hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨芽細胞活性化に与えるひずみ量およびひずみ速度の影響

1.今年度の成果平成10年度における研究計画では,(1)ピエゾアクチュエータ型力学的刺激装置を作製すること,そして(2)ひずみ量を変化させた場合の培養骨芽細胞の活性変化を調べることを目的としている.(1)に関しては,装置の改良とその評価が行われ,実験の使用に耐えうる十分な性能の力学的刺激装置を完成させることができた.完成した装置では,アクチュエータにバイモルフ型のピエゾ素子を用いることで,振幅が20040,000μstrain.繰り返し周波数がDC100Hzのひずみを力学的刺激として培養細胞へ与えることを可能とした.これは,実際の生体内の骨に作用するひずみ振幅および周波数範囲を十分網羅する量である.さらに本装置は,コンピュータ上で合成された任意波形を刺激として再現でき,このような点も含め,従来装置にはない優れた機能を有していると言える.(2)に関しては,未だ十分な知見は得られていない.現段階では,樹立細胞株(MC3T3-E1)に対し静的ひずみを与え,その際の細胞のひずみの計測と形態変化の観察を位相差顕微鏡および画像処理システムを用いて行っている段階である.このような実験により,与えたひずみ量と実際の細胞のひずみには約7%の違いがあることがわかり,細胞レベルのひずみの評価と制御という問題をクリアすべく現在検討中である.1.今年度の成果平成10年度における研究計画では,(1)ピエゾアクチュエータ型力学的刺激装置を作製すること,そして(2)ひずみ量を変化させた場合の培養骨芽細胞の活性変化を調べることを目的としている.(1)に関しては,装置の改良とその評価が行われ,実験の使用に耐えうる十分な性能の力学的刺激装置を完成させることができた.完成した装置では,アクチュエータにバイモルフ型のピエゾ素子を用いることで,振幅が20040,000μstrain.繰り返し周波数がDC100Hzのひずみを力学的刺激として培養細胞へ与えることを可能とした.これは,実際の生体内の骨に作用するひずみ振幅および周波数範囲を十分網羅する量である.さらに本装置は,コンピュータ上で合成された任意波形を刺激として再現でき,このような点も含め,従来装置にはない優れた機能を有していると言える.(2)に関しては,未だ十分な知見は得られていない.現段階では,樹立細胞株(MC3T3-E1)に対し静的ひずみを与え,その際の細胞のひずみの計測と形態変化の観察を位相差顕微鏡および画像処理システムを用いて行っている段階である.このような実験により,与えたひずみ量と実際の細胞のひずみには約7%の違いがあることがわかり,細胞レベルのひずみの評価と制御という問題をクリアすべく現在検討中である.
薬剤関連顎骨壊死に対する間葉系幹細胞のミトコンドリアリプレイスの有効性の検討

口腔内の硬軟組織難治性疾患は歯科補綴治療を妨げて口腔内のQOLを著しく阻害する。本研究ではその中でも薬剤関連顎骨壊死(medication related osteonecrosis of the jaw: MRONJ)に注目し、その治療法について検討するものである。申請者は間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell: MSC)を用いた細胞治療について研究を続けてきた。その研究成果として我々はMRONJの病態と治癒にMSC内のミトコンドリアの変化が大きく影響していることを示した。超高齢社会となり罹患率の上昇が予想されるMRONJに対する治療の一つの可能性としてミトコンドリアの直接的な投与が有効で実現可能であるかを検討していくものであった。実験内容としては、「薬剤関連顎骨壊死に対する間葉系幹細胞のミトコンドリアリプレイスの有効性の検討」である。申請者は2年間の研究期間で、MSCによるMRONJの治療メカニズムをわずかであるが解析するができた。当初はMSCの局所的な治療かと予想していたが、全身投与されたMSCによって疾患モデル内のMSCが治療されている可能性が示唆された。さらに研究を進めていくうちに、そのMSCによるMSCの治療にはミトコンドリアが関与している可能性が示唆された。以上の研究成果から、MSC同士のミトコンドリア交換(リプレイス)がMSCの性質を変えるという結論に達した。以上より、本研究ではMRONJ治療には全身投与されたMSCのミトコンドリアが重要である可能性があることを示し、さらにMRONJに対する治療法として細胞内小器官としてのミトコンドリアを直接投与することによる治療の可能性を探る。研究代表者は間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell: MSC)を用いた細胞治療について研究を続けてきた。このことからミトコンドリアの直接的な投与が超高齢社会となり罹患率の上昇が予想されるMRONJに対する治療の一つの可能性として検討することで、MRONJに対する治療法として細胞内小器官としてのミトコンドリアを直接投与することでの治療の可能性を示すものである。初年度では正常な個体のMSCとMRONJモデルから単離したMSCの性質の違いを利用し、ミトコンドリアの交換がMSCの性質を変えることを示すことにあったが、いくつかの実験系でそれらを明らかに、その可能性を示した。ちなみにMSCの全身投与が有効な手段であること、その治療のメカニズムはMSCによるMSCの治療であること、さらにこのMSC治療にはミトコンドリアの交換が大きく関与していることを示した。この一連の研究はすべて、モデル作製が困難なMRONJモデルマウスを使用しており、我々の研究室のオリジナルと言える口腔内の硬軟組織難治性疾患は歯科補綴治療を妨げて口腔内のQOLを著しく阻害する。予想される結果として、ミトコンドリアはMRONJモデルマウスから採取したMSCを治療することが出来ると考える。ただしミトコンドリア単体ではMSCに取り込まれないなど、輸送ケースとしてMSCはミトコンドリアの輸送に必要なのかも知れない。その際は全身投与前のMSC内のミトコンドリアを様々に交換することで治療効果を自由に調節することが出来るかも知れない。この考えは、MRONJ治療だけでなくあらゆる疾患の治療に役立つものであり、歯科から医学全体に発信できる画期的な治療法となるかもしれない。初年度はMSCはサイトカイン分泌による免疫細胞との関与が報告されている一方で、近年になって周囲の細胞と直接的なコンタクトを介しても影響を与えている可能性が示唆された(T. Wang 2006, M. Loibl 2014)。

さらに、MSCは共培養下において、傷害を受けた細胞にミトコンドリアを供給することが明らかにされた(T. Ahmad 2014)。これを受けて、本解析ではMSC同士の相互作用としてミトコンドリアの動向に着目した。投与される側であるホストの体内環境を模倣するため、ホスト体内に存在すると見立てたMSC(ホストMSC)を先に培養し、投与されたMSCと見立てたドナーMSCを投与し、MSC間における相互作用を観察するものである。実験計画は概ね順調に進んでいるが、動物実験が予定よりわずかに良い結果を得ることが出来た。試薬類が予想より少なく10万円ほど次年度に繰り越すことが出来た。
入力データばらつきを考慮したマルチプロセッサ・タスク割り当て手法

本研究では,入力データばらつきを考量したマルチプロセッサシステムのためのタスク割り当て手法をおこなうためのシステムの実行時間ばらつきの見積もり,推定手法について提案をおこなっている.まず,システム全体の記述について検討,その記述法を用いてシステムの実行時間を短時間で高速に見積もるための手法を提案した.次に,入力データによる実行時間を統計的なモデルとして表現し,より短時間で実行時間見積もりを行う手法を提案した.本研究では,入力データばらつきを考慮したマルチプロセッサシステムのためのタスク割り当て手法を提案する.ハードリアルタイム制約を有するアプリケーションでは,入力データによらず演算を一定時間内に演算を終了する必要がある.マルチプロセッサに対するタスク割り当てはタスクの実行時間を利用して行われるが,入力データに依存してタスクの実行時間は変動するため,従来はタスクの平均,タスクの最悪値に対して,タスク割り当て・スケジューリングが行われてきた.本研究では,入力データのばらつきの影響を考慮し,リアルタイム制約下で,対象システムの実行サイクル数,消費電力,消費電力量を最適化するタスク割り当て手法を提案する.平成25年度には,システムの記述方法を決定し,例題となる対象システムを記述した.次に,入力データの性質による計算時間のばらつきを統計的に変化させたとき,対象システムの実行サイクル数,消費電力,消費電力量,信頼度のメトリクス(設計品質指標)を見積る手法,最適タスク割当て手法の検討を行った.システム全体の記述はSystemCを用い,プロセッサで実行するコードはSystemCから変換しC言語による記述を生成することとした.本年対象としたシステムは,ハード・リアルタイム・システムである動画像圧縮伸張システムである。本システムの記述を行い、計算時間のばらつきがある場合の、設計品質指標に対する影響を確認した。本研究では,入力データばらつきを考慮したマルチプロセッサシステムのためのタスク割り当て手法を提案する.ハードリアルタイム制約を有するアプリケーションでは,入力データによらず演算を一定時間内に終了する必要がある.マルチプロセッサに対するタスク割り当てはタスクの実行時間を利用して行われるが,入力データに依存してタスクの実行時間は変動するため,従来はタスクの平均,タスクの最悪値に対して,タスク割り当て・スケジューリングが行われてきた.本研究では,入力データのばらつきの影響を考慮し,リアルタイム制約下で,対象システムの実行サイクル数,消費電力,消費電力量を最適化するタスク割り当て手法を提案する.平成26年度は,平成25年度に検討を行ったシステムの記述方法を用いて,統計的な実行時間ばらつきをもつ複数タスクを有する対象を,マルチプロセッサシステムに割り当てた場合の,システム全体の実行時間ばらつきを解析的に計算する方法の検討を進めた.検討した方法は各タスクの実行時間を統計的な関数で表現し,タスクおよびその実行順序が割り当てられたとしたときのシステム全体の実行時間を解析的に求める方法である.単一プロセッサ上で逐次的に動作する複数のタスクを実行する際の実行時間ばらつき,並行動作する複数プロセッサにタスクが割り当てられた場合の実行時間ばらつきを計算し,システム全体の実行時間を計算する.この計算は高速に行うことが可能であるため,シミュレーションを繰り返して求めるよりも効率よく求めることが可能であり,タスクのマルチプロセッサ割当てをこれまでよりも多く探索が可能となる.また,マルチレイヤのような複雑なバスシステムを有するシステム上での実行時間見積もり手法を提案し,こちらを論文としてまとめた.本研究では、入力データばらつきを考慮したマルチプロセッサシステムのためのタスク割り当て手法を検討する。ハードリアルタイム制約を有するアプリケーションでは、入力データによらず演算を一定時間内に終了する必要がある。マルチプロセッサに対するタスク割り当てはタスクの実行時間を利用して行われるが、入力データに依存してタスクの実行時間は変動するため、従来はタスクの平均、タスクの最悪値に対して、タスク割り当て・スケジューリングが行われてきた。本研究では、入力データのばらつきの影響を考慮し、リアルタイム制約下で、対象システムの実行サイクル数、消費電力、消費電力量を最適化するタスク割り当て手法を提案することを目標とした。平成27年度は、平成26年度に検討を進めた統計的な実行時間ばらつきをもつ複数タスクの実行時間の推定方法を、実アプリケーションである視覚野刺激型の人工視覚システムに対して適用した。実アプリケーションに適用することで、タスクの具体的な実行時間ばらつきが知られ、これまで仮定してきたすべてのタスクが正規分布に基づく統計モデルでは、アプリケーションを適切に表現できないことがわかった。実アプリケーションのタスクの実行時間ばらつきを詳細に調べたところ、実行時間が固定時間であるタスク、対数正規分布であるタスク等に分類されることが知られ、タスクの実行時間統計モデルを正規分布タスクのみから固定時間のタスク、対数正規分布を有するタスクに拡張することで、アプリケーションの実行時間を正確に見積もれるようになった。また、タスクの粒度を変更することで、複雑なタスクは固定時間のタスクとそれらタスクの実行頻度、実行条件の組合せで表現できることが知られ、タスク分割を行うための基礎的な指針を得た。本研究では,入力データばらつきを考量したマルチプロセッサシステムのためのタスク割り当て手法をおこなうためのシステムの実行時間ばらつきの見積もり,推定手法について提案をおこなっている.まず,システム全体の記述について検討,その記述法を用いてシステムの実行時間を短時間で高速に見積もるための手法を提案した.次に,入力データによる実行時間を統計的なモデルとして表現し,より短時間で実行時間見積もりを行う手法を提案した.

平成26年度の目標は,システム全体の実行時間ばらつきを解析的な方法で求めることで,実行時間の計算を高速化すること,複雑なバスシステムで結合されたシステム上での実行時間見積もりを効率よく行うこと,およびそれらを活用した入力データばらつきを考慮したマルチプロセッサシステムのためのタスク割り当て手法を検討することであった.統計的に表現できる実行時間ばらつきをもつ複数タスクを有するシステムに対するアルゴリズムの基礎的な検討は終了し,実際にシミュレーションを繰り返した場合と同等の結果が得られることは確認できており,次に本手法の実装を進める必要がある.また,複雑なバストポロジーを有するシステム上での実行時間見積もり手法については,これまで研究を行っていた優先度を変更可能な共有バス方式のトポロジーを有するシステムの実行時間見積もり手法を拡張して,最新のAMBAバスのような複数レイヤ,バスマトリクス・トポロジーに対応させた.提案手法では,精密ではあるが時間のかかるサイクルレベルから求めるシステムの実行サイクル数と比較して,効率よく実行サイクル数を見積もり可能であることを示し,この成果を論文としてまとめた.これらを活用したタスク割り当て手法に関しては,現在研究を進めているところであり,解析的手法を用いた実行時間ばらつき計算手法の実装とともに,継続的な研究課題となっている.計算機システム今後は,まず平成26年度中に進めた解析的手法を用いた実行時間ばらつき見積もり手法の試作を進めるとともに,システム記述入力から,設計品質指標見積りを行うシステムの実装を進める.また,マルチプロセッサへのタスク割当手法の定式化を行い,電力量最適化問題として手法を完成させる.次に,プロセッサ個数を最小化する問題を最適化問題として定式化し,システムの試作を進める.つぎに,自動タスク分割のための基礎的な検討を行い,システム記述入力からマルチプロセッサにタスクを割り当てるためのタスクの生成と最適割当てのための手法を検討する.平成25年度の目標は、システムの記述方法を決定し,その記述法に基づき例題となる対象システムを記述すること、および入力データの性質による計算時間のばらつきを統計的に変化させたとき,対象システムのメトリクス(設計品質指標)を見積もり、最適タスク割り当て法の検討を行うことであった。平成25年度は当初の予定通り、SystemCを用いたシステムの記述法を決定し、ハード・リアルタイム・システムである動画像圧縮伸張システムの記述を作成した。また、見積もり精度の比較を行うために動画像圧縮伸張システムを記述も行い、実行サイクル数,消費電力の設計品質指標)を見積る手法,最適タスク割当て手法の検討を行った.性能変動量を考慮したシステムの性能を制約条件として,面積(プロセッサの個数)を固定して,エネルギー変動量を考慮した消費電力量を最小化する定式化については推進段階である。必要に応じて研究費を執行したが,当初の見込み額と執行額が異なっていたため.今後は,まず平成25年度に検討した設計品質指標見積り手法を実装し,システム記述入力から,設計品質指標見積りを行うシステムの試作を進める.
記号力学系と数系タイル張り

W.P.ThurstonのアイデアによるPisot数に対応する双対タイル張りは、高次の無理回転の自然拡大とマルコフ分割を数論的かつ具体的に導く重要な方法である。この間の研究で弱有限性条件とThurstonタイル張りが本質的に一重被覆となることの同値性が明らかになっている。この弱有限性条件は全てのPisot単数がもつ性質と予想される。論文5では,H.Rao, W.Steinerとの共同により、3次Pisot単数が弱有限性を満たすことなどを示した。一方、Pisot双対タイル張りの類似だが構成は対極にある標準数系研究も進んだ。論文1ではH.Raoとの共同で標準数系の新しい特徴づけを得た。さらに、Pisot数系と標準数系に共通の一般化であるシフト基数系を導入した。この数系は初等的対象で記号力学系と密接に連関している。これに関してA.Pethoe, J.Thuswaldner, H.Brunotteらとの共同研究が発展している。フラクタルタイルの位相的性質については、N.Gjiniとの共同研究(論文4)、J.Luo, J.Thuswaldner等との研究(論文2)が出版された。数系の代数的な特徴づけの問題はシフト基数系の構造の研究に帰着される。また数系の特徴づけは代数体の冪整数基と関連しており、この観点で竹内との共同研究を進めている。Pisot数と関連するSalem数のべき乗の小数部分は[0,1]で稠密であるが、論文5において谷川との共同でこの分布の詳しい性質を調べた。タイル張りのゼータ関数の良い定義を考え、解析的性質をしらべる方向で松本との共同研究が進んでいる。substitution力学系のなす複体は伊藤らにより定義されているが、そのホモロジカルな性質について吉原との共同研究を行っている。この間の経過をまとめ、日本数学会の雑誌「数学」(論文6)に論説を書かせていただく機会を得た。研究方向が多岐に分化し、全体像を把握するのが難しい状況が近づいており、現時点での到達点をまとめることで、より多くの研究者に関心を持ってもらえる事を期待している。数論的近似アルゴリズムの自然拡大と記号力学系による双曲的力学系のマルコフ分割は、力学系理論と数論を繋ぐ重要なアイデアであることが伊藤らの持続的な努力の結果分かってきた。W.P.ThurstonのアイデアによるPisot数に対応する双対タイル張りは、ベータ展開アルゴリズムに対してこの自然拡大とマルコフ分割を導く重要な方法である。との詳細な記述が大切であるが、特に有限性条件、弱有限性条件という代数的な条件がこのタイル張りを可能にする要件であることが分かってきた。論文4では弱有限性条件が、タイル張りが本質的に重ならないことを数論的方法で示した。この方向で、H.Rao, W.Steinerらとの共同研究が進んでいる。一方、Pisot双対タイル張りとは対極にある標準数系でのタイル張りの研究も進んだ。論文2ではA.Pethoeとの共同で標準数系の新しい代数的特徴付けを行った。この諭文は定数項がある程度大きい場合にその判定が簡単である。

この研究方向は論文5に引き継がれ3次の標準数系の分類の研究が進んだ。この研究はさらに、J.Thuswaldner, H.Brunotteらとの共同研究に発展している。論文1,3では、谷川、石川らとオイラー・ザギエ型の多重ゼータ関数および多重L関数の解析接続と負の整数点での値に関し研究した。タイル張りのゼータ関数を定義する上で、これらの研究は役に立つと期待される。対応する記号力学系のエントロピーを反映するタイル張りゼータ関数に関しては萌芽的な状態だがsubstitutativedynamicsと関連させ明石、吉原らとの共同研究が進んでいる。タイル張りの研究において連結性は大切な要素であろう。3次、4次など低次の場合の標準数系タイルとPisot双対タイルの連結性についてはN.Gjiniとの共同研究が進んだ。特に4次Pisotの場合には非連結タイルがあり、方程式の係数を観察することで簡単に分類できるという著しい結果が得られた。また論文6では、連結タイルの境界について、J.Luo, J.Thuswaldnerとの共同研究により、開集合条件のもとでの連結性等が示された。W.P.ThurstonのアイデアによるPisot数に対応する双対タイル張りは、高次の無理回転の自然拡大とマルコフ分割を数論的かつ具体的に導く重要な方法である。論文1では弱有限性条件とThurstonタイル張りが本質的に一重被覆となることのることの同値性を示した。この弱有限性条件は全てのPisot単数がもつ性質と予想される。一方、Pisot双対タイル張りの類似だが構成は対極にある標準数系でのタイル張りの研究も進んだ。論文2ではA.Petho, H.Brunotteとの共同で未解決の3次の標準数系の分類の研究を進めた。論文3ではH.Raoとの共同で標準数系の新しい特徴づけを得た。さらに、Pisot数系と標準数系に共通の一般化であるシフト基数系を導入することができたのは今年度の大きな成果である。この数系は初等的対象で記号力学系と密接に連関している。これに関してA.Pethoe, J.Thuswaldner, H.Brunotteらとの共同研究が発展している。数系の代数的な特徴づけの問題はシフト基数系の構造の研究に帰着される。また数系の特徴づけは代数体の冪整数基と関連しており、この観点で竹内との共同研究を進めている。Pisot数と関連するSalem数のべき乗の少数部分は[0,1]で稠密であるが、論文5において谷川との共同でこの分布の詳しい性質を調べた。タイル張りのゼータ関数の良い定義を考え、解析的性質をしらべる方向で松本との共同研究が進んでいる。substitution力学系のなす複体は伊藤らにより定義されているが、そのホモロジカルな性質について吉原との共同研究を行っている。タイル張りの位相的構造の研究も発展しており、論文4ではJ.Luo, J.Thuswaldnerとの共同でタイルの境界の連結性を調べた。論文6は既知の位相的な結果をまとめたものである。この間の研究で弱有限性条件とThurstonタイル張りが本質的に一重被覆となることの同値性が明らかになっている。
新規ドラッグデリバリー用担体としてのI型コラーゲンα1鎖ホモトリマーゲルの開発

ドラッグデリバリー担体等の医用バイオマテリアル(生体材料)を開発することは重要である。中でもコラーゲンは体温でゲルを形成し、そのゲルが強い保水性および薬品のゲル内保持性を示すことから、これまでウシ由来コラーゲンが薬剤の安定化剤および止血用膜、人口皮膚、歯根膜などの医薬品に用いられてきた。しかし、このウシコラーゲンは狂牛病の原因物質プリオンの混入の危険性が有り、またアナフィラキシーの原因アレルゲンであることが判明し、安全な医用生体材料の応用のために、ヒト由来コラーゲンの作成が重要な課題となった。申請者らはin vitroでヒトI型コラーゲンα1鎖ホモトリマー{α1(I)_3}分子の作成を目指す研究を遂行し、以下の成果が得られた。1.ヒトコラーゲンI型α1鎖の作成:α1鎖cDNA(コラーゲンドメイン、3.2kbp)をin vitro translation用ベクターpIVEX2.3(E.Coli系),pIVEXWG1.3(wheat germ系)に組込みタンパク発現を調べたが、いずれも収量が低く、不溶性画分に回収された。今後近年開発されたバクテリア発現タンパク分泌系で大量産生を検討する。2.ゲルの薬剤担体としての有効性:血管新生阻害因子エンドスタチン(20KDa)はリュウマチモデルマウスの関節炎阻害に有効であり、本ゲル担体への応用が可能となった(山口典子博士)。3.担癌動物のゲル投与系の確立:癌細胞をマウスに移植する際、癌細胞のキャリアーとしてマトリゲル(基底膜成分)または天然I型コラーゲンを用いた場合、前者は癌細胞の増殖促進を示したのに比し、後者はむしろ癌細胞の増殖抑制効果があった(論文投稿中、久保田俊一郎教授)。このI型コラーゲンα1鎖ホモトリマー{α1(I)_3}分子にも当初の目的のドラッグデリバリー担体のみならず、癌細胞増殖抑制効果が期待されている。近年ドラッグデリバリー担体等の医用バイオマテリアル(生体材料)の開発が盛んになってきている。コラーゲンは体温でゲルを形成し、そのゲルが強い保水性および薬品のゲル内保持性を示すことから、これまでウシ由来コラーゲンは薬剤の安定化剤および止血用膜、人口皮膚、歯根膜などの医薬品に用いられてきた。しかし、狂牛病の原因物質プリオンの混入の危険性ならびにアナフィラキシーの原因アレルゲンであることが判明し、安全な医用生体材料の応用のために、ヒト由来コラーゲンの作成が重要な課題となった。申請者はin vitroでI型コラーゲンα1鎖ホモトリマー{α1(I)_3}分子を合成し、ドラッグデリバリー担体として開発しているが、初年度は以下のような研究成果をあげた。1.ヒトコラーゲンI型α1鎖の作成:α1鎖3.7kbp cDNA(コラーゲンドメインのみ)をin vitro translation用ベクターpIVEX2.3に組込みタンパク発現を調べたが、本ベクターでは収量が低く、不溶性画分に回収された。今後3本ヘリックス形成に必要なコラーゲンドメインの最小単位を検討しcDNAの短小化を計ると共にベクターと発現系の検討が必要となった。2.ゲルの薬剤担体としての有効性:血管新生阻害因子エンドスタチン(20KDa)はリュウマチモデルマウスの関節炎阻害に有効であり、本ゲル担体への応用が期待された(山口典子博士)。

3.担癌動物のゲル投与系の確立:マウスへ癌細胞をin vivoで移植する際、癌細胞のキャリアーとしてマトリゲル(基底膜成分)と天然I型コラーゲンを比較すると前者は癌細胞が増殖性を示したのに比し、後者はむしろ癌細胞の増殖阻害効果があった(論文作成中、久保田俊一郎教授)。現存開発中のI型コラーゲンα1鎖ホモトリマー{α1(I)_3}分子にも当初の目的のドラッグデリバリー担体のみならず、癌細胞増殖抑制効果の可能性も合わせて検索している。ドラッグデリバリー担体等の医用バイオマテリアル(生体材料)を開発することは重要である。中でもコラーゲンは体温でゲルを形成し、そのゲルが強い保水性および薬品のゲル内保持性を示すことから、これまでウシ由来コラーゲンが薬剤の安定化剤および止血用膜、人口皮膚、歯根膜などの医薬品に用いられてきた。しかし、狂牛病の原因物質プリオンの混入の危険性ならびにアナフィラキシーの原因アレルゲンであることが判明し、安全な医用生体材料の応用のために、ヒト由来コラーゲンの作成が重要な課題となった。申請者らはin vitroでヒトI型コラーゲンα1鎖ホモトリマー{α1(I)_3}分子の合成を目指し、以下のような研究成果が得られた。1.ヒトコラーゲンI型α1鎖の作成:α1鎖cDNA(コラーゲンドメイン、3.7kbp)をin vitro translation用ベクターpIVEX2.3(E.coli系),pIVEXWG1.3(wheat germ系)に組込みタンパク発現を調べたが、いずれも収量が低く、不溶性画分に回収された。今後近年開発されたバクテリア発現タンパク分泌系で大量産生を検討する。2.ゲルの薬剤担体としての有効性:血管新生阻害因子エンドスタチン(20KDa)はリュウマチモデルマウスの関節炎阻害に有効であり、本ゲル担体への応用が可能となった(山口典子博士)。3.担癌動物のゲル投与系の確立:癌細胞をマウスに移植する際、癌細胞のキャリアーとしてマトリゲル(基底膜成分)または天然I型コラーゲンを用いた場合、前者は癌細胞の増殖促進を示したのに比し、後者はむしろ癌細胞の増殖抑制効果があった(論文作成中、久保田俊一郎教授)。このI型コラーゲンα1鎖ホモトリマー{α1(I)_3}分子にも当初の目的のドラッグデリバリー担体のみならず、癌細胞増殖抑制効果が期待されている。
潤滑油の限界油膜形成能力と構成分子に関する研究

流体潤滑理論によれば,形成油膜は潤滑油の粘度が高いほど,平均速度が大きいほど厚くなる.理論において粘度・速度がいくら大きくなっても潤滑油は理論通りの量が接触域に導入されることが前提条件となっている.しかし,実際には潤滑油は摩擦面の運動に伴い接触域に導入されるわけであるから,その導入力には潤滑油粘度,速度,荷重等で規定される作動条件に応じた限界値が存在し,限りなく油膜が形成されるわけではない.まず著者はその限界条件は何により決定されるかを調べるために種久の潤滑油を用い,摩擦特性を調べた.そして滑り速度を上昇させ限界値Ψcr(限界軸受け定数)になると,摩擦力は低下する傾向が認められた.その原因を調べ,分子量分布の異なる油の摩擦特性を予想し,ほぼ予想どうりの結果となった.以下にその結果を要求する.1)Ψcr時の摩擦力,したがって限界導入力は粘度が高いほど大きく,また荷重増加と共に大きくなる.2)同一荷重条件下では,限界導入力に達するすべり速度は粘度の高い油ほど低くなる.3)摩擦特性はどの潤滑油においても補給条件がNo-reverse flow条件と一致した.われわれの実験がその条件になっていると考えられるためCCDカメラにより接触部の潤滑油の導入の様子を観察したが画像だけではその違いを判断することが難しく,今後,油膜厚さの測定および,潤滑油の給油条件を変える工夫が必要であることがわかった.4)接触部の出口付近の潤滑油を採取し,屈折率を測定することによって,接触域に導入される潤滑油は必ずしも給油成分と同一ではなく,軸受定数Ψが限界値Ψcr以上になると,高粘度成分は接触域に導入されず低粘度成分が主として導入されることがわかった.その結果,摩擦係数がΨcr以上で理論値よりさらに低くなる.5)同一粘度等級の潤滑油において,Ψcr以上での有効粘度の低下は広域分子量分布油の方が狭域分子量分布油よりも大きく,結果として摩擦係数の低下も顕著になった.分子量分布の影響による摩擦特性の違いはSiオイルを用いた場合だけしか,認められず,油膜の形成能力は入り口の油の量と粘度だけでほぼ決まってしまい,今後は油膜厚さを測定しながらの油膜を観察する必要があることがわかった.流体潤滑理論によれば,形成油膜は潤滑油の粘度が高いほど,平均速度が大きいほど厚くなる.理論において粘度・速度がいくら大きくなっても潤滑油は理論通りの量が接触域に導入されることが前提条件となっている.しかし,実際には潤滑油は摩擦面の運動に伴い接触域に導入されるわけであるから,その導入力には潤滑油粘度,速度,荷重等で規定される作動条件に応じた限界値が存在し,限りなく油膜が形成されるわけではない.まず著者はその限界条件は何により決定されるかを調べるために種久の潤滑油を用い,摩擦特性を調べた.そして滑り速度を上昇させ限界値Ψcr(限界軸受け定数)になると,摩擦力は低下する傾向が認められた.その原因を調べ,分子量分布の異なる油の摩擦特性を予想し,ほぼ予想どうりの結果となった.以下にその結果を要求する.1)Ψcr時の摩擦力,したがって限界導入力は粘度が高いほど大きく,また荷重増加と共に大きくなる.2)同一荷重条件下では,限界導入力に達するすべり速度は粘度の高い油ほど低くなる.3)摩擦特性はどの潤滑油においても補給条件がNo-reverse flow条件と一致した.われわれの実験がその条件になっていると考えられるためCCDカメラにより接触部の潤滑油の導入の様子を観察したが画像だけではその違いを判断することが難しく,今後,油膜厚さの測定および,潤滑油の給油条件を変える工夫が必要であることがわかった.4)接触部の出口付近の潤滑油を採取し,屈折率を測定することによって,接触域に導入される潤滑油は必ずしも給油成分と同一ではなく,軸受定数Ψが限界値Ψcr以上になると,高粘度成分は接触域に導入されず低粘度成分が主として導入されることがわかった.その結果,摩擦係数がΨcr以上で理論値よりさらに低くなる.5)同一粘度等級の潤滑油において,Ψcr以上での有効粘度の低下は広域分子量分布油の方が狭域分子量分布油よりも大きく,結果として摩擦係数の低下も顕著になった.分子量分布の影響による摩擦特性の違いはSiオイルを用いた場合だけしか,認められず,油膜の形成能力は入り口の油の量と粘度だけでほぼ決まってしまい,今後は油膜厚さを測定しながらの油膜を観察する必要があることがわかった.
集積電子回路におけるフィールド酸化膜上の高配向薄膜配線の形成

集積回路におけるCu配線は,フィールド酸化膜であるSiO_2に反応・拡散を防止するバリヤ層を設けて配線を埋め込むダマシン法による形成がなされる。Cu配線には,(1)エレクトロマイグレーション耐性向上のためCu(111)面優先配向が必要。(2)バリヤ層は機能を低下させずに可能な限り薄いこと。が要求されている。本研究ではこの要求を満足するバリヤ材料の検討を行った。Cu(111)面優先配向については,SiO_2上にNbやVなどのbcc遷移金属(110)面をバリヤとして用い,Cu(111)面の優先配向を得ることが可能であった。しかし,これらの系は熱処理によりNbやVとSiO_2との界面で,酸化・還元反応が進行する,Cu層を通ってNbやVが表面に析出する,等の問題点が指摘された。一方,この問題を解決し極薄バリヤ形成要件を調べるためにNbN,VNバリヤを検討し,Cu(111)面優先配向には劣るが,10nm厚さで優れたバリヤ特性をもつ極薄バリヤを得ることができ,これは,バリヤが熱化学的に安定な自由エネルギーをもつことが要件であると考えられた。この結果を踏まえて上述の(1),(2)の要求を満たすため,bcc構造で完全固溶となるTa-W合金の適用を検討した。Ta-W合金はbcc構造の固溶体となり,合金としての熱化学的安定性をもち,その上にCu(111)面を得ることが出来た。合金組成Ta_<0.5>W_<0.5>のバリヤを用いて得られたCu/Ta-W/SiO_2/Siモデル系では,800°Cの熱処理においても,先に,NbやVバリヤで見られたSiO_2との界面での酸化・還元反応の進行や,表面への析出と言った現象は十分に抑制されており,Ta-Wバリヤを20nmと薄層化した系においても,750°Cの熱処理でも有効なバリヤとなることが実証できた。本研究では,SiO_2上にCu(111)面に優位配向した配線層を形成するためのバリヤとして構造的にも,熱的安定性にも優れ,なおかつ薄層化にも対応可能なバリヤ材料の開発に目途を付けることが出来た。が要求されている。フィールド酸化膜であるSiO2上における配線層としてのCuを,エレクトロマイグレーション耐性に優れた(111)面に優先的に配向させるための下地バリヤ層を検討した。バリヤ層の材料として,Cuと固溶度が小さく化合物を作らない材料として遷移金属のNbおよびVを検討した。これらの金属はbcc構造を有し,SiO_2上で稠密面である(110)面の優位配向が認められ,さらにその上のCu層には(111)面の優位配向が認められた。これらCu/Nb or V(100nm)/SiO_2/Si構造の熱処理に伴う拡散・反応を調べたところ,700°C以上の熱処理により,表面へのNbおよ

ひVの偏析とSiO_2界面での酸化・還元反応の進行が見られた。熱処理に伴うこのような拡散・反応は配線層やSiO_2層の信頼性を損ねる要因となりうるのでこれらの低減を図るために,NbやVを窒化物としたNbN,VNバリヤ層の適用を検討した。その結果,これらのバリヤは800°C(NbN)850°C(VN)の熱処理においても表面への拡散やSiO_2層との酸化還元反応が抑制された安定なバリヤ層となることが明らかとなったが,Cu層の(111)配向性については,NbおよひV介在層の場合と比べて劣ったものとなった。以上のことより,Cu配線層の配向性と系の熱的安定性の両立とその学問的裏付けについての検討が次年度の課題と思われる。集積回路におけるCuを用いた配線は,フィールド酸化膜であるSiO_2に配線を埋め込むダマシン法による形成がなされるが,その際、Cuをエレクトロマイグレーション耐性に優れた(111)面に優先配向させるための下地バリヤ層を検討した。先年度の結果より,SiO_2上にNbやVなどのbcc金属(110)面をバリヤとして用い,Cu(111)面の優先配向を得ることが可能であったが,これらの系は熱処理によりNbやVがSiO_2との界面での酸化・還元反応が進行したり,Cu層を通って、NbやVが表面に析出すると言った問題点が指摘された。この問題の解決のために,どちらもbcc構造で完全固溶合金となるTa-W合金の適用を検討した。Ta-W合金は固溶体となり,bcc構造を保持しており,その上にCu(111)面を得ることが出来た。合金組成Ta_<0.5>W_<0.5>のバリヤを用いて得られたCu/Ta-W/SiO_2/Siモデル系に対して熱処理を行ったところ,800°Cの熱処理においても,先に,NbやVバリヤで見られたSiO_2との界面での酸化・還元反応の進行や,表面への析出と言った現象は十分に制御されていることが実験的に示された。さらには,バリヤ層の薄層化の検討を行ったところ,Ta-Wバリヤを20nmとした系においても,750°Cの熱処理でも有効なバリヤとなることが実証できた。以上のことより、SiO_2上にCu(111)面に優位配向した配線層を形成するためのバリヤとして構造的にも,熱的安定性に優れ,なおかつ薄層化にも対応可能なバリヤ材料の開発に目途を付けることが出来た。
モノドロミ可解なパンルヴェ函数

「線型モノドロミが計算可能なパンルヴェ函数」の例を多数構成した。一つは代数解であり、R.Fuchsが考えた「超幾何方程式からの引き戻しによってパンルヴェ方程式の線型化方程式が得られるのはいつか」という問題に対して、第1から第5までのパンルヴェ方程式に対して一つの答えを得た。この問題を考える上での副産物として、第3パンルヴェ方程式の退化したケースについて詳しく調べた。パンルヴェ第3方程式は、D6,D7,D8の3タ、イブにわかれ、この場合の実質的なパラメタの数は、それぞれ、2,1,0と考える。さらに、パンルヴェ方程式の退化図式を線型化方程式の立場から拡張し、ボアンカレ・ランクが半整数な場合を含める形まで含めた退化図式を完成させた(現時点で完全版と思っている)。もう一つは、固定特異点で解析的な解である。パンルヴェ第3、第5、第6方程式の場合には1)固定特異点で解析的な解の個数は一般には方程式のパラメタの個数と一致2)線型方程式を二通りに退化させると、一方のモノドロミは完全可約3)パンルヴェ函数の線型モノドロミは(合流)超幾何函数に帰着することを示した(金子和雄氏との共同研究、第3については奥村昌司氏の結果である)。神保の接続問題の特殊ケースになっており、退化方程式が可約になるために接続問題が簡単に解ける。固定特異点で解析的な解は梅村の古典解を含みつつ、パンルヴェ方程式の解全体の中で重要な位置を占めていると思われる。特に第5方程式の場合は、合流超幾何に帰着する場合と超幾何に帰着する解の二通りがあり、興味深い研究対象である。第6の場合にも、二通りの退化方程式がどちらかが可約になるかで4つの解が2つずつのグループにわかる。また、第3、第5、第6いずれの場合にも、解析的だけでなく代数的分岐点になる場合には、分岐次数に応じて、1-パラメタ解が存在する。この場合もモノドロミ可解になる。「モノドロミ可解性」という問題をかかげたが、それ自身の定義を数学的に厳密にすることが最大の問題であった。本年度では「線型モノドロミが梅村の意味で古典数による表現を持つ」という性質にたどり着いたことは、本研究において精神的には大きな成果であった。具体的な成果は、奥村昌司・金子和雄らとの共同研究において、第3、第5パンルヴェ方程式のモノドロミ可解な解を一般的なパラメタにおいて構成したこと、第6パンルヴェ方程式のモノドロミ可解な解を特殊なパラメタにおいて構成したことの2点である。また、これらの研究を通じて、モノドロミ可解なパンルヴェ函数として、ブリオ・ブーケ型、被覆型の二つが存在すること、また代数解は両者に含まれるが、被覆型としてみることで変形パラメタによらない表示ができることがわかった。現時点で、第1から第5までの不確定特異型のパンルヴェ方程式の被覆型の解については、合流超幾何方程式の被覆としてほぼ全体像がつかめるようになってきている。また、代数解については「パンルヴェ方程式の代数解に対して、有理変換+ゲージ変換によって線型方程式は変形パラメタによらない式に変換できる」というR.フックスの予想が第6以外ではほぼ正しいことがわかった。

また、本研究の目標とはずれるが、修士課程2年の松田一秀くんがA4型パンルヴェ方程式の有理解を完全に分類した。このようなパンルヴェ方程式の一般化に対してもモノドロミ可解性を考えることは重要であり、今後の突破口になるであろう仕事である。また、モノドロミ可解な解のベックルント変換を考察することで、第2パンルヴェ方程式においては代数的な手法のみでモノドロミを決定できる事を示した。他の場合にも同様であろうと思われる。A4型パンルヴェ方程式の結果と合わせて、来年度以降の研究に発展していく結果となった。1.モノドロミ可解なパンルヴェ函数の代表的な例として代数解をとりあげた。1911年のR.フックスの忘れ去れた論文を発掘して「パンルヴェ函数が代数的であるとき、対応する線型方程式は独立変数の変換によって(合流)超幾何方程式に変換されるか」という問題(R.フックスの問題と命名)を第1から第5パンルヴェ方程式の場合に考察し、第5方程式のラゲール解以外の場合には有理変換によって、R.フックスの問題が肯定的に解けることを示した(math.CA/0512243)。ラゲール解の場合は、指数函数を用いて解くことができるが、本来のR.フックスの問題意識で解けたといえるかどうか、明らかではない。逆に、合流超幾何方程式の有理変換によって得られるパンルヴェ函数は、有理解と対称解で尽きることを示した。このとき、第34方程式と第2方程式は別の式と考える方が対応関係は自然である。2.R.フックスの問題を解く過程において、モノドロミ保存変形の完全な退化図式を完成させた(math.CA/0601614)。従来のガルニエ・岡本の退化図式に欠けていたタイプを補った。この副産物で・線型方程式の特異点タイプは10個あること・不確定特異点でのポアンカレ・ランクが半整数の場合を退化ケースと見ることにより、パンルヴェ方程式そのものを5つにまとめることができること・第4と第34パンルヴェ方程式の結合方程式の発見・パンルヴェ第34方程式の線型化としてフラシュカ・ニューウエル形式を得ること・D7型方程式からの第1方程式への退化などを得た。これによって、モノドロミ保存変形としてみた場合、現時点では完全な退化図式になっていると確信している。「線型モノドロミが計算可能なパンルヴェ函数」として、本年は固定特異点で解析的な解を中心に行った。昨年、パンルヴェ方程式の線型化問題を特異点の合流の立場からボアンカレ・ランクが半整数な場合を含める形で解ききったことを用いて、パンルヴェ第3、第5、第6方程式の場合には1)固定特異点で解析的な解の個数は一般には方程式のパラメタの個数と一致2)線型方程式を二通りに退化させると、一方のモノドロミは完全可約3)パンルヴェ函数の線型モノドロミは(合流)超幾何函数に帰着することを示した(金子和雄氏との共同研究、第3については奥村昌司氏の結果である)。神保の接続問題の特殊ケースになっており、退化方程式が可約になるために接続問題が簡単に解ける。我々の場合、パンルヴェ第3方程式は、D6,D7,D8の3タイプにわけて考え、この場合のパラメタの数(解の個数)は、それぞれ、2,1,0と考える。固定特異点で解析的な解は梅村の古典解を含みつつ、パンルヴェ方程式の解全体の中で重要な位置を占めていると思われる。特に第5方程式の場合は、合流超幾何に帰着する場合と超幾何に帰着する解の二通りがあり、興味深い研究対象である。第6の場合にも、二通りの退化方程式がどちらかが可約になるかで4つの解が2つずつのグループにわかる。また、第3、第5、第6いずれの場合にも、解析的だけでなく代数的分岐点になる場合には、分岐次数に応じて、1-パラメタ解が存在する。
アト秒パルスによるヘリウム原子のイオン化に関する理論研究

光による原子のイオン化を対象とし、アト秒レーザーやフェムト秒極紫外自由電子レーザーの出現で注目を集めている、電子が出てくるまでの過程や電子がイオン化するのにたどる経路について、量子力学の基礎方程式に基づいた第一原理計算によって調べた。その結果、内殻イオン化においては「内側から出ていく電子」が「イオンに残る電子」に衝突することで量子状態遷移を誘起する「ノックアップ」がパルスの偏光に依存して変わること、2色ダブルパルスによる2光子イオン化においてはイオン化経路の競合によって光電子角度分布がパルス間遅延時間に依存することなど、様々な制御可能性を明らかにした。光やX線による原子のイオン化や量子状態間の遷移は、これまで一瞬のできごととしてとらえられてきたが、高次高調波アト秒レーザーの出現で、電子が出てくるまでの過程を追跡できるようになってきた。申請者は最近、励起ヘリウム原子をアト秒パルスで内殻電離すると、出ていく電子がイオンに残る外殻電子に衝突することでイオン状態の遷移を引き起こすことを見出し、この現象をノックアップと名付けた。本研究はその発展として、ポンプ光で励起原子を準備し、偏光の異なるプローブ光で内殻電離する体系を数値シミュレーションすることで、このノックアップ現象を解明することが目的である。本研究では、レーザー場E(t)中のヘリウム原子に対する時間依存シュレーディンガー方程式を数値的に厳密に解く。先行研究で使ったコードはE(t)が全体として直線偏光(ポンプ光とプローブ光が同じ直線偏光)の場合のものであったのに対して、平成25年度は、ポンプ光とプローブ光が異なる偏光の場合を研究するために、数値計算コードに改良をほどこした。光子エネルギー72.9 eVの5サイクルパルス(z偏光)による1s2p1P励起状態の1光子電離でできるヘリウムイオンの、各準位のポピュレーションの時間変化を計算した。イオン化のほとんどは、1s電子による光子吸収で始まる。いくつかの時間スケールがあり、200アト秒以降では、ノックアップのため準位間のポピュレーション移動が起こる。1s2px1P励起状態の場合には、内殻電子が出ていく方向(z方向)と外側の電子の分布方向(x方向)が異なるため、1s2pz1P励起状態の場合に比べて、ポピュレーション移動が少ないことが分かった。光やX線による原子のイオン化や量子状態間の遷移は、これまで一瞬のできごととしてとらえられてきたが、高次高調波アト秒レーザーの出現で、電子が出てくるまでの過程を追跡したり、フェムト秒極紫外自由電子レーザーの出現で、電子がイオン化するのにたどる経路について調べたりすることが可能になってきた。量子力学の基礎方程式にもとづいた第一原理計算によって、これらの過程を明らかにすることが、本研究の目的である。本研究では、レーザー場中のヘリウム原子に対する時間依存シュレーディンガー方程式を、空間グリッド上で数値的に厳密に解く。平成26年度は、極紫外光と近赤外光の2色2光子イオン化の共鳴経路(逐次的過程)と非共鳴経路(直接過程)の競合を調べた。ヘリウムの2色2光子イオン化で放出される光電子の角度分布は、極紫外光と近赤外光の遅延時間にほとんど依存しないことが分かった。一方、時間に依存する摂動論によると依存するはずで、NeやArに対する有効1電子近似でのシミュレーションでも依存するという結果が得られた。遅延時間に対する依存性があるのが一般的で、ヘリウムと本研究で用いた波長の組み合わせは例外的な条件であることが分かった。これは、Leoneらによる実験結果とも整合している。平成27年度は、2波長同時照射によるヘリウムのイオン化で放出される光電子の角度分布について研究した。ヘリウム原子を極紫外領域の基本波とその2倍波の同時照射によってイオン化すると、基本波による2光子イオン化のチャンネルと倍波による1光子イオン化のチャンネルが干渉する。その結果、光電子角度分布は2波長間の相対位相に依存して振動する。この、光電子角度分布を計算するために必要な標識を導出することに成功し、具体的な計算に必要なパラメーターの値を第一原理計算によって求めた。光電子角度分布の測定を、極紫外光の波長を変え、相対位相をスキャンしながら行えば、最近注目されている光電子放出のウィグナー遅延を実験的に求めることもできると期待される。また、相対位相が未知の場合には、理論計算と測定結果を比較することで、相対位相を求めることもできる。

その結果、内殻イオン化においては「内側から出ていく電子」が「イオンに残る電子」に衝突することで量子状態遷移を誘起する「ノックアップ」がパルスの偏光に依存して変わること、2色ダブルパルスによる2光子イオン化においてはイオン化経路の競合によって光電子角度分布がパルス間遅延時間に依存することなど、様々な制御可能性を明らかにした。1光子イオン化に加え、2光子イオン化についても研究でき、また実験グループとの共同研究でも成果が出たため。27年度が最終年度であるため、記入しない。光量子科学ヘリウム原子のイオン化のシミュレーションを引き続き進め、成果をまとめる。当初の計画であった数値計算コードの改良を終えた上、さらに、ヘリウム原子のイオン化のシミュレーションに着手し、新しい結果を得ることに成功したため。次年度の関連分野の国際学会から招待講演の依頼があったため27年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画にそって、ヘリウム原子のイオン化のシミュレーションを引き続き進める。国際学会における成果発表(招待講演)のための旅費27年度が最終年度であるため、記入しない。計算結果解析用のPCは、数値シミュレーションが本格化する次年度の購入が効率的であるためと、また、次年度の関連分野の国際学会から招待講演の依頼があったため。計算結果解析用の高性能PCの購入、および国際学会における成果発表のための旅費
日本住血吸虫における直接ゲノムマッピング法の開発

本研究では、日本住血吸虫のゲノム解析として、染色体顕微切断法及びPCR in situ hybridization法(PRINS)を用いた。染色体顕微切断法は、視覚的に捉えた染色体特定部位を顕微鏡下で物理的に掻き取った染色体断片のDNAを、PCR増幅後、蛍光in situ hybridization法(FISH)で産物の特性を解析する方法であるが、今回この方法を用いて日本住血吸虫および中間宿主貝の染色体解析を行なった。まず、日本住血吸虫の第1染色体の短腕・長腕、第2染色体全体(SJ2)、ZW染色体のDNAを回収し、FISH解析を行ったところ、第2染色体全体SJ2の産物だけが全染色体のテロメア領域にハイブリダイズした。また、中間宿主貝では、Oncomelania hupensis貝(日本住血吸虫の中間宿主)の第1、第2染色体及びRobertsiella sp.貝(S.malayensisの中間宿主)の染色体標本からY染色体と第1染色体からそれぞれDNAを回収し、FISH解析したところ、PCR産物の半分が全染色体に強いシグナルを示した。次にPRINS法は、特定DNAのプライマーを用いて染色体上でPCR増幅し、その鋳型DNAの物理的位置を決定する方法であるが、本研究では、ヒトのテロメア配列(TTAGGG)7をプライマーとして、住血吸虫4種、マンソン住血吸虫(SM),ビルハルツ住血吸虫(SH),日本住血吸虫(SJ),シネンシウム住血吸虫(SS)のテロメア配列の物理的位置を検出した。その局在性から、4種は以下の3タイプ(a,b,c)に類別された:(a)全末端:SJ,SS、(b)全末端とセントロメア、W染色体のヘテロクロマチン:SM、(c)全末端とW染色体のヘテロクロマチン:SH。以上のように、本研究で、一応の技術が確立したが、今後両方法を用いて住血吸虫および宿主貝のゲノム解析に向けて本格的に適用していきたい。本研究では、直接ゲノム解析の可能性を打診するため、PRINS(染色体上で直接PCR増幅を行う)法および染色体顕微切断法を、日本住血吸虫の染色体に適用するための予備的実験を行った。1.PRINS:ヒトのテロメア配列である(TTAGGG)7のプライマーを用いて、PRINS用PCR装置において、日本住血吸虫の染色体上でDNA増幅を行ったところ、全染色体の両末端だけにテロメア配列の多量の増幅が見られた。さらに、PRINS反応に先行して行なう。染色体DNA変成は、加熱法よりもアルカリ法(pH12.5)の方が、強いPCR反応を示した。このことから、PRINS法は、住血吸虫の染色体においても有効であるので、現在、他の遺伝子および特定DNAの配列をマッピングする実験を遂行中である。2.染色体顕微切断法:染色体標本は平井ら(1989)の方法に従ってカバーグラス上で作製し、乾燥後直ちに99.5%エタノール中に入れ保存した。最初の試みとして、先端直径約2ミクロンメーターの切断用ガラスナイフを作製し、日本住血吸虫の第1染色体を10本掻き取った。掻き取った染色体断片は、ポリエチレングリコールとプロテナーゼKの混合液内に落し、使用するまで-20°Cに保存した。この溶液内で蛋白消化後、ユニバーサルプライマーを用いて染色体DNAを増幅した。電気泳動により、PCR産物を確認したが、蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)では染色体への雑種形成はみられなっかた。これはPCRにおいて染色体特異的DNAが増幅していない可能性があるので、現在、より多くの染色体を採取し彩色プローブの作製にとりくんでいる。この方法は、またマレー住血吸虫の中間宿主員Robertsiella gismanniの染色体標本(Y染色体及び1番染色体)にも試み、第2減数分裂中期像から十分な量の染色体を容易に顕微切断できることを確認した。さらに切断、採取した染色体DNAのPCR法実験の結果、500bp付近を中心としたスメアバンド増幅を確認した。