hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東日本大震災後の東北沿岸被災地における生活綴方・作文教育実践に関する調査研究

平成28年度はこれまでの調査をふまえながら、3.11東日本大震災後、東北沿岸3県の被災地での生活綴方・作文教育実践等の展開過程、東北沿岸の教育実践の営みの実際と意義について、総括的な書誌整理、分析・考察を試みた。第一に、実践の実態把握、実践報告資料等の収集を進めるべく、教師たちが集う研究集会に参加した。「東北民教研」秋田・男鹿集会や教育科学研究会全国大会(大東文化大学)、「東北作文の会」集会、岩手県教職員組合教育研究集会や「岩手民教研」集会等の複数の教育研究集会に赴き、実践報告と討論を聴き討議に参加し、東北沿岸被災地および東北各地域での現場教師の教育実践の営みを捉えた。第二に、各地における教育実践の営みについて、岩手県宮古市及び釜石市で被災地教育実践に取り組む複数の小・中学校教師や、特に、福島・南相馬市の生活綴方教師・白木次男氏に、複数回の現地聴き取り調査を行い、被災地における地域に根ざした総合学習実践や、生活綴方実践の実際を実地に当事者の声から学び、教育実践記録・研究会報告資料等を収集・分析し、被災地域の教育実践の実像に考察を加えた。それら教育実践の努力の底流には東北の昭和戦前期以来の北方性教育運動の足跡があったことを実証的に確かめた。関連して、3・11震災後の東北沿岸における教育実践の展開全体の実際を探る基礎資料を作成すべく、震災からそのおよそ5年後までの間、東北沿岸被災3県における現地の教師等が書き綴った教育関係雑誌論稿等の文献一覧の作成を行った。3・11後の複数の教育雑誌には、被災地の子どもと学校・教職員の現状や課題の現実、津波・原発被災のなかの学校と地域の人々の苦境と受苦体験、教育実践への格闘等を現場教師等が書き記した多様な論稿が数多く掲載されてきた。その書誌を県別に、時系列に沿って年度ごとに整理・記述し、列挙した一覧を文献一覧・目録のかたちで公表した。東日本大震災後の東北沿岸3県の被災地での生活綴方・作文教育実践の実態とその展開過程を調査し、その意義を検討した。特に、岩手県宮古市及び釜石市における被災地教育実践に取り組む複数の小・中学校教師、また、宮城・東松島市の中学校教師・制野俊弘氏や、福島・南相馬市の小学校教師・白木次男氏に、複数回の聴き取り調査・資料収集を行い、地域に根ざした教育実践、いのちを考える授業、総合学習や生活綴方実践等の実際を確かめた。あわせて関連文献目録を作成した。特に福島の小学校教師・白木次男氏からは、学級文詩集実践を基軸に据え、目の前の地域現実の「リアルな姿から自分の考えを鍛え」る教育実践の実像を詳細に学び得た。まず震災後の教育実践の動向等に関する基礎文献の収集・講読を順調に進めることができた。また、現場教師の集う教育研究集会にほぼ予定通り参加することができ情報収集や新たな知見を得ることが進展できた。また、岩手沿岸や宮城沿岸、福島沿岸の現場に赴き、実際に現場教師から学校と地域の実態等についての話を聴くことができた。特に福島(浜通り)のある小学校教師の有意義な教育実践に実際に触れ重要な地域の実態を学ぶことができ、当初の目的をほぼ順調に達成したと思われる。最終年度の来年度においては、各種の研究集会等への参加による生活綴方実践の実態把握と実践報告資料等の収集、複数の実践者への聞き取り調査と第一次資料収集を、引き続き行うとともに、その調査・研究の成果の一端を具体的に公表すべく、学会発表や研究論文等での発表をめざすとともに、教育実践研究を深めるの研究方法など新たに見出された未着手の論点について考察を進めていきたい。社会科教育学今後は、引き続き教育研究集会に参加し現場教師の声を聴き震災後の教育実践の実際と課題を理解・把握しあわせて第一次資料(教育実践記録等)の収集を行う。
蓄熱・伝熱同時制御材料の創製と小型高効率熱電発電システムへの応用

ユビキタス且つ膨大な熱エネルギーの高度制御技術の実現と高効率な資源化に向けて、熱を蓄え・伝達し・遮断し・制御し・利用するための材料基盤技術の確立が求められている。本研究では、熱伝導率と蓄熱機能とを同時且つ可逆的に制御可能な蓄“熱"スイッチ材料を創製し、自動調温機構として応用することで熱電発電システムの高効率化を目指す。2018年度は、材料候補として数種の金属絶縁体転移材料とその複合材料の基礎的な熱的性質について調べた。その結果、金属Wと450 Kに金属絶縁体転移点を有する還元型酸化チタンTi2O3との複合焼結体について次の知見を得た。(1)焼結条件の適正化:プラズマ放電焼結法を用いたAr不活性雰囲気中での1400°Cの焼結により、高純度且つ相対密度95%以上の緻密なTi2O3基複合焼結体が得られた。(2)熱伝導率変化値の材料複合効果:純Ti2O3焼結体は金属絶縁体転移により450 Kで0.33 W/m・Kの電子熱伝導率変化を伴うが、50 vol%のWとの複合化により0.87 W/m・Kに増大した。また、格子熱伝導率も含めた全熱伝導率の変化値は2.95 W/m・Kであり、純Ti2O3焼結体の0.57 W/m・Kに比べて約5倍の値が得られた。(3)材料組織変調による熱機能向上:金属絶縁体転移により母材の熱伝導率が変化する複合材料について、材料組織ごとに複数の熱伝導率変化モデルを構築した。モデルに従い材料組織を変調したことにより、(2)に比べてW充填量を40%減少させつつも電子熱伝導率の変化値は2.18 W/m・Kへ2.5倍に増大した。また、全熱伝導率においては(2)と同様の変化値が得られ、金属絶縁体点移点での蓄熱密度は1.4倍の値を得た。上記の熱伝導率変化モデル及び実験結果を基に、熱伝導率変化値だけでなく変化比の増大に向けた幾つかの材料設計指針を獲得した。当初の計画通り、材料及び合成条件のスクリーニングは概ね完了している。また、熱機能向上に向けて複数の材料設計指針を獲得したことに加えて、前倒しで熱電システムへの応用に着手している。2018年度の研究から得られた知見を基に当熱機能材料の更なる高性能化に取り組み、同時に熱電システムの高効率化応用について検討を重ねる。得られた研究結果について国際会議等で議論するとともに、学術論文にて成果を公表する。2018年度に購入予定であった一部の消耗品は2019年度に購入する。
厳密に解ける1次元量子系および2次元古典系における熱力学の定式化

A.1次元量子系における輸送現象近年の実験技術の進歩により、1次元量子スピン系の熱伝導が測定可能になっており、巨大な熱伝導の観測など、興味深い現象が多数報告されている。一方、この系特有の非摂動的な量子揺らぎのため,従来の準粒子の散乱というフェルミ流体論の描像に基づく現象論的な手法は有効でなく,これまで熱伝導の定量的な理論はなかった。これらのことを動機として、ハイゼンベルクXXZ鎖の熱伝導に関して厳密解の手法を用いて微視的に研究し、熱伝導率(におけるドルーデ重率)の厳密計算に成功した。今年度は、1次元ハイゼンベルクXXZ模型のmassive領域に関して、理論を拡張した。この場合T=0では、エネルギーギャップのため、その結果熱的ドルーデ重率と比熱の比はゼロになる。これとは反対に、有限温度では無散逸な熱伝導が見出され(D_<th>0)、それが温度に関して、D_<th>=A√<T>exp(-T/Δ)(Δはギャップ)の形で立ち上がることを厳密に示した。また、この中で、可解模型において熱流が保存する条件を提示し、多くの可解模型がそれに当てはまることを示し、得られた理論が様々な場合に自然に拡張されることを示した。B.ハイゼンベルク鎖における相関関数1次元XXX模型は最も基本的な厳密に解ける模型であり、その物理的な性質は広範囲に渡って明らかにされているが、相関関数の厳密計算は、今もってなお非常に難しく、数理物理の中心的な問題の一つとなっている。最近量子群の表現論から導き出される相関関数に対する積分公式を評価することによって、1次元XXX模型の第三近接スピン-スピン相関関数の厳密解を得た。これは、1938年のHulthenの近接相関、1977年のTakahashiによる次近接相関以来、25年ぶりに得られた厳密結果である。この厳密結果から、ハイゼンベルク鎖の任意のスピン-スピン相関関数が一般にlog2とRiemannのzeta関数(with odd arguments)で表されることが予想され、数学的にも興味深い。また、この手法を未だに得られていなかったギャップレスXXZ鎖の相関へ拡張した。1次元ハイゼンベルグ模型の熱伝導の厳密解を得ることに成功した。熱伝導は物理系の基本的な輸送現象のひとつであるが、従来の理論は、ボルツマン方程式による現象論的な方法が主流であった。ところが,一般的に1次元量子系では,非摂動的な量子揺らぎのため,準粒子の散乱というフェルミ流体論の描像に基づく現象論的な手法は有効でなく,より微視的な理論が要求される.他方、実験技術の進歩により、1次元系の熱伝導も測定可能となっており、マグノンによる巨大な熱伝導率など、1次元系特有の興味深い現象が観測されつつある。この意味でも熱伝導の定式化は重要である。この研究では、久保公式に基づき、1次元XXZ模型の熱伝導率(Drude weight)の厳密な計算を行った。熱伝導に対して微視的なアプローチから厳密な結果が得られたことは意義深いと考える。例えば、1次元系では、自由電子系であっても現象論から得られる有名なウィーデマン・フランツの法則が破れていることを厳密解・微視的理論から示した点、また、模型がギャップを持つ場合においても、熱伝導は有限温度においても、弾道的となっていることを示した点など顕著な結果が得られた。また、ハイゼンベルグ模型の基底状態における相関関数の研究を行った。基底状態の相関関数に関しては、従来、神保らによる多重積分表示が知られていたが、最近この多重積分が実際に実行できることが明らかとなってきた。とくに、この研究では、XXX模型、スピン-スピン相関に関して第三近接相関を厳密に評価し、それらが、log2とゼータ関数の組み合わせで書けることが明らかとなった。スピン-スピン相関に関しては、これまで、第二近接相関関数までしか知られていなかったが、この研究により、約25年ぶりに新しい結果が得られた。用いた手法は極めて一般的であり、任意の近接相関関数の厳密計算が原理的に可能である。B.ハイゼンベルク鎖における相関関数

1次元XXX模型は最も基本的な厳密に解ける模型であり、その物理的な性質は広範囲に渡って明らかにされているが、相関関数の厳密計算は、今もってなお非常に難しく、数理物理の中心的な問題の一つとなっている。最近量子群の表現論から導き出される相関関数に対する積分公式を評価することによって、1次元XXX模型の第三近接スピン-スピン相関関数の厳密解を得た。これは、1938年のHulthenの近接相関、1977年のTakahashiによる次近接相関以来、25年ぶりに得られた厳密結果である。この厳密結果から、ハイゼンベルク鎖の任意のスピン-スピン相関関数が一般にlog2とRiemannのzeta関数(with odd arguments)で表されることが予想され、数学的にも興味深い。また、この手法を未だに得られていなかったギャップレスXXZ鎖の相関へ拡張した。
犯罪加害者家族に関する総合的研究：心理・社会的支援の必要性と可能性

本研究では、犯罪加害者家族の心理的・社会的状況を理解し、支援の必要性と可能性を検討した。加害者の親と配偶者を中心にインタビューを実施した。加害者本人との続柄の相違による経験の多様性、罪状による家族の経験の相違、地域差、被害者が家族内にいる場合の心理的負担、子の存在等が語られた。加害者家族に対する支援の仕組み作りに向けて、香港の団体への聞き取り調査を行ったが、家族観や犯罪観、制度の相違が家族の経験にもたらす影響が大きく、それらの要因との関連性についてはさらなる考察が必要である。加害者を親にもつ子どもの実態について検討を進めた。告知の方法やタイミングに関するガイドラインの必要性が示唆された。本研究の目的は、犯罪加害者家族が置かれている心理的・社会的状況を理解し、彼らに対する支援の必要性と可能性を検討するものである。具体的には、事件により、加害者家族の生活がどのように変化し、それをどのように受け止めているかについて、ライフストーリー・インタビューにより明らかにすることである。昨年度は調査者が場に馴染むということに時間を費やしたことがあり、インタビューの実績が2件にとどまったが、平成24年度は9件についてインタビューすることができた。これらの調査を通して、昨年度の調査により浮き彫りになった加害者家族の心理的・社会的状況がさらに明瞭になった。具体的には、彼らには司法制度手続き上の情報が圧倒的に不足していること、近隣住民のまなざしを強く意識しており、地域生活の継続を危惧していること、子どもへの説明や関わりに悩んでいること等があげられる。また、本研究では、犯罪加害者家族に対する支援の仕組み作りに向けて、諸外国で犯罪加害者家族支援を行っている民間団体への聞き取り調査を行うことがもう一つの目的としてある。この点については、平成24年度は香港で受刑者とその家族への支援を実施している民間団体を訪問し、組織構造、他機関連携、サービス内容、課題等について聞き取り調査を実施した。加えて、香港大学の研究者を訪問し、加害者家族の実態調査について意見交換した。平成24年度の研究により、加害者家族に共通する課題と多様性についての知見が集積された。これらの知見は加害者家族支援の拡充の重要性を示す論拠となる。また、国外調査を通して、日本においても受刑者を親に持つ子どもの実態調査を行い、世代間連鎖の有無と予防の必要性について検討する必要があることが示された。このことは刑事政策と福祉政策の新たな結節点の気づきと解釈することができる。平成25年度は協力予定者の生活状況や心理的状況の悪化により、インタビュー調査の延期を余儀なくされたり、あるいは協力者として適当な方が現れない期間が長く続き、インタビュー実績は4件であった。しかし、加害者家族についての新たな知見が得られた。具体的には、性犯罪の場合の家族の苦悩、家族の居住地域による差異、被害者が家族内にいる場合の心理的負担、支えとなる子どもの存在等である。この点については、平成24年度は香港の民間団体を訪問したが、平成25年度は予定していた台湾への訪問は行わなかった。その理由として、直前の情報収集により台湾については香港と類似の支援構造をもつ可能性が高いことが明らかになったためである。一方、昨年度までの海外調査から日本における受刑者を親に持つ子どもの実態調査の必要性が明らかになったため、該当する子どもたちに関わる可能性の高い国内の複数の児童相談所を訪問し、聞き取り調査を行った。その結果、受刑者の子どもたちの問題については見過ごされてきたこと、そして司法機関と福祉機関そして教育機関との連携状況は地域によりかなりの差があることが明らかになった。平成25年度の研究により、地域にある依存症専門の医療機関や公的機関、学校関係、児童相談所、就労支援機関等が、加害者家族問題を解決するうえで重要な役割を果たすことが示唆された。家族の再生あるいは家族の再統合のためには、家族への支援と触法者本人に対する出所後の支援が同時並行的に行われることが求められ、出所者支援の展開が期待される。本研究の目的は、犯罪加害者の家族が置かれている心理的・社会的状況を理解し、彼らに対する支援の必要性と可能性を検討するものである。

平成23年度は初年度ということもあり、調査者が場に馴染むことと、インタビュー対象者たちとの良好な関係性を築くことに重点を置くことが必要であった。そのため、予定よりもインタビューの開始時期を先送りすることとした。当該年度に実施することができたインタビューは2件であり、予定件数よりも少ないが、これらの調査からは、加害者家族の心理的・社会的状況が少しずつ浮き彫りになった。その一方で、「犯罪加害者家族」といってもさまざまであり、さらにインタビューを重ねていくことの重要性が確認された。また、本研究では、犯罪加害者家族に対する支援の仕組み作りに向けて、諸外国で犯罪加害者家族支援を行っている民間団体への聞き取り調査を行うことがもう一つの目的としてある。この点については、平成23年度は対象団体を絞り込む作業を行い、連絡調整を行うとともに、対象団体についての予備知識の獲得に努めた。本研究の特徴は、犯罪加害者家族を支援の対象としてとらえるものであるが、このような視点は、専ら「原因」や「犯罪抑止要因」として加害者家族をとらえてきた犯罪加害者家族研究においては、新しい視点である。本研究により、加害者家族のニーズや課題が浮き彫りにされ、支援システム確立のための具体的方策が提案されれば、加害者家族自身の回復への寄与はもちろんのこと、家族関係の調整がより円滑に行われるようになり、結果的に犯罪者の社会復帰の促進にも寄与すると考える。本研究の目的は、犯罪加害者家族が置かれている心理的・社会的状況を理解し、彼らに対する支援の必要性と可能性を検討するものである。研究期間に加害者の親および配偶者を中心に、全16件のインタビューを実施した。これらのインタビューを通して、加害者家族の心理社会的状況を浮き彫りにすることができた。具体的には、加害者本人との続柄の相違による経験の多様性、罪状による家族の経験の相違、家族の居住地域による差異、被害者が家族内にいる場合の心理的負担、支えとなる子どもの存在等である。加害者家族として支援を求める者の多くは女性であり、女性性に付与されている社会的規範からの検討および女性福祉からの支援が有効であることが示唆された。事件を理由に自殺を考えるケースも見られるため、二次被害を生み出さないための配慮が必要となる。また、本研究では、犯罪加害者家族に対する支援の仕組み作りに向けて、諸外国で犯罪加害者家族支援を行っている民間団体への聞き取り調査を行うことも目的としてあった。香港の民間団体を訪問したが、家族観や犯罪観、制度の相違が家族の経験にもたらす影響が大きく、それらの要因との関連性についてはさらに考察を深める必要がある。最終年度は、加害者を親にもつ子どもの実態について検討を進めた。児童虐待の有無や母親の養育能力等によっても児童の抱える問題は異なるため、刑事事件手続きや服役の影響のみを限定して考察することは困難であった。事件について知らされていない事例もあり、告知の方法やタイミングについては一定のガイドラインの必要性も示唆された。これまで受刑者の子どもたちが抱える問題については見過ごされており、本研究により児童福祉における新たな視点を提起することができた。このような子どもたちに対するスクール・ソーシャルワーカー等による介入の可能性と、司法・教育・福祉領域の連携の必要性が明らかになった。
京大大型センター利用による世界的画像データ提供システムとデータベースの開発

考古学研究に使われる様々なデータの画像・文字・数値などをデータベース化し、情報の共有化をはかることで、研究の進展に寄与すべき考古学データベースの構築を行ってきた。当研究では、2つのデータベース、三内丸山遺跡の縄文式土器データベースと中世陶磁器データベースを構築し、インターネットを通じてこうしたデータの共有化をはかろうとした。データベースを構築し、インターネット上で公開するために利用したのが京都大学大型センターのデータベースサーバーである。三内丸山遺跡の縄文式土器データベースでは、53項の属性を設定した。なおデータベース開発環境として、センターのサーバで稼働している"SymfoWARE"を使用した。"SymfoWARE"は、データベースに関する保守・管理などをコマンドプログラムによって行う。データベース構築に際しては、データベース定義情報をSQLで記述してファイルとして保存し、その後データベース生成コマンドを用いて、SQL文の書かれたファイルの通りに処理を実行させる。データベースとCGIをサポートする各種WWWサーバとを連携し、データベースへのアクセスをインターネットを介して行えるためのツール、WebLinkを利用することにした。これを使うことで、CGIを使わなくてもデータベースの検索や管理を行うためのインターフェースを開発することができる。そして検索を行うためのインターフェースを開発した。この検索用インターフェースは、ログイン、キーワード入力、検索と検索結果表示、ログアウトという4つから構成される。京大大型センターを使って世界的規模での陶磁器データベースを構築し、Web上で公開することによって研究者が共有できる基盤づくりをめざすことを考え、そのための基礎的な研究を行った。扱うデータが画像(白黒の実測図、白黒ないしはカラーの写真)、テキスト、数値などの各種データで膨大な容量が必要なため、マシーン上の充実を高めるため、学内(高専)ではワークステーションを導入した。データベースを構築する場合、時代と地域によるフラットなデータベースを考えレイアウトを行った。つまり日本では、「縄文式土器データベース」「弥生式土器データベース」「古墳時代陶器データベース」「古代の陶器データベース」「中世陶磁器データベース」などであり、たとえばヨーロッパでは「ローマ陶器データベース」などである。こうしたデータベースを少なくともアジア、ヨーロッパにおいて構築することを考えた。実験的に、日本の「縄文式土器データベース」と「中世陶磁器データベース」を作ってみた。かなり複雑なデータベースになった。「縄文式土器データベース」ではフィールド数が50近く、また「中世陶磁器データベース」では100近くにもなり、もっと簡略化したフィールドを考えなければならない。そしてスクリプトによる検索からソート、数値データ処理の自動化を試みた。本研究では、データベースをインターネットを通じて公開することを目的として、Web上で簡単に利用するためのインターフェースを開発し、コンピュータについての詳しい知識がない研究者にも利用可能なものを構築した。データベースを構築し、インターネット上で公開するために利用したのが京都大学大型センターのデータベースサーバである。三内丸山遺跡の縄文式土器データベースでは、53項目の属性を設定した。データベースの構築に際しては、データベース定義情報をSQLで記述してファイルとして保存し、その後データベース生成コマンドを用いて、SQL文の書かれたファイルの通りに処理を実行させる。データベースとCGIをサポートする各種WWWサーバとを連携し、データベースヘのアクセスをインターネットを介して行えるためのツール、WebLinkを利用することにした。ログイン・ログアウトはHTMLで記述し、キーワード入力や検索は、フォーマットファイルとして記述する。このフォーマットファイルは、HTMLとWebLink独自の拡張タグを用いて記述し、wit_fmtrというコマンドで解析・処理する。
造血幹細胞移植時の抗がん薬併用療法における薬物投与順序の最適化

殺白血病細胞効果へのエトポシドとシクロホスファミドの曝露順序の影響を検討した.白血病由来K-562細胞に対し,低濃度4-HPC (シクロホスファミドの活性体)→エトポシドの順に曝露した場合には,エトポシドを単独曝露した場合に比較してその効果が有意に増大した.この原因として,先に4-HPCに曝露すると細胞周期依存的でS期に作用するエトポシドの殺細胞効果が増強することが明らかとなった.さらに,この作用は薬剤耐性の要因とされる排出トランスポーターであるP糖蛋白質(P-gp)を発現している細胞においても同様に認められた.これらの結果より,投与順序や方法による最適化が可能であることを示唆している.造血幹細胞移植時の薬物療法として使用されるエトポシド/シクロホスファミド併用療法の治療成績向上をめざして,両抗がん薬の投与順序が殺細胞効果に与える影響を検討した.ヒト慢性骨髄性白血病由来細胞を,エトポシドと4-HPC(シクロホスファミドの活性体)に順序を変えて曝露したところ,4-HPC曝露を先に,その後エトポシドの曝露した群で殺細胞効果が増強された.その逆の曝露順序では殺細胞効果に変化は認められなかった.4-HPC曝露がエトポシドの殺細胞効果を増強する要因について検討した結果,4-HPCによる細胞周期の変動が影響していることが明らかとなった.すなわち,4-HPC曝露後の細胞周期を解析したところ,G1期の細胞が減少し,S期の細胞が増加した.一方,エトポシド曝露の場合にはそのような細胞周期の変動は認められなかった.両薬物の殺細胞効果と細胞周期の関係を検討したところ,エトポシドは細胞周期依存的な殺細胞効果を示し,その効果はS期に最も高く,G2/M期,G1期へとサイクルが進むにつれて減弱したが,4-HPCの殺細胞効果は細胞周期に依存しなかった.したがって,4-HPCによりS期の細胞の割合が増大し,それらがエトポシドに対する感受性が高いことから殺細胞効果が増強されたものと考えられた.同様な検討をエトポシドとドキソルビシンの組み合わせで行なった.その結果,ドキソルビシンを先に,その後エトポシドに曝露すると,4-HPCの場合とは異なりエトポシドの殺細胞効果は減弱した.細胞周期の変化を解析したところ,ドキソルビシン曝露によりS期の細胞を減少しG2/M期の細胞を増加した.これらの結果より抗がん薬の曝露順序(投与順序)が治療効果や副作用発現に影響をあたえる可能性が示唆され,本研究の成果は造血幹細胞移植時の抗がん薬治療のレジメンを科学的に検証するための一助となるものと考えられる.昨年度の検討において、シクロホスファミドの活性体(4-HPC)を事前に曝露した後にエトポシド(VP-16)を曝露すると殺細胞効果が上昇する現象を見出した。また、その原因が4-HPCがVP-16への感受性の高いS期の細胞を増加させ感受性の低いG0/G1期の細胞を減少させたためであることを明らかにした。そこで今年度は、抗癌剤耐性の大きな要因となる薬物排出タンパク質であるp-gp発現が、この殺細胞効果に与える影響を検討した。また、副作用発現も考慮し、正常血管内皮細胞に与える影響も併せて検討した。その結果、P-gpを安定に発現する細胞においては、VP-16の取り込み量の減少に伴いVP-16による殺細胞効果に対する感受性は低下していたものの、P-gpを発現していない細胞と同様、4-HPC前処理はVP-16の殺細胞効果を増強させることが明らかとなった。また、4-HPCを24時間曝露した後ではS期の細胞が増加したことから、4-HPC前処理によるVP-16の殺細胞効果の増強は、4-HPC前処理によって細胞周期がS期に停止し、VP-16に対する感受性が上昇することが要因であることが示された。続いて、安全性も考慮した薬物使用の最適化を目的として、ヒト血管内皮細胞由来の細胞を用いて前述と同じ方法でVP-16と4-HPCの曝露順序が殺細胞効果に与える影響を検討した。その結果、先に低濃度の4-HPCに曝露させてもVP-16の殺細胞効果の増強は認められず、細胞周期の変化もほとんど認められなかった。これらの結果より、VP-16の殺細胞効果の増強には薬物曝露による細胞周期のS期への同調が必要であると考えられる。昨年度までの検討において、細胞周期の解析から、エトポシドはS期において感受性が高く、4-HPC(シクロホスファミドの活性代謝物)はS期の細胞を増加させることが示されており、このことが両薬物併用時のエトポシドの殺細胞効果増強の要因であると考えられた。今年度は、他の治療レジメンに使用される薬物候補としてチロシンキナーゼインヒビターあるいはシタラビンを考慮したが、チロシンキナーゼインヒビターは定量感度等の問題により中断し、エトポシドとの併用時の殺細胞効果に相互作用が影響することが報告されているシタラビンを用いて検討した。この際、エトポシドがシタラビンの細胞内取り込みを阻害するという報告があることから、その輸送に関与するヌクレオシドトランスポーターの活性に焦点を当てた。ヌクレオシドトランスポーターの発現を確認したK-562細胞へのAdenosineの取り込みは、エトポシドの濃度依存的に減少した。

hENT1を発現したアフリカツメガエル卵母細胞を用いたAdenosine取り込み実験により、エトポシドの阻害様式は非競合阻害であり、その親和性は低いことが示唆された。また、シタラビンのK-562細胞への取り込みもエトポシド共存下で阻害され、oocyteを用いた検討の結果から、エトポシドはENT1を介するシタラビンの輸送を阻害することが示唆された。そこで、hENT1の阻害剤であるNBMPRを併用した場合のシタラビンの殺細胞効果の変化を検討したところ、NBMPRを予め添加した場合ではシタラビンを単独曝露したときと比べてシタラビンによる殺細胞効果の減弱が認められた。これらの結果より、エトポシドはシタラビンを輸送するヌクレオシドトランスポーター活性の阻害作用を有するが、その作用は弱く、殺細胞効果には大きな影響が無いことが示唆された。殺白血病細胞効果へのエトポシドとシクロホスファミドの曝露順序の影響を検討した.白血病由来K-562細胞に対し,低濃度4-HPC (シクロホスファミドの活性体)→エトポシドの順に曝露した場合には,エトポシドを単独曝露した場合に比較してその効果が有意に増大した.この原因として,先に4-HPCに曝露すると細胞周期依存的でS期に作用するエトポシドの殺細胞効果が増強することが明らかとなった.さらに,この作用は薬剤耐性の要因とされる排出トランスポーターであるP糖蛋白質(P-gp)を発現している細胞においても同様に認められた.これらの結果より,投与順序や方法による最適化が可能であることを示唆している.今年度の実施計画では、以下の点を明らかにすることを主目的とした。1.薬物の取り込み量および殺細胞作用に及ぼす薬物排出タンパク質の影響2.薬物暴露が血管内皮細胞に与える影響「研究実績の概要」に記載したとおり、両項目について計画を変更することなく実施し、成果を得た。その成果の一部を学術誌に公表した。薬物動態学当初の計画に従い、以下の点を検討する。1.他の抗がん薬併用レジメンとの比較(特に細胞膜輸送活性に着目)2.薬物濃度の経時的変動と殺細胞作用との関係(PK/PD)解析今年度の実施計画では,以下の点を明らかにすることを主な目的とした.1.エトポシドやシクロホスファミドの殺細胞特性(濃度依存性,時間依存性,細胞周期依存性)を明らかにする.2.薬物曝露が細胞周期に与える影響を明らかにする.1.に挙げた薬物の殺細胞特性の検討においては,シクロホスファミドそのものではなく,活性体である4-HPC(体内で代謝されて活性体になる)を使用したほうが実状に合っているためこれを入手して検討することで上手く検討することができた.また,その結果を細胞周期と関連付けて考察することで,当初予定した研究計画はおおむね順調に達成できた.本検討の結果は,現在学術誌に投稿中である.年度末近くに発生した旅費等の精算が終了していないため.今後は申請時の計画の通り,以下の点について検討を進める.1.薬物取り込み量および殺細胞作用に及ぼす薬物排出タンパク質の影響2.薬物曝露が血管内皮細胞に与える影響1.は,がんの薬物治療において問題となる「多剤耐性」の対策につながると考えられる.また,2.は本治療法の重大な副作用である血管障害発現に与える影響を検討するものである.実質的には年度内に終了しているものであり,次年度の当初に残っているものではない.
酸処理エナメル質のin vivoにおける形態的、組識的および組成変化について

平成元年度に科研費により購入した研磨用品およびカ-ボンコ-タ-を用い、試料の作成を終えて早速X線マイクロアナライザ-によるCa,P,F量の分析に取りかかった。分析の結果、Ca,P,F量の変化が認められるのは歯表面に限定されており、深さの平均値は3週目が23.3μm、6週目が22.2μm、12週目が19.4μm、24週目が16.9μm、1週目が13.3μmの順であった。エナメル質最表層においては、すベての例で下層の健全エナメル質よりも高いCa,P量を示す石灰化が33例、表層下脱灰を示すCa,P量の低下が13例観察された。表層におけるF量の増加は、1,3週目は明瞭でなく、6週目以上の試料において顕著となった。フッ化ナトリウム非塗布例でも、しばしば表層のCa,P量の低下した部位と一致してF量の増加が観察された。この所見は初期齲蝕病巣の脱灰部においてF量が増加するという報告に一致するものであった。本結果は第91回日本歯科保存学会において報告を行った。先に報告したマイクロラジオグラフ所見、偏光顕微鏡所見、走査型電子顕微鏡所見と今回のX線マイクロアナライザ-によるCa,P,F量の分析の結果より、酸処理エナメル質表面は口腔内において3週目と6週目の試料に初期齲蝕様状態のピ-クを持つ様に思われた。本実験においては摂食時装置を装着しなかったので、実際に臨床で酸処理を行いレジン材で被覆されなかったエナメル質表面は、摂食等により更に強い齲蝕侵襲を受ける訳であるから、実験結果よりも重篤な状態が生ずる事を考慮すべきである。臨床術式において酸処理前に患歯や燐在歯に防蝕材を塗布したり、術後1ケ月前後までの患者のブラッシング等によるプラ-クコントロ-ルの監視やアドバイスを行ったりする事も必要であると考えられる。尚、本研究の結果は一部、日本歯科保存学雑誌(第34巻・第1号)に発表した。(平成2年度科研費)平成元年度に科研費により購入した研磨用品およびカ-ボンコ-タ-を用い、試料の作成を終えて早速X線マイクロアナライザ-によるCa,P,F量の分析に取りかかった。(平成2年度科研費)6月27日に科研費により購入した研磨用品およびカ-ボンコ-タ-を用い、試料の作成を終えて早速X線マイクロアナライザ-によるCa,P,F量の分析に取りかかった。分析の結果、Ca、P、F量の変化が認められるのは歯表面に限定されており、深さの平均値は3週目が23.3μm、6週目が22.2μm、12週目が19.4μm、24週目が16.9μm、1週目が13.3μmの順であった。エナメル質最表層においては、すべての例で下層の健全エナメル質よりも高いCa、P量を示す石灰化が33例、表層下脱灰を示すCa、P量の低下が13例観察された。表層におけるF量の増加は、1、3週目は明瞭でなく、6週目以上の試料において顕著となった。フッ化ナトリウム非塗布例でも、しばしば表層のCa、P量の低下した部位と一致してF量の増加が観察された。

この所見は初期齲蝕病巣の脱灰部においてF量が増加するという報告に一致するものであった。先に報告したマイクロラジオグラフ所見、偏光顕微鏡観察所見、走査型電子顕微鏡所見と今回のX線マイクロアナライザ-によるCa、P、F量の分析の結果より、酸処理エナメル質表面は口腔内において3週目と6週目の試料に初期齲蝕様状態のピ-クを持つ様に思われた。本実験においては摂食時装置を装着しなかったので、実際に臨床で酸処理を行いレジン材で被覆されなかったエナメル質表面は、摂食等により更に強い齲蝕侵襲を受ける訳であるから、実験結果よりも重篤な状態が生ずる事を考慮すべきである。臨床術式において酸処理前に患歯や燐在歯に防蝕材を塗布したり、術後1ヵ月前後までの患者のブラッシング等によるプラ-クコントロ-ルの監視やアドバイスを行ったりする事も必要であると考えられる。尚、本研究の結果は第91回日本歯科保存学会に於て報告を行った。平成元年度に科研費により購入した研磨用品およびカ-ボンコ-タ-を用い、試料の作成を終えて、早速X線マイクロアナライザ-によるCa,P,F量の分析に取りかかった。分析の結果,Ca,P,F量の変化が認められるのは歯表面に限定されており、深さの平均値は3週目が23.3μm、6週目が22.2μm、12週目が19.4μm、24週目が16.9μm、1週目が13.3μmの順であった。エナメル質最表層においては、すべての例で下層の健全エナメル質よりも高いCa,P量を示す石灰化が33例、表層下脱灰を示すCa,P量の低下が13例観察された。表層におけるF量の増加は、1,3週目は明瞭でなく、6週目以上の試料において顕著となった。フッ化ナトリウム非塗布例でも、しばしば表層のCa,P量の低下した部位と一致してF量の増加が観察された。本結果は第91回日本歯科保存学会において報告を行った。先に報告したマイクロラジオグラフ所見、偏光顕微鏡所見、走査型電子顕微鏡所見と今回のX線マイクロアナライザ-によるCa,P,F量の分析の結果より、酸処理エナメル質表面は口腔内において3週目と6週目の試料に初期齲蝕様状態のピ-クを持つ様に思われた。臨床術式において酸処理前に患歯や燐存歯に防蝕材を塗布したり、術後1ヶ月前後までの患者のブラッシング等によるプラ-クコントロ-ルの監視やアドバイスを行ったりする事も必要であると考えられる。尚、本研究の結果は一部、日本歯科保存学雑誌(第34巻・第1号)に発表した。(平成2年度科研費)
船舶及び海洋構造物の安全性に関するガイドラインについての共同調査研究

国連の国際海事機関では、船舶及び海洋構造物の安全性に関する国際的基準が決議されつつある。このような状況の下で、世界の主要な船舶及び海洋構造物の建造国である日本と韓国との間でそれらの安全性に関する学術的な調査研究を実施することは世界の海域から海難事故を防止する上で極めて重要な課題である。このような観点から本研究課題に基づき、大阪大学、釜山大学校の研究者が相互に相手国を訪問し、調査研究した結果下記の成果を得た。1.斜め追波中における船の復原性に関する研究(1)Sway,roll,yawの運動についての線型運動方程式を導くとともに、数値実験を行うための計算プログラムを作成した。(2)波と船との出会い周波数が0の極限状態での動的安定不安定を求めた結果、波の上り波面や下り波面で不安定となり、波の山で安定となることが分った。(3)数値実験から波と船との出会い周波数が0の極限状態と、追い越し波中の波と船との出会い周波数が小さい場合の運動を観察できた。2.海洋構造物に対する復原性基準とその適用に関する調査研究アンケート調査により、下記4例の復原性規則適用の実態をまとめた。(1)上五島洋上備蓄基地(2)旅客ターミナル(みなとみらい21)(3)潜降浮上型人工海底(4)アミューズメントシップ(エストレーヤ)3.不規則波の造波とその不規則性に関する研究(1)不規則波の造波において通常要求される位相の確率分布の一様さについて強く拘束される必要はない。(2)位相の確率分布が一様であることよりも位相の順序特性が不規則性を持つことが重要である。(3)不規則波を構成する成分波の位相は各研究者の目的によって自由に操作してもよいなどの知見を得た。4.波浪中の船体に働く波浪による定常横力と回頭モーメントに関する研究波浪により生じる抵抗増加、定常横力及び回頭モーメントの実用計算公式を導き、船速や船体の縦横比影響について計算を行った。その結果、波浪中抵抗増加、定常横力及び回頭モーメントに及ぼすこれらの影響が非常に大きいことが分かった。5.インパルス応答関数を用いた規則波中の操縦運動に関する研究操縦運動のインパルス応答関数、波浪強制力のインパルス応答関数を用いて規則波中でのZ試験のシミュレーションを行い模型試験結果と比較した。6.非線形復原力を持つ半潜水式海洋構造物の非線形応答に関する研究変断面コラムを持つ半潜水式海洋構造物の運動応答を求めるプログラムを開発し、これを用いて計算した結果、入射波高の増加に伴い上下揺振幅比が減少するが、応答関数に第2のピークが現れた。このピークは不規則波中における分散値を計算するときに影響するものと思われる。7.半潜水式海洋構造物の波浪中応答の極値推定に関する研究数値計算で得られた時系列から極値応答を求める方法を提案し、改良ワイブル分布を用いた極値推定は数値計算結果と非常によい一致を与えることを示した。8.過渡応答試験による船の操縦微係数の推定法に関する研究これら研究成果の公表の機会として、「船舶及び海洋構造物の安全性に関するセミナー」を平成5年10月14,15日の2日間にわたり釜山大学校で開催し、関係する他の研究者にも参加を呼びかけ、研究成果について公表するとともに意見交換を行った。そのプロシ-デイング及び討論内容は下記資料として纏めた。最後に本研究の成果が、今後の船舶及び海洋構造物の安全性に関する研究にいささかなりとも役立つとともに、大学間協力研究の更成る発展を期待する。

4.波浪中の船体に働く波浪による定常横力と回頭モーメントに関する研究波浪により生じる抵抗増加、定常横力及び回頭モーメントの実用計算公式を導き、船速や船体の縦横比影響について計算を行った。その結果、波浪中抵抗増加、定常横力及び回頭モーメントに及ぼすこれらの影響が非常に大きいことが分かった。5.インパルス応答関数を用いた規則波中の操縦運動に関する研究操縦運動のインパルス応答関数、波浪強制力のインパルス応答関数を用いて規則波中でのZ試験のシミュレーションを行い模型試験結果と比較した。6.非線形復原力を持つ半潜水式海洋構造物の非線形応答に関する研究変断面コラムを持つ半潜水式海洋構造物の運動応答を求めるプログラムを開発し、これを用いて計算した結果、入射波高の増加に伴い上下揺振幅比が減少するが、応答関数に第2のピークが現れた。このピークは不規則波中における分散値を計算するときに影響するものと思われる。7.半潜水式海洋構造物の波浪中応答の極値推定に関する研究数値計算で得られた時系列から極値応答を求める方法を提案し、改良ワイブル分布を用いた極値推定は数値計算結果と非常によい一致を与えることを示した。8.過渡応答試験による船の操縦微係数の推定法に関する研究これら研究成果の公表の機会として、「船舶及び海洋構造物の安全性に関するセミナー」を平成5年10月14,15日の2日間にわたり釜山大学校で開催し、関係する他の研究者にも参加を呼びかけ、研究成果について公表するとともに意見交換を行った。そのプロシ-デイング及び討論内容は下記資料として纏めた。最後に本研究の成果が、今後の船舶及び海洋構造物の安全性に関する研究にいささかなりとも役立つとともに、大学間協力研究の更成る発展を期待する。本研究課題に基づき、大阪大学、釜山大学校の研究者が相互に相手国を訪問し、1)船舶及び海洋構造物の設計時に課せられるIntact StabilityとDamage Stabilityに関する現在の国内規則並びに国際規則についての資料を調査した。現行の横波基準である船舶復原性基準と追波基準として検討中のドイツ提案のガイドラインについての調査。移動式海底資源掘削船構造設備規則(MODUコード)に関する研究資料の調査。2)風、波などの海気象条件の設定法についての文献調査とその検討3)船の操縦運動計算法の文献調査とその検討。過渡応答計算法に関する情報交換。追波中における船の安全性に関する情報交換。4)船や海洋構造物の波浪中運動計算法に関する問題点の検討。不規則波中での非線形横揺の計算法に関する情報交換。海洋構造物の波浪中運動の数値シミュレーションに関する情報交換。などを行なった。また、次年度には韓国においてセミナーを開催することも合意した。
無歯顎堤の経時的変化について

平成2年度は、印象採得によって得られた無歯顎模型の各部位の3次元的な位置の変化や、上下顎残存歯槽堤の対向関係の立体的な変化を経時的観察を行うために顔面頭蓋を基準とした上顎模型の規格化の検討を加えた。顔弓および半調節性咬合器に改良を加え、顔面頭蓋を基準とした上顎模型の規格化が可能となった。また、上顎に対する下顎の位置付けを咬合器上で行ない下顎模型の基底面の規格化を行ない、上下顎それぞれの模型について3次元測定器に座標変換システムコンピュータを接続し、顎堤の経時的変化および上下顎の対向関係の変化を計測することが可能になった。本計測システムを使用した長期経過観察を行なうために症例の選択を行ない、調査を開始した。平成3年度には、新義歯装着時、6ケ月後および1年後の印象採得、規格模型の製作、上顎模型の咬合器への付着による下顎模型の規格化を行ない、Frankfort平面を基準とした顎堤の経時的変化の計測を行なった。計測部位は上下顎の正中矢状断面と左右の補綴学的歯槽頂線部および上顎犬歯遠心部(U1)と上顎結節最高点(U4)を結んだ距離を3分割した部位(前方よりU2,U3)ならびに下顎の犬歯遠心部(L1)と後臼歯豊前縁を結んだ距離を3分割した部位(前方よりL2,L3)とした。1年後の顎堤の変化の最大は上顎の正中では唇側部で1.11mm、口蓋部で0.13mm。U1で1.03mm、U2で1.07mm、U3で0.65mm、U4で0.15mm。下顎では正中矢状断で0.64mm、L1で1.38mm、L2で0.77mm、L3で0.59mmであった。なお本調査は、長期観察が必要であり、今後症列例数を増し、さらに咬合平面を基準とした顎堤の変化や計測部位の設定についての検討をも加え、顎堤の経時的変化についてのより詳細な検討を加える予定である。無歯顎者の印象採得を行い、規格模型を製作するにあたり、規格模型上の基準点の3次元的な位置の変化や、上下顎残存歯槽堤の対向関係の立体的な変化をも含めて顎堤の経時的変化に関する観察を行うための顔面頭蓋を基準とした上顎模型の規格化の検討を加えた。その結果、顔弓および半調節性咬合器に若干の改良を加えることにより、顔面頭蓋を基準とした上顎模型の規格化が可能となった。また、上顎に対する下顎の位置付けを咬合器上で行し、現有するミツトコ製作所製3次元測定器MX203にマイクロパック210を接続することにより、顎堤の経時的変化および上下顎残存歯槽堤の対向関係の変化を計測することが可到能になり、より多角的な面から無歯顎堤の経時的変化についての観察が可能となった。

計測にあたり、総義歯装着経験のある者とない者とをグループ分けし、長期経過観察に適切と思われる症例の選択を行い、新義歯装着時、6ケ月後および1年後の印象採得、規格模型の制作、顔弓による顔面頭蓋に対する上顎模型の咬合器への付着および上顎模型に対する下顎模型の付着を行い、顎堤の経時的変化および上下顎残存歯槽堤の対向関係の変化の計測を行った。また、印象採得と同時に新義歯装着6ケ月後および1年後の義歯の内面を印象材により裏うちし適合度の変化の観察をも行った。また我々は、無隼顎堤の床下粘膜の厚径についての研究も行っているのでこれと合せて、無歯顎堤の経時的変化を部位別および粘膜の厚径別といったように多方面からの検討が可能となるであろう。上顎模型に規格化について検討を加え、顔弓および半調節性咬器に若干の改良を加えることにより、顔面頭蓋を基準とした上顎模型の規格化が可能となった。また、上顎に対する下顎の位置付けを咬合器上で行ない、現有するミツトヨ製作所製3次測定器MX203にマイクロパック210を接続することにより、顎堤の経時的変化および上下顎残存歯槽堤の対向関係の変化を計測することが可能になり、より多角的な面からの無歯顎堤の経時的変化についての観察が可能となった。計測にあたり、長期経過通察に適切と思われる症例を行ない、新義歯装着時、6ケ月後および1年後の印象採得、規格模型の製作、上顎模型の咬合器への付着および上顎模型に対する上顎模型の付着を行ない、Frankfort平面を基準とした顎堤の経時的変化の変化の計測を行なった。計測部位は上下顎の正中矢状断面と左右の補綴学的歯槽頂線および上顎犬歯遠心部(UI)と上顎結節最高点(U4)を結んだ距離を3分割した部位(前方よりU2,U3)ならびに下顎の犬歯遠行部(L1)と後臼歯豊隆前緑縁を結んだ距離を3分割した部位(前方よりL2,L3)とした。1年後の顎堤の変化の最大は上顎の正中で唇側部で1.11mm、口蓋部で0.13mm。U1で1.03mm。U2で1.07mm、U3で0.65mm、U4で0.15mm。下顎で正中矢状断で0.64mm、L1で1.38mm、L2で0.77mm、L3で0.59mmであった。今後は咬合平面を基準とした顎堤の変化や計測部位ま細小化について検討をも加え、顎堤の経時的変化についてより詳殺に検討を加える予定である。
GenomeGAN: 敵対的生成ネットワークによるインシリコゲノム合成

敵対的生成ネットワークによるゲノム設計の全く新しい方法を開発する.深層ニューラルネットワークが持つ高い表現力を活用することによって,既知遺伝子の組み合わせを最適化するのではなく,遺伝子配列の設計からゲノムを構成する遺伝子セットの構成までをEnd-to-Endで実現する.これまでに解読された全ての生物のゲノム配列を学習データとし,ゲノム配列の識別モデルを学習すると同時に,ゲノム配列のベクトル表現である「潜在ゲノム空間」からゲノム配列を生成するモデルを獲得する.さらに,潜在ゲノム空間における線形代数的な演算を利用して,狙った形質を持つゲノム配列の生成・デザインを実現する.敵対的生成ネットワークによるゲノム設計の全く新しい方法を開発する.深層ニューラルネットワークが持つ高い表現力を活用することによって,既知遺伝子の組み合わせを最適化するのではなく,遺伝子配列の設計からゲノムを構成する遺伝子セットの構成までをEnd-to-Endで実現する.これまでに解読された全ての生物のゲノム配列を学習データとし,ゲノム配列の識別モデルを学習すると同時に,ゲノム配列のベクトル表現である「潜在ゲノム空間」からゲノム配列を生成するモデルを獲得する.さらに,潜在ゲノム空間における線形代数的な演算を利用して,狙った形質を持つゲノム配列の生成・デザインを実現する.
ケイパビリティ（潜在能力）の保障のためのアジアの就学前児の発育発達評価方法の開発

就学前の子どもの発育発達の評価の実施は、発育発達の遅延、肥満及び栄養失調の早期発見を可能にし、発育発達課題や障害に応じた支援を提供することや将来の生活習慣病等のリスクを下げることにも貢献する。しかし、多くの開発途上国では、就学前の子どもの発育発達の評価は十分に実施されておらず、その方法や実態も明らかにされていない。そこで、本研究では、子どもが持つ潜在能力を最大限に生かすために、アジアの後開発途上国での学校と地域の連携による子どもの健全な発育発達を支援するためのアプローチとして、発育発達の評価方法とその実施のための研修プログラムを開発することを目的とする。
羊膜の特性を模倣し安全で機能的な再生医療材料：鱗コラーゲンを用いた新しい改良

これまでの科学研究費助成研究にて開発した羊膜模倣再生医療材料(アルカリ処理コラーゲンやゼラチンからなる薄膜やスポンジ材に、羊膜幹細胞の培養上清液(CM)を含浸させ作成)について、牛豚由来ではなく魚類の鱗コラーゲンやゼラチンを用いた改良型羊膜模倣再生医療材を作成する。これらの材料を用い1)in vitro実験にて角化上皮や腹膜中皮細胞を培養、その増殖性や細胞分化度より基本条件設定を行う。次に2)ラット皮膚再生実験にて、CM含有鱗コラーゲンスポンジ材の再生足場材としての効果・機能を、3)ラット癒着防止実験にて、CM含有鱗ゼラチン薄膜の組織再生を伴う癒着防止材としての効果・機能の評価を行う。
テラヘルツ波照射による細胞機能制御技術の開発

本研究の目的は、細胞にテラヘルツ波を照射して細胞の増殖能や分化能を人為的に制御する新しい技術・システムを開発することである。本研究成果として、テラヘルツ波増強基板材料(非線形結晶)の1つであるテルル化亜鉛(ZnTe)の細胞適合性試験を実施し、iPS細胞や骨髄間葉系幹細胞に対する細胞毒性が0.25mg/mLまでは認められないことを明らかにした。また、1細胞に対してテラヘルツ波を照射するための1細胞光照射顕微鏡を構築し、1細胞レベルまたは2-3μmまでの大きさでピンポイントで光照射を行えるシステムを構築した。本研究の目的は、幹細胞にテラヘルツ波を照射して細胞の増殖能や分化能を人為的に制御する新しい技術を開発することである。これまでに光技術による幹細胞分化制御について報告してきたが、光学者の未踏領域であったテラヘルツ波を細胞生物学分野にいち早く適用し、全く新しいテラヘルツバイオロジー技術の確立を目指す。単にテラヘルツ波を照射するだけでは細胞近傍の水分子にテラヘルツ波のエネルギーが吸収されてしまうため、本研究では「メタマテリアル」を利用したテラヘルツ波照射プラットフォームを作製し、細胞へ効率よく確実にテラヘルツ波を照射するシステムを構築する。本研究は、細胞生物学側の研究を担当する研究代表者・櫛引(防衛医大)と光学側の研究を担当する研究分担者・田中(理研)の各々が持つ知識と経験を融合し、新しいテラヘルツ波照射による幹細胞機能制御技術の開発を行う独創的・学際的な研究である。本年度の研究成果として、テラヘルツ波を発生させるための非線形結晶の1つであるテルル化亜鉛(ZnTe)の細胞適合性を検討した。ZnTeが0.25mg/mL以下の濃度の場合、iPS細胞や骨髄間葉系細胞は未分化状態を維持したままであることを確認した。さらに、細胞の増殖活性に影響がないことをタイムラプス蛍光顕微鏡により確認した。今後は、さらに非線形結晶の細胞親和性を高めるために、結晶表面をコラーゲンやゼラチンなどのタンパク質でコーティングすることを試みる。また、近赤外域の光照射系を作製し、細胞への光照射実験を行い、テラヘルツ波照射系の構築にむけた予備検討を行った。これらの成果から、次年度はテラヘルツ波がおよぼす細胞への作用を明らかにし、光と細胞のクロストークを理解する新しいテラヘルツバイオロジーを提案したい。本研究開始と同時に、非線形結晶の1つであるテルル化亜鉛(ZnTe)の細胞適合性確認を行った。具体的には、iPS細胞、骨髄間葉系幹細胞または癌細胞の培養溶液中に種々の濃度でZnTe結晶を分散させ、細胞増殖能の評価を細胞のコロニーフォーミングアッセイにより行った。さらに、細胞の代謝活性を評価するために、培養している細胞のミトコンドリア還元酵素の活性をテトラゾリウム塩であるMTTの還元呈色反応により測定した。また、タイムラプス蛍光顕微鏡を用いて細胞周期の解析を行い、各チェックポイントによる細胞周期を確認した。その結果、細胞培養液に分散させたZnTe濃度が0.25mg/mLより大きい場合、いずれの細胞も培養中にコローニーを形成せず、また、ミトコンドリア活性も低下した。しかし、ZnTe濃度が0.25mg/mL以下の場合は、通常増殖培地と変わらない細胞形態を示し、コロニー形成、ミトコンドリア活性や細胞周期の停止も認められなかった。今後は、コラーゲンまたはゼラチンでコーティングした非線形結晶を細胞培養液中に添加し、細胞親和性の向上と細胞機能観察を行う。さらに、近赤外域の光照射系を作製し、細胞への光照射と細胞応答の解析を行い、テラヘルツ照射系の構築を行う次年度のための予備検討を行った。これまでに光技術による細胞機能制御や幹細胞分化制御について報告してきたが、光学者の未踏領域であったテラヘルツ波を細胞生物学分野にいち早く適用し、全く新しいテラヘルツバイオロジー技術の確立を目指す。研究期間1年目には、テラヘルツ波増強基板材料(非線形結晶)の1つであるテルル化亜鉛(ZnTe)の細胞適合性試験を実施し、iPS細胞、骨髄間葉系幹細胞や癌細胞に対する細胞毒性が0.25mg/mLまでは認められないことを明らかにした。そこで、本研究期間2年目は、非線形結晶存在下でも長時間に細胞が生存できることを確認するため、CytoSMART 2 Systemを購入し、タイムラプス撮影を試みている。また、1細胞に対してテラヘルツ波を照射するための1細胞光照射顕微鏡を構築し、1細胞レベルまたは2-3μmまでの大きさのテラヘルツ波増強基板材料(非線形結晶)へピンポイントで光照射を行えるシステムを構築した。さらに、このシステムはタイムラプス測定および蛍光観察が測定できる仕様とした。本研究期間はわずか2年間であったが、これらのようにテラヘルツ波増強基板材料(非線形結晶)の細胞毒性評価とテラヘルツ波照射システムの構築を行うことができた。テラヘルツ波照射システムを用いて、細胞培養液中に存在するテラヘルツ波増強基板材料(非線形結晶)に対して近赤外光を照射し、細胞近傍でテラヘルツ波を発生させることを試みる。本研究内容はこれまでに類を見ない挑戦的研究内容であり、本研究成果のような萌芽が見られたことは、今後のテラヘルツバイオロジー技術の確立にむけて大きな前進であると考えている。