hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオフィルム形成における歯周病細菌の新たな情報伝達系因子の役割

歯周病細菌であるPophyromonas gingivalisはLtp1酵素を発現する。本研究はLtp1の酵素活性を測定し、遺伝子をノックアウトしたミューテーション株を作製、利用して、初期デンタルバイオフィルム形成菌と結合するバイオフィルム形成能の違いを調べ、Ltp1がバイオフィルム形成の情報伝達因子として重要な役割を果たしている可能性が高く、バイオフィルム形成におけるLtp1の役割を明らかにした。有力な歯周病細菌の一つであるPorphyromonas gingivalis ATCC 33277におけるPhosphotyrosine phosphalase (PtpA)の役割を明らかにするため、ptpA遺伝子を形質転換した大腸菌からリコンビナントタンパク質を作成した。酵素活性を測定したところ、ホスホチロシンに特異的に酵素反応があった。さらに、ptpA遺伝子をノックアウトしたミューテーション株やptpA遺伝子を再挿入したコンプリーメント株を作製した。スライドチャンバーに口腔レンサ球菌を一晩培養し、P. gingivalisの野生株、ノックアウト株およびコンプリーメント株をそれぞれ共培養し、共焦点顕微鏡にてバイオフィルム形成状態を比較したところ、ノックアウト株のみ大きく発達したバイオフィルムを形成した。増加した原因を調べたところ、これらの菌株をエキソポリサッカライドに関連した遺伝子群をリアルタイムPCRによって定量比較したところ、8個の遺伝子群が野生株と比較して増減し、共焦点顕微鏡でエキソポリサッカライドの発現量の変化においてノックアウト株が増加した。さらに、リアルタイムPCRによって、クオラムセンシングに関係したP. gingivalisのluxS遺伝子変化を調べたところ、野生株に比べてノックアウト株が増加じた。一方で、P. gingivalisの野生株とノックアウト株を二次元電気泳動でタンパク質におけるリン酸化チロシンのスポットを比較したところ、PtpAはジンジパインプロテアーゼ(KgpやRgpA/B)のチロシン基の脱リン酸化にも影響を与えていることがわかった。これにより、P. gingivalisにおけるPtpAの役割のいくつかを明らかにし、バイオフィルム形成を制御する情報伝達系の一端を解明することができた。有力な歯周病細菌の一つであるPorphyromonas gingivalis ATCC 33277におけるPhosphotyrosine phosphatase(PtpA)の役割をさらに明らかにするため、ptpA遺伝子をノックアウトしたミューテーション株やptpA遺伝子を再挿人したコンプリーメント株を作製した。P. gingivalisの野生株とノックアウト株の菌体タンパク質を溶解し、リン酸化チロシン抗体のアフィニティゲルによる免疫沈降をし、抽出したタンパク質を二次元電気泳動で分離した。異なる3つのスポットを比較し、質量分析で同定したところ、PtpAはジンジパインプロテアーゼ(KgpやRgpA/B)のチロシン基の脱リン酸化に影響を与えていることがわかった。また、野生株とノックアウト株の表層タンパク、菌体全体、分泌タンパクのジンジパインプロテアーゼ活性を比較したところ、Kgp活性とRgp活性に有意な差が認められた。さらに、ptpA遺伝子が欠損することでP. gingivalisの鉄獲得遺伝子に関与し、放射性同位ラベルした鉄の獲得にも有意な差が認められた。P. gingivalis菌体のタンパク質を二次元電気泳動し、リン酸化タンパク質染色剤によりチロシンだけでなく、セリンやトレオニンなどの他の残基のリン酸化に影響することを明らかにした。これにより、P. gingivalisにおける新たなPtpAの役割のいくつかを明らかにし、口腔レンサ球菌とのバイオフィルム形成だけでなく、形成の際の鉄獲得や増殖を制御する情報伝達系の一端を解明することができた。
高機能高品質ソフトウェア構成法の研究

本重点領域研究のA01班は高機能高品質ソフトウェアはいかにあるべきか,いかに作るべきかを大所高所から討論,検討するのを目的としている。班会議は7月31日(東京),11月20ー21日(伊良湖),3月6ー7日(紀伊白浜)の3回を開催し,出席者はそれぞれ3名,11名,10名である。第1回は研究打ち合わせ,第2回は討論中心,第3回は発表中心の会議である。和田のグル-プは自分たちで使うことを目的とした高度ソフトウェアの例として漢字フォント生成支援システムを作成し,とりあえずはさらに使い易いシステムへ柔軟に移行できるシステム構成を目指した。そのため,グル-プで開発したUtiLispを利用することでUtiLispの高度ソフトウェアシステム開発への適合性の確認し,さらに必要な機能をUtiLispに追加すべきかどうかも検討する。システムはXウィントラの上で動くことになっており,XL:bプログラムも沢山書く必要もあるが,Common LispとXL:bとのインタ-フェ-スをUtiLispからも使えるように改造する方式についても検討,実施した。この結果UtiLispのコンパイラに多少の不見合いがあることも判明したが,直ちに修正を施すことができた。このような修正が容易に行なえるのもUtiLispの高機能性のひとつといえよう,大型計算機センタ-にmipsの計算機が副システムとして導入されたので,UtiLispのmips用bignumル-チン作成に着手,ほゞ完成した。この方はプログラムの高速化のため人手によるアルロ-ル効果を確認するのが目的のひとつであった。斎藤のグル-プは高機能高品質ソフトウェアの例としてAndrewウィンドウシステムを採りあげそのオブジェクト指向の有効性を評価した,また既存システムの日本営化についても検討し,Audrewシステムの日本営化のプロトタイピングにもある程度の成功を収めている。
X線CT検査による乳幼児患者の年齢別被ばく評価と防護の最適化に関する研究

我が国の乳幼児におけるCT被ばくの実態を把握するために、日本人の3歳児体型を模擬した3歳児頭頸部ファントムを考案・作製し、そのファントム内部に微小線量計を多数配置した3歳児頭頸部ファントム臓器線量計測システムを開発した。作製した臓器線量計測システムを用いて、検査件数の半数以上を占める頭部CT検査時の臓器線量評価を行った。過去に我々が開発した0歳児および6歳児人体ファントム臓器線量計測システムを用いた線量評価結果と合わせて、年齢別に各臓器の線量レベルを比較した。乳幼児と成人について、管電流変調機構を利用した最新の被ばく線量低減システムの被ばく低減効果を調べたところ、乳幼児の被ばく低減率は大人よりも低いことが分かった。本研究成果は、乳幼児CT被ばくの防護や検査の最適化を検討する際の基盤情報となるだろう。本研究では、まず、日本人の乳幼児体型を模した人体等価ファントムを作製し、次に、そのファントム内部に小型の放射線検出器を多数配置した乳幼児臓器線量計測システムを構築、最後にそれらを用いて、臨床で目常的に実施されているX線CT検査での乳幼児の被ばく線量を測定・評価することで、現在日本の放射線医学分野で最も問題となっている乳幼児の医療被ばくの実態を調査・解明することを目的としている。平成23年度に、本研究で独自に設計・作製する予定である乳幼児人体等価ファントムは、乳幼児患者の放射線診断画像から各パーツの形状を計測することで、その形状を決定することにした。具体的には、名古屋大学医学部生命倫理委員会の承認(承認番号:52)を得た後、過去に名古屋大学医学部附属病院でX線CT検査を受診したことがある患者データから、1歳児と3歳児の画像データを抽出した。それぞれのCT画像は、ヘッダ情報を匿名化した後、一患者あたりCD-R1枚にコピーされた。画像解析ソフトウエアZioTerm2009を使用し、収集した各検査部位の2D、3D画像から、骨格や臓器形状等の解剖学的体型データ(頭頸部61、胸腹部171、骨盤部64か所)を測定し、それぞれの平均値を求めた。これらの数値データを基に、1歳児と3歳児の人体等価ファントムの設計を行った。一方で、先行研究で既に調査を進めている0歳児と6歳児の各種CT検査における被ばく線量調査も引き続き行った。次年度は、3歳児の人体等価ファントムの作製と臓器線量計測システムの構築を行う予定である。当研究課題の目的は、乳幼児の人体構造を精密に模した人体ファントムの作製を行い、その内部に微小線量計を複数設置した臓器線量計測システムを構築し、それを用いた臓器線量評価結果から、現在、医療被ばくで最も問題視されている乳幼児のCT被ばくの実態を調査・解明することである。平成23年度は、前年度にX線CT画像から計測した小児患者の身体形状データを基に、3歳児の人体ファントム(全身)を作製する予定であったが、ファントム材料であるアクリル樹脂のマシニング加工時における加工制限や、それに伴う材料同士の接着やファントムの強度等に諸問題が生じることがわかり、各パーツの形状や加工法を見直す必要があることがわかった。この構造変更に予想外の予算を費やす結果となり、研究の本質を損なわず、予算内で臓器線量計測システムの作製を行うために、本研究課題では、3歳児の頭部ファントムのみを作製することにした。作製した3歳児頭部ファントムの主要組織・臓器位置に、自作のSi-pinフォトダイオード線量計を設置した頭部ファントム臓器線量計測システムを作製した。この臓器線量計測システムによる計測値が、妥当な計測値を示すのかどうかを確認するために、3歳児と頭囲がほぼ同程度の6歳児ファントム(京都科学社製)を使用した臓器線量計測システム(過去の科研費研究で作製したシステム)と線量値を比較した。同じ頭部CT撮影条件で、3歳児用と6歳児用の臓器線量計測システムによる脳線量を比較したところ、両者とも同じ値を示すことが分かった。このことから、本研究で作製した3歳児頭部ファントム臓器線量計測システムは、小児の頭頸部CT検査時の被ばく評価において有意な線量情報を与えることが可能であると考えられた。当研究課題の目的は、乳幼児の人体構造を精密に模した人体ファントムの作製を行い、その内部に微小線量計を多数設置した臓器線量計測システムを構築し、それを用いた臓器線量評価結果から、現在、医療被ばくで最も問題視されている乳幼児のCT被ばくの実態を調査・解明することである。

平成24年度は、前年度に作製した3歳児頭部ファントムの主要組織・臓器位置に、微小線量計を多数設置した頭部ファントム臓器線量計測システムを用いて、病院で実際に使用されている様々な臨床撮影条件での線量評価を行った。研究分担者として参加した平成16年度17年度および平成22年度23年度の科研費研究(代表者:名大・青山)で共同開発した6歳児と0歳児人体ファントム臓器線量計測システムを用いた線量評価結果との比較から、頭部CT検査においては、頭のサイズが最も小さい0歳児の臓器線量が最も高くなることがわかった。また、3歳児と6歳児の脳と唾液腺の線量は同程度であったが、水晶体の線量は3歳児の方が若干6歳児よりも低かった。これは、ファントムの大きさや形状に起因しているものと考えられた。甲状腺の線量は、3歳児は0歳児の約半分、6歳児の約2倍になることがわかり、年齢による甲状腺の位置の違いが線量の違いに反映されたと考えられた。また、最新のCT装置に搭載されている被ばく低減システム(organ-based tube-current modulation(OBTCM)や管電圧自動調節機構等)による乳幼児の被ばく低減効果を調べ、乳幼児CT検査の効果的な被ばく低減法を検討した。その結果、最も体の小さな0歳児においては、管電流変調をベースとした被ばく低減システムの被ばく低減効果が、他の年齢層と比べると最も低くなることが分かった。一方、低管電圧の使用は、0歳児の被ばく低減に効果的であることが明らかになった。日本人乳幼児の人体構造をX線CT画像から計測し、各年齢の日本人型乳幼児人体ファントムを作製することが目的の一つであったが、交付決定時の予算の関係もあって、3歳児型人体ファントム(頭頂部から大腿部まで)のみを作製することになった。しかし、ファントム設計段階で、ファントム材料の加工限界や、ファントムの強度の問題等が発生し、設計変更や材料費に予算が嵩み、現時点では、頭頸部ファントムの作製のみ完了している。ただし、3歳児頭部ファントム臓器線量計測システムの構築とそのシステムにおける計測値の妥当性は検証済みであるので、本研究の本質である、幼児(3歳児)の頭頸部CT検査における被ばく(臓器線量)の実態・解明は可能である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、作製した3歳児頭部ファントム臓器線量計測システムを用いて、様々な施設における頭頸部CT検査時の臓器線量評価を行い、3歳児の頭頸部CT検査時の被ばくの実態を調査する。また、既に所有している日本人型6歳児および欧米人型0歳児ファントムを使用した臓器線量計測システムによる頭頸部CT検査時の臓器線量との比較から、日本における乳幼児CT被ばくの全体像を把握する。文献値との比較から、日本における乳幼児頭頸部CT検査条件の妥当性と検査の最適化を検討する。3歳児体幹部ファントムの作製に関しては、既に本研究課題での予算が不足しているため、次回、科学研究費補助金の継続申請を行う予定である。
人工心肺手術周術期の可逆的血小板機能低下と細胞死に及ぼす細胞内シグナリングの解明

人工心肺使用下の開心術の周術期では,血小板機能低下が原因で止血に難じる事がある.本研究は血小板細胞内p38MAPK経路を中心とした細胞内情報伝達系の経時的変化とその役割について研究を行った.結果,人工心肺離脱後からGPIbやPAR-1など,トロンビン受容体の発現低下を認めた.また,細胞死シグナルである血小板内Baxの上昇とミトコンドリア内シトクロムCの低下を認め, Baxのミトコンドリアへの移行が関連していることが示唆された.血小板の機能維持のためには,血小板内のBaxの制御が重要であると考えた.人工心肺使用下の開心術の周術期では,血小板機能低下が原因で止血に難じる事がある.本研究は血小板細胞内p38MAPK経路を中心とした細胞内情報伝達系の経時的変化とその役割について研究を行った.結果,人工心肺離脱後からGPIbやPAR-1など,トロンビン受容体の発現低下を認めた.また,細胞死シグナルである血小板内Baxの上昇とミトコンドリア内シトクロムCの低下を認め, Baxのミトコンドリアへの移行が関連していることが示唆された.血小板の機能維持のためには,血小板内のBaxの制御が重要であると考えた.【目的】開心術の周術期では,血小板機能低下が一次止血異常の原因となり,止血に難じることがある。本研究は,評価する目的で,血小板内情報伝達系の変化に着眼した。【方法と結果】本研究は,当大学倫理委員会の承諾のもとで施行された。開心術患者の血液の時系列解析では,トロンビン刺激後の血小板凝集能は人工心肺離脱直後に最も低下し,血小板膜蛋白PAC1, P-selectinの発現の低下を伴った。この人工心肺離脱直後の血小板では,p38MAPKとAktが活性化し,BakとBaxが増加していたが,その後の時系列で正常化した。健常成人の全血にずり応力を付加する疑似人工心肺の研究でも同様の結果が得られ,血小板におけるBak, Baxの発現はp38MAPK阻害薬で抑制され,Akt阻害薬で亢進した。一方,洗浄血小板に細胞膜透過性Bak-BH3を投与し,細胞内Bak濃度を高めると,血小板のトロンビン刺激後の細胞内Ca濃度上昇,およびPAC1, P-selectinの発現増加が抑制された。【結語】人工心肺によるずり応力は,血小板のp38MAPK活性を介してBak, Baxの発現を高め,PAC1とP-selectinの膜発現を抑制し,さらに細胞内Ca濃度を低下させ,血小板凝集能を抑制する可能性がある。一方,Akt活性は,血小板凝集能を維持させる可能性がある。このように開心術の血小板機能低下は,開心術の人工心肺直後に強く認められ,血小板内情報伝達系の変化を介した可逆的なものと評価された。人工心肺使用における血小板機能維持に対して,BakおよびBax阻害薬の新薬開発や臨床応用が期待される。(目的)人工心肺を使用した心臓血管外科手術周術期においては,体外循環離脱直後の止血凝固能以上の原因として血小板機能低下が問題となる。本研究は血小板細胞内p38MAPK経路を中心とした細胞内情報伝達系の経時的変化とその役割に着眼した。(方法と結果)本研究は,当大学倫理委員会の承諾のもとで施行された。開心術患者の血液の時系列解析では,人工心肺開始に伴い血小板細胞内p38MAPKとAktリン酸化上昇と共に血小板上P-selectin発現上昇が見られた。人工心肺離脱時にはAktに比べp38MAPKのリン酸化が有意に上昇し,血小板ミトコンドリア内チトクロームC低下,細胞内Bax発現の上昇と共に,血小板上Glycoprotein lbの発現低下とトロンビンに対する血小板の不応性が見られた。人工心肺時間が短時間の場合,これらの変化はその後の周術期の時系列で正常化した。人工心肺負荷による血小板変化を再現するため,健常成人より採取した洗浄血小板にトロンビン負荷を行った実験によりp38MAPKのリン酸化上昇は,2峰性を形成したのに対しAktのリン酸化は1峰性であった。トロンビン負荷による血小板上P-selectinの発現はp38MAPK阻害薬で抑制された。また、p38MAPK阻害薬を投与することで細胞質からミトコンドリアへのBaxの移行が抑制され、Pl3-Akt経路阻害薬で促進された。(結語)血小板内p38MAPKのリン酸化は,人工心肺開始に伴う血小板上P-selectin上昇と,人工心肺離脱後の血小板不応性の原因となる血小板内Bax発現の上昇とミトコンドリアへの移行に関与していることが示唆された。(目的)人工心肺を使用した開心術の周術期では,血小板機能低下が原因で止血に難じる事がある.本研究は血小板内情報伝達系の変化,特に血小板細胞内p38MAPK経路を中心とした細胞内情報伝達系の経時的変化とその役割に着眼した.(方法と結果)本研究は,当大学倫理委員会の承諾のもとで施行した.

トロンビン刺激による血小板細胞表面抗原PAC-1,P-selectinの発現は人工心肺離脱後に低下し,p38MAPKのリン酸化は有意に上昇した.また,血小板膜表面のGPIbおよびPAR-1受容体の発現は低下した.細胞死シグナルであるActive-Baxは人工心肺離脱後に有意な上昇を認め,血小板内ミトコンドリア内Chytochrome Cの有意な低下を認めた.以上から,人工心肺刺激によりp38MAPKが活性化されBak/Baxが上昇,Baxはミトコンドリアに移動し,ミトコンドリア依存性の細胞死の過程が起きると考えた.次に健康成人から血液を採取,全血または洗浄血小板溶液を用いて人工心肺模擬負荷試験を行ったところ,トロンビン負荷実験とずり応力負荷実験ではGPIbと血小板ミトコンドリア内Chytochrome Cの有意な低下を認め,p38MAPK,Active Bax,Bax,Bak,TACEは,有意な上昇を認めた.次にBaxのミトコンドリアへの移動阻害薬FurosemideとmPTP阻害薬のCyclosporin Aの単独投与を行ったところ,血小板ミトコンドリア内Chytochrome CとGPIbの低下が有意に抑制され,TACE阻害薬のTAPI-1単独投与ではGPIbの低下が有意に抑制された.(結語)人工心肺手術に伴う血小板機能の低下は,血中トロンビン濃度の上昇とGPIbの発現低下が主に関与していると考えた.また,血小板細胞内情報伝達系ではBaxの上昇とBaxのミトコンドリアへの移行が関連していることが示唆された.血小板の機能維持のためには,血小板内のBaxの制御が重要であると考え,今後BakおよびBax阻害薬の新薬開発や臨床応用が期待される.
MLL融合蛋白による腫瘍化過程の解明と新規治療法の開発

MLL融合蛋白による造血細胞分化への影響を調べるために、MLL-AF4融合遺伝子を恒常的に発現するマウスES細胞を作製した。MLL-AF4を発現するマウスES細胞は、造血細胞への分化過程で造血幹細胞を含む分画であるTie2陽性かつc-kit陽性分画への分化が抑制されていた。遺伝子発現アレイ解析では、MLL-AF4は造血細胞への分化に作用する遺伝子群の発現を低下させ、逆に間葉系細胞への分化に作用する遺伝子群の発現を上昇させていた。MLL-AF4発現細胞を免疫不全マウスに移植しても白血病は発症せず、白血病化には何らかの付加的異常が必要であると考えられた。MLL融合遺伝子が造血細胞の分化・増殖に与える影響についてマウスES細胞の系を用いて検討を行った。Chicken-β-actin(CAG)プロモーター下にMLL-AF4を発現する発現ベクターを作製し、マウスES細胞に導入し、恒常的にMLL-AF4を発現するES細胞株を樹立した。MLL-AF4の発現は未分化ES細胞の生存・増殖には影響を与えず、造血細胞への分化も可能であった。胚様体(Embryoid body, EB)を形成させ、造血細胞への分化を開始後6-7日の細胞を用いてコロニーアッセイを行うと、MLL-AF4融合遺伝子を発現するES細胞由来のEBでも、コントロールのEGFPを発現するEBと比較して、同程度の造血コロニー形成能を有していた。造血細胞の自己複製能の程度を調べるため、コロニーアッセイを3-4回連続して行うリプレーティングアッセイを行ったが、MLL-AF4を発現するEBに有意な自己複製能の亢進は認められなかった。次に、このMLL-AF4を発現するES細胞が造血細胞へ分化する過程を詳細に検討し、MLL-AF4発現が造血細胞の分化・増殖に与える影響について検討を行った。MLL-AF4を高発現するマウスES細胞は、分化開始6、7日後に認められる造血幹細胞を含む集団であるTie2^+/c-kit^+の細胞群(ヘマンジオブラストに相当)が減少しており、c-kitの発現が低いTie2^+/c-kit^-の細胞群が増加していた。Tie2陽性分画の定量PCR解析でもc-kitの発現量はコントロールと比較して低下していた。現在、これらの表現型と白血病化との関連性に関して検討を進めている。Chicken-β-actin (CAG)プロモーター下にMLL-AF4を発現する発現ベクターを作製し、マウスES細胞に導入し、恒常的にMLL-AF4を発現するES細胞株を樹立した。胚様体(Embryoid body, EB)を形成させ、分化開始後6-7日の細胞を用いて造血細胞コロニーアッセイを行うと、MLL-AF4融合遺伝子を発現するES細胞はコントロールと同程度の造血コロニー形成能を有していた。また自己複製能の程度を調べるため、リプレーティングアッセイを行ったが、MLL-AF4を発現する細胞に有意な自己複製能の亢進は認めなかった。このMLL-AF4を発現するES細胞が造血細胞へ分化する過程を詳細に検討した。MLL-AF4を高発現するマウスES細胞は、分化開始6、7日後に認められる造血幹細胞を含むヘマンジオブラストに相当するTie2+/c-kit+の細胞群がコントロールと比較して有意に減少しており、c-kitの発現が低いTie2+/c-kit-の細胞群が増加していた。発現アレイを用いた解析では、これらのTie2陽性細胞群は造血細胞への分化に必須の転写因子であるAML1やGATA2の発現が低下している一方、OB-Cadherin等の非造血細胞系の遺伝子群の発現が上昇しており、MLL-AF4の発現に伴い造血細胞より間葉系細胞への分化が誘導されていることが示された。しかしながら、これらの細胞を細胞外基質であるコラーゲンIなどでコートした培養プレート上で培養すると、コントロールの細胞より多くの造血細胞が産生されており、MLL-AF4は何らかの増殖活性を造血細胞に与えると考えられた。現在これらの表現型と白血病化との関連性に関して検討を進めている。Chicken-beta-actin (CAG)プロモーター下にMLL-AF4を発現する発現ベクターを作製し、恒常的にMLL-AF4を発現するマウスES細胞株を樹立した。

MLL-AF4を高発現するマウスES細胞は、分化開始6、7日後に認められる造血幹細胞を含むTie2+/c-kit+の細胞群がコントロールと比較して有意に減少しており、さらにTie2+/c-kit+細胞の前駆細胞であるFlk1陽性細胞も減少していた。これら造血幹細胞系統への分化が阻害されている代わりに、Pdgfr-alpha陽性細胞が増加し、間葉系細胞への分化傾向が認められた。MLL-AF4発現ES細胞をcollagen I等でコートした培養ディッシュで培養すると2-3週間程度でCD45+B220+の造血細胞が出現することから、MLL-AF4発現ES細胞の造血細胞への分化能は完全に喪失しているのではなく、適度な条件下では造血細胞へ分化する能力を有していることが示された。これらの結果から、MLL-AF4を発現するマウスES細胞は間葉系細胞への分化傾向を有するが、未分化B細胞への分化能も保持しており、この細胞に何らかの“2nd hit“が入ることで血液細胞への分化が起こり、白血病化をきたすのではないかと考えられた。白血病化に必要な付加的遺伝子異常を同定するために、MLL-AF4発現ES細胞をTie2陽性細胞に分化させた段階でレトロウイルスベクターにより挿入変異を起こさせた後に免疫不全マウスに移植した。現在までのところ免疫不全マウスに明らかな白血病の発症は認めておらず、MLL-AF4だけでは腫瘍化しないことが確認された。ES細胞ではML-AF4の発現は比較的弱く、MLL-AF4を発現するES細胞クローンの樹立と本実験の目的に適したES細胞クローンの選別、その表現系の解析に予想以上に時間を要したため。24年度が最終年度であるため、記入しない。ES細胞の造血細胞への分化において、造血細胞への分化抑制と間葉系細胞への誘導というMLL-AF4の影響が明らかとなったので、in vivoでの腫瘍化の有無を検討するために、免疫不全マウスにMLL-AF4発現造血細胞、および二次的な遺伝子異常を導入したMLL-AF4発現細胞を移植することにより、白血病の発症モデルの作製を試みる。
粕物質のスフェロゾームを用いる環境保全型農業の開発研究

粕物質から得たスフェロゾームを水田へ適用することにより、スフェロゾームが除草剤を吸着する。スフェロゾームに吸着された農薬は農薬効果を持つことから、除草効果を高める。従って従来の農薬の使用量を大幅に減らすことが可能となる。予備実験からスフェロゾームの適用により農薬の使用量は従来の使用量の1/3で農薬効果を示す。一旦スフェロゾームに吸着された農薬は吸着されたままの状態でスフェロゾームに維持されるので、水田からの除草剤の河川への流出も防ぐことが可能となる。農薬の分解性に関してはスフェロゾームに吸着された方が、そのままの農薬より微生物による分解を受けやすい結果となった。スフェロゾームを農耕地へ適用することにより環境水への農薬の流出を防ぎ、減農薬の農作物を収穫する環境保全型農業を目指す。農作物への農薬の取り込みに及ぼすスフェロゾームの影響についての検討農家で使用されている土壌を採取し、栽培ハウスの中で試験を行った。農薬はキュウリの栽培によく使用されているイミダクロプリドを使用した。ポリポットにキュウリ苗(品種:鈴成四葉)を定植し、土壌表面にスフェロゾーム(0.5g/株)を撒く。イミダクロプリド粒剤(2g/株)はスフェロゾームを撒いた所に処理する。処理した後3日、7日、14日、21目後にキュウリの地上部を切り取り、イミダクロプリドの含量を測定(HPLC法)した、実験系は3系列で行った。A:イミダクロプリド粒剤(2g/株)+スフェロゾーム(0.5g/株)、B:イミダクロプリド粒剤(2g/株)、C:無処理ワタアブラムシ防除効果の評価方法は継代飼育しているワタアブラムシをキュウリの葉の上に置き、3日、7日、14日、21日後に株全体の成幼虫数を数える。無処理のキュウリの葉で生き残ったワタアブラム.シの数から補正密度指数を出し、農薬の防除効果を評価する。結果は、キュウリ中のイミダクロプリド含量は農薬のみを適用した場合は3日目に、8.1μg/gに達し、以降急激に減少し、14日目に2.4μg/gとなった。これに対し、スフェロゾームを同時に適用した場合には3から14日目の期間間中1.51.6μg/gを維持した。ワタアブラムシ防除効果は、スフェロゾームを適用した場合もしていない場合も同等であった。これらの結果よりスフェロゾームはイミダクロプリドのキュウリへの急激な吸収を抑え、除放効果を持つと考えられる。イミダクロプリドのキュウリへの取り込みに及ぼすスフェロゾームの影響並びにアブラ虫防除効果直径15cmのポリポットにキュウリの苗を植え、2葉期に土壌表面に米ぬかから分画したスフェロゾームを1株当たり0.5g撒く。イミダクロプリド粒剤は、1株当たり2gを株元処理する。適用後3、7、14、21日目のキュウリの地上部を切り取り試料とした。細かくきざんだキュウリ5gにアセトニトリル30mLを加えて30分間振とうし農薬を抽出する。ろ過後、分液ロートにろ過液及び5%NaCl溶液50mLを加え、ヘキサン30mLで洗浄する。水層を分取し酢酸エチル30mLで2回抽出する。酢酸エチル層を濃縮乾固し、酢酸エチル/ヘキサン(2:8)2.0mLを加えシリカゲルミニカラムに負荷させ、酢酸エチル/ヘキサン(2:8)20mLで洗浄する。酢酸エチル20mLで溶出し、濃縮乾固後アセトニトリル/水(25:75)で10.0mLとし、HPLC(UV検出器)法によりイミダクロプリドを定量した。キュウリ中のイミダクロプリド含量は農薬のみを適用した場合は3日目に、8.1μg/gに達し、以降急激に低下し、14日目に2.4μg/gとなった。これに対し、農薬とスフェロゾームを同時に適用した場合は、初期の段階でもわずかな取り込みで3から14日目の期間中1.51.6μg/gを維持した。従って、スフェロゾームを適用することで、イミダクロプリドは急激には吸収されず、キュウリが成長する間も徐々に吸収されていた。

イミダクロプリド粒剤(2g/株)によるキュウリのワタアブラムシ除去効果は、農薬もスフェロゾームも適用していない無処理のキュウリでは、ワタアブラムシの数は20からどんどん増えて21日目には1,613になった。これに対して農薬を適用しているキュウリではスフェロゾームの有無にかかわらずワタアブラムシの増殖は殆ど認められなかった。スフェロゾームはイミダクロプリドのキュウリへの急激な吸収を抑え、徐放性効果を持つと考えられる。これらの成果は環境科学会2008年会(2008年9月18日、東京)で発表した。
慢性閉塞性肺疾患患者における診療過程の質とアウトカムとの関連についての研究

本邦のCOPD患者での診療過程の質は不明である。本研究ではCOPD患者の診療過程の質をQuality Indicator(QI)を用いて評価し、疾患アウトカムとの関連を検討した。その結果、COPD診療において診療過程の質のばらつきを認め、QIによる評価と疾患アウトカムである急性増悪との関連が示唆された。また、QIによる質評価が将来の死亡を予測する可能性も示唆された。慢性閉塞性肺疾患(COPD)の診療は、ガイドラインに基づいた医療選択が推奨されているものの、その診療のばらつきは大きいことが予測されている。本研究では、COPD患者に対して実施されている診療過程の質を定量化し、疾患アウトカムとの関連を検討することを目標にしている。平成21年度は、宮崎県下で呼吸器専門診療を担う5つの医療機関において、COPD患者の平成21年の1年間の診療記録を用いて、診療過程の質を評価し、急性増悪に対する影響について調査することであった。診療過程の質の評価には、RAND's Quality Assessement Toolssystemにおける「COPD診療に対するQuality Indicators (QI)(全20項目:安定期8項目、急性増悪期12項目)」を参考にした。QIの信頼性・妥当性は海外で検証されているが、日本での検証はないため、日本語版への翻訳、現在のエビデンスや診療内容に照らした項目の一部変更が必要であった。具体的には、研究代表者が、既存のQIの翻訳に加え、現在の日本および欧米で使用されているCOPD診療のガイドラインや新たに検索しえた文献のレビューを元に、QIの新項目の作成を行った。次に、宮崎県内の9名の呼吸器専門医によって既存のQIの翻訳の修正と新項目の是非(QI項目としての適切性、診療記録からの情報取得性)について評価頂いた。この評価結果から新たなQI(全25項目:安定期11項目、急性増悪期14項目)を作成した。このQIを用いて、各対象医療機関でCOPD患者の診療過程の質を診療記録から調査した。また1年間の急性増悪の発生および交絡要因と考えられる種々の要因についても調査した。現在、診療過程の質の定量化およびアウトカムである急性増悪との関連について解析中である。本研究は、COPD患者に実施されている診療過程の質を定量化し、疾患アウトカムとの関連を検討することを目標にしている。COPDの診療過程の質の評価指標としてRAND's Quality Assessement Toolssystemにおける通常診療あるいは急性増悪に対するQuality lndicators (Ql)をもとに新たなQl(全25項目:安定期11項目、急性増悪期14項目)を作成した。このQlを用いて、前々年度に宮崎県下の5つの医療機関でCOPD患者の診療過程の質を診療記録から調査し、また1年間の急性増悪の発生および交絡要因と考えられる種々の要因について横断的に調査した。適切な診療過程を示した患者毎の割合は、安定期で平均52.6%、急性増悪期で71.5%であり、患者毎にばらつきも認めた。更に対象者を安定期Qlの中央値50%で2群に分け、重要な疾患アウトカムである急性増悪の割合との関連について検討したが、明らかな関連は認めなかったもののQl低値群でやや急性増悪の割合が高い傾向があった。本研究で明らかとなったQlのばらつきの原因として、まず患者側の要因を探索するためパイロット的に個人面接を行った。患者側の要因としては、患者本人や家族の疾患に対する理解、家族からの支援状況、医療者や診療に対する満足度、処方内容や薬局対応に対する満足度などが挙げられた。また医師側には調査結果について各施設にて報告を行った。今後はさらに患者側、医師側に対して診療過程に影響を与える因子について調査を行い、また対象患者のその後2年間の疾患アウトカム(急性増悪)との関連について検討し、診療過程の質の評価であるQlが予後予測の指標として適正か評価する予定である。初年度にCOPDの診療過程の質の評価指標として通常診療あるいは急性増悪に対するQuality Indicators (QI)(全25項目:安定期11項目、急性増悪期14項目)を作成した。このQIを用いて、宮崎県下の5つの医療機関でCOPD患者の診療過程の質を診療記録から調査し、1年間の急性増悪の発生との関連について横断的に調査した。その結果、診療過程の質にはばらつきがあり、急性増悪発生との関連が示唆された。QIのばらつきの原因としては患者側、医師側に対して診療過程に影響を与える因子が予測された。本年度は、対象患者の観察期間をさらに2年延長し、診療過程の質と急性増悪との関連だけでなく全死亡との関連について再度診療録調査を行った。

対象者を安定期QIの中央値50%で2群に分け、死亡割合を検討したところ、統計学的な有意差はなかったもののQIの高スコア群で9.8%、低スコア群で18.4%と高スコア群で死亡割合が低い傾向があった。また、急性増悪の発生割合は、1年間の横断研究時点の結果と異なり、両群でほぼ同様であったが、人年あたりの急性増悪による入院日数は高スコア群で有意に少なかった(高スコア群:5.1日/人年、低スコア群:9.1日/人年)。以上の結果から、今回作成したQIと予後との関連性も示唆され、QIが予後予測の指標としての可能性もあることが考えられた。本研究結果をもとに、COPDの診療過程の質のばらつきが少なくなり、またそれにより疾患アウトカムが改善されることを期待する。
大規模連立一次方程式に対する高速かつ高品質な精度保証法に関する研究

連立一次方程式を計算機で解くことは科学技術計算の基礎である。計算機における計算は丸め誤差を伴うため、得られるのは近似解であり、その近似解がどれくらい正しいかを評価することは重要である。本研究では、大規模な連立一次方程式について、高速かつ高精度にベクトルの内積を計算するアルゴリズム等を導入することにより、係数行列が悪条件な場合であっても近似解の正しさを高速かつ高精度に評価する方法を開発した。本研究では、大規模連立一次方程式に対する実用的かつ高品質な精度保証付き数値計算法の開発を目的としている。具体的には、連立一次方程式が与えられたとき、係数行列の正則性を保証し、計算機上で解いて得られた数値解の厳密解に対する誤差の上限を、高速かつ厳密に計算する精度保証付き数値計算法の理論とアルゴリズムを開発することである。具体的には、下記の3つを目的とする。(1)密行列については、特に悪条件な問題でも可能な限り高速に精度保証が実行できるようなアルゴリズムを開発する。(2)疎行列については、一般的な疎行列を扱うのは非常に困難であるため、本研究では疎行列が持つ特殊な性質や構造を持つような問題に対して効率的なアルゴリズムを提案し、必要なメモリ量や計算量を低減した実用的な精度保証法を開発することを目標とする。(3)近年、応募者らが開発した高精度内積計算アルゴリズムと上記の精度保証法を融合し、精度保証自体の品質を向上させる方法も開発する。<研究目的>本研究では、大規模連立一次方程式に対する実用的かつ高品質な精度保証付き数値計算法の開発を目的としている。具体的には、連立一次方程式が与えられたとき、係数行列の正則性を保証し、計算機上で解いて得られた数値解の厳密解に対する絶対誤差ベクトル・誤差ノルムあるいはその相対評価の上限を、高速かつ高品質に計算する精度保証付き数値計算法の理論とアルゴリズムを開発する。本年度は、下記の2点を目標とした。i)正定値行列やその他の特殊な構造を持つ疎行列に対する高速な精度保証法の考案ii)高精度演算を用いた高品質な精度保証法の開発<研究方法>本年度の研究目的i),ii)について研究を推進し、学会発表での反応や他研究者との議論をフィードバックし、さらに研究を進める。また、それに関連する成果の中で、論文を発表可能なレベルに達したものは、論文発表を行う。<研究成果>研究目的i)について、スパースな正定値行列に対するメモリ量を低減した精度保証方式を開発し、学会等で発表した。本方式により、連立一次方程式の係数行列が100万次元程度の疎行列であっても、正定値行列であれば、その正定値性の保証も含めて数値解の精度保証が可能であることが示された。また、研究目的ii)に関して、高速かつ高精度なベクトルの総和や内積計算法を開発し、学会等で発表した。また、極めて悪条件な線形問題に対する精度保証方式であるRump法の収束性に関する論文を発表した。このRump法は、Rumpによって開発されてから、20年以上その解析がなされていなかったが、本研究によってRump法の部分的な解析に成功した。本年度は、線型方程式に対する精度保証法自体の品質を高めるための研究を実施した。そのために、既存の高速かつ安定性のある数値計算ライブラリをそのまま活用できるような精度保証法に、高精度演算を用いた高品質な精度保証法を融合させる方式を提案した。本年度の具体的な研究成果は以下の通りである。i)高速かつ高精度なベクトルの総和・内積計算アルゴリズムの開発ii)線形方程式に対する、高精度演算を用いた高品質な精度保証法の開発以下では、上記の研究成果の具体的な内容について述べる。i)については、近年に研究者らが開発したアルゴリズムの並列化を行い、共有メモリ型計算機上で有効性を確認した。また、計算結果の精度を保証するという条件の下で現在、世界最高速のアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムを用いると、問題の難しさに対して適応的に計算精度を上げて必ず要求された精度まで正しい結果を得ることができる。本研究は、あらゆる科学技術計算の基礎となるため、応用範囲が極めて広い。直接的には、線形方程式の直接解法・反復解法、固有値分解、特異値分解等の数値線形代数への応用が挙げられる。また、ii)については、線形方程式の近似解について、過大評価・過小評価の少ない誤差評価方法を提案した。これは、線形方程式に対する精度保証理論と残差反復法の高精度計算を利用して、誤差の下限と上限を同時に効率良く計算することにより実現している。そのために、i)で開発したアルゴリズムを利用している。これにより、誤差評価自体の質が判定可能となった。本年度は、疎行列の構造や性質に応じた精度保証アルゴリズムについての研究を推進するのと同時に、悪条件問題に対する高品質な数値計算法に関する研究を実施した。そのために、既存の高速かつ安定性のある数値計算アルゴリズムと高速かつ高精度な行列計算アルゴリズムの融合が必要であったため、それについての研究を実施した。本年度の具体的な研究成果は、以下の通りである。i)

優対角行列、正定値行列等の特殊な構造を持つ疎行列、さらにより一般的な行列に対する高速な精度保証法についての検討を開始した。ii)悪条件問題に対する高品質な数値計算法を開発した。特に、LU分解やCholesky分解を高精度に実行する方法について検討した。iii) ii)と並行して、高精度演算を用いた高品質な精度保証法を開発した。iv) ii),iii)を融合するための手法の検討を開始した。i)については、既存の精度保証法の詳しい調査を行い、それを論文としてまとめ、さらに一般の疎行列に適用可能な方法の検討を開始した。ii)については、条件数の大きさに応じて反復的に計算精度を増加させて高精度な解を得る適応的な行列分解法を開発し、それらがLU分解やCholesky分解などの多くの重要な行列分解に適用可能であることを示した。iii)については、ii)で開発した手法を用いて、連立一次方程式の解や行列式の値を精度保証付きで高精度に求める方法を開発した。さらに、iv)については、ii)とiii)を統合したスケーラブルかつポータブルなアルゴリズムについての検討を開始した。本年度は、本研究全体の最終目標である疎行列の構造や性質に特化しない一般的な精度保証アルゴリズムについての研究を推進した。このためには、既存の数値計算アルゴリズムでは解けないような問題に対する本質的な対策が必要であり、そのために高速かつ高精度な行列分解アルゴリズムについての研究を行った。具体的には、特別な構造を持たない一般的な疎行列に対する高速な精度保証法の考案とそれに並行して、高精度演算を用いた高品質な精度保証法の開発を行った。特に、行列の疎性をなるべく失うことのない、疎行列系の演算に有効な方式を開発した。具体的には、一般の非対称疎行列が与えられたとき、その転置行列との積の高精度な計算及びその結果に対して高精度なCholesky分解を実行するプログラムを開発し、それを利用して、一般の非対称疎行列の最小特異値の下限を求める高速なアルゴリズムを提案した。従来は、単調行列や対称正定値行列等の特殊な性質を持つ行列に対してしか有効な精度保証法が存在しなかったが、これによって一般の疎行列に対しても精度保証が現実的に可能となり、一気に精度保証の適用範囲が拡張された。この方式では、与えられた行列の疎性や構造にもよるが、数十万次元の行列であれば、大型計算機を用いなくても実用的な計算時間で精度保証が可能であることを数値実験により示した。また、それらについて学会発表・他研究者との議論を行った。さらに、それらの結果を考慮しながら、論文発表を行った。
九州北部に於ける近世社寺建築大工の足跡と作風の研究

九州北部に於ける近世社寺建築大工の足跡と作風としては次の結果を得た。1.棟梁東秀蔵:臼杵市に在住した大工棟梁東秀蔵は明治17年八幡社神殿、同28年大野神社神殿、同29年福良天満宮神殿(いずれも臼杵市内)を棟梁として建立した。作風は、第1に諸折り桟唐戸を正面にたてること、第2に一間社流造にもかかわらず、背面に角柱の中柱をたて2間にすること、第3に妻飾りに虹梁大瓶束笈形付きを用いることなどである。2.棟梁棟為幸:臼杵市居住の大工棟梁棟為幸は昭和9年2月5日生まれの67歳である。27歳の昭和36年、大工棟梁首藤卯一(平成9年死亡)のもとで3年間修行し、宮大工の技術を覚えた。その後、某造船会社に勤めながら、宮大工の仕事があれば勤務先の許可を得て請負をした。明治30年建立の御霊社神殿の修理、天保15年の古材を再利用して、平成6年に新築した天満社神殿(いずれも臼杵市内)がある。天満社神殿は倒壊による再建神殿であるが、向拝に新材を使用せざるを得なかったためと、基壇・基礎をしっかりさせて大幅に変更したため、身舎に台輪を入れて高さ調節をしたこと、切目縁桁下に指肘木を新たに入れて処理し、旧式をできるだけ保った。3.棟梁石丸助七:国東町富来居住の大工棟梁石丸助七は、元禄16年(1703)に同町櫛木社本殿、享保12年(1727)に安岐町歳神社神殿を建立した。その作風は各柱間内に凹みを付けた長押状台輪を用いる、二手先斗〓に軒支輪、擬宝珠柱高欄、地長押又は土台を身舎と向拝に用い、向拝は連三斗、中備に本蟇股を配し、海老虹梁が茨垂木状かつ込〓束を用い、木鼻の種類が多いことである。4.立川流の一間社入母屋造りの水割書を発見し、翻刻した。5.府内藩大工利光家文書を翻刻し、脚注を付けた結果、永禄3年(1560)から明治23年まで、330年間の大工利光家の足跡が判明した。1.棟梁西倉源五郎清輝:臼杵市に在住した棟梁西倉源五郎清輝は明治18年天神神社本殿、同19年稲荷社本殿、同22年天満社本殿、同24年熊野神社本殿、同26年五柱神社本殿(いずれも臼杵市内)を造営した。作風は、石造亀腹基壇を身舎に用い、土台又は地長押を付ける。向拝中備に獅子や龍の彫物を用い、水引虹梁木鼻も象頭や獏頭の彫刻を用いる。向拝柱に腰長押を付けて浜床を構える。該して、組物は単純から複雑へ移行している。尚、5棟のうち稲荷社神殿は大改造され、熊野神社神殿も改造が著しい。他に作品として、明治18年建立の住宅の遺構が確認されている。2.棟梁西倉源五郎寛一:棟梁西倉源五郎寛一は明治15年10月8日に、臼杵市に在住した西倉源五郎清輝の長男として生まれた。明治40年天満社本殿、大正5年大神宮神殿、同13年山神社本殿、昭和4年三嶋神社本殿の他に、大正8年福聚寺本堂(いずれも臼杵市)を造営した。作風については研究中である。その他、若干の大工関係文書を解読中である。その作風は各柱間内に凹みを付けた長押状

台輪を用いる、二手先斗〓に軒支輪、擬宝珠柱高欄、地長押又は土台を身舎と向拝に用い、向拝は連三斗、中備に本蟇股を配し、海老虹梁が茨垂木状かつ込〓束を用い、木鼻の種類が多いことである。4.立川流の一間社入母屋造りの水割書を発見し、翻刻した。5.府内藩大工利光家文書を翻刻し、脚注を付けた結果、永禄3年(1560)から明治23年まで、330年間の大工利光家の足跡が判明した。
大腿骨頚部内側骨折に対する骨接合用hook plateの作製および生体力学的検索

大腿骨頚部骨折骨接合用のフックプレートをデザインして作製し、人体の湿潤骨格標本を用いて生体力学的検索を行った。厚さ3mm、幅13mmのフックプレートを新たに作製し、大腿骨頚部に骨切りし、フックを約60゚に曲げたフックプレートを用いて、臨床例と同様に頚部前面に当てて骨接合を行った。対照として同一個体の対側の大腿骨頚部を同様に骨切りし、ノーレスピンを3本用いて、従来から多用されているmultiple pinningを行った。荷重試験では骨標本の強さによる個体差がみられたが、骨接合部の緩みの起こる時点でみると、フックプレート固定側では最大500kg量まで耐え、multiple pinning側に比べ1.5-3倍の強度があった。ねじれ試験も同様に骨標本により差違がみられたが、フックプレート固定側は強く、170-200kg・cmのトルクに耐えた。multiple pinning側ではねじれに対し極度に弱く、10-30kg・cmのトルクで既にズレが起こった。フックプレートのフック部が骨頭に浅く(3cm以下)固定された側では把持が弱く、骨頭とフック部間で緩みがみられた。フック部を骨頭下から骨頭中心を通る方向に刺入し、フックの長さは骨頭径に近い重さが緩みを起こさず、骨頭把持力が最も強かった。プレートの厚さは3mmでは骨に対して強剛すぎ、2.5mmではやや弱いので2.7-8mm程度が良好であった。プレートとフックとの角度は120゚(60゚の曲げ)が最もよく骨折部に適合し、生体力学的にも強固に固定できた。
表面電気化学処理による硬組織結合性・軟組織接着性に優れた歯科用インプラントの開発

歯科インプラントでは、歯槽骨埋入部分で硬組織との結合性、結合上皮接触部で軟組織との接着性が必要とされ、これらを改善するために多くの研究が行われている。本研究では、このような個別の表面処理を行うだけではなく、チタンインプラントシステム全体の表面の相互作用を考え設計を行うことで、これらの硬組織・軟組織に対する結合性を同時に向上させることを目指す。本研究では、適当なタンパク質の吸着層形成が、骨形成及び軟組織接着に有効であるため、タンパク質を配向して電着する技術の開発を目的とする。そのため、グリシンの電着挙動を明らかにする。最も単純な生体分子であるグリシンのチタン表面への固定化を目指し、pH1.5、5.0、5.97、7.4、9.0、12.0.の各溶液中で、90min及び120minの浸漬を行った。その結果、この範囲では固定化厚さに差はみられなかった。一方、これらの溶液中で+1.0Vで5min及び10minの電着を行ったところ、pHに依存して固定量が大きく異なることがわかった。固定化量は、グリシンの等電点、チタン表面酸化物の零電荷点、pHに依存していることが明らかになった。固定化量と固定化形態は、操作プローブ顕微鏡で確認できた。以上から、生体分子をチタン表面に固定化するためには、生体分子の等電点とともに、チタン表面の零電荷点、これらの電離状態を支配するpHが重要な因子であることを明らかにできた。この結果は、硬組織接合及び軟組織接着に有効であると考えられるコラーゲンのようなタンパク質の電着条件に示唆を与えるものである。本年度は金属と結合上皮との結合を目指し、金属表面に機能分子を固定化する技術の創出を行う。金属材料に生体機能性をもたせる手法として、末端をアミン修飾したポリエチレングリコール(poly(ethylene)glycol : PEG)の固定化が有効である。この手法は、正に帯電したPEG末端アミンと負に帯電した金属表面水酸基との結合を利用している。したがって、金属表面水酸基量を制御することで、PEG固定化量の制御が可能である。本研究では、チタン(Ti)表面の活性な水酸基量を制御する方法を検討した。また、表面水酸基量の異なるTi、コバルトクロムモリブデン合金(Co-Cr-Mo)およびステンレス鋼(SUS316L)にPEGを固定化し、表面水酸基量とPEG固定化量の関係を明らかにした。金属の活性な表面水酸基はH_2O_2浸潰により増加させることができ,浸漬時間および浸漬温度の増加とともに増加した.電着によりPEGを固定化した場合は,活性な表面水酸基量がPEG固定化量に影響を及ぼし,浸潰の場合は,金属酸化皮膜の比誘電率がPEG固定化量に影響を及ぼす.したがって、Au表面への機能分子固定化には,電着が有効である。歯科インプラントでは、歯槽骨埋入部分で硬組織との結合性・結合上皮接触部で軟組織との接着性が必要とされ、これらを改善するために多くの研究が行われている。チタン表面での骨形成促進、軟組織接着を自在に行うためには、生体分子のチタン表面への固定化が有効である。生体分子は水溶液中で電荷を持つがこれが固定化に影響すると考えられる。本年度は、最も単純な生体分子であるグリシンのチタン表面への固定化を目指し、pH1.5、5.0、5.97、7.4、9.0、12.0.の各溶液中で、90min及び120 minの浸漬を行った。

最も単純な生体分子であるグリシンのチタン表面への固定化を目指し、pH1.5、5.0、5.97、7.4、9.0、12.0.の各溶液中で、90min及び120minの浸漬を行った。その結果、この範囲では固定化厚さに差はみられなかった。一方、これらの溶液中で+1.0Vで5min及び10minの電着を行ったところ、pHに依存して固定量が大きく異なることがわかった。固定化量は、グリシンの等電点、チタン表面酸化物の零電荷点、pHに依存していることが明らかになった。固定化量と固定化形態は、操作プローブ顕微鏡で確認できた。以上から、生体分子をチタン表面に固定化するためには、生体分子の等電点とともに、チタン表面の零電荷点、これらの電離状態を支配するpHが重要な因子であることを明らかにできた。この結果は、硬組織接合及び軟組織接着に有効であると考えられるコラーゲンのようなタンパク質の電着条件に示唆を与えるものである。