hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リアルタイムIT活用を基軸とした科学教育の新展開と理科支援システム構築

科学概念形成に効果がある最新のITセンサー活用をベースに「active-learning理科学習モジュール群」を研究開発した。抵抗のない世界を手軽にもたらす数々の巧妙なシステム、超高速動画カメラ・運動分析ソフト活用教材、携帯型ICT(無線LAN)活用教材、抵抗が支配的世界での学習モジュール、等の有用なICT活用コンテンツを研究開発した。その効果を事前事後調査等で評価し、その修正・改良で、より効果的な理科支援・学習システムを形成・構築した。科学概念の形成に効果的な教授・学習モジュール群の研究開発を行った。最新のITセンサー(距離センサーや圧力センサー、電磁気や熱や物質分野の各種センサー)等で、実験・現象をリアルタイムに分析・解析する効果的で実効性のある教授・学習コンテンツや学習モジュール群を研究開発した。特に、最近の身近な玩具「ホバーサッカーやホバーホッケイ」を空中に浮揚させることで、手軽に床面との摩擦抵抗を無視できるほど小さくし、これらを各種センサーや運動分析ソフトで解析するようなIT活用法により、運動の法則に関する鍵概念を形成する新たな実験手段として開発・発展させて、より体系的で網羅的な教授・学習システムの構築を展望しつつある。さらに、携帯性に富む無線LAN接続したITセンサーの活用やGPSシステムの教育的活用による新たな教授・学習コンテンツの作成を進めて、active-learning型学習モジュールを大幅に発展させる新しい試みを実施している。そうしたITセンサーや現象分析ソフトの利用法や授業の改善法に関する授業や講義を中学生や高校生や名城大学の研究会で行うような授業実践や普及活動を蓄積した。また、教員研修、研究会、シンポジウムやワークショップなどにおいて、こうした成果を発表・普及する活動を蓄積してきている。モロッコで実施されたICPE国際物理教育会議の講演やワークショップでこれらの研究成果を発表し研究交流・連絡を行った。さらに、米国のヴァニアー理科機器会社を訪問し、国際的な理科教育のネットワーク化と最新のIT活用による理科支援システムの構築を目指して相互連携を強化した。さらに、近隣の韓国を訪問して、成果の交流や普及のため日韓合同シンポジウムを企画実施し、小学校・中学校・KERISなどのICT活用教育を視察して、理科支援システム構築に関する交流・検討を試みた。最新のITセンサー・無線LAN装置等をリアルタイム活用し、実験・現象を詳細にデジタル表示・分析・解析する、多様なモジュール群を開発した。こうした学習者の興味・関心に合致した「Activelearning理科授業法」の学習プログラムを系統的に開発・実施した。「力の及ぼし合いを予測・対話・検証するカプレート・センサー活用モジュール」、「摩擦抵抗を無視できる世界についてのホバーサッカー・ホッケイ空中浮揚システム、ガラスビーズ敷き滑走台システム、超軽量力学台車システム」等の開発・効果的活用.普及、等は国際的注目を集めた。「力学の歴史的発展で重要かっ典型的な衝突現象」等で1000分の1秒の分解能を持つ最新のデジタル動画カメラ活用の授業法を開発した。この特色ある教材モジュール群を近年の理科支援(SCOT)事業、新潟市12年目教員研修事業、免許状更新講習、等で効果的に活用した。その際、「授業の効果を評価する調査分析」を実施し「教授学習システムの改良・改善」を行った。さらに、「カリキュラムを考える会の全国大会(東京)」「シンポジウム・ワークショップ・理科好きの子どもを育てる・伸ばすには家庭・地域・学校間の連携を目指して」(新潟大学)等を開催し成果を発表した。免許状更新講習e-1earning教材(力学の考え方教え方)、ものの重さと量概念の考え方・ビッグバルーン衝突現象で空気質量測定、など、初等・中等・高等教育の現場授業実践での評価・検証・フィードバックで系統的な科学教材モジュール群へと改善・発展させた。内容的にも力学分野から、熱の分野、波動分野、電磁気分野、原子の世界、等においても自主的学習ができるactive-learning IT活用授業の研究開発・実践を進めた。研究成果は「諸学会での研究発表・研究論文、JADE-PacADE-Jointハワイ国際会議で発表」等で公表した。
遺伝性脊髄小脳変性症の原因遺伝子Aprataxinの相互作用蛋白の単離と機能解析

変異蛋白を培養細胞に発現させ,その発現パターンの変化を共焦点レーザー顕微鏡で観察したGFP, Mycとshort-form aprataxinの融合蛋白をCOS7細胞に発現させたところ,野生型は細胞質に多く局在し,167番塩基のT挿入変異と,80番目の塩基のAからGへの,また95番目の塩基のCからTへのミスセンス変異のある蛋白は,核に多く局在した.また変異蛋白を発現させた細胞質には,信号強度の高い点状の発現がよく見られた.T挿入変異では,フレームシフトを起こし正常より短い蛋白が作られ,また,2種類のミスセンス変異は,ヒスチジンtriadスーパーファミリーの保存されたアミノ酸残基に位置しているため蛋白の機能異常を来たし細胞内局在が変化すると考えられた.また,野生型と変異short-form aprataxinでは局在が異なっており,細胞内局在の変化がEAOHの病態に与していることが示唆された.また,long-form aprataxinでは,野生型と80番目のAからGへの変異型の両者とも核に局在し,細胞内局在の変化はなかった.今後他の変異long-form aprataxinにても細胞内局在を検討する.変異蛋白を培養細胞に発現させ,その発現パターンの変化を共焦点レーザー顕微鏡で観察したGFP, Mycとshort-form aprataxinの融合蛋白をCOS7細胞に発現させたところ,野生型は細胞質に多く局在し,167番塩基のT挿入変異と,80番目の塩基のAからGへの,また95番目の塩基のCからTへのミスセンス変異のある蛋白は,核に多く局在した.また変異蛋白を発現させた細胞質には,信号強度の高い点状の発現がよく見られた.T挿入変異では,フレームシフトを起こし正常より短い蛋白が作られ,また,2種類のミスセンス変異は,ヒスチジンtriadスーパーファミリーの保存されたアミノ酸残基に位置しているため蛋白の機能異常を来たし細胞内局在が変化すると考えられた.また,野生型と変異short-form aprataxinでは局在が異なっており,細胞内局在の変化がEAOHの病態に与していることが示唆された.また,long-form aprataxinでは,野生型と80番目のAからGへの変異型の両者とも核に局在し,細胞内局在の変化はなかった.今後他の変異long-form aprataxinにても細胞内局在を検討する.胎児脳cDNAライブラリーより、Bacterial Two-Hybrid systemを用いてshort form aprataxinと相互作用する蛋白の単離を試みた.その結果,2つの可能性のある蛋白が単離された.1つは,Collapsin response mediated protein-2(CRMP-2)で,これは発生時期のほ乳類の神経細胞に一過性に発現する細胞内タンパク質であり,神経細胞の軸索形成に重要な役割を担う可能性がある.もう一つは,FLJ31106というクローンで,CD34陽性血液幹・前駆細胞に発現しているHSPC166にホモロジーのある蛋白である.これはそれ以上の機能等についてはまだ解明されていない.変異蛋白を培養細胞に発現させ,その発現パターンの変化を共焦点レーザー顕微鏡で観察した.GFP, Mycとshort-form aprataxinの融合蛋白をCOS7細胞に発現させたところ,野生型は細胞質に多く局在し,167番塩基の挿入変異と,80番目の塩基のAからGへの,また95番目の塩基のCからTへのミスセンス変異のある蛋白は核に多く局在した.また変異蛋白を発現させた細胞質には,信号強度の高い点状の発現がよく見られた.T挿入変異では,フレームシフトを起こし正常より短い蛋白が作られ,また,2種類のミスセンス変異は,ヒスチジンtriadスーパーファミリーの保存されたアミノ酸残基に位置しているため蛋白の機能異常を来たし細胞内局在が変化すると考えられた.また,野生型と.変異short-form aprataxinでは局在が異なっており,細胞内局在の変化がEAOHの病態に与していることが示唆された.変異蛋白を培養細胞に発現させ,その発現パターンの変化を共焦点レーザー顕微鏡で観察した.GFP,Mycとshort-form aprataxinの融合蛋白をCOS7細胞に発現させたところ,野生型は細胞質に多く局在し,167番塩基のT挿入変異と,80番目の塩基のAからGへの,また95番目の塩基のCからTへのミスセンス変異のある蛋白は,核に多く局在した.また変異蛋白を発現させた細胞質には,信号強度の高い点状の発現がよく見られた.T挿入変異では,フレームシフトを起こし正常より短い蛋白が作られ,また,2種類のミスセンス変異は,ヒスチジンtriadスーパーファミリーの保存されたアミノ酸残基に位置しているため蛋白の機能異常を来たし細胞内局在が変化すると考えられた.また,野生型と変異short-form aprataxinでは局在が異なっており,細胞内局在の変化がEAOHの病態に与していることが示唆された.また,long-form aprataxinでは,野生型と80番目のAからGへの変異型の両者とも核に局在し,細胞内局在の変化はなかった.
脳ＭＲ画像を用いたグラフ理論に基づくヒト脳の包括的ネットワーク構造解析

日本人健常者脳MRIデータベースを用いてグラフ理論に基づく脳のネットワーク構造解析を行った。その結果ヒト脳のネットワークは子供から大人まで情報伝達の効率の良いsmall worldの特性を示すこと、若年から中年にかけて脳全体にバランスのとれたネットワークパターンに成熟し、老年では脳局所に限局したパターンに退縮することが示された。本研究により、脳の発達・加齢に伴う脳の包括的ネットワークパターンの変化が明かとなった。脳MRI画像を用いた、グラフ情報理論に基づく脳構造ネットワーク解析を行った。現有する日本人脳MRI画像データベースから、若年群(20-40歳)、中年群(41-60歳)、老年群(61-80歳)各350例を選択した。脳局所を左右それぞれ45カ所に分割し、二つの対応する脳領域の脳灰白質容積の関係をプロットしてPearson相関係数を求め、相関マトリクスを作成した。一定の閾値以上を示す部位結合のみを選択し、binaryの脳領域間ネットワークマトリックスを作成、次いで、グラフ情報理論に基づくネットワーク構造解析を行い、脳の情報伝達の効率(Eloc,Eglob)、および包括的モジュール構造(modularity)などのネットワークパラメータを計算した。Eloc,Eglobの値は加齢に伴ってUカーブ(Eloc)および逆Uカーブ(Eglob)のパターンを示した。この結果は、脳全体のバランスのとれたネットワークパターン(distributed)から、加齢によって、局所に限局したネットワークパターンに変化することを示唆する。また、modurality解析の結果、若年、中年、老年群は、それぞれ5,6,5つのmoduleに分割され、module間の情報伝達を通じて脳全体の情報のハブ機能を果たすinter-module connector(E)の数は若年、若年と中年でほぼ同様であるが、老年ではこれらの数が著しく減少することがわかった。このことは、老化によって脳のネットワーク機能が低下することを意味している。以上、グラフ理論を用いた脳構造ネットワーク解析を行い、ヒト脳の包括的ネットワーク構造の加齢に伴う変化を明らかにした。現在、子供の脳MRI画像を用いて、脳発達に伴うネットワーク構造の変化の解析を行っている。本年度は機能的MRIデータを用いて子供の脳ネットワーク機能の発達について検討した。機能的MRIは2秒ごと時系列160のデータを有している。その信号の時間変化が二つの脳領域間で相関するかどうか解析し、90x90の脳局所領域間で相関マトリックスを作成した。次いで数学グラフ理論を用いて、脳のネットワーク解析を行い、情報伝達の効率を示すパラメータであるクラスター効率(C),経路長(L),脳局所パラメータを計算した。この計算を行う前に、データの前処理の方法、脳領域の分割数を90x90にするかあるいは高分解能にするか、相関解析の有意閾値のレベルなど方法論的な検討を行って最適条件を決定した。計算には6歳から18歳までの子供の機能的MRIデータを用いた。まず、全脳レベルでCとLのパラメータを用いて解析した所、子供の脳は大人と同様にsmass-worldnessの特性を有することがわかった。また、局所脳のパラメータであるnodedegree, node efficiency, node betweenessの解析から21の脳領域がハブ(hub)機能を有すること、そのうち14カ所は三つのパラメータに共通なhubであることを示した。これらの多くは、連合野および傍辺縁系に属していた。年齢、性とネットワークパラメータとの相関解析を行ったところ、全脳レベルでは正規化したC, small-worldnessおよびlocal efficiencyが年齢と正の相関を示した。また、L、正規化したLおよびglobal efficiencyの三つのパラメータに性差が見られた。脳局所レベルでの検討では、前頭葉領域で加齢に伴う増加、後頭葉領域で加齢に伴う減少が見られた。また、いくつかの領域で性差が見られた。これらの結果は脳の発達に伴うネットワークパターンの成熟の理解に貢献すると考えられる。60例の6歳から18歳までの子供の安静時機能的MRIデータを用いてグラフ理論に基づくネットワーク解析を行い、脳発達・成熟に伴うネットワークパラメータの変化について検討した。脳を左右45領域、合計90領域に分割し、安静時の脳活動MRI信号の時間変化が脳領域間で相関する組み合わせを検出し、90x90の相関マトリクスを作成した。次いでグラフ理論による解析を行い、情報伝達の効率を示すクラスター効率、経路長および各種のネットワークパラメータを算出した。その結果、子供の脳もsmall worldの特性を示すこと、脳発達とともにsmall world特性が増加することを示した。また、男児は女児に比べて高いsmall world特性を示した。脳局所パラメータの検討では、前頭葉でパラメータの加齢に伴う増加が見られたが、頭頂葉、側頭葉、後頭葉では加齢に伴う減少が見られた。デフォルト・モードネットワークを形成する領域で、パラメータの性差が認められた。またattentionに関与する脳領域ではIQと正の相関が見られたが、デフォルト・モード領域、言語領域では負の相関が見られた。

291例の6歳から18歳までの子供の脳拡散テンソル画像(DTI)を用いてファイバー・トラッキング解析を行い、線維連絡が3本以上ある脳領域間をネットワーク有りと判定して、1024x1024の相関マトリクスを作成した。これを用いてグラフ理論に基づくネットワーク解析を行った。その結果、加齢とともに増加あるいは減少するパラメータが見られた。また、局所パラメータも加齢とともに増加あるいは減少するパラメータが見られた。また、性差が見られるパラメータもあった。以上、脳MRIを用いたネットワーク解析により、子供の脳発達に伴う情報伝達パターンの変化を明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。画像医学、脳神経科学26年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書に記述した研究計画(1)形態情報を用いる脳ネットワーク構造解析は完了し、その結果を国際学会で発表するとともに、論文化した。また、研究計画(2)の子供を対象とする機能的脳MRIから脳機能ネットワーク解析を行う研究については、データ収集は終了し、方法論の再検討が必要ではあるものの、全体として解析は順調に進行している。また、H23年度に計算機環境を大幅に整備・増強することにより、解析の試行錯誤にかける時間が短縮している平成23年度は、脳局所灰白質量を指標としてグラフ理論に基づく脳ネットワーク解析を行い、成人では若年、中年、老年でそれぞれネットワークパターンが異なり、情報伝達の効率や統合性の観点から、ヒト脳ネットワーク機能の成熟、老化の過程を明らかにした。平成24年度は、機能的MRIの時系列のデータを用いたネットワーク解析の手法について検討し、方法論を確立した上で、6歳から18歳までの子供の脳発達に伴うネットワークパターンの変化をあきらかにした。これらの成果は三つの論文として欧文一流誌に掲載されており、4報目も受理直前である。この分野は5年前に我が国では唯一申請者が取り組み始めた領域であり、業績を上げている研究分野である。研究開始・遂行の課程で幾多の困難があったが順調に進展していると言える。また、この研究を主として担当している理数系出身のポスドクは大きく成長しており、将来のこの分野を担う人材になると確信している。人材育成の面でも順調と言える。安静時の脳機能的MRIの信号のゆらぎからネットワークパターンを解析する方法は、脳のアイドリング状態の脳機能を明らかにする点で極めて有力な手段である。また、同一被験者の時系列データを用いることにより、一例でもネットワーク解析ができる利点がある。この方法論を用いて子供の脳の発達に伴うネットワークパターンの変化の解析を進めることにする。本解析では、データの前処理の方法が複数あり、どれが最も妥当であるか世界的に見ても合意が得られていない所が問題である。現在、異なった解析法による計算結果を比較してその特徴を比較しているところである。
致死的疾患による心的外傷体験へのコーピングとして機能する精神的成長に関する検討

致死的疾患に罹患後のコーピングとしての心的外傷後成長について、わが国のがん患者において、その内容がどのようなものがあるのかについて、質的研究の結果から明らかにした。因子構造や関連要因を明らかにするための量的研究については、全国多施設の血液がんに対する幹細胞移植患者を対象とした調査を行い、研究期間終了時においては、合計832名の患者調査の取得が終了した。研究終了時においては、データベース化を進行中であり、今後結果が得られる見込みである。本年度は、次のステップである量的研究において用いる日本人のがん患者における「外傷後成長」を測定する評価尺度を決定するために、いままで実施されてきた質的研究に関するレビューを行うと共に、我々が行った日本人のがん患者を対象とした外傷後成長に関する質的研究において得られた26カテゴリーの内容について検討した。質的研究については、身体疾患を有する患者における外傷後成長に関する質的研究のシステマティックレビュー(Hefferon 2009)に掲載されたすべての論文および、ハンドサーチを行った。抽出された論文において記載された内容および質的研究で得られた26カテゴリーの内容について、研究において「外傷後成長」を量的に計測する際に使用される妥当性が確認されている唯一の尺度である外傷後成長尺度(Tedeschi 1996)の項目との比較を、当該領域の4人の研究者で行った。その結果、日本文化にまつわる内省的傾向や、身体疾患特有の項目(例:健康に気をつけるようになる)などは認められるものの、その差異はわずかであり、日本人のがん患者特有の新たな評価尺度を用いることメリットよりデメリット(先行研究との比較可能性が担保されないなど)が勝るという結論に至った。よって、因子構造等は新たに検討することと、既存の尺度では計測されない内容は自由記述を用いて抽出することを条件に、第2段階である量的研究においては、既存の外傷後成長尺度の21項目を利用することとした。本年度の目標は、次のステップである量的研究において用いる日本人のがん患者における「外傷後成長」を測定する評価尺度を決定することであり、その目標は達成された。平成27年度は、がん体験者に対する質的研究を行い、さらに既存の質的研究の結果から、今後の量的研究は既存のPosttraumatic Growth Inventory(PTGI)を使用することを決定した。今年度は、造血幹細胞移植後のサバイバーを対象に、全国24施設の患者を対象にPTGIおよび心理的苦痛、社会心理的因子、個人要因、医学要因を測定する郵送横断調査を行った。参加施設は次に示すとおりである。北海道大学病院、札幌北楡病院、仙台医療センター、埼玉医科大学総合医療センター、千葉大学医学部附属病院、東京大学医科学研究所附属病院、東京慈恵会医科大学附属病院、国立がん研究センター中央病院、横浜市立大学附属病院、神奈川県立がんセンター、横浜市立大学附属市民総合医療センター、岐阜大学医学部附属病院、名古屋医療センター、京都大学医学部附属病院、大阪府立成人病センター、大阪市立大学医学部附属病院、兵庫医科大学病院、兵庫県立がんセンター、近畿大学医学部奈良病院、三重大学医学部附属病院、島根大学医学部附属病院、愛媛大学医学部附属病院、愛媛県立中央病院、九州医療センター適格規準は次に示すとおりである。1)2010年1月以降に同種造血幹細胞移植を受けた患者。2)同種造血幹細胞移植後100日以上が経過した患者。3)同種造血幹細胞移植後の経過観察目的で外来通院中の患者。4)現在臨床的に原病の寛解が確認されている患者。5)満20歳以上の患者。2017年3月31日の時点で、参加候補者1430例のうち831例から質問紙が返送されてきており、回収を終了した。今後データのクリーニングを行い、データベースを完成後に、外傷後成長(PTG)の実態と、関連要因を明らかにする解析を行う。平成28-29年度にわたって、外傷後成長(PTG)の実態と、関連要因を明らかにする量的研究を行う計画になっていた。平成28年度は順調に量的研究が進捗し、予定を上回る24施設831症例からの返送を得ている。平成29年度にはPTGの実態と、その関連要因が明らかになることが期待される。平成29年度においては、質的検討の結果を受け、従来から外傷後成長の測定に最も高頻度で使用されている外傷後成長尺度を用いた量的検討を行うこととなった。この量的研究は、致死的疾患罹患後におけるコーピングとして機能する「外傷後成長」について、1因子構造、2出現頻度、3促進因子、3つのを検討することを主な目的としており、促進因子については、外傷後成長の各因子と、1人口統計的指標、2性格傾向、3対処様式、4身体症状、5社会的背景に関するデータとの関連を見て、検討を行うこととした。ただ、対象に関しては平成27年の時点では5大がんと言われる、1胃がん、2大腸がん、3肝がん、4肺がん、6乳がんの患者各100名の合計500名を計画していたが、各がん腫のリクルート体制の構築が難しかったことがあり、変更を余儀なくされた。前述の5つのがん腫に変わり、血液がんに対する幹細胞移植の研究グループとの共同体制が構築されたため、全国多施設の血液がんに対する幹細胞移植患者に対象を変更して量的調査を行った。研究期間終了時においては、合計832名の患者調査のデータ取得が終了した。

血液がんの罹患や、幹細胞移植治療は致死的な性質を持つため、研究対象が変わっても研究目的にかなった結果が得られるものと考えられるが、他の集団に結果を外挿する際には注意が必要である。致死的疾患に罹患後のコーピングとしての心的外傷後成長について、わが国のがん患者において、その内容がどのようなものがあるのかについて、質的研究の結果から明らかにした。因子構造や関連要因を明らかにするための量的研究については、全国多施設の血液がんに対する幹細胞移植患者を対象とした調査を行い、研究期間終了時においては、合計832名の患者調査の取得が終了した。研究終了時においては、データベース化を進行中であり、今後結果が得られる見込みである。次の目標は、外傷後成長の1因子構造、2出現頻度、3促進因子を検討することである。現在、血液腫瘍の患者を対象としたフィールドにて調査を行う体制が構築された。幹細胞移植を受けた患者を対象に、外傷後成長尺度に用いられた21項目を実施し、あわせて促進要因を検討するための調査が開始されている。高い回答率を達成するために担当医が当該患者に質問紙を配布して返送を持って同意を得る方法をとっており、全国23の医療機関の協力が得られているため、1ー3のすべての解析を十分な統計学的なパワーを持って行うためのサンプルサイズであるn=500が達成される見込みである。平成28-29年度にわたって、外傷後成長(PTG)の実態と、関連要因を明らかにする量的研究を行う計画になっていた。平成28年度は順調に量的研究が進捗し、予定を上回る24施設831症例からの返送を得ている。平成29年度にはPTGの実態と、その関連要因が明らかになることが期待される。関連要因が明らかになることにより、PTGの生成を促進するための介入を開発するための基礎資料が得られ、以降は介入研究を開始する予定である。精神腫瘍学平成28年度の研究において、28年度と次年度使用額の直接経費を合算して使用することを計画しているため。平成29年度の研究において、27年度、28年度使用額の直接経費を合算して使用することを計画しているため。人件費、消耗品費、旅費、その他消耗品費、旅費、人件費、その他
沈み込むフィリピン海プレートの部分溶融と脱水反応の物理化学条件の解明

九州の火山フロントの第四紀マグマから、北から南に向かってSr/Y比が減少する傾向が認められた。Sr-Nd-Pb同位体組成の混合関係からは、フィリピン海プレート由来物質のマグマへの寄与が認められる。87Sr/86Sr比はSr/Y比とSiO2含有量の増加に伴い減少する。また、Sr/Y比とSiO2含有量の関係では、アダカイト質マグマと非アダカイト質マグマが異なる傾向を示す。これらの事から、この地域ではスラブメルト起源と、スラブ脱水流体起源の二つのおとなるマグマがそれぞれ独立に発生したこと、両マグマの混合が一部で起こった事が明らかになった。九州の火山フロントに分布する第四紀マグマの島弧縦断方向での主要・微量元素組成とSr-Nd-Pb同位体組成の変化傾向を明確にし,この水平変化傾向とこの地域に沈み込むフィリピン海プレート,及び,九州パラウ海嶺の物理・化学的特徴の変化との関連性を見出すことを第一の目的とし,沈み込むスラブが部分溶融する場合と脱水反応を起こす場合,さらにはその両方の現象が起こる場合の,沈み込むスラブとマントルウェッジの物理化学的条件を解明することを最終的な目的とする。この目的を達成するため,九州の火山フロントで地球化学的データが不十分な霧島火山の火成岩を採取・分析を行う事,中部九州のアダカイト(高いSr/Y比を持ち,ザクロ石安定下でのマグマプロセスを経てできたマグマ)がスラブメルト起源であることを確証するため,アダカイト中に含まれる苦鉄質な包有物や捕獲岩の地球化学的研究を行う事を具体的な目標とし、研究を行った。霧島に関しては、事前調査により、未公表ながら信頼性の高い主成分元素組成と同位体比のデータが存在することがわかり、その入手を行った。また、分析し使用した試料の提供も要請中で、それを用いてICP-MSによる微量元素の測定を行う予定とした。アダカイト中に含まれる苦鉄質な包有物については、試料採取を終了した。また、新たに火山体下に分布すると考えられている領家帯起源の高温型変成岩であるザクロ石ー珪線石ー黒雲母片岩の捕獲岩を発見した。この捕獲岩の地球化学的特徴を明らかにすることで、研究対象地域のマグマへの地殻物質の影響を、より詳細に検討できるようになることが期待される。また、当該地域のアダカイトが、スラブメルティングをその起源としていることを、島弧縦断方向の地球化学的特徴の変化傾向から明らかにした。九州の火山フロントに分布する第四紀マグマの島弧縦断方向での主要・微量元素組成とSr-Nd-Pb同位体組成の変化傾向を明確にし,この水平変化傾向とこの地域に沈み込むフィリピン海プレート,及び,九州パラオ海嶺の物理・化学的特徴の変化との関連性を見出すことを第一の目的とし,沈み込むスラブが部分溶融する場合と脱水反応を起こす場合,さらにはその両方の現象が起こる場合の,沈み込むスラブとマントルウェッジの物理化学的条件を解明することを最終的な目的とする。この目的を達成するため,九州の火山フロントで地球化学的データが不十分な霧島火山の火成岩を採取・分析を行う事,中部九州のマグマに対する地殻物質の影響を地殻起源捕獲岩から検討すること、この地域で特徴的な高いSr/Y比を持ちザクロ石安定下でのマグマプロセスを経てできたマグマがスラブメルト起源であることを確証するため,スラブメルティングでは説明困難な場で生成された先小御岳火山(富士山と小御岳に覆われ、地表での露出が確認されていない古い火山体)の高Sr/Y比を持つマグマとの比較を行うことを目的として研究を行った。その平成26年度の進捗状況は以下の通りである、1)霧島火山のICP-MSによる微量元素の分析に着手した2)姫島の第四紀溶岩中に産する、地殻起源捕獲岩の採取を行った3)先小御岳火山のマグマは、島弧マグマとしては深い場(圧力12kb以上)かつ水の多い条件下で、ザクロ石+角閃石の分別結晶作用を経験したことを明らかにした主要・微量元素組成とSr-Nd-Pb同位体組成の水平変化傾向から九州の火山フロントに分布する第四紀マグマの組成変化と沈み込むフィリピン海プレート,及び,九州パラオ海嶺の物理・化学的特徴の変化との関連性を見出すことを第一の目的とした。また、沈み込むスラブが部分溶融する場合と脱水反応を起こす場合,さらにはその両方の現象が起こる場合の,沈み込むスラブとマントルウェッジの物理化学的条件を解明することを最終的な目的とする。この目的を達成するため,由布・鶴見岳の微量元素組成と同位体組成の追加分析,中部九州のマグマに対する地殻物質の影響を地殻起源捕獲岩から検討するための記載岩石学的研究を行った。

これらの事から、この地域ではスラブメルト起源と、スラブ脱水流体起源の二つのおとなるマグマがそれぞれ独立に発生したこと、両マグマの混合が一部で起こった事が明らかになった。この課題で当初から目指していた、地球化学的データの分析、及び、そのための試料採取がほぼ完了したこと、この研究課題の議論に重要な制約を与えると考えられるザクロ石の結晶分化作用による高Sr/Y岩を発見したことから、おおむね順調に進展していると考えられる。地球化学、岩石学霧島火山のマグマの地球化学データの分析を完了させ解析、地殻物質のマグマ絵への影響の解析、九州の高Sr/Y岩よ先小御岳の高Sr/Y比岩の比較検討等を実施することで、沈み込み帯でのマグマ発生メカニズムについての詳細な検討を進めてゆく。目的としていた、試料採取が順調に進んでいること、スラブメルティングの可能性について明らかにできたことから、おおむね順調に進呈していると考えられる。また、予想外の成果として、領家帯起源の変成岩と推測される捕獲岩を発見し、地殻物質がマグマに与える影響をより詳細に検討することのできる試料を得た。この発見は、マグマの形成過程の研究のみならず、新規火山岩類で広く覆われてその実態がよくわかっていない、中部九州の地質構造を明らかにするうえでも重要である。採取した試料の地球科学的分析を精力的に進め、特に霧島の地球化学的特徴を明らかにし、かつ、島弧縦断方向での変化傾向についての検討をより詳細に行う。また、地殻物質についても同様の分析を行い、そのマグマへの影響をより定量的に理解することに挑戦する。
光干渉断層画像診断法を用いた初期う蝕に対する再石灰化誘導とその臨床技法の確立

本年度は、初期う蝕に対する臨床技法の確立に重点をおいた。直接法と比較して間接法によるレジンセメントの象牙質接着性は未だ十分とはいえない。低い象牙質接着性能はマイクロリーケージ、う蝕を惹起する。窩洞形成終了後、印象採得を行う直前に接着システムと低粘性コンポジットレジンを窩洞に塗布してコーティングをする、もしくは一液性接着システムを塗布することによるレジンコーティング法は、間接法修復における歯髄刺激性、術後疼痛を最小限にする方法として導入され、さらにレジンセメントの象牙質に対する接着性の向上にも有効である。本年度は、下記の3つについて検討した。1. CAD/CAMシステムを用いた修復法と従来法におけるレジンコーティング法について検討し、一液性接着システムを用いて、レジンコーティングを行った場合、single-visit treatment、multiple-visit treatmentどちらにおいても象牙質接着性が向上した。2.レジンコーティング層とCAD/CAMブロックの厚みが象牙質接着性能に及ぼす影響について検討し、レジンコーティング層の厚みがレジンセメントの象牙質接着強さに影響した。レジンコーティング法によりセルフアドヒーシブレジンセメントの象牙質接着性能は向上した。レジンセメントの種類は、象牙質接着性能に影響を及ぼした。3.レジンコーティング法、仮封、装着までの期間が象牙質接着強さに及ぼす影響について検討し、レジンコーティング面に対するCaviton EXによる仮封は、レジンセメントの象牙質接着強さを低下させた。Caviton EXによる仮封はSingle-visit treatment時(1時間後)に除去した場合、レジンコーティングの有無に関わらず、レジンセメントの象牙質接着強さを著しく低下させた。低い象牙質接着性能を克服する臨床技法の確立に関してはほぼ達成することができたため。2017年度と2018年度の研究成果をもとに、光干渉断層画像診断法を用いた初期う蝕に対する再石灰化誘導とその臨床技法の確立に向けて進めていく。歯科治療では硬組織の画像診断は主にエックス線にて行なわれるが、解像度に限界があり初期う蝕は検知されづらいことや、被爆の問題から頻回に撮影できないのが現状である。光干渉断層計(Optical Coherence Tomography,以降OCT)は、近赤外光を光源に利用し、非破壊にて組織の断層画像を病理組織切片に近い精度でリアルタイムで観察できる断層画像装置である。OCTを用いて、エックス線では難しかった、歯の亀裂の診断、コンポジットレジン修復のギャップの観察が行われている。さらに、エナメル質表層下のミネラル密度の測定が可能であることが明らかにされており、3次元画像の構築も可能である。本年度は、イオン放出能と酸緩衝能を併せ持つS-PRGフィラー含有のシーラント材、フッ素徐放性シーラント材、レジン系シーラント材をシーラント材周囲のエナメル質の脱灰についてOCTにて評価した。の部位のエナメル質脱灰量をOCT(Santec OCT-2000)にて評価を行った。脱灰前浸漬前は、すべての試料で差は認められなかった。脱灰液浸漬後は、S-PRGフィラー含有のシーラント材、フッ素徐放性シーラント材周囲にて脱灰抑制が認められた。エナメル質の光透過性は1300nm付近で高いため、光源として主に波長1300nm付近のレーザーが用いられる。健全エナメル歯質をSS-OCTを用いて観察すると、空気とエナメル質の光の屈折率の違いから、エナメル質表面で光が反射し輝度が上昇し白く見える。エナメル質脱灰部も輝度が上昇し、周囲の健全エナメル質と比較すると白く見える。これは、脱灰によりエナメル質に微小な欠陥が形成された部分に水や組織液が侵入し、屈曲率の変化が生じるためである。歯質の脱灰の状態とミネラル密度と屈折率の変化に相関があり、脱灰により近赤外線レーザーの減衰係数が変化し、画像深度が低下することがわかっている。

Caviton EXによる仮封はSingle-visit treatment時(1時間後)に除去した場合、レジンコーティングの有無に関わらず、レジンセメントの象牙質接着強さを著しく低下させた。低い象牙質接着性能を克服する臨床技法の確立に関してはほぼ達成することができたため。再石灰化度の定量的評価(ミネラル密度、ミネラル損失量、脱灰深さ)を引き続き行う。今後は脱灰液浸漬だけでなく、pHサイクルを行う予定。2017年度と2018年度の研究成果をもとに、光干渉断層画像診断法を用いた初期う蝕に対する再石灰化誘導とその臨床技法の確立に向けて進めていく。年度末の試薬発注の関係上、次年度使用額が生じた。論文の英文校正、掲載が当初の予定より遅れ、次年度使用額が生じた。
高速電子エネルギー損失スペクトルの基礎と応用に関する理論的研究

平成3、4年度では、主として高速のprobe電子、内殻から放出される2次電子の散乱を同時に記述する公式の導出に力を注いできたが、一応それが終了したので、平成5年度では原子核の熱振動による効果を主に研究した。EELSでの高速電子に働くその効果は、角度分解XPSで見られる熱振動因子と同じであった。一方、内殻から放出される2次電子に働くその効果は、EXAFSでの熱振動因子と同じであった。ともにcumulant展開を先ず使って、指数の肩の上に熱振動によるcumulantを乗せる。次に、それぞれのcumulantはそれ以下の次数のmomentを用いて表わされるが、そのmomentを、3次、4次の非調和項をperturbationとして、温度Green関数によって計算した。この方法によって2、3、4次のcumulantを、完全結晶に対しては閉じた形で表わすことができた。またそれらのcumulantの実空間表示を求め、ひろく用いられている古典的な分布関数を用いるやり方の応用の限界、すなわちどのような条件の下で古典的な分布関数を用いる事ができるのかを検討した。その結果、高温でかつ中心力場近似が成り立つ時においては、EXAFSに及ぼす原子核の熱振動の影響は古典的分布関数によって記述される事がわかった。次に、1次元結晶を例にとって、実際に2、3、4次のcumulantを数値計算して、それらの温度依存性を検討した。回折実験の熱振動因子(Dybye-Waller Factor)の場合と異なって、EXAFSの場合は、原子の相対的な変位が効いてくるので、このような低次元系でも発散しない。2原子鎖では、acoustic,optical phononが存在し、それらの寄与を比較検討することは興味深いが、最近接体では相対運動が大きいopticalからの寄与が支配的であるが、高温での寄与はほぼ等しくなる。内殻励起を伴う高速電子エネルギ-損失スペクトル(EELS)の強度を計算するための一般的な理論的公式を,藤川,Hedinの射影演算子を用いた非弾性散乱振幅の一般理論に基づいて求めた。この理論では,多体効果の大部分がエネルギ-に依存する非エルミ-ト光学ポテンシャルと固体中で減衰する三種類の電子波束に取り込まれる。すなわち,プロ-ブとしての高速電子の励起前とエネルギ-損失後の一電子関数,それと内殻から放出される「2次電子」の一電子関数及びそれらに働く光学ポテンシャルが基本的な構成要素になる。次に,光学ポテンシャルまでを含めた全ポテンシャルを各原子サイトからの寄与に分解し,全体のT行列をサイトt行列展開し,これらの散乱電子関数を計算し,干渉効果を陽に取り入れることに成功した。これによって,「2次電子」のEXAFS(あるいはXANES)ばかりでなく,プロ-ブ電子の干渉に起因するEELS強度の振動も完全に量子力学的に取り扱うことができるようになった。以上の研究経過で,光学ポテンシャルの重要性が認められたが,これを精度よく計算する方法を開発すると,EELSばかりでなくLEED,RHEED,EXAFS等の電子スペクトルの解析の信頼性が飛躍的に向上する。そこで光学ポテンシャルに対するVan Hove展開を利用し,固体の中の原子の散乱ポテンシャルを精度よく計算する方法を開発した。特に,電子・原子散乱では光学ポテンシャルが小角散乱で重要な役割を果たすことが知られているので,我々の求めた最低次の光学ポテンシャルを局所化したByronーJoachainを,角度分解X線光電子スペクトル(ARXPS)の解析へ応用した。静的ポテンシャルのみを用いたときと比べ,確かに小角散乱では実測との対応が向上していた。これらの成果は,日本物理学会欧文誌およびSurface Science等に発表した。これまでに得られた新しい進展は以下にまとめられる。一つは、EELFSを記述する最も基本的な公式を第一原理の多体問題の表式から出発して求めることができた。その公式を構成する最も基本的な要素は、固体の中で減衰する電子の散乱波とそれに働くクーロン+交換+光学ポテンシャルである。光学ポテンシャルに対するエネルギーシフト定理を用いると計算すべき光学ポテンシャルは、空孔のある状態についてのものと、空孔のない状態についてのものとの2種だけに限られる事が分かった。さらに高速一次電子の散乱波動関数および二次電子(内殼軌道より放出された励起電子)の散乱関数を、サイトT行列展開によって求め、EELFSとEXAFSとを直接比較することができる理論をつくり上げた。さらに、固体中の原子の光学ポテンシャルを具体的に計算するための方法の開発にとりかかり、電子の運動エネルギーが大きいときにはそれがgAのような積の形で表わされることを見い出した。ここでgはエネルギーに依存する系の中で減衰するプロパゲーター、Aはエネルギーに依存しない分極ポテンシャルである。gは求めるべき光学ポテンシャルを含んでいるので、光学ポテンシャルの計算は自己無撞着に行なわなければならない。gが減衰するという性質から、1サイト近似が正当化され応用に便利な形の光学ポテンシャルが求められた。このポテンシャルを用いて位相シフトを計算するプログラムを現在作製中であり、予備的結果として、Ar原子による電子散乱をうまく記述することがわかった。

一方、内殻から放出される2次電子に働くその効果は、EXAFSでの熱振動因子と同じであった。ともにcumulant展開を先ず使って、指数の肩の上に熱振動によるcumulantを乗せる。次に、それぞれのcumulantはそれ以下の次数のmomentを用いて表わされるが、そのmomentを、3次、4次の非調和項をperturbationとして、温度Green関数によって計算した。この方法によって2、3、4次のcumulantを、完全結晶に対しては閉じた形で表わすことができた。またそれらのcumulantの実空間表示を求め、ひろく用いられている古典的な分布関数を用いるやり方の応用の限界、すなわちどのような条件の下で古典的な分布関数を用いる事ができるのかを検討した。その結果、高温でかつ中心力場近似が成り立つ時においては、EXAFSに及ぼす原子核の熱振動の影響は古典的分布関数によって記述される事がわかった。次に、1次元結晶を例にとって、実際に2、3、4次のcumulantを数値計算して、それらの温度依存性を検討した。回折実験の熱振動因子(Dybye-Waller Factor)の場合と異なって、EXAFSの場合は、原子の相対的な変位が効いてくるので、このような低次元系でも発散しない。2原子鎖では、acoustic,optical phononが存在し、それらの寄与を比較検討することは興味深いが、最近接体では相対運動が大きいopticalからの寄与が支配的であるが、高温での寄与はほぼ等しくなる。
敗血症病態における高血糖による単球系細胞の貪食能低下及び細胞死変化とその細胞内情報伝達系の解明

LPSを用いた単球系細胞敗血症モデルにおいて、高糖培養液下ではアポトーシスの促進および炎症性サイトカインの抑制が認められ、また貪食能の低下を認めた。そのメカニズムとして今回、小胞体ストレスおよびAktのリン酸化の関与が示唆された。また、炎症消退脂質として知られるレゾルビンD2を投与することによってアポトーシスの抑制、貪食能の改善を認め、今後の敗血症時の治療法として応用できる可能性があると考える。我々は濃度の異なる培養液を用いた細胞培養実験においてTHP-1(単球系培養細胞)またはヒトMonocyte/MacrophageにおけるLPS投与後の細胞内及び培養液のサイトカイン、HMGB-1、HSP70濃度、アポトーシス、オートファジーの発現、及びその上流の細胞内シグナル変化と細胞死の関係を解析し、LPS投与下高糖濃度負荷により単球系細胞においてオートファージーの過度の発現と、小胞体ストレスが関与するアポトーシスが促進され、ファゴサイトーシスが抑制されたことを、来年の日本麻酔科学会で報告する予定である。また実験過程でレゾルビンD2投与によりオートファジー現象が適度に促進され、アポトーシスが抑制されることを発見した。これらは、レゾルビンが炎症治癒期において単球・マクロファージ系の細胞死を抑制することで、死細胞を貪食する機能が亢進するため、治癒過程を促進する可能性があると考える。我々は糖濃度の異なる培養液を用いた細胞培養実験において分化型THP-1(単球系培養細胞)またはヒトMacrophageにおけるLPS投与後の細胞内及び培養液のサイトカイン、小胞体ストレス、アポトーシス、オートファジーの発現、及びその上流の細胞内シグナル変化との関係を解析し、LPS投与下高糖濃度負荷により単球系細胞においてオートファージーの過度の発現と、小胞体ストレスが関与するアポトーシスが促進され、ファゴサイトーシス(食作用)が抑制されたことを去年度の日本麻酔学会学術集会で報告した。今年度は、In Vitro実験系において、LPS投与下高糖濃度負荷により細胞内PI3K/Akt/mTORPathwayが抑制されているとの仮説の元、実験計画を立てた。実験結果として、LPS投与下高糖濃度負荷により分化型THP-1(単球系培養細胞)またはヒトMacrophageにおいて、負荷48時間後よりAktリン酸下が抑制され、mTORの発現も抑制されたことをフローサイトメトリー及びウエスタンブロットで確認した。Akt,mTORをターゲットにしたsiRNAをTHP-1またはヒトMonocyte/Macrophageに導入することで、シングル及びダブル遺伝子ノックダウンを行い、細胞内シグナリングの変化、アポトーシス及びオートファジー発現の変化を観察し、細胞死変化及びHMGB-1,HSP70放出が変化することを観察した。(アポトーシスが促進されファゴサイトーシス(食作用)が抑制された。)これらの結果から、血糖管理による適度なオートファジーの誘導は抗アポトーシス作用がある事とPI3K/Akt/mTOR経路の重要性が示唆された。
タイリングアレイを用いたレンサ球菌感染症の発症機構の解明

A群レンサ球菌のゲノムは,GC含量が低いために,転写因子・転写に関わる遺伝子領域の特定が容易ではない.本研究では,cDNAアレイおよびタイリングアレイを用いて,宿主細胞内に侵入した本菌RNAの網羅的な発現解析法の確立を行った.その結果,non-coding RNAは58個にも及んでいた.また,宿主の免疫に対抗して生存するために必要な遺伝子を抽出することができた.その結果,本菌は新規non-coding RNAや機能未知の遺伝子群を利用することにより,多彩な病原性を発揮しているものと考えられた.A群レンサ球菌のゲノムは,GC含量が低いために,転写因子・転写に関わる遺伝子領域の特定が容易ではない.本研究では,cDNAアレイおよびタイリングアレイを用いて,宿主細胞内に侵入した本菌RNAの網羅的な発現解析法の確立を行った.その結果,non-coding RNAは58個にも及んでいた.また,宿主の免疫に対抗して生存するために必要な遺伝子を抽出することができた.その結果,本菌は新規non-coding RNAや機能未知の遺伝子群を利用することにより,多彩な病原性を発揮しているものと考えられた.細胞内に感染している少数のA群レンサ球菌のRNAを回収してマイクロアレイで定量的解析を行う系を確立した.そして, A群レンサ球菌を種々の細胞に感染させ,マイクロアレイにより,オートファジーによる分解が起こる感染後4時間まで1時間おきに細胞内のA群レンサ球菌の発現解析を行った.HeLa細胞に感染したA群レンサ球菌におい七,感染後,全ての時間で共通して高い発現を示した遺伝子数は128個,咽頭上皮由来のKyse510細胞に感染させた場合では72個であった.両方の細胞で共通かつ感染前の菌で発現が低かったのは, 19個の遺伝子で,転写制御因子やRNA結合タンパク質がみられたが, 60%程度が未知の遺伝子であった,また,オートファジー欠損細胞内でのA群レンサ球菌の遺伝子発現パターンと比較したところ,リボソームタンパク質のみが野生型の細胞に感染した場合に高い発現を示しており, A群レンサ球菌のオートファジー存在下での生存に関わっていると考えられた.また,感染前と比較して,感染後1時間目に発現を1.5倍以上変化させていた遺伝子は全ORFの43%に及び,オートファジーによる作用を受けていると考えられる3, 4時間目には10%程度の遺伝子が発現を変化させていた.そして細胞のオートファジーの有無が,同じ感染時間のA群レンサ球菌の遺伝子発現パターンの変化に大きく影響し,全ORFの8%の遺伝子発現に差が生じていた.また,オートファジー欠損型細胞と比較し,オートファジー存在下でのみ発現が上昇する遺伝子が26個見られ,この7個の遺伝子は,オートファジー欠損型の宿主に感染した場合は発現が1.5倍以上減少していた.そのため,リボソームタンパク質を含む8個の遺伝子についてノックアウト株の作製を行い,機能解析を行う予定である.また, ORFアレイではなく,タイリングアレイを持ちいて,同様の解析を行う.病態に関わる細菌種の遺伝子発現制御システムの解明は,病原微生物の病原性解明への重要な糸口となる.様々な菌種のゲノム情報が明らかとなり情報処理により比較ゲノムが可能となった現在では,これらの比較ゲノム情報から属として保存されている遺伝子領域あるいは発現機構を解析することが可能となっている.しかし,今回,対象としているレンサ球菌属(genus Streptococcus)では病原性細菌の中でも比較的GC含量が低いために,大腸菌や枯草菌のゲノム解析から得られる様々な転写因子・転写に関わる遺伝子領域の特定が容易ではなく,それ故にゲノム解析以前の情報から得られている転写因子を中心に解析が進められている.そのため,本研究では,ゲノムを網羅するタイリングアレイを用いて,ゲノム上にコードされる遺伝子の発現領域を決定すると同時に,既存のcDNAアレイを用いた解析から感染状態で得られる発現プロファイルを元に,病態の発現に関わる転写因子群を探索した.まずcDNAアレイおよびタイリングアレイを用いて,ヒト,マウス細胞内に侵入したA群レンサ球菌由来のRNAの特異的な抽出と解析方法の確立を行った.得られたデータから導かれたnon-coding RNAは58個にも及んでいた.また,宿主細胞内で自然免疫に対抗して生存するために必要な遺伝子を8個抽出することができた.これらについて詳細な機能解析を行ったところ,A群レンサ球菌では,新規non-coding RNAや現在機能未知の遺伝子群を利用することにより,多彩な病原性を発揮しているものと考えられた.
アルツハイマー神経原線維(PHF)の構成成分の同定

1.UbiquitinおよびtauはPHFの成分としてタンパク仕学的に同定された。これまでPHFの構成成分はimmunecytochemistryの手法によってのみ推定されてきた。この手法の最大の危険性はcreesreactivilyであり、つい最近ニューロフィラメントのリン酸化エピトープとtauのリン酸化エプトープ間の共通性が指摘された。われわれはimmunocytochemistry内在するあいまいさを避けるためにPHFの構成部分をタンパク仕学的にsequenceのレベルで同定することを試みた。この目的のためにいくつかの方法を組みあわせた。PHFを高濃度のギ酸で処理しその2次構造を壊す;処理したPHFを高濃度の尿素中にsuspendしlysylendopeptidaseで消化する;生じたpeptideを逆相系のHPLCで分離する。以上の方法によりubgiquitinがPHFの成分としてまず同定された。ubgiquitinは全分子が組みこまれており、おそらくPHF内の他のタンパク質にisopentide結合していると考えらえる。tauはC末端に局在するpeptideのみがPHF消化物中に同定されたが、これはtauのC末端の断片がPHFの前躯体になっているのではないと思われる。実際、tauのN末端側のペプチド抗体はSDS tangleと反応しないがほとんどのtangle in difuと反応する。この観察はPHF insituではfauはN末端側も含んだ全tau分子が付着しているが、SDSを用いるPHF調製法と、tauのN端側が(元来プロテアーゼでnickが入っていたため)除去されてC末端側のみが残ったと考えられるだろう。すなわち、PHFの前躯体は断片化したtauではなくてtau全分子である可能性が高い。2.tauに対する抗体を用いたimmonocytochemistryからこれまで観察されてこなかったAD病変-curly fiberからなるmeshwork-が明らかにされた。その形態学的特徴からこれらはpyromidal ullより生じたsproutingと考えられた。すなわちPHFは神経細胞の再生努力の表現であるともいえるだろう。PHFはその不溶性の性質のため構成成分の同定は遅々としてすすまなかったが,抗PHFを用いた免疫化学的手法によって,リン酸化されたtauおよびubiquitinが同定された.さらに最近tauの一部分のみがPHF内に組みこまれているらしいことが判明してきた.AD脳より精製したPHFおよび正常脳より精製したtauを高濃度のギ酸で処理しLysーXに特異的なリシルエンドペプチダーゼにて消化した.PHFおよびtauのHPLCプロフィルを正確に比較することによりPHF消化物中に4つのtauペプチドを同定した.ヒトtauのクローニングおよびシークエンスのdataからこれら4つのペプチドはいずれもtauのC末端側1/3に局在することが判明した.一方,tauのCNBr断片を用いて抗PHFの認識部位を調べた結果,その部位はtauのC末端1/3を含む断片内に存在することがわかった.この結果は,PHFをギ酸処理後ウサギに免疫して得た抗体でも全く同じであった.またHPLCプロフィルにおいて,PHFの場合抗tau抗体に反応するピークの数はtauのそれに比べて圧倒的に少ないということも上記の結論を支持するだろう.PHF内のtauは正常のtauと比較して(1)SDS/MEに不溶性である(2)プロテアーゼに耐性であることが指摘されてきた.PHF内のtauについて異常なリン酸化がこれまで指摘されていた.

ここではこれに加えてtauの断片化の可能性を指摘した.Ubiqutinを同定した方法を用いて、PHF消化物中に4つのtau peptideを同定した。tauのproteinあるいはcDNA sequencingの結果からこれら4つのpeptideはtauのC末端側1/3の部分に局在したが、しかしPHF消化生物には最C末端のpeptideは得られなかった。一方PHF内に組みこまれているtauの周囲をきめる目的でtauのC末端側1/2を大体カバーする各種tau peptideに対するpeptid抗体を調整した。単離したtaugleとの反応性を調べたところ、taugleは最C末端側に位置する2つのpeptideに対する抗体とも強く反応した。これはsequencingは出来なかったがtauの最C端もPHF内に存在することを示唆する。これらpeptide抗体を用いてPHE消化物中の反応する画分の挙動を調べた。この結果画分は非常に難溶性(高濃度のギ酸に対して)であることが判明した。このようにtauはそのC末端においてPHFに組みこまれ、この部分がプロテアーゼに抵抗性を示し、難溶性を呈すると考えられた。以上のようにubiguitmに続いてtau oまたPHEの一成分であることが確定した。tauに対する抗体を作製し、AD脳におけるtauの分布の異常を調べた。その結果、このimunohistochemishtryによって、これまでの通常の染色では見出されなかったAD脳の異常-curly fiberの存在--が明らかになった。このcurly fiberは連合野の第3、5層の錐体細胞と密接な関係があり、curly fiberかなりの部分が錐体細胞体から出ていると考えられた。高拡大で観察するとcurly fiberは5-30μmの高度に湾曲したneuriteでその先端はやや矢尻に類似して太くなっている。これは胎児期のdendritic sproutimgに非常に類似している。これからcurly fiberは錐体細胞のsomatodmdritic sproutingと考えられた。