hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
虚血性脳血管障害のCT診断に関する研究―CT・Zスコアマップと4D-CTAの応用

CT・Zスコアマップは単純CTで急性期脳梗塞の早期虚血変化を反映したCT吸収値の低下した領域をZスコアの上昇として表示する手法である。標準偏差の2倍以上CT吸収値が低下した領域をZスコアマップで表示すると、梗塞の白質側は高率に早期虚血変化を検出できたが、梗塞の皮質側のZスコアの上昇が明瞭でないことが多く、正常データベースの皮質の標準偏差が高いことに起因すると考えられた。また、早期虚血を生じた領域で皮質が局所的に腫脹するisolated cortical swellingが見られることがあり,isolated cortical swellingに伴う白質の早期浮腫がZスコアの上昇として捉えられた。塞栓子が高吸収を呈する所見とCT・Zスコアマップ所見を組み合わせた観察によって早期虚血変化をより正確に検出できた。急性期脳梗塞の単純CT診断においてCT・Zスコアマップは早期虚血変化の検出の補助診断に用いることができ、単純CTで可視的評価が困難な早期白質浮腫を明確に捉えて早期虚血変化の病態評価に有用であることが示唆された。320列面検出器CTを用いて急性期脳梗塞の症例に全脳のダイナミックスキャンを行い、動脈相から静脈相の連続した4D-CTAとCT灌流画像を同時に取得した。データの解析法を検討し、加算平均処理した4D-CTAの画質向上を確認した。4D-CTAでの動態的情報とCT灌流画像を対比して検討し、狭窄・閉塞部位の末梢側の皮質枝に造影剤が遅れて流入する所見はTTPやTmaxの延長に対応し、狭窄・閉塞部位より遠位側の血管内に造影剤が停滞して静脈相に至って持続的に描出される所見はMTTの延長に対応した。軟髄膜吻合血管を介した側副血行路の発達している領域ではCBVが上昇していた。また、単純CTのZスコアマップでZスコアが上昇した領域ではCT灌流画像でCBVが低下していた。CT・Zスコアマップは単純CTで急性期脳梗塞の早期虚血変化を反映したCT吸収値の低下した領域をZスコアの上昇として表示する手法として開発したが、標準偏差の2倍以上低下した領域を図示したマップを用いると可視的に低吸収変化がある領域が捉えられないことがあった。標準偏差以上低下した領域を図示するZスコアマップで評価すると疑陽性が多くなるが、早期浮腫の変化を明瞭に捉えることがあり、補助的診断法として用いる際に表示するZスコアの閾値を可変させる有用性が示唆された。白質の早期浮腫がZスコアマップで鋭敏に捉えられ、正常データベースで白質の標準偏差が灰白質の標準偏差に比較して小さいことに起因すると考えた。一方、320列面検出器CTを用いて急性期脳梗塞の症例に全脳のダイナミックスキャンを行い、動脈相から静脈相の連続した4D-CTAとCT灌流画像を同時に取得したデータの解析法について検討した。4D-CTAで狭窄・閉塞端だけでなく、軟髄膜吻合血管を介した側副血行路やsplenial branchを介した側副血行路などの微細な側副血行路を評価するために分解能を担保する必要があり、加算平均処理した4D-CTAの画質向上を確認した。4D-CTAの動脈相の画像を加算平均して得たangiographic source imageは単純CTで観察される早期虚血変化の虚血領域が明瞭に描出された。4D-CTAでの動態的情報とCT灌流画像を対比して検討し、狭窄・閉塞部位の末梢側の皮質枝に造影剤が遅れて流入する所見はTTPやTmaxの延長に対応し、狭窄・閉塞部位より遠位側の血管内に造影剤が停滞して静脈相に至って持続的に描出される所見はMTTの延長に対応し、側副血行路の発達している領域ではCBVの上昇傾向がみられ、4D-CTA所見とCT灌流画像のパラメータ変化に対応がみられることが示唆された。急性期脳梗塞の4D-CTA、CT灌流画像の解析法を検討している段階である。解析ポイントを工夫することにより、可逆的虚血領域の指標の仮説が立てられると考えられ、決定的な遅れとは言えず、やや遅れていると判断する。標準偏差の2倍以上低下した領域を図示したマップを用いると可視的に低吸収変化がある領域が捉えられないことがあり、標準偏差以上に低下した領域を図示したZスコアマップで評価すると疑陽性が多くなるが、双方をその特性を理解しながら補助的診断法に用いて、急性期脳梗塞の低吸収変化を捉えられることを読影者間の一致率をみながら検討した。単純CTでZスコアの上昇している領域がMRI拡散強調像の急性期梗塞を示す高信号病変と対応したが、discrepancyのみられる領域もあった。一方、320列面検出器CTを用いて急性期脳梗塞の症例に全脳のダイナミックスキャンを行い、動脈相から静脈相の連続した4D-CTAとCT灌流画像を同時に取得したデータの解析法について検討を進め、加算平均処理した4D-CTAの画質向上を確認した。4D-CTAでの動態的情報とCT灌流画像を対比して検討し、狭窄・閉塞部位の末梢側の皮質枝に造影剤が遅れて流入する所見はTTPやTmaxの延長に対応し、狭窄・閉塞部位より遠位側の血管内に造影剤が停滞して静脈相に至って持続的に描出される所見はMTTの延長に対応していた。

側副血行路の発達している領域ではCBVが保持され、上昇していた。MRIで可逆的能虚血領域と想定される磁化率/拡散ミスマッチの領域における4D-CTAとCT灌流画像の所見の特徴を分析する上で、MRI・磁化率強調像の所見を検証した。主幹動脈の狭窄・閉塞によって灌流圧の低下した領域の信号の低下や静脈の増強所見が認められ、進行性の虚血に伴う酸素代謝の亢進によって流血中のオキシヘモグロビンが減少してデオキシヘモグロビンが相対的に増加することに起因すると考えられる。急性期脳梗塞の4D-CTAとCT灌流画像の解析法を検討を継続している。可逆的虚血領域のレファレンスとして磁化率強調像でのデオキシ化を反映した所見に着目し、その検討を追加して研究のロードマップではやや遅れている状態となっている。CT・Zスコアマップは単純CTで急性期脳梗塞の早期虚血変化を反映したCT吸収値の低下した領域をZスコアの上昇として表示する手法である。標準偏差の2倍以上低下した領域を図示したマップを用いると可視的に低吸収変化がある領域が捉えられないことがあり、標準偏差以上に低下した領域を図示したZスコアマップで評価すると疑陽性が多くなるが、双方をその特性を理解しながら補助的診断法として用いて急性期脳梗塞の低吸収変化を捉えられることを読影者間の一致率をみながら検討した。単純CTでZスコアの上昇している領域がMRI拡散強調像の急性期梗塞を示す高信号病変と対応したが、discrepancyのみられる領域もあった。一方、320列面検出器CTを用いて急性期脳梗塞の症例に全脳のダイナミックスキャンを行い、動脈相から静脈相の連続した4D-CTAとCT灌流画像を同時に取得したデータの解析法を検討し、加算平均処理した4D-CTAの画質向上を確認した。4D-CTAでの動態的情報とCT灌流画像を対比して検討し、狭窄・閉塞部位の末梢側の皮質枝に造影剤が遅れて流入する所見はTTPやTmaxの延長に対応し、狭窄・閉塞部位より遠位側の血管内に造影剤が停滞して静脈相に至って持続的に描出される所見はMTTの延長に対応していた。軟髄膜吻合血管を介した側副血行路の発達している領域ではCBVが上昇していた。主幹動脈の狭窄・閉塞によって灌流圧の低下した領域の信号の低下や静脈の増強所見が認められ、進行性の虚血に伴う酸素代謝の亢進によって流血中のオキシヘモグロビンが減少してデオキシヘモグロビンが相対的に増加するデオキシ化によると考えられる。急性期脳梗塞症例の4D-CTAと灌流CTの画像解析法の検討を継続している。CT灌流画像のデコンボリューション解析においてはBaysian検定を用いたものも検討に含めて検討していて時間を要している。標準偏差の2倍以上CT吸収値が低下した領域をZスコアマップで表示すると、梗塞の白質側は高率に早期虚血変化を検出できたが、梗塞の皮質側のZスコアの上昇が明瞭でないことが多く、正常データベースの皮質の標準偏差が高いことに起因すると考えられた。
反応拡散系における非線形構造と解の多様性発現の数理的研究

1.2種および3種Lotka-Volterra競争系に対する進行波解と解の挙動当初の研究計画にもとづき、最初にLotka-Volterra2種競争系において、共存状態が安定な場合に開放空間への侵入を記述する進行波解について数値シミュレーションにより考察し、stacked waveが形成された後、後から侵入した種がスピードアップして同じ速度で2種が伝播するという今まで知られていない新しい結果を発見した。ついで、3種ロトカ・ボルテラ競争系において、対称性をもった巡回行列モデルについて、(1)共存平衡点の安定性、(2)Hopf分岐が起こること、を解析的に証明し、対称性をもたない巡回行列モデルについて(3)周期解の安定性を数値的方法(AUTO)により明らかにした。その結果に基づいて、3種ロトカ・ボルテラ競争系を特異摂動法により次元の低い力学系に帰着し、2種捕食者-餌食系との関係を構成的に議論した。2.自己触媒反応系の進行波解とその最小速度高次自己触媒反応拡散系において、自己触媒と反応物がともに空間的に拡散する場合について、進行波解の存在と速度について、自己触媒反応の次数と拡散係数に対する依存性を、相空間における比較定理に基づいてすべての拡散係数と1より大きい自己触媒反応次数にたいしてその全体像をほぼ明らかにした。3.感染症の伝播モデルとしての反応拡散系と進行波解伝染病の空間的な伝播を記述する決定論的モデルのひとつのクラスである反応拡散モデルについて、様々な伝染病の空間伝播モデルの中での反応拡散モデルの位置づけを明らかにした。反応拡散系による伝染病モデルにたいして、上記2で得られた結果を適用し、高次の感染機構を仮定すると、伝染病伝播の速度にたいする線形予測が成り立たないことを指摘し、数値的に検討した。本年度は、(1)Lotka-Volterra2種競争系において、共存状態が安定な場合に開放空間への侵入を記述する進行波解についてこれまでの研究に基づいて考察した。先に侵入に成功した種の後から他の種の侵入が進入する場合、先に進入した種の速度は後から侵入する種の速度より遅いことが線形予測推測されるが、長時間の数値シミュレーションの結果後から侵入した種がスピードアップして同じ速度で2種が伝播する場合があることが明らかになった(研究集会「数理科学とその環境問題への応用」2002年11月15-16日にて口頭発表)。しかし、その数学的解析は今後の課題である。(2)3種ロトカ-ボルテラ競争系において、2種競争系では見られない極限周期軌道やヘテロクリニックサイクルが現れる数学的構造を解析的、数値的に研究した。まず摂動パラメータを導入し3種ロトカ-ボルテラ競争系の解の様相を、対称性をもった巡回行列モデルについて、May-LeonardおよびZeemanによって得られた結果に基づいて(1)共存平衡点の安定性、(2)Hopf分岐が起こること、を解析的に証明しその摂動パラメータ依存性を明らかにした。また、対称性をもたない巡回行列モデルについて(3)周期解の安定性とその追跡を数値的方法(AUTO)により明らかにした。その結果に基づいて、3種ロトカ-ボルテラ競争系を特異摂動法により次元の低い力学系に帰着し、2種捕食者-餌食系との関係を構成的に論じ、共存平衡点が安定な場合には2種捕食者-餌食系に帰着できることを数値的に示した。さらに、拡散をともなう場合について、3種ロトカ-ボルテラ競争系とそれから導かれる2種捕食者-餌食系において、個体群の空間的な分布パターンの時間的挙動について数値実験を行ない、比較検討し、ともに同じような挙動を示す結果を得た。

本年度は、(1)各個体が一度感染すると未感染状態に戻らない場合に、一様な個体群中を伝染が空間的に伝わる状況を記述する伝染病伝播の数理モデルについて調べた。このとき、病気の広がりは個体群中を一定の波として伝わることが期待できるから、伝染病の空間的伝播を記述するモデル方程式の解として、波形解が存在するのかどうかがまず課題となる。ついで、伝染病の伝わる速さ、伝染病の発生範囲、伝染病が通過した後の状態などが問題となる。伝染病の空間的な伝播を記述する決定論的モデルのひとつのクラスである反応拡散モデルについて、様々な伝染病の空間伝播モデルの中での反応拡散モデルの位置づけを明らかにした上で、その進行波解を通して上記の問題を考察した。とくに、伝播速度の評価を得るために広く用いられる線形予測(Linear conjecture)について検討した。これまでに得られている結果の範囲では、感染者と未感染者の感染機構が2次の非線形性で表されるときには、線形予測が成り立つが、より高次の感染機構を仮定すると線形予測が成り立たないことを指摘した。したがって、伝染病モデルにおいて、伝播速度の評価に線形予測を適用するときには注意が必要であることが示された(「応用数理」第14巻2004)。上記研究と関連して(2)高次自己触媒反応拡散系において、自己触媒と反応物がともに空間的に拡散する場合について昨年度の研究を発展させた。すなわち、進行波解の存在と速度の拡散係数に対する依存性を、相空間における比較定理に基づいて、一定の条件の下で厳密に明らかにすることができた。その結果の発表については現在準備中である。1、昨年度の感染者-未感染者の2成分反応拡散モデルに基づく伝染病伝播モデルに引き続いて、G.Dwyerにより提案された病原菌-感染宿主-未感染宿主の3成分反応拡散モデルについて調べた。G.Dwyerの結果を数値シミュレーションにより検討し、病気の伝播速度が線形予測による予想される値とほぼ一致すること、およびKermack-McKendrickモデルと同様、閾値現象が現れることが確認できた。さらに、拡散のない場合に、対応する3成分常微分方程式系において、ホップ分岐が起こることが期待されるが、多くのパラメータが方程式に含まれているためホップ分岐の起こるパラメータ領域を特定できていない。それを明らかにするのは今後の課題である。2、昨年度までの研究では、感染者と未感染者の感染機構が2次の非線形性で表されるときには、線形予測が成り立つが、より高次の感染機構を仮定すると線形予測が成り立たないことを指摘した。しかしながら、伝染病モデルと同様の非線形相互関係を表すモデルである餌食と捕食者モデルにおいては、2次の非線形性の枠の中でも線形予測が成り立たない可能性があることが特異摂動の視点から分かった。この厳密な解析も今後の課題である。3、Lotka-Volterra2種競争系において、共存状態が安定な場合に開放空間への侵入を記述する進行波解について、すでに非常に複雑な挙動をすることを数値的に明らかにしている。この問題に関して、今年度はH.Weinbergerらとの議論により、解の挙動について積み重なり波(stacked wave)の存在や進行波解の形成についてどのような状況が考えられるか次第に明らかになってきた。その議論に基づいて、さらなる数値シミュレーションを行っているが、残念ながら、まだ数値的にも全容を明らかにすることはできていない。
ラマン散乱光を用いた脂肪浸潤を伴う心房線維化の同定～心房細動の新たな治療戦略～

心房細動に対する根治療法として,原因箇所を高周波で焼灼するカテーテルアブレーションが主流である。“発作性"心房細動は7080%程度が治るようになってきた。その一方で,心房細動が半年以上続いている“持続性"心房細動では,アブレーションの成功率は大きく低下する。その要因は,どこを焼灼すべきかがわかっていないためである。代表者は,4年前に心臓手術中に得られるヒト心房組織の解析に着手し,“心外膜脂肪が心房筋に浸潤する局所"で持続的な炎症と線維化が惹起され持続性心房細動の原因となるという知見を発表した。本研究の学術的「問い」は,“心外膜脂肪が心房筋に浸潤する局所"は,1持続性心房細動の基質を形成しており,心房細動カテーテルアブレーションの標的治療部位になるのではないか?,および2ラマン散乱分析を応用すれば,この箇所を検出できるのではないか?である。代表者は,ラマン散乱光分析(注:検査対象にレーザーを照射した際に発生する微弱な光を分光し,得られた分光スペクトルより分子の結合を解析する手法)による生体組織の線維化特定法を開発中である。これまで,線維化および脂肪組織に特異的なラマンスペクトルを検出できた。これを推進し,大型動物やヒト心臓組織にて線維化特定を試みているが,線維化組織から発生する強い自家蛍光のため,線維化(コラーゲン)に特徴的なラマンスペクトルの検出に困難を生じている。また,光ファイバー型ラマン装置が平成31年2月に完成し,現在は基本性能を検証中である。代表者は,大型動物やヒト心臓組織にて線維化特定を試みているが,線維化組織から発生する強い自家蛍光のため,線維化(コラーゲン)に特徴的なラマンスペクトルの検出に困難を生じている。上述のように,現時点では線維化組織から発生する強い自家蛍光のため,線維化(コラーゲン)に特徴的なラマンスペクトルの検出に困難を生じており,今後,レーザー波長などを工夫して線維化組織の検出をより高感度に行うための機器の最適化を行っているところである。また光ファイバー型ラマン装置が2月に完成しており,現在は基本性能を検証中であるが,今後はこの装置を用いてカテーテルに内蔵された光ファイバーを通して,マウス心臓のin vivoでの計測などを行う予定である。
知的財産権制度の国際協調に関する理論的・実証的研究

次の6編の論文を公刊した。最初の2つの論文は,同質財を生産している2企業が完全補完的な2技術の特許権を一つずつ寡占モデルを構成した。そして,特許侵害と提訴,訴訟費用,損害賠償などの知財権の行使を考慮し,2企業間に締結可能な実施契約の態様,そして達成されるNash均衡における経済厚生への知財権の行使の影響を分析した。双務的実施契約締結により厚生上望ましい均衡が生ずるための,十分条件を検討した.また,片務的な実施契約締結により望ましくない独占均衡が生じるための十分条件を,知財権行使の程度と原告,被告の訴訟費用により表現した.第3論文では,独占企業が存在している2輸出国と,財を輸入するのみの1輸入国から成る3国間貿易モデルを考えた.先進国企業が先進国で特許を所有するが,途上国企業はしないとき,実施契約と途上国内での消尽,および途上国企業の特許権侵害とそれに対する先進国企業の訴訟についてゲームモデルで議論し,8つの均衡の存在を示した.第4論文では,医薬品を取引する二国の市場に,需要の価格弾力性の差異及び外国政府の輸入価格介入による価格差別があるとき,並行輸入が製薬会社の研究開発投資に及ぼす影響について考察した。知的財産制度の変更を通じ並行輸入によって,外国政府の交渉力が強く外国の市場の価格弾力性が小さいとき,製薬会社の研究開発投資を促進し並行輸入を禁じたときより外国の消費者余剰を改善することを示した.最後の2論文では同質財複占市場の企業の特許保有状態に対応して,完全補完的な2技術の特許権の片務的,双務的実施契約締結の可能性を考え,特許侵害,模倣費用,侵害訴訟などの知財権の行使が市場均衡での経済厚生に及ぼす影響を分析した。知財権保護の程度と均衡で結ばれる双務的・片務的実施契約締結と経済厚生の関係を明らかにした.次の6編の論文を公刊した。知財権保護の程度と均衡で結ばれる双務的・片務的実施契約締結と経済厚生の関係を明らかにした.本年度の研究では,以下の「11.研究発表」で記した2編の研究論文を執筆した。第1論文「Parallel Trade, Pharmacetical Innovation, and Intellectual Property Rights」ではR&D投資を活発に行っている製薬会社の投資インセンティブと並行輸入との関係を考察した。国際間のパテント政策の変更を通じて,並行輸入が認められると,独占的な企業は各国市場毎に異なった薬価をつける第3種価格差別政策が実行できず,すべての市場で同一の価格を付けなくてはならない。これによって,一般には並行輸入制が導入されると,価格差別政策に比べて企業の政策変数が制限されるため利潤が低下し,企業の研究開発投資に負のインセンティブをもたらすと主張されてきた。本稿では,製薬会社と輸入国政府のナッシュ的交渉を考え,この交渉によって輸入国市場の薬価が決定されることをモデル化した。この下で,並行輸入制が研究開発投資に与える影響を調べた。この結果ある条件の下では,並行輸入制の導入によって製薬会社の研究開発に対して正のインセティブが発生することを明にした。第2論文「国際貿易と知的財産権制度の理論的分析」では,先進国企業と途上国企業が第3国に同質財を輸出するブランダー・スペンサー型モデルにパテント政策を明示的に導入したモデルを構築した。先進国企業がR&D投資によって開発した新技術をロイヤルティの形で途上国企業にライセンス契約を提示する。この際,後進国企業が先進国企業の特許を侵害し新技術をイミテーションするために必要なコスト,侵害に対する提訴,訴訟費用,損害賠償などの知的財産権を記述するパラメータを明示的にモデルに導入した。その下で,(1)先進国企業のライセンス契約の提示(2)途上国企業の特許侵害(3)先進国

企業の裁判所への提訴から成る3段害ゲームを考えた。このゲームの部分ゲーム完全ナッシュ均衡を求めることによって,パテント政策の効果を調べた。プロパテント政策の強さを示す侵害された先進国企業が勝訴する確率がある値をとる時に,世界全体の経済厚生が最大になることを明にした。この結果は,厚生上から見て,最適なパテント政策が存在することを示唆している。本年度は「11.研究発表」で述べた3編の論文を作成した。第1論文「paralle Import, drug price control and pharmaceutical innovation」では並行輸入の問題を分析した。2国から成る貿易モデルを考え、2国間で医薬品が交易されている。2国市場において需要の価格弾力性が異なり、市場構造が独占であれば、第3種価格差別化が可能になる。この時並行輸入を行うインセンティブが発生し、この現象が企業のR&D投資に与える効果を分析する。両国の知的財産権制度が異なったことによって並行輸入が可能になったとする。もし外国政府の価格交渉力が強く、外国市場の価格弾力性が低ければ、製薬会社のR&D投資を促進し、外国の消費者余剰が上昇することを明にした。第2論文ではブランダー・スペンサータイプの3国国際寡占貿易モデルを考えた。先進国企業が財の生産技術について先進国で特許権を保有する。途上国企業はこの特許を持たない。しかし、特許権の消尽のために途上国に立地生産する企業はこの特許権を持なくても生産が可能となる。又、途上国企業は特許権を侵害して生産することも可能であるが、これに対して、先進国企業は訴訟が可能である。本論文は以上のすべてを分析できる4ステージからなるゲームを定式化し、このゲームの完全ナッシュ均衡を求めた。このゲームは8タイプの均衡を持つことを示した。第3論文では、同質財クールーノー競争を行う複占モデルを分析した。2企業のある特許権保有パターンに対して、完全補完的な2技術で、特許権の片務的、双務的契約の2つのケースを考えた。特許権侵害の訴訟費用、技術のイミテーション費用などをパラメータとしてモデルに導入した。この下で知的財産権の賦与パターンがナッシュ均衡における経済厚生に与える効果を分析した。知的財産権保護の程度が大きいほど独占になりやすく、その結果経済厚生が低下することを示した。
ヘパラナーゼの局在化による機能調節:マクロファージ及び類縁細胞における役割

基底膜は組織間の「しきり」であるのみならず、様々な生理活性物質を保持する貯蔵庫である。この「しきり」の体積の大部分を占め、かつ生理活性物質と直接会合するヘパラン硫酸はヘパラナーゼなどの酵素によって代謝、分解される。種々の疾患の成立には免疫細胞などの浸潤を伴うプロセスが重要であるが、このときヘパラナーゼは細胞の浸潤能の制御、細胞外マトリクスからの生理活性物質の切り出し、の2点で重要な意味を持つ。本研究では、病態形成に伴うヘパラナーゼの生理的意義の解明を目標に、(1)好中球の脱顆粒に伴う膜会合型ヘパラナーゼの発現機構、(2)病態モデル動物の解析を意図した抗マウスヘパラナーゼモノクローナル抗体の作製、の2点を検討した。(1)遊走因子fMLP, IL-8の刺激により、ヘパラナーゼ分子が細胞表面に検出されることをフローサイトメトリー、共焦点レーザー顕微鏡により確認した。さらに免疫沈降によりこの分子が細胞表面に位置することを示した。またヘパラナーゼと共沈する細胞表面分子を2種類(65kD,43kD)検出した。これらの分子がヘパラナーゼの細胞表面への発現を制御する可能性を考え、分子の同定を行う。(2)活性を有する組換え型マウスヘパラナーゼを免疫原としてラットに免疫を行い、リンパ節細胞とミエローマ細胞との細胞融合を行った。固相化ヘパラナーゼを用いたELISA、ヘパラナーゼ発現細胞を用いた細胞染色により、16種類のモノクローナル抗体を確立した。これを用いた組織染色を行い、B16マウスメラノーマ細胞においてヘパラナーゼが細胞の表面に発現し生体内に形成された転移巣で浸潤先端に発現すること、クロトン油による皮膚炎症部位に浸潤する好中球の一部がヘパラナーゼを発現すること、また動脈硬化のモデルマウスにおいて外膜に浸潤するマクロファージの多くがヘパラナーゼを発現することを見出した。免疫系、特にマクロファージ系細胞における基底膜や細胞表面のヘパラン硫酸鎖分解の制御機構とその生物学的意義を解明するため、主要な内在性の分解酵素であるヘパラナーゼに着目して検討を行っている。骨髄腫細胞から分化したマクロファージ様細胞を用いて予備的に得られた結果を受け、(1)末梢血単球とその分化・活性化の過程におけるヘパラナーゼの発現制御、(2)病態モデル動物の解析を意図した抗マウスヘパラナーゼモノクローナル抗体の作製、の2点を検討した。(1)について、均一な単球集団をMACSによって調製し、ヘパラナーゼの発現を免疫染色によって検討したところ、その発現は細胞によって不均一であり、高発現の細胞が一部観察された。単球内の亜集団についてはほとんど研究がなされていないが、ヘパラナーゼ高発現細胞は高浸潤能、基底膜からのサイトカイン遊離能を有する興味深い亜集団であることが予想されたため、ヘパラナーゼの発現と相関する表面マーカーを検索した。インテグリン、CD44など種々の接着分子との間には相関が認められなかったが、細胞表面のヘパラン硫酸の発現との間によい相関が見出された。ヘパラナーゼが単球におけるヘパラン硫酸の発現と代謝に関与することが示唆された。また、リポ多糖による単球の活性化に伴い、ヘパラナーゼのmRNAレベルの発現は上昇するが、細胞表面におけるヘパラナーゼ分子の発現は逆に低下することを見出した。活性化に伴い単球表面に発現するヘパラナーゼの局在が大きく変化するものと考えられた。(2)については、バキュロウイルスの発現系を用い、活性を有する組換え型マウスヘパラナーゼを発現、上清に分泌する系を構築した。また小スケールでの精製法を確立した。この方法を用いてヘパラナーゼを大量調製し、モノクローナル抗体の作製を試みる予定である。

これを用いた組織染色を行い、B16マウスメラノーマ細胞においてヘパラナーゼが細胞の表面に発現し生体内に形成された転移巣で浸潤先端に発現すること、クロトン油による皮膚炎症部位に浸潤する好中球の一部がヘパラナーゼを発現すること、また動脈硬化のモデルマウスにおいて外膜に浸潤するマクロファージの多くがヘパラナーゼを発現することを見出した。
近世フランス国家と外国人:18世紀ブリティッシュ・ディアスポラ研究

近世フランスの国家形成を当時の人々の経験から照射しようとする本研究の目的は、イギリスの国家形成から政治的・宗教的に排除されフランスに移住したブリティッシュ・ディアスポラを事例に、外国人と国家の接点である帰化の実態を、外国人の主体的観点から明らかにすることである。平成24年度の研究実施計画は、(1)二次文献の収集・閲読の継続、(2)一次史料の収集・分析、(3)論文執筆とフランス人研究者との交流の三つを課題とした。(1)に関しては、主に近世フランスの外国人研究とイギリス人の文化的表象に関する読書を行った。前者ではSimona Cerutti, Etrangers, Etude d'une condition d'incertitude dans une societed'Ancien Regime, Montrouge, 2012の読書を通して、近世の外国人概念が必ずしも地理的出自によるものではないこと、都市の市民権が近世的外国人の規定に重要な役割を果たしたこと、さらに外国人の受容において都市社会における統合を考察することの重要性が明らかになった。他方で18世紀フランスではイギリスは哲学者による国制の賞賛や「イギリス好きanglomanies」による服飾の模倣によって親英的雰囲気が醸成されたが、80年代に入るとアメリカ独立戦争や台頭する愛国主義の影響で反英的風潮に転じたことが確認され、こうした表象がブリテン諸島出身者のフランスでの帰化や定着に及ぼした影響を考慮することの重要性が明らかになった。(2)に関しては、2012年3月にフランスの外務省文書館で収集した外国人監視報告書の一部を統計的に分析し、当時の治安当局がイングランドとスコットランドとアイルランドを必ずしも厳密に区別しておらず、三地域の区別を明確に行う帰化状と対比すると、フランス人の側の関心に応じて、ブリテン諸島出身者の捉え方に違いが存在していたことが示唆された。最後に(3)に関しては、本研究のこれまでの成果を集成した論文を執筆し、学術雑誌に投稿して、査読の結果「条件付き掲載」という返答を得た。フランス人研究者との交流については、昨年度に引き続き、ジャン=フランソワ・デュボスト氏から研究上の助言をいただいている。平成22年度の研究実施計画は、(1)関連文献の収集・読解、(2)一次史料の収集・分析、(3)研究成果の公表(論文執筆・口頭発表)の三つを課題とした。(1)については、近世の英仏の政治・外交・経済・宗教および近世外国人研究に関する文献を収集・閲読し、研究動向の把握と総合的知識の獲得に努めた。その結果、ブリティッシュ・ディアスポラの移動が複合的現象であること、その帰化を分析する際には移民の戦略や国家の受入政策だけでなく、都市社会における居住形態や日常的社交関係も重要であることが分かった。(2)については、平成23年3月に約2週間パリに滞在し国立公文書館などで帰化認可状や貴族位承認状などの一次史料を収集する予定であったが、同月11日に発生した東日本大震災の影響で搭乗予定の飛行機が欠航となり、断念せざるを得なかった。しかし、英仏教会関連史料などの刊行史料は購入することができた。最後に(3)に関しては、本研究の成果の一部を、平成22年7月のフランス革命研究会、および同年11月の第108回史学会大会で口頭報告し、国内の研究者との意見交換を通して研究内容を深化させることができた。さらにそれを総括する論文を執筆し、現在投稿準備を進めている。以上の点から平成22年度の研究計画はほぼ遂行できたと言える。なお、史料調査の取りやめによって生じた研究の遅延は、平成23年度に長期に史料調査を実施して補うこととする。平成23年度の研究実施計画は、(1)二次文献の収集と読解、(2)一次史料と関連文献の収集・分析、(3)研究成果の公表とフランス人研究者との交流の三つを課題とした。(1)については、近世の英仏の政治・外交・経済・宗教に関する文献を収集・閲読してブリティッシュ・ディアスポラを取り巻く諸状況への理解を深めるとともに、近世外国人研究全般の研究動向の把握に努めた。「イギリス趣味」が広まった18世紀フランスでは国制思想の摂取や工業技術の受容、イギリス旅行やイギリスの書物のフランス語訳を通して、フランス人の間に一定のイギリス人イメージが形成されていた。こうした国民的表象は、親英と反英の間を揺れ動く18世紀フランスでブリテン諸島出身者の受け入れにおいてどのような影響を有したのか。帰化を外国人のフランスにおける統合のプロセスとして理解するために、今後は以上のような国民的イメージと外国人受け入れの相互的関係についても検討したいと考えている。(2)については、2012年3月に3週間パリに滞在し、国立公文書館、外務省文書館において一次史料の調査・収集を行った。

具体的には、貴族叙任状および革命期に押収されたブリテン諸島出身者の個人文書の目録を閲覧して関連史料をリスト化するとともに、ブリテン系のコレージュ・神学校や修道院の内部文書、ポリス当局によるイギリス人監視の報告書などの所在を確認し、閲覧・複写した。最後に(3)については、これまでの研究成果をまとめた論文を執筆し、現在学術雑誌に投稿するために受入教授の指導を受けている。また、パリ滞在時に近世外国人史研究の先駆者であるパリ第12大学教授ジャン=フランソワ・デュボスト氏とお会いし、近世フランスにおける国民意識の生成と外国人概念の創出、18世紀ブリテン諸島出身者に関する歴史学の研究状況と課題、関連史料の所在と種類などに関して議論し、研究上の助言をいただいた。近世フランスの国家形成を当時の人々の経験から照射しようとする本研究の目的は、イギリスの国家形成から政治的・宗教的に排除されフランスに移住したブリティッシュ・ディアスポラを事例に、外国人と国家の接点である帰化の実態を、外国人の主体的観点から明らかにすることである。平成24年度の研究実施計画は、(1)二次文献の収集・閲読の継続、(2)一次史料の収集・分析、(3)論文執筆とフランス人研究者との交流の三つを課題とした。(1)に関しては、主に近世フランスの外国人研究とイギリス人の文化的表象に関する読書を行った。前者ではSimona Cerutti, Etrangers, Etude d'une condition d'incertitude dans une societed'Ancien Regime, Montrouge, 2012の読書を通して、近世の外国人概念が必ずしも地理的出自によるものではないこと、都市の市民権が近世的外国人の規定に重要な役割を果たしたこと、さらに外国人の受容において都市社会における統合を考察することの重要性が明らかになった。他方で18世紀フランスではイギリスは哲学者による国制の賞賛や「イギリス好きanglomanies」による服飾の模倣によって親英的雰囲気が醸成されたが、80年代に入るとアメリカ独立戦争や台頭する愛国主義の影響で反英的風潮に転じたことが確認され、こうした表象がブリテン諸島出身者のフランスでの帰化や定着に及ぼした影響を考慮することの重要性が明らかになった。(2)に関しては、2012年3月にフランスの外務省文書館で収集した外国人監視報告書の一部を統計的に分析し、当時の治安当局がイングランドとスコットランドとアイルランドを必ずしも厳密に区別しておらず、三地域の区別を明確に行う帰化状と対比すると、フランス人の側の関心に応じて、ブリテン諸島出身者の捉え方に違いが存在していたことが示唆された。最後に(3)に関しては、本研究のこれまでの成果を集成した論文を執筆し、学術雑誌に投稿して、査読の結果「条件付き掲載」という返答を得た。フランス人研究者との交流については、昨年度に引き続き、ジャン=フランソワ・デュボスト氏から研究上の助言をいただいている。外国人の帰化を理解するには外国人の主体的観点と国家の政策的観点の総合が必要になる。現在までの研究によって、ブリテン諸島出身者をとりまくフランス王国内外の諸状況と、国家の外国人統制の目的・関心について理解を深めることができた。
若年無業者の自立支援・社会参加のための心理教育プログラム開発に関する総合的研究

本研究は3カ年計画で、いわゆる「ニート」と言われる若年無業者の一次サポート資源である家族に対する支援プログラムを開発・実施し、その効果を検討することを目的とした。(1)初年度には、(1)若年無業者保護者対象の調査研究、(2)支援施設の活動実態把握の面接調査、(3)英国の若年無業者対策の実態調査の3つの研究を行なった。(2)次年度は「若年無業者保護者・家族支援プログラム」を開発・実施し、その効果を測定した。(3)最終年度は事後面接調査を行い、上記プログラムの持続効果の検証が行われた。結果として、(4)プログラム参加により若年無業者の親の精神的健康度は大幅に改善し、一定の成果を上げた。しかし、(5)プログラム参加者数が十分でないため、プログラムの有効性の評価は限定的である。今年度は3つの研究プロジェクトを実施した.研究1では,平成19年9月初旬10月末,平成20年2月3月末に若年無業者の親に対する意識調査を行った.調査内容は,(1)無業者自身の生活状況,心理行動傾向,(2)親自身の困難感,それに対する対処行動などであった.調査方法は国内の教育センター5カ所,サポートステーション・若年無業者就労支援施設18カ所に調査票配布を依頼し,該当者に個別配布密封回収形式で実施した.配布部数620部中170部が回収された(回収率27.4%).調査結果は現在分析中である.研究2では,若年無業者の自立支援・社会参加の取組みを実施している13施設(地域若者サポートステーション7ケ所,若者自立塾6ケ所)の施設責任者と活動責任者に聞き取り調査を行った.調査実施時期は平成19年11月平成20年3月,調査内容は,取組み内容とその成果,利用者の属性・特徴,支援時の配慮,フォローアップなどである.現在,文字データ化された調査内容の整理・分類・分析中である.現時点で明らかにされた点は,(1)施設ごとに多様で特徴的な取組みがなされていること,(2)背景要因として施設責任者の支援理念や設立経緯・歴史,周辺環境等が関与していることである.今後の詳細な分析を通じて施設間に共通した支援のあり方やノウハウについて検討を行う.研究3では,平成19年12月2日9日まで英国ノッティンガムを訪問し,英国におけるニート対策プログラムについて実地調査を行った.その結果,英国では,13歳19歳を対象としてキャリア支援を行っており,その主な特徴として,(1)Connectionsという教育,労働,心理,矯正など多方面の機関連携によるキャリア支援,(2)すべての子どもに対するPersonal Adviser,(3)ニートの状態にある子どもへの訓練,(4)障害がある子どもへの個別の支援があることが分かった.平成19年度の若年無業者保護者対象のアンケート調査結果をもとに,平成20年度は若年無業者の保護者・家族対象の支援プログラムを開発し,その効果検討を行った.プログラムは全7回,各回2時間から成り,数名の小集団事態で実施された.内容は以下の4つの要素から構成された.(1)「対人関係ゲーム」(グループメンバーの人問関係づくりや深化が目的),(2)「集団討議」(子どもとの関係で感じている問題について一緒に考え,支えあう),(3)「社会的スキル訓練」(子どもに対する社会的行動を適正化する),(4)「心理教育」(青年期の親子関係や心理療法の原理などについての小講義を受け,プログラムの内容理解の補助とする).集団を対象とした心理臨床実践の経験豊富な1名のインストラクターとカウンセリング心理学を専門とする教員4名,カウンセリング系の大学院修了者など5名の補助者によってグループ・ワークが実施された.プログラム参加者は40代から60代の母親7名(若年無業の子どもは10代後半から30代前半で,中学卒大卒).プログラム開始時と終了直後に,「子ども今の社会的スキル」FDT親子関係検査,GHQ精神健康度検査,CBCL4/18(子どもの問題行動についてのチェックリスト)を実施し,プログラム開始時と終了時での変化を測定した.養育不安が極めて高いことでは一致していたが,神経症圏の者と健常範囲の者がほぼ半数ずつを占めた.プログラムへの参加回数が3回しかなかった1名の参加者の状態が時間とともに悪化していくのに対し,全て出席したプログラム参加者には,子どもへの関わりの改善や,親のメンタルヘルスの改善などが見られた.本研究では前年度のプログラム参加者中,全セッション出席者6名の親を対象に,4ヵ月経過時点でのプログラムの成果などについての評価を半構造化面接によって聞き取り,利用者の立場から見たプログラムへの評価と改善が求められる点について明らかにすることを目的とした。結果は以下の通りであった。

(1)プログラムへの参加は楽しく有意義であった。また,対人関係ゲーム,SST,ショート・レクチャーの各エレメントはそれぞれの良さがあったと評価された。(2)対人関係ゲームは参加者メンバー相互間の共感的・支持的な関係の早期の確立に大きな役割を果たし,本プログラム終了後も,自発的にグループでの会合を持つなどの形で維持されていることが明らかになった。(3)SSTではロールプレイが特に評価され,子どもとのコミュニケーションの取り方において,「頭でわかっていることができない」という事実に親が直面し,それを乗り越えていく上で重要な経験を与えることが示唆された。(4)小グループ討議は子どもとのコミュニケーションの具体的な問題を話し合う場としての有効性が評価された。(5)プログラム回数,セッション時間,セッション間隔などについては無理なく適当であったと評価された。しかし,一定期間経過後のブースター・セッションやアドバンスト・コースの開催など,プログラムの継続・発展への要望が強かった。(6)プログラムの効果は,主に自分の子どもとのかかわりにおける考え方や具体的な行動変容にあることが明らかにされた。(7)参加者同士は問題を共有した仲間としての深い共感と強い連帯感で結ばれた関係を築くことができ,プログラム終了後においても参加者同士が重要なソーシャル・サポート源になることが示された。(8)インストラクターやサポート・スタッフに対する評価や満足度は高く,このことがプログラムへの参加者の評価を支えていることが示唆された。
人間との共存を考慮したロボットビジョンシステムの構築

本研究では,人間と共存する次世代ロボットに必要な,より知的でユーザフレンドリーなビジョンシステムの構築を試みた.人間と共存するロボットにおける視覚認識システムの前提条件として,以下の三点を考慮した.・産業用ロボットにおいて一般的に用いられている能動的センサではなく,安全性・汎用性・可搬性の面で受動的センサ(ステレオビジョン)を使用する.・照明変動がある,対象物体が乱雑に積まれている,作業対象は様々な形状(自由曲面を含む)・表面テクスチャを有する,作業対象は剛体・非剛体物体など,作業環境・作業対象はロボットに対して整備されていない.・物体の教示や,認識の過程において一般ユーザとのインタラクションが必要である.以上より,本研究ではステレオビジョンを多関節ロボットアーム及び2軸・3軸電動雲台に取り付けた実験装置を用意し,「ステレオビジョンによる距離画像に基づく3次元環境及び運動の認識」,「ユーザとロボットとのインターフェイス(特に教示システムにおけるジェスチャ計測)」について実現した.本年度の主な成果について以下にまとめる・3次元物体の自由曲面上の任意点における3次元運動(3Dフロー)を検出するシステムを構築した.特に,新たな画像特徴量として高さ・カラーヒストグラム(HCH)特徴量を提案し,その有効性を示した.・物理シミュレーションと画像処理を融合した新たな物体運動・変形推定方法を提案した.・ユーザが動作を見せて教えるロボット教示システムを提案した.ユーザの動作を計測する手法としては,光学式モーションキャプチャを応用した.・アーム型ロボットを利用した能動的物体認識システムを構築した.本研究では,人間と共存する次世代ロボットに必要な,より知的でユーザフレンドリーなビジョンシステムを構築する.人間と共存するロボットにおける視覚認識システムの前提条件として以下の3点を考慮する.1.産業用ロボットにおいて一般的に用いられている能動的センサではなく,安全性の面で受動的センサを使用する.2.照明変動や対象物体が乱雑に積まれている等,作業環境はロボットに対して整備されていない.3.物体教示や,認識の過程において一般ユーザとのインタラクションが必要である.以上より,本研究ではステレオビジョンを多関節ロボットアーム先端に取り付けた実験装置を用意し,「自律的な物体探索・認識」,「探索状況のユーザへの報告」,「ユーザによる物体教示」について実現する.現在までに提案・実装した項目を以下にまとめる.1.自由曲面上の任意点の3次元運動(3Dフロー)の検出手法.提案手法によって検出される3Dフローにより,ユーザがロボットに物体及びその操作方法を"見せて"教示することが可能となる.2.人間の運動検出法(トラッキングモーションキャプチャ).提案手法によって,ロボットは対象とする人間を追従し,かつその動作を検出することができる.3.プリミティブな物体の位置検出法.提案手法によって単純形状(円筒,フランジ)であれば高速にその位置を検出できる.以上,本研究目的を達成するための基礎技術を開発し,ロボットを使用した実験を行った.本研究では,人間と共存する次世代ロボットに必要な,より知的でユーザフレンドリーなビジョンシステムの構築を試みた.人間と共存するロボットにおける視覚認識システムの前提条件として,以下の三点を考慮した.・産業用ロボットにおいて一般的に用いられている能動的センサではなく,安全性・汎用性・可搬性の面で受動的センサ(ステレオビジョン)を使用する.・照明変動がある,対象物体が乱雑に積まれている,作業対象は様々な形状(自由曲面を含む)・表面テクスチャを有する,作業対象は剛体・非剛体物体など,作業環境・作業対象はロボットに対して整備されていない.・物体の教示や,認識の過程において一般ユーザとのインタラクションが必要である.以上より,本研究ではステレオビジョンを多関節ロボットアーム及び2軸・3軸電動雲台に取り付けた実験装置を用意し,「ステレオビジョンによる距離画像に基づく3次元環境及び運動の認識」,「ユーザとロボットとのインターフェイス(特に教示システムにおけるジェスチャ計測)」について実現した.本年度の主な成果について以下にまとめる・3次元物体の自由曲面上の任意点における3次元運動(3Dフロー)を検出するシステムを構築した.特に,新たな画像特徴量として高さ・カラーヒストグラム(HCH)特徴量を提案し,その有効性を示した.・物理シミュレーションと画像処理を融合した新たな物体運動・変形推定方法を提案した.・ユーザが動作を見せて教えるロボット教示システムを提案した.ユーザの動作を計測する手法としては,光学式モーションキャプチャを応用した.・アーム型ロボットを利用した能動的物体認識システムを構築した.
各種下水処理施設の地域最適配置と管理に関する研究

本研究は小規模な汚水処理施設と既存公共下水道との関わりを現在の行政段階でどのように把握し、流域下水道計画の見直しはどの程度されて、流域水質管理をどの程度整合性を持って設定されつつあるか、各施設の流域水質管理に与える影響と効果はどの程度かなど各地に実証流域を設定して解析し、地域特性を抽出し、それに応じた技術開発を進めつつ、より適切でかつ合理的な施設配置法、理論的根拠を明確にし、技術的ガイドラインの作成を志すものである。研究者は、制御対象や汚濁負荷源および小規模生活排水処理システムの制度等の面から流域水質管理の現況を把握し、小規模生活排水処理施設の処理方式、機能特性を評価した。その上で、現在の流域水質管理の問題点を明確にした。そして、これら問題点を受けて流域管理とは如何にあるべきかという観点から、流域水質管理システムの概念、構成および技術について考察し、新しい排水処理システムを展望した。これに併せていくつかの実地域を対象に実証研究を行い、水域特性や流域特性を考慮した流域管理について検討するとともに、水循環を考慮した下水道システムの設計や高度処理を導入する際のコスト評価、ハイブリッド小規模下水処理システムについても検討した。各研究者がそれぞれの調査研究領域を設定し、計画ないし既設の下水道施設がどのような概念に基づいて企画・計画され、実施されてきたかを調査し、決定要因、実施社、管理上の問題点、処理効率と排水先などについて整理を行った。また一方で、プロセスとしての処理方式と処理効率およびそれが流域に与える影響度合についても、考察を試み、影響程度の表記するモデル式を提示した。具体的には、閉鎖性水域での水質管理システムについて、ダム流域(野池)、琵琶湖(山田)および瀬戸内海(浮田)を例として検討した。また、人口高密度地域について、博多湾を対称とし検討を試み(楠田)、また人口高密度地域での消毒技術にあり方について種々の方法を特性と効率の観点から検討した(大垣)。人口低密度地域については、小規模排水の処理施設の効率について(渡辺)、水質管理上の問題点について(中村)、下水処理場について(上条)、および畜産排水の影響と対策について(黒田)検討し解析を試みた。また小規模処理施設で適用する技術について評価する(田中)とともに、下水高度処理技術と再利用および影響評価の水質モデルについて検討し(津野)、また流域での水利用形態のあり方や循環についての考え方や問題点を描出した(宗宮)。そして、参加全研究者で、小規模下水処理施設、すなわち特別環境保全下水道、農業集落排水処理施設、、集中浄化槽、浄化槽などの設置・管理や処理状況を把握する目的で、島根県および鳥取県、香川県および北海道の現地調査を行い、それぞれの特性や問題点の抽出した。平成8年度は平成7年度の成果を受けて、流域内の水量水質を管理するための総合的水管理シミュレーションモデルの開発を進め、これを一般化し、水質予測モデルによる各対象地域内での局所的な汚水処理効果を評価するとともに、広域的な全体計画を見直すための公共下水道と小規模汚水処理施設の合理的配置を再検討し、将来計画の見直しをはかるための道具を開発した。研究者は地域特性を把握した上で各種汚水の処理体系への取り込みの問題点の整理、あるいは流集汚水の収集規模、流集方式、処理施設の最適規模に関する要因解析、小規模施設の汚水特性の実証的把握、各種小規模施設用処理施設の機能評価などに関する資料収集と実験的データの集積を行った。これらの調査を基に、施設計画上の要因を明確にし、機能予知のモデル解析手法を確立して、汚水収集、処理の最適配置、規模設定のための一般的手法としてまとめあげ、また一方では公共下水道との有機的な結合を加味しつつ、環境条件ないし利水条件に見合った合理的な処理手法の設定法に関して検討を行った。
動物個体内での可視化解析を目指した近赤外蛍光プローブの開発とその生物応用

前年度までに、フルオレセイン系の蛍光団を用いることで細胞膜上の葉酸受容体を選択的に検出できるプローブの開発に成功していたが、より生物応用に適した近赤外領域に蛍光を有する蛍光プローブの開発は達成できなかった。そこで本年度は、より実用的な葉酸受容体検出蛍光プローブを開発するため、新たに近赤外蛍光を有するSi-ローダミン類を用いて蛍光プローブを開発することを試み、近赤外蛍光を有し細胞膜上の葉酸受容体を選択的に可視化できる新規蛍光プローブFolateSiR-1を開発した。開発したプローブは、神経管閉鎖部において葉酸受容体の発現が認められているマウス胚や、葉酸受容体が過剰発現しているKB細胞を用いて作製した腫瘍モデルマウスを用いた動物実験に応用した。その結果、マウス胚においては神経管閉鎖部において強い蛍光集積が認められ、腫瘍モデルマウスの実験においては、腫瘍から強い蛍光が観察されたことから、新たに開発したプローブは動物個体の実験に使用可能なプローブであることが明らかとなった。特に腫瘍モデルマウスを用いた実験においては、プローブ投与後わずか30分という短いタイムスケールでS/N比高く腫瘍組織の可視化を達成しており、投与後数時間から1日かかる既存のプローブよりも優れた特性を持つ蛍光プローブの開発に成功した。また、本年度は動物個体への応用可能性を有する近赤外蛍光プローブとして、カルシウムイオン(Ca2+)をターゲットとするプローブの開発を行った。近赤外領域に蛍光波長を有し、生体内のカルシウムシグナリングに深く関与する細胞質内のCa2+を感度よく捉えることが可能な蛍光プローブはこれまでになかったが、本研究において初めて開発した。これを用いて、生細胞における外部刺激によるカルシウムオシレーションやラット脳スライスにおける神経発火現象の可視化を達成した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、より実用的な葉酸受容体検出蛍光プローブを開発するため、研究実施計画に則り、まず水溶性置換基の導入を試みた。具体的には近赤外蛍光団とリガンドである葉酸との間のペプチドリンカーにスルホ基を持つアミノ酸を導入してプローブの水溶性の向上を行い、葉酸受容体が過剰発現しているKB細胞にて評価を行った。しかし、葉酸受容体非依存的なプローブの細胞内取り込みが認められ、プロトタイププローブと比較して大きな改善が見られなかった。そこで、蛍光団としてキサンテン系蛍光色素(フルオレセイン・ローダミン)を用いたプローブの合成を行いプローブに最適な色素骨格を検討したところ、ローダミン類では葉酸受容体非依存的な取り込みが見られたものの、フルオレセインでは細胞内から蛍光が検出されず、細胞膜上の葉酸受容体を選択的に検出することが可能であった。この結果は、蛍光団がカチオン性を帯びておらず膜透過性が低下したことによる結果と考えられるが、本知見は細胞膜上の葉酸受容体を蛍光観察する上でプローブに必要な物性を示す重要な知見であると考えられる。また、この知見を活かしてフルオレセイン類縁体で赤色蛍光を持つ蛍光団であるDichloroTokyoMagentaを用いて蛍光プローブを合成し、KB細胞にて評価を行った。その結果、細胞内からは蛍光は検出されず、赤色蛍光で細胞膜上の葉酸受容体を選択的に検出することに成功した。赤色蛍光は近赤外蛍光には長さで及ばないものの、生体組織の透過性は良く自家蛍光が少ないため、研究の目的として掲げたマウス胚の神経管形成期のイメージングを実現できる波長であると考えている。本年度は、研究実施計画に記載したin vivo蛍光イメージングのような、余剰に添加したプローブの洗い流しができない系を指向して、蛍光プローブのシグナル変化により葉酸受容体の選択的な可視化を達成するため研究を行った。これまでに開発したプローブ群の光化学特性を精査したところ、蛍光団単体と比較して蛍光量子収率が小さく蛍光寿命が短いことから、プローブ群の葉酸部位と蛍光団部位は何等かの形で相互作用していることが分かった。そこで、プローブが葉酸受容体との結合によって葉酸部位と蛍光団部位との相互作用が解消し、葉酸受容体結合前と比較して蛍光寿命に変化が生じるのではないかと考え、開発したプローブを蛍光寿命イメージングに用いたところ、期待通り受容体非結合のプローブと細胞膜上の受容体結合プローブでは1 ns以上の蛍光寿命の差を検出することが可能であった。この結果は、プローブの特性を生かし、蛍光寿命の変化に注目することによってイメージング標的の選択的な可視化を達成した重要な成果である。一方で生物応用を指向する場合、装置の簡便さや測定時間の短さから蛍光off/on型のプローブの開発が望まれるため、プローブの構造展開を行いよりバックグラウンド蛍光を抑えたプローブの開発に着手した。具体的には葉酸と蛍光団とをつなぐペプチドリンカーを、より葉酸と蛍光団とが相互作用しやすくなるような分子デザインを施した数種類の化合物を合成し、その光化学特性を検討した。その結果、古オあれセインを蛍光団として用いたプローブにおいては、リンカーの長さが短い化合物で蛍光団単体の2%程度までバックグラウンド蛍光を抑えられることが分かり、新規off/on型蛍光プローブの端緒となりうる結果であると考えている。開発したプローブの物性を利用し、蛍光寿命イメージングによって細胞に発現した葉酸受容体の選択的な可視化を達成し、葉酸受容体との結合の有無をプローブのシグナルの変化によって検出するという目的を達成した。