hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハンドウイルカ個体固有鳴音の社会行動における役割

ハンドウイルカは個体固有の鳴音即ちシグネチャーホィッスルの利用頻度が極めて高い.ことが指摘されてきたが、前年度報告したように、個体の特定できたシグネチャーホイッスルから類似した変化型がいくつか存在していた。これらは飼育環境下の長い鳴音で顕著であったが、自然環境下のイルカの鳴音にはそのような長い鳴音はほとんどなかった。詳細に解析するとシグネチャーホイッスルは一個体で数十種にもなることがあったが、それぞれ13種程度にまとめられ、多くの場合、使用頻度が高いのはその内の1種であった。また、それぞれの周波数変動範囲は数%程度で、使用頻度の高いものほど変動の幅が小さかった。特にこの傾向は鳴音の最初のループで顕著であった。自然環境下のイルカの鳴音が短くて1ループのみで鳴音を構成しているのはこうしたシグネチャーホイッスルの最初の部分のみを発していたのだとすると、自然でのシグネチャーホイッスルはほぼ単一であり、個体ごとの変化型は無視することが可能になると思われた。飼育下の長いシグネチャーホイッスルの第2ループ以降は装飾的意味あいが濃いのかもしれない。天草の調査海域に生息している個体数は年により変動しているが、ほぼ300頭で推移していたことが報告されている(大多数が島の南に移動した2000年を除く)。しかし、数年前より移動範囲が大きく東の方まで広がるとともに、2004年には個体数の減少が伺われた。背鰭による個体識別から7080%に減少したことが考えられたが、シクネチャーホイッスルの種類数にも減少が見られ、その減少は2003年頃より2004年新規加入を除く全ての年級群でみられた。このような傾向はこれまでになかったことである。シグネチャーホイッスルの鳴き交わしは移動中にも、滞留中にも観察されたが、これまでと同様単位時間当たりの応答関係は滞留中の方が23割多かった。移動中は極めて親密な個体どうしの集まりでありであり、小亀周辺海域では位置的以上に音響的に他のグループと離れた状態になる。従って、滞留する際には他のグループとの接触頻度が高まり、音声による交流が盛んになったと考えられる。熊本県五和町沖の調査海域に生息思するハンドウイルカ個体数が2000年に激減し、大半が他海域に移動した。同海域に残った個体は血縁関係の濃いpod(平均89頭)と呼ばれる小さな集まりのいくつか(以下groupという)と考えられた。これらの個体は移動した個体に比べ、親しい関係の個体の集まりと考えられた。このgroup構成個体から得られたシグネチヤーホイッスルは28種であった。このgroup内だけの限られた音声交信によりシグネチャーホイッスルの役割について解明を行う予定であったが、翌年5月には他海域に移動していた個体が帰り再びほぼ元の頭数に復元した。そこで、このgroup内の個体との交信とgroup外の個体への交信関係を調査した。どちらの交信においても応答遅延時間にほとんど差が無く、約1秒であった。また、シグネチャーホィッスルはgroup内で頻繁に使用されることが期待されたが、むしろgroup外の個体との交信頻度の方が塙かい結果となった。

このことはgroup内での録音が灘しく、多くのgroupが滞留する時間帯での録音が多かったことにも起因している。しかし、group内での互いの確認というよりも、group外の個体との遭遇の際により頻繁に交信を行うことにシグネチャーホイッスルが使用されている可能性が高いとも言える。これまで、この海域のハンドウイルカのシグネチャーホイッスルの記録を7年間継続してきたが、2001年に確認されたシグネチャーホイッスル274種の内91種はこの間継続して記録されているものである。毎年いくつかのシグネチャーホイッスルの追加と消滅が観測されているが、これらについても継続して調査していく予定である。また、各個体のシグネチャーホイッスルの変動及び他個体による物まねも同時に調査中である。前年度の報告で熊本県五和町沖の調査海域に生息するハンドウイルカ個体数が激減した2000年群を中心に調査を進めていることを述べた。その後も、数日間姿を消すことがあったが、必ず当海域に戻ってきており全ての群れがこの海域に滞留していたと考えられる。2000年群のシグネチャーホイッスルは28種であったが、本年もその数はほぼ維持されていた。また、1999年からの総シグネチャーホイッスル種類数も267285種と2000年の28種を除きほぼ当海域に生息すると考えられている個体数と一致し、発生音による個体数推定の可能性が高いことが明らかにされた。さらに、調査を開始して8年経過後も観測されるシグネチャーホイッスルが66種もあり、高い恒常性が推察された。また、シグネチャーホイッスルが親しい個体間での応答を中心に利用されることが報告されているが、多くの群れが集まり滞留している時には親しい個体との応答よりは別の群れとの応答が増えることが明らかになった。小群内での応答は他の群れと離れて個々の小群に分かれて移動中にのみ観察された。この海域の個体は疎遠とはいっても80年以上ほぼ生活を共にしており個々の群れを構成する個体が各々初対面とは考えられない。この結果、滞留中に小群外との応答の機会が増えたことにより応答が増えたと考えられ、全く疎遠な群れ間でも同様の結果になるかどうかは不明である。このことは、親しい個体との応答の方が直ちに行われ、疎遠な個体には応答が遅れるとの報告に対して、今回の調査では群れの内と外での応答時間にほとんど差が見いだせなかったことからも言える。個々のシグネチャーホイッスルの変動について調査したところ、変動の範囲は周波数では24%程度と極めて正確に発音していたが、時間的には10%以上の変動幅があり、これらを考慮して、今後も個体識別のためのシグネチャーの分類を実施して行きたい。ハンドウイルカのホイッスルは1秒以下の短い単純な音であり、類似したホイッスルが多く観察されている。また、個々の個体のシグネチャーホイッスルにもいくつかのタイプがあること明らかになった。これまで調査した個体では4・5種類から10種以上のタイプがあることが分かっている。しかし、これらのタイプによる変動は限られており、前年度の報告に示した範囲を超えるものは観察されなかった。そこで、これらのタイプの相違による他個体のシグネチャーホイッスルとの混同の危険性も調査されたが、これまでの調査個体間では混同は起こっていないことが明らかになった。調査を開始して9年になるが、いまだに当初のシグネチャーホイッスルが観測され、高い恒常性が維持されている。
超音波検査のコンピュータ処理による肥大心の病態生理学的解析と予後判定指標の確立

心臓超音検査法の発達により、心臓の形態の把握が容易となり、特に超音波の本質的性状から、心筋壁に関する情報が高い精度で得られるようになって来た。また、その非侵襲的性質から、臨床面での応用が著しく増加している。そこで本研究では、コンピューターにより画像処理をもとにして、いわゆる肥大心の病態生理と予後判定と関する点を検討した。1.昨年度には、超音波検査を実施したものの内、良好な記録が可能なものについて、磁気記録を行った。一方、我々が既に開発したコンピューターシステムに入力解析できるように処理用のソフトを改良した。2.本年度は、昨年と同様に、肥大心に関する超音波データーベースに、新らたな臨床例を追加していった。3.上記のデーターベースの詳細を臨床的に検討し、特発性心筋症等の肥大心の病態生理について長期的に解析した。4.前記の病態生理解析に加えて、臨床的予後経過を加速して、肥大心に於ける予後判定について、検討を加えた。1.超音波検査データーの集積本研究代表者の所属する附属病院検査部超音波室において実施されている多数の超音波検査のデーターの内,記録の良好なものを中心にビデオテープに収録した.また,過去になされた検査の内,記録された画質の良好なものも,同様にして収集した.2.超音波画像処理コンピューターシステムの改良前年度の科学研究費補助金により整備した,超音波検査の為の画像コンピューターシステムに改良を加えた.すなわち,本年度の補助金により,データー保存用のディスク装置を附加し,大量の画像データーを蓄積出来るようにした.それにともない,画像処理用ソフトウェアーにも改良を加えていった.また各種のデーターの検索・追跡が容易に行なえるようなソフトウェアも新らたに開発し,データーベースの構築がスムーズに実施出来るようなシステムにした.3.超音波検査の画像処理上記の改良されたコンピューターシステムを使って,蓄積されている各種の疾患における超音波画像を処理して,病態生理を把握するのに必要な種々のパラメーターを求めていった.4.心筋酵素の動態と機能動態との相関について検討した.5.肥大心の病態生理に関する検討本研究は, 2年次に渡たる研究計画を元に進められているので,本年度は,上述の如く,データー蓄積とコンピューターシステムの改良を中心として実施しており,来年度において肥大心を中心とした臨床的データーの検討を行なう予定である.心臓超音検査法の発達により、心臓の形態の把握が容易となり、特に超音波の本質的性状から、心筋壁に関する情報が高い精度で得られるようになって来た。
AIによる肺癌超低線量CT検診及び肺結節鑑別診断用コンピューター支援装置開発

2007-2017年に神戸大学医学部附属病院放射線部にてCADアルゴリズム開発および性能評価を目的に被験者の同意を得て取得した320列及び64列CT装置にて撮像された通常線量および低線量CTデータをもとに,Deep Learningの手法により,2003年より我々が継続的に開発および改良してきた肺癌検診用CADアルゴリズムおよび肺結節自動体積測定用CADアルゴリズムをサイバーネット社製解析ソフト開発用ソフト「を用いて改良した。そして,新たにDeep Learningを用いたAIによる診断アルゴリズムと従来のCADアルゴリズムの比較を統計学的に行うとともに,肺結節の成分分析においては病理組織や放射線診断診断医の合意によって形成された標準値と比較対象を行い,精度評価を行い,第26回日本CT検診学会学術集会および欧州放射線学会主催のEuropean Congress of Radiology (ECR) 2019やComputer-Assisted Radiology and Surgery (CARS) 2019で発表した。現行の低線量CT検診用撮像プロトコールにおいて,逐次近似再構成法や逐次再構成法を応用した再構成アルゴリズムを用いることにより,X線被曝を単純写真と同程度に低減した超低線量CT撮像を可能にするプロトコールを作成する際に,CT値の精度保証が必要であることから,Phantom Laboratory社製COPDGene IIファントムを購入し,各種条件でCT値の評価を行い,超低線量CT撮像条件での検査制度を評価し,Japanese Journal of Radiologyにて発表を行った。あわせて,京都科学社製肺癌CT検診用ファントムにて超低線量CT撮像を行うとともに,各種再構成法および各種撮像条件でCT画像を定量および定性評価を行い至適撮像条件を評価中である。1)Deep Learningを用いたソフトの改良を開始することができたことと2)超低線量CTの開発に必要なファントム実験を行うことができ,基礎検討結果をJapanese Journal of Radiologyにて発表することができた。あわせて,改良したソフトを評価するための撮像条件決定用の肺結節を用いたファントム実験も終了したこと。引き続きソフトの改良を継続するとともに,Deep Learning用の教育データのラベル化の促進を図る。引き続きファントム実験を行い,その結果の統計解析によって,超低線量CTプロトコールを確立を急ぐ。超低線量CT撮像プロトコールと合わせて,低線量および通常線量CT撮像プロトコールを用いて肺癌患者や肺転移を有する患者を含む肺結節が疑われ,CT検査が施行される肺結節患者600名のデータを同意取得後,研究期間内に神戸大学医学部附属病院および兵庫県立がんセンターにて撮像する予定であるが,神戸大学における主たる分担研究者が藤田医科大学に異動したことによって神戸大学の研究遂行能力が低下することが予測されるため,藤田医科大学に研究参加依頼し,研究推進を図る。

次年度以降、Deep Learningを用いたソフトの改良を継続するとともに,Deep Learning用の教育データのラベル化の促進を図り、引き続きファントム実験を行い,その結果の統計解析によって,超低線量CTプロトコールの確立を急ぎ、その成果を発表していく。
ヒト真皮由来多能性細胞の創傷治癒への応用

ヒト皮膚検体より、浮遊培養にて真皮由来多能性幹細胞(sphere)を採取した。増殖培地を用いて接着培養にて継代増殖させ、ふたたび浮遊培養にて再sphere化し、すべての細胞で神経、骨、脂肪への多分化能が確認され、mRNAで幹細胞マーカーの発現が確認された。液体窒素保存により、真皮由来多能性幹細胞のバンクを作成した。コラーゲンスポンジ上で培養した同細胞のヌードマウスへの移植実験では、皮膚付属器官である脂腺組織への分化傾向がみられ、通常の線維芽細胞と比較すると、より厚い真皮様組織が形成された。老人性眼瞼下垂手術時に切除した眼瞼皮膚組織2例より、ヒト真皮由来多能性幹細胞を採取した。組織を細切後、デイスパーゼ(1000U/ml)にて処理し、表皮組織を除去後、真皮組織を12mm角に細切し、0.5%コラゲナーゼ処理37°Cで1時間反応させた。2度の遠心操作、洗浄後、40μmセルストレナーを通して濾過し、細胞浮遊液を得た。これをsphere形成培地(DMEM/F12, 40ng/m/ FGF,20ng/ml EGF)で培養後、形成されたsphereを培地ごと回収、遠心分離後に培地を除去した。このsphereをトリプシン処理、あるいはピペッテイングにてsphereの解離を試みたところ、多少の解離はあったものの、ほとんど分離しなかった。そのため、解離操作は行なわず、sphereをそのまま増殖培地(DMEM/F12, 10%FBS,または20%40ng/m/ FGF,20ng/ml EGF)にて増殖させた。sphereは接着し、10%FBS, 20%FBSのいずれの条件下でもすみやかに増殖し、20%FBS添加培地の方がより効率よく増殖した。1回の継代後、遠心にて細胞を回収し、再びsphere培地に戻し、再sphre化した。この細胞をin vivoへと移植する前に、多分化能について確認した。RT-PCRにより真皮幹細胞マーカーを確認したところ、発現が確認できた。しかし、脂肪分化、骨分化とも、分化効率が悪かった。手術時に得られた、皮膚検体より、浮遊培養にてヒト真皮由来多能性幹細胞(sphere)を採取した。浮遊培養では継代増殖させることができなかったため、増殖培地(B27添加DMEM/F12, 10%FBS, 20ng/ml EGF, 40ng/ml FGF)にて接着培養にて継代増殖させた。継代増殖後、ふたたび浮遊培養にて再sphere化した。すべての細胞で神経、骨、脂肪への多分化能が確認され、RT-PCRで幹細胞マーカーが確認された。増殖させた細胞は液体窒素で保存し、真皮由来多能性幹細胞のバンクを作成した。真皮由来多能性幹細胞をコラーゲンスポンジ上で培養し(B27添加DMEM/F12, 10%FBS, 20ng/ml EGF, 40ng/ml FGF)、ヌードマウスの背部への移植実験を行ったところ、皮膚付属器官である脂腺組織への分化傾向がみられ,通常の線維芽細胞をスポンジで培養したものと比較すると、より厚い真皮様組織が形成された。今年度は、検体として手術余剰皮膚を提供していただける患者数が予定よりやや少なかった。理由として、検体提供にご協力いただける患者様の皮膚量が少ない症例が多く、検体として適応とならなかったことが原因である。しかし、検体を採取できた症例では、幹細胞の採取、培養は順調に経過し、幹細胞マーカーや多分化能の検証も確認できたため、全体としてはおおむね順調に経過している。皮膚再生今年度は、検体採取対象の年齢層の拡大と、採取部位の適応を拡大(前額、頬、下顎、耳周囲、頸部など)し、検体数確保を実現する。一方、高齢者に頻度の高い眼瞼下垂手術により、切除される余剰皮膚が生じるため、眼瞼皮膚より多能性幹細胞が採取できれば効率的である。多部位や若年者と比較し、多分化能が落ちても、培養法等の工夫により数的に確保できれば、臨床的な応用は不可能ではないため、引き続き眼瞼皮膚についても検討を行なう。今年度は、検体として手術余剰皮膚を提供していただける患者数が予定より若干少なく、また、ご協力いただける患者様の場合も皮膚量が少なく、検体として適応とならない症例もあった。これらのことより、予定よりも検体処理数がやや少なかったため。今年度は、対象年齢層の拡大と部位も拡大し、検体数の確保を実施、幹細胞の増幅培養方法の検討をすみやかに実施する。その後、当初の計画通り、in vivoでの実証を行なうため、免疫不全動物への移植実験ならびに、in vivoにおける移植後組織の組織検証を推進する。
結膜杯細胞の病態生理

本年度はアトピー性角結膜炎(AKC)を有する症例18例36眼の涙液機能、眼表面の状態ならびにムチン5及び16の変化を調べ、コンタクトレンズ装用、全身疾患眼疾患を認めない14例28眼の正常群と比較検討を行った。対象症例に角膜知覚検査、シルマーテスト弟1法、涙液層破壊時間(BUT)、生体染色、細胞診いわゆる結膜impression cytology(IC)ならびにbrush cytology(BC)を施行した。BCで得られた細胞にReal time PCRを行い、MUC5ACならびにMUC16mRNAの発現を調べた。AKC例では正常例に比較して、角膜知覚の低下、BUTの短縮、生体染色スコアーの増加が見られた。BCではAKC症例に炎症細胞の増加が認められた。AKC例のICで結膜上皮の角化の亢進、杯細胞密度の低下が認められた。ICにおける免疫染色ではMUC5ACおよびMUC16の染色が陽性であり、Real Time PCRではMUC16のmRNAの発現は正常人に比べ有意に増加していた。またMUC5ACのmRNAの発現量は正常人に比較して有意に減少していた。アトピー性角結膜炎における眼表面の上皮障害にMUC5ACおよびMUC16mRNAの変動が関与していると思われた。MUC5ACは眼表面結膜杯細胞由来のもので涙液の安定性に欠かせないものである。杯細胞が炎症に非常に敏感な細胞で炎症とともに消失することが報告されている。AKCによる炎症の影響で杯細胞が消失し、MUC5ACの発現も同時に減りBUT短縮型のドライアイが生じる。涙液の安定性と眼表面の健康を保ためにMUC16が大量に分泌されたと思われる。我々はアトピー性皮膚炎に伴う眼表面の状態について様々な検討を行ってきたが、アトピー性皮膚炎では眼表面の上皮細胞が角化し角化のグレードと皮膚病の重症度、また角化のグレードと皮膚病の発症率の間に相関性があると報告した。我々はすでにアトピー性皮膚炎に伴うドライアイにおいてimpressiocytologyを用いて、結膜杯細胞密度が低下する杯細胞機能不全状態が原因であろうと示し数々の報告を行ってきた。またアトピー性疾患例の眼表面のムチン5AC(結膜杯細胞由来のムチン)の発現を定量した結果、ムチン5ACの発現が正常人に比較し低下することが分かった。これまでの研究成果を踏まえ免疫学的*細胞学的な検討を用いアトピー性疾患に伴う涙液の不安定性を解明する目的で眼表面の上皮の変化、特に眼表面より分泌されるムチンについて追加検討を行う為、今回アトピー性疾患例ならびに正常人の眼表面のムチン1,2,4,7,16の発現量の同定、アトピー性疾患眼に伴うドライアイの発症基準を進めた。今回我々はアトピー性疾患を有する18例36眼を対象に、涙液層破壊時間、角膜知覚検査、シルマーテスト、生体染色検査、インプレッション及びブラッシサイトロジーを行い、またRTPCRにて上記のムチンの発現量の違いについて詳細を検討した。アトピー性疾患例では涙液の安定性があきらかに悪くなっており、眼表面上皮にも高度な障害を認めた。また、RTPCR検査ではアトピー性疾患例においてMUC5ACmRNAの発現の低下、MUC124のmRNA発現の増加を認めた。さらにブラッシュサイトロジーでは眼表面上皮内に高度な炎症細胞浸潤が認められた。アトピー性疾患例では炎症が原因で杯細胞由来のMUC5ACmRNA発現量が減少し眼表面を守る為に上皮由来のMUC124が増加したと思われたものの、上記の変化は涙液の不安定性を起こしたと考えられた。今回の結果を2006年米国基礎眼科学会ARVOで発表する予定である。

また現在までの内容を英文論文としてChnical and Experimental Allergyという英国の雑誌に投稿し現在査読中です。現在MUC7および16の免疫染色を行っていますがなかなかうまくいっていない。平成18年度は染色方法の改善の検討ならびにMUC7、16の発現量を検討する予定である。アトピー性結膜炎(AKC)に伴うドライアイにおいて、細胞診を用いて、結膜杯細胞密度が低下する杯細胞機能不全状態が原因であろうことを報告した。平成18年度はAKC例と正常人の眼表面のムチン1、2、4の同定、AKCに伴うドライアイの発症機序を進めた。AKC症例では正常人に比較して、角膜知覚の低値、の短縮、生体染色スコアー高値、BCでの炎症細胞数の高値、ICでは角化の亢進、杯細胞低値を認め、MUC5の発現が低下していた。高度な上皮障害を有するAKC症例では正例と軽度の上皮障害を有するものに比較してMUC1,2,4の発現が増加していることが明らかになり、MUC1,2,4の発現が眼表面を保護する為に眼表面上皮より分泌されることがわかった。18年度はまたAKCと春期カタル例の眼表面状態の違いについても検討を加えた。AKCは上記の検討項目はすべてVKCに比較し悪い傾向であることを認め、2006年に本臨床眼科学会で発表を行ない、英国のAllergyという雑誌に投稿した。現在査読が終わり、採用となったので出版予定である。さらにAKC症例においてMUC16の発現量、涙液機能ならびに眼表面状態を検討した。2006年度はMUC16における免疫染色、RT-PCRによる定量化は様々な方法を試して成功できた。AKC症例ではMUC16のmRNAの発現量が有意に増加していることがみとめられた。現在、AKC症例においてMUC16対MUC5ACの発現量、涙液機能ならびに眼表面状態は検討中である。本研究によってAKCにおけるドライアイがムチン不足型(杯細胞由来のMUC5AC)のドライアイであることが明らかになったと思われる。涙液中の主なムチンであるMUC5AC量の低下の代わりに眼表面結膜由来のMUC1,2,4が分泌されることがわかったがこの変動は眼表面の健康、涙液の安定性において良いものであると思われない。今度眼表面の他のムチン、特にmucin7,16対MUC5ACの発現の違いを検討すべきと思われる。得られる研究結果をJACIに投稿する。またmucin7,16対MUC5ACの発現の違いはまだ検討中ですが2007年度の米国基礎眼科学会で発表する予定である。本年度はアトピー性角結膜炎(AKC)を有する症例18例36眼の涙液機能、眼表面の状態ならびにムチン5及び16の変化を調べ、コンタクトレンズ装用、全身疾患眼疾患を認めない14例28眼の正常群と比較検討を行った。対象症例に角膜知覚検査、シルマーテスト弟1法、涙液層破壊時間(BUT)、生体染色、細胞診いわゆる結膜impression cytology(IC)ならびにbrush cytology(BC)を施行した。BCで得られた細胞にReal time PCRを行い、MUC5ACならびにMUC16mRNAの発現を調べた。AKC例では正常例に比較して、角膜知覚の低下、BUTの短縮、生体染色スコアーの増加が見られた。BCではAKC症例に炎症細胞の増加が認められた。
看護実践能力育成のためのブレンディッドラーニングシステムの構築とその学習効果

4年生大学看護学科2年生72名を対象とし,構築したブレンディッドラーニングシステムによる学習満足度調査を行った。本システムによる学習方法や知識・技術の習得に対して肯定的にとらえている者が75%以上あった。アクセス履歴を分析したところ,小テストおよび期末テストの得点率と期末テストの前日に確認テストを利用した課題のアクセス数の間で,緩やかな負の相関が認められた。また,小テストおよび期末テストの得点率と総アクセス数との間に相関は認められなかった。e-learningによる学習は主体性のある学生は積極的に学習しているが,アクセス数が1課題1アクセス程度の学生に対しては, e-learningに取り組めるような個別的なフォローが必要である。さらに,授業開始時はe-learningによる学習課題に取り組むモチベーションも高いが,その意欲を維持できるような授業のあり方が必要と考える。該当年度は,AIMS-Gifuシステム上で既存の教材を使用できるよう,既存教材の再構築をおこなった。また,看護実践能力を育成する上に於いて有用と思われるe-learning教材を精選し,これらの教材を活用して,ICTを利用した学習環境を整備した。これらの教材を活用し,急性期看護方法I・II,リハビリテーション論の中で,試験的にブレンディッドラーニングシステムを構築した。その上で,試験的に運用しているブレンィッドラーニングシステムによる学習状況および学習効果を把握するために,アンケートによる学習満足調査を実施した。これに関しては随時アンケート内容を分析し,学会等で発表していく準備をしている。また本研究について,岐阜大学大学院医学系研究科医学研究等倫理審査委員会に申請し,承認を得た。e-learning内容および学習状況については,AIMS-Gifuシステム上とリンクしており,今後AIMS-Gifuシステムの各項目におけるアクセスログから分析できるよう学生に対して同意書をとる予定である。その上で,対面授業・臨地実習・演習部分に関しては課題として提出したレポート内容,実習記録から質的に分析していくための準備をしている。今年度は試験的に運用したブレンディッドラーニングシステムによる学習満足調査について学会および研究誌で発表した。満足調査の結果は本システムによる学習方法や知識・技術の習得に対して肯定的にとらえている者が75%以上おり,e-learningを取り入れたブレンディッドラーニングシステムによる学習満足度が高いことが明らかになった。一方本システムに対して否定的にとらえているものは,コンピュータ操作に伴う苦手意識やネット・システムの不具合に対する不安をあげていることが示唆された。そのため,e-learningのみではなく,対面授業を意図的な関わりにしていく必要性と,学習者の双方向のやりとりが出来る工夫とシステム作りの必要性が示唆された。さらに現在は,急性期看護方法I・II,リハビリテーション論の授業の中でAIMS-Gifuシステムを活用したブレンディッドラーニングシステムを利用して行った授業に対し,e-learningによる学習部分はAIMS-Gifuシステムのアクセス履歴および小テスト等からデータを収集・分析作業を行っている。アクセス履歴・小テスト結果の研究使用については対象者からの研究使用の同意を得て,今後ある程度まとまった段階で学会発表等の機会を利用して公表していく予定である。また,臨地実習・演習部分に関しては課題として提出したレポート内容,実習記録から質的に分析していくための準備をしている。本年度は最終年度であり,看護実践能力の育成のためのブレンディッドラーニングシステムによる学習効果を明らかにした。AIMS-Gifuシステムの中の急性期看護方法Iおよび急性期看護方法IIのコースの中に構築したブレンディッドラーニングシステムの効果を確認するために,利用項目別アクセス数と確認テストの取り組み状況別アクセス数と,急性期看護方法Iおよび急性期看護方法IIの授業の中で行われている小テスト・期末テストの得点率について分析した。対象は看護学科2年生72名で,システムの総アクセス数は9,355回,そのうち,課題に対するアクセス数は6,793回であった。小テストおよび期末テストの得点率と期末テストの前日に確認テストを利用した課題のアクセス数の間で,緩やかな負の相関が認められた。e-learningによる学習は主体性のある学生は積極的に学習しているが,アクセス数が1課題1アクセス程度の学生に対しては,e-learningに取り組めるような個別的なフォローが必要である。さらに,授業開始時はe-learningによる学習課題に取り組むモチベーションも高いが,その意欲を維持できるような授業のあり方が必要であろう。
細胞壁の構築過程を模倣した人工細胞壁の創製

本課題研究では、分子レベルから組織レベルにおいて階層構造を有している樹木細胞壁の構築機構を解明し、この結果を基に、細胞壁の構築過程を人為的に模倣した物質、即ち人工細胞壁を創製することを目的とし、下記の9項目の結果を得た。第1項目として、細胞壁主要3成分の堆積過程を免疫電子顕微法などにより分子レベルで追跡し、細胞壁形成におけるキシランの重要性を明らかにした。第2項目では、表面プラズモン共鳴に基づく生体分子間相互作用解析装置を用い、第1項目で得られた知見を物理化学的に支持する成果を得た。第3項目として、今まで殆ど解明されていなかったリグニン-炭水化物複合体(LCC)の物性及び期待される機能を解明し、LCCの細胞壁における機能及び機能性材料としての潜在性に明示した。第4項目では、リグニンの構造及び物性解析に寄与する新規な分析法やモデル化合物の調製法を明らかにし、リグニン化学への新たな展開を明示した。第7項目では、細胞レベルにおける壁形成について新たな知見を見出し、さらに、細胞の繋がりによる組織形成の解明へと、樹木細胞壁の階層構1造を段階的に解明した。第8項目では、第7項目までの知見を基に、ハニカム状に細胞壁が配列している構造を模倣した人工細胞壁の構築技術の開発を行った。先ず、セルロース誘導体からハニカム状物質を作成する技術を開発した。しかし、このハニカム物質は再生セルロースであり、樹木細胞壁のセルロース1とは異なる結晶構造であった。そこで、セルロース1を産生する酢酸菌をセルロース製造マシンとして利用するハニカム状セルロースの調製法を開発した。また、酢酸菌によるセルロース産生の炭素源として、キノコ生産の廃棄物が利用できることを、第9項目の結果として得た。これらのことより、人工細胞壁を構築する基礎技術は、本研課題研究において創出できたと云える。本年度は、「人工細胞壁創製」のための基礎研究として、(1)細胞壁構築過程の分子及び組織学的解明と、(2)構築機構を模倣した細胞壁成分を規則的に堆積する技術の開発について検討を行った。(1)については、リグニン前駆物質であるコニフェリルアルコールが、その配糖体であるコニフェリンを経て、コニフェリルアルデヒド配糖体に変換された後、リグニン生合成のための前駆体となる新たな経路を提案した。また、ヘミセルロースのセルロースへの堆積過程を免疫電子顕微鏡法により観察して、グルコマンナンとグルクロノキシランの新たな堆積機序を提案し、ヘミセルロースの堆積に続くリグニンの重合(木化)との関係について新たな知見を得た。さらに、壁孔等を形成するためのセルロース生合成機構についても検討を加え、細胞間を連絡させる孔形成にはアクチンとミオシンの細胞運動に関連する蛋白質が、セルロース合成に多大な影響を与え、キー物質となることが分かった。これらを基に、新規な細胞壁構築機構を構築中である。(2)については、成熟した細胞の基本骨格となる、ハニカム形状を模倣した規則構造体をセルロースから創出する技術の開発を、先ず検討した。高分子の自己組織化に基づいてセルロースから直接ハニカム構造体の調製を目指したが、孔径や孔の配列が不規則であり、完全なハニカム形状を得ることができなかった。しかし、他の高分子から作成したハニカム構造体を基に、転写法により、完全なハニカム構造体がセルロースから作成できた。さらに、ハニカム状セルロース構造体を三次元的に発達させる技術として、セルロースを産生する酢酸菌の作用により、高さ方向にセルロースを堆積させる方法を見出した。加えて、酢酸菌の運動及び増殖方向を制御できる培地の開発にも成功した。

本年度は、ハニカム状に配列している木材細胞壁の模倣材料を創製する目的で、ハニカム鋳型上での酢酸菌の培養によるハニカムパターン化セルロースの調製を検討した。昨年度の研究では、凹部にハニカム構造を有する寒天培地上で酢酸菌を培養すると、菌の増殖は可能であったが、セルロース産生は乏しかった。そこで、本年度は培養条件について主に検討した。酢酸菌の運動を容易にる高湿度条件で、セルロース産生量が顕著に増加した。しかし、依然として菌の増殖も活発で、セルロースを主体とする材料とは言えなかった。酸素濃度の影響を調べた結果、低酸素(1%)・高CO_2(85%)条件下で、菌の増殖を抑制ながら、多量のパターン化セルロースマトリックスが産生することが見出された。セルロースマトリックスの厚さは約1.3μmとマクロオーダーの人工細胞壁の基本骨格が創製できた。また、このセルロースマトリックスは容易に鋳型から取り出せることも分かった。一方、細胞壁形成のメカニズムを解明する目的で、原形質から供給されるリグニン前駆物質の同定を試みた。リグニン重合反応はヘミセルロース上で進行すると昨年度の研究で明らかとなったが、ヘミセルロースに供給されるリグニン物質がモノリグノールなのか、あるいはその配糖体かについて議論されている。本研究では、ヘミセルロースとこれら前駆体との相互作用を、この研究課題で購入した表面プラズモン共鳴装置で評価した。その結果、キシランおよびグルコマンナンといった代表的なヘミセルロースはモノリグノールであるコニフェリルアルコールと強い相互作用を示すが、その配糖体であるコニフェリンとは弱い相互作用であることが示唆された。したがって、原形質から供給されるリグニン前駆物質はモノリグノールとの結論に達した。本年度は、(1)樹木細胞壁の形成過程を分子レベルで構築すること、および(2)細胞壁の構築過程を模倣した材料の機能評価について検討を行った。以下に、その概要を記す。(1)分子レベルでの細胞壁形成過程樹木細胞壁の形成はセルロースの堆積から始まる。このセルロースの堆積方向は微小管によって制御され、さらに、微小管は細胞中のアクチンとの相互作用で堆積方向が制御されることを明らかにした。しかし、壁孔などのように特異な細胞壁構造を形成するには、アクチンと微小管との相互作用の様式が異なることを見出した。セルロースの堆積後は、ヘミセルロースの堆積と木化によるリグニンの膠着が起きる。この過程を、表面プラズモン共鳴を用いたin vitroでの物理化学的実験から解析を行った。この実験により、リグニン前駆体はモノリグノールとして細胞より供給され、キシラン上で重合が開始されるという、研究分担者の高部が提案しているモデルを支持する結果を得た。以上の結果より、二次木部の細胞壁形成過程について、分子レベルでの構築機構を明らかにすることが出来た。また、β-0-4のみから成る人工リグニンを合成し、リグニンの化学構造と物性についても知見を得た。エーテル結合のみのリグニンは熱運動に富み、熱分解も低温で生じることが、本研究で初めて明らかとなった。(2)細胞壁の構築過程を模倣した材料
選択的ガス貯蔵分離回収を指向した柔軟な細孔性結晶材料の体系化

前年度までに、柔軟性を付与した細孔性結晶材料の合成に成功しており、その結晶構造や組成、単成分の吸着特性等の基本物性を評価している。また、ゲスト分子の種類や量に依存して結晶構造が柔軟に変化していくこと、結晶の構造的特徴に依存して、異なるメカニズムで柔軟性が発現していることが分かった。そこで、得られた情報を基に計算科学的手法を用いて混合ガス・蒸気の選択性を評価した。また、併せて混合ガス・液体の分離特性を評価するシステムを構築し、実験的にそれらの特性を評価した。その結果、同等の短径を有し長さが異なるアルコール分子に対して高い選択性を示すことが分かり、計算科学的な手法による検討ともよい一致を示した。続いて、実用性評価として室温付近での高圧ガス吸着を評価した。我々が開発した低次元性材料は室温付近であっても柔軟性材料はCO2を吸着し、N2は吸着しないといった結果を示した。この傾向は10°C60°Cの室温付近の温度領域で一貫して見られる傾向であり、選択的吸着の可能性が示唆された。室温付近では、O2やArも吸着しない材料も見出されており、空気からのCO2分離の可能性もある。また、類似骨格構造を有する複数の材料を用いて、高圧CO2吸着等温線測定を行った。その結果、基本骨格が同様であるにもかかわらず、構造の構成要素の一部が変わることでガス吸着特性が大きく変化することが明らかとなった。その傾向は、集積している骨格間に働く相互作用が大きく関与しているものとまとめられる。そのため、骨格間相互作用を制御することで、吸着特性を制御できることを示したと考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、持続可能な社会の実現に向けて選択的ガス吸着分離技術を向上させることを目的としている。その目的実現のために、細孔性材料の配位高分子において材料の動きに着目している。配位高分子とは、金属イオンまたは金属イオンクラスターと有機配位子等からなる結晶性の無機ー有機ハイブリッド材料であり、炭素材料やゼオライトに続く細孔性材料として近年注目を集めている材料群である。初年度は、動きを示す配位高分子の合成を主な目的として研究を推進した。柔軟性を付与する手法には、配位子自体に柔軟性部位を導入する方法、骨格の集積状態を制御する方法、さらにそれらの方法を複合化する方法等が考えられるが、Nドナー型の有機配位子を用いて配位高分子の合成に取り組んだ。その結果、構造柔軟性をもつ配位高分子を得ることに成功した。結晶構造解析の結果、低次元の骨格を持つ集積体であることがわかり、溶媒の種類等を変えることにより構造変化することを確かめた。また、構成要素の配位能やサイズを考慮することで材料に動的特長を付与できることが明らかとなり、当初想定していた制御手法に加えて、新しい構造柔軟性制御手法の可能性を見出すことができた。さらに、構造柔軟性を示す配位高分子が組成を保ちながら可逆的に構造変化することを見出し、材料合成の新しい手法として提案した。一方、配位高分子の構成要素には金属イオンや多様な有機配位子が選択できるため、多様な構造実現に向けて引き続き新規物質の合成に取り組む必要がある。当初の計画通り構造柔軟性をもつ配位高分子の合成に成功しており、その構造解析やゲスト内包過程における構造変化を観察することができた。さらに、ゲストの種類に依存して構造変化の有無が見られることから、物質の選択的貯蔵分離を検討するうえで適した材料であると考えられる。初年度には配位子自体に柔軟性部位を導入する方法、骨格の集積状態を制御する方法、さらにゲスト分子に自由度を与える方法等を検討して、柔軟性配位高分子の合成に成功している。そして、それらの配位高分子のゲストの有無や種類による構造柔軟性をX線結晶構造解析により詳細に検討することができた。その結果を受け、次年度には得られた柔軟性配位高分子の吸着特性を様々な種類の小分子を用いて評価した。その結果、分子を取り込みながら吸着が進行すること、および吸着の進行が分子の種類に依存することを明らかにした。興味深いことに、サイズや形状が類似した小分子であっても、それらの吸着等温線の形状が大きく異なる場合があった。さらに、吸着の温度依存性を特定のガスにおいて評価し、温度が高いほど高圧側に吸着圧力がシフトすることが明らかとなった。また、X線結晶構造解析ではほとんど構造変化しない配位高分子において、一般的には見られない特異な吸着挙動が見られた。そこで、結晶内のゲスト分子の変化によることを予想し、X線吸収微細構造解析により評価し、その効果を明らかにした。当初の計画通り構造柔軟性をもつ配位高分子の合成に成功し、その吸着特性を評価することができた。そして、それらの構造柔軟性が分子吸着挙動に影響を与えることを示すことができた。これにより、物質の選択的貯蔵分離を検討する材料とその基本物性を得ることができ、体系化に向けた基盤が得られたと考えられる。

前年度までに、柔軟性を付与した細孔性結晶材料の合成に成功しており、その結晶構造や組成、単成分の吸着特性等の基本物性を評価している。また、ゲスト分子の種類や量に依存して結晶構造が柔軟に変化していくこと、結晶の構造的特徴に依存して、異なるメカニズムで柔軟性が発現していることが分かった。そこで、得られた情報を基に計算科学的手法を用いて混合ガス・蒸気の選択性を評価した。また、併せて混合ガス・液体の分離特性を評価するシステムを構築し、実験的にそれらの特性を評価した。その結果、同等の短径を有し長さが異なるアルコール分子に対して高い選択性を示すことが分かり、計算科学的な手法による検討ともよい一致を示した。続いて、実用性評価として室温付近での高圧ガス吸着を評価した。我々が開発した低次元性材料は室温付近であっても柔軟性材料はCO2を吸着し、N2は吸着しないといった結果を示した。この傾向は10°C60°Cの室温付近の温度領域で一貫して見られる傾向であり、選択的吸着の可能性が示唆された。室温付近では、O2やArも吸着しない材料も見出されており、空気からのCO2分離の可能性もある。また、類似骨格構造を有する複数の材料を用いて、高圧CO2吸着等温線測定を行った。その結果、基本骨格が同様であるにもかかわらず、構造の構成要素の一部が変わることでガス吸着特性が大きく変化することが明らかとなった。その傾向は、集積している骨格間に働く相互作用が大きく関与しているものとまとめられる。そのため、骨格間相互作用を制御することで、吸着特性を制御できることを示したと考えている。今後は以下の項目を検討し、研究概要欄で示した研究目的を達成する。1.様々なプローブ分子を用いて合成された配位高分子の単成分ガス吸着等温線測定を測定する。低温でのN2吸着等温線で基本物性を評価すると共に、室温付近での吸着特性も併せて評価する。さらに、高圧下での吸着も検討する。2.混合ガス・溶液を評価するシステムを構築し、実際に得られたサンプルを用いて物性を評価するとともに、計算科学を利用して理論的に吸着分離特性を評価する。3.選択性発現メカニズムを解析するために、In situ技術を駆使して構造変化過程をとらえ、吸着メカニズムおよび選択性発現メカニズムを明らかにする。4.得られた知見を総合して柔軟な配位高分子の吸着分離技術を体系化する。1.室温付近での高圧吸着挙動を理解するために、高圧下での吸着を行う必要がある。そこで、昨年度導入した自動高圧吸着装置を利用して、室温付近のCO2およびH2吸着等温線を測定する。2.混合ガス・溶液を評価するシステムを構築するための部品類を既に購入しているため、混合ガス評価システムの作製および、得られた材料を用いた吸着分離特性を評価する。3.得られた知見を総合して柔軟な配位高分子の吸着分離技術を体系化する。特に、1次元基本骨格を有する材料において同様の基本骨格をもつ材料群が得られており、それらの材料を中心に体系化を目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Amelogenesis imperfecta罹患歯の形態学的、組織学的研究

Amelogenesis imperfectaは、遺伝的因子によってエナメル質の形成が原発性に障害される疾患であるが、本症の発現は比較的まれで、わが国における報告はきわめて少ない。また、本症は一群の遺伝性疾患であるとはいえ、遺伝形式については常染色体性優性および劣性のすべての型が報告されており、表現型も様々な変異を示していて、検討を要する分野も大きい。鶴見大学歯学部附属病院小児歯科では、Amelogenesis imperfecta罹患の小児患者数症例を経験しており、これらの症例から得られた抜去歯が保存されている。今回、平成5年度の科学研究費補助金を得て、Amelogenesis imperfectaの患者から採取した下顎第三大臼歯の抜去歯の形態学的および組織学的観察を行うことを企て、以下に述べる研究を行った。小児歯科へ通院加療中の患者(現在の暦年齢は23歳)で異所萌出をきたした下顎右側第三大臼歯を被検歯とし、まず実体顕微鏡観察下で歯表面の観察を行った。歯冠エナメル質は一見して菲薄な様相を呈し、従って、歯冠形態も正常のものとは著しく異なり、舌側咬頭は鋭く尖った特異な外観を呈し、色調も濃黄色を呈していた。エナメル質表面は粗造で咬合面頬側部付近に咬耗による滑沢な歯小面が観察された。次いで、歯表面のレプリカを作製し、金-パラジウム蒸着を施して、走査電子顕微鏡による観察を行った。咬合面は咬耗による滑沢な歯小面を除いて全面にわたり粗造な凹凸面を呈していた。小窩および裂溝は浅く、裂溝部位の表面も同様の粗造な凹凸面を呈していた。研究は現在も継続中であり、今後は研磨標本を作成し、Amelogenesis imperfecta罹患エナメル質の微細組織構造および化学組成の特徴を明らかにする予定である。
新規環状π共役集積体の構築と機能化

本研究は、両末端に粘着サイトを有するサブマイクロメートルスケールのポリマーブラシの自己組織化挙動から、巨大有機分子の指向的自己組織化の方法論の普遍的かつ基礎的な知見を抽出することを目的としている。本年度は、その基盤となるポリマーブラシの合成法の確立と原子間力顕微鏡による自己組織化挙動の直接観察に取り組んだ。二官能性開始剤を用いた原子移動ラジカル重合法を利用し、ポリマー中央から両末端に向かってファーストブロック,セカンドブロックのモノマーを重合しABA型の主鎖を構築した後、主鎖部分BにGrafting-from法により側鎖を導入する合成戦略を採用した。上記戦略により、主鎖にポリメタクリレート骨格、両末端Aの粘着サイトにポリメタクリル酸、側鎖にポリ(アクリル酸ブチル)を有するPMAA-b-(PBiBEM-g-PBA)-b-PMAAを合成した。このモチーフは主鎖末端のカルボン酸に目的の粘着サイトを有するアミンやアルコールをN,N'-ジシクロカルボジイミドで縮合する事により、様々な粘着サイトを有するポリマーブラシを合成することができると考えられる。この方法により、主鎖末端にピリジンを粘着サイトとして導入した長さ100ナノメートルのポリマーブラシは、二価の白金錯体と混合することで、マイカ表面で直径約1マイクロメートルの超分子リング構造が原子間力顕微鏡により観察された。この像の高さと位相を同時にマッピングする事で、リング内部のポリマーブラシが1本単位で視認できる量子化された構造体が確認できた。今後このリング形成のメカニズムとポリマーブラシ構造との相関関係を明らかにし、本成果を論文としてまとめる予定である。イミド部位を四方に有するキャビタンドとグリコールウリル誘導体から形成される自己組織化体に着目し、研究を実施した。これらの分子は、適切な長さの直鎖アルカン存在下、その長さに応じたシリンダー状の水素結合性カプセルを与えることが知られている。この水素結合性ネットワークの一部を阻害することで、安定性の低下に伴う外的刺激応答性の実現や新規構造の誘起が可能となるのではないかと考えた。その阻害手段として、グリコールウリルの四カ所の水素結合ドナーサイト(N-H)のうち、一カ所の水素をメチル基によって置換した。このモノメチルグリコールウリル(MG)と上記のキャビタンドから得られる集合体について、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて調べたところ、炭素鎖10から13の直鎖アルカンを鋳型分子として用いた場合はお椀状構造が誘起されるのに対し、炭素鎖15から18のアルカンの場合はカプセル状構造が誘起されることを見出した。その中間となる炭素鎖14のアルカンを用いた場合、構成成分の比率によって構造が敏感に影響を受け、お椀状構造とカプセル状構造をつくり分けることができた。また、温度による構造のスイッチングを試みたところ、高温(340K)ではカプセル状構造が、低温(260K)ではお椀状構造が優先的に形成されることが分かった。続いて、MGが橋頭位にキラル中心を有する不斉分子であることに着目し、光学分割したエナンチオピュアのMGとキャビタンドからキラルな分子カプセルを構築した。そのキラル認識能を調べたところ、NMRを用いてメチルスルホキシド基のキラリティーを識別できることを見出した。以上のように、グリコールウリルをモノメチル化し、キャビタンドとの間に形成される水素結合ネットワークを組み換える事で、新規構造の誘起と温度による構造変換を実現した。さらに、光学分割したMGを用いる事でキラリティーの識別に成功した。本研究は、両末端に粘着サイトを有するポリマーブラシの動的挙動から普遍的かつ基礎的な知見を抽出するとともに、最終的にはそれらの知見を基にしたマテリアル材料への展開を目指している。まず、その基盤となるポリマーブラシの合成および原子間力顕微鏡による直接観察に着手した。二官能性開始剤を用いた原子移動ラジカル重合法を活用し、ポリマー中央から両末端に向かってファーストブロック,セカンドブロックのモノマーを重合しABA型の主鎖を構築した後、主鎖部分BにGrafting-from法により側鎖を導入する合成戦略を採用した。この分子は高いアスペクト比を有し、長辺周りは疎水性、短辺周りは親水性を帯びている。また、合成戦略の柔軟性から重合させるモノマーを変更する事で、ポリマーブラシの性質のチューニングが可能である。現在、平均主鎖長が100nmおよび250nmのポリマーブラシの合成を達成しており、末端のカルボキシル基がt-Bu基で保護された、粘着サイトのないPtBMA-b-(PBiBEM-g-PBA)-b-PtBMAと、粘着サイトを有するPMAA-b-(PBiBEM-g-PBA)-b-PMAAの原子間力顕微鏡による直接観察を行い、単分子トポロジーおよび自己組織化構造に関して評価を行っている段階である。

二官能性開始剤を用いた原子移動ラジカル重合法を利用し、ポリマー中央から両末端に向かってファーストブロック,セカンドブロックのモノマーを重合しABA型の主鎖を構築した後、主鎖部分BにGrafting-from法により側鎖を導入する合成戦略を採用した。上記戦略により、主鎖にポリメタクリレート骨格、両末端Aの粘着サイトにポリメタクリル酸、側鎖にポリ(アクリル酸ブチル)を有するPMAA-b-(PBiBEM-g-PBA)-b-PMAAを合成した。このモチーフは主鎖末端のカルボン酸に目的の粘着サイトを有するアミンやアルコールをN,N'-ジシクロカルボジイミドで縮合する事により、様々な粘着サイトを有するポリマーブラシを合成することができると考えられる。この方法により、主鎖末端にピリジンを粘着サイトとして導入した長さ100ナノメートルのポリマーブラシは、二価の白金錯体と混合することで、マイカ表面で直径約1マイクロメートルの超分子リング構造が原子間力顕微鏡により観察された。この像の高さと位相を同時にマッピングする事で、リング内部のポリマーブラシが1本単位で視認できる量子化された構造体が確認できた。今後このリング形成のメカニズムとポリマーブラシ構造との相関関係を明らかにし、本成果を論文としてまとめる予定である。ターゲットとなる分子の合成を完了し、原子間力顕微鏡にて、単分子観察に成功した。不確定要素の大きい合成部分であるが、汎用性の高い合成法を確立できた事から、今後様々な官能基を導入した性質の異なる分子設計が期待できる。平均主鎖長が100nmおよび250nmのポリマーブラシの合成を達成しており、末端のカルボキシル基がt-Bu基で保護された、粘着サイトのないPtBMA-b-(PBiBEM-g-PBA)-b-PtBMAと、粘着サイトを有するPMAA-b(PBiBEM-g-PBA)-b-PMAAの原子間力顕微鏡による直接観察を行い、単分子トポロジーおよび自己組織化構造を明らかにする。
歯槽骨破壊の防止と動脈硬化抑制のためのWntシグナル制御による新規治療の開発

破骨細胞分化因子(Receptor Activator of NF kappa B Ligand ; RANKL)は破骨細胞形成を促し破骨細胞形成抑制因子(Osteoprotegerin : OPG)はそれを抑制するが、骨への影響だけでなくOPGの欠損は動脈硬化を引き起こすことが報告された。Wntシグナルは、細胞の分化・増殖を制御する分子であるが、Wntシグナルの活性化はOPG発現を上昇させRANKLを抑制することが知られている。本研究では研究期間内に歯周炎および動脈硬化巣におけるRANKL発現の上昇を確認し、RANKL発現が歯槽骨吸収や動脈硬化促進に関与する可能性、さらに歯周病原細菌が血管局所のRANKL発現に関与している可能性を検討すること、さらにWntシグナルを増強しOPGがRANKLよりも優位な状態を作るという新規治療を開発することを目的として研究を行った。本研究の結果、歯周炎組織ではOPGよりもRANKLが優位で歯槽骨吸収を亢進させており、腹部大動脈瘤の組織では、動脈硬化が見られる病変部組織から歯周病原細菌が検出され、また細菌が検出された組織ではRANKL発現の亢進が認められたのに対し、健康な血管からはRANKL発現の亢進は見られないことが明らかとなった。また歯周病原細菌のLPSは血管平滑筋細胞のRANKL発現を亢進させ、またRANKLは血管平滑筋細胞におけるMMPの発現を上昇させた。これらの結果から骨吸収にRANKL発現の上昇が関与するだけでなく、さらにRANKL発現の上昇は血管における腹部大動脈瘤と関わる可能性も示唆された。次に培養細胞を用いてWntシグナルの変動、OPG発現の変化などに対する薬物の効果を検討した。WntシグナルをsiRNAで抑制するとOPG発現の低下が見られるのに対し、食用として用いられる安全性の高いクルクミンによって歯肉線維芽細胞や歯根膜細胞等の様々な細胞でOPG発現は上昇し、RANKLを抑制できることが明らかとなった。これらのことからWntシグナルのコントロールによって歯周炎や腹部大動脈瘤を抑制できる可能性が示唆された。本研究は歯槽骨破壊の防止と動脈硬化抑制のためのWntシグナル制御による新規治療の開発を目的として、歯周炎におけるWnt分子の発現、さらにWntによって発現を調節されているOPG遺伝子の働きなどを詳細に検討するように計画された。このWntシグナルは歯周炎のみならず動脈硬化などの全身疾患とも深い関わりを有するため、歯周炎と全身疾患の関わりについても研究を進めてきた。本年度は歯周炎における免疫応答が全身疾患に与える影響の一つとして、抗リン脂質抗体症候群との関わり、糖尿病との関わりについて報告した。歯周病原性細菌は宿主の分子と相同性を持つことによって宿主からの攻撃を逃れることが知られているが、宿主側がこれらの細菌に対して免疫応答を引き起こすと自己免疫疾患のように宿主の分子を攻撃してしまう可能性が指摘されている。歯周病原細菌であるAa菌にも宿主の血液凝固に関わるbeta-2 glycoprotein Iとの間に相同性が存在し、A.actino mycetemcomitans菌によって自己のbeta-2 glycoprotein Iと反応する抗体が誘導されることを報告した。歯周治療によって糖尿病の病態が改善することも報告している。OPG分子には破骨細胞形成を抑制する他に、細胞のアポトーシスを抑制する事も知られている。OPGが存在しないマウスでは血管の石灰化がおこる。In vitroの研究として歯周組織の主要な間葉系細胞である歯肉線維芽細胞や歯根膜線維芽