hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肝細胞特異的な材料設計と遺伝子導入法を利用したスーパーバイオ人工肝臓の開発

本研究は、遺伝子工学/分子生物学,細胞生物学/組織工学,高分子合成化学/バイオミメティックス、生理学/化学工学、という異なった基礎と応用にまたがる学問分野を総結集して、肝臓社会の構造機能相関を解明しつつ、より理想的なバイオ人工肝臓(ハイブリッド人工肝臓)を開発することを目的とした。肝細胞による細胞外マトリックス・細胞増殖因子産生の解析肝臓社会形成ならびにその病理的変化に及ぼす肝細胞自体の役割(マトリックス・細胞増殖因子等の産生等々)をin vitroの培養系を用いて解析した。その結果、TNF-αの添加により肝細胞が自らを伸展させうる細胞外マトリックス(ECM)特にラミニンを産生・分泌することを見出した。また、同じ肝細胞から新しい線維芽細胞増殖因子が産生されることも見出された。肝細胞への新規遺伝子導入法の開発によるスーパー細胞工学の展開遺伝子導入法の開発:我々の開発した新しい肝細胞接着因子である合成アシアロ糖タンパク質(ASGP)モデルPVLA上で肝細胞集合体を形成させ、リポフェクション法にてレポーター遺伝子(LacZ)や肝炎抵抗性に関わる癌抑制遺伝子の導入をはかりスーパー肝細胞の調製と容易な回収法の開発に成功した。さらにポリリジンにデキストラン、ヒアルロン酸、ガラクトース等々の糖鎖を導入したグラフトコポリマー型の遺伝子キャリアーを合成し、invivoやinvitroでの細胞へのDNA医薬の導入を検討した。既に我々はβガラクトース基を有する新しい高分子ミセルPVLAを用いた肝実質細胞へのinvivoでの薬物導入に成功しているが、今回ヒアルロン酸導入グラフトコポリマーをアンチセンスDNAのキャリアーとして類洞内皮細胞へ高効率でターゲッティングさせることに成功した。肝細胞の接着マトリックスの開発とバイオ人工肝臓用マトリックスとしての応用本プロジェクトの出発点となった肝細胞特異的接着基質PVLAによる肝細胞の増殖(DNA合成)分化の制御メカニズムさらには、組織形成メカニズムをinvitroの培養系を利用して解析し、PVLAの接着基質としての応用の可能性を拡大することに成功した。さらに新しい工学的手法であるLB膜の技術を利用してPVLAを高度に配向させることにも成功した。この技術により肝細胞の二次元培養基質としてPVLA-LB膜の新しい可能性が開けた。現在、重篤な肝不全の患者に対しては、肝臓移植による治療の他に、ハイブリッド人工肝臓の開発に期待が寄せられている。そこで我々は、肝実質細胞(肝細胞)の培養用基質材料として末端にβ-ガラクトースを有するポリスチレン誘導体であるPVLAを開発した。このPVLAをコートしたディッシュ上の培養肝細胞は、生体内と同様に球状形態を維持し、しかも長期間に渡り機能を保持している。また、PVLAのコーティング濃度を希釈していくと、分化機能を発現している球状形態から脱分化した伸展形態へと移行していく。さらに、球状形態を維持している肝細胞に、無血清条件下において、上皮細胞増殖因子であるEGFを高濃度で添加することによって細胞移動が促進され、2日後には約100μm程度の径を有する多層集合体を形成する。しかしながら、肝細胞は低濃度でコーティングしたPVLA上では、多層集合体を形成しない。バイオ人工肝臓の開発における基礎研究として、多層集合体の形成メカニズムを解明する上で、特にEGFによって促進する肝細胞の移動に関して詳細に検討した。

とりわけ、細胞移動に重要であると考えられるFアクチンに着目し、EGF刺激後の細胞内Fアクチン量を相対比較した。低濃度PVLA上の肝細胞では、一時的なFアクチンの重合が観察されたが、これとは反対に多層集合体を形成する高濃度PVLA上の肝細胞に関しては、Fアクチンの顕著な脱重合が相対量測定および蛍光顕微鏡下で観察できた。一般に線維芽細胞にみられるFアクチンの重合による突起を利用した細胞移動とは異なり、PVLA上肝細胞はEGF刺激に応答したFアクチンの顕著な脱重合によって、特異な移動をしているものと考えられる。本研究では、さらに本研究の最も重要な特色をなす肝細胞への遺伝子導入法については、リポフェクション法が肝細胞に極めて特異的かつ高効率の方法であることを見い出し、β-ガラクトシダーゼ他、種々の膜タンパク質の肝細胞への発言にも成功した。我々は、肝細胞の機能制御型人工基質材料としてPVLA(poly-N-p-vinylbezyl-D-lactonamide)を開発した。今年度は、PVLAの吸着特性を解析するとともに、EGFによる肝細胞の増殖活性(細胞増殖性:mitogenicity)および組織様多層集合体の形成(細胞移動性:motogenicity)という二つの異なる細胞応答が肝細胞の形態にリンクした現象であるという点について検討した。原子間力顕微鏡(AFM)によるPVLAコート表面の観察を行うと、PVLAの高吸着量(100mg/ml)表面では均一かつスムーズであるのに対して、低吸着量(1mg/ml)表面では高分子ミセル様の微細な凝集体の吸着が観察された。それぞれの吸着特性の違いによって肝細胞の形態(球状と伸展)が制御されていると推定された。さらにPVLA上の肝細胞の挙動を調べると、細胞増殖性に関しては、PVLAのコーティング濃度の低下に伴う球状から伸展への形態変化に依存してDNA合成活性の促進が観察され、この傾向はEGFの添加によってさらに増強する傾向にあった。高濃度からコートされたPVLA上で球状形態を維持した肝細胞の場合には、EGFの添加によってもDNA合成活性は促進しなかった。ところが、Boyden chamberを用いて細胞移動活性を測定すると、高濃度PVLAで球状を維持した肝細胞は、EGFによって細胞移動が亢進していた。すなわち、PVLAのコーティング濃度(吸着状態)を変化させることによる細胞の形態制御が可能となり、これによりEGFの細胞内情報伝達をスイッチすることが可能となるものと推定された。このように細胞接着基質のプロセッシングとサイトカインの添加方法を工夫することにより肝細胞の分化と増殖の両面からバイオ人工肝臓の基礎技術の確立に役立てる見通しを立てた。本研究は、遺伝子工学/分子生物学、細胞生物学/組織工学、高分子合成化学/バイオミメティックス、生理学/化学工学、という異なった基礎と応用にまたがる学問分野を総結集して、肝臓社会の構造機能相関を解明しつつ、より理想的なバイオ人工肝臓(ハイブリッド人工肝臓)を開発することを目的とした。
耐照射性に優れた超微細粒・粒子分散バナジウム合金の開発

バナジウム(V)を核融合炉構造材料として用いる場合の課題は照射脆化の改善である。照射脆化を改善するためには微細結晶粒・粒子分散組織が最も有効であり、この組織はメカニカルアロイング(MA)を含む粉末冶金法により導入可能である。しかし、Vは化学的に活性であるため、粉末冶金製造工程中に多量の酸素や窒素が混入・固溶し、それにより延性が著しく低下するため、V本来の優れた延性を損なうことなく微細結晶粒・粒子分散組織をもつVの製造に成功した例は報告されていなかった。そこで本研究では、まず、粉末冶金製造における延性低下を克服する方法を示した。この方法では、延性低下をもたらす固溶酸素・窒素と微細分散させたYとの反応により熱的に安定な化合物(Y_2O_3、YN)を析出させ、固溶酸素・窒素をV母相から除去すると同時に分散粒子形成のために活用する。そこで、VにYを(1.62.6)wt%添加し、MAにより強制固溶させた後、HIPにより析出処理と焼結を行った。得られた試作材は、V母相に固溶酸素と窒素を含まず、77Kでも衝撃3点曲げ試験で破断せずにフルベンドするという優れた低温延性を示した。焼鈍と冷間圧延が組織と機械的性質に及ぼす効果を調べた結果、試作材はHIP後に塑性加工を施さなくても優れた延性と強度を示すこと、延性と強度の最適なバランスは1373K焼鈍後に得られることが判明した。1373K焼鈍後の平均結晶粒径は350nm、分散粒子径が10nmと極めて微細であった。次に、日本原子力研究所のJMTRを用いてはじき出し損傷量0.7dap、照射温度5631073Kの範囲で高速中性子を照射し、照射後の組織のTEM観察、および照射脆化の原因である照射硬化を評価するためにビッカ-ス微小硬さの評価を行った。その結果、多くの試作材で照射誘起<110>双晶が観察された。また、試作材では照射硬化は小さく、特に双晶が観察された場合には、照射脆化の顕著な563K照射後も照射硬化はゼロに近かった。この結果は試作合金が優れた耐照射性を示すことを示唆している。核融合炉第一壁構造材料としてのバナジウム(V)の課題は,低温(≦400°C)照射による照射脆化の改善と高温(≧700°C)強度の改善である。これらの同時改善には,結晶粒が微細で熱的に安定な粒子が分散した組織がもっとも有効と考えられるが,これらの組織制御のためにはメカニカルアロイング(MA)法を含む粉末冶金法が必要である。しかし,Vではその化学的に活性な性質により粉末冶金製造工程における侵入型ガス不純物の混入と気孔の残存が避けられず,極めて延性に乏しい材料しか得られなかった。

そこで本研究では,有害な侵入型ガス不純物を熱的に安定な分散粒子として析出させ活用することにより母相の高純度化を図り,延性に優れた微細結晶粒・粒子分散Vを試作することを目的とした。そのために,粉末の取扱には既設の「高純度超微細粉末・合金作製装置」を用いて粉末冶金製造工程における侵入型ガス不純物の混入量を必要レベルに抑えるとともに,それらを全て熱的に安定なイットリウム(Y)の酸化物や窒化物として析出させるためにY粉末を1.6wt%添加した。この混合粉末にメカニカルアロイング処理とHIPによる固化成形処理を施した後,真空加熱による析出処理を行った結果,得られた組織は目標にきわめて近いものであり,また衝撃3点曲げ試験(衝撃速度5m/s)において77Kの低温でもかなりの延性を示すなど,優れた低温延性を示すことが明らかとなった。このように粉末冶金法により優れた低温延性をもつVが得られたことは,Vにおいても高度な組織制御が可能となり得たことを示しており,きわめて重要な成果であると思われる。核融合炉第一壁構造材料としてのバナジウム(V)の課題は耐照射脆化と高温強度の改善である。これらの改善のためには粒子分散・超微細結晶粒組織が最も有効であるが、この組織を得るにはメカニカルアロイング(MA)法を含む粉末冶金法が必要である。しかし、Vではその化学的に活性な性質により粉末冶金製造工程における侵入型ガス不純物の混入・固溶が避けられず、それにより延性が著しく劣化するため粉末冶金法による組織制御に成功した例は報告されていなかった。それに対し著者等は、母相の高純度化と粒子分散超微細結晶粒組織を同時に実現する方法を考え、その方法をVに適用して高純度粒子分散超微細結晶粒V合金の試作が可能であることを初めて示した。本研究では、著者等が試作開発したV合金について低温靭性と高温での強度特性を評価するとともに、耐照射脆化を評価するための高速中性子照射実験を行った。まず、出発原料中に含まれる侵入型不純物は最終的に全て熱的に安定な分散粒子として析出させ活用するために、イットリウム(Y)粉末を1.6wt%添加した。母相は、純V.V-3%W、V-8%Wの3種類である。MA処理した混合粉末をHIPにより固化成形し、さらに冷間圧延により厚さ約1mmの板材とした。この板材から試験片を作製し、室温以下での衝撃3点曲げ試験、高温での静的3点曲げ試験、および1673Kまでの真空加熱実験に供した。その結果、試作合金は、77Kでの低温でも破壊せずにフルベンドし、また9731173Kの高温では国内外の共通試料のV-4Cr-4Ti合金より1.31.5倍強度が高く、さらに1673K真空加熱後も300nmという微細結晶粒を維持しており、優れた機械的性質と組織安定性を示すことが見出された。また、JMTRにより異なる3条件下で高速中性子照射実験を行い、現在その照射効果についての評価を進めている。
HIV-envによる免疫不全発生機序の解明

gp160がいかにして細胞内Ca^+上昇を導くかについて検討するために、各種シグナル伝達阻害剤でUE160を前処理したところ、CaM阻害剤であるW7がCa^+上昇を阻止することがわかった。Srinivasら(J.Biol.Chem.286:22895,1993)のCell freeproductを用いた実験ではCaMはgp160に結合すること、同様の実験系を用いたMillerら(AIDS Res.Hum.Retroviruses 9:1057,1993)の検討でCaMはgp160 C末端の約20アミノ酸残基に結合能を示すこと等より、細胞内でgp160がCaMに結合することがCa^+上昇への引き金になることが推測された。この事を実証するために、C末端が種々の長さで欠損した変異gp160を発現する細胞株を作りさらに検討した。その結果、C末端の5アミノ酸残基以上を欠損したgp160は細胞内でのCaMとの結合が消失し、かつCa^+上昇も引き起こさなくなることがわかった。また、gp160と結合したCaMはその補酸素活性が有意に上昇することも確認された。Nicoteraら(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:453,1989)は、核内Ca^+濃度はCaMによって賦活されるCa^+ポンプによって調節されると報告している。以上の知見より、gp160が直接CaMに結合することでCaMを活性化し、活性化CaMによってCa^+ポンプが作働し、核内Ca^+濃度が上昇すると予想された。
看護職が認知する看護実践におけるリスクの探求

本研究の目的は、看護職が日常の看護実践の中で認知しているリスク(潜在的な危険)を明らかにし、看護職の年齢や経験年数などによる認知の違いを検討することである。この目的のもと、平成13年度には、文献検討や医療機関でのリスクマネジメントに関する取り組みについてヒアリングを実施した。その結果、これまで看護職のリスク認知に関しては十分な検討が行われていないものの、看護職のリスク認知を高めていくことが急務であると実践および教育の現場で広く認知されていることがわかった。平成14年度は、看護職が実践の中でどのような事柄をリスクと捉えているか、また、その認識にはどのような要素が関係しているのかを明らかにするべく、看護職を対象にフォーカスグループインタビューを実施した。フォーカスグループインタビューは、4グループ計18名の看護職を対象に実施した。看護職の捉える看護実践におけるリスクは、『仕事環境の変化とその影響』『職場風土・人間関係』『組織体制・システム上の不備』『物理的構造上の問題』『看護管理に関する問題』『看護職の個人的要因』の6つに大別された。中でも特に強調されたのは、看護職の仕事環境の変化により、看護実践の中で培われてきた知識や技術が伝承されにくくなっていることによるリスクであった。経験者の持つ実践知が共有されないために、看護職の臨床判断力や実践技術の育成が十分になされず、事故発生につながっているというのである。このことはこれまでほとんど認識されておらず、今後のリスクマネジメントの取り組みにおいては重要な視点であると考えられる。看護職は実践上の様々な事柄をリスク要因と捉えていることがわかった。看護職のリスク認知は一様ではない。次の段階では、看護職のリスク認知の違いに影響を及ぼす要因の探究を行い、リスク認知を高める方策を検討することが必要である。この目的のもと、(1)看護職が認知している看護実践におけるリスクにはどのようなものがあるかを記述する、(2)看護職が認知する実践におけるリスクの看護職の属性による特徴を明らかにするという2つの目標を設定した。このうち、平成13年度においては、目標(1)の達成に向けて、既存文献の検討や医療機関で行なわれているリスクマネジメントの取り組みのヒアリングを行なった。文献検討からは以下のことが明らかとなった。国内でこれまでに発表された医療や看護に関するリスクおよび医療・看護事故に関する論文では、主に、各医療機関でどのような事故が発生し、それに対してどのような取り組みが行なわれているかを記述したものであった。点滴・与薬事故については、どのような背景で発生し、何が事故要因であるかを明らかにしたものもあった。しかし、看護職が認知するリスクを明らかにする研究は、国内ではほとんど行なわれていなかった。海外文献の中には、看護管理職とスタッフ看護職の間のリスクに対する認知差を調査したものがあったが、与薬行為に限定した調査であり、看護職の認知の全体像を捉えるには至っていない。リスクマネジメントの取り組みに関するヒアリングからは、現場でのリスクの抽出方法は、主に、自己申告による事故報告書やインシデントレポートが活用されているが、リスク把握には限界があると捉えられていることがわかった。また、個々の看護職のリスクに対する感受性を高めていくことが急務であると捉えられていた。平成14年度は、看護職へのより詳細なヒアリングや質問紙調査を通して、看護職が認知しているリスクを明らかにしていく予定である。
20世紀におけるイングランド国教会の変容-W・テンプルとキリスト教社会主義運動-

「20世紀におけるイングランド国教会の変容-W・テンプルとキリスト教社会主義運動」を課題として研究を進めてきたが、平成18年度にはこの問題を構成する二つの大きな要素、すなわち教育の問題と植民地教会との関係の問題に関して成果を挙げる事が出来た。前者に関するものは、日本西洋史学会編『西洋史学』第223号(平成18年12月)に発表した論文「1944年バトラー教育法とウィリアム・テンプルの教会観-『二重システム』をめぐる問題と福祉国家の形成-」である。この中では福祉国家の一支柱となる同法の策定においてテンプルの思想がどのような形で反映されたのかを考察した。テンプルのキリスト教社会主義思想は従来その革新的性格が強調され、第二次大戦後アトリー内閣の下で形成される福祉国家の精神的支柱となったとみなされてきたが、同教育法の策定は教会学校の問題をはじめとして、テンプルの社会思想に内在する保守性が浮き彫りにされる契機であったのである。後者に関するものは、21世紀COE第5回報告書『人文知の新たな総合に向けて』(平成19年3月)に発表した論文「アングリカン・コミュニオンの形成と変容-1930年第七回ランベス会議を中心に」である。この論文では、キリスト教社会主義の発展は本国イングランド国教会と植民地諸国の教会との間の相互関係を通じて発展したという側面の重要性、および国民教会を理念とするアングリカン教会の様態が植民地諸国のナショナリズムの高まりを受けて20世紀前半に変容していく過程を示した。
イネ出穂性の遺伝解析と早生遺伝資源の開発

イネ基本栄養生長相の遺伝子体系を明らかにするために、探索した早生遺伝子を台中65号へ導入した、所謂同質遺伝子系統を用いて遺伝実験を行っている。既に数種の日本品種より作出された相互転座系統より早生遺伝子を見い出し、台中65号へ導入したが、いずれも第7染色体の早生遺伝子Efー1であった。今回新たに育成した黒色稲ー2に由来する新早生遺伝子Efーxを持つ台中65号の同質系統T65・Efーxを用いて、同早生遺伝子の作用と座乗染色体のスクリ-ニングを行った。Efーxによる早生化作用は自然水田では低いが、高温下では大きかった。従って、Efーxは温度感応性早生遺伝子であると考えられる。また、Efー1と共存することにより相乗効果を示した。次にT65・Efーxと38種の台中65号の同質相互転座系統とのF_2植物を用いて連鎖分析を行った。その結果からEfーxは第8染色体に座乗していることが推定された。また、2相互転座系統は早生遺伝子を持っていることが判ったが、RT5ー10a・T65の持つ早生遺伝子はEfーxであること、RT6ー10・T65の持つ早生遺伝子Efーyは転座点6ー10と強く連鎖していることが明らかとなった。第6、第10染色体に座乗する早生遺伝子の報告は未だ見ないことから、Efーyも新早生遺伝子であると考えられる。外国稲より早生遺伝子を探索するために、IRRIの育成品種と台中65号の間で交雑を行った。IR品種の出穂期は様々であったが、F_1は両親より早生となった。従って、IR品種はいずれも台中65号とは異なる早生遺伝子を持つことになる。10組合を任意に選び、F_2分離を調べた。いずれも連続多頂典線分布を示したが、各個体群より任意に選抜し、台中65号で戻し交雑を行っている。なお、IR8、タイ国の陸稲4品種、深水水田品種並びに浮稲品種より早生・晩生遺伝子を見い出しており、それらの遺伝子の台中65号への導入を図っている。TPG161由来の早生遺伝子を持つ系統は長い葯を作ることから、それは耐冷性育種に資すると思われる。
ダブル光コム変調光照射へテロダインSTSによるテラヘルツ量子電磁波分光

意義、重要性走査プローブトンネル顕微鏡(STM)表面科学域、THz精密分光装置の構築に必要な要素技術としてTHz域に広がるダブル光コムをSTMへ導入し微弱で広帯域な広がりを持つ光コム量子電磁波を原子サイズ分解能で精密検出するシステム構築の為、基礎的な取り組みを進めた。H24年より光コムのSTM導入準備を本格的に進めており、27年度課題に於いてTHz域にある量子振動の検出を目的にヘテロダインSTMによるダブルコムの波長変換を試みる準備を進めた。THz域にある微弱な量子振動から生起した信号は周波数がミリ波を超える赤外との中間帯にあり、適切なエレクトロニクスが無く検出が困難とされている捕捉する信号は原子サイズの領域からとなり、さらに信号強度は小さくTHz域にある局所振動の扱いは過去よりなされて居なかった、しかし分光学的にテラヘルツギャップ域にある分光はサイエンスに於いて指紋領域ともよばれており、物理化学、生命科学、他、工業的にも、その観測に大きな期待が寄せられている、近年の原子分解能分析装置の発展と共に原子サイズのTHz分光の実現は将来にわたり大きなインパクトをもつ為その要素技術構築の基礎的課題としてW光コムのSTM導入を進めている。具体的内容STMトンネル電流の非線形性を活用した二乗検波によりf1、f2 :コム列をSTM探針、ギャップ絶縁、試料表面構造「MIM」へ導入し、F3コム列として、MIMに生起される、原子分解能を有するビート信号を検出する機構とそのW光コムを準備し、モデル検証を進めている、又f1. f2コム列の生起法について各種基礎的な検証を試みた、電気パルス、マイクロ波パルス、光パルス、によりコム列を生起し、二つのパルスをf1、f2コム列に対応させ実験を進めている、いくつかの手法に於いてコム生起の試みを実施し、新たなコム生起に成功しており、コムデータを得ることが出来た。本課題をより発展させる準備に取り組んでいる。
設計・生産における意思決定構造のモデリングに関する研究

本研究は設計・生産など組織による意思決定業務遂行に対して,形式的にその構造を表現する手法を提案し,そのモデリングをコンピュータにより支援することを目的としている.2カ年の研究期間では以下の研究成果が得られた.1.意思決定構造のモデリング手法ScoPyの提案と精緻化を行い,組織,時間,仕事,プロセスといった内容に加えて,外界での事象や影響を取り扱えるように拡張を施した.2.モデリング支援システムDemoS^3の実装を進め,分析すべき断片的情報の取り込み,データベース内に組織化された意思決定構造のVRMLを用いた3Dでの可視化を実現し,人間による意思決定構造の包括的理解を高めることができた.3.モデリング支援に加え,よりよい意思決定構造を導出,設計することを行う上での意思決定構造の分析手法の検討を行い,その支援をコンピュータにより行うシステムの試作を行った.4.自動車の新規設計の事例と宇宙船の航行計画制御の事例に対して提案した手法と作成したシステムを適用し,その有効性を確認した.これらの研究成果により,これまでエンジニアリングの対象としては十分にとらえられてこなかった組織的業務遂行の仕組みに対して,コンピュータでのモデリングと分析が可能な形式的な表現と操作を与えることができるようになった.本研究は設計・生産など組織における意思決定により業務を遂行するものを,形式的に表現する手法を提案し,それをコンピュータによりモデリングすることを支援することを目的としている.2カ年の研究期間の初年度である平成8年度においては,以下のような研究成果が得られた.1.組織における意思決定に関わる既存の学説や研究手法の調査を実施し,意思決定に関わる諸要因を表す用語の定式的な定義が必要であることを明らかにし,諸研究で使用される用語の関連を整理した.2.複雑な要素から成るシステム一般をモデリングする手法についての調査・分析を実施した.特に,静的な表現としてのIDEFとオブジェクト指向モデリングのOMTについて検討を加えたが,設計・生産業務のモデリングを行うには,より規定されたフレームワークが必要であるとの結論を得た.3.意思決定構造をモデリングする上での,表現空間についての考察を行い,業務-組織-時間の3つの軸で規定される空間を考え,その中にプロセス,コミュニケーション,権利・権限・責任,作業主体などを配置し,関連づける手法の提案(ScoPy)を行った.4.上記に示した手法を新製品開発に関わる設計業務事例の記録に適用し,その有効性を検討し,十分な表現能力を有するとの結論を得た.5.ScoPyをコンピュータにより実現するモデリングシステムとしてDemoS^3の試作を一部行い,3次元ユーザインタフェースの実装について検討を行った.本研究は設計・生産など組織による意思決定業務遂行に対して,形式的にその構造を表現する手法を提案し,そのモデリングをコンピュータにより支援することを目的としている.2カ年の研究期間では以下の研究成果が得られた.1.意思決定構造のモデリング手法ScoPyの提案と精緻化を行い,組織,時間,仕事,プロセスといった内容に加えて,外界での事象や影響を取り扱えるように拡張を施した.2.モデリング支援システムDemoS^3の実装を進め,分析すべき断片的情報の取り込み,データベース内に組織化された意思決定構造のVRMLを用いた3Dでの可視化を実現し,人間による意思決定構造の包括的理解を高めることができた.3.モデリング支援に加え,よりよい意思決定構造を導出,設計することを行う上での意思決定構造の分析手法の検討を行い,その支援をコンピュータにより行うシステムの試作を行った.4.自動車の新規設計の事例と宇宙船の航行計画制御の事例に対して提案した手法と作成したシステムを適用し,その有効性を確認した.これらの研究成果により,これまでエンジニアリングの対象としては十分にとらえられてこなかった組織的業務遂行の仕組みに対して,コンピュータでのモデリングと分析が可能な形式的な表現と操作を与えることができるようになった.本研究は設計・生産など組織による意思決定業務遂行に対して,形式的にその構造を表現する手法を提案し,そのモデリングをコンピュータにより支援することを目的としている.2カ年の研究期間の最終年にあたる平成9年度では以下の研究成果が得られた.1.前年度において提案していた意思決定構造のモデリング手法ScoPyの精緻化を行い,組織,時間,仕事,プロセスといった内容に加えて,外界での事象や影響を取り扱えるように拡張を施した.2.前年度に試作されたモデリング支援システムDemoS^3の実装を進め,分析すべき断片的情報の取り込み,データベース内に組織化された意思決定構造のVRMLを用いた3Dでの可視化を実現し,人間による意思決定構造の包括的理解を高めることができた.3.モデリング支援に加え,よりよい意思決定構造を導出,設計することを行う上での意思決定構造の分析手法の検討を行い,その支援をコンピュータにより行うシステムの試作を行った.4.自動車の新規設計の事例と宇宙船の航行計画制御の事例に対して提案した手法と作成したシステムを適用し,その有効性を確認した.これらの研究成果により,これまでエンジニアリングの対象としては十分にとらえられてこなかった組織的業務遂行の仕組みに対して,コンピュータでのモデリングと分析が可能な形式的な表現と操作を与えることができるようになった.
架橋切断量を定量可能な解重合による石炭高分子網目構造評価と統計モデルによる近イース

本研究は,熱分解反応が進行しない低温域で架橋切断量を測走可能な解重合法として,酸素酸化法を提案し,酸化並びに解重合特性を明らかにした上で,この方法を架橋切断量と低分子生成量の関係を定量する方法として確立することを目的とする.昨年度の実験結果から,酸素酸化において,褐炭中の芳香族環が選択的に酸化され,消去されると同時に,環に結合していた脂肪族架橋は末端に芳香族炭素由来のカルボキシル塞を持つ隣接環側鎖に変換されることが示唆された.これを踏まえ,本年度は,まず酸化による褐炭炭素形態分布を解析し,カルボキシル基生成量は消去された芳香族環に結合していた架橋数と同一であることを明らかにした.次いで,消去された芳香族環量と生成カルボキシル基の関係は,隣接する2つの環がいずれも消去されることはない,という条件付きながら,格子点(サイト)消去による格子の崩壊過程として定量的に記述可能であることを示した.さらに,実験的に得られた解重合特性を記述可能な格子モデル構築を試みた.格子モデルが妥当であるための必要条件は,(1)格子消去率,(2)溶剤可溶成分と定義される非網目成分分率,(3)非網目成分の分子量分布の関係および(4)格子点消去数とボンド(架橋)消去数の比を2.12.2(実験値)を満足することとした.試行錯誤の結果,対象としたMorwell褐炭を,15%の非網目低分子成分と85%のベーテ格子型網目成分(初期格子占有確率=1,配位数2.1)の混合物と仮定することによって,上記の必要条件を満足する解重合シミュレーションをすることができた.以上のように,本年度の成果によって,架橋切断量を定量可能とする解重合法を確立し,さらに,解重合特性を統計格子モデルによって説明するという本研究の2つの目的をいずれも達成することができた.本研究は,熱分解反応が進行しない低温域で架橋切断量を測定可能な解重合法として酸素酸化法を提案し,酸化機構と解重合特性を明らかにした上で,この方法を架橋切断量と低分子生成量の関係を定量する解重合法として確立することを目的とする.実験では,Morwell炭(ML)粒子を0.5N Na_2CO_3水溶液に懸濁して85°Cに加熱し,懸濁液に常圧の酸素ガスを100mVminの速度で連続的に1.512時間吹き込んだ.処理生成物は,固体(酸化炭),水溶性重質物ならびに水溶性脂肪酸に分離回収した.酸化処理生成物の分析の結果,以下のことが判明した.(1)酸素分子は,100mol炭素あたり最大で11mol消費される.(2)酸化処理により芳香族炭素が減少するが,脂肪族炭素は保存される.(3)カルボキシル基,カルボニル基が増加するが,フェノール基は減少し,エーテル基濃度は変化しない.(4)シュウ酸,ギ酸などの脂肪族が生成する.以上の結果から,石炭構成分子の基本骨格である芳香族環のみが選択的に分解されて脂肪酸となり,同時に架橋が切断され,含酸素末端基となることが示された.芳香族炭素の減少量,脂肪酸生成量とカルボキシル基,カルボニル基の生成量(Δ[CO,COOH])は,直線関係にあり,末端酸素官能基の生成量(架橋の減少量)とクラスターの減少量の間には一定の関係があることがわかった.以上のことから,生成したカルボキシル基およびカルボニル量から架橋の減少量を求めることが可能であると判断された.原炭,酸化炭を種々の溶媒を用いて抽出したところ,いずれの試料についてもドナー数が20以上の単独あるいは混合溶媒を用いた場合,抽出率は溶解度パラメータが12付近で最大となった.この結果から,酸化炭の抽出率を溶解度パラメータの関数として与え,同時に最大抽出率から低分子生成量を定義できることが示された.本研究は,熱分解反応が進行しない低温域で架橋切断量を測走可能な解重合法として,酸素酸化法を提案し,酸化並びに解重合特性を明らかにした上で,この方法を架橋切断量と低分子生成量の関係を定量する方法として確立することを目的とする.昨年度の実験結果から,酸素酸化において,褐炭中の芳香族環が選択的に酸化され,消去されると同時に,環に結合していた脂肪族架橋は末端に芳香族炭素由来のカルボキシル塞を持つ隣接環側鎖に変換されることが示唆された.これを踏まえ,本年度は,まず酸化による褐炭炭素形態分布を解析し,カルボキシル基生成量は消去された芳香族環に結合していた架橋数と同一であることを明らかにした.次いで,消去された芳香族環量と生成カルボキシル基の関係は,隣接する2つの環がいずれも消去されることはない,という条件付きながら,格子点(サイト)消去による格子の崩壊過程として定量的に記述可能であることを示した.さらに,実験的に得られた解重合特性を記述可能な格子モデル構築を試みた.格子モデルが妥当であるための必要条件は,(1)格子消去率,(2)溶剤可溶成分と定義される非網目成分分率,(3)非網目成分の分子量分布の関係

および(4)格子点消去数とボンド(架橋)消去数の比を2.12.2(実験値)を満足することとした.試行錯誤の結果,対象としたMorwell褐炭を,15%の非網目低分子成分と85%のベーテ格子型網目成分(初期格子占有確率=1,配位数2.1)の混合物と仮定することによって,上記の必要条件を満足する解重合シミュレーションをすることができた.以上のように,本年度の成果によって,架橋切断量を定量可能とする解重合法を確立し,さらに,解重合特性を統計格子モデルによって説明するという本研究の2つの目的をいずれも達成することができた.
Beyond-Binary Computingの新展開-半導体集積システムから分子コンピュータまで-

現在のVLSIシステムは,回路技術としては2値論理回路,演算原理としては2進数演算を基本にしている.しかし,近年,VLSIの高集積化に伴い,配線量の激増や演算遅れ時間の増大などの性能限界が顕在化している.本研究代表者は,従来の2値論理・2進数演算原理の限界を越える新しいシステムのパラダイムとして"Beyond-Binary Computing"を提唱してきた.本研究では,これまでの研究の新展開を図り,以下の成果を得た.1.算術アルゴリズム記述言語ARITHのプロトタイプを開発した.並列乗算器の設計を通して,ARITHの特長である(i)非2進数系を含む任意の数系に基づく算術アルゴリズムの形式的な記述,(ii)アルゴリズムの正当性の静的な検証,および(iii)従来のHDLコードへの等価変換を確認した.また,本研究代表者らが提案する進化的グラフ生成システムを用いて,非2進数系に基づく高性能算術演算回路の自動設計を可能にする新しいCAD技術を開発した.2.電流モード多値論理(MV-CML)に基づくプログラマブルLSIを開発し,2値論理VLSIによる設計との比較によりその性能評価を行った.また,大規模なMV-CML回路を設計するためのEDA技術を実験的に開発した.3.上記ハードウェアアルゴリズム・回路実装技術の応用分野として,高精度2次元・3次元画像計測技術を検討した.4.酵素トランジスタなどの人工触媒素子に基づく無配線集積回路の基礎実験のため,マイクロ電極アレーを試作した.また,これを用いた最適経路探索や画像処理のデモンストレーションを行った.現在のVLSIシステムは,回路技術としては2値論理回路,演算原理としては2進数演算を基本にしている.しかし,近年,VLSIの高集積化に伴い,配線量の激増や演算遅れ時間の増大などの性能限界が顕在化している.本研究代表者は,従来の2値論理・2進数演算原理の限界を越える新しいシステムのパラダイムとして"Beyond-Binary Computing"を提唱してきた.本研究では,これまでの研究の新展開を図り,以下の成果を得た.1.算術アルゴリズム記述言語ARITHのプロトタイプを開発した.並列乗算器の設計を通して,ARITHの特長である(i)非2進数系を含む任意の数系に基づく算術アルゴリズムの形式的な記述,(ii)アルゴリズムの正当性の静的な検証,および(iii)従来のHDLコードへの等価変換を確認した.また,本研究代表者らが提案する進化的グラフ生成システムを用いて,非2進数系に基づく高性能算術演算回路の自動設計を可能にする新しいCAD技術を開発した.2.電流モード多値論理(MV-CML)に基づくプログラマブルLSIを開発し,2値論理VLSIによる設計との比較によりその性能評価を行った.また,大規模なMV-CML回路を設計するためのEDA技術を実験的に開発した.3.上記ハードウェアアルゴリズム・回路実装技術の応用分野として,高精度2次元・3次元画像計測技術を検討した.4.酵素トランジスタなどの人工触媒素子に基づく無配線集積回路の基礎実験のため,マイクロ電極アレーを試作した.また,これを用いた最適経路探索や画像処理のデモンストレーションを行った.平成14年度は,交付申請書の項目〔A〕〔D〕に対応して,以下の成果を得た.1.データパスのアルゴリズムを形式的に記述・検証することを可能にする算術アルゴリズム記述言語(Arithmetic Description Language)"ARITH"の基本仕様を決定した.まず,抽象文法とメタ記法によるARITHの仕様定義(構文と意味)を与えた.これとは独立に,本研究グループが提案する進化的グラフ生成システム(EGG)を用いた加算器および定係数乗算器合成システムを構築した.2.非2進数系に基づくハードウェアアルゴリズムは,その高速性と引き換えに配線量が増加するトレードオフが存在する.この配線に関する制約を大幅に緩和するために,多値符号化されたデータを直接的に電流で表現する多値双方向電流モード回路技術を検討した.これはSD数演算アルゴリズムの実現のために本研究代表者らが提案した回路方式であるが,系統的な設計手法が知られていない.基本的な電流モード多値論理ゲートの機能を整理・抽象化するとともに,EGGによるSD数加算器のゲートレベル設計の自動化に成功した.3.上記ハードウェアアルゴリズムの応用分野として,本年度は高速・高精度画像照合技術について検討した.4.人工触媒素子(Artificial Catalyst Device)のモデルを定式化した.本素子は,溶液中の反応を選択的に触媒し,その触媒活性が特定のエフェクター濃度の非線形関数として変化するものとした.将来的には人工触媒素子を集積化し,配線によらない超並列処理を実行する新しい集積回路が実現できると考えられる.その基礎実験として,集積化マイクロ電極アレーを試作した.可逆なレドックス分子を情報担体として,その生成・消滅を多数のマイクロ電極で制御することにより,人工的な反応拡散場が形成できることを実験的に検証した.平成15年度は,交付申請書の項目[A][D]に対応して,以下の成果を得た.1.平成14年度で定義した仕様にしたがって,算術アルゴリズム記述言語(Arithmetic Description Language)"ARITH"の第1バージョンを実装した.実装したARITHは,各種加算器,加算器ネットワーク,乗算器,積和演算器およびそれらの複合データパスの記述と検証が可能である.システムのテストを行うとともに形式検証の実行時間や信頼性などの評価を行った.また,超高速演算アルゴリズムのライブラリ構築に向けて,本研究グループで提案する進化的グラフ生成システムEGGを用いた非2

進数ハードウェアアルゴリズムの合成を試みた.2.平成14年度に検討した多値双方向電流モードの論理ゲートを用いて,多値双方向電流モード回路を試作した.具体的には,ディジタル信号処理向け多値論理FPGAなどを設計・試作し,2値論理VLSIによる設計との比較ならびに性能評価を行った.3.上記ハードウェアアルゴリズムの応用分野として,複数の低解像度画像を統合して高解像度画像を生成する超解像イメージング技術を検討した.4.各種の非線形結合振動子系を実現する人工触媒ネットワークを設計し,試作したマイクロ電極アレーを用いて動作を確認した.平成15年度は,特に,FitzHugh-南雲方程式に代表される興奮場の反応拡散ダイナミクスを電極アレー上で再現し,BZ反応のような動的に伝搬する化学反応波の発生を確認した.平成16年度は,交付申請書の研究の目的、項目[A][D]に対応して,以下の成果を得た.2.進化的グラフ生成システムEGGを用いた2値論理回路・多値論理回路・アナログ回路の統合設計環境の可能性について実験的に確認した.3.前年度に試作した電流モード多値論理(MV-CML)に基づくプログラマブルLSIをより微細なテクノロジで再設計するとともに,MV-CML回路におけるデバイススケーリングの影響を明らかにした.また,大規模なMV-CML回路を高位レベルで設計するためのEDA技術を実験的に開発した.4.上記ハードウェアアルゴリズムの応用分野として,位相限定相関法に基づく高精度映像処理および高精度2次元・3次元画像計測技術を検討した.5.人工触媒チップの最適な幾何学的配置などについて実験を通して総合的に評価した.また,チップ上で発生する化学反応波の可視化,これを用いた最適経路探索のデモンストレーションを行った。
スリランカにおける慢性腎不全の多発に関する疫学調査および病理学的研究

スリランカでは1990年代より、慢性腎臓病が急増してきており、社会問題になっている。スリランカにおける慢性腎臓病の疫学を行い、KDOQIによる病期の進展について予後調査を実施した。高血圧の管理により、病期の進行が影響を受けることを明らかにした。遺伝要因の解析では疾患感受性要因をゲノムワイド相関研究により検討した。多発地域において症例、対照者を遺伝子多型のタイピングを行い、関連座位を特定した。スリランカ民主社会主義共和国の主たる産業は農業であり、経済発展のためには、同国の面積比で16%を占める北東部の乾燥地域の開発は不可欠である。1970年以降、灌漑設備の建設による北東部の開発がすすめられたが、1990年以降、入植した農民の若年層に慢性腎臓病が多発しており、北東部の経済開発が阻害される事態が生じている。本研究では慢性腎臓病の原因の解明を目的として現地調査を実施した。既知の原因を有しない慢性腎臓病患者より尿試料を得て、尿細管障害マーカーであるα1、β2マイクログロブリン、NAGを評価したが、ステージ2においても上昇は一部患者のみであり、尿細管障害は二次的な可能性があった。そこで病理組織を検討するため、腎生検試料19患者より得て、検討を行っている。過去にカドミウムが環境試料中で高値に見いだされると報告されていたため、河川水、飲料水を採取して原子吸光光度計にて分析したが、WHOガイドライン基準値以下であった。また患者尿試料中でも非流行地の対照者群と同程度であり、カドミウムによる腎障害の可能性はきわめて低いと判断した。一方で、流行地域ではフッ素が地質に多く、患者尿中からも高値のフッ素を検出したが、非発症家族からも検出されており、修飾要因である可能性はあるが、他の要因があると考えられた。患者が家族内で複数見られることもあり、遺伝的要因も考慮し、慢性腎疾患の遺伝疫学的検討を現在進めている。既知の原因を有しない慢性腎臓病患者より尿試料を得て、カドミウムを評価したが、正常値であったことから、他の腎毒性物質の探索を行った。カビ毒のうちアフラトキシン、フモニシン、オクラトキシンを尿中で評価した。急性毒性を示すほどの高値が示さなかったが、先進国に比べて高値を示した。複数の腎毒性物質の複合曝露の可能性を検討する必要がある。病理組織を昨年に続いて検討するため、腎生検試料19患者より得て、PAS、PAM、Elastica-Masson染色を行い検討した。糸球体の硬化像が多くの試料で認められたが、組織全体に広がらず、限局したものであった。特に血流量の少ない腎皮膜下に集中した。また間質の線維化が認められる試料もあったが、単核球は認められるが好塩基球などは認められず、直近の感染などの影響より、長期の慢性炎症が理由と考えられた。そのほか、血管の内膜肥厚が見られた。これらのことから、間質、血管の病変により細い動脈の支配区域の糸球体が硬化している可能性が考えられた。電子顕微鏡による詳細な検討、遺伝疫学的検討のための準備を現在進めている。南アジアの島国・スリランカでは1990年代より、セイロン島中東部、中北部および周辺地域において、慢性腎不全が急増してきており、社会問題になっている。環境科学の面から、慢性腎不全への寄与を推定し、近年の急激な患者の増加の原因を検討する。また腎不全患者の病理学的所見の集積を行い、発症原因を探索するとともに、未発症の住民についても腎障害の生化学検査を行い、腎症の広がりと腎不全への進行にいたる病態の解明を行うことを目的とした。多発地域において、カルテ調査を実施し、後ろ向きコホート研究を行った。多発地域において症例、対照者を300名募集し、マイクロアレイによる遺伝子多型のタイピングを行い、関連座位を特定した。病理学的検討では腎組織の構造の変化を検索し、血管障害による糸球体障害が疑われた。尿タンパク陰性であっても腎障害バイオマーカーが高値である検体も見られ、散発的な障害が長期にわたり慢性腎臓病にいたるプロセスが示唆された。

このように疾患の基礎的な特徴を明らかにでき、疾患の原因が血管障害であり、血圧の局所的な増加による部分的な糸球体障害から発生することが考えられた。今後、疾患の予後を改善するために、患者の血圧管理を徹底することが有効であると考えられた。
硬化性胆管炎マウスモデルを用いた胆管癌起源細胞の同定

胆管上皮細胞特異的にKras, TGFbR2, E-cadherinの3つの遺伝子変異を導入することによって、胆管壁浸潤型の肝外胆管癌マウスモデルを樹立することに成功し、その発癌機序を解明するとともに、治療標的の候補となる分子として炎症性サイトカインIL-33を同定した。さらに発癌過程を詳細に観察することによって、胆管癌が胆管周囲付属腺という胆管周囲にある腺組織から発生しうることを明らかにした。本モデルは胆管癌の発癌機序解明だけでなく、新たな予防法の開発や新規薬剤の前臨床試験など、様々な方面で有力なツールになると期待される。1.胆管上皮特異的にKras,TGFbR2,E-cadherin変異を導入することによって、90%以上のマウスにわずか4週で肝外胆管癌を発症することがわかった。本マウスの肝外胆管癌は、高分化から中分化型の腺癌が肝外胆管全長を這うように進展しており、いわゆるperiductal infiltrating typeの胆管癌の組織像を呈していた。また腫瘍組織にはマクロファージをはじめとした炎症細胞や活性化線維芽細胞の浸潤を認め、ヒトの胆管癌の微少環境も模倣したモデルと考えられた。2.マウス肝外胆管からのオルガノイドを安定して培養する技術を確立することができたため、Cre陰性のLSL-Kras;TGFbR2FF;CDH1FFマウスの肝外胆管からオルガノイドを培養し、Cre発現レンチウイルスを用いてex vivoで遺伝子変異を導入した。さらにこの遺伝子改変オルガノイドを免疫不全マウスの皮下に移植すると、in vivo同様の腺癌を形成することがわかった。1,2のようにin vivo, ex vivoで新規的な肝外胆管癌モデルを確立することができたため、現在その発癌機序解明と起源細胞の同定に取り組んでいる。3.一方で肝内胆管については上記遺伝子改変によって門脈域の炎症とductular reaction、胆管上皮細胞の異型性変化は認められるものの、明らかな肝内胆管癌を形成するには至っていない。そのため肝外胆管と肝内胆管は遺伝子変異に対する感受性が異なるものと推察され、その原因についてさらに解析を進めている。肝外胆管癌マウスモデルについては安定したフェノタイプが確認され、現在解析へと進んでいる。一方で、肝内胆管癌については、観察期間内に明らかな癌とまでは至っておらず、さらなる検討が必要である。1.胆管上皮特異的Kras, TGFbR2, E-cadherin変異によって、胆管壁浸潤型の肝外胆管癌マウスモデルが樹立されたが、その発癌過程を調べるため、遺伝子改変誘導後の肝外胆管組織を時系列変化を詳細に解析した。すると1週間後から、胆管表層上皮細胞がE-cadherin欠損によってボロボロと胆管内腔に脱落し、胆管周囲に強い炎症反応が生じ、さらに胆管前駆細胞ニッチと考えられている胆管付属腺に強い再生反応が生じていた。またこの時点で胆管付属腺に強い異型性が認められたことから、胆管上皮障害による胆管前駆細胞の増殖刺激が、発癌を促進している可能性が考えられた。2.肝外胆管からオルガノイドを培養し、レンチウイルスを用いてKras, TGFbR2, E-cadherinの遺伝子改変を行ったうえで、マイクロアレイ解析を行ったところ、IL-33という炎症性サイトカインの発現が著明に上昇していることが分かった。IL-33は死んだ細胞が放出するalarminとして知られ、さらに最近胆管上皮の増殖に関与していることが報告されている。そこでE-cadherinによって生じる死細胞がIL-33を放出し、発癌を促進していると考え、胆管上皮特異的Kras, TGFbR2変異をマウスにIL-33を投与したところ、肝外胆管から肝門部まで著明な腫瘍性変化を生じることが明らかとなった。すなわちIL-33はKras, TGFbR2の変異と強調して癌を促進していくことが分かった。現在その詳細なメカニズムについて解析中である。胆管上皮特異的Kras, TGFbR2, E-cadherin変異マウスにおいて生じる肝外胆管癌の発生機序・起源細胞の同定について、オルガノイドなどの手法を用いて着実に前進している。胆管上皮特異的Kras, TGFbR2, E-cadherin変異によって、胆管壁浸潤型の肝外胆管癌マウスモデルを樹立することに成功し、その時系列変化および細胞系譜解析によって胆管周囲付属腺にその起源があることを突き止めた。またその発癌促進機構を解明するためマウス肝外胆管からオルガノイドを樹立し、Cre発現レンチウイルスを用いてKras, TGFbR2, E-cadherinの遺伝子改変を誘導し、マイクロアレイを行った。その結果、E-cadherin欠失によって障害を受けた胆管上皮細胞がアラームシグナルとしてIL-33を放出し、2型自然リンパ球を呼び込み、さらにIL-13、Amphiregulinの分泌を介して胆管付属腺に再生反応を促しており、この現象が結果として胆管付属腺からの発癌を促進していることがわかった。実際にIL-33中和抗体を投与することによって、本マウスの発癌を抑制することができた。

さらに興味深いことに、IL-33は肝内胆管に比べて肝門部から肝外胆管に強い増殖作用を有しており、胆管の解剖学的部位によってサイトカインに対する感受性が異なることもわかった。一方、E-cadherin欠失は細胞接着の消失によってHippo経路を抑制、YAP経路を活性化させ、直接的にも発癌に寄与していることもわかった。またヒト肝外胆管癌組織を用いてpERK,Smad4,E-cadherinの免疫染色を行ったところ、19.4%に今回のマウスモデルと同様の経路の異常がみられることがわかった。現在同マウスモデルを用いてさらに胆管癌発症機序の解明を進めている。胆管上皮細胞特異的にKras, TGFbR2, E-cadherinの3つの遺伝子変異を導入することによって、胆管壁浸潤型の肝外胆管癌マウスモデルを樹立することに成功し、その発癌機序を解明するとともに、治療標的の候補となる分子として炎症性サイトカインIL-33を同定した。さらに発癌過程を詳細に観察することによって、胆管癌が胆管周囲付属腺という胆管周囲にある腺組織から発生しうることを明らかにした。本モデルは胆管癌の発癌機序解明だけでなく、新たな予防法の開発や新規薬剤の前臨床試験など、様々な方面で有力なツールになると期待される。胆管上皮特異的Kras,TGFbR2,E-cadherin変異マウスおよびオルガノイドを用いて、発癌メカニズム解明と起源細胞の同定を試みる。IL-33が胆管癌発癌を促進するメカニズムや治療標的としての可能性について探索すると同時に、ヒト検体を用いてヒトの病態における関与についても解析を進めていく。消化器病学前年度は遺伝子改変マウスの交配によるフェノタイプの解析がメインであり、まだ病態メカニズムの解析を行う前段階であった。そのため当初の予定ほどの研究費はかからなかった。しかし次年度からは本格的なメカニズム解析に入るため、より研究費が必要となると考えられる。肝外胆管癌発症メカニズム解明のためのin vivo, in vitro実験試薬、および起源細胞同定のためのさらなる遺伝子改変マウス(レポーターマウス)との交配。
中国、和県及び宜昌におけるオルドビス紀・シルル紀境界の堆積相と生物事変

今年度は10日間の現地地質調査とサンプリングを行い、新たな事実が明らかとなった。(1)平成15年11月に中国南部宣昌付近の、古くから調査が行われているオルドビス紀・シルル紀境界堆積層の調査を行い、補足的なサンプリングを試みた。従来の露頭は、中国では古くから知られており、化石の研究も盛んなため、中国の研究所ではこの場所を世界のオルドビス紀・シルル紀境界のタイプにしようと申請中である。周辺の調査をする中で、この露頭の200mほど下流に河床面に非常に新鮮な、オルドビス紀・シルル紀境界を発見した。そこでは道路の露頭では見えなかった20cm程度の石灰岩が挟まれており、環境の復元に有効な手掛かりを得た。(2)石灰岩はヒルナンティア層をよばれ中国の他の地域では共通して見られるものである。黒色頁岩の中に挟まれるため非常に目立つ。これが道路の露頭で見られなかったのは風化によりすっかり溶けてしまったためと考えられる。この石灰岩のなかには冷温性生物の化石(ブラキオポダ他)が見られる。このことは、黒色頁岩の堆積中に海が浅くなり、海盆の周辺部では石灰岩が堆積、そのため浅海域にのみ生存する生物群が絶滅に追いやられた。(3)石灰岩の炭素同位体組成は、非常に強い負の異常をしめす。これは生物絶滅事件のタイミングの負異常というパターンとおなじであるが、この境界での強い向位体異常が何によってもたらされたか今のところまだ結論はだせない。オルドビス紀とシルル紀の境界は、古生代における主要な生物絶滅事件の境界に一致する.境界時変がどのように進行したのか、境界事変の原因はなにか、を解明するため、境界層が良く露出している、中国湖北省の宜昌付近で調査をおこなった.この場所は中国では良く知られた境界で、境界の位置には石碑まで立っている.これまで沢山の古生物学的研究があり、絶滅が顕著であった位置(=層準)については確立されている.岩相は、境界の下部約20mまでは層状の石灰岩が発達、石灰岩を覆って黒色頁岩が堆積し、シルトや珪質頁岩が一部に発達する.境界は黒色頁岩中にある.境界事変時の古海洋環境を明らかにするため、堆積物の化学組成や同位体組成の分析用の試料の採取を行なったが、古い露頭でこれまでも多くのサンプリングが行なわれているため、露頭の風化が著しく、特に境界付近では新鮮が試料を採取する事ができない.タイプ露頭周辺を調べた結果、タイプ露頭から300m程離れた川底川岸に非常に新鮮な境界層を発見した.境界付近には厚さ1030cmの炭酸塩岩相が発達する.この部分は古い露頭では風化のため脱炭酸塩作用が顕著となり、石灰岩の層準は未固結な泥層のように見えていた.この露頭で川底を掘り下げると、石灰岩と黒色頁岩の境界から極めて保存の良い、3次元的に見えるグラプトライトを多数サンプリングできた.新しい露頭により、生層序が一段と精度よく測定できるようになった.今年度は10日間の現地地質調査とサンプリングを行い、新たな事実が明らかとなった。