hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内耳におけるミトコンドリア機能の定量的評価法の確立

内耳由来細胞株HEI-OC1および蝸牛器官培養系有毛細胞を用いて、蛍光色素JC-1によるミトコンドリア膜電位の定量評価系を確立した。また、細胞外フラックスアナライザーによるミトコンドリア呼吸機能の測定系を確立した。H2O2処理したHE1-OC1細胞により作製した内耳細胞老化モデルでは、ミトコンドリアの酸素消費速度の低下を認め、ミトコンドリアの最大呼吸能の低下が示された。また、この内耳細胞老化モデルでは、JC-1の赤色/緑色蛍光強度比の減少を認め、ミトコンドリア膜電位の低下が示された。内耳障害発生のメカニズムにはミトコンドリアの機能障害が深く関わると考えられており、この説は、ミトコンドリア遺伝子異常に起因する疾患の多くが難聴を合併する臨床的背景や、実験動物による基礎研究などにより支持されている。一方、ミトコンドリア機能解析は、様々な研究分野において行われているが、内耳におけるミトコンドリア機能評価については、十分に確立しているとはいい難い。本研究は、内耳におけるミトコンドリア機能のリアルタイム定量評価法を確立することを目的としている。我々は、不死化内耳培養細胞HEI-OC1、および、マウスコルチ器の器官培養に、ATP阻害剤(オリゴマイシン)、脱共役剤(FCCP,カルボニルシアニド-p-トリフルオロメトキシフェニルヒドラゾン)、ミトコンドリア複合体III阻害剤(アンチマイシンA)、ミトコンドリア複合体I阻害剤(ロテノン)を投与し、酸素消費速度の変動を細胞外フラックスアナライザーを用いて計測する実験系を確立する研究を行っている。これまでの成果として、HEI-OC1、および、マウスコルチ器器官培養ともに、オリゴマイシン添加による酸素消費速度の低下、FCCP添加による酸素消費速度の上昇、アンチマイシンA・ロテノン添加による酸素消費速度の低下、がそれぞれ確認できた。内耳におけるミトコンドリア機能のリアルタイム定量評価法として、不死化内耳培養細胞のみならず、マウスコルチ器の器官培養系において、酸素消費速度の変動を細胞外フラックスアナライザーを用いて計測することができたため。また、HEI-OC1の系を用い、H2O2暴露による酸化ストレスモデルで呼吸代謝が落ち、薬剤性ストレスにも易障害性が増すことを証明した。内耳におけるミトコンドリア機能のリアルタイム定量評価法として、不死化内耳培養細胞、マウスコルチ器の器官培養系において、酸素消費速度の変動を細胞外フラックスアナライザーを用いて計測することができた。また、不死化内耳培養細胞の系を用いて、H2O2暴露による内耳酸化ストレスモデルに関し、新知見を得ることができた。内耳の加齢変化は不可逆性であり、有効な治療法は存在しない。その発生機序は諸説あるが、酸化ストレスとミトコンドリア機能障害が中心とされる。またミトコンドリア病の多くが難聴を呈することなどから、ミトコンドリア機能障害と難聴の密接な関係が示唆されている。本研究では、内耳におけるミトコンドリア機能の定量評価法の確立と、確立した実験系を用い、内耳の病態モデルにおけるミトコンドリア機能の評価を行うことを目的とした。HEI-OC1をH2O2にて短時間処理し、細胞増殖率低下と細胞生存率不変の条件から内耳細胞老化モデルを作製した。内耳細胞老化モデルでは、ミトコンドリア膜電位の低下を認めた。また、内耳細胞老化モデルでは、Carbonyl cyanide-p-trifluoromethoxyphenylhydrazone (FCCP)投与によるミトコンドリアの酸素消費速度の低下をH2O2の濃度依存性に認め、ミトコンドリアの最大呼吸能の低下が示された。

正常マウスのコルチ器の培養系において、好気呼吸のプロファイリングが可能となったが、現時点で、基礎呼吸に個体間のばらつきが見られている。細胞外フラックスアナライザーは、もとは細胞ベースの代謝研究用に設計されているものであるが、本研究ではマウスコルチ器の培養系に応用し、呼吸パラメータのプロファイリングを行っているため、均一な細胞集団での測定が行えていないという、手技的な問題が生じている可能性がある。ばらつきが少なくなるような実験手法や解析手法の検討を今後行っていく予定としている。また、本実験系を用いて、遺伝子改変マウスや内耳障害モデルマウスによるコルチ器全体のミトコンドリア機能の評価を行う予定としている。一方、HEI-OC1細胞を用いた系についても、障害負荷を行った場合のミトコンドリア機能評価を検討したいと考えている。耳鼻咽喉科学消耗品費への出費が、想定していた額よりも少なかったため。消耗品費への出費が、想定していた額よりも少なかったため。消耗品費として、培養用試薬、ミトコンドリア機能解析用試薬、実験用動物・飼育費、その他の分子生物学用試薬に使用する。また旅費として、国内学会発表と国際学会発表を予定しているため、各々に対して使用する。
ポドサイトにおけるRac1が糖尿病性腎症の発症・進展に及ぼす影響についての検討

Rac1は低分子量G蛋白質であり、主に細胞骨格の構築、細胞移動・成長の制御に関わることが報告されている。しかし、ポドサイト特異的Rac1欠損(Rac1 KO)マウスの腎障害については悪化あるいは改善と一致した見解は得られていない。今回、ストレプトゾトシン(STZ)で1型糖尿病を誘発させたRac1 KOマウスでは、腎症の進展にどのような影響を及ぼすかについて検討した。その結果、1型糖尿病マウスにおいてポドサイトにおけるRac1欠損は、ポドサイトの形態変化をもたらし、高血糖刺激によるアポトーシスの誘発が腎症の進展に関わっている可能性が示された。Rac1特異的なfloxマウスとポドシン特異的Cre発現マウスを交配してコンディショナルノックアウト(KO)マウスを作成する。この7週齢の雄性マウスにストレプトゾトシン(STZ)で1型糖尿病を誘導したマウスを実験に用いる。表現型として体重、血糖値、HbA1c、血圧、血清クレアチニン、尿中アルブミン・クレアチニン比などを測定する。16週齢時に屠殺後、KOと野生型(WT)マウスの腎組織を免疫染色のほか電子顕微鏡を用いて、糸球体(ポドサイトを含む)・尿細管間質障害の程度を比較検討する。また、アクチン関連蛋白やスリット膜蛋白の発現に関しては、免疫蛍光染色を用いて評価を行う。また、成熟腎でポドサイトにのみ限局して発現しているWilms' tumor suppressor gene (WT1)の発現を免疫蛍光染色やウエスタンブロット法を用いて評価を行うとともに、Rac1活性とRhoA活性をウエスタンブロット法により確認する。Rac1特異的なfloxマウスとポドシン特異的Cre発現マウスを交配してコンディショナルノックアウ(KO)マウスを作成する。表現型として体重、血糖値、HbA1c、血圧、尿中アルブミン・クレアチニン比などを測定する。また、スリット膜蛋白の発現に関しては、免疫蛍光染色を用いて評価を行う。また、成熟腎でポドサイトにのみ限局して発現しているWilms' tumor supressor gene(WT1)の発現を免疫蛍光染色を用いて評価を行う。今回、ポドサイトの機能維持には、複雑な細胞骨格を保つことが不可欠であることに着目し研究を行う点は独創的である。特に、Rac1は主に細胞骨格の制御に関わることが報告されており、恒常状態のポドサイトにおいて、構造や機能に影響を及ぼすことはないが、病的状態では有利に働くこともあれば、有害な働きをすることなど、病状により異なると言われている。本研究の結果、糖尿病性腎症においてポドサイトにおけるRac1の欠損がポドサイトのスリット膜蛋白の発現に影響を与えるために、蛋白尿漏出や腎障害悪化をさせることが証明できれば、今尚、特異的な治療薬のない糖尿病性腎症の治療分野に道が開ける可能性が出現する。慢性腎臓病患者の多くを占める糖尿病性腎症患者に与える波及効果は非常に大きい。また、透析医療費にも歯止めがかかり、医療経済的にも多大なる貢献が期待できる可能性がある。現在までの達成度としては、当初より予定されていた平成27年度以降の研究計画通りの進歩状況である。日本糖尿病学会(2015年5月)にて研究成果の公表を行い、Biochemical and Biophysical Research Communications(2015年10月)への論文投稿も行っている。まず、野生型(WT)、Rac1 KOマウスを各々STZ投与群(DM/WT群、DM/KO群)と非投与群(WT群、KO群)の4群に分け、STZ投与前(8週齢)から4週毎に表現系を測定した。16週齢時の腎組織を用い腎障害の程度を比較検討した。体重、血糖、HbA1cは、WT群とKO群あるいはDM/WT群、DM/KO群に有意な差はみられなかった。アルブミン尿は、いずれの週齢においてもKO群ではWT群と比較して有意に増加しており、糖尿病を誘発させた場合、その差はより顕著になった。電子顕微鏡による腎組織所見は、糖尿病の有無にかかわらず、KO群ではWT群と比較して、足突起消失の割合が高い傾向が認められた。免疫蛍光染色を用いて評価したスリット膜蛋白であるネフリンの発現は、糖尿病を誘発させるとその発現が低下し、DM/KO群ではDM/WT群と比較してさらに低下した。また、WT群に糖尿病を誘発してもWT1陽性細胞数は変化しなかったが、DM/KO群では、その他の群と比較して有意にその減少が認められた。一方、糸球体内におけるCleaved Caspase-3陽性細胞やTUNEL陽性細胞数に関しては、DM/KO群ではDM/WT群と比較して増加していた。

以上より、1型糖尿病マウスにおいて、ポドサイトにおけるRac1欠損は、ポドサイトの形態変化をもたらし、高血糖刺激によるアポトーシスの誘発が腎症の進展に関わっている可能性が示された。Rac1は低分子量G蛋白質であり、主に細胞骨格の構築、細胞移動・成長の制御に関わることが報告されている。しかし、ポドサイト特異的Rac1欠損(Rac1 KO)マウスの腎障害については悪化あるいは改善と一致した見解は得られていない。今回、ストレプトゾトシン(STZ)で1型糖尿病を誘発させたRac1 KOマウスでは、腎症の進展にどのような影響を及ぼすかについて検討した。その結果、1型糖尿病マウスにおいてポドサイトにおけるRac1欠損は、ポドサイトの形態変化をもたらし、高血糖刺激によるアポトーシスの誘発が腎症の進展に関わっている可能性が示された。現在までの達成度としては、当初予定されていた平成26年度の研究計画通りの進捗状況であり、今後も平成27年度、平成28年度の研究計画に基づき、予定どおりの進捗状況となるよう心がけていく。今後はマウスの対象数を増やし、より信頼性の高いデータを得られるよう勤めていく。また、アクチン関連蛋白(シナプトポディン)、スリット膜蛋白(ネフリン、ポドシン、デンドリン)、Rhoファミリー低分子量G蛋白質の発現を免疫蛍光染色やウエスタンブロット法を用いて評価を行う予定である。腎臓内科学蛋白尿を示す腎障害のうち、免疫染色や電子顕微鏡にて糸球体硬化や足突起の癒合などの典型的な腎障害(主にポドサイト障害)をきたさない場合もあるため、免疫蛍光染色やウエスタンブロット法も用いてポドサイトにおけるRac1が糖尿病腎症の発症・進展に及ぼす影響について考察する。KOとWTマウスの腎組織を用い、メサンギウム基質の増生、細胞数、近位・遠位尿細管の委縮・硬化像に関しては、免疫染色を行い評価するとともに電子顕微鏡等にてポドサイト障害の有無等について比較検討する。アクチン関連蛋白(シナプトポディン)、スリット膜蛋白(ネフリン,ポドシン、デンドリン)やWT1の発現を免疫蛍光染色やウエスタンブロット法を用いて評価を行う。当院研究施設で共用できるものは経費が予想より少なく済んだため。消耗品と一部図書購入費、研究発表及び海外を含む他施設の研究進歩状況把握のための出張費、研究資料収集費にあてる予定である。経費は、消耗品と一部図書購入費、研究発表および海外を含む他施設の研究進捗状況把握のための出張費、研究資料収集費にあてる。
負の情動下における、セロトニン投射を介した行動制御機構の解明

本研究では、様々な情動下で適切な行動を遂行するための脳内機構を明らかにするため、大脳基底核の出力核である黒質網様部へのセロトニン投射に注目し、その機能的意義を解明することを目的とする。我々は2頭のサルに対し、正、負、中立の3つの情動条件下で選択行動を行う認知課題を学習させた。情動指標として計測されたサルの自律神経応答では、負の情動条件下での瞳孔径の有意な拡大や心拍数の上昇が観察され、負の情動条件下でのストレス状態が示唆された。また学習初期の選択行動では負の情動条件下での成績低下が認められ、この差は学習が進むにつれ消失した。このことはサルによるストレス耐性の獲得を示唆する。次に我々は課題遂行中のサルにおいて、セロトニン細胞の集中する背側縫線核から単一細胞外記録を行った。その結果、約半数の背側縫線核細胞が選択行動に応じて行動前の神経活動を変化させること、その大多数が適切な選択時により強く応答することを見出した。こうした行動予測的な活動の多くは、正もしくは負の情動条件下での活動上昇を伴っており、背側縫線核細胞の情動信号による、適切な行動選択への寄与が示唆される。また我々は、セロトニン投射の情報処理とその機能を明らかにするため、光遺伝学的手法による回路解析も行った。セロトニン細胞特異的に光駆動性チャネル(ChR2)を発現するAAVベクターをサル背側縫線核に局所注入し、背側縫線核細胞の光応答を調べた。その結果、多くの細胞が興奮性の光応答を示し、ChR2発現を電気生理学的に確認した。さらに我々はセロトニン細胞の投射領域である黒質網様部においても光刺激を行い、黒質網様部ニューロンの発火活動の変化を確認、行動出力系である黒質網様部へのセロトニン投射を回路特異的に制御、解析するための技術的基盤を確立した。本行動課題では、情動を惹起するために用いる条件刺激の学習と、条件刺激提示下での認知課題を分離したセッションにおいて行ったため、認知課題での安定した情動反応が得られるまでに予想よりも長い期間を要した。そのため課題遂行下での神経応答計測は、セロトニン投射の情報解析の準備段階として行った背側縫線核からの記録にとどまり、当該年度に予定していた黒質網様部からの活動記録には至っていない。また光遺伝学的手法による光照射を伴う記録実験では、光ファイバーと記録電極を同時に使用するため、通常の単一細胞外記録よりもより個体への侵襲性が高い。そのため実験動物の健康状態を吟味しながら慎重に実験を進めた。平成31年度以降は、2頭目のサルへのAAVベクターの注入を行う。ウィルス感染後、背側縫線核、黒質網様部において光刺激応答を計測し、ChR2発現の再現性を確認する。また黒質網様部からの神経活動記録を行い、背側縫線核との情報表現の比較を行う。次に黒質網様部を逆行性に刺激し、黒質網様部へ投射するセロトニン細胞を同定する。同定したセロトニン細胞の課題下での応答を記録し、どのような情動信号が行動出力系である黒質網様部へと伝達されているのかを明らかにする。その後、セロトニン投射の機能的な役割を明らかにするため課題遂行下の黒質網様部へ光照射を行い、黒質網様部へのセロトニン投射を活性化する。セロトニン投射の操作により、情動信号が正常に伝達されなくなった場合、獲得されていたストレスへの耐性がどのような影響を受けるのかを解析する。

さらに我々はセロトニン細胞の投射領域である黒質網様部においても光刺激を行い、黒質網様部ニューロンの発火活動の変化を確認、行動出力系である黒質網様部へのセロトニン投射を回路特異的に制御、解析するための技術的基盤を確立した。本行動課題では、情動を惹起するために用いる条件刺激の学習と、条件刺激提示下での認知課題を分離したセッションにおいて行ったため、認知課題での安定した情動反応が得られるまでに予想よりも長い期間を要した。そのため課題遂行下での神経応答計測は、セロトニン投射の情報解析の準備段階として行った背側縫線核からの記録にとどまり、当該年度に予定していた黒質網様部からの活動記録には至っていない。また光遺伝学的手法による光照射を伴う記録実験では、光ファイバーと記録電極を同時に使用するため、通常の単一細胞外記録よりもより個体への侵襲性が高い。そのため実験動物の健康状態を吟味しながら慎重に実験を進めた。平成31年度以降は、2頭目のサルへのAAVベクターの注入を行う。ウィルス感染後、背側縫線核、黒質網様部において光刺激応答を計測し、ChR2発現の再現性を確認する。また黒質網様部からの神経活動記録を行い、背側縫線核との情報表現の比較を行う。次に黒質網様部を逆行性に刺激し、黒質網様部へ投射するセロトニン細胞を同定する。同定したセロトニン細胞の課題下での応答を記録し、どのような情動信号が行動出力系である黒質網様部へと伝達されているのかを明らかにする。その後、セロトニン投射の機能的な役割を明らかにするため課題遂行下の黒質網様部へ光照射を行い、黒質網様部へのセロトニン投射を活性化する。セロトニン投射の操作により、情動信号が正常に伝達されなくなった場合、獲得されていたストレスへの耐性がどのような影響を受けるのかを解析する。2018年度は、実験用部品への出費が予想よりも多く、設備備品を購入するための予算が足りなくなり、次年度使用額が生じた。翌年度はこの額を合わせ、予定していた設備費の購入、また追加で必要となることが予想される物品費(電極、ファイバーなど)に充てる。
節と名詞句における省略と文法格の役割に関する比較統語論研究

本研究では、比較統語論の観点から、節と名詞句における省略現象に関する経験的事実を詳細に検討し、省略現象に課される様々な文法的制約の解明を目的とした。具体的には、英語タイプの言語において主に研究されてきた先行詞包含型省略が日本語の節を対象とする項省略においてみられること、また態の不一致現象を日本語タイプの言語において検証する際に名詞化節における名詞句内削除を考察することが有効であることを指摘し、これらの観察から省略における並行性および同一性条件に関する新たな論拠を提示した。また、省略における文法格の役割に加え、統語構造の線状化に関する新しい理論を発展させることができた。平成27年度は、省略現象に課される文法的制約である同一性条件に関して研究を行った。具体的には、これまで主に英語の動詞句省略においてのみ研究されてきた先行詞包含型削除と呼ばれるタイプの省略が、日本語などに典型的にみられる空項現象という動詞句省略とは異なるタイプの省略現象においてもみられることを発見した。特に、副詞節内部の補文節が主節全体を先行詞として省略されうることを、省略現象にみられる並行的解釈の効果などに基づいて示した。さらに、この現象が、空項現象を動詞句削除によってのみ説明しようとする分析にとって深刻な問題となることを指摘し、近年提案されている項省略という操作を動機づけることができることを論じた。また、同一性条件に関しては、主節全体と省略される補文節が異なりうることを指摘し、その理論的含意についても論じた。この成果は、米国コネティカット大学言語学科、ニューヨーク大学言語学科などでの講演および英国ヨーク大学で開催された国際学会Workshop on Altaic Formal Linguistics 11にて発表され、その議事録に論文が掲載される予定である。また、平成27年9月1日から9月24日まで、米国コネティカット大学言語学科に訪問研究員として滞在し、同学科の教員、大学院生および他の訪問研究員と理論言語学の最新の成果について意見交換、情報収集をおこない、また自身の研究についても有意義なコメントをもらった。本研究の研究課題の一つである節レベルの省略現象について、先行研究ではほぼ英語の動詞句省略との関連でしか議論されてこなかった先行詞包含型省略が、補文節に対する項省略という独立に観察されている現象において観察されたことは非常に意義深く、特に動詞句省略だけでは空項現象をすべて説明できないことを示せた点は理論的にも興味深い。また、日本語以外の項省略を許すとされている言語でも同様の現象が観察されるかを調べることで、項省略という統語的操作が通言語的にどのような性質をもつ言語にみられるかを解明する手掛かりになると考えられ、その点でも今後の進展が期待される。さらに、米国コネティカット大学での訪問研究員としての滞在は、理論言語学の最新の知見を得るだけでなく、新たに研究に協力してくれる研究者・大学院生との交流を深めることに役立ち、来年度以降の理論的研究・通言語的研究を進展させる際に大きな役割を果たすと考えられる。平成28年度は、省略現象と深く関わる理論的道具立ての一つである統語構造の線状化について研究を行い、その成果を省略現象の一つである助詞残留省略に適用する際に、文法格が大きな役割を果たしていることを論じた。特に、統語的構築物のラベル付けという最近の理論言語学研究において大きな注目を集めている問題について、ラベル付けは統語構造の線状化のために必要であるという仮説を提案した。さらにその帰結の一つとして、助詞残留省略と呼ばれる名詞句レベルでの省略現象について新しい分析を提案した。より具体的には、文法格を残留する移動によって当該の構文が派生されるという分析を提案し、この分析が先行研究の理論的問題を解決すると同時に、ラベル付けと線状化の関係に関する上述の仮説を支持することを論じた。この研究成果は、米国コネティカット大学言語学科、ニューヨーク大学言語学科および国立国語研究所における講演において発表され、現在専門誌に投稿するための原稿を準備中である。また、この分析の大きな仮定の1つであるラベル付けにおける文法格の役割に関する仮説について、日本語と英語の難易構文についての相違点の検討からこの仮説を支持する分析を提案した。この成果は、後藤亘氏との共同研究としてJapanese/Korean Linguistics Conference Satellite Workshopにおいて発表された。また、平成28年8月29日から9月24日まで米国コネティカット大学言語学科にて研究を行うために滞在し、同学科の教員、大学院生および他の訪問研究員と理論言語学の最新成果について意見交換および情報収集を行った。また、自身の研究についても、発表や個別アポイントメントを通じてさらなる発展のために有意義なコメントをもらった。本研究の中心的な研究課題の一つである省略現象と文法格の関連性について、統語的構築物のラベル付けの必要性を線状化に帰するというより広い理論的問題を扱った仮説の中でこの二つを有機的に関連付けられたことは、本研究の研究課題が理論言語学の諸問題の中でも重要な位置づけを持つことを示しており、また本研究の研究成果がより広い理論的含意をもちうることを示していると考えられる。さらに、統語構造を言語の音声的側面と結びつける線状化は、言語の外在化というより大きな理論的問題に直結しており、省略現象と線状化を関連されて研究を進めることは、言語の外在化の中心的な理論的道具立てである統語構造の転送という操作の本質を明らかにする可能性がある。この点でも本年度の研究成果は来年度以降の理論的研究の進展に寄与するものである。

また、経験的な成果としては、助詞残留省略というあまり研究されてこなかった現象についての新しい分析を提案したことで、今後さらなる発展が期待できる。特に、提案された分析において中心的な役割を果たす文法格の性質をさらに探ることで、日本語以外の言語において助詞残留省略が許されるためにはどのような文法的特性が必要になるかなどの通言語的な研究を推進することができると考えられる。以上に加えて、米国コネティカット大学での研究を通じて得た知見および研究者・大学院生との交流を通じて、新たな理論的課題の設定や進展の方向づけが可能となった。平成29年度は、省略現象に課される文法的制約である同一性条件に関して研究を進めるとともに、前年度に行った統語構造の線状化に関する仮説の帰結を追求した。まず前者に関しては、同一性条件が純粋に意味的なものかあるいは統語的ものかという理論的問題に関して日本語の分析からどのような理論的・経験的貢献ができるかを検討した。具体的には、英語のような言語の研究における態の不一致現象に基づいて提案されている仮説が、日本語において名詞化された節を検討することで支持できることを論じた。この成果は、米国コネティカット大学言語学科、ニューヨーク大学言語学科、慶應義塾大学レキシコン研究会などでの講演において発表され、現在国際専門誌に投稿するための論文を準備中である。後者に関しては、統語構造のラベル付けと線状化に関して平成28年度の研究において提案した仮説をさらに洗練し、特に助詞残留省略だけでなく非顕在的移動においても文法格の有無が大きな役割を果たしていることを論じた。この成果は、南山大学言語学研究センターでの講演および日本英語学会第35回大会ワークショップにおいて発表され、論文としてまとめたものが現在国際専門誌において掲載審査中である。また、平成29年8月28日から9月23日まで米国コネティカット大学言語学科にて研究を行うために滞在し、同学科の教員、大学院生および他の訪問研究員と理論言語学の最新成果について意見交換および情報収集を行った。また、自身の研究についても、発表や個別アポイントメントを通じてさらなる発展のために有意義なコメントをもらった。補助事業期間全体を通じては、省略現象に課される同一性条件という観点からはあまり研究の進んでいなかった名詞句における省略現象に関して進められたこと、またそれに付随して線状化における文法格の役割について新しい視点をもたらすという成果があった。本研究では、比較統語論の観点から、節と名詞句における省略現象に関する経験的事実を詳細に検討し、省略現象に課される様々な文法的制約の解明を目的とした。具体的には、英語タイプの言語において主に研究されてきた先行詞包含型省略が日本語の節を対象とする項省略においてみられること、また態の不一致現象を日本語タイプの言語において検証する際に名詞化節における名詞句内削除を考察することが有効であることを指摘し、これらの観察から省略における並行性および同一性条件に関する新たな論拠を提示した。また、省略における文法格の役割に加え、統語構造の線状化に関する新しい理論を発展させることができた。
海洋における沈降粒子の動態とその物質循環における役割に関する研究

深層水における炭素を中心とする親生物元素の循環を明らかにするため、北西部北太平洋海盆、日本海溝及び南極海においてセジメントトランプ実験を実施し、以下の結果を得た。1)襟裳岬沖に実験海域を設定し、1988年9月から1989年5月までセジメントトラップを設置し、粒子の沈降による有機物の鉛直フラックスを測定した。有機炭素、塩素フラックスは顕著な季節変動を示した。特に、春季と秋季においてフラックスの高い値が観測された。これは、それぞれ春季及び秋季におけるこの海域での植物プランクトンブルームの発生に依るものと判断される。2)日本海溝及び襟裳岬沖の北西部北太平洋海盆では冬期に有機炭素フラックスが高くなることを認めた。沈降粒子有機物のδ^<13>C及びアミノ酸のラセミ化度の測定結果は、冬期季節風の吹き出しによる大陸棚及び大陸棚斜面の堆積物の捲き上げ、深海底への移動及び再堆積がこのような有機炭素フラックスの増加を引き起こしていることを示唆した。3)冬期海底近傍を伝って沿岸域から外洋への有機物の輸送は、間欠的に発生する。しかし、有機炭素フラックスの極大が2ー3月に認められることから、何等かの意味で気象擾乱が有機炭素の水平輸送に深くかかわっているものと判断される。4)南極海における有機炭素フラックスは同海域の12月から翌年の2月にかけて発生する植物プランクトンブルームに依存することを認めた。特に、本海域における一連の沈降粒子有機物のδ^<13>C値に関する結果から植物プランクトンに生物活性の診断に対して、有機物のδ^<13>C値が極めて有効な指標になることを認めた。これらの結果は、沈降粒子試料の有機物組成、特に貯蔵性炭水化物の挙動によっても支持された。また、有機物のδ^<15>N値は海洋表層の栄養塩状態に関する情報を与えることを示した。
乳癌治療を指向したエストロゲン受容体分解誘導剤の開発と細胞死誘導分子機構の解明

近年我々はユビキチンープロテアソーム系を利用したエストロゲン受容体分解誘導剤SNIPER(ER)の開発を進めている。本研究において、SNIPER(ER)が乳癌細胞のエストロゲン受容体を分解後に活性酸素種(ROS)を発生させ、ネクローシス様の細胞死を誘導することを明らかにした。この結果は、SNIPER(ER)がER陽性乳癌の治療のためのリード化合物となりうることを示唆している。エストロゲン依存性の増殖をする乳癌細胞において、タモキシフェン等でERの機能を阻害すると、ERによって駆動される細胞増殖に重要な遺伝子群の転写が抑制され、細胞周期が停止し、最終的には細胞死に至る。しかし、ER分解誘導剤による細胞死は比較的短時間で誘導されることから、ER分解誘導剤が積極的に細胞死のシグナルを起動していることが示唆された。そこで、ER分解誘導剤依存型細胞死について、細胞死の種類を同定するために、ER分解誘導剤で処理したMCF-7細胞をギムザ液で染色して細胞の形態観察を行った。無処理の細胞と比較して薬剤処理された群においては、細胞の核画分のみが染色され細胞質がほとんど染まらない細胞の存在が認められた。さらに、アポトーシスを引き起こすスタウロスポリンで処理した細胞、又はネクローシスを引き起こす過酸化水素で処理した細胞と比較したところ、薬剤処理した細胞は過酸化水素で処理した細胞の形態に近いことが分かった。ネクローシスにおいてはクロマチン結合タンパク質であるHMGB1が細胞外に放出されることが知られているため、培養液中にあるHMGB1を測定したところ、ER分解誘導剤及び過酸化水素によって細胞死を起こした細胞の培地中にHMGB1が存在することを確認した。スタウロスポリンによる細胞死ではHMGB1の放出は起きていなかった。さらに、各種細胞死阻害剤(アポトーシス:z-VAD-FMK,ネクローシス:Necrostatin,オートファジー:3ーMA)によるER分解誘導剤による細胞死に対する影響を観察したが、残念ながらどの化合物でも有為な細胞死抑制効果は認められなかった。阻害剤は効果がなかったが、ギムザ染色による細胞形態観察とHMGB1の放出の結果から、ER分解誘導剤は乳癌細胞であるMCF-7に、ネクローシス様細胞死を誘導することが強く示唆された。しかし、我々が開発したER分解誘導剤は、比較的短時間で細胞死を誘導することから、ER分解誘導剤が積極的に細胞死のシグナルを起動していることが示唆されていた。平成25年度には、ギムザ染色による細胞形態観察と細胞からのHMGB1タンパク質の放出の結果より、ER分解誘導剤は乳癌細胞であるMCF-7に、ネクローシス様細胞死を誘導することを明らかにした。平成26年度は、ER分解誘導剤依存型細胞死とそれを誘導するメカニズムについて、さらに詳細に検討した。まず、薬剤処理したMCF-7細胞は、後期アポトーシス及びネクローシス細胞を染色するPropidiumIodideにより染色された。このことは、前年度に明らかにしたER分解誘導剤がネクローシス様細胞死を誘導することを支持する結果となった。さらに、ネクローシスは活性酸素(ROS)の過剰産生が引き金になって起こることが多いため、薬剤による細胞内のROSの量について調べた。ROSによって酸化され蛍光を発する色素CellRoxGreenを用いて細胞内ROSの量を評価したところ、ER分解誘導剤処理により細胞内ROSの量は増加し、その効果はプロテアソーム阻害剤の存在下で抑制された。以上の結果は、ER分解誘導剤によってER分解依存的にROSが産生され、ネクローシスが誘導されていることを示唆している。平成25年度には、ギムザ染色による細胞形態観察と細胞からのHMGB1タンパク質の放出の結果から、ER分解誘導剤は乳癌細胞であるMCF-7に、ネクローシス様細胞死を誘導することを明らかにした。平成26年度は、ER分解誘導剤によってER分解依存的にROSが産生され、ネクローシスが誘導されていることを示唆する結果を得た。最終年度となる平成27年度は、ER分解誘導剤依存型細胞死について、分子レベルでの解析を引き続き行った。ROSのインヒビターであるN-acetyl-L-cysteineで細胞を前処理しておくと、ROSの産生が抑えられ、細胞死が抑制された。この結果により、細胞死がROSの産生によって引き起こされていることが明らかとなった。また、ER分解誘導剤のリガンドを置換した新しい化合物を複数合成し、より高いER分解活性を有する化合物の取得に成功しており、細胞死誘導活性について検証中である。

この結果は、SNIPER(ER)がER陽性乳癌の治療のためのリード化合物となりうることを示唆している。上記「研究実績の概要」で述べた通り、ER分解誘導剤依存型細胞死の解析において、細胞死の種類がネクローシスであり、それが細胞内のROSの産生上昇によるものであることが強く示唆された。平成26年度中に細胞死誘導の上流因子について明らかにすることが一つの目標であったので、おおむね当初の計画の通りに進んでいると考えている。また、構造活性相関によりER分解誘導剤の最適化が現在進行中である。細胞生物学ER分解誘導剤依存型細胞死について、分子レベルでの解析を引き続き行う。ROSの産生阻害により細胞死が抑制されるかどうか、また、ROS産生上昇を誘導するメカニズムについて検討する。構造活性相関によるER分解誘導剤の最適化が現在進行中であり、in vitroの評価により最適な分子が得られた段階でin vivoでの実験に移る。上記「研究実績の概要」で述べた通り、ER分解誘導剤依存型細胞死の解析において、阻害剤による効果は認められなかったものの、形態観察とHMGB1放出より細胞死の種類がネクローシスであることが強く示唆された。25年度中に細胞死の種類を明らかにすることが目標であったので、おおむね当初の計画の通りに進んでいると考えている。繰り越された金額は少額であり、ほとんどが計画通りに使用された。ER分解誘導剤依存型細胞死を誘導するメカニズムについて詳細に検討する。ネクローシス様細胞死は活性酸素の過剰産生が引き金になって起こる事が多いため、活性酸素の産生、またはそれ以外の上流因子、シグナル伝達経路とER発現との関連について調べる。また、構想活性相関によりER分解誘導剤の最適化を行う予定である。平成27年度分と合わせて、構造活性相関研究等に使用される予定である。購入する予定だった数種類の試薬や抗体の譲渡があり、当初の予定より小額になった。メカニズム研究、構造活性相関研究等に使用される予定である。
Muraymycin類をリードとする薬剤耐性菌に有効な新規抗菌剤開発研究

著者は、『既存の抗菌剤と異なる新規標的MraYを阻害する天然物ムライマイシン類(MRYs)をリードとし、全合成を基盤として確立した合成法を用いた新規抗菌剤の創成研究』を目的として研究を行った。(1)多角的な誘導体合成への展開を容易に行うことができる合成法としてUgi-4成分反応を鍵工程としたMRY D2の初の全合成を行った。(2)MRYsのMraYに対する阻害機構は未知であったため、著者は、合成したMRY D2およびその誘導体を用いてMraY阻害活性の評価および競合阻害実験を行い、MRYsがMraYの基質のうち糖ペプチドと競合することを見出した。(3)効率的な誘導体合成には化合物とMraYが相互作用する部位、官能基の情報が必要である。そこで著者は、天然物の官能基および部分構造を欠如した誘導体を包括的に合成、活性評価し、MRYsのペプチド構造は大幅に単純化した場合でもMraY阻害活性および抗菌活性が維持されることを見出した。(4)高活性なMraY阻害剤の開発には、MRYsの活性コンホマーの探索は必須であると言える。そこで、著者はモレキュラースキャホールディング、つまり多様な配座を有する誘導体を短工程で与える合成法を見出し、それらのうちいずれの配座、置換基の三次元的配置がMraY阻害活性の発現および抗菌活性の発現に重要であるかを検討した。以上から著者は、薬剤耐性菌に有効な新規抗菌剤開発を目的とした合成研究を行い、天然物をリードとして薬剤耐性菌を含む細菌に抗菌活性を有する誘導体を見出した。また、部分構造欠如誘導体や単純化誘導体を合成活性評価することでMraY阻害活性および抗菌活性発現に必須な置換基を見出した。さらにモレキュラースキャホールディングおよび計算科学によるファーマコホアおよび活性コンホマーの探索を行い新たな構造活性相関の知見を得た。天然物MraYの初の全合成を達成し、誘導体展開が容易に行える基盤を整えた。また、MraYを標的とする新規抗菌剤開発のために重要となる構造活性相関の情報を得て来ている。ムライマイシン類が薬剤耐性菌に有効であることは見出されていなかったが、著者らが初めて薬剤耐性菌に有効なムライマイシン誘導体群を見出した。これら誘導体は新規抗菌剤開発のよいリード化合物となると考えられる。タンパク質と化合物の相互作用の観察のため、STD-NMRによる解析を課題として挙げていたが、タンパク質の可溶化および機能保持が難しいと考えられ研究が進んでいなかった。今後はフランスCNRSのDr.Bouhssらと共同してSTD-NMRと相互作用解析を行っていきたい。またこれまで合成した誘導体群は市販薬に比べて合成過程が長い、あるいは構造が複雑であるためより単純な分子への変換を行っていきたい。
消費者の省エネ住宅選択意思決定を誘導するエネルギーラベルの有効性

研究の目的は、消費者を省エネ住宅選択の意思決定へと導く建物のエネルギー消費性能の表示制度(エネルギーラベル)の効果を明らかにし、その効果的な表示方法についても確認することである。はたして、「エネルギーラベルは消費者に希求して、省エネ住宅選択へと誘導するのか」を学術的な問いとして、アイトラッカー実験・不動産広告実験・社会実験をおこなう。これらの研究遂行にあたっては、ヘドニックプライスモデルやロジスティック回帰モデルによる分析ばかりでなく、行動経済学の手法も応用して効果を計測する。本研究は、エネルギーラベルの不動産広告の実装までを想定し、現実社会への応用を意識して研究を進める点に特徴がある。
中性子星冷却期と後期ニュートリノ放出

超新星爆発の瞬間には多種多様な信号が発生するため、超新星はマルチメッセンジャー観測の絶好のターゲットである。銀河系内で起これば、ニュートリノと重力波を駆使して爆発機構に迫ることが可能となるだろう。しかし、爆発直後(およそ1秒以内)は様々な流体不安定性に代表される物理過程が複雑に絡まり合っており、定量的な予言を行なうことが非常に困難である。そこで、本公募研究では爆発開始後1秒以降のニュートリノ放射に着目し、定量性の高い理論モデルを構築することを目標とする。また、実際に超新星が起こったときに実験データ解析に活用できる解析手法を開発する。初年度は、主に以下の3つの研究に進展があった。1.原始中性子星冷却計算により100秒を超えるニュートリノ光度発展の数値モデルを構築した。数値モデルからSuper-Kamiokandeでの擬似観測データを作成し、新しい解析手法を開発した。この手法を用いると、原始中性子星の質量をニュートリノ単独で決定できる可能性があることを示した。2.超新星爆発計算で重要なニュートリノ輸送方程式の定式化をやり直し、従来は考慮されていなかった原始中性子星内部の乱流によるニュートリノスペクトルの変化を定量的に与える基礎方程式を導出した。3.原始中性子星からのニュートリノ放射の解析的モデル化を進め、数値計算結果と整合的なニュートリノ光度およびスペクトルの時間発展を記述する解析的な表式を導出した。これらの結果を現在論文としてまとめている。順次公開し、さらなる研究へとつなげる。初年度は特に将来のニュートリノ観測を見越したデータ解析手法の確立の部分が進んだ。論文化も着実に進んでおり、次年度に公開予定である。データ解析の基礎的な枠組みを作ることができたので、今後は理論モデルの精緻化およびパラメータ空間の拡大を行う。具体的には、原始中性子星冷却計算では無視していた流体効果を適宜取り込むことや、解析的モデルの精密化である。
造血幹細胞への遺伝子導入によるX連鎖重症複合免疫不全症の遺伝子治療とその展開

「造血幹細胞への遺伝子導入によるX連鎖重症複合免疫不全症(XSCID)の遺伝子治療とその展開」をテーマに研究を行った。この研究期間の最中にフランスのグループから、XSCID遺伝子治療を施行された11例の患者の中から白血病様症状が出現した2例の有害事象例の報告があった。この有害事象のために、我が国のX-SCID遺伝子治療は一時保留となっているが、最近再び再開を模索する動きが世界的に主流となっている。今年度は昨年度に引き続き、1)アイソレックス300iを使用し、母親骨髄から,CD34陽性細胞を純化し、HLAハプロタイプ不一致造血幹細胞移植を施行したXSCID患者の免疫能回復過程を追跡した。この方法はHLA一致による重篤な移植片対宿主反応病を回避する上で有効である事が確認され、また、移植後の免疫能の回復にも有効であることが証明された。加えて、慢性肉芽腫症患者に対する骨髄非破壊的造血幹細胞移植も実施した。この方法は患者に対する前処置化学療法の負担が少なく、背景に重篤な感染症や臓器障害が存在する患者への移植法に適している。この2つの方法を組み合わせることにより、XSCIDへのより安全な造血幹細胞移植療法を可能とする治療戦略を開発することが出来た。2)XSCIDの診断過程の中で、γc鎖に変異がないSCID患者の中から、別の原因遺伝子に変異を有する重症複合免疫不全症患者を発見した。IL-7受容体α鎖欠損症である。この疾患はT細胞が存在せず、B細胞は存在するが機能しない、XSCIDと極めて類似した免疫不全症であるが、NK細胞が存在することが異なる。XSCIDに対する遺伝子治療は、世界の動向と歩調を合わせた形で、我が国での実施を引き続き検討して行く。X連鎖重症複合免疫不全症(XSCID)に対する遺伝子治療の準備を完了させたが、その直後にFISCHER教授らのグループから、遺伝子治療を受けた11名の患者のうち4番目と5番目の2症例に急性白血病が発症したというニュースが伝えられた。白血病細胞にγc鎖が組み込まれた場所はいづれもLMO2遺伝子の近傍であり、その部位が白血病の発症と密接に関連している可能性が示唆されている。その事は学内遺伝子治療研究審査委員会・厚生労働省・文部科学省に届けられており、学内での遺伝子治療の実施は現在の所保留となっている。遺伝子治療自体は他に例をみない程大きな成功を収めているので、合併する有害事象の克服が急務である。現時点で早急に解決すべき問題は、A)白血病の発生を如何に克服するかと、B)XSCID患者が実際に発生した時に、緊急避難的に施行する最も適切な造血幹細胞移植法の確立である。A)については、(1)レトロウイルスへの自殺遺伝子の導入、(2)AAVベクターを造血幹細胞に導入するための工夫、(3)全く新しい概念による遺伝子導入法の開発等が考えられ、すでに実用化を目的としたj実験を開始した。B)については、羊赤血球・大豆凝集素を用いたR BuckleyらのHLAハプロタイプ不一致造血幹細胞移植法が存在する。この方法はGMPグレードの試薬を使用することが困難であり、今後に問題を残す。代わる方法として我々は、Isolex300iを用いた超大量CD34陽性細胞輸注によるHLAハプロタイプ不一致造血幹細胞移植法を開発している。まだ1例のXSCID患者にしか応用していないが、その経過は順調である。この方法は、将来XSCIDに対する移植法として標準化されていく可能性がある。「造血幹細胞への遺伝子導入によるX連鎖重症複合免疫

不全症(XSCID)の遺伝子治療とその展開」をテーマに研究を行った。この研究期間の最中にフランスのグループから、XSCID遺伝子治療を施行された11例の患者の中から白血病様症状が出現した2例の有害事象例の報告があった。この有害事象のために、我が国のX-SCID遺伝子治療は一時保留となっているが、最近再び再開を模索する動きが世界的に主流となっている。今年度は昨年度に引き続き、1)アイソレックス300iを使用し、母親骨髄からCD34陽性細胞を純化し、HLAハプロタイプ不一致造血幹細胞移植を施行したXSCID患者の免疫能回復過程を追跡した。この方法はHLA不一致による重篤な移植片対宿主反応病を回避する上で有効である事が確認され、また、移植後の免疫能の回復にも有効であることが証明された。加えて、慢性肉芽腫症患者に対する骨髄非破壊的造血幹細胞移植も実施した。この方法は患者に対する前処置化学法の負担が少なく、背景に重篤な感染症や臓器障害が存在する患者への移植法に適している。この2つの方法を組み合わせることにより、XSCIDへのより安全な造血幹細胞移植療法を可能とする治療戦略を開発することが出来た。2)XSCIDの診断過程の中で、γc鎖に変異がないSCID患者の中から、別の原因遺伝子に変異を有する重症複合免疫不全症患者を発見した。IL-7受容体α鎖欠損症である。この疾患はT細胞が存在せず、B細胞は存在するが機能しない、XSCIDと極めて類似した免疫不全症であるが、NK細胞が存在することが異なる。3)Wiskott-Aldrich症候群へのレンチウイルスベクターによる遺伝子治療の予備実験を、イタリアのグループとの共同研究で施行し、試験管内での造血幹細胞への遺伝子導入法の有効性を確認した。XSCIDに対する遺伝子治療は、世界の動向と歩調を合わせた形で、我が国での実施を引き続き検討して行く。XSCIDに対する遺伝子治療と造血幹細胞移植療法は異なった概念による新しい治療法であり、どちらの方法も科学的・倫理的観点から慎重に発展させていくことが重要である。
カーボンアロイ・炭素材料の空間制御と新機能の展開

本研究は、平成9年度発足の重点領域研究「カーボンアロイ」の効率良い発足を目的とし、計画班のメンバーと評価を担当する総括班で構成されている。重点領域研究「カーボンアロイ」は、炭素材料の多様な性質を炭素原子の異なる電子軌道の複合系、ならびにヘテロ原子との複合系まで含めて一種の合金と考えようという発想から炭素材料を整理して発展させることが目的である。この目的を達成するために、アロイ化する空間での分類「原子・結晶アロイ班」、「界面・微構造アロイ班」、「表面・裏面アロイ班」の3班とアロイの機能を展開する「アロイ機能展開班」の4つに分けた。この4つの班をX軸として、さらに3年間の重点領域研究の期間に効率よく研究を進めるために、多孔質材料、層間化合物、C/C複合材料、新しい複合系の4つの材料をY軸として、これについて集中的に研究を進めるように、班分けを行った。また、限られた計画班のメンバーでカバーできない領域について議論を重ね、公募班として期待される研究に関するキーワードを列挙した。また、3年間の計画として、公開シンポジウムの時期と場所、成果報告会の時期と場所、98年に日本で開催される炭素国際会議の対応、関連学会や研究会との連携関係、3年間の研究期間終了後に、成果公表の為に科研費に申請すること、成果の一部として本の執筆の可能性について議論を重ねた。本研究による2回の会合(10月と1月の分担者会議と全体会議)を開催できた結果、来年度の4月を待たずに多くの研究者が予備的な研究をスタートすることが可能となった。尚、これらの方針について一月に総括班会議を開催し、評価を担当して頂く先生方から、上記方針についてご意見を頂き、大筋での了解を得た。
遺伝的アルゴリズムに基づく金型分割面構造の最適化による成形不良の低減

平成11年度では,数億実験として,1.「遺伝的アルゴリズムに基づく金型分割面の最適形状の生成方法の検討」を,成形実験として,2.「基礎実験用の試験金型の製作および実験」を実施した.1において,金型分割面構造を表現する遺伝子構造とその操作(交叉および突然変異)および遺伝子を淘汰する際に用いる適合度の計算式を検討した.この式には,金型分割面先端の間隙量と金型分割面周辺で発生する最大の応力値の2つの項目を含み,最適化は事前に設定されたこれらの項目の目標値を満足する様に実行される.本年度は,各項目にその重要度を意味する重みを導入し,最適化中に生成された金型分割面の形状の状態に応じて,重みを変化させた.その結果,探索時の局所解からの脱出の困難性を解決し,重みの変更による解の多様性の確保と初期値依存性の解消を実現した.2において,バリを意図的に発生させるため,金型分割面先端で任意の間隙量を設定可能な試験金型を製作し,バリの発生状態とその間隙量に関する基礎的な実験を実施した.この結果,発生する間隙量は,成形条件の違いにより,大きな差異が存在することを確認した.適切な成形条件下で間隙量を変化させて実験した結果,使用樹脂に関するバリの発生しない限界の間隙量を決定した.なおこれは,実際の設計現場において,金型分割面設計の設計指針としても応用可能な値でもある.これより,2の実験で得られたバリの発生しない限界の間隙量を,1の実験で検討した最適な金型分割面形状の生成方法に用いることで,射出成形法の成形不良の一つである金型分割面先端で発生するバリの低減を可能とする最適な金型分割面形状の実現の可能性を得た.平成10年度では,数値実験として,1.「遺伝的アルゴリズムに基づく金型分割面の最適形状の生成方法の検討」を,成形実験用の金型製作として,2.「基礎実験用の試験金型の設計」を行った.1においては,金型分割面構造を表現する遺伝子構造とその操作(交叉および突然変異)および遺伝子を淘汰する際に用いる適合度の式を検討した.最適化の過程において,適合度の式は,淘汰による遺伝子の選択に,大きな影響を与える重要な式である.同時にこの式では,金型設計という視点も考慮して,使用樹脂に対応した金型分割面先端の許容可能な間隙量と応力集中を制御するための許容可能な最大応力値を同時に指定可能とした.最適化される金型分割面形状は,指定された値を可能な限り実現するように生成される.これにより,最適化を実行した結果,数世代の後に得られる新たな金型分割面形状をもつ金型では,平坦な金型分割面をもつ従来の金型と比較して,金型分割面付近の最大応力値が約2倍程度にもかかわらず,その間隙量は,約1/10程度となる新たな金型分割面形状を得ることができた.また,現在検討中の方法は,初期形状によっては,初期値依存性が若干存在することも確認した.2においては,来年度に実施予定である基礎実験に関して,間隙量を任意に変更可能な試験金型の設計を行った.平成11年度では,1においては,最適化の過程において,現在と比較して,より最適な分割面形状を得るための操作方法および初期値依存性の解消について検討を行う予定である.2においては,試験金型の製作を行い,使用樹脂に関する間隙量と成形条件の相関を調べる基礎実験を行い,これに基づいて,遺伝的アルゴリズムにより得られる最適化された金型分割面形状をもつ金型の有用性を検討する実証実験を行う予定である.平成11年度では,数億実験として,1.「遺伝的アルゴリズムに基づく金型分割面の最適形状の生成方法の検討」を,成形実験として,2.「基礎実験用の試験金型の製作および実験」を実施した.1において,金型分割面構造を表現する遺伝子構造とその操作(交叉および突然変異)および遺伝子を淘汰する際に用いる適合度の計算式を検討した.この式には,金型分割面先端の間隙量と金型分割面周辺で発生する最大の応力値の2つの項目を含み,最適化は事前に設定されたこれらの項目の目標値を満足する様に実行される.本年度は,各項目にその重要度を意味する重みを導入し,最適化中に生成された金型分割面の形状の状態に応じて,重みを変化させた.その結果,探索時の局所解からの脱出の困難性を解決し,重みの変更による解の多様性の確保と初期値依存性の解消を実現した.2において,バリを意図的に発生させるため,金型分割面先端で任意の間隙量を設定可能な試験金型を製作し,バリの発生状態とその間隙量に関する基礎的な実験を実施した.この結果,発生する間隙量は,成形条件の違いにより,大きな差異が存在することを確認した.適切な成形条件下で間隙量を変化させて実験した結果,使用樹脂に関するバリの発生しない限界の間隙量を決定した.なおこれは,実際の設計現場において,金型分割面設計の設計指針としても応用可能な値でもある.これより,2の実験で得られたバリの発生しない限界の間隙量を,1の実験で検討した最適な金型分割面形状の生成方法に用いることで,射出成形法の成形不良の一つである金型分割面先端で発生するバリの低減を可能とする最適な金型分割面形状の実現の可能性を得た.
打診による歯の経時的変位量と歯周組織の機能的性状に関する研究

今回は、打診装置としてT字型およびストレート型インパルスハンマを用い打診の再現性をsimulator模型上で検討を行った。さらに、歯の変位量測定システムを開発するため、加速度計とレーザー変位計を用いて打診をsimulator模型上で行い、その変位量の同時測定を行った。その結果、1.ストレート型の方が打診の衝撃力及び最大加速度に再現性があり、術者間の差が小さかった。2.加速度より求めた値とレーザー変位計で求めた値に強い正の相関を認めた。次に、ストレート型と加速度計を用いて、正常者3名と異常者1名の上顎右側中切歯の変位量の測定を行った。その結果、3.変位量は、正常者の方が小さかった。4.衝撃力と変位量の関係は、1)正常者および異常者ともに強い正の相関を認めた。2)正常者の方が、衝撃力の増加に比べて変位量の増加の割合が小さかった。5.最大変位時間は、正常者の方が小さかった。歯を単一pulsで打診して発生する振動応答から歯の経時的変位量を測定して、歯周組織の性状を明らかにすることを目的に打診装置の開発・改良を行ない、歯と打診装置の各々から導出される経時的加速度波形をDigital SpectramAnalyzerよりComputerに移送して解析した。1.打診装置の特性打診装置はAccelerometerを装着した打診可動部と、可動部の初速をコントロ-ルする電気回路部の電源装置からなる。1).打診力と打診距離の検討は、重量4.82gの打診可動部を等速運動させることにより、経時的な運動エネルギ-を打診可動部の加速度より求め、打診距離1mm3mmの範囲で経時的に安定した運動エネルギ-の打診力が得られた。2.加速度波形の解析歯と打診装置のAccelerometerから打診時の衝撃により得られるTime加速度波形を、Computerにて補正して積分し、速度を求め、さらに変位量を算出した。1).衝撃打診法による歯の変位様態は、衝撃時に500μsec550μsecの間に0.025mm0.035mm程度の最大変位量が測定された。2).打振器可動部の速度は,可運部の尖端は歯面の到達した際に急激に減速し、マイナス方向へ速度が変わるまでの減速時間は、歯が最大変位するまでの時間にほぼ同じく500μsec500μsecである。このような実験成績をもとに、打診時における打診装置可動部より導出される加速度を数理的に解析することにより、歯の変位量、すなわち初期動揺度の測定の可能性を示唆された。前年度では、衝撃力および最大加速度からみてストレート型インパルスハンマの方が再現性であり、術者間の差も小さかった。また、加速度計とレーザー変位計を同時に測定に用い、simulator模型を打診して変位量の測定を行ったところ、加速度計より二重積分で求めた計算値とレーザー変位計で求めた実測値の間に強い正の相関が認められ、加速度計での測定も可能であると考えられた。このようなことから、今後の実験には、ストレート型インパルスハンマで打診を用い、変位量の測定に加速度計をもちいることにした。そのため、本年度はこれらを用いて実際に臨床応用の可能性を探るために、Millerの4段階区分法で0度と診断された正常者3名の上顎右側中切歯と1度と診断された異常者1名の上顎右側中切歯を用いて実験を行った。その結果、以下の特徴をとらえることができた。変位量については、正常者の方が小さかった。衝撃力と変位置の関係は、正常者および異常者ともに強い正の相関を認め、正常者は異常者に比較して、衝撃力の増加に比べて変位置の増加の割合が小さく、衝撃力が0になったときの残留歪みが小さかった。最大変位時間については、正常者の方が小さかった。以上のようなことから、今後は、被験者ならびに症例を多くして、また、症例の症状を細かく分けてさらに詳細に検討を行い,さらに、歯牙は3次元的に変位することから3軸方向の測定を行っていきたいと考えている。