hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大学院におけるＯＳＣＥを用いた専門看護師の看護実践能力評価プログラムの開発

専門看護師教育課程における高度な看護実践能力の総合的な評価に向けて、本研究はクリティカル領域で必要とする看護技術の中から、専門看護師教育課程で教育・評価すべき看護技術を抽出・選定し、それらの到達度を明確にしたOSCEによる急性・重症患者看護専門看護師実践能力評価プログラムを開発することを目的としている。昨年度はその評価すべき技術項目を抽出し、高度な看護技術を明らかにすることができたため、次年度に向けたOSCE開発の礎を築くことができた。本年度はそれらをふまえて、専門看護師の高度看護実践とは何かを明らかにすべく、専門看護師数名に協力を得てグループフォーカスインタビューを予定していた。しかし、被験者の日程調整の折り合いがつかず、先送りとなってしまったため研究の進捗に影響を及ぼしてしまった。本年度はその評価すべき技術項目を抽出し、高度な看護技術を明らかにすることができたため、次年度に向けたOSCE開発の礎を築くことができた。昨年から今年度にかけて高度な看護実践能力として評価すべき技術項目を抽出し、クリティカルな状況で必要な看護技術を抽出した。そして、その看護実践の概念は何かまで明らかにするまでの手順までは踏んだ。今年度は高度な看護実践とは何かを質的な側面から明らかにし、高度な看護実践能力の総合的な評価に向けたOSCEシナリオの構成要素を明らかにする。今年度は高度な看護実践能力として評価すべき技術項目を抽出し、クリティカルな状況で必要な看護技術を抽出した。今年度は高度な看護実践とは何かをより明確にし、高度な看護実践能力の総合的な評価に向けてのOSCEのシナリオ作成を行っていく予定である。本年度も学会旅費および研究相談(主に東京札幌間)のための旅費として運用したい。その他、印刷紙やデータ保存用のハードディスク等の消耗品の購入、被験者への研究協力費、研究協力者への人件費として活用したい。また、昨年度の補助金に残額が出たのは、物品や旅費が当初予定していたより支出額を抑えることができたためである。本年度は学会旅費および研究相談(主に東京⇆札幌間)のための旅費として運用したい。また、OSCEのシナリオ作成に向けて、OSCE当日のタイマーやデータ入力を行う際に使用するノート型パソコンを1台購入予定である。その他、印刷紙やデータ保存用のハードディスク等の消耗品を購入したい。また、昨年度の補助金に残額が出たのは、物品や旅費が当初予定していた購入額より安価に購入できたためである。
ナノインプリント法による有機-無機ハイブリッド光デバイスの創製に関する研究

本研究の目的は、情報通信デバイスや情報家電機器に使われる光学素子の小型・高機能化と信頼性向上に寄与する新規光学材料およびその微細加工プロセスの開発である。光学材料としては、有機-無機ハイブリッド材料を、また、加工プロセスとしてはインプリント法を用いた。得られる光学素子の機能として、偏光制御、位相制御、収差補正、遅延、導波を想定して、最終的にはそれらの機能の複合化の可能性を探った。我々が独自に開発したアクリル-シリカ系ハイブリッド材料をベースにして、高い光学機能を発現し、かつインプリント成形に適した組成を検討し、プラスチック並の成型の容易さと酸化物ガラス並の耐候性を特徴とする次世代光学素子創製を試みた。(1)モールドの作製既存の微細加工装置を用い、シリカおよびシリコン基板表面へ、位相や偏向の制御に必要となる微細周期構造を形成した。基板表面に塗布したレジストのパターニングには電子線描画や二光束干渉露光を用いた。その後、ドライエッチングで加工することで、面積10mm角、周期500nm、溝深さ1μmのモールドを作製した。(2)インプリント法による素子の試作我々が独自に開発した有機-無機ハイブリッド材料をガラス基板上に塗布し、上記モールドを用いた熱インプリント成型を行った。その結果、周期500nmの回折格子を作製でき、その耐熱温度が300°C以上に達することを確認できた。以上より、これまであまり検討されていなかった熱インプリント法によるハイブリッド材料を用いた光学素子の試作に成功した。
英国十八世紀における牧歌の研究

本研究の対象は18世紀英国の牧歌だが、前提としてテオクリトスとウェルギリウス、ルネサンス期イタリア、スペンサーやミルトンの牧歌を概観した。これらは18世紀初頭の英国で起きた牧歌論争を分析するために必要な手続であった。18世紀英国の詩人たちは「田園で羊飼いが歌い交わす」牧歌を変形し、地方色牧歌、都会風牧歌、漁夫牧歌、異国風牧歌、反奴隷牧歌などを生み出し、牧歌という古い器に新しい酒を盛ろうとした。十八世紀英国の牧歌と題する研究の2年目である本年度は、「スペンサーの『羊飼いの暦』」および、「十八世紀英国における漁夫牧歌」と2本の論文を執筆した。前者は昨年度に執筆した論文「ジョン・ゲイの『羊飼いの一週間』」の原型になった、エドマンド・スペンサーの『羊飼いの暦』の特質について考察したものである。スペンサーは十二ヵ月を題名とする十二篇の牧歌で一冊の牧歌集を編んだ。ウェルギリウスなど古典牧歌からの影響もさることながら、中世ラテン詩人マンチュアヌスや、フランスの詩人クレマン・マロの影響も強い。詩人自身のペルソナであるコリン・クラウトを登場させ、時間の推移と呼応するように、コリンの恋愛も次第に破滅に向かっていく。またスペンサーの牧歌には宗教的・政治的な含意が強いことも特徴で、カトリックに対するプロテスタントとしての攻撃は随所に見られる。またエリザベス女王を思わせる人物が幾度か現われるが、彼女は田園の女王として牧歌世界の平和と秩序を体現している。後者はイタリア詩人サンナザロの『漁夫牧歌』を模範とする一群の作品を論じたもので、日本では初めての論文と自負している。サンナザロは田園を海浜に、羊飼いを漁師や釣り人に置き換えて、牧歌の新たな流れを打ち立てた。英国では十七世紀にフィニアス・フレッチャーが釣り人を主人公にした自伝的な『漁夫牧歌』で、この流れを受け継いだ。十八世紀になるとウィリアム・ダイパーが人魚や海神を歌い手にした『水の精たち、すなわち海の牧歌』を書いた。これはルキアノスの『海神たちの対話』に倣ったもので、古典牧歌を換骨奪胎しながらも、ダイパーは独自の世界を作り上げている。この他にもモーゼス・ブラウンは、ウォルトンの『釣魚大全』を韻文化した『釣魚牧歌』を書いたが、論文には枚数の関係で入れられなかった。別の機会を期したい。英国十八世紀における牧歌の研究の3年目として、本年度は「十八世紀英国における都会風牧歌」(『駿河台大学論叢』第47号81108頁)と「十八世紀英国における異国風牧歌」(『駿河台大学論叢』第48号掲載予定)を執筆した。前者は田園を舞台にして羊飼いを歌い手とする伝統的な牧歌の枠組を、都会を舞台にして上流階級の男女や労働者階級の男女を歌い手に置き換えた「都会風牧歌」に関する考察である。上流階級を主人公に据えたポープ、ゲイ、モンタギューらの「都会風牧歌」では、有閑夫人が不実な愛人に対する恋の嘆きを歌うが、彼女は当時流行していたインドや中国の物品を扱う服飾店などにも強い関心を示している。これらの「都会風牧歌」では、牧歌の伝統を踏まえながらも、虚栄や欺瞞に満ちた都会生活を諷刺することに力点が置かれている。同時に古典牧歌を十八世紀のロンドンに移植したことから生じる諧謔も見逃すことはできない。一方で労働者階級の男女が歌い交わす「都会風牧歌」では、テオクリトス風のリアリズムが垣間見られ、市街掃除人や死刑執行者が自分たちの惨めな境遇を嘆き、上流・中流階級の偽善的な生活を揶揄する。もはや幸福で無垢な田園とは何の関係も見られない。コリンズの『ペルシア牧歌集』に端を発する「異国風牧歌」は、アラビア、インド、アフリカ、アメリカ、オーストラリアなどを舞台にした作品群である。アラビアや中東で繰り広げられるジョーンズらの「東洋風牧歌」は、英国とは無縁の植生やハーレムの暮らしなどを描き、異国情緒を醸し出すことに主眼を置いている。ところがインドを始めとする植民地を舞台にした「異国風牧歌」には、英国の帝国主義に対する異議申し立てという要素が強まっていく。チャタトンの「アフリカ牧歌」などでは白人の奴隷商人に対するアフリカ人の強い怒りが表現されているのである。本年度は十八世紀英国における牧歌の研究の端緒として、「十八世紀英国における牧歌論」および「ジョン・ゲイの羊飼いの一週間」と2本の論文を執筆した。前者においては十八世紀英国の牧歌論に多大な影響を及ぼした、フランスの批評家ラパンとフォントネルの牧歌論を検討し、彼らの牧歌論が英国の詩人や批評家によって、いかに受容されたかを探った。古代派ラパンは古典主義的な詩歌観にしたがってウェルギリウスを絶対視し、黄金時代の羊飼いを描くことが牧歌の役割であると主張した。一方近代派フォントネルは心理主義的な観点から、牧歌は閑暇や静謐を享受する幸福な羊飼いを描くべきだと唱えた。両名の牧歌論は英国の詩人や批評家たちによって消化されたが、古典的な牧歌を絶対視する立場と、これを英国風にアレンジする立場に二分されることになった。前者の代表はポープであり、彼の主張は概ねラパンに沿ったものだが、フォントネルの記述も巧みに取り入れていることは忘れてはならない。

これに対して英国風牧歌を確立したフィリップスは、フランスの批評理論よりも英国の先達詩人スペンサーを模範として、古典牧歌の枠組みを借りながらも英国の田園を舞台にした牧歌を完成した。二人の牧歌は奇しくも同じ選詩集に収められたが、牧歌のありかたをめぐって牧歌論争が勃発した。ジョン・ゲイはポープの盟友であり、フィリップスの牧歌を揶揄する目的で、彼の語彙や表現を誇張したバーレスク牧歌「羊飼いの一週間」を書いた。しかし当初の狙いとは裏腹に、ゲイの書いた極めて土俗的な牧歌は、ポープの古典的な牧歌の終焉を宣言し、フィリップスの英国風牧歌こそ多くの可能性を秘めたものだと天下に知らしめる結果となった。科研費交付4年目にあたる平成26年度は、課題である「英国十八世紀における牧歌の研究」の積み残し分として、1、地方色牧歌および歌風バラッドの研究、2、ギリシア・ローマの牧歌詩人、3、イタリアの牧歌詩人、に関する研究を進めた。1、地方色牧歌および牧歌風バラッドの研究。ジョン・ゲイが『羊飼いの一週間』において、スペンサーやフィリップスの牧歌を揶揄するために、どこにもない方言を用いて滑稽味のあふれる牧歌を書いた。しかし英国の地方に住む詩人たちは、これに牧歌の新しい可能性を見出した。ラムジーのスコッツ牧歌、ドーソンのヨークシャー牧歌、レルフのカンバーランド牧歌がその例である。またリトルトンの『愛の進展』とシェンストンの「牧歌風バラッド」に触発されたカニンガムとウィリアムズはこれを発展させた。2、ギリシアの牧歌詩人モスコスとビオンは牧歌を抒情詩あるいは物語師へと変貌させた。またローマの牧歌詩人カルプルニウスとネメシアーヌスは、ウェルギリウスの第四牧歌に想を得て、称賛詩まがいの牧歌を複数書いた。すでに牧歌の伝統に対する反抗が見られることは興味深い。3、ルネサンス期のイタリアで牧歌が復活した。ダンテは書簡体の形式で牧歌に接近した。ペトラルカは牧歌にアヴィニョン教皇庁に対する批判を織り込み、実在する人物を羊飼いになぞらえた寓意的な牧歌を創案した。ボッカチオも師に習って同様の寓意的・風刺的な牧歌を書いた。さらにマンチュアヌスはカルメル派修道会の内紛を題材として、宗教的・風刺的な牧歌を書き、英国のスペンサーに多大な影響を与えることになった。このように本年度は十八世紀英国の牧歌と、ローマ・イタリアの詩人たちによる牧歌を精読、研究した。その成果は「アラン・ラムジーの牧歌」および「十八世紀英国における牧歌風バラッド」として『駿河台大学論叢』第49号および第50号に掲載する。最終年度となる今年度は二つの目標を掲げて研究に勤しんだ。まずは前年度の積み残しであるルネサンス期イタリアの牧歌研究で、ダンテの牧歌風書簡詩、ペトラルカの『牧歌集』、ボッカチオの『牧歌集』、マンチュアヌスの『青春』などを読み解いた。彼らの牧歌には当時の政治的・宗教的な騒乱が暗い影を落としており、詩人たちは牧歌的ペルソナに仮託して、政敵や異なる宗派の高僧たちを糾弾した。また彼らの個人的な葛藤、桂冠詩人になりたいという望み、恋人との悲しい離別、宗教的生活に入ることへの不安なども重要な主題となっている。いずれもアレゴリーを多用し、諷刺的な筆致が大半を占めていることが特徴である。彼らの牧歌はスペンサーに強い影響を与え、宗教的な主題を取り入れること、現実的な政治状況を諷刺することなどが英国の牧歌に多く見られる結果となった。
アクチン細胞骨格を制御するWAVEの機能解析

アクチン細胞骨格を制御するWASPファミリーのWAVEに結合する蛋白質として酵母two-hybrid法を用いて同定された蛋白質は、N末端にあるFCHドメインにおいて微小管に局在し、またC末端にあるSH3ドメインにおいてN-WASPと結合することが明らかにされた。次に、N-WASPのArp2/3複合体を介したアクチン重合活性にこの蛋白質がどのような影響を与えるのか、精製タンパク質を用いたin vitroのアクチン重合再構成系を用いて解析した。N-WASPはその分子内結合による活性抑制を受けているため、単独ではあまり大きな活性を示さない。そこに精製されたこの蛋白質をN-WASPに加えたところ、その濃度依存的にN-WASPのArp2/3複合体を介したアクチン重合活性は上昇し、最終的にはほぼ最大の活性を示すまでになった。WASPファミリータンパク質は細胞膜の伸展においてArp2/3複合体と共に必須の因子であることが現在までに明らかになっている。このN-WASP結合蛋白質は細胞内でN-WASPの局在を変化させまたin vitroの系においてN-WASPを活性化することから、細胞膜の伸展時にも何らかの機能を果たしていることが推測された。そこでこの蛋白質の野生型、ΔSH3変異体をHeLa細胞内に発現させcell spreading assayを行なってその影響を観察した。この蛋白質は通常細胞内で繊維状の局在を示すが、spreadingしている細胞内では細胞の縁にアクチンと共に局在することが観察された。また、spreadingをしている細胞を固定、観察し、細胞の面積を測定したところΔSH3変異体を発現している細胞は細胞の広がりが抑制されることが明らかになった。以上のことからこの蛋白質はN-WASPのArp2/3複合体を介したアクチン重合活性の活性化因子であり、その活性は細胞膜の伸展に必要であることが示唆された。アクチン細胞骨格を制御するWASPファミリーのWAVEに結合する蛋白質として酵母two-hybrid法を用いて同定された蛋白質は、N末端にあるFCHドメインにおいて微小管に局在することが強く示唆された。そこで、このFCHドメインを欠いた変異体を作製し、細胞内に発現させてその局在を観察したところ、この変異体は微小管には局在せず、細胞質全体に局在するようになった。次にこの蛋白質を特異的に認識する抗体を作成し、細胞内における内在性の蛋白質の局在を観察した。その結果この蛋白質は微小管のみならず、ミトコンドリアにも局在していることが観察された。細胞抽出液を用いた細胞内画分の分画においても、この蛋白質はミトコンドリアを多く含む画分に存在することが明らかになった。このことから、この蛋白質はミトコンドリアにおいて、アクチン細胞骨格や微小管が関与する現象に関与していることが強く示唆された。また、運動している細胞におけるこの蛋白質の局在を抗体を用いて観察したところ、この蛋白質は運動先端の膜ラッフリング部位に局在することが明らかになった。また、WAVEに結合するドメインであるSH3ドメインを欠失した変異体を作製し、細胞内に発現させ観察した場合には膜ラッフリングへの局在は観察されなかったが、FCHドメインを欠失した変異体を発現させた場合には、膜ラッフリングへの局在は観察された。この結果より、この蛋白質はWAVEを介して膜ラッフリング部位に局在し、細胞運動にも関与していることが示唆された。
医工学的解析に基づく神経筋クロストークを介した筋の運動適応機序の解明

運動後の筋で筋痛が生じにくくなるという筋の適応機序の解明は、筋痛のしくみの理解とその予防に重要な情報を与えるものである。本研究では、筋と神経との関わり合いにより生じるこの適応現象のしくみを明らかにするため、筋の運動適応に関わる分子の同定とその役割の解明を目的として実施した。本年度は、遺伝子の網羅的解析および特定のタンパク質に着目した個別解析により、運動前後で発現変化する因子の探索を開始した。後肢伸筋群への伸張性収縮運動により遅発性筋痛を発症させた筋痛モデルラットから、運動前と筋痛のピークである運動2日目、および筋痛回復後の運動5日目の後肢筋を単離し、mRNAと細胞膜分画を調整した。前者は逆転写後にDNAマイクロアレイ解析を実施した。その結果、運動前と比べ運動5日後に発現が変動した遺伝子は非常に少なく、変動幅も小さかった。運動2日後には、運動前から発現変動を示す遺伝子が多く、変動が数倍を超えるような遺伝子は限られていた。今後、サンプリングの時期や対照群の再設定等により、関連因子の絞り込みを行う必要がある。一方、細胞膜分画については、筋細胞膜の維持に関わるタンパク質に着目した個別解析を実施した。そのうち、膜修復に関わるMitsugumin53(MG53)が運動後5日目の筋で増加すること、特に筋血管に強く発現することを明らかにした。この結果は、血管修復能の違いが筋の適応に関与する可能性を提案するものであり、更なる検討を加える予定である。さらに、筋細胞におけるMG53の発現および筋線維タイプによる発現パターンの変化についても詳細な解析を進めている。本年度予定していた、筋特異的ないし感覚神経特異的なメカノセンサー欠損マウスで運動後の筋適応現象の有無を調べる計画については、年度途中での筋痛モデル作製装置(モーターと制御装置)の故障により実施できていない。運動前後で発現変化する因子の探索については、発現遺伝子の網羅的解析に着手し、本研究計画の基礎となる情報を得た。また、特定のタンパク質に着目した個別解析では、筋血管の関与の可能性を示唆する予想外の結果を得た。メカノセンサー欠損マウスを用いた研究が計画通りに進まなかったものの、上記の予想外の結果から新たな方向への研究展開が期待でき、研究の進捗状況は概ね順調であると言える。今年度に引き続き、DNAマイクロアレイ解析を進めると同時に、網羅的プロテオーム解析を実施し、運動前後で特徴的な増減を示す分子を抽出する。運動後のより詳細な時間的・空間的な発現パターンを解析する。運動後に興味深い挙動を示すことが明らかとなったMG53については、運動後の筋細胞と筋血管における詳細な発現パターンの変化の解析を進める。さらに、遺伝子欠損マウスの入手利用の可能性を検討する。不具合の生じている筋痛モデル作製装置については、修理が困難であるため、代替機器の作製を行う。

運動後に興味深い挙動を示すことが明らかとなったMG53については、運動後の筋細胞と筋血管における詳細な発現パターンの変化の解析を進める。さらに、遺伝子欠損マウスの入手利用の可能性を検討する。不具合の生じている筋痛モデル作製装置については、修理が困難であるため、代替機器の作製を行う。
「植物プランクトンの枯死に伴うリン化合物溶出モデル」の構築とインパクト予測

本研究は日本で最も富栄養化した湖沼である霞ヶ浦において,植物プランクトンの枯死に伴うリンの動態について研究を行ったものである.本研究における主な研究成果を以下に示す:(1)M.aeruginosa中に含まれる主要な有機態リン化合物はRNA-Pであったが,DNA-Pはほとんど含まれていなかった.(2)懸濁物中に含まれる主要な有機態リン化合物はRNA-Pであり、その変動が重要であると考えられた。一方で、M. aeruginosa中のリン化合物組成と異なり,DNA-Pも少量ながら含まれていた.M. aeruginosaが優占している場合にはDNA-P濃度が低く、(1)で得られた結果とも整合していた.本研究は日本で最も富栄養化した湖沼である霞ヶ浦において,植物プランクトンの枯死に伴うリンの動態について研究を行ったものである.本研究における主な研究成果を以下に示す:(1)M.aeruginosa中に含まれる主要な有機態リン化合物はRNA-Pであったが,DNA-Pはほとんど含まれていなかった.(2)懸濁物中に含まれる主要な有機態リン化合物はRNA-Pであり、その変動が重要であると考えられた。一方で、M. aeruginosa中のリン化合物組成と異なり,DNA-Pも少量ながら含まれていた.M. aeruginosaが優占している場合にはDNA-P濃度が低く、(1)で得られた結果とも整合していた.本研究は、植物プランクトンの枯死・流出に伴うリンの動態について把握するものであり、2013年度の研究は,その足がかりとなる湖沼内の懸濁物中に含まれるリンの時間変動を測定したものである。通常、湖水中のリンは,溶存態として2割程度の割合で存在しており、懸濁態として8割程度の割合で存在している。そのため,懸濁態として存在するリンの動態が重要であると考えられている。懸濁態として存在するリンのソースとして、植物プランクトンやバクテリア等に含まれるもの、泥に付着していたリンが風などによって巻き上げられたものなどが挙げられる。そこで本研究では2013年度、霞ヶ浦臨湖実験施設周辺において、様々な条件下で懸濁物を採取し、核磁気共鳴装置(31P-NMR)を用いたリンの形態分析を行った.測定・観測項目は,炭素量、炭素安定同位体比及び気象条件(風,日射量,水温,気温)などである。懸濁物中に含まれるリンの分析を行った結果、有機態リン化合物として、リン脂質、RNA、DNAが検出された。特にリン脂質・RNAに含まれるリンは、抽出された有機態リンの80%以上を占めていた。特に有機態リンの中でもRNA-Pが最も高い割合を示していた。これらの有機態リンの変動は、炭素量と有意な正の相関を示していた.これは,有機態リンが、炭素の変動に依存していることを示している。特にリン脂質、RNAが含まれるリンの形態は、植物プランクトンによる一次生産に依存しているものと推察された。一方で,無機態リンは、オルトリン酸に加えて、ピロリン酸として存在していた。これらのリンは,生物態に多く含まれている他,巻き上がった泥に付着しているものと推察された.本研究は、霞ヶ浦の懸濁粒子・植物プランクトンに含まれるリンの化合物形態について、核磁気共鳴装置(31P NMR)を用いて分析を行ったものである。31P NMRは、分析の際に、リンを含む有機態の化合物を、定性的・定量的に把握することができる。また、懸濁物中に含まれるリン化合物を把握し、植物プランクトンのバイオマスと比較を行うことで、植物プランクトンの枯死・成長に伴うリンの形態変化を解析することができる。31P NMRを用いた分析方法としては、固体、溶液の2種類があるが、固体NMRは大まかな化合物の結合形態を分析するために用いられる一方で、溶液NMRは、具体的な化合物を把握するために用いられる。近年、リンを核種(31P)とするNMRでは、化合物を抽出した後、それを分析する溶液NMRが使用されている。本研究も、過去の研究に従い、水酸化ナトリウムーEDTA法を用いて分析を行った。本方法は、リンの抽出を行う際に、抽出率等が問題になることもあるが、具体的な化合物を把握するためには近年頻繁に使用されるものであり、霞ヶ浦においても使用実績があるものである。分析を行った結果、リン化合物の抽出率は、約50%程度であった。懸濁物中に含まれるリン化合物としては主に、オルトリン酸(PO4)、核酸態リン(DNA-P、RNA-P)、リン脂質、ピロリン酸などが含まれていた。そのうち有機態リンとしては、DNA-P、RNA-P、リン脂質であったが、その中でもとりわけRNA-Pが有機態リンの約60%と最も多い結果であった。また、RNA-Pは、植物プランクトンのバイオマスとも変動が一致しており、植物プランクトン等の微生物が増加に伴って形成され、逆に枯死すると流出する成分であることが推察された。また、以上の知見をもとに、霞ヶ浦における有機態リンの動態モデルを構築した。応用生態工学植物プランクトンの一次生産に伴ってリン脂質、RNAなどが増加するという知見は今後のリンの動態研究に極めて重要な影響を与えると推察される。

これまで、リンの動態、特に有機態リンの動態を把握するためには極めて基礎的な抽出方法、例えば、1mol/l程度の塩酸で抽出する方法、などが用いられてきた,しかし,本研究はそれを更に進めて,近年になって使用されてきている先駆的な手法(31P NMR)を用いることによって懸濁物中に含まれる具体的なリンの形態を明らかにした。本研究は,これまでの研究に加えて新しい分析手法を提案した.以上の点から,本研究は概ね順調に進展していると判断される。平成26年度における本研究の目標は,懸濁物に含まれる有機態リンの分解速度の測定,溶存態リンの分析手法の開発・モデル化を行うことである.懸濁物中に含まれるリンが分解されると,分解されたリンは,水中へ移行し,溶存態リンとなる.そこで,本研究は,今まで使用してきた31P NMRを用いた懸濁態リンの分析手法に加えて,酵素を用いた溶存態リンの分析手法を新たに開発するものである.本研究はそれを行った上で,リンの動態のモデル化を行うものである.本研究で開発する,酵素を用いる分析手法には以下のメリットがある:1サンプル量が20ml程度と極めて微量で計測できること,2核磁気共鳴装置を用いる方法より前処理が極めて単純であり、従来のリン酸定量方法を用いて直接定量をすることが可能なこと.これまでの研究成果によると、底泥中にはリン脂質、RNA、DNAなどが含まれているため,底泥間隙水中にもこれらの化合物が含まれている可能性が高い.そこで,酵素を用いた分析手法を用いて,底泥間隙水,湖水,懸濁物分解実験で得られた分解液などに含まれるリンの化合物形態を特定することが,本研究の目標の一つである.モデル化には夏季・冬季における懸濁物分解実験を行うことが必要である.実験手順は,以下のようなものである:1霞ヶ浦において,懸濁物・湖水を採取する;2ろ過湖水に採取した懸濁物を投入する;3懸濁物濃度・溶存態リンの濃度の時間変化を測定する.これらの実験期間は約100日を予定している.これらの実験・手法開発を行うことによって,今後,植物プランクトン分解され、溶存態としてフィードバックが行われるプロセスの詳細が明らかになっていくという発展が期待される。2013年度において購入した物品のうちの一部は、酵素を用いた実験に必要なものである。しかし、本実験は初めての試みとなるため、まずは必要不可欠となる数種の代表的な酵素のみを購入した。これは最初の予備実験であり、必要不可欠な物品のみを購入したため、次年度使用額が生じた。今年度の実験では、予備実験に追加して、計画をしていたすべての実験を行う予定にしている。それらの予備実験の結果を現場に応用するため、次年度使用額を用いて研究を行っていく予定にしている。
形態形成に及ぼす花き植物の光環境対応力の研究

本研究では、発光波長の異なるLEDを用いて光の波長、照射時間および照射方法が植物の開花特性および花の品質に与える影響を測定・評価し、LED光による成長促進と、花き植物の花の色を濃くする方法を明らかにした。また、花き植物毎の形態形成を把握するために非接触で花き植物の状態を検出できる方法を明らかにするとともに、検出信号に対する新規な信号処理方法の開発を開発して、植物の状態を検出しながら、高品質な花き植物栽培を自動化する基礎技術を開発することができた。光源として異なった色のLED発光を利用して、カーネーション、シクラメン、サルビアレウカンサについて、人工環境における花の形状、色艶の分析を行うとともに紫外線による蛍光特性の測定により、花の開花特性について定量的に評価を行った。まず、シクラメンについては、赤色LED光、青色LED光、自然光を照射して栽培するとともに、栽培環境を入れ替える実験を行った。3つの生育光環境区で栽培した植物で励起光により蛍光強度およびその分布が変化することが分かるとともに、生育する光環境区を変化させた後14日後に測定した蛍光強度が変化し、新しい生育環境の特性を示すことが分かった。本結果より、蛍光特性により植物の栽培環境変化を測定できることを明らかにした。また、サルビアレウカンサについては、青色の花の色に対する照射LED光の影響を調べたところ、青色の成分を含んだ白色LED光、青色LED光で栽培したものの花の色が濃くなるという結果が得られた。さらに、カーネーションについては、赤色および白色LED光で栽培したものに対して、緑色LED光で栽培したものは花の色が薄くなり、新しい花芽が育ちにくいことがわかる。また、青色LEDで栽培したものは花の数が少なく、花芽の成長が抑えられるという結果となった。これらの結果を基に、花き植物の光環境を表す伝達関数として、1次遅れ要素と2次遅れ要素を組み合わせた特性で表現する簡易なモデルを構築した。また、この簡易なモデルによる特性を測定・評価できるようにするために、蛍光測定装置の励起光を変調できるようにし、蛍光の遅れ現象を検出できるようにする検討を行った。また、人工環境器用のサイドから照射するLEDを用いた発光装置を作製するとともにハウス用集光型発光装置に対して、光学的設計、熱設計を進め、装置の試作を行った。花き植物として商品価値のあるペチュニア、サルビア、シクラメンを用い、異なった色のLED発光照射に対する影響を調べた。また、蛍光測定の高精度化のための信号処理手法の開発を行うとともに、花の色艶を評価する装置開発を行った。また、ハウス用集光型発光装置を制御する制御系の開発と改良を行った。まず、ペチュニアについては、人工気象器を用いて温度、湿度、光量を一定にし、光環境として、赤色LED光、青色LED光、混合光(赤:青=9:1)をそれぞれ照射して育成する3つの生育光環境で行った。他の環境に比べて、赤色LED光において、花および葉が成長することが確認された。また、試験開始2週間後のペチュニアのインダクション蛍光特性から、生育環境の違いが検出できることが確認できた。また、シクラメンについても、ペチュニアと同等の試験を行い、赤色LED光により花柄が伸びることを確認した。しかし、蛍光特性に大きな差は見られなかった。なお、サルビアについては光環境の違いによる差は検出できなかった。さらに、蛍光特性の検出を高精度化するために、インダクション蛍光を測定する装置を改良して完成させるとともに、インダクション蛍光特性の伝達特性を近似するモデルを作成し、このモデルをベースに蛍光特性に対する微分操作と相互相関関数および畳み込み積分によって、蛍光の変化を強調して検出できることを明らかにした。また、花の色艶を評価する手法の検討を進め、入射光および出射光の角度を調整できる2自由度の表面測定装置を完成させた。今後、花の色艶の評価を行える測定方法の明確化を図る。また、ハウス用集光型発光装置については、外光の状態を検出し、基準光量と比較して、パルス幅変調を用いて不足する光を照射できる制御系を構成した。花き植物の光形態形成における環境対応力を解明して、花の色艶、形などの仕上げ時に照射する光の条件を明らかにすることを目的に研究を行った。H26年度までに、花き植物として矮性化により商品価値の出る花き植物を用い、異なった色のLED発光照射に対する影響を調べた。ペチュニアでは、赤色LED光、青色LED光、混合光(赤:青=9:1)をそれぞれ照射して育成する3つの生育光環境で行った。H27年度には、栽培時のLED照射光が植物に与える影響を2段階の伝達関数で表すことを狙いとした研究を進めた。第1段階を植物が照射光の状態をどのように捉えているかの植物の状態検知とし、第2段階を植物が行っている内部反応を示すものとした。まず、第1段階を分光反射率特性のストレス指数から安定に評価できる見通しを得た。また、伝達関数の第2段階の特性については、紫外線励起の蛍光特性を定式化を進め、その特性を強調する手法を明確化した。このようにして、2段階の関係式を導くことが出来た。

また、光照射装置についても、人工気象器用だけでなく、ハウス栽培用装置を完成させて、花の開花と環境について評価を進めた。このように、分光反射特性と蛍光特性を利用することで、花き植物の非接触評価法について見通しが得られた。今後実験データをさらに積み上げて花き植物に対する光照射条件の定量化を行い、結果を論文化する。本研究では、発光波長の異なるLEDを用いて光の波長、照射時間および照射方法が植物の開花特性および花の品質に与える影響を測定・評価し、LED光による成長促進と、花き植物の花の色を濃くする方法を明らかにした。また、花き植物毎の形態形成を把握するために非接触で花き植物の状態を検出できる方法を明らかにするとともに、検出信号に対する新規な信号処理方法の開発を開発して、植物の状態を検出しながら、高品質な花き植物栽培を自動化する基礎技術を開発することができた。花き植物に対する光照射実験を行い、植物の開花に対する光照射の影響の分析をすすめ、光環境での伝達関数として、1次遅れ要素と2次遅れ要素を組み合わせた簡単なモデルを組み立てるとともに、微分操作と相互相関関数および畳み込み積分によって、蛍光の変化を強調して検出できようにできた。なお、光の照射条件を変えて、その違いによる花き植物に対する影響は測定できたが、モデルの定式化検証までは至っておらず、検証方法を改良する。また、花の色艶の評価について、測定装置を完成することが出来たので、花き植物の評価システムとして使用し、評価法の確立を行う。また、パルス幅変調を用いて不足する光を照射できる制御系を構成することが出来たので、人工環境器内のLED発光装置とハウス用集光型発光装置に対してこの制御法を適用して、エネルギー効率のよい光照射方法を明らかにする。なお、光の集光に対する効果がうまく評価できておらず、少し遅れて推移していると評価した。農業工学花き植物について開花に関する各波長の光の光受容特性の伝達関数とその光環境対応力の基本特性を明らかにしたモデルを完成させ、実験との比較により植物の開花前後の特性を定量的に明確化する。また、花き植物の評価システムを動作させて評価データを蓄積することで花の形状、色艶のよい条件を定量的に導き出し、花き植物の環境に対する応答と環境変化に対する対応力を明らかにする。これらと並行して開花時の光吸収に関する簡易モデルを明らかにする。これらの要素技術によって、花き植物の環境に対する応答と環境変化に対する対応力を明らかにして、花き植物栽培用照射システムの要素技術を確立する。平成25年度に人工環境器を整備して、光の質と光強度とによる照射特性の分析と花の光環境対応力の分析を各種LED光の光強度、照射位置を変えながら、定量的に評価することを目標として進めた。花の評価対象としてカーネーション、シクラメン、サルビアレウカンサについて評価を行い、光環境と花の形状、色との関係を定量的に明らかにできている。なお、花の艶については、単純な画像処理では定量化が難しいことがわかり、新たな評価手法の検討を開始した。また、蛍光特性に関しては光環境の違いを明らかにできることが分かったので、さらに測定精度を向上させるための励起光の変調方式についての検討を開始した。
知的構造システムとして捉えた細胞の適応的応答に関する研究

本研究では、細胞を知的構造システムとして捉えて、細胞がセンサ、コントローラ、アクチュエータを有すると考え、機械的刺激が骨芽細胞に入力された場合の適応的応答を実験的に検証し、その動的モデルを構築することを目的とした。その結果、細胞の機械的刺激感受システムは振動数依存性を示し、振動数12.51000Hz、加速度振幅0.1250.5Gの実験範囲では、振動数が低いほど細胞増殖が亢進し、50Hzに骨形成の極大値が存在することを示した。本研究では,細胞を知的構造システムとして捉えて,細胞がセンサ,コントローラ,アクチュエータを有すると考え,機械的刺激が骨芽細胞に入力された場合の適応的応答を実験的に検証し,その動的モデルを構築することを目的とする.さらに,その結果を用いて,骨形成に効果的な機械的刺激の振動数,振幅を特定する.まず,機械的振動を入力した場合の細胞の応答を検証するために,十分な剛性を有する培養プレートに骨芽細胞を播種し,これを加振器に取り付け,培養面に対して垂直方向に正弦波加振することで細胞に慣性力による機械的振動を与えながら細胞培養を行った.細胞増殖に関しては,振幅0.5Gで一定とし,振動数12.51000Hzとして実験を行った結果,振動数が低いほど細胞増殖が亢進され,12.5Hzでは非振動群の約2倍となることを示した.また,振動数を25Hzで一定とし,振幅を0.1250.5Gとして実験を行った結果,振幅が大きいほど細胞増殖が亢進されることを示した.骨形成能の指標であるアルカリフォスファターゼ活性に関しては,振幅0.5Gで一定とし,振動数12.51000Hzとして実験を行った結果,50Hzに極大値が存在し,非振動群の約4.5倍となることを示した.また,振動数を50Hzで一定とし,振幅を0.1250.5Gとして実験を行った結果,振幅が大きいほど骨形成が亢進されることを示した.次に,細胞の動的モデル構築のために,細胞接着という支持条件のもとで細胞全体の動的粘弾性試験を行った.マイクロピペットの先端に試料を付着させて引っ張った際のピペットのたわみから微小な張力を求めた.その結果,ばね要素と粘性減衰要素からなる3要素モデルでその特性をモデル化した.また,細胞を含む溶媒の濃度を数種類用意し,細胞が沈殿するか否かで細胞のおおよその密度を推定し,細胞全体の質量を算定したまず,機械的振動を入力した場合の細胞の応答を検証するために,十分な剛性を有する培養プレートに骨芽細胞を播種し,これを加振器に取り付け,培養面に対して垂直方向に正弦波加振することで細胞に慣性力による機械的振動を与えながら細胞培養を行った.細胞増殖に関しては,振幅0.5Gで一定とし,振動数12.51000Hzとして実験を行った結果,振動数が低いほど細胞増殖が亢進され, 12.5Hzでは非振動群の約2倍となることを示した.また,振動数を25Hzで一定とし,振幅を0.1250.5Gとして実験を行った結果,振幅が大きいほど細胞増殖が亢進されることを示した.この実験は当該年度および前年度で複数回行われ,実験の再現性を確認した.骨形成能の指標であるオステオカルシンの遺伝子発現に関しては,振幅0.5Gで一定とし,振動数12.51000Hzとして実験を行った結果, 50Hzに極大値が存在することを示した.また,振動数を50Hzで一定とし,振幅を0.1250.5Gとして実験を行った結果,振幅が大きいほど骨形成が亢進されることを示した.この結果は,骨形成能の指標としてアルカリフォスファターゼ活性を用いた前年度の結果と一致し,骨形成に対する振動数・加速度振幅の依存性が多面的に示されたことになる.次に,細胞の動的モデル構築のために,細胞浮遊液の比重を変えて細胞の浮沈を検証することで,細胞の質量を算出した.その結果と,前年度得られた細胞の粘弾性とを用いて,細胞全体を1自由度振動系としてモデル化した.その結果,細胞では粘性が非常に大きいため,細胞全体としては過減衰となることが推察された.よって,細胞増殖や骨形成の振動数依存性は,細胞全体の振動特性ではなく,細胞の局所的な振動特性に基づく可能性があることを示した.
ARCS動機づけモデルに基づく授業・教材用評価シートと改善方略ガイドブックの作成

本研究では、教材や授業の動機づけの側面を評価して問題点を見つけ出し、授業や教材の改善作業を支援するためのツール群を開発した。J・M・ケラーが提唱するARCS動機づけモデルに基づいて、ARCSモデルの枠組みである注意・関連性・自信・満足感の4要因それぞれ4項目ずつ、合計16項目からなる「ARCS評価シート」を設計した。それを複数の大学における学生による授業評価で試用し、因子分析などの手法により信頼性と妥当性を検討するデータを収集して改良し、「ARCS評価シート」最終版を提案した。さらに、「ARCS評価シート」をWeb上で実施し、データの回収及び統計的処理を自動的に行う機能を備えた「Web版ARCS評価シート」を開発し、大学における学生による授業評価の実践場面で操作性と実用性を確認した。また、様々な領域で提案されている動機づけに関する教授方略を収集し、ARCSの4要因をもとに分類・整理した「ARCS改善方略ガイドブック」をブックレット形式にまとめた。その内容を「ARCS評価シート」での診断結果と連動させて動的に提示する「Web版ARCS改善方略ガイドブック」を開発し、その簡便性などを調査した。「ARCS評価シート」で得点が低かった項目についての改善方略を選択して表示し、問題点に特化した改善方略を組み合わせて授業の再設計を支援する機能を備えていることが好意的に評価された。以上の成果をWeb上に公開し、教材や授業のデザインに関係する実践者の参考に供した。ARCS動機づけモデルに基づく「授業・教材用評価シート」について,授業評価データをもとに項目の検討を加えて最終的な評価シート項目を確定した。複数の大学での授業実践をもとに収集したデータで,項目の妥当性を因子分析により検討し,評価シートの最終形にまとめた。この研究経緯については,Kogo & Suzuki(国際会議)で発表し,他言語での研究動向を把握することができた。また,研究協力者(余田)が評価シートを用いて大学における授業評価を実践した報告を,雑誌論文で発表し,評価シートが実践研究で有効に用いられることを確認した。これまでの研究により,ARCS動機づけモデルに基づいて授業や教材の改善を計画するためのデータを収集するための質問紙が準備されたことになる。2年計画の研究の前半についての成果は得られた。後半の「改善方略ガイドブック」の作成については,すでに出版されている処方や改善方略などを整理し,具体的な応用場面に適用した分かりやすいガイドブックにするための検討を行った。「評価シート」による診断結果に基づいて,必要とされる側面に特化して改善の方法を提案するような適応的なガイドブックを冊子として,また,Web上に実現するための方策を詳細に検討した。さらに,「改善方略ガイドブック」の作成とそのWeb化について,来年度の作業行程を計画した。Web化にあたっては,「評価シート」も並行してWeb化し,ガイドブックとの連携を図っていくこととした。

その内容を「ARCS評価シート」での診断結果と連動させて動的に提示する「Web版ARCS改善方略ガイドブック」を開発し、その簡便性などを調査した。「ARCS評価シート」で得点が低かった項目についての改善方略を選択して表示し、問題点に特化した改善方略を組み合わせて授業の再設計を支援する機能を備えていることが好意的に評価された。以上の成果をWeb上に公開し、教材や授業のデザインに関係する実践者の参考に供した。
マイクロ流路が精密に導入された多孔質モノリス体の設計法構築

本研究はμmサイズの流路が精密に導入された機能性多孔質モノリス体の設計法構築を目的に実施する。まずは作製が困難であった数十μm数百μmの流路サイズを有するモノリス体を効率良く製造可能な方法を確立する。得られる一連のモノリス体を利用し、まずは吸着関連の用途での構造最適化の手法を確立する。次いで光触媒反応、気液固三相反応等、より高度な利用法でモノリス体がその最大の機能を発揮できるように流路形状を含めた構造の最適化をする。以上の検討を通して、目的としている設計法を構築する。
効率的な酸素と栄養の輸送機能を持つ人工血管網の構築技術の開発と設計理論の構築

肝臓などの巨大な臓器を細胞とゼリー状の素材を組み合わせて作るためには、酸素や栄養の通り道となる血管を人工臓器の中に通す必要があります。私たちの体の中の血管は効率良く酸素や栄養を臓器のすみずみまで届けることができるかたちを持っています。今回の研究では、臓器の中の血管のかたちをコラーゲンゲルを使って再現し、これを使って人工的に血管を作る技術を開発しました。また、この血管に培養液を持続的に流動させる装置を作ることにも成功しました。今後は、今回作った人工血管に培養液を流すことで人工血管を人工血管網へと発展させ効率的な酸素と栄養の輸送が実現できる人工血管網の構築技術を確立することに挑みます。本研究課題では様々な構造の人工血管網の構築技術を確立し、酸素や栄養の輸送機能を評価することで、効率的な酸素と栄養の輸送機能を持つ人工血管網の設計原理を確立します。平成27年度は「項目1:様々な人工血管網の構築とその構造解析」と「項目2:人工血管網を流れるモデル血液の流動特性の解析」について研究を遂行しました。項目1の成果:コラーゲン水溶液をリン酸緩衝液中に透析することで調製される多管構造を持つコラーゲンゲル(マルチチャネルコラーゲンゲル:MCCG)を血管内皮細胞の足場素材として用いることで、人工血管網を構築する方法を確立しました。また、すでに開発されているMCCGの多管構造の制御方法と組み合わせることによって様々な構造の人工血管網を構築することに成功しました。培養日数の経過とともに、多管構造内部で血管内皮細胞が増殖し血管様の構造を構築することが確認されましたが、長期間培養を続けると組織中心部の細胞に細胞死が確認されました。これは、組織中心部での酸素や栄養が不足してしまったことなどが原因と考えられます。項目2の成果:研究項目1で構築した人工血管網に培養液を送液することができるかどうかを、液体の排出速度を制御することが可能な電動マイクロピペットを用いて確認しました。実験の結果、0.007 mL/sから0.167 mL/sの範囲において人工血管網を壊すことなく送液することが可能であることを示すことができました。しかしながら、研究計画で予定されていた蛍光ビーズを含む培養液の送液実験はまだ達成されておりません。一方で、MCCG内部に構築された血管のイオンや分子の選択的透過性を評価するためのシステムを開発することに成功しております。このことにより、人工血管網の液体の輸送経路としての機能評価に加え、血管内部を流れる液体中成分の血管外組織との交換を評価することが可能となりました。平成27年度は様々な構造の人工血管網を構築しその構造を解析すること(研究項目1)と、人工血管網の構造がモデル血液の流動挙動に与える影響について調査すること(研究項目2)を達成目標としておりました。研究項目1では、様々な多管構造のMCCGをテンプレート細胞足場素材として用いることで、様々な構造を持つ人工血管網を構築する方法を確立することができました。それぞれの人工血管網の構造はテンプレートとなるMCCGの構造を反映していることも位相差顕微鏡および共焦点レーザー走査型顕微鏡を用いて構造解析により明らかとなっております。このことにより、人工血管網の構造と内部を流れる液体の流動特性との関係を評価することが可能であることが実証されました。人工血管網の長期間の培養維持に課題が残るものの、人工血管網を構築するための方法論は確立できたと考えております。研究項目2については、培養液の送液が可能であることを確認することができましたが、蛍光ビーズを含むモデル血液の流動特性の評価については未達成となっております。一方で、本項目の予備実験として、血管内皮細胞を播種する際にMCCGの多管構造内部をどのように細胞懸濁液が流動するのかを動画として記録することに成功しており、すぐにでも人工血管網内部を流れるモデル血液の流動特性評価が行える準備ができております。当初研究計画に加え、平成27年度はMCCG内部に構築された血管と血管外の組織の間のイオンの選択的透過性を評価する電気計測システムを開発することにも成功しております。このことにより、本研究課題の方法で構築した人工血管網の機能をマルチスケールで評価することが可能となりました。以上を総合すると、本研究の進捗状況は、項目2においてやや遅れがみられるもののおおむね順調に進展していると言えます。本研究では血管網の鋳型となる多管構造を持つコラーゲンゲル(マルチチャネルコラーゲンゲル:MCCG)を用いて人工血管を構築し、この人工血管を流れる培養液や血液の流動特性を解析することにより、効率的な人工血管の設計原理を確立することを目的としている。本年度は前年度に確立したMCCGを用いた血管構造の構築技術によって得られた血管に対して培養液を灌流することに挑戦した。再現性の良い試料を得るために、シリコン製の流路を作成した。2 mm、4 mm、および8 mmの3つの異なる流路長のシリコン製流路を作成した。3つの流路の高さと幅はそれぞれ1 mmと8 mmとした。それぞれの流路の中にMCCGを構築し、流路の入り口と出口に形成されるコラーゲンゲルの膜をコラゲナーゼ処理により消化除去することで、MCCGの多管構造を解放した。多管構造表面にヒト臍帯静脈由来血管内皮細胞を播種してMCCGの多管構造を鋳型とする人工血管を構築した。

流路長2 mmの型を使った場合、コラゲナーゼ処理によりMCCGがすべて消化されてしまうなどの問題があったため、実際に実験に使用できたのは流路長8 mmの型を使って構築した人工血管のみであった。構築した人工血管を共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果、細胞が多管構造表面をすべて覆っていないことが判明した。これは、人工血管構築後の培養が静置培養だったため、組織中心部への酸素や栄養の供給が滞り、細胞の増殖が阻害されたためと考えられる。この問題を解決するために、人工血管に培養液を灌流する培養システムの構築に挑戦したが、人工血管の強度が脆弱なため培養液の還流によって試料が崩壊するなどの問題が発生した。そこで、人工血管の力学的物性を強化するために、血管内皮平滑筋細胞をMCCGのゲル基質中に埋め込んで培養したところ、動脈の中膜とよく似た構造が形成されることが分かった。申請書の計画では本年度までに人工血管網の構造が血管内を流れる培養液や血液の流動特性に与える影響の調査を開始することになっていた。しかしながら、MCCGの多管構造表面が血管内皮細胞で完全に覆われないことや、灌流培養を実現するために必要な強度の不足などの様々な問題が発生したために、研究に遅れが見られている。一方で、申請書の計画にもあった血管内皮平滑筋細胞(SMC)をMCCGのゲル基質中で培養することにより動脈の中膜様の構造を構築することに成功した。形成される組織の力学的性質などの特性解析はまだ進んでいないが、SMCがMCCGのゲル基質領域の再構築(リモデリング)することによる組織の力学的性質の改善が期待される。この研究項目が達成されたことで、MCCGのゲル基質領域に中膜様の構造を構築し、多管構造表面に血管内皮細胞を播種することで細動脈様の構造をMCCG内部に再現することが可能となった。以上より、研究全体の進捗はやや遅れているものの、本研究の目的を達成するために必要な要素技術の一部は達成されつつある。したがって、本研究課題の進捗状況は区分(3)やや遅れていると判断した。本研究では効率的な酸素と栄養の供給能力を持つ人工血管網の設計原理を確立することを目的とした研究を実施した。そのために、コラーゲン水溶液をリン酸緩衝液中に透析することで得られる、マルチチャネルコラーゲンゲル(MCCG)を利用した。MCCGは生体内の血管とよく似た多管構造を持っており、これを鋳型として利用することで様々な形態の人工血管を構築することができる。実際に、MCCGの多管構造の内表面にヒト臍帯由来静脈内皮細胞(HUVEC)を播種することで、人工血管を構築することができた。しかしながら、構築した人工血管内を流れる蛍光ビーズ分散液や実際の血液の流動特性を評価することはできなかった。この問題の原因は、MCCGの多管構造の内表面にHUVECを播種するための酵素処理によってMCCGの力学特性が著しく低下してしまったことである。この問題のために、構築した人工血管を1週間など長期にわたって培養し熟成させようとしたときに、細胞が剥離してしまったり組織全体が収縮するなどの問題が生じ、流動特性を評価することができなかった。この問題を解決するために、メスやミクロトームの刃で物理的にゲルを切除する新しい方法を確立した。この方法を用いることでMCCGの力学特性を低下させることなく、ほぼ真円状の管腔断面を持つ人工血管を構築することが可能となった。
移植腎の長期生着を目指した遺伝子治療の開発

1.ブタへのHGF遺伝子導入法の確立;ミニブタを、麻酔下で開腹後、腎を摘出し、生理的食塩水で腎臓を還流後、HGF遺伝子を組み込んだ発現ベクター(6mg)を腎静脈をクリップにて結紮し注入した。遺伝子を導入したブタ腎臓を生理的食塩水で満たしたバスタブ型電極に浸し、スクエアー型電圧(30V,100msec)を900msecの休止をおいて、6回行い、エレクトロポレーションにより遺伝子導入を行った。HGF遺伝子導入を行ったブタ腎臓を移植し、遺伝子導入7日後に腎臓を摘出し、腎皮質のHGF活性をELIZA法にて測定した。また、同時に腎組織を抗HGF抗体を用いて、染色した。正常ブタ腎臓では、腎皮質におけるHGFの活性を認めなかったが、遺伝子導入ブタ腎において皮質のHGF活性を認めた。また、腎糸球体での染色を認め、腎糸球体でのHGF遺伝子発現が確認された。2.移植ブタ腎でのHGF遺伝子導入の効果と安全性の評価;HGF遺伝子導入を行ったブタ腎臓を移植した後、対側腎を摘出し、移植モデルブタを作製した。HGF遺伝子およびコントロール遺伝子を導入したブタを1、3、6ヶ月後に安楽死させ、検討した。HGF遺伝子は遺伝子導入を行った腎臓のみに検出され、しかも6ヶ月後まで腎臓に検出された。他の肝臓、肺、脾臓には導入遺伝子は検出されなかった。また、HGF遺伝子を導入した移植モデルブタでは間質線維化が抑制されていた。また、HGF遺伝子を導入した移植モデルブタでは、形質転換のマーカーであるα-smooth muscle actinの発現が抑制されていた。以上、HGF遺伝子によつ安全性及び移植腎保護作用が示唆された。