hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多次元確率過程の漸近特性と待ち行列ネットワークの安全設計

.これらの結果を基に最も起こりやすい大きな待ちの発生形態を最適化問題の解として幾何的に表現する研究を行い,論文として準備中である(国際共同研究).(2)重負荷時において,SRBMが待ち行列やそのネットワークの近似モデルとして適切であることを確認する研究を,2つのノードをもつ一般化ジャクソンネットワークについて検討した.初めにこのネットワークの定常分布の裾の減少率を求め,それがSRBMの対応する減少率に収束することを確認した.この研究のためにマルコフ変調した反射壁をもつ2次元ランダムウォークに関する基礎的な理論を整備した.これらの結果は論文として投稿中である.(3)重い裾をもつ集団が到着する2ノードの待ち行列ネットワークについて,待ち行列長の漸近特性を求める研究を行い,論文として発表した(国際共同研究).(4) SRBMによる待ち行列やそのネットワークの近似方法について総合的に検討した結果をまとめ論文として発表した.この中で,従来行われてきた確率過程としての近似ではなく定常分布の近似を定常方程式を使って直接調べる方法が有用であることが分かり,重負荷時における一般化ジャクソンネットワークの定常分布に適用できるとの見通しを得た(論文を準備中).26年度が最終年度であるため、記入しない。待ち行列理論,応用確率過程,大偏差値理論26年度が最終年度であるため、記入しない。2次元の反射壁のあるランダムウォークとSRBMについて漸近特性の精密化を行うことができた。特別な場合であるが,一般次元の反射型ランダムウォークについて定常分布の漸近特性を得ることができた.また,3次元以上のSRBMが積形式の定常分布を持つ条件について幾何的解釈を行うことができた.これらの結果から3次元以上の場合の研究方法についての大きな手がかりが得られた.(1)3次元以上のSRBMの定常分布の漸近特性の研究は順調に進んでいる部分もあるが,解析的な難しさにも直面している.このためモデルの範囲を積形式ネットワークや分解可能なネットワークになどに限定し,定常分布の減少率がもつ意味を解明する研究を進めた.その結果積形式SRBMの定常分布の減少率や一般のSRBMの分解可能性について新しい知見を得ることができた.したがって,研究はおおむね進展していると考えられる.(2)マルコフ変調ネットワークの研究は2ノードの場合に大きく進展した.(3)重い裾をもつ入力がある2ノード流体ネットワークの漸近特性の研究が進んだ.この研究は軽い裾を中心とする本研究課題に含まれいなかった.しかし,システム安全設計の面からは重要な研究テーマであり,本研究課題の1つとして研究を進めた.(4)システムの安全設計に関しては,大きな混雑が発生する典型的な標本路を得る研究が進み,おおむね順調に進展している.26年度が最終年度であるため、記入しない。(2)マルコフ加法過程の漸近特性について,非負線型作用素の優調和関数を使った研究を進める.(3)重い裾をもつ入力がある待ち行列ネットワークについての研究を進める(Sergey Foss教授との共同研究).
高解像度MRIによる、顎変形症の無被曝・顎骨形態三次元診断システムの開発

まず患者のMRIデータの蓄積を進め、データベースを作製・亢進した。また顎骨画像三次元的計測システム開発を中心に行った。まずボランティア2名を被験者として下顎皮質骨および下歯槽管をより明瞭に描出するためのMRI撮像実験を行い、最適のMRI撮像パラメータを再度検討、確定した。次に、MRI画像上での顎骨三次元構築を行うに最適な閥値設定が困難であったため、種々の検討を加え、画像濃度補正を検討した後、三次元MRI顎骨画像作製を試みた。かつ周囲の画像の乱れの除去方法も検討し、診断に最適な三次元画像作製の手法を検討した。ただし皮質骨抽出のための一定の条件というのは設定が困難でマニュアルでの操作となった。今後も個人個人でマニュアル操作とするか、自動化できるかはさらなる検討課題と思われる。本年度は最良の画質であった顎骨画像を用いて、外科的顎矯正手術における顎骨切断位置、切断量、顎骨移動量を算出した。本システムで開発した計測方法で、三次元画像上での計測も可能となった。さらに既製のMRI用および独自に作製したファントムを生体と同様の条件下で撮影を行いノギスで計測したファントムとの相対誤差を計算し測定誤差の検証を行った。さらにすでに開発済みの咀嚼筋をはじめとする軟組織診断システムでの軟組織データの結果を統合させ、MRIによる硬組織・軟組織双方の診断システムを構築した。今後は簡便化、高速化を進め、臨床応用と実用化を検討していく予定である。今年度は患者のMRIデータの蓄積を進め、データベースを作製・亢進中である。次に、ボランティアを被験者として皮質骨および下歯槽管をより明瞭に描出するための三次元MRI撮像実験を行い、最適のパラメータ(voxel size,設定時間など)を検討した。これまでより撮像時間が長くなるが、顎骨診断のためには咬頭嵌合位のデータのみでよいため、下顎を固定することで、患者に苦痛のない撮像が可能であることがわかった。その後、医療画像解析ソフトウェアDr.View/Linux(旭化成情報システム(株))を用いて三次元MRI顎骨画像構築システム開発のための各種検討を行った。結果、皮質骨抽出のために適正な閾値を決定し、顎骨形態を描出した。加えて下歯槽管、上顎洞をはじめとする顎骨内部に存在する主要組織の位置と走行が客観的に描出された。さらにDr.View/Linuxにこれら解析のための自動化プログラムを作製・追加した。また、12-13年度科学研究費でCT用に開発した三次元立体上で三次元直線距離を計測する方法をMRI画像に応用した。本年度は独自に作製した2種類のファントムをMRI撮影し、三次元構築後、三次元直線距離計測方法を適応し、測定誤差の検証を行ったところ、約1%であった。次年度は、定量解析システム確立のため、今年度決定した高解像度MRI撮像方法でのファントムならびに患者データにおける距離測定誤差の検証を行う予定である。これらを顎骨形態三次元診断ならびに手術における顎骨切断位置、切断量、'顎骨移動量の算出に利用することになる。今年度も患者のMRIデータの蓄積を進め、データベースを作製・亢進した。今年度は顎骨画像三次元的計測システム開発を中心に行った。さらに今年度は実際の上下顎骨を用いたファントムを独自に作製し、生体と同様の条件下で撮影を行った。まず医療画像解析ソフトウェアDr. View/Linuxを用いて再構成画像から上顎洞と歯槽頂までの距離、下歯槽管の走行と骨縁までの距離を計測し、ファントム上での計測を用いて計測精度の検証を行った。次に、MRI画像では顎骨三次元構築を行うに最適な閾値設定が困難であったため、種々の検討を加え、画像濃度補正を検討した後、三次元MRI顎骨画像作製を試みた。

かつ周囲の画像の乱れの除去方法も検討し、診断に最適な三次元画像作製の手法を検討した。その結果最良の画質であった顎骨画像を用いて、外科的顎矯正手術における顎骨切断位置、切断量、顎骨移動量を算出した。これについてもファントムを用いての測定誤差の検証を行った。さらにすでに開発済みの咀爵筋をはじめとする軟組織診断システムでの軟組織データの結果を統合させ、MRIによる硬組織・軟組織双方の新しい診断システムを開発した。今後は簡便化、高速化を進め、臨床応用と実用化を検討していく予定である。
京都の伝統的木造建築に用いられた木材に関する調査研究-材種・用法について

新出史料『白鳥方歴代記』(以下『歴代記』)を発見することができた。この史料の価値比定を行ったのち、同史料を手掛かりとすることで、近世の白鳥御材木場の活動状況を軸にして、建築材料としての木材に着目して研究を行った。『歴代記』の内容は、慶長五年から明治八年(1875)にわたる、白鳥御材木場の事跡について書かれたもので、御材木奉行の構成員の変遷、業務の詳細などが年次ごとに記されている。明治人年以降にそれ以前の日次記のような記録史料を手がかりに纏めたか、あるいは写して成ったものと思われる。白鳥御材木場の事柄のみならず、幕府・藩の徳川家関係の記録が、時には朱書きで、詳細に記されているのも特徴的である。筆者や年代を示すものは記されていないが、現在の研究成果から確認できる事項内容については齟齬が無いなどの検証を、類例史料から検討することで、『歴代記』が史料的に信頼のおけるものであることを明らかにした。また、この史料を用いることで、設立時から幕末にかけての「白鳥御材木場」の構成について、既往研究を補完しうる詳細な様相を明らかに出来た。さらに、近世初期の木曽材の木材需給について、江戸城御台所、出雲大社正殿の寛文七年遷宮用材といった、具体的な建築名がわかるものに関して、研究することが出来た。江戸城御台所用材は、きわめて長大なケヤキ材が必要とされたこと、出雲大社正殿遷宮用材などは、一度江戸の甲良家へ送り検分したことなどを明らかにすることが出来、木曽材の調達状況の一部を知ることが出来た。また、御材木奉行が兼任から専任に移行する課程も詳しく検討する手掛かりを得ることが出来た。これらの結果、白鳥御材木場の構成、および、具体的な建築用材の動きに関して、既往研究を補強しうる成果を得ることが出来たとともに、木曽材の調達状況が公需優先であったことを再検証することができた。京都の伝統的木造建築における木材の使用状況の実態調査として、京都府与謝郡伊根町の伊根浦の、伝統的な民家主屋の実測調査・写真撮影を行った。その結果、以下の所見が得られた。実測調査の結果、伊根浦の民家主屋は、戦前から戦後間もない頃まで、近世以来の「丹後型」民家の特徴を伝えていたことがわかった。「丹後型」ではあるが、純漁村のため土間が狭い点や、地形条件に起因する宅地の制約から、瓦葺への変更後も登り梁で屋根裏を確保する点などの特色も有していた。また、外観調査から、厨子二階の拡張の変遷を辿ることができるなど、伝統的な民家に見られた景観要素が、少なくない程度で遺ることもわかった。伊根浦の民家主屋に使用されている木材は、杉が主体で、大黒柱には欅、梁には松が用いられていた。また、かつて草葺き屋根が一般的であったが、伊根浦では麻を下地に、笹で葺いたものを「カヤ葺き」と呼んでいたのが特徴的であった。一般的に「カヤ葺き」で想起される葺き材である薄を使った場合は、「シノ葺き」と呼んでいたのも、地域的な特色である。これらの用材の産出もととして、杉は近接する筒川地区からのものと思われる。筒川は、中世以来、杉を産出する地域として、宮津市まで流通していたことが確認されている。杉の搬出には木馬(きんま)を用いたとのことなので、他の欅と松も、伊根浦周辺から調達されたものと思われる。欅は山間地域の奥地区に、松は筒川と海岸にも自生していた。また、明治25年以降は、杉・檜・松の植林が筒川で開始されており、地場の建設にも供されたと思われる。屋根材の笹や薄も、周辺の里山から調達していたとのことである。伊根浦に特徴的な舟屋の調査も行った。舟屋の用材は軸部に椎と栗、梁に松が使われていた。伊根浦の植生として、海岸地帯は殆ど椎と松である。栗は奥地域から得ることができる。用材として珍しい椎は、割れやすいが水湿に強く、木肌は荒いが堅いという特徴があり、水際に建つ舟屋には適した材である。樹皮は漁具の染料にも用いられた。すなわち、伊根浦特有の舟屋は、すべて現地に一般的な木材であり、その特徴を知り、適切に用いていることである。まさに環境と一体になった建築が営まれていたことがわかった。上述の調査と平行して、京都の災害史年表の作成を継続している。災害時の建築用材の動向を知ることで、平常状態の建築材料の動きを推測することができると考えたからである。現在、16世紀中期から初めて、16世紀後期までまとめることができている。京都の伝統的木造建築における木材の使用状況の実態調査として、京都府与謝郡与謝野町加悦の、伝統的な民家主屋の実測調査・写真撮影を行った。加悦の民家主屋は、戦前までの建物がよくのこっていることがまずあげられた。景観上、街道に接道するという敷地条件から、格子窓や、縁先の低い建具が共通して用いられることもあり、連続感があるものである。

また、「屋敷型住戸」に代表される大規模な主屋から一列型の小規模なものまで、様々な形式の主屋が混在するのも特徴的である。なかでも四つ間取りの主屋では、「丹後型」の民家形式を基本として、間取りや室内、特に「ダイドコロ」にその構成をのこす。このように、他の間取り型も混在する理由は、16世紀後期以来の安良城城下町としての骨格を引き継ぎつつ、水運と陸路の結節点という物流・交通の結節点として重要であったという変わることのない特質を背景に、18世紀以来隆盛した縮緬業を軸に商業地域として発達したことがまずあげられる。商業地域としての特質が伸展する中で、街道沿いの住居はごく数件を除いて全て何らかの商いを生業とし、一列型の町家を営み、また文化・社会的にも指導層となりうる富豪が現れ、大規模家屋を営んだのであろう。大規模な主屋の住人であった富豪層は、当地域においては文化的にも主導的役割を果たした名望家と呼ぶに相応しい指導者であった。加悦の民家主屋の造作は、彼らの文化的嗜好が反映された、手の込んだ目を引くもので、特に「屋敷型住戸」に顕著にあらわれる。その空間的な特徴は、座敷と座敷庭を取り巻く空間が、美材良材、精巧な細工を用いて、応接や接客のための空間として良く整えられているということである。建築材料については、建物外周や土間部分の礎石は切石で、御影石や花崗岩が使われる。手の込んだものでは、高さ約30cm、幅約12cm、長さ約4mほどもある御影石に、装飾的な面取りを刻んだ地覆石がみられる。土台には栗や檜が用いられる。柱にも栗や檜が用いられる。栗あるいは檜だけを使う主屋や、土間部分に栗、「ザシキ」まわりを檜と、場所によって使い分けるものもある。大黒柱には欅が多く、差鴨居には栗や松が使われる。栗と檜を使い分けた主屋では、それぞれの材種の特徴が考慮され、座敷空間に檜、土間周りに栗が使われる。欅は、木目の美しさから、大黒柱をはじめとした目を引く箇所に使われることの多い材であるが、出入口脇の腰板に欅の一枚板を用いた豪華なものもある。これらの材料の調達先を調査することはできなかったが、檜や栗といった、洛中町家で使われることの多い杉でなく、堅牢で木理の美しい材が主体であることに注目される。周辺の植生にこれらの樹種が多いのかもしれないが、未調査に終わってしまった。上述の調査と平行して、京都の災害史年表の作成を継続している。また、木曽檜の流出先として著名であった、白鳥貯木場の歴代記を入手し、この解読を開始しているところである。上の成果は、研究発表として、日本民俗建築学会第32回大会で学術講演を行った(2005年5月28日)。新出史料『白鳥方歴代記』(以下『歴代記』)を発見することができた。この史料の価値比定を行ったのち、同史料を手掛かりとすることで、近世の白鳥御材木場の活動状況を軸にして、建築材料としての木材に着目して研究を行った。『歴代記』の内容は、慶長五年から明治八年(1875)にわたる、白鳥御材木場の事跡について書かれたもので、御材木奉行の構成員の変遷、業務の詳細などが年次ごとに記されている。明治人年以降にそれ以前の日次記のような記録史料を手がかりに纏めたか、あるいは写して成ったものと思われる。白鳥御材木場の事柄のみならず、幕府・藩の徳川家関係の記録が、時には朱書きで、詳細に記されているのも特徴的である。筆者や年代を示すものは記されていないが、現在の研究成果から確認できる事項内容については齟齬が無いなどの検証を、類例史料から検討することで、『歴代記』が史料的に信頼のおけるものであることを明らかにした。また、この史料を用いることで、設立時から幕末にかけての「白鳥御材木場」の構成について、既往研究を補完しうる詳細な様相を明らかに出来た。
バルク敏感超高分解能角度分解光電子分光とミクロ領域の分光

機能性物質として近年注目を集めている多くの遷移金属化合物たとえば銅酸化物高温超伝導体やMnペロフスカイトなどはSiやGaAsなどの半導体と比べ、電子間のクーロン反発(U:いわゆる電子相関)が大きく、電子の移動エネルギー(t)あるいはバンド幅との関係で金属にも絶縁体にもなりうる。それゆえ金属-絶縁体転移の研究は強相関系の研究で重要な役割を占める。ところで強相関系物質では表面では最近接原子数が半減するため、移動エネルギーが小さくなりU/tが増大し電子相関効果が顕著となり、バルクとは全く異なる電子状態を取る場合が少なくない。それゆえ電子状態の強力な測定方法とされている光電子分光も、その表面敏感性のゆえに万能な測定手法とは言えない。バルク電子状態を探るには光電子の運動エネルギーを数百eV以上にとり、平均自由行程を10A程度以上に取ることが望まれる。この手法の有効性に注目しSPring-8においてバルク敏感な光電子分光を開拓してきたが、本研究ではバルク敏感な角度分解光電子分光分解光電子分光に世界ではじめて成功した。これまで低エネルギー角度分解光電子分光と他のバルク測定で矛盾のあったSr_2RuO_4のバルクにおけるフェルミ面形状の決定に成功した。またLaSrCuO_4高温超伝導体におけるバルク敏感フェルミ面は低エネルギーで観測されてきた表面敏感フェルミ面形状と定量的に異なることも分かってきた。このような違いはこれら強相関系の電子状態の議論にとって本質的であり、この分野に大きなインパクトを与えつつある。ミクロ領域の分光については、ナノメートルスケールの磁性体についてスピン偏極STM観測とSTSに成功した。これらの結果はスピン偏極正逆光電子分光やこれまでやってきた光電子顕微鏡の結果と比較参照することで磁性体研究の新しい展開を促しつつある。光電子分光法において数百eV以上の光を用いてフェルミ準位近傍の電子状態を測定したり、千eVを超えるエネルギーの光を用いて浅い内殻電子状態を探ると、光電子の運動エネルギーが十分大きく取れるため、平均自由行程がおよそ10Aを超える事が知られている。このような条件下ではバルク電子状態に敏感な測定が可能である。一方100eV近辺あるいはそれより低い運動エネルギーでは平均自由行程が3A程度の極小を持つため極めて表面敏感な測定となっている。我々はYbやV酸化物ペロフスカイトにおいて、光電子の平均自由行程はこれまで信じられていた"ユニバーサルカーブ"とは大きく異なり、低エネルギーでの再度の立ち上がりはHeIIやHeIによるフェルミ電子励起エネルギーよりもむしろ小さい場合すらあることを実験から示した。それゆえバルク電子状態を調べるには数百eV以上の高分解能の高強度軟X線による測定が有効であることを示した。Yb,Sm,Ceのいろいろな化合物についてバルク敏感な高分解能光電子分光を行っており、これまでの論争に徐々に決着をつけつつある。一方電子帯のさらに詳しい情報を得るには角度分解光電子分光が不可欠である。これまで波数分解能、エネルギー分解能ともに不十分なため、軟X線を用いた角度分解光電子分光によるフェルミオロジーは困難と考えられてきた。しかし我々はSPring-8BL25SUビームラインの高分解能分光器と、SCIENTA社製SES200電子エネルギー分析器を用いて4d電子系遷移金属化合物のバルク敏感角度分解光電子分光に世界ではじめて成功した。さらに円偏光内殻吸収磁気2色性を用いた光電子顕微鏡(PEEM)を用いてサブミクロンの分解能でミクロ磁性体のスピン、軌道各運動量の2次元的定量評価あるいは磁壁近傍でのスピンの回転の可視的な測定にも成功している。

軟X線領域の光エネルギーで価電子帯や浅い内殻を励起すると,光電子の運動エネルギーを数百eVより大きく取れるために,200eVから20eVにかけて極小をもつといわれる平均自由行程による表面敏感性をのがれてバルク敏感な光電子分光が可能である。これと並んでもう一つ重要なことはエネルギー分解能が十分高いことである。本課題ではおもに電子相間の大きな系に対しての研究を行ってきた。これまでに単体Ybや種々のCe化合物について高分解能軟X線光電子分光研究を行った結果,表面敏感な低エネルギーでの測定では矛盾が残されていた電子状態に対して真のバルクの電子状態を明らかにすることに成功した。これらの系に加えて,さらにSm化合物,Pr化合物などの4f希土類系化合物の電子状態だけでなく,V, Mn, Fe, Cu, Ruなどの3d, 4d化合物についての研究も推進してきた。その結果,かなりの物質について,ダイアモンドやすりがけによる表面処理では、へきかいあるいは破断による表面とは異なり,素直にはバルク電子状態としては解釈できない結果が観測されることが分かってきた。つまり真性のバルク電子状態を明らかにするためには,高分解能バルク敏感な測定系を用いるだけではなく,それに加えてもっとも適切な表面処理要することを明らかにした。高エネルギー電子に対しては波数の分解能はエネルギーの平方根に比例して悪化するがそれでも角度分解能を0.2度程度に取ればブリルアン域の数%の波数分解が可能である。単結晶へきかい表面で鏡面が得られる場合には、それゆえ新しい手法としてバルク敏感角度分解光電子分光が可能となる。我々は最初の例として1次元Cu-O鎖をもつSrCu02に対しての測定に成功している。エネルギーが低い場合は02pの励起断面積が圧倒的に強いが数百eVの励起では,Cu3dの励起断面積が1桁以上強くなるため,まったく異なるスペクトル形状や分散の振る舞いが見られた。強相関電子系の種々の物質の価電子帯領域のバンド分散あるいはコヒーレントピークやインコヒーレントピークの波数空間での振る舞いを知ることが、それらの物質のバルク電子状態の本質を知る上で極めて重要である。そこで本研究では高いエネルギー分解能を持つ軟X線領域の光エネルギーで光電子の運動エネルギーを数百eVより大きく取ったうえで角度分解光電子分光(ARPES)を行った。この手法では電子の平均自由行程による表面敏感性を逃れてバルク敏感な光電子分光が可能である。本年度はまず低温で超伝導を示すCd_2Re_2O_7について内殻吸収スペクトルならびに角度積分光電子測定の温度変化の測定を行った。その結果200K付近の相転移に比べて120K付近の相転移で電子状態の混成が大きく変化することがわかった。つぎにこれまでの低エネルギー測定で表面敏感な電子状態が報告されている重い電子系CeRu_2Si_2のin situへきかい面について軟X線でARPESを行った。Ce3d-4f励起の共鳴状態と共鳴を離れた励起でのARPESを行い、後者ではS/Nの良いバンドマッピングに成功した。
アミノグリコシド誘発難聴の新しいミトコンドリアDNA遺伝子変異の発見

平成16年度から引き続き、今年度もアミノグリコシド誘発性難聴患者におけるミトコンドリアDNA12SリボゾームRNAの3'端から2つ目のstem loop基部付近の遺伝子検索を行い、現在までにアミノグリコシド誘発性難聴原因遺伝子として同定されているミトコンドリアDNA1555A->G変異以外の新しい変異検出を目的として、アミノグリコシド系抗生剤投与後に感音性難聴、耳鳴、平衡機能障害を発生した患者および血縁者の同領域の塩基配列を調査してきた。ミトコンドリアDNA12SリボゾームRNA領域の遺伝子変異はアミノグリコシド系抗生剤投与を受けなくても、通常より早く老人性難聴が進行するため、研究代表者(谷本)は南江堂、老年学テキストで遺伝性難聴による聴力の早期低下について述べた。また顕微鏡的多発血管炎の診断で耳鼻咽喉科領域の生検が有効であることを、古閑らと共にRheumatology Internationalで発表した。本発表は耳鼻科領域の生検が腎生検の代用できうること示し、急速に進行する腎不全患者に腎生検を行いさらなる腎機能低下の危険を回避することが可能になることを示唆するものである。耳鼻咽喉科領域の腫瘍が骨軟化症の原因となり、それを切除することで骨軟化症は改善した。その経過中血清fibroblast growthfactor 23を測定し、腫瘍切除と共にそれが激減したことを明らかにし、fibroblast growth factor 23は腫瘍誘発骨軟化症の腫瘍マーカーとして有用であることを井之口らと共にLaryngoscopeに報告した。アミノグリコシド誘発性難聴患者におけるミトコンドリアDNA12SrRNAの3'端から2つ目のstem loop基部付近の遺伝子検索を行い、現在までにアミノグリコシド誘発性難聴原因遺伝子として同定されているミトコンドリアDNA1555アデニン->グアニン変異以外の新しい変異検出を目的として、アミノグリコシド系抗生剤投与後に感音性難聴、耳鳴、平衡機能障害を発生した患者および血縁者の同領域の塩基配列を調査してきた。研究代表者(谷本)がストレプトマイシン投与後に耳鳴を発症した患者から新たに同定したミトコンドリアDNA12SリボゾームRNA内の遺伝子変異1556シトシン->チミンについて、平成16年5月に第105回日本耳鼻咽喉科学会(広島市)で「ストレプトマイシン誘発耳鳴日本人患者で見つかった新しいミトコンドリア遺伝子変異」として口演した。またストレプトマイシン投与後に難聴、耳鳴が発症し、さらにその後も難聴、耳鳴が悪化する患者からミトコンドリアDNA1555アデニン->グアニン変異の存在を確認した。同遺伝子変異を有する患者、家族に対して行った遺伝カウンセリングについて、平成16年12月に第148回日本耳鼻咽喉科学会兵庫県地方部会(西宮市)で「ストレプトマイシン難聴者の遺伝カウンセリング症例」として口演した。アミノグリコシド誘発性難聴患者におけるミトコンドリアDNA12SrRNAの3'端から2つ目のstem loop基部付近の遺伝子検索を行い、現在までにアミノグリコシド誘発性難聴原因遺伝子として同定されているミトコンドリアDNA1555A->G変異以外の新しい変異検出を目的として、アミノグリコシド系抗生剤投与後に感音性難聴、耳鳴、平衡機能障害を発生した患者および血縁者の同領域の塩基配列を調査してきた。内耳障害が原因となる良性発作性頭位めまい症に対して近年理学療法が行われることが増えてきた。研究代表者(谷本)はそのうち一側性後半規管型良性発作性頭位めまい症に対しての自宅での自己理学療法効果を、前向きランダマイズ研究を行った。外来での理学療法に自宅での自己理学療法の組み合わせ治療を行われた群では、外来での理学療法のみの群に比べて、治療効果が高いという結果が得られた。その内容をNeurology2005年10月25日号で発表した。また導管内乳頭腫は稀な良性腫瘍であるが、頭頸部領域では口腔内に発生することが多い。導管内乳頭腫が耳下腺内から発生することは極めて稀で、さらに耳下腺の導管であるステンセン管からの発生は今まで1例の報告があるのみである。研究代表者(谷本)はステンセン管に発生した導管内乳頭腫の1例と頬部良性腫瘍の診断と治療についてJournal of Otolaryngology2005年12月号で発表した。本発表は耳鼻科領域の生検が腎生検の代用できうること示し、急速に進行する

腎不全患者に腎生検を行いさらなる腎機能低下の危険を回避することが可能になることを示唆するものである。耳鼻咽喉科領域の腫瘍が骨軟化症の原因となり、それを切除することで骨軟化症は改善した。その経過中血清fibroblast growthfactor 23を測定し、腫瘍切除と共にそれが激減したことを明らかにし、fibroblast growth factor 23は腫瘍誘発骨軟化症の腫瘍マーカーとして有用であることを井之口らと共にLaryngoscopeに報告した。
多資源ネットワークを介した分散型量子情報処理

本研究では、情報処理の非局所性、複雑性、因果関係、並列性の4つの観点から分散型量子情報処理の特徴付けを行うことにより、分散型量子情報処理の基礎理論の構築を行った。多者間で量子通信と量子計算を効率良く同時に行うための量子計算ネットワーク符号化の定式化、2者間で分散型量子計算を行う場合に必要な非局所性資源の解析、量子相転移を示す系の熱平衡状態を非局所性資源として用いた測定ベース量子計算の提案、測定ベース量子計算における因果関係の考察による並列化機構と非局所性資源の関係の解明、対角量子ゲートのみによる近似的ランダム量子状態生成方法の提案とその非局所的複雑性の解析などの成果を挙げることに成功した。本研究は、情報処理の非局所性、複雑性、因果関係、並列性の4つの観点から分散型量子情報処理の特徴付けを行うことにより、量子計算ネットワーク符号化のための基礎理論の構築を目指すものである。平成24年度は、各ノード間の古典通信は自由に許す一方で、量子通信は通信路の容量によって制約を受けるという設定での量子計算ネットワーク符号化の解析を行った。そして、量子バタフライ通信路においては、2つの非局所パラメータを含むマッチゲート演算のクラスまで量子計算ネットワーク符号化が可能であることを証明した。また、梯子型ネットワークにおいては、実装できる2量子ビット演算の非局所パラメータ数と梯子の架橋数との関係の解明に成功した。一方、分散型量子情報処理の並列性と複雑性という観点からは、互いに交換し並列性の高いユニタリ演算子の積から作られる、位相ランダムユニタリ集合と位相ランダム状態の解析を行った。そして、位相ランダムユニタリ集合を量子計算機によって効率良く生成する方法を導くとともに、位相ランダム状態が非常に大きなエンタングルメントを生成しうることを発見した。また、分散型量子情報処理における非局所性と因果性の役割を明確にするために、量子力学よりも強い非局所的相関を示す一般的な確率モデルにおける一般化された相互情報量を定義し、より強い非局所性を示すモデルにおいても、因果性が保たれる範囲内では非局所性を利用して古典通信量を増大させることはできないことを示した。さらに、測定ベース量子計算のエンタングルメント資源であるグラフ状態のエンタングルメントは、対応するグラフの最大独立集合のサイズによって評価ができることを示すとともに、相転移を示すハミルトニアンの熱平衡状態を測定ベース量子計算のエンタングルメント資源として用いることで、有限温度においても測定ベース量子計算の実装が可能となることを示した。各ノード間の古典通信は自由に許す一方で、量子通信は通信路の容量によって制約を受けるという設定での量子計算ネットワーク符号化の研究に関して、今年度は、2次元格子状に分散するノードが1量子ビットの通信容量を持つ通信路によって結ばれている状況を記述する、クラスターネットワークにおける分散型量子計算の可能性を考察した。そして量子通信路をベル状態と呼ばれる2量子ビット間の最大エンタングル状態で記述される非局所性資源を援用した、局所操作と古典通信(LOCC)で実装できる量子計算と、量子回路モデルとの対応を解析することによって、与えられた非局所性資源のみで実装可能な分散型量子計算のクラスを求めた。その結果、バタフライネットワークとグレイルネットワークという、古典的ネットワーク符号化の基本要素となるネットワークに関して、量子計算ネットワーク符号化によってすべての2量子ビット演算を実装可能であることを示すという、予想を覆す重要な成果を得ることができた。また、分散型量子情報処理の特別な例として、測定ベース量子計算における非局所性、複雑性、因果性と並列性との関連を、測定の順序関係を記述するgflowと呼ばれる因果関係の観点から解析した。測定ベース量子計算では、非局所性資源であるエンタングルメントの効果によって、量子回路モデルよりも並列性を高めることが可能となることがこれまでにも知られていたが、この非局所性を用いた並列化の機構として、量子回路モデルでは禁じられている因果順序の操作を、非局所性の作用によってある範囲内で行なうことができると解釈できる場合があることを示した。本研究は、小規模量子計算機、多体エンタングルメントなどの計算資源と、量子通信路、2体エンタングルメント、古典通信路などの様々な通信ネットワーク資源の組み合わせによって、量子計算と量子通信を同時に実行し、より効率的に分散型量子情報処理を行なう方法を探索するものである。情報処理の非局所性、複雑性、因果関係、並列性の4つの観点から分散型量子情報処理の特徴付けを行うことにより、量子計算ネットワーク符号化のための基礎理論の構築を目指す。平成23年度は、ボトルネックをもつ通信ネットワークである量子バタフライ通信路における量子計算の実装可能性と、分散型量子情報処理に必要なエンタングルメント資源の解析について研究を行ない、次のような成果を得た。

(1)1つの通信路で1量子ビットまたは2ビットのいずれかの送信が可能とする場合では、量子バタフライ通信路では、制御ユニタリ演算のみしか実装することができないことを証明した。(2)通信路の制限を量子通信に限り、古典通信は自由に許す場合には、制御ユニタリ演算より非局所性が大きいクラスの2量子ビット演算の実装が可能であることを証明した。(3)ユニタリ演算のみならず、2つの独立な量子ビット入力からそれぞれの最適クローン状態に近い状態を作成して量子バタフライ通信路を超えて配信する、マルチキャスト量子ネットワーク符号化方法を提案した。(4)2体エンタングルメント資源と局所操作および古典通信のみを用いて、異なる2つのノードで与えられた入力に対して量子計算を行なう場合には、どのような制御ユニタリ演算に対しても1ebitのエンタングルメント資源が必要であることを証明した。(5)量子情報処理の資源となるランダム状態に近い高エンタングルメント状態を、多体相互作用ハミルトニアン動力学におけるランダムサンプリングによって生成するために必要な条件を導出した。情報処理の非局所性、複雑性、因果関係、並列性の4つの観点から分散型量子情報処理の特徴付けを行うという方向性により、量子計算ネットワーク符号化のための基礎理論の構築を目指すという取り組みによって、量子バタフライ通信路および梯子型ネットワークにおける量子計算のネットワーク符号化に関して、当初計画に基づいた興味深い結果を得たとともに、次に挙げるような、新たな研究成果を得たことにより、当初の計画以上に進展していると考える。(1)位相ランダム状態に対して、量子系の非局所的複雑性の指標の一つであるエンタングルメントの性質を解明することにより、位相ランダム状態はランダム状態よりも高いエンタングルメントを持ちうることが判明した。これは、並列性の高い交換可能な量子ゲート列をエンタングルしていない重ね合わせ状態に作用させることによって、エンタングルメントの意味で非局所的複雑性の高い状態を作りうることを示唆する。(2)位相ランダムユニタリの効率的生成方法によって、従来知られていた方法より簡単なランダム状態生成アルゴリズムを発明した。(3)分散型量子情報処理の一つのモデルである、測定ベース量子計算の非局所的資源であるグラフ状態のグラフ理論に基づいた多体エンタングルメント測度の導出方法を導いた。(4)有限温度における測定ベース量子計算の資源となるようなエンタングル状態を生成する、量子相転移を示すハミルトニアンを発見し、エラー訂正なしでも有限温度において測定ベース量子計算が可能となることを示した。(5)相互情報量を操作論的な意味を持つ形で一般的な確率モデルへ拡張して定義することによって、量子力学を記述する非局所性と一般化された相互情報量が満たすべき性質との関係を明らかにし、量子力学より強い非局所性を持つ確率モデルであっても、非局所性を古典通信量の増大には使えないことを示した。
炭化鉄生成に及ぼす加圧の影響

1.本研究は従来法よりも一桁も高い生産性を期待できる新しい炭化鉄製造プロセスに関する基礎的研究であり、更に実用化への可能性を見極めるためにさらに加圧の影響を調査することを目的とした。2.平成7年秋期までに電気炉加熱式横型ステンレス製反応管、ガス供給排出系、計測系、ガス分析系等から成る炭化鉄製造装置を組立てた。高温反応管内にて磁製ボ-ト内の鉄鉱石粒子のH_2-CO系混合ガスによる還元、浸炭反応実験を加圧下で700850°Cの温度範囲で遂行した。3.反応後試料のX線回折によって炭化鉄等の相同定とその存在割合の経時変化を求め、加圧の影響を調査した。4.今後、さらに生成炭化鉄の特性調査を進め、炭化鉄の生成状況等の観察を行うと共にその生成機構を詳細に考察する。
組織幹細胞を用いたドライマウスの新しい治療法の開発

間葉系幹細胞を用いてドライマウスの症状を改善させることを目的とし、唾液腺の分化を誘導する成長因子の検討を行った。線維芽細胞増殖因子(FGFs)は唾液腺発生過程で分枝形成を促進させるサイトカインで、その受容体(FGFR)の中で特にFGFR2は唾液腺形成との関連性が示唆されている。われわれは、胎仔唾液腺にFGF2を作用させることでFGF2cが唾液腺の発生に重要であること、さらにFGF2bとFGF2cのオートクライン作用を介したシグナル伝達の相互作用が分枝形成を制御する作用機構を確認した。近年組織幹細胞と呼ばれる細胞の存在が明らかになり、他の胚葉系にも分化可能な多能性幹細胞があることが明らかとなり、組織再生へ応用されている。中でも間葉系幹細胞は種々の疾患において障害された細胞に替わって移植した細胞が組織再生を担うといった細胞移植療法の最終目的だけでなく、残存する細胞の活性化や細胞の障害を抑制することで症状を緩和したり病期の進行を抑制させるなど種々の効果も認められているが、唾液腺での報告は少ない。本研究ではドライマウスの中でシェーグレン症候群(SS)、放射線障害、加齢に対応するモデルマウスの顎下腺に間葉系幹細胞を移植することで、唾液腺の機能回復、ドライマウスの症状改善をはかることを目的としている。ドライマウスのモデルとして1研究代表者が以前作成した自己免疫性唾液腺炎モデルマウス、2放射線照射モデルマウス、3加齢モデルマウスの3系統を使用し、移植する幹細胞としては脂肪組織中に存在する間葉系幹細胞(Adipose tissue derived stromal cell: ADSC)または骨髄間葉系幹細胞を用いている。1のマウスはクリーンアップ後に交配を行っているが、途中出生後に仔が発育しない時期がしばらく続いたため、実験可能な個体数を確保している状態で、加齢マウスがようやく確保できる状態となって来た。その間、ラットやヒトに比べてマウスでは間葉系幹細胞の培養が困難と言われているが、その条件設定を行ってきた。本研究ではドライマウスの中でシェーグレン症候群: SS、放射線障害、加齢に対応するモデルマウスの顎下腺に間葉系幹細胞を移植することによる、唾液腺の機能回復、ドライマウスの症状改善を図ることを目的としている。ドライマウスのモデルとして1研究代表者が以前作成した自己免疫性唾液腺炎(SS)のモデルマウス2放射線照射モデルマウス3加齢モデルマウスの3系統を使用し、移植する幹細胞としては脂肪組織中に存在する間葉系幹細胞(Adipose tissue derived stromal cell: ADSC)または骨髄間葉系幹細胞を用いる。まずは1の自己免疫性唾液腺炎モデルマウスによる実験を開始するため、本年度はまずマウスの病原微生物の清浄化のための胚操作を行った。繁殖効率が悪く、さらに胚操作での受精、着床に時間を要したが、現在2系統のマウスのクリーンアップが終了して交配中で、実験可能な個体数が確保できた時点で感染実験を開始できる状態までに安定してきた。近年組織幹細胞と呼ばれる細胞の存在が明らかとなり、他の胚葉系への分化も可能な多機能性幹細胞も存在することが明らかとなり、組織再生へ応用されている。中でも、間葉系幹細胞は種々の疾患において障害された細胞に替わって移植した細胞が組織再生を担うといた細胞移植療法の最終目的だけでなく、残存する細胞の活性化や細胞の障害を抑制することで症状を緩和したり病期の進行を抑制させるなど種々の効果も認められているが、唾液腺での報告は少ない。本研究ではシェーグレン症候群(SS)、放射線障害、加齢など種々のドライマウスを対象とし、これらに対応するモデルマウスの顎下腺に間葉系幹細胞を移植することで唾液腺の機能回復、ドライマウスの症状改善をはかることを目的とした。これまでにマウス脂肪組織内の間葉系幹細胞を分離培養する条件設定を行い、加齢マウスでの刺激唾液分泌量の変化と組織の変化を経時的に観察を行い、顎下腺組織内へ投与する段階となっている。なお、SSモデルとして自己免疫性唾液腺炎モデルマウスの系はマウスの繁殖力が弱く引き続き繁殖して数の確保を行っている。本研究ではドライマウスのモデルマウスの顎下腺に間葉系幹細胞を移植することで、唾液腺の機能回復、ドライマウスの症状改善をはかることを目的としていた。しかしながら使用予定であったマウスの発育が悪く個体数が確保できなかったため、前段階としてマウスにおける脂肪組織中の間葉系幹細胞の分離培養条件の設定、唾液腺を誘導する条件設定を考え関連成長因子の検討を行った。線維芽細胞増殖因子(FGFs)は唾液腺が発生する過程の分枝形成を促進するサイトカインとして知られており、各FGFサブファミリーはそれに対応する受容体(FGFR)との相互作用によって多様な機能調節機構を構築している。特に、FGFR2は唾液腺の形成との関連性が示唆されている分子であり、FGFR2にはFGFR2bとFGFR2cの二つのアイソフォームが存在する。FGFR2bを介した分枝形成調節機構についての報告が散見される一方で、FGFR2cについては不明である。そこで胎生マウス顎下腺原基の唾液腺分枝形成におけるFGFR2cの役割について検討した。その結果、複数のFGFがFGFR2bとFGFR2cを介した相互作用によって、マウス唾液腺での効率的な分枝形成を可能にする新たな機能調節機構が示唆され、唾液腺発生誘導に有用であることが示唆された。

間葉系幹細胞を用いてドライマウスの症状を改善させることを目的とし、唾液腺の分化を誘導する成長因子の検討を行った。線維芽細胞増殖因子(FGFs)は唾液腺発生過程で分枝形成を促進させるサイトカインで、その受容体(FGFR)の中で特にFGFR2は唾液腺形成との関連性が示唆されている。われわれは、胎仔唾液腺にFGF2を作用させることでFGF2cが唾液腺の発生に重要であること、さらにFGF2bとFGF2cのオートクライン作用を介したシグナル伝達の相互作用が分枝形成を制御する作用機構を確認した。マウスの繁殖能力が弱く、自己免疫性唾液腺炎モデルマウスを使用する実験に必要な数のマウスが確保できずに実験が遅れている。口腔外科学数の確保が可能となった加齢雄マウスを用いた実験を主として行い、さらに自己免疫性唾液腺モデルマウスの実験に必要なマウスの確保を行う。また間葉系幹細胞と唾液腺組織の共培養系を用いたin vitroの系を用いてマウスが確保できない部分の実験系の補完を行う。昨年クリーンアップを行った1の2系統のマウスの交配を行っているが、途中出生後に仔が発育しない時期(母親の食殺、育児放棄)が続き、個体を替えて交配を行っており、実験開始の個体数確保にあたっている。3つのモデルマウスの中で研究代表者が以前作成した自己免疫性唾液腺炎(SS)のモデルマウスにマウスサイトメガロウイルスの感染実験を行うために、本年度はまずマウスの病原微生物の清浄化のための胚操作をおこなった。繁殖効率が悪く、さらに胚操作での受精、着床に時間を要したため当初の目的まで実験が到達しなかったが、現在2系統のマウスのクリーンアップが終了して交配中で、実験可能な個体数が確保できた時点で感染実験を開始できる状態までに安定してきた。個体数が確保できた時点で前年度の研究の遅れを取り戻す予定である。マウスの繁殖能力が弱く、実験に必要な数のマウスが確保できずに実験が遅れたため、マウスの飼育を継続して実験を継続する必要が生じた。SSモデルマウス、加齢モデルマウスにおける唾液分泌量の敬司的変化の観察は週1回腹腔内麻酔下にピロカルピンを腹腔内投与し、5分から30分の間に口腔内に流出する唾液を毛細管で採取して行う、これらのマウスの顎下腺の組織変化の観察とRNA抽出を行う。機能低下を認める2ー4週前のタイミングを確定して幹細胞移植時期を決定する。ADSCの分離培養を行い当初の予定通り組織移入も行なうが、分離培養したADSCと唾液腺組織の相互作用をin vitroでも観察して分化についての検討し、in vivoでの実験のサポートとする。SSモデルマウス、加齢モデルマウスにおける唾液分泌量の経時的変化の観察は週1回腹腔内麻酔下にピロカルピンを腹腔内投与し、投与後5分から30分の間に口腔内に流出する唾液を毛細管で採取して行い、さらにこれらのマウスの顎下腺の組織変化を経時的に観察し、組織採取の際一部の顎下腺組織からのRNA抽出を行う。in vivoでの機能低下を認める2-4週前のタイミングを確定し、幹細胞移植の時期を決定する。一方脂肪組織中に存在する間葉系幹細胞(Adipose tissue derived stromal cell: ADSC)の分離培養を開始する。上記マウスの個体繁殖の際に実験には雌マウスを使用するため、雄マウスを用いてADSCの分離培養の予備実験を開始する。分離培養した細胞の幹細胞としての特徴をFACSおよび分化実験で証明する。
平安貴族社会における家族・親族

本研究は父子関係・兄弟関係・養子関係の三つの観点から、平安貴族社会における家族のあり方を明らかにし、中世的な「家」の成立に伴う変化について考察することを目的とする。今年度は昨年度の成果を基にさらに分析を重ね、特に中世的「家」が成立する直前の十世紀から十一世紀前半にかけての元服と叙爵の変遷を中心に考察した。従来、父の地位に基づいて元服と同時に叙爵される元服同時叙爵は十世紀前半に摂関等子息の特権として成立し、十一世紀初頭には公卿層子息にまで広まったとされる。しかし実際に十世紀から十一世紀前半の元服と叙爵の関係を調べると、十一世紀前半の元服同時叙爵は摂関の近親者など一部の公卿子息に限定されており、一般公卿子息ではむしろ元服以前の叙爵が主流であったことがわかった。そしてこの時期の叙爵の変遷、特に元服前叙爵という変則的な叙爵の背景を解明することにより、元服と叙爵のタイミングが公卿層の中でも摂関との親疎によって異なっていたことが明らかとなった。また、こうした元服と叙爵の分析を通して、昨年度手がけた養子に関する分析もさらに深化させることができた。従来、家のための養子が成立するのは院政期とされてきた。しかし関白藤原頼通の養子信家(頼通同母弟教通一男)は摂関等子息の正妻子に相当する初叙を元服と同時に与えられており、頼通の後継とするために養子とされた可能性が考えられる。信家のケースが家のための養子であったとすれば、家のための養子の成立時期は一世紀ほどさかのぼることになる。本年度はこのように、叙爵や養子の問題から中世的「家」が成立する直前の社会変化の解明に取り組んだ。本研究の目的は、父子関係・兄弟関係・養子関係の三つの観点から、平安貴族社会における家族のあり方を明らかにすることである。本年度は氏や中世的「家」に関する代表的な論文を読み込むと同時に、摂関期から院政期初頭にかけての古記録類を精読し、実際の家族・親族関係を財産継承や服喪など様々な角度から分析することによって、当該期の家族・親族意識の実態と変化を明らかにすることを試みた。まず、財産継承について小野宮第の伝領を中心に分析し、財産処分においては財主の意思が相当大きな力を持っていたために養子への財産分与も可能であったが、基本的には養父の財産は養子には分与されなかったという結論を得た。また、摂関期から院政期初頭にかけての養子縁組の変化についても『小右記』『御堂関白記』『中右記』などの日記類や『公卿補任』『尊卑分脈』といった二次史料を手がかりに分析を行った。その結果、従来の研究では養子とする対象の範囲は父系親族が中心で他人養子は例外的であるとされてきたが、十一世紀初めから養子の対象範囲は父系親族のみならず妻方親族や家人にまで拡大し、父系親族のみを養子とすることはむしろ例外であったことが確認できた。このように養子関係が多様化していく十一世紀中葉以降には、養傍親の死去に対する服喪に混乱が生じていたことも確認できた。同じように養子関係にあっても、養傍親の喪に服す場合と服さない場合とがあったのである。これは養子関係の多様化によって親族関係が複雑化したためと考えられる。以上の分析より、平安貴族社会における家族・親族関係は十一世紀中葉に大きく転換していったと考えられる。
新規う蝕治療法の創出へ向けた象牙質再石灰化・再生技術の展開

本研究では、象牙質再石灰化技術および象牙質再生技術のハイブリッド技術を基盤として、多機能性接着修復材料を開発し、その修復技術を開発・普及させることによって新しい齲蝕療法開発の一助となる知見を得ることを目的とした。象牙質リンタンパク質由来ペプチドは象牙芽細胞の増殖、分化、石灰化を誘導した。本ペプチドの作用を増強するキャリアとして安全性の高い魚由来コラーゲン、co-factorとしてnephronectin, lamininを添加することにより、多機能性接着修復材料の開発が可能になることが示唆された。これまでに開発・発見したう蝕により脱灰された象牙質の再石灰化を誘導する機能性モノマーおよび石灰化誘導性タンパク質と、象牙質形成に関与し象牙芽細胞の活性化を刺激する象牙質リンタンパク質などを配合した試作レジン系修復材の象牙質再石灰化・再生誘導活性および接着性能といった特性をin vitro細胞培養実験系・石灰化誘導実験系およびin vivo動物実験系において分析することにより、本修復材料の実用化の可能性について検討することを最終目標としている。平成27年度には、象牙質リンタンパク質由来ペプチドを試作修復材に強く結合させることを想定して培養ディッシュにカルボジイミドにより架橋結合しラット象牙芽細胞株MDPC-23を用いてin vitro細胞培養実験を行った。その結果、SRGDASYNSDESKDペプチド0.5mg/mlが最もアルカリホスファターゼ活性を上昇させ(培養7日後)、DMP-1mRNA発現を2倍以上上昇させた(10日後)。さらに同ペプチドが細胞の石灰化nodule形成を促進することが明らかになった。さらに、機能性材料の効果的なマトリックスとなる材料の検討を行ったところ、魚鱗(ティラピア)由来コラーゲンがブタ由来コラーゲンと同様にMDPC-23細胞の増殖、細胞分化の指標であるALPase活性・BSPmRNA発現および石灰化を促進したことから、魚鱗(ティラピア)由来コラーゲン安全性の高いマトリックス材料となり得ることが明らかになった。試作修復材料を作製する前の段階に来ており、マトリックス材料への架橋結合を想定した架橋結合型象牙質リンタンパク質由来ペプチドの象牙芽細胞分化・石灰化誘導活性の確認、マトリックス材料として安全性の高い魚鱗(ティラピア)由来コラーゲンの活性の確認が完了した。このことから材料の試作までは実施できなかったが、研究計画はおおむね順調に進展しているといえる。本研究グループでこれまでに開発・発見した象牙質再石灰化・再生促進因子(齲蝕によって脱灰された象牙質コラーゲンの再石灰化を誘導する接着性モノマー、および象牙質形成に関与し象牙芽細胞の活性化を促進する象牙質リンタンパク質であるphosphophoryn)などを配合した生体活性を有するハイブリッド型接着性修復材料の象牙質再石灰化・象牙質再生誘導活性および種々の機能性活性をin vitro細胞培養実験系/石灰化誘導実験系およびin vivo覆髄実験系において詳細な解析を行うことによって、本修復材料の実用化の可能性について検討することを最終目標としている。平成28年度には、上記因子による象牙質再石灰化を補助促進する手法として炭酸ガスレーザー照射・フッ化物適用の組み合わせが有効であることを明らかにするとともにフッ化物含有材料が象牙質表面の脱灰抑制効果を有することをin vitro実験系で示した。また、歯の発生において上皮細胞に強く発現し、幹細胞からエナメル質形成細胞への分化誘導を促進する細胞外マトリックス、nephronectinが象牙芽細胞様細胞MDPC-23の細胞遊走・増殖を促進することをCell Counting Assayにより明らかにし、アルカリフォスファターゼ活性の測定、real-time PCR法による各種遺伝子発現の解析により分化促進を明らかにした。さらに、Alizarin Red染色により、石灰化を誘導することを明らかにし、象牙質リンタンパク質と協働作用を発揮するco-factorとなり得ることを見出した。本年度までの研究によって、試作修復材料を作製する前の段階に来ており、これまでに、マトリックス材料への架橋結合を想定した架橋結合型象牙質リンタンパク質由来ペプチドの象牙芽細胞分化・石灰化誘導活性の確認、マトリックス材料として安全性の高いティラピア由来コラーゲンの活性の確認、象牙質再石灰化を増強するレーザー・フッ化物の効果の確認および象牙芽細胞分化誘導のco-factorとなるnephronectinの作用の確認が完了した。材料の試作までは至らなかったが、研究計画はおおむね順調に進展していると考える。本研究では、これまでに我々の研究グループが開発してきた象牙質再石灰化技術および象牙質再生技術のハイブリッド技術を基盤として、多機能性接着性修復材料を開発し、その修復技術を開発・普及させることによって新しい齲蝕治療法開発の一助となる知見を得ることを目的とした。齲蝕により脱灰された象牙質の再石灰化を強力に誘導する機能性モノマー、石灰化誘導性タンパク質と、象牙質再生に関与し象牙芽細胞分化を強力に促進する象牙質リンタンパク質等による試作修復材料の象牙質再石灰化・再生誘導能、接着性能等の特性を種々実験で明らかにした。本年度は、象牙質リンタンパク質と協働作用を発揮するco-factorの検討を行った。細胞接着因子であり、カルシウム結合能を有するネフロネクチン、ラミニンを用いて、象牙芽細胞様細胞あるいは歯髄幹細胞に対する細胞遊走、増殖、分化、石灰化誘導能について検討した。

その結果、ネフロネクチン由来可溶性RGDペプチドの不動化によって、象牙芽細胞様細胞の増殖およびアルカリホスファターゼ活性を刺激し、象牙質関連遺伝子(BSP, OCN, ALP, OPN, Runx-2, DMP-1)の発現を増強し、石灰化を誘導した。またヒト歯髄幹細胞のBSP, ITGA1, 4, 7の遺伝子発現を増強し、石灰化を誘導した。さらに、ラミニン111、ラミニン411、ラミニン511(インテグリン結合性断片)は象牙芽細胞様細胞の増殖、分化を刺激することが明らかとなり、ラミニン411、ラミニン511の作用に関しては特許出願した。これらのことからnephronectin, laminin断片は象牙質再生誘導因子として象牙質リンタンパク質と協働作用を発揮し得るco-factorとなることが明らかになり、これらのコンビネーションによる齲蝕治療材料開発の可能性が示唆された。本研究では、象牙質再石灰化技術および象牙質再生技術のハイブリッド技術を基盤として、多機能性接着修復材料を開発し、その修復技術を開発・普及させることによって新しい齲蝕療法開発の一助となる知見を得ることを目的とした。象牙質リンタンパク質由来ペプチドは象牙芽細胞の増殖、分化、石灰化を誘導した。本ペプチドの作用を増強するキャリアとして安全性の高い魚由来コラーゲン、co-factorとしてnephronectin, lamininを添加することにより、多機能性接着修復材料の開発が可能になることが示唆された。今後は、機能性修復材料試作へ向けた研究を進めるが、材料に効果的な作用を発揮させるための方策として、象牙質リンタンパク質と協働作用を発揮するco-factorの開発を合わせて行う予定である。候補として、細胞接着因子であり、カルシウム結合能を有するネフロネクチンが挙げられる。これを用いて象牙芽細胞の細胞遊走、増殖、分化、石灰化に関する分析を進める。これらの結果を総合して、象牙質再石灰化とともに効果的に象牙質形成を誘導する接着性修復材料の条件を見出す。今後さらに、象牙質リンタンパク質と協働作用を発揮するco-factorの開発を引き続き行い、強力な象牙質再石灰化・象牙質再生誘導活性を示す機能性修復材料の開発を行う。さらに材料の規格化を行い、それぞれの実験で得られた結果を総合して生体活性型齲蝕治療材料開発の一助とする。29年度が最終年度であるため、記入しない。歯科保存学29年度が最終年度であるため、記入しない。