hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
理工系学生のためのオブジェクト指向による論理的明快文書作成教育の支援システム構築

本研究は,理工系学生を対象とした,論文執筆のための教育システムの構築を目的とする.文書をクラス図のような形に可視化する推敲システムを提案する.可視化により,理工系学生にとって文章の構造が理解しやすくなると考える.本システムにより文書を客観的に解析することで,自分が書いた文章の不具合を認識させ,学生自身の文書作成能力の向上を図る仕組みである.3年間の研究期間の中で,システムの設計・開発を行い,運用できるレベルまで仕上げた.それを実際に学生が論文を書く場面において利用してもらい,評価実験を行った.その結果,本システムの有効性が確認された.本研究は,理工系学生を対象とした,論文執筆のための教育システムの構築を目的とする.文書をクラス図のような形に可視化する推敲システムを提案する.可視化により,理工系学生にとって文章の構造が理解しやすくなると考える.本システムにより文書を客観的に解析することで,自分が書いた文章の不具合を認識させ,学生自身の文書作成能力の向上を図る仕組みである.3年間の研究期間の中で,システムの設計・開発を行い,運用できるレベルまで仕上げた.それを実際に学生が論文を書く場面において利用してもらい,評価実験を行った.その結果,本システムの有効性が確認された.本研究は,理工系学生を対象とした,論文執筆のための教育システムの構築を目的とする.論理的な思考が必要なプログラムは書けるのに論理的な文章を書くことは苦手である,という理工系学生は多い.そこで,プログラミングの技術を論文執筆に活かす方法として,自然言語処理において意味表現として用いられる「意味ネットワーク」を仲介させる手法を提案する.意味ネットワークで表現される図は,オブジェクト指向を学んだ学生にとって容易に理解でき受け入れ易い.本システムは,学生が書いた論文を意味ネットワークによって可視化する.客観的に解析されることによって,論理的な文章へのヒントとなり,それを元に学生自身が考え直すことによって文章表現能力の向上を図る仕組みである.以上の研究目的を達成するため,今年度は,主にシステムの考案及び構築を行った.システムの概要は以下のとおりである.(1)学生が書いた論文を入力データとし受け取る.(2)論文を構成する各文について形態素解析・構文解析を行う.(3)(2)の結果から,重要と思われる語を抽出する.(4)(3)で抽出した語とさらに関連の深い語を抽出し,その語間の係り受け等の関係から,意味ネットワークを構築し,それを「クラス図」に即した形に可視化して出力する.構築したシステムは,実際に学生が書いた論文を用いて動作実験を行った.実際に学生が書いた論文の中から問題がある箇所を抽出し,本システムによって可視化をした場合に,どのような出力が得られるかを確認した.その結果,「主語と述語,修飾一被修飾の対応が分かりにくい文となっている」「論理展開に飛躍が見受けられる」といった問題点に対応できる可能性が示された.次年度は,論旨の不具合への対応を検討したいと考えている.また,実際に学生が論文を書く場面において評価実験を行い,本システムの有用性について検証を行う予定である.本研究は,理工系学生を対象とした,論文執筆のための教育システムの構築を目的とする。論理的な思考が必要なプログラムは書けるのに論理的な文章を書くことは苦手である,という理工系学生は多い。そこで,プログラミングの技術を論文執筆に活かす方法として,自然言語処理において意味表現として用いられる「意味ネットワーク」を仲介させる手法を提案する。意味ネットワークで表現される図は,オブジェクト指向を学んだ学生にとって容易に理解でき受け入れ易い。本システムは,学生が書いた論文を意味ネットワークによって可視化する。客観的に解析されることによって,論理的な文章へのヒントとなり,それを元に学生自身が考え直すことによって文章表現能力の向上を図る仕組みである。以上の研究目的を達成するため,今年度は,昨年度に作成したシステムの改良および評価実験を行った。論文すべてを可視化すると,膨大な意味ネットワークが作成されることになり,ユーザへの負担につながることが昨年度までに確認された。そこでまず,論文中の「意味がわかりにくい文」など問題箇所に対し,本システムによる自動抽出の実現を図った。そして,実際に学生が書いた論文を用いて評価実験を行い,73.1%の精度を確認した。次年度は,論旨の不具合への対応を検討したいと考えている。また,実際に学生が論文を書く場面において評価実験を行い,本システムの有用性について検証を行う予定である。本研究は,理工系学生を対象とした,論文執筆のための教育システムの構築を目的とする.論理的な思考が必要なプログラムは書けるのに論理的な文章を書くことは苦手である,という理工系学生は多い。そこで,プログラミングの技術を論文執筆に活かすために,文書をクラス図のような形に可視化する推敲システムを提案する.可視化により,理工系学生にとって文章の構造が理解しやすくなると考える。本システムにより文書を客観的に解析することで,自分が書いた文章の不具合を認識させ,学生自身の文書作成能力の向上を図る仕組みである.以上の研究目的を達成するため,今年度は,昨年度までに作成したシステムの改良および評価実験を行った.

まず大きな改良点として,図を「文単位の可視化」と「全体の可視化」の2種類に分けたことが挙げられる.文単位の可視化の目的は「修飾-被修飾関係が意図どおりに解釈されない可能性のある部分」と「修飾-被修飾関係にある語が離れている箇所」を執筆者に認識させ,適切な修正に導くことである.全体の可視化の目的は,論理的な飛躍がある場合,それを執筆者に認識させ,適切な修正に導くことである.また,別途開発した「論文のルールに則って書かれていない文」「意図が伝わりにくい文」を検出する機構を組み込むことにより,一層有意義なシステムとなった.評価実験については,実際に学生が論文を書く場面において本システムを利用してもらい,利用前後の論文に対し第三者による評価を行った.その結果,本システムの有効性が確認できた一方,システムをより有効に利用するためには慣れが必要であることも観察された.そこで,今回の実験の被験者には引き続きシステムを利用してもらい,効果を追跡調査していく予定である.また,システムの利用方法についてのマニュアルを整備すれば,より一層の効果を期待できる
Thlヘルパー細胞の活性化による消化器癌に対する免疫遺伝子治療の検討

(ア)腫瘍に対して強い免疫応答を能動的に誘導するために、抗腫瘍免疫を司るThl細胞の活性化に関与するサイトカイン遺伝子を使用して、進行消化器がんに対する免疫遺伝子治療の可能性を検討した。(1)Thl細胞への分化を誘導するサイトカインであるIL-12,IL-18遺伝子さらに新規サイトカインでThl細胞等より分泌されるIL-15遺伝子をRT-PCR法によりクローニングし、レトロウイルス産生細胞を確立した。(2)これらのレトロウイルスをマウス大腸がんColon26細胞に感染させ、それぞれのサイトカイン産生細胞を作成した。これらの細胞を用いてin vivoにおける腫瘍原性等に与える効果を同系マウスあるいは各種免疫不全マウスを用いて検討した。(3)その結果、サイトカイン産生腫瘍の抗腫瘍効果にはT細胞の関与が必須であることが判明した。またIL-12による抗腫瘍効果には顆粒球やマクロファージの関与があり、腫瘍周囲の間質血管における接着因子の発現上昇が大切であることを明らかにした。またIL-18産生腫瘍ではIL-12と同様にIFN産生を惹起するものの、その抗腫瘍効果は一義的に成熟T細胞に依存しており、間質の血管系に及ぼす影響は観察されなかった。またIL-15産生細胞ではnatural killer細胞が主な抗腫瘍効果の担い手であることが判明した。(イ)抑制性サイトカインであるIL-10を産生するColon26細胞を作成し、同系マウスに接種したところ親株を接種したマウスと比較して生存日数が短縮していた。この腫瘍免疫の抑制効果はヌードマウスにおいても観察され、またこの局所で産生されるIL-10は全身の免疫応答をも抑制しうることが明らかとなった。このような免疫寛容状態においてはThl細胞を活性化する上記のサイトカインがさほど有効ではなく、この状況をどのように打破するかが今後の検討課題である。1.免疫応答の低下したがん患者に対してTh1細胞を活性化するサイトカインを使用して、進行消化器がんに対する免疫遺伝子治療の可能性を検討した。(1)まず、Th1細胞を活性化するサイトカインであるIL-12,IL-18の遺伝子をRT-PCR法によりクローニングし、LXSNベクターを用いてレトロウイルス産生細胞を確立した。(2)このレトロウイルスをマウス大腸がんColon26細胞に感染させ、それぞれのサイトカイン産生細胞を作成した。これらの細胞を同系マウスあるいはヌード,SCIDマウスの皮下及び腹腔内に接種してその腫瘍原性、生存日数を検討した。その結果遺伝子導入細胞は親株のColon26細胞を接種した場合と異なり、同系マウスでは皮下腫瘍を形成せず全例拒絶された。また腹腔内接種の場合もサイトカイン産生細胞接種群では全例生存したのに対して親株接種群ではすべて死亡した。(3)この抗腫瘍効果はヌード,SCIDのマウスでは観察されなかったことから、この免疫応答にはT細胞の関与が必須であることが判明した。(4)またサイトカイン産生細胞を拒絶したマウスに再び致死量の親株を接種してもマウスは死亡しなかったことから、この免疫応答の腫瘍特異性が明らかとなった。したがってTh1細胞を活性化するサイトカインを腫瘍細胞に発現させることにより、腫瘍ワクチンを作成することが可能であることが示された。2.抑制性サイトカインであるIL-10を用いて、がん患者で見られる免疫応答の低下が観察されるかどうかを検討するために、IL-10産生Colon26細胞をレトロウイルスを用いて作成し、同系マウスに接種したところ親株を接種したマウスと比較して生存日数が短縮していた。

すなわち、腫傷局所から分泌されるIL-10が生体の免疫応答を抑制した。このような状況においてもTh1細胞を活性化するサイトカインが有効であるかどうかを検討中である。(ア)腫瘍に対して強い免疫応答を能動的に誘導するために、抗腫瘍免疫を司るThl細胞の活性化に関与するサイトカイン遺伝子を使用して、進行消化器がんに対する免疫遺伝子治療の可能性を検討した。(1)Th1細胞への分化を誘導するサイトカインであるIL-12,IL-18遺伝子さらに新規サイトカインでTh1細胞等より分泌されるIL-15遺伝子をRT-PCR法によりクローニングし、レトロウイルス産生細胞を確立した。(2)これらのレトロウイルスをマウス大腸がんColon26細胞に感染させ、それぞれのサイトカイン産生細胞を作成した。これらの細胞を用いてin vivoにおける腫瘍原性等に与える効果を同系マウスあるいは各種免疫不全マウスを用いて検討した。(3)その結果、サイトカイン産生腫瘍の抗腫瘍効果にはT細胞の関与が必須であることが判明した。またIL-12による抗腫瘍効果には顆粒球やマクロファージの関与があり、腫瘍周囲の間質血管における接着因子の発現上昇が大切であることを明らかにした。またIL-18産生腫瘍ではIL-12と同様にIFN産生を惹起するものの、その抗腫瘍効果は一義的に成熟T細胞に依存しており、同質の血管系に及ぼす影響は観察されなかった。またIL-15産生細胞ではnatural killer細胞が主な抗腫瘍効果の担い手であることが判明した。(イ)抑制性サイトカインであるIL-10を産生するColon26細胞を作成し、同系マウスに接種したところ親株を接種したマウスと比較して生存日数が短縮していた。この腫瘍免疫の抑制効果はヌードマウスにおいても観察され、またこの局所で産生されるIL-10は全身の免疫応答をも抑制しうるろことが明らかとなった。このような免疫寛容状態においてはThl細胞を活性化する上記のサイトカインがさほど有効ではなく、この状況をどのように打破するかが今後の検討課題である。
院内感染症モデルに対するインターフェロンβの治療的効果とそのメカニズム

回盲部結紮穿孔(CLP)4日後に肺炎を起こすtwo hit modelで死亡率が上昇し、IFNβ投与が生存率を改善した。CLPによる免疫担当細胞の変化とそれに与えるIFNβの効果を検討した。CLP後の肺内KC, IL6は速やかに低下する一方、TNFαとIL-10は持続的に上昇した。健常な肺胞マクロファージにTNFαやIL10を加えると、dose dependentに貪食能が抑制されたが、IFNβを追加投与でその貪食能は復活した。サイトカインの曝露により肺胞マクロファージの機能に変化がおき、IFNβはその機能を復活させ、それがtwo hit modelの結果に影響していることが示唆された。腹膜炎が肺胞・腹腔マクロファージの機能に与える影響と、IFNβの効果を検証した。CLP3日後にIFNβ(CLP,IFN群)またはNS(CLP,NS群)を投与し、Sham群とあわせて、CLP4日後の肺炎直前に腹腔洗浄液、BALFを回収し、肺胞・腹腔マクロファージの機能評価を行った。肺胞・腹腔マクロファージの貪食能はCLP,NS群ではSham群と比較して有意に低く、CLP,IFN群はCLP,NS群と比較し有意に高かった。肺胞・腹腔マクロファージに対して、well上でのtwo hitとしてLPS刺激を行い、上清のTNFα発現量を測定したところCLP,NS群と比較してCLP,IFN群は有意に高値を示した。腹膜炎やIFNβが脾臓細胞機能に与える影響を検証した。上記と同様の3群で、肺炎直前に脾臓を採取し、脾臓細胞を回収し、脾臓細胞のIFNγ受容体数の変化を測定したが、sham群よりCLP,NS群で有意に上昇したが、IFNβによる影響はなかった。two hit modelによる重症化のメカニズム、およびIFNβによる治療効果のメカニズムとして、肺胞、および腹腔マクロファージの貪食能や次なる刺激への反応性の変化が影響していることがわかった。重症化のメカニズムとして、脾臓細胞のIFNγ受容体の変化に影響することも判明した。しかしはメカニズムの一因ではあるが、メカニズムの全体を的確に説明できるものではないため、より詳細な検討が次年度の課題である。CLPによるサイトカインの放出が、肺胞マクロファージに何らかの機能変化を及ぼすと考えられる。その状況で、肺胞に細菌が投与されるというtwo hitの刺激が起きた際に肺胞マクロファージの反応性が異なる結果になりうるのではという仮説をたてた。まずCLPを施行し、CLP後day0,1,2,3,4日の血清、腹腔洗浄液、BAL中の各種サイトカインの時間的変化を測定した。これらの結果の中で、腹膜炎後の肺内のKC, IL6は速やかに低下している一方、TNFαとIL10は3日後にも持続的に上昇していた。次にこのようなCLP後の肺胞の状態を模して、正常マウスから採取した肺胞マクロファージを回収、培養し、TNFαとIL10と共培養した場合に健常な肺胞マクロファージの機能にどうのうに影響するかを検討した。健常な肺胞マクロファージにTNFαやIL10を加えると、dose dependentに貪食能が抑制されることがわかった。ここにIFNβを追加投与することでその貪食能は復活した。これらの結果からはサイトカインの曝露により肺胞マクロファージの機能に変化がおき、それがtwo hit modelの結果に影響していることが示唆さらた。より詳細なメカニズム解析として、肺胞マクロファージを用いたex vivoの実験を行う。回盲部結紮穿刺によって肺胞中に上昇するサイトカインを同定し、それらで肺胞マクロファージを刺激する。その後緑膿菌の刺激することで、well上でのtwo hitを引き起こし、その後のサイトカインやLPS刺激などを用いた実験でより詳細に検討を行っていく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。集中治療28年度が最終年度であるため、記入しない。
認知・言語の起源と進化

ヒトの言語行動とそれを支える認知の成立を、系統発生・個体発生の両面から、学際的かつ総合的に検討することが、本研究の第1の目的である。このような各分野を越えた統合的な研究を実施するには、重点領域研究の申請が必要となり、そのための意見交換、準備をおこなった。本研究では2回の全体会議、各班会議、総括会議を行い、プロジェクト全体の研究の方向性を決め、各班での詳細な研究計画をたて、最終的にそれらを統括して、重点領域研究を申請した。第1回全体会議では20名中17名が、第2回全体会議では15名が参加し、言語行動や認知機能の系統発生と個体発生を明らかにするために、心理学(特に比較心理学、発達心理学)を中心に、音声学、言語学、生理学、神経心理学、動物行動学などを柱にすえ、密接な連携のもとに共同研究をおこなってゆくことを確認した。5つの班が構成され、具体的な研究内容が討議された。(1)「動物の認知」班では、ヒトの言語使用を可能にする認知能力の生物学的基礎を、動物の系統発生的な種間比較により実験的に解明して行く。(2)「ヒトの認知発達」班では、ヒトの言語行動を成立させている認知機能の個展発生を、動物の認知班、音声言語班と密接な協力のもとに明らかにする。特に、言語・認知の障害の問題も扱う。(3)「動物のコミュニケ-ション」班では、自然な状態での主として霊長類のコミュニケ-ションを観察法により研究し、種間の特徴とヒトの音声言語との関連を明らかにする。(4)「言語・行為の神経心理学」班では、ヒトの言語行動の背後にある運動能力を種間比較から浮きぼりにする。(5)「音声言語」班では、ヒトの音声言語の本質的特性を、表出・受容面から、また構造・機能面から明らかにする。以上のような視点から、重点領域研究としての全体的研究計画が討議された。
好酸球正常型慢性肉芽腫症における好酸球特異的gp91-phox遺伝子転写機構解析

ヒトからのサンプルは、研究目的に使用する事に同意を得た後採取した。1.好酸球におけるgp91-phox遺伝子転写開始点の解析。健常人血液由来の好中球と単球、及び腹水透析患者の腹水由来の好酸球よりRNAを単離し、オリゴ・キャップ法並びにRNaseプロテクションアッセイ法にてそれぞれの細胞種におけるgp91-phox遺伝子転写開始点を比較したところ、好酸球における本遺伝子の転写開始点は好中球、単球と同様の位置にマルチプルに存在する事が示された。すなわち、好酸球が他の細胞種とは全く異なった遺伝子領域ではなく同様の部位をプロモーターとして利用している事が明らかとなった。2.好酸球特異的転写調節に関与する遺伝子領域の同定。先の結果より好酸球におけるgp91-phoxプロモーターもこれまで知られていたエクソン1の5'フランキング領域に存在する事が示されたので、これまでの情報を基に様々なgp91-phox遺伝子上流領域を持つルシフェラーゼレポーター遺伝子を作成した。そして、それらの組換え体を好酸球性細胞株及び好中球性細胞株にトランスフェクションし、各種細胞でのルシフェラーゼ活性の比較検討を行った。その結果、好酸球特異的な正の転写調節に関与する可能性の高い領域を見出した。3.好酸球特異的遺伝子転写調節領域に結合する因子の解析。これまでの研究の結果、好中球、単球では-50から-60の領域に転写調節に重要な転写因子が結合する事を見出していたので、ゲルシフトアッセイ法を用いて好酸球において解析を行ったところ、本領域に結合する転写因子は存在せず、好酸球ではこの領域を転写調節に利用していない事が明らかとなった。この事は本領域に変異を持つCGD患者において好酸球のみが正常レベルのgp91-phoxを発現しているという事実と一致している。
無機物-水系ゲル中の水和構造と水の動的構造への陽イオンの運動の影響

私は1994年度、液全体が半透明の糊状に固化するという状況が示される硫酸水素テトラメチルアンモニウムと水の二成分系で、共融点以下の温度で存在しているガラス状態あるいは凍っていない液体状態について、さらに詳しくこの系の特徴付けを行なうために、示差熱解析により上記の塩と重水の二成分系の相図を調べた。これにより、重水との二成分系では、軽水との二成分系と異なり、ガラス転移とそれに引き続き起こる低温結晶化を示す熱異常は現われず、明らかな重水素効果が存在することを突き止めた。これについては、さらに軽水素と重水素の割合を変えた場合についての結果とともに、分子構造総合討論会(1994年9月、東京)で報告している。以上のように、軽水との二成分系において状態の変化が起こる場合の、ミクロな内部の動的構造に関わっている水分子とH^+イオンの運動と、中に溶けているテトラメチルアンモニウムイオンの再配向運動の励起過程について、また、重水との二成分系の場合のそれらの運動の在り方を調べるために、^1HNMRのスピン-格子緩和時間、スピン-スピン緩和時間の測定を行なった。その結果、軽水との二成分系では、共晶点以下でも、中に溶けている陽イオンと共にプロトンはかなり動いており、"液体的"とも言える状態であるのに反し、重水との二成分系では、その様な挙動とはなっていないことが明らかになった。これらの結果については、近々、投稿する予定である。本研究により、生体内部に存在する水の動的構造への重水素の影響に関して、手掛かりが得られた。
利用を目指した遠赤外自由電子レーザーの開発研究

利用を目指した遠赤外自由電子レーザー(FEL)の開発を目的として、大阪大学産業科学研究所のLバンドライナックを用いた自由電子レーザーの改造を進めている。波長範囲、特に長波長側への発振波長の拡大とそのための自由電子レーザー装置の改造、ならびに関連する技術開発を行った。ウイグラーを磁極間隙可変型に改造した。これにより波長を連続的に変えられるばかりでなく大きなK値での自由電子レーザーの動作が可能になった。ウイグラーの上流と下流側の偏向磁石を改造して鉛直方向の寸法が大きい真空チェンバーに交換した。これにより長波長側での回折損失を減らした。50μmより長い波長領域ではGe:Ga半導体検出器を用いてレーザー光を検出した。FELの増幅率と共振器の回折損失をレーザー光の時間分解測定から求めるために、検出系の時間分解能をライナックの単バンチビームが発生するコヒーレント放射を用いて測定した。FEL実験の際にはライナックの電子銃を陰極面積が小さい専用の物に交換していた。通常用いられる電子銃が高輝度型に交換されたのでこの電子銃を用いてFEL発振を試みたところFEL発振に成功した。この結果、短いマシンタイムでも自由電子レーザー実験を行なえるようになった。真空中の共振器から光を空気中に取り出す窓として50μmより長波長領域では結晶石英を用いた。ライナックのエネルギーを12MeV付近まで下げて長波長領域での発振実験を行ったところ136μmでの発振を観測した。このFELの発振波長は現在のところRFライナックを用いた自由電子レーザーとしては世界最長の波長である。自由電子レーザー装置の改造を引き続き行っている。光共振器の反射鏡ホルダーの交換、反射鏡の大型化やFEL装置から測定室まで真空排気した光輸送路の新設を現在行っている。このような改造が終了した後、さらに長波長での発振実験を行う。このFELで可能な限り広い波長範囲をカバーできるように波長領域とそこでの増幅率、および長波長領域で問題になる共振器内での光の回折損失を計算し、装置の各種パラメーターの最適化を図った。これらの計算により、(1)ウイグラーの基本波で30μmから少なくとも150μmの波長領域で動作可能、(2)3次の高調波の利用も可能、(3)波長に依らずウイグラーのK値が1.3付近で増幅率が最大になる、(4)長波長領域では36倍のゲインが期待できる、(5)ウイグラー真空チャンバーによる回折損失は150μmで22%であることが分かった。これらの計算に基づき磁極ギャップが40mm固定であったウイグラーを、ギャップが30から120mmの範囲で連続的に変えられるように改造した。最小ギャップではK=1.37であり、基本波で最大ゲインを与えるK=1.3より大きい。今までの最大の回折損失の原因であったウイグラー上流と下流の偏向磁石を改造してギャップを大きくし、真空チェンバーを鉛直方向のサイズが大きいものに作りかえた。光を空気中に取り出す窓として50μmより波長の長い領域では結晶石英を用いた。この装置でFEL実験に利用する高輝度電子銃を用いて電子ビームエネルギー17MeVで発振実験を行った。ウイグラーのギャップを変えてレーザー波長を変えた。50μmより波長の長いレーザー光はGe.Ga検出器で測定した。

その結果、40から87μmの波長範囲でのレーザー発振を観測した。利用を目指した遠赤外自由電子レーザー(FEL)の開発を目的として、大阪大学産業科学研究所のLバンドライナックを用いた自由電子レーザーの改造を進めている。波長範囲、特に長波長側への発振波長の拡大とそのための自由電子レーザー装置の改造、ならびに関連する技術開発を行った。ウイグラーを磁極間隙可変型に改造した。これにより波長を連続的に変えられるばかりでなく大きなK値での自由電子レーザーの動作が可能になった。ウイグラーの上流と下流側の偏向磁石を改造して鉛直方向の寸法が大きい真空チェンバーに交換した。これにより長波長側での回折損失を減らした。50μmより長い波長領域ではGe:Ga半導体検出器を用いてレーザー光を検出した。FELの増幅率と共振器の回折損失をレーザー光の時間分解測定から求めるために、検出系の時間分解能をライナックの単バンチビームが発生するコヒーレント放射を用いて測定した。FEL実験の際にはライナックの電子銃を陰極面積が小さい専用の物に交換していた。通常用いられる電子銃が高輝度型に交換されたのでこの電子銃を用いてFEL発振を試みたところFEL発振に成功した。この結果、短いマシンタイムでも自由電子レーザー実験を行なえるようになった。真空中の共振器から光を空気中に取り出す窓として50μmより長波長領域では結晶石英を用いた。ライナックのエネルギーを12MeV付近まで下げて長波長領域での発振実験を行ったところ136μmでの発振を観測した。このFELの発振波長は現在のところRFライナックを用いた自由電子レーザーとしては世界最長の波長である。自由電子レーザー装置の改造を引き続き行っている。光共振器の反射鏡ホルダーの交換、反射鏡の大型化やFEL装置から測定室まで真空排気した光輸送路の新設を現在行っている。このような改造が終了した後、さらに長波長での発振実験を行う。
フェナントレン環を有するシクロファン類の合成とその構造及び電子的・光物理的性質

前年度、2つのフェナントレン環がある距離の範囲内でほぼ平行に位置しているシクロファン型の化合物において、2つの芳香環がほぼ完全に重なっている場合(syn体)だけではなく、一部のみが重なっている場合(anti体)でもエキシマーを形成することが明らかとなった。この場合のanti体は、フェナントレン環の3つのべンゼン環のうちの中央以外の2つが重なっているものであった。本年度はこの結果をふまえて、anti体の中でも芳香環の重なりの程度が異なるものについて蛍光挙動(エキシマー形成挙動)を検討した。実際には、2つのフェナントレン環が1,8-ナフチレンにより架橋された1,8-ジフェナントリルナフタレン類1を取り上げた。この場合、フェナントレン環の架橋位置を変えることにより、anti体での芳香環の重なりの程度の制御が可能となる。1-、2-、3-、及び9-ブロモフェナントレンから調製した有機金属試薬と1,8-ジヨードナフタレンとのクロスカップリング反応により1a-dを合成した。この中で、1aとdについてはsyn体とanti体の室温での分離に成功した。これらの化合物の蛍光スペクトルを室温で測定したところ、anti体においても、syn体と比較して若干短波長にシフトしているものの、ブロードなエキシマー蛍光が観測された。また、anti-1aとanti-1dを比較すると芳香環の重なりの少ない前者の方が短波長シフトしていた。以上より、芳香環の重なり方とエキシマー蛍光の極大波長の位置には密接な関係があることが明らかとなった。1、本年度は、2つのフェナントレン環がほぼ平行に位置し、その重なり方の異なる化合物をいくつか合成し、重なり方の違いが蛍光挙動(エキシマー形成挙動)に及ぼす影響について検討した。2、実際には、2つのフェナントレン環がシクロブタン環とオリゴメチレン鎖により架橋された[2.n](2,7)フェナントレノファン類(n=3,4)1と1,8-ナフチレンで架橋された1,8-ジフェナントリルナフタレン類2を合成した。1は対応するビニル化合物の分子内[2+2]光環化付加反応により、また2は1,8-ジヨードナフタレンと有機金属試薬とのクロスカップリング反応により合成した。3、1は2つの芳香環が完全に重なっているsyn体と一部のみが重なっているanti体の異性体混合物であったが、HPLCによりその分離に成功した。2の場合、フェナントレン環の回転により室温でsyn体とanti体の分離できないものもあったが、いくつかにおいてはsyn体とanti体の分離に成功した。これらにより、2つのフェナントレン環が種々の重なり方で配置する系を実現することが可能となった。4、1の2種の異性体の蛍光スペクトルを室温で測定したところ、anti体の場合の方が若干短波長にシフトしているものの、いずれの場合もブロードなエキシマー蛍光が観測された。2のanti体の中で、1の場合とは2つの芳香環の重なり方の異なるものについてもブロードなエキシマー蛍光が観測された。これらの結果から、2つのフェナントレン環がある距離の範囲内でほぼ平行に位置していれば、anti体でもエキシマーを形成することが初めて明らかとなった。
光学活性αーハロカルボニル化合物両鏡像体の不斉合成と利用

有機合成中間体として有用な光学活性αークロロカルボン酸をαークロローα、βー不飽和カルボン酸をパン酵母で不斉還元することにより得の方法を開発した。このとき、還元されるC=C結合の配置がEのものからはR配置の不斉炭素が、ZからはS配置が得られることがわかった。用いた基質は2ークロロー2ーペンテン酸、ー4ーメチルー2ーペンテン酸、ー2ーヘキセン酸および2、4ージクロロー、2、4、4ートリクロロー、2、4、4、4ーテトラクロロー2ーブテン酸であり、E体からの光学純度は2592%eeであったが、Z体すらは298%eeであった。前者の低い値は、E【SY.dblharw.】Zの異性化によるものではなく酵素の選択性に原因があるものと考えられる。収率はE体からは1069%、Z体からは1971%で生成物がえられるが、塩素を4位に置換した基質の収率と光学純度は良かったが、そうでないものは劣っていた。4位の塩素の効果はまた、基質を還元され易くすることにも見られた。しかし不可解なことに、2、4ージクロロー2ーブテン酸は全く還元生成物を与えなかったのみならず、基質の回収も反応時間が長くなるにつれて減少した。以上の反応はすべて基質をメチルエステルとして用いたが、生成物はカルボン酸であった。エチルエステルでは還元が進まず、基質が回収された。メチルエステルが加水分解された後に還元されるものと結論した。2、4、4ートリクロロブタン酸を4、4ージクロロー2ーアミノブタン酸に変換した。この両鏡像体を光学的に純粋に調製することができた。S体は天然にアルメントマイシンとして微生物が産生するものである。植物腫瘍クラウゴールから分泌されるロイシノピンは、ロイシンとαーケトグルタル酸から合成できるが、ロイシンの代りにアルメントマイシンを用いることにより、ロイシノピンのジクロロアナログを合成することを試みた。α-クロローα, β-不飽和エステルRCH=CCLCO_2CH_3のパン酵母による不斉還元を行ない飽和の光学活性α-ハロエステルを得た.E体の場合, R=CH_3CH_2, (CH_3)_2CH, CH_3(CH_2)_3, CH_2CL, CHCL_2, CCL_3では,収率(%ee)はそれぞれ, 28(47), 6(83), 13(41), 0(-), 65(92), -(-)であり,立体配置はRであった.これにたいしてZ体の場合,それぞれ, 35(>98), 19(>98), 44(>98), 0(-), 60(98), 42(>98)であり,立体配置はSであった.幾何異性体によってR, Sの光学異性体をつくりわけることが可能であるわけであり,実際的にも反応論的にも興味深い. %eeはR体では低いものが多いが, S体では〓98%eeと非常に高い.収率は, Rが単純なアルキル基の場合に低いが,塩素を含む場合には比較的高くなった.意外なことはR=CH_2CLでは還元体が得られなかったことである.

また,すべての場合,還元体は酸として培養液から回収された.エチルエステルを基質として用いると,還元されず,加水分解されないまま,エチルエステルとして回収された.このことから,還元はまず加水分解された基質に起こるものと考えられる.このようにして得られた光学活性なα-クロロエステルをα-アミノ酸へ変換し, D-ロイシン, D-およびL-アルメントマイシンを得た.植物種瘍(クラウンゴール)から分泌されるロイシノピンは下式の構造をもち、その生理作用が注目されている。本研究は、このロイシン残基の2個のメチル基を塩素で置換したアナログを合成しようとするものである。ロイシノピンは、ロイシンとα-ケトグルタル酸の縮合物の還元により得られるので、ロイシンの代りにアルメントマイシンを用いる。アルメントマイシンは前年度の本研究においてその両鏡像体の合成法が確立されているものである。塩素化されたロイシノピンは、特異な生理活性をもつことが期待されるものである。ロイシノピンの不斉中心は2つあるので、4つの異性体が存在する。上記のロイシノピン生成の縮合反応の収率は2030%と低いので、その反応条件の検討と合わせて、異性体の分離・構造解析を行なった。その結果、種々の反応条件を用いたにもかかわらず、収率の向上には成功していない。しかし、ロイシノピンをジアゾメタンでトリメチルエステルとした後、シリカゲルカラム(LCおよびHPLC)でジアステレオマーを分離し、立体配置を決定することができた。この際、4-メチル-2-オキソペンタン酸とグルタミン酸からえたロイシノピンの立体配置と比較している。トリメチルエステルは塩酸中で加熱することにより、加水分解された。アルメントマイシンもα-ケトグルタル酸と反応して縮合生成物を与えることがわかった。現在ジアステレオマーを分離している。
骨髄由来免疫抑制細胞と卵巣癌幹細胞による癌免疫逃避機構の解明とその克服

我々は、「卵巣癌において、MDSCが癌幹細胞化を促進し、MDSCと癌幹細胞が協調しながら免疫寛容を誘導し、免疫チェックポイント阻害薬に抵抗性を示す」と考え、これを証明すべく研究を行ってきた。平成29年度の研究において、1MDSCが卵巣癌の癌幹細胞化を促進すること、2癌幹細胞は非癌幹細胞に比べPD-L1の発現が亢進していることを確認した。これらの事実は、MDSCが何らかの因子を放出し、癌幹細胞化を促進して治療抵抗性に寄与するとともに、抗腫瘍免疫を負に制御している可能性を示唆する結果と解釈できる。平成30年度は、MDSCの癌幹細胞誘導効果をIn vivoで検証するとともに、MDSCが放出する癌幹細胞化促進因子の同定を目指した検討を行った。マウスから抽出したMDSCと卵巣癌細胞を共培養した場合と共培養しない場合を設定し、それぞれの条件を比較することで、1MDSCがプロスタンディンE2(PGE2)を分泌すること、2MDSCから分泌されたPGE2が卵巣癌の幹細胞化を促進すること、3MDSC-PGE2-癌幹細胞axisが、卵巣癌のみならず、子宮頸癌や子宮体癌にも存在すること、4PGE2の産生阻害薬であるセレコキシブを用いれば、MDSCによる癌幹細胞誘導作用を効果的に抑制できること、を見出した。平成29-30年度の研究により、MDSCが免疫チェックポイント阻害薬の効果を減弱している可能性が示唆されるため、平成31年度は、MDSC阻害治療による癌幹細胞化の抑制が、1化学療法・放射線治療の治療効果を増強するか、2免疫チェックポイント阻害薬の効果を増強するか、について研究を行う予定である。MDSCが卵巣癌の癌幹細胞化を促進するメカニズムにPGE2が関与すること、MDSCに対する中和抗体またはPGE2産生阻害薬であるセレコキシブによってMDSCによる癌幹細胞化を抑制できることが確認できた。さらに、MDSC-PGE2-癌幹細胞axisが、卵巣癌のみならず、子宮頸癌や子宮体癌にも(普遍的に)存在することも確認できた。これらは、本研究の仮説の証明と、臨床応用を行っていく中で重要な部分であり、この証明に時間を要すると考えていた。平成31年度は、MDSC阻害治療の臨床応用を目指し、その効果についての前臨床研究を行うが、MDSC阻害に用いる薬剤の一つであるセレコキシブは、鎮痛薬として日常診療で広く使用されている薬剤であるため、その使用にあたっての制限がなく、実験はスムースに遂行できる。以上より、研究は概ね計画通り進行していると判断した。平成31年度は、まず、MDSC阻害治療による癌幹細胞化の抑制が、1化学療法・放射線治療の治療効果を増強するか、2免疫チェックポイント阻害薬の効果を増強するか、について研究を行う予定である。実験には二種のマウス卵巣癌モデル(MDSC増加モデルおよびコントロールモデル)を用い、これにMDSC阻害治療(抗Gr-1抗体またはセレコキシブ)、免疫療法(抗PD-1抗体: Nivolumab)、またはMDSC阻害治療+免疫療法を行い、抗腫瘍効果を比較するとともに、癌幹細胞の消失効果も比較する。我々の研究グループはこれらのマウスモデルを既に樹立しており、実験はスムースに遂行できると考えている。これらの研究に加え、MDSC阻害治療の効果を予見するバイオマーカーの探索も実施したい。我々は、これまでの研究により、腫瘍内に多数のMDSCが侵入している症例がMDSC阻害治療の併用による恩恵を受けると予測しており、これを上述の二種のマウスモデルを用いて検証したいと考えている。平成29年度の研究として、研究【1】:ヒト卵巣癌検体におけるMDSC数と、癌幹細胞数、治療抵抗性の関係、研究【2】:MDSCが癌幹細胞化を促すメカニズム、研究【3】癌幹細胞による抗腫瘍免疫の抑制機構の3つを明らかにする計画を立て、最も時間を要する研究から【2】→【3】→【1】の順で研究を進めることとした。まず我々は、研究【2】として、研究マウス卵巣癌細胞とMDSCをIn vitroで共培養し(共培養しない場合も設定)、共培養によって癌幹細胞(ALDH-High細胞)が増加するかをALDEFLUOR assayで検討した。その結果、MDSCとの共培養でALDH-Highの癌細胞が増加することが確認できた。次にヒト卵巣癌細胞とMDSCを共培養し同様の実験を行い、同様にALDH-Highの癌細胞が増加することを確認した。そこでALDH-Highの細胞をソーティングし癌幹細胞性との生物学的特性を検討したところ、これらの細胞が癌幹細胞の特徴(自己複製能・分化能・造腫瘍能・治療抵抗性)を有することが示された。MDSCが癌幹細胞化を促進することが示された訳である。続いて研究【3】として、MDSCにより誘導された癌幹細胞がPD-L1を過剰発現し、MDSCと協調して抗腫瘍免疫を抑制すると仮定し、ALDH-Highの癌幹細胞とALDH-Lowの非癌幹細胞を分離抽出しPD-L1の発現を比較したところ、癌幹細胞でPD-L1の発現が亢進していることが確認できた。これらの事実は、MDSC何らかの因子を放出し、癌幹細胞化を促進し治療抵抗性に寄与するとともに、抗腫瘍免疫にも影響を及ぼしている可能性を示唆する結果と解釈できる。

現在、MDSCの癌幹細胞誘導効果をIn vivoで検証するとともに、MDSCが放出する癌幹細胞化に関わる液性因子の同定を目指した検討を行っている段階である。MDSCが癌幹細胞化を促進すること、またMDSCによって誘導された癌幹細胞がPD-L1を強発現していることが確認できた。これらは、本研究の仮説の証明を行う中で最も重要な部分であり、この証明に最も時間を要すると考えていた。研究【1】の「ヒト卵巣癌検体におけるMDSC数と、癌幹細胞数、治療抵抗性の関係」は検討できていないが、既に検体の収集は済ませており、比較的近い将来、結果が得られると考えている。以上より、研究は概ね計画通り進行していると判断した。我々は、「卵巣癌において、MDSCが癌幹細胞化を促進し、MDSCと癌幹細胞が協調しながら免疫寛容を誘導し、免疫チェックポイント阻害薬に抵抗性を示す」と考え、これを証明すべく研究を行ってきた。平成29年度の研究において、1MDSCが卵巣癌の癌幹細胞化を促進すること、2癌幹細胞は非癌幹細胞に比べPD-L1の発現が亢進していることを確認した。これらの事実は、MDSCが何らかの因子を放出し、癌幹細胞化を促進して治療抵抗性に寄与するとともに、抗腫瘍免疫を負に制御している可能性を示唆する結果と解釈できる。平成30年度は、MDSCの癌幹細胞誘導効果をIn vivoで検証するとともに、MDSCが放出する癌幹細胞化促進因子の同定を目指した検討を行った。マウスから抽出したMDSCと卵巣癌細胞を共培養した場合と共培養しない場合を設定し、それぞれの条件を比較することで、1MDSCがプロスタンディンE2(PGE2)を分泌すること、2MDSCから分泌されたPGE2が卵巣癌の幹細胞化を促進すること、3MDSC-PGE2-癌幹細胞axisが、卵巣癌のみならず、子宮頸癌や子宮体癌にも存在すること、4PGE2の産生阻害薬であるセレコキシブを用いれば、MDSCによる癌幹細胞誘導作用を効果的に抑制できること、を見出した。平成29-30年度の研究により、MDSCが免疫チェックポイント阻害薬の効果を減弱している可能性が示唆されるため、平成31年度は、MDSC阻害治療による癌幹細胞化の抑制が、1化学療法・放射線治療の治療効果を増強するか、2免疫チェックポイント阻害薬の効果を増強するか、について研究を行う予定である。MDSCが卵巣癌の癌幹細胞化を促進するメカニズムにPGE2が関与すること、MDSCに対する中和抗体またはPGE2産生阻害薬であるセレコキシブによってMDSCによる癌幹細胞化を抑制できることが確認できた。さらに、MDSC-PGE2-癌幹細胞axisが、卵巣癌のみならず、子宮頸癌や子宮体癌にも(普遍的に)存在することも確認できた。これらは、本研究の仮説の証明と、臨床応用を行っていく中で重要な部分であり、この証明に時間を要すると考えていた。平成31年度は、MDSC阻害治療の臨床応用を目指し、その効果についての前臨床研究を行うが、MDSC阻害に用いる薬剤の一つであるセレコキシブは、鎮痛薬として日常診療で広く使用されている薬剤であるため、その使用にあたっての制限がなく、実験はスムースに遂行できる。平成30年度は、まず、平成29年度に行えなかった研究【1】の「ヒト卵巣癌検体におけるMDSC数と、癌幹細胞数、治療抵抗性の関係」を行う予定である。
白亜紀末期/第三紀境界をはさむ根室層群の堆積相と化石群

本年度は,前年度に引き続き根室層群の補足的調査を行い、岩石試料のサンプリングを行った。すでに,前年度までの調査から,根室層群は重力流堆積物の発達する深海堆積物であることが明らかになっており,その堆積相解析結果は本年度投稿論文(成瀬,印刷中)としてまとめられた。加えて,さらに詳細な堆積環境の変遷を明らかにするため,本年度は根室層群の塊状重力流堆積物に対して新たに開発した高解像度粒子配列解析法を適用し,その堆積プロセスを推定した。また,あわせて重力流実験を行い,それによって生じた実験堆積物に対しても同様の解析をすることで,野外調査で得られたデータが再現されるかについて検証を行った。これらの結果は今後投稿論文として公表される予定である。さらに,本年度は国際深海掘削計画(ODP)Leg192.「オントンジャワ海台の掘削」に参加して得られたデータをまとめた。このプロジェクトは白亜紀中期に地球環境に大きなインパクトを与えたとされるオントンジャワ海台の噴火活動の様式を解明することが目的である。白亜紀の古環境変動という点では,オントンジャワ海台の噴火活動は根室層群から得られるデータに大いに関連する可能性のある現象である。このプロジェクトで私が行ったのはオントンジャワ海台で発見された火山砕屑物サクセッションの堆積相解析であり,このサクセッションがほとんど重力流堆積物で構成されていて,おそらく一回の海退および海進によって形成されたこと,粒子配列解析の結果から火山砕屑物の供給源がおそらく北方に存在していたであろうことなどを明らかにすることができた。この結果の一部はすでに投稿論文(佐野・成瀬,印刷中)としてまとめられており,今後もより詳細な結果をまとめて投稿する予定である。
含けい素短寿命分子の生成と分光分析

1.マイクロ波分光器の周波数領域の拡大と感度の向上、今年度の研究経費を用い、320400GHzのサブミリ波帯で最小100μWの出力を与える4倍周波器を導入した。^<18>O^<13>C^<34>S同位体種のスペクトル線(380GHz)を標準として用い、300GHz帯での分光器の感度を調べた。結果は、200μW以上の出力があれば十分な感度が得られ、検出可能な最小密度(OCS分子として)3×10^6/cm^3が得られた。この感度は、従来用いてきた周波数領域(200300GHz)での実効感度より36倍高く、今後の短寿命分子の分光に有効である。2.高温マイクロ波吸収セルの試作および試験観測、内径31cm、高さ27cmのステンレス円筒型チェンバーの中央にタンタルあるいは炭素のルツボを設置し、そのルツボを-2000°Cまで加熱できるマイクロ波分光用高温吸収セルを製作した。試験の結果、-1600°Cまで昇温可能であった。これを用いて、既知のSiO、MgOなどのスペクトル線のモニターを行い、温度の上り方、金属蒸気と酸化剤の反応条件、金属試料の持続時間と温度との関係など、より高温で使用可能なセルを設計するための基礎データを集めた。試験的な分光の結果として、1)CaS Ca蒸気(10001500°C)にOCSを反応させCaSを生成し、その振動状態V=0、1、2、3での回転スペクトルを200300GHzにわたって観測した。スペクトル線を最小自乗法により解析の結果、CaSの分子定数を高い精度で決定できた。2)MgS、Mgの蒸気(-1000°C)と別に生成したいおうの蒸気を反応させてMgSを生成し、そのマイクロ波スペクトルを観測した。なお、けい素を含む分子として、星間スペクトルが既に知られているC_2Si分子を炭化けい素蒸気中に探したが、検出には至らなかった。
シスチン・グルタミン酸トランスポーター遺伝子改変マウスの作製と解析

シスチン・グルタミン酸トランスポーター6.さらに月齢を加えたときのマウスの長期にわたる表現型の変化に関して実験を行ったが、時間の都合上まとめ上げるには至らず、今後の課題として残された。6.さらに月齢を加えたときのマウスの長期にわたる表現型の変化に関して実験を行ったが、時間の都合上まとめ上げるには至らず、今後の課題として残された。系は細胞外のシスチンを細胞内のグルタミン酸との交換輸送によって細胞内へ輸送する。このトランスポーターはxCTと4F2hcという二つのタンパク質からなるが、本研究では輸送担体と考えられるxCTの遺伝子を改変したマウスを作製し、そのマウスを解析することによりx_c系の個体における役割を明らかにすることを目的とした。研究の成果は以下の通りである。1.xCTをコードする遺伝子をノックアウトしたマウスの作製に成功した。遺伝子が欠損していることは、サザンプロット法等で確認し、また、トランスポーター活性が完全に欠如していることも確認した。2.このマウスは生後6ヶ月ほどまでは順調に生育し、繁殖能力も正常であった。8週齢のマウスについて、各臓器の組織学的検査、血液の血液学的検査の結果は異常を認めなかった。3.8-10週齢のマウスで血漿アミノ酸を測定したところ、野生型に比べ、シスチンが有意に高かった。また、血漿の還元型グルタチオンが低下していた。これらのことは、このノックアウトマウスで血漿のレドックスが酸化に傾いていることを示している。4.このノックアウトマウスの妊娠14日胚を用いて細胞培養を行ったところ、通常の培養条件下では培養できず、細胞が死滅していくことが観察された。この細胞は培地のシスチンを利用できず、結果として細胞内のグルタチオンが減少し、死に至るものと考えられた。5.このノックアウトマウス個体に高酸素などの酸化ストレス、炎症刺激などを負荷して生存率を調べたが、野生型と比べ、有意な差は認められなかった。シスチン・グルタミン酸トランスポーターX_c・系の実質的な輸送担体と考えられるxCTをコードする遺伝子をノックアウトしたマウスの作製に成功した。遺伝子が目論見どおり改変されたことは、サザン法によっても確認した。このマウスはxCTのmRNAを作らず、また、シスチン・グルタミン酸トタンスポーターの活性を欠いていた。しかし、10週齢ほどまで順調に生育し、繁殖能力も正常であった。この週齢のマウスでは、主要臓器の組織学的検査、および血液についての一般的な血液学的・生化学的検査において、野生型との間に有意な差は見出せなかった。ただし、血漿アミノ酸を測定したところ、シスチンのみがノックアウト型で有意に高くなっていることが示された。また、このノックアウトマウスの妊娠14日胚を用いて細胞培養を行ったところ、通常の培養条件下では培養できず、細胞が死滅していくことが観察された。同腹の野生型、ヘテロ型では旺盛に増殖し継代培養できるのに比べると、際立った違いといえる。

この細胞に2-メルカプトエタノールを添加すると、野生型と区別できない増殖を示すようになることから、このノックアウトマウスの細胞は培養下では培地のシスチンを利用できず、結果として細胞内のグルタチオンが著しく減少し、外界からの酸化ストレスに抵抗することができず、死に至るものと考えられた。このノックアウトマウスがさらに週齢を加えたとき、および酸化ストレスを人為的に負荷したとき、どのような表現型を示すかを調べることが今後の課題である。我々は、培養細胞系において細胞外のシスチンを細胞内のグルタミン酸との交換輸送によって細胞内へ輸送するアミノ酸トランスポーターを発見し、x_c^-系と名付けた。このトランスポーターの機能は、細胞内グルタチオンの維持と、細胞外液におけるシステイン(SH基)とシスチン(SS結合)の濃度の割合で示されるレドックス環境の維持である。この輸送系はxCTと4F2hcという二つのタンパク質からなるが、本研究では輸送担体と考えられるxCTの遺伝子を改変したマウスを作製し、そのマウスを解析することによりx_c^-系の個体における役割を明らかにすることを目的とした。本研究により、xCTをコードする遺伝子をノックアウトしたマウスの作製に成功した。このマウスはx_c^-系の活性を欠いていたが、10週齢ほどまで順調に生育し、繁殖能力も正常であった。この週齢のマウスで血漿アミノ酸を測定したところ、システインに変化はないが、シスチンがノックアウト型で有意に高くなっていることが示された。また、血漿のグルタチオンは還元型が低下していた。これらのことは、ノックアウトマウスで血漿のレドックスが酸化に傾いていることを示している。一方、このノックアウトマウスの妊娠14日胚を用いて細胞培養を行ったところ、通常の培養条件下では培養できず、細胞が死滅していくことが観察された。この細胞は培地のシスチンを利用できず、結果として細胞内のグルタチオンが減少し、死に至るものと考えられた。このノックアウトマウス個体に高酸素などの酸化ストレス、炎症刺激や細菌内毒素を負荷して生存率を調べたが、野生型と比べ、有意な差は認められなかった。さらに月齢を加えたときのマウスの長期にわたる表現型の変化に関して実験を行ったが、時間の都合上まとめ上げるには至らなかった。しかし、行動などに一部異常も観察され、今後の興味深い課題として残された。
レーザー処理象牙質における最適照射条件の策定とポリ酸系接着材の新規開発

臨床において,痛みを感じないレベルの低出力のレーザーでむし歯を削ると,その後に填塞するレジンの接着性は一般に低下する。しかし,中出力高出力で削ると痛みは感じるが,後続のレジンの接着性はあまり低下しないことを明らかにした。この研究成果より,低出力(50mJ/10pps)で虫歯を注意深く除去した後,中出力(150mJ/pps)でその面をもう一度レーザー照射すると(フィニッシング照射),臨床的にほとんど痛みなく,かつ,レジンの接着性も低下しないことを見出した。本年度は、照射エネルギーの大きさを変化させ,レーザー処理象牙質とレジンとの接着性を検討するとともに,表層の超微細構造を観察することで至適照射条件を設定することを目的とし、以下のとおり実施した。新鮮抜去ヒト第3大臼歯から#600仕上げの象牙質試片を調製後,Er: YAGレーザー(アドベール/モリタ)の先端出力を変化させて照射し(50,100,150,200,250mJ/10 pps),各出力の象牙質表層の超微細構造を透過電子顕微鏡(未脱灰未染色)により観察した。一方,新鮮抜去牛前歯に形成したクサビ状欠損窩洞表面を前記出力で照射し,Clearfil Mega Bond/AP-Xで充填した。37°C水中24時間保管後,微小引張り試験法により接着性を検討した。低出力照射(50,100 mJ/10 pps)象牙質表層では,外形不明瞭で横紋構造が消失し変性したコラーゲン線維を有する無定形の一層が観察された。中出力(150 mJ/10 pps)および高出力照射(200,250 mJ/10 pps)では,低出力照射群で観察された無定形の層はほとんど生成されず正常象牙質との識別が困難であり、部分的にコラーゲン線維が断裂した様な像が散見された。一方,接着試験では,低出力照射はレジンの接着性が有意に低下したが,中出力ならびに高出力照射では,低出力照射で観察されたほどの低下は観察されなかった。照射エネルギーが小さいとレーザー照射の影響を受けた変性象牙質が蒸散しきれず表層にとどまり,結果的にレジンの初期接着性を低下させたものと考えられた。コラーゲン線維への侵襲度を考慮すると,中出力照射が適当と考えられた。このようなデータの結果を踏まえ最終年度となる来年度は、痛みもなくレジンの接着性も低下させないレーザー照射法を開発するとともに、当該処理面に最適なレーザー専用ボンディング材の開発を目指したい。昨年度は,レーザー処理象牙質におけるレジンの接着性を低下させない照射条件の策定を図ったところ,中出力照射が象牙質表層のコラーゲン線維への侵襲度が小さく,レジンの接着性も低下させないことが明らかとなった。本年度は,痛みもなくレジンの接着性も低下させないレーザー照射法を開発するとともに、当該処理面に最適なレーザー専用ボンディング材の開発を目指して以下の通り実施した。新鮮抜去ヒト第3大臼歯から#600仕上げの象牙質試片を調製後,Er:YAGレーザー(アドベール/モリタ)を用いて,一般に痛みをほとんど感じない低出力(50mJ/10pps)で照射した後,中出力(150mJ/10pps)で「フィニッシング照射」を施し,照射された象牙質表層の超微細構造を透過電子顕微鏡(未脱灰未染色)により観察した。また,新鮮抜去牛前歯に形成したクサビ状欠損窩洞表面を前記の方法により照射し,Clearfil Mega Bond/AP-Xで充填した。フィニッシング照射された象牙質においては,部分的にコラーゲン線維が断裂した様な像が散見されたのみで正常象牙質との識別が困難であり,低出力照射群で観察された無定形の層は認められなかった。一方,接着試験では,低出力照射によりは低下したレジンの接着性が,フィニッシング照射を施すと有意に上昇したが,無処理の面より低かった(p<0.05)。照射エネルギーが小さいため蒸散しきれずに残存した変性層が,中出力のフィニッシング照射により蒸散した結果,レジンの接着性が回復したものと考えられた。一方,フィニッシング照射された象牙質面におけるレジン添加型GICの接着性は,無処理の面と変わらず,ポリアシッド系のモノマーの有効性が確認された。今後は,モノマーの構造や配合などの条件を検討する予定である。