hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管平滑筋細胞の表現型制御による血管石灰化治療法の開発

慢性腎臓病では、心血管イベントの発症率が有意に高いことが知られている。両者の関係は「心腎連関」という言葉で表現されるが、とくに慢性腎臓病においては血管石灰化病変の形成・進行が、心血管イベントの発生に大きく関与している。血管石灰化病変を克服することが慢性腎臓病患者の生命予後を改善するものと期待されている。本研究では慢性腎臓病における血管石灰化の分子機構の解明と治療標的分子の同定を目的として、培養細胞およびモデル動物を用いて検討を行った。慢性腎臓病に伴って血管石灰化を引き起こすマウスモデルを用いて検討を行った。慢性腎臓病を起こしたマウスに高リン食を投与すると、著明な血管石灰化が大小さまざまな血管に現れた。この動物に高リン血症治療薬を投与すると、石灰化は減弱した。このマウスは高サイトカイン血症も呈しており、サイトカインの阻害薬を投与することでも石灰化が抑制された。血管平滑筋において、サイトカインのシグナル伝達物質であるNF-kBを阻害するマウスを作製して、そのマウスに石灰化を誘導したところ、石灰化はコントロールマウスと比較して有意に減弱していた。これらの結果は平滑筋においてサイトカインによって誘導された炎症が、血管石灰化に重要な役割を果たすことを示している。慢性腎臓病では、平滑筋細胞だけでなく内皮細胞やマクロファージなどでも、炎症の活性化状態にあることが予想される。それぞれの細胞選択的に炎症を抑制した場合、血管石灰化の形成・進行がどのように変化するのか、今後の解明が期待される。慢性腎臓病では心血管イベントの発症率が有意に高いことが知られている。血管石灰化病変を克服することが患者の生命予後を改善するものと期待されており、本研究では、慢性腎臓病における血管石灰化の分子機構の解明と治療標的分子の同定を目標として、培養細胞およびモデル動物を用いて検討を行っている。慢性腎臓病における血管石灰化モデルマウスで検討を行った。マウスに対して高リン血症治療薬を投与すると血管石灰化が減弱することが示された。つまり、慢性腎臓病で認められる高リン血症は血管石灰化の強力な促進因子であることが確認された。さらに、このマウスモデルでは高サイトカイン血症を呈しており、サイトカインの阻害薬を投与することによっても、血管石灰化の形成を抑制できることが判明した。また、培養血管平滑筋細胞を用いた検討によって、高リン血症や高サイトカイン血症が血管石灰化を形成・進行させるメカニズムには、NF-kBを中心とする転写調節因子群が関与することが明らかとなった。現在さらに詳細なメカニズムの解明に取り組んでいる。石灰化モデルマウスおよび培養細胞での研究が順調に進んでいる慢性腎臓病では、心血管イベントの発症率が有意に高いことが知られている。本研究では慢性腎臓病における血管石灰化の分子機構の解明と治療標的分子の同定を目的として、培養細胞およびモデル動物を用いて検討を行っている。この動物に対して高リン血症治療薬を投与すると、石灰化は減弱した。血管平滑筋において、サイトカインのシグナル伝達因子であるNF-kBを阻害するマウスを作製して、そのマウスに石灰化を誘導したところ、石灰化はコントロールマウスと比較して有意に減弱していた。これらの結果は平滑筋におけるサイトカインに誘導された炎症が、石灰化に強く関与することを示している。

これらの結果は平滑筋においてサイトカインによって誘導された炎症が、血管石灰化に重要な役割を果たすことを示している。慢性腎臓病では、平滑筋細胞だけでなく内皮細胞やマクロファージなどでも、炎症の活性化状態にあることが予想される。それぞれの細胞選択的に炎症を抑制した場合、血管石灰化の形成・進行がどのように変化するのか、今後の解明が期待される。血管平滑筋において、平滑筋の分化誘導因子Myocardinを恒常的に発現させた場合、リン負荷による血管石灰化が抑制されるかどうかを明らかにする。また、血管平滑筋特異的に脱分化誘導因子KLF4を欠損させた場合、リン負荷による血管石灰化が抑制されるのかどうかをマウスモデルで明らかにする。上記の検討をモデルマウスおよび培養細胞を用いて検討する。血管平滑筋において、平滑筋の分化誘導因子myocardinを恒常的に発現させた場合、リン負荷による血管石灰化が抑制されるかどうかを明らかにする。上記の検討をモデル動物および培養細胞を用いて検討する。
高臨場感音場創生のための多方向同時バイノーラル録音システム

360°画像に代表される多視点映像へ立体音響信号を付与するための全方向バイノーラル録音システムについて検討を行った。本課題では,耳甲介腔にみたてた半球状のくぼみを複数有する球状マイクロホンバッフルを提案し,このバッフルの音響解析と,各くぼみに配置したマイクロホンから得られる音響信号の統合方法について検討を進めた。音響解析においては,くぼみの数による音響特性の変化が小さいことを数値解析により明らかとした。音響信号の統合方法では,時間領域信号を加重平均する手法を提案し,所望する音響信号が得られることを確認した。多視点映像に対応可能な多聴点立体音響信号生成システムの開発において,小型の球状マイクロホンバッフルをもとにした音響信号収録システムの音響解析,ならびに3Dプリンタを用いた製作を行った。本年度得られた成果は,1)球状バッフルにくぼみを付与した装置により収録した信号の音響効果の検証,2)他聴点に対応させるための複数のくぼみの付与の検討である。くぼみを付与した球状バッフルの音響特性については,人間の耳介により生ずる68 kHz帯域での特徴が,この球状バッフルでも得られることが,これまでの研究成果により明らかとなっている。本年度は,この成果に加えて,映像を組み合わせた際に立体音効果が得られるかを予備的に検討した。単一方向の視点と聴点という条件において,自動車や列車などの移動物体が前方や後方を通過する音響信号を映像とともに収録し,評価した結果,おおむね期待通りの臨場感を得ることができた。この評価映像の一部はインターネット上にて公開済みである(https://youtu.be/L9Xag8599Kg)。この予備検討の結果を受け,くぼみの数を増やすことで多聴点に対応可能か調査した。音響数値解析の結果,くぼみの数をこれまでの2から6に増加させても,各くぼみにおける音響効果は,スペクトル歪が3 dB程度とわずかであることが示され,くぼみの数を増加させた場合の影響は少ないことが確認できた。このシステムを用いた音響信号の収録および評価と,現状のシステムが特定の方向のみの対応であることから,得られた信号から任意方向の音響信号を生成する手法の開発が今後の課題として挙げられる。直径10cmのくぼみ付き球状マイクロホンバッフルで収録した音響信号と映像とを組み合わせることにより,臨場感が得られるか予備的に調査した。調査結果から,多数の先行研究の成果と同様,映像と組み合わせることで,音の方向感などを提供することが可能であることが示唆された。これにより,頭部の大きさよりも小さな球状バッフルで音響収録を行っても大きな問題が無いと考えられる。続いて,多聴点に対応させるため,くぼみの数を2から増加させることを検討した。初めに,くぼみの数を増加させることによる,音響特性の変化を音響数値解析により調査した。その結果,くぼみの数を2から6に増加させた場合,スペクトル歪が3 dB程度とわずかであった。そのため,くぼみの数を増加させた場合の影響は少ないことが確認できた。これらの検討に加え,課題の成果を,7件の学会発表(国内4件,国外3件)として報告した。360°画像に代表される多視点映像へ立体音響信号を付与するための多聴点立体音響信号生成システムの開発において,小型の球状マイクロホンバッフルの音響解析と,多聴点音響信号の統合方法について検討を行った。本年度得られた成果は,1)球状バッフルに複数のくぼみを付与した装置の音響伝達特性の解析,2)複数のくぼみ内で観測される音響信号の統合方法の検討である。前年度までに得られた成果をもとに,6つのくぼみを有する球状バッフルを考案し検討を進めた。このバッフルの音響特性は,音源が水平面上に存在する場合についてのみ解析がなされていたが,本年度はこの成果に加えて音源位置を鉛直方向に変化させた場合の音響特性の解析を実施した。解析の結果,鉛直方向における音源位置の変化に伴う周波数特性の変化は,人頭により得られる音響伝達特性(頭部伝達関数)と類似した変化であることが確認でき,検討対象のバッフルにより,音源位置の変化に対して人頭の場合と類似した音響特性の変化を与えることが可能であることが明らかとなった。続いて,6つくぼみ内で観測される音響信号を2チャネル信号へ統合する検討を行った。音響信号の統合方法として最も処理負荷の少ない重みづけ和による方法を採用した。水平方向での検討の結果,平均スペクトル歪は3.8 dBとなり,任意の視点に対応する立体音響信号が生成可能であることが示唆された。今後の課題として,このシステムを用いた音響信号の収録と,生成した立体音響信号の評価方法の提案,システムの評価が挙げられる。直径10cmの球状マイクロホンバッフルに対し,互いに直交する3軸上に計6つのくぼみを配置し,それらのくぼみ内で音響信号の観測を行う装置の開発を進めた。前年度までの成果では音源位置が水平面内にある場合について音響特性の解析がなされていたが,本年度は音源位置を鉛直方向にも変化させて,数値解析手法を用いて音響特性を調査した。数値解析結果から,検討対象のバッフルで得られる音響特性は,人頭で得られる音響特性と類似した傾向が現れ,水平方向の音像位置提示と併せて,鉛直方向の音像位置提示が可能であることが示唆された。続いて,6つのくぼみ内で観測される音響信号から,ユーザに提示する両耳信号を生成する手法について検討を進めた。

提案バッフルでは,各くぼみ内に最大4つの受音点を配置することが可能である。これら最大24チャネルの信号から,2チャネルの信号を生成するため,視点の角度を媒介変数とした受音点の選択方法,ならびに選択した受音点で観測される音響信号の統合方法について検討した。本研究では,処理負荷が少ない方法として受音点の選択においては,視点方向を基準として前後左右を単純選択する方法を採用した。これにより左右のチャネルに対して,それぞれ最大2つの受音点が選択される。また,音響信号の統合方法は,重みづけ和による方法を採用することで,処理負荷の低減を図った。水平方向での検討の結果,平均スペクトル歪は3.8 dBとなり,前年度までに得られた視覚との効果と併せて,任意の視点に対応する立体音響信号が生成可能であることが示唆された。これらの検討に加え,課題の成果を,7件の学会発表(国内招待講演1件,その他国内発表3件,国外発表3件)として報告した。複数の半球状のくぼみを有する球状マイクロホンバッフルを用い,360°画像に代表される多視点映像に対応した立体音を付与するための全方向バイノーラル録音装置と,立体音響信号の生成法の検討を行った。本年度得られた成果は,1)複数のくぼみ内で観測される音響信号の統合方法の改良,2)生成される立体音響信号の評価に向けた音像定位モデルの検討である。これまでに線形関数と3次スプライン関数を用いた加重平均を取る音響信号の統合方法を提案した。本年度はこれらに加え,べき関数,三角関数による重み係数の導入,ならびに3次スプライン関数の制御点を変更し,比較検討を行った。多視点映像の視聴では,音源を常に視線方向に位置させるように視聴するという仮定の下では,線形関数,3次スプライン関数,三角関数が平均スペクトル歪3 dB程度の良好な統合精度を達成した。さらに,視線方向に音源が位置しない条件下では,3次スプライン関数,三角関数を用いた場合に良好な精度を得た。これらの結果,本システムでは,3次スプライン関数,ならびに三角関数を用いた重み係数の利用が適切であることが示された。また,生成した音響信号の評価には,主観評価実験を行うことが適当であると考えられるが,主観評価は被験者の時間的,身体的な負担が大きい。そのため,機械による代替が可能か基礎的な検討を進めた。音像定位モデルには深層学習を導入し,評価を行った。結果から,学習データと音響的性質が近い評価データは,95 %以上の音像定位正解率を得たが,残響時間の違いなど音響的性質が異なる評価データを用いた場合に,音像定位正解率は35 %程度となった。また,左右の混同がみられるなど,人間による音像定位結果とは異なる定位結果も現れたことから,主観評価を機械で代替するためには,学習データやネットワーク構造など多くの検討課題があることが明らかとなった。360°画像に代表される多視点映像へ立体音響信号を付与するための全方向バイノーラル録音システムについて検討を行った。本課題では,耳甲介腔にみたてた半球状のくぼみを複数有する球状マイクロホンバッフルを提案し,このバッフルの音響解析と,各くぼみに配置したマイクロホンから得られる音響信号の統合方法について検討を進めた。音響解析においては,くぼみの数による音響特性の変化が小さいことを数値解析により明らかとした。
特異的単一クローン抗体の歯周疾患診断学への応用

本研究補助金による「特異的単一クローン抗体の歯周疾患診断学への応用」は,成人性歯周疾患の病原性細菌とされるB.gingivalisに対する特異的な単一クローン抗体を用いB.gingivalisが真に成人性歯周疾患の病原性細菌であるか否かを極めて特異性の高い抗体を用い免疫学的手法により詳細に検討し,この特異的単一クローン抗体が成人性歯周疾患の診断の一助になり得るかについて検討することを目的とし企画された.3年間に渡る研究結果は,今後解決しなければならない一つの重要な課題を残した.すなわち,成人性歯周疾患患者の血清中の黒色色素産生Bacteroidesに対する抗体価を調べたところ, B.gingivalisに対するそれは本患者の進行度と正の相関関係を示したが,歯肉縁下プラークからはB.gingivalisは殆ど分離されなかった.一方,本患者の進行度と正の相関関係を示さないB.intemediusが極めて高い頻度で分離された.しかしこの分離頻度はその進行度とは全く相関関係を示さなかった.この相反した結果が何に基因するのかを明らかにすることはB.gingivalisが真の成人性歯周疾患病原性細菌であるか否かを明らかにする上で重要である.この問題に関してはいくつかの可能性が考えられる.(1)B.gingivalisが感染・増殖した後,歯肉縁下プラーク中の他の歯周疾患関連細菌との競合現象によりその増殖が阻害されたがために分離されない.(2)B.gingivalisは歯周ポケットのある特定の環境条件に存在していることの可能性-すなわち歯肉縁下プラーク採取について詳細な検討を要する.(3)歯肉縁下プラーク中のB.gingivalis量を血液寒天上のコロニーとして反映されているか?,この点に関しては培養しないで直接歯肉縁下プラーク中の細菌の種類量を決定できる方法を開発することが重要である.以上の問題を今後さらに検討する考えである.本研究補助金による「特異的単一クローン抗体の歯周疾患診断学への応用」は,成人性歯周疾患の病原性細菌とされるB.gingivalisに対する特異的な単一クローン抗体を用いB.gingivalisが真に成人性歯周疾患の病原性細菌であるか否かを極めて特異性の高い抗体を用い免疫学的手法により詳細に検討し,この特異的単一クローン抗体が成人性歯周疾患の診断の一助になり得るかについて検討することを目的とし企画された.3年間に渡る研究結果は,今後解決しなければならない一つの重要な課題を残した.すなわち,成人性歯周疾患患者の血清中の黒色色素産生Bacteroidesに対する抗体価を調べたところ, B.gingivalisに対するそれは本患者の進行度と正の相関関係を示したが,歯肉縁下プラークからはB.gingivalisは殆ど分離されなかった.一方,本患者の進行度と正の相関関係を示さないB.intemediusが極めて高い頻度で分離された.しかしこの分離頻度はその進行度とは全く相関関係を示さなかった.この相反した結果が何に基因するのかを明らかにすることはB.gingivalisが真の成人性歯周疾患病原性細菌であるか否かを明らかにする上で重要である.この問題に関してはいくつかの可能性が考えられる.(1)B.gingivalisが感染・増殖した後,歯肉縁下プラーク中の他の歯周疾患関連細菌との競合現象によりその増殖が阻害されたがために分離されない.(2)B.gingivalisは歯周ポケットのある特定の環境条件に存在していることの可能性-すなわち歯肉縁下プラーク採取について詳細な検討を要する.(3)歯肉縁下プラーク中のB.gingivalis量を血液寒天上のコロニーとして反映されているか?,この点に関しては培養しないで直接歯肉縁下プラーク中の細菌の種類量を決定できる方法を開発することが重要である.以上の問題を今後さらに検討する考えである.私共は本年度B.gingivalis特異的モノクロナール抗体が認識する特異抗原の精製を研究の中心課題とした。その特異抗原の精製は以下通りに行ない、単一精製抗原として単離することができた。すなわち、B.gingivalis381株の超音波破砕物より外膜分画を調製し、0.5%β-octhyl-glucoside可溶画分を分離する。この画分を本モノクロナール抗体の吸着したアフィニティークロマトグラフィーを用い、その精製を試みた。その結果、その酸溶出画分はSDS-PAGEによりほぼ単一バンドとして検出された。またこの単一バンドはB.gingivalis特異的モノクロナール抗体を用いたWesternblottingassayにおいても確認された。この精製特異抗原は分子量6200で、トリプシン,プロテァーゼ,熱に感受性であったが、RNA分解酵素ならびニュウラミダーゼに対しては抵抗性であった。この精製抗原は、B.intermedius,B.melaninogenicus,Fusobacteriumnucleatum,Eikenella corrodens,さらにActinobacillus actinomycetemcomitansの各ポリクロナール抗体とはEnzyme-linked Immunosorbent assayで調べる限り交又反応を示すことはなかった。この結果は本精製抗原がB.gingivalisに対しきわめて高い特異性を有していることを示す。私共は以上のB.gingivalis特異抗原に対する成人性歯周疾患者38名の血清中の抗体価を求めた。その結果、本抗原に対するIgG抗体価は、Russel periodon-tal Indexにほぼ平行して上昇した。

しかし、IgM抗体価は、そのような進行度とは相関関係を示すことはなかった。以上の知見により私共はこのB.gingivalis特異抗原は今後成人性歯周疾患患者血清中の抗体価の測定において有力な材料を提供するものと考えている。
大規模第一原理計算によるナノ物質触媒機能の研究

金クラスターは、エネルギー消費の少ない低温反応プロセスを可能にする触媒として期待されているが、実用触媒として使うためには、安定性・耐久性向上が必須である。当研究では、金クラスターをCOで覆って安定化すること(カルボニル化)を想定し、カルボニル化しても金クラスターが高いCO酸化触媒活性を示すことを、以下のように第一原理計算(平面波擬ポテンシャル法による密度汎関数計算)により見出した。まず、金クラスターをCOで覆った構造が安定で、COが脱離しにくいことを計算により確かめた。(モデル系として、二十面体13原子クラスターを選んだ。このクラスターの表面は低配位原子のみで構成されるので、高い活性が期待される。)さらに、酸素は金クラスターではなく吸着子COの対に吸着して反応する(2CO+O_2→2CO_2)ので、吸着熱が反応に使われて、クラスター本体の熱崩壊が起りにくい。また反応熱も、生成した2個の二酸化炭素分子が即脱離して放出される。反応のエネルギー障壁の計算値は0.27eVで、低温でも反応速度が大きいと期待できる。反応により生じた空サイトが気相COにより占有されると、もとのカルボニル化クラスターに戻って触媒サイクルが閉じる。このように、触媒活性を保ちながら金クラスターを安定化する手段としてカルボニル化が有望であることを、理論計算により示すことができた。本年度は、貴金属ナノクラスタ(金、銀)の成長素過程を第一原理電子状態計算により調べた。担持ナノクラスタ系の触媒活性を調べる上で、ナノクラスタの構造、担持体との結合、および配置が重要であり、これらを制御するためには、ナノクラスタの構造決定だけでなく、その成長過程を明らかにしなければならない。本研究では、ナノクラスタ形成現象のモデル系として、水素終端シリコン(001)表面上のV族元素一次元ナノ構造にそった銀の優先核形成を対象とし、以下の素過程を計算により調べた。(計算によると、金原子も同様に振舞うことが期待できる。)第一に、銀原子の水素終端シリコン(001)表面上の吸着位置、エネルギー、及び拡散エネルギー障壁を計算し、最安定吸着位置と優先拡散経路を明らかにした。これに基づき、銀原子が拡散によりナノ構造に到達できるかどうかを議論した。第二に、銀原子のナノ構造上での吸着位置とエネルギーを計算し、応用上重要な貴金属-V族-IV族表面相互作用に関する知見を深めた。第三に、一次元構造にそった銀原子の拡散エネルギー障壁、および拡散会合により生じたダイマーの構造・エネルギーを計算し、優先核形成の可能性を議論した。これら計算結果は、この系におけるナノクラスタ成長を制御する上できわめて有用であると期待できる。さらに本研究では、数原子から数十原子までの多数のクラスタについて計算を行い、一次元から2次元・3次元構造への変化と、結晶・準結晶・非晶質構造のエネルギー安定性を議論した。これらクラスタは下地構造の強い影響を受けるため、原子数によって様々な形態に変化することが計算により明らかになった。よってこの系は、ナノクラスタの構造と触媒活性の関係を調べる上できわめて有用であると期待できる。金クラスターの構造制御可能性について、非経験的電子状態計算(平面波擬ポテンシャル法による密度汎関数計算)により調べた。十数原子程度の金クラスターは高い触媒活性を持つこと、また構造によって触媒活性が大きく異なることが報告されている。この系は、構造と触媒活性の相関の解明、及び、微粒子に代わる均一な特性をもったナノ触媒を作製する上で極めて重要である。しかし、一ナノメートル前後のクラスターを調べる実験手段は限られており、その構造決定や物性予測において非経験的電子状態計算が主要な役割を果たすことが期待されている。今回は、異性体間のエネルギー安定性の比較を行った。その結果、外的要因によってエネルギー安定性を逆転させて、触媒活性が高いとされている構造を実現できる可能性を見いだした。また、前年度に続いて、自己形成構造(シリコン表面上のビスマス細線)をテンプレートとする銀ナノ構造の作製に関する理論計算を行った。(金もほぼ同様に振る舞うと期待できる。)計算により、銀ナノ構造の成長中にテンプレート構造が変化し、それによって銀ナノ構造の形状が規定されることがわかった。計算されたエネルギー障壁(0.8eV)は、温度条件を選ぶことでこの変化を制御できることを意味している。よって、このようなテンプレートとナノ構造の相互作用を成長条件により制御することが、目的とする形状を作製する上で重要である。これは、構造を制御して高い触媒活性をもつナノ触媒を作製するという本研究の目的との関連で興味深い結果である。

また反応熱も、生成した2個の二酸化炭素分子が即脱離して放出される。反応のエネルギー障壁の計算値は0.27eVで、低温でも反応速度が大きいと期待できる。反応により生じた空サイトが気相COにより占有されると、もとのカルボニル化クラスターに戻って触媒サイクルが閉じる。このように、触媒活性を保ちながら金クラスターを安定化する手段としてカルボニル化が有望であることを、理論計算により示すことができた。
肝細胞癌に対する腫瘍局所の抗腫瘍免疫反応の意義の解明

本研究の最終目標は、免疫学的観点から個々の患者に最適な医療を提供することで、難治性である消化器癌の治療成績向上に寄与することである。平成30年度は、主な研究テーマである「肝細胞癌に対する抗腫瘍免疫反応の意義の解明」について、これまでに構築した研究実施体制に基づき、別途策定した研究計画に沿って、以下の13の研究を実施した。1:肝細胞癌と診断されて切除が行われ、病理診断後に保存された病理検体を用いた、肝細胞癌局所に浸潤した免疫細胞に発現する表面抗原の網羅的な染色、2:フローサイトメトリーを用いた患者の保存末梢血単核細胞の免疫担当細胞の腫瘍抗原特異的な免疫反応の解析、3:患者の臨床病理学的因子に関する情報の収集。以上のように、腫瘍に浸潤した免疫細胞の数、特性、局在を評価することで、肝細胞癌局所に浸潤した免疫細胞に発現する表面抗原の網羅的なプロファイルが得られた。一部の表面抗原については、平成31年度に実施予定であった、患者の治療効果及び予後に関する情報の収集を行い、特定の表面抗原の発現が認められる免疫担当細胞の腫瘍内部への浸潤が,治療後の無増悪生存期間及び生存期間と関連しているとの知見が得られた。当該知見は平成30年11月にサンフランシスコで開催されたアメリカ肝臓学会(AASLD:American Association for Study of Liver Disease)で発表した。また、切除後再発し化学療法を実施した症例において、免疫担当細胞の腫瘍内部への浸潤と化学療法の治療成績との関連が認められた。これらの所見は、腫瘍因子のみならず、患者の抗腫瘍免疫反応により、治療効果や患者予後が異なる新たな可能性を示唆するものである。本研究では、別途策定した研究計画に沿って、下記13の研究を平成31年度に実施する予定である。1:患者の治療効果及び予後に関する情報の収集2:腫瘍に浸潤した免疫細胞の腫瘍関連抗原に対する免疫反応の検討3:腫瘍に対する薬剤の抗腫瘍効果の検討上記検討によって得られた結果を、平成30年度までの検討により局所の抗腫瘍免疫反応によってグルーピングされた患者群間で比較することにより、腫瘍局所に浸潤した免疫細胞に基づく新たな観点から肝細胞癌の新分類を作成し、治療の選択等に新たな情報を提供することができる。また、既存治療の個別化及び免疫療法の効率的な開発が可能になる。平成29年度は、主な研究テーマである「肝細胞癌に対する抗腫瘍免疫反応の意義の解明」について、これまでに構築した研究実施体制に基づき、別途策定した研究計画に沿って、以下の13の研究を実施した。1:当院にて肝細胞癌と診断されて切除が行われた肝細胞癌患者の同定、2:病理診断後に保存された病理検体の病理学的レビュー及び薄切切片の作成、3:2のうち、約100例について、病理検体を用いて、肝細胞癌局所に浸潤した免疫細胞に発現する表面抗原の網羅的な染色(延べ2000枚以上の免疫染色の実施)。一部の表面抗原については、平成30年度に実施予定であった、治療後の生存期間との関連についての予備的な検討を開始しており、発現が認められる免疫細胞については、腫瘍周囲及び周囲内部への浸潤が、癌切除後の無増悪生存期間及び生存期間と関連している知見が得られた。また、切除後再発した症例に対して化学療法を実施した症例において、免疫細胞の浸潤と、化学療法の治療成績とに関連が認められた(未発表データ)。これらの所見は、腫瘍因子のみならず、患者の抗腫瘍免疫反応により、治療効果や患者予後が異なる可能性を示唆する所見である。

今後、必要に応じて更に症例を蓄積した上で、残りの表面抗原についても同様に解析した結果に基づき抗腫瘍免疫応答の違いによる肝細胞癌の新たなグルーピングを行い、患者背景因子、治療効果及び患者予後との関連を詳細に検討することにより、治療選択に際して新たな有益な情報を付加することが可能になると考えられる。平成29年度は、主な研究テーマである「肝細胞癌に対する抗腫瘍免疫反応の意義の解明」について、これまでに構築した研究実施体制に基づき、別途策定した研究計画に沿って、以下の13の研究を実施した。1:当院にて肝細胞癌と診断されて切除が行われた肝細胞癌患者の同定、2:病理診断後に保存された病理検体の病理学的レビュー及び薄切切片の作成、3:2のうち、102例について、病理検体を用いて、肝細胞癌局所に浸潤した免疫細胞に発現する表面抗原の網羅的な染色(延べ2000枚以上の免疫染色の実施)。以上のように、腫瘍に浸潤した免疫細胞の数、特性、局在を評価することで、肝細胞癌局所に浸潤した免疫細胞に発現する表面抗原の網羅的なプロファイルが得られた。一部の表面抗原については、平成30年度に実施予定であった、治療後の生存期間との関連についての予備的な検討を開始しており、発現が認められる免疫細胞については、腫瘍周囲及び周囲内部への浸潤が、癌切除後の無増悪生存期間及び生存期間と関連している知見が得られた。また、切除後再発した症例に対して化学療法を実施した症例において、免疫細胞の浸潤と、化学療法の治療成績とに関連が認められた(未発表データ)。本研究の最終目標は、免疫学的観点から個々の患者に最適な医療を提供することで、難治性である消化器癌の治療成績向上に寄与することである。平成30年度は、主な研究テーマである「肝細胞癌に対する抗腫瘍免疫反応の意義の解明」について、これまでに構築した研究実施体制に基づき、別途策定した研究計画に沿って、以下の13の研究を実施した。1:肝細胞癌と診断されて切除が行われ、病理診断後に保存された病理検体を用いた、肝細胞癌局所に浸潤した免疫細胞に発現する表面抗原の網羅的な染色、2:フローサイトメトリーを用いた患者の保存末梢血単核細胞の免疫担当細胞の腫瘍抗原特異的な免疫反応の解析、3:患者の臨床病理学的因子に関する情報の収集。一部の表面抗原については、平成31年度に実施予定であった、患者の治療効果及び予後に関する情報の収集を行い、特定の表面抗原の発現が認められる免疫担当細胞の腫瘍内部への浸潤が,治療後の無増悪生存期間及び生存期間と関連しているとの知見が得られた。当該知見は平成30年11月にサンフランシスコで開催されたアメリカ肝臓学会(AASLD:American Association for Study of Liver Disease)で発表した。また、切除後再発し化学療法を実施した症例において、免疫担当細胞の腫瘍内部への浸潤と化学療法の治療成績との関連が認められた。これらの所見は、腫瘍因子のみならず、患者の抗腫瘍免疫反応により、治療効果や患者予後が異なる新たな可能性を示唆するものである。
動脈硬化症における酸化リン脂質の関与とその代謝機構

HDLは抗動脈硬化作用を有するリポ蛋白質で、末梢組織に蓄積した過剰のコレステロールを引き抜き、肝臓へ輸送して処理・排泄する機構(コレステロール逆転送系)に重要な役割を担っている。HDLが引き抜いたコレステロールの大部分は肝臓に取り込まれ代謝される。最近Scavenger Receptor type B-I(SR一BI)と呼ばれる受容体がHDL受容体として生理的に機能していることが報告された。しかし、HDLからコレステロールエステルという非常に疎水性の高い物質をどのように選択的に細胞内に取り込むのか、また形質膜の内側に取り込んだコレステロールエステルを如何にしてさらに細胞内へと輸送するのかなど、その分子機構に関しては何一つ解明されていない。我々は、アフィニティカラム法によりラット肝臓からSR-BIの細胞質ドメインと特異的に結合する分子量70kDaの新規蛋白質(p70)を世界で初めて同定・クローニングすることに成功した。p70には、蛋白質-蛋白質間相互作用に関与するといわれるPDZドメインと呼ばれる構造が4個存在していた。このことからp70はSR-BI分子のクラスタリング、或いはSR-BIと他の肝細胞内の蛋白質との結合を媒介している可能性が考えられた。また、p70は肝細胞内において、SR一BIを介してHDLから取り込まれたコレステロールエステルのその後の細胞内動態を決定する上で重要な役割を持つことが明らかになってきた。p70の4つのPDZドメインのうち2つがSR一BIとの結合に関与しているが、残りの2つは細胞内の他の蛋白質と相互作用をしていると考えられる。
システイン残基の酸化修飾を介した食品因子による蛋白質機能制御機構の解析

近年、茶に含まれるカテキン類やニンニクに含まれる含硫化合物が培養細胞内で標的となる蛋白質に結合することでガン細胞の増殖抑制作用を示すことが明らかにされ、食品因子による蛋白質修飾が生理機能発現に関与する翻訳後修飾となることが示された。本研究では、これまでにほとんど明らかになっていないカテキン類およびα-リポ酸(LA)の標的となる蛋白質を探索するとともに、これらの蛋白質に対する結合様式および部位を解析した。(1)エピガロカテキンガレート(EGCg)を投与後の細胞ライゼートから、ホウ酸結合ビーズによりEGCg結合蛋白質を精製し、2D-PAGEに供した後にペプチドマスフィンガープリンティング法により解析した。その結果、ATP-dependent RNA helicase DDX5(p68)やRas-GTPase-activating protein SH3-domein-binding protein(G3BP)を含む複数のEGCg標的蛋白質が同定された。現在、EGCgの標的蛋白質に対する結合がその機能に与える影響を解析している。(2)EGCgがグルタチオンS-転移酵素(GSTP1)の活性に与える影響を活性測定法および質量分析法により評価した。その結果、GSTP1の活性中心(Cys47)に対するEGCgの共有結合が酵素活性の低下に関与することが明らかになった。(3)合成したビオチン標識LA(Bio-LA)をヒト血清アルブミンと反応させた後に、Western blottingにより検出した結果、HSAとの結合がBio-LAの濃度依存的に検出された。今後、本成果の利用によるLA標的蛋白質の探索が期待される。近年、食品因子による蛋白質修飾を介した細胞機能制御に関する報告が増加し、食品因子の生理機能発現における蛋白質修飾の重要性が示された。しかし、食品因子の標的となる蛋白質はほとんど明らかになっていない。この背景として、生細胞における食品因子の蛋白質修飾を簡便に検出する方法が少ないことが考えられる。本研究では、幾つかの食品因子に着目し、それらの化学構造や性質を利用することで、食品成分により酸化的に修飾される標的蛋白質の簡便な検出あるいは精製法を構築した。1.培養細胞中でエピガロカテキンガレートが結合する蛋白質の探索に有効な検出および精製法を構築し、適用した。エピガロカテキンガレートを投与したヒト肝ガン細胞の細胞ライセートをSDS-PAGEにより分離した後、PVDF膜に転写した。カテコール構造を特異的に認識するレドックスサイクリング染色により検出した結果、濃度依存的な陽性バンドが確認され、エピガロカテキンガレートが細胞蛋白質に結合することが明らかになった。細胞ライセートからエピガロカテキンガレートが結合した蛋白質をホウ酸結合ビーズにより精製し2D-PAGEに供した結果、コントロールでは確認できない複数のスポットが検出された。現在、エピガロカテキンガレートが結合し得る蛋白質の質量分析法による同定を進めている。2.α-リポ酸とビオチン標識試薬を脱水縮合剤であるEDC存在下でインキュベートし、LC-MSに供したところ、コントロールでは確認されない新たなピークが観察された。質量分析の結果、α-リポ酸とビオチン標識試薬がカルボジイミド反応することで生成されるビオチン標識リポ酸の質量数と一致した。現在、α-リポ酸の蛋白質に対する相互作用の検出におけるビオチン標識リポ酸の有効性を検討している。
リジット・サポートを意識したクラスプ義歯の支台装置の設計

リジッド・サポートを意識したクラスプ義歯(以下Rクラスプ義歯)の設計基準を確立するために研究を進めてきたが,今回実験モデルと使用センサーの縮小化に成功した.さらに非接触型のレーザー変位計を採用することでより簡便で,材料の影響を受けずに義歯の変位を計測することが可能となった.本研究ではRクラスプ義歯の設計基準を確立する一環として,直接支台装置の設計に関して分析した.下顎片側遊離端欠損をシミュレートした実験モデルに設計の異なる4種類の義歯を装着し,垂直静荷重を負荷した時の義歯と支台歯の変位,および支台歯歯根部の負担圧の分散を計測した.コントロールは直接支台装置に通常の遠心エーカース,Rクラスプ義歯は遠心にプロキシマルプレートと舌側に板状形態の把持腕を有し,それぞれレストを近心,遠心そして近遠心の3種類とし,間接支台装置は全てダブルエーカースとした.Rクラスプ義歯において,直接支台装置のレストの設定位置と支台歯の連結の有無による影響を検討し以下の結論を得た.義歯床遠心部は舌側に変位しながら沈下し,リンガルバー正中部は浮上していた.支台歯歯根部の遠心と根尖で圧縮,頬側で引っ張り応力が観察された.両側性設計では,遠心プロキシマルプレートと舌側の板状形態の把持腕は義歯床の変位を抑制する効果があった.遠心レストは義歯床の沈下量は減少させ,支台歯の根尖部での負担割合を増加し,近心レストは支台歯の遠心傾斜を減少させた.支台歯を連結すると,義歯床遠心部の舌側変位と支台歯の遠心傾斜が抑制され,支台歯の根尖部での負担圧が増加した.以上より,両側性設計を行い遠心プロキシマルプレートと舌側板状形態の把持腕を設定し,近遠心にレストを設け,可能なら支台歯を連結することが有効であると示唆された.今後は間接支台装置の設計,残存顎堤粘膜の形状や被圧変位性の影響等についても検討する予定である.我々は,リジッド・サポートを意識したクラスプの設計の基準を確立するために研究を進めている.これまでの研究より,支持を十分取れるような強化されたレスト,プロキシマルプレートとそれに適合したガイドプレート,把持を強化した板状の把持腕,両側性の設計の必要性が示されている.しかし,それぞれの構成要素の効果については未だ不明である.そこで,さらに構成要素について詳細に研究を進めるにあたり,実験モデルの改良が必要となった.つまり,実験モデルのサイズの縮小化と欠損パターンのバリエーションを増やすことが必要となった.そのために,現在まで使用してきた改良型圧力センサーでは大きすぎるため,まずは歯根部に使用する圧力センサーの改良が必要である.今年度は追加採用で時間的に余裕が無く,センサーの改良と実験モデルの完成を目標とし,可能ならば直接支台装置の設計の違いにおける義歯の変位と機能圧の分散を検討したい.現在まで,予備実験からサイズの縮小化および欠損形態が変更可能なモデルの設計は完了し作製中である.義歯の変位については,今までよりも簡便に計測することが可能である非接触型のレーザー変位計を採用し,義歯全体の変位を計測することとした.支台歯歯根部に使用する改良型センサーは,使用する圧力センサーのサイズが若干大きく,圧力センサーの封入方法や先端の形状などを工夫する必要があった.試行錯誤的に試作しながら製作を進めてきた結果,実験モデルへ装着可能な物となり,金型モデルと平行して作製中である.金型モデルとセンサーの完成後,まず片側遊離端欠損において計測を進める.つまり,直接支台装置に通常の遠心からのエーカース,間接支台装置には通常のダブルエーカースの設計を行いコントロールとする.次に,リジッド・サポートを意識したクラスプを使用した幾つかの設計を行う.この設計は,直接支台装置においてはレストの設定位置のみを変更し,板状の把持腕とガイドプレートは全てに付与する.この時の,支台歯歯根部の圧の分散と義歯の変位に付いて相対的に比較する.さらに,間接支台装置の設計を変更して研究を進める予定である.リジッド・サポートを意識したクラスプ義歯(以下Rクラスプ義歯)の設計基準を確立するために研究を進めてきたが,今回実験モデルと使用センサーの縮小化に成功した.さらに非接触型のレーザー変位計を採用することでより簡便で,材料の影響を受けずに義歯の変位を計測することが可能となった.本研究ではRクラスプ義歯の設計基準を確立する一環として,直接支台装置の設計に関して分析した.下顎片側遊離端欠損をシミュレートした実験モデルに設計の異なる4種類の義歯を装着し,垂直静荷重を負荷した時の義歯と支台歯の変位,および支台歯歯根部の負担圧の分散を計測した.コントロールは直接支台装置に通常の遠心エーカース,Rクラスプ義歯は遠心にプロキシマルプレートと舌側に板状形態の把持腕を有し,それぞれレストを近心,遠心そして近遠心の3種類とし,間接支台装置は全てダブルエーカースとした.Rクラスプ義歯において,直接支台装置のレストの設定位置と支台歯の連結の有無による影響を検討し以下の結論を得た.義歯床遠心部は舌側に変位しながら沈下し,リンガルバー正中部は浮上していた.支台歯歯根部の遠心と根尖で圧縮,頬側で引っ張り応力が観察された.

両側性設計では,遠心プロキシマルプレートと舌側の板状形態の把持腕は義歯床の変位を抑制する効果があった.遠心レストは義歯床の沈下量は減少させ,支台歯の根尖部での負担割合を増加し,近心レストは支台歯の遠心傾斜を減少させた.支台歯を連結すると,義歯床遠心部の舌側変位と支台歯の遠心傾斜が抑制され,支台歯の根尖部での負担圧が増加した.以上より,両側性設計を行い遠心プロキシマルプレートと舌側板状形態の把持腕を設定し,近遠心にレストを設け,可能なら支台歯を連結することが有効であると示唆された.今後は間接支台装置の設計,残存顎堤粘膜の形状や被圧変位性の影響等についても検討する予定である.リジッド・サポートを意識したクラスプ義歯(以下Rクラスプ義歯)の設計基準を確立するために研究を進めてきたが,今回実験モデルと使用センサーの縮小化に成功した.さらに非接触型のレーザー変位計を採用することでより簡便で,材料の影響を受けずに義歯の変位を計測することが可能となった.本研究ではRクラスプ義歯の設計基準を確立する一環として,直接支台装置の設計に関して分析した.下顎片側遊離端欠損をシミュレートした実験モデルに設計の異なる4種類の義歯を装着し,垂直静荷重を負荷した時の義歯と支台歯の変位,および支台歯歯根部の負担圧の分散を計測した.コントロールは直接支台装置に通常の遠心エーカース,Rクラスプ義歯は遠心にプロキシマルプレートと舌側に板状形態の把持腕を有し,それぞれレストを近心,遠心そして近遠心の3種類とし,間接支台装置は全てダブルエーカースとした.Rクラスプ義歯において,直接支台装置のレストの設定位置と支台歯の連結の有無による影響を検討し以下の結論を得た.義歯床遠心部は舌側に変位しながら沈下し,リンガルバー正中部は浮上していた.支台歯歯根部の遠心と根尖で圧縮,頬側で引っ張り応力が観察された.両側性設計では,遠心プロキシマルプレートと舌側の板状形態の把持腕は義歯床の変位を抑制する効果があった.遠心レストは義歯床の沈下量は減少させ,支台歯の根尖部での負担割合を増加し,近心レストは支台歯の遠心傾斜を減少させた.支台歯を連結すると,義歯床遠心部の舌側変位と支台歯の遠心傾斜が抑制され,支台歯の根尖部での負担圧が増加した.以上より,両側性設計を行い遠心プロキシマルプレートと舌側板状形態の把持腕を設定し,近遠心にレストを設け,可能なら支台歯を連結することが有効であると示唆された.今後は間接支台装置の設計,残存顎堤粘膜の形状や被圧変位性の影響等についても検討する予定である.
大学生のメンタルヘルス向上のためのスマートフォン認知行動療法の最適化研究

京都大学の学生を対象に、受入研究者が開発してきたスマートフォン認知行動療法アプリを用いて多要因ランダム化試験を実施する。多要因ランダム化試験により認知行動療法の諸スキルごとの効果を推定し、もっとも有効なスキルの最も効率的な組み合わせを提唱するだけでなく、Sahker氏が行ってきた交互作用解析を適応して「どのような青年にどの組み合わせの認知行動療法が最も効果的か」を解明する。
ラット小脳一酸化窒素合成酵素の連続反応の解析

一酸化窒素合成酵素(NOS)はアルギニンを基質として中間代謝物水酸化アルギニンを生成し、最終的にシトルリンとNOを合成する。この中間生成物はNOSから解離することなく連続的に代謝されると言われているが、その確定的証拠はない。反応機構の解析に必要とされる多量の精製酵素を臓器から分離精製することは困難であるため、大腸菌を用いたNOSタンパク質の大量発現系の構築から始めた。ラット小脳の一酸化窒素合成酵素(nNOS)のcDNAはジョンズ・ホプキンス大のSnyderから供与され、テキサス大のMastersの方法に従いpCWベクターに組み込み、デュポンより供与されたシャペロニンの遺伝子をもつpELSとともに大腸菌BL21を形質転換した。nNOSを発現する条件を検討した結果、IPTGで誘導後25C、40時間の培養により培養液1リットル当り250nmolのnNOSが発現することが分かった。この培養液からDEAE陽イオン交換及び2'、5'ADP分子親和性クロマトグラフィーによりnNOSを精製した。SDS-PAGEで単一バンドになるまでnNOSは精製できたがその収率は10%と低かった。しかし、そのシトルリン合成活性は450nmol/min/nmolNOSと報告されている最高値に近い値を示した。収率を上げるため、nNOSのC-末端にHisを4つ持つnNOSのcDNAをPCR法により構築した。この遺伝子を大腸菌で発現させ、Niキレートカラムを用いて精製を試みたが、収率の改善はなく、その最終精製標はシトルリン合成活性が50nmol/min/nmolNOSしかなかった。これはC-末端にHisを付加することは活性に影響を与えることを示している。
単結晶Ni基超合金のリコーティング障壁克服と制御結晶崩壊防止への新展開

本研究では、Ni基超合金単結晶材が実機稼働後の補修工程の一環として再熱処理やリコーテイング処理を施された場合を想定し、そのプロセス中に起こり得る変質域の生成、それが高温疲労強度特性に及ぼす影響、その影響を低減させるための手法について検討した。その結果、以下の知見を得た。(1)CMSX-4に室温で塑性変形をともなう予ひずみを導入した後、あるいは、補修工程の一環として想定される整形機械加工を加た後、再熱処理を施すと、それらの領域を核として、セル状の変質域が形成される。このこれら変質域は、従来から知られているクリープ過程中のγ'のraftingとは類似点も有するが、相違点も有している。そして、再熱処理の際の温度に依存して生成、成長する。大まかには、熱処理温度が低いときには回復過程として、一方、それが高いときには再結晶過程として分類できたが、このように単純に分離できない側面も示す。そして、前者から後者に移る一つの大きな引きがねは、γ'析出相の再固溶である。さらに、その成長はJohnson-Mehrタイプの式と熱活性化過程の式を組合わせた形の式で工学的に近似できる。さらに、変質域のX線微小部ゴニオメータによる方位測定により、変質域/健全部の境界部および内部は結晶粒界と同等の役割を持つ部分を含む領域と解釈できそうである。(2)変質域の形態は、再熱処理に依存して種々の様相を呈するが、大なり小なり単結晶材本来の高温疲労強度が著しく損なわせる。この悪影響は変質域が主応力と平行な方向に形成されている場合においても例外ではない。(3)粒界強化元素が含まれない単結晶合金CMSX-4とそれが含まれる一方向凝固超合金CM247LCの結果との比較試験から、変質域生成による疲労強度低下防止策として、粒界強化元素の添加の有効性が強く示唆された。(4)(3)をさらに発展させた手法として、変質域を有するNi基超合金表面を粒界強化元素を含んだコーティング被膜により覆う手法を提案・検討した。それによれば、この手法は、本質的な意味において変質域の修復が可能となり得ることを示すものであった。したがって、この手法は、損傷治癒コーティングともいうべき学問的にも工業的にも新しい道を開拓するものである。最近のガスタービンの基本的な開発動向は高熱効率化と同時に低コスト化にあることは言うまでもなく、近い将来、Ni基合金の単結晶動・静翼のリコーティングや補修、さらには、リサイクルの技術が必須になることは疑いないであろう。本研究では、これらの背景に鑑み、単結晶中に生成され得る変質域が疲労強度に与える影響を定量的に調査するとともに、その影響度を低減化させる手法や、変質域の存在を非破壊的に検出する手法について検討した。その結果、以下のことを明らかにした。(1)単結晶超合金CMSX

-4に室温で塑性変形をともなう予ひずみを導入した後、回復熱処理を施すと、予ひずみを与えた領域を核として、セル状の変質域が形成されること、この変質域は、(i)回復熱処理の際の温度、(ii)与えるひずみ場、(iii)材料中のミクロ偏析などの影響を受けて種々の形態を伴いながら生成、成長すること、変質域の形態変化にはγ′相の再固溶が大きくかかわっていることを示した。(2)これら変質域の生成は、疲労損傷や熱疲労損傷など、実機部材で想定される損傷を受けたときにも形成され得ることも示した。(3)単結晶超合金中にいったん変質域が形成されると、高温疲労き裂はその部分から優先的に発生・伝ぱし、高温疲労強度を著しく低下させることも示し、今後、単結晶材のリコーティング、補修技術の開発には、これら変質域生成の機構解明や抑制策に関する研究が急務であることを指摘した。(4)上述の変質域の影響度を低減させるための粒界強化元素の影響、ならびに、表面コーティングの影響についても検討し、ある程度の有効性を確認した。(5)変質域の存在を非破壊的に検出する手法について検討し、超音波法が有効な手法になり得ることも示した。本研究では、Ni基超合金単結晶材が実機稼働後の補修工程の一環として再熱処理やリコーティング処理を施された場合を想定し、そのプロセス中に起こり得る変質域の生成、それが高温疲労強度特性に及ぼす影響、その影響を低減させるための手法について検討した。その結果、以下の知見を得た。(1)CMSX-4に室温で塑性変形をともなう予ひずみを導入した後、あるいは、補修工程の一環として想定される整形機械加工を加た後、再熱処理を施すと、それらの領域を核として、セル状の変質域が形成される。このこれら変質域は、従来から知られているクリープ過程中のγ'のraftingとは類似点も有するが、相違点も有している。そして、再熱処理の際の温度に依存して生成、成長する。大まかには、熱処理温度が低いときには回復過程として、一方、それが高いときには再結晶過程として分類できたが、このように単純に分離できない側面も示す。そして、前者から後者に移る一つの大きな引きがねは、γ'析出相の再固溶である。さらに、その成長はJohnson-Mehrタイプの式と熱活性化過程の式を組合わせた形の式で工学的に近似できる。さらに、変質域のX線微小部ゴニオメータによる方位測定により、変質域/健全部の境界部および内部は結晶粒界と同等の役割を持つ部分を含む領域と解釈できそうである。(2)変質域の形態は再熱処理に依存して種々の様相を呈するが、大なり小なり単結晶材本来の高温疲労強度が著しく損なわせる。この悪影響は変質域が主応力と平行な方向に形成されている場合においても例外ではない。(3)粒界強化元素が含まれない単結晶合金CMSX-4とそれが含まれる一方向凝固超合金CM247LCの結果との比較試験から、変質域生成による疲労強度低下防止策として、粒界強化元素の添加の有効性が強く示唆された。(4)(3)をさらに発展させた手法として、変質域を有するNi基超合金表面を粒界強化元素を含んだコーティング被膜により覆う手法を提案、検討した。それによれば、この手法は、本質的な意味において変質域の修復が可能となり得ることを示すものであった。したがって、この手法は、損傷治癒コーティングともいうべき学問的にも工業的にも新しい道を開拓するものである。
非線形光ゲート法によるサブピコ秒蛍光スペクトル測定と溶液光化学への応用

本課題研究の目標は、短パルスレーザー光を用いた時間分解蛍光分光装置を製作し、その高感度、高時間分解能特性を最大限に活かして、分子の光化学的性質やダイナミクスの解明に応用することであった。今年度、この方針にそって、蛍光アップコンバージョン法により、レチナ-ルの励起一重項内での超高速緩和ダイナミクスを定量的に明らかにすることができた。この成果は、現在Journal of Physical Chemistryに印刷中である。全トランス型レチナ-ル(ヘキサン溶液)の時間分解蛍光測定の結果、これまで知られていた、S_1発光に帰属できる「遅い」成分(寿命τ=33ps、λ_<max>=560nm)に加えて、「超高速」成分(τ=30±15fs、λ_<max>=430nm)、「速い」成分(τ=370±20fs、λ_<max>=440nm)に二成分が新たに見いだされた。13の波長点での測定データから求めた超高速、速い、遅い成分のスペクトルが順に長波長側へ移動することより、これら三成分は光励起後に現れる三つの励起一重項状態に対応すると解釈した。三励起状態の振動子強度を評価するため、色素溶液との時間分解蛍光強度の直接比較を行い、それぞれ1.0、0.024、0.0018と求めた。レチナ-ルの低エネルギー励起一重項には、一つの一光子許容状態(^1B_u)と二つの一光子禁制状態(^1A_g、^1nπ^*)の存在が知られている。本実験データ(励起エネルギー、振動子強度、吸光係数など)をもとに、観測した上記三蛍光成分を順に^1B_u、^1A_g、^1nπ^*状態からの蛍光に帰属することができた。本実験では、光ゲート媒質として非線形光学結晶を用いて高い時間分解能を達成したが、さらに広帯域性も実現するため、光カー媒質を用いた実験へ改良中である。