hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
線源内療法を視野に入れた放射性同位元素ナノコンテナ製造の試み

本研究施設には研究用原子炉KURが設置されていて、実験はこの原子炉を用いて放射性同位元素を製造し、ホットアトム(反跳)効果を利用し、医学利用可能な線源を、内療法を視野に入れて放射性同位元素ナノコンテナの製造の試みを目的としていた。しかし、福島第一原発事故後に原子炉や核燃料等に新しい規制基準が導入され、この3年間研究用原子炉の停止を免れることができなかった。よって、多少進捗に遅れが生じている。本年7月より研究用原子炉も稼働予定であるので、多少遅れてはいるが、原子炉を用いた実験も可能となる。近年、α線核種Ra-223やβ線核種Y-90などの線エネルギー付与(LET)の高い放射線が、がん治療に有効であり、これらの放射性同位元素(RI)の核医学利用が始まっている。また古くから、Tc-99mなどの単一γ線(single photon)放出核種は生体中でのトレーサーとして広く利用されてきた。さらにTl-201やAu-194は心筋や前立腺腫瘍のシンチグラムに利用や期待がなされている核種である。我々は、1996年頃からBe@C60やKr@C60などを量子ビーム(中性子線、陽子線、光子など)の原子核の反跳効果を利用した種々放射性元素のC60への内包実験を多くの元素に対して行ってきた。また、共同研究者らにより第一原理分子動力学シミュレーションを行い、どの様な原子がC60に内包可能かを調べてきた。結果として重い原子であるα線放出核種のPo-210などでもC60への内包(Po@C60)に成功している。本研究では、医学利用可能なα線源やβ線源を、内療法を視野に入れて放射性同位元素ナノコンテナの製造を試みている。ここでは医療用放射性同位元素の種類と内包のための照射エネルギー範囲の検討を行なった。放射性同位元素をトレースすることで、その内包C60の収率の見積りを行っている。実験としては加速器や原子炉照射等が整備されている本研究施設を利用し、医療に有用な放射性同位元素を製造しその原子核反応の反跳エネルギーを利用し、放射性異原子を内包させる手法を用いる。具体的には、実際にプロセスとして反跳効果を利用してTc-99m@C60の可能性を調べている。また、同様の方法により、Au-194@C60の合成を試みている。内包第一原理分子動力学シミュレーションも行いつつあり、また、それらの大量合成法の検討も行っている。本研究では加速器や原子炉等からの多種類の量子ビーム(中性子、陽子、光子など)を用いて、核反応による反跳効果を利用し、C60やC70フラーレンへの各種放射性同位元素の内包化を目指した実験・理論的検討を行っている。特に本実験では生体内イメージングや線源内療法を遠視野に入れたTc-99m及びAu-194、At-211, Cu-67などの放射性同位元素内包の可能性(Tc-99m@C60, Au-194@C60, Cu-67 etc.)の検討を行っている。このためにまず、Tc-99mの製造量を見積もる実験を行っている。本実験では20MeV40MeVまでの電子線によるMo-100(γ,n)Mo-99反応→β→Tc-99mによりTc-99mの収率の検討を行ない、国際会議や国内会議発表等を行ってきた。現在、核的反跳を利用したTc-99m@ C60の可能性について調べている。電子線加速器からの30MeV、100μAの電子線を用いて照射で標的物質内では、Mo-100(γ,n)Mo-99反応が起き、この核反応では中性子や即発γ線の放出を伴うので、核反応生成物のMo-99は反跳を受け,この反跳を利用したMo-99のC60へ内包させる実験を継続中である。本研究施設には研究用原子炉(KUR)が設置されていて、実験はこの原子炉を用いて放射性同位元素を製造し、ホットアトム(反跳)効果を利用し、内療法を視野に入れて放射性同位元素ナノコンテナの製造の試みを目的としている。
新規遺伝子改変動物と患者ｉＰＳを利用した分子病態に基づくてんかんの革新的治療開発

本研究はてんかんの分子病態を明らかとし、治療法の確立のために実施された。多くのてんかんの責任遺伝子変異と、次世代シークエンサーを利用して世界に先駆け小児交互性片麻痺の責任遺伝子を同定した。また、SCN1Aの異常によるドラベ症候群の患者より樹立したiPS細胞により、その分子病態を明らかにした。さらにこの細胞のSCN1Aの異常を修復、また正常細胞に導入することに成功した。Scn1aの遺伝子の微少欠失を持つマウスの作出とScn1aの遺伝子とPcdh19に変異を導入したラットを作出した。現在、樹立したiPS細胞と作出した動物を用いて、病態に基づく治療薬のシーズのスクリーニングを実施している。てんかんの病態は長い間不明であったが、最近の分子生物学の発展に伴い遺伝子異常が発見されるようになった。しかしながら、その遺伝子異常がヒト脳内でどのような病態を引き起こしているのかは、ヒト脳を利用する他なく困難と考えられてきた。ところが、最近患者由来のiPS細胞を神経細胞等に分化誘導することにより、ヒト脳での病態研究が望める可能性が生まれた。我々はナトリウムチャネルをコードする遺伝子、SCN1Aの異常により起こるドラベ症候群の患者より樹立したiPS細胞から、神経を分化させることに世界に先駆け成功した。これにより、ドラベ症候群の分子病態を明らかにすることができた。さらにこの細胞を用いて、そのSCN1Aの異常をTALENによる方法で、修復することに成功した。てんかんでの遺伝子異常の発見により、その遺伝子異常をもつ動物を、遺伝子操作で作出することができるようになった。我々はドラベ症候群でみられるようなSCN1Aの遺伝子の微少欠失を持つマウスの作出に成功した。さらにTALEN技術を使い、ラットのSCN1Aの遺伝子に変異を導入することに成功した。今後は、樹立したiPS細胞を用いて、病態の回復を指標として多種の薬剤をスクリーニングすることにより、効果のある薬剤のシーズの探索を行う。同様に作出した動物を用いて、病態に基づく治療薬のシーズとなる薬剤のスクリーニングを行う。A.てんかん遺伝子バンクの資料をもとに、てんかんの責任遺伝子変異を同定する。てんかん遺伝子バンクより8名の患者サンプルを使用して、次世代シークエンサーを用いた全エクソーム解析により、てんかんを来す小児難治性疾患である小児交互性片麻痺の病因遺伝子がATP1A3であることを世界に先駆け報告した。Ishii et al PLOSE ONE 2013)B.見出された遺伝子変異を有するモデル動物を作出し、てんかんの分子病態をin vivoで明らかにする。Dravet症候群は、ニューロンNaチャネルα1サブユニット遺伝子(SCN1A)のヘテロのナンセンス変異やミスセンスなど点変異のほか、微小欠失が原因となりうる。今回、我々が独自に開発してキックイン法の一部を利用し、SCN1Aの欠失を持つマウスの作出に成功した。本マウスを、24時間ビデオ脳波計を用いて観察したところ、離乳後の4週齢から8週齢の間に激しいけいれんと脳皮質波でてんかん性の放電が観察された(論文準備中)C.患者iPS細胞から樹立した神経細胞を用いて、てんかんの分子病態をex vivoで明らかにする。Dravet症候群で、SCN1Aのナンセンス変異を有する患者皮膚より繊維芽細胞を樹立し、これよりiPS細胞を作成した。さらにiPS細胞を分化誘導して、神経細胞を作ることに成功した。この神経細胞を用いて、その電気生理学的変化を観察したところ、活動電位が対照健常者より同様に樹立した神経細胞に比べ減弱していることを見いだした。(Higurashi, Molecular Brain 2013 in press)D.分子病態に基づく革新的な治療法を開発する。本研究は遺伝学的背景が要因と考えられる“てんかん症候群"と“けいれん疾患"の責任遺伝子を同定し発症機序の解明と利用戦略基盤を構築することを目的とした。ところが、最近は技術革新により、ヒト脳での病態研究が望める可能性が生まれた。我々はすでに500種以上のてんかんの責任遺伝子変異を見出してきた。また次世代シークエンサーを利用して、世界に先駆けてんかんを来す小児交互性片麻痺の責任遺伝子を明らかにした。これら変異による病態を電気生理学的、細胞生物学的に明らかにしてきた。特筆すべきはナトリリウムチャネルをコードする遺伝子、SCN1Aの異常による起こるドラベ症候群の患者より樹立したiPS細胞から、神経を分化させすることに世界に先駆け成功した。さらにこの細胞を用いて、そのSCN1Aの異常をTALENによる方法で、修復また正常細胞に導入することに成功した。さらにTALEN技術を使い、ラットのSCN1Aの遺伝子とPCDH19に変異を導入することに成功した。現在、樹立したiPS細胞を用いて、病態の回復を指標として多種の薬剤をスクリーニングすることにより、効果のある薬剤のシーズの探索を行っている。

同様に作出した動物を用いて、病態に基づく治療薬のシーズとなる薬剤のスクリーニングを実施している。本研究はてんかんの分子病態を明らかとし、治療法の確立のために実施された。多くのてんかんの責任遺伝子変異と、次世代シークエンサーを利用して世界に先駆け小児交互性片麻痺の責任遺伝子を同定した。また、SCN1Aの異常によるドラベ症候群の患者より樹立したiPS細胞により、その分子病態を明らかにした。さらにこの細胞のSCN1Aの異常を修復、また正常細胞に導入することに成功した。Scn1aの遺伝子の微少欠失を持つマウスの作出とScn1aの遺伝子とPcdh19に変異を導入したラットを作出した。現在、樹立したiPS細胞と作出した動物を用いて、病態に基づく治療薬のシーズのスクリーニングを実施している。26年度が最終年度であるため、記入しない。小児科学26年度が最終年度であるため、記入しない。ナトリウムチャネルをコードする遺伝子、SCN1Aの異常により起こるドラベ症候群の患者より樹立したiPS細胞から神経を分化させることに世界に先駆け成功した。これにより、ドラベ症候群の分子病態を明らかにすることができた。すなわち、ドラベ症候群の病態がGABA系神経細胞の活動電位の減弱によることを世界に先駆けて明らかにすることができた。これの知見により、ドラベ症候群の病態は抑制神経系の不全によることが証明された。今までSCN1Aの異常を持つマウスで観察されていたドラベ病態を、初めてヒトで再現した事例となった。さらに、ドラベ症候群ではナトリウムチャネル阻害効果がある、抗てんかん薬は患者の症状を悪化させることが知られていたが、その理由がこれらに抗てんかん薬は抑制神経系の不全をさらに悪化させることによることを明確に示すことができた。ドラベ症候群のiPS細胞の遺伝子修復をTALEN技術で実施することができた。知りうる限り、ドラベ症候群のiPS細胞の遺伝子修復例は他に報告がない。これにより、本研究の最終目的である、難治性てんかんの遺伝子修復による治療開発へ大きく近づくことになった。これは同時に、健常者由来のiPS細胞にドラベ症候群の任意の遺伝子異常を導入することができることを意味しており、希少疾患であるドラベ症候群の患者よりiPS細胞を樹立する要なく、様々な変異によるドラベ症候群の病態研究が行えるようになったと言える。またドラベ症候群でみられるようなSCN1Aの遺伝子の微少欠失を持つマウスの作出に成功した。この動物はヒトのドラベ症候群で見られる激しいてんかん発作が観察された。さらにTALEN技術を使い、ラットのSCN1Aの遺伝子にナンセンス変異を導入することに成功し、現在その表現型を確認中である。平成24年度はおおむね、計画通りあるいは計画を上回る成果を得ることができた。iPS細胞を使用した病態研究が有用と判明したので、今後は対象をできるだけ多くのてんかん病型へ広げる。
筋萎縮性側索硬化症の運動ニューロン内に形成されるBunina小体の構成蛋白の探索

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は脊髄及び脳に存在する運動神経細胞が変性し、四肢の筋及び呼吸筋の筋萎縮をきたす疾患である。ALSは急速に症状が進行し、発症から死亡もしくは人工呼吸器などの侵襲的換気が必要になる期間は20ー48ヶ月と予後が悪い。現在、ALSに対する根本的治療法は乏しく治療法の開発、あるいはその病態解明は急務である。本研究は、ALSの神経細胞内に確認される異常構造物でありながらその成り立ちが不明であるBunina小体に注目し、その構成蛋白を明らかにすることを目的とした。それによりALSの病態を深く理解することができる様になり、ひいては治療法や早期診断法の開発に寄与できると考えている。
離散的函数方程式の有理型函数解の研究

複素平面上で差分方程式,Schroeder方程式のように微分などの極限操作を含まない離散的函数方程式の超越的有理型解の性質について値分布理論を用いて考察した。また,増大の位数の小さい整函数の合成函数に関する評価式の精密化に取り組んだ。ここでは,ある増大の条件を満たす整函数の評価式については除外区間を取り去ることに成功した。応用として,超越整函数を定義方程式に持つ,Schroeder函数の増大度を考察した。複素力学系と関わりの深い合成型の函数方程式f(G(z))=R(f(z))を調べ,既知の定理を可視化して定理の精密化をした。離散的函数方程式の超越的有理型解の値分布的性質を今までの研究と照らし合わせながら行いました。離散的な函数方程式の代表例である非線形差分方程式と非線形常微分方程式との対比を試みました。特に、代数的常微分方程式の解の値分布と超越的有理型解の個数についてある結果を得ました。対応する差分方程式についてどのようなことが成り立つのか研究の方向づけになりました。離散的函数方程式のひとつでもあり複素力学系と密接な関わりのあるSchroeder方程式も研究対象にしました。特に、定義函数を超越的にした場合の取り扱いの基点となる、増大の小さい超越函数についてのValiron-Mokhonko型の評価式に取り組みました。以下に分担者ごとの研究実績を報告いたします。いくつかの点(あるいは点の組)の逆像の一致による有理形関数の一意性定理において、Nevanlinnaの4点定理の重複度に関する条件を弱めました。さらに、点の逆像の代わりに、点の組の別々の逆像の一致による定理も与えました。条件によっては、2つの有理形関数が一致はしないが互いにメビウス変換の関係を得ました。(森)準Painleve性をもつ方程式のクラスでPainleve I方程式を含むものを見出し、その解析的性質を調べました。Painleve Iのタイプの2変数Garnier系についてその特異集合のまわりでの漸近解を求めました。フィボナッチ数の逆数和により定義される数についてその間になりたつ代数関係式を調べました。(下村)超越整函数の力学系について研究を行いました。二つの特異値を持つ構造有限型整函数の力学系の族について、その双曲成分の考察を行いました。(諸澤)有理型函数の角領域での振る舞いや函数の一意性の問題を取り扱いました。また、高階線形方程式の超越解の積の性質を調べました。(藤解)複素平面上で離散的函数方程式の超越的有理型解の性質を考察しました。離散的函数方程式の場合は複素微分方程式の解と類似の性質を持つ場合と,全く異なる性質を持つ場合があります。今年度は,の合成(Factorization)についての性質を値分布理論を用いて考察しました。代数的複素微分方程式においては,超越的有理型解が二つの超越函数の合成の形に書けるのであれば,それぞれの因子もまた代数的複素常微分方程式を満たすことが知られています。これは,1980年代のSteinmetzの結果によりどころをおいています。しかしながら,この方法は、離散的函数方程式の解については必ずしも適用可能ではなく新たな試みが必要とされました。ここでは、q-差分方程式・Schroeder方程式などを対象にEremenko and Rubelによってなされた右側共通因子定理の適用を試みました。離散的函数方程式の解の存在定理についての研究を進めました。今年度は複素力学系に関わりの深い合成型の函数方程式f(G(z))=R(f(z))を対象に調べました。ここで,G(z),R(z)は多項式です。得られた結果は,G(z)の固定点の近くでの局所的な解の存在と,多項式解の構成をしました。実際に,この函数方程式には超越整函数解は存在しないことが知られているので,解の存在については多項式解の自由度を調べることが残された課題となります。また,上記の大域的解の存在は、複素力学系理論ではG(z)とR(z)が共役であることを意味しています。このとき、G(z),R(z)のJulia集合の間に関係があることがBergweiler and Hinkkanenによってしめされています。多項式解を具体的に構成することでこの関係を可視化することも試みました。離散的函数方程式を複素平面上で考察しました。昨年度に引き続き、合成を含んだ離散的函数方程式の解の存在定理についての研究を進めました。特に、複素力学系に関わりの深い合成型の函数方程式f(G(z))=R(f(z))を対象に調べました。

この函数方程式には超越整函数解は存在しないことが知られています。そこで、課題となるのは多項式解の構成と局所解の存在証明です。前者については、具体的に構成し複素力学系における超越函数解についてのBergweiler and Hinkkanenの定理が成り立つかどうかを可視化することを試みました。可視化によって、多項式の場合には、より精密な結果が得られることを予想しこれを解決しました。後者につきましては、G(z)の固定点の近くでの局所的な解の存在を示し、どこまで解析接続できるかを試みましたが、今後の課題として残りました。値分布論の応用として微分方程式を考察する方法は昔から知られています。この場合は、除外区間は問題にならない場合もあります。一方で、離散的函数方程式の場合は除外区間を無視することはできず、どの程度取り除くことができるかは重要な問題です。この研究では、離散的函数方程式の定義方程式に増大の位数の小さい整函数を含む場合を考察しました。準備として、整函数の合成函数についての評価式の精密化に取り組み、ある増大の条件を満たす整函数については除外区間を取り去ることに成功しました。応用として超越函数を定義方程式に持つ、Schroeder函数の増大度を考察しました。
19世紀フランス農村における市民的規範の受容に関する研究

本研究の最大の成果は、平成13年に広島大学に提出し同年12月に審査を受けた博士学位請求論文に若干の加筆、修正を行い出版した『近代フランス農村の変貌-アソシアシオンの社会史-』(刀水書房、平成14年2月)である。この著作は、研究代表者が長年に亘って取り組んできた近代フランス農村社会史研究をひとまず集大成したものであるが、本研究の課題に即して農村杜会への民主制の浸透、定着化を跡づけようとする関心を強く反映したものでもあった。とくにアソシアシオンassociationが果たした多様な役割を解明した。研究期間の後半には、本書が残した課題を検証し、新たな研究に着手した。新たに浮かび上がった問題は大きく分けて二つある。まず、(1)農業組合であれ読書サークルであれ、農村民衆が多様なアソシアシオンに主体的に参加する際の契機や意識が十分に明らかにされなかったという点がある。もう一点は、(2)アソシアシオンとコルポラシオンcorporationとの組織上、概念上の区別、民主制とのかかわりを再考することである。いずれも、農村社会への市民的規範の浸透を解明する際に欠かせない論点である。これらの課題に応えるためにひとまず13年11月の広島史学研究会大会報告に際し、E.フルニエール、R.ドゥ・ラ・トゥール・デュ・パンら20世紀初頭の代表的なアソシアシオン論を参照し、(2)の問題に迫るための視点を提示した。また(1)の問題にアプローチするために、世紀転換期から20世紀前半にかけて活躍した農民作家E.ギヨマンの生涯と社会的な活動に着目した。そして彼の文学作品、農業組合運動、そしてとくに手紙の交換によるソシアビリテ(社会的結合と交渉)の形成に関する文献・資料を収集し、分析してきた。平成15年4月の比較教育社会史研究会大会では,その成果の一端を発表した。平成12年度の研究は、これまでの研究で明らかになっていた民衆教育結社(アソシエーション)網の形成過程を踏まえて、よりミクロな視角から農村において市民的諸規範がいかに受容されたのかを問おうとした。この観点から、フランス滞在を中心とする史料・文献の収集や現地研究者との交流も行った。とくにパリのプロテスタント史協会図書館での調査によって、運動の具体相について多くの知見を得ることができた。12年度の研究で明らかになったことは、おおよそ以下のとおりである。186080年代にかけて、自由帝政、第三共和政の公教育相によって支持された学校図書館が急速に広まった。一方で、中流階級によって主導されたフランクリン協会と教育同盟による民衆図書館の設立運動も精力的に展開され、大半の地方に図書館網を形成するにいたった。農村住民は図書館の蔵書に親しんだが、それらは夜の集いヴェイエで朗読されることが多かった。この過程は全体として、村の結合関係に新たな要素をもたらし、読書サークルに代表される、より開かれた平等主義的な結合も生まれた。自由主義ブルジョワ、とりわけ共和主義者は、当時読み書きを習得しつつあった下層階級、とくに農民層を文明化・教化するために、この運動に積極的に参加した。ところが読者は、小説や旅行記など娯楽的な読み物を選好し、科学や産業、道徳に関する書物はほとんど読まれなかった。結局、この民衆図書館運動は、農村民衆の知育・徳育よりも、他の結社運動と合わさって、民主的政治体制の構造的な基盤づくりに貢献したといえよう。但し、現地研究者の助言によって、当初期待していた村落レベルでの実証はかなり難しいこともわかった。

この点を踏まえ、次年度の研究はやや方向を変え、地方レベルでのセーフティネットの形成(例えば、消防団)過程を跡づける予定である。平成13年度の研究は、以下の二つの系列に分けられる。1.19世紀フランス農村のアソシアシオン史について、これまでの研究を総合した学位論文「近代フランス農村におけるアソシアシオンの杜会史」を広島大学大学院文学研究科に提出、平成14年1月に学位を授与された。本論文は、アソシアシオンassociation(結杜、任意団体)の生成・展開過程を追うことによって、19世紀フランス農村社会の近代化、とくに民主制の定着化の問題を考察した。とくにアソシアシオン的結合を媒介として、国家、政治的支配層の統治のベクトルと、地方の民衆、農民の主体的な実践とがせめぎあい、接合される点に着目した。これに加筆・修正を加えて『近代フランス農村の変貌-アソシアシオンの社会史-』(刀水書房刊)を出版した。2.上記の総合的研究の後に残された課題として、アソシアシオンとコルポラシオンcorporation(同業組合)との組織上、概念上の区別について再考することがある。フランスにおいて職業組合の結成権が認められた1884年、結社の自由が認められた1901年当時、アソシアシオンに関して共通の理解、共通の理念があったわけでは決してなかった。この問題に関して、2001年度広島史学研究会大会西洋史部会で「アソシアシオン理念のスペクトル-フランス農村の結社運動に関連して-」と題する発表を行った。また、フランス現地での調査において、世紀転換期に活躍した農民作家エミール・ギヨマンの組合活動家としての側面、農村アソシアシオンヘの係わりに関する資料収集を行った。関連する研究として、松塚俊一のイギリス民衆教育史に関する業績について、フランスとの比較の観点から論評したものを発表する予定である。平成14年度の研究においては、これまでの研究をまとめた成果『近代フランス農村の変貌-アソシアシオンの社会史-』(2002年2月,刀水書房刊)が残した課題を検証し、関連する新たな研究に着手した。拙著が残した課題は主に二つある。まず、農村民衆が農業組合であれ読書サークルであれ、多様なアソシアシオンassociationに主体的に参加する際の契機や意識が十分に明らかにされなかったという点がある。もう一点は、アソシアシオンとコルポラシオンcorporationとの組織上、概念上の区別、民主制とのかかわりを再考することである。いずれも、農村社会への市民的規範の浸透を解明する際に欠かせない論点であるが、それぞれに本格的な資料分析と考察が必要であることがわかったので、14年度は前者の問題に焦点を絞ることにした。この問題にアプローチするためには、フランス現地の文書館での地道な史料調査によって個別のアソシアシオンの設立、発展の過程をつぶさに跡づける方法が有効であると考えられるが、少なくとも半年以上の長期にわたる滞在を必要とするため不可能であった。そこで、これと並んでもうひとつ有効と考えられる方法を採った。つまり、農民自身の残した記録(刊行されたもの)を調べる方法である。このような観点にとって興味深い事例、研究対象として、世紀転換期から20世紀前半にかけて活躍した農民作家エミール・ギヨマンの生涯と社会的な活動がある。
抗腫瘍薬による歯の形成障害に対する有効な齲蝕予防法の開発

近年、小児がんの治療法が改善され、長期生存する治療経験者は増加している。一方で、小児がん治療経験者の晩期合併症が注目されるようになってきた。本研究では、化学療法でよく使用されるシクロホスファミド(CY)が歯の形成にあたえる影響を調べるため、歯の形成期のマウスにCYを投与し臼歯の歯根形成を観察した。CY作用させマウスの臼歯の形態的変化を3D立体構築画像を用いて分析した。その結果、歯根の伸長を障害し、根尖孔が早期に閉鎖する傾向を示した。また、CYはヘルトウィッヒ上皮鞘の形成や象牙芽細胞の増殖を阻害しており、これらが短根でV字型の歯根形成障害を引き起こす可能性があることが示唆された。本研究の目的は,抗腫瘍薬シクロホスファミド(CY)を投与したマウスの下顎第一臼歯におよぼす影響についてμCT撮影を用いて生後16日齢から27日齢までの歯根形成を経日的に観察することである。【対象と方法】生後12日齢のICRマウスを用い,対照群は生理食塩水を投与し,実験群にはCY[エンドキサン,塩野義製薬(株)]100mg/kgを腹腔内投与した。その後,生後27日齢まで飼育した後,下顎骨を摘出した。下顎第一臼歯歯根の三次元的形態観察および歯根長を測定する目的で,第一臼歯を中心としてμCT装置(ElescanII,日鉄エレックス社,福岡)を用いて撮影した。その後デジタルデータを得るために断層画像の再構成をおこなった。三次元構築は,画像解析ソフトTRI/3D-BON(ラトックシステムエンジニアリング,東京)を用いた。歯根長の計測は,三次元構築像を骨と歯の閾値で抽出した後,同解析ソフトを用いて,生後16日齢から生後27日齢の第一臼歯遠心根の歯頸部エナメル質形成端から根尖象牙質形成端までの距離を歯根長として計測した。【結果】生後16日齢の対照群と実験群ではほとんど差は認められなかったが,経日的に実験群の歯根長は対照群に比べ明らかに短かくなっていた。三次元立体構築画像から解析ソフトを用いて歯根長を測定した結果,生後16日齢では統計学的有意差を認めなかった。それに対して,生後27日齢では対照群の歯根長は生後16日齢の約2倍に伸長していたが,実験群では短く,両群間に有意差を認めた(p<0.01)。【考察】本結果から,CYを歯根形成期のマウスに投与すると,正常な歯根形成を阻害することが明らかになった。シクロホスファミドによって歯根形成に関与するHERSの形態が変化し,機能に異常が生じたと考えられ,早期に歯根形成が停止し,正常な歯根形成が進まなかったことが示唆された。本研究の目的は、抗腫瘍薬シクロホスファミド(CY)を投与したマウスの下顎第一臼歯歯根形成におよぼす影響についてその形態変化および機能変化を解析することである。昨年度、マイクロCT撮影を用いて生後16日齢から27日齢までの歯根形成の経日的変化を観察しておりその結果をさらに考察した。【対象と方法】生後12日齢のICRマウスを用い、対照群は生理的食塩水を投与し、実験群にはCY(エンドキサン、塩野義製薬(株))100mg/kgを腹腔内投与した。その後、生後27日齢まで飼育したのち、下顎骨を摘出した。下顎第一臼歯歯根の三次元的形態観察及び歯根長を測定する目的で第一臼歯を中心としてマイクロCT装置(ElescanII,日鉄エレックス社、福岡)を用いて撮影した。その後デジタルデータを得るために断層画像の再構成を行った。三次元構築は、画像解析ソフトTRI/3D-BON(ラトックシステムエンジニアリング、東京)を用いた。歯根長の計測は、三次元構築像を骨と歯の閾値で抽出したのち、同解析ソフトを用いて第一臼歯遠心根の歯頚部エナメル質形成端から根尖象牙質端までの距離を歯根長として計測した。また、遠心根根尖孔面積の計測をImageJ解析ソフトを使用して測定した。【結果】経日的に実験群の歯根長は形成阻害され対照群に比べ短くなっていた。解析ソフトの結果では、歯根長は生後16日齢では統計学的有意差を認めなかったものの、生後27日齢では実験群が短く、有意差を認めた。また、根尖孔面積は実験群が対照群に比較して、経日的に小さくなっており、生後27日齢では両群間に有意差を認めた。【考察】本結果から、CYを歯根形成期のマウスに投与すると、正常な歯根形成を阻害することが明らかになった。また、CY群では歯根長の形成が阻害されるにもかかわらず、根尖孔が早期に閉鎖される傾向が認められた。全体としておおむね順調に進行しており、昨年度は抗腫瘍薬(シクロホスファミド)によって成長期マウスの歯根形成障害の形態的変化を立体的に観察し、計測値からその経日的変化も示すことができた。また、これらの結果をまとめて論文投稿を行った。小児がん(白血病など)は、手術療法・化学療法・放射線療法・移植法などの治療法が進歩したことで予後生存率が上昇し治療後の長期生存が可能となった。

しかしその一方で、小児がん経験者の、小児期のがん治療の副作用と考えられる二次的影響(晩期合併症)もさまざまな領域で明らかになってきている。口腔領域での小児がん治療の晩期合併症としでは、石灰化障害、矮小歯、欠如歯、歯根の短根化などが報告されている。臨床治療の化学療法では多剤併用療法が使用されるため、個々の薬剤の歯の形成に対する影響についていまだ不明なことも多い。本研究では抗腫瘍薬の歯の形成に及ぼす影響を調べるために、マウスを用いて歯根形態の変化を解析した。【方法】生後12日齢の歯の形成期のマウスを用い、対照群には生理的食塩水、実験群にはシクロホスファミド(CY)100mg/kgを投与した後、生後27日まで飼育し、臼歯の歯根形成を観察した。下顎第一臼歯歯根の3次元的の形態をマイクロCT装置を用いて撮影し、3D立体構築画像に変換して分析した。計測項目は、歯根長および根尖孔の面積である。計測にはラトック社の解析ソフトおよびImageJを用いた。【結果】歯根長はCY投与群では伸長が阻害され、根尖孔が早期に閉鎖する傾向を示した。また免疫染色結果からCYによるヘルトウィッヒ上皮鞘(HERS)の形成阻害が認められた。【考察】CYが歯根形成において伸長を抑制し、根尖を早期に閉鎖させたことから、臨床のエックス線写真でみられるV字型歯根の原因となる可能性が示された。またCYによるHERSの形成阻害を認めたことも歯根長や形態に影響を与えることが示唆された。今後小児がん経験者は増加すると予想される。歯の形成不全のリスクを持つ小児がん経験者に対して、歯の晩期合併症についての情報提供や継続した歯科健診などのフォローアップが重要になると考えられた。近年、小児がんの治療法が改善され、長期生存する治療経験者は増加している。一方で、小児がん治療経験者の晩期合併症が注目されるようになってきた。本研究では、化学療法でよく使用されるシクロホスファミド(CY)が歯の形成にあたえる影響を調べるため、歯の形成期のマウスにCYを投与し臼歯の歯根形成を観察した。CY作用させマウスの臼歯の形態的変化を3D立体構築画像を用いて分析した。その結果、歯根の伸長を障害し、根尖孔が早期に閉鎖する傾向を示した。また、CYはヘルトウィッヒ上皮鞘の形成や象牙芽細胞の増殖を阻害しており、これらが短根でV字型の歯根形成障害を引き起こす可能性があることが示唆された。全体としておおむね順調に進行しており、昨年度は抗腫瘍薬(シクロフォスファミド)によって小児期マウスの歯根の形成障害の状態をμCTをもちいて形態的な変化を経日的に観察することができた。現在これらの結果をまとめて論文製作を行っている。1.形成障害に対する予防的方策について、文献的検索をさらに進める。2.抗腫瘍薬により形成障害を受けた歯の構造的変化について検討を加える。3.口腔内細菌に対する形成障害をうけた歯の反応を検索する。4.学会報告および論文発表を行う。医歯薬学1.μCT立体画像の解析をさらに進めて、定量化を試みる。計測部位や計測項目を再検討して、さらなるデータが得られるか検討する。2.形成障害に対する予防的方策について文献検索を行い、実験方法について検討し、実施する。3.これまでに作成した試料から歯周組織変化について定量的な測定が可能であるか検討を加える。昨年度の繰越金があり、計画時よりも予算が増えていた。本年度は、学会参加や論文投稿を行った。投稿はオープンアクセスジャーナルであったが、この前年度繰り越し分にて充足することができた。しかし、次年度使用額が生じた。
人工二次元電子系を用いた実験的シミュレーション手法の確立

低温超高真空STM装置を用いた原子操作により、Cu(111)表面に吸着させたFe原子やCO分子の二次元格子構造を人工的に形成した。CO分子の(8×8)超構造では、ハニカムの副格子AとBそれぞれに対応する位置でFermi準位近傍の電子状態が異なることが、トンネル電子分光やSTS測定から明らかになった。一方、同じCO分子の(6×6)超構造では、副格子の電子状態の等価性は失われないことがわかった。これらの結果は、吸着種による散乱過程により表面状態がバルクと強く結合して共鳴状態となり、表面第二層からの影響が大きくなったものと解釈され、第一原理計算を用いたシミュレーションにより再現されることがわかった。本研究では、固体の清浄表面上において、低温超高真空STM装置を用いた原子操作の手法で任意の二次元格子を形成し、人工的な電子状態を創り出す実験を行っている。基板と吸着種の組み合わせや格子の形状を変えることで、電子の様々な振る舞いを引き起こし、実験条件や観察された電子状態に関するデータベースを構築して、理論研究と物性実験の間の溝を埋める実験的シミュレーション手法を確立することを目指している。平成27年度は、表面状態を有するCu(111)面上に吸着させたCO分子で三角格子を形成し、二次元電子系に周期的ポテンシャルを導入することでグラフェンと同じ電子状態を創り出し、トンネル電子分光により局所電子状態の実空間変化を観察した。CO分子の近傍ではポテンシャルが高くなるため、表面電子はその隙間に追いやられるため、結果的にハニカム状の領域に閉じ込められる事になる。Cu(111)面上にCO分子の8×8構造を形成すると、このハニカムの副格子Aに対応する位置と副格子Bに対応する位置で、Fermi準位近傍の電子状態が異なることが明らかになった。一方、6×6構造の場合には、そのような差異は観測されなかった。これらの結果は、表面電子が吸着CO分子によって散乱されバルクバンドに吸収される過程により、表面状態とバルクの結合が強められた結果、表面第二層の影響が表面の局所状態密度に強く反映され、対称性が破れたことが原因であると解釈される。これらの成果により、原子操作によって二次元格子を形成し、人工的な電子状態を創り出すという本研究の最初の目的は達成された。二次元格子の原子操作による形成は、Stanford大による先行研究に次ぐ二例目であり、今後、この手法を適用することで実験的に実現可能な系を探索し、バリエーションを増やしていくことでこの研究を発展させることが可能であることが確認された。今年度は、原子操作の実験手法を確立すること、実際に人工二次元電子状態を形成しその局所状態密度を測定することなど、主たる目標は達成されたことから、まずまずの実験進捗状況であると考えている。平成27年度の計画では、原子操作を用いる手法で、形状が完全に制御された“仮想グラフェンナノリボン"を創り、その電子状態をトンネル電子分光で調べることも目的の一つとしていた。理論計算によれば、グラフェンをナノスケールの幅を持つリボン状にすると、zigzag端を持つリボンはFermi準位に平坦なバンドを持つ金属的な電子構造になり、一方、armchair端を持つリボンはその幅に依存して金属的な電子状態と半導体的な電子状態が交互に現れる。実際のグラフェンでは、ナノリボンのエッジや幅などの構造制御を完全に行うことが難しいことから、本研究の手法でシミュレートすることで計算結果を再現出来ないかと考えた。しかし、実際にナノリボン構造を形成してトンネル電子分光を行ったが、期待されるような結果は得られなかった。本研究の手法では、Cu(111)表面状態の二次元自由電子系にCO吸着分子の格子を形成することで周期ポテンシャルを導入してグラフェンと同様の電子状態を創り出しているが、この手法では構造の端が自由電子の海に直接接続されているためグラフェンの端のようにポテンシャル障壁が存在しないことが、計算と異なる結果が得られた原因と考えられる。二次元格子の端にCO分子の壁を作ることで、計算と同じ状態を創り出すことが可能であると考えられ、平成28年度に挑戦したい。計画では更に、“仮想グラフェン"に磁場を印加して、Landau準位の観察を試みることも目標にしていた。超伝導マグネットを使用して磁場を印加することに技術的な問題はなく、時間があれば試したいと考えている。Cu(111)面上に吸着CO分子を配列することで表面の二次元電子系に周期ポテンシャルを導入し、新たな電子状態を創り出す実験を行っている。昨年度の実験で得られた、配列分子の間隔に依存して局所電子状態の副格子対称性が保たれたり破られたりするという結論について、東京理科大の山本研と第一原理計算を用いた共同研究を進めた結果、計算により同じ傾向が再現されることが判った。また、同じ系において、より多くの分子を複雑に配列することで新たなトポロジカル相の創出が可能であるという理論予測があり、その検証を目指して更に実験を進めた。これまで最大50個程度の分子の位置を制御してきたが、その数を200から300個程度まで増やす必要がある。現状では、STMの探針が原子操作を行うと次第に劣化し、100個以上の分子の操作は難しいことが判った。そこで、探針の材質として、これまでのAuやWの代わりにPt/Ir合金を用いて、より長時間の原子操作実験に耐え得る探針の作製方法の確立を試みている。

また、今後扱う物質系として、非磁性金属表面の磁性原子、絶縁体表面の金属原子などを検討しているが、それらの中で、原子操作が実際に可能な系の探索を進めた。Fe /Pt(111)やFe /NiAl(110)などの系で実験を行い、これまで原子操作の前例のないPt(111)面においてもFe原子の操作が可能な条件を見つけ出すことに成功した。NiAl(110)面についても、実験を進めている。これらの系で実験する場合、個々の原子のスピンの検出は実験の幅を拡げる上で重要であるが、現在の測定温度(4.2 K)はスピンの揺動を止めるのに十分ではない。より低温での実験を可能にするため冷凍機の使用を検討しており、その組み立てと測定装置への組み込み作業を完了した。テストの結果が良好であれば、スピンの検出実験などを行っていく予定である。低温超高真空STM装置を用いた原子操作により、Cu(111)表面に吸着させたFe原子やCO分子の二次元格子構造を人工的に形成した。CO分子の(8×8)超構造では、ハニカムの副格子AとBそれぞれに対応する位置でFermi準位近傍の電子状態が異なることが、トンネル電子分光やSTS測定から明らかになった。一方、同じCO分子の(6×6)超構造では、副格子の電子状態の等価性は失われないことがわかった。これらの結果は、吸着種による散乱過程により表面状態がバルクと強く結合して共鳴状態となり、表面第二層からの影響が大きくなったものと解釈され、第一原理計算を用いたシミュレーションにより再現されることがわかった。平成28年度は、Fermi準位付近の状態密度の低いNiAl合金単結晶の(110)面に、金属原子を配列して人工低次元構造を形成し、その電子状態を観察する予定である。NiAlは合金でありながら半導体的な電子構造を有し、表面の清浄化の方法や吸着種との結合の強さなどは通常の金属と変わらないため、本研究に用いる基板として最適である。表面を酸化させると適度な厚みのAl2O3が形成されるため、電極の付いた絶縁体基板として用いることも出来る。本研究では、遷移金属原子を原子操作である程度の間隔で配列し、電子がhopping伝導的に振る舞う、電子相関の強い系を人工的に創り出すことを試みる。原理的には、原子の間隔を変えることで電子のsite間の遷移エネルギーを、吸着種の元素を変えることでsite上のクーロン相互作用を変化させることが出来るはずであり、原子間隔の小さい金属的な状態から少しずつ間隔を大きくしていくとMott絶縁体への転移が起きるのか、その電子状態を観測することは興味深い。また、遷移金属元素を用いることにより、各siteのスピンの大きさを系統的に変えることも可能である。これらの実験ではスピンに関する情報を直接得ることが出来れば、起きている現象の理解は飛躍的に高まるため、スピン偏極STMも試みる。また、検出するスピンの搖動を止めるため、測定温度を1 K程度に下げる目的で、冷凍機を用いる。平成27年度にCO/Cu(111)系でやり残した実験もあるが、まずは物質系を替えて、まったく性質の異なる電子状態を人工的に創り出すことが出来るか挑戦したい。また、特に冷凍機のテストは優先して行いたい。原子操作に用いるSTM用ソフトウエアの改良なども行い、原子操作の精度を上げることや、より高度な測定手法の確立などに取り組んでから、再度CO/Cu(111)系に戻って実験を行いたいと考えている。固体物理
脳機能の特性を活用したクロスモーダルコンテンツ

本研究課題では、脳機能の解明によって明らかとなった認知特性を利用して、新たな身体感覚を生起する情報の呈示手法とその内容を、クロスモーダル(感覚統合)コンテンツと呼称し、次世代メディアとしてのクロスモーダルコンテンツの制作・応用・検証を行った。具体的な取り組みとして、身体イメージを利用したコンテンツの制作、脳活動のモニタリングによる客観的な評価法の検討ならびに共感覚的なクロスモーダル表現手法の開発を行った。本研究課題の遂行によって得られた知見を以下にまとめる。1)身体イメージを利用したコンテンツ制作として、身体イメージの誘発を利用した安全教育用VRコンテンツの試作を行った。アンケート調査の結果から、多様な認知状態を対象としたコンテンツ開発への展開が考察された。2)身体イメージ獲得という認知体験について、脳機能計測(NIRS)を用いた評価手法の検討を行った。実験の結果、特定の脳部位の観察によって、身体イメージの誘発が評価できることが示唆された。データ解析方法についても、トレンド解析によるノイズ除去が可能となった。3)視触覚のクロスモーダル刺激によって、仮想の触運動感覚が生じるという錯覚を発見し、この錯覚について評価実験を行った。結果、主観評価とNIRSデータの結果にある程度の関連性を認めることができた。4)上記錯覚に関連し、実際には呈示されていない触覚を生起するという共感覚的な現象に注目し、基礎的な検討を行った。試作コンテンツを用いたNIRSによる評価実験の結果から、特徴的な体験の生起が示唆された。以上、本研究課題の推進により、具体的かつ有益な知見を数多く取得できたことから、新たなメディアコンテンツの可能性を拓く、近未来のコア技術の形成に寄与できたと考える。複数の感覚刺激により特徴的な認知体験を呈示する、クロスモーダルコンテンツの実現を目指し、近赤外分光法(MRS)による脳機能計測を用いた評価系を実装したテストワークベンチを構築し、基礎的な検討を行った。同時に、クロスモーダルコンテンツの応用システムについて、併せて試作・評価を行った。テストワークベンチとして、3Dプロジェクタを用いたシアター型、および3Dディスプレイを用いたパーソナル型の環境をそれぞれ構築し、位置センサやデータグローブ等によりインタラクティブな視・触覚刺激の呈示を可能とした。評価系は、コンテンツ呈示時のNIRSによる脳機能計測を中心に、皮膚電位などの客観評価と、内省報告などの主観評価を同時に行えるよう設計した。特に、脳機能計測については、コンテンツ評価への事例が希少であることから、文献調査と基礎的な評価データの取得に重点を置いた。脳機能計測による基礎的な検討では、視覚と体性感覚の呈示による視覚刺激への身体感覚の誘発において、多様な呈示条件下での印象変化を客観的に観察することを目的とした。クロスモーダルコンテンツの応用システムでは、身体感覚を伴う視覚刺激へのニーズという観点から安全教育分野を対象とし、認知状態の操作を意図したコンテンツを試作した。視覚と体性感覚に対する情報を操作することで、身体感覚に矛盾を生じさせ、労働災害の置きやすい認知状態の再現を試みた。評価実験の結果から、視覚情報の操作に対する許容量が示され、また脅威刺激としての有効性が示唆された。試作したコンテンツの表現や妥当性について、工場作業の安全管理業務の担当者を対象としたヒアリングを行った結果、概ね肯定的な意見が聞かれた。本研究課題では、複数の感覚刺激呈示による特徴的な認知活動の体験を意図した、クロスモーダルコンテンツの開発を目指し、インタラクティブなバーチャルリアリティ(VR)コンテンツの呈示環境と近赤外分光法(NIRS)による脳機能計測を用いた評価システム、およびコンテンツ開発用テストワークベンチ環境の構築を行った。NIRSを用いたクロスモーダル刺激の評価においては、視覚と体性感覚の刺激呈示による身体イメージの誘発を対象とし、刺激呈示条件の変化による身体に対する主観的な印象や体験の変化を客観的に観察することが可能であるか、実験的に検討を行った。

その結果、側頭葉前部に反応が見られ、VR空間で生じた身体イメージの変化を、脳機能計測により評価する可能性が示唆された。NIRSのデータについては、生体信号の影響を抽出する処理の検討として、トレンド解析を用いる手法も提案した。具体的に、トレンド解析をNIRSの時系列データに対して適用することで、心拍信号の抽出が可能となった。一方、クロスモーダルコンテンツの表現手法の検討においては、前年度に開発した安全教育分野向けのVRで試みた、視覚と体性感覚情報の操作を発展させ、視覚刺激の呈示に伴って仮想の触運動感覚を体験するという錯覚を考案した。この錯覚は、VR空間での多様なインタラクションへの応用が期待されることから、錯覚の発生にかかる刺激要件および錯覚体験の強度について実験的に検討を行った。脳機能計測による評価によって、体験される主観的な感覚と客観的な計測結果の対応にかかる一定の傾向が確認された。
スティック・スリップ現象の解明と油性剤の効果に関する研究

スティック・スリップ現象は,摩擦の速度特性によって決定されることがわかってはいるが,その詳細については不明な点が多い.特に摩擦の速度特性と潤滑剤の性状との間の関係についてはほとんど明らかにされていない.本研究は,スティック・スリップに及ぼす潤滑剤の影響と,摩擦の速度特性解析の2つを目的をして行なったものである.初年度(昭和61年度)において行なった内容は以下の通りである.1.ボール・オン・ディスク型スティック・スリップ試験機の作成.2.一定速度におけるスティック・スリップ発生限界荷重を求め,評価の指標としての解析.この結果得られた知見は以下の様である.1.一枚のディスクでも場所の違いによる微妙な表面性状変化が結果に大きな影響を与えるため,試験片の調製,表面研磨には細心の注意を払う必要がある.2.粘度指数向上剤として入れられる高分子化合物は,それ単独ではスティック・スリップ特性にさほど大きな影響を与えないが,油性剤と共存させると油性剤の働きに大きく影響を与える.また,次年度(昭和62年度)においては摩擦の速度特性解析を行なうべく試験機の改造とコンピュータによるデータ処理システムの確立を行なった.その結果得られた知見は以下の通りである.1.摩擦の速度特性解析により求まった,スリップ時の最高速度域における摩擦係数(μk)は,潤滑油の粘度増大につれ低下するが,ある程度以上粘度が増大すると逆に大きくなっていく.2.μkとスティック・スリップの振幅との間に相関が認められた.スティック・スリップ現象は,摩擦の速度特性によって決定されることがわかってはいるが,その詳細については不明な点が多い.特に摩擦の速度特性と潤滑剤の性状との間の関係についてはほとんど明らかにされていない.本研究は,スティック・スリップに及ぼす潤滑剤の影響と,摩擦の速度特性解析の2つを目的をして行なったものである.初年度(昭和61年度)において行なった内容は以下の通りである.1.ボール・オン・ディスク型スティック・スリップ試験機の作成.2.一定速度におけるスティック・スリップ発生限界荷重を求め,評価の指標としての解析.この結果得られた知見は以下の様である.1.一枚のディスクでも場所の違いによる微妙な表面性状変化が結果に大きな影響を与えるため,試験片の調製,表面研磨には細心の注意を払う必要がある.2.粘度指数向上剤として入れられる高分子化合物は,それ単独ではスティック・スリップ特性にさほど大きな影響を与えないが,油性剤と共存させると油性剤の働きに大きく影響を与える.また,次年度(昭和62年度)においては摩擦の速度特性解析を行なうべく試験機の改造とコンピュータによるデータ処理システムの確立を行なった.その結果得られた知見は以下の通りである.1.摩擦の速度特性解析により求まった,スリップ時の最高速度域における摩擦係数(μk)は,潤滑油の粘度増大につれ低下するが,ある程度以上粘度が増大すると逆に大きくなっていく.2.μkとスティック・スリップの振幅との間に相関が認められた.これまでの潤滑油の研究の多くは、焼付きや摩耗などの表面損傷に大きな関心が向けられていたが、近年の省資源・省エネルギー志向により、各種潤滑油の摩擦特性が重要な位置を占めるようになってきた。本研究は各種潤滑油のスティック・スリップ特性を把握することにより、潤滑油の摩擦低減に関してその作用機構を探ろうとするものである。ところで、スティック・スリップ現象は、摩擦の速度特性によって決定されるが、その速度特性と潤滑剤の性質との間の関係については、ほとんど明らかにされていない。また、スティック・スリップ現象は精密機械の精度にも影響を与えるため、極力取り除くことが好ましいが、前述のように潤滑剤の性質との相関がわかっていないため、この機構の解明が望まれている。本年度に行なった内容は以下の通りである。1.ボール・オン・ディスク型スティック・スリップ試験機の作成。2.一定速度においてスティック・スリップ発生の限界荷重を求め、それを評価の指標としての解析。得られた主な知見は以下の通りである。1.一枚のディスクでも、場所の違いによる微妙な表面性状変化が、結果に大きな影響を与える。2.そのため、試験片調製・表面研摩には細心の注意を払う必要がある。3.粘度指数向上剤として入れられる高分子化合物は、それ単独ではスティック・スリップ特性にさほど大きな影響を与えないが、油性剤と共存させると、油性剤の働きに大きく影響を与える。
脂肪細胞の分化における細胞外基質の役割の解析

未分化な先駆細胞が分化する際、その周囲の細胞外基質の顕著な再構築を伴う場合があり、筋肉、脂肪組織などはその代表的な例である。これらの先駆細胞はフィブロネクチン、I型コラゲンを主体とする基質をもつが、分化に伴ってIV型コラゲン、ラミニン、などを主成分とする基底膜にとって替わられる。我々が分離樹立したマウス前脂肪細胞ST13は白色脂肪細胞の先駆細胞として知られている。未分化ST13細胞は多量のフィブロネクチンを産生分泌する。ところが分化誘導するフィブロネクチンの産生が停止するのみならず既存のフィブロネクチン基質までも消失することを我々は間接蛍光抗体法およびラジオイムノアッセイ法により初めて明らかにした。この現象は生体内での基質再構築をin vitroで再現したものと考えている。このフィブロネクチンの消失を、2種類のプロテア-ゼ阻害剤ベスタチン及びnafamostat mesilateが低濃度で防ぎ、かつ分化を阻害することを見いだした。この結果は細胞外プロテア-ゼの産生が脂肪細胞の分化に必要な過程であることを示している。さらに分化誘導に伴って産生されるプロテア-ゼによってフィブロネクチンの消化と基質の再構築が起きることを示唆している。この分化誘導に伴って産生されるプロテア-ゼの実態は、adipisinは1つの候補であるが、いまだ不明である。前脂肪細胞から脂肪細胞への分化過程における細胞外基質の役割を解明するために、さらに今後このプロテア-ゼを分子レベルで明らかにすることが必要と思われる。当研究室で分離樹立されたマウス前脂肪細胞STー13は白色脂肪組織の先駆細胞株として海外にも知られたモデル系である。未分化STー13は多量のフィブロネクチンを産生分泌する。ところが分化誘導するとフィブロネクチンの産生が停止するのみならず既存のフィブロネクチン基質までも消失することを我々は初めて明らかにした。このフィブロネクチンの消失を、2種類のプロテア-ゼ阻害剤:ベスタチンおよびnafamostat mesilateが低濃度で防ぎ、かつ分化を阻害することを見いだした。この結果は細胞外プロテア-ゼの産生が脂肪細胞の分化に必要な過程であることを示唆している。更に本年度は細胞外基質のみならず、細胞間接着因子も分化調節の重要な一因子であることを示唆する知見を得た。ビタミンAが分化の初期に作用してSTー13細胞を未分化な状態に留めることを見いだした。ビタミンAは脊椎動物の発生過程で形態形成因子として作用することが示された唯一のホルモンである。このビタミンAの作用は培養液中にカルシウムを必要とすることを見いだした。ビタミンAの作用発現の際にカルシウムを要求するのはこの細胞に特異的な事である。そこでビタミンAにより発現が調整されている蛋白が、カルシウム要求性であり、しかもこの細胞の分化の調節に密接に拘わっていると想定した。現在までの実験結果より、この蛋白はカルシウム要求性の細胞間接着因子カドヘリンN型であることが明らかになった。これらの現象は生体内での基質再構築をin vitroで再現したものと考えている。未分化な先駆細胞が分化する際、その周囲の細胞以基質の顕著な再構築を伴う場合があり、筋肉、脂肪組織などはその代表的な例である。これらの先駆細胞はフィブロネクチン、I型コラゲンを主体とする基質をもつが、分化に伴ってIV型コラゲン、ラミニンなどを主成分とする基底膜にとって替わられる。我々は前脂肪細胞から脂肪細胞へと分化する細胞株ST13細胞をマウスより分離樹立した。分化した脂肪細胞ST13は生体内の白色脂肪細胞の生化学的特性をよく保存している。

この細胞をモデル系として前脂肪細胞から脂肪細胞への分化過程における細胞外基質の役割を解析した。未分化ST13細胞は多量のフィブロネクチンを産生分泌する。ところが分化誘導するとフィブロネクチンの産生が停止するのみならず既存のフィブロネクチン基質までも消失することを我々は初めて明らかにした。この現象は生体内での基質再構築をin vitroで再現したものと考えている。これらの結果は分化誘導に伴って産生されるプロテア-ゼによってフィブロネクチンの消化と基質の再構築が起きることを示唆している。このプロテア-ゼを分子レベルで明らかにするために、ST13前脂肪細胞の無血清培養の条件を確立し、以下のことを明らかにした。(1)ST13前脂肪細胞細胞の増殖とその後脂肪細胞へと分化するために細胞外基質としてコラゲンタイプIVが必要である。コラゲンタイプI、II、IIIを基質としてもちいると、増殖能、分化誘導能はタイプIVの50%以下である。(2)ST13前脂肪細胞細胞から脂肪細胞へと分化を誘導するためにはインスリンなどの分化誘導剤が必須である。