hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体育科を指導する小学校教員の職能意識と研修内容の開発にむけた社会学的実証的研究

1)東京都と岡山県の教育委員会研修担当者、地域での研修企画に携わる管理職者に対してヒアリングを行い、とりわけ新任者とベテラン層における研修のあり方の難しさについて、児童の変化と学習集団、学習規律等の形成、指導者自身の運動経験の少なさ、研修企画にかかわる人材不足等の課題を抱えていることが明確になった。2)イギリス・ローハンプトン大学において、イギリスにおける小学校教師の研修制度について大学担当者からヒアリングを行うとともに、大学で実施されている「初等体育科教材研究」の講義に対して参与調査を行い、模擬授業と理論的な振り返りのセットでの講義実施の特徴と背景にある考え方について分析を行った。また、パリ第6小学校において、管理職、主任教員へのヒアリングを行い、児童の多様化とそれにともなう学級集団への指導の難しさ等の課題が共通して問題になっていること、現場研修が個人の能力開発として個人ベースで進んでいる現状等について調査を行った。3)研究成果を総合的に検討し、免許更新講習と地域での教育委員会主催の研修会において、テーマと教員の属性に準じたスモールグループを作成し内容を適正化するプログラムを作成し実施した。また、そのことに対する教員アンケートを実施し、その妥当性を検証した。4)ここまでの成果をまとめ、東京学芸大学において、3月23日に体育科を指導する小学校教員の成長と研修をテーマとしたフォーラムを開催した。5)研究成果を統合し、HP上で公開し成果の活用に関してのとりまとめを行った。なお、児童に対する教員への意識調査は、時期の問題から実施できなかった。課題として、今後、フォローしたい行政へのインタビュー調査、児童への調査、外国調査が当初予定より遅れているが、これは震災による予算処置への対応が主たる原因であり、本体の職能意識調査が順調に実施でき分析も進んでいることから、最終年度にさらに進めることで充分目的に対応できると考えられる。すでに、調査分析から具体的な開発課題等もはっきりしてきているために、研究目的に対しては、概ね順調に進んでいると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初、2年度までに予定していた、行政へのインタビュー調査、児童への調査、外国調査が遅れているので、8月までにその実施を行い、これまでの成果と合わせて、今年度後半にまとめの総合考察が出来るように留意したい。
増殖因子による筋細胞分化と形態形成の制御

1)筋細胞は細胞を取り巻くシグナルに応答して増殖を続けるが、培地により増殖因子を除くと分化を開始する。その際に細胞は筋管細胞へと分化する細胞と分化せずに筋芽細胞のままで留まる′′reservecell′′の2つのサブポピュレーションに分れる。この仕分けはMyoDの発現が経続するか、発現が停止するかによって制御されている。おそらく、細胞分化の過程そのものの中に増殖能を保持した細胞を残す仕組みをもっていることが推定される。仕分けのシグナルは何か、どのような機構によってMyoDの発現が制御されているのかは今後の課題である。Reserve Cellのような性質の細胞として筋再生の際に分裂増殖し、ついで分化して筋管細胞となる筋衛星細胞が知られており、この研究が筋再生を保証する細胞がどのように用意され、どのようなトリガーによって再生が開始するのかを解析することに結び付くことが期待される。2)先天性筋ジストロフィーの原因遺伝子の一つとして報告されているラミニンa2遺伝子ノックアウトによりモデルマウスを作成し、その異常を解析した。ラミニンa2分子が筋細胞、神経細胞の基底膜の形成に必須であること、また、基底膜の形成が筋細胞の成熟、神経細胞の移動に重要な役割を担っていることが示された。3)トランスジェニックマウスを作成する過程で挿入突然変異によって早期老化症状を呈するトランスジェニックマウス系統を樹立した。挿入部位に隣接する領域より1型膜蛋白質をコードする原因遺伝子を同定した。今回得られた挿入突然変異マウスは世界で始めて得られた顕著な早期老化を示すマウスであり、加齢にともなって発症する多くの疾患の成り立ちを解析するための重要なモデルマウスとなると期待される。同定された原因遺伝子の機能についてはレセプター、リガンドなど、幾つかの可能性が考えられるが今後の課題である。
紛争の発生とその緩和に関わる人間本性の理解　－心理・神経・遺伝学的研究－

「畏敬」は心理学・認知科学系の一流国際雑誌にて取り上げられ,その健康や利他行動への促進効果が示されている。その一方で,畏敬の源泉から脅威が知覚される特定の条件において,攻撃行動が生じうる可能性があると考えた。そこで調査および実験を実施した結果、得られた成果は以下の通りである。1.Aweの邦訳(畏敬/畏怖)に応じた概念構造の検討:432名(Mage=38.9±10.4)に対し,回想法と画像(絶景,津波等)に対する高次感情(畏敬,畏怖,恐怖,尊敬,崇高等)の評定結果から,文化間比較に際しては日本語訳「畏敬」の使用が適切であることを確認した。2.畏敬の視聴覚刺激の選定,および行動に及ぼす影響因子の基礎的検討:視聴覚刺激(畏敬,恐怖,幸福,統制)に対する評定結果をふまえ,動画刺激を選定した。また選定した動画を先行提示し,続く行動課題により,利他/攻撃行動を誘発する要因として気質(開放性)や保守傾向,集団間の弁別性等との関わりを確認した(参加者59名, Mage=21.4±1.2))。予定していた実験・調査を実施し,上記の通り,畏敬を介し攻撃行動が生じる個人内・環境要因を確認した。さらに利他行動との関わりにおいても,従来の知見とは異なる文化差を示唆する国内独自の結果,および畏敬に関わる脳神経基盤に関する知見を得ているため。現在進行中のデータを蓄積するとともに、文化差を包括したデータ、とくには葛藤の解決にかかわる手がかりをえるべく実験研究を実施するとともに、得られた成果を査読付き論文として国際誌に投稿してゆく。主には以下の成果が得られている。1-1.Aweの日本語訳に関わる検討:成人432名(女性256名,Mage=38.9±10.4)に対し“Positve-awe"と“Threated-awe"の各々の画像(絶景もしくは津波等)を提示(Gordon et al.(2016)),回想法による記述,16種の高次感情(畏敬,畏怖,恐怖,尊敬等)の9件評価,「畏敬」と「畏怖」の二択によるラベリング課題を実施し,“Positve-awe"と「畏敬」,“Threated-awe"と「畏怖」との対応等が確認された。1-2.畏敬が攻撃行動を喚起する規定要因の検討:成人59名(女性25名,Mage=21.4±1.2)において,畏敬導入(大自然の映像等)による効果を,統制条件と比較検討した。その結果,畏敬による攻撃行動喚起の要因として,1)気質(開放性)や保守傾向等の個人内要因,2)自己概念の縮小,3)集団間の弁別性等との関わりが確認された。1-3.攻撃行動と文化的自己観との関わりの検討:成人118名(女性45名,Mage = 18.6±1.8)において,死の顕現化により特定の条件(集団表象の活性化等)のもとで生じる外集団への攻撃行動が,相互協調的自己観により調整されることが確認された。上記のとおり、複数の実験を実施し、先行知見と整合する、あるいは従来にない畏敬の負の側面に関する新たな知見を見出すことができたことから、研究はおおむね順調に進展しているものと評価できる。今後は上記の知見をふまえ、畏敬にかかわる新たな心理質問紙尺度を開発するとともに、行動実験と並行して、核磁気共鳴画像法を用いて、畏敬にかかわる中枢神経基盤を明らかにする。遺伝子多型の解析に関わり、途中解析装置の一部に消耗劣化から来ると思われる問題が生じたため、一時解析を中断し、トラブルシュート等の対応にあたった。このことにより、試薬等の購入量が予定よりも一部少なく済んだこと、これにともなう脳賦活研究の参加者謝金等が浮いたため、次年度に繰り越すこととなった。

平成30年度については、上記のとおり、脳賦活研究の参加者謝金、試薬等の購入に使用する予定である。遺伝子解析の装置のトラブルシュートにかかり要する試薬等の購入を次年度に行うこととなったため。
胎児発育に対する臍帯血管でのプロスタグランディン産生の意義

臍帯動脈におけるアラキドン酸代謝物のうちリポキシゲナーゼ系の代謝物をサイクロオキシゲナーゼ系代謝物と分離分析することを目的として以下の方法を行った。採取直後の臍帯動脈を氷冷下のバッファー中でホモゲナイズし、これに^<14>C-アラキドン酸を加え37°C、30分間インキュベートした。反応生成物を抽出後、ガラスカラムを用いたケイ酸カラムクロマトグラフィーにて分離を行った。溶出に用いるソルベントはトルエンと醋エチの混合物とし各々の比を変えて反応生成物の分離を行った。サイクロオキシゲナーゼ系の生成物、すなわちプロスタグランディンはトルエンと醋エチの比が8:2のソルベントにすべて溶出された。残りのハイドロキシアシッドと未反応のアラキドン酸は醋エチ:メタノール9:1のソルベントにすべて溶出された。この後者の分画をジアゾメタンにてメチル化した。メチル化した反応生成物を2等分し、一方は薄層クロマトグラフィーにて分析した。薄層では3つのピークが得られ、一つは未反応のアラキドン酸であり、他は2つのハイドロキシアシッドと考えられた。Rf値で比較すると一つのピークは12HETEと推定されたが、他のピークは不明であった。この2つのハイドロキシアシッドのアラキドン酸からの転換率の合計は平均で約5%であり、児の体重、胎盤重量と良く相関した。この2つのハイドロキシアシッドをさらに同定するため現在HPLCを用い分析を進めている。臍帯血管内皮細胞の培養実験では培養液中のPGI_2量をRIAにて測定し分析した。培養液組成については血清濃度10%以下ではPGI_2の産生は少なく、血清濃度15%以上が必要であることが判明した。この培養条件下ではPGI_2(6KeH PGF_1αとして測定)は添加したアラキドン酸にほぼ比例して増加することが認められた。現在この実験系に各種薬剤を添加し内皮細胞の反応を検討している。妊娠中および分娩時に全く異常が認められなかった正期産の妊婦から娩出された胎盤より臍帯動脈を採取した.氷冷中のバッファー中にて血液等を除去し, 0.2gをホモゲナイズし,これに14C-アラキドン酸を加えインキュベーションを行った.産生物を抽出し,ケイ酸カラム,薄層ワロマト・およびガスクロにて分析した.産生物には6ケトPGF_<1α>, PGE_2,また症例によってはPGF_<2α>の産生が,さらにPGD_2とRfが一致するピークが認められた.またリポキシゲナーゼによる代謝物と思われる2つのハイドロキシアシッドのピークが認められた.アラキドン酸からの転換率は6ケトPGF_<1α>:4.38%, PGF_<2α>:0.52%, PGE_2:1.08%,ハイドロキシアシッドは5.53%であった.各産生物と児体重,胎盤重量,妊娠週数,母親の年令等との相関を検討してみた.PGE_2, PGF_<2α>はそれ等の因子と全く相関が認められなかった.しかし6ケトPGF_<1α>は児体重と相関係数0.62と相関が認められ,また胎盤重量とは相関係数0.67と更に良好な相関を示した.したがって6ケトPGF_<1α>,つまりPGI_2の臍帯血管での産生は児の発育,また胎盤重量増加に対し重要な因子であることが推定された.またハイドロキシアシッドの産生も児体重,胎盤重量と相関していることが分った.IUGRのある群,また妊娠中毒症のある群では6ケトPGF_<1α>の産生は低下していた.しかし未だ症例数が少く,結論を出すには至っていない.現在臍帯動脈の輪状切片の器官培養を行っており,一培養液中に放出される6ケトPGF_<1α>のRIAによる測定をしている.正常なものでは培養24時間程度まで6ケトPGF_<1α>の増加が認められるため,培養液中に種々の因子を投与し, 6ケトPGF_<1α>産生に及ぼす影響について検討を進めている.さらに血管内皮細胞の培養も検討しており,この系についてもさらに検討していく予定である.臍帯動脈におけるアラキドン酸代謝物のうちリポキシゲナーゼ系の代謝物をサイクロオキシゲナーゼ系代謝物と分離分析することを目的として以下の方法を行った。

メチル化した反応生成物を2等分し、一方は薄層クロマトグラフィーにて分析した。薄層では3つのピークが得られ、一つは未反応のアラキドン酸であり、他は2つのハイドロキシアシッドと考えられた。Rf値で比較すると一つのピークは12HETEと推定されたが、他のピークは不明であった。この2つのハイドロキシアシッドのアラキドン酸からの転換率の合計は平均で約5%であり、児の体重、胎盤重量と良く相関した。この2つのハイドロキシアシッドをさらに同定するため現在HPLCを用い分析を進めている。臍帯血管内皮細胞の培養実験では培養液中のPGI_2量をRIAにて測定し分析した。培養液組成については血清濃度10%以下ではPGI_2の産生は少なく、血清濃度15%以上が必要であることが判明した。この培養条件下ではPGI_2(6KeH PGF_1αとして測定)は添加したアラキドン酸にほぼ比例して増加することが認められた。現在この実験系に各種薬剤を添加し内皮細胞の反応を検討している。
高反応性有機金属化合物の合成と高選択的有機合成への応用

有機金属化学における新分野の研究の一環として,高反応性有機金属化合物の合成設計と新反応およびその合成化学への応用を目指した研究の一環として,(1)合成化学的に重要である他の方法では得難い反応活性種てあるカルボニルイリドの種々の合成等価体として働く新規有機ケイ素化合物をデザイン合成し,新規有機反応の発見した.アゾメチンイリドやチオカルボニルイリドと比較して非常に反応性が高く,通常の活性アルケン以外にも置換スチレンや直鎖アルケンである1-ヘキセンやアリルアセタートでも対応する環化付加生成物であるテトラヒドロフラン誘導体を収率よく与えるなど,一般に不活性アルケンと言われる炭素-炭素2重結合に対しても高い反応性を示した.また,電子供与性基の置換した電子豊富型アルケンであるエチルビニルエーテルやビニルアセタートに対してもかなりの収率で対応する[3+2]環化付加反応生成物を与えた.(2)サマリウムを用いる新反応を開発する目的で非安定化カルボニルイリドの生成と新規反応を見つけた.アルデヒドとヨードシランから定量的に合成可能なヨードメチル(シリル)エーテルに2価サマリウムを作用させることにより対称オキシランが,カルボニル化合物存在下に行うとジオキソランが,また,アルケン類およびアルキン類共存下では高収率で対応するテトラヒドロフラン類とジヒドロフラン類が生成することを見つけた.(3)有機銅アート錯体を新規電子移動型還元剤として用いるアリル銅種の新規生成反応を見つけた.(4)分子内の適当な位置に水酸基のような求核剤を有するビニルシランを用いたところ,プロトンやLewis酸触媒による反応によって生じるβ-シリル炭素陽イオン中間体が水酸基と反応して,テトラヒドロフランやテトラヒドロピラン誘導体などの含酸素環状化合物を効率よく与えることを見つけた.有機金属化学における新分野の研究の一環として,高反応性有機金属化合物の合成設計と新反応およびその合成化学への応用を目指した研究の一環として,(1)合成化学的に重要である他の方法では得難い反応活性種てあるカルボニルイリドの種々の合成等価体として働く新規有機ケイ素化合物をデザイン合成し,新規有機反応の発見した.アゾメチンイリドやチオカルボニルイリドと比較して非常に反応性が高く,通常の活性アルケン以外にも置換スチレンや直鎖アルケンである1-ヘキセンやアリルアセタートでも対応する環化付加生成物であるテトラヒドロフラン誘導体を収率よく与えるなど,一般に不活性アルケンと言われる炭素-炭素2重結合に対しても高い反応性を示した.また,電子供与性基の置換した電子豊富型アルケンであるエチルビニルエーテルやビニルアセタートに対してもかなりの収率で対応する[3+2]環化付加反応生成物を与えた.(2)サマリウムを用いる新反応を開発する目的で非安定化カルボニルイリドの生成と新規反応を見つけた.アルデヒドとヨードシランから定量的に合成可能なヨードメチル(シリル)エーテルに2価サマリウムを作用させることにより対称オキシランが,カルボニル化合物存在下に行うとジオキソランが,また,アルケン類およびアルキン類共存下では高収率で対応するテトラヒドロフラン類とジヒドロフラン類が生成することを見つけた.(3)有機銅アート錯体を新規電子移動型還元剤として用いるアリル銅種の新規生成反応を見つけた.(4)分子内の適当な位置に水酸基のような求核剤を有するビニルシランを用いたところ,プロトンやLewis酸触媒による反応によって生じるβ-シリル炭素陽イオン中間体が水酸基と反応して,テトラヒドロフランやテトラヒドロピラン誘導体などの含酸素環状化合物を効率よく与えることを見つけた.有機ケイ素およびスズ化学における新分野の研究の一環として,高反応性有機ケイ素およびスズ化合物の合成設計と新反応に関する研究を行い,合成等価体として機能する有機金属化合物の分子設計およびそれらを用いる反応活性種の生成と反応,さらにはヘテロ環合成の研究を行い,他の方法では得難い反応活性種を得る方法を開発した。特に,本年度はこれまでに実用的な生成法が知られていない1,3-双極子試薬であるカルボニルイリド等価体として機能する有機ケイ素化合物であるトリメチルシリルメチル(クロロメチル)エーテルを設計合成した。トリメチルシリルメチル(クロロメチル)エーテルをアセトニトリル中フッ化セシウムと室温で炭素-炭素2重結合をもつ活性アルケンと反応すると,フッ化物イオンによるトリメチルシリル基とクロロ基の1,3-脱離反応が効率的に起こり,他の方法では得難いカルボニルイリド誘導体を1段階で与えた。種々のアルケンおよびアルキン類存在下反応すると[3+2]環化付加反応が円滑に進行し,テトラヒドロフランおよびジヒドロフランが立体特異的に一段階で得られる合成法を見つけた。本方法はカルボニルイリドを得る実用的な方法として利用できる。プロピオール酸エステルとの反応では位置選択的に環化付加が起こり,フェニル置換基に近い位置にエステル基が入った生成物を選択的に与えた。また,反応は立体特異的に進行し,E-アルケンであるフマル酸からはトランス体のテトラヒドロフラン誘導体のみが得られた。一方,Z-アルケンであるマレイン酸からもシス体を与えた。スチルベンやフェニルアセチレンなどの3重結合を持つ化合物とも反応してジヒドロフラン誘導体を与えた。

有機金属化学における新分野の研究の一環として,高反応性有機金属化合物の合成設計と新反応およびその合成化学への応用を目指した研究の一環として,(1)カルボニルイリドの種々の合成等価体として働く新規有機ケイ素化合物をデザイン合成し,新規有機反応の発見した.アゾメチンイリドやチオカルボニルイリドと比較して非常に反応性が高く,通常の活性アルケン以外にも置換スチレンや直鎖アルケンである1-ヘキセンやアリルアセタートでも対応する環化付加生成物であるテトラヒドロフラン誘導体を収率よく与えるなど,一般に不活性アルケンと言われる炭素-炭素2重結合に対しても高い反応性を示した.また,電子供与性基の置換した電子豊富型アルケンであるエチルビニルエーテルやビニルアセタートに対してもかなりの収率で対応する[3+2]環化付加反応生成物を与えた.(2)サマリウムを用いる新反応を開発する目的で非安定化カルボニルイリドの生成と新規反応を見つけた.アルデヒドとヨードシランから定量的に合成可能なヨードメチル(シリル)エーテルに2価サマリウムを作用させることにより対称オキシランが,カルボニル化合物存在下に行うとジオキソランが,また,アルケン類およびアルキン類共存下では高収率で対応するテトラヒドロフラン類とジヒドロフラン類が生成することを見つけた.(3)分子内の適当な位置に水酸基のような求核剤を有するビニルシランを用いたところ,プロトンやLewis酸触媒による反応によって生じるβ-シリル炭素陽イオン中間体が水酸基と反応して,テトラヒドロフランやテトラヒドロピラン誘導体などの含酸素環状化合物を効率よく与えることを見つけた.
B型肝炎再活性化や発癌の原因となるエンベロープ蛋白質追加糖鎖修飾の分布と機能解析

免疫抑制や化学療法により発症するB型肝炎ウイルス(HBV)の再活性化は、重症化することが多くその対策は極めて重要である。また、HBVによる肝臓癌はC型肝炎と比較してその発生数が低下しておらず、HBVによる肝発癌への対策は十分とは言い難い。最近、海外からHBVエンベロープ蛋白質上の追加糖鎖修飾がHBV再活性化や発癌症例で高頻度に認められるという報告が相次いでいる。本研究において、国内の追加糖鎖修飾変異の発現頻度を明らかにし、さらにはin vitroおよびin vivo感染モデルを用いてHBVの増殖やウイルス蛋白質発現に与える影響を解析し、発癌や再活性化成立機序のウイルス側因子を解明する。
細胞外環境に着目したヒトｉＰＳ細胞由来骨格筋幹細胞調節機構の解明及び培養技術開発

本研究はヒトiPS細胞分化系において骨格筋幹細胞が維持されるメカニズムを明らかにすることを目的としている。さらに、細胞移植治療法確立に向けて、ヒトiPS細胞由来骨格筋幹細胞を高い純度で維持培養することを目的とする。今年度は、細胞移植後の細胞動態を可視化するために、組織透明化を行い生体内での骨格筋再生過程を観察した。さらに、生体内における筋サテライト細胞の筋繊維への分化過程をライブイメージで取得した。iPS細胞を用いた解析では細胞間相互作用に着目し、iPS細胞分化系における各分画の細胞を分離して共培養することにより、骨格筋幹細胞に与える影響を解析している。本年度の研究計画である、骨格筋組織透明化による細胞間相互作用の可視化技術を習得に解析した。さらに骨格筋再生過程のライブイメージング技術の開発し学会にて報告した。iPS細胞を用いた実験系では研究計画にあったPax7-Venus/Myf5-tdTomatoダブルレポーターラインを作製し、iPS細胞分化系におけるPax7陽性骨格筋幹細胞の追跡・相互作用の解析を遂行している。Pax7-Venus/Myf5-tdTomatoダブルレポーターiPS細胞分化系を用いて、細胞間相互作用に注目したPax7陽性骨格筋幹細胞出現及び維持メカニズムの解明を行う。フローサイトメーターを用いて培養中期で出現する神経堤細胞、沿軸中胚葉の細胞を分離し、その後骨格筋幹細胞がどのように出現し相互作用して行くかを解析する。
圧電性結晶膜を用いた集束型高周波高出力超音波トランスデューサの開発と評価

本研究では新たに凹面型圧電性結晶膜を用いた超音波トランスデューサを試作し、水中において、レンズを用いずに集束された高周波強力超音波音場の形成を目指すものである。近年では、局所的な洗浄を目的に超音波洗浄の高周波化が検討されている。現状では10 MHzを超えるようなものはあまり提案されていない。課題として、高周波において強力超音波の連続放射を可能とする超音波トランスデューサの作製は困難であることが挙げられる。そこで本研究グループはKNbO3;圧電性結晶膜を用いた高周波強力超音波トランスデューサの試作と特性評価を行った。その結果、20 MHzにおいて高い音圧の放射と、それによる音響放射圧の確認に成功した。概略を書きに示す。凹面型に加工されたNb-SrTiO3基板をNC旋盤を用いて精密加工を施し基板表面に凹面を形成した。凹面部を研磨剤を使用して磨いき、その曲面に沿って水熱合成法によりKNbO3圧電結晶膜を製膜した。製膜後の凹面型KNbO3圧電性結晶膜と基板は超音波洗浄機を用いて分離させ、その後、KNbO3圧電性結晶膜の上部と下部にスパッタリング法を用いて金(Au)を製膜し、上部電極と下部電極とした。下部電極をコネクタの信号線に接続することで超音波トランスデューサを試作した。音響放射面側となる水と圧電性結晶膜の間には音響整合層は用いず、また、背面側には減衰材料は用いず中空構造となる簡易的な構造である。試作した超音波トランスデューサの特性評価をした結果、凹面型の膜によりレンズを使用せずに集束させることに成功した。また集束距離は約1mm、共振周波数は約20MHzに確認できた。超音波送受信波形から強力超音波による波形ひずみが確認された。本研究では高周波用強力超音波トランスデューサの試作に、音響レンズを用いない凹面型の圧電薄膜および圧電厚膜を用いるよう計画し、実験を行ってきた。凹面型の圧電結晶膜を基板から分離させるプロセスの確立には実験条件等の見直しにより、プロセス開発時間が必要と考えられていたが、簡易に運動エネルギーを与えることで想定以上に再現性良く圧電結晶膜と基板の分離が行えたことから、実験用サンプルの試作が得られるようになった。実際に試作した超音波トランスデューサにより強力超音波による音響非線形現象も観測され出したが。定量的な実験による評価は技術的な課題が多いことから、こちらには想定以上に時間を有している。しかし、目視において現象は確認できていることから計画としては順調に推移している。液体中に強力超音波を照射すると、超音波による負圧の作用で真空の空洞が発生する。その瞬間に、液体に溶け込んでいる気体が真空の空洞に取り込まれバブルになる。さらに強力な超音波によりバブルは振動をはじめ、膨張、圧縮を繰り返すことでバブルサイズに変化が起こり、ある瞬間にこのバブルが圧壊する。この現象を音響キャビテーションという。収縮・圧壊時には、準断熱圧縮が行われるためバブル内の温度は数1000度以上に達する。このような作用によって化学結合を切断することによって、化学反応を誘起する。この現象を音響化学反応といい、この作用により水分子が分解し、活性酸素種が生成することが知られている。本研究では試作した高周波用強力超音波トランスデューサを使用し、キャビテーションの発生とバブル圧壊の観測を化学的観測と、映像や音響的観測を合わせて行い、シミュレーション結果と比較し、出力特性の評価を行う。概略を書きに示す。

本研究では高周波用強力超音波トランスデューサの試作に、音響レンズを用いない凹面型の圧電薄膜および圧電厚膜を用いるよう計画し、実験を行ってきた。凹面型の圧電結晶膜を基板から分離させるプロセスの確立には実験条件等の見直しにより、プロセス開発時間が必要と考えられていたが、簡易に運動エネルギーを与えることで想定以上に再現性良く圧電結晶膜と基板の分離が行えたことから、実験用サンプルの試作が得られるようになった。実際に試作した超音波トランスデューサにより強力超音波による音響非線形現象も観測され出したが。定量的な実験による評価は技術的な課題が多いことから、こちらには想定以上に時間を有している。しかし、目視において現象は確認できていることから計画としては順調に推移している。液体中に強力超音波を照射すると、超音波による負圧の作用で真空の空洞が発生する。その瞬間に、液体に溶け込んでいる気体が真空の空洞に取り込まれバブルになる。さらに強力な超音波によりバブルは振動をはじめ、膨張、圧縮を繰り返すことでバブルサイズに変化が起こり、ある瞬間にこのバブルが圧壊する。この現象を音響キャビテーションという。収縮・圧壊時には、準断熱圧縮が行われるためバブル内の温度は数1000度以上に達する。このような作用によって化学結合を切断することによって、化学反応を誘起する。この現象を音響化学反応といい、この作用により水分子が分解し、活性酸素種が生成することが知られている。本研究では試作した高周波用強力超音波トランスデューサを使用し、キャビテーションの発生とバブル圧壊の観測を化学的観測と、映像や音響的観測を合わせて行い、シミュレーション結果と比較し、出力特性の評価を行う。当初、パワーアンプやオシロスコープの購入を予定していたが、途中で得られている実験結果から購入する装置のスペックを再考したほうが、今後の論文執筆のためのデータ取得として有用と考えられたため。
脊椎動物の共同繁殖のモデルシステムとしてのタンガニイカ湖魚類の繁殖と社会性の解明

脊椎動物の社会進化モデルとしてタンガニイカ湖のカワスズメの系統関係や彼らの社会構造を調べた。この系統の魚類には多様な婚姻形態や社会構造が含まれており、共同繁殖の進化には巣の維持という生態条件が重要であることが示された。また「共同的一夫多妻」などほ乳類や鳥類でもまったく知られていない社会構造も見いだした。新たな系統からの血縁ヘルパー型共同繁殖魚や協同的一妻多夫の進化も示唆できるなど、様々な成果が得られた。昨年度はタンガニイカ湖にのべ5名の日本人研究者を8月-12月にかけて派遣し,同湖の共同繁殖魚を中心に,長期の野外調査を実施し,いくつもの成果をあげる事ができた.当初予測していたように,オブスキュルス(オブ)が血縁ヘルパーのいる共同繁殖であることがほぼ確実である事を新たに見いだした.オブについては,現在実施しているDNA父性判定の結果も血縁ヘルパーの存在を支持しており,2011年度も野外調査の継続を予定している.オブは砂を掘ることによって繁殖巣を作り出すが,この巣形成にヘルパーが強く貢献していた.また,ブッシェリーも共同繁殖の可能性が高いことが示唆された.昨年度の調査により,これまで知られている2系統を含め,Neolamprologus属のうち4系統で共同繁殖がおそらく独立に進化してきたらしい事がほぼ明らかになってきた.これは単系統の本属35種の中で,血縁ヘルパー共同繁殖が複数回独立に進化してきたとの我々の当初の予想に沿う結果であり,今後それらの進化の生態的要因について慎重に検討を重ねて行く.2011年度は,オブ,ブッシェリーの共同繁殖の行動観察を発展させる.また,協同的一妻多夫のトランスについても調査し,生息環境,特に巣の形状が雌の雄の操作に重要であることを示唆する新たな基礎データが得られた.この他,巻貝で繁殖し雄に繁殖多型のあるビッタータスで,雄間の戦術への対抗戦術にかんする新たな知見も得られた.これは,協同的一妻多夫の進化を考える上で参考になる現象である.また,種間で繰り返し同じ個体同士が出会う二種個体間で,なわばり境界を巡り鳥類で知られる「紳士協定」が生じている事も,明らかになってきた.これは同湖カワスズメの種間で「種間社会」が高度に発達する事を示しており,今後この視点での研究の意義を示唆する.また,国内外での学会発表も予定通り実施した.23年度は,タンガニイカ湖沿岸域において,協同繁殖するカワスズメ類について新たに2種(オブスキュルスとブッシェリー)の繁殖生態を調べるとともに,協同繁殖魚のマルチや,マリエリの潜水野外調査と野外実験を実施できた。オブスキュルスは,これまで殆どその繁殖生態が不明であったが,今回の行動観察での資料,DNAを用いた血縁関係の資料,標本計測結果から,一夫多妻型の婚姻形態が基盤となっており,それぞれの繁殖雌に血縁個体の子供は分散遅延をおこし,ヘルパーとして巣穴の維持や侵入者にたいする縄張りの維持に貢献していることが明らかになった。また,大型の♂個体は繁殖せず出生縄張りに留まることが許されており,この結果から雌の方がはやく縄張りから分散し,一方♂は分散が遅くなることが明らかになった。魚類での分散の雌雄差が明らかになったのは魚類では始めての発見である。本種はこれまでの血縁ヘルパー型協同繁殖種とは別系統の種である可能が高く,カワスズメにおける協同繁殖の進化の検討が今後期待される。来年度も,さらに「詳細な調査を継続する。一方,ブッシャリーは岩場で巣穴を作らず繁殖していた。本種もハレム型一夫多妻が基礎であり,そこに雌に一匹のヘルパーがいることが明らかになった。ただし,ヘルパーは常に1個体であること,捕獲できなかったことから,ヘルパーの性別や生殖性の発達度合い等は不明であり,今後の調査が待たれる。この他,協同繁殖魚マルチの野外での配偶者選択実験,協同的一妻多夫魚のマリエリの予備調査も実施した。マリエリは個体群内の婚姻形態の多様性は脊椎動物でも最も多様性が高いことが起こりえ,今回実際にそのような個体群をチサンザ地点で見いだした。これらの調査は,婚姻形態をもたらす生態的,社会的要因の研究にとって,素晴らしい成果が期待できる。最終年度である2012年度はのべ5名の日本人研究者がタンガニイカ湖で予定通り野外調査を実施した.協同繁殖魚オブスキュルス、ブリチャージ、マルチファスキアータスの調査の他、マリエリの予備的調査を実施した.オブスキュルスは、これまでの成果を補強するデータが得られた.本種では分散遅延を起こしなわばりにヘルパーとして滞在する個体のうち雌が雄より早くなわばりを離れ繁殖を開始する事がほぼ明らかとなった.これは出生なわばりをどちらの性が早く独立し離れるのか、魚類ではじめて明らかになった事例であり(ほ乳類よりも鳥類の分散様式に似ている)、この発見の持つ意義は大きい.

Neolamprologus属の他の共同繁殖魚についても種間比較のための調査をザンビア沿岸域で行った結果、本属にはシミリス他3種でも血縁型共同繁殖の可能性が示された.本調査の成果を含め、のべ12種の血縁共同繁殖種を比較すると、砂地、貝棲み、転石と微小生息場所の違いはあっても、いずれも巣を維持するために砂を常時出す必要のあることが共通項として確認された.これに対し、本属の非共同繁殖種では、巣が転石や岩の割れ目など砂をかぶる事の無い、つまり巣の維持に手間があまりかからない種である事が確認された.詳細は今後検討するが、この傾向は概ねまちがっていないと思われる.この点について鳥類など他の脊椎動物と比較研究が可能となった.またスイスのベルン大学チームとブリチャージについて共同研究を実施した.ここでは、地域によって協同繁殖の様式が一夫一妻と一夫多妻をベースにする場合が地理的に変異する事が見いだされた.この他、本種独特の社会的誇示行動のタイプ分けを行うことができた.当初予想されたように、一夫一妻種にくらべ、個体認知能力は高く、それにともない個体の確認のための行動様式は少ないものの、さまざまな宥和行動、劣位行動が確認された.今回の調査により,オブスキュルス,ブッシェリーが新たに,世界で始めて協同繁殖魚類である事が明らかにできた。その結果,従来の2系統であった協同繁殖魚が4系統に増やすことができた。これにより,協同繁殖の社会進化の検討が可能になる。24年度にもあらたな系統での候補種での調査を行い,あわせて社会進化の検討を行って行きたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,血縁ヘルパー型協同繁殖種については,もう一種別系統での候補種での検証調査を行いたい。また,オブスキュルス,ブッシェリーについては,さらに継続調査を実施したい。これらの資料をもとに,血縁ヘルパー型協同繁殖魚の進化について,脊椎動物のモデルシステムとして検討して行きたい。一方,非血縁ヘルパー型協同繁殖である(=共同的一妻多夫)の魚についても,とくにマリエリについて多様な婚姻形態の生じる生態的要因の解明を目指す。最終的には,これら非血縁ヘルパー型協同繁殖,血縁ヘルパー型協同繁殖を鳥類やほ乳類との類似性,相違性を比較検討することにより,脊椎動物の協同繁殖の進化について検討してゆく。
遺伝性色素異常症の遺伝子解析システムの確立およびゲノム編集技術を用いた機能解析

昨今の遺伝子解析技術の飛躍により、遺伝性色素異常症においても新規責任遺伝子が次々と同定されている。そこで我々は、次世代シークエンサーを用いたターゲットリシーケンス法により効率的かつ網羅的に遺伝性色素異常症患者の責任遺伝子をスクリーニングするシステムを確立し、従来のスクリーニング法で診断不能であった症例(未診断例)55例、および新規症例35例を解析した。その結果、未診断例22例(40%)、新規症例30例(85%)において遺伝的に診断が確定した。その中には、Hermansky-Pudlak症候群(HPS) 2, 3, 6型、Tietz症候群など、日本人では未報告、もしくは報告の非常に少ない症例が複数含まれていた。眼皮膚白皮症6型(OCA6)の日本人初症例に関しては、CRISPR/CAS9システムを用いて患者と相似するミスセンス変異を持つモデルマウスを作製し、その機能解析を行っているところである。また、OCA4の原因遺伝子であるSLC45A2のヘテロ接合性病的変異が一つのみ確認され、もう一方の変異が確認できない症例(suspected OCA4: sOCA4)において、SLC45A2のプロモーター領域にあるc.-492_489delAATGの4塩基欠失多型がsOCA4患者の大半に認められることを見出した。さらにin vitroの実験にて、この欠失バリアントにより遺伝子転写活性・DNA結合能が低下することを示し、c.-492_489delAATGはもう一方の病的変異と組み合わさることにより、OCA4を発症すると結論づけ、学術誌に報告した。また、このバリアントは健常人の数%においてキャリアーであることがわかり、日本人皮膚色に与える影響についても検討し、学術誌に報告した。上述の通り、遺伝性色素異常症の原因遺伝子に関して、Targeted resequencing法による効率的な遺伝子解析手法を確立した。さらに稀なサブタイプに関して、ゲノム編集によってモデルマウスの作出に成功し、機能解析を行っているところであり、おおむね順調であると考えている。・遺伝性色素異常症患者の遺伝子解析を継続していく。・稀な症例に関しては、皮膚組織や毛髪を用いた詳細な解析(電顕、メラニン分析)、あるいは変異体の機能解析を行う。・ゲノム編集マウスを用いて、未だ機能が十分にわかっていない色素異常症原因遺伝子の遺伝子産物の機能を解明し、治療法の開発に繋げたい。
糖質コルチコイド制御による、老化のコントロールを目指す研究

少子高齢化が進む我が国を含む先進国では、加齢により罹患率が上昇する老化関連疾患すなわち、動脈硬化、糖・脂質代謝異常症、免疫能低下、骨粗鬆症、鬱病などが増えつつある。本研究のテーマである糖質コルチコイド(GC)と老化との関係性に関しては、これまでも何報か報告されているが、GC分泌制御による治療へのアプローチの具体的な研究は報告されていない。本研究により、老化に伴い出現する新規のGC分泌活性化メカニズムが発見され、その老化への関与が明らかになれば、炎症・活性酸素・ミトコンドリアの機能・小胞体ストレスに次ぐ、老化の原因の新たな役者として老化関連疾患の治療戦略のターゲットになることが期待される。
超並列コンピュータによる有限要素構造解析に関する研究

有限要素構造解析を並列コンピュータ,とりわけ超並列コンピュータによって行なう場合、剛性マトリックスの作成,剛性方程式の解法,などが主要な点となる。とりわけ剛性方程式の解法がキ-ポイントであり,この部分の並列解法が高速計算を左右する。剛性方程式の解法としては,領域分割法,スカイライン法などがあるが,色々調査し,試行的計算を行なった結果内緒形式のスカイライン法が並列,超並列計算に有効であるとの結論に達した。そこで内結形式のスカイライン法に基づく,3次元合成解析プログラムを作成し、並列コンピュータCONVEX, CRAY上で走らせてみて10cpo程度の計算機で有効であることを実証した。今回は,色々の事情の為100cpu程度の超並列計算機にかけられなかったが,アルゴリシズム上,100cpu程度でも充分有効なソフトウェアであることが提案される。
神経芽腫における癌抑制遺伝子候ING1遺伝子の解析

癌抑制遺伝子候補ING1は、その発現を抑制するこにより、in vitroにおけるソフトアガーアッセイやフョーカスフォーメーションアッセイにおいて細胞増殖を促進し、in vivoにおいて腫瘍形成を促す。われわれはヒト神経芽腫の発生・進展においてING1が関与しているかどうか調べるために、80例の原発性神経芽腫組織と6例の神経芽腫細胞株を用いて突然変異の検索を行った。また、20例の原発性神経芽腫組織と6例の細胞株を用いてmRNAの発現解析も施行した。ING1遺伝子には2つのスプライシング変異体が存在し、それぞれ2つのエクソンからなっているが共通のエクソンは全コーディング領域の約80%を占めるため、その共通エクソンにおいてSSCP-PCR法を用いて突然変異の検索を実施した。また、mRNA発現の解析はRT-PCR法を用いて半定量的な解析を施行した。その結果、突然変異は原発性神経芽腫組織および細胞株においてまったく認められなかったが、ヒト脳組織に比べて検索したすべての神経芽腫組織および細胞株においてmRNA発現の著明な低下を認めた。以上より、ヒト神経芽腫において突然変異はまれであるが、その発現低下が腫瘍の発生・進展に関与している可能性が示唆された。癌抑制遺伝子候補ING1は、その発現を抑制することにより、in vitroにおけるソフトアガーアッセイやフヨーカスフォーメーションアッセイにおいて細胞増殖を促進し、in vivoにおいて腫瘍形成を促す。われわれはヒト神経芽腫の発生・進展においてING1が関与しているかどうか調べるために、40例の原発性神経芽腫組織と6例の神経芽腫細胞株を用いて突然変異の検索を行った。また、9例の原発性神経芽腫組織と6例の細胞株を用いてmRNAの発現解析も施行した。癌抑制遺伝子候補ING1は、その発現を抑制することにより、in vitroにおけるソフトアガーアッセイやフョーカスブォーメーションアッセイにおいて細胞増殖を促進し、in vivoにおいて腫瘍形成を促す。
基礎物理乗数に基づく先端エネルギーデバイス評価体系構築に向けた計測基準の開発

本年度は試作した参照インピーダンス標準器(抵抗値0.6 Ω)の不確かさ(精度)評価を行った。不確かさの主要因と考えられる経時変化および周囲温度変化に起因した参照インピーダンス標準器の不確かさを、ISOのガイドに従って評価した。経時変化に起因した不確かさの評価では、参照インピーダンス標準器の周囲温度を一定(23度)に管理した状態で直流抵抗値の時間経過に伴う変化を長期間に渡って測定し、抵抗値の変化の割合(抵抗変化率)を推定した。推定した抵抗変化率を基に、参照インピーダンス標準器を用いて電気化学インピーダンス測定器の校正を行う際の経時変化に起因した拡張不確かさ(95 %の信頼区間)を5.9 ppmと評価した(参照インピーダンス標準器の直流抵抗校正を開始してから電気化学インピーダンス測定器の校正が終了するまで5日間を要すると仮定した場合)。また、参照インピーダンス標準器の周囲温度を23度から26度の間で変化させながら直流抵抗値を測定し、参照インピーダンス標準器の温度特性を明らかにした。この結果から参照インピーダンス標準器の周囲温度を23度±1度に管理した場合の温度変動に起因した拡張不確かさを7.5 ppmと評価した。本研究では、電気化学インピーダンス測定器評価の基準として利用可能な参照インピーダンス標準器を設計・試作した。そして、試作した参照インピーダンス標準器の不確かさの主要因と考えられる経時変化に起因する不確かさと温度変動に起因する不確かさをISOガイドに従い評価した。不確かさが明らかな参照インピーダンス標準器を基準に電気化学インピーダンス測定器を評価することで、電気化学インピーダンス測定器を用いたリチウムイオンバッテリー等の劣化評価結果の信頼性を確保することが可能となった。2018年以降、SI単位系は基礎物理定数を基にした新体系(新SI単位系)へ移行する見込みである。新SI単位系に基づく先端エネルギーデバイス(LIBや燃料電池など)の評価体系の構築を最終目的に、本課題ではその評価体系のキーデバイスとなる参照インピーダンス標準器を開発し、その性能をISOガイドに従い評価することを目指している。今年度は、「参照インピーダンス標準器の設計・製作」と、「開発品評価の準備」の2本立てで研究開発を進めた。「参照インピーダンス標準器の設計・製作」では、まず参照インピーダンス標準器の最適なサイズを計算によって求めた。計算にあたっては、製作部材の入手容易性やコストなども考慮した。次に、求めたサイズを基にして製作に必要な部材の調達を行った。そして、参照インピーダンス標準器の製作着手した。インピーダンス基準器開発の経験から、抵抗線材とその支持部材との接合部(はんだ付け等による接合)によって生じる機械的歪みがインピーダンス値のドリフトに影響を与えると推測される。この影響を小さく抑えるための接合方法について検討した。そして、歪みが少ないと考えられる接合方法で製作の条件出しを進めている。「開発品の評価の準備」では、参照インピーダンス標準器の評価で使用するための治具や配線機器の準備を進めた。具体的には、評価で必要となる抵抗測定器のスペックを精査し、要求に見合う機種の調達を行った。また、抵抗値評価で必要となる測定治具の準備を行った。部材の納入に時間がかかり、製作に着手するのが遅れたため。また、抵抗線材とその支持部材との接合において、接合に使用する機器の条件出しに時間を要している。本年度は研究計画に従い、参照インピーダンス標準器の製作および1次評価を並行して行い、1次評価結果を製作にフィードバックさせることで参照インピーダンス標準器に起因した不確かさの低減を目指す。参照インピーダンス標準器を製作し、その1次評価を行った結果、参照インピーダンス標準器の接続端子部における接触抵抗の再現性が測定結果に影響を与えていることが明らかとなった。そのため、接触抵抗の再現性が向上するよう接続端子部の改良を行った。改良にあたっては接続端子部だけでなくシールド箱の設計変更も行った。また、抵抗値ドリフト抑制を目的にアニール処理を行う際、参照インピーダンス標準器の製作後にアニール処理を行うと接続端子部の耐熱温度の制限のためアニール処理の温度が低くなってしまい、抵抗値ドリフト抑制の効果があまりえられないことが判明した。そのため、抵抗線材のみでアニール処理を行ってから参照インピーダンス標準器の製作するように製作手順の改良を行った。以上で得られた知見を基に、再度、参照インピーダンス標準器を製作し、評価を継続している。温調器のマシンタイムや測定用PCの不具合により、抵抗値ドリフトの評価に遅れが生じた。

経時変化に起因した不確かさの評価では、参照インピーダンス標準器の周囲温度を一定(23度)に管理した状態で直流抵抗値の時間経過に伴う変化を長期間に渡って測定し、抵抗値の変化の割合(抵抗変化率)を推定した。推定した抵抗変化率を基に、参照インピーダンス標準器を用いて電気化学インピーダンス測定器の校正を行う際の経時変化に起因した拡張不確かさ(95 %の信頼区間)を5.9 ppmと評価した(参照インピーダンス標準器の直流抵抗校正を開始してから電気化学インピーダンス測定器の校正が終了するまで5日間を要すると仮定した場合)。また、参照インピーダンス標準器の周囲温度を23度から26度の間で変化させながら直流抵抗値を測定し、参照インピーダンス標準器の温度特性を明らかにした。この結果から参照インピーダンス標準器の周囲温度を23度±1度に管理した場合の温度変動に起因した拡張不確かさを7.5 ppmと評価した。本研究では、電気化学インピーダンス測定器評価の基準として利用可能な参照インピーダンス標準器を設計・試作した。そして、試作した参照インピーダンス標準器の不確かさの主要因と考えられる経時変化に起因する不確かさと温度変動に起因する不確かさをISOガイドに従い評価した。不確かさが明らかな参照インピーダンス標準器を基準に電気化学インピーダンス測定器を評価することで、電気化学インピーダンス測定器を用いたリチウムイオンバッテリー等の劣化評価結果の信頼性を確保することが可能となった。「参照インピーダンス標準器の設計・製作」では抵抗線材とその支持部材との接合において、接合に使用する機器の条件出しを進める。「開発品の評価の準備」では、参照インピーダンス標準器の製作と1次評価を並行して行い、1次評価結果を製作にフィードバックさせることで、参照インピーダンス標準器に起因した不確かさの低減を目指す。1次評価結果を反映させた参照インピーダンス標準器の評価を継続する。また、周囲温度の影響などの不確かさ要因についても検討を行っていく。部材等の調達ににおいて納入業者間の見積競争を実施したことにより、当初見込み額よりも安価に部材等を入手することができたため。部材の納入金額が見積合わせによって想定より安価になったため次年度使用額が生じた。この金額は30年度の部材購入に充てる予定である。必要な消耗品等の購入に当てる。
全身疾患の発症に関与する齲蝕病原菌を早期にコントロールする新規シーラント材の開発

我々はこれまでに, S-PRGフィラーは各種齲蝕病原菌と感染性心内膜炎原因菌,およびカンジダ症病原真菌に対して増殖抑制能を有することを報告している。本研究では,S-PRGフィラーが口腔バイオフィルム形成に与える影響を検討した。その結果,S-PRGフィラーはバイオフィルムの形成抑制効果と,付着抑制効果および共凝集抑制効果を有することが明らかとなった。そのため,小窩裂溝のう蝕予防に用いられるシーラント材にS-PRGフィラーを配合することにより,口腔バイオフィルムの形成を抑制する可能性があることを示した。我々はこれまでに,S-PRG (surface reaction type pre-reacted glass ionomer)フィラーを含有するシーラント材が種々のイオンを徐放し,特にフッ素のリリース・リチャージ能を有することを確認している。本研究では,S-PRGフィラーを応用し1その抗菌効果について分子微生物学的に客観的な検証を行い,2シーラント材表面と周囲歯質における齲蝕病原細菌の増殖を効果的に抑制する機序を解明し,3全身疾患を起こしうる病原性の高いバイオフィルム形成を初期の付着段階から阻止する,新材料を開発することを目的としている。該当年度では,S-PRGフィラーの抗菌性を評価するため,S-PRGフィラーのイオン溶出液を調製し,口腔微生物増殖抑制効果と共凝集抑制効果を評価した。その結果,S-PRG溶出液は各種齲蝕病原菌と感染性心内膜炎原因菌,およびカンジダ症病原真菌に対して増殖抑制能を有することが明らかとなった。また,S-PRG溶出液は,Streptococcus gordoniiと他の細菌との共凝集を抑制することが示唆された。本研究の結果は国内・国外の学会で発表し,高い評価を受けた。我々はこれまでに、S-PRG (surface reaction type pre-reacted glass ionomer)フィラーが種々のイオンを徐放し、特にフッ素のリリース・リチャージ能を有することを確認している。平成26年度においては、S-PRGフィラーは各種齲蝕病原菌と感染性心内膜炎原因菌、およびカンジダ症病原真菌に対して増殖抑制能を有することを確認し、国内の学会で報告した。該当年度では、S-PRGフィラーが口腔バイオフィルム形成に与える影響を検討するため、S-PRGフィラーのイオン溶出液を応用し、口腔内細菌の共凝集と、自己凝集について評価した。その結果、単独ではバイオフィルム形成が不可能な歯周病菌、Porphyromonas gingivalisと各レンサ球菌において、S-PRG溶出液の添加により共凝集が抑制された。また、口腔バイオフィルム形成の初期に歯面ペリクルに付着するレンサ球菌、Streptococcus gordoniiを用いた実験により、低濃度のS-PRG溶出液では低い自己凝集率を示したが、その後濃度に依存して自己凝集率の上昇が認められた。以上より、S-PRGフィラーは、口腔バイオフィルムの形成阻害能力を有する可能性が示唆された。本研究では、S-PRGフィラーの抗菌効果を分子微生物学的に検証を行い、S-PRGフィラーが口腔バイオフィルムの形成阻害能力を有する可能性を見出した。ただし、本研究はS-PRGフィラーのイオン溶出液を用いて評価したものであり、実際のシーラント材を用いての検証までには至っておらず、人体への影響等についても評価していない。我々はこれまでに,S-PRG (surface reaction type pre-reacted glass ionomer)フィラーが種々のイオンを徐放し,特にフッ素のリリース・リチャージ能を有することを確認している。また,S-PRGフィラーは各種齲蝕病原菌と感染性心内膜炎原因菌,およびカンジダ症病原真菌に対して増殖抑制能を有することを明らかにした。続いて,S-PRGフィラーが口腔バイオフィルム形成に与える影響を検討するため,S-PRGフィラーのイオン溶出液を応用し,口腔内細菌の共凝集と,自己凝集について評価した。その結果,P. gingivalisと各レンサ球菌において,S-PRG溶出液の添加により共凝集が抑制されていた。また,低濃度のS-PRG溶出液では低い自己凝集率を示したが,中濃度のS-PRG溶出液では高い自己凝集率が認められた。単独ではバイオフィルム形成が不可能な歯周病菌P. gingivalisは,S. gordoniiと共凝集することにより成熟したバイオフィルムを形成することが知られている。本研究では, S-PRG溶出液は歯面初期付着菌である各レンサ球菌とP. gingivalisとの共凝集を抑制することが示された。また,S-PRG溶出液によるS. gordoniiの自己凝集効果が認められた。すなわち,歯面初期付着菌の自己凝集により,P. gingivalisとの共凝集が抑制されたと推測される。以上より,S-PRGフィラーは,口腔バイオフィルムの形成阻害能力を有する可能性が示唆された。そのため,S-PRGフィラーを歯科材料や歯磨剤等に応用することにより,齲蝕や歯周病,口腔感染症,さらには口腔微生物が原因となる全身疾患に対する予防効果が期待できる。

その結果,S-PRGフィラーはバイオフィルムの形成抑制効果と,付着抑制効果および共凝集抑制効果を有することが明らかとなった。そのため,小窩裂溝のう蝕予防に用いられるシーラント材にS-PRGフィラーを配合することにより,口腔バイオフィルムの形成を抑制する可能性があることを示した。本研究では,S-PRGフィラーの抗菌効果について分子微生物学的に客観的な検証を行い,S-PRGフィラーが,口腔内微生物に対する増殖抑制効果と,共凝集抑制効果があることを明らかにした。ただし,この抗菌効果はS-PRGフィラーのイオン溶出液を用いて評価した結果であり,実際のシーラント材を用いて抗菌効果を確認するまでには至っていない。また,S-PRGフィラーの共凝集抑制効果が認められたが,実際にバイオフィルムの形成を阻害するかどうかを確認するまでには至っていない。該当年度までに明らかにしたS-PRGフィラーの抗菌効果が、実際に口腔内で使用できるシーラント材においてもその効果が認められるかを検討する。そのうえで、齲蝕病原菌を早期にコントロールし、齲蝕予防に適した歯科材料の開発を目指す。さらに、研究結果を国際学会で発表し、国際誌の投稿を行う。口腔微生物学これまでに明らかにしたS-PRGフィラーの抗菌効果が,実際に口腔内で使用できるシーラント材においてもその効果が認められるか,検証する。そのため,シーラント材のフィラー含有量や,実験期間および条件などを検討する必要がある。また,バイオフィルム形成の抑制効果についても検証する予定である。そのため,プラーク形成の初期に歯面に付着し,後に他の細菌と共凝集することでバイオフィルムの形成に関与するStreptococcus gordoniiをターゲットとし,まずはS-PRGフィラーのイオン溶出液を用いて,検証する予定である。さらに,研究結果を国内学会で積極的に発表し,国際誌への投稿を行う。自動吸光度測定器として、小型振盪培養装置を設備備品費として経費を計上しており,消耗品に関してはハイドロキシアパタイトビーズ等を当該年度に購入予定だったが,研究の進展状況により,次年度に繰り越すことになった。ハイドロキシアパタイトビーズ,培養用の培地・試薬などが必要である。また,各実験で使用するピペットやチップ,シャーレ,ビーカー,試験管およびチューブ等は今後も新たに購入をする必要がある。また,各実験で収集したデータを保存するため,記録メディアが必要である。研究成果は,国内外の学会で積極的に発表するため,その旅費と,英文学術雑誌への投稿費用等が必要となる。