hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分散共有メモリ環境において故障耐性を考慮した効率のよい分散アルゴリズムの設計

分散共有メモリ環境において、無待機性を有する分散アルゴリズムの設計に関して研究を行なた。無待機性とは、プロセスがアルゴリズムに従ってなんらかの処理を行なう時、他のプロセスの動作速度に関わらず有限回のステップで処理を完了できるという性質である。無待機なアルゴリズムは、異種多様な計算機上で動作する処理能力の異なるプロセスをそれぞれ効率良く協調させる、プロセスの停止故障に耐性があるといった望ましい性質をもつ。本年度は、無待機アルゴリズムの中でも、ポイント競合度適応型アルゴリズムに関して研究を行った。ポイント競合度適応型アルゴリズムとは、アルゴリズムの時間複雑度が、同時にアクティブであるプロセス数にのみ依存するアルゴリズムであり、少数プロセスのみが競合するような状況では効率よく解を求めることができるといった望ましい性質を持つ。本研究では、繰り返し改名問題を解くポイント競合度適応型アルゴリズムを提案した。これまで、名前空間k(2k-1)である繰り返し改名問題に対し、時間計算量、空間計算量がともに既知めアルゴリズムより優れたアルゴリズムを提案した。ここで、kはポイント競合度である。分散共有メモリ環境において故障耐性を考慮した効率のよい分散アルゴリズムの設計に関して研究を行った。メッセージパッシングシステム上に分散共有メモリ環境を実現する問題、隣接プロセスと共有メモリを介して通信するレジスタ通信モデル上での耐故障アルゴリズムの設計、アドホックネットワークにおけるクラスタ構成法等に取り組んだ。メッセージパッシングシステム上に分散共有メモリ環境を実現する問題に関しては、read/writeメモリと呼ぶ共有メモリを実現するアルゴリズムを提案した。実現アルゴリズムは、他のプロセスの動作に関わらず、あらかじめ決められたステップ数以内で動作を完了するという無待機性を有している。無待機アルゴリズムは、n個のプロセスのうち、n-1個が故障しても、正常プロセスは処理を完了することができるという高度な故障耐性を持つ性質である。メッセージ送受信の同期性や放送プロトコルの信頼性に関する仮定が異なるいくつかのメッセージパッシングシステムモデルに対して、効率のよい無待機なread/writeメモリ実現アルゴリズムを提案した。隣接プロセスと共有メモリを介して通信するレジスタ通信モデル上での耐故障アルゴリズムに関しては、永久故障である停止故障に対する故障耐性と自己安定性と呼ぶ一時故障に対する故障耐性を同時に有するプロトコルに関して研究を行った。例題として、リーダー選択問題を一般化したx-グループ合意問題を取り上げ、故障検出機構を利用したx-グループ合意問題を解くプロトコルに関して、故障検出機構の能力と自己安定性かつ停止故障耐性に関する必要十分条件を導いた。また、複数のプロセスの動作に関する同期性に関する仮定が異なるいくつかのシステムに対して、効率のよいx-グループ合意プロトコルを提案した。また、分散共有メモリ環境の拡張として、周波数を共有するアドホックネットワークに関するクラスタ構成法に関して研究を行った。故障やホストの移動などによるネットワークの形状変化に柔軟に対処する効率のよいクラスタ構成法を提案した。
歯科鋳造用埋没材の再利用について

実験に用いた埋没材はスマベスト,セラベスト,セラミゴールド,フルベストである。一度使用した埋没材をボールミルVB31で4488μに粉砕した。粉砕した粉末は各製品に5%,10%,15%を添加し、標準稠度を通法に従って決定し、以下の実験を行った。(1)硬化時膨張:再製粉末を添加した場合、フルベスト,セラゲストは硬化時膨張はわずかに減少するが、セラミゴールド,スマベストは添加量によっては少し増加する傾向にあった。(2)加熱膨張:再製粉末を添加した場合4種類の埋没材の加熱膨張は0.20.3%増加する傾向にあった。(3)圧縮強さ:再製粉末を添加した場合、セラミゴールド,フルベスト,セラベストの圧縮強さはほとんど変化が認められなかった。スマベストは約40Kgほど大きくなる傾向にあった。(4)表面あらさ:再製粉末を添加した場合、スマベスト,セラミゴールド,セラベストについては0.41.3μ(中心線平均あらさ)小さくなる傾向にあった。(5)鋳造精度:再製粉末を添加した場合、フルベスト,セラベスト,スマベストは精度が少し悪くなる傾向にあるが、セラミゴールドは良くなる傾向にあった。鋳造欠陥は探傷機で検査した結果認められなかった。現在はすべて再製粉末を用いてZr【O_2】,【Al_2】【O_3】,炭化物などを添加し、埋没材を合成して種々、検討している。結論としては、使用済の埋没材を鋳型材として再利用することが可能であると考えられる。また、その他の利用方法についても検討の余地があると考えられる。
金利コントロールとハイパワードマネーコントロール-ゲーム論的アプローチ-

多くの伝統的な金融論の教科書には、ハイパワードマネーの供給量を変化させるとその乗数倍のマネーサプライの変化をもたらすという解説が見られる。しかし、日々金融調節を行っている日銀関係者の間にはハイパワードマネーのコントロールは困難であるという考えが根強い。何度も議論されてきたことであるが、従来は平行線に終わることが多く、現在のところ統一の見解には至っていない。しかし、この問題をゲーム論的な枠組みの中で考えることにより議論の食い違いの原因が明らかになるとともに従来は重視されなかった新しい問題点が浮上してきた。現在点での主な研究成果は以下の通りである。15EA03:(1)ハイパワードマネーのコントロールが可能であるという結論と、それが不可能であるという結論とは、共に同一のゲームにおけるナッシュ均衡である。15EA04:(2)現行の制度の下ではコントロールが不可能となるナッシュ均衡がサブゲーム完全均衡として成立する可能性が高い。15EA05:(3)このような結論が導かれるのは市中銀行による一種のモラルハザードが原因である。15EA06:今回はハイパワードのコントロール可能性を巡る議論に関して研究を行ったが、その中で市中銀行の行動が金融政策の運営に大きく影響を及ぼすことが明らかとなってきたため、モラルハザード問題を解決するような制度の構築が今後の課題となる。
日本における社会科学の制度化と科学理論に関する実証的研究

本研究で得られた知見は以下のとおりである。1.社会科学領域の専門的な分化、制度化は、法学領域が先陣を切り、量的な多さも示すが固定的傾向を持つこと、それに対して経済学領域においてはその変化が非常に激しく科学論的議論も多いこと、また、社会学領域は分化、制度化は緩慢であるが、現実との関わりの中での実践的な問題関心を背景とした科学方法論的な議論が頻発している、といった比較研究の可能性がみえてきたことである。2.明治後期から大正期、昭和初期にかけて次第に顕著になる社会学領域での科学理論的な展開は、単に学問論としての自然科学主義から社会科学主義への展開ではなく、現実との対峙に向かったことによる展開であり、それは「社会学の現実化」に伴う事態であったととらえられる。3.しかし他方では、西欧輸入のアカデミズム学問(講壇科学)の延長上で翻訳解釈を媒介として改造された社会学も存在しつづけてもいたのであり、それは「社会学の現実化」にたいして「現実の社会学化」と呼ぶことができる。4.前者を新型社会学、後者を旧型社会学と類型化することによって、日本における近代化過程での社会学の科学的学問的葛藤をとらえる視点を形成できると考えられる。5.今後の課題はさらに、法学、経済学、政治学といった他の社会科学との関連、比較検討をすすめることにある。本年度は、明治、大正、昭和初期にかけての社会学を中心とした基本的な文献の収集をおこなうとともに、帝国大学、東京帝国大学、京都帝国大学における「大学一覧」などの資料(史料)の収集をおこない、社会科学の制度に関わる講座の設置形態、授業科目などの変化について整理、解読を進めた。また、進行中であるが、帝国議会教育議事総覧を検索して高等教育に関わる議論の推移等についても整理をおこなっている。その過程で得られている主な知見は以下の通りである。第一に、仮説ではあるが、社会学領域での科学理論的な展開の一つは、大正期末から昭和初期の時期を目安としてとらえることができるのではないか、ということ。それは社会学の概説書(通常科学化の指標でもある)が多数公刊され始めたことと同時に、社会学の科学性(「理法」や「科学」といった表現)についてバラエティをもって叙述されていることに見ることができそうである。第二に、社会科学領域の専門的な分化、制度化は、法学領域が先陣を切り、量的な多さも示すが固定的傾向を持つこと、それに対して、経済学領域においてはその変化が非常に激しく科学論を対象とした議論も多いこと、また、社会学領域は分化、制度化は緩慢ではあるが、現実との関わりのなかでの実践的な問題関心を背景とした科学方法論的な議論が頻発している、といった比較研究の可能性が見えてきたことである。これらの成果をもとに、次年度はさらに高等教育の展開との関連性についても分析を進める予定である。本年度は昨年度に引き続き、明治、大正、昭和初期にかけての社会学を中心とした基本的な資料の収集をおこなうとともに、高等教育機関(東京帝国大学、京都帝国大学)における社会科学教育、社会科学研究についての解読を進めた。また、「自由主義」(自由・平等の近代思想)を基軸とした社会思想運動との関連にも関心をおき、大学人と社会思想運動グループとの関係や大学人のグループ(研究会、学会)についても調査を進めた。その過程で得られた知見は、主に昨年度の成果との関連で述べると以下の通りである。ひとつには、明治後期から大正期、昭和初期にかけて次第に顕著になる社会学領域での科学理論的な展開は、単に学問論としての自然科学主義から社会科学主義への展開ではなく、現実との対峙に向かったことによる展開であり、それは「社会学の現実化」に伴う事態であったととらえられることである。しかし他方では、西欧輸入のアカデミズム学問(講壇科学)の延長上で、翻訳解釈を媒介として改造された社会学も存在しつづけてもいたのであり、それは「社会学の現実化」に対して「現実の社会学化」と呼ぶことができる。

前者を新型社会学、後者を旧型社会学と類型化することによって、日本における近代化過程での社会学の科学的学問的葛藤をとらえることができるのではないか、というのがもうひとつの点である。今後それらはさらに、法学、経済学、政治学といった他の社会科学との連関、そして影響力を有したオピニオン・リーダーによる社会思想運動との比較検討、という視点からも考察を進めていくことが必要であると考えている。本年度は引き続き資料の補充収集をおこなうとともに、一昨年度、昨年度に集中的に収集した明治期、大正期、昭和初期にかけての資料・文献の整理と解読を継続しておこなってきた。そしてこれまでに成果として得られた知見をさらに実証的に深めるために、本研究の目的である社会科学(特に社会学)の科学理論と制度化についての分析を進め、研究の中間的な総括をおこなった。ただ、本研究の重点目的とした日本的形態の特質を明らかにするためには収集した資料や文献の不充分性、また解読の不充分性が残っており、全体的な研究成果を総括するにはまだ相当の時間を必要としている。したがって中間総括は間連する事実関係や研究目的に関わる資料の提示などにとどまっている。本研究で得られた成果は以下の点にある。第1に社会科学の諸科学においても制度化と科学理論の展開には差異があり、これらの比較研究による新たな知見の可能性がみえてきたことである。第2に社会学においては、「社会学の現実化」と「現実の社会学化」という双方向での科学理論的な展開と葛藤がみられ、制度化にも影響を与えていることである。今後の課題はさらに、そうした視点を法学、経済学、政治学といった他の社会科学との間連で探るとともに、比較検討を進め、近代化過程における社会科学の制度化の日本的形態の特質の解明に迫ることにある。
腫瘍マクロファージが誘起する腫瘍細胞の幹細胞特性獲得機序の解明とその応用

多剤化学療法や分子標的治療の問題点である腫瘍細胞の抗癌剤耐性能獲得を解決すべく、腫瘍マクロファージ(TAMs)が腫瘍細胞の幹細胞様特性の獲得とそれに伴う発癌活性促進を誘導する分子機序の解明を目的として、本研究課題を遂行してきた。その結果、TAMs由来のIL6とHB-EGFが腫瘍細胞の幹細胞様特性の獲得に関与し、それらの腫瘍細胞は高い発癌活性を有することが分かった。IL6欠損もしくはHB-EGF欠損マクロファージを有するマウスを用いて腫瘍形成能と抗癌剤効果を調べた結果、腫瘍形成の抑制と抗癌剤効果の向上が確認された。本研究の結果は、癌治療への新しい治療方法の基礎的知見として有用なものといえる。多剤化学療法や分子標的治療の問題点である『腫瘍細胞の抗癌剤耐性能獲得』を解決すべく、腫瘍マクロファージ(Tumor-associated macrophages; TAMs)が『腫瘍細胞の幹細胞様特性の獲得とそれに伴う発ガン活性促進』を誘導する分子機序の解明を行い、臨床応用されている分子標的薬の治療効果改善のための基礎的知見を得ることを目的とした。平成27年度期間中に、TAMsによるヒト腫瘍細胞の幹細胞様特性獲得誘導の解析を行ってきた結果、ヒト腫瘍細胞をTAMsとIn vitro培養系で共培養することにより、幹細胞様特性を有することが明らかとなった。さらに、幹細胞様特性を獲得したヒト腫瘍細胞を免疫不全マウスに移植して腫瘍形成能を調べた結果、高い腫瘍形成能を有していることが明らかとなった。これらの結果から、TAMsがヒト腫瘍細胞に幹細胞様特性を付与するために機能があることが示唆された。そこで平成28年度以降では、ヒト腫瘍細胞が幹細胞様特性獲得に必要とされるTAMs由来の因子の同定を行っているところであり、いくつかの候補因子については、それらの候補遺伝子がマクロファージ特異的に欠損したマウスを作製しているところである。本申請研究は、多剤化学療法や分子標的治療の問題点である『腫瘍細胞の抗癌剤耐性能獲得』を解決すべく、腫瘍マクロファージ(Tumor-associated macrophages; TAMs)が『腫瘍細胞の幹細胞様特性の獲得とそれに伴う発ガン活性促進』を誘導する分子機序の解明を行い、臨床応用されている分子標的薬の治療効果改善のための基礎的知見を得ることを目的とする。平成27年度に引き続き、平成28年度期間中にTAMsのによるヒト腫瘍細胞の幹細胞様特性獲得誘導の解析を行ってきた結果、In vitro培養系における共培養により、ヒト腫瘍細胞の一部が幹細胞様特性を獲得すること、フローサイロメトリーによる幹細胞様特性を有する腫瘍細胞を分離して、免疫不全マウスへ移植すると、非常に高い腫瘍形成能を有することが明らかとなった。さらに、腫瘍より採取したTAMsの遺伝子解析の結果、いくつかの責任因子を同定することができた。現在、責任因子の欠損マウスを作製し、腫瘍細胞移植後の腫瘍形成能の解析を行っているところである。平成27年度に引き続き、平成28年度期間中に、In vitro培養系および遺伝子解析の結果、いくつかの責任因子を探索が順調に遂行できており、さらに、それらの遺伝子改変マウスの作製が順調に進行しているためと考えられる。本申請研究は、多剤化学療法や分子標的治療の問題点である『腫瘍細胞の抗癌剤耐性能獲得』を解決すべく、腫瘍マクロファージ(Tumor-associated macrophages; TAMs)が『腫瘍細胞の幹細胞様特性の獲得とそれに伴う発ガン活性促進』を誘導する分子機序の解明を行い、臨床応用されている分子標的薬の治療効果改善のための基礎的知見を得ることを目的としてきた。平成27年度および平成28年度に引き続き、平成29年度期間中にTAMsのによるヒト腫瘍細胞の幹細胞様特性獲得誘導の解析を行ってきた結果、In vitro培養系における共培養により、ヒト腫瘍細胞の一部が幹細胞様特性を獲得すること、フローサイロメトリーによる幹細胞様特性を有する腫瘍細胞を分離して、免疫不全マウスへ移植すると、非常に高い腫瘍形成能を有することが明らかとなった。また、腫瘍より採取したTAMsの遺伝子解析の結果、いくつかの責任因子を同定することができた。さらに、責任因子の欠損マウスを作製し、腫瘍細胞移植後の腫瘍形成能の解析を行ったところ、腫瘍形成の抑制が確認され、さらに、転移能の抑制も確認することができた。この責任因子を欠損したTAMsと腫瘍細胞の共培養実験においても、腫瘍細胞の幹細胞様特性の獲得が抑制されることが明らかとなった。最後に、責任因子に対する中和抗体と抗癌剤との併用療法を行ったところ、腫瘍形成能の抑制を確認する事ができた。期間全体を通じて、TAMsの腫瘍細胞への幹細胞様特性を付与する分子機序の一端を明らかにする事ができ、さらに、難治性癌に対する新規治療法の開発へ繋がる基礎的知見を得る事が出来た。多剤化学療法や分子標的治療の問題点である腫瘍

細胞の抗癌剤耐性能獲得を解決すべく、腫瘍マクロファージ(TAMs)が腫瘍細胞の幹細胞様特性の獲得とそれに伴う発癌活性促進を誘導する分子機序の解明を目的として、本研究課題を遂行してきた。その結果、TAMs由来のIL6とHB-EGFが腫瘍細胞の幹細胞様特性の獲得に関与し、それらの腫瘍細胞は高い発癌活性を有することが分かった。IL6欠損もしくはHB-EGF欠損マクロファージを有するマウスを用いて腫瘍形成能と抗癌剤効果を調べた結果、腫瘍形成の抑制と抗癌剤効果の向上が確認された。本研究の結果は、癌治療への新しい治療方法の基礎的知見として有用なものといえる。これまでの研究結果から、TAMsがヒト腫瘍細胞に幹細胞様特性を付与するために機能があることが示唆された。そこで平成28年度以降では、ヒト腫瘍細胞が幹細胞様特性獲得に必要とされるTAMs由来の因子の同定を行っているところであり、いくつかの候補因子については、それらの候補遺伝子がマクロファージ特異的に欠損したマウスを作製しているところである。これまでの研究成果をもとにして、TAMs由来の責任因子の解析および遺伝子改変マウスを用いてのIn vivo実験系での腫瘍形成能の解析を行っているところである。腫瘍学本年度の研究遂行にあたり、予定よりも効率よく研究が遂行でき、使用する消耗品等の支出が抑えられたため。次年度で行われる遺伝子改変動物の作製および動物実験に必要とされる研究に使用する消耗品等に支出する予定である。
慢性呼吸器疾患患者に対する和温療法の効果の検討

和温療法が慢性呼吸不全や心肺連関症例において有効であるか検討を行った。和温療法実施による有害事象はなかった。急性効果として、有意な降圧効果を認めた。しかし、治療期間前後での時間歩行距離や呼吸機能で、有意な改善は認められなかった。治療における自覚症状や気分の改善を認める自己報告が多く、認知心理面の評価としてPOMSを施行した。全項目改善ではなかったが、抑うつ・緊張で改善を認めた。和温療法は、慢性呼吸不全症例において安全に施行できる。認知心理面での効果も推察され、呼吸リハビリとの組み合わせは心身両面に有効であると思われるが、有効性とその客観的指標の検討が課題であり、今後の継続が必要と考える。慢性心不全や重症虚血趾患者に対して乾式サウナ浴を応用した和温療法が開発され、症状や血行動態、神経体液性因子を改善させることが報告されている。我々の基礎検討では、ヒト内皮細胞において、和温療法を模した温熱刺激がplasminogen activator inhibitor(PAI)-1発現低下・内皮由来NO合成蛋白発現亢進をさせることが明らかとなり、内皮機能の改善が効果の主要な機序と考えられた。慢性呼吸不全は、全身性の慢性炎症性疾患として捉えられており、内皮機能障害から動脈硬化が進展し易い。心疾患の合併も多く、心肺連関と呼ばれる。和温療法がこれら慢性呼吸不全や心肺連関症例においても内皮機能改善などに対し有効な可能性があるため、検討を行った。和温療法による副作用は認めないが、忍容性の得られない症例も存在したため、今年度は検討数がまだ少なく、個々の症例での変化を観察している段階である。現状では、歩行距離でみた運動耐容能やshort physical performance batteryによる身体機能およびスパイロメトリーによる呼吸機能の評価においては、現状では有意な改善は認めてない。この点については、更に症例を重ね、検討していく必要がある。しかしながら、発汗性・食欲の改善やリラクゼーション効果による不安感の減退・消失を認める例は多く、認知心理面での効果が期待され、追加評価することとした。また、血中PAIー1濃度が高値の症例では、開始後2週間で低下していた。和温療法がこれら慢性呼吸不全や心肺連関症例においても有効な可能性があるため、検討を行った。ヒト内皮細胞を用いた我々の先行研究において、和温療法を模した温熱刺激がplasminogen activator inhibitor(PAI)-1発現を低下させることが示された。そのため、和温療法において抗凝固・抗血栓効果が示されるか臨床的に検討するため、和温療法前後(1ー2回/週x4)での血漿中PAI-1濃度を測定した。連続9例で、治療前後において有意な低下を認めなかったが、PAI-1濃度が高値な症例ほど低下する傾向を認めた。歩行距離でみた運動耐容能やスパイロメトリーによる呼吸機能の評価においては、現状では有意な改善は認めてない。また前年度の観察において、自覚症状として発汗性・食欲の改善やリラクゼーション効果による不安感の減退・消失を認めた症例があったため、認知心理面の評価としてPOMSを施行した。和温療法への忍容性を示す症例において検討し、ナラティブベースでは治療における自覚症状の改善や治療に対する満足感の向上は確認できたが、POMSによる評価では個々の症例により各項目間でのばらつきが多く、統計的に有意な改善は認められなかった。次年度、症例を集積し、和温療法の有効性に関する更なる検証を行っていく。今年度の達成度に関しては、遅れている。前年度から引き続き、和温療法の慢性呼吸不全や心肺連関症例における安全性は確認されたが、当初想定していたより、適応症例の選定や治療時期決定が難航しており、次年度に向けても課題となっている。基礎検討で、温熱刺激による内皮細胞の抗血栓性の獲得を認めたため、和温療法において抗凝固・抗血栓効果が示されるか臨床検体で検討した。和温療法前後での血漿中PAI-1濃度を、連続9例で検討した。治療前後において有意な低下を認めなかったが、PAI-1濃度が高値な症例ほど低下する傾向を認めた。慢性呼吸不全への臨床効果を、歩行距離でみた運動耐容能やスパイロメトリーによる呼吸機能で評価したが、有意な改善は認めなかった。しかしながら、自覚症状として発汗性・食欲の改善やリラクゼーション効果による不安感の減退・消失を認めた症例があったため、認知心理面の評価としてPOMSを施行した。

和温療法への忍容性を示す症例において検討し、ナラティブベースでは治療における自覚症状の改善や治療に対する満足感の向上は確認できたが、POMSによる評価では個々の症例により各項目間でのばらつきが多く、統計的に有意な改善は認められなかった。抑うつ・緊張の項目では、改善を認めるものの、そのほかの項目では他の要因により影響されいることが原因と考えられた。和温療法実施による有害事象は認めなかった。和温療法は安全であり、認知心理面での効果があると推察され、呼吸リハビリテーションとの組み合わせは心身両面に有効であると思われるが、その有効性の客観的指標の検討は今後も課題であると考える。和温療法が慢性呼吸不全や心肺連関症例において有効であるか検討を行った。和温療法実施による有害事象はなかった。急性効果として、有意な降圧効果を認めた。しかし、治療期間前後での時間歩行距離や呼吸機能で、有意な改善は認められなかった。治療における自覚症状や気分の改善を認める自己報告が多く、認知心理面の評価としてPOMSを施行した。全項目改善ではなかったが、抑うつ・緊張で改善を認めた。和温療法は、慢性呼吸不全症例において安全に施行できる。認知心理面での効果も推察され、呼吸リハビリとの組み合わせは心身両面に有効であると思われるが、有効性とその客観的指標の検討が課題であり、今後の継続が必要と考える。今年度の達成度に関しては、やや遅れている。しかし、和温療法が慢性呼吸不全や心肺連関症例においても安全性に問題ないことは確認された。また、血中PAIー1濃度が治療効果の指標となる可能性が示された。継続的に治療症例数を増やす。治療効果を身体機能の評価だけでなくPOMSによる認知心理面での評価も継続して行っていく。ただし、評価時期・解析に関しては工夫が必要であると考えられた。血中PAIー1濃度測定に関しても、基礎実験から臨床へのトランスレーショナル研究となる可能性があり、引き続き治療効果との関連性を検討する。内科学上述の通り、症例数を増やし、治療効果を身体機能の評価だけでなく認知心理面での評価も軸に検討を行っていく。血中PAIー1濃度の変化に関しては、我々の基礎実験の結果が臨床において反映された可能性があり引き続き検証を行ない、治療効果との関連性を検討する。上述の通り、今年度は検討症例数に制限があり、進行にやや遅れがみられたため、繰越金が発生した。次年度は、引き続き症例を重ねるとともに、上述の通り、認知心理評価を行うための資材を購入するため、繰越金を使用する予定である。
血球分化の各階層のクロマチン構造データを用いた成人T細胞白血病発症機構の解明

成人T細胞白血病(ATL)は、ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV-1)の感染により発症する難治性のT細胞悪性腫瘍である。ATL細胞の由来はCD4陽性メモリー細胞と考えられてるが、その細胞分画とは異なる細胞形質も有している。どのような経路を経てATLが発症したのか、細胞の過去の状態、現在、未来の運命決定を説明するには遺伝子発現だけでなく、エピゲノムの情報が必須である。本研究ではATLのクロマチンデータとデータベース上に蓄積された様々な血球分画のクロマチンデータを詳細に比較解析することで、感染細胞がどのような経路でATL発症へと至るのかを推定し、実験的に検証し解明する。
超精密メゾスケール部品創成用ウォータドライブ小型加工システムの開発

本研究は,マイクロ非球面レンズなどに代表される小型超精密部品の創成に適した,小型加工システムの開発を目的にして実施したものである.本研究の特徴は,加工システムの高精度化ならびに小型化に適していると考えられるウォータドライブ方式によるスピンドルとステージを開発したことである.さらに,開発したスピンドルとステージの基本性能や制御性能を評価した後,これらを組み合わせたウォータドライブ小型加工システムを開発した.本研究は,マイクロ非球面レンズなどに代表される小型超精密部品の創成に適した,小型加工システムの開発を目的にして実施したものである.本研究の特徴は,加工システムの高精度化ならびに小型化に適していると考えられるウォータドライブ方式によるスピンドルとステージを開発したことである.さらに,開発したスピンドルとステージの基本性能や制御性能を評価した後,これらを組み合わせたウォータドライブ小型加工システムを開発した.本研究は,超精密メゾスケール部品の創成に適した,小型加工システムの開発を目的にしたものである.特に,水のエネルギ0を加工システムの駆動に使用することを特徴としている.これを可能にするのが,これまでに研究代表者によって考案・開発された,ウォータドライブスピンドルである.今年度は,先行研究で開発されたウォータドライブスピンドルの機能を発展させて,回転角制御機能を有するウォータドライブスピンドルの設計と製作を行った.今年度の具体的な研究実績は次の通りである.(1)回転角制御機能を有するウォータドライブスピンドルの基本構造を決定した.(2)詳細設計を行うために,考案したウォータドライブスピンドルに関する数学モデルを導出した.(3)数学モデルに基づき,スピンドルの各パラメータがスピンドル性能に及ぼす影響ついて検討した.(4)開発した最適設計用ソフトウエアにより,定格出力200W,定格回転数5000rpmのスピンドルの主要寸法を決定した.(5)回転角制御機能を有するウォータドライブスピンドルの製作図面を作成した.(6)設計したスピンドルを製作した.スピンドルの構成材料は,ステンレス合金を主体とし,一部の部品には,銅合金を使用した.(7)導出した数学モデルを線形化した結果,スピンドルは1次系でモデル化できることを示した.(8)線形化された数学モデルを用いて,状態方程式を導出し,スピンドルの制御性能に関するシミュレーションを行った.以上の研究成果の一部は,学会発表に加えて特許出願した.本研究は,数mm程度のメゾスケール部品の超精密創成に適した,超精密小型加工システムを開発することを目的にして実施している.具体的には,これまでに研究代表者が考案し開発に成功している,超精密小型ウォータドライブスピンドルを基盤技術にして,オールウォータドライブの超精密小型加工システムを開発しようとするものである.本年度は,ウォータドライブステージの開発を行い,次の成果が得られた.(1)ウォータドライブステージの基本構造の考案ウォータドライブステージの基本構造を検討し,水静圧軸受で支持されたステージ内部に,ステージを駆動するためのピストン機構を組み込んだ構造を考案した.これに基づいて,ステージの設計とシミュレーションに用いる数学モデルを導出した.本ステージの特徴の一つは,駆動力がステージの重心に作用することにより,高い直線運動精度が得られるようにしていることである.(2)設計用ソフトウエアの開発ウォータドライブステージの性能を計算するためのソフトウエアを開発し,ステージの主要寸法を決定した.設計したステージのストロークは約15mmである.(3)ウォータドライブステージの性能評価実験開発したウォータドライブステージの基本性能を測定した結果は次のとおりである.ステージの真直度は,10nm/15mm,水静圧軸受の支持剛性は,供給圧力が0.4MPaのとき,22N/μm(水平方向),151N/μm(鉛直方向)である.また,流量とステージ速度間の関係は,120ml/min供給時に,1.1mm/secであり,ダイヤモンド切削に適用可能な小型ウォータドライブステージが開発できた.本研究は,数mm程度のメゾスケール部品の超精密創成に適した,超精密小型加工システムを開発することを目的にして実施したものである.具体的には,これまでに研究代表者が考案し開発に成功している,超精密小型ウォータドライブスピンドルを基盤技術にして,オールウォータドライブの超精密小型加工システムを開発しようとするものである.本年度は,回転角制御機能を具備した小型スピンドルの開発を行い,次の成果が得られた.(1)回転角制御機能を具備した小型スピンドルの開発これまでの研究で開発に成功し,小型部品のダイヤモンド切削試験を行ってきたウォータドライブスピンドルに類似した,小型スピンドルの開発を行った.このスピンドルは,回転数制御に加えて,回転角制御も可能になっていることを特徴としている.今年度は,このスピンドルを製作した上,スピンドルの性能評価を実施した.さらに,回転角制御システムを開発し,制御実験を行った.開発した制御システムは,回転角フィードバックに加えて,スピンドルに作用する各種負荷トルクのスピンドル制御性能に及ぼす影響を取り除くための外乱オブザーバで構成されている.実験結果によれば,スピンドルのステップ応答実験における定常偏差は,使用したロータリエンコーダの分解能に相当する0.02度であった.また,設計通りの過渡応答が得られることを確認した.さらに,外乱オブザーバの効果により,スピンドルに外部負荷トルクを加えた場合にも,同様な制御性能が得られることを示した.(2)小型加工システムの開発
水痘帯状疱疹ウイルスがコードするORF49とORF44の機能解析

水痘帯状疱疹ウイルスがコードするORF49とORF44は、すべてのヘルペスウイルスに保存されるコア遺伝子であり、これら遺伝子産物の相互作用も保存される。本研究において、(i) ORF49とORF44における相互作用部位を同定し、(ii) ORF44が水痘帯状疱疹ウイルス感染に必須であり、(iii)ORF49との相互作用部位がORF44の機能中心である事、(iv)ORF49がORF44との相互作用を通して、感染性ウイルスの産生に機能する事、を見出した。本年度は、水痘帯状庖疹ウイルスのウイルス粒子に存在し、細胞向性に関わる因子であるORF49タンパクと相互作用するウイルス因子である、ORF44タンパクについてORF49タンパクとの詳細な相互作用部位の同定を行うと同時に、ORF49タンパクにおける相互作用部位についても同定した。ORF44タンパクにおいては一つのアミノ酸変異によりこの相互作用は消失し、一方ORF49タンパクにおいては酸性アミノ酸に富んだ4つのアミノ酸からなる領域がこの相互作用に寄与していた。それぞれの相互作用部位を別々に変異させた組換えウイルスにおいて、ORF44タンパクの変異はウイルス粒子の再構築に必須であり、ORF44タンパクのウイルス生活環における重要性とともに、この相互作用部位がORF44タンパクの機能中心である事も見出された。またORF49タンパクにおける相互作用部位における変異により、ウイルス粒子再構築は可能であったが、この変異ウイルスの増殖は、以前に作製したORF49タンパクを発現していない変異ウイルスと同程度に減弱しており、ORF49タンパクにおけるORF44タンパクの機能補完が重要である事を明らかにした。また本研究においてはORF44タンパクの重要性は明らかとなったが、その機能は明らかでなく、現在ORF44タンパクの機能を明らかにするべく、ORF44組換えウイルス感染において、ORF44タンパク機能を相補できる、ORF44タンパク発現細胞の作製を行っている。さらにORF44タンパクとORF49タンパクの相互作用だけでは、ORF44タンパクがウイルス粒子再構築に必須である事の説明ができず、ORF44タンパクと相互作用する新たなウイルスタンパクについても既に同定し解析をおこなっている。本年度は、水痘帯状疱疹ウイルスのウイルス粒子テグメントタンパクであり、細胞向性に関わる因子であるORF49タンパクと相互作用するウイルス因子であるORF44タンパクにおいて、昨年度までに同定したORF49タンパクとの詳細な相互作用部位に変異を導入する事により、共焦点レーザー顕微鏡による解析により、ORF49タンパクにおける相互作用部位についてもその詳細を明らかにした。ORF49タンパクにおいてはすべてのヒトヘルペスウイルスに保存されるORF49タンパクホモログにおいて保存される、酸性アミノ酸に富んだ"acidic cluster"のうち、4つのアミノ酸がORF44タンパクとの相互作用の決定因子であった。ORF49タンパクにおけるこの4つのアミノ酸変異は、ORF49単独発現においては、ウイルス粒子形成の場であると考えられる、trans-Golginetwork由来の膜構造へのORF49タンパクの集積に影響しなかったが、ORF44との共発現においては、ORF44タンパクのtrans-Golgi networkへの集積を阻害し、この相互作用に関わる4アミノ酸が、水痘帯状疱疹ウイルスにおけるウイルス粒子形成に関わる事が示唆された。さらにそれぞれの相互作用部位を別々に変異させた組換えウイルスにおいて、ORF44タンパクの変異はウイルス粒子の構築に必須であり、ORF44タンパクのウイルス感染における重要性とともに、この相互作用部位がORF44タンパクの機能中心である事も見出された。ORF49タンパクにおける相互作用部位における変異により、ウイルス粒子構築は可能であったが、この変異ウイルスの増殖は、以前に作製したORF49タンパクを発現しない変異ウイルス以上に減弱しており、さらに産生される感染性ウイルス粒子が明らかに減少していた。このことは、ORF49タンパクにおける4アミノ酸が、ORF44タンパクとの相互作用を通したウイルス粒子形成に機能する事を示す。これらの事より、ORF44タンパクとORF49タンパクの相互作用が、分子間相互作用標的新規抗ウイルス薬の標的となる可能性が示唆される。
脂肪由来幹細胞を用いた医原性神経根障害に対する新たな治療法の開発

本研究の目的は、「腰椎術後下肢症状の残存・再燃」の原因の一端である医原性神経障害の治療法を構築することである。以下の通り研究を遂行する。1.医原性神経障害モデル確立:神経根リトラクター、神経根周囲でバイポーラー焼灼止血による神経根障害の程度を経時的変化を評価し、再現性が良好なモデルを確立。2.障害を防ぎ得なかった条件下でuADSCを移植し神経障害改善効果を検討する。3.細胞死を組織免疫染色やRT-PCRを用いて評価する。
微生物の高密度連続培養に関する研究

高密度培養を達成する従来技術として流加培養が知られているが、この方法では生産性の向上に限界がある。連続培養では、生産性=(希釈率)×(菌体濃度)×(含量)であるから、菌体濃度を高めればそれに比例して生産性は向上する。そこで、生分解性プラスチック生産菌を例にとり、連続培養において菌体濃度を高めるための基礎技術を確立する研究を行なった。微生物として、増殖連動的に生分解性プラスチック(ポリ-3-ヒドロキシ酪酸)を菌体内に蓄積することが知られているAlcaligenes latusの高密度連続培養を炭素源子として蔗糖を用いて実施した。連続培養の操作方式として、窒素源(硫酸アンモニウム)、燐酸イオン、硫酸イオンを増殖制限基質とするケモスタットを試みたが、成功しなかった。また、供給基質濃度を徐々に高めていくようなケモスタットを試みたが成功しなかった。以上のケモスタットでは、pH制御に5N-KOH溶液を用いていたので、これが良くないと考えられた。そこで、窒素源以外の栄養源は一定流量でケモスタット方式で供給し、窒素源はpHオキソスタット方式で28%アンモニア水を供給するという方法を実施した。この方式で、出口菌体濃度約70gDCW/l、希釈率0.18h^<-1>での連続培養に成功し、定常状態が約3日間持続した。出口菌体中のポリ-3-ヒドロキシ酪酸含量は約52%であり、この生成物の生産性は約6.0gl^<-1>h^<-1>となり、これは従来法の約2倍であった。今後は、より長時間連続培養の定常状態が持続できる技術の確立をめざす予定である。生分解性プラスチックとして注目されている、微生物産生ポリ-3-ヒドロキシアルカノエート[P(3HA)]の最大の難点は生産コストが高すぎることである。この難点を克服する方策の1つとして、高密度連続培養の研究を開始し、いくつか有益なデータが得られつつある。本研究のねらいは、(1)P(3HA)類は菌体内に存在するので、生産性向上のためには菌体生成を主目的とした連続培養が回分培養や流加培養よりも有効であること、(2)連続培養による菌体内蓄積型物質の生産性は、生産性=(希釈率)×(菌体濃度)×(含量)で与えられるので、菌体濃度を高めればそれに比例して生産性は向上できること、の2点である。以上のねらいの下に、本年度は以下の諸点を明らかにできた。1.菌株の選定多くの細菌がP(3HA)を菌体内に蓄積するが、大多数は増殖非連動型であり連続培養においては低希釈率でしかP(3HA)を蓄積しない。そこで、増殖連動的にP(3HA)を蓄積することが知られているAlcaligenes latusを中心にスクリーニングを行いA.latus DSM 1123を選定した。2.培地組成の決定高密度培養のためにはそれに見合うだけの培地成分濃度が必要であり、それを決める合理的方法は菌体の元素組成に基づく収支計算である。そこで、P(3HB)を45%含有する乾燥菌体の元素含量を分析し、菌の生育に必要な元素の比を求め、その値に基づいて培地組成を決定した。3.高密度連続培養のスタートアップとしての高密度流加培養上記2.で決定した培地組成を初発培地として回分培養を行うと蔗糖と硫酸アンモニウムについて高濃度阻害が見られたので、pHの調節に28%アンモニア水を用い、それと連動して蔗糖を供給する自動流加法を実施した。

その結果、約12時間で菌体濃度82.1gDC/Lが得られ、その生産性は2.5gL^<-1>h^<-1>となり、これは世界最高の記録であった。現在、この方式でスタートアップを行い高密度連続培養を実施中である。高密度培養を達成する従来技術として流加培養(fed-batch culture)が知られているが、高密度流加培養では菌体濃度の増加にはそれだけ長い時間を要することや、培養液量の増加、ダウンタイムの存在、などのため、その生産性向上には限界がある。これに対して、連続培養では、生産性=(希釈率)×(菌体濃度)×(含量)であるから、菌体濃度を高めれば、それに比例して生産性は向上する。そこで生分解性プラスチック生産菌を例にとり、連続培養において菌体濃度を高めるための基盤技術を確率するための研究を行った。1)微生物として、増殖連動的に生分解性プラスチック(ポリ-3-ヒドロキシ酪酸)を菌体内に蓄積することが知られているAlcaligenes latusの高密度連続培養を炭素源として蔗糖を用いて実施した。連続培養の操作方式として、窒素源(硫酸アンモニウム)、燐酸イオン、硫酸イオンなどを増殖制限基質とするケモスタットを試みたが成功しなかった。また、供給基質濃度を徐々に高めていくようなケモスタットも試みたが成功しなかった。これらのケモスタットではpH制御に5N KOH溶液を用いていたので、これが良くないと考えた。そこで、窒素源以外の栄養源は一定流量でケモスタット方式で供給し、窒素源はpHオキソタット方式で28%アンモニア水を供給するという方法を実施したところ、出口菌体濃度約70gDCW/1、希釈率0.18h^<-1>での連続培養に成功し、生産性は約6gDCW1^<-1>h^<-1>となり、従来法の約2倍向上した。新規な生分解性プラスチックを生産することが判明したParacoccus denitrificansのo生分解性プラスチック合成系遺伝子、phaA,phaBおよびphaCがクローニングできた。phaCをセルフクローニングした本菌をn-アミルアルコールを炭素源として自動流加培養することにより、菌体中のポリ-3-ヒドロキシ吉草酸含量が約75%となり、野生株の約4倍となった。
DHEA-Sの抗動脈硬化作用:アポEノックアウトマウスを用いた検討

DHEA-Sの低下と心血管疾患(CVD)の発症率が負の相関をすると報告されている.また,DHEA-Sの補充によりその抗動脈硬化作用によりCVDの発症が低下する可能性が示唆されているが詳細は不明である。平成1819年度においてDHEA-Sの抗動脈硬化作用およびその機序を功in vitroで明らかにすることを目的として検討を行った。DHEA-S入りの餌をアポEノックアウトマウスに3ヶ月間投与し,非投与群と大動脈のプラーク面積を比較した.また組織標本にて,免疫染色を行い,マクロファージやT細胞の浸潤の程度を比較し,更に,血中脂質に対するDHEA-Sの効果について比較した.平成19年度は,抗動脈硬化作用の作用機序を解明するため大動脈よりmRNAを採取し,リアルタイムPCR法により炎症性サイトカイン(Monocyte chemoattractant protein-1, IL-6、IL-8、Interferonγ、TNF等)発現の差異について検討する。結果:DHEA-S投与により,ApoE(-/-)マウスの動脈硬化の特徴であるaortic sinusのプラーク形成が約50%抑制された。また,免疫組織学的にマクロファージの浸潤の有意な抑制が明らかになった。DHEA-S投与による血清脂質の変化について検討した。投与群、非投与群との間にT.cholesterol, trygliceride共に有意差を認めず,脂質低下以外の因子の関与が示唆された.次にその機序解明のため、局所の種々のサイトカインの発現をreal time PCR法を用いて検討した.MCP-1の有意な発現低下が観察された。DHEAはこうした炎症性サイトカインの産生を抑えることによりマクロファージの浸潤を抑制し,ひいては動脈硬化を抑制していることが示唆された.DHEA-Sの低下と心血管疾患(CVD)の発症率が負の相関をすると報告されている.また,DHEA-Sの補充によりその抗動脈硬化作用によりCVDの発症が低下する可能性が示唆されているが詳細は不明である。DHEAはこうした炎症性サイトカインの産生を抑えることによりマクロファージの浸潤を抑制し,ひいては動脈硬化を抑制していることが示唆された.平成18年度はDHEA-Sの抗動脈硬化作用およびその機序をin vitroで明らかにすることを目的として実験を行った。DHEAにはインスリン抵抗性改善作用,抗炎症作用などを有し動脈硬化を改善することが期待される.ApoE(-/-)マウスの動脈硬化はヒトのそれと類似しており,ヒト動脈硬化の機序の解明に有用なモデル動物である.このマウスの動脈硬化の特徴はaortic sinusのプラーク形成である。そこで、6週令の雄ApoE(-/-)マウスにDHEA-Sを投与し,動脈硬化が抑制されるか検討した.0.2%,0.4%のDHEA・SをWestern Dietに混ぜてApoE(-/-)マウスに3ヶ月間投与し、DHEA-S投与群、非投与群で大動脈のaortic sinusのプラーク面積を比較した.また,抗動脈硬化作用がDHEA-Sの投与量に依存するか、脂質に対する影響について、ならびに、プラーク部位の病理組織学的検討を行った。DHEA-S投与群、非投与群で大動脈のaortic sinusのプラーク面積を比較したところ、プラーク面積はDHEA-S投与により約半分に縮小し、その縮小の程度にはDHEA-Sの容量依存性の効果が確認された。次に、免疫染色を用いてプラーク部位の,マクロファージやT細胞の浸潤の程度を比較したところ、マクロファージの浸潤が、DHEA-S投与により有意に抑制された.一方,血中脂質(VLDL-cholesterol LDL-cholesterol, HDL-cholesterol)はDHEA-S投与の有無により有意な差を認めず、DHEA-Sの抗動脈硬化作用は脂質低下によるものではないことが示唆された。次に,抗動脈硬化作用の作用機序を解明するため大動脈よりmRNAを採取し,リアルタイムPCR法により炎症性サイトカイン(Monocyte chemoattractant protein-1、IL6、IL-8、Interferonγ、TNF等)発現の差異について検討した。

途中であるが、DHEA-S投与によりMCP-1の発現が抑制されることが示唆された。今後、他の炎症性サイトカインについて検討していく予定である。DHEAにはインスリン抵抗性改善作用,抗炎症作用などを有し動脈硬化を改善することが期待される.ApoE(-/-)マウスの動脈硬化はヒトのそれと類似しており,ヒト動脈硬化の機序の解明に有用なモデル動物である.このマウスの動脈硬化の特徴はaortic sinusのプラーク形成である。そこで、6週令の雄ApoE(-/-)マウスにDHEA-Sを投与し,動脈硬化が抑制されるか検討した.0.2%,0.4%のDHEA-SをWestern Dietに混ぜてApoE(-/-)マウスに3ヶ月間投与し、DHEA-S投与群、非投与群で大動脈のaortic sinusのプラーク面積を比較した.また,抗動脈硬化作用がDHEA-Sの投与量に依存するか、脂質に対する影響について、ならびに、プラーク部位の病理組織学的検討を行った。DHEA-S投与群、非投与群で大動脈のaortic sinusのプラーク面積を比較したところ、プラーク面積はDHEA-S投与により約半分に縮小し、その縮小の程度にはDHEA-Sの容量依存性の効果が確認された。次に、免疫染色を用いてプラーク部位の,マクロファージやT細胞の浸潤の程度を比較したところ、マクロファージの浸潤が、DHEA-S投与により有意に抑制された.一方,血中脂質(VLDL-cholesterol LDL-cholesterol, HDL-cholesterol)はDHEA-S投与の有無により有意な差を認めず、DHEA-Sの抗動脈硬化作用は脂質低下によるものではないことが示唆された。マクロファージの浸潤に重要なMCP-1の発現を検討したところ、動脈硬化部位での発現の増強ならびに、DHEA-S投与による発現の抑制が認められた。以上より、DHEA-Sによる抗動脈硬化作用はMCP-1の抑制を介した作用であることが示唆された。
αヘリックスの形成過程に注目した蛋白質の折れ畳み機構の実験的研究

蛋白質の折り畳み過程を詳しく観察することで、蛋白質のアミノ酸配列から折り畳み構造を予測するための手がかりが得られると期待できる。本研究は、蛋白質を構成する基本構造であるαヘリックスが作られる動的過程を、実験的に観察することを目的とした。具体的には以下の三つのテーマの実験を行い、成果を挙げることができた。1)シトクロムcの折り畳み過程の測定。独自に開発した溶液混合セルを用いて、シトクロムcの折り畳み過程の時分割測定を、100μsの時間分解能で行った。シトクロムcが、二次構造とコンパクトさを同期させて折り畳みを進めることを明らかにした。本研究の成果は、Nature Stuct. Biol.誌や、PNAS誌に受理された。2)ポリグルタミン酸のコイルヘリックス転移過程の観察。比較的短いポリペプチドが、αヘリックスが形成する過程を、溶液混合装置を使って追跡した。測定の結果、ポリグルタミン酸のコイルヘリックス転移には、いったん形成した短いヘリックス構造が連結して、長いヘリックスを作る運動の相があることを明らかにした。本研究の成果を、JACS誌に投稿すべく現在準備中である。3)アポミオグロビンの折り畳み過程の時分割測定。アポミオグロビンは7本のヘリックスを持つ蛋白質である。これらのヘリックスが段階的に形成する様子を、時分割測定により明らかにした。特に、折り畳み開始後の100μs以内に超高速のヘリックス形成過程があることを実証した。本申請研究は、蛋白質の折れ畳みダイナミクスをα-ヘリックスの形成のタイミングに注目して理解することを目的とする。本年度は以下の実験を行ない,成果を得た。1)アポミオグロビンの折れ畳み初期過程の時分割CD測定。アポミオグロビンはヘリックスを多く含む蛋白質である。これらのヘリックスが,折り畳みの過程でいつ形成するかを調べるために,サブミリ秒の時間分解での過渡CD測定を行なった。変性したアポミオグロビンを中性のpHの溶液で希釈することで,折り畳み過程を開始し,ヘリックス含量の時間変かを測定した。得られた結果は,アポミオグロビンのヘリックスが段階的に形成することを示している。2)ポリリジンのヘリックス形成過程の時分割FTIR測定。単純なポリペプチドであるポリリジンのヘリックス形成速度について,マイクロ秒以内にヘリックスができるという説と,ミリ秒以上の時間がかかるという説が出されている。この論争に決着をつけるために,溶液混合法によりポリリジンのヘリックス形成過程を追跡した。特に,FTIR分光法を使うことで,ペプチドの状態を詳しく調べることにした。得られた結果は,ポリリジンのヘリックス形成がマイクロ秒以内の高速過程であることを厳密に証明した。(2)の成果を発表する準備を現在進めている。また,(1)の成果については,来年度にいくつかの他の条件での測定を行ない,発表を行なう予定である。さらに,新しい蛋白質についても測定を行なう。
再生足場材料としての生分解性ポリ乳酸のin vitro長期分解挙動に関する研究

今年度は、リン酸緩衝液(pH7.4)中におけるin vitro長期分解試験を終えたポリ(L-乳酸)(PLLA)試料に対し、材料レベルでの分解挙動解析を目的として、in vitro分解による材料形態の経時変化をSEMおよび光学顕微鏡観察により、表面状態の経時変化を接触角測定により、および力学的特性の経時変化をオートグラフ(引張り試験器)により評価した。得られた結果は、以下の通りである。(1)リン酸緩衝液中でのPLLA試料の加水分解は、表面からではなく、材料全体で進行する(塊状分解機構)ため、結晶領域と非晶領域中の分子鎖の加水分解性の差異による表面での構造形成はSEM観察では認められなかったが、偏光顕微鏡観察結果より、多くの試料では、加水分解の結果、球晶中の明暗のコントラストが低下した。このことは、結晶領域をつなぐtie chainを含めた非晶領域中の分子鎖が優先的に分解していることを示している。(2)材料形状を維持している限りにおいて、PLLAの加水分解に伴う有意な水に対する接触角測定低下は起こらなかった。このことは、分解が塊状分解機構により進行する場合、接触角は、分解の指標にならないことがわかった。(3)加水分解に伴う力学的特性は、結晶化度の高い試料ほど低下までの誘導期間が短く、最も速く0に近づいた。これは、完全非晶化試料中にあるようなフリーな非晶領域の含有の有無に拘わらず同じ傾向を示した。これは、結晶化度の高いPLLA試料ほど、加水分解に対して触媒作用を持つ末端カルボキシル基が非晶領域に濃縮されるため、そこでの加水分解が促進され、力学的特性が速く低下すると考えられる。in vitro加水分解前のポリ(L-乳酸)(PLLA)試料の示差走差熱分析測定(DSC)より、試料作製時の結晶化時間(t_a)が長いほど結晶化度(x_c)が高く、結晶化温度(T_a)が高いほど融点(T_m)が高いことが明らかとなった。36ヵ月間のin vitro加水分解後は、t_aやT_aに関係なくT_mは低下するが、融解ピーク面積は増大する傾向が認められた。これは、in vitro加水分解により、結晶サイズ(L_c)低下するが、x_cが増加することを示している。36ヵ月において、初期に非晶であったフィルム(x_c=0)では29%、初期のx_cが63%と試料中最大であったフィルム(T_a=160°C,t_a=10時間で作製)では98%までx_cが上昇した。ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ(GPC)により評価したPLLA試料のin vitro加水分解に伴う分子量の低下は、18ヵ月以降では、初期x_cの高い試料ほど大きくなった。140°Cにて60分間結晶化させて作製したフィルムでは、加水分解時間24ヵ月以降で、分子量布曲線の分子量1x10^4付近に残存結晶領域に由来する特異的なピークが現われたが、非晶化したフィルムでは、分子量分布曲線の形状はそのままで低分子量領域に移動した。このことは、非晶領域中のPLLA分子鎖が選択的に加水分解・除去されていること、およびPLLAフィルムの加水分解が表面分解機構ではなく塊状分解機構で進行していることを示唆している。また、非晶化PLLAフィルムの分子量分布の形状に変化がなかったことは、厚みが2mm以上の試料の場合と異なり、中心部で加水分解が加速されることなく均一に加水分解が進行していることを示している。球晶サイズは、in vitro加水分解によるT_m、x_c、および分子量変化に対してほとんど影響を与えなかった。