hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シンクロトロン放射線による差分血管造影時の患者被曝線量計算用パッケージの開発

先進国に於て増加している心臓冠動脈閉塞による致死的心臓発作の予見には、血管狭窄位置とその程度の把握が重要である。完全で安価な方法として、造影剤を静脈に注入し、シンクロトロン放射線を用いて、K吸収端差分法により血管を撮影する方法がある。本研究はMonte Carlo法によりこの時の被曝線量を計算する為の計算機プログラムパッケージの開発を目的とした。まず、Monte Carlo法を適用するために、確率理論ヒサンプリング法について研究した。次に、物理過程のシミュレーション法、粒子の輸送を検討した。低エネルギー光子線と物質との相互作用としてCompton錯乱と光電効果を考察した。Compton散乱ではKlein-Nishinaの式に、インコヒーレント散乱を考慮して、散乱角と散乱光子と電子のエネルギーを決めた。また、コヒーレント散乱も考慮した。ヨウ素のK吸収端差分血管造影法では、光子エネルギーは約33keVであるが、将来、X線管球にも応用できるように、数百keVの光子までを調べ、プログラムに取り込んだ。特に、吸収端と特性X線を考慮した断面積の計算と関連データの収集を試みた。最初は均質媒体と単色γ線との相互作用を検討した。Buldup係数の計算にはSpencerとFanoのmoment法を利用することにした。水と筋肉に対する光子の減衰係数とエネルギー吸収係数は文献の表を用い、内挿をした。水に対して両係数は1MeV以下では余り変わらなかった。ビームは水平方向に広がり垂直方向に細い単色X線であり、単位光子あたりの被曝線量を、被験者の体内深度に応じて計算できるようにした。計算例を他のMonte Carloコードによる計算結果と比べ、納得の行く一致を見た。被験者の体内臓器の考慮はこれから取込む予定である。又、メニュー方式による照射パラメータの選択も現在進行中である。さらに、将来は、線量分布を視覚的に画像表示する予定である。
動物あるいは人間型ロボットの筋骨格系としての仮想的なモデリングと制御

研究成果は主に次の2つに分類される。(1)随意運動の計測による個人の筋肉パラメータの推定法バイオメカニックスの分野では筋肉のモデルとしてHill-Strove Modelが良く知られそこで使われる係数と、腱長などの幾何学的定数が筋肉のパラメータとして定義される。これらについては平均的な値が用いられることが多いが、当然個人差が存在している。ここではモーションキャプチャーデータや筋トルクメータなどの計測結果から非線形同定法を用いて推定する方法を開発した。(2)受動運動の計測による関節粘弾性の推定法神経変性によって運動機能が変化する神経疾患の診断では、患者にからだの力を抜いた状態で歩かせたり、脱力時に外部から強制的にからだを振ったりすることで、その際に現れる運動から観察して医師が目視で関節の硬さや粘性を評価している。これをモーションキャプチャデータから客観的に評価できれば神経疾患の診断に寄与することができる。ここでは運動パターンから関節で評価した粘弾性を推定する方法を開発した。本研究は,人間の身体を筋骨格系としてモデリングし,関節粘弾性や筋断面積などの動力学パラメータ,リンク長などの運動学パラメータをモーションキャプチャ・筋電位計測により得られたデータを用いて同定することにより,人体の運動を精密に計算することのできるシミュレータを開発することを目的とする.さらに,筋骨格モデルを用いて人間の運動を詳細に解析することにより,筋骨格モデルが滑らかで自然な運動を実現するためのコントローラを開発する.本年度の研究実績は以下のようにまとめられる.1.モーションキャプチャシステム・筋電位計測装置により計測された人間の運動データを用いて,人体筋骨格モデルの関節粘弾性や筋断面積などの動力学パラメータ,リンク長などの運動学パラメータを同定する手法を開発した.2.上記手法により同定された筋骨格モデルの運動を高精度に計算可能なシミュレータを開発した.本研究は,人間の身体を筋骨格系としてモデリングし,関節粘弾性や筋断面積などの動力学パラメータ,リンク長などの運動学パラメータをモーションキャプチャ・筋電位計測により得られたデータを用いて同定することにより,人体の運動を精密に計算することのできるシミュレータを開発することを目的としている.本年度の研究実績は以下の2点にまとめられる.1.モーションキャプチャシステム・筋電位計測装置により計測された人間の運動データを用いて,人体筋骨格モデルの筋肉の生理的パラメータの同定法の研究を行った。非線形同定法を用いた計算アルゴリズムを開発して実装した。これを肘関節の屈曲に係る主要な筋肉のパラメータ同定の実証実験を実施した。2.神経疾患では運動機能の変化として診断がなされる場合がある。神経内科の医師が患者が脱力した状態で体を揺さぶった際に表れる受動的な運動で筋肉の硬直化の程度を判断することが行われている。これをモーションキャプチャ技術と、逆動力学計算によって関節の粘弾性パラメータを推定する問題と捉え、線形同定法に帰着させる方法を提案した。さらにこれを実装した実証実験を行った。この研究は東京大学付属病院の医師の協力を得て行われた。
東アジアの鳥類の種多様性起源地としての日本列島

日本列島が豊富なアジアの鳥類種の供給地となってきた可能性について、主にmtDNAバーコード領域の分子系統樹によって検討をおこなった。まず、184種831個体の日本繁殖種のバーコード配列を読み、BOLDデータベースのプロジェクトBJNSMに登録した。11の鳥類プロジェクトの234種1,367個体の日本繁殖種を含む699種4,636個体のデータを統合して、NJ法による系統樹を作成したところ、合計30種の鳥類で、日本列島の集団が最も遺伝的多様性が高く、かつ、系統樹の基部に位置することがわかった。これは少なからぬ鳥類種が日本列島起源であることを示唆する。生物系統地理学的な正確な分析が今後望まれる。申請者は南北に長い日本列島の存在が東アジアの鳥類の種多様性を生み出したという仮説を立てた。つまり、いくつかの鳥類で、日本列島での種分化とその後の大陸への分布拡大が起こったと考えている。この仮説をDNAによる生物系統地理学的な分析によって検証することが本研究の目的である。2013年度は、5月に韓国での野外調査をおこない、コゲラ、シジュウカラ、ヤマガラ、ヒガラ、エナガなどの血液サンプルを10種20個体収集した。また、6月には大山と隠岐においても捕獲調査をおこない18種63個体の血液サンプルを収集した。Hebert et al. (2004)のPCRプライマーセット(BirdF1, BirdF2)を用いてターゲット領域を含む749bpのCOI領域を増幅し、Applied Biosystems3500xLを用いて両側からシークエンスして解析した。既にDNAバーコードを登録済みの東アジア地域の集団の塩基配列と比較し、分子系統樹を作成した。その結果、24種の鳥類について隠蔽種と疑われる相互単系統集団が種内に存在することが判明し、分類学的な再検討の必要性が判明した。生物系統地理学的解析としてヤマガラについてNCPA解析をおこなって学会発表をした。韓国の集団は奄美諸島と同じバーコード領域の配列を有しており、九州以北の日本列島の集団から派生したのではなく、奄美以南と共通する古い系統からの直接の派生が示唆された。しかし、NCPA解析には偽陽性が現れやすいとの問題点が近年指摘されるようになり、その認識が高まっているため、他の種でのNCPA解析は行わなかった。本研究の主題の仮説を検証するためのサンプリングとバーコード配列の取得はこの2年間で大きく進めることができたが、今後の課題として分析方法の検討が残された。つまり、多くの鳥類で、日本列島での種分化とその後の大陸への分布拡大が起こったと考えている。2012年度は、既存で少数個体の大陸産サンプルがある12種(ヤマシギ、アリスイ、ビンズイ、キセキレイ、イワヒバリ、オオルリ、ヤブサメ、センダイムシクイ、ゴジュウカラ、カワラヒワ、シメ、オナガ)について、COI領域の分析をおこなった。Hebert et al. (2004)のPCRプライマーセット(BirdF1, BirdF2)を用いてターゲット領域を含む749bpのCOI領域を増幅し、Applied Biosystems 3500xLを用いて両側からシークエンスして解析した。既にDNAバーコーディングで登録済みの国内集団の塩基配列と比較し、分子系統樹を作成した。また、国内外の60個体以上の既存サンプルがある種のうち6種(ヒヨドリ、オオヨシキリ、メジロ、シジュウカラ、ヤマガラ、エナガ)について上記と同様にCOI領域の分析をおこない、系統地理学的分析のデータを集めた。野外調査については、中国北東部での捕獲調査によってサンプルを補うことを計画していたが、おそらく尖閣諸島をめぐる問題などによって中国の共同研究者との連絡が取れなくなったため断念し、代わりに、大陸と日本列島の間に位置する対馬での捕獲調査をおこなった。16種105個体の繁殖個体を捕獲し、DNA分析用の血液の採取と形態分析をおこなった。この研究の計画は、既存のDNA標本を用いてミトコンドリアのCOI領域を読み、系統関係や系統地理学的関係を調べると共に野外調査で中国東北部と韓国の鳥類のDNAサンプルを採取して分析に加え、より正確に系統地理学的関係を調べることで、日本列島が起源となった鳥類種を探すことを目標にしている。既存DNA標本の分析は順調に進んでおり、野外調査に関しては、中国東北部が実現しそうにないが、韓国の調査は2013年5月に実施できる運びとなり、また中国の代わりに大陸と日本列島の間をつなぐ役割をしている対馬での調査がおこなわれた。

これらは総合的に見ると当初の計画通りに進んでいるとまではいえないが、ほぼ遜色なく順調に進んでいるといえる。平成24年度の調査結果を基に5月におこなう韓国での野外調査でヒヨドリ、シジュウカラ、ヤマガラ、エナガなどのサンプルを補いながらミトコンドリアDNAのCOI領域の分析を進め、また、系統樹のブートストラップ値が低かった種に関しては、同じミトコンドリアDNAのチトクロームbやより進化速度の速いCRの分析をおこなって、解析精度を上げて、NCPA解析をおこなう。1既存サンプルのmtDNA分子系統解析:チトクロームbとCRの分析をおこなう。Sorenson et al. (1999)のPCRプライマーを用いて、1000bp前後の塩基配列を読み、分子系統樹を作成する。2韓国での野外調査とDNA解析:分子系統対象の24種およびNCPA対象の12種の計36種について捕獲調査をおこない、COI領域の分析をおこなう。特に24年度のNCPAによって、サンプリング地点不十分の結果が出た種について重点的に捕獲を試みる。312種についてのNCPA:国内外の50個体以上の既存サンプルがある種のうち残りの6種(カッコウ、オオアカゲラ、モズ、ウグイス、ホオジロ、スズメ)についてCOI領域の分析をおこない、NCPAをおこなう。4成果発表:対象種36種のうち、日本起源が示唆される種がどれほどいるのかを評価し、その結果を学会大会および国際誌で発表する。該当なし
ヒト内在性レトロウイルスを用いた新たなヒトSLEモデルマウスの作成

全身性エリテマトーデス(SLE)の病因は未だ不明であるが、ヒト内在性レトロウイルス(HERV)のそれに果たす役割は多くの研究者により指摘されている。報告者らもこの点につき検索を行ってきた。その結果、本研究課題を含め以下の点が明らかとなった。1)SLE患者リンパ球では、HERV clone 4-1の転写と翻訳が健常者に比べ著しく亢進しており、これに対するウイルス抗体・抗原が患者血清やリンパ球で認められる。関節リウマチ患者では同様の所見はみられない。2)こうした現象はclone4-1に比較的、特異性のあるもので他のHERVではみられない。3)こうした転写亢進には、SLE患者でのDNAメチル化の低下が関与している。4)翻訳亢進には、SLE-clone4-1でのストップコドンの不活化が関係している。5)clone4-1由来の合成蛋白は、各種サイトカイン(IL-6,16,TNFなど)産生の促進やT細胞活性化やアネルギーなどのSLE様免疫異常を試験管内で誘導できる。こうした所見をもとに現在、SLE患者clone4-1由来の発現ベクターの構築を試みており、その細胞へのおよびマウスへの移入実験を行っている。現在のところ有効な実験システムの確立にはいたっていないが、更に実験を継続中である。従来からの報告者らの研究結果は、SLEでのヒト内在性レトロウイルス(HERV)の転写・翻訳の促進、すなわち、HERV clone4-1に対する抗原や血清抗体の同定やメッセンジャー(m)RNA転写の量的な増大を明らかにしてきた。こうした現象は健常者には認められない。当該年度ではこの機序について検討を加え、以下のことが示唆された。1)SLE患者由来HERV clone4-1は、健常者のそれに比べ、gag領域に共通した塩基配列の変化がみられ、これがストップコドンの不活化を起こしている。2)SLE患者では、健常者に比べDNAのメチル化を規定する酵素であるDNA methyltransferase(DNMT)-1のmRNAの量的な低下がみられる。1)は、SLEでのHERV翻訳に、また2)は、その転写の促進に関連しているものと考えられる。以上のように、SLEでのHERV転写は、そのDNAメチル化の低下により促されていると考え、健常者リンパ球を代表的な脱メチル化剤である5-aza-deoxycytidine(5-aza C)で処理したところ、健常者リンパ球でもDNMT-1の転写量の低下に反比例してHERV clone4-1の転写促進が認められた。このことは、SLEの発症とDNAメチル化の関係の重要性を示唆するものと思われる。これに関連して、従来から薬剤誘発性SLEの原因として知られるプロカインアミドやヒドララジンは、脱メチル化剤としても知られており、今後さらにSLEとメチル化の関係を研究するとともに、これら薬剤関連SLEの発生機序も探索したい。代表的な自己免疫疾患である、全身性エリテマトーデス(SLE)の病因は未だに不明である。しかし、SLEモデルマウスや多くのヒトSLEの研究成果は、何らかのレトロウイルス、ことにヒト内在性レトロウイルス(HERV)がその発症原因として関与している可能性を示している。近年のヒト後天性免疫不全ウイルス(HIV)研究の成果は、HERVの生物活性解析とともに、HIVなどのヒトレトロウイルスの自己免疫現象発現に及ぼす影響の臨床的な解明にも貢献してきた。こうしたことを背景として、我々は、広く日本人のゲノム遺伝子に存在し、その構造の明確なヒト内在性レトロウイルスHERVclone4-1に注目し、ヒトSLEの病因としての可能性について探求してきた。その結果以下の事実が明らかとなり報告している。1)HERVclone4-1はほぼ総ての日本人ゲノム遺伝子内に存在しているが、通常その転写・翻訳は抑制されている。2)一方、SLE患者では、それらの亢進がみられ、健常者に比べリンパ球中でのメッセンジャーRNA(mRNA)量の著しい増加やウイルス抗原の同定が認められ、患者血清中にはHERV抗体が存在する。3)HERVclone4-1の合成ペプチドは、試験管内で、SLEにみられる免疫異常を誘導できる。

更に、こうしたSLEでのHERV転写亢進にはメチレーション規定酵素(DNMT-1)によって示されるDNAメチル化の低下が、また翻訳の促進にはclone4-1のストップコドンの不活化の関与していることが示された。こうしたヒトSLE由来clone4-1のgagおよびenv領域の一部を発現ベクターに組み込み、細胞やマウスへの移入実験を行いSLE発症に及ぼすHERVの役割をin vivoで明確にすることが本研究の目的である。現在までのところ、HERV由来モデルマウスの完成までには至っていないものの、有効なHERV発現ベクターや、ヒト細胞株からのHERV産生系の作成実験が進行中である。
都市における自然エネルギ-機器普及策と地域住民の受容性に関する理論的・実証的研究

風力発電導入に係わる地域住民の懸念を解決する場合、追加的なコストがかかる。このコスト上昇にともなう電力料金引き上げを地域住民はいくらまで負担する意思があるのかを推定した。また二酸化炭素削減投資への支払意思額を推定し、年収や地域で格差があることを明らかにした。また汚染物質削減設備について、リアルオプション・アプローチを用い、事業環境の先行きの不確実性を考慮した企業の最適投資戦略モデルを開発した。(1)文献研究忌避施設が近隣に来ることに反対する姿勢(NIMBY)に関する文献、実証分析のためのCVM,コンジョイント分析に関する文献を収集、研究会においてそれらの検討を行った。(2)海外調査イギリスを訪問、都市型風車を製造しているメーカー、風力発電コンサルタント、風力発電所開発事業者、業界団体、政府系研究機関を訪問した。この結果、イギリスにおける風力発電導入時におけるNIMBYとそれに対する対応について調査し、反対運動の要因は、主に景観問題であり、低周波音はほとんど問題になっていないということがわかった。(3)実証分析の準備としてのモデル構築企業は,代替的な2つのR&Dプロジェクトのいずれにも投資可能であり,いつどちらのプロジェクトに投資すべきか,という問題に直面している。この問題を最適停止問題としてモデル化した。分析の結果,各プロジェクトへの最適な投資額を内生的に求め、いつどちらのプロジェクトへ投資するのが最適かを明らかとした.この結果はInternational Conference on Real Option(6月18日)、INFORMS AnnualMeeting 2010(11月9日)において発表した。(4)パイロット調査7月にWebによるパイロット調査を実施した。風力発電などの再生可能エネルギー施設に関する住民の認知、受容への姿勢などを調査した。再生可能エネルギー施設がある地域の住民と、それらのない地域の住民の間で、再生可能エネルギー施設建設に対する姿勢の違いの有無を検討した。その結果、施設がない地域の住民の方が、施設がある地域の住民より大きな懸念を抱いていることがわかった。またCVM分析の準備のために、風力発電施設を補償するための金額についても調査を行った。この調査の結果の一部は、関西社会経済研究所・環境・エネルギー経済分析研究会報告書(2010年12月)で公表した(1)現地調査環境アセスメント制度の改正に伴う風力発電事業の位置づけについて調査を実施した。県自然保護連盟や日本野鳥の会や菅平自然研究会などの9団体による反対によって事業中止となった長野県須坂市峰の原高原の風力発電施設建設計画や、猛禽類への影響や山岳景観破壊が問題とされ中止となった伊那市の入笠山での風力発電計画である。またイギリスにおいて、NIMBY問題の解決策としての洋上風力についての調査を実施した。調査日程の中で、University College of Londonでセミナー報告の機会を得、日本の風力発電事情について報告した。(2)リスクに関する調査企業の投資プロジェクトとして、資本への投資について考察した。投資から得られる将来のキャッシュフローに不確実性が存在し、さらに事業環境に対応して,資本を拡張あるいは縮小可能であるとする。資本の拡張あるいは縮小の際に要する費用としては,その規模に依存した費用のみがかかるとする。このような企業の資本への投資問題を,特異確率制御問題として定式化し分析を行い,最適な投資戦略を示した。これらの結果は、Annual International Conference on Real Optionsなどの国際会議で報告した。(3)NIMBY調査昨年度のパイロット調査にもとづいて、風力発電に対する住民の懸念を金銭的に評価するとどのようになるのかを調査した。全国7道県の住民各100人、計700人にアンケート調査を実施した。そこから得られたデータを仮想評価法(CVM)によって、風車建設による被害を防ぐ手段への投資にともなう電気料金の値上がりをいくらまで受け入れるかを尋ねた。このデータにもとづいて支払い意思額の推計を進めているところである。都市住民の自然エネルギー機器の導入意識に関する調査については、首都圏、中部圏、関西圏三地域の住民に対して、アンケートを実施した。その結果にもとづいて、コンジョイント分析によりCO2削減に対する支払い意思額を推定した。サンプルのタイプ間で比較を行い、男女間、年収の差、住宅タイプ、地域によって支払い意思額に差があることを明らかにした。行政に対する聞き取り調査については京都府による風力発電事業(太鼓山)の2001年以降の電力量の実態調査や被害状況などの調査を行なった。また、想定以下の電力量となっている原因に、6基の風車の干渉が風下の風車に影響を与えることなどが分かった。京都府以外の地方自治体が管理している風力発電の実態や、既に撤去及び休止している風力発電、影響による住民の苦情について調査を行った。また、2013年4月から風力発電事業が環境アセスメント法の対象事業となったことによるこれまでとこれからの風力発電事業のアセスのあり方についても検討を行ったまた、風車による被害を回避する手段としての洋上風力発電の現状について、英国を中心に調査を実施した。リスク分析については,汚染物質を削減する装置への逐次的な投資プロジェクトと,汚染物質の排出フロートストックの削減を同時に考慮した投資プロジェクトについて考察を行った。

前者の投資プロジェクトは,企業の汚染物質削減装置への投資が,何度でもなされる場合を想定した。装置としては比較的小型の装置を想定しており,投資に際しては装置の購入費用のみを考慮しておいる。このような企業の投資問題を特異確率制御問題として定式化し,最適な投資戦略を示した。現地による実態調査、リスク分析、アンケートによるNIMBY調査、すべて23年度に計画していたことを実施できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。23年度に実施したアンケート調査で得られたデータの分析を進める。その分析によって十分に明らかにできなかった点について追加調査を実施する。追加調査によって得られたデータも含めた全データの分析結果を、国内外のセミナーや会議等で報告し、そこで得られたコメントを考慮して最終報告書をまとめる予定である。
ホログラフィック3次元映像処理の革新的高性能化

本研究課題は,次々世代のディスプレイ技術と期待されているホログラフィック3次元ディスプレイで課題となっている,(1)ホログラム計算の高速化,(2)より簡易な光学システムの実現,(3)高画質な再生像を得ることができるホログラム最適化技術,について研究開発を行う.ホログラム計算の高速化については,スパース性に着目した超高速なアルゴリズムの開発を行う.そのアルゴリズムをハードウェア実装することことで,トータルで従来に比べ三桁の飛躍的な高速化を目指す.本研究課題は,次々世代のディスプレイ技術と期待されているホログラフィック3次元ディスプレイで課題となっている,(1)ホログラム計算の高速化,(2)より簡易な光学システムの実現,(3)高画質な再生像を得ることができるホログラム最適化技術,について研究開発を行う.ホログラム計算の高速化については,スパース性に着目した超高速なアルゴリズムの開発を行う.そのアルゴリズムをハードウェア実装することことで,トータルで従来に比べ三桁の飛躍的な高速化を目指す.
シスプラチンの蝸牛複合電位順応現象および蝸牛血流量におよぼす影響

本研究の目的は、強い抗癌剤であるシスプラチン(CDDP)の蝸牛におよぽす影響を、CDDPを投与したモルモットの蝸牛機能(CAP闘値、順応現象)および蝸牛血流量(CBF)、全身血圧(BP)、脈拍、体温により検討することであった。さらにdeferoxamine mesylate(DFO)の薬剤性蝸牛障害に対する防御機能の有効性を検討し、実際の臨床では臨床的にCDDPを投与している患者さんのCAP順応現象を検討することであった。まず、正常動物のCAP順応現象のパターンにっいて検討し、低体温のCAP順応現象に及ぼす影響について報告した。実際の臨床では、耳鳴検査装置を用い通常の聴力検査の器械では検討できない高周波数領域の聴力検査の実際の臨床における有用性についても報告した。その結果、CDDP投与による聴力障害を通常の聴力検査の器械よりも早期にdetectできる症例を認めた。実際の実験では、血圧のモニターのための動脈確保、輸液、薬剤投与めための静脈確保にやや困難を認め、また、蝸牛血流量のレーザードップラーのプローブと蝸電図の銀ボール電極を同側のbullaから挿入、固定に困難を有したが記録可能となり、CDDP投与時には、CAPの閾値上昇を認め、CAP順応現象も著明に小さくなったことを確認した。この変化は、閾値変化を考慮に入れても有意なものであった。また、蝸牛血流量(CBF)は全身血圧(BP)とともに薬剤投与後は増加するが、徐々に減少し、CBF/BPについて検討すると薬剤投与後に減少していることがわかった。このことから電気生理学的に認めた蝸牛機能の変化は蝸牛血流量の変化に伴っている、あるいは基づいていることが推測された。DFOの薬剤性蝸牛障害に対する防御機能の有効性については現在検討中であるが、はっきりとした薬剤障害を防ぐような傾向は認めなかった。本研究の目的は、強い抗癌剤であるシスプラチン(CDDP)の蝸牛におよぼす影響を、CDDPを投与したモルモットの蝸牛機能(CAP閾値、順応現象)および蝸牛血流量(CBF)、全身血圧(BP)、脈拍、体温により検討することであった。まず、正常動物のCAP順応現象のパターンについて検討し、低体温のCAP順応現象に及ぼす影響について報告した。実際の臨床では、耳鳴検査装置を用い通常の聴力検査の器械では検討できない高周波数領域の聴力検査の実際の臨床における有用性についても報告した.その結果、CDDP投与による聴力障害を通常の聴力検査の器械よりも早期にdetectできる症例があった。実際の実験では、血圧のモニターのための動脈確保、輸液、薬剤投与のための静脈確保にやや困難を認め、また、蝸牛血流量のレーザードップラーのプローブと蝸電図の銀ボール電極を同側のbullaから挿入、固定に困難を有したが徐々に記録可能となってきた。現在までにCDDP投与時には、CAPの閾値上昇を認め、CAP順応現象も著明に小さくなった。

このことから電気生理学的に認めた蝸牛機能の変化は蝸牛血流量の変化に伴っている、あるいは基づいていることが推測された。DFOの薬剤性蝸牛障害に対する防御機能の有効性については現在検討中であるが、はっきりとした薬剤障害を防ぐような傾向は認めなかった。
婦人科がんを標的とした細胞内グルタミン代謝調節によるCD8T細胞の抗腫瘍活性増強

CD8T細胞の疲弊は、抗腫瘍活性を発揮および維持する上で大きな障害となっている。我々は、予備的実験から、細胞内グルタミン代謝経路の活性化亢進が、T細胞疲弊の誘導に関与することを見出した。まず、腫瘍細胞の異なる担癌マウスモデルを樹立し、様々な種類の腫瘍に対してCD8 T細胞の抗腫瘍活性を評価する実験系を構築した。グルタミン濃度の調節やグルタミン代謝経路の阻害剤などを用いて、活性化CD8 T細胞における抑制性受容体発現の抑制や生存率を指標とし、CD8 T細胞における細胞内グルタミン代謝を調節する培養条件の検討を行った。さらに、CD8 T細胞のサイトカイン産生や細胞傷害活性測定によるT細胞機能の解析を行い、腫瘍免疫で重要なCD8 T細胞における細胞内グルタミン代謝の調節によりT細胞疲弊を抑制し、高い抗腫瘍活性を獲得することを見出した。腫瘍微小環境下におけるCD8 T細胞の抗腫瘍活性は、代謝不適合により制限されると考えられる。そこで我々は、抗腫瘍活性におけるCD8 T細胞内グルタミン代謝の役割について、担がんマウスを用いた解析を行った。低グルタミン(dGln)培養した腫瘍特異的CD8 T細胞を養子免疫したところ、通常培地(Ctrl)で培養した細胞に比べ、効果的な腫瘍排除と担がんマウス生存率の改善が見られた。また、腫瘍浸潤CD8 T細胞におけるPD-1の発現低下とKi67陽性率の増加が見られたことから、生体内でのCD8 T細胞疲弊の抑制が考えられた。これらの結果、抗腫瘍活性におけるグルタミン代謝の重要な役割が明らかとなった。腫瘍に対する免疫では、持続的な抗原刺激等により引き起こされるT細胞の疲弊が、腫瘍を排除する上で大きな障害となっている。これまでの解析から我々のグループは、活性化CD8 T細胞において、細胞内グルタミン代謝活性の亢進によりT細胞疲弊が誘導されることを見出している。そこで、本申請研究では、腫瘍免疫で重要なCD8 T細胞における細胞内グルタミン代謝の制御により、T細胞疲弊が抑制され高い抗腫瘍活性が得られるか明らかにするため、担がんマウスモデルを用いた解析を行った。まず、OVA特異的なT細胞レセプターを発現するOT-1 CD8 T細胞をin vitroで活性化培養した。通常培地で4日間培養したものをコントロール培養細胞とし、一方、グルタミンを除去した培地で3日間培養後、さらに通常培地で1日間の培養したものをdGln培養細胞とした。OVAを発現する胸腺腫瘍細胞E.G7をマウス皮下に接種したマウスを担がんマウスモデルとし、このマウスの尾静脈から培養したOT-1 CD8 T細胞に移入することで抗腫瘍活性の解析を行った。コントロール培養細胞では、移入後約20日目に腫瘍が増大し始め、40日後には70%のマウスの死亡が確認された。一方、dGln培養細胞の移入では、全てのマウスで腫瘍が消退し、死亡率も0%であったことから、グルタミン除去培養により、CD8 T細胞の抗腫瘍活性が増強されることが明らかとなった。次に、グルタミン代謝抑制が、実際にCD8 T細胞の抗腫瘍活性増強に働くかを明らかにするため、グルタミン代謝経路の阻害剤を用いて検討したところ、アミノオキシ酢酸(AOA)や6-Diazo-5-oxo-L-norleucine (L-Don)、エピガロカテキン(EGCG)といったグルタミン代謝経路に働く酵素の阻害剤でも、やはり抗腫瘍活性の増強が確認された。当初の予定通り、グルタミン代謝阻害剤を用いたグルタミン代謝抑制培養したCD8 T細胞の抗腫瘍活性を測定したところ、CD8 T細胞の抗腫瘍活性の増強が確認された。dGln培養細胞ではコントロール培養に比べ、疲弊マーカーであるPD-1の発現が低下し、細胞増殖も維持されることから、抗腫瘍活性の増強はT細胞疲弊の抑制によるエフェクター機能の改善であることが明らかとなった。さらに、他グループによるT細胞のメモリー分化が持続的な抗腫瘍活性に重要であるとの報告から、当初の計画にはなかったが、CD8 T細胞の分化に関する解析により、高い抗腫瘍活性の維持に働くとされるメモリー分化が、グルタミン代謝抑制によって誘導されるという新たな知見も得ることができた。低グルタミン(dGln)培養した腫瘍

特異的CD8 T細胞を養子免疫したところ、通常培地(Ctrl)で培養した細胞に比べ、効果的な腫瘍排除と担がんマウス生存率の改善が見られた。また、腫瘍浸潤CD8 T細胞におけるPD-1の発現低下とKi67陽性率の増加が見られたことから、生体内でのCD8 T細胞疲弊の抑制が考えられた。これらの結果、抗腫瘍活性におけるグルタミン代謝の重要な役割が明らかとなった。平成29年度の成果を念頭に置いて、今後はグルタミン代謝を抑制培養したCD8 T細胞のエフェクター機能について、より詳しく解析する。具体的には、移入前の培養細胞に抗原刺激を入れ、再活性化後のインターフェロンガンマ(IFN-γ)や腫瘍壊死因子(TNFーα)といったサイトカイン産生の解析、およびグランザイムB(Granzyme B)といったエフェクター機能分子の産生を解析する。また、長期免疫に働くメモリー分化を調べるため、細胞表面分化マーカーの発現やメモリー分化の誘導に関与する転写因子の発現、さらにミトコンドリアにおける酸化的リン酸化活性を測定し、培養後のCD8 T細胞におけるメモリー分化を測定する。様々な条件のグルタミン代謝抑制培養から得られた機能解析や分化解析のデータを総合的に判断し、抗腫瘍活性の増強に最も適した培養条件を見出す。当初の予定にあった異なる腫瘍細胞をもつ担がんマウスモデルの樹立についても、継続して作製を目指す。学会参加を予定しその旅費に充てる予定であったが、スケジュールの都合で参加できなくなったため、次年度使用額が生じた。翌年度は、引き続き実験に使用する試薬など物品費および学会への旅費に使用する予定である。
マルチスペクトル偏光3次元動画像ホログラフィック顕微鏡法と生体観察

可視・近赤外マルチスペクトル3次元ホログラフィック画像を多重記録する光学システムを開発し,水中を自由泳動するゾウリムシを観察できた。また,分解能向上のために信号理論を駆使するアプローチ,波長選択抽出位相シフト法を適用するアプローチをとり,いずれの方法でも実証した。後者のアプローチでは,マルチカラーディジタルホログラフィック顕微鏡システムを構築し,1umオーダの構造のカラー3次元イメージングを示した。また,ディジタルホログラフィを用いた偏光情報の取得を確認した。以上より,要素技術の開発と性能向上を達成し,多波長ホログラフィシステムに偏光イメージングカメラを配置した光学システムが完成段階である。本課題では,生体試料の3次元形態,吸収・光学厚さの波長特性に加え,生体高分子等の偏光に依存する組成も同時に動画像観察可能にするホログラフィック顕微鏡法の開発が目的である。当初の提案として,空間周波数分割多重技術に基づき多波長のホログラムを空間多重記録し,偏光イメージングカメラを撮像素子に用いることで3次元画像,吸収分布とその波長特性,偏光特性を同時記録することを狙いとした。本年度,空間周波数分割多重技術により可視3波長に加え近赤外光も同時高速動画像センシング可能であることを実証し,生体のマルチスペクトル動画イメージング可能性を示した。その際,波長情報と空間情報のトレードオフが課題であることが浮き彫りとなり,現在では空間情報量をなるべく保ちつつ波長多重数の増大を目指し,改良システムを開発中である。また,偏光イメージングカメラで偏光特性を可視化するシステムと信号処理を実装した上で生体の偏光特性を観察し,現在では融合光学システムを構築するに至っている。一方で,空間・空間周波数面で波長多重記録し,極座標面において波長情報を分離抽出する,位相分割多重技術の本課題への適合性を検討した。研究者らの提案する波長選択抽出位相シフト法により実現される,波長の位相分割多重技術は,視野・空間分解能に優れ,高い光利用効率・波長選択性を有する特徴を持つ。当該技術のカラー3次元イメージング応用可能性を実証し,計測の高速化にも成功した。そして,記録波長数を簡便に増大可能とする光学システムと信号処理アルゴリズムを考案し,その理論の妥当性は確認済みである。現在までに,記録可能な空間情報量の増大必要性に鑑み,将来的には空間周波数分割多重に代わり得る方式であるという知見を得ている。来年度の本研究課題遂行にあたり,高速動画像観察可能性などの適合性を踏まえ空間周波数分割多重方式と並行して研究活動する予定である。本年度では,(1)マルチスペクトル3次元動画像ホログラフィック顕微鏡の構築,(2)偏光情報記録機能付加,(3)構築システムの実験的評価を達成目標としていた。(1)に対しては,時間分解能10μsecオーダの可視3波長・近赤外光同時3次元動画像ホログラフィック顕微鏡システムを開発した。そのため目標を達成できた。前年度まで記録波長数2であったため,記録波長数の増加が課題であった。記録波長数の増加による波長帯域の拡大に伴い,光学素子による色収差などが顕在化する。波面情報を計測できるホログラフィの特徴を活用し,収差補償の信号処理を施すことで解決を図り,位相画像の歪みを抑えられることを確認した。(2)に対しては,偏光イメージングカメラと偏光光学素子類を導入し機能付加した。また,系に合わせた信号処理を実装することに成功した。結果,偏光特性情報を記録でき,目標を達成できた。(3)に対しては,(1),(2)独立ではあるが,それぞれに実験を行ない能力を示すことに成功した。よって,おおむね目標を達成できた。(1)では,複数の生体試料を用い,毎秒4万コマ超での生体の多波長3次元動態イメージングを実証した。よって,自由泳動する微小生体に対し,3次元画像情報に加え吸収,光学厚さの波長特性の動画像観察を実現した。(2)では,偏光子を試料として特性の可視化できることを確認した。また,(1)のシステムと融合できることを光学機器メーカーと確認済みである。融合システムは構築中である。挑戦的目標は多波長3次元動画イメージングなど部分的に達成した。当初の目標とは別に,波長選択抽出位相シフト法を用いた波長の位相分割多重記録に関する研究遂行・成果を上げ,課題に対する別解をもたらした。以上を総合的に踏まえ,上記の自己評価とした。本年度は,(1)記録波長数3かつ1umオーダの構造のホログラフィックイメージング,(2)記録波長数4かつ10um程度の構造の可視化,(3)多方向照明を用いるディジタルホログラフィ方式の有効性確認,(4)偏光イメージング能力に関する検討を行なった。(1)では,平成27年度に実証した極座標面で分光する波長選択抽出位相シフト法の記録波長数3への拡張,顕微鏡応用に向けた光学システム開発,染色された動物細胞の可視化実験を行なった。記録波長数の増大に伴いマルチカラーイメージングを実現できるようになり,広帯域情報記録可能なマルチカラーホログラフィック顕微鏡への展開を行なった。染色された動物細胞のマルチカラーイメージング実験を行ない,1umオーダの直径を有する細胞核の可視化を実験的に示せた。よって,生体の観察を行なえた。(2)では当初の計画に上げていた記録方式に基づき,色味を有する10um程度の構造を有する植物組織切片に対し可視3波長と近赤外光の単一露光同時ホログラフィックイメージング能力を示した。

(3)では,断層イメージングに向けた多方向照明システムを構築し,一適用として原理的な空間分解能向上に加え解像度の向上を実験的に示すことに成功した。(4)では,偏光イメージングに必要な信号処理手続きを実装の上,偏光情報取得能力に関する実験的検討を行ない,測定方式による偏光検出能力に問題が無いことを確認した。以上の研究活動に基づき,本研究課題に必要な要素技術開発をすべて達成することができた。可視・近赤外マルチスペクトル3次元ホログラフィック画像を多重記録する光学システムを開発し,水中を自由泳動するゾウリムシを観察できた。また,分解能向上のために信号理論を駆使するアプローチ,波長選択抽出位相シフト法を適用するアプローチをとり,いずれの方法でも実証した。後者のアプローチでは,マルチカラーディジタルホログラフィック顕微鏡システムを構築し,1umオーダの構造のカラー3次元イメージングを示した。また,ディジタルホログラフィを用いた偏光情報の取得を確認した。以上より,要素技術の開発と性能向上を達成し,多波長ホログラフィシステムに偏光イメージングカメラを配置した光学システムが完成段階である。当初の予定通り,(1)複数視点の画像情報を記録・可視化するシステムを融合する。また,得られた画像群から,(2)画質向上させるための信号処理を実装する。そして,(3)種々の観点で画質が向上した,多次元画像の取得を目指す。以上,交付申請書「平成28年度の研究実施計画」記載の通りであり,当初の予定通りの研究内容を推進する。光学研究遂行に必要不可欠であった撮像素子の購入費用が,当初の予算よりも少なく済んだため。当年度では,光学素子類の購入や論文掲載費,英文校正費,本課題で得た研究成果の発表にかかる出張費などを考えている。また,使用機器が万が一故障した場合の修理費も想定し,円滑な研究推進のために使用する。
組合せ照射法によるカスケード損傷、重畳効果の研究

組み合わせ照射試験は、モデリングのための新たな知識を獲得してゆくこと、及び質的に高い材料情報を短期間に得ることを目的とする。組み合わせ照射とは、中性子照射された試料に対して別の条件での中性子照射を行うこと、あるいはイオン照射、電子線照射を行うこと、また逆に、イオン照射、電子線照射を行った試料に対して、中性子照射を行うことなどが含まれる。中性子照射した金薄膜においては、ある照射量までの範囲では照射量に伴って1乗の割合で欠陥クラスターの密度も増加しており、それ以後は1乗より高い割合で密度が増加することがわかった。高エネルギーの1次はじき出し原子は一つの大きなカスケードを作るのではなく、枝別れした複数のカスケード(サブカスケード)を作り、欠陥クラスターは試料中に一様に分布せず欠陥クラスターが密集した一つのグループを形成する。グループ中の欠陥クラスター数の分布は、照射量が増すに従ってクラスター数の多いグループの方へ分布がシフトしていた。これは、低照射量ではカスケード損傷によって欠陥クラスターを形成するものの他に観察不可能な空孔の集合体として試料中に残存するものがあり、これらが欠陥クラスター密度が高くなるにしたがい、近くに形成されたカスケードから影響を受け欠陥クラスターとして観察されるようになるためと考えられる。今後の材料照射試験は、1)材料挙動のモデル化とその高度化・検証が重要性を増すと考えられる。中性子照射試験は、2)高品質照射データの取得と評価が必要であり、3)材料評価手法が高度化・多様化されなければならない。これらはモデル化を通じて、4)耐照射性の高い材料開発と革新的材料技術との連携を可能とすると考えられる。このように材料モデリングに必要な要素過程の分離、抽出、定量的表現や不確定パラメータの実測には、組み合わせ照射試験が有効であることが明らかとなった。放射線照射下で利用される原子力用機器材料の供用中特性変化を定量的に予測するためには、材料損傷の基礎過程に基づいた材料変化過程の評価が必要である。本研究では、高エネルギー粒子照射による結晶格子原子のはじき出し連鎖(カスケード損傷)から始まる材料変化をモデル化するために、異なる照射粒子あるいは照射条件を組み合わせた照射実験をデザインする。本年度は、第一段照射において全ての試料に同一量の欠陥を導入し、第二段照射において異なるイオンエネルギーでの照射を行い、電子顕微鏡で観察可能な欠陥クラスター顕在化の程度を明らかにする。この結果から、顕在化を起こすカスケードの影響範囲の一次はじき出しエネルギー依存性を定量的に評価した。照射試料は金薄膜、照射は自己イオンである。第一段照射によってあらかじめ導入したカスケード損傷構造が同じであったにも関わらず、第二段照射のイオンエネルギーによって、カスケード損傷構造の照射量依存性に違いが現れ、特に高エネルギーの場合は、カスケード損傷の重なり合いによって欠陥クラスター密度が増加したと考えられる。欠陥クラスターは、試料表面からイオンの最大侵入深さまで空間的に均一に分布すると仮定し、顕在化が起き始める際のグループ面密度から平均カスケード間距離を求めることができた。さらに、カスケードからの影響は等方的に広がり、全ての第一段照射による導入欠陥が同程度の影響によって顕在化すると仮定すると、求めた平均カスケード間距離はカスケードから顕在化を起こす影響範囲半径に対応する。顕在化を起こすカスケードからの影響範囲は一次はじき出しエネルギーが大きいほど広く、既に得られている金-銅規則合金の高速中性子照射による不規則相領域などと比較してもかなり大きい。このことから、顕在化ははじき出しの空間的重なり合いによって起きているのではないことが分かった。

組み合わせ照射とは、中性子照射された試料に対して別の条件での中性子照射を行うこと、あるいはイオン照射、電子線照射を行うこと、また逆に、イオン照射、電子線照射を行った試料に対して、中性子照射を行うことなどが含まれる。中性子照射した金薄膜においては、ある照射量までの範囲では照射量に伴って1乗の割合で欠陥クラスターの密度も増加しており、それ以後は1乗より高い割合で密度が増加することがわかった。高エネルギーの1次はじき出し原子は一つの大きなカスケードを作るのではなく、枝別れした複数のカスケード(サブカスケード)を作り、欠陥クラスターは試料中に一様に分布せず欠陥クラスターが密集した一つのグループを形成する。グループ中の欠陥クラスター数の分布は、照射量が増すに従ってクラスター数の多いグループの方へ分布がシフトしていた。これは、低照射量ではカスケード損傷によって欠陥クラスターを形成するものの他に観察不可能な空孔の集合体として試料中に残存するものがあり、これらが欠陥クラスター密度が高くなるにしたがい、近くに形成されたカスケードから影響を受け欠陥クラスターとして観察されるようになるためと考えられる。今後の材料照射試験は、1)材料挙動のモデル化とその高度化・検証が重要性を増すと考えられる。中性子照射試験は、2)高品質照射データの取得と評価が必要であり、3)材料評価手法が高度化・多様化されなければならない。これらはモデル化を通じて、4)耐照射性の高い材料開発と革新的材料技術との連携を可能とすると考えられる。このように材料モデリングに必要な要素過程の分離、抽出、定量的表現や不確定パラメータの実測には、組み合わせ照射試験が有効であることが明らかとなった。
生体分泌組織リガメントゲルを基材とする靭帯再生技術及び人工靭帯の開発

本年度の研究により、腱断端から形成されるテンドンゲルを基材として、張力印加により靭帯様組織を再生する基本技術を確立することができた。昨年度までの実験により、マウスの腱由来のテンドンゲルの生体内での成熟期間は710日と実験的に見積もられた。一方、ウサギのテンドンゲルは3日程度で既に成熟し、張力印加による靭帯様組織の形成が確認された。この成果により、テンドンゲルの生体内での成熟期間が種によって異なることが示唆された。しかしながら、ウサギ由来のテンドンゲルは5日目、10日目、15日目と生体内温存期間を長くすると、張力印加によってゲル組織は伸長するものの、それらの試料からはコラーゲン線維が配向した組織が観察されなかった。この不可解な点を明らかにすべく、本年度は集中的に取り組んだ。フィルムモデル法で形成したテンドンゲルを詳細に観察すると、テンドンゲル試料生成開始点であるアキレス腱断端近傍とゲル成長末端部で組織の濃淡が認められた。これはゲル生成時にアキレス腱近傍から腱鞘組織がフィルム内に侵入し、形成されたゲル組織の表面の一部を覆っているためであることが判明した。そこで、テンドンゲルに対して張力印加後に、腱鞘組織の侵入が認められないゲル成長末端部付近で組織観察を行ったところ、ウサギの正常なアキレス腱を構成するコラーゲン線維束と同等な太さのコラーゲン線維が形成されていることが確認された。以上の実験より、マウスとウサギではテンドンゲルの成熟期間が異なり、中型動物であるウサギのテンドンゲルの成熟はより短期間で完了し、張力印加によってウサギの正常な腱のコラーゲン線維束と同等の太さを持つ腱・靱帯様組織を人工的に形成できることを実験的に証明することができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。コラーゲン線維は真皮、腱、靭帯、軟骨などを構成する主要なたんぱく質の一つである。正常な腱は主成分であるコラーゲン線維がすべて一方向に配向した組織を呈しており、大きな張力(約500kg/cm2)に耐えられる強靭な組織である。近年断裂したマウスのアキレス腱から採取した分泌物に数日間継続的に張力を加えることで一方向に配向したコラーゲン線維組織が形成されることを明らかにした。この組織は腱だけでなく、靭帯にも類似した組織であることから断裂した腱・靭帯から採取した分泌組織に張力を加えることで靭帯を再生できると考えた。本研究ではウサギの断裂した靭帯からフィルムモデル法によってゲル状分泌組織(リガメントゲル)を形成し、これに応力印加することによるゲルの形状変化、コラーゲン線維組織の形成を原子間力顕微鏡(AFM)と赤外線分光法(ATR)により調べた。実験では、当初断裂した靭帯から直接フィルムモデル法で作製したリガメントゲルを試料とした。このリガメントゲルに張力を印加したところ、その組織はマウスのアキレス腱から得たゲル組織で観察されたような変化を示さなかった。AFM観察の結果、断裂した靭帯から直接形成されたリガメントゲルの表面は滑膜に覆われていることが判明した。滑膜はコラーゲン線維がランダムに配向した機械的に強固な膜であるため、張力を印加してもリガメントゲル組織内においてコラーゲン線維が配向した組織が形成されなかったものと推定された。そこで、本実験では靭帯から滑膜を除去した後にフィルムモデル法でリガメントゲルの作製を試みた。滑膜を除去して得られたリガメントゲルは、張力印加によってゲル組織全体がひも状の組織に伸長した。組織観察の結果、ゲル組織内ではコラーゲン線維が張力印加方向に配列して形成されていることが確認された。靭帯からも腱の場合と同様に分泌組織が得られることが確認された。その分泌組織をリガメントゲルと呼称し実験を行った結果、リガメントゲルの表面に形成される滑膜を除去すると腱分泌組織(テンドンゲル)と同様に張力印加によってコラーゲン線維組織が一方向に配列した組織が得られることを明らかにした。これらの一連の実験から、滑膜を除去したリガメントゲルはテンドンゲルと同様の組織として扱うことができることが分かった。今後の研究を展開する上で重要な基礎的知見を得ることができた。靭帯の再生において、腱由来のゲルが良いのか靭帯由来のゲルが良いのかを比較検討しながら研究を進める実験を計画し、実行する段階にきている。昨年度の研究では、ラビットの断裂した靭帯からフィルムモデル法によってゲル状分泌組織(リガメントゲル)を形成し、これに張力を印加することにより靭帯様再生組織の形成を試みた。リガメントゲルの再生時に親靭帯表面の滑膜を除去することで、得られたリガメントゲルに対する張力印加で靭帯様組織が再生可能であることを明らかにした。しかしながら、形成されたリガメントゲルは組織再生・評価実験には問題ないものの、再生組織の強度評価やその後の移植への利用を考慮すると十分な量を確保することが難しかった。そこで本実験では比較的大型の分泌組織形成が期待できるラビットの断裂腱から採取した分泌組織(テンドンゲル)の成熟度と張力印加による再生組織を観察し、マウスの実験例と比較することでその組織の特徴づけを行った。具体的には張力印加前後のテンドンゲル試料に対して原子間力顕微鏡(AFM)による組織観察と赤外分光測定の全反射(ATR法)による構造解析を行った。ラビットの片端10日目

テンドンゲルに対する張力印加では、ゲル組織はマウスと同様にひも状に細く伸長した。しかし、AFMによる表面観察では太く配向したコラーゲン線維が見られず、ATRによる構造解析でも架橋を示すピークが見られなかった。一方、ラビットの片端3日目テンドンゲル試料に対して張力印加を行ったところ、3日目試料は10日目試料とは異なり、細くひも状に伸長した。また、表面観察において太いコラーゲン線維が観察でき、ATRによる構造解析でもコラーゲン架橋を示すピークが確認できた。これらの結果は、マウスのテンドンゲルで得られた実験結果と異なるものであり、ラビットは生体内でのテンドンゲルの成熟が早く、3日目の生体内温存で既に張力印加の適切な時期を迎えていると考えられる。マウスとラビットとの比較によって、テンドンゲルへの適切な張力印加時期が異なることを明らかにした。これは形成される生体分泌組織への適切な張力印加時期が種によって異なることを示唆する重要な知見である。張力印加による靭帯様組織の再生において、ラビットからゲル組織を採取すべき適切な成熟時期を見極めて再生実験を行い、再生組織の強度や移植に適した試料形態の形成へとステップアップする段階に来ている。本年度の研究により、腱断端から形成されるテンドンゲルを基材として、張力印加により靭帯様組織を再生する基本技術を確立することができた。昨年度までの実験により、マウスの腱由来のテンドンゲルの生体内での成熟期間は710日と実験的に見積もられた。一方、ウサギのテンドンゲルは3日程度で既に成熟し、張力印加による靭帯様組織の形成が確認された。この成果により、テンドンゲルの生体内での成熟期間が種によって異なることが示唆された。しかしながら、ウサギ由来のテンドンゲルは5日目、10日目、15日目と生体内温存期間を長くすると、張力印加によってゲル組織は伸長するものの、それらの試料からはコラーゲン線維が配向した組織が観察されなかった。この不可解な点を明らかにすべく、本年度は集中的に取り組んだ。フィルムモデル法で形成したテンドンゲルを詳細に観察すると、テンドンゲル試料生成開始点であるアキレス腱断端近傍とゲル成長末端部で組織の濃淡が認められた。これはゲル生成時にアキレス腱近傍から腱鞘組織がフィルム内に侵入し、形成されたゲル組織の表面の一部を覆っているためであることが判明した。そこで、テンドンゲルに対して張力印加後に、腱鞘組織の侵入が認められないゲル成長末端部付近で組織観察を行ったところ、ウサギの正常なアキレス腱を構成するコラーゲン線維束と同等な太さのコラーゲン線維が形成されていることが確認された。以上の実験より、マウスとウサギではテンドンゲルの成熟期間が異なり、中型動物であるウサギのテンドンゲルの成熟はより短期間で完了し、張力印加によってウサギの正常な腱のコラーゲン線維束と同等の太さを持つ腱・靱帯様組織を人工的に形成できることを実験的に証明することができた。リガメントゲルからコラーゲン線維組織を再生させるための最適な張力印加方法について装置の試作を行って検討する。この時、テンドンゲルとリガメントゲルのどちらがよりコラーゲン線維組織の形成に適した素材であるかを比較検討しながら、より適切なコラーゲン線維組織の形成条件を明らかにする。