hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
家族性慢性膿皮症の発症機序の解明と新規治療法の開発

慢性膿皮症は、頭頸部、腋窩、臀部、外陰部などに、慢性再発性に細菌感染による炎症性病変を繰り返す難治性疾患である。長らくその病因は不明であったが、最近、家族性慢性膿皮症がγセクレターゼ遺伝子の変異により発症することが明らかにされた。しかし、変異を持たない症例の報告も少なくなく、本症の病態の全容は未だに解明されていない。本研究では、NCSTN遺伝子に新規変異を同定し、さらに喫煙が本症の発症に重要な役割を果たしている可能性を示した。慢性膿皮症の一部は、家族性に発症することが知られており、それを家族性慢性膿皮症と呼ぶ。最近、一部の家族性慢性膿皮症患者がγセクレターゼ遺伝子により本症を発症することが明らかになった。しかしながら、患者の大部分では遺伝子変異が同定できず、本症の病因は未だ未解明な点が多く残されている。従って、本研究は、γセクレターゼ遺伝子変異以外の病因遺伝子を同定することを目指すものである。まず、平成25年度は慢性膿皮症患者からのDNA採取を精力的に行い、新たに5名以上からDNAを得ることができた。これらの患者について、γセクレターゼを構成する6つの遺伝子群(NCSTN, PSEN1, PSEN2, PSENEN, APH1A, APH1B)の変異の有無を確認した。これまで、ナンセンス変異やフレームシフト変異、スプライスサイト変異が病原変異として知られているが、結果、1名もこれらの変異を保有していなかった。また、最近、NCSTNのミスセンス変異が本症の発症に関わることが報告されたが、今回の解析では、1名も保有していなかった。現在、これらの患者の検体を次世代シーケンスで解析中であり、新規病因遺伝子の同定を目指す予定である。候補遺伝子が同定された場合、その遺伝子変異を患者全員について解析し、非罹患者は有していないが、罹患者のみが有している変異を同定する。その後、一般コントロールの検体をスクリーニングし、病原性を評価する予定である。家族性慢性膿皮症は、頭頸部、腋窩、臀部、外陰部などに、慢性再発性に細菌感染による炎症性病変を繰り返す、比較的稀な常染色体優性遺伝性疾患であるが、最近、本疾患がγセクレターゼ遺伝子変異により発症することが明らかになった。申請者も先行研究において本症の日本人家系について遺伝子解析を行い、本邦で初めて同遺伝子変異を同定することに成功した。しかし我々のデータでは、興味深いことに、γセクレターゼ遺伝子に変異を持たない症例も少なくなく、本研究では本症の病態の全容解明を目指すことにした。まず我々は、家族性慢性膿皮症の新規家系からDNAを収集し、γセクレターゼ遺伝子解析を行ったところ、NCSTN遺伝子に新規変異を同定することに成功した(患者はヘテロ接合性に変異を保有していた)。その変異は、早期終止コドンを生じる変異であり、機能喪失性変異であると考えられた。興味深いことに、その家系内では、同じ変異を持つにも関わらず、症状を発症している者としていない者がいた。これまでの報告では、NCSTN遺伝子に機能喪失変異を持つ患者全員が本症を発症していたため、浸透率が高い疾患と考えられていたが、これらの研究成果により、本症の発症には、遺伝的要因以外にも生活習慣等の環境因子が関与すること強く示唆された。これまでも非家族性の慢性膿皮症の発症に喫煙や肥満が関与している可能性が示唆されていたが、家族性慢性膿皮症においても、環境因子が重要な発症因子であることが明らかになった。皮膚科学慢性膿皮症患者のリクルートは順調に進んでおり、DNAも順調に収集できている。また、γセクレターゼ遺伝子の有無についてもすでに決定済みであり、概ね順調に進んでいる。次世代シークエンスのデータ解析により、新規病因遺伝子変異の同定を目指す予定である。解析患者数が想定よりもやや少なかったため平成26年度に遺伝子解析で使用予定
ミスマッチ修復による合成エラー修復と誤った相同組み換え抑制の統一的理解

ミスマッチ修復はDNA合成エラーを修復して複製正確性を上げるのみならず、類似配列間の組換えを抑制して相同組換えの正確性を高めるDNA修復機構である。組換え抑制のメカニズムと二つの反応の分岐制御を知るため、本研究では類似配列間の組換え抑制を再現する試験管内系を構築した。本実験ではまずツメガエル卵抽出液にDNA基質を加え、一本鎖アニーリングによる修復を再現した。さらにアニーリング領域間に配列の不一致を導入するとアニーリング反応が著しく抑制され、この抑制にはミスマッチ認識複合体とRecQ型ヘリカーゼが必要であった。今後は本実験系を発展させ、反応過程の解析、および機能する因子の解析を進める予定である。ミスマッチ修復機構は、DNA合成の誤りを修復して突然変異を抑制するDNA修復機構である。ミスマッチ修復機構のもう一つの重要な役割は、類似配列間の(誤った)相同組換えの抑制である。類似配列間の組換え中間体には、配列が同一でない部分でミスマッチ塩基対が生じ(ヘテロ二重鎖)、ミスマッチ修復システムがこれを認識することで組換え中間体の解消を引き起こすと考えられている。しかしながら、誤った組換えの抑制とミスマッチ塩基の修復という二つの異なる反応が、どのような機構で分岐し、どのような制御によって適切に機能するのかはよくわかっていない。本研究では、誤った組換えの抑制を試験管内で再現し、この分岐機構を理解することを目指した。ツメガエル卵核質抽出液(NPE)にプラスミドDNAを加え、相同領域での組換え反応の検出を試みたところ、二重鎖切断部位を挟んで相同領域が存在する際に、相同領域間で一本鎖アニーリング(SSA)が効率よく起こることが分かった。相同領域間に塩基置換を導入して相同性を下げていくと、SSAの効率が顕著に減少した。さらにこのときミスマッチ修復因子MutSαをNPEから免疫除去すると、類似配列間のSSA効率が回復することが分かった。これらの実験は、ミスマッチ修復システムによる相同組み換え抑制反応をはじめて試験管内再現したものである。さらにこの系を利用して相同組み換え(SSA)抑制に必要な因子を探索し、責任ヘリカーゼを同定した。酵母遺伝学を用いた先行研究と一致し、DNA合成エラー修復に必要なヌクレアーゼ(MutLαおよびExo1)は誤った組換え抑制には必要でないことも分かった。さらに、誤った組換えの抑制が起こる際に、特徴的なDNA中間体が蓄積することを発見した。この中間体の構造推定と、中間体が蓄積する理由の解明が、次の重要な研究課題である。本年度は、当初の計画通り、誤った組換え抑制反応の試験管内系構築に成功した。この系の効率は当初の予想を大きく越えており、実験系に投入したDNAの大半が組換え反応に利用されていた。したがって、マーカー遺伝子を使った間接的な組換え反応検出ではなく、組換え中間体を直接検出することが可能になり、組換え抑制中間体DNAの検出に至った。さらに、この実験系を用い、誤った組換えの抑制に機能する責任ヘリカーゼを同定することができた。したがって、本年度はおおむね当初の初年度計画目標を達成し、さらにいくつかの部分で当初の予想よりも大きな進展を得ることができた。DNA二重鎖切断が生じるとDNAの非相同末端結合経路や相同性依存的修復経路による修復が誘発される。類似するが同一ではない配列間で相同性依存的修復が「誤って」起こると、中間体にミスマッチ塩基対が生じる。このとき、ミスマッチ修復機構が機能して修復中間体を解消し、相同性依存的修復の品質を管理すると考えられている。同時にミスマッチ修復機構はミスマッチ塩基対を削り込んで修復することも知られる。この反応は、DNA複製の際には合成エラー修復に、相同性依存的修復の際には遺伝子変換(gene conversion)に寄与する。しかし、誤った組換えの抑制とミスマッチ塩基の修復という二つの異なる反応が、どのような機構で分岐し、どのような制御によって適切に機能するのかはよくわかっていない。本研究ではミスマッチ修復による組換え抑制を試験管内で再現し、この分岐機構を理解することを目指した。先年度の研究によって、ツメガエル卵抽出液を用いた相同性依存的修復の試験管内再現系、および、ミスマッチ修復機構が関与する、類似配列間の相同性依存的修復抑制の実験系がほぼ確立している。そこで本年度は、これらの反応に関与する可能性のある因子に焦点をあて、さらなる解析を進めた。先年度の解析によって同定されたヘリカーゼについて遺伝子クローニングと組換えタンパク質の作成を進め、同時に機能モチーフの変異タンパク質も作成した。さらに、関与が予想される多の因子についてもクローニングと抗体作成を進めた。先年度は、ミスマッチ修復が機能する際に特徴的なDNA中間体が蓄積することを見いだしていたが、この中間体の解析のための実験系構築も進めた。先年度の解析結果と合わせ、ミスマッチ修復機構が相同性依存的修復を制御する反応を試験管内で再現し、反応の概要をつかむことができた。詳細な反応メカニズムの解明が今後の課題である。

さらにアニーリング領域間に配列の不一致を導入するとアニーリング反応が著しく抑制され、この抑制にはミスマッチ認識複合体とRecQ型ヘリカーゼが必要であった。今後は本実験系を発展させ、反応過程の解析、および機能する因子の解析を進める予定である。当初計画に従い、どのような因子やDNA構造が、ミスマッチ塩基のヌクレアーゼによる削り込み、修復の経路と、ヘリカーゼに依存したヘテロ二重鎖の解消を分岐させているのか解析を進める。分子遺伝学本年度は実験系の構築が予想以上に順調に進んだため、微量の相同組み換え産物検出に対応するための試薬や機器類の購入の必要がなかった。また、実験の進展に合わせて生化学的な解析に注力したため、本研究者のこれまでの研究資産を有効利用することができた。結果として支出額が当初予定を下回り次年度使用額が生じた。次年度は、研究の進展に合わせ、本年度の剰余額を利用して新たな実験系の構築に取り組む。さらに抗体や研究試薬を拡充し、これまでの知見をさらに深めることを目指す。
脳性麻痺者の加齢に伴う関節可動域の変化と筋の変性及び運動能力との関係

脳性麻痺者の運動機能障害は関節可動域の制限が主な原因の一つである。また、この制限は加齢に伴い強くなる傾向がある。本研究は脳性麻痺者を子供から大人まで調査し、運動機能と関節可動域の関係に対する年齢の影響を調査した。その結果、成長期にある子供には明確な年齢と関節可動域の関係は見いだせなかった。運動機能のよっては、関節可動域が強く影響していたが、歩行などの動作については基本的には脳性麻痺の粗大運動能力分類(GMFCS)との相関が高かった。脳性麻痺者の関節可動域は加齢に伴い制限が増加することが指摘されている。そこで,本研究の目的は,発育期の脳性麻痺者の関節可動域の加齢に伴う変化を観察し,どの関節が特に加齢の影響を受けるかを明らかにすることであった。被験者は歩行可能な発育期にある9歳から17歳の脳性麻痺者19名であった。脳性麻痺者の運動能力をあらわすGMFCSでは,1から3の間であった。関節可動域は,全身の7部位25項目を測定した。関節可動域は,被験者が自分自身の力で動かすことができる自動関節可動域とし,柔軟度測定器を用いて測定した。すべての関節可動域は年齢との相関は認められず,思春期の加齢による影響は確認できなかった。さらに,成長の指標である身長および体重も関節可動域との相関関係は認められなかった。脳性麻痺者は,その障がいの程度がさまざまであり,麻痺のtypeや麻痺している部位など個人差が大きい。これらの違いを考慮しても,年齢と関節可動域には相関が認められなかった。これらの事実は,本研究の被験者においては,すでに関節の可動域は固定されていることを示している。本研究の被験者の最低年齢は9歳であった。一般的に脳性麻痺者は発育段階において関節が固定すると言われているが,このことが事実だとすると,9歳の段階においてすでに関節は固定されていると考えられる。今後は,9歳以下の子どもたちの関節可動域と年齢の関係を明確にする必要がある。初年度の研究予定は,成長期にある子どもたちを対象として,関節可動域と加齢の影響を明らかにすることであった。この目的はおおむね順調に進展していると判断される。発育期にある9歳から17歳の脳性麻痺者の関節可動域を観察すると、年齢や成長の指標である身長、体重など、身体的発育との関連性は明確には認められなかった。一方、関節可動域の制限は運動能力の制限となるが、発育期にある子供たちの関節可動域と運動能力の関係は明らかになっていない。そこで、本研究では、運動能力が発育に伴い順調に発達しているかどうかを明らかにすることを目的とした。被験者は、GMFCSレベルでは1から3の歩行可能な9歳から22歳までの成長期にある脳性麻痺者24名であった。関節可動域は全身7部位(手、肘、肩、頸、股、膝、および足)25項目であった。運動能力は文部科学省の新体力テストを基に、握力、柔軟性など10項目とした。年齢と相関が認められたのは、握力および体前屈のみであり、握力は加齢に伴い増加し、体前屈は加齢伴い低下していた。一方、いくつかの関節可動域において、運動能力との有意な相関関係が認められた。しかしながら、握力と股関節の可動域と有意な相関が認められるなど、運動特性から考えて関節可動域の変化から説明できるような一定した関係は得られなかった。むしろ、運動能力はGMFCSレベルとの関連性が強かったことから、加齢による生育や関節可動域よりも、身体全体の活動能力が今回測定した運動能力に影響していることが示唆された。これまでの研究では、加齢と関節可動域との関係が指摘されていることから、成人以降のデータも合わせて、年齢と関節可動域および関節可動域と運動能力の関係の分析する必要がある。本年度の研究は、成長期にある脳性麻痺者の関節可動域と運動能力の関係を検討することであった。この目的はおおむね順調に進展した。本研究課題のこれまでの研究において、発育期にある脳性麻痺の子どもたちの特徴として、関節可動域は身長や体重などの身体的発育とは関係しておらず、また運動能力は発育レベルとは相関がなくGMFCSレベルと有意な関係にあることが明らかとなった。関節可動域は、運動能力と明確な関係がないことも示された。そこで、本研究の目的は、発育期の子どもだけでなく成人を含めた脳性麻痺者を対象として、年齢、関節可動域、及び運動能力の三つの要因の関係を明らかにすることであった。被験者は9歳から55歳までの脳性麻痺者男女120名であった。被験者全員がGMFCSレベルは1から3であり、単独であるいは補助器具を使用して歩行可能であった。関節可動域は、全身7部位(手、肘、肩、頸、股、膝、及び足)の25項目であった。運動能力は、文部科学省の新体力テストを基に、握力、50m走、10m往復走、立ち幅跳び、ソフトボール投げ、閉眼片足立ち、シットアップ、反復横跳び、柔軟性、及びシャトルランの10項目を測定した。年齢と相関が認められたのは握力のみで、すべての関節可動域と年齢間には有意な相関関係は認められなかった。

関節可動域と運動能力では、たとえば握力と股関節外旋と有意な相関が認められたが、この場合関節可動域と運動特性の関連性は乏しく、関節可動域から運動特性を説明することはできなかった。一方、各運動能力と最も強い相関が認められたのは、GMFCSレベルだった。脳性麻痺者の関節可動域は、運動を制限する要因の一つであることに違いはないが、関節可動域の値そのものが運動能力を評価できるものではなかった。脳性麻痺者の運動能力は、個々の関節可動域ではなく、全身性の身体活動能力が重要であることが示された。脳性麻痺者の運動機能障害は関節可動域の制限が主な原因の一つである。また、この制限は加齢に伴い強くなる傾向がある。本研究は脳性麻痺者を子供から大人まで調査し、運動機能と関節可動域の関係に対する年齢の影響を調査した。その結果、成長期にある子供には明確な年齢と関節可動域の関係は見いだせなかった。運動機能のよっては、関節可動域が強く影響していたが、歩行などの動作については基本的には脳性麻痺の粗大運動能力分類(GMFCS)との相関が高かった。これまでの研究代表者らの研究において,歩行可能な成人脳性麻痺者の関節可動域を全身25か所測定し,関節可動域と運動能力および有酸素能力との関係を検討した。その結果,成人脳性麻痺者の関節可動域は運動能力およびと密接に関係していることを明らかにしてきた。一方,子どもたちを対象として,関節可動域と運動能力の関係を明らかにした研究はなされていない。そこで,平成28年度は,成長期にある子どもたちの関節可動域と運動能力の関係を明らかにすることが研究目的である。被験者は,歩行可能な脳性麻痺者および健常者とし,79歳,1012歳,1315歳,1618歳,1922歳の各年齢層において1015名とする。関節可動域は全身7部位,25項目とし,被験者が自身の力で動かすことができる自動関節可動域とし,柔軟度測定器を用いて測定する。運動能力は,文部科学省の新体力テストを基に握力,柔軟性など10項目とする。一般に、脳性麻痺者の関節可動域は加齢との相関があると指摘されている。しかし、昨年度及び一昨年度の本研究データは、発育時の関節可動域に関しては年齢との関係は見出すことができなかった。今後は、発育期も含めた成人期以降のデータを併せて、年齢と関節可動域、及び関節可動域と運動能力の関係を明らかにする必要がある。アダプテッド・スポーツ科学27年度は、筋特性測定実験を早く終了したため、謝金および消耗品を購入する予定だった予算が残った。予定していた海外学会発表が都合でできなかったこと、および論文投稿料が予算より少なかったことが主な理由である。今年度、引き続き筋特性測定実験を早めに終了するようにし、研究成果を出すべくデータ解析を行う予定である。今年度は、海外でで開催される二つの学会に参加予定であり、また国際雑誌への投稿も予定しており、これらの経費に充当する予定である。
誤嚥性肺炎の病態に及ぼす白血球の関与について

誤嚥性肺炎のモデルをウサギにて作成し、その初期病態の解明を目的とする。ウサギの右肺にpH1.25,vol.1.2ml/kgの塩酸を注入し、血液のTNF-alphaと好中球のH202の産生を8時間経時的に、また8時間後の肺胞洗浄液(BALF)中のTNF-alphaを調べた。またこれらに対する、ペントキシフィリン(PTX)(20mg/kgi.v+6mg/kgd.i.v)の前投与の効果について調べた。TNF-alphaの測定はbioassay、好中球のH202の産生はDCFHをflowcytometerにて測定した。18羽のウサギを3群に分けた。コントロール群では、塩酸の代わりにPBSを同量肺に注入した。第2群は、塩酸投与群とした。第3群では、PTX前投与後塩酸を投与した。肺への塩酸注入1時間後には全例に、2時間後には6例中4例で血清中のTNF-alpha活性化が認められた。塩酸注入肺のBALFでは4/6、対側肺で2/6にTNF-alpha活性化が認められた。好中球のH_2O_2はの産生は塩酸注入後2時間で増加し、4時間までコントロールより有意に高値を示した。PTXの前投与は、TNF-alpha活性化、好中球のH_2O_2の産生の増加を抑制した。PTXの前投与は、塩酸注入による対側肺、小腸の水分量増加、好中球の集積を抑制した。PTXはTNF-alpha活性化、好中球のH_2O_2の産生の増加を抑制し、その結果二次性の臓器障害の発生を抑制したと推察される。
アニマル・インザ・ループによる昆虫の適応的嗅覚ナビゲーション機能の解明と再構成

本研究では,アニマル・インザ・ループという新しいコンセプトを基盤に昆虫が持つ適応的な嗅覚ナビゲーションシステムを解明し,ロボットに再構成することを目的とする.本システムは,ロボットと昆虫を一つのシステムとして構成し,コントローラである昆虫は自身の身体ではない機械身体を制御することでタスクを行う.本研究では,昆虫の匂い源への定位行動に着目し,昆虫の環境適応能,身体適応能,身体と脳神経系の間にみられる内在的な適応能を解析する.具体的には,ロボット身体や昆虫に与える環境情報に矛盾を加えることで,状況に応じた適応能をどのように発揮するか計測し,モデル化する.モデルの検証は完全自律型移動体を用いて行う.本研究では,アニマル・インザ・ループという新しいコンセプトを基盤に昆虫が持つ適応的な嗅覚ナビゲーションシステムを解明し,ロボットに再構成することを目的とする.本システムは,ロボットと昆虫を一つのシステムとして構成し,コントローラである昆虫は自身の身体ではない機械身体を制御することでタスクを行う.本研究では,昆虫の匂い源への定位行動に着目し,昆虫の環境適応能,身体適応能,身体と脳神経系の間にみられる内在的な適応能を解析する.具体的には,ロボット身体や昆虫に与える環境情報に矛盾を加えることで,状況に応じた適応能をどのように発揮するか計測し,モデル化する.モデルの検証は完全自律型移動体を用いて行う.
三次元物体の形状類似検索

本研究の目的は、産業や医療など、様々な分野で利用されている三次元物体データを、その形状を手掛かりに検索を行う、三次元物体の形状類似検索技術を開発することである。本年度は、これまでの研究をふまえ、さらなる検索性能の向上ため、新しい三次元物体の特徴量Dense Voxel Spectrum Descriptor(DVD)とLocal Feature Correlation Descriptor(LCoD)を考案した。DVDは、三次元物体の形状を離散的に表したボクセル表現を複数のセルに重複分割し、分割したセルごとに計算したフーリエスペクトルを並べたものを特徴量とする。ボクセル表現全体ではなく、分割したセルごとにフーリエスペクトルを計算することで、三次元空間のどこにどのような形状があるかを捉える。DVDは、特に、機械部品によるデータセットEngineering Shape Benchmarkで、優れた検索性能となった。一方、LCoDは、形状の凹凸をグレースケールで表したDepth Buffer画像を複数の視点からレンダリングし、各Depth Buffer画像ごとに計算した局所特徴量の相関を並べたものを特徴量とする。Depth Buffer画像から抽出した局所特徴量の相関を特徴量とすることで、形状の凹凸変化の傾向を捉える。LCoDは、Princeton Shape Benchmarkのような、様々な形状の三次元物体が含まれるデータセットにおいて、優れた検索性能となった。また、特徴量の考案だけでなく、三次元物体データセットの作成も行った。これまでの三次元物体データセットの多くは1,000個程度の三次元物体からなる小規模なものであった。そこで、10,000個の三次元物体からなる大規模なデータセットToyohashi Shape Benchmark(TSB)を作成し、国際学会にて発表した。TSBは、今後の三次元物体に関する研究に対して、大きな貢献となると考える。この他、データ解析において悪影響を与える、データセット全体の傾向から逸脱したデータを検出する技術Local Kernel Density Outlier Factorや、データ分布の局所的な構造を重視し、高次元空間の距離で表される計量情報を保存するように低次元空間に射影する局所計量保存射影を考案した。本研究の目的は、設計や映画などの分野で使用されている三次元物体データを、ファイル名などのテキスト情報ではなく、物体そのものの形状を手掛かりとして検索を行う、三次元物体の形状類似検索システムを開発することである。これまでの研究で、三次元物体の形状的特徴を捉えた特徴量Multi-Fourier Spectra Descriptor(MFSD)と、特徴量の重要な情報を保持したままサイズを圧縮する次元削減手法線形拡散射影を考案している。本年度の研究の主たる目的は、三次元物体の形状類似検索の実用化を考え、大規模な三次元物体データベースを対象とした、高速かつ高精度な検索インデックスの開発である。大規模な三次元物体データベースを対象とした形状類似検索を行う上で、ハッシュ関数による近似最近傍点探索法に着目した。これは、高次元の特徴量を、短いバイナリ符号で表すことで、類似検索における相違度計算の高速化するものである。ハッシュ関数による近似最近傍点探索法で重要となるのは、類似した特徴量同士に、同じバイナリ符号を割り当てるハッシュ関数であり、多くのハッシュ関数計算手法で次元削減手法が応用されている。そこで、本年度の研究では、以前考案した線形拡散射影を、ハッシュ関数計算に応用したDiffusion Hashingを新たに考案した。Diffusion Hashingは、Locality Sensitive HashingやSpectral Hashingといった従来手法よりも高い検索精度を実現した。そして、この研究成果を、国際学会で発表することができた。その他に、三次元物体の部分検索を考慮した場合に必要となる、三次元物体の意味のあるパーツへの分割や、新たな三次元物体の特徴量の研究なども行った。また、GUIで動作する三次元物体の形状類似検索デモシステムを開発し、オープンキャンパスなどの研究室公開でデモを行った。以上のように、計画に沿った研究だけなく、部分検索への発展など広がりある研究を行えた。

そこで、10,000個の三次元物体からなる大規模なデータセットToyohashi Shape Benchmark(TSB)を作成し、国際学会にて発表した。TSBは、今後の三次元物体に関する研究に対して、大きな貢献となると考える。この他、データ解析において悪影響を与える、データセット全体の傾向から逸脱したデータを検出する技術Local Kernel Density Outlier Factorや、データ分布の局所的な構造を重視し、高次元空間の距離で表される計量情報を保存するように低次元空間に射影する局所計量保存射影を考案した。新たなハッシュ関数による近似最近傍点探索法Diffusion Hashingの開発など、研究の目的や計画にそって進められている。また、Diffusion Hashingを含め、これまでに考案した手法の問題点や改良点も分析済みであるため、今後も、順調に研究を進めることができると考える。来年度以降の発表となるが、今年度後半に、10,000点の三次元物体からなる、大規模な三次元物体ベンチマークを作成した。これを用いて、これまで考案した特徴量などのアルゴリズムの改良などを行っていきたい。また、現在、実際に動作する三次元物体の形状類似検索システムは、簡潔なGUIデモシステムしか開発できていないため、検索クエリの提示方法なども含め、改良をすすめていきたい。このほか、検索精度などの研究成果は出ているが、投稿した論文が不採録になることが多く、文章力の問題で蹟いている感がある。どんなに素晴らしい研究でも、他者に伝えることができなくては意味がないので、説明能力の向上に努めたい。
低分子GTP結合蛋白質とチロシンキナーゼの心筋細胞イオンチャネル機能に与える影響

20-21 KDの低分子GTP結合蛋白質(G蛋白)および内因性チロシンキナーゼが細胞内情報伝達機構に積極的、かつ、動的に関与している可能性を探るために本研究を計画した。受容体刺激の最終的なエフェクターとしてイオンチャネルが少なからず認められていること、および、心筋細胞にあって多彩な細胞反応を惹起するが、その細胞内情報伝達の機構が不明であるalpha_1-受容体の最終エフェクターの一つにイオンチャネル(I_<to>)があることから、低分子G蛋白およびチロシンキナーゼの心筋細胞膜イオンチャネルに及ぼす影響を検討した。使用した心筋細胞はウサギ心室筋からコラゲナーゼ法で得た単一心室筋細胞である。また、ウサギおよびモルモット右心室乳頭筋も実験に用いた。得られた成果は下記にまとめられる。1.低分子G蛋白(rho蛋白)をADP-リボシル化する精製ボツリヌス菌C3毒素によってウサギ心筋細胞を処理しても、心筋細胞の電気的興奮を決定する活動電位を形成する主要な膜電流(I_<Na>、I_<Ca>、I_K、I_<Kl>、I_<to>)になんら影響が認められず、少なくとも、rho蛋白のイオンチャネルへの関与は否定的である。2.インスリンによるインスリン受容体がもつ内因性チロシンキナーゼの活性化も心筋細胞の主要な膜電流に影響をおよぼす可能性がないことを明かとなった。しかし、Na^+ポンプ電流を抑制する結果を得た。この成績は、従来の報告、すなわち、インスリンによる静止膜電位の過分極とは矛盾する結果であって、今後検討を要する。3.百日咳菌毒素(PTX)によってADP-リボシル化される高分子G蛋白(恐らくGi)は、alpha_1-受容体刺激の細胞情報伝達の流れに直接関与していないが、間接的に、phospholipase Cによるphosphatidyl inositides水解も含めてalpha1-受容体機構に緊張的な抑制を与えていることが明かとなった。この生物学的意義は今後の課題である。細胞外・間情報伝達物質(神経伝達物質、ホルモンやオ-タコイドなど)に対する細胞膜受容体は、その一次構造および二次情報伝達系への情報転換のメカニズムの観点から3つの型に大別されている。II型に属する7回膜貫通型受容体はG蛋白共役型とも呼ばれ、連関するG蛋白の同定ならびに受容体と効果器との連関様式が解明すべき課題として重視されている。しかしながら、II型受容体と連関するG蛋白、そして活性化G蛋白の効果器への作用様式が明らかにされているのは極く一部にすぎない。解明された例にあっては、コレラ毒素や白日咳毒素がG蛋白の同定に大きな役割を果している。II型受容体に属するα_1-受容体の刺激は、心筋細胞において収縮力の増加と一過性外向き電流(Ito)抑制による活動電位幅の増加をもたらす(Tohse etal Pflugers Arch.,in press,1990)が、これらの反応は上述した細菌毒素によって修飾されなかったことから、高分子G蛋白ではなく低分子G蛋白(2126KD)が関与する可能性を考えて本研究は企画された。低分子G蛋白をボツリヌスC型毒素がADP-リボシル化する知見(Maruyama etal,Eur.J.Biochem.,142,487,1984)を本研究に応用した。

実験には、α_1-受容体によるIto抑制を確認しているラット心室筋単一細胞を用いた。ボツリヌスC型毒素を作用させた単一心室筋細胞のItoをNaおよびCa電流を抑制している条件で検討したところ、α_1-受容体の特異的刺激によるIto抑制が消失する場合があることを認めた。しかしながら、検討し得た全ての細胞に観察される現象ではなく、結論を出すに至っていない。用いる毒素の入手源、C毒素による細胞処理条件や細胞の条件など成績の「ふれ」に影響する要因について次年度検討をつづける。チロシンキナ-ゼのイオンチャネルへの影響については未着手であり,平成2年度の研究にもちこされた。膜イオンチャンネルの開閉の様な迅速な細胞機能の調節に与る情報伝達系に低分子GTP結合蛋白(G蛋白)が組みこまれているかどうか明らかにすることが本研究の主たる目的であった。前年度に,ラット単一心室筋細胞を用いてα受容体刺激による一過性外向き電流(Ito)の抑制が,ボツリヌス毒素の前処置によって影響を受けることを確認したので,心臓においてはα受容体と連関する高分子G蛋白が同定されていない事実をふまえ,心筋の受容体情報伝達系に焦点をしぼって本年度の研究をおこなうことにした。本研究では単一心室筋細胞の分離が実験の成否の鍵となる。研究をはじめて間もなくラット単一心室筋細胞の分離が出来ない厳しい状況となり、急遽ウサギ心室筋細胞にかえて研究をすすめることにし,その基礎デ-タ-を得るのに時間を要した。ウサギ心室筋細胞の膜電流系におよぼすα受容体の影響については報告が少く.従って本研究で得られた成果は,本来の目的とは異なっていても貴重なものと評価出来よう。1.ウサギ単一心室筋細胞において、α受容体刺激はItoを抑制し,遅延外向き型流K電流(Ik)を修飾する。2.ウサギIkは他の動物種と異なりlowthreshold Ikが主であった。3.α受容体刺激によって修飾される膜電流系はIAP処置の影響を受けなかった。4.Low thresholdIkは,最近興味をあつめている抗不整脈薬第III群に属する薬物の作用膜電流系であることが明らかとなった。5.低分子G蛋白をADPーリボシル化するボツリヌス毒素がC_3型であることが判明した現在,精製C_3毒素を用いてウサギ単一心筋細胞を対象にα受容体刺激によって修飾される膜電流系調筋に関与する情報伝達系を解析する準備が整った。
大型光学素子の超精密機上計測法の確立

従来の干渉計では計測困難であった焦点を持たない大型光学素子や自由曲面を計測できる機械式計測器を開発した。この計測器は3点法の原理を採用し、3つのセンサユニットを計測曲面上を滑らせることで干渉計と同等の計測精度を達成する。また計測範囲に制限が無く、干渉計のように高精度な基準や大きなスペースも不要で、低コストな計測システムである。また取得されたデータを弾性体とみなし、重複領域で矛盾するデータ同士を滑らかにかつより高精度に合成するデータ処理法を開発した。本研究は研磨機などの工作機械の上で大型の光学面を精密に計測できる手法の確立を目指している。本計測方式は以下の点で優れる。1)基準を必要とせず、自己校正で精密な計測が可能。2)自由曲面の計測が可能である。3)機上計測であるため、加工プロセスを簡便で高速化できる。4)装置が軽量、コンパクト、廉価である。本年度の研究成果として大きく2点ある。1つ目は新しいデータ接続方法の開発である。本方式は上記の様々な利点を有するものの、計測点数が多くなると積分誤差が増大するという問題がある。この問題は計測素子の性能を1ナノメートルまで校正できたとしても計測アルゴリズムの特性上無視できないほど誤差は増大してしまう。この問題を解決するために弾性体モデルを用いたデータスティッチング方法を考案した。これは従来の加算平均、スプライン補間、最小2乗フィットなどの要素を含みつつさらに発展的な手法で、離れた空間上のデータでも相互に関連することで誤差を平均化しつつも空間情報を失わないという特性を持つ。これにより、計測面を走査したデータ同士を接合(スティッチング)することで、計測精度を1ケタ程度向上する。この技術はすでに特許出願され複数の企業が利用している。もう1点は計測素子の改良による成果である。本方式では従来の逐次3点法を採用しているが、この方式は3つの計測素子を並べて機械案内によって素子列を移動させるものであるが、本研究では計測素子を1つと機械的な接触点2つを用いて、単に被検面上を引きずる方式を開発した。この結果取得データにおいてはオングストロームレベルの再現性が得られ、簡易に極めて高いデータ取得方式を実現することに成功した。この方式であれば、機械案内を必要とせず、かつ自動的に被検面に沿って計測素子が運動するため、計測範囲も理論的には制限されないという点も特筆すべきことである。この技術も特許出願された。精密な変位センサ3つを並べた3点法ユニットを製作し、そのユニットを計測面に対して引きずることで光学面の精密形状計測を実現した。この手法で、300mmの平面を計測し、繰り返し再現性5nmを達成した(ただし、形状の2次成分は除外)。またZygo干渉計の結果との差異も10nmであることを確認し、絶対精度も光学計測に匹敵することを実証した。続けて、φ800mmの凹面鏡の前面にわたる形状を計測し、フィゾー干渉計との差異がおおむね50nm程度であることを確認した。この計測手法の優れている点は上記の計測精度に加えて、1)無基準の計測システムであるため、大掛かりな原器等を必要としないコンパクトな計測システムであること、2)被検面に倣って運動する計測素子であるために、精密な機械案内や駆動制御システムが不要であること、3)干渉計のような被検面の形状に応じた基準原器を用いることなく自由曲面を計測できること、4)工作機械などでの機上計測が可能であること、が挙げられる。また本年度では、得られた網目状の線状計測データをシームレスに縫い合わせる処理アルゴリズムを開発した。複数の計測にまたがる断面形状データは一般に相互に矛盾する結果を出力するが、それらデータを従来の剛体のように扱う最小二乗フィットではなく、データ自体を弾性体として扱うデータステッチ技術を開発した。本手法では弾性体とみなしたデータを強制的に張り合わせることで、その内部に発生する弾性エネルギーを最小にすることで、最終結果を得る。この手法は他の画像データや市販の計測器で得られたデータでに適応することでその有効性を確認した。代表者らはH27年度までの研究で、機械方式による真に自由曲面に対応した計測方法を確立した。この計測システムは、3つのセンサで曲面の局所的な曲率を計測し、曲率を逐次積分することで全体を計測する。この方式は、極めてシンプルに従来の光学方式の問題点を解決した。実験としてφ800mmの球面鏡を本方式で計測し、干渉計で計測した結果と比較したところ20nm程度の差で一致していることを確認した。またこの開発では走査計測された多数のデータからより真値に近い形状を推定する方法を開発した(出願番号:PCT/JP2014/080802/)。通常、重複領域のデータは誤差により互いに矛盾する。従来では最小2乗フィットによりこの矛盾が最小になるようにデータの傾き等が補正される。この補正において各データは剛体として扱われる。しかしこの方法では計測中に緩やかに変動する誤差は改善しない。一方、代表者が考案したアルゴリズムはデータを弾性体とみなすことでこの誤差を効率的に抑制する。各データが弾性体であれば、相互に矛盾する重複領域において、強制的かつ滑らかに値を一致させることができる。変形した弾性体は内部の弾性エネルギーが最小の状態で定まり、この状態が最も真値に近い自然な状態と考えられる。

この原理は古典的な算術平均の拡張である。実証実験として安定と不安定環境で計測したデータをこの手法で処理した。不安定環境の計測結果は、より真値に近いと考えられる安定環境のそれと大きく異なるが、データ処理後の結果はほぼ一致していることが分かる。従来の干渉計では計測困難であった焦点を持たない大型光学素子や自由曲面を計測できる機械式計測器を開発した。この計測器は3点法の原理を採用し、3つのセンサユニットを計測曲面上を滑らせることで干渉計と同等の計測精度を達成する。また計測範囲に制限が無く、干渉計のように高精度な基準や大きなスペースも不要で、低コストな計測システムである。また取得されたデータを弾性体とみなし、重複領域で矛盾するデータ同士を滑らかにかつより高精度に合成するデータ処理法を開発した。申請時の平成26年度までの計画は、検証試験として平面鏡、凹面鏡および凸面鏡の計測を挙げていた。また計測データの処理方法についても最適化のアルゴリズムの開発を目標としていた。これらおもに4つのマイルストーンについて凸面鏡の計測以外は目標精度も含めて達成できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。光赤外線天文学研究会での報告と成果を論文にまとめる。この研究で得た計測技術を実際の大型光学素子の開発に応用する。また別途研究意を獲得し、データ処理アルゴリズムを実装したソフトウェアを開発し、様々なデータに適応していきたいと考えている。データ取得方法、データ処理方法において新技術を発案で来た。このことは研究当初は想定しておらず、この技術による進展は大変大きい。また今回は述べなかったがもう一つ計測素子の校正方法も考案したため(特許準備中)、光学素子の曲率成分も含めた絶対計測が可能になりつつある。これは当初予定した目標を上回り、光学素子だけでなくひろくものづくり産業界にも貢献する可能性が出てきた。具体的には本計測方式は3点法と呼ばれ、基準を必要としない計測法であるという特徴を持つ。これは計測システムがコンパクトで廉価であり、さらに機上計測も可能という特徴を有するが、形状情報を取得するうえでプローブの誤差が2回積分されるため、蓄積された誤差は無視できない大きさとなる。本研究では大きな面をこの方式で操作すし、得られた断面情報から面全体の形状を算出する。この際、各断面情報は相互に交点を持つが、先述の積分誤差のために相互に矛盾した結果を出力する。従来の方式ではこれらの矛盾が最小になるように最小二乗フィットを行うが、断面情報を剛体として扱うため、矛盾は完全には解消されない。本研究ではデータを弾性体とみなす方式を考案し、有限要素法を用いてこれらデータの交点の値を完全に一致させた。これにより、各データは滑らかに接合しただけでなく1ケタ程度の精度向も実現した。これは同じデータを得たとしてもこの処理方法により精度を向上できることを意味し、計測システムに対する負担軽減にもつながる。企業との共同研究で凹の球面鏡の入手と比較検証のためのZygo干渉計での計測を実現でき、それらに関する経費が削減できたため。極めて順調に進んでいる。
ゾルゲル複合体による非鉛圧電デバイスの開発

粉末材料とゾルゲル溶液の組み合わせの検討を行いました。具体的には誘電率が低く、比較的高い圧電特性を持つ非鉛強誘電体粉末材料と、誘電率の高いあるいは抵抗率の高い非鉛圧電ゾルゲル溶液を組み合わせてゾルゲル複合体薄膜を金属基板上に作製し、圧電定数d33、誘電率などの特性を測定したうえで、簡易なデバイスを作製し、材料とさらにTiO2溶液を使用した場合、従来の650°Cより低い400°Cの焼成温度においても650°Cと同等の性能を発揮することを確認し、作製温度の低減に成功しました。また、分極条件の最適化の検討を行いました。ゾルゲル複合体は粉末材料を混合してスプレー塗布するため、薄膜中の粉末材料の分極方向がばらばらであり、そのままの状態では圧電特性を示しません。圧電特性を示すためには、強い電界を薄膜に印加し、分極方向をそろえる、分極、といわれる工程が必要となります。LiNbO3はキュリー点が約1200°Cと非常に高いため、効率的な分極が困難でした。従来のPZTゾルゲル溶液の場合、キュリー点が350°C付近と低かったため、誘電率が最大となる温度付近では、LiNbO3の効率的な分極は困難でした。そこで、BiTのキュリー点である660°Cをやや超過する温度からコロナ放電による分極を行うことで、LiNbO3の効率的な分極に成功し、従来のBiT/BiTよりも温度特性のみならず、優れた超音波特性を示しました。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。通常の分極では直流電圧を直接印加する方法が用いられておりますが、空孔相をもつゾルゲル複合体でその方法を用いると、空孔相からの絶縁破壊がしばしば発生します。絶縁破壊を引き起こすことなく、分極が困難な材料を分極させるために、パルスレーザプラズマと短パルス超高電界という二つの空間を相乗させた特殊場を用いることで、印加電界を飛躍的に向上させることを期待しました。その結果、従来室温では分極困難であった材料の分極に成功しました。当初予定していたスタート材料以外の材料についても検討を行い、優れた高温特性を確認できました。関連した研究での学会発表も5件行い、そのうち4件は国際学会であり、残り1件は国内学会ではありますが、全国大会での招待講演です。論文も1本アクセプト済みです。1件、特許も出願中であり、海外特許申請助成の申請も認可されました。したがって有用性のある非鉛圧電デバイスの開発に成功したといえます。作製パラメータのうちスプレー先端部と塗布材料表面との距離、圧力、スピード、塗布時の温度、ゾルゲルと粉の配合比を制御パラメータとし、最適なスプレー工程条件の検討を行います。本検討ではスプレー塗布は手動ではなく、自動スプレーにより行います。作製した膜の膜表面を顕微鏡で観察後、圧電定数d33、誘電率を測定します。膜断面をSEMによる観察を行い、空孔率を算出します。デバイスも作製し、膜特性とデバイス特性との相関性を検討し、最適なスプレー塗布工程を決定します。次に厚さ数mmのチタン基板上に、選択された材料を最適な配合比で、最適な条件でスプレー塗布工程を行い、最適な条件で分極を行います。

その後白金上部電極を作製し、焼成炉中で制御された雰囲気・温度中でパルスエコー法によるチタン基板からの反射波を測定します。600°C超における状態で長期評価を行い、基板の加速酸化による劣化が存在しないことを確認します。鉛を含む既存の材料との比較を行い、デバイス性能が同等以上であることを示します。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
小規模墳の消長に基づく古墳時代政治・社会構造の研究

日本の古代国家形成期にあたる古墳時代墳墓の特徴は、墳形と規模の両面で、常に大きな格差が存在することである。本研究は、小規模墳に着目することで、古墳時代の政治構造や社会構造を、新たな側面から明らかにしようとするものである。この課題を検討するための基礎的作業として、地域内部における小規模墳の具体的様相を明らかにし、大型古墳との階層的関係や、小規模墳の造営基盤などを検討しておく必要がある。東北地方南部を対象にケーススタディを行い、その一環として宮城県台町古墳群の測量調査を実施し検討材料とした。これを踏まえて、各地の事例と比較検討した。古墳時代中期に一時的に低調になるものの、それ以外の時期には小規模墳が、各地で活発に築造される。その分布状況から見て、小規模墳は1数ヶ所程度の集落から形成される、さほど広くない日常的な農業生産の単位となる共同社会を基盤として築造されていることが明らかとなった。このような小規模墳の分布に対応する共同社会が、古墳時代社会を構成する基本的な単位と考えられる。古墳時代の開始にあたって、各地で小規模墳が広範に築造され、それを複数統合する形で、中規模以上の古墳が築造されている。このことから、古墳時代の政治的結合の形成にあたって、小規模墳に埋葬された階層の広範な参与が不可欠であったことを示している。小規模墳の存在形態は、中期後半以降に変化していくが、その造営基盤に本質的変化を見出すことはできない。小規模墳に埋葬された階層を、政治的に編成する構造の変化と考えられる。これらの検討結果から、古墳時代の墳墓に表現された階層的政治関係の形成にあたって、小規模墳に埋葬された階層の動向が、重要な位置を占めていると考えられることが明らかとなった。古墳時代の政治・社会構造の解明にあたって、大規模な首長墓の動向だけでなく、小規模墳の消長に重点を置いて検討した。そのための基礎的作業として、全国各地における調査の進展状況を把握し、比較検討の素材となる地域を選定した。その上で、今年度の重点的な検討対象として、比較的調査が進んでおり遺跡地図が整えられている宮城県と福島県について、知られている古墳時代墳墓全体を対象として、データベースを作成した。その際、緯度・経度も入力し、地図データ上での表示を可能にした。また、東北地方を代表する群集墳である宮城県台町古墳群について、その一部の測量調査を実施し、中小円墳中に存在する小型前方後円墳の実態を解明した。これらのデータをもとに、福島県の会津盆地、宮城県の仙台平野と阿武隈川下流域を対象に分析を行った。古墳時代前期では、会津盆地では3段階、阿武隈川下流域と仙台平野では2段階からなる、墳墓の階層構造が確認でき、地域によって階層性の現われ方に違いがあることを明らかにした。その一方で、これらの地域では、前期と後期の小規模墳の分布に、共通性が極めて強いことが明らかとなった。しかもその分布状況は、仙台平野の前期で14ヶ所というように、かなり高密度であり、日常的な生産-再生産の単位と考えられる、数ヶ所の集落遺跡からなる単位に対応すると考えられた。このような分析結果から、これら小規模墳の被葬者が、日常的な農耕社会の生産-再生産の単位となる集団を代表する階層であると考えられた。本研究は、大規模な首長墓の動向だけでなく、小規模墳の消長に着目することで、古墳時代の政治・社会構造を新たな側面から明らかにしようとするものである。小規模墳の実態に基づいた分析のため、各地域の資料実態の把握を進めたが、その中でも今年度の重点的な検討対象として、千葉県域を選定した。千葉県域は、古墳群や隣接する集落全体にまで及ぶような、大規模調査事例が多い。

これらの事例を検討することから、小地域内における古墳時代の墳墓総数や、住居総数などを推定し、地域社会構造を復元する、モデルケースとなりうる見通しを得た。また、昨年度に引き続き、東北地方を代表する群集墳である宮城県台町古墳群の測量調査を行い、時期の異なる中小円墳が隣接して築造されていく様相を明らかにした。古墳時代の小規模墳については、かつて後期群集墳が、共同体の分解と家父長的家族の形成に関連させて議論された。しかし後期群集墳より前の段階から小規模墳が広く存在することが明らかとなりって以降、古墳研究においては、家族論・共同体論は重視されなくなってしまった。しかしながら、古墳時代の社会構造、それを基盤に成立した政治構造を検討するにあたっては、古墳時代の家族やそれをとりまく共同社会の分析は避けて通れない。古代史学においては、律令期の戸籍・計帳などの文献史料に基づく長年の研究の積み重ねと、新たな展開もある。このような古代史学における研究成果と、小規模墳の動向から見た古墳時代社会構造の検討を、対比させて統一的に把握するため、理論的課題の整理を行った。本研究は、小規模墳の消長に着目することで、古墳時代の政治・社会構造を、新たな側面から明らかにしようとするものである。17年度は、各地域の小規模墳の実態解明のための資料調査を、引き続き実施した。また昨年度に引き続き、東北地方を代表する群集墳である宮城県丸森町台町古墳群の測量調査を行った。今年度は、竪穴系埋葬施設を有する古墳と、横穴式石室を持つ古墳が混在する区域を対象とした。この間の測量調査によって、台町古墳群の形成過程が、単系的な系譜でなく、複数の造営主体の同時存在の累積であることが明確となった。この成果をもとに、台町古墳群の所在する伊具盆地をケーススタディとして、東北地方における小規模墳の消長とその社会的基盤を明らかにした。各地の小規模墳の比較検討から、ほとんどの地域において、その消長は基本的に共通することが明らかとなった。畿内の巨大前方後円墳を頂点とする、階層的政治関係と無関係では無かったことの反映と考えられる。その一方で、主体部などの要素では、地域ごとの違いが極めて大きい。大枠では単一の秩序に包摂されつつ、具体的側面では独自性が強いという様相に、古墳時代の政治的結合の特質が反映していると考えられる。この点を検討するために、前期古墳が波及していく過程での小規模墳の様相に注目した。特に、前段階で大規模な墳墓が見られない東日本を中心に、集中的な検討を行い、古墳時代の開始期に、まず広範に小規模な方形墳や前方後方墳が波及していくことが明らかとなった。しかも、これらの小規模墳には、直接的な畿内の影響は見られない。各地独自の運動が、連動することによって政治的結合が進んでいく過程として把握すべきである。このように、古墳時代の墳墓に表現された階層的政治関係の形成にあたって、小規模墳に埋葬された下位首長層の動向が、重要な位置を占めていると考えられることが明らかとなった。
S-PRGフィラーを用いた新規歯周炎予防技術の開発

複合レジンの成分であるS-PRGフィラーは、6種の金属イオンを放出することでう蝕や歯周病原菌に対する抗菌性を有することが知られている。しかし、in vivoでの歯周病予防に関する報告はない。本研究では、S-PRG抽出液のマウス歯周炎結紮モデルに対する効果を検討した。C57BL/6マウスを、結紮なし、結紮あり、結紮ありS-PRG抽出液投与群の3つに分けた。その結果、S-PRG抽出液は明らかに歯周炎モデルの歯槽骨吸収を抑制し、炎症性細胞浸潤を抑制しており、特にボロンイオンの分布が確認された。以上のことから、S-PRG抽出液は抗炎症効果により歯周病の組織破壊を予防する可能性が示唆された。本研究は、S-PRGフィラーの抗菌性に着目し、結紮によるマウス歯周炎モデルに投与することで、歯周炎の予防効果を解析し「S-PRGフィラーを応用した新規歯周炎予防技術の開発」を目的としている。本年度はマウス歯周炎モデルに対して、S-PRGフィラーを一定濃度、一定期間投与した後、マイクロCTにて骨吸収量を測定した。さらに同じ試料を用いて、組織学的、免疫組織学的手法を用いた歯周炎抑制効果の解析を行った。マイクロCT画像の結果より、結紮3,7,14日で経時的にM1およびM2の骨吸収量が増加し、歯槽骨頂端ーセメントエナメルジャンクション(ABC-CEJ)の距離が結紮14日後で有意に増加していた。結紮14日後において、S-PRGフィラー抽出液を浸漬した糸を結紮した群では、コントロール群でみられる骨吸収と比較して歯槽骨吸収の抑制が観察された。H-E染色の結果から、マウス歯周炎モデルにおいて、M2周囲ならびにM2分岐部の歯槽骨に吸収がみられ、歯根上部の歯根膜線維配列の乱れと好中球の細胞浸潤が観察され、歯周組織の全体的な破壊が確認された。S-PRGフィラー抽出液を浸漬した糸を用いた群では、コントロールと比べて、いずれの破壊程度も軽度であった。歯周組織破壊の抑制効果を検討するため、末梢好中球マーカーであるLy6Gおよびマクロファージ抗体であるF4/80を用いて免疫染色を施した結果、普通糸では術後7日で歯肉上皮直下ならびに歯根膜内で好中球ならびにマクロファージの浸潤が観察され、術後14日では改善されるものの炎症性細胞浸潤は観察された。一方、フィラー糸では術後7、14日ともに好中球ならびにマクロファージの浸潤が普通糸と比較して減少している様子が観察された。以上の結果よりS-PRGフィラー抽出液により好中球およびマクロファージを含む炎症性細胞浸潤の抑制が観察された。本研究は、S-PRGフィラーの抗菌性に着目し、結紮によるマウス歯周炎モデルに投与することで歯周炎予防効果を解析し、「S-PRGフィラーを応用した新規歯周炎予防技術の開発」を目的としている。これまで、マウス歯周炎結紮モデルに対して、S-PRGフィラー抽出液を一定濃度、一定期間投与した後、マイクロCTで骨吸収を測定したところ、結紮14日後において、S-PRGフィラー抽出液を投与した群では投与しなかった群に比較して有意に歯槽骨頂端ーセメントエナメル境(ABC-CEJ)距離が減少しており、S-PRGフィラー抽出液による歯槽骨吸収の抑制が観察された。今年度は、さらに分析をすすめ、骨密度ならびに骨体積についても検討したところ、いずれもS-PRGフィラー抽出液を投与した群では投与しなかった群に比較して骨密度ならびに骨体積が有意に上昇しており、歯槽骨吸収抑制が確認できた。さらに同じ試料を用いて、組織学的、免疫組織学的手法を用いた解析を行い、S-PRGフィラー抽出液投与群において好中球およびマクロファージを含む炎症性細胞浸潤の抑制ならびに歯周組織破壊抑制がみられたが、さらに炎症性サイトカインの1つであるMMP-9の発現抑制も観察された。また、S-PRGフィラー抽出液に含まれる金属イオンの分布を調べるため、TOF-SIMS分析を行ったところ、ボロン、ナトリウム、ストロンチウム、アルミニウム、シリカ、フッ素それぞれの分布を確認でき、特に、S-PRGフィラー抽出液投与群ではボロンが広範囲に観察された。in vitroの解析を行うため、ヒト由来骨芽細胞を用いて炎症性サイトカインの一つであるTNF-aを投与したときのI型コラーゲンの遺伝子発現を調べたところ、S-PRGフィラー抽出液を投与することでI型コラーゲンの発現上昇がみられた。本年度は1マウス歯周炎結紮モデルを用いてS-PRGフィラー抽出液の歯槽骨吸収に与える影響についてマイクロCT上で骨密度ならびに骨体積について検討したところ、いずれもS-PRGフィラー抽出液を投与した群では投与しなかった群に比較して骨密度ならびに骨体積が有意に上昇しており、歯槽骨吸収抑制が確認できた。2S-PRGフィラー抽出液に含まれる金属イオンの分布を調べるため、TOF-SIMS分析を行ったところ、ボロン、ナトリウム、ストロンチウム、アルミニウム、シリカ、フッ素それぞれの分布を確認でき、特に、S-PRGフィラー抽出液投与群ではボロンが広範囲に観察された。