hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
付加的な耐震性能をユーザーが選択・決定する次世代型非構造壁の実現に向けた基礎研究

付加的な耐震性能をユーザーが選択・決定し得る次世代の非構造壁を開発することを目的に,実験的,解析的に検討した.非構造壁にはブロック間の噛み合いにより一体性を保つインターロッキングブロック壁を採用し,これを水平力あるいは鉛直力抵抗性能を有する耐震デバイスとして選択的に利用するための基礎資料を収集した.結果として,壁の耐震性能はブロックの素材により制御し得ることを実験的に示した.また,インドネシアの実地震被害事例を用いて,水平力あるいは鉛直力抵抗性能を有するブロック壁の有効性を解析的に示した.付加的な耐震性能をユーザーが選択・決定し得る次世代の非構造壁を開発することを目的に,実験的,解析的に検討した.非構造壁にはブロック間の噛み合いにより一体性を保つインターロッキングブロック壁を採用し,これを水平力あるいは鉛直力抵抗性能を有する耐震デバイスとして選択的に利用するための基礎資料を収集した.結果として,壁の耐震性能はブロックの素材により制御し得ることを実験的に示した.また,インドネシアの実地震被害事例を用いて,水平力あるいは鉛直力抵抗性能を有するブロック壁の有効性を解析的に示した.いわゆる非構造壁は,一般に建物の耐震性能に寄与しない存在として扱われる.しかし,過去の地震被害や実験研究は,非構造壁が少なからず建物の性能に影響することを示してきた.そこで,本研究では,非構造壁による建物の耐震性能の向上効果に着目し,その真の性能を建物の付加的な性能として積極的に利用する新しい技術の開発を試みる.具体的には,インターロッキングブロックにより面外への転倒防止機構を確保した組積造ブロック壁を対象に,本構造を水平力抵抗性能,鉛直力抵抗性能,あるいはその中間の性能を有する耐震デバイスとして選択的に利用する方法を構築する.以上の目的を達成するため,平成20年度以降,上記開発技術の有効性を確認するための検証実験を計画している.本年度はその予備検討として壁の構成要素であるブロックの素材の選定を目的に,各種素材の材料的,力学的特性を取得した.当初より利用を予定した繊維補強コンクリートに加え,金属では鉄,アルミニウムなど,プラスチックではポリエチレン,ポリプロピレンなどを候補とし,本構造に相応しい素材を多角的に議論する資料を収集した.また,本研究に先行して試行した,繊維補強セメント製ブロック壁を組み込んだ鉄筋コンクリート柱梁架構の破壊実験結果に基づき,ブロック壁の設置に際して生じる課題を整理した.とくに,(1)ブロック壁の損傷に伴うブロックの回転運動はブロック断面に過度な応力集中を生じその損傷を進行する効果があるため,破れ目地を採用するなどの対策により,これを抑制する必要があること,(2)ブロック壁を架構に完全に充填すると,架構のせん断変形に伴いブロック壁に圧縮ストラットが形成される効果により,架構に応力集中箇所が生じその変形性能が低下するため,当該箇所を適切に補強することが望ましいこと,に留意して今後の実験計画を立案すべきことを確認した.いわゆる非構造壁は,一般に建物の耐震性能に寄与しない存在として扱われる.しかし,過去の地震被害や実験研究は,非構造壁が少なからず建物の性能に影響することを示してきた.そこで,本研究では,非構造壁による建物の耐震性能の向上効果に着目し,その真の性能を建物の付加的な性能として積極的に利用する新しい技術の開発を試みる.具体的には,インターロッキングブロックにより面外への転倒防止機構を確保した組積造ブロック壁を対象に,本構造を水平力抵抗性能,鉛直力抵抗性能,あるいはその中間の性能を有する耐震デバイスとして選択的に利用する方法を構築する.昨年度までの検討より,セメント系ブロックから成るブロック壁をRC架構に充填すると,主架構の変形性能が大きく低下することを示した.この効果はブロック素材の力学特性に影響を受ける可能性があるため,昨年度のブロック素材の選定試験に追加し木質材料の材料特性を取得した.木質材料が比較的低剛性であり,ブロック素材として軽量,加工性などの優位点を有することに着眼し,平成20年度は,木質材料を利用したインターロッキングブロックを製作し,本ブロックより構成される面外への転倒防止機構を有するブロック壁を開発した.本ブロック壁をRC門型架構に設置した場合の効果検証を目的に,静的な破壊実験を計画,実施した.その結果, (1)木質ブロックの利用により主架構の損傷が抑制され,主架構の変形性能を維持してブロック壁を導入できること,(2)ブロック壁の損傷は大変形域まで小さく,主架構の破壊後も架構全体として鉛直力抵抗性能を維持すること.などを確認し,本研究が提案する付加的な耐震性能を選択可能なブロック壁はブロック素材の制御により実現し得ることを実証した.いわゆる非構造壁は,一般に建物の耐震性能に寄与しない存在として扱われる.しかし,過去の地震被害や実験研究は,非構造壁が少なからず建物の性能に影響することを示してきた.そこで,本研究では,非構造壁による建物の耐震性能の向上効果に着目し,その真の性能を建物の付加的な性能として積極的に利用する新しい技術の開発を試みる.具体的には,インターロッキングブロックにより面外への転倒防止機構を確保した組積造ブロック壁を対象に,本構造を水平力抵抗性能,鉛直力抵抗性能,あるいはその中間の性能を有する耐震デバイスとして選択的に利用する方法を構築する.平成20年度までに,非構造のインターロッキング壁の構成要素として,セメント系ブロック,木質ブロックを適用することで,それぞれ,水平力抵抗性能,鉛直力抵抗性能を非構造壁に付与できることを実験的に確認した.

この知見を受けて,平成21年度は,2007年インドネシア・スマトラ島南部沖地震により被災した鉄筋コンクリート造建物を対象に,レンガ(上記のセメント系ブロックとおよそ同様の効果を示す)および木質ブロックによる非構造壁の水平力抵抗性能,鉛直力抵抗性を簡便に模擬して,これらを同建物に適用した場合の耐震性能の向上効果を解析的に検討した.模擬地震動を用いて建物の倒壊に対するリスク解析を行った結果,建物にレンガ壁による水平力抵抗性能を付与した場合,建物の水平耐力が向上する結果,倒壊限界も向上するが,その向上程度は限定的であること,一方,木質ブロック壁による鉛直力抵抗性能を付与した場合,主体架構の損傷限界は向上しないが,建物の倒壊限界は著しく向上することを確認した。また,最終年度は,本研究で新たに開発した木質ブロックによるインターロッキング壁の面外方向の変形性能についても実験的に検証し,その高い変形性能(変形角10%以上)を実証した.
血管内移動を目的にした自走カテーテルの研究

本研究は、薬液や造影剤の注入、血管の拡張あるいは閉塞などを行うカテーテル手術を自動的に行うシステムの開発を目的としている。特にカテーテルの挿入作業は術者の技能や経験に依存するため、自走式のカテーテルの開発を行った。生理食塩水の圧送・吸収による複数の節に分かれたバルーンの周期的な膨張・収縮による蠕動運動を利用した自走式のカテーテルの開発をした。この結果を基に、移動メカニズムのモデル構築の検証も行った。生理食塩水を作動流体に用い、膨張・収縮を繰り返す蠕動運動によって内径数mmの血管内の移動が可能な、微小移動機構の研究を行う。特に多数の体節を持った自走式のカテーテルとすることで、医療分野とくにカテーテルによる術式の自動化・高速化を目指す。このため、最終的には物動実験を含む、生体での動作駆動試験に繋がる多くの知見を得る事を目的とする。具体的には将来的に血管内を走行可能な移動機構の研究・開発を行なうにあたり、以下の9点を具体的な研究内容とする。(1)2体節の管内移動機構の実験的な知見の集積(2)曲管や垂直移動が可能で、微小化に適した移動機構の検討(3)多数の体節をもつ血管内走行移動機構の開発(4)走行方向の反転動作(5)管内壁に凹凸などの障害物がある場合でも進行できる機構の検討(6)管内移動機構の更なる小型化(毛細血管の細部まで進める機構などの検討)(7)管内移動機構の耐久性試験装置の開発・耐久試験の実施(8)正確に動作させる水圧駆動装置の開発(9)分岐路で任意の方向へ進むことのできる機構の検討(10)動物実験のための各種調査および準備・用具開発等を順次行ってゆく。本研究は数mm程度から数十μm単位の内径の血管内を移動できる、自走式カテーテルの研究を行っている。カテーテルの駆動には、生理食塩水を作動流体に用い、複数の体節を持った蠕動運動を行う特殊なアクチュエータを開発する。本申請ではこの機構の開発と動物体内での評価実験を行う。平成20年度では、以下の4つの点を研究実施計画としていた。(1)単純な2体節の管内移動機構の実験的な知見の集積(2)曲管や垂直移動が可能で、微小化に適した移動機構の検討(3)多数の体節をもつ管内走行移動機構の開発(4)走行方向の反転動作の検討上記(1)に関しては設計を終え、実機の作製およびいくつかの予備実験に成功した。定量的な実験を行うための装置作製、そのための駆動部材(生ゴム)などの大量確保など、予想以上に多くの時間を要したため、本年度も引き続き実施する。(2)に示した曲管における挙動や垂直移動時における効率的な駆動方法など、管内移動機構において今後検討しなければならない様々な移動環境における機構の検討をおない、いくつかの提案を示し、さまざまな環境における移動の可能性を示した。平成21年度においても、より実用的な応用を目指し、この点に関しても引き続き研究を継続する。多数の体節をもつ管内走行移動機構が本研究の特徴をなす重要な位置づけとなるため、上記(3)に関しては、実験等を密に行い慎重に研究を進めた。特にピストン状の水圧発生源の単純な往復運動によって多数の体節を蠕動運動させる移動機構の開発に関しては、試験機を開発しその作動を確認した。今後は各節の圧力伝達の様子など詳細な実験を行うことで理論形成を目指す。また(4)に示す方向転換のための機構開発は、いくつかの提案を示し、その動作状況の実験的な確認を行った。本研究は数mm程度から数十μm単位の内径の血管内を移動できる、自走式カテーテルの研究を目的にしている。そのため、生理食塩水を作動流体に用い、複数の体節を持った蠕動運動を行う特殊なアクチュエータを開発する。平成21年度では、平成20年度に引き続き、以下の4つの点を研究実施計画としていた。(1)単純な2体節の管内移動機構の実験的な知見の集積(2)曲管や垂直移動が可能で、微小化に適した移動機構の検討(3)多数の体節をもっ管内走行移動機構の開発(4)走行方向の反転動作の検討上記(1)に関しては、定量的な実験を行うための装置作製、そのための駆動部材(生ゴム)などの大量確保などを行い、多くの知見を得るにいたった。(2)に示した曲管における挙動や垂直移動時における効率的な駆動方法など、管内移動機構において今後検討しなければならない様々な移動環境における機構の検討を行い、平成20年度にその機構の提案を、平成21年度に定量的な実験を開始し、データ集積に努めた。

上記(3)に関しては、ピストン状の水圧発生源の単純な往復運動によって多数の体節を蠕動運動させる移動機構の開発をほぼ成功させ、定量的な実験に移行しつつある。また(4)に示す方向転換のための機構開発は、いくつかの提案を示し、(3)の動作状況の実験と合わせて定量的に確認を行った。申請研究も2年目を迎え、初年度の定性的な実験から、物理特性を踏まえた定量的な実験に移行しつつあり、理論構築のための詳細なデータの蓄積存行っている。生理食塩水を作動流体に用い、膨張・収縮を繰り返す蠕動運動によって内径数mmの血管内の移動が可能な、微小移動機構の研究を行う。特に多数の体節を持った自走式のカテーテルとすることで、医療分野とくにカテーテルによる術式の自動化・高速化を目指す。このため、最終的には動物実験を含む、生体での動作駆動試験を行う。本年度は以下の5点を重点に研究を実施した。(1)単純な2体節の管内移動機構の実験的な知見の集積(2)曲管や垂直移動が可能で、微小化に適した移動機構の検討(3)多数の体節をもつ管内走行移動機構の開発(4)走行方向の反転動作の検討(5)血管分岐における方向制御方法の開発上記(1)より(4)に関しては、一昨年度より研究を実施している。しかしながら、(1)に関しては新たな機構の開発とともに、定量的な実験を引き続き実施した。また、(2)に示した曲管における挙動や垂直移動時における効率的な駆動方法など、年度を越えた工夫や新たな機構の開発を行った。(3)(4)に関してはすでに平成21年度にいくつかの開発を行ってきたが、動作速度の高速化が行えていない。高速化を行うため、多数の体節をもつ管内走行移動機構の開発を進めた。さらに(5)に関しては試験的な機構を開発し、予備的な実験を行い、知見を集めつつある。最終的には動物実験を含む、生体での動作駆動試験を行う計画のため、各種調査および準備を行い、東京農工大学・遠山茂樹教授と連携し、人間の血管を精巧に再現した血管シミュレータの実験の準備に当たった。本研究は数mm程度から数十μm単位の内径の血管内を移動できる、自走式カテーテルの研究を行っている。カテーテルの駆動には、生理食塩水を作動流体に用い、複数の体節を持った蠕動運動を行う特殊なアクチュエータを開発する。特に外部にピストン状の水圧発生源を有し、ピストンの往復運動により、駆動部本体に作動流体を注入・吸引することによってその胴体の長さと幅を変え、蠕動運動を行わせる点が特徴的である。本研究はこの機構の開発と評価実験を行う事を目的としている。平成23年度においては、以下の4点を実施した。(1)曲管や垂直移動が可能で、微小化に適した移動機構の検討(2)多数の体節をもつ管内走行移動機構の解析・理論化(3)血管分岐における方向制御方法の開発(4)人間の血管を精巧に再現した血管シミュレータの準備上記(1)と(3)に関しては、研究当初より実施計画に加え、すでに一定の成果を得ている。しかしながら、決定的な解決には至っていないため、年度を越えた工夫や新たな発想の導入が不可欠で有ると判断される。研究期間を通じて常に追求する必要が有ると思われるため、平成23年度においても、引き続き研究課題として継続した。(2)に関しては前方から後方へ伸縮波が伝播し、多数の節よる蠕動運動が行われることを明らかにした。さらに、各駆動条件の同定、開口部形状の最適化などの解析を行った。
新規脂質酸化ストレスマーカーを指標とした生活習慣病を伴う緑内障の病態評価と予防法

緑内障は生活習慣病、ストレス、喫煙等に影響され、高眼圧、加齢、近視などが発症の原因と考えられているが、詳細な発症機序は不明である。我々は、新規酸化ストレスマーカーとして脂質由来の酸化生成物(異性体6種類)に注目し、その生成量から疾病の発症機序を解明する研究を推進している。とりわけ、10および12-ヒドロキシリノール酸は一重項酸素酸化特異的な生成物であり、生活習慣病の早期で血液中に高値を示すことを報告した。本研究は、独自の酸化ストレスマーカーを用いて、「眼の局所的障害」と考えられている緑内障の発症に、生活習慣に影響された「体全体の障害」がどの程度関与するのかを定量的に解明することを目的とする。これまでに、緑内障患者を含む500名以上の血清分析の結果、脂質酸化物が眼圧に極めて有意に相関することを明らかにし、「眼の病態」と「体の酸化障害」の関与が示唆された。平成30年度の研究実施計画では眼局所の酸化状態に注目し、最終的な目標である「眼の病態」と「体の酸化障害」の関与を明らかにするための有用なデータを得る。すでに得られている血清データと臨床データの詳細解析を行い、加えて、数百名以上の緑内障患者の眼試料中の各種酸化ストレスマーカーを測定することを目標とする。具体的には血清および臨床データから緑内障の病態、病種ごとの発症要因と酸化ストレスの影響を分析し、酸化ストレスに起因する酸化種を明らかにする。眼局所に関しては、眼の状態を反映する試料として前房水に注目する。前房水中の脂質酸化物は極めて低濃度のため、濃縮法等の前処理法を検討する。進捗状況は、血清および臨床データの詳細解析により、緑内障の病態においての酸化ストレスに起因する酸化種を明らかにした(論文執筆中)。前房水中の脂質酸化物測定については、測定に必須である濃縮法等の前処理法を検討中であり、近日中には前処理を含めた脂質酸化物の測定法が確立できる見通しである。前房水中の脂質酸化物の前処理法を確立し、順次前房水の測定を行う。得られた結果がすでに解析済みの血清データ(体の指標)の酸化ストレスの応答性を反映できるかを検証する。そして、緑内障の発症には「眼の局所的障害」and/or生活習慣に影響された「体全体の障害」が関与しているかを精査する。

そして、緑内障の発症には「眼の局所的障害」and/or生活習慣に影響された「体全体の障害」が関与しているかを精査する。ヒト由来試料実施計画書の申請をしていたが倫理委員会の承認に時間を要し、前房水の測定の大半が次年度に生じた。前房水の測定法は構築の見通しができたことから、順次測定を行うことができる。測定に関する遅延は次年度への計画に大きな影響はないと考えている。
トポロジー的励起による相転移の統計力学

(1)生体膜の相転移の"動力学"。これについてはTDGL法と同じ精神で、理論を構築し、無秩序パラメータ、脂質の間隔等の変数が、空間的に、また時間的に、どのように変動するかを記述し、また中性子の小角散乱との関連を論じた。Izuyama-Akutsu(1982)で言う凝臨界性の動力学への反映である。膜面の安定性、ゆらぎ、の理論もこのカテゴリーに属する。くり込み群の手法によって膜面のブラウン運動が作り出す相転移も存在し得ると結論した。これは新しい理論であるが、より動力学的な理論も予定中。(2)膜中における膜質タンパクの動力学。これは膜生理にしはしば登場する重要テーマである。流体力学像およびこれと対照的な確率過程モデルによって、膜面上でのタンパクのブラウン運動の統計力学てき理論を構築した。(J.Phys.Soc.Jpn(1989))(3)結晶成長における"テラス・ステップ・キンク系"の動力学。脂質二重膜の相転移においてはアルキル鎖のキンク等が膜面を上から下へ連って作り出す。stringがトポロジカル励起モードであった。結晶表面ではステップがstringになる。エントロピを稼ぐためにstringはくねくね曲がる。すなわちキンクが到る所できている。結晶表面におけるFacetのへりはこの系の相転移として理解される。この理論はJ.Phys.Soc.Jpn(1987)等に発表した。(4)、(5)結晶の融解のdislocation理論。dislocationやdiscoinationは典型的なトポロジカル励起である。これの新しい理論をJ.Phys.Soc.Jpn(1988)に発表。極めて長い高分子鎖の結晶の融解は、この理論が厳密にあてはまる例で、その二次元モデルの厳密解も、J.Phys.Soc.Jpn(1988)に発表した。(6)高温超伝導の理論。これは当初の予定になかったが、トポロジー的励起が主役を演じる。この研究も始めた。まず基礎理論を作ったが磁束stringのトポロジーが今後の課題。この研究も始めた。生体膜・生体関連物質等々の超分子集団・結晶表面の形状・モルフォロジー・結晶表面に吸収した原子集団,等々の系においては、トポロジー的励起が諸種の物理現象において重要な役割を果している。その中でも特に線状のトポロジー的励起が主役になっていることが多い。研究代表者は既に生体膜においてこの問題を理論的に解明する手法を開発して来たが、今回はその手法を、結晶表面の統計力学に拡張した。その手法は「格子フェルミオン法」と名付けられた。結晶表面を構成するAnisotropic Rectangular Latticeに吸着した原子集団がどのような平衡相をとり得るか、と言う問題、およびそれら諸相間の相転移の性質が解明された。特に、新しい相-Incomm-ensurate2-が発見され、その物理的特性が明らかにされた事を特記しておく。一口に言うと、エントロピーに起因する反強磁性(Entropy Antiferromagnetism)である。この全く新しい相の示す物理計測上の特性-例えば、X線散乱の強度分布-を明らかにした。

結晶表面の形、特にFaceting、Roughning等の統計力学も、全く同じ手法(格子フェルミオン法)によって調べられた。その結果、Facetのヘリが滑らかでなく、或る角度をもって周辺部に移行し得ることが、理論上始めて指適された。神経伝達の「非線型拡散-修復方程式」は、ニューロ・サイエンスの問題ともなり、ニューロン・回路網の基本単位となる神経細胞の物理特性の問題として火急の問題である。こゝでは手始めとして、AXONが静止電位の状態にあるときの、膜電位のゆらぎの問題を、AXONが一様ではない、と言う事実を考慮して、線形拡散・減裏方程式に、ノイズ項を取り入れた理論を構築して、たんねんに調べた。その結果を長文の論文にして、Physical Review Aに投稿した。前年度までの研究で生体膜の相転移,二次元原子集団の統計力学,結晶表面の形状の統計力学等において,トポロジー的励起が如何に重要であるかを示し,新しい理論解析手段である「格子フェルミオン法」を駆使して,新しい結果を数多く導き出してきた.今年度の研究は,トポロジー的励起が主役となる新しいテーマの開発に向けられた.その第一は「高温超伝導」すなわち「酸化物超伝導」の理論的解明である.これは従来のBCS理論とは全く異なる機構によって発生すると考え, Cu-O-Cuの二次元ネットワークに,反強磁性的短距離秩序があって,ここに発生したホールが二個づつ強く結合して荷電ボーズ粒子の集団を形成し,このボーズ粒子集団の凝縮相が新しいタイプの超伝導状態を作り出している,という理論である.これは二次元型の超伝導状態であるので,その物性の主役はトポロジー的励起によって演じられている.今年度の研究は,まず基礎的理論として,荷電ボーズ粒子形成の理論を確立することに当てられた.今年度研究実績の第二は「生体膜のモルフォルジーの理論」である.これは一般に,二次元的膜面は安定に存在し得るか?,という理論的テーマであり,繰り込み群の手法の格好の対象である.本研究による結論は,安定な膜面も,不安定な膜面もあり得る,というもので,ペルテイ等の結論「膜面は,大きくすれば必ず不安定である」とは異る.不安定の要因は熱励起であり,本研究の結論によれば,大きな膜面には「安定から不安定」への相転移があることになる.今年度研究の第三は,生体膜中のタンパク質分子の動力学の理論である.前年度までの研究におけるトポロジー的励起が熱的にたくさん作られている脂質二重膜の中をタンパク質がどのように動いて行くか,を理論的に調べた.これは計算機実験を併用して行なわれた.このイメージによって,実験結果は説明できることがわかった.63年度の研究の第一主題は高温超伝導、すなわち、酸化物超伝導の理論の開発に当てられた。そこでは「トポロジー的励起」が、物性の主役を演じている筈だからである。第二は生体膜における動力学で、一見すると第一主題と無関係のようであるが、両主題とも、最終的には、ストリング集団の動力学である。酸化物超伝導では、磁束ストリング(トポロジー的には、各CuO_2面にwell-definedで、それを面間に辿れてストリングになる)であり、生体膜では、アルキル鎖のキンクを辿ったストリングである。酸化物超伝導では、トポロジー的励起の理論を構築するための土台になるべき理論および描像を確立した。
高解像度衛星画像を用いた樹冠抽出による松枯れ被害木探索システムの開発

マツの健康度が樹冠DN値に与える輝度特性を明らかにするため,高解像度衛星画像を用いて樹冠抽出法の開発を行った。Watershedアルゴリズムで抽出された樹冠はアカマツマツの健康度を計測するための樹冠として用いることができると結論された。森林内でのGPS信号のSNRの低下原因は、木材水分であることが解明された。松枯れ被害は北海道,青森県を除く日本全国で発生している。平成17年度の被害量は69万m^3とピーク時の約3割程度になっているものの,東北地方では平成17年度においては全国被害量の約1/4を占めるなど,未だ高水準で推移しており,今後の被害拡大を防ぐための有効な手段が求められている。本研究は,高解像度衛星に利用が可能になったことから,リモートセンシング技術の導入により,松枯れ被害木と健全木のスペクトル値を解析することで,単木レベルでの松枯れ被害木の抽出を目標としたものである。2006年5月30日及び9月19日に予備調査を行い,宮城県黒川郡大和町に調査地を設定した。解析に用いた高解像度衛星画像は,IKONOS画像(2001年5月,2002年7.月)とQuickBird画像(2006年9月3日)の2種類である。解析には,ERDASIMAGINE8.7,ArcGIS9を主に使用した。現地調査は2006年10月中下旬に4日間,GCP測量(17地点)と3プロットでの毎木調査(104本)によるグランドツルース(樹木位置座標3樹種,胸高直径,樹高,樹冠形状,健全度診断)を行った。位置座標はDGPS測量(Trimble Ag124)により取得した。座標系は日本測地系を採用した。幾何補正は,DEMを用いた単画像オルソ幾何補正により行い,RMS誤差は1ピクセル以下とした。IKONOS, QuickBird両画像の1ピクセルの大きさを025×0.25mとして3次畳み込み内挿法により変換した。スペクトル解析による経年変化から被害個体を抽出した。NDVIによるカラー合成変化領域の抽出,画像間演算を行った。松枯れ被害林では,健全林に対してNDVI値が増加した。この結果は松枯れの被害率に起因し,松枯れ被害の増大により下層植生がNDVIに影響したと考えられた。松枯れ被害木を高解像度衛星(IKONOS,QuickBird)を用いて単木レベルで抽出することを研究目標としている。前年度の研究では,GPSによりGCPを得ると共に,グランドツルースにより樹木位置の特定や健全度の目視診断などを行い,単画像オルソ幾何補正により,RMS誤差1ピクセル以下の画像を得た。本年度はこの画像を元に樹勢の違いによる被害個体の抽出を,被害状態によって分類された各バンドのスペクトルのDN値とNDVI値から試みた。松くい虫被害木を判別するには,DN値よりもNDVI値の方が有効であることが,分散分析および多重比較の検定結果から解明された。樹木の活性が低下すると可視光域よりも近赤外域の反射率の低下が顕著に見られるとされているので,樹勢判別には可視光域よりも近赤外域の方が有効と予測されたが,検定の結果何れの画像においても,近赤外域に有意差は認められなかった。健全木と被害木,被害木と枯死木はNDVI値を用いることによって区別された。NDVI値による健全木と被害木の判別的中率は76.5%だった。同様に被害木と枯死木は68.1%,健全木と枯死木は51.6%だった。DN値とNDVI値を組み合わせた最大的中率は健全木と被害木が76.5%,被害木と枯死木が74.5%,健全木と枯死木が65.6%だった。以上の結果から,松枯れ被害木の抽出にNDVI値は有用であり,DN値を組み合わせることによって,より被害木の判別精度が向上することが期待された。マツの健康度が樹冠DN値に与える輝度特性を明らかにするため,高解像度衛星画像(IKONOS)を用いて樹冠抽出法の開発を行った。樹冠抽出処理の手順は,元画像を三次元たたみ込み内挿法で処理し, 8bitの量子化画像を得た(解像度1m, 25cm, 10cm)。Watershedアルゴリズムでの樹冠抽出を円滑に行うために平滑化(Smooth_image法)と閾値処理(Selgct_gray法, Threshold法)を行い,平滑化,閾値処理のためのパラメータを決定し,アカマツ樹冠を抽出した。樹冠抽出に最適な画像を得るための,解像度,閾値処理アルゴリズム,最適バンド数は,それぞれ(10cm), (Threshbld), (3バンド)だった。樹冠抽出精度評価を現地データとの重複率で評価した結果,重複率は87%と良好な結果を得た。この結果, Watershedアルゴリズムで抽出された樹冠はアカマツマツの健康度を計測するための樹冠として用いることができると結論された。

高解像度衛星により樹冠抽出を正確に行うためには,正確な幾何補正を行うための精度の高いGCPデータを欠けないが,森林内は測位精度の低下が問題となる。森林内でのGPS使用で生じるSNRの低下原因を解明したところ, SNRの低下に木材材料はほとんど影響しなかったが,木材水分は顕著に影響した。2g/cm^2の水分抵抗量(Mw)がSNRを10dB以上低下させた。このMwはスギ樹幹で7cmの厚さに相当する。樹冠に遮られないい状態でのSNRは20dB以下なので, 10dBの低下はGPS信号の受信に重大な影響をもたらす。樹冠下でのSNRの低下原因は樹幹と樹冠の水分だが,シミュレーションによるとスギの場合, SNR低下の77.8%が樹幹,8.1%が枝,14.1%が針葉だった。
発展途上国における腐食環境調査と鋼構造施設の維持管理戦略

東南アジア各国では,国内幹線道路や大都市内の道路ネットワークの開発,また港湾施設やそれに付随する橋梁などの開発が急速に進んでおり,その需要は増すばかりである.ただし,東南アジア各国は高温多湿な地域にあり,また,環境対策の無いままに工業化が進み,大気中には多くの硫黄酸化物が排出されている状況にある.したがって,建設材料の中でも,特に鋼材の腐食劣化が進行しやすい環境下であるため,本調査研究では,途上国においてインフラ施設の戦略的維持管理手法を検討するために,建設材料の腐食劣化環境の調査を実施し,それらの調査結果をもとに,その地域におけるインフラ施設の維持管理手法の提案を行うことを目的とした.京都大学が独自に支援した過去の準備調査では,腐食環境調査および腐食減耗量調査を行う地域を精査し,東アジアでは,日本の京都,沖縄,小笠原諸島,および中国の上海,東南アジアでは,タイのバンコク,マレーシアのクアラルンプール,ミャンマー,シンガポールおよびインドネシアのジャカルタ,南アジアではインドのムンバイ,そして東アフリカではケニアのモンバサを選定し,順次曝露試験を開始してきた.このような状況を踏まえ,特に,今後の社会インフラ整備が進められるミヤンマーを対象に,アジアハイウェイネットワークのインド洋側の起点でもあるモーラミャインを取り上げ,初年度は,現地へ赴き,ワッペン試験片などの長期暴露試験片を架台に設置するとともに腐食環境因子測定用の気象観測装置を設置した.ここでは,腐食環境を評価するため,濡れ時間を予測する温湿度測定,飛来塩分量測定を開始した.温湿度測定は温湿度ロガーを用い,1時間ごとに計測を実施している.飛来塩分量測定はガーゼ法を用いており,外枠(木製もしくはステンレス製)に挟まれているガーゼを大気中に曝露し付着する塩分を測定するもので,測定間隔は1ヶ月とし,最低12ヶ月間測定する予定である.ガーゼ法では,垂直曝露と水平曝露の2通りがあるが,本研究では,基本的に垂直曝露で測定を開始した.なお,現地の共同研究者として,各地の工科大学の教員と連携して,モニタリングを実施ている.なお,これまで収集した短期間の曝露試験の結果から,必ずしも熱帯モンスーン地域(南アジアなど)が腐食環境として厳しいものではなく,温暖な上海において腐食の進行が著しい地域もあり,現在,このような結果の違いを各気象因子を分析し,評価を進めている所である.曝露試験実施地域,気象観測地域を拡大し,各気象条件での腐食の進行を把握できつつある.鋼材の腐食減耗量調査のため,雨ががりのある大気曝露試験とワッペン試験を行ってきた.大気曝露試験は,150mm×70mm×9mmの試験を雨ががりのある架台に設置することで,ワッペン試験は,50mm×50mm×t2mmの鋼板を両面テープなどで軒下など雨のかからない既設の構造物表面に貼付して,曝露し,腐食量を評価するものである.通常,腐食減耗予測式で必要な初年度腐食量を得るために,1年間の曝露を実施するのが一般的であるが,将来予測のため,1年,3年,5年程度の期間を定めて実施している.本研究では,研究期間が3年間であるが,1年間の曝露試験結果を評価するとともに,塗装鋼板に対して,塗膜の光沢度,硬度を継時的に計測している.気象条件としては,原則,曝露試験周辺の温湿度の経時変化を計測するとともに,重要と思われる地点(今後の発展性を考えて,ミヤンマー)では,温湿度・風向・風速・日射量・UV量・雨量の気象観測を行っている.さらに,東南アジアの地域で沿岸に近い所,都市内での大気汚染に課題がある地域では,飛来塩分の測定のためガーゼを雨のかからない状態で設置し,月毎に分析し,同時に,硫黄酸化物の評価のために二酸化鉛円筒を雨のかからない状態で設置し,同じく月毎の分析を行った.結果として,1年間の腐食量を比較すると,日本・中国などの東アジアと比べても比較的腐食減耗量が少なく,また,東南アジアの各国でも腐食環境は大きく異なることが分かった.特に,日常的なスコール等で,周辺気中の腐食促進物質が洗い流される環境では,腐食が著しく進行しないことが分かった.1年曝露試験結果がそろい,東南アジア諸国での気象条件と飛来塩分,硫黄酸化物などの腐食促進物質の評価も併せて,腐食環境の特徴を抽出することができた.大気中における鋼材の腐食は,水分,飛来塩分および工場や自動車から排出される硫黄酸化物などが主な原因であるため,特に,高温多湿で海岸に近い大都市で使用される鋼構造物(橋梁や港湾施設など)は腐食しやすい環境下にある.そこで,本研究では,経済発展が著しく土木鋼構造物の建設が急増している東アジア,東南アジア,南アジアおよび東アフリカ地域の発展途上国が高温多湿なモンスーン地域に位置することから,これらの地域での飛来塩分量・付着塩分ならびに鋼材表面の濡れ時間などの腐食環境調査および現地曝露による鋼材の腐食減耗量調査,ならびに紫外線や日温度変化による塗膜の長期耐久性評価を行い,鋼構造物の戦略的維持管理法について考察を行った.一方で,それらの防食方法として,現在までは主に重防食塗装などがされているが,維持管理費を抑えるために,最近では塗装しない耐候性鋼の活用も検討され,これらの地域での適用性について検討した.すべての検討地域において,離岸距離にかかわらず日常的なスコールの影響で飛来塩分量はそれほど多くなく,中国・上海においても日本の内陸部と同等レベルであった.しかし,硫黄酸化物量は,中国・上海において著しく高く,腐食環境として非常に厳しいものであった.

総じて,耐候性鋼の適用基準である0.03mm/年の腐食減耗量内に収まっており,維持管理コストを低減できる耐候性鋼材の適用性が高いことが明らかになった.また,ミヤンマーでの紫外線量の計測から,日本国内より厳しい時期があり,フッ素系のトップコートを有する重防食塗装の必要性が伺えた.なお,今後も雨がかり有無による暴露試験は継続的に行っているため,室内での複合サイクル試験(腐食促進試験)を組み合わせることで,複数の気象因子・環境因子の重回帰分析等を通して,腐食の将来予測につなげる必要がある.東南アジア各国では,国内幹線道路や大都市内の道路ネットワークの開発,また港湾施設やそれに付随する橋梁などの開発が急速に進んでおり,その需要は増すばかりである.ただし,東南アジア各国は高温多湿な地域にあり,また,環境対策の無いままに工業化が進み,大気中には多くの硫黄酸化物が排出されている状況にある.したがって,建設材料の中でも,特に鋼材の腐食劣化が進行しやすい環境下であるため,本調査研究では,途上国においてインフラ施設の戦略的維持管理手法を検討するために,建設材料の腐食劣化環境の調査を実施し,それらの調査結果をもとに,その地域におけるインフラ施設の維持管理手法の提案を行うことを目的とした.今後は大気曝露試験結果などに基づき影響の強い腐食因子の抽出を行うとともに,室内での腐食促進試験での抽出因子の妥当性検証を踏まえ,鋼構造物の腐食損傷の発生経緯,劣化性状を把握し,それらの維持管理につなげていく.3年曝露試験結果の一部が揃うこととなり,ある程度の信頼度を持って将来予測が可能となり,維持管理法に関する提言を取りまとめる予定である.また,詳細な気象条件と比較して,室内での複合サイクル試験による促進試験を実施することでそれらの結果を比較し,腐食因子の影響についてさらに考察を行う予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。複合構造・維持管理工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
自己消滅ストリ-マ-(SQS)型高計数率計数管の開発

自己消滅ストリ-マ-(SQS)管は、これ迄のGM管に比べて、計数率特性が極めて良いとされている。これはガス増幅過程において電子なだれが、GM管では芯線に沿って成長するのに対して、SQS管ではストリ-マ-が芯線に垂直に生成されるためである。本研究ではSQSモ-ドの特性をGMモ-ドと比較しながら基礎的な研究を行い、高計数率に対応できる計数管(SQS管)を開発することを目的とした。1.SQS管の不感領域。SQS感の不感領域(不感時間×不感長)を測定し、GM管のそれと比較した。アルゴン-イソブタン混合ガスを同軸円筒ガス計数管に詰めて、SQSモ-ド(760Torr)とGMモ-ド(150Torr)の場合について測定した結果、前者では290μs・cm,後者では2450μs・cmであり、不感領域はSQS管の方がGM管の約8分の1と非常に小さいことが明らかになった。また、不感領域のガス圧依存性を測定した結果、ガス圧が760300Torrの間ではSQSモ-ドであり、不感領域は290500μs・cmであまり大きく変化しない。一方250Torr以下ではGMモ-ドになり、不感領域はイオンのドリフト時間に比例して30001200μs・cmとガス圧が低い程不感領域が小さくなることが分かった。2.SQS管の計数率特性。SQS管とGM管について、γ線の線量率を1mR/h2000mR/hと変化させて、計数率特性を測定した。その結果GM管は100mR/h以上で、しだいに計数率が下り、正しい値を示さなくなるのに対して、SQS管では、1000mR/hまで、小し比例性は失なわれるが、線量率に対応した計数率特性が得られた。以上の結果から、SQS管の優位性を明らかにすることが出来た。
フェロモン情報の脳内統合処理機構の研究

ショウジョウバエを用いて、フェロモン刺激を受容する嗅細胞と、その情報を受け取る投射神経のフェロモン応答をカルシウム・イメージング法で比較した結果、両者の応答様式は、極めて類似していることが明らかになった。また、その刺激閾値は、雌においては、交尾後に増大することが明らかになった。昆虫が求愛を始め、交尾に至るためには、相手から発せられるフェロモンの情報と、相手の形態や行動の視覚情報などが、脳内で統合される必要がある。近年、様々な化学物質がフェロモンとして単離され、これに応答する嗅細胞や脳神経細胞が同定されてきた。ショウジョウバエには、約60タイプの嗅細胞があり、そのうち2タイプが雄の匂いに特異的に、また別の2タイプが雌雄両方の匂いに応答することが知られている。しかしながら、雄や雌の様々なフェロモン物質の刺激入力が脳内でどのように処理されて、種や性の識別がなされているのかいまだわかっていない。さらには、フェロモンの刺激情報が、視覚刺激や聴覚刺激など、性行動を誘発する他の感覚入力とどう結合して、性行動を引き起こしているのかは全く研究がなされていない。本研究では、まず雄フェロモンであるcis-vaccenyl acetate (cVA)に応答する嗅細胞と、それから入力を受ける脳介在神経にそれぞれ特異的に、カルシウム指示蛍光タンパク質であるGCaMP遺伝子を発現させ、その匂い応答をリアルタイムイメージング法で可視化し、比較した。その結果、同じ嗅細胞から入力を受ける、興奮性と抑制性の投射神経間には、cVAに対する刺激閾値に差は検出されなかった。投射神経の応答はいずれも、嗅細胞より匂い応答の刺激閾値が高く、かつ雌の匂いでより抑制されることが明らかになった。こうした結果から、同じ糸球体に投射する各投射神経は、同じ嗅細胞から入力を受けることもあって、極めて類似したフェロモン応答をすることが示唆された。興奮性と抑制性の神経の投射は、2次中枢で収斂していることが明らかになっている。今後、2次中枢の軸索終末での活性を比較することで、それぞれの神経の機能をさらに明らかにすると同時に、それぞれの神経の情報が、フェロモン以外の情報とどのように結合されるのか、調べていきたい。昆虫が求愛を始め、交尾に至るためには、相手から発せられるフェロモンの情報が脳内で処理される必要がある。しかしながら、雄や雌の様々なフェロモン物質の刺激入力が脳内でどのように処理されて、種や性の識別を引き起こしているのかは、いまだわかっていない。また、フェロモン刺激に対する神経応答が、交尾経験などに応じて変化するかどうかは調べられていない。本研究では、まず雄フェロモンであるcis-vaccenyl acetate (cVA)に応答することが知られている嗅細胞、そして、その入力を受ける様々な投射神経に、それぞれ特異的に、カルシウム蛍光指示タンパク質であるGCaMP遺伝子を発現させ、そのフェロモン応答をリアル・タイム・イメージング法で可視化した。その結果、嗅細胞と投射神経のcVAに対する応答様式に差は検出できなかった。このことから、cVAによる刺激入力は、嗅覚系1次中枢内では、局所介在神経の処理をそれほど受けないことが示唆された。その一方で、未交尾雌と既交尾雌とで、cVAに対する神経応答を比較してみたところ、既交尾雌ではcVAに対する応答が小さくなることが明らかになった。交尾後、雌は雄の求愛を一過的に受け入れなくなるが、既交尾雌の雄に対する関心の変化が、雄フェロモンに対する神経応答の減少によって引き起こされている可能性が示唆された.
分子標的治療薬による皮膚障害の副作用バイオマーカーの探索

STAT3の活性化変動は分子標的治療薬によるヒト表皮角化細胞(HaCaT)の増殖抑制作用およびアポトーシス効果を増強させた。また、恒常的活性化体であるSTAT3Cを遺伝子導入した細胞において分子標的治療薬による細胞増殖抑制作用を減弱した。さらに、薬剤をHaCaT細胞に短時間曝露するとSTAT3の活性を低下させるが長時間曝露では亢進させることや、STAT3C導入細胞においてアポトーシス抑制因子であるbcl-2やsurvivinの発現が亢進することを考慮すると、分子標的治療薬による角化細胞への障害性においてアポトーシス抑制因子の発現変動に起因するSTAT3の活性変動が重要な因子となる可能性がある。分子標的治療薬による皮膚障害の発症メカニズムについて、分子生物学的な解明を目的として種々の検討を行った。皮膚障害を発症しやすい分子標的治療薬としてエベロリムス、ソラフェニブおよびスニチニブを選定し、皮膚の恒常性を制御する因子として報告されているSignal Transducer and Activator of Transcription (STAT) 3と薬剤の細胞障害性および細胞分子変動との関連性を、ヒト表皮角化由来細胞(HaCaT)を用いて評価した。各薬剤のHaCaT細胞に対する細胞障害性はSTAT3阻害剤を併用することで顕著に増大し、また、STAT3の恒常的活性化体であるSTAT3Cを遺伝子導入により過剰発現させることで、細胞障害性は顕著に減弱した。このことは、各薬剤のアポトーシス効果においても同様の結果が得られている。さらに、各薬剤を処置した細胞のシグナル伝達因子の活性の変化を評価すると、全ての薬剤で濃度依存的なSTAT3の活性低下を示した。さらに、STAT3により発現を制御をされているbcl-2、survivinなどの抗アポトーシス因子の発現がSTAT3の活性と同様の挙動を示したことから、STAT3活性変動を介した抗アポトーシス因子の発現変動が分子標的治療薬による角化細胞の障害性に寄与している可能性を示した。これらの結果はSTAT3活性を欠損したヒト腎癌由来細胞(Caki-2)および肝癌由来細胞(HepG2)では認められず、表皮角化細胞特異的なSTAT3の活性化変動が本現象に寄与していることを示唆した。STAT3には日本人において遺伝子多型が報告されており、機能的変異であることも報告されているため、患者検体を用いたSTAT3遺伝子変異と分子標的治療薬による皮膚障害の関連性について、現在検討を進めている。エベロリムス、ソラフェニブ、スニチニブを用いて、不死化表皮角化HaCaT細胞に対する細胞増殖抑制作用を制御する因子についてSTAT3に着目し、多角的に検討を行った。1.阻害剤および遺伝子導入によるSTAT3活性化変動に伴う細胞増殖抑制作用の変動:STAT3の選択的阻害剤であるstatticを前処置した細胞ではstattic無処置群と比較して、細胞増殖抑制作用が顕著に増大し、アポトーシスによる細胞死の割合がstattic処置群では高値を示した。また、本現象は腎癌由来Caki-1細胞および肝癌由来HepG2細胞においては認められず、表皮角化細胞に特異的な現象であることが示唆された。また、恒常的に活性化したSTAT3(STAT3C)を遺伝子導入法により発現させ、各薬剤を処置すると、コントロールベクターを遺伝子導入した群と比較して細胞増殖抑制作用が顕著に軽減された。2.角化細胞のシグナル因子に及ぼす分子標的治療薬の影響:各薬剤を処置後のシグナル伝達因子を評価すると、処置濃度依存的にSTAT3のTyrosin705のリン酸化が減少し、それに伴うSTAT3の核移行分率の低下も認めた。また、表皮角化細胞でのみ、survivinの発現低下とAkt、p38の活性化が認められ、皮膚特異的なシグナル因子の変動である可能性が示唆された。以上より、エベロリムス、ソラフェニブ、スニチニブの表皮角化細胞における細胞増殖抑制作用はSTAT3の活性化変動に大きく寄与する可能性を示した。また、survivinの発現低下とAkt、p38の活性化は皮膚毒性のマーカーとなる可能性が示唆された。表皮角化細胞以外の細胞株を用いた細胞毒性評価、シグナル伝達因子の変動、アポトーシス解析については概ね完遂している。表皮角化細胞以外の細胞株としては腎癌由来Caki-1細胞および肝癌由来HepG2細胞を用いて、STAT3阻害剤存在下での細胞増殖抑制作用を評価した。また、シグナル伝達因子の解析においてもHaCaT、Caki-1、HepG2細胞を用いた検討を行い、13種の項目について評価を行うことができた。IN Cell Analyzer2000を用いたImaging Cytometer法によるアポトーシス解析においても測定系の確立から検体の解析まで遂行することができた。

特定因子の発現変動においても、恒常的に活性化したSTAT3(STAT3C)やSTAT3のsiRNAなどによる発現変動を細胞増殖抑制作用と連結させて評価することができた。しかしながら、サイトカインの変動解析や臨床検体を用いた解析は実行に至っておらず、今後の課題となっている。平成25年度に計画していたサイトカインの定量、mRNA発現解析やそれに付随するシグナル伝達因子の活性化変動解析について早急に取り組み、本研究の培養細胞を用いた検討項目を完了させる。各検討には既に最適化されたプロトコルが存在するため、新たな測定系を確立する必要はない。臨床検体を用いた解析については症例の蓄積が必要である。腎細胞癌の治療でエベロリムス、ソラフェニブまたはスニチニブを服用しており、皮膚障害を発現している患者を集積できるかが課題となるが、当院の泌尿器科では腎細胞癌の分子標的治療の症例を多数有しているため問題ないと考えられる。また、技術的な面については、当院皮膚科、本学共同研究施設および当院病理部の指導のもと行うこととする。平成24年度の研究費は細胞の譲渡や安価な試薬の導入により残余が生じたため、平成25年度の消耗品などに充填することとする。消耗品:細胞培養器具・試薬類(1000,000円)、ELISAキット・RNA抽出キット・realtime-PCRキット(SYBER-Green)などの解析キット(700,000円)、患者検体の処理・解析費用(300,000円)旅費:学会参加費用(情報収集)(100,000円)、(成果発表)(100,000円)その他:成果投稿料(100,000円)以上を予定している。
象牙質知覚過敏症の分子基盤の解明とそれに対する新規の治療戦略

昨年までの研究結果から、歯髄細胞培養系および歯肉線維芽細胞培養系においてinositol hexakisphosphatase(IP6K)-1が炎症反応の急性期に強く発現していることが明らかになった。そこで、本年度は昨年度までに作成したIP6K-1 Plasmidを用いて歯髄細胞、歯肉線維芽細胞、およびHela細胞に導入し、IP6K-1過剰発現細胞の性質をアポトシスとInterleukin(IL)-8のエキソサイトーシスを指標にして検討した。まず、歯髄細胞および歯肉線維芽細胞への導入を試みたが、導入効率が極めて悪く、その効果を検討することができなかった。そこで次に、Hela細胞への導入を試みた。その結果、IP6K-1 Plasmidが高効率にHela細胞へ導入されたこと、また同細胞内で過剰に発現していることが確認されたことから、Hela細胞を用いて実験を行った。その結果、IP-6K1を導入したHela細胞では過酸化水素によるアポトシスの誘導が有意に強く抑制ようされた。さらに、同細胞ではリポ多糖(LPS)およびTNF-αによるIL-8のエキソサイトーシスが非導入細胞に比べて有意に増強された。以上の結果から、IP6K-1は細胞の生存に関わる分子であること、また歯髄および歯肉炎症反応にも関わっていることが示唆された。象牙質知覚過敏症は、歯科保存領域において非常に厄介な疾患であるが、これに対する効果的な治療法は現在までのところ、全く見当たらない。また、この疾患の分子病理メカニズムもほとんど実証されていない。本研究では、象牙質知覚過敏症の分子メカニズムを解明するために、遺伝子プロファイリングの結果明らかになったinositolhexakisphosphatase類似遺伝子(IP6K-1)にターゲットをしぼり、この分子のヒト組織における局在をヒト組織DNAマイクロアレイ(クローンテック社)を用いて解析した。その結果、同分子が脳の組織、特に大脳皮質と海馬に多く発現していること、また、精巣や卵巣、あるいは胸腺などの組織にも強く発現していることが明らかになった。この分子のin vitroにおける発現パターンを調べるために、線維芽細胞培養系を用いて、Factor Xa刺激による同分子のmRNA発現を調べた。その結果、同分子は、Factor Xaなどのmitogen刺激によって、極めて短時間(二時間以内)に誘導されてくることが明らかになった。次に我々は、同分子の遺伝子導入用Plasmidを作成し、現在このPlasmidを用いて、歯髄細胞に同分子を過剰発現させた場合に、細胞がどのような反応を起こすのか検討中である。また、同分子に特異的な抗体も作成し、歯髄組織における局在も検討して行く予定である。昨年までの研究結果から、歯髄細胞培養系においてinositol hexakisphosphatase (IP6K-1) mRNAの発現がみられること、またその発現が各種炎症惹起物質の刺激で増強されることが明らかになった。そこで本年度は、象牙質知覚過敏症の原因物質としてのIP6K-1の病理活性を明らかにするために、まずIP6K-1およびそのアイソフォームであるIP6K-2およびIP6K-3のヒト細胞導入用Plasmidを作成し、細胞培養系における同分子の過剰発現系の構築を試みた。まず、予備実験としてHela細胞を用いlipofectaminによる遺伝子導入を試みた結果、細胞導入効率が極めて低く、高効率でしかも再現性の高い導入効果はえられなかった。同様の結果は、歯髄細胞を用いた場合でも、認められた。現在、エレクトロポレーション法やその他の遺伝子導入試薬を用いて、高効率の遺伝子導入を試みている。また同時に、アデノウイルスを用いた遺伝子導入系も検討中である。今後は、IP6K-1を標的にしたsiRNAおよびantisense oligonucleotideを作成し、同遺伝子をknock downした際の細胞の反応についても検討を加えていく予定である。また現在、IP6K-1に対するウサギポリクローナル抗体を作成し、歯髄組織におけるIP6K-1の局在を検討中である。

昨年までの研究結果から、歯髄細胞培養系および歯肉線維芽細胞培養系においてinositol hexakisphosphatase (IP6K)-1が炎症反応の急性期に強く発現していることが明らかになった。そこで、本年度は昨年度までに作成したIP6K-1 Plasmidを用いて歯髄細胞、歯肉線維芽細胞、およびHela細胞に導入し、IP6K-1過剰発現細胞の性質をアポトシスとInterleukin(IL)-8のエキソサイトーシスを指標にして検討した。まず、歯髄細胞および歯肉線維芽細胞への導入を試みたが、導入効率が極めて悪く、その効果を検討することができなかった。そこで次に、Hela細胞への導入を試みた。その結果、IP6K-1 Plasmidが高効率にHela細胞へ導入されたこと、また同細胞内で過剰に発現していることが確認されたことから、Hela細胞を用いて実験を行った。その結果、IP6K-1を導入したHela細胞では過酸化水素によるアポトシスの誘導が有意に強く抑制ようされた。さらに、同細胞ではリポ多糖(LPS)およびTNF-αによるIL-8のエキソサイトーシスが非導入細胞に比べて有意に増強された。以上の結果から、IP6K-1は細胞の生存に関わる分子であること、また歯髄および歯肉炎症反応にも関わっていることが示唆された。