hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鉄欠乏性貧血由来ヘリコバクター・ピロリの新規病原因子の解明

H.pyloriの生存に必要な栄養を細胞から供給している可能性が考えられた。また、IDA患者由来株は、対照菌株と比較して、細胞空胞化毒素産生株が多く、何らかの機序で本毒素がIDAとの関わりがある可能性が示唆されたため、Caco-2細胞にH.pyloriの培養上清を添加したところ、VacA産生による差は認めずに、すべての菌株上清に細胞数をコントロールと比べて低下させる作用があった。さらに、鉄の取り込み能について解析した結果では、細胞数と相関しない結果となり、菌株の由来(IDAまたは非IDA)により、細胞数低下の程度に差を認めなかった。今後それらの機序を解明する必要が示された。本研究は鉄欠乏性貧血(IDA)発症におけるHelicobacter pyloriの作用を解明することにあるので、宿主の鉄取り込み能に対するH.pyloriの病原因子の影響を見る系の確立をめざした。具体的には、培養細胞でありながら小腸同様の鉄の取り込み能を有するCaco-2細胞を用いて、H.pyloriとの混合培養を行った。これまで、H.pyloriは胃の上皮細胞に対する研究の報告が多数あるが、小腸上皮細胞との相互作用については検討が行われていないため、まず相互作用を検討した。Caco-2細胞にH.pyloriを添加したところ、18時間後には接種菌の0.8-から3.5倍の生菌数が持続していた。しかし、単独培養では、生菌数は10分の1から100分の1に低下した。混合培養下のH.pyloriは生存に必要な栄養を細胞から供給している可能性が考えられた。また、IDA患者由来の菌株は全て空胞化毒素産生性を認めたため、毒素めCaco-2細胞に対する作用を検討するために、H.pyloriの培養上清を添加したところ、VacA産生による有意な差は認めずに、すべての菌株上清に細胞数を減少させる作用があった。細胞の鉄の取り込み能については培養液中に^<55>Feを添加して、細胞内に取り込まれた^<55>Feを測定した。その結果、生菌H.pyloriを添加した場合に鉄取り込み量の低下が確認された。しかしながら、菌株の由来により、低下の程度に差を認めなかった。今後は、取り込み量低下の機序を解明する必要が示された。本研究内容は、ヒトの鉄欠乏性貧血発症のin vitroモデルととらえることができ、実験系の確立がまず重要であった。H.pyloriの生体内での分布として小腸内には生菌として存在することが難しいため、今後は生菌のみならず、培養上清や菌体成分、球形化した菌などを使って解析を実施し、本研究をさらに発展させることを計画している。
強震動による地盤変形と慣性力を受ける杭基礎の損傷低減のための最適杭径に関する研究

平成19年度の実施内容は、昨年度までに実施してきた解析結果とそれを踏まえて検討した実験模型を用いて、単杭の地盤変位と慣性力を同時に受ける杭基礎の動特性の評価を行った。本実験は、せん断土槽に乾燥砂を表層地盤として設置し、そこに杭頭をアルミ製フーチングによって拘束した2本杭を埋設した。2本杭とした理由は、双方の杭をフーチングによって杭頭拘束することで、昨年度の解析的検討で用いた回転拘束条件を満足させることを目的としている。実物と模型の相似比は1/40とし、力の比を一定とした香川・国生の相似則を用いている。杭はアクリル製で、杭側壁にアクリル用ひずみゲージを配し、基盤、地中、地表、フーチング(水平、鉛直/回転)の加速度を計測するために、ひずみ式加速度計を設置した。加振は基盤からの調和振動とし、表層地盤の一時卓越振動数となるように加振振動数を調整した。加振レベルは、地盤の非線形性(ひずみ振幅依存性)の度合いを調整するために、加速度振幅を20Gal,50Gal,100Gal,200Galの4ケースとした。これにより、表層に生じる平均せん断ひずみは、0.00001から0.001のオーダーを再現することができた。一方、本実験では慣性力と表層地盤のせん断弾性ひずみを一定とした実験を再現する必要があり、慣性力の調整として、フーチング天端にアルミおよび鉄で製作した金属板の厚さと枚数を細かく調整し、これにより計測される加速度と当該重量の積(慣性力)が所定の値を満足していることを全てのケースについて確認した。以上の検討の結果、表層地盤のひずみレベルが低い条件においては、理論解、あるいは解析解に見られる現象、特に最適杭径の発生を明確に確認することができた。これにより、これまで数理モデルによってのみ評価されてきた最適杭径が、模型実験によっても確認されたことになり、極めて重要な知見が得られたものと思われる。一方、ひずみレベルが大きい条件下においては、慣性力による周辺地盤の非線形性の影響を伴って、最適杭径が不明確になる場合のあることがわかった。本研究代表者は、3次元弾性波動論に基づく理論的方法により,地盤変形と慣性力が同時に作用するときに,設計実務の杭径の範囲において,曲げひずみが極小化される杭径が存在することを明らかにした。本研究では、弾性波動論に基づく最適杭径の特性を,地盤の非線形性条件下において評価することを目的としている。平成18年度は、せん断土層を用いた模型振動実験のための模型諸元の設定を行うため、SDM (Seismic Deformation Method)による解析手法の確立と同手法による応答解析を実施した。この方法は、既往のWinkler型モデルに静的地盤変形を与えることで、杭体の変形応容を解析的に求めるものであり、現行の耐震設計でも使用されている有効な手法である。ただし、SDMが曲げひずみと杭径の関係、ならびに最適杭径の評価に使用できる手法であることを、理論解を誘導することで検証する必要がある。そこで本研究では、弾性波動論による理論モデルと同じ条件を想定し、SDMによる杭頭曲げひずみの理論解を誘導した。その結果、同理論解は、弾性波動論に基づく理論解とその構成および無次元化量の構成が一致することを確認した。次に近傍地盤の非線形性を考慮するために、杭体に接触させる地盤抵抗要素に有効抵抗土圧を持つBilinear型の骨格ならびに履歴特性を与えた。また、慣性力と地盤変形には、構造物と地盤の振動性状の違いによる位相差が生じることが知られている。そこでこの位相差を解析で考慮するため、上記の静的刺激に対して調和ステップ入力を仮定した。このときの入力波は定常非線形応答を求めるため、複数のピーク(5波程度)を持つ定常波を与えている。この解析によって、以下の新しい知見を得ることができた。まず第1に、基礎近傍に非線形性が生じると、慣性力による曲げひずみが杭径の小さい範囲において著しく増加することである。一方、地盤変形による曲げひずみについては、同杭径の小さい範囲では概して上記非線形性の影響を受けず(杭径が小さいため杭体の柔性が高く、地盤変形に追随するために非線形性が生じにくいことが主要因)、曲げひずみは弾性条件下によるものと差異が生じない。第2に、そうした理由から、典げひずみを極小化する最適杭径は,地盤の非線形性の影響を受けると若干増加する傾向にあることが判明した。これらの影響を模型実験で実証評価するため、香川・国生の相似則に準拠して諸数値や実験外力の範囲などを詳細に検討し、模型製作作業が完了した状況にある。また、実験シミュレーション解析を同解析法に基づき実施している。

実物と模型の相似比は1/40とし、力の比を一定とした香川・国生の相似則を用いている。杭はアクリル製で、杭側壁にアクリル用ひずみゲージを配し、基盤、地中、地表、フーチング(水平、鉛直/回転)の加速度を計測するために、ひずみ式加速度計を設置した。加振は基盤からの調和振動とし、表層地盤の一時卓越振動数となるように加振振動数を調整した。加振レベルは、地盤の非線形性(ひずみ振幅依存性)の度合いを調整するために、加速度振幅を20Gal,50Gal,100Gal,200Galの4ケースとした。これにより、表層に生じる平均せん断ひずみは、0.00001から0.001のオーダーを再現することができた。一方、本実験では慣性力と表層地盤のせん断弾性ひずみを一定とした実験を再現する必要があり、慣性力の調整として、フーチング天端にアルミおよび鉄で製作した金属板の厚さと枚数を細かく調整し、これにより計測される加速度と当該重量の積(慣性力)が所定の値を満足していることを全てのケースについて確認した。以上の検討の結果、表層地盤のひずみレベルが低い条件においては、理論解、あるいは解析解に見られる現象、特に最適杭径の発生を明確に確認することができた。これにより、これまで数理モデルによってのみ評価されてきた最適杭径が、模型実験によっても確認されたことになり、極めて重要な知見が得られたものと思われる。一方、ひずみレベルが大きい条件下においては、慣性力による周辺地盤の非線形性の影響を伴って、最適杭径が不明確になる場合のあることがわかった。
妊娠末期高血圧発症制御に関する研究

PIH,CHVD,双胎妊娠及び甲状腺機能亢進症合併妊娠について正常妊婦を対照とし以下の検討を加え、妊娠末期高血圧発症の病態と成因を探ってみた。1.thermodilutionmethod(T.M.)を用い正常妊婦5例高血圧妊婦10例につき母体心機能を測定した。その結果、Cardiac Index(C.I.)は両者とも陣痛発来に向かい減少傾向を示した。またCVPは妊娠末期上昇し特に高血圧妊婦で高値を示した。一方LVSWIは妊娠末期低下するが高血圧妊婦において正常妊婦よりも高値であった。そして全身末梢血管抵抗(SVR)は高血圧妊婦で高値を示した。2.液性因子の検討では、血中Catechdamine(HPLC法)の内、Noradrenalinは高血圧妊婦で32週以前より以後で有意に上昇したが、正常妊婦に比し、低値であった。Adrenalinは有意差がなかった。一方、RAA系の測定(RIA法)では、PRAは高血圧妊婦で正常妊婦に比し有意に低値で、A【II】,Aldosteroneも同様の傾向を示した。またPRAは高血圧妊婦で、分娩前5週以前より陣痛発来に向け有意に低下した。3.次に妊娠末期妊婦を側臥位から仰臥位へと体位変換した場合上肢血圧が20mmHg以上上昇する群をSupine Hypertension(SHe)群と規定した。この時、PIH妊婦の87%かSHeであった。しかもSHeでは下肢の血圧低下傾向を認めたことから仰臥位では妊娠子宮による腹部大動脈の圧迫が示唆された。そこでT.M.によりこの時の母体心機能を測定したところ側臥位にて心拍出量は増加したが、CVPは側臥位への変換にて著明な血圧変動のみられない症例では増加し、一方SHe例では側臥位で低下した。4.またこの体位変換の胎児に対する影響として超音波pulsed doppler法にて胎児大動脈と臍帯動脈のPIを求めた。この結果、母体側臥位にて両者PIが改善された。5.妊娠家兎を用い子宮内メトロイリーゼによる子宮内圧上昇にて血圧上昇、腎交感神経活動impulse上昇を認めた。以上、PIH発症に関する基礎的臨床的検討を行い、PIH妊婦管理に関する側臥位での有効性を認めた。
Dvlを介した微小管ダイナミクスによる細胞基質間接着制御の分子機構

細胞胞基質間接着は細胞の運動や極性決定のための重要な細胞機能である。これまで細胞基質接着斑形成にはアクチン骨格の重要性が明らかになっている。微小管も接着斑形成に関与しているが、その分子機構は不明である。私共は、微小管の安定性に関与するとされているDvlの機能を解析している際に、偶然にDvlが接着斑の重要な蛋白質であるFocal adhesion kinase(FAK)と複合体を形成することを見出した。本研究課題においては、微小管による接着斑形成制御をDvlに焦点あてて解析を行い、下記の成果を得た。1 Dvlは運動時の細胞端や接着開始時の細胞皮質側に存在した。それらの領域には微小管(+)端が集中し、(+)端に存在するAPCとDvlが結合した。この結合には、DvlのC末端側とAPCのアルマジロリピートが重要であった。また、Dvlをノックダウンすると、微小管(+)端のダイナミクスが抑制された。2 APCが接着斑蛋白質であるパキシリンと結合した。さらに、少なくともDvl/APC/FAK並びにDvl/APC/FAKの三量体が存在した。Wound healingアッセイにおいて、細胞先導端にDvlがAPCを介してパキシリンをリクルートした。3 DvlまたはAPCをノックダウンすると、細胞接着能とFAKの活性化、パキシリンのリン酸化が抑制された。4 Wnt5aはAPCとDvlの結合を促進し、細胞辺縁部へのAPCの集積を促進した。Wnt5a依存性のAPCの集積はDvlのノックダウンにより消失した。また、Wnt5a受容体であるFrizzled2はインテグリンと細胞辺縁部で隣接し、クロスリンカーの存在下に複合体を形成した。これらの結果から、細胞辺縁部でDvlとAPCが結合して、微小管を安定化させることが、細胞の接着や運動に重要な働きをすることが明らかになった。また、Wnt5aは細胞接着に関与することが知られていたが、その作用に、Fz2/Dvl/APCを介するシグナル経路がインテグリン/FAK/パキシリンシグナル経路と協調的に働く可能性が示唆された。
触媒反応の量子シミュレーションと新規触媒のデザイン

平成24年度は、白金表面の対酸素反応性における磁性の影響、白金とオスミウムの比較による金属種による触媒作用の差異及び共吸着水分子と外部電場がテトラヒドロホウ酸イオンの吸着構造へ与える影響に関する理論的研究を行った。これらの研究は燃料電池電極触媒表面上での酸素分子とテトラヒドロホウ酸イオンの反応過程の解明を通じ、実用に供する燃料電池技術開発に寄与するものである。この研究における主な成果を要約すると以下の通りである。(1)強磁性遷移金属基盤上白金原子膜上の酸素還元反応密度汎関数理論に基づく第一原理計算手法とモンテカルロ法を組み合わせ、常磁性純白金表面上と遷移金属基盤上の強磁性白金原子膜上での酸素還元反応について調査している。また、遷移金属基盤上の白金原子膜のキュリー温度は室温よりもかなり高い事も計算で確認し、広い温度範囲で高い反応性が維持できることを明らかにした。(2)テトラヒドロホウ酸イオンの脱水素反応密度汎関数理論に基づく第一原理計算手法を援用し、実験から推測されていた白金表面上でのテトラヒドロホウ酸イオンの酸化反応の初期過程(BH4ad→BHad3Had)を確認し、テトラヒドロホウ酸イオンの解離作用の起源を調査している。その結果、白金表面上でテトラヒドロホウ酸イオンは解離吸着する一方、比較対象として調査したオスミウム表面上では解離せず分子状吸着することを示している。特にカナダ・ブリティッシュコロンビア大学の実験研究者と共同研究を行っており、協力体制をする事ができた。これらの成果をまとめ注目度の高い学術雑誌であるChemical PhysicsLetters,Dalton Transactions等に出版した。この研究成果は「第53回真空に関する連合講演会」において発表賞を受賞した。燃料電池用金属触媒の反応性に関する理論的研究に関して密度汎関数理論に基づく第一原理電子状態計算を援用して研究を行った。今年度は特に、白金代替触媒材料の探索や高効率電極のデザインを念頭に置き、カソード側電極としての二元金属電極の反応性についての基礎的な知見を積み重ねた。二元金属電極材料としてPt-CrとPt-Ni系における、歪みや配位子効果に着目して研究を行った。その結果、Pt-Cr系でのO_2分子の解離吸着反応性は配位子効果による影響が大きいと明らかにした。Pt-Cr系では解離吸着反応の活性化障壁はPtのみの場合に比べて高いが、O原子の吸着エネルギーは小さくなると示した。反応性をさらに高めるためには、Pt-Cr間の相互作用を大きくし、O原子の吸着エネルギーを小さく保ったまま活性化障壁を下げることが重要である。これらの結果から、PtとCrの割合が1:1であることが望ましいと結論付け、実験によってもこの結果の妥当性が示されている。一方、Pt-Ni系ではO_2分子の解離吸着反応性は歪み効果による影響が大きいと明らかにした。これはわずかな幾何学的な構造の変化でも反応性に大きな影響を与えるということであり、Pt-Ni系の計算結果が実験結果とあまり一致していない原因となっている。また、PtはNi表面上で容易に圧縮されるため、高いPt-Ni比が望ましいと明らかにした。加えて、特定のPt-Ni系の構造を形成することにより、Pt-Pt間の距離を大きくすることも重要であると示した。これらの成果を、Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol.11, pp.2944 (2011)にまとめて出版し、27^<th> European Conference on Surface Science等4つの国際会議と1つの国内会議にて発表した。平成23年度は,金属表面での酸素分子及びテトロヒドロホウ酸イオンの反応に関する理論的研究を行い,燃料電池等の産業応用に用いる事ができる新規触媒のデザインに有用な知見を得た.燃料電池用電極触媒の反応性に関して,密度汎関数理論に基づく第一原理電子状態計算とモンテカルロ法を援用して研究を行った.様々な強磁性基盤を用いた白金被覆膜の磁化や,温度による酸化プロセスの制御法を開発した.また,テトロヒドロホウ酸イオンの分極率の高さから,周囲の水や外部電場がホウ素-水素結合の壊れ易さに影響を与えるという事を明らかにした.また,国内外の学会にも積極的に出席し,多くの研究者と議論を重ねた.特にカナダ・ブリティッシュコロンビア大学の実験研究者と共同研究を行っており,協力体制をする事ができた.これらの成果をまとめ,注目度の高い学術雑誌であるJournal of Physical Chemistry C, Chemical PhysicsLetters, Journal of Physics Condensed Matter等に出版し,American Vacuum Society,Japan-Croatia Workshopや国内会議にて発表した.平成24年度は、白金表面の対酸素反応性における磁性の影響、白金とオスミウムの比較による金属種による触媒作用の差異及び共吸着水分子と外部電場がテトラヒドロホウ酸イオンの吸着構造へ与える影響に関する理論的研究を行った。

(2)テトラヒドロホウ酸イオンの脱水素反応密度汎関数理論に基づく第一原理計算手法を援用し、実験から推測されていた白金表面上でのテトラヒドロホウ酸イオンの酸化反応の初期過程(BH4ad→BHad3Had)を確認し、テトラヒドロホウ酸イオンの解離作用の起源を調査している。その結果、白金表面上でテトラヒドロホウ酸イオンは解離吸着する一方、比較対象として調査したオスミウム表面上では解離せず分子状吸着することを示している。特にカナダ・ブリティッシュコロンビア大学の実験研究者と共同研究を行っており、協力体制をする事ができた。これらの成果をまとめ注目度の高い学術雑誌であるChemical PhysicsLetters,Dalton Transactions等に出版した。この研究成果は「第53回真空に関する連合講演会」において発表賞を受賞した。研究計画に記載した本年度分の内容についての研究を完了し,全て論文として出版している.現在,さらに発展的な研究を行っている,海外の実験研究者と協力して理論的研究を進める.共同研究により,新たな候補物質や可能性を発見できつつあり,引き続きインパクトの高い研究を進める.
刷新的分子分光手法による未解明燃焼反応機構の探求

紫外吸収帯を有するが蛍光を発しないラジカル化学種の高感度検出のため、紫外パルスレーザを多重反射させる装置を開発し、従来法より一桁以上の感度改善を達成した。エンジン内の酸化反応過程を追う手段として、高速サンプリング質量分析手法を適用した。オクタン価基準燃料の冷炎・熱炎の二段着火の過程で時々刻々の燃料消費、アルデヒド等の中間生成物を追い、発熱履歴、着火特性を決める因子を解析した。1.近赤外光周波数分光法と紫外吸光法の計測を同時・同条件で行う反応解析装置により、メトキシメチル(CH_3OCH_2)およびシクロヘキシル(c-C_6H_5)それぞれの酸素分子との、室温から700Kまでの反応経路について解析を行った。近赤外光周波数分光法は、可変波長ダイオードレーザを光源とし、対向凹面鏡間距離1.5mのヘリオット式多重反射吸収工学系を組み、またEOM素子を用いた600MHzと2.6MHzの二重変調の発生と復調回路を組んで、微弱吸収の高速・高感度検出を可能にしたものである。本方法ではHO_2,OH,H_2O_2,HCOOHといった分子・ラジカルの検出・計測を行った。紫外吸収は、重水素ランプを光源とし、同ヘリオットセルに単一パスで近赤外光路と非干渉で観測領域は同一になるようにその光路を配置した。本方法では各種アルキルラジカルおよびアルキル過酸化物ラジカルの検出が可能である。反応開始はパルスYAGレーザまたはエキシマーレーザによる閃光分解法を用いている。CH_3OCH_2+O_2では酸素付加を経て熱分解生成物としてOHを含むものが主であり、低圧では付加安定化を経ない準直接のOH生成もかなりあることが確認され、一方c-C_6H_5+O_2ではC_2H_5等と同様の、付加中間体がHO2を生成する経路が主と判明した。2.すす微粒子成長過程を検討する手段として、レーザラマン分光法を応用した。ディーゼル排気をELPI(Electrical Low Pressure Impactor)を用いて粒径選別し、粒径群ごとにラマンスペクトルを得ることにより、グラファイト化の進行を検討した。10-500nmの範囲で、粒径が大きくなると共にグラファイト化が進む結果が得られた。エンジン回転数が低いほど結晶度は高く、アニーリング効果と考えられる。1.本研究代表者らが本研究の前身として開発した近赤外光周波数分光法の装置は、圧縮着火の低温酸化反応での重要化学種でありながら蛍光法では検出できないHO_2ラジカルの141.5μmの吸収帯での観測を可能にし、さらにOHラジカルも対象となった。しかしそれらだけでは当該反応過程の解明には不十分であるため対象化学種の拡大が望まれた。そこで本研究では、既設装置を改造して紫外吸収法を組み込み、アルキルラジカルおよびアルキル過酸化ラジカルの検出を同一容器内で行うことにより、ジメチルエーテルおよびシクロプロパンのレーザ閃光分解生起酸化過程の解明を進めた。さらに既設近赤外分光法でもスペクトルの探索をすすめ、新たに蟻酸とホルムアルデヒドの検出に成功した。但し、紫外吸収はその光源が指向性の弱い重水素ランプであるため、全長1.5mの反応管に単一パスでの配置しかできず、過酸化物ラジカルの必要濃度が10^<14>molecule/cm^3以上となり、限られた好条件でのみで反応解析が可能であった。そこで一層の感度増強を図るため、光源を色素レーザとし、多重反射光路を設けることを計画し、平成19年度には装置設計と部品の製作を行った。2.燃焼におけるすす生成の前駆体である、多環芳香族の成長過程を検討した。流通反応管を用いて試料ガスを過熱し、透過したガスをガスタイトシリンジを用いて採取し、ガスクロマトグララ質量分析計(GC-MS)を用いて分析した。ベンゼンを試料とし、全圧50750Torr、試料モル分率3×104、温度11001260Kとして、ナフタレン、ビフェニル、アントラセン、フェナントレン、ピレンを観測した。高圧側でナフタレン、ビフェニルが多く、低圧ではアントラセン、ピレンが増加する。反応経路としてフェニルラジカル→ビフェニル→アセチレン付加によるフェナントレン生成などの過程を考察した。1.本研究の前身において開発された近赤外光多重反射周波数分光法の装置は、圧縮着火の低温酸化反応での重要化学種でありながら蛍光法では検出できないHO_2ラジカルの1.41.5μmの吸収帯での観測を可能にし、さらにOHラジカルも対象となった。さらに当該反応過程の解明を進めるには、アルキルラジカル、アルキル過酸化ラジカル等の紫外吸収帯を有する化学種の検出が必要となった。これらの検出法として従来の重水素ランプ高原による紫外吸収法では感度不十分のため、紫外パルスレーザを多重反射させる装置を開発した。

パルスレーザに対応した光学系としては多重反射区間で常にビーム波面曲率と凹面鏡曲率を一致させて鏡面上で集光させない配慮が必要となった。本方法によって308nmでのOHラジカルの検出感度が10^<12>molecule/cm^3程度となり、従来法より一桁改善されることが確認された。2.定常運転されているピストンエンジン内の酸化反応過程を追う手段として、高速パルスサンプリング手法を適用した。本手法は当研究グループによってその能力を高めた独自の仕様である、差動排気系と質量分析を用いた、サンプルガスの蓄積を行わない直接検出手法である。H20年度としては本手法をPRF(ノルマルヘプタン・イソオクタン混合燃料)に適用するための条件設定の後、種々の計測を行った。ノルマルヘプタンは親分子質量の100で検出されるが、イソオクタンはフラグメントの99で選択的に検出される。中間生成物して市はホルムアルデヒドと過酸化水素が対象となり、過酸化水素はその質量数34に18の同位体に由来する酸素分子の信号が重畳するため、その影響を差し引く処理手順を確立した。燃料混合比率、すなわちオクタン価依存としてそれが高くなるほど、低温酸化段階での燃料消費と中間生成物量の減少が確認され、着火性の低下・低温発熱量減少と対応している。
低エネルギー有効理論によるQGPの非摂動的性質の研究

(1)相転移の臨界現象への応用をめざし、包絡線理論に基づく繰り込み群法の一般的な枠組みの発展を行った。また、繰り込み群法が初期値についての理論であることを明らかにした。その副産物として、繰り込み群法が量子力学の波動関数の摂動級数の総和法として有効であり、しかも、Bender-Bettencourtによる多重スケール法よりも簡便であることを示した。(2)有限密度系では平衡状態での相転移の理解自体がまだまだ不十分である。非摂動的繰込み群(Flow equation)を有限密度系のカイラル相転移の問題に適用する研究をドイツのH.Pirner教授(ハイデルベルグ大学)らと始めた。カットオフとして、正則時間法を用い、線形シグマ模型の自由エネルギーの従う繰り込み群方程式を解析的に求めることに成功した。温度0での有限密度系に対する数値計算の結果、有限密度でのカイラル転移は一次になることがわかった。これは、南部-ヨナラシニオ模型による平均場近似の結果や、カイラルランダム行列理論の結果を検証するものである。(3)スカラー-アイソスカラーチャンネルの強度関数に注目し、有限密度系でカイラル対称性が部分的に回復している場合、エネルギーが2パイ中間子の質量の閾値あたりに鋭いピークが現れうることを示した。また、それがすでにCHAOSグループによる、パイ-核散乱からの正負の中間子を計る実験で得られたスペクトル関数にすでに観測されている可能性があることを指摘した。更に、この予想を検証するために、有限核を標的とするいくつかの実験を提案した。入射粒子として、重陽子を用いる事、観測する粒子として4ガンマを計測すること等を提案した。1.QCDでのカイラル相転移と金属の超伝導状態への相転移との類似性に注目して、カイラル相転移の動的過程における散逸効果を分析した。その結果、有限の化学ポテンシャルを持つ系ではオーダーパラメタの揺ぎに対応する励起モードがクォークに吸われる過程(ランダウ減衰)が重要であることが分かった。2.更に、ランダウ減衰が効く場合は、動的過程を記述する巨視的な運動方程式は拡散方程式型(時間依存ギンズブルグ-ランダウ方程式)でよく近似できそうであることが分かった。3.高温相(QGP相あるいはカイラル対称性の回復した相)から低温相に相転移するときに現れる素励起としてのソフトモードにはフレーバー依存性があり、ストレンジセクターではu,dセクターと異なり、ソフトモードが明確には現れないことが分かった。4.CERESの実験で見つかったレプトン対生成の低エネルギー(400-600MeV)領域での異常な増大を説明するシナリオの一つである、多体効果によるベクトル中間子のチャンネルでの強度関数の軟化を調べる手段として電子-核散乱、特に、準弾性散乱が有効であることを指摘した。5.相転移の動的過程の記述に有効な理論である繰込み群の数学的構造を分析して、繰込み群方程式が、方程式の境界条件についてのものであることを強調し、不変多様体論との関連が明らかな形での新しい数学的(幾何学的)定式化を与えた。また、その応用として量子力学での波動関数の摂動論による展開の新しい総和法を提案し、その有効性を非調和振動子の場合に例示した。有限核でのカイラル対称性の可能な部分的回復およびシグマ中間子の検証を目的として、有限核にシグマ中間子を創生する実験を前年度提案した。自由空間でシグマ中間子を同定することは簡単なことではないが、カイラル対称性が部分的に回復している可能性のある原子核中ではよりきれいにこの同定が行われ得る。しかしながら、一般に有限密度系にハドロンを作ったとき、そのハドロンがその同一性を保持するとは限らない。まわりの粒子と強く相互作用し「分解」し得るからである。

そもそも、シグマ中間子の場合、自由空間でもσ@282πの過程を含めなければ、その記述は現実的ではない。このような場合、物理的に意味のある観測量はスペクトル関数ρ(ω,q)である。これは、そのハドロンと同じ量子数およびエネルギーωと運動量qを系に与えたときに、系の応答を与える応答関数R(ω,q)の虚部に等しい。今年度、2πとの結合の効果を含めた、有限密度系でのスカラーアイソスカラーチャンネル(以後、シグマチャンネルと呼ぶ)のスペクトル関数の計算を、線形シグマ模型を用いて行った。カイラル対称性が回復していくとき、シグマ中間子の質量の減少に対応するスペクトル関数のソフト化に伴い、2m_πの閾値付近でスペクトル関数が顕著に増大することを発見した。興味深いことは、この増大がカイラル対称性の比較的わずかな回復によっても見られることである。そのような増大がすでに実験で見つかっている可能性を指摘し、さらにこの事を検証するための有限核を用いたいくつかの実験を提案した。
林間放牧による森林生態系および流域の水環境への影響―林間放牧と生態系サービス―

北海道日高振興局管内において,肉牛の林間放牧による環境への影響を調査する。林間放牧では,シカなどの大型野生動物による森林生態系への被害と類似した負の影響が予想される一方で,放牧牛による適度な攪乱が森林の生態系サービスをサポート・促進する正の影響をもつ可能性も考えられる。この研究では,放牧地の水質調査による水環境への影響を検証する。また,カメラトラップによる放牧牛の行動観察および放牧地内の野生動物の観測,ドローンを用いた植生評価から,放牧により維持されている草地の森林生態系への影響や存在意義を調査する。林間放牧地内の様似川本川および支川の6地点において採水および流量観測を行った。調査期間は6月11月で月1回,計6回実施した。放牧地内の河川は有機物,栄養塩類および主要イオン濃度は低いが,渓流水を含む本川と草地からの流出水を含む支川を比較すると,支川の全窒素濃度および全リン濃度が高く,放牧および家畜ふん尿の草地への還元により,河川水質が変化していたと考えられた。また,日高管内の主要な16河川において最下流地点で6月,9月および10月に採水調査を行った。16河川における12種の主要イオン濃度の合計値(総イオン濃度)は2267mg/Lの範囲を示し,いずれの河川においてもCa2+,SO42-,Na+およびCl-の割合が高く,この4つのイオンの占める割合が80%91%であった。また,16地点におけるT-N濃度は0.151.38mg/L,NO3-N濃度は0.070.62mg/Lの範囲を示し,いずれの河川においても窒素濃度は低いといえる。ここで,林間放牧地よりも様似川下流においてすべてのイオン濃度が上昇しており,下流側の土地利用の影響が考えられた。放牧による河川水質への影響は小さいものの,水質が変化しており,流域全体の負荷に対する様似川への寄与率を検討する必要がある。また,放牧地をエゾシカやキタキツネなどの野生動物が利用していることから,林間放牧によって維持される半自然草地が生態系に及ぼす効果を検証する必要がある。放牧牛の行動や草地の植生評価を通して,林間放牧による環境への影響を評価し,環境負荷の少ない放牧システムについて考察する必要がある。当初の予定よりやや遅れている。採水調査については,採水地点や観測項目を一部変更したが,十分なデータを確保することができた。対象としている様似川だけでなく,日高沿岸部の調査を追加したことで,日高振興局全体の水質環境を評価できた。しかし,放牧地の環境評価としてUAVを用いた草地の植生評価を予定していたが,調査時の天候や機器不良などもあり十分に撮影することができなかった。2019年度に入って一部のデータがすでに取得できているため,問題ないと考えている。2018年度の調査結果を踏まえて,2019年度は観測回数や実験項目を増やして調査を進めている。2018年度は,林間放牧地内の詳細な調査に加えて日高管内広域の沿岸部において水質調査を行った。林間放牧による水質への影響が小さいことや馬の放牧や採草地が土地利用主体である日高地域は,河川水質が比較的良好であることが明らかとなった。今後は,林間放牧による環境影響について,放牧地の植生評価や土壌分析を行う予定である。水質調査についても林間放牧が行われている様似川において集中的に観測を行い,林間放牧と採草地や市街地などの違いを検討する。また,林間放牧による半自然草地の維持が周辺の生態系に及ぼす影響や効果についても考察を加えることを予定している。

放牧による河川水質への影響は小さいものの,水質が変化しており,流域全体の負荷に対する様似川への寄与率を検討する必要がある。また,放牧地をエゾシカやキタキツネなどの野生動物が利用していることから,林間放牧によって維持される半自然草地が生態系に及ぼす効果を検証する必要がある。放牧牛の行動や草地の植生評価を通して,林間放牧による環境への影響を評価し,環境負荷の少ない放牧システムについて考察する必要がある。当初の予定よりやや遅れている。採水調査については,採水地点や観測項目を一部変更したが,十分なデータを確保することができた。対象としている様似川だけでなく,日高沿岸部の調査を追加したことで,日高振興局全体の水質環境を評価できた。しかし,放牧地の環境評価としてUAVを用いた草地の植生評価を予定していたが,調査時の天候や機器不良などもあり十分に撮影することができなかった。2019年度に入って一部のデータがすでに取得できているため,問題ないと考えている。2018年度の調査結果を踏まえて,2019年度は観測回数や実験項目を増やして調査を進めている。2018年度は,林間放牧地内の詳細な調査に加えて日高管内広域の沿岸部において水質調査を行った。林間放牧による水質への影響が小さいことや馬の放牧や採草地が土地利用主体である日高地域は,河川水質が比較的良好であることが明らかとなった。今後は,林間放牧による環境影響について,放牧地の植生評価や土壌分析を行う予定である。水質調査についても林間放牧が行われている様似川において集中的に観測を行い,林間放牧と採草地や市街地などの違いを検討する。また,林間放牧による半自然草地の維持が周辺の生態系に及ぼす影響や効果についても考察を加えることを予定している。
大規模災害に関する情報能力の研究

研究実績の概要を、災害用データベース(1)(2)、災害情報通信(3)、災害情報システムのシステム分析(4)(5)という5つの項目について以下に示す。(1)災害時に不可欠な地域医療情報のデータベースを構築した。データベースは、どこでも手軽に使用できるよう、パーソナルコンピュータの上で機能できるものとし、データの内容は緊急時にまず必要となる地域の病院名、所在地、ベッド数、医師数、医療項目等である。このデータベースを種々の要求を想定して使用実験し、その有効性、問題点を明らかにした。(2)災害時のような緊急の場合、人間の判断はかなり不確実となるので、判断をバックアップする機能として、(1)のデータベースに知識工学で使用されるプロダクションシステムを導入して知識ベースを作成し、加えて意思決定支援型データベースの効果を調べた。(3)災害時の通信網として、地上の回線と衛星とを有効に接続し、地上の負担を軽くすることが可能な衛星上で信号処理を行う再生中継衛星を提案した。また、異常時における伝送特性を解析的に検討し、従来のシステムとの比較により特性が優れていることを明らかにした。(4)災害情報システムを運用する上で、人間がシステムに対してどのような役割をするかが重要な要素となる。そこで、このようなマン・マシン系における人間の行動を分析した。またこの行動を知識工学的にルール化し、モデル化することによって、人間のシステム制御の機能をどれだけ機械で代替できるか調べた。(5)災害情報システムによる情報伝達での、情報の形態の評価研究を行った。情報形態として、人間にわかりやすいのは言語的形態と図形的形態であり、前者にはファジィ理論が、後者にはシステム工学のグラフ表現等が使えることを明らかにした。
介護予防活動支援者としての中高年者の社会参加推進に関する研究

【目的】地域における介護予防活動の担い手(=支援者)として前期高齢者に着目し、1)介護予防活動の推進において期待される住民の役割と、役割遂行のために必要な個人の資質や資源、2)求められる資質や資源を持つ潜在的支援者の参加促進のための方法を検討した。【方法】介護予防活動を実践する自主グループ関係者からのヒアリングを行った。また、墨田区、杉並区の無作為抽出された6074歳各1000名への郵送調査を行い、47%(墨田)、56%(杉並)の有効回収率を得た。調査では、地域での介護予防活動について、支援者に限定しない一般的な参加意向を尋ねた後、9つのボランティアや手伝いの具体的内容を挙げて、活動希望と希望理由を尋ねた。【結果と考察】活動実践者へのヒアリングの結果、保健・福祉専門職経験者や男性の参加への期待、会の運営における世話役の負担の大きさなどがわかった。郵送調査の結果、1つ以上の支援活動を実際にしている人(活動者)が約1割、していないがやってみたい活動がある人(潜在的支援者)が半数近くいた。活動者を潜在的支援者と比べると、墨田区のみ居住年数が長いほど活動者となる傾向が見られた。また、支援活動の中でも高齢者援助型(移動補助、話相手など)と組織運営型(活動内容の運営・企画、会計、専門知識提供)の活動には希望者の属性に異なる傾向が見られ、組織運営型には高齢者援助型のような女性の希望者が多いという男女差はなく、学歴による差(高学歴の希望者が多い)があった。また、組織運営型では、地域貢献や自身の知識・経験の活用を動機とする人が相対的に多かった。高齢者援助型の活動に限ると、一般的な参加意向はないとした人でも約2割はこれらの支援への意向を持っていた。地域での介護予防活動では様々なタイプの支援が必要であることの周知が、多様な住民の参加促進にもつながると考えられる。【目的】地域における介護予防活動の推進においては、様々な側面で活動を支える住民の存在が不可欠である。本研究では、介護予防活動の担い手(=支援者)として、高齢期の健康づくりに関心が高く、時間、体力とも比較的余裕のある前期高齢者に着目した。具体的には、1)介護予防活動の推進において期待される住民の役割と、それぞれの役割を遂行するために必要な個人の資質や資源の解明、2)無作為抽出された前期高齢者に対する郵送調査に基づき、求められる資質や資源を持つ「潜在的支援者」の参加促進のための方法を検討することを研究全体の目的としている。研究計画1年目にあたる平成16年度は、主に、これまでに得たデータの分析をおこない、平成17年度に実施予定の郵送調査の準備を行った。【介護予防活動グループの分析】都内S区において実施した自主グループ調査より、健康の維持・向上や寝たきり予防を活動目的とする49グループを抽出し、ボランティアの属性や関わり方を分析した。その結果、世話役・ボランティアのみとして関わる人がいるグループが3割ある一方、世話役・ボランティアが活動当事者でもあり、両者の区別が困難なグループも4割あった。世話役・ボランティアの主な役割は、「活動の指導・補助」「活動の企画・準備」「会場の確保・準備」「対外折衝・関係機関との連絡」などであった。また、世話役・ボランティアのみとして関わる人の約9割は女性であり、女性では5060代、男性では6070代が多かった。【一般標本における参加意向の分析】都内N区の6074歳の代表標本に対して実施した郵送調査のデータを分析し、介護予防と関連した貢献活動(「住民の健康づくり活動の世話役や手伝い」「高齢者・障害者へのボランティア」)の参加意向を持つ人の特徴を分析した。その結果、2つの活動とも、年齢が若い人、健康状態が良い人、居住年数が(長い人より)10年未満の人の方が参加意向を持っていた。

また、支援活動の中でも高齢者援助型(移動補助、話相手など)と組織運営型(活動内容の運営・企画、会計、専門知識提供)の活動には希望者の属性に異なる傾向が見られ、組織運営型には高齢者援助型のような女性の希望者が多いという男女差はなく、学歴による差(高学歴の希望者が多い)があった。また、組織運営型では、地域貢献や自身の知識・経験の活用を動機とする人が相対的に多かった。高齢者援助型の活動に限ると、一般的な参加意向はないとした人でも約2割はこれらの支援への意向を持っていた。地域での介護予防活動では様々なタイプの支援が必要であることの周知が、多様な住民の参加促進にもつながると考えられる。
ダイバータ用耐照射性銅合金の創製

水冷型ボールミルを用いて作製したCu-Y2O3系ODS銅合金の優れた強度特性および熱伝導特性の微細組織学的要因を明らかにすることができた。特に、微細結晶粒組織の形成によって、強度特性と熱伝導特性のトレードオフ関係を克服できる可能性が示唆されたことによって、今後の合金開発の指針が得られたことは大きな成果である。また、マイクロピラー圧縮試験によって、単結晶銅からCu-Y2O3系ODS銅合金の強度特性におけるサイズ効果を明らかにすることができたので、今後は耐照射性評価法として活用できるようになったことも特筆すべき成果である。(笠田)強度と延性を両立させたCu-ODSの作製を目指した研究を発展させ、室温で80%の冷間圧延とその後の800 °C×30分の再結晶熱処理により、Bi-modalな結晶粒サイズ分布を有するCu-ODSの作製に成功し、室温において80%冷間圧延加工時と同等の強度(約500MPa)で優れた延性(19%破断伸び)を達成した。(鵜飼、大野)メカニカルアロイング(MA)-高温静水圧プレス(HIP)法を用いた分散強化法の新たな段階として、MA中における強化粒子増加を目的とした添加技術を提案した。この添加法はMAの途中に、別の化合物(酸化銅:CuO)を添加するというこれまでに例のない手法である。本研究では、この手法を用い試作した材料の機械的特性をはじめ、焼結前の合金化粉の詳細なデータを採取することにより、新しいCuO添加法が強化粒子(酸化物)増加に及ぼす影響を明らかにした。(菱沼、能登、室賀)このように、平成30年度は銅合金の製作法の高度化、製作後の加工・熱処理の最適化、強度特性、機能特性と微細組織の相関を明らかにすることができ、最終年の技術統合に向けて大きな進歩があった。これまでに作製したCu-Y2O3系ODS銅合金の優れた強度特性の微細組織学的要因を明らかにするために、EBSDやTEMを用いた解析を進めた。これらの研究により、本合金の強度特性は、数10nm程度の微小な結晶粒サイズによる影響が大きく、酸化物粒子の分散を改善すれば、一層の強化が見込めることが示唆された。また、マイクロピラー圧縮試験によって、バルク強度特性を予測する評価が可能であることが確認され、今後のイオン照射研究に活用することが可能となった。(笠田)H29年においてCu-ODSの強度及び伸びは確保できていたといえるが、H30年度は更なる特性の向上を目指して微細組織制御を行い、強度を保ったまま伸びを大きくする加工熱処理手法を確立したことから、期待以上の成果であるといえる。(鵜飼、大野)新しいCuO添加法によるMAにおける各合金化時間の粉末を分析した結果、CuO添加後、この添加材自身が十分に合金化段階に入ったことが確認できた。この粉末をHIP装置により焼結した試作材を観察すると、酸化物の増加および機械的特性(硬さ)の改善が確認できた。これはこの酸化物が強化粒子として寄与していることを示している。(菱沼、能登、室賀)以上のように、各製作法の高度化によって特性の向上が達成されるとともに、その微細組織に基づいた解析、特性向上のメカニズムが明かになり、当初の計画以上の進歩があった。今後は、酸化物粒子の分散状態の改善を目指し、MA過程の改善を進めるとともに、現在まで得られている合金の耐照射性評価として、BR-2による中性子照射を行った試料やイオン照射材の評価を進める予定である。これらの成果より、Cu-Y2O3系ODS銅合金のダイバータヒートシンク材としての基本特性についてまとめる。(笠田)H30年度までに作製に成功した合金(微細粒組織、バイモーダル組織)を基に、ダイバータの使用温度をカバーする温度範囲において変形の温度依存性・歪速度依存性・粒界すべりと動的回復挙動を調査し、ODS銅合金の変形機構を評価する。冷間圧延時の割れ抵抗性の大幅向上を目指してODS銅合金中の溶存酸素濃度の低減を行う。(大野)新しいCuO添加法によるMA試作材の機械的特性、熱伝導特性などを詳細に調査する。現在得られているデータおよびこれまでの分散強化金属の傾向を考慮すると、合金化後の焼結温度(HIP処理温度)が材料特性に影響を与える可能性があるため、その最終HIP処理温度の効果について検討する。(菱沼、能登、室賀)以上の成果をまとめて、ODS銅合金の製作技術の最適化、強度・機能の向上とその微細組織からのメカニズム、ダイバータ適用への指針とその性能予測、を行う。【高純度雰囲気ボールミル、キャプセル封入技術の高度化】MA-HIP法により、ナノレベル酸化物分散強化銅合金の製作を行った。この研究により、高純度アルゴン雰囲気ボールミルによる合金化過程、およびキャプセル封入段階の不純物管理が焼結後の試作材に与える影響について、製作材の組成分析、組織観察、および強度試験により明らかにした。また、不純物制御環境でのキャプセル封入手法を確立し、安定的な材料試作を可能とした。【水冷ミリング法の適用】銅に分散させる酸化物粒子のリアルナノサイズ高密度化のために、水冷型高エネルギーボールミルによるメカニカルアロイング(MA)条件の探索を行った。

運転条件を最適化することによってMA助剤を添加することなく延性に富む銅粉末の固着を防止し、焼結に供することができた。【熱伝導特性評価モデルの検証】新規に導入した熱拡散率測定装置を用いて、熱伝導特性の評価モデルの検証を行った上で、小型サンプルによって高熱伝導を有する銅合金の評価を行うことを可能とした。【添加元素、製作条件の最適化】ナノ酸化物粒子高密度分散を目的に、添加元素と焼結条件を最適化するために、ODS合金として一般的なY2O3を添加し、潤滑剤(PCA)を用いたMA処理の後、SPSを用いて焼結試料を試作し、微細組織と強度の評価を行った。酸化物粒子の平均サイズ11nm,分散間隔152nm,結晶粒径1マイクロメータ程度の微細な組織を持つODS銅が得られた。このような組織を有するODS銅の引張強度は室温で272MPaであり、今後の開発のベースとなる知見を得た。【高純度雰囲気ボールミル、キャプセル封入技術の高度化】試作合金は、合金化ー封入ー焼結の3段階を経て製作されるが、本研究では、2段階目の封入に着目した。一般的に、この封入段階は大気環境下で行われるが、本研究では初めて、グローブボックス内において封入することに成功した。本研究では、このような封入プロセス導入の有無を比較した結果、最終的な試作材の不純物濃度が焼結後の機械的特性、特に強度の向上に寄与していることが明らかになった。これらの試験を繰り返すことにより、キャプセル封入においてリークを防止する溶接法、カシメ法、HIP処理でキャプセルの過大変形による破壊を防止する充填法など、MA-HIPの基本的な技術が向上した。【水冷ミリング法の適用】水冷ミリング法で得られたCu-1Y2O3合金のビッカース硬さはHV145であり、同条件でMAおよび焼結を行った純銅の約1.5倍の強度を示した。Y2O3の緻密分散と結晶粒微細化の影響が示唆され、今後の開発の起点となる結果を得られた。熱伝導率については純銅と同程度の値が得られており、酸化物分散粒子による悪影響は見られず、合金開発の基本方針の正しさが確認された。【添加元素、製作条件の最適化】潤滑剤添加、SPS焼結によるY2O3添加ODS銅合金の試作に成功し、その引張強度は微細組織解析から見積もった強化量と概ね一致することが判明し、当初の計画以上にに進展していると言える。ここで得られた知見をベースに今後は組織制御を行うことで、更に強度・延性に優れたODS銅の開発を進める。【高純度雰囲気ボールミル、キャプセル封入技術の高度化】ナノレベル酸化物分散強化銅合金の製作に着手した。本研究では、粉末冶金法に基づいた高純度アルゴン雰囲気ボールミルによる合金化(MA)過程と試作材の大型化・自由成形を見越せる熱間等方加圧法(HIP)を組み合わせた新しいプロセスによる試作材が製作され、その評価が行われた。特に試作材の含有酸素濃度と強度特性の相関、CuOパウダーのMA中添加によるナノ酸化物の効率的形成、などの成果が得られた。【水冷ミリング法の適用】Cu-Y2O3系ODS銅合金の創製を目的として、水冷型ボールミルを用いてY2O3直接添加法およびYH2とCuOを添加したREDOX制御法によるメカニカルアロイング(MA)を行い、焼結材の硬さや熱拡散率を調べた。Y2O3直接添加法によって作製したCu-1Y2O3では銅合金において見られる硬さと熱拡散率のトレードオフ関係が克服されていることが見出された。
骨再生過程における細胞・分子間クロストークの解析

本研究では骨再生過程における細胞・分子間クロストークを解析し、骨再生の統合的理解を深めることを目的として研究を推進し、以下のことを明らかにした。(1)Notchシグナルは骨芽細胞分化及び骨形成を制御する。(2)骨再生過程でCCN3の発現が著明に上昇し、CCN3はBMPやNotchとクロストークし,骨芽細胞分化を抑制する。(3)ヒト口腔癌による骨破壊では、癌・骨境界部の線維芽細胞と破骨細胞のクロストークが重要な役割を担っている。(4)LatexinはBMP-Sox9カスケードを介して,発育過程と骨再生過程における軟骨細胞の分化を制御する。(5)ヒト滑膜性骨軟骨腫症における遊離体の形成にはBMPシグナルが関与しており、骨再生過程に類似している。骨組織は再生能力の強い組織であるが、骨再生の分子メカニズムに関しては明らかにされていない点が多く残されている。そのため、本研究では、我々が現在までに蓄積してきた研究成果を有機的に活用して、骨再生過程における細胞・分子間相互作用を解析して、骨再生の統合的理解を深めることを目的とする。そして、平成19年度には以下の研究成果を得た。1)CCN familyに属するCCN3はBMP-2及びNotchと細胞外で結合し、BMP-2のシグナル伝達を抑制し、Notchシグナルを促進することにより、骨芽細胞分化を抑制することを明らかにした。この過程で、CCN3のCT domainがNotchシグナルの促進に重要で、BMP-2シグナルの抑制はCTdomain以外のdomainが重要であることを明らかにした。また、マウスの骨再モデルで、再生初期にCCN3の発現及びBMPとNotchシグナルの活性化が起っていることをin vivoで解析した。さらに、CCN3トランスジェニック(Tg)マウスでは、骨形成の遅延により、骨量が減少していることを明らかにし、現在、このマウスにおける骨再生過程を解析中である。2)Notchの細胞内ドメイン(NICD)を骨芽細胞で特異的に発現するTgマウスを作製した。その結果、これらのマウスでは骨形成の低下により、骨量が減少している可能性を示唆する所見が得られた。現在、これらのマウスを用いて骨再生過程を解析中である。3)Wntシグナルの下流因子であるbeta-カテニンとNICDが結合することを明らかにし、骨芽細胞分化におけるWnt, Notchシグナルの相互作用を解析中である。本研究では、現在までに蓄積してきた骨細胞生物学的な基盤を有機的に活用して、骨再生過程における細胞・分子間相互作用を解析して、骨再生の統合的理解を深めることを目的とする。今年度は以下の研究を行った。我々は、CCN3/NOVのCTドメインがBMPとの結合に重要であることを報告したので、骨再生過程におけるSmads, NICD, CCN3の局在を解析し、これらの分子が発現していることを明らかにした。2.骨芽細胞特異的及び骨細胞特異的ににNotchシグナルを過剰発現するトランスジェニックマウスの作成と解析我々は既にI型コラーゲンプロモーター[2.3-kb pro-α1(I)]を用いて骨芽細胞に特異的に活性型Notch1を過剰発現するトランスジェニックマウスを作成し、これらのマウスでは骨形成が抑制されている可能性を示唆する所見を得た。また、DMP-1プロモーターを用いて、骨細胞に特異的にNICDが過剰発現するトランスジェニックマウスを作製し、現在、骨格の変化を解析中である。3. CCN3トランスジェニックマウス及びノックアウトマウスにおける骨再生過程の解析我々は、骨芽細胞で特異的的にCCN3を過剰発現するトランスジェニックマウスを作成し、その表現型を解析したところ、これらのマウスでは骨形成が抑制していることが明らかとなった。一方、CCN3ノックアウトマウスでは明らかな骨形成、骨吸収の異常はみられなかった。現在、これらのマウスにおける骨再生過程を解析中である。1)我々はCCN familyに属するCCN3はBMP-2及びNotchと細胞外で結合し、BMP-2のシグナル伝達を抑制し、Notchシグナルを促進することにより、骨芽細胞分化を抑制することを報告した。

今年度は、CCN3トランスジェニック(Tg)マウス及びCCN3ノックアウトマウスにおける骨再生過程を解析中である。2)Notchの細胞内ドメイン(NICD)を骨芽細胞で特異的に発現するTgマウスを作製した。その結果、これらのマウスでは骨形成の低下により、骨量が減少している可能性を示唆する所見が得られた。現在、これらのマウスを用いて骨が産生する全身性因子を解析中である。3)ヒト口腔癌の顎骨浸潤過程では、癌・骨境界部の線維芽細胞が重要な役割を担っていることを明らかにした。この過程で、口腔癌細胞が線維芽細胞に作用して、線維芽細胞のIL-6産生を促進し、周囲の線維芽細胞のRANKL発現を上昇させて、破骨細胞生骨吸収が亢進することも明らかにした。