hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血縁解析によるクルマエビ若齢個体の海域間交流の分析

本研究では、クルマエビの主要漁場の一つである瀬戸内海においてDNAマーカーを用いたクルマエビ稚仔の血縁解析を行い、海域間の個体の移動を分析することによって、資源加入の現状を明らかにすることを目的としている。このため、平成29年度に引き続き、30年度も瀬戸内海の灘別及び時期別の稚エビの出現状況の調査と、天然稚エビの遺伝的変異性の分析及び高精度な血縁解析手法の開発に取り組んだ。干潟での稚エビの調査については、平成29年度に調査地として設定した大分県、山口県、広島県、愛媛県、香川県及び徳島県の沿岸8ヵ所の干潟で実施し、全体で730尾を採集した。また、それらにおいては、前年度と同様に外海域に近いほど着底時期が早く、密度が高くなる傾向が見られた。一方、平成29年度までに採取し、クルマエビと確認された683個体についてミトコンドリアDNAのD-Loop領域の672bpの塩基配列を解析した結果、全体で503個のDNA型が検出され、高い多様性が確認された。また、各地点間のDNA型の頻度について有意な違いは認められなかったが、地点間の遺伝的距離と地理的距離には有意な相関が認められ、豊後水道と他の海域との間で地理的に離れるほど遺伝的距離が大きくなる傾向が確認された。これらのことから、豊後水道、瀬戸内海及び紀伊水道では全体的に交流が盛んであるものの、地域によって交流の強さが異なる可能性があると考えられた。特に、親エビの主要漁場である豊後水道からの他海域への稚エビの供給については、より詳細な分析が必要と考えられた。このため、現在、それらの点に注目してマイクロサテライトDNAマーカーを用いたより精密な解析を実施中である。本研究では、瀬戸内海の灘別及び時期別の稚エビの出現状況を毎年調査し、平成30年度以降は天然稚エビの遺伝的変異性の分析及び高精度な血縁解析手法の開発を実施することとしていた。稚エビの調査では、夏季(68月)及び秋季(911月)に、大分県沿岸(周防灘)、山口県沿岸(伊予灘)、愛媛県沿岸(燧灘)及び香川県沿岸(燧灘、播磨灘)に着底している稚エビの密度とサイズ組成を調査するとともに、血縁解析に用いるサンプルを各地点で年間100尾採集することを目標としていたが、結果としては、計画していた時期と海域に加え、計画外であった紀伊水道での調査も実施でき、目標以上となる730尾のサンプルが入手された。また、天然稚エビの遺伝的変異性と血縁解析手法の開発については、ミトコンドリアDNAマーカーとマイクロサテライトDNAマーカーを用いて実施する計画となっていた。このうち、ミトコンドリアDNAマーカーについては計画通り遺伝的変異性の分析が実施でき、集団構造に関する示唆を得ることができた。マイクロサテライトDNAマーカーを用いた血縁解析手法については、前年度に一部のマーカーについてPCR条件の再検討が必要とされたことから遅れが出たものの、現在解析を実施中であり、計画通り今年度以内に結果が得られる見込みである。これらのことから、平成30年度については全体として概ね計画通り順調に進展しているものと判断される。今後は、瀬戸内海での着底稚エビについて、引き続き出現状況を調査するともに、マイクロサテライトDNAマーカーを用いた血縁解析を精力的に行い、ミトコンドリアDNA分析で示唆された集団構造についてさらに検証し、瀬戸内海における資源構造の概要を捉えることを目標とする。このため、平成29年度は瀬戸内海の灘別及び時期別の稚エビの出現状況の調査と、天然稚エビの遺伝的変異性の分析及び高精度な血縁解析手法の開発に取り組んだ。干潟での稚エビの調査については、610月に、大分県、山口県、広島県、愛媛県、香川県及び徳島県の沿岸9ヵ所で延べ41回実施した結果、全体で918尾の稚エビが採集された。それらについて、時期別及び地点別の出現状況を分析した結果、瀬戸内海の中央部では8月から、豊後水道や紀伊水道に近い海域では6月から着底個体が確認され、外海域に近くなるほど着底が早くなる傾向が見られた。また、着底密度も外海に近いほど高かった。一方、天然稚エビの遺伝的変異性の分析では、昨年度の予備的調査で入手し、形態からクルマエビと判定した266個体の稚エビサンプルについて、ミトコンドリアDNA D-Loop領域前半の736bpの塩基配列を解析した。その結果、DNA型からクルマエビと判別された260個体において191個のDNA型が検出され、ハプロタイプ多様度は0.981であった。このことは、98.1%の確率で各個体のDNA型が異なることを表しており、クルマエビの稚エビの遺伝的変異性が高いことを示している。また、血縁解析手法の開発のため、12個のマイクロサテライトDNAマーカーについて稚エビでのPCRを行った結果、7個のマーカーについては良好な泳動像が得られたものの、5個のマーカーについては更なるPCR条件の検討が必要と考えられた。本研究では、平成29年度に瀬戸内海の灘別及び時期別の稚エビの出現状況の調査と、天然稚エビの遺伝的変異性の分析及び高精度な血縁解析手法の開発を実施することとしていた。

それらのうち、稚エビの調査では、夏季(68月)及び秋季(911月)に、大分県沿岸(周防灘)、山口県沿岸(伊予灘)、愛媛県沿岸(燧灘)及び香川県沿岸(燧灘、播磨灘)に着底している稚エビの密度とサイズ組成を調査するとともに、血縁解析に用いるサンプルを各地点で年間100尾採集することを目標としていたが、結果としては、計画していた時期と海域に加え、計画外であった紀伊水道での調査も実施でき、目標以上となる918尾のサンプルが入手された。また、天然稚エビの遺伝的変異性と血縁解析手法の開発については、愛媛県沿岸での予備調査でこれまでに採集した稚エビのうち、100尾を用いて実施する計画となっていた。実際には、260尾のサンプルについてミトコンドリアDNAマーカーを用いた遺伝的変異性の分析を実施でき、血縁解析手法についてもマイクロサテライトDNAマーカーを用いた検討を進めることができた。血縁解析手法の開発については、一部のマーカーについてPCR条件の再検討が必要であり、遅れがでているものの、平成30年度の早期に解決できるものと見込まれる。これらのことから、平成29年度については全体として概ね計画通り順調に進展しているものと判断される。本研究では、クルマエビの主要漁場の一つである瀬戸内海においてDNAマーカーを用いたクルマエビ稚仔の血縁解析を行い、海域間の個体の移動を分析することによって、資源加入の現状を明らかにすることを目的としている。このため、平成29年度に引き続き、30年度も瀬戸内海の灘別及び時期別の稚エビの出現状況の調査と、天然稚エビの遺伝的変異性の分析及び高精度な血縁解析手法の開発に取り組んだ。干潟での稚エビの調査については、平成29年度に調査地として設定した大分県、山口県、広島県、愛媛県、香川県及び徳島県の沿岸8ヵ所の干潟で実施し、全体で730尾を採集した。また、それらにおいては、前年度と同様に外海域に近いほど着底時期が早く、密度が高くなる傾向が見られた。一方、平成29年度までに採取し、クルマエビと確認された683個体についてミトコンドリアDNAのD-Loop領域の672bpの塩基配列を解析した結果、全体で503個のDNA型が検出され、高い多様性が確認された。また、各地点間のDNA型の頻度について有意な違いは認められなかったが、地点間の遺伝的距離と地理的距離には有意な相関が認められ、豊後水道と他の海域との間で地理的に離れるほど遺伝的距離が大きくなる傾向が確認された。これらのことから、豊後水道、瀬戸内海及び紀伊水道では全体的に交流が盛んであるものの、地域によって交流の強さが異なる可能性があると考えられた。特に、親エビの主要漁場である豊後水道からの他海域への稚エビの供給については、より詳細な分析が必要と考えられた。このため、現在、それらの点に注目してマイクロサテライトDNAマーカーを用いたより精密な解析を実施中である。本研究では、瀬戸内海の灘別及び時期別の稚エビの出現状況を毎年調査し、平成30年度以降は天然稚エビの遺伝的変異性の分析及び高精度な血縁解析手法の開発を実施することとしていた。稚エビの調査では、夏季(68月)及び秋季(911月)に、大分県沿岸(周防灘)、山口県沿岸(伊予灘)、愛媛県沿岸(燧灘)及び香川県沿岸(燧灘、播磨灘)に着底している稚エビの密度とサイズ組成を調査するとともに、血縁解析に用いるサンプルを各地点で年間100尾採集することを目標としていたが、結果としては、計画していた時期と海域に加え、計画外であった紀伊水道での調査も実施でき、目標以上となる730尾のサンプルが入手された。
他の進行物体から受ける空力的外乱に強い３次元ブラフボディ周り流れ構造の実現

昨年度に引き続き,同一進行速度を持つ他の3次元ブラフボディから受ける,定常的な空力影響について解明を進めた。昨年度の実験計測において確認された、流体力が非線形的振舞いを示す条件を中心に計測を行い、注目している空力影響の要因となる特徴的な後流構造の変化を確認した。なかでも、流体力に強い非線形的振る舞いを生じる現象は、後流構造の応答というよりも別の形態の流れ構造へと遷移する事によって生じていることを示した。また、数値解析によっても同様の変化を明らかにした。さらに、進行速度ベクトルが異なることで生じる、過渡的な空力影響についても調査した。自身の側方を異なる進行速度で他のボディが通過する条件に関して、風洞中で一方の模型をレール上で流路方向に運動させ、固定側ボディに作用する時系列の空気力と周囲流れ特性を計測した。また、昨年度に基礎的検討を実施したスライディングメッシュ法を適用し、過渡条件でのLES解析を実施した。その結果、他ボディの相対位置の時間変化に対して後流の応答が遅れ、過渡条件特有の流体力が生じることを示した。また、風向変化に対して強い非線形的流体力変化を示した一部のブラフボディでは、速度差が比較的小さい限られた範囲内で顕著な過渡的流体力変化を示す特性が観測された。一方で、そのような特異な条件を除けば、相対速度差を考慮した場合でも,側方を進行する他ボディからの空力影響の支配的な成分は,昨年度提案した流体現象の分離手法に基づいた理解が可能であり、2体の速度差に起因するボディ周りの動圧差と風向風速変化の増減によって、相対速度差の影響の大部分を解釈できることを示した。一方、曳航水槽においては、地面効果をより適切に再現した状態で追従走行から離脱する過渡的条件での干渉流体力を計測し、追従状態の流体力特性から単独進行時の同特性へと移行する過渡的変化を確認した。初年度より引き続き、対象とするブラフボディの基礎的な流体力特性の把握と他の進行物体による定常的な流体力学的影響の調査について取り組むと同時に、今年度予定していた他の進行物体から受ける過渡条件下の流体力学的影響の調査を進めた。また、昨年度の段階で遅れていたブラフボディ周囲の流動現象の解明については、数値解析を用いた分析を主体として進めた。これにより、局所のより詳細な流動状態を把握し、体系化に向けて構築した理論の妥当性についての検証も、より詳細に行うことができた。また、実験計測における可視化については、定性的な評価として、風洞において煙とレーザーシート、高速度カメラを用いた計測を実施し、数値解析の妥当性についても確認した。なお、当初計画していた回流水槽における定量的な可視化計測に関しては、今年度風洞における動的試験装置の開発に注力したため、今年度は予備的計測にとどめ、本計測は最終年度に実施を再延期している。以上より、全体の進捗率としては概ね計画通りであると言える。これまでの取り組みにより得られた、他の進行物体の影響による3次元ブラフボディ周りの干渉流体力特性について、これまで検討してきた仮説に基づき影響現象を分離し、物体間の相対位置/運動に応じて各現象が生じる影響を局所的に評価する形で取りまとめる。その際、進行物体の運動と発生流体力との関係性を表す微係数法に基づいた流体力モデルの概念を応用し、外乱影響に伴う流体力変化の重ね合わせをベースに流体力表現モデルを構築する。そして、他ボディからの典型的な影響に対して応答が異なる局所空力パーツを付加し、流体力6成分における予測精度を評価するとともに、望ましい空力変化特性を与える空力パーツについて、構築した流体力表現モデルをベースに検討する。一方、このような流体力モデルでは表現に限界のある過渡流体力のランダム性などについては、進行物体の運動特性に対する影響を評価する過程においてランダム性の影響を調査検討し、その適切な取り扱い方法を検討する。このような強い過渡性については、システムとして基本的に回避すべき特性であるので、その発生メカニズムと現象を抑制する技術について検討する。最後に、構築したブラフボディモデルを対象に、空力的外乱の影響を受ける条件での実験計測と数値解析を実施し、体系化において構築した流体力モデルの複合的な流れ構造を持つブラフボディへの適用性を検証する。また、同流体力モデルを入力とした自動車の運動解析を行い、他のブラフボディから受ける種々の空力的影響を考慮した場合の運動への影響を検討する。これらの知見を合わせて、他のブラフボディから空力的な影響を受けにくいブラフボディ形状の実現を目指す。特徴的な後流構造を形成する3次元ブラフボディを対象に,同一の進行速度を持った他の3次元ブラフボディによる定常的な流体力学的影響について、2体の相対位置が一定となる定常条件において流体力特性と流れ構造の振舞を調査した。2体の相対位置関係としては、前後方向(進行方向)と幅方向の2方向の間隔をパラメータとして変化させて調査を行った。このとき、主として前後方向に2体が並ぶ条件での調査を曳航水槽試験、主として2体が幅方向に並ぶ条件での調査を風洞試験によってそれぞれ行った。また、2体のブラフボディ周りの乱流場解析についても、非構造格子有限体積法コードを用いた解析を実施した。これらの計測および解析結果を系統的に理解するため、他の進行物体からの影響を仮定の下で複数の流体現象に分離する定量的評価手法を考案した。

その結果、ある程度の距離を保った2体の場合、他の進行物体による流体力学的影響は、他の進行物体の周囲圧力場の直接的な投影と他の進行物体による接近流の風向風速変化の影響が大きいことが確認された。また、風洞装置のターンテーブル機構を用いた初期検討により、対象とする3次元ブラフボディの一部形状では、一様な斜め接近流の角度条件に応じて特徴的な後流構造が異なる流れ構造へと遷移し、進行物体に作用する流体力が非線形的振舞いをすることが確認された。このボディ形状に対して、他の進行物体が側方に存在する際の影響を調査したところ、2体間の相対位置の変化に対して非線形な応答を示す条件が存在し、一様な斜め接近流の影響と類似した流れ構造の遷移が生じることが確認された。平成29年度に予定していた、対象とするブラフボディの基礎的な流体力特性の把握と他の進行物体による定常的な流体力学的影響の調査について取り組むと同時に、次年度以降に予定している過渡的な影響の検討にむけた予備検討や、最終的な目標とする干渉流体力特性の体系化に向けた理論の構築などを前倒して実施することができた。一方で、他の進行物体による流体力学的な影響の振る舞いが想定以上に複雑であったため、2体間の相対位置条件の設定など、想定以上のパラメータスタディを実施することとなった。このため、ブラフボディ周囲の流動現象の詳細を解明するための可視化試験の実施が遅れたが、これまでのパラメータスタディの結果から注目すべき条件の絞込みは完了しているため、今後可視化試験についても進める計画である。以上より、全体の進捗率としては概ね計画通りであると言える。昨年度に引き続き,同一進行速度を持つ他の3次元ブラフボディから受ける,定常的な空力影響について解明を進めた。昨年度の実験計測において確認された、流体力が非線形的振舞いを示す条件を中心に計測を行い、注目している空力影響の要因となる特徴的な後流構造の変化を確認した。なかでも、流体力に強い非線形的振る舞いを生じる現象は、後流構造の応答というよりも別の形態の流れ構造へと遷移する事によって生じていることを示した。また、数値解析によっても同様の変化を明らかにした。さらに、進行速度ベクトルが異なることで生じる、過渡的な空力影響についても調査した。自身の側方を異なる進行速度で他のボディが通過する条件に関して、風洞中で一方の模型をレール上で流路方向に運動させ、固定側ボディに作用する時系列の空気力と周囲流れ特性を計測した。また、昨年度に基礎的検討を実施したスライディングメッシュ法を適用し、過渡条件でのLES解析を実施した。その結果、他ボディの相対位置の時間変化に対して後流の応答が遅れ、過渡条件特有の流体力が生じることを示した。また、風向変化に対して強い非線形的流体力変化を示した一部のブラフボディでは、速度差が比較的小さい限られた範囲内で顕著な過渡的流体力変化を示す特性が観測された。一方で、そのような特異な条件を除けば、相対速度差を考慮した場合でも,側方を進行する他ボディからの空力影響の支配的な成分は,昨年度提案した流体現象の分離手法に基づいた理解が可能であり、2体の速度差に起因するボディ周りの動圧差と風向風速変化の増減によって、相対速度差の影響の大部分を解釈できることを示した。一方、曳航水槽においては、地面効果をより適切に再現した状態で追従走行から離脱する過渡的条件での干渉流体力を計測し、追従状態の流体力特性から単独進行時の同特性へと移行する過渡的変化を確認した。
第1原理分子動力学法に基づくフラストレート型反強磁性合金の磁気構造と相転移の理論

従来理論の改良により,第一原理的に金属磁性体の磁気構造を決定することができる分子動力学理論を定式化し,この理論をMn_3Ptに応用し,25Kにおいて実験結果にほぼ一致するノンコリニアな磁気構造を見出した。Mn_3Ptの電子状態計算から,非磁性状態のMn_3PtはX点付近でフェルミ面近傍に平坦バンドを形成すること,d電子状態密度はサブピークを形成し,その位置がフェルミ・エネルギーの位置と一致することを見出した。平成19年度は、第一に、これまでの経験的タイトバインディング(TB)ハミルトニアンに基づく分子動力学・磁気構造理論を改良して、TB-LMTOハミルトニアンに基づき第一原理分子動力学計算を行う理論的枠組を構築した.その概要は次の通りである.第一原理的に求められるポテンシャル・パラメーター、構築定数、および有効交換、エネルギー・パラメーターを用いて表されたTBハミルトニアンから出発して汎関数積分法を適用することにより、自由エネルギーの表式を導く.この自由エネルギーに対して静的近似を適用することにより、局所磁気モーメントの熱平均値に関する半古典的表式を得た.等温分子動力学法の枠組に従い、エルゴード性を仮定してこの熱平均を時間平均に置き換えることにより、局所磁気モーメントの熱平均値、従って、磁気構造を自動的に求めることができる.本年度実績の第二点は、我々の理論をフラストレート型反強磁性規則合金Mn3Ptに応用するための準備として、Mn3Pt合金に関するLMTO-ASA-GGA電子状態計算を行ったことである.その結果、非磁性状態のMn3PtはX点付近で、フェルミ在近傍に平坦バンドを形成することを見出した.このことを反映して、非磁性状態におけるMn3Ptのd電子状態密度は、フェルミ・エネルギーの位置にサブピークを持つことがわかった.これらの結果は、Mn3Pt合金における強磁性と反強磁性相互作用の競合を示唆する.平成20年度は、平成19年度に構築した理論に基づき、Mn3Ptに関する第一原理分子動力学計算を実行し、計算で求めたMn3Ptの磁気構造と実験結果との比較検討を行い、Mn3Ptの磁気構造と磁気相転移の詳細、磁気構造と状態密度の関連について明らかにする予定である.平成20年度は,第一に,Mn_3PtについてTB-LMTO計算を行い,分子動力学計算の出発点として用いる第一原理TB-LMTOハミルトニアン,および磁気力の計算に必要な非磁性状態密度を求めた.このハミルトニアンでは,従来Slater-Kosterパラメーターで取り扱っていた電子の飛び移り積分を第一原理的に求めており,fcc格子の第三近接原子位置までの電子の直接の飛び移りを考慮している.分子動力学計算では,3x3x3個のfcc格子(108個の原子)からなるクラスター9個に周期境界条件を課して,磁気構造を決定する.本年度は,この分子動力学計算を行うためのプログラムをほぼ完成し,現実的な計算時間で磁気構造を決定できるようにするための並列化の検討に入ったところである.本年度実績の第二点は,Mn_3Ptとその類似合金であるMn_3Rh,Mn_3Irについて,LMTO-ASA-GGA計算を行い,これら3つの合金の基底状態における非磁性バンド構造と状態密度を求め,その共通点・相違点を明らかにしたことである.これらの合金のd電子状態はいずれもX点付近で平坦バンドを形成し,そのことを反映してd電子のeg状態密度がフェルミエネルギーE_Fの近くで副ピークを形成することが分かった.Mn_3Ptの場合にはE_Fは副ピークの位置と一致し,一方,d電子数の違いを反映して,Mn_3RhとMn_3Irの場合はE_Fは副ピークの位置より低エネルギー側にずれた位置に来ることが分かった.このことは,Mn_3Ptにおける強磁性相互作用の存在を示唆し,3つの類似合金の中でMn_3Ptのみがコリニアな反強磁性相を実現することが実験で示唆されていることと密接な関連があるものと予想される.詳細は平成21年度の分子動力学計算で明らかにしたい.本研究は,第一原理分子動力学法の理論的枠組を構築し,これをMn_3Ptの磁気構造に応用することを目的としている.Mn_3Ptは三次元フラストレート型反強磁性体と考えられ,その磁気構造には興味が持たれているが,これまでに遍歴磁性理論の立場からの理論的解析がなされたことはない.平成19年度と20年度においては,第一原理分子動力学法の理論的定式化とMn_3Ptの非磁性基底状態の電子状態計算を行い,分子動力学計算で用いる第一原理TB-LMTOハミルトニアンを構築した.また,Mn_3Ptのd電子状態はX点付近で平坦バンドを形成し、そのことを反映してd電子のEg状態密度が二つの主ピークの間に副ピークを形成することを見出した.さらに,Mn_3Ptのフェルミエネルギーの位置が副ピークの位置と一致することも見出した.

平成21年度は,第一原理TB-LMTOハミルトニアンから出発して,Mn_3Ptに対する分子動力学計算を試みた.仮想スピンの運動に対してエルゴード性を仮定し,熱平均を時間平均で置き換えることにより,分子動力学の運動方程式の定常解から局所磁気モーメントの熱平均値を求める.運動方程式の中の磁気力は,各分子動力学ステップにおいてリカージョンを適用し,電子系のグリーン関数から求める.数値計算の対象とする系は,周期境界条件で結ばれた27個のfcc単位胞からなる立方体クラスターである.クラスターの外側は自己無撞着に定める一様な有効媒質で置き換える.ネール温度(475K)より十分低い25Kにおいて,3×3×3のfcc単位胞を用いて行った数値計算では,実験結果とほぼ一致するノンコリニアはMn局所磁気モーメントの配置が得られたが,系のサイズが小さいために,磁気構造の詳細について明確な結論が得られなかった.数値計算結果の信頼性を高め,磁気構造の詳細を明らかにするために,現在は4×4×4のfcc単位胞を用いた数値計算を実行しているところである.
医用画像診断のための三次元画像処理および可視化技術における基礎的研究

本稿では、CTやMRIなどの3次元画像処理とCG(Computer Graphics)技術について述べた。また、我々が開発した3次元画像処理ソフトウェアVolume Extractor(VE)を用いて、その有効性を示した。CTやMRIなどの3次元医用画像は、非常に多くの情報を有しており、人体を非侵襲で探査可能な有効な診断ツールである。VEは、実用的な3次元画像処理ソフトウェアであり、岩手県立大学で研究・開発された。VEは1998年から開発が始められ、現在、バージョン3.0が利用可能である。我々が開発した「くも膜下出血」の危険度判定アルゴリズムの精度を高めるために、1)患者のMR画像から、大脳領域(白質、灰白質)、しわの領域、血管領域の正確な抽出2)しわの領域から、くも膜下出血の危険度算出手法の改良を行った。1)に関しては、下記の研究を行った。b)脳血管の抽出手法の調査FCM法は、従来使用していたk-means法に比べると、灰白質や白質の分離が正確であり、処理速度の点でも高速化が可能となった。2)に関しては、下記の研究・開発を行った。b)画素の統計情報を用いたヒストグラムベースの手法領域限定型リージョン・グローイング法およびヒストグラムベースの手法は、我々が開発している3次元画像可視化システムであるVolume Extractor Ver.3.0上に実装した。領域限定型のリージョン・グローイング法は、領域の輝度値の差に大きく影響を受け、使用時のパラメータ設定が難しく最適なパラメータ設定に時間を要した。また、ヒストグラムベース法は、実践的な方法であることが確認されたが、CT画像に比べると、十分な領域分離が困難であり、いくつかの問題点も明確になった。大脳、小脳、延髄、血管、脳神経、腫瘍、出血箇所などの効果的な3次元表示/造形手法では、以下の内容を開発し、その評価を行った。1)3Dプリンタを用いた実体モデルの作成とボリュームレンダリング表示との比較2)大脳、血管、脳神経などを「重要度」に応じて重層表示する方式3)神経線維の抽出手法の改良より効率的な表示方法のひとつとして、MR画像に疑似カラー(例えば、大脳は灰色、灰白質は薄茶、白質は白、血管は赤など)を与える方式を検討中である。平成21年度は、1)血管、大脳などの効率的な3次元再構成(ボクセルモデルからソリッドモデルへの変換)、2)形状モデルを用いた変形シミュレーションやその解析、3)3次元画像処理に関するユーザインターフェースの改善に注力した。脳を形状モデルに再構成(メッシュ生成)することで、脳の変形や様々な応力解析や流体解析が可能になる。自動抽出された大脳、中脳、小脳などは、境界条件を考慮して、4面体メッシュに変換して、解析プログラムで応力解析を行った。各器官をメッシュ化することで、応力解析、幾何形状による変形操作、教育用モデル(レプリカ)の作成、わかりやすい表示、立体視などが可能になった。神経線維の分布は、病気の早期発見や手術の術前計画に重要な役割を担っている。神経線維を計算するためには、複数方向の拡散テンソル画像が必要であるが、T1/T2画像や血管情報を含んだMRA画像と正確なレジストレーションを行い、各情報を重層表示することで、より重要な診断支援になることが、確認された。また、脳の場合、脳、血管、神経線維などが複雑に入り組んでいるため、前後関係の把握が非常に困難である。そのため、我々は裸眼立体視モニタを用いて、各器官の立体表現を行うシステムを構築した。また、3次元画像を扱う上で、必要不可欠な基本操作プログラム(等方ボクセル化、任意領域の抽出、画像フィルタの追加)、大脳の変形モデルによる抽出処理プログラム、大脳のK-means法やFCM(Fuzzy C-Means)法による自動領域分類結果の表示システムを開発した。CT/HRI画像に対して、より領域の認識を高めるために、分類手法の精度向上(ノイズ除去や平滑化の改良)、セグメンテーション手法の確立(ヒストグラムを利用した対話処理、変形モデル、あらかじめ用意したテンプレートによるモデル化など)、効果的な3次元表示手法の開発、3Dプリンタを用いた実体モデルの生成、などを行った。特に非線形フィルタリングは、大脳領域(白質、灰白質)、しわの領域、血管領域などの抽出に有効性が認められた。3次元画像を対象にした支援システムを構築する上での基盤技術として、以下の機能を研究開発した。1)分類手法の精度向上2)セグメンテーション手法の確立b)画素の統計情報を用いたヒストグラムベースの手法、対話処理c)エネルギー最小化原理を用いた変形モデル、テンプレートモデル3)大脳、小脳、延髄、血管、脳神経、腫瘍、出血箇所などの効果的な3次元表示手法の開発また、3Dプリンタによる表現方法について、より有効な方式を評価・検討した。

1)3Dプリンタを用いた実体モデル作成物とボリュームレンダリング表示との比較2)Objet社のプリンタを用いて、大脳、血管、出血した部位などを異なった材料で作成する方式の開発と評価3)Z社のZプリンタを用いて、テクスチャや色情報を持った造形モデルの開発と評価
アジア地域における通過儀礼と社会変容

アジア地域における通過儀礼と社会変容について、各地の遺跡出土古人骨と発掘情報から研究を行った。古人骨の歯牙を用いて復元した親族関係から社会変容を推定し、通過儀礼(葬送行為・抜歯風習)の変容との関係を明らかにした。その結果、アジア地域においては国家成立前段階の中央政権もしくは国家の周辺域において、親族関係の変容が遅れるという先行研究を追認し、加えて通過儀礼の変容も遅れることから、部族から国家に至る社会変容と通過儀礼が連動しているというモデル化を行った。1国内の出土人骨資料に関しては、九州大学所蔵西日本横穴墓出土人骨および大田区立郷土博物館所蔵の東日本古墳時代後期の横穴墓出土人骨の資料調査を行った。これらの調査においては抜歯風習を用いた通過儀礼の復元および遺跡の評価に必要な情報収集を行った。古人骨の資料調査においては儀礼の復元に必要な横穴墓被葬者の親族関係に関する情報収集と遺跡の評価に必要な生業復元の為の情報収集を行う作業補助者として学生を同行した。また、出土人骨に関する報告書および関連文献の複写・収集を行った。以上の調査および分析の結果、当初の予測通り、東日本の関東地域では西日本とは異なり古墳時代後期のかなり遅い段階においても抜歯風習を用いた服喪儀礼が残存することが確認できた。但し、資料状況の問題から被葬者親族関係復元などの人骨の出土状況に関する情報収集が終了しておらず、平成26度も大田区郷土博物館において引き続き調査を行う必要がある。研究成果に関しては、今年度中に学術論文としてまとめ成果を公表する予定である。2日本列島以外のアジア地域に関しては、九州大学人文科学研究院において報告書掲載の出土人骨情報の精査を行った。3昨年度の本科学研究費を使用して調査を行った西日本古代国家縁辺部である和歌山県田辺地域における通過儀礼・葬送儀礼・遺跡評価に関する論文執筆を行い研究成果を公表した(舟橋京子2014「磯間岩陰遺跡出土人骨に見られる親族関係」『東アジア古文化論攷』III)。この中で、古代国家成立地域である畿内に近接した縁辺部であっても立地により情報・人の行き来が困難な地域では、国家前段階において古い通過儀礼・葬送儀礼が遅くまで残存する可能性を指摘した。1海外の出土人骨資料に関しては、台湾・精華大学校准教授・Chiu Hongling氏の協力の元、台湾南部の先史・古代遺跡出土骨資料調査の調査を行った。また、国内の出土人骨資料に関しては、九州大学総合研究博物館・九州大学比較社会文化研究院考古人類資料室・田辺市郷土博物館で西日本の古墳時代以降の出土人骨資料調査を行った。これらの調査においては抜歯風習の観察・歯冠計測・葬送儀礼の復元・遺跡評価に必要な情報収集を行った。古人骨の資料調査において儀礼に加えて遺跡評価に必要な生活痕跡の観察を行う作業のため作業補助者として学生を同行した。2古人骨資料調査の際には骨表面の観察およびデータ記録に際し、CCDカメラ・パソコンを用いた高倍率のデジタル画像撮影が必要であり、そのためにマイクロスコープを購入した。採取した古人骨に関するデータの入力・分析のため統計ソフトを購入した。3台湾の諸研究機関および日本の九州大学人文科学研究院において文献を複写し、日本・韓国の報告書・雑誌等を用いて、葬送行為に関する情報を収集した。一方で購入可能な古人骨資料出土遺跡報告書・儀礼関係図書に関しては随時入手した。4以上の研究の結果,抜歯風習・葬送儀礼・遺跡の評価を明らかにし,台湾の先史時代および日本列島の古墳時代縁辺部における通過儀礼・葬送儀礼のありようを検討した。その成果の一部に関しては平成24年度九州史学会総会において口頭発表を行った。また,今年度末出版予定の論文集においても学術論文として成果を発表予定である。1国内出土の人骨資料に関しては、九州大学総合研究博物館および比較社会文化研究院基層構造講座所蔵西日本弥生時代・古墳時代遺跡出土人骨および福岡市埋蔵文化財センター所蔵の出土人骨調査を行った。これらの調査においては、抜歯風習を用いた通過儀礼の復元および遺跡の評価に必要な人骨の遺存状態などの情報収集を行った。古人骨の資料調査においては儀礼の復元に必要な被葬者の親族関係に関する情報収集を行なった。以上の調査および分析の結果、当初の予測通り西日本の国家形成期前段階においては先行研究で提示されたモデルに添って葬送儀礼・親族関係の変化が進行しているということが明らかになった。この成果に関しては学術論文としてまとめ成果発表を行っている(舟橋京子2015「福岡市卯内尺古墳群4号墳出土人骨の親族関係について」『九州大学総合研究博物館研究報告』13号)。2日本列島以外のアジア地域に関しては、九州大学人文科学研究院考古学研究室において報告書の精査を行った。

3本年度の後半にはアジア地域における通過儀礼と社会変容に関するモデル化を行い、社会変容と通過儀礼の変容は相関し、社会変容の進展度に空間的な際が見られる場合は儀礼の変容にも差異が見られるという点を明らかにしている。これらの研究成果に関しては、本来研究成果論文投稿予定であった2月・3月に出産に伴う休暇に入ったために論文自体は未投稿である。但し、成果はほぼまとめており、産休・育児休業後の次年度に学術論文の形で投稿予定である。人骨考古学国内の研究機関において古人骨資料調査を行い、通過儀礼の復元を行うとともに社会進化段階の評価の必要な葬送儀礼・被葬者間の関係に関する情報の収集もあわせて行えている。加えて研究成果に関して学術論文として公表するなど一定の学術的成果を上げているため。国内外の研究機関において古人骨資料調査を行い,通過儀礼の復元を行うとともに,社会進化段階の評価に必要な葬送儀礼・親族関係に関する情報の収集も併せて行えている。加えて,研究成果に関して口頭発表を行うとともにH25年度末に学術論文として発表予定もあるなど,一定の学術的成果を上げているため。引き続き国内外の研究機関において先史・古代遺跡出土古人骨の資料調査を行うことによりデータを収集する。古人骨に関しては、形質人類学・歯科学的手法を用いて抜歯風習に関するデータを収集・分析する。加えて葬送行為に関する情報収集・分析を行い抜歯個体の社会的地位を明らかにし抜歯風習を用いた儀礼の復元を行うとともに通過儀礼と社会の時間・空間的変容の関係を明らかにする。これにより社会の複雑化と儀礼の抽象化のモデル化を行う。引き続きアジアの諸研究機関において先史・古代遺跡出土古人骨を実際に観察することによりデータを収集する。加えて考古学的手法を用いて葬送行為に関する情報の精査・分析を行い、抜歯個体の社会的地位を明らかにし抜歯儀礼の復元を行うとともに、人骨に供献された歯牙や代替品の存在を明らかにする。これにより抜歯風習及び抜歯儀礼が抽象化された行為の復元を試みる。さらに、世界の民族事例を集めたHRAF資料を用いて、未開社会の通過儀礼の事例収集を行い、抜歯を伴う通過儀礼解明の手がかりとする。これらの作業に基づき,アジア諸地域において見られる低施行頻度の抜歯風習・葬送行為を主な研究対象とし、社会の複雑化と儀礼の抽象化のモデル化を行う。該当なし
専門職連携教育（IPE）評価尺度の因子構造および信頼性・妥当性の検討

専門職連携教育(Inter Professional Education;以下、IPE)は、1960年代の英国での取り組みが発祥で、その重要性は広く認識されてきている。IPEの課題としては、教育効果を図る指標が明確になっていないことが一つに挙げられており、標準的なIPE評価尺度が確立されていない現状がある。既存のIPE尺度においても、今後様々な視点からの検証が必要とされている。本研究では、筆者らが作成した3因子構造11項目のIPE評価尺度(吉村ら,2019)の構成概念を再考し、信頼性・妥当性を検討することを目的とする。
高温予混合ディーゼル燃焼における混合気形成と燃焼特性

本研究では,予混合ディーゼル燃焼方式の実現のために提案された傘状噴霧の性状を明らかにした.平成10年度は,平成9年度までに計測された,レーザドップラ流速計(LDA),位相ドップラ流速計(PDA),に加え,粒子画像処理流速計(PIV)による計測を行った.シリンダ内流れと,傘状噴霧の干渉を明らかにするために,試験エンジンに予混合燃焼ディーゼル機関用に製作したピストンを組み込み,モータリングによるシリンダ内流動をLDAにより計測した.このとき,筒内に燃料噴霧を行う場合と行わない場合の2条件で実験を行った.また,燃焼状態を把握するために燃焼実験を行った.PIV実験から,これまで把握できなかった,傘状噴霧の各瞬間での空間的な広がりが明らかになった.シリンダ内流れの計測では,本実験用に試作したシリンダヘッドとピストンにより,複雑なタンブル流が存在することが明らかになった.シリンダ内での噴霧は,噴射量が多くなると流速が大きくなるなどの一般的な結果は得られたが,シリンダ内流れとの干渉を明らかにするにはいたっていない.燃焼実験から,本予混合方式ディーゼル機関では,THC(トータルハイドロカーボン)が従来の結果に比較して,大幅に減少することが明らかになった.しかし,NOxの排出量など従来の結果と比較して異常な傾向を示したものもあった.実験終了後の調査から,今回の実験では燃料がピストンボウルの中に噴霧されておらず,シリンダ壁,ピストン外周部に燃料が付着していることが影響していることが考えられた.したがって,燃焼実験での異常な傾向はピストンと噴霧形状の最適化が不充分であることが考えられた.そこで,ノズルの突出し量を変更し実験を行ったところ燃焼実験結果が大きく変化することが明らかになった.本研究では,予混合ディーゼル燃焼方式の実現のために提案された傘状噴霧の性状を明らかにした.平成10年度は,平成9年度までに計測された,レーザドップラ流速計(LDA),位相ドップラ流速計(PDA),に加え,粒子画像処理流速計(PIV)による計測を行った.シリンダ内流れと,傘状噴霧の干渉を明らかにするために,試験エンジンに予混合燃焼ディーゼル機関用に製作したピストンを組み込み,モータリングによるシリンダ内流動をLDAにより計測した.このとき,筒内に燃料噴霧を行う場合と行わない場合の2条件で実験を行った.また,燃焼状態を把握するために燃焼実験を行った.PIV実験から,これまで把握できなかった,傘状噴霧の各瞬間での空間的な広がりが明らかになった.シリンダ内流れの計測では,本実験用に試作したシリンダヘッドとピストンにより,複雑なタンブル流が存在することが明らかになった.シリンダ内での噴霧は,噴射量が多くなると流速が大きくなるなどの一般的な結果は得られたが,シリンダ内流れとの干渉を明らかにするにはいたっていない.燃焼実験から,本予混合方式ディーゼル機関では,THC(トータルハイドロカーボン)が従来の結果に比較して,大幅に減少することが明らかになった.しかし,NOxの排出量など従来の結果と比較して異常な傾向を示したものもあった.実験終了後の調査から,今回の実験では燃料がピストンボウルの中に噴霧されておらず,シリンダ壁,ピストン外周部に燃料が付着していることが影響していることが考えられた.したがって,燃焼実験での異常な傾向はピストンと噴霧形状の最適化が不充分であることが考えられた.そこで,ノズルの突出し量を変更し実験を行ったところ燃焼実験結果が大きく変化することが明らかになった.高温予混合ディーゼル燃焼を実現するために,現有設備の試験用ガソリン機関(花火点火機関用)を改造し,傘状噴霧ディーゼル機関用エンジンヘッド(シリンダ内流動計測用;圧縮比6,燃焼特性計測用;圧縮比20の計2種類)を作成した。作成したエンジンヘッドを使用して,駆動運動が正常にできることを確認し、また,燃料噴射系も動作が十分であることが確認できた.本年度は,圧縮比6のシリンダヘッドを使用し,レーザドップラ流速計によりシリンダ内流れを解析した.実験により,製作したシリンダヘッドはスワール流が弱く,設計当初の意図通りであったが、タンブル流が発生していることが明らかとなった.この点については,引き続き圧縮比20のシリンダヘッドを使用した燃焼実験により,影響を明らかにする予定である.本燃焼システムでは傘状噴霧が重要な役割を果たすため,その流動特性を知る必要がある.そこで,傘状噴霧の流動を高速度カメラで撮影し,流動状態を観察しさらに噴霧到達距離を測定した.同時に,KIVA3を使用した燃料噴霧シミュレーションを行い,噴霧の解析を行った.今回は弁リフトの違いによる噴霧性状の変化に着目して数値シミュレーションを行ったが,噴霧到達距離を実験値と比較した結果,今回の弁リフト量固定の条件でのシミュレーション結果は実験値との間に大きな差が生じた.このため,現在弁リフト量の時間変化も考慮したシミュレーション法を検討している.さらに,今後使用したシミュレーションモデルの変更や新しいモデルの作成などが課題である.本研究では,予混合ディーゼル燃焼方式の実現のために提案された傘状噴霧の性状を明らかにした.平成10年度は,平成9年度までに計測された,レーザドップラ流速計(LDA),位相ドップラ流速計(PDA),に加え,粒子画像処理流速計(PIV)による計測を行った.

シリンダ内流れと,傘状噴霧の干渉を明らかにするために,試験エンジンに予混合燃焼ディーゼル機関用に製作したピストンを組み込み,モータリングによるシリンダ内流動をLDAにより計測した.このとき,筒内に燃料噴霧を行う場合と行わない場合の2条件で実験を行った.また,燃焼状態を把握するために燃焼実験を行った.PIV実験から,これまで把握できなかった,傘状噴霧の各瞬間での空間的な広がりが明らかになった.シリンダ内流れの計測では,本実験用に試作したシリンダヘッドとピストンにより,複雑なタンブル流が存在することが明らかになった.シリンダ内での噴霧は,噴射量が多くなると流速が大きくなるなどの一般的な結果は得られたが,シリンダ内流れとの干渉を明らかにするにはいたっていない.燃焼実験から,本予混合方式ディーゼル機関では,THC(トータルハイドロカーボン)が従来の結果に比較して,大幅に減少することが明らかになった.しかし,NOxの排出量など従来の結果と比較して異常な傾向を示したものもあった.実験終了後の調査から,今回の実験では燃料がピストンボウルの中に噴霧されておらず,シリンダ壁,ピストン外周部に燃料が付着していることが影響していることが考えられた.したがって,燃焼実験での異常な傾向はピストンと噴霧形状の最適化が不充分であることが考えられ,現在,ノズルの突出し量の変更,ピストン形状の変更を含め引き続き研究を行っている.
創薬を目指した無脊椎動物由来複合糖質糖鎖の合成と機能探索

無脊椎動物から見出された複合糖質の糖鎖構造は、高等動物の糖鎖構造とは大きく異なり、生物活性の観点からとても興味深い。私はこれまで様々な寄生虫から見出された新規性の高い糖脂質や糖タンパク質の糖鎖部分を化学的の合成し、その機能解明を試みてきた。近年では寄生虫と海綿の糖鎖に焦点を当て、前者は診断薬の可能性を探るために、後者は抗炎症、抗腫瘍等の作用を期待して創薬を目指してきた。本年度は、海綿から見出された新規糖脂質のうち、Terpios属から見出された糖脂質と、堀田裂頭条虫から見出された糖脂質を合成目標とした。Terpios属由来の合成目標糖脂質はFucfα1→3Glcβ1-Cerとその非天然型誘導体で、当初の合成計画であるonepot-2step合成は最初のステップに問題点を生じ合成計画を変更した。これまでにフコフラノース供与体、グルコース受容体及びセラミド受容体の合成は終了し、現在順次縮合反応を検討している。一方、堀田裂頭条虫由来の合成目標糖脂質は、Galβ→4(Fucα1→3)Glcβ1→3Galβ1-CerおよびGalβ1→4 (Fucα1→3)Glcβ1→3(Galβ1→6)Galβ1-Cerの2種類で、現在、それぞれの単糖誘導体を合成している。これまで本科研費の研究においてAgelas dispa由来の糖脂質のうち、4種類の二糖糖脂質を報告してきたが、三糖糖脂質の合成は困難で全合成が達成されなかった。改良法を検討したが、H30年度の計画通り、Terpios属の糖脂質合成を目指した。合成目標糖脂質はFucfα1→3Glcβ1-Cerとその非天然型誘導体で、生物活性を測定する比較対象化合物としている。H30年度はまず、天然型であるFucfα1→3Glcβ-Cerの合成をめざした。実験開始当初、合成の効率化を検討しながら全合成を目指す目的で、グルコースが受容体にも供与体の合成をめざした。実験開始当初、合成の効率化を検討しながら全合成を目指す目的で、グルコースが受容体にも供与体にもなることができるグルコース誘導体にフコース供与体とセラミド受容体をonepot 2-steps連続反応による合成を試みたが、予想に反し1段階目のフコース供与体の縮合時に副生成物が多くでき、本方法は断念した。そこで、グルコース誘導体の合成を見直し、1つ1つ縮合させる従来型の糖脂質合成に計画を変更した。現在、新たなグルコース受容体の合成を完了し、縮合に入っている。一方で、当初の計画に従って、堀田裂頭条虫という寄生虫から見出された新規糖脂質であるGalβ→4(Fucα1→3)Glcβ1→3Galβ1-CerおよびGalβ1→4 (Fucα1→3)Glcβ1→3(Galβ1→6)Galβ1-Cerの全合成も開始した。本合成に際してはこれまで糖脂質合成で一般的に行われてきたオリゴ糖鎖を合成した後セラミドを縮合させるのではなく、還元末端のガラクトースにセラミドを縮合させたガラクトース-セラミド誘導体に、非還元末端側のオリゴ糖鎖を縮合させる方法をとることとした。H30年度はまずセラミド受容体及び還元末端側のガラクトース誘導体の合成に取りかかると共に、中間位のグルコース誘導体及び非還元末端側ガラクトース供与体の合成も完了した。本年度は、3カ年の最終年度であり、まずは海綿のFucfα1→3Glcβ1-Cerの全合成をめざし、併せて非天然型誘導体の全合成も完了させる予定である。一方、寄生虫由来の糖脂質については堀田裂頭条虫の四糖糖脂質の全合成を完了させた後、五糖糖脂質に着手する。さらにホヤ由来の新規糖脂質の合成も検討する。本年度は、寄生虫の中でエキノコックス属の中の単包条虫Echinococcus granulosusから見出された糖タンパク質糖鎖及び海綿Agelas dispar由来の糖脂質を合成目標とした。エキノコックス由来の糖鎖に関してはこれまでに多包条虫由来の糖脂質と糖タンパク質糖鎖の合成を行い、それらの化合物のいくつかに、健常人の血清に対する抗原性はないが、多包虫症感染患者の血清に対しては抗原性がある事を見出してきた。一方、単包条虫由来の糖鎖構造は、多包条虫由来の糖鎖構造と同じ構造を有するものも存在するが、異なった糖鎖構造を有するものも数種類見出されており、その中から直鎖構造を有する三糖(Galβ1-3Galβ1-3GalNAcα1-R)及び四糖構造(Galα1-4Galβ1-3Galβ1-3GalNAcα1-R)の合成を完了した。29年度はこの四糖構造にさらに中間位にガラクトースがβ結合で伸張した五糖の合成を効率よく合成することを目標とし、還元末端三糖と、非還元末端二糖に分けて部分合成し、最後に併せて五糖にする方法で目的化合物の全合成に成功した。

一方、Agelas dispa由来の糖脂質は4種類の二糖糖脂質と1種類の三糖糖脂質が報告されており、前者の合成は完了しており、本年度は三糖糖脂質の全合成を目標とした。その結果、三糖アジドスフィンゴシン誘導体まで導いてきたが、全合成までにはいたらなかった。単包条虫Echinococcus granulosus由来の糖鎖は目的の五糖まですべて終了し、連携研究者に患者血清に対する抗原性まで依頼できた。当初は、単糖誘導体ずつ糖鎖伸張させるステップワイズな方法を試みてきたが、収率及び合成効率の観点から悪く、二糖+三糖に分けたブロック合成にすることにより全合成を完了させるとともに、活性測定に十分な量を供給できた。一方、海綿由来の三糖糖脂質合成においては、アジドスフィンゴシン誘導体の大量合成に手間取り、全合成に耐えうる十分な量の確保が出来なかった。そのため少量スケールでの糖鎖伸張を余儀なくされ、あと数ステップで完了するところまできたが、全合成完了にはいたらなかった。無脊椎動物から見出された複合糖質の糖鎖構造は、高等動物の糖鎖構造とは大きく異なり、生物活性の観点からとても興味深い。私はこれまで様々な寄生虫から見出された新規性の高い糖脂質や糖タンパク質の糖鎖部分を化学的の合成し、その機能解明を試みてきた。近年では寄生虫と海綿の糖鎖に焦点を当て、前者は診断薬の可能性を探るために、後者は抗炎症、抗腫瘍等の作用を期待して創薬を目指してきた。本年度は、海綿から見出された新規糖脂質のうち、Terpios属から見出された糖脂質と、堀田裂頭条虫から見出された糖脂質を合成目標とした。Terpios属由来の合成目標糖脂質はFucfα1→3Glcβ1-Cerとその非天然型誘導体で、当初の合成計画であるonepot-2step合成は最初のステップに問題点を生じ合成計画を変更した。これまでにフコフラノース供与体、グルコース受容体及びセラミド受容体の合成は終了し、現在順次縮合反応を検討している。一方、堀田裂頭条虫由来の合成目標糖脂質は、Galβ→4(Fucα1→3)Glcβ1→3Galβ1-CerおよびGalβ1→4 (Fucα1→3)Glcβ1→3(Galβ1→6)Galβ1-Cerの2種類で、現在、それぞれの単糖誘導体を合成している。これまで本科研費の研究においてAgelas dispa由来の糖脂質のうち、4種類の二糖糖脂質を報告してきたが、三糖糖脂質の合成は困難で全合成が達成されなかった。改良法を検討したが、H30年度の計画通り、Terpios属の糖脂質合成を目指した。合成目標糖脂質はFucfα1→3Glcβ1-Cerとその非天然型誘導体で、生物活性を測定する比較対象化合物としている。H30年度はまず、天然型であるFucfα1→3Glcβ-Cerの合成をめざした。実験開始当初、合成の効率化を検討しながら全合成を目指す目的で、グルコースが受容体にも供与体の合成をめざした。実験開始当初、合成の効率化を検討しながら全合成を目指す目的で、グルコースが受容体にも供与体にもなることができるグルコース誘導体にフコース供与体とセラミド受容体をonepot 2-steps連続反応による合成を試みたが、予想に反し1段階目のフコース供与体の縮合時に副生成物が多くでき、本方法は断念した。そこで、グルコース誘導体の合成を見直し、1つ1つ縮合させる従来型の糖脂質合成に計画を変更した。現在、新たなグルコース受容体の合成を完了し、縮合に入っている。
ヤツメウナギ光受容膜の更新過程における機能性領域の変化

近年の神経化学研究の発展により、光受容分子の詳細とともに、円板膜と外節形質膜のNa-channelを結ぶcGMP-cascadeの機構が解明され、いろいろな図式が発表されている。しかし少数のrapid-freezing/deep-etching法による業績を除いて、その機構に対応する電顕所見は得られていない。我々は、凍結レプリカ装置の試料アダプターに特殊な工夫を施し、桿状体・錐状体において、とくに円板膜の形質表面をdeep-etching法により広く観察し、円板膜の機能性領域と細胞形質に含まれるcGMP-cascadeの関係を表現するin situ微細構造の存在を探ることにした。はじめ桿状体・錐状体の典型的分化を示すキンギョ網膜を、冬季にいたって、ヤツメウナギ網膜について目的通りのetching面を観察することが出来た。円板膜形質表面に分布する粒子は、0.01平方μ当り、桿状体において27.0±4.8(測定領域数、208)、錐状体において24.1±4.1(同、125)であり、いずれも割断面の膜内粒子のおよそ70%以下であった。これら表面粒子は、cGMP-cascade関連分子に相当し、一部は細胞内骨格構造の断裂片を含むと思われる。
口腔扁平上皮癌の浸潤.転移に対する血管新生阻害剤および線維芽細胞増殖抑制剤の効果

口腔扁平上皮癌の臨床での浸潤および転移を忠実に再現できるマウス正所性移植モデルを用いて、抗癌剤と線維芽細胞増殖抑制剤の効果を検討した。癌細胞は高悪性度である浸潤様式4D型ヒト口腔扁平上皮癌細胞株であるOLC-01細胞を使用し、ヌードマウスの舌に移植した。抗癌剤はシスプラチンを線維芽細胞増殖抑制剤はトラニラストを用いて、浸潤と転移の阻止効果を調べた。その結果、併用群に腫瘍の大きさ、結合組織量、癌間質線維芽細胞の変化にそれぞれ効果を認め、臨床的にも有意義であると考えられた。口腔扁平上皮癌の浸潤と転移を臨床に近い状態で再現できる正所性移植モデルを用いて線維芽細胞増殖抑制剤(トラニラスト)を使用し増殖、浸潤、転移に対する抑制効果があるか否かを検討した。口腔扁平上皮癌で最も悪性度の高い浸潤様式4D型と診断された舌癌患者の頸部リンパ節より樹立されているOLC-01細胞をヌードマウスの舌に移植した。翌日より1%NaHCO3溶液に溶解した線維芽細胞抑制効果のあるトラニラストを腹腔内に連日投与し、腫瘍増殖に対する効果、浸潤に対する効果、転移に対する効果について検討した。移植腫瘍の大きさの平均はコントロール群とトラニラスト投与群では差が認められなかった。リンパ節転移に関しても両群に差は認められなかった。病理組織像で移植腫瘍がトラニラストを投与することで浸潤様式4C型や3型にダウングレードする傾向は認められなかった。結合組織量を観察するためアザン染色を行ったが両群に差は認められなかった。しかし、癌細胞の細胞増殖活性を観察するために増殖細胞核抗原PCNA抗体を、腫瘍組織の低酸素状態を観察するために低酸素誘導性因子HIF-1α抗体を用い免疫染色を行ったところトラニラスト投与群で陽性率が高かった。今回、トラニラストと抗癌剤を併用した群で用いたヌードマウスの半数が実験期間中に死亡し明確な結果を得るに足らなかった。次年度では併用群の投与薬剤の濃度や頻度に問題があると思われるため、再検討する。本年度は、口腔扁平上皮癌の浸潤と転移を臨床に近い状態で再現できる正所性移植モデルを用いて線維芽細胞増殖抑制剤(トラニラスト)と抗癌剤であるシスプラチンの両剤を使用し、増殖、浸潤、転移に対する抑制効果があるか否かを検討することに加え、腫瘍間質の反応の検討についても取り組んだ。マウスの舌に移植した細胞は口腔扁平上皮癌で最も悪性度の高い浸潤様式4D型と診断された舌癌患者の頸部リンパ節より樹立されているOLC-01細胞を使用し、翌日よりトラニラスト群、シスプラチン群、併用群、コントロール群に分け腹腔内投与をした。その結果、移植腫瘍の大きさの平均はコントロール群と併用群の間に有意差があった。リンパ節転移率は全体で8.33%と低く検討不能であった。結合組織量を観察するためアザン染色を行ったが、トラニラスト群では結合組織量が顕著に抑制されていたが、筋線維芽細胞のマーカーであるα-SMA抗体、高浸潤癌の線維芽細胞に発現するMT-MMP1抗体による発現は減弱されていなかった。しかしながら、併用群ではα-SMA抗体の発現の減弱が顕著だった。従って、線維芽細胞増殖抑制剤であるトラニラストは結合組織量を減少させることはできるが、腫瘍間質の性質、すなわち癌細胞浸潤を誘導する癌間質線維芽細胞の性質は変化させることはできないことが判明した。しかし、抗癌剤であるシスプラチンはその性質を減弱させることが可能であるのではないかと考えられた。これらの結果は、両剤を併用することによって腫瘍の増殖、浸潤に抑制効果がおおいに期待できることを明らかにした。トラニラストは確実に結合組織量を減少することのできる薬剤であり、副作用はほとんどないため、抗癌剤との併用は臨床で用いる薬剤として意義のあるものと考えられる。