hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微生物二次代謝を利用した生合成工学ツールの創製

Thioviridamide生産菌のゲノム解析から、前駆体ペプチド遺伝子tvaAを見いだし、遺伝子導入菌において生産を確認することにより、生合成遺伝子をtvaAtvaLの12遺伝子であると同定した。さらに、prethioviridamideが真の生合成産物であることを明らかにした。Prodigiosin側鎖環化遺伝子redGと相同性を有するrphG遺伝子の導入菌から、環化体としてmetacycloprodigiosinおよびpropyl-meta-cyclooctylprodiginineが得られ、rphGは、これまで報告のない位置選択性を有する側鎖環化遺伝子であることが示された。Thioviridamide生産菌Streptomyces olivoviridisNA05001のドラフトゲノム解析を行い、thioviridamide前駆体ペプチドをコードする遺伝子tvaAを同定した。次に、生産菌のゲノムライブラリーから、tvaAとその下流に位置する14個のORFを含む約15 kbpの遺伝子クラスターをクローニングした。さらに、サブクローニングした遺伝子クラスターをStreptomyces lividansにおいて発現させ、thioviridamideの生産を確認することにより、thioviridamide生合成遺伝子クラスターをtvaAtvaLの12遺伝子であると同定した。本クラスターには、4個の機能未知遺伝子が含まれており、これらがチオアミド化酵素遺伝子の候補と考えられる。Roseophilin生合成遺伝子のうちフラン環形成またはクロル化に関与する可能性があるのはprodigiosin側鎖環化遺伝子redGと相同性を有するrphG、rphG2、rphG3、rphG4である。これらの遺伝子それぞれをprodigiosin生産菌Streptomyces coelicolorのredG破壊株に導入したが、フラン環をもつprodigiosin類やprodigiosin環化体の生産は確認されなかった。そこで、roseophilinと同じ鎖長の側鎖をもつprodigiosin類を生産すると報告されているredP破壊株を作製し、同様の実験を試みている。Roseophilin生産菌Streptomyces griseoviridis 2464-S5から得られたrph遺伝子クラスター中でprodigiosin側鎖環化遺伝子redGと相同性を有するrphG、rphG2、rphG3、rphG4を、prodigiosin生産菌Streptomyces coelicolorのredG破壊株に導入した。代謝産物を分析したところ、rphG2、rphG3、rphG4導入株には新たな代謝産物が認められなかったが、rphG導入株が2種のprodigiosin環化体を生産していることを見いだした。機器分析の結果、一方をmetacycloprodigiosinと同定した。したがって、rphGがprodigiosin R1の生合成に関わる環化遺伝子であることが明らかになった。また、roseophilinと同じ鎖長の側鎖をもつprodigiosin類を生産するredP破壊株にrphG、rphG2、rphG3、rphG4のすべてを導入した株が新たなprodigiosin代謝物を生産していることを確認し、現在その同定を試みている。Thioviridamide生合成遺伝子クラスター中のチオアミド化酵素遺伝子の候補であるtvaDまたはtvaHを破壊したクラスターを作製し、これらを、それぞれStreptomyces lividansにおいて発現させた。代謝産物を解析したところ、thioviridamide生産性が消失しており、他の二次代謝産の生産も認められなかった。Roseophilin(RP)生産菌Streptomyces griseoviridis 2464-S5におけるrphG遺伝子を、undecylprodiginine生産菌であるStreptomyces coelicolorのredG破壊株に導入し、代謝産物を分析したところ、その環化体としてmetacycloprodigiosinおよび新規環化体propyl-meta-cyclooctylprodiginineが得られた。したがって、RphGは、これまで報告されていない環化位置選択性を有する側鎖環化酵素であると考えられる。rphクラスター中にはRPの特徴であるフラン形成およびクロル化に関わる遺伝子が見いだされないため、RP生産菌のドラフトゲノム解析を行った。その結果、rphクラスター外に、RPのクロル化に関わると考えられるハロゲナーゼ遺伝子を見いだした。その近辺にはオキシゲナーゼ遺伝子が確認され、二次代謝産物の骨格形成に関わる遺伝子群は認められないことから、これらがRP生合成遺伝子の一部であることが示唆された。tvaDまたはtvaHを破壊したクラスターに対してそれぞれtvaD、tvaHを再導入した実験では、いずれもthioviridamideの生産能が回復しなかった。tvaCtvaLのORFは重複部分を含めて密に連結しており、これがtva遺伝子の発現に重要な役割を果たしていることが推定される。したがって、遺伝子の連結に影響を与える遺伝子破壊の手法は、本クラスター中の遺伝子機能の同定には有効な手法となり得ない可能性が考えられる。微生物二次代謝産物のケミカルバイオロジーゲノム解析により塩基配列が明らかになっている数種の細菌において、thioviridamide生合成遺伝子クラスターと極めて類似した遺伝子クラスターを有する菌が複数見いだされている。

これらの菌を利用してチオアミド化遺伝子を同定することができるかどうか現在検討中である。Roseophilinの生合成遺伝子について、類縁化合物であるprodigiosinの生産菌を用いて機能同定を試みたが、側鎖環化遺伝子の候補を導入しても環化体が得られず、環化、クロル化、フラン環形成などの機能同定に至らなかった。これはroseophilinの側鎖が炭素13個のイソ型、prodigiosinの側鎖が炭素11個の直鎖型と異なっていることが原因と考えられる。残った少額を有効利用するため、次年度に繰り越した。Prodigiosin生産菌のredP破壊株は炭素13個のイソ型側鎖を有するprodigiosinを生産することが報告されている。そこで、prodigiosin生産菌のredP遺伝子を破壊し、これを用いてroseophilin生合成遺伝子の機能同定を行う予定である。次年度分と合算し、試薬類等の消耗品費として利用する。
ライデンフロスト点より高い温度の金属表面に衝突する微小液滴の挙動特性

高温の金属平板面に衝突する液滴の多重露光撮影を2台のマイクロフラッシュを用いて行ない,多数の画像から統計的手法を用いて液滴の変形挙動を把握することを試みた.その結果,ウェーバー数が小さい場合,液滴は平板上で円盤状に広がり,最大径に達し,収縮し,最後の平板面から反発した.ウェーバー数を大きくしていくと,液的は最大径に広がった後,収縮過程で幾つかの小液的に分裂し,その後,それらは合体することが確認された.ウェーバー数をさらに大きくしていくと,液滴は拡大過程で小液滴に分裂し,半径方向外側に飛散することが明らかになった.また,平板面の材料としてインコネル,シリコンおよびステンレスを用い,平板面の材質が液滴の変形挙動に及ぼす影響を調査した.その結果,液滴が分裂しない低ウェーバー数領域では,平板の材質の影響はほとんぼ確認されなかったものの,反発と分裂現象の境界を与える臨界ウェーバー数は材料によって変化することを明らかにした.また,数値解析によって液滴の変形メカニズムの解明を行なった.支配方程式系に2次元軸対称非圧縮性粘性流体のNavier-Stoke方程式を採用し,有限差分法を用いて流れ場を計算するコンピュータープログラムを作成した。これには,粘性,重力および表面張力の効果を考慮した.まず,常温平板に衝突する液滴の変形挙動を解析し,得られた数値解を実験値と比較したところ,両者には良好な一致が見られた.さらに,ライデンフロスト温度以上の平板面に衝突する液滴の変形挙動の解析を行なった.この場合も,計算値は実験値と良好に対応し,本研究で構築した数学モデルの妥当性が検証された.また,本数値解析結果から,液滴に変形挙動は表面張力に大きく支配されていることが明らかになった.高温の金属平板面に衝突する液滴の多重露光撮影を2台のマイクロフラッシュを用いて行ない,多数の画像から統計的手法を用いて液滴の変形挙動を把握することを試みた.その結果,ウェーバー数が小さい場合,液滴は平板上で円盤状に広がり,最大径に達し,収縮し,最後の平板面から反発した.ウェーバー数を大きくしていくと,液的は最大径に広がった後,収縮過程で幾つかの小液的に分裂し,その後,それらは合体することが確認された.ウェーバー数をさらに大きくしていくと,液滴は拡大過程で小液滴に分裂し,半径方向外側に飛散することが明らかになった.また,平板面の材料としてインコネル,シリコンおよびステンレスを用い,平板面の材質が液滴の変形挙動に及ぼす影響を調査した.その結果,液滴が分裂しない低ウェーバー数領域では,平板の材質の影響はほとんぼ確認されなかったものの,反発と分裂現象の境界を与える臨界ウェーバー数は材料によって変化することを明らかにした.また,数値解析によって液滴の変形メカニズムの解明を行なった.支配方程式系に2次元軸対称非圧縮性粘性流体のNavier-Stoke方程式を採用し,有限差分法を用いて流れ場を計算するコンピュータープログラムを作成した。これには,粘性,重力および表面張力の効果を考慮した.まず,常温平板に衝突する液滴の変形挙動を解析し,得られた数値解を実験値と比較したところ,両者には良好な一致が見られた.さらに,ライデンフロスト温度以上の平板面に衝突する液滴の変形挙動の解析を行なった.この場合も,計算値は実験値と良好に対応し,本研究で構築した数学モデルの妥当性が検証された.また,本数値解析結果から,液滴に変形挙動は表面張力に大きく支配されていることが明らかになった.平成7年度における研究の目的は常温平板に衝突する液滴粒子の変形挙動を解析するためのコンピュータープログラムの作成とそれを観察するための実験手法の確立である.液滴の変形挙動を解析するための数学モデルには,液体の粘性効果,表面張力効果および重力効果を導入し,液滴の自由表面の時間経過に伴う変化はMACタイプの解析手法によって追跡した.また,支配方程式中の時間項は陽のオイラースキームを,対流項は2次精度の上流差分法を,さらに粘性項は2次精度の中心差分法を適用して離散化を行った.これによって,液滴は平板と衝突するやいなや,液滴下部から放射状に薄い液膜流が発達し,平板上で円盤形に広がるが,その後収縮することを理論的に明らかにした.また,複数のフラッシュを微小時間間隔で発光させて多重露光撮影を行い,多数の多重露光画像から統計的手法によって液滴の変形挙動を実験的に把握することに成功した.数値結果は,この実験手法を用いて得られた結果と比較され,両者は良好な一致が見られた.これらの成果は米国機械学会誌および鉄鋼協会英文誌に掲載された.表面温度をライデンフロスト点以上に加熱した平板に衝突する液滴の変形特性を理論的に把握するため,液体の粘性,表面張力,重力効果,固液界面における蒸気膜の有無を考慮に入れた数学モデルを開発した.そして,液滴粒子が平板に衝突し,円盤状に広がり,その後収縮し,反発する変形プロセスを理論的に明らかにした.その結果,表面張力効果が液滴の収縮及び反発挙動を引き起こすことを見いだした.また,得られた数値結果を,実験結果と比較した結果,両者は良好に対応することを確認した.なお,この成果は米国機会学会誌に掲載された.

また,実験的観点からも液滴の変形特性を調査した.直径数百ミクロンの水粒子の平板面への衝突実験を行い,液滴の変形挙動は液滴のウェーバー数によって支配されるが,レイノルズ数の影響はほとんどないことを確認した.また,表面の材質の違いが変形挙動に及ぼす影響は,液滴が平板面から分裂せずに反発する低ウェーバー数の条件下ではほとんど見られなかった.しかし,液滴の割れ限界を示す臨界ウェーバー数は,熱伝導率の高い材料ほど低くなることを発見した.さらに,加熱平板の表面粗さが液滴の変形挙動に及ぼす効果についても検討したところ,粗表面における臨界ウェーバー数は滑平面のそれよりも小さくなることを見いだした.これら研究成果は,独国鉄鋼学会誌,日本鉄鋼協会誌に掲載され,米国機会学会誌に掲載予定である.
日中・琉中対音資料による中国語音韻史の総合的研究

課題責任者(丁鋒)は13年前に始めて日漢対音資料に出会い、1995年最初の研究成果として著書『琉漢対音與明代官話音研究』(中国社会科学出版社)を出版しました。その後、更に資料を集め、個々の資料の音義解読と音韻解明を続け、複数の論文を公表しました。それを機にして、科学研究費助成金を申請してみたら、幸いに交付決定を受けまして、資金と組織バックアップのお陰で、研究の前進が確り保障されるようになりました。14年度から17年度までの四年間、『日中・琉中對音資料による中国語音韻史の総合的研究』という課題研究は大いに展開が出来ました。先ず、国内外の学会で積極的に発表を行い、相関論文を八篇(国外3篇、国内5篇)公表しました。個々の資料の研究解明が複数完成したことで、総合研究の目標は着実一歩一歩近づくことになりました。論文を発表する以外に、総合研究の最終結果となる著書の必須内容の一部とする全資料の寄語入力も助成金の支援と大学院生の皆さんの協力でその大半が完成しました。そのデータは将来、著書の一部になるだけではなく、これからの研究にも活用できるものです。資料の紹介と解説が無ければ、総合研究は言えない点から見ると、データ集が出来たことで初めて総合研究が現実味になったと言えます。資料のチェックと入力した論文とデータの校正など細かな作業で大分時間を費やしまして、報告書の提出が延期せざるを得ない状況になりました。一ヶ月の時間を頂いたため、報告書の完成度がほぼ満足する形に整えまして、感銘を受けています。報告書は上下巻二冊で、全部685ページにも上ります。上巻は今まで公表した著書3点と論文26点の内、論文を15篇(その内、1317年度8篇、それ以前7篇)収め、下巻は日漢対音資料8種と琉漢対音資料8種の寄語の音義解読結果を収めました。四年間、大変お世話になりました。再度、感謝の意を表します。平成14年度、日本学術振興会の科学研究費補助金を頂いたお陰で、4年間継続の研究課題の一年目の研究任務を予想どおり成果を得ることが出来て大変有り難く嬉しく思います。この一年間の実績、先ず言えるのは研究を深めて纏めた論文『「遊歴日本図経」漢字対音所見呉川京三個語音層次』(『「遊歴日本図経」の日漢対音字から見える中国浙江・四川・北京三地の発音』)を中国河北省石家庄市の石家庄師範専科学校で行った中国音韻学研究会第十二届学術討論会及漢語音韻学第七届国際学術研討会(2002 8 25-8 28)の会場で発表したことでした。浙江生まれ・四川育ち・北京仕事・外国周遊という複雑な生涯を終えた清末の洋務派傅雲竜が日本で編纂した「遊歴日本図経」の日本寄語の発音特徴を初めて解明したことで呉方言に係わる日中対音資料の音韻研究が大きな一歩を前進したことに位置付けられます。この論文は中国の音韻・方言の論文集に収められ平成15年度内に正式に出版する予定です。もう一方の実績は研究資料の整理・パソコン入力と著書の着手です。

科学研究費補助金の一部を必要な図書の購入に使用させて頂き、研究作業の効率と利便性が上がり、助かりました。以上の作業は大学院生の教育の一環としながらご協力も得て大きな進展がありました。膨大な資料を処理しないと著書は進みませんから、毎日頑張っています。14年度夏季、論文発表に合わせ、北京で北京大学図書館と中国国家図書館に訪れ研究課題に関する資料を幾つ入手することが出来ました。ついでに北京師範大学の中国語学権威王寧教授に拝見し、研究課題に関する研究方法と理論問題の指導と助言を頂き、これから進めていく研究に大いに活用出来ると確信しています。平成15年度、日本学術振興会の科学研究費補助金を利用させて頂いたため、4年間継続の研究課題の二年目の研究任務を予定通り大いに進ことが出来て喜ぶ気持がいっぱいで有り難く思っています。去る一年、課題の進展は三つあります。先ず、自身が長年に亘って得た日中・琉中対音の研究成果と研究体験に基づいて纏めた論文《日漢対音漢語音韻研究的方法及其思考》(『日漢対音資料による中国語音韻研究の方法及びその思考』)を12月下旬に中国杭州で浙江大学の漢語史研究中心が主催した「新世紀漢語史発展與展望国際学術研討会」で発表したことです。今まで各資料の具体的な研究は殆どですが今度、対音研究の理論的な追究が出来てその分野の一空白を埋めた形になります。論文は日漢対音資料の全面紹介、対音研究の一般論から見る日漢対音研究の可能性と学術性、日漢対音の研究方法と手順等が主な内容でした。幸いに論文は学会に高く評価され浙江大学漢語史研究中心からの要請に応じて16年度出版予定の《漢語史学報》第五輯に論文載せる予定になりました。次は研究の最終成果となる論著の編集を進む作業です。4年間の2年ずつに当たる前期分の呉語関係の資料データ処理は協力によって全部終りまして、今までの単篇論文の内容を総括して一冊の本に纏めることも大いに進んできました。もう少し時間を費やせば完成できます。三つ目のことは資料調査と資料集めです。去年の夏、北京に他の学会に参加する際、北京師範大学の王寧先生の自宅に訪れ、研究に対するアドバイスを仰ぎました。一年間、数種類の研究用図書を研究補助金で購入しまして研究に役立てています。今年度は『日中・琉中対音資料による中国語音韻史の総合的研究』という研究課題に対して主に以下の研究実績をあげました。第一は16年6月に中国の銀川市で行った中国語言学会第十二回学会及び第二回国際中国語文学術研討会で小論『「日本考略・寄語略」反映的十六世紀呉語音韻』を発表できたこと、それに会場学者の意見を収集して論文を修正してから熊本学園大学附属海外研究所の所報『海外事情研究』第32巻第1号(2004年9月)によって正式に発表したことでした。第二は17年2月東京に出掛け、内閣文庫と都立日比谷図書館で資料収集して成果を得たことです。日比谷図書館で事前に知っていた資料を複写しただけではなく、その上新しい資料も一つ出会い、研究の拡大ができるから、非常に嬉しく思います。第三は院生の協力を得て資料の整理と入力が大いに進んだことです。終結の来年に向かって、研究纏めのデータ累積は一層充実になりまして、完成年度の研究量の完成可能性に自信もつけられました。今年度中国で出版予定していた論文集が遅れ、発表予定の小論『日漢対音資料漢語音韻史的研究方法和理論基礎』の正式発表が来年度に待つこととなりました。科学研究費助成金のお陰で今年度の課題進展は年度計画を達成して大きな一歩前進できたことに心より感謝の意を表します。今年度、科学研究費を利用して課題研究は大きな進展が出来ました。四年間実行してきた課題は終結に向かえる段階になりました。
がんの微小環境を検知するための高分子ミセル型ＭＲＩ造影剤の開発

がんのMRIの精度向上のためにはがん特異性に優れたMRI造影剤の開発が必要である。本研究では、腫瘍内の低pH環境に応答して溶解するリン酸カルシウムを主成分とする高分子ミセルにMRI造影能を有するMn2+イオンを搭載した。本システムは腫瘍内の低pH環境で選択的にMn2+イオンを放出し、Mn2+イオンがタンパク質との相互作用によって緩和能が増大する特性を有することが示された。担がんマウスを用いた動物実験において、高分子ミセルは、既存のMRI造影剤よりも顕著に優れた腫瘍特異的コントラストを示し、さらに低酸素領域のイメージングや肝臓における微小転移の検出においても有用であることが明らかになった。本研究では、がんの悪性度の可視化と微小がんの高感度検出を目的として、タンパク質との相互作用によってMRI信号強度が大きく変化するMn2+イオンを搭載でき、低酸素領域(Hypoxia)の低pH環境において選択的にMn2+イオンを放出するリン酸カルシウム(CaP)ミセル型MRI造影剤の開発を行っている。平成25年度は、研究計画に従って、ブロック共重合体の種類(PEG-PAspおよびPEG-PGlu)と組成ならびにミセル構成成分の混同比の最適化を行うことによって、粒径80nmのMn搭載CaPミセルを調製することに成功した。このMn搭載CaPミセルは、さまざまな物性評価を行った結果、低pH条件でMn2+イオンをリリースし、Mn2+イオンがアルブミンと相互作用することによって信号強度が約10倍に増大することが確認された。一方、Mn搭載CaPミセルによる固形がんのMRIに関しては、低磁場(1 Tesla) MRIと高磁場(7 Tesla) MRIによるイメージングの結果の比較を行い、低磁場MRIによって腫瘍の中心部がイメージングされ、時間と共により鮮明になることが明らかになった。そこで腫瘍内のHypoxiaをピモニダゾールを用いて染色したところ、低磁場MRIで強く造影された部位とHypoxia染色で陽性だった部位がほぼ一致することが確認された。以上の結果より、Mn搭載CaPミセルは、Hypoxiaの低pH環境において選択的にMn2+イオンを放出し、タンパク質と相互作用することでMRI信号強度が増大するHypoxiaイメージング用プローブとして機能することを実証することができた。Mn搭載CaPミセルは、EPR効果に基づくがん集積効果に加えて、腫瘍内で大幅にMRI信号強度を増大させることができるために、既存MRI造影剤や従来のナノ粒子型造影剤と比較して高いS/N比を実現することができるものと考えられる。そこで本年度は、大腸がん細胞の肝転移モデルを作成し、MRIを実施したところ、Mn搭載CaPミセルの利用により2mmの微小転移巣が検知できることが明らかになった。また、既存の肝がん造影用MRI造影剤(プリモビスト)との比較においては、プリモビストは-25%の陰性造影効果を示したのに対して、Mn搭載CaPミセルは+75%の陽性造影効果を示すことが明らかになった。プリモビストでは、がんと同様に陰性に造影される出血や傷害部位等とがん組織の識別が困難であるが、Mn搭載CaPミセルではこのような問題がなく、より高感度に微小がんを検知できるものと考えられる。一方、環状RGDペプチドを搭載したMn搭載CaPミセルについては、CaPミセルへのペプチドの導入方法を最適化した。今後は、環状RGDペプチドを導入した系についても転移がんのMRIを中心に評価を行う予定である。以上のように、本研究では、研究目的に従って、Mn搭載CaPミセルを構築し、がんの低酸素領域のイメージングと微小がんの高感度検出を行うことに成功した。バイオマテリアル、ドラッグデリバリーシステム当初計画どおりに、Mn搭載CaPミセルの調製条件の最適化を行い、本ミセルによって固形がんのHypoxiaのイメージングが可能になることを明らかにした。また、現在、計画を前倒して転移がんのイメージングに着手しており、微小がんが検知されるという予備試験の結果が得られている。Mn搭載CaPミセルのHypoxiaのイメージングの精度やメカニズムを解明するために、腫瘍内の乳酸のマッピングやマイクロMRIよる評価を行う。また、Mn搭載CaPミセルを大腸がんの微小肝転移等の転移モデルのイメージングへと展開し、本システムの微小がん検出における有用性を明らかにする。また、さらなる高感度化が必要であればMn搭載CaPミセルへのリガンド分子の導入にも着手する。
上部消化器癌周術期におけるグレリンの機能解明とその臨床応用

1食道癌細胞株(TE3、TE8)と胃癌細胞株(MKN-45、KATO III)の培養液中にグレリンを添加した後MTT assayおよび細胞数計測を経時的に行ったがグレリン投与の有無によって細胞増殖に差はなかった。グレリンが癌細胞の増殖に影響を与えないことから癌患者の術後にグレリン投与を行うことの安全性が確認できた。2健常人6名をグレリン投与群3名とコントロール群(生食投与)3名の2群に分けて経口栄養剤(ラコール)摂取と同時にグレリンまたは生食の投与を行い、血中のグレリン、成長ホルモン、インスリンおよび血糖濃度を測定した。また呼気サンプル中の13C-accetateを測定して胃排拙能を検討した。グレリン投与群では生食投与群に比べて血中のグレリンと成長ホルモンが有意に増加した。胃排拙能はグレリン投与群では胃内容物の半量を排拙するのに要する時間が84分から57分に短縮した。血中インスリン値と血糖値はグレリン投与群ではコントロール群に比べて投与後早期に有意に上昇した。以上より、健常人においてグレリン投与は胃排泄能を促進するとともに糖吸収を亢進させることが示唆された。3胃癌患者を対象とした『胃切除術後患者に対するグレリンの臨床効果に関するランダム化第II相臨床試験』は大阪大学医学部附属病院倫理委員会の承認を得た後、平成18年8月から平成19年3月までに計10名の症例登録を行った。胃癌術後5日目から15日目までの10日間、グレリン3μg/kgを1日2回(朝、夕食前)点滴注射にて投与を行った。主要評価項目である食事摂取量と13C呼気吸収試験による排泄能検査と小腸吸収能の評価を行った。グレリン投与前後で、体重、体脂肪率、基礎代謝量、VASによる空腹時スコア、血清GH値、血清アルブミン値、血清コリンエステラーゼ値、血清グレリン値、血清レプチン値、の諸項目の測定を行った。今後これら測定データの詳細な解析を行う予定にしている。(1)食道癌、胃癌細胞の増殖に対するグレリンの影響:食道癌細胞株(TE3、TE8)と胃癌細胞株(MKN-45、KATOIII)の培養液中にグレリンを添加した後MTT assayおよび細胞数計測を経時的に行ったが、グレリン投与の有無によって細胞増殖に差はなかった。(2)グレリンが健常人の消化管機能に及ぼす影響の検討:〔方法〕健常人6名をグレリン投与群3名とコントロール群(生食投与)3名の2群に分けて経口栄養剤(ラコール)摂取と同時にグレリンまたは生食の投与を行い、血中のグレリン、成長ホルモン、インスリンおよび血糖濃度を測定した。〔結果〕グレリン投与群では生食投与群に比べて血中のグレリンと成長ホルモンが有意に増加した。胃排拙能はグレリン投与群では胃内容物の半量を排拙するのに要する時間が84分から57分に短縮し、胃排出能が最大となる時間は56分から38分に短縮した。

以上より、健常人においてグレリン投与は胃排泄能を促進するとともに糖吸収を亢進させることが示唆された。(3)臨床試験プロトコール作成:上部消化管術後患者のうち、まず胃癌患者を対象とした『胃切除術後患者に対するグレリンの臨床効果に関するランダム化第II相臨床試験』のプロコールを作成し、大阪大学医学部附属病院倫理委員会に提出して承認を得た。主評価項目は食事摂取量(一日のカロリー摂取量)と消化管吸収能(13C呼気試験による残胃排泄能検査と小腸吸収能)であり、登録期間は平成17年4月から2年間、登録数はグレリン投与群10名とプラセボ群10名の計20名を予定している。胃癌患者を対象とした『胃切除術後患者に対するグレリンの臨床効果に関するランダム化第II相臨床試験』は大阪大学医学部附属病院倫理委員会の承認を得ることができ実際の症例登録を開始した。平成18年8月に1例目の症例登録を行ってから平成19年2月現在までに計7名の症例登録を行った。グレリンの投与スケジュールとしては胃癌術後5日目から15日目までの10日間、グレリン3μg/kgを1日2回(朝、夕食前)点滴注射にて投与を行った。登録7例中3例は試験登録後に術後合併症(術後膵炎2例、腹壁ヘルニア1例)を認めたため試験を中止し脱落症例となったが、グレリン投与によると考えられる有害事象はこれまでのところ見られていない。プロトコールを完遂できた3症例(グレリン投与群2例、プラセボ群1例)については主要評価項目である食事摂取量と13C呼気吸収試験による排泄能検査と小腸吸収能(術後15日目に測定)の評価を行った。さらにグレリン投与による効果をみるためにグレリン投与前後で、体重、体脂肪率、基礎代謝量、VASによる空腹時スコア、血清GH値、血清アルブミン値、血清コリンエステラーゼ値、血清グレリン値、血清レプチン値、の諸項目の測定を行った。
地域歴素材の電子化に基づく歴史学習教材用マルチメディア型データベースの開発

1研究の概要(讃岐近世歴史素材のマルチメディア型データベース作成)本研究は,香川(讃岐)地域の歴史素材のデータベース化とマルチメディア型歴史学習教材の開発を目的とする。江戸時代は,中世と現在の橋渡しの時期で,歴史資料も豊富であり,たとえば城跡や城下絵図からは,現在社会にその影を色濃く残していることも読み取れる。ここでは,地域に根ざした歴史学習教材開発のために,江戸時代讃岐の歴史を物語る城跡,絵図や各種の歴史資料の電子化教材を開発する。対象にする素材は,温暖,少雨,内海型の讃岐地方の特徴を表す塩田資料やため池,北前船などの海上輸送や朱印状,親藩大名としての城郭遺跡,町並み絵図,新田開発や河川改修資料など,現在の香川県を連想できる歴史資料とする。これらの資料は,写真やスキャナでイメージ化するとともに,時代背景や由来などの説明項目を付加してデータベース化を図る。素材は121個あり,各素材をID,素材名,説明文,年代などの9項目で記述し,データベースソフト,アクセスで管理する。2実践事例(附属高松中学校)本データベースを利用する中学校の社会科授業を実施した。弘法大師を生んだ讃岐では,四国88ヶ所巡礼の風習は,今なお私たちの生活に深くかかわっている。授業では,巡礼にまつわる習慣,足跡などの学習を通して,背後にある「お接待,おもてなし」の風習までにも展開させた。生徒にとっては,人間社会のあり方など,歴史学習を超えた幅広い学習機会となった。3期待される効果(体験に基づく歴史学習,マルチメディア・リテラシの育成)新しい世紀に向けた教育では,基礎基本の精選と,生徒が主体的に学ぶ総合学習にある。総合学習では,生徒の意欲・関心を引き付ける魅力ある素材がキーポイントになる。本研究では,身近にある歴史素材を取り扱うので,生徒にも親しみやすく,体験的で有益な学習ができる。また,CD-ROMやインターネット検索を通した調べ学習により,情報化社会で必要なメディア・リテラシーの育成にもつながる。
高齢者のQOLの向上を目指したケアマネジメント実践に向けての基礎研究

15年度、16年度の研究をふまえ、17年度は下記の研究を行った。齊籐は、わが国の対応困難事例に関する文献から対応困難となる要素を抽出した。そして、関東地方のA市における介護支援専門員30名に自由記述の調査を実施した。調査は、対応困難事例の有無、対応困難事例の内容、対応困難な事例に対する対応、対応困難事例発生の原因、割合、うまく言った事例についての回答を得た。その結果、9割以上のものが対応困難事例に直面しており、その割合は12割程度と認識していること、対応困難事例には、援助者、利用者、介護者、地域のシステム、の4つが関連していることがわかった。先行研究では明らかにならなかった、対応困難事例の要素として援助者の要素が大きいことが明らかとなった。渡部は、現在介護支援専門員が抱える悩みのトップである「困難ケース」に焦点をあて、それを介護支援専門員が果たす機能の面から分析を行い、わが国の介護支援専門員が困難ケースと呼ぶ事例に対してどのような役割を発揮しようとしているのか、その役割は適切に機能しているのか、また、利用者支援に必要でありながら発揮されていない役割は何なのか、を整理し、今後の課題を明らかにしていくための研究を行った。英文文献から困難事例、ソーシャルワーカーの役割、ケアマネジメントモデルについて先行研究レビューを行い、75事例の介護支援専門員の事例を質的に分析を行った。その結果、介護支援専門員の果たしている機能は社会質源仲介・動員機能をもっともよく使っていることが明らかとなった。しかし、この社会資源仲介・動員機能を適切に用いるためには、十分な情報収集・非調査者である介護支援専門員の30%強のみであった。さらに支持・助力機能も約30%強が実施しているに留まった。これらのことから、三割程度が、資源仲介の際に利用者と利用者の置かれている状況に対する十分な情報を収集し、その情報整理を基にしたアセスメントを行っているに過ぎないということが明らかとなった。また、利用者の力の引き出しは三割程度、社会史源開発や保護・代弁機能は見られなかった。このような機能、役割の限定がケースをより困難にしていると考えられた。介護保険制度の施行後、介護支援専門員から「クライアントのニーズに即したケアプランが立てられない」「介護保険のアセスメント表ではクライアントの意向がくみ取れない」などの声が挙がると同時に「クライアントとかかわることが難しい」「接近が難しいクライアント」の声も挙がっており、これらの問題に対して具体的な解決策のないまま援助にあたっているのが実情である。本研究において、研究者は介護支援専門員がどの程度クライアントの直面している問題やその背景を考慮してケアプランをたてているのかということと、介護支援専門員が「困難」と感じる事例には相関があるのではないかと着目した。そこで15年度では、研究者がすでに行った事例検討において提出された介護支援専門員の事例を3つの地域から一定数抽出し、ひとつひとつの事例を各研究者が読み込み、クライアント側のファクターと介護支援専門員側のファクターから抽出し、分析を試みた。その分析をもとにディスカッションを行い、クライアント側、介護支援専門員側のファクターに見られる特徴からカテゴリー化を行った。そして、その妥当性について、現在50事例を抽出し、検討を行っている。16年度は15年度の研究をふまえ、下記の研究を行った。

(1)「対応困難事例」とは何をさすのか、先行研究から、整理を行った。(2)先行研究を踏まえ、15年度の研究に引き続き、事例検討において提出された介護支援専門員の事例の地域性を考慮し、3ヶ所から一定数の事例を抽出し、研究者のディスカッションを通して、困難事例のカテゴリー化を行った。その結果、援助者の困難の捕らえ方にある傾向がみられることがわかった。これらのパイロットスタディを検証するために、援助者がとらえる「対応困難事例」のパターン化、カテゴリー化がより明確化され、抽出できるよう、相談援助面接の初期介入に焦点をあてた事例提出株式を作成し、介護支援専門員の研究にて用いた。17年度に向けて集まった事例の分析に入る段階である。(3)高齢者のQOL向上を目指したケアマネジメント実践には、介護支援専門員の有する知識と技術が大きな要素となる。そこで、ケアマネジメントを実践していく上で、介護支援専門員が自身の知識と技術についてどのような自己認識をしているかについて、東北のA県の介護支援専門員現任者研修の参加者404名からの自記式アンケート調査を分析した。その結果、介護支援専門員の仕事に対して「専門性が高い」とには高い得点が出され、利用者からの理解を得られているには低い得点となった。また、知識と技術に関しては、とくに「面接」「利用者の力を引き出す」「クライエントの価値観の重視」には自身を持てていないという結果となった。この結果に関しては、2006年6月の日本社会福祉実践理論学会にて報告を行った。15年度、16年度の研究をふまえ、17年度は下記の研究を行った。齊藤は、わが国の対応困難事例に関する文献から対応困難となる要素を抽出した。そして、関東地方のA市における介護支援専門員30名に自由記述の調査を実施した。調査は、対応困難事例の有無、対応困難事例の内容、対応困難な事例に対する対応、対応困難事例発生の原因、割合、うまく言った事例についての回答を得た。その結果、9割以上のものが対応困難例に直面しており、その割合は12割程度と認識していること、対応困難事例には、援助者、利用者、介護者、地域のシステム、の4つが関連していることがわかった。先行研究では明らかにならなかった、対応困難事例の要素として援助者の要素が大きいことが明らかとなった。渡部は、現在介護支援専門員が抱える悩みのトップである「困難ケース」に焦点をあて、それを介護支援専門員が果たす機能の面から分析を行い、わが国の介護支援専門員が困難ケースと呼ぶ事例に対してどのような役割を発揮しようとしているのか、その役割は適切に機能しているのか、また、利用者支援に必要でありながら発揮されていない役割は何なのか、を整理し、今後の課題を明らかにしていくための研究を行った。英文文献から困難事例、ソーシャルワーカーの役割、ケアマネジメントモデルについて先行研究レビューを行い、75事例の介護支援専門員の事例を質的に分析を行った。その結果、介護支援専門員の果たしている機能は社会資源仲介・動員機能をもっともよく使っていることが明らかとなった。
ヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)の多面的生理学的意義:HO-1欠損症からの学習

本研究は,われわれが世界で初めての新しい疾患「ヒトヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)欠損症」を発見したことに端を発する.患児は2歳頃から,全身性慢性炎症,溶血性貧血を認め,さらに凝固,線溶系の異常亢進,高血圧も認め,6歳で頭蓋内出血で死亡した.本症の原因はヘモグロビンからビリベルディンへの代謝をつかさどるHO-1酵素蛋白の遺伝的欠損症であることが、遺伝子解析からも証明された.本症例のこれまでの病態解析から,本酵素は特に血液単球,腎尿細管,血管内皮の機能発現と維持などの多様な生理学的意義を有することが示唆された。(1)患児および両親のHO-1遺伝子解析から,母親アリルにエクソン2の欠損,父親アリルではエクソン3に2塩基欠損があることがわかり,患児はその複合ヘテロ接合体であることが知れた。さらに母親の染色体遺伝子を検索したところ,エクソン2を含む1,730bpにおよぶ大きな欠損が証明された。さらに,エクソン2はAluくり返し配列にはさまれる構造であることが知れ,本例のエクソン2欠損はAluくり返し配列の相同的組み換えによる配列欠失の可能性が示唆された。(2)HO-1欠損症例では単球に形態および機能異常がみられた。本研究では種々の細菌性,ウイルス感染症,および血管性病変(川崎病など)における血液細胞のHO-1発現状態を比較検討し、特に単球のHO-1発現と種々の感染症病態との関係を明らかにした。HO-1遺伝子プロモーター領域のGTレピート多型には有意差を認めなかった。(3)HO-1欠損症例では尿細管のダメージが経過とともに増悪した。そこで本研究では各種腎疾患におけるHO-1発現を免疫組織染色法、in situ hybridization法で検討した。さらにメサンギウム細胞株と比較すると、ヒト近位尿細管上皮細胞株でHO-1発現がより強く,ストレス感受性が高いことが知れた。(4)細胞株ECV304にHO-1遺伝子を導入した。低中等度HO-1蛋白発現株では,ヘミンや過酸化水素などのストレスを負荷すると細胞障害の抑制が認められたが、高度HO-1蛋白発現株では、逆に細胞障害の増強がみられた。このことは、HO-1蛋白発現量が多すぎても、決して防御的には働かず、かえって血管障害を増強する可能性を示唆した。将来の遺伝子治療において、HO-1遺伝子発現を恒常的ではなく、生理的なストレス誘導性とする必要があることを示唆した。1)HO-1はCO産生を介して肺高血圧症の病態に関与している可能性がある。本年度は種々の肺高血圧症例における肺組織内のHO-1発現の特徴を免疫組織染色を用いて検討した。HO-1欠損症ではHO-1産生は全く観察されなかったが、正常肺では、肺胞マクロファージや気道上皮にHO-1産生が認められた。

血管炎に伴う肺高血圧症では、気道上皮、肺胞マクロファージのHO-1発現は増強し、さらに、気道周囲や肺動脈壁に浸潤するマクロファージに強いHO-1産生が観察された。一方、原発性肺高血圧症ではHO-1産生の増強は認められなかった。以上より、正常肺におけるHO-1産生は肺組織における日常的ストレスを反映しており、HO-1がストレス防御と肺組織の機能恒常性維持に重要であることが示唆された。肺高血圧症においては、その成因によりHO-1の病態への関与が異なる可能性が示された。2)ヒト血管内皮細胞株ECV304にHO-1遺伝子を導入し、恒常的HO-1蛋白発現株を樹立した。この細胞株を使用して酸化ストレス誘導性細胞障害における、HO-1のストレス防御的意義を検討した。恒常的HO-1蛋白発現株のうち、低(8160)16中等度HO-1蛋白発現株では過酸化水素誘導性細胞障害の抑制が認められたが、高度HO-1蛋白発現株では、逆に細胞障害の増強がみられた。このことは、将来の遺伝子治療において、HO-1遺伝子発現を恒常的ではなく、生理的なストレス誘導性とする必要があることを示唆している。1)患児および両親のHO-1遺伝子解析から,母親アリルにエクソン2の欠損,父親アリルではエクソン3に2塩基欠損があることがわかり,患児はその複合ヘテロ接合体であることが知れた。さらに母親の染色体遺伝子を検索したところ,エクソン2を含む1,730bpにおよぶ大きな欠損が証明された。さらに、エクソン2はAluくり返し配列にはさまれる構造であることが知れ、本例のエクソン2欠損はAluくり返し配列の相同的組み換えによる配列欠失と考えられた。2)各種腎疾患におけるHO-1発現を免疫組織染色法でさらに検討した結果では、ストレスがさほど重篤でないと思われる小児ネフローゼ症候群においても腎尿細管におけるHO-1発現は著しく、腎尿細管には生理的にも常にストレスがかかっていると推察された。また、近位尿細管におけるHO-1発現が、尿蛋白や血尿と有意に相関していた。3)HO-1はCO産生を介して肺高血圧症の病態に関与している可能性がある。本年度は昨年度に引き続き、先天性心疾患に伴う肺高血圧症例や後天性の血管炎による肺高血圧症例における肺組織内のHO-1発現を免疫組織染色、およびリアルタイムPCR法を用いて検討した。HO-1欠損症ではHO-1産生は全く観察されなかったが、正常肺では、肺胞マクロファージや気道上皮にHO-1産生が認められた。先天性心疾患のVSDでは、肺高血圧を伴う例で肺組織のHO-1mRNA発現量が高かった。HO-1遺伝子プロモーター領域のGT反復配列には有意差を認めなかった。以上より、肺におけるHO-1産生は日常的ストレスを反映しており、HO-1がストレス防御と肺組織の機能恒常性維持に重要であることが示唆された。
ガロア表現と関連する写像類群の性質

k_0を有限次代数体とし、k_0に1のべき根をすべて添加した体をk_∞,k_∞の最大不分岐アーベル拡大体をLとする。ガロア群Gal(L/k_∞)およびk_∞のイデアル類群C_∞の構造を調べることは、岩沢理論の「すべての1のべき根版」における、基本的な問題と思われる。profinite abel群としては、Gal(L/k_∞)はZ^^∧の可算無限個の直積と同型であること(Uchida)、discrete abel群としては、C_∞はQ/Zの可算無限個の直和と同型であること(Brumer)が知られている。(Q,Zはそれぞれ有理数、整数の加法群、Z^^∧は加法群Zのprofinite completion.)いま、k_0に1の4乗根と1のp乗根(pは奇素数)をすべて添加した体をk_1とし、Gal(k_∞/k_0)の部分群g=Gal(k_∞/k_1)を考える。(gはZ^^∧と同型となる。)本研究では主に、gの作用を込めたGal(L/k_∞)およびC_∞の構造を調べた。Gal(L/k_∞)については、完備群環Z^^∧[[g]]上の加群として、Z^^∧[[g]]の可算無限個の直積と同型となるという結果を得た。一方、C_∞(p)はdiscrete g-加群となる。いま、k_0は総実と仮定し、pは奇素数とする。このとき、複素共役の作用によるC_∞(p)のマイナスパートをC_∞(p)^-と表す。(プラスパートは{0}となる(Kurihara)。)一般にpro-p g-加群Xと、1のpべき乗根全体の群W(p)に対し、Hom(X,W(p))で、XからW(p)への連続準同型全体を表すことにすると、これも自然にdiscrete g-加群となる。g-加群C_∞(p)^-については、Hom(II^∞_<N=1>Z_p[[g]],W(p))と同型となるという結果を得た。(Z_p[[g]]:gのp進整数環Z_p上の完備群環。)k_0を有限次代数体とし、k_0に1のべき根をすべて添加した体をk_∞,k_∞の最大不分岐アーベル拡大体をLとする。)代数曲線と有限次代数体との類似は古くから知られているが、代数曲線において定数体をその代数閉包に拡大することの代数体における類似は1のべき根をすべて添加することと考えられている。そこで、k_0を有限次代数体とし、k_0に1のべき根をすべて添加した体をk_∞,k_∞の最大不分岐ガロア拡大体をL^^とすると、ガロア群Gal(L^^/k_∞)は、「代数閉体上の代数曲線の代数的基本群」の類似物に相当するものと考えられる。本年度は、このガロア群のアーベル化群Gal(L/k_∞)(Lはk_∞の最大不分岐アーベル拡大体)の構造について調べた。

ガロア群Gal(L/k_∞)はprofinite abel群としては、Z^^^の可算無限個の直積と同型であることが知られている(Uchida)。(Z^^^は加法群Zのprofinite completion.)一方、ガロア群Gal(k_∞/k_0)がこのガロア群に自然に作用するが、その作用も込めた構造については知られていない。いま、k_0に1の4乗根と1のp乗根(pは奇素数)をすべて添加した体をk_1とし、Gal(k_∞/k_0)の部分群G=Gal(k_∞/k_1)を考える。(Gは無限巡回群のprofinite completionと同型となる。)このとき、Gの作用により、Gal(L/k_∞)は自然に完備群環Z^^^[[G]]上の加群となるが、この構造については、次の結果を得た。定理Gal(L/k_∞)はZ^^^[[G]]-加群として、Z^^^[[G]]の可算無限個の直積Π^^∞__<N=1>Z^^^[[G]]と同型となる。なお、k_∞の最大アーベル拡大体Mについても、ガロア群Gal(M/k_∞)はZ^^^[[G]]-加群として、Z^^^[[G]]の可算無限個の直積と同型となることが得られている。一般にpro-p g-加群Xと、1のpべき乗根全体の群W(p)に対し、Hom(X, W(p))で、XからW(p)への連続準同型全体を表すことにすると、これにもgは自然に作用し、これはdiscrete g-加群となる。本年度得た主な結果は次の定理である。
脳腫瘍の神経伝導と硬さ因子の解明：機能温存と安全性の高い手術法の開発

脳腫瘍の硬さと神経伝導速度に影響を与える因子の解明し、脳腫瘍手術中に硬さと伝導速度の測定が可能な簡易測定装置の開発を目標とします。脳腫瘍の硬さを正確に評価できれば、より安全な手術計画を立てることが可能となります。脳腫瘍と正常脳の神経伝導速度の違いを手術中に見極めることが出来れば、腫瘍の取り残しを減らすことが可能となります。この研究は脳腫瘍患者さんの予後を良くすることを根本的な目標としています。
物性研究における計算物理

「計算物理」という概念が提唱されてから既に久しく、わが国でも計算機を駆使した物性研究は着実に進展している。この傾向は今後とも一層強くなることが確実であると思われるが、「計算物理」を支援する体制が、特に物性物理学の分野においては欧米のいくつかの国に比べてやや立ち遅れている。この状況を打開するには、まず第一にこの分野のコミュニティ-を確立し、計算物理の現状と将来を分析することである。第二にそれを基礎として、計算機の設備計画を含めた将来計画を建て、それを実現することである。この後者の方向については、物性研究所を中心として「物性研究専用の大型計算機システム」導入を目指すプロジェクトが進行中である。本科学研究費補助金は、上記第一の目的のために活用された。即ち、コミュニティ-を確立するための第一歩として、物性物理における計算物理で活躍する研究者間の交流を図るとともに、各研究者の分野での研究の現状と問題点を明らかにするために、平成1年10月23、24日の2日間にわたって、東京大学物性研究所において研究会を開いた。1988年5月に物性研究所短期研究会として、同名の研究会が開催され、その報告は固体物理24巻3号(1989)に「計算物理」特集号として出版されている。本研究会はその後の発展をまとめると共に、前回の研究会では取り上げることのできなかった話題をできるだけ集める努力をした。講演者は必ずしも分担者に限ることなく、若手研究者の参加を奨励するように努めた。なお、本科学研究費補助金のグル-プを基盤として、平成3年度発足の重点領域研究への申請を行った。
バイオメカニカルシミュレーションを用いた矯正診断法の確立

本システムを適用することで、従来法にはない顎骨周囲の形態的、機能的評価に基づく診断および治療法の選択が可能となり、形態情報と機能情報を統合した、より包括的な咬合再構築の手法が確立した。形態情報と機能情報を統合したバイオメカニクス解析から、咀嚼に最適な咬合状態や歯列位置の予測と評価を行うシステム開発を最終目的としている。本年度は、(1)CT値の検証、(2)力学解析およびシミュレーションを具体的な目標とし、結果は以下の通りであった。(1)コーシビニムX線CTの定量性の確立:検出器の大型化・高速化に伴い、高画質かつ等方性有する非常に汎用性の高い検査機器となったにも関わらず、濃度値の定量性を示さないという点から、顎骨の骨密度などの機能的情報を抽出する診断装置としての有用性は皆無であった。そこで本研究では、画像再構成方法に検討を加え、それまでは不可能であったコーンビームX線による生体骨組織のカルシウム含有量の定量測定法を確立した。現在、同様の装置は世界各国で製造されているが、定量化を実現したのは他に類をみない画期的な手法となっている。(2)コーンビームX線CTデータを用いた力学解析手法の確立:従来は、一定のモデルを用いて、おおよその傾向を解析するだけに限られていたが、モデル化に関する一連の本手法を適用することによって、それぞれの患者における高精度での解析が可能となった。さらに、この診断精度の飛躍的に向上した画像再構成手法を組み込むことで、正確なCT値をもとにした顎骨の力学モデルの構築により、非常に高精度で現実に即したバイオメカニクス解析が可能となった。また、高速、低被爆を実現した検査機器を使用することにより、相当数の資料採得が可能であった。<本業績による今後の学術的影響>生体における力学解析の精度が飛躍的に改善されるとともに、骨変形症などの病態解明に重要なツールとして注目されると考えられる。これにより、力学環境(咀嚼,歩行,就寝,運動など)と生体組織の反応性との関連がより明確にされ、骨代謝学をはじめ、スポーツ医学,老年医学,宇宙医学などへの高精度の情報提供が予想される。本年度は、(1)顎骨周囲組織の形態的、機能的評価に基づく診断、(2)治療後の力学環境シミュレーションにより妥当性を検討した治療法の選択および実践、を具体的な目標とし、結果は以下の通りであった。(1)定量性をもつコーンビームX線CT画像を利用した顎骨の形態的、機能的評価:既に開発したCT画像の取得法を基に、新たな画像の取得はもとより、既に撮影されたCTデータについても定量性の再現が可能となり、画期的な画像再構成法を確立した。これにより、矯正治療や歯周治療における「咬合再構成」のゴール設定基準策定のため、携帯情報と機能情報を統合したバイオメカニクス解析から、咀嚼に最適な咬合状態や歯列位置の予測と評価を行う診断法を確立した。(2)治療後の力学環境シミュレーションにより妥当性を検討した治療法の選択および実践:特にコーンビームCTを用いて正確な密度情報を伴った顎顔面形態情報を獲得した上で、咬合力、咀嚼筋活動、顎骨骨密度および顎運動等の生体情報を基に個体別力学モデルを構築した。さらに、その力学モデルと、考えうる治療法を適用した後の予測状態とを比較、シミュレーション結果の再評価を行い、歯科矯正治療時における治療後の形態学的なシミュレーションに加え、機能的情報を再現した力学モデルの構築を図った。この手法を適用する事により、歯科矯正治療において力学的に最適形状と考えられる力学環境の決定が可能となった。形態情報と機能情報を統合したバイオメカニクス解析から、咀嚼に最適な咬合状態や歯列位置の予測と評価を行うシステム開発を最終目的とした本年度は、(1)生体情報から製作した力学モデルを用いた、最適と考えられる治療後の力学環境の設定、(2)治療後の力学環境シミュレーションにより妥当性を検討した治療法の選択および実践、(3)本システム開発に基づく治療法と、従来法により決定した治療法との有用性および問題点の検討、を具体的な目標とし、結果は以下の通りであった。(1)最適と考えられる治療後の力学環境の設定:これまでの研究成果より、咬合力・咀嚼筋力および下顎頭反力等の生体情報を用いた力学モデルから、咬合治療前の生体力学解析は十分に可能となった。この手法により得られた結果と、咬合治療後のモデル構築、特に抜歯モデルおよび非抜歯モデルとして咬合荷重部位と大きさを変更した力学解析結果とを比較することにより、力学条件が最適と考え得る歯列位置を導出することが可能となった。(2)妥当性を検討した治療法の選択および実践:(1)の結果をふまえ、実際の治療法の選択に際し、幾何的な計測値と共に、機能的評価に基づいた、咀嚼に最適な歯列位置を実現すると考えられる咬合治療法の選択が可能となった。

(3)本システムと従来法の有用性および問題点の検討:本システムを適用することで、従来法にはない顎骨周囲の形態的、機能的評価に基づく診断および治療法の選択が可能となり、形態情報と昨日情報を統合した、より包括的な咬合再構築の手法が確立した。