hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔癌細胞の浸潤開始の分子機構(低分子G蛋白による制御)

優位なヒトメラノーマ細胞では基質分解能の亢進が確認されたため、さらに細胞骨格蛋白の詳細なシグナル伝達に焦点を当てた。Cdc42のエフェクター蛋白質であるN-WASP,Arp2/3などが癌細胞の浸潤・転移へのどのような影響を与えるかについて解析を進めた。N-WASPおよびArp2/3優位なヒトメラノーマ細胞において基質分解能の亢進が確認された。またRhoに対するROCK/Rhoキナーゼinhibitorによりメラノーマ細胞の浸潤能抑制が確認された。今後、エフェクター蛋白のKinase assayを行うことによって実際の蛋白間の関連を検討し,その蛋白蛋白間の相互関係を検討する予定である。本研究は癌細胞の浸潤・転移の複雑なプロセスの中で基底膜浸潤過程に焦点をしぼり,そのメカニズムの解析を試みた研究である。浸潤様式の異なった細胞株(組織悪性度は山本・小浜の分類(Y-K分類、1982年))を用い,3種の口腔扁平上皮癌細胞の浸潤能と低分子量GTP結合蛋白質の発現および活性の差異の検討,そして口腔扁平上皮癌細胞と線維芽細胞を混合培養することによる浸潤能の変化,さらには混合培養条件下における基底膜分解酵素マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP-2,MT1-MMP)発現が浸潤能に与える影響を検討した。その結果,浸潤様式の異なった3つの細胞株のなかで,臨床的に悪性度が高いとされた細胞であるHOC313細胞は,癌細胞単独培養では高い浸潤能を示さなかったものの,線維芽細胞との混合培養条件において高い浸潤能を発揮した。さらにその混合培養条件で,HOC313細胞と線維芽細胞へのMMP-2、MT1-MMPのsiRNA導入によるプロテアーゼ発現を抑制したところ,MMP-2に関しては、線維芽細胞側のMMP-2を抑制した場合に、浸潤能が顕著に抑制された。またMT1-MMPに関しては、扁平上皮癌細胞側のMT1-MMPを抑制した場合に、浸潤能は著明に抑制された。すなわち,扁平上皮癌細胞は線維芽細胞の分泌しているMMP-2を有効に利用し、自身のMT1-MMP発現をプロテアーゼカスケード活性化のキートリガーとしている可能性が示唆された。
細胞外環境制御による高悪性腫瘍治療法および腫瘍治療薬腫瘍取り込み増強法の開発

骨肉腫はじめ、各種癌細胞株を低酸素、酸性、低栄養および高静水圧の複合的環境下に暴露した結果、腫瘍細胞は、細胞外環境に依存して細胞の増殖を制御し、浸潤転移を促進させ、生存するために各種サイトカインを放出しているが、それら環境は光感受性物質であるアクリジンオレンジの集積も増幅し、殺細胞効果を増強することが明らかとなった。I:細胞外環境因子の細胞株に及ぼす影響前年度に使用した、骨肉腫細胞株(SaOS2,MG63,LM8,U2OS)、胃癌細胞株(AGN)、肺癌細胞株(H1299)を、低酸素、酸性、低栄養、高静水圧の複合環境下で培養し、前年度の遺伝子解析より得られた、CAIX、VEGF、PDGFをはじめとするターゲットとした遺伝子および蛋白発現を再度確認した。PDGFに関しては、酸性環境より、中性環境でより高発現が見られたが、VEGF、CAIXについては、低酸素環境だけでなく、酸性環境下で相乗効果的に発現が認められ、腫瘍細胞環境に特徴的である低酸素、酸性環境での発現が確認された。II:細胞外環境因子のアクリジンオレンジ集積度への影響各環境培養後のアクリジンオレンジの細胞集積度を、共焦点顕微鏡、pHセンサー色素、FACS scanで検討した。AO集積は、細胞内のAcidic vesicleの酸性度やライソソームに依存するため、低栄養環境、低酸素環境、酸性環境で、コントロールのpH7.4、20%酸素環境下に比べ、約1.5倍のAO集積増加が認められた。AO集積増加により、AOによる光線力学的殺細胞効果の増幅も認められた。III.細胞外環境因子調整による抗腫瘍効果の検討酸性環境下で発現の見られた細胞外環境関連遺伝子について、そのタンパクのインヒビターを作成し、インヒビターによる抗腫瘍効果を検討した。まず、CA IXに対するインヒビターを3種作成。肺転移モデルにて抗腫瘍効果と、肺転移抑制効果を検討した。結果は、細胞増殖抑制は、有意な抗腫瘍効果は得られなかったが、肺転移数については、CAIXインヒビター(Compound1および2)で、肺転移抑制効果が見られ、CAIX発現による転移抑制効果が期待された。コントロール群に比べ、Compound2では、(p=0.02)優位に細胞増殖抑制効果が認められた。新規購入した低酸素細胞培養器および独自の細胞外環境変換システムを用い、I:骨肉腫細胞株(SaOS2,MG63,LM8,U2OS)、胃癌細胞株(AGN)、肺癌細胞株(H1299)を、低酸素、酸性、低栄養、高静水圧の複合環境下で培養し、各培養環境下での遺伝子発現の違いを、マクロアレイにて比較検討を行った。II:各環境培養後のアクリジンの細胞集積度を、共焦点顕微鏡、pHセンサー色素、FACS scanで検討した。I.各種細胞間での差異がみられたが、低酸素および酸性環境により、これまで明らかとされているHIF関連遺伝子(VEGF,CA9,MMPs)のほか、HES-1,ADM, ALDOA, HK2, GBE1, LDHA, PFKFB4, BNIP3などの遺伝子が同定検出された。低酸素でup-regulateされる遺伝子もあれば、高静水圧下で抑制される遺伝子もあるため、治療ターゲットとなる遺伝子の特定については、さらなる実験が必要であるが、CA9、VEGFについては、高発現しており、低酸素および酸性をコントロールする重要なタンパクであると予想される。II.AOの細胞培養環境下の違いによる取り込みは、骨肉腫細胞株では、低栄養かつ低酸素下でAOの集積が高く(1.57ー2.01倍)、H1299は低酸素下で高い集積(1.35倍)を認めた。また骨肉腫細胞株では低酸素・低pHおよび低栄養の複合因子がAOの細胞内集積度を促進した。細胞浸潤能では、低pH(invasion index34.9)または低酸素環境下(index33.3)でより高い浸潤能を示した。以上の結果は、低酸素などの細胞外環境因子は、悪性腫瘍において、高浸潤能を刺激する因子となり、低pH、低酸素環境をコントロールすることは、悪性腫瘍の治療に有効で、同定された遺伝子を制御することで、次年度の新たな治療法の開発研究が期待できる。平成23年度、下記の研究目的に対して、I:骨肉腫細胞株(SaOS2,MG63,LM8,U2OS)、胃癌細胞株(AGN)、肺癌細胞株(H1299)を、低酸素、酸性、低栄養、高静水圧の複合環境下で培養し、各培養環境下での遺伝子発現の違いを、マクロアレイにて比較検討。II:各環境培養後のアクリジンの細胞集積度を、共焦点顕微鏡、pHセンサー色素、FACS scanで検討。I.に関しては、同定される遺伝子が各種細胞間での差異が大きく、一元的に特定遺伝子の道程は困難であるものの、今後のカギとなる遺伝子の同定に目途をつけることができた。II.の細胞環境間における、アクリジンオレンジの集積度は、予想の通り、低酸素、低栄養にて増強されることが判明した。

細胞環境間でのアクリジン殺細胞効果については、環境の差異による殺細胞効果の違いにより、光線療法による殺細胞効果の判定は困難であったが、遺伝子同定により、次年度研究での対象遺伝子が絞られたため、おおむね研究は進展しているといえる。I.平成23年度In vitroで得られた、AO集積を促進する細胞環境(低酸素、酸性)を、マウス背部に移植した腫瘍(in vivo)で再現し、その腫瘍に対する、AOの細胞内への取り込みと光線殺細胞効果、抗癌剤の抗腫瘍効果を検討し、最も殺細胞効果の得られる環境を発見することで、臨床治療に直結する殺細胞効果向上法を検討する。II.平成23年度に得られたターゲット遺伝子をノックダウン(SiRNA)した各種細胞株をマウス背部に移植し、細胞環境への影響と、各種抗癌剤、アクリジンの殺細胞効果を検討する。I.(1)マウス腫瘍細胞移植モデルを作成し、移植された皮下腫瘍に対して、needle pHメーターを使用し、in vivoでの腫瘍組織pHを測定。(2)測定された酸性度を基に、細胞外環境を、酸、ischemic ring、Pressure chamberを使用し、細胞外環境を調整。(3)細胞外環境を調整後48時間で、尾静脈よりAOを全身投与し、AOの集積した腫瘍を辺縁切除するとともに、光線力学的療法を行って、マウスの腫瘍再発率/生存率、肺転移数評価、切除組織病理学的評価を行う。(4)細胞環境を調整後、各種抗癌剤を局所投与し、殺細胞効果も経時的に検討する。II.(1) Iでの実験と同様に腫瘍細胞を移植するが、CA9、VEGFRまたはBNIP3、HES1をノックダウンした腫瘍細胞株を移植し、I(1)ー(4)と同様に実験を行う。以上により細胞環境の違いおよび発現遺伝子の違いによる殺細胞効果を検討し、臨床応用可能なタンパク遺伝子、環境を見出し治療効果向上への研究を行う。上記I.IIで使用するマウス、CA9、VEGF、HES1、BNIP3に対するSiRNA試薬および飼育費。また、得られた研究成果を、アメリカ整形外科基礎学会、アメリカ整形外科学会をはじめとする各種国際学会に発表、投稿するための研究費。
消費者需要の次世代型計量モデルの開発と食料需要分析への応用

平成19年度の研究実績の概要は次のとおりである.まず,消費者需要の実証研究で近年多用されているquadratic almost ideal demandsystem(QUAIDS)モデルの線形近似を考察した.QUAIDSモデルは,フレキシビリティ,積分可能性,一致集計可能性など,実証モデルとして優れた特徴をもっている.しかし,パラメータに関して非線形であるため,時系列解析の一般的手法を適用するのが困難である.一方,消費者需要の実証研究では,時系列データが頻繁に用いられる.このようなジレンマのために,これまで時系列データに対してQUAIDSを適切に適用する方法は存在しなかった.そこで本研究では,QUAIDSの2つの価格集計関数を近似するために,幾つかの新しい価格指数を提示した.そして,適切な価格指数と弾力性公式を組み合わせ,さらに価格指数の基準点で弾力性を評価した場合に,実用上妥当な線形近似が可能なことを,日本の食料需要を対象としたモンテカルロ実験によって示した.次に,近年提示された逆需要システムであるinverse quadratic almost ideal demandsystem(IQUAIDS)の線形近似を検討した.本研究では,IQUAIDSの2つの数量集計関数を近似するために,多種の新たな数量指数を提示し,日本の生鮮食料需要を対象としたモンテカルロ実験を行った.弾力性の近似誤差の観点から吟味した結果,IQUAIDSの線形近似が十分に可能であることが示された.本研究の目的は,世界で初めてフレキシビリティ,線形性,および積分可能性の3要素を兼ね備えることに成功した代表者独自の消費者需要体系モデルを提示し,需要分析・予測の信頼性を大幅に向上させるとともに,わが国および海外の食料需要の分析と予測に応用することである.消費者需要体系モデルは,経済理論に忠実な実証分析のフレームワークを提供するモデルで,国内外の需要研究,特に食料・農産物の需要研究において最も多用されている分析方法の1つである.望ましい消費者需要体系モデルの3要素であるフレキシビリティ,線形性,および積分可能性を同時に満たすことは,理想でありながら,これまで実現が困難とされてきた.本研究のモデルは,このような否定的な定説を覆し,世界で初めて上記の3要素を兼ね備えることに成功したものである.本モデルによって,消費者行動に関する非定常時系列データを経済理論・統計理論と整合的に分析・予測することが,初めて可能となった.消費者行動の分析において,実際に入手可能なデータの大半が非定常な時系列データであるという現実に鑑みると,本研究の意義は大きく,消費者需要体系モデルの信頼性と適用可能性を大幅に広げる画期的成果となるものと期待される.さらに,わが国および海外の食料需要に関して,従来よりも信頼性の高い分析・予測結果を提示することができると考えられる.本モデルはその線形性ゆえ,相当数のパラメータを取り入れることが可能であり,それだけ多数の品目を同時に扱うことができるという点で,実用上のポテンシャルが非常に高い.また,本モデルの線形性は,日進月歩で開発されている様々な最新の時系列分析手法を適用可能とするため,将来的な発展性に富んでいる.平成18年度の研究実績の概要は次のとおりである.まず,ボックス・コックス変換により一般化された関数形をもつ新しい消費者需要システムを提示した.本モデルは,すべてのクラスの代表的消費者モデルを特殊ケースとして包含し,その価格指数(デフレーター)は,トランスログ型や一般化レオンチェフ型を含むすべての2次のテーラー級数型価格指数を包含している.そのため,価格変動と総支出変動の両方を,Almost Ideal Demand Systemを含む既存の代表的消費者モデルよりも柔軟に捉えることができる.通常,モデルの一般化によって関数形は複雑になる傾向があるが,本研究で提示する新モデルは,高度な一般化を実現していながら,その関数形は比較的シンプルで解釈と実装が容易である.次に,三角関数形式のエンゲル曲線をもつ消費者需要システムを,初めて実証モデルとして定式化し推定した.本モデルはいくつかの魅力的な性質を備えている.第一に,需要モデルとして望ましい性質であるフレキシビリティ,および異なる総支出水準の消費者間での一致集計条件を満たしている.第二に,既存のモデルにはない優れた性質として,エンゲル曲線が三角関数形式で表現される点がある.一致集計条件を満たす既存の需要システムのエンゲル曲線は,通常,総支出の2次関数または対数2次関数(およびそれらの特殊ケースとしての(対数)1次関数)として表される.三角関数形式のエンゲル曲線は振動して変曲点をもちうるため,既存のエンゲル曲線では捉えきれない総支出水準の変動を把握することが可能である.また,バウンドをもつという三角関数の特性により,新モデルは既存の需要システムよりも広いレギュラー・リージョンを有しており,理論的制約条件を満たす可能性がより高い.平成19年度の研究実績の概要は次のとおりである.まず,消費者需要の実証研究で近年多用されているquadratic almost ideal demandsystem(QUAIDS)モデルの線形近似を考察した.QUAIDSモデルは,フレキシビリティ,積分可能性,一致集計可能性など,実証モデルとして優れた特徴をもっている.しかし,パラメータに関して非線形であるため,時系列解析の一般的手法を適用するのが困難である.一方,消費者需要の実証研究では,時系列データが頻繁に用いられる.このようなジレンマのために,これまで時系列データに対してQUAIDSを適切に適用する方法は存在しなかった.

そこで本研究では,QUAIDSの2つの価格集計関数を近似するために,幾つかの新しい価格指数を提示した.そして,適切な価格指数と弾力性公式を組み合わせ,さらに価格指数の基準点で弾力性を評価した場合に,実用上妥当な線形近似が可能なことを,日本の食料需要を対象としたモンテカルロ実験によって示した.次に,近年提示された逆需要システムであるinverse quadratic almost ideal demandsystem(IQUAIDS)の線形近似を検討した.本研究では,IQUAIDSの2つの数量集計関数を近似するために,多種の新たな数量指数を提示し,日本の生鮮食料需要を対象としたモンテカルロ実験を行った.弾力性の近似誤差の観点から吟味した結果,IQUAIDSの線形近似が十分に可能であることが示された.
ArFレーザー局所分析法による流体包有物中の流体の酸素同位体比測定法の開発

本研究は,地下深部からの流体の起源,深部での流体の混合,レアメタル等の金属元素の起源・運搬プロセスを解明するための手法開発の研究である.具体的には,ArFエキシマレーザーを使用して鉱物に細孔を掘削し流体包有物の流体を取り出し,流体の主成分である水の酸素同位体比を測定する手法開発の研究である.H29年度の本実験装置の反応容器の体積の縮小化に引き続き,H30年度には,前年度に課題となった反応容器等からの吸着水の抑制方法について検討を試みた.検討に先立ち,H29年度の研究の後半で破損したエキシマレーザー装置の発生部の原因特定と修理を行った.その後,Chamberを大気に開放し,十分に排気後,F2を約0.2気圧入れた後,数回F2を入れ替えた後,非凝縮性ガスとCO2(Chamberの中ではH2O)の量を検討した.その結果,非凝縮性ガスは0.014μmol, CO2は,0.12μmolの量であった.これらのことから,Chamberの窓ガラスとF2間の反応が無いことが確認された.また,F2を約0.2気圧入れて,長時間放置すると脱ガスが続き,脱ガス量は,平均して3時間で上記の量になることが確認された.F2を反応容器に満たすことで,H2Oの容器からのcontaminationを0.1μmol程度まで下げることが可能であることが明らかになった.今後の課題として,流体包有物から液体を抽出するために試料をlaserで照射したときに,新たに鉱物から脱水するH2Oの影響を検討することが必要であると考えられる.H30年度の研究の中で実験装置の修理(部品の海外発注)のためとF2雰囲気下で反応を行わせる反応容器からの脱水問題の解決に時間がかかり,実験の進捗に遅れが生じた.容器からの吸着水の影響が大きいため,容器の予備加熱を行い,常温F2雰囲気下での場合との比較を行い,吸着水等の影響を低減する.また,本測定法の検出限界を見積もるために,ガラス容器に封入した酸素同位体組成既知の少量の水(H2Oとして千数十μモル)を用意し,それらの水について本手法を適用し分析を行い分析値の検討を行う.その後,水熱合成装置で作成した大型流体包有物や天然鉱物試料中の大型流体包有物について分析を行う.本研究は,地下深部からの流体の起源,深部での流体の混合,レアメタル等の金属元素の起源・運搬プロセスを解明するための手法開発の研究である.具体的には,ArFエキシマレーザーを使用して鉱物に細孔を掘削し流体包有物の流体を取り出し,流体の主成分である水の酸素同位体比を測定する手法開発の研究である.H29年度には,現有の珪酸塩鉱物酸素同位体比測定用エキシマレーザーアブレーションシステムのステンレス製試料レーザーアブレーション用セルは流体包有物用分析には大型であり,吸着水の影響を抑制するためには小型のアブレーション用セルに改造する必要があった.最初にセルの材質をニッケルに変更しセル内の体積を4.7cm3から0.6cm3へ1/7へ小さくした.その後,容器からの吸着水等の水の量のバックグランドの見積りを行った.この実験の中で,他の文献では問題が無いとされていた石英ガラスの窓材がフッ素ガスと反応することが明らかになり,本研究費で購入し窓材の材質をCaF2に変更してこの問題点を解決した.容器からの吸着水等のバックグランドの見積りの実験では,酸素同位体比既知の石英試料についてF2ガス雰囲気下でエキシマレーザーアブレーションにより気化し反応させ,CO2ガス量として測定した酸素の収率と同位体比を測定した.その結果,ほとんどの水が吸着水等の水であり,今後吸着水等の試料以外の水の抑制方法について検討が必要であることが課題となった.本年度の研究の結果,本手法を確立するために,バックグランドとしてのH2O量の抑制が重要であることが明らかになった.H29年度の研究の後半でエキシマレーザー装置の発生部が破損したため,部品を購入し,H30年度での研究に支障が出ないようにする.H29年度の研究の後半でエキシマレーザー装置のレーザー発生部が破損したため,部品を購入し修理を行う必要が生じ,実験の進捗に遅れが生じた.本研究は,地下深部からの流体の起源,深部での流体の混合,レアメタル等の金属元素の起源・運搬プロセスを解明するための手法開発の研究である.具体的には,ArFエキシマレーザーを使用して鉱物に細孔を掘削し流体包有物の流体を取り出し,流体の主成分である水の酸素同位体比を測定する手法開発の研究である.H29年度の本実験装置の反応容器の体積の縮小化に引き続き,H30年度には,前年度に課題となった反応容器等からの吸着水の抑制方法について検討を試みた.検討に先立ち,H29年度の研究の後半で破損したエキシマレーザー装置の発生部の原因特定と修理を行った.その後,Chamberを大気に開放し,十分に排気後,F2を約0.2気圧入れた後,数回F2を入れ替えた後,非凝縮性ガスとCO2(Chamberの中ではH2O)の量を検討した.その結果,非凝縮性ガスは0.014μmol, CO2は,0.12μmolの量であった.これらのことから,Chamberの窓ガラスとF2間の反応が無いことが確認された.

また,F2を約0.2気圧入れて,長時間放置すると脱ガスが続き,脱ガス量は,平均して3時間で上記の量になることが確認された.F2を反応容器に満たすことで,H2Oの容器からのcontaminationを0.1μmol程度まで下げることが可能であることが明らかになった.今後の課題として,流体包有物から液体を抽出するために試料をlaserで照射したときに,新たに鉱物から脱水するH2Oの影響を検討することが必要であると考えられる.H30年度の研究の中で実験装置の修理(部品の海外発注)のためとF2雰囲気下で反応を行わせる反応容器からの脱水問題の解決に時間がかかり,実験の進捗に遅れが生じた.容器からの吸着水の影響が大きいため,容器をある程度の温度で加熱し,吸着水等の影響を低減することや本測定法の検出限界を見積もるために,ガラス容器に封入した酸素同位体組成既知の少量の水(H2Oとして千数十μモル)を用意し,それらの水について本手法を適用し分析を行い分析値の検討を行う.その後,水熱合成装置で作成した大型流体包有物や天然鉱物試料中の大型流体包有物について分析を行う.容器からの吸着水の影響が大きいため,容器の予備加熱を行い,常温F2雰囲気下での場合との比較を行い,吸着水等の影響を低減する.また,本測定法の検出限界を見積もるために,ガラス容器に封入した酸素同位体組成既知の少量の水(H2Oとして千数十μモル)を用意し,それらの水について本手法を適用し分析を行い分析値の検討を行う.その後,水熱合成装置で作成した大型流体包有物や天然鉱物試料中の大型流体包有物について分析を行う.H29年度から研究を開始した.研究を進める中で,容器からの吸着水等の水の量のバックグランドの見積りを行い,これらの水の除去が分析法の確立に不可欠であることが明らかになった.この解決を図るために実験を推進した.このプロセスの中でエキシマレーザー装置のレーザー光発生部のキャパシタが破損したため,実験を中断せざる得なくなり,当該助成金が生じた.H30年度には,水の除去のためのヒーターやそれらを制御するコントローラーが必要になる.H29年度の当該助成金はこれらの装置や部品を購入する費用に使う予定である.H30年度に予定している消耗品は,予定どおり使用する.H30年度の国内旅費,人件費・謝金も予定どおり使用することを考えている.H29年度から研究を開始した.研究を進める中で,容器からの吸着水等の水の量のバックグランドの見積りを行い,これらの水の除去が分析法の確立に不可欠であることが明らかになった.この解決を図るために実験を進めた.容器からの吸着水等の水の量のバックグランドの見積りや水の除去の確立を目指した試みに時間がかかり,当該助成金が生じた.H31年度には,水の除去のためのヒーターやそれらを制御するコントローラーが必要になる.H30年度の当該助成金はこれらの装置や部品を購入する費用に使う予定である.H31年度に予定している消耗品は,予定どおり使用する.H31年度の国内旅費,人件費・謝金も予定どおり使用することを考えている.
マウスにおける歯槽骨再生に寄与する組織幹細胞の解明

本申請研究の目的は、抜歯および歯周病後の歯槽骨再生に寄与する組織幹細胞をそれぞれ同定し、その特性を明らかとすることである。研究手法としては、歯槽骨再生に関わると考えられる細胞を標識したPeriostin-Cre;tdTomato、Osx-Creert2;tdTomatoマウスを用いた細胞系譜解析実験を行う。抜歯窩治癒、歯周病後のFGF2局所投与、それぞれにおける再生骨組織中の標識細胞の局在から、歯槽骨再生を行う細胞を同定する。さらに、標識細胞をFACSにより分離・回収し、in vitroにおいて骨芽細胞への分化機構を詳細に解析する。
微生物におけるC1化合物代謝制御の分子基盤に立脚した環境技術開発

メタンやメタノール、ホルムアルデヒドなどのC1化合物を利用する微生物のC1化合物代謝制御の分子基盤に立脚した環境技術開発を目的とする研究を行った。ホルムアルデヒド固定を触媒するHps-Phi融合酵素をメタン資化性細菌、メタノール資化性細菌、植物で発現に成功した。また、メタノール資化性酵母のホルムアルデヒド応答性遺伝子発現に関わる因子を取得し、その機能を解明した。メタンやメタノール、ホルムアルデヒド(HCHO)などのC1化合物を利用する微生物のC1化合物代謝制御の分子基盤に立脚した環境技術開発を目的に、以下の3項目に関する研究を行った。1.ホルムアルデヒド代謝機能強化による高機能メタン資化性細菌の創出と利用メタン資化性細菌Methylococcus capsulatusおよびMethylovulum miyakonenseでは、HCHO資化経路であるリブロースモノリン酸経路の鍵酵素(Hps, Phi)をコードする遺伝子が、オペロン型と融合型の2種存在しており、それぞれが活性型酵素をコードしていることを示すとともに、それぞれの遺伝子産物の細胞内局在性を明らかにした。また新規に取得したメタン資化性細菌Methylosinus sp.において、接合伝達による形質転換系を構築した。2. HCHO代謝機能強化によるメタノール資化性菌有用物質生産系の高効率化メタノール資化性酵母の本酵母のHCHO応答性遺伝子発現に関わる因子として単離したMsn5pの遺伝子破壊株の取得に成功し、本破壊株がメタノール培養時に若干の生育阻害を受けること、ホルムアルデヒド感受性が高くなることを見出した。メタノール資化性細菌由来のHpsの結晶構造を明らかにした。Methylobacterium extorquensにHps-Phi人工融合酵素を発現させ、発現レベルの最適化と様々な培養条件における生育評価を進めている。3. HCHO検出セルセンサーの開発と植物によるHCHO吸収・除去枯草菌のHCHO応答性プロモーターを用いるHCHO検出センサーについて、転写開始点付近の配列を最適化する等、検出感度の向上を試みた。Hps-Phi人工融合酵素の観用植物(ゼラニウム)における発現に成功し、HCHOを吸収できることを示した。1.HCHO代謝機能強化による高機能メタン資化性細菌の創出と利用メタン資化性細菌Methylovulum miyakonenseが、Rhyzobiaに属する根粒菌との共培養により、メタン酸化活性が向上することを見出した。一方、ホルムアルデヒド資化経路の一つであるリブロースモノリン酸経路の鍵酵素(Hps,Phi)遺伝子について、メタン資化性細菌Methylococcus capsulatus Bath株由来のHps-Phi融合酵素を、セリン経路を保持するMethylosinus属細菌に導入した株を作成した。メタン培養したHps-Phi発現株では、相当する酵素活性を確認できたが、生育やメタン消費に対する効果は認められなかった。2.HCHO代謝機能強化によるメタノール資化性菌有用物質生産系の高効率化メタノール資化性酵母において、炭素源による発現制御やストレス応答に関与する核外輸送体Msn5pが、ホルムアルデヒド耐性機構には関与するが、過酸化水素耐性機構には関与しないことを明らかにした。またメタノールおよびホルムアルデヒドに応答する遺伝子発現に関わる複数の転写因子について、個々の転写因子の機能解析とともに、転写因子間の相互作用・相互依存性に関する解析を行った。一方、メタノール資化性細菌Methylobacterium extorquensにHps-Phi人工融合酵素を発現させた株について、プロモーターの最適化を行い、高発現プロモーターよりも中程度に発現するプロモーターで、メタノール培養時の菌体収量が増加することを明らかにした。3.C1化合物検出セルセンサーの開発既に開発していたメタノールセンサーを利用し、植物表層のメタノール濃度が日周変動することを発見した。またメチルアミンセンサー酵母の開発に成功した。メタンやメタノール、ホルムアルデヒド(HCHO)などのC1化合物を利用する微生物のC1化合物代謝制御の分子基盤に立脚した環境技術開発を目的に、以下の2項目に関する研究を行った。1.ホルムアルデヒド代謝機能強化による高機能メタン資化性細菌の創出と利用ホルムアルデヒド資化経路の一つであるリブロースモノリン酸経路の鍵酵素(Hps, Phi)遺伝子について、メタン資化性細菌Methylococcus capsulatus Bath株由来のHps-Phi融合酵素をセリン経路を保持するMethylosinus属細菌に導入した株は、メタンのみを炭素源とする培養では生育能低下が見られていたが、様々な培養条件を検討したところ、五単糖の添加によりその生育が回復したことから、Hps-Phiの高発現により基質となる糖リン酸が不足していたことが示唆された。2.ホルムアルデヒド代謝機能強化によるメタノール資化性菌有用物質生産系の高効率化メタノール資化性酵母異種遺伝子発現系の強化に向け、メタノール誘導性あるいはホルムアルデヒド誘導性遺伝子発現に関わる転写因子の機能解析を行った。グルコース抑制に関わる転写活性化因子Mig1を破壊することにより、メタノール誘導初期段階での転写活性化を早めることに成功した。

一方、Hps-Phiを導入したMethylobacterium extorquens AM1株については、Hps-Phiの高発現により菌体収量が減少したが、Hps-Phiの基質やエネルギー源を補う化合物の添加効果を検討し、菌体収量減少の原因がエネルギー源の不足によるものであることを明らかにした。Hps-Phi発現株の構築やその解析、酵母転写因子の機能解析については、当初の計画通り進展できた。HCHOセンサーについては、植物表層でHCHO動態を追跡できる感度が得られなかったため、酵母によるメタノールセンサーとメチルアミンセンサーの開発と利用を行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。メタン資化性細菌およびメタノール資化性細菌のHps-Phi発現株については、今後、Hps-Phiの基質やエネルギー源を補う化合物の添加やその他の培養条件を検討する必要がある。Hps-Phiの植物への導入については、前年度までに十分な効果が確認できたので、次年度はこれ以外の項目に重点を置いた研究を行う。
ストレッチング時の伸張強度の違いがパフォーマンスに及ぼす影響

スタティックストレッチング(SS)における伸張度については、多くの研究において「痛みを感じない最大伸張位」などの主観をベースとして行われている。これらの伸張位決定の問題点はストレッチング強度が個人において最適なものであるかが不明な点である。「気持ちよく伸びている点」と「痛みを感じない最大伸張位」は同じではない。本研究は、・少し伸びを感じるレベル,・気持ち良く伸びているレベル,・痛みのない最大伸張レベル,・痛みを感じるが我慢できるレベル、の4点で行う。本研究は主観的に「気持ちよく伸びている」ポイントでの関節角度と他動的にストレッチングを行ったときの験者の手掌にかかる圧を定量化し、そこでのSSが柔軟性や各種パフォーマンスにどのような影響を与えるのかを明らかにすることである。本年度は、主観的な伸長レベル、ストレッチング時に験者の手掌にかかる圧、筋硬度における再現性の測定を行った。当初予定していた、主観的伸張度において・痛みを感じるが我慢できるレベルについては、今回の実験では行わないこととした。また、腹臥位におけるストレッチング肢位について、様々な検討を行った。当初予定した肢位での測定では主観的伸張度の再現性に対する問題や同一の肢位におけるポジショニングにおいて、痛みの誘発などの問題があった。ポジショニングの決定までに多くの肢位を試した結果、最終的には最適な実験肢位を確認できた。また、1週間に1回のワットバイクの実施がパフォーマンス測定おいてトレーニング効果をもたらす可能性についての検証を行った。主観的な伸長レベル、ストレッチング時に験者の手掌にかかる圧、筋硬度における再現性の測定を行った。ストレッチング肢位についてはベッドから非ストレッチ足を下に伸ばす方法を考えていたが、各人のハムストリングスの柔軟性の違いにより、同一姿勢がとれないことや、大腿四頭筋の柔軟性にも依存していることなどが明らかになり、最適肢位の決定に時間を要した。最終的には、腹臥位で非ストレッチ足をベッドから膝を曲げた状態で股関節を屈曲させ、骨盤のフラット状態をキープする肢位を統一した実施肢位とするにたどり着くまで時間を要したことで本実験に至らなかったため、「遅れている」と判断した。被験者は健康な成人男子を対象としコントロール:CS群(8名)およびストレッチSS群(8名)として実験を行う。柔軟性を評価する筋肉は大腿四頭筋である。まず関節可動域(ROM)、筋硬度の測定を行う。他動的なストレッチング肢位はベッドで腹臥位となり、非ストレッチ足をベッドから垂らし、骨盤をベッドと水平にする。ストレッチ足の股関節を伸展位とした状態で膝を屈曲させて行う。主観的伸張強度を次の3点として行う。1少し伸びを感じるレベル2気持ち良く伸びているレベル3痛みのない最大伸張レベルである。SSの直後に関節可動域および筋硬度の測定を行う。その後、パフォーマンス測定を実施する。主観的伸張強度1ポイントにつき1日1回の測定とする。ワットバイク(WB)のピークパワーテストは5秒間の最大自転車駆動テストである。1つの主観的伸張強度での両足のSS終了5分後にピークパワーテスト1回目を行う。その5分後に再度テストを行う。2回のテストにおける最大ピークパワー(Watt)を採用する。WBによるピークパワー測定および膝伸展トルク測定と同時に筋電図の計測を行う。SSが各種主観的ストレッチング強度においてどのような神経生理学的な影響を及ぼすのかを筋放電量からも確認する。測定では表面筋電計を周波数1500HZでサンプリングする。電極間2cmでディスポーサブル電極を大腿直筋、外側広筋および内側広筋に貼り付ける。筋電図波形の解析にはマイオリサーチXPを用いる。SSの時間は20秒とする。20秒後に2回目のSS行う。それぞれのポイントにおけるSSの直後に柔軟性の評価として、関節可動域および筋硬度の測定を行う。次年度以降はこれらのデーターをまとめて学会発表を行う予定である。

また、1週間に1回のワットバイクの実施がパフォーマンス測定おいてトレーニング効果をもたらす可能性についての検証を行った。主観的な伸長レベル、ストレッチング時に験者の手掌にかかる圧、筋硬度における再現性の測定を行った。また、腹臥位におけるストレッチング肢位について、様々な検討を行った。ストレッチング肢位についてはベッドから非ストレッチ足を下に伸ばす方法を考えていたが、各人のハムストリングスの柔軟性の違いにより、同一姿勢がとれないことや、大腿四頭筋の柔軟性にも依存していることなどが明らかになり、最適肢位の決定に時間を要した。最終的には、腹臥位で非ストレッチ足をベッドから膝を曲げた状態で股関節を屈曲させ、骨盤のフラット状態をキープする肢位を統一した実施肢位とするにたどり着くまで時間を要したことで本実験に至らなかったため、「遅れている」と判断した。被験者は健康な成人男子を対象としコントロール:CS群(8名)およびストレッチSS群(8名)として実験を行う。柔軟性を評価する筋肉は大腿四頭筋である。まず関節可動域(ROM)、筋硬度の測定を行う。他動的なストレッチング肢位はベッドで腹臥位となり、非ストレッチ足をベッドから垂らし、骨盤をベッドと水平にする。ストレッチ足の股関節を伸展位とした状態で膝を屈曲させて行う。主観的伸張強度を次の3点として行う。1少し伸びを感じるレベル2気持ち良く伸びているレベル3痛みのない最大伸張レベルである。SSの直後に関節可動域および筋硬度の測定を行う。その後、パフォーマンス測定を実施する。主観的伸張強度1ポイントにつき1日1回の測定とする。ワットバイク(WB)のピークパワーテストは5秒間の最大自転車駆動テストである。1つの主観的伸張強度での両足のSS終了5分後にピークパワーテスト1回目を行う。その5分後に再度テストを行う。2回のテストにおける最大ピークパワー(Watt)を採用する。WBによるピークパワー測定および膝伸展トルク測定と同時に筋電図の計測を行う。SSが各種主観的ストレッチング強度においてどのような神経生理学的な影響を及ぼすのかを筋放電量からも確認する。測定では表面筋電計を周波数1500HZでサンプリングする。電極間2cmでディスポーサブル電極を大腿直筋、外側広筋および内側広筋に貼り付ける。筋電図波形の解析にはマイオリサーチXPを用いる。SSの時間は20秒とする。20秒後に2回目のSS行う。それぞれのポイントにおけるSSの直後に柔軟性の評価として、関節可動域および筋硬度の測定を行う。次年度以降はこれらのデーターをまとめて学会発表を行う予定である。当初購入予定の電動ホバーステーブルについては学内の電動可動式ベッドにおいて測定対応可能を確認したので、購入しない事とした。また、予備実験の遅れに伴い、本実験に至らなかったため、被験者謝金、学会参加交通費、測定機器や消耗品の購入費用が支出されなかったので、次年度使用額が生じた。
抗PD-1抗体の効果予測バイオマーカーの確立

抗PD-1抗体効果予測バイオマーカー候補である便中メタボライドをバイオマーカーとして確立する。さらに、コンパニオン診断薬を目指すための臨床性能評価を検討する。また、抗PD-1抗体効果予測バイオマーカーで治療が奏効しないと判定される症例に対し、免疫チューニングを行い、抗PD-1抗体の奏効割合を向上させる治療法の開発を目指した初期検討を行う。免疫チューニング治療法の初期検討として、本バイオマーカーで治療が奏効しないと判定される健常人を対象に、介入後の本バイオマーカーを測定する。また同時に、非臨床データを確立する。
概日リズムのフィ-ルド研究における携帯用計測システムと処理方法の開発

今年度は当該研究の最終年度であったことから,研究の中心はデ-タ収集よりむしろデ-タの処理システムの充実および処理が主となった.デ-タ収集小規模な実験ではあったが,携帯用体温デ-タ・コレクタおよび活動計Actigraphを用いて数例のデ-タが追加された.また,Actigraphの方は,卒論実験にも使用された(分担研究者石原が担当).デ-タ処理システム研究者間のデ-タ共有と必要最小限の処理・分析を簡便にする目的で,いくつかの処理プログラムが開発された.前年度までにある程度整備されていたが,さらにプログラムの修正・追加が実施された.その結果,この処理・分析システムは,1)ファイリング・プログラム:体温と活動量のファイルを統合するプログラム群,2)作図プログラム:記録された生デ-タをグラフ化したり,処理後のデ-タを作図するプログラム群,3)活動デ-タ処理プログラム:Actigraphから得られたデ-タの集計および睡眠パラメ-タ(就床時刻,起床時刻,睡眠時間)の算出に関するプログラム群,4)時系列分析プログラム:ペリオドグラム,コサイナ法による分析プログラム群から構成されている.今後の展望試作された体温デ-タ・コレクタおよび試験購入されたActigraphを用いた研究成果の詳細は別冊の「研究成果報告書」を参照されたい.ここでは,これらの測定装置の将来性・問題点を述べる.まず体温デ-タ・コレクタであるが,概日リズムの安定した指標として,また比較的容易に計測しうる指標として体温は欠かせないであろう.問題は被験者への負担を最小にするために,いかに小型・軽量化するか,センサの断線を防ぐかである.活動計Actigraphについては,最近腕時計程度まで小型化された製品ができているものの,米国製品であるために現段階では日本製パ-ソナルコンピュ-タに接続ができない.概日リズム研究では,今後の技術面での向上が研究発展の鍵となるだろう.本年度(初年度)の研究経過は、およそ当初の研究計画に沿って順調に進行してきた。その詳細については、以下のとおりである。携帯用計測システム体温デ-タ・コレクタの試作品は予定どおり昨年11月末に完成し、試験的に購入した米国A.M.I社製活動量デ-タ・コレクタ(Actigraph)と共に分担研究者(石原、宮田、宮下、松本)の施設に配備された。試作品の体温デ-タ・コレクタは、その後の予備実験によって数箇所の改良点及び欠陥が指摘されており、後者については現在修正中である。研究経過比較的早期に購入し得たActigraphを用いて、予備実験が行なわれた。この実験の目的は、ヒトの睡眠一覚醒のタイミングを敏感に検出し、かつ、被験者への負担を少なくするには、装置本体を身体のどの部位に装着するのが適切かを検討するものであった。1回の計測は714日間連続して行なわれ、これを延べ13回実施した。統計的処理はまだなされてはいないが、実用上最も適切な装着部位は手首ではないかと考えられた。その後、体温デ-タ・コレクタが完成し、昨年12月より体温と活動量同時計測の予備実験が、各分担研究者毎に開始され、現在に至っている。この実験では、研究者間でサンプリング間隔、計測日数、活動量デ-タ・コレクタ装着部位を共通にし、相互にデ-タ交換が可能となるように配慮された。次年度からは,本格的にデ-タ収集を行なっていく予定である。処理システム上記の携帯用計測装置から得られた時系列デ-タを簡便に処理する目的で、種々のプログラムから成る処理システムを現在開発中である。このシステムは、大きく3つのプログラム群から構成される。第1はファイル操作関係、第2はデ-タ等の作図、第3は時系列デ-タの統計処理であり、基本的プログラムは完成している。今年度(平成2年度)の研究はおよそ当初の計画どおり進めることができた.以下,具体的に研究実績を記述する.デ-タの収集試作された携帯用体温デ-タ・コレクタおよび試験的に購入されたActigraphを用いて,ヒトを対象に長時間測定が実施された.デ-タの収集は,4人の分担研究者(石原,宮田,宮下,松本)の所属する研究施設において,あらかじめ打ち合わせておいた最少限の共通手続(測定期間,サンプリング間隔,測定部位)に基づいて行なわれた.現段階では20例近いデ-タを収集している.デ-タ処理システム分担研究者間でデ-タを共有するために,また,処理・分析を簡便にする目的で,処理システムが開発された.完成品とは言えないまでも,処理する際の必要最少限のプログラムを整備することができた.このシステムは,当初の計画に沿って1)ファイリング・プログラム,2)作図プログラム,3)時系列分析プログラムから構成されている.試作装置の問題点デ-タ収集に係わった分担研究者から指摘された体温デ-タ・コレクタの問題点は,以下の点であった.1)コレクタ本体の大きさについて,もう少し小型にした方がよい,2)センサ部分の断線,3)デ-タをコレクタからコンピュ-タへ取り込む際のプログラムへ取り込む際のプログラム上の間題,4)センサ被膜とセンサのずれ.問題点1)については,開発経費上の制限のため改良は不可能であったが,技術的には可能と思われる.問題点2)は有線式計測装置の避けられない欠点があり,余程良質の素材が開発されない限り解決は不可能であろう.問題点3)については改良済みで,問題点

4)は一度改良を試みたものの,結果的にセンサ部分の材質がやや硬いものとなり,被験者に不快感や痛みを与えたため,従来使用のものに戻した.今年度は当該研究の最終年度であったことから,研究の中心はデ-タ収集よりむしろデ-タの処理システムの充実および処理が主となった.デ-タ収集小規模な実験ではあったが,携帯用体温デ-タ・コレクタおよび活動計Actigraphを用いて数例のデ-タが追加された.また,Actigraphの方は,卒論実験にも使用された(分担研究者石原が担当).デ-タ処理システム研究者間のデ-タ共有と必要最小限の処理・分析を簡便にする目的で,いくつかの処理プログラムが開発された.前年度までにある程度整備されていたが,さらにプログラムの修正・追加が実施された.その結果,この処理・分析システムは,1)ファイリング・プログラム:体温と活動量のファイルを統合するプログラム群,2)作図プログラム:記録された生デ-タをグラフ化したり,処理後のデ-タを作図するプログラム群,3)活動デ-タ処理プログラム:Actigraphから得られたデ-タの集計および睡眠パラメ-タ(就床時刻,起床時刻,睡眠時間)の算出に関するプログラム群,4)時系列分析プログラム:ペリオドグラム,コサイナ法による分析プログラム群から構成されている.今後の展望試作された体温デ-タ・コレクタおよび試験購入されたActigraphを用いた研究成果の詳細は別冊の「研究成果報告書」を参照されたい.ここでは,これらの測定装置の将来性・問題点を述べる.まず体温デ-タ・コレクタであるが,概日リズムの安定した指標として,また比較的容易に計測しうる指標として体温は欠かせないであろう.問題は被験者への負担を最小にするために,いかに小型・軽量化するか,センサの断線を防ぐかである.活動計Actigraphについては,最近腕時計程度まで小型化された製品ができているものの,米国製品であるために現段階では日本製パ-ソナルコンピュ-タに接続ができない.概日リズム研究では,今後の技術面での向上が研究発展の鍵となるだろう.
金属人工格子の構造と物性

2種類ないしそれ以上の異種金属原子を原子レベルで層状に交互に積み上げて作る「金属人工格子」は、従来にない新奇な性質を持った新物質・新素材の創成を可能にする一つの魅力的な方法と考えられ、現在国内外でその研究がめざましい進展をみせている。本研究は、このような情況にある金属人工格子の研究を基礎から応用にわたって一層の発展を図る目的で平成2年から発足する文部省科学研究費補助金重点領域研究「金属人工格子」の準備のために行われた。重点研究は計画研究と公募研究によって推進することとし、本総合(B)研究では計画研究の具体的内容とその推進方法を検討した。そのために、平成元年11月910日に京都市内において「金属人工格子の構造と物性に関する研究会」を開催した。重点研の計画研究者を中心に現在進行中の研究成果を持ち寄り発表、討論を行なった。その成果は別添の報告書に総めたが、それに見るように、内容は金属人工格子薄膜の生成法、構造評価と制御、物性と機能、及び理論の広汎にわたるもので、多くの重要な研究の蓄積が見られた。中には世界をリ-ドする萌芽的研究があり、我が国のこの分野のレベルの高さを示している。とくに、磁気抵抗効果、光磁気効果、垂直磁化膜等での新しい現象の発見があり、物性物理学上への新しい問題提起や高性能センサ-、高密度光磁気記録等への応用展開があり注目された。これらは我が国の独創的研究として、重点研によってさらに発展するものと信じる。研究会以外に、重点研で予定されている総括班の会合も開き、重点研の有機的、効率的推進方法も検討された。その際、重点研を強力に推進させるには、外部との情報交換ー公開のシンポジウム、関連学協会との連絡、民間研究グル-プとの交流、国際シンポジウム開催等国際交流ーを進めることが重要であるとの確認が得られ、実行を検討することとした。
波浪推進装置の方向波中特性の解析

方向波中での、新しい形式の波浪推進装置の性能を把握することを目標として研究を進めた。そのために、98年は模型船を準備し、また様々なセンサーを設計、選択し計測システムに組み込み、自走状態で模型船の運動状態を計測把握するシステムを構築した。またハードウェアの準備として、模型の設計試作、波浪推進装置の試作、センサーの性能試験、模型船への取り付けをおこなった。特に小型のデータ収集システムの構築を行い、実験の準備を進めた。その上で、方向波中での基礎的なデータ収集試験を本学の角水槽でこの自走模型に搭載した小型軽量の計測システムを用いておこなった。その結果、98年には方向波中の船体運動と波浪推進装置の基礎的なデータを得ることに成功した。99年度には精度の良い翼および模型船を投入し実験を行い、98年度の開発した計測システムを用い、水槽での自走実験データの蓄積につとめた。従来の波浪推装置のみを考える考え方では正面向波が波浪推進装置には有効であるという考え方があった。また従来の波浪推進装置では正面向波で前進速度が大きくなるという実験的および理論的な説明に対し、今回の新たな波浪推進装置を用いて横波中で、正面向波における自走前進速度を超える実験結果を得た。このことは船体を波浪エネルギーの吸収装置と考えることが必要であることを示唆する重要な実験結果であり、波浪推進装置の実船への適用範囲を広げるものとなる。また波浪エネルギーの吸収幅という概念を適用した、船体を含むシステムとしての新しい波浪推進装置の設計概念を示唆する結果である。さらに今までの波浪推進装置との比較実験を行った結果、正面向波では同等、横波においては従来速度を超える結果を得ている。これにより波浪推進装置の方向波中での利用の可能性を広げることができた。波浪推進装置は波浪を船体の推力に変換する装置であり、方向波中での波浪推進装置の性能を把握するためには無拘束の自走模型実験を行う必要がある。そのため必要な模型船を準備し、また様々なセンサーを設計、選択し組み込み、自走状態で模型船の運動状態を計測、把握するシステムを構築する必要がある。98年度はハードウエアの準備として、自走模型の設計試作、波浪推進装置の試作、センサーの性能試験、模型船への取り付けをおこなった。模型は単胴および双胴模型を試作した。センサーとしては翼揚力および抗力を計測するための2分力計とアンプを設計制作、翼上下運動角計測装置、また軽量小型の容量式波高計および小型ジャイロ角速度計測装置を試作した。またソフトウェアの準備として、データ収集システムの構築をVisual Basicを用いて行い、予備実験の準備を進めた。その上で、方向波中での基礎的なデータ収集試験を、本学の角水槽でこの自走模型に搭載した計測システムを用いておこなった。その結果、全ての方向波中での双胴波浪推進船の自走実験に成功し、船体運動と波浪推進装置の基礎的なデータを一部得ることに成功した。ここまでは全て自作模型によるものであり、より精度の高い模型を用いた実験の必要性が明らかになった。99年度には高精度の翼および船体模型を用い実験を行う。また、角度検出センサーを組み込み、より高速に作動するデータ収集システムを再構築し、十分なデータ収集を行う必要性が明らかになった。そのために、98年度は模型船を準備し、また様々なセンサーを設計、選択し計測システムに組み込み、自走状態で模型船の運動状態を計測把握するシステムを構築した。

またハードウエアの準備として、模型の設計試作、波浪推進装置の試作、センサーの性能試験、模型船への取り付けをおこなった。特に小型のデータ収集システムの構築を行い、実験の準備を進めた。その上で、方向波中での基礎的なデータ収集試験を、本学の角水槽でこの自走模型に搭載した小型軽量の計測システムを用いておこなった。その結果、98年には方向波中の船体運動と波浪推進装置の基礎的なデータを得ることに成功した。99年度には精度の良い翼および模型船を投入し実験を行い、98年度に開発した計測システムを用い、水槽での自走実験データの蓄積につとめた。従来の波浪推装置のみを考える考え方では正面向波が波浪推進装置には有効であるという考えがあった。また従来の波浪推進装置では正面向波で前進速度が大きくなるという実験的および理論的な説明に対し、今回の新たな波浪推進装置を用いて横波中で、正面向波における自走前進速度を超える実験結果を得た。このことは船体を波浪エネルギーの吸収装置と考えることが必要であることを示唆する重要な実験結果であり、波浪推進装置の実船への適用範囲を広げるものとなる。また波浪エネルギーの吸収幅という概念を適用した、船体を含むシステムとしての新しい波浪推進装置の設計概念を示唆する結果である。さらに今までの波浪推進装置との比較実験を行った結果、正面向波では同等、横波においては従来速度を超える結果を得ている。
肺気腫及び肺気腫合併肺癌の新規予防薬の探索

肺がんは慢性閉塞性肺疾患(COPD)患者に多くおこる重要な病気である。またCOPDの主な肺の異常である肺気腫はいったん起こると元には戻る部分は少ない。そこで肺がんと肺気腫の予防薬が期待されているが、両方の病気がどのように起こるかの機序が分かっていないため確立された予防薬がないのが実情である。本研究の目的は肺気腫の進行及び、肺がんの発症の新規予防薬を探索することである。具体的には我々が確立した基礎研究基盤、肺癌で必要な手術をした肺の検体を用いCOPD・肺気腫と、肺がんに共通する病気が起こる機序の解明、予防薬の効果・作用機序の解明を行いたい。
半導体レーザ疼痛治療装置の開発

60年度開発の高出力半導体レーザを用いて、レーザー疼痛治療の順序効果の判定に使用した。患者は自覚症状の緩解と、サーモグラフィによる疼痛治療前後の疼痛による皮膚温度異常部位の消失を計測し、評価した。波長、830mmで出力60mWの半導体レーザー装置で、各種疼痛を持つ患者の70%に疼痛の緩解が見られ、その大半はサーモグラフィで疼痛部位の温度異常が消失した。疼痛の増悪に、局所の疼痛に起因する虚血と、その温度低下による疼痛増加の悪循環が指摘されており、これを断ち切ることのできる、局所の末梢循環の改善薬が鎮痛剤として効果があることが吹巾に知られはじめている。このため、レーザー光照射が血流増加に寄与しているとすれば、その疼痛緩解作用を説明できると考えられるため、ラットにレーザー光を照射し、血流の増加と温度上昇を計測した。しかし、単一モードでは有意差のある四流増加は得られなかった。脊髄神経由来の疼痛は、他の神経刺激などに影響され、疼痛の緩解がおこることも想定される。レーザー光の神経線維に対する直接の刺激効果の有無を調べるため、家兎の迷走神経を頚部交感神経にレーザー光を照射し、その神経インパルスの発光度への影響を調査した。慢性疼痛に対する(線維での求心性インパルスを同定することは困難なため何とも云い難いが、単一モードでは神経線維に対するレーザ光の刺激効果は認められていない。波長の差によるレーザー光の生体効果の差異の検討が、アルゴンレーザーとエキシマレーザーにより調査中である。波長により生体の時速度の差があり、効果が異ると思われる。半導体レーザによる疼痛治療は、医学におけるレーザ応用の新しい分野である。本研究は、疼痛治療に使用しうる適正な発振モード、照射時間、照射エネルギーおよびその効用限界に対し基礎的および臨床的検討を加え、かつ装置の安全性および信頼性を向上させた半導体レーザ疼痛治療装置を試作することを目的としている。動物実験としては、ラット皮弁への照射による循環刺激効果および家兎の迷走神経、頚部交感神経などへの直接照射による神経刺激効果に関しては、単一のモードによる評価は困難であるという考えにいたった。一方、臨床実験においては波長830nm、出力60mWの半導体レーザ出力装置を用いて各種の疼痛を持つ患者に照射し70%の有効率を得た。以上の結果をもとに、次のような仕様の半導体レーザ装置を試作した。1)波長830nm、出力100mWの連続発振レーザ装置2)連続照射および変調照射が可能である。変調照射は矩形波および準正弦波により11KHzの周波数で出力を変調して照射可能とした。矩形波はDuty比を1090%まで可変可能とした。さらに100klMHzの周波数の矩形波を搬送波とし、これを同様に変調して照射することも可能とした。3)最大100時間のタイマーを内蔵し照射時間の長時間設定を可能とした。4)発振モードによる相違を比較検討する目的で、波長904nm、ピーク出力15Wの高パルス発振レーザ装置を試作した。現在、本装置を用いて動物実験による種々の照射モードによる生体刺激効果について検討中である。