hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
絵かき虫の多様化を可能にした葉内微環境と樹木-昆虫間の生理的相互作用の解明

リーフマイナーが潜入した葉の組織解剖並びに生理的反応について検討した。〈マイン形成と細胞の状況〉葉が緑のとき、マイン形成による葉の細胞組織の活性への影響は認められない。〈細胞の防御反応〉マインの褐変化した箇所に傷害周皮の形成がみられ、その外側にはリグニンが蓄積したカルスやスベリン化した柵状組織が見られた。〈光合成活性の評価〉葉が緑でも、光合成活性は低下。これは最大蛍光Fmの低下が原因であり、光化学系IIの酸素発生系が異常。〈マイン内の空気成分の分析〉マイン内のCO2濃度と水蒸気量は外気のそれらには影響を受けずに独自の濃度を示し、マイン内はマイン外と比較して安定した環境を保っている。葉に潜り込み、葉肉細胞を摂食する昆虫をリーフマイナー(絵かき虫)と呼ぶ。一般に昆虫が葉を摂食すると、食べられた箇所の細胞は褐変・枯死するが、リーフマイナーが摂食した葉は緑が維持され、葉の細胞には悪影響がないように見えるが、詳細は不明である。そこで、リーフマイナーと植物の相互関係を探るために、光学顕微鏡と走査電子顕微鏡による潜入葉の組織観察及び葉肉細胞の光合成活性評価のためにクロロフィル蛍光を測定した。材料はクルミホソガが潜入したカシグルミの葉(恒温室内)と、野外採取した5種の葉を用いた。光顕観察では、葉のマイン部の切片を作製し、サフラニン-ファストグリーンの二重染色を行った。その結果、カシグルミの葉肉細胞には顕著な活性の低下や壊死は生じていなかった。野外採取の種では、クズを除くすべてで細胞の壊死はみられなかった。いずれのマインにおいても摂食跡はマインのある組織のみであり、周囲の組織への損傷はほとんどなかった。また、クロロフィル蛍光の測定結果から、すべての葉でマイン部分の光合成活性が低下していた。以上から、マイン形成によって葉の光合成活性は低下するが、細胞それ自体の活性は維持されているようであった。クズのマインは、マインに接する細胞壁がスベリン化していた。植食性昆虫に食べらた葉は、食べらた部分が褐変化し、食べられた細胞の周辺へ影響が広がらないような反応をする。しかし、リーフマイナーによる摂食の影響は食べられて細胞がなくなっているだけで、摂食の影響が周囲に広がることはない。マイナーにとって自身の摂食により葉の細胞が防御反応を起こすと、自身の餌として葉の質が低下することになる。マイナーはそうならないような手立てを行っていると思われた。研究代表者の分担分(野外でのマイナー潜入葉の採取、摂食葉の組織解剖観察と光合成活性の評価、マイン内の空気成分分析、赤外線サーモグラフィーによる葉表面の温度測定等)並びに研究分担者2名の分担分(研究進捗状況の確認、野外でのマイナー潜入葉の採取、マイナーを飼育しマインを作らせる試料の作成、マイン内の空気成分分析)の双方とも、当初予定していた研究を進めることができた。さらに、海外の共同研究員であるブルツブルグ大学を訪れて、リーデラー教授とクチクラの透水性実験について研究打ち合わせを行うことで、本研究の進捗にとって貴重な情報を得ることができた。平成27年度の成果を、第127回日本森林学会大会(2016年3月、日本大学)において発表した。日本昆虫学会近畿支部2016年度大会・日本鱗翅学会近畿支部第154回例会において「リーフマイナー潜入葉の組織と光合成活性」を口頭発表した。本研究課題の海外共同研究者であるブルツブルグ大学リーデラー教授と生理生態グループメンバーと議論し、貴重なコメントを得ることができた。本年度は,リーフマイナーが潜入した葉の組織解剖並びに生理的反応について,次の4点を検討した。1X線CT装置とGOSシンチレータを用いたFPD(Flat Panel Detector)を用いた葉の非破壊診断。2光学顕微鏡とを用いた成分分布の観察。3クルロフィル蛍光特性による光合成活性の評価。4マイン内の空気成分の分析。〈マイン形成と細胞の状況〉X線照射の結果、マイン部分は物質密度が低いことを確認した。葉が緑の状態では,マイン形成による葉の組織の活性への影響はない。表皮細胞が摂食されて形成されるマインでは,マインを覆うクチクラが破損することで,葉肉細胞が空気にさらされて乾燥が促進され,葉の褐変化が進む。〈細胞の防御反応〉アラカシのマインの褐変化していない箇所では,柵状組織のマイン付近に沿ってスベリンが蓄積した。アラカシのマインの褐変化した箇所では傷害周皮の形成がみられ,傷害周皮の外側の柵状組織が変性しスベリン化していた。〈光合成活性の評価(クロロフィル蛍光測定)〉葉が緑の状態でも,光合成活性は低下していた。光合成活性の低下は主に最大蛍光Fmの低下が原因であり,光化学系IIの酸素発生系に異常が生じていることが要因となっている。マインが形成されることで葉内の光環境が変化することが示唆された。〈マイン内の空気成分の分析〉マイン内のCO2濃度と水蒸気量は外気のそれらには影響を受けず,マイン内はマイン外と比べて安定した環境であり、幼虫が生活する上で好都合な条件となっている。〈細胞の防御反応〉

マインの褐変化した箇所に傷害周皮の形成がみられ、その外側にはリグニンが蓄積したカルスやスベリン化した柵状組織が見られた。〈光合成活性の評価〉葉が緑でも、光合成活性は低下。これは最大蛍光Fmの低下が原因であり、光化学系IIの酸素発生系が異常。〈マイン内の空気成分の分析〉マイン内のCO2濃度と水蒸気量は外気のそれらには影響を受けずに独自の濃度を示し、マイン内はマイン外と比較して安定した環境を保っている。研究対象とする植物種の数を増やし、当初計画した組織解剖観察や光合成活性に関する実験を追加する。当初の計画には取り入れていなかった以下の実験を追加する。マイナー内の環境として、リーフマイナーの湿度は高いく保たれていることが重要である。しかし、リーフマイナーの摂食により葉脈の一部も食べらており、葉内に水を配分するための水分通道機能に支障が生じている可能性が考えられた。そこで、今年度は葉脈の水分通道性の変化も検討することとした。この実験には東京大学大学院理学研究科植物生態学研究室の種田助教の協力を得ることとする。樹木生理学遠方への出張を伴う野外での試料採取が十分に実施できなかったことによる旅費の残と、試料採取後の室内実験に用いる消耗品費の残として次年度使用額が生じた。出張を伴う野外での試料採取並びに室内実験用の消耗品費を追加する。当初の実験計画になかった新規の実験である葉脈の水分通道阻害に関する実験と再度のドイツ・ブルツブルグ大学での研究取りまとめ並びに今後の研究の方向性と新規研究補助金の獲得に向けての打ち合わせを行うための資金として使用し、本研究課題の充実に努める。
子どもの人的資本に係る科学的根拠の創出と実装：官学協働による政策評価過程の開発

本研究の目的は,子どものHCの蓄積過程に焦点を当て,因果推論に裏打ちされた政策評価手法を応用する同時に,実装プロセスを開発することで,官学協働による実効性のあるEBPMの実現を目指すことにある.東京都足立区との協働の下,公的な保育・教育サービスを利用する子どもたちの「全数」を対象に,同一の子どもを10年間以上悉皆で追跡することの出来るパネルデータを独自に構築・整備する.本研究により,世界的に主流となっている計量経済学の分析手法の活用可能性が広がり,これまで日本では困難であった,子どものHCの蓄積過程に関わる様々な要因間での相関メカニズムを解明することが可能となる.学力や体力など子どもの人的資本(human capital: HC)の蓄積過程を、東京都足立区との協働の下、10年間以上の悉皆データで追跡することの出来る大規模なパネルデータを独自に構築・整備し、子どもを取り巻く教育や社会経済など環境要因とHCの蓄積過程との相関メカニズムに関する仮説検証を行う。さらに、本研究の実証結果を基に得られた知見の実効性を検証する「実装」への道筋を模索する。足立区と共同で、子供の教育と社会経済環境要因のパネルデータを、10年以上の悉皆調査で構築する内容は、学術的に価値のある重要な研究である。検討課題として取り上げられているそれぞれの項目は、社会問題として注目を集めている課題も多く含まれ、現行の取り組みや施策の改善につなげる具体的な提言が期待される。本研究の目的は,子どものHCの蓄積過程に焦点を当て,因果推論に裏打ちされた政策評価手法を応用する同時に,実装プロセスを開発することで,官学協働による実効性のあるEBPMの実現を目指すことにある.東京都足立区との協働の下,公的な保育・教育サービスを利用する子どもたちの「全数」を対象に,同一の子どもを10年間以上悉皆で追跡することの出来るパネルデータを独自に構築・整備する.本研究により,世界的に主流となっている計量経済学の分析手法の活用可能性が広がり,これまで日本では困難であった,子どものHCの蓄積過程に関わる様々な要因間での相関メカニズムを解明することが可能となる.
漢字字書研究の基礎としての『説文解字』受容史研究

現在行われている『説文解字』は、宋代の徐鉱の校定本、即ち「大徐本」に淵源する。果たして現行の『説文解字』が許慎『説文解字』当時の本来の姿をそのままに伝えるものなのであろうかという疑問から、大徐本以前の書物に引用文の形で残る『説文解字』を収集整理してきた。これまでに収集整理した文献については、報告書の資料篇に「引用説文データリスト」として発表した。このリストは『説文解字』の文字番号ごとに整理してあるので、各文献における情報の有無が明確になり、現行の『説文解字』との異同の検証が効率よくできることになる。これまであまり資料として活用されなかった引用説文を説文研究の上で活用できる資料として提供した。各文献の引用説文を検証することで、『説文解字』という字書に対する認識が明らかになる。唐代の韻書では『説文解宇』が正字の規範として、『藝文類聚』に代表される類書では字義の第一資料として引かれていることが、今回の研究により確認できた。引用説文はその半数が現行説文と異なり、文字解説部分(即ち「説解」)の異同の検討が現行説文を訂正しうる情報を提供するのみならず、見出し字の異同の検討によっても、時代ごとの字形や字義の変遷に関する問題解明の手がかりを示しうることを明らかにした。この具体的内容については報告書の研究篇に載せてある。引用説文収集整理の作業は今後とも継続する予定であり、多くのデータを集約し説文研究、更には漢字字書研究の資料として提供したいと考えている。先に提出した12年度の計画書に基き、本年度の作業として、『説文解字』からの引用例(つまり、「説文佚文」)が含まれている文献を調査し、説文佚文データとして基本となる文献の確認を行った。そして、それらの文献の序文、凡例などを読み、その文献の撰者の『説文解字』に対する見方を考察した。その結果、各時代ごとに『説文解字』という字書に対する見方が推移して行くさまが明らかとなった。この考察の内容は「『説文解字』佚文研究序説」というタイトルで『お茶の水女子大学人文科学紀要』第54巻(2001年3月)に発表した。また、『説文解字』の佚文に関する先行研究論著を調査収集し、先行の佚文研究の概略も上掲論文の中に記述した。上述のような文献資料の中で『説文解字』についての記述をたどると同時に、資料の中から佚文データを書きぬき、カード化する作業を進めた。現在までにカード化した資料は、次の通りである。原本系『玉篇』、顔之推『顔氏家訓』、『経典釈文』、『藝文類聚』『初学記』『北堂書鈔』『文選』李善注、『後漢書』章懐太子注、玄応『一切経音義』、慧琳『一切経音義』。以上、当初見込んでいた説文佚文データ資料のほぼ半分のカード化は完了したが、まだ入力する段階に至っていないのが反省点である。現在もカード化の作業を引き続き行っている。先に提出した13年度の計画書に基づき、本年度に12年度に終了できず、本年度に持ち越された引用説文のカード化の作業を引き続き行った。その結果、『史記』諸注、『五経文字』、『九経字様』、郭忠恕『汗簡』のカード化が終了した。まだカード化の作業を終了できなかった文献もあるが、12年、13年度と収集整理したカードに基づき、説文の文字番号ごとにデータを入力して「引用説文データリスト」を作成した。このリストによって引用説文の情報が効率よく得られることになる。これは研究成果報告書に資料篇として附載してある。

この「引用説文データリスト」の『藝文類聚』『初学記』『北堂書鈔』『太平御覧』のデータに基づき、所謂「類書」とよばれるジャンルの書物ではどうように説文が引用され、その引用する説文は果たして現行説文、即ち所謂「大徐本」と同じであるかという問題について考察した。その結果、類書では『説文解字』を字義の規範として用い、文字の類別の基本資料として引用していることが明らかとなり、また、その引用する説文は半数以上が現行説文と異なり、大徐本以前の説文の姿を知る上で、貴重な資料であることが判明した。更に、類書間で大徐本とは異なる同一引用説文が見られていることから、類書間の継承関係が見えてきたことも重要な成果といえる。この詳細については「類書に引用された説文について-『藝文類聚』を中心に-」(『お茶の水女子大学中国文学会報』第21号、2002年4月(刊行予定)に記述した(また、これは報告書の研究篇の第三章として載せてある)。
超電導マグネットのクウェンチの予測に関する研究

まず超電導マグネットのクウェンチの予測に必要不可欠なクウェンチエネルギー評価を実験的ならびに理論的に行った。実験では、小型超電導マグネットのテストコイルにLINACの電子線による体積加熱とCLTSの温度センサによる表面加熱を行い、加熱手法によりクウェンチエネルギーが違うことを明らかにした。即ち液体ヘリウムの冷却効果により、体積加熱と比較し表面加熱はクウェンチエネルギーが2倍以上大きい。従ってクウェンチの原因となる機械的擾乱の発生位置を特定することが重要であると考えられる。理論解析では、常電導伝播を解明するため熱伝導を解析する有限要素法による計算コードを作成し、上記実験結果と比較し計算コードの妥当性を確かめると共に液体ヘリウムとコイル表面のエポキシ樹脂間の熱伝達率を変え計算を行った。その結果、クウェンチエネルギーは熱伝達率に依らないが、熱伝達率の向上はクウェンチ防止に重要であることが明らかになった。またクウェンチエネルギーは熱擾乱のパルス幅に影響されるため、クウェンチの原因となる機械的擾乱の過渡特性を定量化することが重要であることがわかった。更にエポキシ樹脂,GFRP,エポキシ含浸超電導体積層板の3種の試験片による三点曲げ試験を液体ヘリウム中で行い、クラック進展とすべり発生による温度上昇を熱電対で測定した。弾性範囲内で破壊を起こすエポキシ樹脂やGFRPで、1020Kの温度上昇が確認された。これにより、含浸型の超電導マグネットではクラックやすべりの機械的擾乱によりクウェンチが起きるものと考えられる。今後は、理論的にクラックやすべりによる温度上昇を推定できるようにすることが重要となる。
プロゲスチン製剤の種類による血管内皮機能に及ぼす効果の違い

ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)において、メドロキシプロゲステロンアセテート(MPA)は、エストロゲンによる一酸化窒素(NO)の産生と内皮型NO合成酵素(eNOS)の活性化を減弱させるが、MPAはNO産生とeNOSのリン酸化や活性化に直接的には影響を与えなかった。しかしながらプロゲステロンはエストロゲンのNO産生とeNOSの活性化を減弱させなかった。さらにそのメカニズムとして、エストロゲンによるeNOSの活性化は、エストロゲン受容体(ER)αを介して、MAP kinaseやprotein kinase B(Akt)を活性化するnon-genomicな反応であるといわれているが、MPAはエストロゲンによるAktのリン酸化を減弱させた。またプロゲステロン受容体阻害剤であるRU486を負荷することによって、これらのエストロゲンによるAktやeNOSのリン酸化に対するMPAの影響は完全に消去させられた。つまりこのMPAの反応は、プロゲステロン受容体を介するものと考えられた。転写抑制剤であるactinomycin Dを用いても、MPAはエストロゲンによるAktのリン酸化を減弱させた。よって、non-genomicな反応であることが示唆された。血管内皮細胞にはプロゲステロン受容体(PR)AとPRBがあるので、COS細胞にERα、PRAとPRBの発現ベクターを導入したところ、同様に、MPAはエストロゲンによるAktのリン酸化を減弱させた。これらより、MPAはエストロゲンによるAkt経路を介するNO産生を、non-genomicなPRAもしくはPRBを介して減弱させることがわかった。これらの結果より、エストロゲンによる血管内皮細胞における抗動脈硬化作用に対してMPAは抑制的に働くのではないかと考えられたが、プロゲステロンにはその作用がなく、ホルモン補充療法に応用できる可能性が示唆された。ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)において、メドロキシプロゲステロンアセテート(MPA)は、エストロゲンによる一酸化窒素(NO)の産生と内皮型NO合成酵素(eNOS)の活性化を減弱させることがわかった。しかしながらMPAはNO産生とeNOSのリン酸化や活性化に直接的には影響を与えなかった。またプロゲステロン受容体阻害剤であるRU486を負荷することによって、これらのエストロゲンによるAktやeNOSのリン酸化に対するMPAの影響は完全に消失させられた。これらの結果より、エストロゲンによる血管内皮細胞における抗動脈硬化作用に対してMPAは抑制的に働くのではないかと考えられた。今後はさらに他のプロゲスチン製剤の影響の違いなどについても検討を加えていきたい。
低温プラズマ・イオン注入複合処理による高効率有機無機ハイブリッド太陽電池の開 発

本研究では、物理的複合処理法である低温プラズマ処理法やイオン注入法を用いたカチオンとアニオンのコドープ処理技術の開発によりペロブブスカイトや酸化チタン表面・界面ナノ構造を制御することで、有機無機ハイブリッド太陽電池の光電変換効率を向上させるための表面・界面特性や表面バンド構造の最適化を図ることを検討した。平成28年度の本研究では、ペロブスカイト型太陽電池の高効率化を目的として、ペロブスカイト型太陽電池におけるTiO2層、ペロブスカイト層及びp型有機半導体の界面に対する低温プラズマ処理やイオン注入処理などの物理的・化学的処理による改質効果を検討した。低温プラズマ処理には現有する申請者らが開発したイオン注入装置付属のベルジャー型低温プラズマ装置を使用した。平成29年度の本研究では、ペロブスカイト型太陽電池の高効率化を目的として、ペロブスカイト層-TiO2層およびペロブスカイト層-spiro-MeOTAD層の各層間の界面特性を改善する目的で、低温プラズマ処理により酸化チタン(TiO2)電極およびペロブスカト層表面の物理的エッチング効果や水酸基を生じる化学的処理効果により、短絡光電流(Jsc)の増大および開放端電圧(Voc)の増大を検討した。また、TiO2電極へのカチオン(Zr2+等)ドープ処理、アニオン(N)ドープ処理によって開放端電圧(Voc)、短絡光電流(Jsc)および光電変換効率(η)の増大を検討した。さらに、平成30年度の本研究では、カチオン(Zr2+,)ドープ前処理した後、アニオン(N)ドープ後処理によって開放端電圧(Voc)及び短絡光電流(Jsc)の増大を検討した。(カチオン/アニオン)コドープ処理によって調製されたTiO2電極やペロブスカイト層を使用して作製した太陽電池の光学特性を評価することで光電変換効率の向上のメカニズムを詳細に検討した。これまで本研究提案者は物理的処理法である低温プラズマ処理法やイオン注入法の複合処理を用いて、多孔質チタニア半導体電極における電子の流れを増大させてセル変換効率を増大させるための多孔質チタニア半導体電極の表面・界面特性の改善技術を開発した。すなわち、1チタニア半導体電極への色素吸着量を増大させるための低温プラズマ処理技術、2光電流(Jsc)を増大させるための窒素イオンドーピング技術、遷移金属イオンドーピングによる伝導帯準位制御による開放端電圧(Voc)増大技術を独自に開発した。本研究では、物理的複合処理法である低温プラズマ処理法やイオン注入法を用いたカチオンとアニオンのコドープ処理技術の開発によりペロブブスカイトや酸化チタン表面・界面ナノ構造を制御することで、有機無機ハイブリッド太陽電池の光電変換効率を向上させるための表面・界面特性や表面バンド構造の最適化を図ることを検討している。「試験項目」として酸化チタン(TiO2)電極およびペロブスカイト層への低温プラズマ処理の検討を行った。「試験内容」としてペロブスカイト層-TiO2層およびペロブスカイト層-spiro-MeOTAD層の各層間の界面特性を改善する目的で、低温プラズマ処理により酸化チタン(TiO2)電極およびペロブスカト層表面の物理的エッチング効果や水酸基を生じる化学的処理効果により、短絡光電流(Jsc)の増大および開放端電圧(Voc)の増大を検討した。平成28年度本研究では、ペロブスカイト型太陽電池の高効率化を目的として、ペロブスカイト型太陽電池におけるTiO層、ペロブスカイト層及びp型有機半導体の界面に対する低温プラズマ処理やイオン注入処理などの物理的・化学的処理による改質効果を検討した。処理効果が最大となるアルゴンプラズマ処理条件を検討するために、トリプルプローブによる電子温度・電子密度測定を行った。アルゴンプラズマによる表面反応は電子温度・電子密度だけでなく、ラジカル種・ラジカル密度にも依存する。したがって、プラズマ発光分析システムによるラジカル種・ラジカル密度のモニタリングも必要不可欠である。低温プラズマ処理後、現有のX線光電子分光分析装置(XPS)による表面分析や原子間力顕微(DFM)による表面形態構造観察を行うことで電極やペロブスカト層の表面形態構造や化学組成状態を確認した。作製した太陽電池は、光電変換効率(η)の測定と同様に分光感度を測定した。今年度「数値目標」とした短絡光電流(Jsc)2mA増(10%増)、開放端電圧(Voc)0.1V増(10%増)、光電変換効率(η)10%増を達成する手がかりをこれまでに得ている。

昨年に引き続き平成29年度の本研究では、ペロブスカイト型太陽電池の高効率化を目的として、ペロブスカイト層-TiO2層およびペロブスカイト層-spiro-MeOTAD層の各層間の界面特性を改善する目的で、低温プラズマ処理により酸化チタン(TiO2)電極およびペロブスカト層表面の物理的エッチング効果や水酸基を生じる化学的処理効果により、短絡光電流(Jsc)の増大および開放端電圧(Voc)の増大を検討した。また、TiO2電極へのカチオン(Zr2+等)ドープ処理、アニオン(N)ドープ処理によって開放端電圧(Voc)、短絡光電流(Jsc)および光電変換効率(η)の増大を検討した。さらに、カチオン(Zr2+,)ドープ前処理した後、アニオン(N)ドープ後処理によって開放端電圧(Voc)及び短絡光電流(Jsc)の増大を検討した。(カチオン/アニオン)コドープ処理によって調製されたTiO2電極やペロブスカイト層を使用して作製した太陽電池の光学特性を評価することで光電変換効率の向上のメカニズムを詳細に検討した。平成29年度本研究では、昨年に引き続きペロブスカイト型太陽電池の高効率化を目的として、ペロブスカイト型太陽電池におけるTiO層、ペロブスカイト層及びp型有機半導体の界面に対する低温プラズマ処理やイオン注入処理などの物理的・化学的処理による改質効果を検討した。「試験項目」としてはカチオンおよびアニオンドープ処理の検討を実施した。カチオン(Zr2+等)ドープ処理、アニオン(N)ドープ処理によって開放端電圧(Voc)、短絡光電流(Jsc)および光電変換効率(η)の増大を検討した。ドナー準位として、作用1ドナー準位の電子は熱または光吸収エネルギーによりTiO2伝導帯に励起される。作用2TiO2伝導帯に励起電子を与えた状態で、増感剤色素ペロブスカイト層からの励起電子を受け取り、作用1と同様にこの励起電子はTiO2伝導帯に励起する、という2つの作用の発現がある。したがって作用1によりTiO2電極中の電子濃度が高くなり、光電流を増大させ、さらに作用2を有効に活用するためにドナー準位を制御できれば、現状の増感剤色素ペロブスカイト層のLUMO準位よりもポジティブ側に位置する増感剤色素ペロブスカイト層も使用可能となる。したがって、現状の増感材増感剤色素ペロブスカイト層よりも狭いHOMO-LUMOギャップを持つ、すなわち長波長光吸収を示す増感剤色素ペロブスカイト層の使用が可能となり、かつドナー準位とTiO2伝導帯のエネルギーギャップに相当する長波長光も有効に利用されることになり、必然的に光電流が大幅に増大することになる手がかりを得ている。この研究をさらに進め、TiO層の酸素欠陥準位の制御を目指すことを目標としており、目標達成のための手がかりは既に得ている。さらに「試験項目」として(カチオン/アニオン)コドープ処理によって開放端電圧(Voc)及び短絡光電流(Jsc)の増大を検討した。
形状記憶圧電アクチュエータに関する研究

本研究は,従来の圧電アクチュエータとは異なる原理で駆動し,パルス電圧で駆動でき,電圧を印加し続けなくても発生した電界誘起歪みを維持することができる,形状記憶圧電アクチュエータの原理の解明,設計,パフォーマンスの向上を目的とするものである.本年度は,前年度で解明されたミクロな原理である非180°ドメインのスイッチングによる歪みから,マクロな歪みを計算できるモデルを考案した.形状記憶圧電アクチュエータの歪みのモデル化をPreisachモデルと呼ばれるモデルを用いて行った.Preisachモデルはヒステリシスのモデリング手法の1つで,角形のヒステリシス特性を持つヒステロンと呼ばれるヒステリシスオペレータを最小構成要素とし,システムをその並列結合として表すものである.従来は磁気ヒステリシスやD-Eヒステリシスのモデル化に用いられてきた.通常のPreisachモデルではヒステロンの取りうる値は2値のみであり,例えば強誘電体の分極が+Pまたは-Pに対応する.しかし,形状記憶圧電アクチュエータにおいては,分極が+Pまたは0または-Pの3状態を扱う必要がある.そこで新たに3つの値を取りうるヒステロンを考案し,これを用いてモデル化を行った.提案したヒステロンでは,それぞれが+Pまたは0または-Pの値を取るため,そのドメイン状態の変化を計算することができる.これによりドメインスイッチングによる歪みを計算できる.実際にドメインスイッチングによる歪みを計算し,さらに逆圧電効果よる歪みを考慮することで,実験結果と良く一致する計算結果を得た.本モデルを用いれば,非対称電圧下における歪み特性を推測することができるため,形状記憶圧電アクチュエータに適した材料を選択する場合にも有用である.本研究は,従来の圧電アクチュエータとは異なる原理で駆動し,パルス電圧で駆動でき,圧電歪みの維持に電圧印加を必要としない形状記憶圧電アクチュエータの原理の解明,設計,パフォーマンスの向上を目的とする.本年度は,電界インプリントを用いない新たな手法を提案し,形状記憶圧電アクチュエータの疲労特性の改善を図ると共に,歪みメモリ量の多値化を行った.また,歪みメモリ効果のミクロな原理の解明を行った.従来形状記憶圧電アクチュエータは電界インプリントを用いて歪みのバタフライ曲線を非対称にしていたが,印加電圧の振幅を非対称とすることで電界インプリントを用いずに非対称なバタフライ曲線を得ることができ,形状記憶圧電アクチュエータが製作可能であることを実証した.市販のユニモルフアクチュエータを用いた実験では,従来の手法と同等の歪みメモリ量を得た.また連続駆動による疲労特性を測定し,10万回駆動後も歪みメモリ量がほとんど減少しない良好な疲労特性を得ることができた.また,従来はアクチュエータの歪みメモリ量は一つのみであったが,アクチュエータの歪みメモリ量の多値化を行った.歪みメモリ量を制御するには,印加電圧を変化させることが考えられるが,駆動パルス電圧の振幅を変化させた場合,メモリ量の変化は急峻で制御は困難であることが分かった.一方で駆動パルス電圧のパルス幅を変えると,歪みメモリ量はパルス幅の対数関数として変化するため,パルス幅の変化により歪みメモリ量の制御が可能であることを示した.また,圧電セラミックス単体を用い,非対称電圧駆動後の各状態において,そのドメイン状態をX線回折により測定した.その結果,セラミックスの歪みメモリ量と非180°ドメインの体積割合の間に大きな相関があり,歪みメモリ効果のミクロな起源が非180°ドメインの回転にあることを明らかとした.本研究は,従来の圧電アクチュエータとは異なる原理で駆動し,パルス電圧で駆動でき,圧電歪みの維持に電圧の印加を必要としない形状記憶圧電アクチュエータの原理の解明,設計,パフォーマンスの向上を目的とする.前年度では形状記憶圧電アクチュエータを電界インプリントを用いずに実現する方法を提案・実証し,強誘電体セラミックスを用いたX線回折により,歪のメモリ効果がミクロには非180゚ドメインの非対称な回転に起因することを示した.本年度は圧電応答顕微鏡(PFM)を用いてセラミックス表面のドメイン状態を明らかにした.PFMは,原子間力顕微鏡と圧電効果を組み合わせることで,強誘電体表面の微細なドメイン構造を観察できる装置である.PFMを用いて,形状記憶圧電アクチュエータの二つの安定状態を観察したところ,一方の安定状態ではcドメインが優勢であり,またもう一方の安定状態では,aドメインが優勢であることが明らかとなった.これにより,形状記憶圧電アクチュエータにおける歪みメモリの原理が,非180゚ドメインの回転であることがミクロな点からも確認された.またユニモルフ型の形状記憶圧電アクチュエータを用いて,アクチュエータの疲労特性および保持特性の評価を行った.アクチュエータを100万回連続駆動し,そのメモリ量の変化を測定した.その結果,アクチュエータは100万回駆動後において,その歪みメモリ量の80%程度を維持し,駆動可能であることを確認した.また,形状記憶圧電アクチュエータにおいて電圧印加なしの状態での歪の安定性は重要である.そこで,アクチュエータの分極,脱分極状態のそれぞれの状態において,歪の時間変化を測定した.その結果,各状態において,歪は時間の対数関数で減少するものの,1年後に見積もられる歪の変化は10%以下であると分かった.

本研究は,従来の圧電アクチュエータとは異なる原理で駆動し,パルス電圧で駆動でき,電圧を印加し続けなくても発生した電界誘起歪みを維持することができる,形状記憶圧電アクチュエータの原理の解明,設計,パフォーマンスの向上を目的とするものである.本年度は,前年度で解明されたミクロな原理である非180°ドメインのスイッチングによる歪みから,マクロな歪みを計算できるモデルを考案した.形状記憶圧電アクチュエータの歪みのモデル化をPreisachモデルと呼ばれるモデルを用いて行った.Preisachモデルはヒステリシスのモデリング手法の1つで,角形のヒステリシス特性を持つヒステロンと呼ばれるヒステリシスオペレータを最小構成要素とし,システムをその並列結合として表すものである.従来は磁気ヒステリシスやD-Eヒステリシスのモデル化に用いられてきた.通常のPreisachモデルではヒステロンの取りうる値は2値のみであり,例えば強誘電体の分極が+Pまたは-Pに対応する.しかし,形状記憶圧電アクチュエータにおいては,分極が+Pまたは0または-Pの3状態を扱う必要がある.そこで新たに3つの値を取りうるヒステロンを考案し,これを用いてモデル化を行った.提案したヒステロンでは,それぞれが+Pまたは0または-Pの値を取るため,そのドメイン状態の変化を計算することができる.これによりドメインスイッチングによる歪みを計算できる.実際にドメインスイッチングによる歪みを計算し,さらに逆圧電効果よる歪みを考慮することで,実験結果と良く一致する計算結果を得た.本モデルを用いれば,非対称電圧下における歪み特性を推測することができるため,形状記憶圧電アクチュエータに適した材料を選択する場合にも有用である.
メタボローム解析を用いた乳癌化学療法の効果予測法の確立

浸潤性乳管癌70例、浸潤性小葉癌2例、非浸潤癌14例を含む乳癌症例の年齢中央値は61歳(range:26ー81歳)、平均腫瘍径は2.3cm、臨床的リンパ節転移陰性症例が71例であった。ホルモン陽性症例を77例、HER2陽性症例を19例に認めた。平均のKi-67価は20.4%であった。術前化学療法後の症例を21例に認めた。Mann-Whitneytestにて乳癌患者と健常者の間に有意差を認めた代謝物は61物質であったが、fales discovery rateにて補正後は50物質となった。乳癌患者における濃度が健常者の3倍以上の物質は34物質、10倍以上の物質は4物質(spermine、3-methylhistidine、piperdine、trimethylamine n-oxide)であった。これら4物質の濃度は術前化学療法施行後では低下する傾向がみられた。4物質におけるROC-(受動者動作特性)曲線下の面積は0.850、0.819、0.809、0.765と高値であった。メタボローム解析のために多変量解析モデルを構築した。p値は0.05に設定し、モデルの一般化能力の検討のためにk-分割交差検証を行った。つまり、データをtraining setとvalidation setにk-1:1に分割し、training setでモデルを構築し、validation setで検証した。本プロセスをk回繰り返し、validation setにて一般化能力を検証した。k値として2, 5及び10を用いた。さらに、従来のif-then decision treeによる機械学習を改良したalternative decision tree (ADTree)モデルを解析に使用した。まず、データのバイアス除去のためにbias-controlled resamplingを行った。つまり、個々のデータをredundant selectionでランダムに選択した。そのバイアスを除去したデータを用いてensemble ADTreeモデルを作成した。ensembleの方法としてはbagging法を選択した。Decision treeにおけるnodeの数(boosting number)とtreeの数(bagging number)は2-fold交差検証で決定した。最後に、作成したモデルを用いて元データからの予想を行った。一般化能力の検証にはbootstrap様解析を用いた。つまり、個々のデータからredundant selectionでランダムに選択することにより、モデルの作製と検証を行った。本プロセスは200回繰り返し行った。開発されたADTreeモデルを用いて、メタボローム解析にて化学療法の効果予測が可能か否か検証する。現在、化学療法を施行予定の乳癌患者からサンプルを蓄積中であり、現在までのサンプル数は約20となっている。化学療法の終了には約4-6か月を要し、最終的にはその後の手術標本の病理解析結果との関係を検討する。

現在、化学療法を施行予定の乳癌患者からサンプルを蓄積中であり、現在までのサンプル数は約20となっている。化学療法の終了には約4-6か月を要し、最終的にはその後の手術標本の病理解析結果との関係を検討する。(理由)謝金、消耗品等の物品購入がなかったため(使用計画)学会発表の旅費精算、消耗品の購入、謝金、学会年会費、学会参加費の支払い予定
プリンシパルパッチ方式による超滑らかな曲面創成法に関する研究

高品質の曲線・曲面を設計できるよう曲率を十分制御できる形状記述法を確立するために,曲率プロファイルを弧長や接線角を変数として直接記述して3次元形状を制御できる既に開発したいくつかのスパイラル系のスプライン曲線を統一的に扱う方法を開発し,従来法との整合性もはかる目途を立てることができた.結果,境界線が主曲率線となるプリンシパルパッチ方式による超滑らかな自由曲面創成法への見通しが立った.具体的には,1.対数らせんやインボリュートスプラインの変曲点問題を解消するために,クロソイド系スプラインとのハイブリットな利用法を導いた.2.パラメトリック表現法と整合性をとるために,有理化したPH多項式や縮閉線/面方式によるスパイラル系スプラインの近似法を開発した.3.実モデルの3次元測定点群データから,細分化法と多重解像度解析法によって,ゆるい条件から次第に厳しい条件へ段階的に,プリンシパルパッチに収束させてゆく方法を具体的データに基づいて検討した.高品質の曲線・曲面を設計できるよう曲率を十分制御できる形状記述法を確立するために,曲率プロファイルを弧長や接線角を変数として直接記述して3次元形状を制御できる既に開発したいくつかのスパイラル系のスプライン曲線を統一的に扱う方法を開発し,従来法との整合性もはかる目途を立てることができた.結果,境界線が主曲率線となるプリンシパルパッチ方式による超滑らかな自由曲面創成法への見通しが立った.具体的には,1.対数らせんやインボリュートスプラインの変曲点問題を解消するために,クロソイド系スプラインとのハイブリットな利用法を導いた.2.パラメトリック表現法と整合性をとるために,有理化したPH多項式や縮閉線/面方式によるスパイラル系スプラインの近似法を開発した.3.実モデルの3次元測定点群データから,細分化法と多重解像度解析法によって,ゆるい条件から次第に厳しい条件へ段階的に,プリンシパルパッチに収束させてゆく方法を具体的データに基づいて検討した.
減数分裂特異的なDNA組換酵素の解析とその遺伝子の単離

減数第一分裂前期には相同染色体が対合し、交換型遺伝子組換えが高頻度に起こる(体細胞での1001000倍)。この遺伝子組換えは各対合相同染色体間に1ケ所以上で起こる。安定な相同染色体対合を欠くと、遺伝子組換えは起こらず、染色体不分離を起こし、生殖細胞が形成されず、不妊不稔を起こす。本年度はユリ花粉母細胞(対合期・厚糸退)の核より単離されたシナプトネマ構造(S.C.)に対してモノクロ-ン抗体を作成しIgGl種とIgM3種を得た。S.C.は酵母からヒト迄非常によく似た構造を持ち、相同染色体対合の安定化に役立っており、構成蛋白に相同性が期待されるが、ユリS.C.抗体はユリだけに反応し、イネ・マウスなどテストしたすべての異種動植物に反応しなかった。この理由は継続して解明する。S.C.上にはトポイソメラ-ゼI、Resolvaseの存在が示された。これらの活性変化を調査し、遺伝子組換えが起こる対合期・厚糸期に上昇がみられた。人為的に組換えを抑制した場合やBlack beautyのような自然状態でキアズマを欠くものでは活性の上昇が認められなかった。減数分裂細胞には体細胞とは異なったDNA組換え酵素が存在しているが、両者の細胞から部分精製した組換え酵素をヒト肝炎ウィルスの「組換えが起こり易い領域を含むDNA断片」とin vitroで反応させたところ、他のDNA断片に比べて組換え頻度が25倍程度上昇した。すなわちこの断片は組換えのHot spotとなり得るし、組換え酵素に親和性を持つことが推測できた。減数分裂特異的な遺伝子に発現の関し、一般体細胞で強力に発現するプロモ-タ-(35S)は減数分裂細胞内では働かず、逆に減数分裂細胞誘導遺伝子(mei2)のプロモ-タ-が普遍性をもって働くことを示唆する成果を得た。ユリ減数分裂特異的遺伝子17ケを単離塩基配列決定をし、プロモ-タ-の同定に進展した。1.Recombinase分画特異性を各種の基質DNAを用いて測定した。すなわちpBR322のEcoRV位に100塩基を添加したmutl(Tc^s)とXmaIII位で4塩基対除去したmut2(Tc^s)のEcoRI部位に各種DNA断片を挿入し、これらをRecombinase分画と保温しTc^r出現頻度の変化をみた。ユリ減数分裂細胞酵素を用いた場合にはユリzygoDNA断片挿入で増加がみられたが、マウス酵素標品ではヒト肝炎ウィルス断片を挿入した時に組換え促進がみられた。この理由について検討中である。(マウス精母細胞では純粋なzygoDNAが得られていない。)2.Recombinase活性測定(1)に関連して、基質となるDNAとしてポリdG・dC(nonB型や3本鎖構造をつくる)を挿入したDNAを作成しアッセ-を行ったが、プラス効果は得られなかった。1の場合と併せて組換えのHot spotとなる塩基配列(DNA断片)について知見を収集している。3.ユリ花粉母細胞Recombinase分画に対する抗体の作成が進行中であるがまだ充分強力で特異性の高い抗体が生産されていない。

4.Resolvaseの精製法を改良し、i__ーn <vitro>___ー実験に役立つものを得た。これによる活性測定を行っているが、体細胞組織から得たResolvase標品についてはさらに検討をすべき段階にある。5.ユリ花粉母細胞(減数分裂の各時期の)のプロトプラクトにDNAを取りこませ、遺伝子をtrans ientに発現させることを完了した。減数分裂中は減数分裂特異的プロモ-タ-を、体細胞では体細胞特異的プロモ-タ-を、遺伝子発現のために必要とするらしい。その一般性について確認中である。なおパ-ティクルガンによる導入方法も成功を収めている。平成2年度は継続実験であるRecombinase,Resolvaseの精製と抗体作成が進行したが、3年度にも継続する。遺伝子導入と発現についてはプロモ-タ-特異性という点で新知見が得られ、3年度での発展が予期されている。ユリ花粉母細胞の減数分裂前期に対合する相同染色体間に形成され、遺伝子組換えを可能にするシナプトネマ構造(S.C.)を量的に単離した。S.C.の形成に伴いトポイソメラ-ゼIの活性が上昇し,遺伝子組換えが終了したと思われる時(厚糸期末)から活性が減少する。DNAトポイソメラ-ゼIの活性は単離精製されたS.C.上にも存在し、DNA組換えの場と考えられている組換え節(S.C.上に出現するDNA蛋白の複合体)に局在することも予想される。DNA組換えの中間体と考えられているホリディ構造を解離させるResolvaseも単離されたS.C.分画に存在することが明らかになった。さらにDNA組換えに関与する蛋白(Recombinase,ATPー依存型ストランドトランスファレ-ス、ATPー非依存型ストランドトランスファレ-ス、T_4geneー32蛋白類似のRー蛋白など)やDNAの修複に関与する蛋白の分布とS.C.の関連が明らかにされつつある。RecombinaseとResolvaseのアミノ酸配列決定は末端ブロックのため進行が大きく遅れた。断片化した後の解析から塩基配列を予測し遺伝子を釣り上げる事、ユリ花粉母細胞の減数分裂特異的に発現する遺伝子群の中から部分アミノ酸配列を基に探索する方法を実行している。ユリ花粉母細胞の減数第一分裂前期(相同染色体対合と遺伝子組換えの越こる時期)に発現しているpolyA^+RNA_bよりcDNAクロ-ンを17ケ得、全塩基配列を決定し、ホモロジ-サ-チを完了した。類似性のあるものとしてRAD57,Hsp70,小型Hsp蛋白があったが、他は新しいものであった。減数分裂特異的遺伝子発現には、減数分裂特異的プロモ-タ-の存在が必要である例を示した。マ-カ-遺伝子としてGUSを用い、その上流に35Sプロモ-タ-または酵母のmei2プロモ-タ-をつけて細胞に導入すると、mei2プロモ-タ-をもつものだけが減数分裂細胞内でGUSを発現した。以上のデ-タは染色体対合と組換えの理解に貢献する。
末梢神経損傷部への嗅神経被膜細胞(OEC)移植の有用性

嗅粘膜に存在する幹細胞と嗅神経鞘細胞(OEC ; Olfactory Ensheathing Cells)が神経の再生を誘導する可能性がある.本研究ではラットを用い,下歯槽神経損傷部に嗅粘膜を移植し嗅粘膜が神経再生を誘導するか検証した.その結果、下歯槽神経周囲の下顎管形態は保たれ,多くのS100タンパク陽性細胞とNFP陽性線維が認められ,下歯槽神経損傷部への嗅粘膜の移植が末梢神経再生を促進する可能性が示唆された.OEC(olfactory ensheathing cells)移植が末梢神経損傷の修復方法として有効であるかを検索することを目的に、末梢神経損傷部に同種新鮮OEC移植を行い、Schwann細胞の再生・分化・誘導様相および軸索再生を明らかにする。実験動物には一連の研究で飼育方法が確立し扱い慣れるwistar系ラットを用い、OEC採取はHuangら(Chin Med J 116:1488-1491 2003.)やSteevesら(Spinal Cord 42 : 591-597 2004.)の移植法に準じる。また、損傷させ移植床を形成する末梢神経としては研究者らが確立した神経損傷モデル(奥羽大学歯学誌33:195-206 2006.)に準じ、下歯槽神経を用いる。嗅粘膜に存在する幹細胞と嗅神経鞘細胞(OEC ; Olfactory Ensheathing Cells)が神経の再生を誘導する可能性がある.本研究ではラットを用い,下歯槽神経損傷部に嗅粘膜を移植し嗅粘膜が神経再生を誘導するか検証した.その結果、下歯槽神経周囲の下顎管形態は保たれ,多くのS100タンパク陽性細胞とNFP陽性線維が認められ,下歯槽神経損傷部への嗅粘膜の移植が末梢神経再生を促進する可能性が示唆された.ラット末梢神経損傷後の回復経過を観察するための再現性の高い検索方法を確立することを目的に実験を繰り返した。まず、正常な運動神経の末梢から中枢にかけて軸索の連続性が保たれていることを確認するためにWGA-HRPの逆行性輸送様相の観察を行った。これにより神経の末梢側にWGA-HRPを注入する手技、中枢側の脳幹でHRP標識細胞を観察する方法を高い再現性で確立できた。次に、損傷した末梢筋組織にWGA-HRP溶液を注入し、脳幹中枢でのHRP神経標識細胞の出現数を経時的かつ定量形態学的に観察した。同時に末梢筋組織にATPase染色を施し筋線維の分化・成熟や壊死・萎縮を組織化学的に観察した。その結果、筋組織の損傷や回復と脳幹中枢で観察したHRP標識細胞数の出現率とがリンクすることを確認した。すなわち末梢組織の損傷や形態の回復経過と脳幹中枢における神経機能の回復様相としで捉えることに成功した。一方、ラット下歯槽神経切断損傷モデル(奥羽大学歯学誌33:195-206 2006.)を確立しているので、同部にラット嗅上皮細胞(OEC)を移植する手技の確立に着手した。OECの採取は嗅糸切断マウスの作製法に準じ、ラットを伏臥位固定し前頭正中の皮膚切開部から実体顕微鏡下に頭蓋骨前方に小穿孔を形成し嗅球を露出させる。次いでマイクロ手術用顕微鏡下に嗅球前方下部の鼻腔上壁を開窓し、鼻腔粘膜とともに嗅上皮を摘出する。摘出後の鼻粘膜周囲はCO2レーザーにて完全止血させ皮膚切開部を縫合し飼育を続ける。現在、これらを繰り返し行っているが、球球摘出後のラットが生存せず、この採取方法はまだ確立していない。ここまでの成果は、第13回口腔顔面神経機能学会においては発表・報告した。嗅上皮由来の神経幹細胞(NSCs;Neural stem cells)が豊富な嗅神経被膜細胞(OEC;olfactory ensheathing cells)には未分化のまま増殖する自己複製能がある。また、Schwann細胞には成長因子や栄養因子、細胞接着分子(NCAM;neural cell adhesion molecule)の生産能がある。これらの文献から本研究では、OEC(同種新鮮NSCs)移植が末梢神経損傷の修復方法として有効であるかを検索するためにラット下歯槽神経損傷部への同種新鮮OEC移植後のSchwann細胞の再生・分化・誘導様相および軸索再生を明らかにすることを目的とした。実験にはwistar系ラットを用い、下歯槽神経切断損傷モデル(奥羽大学歯学誌33:195-206 2006.)に準じ、オトガイ神経をオトガイ孔から露出した部分で切断し、さらにオトガイ孔に小穿孔を加え完全な神経損傷モデルとした。一方、移植するOECの採取は同種wistar系ラットの頭蓋骨側方から嗅球前方下部の鼻腔側壁を開窓し、鼻腔上壁に存在する嗅上皮をマイクロ手術用顕微鏡下に鼻腔粘膜とともに摘出した。採取した嗅上皮を神経損傷モデルのオトガイ孔部に移植し経過観察を行っている。移植した嗅上皮と移植された下歯槽神経の経過について、形態的観察を行った結果、移植した嗅上皮は単純に線維化あるいは肉芽組織化せず、経時的にSchwann細胞の侵入を示唆する所見が観察された。また、免疫染色では変性あるいは壊死する神経線維のほかに再生神経線維に陽性を示す所見が観察されている。さらに経過を観察するとともに、ここまでの成果は平成22年に報告予定である。

嗅上皮に存在する嗅神経被膜細胞(OEC ; olfactory ensheathing cells)が有する自己複製能と増殖能が、末梢神経のSchwann細胞や軸索の成長因子や栄養因子として機能するか検索することを目的として研究している。過去の文献では、OEC移植が脊髄損傷の修復に有用であることが確認されている。そこで本研究では末梢神経損傷の修復に有効であるかを検索するため、ラット下歯槽神経損傷部への同種新鮮OEC移植後のSchwann細胞の再生・分化・誘導様相および軸索再生を観察している。wistar系ラットを用い下歯槽神経切断損傷モデル(奥羽大学歯学誌33:195-206 2006.)に準じ、オトガイ神経をオトガイ孔から露出した部分で切断し、さらにオトガイ孔に小穿孔を加え完全な神経損傷モデルとした。移植するOECの採取は同種wistar系ラットの頭蓋骨側方から嗅球前方下部の鼻腔側壁を開窓し、鼻腔上壁に存在する嗅上皮をマイクロ手術用顕微鏡下に鼻腔粘膜とともに摘出した。採取した嗅上皮を神経損傷モデルのオトガイ孔部に移植し経過観察を行っている。移植した嗅上皮と移植された下歯槽神経の経過について、形態的観察を行った結果、移植した嗅上皮は単純に線維化あるいは肉芽組織化せず、経時的にSchwann細胞の侵入を示唆する所見が観察された。また、免疫染色では変性あるいは壊死する神経線維のほかに再生神経線維に陽性を示す所見が観察されている。嗅上皮に存在する嗅神経被膜細胞(OEC ; olfactory ensheathing cells)が有する自己複製能と増殖能が、末梢神経のSchwann細胞や軸索の成長因子や栄養因子として機能するか検索することを目的として研究をすすめた。これまでの報告でOEC移植が脊髄損傷の修復に有用であることが確認されている。そこで末梢神経損傷の修復にも有効であるかを検索するため、ラット下歯槽神経損傷部への同種新鮮OEC移植を試み、Schwann細胞の再生・分化・誘導様相および軸索再生を観察した。実験動物にはwistar系ラットを用い下歯槽神経切断損傷モデル(奥羽大学歯学誌33:195-206 2006.)に準じ、オトガイ神経をオトガイ孔から露出した部分で切断し、さらにオトガイ孔に小穿孔を加え完全な神経損傷モデルとした。採取した嗅上皮を神経損傷モデルのオトガイ孔部に移植し経過観察を行い、移植した嗅上皮と移植された下歯槽神経の経過について形態的観察を行った。その結果、非移植群では下歯槽粗神経が肉芽化し下顎管が新生骨で満たされたのに対し、移植群では移植部下歯槽神経周囲の下顎管の空洞形態は維持され、既存の神経線維からSchwann細胞の侵入を認めた。また、嗅粘膜移植部には変性や壊死に至る神経線維のほかに、多くのS100タンパク陽性細胞とNFP陽性線維を認め、損傷部の神経線維内に再生神経線維が出現していることが確認できた。これにより本研究における嗅粘膜移植が下歯槽神経損傷部の神経再生に有用であり、臨床的にも下歯槽神経損傷によって失われた機能を回復させる手段として有効であることが示唆された。
大腸癌幹細胞におけるＣｏｘの役割

本研究では、大腸癌形成過程で、プロスタグランジンE2(PGE2)およびCox-1, Cox-2が、癌幹細胞維持のために果たす役割を検討した。具体的には、(1)Dclk1陽性癌幹細胞が産生するPGE2がオートクライン的に癌幹細胞自身の維持に影響するかを検討する。(2)PGE2のEP14受容体のうち、Dclk1陽性癌幹細胞維持のために必要な受容体を特定する。(3)EP受容体の下流で癌幹細胞維持に働く、新規因子を同定する。以上を検討項目とした。まず、3D cell cultureを用いたCox阻害剤投与実験で、濃度依存性にDclk1陽性癌幹細胞が減少することを示した。更にCoxの下流で働くPGE2の受容体(EP14)に対して、種々の受容体遮断薬を投与し、腫瘍抑制効果とDclk1陽性癌幹細胞の変化を解析した。その結果EP4阻害で、腫瘍の増大抑制とDclk1陽性癌幹細胞が減少した。3D cell cultureの実験系がin vivoを模倣し、そして実験系として妥当か検証するため、レポーター導入マウス(Dclk1-CreERT2; Rosa td-Tomato; ApcMinマウス)から作成した3D cell cultureに対し、4OH-Tamoxifenを使用した細胞系譜解析を行った。その結果、in vivo同様にDclk1陽性細胞が腫瘍幹細胞であると判断した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、大腸癌形成過程で、プロスタグランジンE2およびCox-1, Cox-2が癌幹細胞維持のために果たす役割を検討することを目的とする。具体的には、(1) Dclk1陽性癌幹細胞が産生するプロスタグランジンE2がオートクライン的に癌幹細胞自身の維持に影響するかを検討する。(2)プロスタグランジンEP14受容体のうち、Dclk1陽性癌幹細胞維持のために必要な受容体を特定する。(3)プロスタグランジン/EP受容体の下流で癌幹細胞維持に働く、新規因子を同定する。以上のことを検討項目として研究を実施した。検討するにあたりより簡便で有用なデバイスとして3D cell cultureを利用した。3D cell cultureでCoxや各EP受容体の活性化や阻害が、Dclk1陽性癌幹細胞と3D cell culture腫瘍塊にどのような変化をもたらすかを検討し、それらの知見に基づいてマウス生体へ展開し、新規標的因子の同定を試みた。本年度は、3D cell cultureを用いてCox阻害剤投与で腫瘍抑制効果とDclk1陽性細胞の減少を確認した。更にプロスタグランジンEP14受容体に対して、種々の受容体遮断薬を投与し腫瘍抑制効果とDclk1陽性癌幹細胞の変化を解析した。解析途中ではあるが、受容体遮断薬の投与の中には腫瘍の増大抑制とDclk1陽性細胞が減少するものもあり、プロスタグランジンE2およびCox-1, Cox-2が癌幹細胞維持のため重要な役割を果たしている可能性が示唆された。これらの結果を遺伝子変マウスでも検証すべく、Dclk1-CreERT2;EP(X) flox/flox;ApcΔ716マウスの作成を開始しており、癌幹細胞におけるプロスタグランジンE2およびCox-1, Cox-2の役割の解明を検討していく。Apc minマウスの腸腫瘍上でDclk1陽性細胞とCox-1, Cox-2が共発現していることを免疫染色で確認した。またApc minマウスにCox-2阻害剤を経口投与したところ、腫瘍内でDclk1陽性細胞の有意な減少を認めた。更なる検討として3D cell cultureを用いてCox阻害剤投与でDclk1陽性細胞の減少を確認した。更にCoxの下流で働くプロスタグランジンE2の受容体(EP1、EP2、EP3、EP4)に対して、種々の受容体遮断薬を投与し腫瘍抑制効果とDclk1陽性癌幹細胞の変化を解析した。結果は検討中の段階であるが、受容体遮断薬の投与で腫瘍の増大抑制とDclk1陽性細胞が減少する可能性が示唆された。

今後はこれらの検討により、大腸癌幹細胞の維持機構にCoxやプロスタグランジンE2が果たす役割を解明し、将来的な大腸癌治療につながる基礎的知見を得たいと考える。28年度が最終年度であるため、記入しない。