hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インドにおける紛争予防－警察と地域の協働による防犯活動の実証分析－

本年度は、昨年度までに実施したムンバイーおよびビワンディーにおけるフィールド調査の分析と、国内において紛争、内政、自治体警察、そしてヒンドゥー・ムスリム間の紛争予防活動の調査対象モハッラー・コミッティに関する新聞・雑誌・年次報告書、政府刊行資料などを対象とした文献資料の収集・分析を行った。また、2011年8月に米国ワシントンDCで開催されたThe Third Science in Society Conferenceで、続く2012年2月にカナダ・バンクーバーで開催されたThe Second International Conference on Religion and Spirituality in Societyで、2つの国際会議において研究報告を行った。欧米・アジアからの研究者より多くのコメントが寄せられ、本研究を進展させる上で意義深いフィードバックを得る機会となった。加えて、これまで得た2つの予防活動の知見に対して、単なる事例検証に留まらず、元来警察と住民による犯罪予防活動を目的としたコミュニティ・ポリシング(community policing)の概念枠組みを設定することによって、非伝統的な安全保障研究への展開を図った点が意義深いと言えよう。第1に、ビワンディー市のモハッラー・コミッティは1990年代後半以降、市警察がその機能を軽視したことから弱体化し、2006年7月に市警察とムスリム住民間で発生した衝突事件が発生、紛争予防活動を遂行する難しさが露呈した。第2に、ムンバイー市のモハッラー・コミッティ・ムーブメント・トラスト(MCMT)は、退職した元市警察長官、地域住民を中核として、地域における紛争発生誘因を解消するため、社会活動や福祉的活動を行い、2011年まで存続したことを確認した。それゆえ自治体警察からイニシアティブを住民に委譲した問題解決型予防活動が、より持続性を有すると導き出した。
多次元輻射輸送計算による原始星系の現象論的解明

本研究の目的は,2次元および3次元の輻射輸送計算を行って複雑な密度分布を持つ系からの輻射輸送を正確に求め,それを利用して観測される原始星の性質を明らかにすることであった.この目的のためには,まず,計算手法を確立させる必要があった.本研究において,2次元の輻射平衡計算コードが完成し,実用に供されるようになった.このコードを用いてシミュレーションを行った結果,次のような新たな知見が得られた.1.原始星の真の光度と観測される光度とは異なるものであること.そしてそれは,天体の観測角度に依存していること.またさらに,それらの依存性も定量的に明らかにした.2.観測されている天体のスペクトルを用いて,天体の観測角度を推定する手法を考案した.3.従来知られていた原始星の現象論的な分類と,天体の実際の物理的状態との間の関係が,単純ではないことを見出した.これは,物理的には異なる天体が,観測的には同じカテゴリの天体として現象論的に分類されている可能性があることを示唆している.以上の成果をふまえ,今後はさらに定量的に,観測される情報から各天体の真の物理的な姿を明らかにする手法を開発することを試みたい.また,その手法を多数の原始星候補天体に適用し,原始星の真の姿を解明すること,およびそれらの統計的な性質を明らかにすることが必要であると思われる.なお,本研究の副産物として,多次元輻射輸送計算の手法を3次元非一様密度分布初期宇宙における光再電離過程に応用した研究においても成果が得られたことを特に付記しておきたい.またさらに,原始星において形成されると予想されている原始惑星系円盤内の現象により,現在隕石に見られる特徴的な構造(コンドリュール)が形成される可能性があることも明らかになった.本研究では,原始星を構成している中心天体,星周円盤,エンベロープなどの構造を,輻射エネルギースペクトルの観測から推定することを目指している.そのためには,2次元および3次元空間内における輻射輸送,それによるエネルギー輸送,および温度構造の決定を正確に行う必要がある.本年度は,それらの数値シミュレーションプログラムの開発に取り組みつつ,部分的ながら完成したコードを応用し,原始星系に限らず輻射輸送が重要な役割を担うさまざまな問題の数値シミュレーションを行った.最初の応用は,非一様密度宇宙の再電離過程のシミュレーションである.宇宙は誕生後およそ10億年(赤方偏移Z5)前後の時に,電離光子によって電離されたと思われる.この電離過程は,その後の銀河形成に大きな影響を及ぼす.我々の3次元輻射輸送シミュレーションの結果,一様な密度分布の宇宙の場合と,密度分布が非一様の宇宙の場合とで,宇宙の再電離の仕方に違いが生じることがわかった.すなわち,一般に密度の非一様性は,電離の進行を遅らせる効果があることが明らかとなった.このような3次元シミュレーションは,世界で初めての試みである.次に,銀河系内の星形成過程の一過程として,フィラメント状星間雲の重力収縮過程を,1次元軸対称輻射流体力学的にシミュレーションした.その結果,等温収縮から非等温収縮に移行する条件として,従来の単純な考え方とは異なる条件を見いだした.またその条件を用いて分裂片の質量を見積もると,宇宙に誕生する褐色矮星の質量には下限値が存在すること,それは母胎となる星間雲の温度・加熱機構に依存していること,などがわかった.次年度は,2次元輻射平衡シミュレーションに取り組み,原始星系の現象論的モデルの構築を試みる予定である.本研究の目的は,2次元および3次元の輻射輸送計算を行って複雑な密度分布を持つ系からの輻射輸送を正確に求め,それを利用して観測される原始星の性質を明らかにすることであった.この目的のためには,まず,計算手法を確立させる必要があった.本研究において,2次元の輻射平衡計算コードが完成し,実用に供されるようになった.このコードを用いてシミュレーションを行った結果,次のような新たな知見が得られた.1.原始星の真の光度と観測される光度とは異なるものであること.そしてそれは,天体の観測角度に依存していること.またさらに,それらの依存性も定量的に明らかにした.2.観測されている天体のスペクトルを用いて,天体の観測角度を推定する手法を考案した.3.従来知られていた原始星の現象論的な分類と,天体の実際の物理的状態との間の関係が,単純ではないことを見出した.これは,物理的には異なる天体が,観測的には同じカテゴリの天体として現象論的に分類されている可能性があることを示唆している.以上の成果をふまえ,今後はさらに定量的に,観測される情報から各天体の真の物理的な姿を明らかにする手法を開発することを試みたい.また,その手法を多数の原始星候補天体に適用し,原始星の真の姿を解明すること,およびそれらの統計的な性質を明らかにすることが必要であると思われる.なお,本研究の副産物として,多次元輻射輸送計算の手法を3次元非一様密度分布初期宇宙における光再電離過程に応用した研究においても成果が得られたことを特に付記しておきたい.またさらに,原始星において形成されると予想されている原始惑星系円盤内の現象により,現在隕石に見られる特徴的な構造(コンドリュール)が形成される可能性があることも明らかになった.
アメーバのかたちを決めるメカノシグナル伝達

魚は頭が大きく尾が細いことで自身の後ろで渦が発生するのを防ぎ効率的に泳げるように、生物の“かたち"はその運動機能と密接に関係している。細胞にとってもかたちは運動機能と密接に関係している。細胞性粘菌アメーバは溶液に浮遊中や基質への接着直後は不定形で移動できないが、間もなく前後極性を生み出し移動し始める。さらにしばらく経つと、半月形となってまっすぐに移動し続けることがある。半月形となった細胞の移動の直進性や運動速度は不定形の細胞の移動に比べ遥かに上昇することから、この半月形のかたちはアメーバ運動という機能を効率的に実行する最善の形態と推測される。細胞性粘菌アメーバだけでなく、繊維芽細胞、上皮ケラチノサイトなど様々な細胞種がこの形態を示す。本研究の目標は、アメーバが半月形のかたちになる細胞内シグナル伝達機構を明らかにすることである。ケラトサイトは魚の表皮細胞である。魚が皮膚に傷を負った時、周囲のケラトサイトが損傷部位に移動し傷を修復する。興味深いことにケラトサイトは常に半月形を維持し弧を前として移動する。また、ケラトサイトはヒトのケラチノサイトの50倍の速度で移動するユニークな細胞である。ケラトサイトはアクトミオシンからなるストレスファイバを細胞後後部に進行方向とは垂直な向きに配列させる。本年度、このストレスファイバの3次元の配列を移動中のケラトサイトで直接、詳細に観察したところ、ストレスファイバが細胞の移動に伴い回転していることがわかった。このストレスファイバの回転がケラトサイトの形状を維持しているらしい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。生物の“かたち"は多様でありその運動機能と密接に関係する場合も多い。例えば、魚は頭が大きく尾が細いことで、自身の後ろで渦が発生するのを防ぎ効率的に泳げる。かたちが運動機能と密接に関係しているのは細胞にとっても同様である。生物学的観点から、この半月形のかたちの形成は、細胞種によらない普遍的な現象として興味深い。また医療応用の観点からも、アメーバのかたちや運動特性を人為的に制御できるようになれば、がん細胞の転移制御による正常な組織からの排除や、創傷治癒過程の上皮細胞の移動制御による治癒時間の短縮や傷痕を残さない上皮の修復など、新しい治療法への応用が期待できる。そこで本研究の大きな目標は、アメーバが半月形のかたちになる細胞内シグナル伝達機構を明らかにすることである。魚類表皮ケラトサイトは、常に半月形を維持し、ヒトのケラチノサイトの50倍の速度で移動するユニークな細胞である。本年度はケラトサイトを用いて、外液の浸透圧をL-グルコースを用いて様々に変化させたときの、細胞膜伸長速度、及び細胞の葉状仮足の先導端付近で見られるアクチンレトログレードフロー速度を測定し、それらの定量的な関係を求めることに成功した。研究室の引越しなどがあったが、研究の進捗については概ね順調に進展している。セルイラストレータを用いたモデルの作成、アクチンレトログレードフロー速度の細胞先導端の場所による違い等の実験的計測を行う。さらに、細胞膜張力の測定、ミオシン集積の定量的解析に発展させる。
人工神経管の開発

神経連結チューブは神経欠損部を物理的に連結して、その間に神経再生する"場"を保持させておく機能を持つ。この神経連結管を豚皮由来I、III型コラーゲンとポリグリコール酸メッシュによる複合体で作製し、その効果を検討した。実験に使用した動物はネコで、両座骨神経に25mmの欠損を作ってその部分を神経連結チューブ(人工神経)で橋渡した。これまでの報告は神経組織の形態学的再生を10mm程度の間戟で確認したものがほとんどであったが、本研究では体性誘発脳感覚電位(SEP)、筋電図で経時的に回復を追跡した。神経で重要な軸索輸送の回復の評価は、HRP染色を用いて調べた。結果として、25mmの神経ギャップをこの人工神経管で再建したところ、解剖学的にも神経生理学的にも神経の再生が確認された。今後の課題としては、長い距離の神経再生には時間がかかるために、完成以前に支配筋の廃用萎縮がおきやすい。これを克服するため神経再生の促進が残された課題となるだろう。
ヒドラの散在神経系における神経回路網の形成と維持機構

腔腸動物ヒドラは、動物界でもっとも単純な神経系、散在神経系を持ち、脳や神経節の分化が見られず体全体に神経網を形成している。最近、神経ペプチドの抗血清および単一クロ-ン抗体を用いた蛍光抗体法により、whole mount標本でこの神経網を正確にかつ詳細に観察することが可能になった。その結果、散在神経系と言えども体全体に神経網が均一に分布しているのではなく、神経系は多くの部分集合から成り立っていて、神経網は極めて部位特異性の高い分布を示すことが判明した。申請者は、ヒドラの強い再生力を利用して頭部再生中の神経網の形成過程と出芽中の頭部神経網形成機構について、神経ペプチドRFamideの抗血清、上皮細胞の部位に特異的な単一クロ-ン抗体、形態形成異常の突然変異体とそのキメラ、などを用いて神経網の形成機構を検討してきた。その結果、神経網形成が、再生中あるいは出芽中の上皮細胞によって供給される環境に支配されることを明快に示すことができた。さらに、上述の研究成果を踏まえて、神経網形成中の神経細胞と上皮細胞の相互作用の分子機構について検討した。特にヒドラではよく知られている形態形成勾配の役割について検討した。その結果、1.形態形成勾配の異常を示す各種突然変異体は、神経分布と神経網再生の両者について異常を示し、その異常の傾向は形態形成の勾配異常と一致していた。又、2.Protein Kinase Cの2nd messengerであるDAG(Diacylglycerol)でヒドラを処理すると、体幹の頭部形成促進能が上昇し、その時に、神経分布、神経網再生とも、変化がみられた。この変化は、高い頭部形成促進能を示す突然変異体と同様の変化であった。これらの研究結果より、ヒドラの神経網の維持と形成に、上皮細胞の形態形成能力の勾配が重要な役割を果たしていることが強く示唆された。
ケイ素の置換効果に基づくsp3炭素ー水素結合の触媒的高効率官能基化

sp3炭素ー水素結合の触媒的官能基化における新概念創出を目的として、ケイ素および他の元素の置換効果に基づくsp3炭素ー水素結合の触媒的高効率変換手法の開発に取り組んだ。平成26年度は、交付申請書研究実施計画に記載した「研究項目3.有機ケイ素化合物の触媒的sp3炭素-水素結合官能基化の開発」について検討を行った。イリジウムーフェナントロリン触媒を用いて、トリアルコキシ(メチル)シランの炭素ー水素結合ホウ素化を検討したところ、目的とするケイ素上メチル基炭素ー水素結合の変換と競争して、アルコキシ基末端炭素ー水素結合の変換も進行することが明らかとなった。アルコキシ基の構造を精査した結果、立体的に嵩高いネオペンチルオキシ基を用いることにより、目的の変換を高選択的に進行させられることを見出した。また、官能性シリル基がα位炭素ー水素結合に及ぼす置換効果は、クロロシリル基>アルコキシシリル基>アルキルシリル基、の順に低下することがわかった。触媒量の塩基性添加物は本基質の炭素ー水素結合ホウ素化に有効であり、イリジウムに対してカリウムtert-ブトキシドを0.25当量用いた場合に最も高効率で反応が進行することを見出した。一方、イリジウムと等量、もしくはそれ以上の塩基性添加物が共存すると、触媒効率が低下することも明らかとなった。これらの知見は、sp3炭素ー水素結合の効率的変換を実現する高性能触媒の設計・開発に資するものであり、これに基づいてアルキルケイ素化合物の多重ホウ素化や炭素ー炭素および炭素ーヘテロ元素結合形成への応用を達成すべく、今後研究をさらに展開する予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。sp3炭素ー水素結合の触媒的官能基化における新概念創出を目的として、ケイ素および他の元素の置換効果に基づくsp3炭素ー水素結合の触媒的高効率変換手法の開発に取り組んでいる。平成25年度は、交付申請書研究実施計画に記載した「研究項目1.有機ケイ素化合物の触媒的sp3炭素-水素結合ホウ素化の開発」について、イリジウムーフェナントロリン触媒を用いメチルトリアルキルシランを中心に検討を行った。テトラメチルシランの炭素-水素結合ホウ素化は100°Cで効率よく進行したのに対し、オクチルトリメチルシランやジブチルジメチルシランは反応性が低く、135°Cに反応温度を上げる必要があった。ホウ素化は、アルキル基末端のメチル基に優先してより立体的に混み合ったケイ素上メチル基で進行し、ケイ素の置換による効果的な反応促進が明らかとなった。一方、ビス(トリメチルシリル)メタンのホウ素化はメチル基選択的に進行し、二つのシリル基が置換したメチレン炭素ー水素結合は全く反応しなかったことから、立体的な要因がより強く反映されることも明らかとなった。ヘキサメチルジシランのホウ素化はケイ素ーケイ素結合の切断を伴うことなく進行し、ボリルメチル基を有するジシランが生成した。これらの実験結果が示す化学選択性は、炭素ー水素結合の触媒的変換反応におけるケイ素の置換効果の大きさを評価するものであり、今後の反応開発に資すると考えられる。上述の反応条件においては、ケイ素反応基質をホウ素源であるジボロンに対し過剰量(4-10当量)用いる必要があった。検討の結果、触媒量のカリウムtert-ブトキシドを共存させ反応を行うことにより、触媒効率が大幅に向上することを見出した。この高活性触媒系では、ケイ素反応基質を制限物質として用いることができ、110°Cで効率よく反応が進行した。今後この添加剤の効果について精査し、さらなる触媒効率の向上を達成したい。

26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究遂行により、sp3炭素ー水素結合の触媒的変換におけるケイ素の置換効果について有用な基盤的知見を得ることができた。特に、アルキルシラン中に存在する多様なsp3炭素ー水素結合の相対的な反応性について明らかとし、反応の化学選択性はケイ素の置換効果と反応点近傍の立体要因に支配されることが分かった。また、イリジウム触媒の触媒効率向上を達成する塩基性添加剤について知見を得た。これらの研究成果は平成26年度の研究遂行に資するものであり、研究はおおむね順調に進展していると考えている。平成25年度の研究により得られた成果を基に、アルキルシラン類のsp3炭素ー水素結合ホウ素化についてより高効率で変換を達成する触媒系の開発に取り組む。添加剤の効果について精査し、その本質について明らかとするとともに、変換を適用可能なアルキルシラン構造の拡張をはかり、一分子中の複数の炭素ー水素結合を高効率でホウ素化する多重ホウ素化反応の確立をめざす。
特定用途向きマイクロプロセッサのキャッシュメモリ構成手法に関する研究

本研究では,特定用途向きマイクロプロセッサのキャッシュメモリを構成する手法に関する研究を行った.はじめに,ハードウェア/ソフトウェア協調設計システムPEAS-IのサブシステムであるCPUシミュレータに機能の追加を行い,アプリケーションプログラムの実行履歴をトレースして得られた情報をキャッシュメモリシミュレータを使用して解析するシステムの構築を行った.予備実験としてキャッシュメモリシミュレータを使用して,キャッシュメモリの構成(キャッシュメモリのサイズ,連想数,ブロックサイズ,方式等)を変えた場合のアプリケーションプログラムのキャッシュヒット率を計測した.次に,PEAS-Iシステムを使用してレジスタサイズの指定を変えて生成されたキャッシュメモリを実装していないCPUコアのデザインとキャッシュメモリを実装した場合の性能の必要を行い,要求されるハードウェア量と性能のトレードオフを検討し,特定用途向きマイクロプロセッサのキャッシュメモリの構成を決定するための定式化手法の検討を行った.ハードウェア資源とのトレードオフを考慮したキャッシュメモリの構成手法に関する検討を行ったが,キャッシュメモリの使用を前提としたソフトウェア開発システムの実現およびキャッシュメモリの自動合成システムの実現は今後の課題である.本研究では,特定用途向きマイクロプロセッサのキャッシュメモリを構成する手法に関する研究を行った.はじめに,ハードウェア/ソフトウェア協調設計システムPEAS-IのサブシステムであるCPUシミュレータに機能の追加を行い,アプリケーションプログラムの実行履歴をトレースして得られた情報をキャッシュメモリシミュレータを使用して解析するシステムの構築を行った.予備実験としてキャッシュメモリシミュレータを使用して,キャッシュメモリの構成(キャッシュメモリのサイズ,連想数,ブロックサイズ,方式等)を変えた場合のアプリケーションプログラムのキャッシュヒット率を計測した.次に,PEAS-Iシステムを使用してレジスタサイズの指定を変えて生成されたキャッシュメモリを実装していないCPUコアのデザインとキャッシュメモリを実装した場合の性能の必要を行い,要求されるハードウェア量と性能のトレードオフを検討し,特定用途向きマイクロプロセッサのキャッシュメモリの構成を決定するための定式化手法の検討を行った.ハードウェア資源とのトレードオフを考慮したキャッシュメモリの構成手法に関する検討を行ったが,キャッシュメモリの使用を前提としたソフトウェア開発システムの実現およびキャッシュメモリの自動合成システムの実現は今後の課題である.
多剤排出トランスポーターを回避する細胞膜透過ナノキャリアの創製

本実施研究の目的は、従来にない生体膜透過性を示すスルホベタインポリマーの膜透過挙動を明らかとすること、さらにこのポリマーの膜透過性をもとに細胞小器官への高い選択性や、薬剤排出を回避しうるナノキャリアの設計とそのin vitro評価を行うことにある。当該年度では、ポリマー末端構造が細胞内移行に与える効果について検討するため、末端官能基が異なる連鎖移動剤4種を新規に合成し、既存の連鎖移動剤2種を加え、これらを含んだポリマーをそれぞれ調製した。カチオン性基や疎水性が高くなると導入効率が減少すること、またポリエチレングリコールブロックを有すると細胞内移行量が増大することを明らかとしている。現在、より詳細な細胞移行性評価を続けている。一方でこれまでに明らかとしてきた単層培養がん細胞への移行が、3次元細胞凝集塊へも適用しうるか検討した。肝がん細胞由来のHepG2細胞から3次元凝集塊を調製した。抗がん剤としてドキソルビシンを修飾したスルホベタインポリマーを血清存在下で添加した。ドキソルビシン単独では細胞凝集塊表層までしか到達しないのに対し、ポリマーではおよそ2時間で細胞凝集塊の最深部まで到達し、ポリマー修飾後も殺細胞活性を有していた。さらに細胞内の低pHや還元環境で分解しうる化学結合を介してドキソルビシン修飾を行ったものの、ポリマーの3次元細胞凝集塊内部への移行性が著しく低下した。また、スルホベタインユニットにピリジニウムカチオンを導入したメタクリルアミドモノマーおよびホモポリマーを合成した。このポリマー生理塩強度において下限臨界共溶温度を示し、その温度は分子量や側鎖のスペーサー長により変化させえた。さらにこのポリマーを細胞へ添加すると、細胞低毒性で細胞膜透過性を示し、37°Cより低温の4°Cにおいて細胞への移行が増大することを見いだした。当該年度のまでの進捗状況は、概ね順調に進んでいると評価できる。ポリマーの調製とその細胞内導入評価について、ポリマーの効果が3次元凝集塊へも適用の可能性を示すことができたことは当初計画以上に進展していると評価できる。また抗がん剤の各種修飾方法はほぼ確立できてきたがより高い修飾効率を得るための条件検討の余地がある。スルホベタインポリマーの最適化においては、末端構造の知見が得られてきているがより詳細な検討が必要であろう。カチオン構造の異なるスルホベタインポリマーを設計、調製したが、このポリマーが予想以上に細胞低毒性で高い細胞内移行性を有していたことは誤算であった。しかし前向きであり、主鎖や側鎖の構造も含め知見を得ていく必要があろう。また細胞膜透過性評価については細胞膜障害性、人工リン脂質膜透過性について検討を続けており、特に膜障害性について重要な知見を得られつつある。スルホベタインポリマーが人工リン脂質膜透過能を示すことを明らかとしたが、ポリマー、あるいはリン脂質組成により膜透過能が容易に消失することがわかり、評価の継続については慎重に検討したい。1)細胞内導入効率の向上を目指したスルホベタインコポリマー構造の検討:前年度までの研究から、ポリマーの分子量やノニオン性末端構造の親疎水性が細胞内への移行挙動や導入効率を変化させうることを明らかとした。この知見を元に、今年度はポリマーの主鎖およびベタインモノマーユニットを有する側鎖構造が細胞膜透過性に与える効果を検討することで細胞膜透過ポリマーの最適化を図る。2)抗がん剤修飾スルホベタインコポリマーの効果:前年度に最適化した各種抗かがん剤への修飾法を用いてスルホベタインポリマーに導入し、がん細胞を単層・三次元で培養し、ポリマー修飾が細胞に与える効果を、多剤排出効果が著しい三次元培養に着目してその耐性評価を進めていく。3)スルホベタインコポリマーの細胞膜透過機構の検討:スルホベタインコポリマーの細胞膜透過においてエンドサイトーシスを阻害しても導入されること、さらに糖鎖は影響を与えないことを明らかとしている。ここでは、前年度に引き続きポリマー構造が膜障害性に与える効果の検討、および人工リン脂質二分子膜に対するポリマーの透過性について評価する中で膜透過機構の解析を行っていく。本実施研究の目的は、自らが明らかとしてきた従来にない生体膜透過性を示すスルホベタインポリマーの膜透過挙動を明らかとすること、さらにこのポリマーをもとに細胞小器官への高い選択性を有し、薬剤排出を回避しうるナノキャリアの設計とそのin vitro評価を行うことにある。当該年度では、細胞外で添加したスルホベタインコポリマーをがん細胞内のミトコンドリアへ移行させるため、ミトコンドリアへの移行が知られる低分子(ローダミンB)をスルホベタインコポリマーに修飾した。その結果、このポリマーもミトコンドリアへと移行・局在できることを明らかとした。共焦点レーザー顕微鏡を用いた経時観察より、ポリマー添加直後より1時間まで時間依存的に細胞内からの蛍光強度が増加すること、また部位特異性なく細胞内に移行し、直ちにミトコンドリア内部へと局在することがわかった。さらにこのポリマーをより効果的にミトコンドリアへと移行させるため、ポリマーの分子量、ポリマー組成比、ローダミンBの修飾位置について検討した。この結果、低分子量の方が効果的な細胞内移行が可能であることを明らかとした。また、ローダミン修飾により毒性に影響は与えないものの、各種エンドサイトーシス阻害条件下での細胞内導入が変化することがわかった。これは数種知られるエンドサイトーシス導入経路の選択性の付与が可能であることを示唆する一方で、薬物修飾した際の細胞導入効率の低下が懸念される。

今回調製したポリマーのうち側鎖へローダミンBを修飾した場合には、コレステロールや脂質ラフトが関与する細胞内導入経路での取込が促進されることを見いだしており、薬物修飾のための重要な指針を見いだすことができた。当該年度の進捗状況はポリマーの調製とその細胞内導入評価について、ほぼ当初計画に基づき実施することができた。ローダミンB修飾することでその部位により細胞内導入機序が予想以上に大きく変化した。これはローダミンBの修飾部とともに末端の官能基の構造にも起因していると想定されるため、今後より詳細に検討を行う必要がある。関連してミトコンドリア指向性分子をローダミンBおよびトリフェニルホスホニウム(TPP)化合物を使用するとしていたが、TPPはローダミンBよりも疎水的になるため、より非膜透過的になると予想できたこと、これに加えて細胞内への導入評価のために別途蛍光色素の修飾を必要とするため、ローダミンBの結果を受けTPP修飾ポリマーの検討はとりやめた。一方で膜透過挙動解明のためのMDシミュレーションは共同研究にようやく着手したところである。計算のためのマシンタイムとの兼ね合いもあるため、実験的にもサポートする必要がありそうである。本実施研究の目的は、従来にない生体膜透過性を示すスルホベタインポリマーの膜透過挙動を明らかとすること、さらにこのポリマーの膜透過性をもとに細胞小器官への高い選択性や、薬剤排出を回避しうるナノキャリアの設計とそのin vitro評価を行うことにある。当該年度では、ポリマー末端構造が細胞内移行に与える効果について検討するため、末端官能基が異なる連鎖移動剤4種を新規に合成し、既存の連鎖移動剤2種を加え、これらを含んだポリマーをそれぞれ調製した。カチオン性基や疎水性が高くなると導入効率が減少すること、またポリエチレングリコールブロックを有すると細胞内移行量が増大することを明らかとしている。現在、より詳細な細胞移行性評価を続けている。一方でこれまでに明らかとしてきた単層培養がん細胞への移行が、3次元細胞凝集塊へも適用しうるか検討した。肝がん細胞由来のHepG2細胞から3次元凝集塊を調製した。抗がん剤としてドキソルビシンを修飾したスルホベタインポリマーを血清存在下で添加した。ドキソルビシン単独では細胞凝集塊表層までしか到達しないのに対し、ポリマーではおよそ2時間で細胞凝集塊の最深部まで到達し、ポリマー修飾後も殺細胞活性を有していた。さらに細胞内の低pHや還元環境で分解しうる化学結合を介してドキソルビシン修飾を行ったものの、ポリマーの3次元細胞凝集塊内部への移行性が著しく低下した。また、スルホベタインユニットにピリジニウムカチオンを導入したメタクリルアミドモノマーおよびホモポリマーを合成した。このポリマー生理塩強度において下限臨界共溶温度を示し、その温度は分子量や側鎖のスペーサー長により変化させえた。さらにこのポリマーを細胞へ添加すると、細胞低毒性で細胞膜透過性を示し、37°Cより低温の4°Cにおいて細胞への移行が増大することを見いだした。当該年度のまでの進捗状況は、概ね順調に進んでいると評価できる。
土構造物の安定解析に関する基礎的研究

本研究は,土構造物の安定性評価の確立を目的として,剛塑性有限要素法の数値解析技術としての開発とともに、簡単な室内模型実験を通して,その適用性を検討することを目的としている.研究を通して得られた結果は以下のようである.(1)剛塑性有限要素法の確立剛塑性有限要素法の収束計算に関し、ニュートンラフソン法に関する種々の数値実験を行い,その改良方法を開発した.(2)アルミ棒積層体による土圧実験土圧を計測する簡単な室内実験としてアルミ棒を用いた落とし戸および上昇板の実験を行った.とくに後者は受働土圧が計測できることから非常に安定した数値が得られ,実験として精度が高いことが検証された.(3)受働土圧の分布に関する研究坑土圧構造物を設計するにあたって,土圧の合力のみならず,そお分布形状を知ることが重要である.ここではテルツァーギの理論を用いながら受働土圧の算定式を導入した.その結果を室内実験や数値解析結果と比較したところ、かなりの精度で再現できることがわかった.(4)円型土槽による落とし戸実験円型土槽を利用し,乾燥砂および粘性土を用いた落とし戸実験を遠心載荷装置により行った.これは軸対称条件下のモデル実験であり,平面ひずみ条件下における端面まさつを除去した形で砂や粘土に対する落と戸実験を可能にしたものである.土圧の発生機構について考察を行った.(5)研究とりまとめ近い将来,建設されるべき大規模地下構造物を想定し,その安定性を維持するための設計法の概要について考察を行った.本研究は,土構造物の安定性評価の確立を目的として,剛塑性有限要素法の数値解析技術としての開発とともに、簡単な室内模型実験を通して,その適用性を検討することを目的としている.研究を通して得られた結果は以下のようである.(1)剛塑性有限要素法の確立剛塑性有限要素法の収束計算に関し、ニュートンラフソン法に関する種々の数値実験を行い,その改良方法を開発した.(2)アルミ棒積層体による土圧実験土圧を計測する簡単な室内実験としてアルミ棒を用いた落とし戸および上昇板の実験を行った.とくに後者は受働土圧が計測できることから非常に安定した数値が得られ,実験として精度が高いことが検証された.(3)受働土圧の分布に関する研究坑土圧構造物を設計するにあたって,土圧の合力のみならず,そお分布形状を知ることが重要である.ここではテルツァーギの理論を用いながら受働土圧の算定式を導入した.その結果を室内実験や数値解析結果と比較したところ、かなりの精度で再現できることがわかった.(4)円型土槽による落とし戸実験円型土槽を利用し,乾燥砂および粘性土を用いた落とし戸実験を遠心載荷装置により行った.これは軸対称条件下のモデル実験であり,平面ひずみ条件下における端面まさつを除去した形で砂や粘土に対する落と戸実験を可能にしたものである.土圧の発生機構について考察を行った.(5)研究とりまとめ近い将来,建設されるべき大規模地下構造物を想定し,その安定性を維持するための設計法の概要について考察を行った.本研究は,土構造物の安定性評価を確立を目的として,剛塑性有限要素法の数値解析技術としての確立とともに,簡単な室内模型実験を通してその適用性を検討する.ことである.平成5年度に得られた成果を以下に記す.(1)剛塑性有限要素法の確立(田村担当)剛塑性有限要素法の収束計算に関し,ニュートン・ラフソン法に関する種々の数値実験行い,改良方法を検討した.とくに線形連立方程式の解法に問題点があることが判明した.(2)上昇板土圧のモデル実験(杉戸,木村担当)アルミ棒を用いて2次元モデル実験を行う.落とし戸実験とともに,底部に設けられた板を上昇させるような実験を行い,土圧分布に関して極めて興味ある結果を得た.(3)実験値と理論値の比較検討(田村,足立担当)落とし戸全体に作用する全土圧の大きさについては,剛塑性解析でかなりの予測ができることがわかった.とくに板を上昇させた場合の土圧について,剛塑性有限要素法および簡便な計算とも非常によく一致する結果を得た.(4)土圧分布の簡易計算法(田村,足立担当)トンネル覆工に作用するゆるみ土圧を予測する1つの方法として落とし戸実験がしばしば行なわれ,また上に述べたように,それに対する数値解析も種々実用化されつつある.しかし,Terzaghiの理論式がそうであるように,その主要な目的は落とし戸に作用する全土圧の評価であり,その土圧分布についてこれまでになされた研究は少ない.本研究では,落とし戸周辺の土圧のうち受動土圧の分布を簡便な計算式で評価する手法を導いた.それを剛塑性有限要素法ならびに弾塑性有限要素法による数値計算と比較した結果,かなりの精度で受動土圧分布を予測できることがわかった.本研究は,土構造物の安定性評価を確立を目的として,剛塑性有限要素法の数値解析技術としての確立とともに,簡単な室内模型実験を通してその適用性を検討する.ことである.平成6年度に得られた成果を以下に記す.(1)円形土槽による落とし戸実験円形土槽を利用し,乾燥砂,粘性土を用いた落とし戸実験を遠心載荷装置により行う.

これは,アルミ棒を用いて2次元モデルと異なり,軸対称条件での実験であり,るが、土圧の発生メカニズムに関して有用な知見を得た.すなわち,砂質土ではアルミ棒による実験結果とほぼ同様な傾向の土圧を,また,粘性土では土圧発生に顕著な時間遅れがあることがわかった.(2)種々の極限状態への適用平成5年度に行ったアルミ棒積層体によるモデル実験と,平成6年度実施の乾燥砂によるモデル実験を剛塑性有限要素法によるシミュレーションにより比較検討した.その結果,粘性効果のない材料では,剛塑性モデルで土圧発生メカニズムを説明できることがわかった.(3)剛塑性有限要素法の確立平成5年度の結果を踏まえ,計算力学の立場から収束計算の効率化を図り,従来より精度の良い結果をえることができた.(4)研究とりまとめ近い将来,建設されるべき大規模地下構造物を想定し,その安定性を維持するためには,どのような土圧を設定すべきか,さらにどのような土圧分布を仮定すべきかということに関して定量的な評価法を得た.
水泳の推進力におけるダイナミックリフトの役割とその活用

昆虫や鳥の飛翔、魚の推進に渦の生成に伴う運動量による非定常力を利用していることが明らかになっている。このような非定常力を利用しないと十分な揚力、推進力が得られない。水泳の推進力に対する研究は定常な、あるいは準定常な力を考え推進の説明をしようとしてきた。手の掻き、足の運動は極めて複雑なものであり、定常な流れ場とは大きく異なっている。ところがこのような流れ場を知る手段はこれまでほとんど無かった。この研究は最近になって特に著しい進歩を見せているPIV(Particle Image Velocimetry)を水泳の泳者周りの流れの可視化に用いてこの非定常特性を明らかにし、推進力のメカニズムを明らかにしようとしたものである。この研究を進めるにあたり、三つのカテゴリーに分けて行った。1つは直接に手の周りの動作分析とPIVによる流れ場の可視化により手の回りの流れ場を明らかにするものであり、他の2つはこれを補助するものとして、風洞を用いた振動円盤周りの非定常流れ場の解明と、渦の発生、移動が非定常力にどのような力を及ぼすかを知るためにポテンシャル理論を用いた解析的なアプローチである。上記のような総合的なアプローチから、渦をうまく発生させることが有効な運動を生み出し、量推進力の増加に導くことを明らかにした。泳者の複雑な手の動きは、手の周りの循環の発生・放出と関係しており、放出渦と手の周りの束縛渦が渦対を形成しそれがジェットを生成、し運動量を作り出していることが分かった。この運動量の増加が推進力に結びついている。この研究は、定量的により精度良く流れ場を測定できる熱線風速計を用い、空気中でのモデル実験と、実際にプールでの泳者の周りをPIVによって測定する2つの実験からなっている。前者についてはモデルの姿勢制御装置の大半と力検出システムはほとんど完成した。しかし、今年度はデータ取得までは進まなかった。後者については、泳者の腕(手)周りの流れ場をPIVにより可視化することに成功した。データの可視化、整理にはMatlabを用い、速度ベクトルと渦度を計算することにより流れの可視化を行った。特に、in-sweepからout-sweepと呼ばれている手の変化の際の流れ場を詳細に計測し、渦の発生と放出が流体力学に基づく法則に則って行われていることを明らかにした。この渦の発生が下流方向に運動量を与え、これが推進力を生み出す基となっていることも明らかになった。熟練した泳者とそうでない泳者の差はこの渦生成のテクニックに依っていること、したがって、運動量の生成効率に依っていることが明白になった。上記のような、実験を進行していくのと同時に、水泳のバイオメカニクスに深い知識を持つ海外の研究者(ドイツのUngerechts、オランダのToussant、スペインのArellanoら一線の研究者)と、ドイツのカッセルで1度、つくばで2度、合計3度のワークショップを開き、意見交換を行った。この意見交換から我々の行っている研究の方向性の正しさを確信するとともにこの研究の重要性を確認した。非定常運動に伴う力に関する本研究は大きく二つに分けられる。一つは、実際のプールでの泳者を用いた、流れ場の直接測定・解析であり、他の一つは、風洞を用いた模型実験である。プールで泳いでいる選手の手の周りの2次元非定常流れを可視化する技術をほぼ完成させた。その結果、作られた渦が下流方向への運動量を誘起していることが分かった。渦の周期的発生に伴い、運動量も周期的に発生していることを突き止め、この渦の発生が推進力の源になっていることを証明した。さらに、3次元流れ場を知るための手段として、Stereo PIVと呼ばれる方法を我々の計測システムに導入した。さらに詳しい非定常流れ場の情報がこのPIV結果から得られる。

定量的評価により適した熱線風速計を用いた風洞実験も行った。手を模した円盤のピッチング運動に伴う渦の3次元構造と円盤に働く力を揚力と抗力に分解して求めた。その結果非定常運動に伴う揚力の増加、失速の遅れ等が確認された。より効果的に力を発生するためにはどのような手の運動が適しているかの問題に有効な指針となりうる結果である。あわせて、次年度の実験を目指し、ヒービング運動を行えるように装置の改良も実施した。上記の実験から渦運動が力の発生に密接に関係していることが分かり、この関係を理論的に追及するために2次元ではあるが、非定常運動する渦の場と発生する力を結びつける関係式の導出を行った。この結果は実験結果を物理的に解釈するために有用な情報を提供する。まず、流水プールを用いた泳者周りの流れの可視化ではPIVシステムの改良を行い、これまで推進力の担い手である手の周りの流れがハレーションにより決定できなかった問題を解決し、より幅広い範囲で実験を行うことができた。さらに質的な改良として、体育の分野では標準的な運動解析の手法である動作分析を使い、手の動きと流れ場の関係を明らかにすることができた。流れ場は流れに平行な鉛直平面と水平面の2平面で流れ場の可視化を行い渦構造を明確にし、推進力発生のメカニズムの理解に重要な資料となった。2つのプリズムを使ったStereo PIVシステムについては、ソフトウェアの開発も含めたシステムの構築には成功したが、データの取得に関しては満足できる量といえるところまでは到達していない。結果を要約すると、水平面と鉛直面の2平面での可視化から、泳者は正負の符号を持つ渦対をつくり推進力となる運動量を生成していることが明らかになった。動作分析の結果も合わせると、そのような渦対を作るタイミングも明らかにすることができた。もう1つのアプローチである風洞を使った実験では、円盤翼に働く非定常力の測定と、その力の変動を作り出す渦の生成を明らかにすることができた。3次元翼である円盤翼にピッチングおよびヒービングを行わせる装置を開発した。この非定常運動中の流れ場を熱線風速計およびPIVにより明らかにした。ピッチング運動については準静的に変化する場合でも働く力はヒステリシスを持つこと、非定常運動ではさらに失速の遅れ、非定常揚力の増大が観測された。これらの力の変動の位相と流れ場の関係が完全ではないか明らかになった。近年、昆虫や鳥の飛翔、魚の推進力に渦の生成に伴う非定常力が重要な役割を果たしていることが明らかになっている。非定常力は、定常力に比べかなり大きな力となりうることが明確にされている。泳者の動きは明らかに非定常であり、このことから水泳においても、大きな推進力に導く非定常力を利用して効率的に推進しているに違いないとの観点から推進力発生のメカニズムの解明を行う。泳者の手による推進力の発生の解明に向けて、1)PIVによる実際の泳者周りの流れ場解析、2)風洞実験による模型を用いた流れ場と働く力との関係を調べる実験的研究、3)非定常流れ場が自由渦と物体との相互作用で成り立っているとしての物体に働く力の理論解析、に分けて研究を行った。1)回流水槽を用い、実際の泳者が泳いでいる状況で、水平面にレーザーを照射し、この面での非定常速度場をPIVにより計測した。手の運動に伴った刻々変化する非定常な流れ場に渦が生成されていく経過が観測された。
アルゼンチンとイスラエルを中心とした「ユダヤ人類学」の展開

本研究課題の目的は、アルゼンチンのユダヤ人コミュニティとイスラエルを比較研究の対象とし、ユダヤ教/ユダヤ性をめぐる文化人類学的に統合された理解を目指すものである。本年度前半は、これまでの研究成果の公表と応用を主要な活動とした。本年度後半からは、イスラエルにおける在外研究を行い、現地の研究者との研究交流・研究発表を行ってきた。【アルゼンチンのユダヤ人にかんする研究発表】「記憶」は本研究課題の重要なテーマの一つである。記憶が継承される過程に焦点を当てた場合、継承には二種類の論理が存在する。ある事例では、親から子へと継承される記憶の「家族的な継承」がユダヤ的な倫理として語られ、写真や物語はかけがえのない個人によって共有される。他方で、同様に物語が語られ/書かれるという契機により、家族をめぐる記憶が普遍的な集合的記憶として共有される可能性もある。こうした個別性と普遍性とのあいだの揺れ動きが、写真という媒体と書かれた媒体との間の相互交渉によって論じた。。家庭において儀礼という形で反復される記憶については、出エジプトを想起する「過ぎ越し祭」という儀礼について論文「儀礼の『順番』と物語」に論じている【投稿中、業績としては記載なし】。また、博士論文を基にした単著『それでもなおユダヤ人であること』について、すでに出版社からの了承を得て2018年度中に第一稿を完成させている。本著は、本研究課題の最終年度となる2019年度中に刊行される予定である。研究成果の発表に加え、新たな現地調査を始め、国際的な研究交流を積極的に行ってきた。そのため、本研究の目的である広範な「ユダヤ人類学」の発展のため、重要な進捗があったものと考えられる。すでに行ってきたアルゼンチンのユダヤ人コミュニティをめぐるディアスポラ的状況の考察に加え、イスラエルでの現地調査を開始した。具体的には、イスラエル・エルサレムの「ホロコースト博物館(Yad Vashem)」を主要な調査地とした研究を行っている。研究最終年度は、研究成果の発表を積極的に行う。課題としては、アルゼンチン(ディアスポラ)のユダヤ人のアイデンティティと、イスラエルにおけるユダヤ人性/イスラエル人性の関係を理論的に精査することがあげられる。アルゼンチンにおいては、ユダヤ人であることは私的な領域(家族や、ローカルなコミュニティ)に表出されるものであった。他方でイスラエルにおいては、ナショナル(国家的)なアイデンティティへの意義が相当程度強く、多様性への価値はどこに語られるのかという問いが生まれる。イスラエル人、ユダヤ人、パレスチナ人、外国人労働者といった多層にわたる領域に視野を広げて研究をおこなう必要性があるだろう。。海外における調査・発表を中心として研究を実施した。2018年7月にポーランド・クラクフおよびアウシュビッツ強制収容所とワルシャワを訪問した。「ユダヤ人類学の展開」を目的とした本研究においては、ユダヤ史の一大転換点となったヨーロッパにおけるホロコーストに理解は欠かせないものである。とりわけ、現在ポーランドをはじめとした第二次世界大戦以前のユダヤ文化の拠点ではユダヤ文化復興が盛んに行われている。これは、現代社会のユダヤ性や、イスラエルとディアスポラ(離散ユダヤ人社会)との関係を考察する上できわめて重要な点であることを理解した。研究成果としては、クラクフのヤギウェヴォ大学で開催されたヨーロッパユダヤ学会において「ホロコースト博物館と資料」についての口頭発表を行った。事例としては日本のホロコースト博物館についても紹介した。クラクフ・アウシュビッツ・ワルシャワへの訪問では、ホロコーストがユダヤ史に与えた大きな影響と、現在のユダヤ人社会におけるホロコーストの想起の文化について考察することを目的とした。

また、ヤギウェヴォ大学で行われたヨーロッパユダヤ学会では、ヨーロッパばかりではなくイスラエルからも多くの研究者が参加し、将来にわたる国際研究交流が進んだことが大きな成果であった。以上の成果は、現在に至るまで継続しているイスラエルにおける研究に直接的に寄与しており、研究はおおむね順調に進展しているものと評価できる。研究最終年度は、研究成果の発表を積極的に行う。課題としては、アルゼンチン(ディアスポラ)のユダヤ人のアイデンティティと、イスラエルにおけるユダヤ人性/イスラエル人性の関係を理論的に精査することがあげられる。アルゼンチンにおいては、ユダヤ人であることは私的な領域(家族や、ローカルなコミュニティ)に表出されるものであった。他方でイスラエルにおいては、ナショナル(国家的)なアイデンティティへの意義が相当程度強く、多様性への価値はどこに語られるのかという問いが生まれる。イスラエル人、ユダヤ人、パレスチナ人、外国人労働者といった多層にわたる領域に視野を広げて研究をおこなう必要性があるだろう。イスラエルでの研究においては、ホロコーストに関連する博物館やアーカイブで調査を行っている。イスラエルでは、ホロコーストに関するナショナルで公式な言説(記念碑、祝日等も含む)が広範に広がっている。そのことと、現在東欧のかつてのユダヤ人社会の文化復興との関係についても論じることが今後の課題となる。
ヒアルロン酸合成酵素遺伝子導入を併用した関節軟骨修復法の開発

1、培養骨膜細胞へのHAS2遺伝子導入純系(NZW: New ZealandWhite)ウサギの骨膜細胞を分離培養し、Lipofection法にてmouse HAS2遺伝子(pcDNA3-HAS2)を導入し、ELISA法にて培養上清中のヒアルロン酸量を測定した。21日間の培養期間を通じてヒアルロン酸量は有為に増加しており、ヒアルロン酸結合蛋白による染色でも、HAS2導入群で強い染色性を示した。2、遺伝子銃装置による骨膜組織への遺伝子導入遺伝子銃装置により直接骨膜組織に遺伝子導入を行うために、in vitroで至適条件の検討を行った所、発現は6週まで認められ、至適導入圧は200psiと考えられた。次いで、LacZ遺伝子導入を行った骨膜組織を、関節軟骨欠損部へ移植した場合の遺伝子発現期間について検討した。同系ウサギの骨膜組織に遺伝子銃装置を用いてLacZ遺伝子(pCMVβ)を導入した後、大腿骨遠位部軟骨欠損部へ移植した。移植中央部の遣伝子発現は2週(陽性率13.0%)4週(8.9%)であった,LadZ遺伝子導入群と非導入群との間で組織修復の差は認められなかった。3、HAS2遺伝子導入を行った骨膜組織の関節軟骨欠損部への移植同様のウサギモデルにおいて骨膜組織にHAS2遺伝子(pcDNA3-HAS2)およびLacZ遺伝子(pCMVβ)を導入した後、軟骨欠損部へ移植し、経時的に、組織学的並びに生化学的な評価を行った。その結果、Integrationにおいて、術後4週と早期よりHAS2遺伝子導入群で有為な改善を認めた。RT-PCR法を用いたI型およびII型コラーゲン組成解析の結果、HAS2遺伝子導入群ではコントロール群に比べII型コラーゲン組成比が高い傾向を示した。1、培養骨膜細胞へのヒアルロン酸合成酵素(HAS)遺伝子導入2、実験的関節軟骨欠損部への骨膜細胞移植同系のウサギの大腿骨遠位膝蓋大腿関節面に作成した軟骨欠損部に、脛骨近位より自家骨膜を移植し、その下にHAS遺伝子およびβ-galactosidase遺伝子を導入した骨膜細胞を注入し、導入遺伝子の発現の検討を試みた。しかし、この方法だと遺伝子導入した培養骨膜細胞を局所にとどめておくことが困難であった。いくつかの個体ではβ-galactosidase発現細胞が認められたものの、手技的な問題により安定した結果は得られないと判断した。3、遺伝子銃装置による骨膜組織への遺伝子導入遺伝子銃装置により直接骨膜組織に遺伝子導入を行うために、まずin vitroで至適条件の検討を行った。同系ウサギより骨膜を採取し、遺伝子銃を用いてβ-galactosidase遺伝子を導入した後、器官培養を行った。金粒子の大きさおよび金粒子あたりのDNA量に関しては従来の研究にてほぼ条件が決定されているので、特に遺伝子導入の際のヘリウムガスの加速度について100400psiの範囲で検討した。その結果、遺伝子発現は評価は6週まで認められ、至適導入圧は200psiと考えられた。現在、遺伝子銃装置によってHAS遺伝子導入を行った骨膜の軟骨組織への分化能について検討中である。1、LacZ遺伝子導入を行った骨膜組織の関節軟骨欠損部への移植:純系(NZW;New Zealand White)ウサギの脛骨近位より麻酔下に骨膜組織を採取し、遺伝子銃装置を用いてβ-galactosidase遺伝子を導入した後、膝関節軟骨欠損部へ移植した。この際発現ベクターはCMVプロモーターを有するものを用いた。

遺伝子発現は2週、4週では認められたものの6週では認められず、in vitroで器官培養を行った場合と比し、発現期間が短くなっていた。β-galactosidase遺伝子導入群と非導入群との間で組織修復の差は認められず、遺伝子導入操作による組織障害はないものと考えられた。2、発現ベクターの違いによる発現期間の検討:前述のごとくin vivoではin vitroの実験系より発現期間が短くなっていたので、比較的発現期間が長いと言われているCAGプロモーターを有する発現ベクターについても検討した。培養骨膜細胞および骨膜器官培養系について検討したところ、わずかではあったがCMVプロモーターを用いた場合よりも発現期間が長いという結果が得られた。3、骨膜組織へのヒアルロン酸合成酵素(HAS)遺伝子導入:同系ウサギの脛骨近位より自家骨膜を移植し、遺伝子銃装置を用いてmouse HAS遺伝子(pcDNA3-HAS2)を導入後、器官培養を行った。組織学的にはコントロール群と比し大きな変化は認められなかった。現在半定量的RT-PCR法を用いたI型およびII型コラーゲン組成解析により、HAS2遺伝子導入骨膜組織の質的変化について検討中である。1、培養骨膜細胞へのHAS2遺伝子導入純系(NZW;New Zealand White)ウサギの骨膜細胞を分離培養し、Lipofection法にてmouse HAS2遺伝子(pcDNA3-HAS2)を導入し、ELISA法にて培養上清中のヒアルロン酸量を測定した。21日間の培養期間を通じてヒアルロン酸量は有為に増加しており、ヒアルロン酸結合蛋白による染色でも、HAS2導入群で強い染色性を示した。2、遺伝子銃装置による骨膜組織への遺伝子導入遺伝子銃装置により直接骨膜組織に遺伝子導入を行うために、in vitroで至適条件の検討を行った所、発現は6週まで認められ、至適導入圧は200psiと考えられた。次いで、LacZ遺伝子導入を行った骨膜組織を、関節軟骨欠損部へ移植した場合の遺伝子発現期間について検討した。同系ウサギの骨膜組織に遺伝子銃装置を用いてLacZ遺伝子(pCMV β)を導入した後、大腿骨遠位部軟骨欠損部へ移植した。移植中央部の遺伝子発現は2週(陽性率13.0%)4週(8.9%)であった。LacZ遺伝子導入群と非導入群との間で組織修復の差は認められなかった。3、HAS2遺伝子導入を行った骨膜組織の関節軟骨欠損部への移植同様のウサギモデルにおいて骨膜組織にHAS2遺伝子(pcDNA3-HAS2)およびLacZ遺伝子(pCMV β)を導入した後、軟骨欠損部へ移植し、経時的に、組織学的並びに生化学的な評価を行った。その結果、Integrationにおいて、術後4週と早期よりHAS2遺伝子導入群で有為な改善を認めた。RT-PCR法を用いたI型およびII型コラーゲン組成解析の結果、HAS2遺伝子導入群ではコントロール群に比べII型コラーゲン組成比が高い傾向を示した。