hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
面方位混載型・歪みゲルマニウム超薄膜の創製と超高速トランジスタへの応用

本年度得られた主な成果を以下にまとめる。(1) Geとの共晶反応する金属群(Ag、Al、Au、Sn)の中で、Geとの共晶温度が最も低いSn(共晶温度: 231°C)を用いた金属誘起結晶化法を提案し、非晶質Geの結晶化温度を500°Cから150°Cに低温化できることを明らかにした。加えて、本手法が非晶質Siの低温結晶化に対しても有効なことを見出した。(2)絶縁膜上におけるGe系IV族半導体の更なる高品質形成を目指し、被結晶化膜の極表面のみを局所的に溶融させる水中レーザ結晶化法をGeSn混晶系へと展開した。非晶質Geに2%程度のSnを添加すれば、レーザ照射時に発生するGe膜の損傷/凝集が抑制できることを発見した。強いエネルギーでのレーザ照射が可能となった結果、GeSnの結晶粒径は約0.01μm(Sn添加なし)から約1μm(Sn=2%添加)に増大した。素子サイズに匹敵する大粒径GeSnの低温・高品位形成の同時実現である。大粒径化したGeSn膜は、2軸伸張歪み(約1%)が導入されていること、比較的良好なHall正孔移動度(100 cm2/Vs)を有することも判明した。(3)多結晶GeSnの有用性を実証すべく、多結晶GeSnを用いて,ジャンクションレスタイプのFinFETを試作した。Finの幅17 nmの素子でドレイン電流のON/OFF比=5桁を達成した。狭バンドギャップのGeSnで、確実なオフ動作を初めて実証した重要な成果である。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画であったGeをベースとした高速トランジスタ実現に向けた結晶成長のプロセス開発は順調に進展してきた。GeとSnの共晶反応の解明も進んでおり,その制御技術構築に向けた知見も十分に蓄積されてきた.当初の計画であったGeをベースとした高速トランジスタ実現に向けた結晶成長,低抵抗金属/半導体界面形成のプロセス開発は順調に進展してきている. Sn/n型Ge (100)コンタクトでショットキー障壁高さが低減できること(0.35eV)も見いだしており,その制御技術構築に向けた知見も十分に蓄積されてきた.これまでに開発した結晶成長技術を高度化すると共に,Geをベースとした高速トランジスタの実用化に向けた高伸長歪み印加技術,超低抵抗ソース・ドレイン電極形成技術の開発などを推進する.最終年度は,これまで行ってきた結晶成長技術の高度化,低いショットキー障壁高さが得られた理由を探るとともに,トランジスタの高性能動作実証に向けて研究を推進する.
LIMモチーフをもつプロテインキナーゼLIMKによる細胞増殖制御機構の解析

私達は、1994年、LIMモチーフとよばれる特徴的なジンクフィンガー構造を分子内にもち、既知のプロテインキナーゼとは構造的にも大きく異なった新しいクラスのプロテインキナーゼ、LIM-kinase(LIMK1)のクローニングに世界ではじめて成功し、その全構造を明らかにした。さらに、LIMK1と構造類似したプロテインキナーゼLIMK2,TESK1のクローニングにも成功した。LIMモチーフとは2個のジンクフィンガー構造からなる構造モチーフで、蛋白質間の相互作用に関与することが示唆されている。LIMK1はLIMモチーフとプロテインキナーゼを合わせもつ最初のプロテインキナーゼであり、その細胞機能の解明は未知の細胞内情報伝達経路の解明につながる重要な課題であると考えられる。本研究では、これらのキナーゼの細胞機能、発現分布を解析し、以下の点を明らかにした。1、Rat-1A線維芽細胞において、LIMK1蛋白質の発現は、増殖相で高く、増殖停止期では検出できない。2、NIH3T3細胞および活性型RasでトランスフォームしたFYJ10線維芽細胞にLIMK1を過剰発現すると、増殖が著しく抑制された。一方、アンチセンスLIMK1 cDNAを導入すると、NIH3T3細胞の増殖が促進された。3、LIMK1は、N末端LIM領域とC末端キナーゼ領域間の相互作用により、少なくとも一部は二量体を形成することを明らかにした。4、LIMK1はLIMドメインを介して、種々のプロテインキナーゼCサブタイプと結合することを明らかにした。5、ラット発生過程におけるLIMK1およびLIMK2の発現分布を調べ、いずれも胎生期の脳神経系に高発現しているが、生後は異なる分布を示すことを明らかにした。
小型遠心ポンプ用いた可搬型除水システムの開発

緊急に除水が必要な患者から,簡便かつ安全に除水する可搬型除水システムを開発し,在宅医療や被災地医療にも役立つ装置の構築をめざす.本研究では透析液が不要な濾過方式を採用し,血液回路には羽根直径3cmの小型遠心ポンプを採用した.溶血試験では,1号機の溶血率は市販体外循環ポンプの3/10程度から,2号機では1/20程度に改善したが,摩耗に注意すべきことがわかった.模擬血栓試験ではピボット周辺以外に血栓は観察されなかった.さらに今回の血液濾過実験では,血流流量および濾液流量を一定に維持できたが,今後,長時間使用では中空糸目詰りやファウリングによって性能が劣化しないことを引続き立証する必要がある.心不全あるいは腎不全のために緊急に除水を必要とする患者から、簡便かつ安全に除水する可搬型除水システムを開発し、救急医療のほか在宅医療、ひいては被災地医療にも使える除水システムを提供することが研究目的である。このため、小型遠心ポンプ及び末梢静脈へのバスキュラーアクセス(カテーテル)を用いた、体外循環血液ろ過装置を開発する。平成24年度には、羽根直径30mm、ポンプ外径70mm、モータ厚さ8mmは前モデルと同じであるが、流入・流出径を3.4mmから5.0mmに拡大し、流入口を直角折曲り管から円弧曲り管に変更した新型遠心ポンプ(DP3)を試作し、性能試験と溶血試験と模擬血栓試験を実施した。性能試験では回転数1500 rpmで圧力30 mmHgが出るが、圧力損失の低下により最大流量が650 mL/minから1300 mL/minまで増加した。溶血試験では、クエン酸を添加したウシの1日保存血500mLをポンプ回路に充填し、4時間37°Cに維持した。その結果、流量50mL/min、圧力30mmHg(回転数1500rpm)の条件で、ピボットが摩耗した球面接触状態では、血漿中遊離ヘモグロビン量が168 mg/hとなり、体外循環の標準溶血量(BPX80圧力200mmHg、流量4L/min時に211mg/h)の約80%とあまり芳しくない溶血成績であった。しかしピボットが新しい点接触状態では血漿中遊離ヘモグロビン量が13 mg/hとなり、体外循環の標準溶血量(249 mg/h)の約5%と良好な溶血成績をおさめた。模擬血栓試験では、閉回路の血液を2時間37°C、凝固能ACT=170190sに維持し、DP2およびDP3とも、モノピボット軸受周りにはリング状の血栓形成があるものの、それ以外にろ過に影響を与えるような血栓は観察されなかった。これによりポンプ単体試験では、目標性能が達成された。心不全あるいは腎不全のために緊急に除水を必要とする患者から、簡便かつ安全に除水する可搬型除水システムを開発し、救急医療のほか在宅医療、ひいては被災地医療にも使える除水システムを開発することが研究目的である。平成25年度には、羽根直径30mm、ポンプ外径70mm、モータ厚さ8mm、流入・流出口径5mm、流入口を円弧曲り管にした遠心ポンプ(DP3)を使用し、模擬血栓試験と血液ろ過実験を実施した。模擬血栓試験では、閉回路の血液を2時間37°C、凝固能ACT=170190sに維持し、モノピボット軸受け周りの細い環状血栓以外に血栓は観察されなかった。血液ろ過実験では、血液循環回路の流速を50mL/minという厳しい低流量条件に設定したため、血液凝固と血沈現象が生じたので、回路に抗凝固剤ヘパリンを加え、リザーバ外部に攪拌ローラーを付加することにより、これらを防止した。従来の血液駆動用のローラーポンプを遠心ポンプに置換したことにより、(1)膜内外差圧は遠心ポンプ回転数で変動することはなく、濾液流量によって決まること、(2)ヘモフィルタ入口圧力は遠心ポンプ回転数によって一定に決まること、(3)血液循環流量が50mL/minであるとき、濾液流量は26mL/minまで引けること、がわかった。また回路流量が一定の間、ヘモフィルタの圧損は一定であり、今回はファウリングの影響は見られなかった。これより、遠心ポンプによって血液循環流量を一定(50mL/min程度まで)に維持できることと、その条件で濾液流量を最大6mL/min(10%以上)までローラーポンプで引けることがわかった。緊急に除水が必要な患者から,簡便かつ安全に除水する可搬型除水システムを開発し,在宅医療や被災地医療にも役立つ装置の構築をめざす.本研究では透析液が不要な濾過方式を採用し,血液回路には羽根直径3cmの小型遠心ポンプを採用した.溶血試験では,1号機の溶血率は市販体外循環ポンプの3/10程度から,2号機では1/20程度に改善したが,摩耗に注意すべきことがわかった.模擬血栓試験ではピボット周辺以外に血栓は観察されなかった.さらに今回の血液濾過実験では,血流流量および濾液流量を一定に維持できたが,今後,長時間使用では中空糸目詰りやファウリングによって性能が劣化しないことを引続き立証する必要がある.

心不全のために心血管系に水が貯留し、緊急に除水を必要とするうっ血性心不全患者や溢水となり緊急に除水を必要とする透析患者から、簡便かつ安全に除水する可搬型除水システムを、新規開発することが目的である。小型遠心ポンプ、及び末梢静脈へのバスキュラーアクセス(カテーテル)を用いた、体外循環血液ろ過装置を開発するため、本研究では、血液を循環させるための遠心ポンプの開発と、ろ過により除水を行う膜モジュールの選択を目標としている。本装置の開発により、現在は透析施設の備わった病院でしか治療できなかった症例に対して、透析施設の伴わない一般病院においても、血液浄化を安全に施行することを可能にする効果をもたらす。さらに本装置は大災害において、透析施設が機能不全に陥った場合に、簡易血液浄化装置としても役立つものである。平成23年度には、羽根直径30mm、ポンプ外径70mm、出入口内径3.4mm、モータ厚さ8mmの遠心ポンプ(名称DP2)を試作し、性能試験と溶血試験を実施した。性能試験では回転数1500rpmで圧力30mmHgが達成できることが確認された。溶血試験では、クエン酸を添加したウシの1日保存血500mLをポンプ回路に充填し、4時間37°Cに維持した。その結果、流量50mL/min、回転数1500rpmのポンプ条件で、DP2ポンプでは、血漿中遊離ヘモグロビン量が77.3mg/hとなり、市販体外循環ポンプBPX80(ポンプ条件200mmHg、4L/min)での290mg/hの約1/4の値と、良好な成績をおさめた。平成24年度は3月8日に全体会議を行って、実験結果の評価と研究指針の設定を行なった。新規に開発した遠心ポンプを使って、動物血による溶血試験結果が市販体外循環状態の5%という、ポンプ単体としては良好な溶血成績をおさめたので、おおむね順調と判定した。平成23年度は8月29日と3月2日に全体会議を行って、実験結果の評価と研究指針の設定を、確実に進めてきた。システム化は来年度送りであるが、実験結果として、新規に開発した遠心ポンプを使って、溶血試験結果が市販体外循環ポンプの1/4という良好な溶血成績をおさめたので、おおむね順調と判定した。平成25年度は、新規開発した遠心ポンプにヘモフィルターも接続して、血液を用いたシステムの除水特性評価試験を行なうとともに、成果について学会発表を行なう。平成23年度は2回の全体会議を行って、臨床側と工学側が膝を交えて、実験結果の評価と研究指針の設定を、確実に進めてきた。平成24年度も医工の実験結果を持ち寄って、システム構築を進めるとともに、成果の学会発表を行う。平成25年度に向けて、開発目的を長期在宅治療および救急車中の治療に設定し、透析液を用いないろ過方式で可搬型システムを実現する。キット化ではアタッシュケースに入る程度のシステムとするため、ポンプ及びコントローラは平たい形状にし、モータは取外し可能な構造にする方針を立てた。概念設計の後、ポンプ及び透析器のキットを組んで、血液を用いた溶血試験と抗血栓試験を行う計画である。平成24年度に向けて、開発目的を長期在宅透析および救急車中透析に設定し、透析液を用いないろ過方式で水を節約する。キット化ではスーツケースに入る程度のシステムとするため、ポンプ及びコントローラは平たい形状にし、モータは取外し可能な構造にする方針を立てた。概念設計の後、ポンプ及び透析器のキットを組んで、溶血試験と抗血栓試験を行う計画である。
粘性係数の異なる二相流における浸透メカニズムと浸透破壊特性

飽和地盤への異温度流体の流れにおける浸透流及び浸透破壊メカニズムの解明を行う。「冷水飽和地盤中への温水の流れ」では流れやすい大きな土粒子間隙への選択的流れがおこる。このとき,流量は減少するが限界水頭差の変化はないことを明らかにする。また,「温水飽和地盤中への冷水の流れ」では温水地盤中に気泡が発生する。ここでは,メタンガスによるパイピング発生事例への慣用的安定解析法(Prismatic failure concept)の適用からその原因究明とメタンガスの影響の解明を行う。飽和地盤に異温度流体(ここでは水)が流れ込む問題は,粘性係数の異なる2流体の浸透流すなわち二相浸透流問題として取扱われてきた。しかし,一次元地盤の浸透破壊実験から,この流れは,不飽和地盤への水の侵入現象(フィンガリング現象)と同様に,流れやすい大きな土粒子間隙への選択的流れであることがわかってきた。粘性係数の大きく異なる流体の浸透メカニズムと浸透破壊特性を明らかにするため,一次元浸透破壊実験を行い,飽和地盤への異温度流体の注入問題「冷(温)水飽和地盤中への温(冷)水の選択的水みちの流れ」について実験的に考察を行った。そして,次の結論を得た。(1)冷水地盤への温かい浸透水の流れは,土粒子間隙内への選択的流れであり,不飽和地盤への水の侵入現象(フィンガリング現象)と同様の現象であると考えられる。(2)冷水地盤への温水流れは透水係数が著しく小さくなることがあり,得られる透水係数に大きなばらつきが生じ,データが安定しない。(3)浸透破壊に対する安定性,すなわち,限界水頭差H_cまたは限界動水勾配i_cは,力の釣合いによって決まる現象であるので,飽和地盤に等温度の水が均等に流れる場合のものと差はない。結論をまとめると次のようになる。水温の低い飽和地盤に水道水(地盤に比べて温水)を流すと,温水は,地盤中の大きな間隙など流れやすい部分を選択的に流れ,あるいは冷水塊が残存しそこを避けて流れることになる。すなわち選択的な水みち中の温水流れが生じる。水温による透水係数の変化だけを考え,浸透流理論を用いて算出したよりもかなり小さな流量しか流れないことになる。したがって,このとき,透水係数も小さくなる。一方,浸透破壊特性は,初期間隙比e_0の値によって決まるので,実験途中に間隙比の大きな変化がないと,浸透水温の変化に影響を受けない。しかし,一次元地盤の浸透破壊実験から,この流れは,流れやすい大きな土粒子間隙への選択的流れであることがわかった。また,論文「浸透流及び浸透破壊現象における水温の影響」をまとめた。結論は次のようになる。(2)ここで行った実験のように、ガラス面やアクリル面を通した場合には、サーモグラフィーでは水温分布を測定できない。本研究の遂行には、色素を用いる方法、や、多点水温計測法などを用いる必要がある。(3)冷水地盤への温水流れは透水係数が著しく小さくなることがあり,得られる透水係数に大きなばらつきが生じ,データが安定しない。(4)浸透破壊に対する安定性,すなわち,限界水頭差H_Cまたは限界動水勾配i_Cは,力の釣合いによって決まる現象であるので,飽和地盤に等温度の水が均等に流れる場合のものと差はない。水温の低い飽和地盤に水道水(地盤に比べて温水)を流すと,温水は,地盤中の大きな間隙など流れやすい部分を選択的に流れ,あるいは冷水塊が残存しそこを避けて流れる。また,透水係数も小さくなる。サーモグラフィーでは水温分布を測定できないので,本研究の遂行には、色素を用いる方法や多点水温計測法などを用いる必要がある。

飽和地盤への異温度流体の注入問題には,大きく次の2つに分けられる。「(1)冷水飽和地盤中への温水の選択的水みちの流れ(前年度)」と「(2)温水飽和地盤中への冷水による気泡の発生(本年度)」室内透水試験について考える。定水位透水試験は,透水係数が大きな試料に対して行われるため,流量が大きく浸透水として水道水が用いられることから実験中に水温が変化する。また,大型の装置を用いた浸透破壊実験でも,多量の水を流す必要があるため,水道水が用いられることが多い。水道水を用いる場合には,実験の実施時期や方法によっては水温の変動や変化についての配慮が必要である。水温調節のない部屋で,実験前日に供試体を作製し,水道水を用いて夏期(7月上旬から9月中旬)に透水試験を行う場合,水温は室温(供試体の温度)より低くなる。供試体中を流れる間に浸透水の水温が上昇することになり, Henryの法則により,供試体中に気泡が生じやすくなる。水道水を用いた夏期の透水試験が敬遠されるのはこのような理由による。供試体中における空気の発生は,理論限界水頭差を小さくするので,実際の現場では危険となる。ここでは,メタンガスによるパイピング発生事例について,慣用的な方法の一つであるPrismatic failureの考え方を用いて浸透破壊安定解析を行った。そして,空気間隙率(主にメタンガスからなる)と浸透破壊安全率の関係について考察し,本事例の地盤安定性を慣用的な安定解析法を用いて評価することが可能であるかについて考察した。浸透水温(地下水の水温)の上昇に伴う気泡(メタンガス)の発生や地盤の掘削に伴う圧力低下がパイピング発生の一因であることを明らかにした。神戸大学都市安全研究センター研究報告において、一次元浸透破壊実験結果を、「浸透流及び浸透破壊現象における水温の影響」と題して論文にまとめることができた。しかし、筆者らの実験のように、ガラス面やアクリル面を通した場合には、サーモグラフィーでは水温分布を測定できないことがわかった。新しい方法を考案し、実験を試みる心要がある。(事項12.を参照のこと。)24年度が最終年度であるため、記入しない。異温度流体の砂地盤への選択流れを実験的に明らかにする方法について考察し、(1)サーモグラフィーによる方法、(2)色素を用いる方法、(3)多点水温計測法などが利用できることが考えられた。筆者らが実験を行っているように、ガラス面やアクリル面を通した場合には、サーモグラフィーでは水温分布を測定できないことがわかった。したがって、(1)の方法ではできないことが明らかとなった。(2)、及び、(3)の方法を用いて、実験的に現象を明らかにすべく、実験・計測システムの構築に向けてシステムの構築を行っているところである。24年度が最終年度であるため、記入しない。
中国両宋時代の首都と都市に関する基礎的研究

研究期間中,前半に手がけたことは,宋都開封における,北宋時代後期の変容の追求であった。変容の要因として,政治の大きな変革があげられる。周知のように北宋神宗時代は,王安石新法の時代であり,その影響が国都の景観にどのような影響を与えたのか特に,城壁を中心に分析した。それと並行して行った作業が,北宋徽宗時代の政治状況と,国都の状況の関係である。この関係も優れて密接なものであることが判明した。次に,行幸という皇帝の政治行為が首都空間といかなる関わりを持つのかという問題点を追求する事になった。北宋時代に分析は止まったが,大変興味深いことに北宋皇帝は,ほとんど首都空間から離れなかった。したがって,首都空間におけるパフォーマンスが重要となる。皇帝は,大体一ヶ月に一度ずつ,首都に点在する道観仏寺を参拝し,民のために幸福をいのる。そして,目的地と宮殿との往復の過程で,皇帝は首都住民にその身体をさらすことになる。そのことは,宋代に発達した情報網によって,地方にももたらされ,皇帝の実在性が普及した。北宋皇帝にとって王権の維持のために,不可欠の行為の一つだった。中国皇帝の伝統的政治行為として田猟という儀礼的狩猟がある。この田猟についても検討した。歴代の北宋皇帝は,田猟を中止することで,逆説的に王権を強化したという興味深い結論に達した。すなわち,軍事より文化を優先する国是を顯かにするためには,田猟は余りふさわしいものとは考えられなかったのである。最後に,北宋開封に15年間だけあった玉清昭応宮という巨大な道観の興亡について検討した。この宮観の再建をめぐって,皇帝権力(皇太后摂政)と宰相をはじめとする官僚集団が真っ向から対立した。結果,皇太后は譲歩して,官僚集団が,皇帝権力の恣意的な行使に対して一定の枠をはめることに成功した事件である。これをきっかけに,北宋の皇帝-官僚の関係は,以前とは変質したと考えられる。本年度は、北宋の開封の首都機能と都市構造をめぐる問題について、特に北宋の後半の展開を中心に検討した。以前には北宋前半の首都機能を検討していたが、王安石新法以降にそれが変化したことが分かっていた。そこで、その変化の実態を分析することにした。(1)まず、神宗時代の外城壁の修築について検討した。その際に用いた方法が言説分析である。単に外城壁の修築工事の物理的な展開を追うのではなく、修築工事に対する賛成・反対の言説を分析することによって北宋人の首都外城に対する思想を明らかにすることとした。その結果、新法派は、『周礼』にもとづき首都防御能力を高めるための、あるいは、国家権力の視覚とも言うべき壮麗な首都外城の景観を実現するための土木工事を積極的に推進する立場であり、逆に旧法派は、『春秋』にもとづき土木工事による首都の要塞化に反対して、君主の修徳によって秩序を維持することを優先する主張をおこなった。(2)徽宗時代と開封:北宋の末代皇帝徽宗時代の開封は、首都として独特の構造を持つに至った。それは、道教的な空間として再構成されたことである。徽宗時代には意識的に、古代の礼制への回帰や、社会福祉事業が首都を中心として行われていたこと、道教の崇拝に皇帝が異常に熱心であったことが従来から指摘されていた。

しかし、これらを総合的に首都の都市空間の再編に結びつけて考えたのが今年度の研究の方法である。まず、徽宗皇帝のもとで宰相となった蔡京は、徽宗の権威を維持するための様々な方法を実行し、自らの権力の維持を図ったと思われる。そのため崇寧年間には紹述主義が鼓吹され、神宗時代に行われていた事業の再開や神宗が意図していた古代の礼制の復活、明堂・九鼎などの作成が実行に移された。しかし、徽宗が信じる星変が相次いだ。星変によって微宗の権威が揺らぐと、蔡京は罷免された。それゆえ蔡京は異変による政権批判に対抗して、徽宗が道教神の生まれ変わりであるという言説を、持ち出してきて、星変を超越した権威を徽宗に持たせるのである。政和・宣和年間には、道教神をまつる道観や、道教神が開封に下降するための山岳(艮嶽)などが建設される。それとともに、蔡京は豊で平和な時代であることを演出するため、上元観灯の祝祭を拡大した。徽宗時代は、開封の首都機能は、以上のような新たな展開を見せたのである。すなわち、神宗時代以降、開封の首都空間は大いなる変貌を遂げた。なぜならば、北宋前期とはことなった首都機能を付与されたためである。本年度前半は、前年度に引き続き、徽宗朝時代の開封について、検討を行い論文にまとめた。17年度中に発表予定である。その成果の一部は、8月に四川省で開かれた中国宋代史研究会で報告した。本年度後半は、北宋の皇帝行幸の問題を検討した。いずれの朝代であっても、皇帝の行幸は、大きな行事である。またその行動は、優れて政治的な行動である。したがって、その王朝の政治的な特色や性格がかいま見られるはずである。私が行幸を研究するに当たっての独創的な点は、行幸が行われる空間についての分析をおこない、政治的な効果などについて検討することにある。すなわち、首都の空間を如何に使用して、行幸が効果的に行われたのか考えた。まず、北宋の行幸をできるだけ史料から抽出した。そのデータを、電算化した。その際には、行幸の目的や、目的地別に分別した。この作業の結果判明したことがいくつかある。一つは、前半の3人の皇帝と、それ以降の皇帝では、明らかな差違がみられた。太祖太宗は、創業皇帝である。したがって親征による軍事行動が首都から動いた事例となる。真宗時代、遼との戦争と和平(〓淵の盟)があった。真宗の行幸は一に対遼戦への親征である。〓淵の盟によって和平がなったのち、天書事件起こった。道教信仰をめぐる国家的行事が挙行されている。その際、泰山封禅をはじめとして、各地の聖地をめぐる数次の行幸があった。これに対して、その後の諸帝は開封を離れることは全く無かった。創業の時代が終わったこと、軍事的な脅威が遼との和平によって無くなったことがあげられよう。したがって、行幸はもっぱら首都空間に限定されたのである。首都空間における行幸の意義は、首都市民に皇帝の権威を示し、支配の正当性を納得させるという、儀礼性が高いものであったことが判明した。平成17年度は,徽宗時代と開封の首都機能の変化についての論文を世に問うことができた。また,中国語で発表した,城壁を言説分析という方法で論じた論考を,改めて日本語で発表した。平行して,北宋の皇帝の巡幸に関しての検討を,昨年に引き続き続行した。
天然トレーサを用いた還元熱水の混入率推定法の開発

還元熱水の生産ゾーンへの混入量の定量的評価は、既存の地熱開発域において貯留層を持続的に運転維持していく上でますます重要となってきている。その結果、フィールド全体を対象とした生産ゾーンおよび還元ゾーン間での還元熱水の混入量の評価から、生産井と還元井の坑井間での詳細かつ定量的な評価が要求されている。そこで、坑井が複数存在する場合、各坑井をゾーン(タンク)で表現し、坑井間での還元熱水の生産井への混入量(混入率)を時系列上で推定する数学モデルを開発し、モデルの有用性をフィールドデータ(3本の生産井と3本の還元井)を解析することにより確認した。なお、このモデルでは従来のモデルと同様に天然のトレーサである塩化物イオン、硫酸イオン、水の安定同位対比を指標として用いた。その結果、各ゾーンの体積を固定した解析では、1本の還元井から各生産井への還元熱水の混入率を合計した値が1を越える場合が生じることがわかった。この矛盾を解決するためには、各坑井を表すゾーンの体積を未知パラメータとして、これを自動的に推定する必用があり、現在解析モデルの改良を試みている。低温の還元熱水や浅層熱水の生産ゾーンへの過剰な流入は熱水型地熱貯留層の流体温度を低下させ、蒸気生産量が減少する主な原因となる。本研究では、生産ゾーンへの低温流体の流入量あるいは混入量を時系列上で定量的に評価するために、天然のトレーサである熱水中の溶存化学成分と流体質量に関する集中定数系モデルを開発し、それに基づく解析手法の開発および実用化を目的としている。本年度は、天然トレーサとして適切な化学種を文献調査を通じて抽出するとともに、既開発域における観測データの収集を行った。化学種としては、塩化物イオン、水の安定同位体比、希ガスなどが候補として挙げられるが、特に反応性が乏しく保存元素である塩化物イオンが分析コストの面からも最適な化学種であることが分かった。また、多くの地域において塩化物イオンをモニタリング項目に含めており、還元熱水の生産流体への影響把握するために利用されていることも明らかとなった。次に、国内の2つの地熱地域における化学モニタリングデータを、本年度に開発した数学モデルを用いて解析した結果、還元熱水や浅層水の混入率が経時的に変化する挙動を明らかにすることができ、これらの成果については国内および海外の学会で発表を行った。還元熱水の生産ゾーンヘの混入を定量的に評価するために、貯留層を生産ゾーンと還元ゾーンの2つのゾーンで表現する集中定数系モデルを用い、塩化物イオンおよび流体温度を指標とする解析モデルを開発した。本モデルを用いて、国内の既開発地域で観測された生産流体の塩化物イオン濃度および地化学温度計を用いて推定された貯留層温度を観測データとして用い、還元井からの流体の混入率の時系列上での推定を行った。その結果、塩化物イオンのみを指標とするモデルおよび塩化物イオンと温度の2つのパラメータを指標とするモデルでは、ほぼ同様の混入率の推定挙動を示した。一方、温度のみを指標とするモデルの場合、混入率は、その初期値によって推定挙動が大きく異なった。これは、貯留層内の岩石の保有するエネルギー量が大きく、還元熱水の混入が生じてもその影響が流体温度に反映されるまでには時間を要する。従って、その時間遅れが混入率の推定挙動に影響を及ぼしたと考えられる。また、生産流体のトレーサ濃度を貯留層内での値に換算する際には、坑底で流体が液単相であるかあるいは気液二相であるかによってその評価が異なる。従って、この坑底条件を推定するための坑井内気液二相流モデルを開発し、地表で得られる坑井口元の条件を用いて坑井内気液二相流動の数値解析を行い坑底の流体流動条件を求めた。これらの成果については国内の講演会および海外の学会で発表を行った。

そこで、坑井が複数存在する場合、各坑井をゾーン(タンク)で表現し、坑井間での還元熱水の生産井への混入量(混入率)を時系列上で推定する数学モデルを開発し、モデルの有用牲をフィールドデータ(3本の生産井と3本の還元井)を解析することにより確認した。なお、このモデルでは従来のモデルと同様に天然のトレーサである塩化物イオン、硫酸イオン、水の安定同位対比を指標として用いた。その結果、各ゾーンの体積を固定した解析では、1本の還元井から各生産井への還元熱水の混入率を合計した値が1を越える場合が生じることがわかった。この矛盾を解決するためには、各坑井を表すゾーンの体積を未知パラメータとして、これを自動的に推定する必要があり、現在解析モデルの改良を試みている。
CIDPの電気生理学的診断基準の感受性特異性についての前向き研究:SEPの有用性

神経難病のひとつである慢性炎症性脱髄性多発根神経炎(CIDP)の診断には、神経伝導検査(NCS)が広く用いられているが、診断感度が低いことがひとつの問題点である。これはCIDPの病変好発部位である末梢神経筋近位部神経根が、NCSでは評価できないことがひとつの原因である。本研究では、体性感覚誘発電位(SEP)を用いて末梢神経近位部を評価したところ、CIDPでは高率に近位部優位の異常がつかまり、高い診断感度が実現できた。慢性炎症性脱髄性多発根神経炎(CIDP)の診断における、各種電気生理学的診断基準の診断能力(感受性と特異性)を比較する前向き研究を施行する。特に、これまであまり検討されていない、体性感覚誘発電位(SEP)のCIDP診断における有用性を、他の電気生理学的指標との比較の中で明らかにする。1.本研究の中核的テーマである、CIDPにおけるSEPとNCSの診断能力を比較する研究については、評価パラメータを定めて、各協力施設での患者エントリーを開始した。また、正常被検者でのNCSデータの収集も開始している。2.前向き研究以前のCIDP患者約15例における、各検査の感受性・特異性の後ろ向き評価については、塚本が中心となってデータをまとめ、現在論文執筆中である。3.SEPの評価パラメータにおいて何を重視すべきかという点において大きな意義を有する、頚椎症性脊髄症におけるSEP(正中神経、および脛骨神経)所見の検討については、中井俊一(研究協力者、帝京大学大学院生)が中心となってデータ解析を終了し、現在論文投稿中である。正中神経SEPにおいてはN9o-P13/14o成分、脛骨神経SEPにおいてはN21-P38p成分が有用であることなど、従来知られていなかった点が判明し、有意義な結果であった。4.その他の関連研究として、福田博之(研究協力者、静岡県立癌センター)が中心となって行った、正中神経SEPの刺激強度決定のための最適な方法はSNAPモニターであることを示した研究が論文として掲載された。また、その他、ALSの電気診断に関する研究、重症CTSのNCS所見に関する研究、前足根管症候群症例に関する研究などが論文投稿中である。5.2007年10月のアメリカ電気診断学会(畑中が参加)などの学会において、関連研究の報告を行った。本年度においては、厳密にエントリー基準を設定した後ろ向き研究として、過去に得られたCIDP患者のSEP結果についての解析を進め、対照群として同様に過去の糖尿病性ニューロパチー(DPN)でのSEPの所見も解析して両者を比較した。その結果、CIDPにおいては末梢神経の近位部優位に障害されるが、DPNでは遠位優位に障害されるというパターンを明確に見出すことができ、CIDP診断にSEPが有用であることが確認できた。この研究結果については現在論文投稿準備中である(筆頭著者:連携研究者塚本)。前向き研究についてはエントリー基準を定めて開始したものの症例数が少なく難航しており、さらに計画を練り直す予定である。この他、関連研究として、頚椎症性脊髄症(CSM)におけるSEPについての研究(筆頭著者:研究協力者帝京大学臨床助手中井)が論文掲載され、正中神経SEPの立ち上がり潜時が臨床評価に有用であることが示された。また、重症手根管症候群(CTS)の神経伝導検査(NCS)所見に関する研究(筆頭著者:研究協力者前帝京大学助教所澤)が論文掲載され、CIDPと鑑別対象となることがあるCTSのNCS上の特徴を明らかにすることができた。また、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の針筋電図所見に関する多施設共同前向き研究(筆頭著者:研究代表者園生)が論文掲載され、CIDPの鑑別対象として重要なALSの診断に僧帽筋が有用であることが証明された。この他、糖尿病性ニューロパチーとCTSの電気診断についての研究、Guillain-Barre症候群(GBS)におけるA波の電気診断的意義の研究などの関連研究も進めている。本年度においては、CIDP患者の脛骨神経SEPを糖尿病性ニューロパチー(DPN)と比較した論文が掲載された(筆頭著者:連携研究者塚本)。これにより、CIDPにおいては末梢神経近位部優位の障害を来すことが証明できた。この成果は2009年10月バンコクで開催された世界神経学会において発表した。また関連する研究として、Guyon管症例から明らかにされた尺骨神経複合筋活動電位(CMAP)における遠隔電場電位についての研究(研究協力者東原)、内側前腕皮神経の伝導検査方法の改良についての研究(研究協力者東原)が共に論文掲載された。また、先のCIDPにおけるSEP所見についての研究を直接発展させるものとして、感覚性Guillain-Barre症候群の脛骨神経SEPによる診断についての研究(研究協力者黒野)、感覚性CIDPにおけるSEP所見についての研究(研究協力者大石)が投稿準備中である。

この他の関連研究として、CIDP同様の免疫性ニューロパチーであるGuillain-Barre症候群におけるA波の有用性についての検討(研究協力者川上)、糖尿病性ニューロパチーと手根管症候群(CTS)の電気診断についての研究(研究協力者伊藤)、尺骨神経CMAPにおける遠隔電場電位の起源についての随意収縮を用いた研究(園生)などが論文投稿準備中である。本年度においては、CIDP患者の電気生理学的評価の基本的手技として有用な神経伝導検査(NCS)における、複合筋活動電位(CMAP)の起源を解明する研究(園生)が論文掲載された。この研究により、従来は単純に筋の活動電位とされていたCMAPに遠隔電場電位が関与していることが明確になり、CIDPを含むニューロパチーに対するNCSの臨床応用においても、より正確さが増すことが期待される。また、従来針筋電図によってしか不可能だった、神経原性か筋原性かの判定を、表面筋電図によって行うClustering Index(CI)法を筆者らは開発したが、これを尺骨神経支配の小指外転筋において行い、神経原性である球脊髄性筋萎縮症の診断に極めて有用であることを示した論文が採択された(研究協力者東原)。これは同じ神経原性疾患であるCIDPの診断にも役立つことが期待される。その他の電気診断に関する研究として、尺骨神経刺激感覚神経伝導検査における、背側皮枝への刺激の波及についての研究(研究協力者村嶋)、筋萎縮性側索硬化症での反復刺激試験に関する研究(研究協力者岩波)、筋萎縮性側索硬化症の線維束自発電位に関する研究(研究協力者東原)、封入体筋炎の針筋電図所見に関する研究(研究協力者北國)などが投稿中である。また、CIDPにおけるSEP所見についての研究を直接発展させるものとして、感覚性Guillain-Barre症候群の脛骨神経SEPによる診断についての研究(研究協力者黒野)、感覚性CIDPにおけるSEP所見についての研究(研究協力者大石)が投稿準備中である。また、上記、尺骨神経刺激感覚神経伝導検査に関する研究、筋萎縮性側索硬化症での反復刺激試験に関する研究、神経伝導検査での痛みに関する研究(研究協力者田村)などについて、カナダ、ケベックで開かれた、アメリカ神経筋電気診断学会において研究成果を発表した。
Pin1をターゲットとした拡大肝切除術後の加齢リスク回避への新しい試み

昨年度までに肝外胆管切除を伴う拡大肝切除術後において高齢患者では術後早期から6ヶ月の長期にわたり残肝の肝再生は抑制され、術後重症合併症が有意に増加したこと、マウスモデルにて高齢マウスの残肝におけるNF-kappaB活性不全が高齢肝における肝再生抑制に関与している可能性があることを示してきた。我々は以前より肝切除後のNF-kappaB活性亢進を誘導する主要な因子としてPin1に着目しており、本年度は高齢残肝におけるPin1発現低下が高齢マウスにおける肝切除後のNF-kappaB活性不全や肝再生抑制に及ぼす影響を検討した。若年マウスでは肝切除後にPin1発現が増強するためにPin1-NF-kappaB-p65 complexが産生増強する結果、NF-kappaB活性が亢進して肝再生が促進された。しかし、高齢マウスでは肝切除後の残肝にてPin1発現が減弱するため、Pin1-NF-kappaB-p65 complexを産生することができず、NF-kappaB-p65 (Ser276)のリン酸化を誘導できないためにNF-kappaBを活性化できず、結果として肝再生が抑制されることが示された。更には、NF-kappaBと並ぶ肝再生を促進する転写因子として知られるSTAT3もPin1の標的蛋白であるが、若年マウスでは肝切除後にPin1発現が増強するためにPin1によりリン酸化されてSTAT3活性亢進の指標となるp-STAT3 (Ser727)発現が増強し、STAT3活性が亢進する結果、が産生増強する結果、肝再生が促進されるが、高齢マウスではPin1発現低下によりp-STAT3 (Ser727)発現が減少し、STAT3活性不全が誘導される結果、肝再生抑制が生じることが証明された。高齢肝における肝切除後には酸化ストレス障害に伴う微小循環障害が生じることがPin1発現低下の一因と考えられた。昨年度は臨床データを用いて、肝外胆管切除を伴う拡大肝切除術後において高齢患者は若年患者と比較して、術後早期から6ヶ月の長期にわたり残肝の肝再生が抑制され、その結果、術後重症合併症の発症が増加することを報告した。これらの臨床データを基にして、本年度はマウスモデルにて高齢肝の肝再生遅延機序を解明することを目標とした。高齢マウスの残肝において、NF-kappaB活性は若年マウスと比較して有意に抑制されること、それに伴い肝再生が有意に抑制されることが示された。われわれは以前より肝におけるNF-kappaB活性亢進にはPin1が必要であることを報告してきており、また、Pin1の作用は加齢に伴い低下することが知られている。よって、高齢肝における肝再生抑制機序にPin1が関与していると考え、様々な実験を施行し、上記の結果を得た。更には、NF-kappaBと並ぶ肝再生を促進する転写因子として知られるSTAT3もPin1の標的蛋白であるため、STAT3活性も評価したところ、高齢肝ではPin1発現低下に伴ってSTAT3活性も抑制されることがわかり、このことも高齢マウスにおける肝再生遅延機序の一因であることが示唆された。本研究の立案時には、1臨床データの解析による高齢者の肝再生抑制の証明および高齢者に対する拡大肝切除のリスク増大の証明すること、2マウスモデルを用いて高齢マウスと若年マウスそれぞれに拡大肝切除を施行し、高齢マウスで肝再生抑制が生じる機序の詳細を解明すること、3細胞実験にて臨床データやマウスモデルで証明した高齢肝の再生遅延機序を確認すること、この3つを研究の柱として考えていた。1年目は1を施行し、2年目は2について確認できたため、現時点では概ね立案時の予想通りに順調に研究が進んでいると評価している。来年度は3について施行し、1や2で示した結果を確認していくことを目標とする。本研究の予定期間はあと一年あるため、今後はマウス正常肝細胞であるAML-12細胞・高齢マウスや若年マウスの肝臓より分離されたprimary hepatocyteを用いて、in vitroにてPin1のNF-kappaB活性やSTAT3活性亢進機序への関与・肝細胞増殖シグナルへの関与を評価するとともに、高齢マウスより採取された肝細胞でのNF-kappaB活性・STAT3活性・肝再生シグナル抑制機所の解明を進めていきたい。具体的にはPin1 siRNAknockdownやPin1 inhibitorであるJuglone投与などによりPin1を制御し、EMSAやwestern blottingによりNF-kappaB活性やSTAT3活性を評価したり、BrdU incorporation assayや肝再生の様々な目ディエーターをwestern blotや蛍光免疫染色で評価することで肝細胞増殖へのPin1の関与を検討する。更には、高齢マウス・若年マウスそれぞれより分離したprimary hepatocyteを肝再生促進サイトカインであるMIP-2で刺激することで肝再生シグナルを誘導し、前述の各種因子を評価することで、肝細胞増殖に加齢が及ぼす影響及び動機所へのPin1シグナルの関与を評価していきたい。更にはPin1をoverexpressionした肝細胞を作成し、同細胞に酸化ストレス障害を与えた際の肝再生シグナルを評価して、Pin1発現の維持が障害肝の肝再生を改善させるかを検討する。そして、Pin1をoverexpressionした肝細胞を高齢マウスの肝切除時に門脈内注入することで高齢マウスの肝再生を亢進し得るかを評価してPin1をターゲットとした高齢者の術後肝不全への新規治療の道筋を示したい。

肝外胆管切除を伴う拡大肝切除を施行した患者を対象とした臨床データでは高齢群では術後早期から6ヶ月の長期にわたり残肝の肝再生は抑制され、術後重症合併症が有意に増加した。よって、加齢に伴う肝再生抑制機序の詳細を解明するためにマウスモデルを用いた基礎的研究を施行した。過去の文献では人間の50歳程度に相当する月齢12ヶ月前後のマウスを用いた高齢肝における肝障害増強や肝再生抑制に関する報告は散見されるが、更に高齢マウスでの研究は存在しない。現在の臨床では70-80代の高齢者に対する手術リスクが問題となるため、今回は人間の80歳程度に相当する月齢18ー24ヶ月のマウスを用いて70%肝切除モデルを作成し、週齢10週程度の若年マウスと肝再生シグナルおよび残肝重量を評価した。高齢マウスでは若年マウスと比較して有意に術後4日までの残肝重量が低値であり、加齢による肝再生抑制が確認された。肝切除術後の肝再生促進シグナルの重要な因子のひとつにNF-kappaB活性亢進が挙げられる。若年残肝では術後4時間よりNF-kappaB活性亢進が生じ、術後48時間をピークとして術後96時間までNF-kappaB活性亢進は継続したが、高齢残肝では術後を通じてNF-kappaB活性の亢進はごく軽度にとどまり、その活性は有意に抑制されていた。よって、肝切除後のNF-kappaB活性不全が高齢肝の肝再生遅延の主要な一因と考えられた。我々は以前より肝切除後のNF-kappaB活性亢進を誘導する主要な因子としてPin1に着目している。若年残肝および高齢残肝それぞれにおけるPin1発現を評価したところ、若年残肝では肝切除後早期に急激な発現増強をみとめたが高齢残肝では肝切除後のPin1発現増強が認められなかった。よって、高齢残肝におけるPin1不足が高齢マウスにおける肝切除後のNF-kappaB活性不全の原因と推測された。臨床データをもとにして、高齢肝における拡大肝切除術後の肝再生機序の詳細を検討することを目的として本研究を進めている。臨床データとして高齢患者では術後合併症が増加することを証明できたので、それをもとに動物実験に進むことが出来た。また、動物実験の結果は臨床データとおおむね一致し、我々の過去の基礎研究よりターゲットとしたPin1によるNF-kappaB活性亢進を軸として更なる基礎研究を進めることが出来ており、概ね順調に経過していると考える。昨年度までに肝外胆管切除を伴う拡大肝切除術後において高齢患者では術後早期から6ヶ月の長期にわたり残肝の肝再生は抑制され、術後重症合併症が有意に増加したこと、マウスモデルにて高齢マウスの残肝におけるNF-kappaB活性不全が高齢肝における肝再生抑制に関与している可能性があることを示してきた。我々は以前より肝切除後のNF-kappaB活性亢進を誘導する主要な因子としてPin1に着目しており、本年度は高齢残肝におけるPin1発現低下が高齢マウスにおける肝切除後のNF-kappaB活性不全や肝再生抑制に及ぼす影響を検討した。若年マウスでは肝切除後にPin1発現が増強するためにPin1-NF-kappaB-p65 complexが産生増強する結果、NF-kappaB活性が亢進して肝再生が促進された。
東アフリカ地域における天然薬物資源由来のガン抑制物質の探索

2.ケニア産民族生薬Uvariaacuminata(バンレイシ科)から単離されたジヒドロカルコン類の抗がん活性スクリーニング:東アフリカ地域特に東南部で、ギリアマ族が鎮痛薬、抗菌薬として用いられている本植物の根からジヒドロカルコン類として6種の新規化合物を含む12種の化合物を単離し構造決定した。そのうち、5-(2'-hydroxybenzyl)-diuvaritinのような構造のジヒドロカルコン類についてHCC(ヒト培養ガン細胞パネル)スクリーニングを行ったところユニーク度の高い抗がん活性を示した。次いで、最近の実験で同植物から単離したtriuvaretinにもHCC法により、有効な発育阻害活性を示すことが分かった。一方、HCCで活性が認められたジヒドロカルコン類の中にはトポIおよびトポIIイソメラーゼ阻害活性を兼ね備えている化合物もあった。なおUvaria属の異種であるU.Iucidaからは抗発がんプロモーション活性(EBV活性化抑制)を示す新規のpyrene系化合物が単離、構造決定された。2.ケニア産民族生薬Uvaria acuminata(バンレイシ科)から単離されたジヒドロカルコン類の抗がん活性スクリーニング:東アフリカ地域特に東南部で、ギリアマ族が鎮痛薬、抗菌薬として用いられている本植物の根からジヒドロカルコン類として6種の新規化合物を含む12種の化合物を単離し構造決定した。(2)ケニア産民族生薬Uvariaacuminata(バンレイシ科)から単離されたジヒドロカルコン類の抗がん活性スクリーニング:東アフリカ地域等に東南部で、ギリアマ族が沈痛薬、抗菌薬として用いられている本植物の根からジヒドロカルコン類として6種の新規化合物を含む12種の化合物を単離し構造決定した。そのうち、5-(2'-hydroxybenzyl)-diuvaritinのような構造のジヒドロカルコン類はHCC(ヒト培養ガン細胞パネル)スクリーニングを行ったところユニーク度の高い抗がん活性を示した。
ナノ技術を応用した新規遺伝子導入法の開発

ナノ技術を応用した新規遺伝子導入法の探索として、先端の大きさが10μmの針を用いて細胞膜を穿孔させ、その孔を通じて細胞外に存在する遺伝子(プラスミドベクター)を細胞内へ導入するという手法を用いて、骨形成因子(BMP-2)遺伝子導入による間葉系未分化細胞から骨芽細胞への分化誘導を目的に実験を行った。まず、マウス間葉系未分化細胞株C3H10T1/2に対して、今回の手法が有効であるかをLacZ遺伝子発現ベクターを導入し、X-gal染色を行って確認したところ、陽性細胞が確認できた。次に、添加するLacZ発現ベクター濃度を変化させ、それぞれの細胞培養ディッシュ上の100個の細胞に遺伝子導入操作を行い、導入効率の高い条件について検討を行ったところ、ベクターの添加濃度が0.3mg/mlで最も効率よく遺伝子導入され、100個の遺伝子導入操作を行った細胞に対して、染色陽性を示した細胞が最大で100個みられた。続いて、ヒトBMP-2遺伝子発現プラスミドベクターを用いて、同様に遺伝子導入を行った。まず、遺伝子導入後7日目の細胞を回収し、RT-PCRを行ったところ、導入遺伝子であるヒトBMP-2のmRNAの発現が確認された。つぎに、遺伝子導入後7日目の細胞に骨芽細胞のマーカーであるアルカリホスファターゼ染色を行ったところ、染色陽性が確認された。さらに遺伝子導入後21日目の細胞を固定しVon Kossa染色を行ったところ、染色陽性が確認できカルシウムの沈着が確認できた。この結果から、極微細針を用いた遺伝子導入法は、これまで用いられてきたリポフェクションなどの試薬を用いた方法や、エレクトロポレーションなどの物理的エネルギーを用いる方法と比較して、高い導入効率を示し、この遺伝子導入法を応用して未分化細胞から骨芽細胞への分化誘導にも用いることが可能であることを示した。超音波遺伝子導入法の導入効率向上に関する検討を行った。まず、最もシンプルな方法として、プラスミドベクターの注入のみで効率よく遺伝子導入が出来る方法について検討した。マウス筋組織に対して、低用量で反復してプラスミドベクターを注入することにより骨形成因子遺伝子導入を行い、骨誘導能に関する検討を行った。高用量で1日1回のみ投与する群と、低用量(1回注入の2,4,8分の1の用量)で1日1回で1,2,4,8日間反復して投与する群とで、それぞれ骨誘導活性に関して比較を行った。その結果、8回反復して注入した群において最も効率よく(およそ60%)骨誘導させることが出来た。これにより、これまで何らかの物理的刺激がなければ不可能と考えられてきたプラスミドベクターを用いた骨形成因子遺伝子導入による骨形成法に関して、投与方法を工夫すれば、生体内へ低用量のベクターを反復して注入するだけというシンプルな方法であっても骨組織の形成を誘導することが可能であるという新たな知見を得た。次に、炭酸アパタイトナノ粒子による遺伝子導入法に超音波遺伝子導入法を併用効果に関して、検討を行った。炭酸アパタイトナノ粒子-lacZ遺伝子発現プラスミドベクター複合体を作成し、培養ディッシュに添加する群と添加しない群、超音波を照射する群と照射しない群、さらにマイクロバブル液を添加する群と添加しない群の合計6つの群に分け、マウス繊維芽細胞株(C3H10T1/2)を用いて検討を行った。結果、炭酸アパタイトナノ粒子により遺伝子導入を行った群において高効率の遺伝子導入を行うことが出来、超音波を併用すると導入効率が上昇することが明らかとなった。さらに、通常の超音波遺伝子導入の場合と同様にマイクロバブルを併用することによって遺伝子導入効率がさらに上昇することを明らかにした。
骨吸収を促進するNodシグナルの解析

歯周疾患において認められる歯槽骨吸収は、リポ多糖(LPS)などの菌体成分により誘導される。菌体成分ペプチドグリカンの構成成分であるMuramyldipeptide(MDP)とDAP-containing desmuramylpeptide(iE-DAP)は、細胞内に存在する受容体Nod1やNod2にそれぞれ結合し、作用を発揮すると考えられている。本研究では、Nodシグナルがどのようにして、LPSが誘導する破骨細胞形成の促進や骨吸収機能を制御するのか、その分子機構の解明を目的とした。(1)破骨細胞分化におけるNodシグナルの促進作用の解析。マウス骨芽細胞と骨髄細胞の共存培養系において、活性型ビタミンDにより誘導された破骨細胞分化をNod1リガンドのFK156は促進した。また、LPSやIL-1が誘導る破骨細胞分化をMDPやFK156が促進した。骨髄マクロファージの培養系においてM-CSFとRANKLが誘導する破骨細胞分化をMDPやFK156は促進しなかった。(2)NodシグナルとTLRシグナルの相互作用の解析。骨芽細胞培養系において、MDPはLPSやIL-1が誘導するRANKLの発現を促進したが、活性型ビタミンDの作用を増強しなかった。骨芽細胞はNod2を発現していないが、LPSやIL-1によってNod2の発現が誘導された。(3)NodのRNAiによる発現抑制実験。Nod1およびNod2に対するRNAiを、ウイルスベクターを用いて骨芽細胞に導入した。Nod2をノックダウンした骨芽細胞と骨髄細胞との共存培養系において、LPSやIL-1による破骨細胞分化に対するMDPの促進作用が消失した。(4)NodのMDPの認識機構とアポトーシスの解析。Nod1は骨芽細胞および骨髄マクロファージで常に発現していた。FK156は、破骨細胞前駆細胞のM-CSFとRNAKLが誘導する破骨細胞分化に対して作用しなかったが、骨芽細胞と骨髄細胞の共培養系で活性型ビタミンDの誘導する破骨細胞分化を促進した。アポトーシスに関する解析は終了しなかった。歯周疾患において認められる歯槽骨吸収は、LPS(リポ多糖)などの菌体成分により誘導される。各種の菌体成分を認識する受容体[Toll-like receptor(TLR)family]が明らかにされ、菌体成分の炎症惹起作用が分子レベルで説明できるようになった。グラム陰性菌のLPS、グラム陽性菌のリポタイコ酸(LTA)、殆んどの細菌種に分布するペプチドグリカン(PGN)、全ての細菌種の細胞質膜を構成するリポペプチド(LP)などは、いずれもCD14で捉えられた後に、LPSとLTAはTLR4に、PGNとLPはTLR2を介してシグナルが伝達される。また、PNGの構成成分であるムラミルジペプチド(MDP)は,細胞内のシグナル伝達因子であるNod2を介して作用を発現する。一方、破骨細胞分化因子(Receptor activator of NF-κB Ligand, RANKL)の発見により、骨吸収調節機構も急速に解明された。今回我々は、破骨細胞形成に対するMDPの作用を解析した。(1)マウス骨芽細胞と骨髄細胞の共存培養系において、MDPは単独では破骨細胞分化を誘導せず、活性型ビタミンD_3およびPGE_2により誘導された破骨細胞形成にもMDPは促進効果を示さなかった。