hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
産業用X線CTの画像再構成におけるアーチファクト低減に関する研究

本研究は,X線CTの3次元計測器としての測定精度向上を図るために,画像再構成におけるアーチファクトの低滅を目的としている.実際のX線CT装置の測定データには,対象とするアーチファクトの要因の他に,様々な測定精度の悪化要因も含まれる.そのため対象とするアーチファクトの要因だけを分離してその補正方法を検討するために,模擬データ生成用としてX線CTシミュレータを作成した.さらに,X線CT装置のスライス面に垂直な方向における寸法計測精度の劣化原因である部分体積効果を補正する方法を開発し,断層像のS/N比を劣化させることなく,体軸方向の計測誤差を約60%程度減少させることができることを確認した.本研究は,X線CTの3次元計測器としての測定精度向上を図るために,画像再構成におけるアーチファクトの低滅を目的としている.実際のX線CT装置の測定データには,対象とするアーチファクトの要因の他に,様々な測定精度の悪化要因も含まれる.そのため対象とするアーチファクトの要因だけを分離してその補正方法を検討するために,模擬データ生成用としてX線CTシミュレータを作成した.さらに,X線CT装置のスライス面に垂直な方向における寸法計測精度の劣化原因である部分体積効果を補正する方法を開発し,断層像のS/N比を劣化させることなく,体軸方向の計測誤差を約60%程度減少させることができることを確認した.本研究は、X線CTの3次元計測器としての測定精度向上を図るために、画像再構成における部分体積効果とビームハードニングという2種類のアーチファクトの低滅を目的としている。X線CT装置の測定データには、対象とするアーチファクトの要因の他に、検出器出力の揺らぎなど他の様々な測定精度の悪化要因も含まれる。そのため、対象とするアーチファクトの要因だけを分離してその補正方法を検討するために、模擬データ生成用としてX線CTシミュレータを作成する必要がある。初年度である平成19年度は、汎用性とアーチファクト再現性を確保するために下記の特徴を有するシミュレータを開発した。(1)第一から第三世代の撮像方式を模擬すること、(2)対象物のX線減衰率のX線エネルギー、密度および元素番号依存性を考慮すること、(3)X線スポットおよびX線検出器の寸法に依存した光学ぼけを模擬すること、(4)透過X線の統計的な揺らぎによるノイズを模擬すること。(5)任意な形状の対象物を模擬するため、対象物の形状データをピクセルとして入力できること。(6)X線源のエネルギースペクトル、強度を模擬すること。(7)X線投影データ生成時の光線追跡方法の効率化とMPIによる並列処理により計算効率を向上させること。これらの特徴を有するX線投影部はほぼ完成し、現在、X線投影データから画像を再構成する画像再構成部の開発を進めている状況である。2年目である平成20度は、開発したシミュレータのアーチファクト再現性などの検証試験の実施とともに、部分体積効果の補正方法の開発に着手する予定である。本研究は、X線CTの3次元計測器としての測定精度向上を図るために、画像再構成における部分体積効果とビームハードニングという2種類のアーチファクトの低滅を目的としている。2年目である平成20年度は、汎用性とアーチファクト再現性を確保するために下記の特徴を有するシミュレータを開発している。(1)第一から第三世代の撮像方式を模擬すること、(2)対象物のX線減衰率のX線エネルギー、密度および元素番号依存性を考慮すること、(3) X線スポットおよびX線検出器の寸法に依存した光学ぼけを模擬すること、(4)透過X線の統計的な揺らぎによるノイズを模擬すること。(6) X線源のエネルギースペクトル、強度を模擬すること。(7) X線投影データ生成時の光線追跡方法の効率化とMPIによる並列処理により計算効率を向上させること。これらの特徴を有するX線投影部は第一世代に関してはほぼ完成し、現在、X線投影データから画像を再構成する画像再構成部の開発を進めている状況である。平成21度は、開発したシミュレータのアーチファクト再現性などの検証を実施するとともに、アーチファクト補正方法の開発に着手する予定である。本研究は,X線CTの3次元計測器としての測定精度向上を図るために,画像再構成における部分体積効果とビームハードニングという2種類のアーチファクトの低滅を目的としている.X線CT装置の測定データには,対象とするアーチファクトの要因の他に,検出器出力の揺らぎなど他の様々な測定精度の悪化要因も含まれる.そのため,対象とするアーチファクトの要因だけを分離してその補正方法を検討するために,模擬データ生成用としてX線CTシミュレータを作成する必要がある.3年目である平成21年度は,汎用性とアーチファクト再現性を確保するために下記の特徴を有するシミュレータの開発を昨年度から継続して実施した.(1)種々の撮像方式を模擬すること,(2)対象物のX線減衰率のX線エネルギー,密度および元素番号依存性を考慮すること,(3)X線スポットおよびX線検出器の寸法に依存した光学ぼけを模擬すること,(4)透過X線の統計的な揺らぎによるノイズを模擬すること.

(5)任意な形状の対象物を模擬するため,対象物の形状データをピクセルとして入力できること.(6)X線源のエネルギースペクトル,強度を模擬すること.(7)X線投影データ生成時の光線追跡方法の効率化とMPIによる並列処理により計算効率を向上させること.これらの特徴を有するX線投影部は第一世代に関しては完成し,開発したシミュレータのアーチファクト再現性などを検証した.またX線投影データから断層像を再構成する画像再構成部に部分体積効果補正を組み込み,アーチファクト低減効果の検討を行った.
癌治験の被験者への自己擁護技能教育による危険予測と回避を促すアクションリサーチ

4年間の研究成果は、アクションリサーチとして以下の3つの内容に要約される。1.がん臨床試験看護師の研究ネットワーク化多くのがん臨床試験看護師は、直面している問題を検討する仲間づくりのニーズを持っていた。2003年に筆者らが研究会を立ち上げた後、学会員の要望として日本がん看護学会に研究ネットワーク化を働きかけた。2006年に「特別関心活動グループ」が設置され、その1つに「臨床試験看護師」が認められ、活動を継続してきた。研究ネットワーク化が研究成果である。2.がん臨床試験での被験者保護に関する同時概念分析研究は3つの時期に分けて、行われた。(a)2004年は日本の現状と文献からの同時概念分析、(b)2005年は他国の現状と文献からの同時概念分析、(c)2006年は両者を統合した。分析する4つの概念として、インフォームド・コンセント、リスク・ベネフィット評価、アドボカシー、協働を選んだ。結果として、各概念の先行要件、欠かせない特性、成果が明確にされ、がん臨床試験での被験者保護が定義された。先行要件の共通因子である「法的規制」「権利放棄」「情報」は、がん臨床試験の被験者保護をコントロールする可能性を示唆している。3.看護エキスパートによる質的分析とテキスト型データ解析ソフトによる分析の特徴分析対象は、データベース検索が可能な朝日新聞と読売新聞の見出しと本文であった。解析ソフトWordMiner【○!R】による分析では、単語の持つ意味合いからの選出が可能であった一方、看護エキスパートによる分析では、文脈の流れから単語の意味合いを解釈した選出が可能であった。その信憑性には、看護エキスパートの間で解釈を突き合わせる過程が必要であることが明確になった。WordMiner【○!R】は有意性テストによる特徴語が抽出できるので、看護エキスパートが見逃していた貴重な情報を探り出すことも確認された。1.アメリカでの資料収集や新聞データベースからの質的帰納的分析により、がん治験での危険性と有益性(risk-benefit)の概念とマスコミュニケーションでのリスク情報の傾向を明確にした。現在、治験での危険性と有益性(risk-benefit)はThe Belmont Report (1978)の倫理的指針から定義されている。危険性とは損害が生じるかもしれない予測である一方、有益性とは健康や幸福(welfare)への肯定的価値である。危険性を予測し、回避するために、危険性-有益性分析(risk-benefit analysis)が使われている。危険性は法律上、医療上、そして治験上の3つの側面に分類される。その3つが重なる中核は人権であり、人権擁護が危険性-有益性分析の中心概念を形成している。2)新聞にみるがん治験に関するリスク情報の傾向リスク情報とはリスク事象についての主観的評価であるリスク認識に影響する報道とする。新聞にみるがん治験に関するリスク情報の調査対象は、購読率の高い全国紙で、データベース検索できる朝日新聞と読売新聞とした。データベース検索で、{がんand(治験or臨床試験)}を検索した。期間は、2000年1月から2003年6月までとした。リスク情報に関する語句をキーワーズとして選び、その頻度から分析した。結果として、コンピュータ検索で得た総記事数は401件であった。現在、キーワーズを(1)危険度(危険性-安全性)と心理的影響(不安・恐怖-希望)の2つの軸から分析すること、(2)同一記事の報道期間を分析する方向づけができたところである。本年度の研究成果は(1)アクションリサーチの進展と(2)新聞にみる

がん治験に関するリスク情報の傾向としてまとめられる。1.アクションリサーチの進展同時概念分析(simultaneous concept analysis : SCA)を用いて、「がん治験の危険予測と回避」とは、どのような看護現象であるかをまず、吟味することにした。SCAは9つのステップで進めるようになっており、本年度までにステップ2まで終了した。ステップ1の「コンセンサス・グループを作る」では、がん専門看護師1人と研究代表者1人の合が毎月1回の定例会を開催した。ステップ2の「分析する概念を選択する」では、「がん治験の危険予測と回避」は「被験者擁護」という看護現象に置き換え、それに関連する4つの概念を選択した。それらの概念は「リスク・ベネフィット評価」「(被験者の)自己擁護」「治験でのインフォームドコンセント」「協働」であった。2.新聞にみるがん治験に関するリスク情報の傾向購読率の高い全国紙で、記事がコンピュータによりデータベース検索できるシステムをもつ2つの新聞を選定した。{がんand(臨床試験or治験)}をデータベースから検索し、得られた総記事数は401記事であった。キーワーズを危険度(危険性-安全性)と心理影響(不安・恐怖-希望)の2つの軸に位置づけ、分析した。その結果、「危険-不安・恐怖」の組み合わせが最も多かった。がん臨床試験に関する情報は増加している一方で、危険と不安・恐怖をもたらすというリスク認識を形成する傾向にあった。がん臨床試験に関する致死報道は事件として扱われ、強い影響力を持ち、不信はいったん形成されると強化され、長い時間持続することが推測された。本年度の研究成果はアクションリサーチの進展として、(1)被験者擁護の概念分析と(2)研究ネットワーク化にまとめられる。1.「被験者擁護」の概念分析Haaseらの同時概念分析(simultaneous concept analysis)は9つのステップがあり、すべてのステップを終了した。その結果、初めに決めた「被験者擁護」は「がん治験参加者保護」に修正し、吟味すべき看護現象として記述することにした。「がん治験参加者保護」に関する4つの概念として、「インフォームドコンセント」「リスク・ベネフィット評価」「参加者の自己擁護」「協働」を選んだ。ステップを踏んで、得られた4つの概念に共通する因子は、(1)先行要件として「倫理的責務」「情報」、(2)欠かせない特性として、「倫理性」「科学性」「安全性」「対等性」「葛藤」、(3)成果として「治験参加の意味」「リスクの予測と回避」「プロトコールからの逸脱回避」であった。これらの因子は相反する内容を含む特徴があった。つまり、同時概念分析による「がん治験参加者保護」のとは、多職種チームの専門知識と技術により、ヒトを対象とするがん臨床試験での「倫理性」「科学性」「安全性」「対等性」を確保しながら、「葛藤」の中でも多職種チームと治験参加者がその体験の意味を共に探求する共同的な行為であると定義された。研究の限界は、第1段階として、日本の現状からの概念分析となった。
破骨細胞におけるSiglec-15の機能解析

骨吸収活性を有する成熟破骨細胞の形成にはSiglec-15-DAP12を介したシグナル系が必須である。本研究では微小管関連タンパク質の結合に必須なSiglec-15細胞質内領域を同定し、本領域がSiglec-15の機能に必須であることを明らかにした。この知見に基づき設計したSiglec-15-DAP12キメラタンパク質が1分子でSiglec-15-DAP12複合体を模倣することを確認した。キメラ分子を破骨細胞特異的に発現する遺伝子改変マウスを樹立し、Siglec-15遺伝子欠損マウスと交配を経て各種遺伝子型マウス由来の骨組織の採取に成功した。Siglec-15は成熟破骨細胞の形成に必須なレクチンであり、細胞外領域のV-setドメインを介してシアル酸化糖鎖を、また膜貫通領域リジン残基(K272)を介してITAMを細胞質内領域に有するDAP12と結合する。またSiglec-15の細胞質内領域に微小管関連タンパク質SBP50(仮称)が結合することをこれまでに見出していた。本年度は、1)Siglec-15の細胞質内領域にSBP50が結合すること、2)SBP50の結合領域はSiglec-15の機能に必須であること、を見出した。本知見に基づきK272A変異を導入したSiglec-15の細胞外領域から細胞質内機能領域と、DAP12のITAM下流のアミノ酸配列を融合させたSSDKA317キメラタンパク質を設計し、本分子が3)DAP12との結合を介さずにSiglec-15の機能を代償し得ること、4)SSDKA317の活性にはV-setドメインとともに自身のITAMが必須であること、が分かった。以上の知見は、少なくともin vitro分化誘導系では、Siglec-15が破骨細胞におけるDAP12会合受容体であることを証明するものである。Siglec-15はNeu5AcがGalNAcとα(2,6)結合した糖鎖構造を認識するが、破骨細胞分化過程において5)本糖転移反応を司るST6GALNACX(仮称)が恒常的に発現すること、をタンパク質レベルで明らかにした。破骨細胞の前駆細胞であるマクロファージに野生型Siglec-15を強制発現するとV-setドメイン依存的に破骨細胞分化が抑制されること、またSiglec-15が成熟破骨細胞形成に必須であることから、ST6GALNACXの発現プロフィールは理にかなったものである。そこで破骨細胞におけるSTXGALNACXの機能を解析するために、6)発現ベクターならびにノックダウンベクターを構築した。シアル酸化糖鎖を認識するレクチンSiglec-15は成熟破骨細胞の形成に必須であり、その機能にはDAP12との会合に必須なリジン残基および糖鎖認識に必須なV-setイミノグロブリン様ドメインを必要とする。本研究では1)Siglec-15が認識する糖鎖の生合成に関わる糖転移酵素や被修飾分子の同定、2) Siglec-15細胞質内領域の機能解明、および3) in vivoにおけるSiglec-15-DAP12シグナル伝達系の意義の検証、を通じて、破骨細胞におけるDAP12シグナル経路の制御機構に迫ることを目的とする。本年度は以下の2点の成果を得た。I)これまでの研究からDAP12との会合に必須なリジン残基をアラニンに置換したSiglec-15の細胞外領域から細胞質内領域と、DAP12のITAM以下C末端配列を融合したキメラタンパク質SSDKA317は、DAP12との会合を介さず1分子でSiglec-15-DAP12複合体を模倣することをin vitro分化誘導系を用いた実験により見出している。本年度はSSDKA317を破骨細胞特異的に発現するベクターの作成に成功した。本ベクターはトランスジェニックマウスの作成に使用する予定である。II)破骨細胞で恒常的に発現する糖転移酵素ST6GALNACXの発現抑制をRNA干渉法により行った結果、II-1)発現レベルを30%程度まで抑制し得たこと、II-2)発現抑制したマクロファージからは対照細胞に比較して形成される多核破骨細胞数が有意に減少したこと、を見出した。本結果はST6GALNACXが多核破骨細胞形成に関わることを示唆するものである。本年度は計画申請当時には予定されていなかった本学動物実験施設の改修工事が行われ、仮実験施設での一部の使用のみが可能であった。このため飼育頭数の制限や飼育環境の変化が避けられなかったため、本年度に予定していた1)破骨細胞特異的にSSDKA317を発現するトランスジェニックマウスの樹立、2) Siglec-15遺伝子欠損マウスの骨形態計測などは実験を見送らざるを得ず、当初の実験計画に比べて遂行の遅延が生じた。トランスジェニックマウス作成用のベクターは設計済みであり、動物実験施設が再稼動する次年度初期から直ちに本実験を行う予定である。本年度の成果から多核破骨細胞形成にST6GALNACXが関わることが示されたが、RNA干渉による発現抑制効率が70%程度であり完全にもしくはより効率よく発現抑制した場合では顕著な影響が観察される可能性がある。このためゲノム編集技術によりST6GALNACX遺伝子を欠損した細胞を用いることで多核破骨細胞形成におけるST6GALNACXの意義をさらに検証する必要がある。

Siglec-15の認識するシアル酸化糖鎖修飾を受けた分子の探索を本年度は行えていない。当初の計画では野生型Siglec-15を用いる予定であったが、1) SSDKA317が一分子でSiglec-15-DAP12複合体を模倣すること2) SDKA317は野生型Siglec-15に比較して高い発現を示すこと、からHis6タグおよびFLAGタグをタンデムに付加したSSDKA317をbaitに用いることでより効率よく会合分子の探索が可能となると考えられた。そこで実験計画を修正し本年度に発現するベクターを構築し、次年度に本ベクターを用いた分子の探索を行うこととした。本研究ではこれまでにin vitro分化誘導系を用いた解析から、Siglec-15とDAP12のキメラ分子改良型SSDKAが内在性DAP12との会合を介さずにSiglec-15-DAP12複合体を一分子で模倣しSiglec-15遺伝子欠損マウス由来破骨細胞の骨吸収活性をV-setドメインおよびITAM依存的に回復すること、を明らかにした。このことはSiglec-15がDAP12を介して機能することを示す。昨年度に作成した破骨細胞特異的プロモーター下流で改良型SSDKAを発現するベクターを用いて、トランスジェニック(Tg)マウスを作成した。得られたファウンダーマウス系統を野生型マウスと交配し、Tgアリルを有する産仔を得た。本マウスから採取した骨髄細胞をもとにin vitroにて破骨細胞へ分化誘導し、ウェスタンブロッティングにて破骨細胞特異的に改良型SSDKAを発現するファウンダーマウス系統を確認した。さらに得られたTg系統マウスとSiglec-15遺伝子欠損マウスと交配し、両アリルを有するマウスの作出に成功した。今後はSiglec-15遺伝子欠損マウスに改良型SSDKAを発現させたマウスの骨形態や骨吸収を検討し、Siglec-15がDAP12会合受容体として破骨細胞で機能することを個体レベルで検証する。ゲノム編集法ではベクターを導入した細胞のクローン化が必須となるが、各クローン間の違いが大きく結果に影響する。そこで破骨前駆細胞株RAW264細胞から複数クローンを限界希釈法により選択した。その結果、効率良く破骨細胞へと分化する複数クローンの樹立に成功し、継代初期のストックを作成した。今後はクローン化されたRAW264細胞を材料として、ST6GALNACX遺伝子を欠損させたマウス破骨前駆細胞RAW264細胞株の樹立を試みる。平成27年度に計画申請時には予定されていなかった研究代表者所属機関動物実験施設の改修工事が行われた。その結果、新たなTgマウスの作成を始めとする遺伝子組換えマウスを利用した実験は1年間の遅滞を余儀なくされた。そこで本研究は補助事業期間の延長を申請し、これを受理された。本年度はTgマウス作成を始めとする、研究申請時点では2年目の課題を遂行しえた。さらに外部研究機関との連携し、計画当初は予定していなかったマイクロCTを用いた骨形態の観察を行う共同研究体制を整えた。また破骨細胞におけるST6GALNACXの機能解析については当初RNA干渉法を予定していたが、ノックダウン効率が低く、傾向は認められるものの明確な結論は得られていない。
精神分裂病患者における精神症状および薬原性錐体外路症状発症と関連する遺伝子の検索

精神分裂病患者にみられる多彩な精神症状および抗精神病薬による錐体外路症状に関連する遺伝子多型の探索を,前年度までは主として中枢ドパミン神経系に関連する遺伝子座位に焦点を当ててすすめてきたが,本年度は抗精神病薬の主要代謝酵素であるチトクロームP450IID6の酵素活性低下をきたすことが知られている変異型のなかでも日本人に比較的出現頻度の高いCYP2D6^*10についての検討を行った。対象は書面により同意の得られた抗精神病薬を服用中の精神分裂病患者214名と健常対照者196名であり,これらの対象者から採取した血液からDNAを抽出し,CYP2D6^*10多型の判別を行った。このうち分裂病患者からは可能な限り薬原性錐体外路症状の発現状況についてカルテ調査やAIMSとDIEPSSを用いた評価を行い,また3カ月以上定用量でハロペリドールの維持療法が行われており,他にブチロフェノン系抗精神病薬を服用していなかった患者190名についてはその定常状態の血中濃度についても調べ,CYP2D6^*10多型との関連について検討した。その結果,CYP2D6^*10変異型のアリール出現頻度は精神分裂病群および健常対照群ともに41%であり,また精神分裂病群のうち遅発性ジスキネジア(TD)脆弱群(N=27)では39%,TD非脆弱群(N=106)では40%と,いずれの群間にも有意差はみられなかったが,抗精神病薬投与初期における急性錐体外路症状(EPS)発現の脆弱性についてはEPS脆弱群(N=32)が44%,EPS非脆弱群(N=32)が30%と傾向差がみられた(p<0.1)。EPS脆弱群がEPS非脆弱群に対して,CYP2D6変異型を持つ相対危険度(95%信頼区間)は,今回調べたCYP2D6^*10が1.84(0.89-3.82)であり,これは過去にわれわれのグループが報告したCYP2D6^*2の結果よりも低い値であった。精神分裂病とドパミン神経系に関連した蛋白をコードする遺伝子変異型との関連研究が近年精力的に行われているが,本年度はドパミントランスポーター(DAT)遺伝子座位上のexon9に存在するDdeI多型が精神分裂病患者にみられる精神症状や抗精神病薬の治療反応性にどのような影響を及ぼしているかについての検討を行った。対象は本研究の目的及び意義についての十分な説明を行い,書面での同意の得られた精神分裂病患者217名と,これまでに抗精神病薬服用歴のない健常対照者137名である。これらの対象者から採取した血液からDNAを抽出し,PCR法により多型部分を増幅し,制限酵素DdeIで処理し多型を判別した。精神医学的変数としては精神分裂病患者全体及びその部分群として個別の初発精神症状(幻覚妄想,奇異な行動,思考障害,陰性症状)がみられた各群,若年発症群,遺伝負因濃厚群などに分け,これらの各群とDdeI多型との関連について検討した。その結果,対象者に変異型アリールをホモでもつ者はみられず,その出現頻度は精神分裂病群(6.9%)と健常対照群(8.8%)の間に有意差はなかった。また特定の精神症状を呈する患者の各部分群と健常対照者群との比較や,急性錘体外路症状及び遅発性ジスキネジア発症の脆弱性の有無により分けた群間比較でも,DdeI変異型の出現頻度に有意差はなかった。一方,定用量のハロペリドールを3カ月以上服用していた患者148名について,DdeI変異型の有無でその平均服用量及び平均血中濃度の群間比較を行ったが,いずれも有意差はなかった。さらに,抗精神病薬の処方が1年以上変更のない患者56名についてもDdeI変異型の有無により抗精神病薬1日投与量の比較を行ったが,両群間に有意差はなかった。以上のように今回の調査結果からはDAT遺伝子DdeI多型の意義を見いだすことはできなかったが,今後もさまざまな角度から検討の余地は残されているものと考えられた。

その結果,CYP2D6^*10変異型のアリール出現頻度は精神分裂病群および健常対照群ともに41%であり,また精神分裂病群のうち遅発性ジスキネジア(TD)脆弱群(N=27)では39%,TD非脆弱群(N=106)では40%と,いずれの群間にも有意差はみられなかったが,抗精神病薬投与初期における急性錐体外路症状(EPS)発現の脆弱性についてはEPS脆弱群(N=32)が44%,EPS非脆弱群(N=32)が30%と傾向差がみられた(p<0.1)。EPS脆弱群がEPS非脆弱群に対して,CYP2D6変異型を持つ相対危険度(95%信頼区間)は,今回調べたCYP2D6^*10が1.84(0.89-3.82)であり,これは過去にわれわれのグループが報告したCYP2D6^*2の結果よりも低い値であった。
多項式写像と多変数超幾何関数の大域的モノドロミーの研究

多項式写像の無限遠点におけるモノドロミーについて研究した。特に無限遠点において従順でない写像に対し、一般ファイバーのコホモロジーに関する消滅定理を証明することで、無限遠点のまわりのモノドロミーのジョルダン標準型を多くの場合に記述した。またこの研究の副産物として、多項式写像の分岐点集合の表示を得た。さらに合流型A-超幾何関数の無限遠点におけるモノドロミーの固有多項式の公式が得られた。モノドロミー予想については、原点で非退化な多項式に対して多くの場合に予想が成り立つことを証明した。まず合流型A-超幾何関数の積分表示にあらわれる積分路の構成を工夫することで、その無限遠点のまわりのモノドロミーの公式を得ることに成功した。合流型の場合はA-超幾何関数の大域的な性質はほとんど解明されていなかったので、これは重要な進歩であると思われる。この研究と関連して、ローラン多項式により定義される局所系(局所定数層)のコホモロジーについて消滅定理を証明し、Gelfand-Kapranov-Zelevinskyの結果を拡張した。これは近年盛んに研究されている超平面配置の補集合の上の局所系の研究を超曲面配置の場合に一般化する最初のステップである。また多項式写像のモノドロミーに関してはそれほど大きな進展はなかったが、そのかわりに多項式写像の分岐点について多くの研究成果を得た。例えばNemethiとZahariaは多項式写像の分岐点を具体的に表示する公式を予想したが、これを多くの場合に証明することに成功した。証明には偏屈層の理論とトーリック多様体の理論を用いた。さらに多項式写像のターゲットが高次元の場合にNemethiとZahariaによる分岐点集合の評価式を拡張した。これらは今後大きな研究分野に発展することが期待できる。井草ゼータ関数の研究においては、それに関するモノドロミー予想を少し易しくした、DenefとLoeserによる位相的ゼータ関数に関するモノドロミー予想を研究した。これまでの研究では2変数や3変数の多項式について予想を証明する研究結果がほとんどであったが、非退化な多項式について高次元でモノドロミー予想を証明するために必要な命題をいくつか証明した。これにより、高次元でも多くの場合にモノドロミー予想を検証することが出来た。まず合流型A-超幾何関数の積分表示にあらわれる積分路の構成改良することで、その無限遠点のまわりのモノドロミーの公式を得ることに成功した。この結果は海外の雑誌に投稿し出版された。また多項式写像の分岐点について研究し、多くの研究成果を得た。例えばNemethiとZahariaは多項式写像の分岐点を具体的に表示する公式を予想したが、私はこれを多くの場合に証明することに成功した。関連して多項式写像のターゲットが高次元の場合にNemethiとZahariaによる分岐点集合の評価式を拡張した。これまでの研究では2変数や3変数の多項式について予想を証明する研究結果がほとんどであったが、非退化な多項式については高次元でも多くの場合にモノドロミー予想を証明することが出来た。我々の方法は、多項式の定義する複素超曲面の特異点が孤立していない場合でも有効である。さらに研究実施計画にはなかったが、不動点集合の次元が高い場合のレフシェッツ不動点公式を研究した。hyperbolic localizationという新しい考えを導入することで、構成可能層にたいする非常に一般的な公式を得ることができた。これは我々が過去の研究で導入したレフシェッツ輪体といラグランジュ輪体の応用で、特異点を持つ実または複素の代数多様体上でのレフシェッツ型の不動点公式が得られたことになる。合流型A-超幾何関数の積分表示にあらわれる積分路の構成を改良することで、その無限遠点のまわりのモノドロミーの公式を得ることに成功した。合流型の場合はA-超幾何関数の大域的な性質はほとんど解明されていなかったので、これは重要な結果であると思われる。さらにこれまでの無限遠点のまわりのモノドロミーの研究の枠組みを代数曲線の上の代数多様体の族のモノドロミーに拡張し、その一般化を得ることに成功した。非退化な多項式について、多くの場合にモノドロミー予想を証明することが出来た。

これは我々が過去の研究で導入したレフシェッツ輪体というラグランジュ輪体の応用で、特異点を持つ実または複素の代数多様体上でのレフシェッツ型の不動点公式が得られたことになる。多項式写像の無限遠点におけるモノドロミーについて研究した。特に無限遠点において従順でない写像に対し、一般ファイバーのコホモロジーに関する消滅定理を証明することで、無限遠点のまわりのモノドロミーのジョルダン標準型を多くの場合に記述した。またこの研究の副産物として、多項式写像の分岐点集合の表示を得た。さらに合流型A-超幾何関数の無限遠点におけるモノドロミーの固有多項式の公式が得られた。モノドロミー予想については、原点で非退化な多項式に対して多くの場合に予想が成り立つことを証明した。合流型A-超幾何関数のモノドロミーについては、当初の予想よりもずっと早く一般的な公式を得ることが出来た。この結果についてはすでに論文を海外の雑誌に出版した。また多項式写像のモノドロミーに関しては大きな進展はなかったが、そのかわり多項式写像の分岐点について多くの研究成果を得た。これについてもすでに2編の論文を執筆し投稿した(そのうち1編は海外の雑誌に出版済み)。井草ゼータ関数については、そのモノドロミー予想をやや易しくした位相的ゼータ関数について多くの結果を得た。特に多項式の定義する複素超曲面の特異点が孤立していない場合でも有効な方法を見出したことにより、高次元でも多くの場合にモノドロミー予想を証明することが出来た。さらに研究実施計画にはなかったが、不動点集合の次元が高い場合のレフシェッツ不動点公式の研究も大きく前進した。すなわち期待した研究成果が得られなかった課題も若干ある反面、予想を超えて大きく発展した課題もあった。代数解析多項式写像のモノドロミーの研究については、当初計画した写像のモース化をみつける研究は行きづまってしまった。そのため方針を転換し、現在は大域的なBrieskorn latticeを考えるなどより代数的なアプローチを模索している。ニースのDuaiなどによる研究を高次元化するなどしてこの問題を解決したい。モノドロミー予想に関しては、p進体上の解析に不慣れな点があるためにここしばらくはより易しい(幾何学的な)位相的ゼータ関数の場合を研究した。しかし位相的ゼータ関数の研究を通じてモノドロミー予想の背景にあるその極とモノドロミーの固有値の関係が明らかになりつつあるので、p進体または弧空間の上のD-加群の理論などを考えることにより予想を完全に解決したいと考えている。そのために現在モノドロミーゼータ関数の理論を研究中である。この結果についてはすでに論文を執筆し雑誌に投稿した。これらについてもすでに2編の論文を執筆し投稿した(そのうち1編は掲載が決定)。
高等教育システムの構造変動が費用負担に及ぼす影響に関する政策研究

教育改革を進めるためには、教育費の負担区分ないし教育財政の裏付けが欠かせないはずである。にもかかわらず、教育費のあり方についての実証的な分析と検討は、必ずしも正面からとりあげられていない。本研究は、忘れられている「教育の経済問題」を対象とし、教育費の現状を実証的に分析しつつ、教育政策の方向性を明らかにすることを目的として実施したものである。主として、次の四点からの研究に力点をおいた。第一は、公私セクターの役割の変動と設置形態に関するものである。今までの国立、公立、私立というセクターの分化は、それなりの役割を果たしてきたが、公的補助の減少、国立の授業料値上げなどに伴って、それぞれの役割の不明瞭になりつつある。こうした変化を踏まえて、各セクターの割合を分析、考察した。第二は、家計と授業料の問題を取り上げ、教育機会の変動と学校経営とのコンフリクトについて、実証的な分析を行った。大学だけでなく、高校の私立授業料も含めて考察の対象とした。教育中心の高校経営と教育・研究を兼ねた大学経営との違いを明らかにするために有効な比較だと考えたからである。第三は、非営利組織としての私立大学に焦点をあてた。これは、第二の問題とも直接的に関係しているが、非営利組織の特徴を抽出し、そのマネジメントの問題を学校を越えた広い視点から分析した。第四は、大学院ないし学術政策と資金調達の関係についての分析である。研究重視の政策転換が進められつつある状況を踏まえて、研究のための資金調達を大学院制度の枠組みに即して、実証的に分析した。研究枠組みを構築するための研究打ち合わせを平成7年7月に行い、全体の研究計画と各自のテーマに関する議論を行った。その際、各自の研究テーマと全体の研究枠組みに若干のズレがあったため、本研究の中心的課題が「近年急速に進みつつある高等教育システムのボ-ダレス化がもたらす費用負担の構造的変化の解明」であることを再かくにんそれに基づいて個別テーマの軌道修正を行った。その上で、次の5つのサブグループに分けて研究を進めることにした。1.高等教育システムのボ-ダレス化の動態を明らかにする。ここでは、特に高等教育のデータベース作成とともに、教育入口と財政状況から、各高等教育機関の動態的変化を分析する。2.高等教育システムのボ-ダレス化と資金調達の関係を分析する。ここでは、国際比較と日本の経験を踏まえて、政府の役割と資金調達の関係を把握する。3.専門学校・大学・大学院のボ-ダレス化について数量的な分析を行う。特に、大学院の拡大・多様化および学術政策のあり方に焦点をあてて、高等教育システムの変化と方向を明らかにする。4.生涯教育および地域社会の観点からみた高等教育システムの将来像を分析する。5.個別高等教育機関の行動および内部システムの効率化に焦点をあてた分析を行う。現在のところ、それぞれのテーマについての先行研究レビューとデータベースの部分的作成に着手するとともに、各分担者が独自に研究を進めている。なお、本年度末に各自の研究成果の中間報告会を開催することを予定している。本年度は、ボ-ダレス化が進む高等教育システムの中核を形成する「国立大学」の今後のあり方に関する政策的検討を重点的に行った。1.国立大学の存在理由---ここでは、行政改革の検討対象となっている国立大学をとりあげ、歴史的経緯や文部省・国立大学の問題認知、危機的状況の実態把握に加えて、「個性化」「自由化」など臨教審以後に主流となった新たな教育理念の影響にまで踏み込んだ検討を行なった。これは、私立大学を含めた高等教育全体のアカウンタビリティに直結する議論でもある。2.国立大学の設置形態---ここでは、「国立大学私学化論」や「地方移管論」などの批判的検討を行い、国立大学の新しい設置形態のあり方と移行に付随して起こる諸問題の構図を整理することにより、その成否について検討を行なった。

さらに、新たな設置形態の原型となる可能性を持つ私立大学の財務構造について実証的な分析を進めつつある。3.国立大学の教育コストー--ここでは、FTE係数による補正や高等学校との比較を通じて大学の教育コストの推計を行うことにより、財政的には国立大学における研究機能が最大の問題点であることを明らかにした。同時に、推計された私立大学のコストをもとに、私立大学の学費や私学助成のあり方についても議論を深めている。上記のサブテーマに加えて、4.大学教育のマス化と知識生産モードの変容がもたらす高等教育機関と研究機関とのボーダーレス化の実態分析、5.生涯教育および地域社会の観点からみた高等教育システムの将来展望、などについても作業を進めつつある。平成9年度には、これらの研究成果を踏まえ、高等教育システム全体を支える資金調達および費用負担のあり方について再構築を行いたい。教育改革を進めるためには、教育費の負担区分ないし教育財政の裏付けが欠かせないはずである。にもかかわらず、教育費のあり方についての実証的な分析と検討は、必ずしも正面からとりあげられていない。本研究は、忘れられている「教育の経済問題」を対象とし、教育費の現状を実証的に分析しつつ、教育政策の方向性を明らかにすることを目的として実施したものである。主として、次の四点からの研究に力点をおいた。第一は、公私セクターの役割の変動と設置形態に関するものである。今までの国立、公立、私立というセクターの分化は、それなりの役割を果たしてきたが、公的補助の減少、国立の授業料値上げなどに伴って、それぞれの役割が不明瞭になりつつある。こうした変化を踏まえて、各セクターの役割を分析、考察した。第二は、家計と授業料の問題を取り上げ、教育機会の変動と学校経営とのコンフリクトについて、実証的な分析を行った。大学だけでなく、高校の私立授業料も含めて考察の対象とした。教育中心の高校経営と教育・研究を兼ねた大学経営との違いを明らかにするために有効な比較だと考えたからである。第三は、非営利組織としての私立大学に焦点をあてた。これは、第二の問題とも直接的に関係しているが、非営利組織の特徴を抽出し、そのマネジメントの問題を学校を越えた広い視点から分析した。第四は、大学院ないし学術政策と資金調達の関係についての分析である。研究重視の政策転換が進められつつある状況を踏まえて、研究のための資金調達を大学院制度の枠組みに即して、実証的に分析した。
緑藻を利用した二酸化炭素から有用物質への直接的生産プラットフォームの構築

本研究では微生物共培養系によるCO2から直接的なエタノール生産法の開発を目的としている。一般的な並行複発酵式のエタノール生産法ではCO2から一度高分子化したデンプンをグルコースに低分子化してエタノールを生産するが、CO2からの高分子化を経ず、適切な中間代謝産物を微生物間で介在させてエタノールを生産すれば、CO2からエタノールへの効率的な生産法となると考えた。そこで本研究では、光合成能の高い緑藻とエタノール生産能の高い酵母を共培養した、CO2からの直接的なエタノール生産法の構築を目指す。最終的には本系を基盤とし、緑藻と組む微生物を変換してCO2から多様な有用物質を生産できる系の構築を狙う。当該系は、二酸化炭素から直接的にエタノールを生産できる緑藻-酵母共培養系の構築を最終目標としている。当該系は独立栄養微生物と従属栄養微生物を組み合わせた生産系であるから、炭素源の固定を経て二酸化炭素から中間代謝物のグリセロールを生産する緑藻Chlamydomonas reinhardtiiの炭素源供給系と、供給されたグリセロールからエタノールを生産する出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeの発酵系に大別できる。そこで、二つの研究系を各々に立ち上げて最終的に組み合わせること、すなわちC. reinhardtiiの炭素源供給系では培養系と物質生産に対する評価系の立ち上げとS. cerevisiaeの発酵系ではS. cerevisiaeによるグリセロール資化の実現を当該研究の方針とした。具体的には、C. reinhardtiiの炭素源供給系では培地や光強度など各種条件を調整し培養器を設定するなど光培養の基盤を構築したこととC. reinhardtiiの炭水化物含有率など物質生産性の評価系を構築したこと、S. cerevisiaeの発酵系ではS. cerevisiae群からグリセロール資化性酵母の単離に成功したこととグリセロール資化性酵母のエタノール生産性についての評価系を構築したこと、グリセロール資化性酵母によるグリセロールからエタノールを生産する発酵条件を検討しエタノール生産を実証したことを挙げる。特にS. cerevisiae由来グリセロール資化性酵母によるグリセロールからエタノールの生産は現在まで報告例がなかったため、研究内容をまとめ、Elsevier社出版の雑誌Heliyonへ論文をSubmitしたことを研究業績として挙げる。本研究の助成が開始された2018年10月の段階では、私は自身の研究室で研究活動を開始して半年しか経っておらず、また研究室は分析機器や培養機器がセットアップされていない状態であったが、本研究種目の研究活動スタート支援の意図する通り、研究を開始するうえで基盤的な実験系を立ち上げ遺伝子を獲得してきた。今年度(2019年3月31日まで)は、C. reinhardtiiの培養や物質生産性の評価に関する実験系のセットアップ、GPP遺伝子の獲得を研究目標に掲げ、これらを達成した。更に、S. cerevisiae由来のグリセロール資化性酵母の選抜、およびグリセロール資化性株によるグリセロールからのエタノール発酵条件の構築を達成し、次年度(2019年4月1以降)実施予定であったGC/FIDを用いたエタノール生産性の評価までを終えている。ここで示したエタノール生産性評価は当初、本学既存のGC/FIDを修理して用い評価する予定であったが、基盤が故障し修理不可であることが判明したため研究計画を前倒した。またS. cerevisiae由来のグリセロール資化性株を用いたグリセロールからのエタノール発酵に関しては、現在までに報告例がなく新規性があったため、グリセロール資化性株の選抜、酸化還元剤を加えた各種培養条件の検討、グリセロールからのエタノール生産評価までを含めて論文をまとめ、既にElsevier社出版の雑誌Heliyonに論文をSubmitしている。従って、上記の通り今年度の目標として掲げていた研究目標以上を達成し、論文投稿にまで至っている点を理由とし、当該研究は当初の計画以上に進展していると自己点検し評価した。当該研究の最終目標は、二酸化炭素から直接的にエタノールを生産できる現時点で唯一の緑藻-酵母共培養系を構築することである。当該系は前述の通り、C. reinhardtiiの炭素源供給系とS. cerevisiaeのエタノール発酵系に大別できる。エタノール発酵系では既に系の構築を完了しているが、一方で炭素源供給系では既にC. reinhardtiiの光培養系は構築されているもののC.reinhardtii新規株の創生には着手できていないので、GPP遺伝子を高発現系のベクターに導入した上でこれの形質転換をし、GPPを過剰発現するグリセロール生産株の創生を行う。本系の実証で問題となる点は、C. reinhardtiiのグリセロール供給とグリセロールからのエタノール生産であると考えているが、グリセロールからのエタノール生産を既に実証できているので、次年度の課題はC. reinhardtiiのグリセロール供給であると考えている。ただ、現在までにグリセロールを培地中に分泌させる培養条件を検討しているのでこれを実証し、二酸化炭素から直接的にグリセロールを培地中に炭素源供給する系を完成させる。その上でこれら二種の微生物を共培養に供し、二酸化炭素からの直接的なエタノールの生産を実証、またエタノール生産性が最高となるように培養条件を最適化する。以上で当該目標の二酸化炭素から直接的なエタノール生産共培養系の構築を達成できると考えていて、これに加えて研究業績を論文化し報告する所存である。

一般的な並行複発酵式のエタノール生産法ではCO2から一度高分子化したデンプンをグルコースに低分子化してエタノールを生産するが、CO2からの高分子化を経ず、適切な中間代謝産物を微生物間で介在させてエタノールを生産すれば、CO2からエタノールへの効率的な生産法となると考えた。そこで本研究では、光合成能の高い緑藻とエタノール生産能の高い酵母を共培養した、CO2からの直接的なエタノール生産法の構築を目指す。最終的には本系を基盤とし、緑藻と組む微生物を変換してCO2から多様な有用物質を生産できる系の構築を狙う。当該系は、二酸化炭素から直接的にエタノールを生産できる緑藻-酵母共培養系の構築を最終目標としている。当該系は独立栄養微生物と従属栄養微生物を組み合わせた生産系であるから、炭素源の固定を経て二酸化炭素から中間代謝物のグリセロールを生産する緑藻Chlamydomonas reinhardtiiの炭素源供給系と、供給されたグリセロールからエタノールを生産する出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeの発酵系に大別できる。そこで、二つの研究系を各々に立ち上げて最終的に組み合わせること、すなわちC. reinhardtiiの炭素源供給系では培養系と物質生産に対する評価系の立ち上げとS. cerevisiaeの発酵系ではS. cerevisiaeによるグリセロール資化の実現を当該研究の方針とした。具体的には、C. reinhardtiiの炭素源供給系では培地や光強度など各種条件を調整し培養器を設定するなど光培養の基盤を構築したこととC. reinhardtiiの炭水化物含有率など物質生産性の評価系を構築したこと、S. cerevisiaeの発酵系ではS. cerevisiae群からグリセロール資化性酵母の単離に成功したこととグリセロール資化性酵母のエタノール生産性についての評価系を構築したこと、グリセロール資化性酵母によるグリセロールからエタノールを生産する発酵条件を検討しエタノール生産を実証したことを挙げる。特にS. cerevisiae由来グリセロール資化性酵母によるグリセロールからエタノールの生産は現在まで報告例がなかったため、研究内容をまとめ、Elsevier社出版の雑誌Heliyonへ論文をSubmitしたことを研究業績として挙げる。本研究の助成が開始された2018年10月の段階では、私は自身の研究室で研究活動を開始して半年しか経っておらず、また研究室は分析機器や培養機器がセットアップされていない状態であったが、本研究種目の研究活動スタート支援の意図する通り、研究を開始するうえで基盤的な実験系を立ち上げ遺伝子を獲得してきた。今年度(2019年3月31日まで)は、C. reinhardtiiの培養や物質生産性の評価に関する実験系のセットアップ、GPP遺伝子の獲得を研究目標に掲げ、これらを達成した。更に、S. cerevisiae由来のグリセロール資化性酵母の選抜、およびグリセロール資化性株によるグリセロールからのエタノール発酵条件の構築を達成し、次年度(2019年4月1以降)実施予定であったGC/FIDを用いたエタノール生産性の評価までを終えている。
細胞選択性ペプチドを用いた医療機器被覆用ミニマムＥＣＭの設計

本研究は、次世代医療機器のための革新的バイオマテリアルとして細胞選択性を有する人工合成細胞外マトリクス『ミニマム(最小単位)ECM』の設計を、ペプチドのアレイ化技術とバイオインフォマティクス解析技術を融合させて行うことを目標として行った。結果、3残基の網羅的なペプチドに対して細胞選択性・血液凝固阻害能・ECM結合能を全て評価することで、ミニマムECMとして有効性の高い配列を多数取得・ランキングすることに成功した。さらには、これら細胞選択性配列と医療機器表面の物理化学的相性のルール化に成功し、より効果的にペプチド被覆を行える手法を開発するに至った。本研究は、次世代医療機器のための革新的バイオマテリアルとして細胞選択性(目的の細胞を生着させ、目的以外の細胞を阻害する機能)を有する人工合成細胞外マトリクス『ミニマム(最小単位)ECM』の設計を、ペプチドのアレイ化技術とバイオインフォマティクス解析技術を融合させて行うことを目標としている。H23年度は細胞選択性ペプチドの組み合わせ効果のinvitroスクリーニングを中心研究課題として進め、大きく3つの検証を行った。(1)細胞選択性ペプチド(粉末)の受託合成:約10配列の既に取得していた細胞選択性ペプチドおよび新規取得したECM集積化選択性ペプチドを合成し、PCLのエレクトロスピニングシートへと加工して人工血管の基礎材料を10種類作製した。(2)ペプチドアレイを用いた配列組み合わせ・濃度組み合わせのin vitroスクリーニングでは、これまでECMに特化して探索してきたスクリーニングの規模をさらに広げ、3残基ペプチドの全組み合わせの中から特にECMに特徴的な配列を約300種類スクリーニングし、新たに細胞選択性ペプチドの取得と、これを説明する物理化学的性質のルール発見を行った。(3)最適条件に基づくマテリアル設計(シート)と詳細検証においては、上記マテリアルシートを加工後、SEMやXPS等で表面分析する評価技術を、他施設実験装置を用いて確立した。上記3つの検証を順調に進めたことで本研究はしい候補の発見やECMの物性の理解という科学的な発見と共に、実際の人工血管マテリアルの試作まで達成できた。これらの成果は論文発表および新聞報道(9月28日日経産業新聞)や企業からの問い合わせのような反響を受け、社会的ニーズに沿う研究意義を確認することができた。今後は人工マテリアルの詳細評価と機能性向上検証する予定である。本研究では、下記3つの研究実施計画(1細胞選択性ペプチド(粉末)の受託合成、2ペプチドアレイを用いた配列組み合わせ・濃度組み合わせのin vitroスクリーニング、3最適条件に基づくマテリアル設計(シート)と詳細検証)の元、細胞選択性(目的の細胞を生着させ、目的以外の細胞を阻害する機能)を有する人工合成細胞外マトリクス(ECM:Extrtacellular Matrix)=『ミニマム(最小単位)ECM』の設計を試みた。本年度は特にこれまでのスクリーニングで取り漏らしてきたペプチドの細胞選択性を検証するため、さらに検証範囲をin Silicoscreeningとの組合せ検証の他に8000種類の網羅的3残基配列のECM結合能、および、血栓原因物質であるトロンビン結合能をデータ取得し、これまで得られてきた細胞選択性ペプチドおよびミニマムECM配列のさらなる選抜と特徴付けを行った。さらには、これらを医療機器に応用する実用的検証を進め、ポリカプロラクトンでの人工血管成型を行ったがこの際発見された「ポリマーとペプチドとの組合せ」という影響によるペプチド機能の増強や欠失をヒントに、ポリマーの物性値およびこれまで取得してきた細胞選択性ペプチドの組合せ効果を検証できる機能性表面の設計に成功した。結果、PCLなどの人工血管の素材ポリマーの上で最も強く細胞選択性を発揮できるペプチド配列およびその物性ルールを発見するに至り、研究目標であったミニマムECMをたった3残基のアミノ酸配列のペプチドとその組合せで達成できる可能性を示すことに成功した。研これらの結果は、ECMを代替する人工ペプチドの発見という意味だけでなく、医療機器のペプチド被覆方法の最適化としても重要な発見になると考えている。平成24年度の実施計画通り、細胞選択性ペプチドの組み合わせin vitroスクリーニングを実施し、各細項目について下記のような実績を得た。1ペプチドガラスアレイ上での網羅的効果検証。3-merペプチド全網羅配列を配したガラスアレイを用いて血管内皮細胞および平滑筋細胞の選択性アッセイ方法を確立し、これによりいくつかの物性的モチーフが各選択性を支配していることをつきとめた(配列情報は現在特許出願準備中)。ただし、ガラスアレイでの再現性には多少のバラツキが見られこれをより深く、かつ細かく検証するため今後さらなるアッセイを繰り返す。2細胞選択性ペプチドにより構成された人工ECM被覆人工血管材料のin vitorおよびin vivo評価。ポリカプロラクトン製の人工血管材料であるナノファイバーシートにペプチドを固着かする系を開発し、固着のみにて各種細胞の選択性が示せることをin vitroにて確認した。

物性評価においては、各種測定法を試みたが、最も安定性の高い接触角およびゼータ電位測定を用いる評価系を確立し、これを用いて選択性ペプチドが最も効果的に選択性を示すための基礎的物性マップを作製した。ただし、in vivoに興じるために充分な人工血管を作出すには間に合わず、これは次年度に追加検証する予定である。3細胞選択性ペプチドの組み合わせ効果の再検証。ペプチドを組み合わせた評価をするためにはポリマー上への固定化結合法を開発しなくてはならず、アミノ基導入PNIPAMの合成開発およびアミノ基のPCL上への導入系の開発を進めた。結果、いくつかの有機合成法を用いて足場材料にクリックケミストリーで利用できる活性基を導入できることを確認した。本年度はこの基盤技術の創出に時間がかかったためさらなる解析は次年度に行う。本研究は、人工ECMのデザインを目標として(H23年度)材料の準備、(H24年度)機能性の検証、(H25年度)、機能性の向上を大きなマイルストーンとして予定している。本研究の中でH23年度は細胞選択性ペプチドの組み合わせ効果のinvitroスクリーニングが大課題であったが、本探索は細胞選択性ペプチドの網羅探索、ECM選択的集積ペプチドの探索、という2つのスクリーニングを無事終了し、約100配列の第一候補配列を取得しただけに留まらず、これらを導入したPCLファイバーシートなどの実際の人工血管素材の合成および準備、in vitroの検証まで踏み込むことができている。このため、本研究の進捗は非常に順調であると言え、論文成果発表まで達成できたことからも、目標以上に本研究が進捗していると結論付けられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度までの研究では、簡単だと当初予定されていたペプチドの固定化技術(有機化学)およびポリマー化技術(成形技術)に関して、共同研究を進めながら技術導入する時間を必要としてしまった。多くの研究協力者や、新しく開拓した協力者の協力を得ながら、貪欲に新技術を融合的に本研究に導入することを進めたが、基礎アッセイ基盤の確認に予想以上に時間がかかってしまった。しかしながら、当初の予定よりも遙かにケミストリーに裏打ちされた確かなアッセイ基盤技術が確立され、医療機器への展開にとって最重要評価項目である表面物性測定系も新しく構築することができたため、最終年度に向けて目標達成のための研究を進める基礎技術を充分に蓄積することができたと考えている。このため、現状ではやや遅れていると評価しているが、本年度大きく開発を進められると結論付けたい。本研究のおける今後の推進方策は、当初の研究計画を順調に進めることであり、研究遂行上での大きな問題や変更は無い。しかし本年度よりいかに動物実験(in vivo)の評価を行うことができるかが大きな課題の一つであり、医学部との連携体制作りが重要となる。