hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離散的計算機数学の総合的研究

伊理らは、計算グラフを利用した高速自動微分法を発展させ、丸め誤差に強い幾何学的問題にふさわしい手法を提案し、地理情報処理の問題への応用を開発した。榎本は、アルチン半群に関する語の問題を肯定的に解決し、グラフのNash-Williams公式の簡単な証明を与えた。藤野・河原らは、有限セル構造オートマトンについて、コンピュータによる情報実験を行い、その挙動の多くの性質を明らかにした。西沢は、オートマトン理論からの帰納推論について研究した。中島らは、ワークステーション上でのアプリケーション開発支援環境としてマルチメディアシステムの基礎研究を行った。篠原・有川らは、計算理論・類推の理論を発展させ、学習と発見の理論に関する根底的な考察を行った。広瀬・筧らは、日本語プログラミング環境の構築のための基礎として、仮名漢字変換を利用して日本語文書の処理と意味解析に関して一連の研究を展開した。五十嵐らは、Presburger算術における、有理係数の一次項に関する真偽の決定可能性を証明した。佐藤は、形式的表現の抽象化について研究し、その結果をλ-項に応用した。難波は、有限体上のJacobi多項式や楕円曲線に関する研究を継続し、計算課による興味深いデータを提示した。大芝は、自動証明において、三段論法を自然な形で導入することを行った。上江州は、公理化の一般的方法を研究した。小野らは、構造規則を欠いた論理のセマンティクス、有限モデル性などの研究を展開し、多くの結果を得た。小林らは、Σ^o_n-完全なプログラムのMartin-Lofランダム性を示すなど、malignな分布の研究を行った。宝来らは、λ-計算に関して、並列リダクションにより簡明なChurch-Rosserの証明を与えた。笠井らは、言語理論の観点から並列アルゴリズム、計算量の種々の性質を解明した。宮野らは、計算量理論及び並列アルゴリズムの理論を基礎として、学習理論の研究を行い、アミノ酸配列などのデータからの知識獲得システムを設計した。本研究は、数学と電子計算機とのかかわりを広く研究する計算数学のうち、離散的な対象を扱う離散的計算の分野に焦点を当てて、離散的アルゴリズム論を始めとして、プログラム論理、計算可能論理、計算量理論、プログラム合成論を中心にした総合的基礎研究を推進することを目的に組織されたものである。平成3年度の研究は、当初の研究計画に沿って、散的アルゴリズム論研究班(藤野,伊理,野崎,河原,榎本)は離散的アルゴリズムをセル構造オ-トマトン論及びグラフ理論、カテゴリ-理論の観点から、プログラム理論研究班(五十嵐,筧,佐藤)は、様々のパラダイムに基づくプログラミングを意味論と処理系の効率化を中心にして、計算可能論理研究班(難波,大芝,上江洲,小野)は、推論の計算可能化に向けて、計算量理論研究班(小林,宝来,笠井,宮野)は逐次計算モデルによる計算の複雑さの理論と並列型計算モデルによる計算の効率化に関して、プログラム合成論研究班(広瀬,西沢,中島,篠原,有川)はプログラムの合成に関して,演繹,帰納,類推という3つの観点から、それぞれ総合的な視野にたって研究を推進した。本科学研究費補助金による全体的な研究集会として、応用数学合同研究集会が平成3年12月24日ー26日の間、京都大学数理解析研究所において開催された。この研究集会は解析系応用数学分野とも合同で応用数学全般に関する研究発表と研究者の連絡の機械となり極めて有意義であり、多大の成果が得られた。特に、離散的計算機数学の分野については、グラフとニュ-ラルネットに関するもの3件、有限代数に関するもの4件、アルゴリズムと計算量に関するもの4件、論理と推論に関するもの3件、言語処理に関するもの4件の研究発表があり、発表後それぞれ活発な討論が行われた。

笠井らは、言語理論の観点から並列アルゴリズム、計算量の種々の性質を解明した。宮野らは、計算量理論及び並列アルゴリズムの理論を基礎として、学習理論の研究を行い、アミノ酸配列などのデータからの知識獲得システムを設計した。伊理らは、計算グラフを利用した高速自動微分法を発展させ、丸め誤差に強い幾何学的問題にふさわしい手法を提案し、地理情報処理の問題への応用を開発した。榎本は、アルチン半群に関する語の問題を肯定的に解決し、グラフのNash-Williams公式の簡単な証明を与えた。藤野・河原らは、有限セル構造オートマトンについて、コンピュータによる情報実験を行い、その挙動の多くの性質を明らかにした。西沢は、オートマトン理論からの帰納推論について研究した。中島らは、ワークステーション上でのアプリケーション開発支援環境としてマルチメディアシステムの基礎研究を行った。篠原・有川らは、計算理論・類推の理論を発展され、学習と発見の理論に関する根底的な考察を行った。広瀬・筧らは、日本語プログラミング環境の構築のための基礎として、仮名漢字変換を利用して日本語文書の処理と意味解析に関して一連の研究を展開した。五十嵐らは、Presburger算術における、有理係数の一次項に関する真偽の決定可能性を証明した。佐藤は、形式的表現の抽象化について研究し、その結果をλ-項に応用した。難波は、有限体上のJacobi多項式や楕円曲線に関する研究を継続し、計算機による興味深いデータを提示した。大芝は、自動証明において、三段論法を自然な形で導入することを行った。上江州は、公理化の一般的方法を研究した。小野らは、構造規則を欠いた論理のセマンティクス、有限モデル性などの研究を展開し、多くの結果を得た。小林らは、Σ^o_n-完全なプログラムのMartin-Lofランダム性を示すなど、malignな分布の研究を行った。宝来らは、λ-計算に関して、並列リダクションによる簡明なChurch-Rosserの証明を与えた。
日本語教育用マルチメディア教材データベース検索システムの開発

1.日本語教育用マルチメディア教材データベース検索システムの開発に関する研究の流れ(1)イラストの構成要素、シンボル、表現技法の調査これまで制作してきた基礎日本語学習事典(凡人社)の用例に基づくイラスト約7000件の制作を行ってきたが、本研究ではそのうちの約3000件を対象に構成要素、使われているシンボル、表現技法などについて分析を行った上で属性の付加を行った。属性の分類に当たってはイラストレータの助言を得て実施した。(2)イラストの主題とモチーフの関係についての調査イラストのモチーフはどの様なシンボルや構成要素から成り立っているかの調査を行った。方法はイラストレータを対象とした聞きとり調査という形で実施した。この情報に基づいた属性の付加を行った。(3)マルチメディア型データベース検索システムの開発Webブラウザを通して利用できるデータベース検索システムとスタンドアロンで利用するCD-ROM版データベース検索システムの開発を行った。2.本年度実施した研究により得られた知見(1)イラスト特有の属性として画面構成、表現技法、要素名称、動作、背景、感情、ジャンルの7項目を設けた。データベース検索に関する評価を実施したが、要素名称、感情、動作の順で利用率が高く、こうした属性の付加はイラストの検索手段として有効であることが明らかになった。(2)イラストの主題とモチーフの関係を調査し利用者に情報提供することはイラストを作成する場合に有用な情報となり得る。ただし、情報収集に膨大な時間を費やすために継続的に取り組む必要がある。(3)CD-ROM版のデータベースでは各属性項目を配置して絞り込み、完全一致、ワイルドカードなどの検索機能を実現する事で柔軟な検索が可能となった。Webブラウザ上で利用するデータベースでは容易な操作性とレスポンスに重きを置いた設計が必要であり、キーワード検索用の窓を一つにして一語で全ての属性について照合を行う方法が有効と考え実現した。
P450発現を誘導する薬物の受容体の細胞内存在様式

Hepa-1細胞よりモリブデン酸存在下に抽出液を調製し、^3H標識ダイオキシン(TCDD)とインキュベ-ト後、ショ糖密度勾配遠心を行ったところ、約9Sのピ-クを示した。抽出液とダイオキシン混合液に抗マウスHSP90抗体(0.5mg/ml)を加えて遠心すると放射性標識のピ-クは遠心チュ-ブの底の方へシフトした。この結果はわれわれがクルココルチコイド受容体について以前に得た結果と完全に同じである。すなわち、ダイオキシン受容体も細胞質においてHSP90と複合体を形成していることが示された。以下の実験はより高比活性の放射性標識が可能なリガンドであるグルココルチコイド(G)の受容体を用いて行った。ダイオキシン受容体の場合もまったく事情は同じと考えられる。われわれは、これまでにHSP90がアクチン繊維に結合でき、その結合はCa^<2+>-カルモデュリンによって阻官されることを示した。そこで、HSP90を構成要素とする8SのG受容体がアクチンに特異的に結合できるか否かを検討した。L5178Y細胞の粗抽出液を^3H標識Gでラベルし、(a)そのままアクチン重合条件にする;(b)外部より精製したウサギ骨格筋アクチンを加えアクチン重合条件にした。いずれも、^3Hラベルは重合アクチンと共沈澱したが、(b)の方の共沈澱量が多かった。さらに、この共沈殿はCa^<2+>-カルモデュリンによって阻害された。細胞抽出液をモリブデン酸非存在下に、高塩濃下に調製すると、G受容体はHSP90を含まない4S受容体となる。4S受容体はどんな条件でもアクチン繊維に結合しなかった。上記の結合は、8SのG受容体はHSP90を介してアクチン繊維に結合することを示している。
セミパラメトリック時系列解析による新たな脳高次機能ダイナミクス解析法の開発

近赤外線スペクトロスコピー(NIRS)と脳波(EEG)の同時測定データにおける血流動態応答関数の非線形推定を行なった。機能的磁気共鳴画像法(fMRI)における研究については,高次機能に関するデータ計測を行い,以下のリストにある成果発表を行った。また,ドイツキール大学小児神経内科のグループと共同で,本研究において開発したセミパラメトリック時系列解析による脳内部位間の応答関数推定方法を神経疾患患者のデータへの適用する共同研究を開始した。本研究成果の理論的部分について,現在,5月特許出願予定のイメージングデータの状態変化の"可視化システム"に発展させ,その次に出願予定の特許の請求項目へ組み入れることを検討している。本研究は脳の神経活動から機能的磁気共鳴画像法(fMRI)で計測される血流量変化への応答関数の推定を目的としている。初年度前半では、研究に必要な計算機、ソフトウエアなどの研究環境の整備を行い、研究方針についてfMRIの専門家らと意見交換を行った。後半ではまず、脳神経の電気的活動を反映している脳波データから特徴的な活動の抽出を行った。脳波は頭皮上に配置された62チャンネルにより、安静と暗算課題遂行の繰り返しタスク下で計測されたもので、これに多相因子分析法を適用し、安静時における後頭葉からのα活動と暗算タスク時の前頭葉からのθ活動など特徴的な活動の抽出を行うことができた。次にα、θ各々の活動に対応する時系列からfMRIデータへの応答関数の推定を行った。そのために、fMRIデータに関する自己回帰モデル、α、θ活動に対応する脳波データを取り込んだ外生変数変数モデル、さらに外生変数部分に非線形ノンパラメトリック項を組み込んだセミパラメトリックタイプのモデルを考案し、それぞれのモデルの性能を統計学的規準により評価した。脳のどの部位でどのモデルが適当であるかを調べ、脳内で脳波データから線形応答、非線形応答に対応する部位の抽出を行い、本研究の基幹となる部分についての確立を行うことができた。ここまでの成果については、国際学会Human Brain Mappingで発表を行い、現在は英文論文誌への投稿を準備している。脳の電気的活動を反映する脳波と脳血流量を反映する機能的磁気共鳴画像(fMRI)など他のモダリティで計測されたデータとの関連性を調べその応答関数を推定するのが本研究の目的である。fMRIの他に脳血流量を計測するものとして近赤外線スペクトロスコピー(NIRS)がある。これは、頭皮上から近赤外線レーザーを照射し脳表面のヘモグロビン変化量(ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、ヘモグロビン総量)を計測するもので脳波との同時測定も可能である。そこで、安静閉眼時において同時測定を行い、10Hz近傍のアルファ活動とヘモグロビンの変化量の関係を調べた。まず、脳波データにWavelet変換を施し時間・周波数・空間(脳波チャンネルに相当)の3次元データを構築し、多相因子分析法によりアルファ活動の強度変化に相当する成分を分離した。そして、NIRSの各チャンネルおいてヘモグロビン変化量のデータを自己回帰モデル(AR)と外生変数型自己回帰モデル(ARX)を適用した。ARXの外生部分には脳波のアルファ波の強度変化を導入した。ARとARXを赤池情報量規準(AIC)で比較し、ARXのAICが低いチャンネルはアルファ活動がヘモグロビンの変化量に動的な影響を及ぼしているということができる。全てのNIRSチャンネルと被験者(5名)においてAICを比較したところ、還元ヘモグロビンには影響は無く、ヘモグロビンとヘモグロビン総量にのみ影響があることが分かった。影響のある部位は被験者により異なるが、その応答関数の形態に類似性がみられた。この研究については、第9回日本ヒト脳機能マッピング学会大会での招待講演で"近赤外線スペクトロスコピー信号における脳波からの動力学的影響"という演題で発表を行った。また、論文誌NeuroImageにも投稿中である。脳波とfMRI同時測定データにおける応答関数の推定については、従来の標準的な解析法との比較を行い、引き続き研究を行っている。
多様体の無限遠の幾何と解析的構造

(1)多様体が,有限個の異なる幾何を持つエンドを持つとき,ラプラシアンに関する極限吸収原理を示した。(2)芥川氏との共同研究において,不確実性補題を,一般の多様体上に拡張し,それによって,離散固有値の有限性・無限性の判定条件を決定した。研究代表者の久村は,Limiting absorption principle and absolute continuity of the Laplacian on a manifold having ends with various radial curvatures, preprint, arXiv : math.DG/0606125において,有限個のエンドを持ちそれらが異なる放射曲率極限達を持っ場合の完備リーマン多様体のLaplacianについてその極限吸収原理と絶対連続性を証明し.これは量子力学の言葉を借りると一定以上のエネルギーを持った粒子は確率の意味で無限遠に飛び去ることを意味する。また,低いエネルギーを持った粒子は'高エネルギーのエンド'には飛び去ることが出来ないことを示した.さらに,これらのエンドの曲率の振舞いは極限吸収原理成立のためにはシャープであることも前論文の例から分かる.研究分担者の加須栄は,論文Convergence of Riemannian manifolds and Laplace operators, II, Potential Analysis 24(2006),137--194において,コンパクトリーマン多様体やリーマン多面体を含む,あるディリクレ空間のクラスの中での変分収束とスペクトル収束を論じ,調和関数や調和写像の収束に関する結果を纏めた.また,Variational convergence of finite networks, Interdisciplinary Information Sciences 12(2006),57-70において,有限ネットワーク(重みつきグラフ)の変分収束,Gromov-Hausdorff収束,スペクトル収束に関する結果および,関連して,無限グラフのRoydenコンパクト化に関する最近の結果の報告を行った.研究代表者の久村は,非コンパクトリーマン多様体のラプラシアンの真性スペクトルの最小値が体積の増大度の下限で上から評価できることを発見し,R.Brooksの見落としを指摘した(しかし,これは既に既知の結果であった)(1)不確実性補題は,ユークリッド空間においては,離散スペクトルの有限・無限性の簿ダーラインを示す重要なものであったが,連携研究者の芥川一雄氏との共同研究において,この不確実性補題を,非常に広いクラスのノンコンパクト・リーマン多様体の上に,一般化した.さらに,考える空間をいくつかの特別なものにしたとき,その具体形を確定した.(2)真性スペクトルの下限が正であるとき,その値未満にある離散固有値は,一般に,無限にも有限にもなり得る.それが,有限か,無限であるかについての曲率のボーダーラインを決定した.(3)連携研究者の芥川一雄氏は,正の山辺不変量に関する手術理論の研究を行った.(4)連携研究者の加須栄篤氏は,グラフ理論の立場からの研究を行い,倉持境界の重要性を示した.これらの結果は,リーマン多様体の解析的構造の研究において,非常に基本的かつ重要なものである.
組織制御された超微細粒鋼の疲労破壊機構の解明とモデル化

(1)片側切欠き材を用いて,切欠きから伝ぱする比較的長い疲労き裂伝ぱ挙動をき裂閉口とともに観察した.き裂伝ぱ抵抗は,細粒材のほうが大きく,これは,き裂分岐に伴う粗さ誘起き裂閉口の役割が大きいことを示した.(2)超細粒材のき裂発生位置を,EBSPを用いて,結晶方位との関連から検討したところ,き裂発生に関しては,AFMで観察された複雑すべり領域のすべり方向が,結晶方位解析に基づくシュミット因子の大きさによって説明できることを明らかにした.(3)熱処理によって結晶を粗大化させた材料の疲労試験を行った.超細粒材を粗大化した材料のき裂伝ぱ抵抗は,処理前に比較して小さくなった.100μm程度まで粗大化した材料は,中程度の粒径の材料に比較して伝ぱ抵抗が大きくなった.これらは,粗さ誘起き裂閉口および塑性誘起き裂閉口をもとに説明できた.(4)疲労き裂先端のすべり帯と結晶粒界の相互作用モデルを基にして,微小疲労き裂の発生および伝ぱ条件を結晶粒界を考慮した微視組識形態との関連から評価する手法を開発した.疲労き裂の停留形態を3種類に分類した.結晶粒界に接近して,粒界直前で停留.結晶粒界に到達して停留.粒界を越えて,少し伝ぱした後に停留するパターンに分類できた.(5)以上の結果を総合して,高疲労強度を発現させるための最適組識形態としては,細粒化によって疲労限度を向上させ,き裂閉口の増加によってき裂伝ぱ抵抗を高めることが重要であることを示した.(1)片側切欠き材を用いて,切欠きから伝ぱする比較的長い疲労き裂伝ぱ挙動をき裂閉口とともに観察した.き裂伝ぱ抵抗は,細粒材のほうが大きく,これは,き裂分岐に伴う粗さ誘起き裂閉口の役割が大きいことを示した.(2)超細粒材のき裂発生位置を,EBSPを用いて,結晶方位との関連から検討したところ,き裂発生に関しては,AFMで観察された複雑すべり領域のすべり方向が,結晶方位解析に基づくシュミット因子の大きさによって説明できることを明らかにした.(3)熱処理によって結晶を粗大化させた材料の疲労試験を行った.超細粒材を粗大化した材料のき裂伝ぱ抵抗は,処理前に比較して小さくなった.100μm程度まで粗大化した材料は,中程度の粒径の材料に比較して伝ぱ抵抗が大きくなった.これらは,粗さ誘起き裂閉口および塑性誘起き裂閉口をもとに説明できた.(4)疲労き裂先端のすべり帯と結晶粒界の相互作用モデルを基にして,微小疲労き裂の発生および伝ぱ条件を結晶粒界を考慮した微視組識形態との関連から評価する手法を開発した.疲労き裂の停留形態を3種類に分類した.結晶粒界に接近して,粒界直前で停留.結晶粒界に到達して停留.粒界を越えて,少し伝ぱした後に停留するパターンに分類できた.(5)以上の結果を総合して,高疲労強度を発現させるための最適組識形態としては,細粒化によって疲労限度を向上させ,き裂閉口の増加によってき裂伝ぱ抵抗を高めることが重要であることを示した.1.超微細粒部および中心部の各方向に対する平滑材疲労限度を求め,超微細粒部の圧延方向に平行方向の疲労限度が最も大きいことを示した.2.熱処理によって結晶粒径を種々変化させた材料の疲労強度を求め,結晶粒径が小さいほど疲労限度が大きくなることを示した.3.超微細粒部および中心部の疲労き裂発生過程をAFMを用いて詳細に観察した.中心部では,粒内における線状のすべりからき裂が発生するのに対して,超微細粒部では線状のすべりのみならず複雑なすべりが発生し,その複雑なすべり領域の粒界部分からき裂が発生することを示した.4.上記の各材料に対して,き裂伝ぱ挙動を観察し,超微細粒鋼のき裂伝ぱ抵抗が最も大きいことを示した.き裂伝ぱ速度は有効応力拡大係数範囲によってほぼ支配されており,き裂伝ぱ抵抗の増大は,き裂閉口の増大によってもたらされていることを示した.また,き裂閉口には破面粗さの影響が大きく,き裂伝ぱにともなうき裂分岐が重要な役割を果たしていることを示した.(1)片側切欠き材を用いて,切欠きから伝ぱする比較的長い疲労き裂伝ぱ挙動をき裂閉口とともに観察した.き裂伝ぱ抵抗は,細粒材のほうが大きく,これは,き裂分岐に伴う粗さ誘起き裂閉口の役割が大きいことを示した.(2)超細粒材のき裂発生位置を,EBSPを用いて,結晶方位との関連から検討したところ,き裂発生に関しては,AFMで観察された複雑すべり領域のすべり方向が,結晶方位解析に基づくシュミット因子の大きさによって説明できることを明らかにした.(3)熱処理によって結晶を粗大化させた材料の疲労試験を行った.超細粒材を粗大化した材料のき裂伝ぱ抵抗は,処理前に比較して小さくなった.100μm程度まで粗大化した材料は,中程度の粒径の材料に比較して伝ぱ抵抗が大きくなった.これらは,粗さ誘起き裂閉口および塑性誘起き裂閉口をもとに説明できた.(4)疲労

き裂先端のすべり帯と結晶粒界の相互作用モデルを基にして,微小疲労き裂の発生および伝ぱ条件を結晶粒界を考慮した微視組織形態との関連から評価する手法を開発した.疲労き裂の停留形態を3種類に分類した.結晶粒界に接近して,粒界直前で停留.結晶粒界に到達して停留.粒界を越えて,少し伝ぱした後に停留するパターンに分類できた.(5)以上の結果を総合して,高疲労強度を発現させるための最適組織形態としては,細粒化によって疲労限度を向上させ,き裂閉口の増加によってき裂伝ぱ抵抗を高めることが重要であることを示した.
遺伝子改変技術を用いたてんかんモデルラットの開発研究

本研究では、ENU誘発変異ラットから標的遺伝子をスクリーニングすること、およびクロラムブチル誘発変異ラットから、てんかん遺伝子あるいは候補遺伝子の変異ラットの作製を試みた。後者からは効果的に遺伝子変異ラットを作製することはできなかったが、矮小形質をもつ劣勢遺伝子変異ラットを系統化した。前者において、ENU誘発点突然変異を検出するための高速で安価な、MuT-POWER(Mu Transposition Pooling with Sequencer)法を開発した。これは、トランスポゾンMuシステムとDNAプーリング法を組み合わせたものであり、特許公開中(2007-185116)である。G1雄ラット5000頭の尾からゲノムDNAを抽出して保存すると共に、精巣上体尾部から精子を採取して凍結保存した(Kyoto University Rat Mutant Archive(KURMA)と呼称)。このKURMAをてんかん関連遺伝子についてスクリーニングした結果、合計18個の点突然変異を検出した。そのうちナトリウムチャネルSCN1A遺伝子中にミスセンス(アミノ酸)変異をもつラットは、顕微授精により凍結精子から個体復帰して系統化した。このラット系統について特性を調べたところ、ペンチレンテンテトラゾール誘発けいれんおよび熱刺激誘発けいれんに高い感受性を示すことが判明した。よって、熱性けいれんのモデルおよび全般性てんかん熱性けいれんプラス(GEFS+)患者のモデルとして、発症機構の解明、予防や治療法の開発研究に利用できると大いに期待される。KURMAから、てんかんモデルラットのみならず他の疾患モデルをも効果的に作製することができるので、大いにこのリソースが活用されることを期待する。エチルニトロソウレア(ENU)誘発変異ラットから標的遺伝子をスクリーニングする方法によって、てんかん遺伝子変異ラットを作製する。ACI/NSlc, BN/SsNSlc, F344/NSlcの3系統に20mg/kg, 30mg/kg, 45mg/kgを、それぞれ雄に2回投与後、同系統の雌と交配して平均産子数を求めた。その結果、最も効率的にENUミュータジェネシスを行うには、F344/NSlcに40mg/kgのENUを9週齢時と10週齢時に投与することが適当であると判断した。ENUによるてんかん遺伝子変異ラットの作製にあたって、12個のヒトてんかん関連遺伝子(LGI1,EPM1,EPM2,CHRNA4,CHRNB2,GABRA1,GABRG3,CLCN2,SCN1A, CACNB4,KCNQ2,KCNQ3)のラットホモログに対し、ラットゲノムシークエンス(Ensemb1)データベースからそれぞれの遺伝子の全エクソンを増幅するように152セットのPCRプライマーを作製した。それぞれのエクソンに対しエクソン・イントロン境界領域から20-100bp以内のイントロン領域にプライマーをデザインしており、合計50,119bpをスクリーニングしている。また、スクリーニング方法としては、PCR産物のダイレクトシークエンスに加えて、より効率的な突然変異検出法を検討した。てんかん遺伝子存在領域の欠失変異ラットの作製には、クロラムブチル(CHL)を5mg/kg,10mg/kg,15mg/kgの3群に分けて、BN/SsNSlc雄ラットに投与した。その後3,4,5,6,7週目に、Wistar/STラットと交配して、それぞれの平均産子数を求めた。その結果、CHLミュータジェネシスとして、CHL 5mg/kgを投与後5週目にF344/NSlcと交配することが適当であると判断した。1.エチルニトロソウレア(ENU)によるてんかん遺伝子変異ラットの作製F344/NSlc系統雄ラットに40mg/kgのENUを9,10週齢時の2回投与し、10週間後に同系統雌ラットと交配して、ENU誘発変異G1ラットを約1000匹作製した。ヒトてんかん関連遺伝子(CHRNA4,CHRNB2,GABRA1,GABRG2,CLCN

2,SCN1A,SCN2A,SCN1B,CACNB4,KCNQ2,KCNQ3,KCNA1)のラットホモログ遺伝子において、タンパク質のドメイン領域を増幅する42個のPCRプライマーセットを作製して、G1ラットゲノムDNAのスクリーニングを行った。ミスマッチDNAを検出することができるMuトランスポゾンを利用して、ENU誘発変異G1ラットから、標的遺伝子中に変異を有する個体を効率的に選択することができるMuT-POWER法を開発した(平成18年1月11日に特許出願)。ダイレクトシークエンス法に比べて、G1ラットのDNAスクリーニングにかかる費用、時間、労力を大幅に削減することに成功した。MuT-POWER法を用いて、標的遺伝子のミスセンス(アミノ酸)変異を起こしたG1ラット2個体を検出した。現在これらG1ラットをF344系統に戻し交配して、標的遺伝子変異ホモ個体を作製している。2.クララムブチル(CHL)によるてんかん候補遺伝子破壊ラットの作製10週齢のBN/SsNSlc雄ラットに10mg/kgのCHLを投与し、投与後5週目に10週齢のF344/NSlc雌ラットと1週間交配し、61頭のG1産子を得た。それらの離乳時に尾からゲノムDNAを抽出して、標的遺伝子内のゲノム欠失をPCR法によって調べた。劣性遺伝子変異の存在を調べるために、14頭のG1産子について交配試験を実施し、N2産子404頭を得た。1.エチルニトロソウレア(ENU)によるてんかん遺伝子変異ラットの作製昨年度に引き続き、ENUを投与したF344/NS1c系統の雄ラットに同系統の雌ラットを交配して、ENU誘発突然変異G1ラットを作製した。平成17年度と併せて1735頭分のG1ラットを作製し、尾からゲノムDNAを抽出し、精巣上体尾部からは精子を採取して、-80°Cで凍結保存した(ラットミュータントアーカイブ)。12個のヒトてんかん関連遺伝子(42セットPCRプライマー)において、昨年度我々が開発した点突然変異を効率的に検出する新規スクリーニング方法MuT-て、196個のSSLPマーカーを用いて全ゲノムスキャンを行ったところ、いずれの個体においてもLOHは検出できなかった。-POWER法)により、このラットミュータントアーカイブをスクリーニングした結果、5つの点突然変異が検出された。そのうちのSCN1A遺伝子中にミスセンス(アミノ酸)変異をもつ2個体については、顕微授精法(ICSI)により凍結精子から個体へ復帰した。現在、これらSCN1A遺伝子点突然変異ラット2系統について、脳波異常、発作様行動、環境刺激誘発発作等の有無を調べている。2.クララムブチル(CHL)によるてんかん候補遺伝子破壊ラットの作製平成17年度に得たG1ラット61頭について、196個のSSLP
デキストランマグネタイト-抗癌剤封入リポソームを用いる温熱塞栓化学療法の研究

現在の温熱療法の主流は誘電加温法であるが,癌局所のみを選択的に加温するのは困難である.一方,電磁誘導加温法では選択的な加温が可能である.過去に磁性体としてDextran Magnetite(DM),Thermosensitive magneto-liposome(TMs)を用いた方法を開発し,その特性・治療効果について報告してきた.TMsは内部に封入した抗癌剤などの薬剤を温度感受性に徐放する性質を有し,選択的温熱化学療法が可能であるが,粒子径が小さく塞栓作用が弱かった.この問題点を解決すべく,新たにDMアルブミンマイクロスフェア(DM-AMs)を開発し,誘導加温法を行い,その特性と新しい温熱治療法について検討した.DM-AMsの粒径は条件を変更することで任意に作製でき,今回の実験には粒径4-6μm,鉄含有量39.6%のものを用いた.前年度の実験で,出力7kW,周波数500KHzの誘導加温装置と,光センサー式温度測定装置を用いた計測では,in vitroではDM-AMsの濃度20mg/mlで6°C/3分,10mg/mlで6°C/7分の温度上昇,in vivoではラットの肝尾状葉に経動脈的に投与し塞栓後,誘導加温を行ったところ,肝尾状葉は43°Cに加温された.直腸温は36.7°Cであり,投与局所のみ加温された.組織学的所見では,肝尾状葉の類洞,肝動脈は塞栓され,腫瘍内へもDM-AMsが取り込まれていた.塞栓加温後3日目の肝臓の病理組織所見では,辺縁部の腫瘍細胞は粗な配列を示し,他の部分は壊死と繊維化が始まっていた.以上のようにDMアルブミンマイクロスフィアによる塞栓を併用した誘導加温法は,有意に肝実質を加温することが可能であった.抗癌剤を同時に封入することで,薬剤を徐放性に放出する性質を合わせ持つことが期待され,十分量を塞栓することにより腫瘍内組織のみを選択的に加温し,局所の温熱化学療法を行える可能性が示唆された.本研究結果については第14,15回日本ハイパーサーミア学会において発表した.現在の温熱療法の主流は誘電加温法であるが,癌局所のみを選択的に加温するのは困難である.一方,電磁誘導加温法では選択的な加温が可能である.過去に磁性体としてDextran Magnetite(DM),Thermosensitive magneto-liposome(TMs)を用いた方法を開発し,その特性・治療効果について報告してきた.TMsは内部に封入した抗癌剤などの薬剤を温度感受性に徐放する性質を有し,選択的温熱化学療法が可能であるが,粒子径が小さく塞栓作用が弱かった.この問題点を解決すべく,新たにDMアルブミンマイクロスフェア(DM-AMs)を開発し,誘導加温法を行い,その特性と新しい温熱治療法について検討した.DM-AMsの粒径は条件を変更することで任意に作製でき,今回の実験には粒径4-6μm,鉄含有量39.6%のものを用いた.前年度の実験で,出力7kW,周波数500KHzの誘導加温装置と,光センサー式温度測定装置を用いた計測では,in vitroではDM-AMsの濃度20mg/mlで6°C/3分,10mg/mlで6°C/7分の温度上昇,in vivoではラットの肝尾状葉に経動脈的に投与し塞栓後,誘導加温を行ったところ,肝尾状葉は43°Cに加温された.直腸温は36.7°Cであり,投与局所のみ加温された.組織学的所見では,肝尾状葉の類洞,肝動脈は塞栓され,腫瘍内へもDM-AMsが取り込まれていた.塞栓加温後3日目の肝臓の病理組織所見では,辺縁部の腫瘍細胞は粗な配列を示し,他の部分は壊死と繊維化が始まっていた.以上のようにDMアルブミンマイクロスフィアによる塞栓を併用した誘導加温法は,有意に肝実質を加温することが可能であった.抗癌剤を同時に封入することで,薬剤を徐放性に放出する性質を合わせ持つことが期待され,十分量を塞栓することにより腫瘍内組織のみを選択的に加温し,局所の温熱化学療法を行える可能性が示唆された.本研究結果については第14,15回日本ハイパーサーミア学会において発表した.現在の温熱療法の主流は誘電加温法であるが,癌局所のみを選択的に加温するのは困難である.この欠点を補い,電磁誘導による選択的な加温方法が考案され,過去に磁性体としてDextran Magnetite(DM),Thermosensitive magneto-liposome(TMs)を用いた方法を研究し,その治療効果についても報告してきた.またTMsは内部に封入した抗癌剤などの薬剤を温度感受性に徐放する性質を有し,選択的温熱化学療法が可能であるが,塞栓作用が弱かった.この問題点を解決すべく,新たにDMアルブミンマイクロスフェア(DM-AMs)を作製,誘導加温法を行い,その特性について検討した.DM-AMsの粒径は条件を変更することで任意に作製される.実験には粒径4-6mum,鉄含有量39.6%のものを用いた.走査電顕写真では,粒径が小さくとも球状を呈し,表面は平滑である.

濃度20mg/ml,10mg/mlのDM-AMs,誘導加温装置(出力7kW,周波数500KHz),光センサー式温度測定装置を用いた.DM-AMsの濃度20mg/mlでは6度/3分,10mg/mlでは6度/7分の温度上昇を認めた.同様のDM-AMsをラットの肝尾状葉な経動脈的に投与し塞栓した.塞栓後,誘導加温を行ったところ,肝尾状葉は8分30秒で43度に加温された.直腸温は36.7度であり,投与局所のみ加温された.組織学的所見では,肝尾状葉の類洞,肝動脈は塞栓され,腫瘍内へもDM-AMsが取り込まれていた.以上のように,DM-AMsはin vitro,in vivoともに磁気誘導法により加温されることが可能であった.同物質は内部に抗癌剤を封入する事が可能であり,加温により徐放的に薬剤を放出できる可能性を秘めている.塞栓と温熱療法を組み合わせた,新しい選択的な治療法の開発について今後検討してゆく.なお,今年度の研究結果については第14回日本ハイパーサーミア学会において発表した.現在の温熱療法の主流は誘電加温法であるが,癌局所のみを選択的に加温するのは困難である.一方,電磁誘導加温法では選択的な加温が可能である.過去に磁性体としてDextran Magnetite(DM),Thermosensitive magneto-liposome(TMs)を用いた方法を開発し,その特性・治療効果について報告してきた.TMsは内部に封入した抗癌剤などの薬剤を温度感受性に徐放する性質を有し,選択的温熱化学療法が可能であるが,粒子径が小さく塞栓作用が弱かった.この問題点を解決すべく,新たにDMアルブミンマイクロスフェア(DM-AMs)を開発し,誘導加温法を行い,その特性と新しい温熱治療法について検討した.DM-AMsの粒径は条件を変更することで任意に作製でき,今回の実験には粒径4-6μm,鉄含有量39.6%のものを用いた.前年度の実験で,出力7kW,周波数500KHzの誘導加温装置と,光センサー式温度測定装置を用いた計測では,in vitroではDM-AMsの濃度20mg/mlで6°C/3分,10mg/mlで6°C/7分の温度上昇,in vivoではラットの肝尾状葉に経動脈的に投与し塞栓後,誘導加温を行ったところ,肝尾状葉は43°Cに加温された.直腸温は36.7°Cであり,投与局所のみ加温された.組織学的所見では,肝尾状葉の類洞,肝動脈は塞栓され,腫瘍内へもDM-AMsが取り込まれていた.塞栓加温後3日目の肝臓の病理組織所見では,辺縁部の腫瘍細胞は粗な配列を示し,他の部分は壊死と繊維化が始まっていた.以上のようにDMアルブミンマイクロスフィアによる塞栓を併用した誘導加温法は,有意に肝実質を加温することが可能であった.抗癌剤を同時に封入することで,薬剤を徐放性に放出する性質を合わせ持つことが期待され,十分量を塞栓することにより腫瘍内組織のみを選択的に加温し,局所の温熱化学療法を行える可能性が示唆された.今年度の研究結果については第15回日本ハイパーサーミア学会において発表した.
オブジェクト指向分析による医療情報の意味論的解析とその応用システムの開発

研究代表者は申請した研究計画に沿って、以下のように研究開発を進めた。第一に、領域を神経内科領域に絞り、既存の医療情報がどのような診療行為から発生する患者情報であるか調査し、そのカテゴリー分けをまず行い、それがオブジェクト指向分析の上からどのような構成をもつかを検討した。この分類から、神経内科学的領域については病歴の聴取、神経学的所見、画像検査、生理学的検査との間のリンクがきわめて重要であり、特に診断過程の約50学的所見によるものであることが判明し、このようなリンクの構造をオブジェクト指向分析によってスキーマ上に構成した。次に、このスキーマ構造に基づいて、スキーマ構造にのっとったデータ生成部の構築を行った。この生成部は、人間と計算機とのインターフェイスであり、医師が自らの自然な言語によって入力し、この自然言語で記載された入院患者の病歴、退院時要約をその時間関係を基本にしながら病態のオブジェクト構造に併せてイベント系列に要約するシステムを研究費で購入したSun C++によって開発した。オブジェクト指向プログラミングはこのようなスキーマをそのままコンピュータのプログラムとして実現したものであり、システムの開発仕様がシステム構築の上でも重要であると同時に、仕様そのものの構造を移植することが容易であった。以上の開発したシステムを疑似的に神経内科の過去の症例50例を用いて検証した。結果として、このシステムはイベント系列の評価に伴い、必要な診療情報をイベント駆動型で検索することが90%の症例で可能であり、神経内科学的領域においては、このようなオブジェクト指向データベースの手法が有効であることが示唆された。
アルタン・ハーンと『アルタン・ハーン伝』の研究

本研究の対象となった,通称『アルタン・ハーン伝』は,近年,中国内蒙古で発見されたものであるが,現在のモンゴル年代記としては最も古いものの一つで, 17世紀初頭に編纂されたとみてよい.テキストの公刊は1984年のことで,それ以後ようやく研究が始まったばかりで,またその数も少ない.本研究においては,まずこの史料の史料学的検討を行なった.すなわち編者は誰か,成立年代はいつか,またこの史料の正しいタイトルは何か,等である.これらに関する検討の中でいくつか新しい知見を得ることが出来た.すなわち編者について,従来の研究においては不明とされて来たが,実はアルタン・ハーンの孫,オムボ・ホンタイジがこれに関与していたこと,その背景には,モンゴル貴族内の,第4代順義王をめぐる争いがあったことを明らかにした.また本史料の成立年代についても,上記との関係から, 16071611年の間のことであると推定した.史料のタイトルについても,従来の見解を批判し,本文の末尾に記されている,と指摘した.これと同時に,モンゴル文テキストのラテン化,和訳,更に訳注をつける作業をすすめ,これを完了した.また種々の記述について,他のモンゴル文年代記,更には明側の史料との比較を行なった.その結果,それらからも若干新しい知見を得た.従来, 1617世紀のモンゴル史研究では,モンゴル文史料として『蒙古源流』が中心的に用いられてきたが,それには年代記述上,無数の誤りがあり,その利用には十分な注意が必要であること,『アルタン・ハーン伝』は年代記述に関してはかなり正確であり,むしろ明側の同時代的記録と一致する点が多い,等のことである.『アルタン・ハーン伝』にはまだ多くの問題が含まれ,一層の研究が必要である.本研究の対象となった,通称『アルタン・ハーン伝』は,近年,中国内蒙古で発見されたものであるが,現在のモンゴル年代記としては最も古いものの一つで, 17世紀初頭に編纂されたとみてよい.テキストの公刊は1984年のことで,それ以後ようやく研究が始まったばかりで,またその数も少ない.本研究においては,まずこの史料の史料学的検討を行なった.すなわち編者は誰か,成立年代はいつか,またこの史料の正しいタイトルは何か,等である.これらに関する検討の中でいくつか新しい知見を得ることが出来た.すなわち編者について,従来の研究においては不明とされて来たが,実はアルタン・ハーンの孫,オムボ・ホンタイジがこれに関与していたこと,その背景には,モンゴル貴族内の,第4代順義王をめぐる争いがあったことを明らかにした.また本史料の成立年代についても,上記との関係から, 16071611年の間のことであると推定した.史料のタイトルについても,従来の見解を批判し,本文の末尾に記されている,と指摘した.これと同時に,モンゴル文テキストのラテン化,和訳,更に訳注をつける作業をすすめ,これを完了した.また種々の記述について,他のモンゴル文年代記,更には明側の史料との比較を行なった.その結果,それらからも若干新しい知見を得た.従来, 1617世紀のモンゴル史研究では,モンゴル文史料として『蒙古源流』が中心的に用いられてきたが,それには年代記述上,無数の誤りがあり,その利用には十分な注意が必要であること,『アルタン・ハーン伝』は年代記述に関してはかなり正確であり,むしろ明側の同時代的記録と一致する点が多い,等のことである.『アルタン・ハーン伝』にはまだ多くの問題が含まれ,一層の研究が必要である.2年継続の研究の初年度として、まず次のような形で作業をすすめた。1.必要な文献の収集と講読。2.『アルタン・ハーン伝』の講読、他文献との比較。3.『アルタン・ハーン伝』の訳注作業。4.アルタン・ハーンの事蹟に対する再検討。以上のような作業を通じて、『アルタン・ハーン伝』並びにアルタン・ハーンに関するいくつかの新しい知見を得た。まず『アルタン・ハーン伝』の編者については不詳、成立年代は1607年、というのが従来の見解であった。本研究者は、その成立は1607年より後のこと、編者にはOmbo gong tayijiが関与していることを明らかにした。それには概略次のような事情があったと思われる。すなわち第3代順義王Namutai secen gayanの死後、第4代順義王継承の争いが生じたが、その係争者の一人、Ombogong tayijiが、いわば初代順義王アルタン・ハーンの正統な後継者であることを主張し、その裏付けとして、本伝を編纂せしめたものである。次にアルタン・ハーンの事蹟について、従来知られていたものに加えて、更に多いことが『アルタン・ハーン伝』の記事により明らかになった。特にその遠征活動について、ウリヤンハン部に対する遠征活動の実体が大体明らかになった。またアルタン・ハーンとチベット仏教との関係について、この点は従来からモンゴル語史料、チベット語史料によってかなり知られていたが、『アルタン・ハーン伝』は更に詳しい事実を伝えていることも分ったのである。次年度においては『アルタン・ハーン伝』の文献学的研究を継続すると共に、これらの知見にもとづいて論文を作成し、また報告書の一貫として『アルタン・ハーン伝』の訳注を公刊する予定である。
紫外線硬化ゲルを用いた疑似人体組織の３次元造形法の研究

本研究では着色した紫外線硬化オイルを,紫外光により適当な柔らかさに硬化(ゲル化)させながら三次元的に接着・積層することにより,人体組織の色と柔らかさを再現した疑似人体組織を作成することを目的とした.直径0.8mmの穴を900個開けた穴あきプレートを組み込んだ造形装置を開発した.穴あきプレートの穴に紫外線硬化オイルを滴下し,穴あきプレートを上に引き上げることで,1mm間隔で色と硬さが違う紫外線硬化オイルの膜ができる.これに紫外光を当てることで,ゲル化した薄いシートが完成する.このシート上に,穴あきプレートを置き,同様の方法でシートを作成しながら積層することで疑似人体組織を作ることができた.本年度は1)紫外線硬化ゲル(UVゲル)に用いる母材の研究と,2)UVゲルの微小な滴を硬化させ,粒子を作製する方法の研究を行った.1) UVゲルに用いる母材の研究ではベースとなるシリコーンの実験と,着色のために混入する顔料の影響について調べた.シリコーンの実験では,紫外線硬化時に酸素阻害を受けにくいシリコーンについて調査,実験を行った.顔料の影響に関する研究では顔料の最大粒子径,最多頻度粒子径に着目して,顔料と硬化時間の関係,顔料と硬さの関係,顔料と接着強度の関係についてそれぞれ実験を行った.使用した顔料は最大粒子径が大きい黒(MA100,三菱化学)と小さい白(CR-90-2,石原産業),最多頻度粒子径が大きい黒と小さい黄(ZAY452,大日精化工業)である.UVゲルの硬化時間を調べた結果,黒の影響が大きく,白と黄の影響はほぼ同じであった.次にUVゲルの硬さ計測を行った.黒と白の顔料の割合を変えながら硬さを計測したところ,黒のみが一番硬く,黒40%/白60%の時が一番柔らかい結果となった.同様に黒と黄の割合を変えて計測を行ったところ黒のみが一番硬く,黒80%/黄20%が一番柔らかい結果となった.接着強度の実験では,UVゲルで接着箇所がある試験片と接着箇所がない試験片を作製し,それらを引っ張り試験機で計測したところ,接着箇所がある試験片は接着箇所がない試験片に比べて引張応力の限界が4割ほど減少することが分かった.2) UVゲルの微小な滴から粒子を作製する方法の研究では,窒素でバブリングを行ったメタノール中に滴下したUVゲルが硬化するか否かを検証したところ,メタノール中では硬化しないことが分かった.水とメタノールを3:2の比で混合した液体にバブリングを行い,滴下したUVゲルが硬化するかを検証したところ,硬化はするが,滴下ノズルからUVゲルを安定に吐出できないことが分かった.平成27年度は引き続き1)紫外線硬化ゲル(UVゲル)に用いる母材の研究と接着・積層方法の研究,2)血管や心臓,肺などの空洞部分を造形する方法の研究を行った.1)本研究では臓器の三次元構造を再現する方法として,積層造形の原理を用いている.光重合性物質の液滴を平面状に並べ,紫外線を照射してゲル化し,形状を固定する.さらにその上に,光重合性物質の液滴を平面状に並べ,紫外線を照射してゲル化し,形状を固定すると同時に下部の層との接着も行う.これまでの研究では光重合性物質を光ラジカル重合でゲル化した場合に,下の層と上の層の接着が難しいという問題点があった.並行して研究を進めてきた光カチオン重合では接着が期待できるが,ゲル化速度が遅いという問題点があった.本年度は様々な母材や手法を実験的に確認した結果,母剤には分子の両末端にエポキシ基を有するエポキシシリコーンを用いて,重合反応の開始剤には紫外線を照射することでカチオンを発生させる光酸発生剤,硬化を促進する光増感剤,ゲルの硬さを調整する希釈剤にはジメチルシリコーンを加えることにした.さらには重合開始時に加温するという方法を用いることで,これまでの光ラジカル重合と同等のゲル化速度を可能にすることができた.2)血管や心臓,肺などの空洞部分を造形するには,空洞となる部分にUVゲルではない物質を埋め込み,臓器の三次元形状を作った後にその物質を溶解させて取り出すことにした.様々な材質を検討した結果,光重合性物質の液滴を平面状に並べる際に寒天水溶液を空洞となる部分に敷き詰め,硬化させることにした.寒天は融点が8593度,凝固点が3345度であるため取り扱いが比較的簡単である.問題は光重合性物質の液滴と寒天水溶液が混ざらないように硬化させる方法であるが,寒天水溶液の濃度を調整することにより対応可能であることが実験により確認した.光ラジカル重合反応を用いた紫外線硬化ゲルの硬化方法では,周囲にある酸素の影響を受けるために架橋反応が進まないという問題があった.このためシリコーンを滴下する装置全体を窒素で満たす必要があり,実験装置がたいへん大掛かりなものになっていた.本年度は主に光カチオン重合に関する研究を行い,光カチオン重合反応を用いた紫外線硬化ゲルにおいても,光ラジカル重合反応と同様に,硬度調整を可能にする方法を確立した.今回作製した紫外線硬化ゲルの硬度の範囲は1.8kPa840kPaであり,柔らかい脳や硬い筋肉を造形することが可能である.血管や心臓,肺などの空洞部分を造形するために寒天を利用する造形方法を案出した.これを実現するためにはディスペンサで光重合性物質の粒子を並べるのではなく,1mm間隔で多数の穴が開いた型を使って一斉に光重合性物質の粒子を作製する必要がある.

ただし前後左右の粒子と混合するので正確には粒子状の形体ではなく,液体の光重合性物質が造形ステージの上に広がった状態になる.このとき型に開いた穴の中で空洞になる穴の部分には光重合性物質の代わりに寒天水溶液を入れておく.このようにして型を引き上げると,寒天水溶液の周りを光重合性物質が取り囲んだ状態になる.これに紫外線を照射して光重合性物質を硬化させると同時に温度を調整して寒天水溶液も硬化させる.このようにすると空洞になる部分が寒天で,その周囲を紫外線硬化ゲルが取り囲んだシートが出来上がる.これを接着させながら積層することで三次元形状が出来上がる.その後,全体の温度を90度に上昇させると寒天が溶解して,その部分が空洞になる.この造形で重要になるのは光重合性物質と寒天水溶液が混ざり合わないことである.そのためには寒天水溶液の比重を光重合性物質と同じにすればよく,これは寒天の濃度を調整することで達成可能であることが実験により確かめられた.本年度は1)紫外線硬化ゲル(UVゲル)に用いる母材の研究と,2)UVゲルで再現した人体模型の硬さや変形が妥当かどうかを測定する計測装置の研究を行った.1)UVゲルに用いる母材の研究では2種類のUVゲル,1光ラジカル重合によって硬化するラジカルUVゲルと2光カチオン重合によって硬化するカチオンUVゲル,について様々な実験を行った.ラジカルUVゲルは前年度の研究で積層時の接着力が弱いことが判明したため,その原因の特定と対策を行った.ラジカルUVゲルが所定の機能・性能を得られない場合の代替案として前年度から研究を始めたカチオンUVゲルについては基礎的な物理特性を調べる実験を行った.カチオンUVゲルは,光重合開始剤を添加することによって紫外線光で硬化するエポキシシリコーンを母材にして,柔らかさを調整するためにジメチルシリコーンを混合する.カチオンUVゲルを硬化させるには紫外線光を当てると同時に,シリコーン全体を加熱する必要がある.シリコーンが白濁することなく,最短で硬化する条件や接着強さを調べた.更に人体組織を再現するのに必要な柔らかさを実現できるかどうかを実験により調べた.2)この研究では体表から筋肉や臓器,さらには骨までを一体で造形することを目標にしている.これにより本物と同様の触診が実現できると考えている.造形した疑似人体組織では単にその硬さを再現するだけでなく,触診時に内部構造物が変形することや移動することを再現することも重要である.本年度では疑似人体組織の硬さを測定するだけでなく,内部の変形の様子を外部から確認できるオリジナル測定装置を開発した.柔らかい疑似人体組織に外部から力を加えると,内部に配置したビーズが移動する.これを計測装置下部に配置した2台のデジタルカメラでステレオ観測することにより,外力を与えたときに疑似人体組織内部の変形や移動を計測することが可能になった.前年度の実験でラジカルUVゲル同士の接着に課題があったため,代替案としてカチオンUVゲルを採用し,その物理特性を調べる実験を行った.カチオンUVゲルは光重合開始剤,エポキシシリコーン,ジメチルシリコーンを混合することで作製する.それまでの研究では酸素による硬化阻害がないことなどが分かっていた.今年度はカチオンUVゲルの物理特性を詳細に調べた.光カチオン重合開始剤を0.1vol%,紫外線照射時間を2分,加熱温度を70°C,加熱時間を4分として,カチオンUVゲルの表面が完全に硬化する前に次のシリコーンを流し込み硬化させると,十分な接着強さが得られることが分かった.
神経系特異的糖鎖シグナルおよび生体防御因子としての動物レクチンの機能解析

神経系および免疫系における糖鎖の働きを分子レベルで解明した。1.HNK-1抗原(硫酸化グルクロン酸がN-アセチルラクトサミンに結合した珍しい糖鎖)の機能の解明:HNK-1抗原の生合成を担う二種のグルクロンサン転移酵素、GlcAT-PおよびGlcAT-Sの遺伝子クローニングおよび遺伝子欠損マウスの作成に成功した。HNK-1糖鎖欠損マウスでは、LTP(長期増強、Long-term potentiation)が約半分に減少した。次に、Morris水迷路課題で調べたところ、HNK-1糖鎖欠損マウスでは、顕著な学習低下が認められた。すなわち、正常なマウスの空間認識学習能力には、HNK-1糖鎖が重要な働きを持つことが明らかとなった。また、GlcAT-PとGlcAT-Sはゴルジ内で、HNK-1硫酸基転移酵素と分子複合体を形成しており、一連の連続した反応を効率よく進めている事実を明らかにした。さらに、GlcAT-PおよびGlcAT-SのX-線結晶解析に成功し、これらの酵素が活性発現に2量体形成が必要な理由を解明した。2.マンナン結合タンパク質(mannan-binding protein、MBP)の生体防御分子としての機能の解明:MBPによるがん細胞認識のターゲット糖鎖を同定した。すなわち、ヒト結腸がん細胞株Sw1116をプロナーゼで徹底的に消化して糖ペプチド画分を調製し、これをヒドラジン分解にかけ、N-結合型糖鎖を遊離させた。遊離した糖鎖の還元末端をPA化し、蛍光標識した後、固定化MBPカラムにかけMBPリガンド糖鎖を得た。このリガンド糖鎖について、質量分析において世界屈指の技術をもつAcademia SinicaのKay-Hooi Khoo博士との共同研究により構造解析を進め、これらが、非還元末端にルイスbまたはルイスaのエピトープをもち、その内側に最大4個のルイスaユニットの繰り返し構造よりなる新しいがん関連糖鎖抗原であることを明らかにした。近年、共同研究者であるDlabac博士によって新生ブタ血清中にホスホマンナンに結合性をもつ新規C型レクチンの存在が示唆され、その後、筆者らにより新生ブタ血清よりブタS-MBPが単離された。本研究ではブタS-MBPとホスホマンナンおよびマンナンの相互作用を、表面プラズモン共鳴法により解析した。その結果、ブタS-MBPは、マンナンに対しては従来知られているMBPと同程度の親和性をもつが、ホスホマンナンに対しては300倍程度も強い親和性をもつことが明らかになった。また、ブタS-MBPはマンノース、N-アセチルグルコサミンおよびフコースといった、他のMBPと同様の糖に対して特異性をもつほか、マンノース6-リン酸およびホスホマンノースを含むオリゴ糖にも特異性を示すことが明らかになった。マクロファージのアシアロ糖タンパク質結合タンパク質(Macrophage Asialoglycoprotein Binding Protein; M-ASGP-BP)はガラクトース/N-アセチルガラクトサミンを特異的に認識するC型レクチンである。本研究では、チオグリコール酸滲出性腹腔マクロフアージにおいて高発現しているM-ASGP-BP mRNAがグラム陰性菌の外膜成分であるLipopolysaccharide(LPS)により著しく減少することを見い出した。TLR4の細胞内ドメインの変異のためLPSに対する反応性が低いC3H/HeJマウスをもちいて検討した結果、LPSの受容体であるTLR4からのシグナルによりM-ASGP-BP mRNAの減少が誘導されることが明らかとなった。