計的に比較検証することで定量的な評価を行った。その結果、荒天に対する船長の運航判断特性を導入することで、北太平洋、北大西洋ともに航海シミュレーション結果の実航海データとの相関向上が確認できた。これと並行して、陽的粒子法とGPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)を組み合わせた大規模粒子法にもとづき、水波特性の再現性の確認を経たうえで、船首冠水やプロペラ露出などを含む荒天時の船体挙動シミュレーションを実行可能とした。さらに、自航動力計と舵歪ゲージを備えたコンテナ模型船の波浪中曳航実験を実施し、空中露出を伴う荒天中でのプロペラ推力と舵力変動の計測を行った。また、波浪中での船体運動予測や操船性評価に必要となる波中航走時に船体に働く流体力並びに大振幅動揺時の横揺れ減衰力の非定常RANSシミュレーションによる推定を試み、模型実験との比較検証の結果、将来的に模型実験の代替としての使用が可能な精度にて予測が可能であることを確認した。さらには、輻輳制約海域での他船との衝突を自動で回避するための操船支援を実現するために、深層強化学習として知られる深層Q学習にもとづく自動操船AIの開発を行った。衛星AISデータから得られる膨大かつ客観的な実航海データと波浪推算データを組み合わせて解析することにより、これまで明らかにされていなかった荒天に対する運航判断特性の普遍的なモデル化を行い、これを航海シミュレーションに組み込むことで、十分に実用に耐える精度での運航ルート再現が達成された。これにより、次年度は年度初めから国際海事機関(IMO)にて暫定的に策定された運航制限や運航ガイダンスについての検討を行うことができる。荒天中での操船評価シミュレーション開発については、2度にわたって模型実験を実施し、空中露出を伴うような極限的状況でのプロペラ推力及び舵力の変動の計測を行った。計測装置の一部不具合によりモデル化の作業が遅れているが、大きな問題はないと考えている。また、粒子法による船体運動シミュレーションについては、粒子法計算の大規模化と高速化に目途がついたことから、プロペラ推力と舵力の経験的モデルと組み合わせることで、次年度中に荒天中での操船評価が可能になると思われる。これまでのところ予期しないような問題は生じておらず、当初の計画通りに研究を進めていく予定である。現在までに予期しなかったような問題は生じておらず、当初の計画通りに研究を進めていく。そのうえで、3年間の研究成果をまとめて、次世代の船舶運航・操船支援システム開発のための基礎を確立する。
放射光利用光電子顕微鏡による微小領域表面磁性の研究

今年度は、我々がこれまでに立ち上げを進めてきた光電子顕微鏡装置に、実際の磁性薄膜などを良くCharacterizeされた状況で準備し、測定が可能になるようにするためにサンプルプリパレーションチャンバーを建設して接続することを目的として作業を進めてきた。本補助金は、その準備のための一部として使用させていただいた。建設したチャンバーには、3種類の蒸着装置のほか、サンプル磁化コイル、低速電子線回折装置(LEED;Low Energy Electron Diffraction)が組み込まれている。これまでにCu(001)表面上にNi,Coなどを蒸着し、きれいなエピタクシャル成長が可能であることを確認した。また、作った表面に対して放射光を利用した光電子分光実験を行い、その偏光と磁化方向依存性を調べた。(Magnetic Linear Dichroism;MLDの測定。)NiをCu(001)表面に7から12原子層(ML;monolayer)成長させると、面に垂直な磁化が起こり、9原子層以上では面内磁化が消えることがこれまでに報告されていたが、我々はCuとNiの間にCo(001)強磁性薄膜(10ML)を成長させることでNi3dバンドおよび、2正孔束縛状態サテライト(通称6eVサテライト)においてMLDを観測した。このことは同じ膜厚のNi膜でありながら、下地のCoの面内磁化に引きずられる形で室温でもNiの面内磁化が起こっていることを示している。今年度は今後の研究計画と以上の予備的な実験結果について6月、1月に行われた2回の本重点領域研究会に出席して報告した。次年度はこのMLDとともに円偏光を利用した実験(Magnetic Circular Dichroism;MCD)を適用してGd薄膜などインホモジニアスな薄膜の微小領域磁性研究を進めていく予定である。
肝幹細胞を用いたインスリン産生細胞分化誘導による膵切除後内分泌機能不全治療戦略

転写因子異所性発現による分化転換は細胞の性質を変化させる有効な手段である.本研究は肝組織特異的肝細胞における分化転換効率が培養条件によって左右されるかを検討したものである.結果,1特有の化合物を付与した無血清培地と2三次元培養の併用下において,両者は共依存的作用により転写因子作動性分化転換を促進し,細胞の機能的成熟が促すことが示された.本研究は成熟体細胞を用いた分化転換誘導において重要な知見であると考えられた.結果,1Pdx1, Ngn3, MafA,もしくは2Pdx1, NeuroD1, MafAの組み合わせが,インスリン産生誘導に対して効果的である可能性が推測された.この知見は内因性インスリン産生の指標である細胞内C-peptide含有量が優位に高値であったことに基づくが,残念ながら細胞外グルコース濃度に応じたインスリン分泌能を有していることは証明できなかった.現在更なる効率化を期待し液性因子および細胞外マトリクッスの最適化に関して検討を行っている.上記の知見は第114回日本外科学会定期学術集会,ワークショップ(7)「外科医と再生医学の最前線」にて発表した.門脈結紮後肝葉に出現する組織特異的幹細胞(portal branch ligation-stimulated hepatic cells: PBLHCs)に対して膵臓発生特異的転写因子を異所性導入しインスリン産生細胞を誘導した.このような転写因子依存性分化転換誘導系では,従来導入する遺伝子群の選定に重きが置かれており,遺伝子導入以降の培養条件により分化転換誘導性が影響を受けるか否かに関して明かな知見が無かった.我々は上記PBLHCsに対する導入遺伝子の最適化を行い,導入遺伝子群を2種類選定した.これらを用いた遺伝子導入細胞を特異的化合物を付与した無血清培地による三次元培養を行うことにより,インスリン産生細胞の誘導性が有意に亢進することを見いだした.この現象は導入遺伝子群が異なっても再現性を有するものであった.また無血清培地の付与と三次元培養の適用は,いずれが欠けても分化転換の誘導性に影響し,両者は相互依存的に作用する因子であることが推測された.現在,膵臓β細胞の再生におけるcell sourceとして最も有力なのはiPS細胞であるが,本研究で用いた転写因子依存性分化転換誘導は生体内に直接遺伝子を導入することで,三次元的な組織構築を維持したままインスリン産生細胞を誘導しうるメリットがある.本研究で示した特異的化合物による分化転換の促進性は,このようなin vivo分化誘導系に対しても応用可能な概念であると考えられる.転写因子異所性発現による分化転換は細胞の性質を変化させる有効な手段である.本研究は肝組織特異的肝細胞における分化転換効率が培養条件によって左右されるかを検討したものである.結果,1特有の化合物を付与した無血清培地と2三次元培養の併用下において,両者は共依存的作用により転写因子作動性分化転換を促進し,細胞の機能的成熟が促すことが示された.本研究は成熟体細胞を用いた分化転換誘導において重要な知見であると考えられた.膵臓外科学平成25年度計画である,A. PBLHCsに対する遺伝子導入条件の最適化,B. PBLHCsに対する膵臓発生関連転写因子導入及び機能解析がいずれも終了したため.当初計画では非ウイルス性遺伝子導入手技を主体として研究を実施する予定であったが,導入効率の観点からアデノウイルスベクターを用いた実験系に移行している.今後,研究実績概要に記載した液性因子及び細胞外マトリックスの検討は今後もin vitroの実験系として遂行すると同時に,平成26年度実験計画である,遺伝子導入細胞の移植実験を推進していく予定である.
可塑性を持つ記憶ダイナミックスによる複雑な情報処理機能の実現

歴史的背景のもと、人間を含む高等動物の「脳」の機能的メカニズムを理解しようとの動機に基づき、21世紀を「脳の世紀」と位置づけて、進化の頂点とみなされる「脳」のメカニズムに自然科学・技術の総力をあげて切り込もうとの動向がある。脳は各神経細胞が全体の活動と高いsensitivityをもって連関しながらその活動を行っていると見られ、そこではネットワーク的な記述が不可欠となる。またそのような多自由度の系の状態を観測するにカオスを含む複雑なダイナミックスと必然的に向き合うことになる。そこで我々はモデル的に取った神経回路網に記憶を埋め込みその上でカオスを発生させ、現在の計算機のような「記憶の場とそれを引き出してマニピュレートする場を峻別する」といった機能分離をせず、「記憶の存在する場そのものに発生させた動的な振る舞いを利用して機能の多重並列性を実現できないか?」との考えに基づいて動的記憶のカオス的性質や学習を通じての機能性(可塑性を持つ記憶ダイナミックス)を発見論的また物理学的に調べ脳の処理原理にアプローチしようと試みている。そして考察を更に進め当面の目標を、・「単純なルールで複雑な処理機能を実現できる仕組み」を「機能的実験のシミュレーション」によって確認し、非線形動力学的手法でそれを分析する。と設定した。具体的には、20×20=400個のピクセルパターンで表されるような画像情報をリカレント型の神経回路網の興奮パターンとして取扱い、連想記憶、ノイズ除去、分類、などの機能特性を調べた。更にこの系のシステムパラメータを変化させることによりカオス的ダイナミックスを導入した。また「単純な学習ルール」を導入することによってカオスの動的構造の適応制御を試みた。そしてその過程で得られる「拘束条件付きカオス」用いて「不良設定問題の求解」としての「機能的実験」例えば「記憶の合成機能」などの「複雑な機能の単純なルールによる実現」を試みている。と設定した。
妊婦における適正使用を目指した新規抗てんかん薬の数理学的モデル解析

妊産婦に継続投与する可能性が高く,妊娠時に薬物動態の変動が大きいことが報告されている新規抗てんかん薬であるレベチラセタムとラモトリギンを対象に,生理学的薬物動態モデル解析や実臨床データの母集団薬物動態解析を行い,妊娠週齢に応じた血中濃度の変動を予測する。さらに,文献データを用いたモデル基盤メタアナリシスの手法を用いて、妊娠時の薬物動態変動モデルを構築する。これらの解析結果をもとに,新規抗てんかん薬の妊娠時の薬物動態変動に応じた個別投与設計の構築を目指す。
猿を用いた連続磁気刺激(rTMS)の作用機序に関する基礎的研究

猿での連続磁気刺激の作用機序に関する実験二層性刺激パルスによる・5Hzの連続磁気刺激(rTMS)を用いて、猿の運動野を刺激して、グルコース代謝への効果をPETにより、経時的に記録した。その結果、刺激直下の大脳皮質と、該当部位とコネクションのある部位において、2週間くらい持続する抑制・興奮の効果が見られた(Hayashi et al.,2004)。この刺激法は臨床的に治療に使用出来るだけの持続があると思われた。さらに同様な運動野rTMSにより、大脳基底核で.ドーパミンが分泌される事が判明した(Ohnishi et al.,2004)。この結果は、パーキンソン病などの基底核疾患の治療にrTMSが有効である可能性を示唆した。人で作用機序の関する研究人でもPETを用いて検討した結果、前頭葉の刺激により腹側線条体が活性化された(Ohnishi et al.,in press)。この事実は、この刺激が精神科疾患に有効である機序を説明するかもしれない。また、近赤外線による脳図血流測定をして磁気刺激を加える事により、磁気刺激により生じている生体の変化が、従来の生理的機能による脳代謝・血流変化と異なり、特殊な変化であることが証明された(Mochizuki et al.,in press)。この所見は、治療に最も有効な刺激法を考案する時に重要な情報となる。痛みの治療に関する研究人工的に誘発した痛みに対して、磁気刺激を加えるとどういう変化をするかを検討した。その結果、痛みに.対してrTMSが治療効果があることが判明した(Tamura et al.,2004a)。ただし、slow pain, rapid painで効果に差があり(Tamura et al.,2004b)、どのような痛みの治療に用いるべきかが、これからの課題と思われた。二層性パルスと単層性パルスの効果の差異従来二層性パルスがrTMSでは使用されていた。しかし、単層性パルスのほうが効果の加重が起きやすく、大きな効果を出すだけでなく(Arai et al.,2005)、効果の持続も長い事がわかった。そこで、治療にrTMSを使用するときは、単層性パルスを用いるべきであると結論した。臨床的に治療に応用されたり高次脳機能の解析に用いられている連続磁気刺激(rTMS)の作用機序は、現在まで解明されているとは言えない。本研究の主たる目的は、rTMSの作用機序を解明することである。今年度は、以下の2点に関して研究を進めた。人での研究としての痛みへの治療効果の分析正常被験者を対象として、カプサイシンで痛みを誘発したときに、連続磁気刺激がこの痛みの軽減に有効であるかを検討した(Tamura et al., Pain)。カプサイシンの皮下注射で誘発された痛みは、徐々に痛みが軽減して行く経過をたどる。この時間経過がシャム刺激では影響を受けなかったが、連続磁気刺激では有意に早く痛みが軽減した。次に、レザーを用いた痛み刺激に対するrTMSの効果を検討した(Tamura et al., Neurology)。

この痛みは、Aδ-fiberによって伝えられると考えられ、rTMSはむしろ痛みを増強した。従って、rTMSによる痛みの治療では、痛みの種類を検討してから、治療を考えるべきである。猿でのPETによる研究猿で、連続磁気刺激の効果がどのくらい持続するかを、PETを用いて解析した(Hayashi et al.)。運動野に5Hz,200発の連続磁気刺激を与えると、少なくとも一週間は持続する効果を、刺激直下だけでなく、刺激部位と連絡のある離れた部位にも誘発することが判明した。ラクロプライドを用いたPETにより、rTMS時の内因性ドーパミン代謝に関して分析した(Ohnishi et al.,2004)。運動野の5Hz,2000発の磁気刺激により、同側の腹側線条件においてドーパミンの分泌が誘発された。効果が一週間は持続する事、ドーパミンの分泌を促す事などから考えると、rTMSはある種の疾患に対する治療法として、大いに期待が持てる。来年度はさらに研究を進め、臨床的に有用な刺激装置・刺激パラメータの発見につなげたい。人で作用機序の関する研究人でPETを用いて検討した結果、前頭葉の刺激により腹側線条体が活性化された(Ohnishi et al, in press)。この事実は、この刺激が精神科疾患に有効である機序を説明するかもしれない。また、近赤外線による脳血流測定をして磁気刺激を加える事により、磁気刺激により生じている生体の変化が、従来の生理的機能による脳代謝・血流変化と異なり、特殊な変化であることが証明された(Mochizuki et al, in press)。この所見は、治療に最も有効な刺激法を考案する時に重要な情報となる。人での病態、生理機能に関する研究視覚提示によるvisuo-motor task施行中に磁気刺激を加える事により、関連する大脳皮質領野がどのようなタイミングで機能するかを検討した。その結果、視覚野・頭頂葉・前頭葉・運動野の順番にタイミングをずらして機能している事が判明した(Terao et al, 2005)。さらに、rTMSを加えて同じタスクを施行する事により、持続的効果がタスクにどのように影響するかを検討中である。また、錐体路を特異的に障害するALSにおいて、錐体路機能を磁気刺激を用いて機能的分析を行なうとともに、テンソール画像を用いて新しい手法で形態学的に解析した。この結果、早期の形態学的変化と機能的変化が相関して分析出来ている事が判明した(Iwata et al, 2005)。この結果、両方法の有用性が証明された。二層性パルスと単層性パルスの効果の差異従来二層性パルスがrTMSでは使用されていた。しかし、単層性パルスのほうが効果の加重が起きやすく、大きな効果を出すだけでなく(Arai et al, 2005)、効果の持続も長い事がわかった。そこで、治療にrTMSを使用するときは、単層性パルスを用いるべきであると結論した。
３Dプリンターを用いた放射線治療用デバイス作製システムの開発に関する検討

3Dプリンターを用いた頭頸部癌患者固定用デバイスのデータソースに関する研究を行った。3Dモデルのデータソースとして、診断用CT画像を使用することを想定した検討を行った。その際、3Dデータを作成する上で一番問題となるのが口腔内金属によるアーチファクトである。どの程度の患者で、診断用CT画像がデータソースとして使用できるかを調査するため、当院で過去に治療を行った患者データを用いて、どの程度の患者が口腔内金属を有しているか検討を行った。調査対象は2011年1月2015年12月までの間に、頭頸部癌に対して3DCRTによる照射を行った245例とした。その内、口腔領域が照射野内に含まれ、全頸部に対して照射が行われた症例は161例であった。この内、口腔内金属を有する患者は117例(73%)、口腔内金属が全くない症例は27例(17%)であった。残りの17例は無歯顎であった。調査結果から、約7割の患者が口腔内に何らかの金属が装着されていることが判明した。そのため、治療前の診断用CT画像を3Dデータソースとして用いることは困難であると考えられた。また、レジンのX線減弱特性に関する検討も行った。現在、当院では頭頸部および脳腫瘍に対するIMRTで、マウスピース素材としてトレーレジンあるいはオルソドンティックレジンを使用している。これらについてX線減弱特性について検討を行い、結果としてオルソドンティックレジンの方が、トレーレジンよりもX線減弱がやや大きかったが、両者ともに概ね0.5%前後であり、許容範囲内であった。3Dプリンターを用いた頭頸部癌に対する高精度放射線治療で使用可能な患者固定用デバイスを作製するためのデータソースに関する検討を行った。治療前の診断用CT画像を3Dデータのソースとして用いるためには、口腔内金属によるアーチファクトが正確な3Dデータ作成において問題となるが、既存患者に関する検討では約7割の患者が口腔内金属を有していた。そのため、診断用CT画像をデータソースとして用いるためには、金属アーチファクト軽減フィルタを使用してCT撮像を行うなどの対策が必要となる。本年度の結果を踏まえ、試作用マウスピース型デバイスのデータソースには既存患者の歯列模型を使用し、その光学印象を行うことで3Dデータを作成する。その後、デバイスの耐久性についての評価を行う。3Dプリンターを用いた頭頸部癌に対する高精度放射線治療で使用可能な患者固定用デバイスの作製に関する研究を行った。まず、3Dプリンターで作製する患者固定用デバイスの原型となる、現在臨床で使用しているオーダーメイドのマウスピース型デバイスが患者固定における有用性について検討した。適合試験は、有歯顎上顎模型を用いて、1従来通り印象採得を行い作業模型上で作製したオーダーメイドのマウスピース型デバイス、2既製マウスピース型熱可塑性樹脂製デバイスを使用し歯科医療従事者が形成したもの、3既製マウスピース型熱可塑性樹脂製デバイスを使用し歯科診療経験がない診療放射線技師が形成したものを比較した。1のオーダーメイドのマウスピース型デバイスをコントロール群とした場合、2歯科医療従事者が既製品を用いたものでは適合率が平均93.3%、3歯科診療経験がない診療放射線技師が既製品を用いたものは適合率が平均48.6%となり、オーダーメイドのマウスピース型デバイスの適合性が最も良好であった。3Dプリンターを用いた頭頸部癌に対する高精度放射線治療で使用可能な患者固定用デバイスを作製するにあたり、その原型となるオーダーメイドのマウスピース型デバイスについて適合性の検証を行い概ね良好な結果が得られた。しかしながらオーダーメイドのマウスピース型デバイスの良好な適合性は歯牙負担に依存しているため、多数歯欠損や無歯顎例でも良好な適合性が得られる原型についての検討が、今後必要である。頭頸部癌に対する高精度放射線治療で使用可能な患者固定用デバイスの作製に関する研究を行った。オーダーメイドのマウスピース型デバイスの有用性に関し、鼻副鼻腔癌に対して3D-CRTとIMRTが実施された28例について遡及的に検討を行った。固定システム1発泡枕+シェル+開口具、2ウレタン枕+シェル+開口具、3吸引クッション+シェル+オーダーメイド型デバイスの3群に分けて検討を行ったところ、系統誤差(Σ)・偶然誤差(σ)は1左右:1.33 mm・0.98mm、頭足:1.05 mm・1.24 mm、腹背:1.25 mm・1.07 mm、2左右:0.41 mm・0.81 mm、頭足:0.75mm・0.88 mm、腹背:1.11 mm・1.11 mm、3左右:0.35 mm・0.36 mm、頭足:0.44 mm・0.79 mm、腹背:0.53 mm・0.56 mmであった。固定システム3の回転成分は、全方向の系統・偶然誤差ともに1.0°以内で、平行成分は頭足および腹背方向、回転成分はyaw方向に関し全ての固定システムに対し有意差が認められた。次いで、診断用CT画像を使用し、3Dプリンターで患者固定用デバイスを作製するための予備実験を行っている。実臨床から得られるCTデータは、撮影スライス厚やヘリカルピッチなどが様々であり、メタルアーチファクトの影響なども考慮する必要がある。そのため、DICOMデータから3Dプリンターで使用可能なSTLファイルを作成する際の最適なCT撮像条件について検討を行うこととした。まず、市販の歯列模型の印象

採得を行い、造影性を有するスキャニングレジンを用いてCT撮像用模型を作製した。現在、このCT撮像用模型を診断用CT撮像装置を使用し、撮影スライス厚、ヘリカルピッチを様々に変更してDICOMデータを収集、STLファイル変換を行い、3Dプリンターで患者固定用デバイスを作製するために最適な条件について検討を行っている。オーダーメイドのマウスピース型デバイスに関する適合性の検証については良好な結果が得られたが、臨床用CT画像を使用した患者固定用デバイスを作製するための3Dデータ(STLファイル)は、撮像装置や撮像条件によりその精度にバラツキがみられた。そのため、3Dプリンターで患者固定用デバイスを作製するために最適なCT撮像条件について検討を行う必要が生じ、現在その検討を行っているため。3Dプリンターを用いた頭頸部癌患者固定用デバイスのデータソースに関する研究を行った。3Dモデルのデータソースとして、診断用CT画像を使用することを想定した検討を行った。その際、3Dデータを作成する上で一番問題となるのが口腔内金属によるアーチファクトである。どの程度の患者で、診断用CT画像がデータソースとして使用できるかを調査するため、当院で過去に治療を行った患者データを用いて、どの程度の患者が口腔内金属を有しているか検討を行った。調査対象は2011年1月2015年12月までの間に、頭頸部癌に対して3DCRTによる照射を行った245例とした。その内、口腔領域が照射野内に含まれ、全頸部に対して照射が行われた症例は161例であった。この内、口腔内金属を有する患者は117例(73%)、口腔内金属が全くない症例は27例(17%)であった。残りの17例は無歯顎であった。調査結果から、約7割の患者が口腔内に何らかの金属が装着されていることが判明した。そのため、治療前の診断用CT画像を3Dデータソースとして用いることは困難であると考えられた。また、レジンのX線減弱特性に関する検討も行った。現在、当院では頭頸部および脳腫瘍に対するIMRTで、マウスピース素材としてトレーレジンあるいはオルソドンティックレジンを使用している。これらについてX線減弱特性について検討を行い、結果としてオルソドンティックレジンの方が、トレーレジンよりもX線減弱がやや大きかったが、両者ともに概ね0.5%前後であり、許容範囲内であった。3Dプリンターを用いた頭頸部癌に対する高精度放射線治療で使用可能な患者固定用デバイスを作製するためのデータソースに関する検討を行った。治療前の診断用CT画像を3Dデータのソースとして用いるためには、口腔内金属によるアーチファクトが正確な3Dデータ作成において問題となるが、既存患者に関する検討では約7割の患者が口腔内金属を有していた。そのため、診断用CT画像をデータソースとして用いるためには、金属アーチファクト軽減フィルタを使用してCT撮像を行うなどの対策が必要となる。本年度の結果を踏まえ、多数歯欠損や無歯顎例に対して良好な適合性が得られるようなデバイスの原型に関する検討を行っていく。また、有歯顎上顎模型を用い、光学印象およびCT画像から3Dプリンターでマウスピース型デバイスを作製する。3Dプリンターで作製したデバイスと、従来通り印象採得を行って作製したマウスピース型デバイスとの適合試験を行う。
信義則に基づく法的推論過程のメタルール抽出について-法律知識ベース構築のために

民法と民事訴訟法は交錯し、また最近では国際取引に関する民事訴訟も急増しており、民事裁判におけるメタ知識の分析は重要性を帯びてきている。こうした状況下で、不誠実な悪意的訴訟当事者によって相手方や裁判所が翻弄されることに対し、実定的規範は余りにも部分的・限定的にしか規定されていないため、高次元の法理念である信義則に頼らざるを得ない。ところが、信義則は多義的なために濫用のおそれもあり、できるだけ個別的法命題に類型化されて対応されている。平成5年度は、信義則の個別的法命題の一つと言われている禁反言(エストッペル)に基づく法的推論過程のメタルールの抽出を行った(その際、述語論理を用いて論理分析を行った)。結論から言えば、信義則の個別的法命題は法的トポスとして位置づけられ、法規範の硬直した適用、思慮を欠く適用に対してメタルールとして法的推論を制御していると言えよう。すなわち、禁反言という法的トポス自体がすでに指針的役割を果たしているのであるが、さらに、禁反言の適用に当たって考慮しなければならない具体的諸要素こそが、禁反言に基づく法的推論に対してそれを制御するためのメタルールとして位置づけられるであろう。今後の課題として平成6年度は、主として禁反言以外の個別的法命題(民事訴訟における信義則に関する)に基づく法的推論過程のメタルールの抽出に取り組む計画である。すなわち、【.encircled1.】「訴訟上の法律状態の悪意的創出の禁止」、【.encircled2.】「訴訟上の権能の失効」、【.encircled3.】「訴訟上の権能の濫用の禁止」といった個別的法命題の適用要件や、適用に当たって考慮しなければならない具体的諸要素の抽出を行い、メタルールに関する知識の論理構造を明確にし、精度の高い表現で記述するように努めたい。
エイズウイルス(HIV)を選択的に捕捉し不活化する新素材の創成

HIVを捕捉し系外へ除去することを目的として、レクチンを表面に固定化した超微粒子(ナノスフェア)を作成し,これとHIV-1のgp120との相互作用について検討した。我々はこれまでに,ポリエチレングリコール(PEG)末端に二重結合を導入した重合性モノマーと疎水性モノマーを共重合すると、表面にPEG鎖を持つナノスフェアが生成することを見出している。ナノスフェアは水中での分散性が高く、凝集・沈殿を起こさないことから,薬物担体や酵素,抗体などの固定化担体として用いることができる。そこで本研究では,まずカルボキシル基を表面に有するナノスフェア(直径400nm)の合成を行い,その後表面にHIV-1に対し強い親和性を示すレクチン(コンカナバリンA)を固定化した。合成されたナノスフェアは0.5mg/mlの濃度において,培養液中に存在するgp120の97%を捕捉した。またウイルスの感染価も,対照の23%に減少した。この捕捉能はナノスフェアの濃度に依存していた。一方,レクチンを固定化していないナノスフェアには,このような作用は認められなかった。さらに研究では改良したCon A-NSを用いて,HIV-1の捕捉効率や異なるウイルス株に対する作用などについて検討を加えた。その結果,改良されたCon A-NS(直径400nm,Con A固定化量0.91μg/cm^2)は2および0.5mg/mlの濃度において,室温60分のインキュベーション後にHIV-1(III_B株)の感染価を,それぞれ>3.3および2.2log減少させた。またCon A-NSは2mg/mlにおいて,III_BおよびHE株のgp120量を,それぞれ対照の<7.1および5.5%にまで減少させることが分かった。75nmの孔径を有するウイルスろ過膜とConA-NSによる処理との組み合わせでは,ろ過膜が除去出来ないvirion-freeのgp120も取り除けることを確認した。さらに電子顕微鏡により,直径約100nmのHIV-1の粒子がCon A-NSの表面にtrapされている様子が観察された。以上の結果から,Con A-NSは新しいHIV-1感染予防薬として,臨床応用出来る可能性を有すると考えられた。HIV-1を捕捉し系外へ除去することを目的として,レクチンを表面に固定化した超微粒子(ナノスフェア)を作成し,これとHIV-1のgp120との相互作用について検討した。我々はこれまでに,ポリエチレングリコール(PEG)末端に二重結合を導入した重合性モノマーと疎水性モノマーを共重合すると,表面にPEG鎖を持つナノスフェアが生成することを見出している。レクチンの固定化は水溶性カルボジイミドを用い,ナノスフェア表面とレクチン間にアミド結合を形成させることで行った。一方、レクチンを固定化していないナノスフェアには,このような作用は認められなかった。Con A以外のマンノース結合性レクチンをナノスフェアに固定化した場合も,強いHIV-1捕捉能が確認できた。マンノースの添加により,ナノスフェアのHIV-1捕捉能は濃度依存性に阻害された。しかし,ガラクトース結合性レクチンを固定した場合には,ナノスフェアの捕捉能は弱かった。以上のことから,マンノース結合性レクチン固定化ナノスフェアは,強力かつ選択的なHIV-1捕捉能を有することが分かった。マンノース結合性レクチン固定化ナノスフェアの性質をさらに検討し改良することにより,同物質はHIV-1感染予防薬や診断薬,さらにはウイルス除去剤として応用できると考えられた。

その結果,改良されたCon A-NS(直径400nm,Con A固定化量0.91μg/cm^2)は2および0.5mg/mlの濃度において,室温60分のインキュベーション後にHIV-1(III_B株)の感染価を,それぞれ>3.3および2.2log減少させた。またCon A-NSは2mg/mlにおいて,III_BおよびHE株のgp120量を,それぞれ対照の<7.1および5.5%にまで減少させることが分かった。75nmの孔径を有するウイルスろ過膜とConA-NSによる処理との組み合わせでは,ろ過膜が除去出来ないvirion-freeのgp120も取り除けることを確認した。さらに電子顕微鏡により,直径約100nmのHIV-1の粒子がCon A-NSの表面にtrapされている様子が観察された。以上の結果から,Con A-NSは新しいHIV-1感染予防薬として,臨床応用出来る可能性を有すると考えられた。我々これまでの研究で,メタクリル酸マクロモノマーとスチレン鎖をグラフト共重合させて合成した直径約400nmの超微粒子(ナノスフェア)の表面に,HIV-1gp120の糖鎖に対して親和性を示すレクチン,特にconcanavalin Aを固定化したもの(Con A-NS)を作成し,これがHIV-1粒子とgp120を効率よく捕捉することを明らかにした.そこで今年度の研究では改良したCon A-NSを用いて,HIV-1の捕捉効率や異なるウイルス株に対する作用などについて,さらに検討を加えた。
転写不活性因子-クロマチンの相互作用ネットワークの構造基盤

平成13年度では,以下の項目について著しい進歩ならびに成果があった.1)Non-BDNA配列のヌクレオソーム構造に及ぼす効果:特異なDNA配列がヌクレオソーム構造の安定化と破壊を引き起こすことを評価するアッセイ系を確立し,本年度は神経変性に係わるトリプレットリピート配列(CTG)n,(CGG)nおよび(GAA)nについて検討した.(CGG)nはそれ自体が高次構造の形成あるいはヌクレオソーム形成には高いエネルギーを必要とするものと考えられ,結果的にヌクレオソーム配列の破壊に導くものと推察された.一方,CTG)nはヌクレオソームの形成を促進,または安定化した.これらの結果はトリプレット配列がリピートの伸長や疾患に関与する可能性を示唆している.(2)Rme1pの機能構造解析:3つのZn-finger motifをもつRmelpは,DNAとの結合に16残基からなるC末端領域(CRT)が必須であることは既に示したが,点変異を用いた実験によりアミノ酸レベルでもCRTの不可分性を実証することができた.Rme1pはZn-finger蛋白質の新規なDNA結合様式をもつことを実証した.(3)ヒストンHH01の機能構造解析:ゲノム解析により酵母のヒストンH1遺伝子HH01が同定され,ヒトH1との相同性が約30%の,79-83aaからなる2つのDNA結合ドメインをもつ.このうち,ドメイン1について組換え蛋白質のNMR測定を既に完了し,骨格および側鎖原子の全帰属を行った.これまでの解析結果からHH01はヒストンH5のコアードメインに類似したwinged HTH様の立体構造であることを確認した.ドメイン2についても大量発現系の作成を進めている.また別に,このHH01蛋白質の機能を明らかにするためにDNAとの親和性についても検討している.平成13年度では,以下の項目について著しい進歩ならびに成果があった.1)Non-BDNA配列のヌクレオソーム構造に及ぼす効果:特異なDNA配列がヌクレオソーム構造の安定化と破壊を引き起こすことを評価するアッセイ系を確立し,本年度は神経変性に係わるトリプレットリピート配列(CTG)n,(CGG)nおよび(GAA)nについて検討した.(CGG)nはそれ自体が高次構造の形成あるいはヌクレオソーム形成には高いエネルギーを必要とするものと考えられ,結果的にヌクレオソーム配列の破壊に導くものと推察された.一方,CTG)nはヌクレオソームの形成を促進,または安定化した.これらの結果はトリプレット配列がリピートの伸長や疾患に関与する可能性を示唆している.(2)Rme1pの機能構造解析:3つのZn-finger motifをもつRmelpは,DNAとの結合に16残基からなるC末端領域(CRT)が必須であることは既に示したが,点変異を用いた実験によりアミノ酸レベルでもCRTの不可分性を実証することができた.Rme1pはZn-finger蛋白質の新規なDNA結合様式をもつことを実証した.(3)ヒストンHH01の機能構造解析:ゲノム解析により酵母のヒストンH1遺伝子HH01が同定され,ヒトH1との相同性が約30%の,79-83aaからなる2つのDNA結合ドメインをもつ.このうち,ドメイン1について組換え蛋白質のNMR測定を既に完了し,骨格および側鎖原子の全帰属を行った.これまでの解析結果からHH01はヒストンH5のコアードメインに類似したwinged HTH様の立体構造であることを確認した.ドメイン2についても大量発現系の作成を進めている.また別に,このHH01蛋白質の機能を明らかにするためにDNAとの親和性についても検討している.
大阪万博以降の美術ジャンル・主題をめぐる論点と図画工作・美術科教育内容への影響

大阪万博期の現代美術は、1960年以後の新しい芸術家たちによって、メディア、操作、行為、概念、プロジェクトなどに関わり、平面・立体のジャンルを超える様相を示した。その主題は、輝かしい未来社会・都市を想像させ、博労小学校の図画作品に影響を与えている。一方で、現代美術は予期せぬ機械システムの暴走、環境問題等、現実と近未来への批判的な主題を提示した。大阪万博は同様に、開発・技術革新と,持続可能性という対峙する課題に直面していた。これら異なる態度の主題が美術教育内容に反映される場合、子どもたちは「自己内主題」の創出力と、解決・実現のための「構想力」という汎用的資質・能力を必要とすることが見出された。19・20世紀の美術動向は「イズム」を中心とする運動に支配される。ここには対立軸や主義主張、創造性が高く掲げられ、様々な芸術的実験を通して、領域・分野のジャンルと表現素材は拡張した。その結果、前衛派は「フォーヴィズム」「キュビズム」「シュルレアリスム」「抽象」「ポップ」「ミニマリズム」等、多様な主義・主張・方法を見出している。平成26年度の研究計画では、次の4点の成果を得る予定であった。11960年代までの「絵画」中心のジャンル・主題・題材。2大阪万博を頂点とする前衛・抽象美術の主義・主張、方法の特徴。319501960年代の『美育文化』『教育美術』の雑誌分析をもとにした前衛・抽象美術の主題・題材・方法の影響の解明。41960年代の教科性確立のための「デザイン」の主題・題材の分析。そのため、次の関連展覧会・講演を中心に情報収集した。「ロイヤル・アカテゲミー展」では風景画ジャンル・風俗画の主題・様々なジャンルの芸術、作品の画題、道徳的・日常的・文学的主題、歴史画と動物画の主題・画題について。「ノルマンディー展」では風景画の始まりについて。「新印象派展」では象徴的な「第8回印象派展」(1886)について。「ウィレム・デ・クーニング展」では関連講演から抽象表現主義の主題について。「高松次郎ミステリーズ展」ではオブジェ・彫刻・絵画・ドローイングと世界的な評価について。「赤瀬川原平芸術原論展」では1960年代から現代までのネオダダ、ハイレッドセンター、反芸術論、「オブジェ」論について。「東京オリンピックと新幹線展」では大阪万博に先立つ芸術作品展示について取材調査をして知見を得た。以下、平成27年度の実績概要を時系列で示す。1970年代の「現代アート」のジャンル・主題の分析については、前提となる「デ・クー二ングと抽象表現主義の主題」を加え、関連文献(リアーズ『近代への反逆』、グリーンバーグ『近代芸術と文化』ほか)、高松次郎・赤瀬川原平らの現代美術の動向把握、及び資料を収集することができ考察・執筆中である。大阪万博を支えた美術・デザイン活動を分析する過程で、亀倉雄策らグラフィック・デザイナーの成立により、新ジャンルのポスター芸術・広告、マーク、ピクトグラムが啓蒙・開発・活用され、学校教育の内容化が進んできた実態を捉えることができた。「現代アート」「美術」「デザイン」の特質と子どもの資質・能力の観点から、教科教育学における美術教育分野の独自性と汎用性について、『図工・美術科教育』(2015)に分担執筆した。1970年代「デザイン教育」については、亀倉勇策らが牽引したデザイン活動の特質について整理を進め、美術科教育学会にて発表した。学会誌における「ジャンル・主題・題材」論の分析については、主要2氏の論文に絞り、要点の描出と論点整理を行った。蝦名敦子論文では「鑑賞教材開発における題材観と題材例」(2009)ほか4本の関連論文を分析し、題材の概念・題材の設定・編成の在り方、題材化の意味を整理することができた。立原慶一論文では「主題表現法に基づく鑑賞及び評価能力育成」(2009)ほか6本の関連論文から、「題材論的方法」「主題表現」と「主題形成」、主題類型の特質・可能性を整理することができた。1970年代の「造形遊び」に関する「総合性」と、内容としての「主題・題材」の動向については、雑誌「美育文化」「教育美術」から分析・考察を継続している。また、「日本美術教育連合」の発表では、1970年代のデザイン教育が現在のコンピテンシー観と比較してどう考察されるかを示した。1970年代の「現代アート」のジャンル・主題を分析し、これを分析・考察基準として、1970年代に衰退した「デザイン教育」の実像を、雑誌「美育文化」「教育美術」から分析・評価しているが論点整理と論文執筆による成果発表が不十分であり、雑誌分析については継続中である。亀倉らのデザイン動向が、教育現場にどのように受容・反発されたかについては、雑誌「美育文化」「教育美術」の分析をさらに継続して論点を整理する必要がある。「主題・題材」の動向に関する分析・評価については、一定の成果は得られるが、1970年代の「造形遊び」に関する「総合性」の考察と合わせて平成27年度中の成果物の公表に至っていない。平成27年度の研究成果物は次年度の前半で逐次、繰り下げて発表するよう計画を修正する。以上、論点の整理は進んでいるものの、成果物作成と学会等への投稿が計画から遅れている。資料収集・整理により、その過程で新たな論点を多く見出せたが、考察を論文に執筆するスケジュールが遅れている。

とくに、東京学芸大学紀要、美術科教育学会誌、大学美術教育学会誌、日本美術教育連合研究論集への投稿・掲載による公表が実行できていない。このことから、平成27年度計画を調整し、スケジュールを修正することが必要である。平成27年度の総括として、美術科教育学会研究発表(平成28年3月)で締めくくり、次年度の計画のスケジュールを見直し、報告書の印刷を平成28年度に変更する。平成28年度の計画は、大阪万博を取り巻く前衛・抽象表現美術の影響、デザイン教育の登場と衰退、総合化と造形遊びの導入について、総合的な視点からその変遷・特徴を描き論点をまとめることである。これに従い、前衛・抽象表現美術の影響については、万国博美術展におけるテーマ・表現様式と現代美術のジャンル・主題の広がり、展示方法をもとに、万博美術館図録を検討した(『美術教育学研究』)。次に、大阪府日本万国博覧会記念公園事務所における聞き取り調査を2回に分けて実施し、研究内容にかかわる関連資料を得た(9・10月)。デザイン教育の登場と衰退については、口頭発表「「論文ダイジェスト」(『日本美術教育総鑑』所収)におけるデザイン教育の諸課題」(第39回美術科教育学会静岡大会概要集)にまとめ発表した。総合化と造形遊びの導入については、デザイン教育の諸課題に関連させ、低学年の内容領域としての造形遊びの位置づけを総合的な視点から検討・発表した。大学研究室用ホームページの作成を行い、投稿論文「日本万国博を契機に拓かれた美術教育のコンピテンシー」を掲載し、メディア公開した。これらは、基盤研究(C)『平成28年度研究実績報告書』(2017月3月)に集約した。前年度の課題であった主題・題材論研究については、「題材・主題論の検討」として研究者2名の関係論文を整理し、東京学芸大学紀要にまとめた。加えて、主題に関する坂本小九郎の主題・意味生成理論と大阪万博における岡本太郎のテーマ設定の分析を通して、自己内に二次的に生成される主題の役割を描きだすことができた。以上、平成28年度における研究成果は、前年度の研究計画の遅れを克服し、「大阪万博以降の美術ジャンル・主題をめぐる論点と図画工作・美術科教育内容への影響」をまとめることができ、おおむね成果報告に到達することができた。大阪万博期の現代美術は、1960年以後の新しい芸術家たちによって、メディア、操作、行為、概念、プロジェクトなどに関わり、平面・立体のジャンルを超える様相を示した。その主題は、輝かしい未来社会・都市を想像させ、博労小学校の図画作品に影響を与えている。一方で、現代美術は予期せぬ機械システムの暴走、環境問題等、現実と近未来への批判的な主題を提示した。大阪万博は同様に、開発・技術革新と,持続可能性という対峙する課題に直面していた。これら異なる態度の主題が美術教育内容に反映される場合、子どもたちは「自己内主題」の創出力と、解決・実現のための「構想力」という汎用的資質・能力を必要とすることが見出された。計画の34について、研究進行の遅れから十分な成果整理に至っていない。また、投稿論文の執筆状況が遅れているため。(1)計画概要と現地補充調査:平成28年度は、大阪万博を取り巻く前衛・抽象表現美術の影響、デザイン教育の登場と衰退、総合化と造形遊びの導入について、総合的な視点からその変遷・特徴を描き論点をまとめる。平成27年度の計画にある成果物発表において、発表の遅延が出た研究論文を順次整理し発表していく。
神経細胞変性疾患に関わる蛋白質架橋酵素の構造と機能の研究

前年度までの研究によって、2種の組織型トランスグルタミナーゼのオープンリーディングフレームを含む遺伝子断片をヒト脳由来cDNAから単離することに成功している。この2種類の遺伝子を用いて、大腸菌の系でリコンビナントタンパク質の発現を試みた。前年度の研究によって、不溶型のリコンビナントタンパク質を大量に調製することに成功しているので、これを抗原に用いて、ヒト脳型トランスグルタミナーゼ特異的抗体の作製を行った。マウスを免疫した結果、ELISA分析により特異的な抗体を検出することができたので、現在、抗ヒト脳型トランスグルタミナーゼモノクローナル抗体産生ハイブリドーマ株の樹立を行っている。また一方、リコンビナントタンパク質の酵素化学的およびタンパク質化学的性質の詳細な解析を行うために、可溶化条件の検討を行った。その結果、インビトロにおいて、ほぼ定量的に可溶性リコンビナントタンパク質を得ることができたが、酵素比活性は自然型の酵素よりもかなり低かった。これは、可溶化はされたものの、自然型酵素のホールディングを再現できなかったためと考えられたので、各種シャペロンタンパク質を宿主大腸菌内で強制発現させることにより、リコンビナントタンパク質の可溶化と正しいホールディングの効率を上げることを試みた。その結果、従来の発現系よりも可溶性の比率を増加させ、また比活性も高いリコンビナントトランスグルタミナーゼを得ることに成功した。これまでにクローニングされている種々のトランスグルタミナーゼ(TGase)遺伝子の配列を比較することにより、よく保存されている部分配列を選び出し、PCRプライマーを設計した。また他臓器において発現が確認されている既知のTGase遺伝子に対するPCRプライマーも設計した。これら複数のセットのプライマーを用いてヒト脳由来のcDNA混合物に対してPCRを行い、TGase遺伝子断片を数種類得ることに成功した。増幅された遺伝子を単離して配列分析を行い、既知のTGase遺伝子との異同を確認したところ、得られたPCR産物は、血液凝固因子XIII、ケラチノサイト型TGase、そしてオルタナティブスプライシングによって生じたと思われる2種類の組織型TGaseであった。これらの内、2種の組織型TGaseは、C末端側の活性調節ドメインが互いに異なる構造であり、その脳神経系細胞内での機能に興味が持たれた。2種の組織型TGaseのオープンリーディングフレームを含む遺伝子断片をヒト脳由来cDNAから単離し、発現ベクターに組み込んだ後、大腸菌へ導入してオリゴヒスチジンとの融合蛋白質として発現させた。リコンビナントのTGase活性を測定することにより、単離した2種の遺伝子が共にTGase酵素をコードすることを確かめた。これらのTGaseの脳内での発現分布を調べるためのモノクローナル抗体を作製するために、大腸菌で発現させた2種の組織型TGaseを精製し、それぞれ数十mgの純度の高い抗原を得る事に成功した。
教材化を前提としたパンの商品開発に関する研究

本研究では、本校での教材化を前提に、パンの商品開発に取り組んだ。当初の目的と計画に沿って研究を進めた結果、以下のような知見が得られた。(1)パン製造用天然酵母として醤油酵母を用いると、酵素反が障害となること。醤油酵母原液に含まれるタンパク質分解酵素がパン生地の製パン性を悪化させることが確認された。経代培養によって酵素反応を抑えることができたが、同時に醤油の風味が損なわれる結果となった。また、温度条件やpH条件の調整によっても一定の改善が見られたが、製品化できる品質にには今のところ届いていない。(2)自家製粉により、パン種別にハルイブキの全粒粉化が可能となったこと。一番製粉時に粗く製粉を行って衾を分離し、その後、胚乳部と襖部を個別に製粉することで、パン種に合わせて全粒粉の衾含有率を調整することが可能となった。(3)様々なパン種に対応できる薪窯とするには、火力調整幅の大きさに配慮した設計が必要となること。耐火煉瓦による薪窯造営に先立って、ドラム缶製の試作窯を作成してパン焼成実験を行った。その結果、火力の調整幅が問題となることが確認された。窯内部の形状と吸排気構造を工夫することで、均質な窯内温度とその調整が可能となることが確認されたが、現在も改良途上である。本年度内に一応の商品化が実現したが、完成度はかなり低いものとなってしまった。天然酵母、全粒粉の状態、薪窯での焼成と、全てにおいてさらなる検討が必要であると考える。図らずも、穀物と原油の価格上昇が大きく注目される昨今、この研究が持つ意味はきわめて大きいと言える。今後も鋭意研究を継続して教材化し、未来を担う高校生達に資する機会を様々な角度から提供して行きたいと考えている。