hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
漸進型要求獲得のための計画と観測に関する手法および支援環境の開発

漸進的に進められる要求獲得プロセスを計画し,観測するためのツールを開発した.最終的にチケットを用いてプロジェクト管理を支援するツールであるRedmineを拡張する方針を選択した.この選択にあたり,我々の意図を表すメタモデルを開発し,Redmineのメタモデルとの比較を行うことで,アドオンする機能などの検討を行った.本研究の新規性は,要求獲得プロセスを要求種別毎に観測できること,そして,予実管理ができる点にある.これによって,継続的な要求獲得を支援できるようになった点に有効性がある.また,要求獲得の遅延および顧客との打ち合わせの頻度を増やすといった意思決定を行うためにも有効がある.要求の安定性,および要求源泉へのアクセス性が要求獲得に与える影響を定量的に分析し,定量尺度として,要求分析者から要求源泉へのコミュニケーション経路に基づいたアクセス容易性を新たに定義した.また,要求源泉へのアクセス容易性と既定義の要求の安定性が.要求の獲得容易性に与える影響を重回帰分析を用いて明らかにした.この成果は,電子情報通信学会英文論文誌に採録され,2014年5月に発行される予定である.また,要求を分類するためのルールを開発し,時系列で要求の分類ごとの獲得数を集計するツールを開発し,評価した.この成果は要求工学ワークショップで発表した後,ソフトウェアシンポジウムで論文を発表し,現在,学会論文誌への投稿準備中である.さらに,ステークホルダを取り巻く社会環境の分析と,ドメインで使われる概念の分析を行うことで,要求が変更されるプロセスを明らかにする手法を開発した.この手法は,2度の要求工学ワークショップ,および2度の電子情報通信学会知能ソフトウェア工学研究会で発表を行い討論した後,ACCPM2014で論文発表を行った.今後は,引き続き事例の調査を進め,社会的要因による要求変更が発生する仕組みを分析する予定である.不要な要求変更を防止するためには,十分なユーザ経験を分析する必要もある.デンソーの車載器やセンサーを開発している技術者の協力を得て,ユーザ経験を分析した.ユーザ経験を分析するにあたり,シナリオ,ユーザの主観的な感情,システムの機能(サービス),および,ユーザまたはシステムを取り巻く環境を多層化シナリオとして分析し,相互の依存関係を時系列で表現する手法を開発した.この成果は,ICSOFT2013で発表した.この論文は,Selected Paperとなり,Springerの論文誌に現在,投稿中である.要求獲得プロセスを観測するためのツールを,これまでJavaとRを用いて開発していたが,研究協力者などとツールの試用や評価を行うために,Webでアクセスできるように再開発を行った.このツールでは,要求種別辞書,ルール辞書,データの可視化のための機構を提供している.また,文書の分析では,要求文の登録,要求種別の定量的な観測,可視化を行うことができる.本ツールによって,議事録の分析を行った結果を用いて,要求獲得プロセスに対してどのような統計モデルを当て嵌めることができるかを検証した.現在,指数形,遅延S字形,習熟S字形の各成長モデルのうち,遅延S字形成長モデルが最も適合したモデルとなることが明らかとなっている.今後は,複数の議事録に対してモデルを当て嵌める検証を行い,プロジェクトの特徴とモデルとを関連づける分析を進める.本研究によって,複数の課題が明らかとなった.たとえば,ツール自体の機能ではなく,Webでツールを公開するに当たり,ユーザ認証などの機能が必要となった.使用性の評価については,連携研究者と議論を進める予定である.また,要求種別の分類を行うにあたり,議事録の書き方のルールを設定する必要があることも明らかとなった.それによって,より精度の高い要求種別の分類が可能となると予想している.要求獲得プロセスの分析では,要求のコンテキストを明らかにすることは,将来の要求の可変性を判定するために重要である.本件については,ICSOFT2015で論文発表を行った.この論文で提案した手法は,これまで,ACCPM2014および複数の研究会で発表および討論を行った結果に基づいて,さらに事例に基づいて要求のコンテキストを分析することで,要求の可変性を分析できることを検証したものである.この研究の成果は,2015年度に論文を学会誌に投稿する予定である.漸進型要求獲得プロセスの可視化および予実管理支援システムの開発において,検討を行った.これまで,要求獲得を漸進的に行うために,指数型成長曲線,遅延S字型成長曲線,および学習型成長曲線といった3種類の成長曲線を当て嵌めて,計画を立案し,要求獲得を行った過程を可視化するシステムの試作を行ってきた.これまでに調査した要求獲得過程のデータに基づいて各種成長曲線への統計的な説明可能性について検証を行った結果,学習型,すなわち,要求の発生から獲得までに学習時間を要するという過程は観察できなかった.以上の活動によって,要求獲得プロセスの予実管理を行うためには,遅延S字型を用いて計画を表し,実績は計画に対する比較可能な可視化を行う必要があることを明らかにすることができた.支援システムは,プロジェクト管理システムのオープンソフトウェアであるRedmineおよびRを統合したシステムである.漸進型要求獲得プロセスは,要求種別,あるいはサブシステムといった単位で要求獲得の過程を管理される必要がある.この点は,プロジェクト管理システムとの相性がよい.本支援システムは,要求獲得プロセスが定量的に管理可能な状況となる点,要求獲得における会議の議事録のデータを支援システムに登録することによって,その後の追加,変更,削除が管理対象となる点,さらに,要求獲得プロセスの管理対象がプロジェクトの開発内容に合わせて対応させることが可能である点に有効性がある.

現在,RedmineとRとの統合がほぼ終了し,計画の可視化の実装も完了した.現在,動的に変化する実績データを計画データと共に表示するための多様な表現方法を検討中であり,随時実装を進めている.以上のツール開発を行う一方で,要求獲得のスコープを分析する手法を開発した.この開発は,当初の予定には含まれていない内容である.当初の計画では,要求獲得の可視化を3種の成長曲線に当て嵌めることで,要求獲得プロセスの実績が計画と合致していること,あるいは遅延していることを示せると考えていた.しかし,成長曲線へ当て嵌めるためには,明確な要求獲得プロセスの終了時期が必要である.実際のプロジェクトで得られたデータを参照すると,要求獲得プロセスは漸進型に進む場合だけではなく,システムの開発進捗に合わせて,中断と再開が繰り返されることが明らかとなった.そのため,ツールによって支援する内容が変わり,実績データの多様な可視化に重点を移すこととなった.多様な可視化では,ツールの試作に対して技術者との討論を繰り返し,仕様を決めていく必要があった.そのため,ツール開発事例を論文としてまとめる時期が遅延した.漸進的要求獲得プロセスを計画し,プロセスを可視化するためのツール開発を行った.ツール開発にあたり,既存のプロジェクト管理システムの拡張を検討するために,各種ツールのメタモデルを作成すると共に,開発すべきツールのメタモデルを開発し比較した.これによって既存のツールに付加すべき機能,およびデータ構造を明確することが可能となる.本研究の遂行中に3つのツールの試作を行った.最初の2つ目のツールでは,全体を自作するものであったが,利用者インタフェースの低品質が課題となった.そこで,既存のツールに対して必要な機能をアドオンしてツールを開発する方向を検討した.本研究で採用したRedmineはプロジェクト管理用のツールである.プロジェクト遂行中に生ずる様々な課題をチケットとして管理し,その課題解決の計画から解決までの進捗を可視化することができ,広く企業でのプロジェクト管理に適用されている.本研究では,要求獲得時に要求を登録し,その要求が詳細化され,あるいは変更され、削除される状態遷移を追跡する必要があった.また,時間軸による各要求数の推移の可視化,および予実管理をすることが求められる.これらの機能は,チケットを獲得した要求として用いることによって,要求の間の親子関係も管理可能であることをメタモデルによって確認した.予実管理のための要求獲得プロセスの可視化には,Rを用いたグラフ表示ができる必要がある.そのため,Rとの連携機能も必要であった.Redmineは,Rとの連携も可能であったため,Redmineを基盤ツールとして採用し,開発を行った.ツール開発に2年を要したが,2017年3月に研究会において研究成果を発表することができた.論文誌投稿には至らなかったが,これは,ツールの基盤選定に時間を要したこと.開発リソースの不足が主な原因である.開発したツールはWebで公開すべく準備を進めている.
フローサイトメトリーにおける個別細胞情報の活用とその臨床応用

本研究はフローサイトメトリー(FCM)の個々の細胞情報を用いて、細胞抗原の解析におけるFCMデータの、より有効な活用法の開発を目的とした。従来、FCMは細胞集団における相対的蛍光強度を測定するに過ぎず、蛍光強度の増減は、細胞抗原量の増減に直結せず、細胞サイズの変化にも大きく左右される結果となっていた。われわれは、横軸にFSC(forward light scatter)、縦軸にFI(fluorescence intensity)をとり、FI/FSC比をFF係数と命名した。このグラフの傾きは個々の細胞表面抗原量の指標となり、FF係数は単位細胞サイズあたりの抗原量の変化率を表す。多くの抗原が直線を描くことが判明し、このことは単位細胞あたりの抗原密度が一定であることを表している。また直線の傾きの変化をみることで蛍光強度の変化が単なる細胞サイズの増大を反映しているだけなのか、実際に抗原量が増大しているかを判別することが可能なことも明らかとなった。さらにFCMのリストモードを活用することにより、こうした解析をコンピュータ上で自動的に行えるソフトを開発した。このソフトを用いて、健常人末梢血リンパ球、また実際の臨床応用として、造血器腫瘍細胞や透析患者のリンパ球について解析した。その結果、より病態に迫る検討が可能なことが示唆された。今後は、より多くの臨床解析と、開発したソフトの標準化、さらに抗原量の定量化を検討する必要がある。【細胞上の抗原量、抗原密度,細胞サイズ間の関係の解析】我々は、標識された抗原の量的指標であるFI(fluorescence intensity)を縦軸方向に、細胞のサイズを反映するとされるFSC(forward light scatter)を横軸方向に設定した二次元座標上に、FCMで測定された各個別細胞毎のFI/FSCデータをプロットすることにより(FI/FSC表示)、その両者の関係をより詳細に検討可能であることを示してきた。本研究ではさらにこの考えをさらに拡大するべく、細胞表面上の抗原の抗原密度(AD ; FI/FSC)とFSCすなわち細胞サイズとの関連に関する検討を行った。この手法を用いることにより、例えば末梢血中のCD4陽性Tリンパ球においては細胞あたりのCD4抗原量は細胞サイズに比例して増加するが、CD4-ADは細胞サイズの増大につれて逆に低下すること、またCD4陽性単球については、細胞あたりのCD4抗原量は細胞サイズにかかわらずほぼ一定であるがCD4-ADはやはり細胞サイズの増大に伴って低下することなどを明確に示すことが可能であった。今後さらに様々な臨床例を用いてこの手法の意義、臨床的有用性等の検討を行って行く予定。【臨床応用】我々は、全血をある種の溶血剤を用いて処理すると、FSCとSSCのサイトグラム上、健常者ではほとんどみられない単球の分画に2つの亜群が存在する病態があることを見いだした。1つのポピュレーションは健常者と同様の位置にみられる群(N群)、他の1つはそれよりFSCが大きく、SSCが若干低値を示す群(L群)である。これら2亜群について細胞表面上のHLA-DRのFF係数を算出すると、骨髄移植後や抗ガン剤の大量療法後の白血球増加に先立ちN群に比較し、L群の係数値がほとんどの症例で2倍以上と有意な差が認められた。一方、肝移植やAIDS症例でも同様の亜群が確認できる時期があるが、これらの症例でのHLA-DRのFF係数値に一定の傾向はみられなかった。以上の結果から両者の病態で2亜群が認められるメカニズムは異なる情報伝達が関与していることが示唆され、今後このことに関しても詳細に検討する予定。【細胞上の抗原量、抗原密度、細胞サイズ間の関係の解析】我々は、抗原量の指標であるFIを縦軸、細胞サイズを反映するとされるFSCを横軸方向に設定した二次元座標上に、FCMで測定された細胞毎のFI/FSCデータをプロットすることにより(FI/FSC表示)、その両者の関係をより詳細に検討可能であることを示してきた。

昨年度来、我々はこの考えをさらに拡大するべく、細胞表面上の抗原の抗原密度(AD ; FI/FSC)とFSCすなわち細胞サイズとの関連に関する検討を行ってきた。これにより、例えば末梢血中のCD4陽性Tリンパ球において細胞あたりのCD4抗原量は細胞サイズに比例して増加し,CD4-ADは逆に細胞サイズの増大につれて低下するなど,抗原量と細胞サイズ,抗原密度間の関係をより詳細に検討可能であった。今年度はこの解析法の意義、臨床的有用性等の検討を行う目的で、CD4陽性Tリンパ球上のCD4抗原を中心として、従来得られた健常者をはじめ様々な臨床例についてのデータの解析を中心に行ったが、現在、解析作業を継続中である。【FI/FSC解析結果の定量化の試み】上記FI/FSC表示において,FIおよびFSCの値を標準化することにより,アッセイ間,施設間でのデータに比較が容易になる。今回はこの点を解決する目的で,FIについてはBD社のQuanti-Brightを,FSCについては各種サイズ標準ビーズを用いた検討を行った。その結果,FIはほぼlinearの関係でABC (antigen binding capacity)値に変換可能であり,またFSCについても直径25μm以内の範囲で,FSC値を直径(μm)に変換可能であることが確認された。今後,複数施設間で実際にこの手法の有用性の検討を行う予定。フローサイトメトリー(FCM)を用いた細胞表面抗原の定量化の試みとして、抗原量の指標である蛍光強度(FI)を縦軸に、細胞サイズを反映する前方散乱光(FSC)を横軸に設定した二次元座標上に、得られた値をプロットすることにより検討を加えてきた。その結果、多くの抗原が直線を描くことが判明し、このことは細胞表面あたりの抗原密度が一定であることを示している。また直線の傾き(FF係数)の変化をみることで、蛍光強度の増加が単なる細胞サイズの増大を反映しているだけなのか、実際に抗原量が増加しているのかを判別することが可能なことも明らかとなった。さらに、FCMのリストモードを活用することにより、こうした解析をコンピュータ上で自動的に行えるソフトを開発した。実際の臨床応用として、造血器腫瘍の一つである急性白血病のFF係数を解析した。急性白血病の診断分類は従来の形態学のみでは限界がみられ、免疫学的手法を取り入れた分類が必須の検査となっている。しかし、免疫学的分類を施行してもその分類には苦慮する場合がある。そこで白血病細胞上のCD33抗原発現についてFF係数の検討を行った。その結果、CD33抗原のFF係数は好中球系腫瘍細胞が成熟するに従い低値を示した。一方、単球系の腫瘍細胞は成熟度に比例しなかった。このことにより、FF係数を求めることで成熟傾向を伴う骨髄性白血病と紛らわしい単球系白血病の鑑別が比較的容易にできる可能性が示された。またCD34抗原について分析した結果、急性リンパ性白血病(ALL)は急性骨髄性白血病(AML)に比較してFF計数が高値であることを認めた。このことはALLにおいて、単位細胞あたりのCD34抗原密度がAMLより高いことを示している。またEBウイルス感染により発症する伝染性単核球症(IM)で著増する異形リンパ球において、CD8抗原量のFF係数を解析した。
「消費分散選好」という行動学的事象の経済学的分析

本研究では、「消費分散選好(満足度の高い消費と低い消費を交互に繰り返す傾向)」に関する経済理論を発展させた。第一に、「消費分散選好」が非常に強い場合、ある一時点の消費量を上げると結果的に消費の分散が上昇して全体の満足度が減少する場合があることを示した。第二に、「消費分散選好」が非常に強い場合、消費と投資を同時に考える問題では、金利の変動が激しくとも結果的に得られる消費系列の分散が低く抑えられることを示した。第三に、「消費分散選好」の下では、リスクのある消費系列を評価する場合、消費上昇局面を好むより消費下降局面を避ける傾向が強くなる場合があることを示した。1)不確実性下での「消費分散選好」の公理的分析を行い、研究成果を学術雑誌「Theoretical Economics」に投稿した。また、修正後再投稿するように、との要請を受けた。先行研究では確率空間において時間の経過を伴う消費の問題を考えた時、「損失回避性」をリスクに対する性質として扱っている。これに対し、本研究では「消費分散選好」(効用の高い消費と低い消費を繰り返す傾向)を用いることにより「損失回避性」を異時点間の消費に関する性質として捉えなおすことに成功した。この結果は、先行研究とは逆に、異時点間の消費を考慮した後に将来の消費が直面するリスクを考慮するように公理体系を用いて定式化できたことに起因している。従って、この「時間とリスクの評価に関する新しい定式化」は意思決定論の分野における重要な理論的貢献だと考える。また、「消費分散選好」のもとでは、消費が向上していく局面は「利得」、消費が下降していく局面では「損失」として捉えられるので、「損得」の定義がモデルの中で内生的に決定される。このため、従来恣意的に定義されていた「利得」と「損失」という概念を明確な関数表記により定義できた意義は大きいと考える。2)非「単調増加性」を「消費分散選好」と整合的な形で公理化する研究を開始し、現時点での研究成果をセミナーで発表した。詳しい研究は平成21年度に行う予定である。本研究では「消費分散選好」(効用の高い消費と低い消費繰り返す傾向)を用いることにより「損失を著しく避ける傾向)を異時点間の消費に関する性質として捉えなおすことに成功した。査読を担当したレフリーからの詳細なアドバイスに基づいて改定を加えた結果、マクロ経済学や金融経済学にも応用可能な形での定式化に成功し、それがほぼ完成した。新しい定式化のもとでは、「異時点間の消費を考慮した後将来の消費が直面するリスクを考慮する」という先行研究とは逆の「時間とリスクの評価に関する新しい定式化」が明確に示され、当該研究の理論的貢献度を大幅に高めたと考える。2)非「単調増加性」を「消費分散選好」と整合的な形で公理化する研究を行い、研究成果を学術雑誌「Journal of Mathematical Economics」に投稿した。非「単調増加性」とは、ある期の消費を増やすことで逆に消費者の満足度が下がる現象を指す。本論文では消費者が強い「消費分散選好」を示す場合、この非「単調増加性」を満たすことを公理体系から示した。通常、非「単調増加性」は非合理的な行動と解釈される場合が多いが、本論文ではそれが合理的な行動の結果であることを示した点で意義がある。また、非「単調増加性」を説明するモデルとして「ハビット・フォーメーション」モデルが知られているが、ここでは「消費分散選好」という全く異なるメカニズムも同種の行動を説明することを示しており、この点も意思決定論の分野における理論的貢献だと考える。1)投稿中の「非「単調増加性」を「消費分散選好」と整合的な形で公理化する研究」を改訂し、レフリー付き学術雑誌「Journal of Mathematical Economics」への掲載を確定した。本論文では消費者が強い「消費分散選好」(効用の高い消費と低い消費を繰り返す傾向)を示す場合、この非「単調増加性」を満たすことを公理体系から示した。査読を担当したレフリーからの詳細なアドバイスに基づいて改定を加えた結果、マクロ経済学や金融経済学にも応用可能な連続形での定式化にも成功した。また、改訂稿では「ハビット・フォーメーション」モデルなど、他の非「単調増加性」を説明するモデルとの比較を公理体系から行うことで、当該研究の理論的貢献度を大幅に高めることができたと考える。2)時間と不確実性の両者を捉える空間上で「消費分散選好」を定義する新たな公理形を導く研究を行い研究成果をレフリー付き学術雑食「Theory and Decision」に投稿した。

本研究では、不確実性に対する回避度を表わす「効用平準選好」を記述したモデル(「Maxmin期待効用関数」)と、異時点間の「消費分散選好」を表わす「損失回避型」割引率モデルとを同時に満たす関数表現モデルの導出に成功した。特に、時間軸上で定義された「消費分散選好」という概念と不確実性を表わす空間上で定義された「効用平準選好」という概念を統一的に公理化できることを示した点が、意思決定論の分野における理論的貢献と考える。3)「消費分散選好」を用いて「損失回避性」を説明するモデルを改良した。多期間にわたる不確実な消費に基づく「損失回避性」(損失を著しく避ける傾向)を「消費分散選好」を用いて定式化するモデルを構築し、学術雑誌への投稿準備として学会や大学のセミナーで発表をおこない、更なる改良を加えた。
大都市における消滅に瀕した伝統的方言の記録とデータベース作成

本研究は,日本語諸方言のうち,大規模な都市化のために伝統的方言が消滅に瀕している,東京と大阪の中心部(旧市街)を対象とし,これまでに収録された録音・文字化資料の整備を行うこともに,現在残っている最も古い層の東京方言・大阪方言の談話を多角的に収録して,大都市の失われる伝統的方言を包括的に記録・記述することを目的とした。主な研究成果は次の通りである。1.東京都台東区および,大阪府内において,高年層話者による会話(自由会話および,場面を設定した会話)の収録を行った。2.未公刊,または,電子化未整備の録音・文字化資料の文字化テキストの入力作業を進めた。電子化に際しては,音声の表記法,方言と共通語訳の提示方法,単純で検索しやすいデータベースの構造等について検討し,一定の方針を立てて行った。3.蓄積された録音文字化資料の電子化データを用いて,方言における文法形式(副助詞,受身,仮定表現,原因理由表現)の形態と意味用法の整理を行い,論文等として公表した。4.文字化テキストのデータベース化の方法の解説と,電子化テキストを用いた研究例を中心に,研究成果報告書をまとめた。本研究は,日本語諸方言のうち,大規模な都市化のために伝統的方言が消滅に瀕している,東京と大阪の中心部(旧市街)を対象とし,これまでに収録された録音・文字化資料の整備を行うともに,現在残っている最も古い層の東京方言・大阪方言の談話を多角的に収録して,大都市の失われる伝統的方言を包括的に記録・記述することを目的としている。本年度は主に,既存の録音文字化資料の整備と,収録のための準備を行った。1.既存の録音文字化資料の収録内容,フォーマット等についての情報を収集し,本研究において収録すべき内容と,公開を視野に入れたデータベース化の方策を検討した。2.東京・大阪の収録候補地域において,自然談話の観察を行った。3.調査の実施に向け,地域の関連団体との連絡を持った。4.以上から,本研究において収録すべき内容と地域,データベース化の方針の目途を得た。また,録音文字化資料の電子化については,音声の表記法,方言と共通語訳の提示方法,単純で検索しやすいデータベースの構造等に関する方針を立て,それにしたがって,既存の録音文字化資料の整備を進めた。5.既存の録音文字化資料の入力作業がある程度進んだので,その一部を用いて,方言における副助詞の意味用法の分析を行った。東京・大阪を含む方言談話文字化資料の電子化が,このような研究に有効であることが確かめられた。一方,従来の資料では,収録内容に偏りがあるために,実際には用いられているにもかかわらず出現しにくい表現形式があることもわかった。本年度は,収録を開始するとともに,既存の録音文字化資料の整備を行った。1.東京都台東区において,80歳代の男性2名による会話を収録した。2.大阪の収録候補地域において,自然談話の観察を行った。3.方言の収録とデータベース化を行っている研究者との意見交換を行った。4.未公刊の録音・文字化資料(国立国語研究所編『方言録音資料シリーズ』)の文字化テキストの入力作業を進めた。電子化に際しては,音声の表記法,方言と共通語訳の提示方法,単純で検索しやすいデータベースの構造等について一定の方針を立てた。5.蓄積された録音文字化資料の電子化データを用いて,方言における接続助詞の形式と意味用法の整理を行った。本研究は,日本語諸方言のうち,大規模な都市化のために伝統的方言が消滅に瀕している,東京と大阪の中心部(旧市街)を対象とし,これまでに収録された録音・文字化

資料の整備を行うともに,現在残っている最も古い層の東京方言・大阪方言の談話を多角的に収録して,大都市の失われる伝統的方言を包括的に記録・記述することを目的とした。本年度は,収録を行うとともに,既存の録音文字化資料の整備を進めた。1.東京都台東区において場面設定による会話,大阪府内において自由会話の収録を行った。2.場面を設定した方言談話の収録・記録を行っている研究者との意見交換を行った。3.未公刊,または,電子化未整備の録音・文字化資料の文字化テキストの入力作業を進めた。電子化に際しては,音声の表記法,方言と共通語訳の提示方法,単純で検索しやすいデータベースの構造等について昨年度までに立てた方針にしたがった。4.蓄積された録音文字化資料の電子化データを用いて,方言における原因理由表現の形態と意味用法の整理を行った。5.文字化テキストのデータベース化の方法の解説と,電子化テキストを用いた研究例を中心に,研究成果報告書をまとめた。
釘着接合部材の曲げ問題解析に関する汎用プログラムの開発

本研究は変位法に基づく有限要素法で、釘着合板パネルの非線形曲げ問題を解析するプログラム(FORTRAN)を開発したものである。剛性方程式を求めるに当たり、面材部を長方形板曲げ要素で、棧木部を2層釘着梁要素でモデル化した。又、釘の一面せん断試験より得られる荷重一辷り関係を連分数で近似した。数値解析に当たっては、辷り係数として、連分数の接線の勾配を当てるとともに、前述の方程式に増分法を適用して、プログラムを作成した。本手法の検証を、既往の研究結果を通して行ったところ、パネルのたわみに関して、計算値は実測値とよく一致した。それ故、本研究における計算プログラムは、釘着合板パネルの非線形曲げ挙動を予測し得ることから、この種のパネルの合理的設計に役立つと思われる。
心臓リハビリテーションの炎症性サイトカインを介した有用性の解明

運動療法を主体とした心臓リハビリテーション(心リハ)は重要な動脈硬化の予防戦略となる。一方動脈硬化の形成、進展には脂肪細胞を介した炎症性サイトカインのネットワークが関与する。現在、心リハに参加した患者を長期にわたり追跡し、運動療法がサイトカインと脂質に与える影響を横断的、多面的に観察した研究はない。本研究の目的は、臨床研究と動物実験を組み合わせ、急性冠症候群の患者における炎症の波及と脂質プロファイルとの推移を長期にわたり観察し、運動療法の詳細なメカニズムを明らかにすることである。動脈硬化の形成、進展には脂質代謝異常が関わることは広く知られている。一方で動脈硬化は慢性の軽度炎症状態であり、炎症促進性サイトカインと抗炎症性サイトカインのバランスにより病変が進行する。前者ではInterleukin-6(IL-6)、IL-8、TNF-alpha、Interferon-γが、後者ではIL-10などが含まれる。本施設では臨床研究として心リハ導入患者の身体生活強度と冠血管イベント、死亡率との関連を検討し、報告した(Koba S, et al. J Atheroscler Thromb. 2011;18:1029-30)。さらに基礎研究で血管傷害マウスを作成し新生内膜を測定し、炎症性サイトカインIL-6が炎症反応を介して新生内膜形成に関与することを示し(Shoji M, et al. J Atheroscler Thromb.2014;21:304-12、2011;18:250-60)、炎症と動脈硬化に関する知見を臨床、基礎研究の両面において蓄積してきた。本研究の目的は、急性冠症候群の患者における炎症の波及と脂質プロファイルとの推移を長期にわたり観察し、運動療法の効果のメカニズムを明らかにすることである。今後臨床研究のエントリー患者の半年間にわたる追跡及び動物実験を継続する。昭和大学病院では急性冠症候群の患者に対して可及的早期から運動療法を取り入れており、年間150名以上が当プログラムに参加し約半年間のリハビリテーションを行っている。本研究では臨床検査データと炎症性サイトカインの推移を長期にわたり追跡し、運動療法による運動耐容能の改善や血管内皮機能の改善効果と炎症性サイトカインの推移を追跡する。臨床研究においては運動療法による運動耐容能の改善や血管内皮機能の改善効果と炎症性サイトカインの推移を追跡と、血清におけるLDL-C、small dense LDL、HDL-C、HDL亜分画、ApoB、LP(a)などの脂質プロファイルの経時的変化を現在追跡している。しかし血中の炎症性サイトカイン濃度の測定はまだ未実施であり今後測定予定である。また動物実験においては高脂肪食をApo E knockoutマウスに与え(高脂肪負荷動脈硬化誘導動物実験モデル)、ケージ内の回転器設置の有無で運動群、非運動群に割付け、二群間の血行動態、血清炎症性サイトカインを測定する予定であり、現在set upを行っている。今までに施行された臨床研究のエントリー患者の半年間にわたる追跡及び動物実験を継続する。動物モデルで有意な炎症性サイトカイン、脂質パラメーターを同定し、臨床研究の試料を用いて有用性の確認を行う。さらに臨床研究のデータを動物実験で確認することも相補的に行う。今後解析として臨床研究、動物実験において測定項目と運動療法による血行動態の変化、運動耐容能や血管内皮機能の改善との相関係数(Spearmanの順位相関係数)を算出して統計学的に評価する。経過中の再入院群に関してはROC曲線でサイトカインのcut off値を算出し、ステップワイズ法で変数選択の上名義ロジステック分析による多変量解析を行い、再入院に寄与した因子を同定していく予定である。運動療法を主体とした心臓リハビリテーション(心リハ)は重要な動脈硬化の予防戦略となる一方、動脈硬化の形成、進展には脂肪細胞を介した炎症性サイトカインのネットワークが関与する。心リハに参加した患者を長期にわたり追跡し、運動療法がサイトカインと脂質に与える影響を横断的、多面的に観察した研究は少ない。本研究は、臨床研究と動物実験を組み合わせ、急性冠症候群の患者における炎症の波及と脂質プロファイルとの推移を長期にわたり観察し、運動療法の詳細なメカニズムを明らかにする。臨床研究においては急性冠症候群で入院し冠動脈ステント留置術を施行された患者で、心臓リハビリテーションに参加した患者を対象とする。急性期と慢性期に血液検査を行い脂質のパラメーターと炎症性サイトカインを測定し、その推移と運動耐容能の改善度の関連を調べる。動物実験としてマウス高脂肪負荷動脈硬化モデルを作成し、回転器の設置の有無で運動群と非運動群に割り付けを行う。血液中の炎症性サイトカインと脂質のパラメーターの測定を行い二群間での比較検討を行う。同様にマウス骨髄移植モデルにおいても検討を行う。動物モデルを使用することにより臨床研究に応用可能である炎症性サイトカインや脂質パラメーターをさらに絞り込むことが可能となり、同時に臨床研究のデータをフィードバックし動物実験で再確認することが可能となる。今後の研究展開として臨床研究のエントリー患者の半年間にわたる追跡及び動物実験を継続する。さらに臨床研究のデータを動物実験で確認することも相補的に行い、測定項目と運動療法による血行動態の変化、運動耐容能や血管内皮機能の改善との相関係数を算出して統計学的に評価する。急性期と慢性期に血液検査を行い脂質のパラメーターと炎症性サイトカインを測定し、その推移と運動耐容能の改善度の関連を調べる予定である。

開始にあたりさらに詳細なプロトコールの提出と所属機関の医の倫理委員会に於いての承認を必要としたため対象患者の登録がやや遅れている。動物実験としてマウス高脂肪負荷動脈硬化モデルを作成し、回転器の設置の有無で運動群と非運動群に割り付けを行う。血液中の炎症性サイトカインと脂質のパラメーターの測定を行い二群間での比較検討を行う。同様にマウス骨髄移植モデルにおいても検討を行う。同様に所属機関における動物実験委員会のプロトコール承認を経たため実験の進捗がやや遅延している。運動療法を主体とした心臓リハビリテーション(心リハ)は重要な動脈硬化の予防戦略となる。一方動脈硬化の形成、進展には脂肪細胞を介した炎症性サイトカインのネットワークが関与する。現在、心リハに参加した患者を長期にわたり追跡し、運動療法がサイトカインと脂質に与える影響を横断的、多面的に観察した研究はない。本研究の目的は、臨床研究と動物実験を組み合わせ、急性冠症候群の患者における炎症の波及と脂質プロファイルとの推移を長期にわたり観察し、運動療法の詳細なメカニズムを明らかにすることである。動脈硬化の形成、進展には脂質代謝異常が関わることは広く知られている。一方で動脈硬化は慢性の軽度炎症状態であり、炎症促進性サイトカインと抗炎症性サイトカインのバランスにより病変が進行する。前者ではInterleukin-6(IL-6)、IL-8、TNF-alpha、Interferon-γが、後者ではIL-10などが含まれる。本施設では臨床研究として心リハ導入患者の身体生活強度と冠血管イベント、死亡率との関連を検討し、報告した(Koba S, et al. J Atheroscler Thromb. 2011;18:1029-30)。さらに基礎研究で血管傷害マウスを作成し新生内膜を測定し、炎症性サイトカインIL-6が炎症反応を介して新生内膜形成に関与することを示し(Shoji M, et al. J Atheroscler Thromb.2014;21:304-12、2011;18:250-60)、炎症と動脈硬化に関する知見を臨床、基礎研究の両面において蓄積してきた。本研究の目的は、急性冠症候群の患者における炎症の波及と脂質プロファイルとの推移を長期にわたり観察し、運動療法の効果のメカニズムを明らかにすることである。今後臨床研究のエントリー患者の半年間にわたる追跡及び動物実験を継続する。昭和大学病院では急性冠症候群の患者に対して可及的早期から運動療法を取り入れており、年間150名以上が当プログラムに参加し約半年間のリハビリテーションを行っている。本研究では臨床検査データと炎症性サイトカインの推移を長期にわたり追跡し、運動療法による運動耐容能の改善や血管内皮機能の改善効果と炎症性サイトカインの推移を追跡する。
性同一性障害者の性腺刺激ホルモン分泌調節中枢性機序「汎視床下部性分化異常」という新しい疾患概念の提出

我々はこれまで、生殖器は女性でありながら男性であると性自認している性同一性障害者(FTM者)の黄体形成ホルモン(LH)分泌様式を調査し、彼らの排卵性LH分泌にはエストロジェンの正フイードバックによる部分は維持されているが、プロジェステロンの正フイードバックによる部分が欠落している可能性のあることを推測した。そこで本研究ではこの可能性を証明するため、FTM者のプロジェステロンに対するLH分泌反応を、典型的な女性の分泌反応と比較した。典型的な女性およびFTM者において、月経開始日を第1日として第3日目から第7日まで5日間、エチニルエストラディオール50μgを1日2回経口投与し、第7日目の朝の採血の後、プロジェステロン12.5mgを皮下投与した。その後、経時的に24時間にわたり採血を行い、血漿LH濃度を測定した。その結果、典型的な女性では4例中4例で、FTM者では6例中4例で、プロジェステロン投与によりLH分泌の高進が認められた。FTM者6例をジェンダー転換症とセックス転換症に分けると、前者では3例中3例で、後者では3例中1例のみでプロジェステロン投与後にLH分泌の高進が認められた。以上の結果から、我々が推測したように、FTM者の中核であるセックス転換症のヒトでは、プロジェステロンの正フィードバックによるLH分泌調節機序に異常のある可能性が強く示唆された。現在、男性から女性へのセックス転換症の者も対象として採血実験を行っている。
5軸マシニングセンタによるオーガニックランキンサイクル用インペラの研究開発

インペラはタービンや過給機など流体機械の主要部品として大きな役割を果たしている.過酷な環境下での使用ため,丈夫で壊れにくいことが要求される.従来は鋳造法での製造が主流であったが, 5軸マシニングセンタ(以下MC)が普及してからは切削加工により短時間で製造されるものも増えてきた.しかしその設計,加工に関してのノウハウは企業秘密のため,高専の教育・研究に取り入れることは困難であった.本研究では,とくに近年着目されている排熱回収のためのオーガニックランキンサイクル用インペラを,以下の手順により設計・試作することを目的とした.2.3Dプリンタによるインペラ形状の試作・確認3.CAMによる加工経路の作成4.5軸MC加工(技術講習により操作習得)今回設計したインペラは回転数30004000rpm,有機冷媒R245fa中で使用する.直径70mm,羽根枚数14,軸方向高さ70mmとして3D-CADでモデリングしたが,最終的に使用するMCの都合から羽根枚数は7に変更した。5軸MCで切削加工をするためにはCAMによるNCデータの作成と事前検証(シミュレーション)が重要な要素となる.まず, 5軸対応のCAMを用いて教職員向け講習会に参加しNCデータを作成した.さらに,インペラのような複雑な形状は同時5軸加工により行うが,その際マシニングセンタの主軸とテーブルの干渉や衝突が課題となり,企業でも事故が多い.研究を進める途中で,干渉チェックが必要であることが判明したため,モデルデータを作成して加工シミュレーションを行った,同時に, 5軸加工の講習会を受講し, 5軸MCをより安全かつ効率的に加工できる知見を得た.本校の設備利用の都合で,同時5軸加工による試削までは完了しなかったが,単段半径流衝動タービンをMCによる3軸加工で試作した.今回の研究では, 5軸MCを使用した流体機械の加工に関する知見が得られたとともに,高専での教育・研究用部品の設計・試作に事例を一つ加えることができた. (796字)インペラはタービンや過給機など流体機械の主要部品として大きな役割を果たしている.過酷な環境下での使用ため,丈夫で壊れにくいことが要求される.従来は鋳造法での製造が主流であったが, 5軸マシニングセンタ(以下MC)が普及してからは切削加工により短時間で製造されるものも増えてきた.しかしその設計,加工に関してのノウハウは企業秘密のため,高専の教育・研究に取り入れることは困難であった.本研究では,とくに近年着目されている排熱回収のためのオーガニックランキンサイクル用インペラを,以下の手順により設計・試作することを目的とした.2.3Dプリンタによるインペラ形状の試作・確認3.CAMによる加工経路の作成4.5軸MC加工(技術講習により操作習得)今回設計したインペラは回転数30004000rpm,有機冷媒R245fa中で使用する.直径70mm,羽根枚数14,軸方向高さ70mmとして3D-CADでモデリングしたが,最終的に使用するMCの都合から羽根枚数は7に変更した。5軸MCで切削加工をするためにはCAMによるNCデータの作成と事前検証(シミュレーション)が重要な要素となる.まず, 5軸対応のCAMを用いて教職員向け講習会に参加しNCデータを作成した.さらに,インペラのような複雑な形状は同時5軸加工により行うが,その際マシニングセンタの主軸とテーブルの干渉や衝突が課題となり,企業でも事故が多い.研究を進める途中で,干渉チェックが必要であることが判明したため,モデルデータを作成して加工シミュレーションを行った,同時に, 5軸加工の講習会を受講し, 5軸MCをより安全かつ効率的に加工できる知見を得た.本校の設備利用の都合で,同時5軸加工による試削までは完了しなかったが,単段半径流衝動タービンをMCによる3軸加工で試作した.今回の研究では, 5軸MCを使用した流体機械の加工に関する知見が得られたとともに,高専での教育・研究用部品の設計・試作に事例を一つ加えることができた. (796字)
生体分子の精密認識を実現する人工オリゴマー分子ペプトイドの研究

ペプチドは、優れた生理活性を示すことから、近年、創薬の基盤分子として注目を集めている。しかしながら、ペプチドは生体安定性や生体膜透過性が低いために生体応用への課題が残されている。そこで本研究では、高い生体安定性と生体膜透過性を示すことで知られるペプトイド(「ペプチドもどき」を意味する分子)を基盤として、ペプチドの課題を克服する新たな創薬基盤分子となる人工分子の創出に挑戦する。
ヤマネ捕獲用の新型巣箱の試作および孤立林における生態調査

ヤマネの生態調査には小鳥用の木製巣箱を用いるのが一般的であるが、木製巣箱は製作・設置に伴う経済・労力的負担に加え長期観察を行うには耐久性に限界があり、数年で巣箱交換を余儀なくされる。その点を解消するために巣箱の材質を見直し、耐久性の高い入手が容易な工業製品で巣箱を試作して調査を試みた。試作した調査用巣箱の素材は排水用の塩化ビニル樹脂(以下塩ビと略す)製のパイプとキャップで、それを組み合わせて円筒を作り側面に巣穴を開けたものである(以下、塩ビ巣箱と記す)。巣箱は円筒形の形状で径を変えて大型(容積500cm^3)・中型(容積350cm^3)・小型(容積200cm^3)の3種類用意した。各サイズ64個計192個を林間の歩道脇等に地上高1.2mで設置し、昼間の潜み場所・繁殖場所に利用するかを5月から11月にかけ月2回4回、計21回観察した。結果はヤマネの利用痕跡と思われる樹皮・蘚苔類等の樹上部材が7月中旬から大中小の塩ビ巣箱共に観察され計7箇所で確認された。10月に塩ビ巣箱(小型)でヤマネが捕獲・確認された。捕獲時の状況は蘇苔類の巣材を搬入し日内休眠している状態で、体重17.7gであった。今回の捕獲・確認数は僅かであったが、塩ビ巣箱のヤマネ等の調査の有効性は、単年度の調査結果による判断だけではなく長期的に利用形態の変化をみる必要があると思われる。また塩ビ巣箱は材料が安価で加工・架設が容易な素材と言う点を重視して製作した。単価的な面では1個当り小型が約270円、中型が約570円、大型が約700円で製作でき、製作時間・架設の手間等は製作日数が200個を2人で約1.5日、設置日数は192個を2人で約1.5日となり経費・労力の低減が図られた。耐久性の面では1年使用した巣箱は劣化・損傷や動物による齧破がまったく見受けられず、落枝の激突と思われる痕跡がある巣箱でも樹幹から外れただけで、本体の損傷は無かった。
融合型テルペンの生合成を担う新規テルペン合成酵素を活用した非天然型化合物の創製

BE-40644 (1)は放線菌Actinoplanes sp. A40644から単離された抗腫瘍活性、抗HIV活性を有するメロテルペノイドである。本研究は1の生合成を担うテルペン環化酵素および生合成経路の解明に取り組んだ。1の生合成遺伝子群(orf815、以下BEと記載)は既に同定されているが、テルペン環化酵素は同定されていない。テルペン環化酵素と予想されるORF15の機能を解明するため、ORF15の推定活性部位であるE44をAlaに置換したpIJ6021-BE (ORF15-E44A)/S. lividansTK21の構築を行った。また、以前構築したorf15欠損株(pIJ6021-BEΔorf15/S. lividans)において中間産物が見られなかったことから相補実験を行った。また、新規融合型テルペンの発見を目指し、結核菌由来のテルペン-アデノシン融合化合物1-tuberculosinyladenosineの生合成を担うジテルペン環化酵素Rv3377cとアデノシン転移酵素Rv3378cのホモログである、Herpetosiphon aurantiacus由来のHaur_2145とHaur_2146の機能解析に取り組んだ。以前の研究により、Haur_2145はGGPPからkolavenyl diphosphateを合成する新規ジテルペン環化酵素であることを明らかにした。そこで、Haur_2145の四次構造および酵素学的諸性質(至適温度、至適pH、至適塩化マグネシウム濃度、二価金属イオンの検討)を解析した。本研究は、1の生合成を担うテルペン環化酵素の同定および生合成経路の解明に取り組んだ。テルペン環化酵素と予想されるORF15の機能を解明するため、1の生合成遺伝子群からorf15を欠損させたpIJ6021-BEΔ15とORF15の推定活性部位であるD185をAlaに置換したpIJ6021-BE(ORF15-D185A)を作成した。Streptomyces lividansに形質転換し、培養抽出物を解析したが、特異的な生成物は見出されなかった。また、プレニルトランスフェラーゼであるORF14を欠損させたpIJ6021-BEΔ14を作成した。S. lividansに形質転換し、培養抽出物を解析したが、特異的な生成物は見出されなかった。Haur_2145はGGPPからkolavenyl diphosphateを合成する新規ジテルペン環化酵素であったことから、詳細な機能解析を行った。変異酵素を作成し、E125が基質GGPPの二リン酸との結合を担い、S355とR359が水素結合を介して環化開始のプロトン付加を促進することを示唆する結果を得た。また、GGPPの重水素ラベル体を用いて詳細な環化機構を明らかにした。BE-40644はorf15欠損株、orf15変異株、orf14欠損株から特異的な代謝産物が得られなかった。Herpetosiphon aurantiacus由来のHaur_2145の機能解析は順調に進んでいるが、BE-40644の結果から総合的にやや遅れていると判断した。

そこで、Haur_2145の四次構造および酵素学的諸性質(至適温度、至適pH、至適塩化マグネシウム濃度、二価金属イオンの検討)を解析した。BE-40644についてはorf欠損株を用いた相補実験を行い、BE-40644の生産の有無を検討する。また、他の生合成遺伝子の欠損株を作成し、生合成経路の解明を進める。Herpetosiphon aurantiacus由来のHaur_2145は酵素化学的諸性質を決定する。また、Haur_2146のin vivoおよびin vitro解析を行い、新規融合型テルペンの発見を目指す。BE-40644生合成遺伝子クラスターの遺伝子破壊株から特異的な生成物が生産されなかった。そのため大量培養実験ができず、培養に必要なバイオシェーカーを購入しなかったため繰越し金が生じた。次年度では、計画していた実験、旅費、学術論文発表の経費に加え、バイオシェーカーなど研究遂行に必要な機器を今年度の繰越し金を活用して購入していく予定である。
フェムト秒マルチレーザーを用いた分子素子の創製

照射間隔および照射波長を制御したフェムト秒レーザーを光機能性分子に多段階照射することで進行する高励起状態を経た反応プロセスを直接観測により明らかにし、機能スイッチングする分子機能材料の創製を目的とした。本研究により、(1)ラジカルイオンの励起状態の直接観測およびその反応性の解明、(2)S_2やT_nなどの高励起状態から進行する反応の特異性の解明、(3)マルチレーザー照射による超分子のエネルギー移動制御が実現した。本研究計画では、照射間隔および照射波長を制御したパルスレーザーを光機能分子に多段階照射することで、高励起状態を経た反応プロセスを直接観測により明らかにし、さらに新たなる分子素子を創生することを目的としている。本年度においては以下の点に着目し研究を行った。(i)ラジカルならびにラジカルイオンの励起状態物性の検討。(ii)ドナー・アクセプター結合分子の高励起状態を経た電荷分離過程の実証。(iii)マルチレーザーによるエネルギー移動過程の促進ならびに低速化の制御。以下にこれらにより得られた結果を記載する。(i)ベンゾフェノン等を励起すると水素引抜き反応によりケチルラジカルを生じる。ケチルラジカルをさらに第二レーザーにより励起するとラジカル励起状態を生成し、非常に高い還元能力を示すことを実証した。この高い還元能力を用い、金属ナノ粒子の生成、サイクリック反応など種々の反応を見出した。(ii)ポルフィリンおよびフタロシアニン類にドナー性およびアクセプター性軸配位子を結合し、高励起状態からの電荷分離過程を検討した。高励起状態から生じる電荷分離の再配向エネルギーは最低励起状態からの電荷分離のものとは異なることを見出した。(iii)オリゴチオフェン類の高励起三重項状態からのエネルギー移動過程を検討することで、高励起三重項状態のエネルギーレベルを実測した。その結果、高励起三重項状態は最低励起一重項状態より高エネルギー状態であることを示した。さらにエネルギーアクセプターを結合したトライアッド系でマルチレーザーにより励起状態の分布制御が可能であることを実証した。本研究計画では、照射間隔および照射波長を制御したフェムト秒レーザーを光機能分子に多段階照射(フェムト秒マルチレーザー)することで、高励起状態を経た反応プロセスを直接観測により明らかにし、さらに新たなる分子素子を創生することを目的としている。今年度は以下の研究を行った。(1)オリゴチオフェン高励起三重項状態からの分子間電子移動反応の検討。二色ニレーザー励起によりオリゴチオフェンの高励起状態を生成し、溶媒中のアクセプターとの電子移動反応を検討した。ラジカルカチオンの生成が確認されたことより、高励起三重項状態からの電子移動反応が確認された。(2)ドナー・アクセプター結合分子の高励起状態を経た電荷分離過程の実証。オリゴチオフェンにアクセプターを結合した分子を複数合成しフェムト秒マルチレーザーにより高励起三重項状態を生成したところ、アクセプター性の増加および溶媒極性の増加に伴い最低励起三重項状態の回復速度が速くなることが確認された。分子間反応との比較より高励起三重項状態を経た電荷分離が起こっていることが示された。(3)オリゴチオフェンラジカルカチオンの励起状態物性の検討。光誘起反応または化学酸化によって生じたオリゴチオフェンにフェムト秒レーザー照射することによりラジカルカチオンの励起状態物性を検討した。その寿命を求めるとともに、溶媒中のホールアクセプターへのホール移動過程を明らかにした。
脊髄電気刺激併用運動療法が損傷脊髄の機能回復を促進する分子生物学的メカニズム

先行研究(Kobayakawa et al., Neurorehabilitation and Neural Repair, 2019)において、トレーニングだけでも損傷脊髄の腰髄におけるシナプスに変化を与え得る事を明らかにし、今回の解析手法によって治療が与える影響のメカニズムを探索する事が可能である事を示した。今後は同様のプロトコルで「脊髄電気刺激のみ」と「脊髄電気刺激併用トレーニング」の遺伝子発現における効果をRNA-Seqで網羅的に解析する事によって、脊髄電気刺激による治療効果のメカニズムを解明する。
インプラント材料上におけるマクロファージの遺伝子発現解析

骨の創傷治癒過程の初期に出現するマクロファージ(MΦ)から産生されるBMP_2が未分化間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化過程に作用していることをBMP_2mRNAの遺伝子発現レベルから解明してきた。そこで、さらにMΦからのBMP_2の発現をタンパク質レベルで検討するために免疫組織化学的染色を行った結果、MΦの細胞全体にBMP_2の陽性反応が確認され、MΦからのBMP_2の発現を細胞レベルで証明することができた。平成13-14年度に行った細胞培養レベルでの解析結果から、MΦからのBMP_2の発現量は純チタン(cpTi)インプラント表面粗さに依存していることがわかった。さらに早期のosseointegration獲得を目指してこれまでに研究してきたcpTi表面上に特殊な表面処理を施したインプラント材料(HA/cpTi)上でのBMP_2の発現量はより高いことが明らかとなった。ラット大腿骨へ表面処理を施したcpTiを埋入後、2-3日目のMΦの細胞表面レセプターであるCD14を遺伝子レベルで解析した結果、CD14 mRNAの発現が認められた。この結果は、創傷治癒の初期に出現したMΦは骨形成/骨誘導を促進する働きのあるBMP_2を発現していることを意味しており、細胞培養レベルでのデータを裏付けする重要なものである。我々はMΦからのBMP_2の発現量は、cpTiの表面粗さに依存して高まることを解明するとともに、HA/cpTi上でのMΦからのBMP_2の発現量は表面を粗造にしたcpTiに比較してより高まることを解明した。以上の研究結果から、HA/cpTi埋入後から始まる創傷治癒過程の初期に出現する未分化間葉系幹細胞は、創傷治癒の初期に出現するMΦから産生されたBMP_2の作用により早期に骨原性細胞から骨芽細胞へと分化し、さらに骨芽細胞の分化が進展することでHA/cpTi表面に特徴的に形成されるHA皮膜の表面上に形成された骨基質の石灰化が促進し、より早期にHA/cpTi表面上で骨形成が起こることを示唆する貴重なデータを得ることができた。各種表面形状を変化させた純チタンインプラント材料上(cpTi)でのマクロファージ(MO)細胞の細胞形態と細胞付着率について、培養2472時間で観察した結果、表面が滑沢なcpTi表面(S/cpTi)上に比較して表面を粗造にしたcpTi表面(R/cpTi)上では細胞突起を進展させているのが認められた。細胞付着率に関しては、培養2472時間ではS/cpTi表面上に比較してR/cpTi表面上では細胞付着率は有意に高い値を示した。cpTi表面上でのMO細胞からのBMP_2mRNAの遺伝子発現解析を行った結果、培養24時間ではR/cpTi表面上でのBMP_2mRNAの発現は認められたが、S/cpTi表面上では全く発現していなかった。培養72時間ではS/cpTi表面上からもBMP_2mRNAの発現は認められたが、R/cpTi表面上よりはかなり低い値で発現していた。次に、早期のosseointegration獲得を目指してこれまでに研究してきたcpTi表面上に特殊な表面処理を施したインプラント材料(SA/cpTi)を用いて、MO細胞からのBMP_2mRNAの遺伝子発現解析を行った。SA/cpTiは、培養24時間ではコントロールよりもやや高い発現を示しており、培養72時間ではさらに高く発現していた。cpTi表面上での未分化間葉系幹細胞の細胞分化は、経日的に進んでいることがわかった。今回得られた結果から、MO細胞からのBMP_2mRNAの遺伝子発現は、cpTiインプラント表面形状によって変化していることがわかり、さらにSA/cpTi上でもBMP_2mRNAの遺伝子発現が高まることがわかった。さらにインプラント埋入後から始まる骨の創傷治癒過程の初期に出現してくるMO細胞は、未分化間葉系幹細胞が骨原性細胞に分化していくために重要な働きをするBMPを発現していることが示された。

我々はMΦからのBMP_2の発現量は、cpTiの表面粗さに依存して高まることを解明するとともに、HA/cpTi上でのMΦからのBMP_2の発現量は表面を粗造にしたcpTiに比較してより高まることを解明した。以上の研究結果から、HA/cpTi埋入後から始まる創傷治癒過程の初期に出現する未分化間葉系幹細胞は、創傷治癒の初期に出現するMΦから産生されたBMP_2の作用により早期に骨原性細胞から骨芽細胞へと分化し、さらに骨芽細胞の分化が進展することでHA/cpTi表面に特徴的に形成されるHA皮膜の表面上に形成された骨基質の石灰化が促進し、より早期にHA/cpTi表面上で骨形成が起こることを示唆する貴重なデータを得ることができた。