hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンパク質の構造と機能の予測のための計算資源提供型広域計算

分子動力学計算やモンテカルロ法は、タンパク質の構造と機能の解析/予測のための手法として期待されているが、その膨大な計算量が実用化の障害となっている。本研究の目的は、分子動力学計算向けの強大な計算資源を有する計算サイトを構築し、その計算パワーを遠隔地のタンパク質科学者に提供するような、計算資源提供型のGRIDシステムのプロトタイプを製作することである。本年度は、そのような計算資源の実体である専用計算クラスタを開発し、また、Globus ToolkitとNinf-Gを利用して、遠隔計算のための予備実験をおこなった。分子動力学計算のボトルネックは二体相互作用求値にあるが、そのための高速アルゴリズムと専用計算ボードを併用するような計算ユニットのクラスタにより、専用計算サイトのプロトタイプを構築した。計算クラスタは単体で、通常の高速PCの1623倍の性能を達成した(計算ボード3枚装着の場合)。このユニット4台から成るクラスタをLAMを用いて構築したが、5万原子程度のタンパク質-水系に対して、精密なMD1ステップを1.6秒で実行できた(各ユニットには2枚の計算ボードを装着)。GRID化の試みとして、予備実験的な計算サイトを構築した。Ninf-Gを利用して、「相互作用提供型」システムを構築した結果、5万原子5ピコ秒のシミュレーションを遠隔地からおよそ17000秒で実行できた。オンサイト計算に比べ、4倍程度に延長したが、通常のPCに比べ数倍以上高速であった。また、Globus I/Oを利用する「単一MD提供型」コンポーネントを開発した。この場合は、前述のシミュレーションを4010秒で実行でき、遠隔計算によるオーバーヘッドはわずか5%であった。
穀物の放射乾燥法に関する研究

我が国のように高度化された農業機械化体系のなかで,省エネルギ・品質の観点から太陽熱穀物乾燥を確立するため,その基礎となる放射乾燥法が検討された.この乾燥法は,集熱用穀物乾燥ハウスを利用して行なわれるので,その集熱性能の検討がとくに重要である.まず指標となるハウス集熱効率の測定方法として非定常効率を提案し,その実測結果を重回帰式でまとめた.同時にこの効率表示式を用いて乾燥容量に適した集熱規模の算出方法を提示した.放射乾燥数学モデルでは,境界条件として集熱面,外壁面,内壁面への到達日射量の計算が必須である.その日射モデルを確立し,適合性を実験で検討し十分実用的であることを示した.放射乾燥法では,乾燥の熱源が放射伝熱の形で与えられるため,水分の除去が十分でなく乾燥速度も遅い.効率を上げるには風が必要である.その付加方法として,放射・送風方式(平行流,斜行流),放射・通風方式(放射重点・通風重点)を提案し,室内基礎実験・乾燥ハウス利用実験を行い,能率と品質に及ぼす影響を検討した.その結果,斜行流方式,通風重点方式が実用的に有効であることを示した.上述の各方式についてシミュレーションを行うため数学モデルを構築した.とくに放射乾燥モデルでは,熱伝導,空気蓄熱といった現象を無視できないので,その取り扱い法,境界条件の設定を明確に表示した.一例として,通風重点方式の数学モデルについて,実測値と比較してその妥当性を証明し,このモデルを利用したシミュレーションより乾燥規模の設定や経済性の検討を試みた.この放射乾燥法の実際の応用例を対象に,実情の調査,経済性の検討を行った.この研究の基礎的実験における斜行流方式の結果から最適な送風・撹はん方法を,また通風重点方式からテンパリング乾燥機併用方法,を提案し乾燥効率の改善を図ると同時に経済的にも成立することを実証した.我が国のように高度化された農業機械化体系のなかで,省エネルギ・品質の観点から太陽熱穀物乾燥を確立するため,その基礎となる放射乾燥法が検討された.この乾燥法は,集熱用穀物乾燥ハウスを利用して行なわれるので,その集熱性能の検討がとくに重要である.まず指標となるハウス集熱効率の測定方法として非定常効率を提案し,その実測結果を重回帰式でまとめた.同時にこの効率表示式を用いて乾燥容量に適した集熱規模の算出方法を提示した.放射乾燥数学モデルでは,境界条件として集熱面,外壁面,内壁面への到達日射量の計算が必須である.その日射モデルを確立し,適合性を実験で検討し十分実用的であることを示した.放射乾燥法では,乾燥の熱源が放射伝熱の形で与えられるため,水分の除去が十分でなく乾燥速度も遅い.効率を上げるには風が必要である.その付加方法として,放射・送風方式(平行流,斜行流),放射・通風方式(放射重点・通風重点)を提案し,室内基礎実験・乾燥ハウス利用実験を行い,能率と品質に及ぼす影響を検討した.その結果,斜行流方式,通風重点方式が実用的に有効であることを示した.上述の各方式についてシミュレーションを行うため数学モデルを構築した.とくに放射乾燥モデルでは,熱伝導,空気蓄熱といった現象を無視できないので,その取り扱い法,境界条件の設定を明確に表示した.一例として,通風重点方式の数学モデルについて,実測値と比較してその妥当性を証明し,このモデルを利用したシミュレーションより乾燥規模の設定や経済性の検討を試みた.この放射乾燥法の実際の応用例を対象に,実情の調査,経済性の検討を行った.この研究の基礎的実験における斜行流方式の結果から最適な送風・撹はん方法を,また通風重点方式からテンパリング乾燥機併用方法,を提案し乾燥効率の改善を図ると同時に経済的にも成立することを実証した.本年度は前年度に設定したFEM,BEM利用放射乾燥モデルを実用的にするため多くの修正を加えた。この乾燥の熱源である乾燥ハウス内にある穀物上の純放射量は、この乾燥モデルの境界条件として必要で、とくに日射量がその大半を占める。従って穀物表面に到達する日射量の予測が実用的には重要である。この日射予測モデルを提案し、実際に乾燥に使用される半円筒形FRPハウスに摘要した。実測値と比較可能なハウス外・内水平面全天日射量と予測値とを比較したが、両者は良く一致しモデルの妥当性が実証された。このモデルを用いて、シミュレーションから穀物表面到達日射量をハウスの方位角、床面積、乾燥シーズンを変数に重回帰式で表わした。次に、放射乾燥モデルの表面側境界条件には上述の日射量と同様ハウス内空気温度が、また裏面側境界条件としてコンクリート温度が必要である。この温度予測モデルを提案した。このモデルは黒色シート、土壌、ハウス壁面と空気から構成される。その予測値は実験からえられた値とよく一致しモデルの妥当性が検証された。放射乾燥モデルに摘要する時は、黒色シート、土壌のかわりに穀物・コンクリートに置き換えれば良い。前年度設定の乾燥モデルでは穀物は堆積したままのため、いわば実験室レベルであって、実用的でなく乾燥速度も遅く実際の乾燥とあわない。そこで、攪拌・送風条件をモデルに組み込んだ。すなわち、送風ファンにより送風が穀物表面に並行に行なわれ、攪拌部分は瞬間的に混合乾燥が実施されるようモデルを修正し、その予測値を実験結果と比較検討中である。

放射乾燥モデルは、日射モデル、乾燥ハウス集熱モデル、有限要素法利用乾燥モデルが結合して完成されたので、あらゆる穀物・天候条件下での放射乾燥シミュレーションが可能となった。
遺伝子改変動物を用いた精子成熟関連遺伝子の機能解析

哺乳類動物において、精巣上体は精巣で作られた精子に受精能力を付与する役割を担う(精子成熟と呼ばれる)。本研究では、受精のメカニズムにおいて精巣上体が果たす生理学的な役割を明らかにする目的で、精子の受精能力に関与することが知られている遺伝子クラスターXに注目した。RT-PCR法を用いて全身組織における遺伝子クラスターXの発現パターンを調べた結果、構成遺伝子のほとんどが精巣上体で強く発現していた。この遺伝子クラスターXの大部分(11遺伝子)をまとめて欠損した(KO)マウスを作製した。KOメスの妊よう性は正常だったが、KOオスと交配した野生型(WT)メスからは産仔がほとんど得られなかった。KO精子の形態、射出精子数、体外受精能力は正常だったが、卵透明帯へのKO精子の結合数はWT精子と比較して有意に減少した。そこで、精子の先体と中片部が蛍光標識されたKO精子を作製し、雌性生殖道内でのKO精子の挙動を観察したところ、KO精子は子宮と卵管の接合部(UTJ)を通過できないことが明らかになった。以上から、KOオスの妊よう性が低下する原因は、UTJ通過不全のためだと考えられる。今後、UTJ通過に必須な遺伝子との相互作用などを調べて、精子成熟のメカニズム解明を試みたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。哺乳動物において、精巣上体は精巣で作られた精子に受精能力を付与する役割を担う。本研究では、受精のメカニズムにおいて精巣上体が果たす生理学的な役割を明らかにする目的で、ある遺伝子ファミリーを含む17遺伝子をまとめて欠損した遺伝子欠損(KO)マウスを作製し、その表現型解析を行っている。in silico解析の結果からこのファミリーを構成する遺伝子の多くが精巣上体で発現すると予想され、これらの遺伝子は精子への受精能力付加メカニズムに関与する可能性がある。これまでの研究結果からこのKO雄マウスは不妊であることが確認されている。KO精子の形態に関して、肉眼所見においては異常が認められず、また射出精液中の精子数についても異常は認められなかった。また、体外受精を行うと卵子と受精することから、不妊の原因は精子が子宮内に射出されてから受精の場である卵管膨大部に至るまでの間にあると予想された。KO精子が子宮から卵管へ移行できないという表現型はこれまでにも複数の遺伝子において報告されているが、それらの多くでは共通して精子頭部のある膜上タンパク質が消失していた。解析中のKO精子を用いてウェスタンブロッティングを行ったところ、この膜上タンパク質が消失していることが確認された。この結果から、当該KO精子は卵管膨大部へ移行できず、受精が起こらないことで不妊となっていることが示唆された。また、野生型雄マウスの精巣上体をもちいてRNA-seq解析を行った結果、精巣上体で発現が認められた遺伝子は17遺伝子中8つであった。不妊の原因遺伝子はこれら8つの遺伝子の中に存在すると考えられ、それを突き止めるために今後さらなる検討が必要である。今年度は、予定通り不妊原因と予想されていた精子膜上タンパク質の消失を確認できた。また、RNA-seq解析の結果から不妊原因遺伝子を絞り込むことに成功した。その一方で、予定していた雌生殖道内におけるKO精子の挙動解析を実施できておらず、その点に関しては次年度の検討課題である。絞り込みに成功した不妊の原因遺伝子と予想される8つの候補について、さらに絞り込みを行い、原因遺伝子の特定を試みる。それと並行してKO精子の雌生殖道内での挙動解析を行うことで、精子が卵管膨大部への移行できないことが不妊の原因であることを実証する。また、特定された不妊の原因因子が精子に受精能力を付与する作用機序を明らかにする目的で、原因タンパクと相互作用する精子側のタンパク質の探索を試みる。
Si熱酸化過程のRHEED-AES-CL法による「その場」観察

本研究ではSi熱酸化プロセスが関与する多くの諸現象を互いに関連づけて統合的に理解することを目的とし、これまで広く用いられてきたDeal-Groveモデルにおける酸化膜中での酸素拡散と界面反応のみに基づく考え方に限界があると考え、熱酸化に関与するもう一つの成分であるSi原子の役割・挙動を取り込むことにより極薄Si酸化膜形成の物理的描像を革新し、それに基づいてSi熱酸化プロセスの反応モデルの構築を進めた。熱酸化プロセスにおいて酸素だけでなくSi原子の挙動も一緒に調べるために、反射高速電子回折法のプローブである斜入射電子で励起したオージェ電子分光法(RHEED-AES)を用いることにより、Si熱酸化の初期過程において酸化膜被覆率と表面形態/構造を同時に「その場」観察可能とした。このRHEED-AES法を用いてSi(001)表面の熱酸化過程をリアルタイムモニタリングした。酸化膜被覆率の時間発展からラングミュア型吸着、二次元島成長、エッチングの反応領域(温度、酸素圧力)を明確に決定した。各反応領域において酸化膜被覆率と表面形態/構造との相関をとることにより、ラングミュア型吸着領域では酸化にともなうSi原子放出が示唆され、二次元島成長領域では表面荒れの発達過程が明らかにされた。前者のSi原子放出は酸化による体積膨張の歪み緩和のために生じたものと考えられ、以前に報告された第一原理計算からの予測を支持し、Si熱酸化の物理的描像を考えていく上で重要な結果である。さらに、二次元島成長とエッチング領域においてRHEED強度の周期的振動現象を観察し、エッチング速度のリアルタイムモニタリングを可能とした。酸化膜被覆率とエッチング速度の比較から、酸化膜成長とSiO脱離が競合する反応過程を明らかにした。以上で述べたように、2年間にわたる本研究においてRHEED-AES法を用いてSi熱酸化の表面動的過程を「その場」観察し、極薄シリコン酸化膜形成の表面反応モデルを構築した。本研究ではSi熱酸化の膜成長と構造欠陥の挙動を統合的に理解できる物理的描像の確立を目的として、Si熱酸化過程をRHEED-AES-CL法で「その場」観察を行い、その表面反応の動的過程を解明する。本年度は以下の研究成果を得た。(1)現有設備としてある超高真空の複合表面解析装置を改良して、高純度の酸素ガスを用いたSi熱酸化過程を、先ずRHEED-AES法で「その場」観察することを可能とし、SiO_2膜成長と界面の荒れの発達を一緒にリアルタイムモニタリングした。(2)SiO_2膜からのO KLLオージェ電子強度の時間発展から、Si熱酸化をラングミュア型吸着、二次元SiO_2島成長、エッチングの三つの温度領域へと明瞭に区分できることを明らかにした。(3)ラングミュア型吸着の温度領域では、原子スケールでの表面平坦性を保ったまま酸化が進み、SiO_2膜がSi表面を完全に覆った後も酸化が大変に緩やかに進行し、SiO_2膜厚の増加に対応して界面の平坦性が低下することを明らかにした。(4)二次元SiO_2島成長の温度領域では、SiO_2成長とエッチングが同時に進行していることを観察し、RHEED-AES法を用いて両者の反応速度を一緒にリアルタイムモニタリングできることを実証した。SiO_2/Si界面の凸の発達とSiO_2被覆率の相関の時間発展をエッチング速度を用いて検討し、表面反応モデルを提案した。このモデルではエッチングはSiO脱離だけでなく、SiO_2成長によっても生ずる。(5)エッチングの温度領域でも、表面平坦性が緩やかに低下することを明らかにした。

本研究では、Si熱酸化プロセスが関与する多くの諸現象を互いに関連づけて統合的に理解することを目的として、これまで広く用いられているDeal-Groveモデルにおける酸素(水)の酸化腹中での拡散と界面反応のみに基づく考え方に限界があると考え、熱酸化に関与するもう一つの成分であるSi原子の役割・挙動を取り込むことにより極薄Si酸化膜形成の物理的描像を革新し、それに基づいてSi熱酸化プロセスの反応モデルの構築を進めた。熱酸化プロセスにおいて酸素だけでなくSi原子の挙動も一緒に調べるために、本研究では反射高速電子回折法のプローブである斜入射電子で励起したオージエ電子分光法(RHEED-AES)を用いることにより、Si熱酸化の初期過程において酸化膜被覆率と表面形態/構造を同時に「その場」観察可能とRHEED-AES法を用いてSi(001)表面の熱酸化における表面動的過程をリアルタイムモニタリングした。酸化膜被覆率の時間発展からランブミュア型吸着、二次元島成長、エッチングの反応領域(温度、酸素圧力)を明確に決定した。各反応領域において酸化膜被覆率と表面形態/構造との相関をとることにより、ラングミュア型吸着領域では酸化にともなうSi原子放出が示唆され、二次元島成長領域では表面荒れの発達過程が明らかにされた。前者のSi原子放出は酸化による体積膨張の歪み緩和のために生じたものと考えられ、以前に報告された第一原理計算からの予測を支持し、上で述べたSi熱酸化の物理的描像を考えていく上で重要な結果である。さらに、二次元島成長とエッチング領域においてRHEED強度の周期的振動現象を観察し、これは層ごとのSi表面エッチングによるものであり、エッチング速度のリアルタイムモニタリングを可能とする。酸化膜被覆率とエッチング速度の比較から、酸化膜成長とSiO脱離が競合する反応過程を明らかにした。
生活習慣病におけるHMGB1測定の意義の構築

核内タンパク質のHMGB1は、13T3-L1脂肪細胞からJNKを介して新規のアディポサイトカインとして分泌される、2分泌されたHMGB1は3T3-L1脂肪細胞に作用しMAPカイネースを活性化しインスリンシグナルを減弱させる、3肥満症患者の脂肪細胞の細胞質には健常者に比べ、HMGB1が高度に発現している、4アディポネクチンは3T3-L1 adipocyteからのHMGB1の分泌を阻害する、という結果が得られた。以上から、「HMGB1は肥満症患者の大型内臓脂肪細胞から分泌される、インスリン抵抗性やメタボリック症候群に関係する新規の炎症誘発性のアディポサイトカインである」という成果がえられた。メタボリック症候群の病態形成において、HMGB1が新規のアディポサイトカインとして果たす生理的役割の解明を進めている。我々はこれまでに、肥大大型脂肪細胞からHMGB1が分泌され、脂肪組織において炎症とインスリン抵抗性を生じることをin vitro実験で見出しているが、この研究成果をさらに発展させ動物モデルで検証を行って現在解析中である。またHMGB1-KOマウス,RAGE-KOマウスへ高脂肪食を負荷したときの血糖値変化、インスリン分泌、インスリン抵抗性、インスリンシグナル、アディポサイトカイン分泌、サイトカイン分泌、血管内皮障害(動脈硬化)、血栓症の評価についても解析を進めている。そしてこれまでに、肥満マウスと糖尿病マウスでは、健常マウスに比べ有意に血中HMGB1が高値になっており、これはアデノウイルスを使ったアディポネクチンの投与(im)より低下することを見出しており、このことから生活習慣病におけるHMGB1とアディポネクチンの逆相関の関係性を見出し解析を進めている。ヒト脂肪組織を用いた免疫組織染色で、BMIが高値のヒトではBMIが正常のヒトと比べ脂肪細胞の細胞質がHMGB1で強く染色されてくることを認めた。これまでに行ってきたin vitro実験と併せ、HMGB1が肥大大型脂肪細胞から分泌される新規の炎症性アディポサイトカインであるという我々の仮説に一致した結果となった。今後はメタボリック症候群の病態形成において、肥大大型脂肪細胞から分泌されるHMGB1の生理的役割をin vivoを中心に研究を進め、またアディポネクチンとの関連性について解析を行う。核内タンパク質で転写調節因子として知られているHMGB1(High mobility group box 1)は、敗血症性ショックや播種性血管内凝固症候群(DIC)、動脈硬化、関節リウマチにおいて、活性化マクロファージや壊死細胞から放出され、炎症性メディエーターとして作用している。一方、13T3-L1脂肪細胞からJNKシグナルを介して、新規のアディポサイトカインとしてHMGB1が分泌されること、2分泌されたHMGB1は3T3-L1脂肪細胞に作用してMAPカイネース(ERK1/2, JNK)の活性化し、インスリンシグナルを減弱させた、このことは脂肪細胞から分泌されたHMGB1が、脂肪組織において炎症の誘発とインスリン抵抗性を生じさせるpro-inflammatoryなアディポサイトカインとして作用していること、3健常者と比較して、肥満症患者の内臓脂肪組織の脂肪細胞の細胞質にはHMGB1が高度に発現していることがDAB染色でもIF染色でも確かめられた、4アディポネクチンは3T3-L1 adipocyteからのHMGB1の分泌を阻害し、抗炎症的に作用した。アディポネクチンによるHMGB1の分泌阻害は、一部はJNKシグナルの抑制を介して行われる、という結果が得られた。以上から、「HMGB1は肥満症患者の大型内臓脂肪細胞から分泌される、インスリン抵抗性やメタボリック症候群に関係する新規の炎症誘発性のアディポサイトカインであり、抗炎症作用のあるアディポネクチンはこのHMGB1の分泌を制御している」と結論した。これらの研究成果は下記の論文にアクセプトされた。これまでは、in vitroでの研究が中心であったが、ヒト脂肪組織を使った解析でHMGB1が新規のアディポサイトカインであるという結果を得た。糖尿病in vitro実験とマウス実験から得られた、血中HMGB1値とアディポネクチンが逆相関の関係にあることを、ヒトにおいても確認する。そしてこのバランス異常が糖尿病、インスリン抵抗性、動脈硬化、血栓症といった生活習慣病のリスクにつながるという我々の仮説の検証を進める。H25、26年度を通じてHMGB1とメタボリック症候群との解析をin vivoで行い解析する。現在動物から得られたサンプルを解析中である。血中HMGB1値と生活習慣病のリスクについて、in vitro実験やマウス実験からHMGB1とアディポネクチンが逆相関の関係性にあることを確認している。今後はヒトにおいてHMGB1と肥満、インスリン抵抗性、糖尿病、動脈硬化との関連性をアディポネクチンによる抗炎症効果、インスリン感受性効果との関係性に焦点を絞って検証を進めたいと考えている。
児童・生徒の発達とシックハウス症候群との関連についての調査

本研究は、シックハウス症候群(SHS)と診断された516歳の17名の子どもを対象に・生育歴、・揮発性化学物質の測定による生活環境調査、・WISC-III、・現在の生活状況についての親からの聞き取りによる質問紙調査の結果を加えて、発達傾向を明らかにした。全体のFIQは正常範囲であったが、PIQがVIQに対して有意に低かった。生活改善が進まず経過が不良と判断された群と、生活改善が進み良好だった群を比較した結果、不良群は、FIQ、VIQ、PIQすべてで良好群より低かった。不良群では、半数に不登校傾向や不定愁訴があった。化学物質の曝露の状況が改善されないケースでは、心身の発達に影響する可能性を示唆した。シックハウス症候群と診断された児童・生徒および、シックハウス症候群が疑われる広汎性発達障害の児童・生徒を対象に、(1)親からの聞き取りによる生活状況、(2)WLSC-IIIの実施、(3)毛髪サンプルによるミネラルバランス(調査対象者と居住を共にする家族も含む)、(4)眼球運動、の4項目に関する調査を行い、その結果を分析した。生活状況については、医師の指導やカウンセリングを受けて状態が改善されていたケースでは、不登校が改善されるなど、良好に経過していた。しかし、学習面では、漢字の書き取りや算数の図形問題など、視知覚認知のレベルが影響する分野を不得手としていた。また、学校での化学物質の使用(プールの塩素投入、床のワックス掛け等)などが体調不良と結びつき、学習での苦手意識と重なった場合には、学校生活に不安を感じ、不定愁訴が多くなることもあり、登校渋りのきっかけに至るケースがあった。知能テストのプロフィールは、動作性IQが低いという結果だった。眼球運動検査では、年齢に比して焦点調整に時間がかかっていた。WISC-III実施において、視覚課題の遂行で疲労により、作業能率が低下する可能性を示唆する結果を得た。毛髪検査の結果は、広汎性発達障害児で、同居家族に比して、著しく水銀やアルミニウムなどの有害ミネラルの値が高いケースがみられたが、シックハウス症候群では、家族全員が類似の傾向を示し、当該児童・生徒特有の問題は見られなかった。シックハウス症候群と診断された児童・生徒およびシックハウス症候群が疑われる広汎性発達障害の児童・生徒を対象に、(1)親からの聞き取りによる生活状況、(2)WISC-IIIの実施、(3)毛髪サンプルによるミネラルバランスの調査(調査対象者と居住を共にする家族も含む)、(4)各対象者の生育歴の調査、行い、その結果を分析した。生活状況については、不登校事例は、平成20年度以来継続していたコンサルテーションに従って生活を続けた結果、学校での適応は良好な状態が継続していた。学習面では、地図の読み取りや図形問題、スペリングが苦手とするケースが多かった。対象者のほとんどがすでに中学生になっており、自分の得意な領域の学習で不得意分野を補う努力をするなどをしがら自覚的に行うようになっていた。シックハウス症候群では、特に思春期のアイデンティティ形成の問題との関連で、自分の問題点を知りながら将来設計を考えていくためにも、カウンセリングが重要な支援となることが明らかとなった。広汎性発達障害のケースの生育歴の検討を行った結果、乳児期よりアレギーを発症している場合が多かった。アレルギー疾患の罹患が、広汎性発達障害のケースでは情緒面の安定に影響しているという事例がみられた。知能検査の結果は、シックハウス症候群の中学生事例では、統計処理が可能な症例数を集めることはできなかったが、言語性IQと動作性IQとの差が少なくなっていた。平成20年度より継続して行った毛髪検査の結果では、シックハウス症候群の場合には、家族全員が類似のミネラルバランスの傾向を示したが、広汎性発達障害の場合には、家族とは異なる傾向を示していた。環境由来と思われるシックハウス症候群の発達傾向は、経過が良好である場合には、知的発達や社会的適応において改善する可能性のあることが認められた。シックハウス症候群と診断された児童・生徒およびシックハウス症候群が疑われる広汎性発達障害の児童・生徒を対象に、(1)親からの聞き取りによる生活状況、(2)WISC-IIIの実施、(3)毛髪サンプルによるミネラルバランスの調査(調査対象者と居住を共にする家族も含む)、(4)居住空間及び敷地内の屋外における化学物質濃度調査を行い、その結果を分析した。今年度実施した化学物質濃度の調査の結果、対象者家屋のTVOCは、居間、寝室などの居住空間において、すべて厚生労働省の指針値を下回った。生活状況については、アレルギー症状が軽減し、学校での適応も良好であった。

学校での化学物質の使用や、教室内での他の生徒の防虫剤使用衣類による暴露に対しては、自分の体調を意識し、退避するなどの防衛措置をとることができるようになっていた。知能検査の結果は、統計処理が可能な症例数を集めることはできなかったが、対象者全員の言語性IQと動作性IQとの差は標準偏差内になっていた。平成20年度より継続して行った毛髪検査の結果では、シックハウス症候群の場合には、家族全員が類似のミネラルバランスの傾向を示したが、広汎性発達障害の場合には、家族とは異なる傾向を示していた。今回の調査では、化学物質測定結果から対象者の環境の改善が認められた。経過が良好である場合には、知的発達や社会的適応において改善する可能性のあることが認められた。広汎性発達障害のケースでは、シックハウス症候群の事例よりTVOCが高濃度のケースがあった。このケースでは医師による診断がなかったため、対象者および家族は、自覚ないままに生活していた。日常症状の悪化に影響している可能性があり、今後の診断において、化学物質暴露の可能性を視野にいれる必要性があることを指摘したい。
伝染性軟属腫ウイルスDNAの多様性

伝染性軟属腫(MC)の原因である伝染性軟属腫ウイルス(MCV)DNAを制限酵素処理後,アガロ-スゲル電気泳動法により解析し,本邦におけるMCの多様性の有無,臨床像との相関を調査し,外国例と比較し,伝染経路の推定における本解析法を有用性を検討した。対象・方法:MC患者92例より採取した材料より全細胞DNAを抽出し,制限酵素BamHI,HindIII,ClaIにて切断後,1%アガロ-スゲルにて電気泳動を行い,エチジウムブロマイド染色後写真を撮影した。結果:4種の異なったMCV DNA切断パタ-ンがみられ,それぞれMCVー1,2,3,4と呼称した。検出頻度はそれぞれ69%,4%,25%,2%であった。小児例のほとんどと成人女性の全例では,MCVー1,3のいずれかの感染がみられ,その臨床像は典型的で両者間に差異を認めなかった。MCVー2は4例と少なかったが,臨床像はMCVー1,3と同様であった。MCVー4は2例の成人男性(うち1例は免疫抑制患者)にのみ検出され,臨床像も個疹が大きく特異であった。同一症例からは,採取部位・時期が異っても常に同一のタイプが検出され,MCVの安定性が示された。考按:MCVー1,2は外国の報告と同じタイプで,MCV3,4は今回初めて検出されたタイプであった。このうちMCVー3はMCVー1とDMA切断パタ-ンが酷似しており,MCVー1の亜型と推定された。MCVー4は通常MCのみられない患者層に検出され,免疫不全との関連も示唆され,感染経路も不明であり,きわめて特異なMCVと考えられた。またMCV DNAの安定性が示されたことから,本解析法はMCの感染経路の推定に有用と思われる。
インド西部タール沙漠におけるトライブの社会的ネットワークと歴史実践の人類学的研究

本研究の目的は、インド西部タール沙漠地域におけるビール社会の社会的ネットワークの現状を把握し、その社会的実践の背景に存在する女神信仰やエスノヒストリーを媒介とした多様な象徴体系を抽出することで、人と人が結びつく動態的な関係性の在り方を明らかにすることである。昨年に引き続き、コミュニティ論、エスニシティ論、ネットワーク理論など、人類学を越えた学際的な諸研究成果を参照しつつ、現地の状況をより確実に把握するための理論的な構築を行った。また、昨年度に行われた計二ヶ月の集約的なフィールド調査の結果を、それ以前から得られているデータと比較分析し、さらなる分析の緻密化と情報の刷新を行った。こうしたデータをもとに、既存の「カースト」や「村落」を基盤としたインド社会研究の在り方では捉えることのできない柔軟な社会関係や生計実践を行っている現地社会の状況を詳細な民族誌としてまとめ、平成20年度博士学位申請論文として結実させた。そこでは、社会を固定的な体系として捉えるのではなく、人々が結び付くためのイディオム(歴史・神話物語、信仰形態、称号による差異化)が人々の社会関係の実践を生み出しているとする、動態的な社会理解を導き出すことの重要性を主張した。こうした知見を基に、各種学会誌(『社会人類学年報』『南アジア研究』等)への投稿、商業誌での執筆、南アジア関連の編箸における分担執筆を行い、研究成果を言語化、文字化して提示することに努めた。6月にはこれまで得られた知見やデータをもとに「南アジア<村落>の現在」と題してシンポジウムを企画担当し、趣旨説明を行った。こうした目的のため、昨年度はコミュニティ論、エスニシティ論、ネットワーク理論など、人類学を越えた学際的な諸研究成果を参照しつつ、現地の状況をより確実に把握するための理論的な構築を行った。その上で、9月初旬から10月末まで、計二か月間の集約的なフィールド調査を行った。そこで明らかになったのは、調査地であるジャイサルメール県境を越えた広範な関係性の網の目である。集団内外に広がる関係性を維持するものとして、彼らの持つ歴史認識(たとえば移住が行われた経緯、父系出自の系譜、特定の女神の創世神話)や、地理的遠隔性を捉える特定の空間認識が存在することが明らかになった。調査の最終段階で人生儀礼や女神祭祀に注目したのは、これらの集団的な時間的・空間的「記憶」が凝縮した形で明示される瞬間を捉えようとしたためである。こうした知見を基に、帰国後は国際交流基金での講演のほかに、各種学会誌(『社会人類学年報』『南アジア研究』等)への投稿、商業誌での執筆、南アジア関連の編著における分担執筆を行い、研究成果を言語化、文字化して提示することに努めた。現在は音声データのテープ起こしや、現地で得られた資料等のデータベース化等に集中し、今年度中に完成予定の博士論文に向けた準備に取り掛かっている状況である。
脳虚血におけるグリア細胞の役割に関する研究

目的:グリア細胞Na, K-pump機能を調べ、虚血時における働きについて検索する。方法:新生ウイスターラットの大脳皮質より単離したアストロサイトを培養し、ニスタチン穿孔パッチクランプ法を用いてNa,K-pump電流(Ip)を測定した。結果:1.Ipは細胞外K濃度依存性に活性化され、Kd値は0.8mM、Hill係数は1.7であった。2.ouabainは濃度依存性にIpを抑制し、IC50は約0.1mMで、ouabain低感受性のアイソフォームの存在が示唆された。3.Ipは脱分極側で大きく、過分極側で小さくなるS字状の電流ー電圧特性を示した。4.細胞内Na非存在下においても細胞外K添加によってIpは発生したが、細胞外Na除去によってIpは消失した。この結果は、アストロサイトにはテトロドトキシン非感受性の非不活化型Na流電流があり、これがIp活性に寄与していることを示唆した。細胞内Na存在下に細胞外Naを除去すると全ての膜電位においてIpの増大が認められ、特に過分極側における増大が著しかった。5.虚血類似負荷はIpに影響を与えず、虚血中でもアストロサイトのIp活性は保たれていた。6.グルタミン酸は細胞内Na濃度を増やすことによりIp活性を増強させた。また、増強効果はグルタミン酸除去後にも持続する場合があり、代謝型グルタミン酸受容体を介するNa,K-ATPaseのリン酸化がこれに関わっている可能性が考えられた。まとめ:虚血中でもアストロサイトのNa,K-pumpは機能しており、細胞外Kやグルタミン酸の蓄積、ならびに細胞外Naの減少によりその活性は最大に達していると考えられた。このことはアストロサイトが虚血中に増加している細胞外Kを積極的に除去し、神経細胞保護的に働いていることを示唆する。新生ウイスターラットの大脳皮質より酵素を用いてグリア細胞(アストロサイト)を単離し、約1カ月培養を行った。グリア細胞間のギャップ結合の影響をなくすために、実験2-3日前に再度酵素的に単離・培養し、ニスタチン穿孔パッチクランプ法でNa,K-pump電流(Ip)を測定した。細胞内Na^+存在下、細胞外K^+濃度を高速灌流液交換法(Yチューブ法)を用いて急速に増加させることによってIpが誘起された。Ipのイオン感受性、薬理学的性質、膜電位特性について調べたところ、以下の知見を得た。1.Ipは細胞内(電極内)Na^+存在下に細胞外K^+濃度依存性に活性化された。その活性化曲線は0.1mMより始まり、5mMでほぼ最大に達し、さらに高濃度のK^+を作用させてもIpの増加は認められなかった。K_d値とHill係数は0.8mMと1.7であった。2.細胞内(電極内)Na^+非存在下においても細胞外K^+添加によってIpは発生したが、細胞内(電極内)Na^+存在下のそれに比べ大きさは小さかった。また、細胞外Na^+を除去するとIpは消失し、細胞外からのNa^+流入がIp活性に寄与していること、さらに、このNa^+流入にはテトロドトキシン非感受性の非不活化型Na^+電流が関与していることがわかった。3.細胞内(電極内)Na^+存在下に細胞外Na^+を除去すると、K^+添加によるIpの活性化は著明に増大し、その活性化と脱活性化に至る時間経過も変化した。4.特異的阻害薬ウワバインはIpを濃度依存性に抑制したが、完全抑制には高濃度(10mM)を要し、ウワバイン低感受性アイソフォームの存在が考えられた。

5.Ipは過分極側で減少、脱分極側で増大したが、0mV付近よりプラトーとなり、それ以上の電流の増大は認められず、電流-電圧曲線はS字状を示した。新生ウイスターラットの大脳皮質より酵素的にグリア細胞(アストロサイト)を単離、約1ヵ月培養を行いダリア細胞間のギャップ結合の影響をなくすために、実験2-3日前に再度単離・培養し、ニスタチン穿孔パッチクランプ法を用いてNa,K-pump電流(Ip)を測定した。平成10年度は虚血類自負荷の影響について観察を行い、以下の知見を得た。1.細胞内Na^+存在下に細胞外K^+濃度を増加させると外向き電流が発生した。この電流はNa,K-ATPaseの選択的阻害薬ウワバインによって抑制されたことからK^+誘起電流はIpであると考えられた。2.虚血類似負荷として、代謝阻害剤(CN^-、CCCP)および無グルコースの影響について検討した。(1)細胞外K^+投与によって外向きIpを発生させた後、代謝阻害剤としてCN^-(3mM)を灌流投与すると内向き電流が発生、IPが抑制された様に思われた。しかし、このCN^-誘起内向き電流は細胞外K^+非存在下でも観察され、電流-電圧関係を調べた結果、逆転電位は0mV付近に存在し、CN^-誘起カチオンチャネルによる可能性が高く、Ipとの関係は少ないと考えられた。(2)代謝阻害剤としてCCCP(10μM)を灌流投与すると、数秒間の内向き電流発生の後、緩徐な外向き電流が発生した。電流-電圧関係を調べた結果、緩徐な外向き電流はその逆転電位が-80mV付近に存在し、K^+チャネルの開口によって発生することが考えられた。一方、内向き電流の逆転電位は-40mV付近であったが、それに続く外向き電流の関与を考慮すると、本来の逆転電位はさらに脱分極側に存在すると考えられた。(3)無グルコース液の潅流投与時、膜電流には明かな変化は観察できなかった。また、無グルコースとCCCPの同時投与は、CCCPの単独投与の場合と殆ど変らなかった。以上の結果より、虚血類似負荷はグリア細胞のIpに直接的な影響を与えることは少ないことが判明した。このことはダリア細胞に存在するNa,K-pumpが虚血中でも正常に働いている可能性を示し、脳虚血中に増加する細胞外K^+の恒常性維持に寄与していることを示唆する。目的:脳虚血時には細胞外グルタミン酸濃度が著明に増加する。これに伴い、NMDA受容体活性化と細胞内Ca濃度上昇が生じ、神経細胞死が発生するといわれている。本年度は虚血時におけるグリア細胞のNa,K-pump(NKP)の働きを調べる目的で、グルタミン酸存在下におけるNKP機能について検討を行い以下の知見を得た。方法:新生ウイスターラットの大脳皮質より単離したグリア細胞(アストロサイト)を約1カ月間培養後、ニスタチン穿孔パッチクランプ法を用いてNKP電流(Ip)を測定した。結果:1.グルタミン酸をY-tubeを用いて急速投与すると、殆どの細胞で立上りの速い内向き電流が誘起され、持続投与により緩やかな脱感作が観察された。2.グルタミン酸誘起内向き電流はNMDA受容体阻害薬AP5とnon-NMDA受容体阻害薬CNQXによって約50%が抑制された。3.Ipはグルタミン酸の存在下においても細胞外Kによって活性化された。4.記録電極内(細胞内)Na濃度([Na]i)が細胞外Na濃度([Na]o)よりも低い場合、Ipはグルタミン酸によって10-15%増加した。
アフリカにおける汚職と「公」概念の動態性：タンザニア・バリアディでの実地調査から

今年度は主に(1)日本アフリカ学会学術大会での口頭発表と(2)タンザニアのバリアディ県農村における約6ヶ月の現地調査、を行った。端的に言えば本研究は、現地調査を主な手法として、汚職をめぐる人々の社会生活、そして汚職と密接に関連する公という概念の実態やその変化の解明を目指すものであるが、その目的に照らして充実した研究を実施することができた。まず(1)に関しては、タンザニアの現マグフリ政権における反汚職政策の実態について、関連するニュースや文献を踏まえて分析を行った。農村の状況のより良い理解のためには、人々を取り巻く国際的、そして国内全体の環境も整理する必要があり、こうした分析の実施及び学会を通じた意見交換は大変意義のあるものだった。次に(2)の現地調査についても順調に遂行することができた。本研究の本来の想定は以下のようなものであった。つまり、タンザニアを含むアフリカにおいては、西洋由来の公の概念とは異なる形の公の概念が存在してきたが、西洋由来の公の概念の普及を促すグッド・ガバナンス政策が広く実施される中で、人々が時には強い公論を展開しながら、アフリカ独特の公の概念と西洋由来の公の概念の間を揺れ動き、あるいは新たな概念を形成しているのではないか、というものだ。しかし、少なくとも私の現地調査においてはそのような状況は観察されなかった。観察された状況は、複数の公の概念を巡って揺れ動く人々のあり方というよりかは、個別の汚職案件に対する自らの立場に応じて汚職の善悪に関して異なる基準を採用しながら、公の場では自らの汚職の関与を否定し、隠れた場では疑いのある人物に対して非難を行う、というものであった。本年度は、こうした実状の分析に当たり、汚職という概念や行為が持つ本質に着目することを、新たなアプローチとして整理した。このアプローチについては以下の「推進方策」で後述する。現地調査に関して、語学と内容の面から進捗状況を整理する。端的に言えば、双方に関して本来の想定通りに完全に進行したわけではないが、おおむね順調に進展している。まず語学について、タンザニアで広く用いられているスワヒリ語と、調査を行っている農村で主に用いられているスクマ語の習得を現地で行った。スワヒリ語については渡航前から問題なく意思疎通できる程度に習得していたが、当該農村の人々は、本来想定していたよりも高い頻度でスクマ語を話しており、スワヒリ語だけでなくスクマ語の一定程度の習得は当該農村における現地調査において不可欠であることが分かった。しかし、スクマ語については英語文献であっても整理された教科書が入手不可能であり、現地でほとんど一から学ぶ必要がある。そのためこのスクマ語の習得には本来の想定以上の労力がかかったが、研究の進行に支障をきたすほどではない。現地調査の内容に関しても、上記の通り、本来の想定とは異なる状況が観察された。しかし、現地調査に当たって想定通りに物事が生じることはむしろまれであり、また以下の「推進方策」で後述するように、状況の分析に当たって新たな視角を考察したため、特に大きな問題は生じていない。2019年度は新たに約4ヶ月のフィールドワークを実施し、それまでの調査結果の分析を行い、論文の執筆を行う。調査の分析については、「実績の概要」で述べたように、本研究の本来の想定とは異なる状況が観察されたことを踏まえて、汚職の概念や行為が本質的に持つ性質に着目するという新たな視角を採用して行う予定である。先行研究の渉猟や現地調査を通じて、汚職の概念や行為が本質的に持つ性質及びそれに基づいた分析の仕方については、既にある程度整理した。例えば、汚職行為は当然のことながら基本的に隠れて行われることが多く、それゆえその証拠が容易には特定されない。そのため、特に農村に存在しているような、距離が近い中で展開されている人間関係においては、容易に誰かの汚職行為について公に非難することは基本的にためらわれる。しかし、証拠が特定されにくく、いわゆる「白か黒」が判別しにくいという汚職行為の性質は、逆説的にも、証拠がなくとも汚職の疑いが人々に残り続けてしまうという状況を引き起こし、陰の閉じられた場では汚職行為への非難が続くのではないか、というものである。このように、2019年度は汚職という概念や行為がそもそもいかなる性質を持つものなのか、という点を整理して、現地の状況の分析に役立てる予定である。

つまり、タンザニアを含むアフリカにおいては、西洋由来の公の概念とは異なる形の公の概念が存在してきたが、西洋由来の公の概念の普及を促すグッド・ガバナンス政策が広く実施される中で、人々が時には強い公論を展開しながら、アフリカ独特の公の概念と西洋由来の公の概念の間を揺れ動き、あるいは新たな概念を形成しているのではないか、というものだ。しかし、少なくとも私の現地調査においてはそのような状況は観察されなかった。観察された状況は、複数の公の概念を巡って揺れ動く人々のあり方というよりかは、個別の汚職案件に対する自らの立場に応じて汚職の善悪に関して異なる基準を採用しながら、公の場では自らの汚職の関与を否定し、隠れた場では疑いのある人物に対して非難を行う、というものであった。本年度は、こうした実状の分析に当たり、汚職という概念や行為が持つ本質に着目することを、新たなアプローチとして整理した。このアプローチについては以下の「推進方策」で後述する。現地調査に関して、語学と内容の面から進捗状況を整理する。端的に言えば、双方に関して本来の想定通りに完全に進行したわけではないが、おおむね順調に進展している。まず語学について、タンザニアで広く用いられているスワヒリ語と、調査を行っている農村で主に用いられているスクマ語の習得を現地で行った。スワヒリ語については渡航前から問題なく意思疎通できる程度に習得していたが、当該農村の人々は、本来想定していたよりも高い頻度でスクマ語を話しており、スワヒリ語だけでなくスクマ語の一定程度の習得は当該農村における現地調査において不可欠であることが分かった。しかし、スクマ語については英語文献であっても整理された教科書が入手不可能であり、現地でほとんど一から学ぶ必要がある。そのためこのスクマ語の習得には本来の想定以上の労力がかかったが、研究の進行に支障をきたすほどではない。現地調査の内容に関しても、上記の通り、本来の想定とは異なる状況が観察された。しかし、現地調査に当たって想定通りに物事が生じることはむしろまれであり、また以下の「推進方策」で後述するように、状況の分析に当たって新たな視角を考察したため、特に大きな問題は生じていない。2019年度は新たに約4ヶ月のフィールドワークを実施し、それまでの調査結果の分析を行い、論文の執筆を行う。調査の分析については、「実績の概要」で述べたように、本研究の本来の想定とは異なる状況が観察されたことを踏まえて、汚職の概念や行為が本質的に持つ性質に着目するという新たな視角を採用して行う予定である。先行研究の渉猟や現地調査を通じて、汚職の概念や行為が本質的に持つ性質及びそれに基づいた分析の仕方については、既にある程度整理した。例えば、汚職行為は当然のことながら基本的に隠れて行われることが多く、それゆえその証拠が容易には特定されない。そのため、特に農村に存在しているような、距離が近い中で展開されている人間関係においては、容易に誰かの汚職行為について公に非難することは基本的にためらわれる。しかし、証拠が特定されにくく、いわゆる「白か黒」が判別しにくいという汚職行為の性質は、逆説的にも、証拠がなくとも汚職の疑いが人々に残り続けてしまうという状況を引き起こし、陰の閉じられた場では汚職行為への非難が続くのではないか、というものである。このように、2019年度は汚職という概念や行為がそもそもいかなる性質を持つものなのか、という点を整理して、現地の状況の分析に役立てる予定である。
磁壁微細構造の挙動と超高密度固体記憶素子への応用に関する研究

本研究ではブロッホラインメモリ実現のための基礎研究として、磁壁とブロッホラインの動特性や、ブロッホラインの発生,消去,複製,検出,転送などについて計算機シミュレーションと実験の両面から検討を行なった。計算機シミュレーションに関しては、まず磁壁の運動方程式を差分法を用いて数値的に解くことにより水平ブロッホラインの膜厚方向の運動や、垂直ブロッホライン対の転送状態などについて調べた。その後、計算時間を短縮するために、ブロッホラインの磁気特性を集中定数的に取り扱う新しいシミュレーション手法を開発した。実験に関しては、まずストライプ磁区の初期設定法としてCoCr,CoPt等の磁性膜パタンを用いる方法と、イオンミリングやリン酸エッチング等の方法により形成した溝パタンを用いる方法の2通りについて検討した。何れの方法でもストライプ磁区の初期設定が可能なことを実験的に実証したが、計算機シミュレーションの結果では上記の磁性膜パタンからの漂遊磁界はブロッホラインの転送に悪影響を及ぼすため溝パタンを用いるのがより実用的である。また、ブロッホラインを目視観測する方法として高周波のバイアスパルス磁界により磁壁を振動させる方法を開発した。この方法によれば従来の観測法に比べ高い精度でブロッホラインの位置測定を行なうことができる。更に、CoPt膜パタンによって安定化された複数のストライプ磁区に導体電流からの誘起磁界を印加することによってブロッホラインの書き込み、読み出しの実験を行った。これにより、バイアス磁界や導体電流振幅を適当な値に設定すればブロッホライン書き込み、読み出しが確実に行なえることを確認した。今後は、ブロッホラインのビット転送を実験的に確認するとともに、一連のメモリ動作を連続的に行なえる素子を作製し、総合的なメモリ動作に関する基礎実験を行なう予定である。本年4月より電子ビーム露光による直接描画、マスク作製、蒸着およびスパッタによる膜作製、イオンミリングによるドライエッチング、レジストの選択と塗布条件、光学露光など素子試作のための全プロセスの立ち上げを開始し、8月には基礎データをとり終えて4ミクロンルールによるパターンニングが可能になった。以後ガーネット膜による基礎的な素子の試作を開始し。1)ストライプ磁区のグルービングおよび垂直磁化高保磁力膜による安定化。2)ストライプ磁区切断によるブロッホライン(以下VBLと略す)の検出。3)ストライプ側磁壁部での新しいVBL書込み方式4)VBLの導体電流による転送などについて実験により研究を進めてきた。また従来困難であったVBLの観察に関し、高周波磁壁振動法を考案し、磁壁中のVBLの存在を容易にかつ明確に目視できる事を実証した。(4)に関しては日電・日立と協力して研究を進め、ビット毎のVBL転送に成功した。また計算材シュミレーションに関しては新たに完全集中モデルによる技法を確立しCPU・TIMEを2桁以上軽減し、これをさらに発展させてメモリ動作に必要な全ての機能をシュミレーションにより詳細に解析・評価できるようにした。これによりジグザグ2層導体によるバブル転送路、グルービングによるストライプ安定化と初期形成法VBLの検出・書込みのゲート動作、面内磁化高保磁力膜によるVBLポテンシヤルウェル形成とバイアスパルスによる転送などの成果を得、実験と併せてブロッホラインメモリの具体的なチップ構成を明らかにした。チップ構成の具体化により今後急速な進展が期待される。これらの成果は合衆国フェニックスでの国際応用磁気会議において一昨年に続き招待講演として発表する事になっている。
生体材料透明化による新しい眼科治療技術の開発

独自開発した手法により作製した透明化組織を眼科分野に応用するため、本研究ではそれらの機能改質と動物実験による評価を行った。主に眼科分野で広く使用されている羊膜に焦点を絞り、臨床応用に不可欠な生体親和性の確認、さらに縫合への耐性の向上と透明性の改善を試みた。まず2ヶ月間に渡る角膜実質層内移植で透明化羊膜が良好な生体親和性を有することを確認した。また改良した透明化羊膜の透明性は単層よりも低下するが、透明化処理により未処理組織の3倍程度まで透明性が改善された。さらに力学特性は単層膜の10倍程度まで改善可能であること、タイトな縫合が求められる角膜移植も可能であることを確認した。透明で強靭な線維組織である角膜実質の代用物を創出するため、これまで生体材料透明化法等の様々な独自技術を開発し、それらの有効性評価を試みてきた。平成25年度は透明化羊膜の生体適合性試験と前年度に開発に成功した透明化積層羊膜の詳細な物性評価と表層角膜移植における有用性評価を中心に研究を推進した。生体適合性試験として角膜実質層内への透明化羊膜の移植を行った。8週間に渡る経過観察中に移植片の混濁、血管の侵入等の異常は認められず安全であることが確認された。次に積層化による透明性の変化を定量的に評価した。未架橋の場合積層数が増すにつれて透明性が低下し、6層に達すると550nmにおける透過率が20%程度に達したのに対して、架橋した場合は6層の550nmにおける透過率が60%程度まで改善された。また力学強度は未架橋の場合4層以上になると突き刺しに対する力学特性の上積みが困難になるが、架橋した場合は少なくとも8層までは積層数を増す毎に破断強度が単調増加することを確認した。前年度に引き続き家兎に対する表層角膜移植を継続し、架橋条件や移植方法の工夫等を行い、前年度に達成できなかった上皮化が実現可能な条件を探索した。フルオレセイン試験で移植7日後に上皮化が明らかになった。さらに緑内障や網膜疾患への応用を視野に視神経挫滅モデルの網羅的解析や生理活性メカニズムの可視化を行い、透明化材料を後眼部治療に活用する際に活用し得る知見を得た。我が国における深刻なドナー角膜不足を解消するため、近年角膜上皮や内皮に対する再生医療技術が考案され一部臨床応用されているが、透明で強靭な角膜実質に関しては有力な代用法がない。これまで角膜実質代用物創製を目標に生体材料透明化法等の数々の独自技術を開発し、生体角膜に匹敵する透明性・強度を有するコラーゲン積層膜や透明化羊膜を作製してきた。平成24年度は(1)羊膜を主体とする角膜実質代用物の作製とその有効性評価を行うとともに、(2)適応拡大を目指して透明化材料の物性評価を進めた。羊膜は前眼部の再建に頻用される組織であるが、膜厚が通常100 μm以下であり、透明化後には10-30 μm程度になる。そのため厚み450 μmの角膜実質に対しては1枚移植したのみでは厚みが十分ではない。そこで羊膜を積層させて移植片として必要な厚みを有する透明化羊膜の作製を試み、家兎に対する表層角膜移植が可能であるかを評価した。従来の単層透明化羊膜では厚みが足りないだけでなく縫合時に移植片が亀裂するといった課題があった。しかしながら積層した後に透明化処理(乾燥と化学架橋)を繰り返すことで、十分な厚みを持たせるだけでなく、表層角膜移植術で実際に行われる縫合に耐えうる力学特性を付与できることが明らかになった。また縫合中に積層した移植片が大きく剥離するなどの問題が生じなかった。現在架橋条件の最適化と経過観察を行っている。また適応拡大をめざし、透明化羊膜や透明化コラーゲン積層膜の光学的な特性や生体適合性等の基本的な特性評価を確認するとともに、表層角膜移植以外の眼疾患治療法への応用に関する基礎研究にも着手し、対象とする疾患や候補となる治療方法、薬剤の検討を行った。医用生体工学・生体材料学表層角膜移植への応用を目的とした透明化羊膜の改変は順調に行われ、角膜実質様の湾曲、厚み、強度を付与することに成功した。また家兎に対して実際に表層角膜移植を行い、縫合可能であることを確認した。これらは当初の計画通りに行われ、狙い通りの成果に結びついており、目的を達成できたと考えている。さらに課題を抽出した上で新しいタイプの移植片の開発にも別途結びつけており、一部想定以上の成果に結びついている。

適用拡大を目指した物性評価に関しても、角膜実質層内移植試験などを順調に行い、光学特性試験に関しては想定以上の成果に結びついているが、培養試験に関しては一部評価が遅れている部分もあるため、全体評価をおおむね順調に進展しているといした。本研究の最終目標は生体組織透明化技術を発展させ、何らかのかたちで実用化に結びつけることである。表層角膜実質の移植片としての応用に関しては、当初検証を計画していた手法に関する検証をほぼ終えている。中長期的な経過観察の結果を確認して課題を抽出した後に当初の計画以外の対策も含めながら研究を推進してゆく予定である。また角膜実質移植片以外により産業化に結びつけやすい保護膜の開発にも別途着手して技術の実用化の促進を加速させるような研究を進めてゆくことを計画している。次年度使用経費は予定していた学会への参加や打ち合わせを中止したことと、培養実験の詳細検討の一部を次年度に持ち越すことしたため生じた経費である。生体親和性を詳細に評価するために、培養後の細胞を分子生物学的な手法を導入して詳細に解析することを予定している。分子生物学的な手法として網羅的解析を導入する。また手術道具が劣化してきており、研究結果に影響しかねない状況になりつつあるため手術道具を新調する。