hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
積層複合材料における層間き裂先端の損傷領域定量評価に関するメゾメカニックス的研究

【1】層間はく離き裂を有する界面完全固着の3次元不均質CFRPモデルの有限要素法解析を行った.2次元の不均質FRPモデルの結果と同様に,き裂長さにより応力分布形態が異なることが明らかになった.しかしながら2次元解析では,均質FRPモデルと不均質FRPの応力が等しくなる領域が存在したが,3次元では一致する領域は存在しない.しかし,応力をき裂幅方向に平均化することで一致する.また3次元不均質FRPの応力分布からFRPの破壊・疲労破面形態について説明できる.【2】長いき裂を有する3次元不均質CFRPモデルの応力分布は,2次元モデルと同様に三つの領域に分けることができた.1.き裂先端近傍のマトリックス相応力拡大係数K_mに支配される領域K_m-field(領域I)2.き裂先端から若干離れた位置でK_mとは異なるがマトリックス相応力拡大係数K ́_mで応力が支配される領域K ́_m-fieldを含む領域(領域III)3.領域Iから領域IIIに遷移する領域(領域II)【3】短いき裂の応力分布では,2次元のときと同様の特性を示し,領域IIIIは存在するが,領域IIIに含まれるK ́_m-fieldが消滅した.【4】【2】,【3】から長繊維強化複合材料において,き裂先端極近傍の非常に小さいK_m-filedの存在よりも,その外側にあるK ́_m-fieldの存在が複合材料の破壊における線形破壊力学の適用性を支配している.このことは複合材料を構成する材料特性,構造により線形破壊力学が適用できるき裂長さが変化すること示すことが分かった.【5】3次元不均質FRPモデルで得られる応力分布を,繊維の含有率を考慮した重みつき平均を行うことで,2次元で得られる応力分布に近い分布形状が得られる.逆にこのことは,繊維一本を含むユニットセルの応力場と2次元不均質FRPの解析結果から3次元の応力分布を推測できることを示唆しており,より簡便な応力場の予測,損傷領域の簡便予測法の可能性を見出した.(1)T800H/#3631, AS4/PEEK, IM600/#133の3種類の炭素繊維強化複合材料,ならびに各複合材料を構成する炭素繊維, T800H, AS4, IM600に対し,Cu-Kαの特性X線を用いて回折プロファイルを測定した.各複合材料と対応する炭素繊維の回折プロファイルはほぼ一致し,樹脂の影響がほとんどなかった.以上より,複合材料中の繊維の応力測定にX線による評価法が有効であることが分かった.(2) Cu-Kαの特性X線で得られる3種類の複合材料の回折プロファイルは,(002)面に相当する2θ=26°付近で強い回折ピークが得られる似た形状となった. (101)面や(004)面の位置にも回折強度は弱いが,回折ピークが存在することがわかった.(3) 3種類の複合材料に対してCr-Kαの特性X線を用いて回折プロファイルを測定した.これにより(002)面に相当する回折ピークの位置2θが約37°と,Cu-Kα線に比べて10°ほど高角側となった.さらにT800H/#3631とIM600/#133は,(101)面や(004)面の回折ピークもCuよりも高角側でかつ高強度で得られ,複合材料中の繊維相応力の同定には, Cr-Kαの特性X線を用いた応力測定法が有用であることが分かった.(4) T800H/#3631の複合材料に対して,100μm×100μmの微小領域の回折プロファイルを放射光を用いて測定した.測定手法として揺動法を用いることで,微小な照射領域でも(002)面の強い回折ピークが得られ,き裂先端微小領域の応力測定への適用可能性が分かった.これらの測定は, Cu-Kαの特性X線と同じ波長を持つ放射光で行ったもので,Crの場合と同じ波長で測定することにより,(002)面のみならず(101)面や(004)面の回折ピークもより高角側でかつ高強度に得られる可能性が推察された.【1】層間はく離き裂を有する界面完全固着の3次元不均質CFRPモデルの有限要素法解析を行った.2次元の不均質FRPモデルの結果と同様に,き裂長さにより応力分布形態が異なることが明らかになった.しかしながら2次元解析では,均質FRPモデルと不均質FRPの応力が等しくなる領域が存在したが,3次元では一致する領域は存在しない.しかし,応力をき裂幅方向に平均化することで一致する.また3次元不均質FRPの応力分布からFRPの破壊・疲労破面形態について説明できる.【2】長いき裂を有する3次元不均質CFRPモデルの応力分布は,2次元モデルと同様に三つの領域に分けることができた.1.き裂先端近傍のマトリックス相応力拡大係数K_mに支配される領域K_m-field(領域I)2.き裂先端から若干離れた位置でK_mとは異なるがマトリックス相応力拡大係数K ́_mで応力が支配される領域K ́_m-fieldを含む領域(領域III)3.領域Iから領域IIIに遷移する領域(領域II)

【3】短いき裂の応力分布では,2次元のときと同様の特性を示し,領域IIIIは存在するが,領域IIIに含まれるK ́_m-fieldが消滅した.【4】【2】,【3】から長繊維強化複合材料において,き裂先端極近傍の非常に小さいK_m-filedの存在よりも,その外側にあるK ́_m-fieldの存在が複合材料の破壊における線形破壊力学の適用性を支配している.このことは複合材料を構成する材料特性,構造により線形破壊力学が適用できるき裂長さが変化すること示すことが分かった.【5】3次元不均質FRPモデルで得られる応力分布を,繊維の含有率を考慮した重みつき平均を行うことで,2次元で得られる応力分布に近い分布形状が得られる.逆にこのことは,繊維一本を含むユニットセルの応力場と2次元不均質FRPの解析結果から3次元の応力分布を推測できることを示唆しており,より簡便な応力場の予測,損傷領域の簡便予測法の可能性を見出した.
ヒト免疫モデルマウス(マウスMHC,CD4欠損ヒトCD4,HLA導入)の樹立-ヒト免疫応答の再現-

ヒト主要組織抗原であるHLA分子の機能をin vivoで明らかにするために、HLA-DQ6トランスジェニックマウスおよびHLA-DRAトランスジェニックマウスの解折を行い以下の成果をあげた。T細胞は胸腺において、自己MHC分子、ペプチド複合体によって正の選択を受け、末梢において自己MHC分子に提示された外来抗原を認識すると同時に、アロおよびゼノMHC分子を認識することが知られている。non-transgenicC57BL/6のリンパ球のDQトランスジェニックマウスのリンパ球に対する反応性を解折し、DQ6分子がCD4細胞により直接認識されるのみならず、DQ6分子由来のペプチドがマウスクラスI分子に提示されCD8T細胞からも認識されることを明らかにした。また、内因性MHCクラスIおよびクラスIIを発現していないHLA-DQ6ないしはHLA-DRAトランスジェニックマウスにおけるI-A^b反応性CD4T細胞応答およびI-A^bを発現しているマウスよりの皮膚移植片拒絶の有無を検討したところ、これらのトランスジェニックマウスにおける強いI-A^b反応性CD4T細胞応答およびI-A^bを発現しているマウスよりの皮膚移植片拒絶が観察されることが明かとなった。これは、ゼノ反応性が弱い分子機構として、免疫応答に関与する種々の分子の種差による可能性が高いことを示すものである。ヒト主要組織適合抗原(MHC)であるHLA-DQ6分子の機能をin vivoで明らかにするために、HLA-DQ6トランスジェニックスウス(g)の解析を行った。HLA-DQ6Tgの脾細胞をnon-transgenic C57BL/6(B6)のリンパ節細胞と培養することにより、CD4^+T細胞のみならずCD8^+T細胞の増殖が認められた。このCD8^+T細胞はH-2D^b及びDQ6分子を発現した細胞に対して傷害活性を示し、D^b分子結合モチーフをもつDQ6分子由来合成ペプチドを検索することで、この細胞傷害活性を誘導するDQ6α鎖由来のペプチドを同定した。以上よりDQ6分子はそれ自身がCD4^+T細胞のリガンドとして認識されるのみならず、MHCクラスI分子に結合する自己抗原ペプチドとしてCD8^+T細胞のリガンドになることを明らかにした。また、内因性のMHCクラスII分子の発現を欠くDQ6-Tg、DRα-Tgを樹立し、DQ6あるいはDRαEβ^b分子が、I-A^dやI-A^<bm12>とほぼ同程度に、I-A^b分子を認識するCD4^+T細胞を正に選択し得ることを明らかにした。このことから、従来いわれていた異種MLRの低応答性は、MHCの構造上の違いというよりは他のassociation moleculeの違いによるものと考えられた。ゼノ反応性T細胞のクローンサイズはアロ反応性T細胞のそれより小さいことが知られており、そのメカニズムとしては、アロMHCとゼノMHCの構造の差異による可能性と、免疫応答に関与する種々の分子の種差による可能性があげられる。これまでに樹立した、内因性MHCクラスIおよびクラスIIを発現していないHLA-DQないしはHLA-DRAトランスジェニックマウスにおけるI-Ab反応性CD4T細胞応答およびI-Abを発現しているマウスよりの皮膚移植片拒絶の有無を検討したところ、これらのトランスジェニックマウスにおける強いI-Ab反応性CD4T細胞応答およびI-Abを発現しているマウスよりの皮膚移植片拒絶が観察された。これらの結果より、ゼノ反応性が弱い分子機構として、免疫応答に関与する種々の分子の種差による可能性が高いと考えられた。
肺線維症モデルマウスにおいてSRT1720がHSP47発現に与える効果

線維芽細胞CCD33Lu細胞においてTGF-β1とSRT1720との同時刺激ではHSP47発現はTGF-β1単独刺激に比べて増強しなかった。しかし、SRT1720を2時間前に前処置した場合はTGF-β1刺激でのHSP47のmRNAの発現が増加した。SRT1720摂取群と非摂取群での肺線維症モデルマウス肺でHSP47の発現を免疫組織化学染色で比較したが、目視では有意な差は見出せなかった。培養細胞においてSRT1720がHSP47のmRNA発現を増加させたが、蛋白レベルでのHSP47の発現増加は確認できず、SRT1720がHSP47発現を経由して線維化を増強させているかは結論が得られなかった。しかし、再現性が明確ではなく、結果が不安定であったため、上記の実験結果に関しても確認中である。II型肺胞上皮細胞株(A549細胞)を用いて、TGF-β1(5ng/ml)で刺激し、HSP47の蛋白レベルでの発現をWestern blottingを用いてtime courseで再度確認したが、結果のばらつきが多く、再現性のある結果が得られなかった。そのため、肺の線維芽細胞であるCCD-33Lu(ATCC CRL-1490)を用いて実験を進めることとした。上記のことから、in vitroの実験ではSRT1720はHSP47の蛋白レベルおよびmRNAレベルでの発現を上昇させない結果となった。平成26年度の報告で肺線維芽細胞CCD-33Lu細胞を用いてTGF-β1とSRT1720との共刺激ではTGF-β1単独刺激と比べてRT-PCRで測定したHSP47のmRNAの発現は差がなかったことを報告した。その後、SRT1720を2時間前にプレインキュベートして、TGF-β1で刺激しRT-PCRにてHSP47のmRNAを測定したところTGF-β1単独刺激群と比べてHSP-47のmRNAの発現が増加している結果を得た。また、同様にコラーゲンタイプ1であるCol1A2のmRNAおよび筋線維芽細胞の指標となるα-SMAのmRNAの測定も行ったが、これらの結果ではTGF-β1単独刺激群と比較してmRNA発現の増強効果を認めることは出来なかった。CCD-33Lu細胞培養の上清中のコラーゲンタイプ1をELISAキットを用いて測定を行ったが、TGF-β1単独刺激と、TGF-β1+SRT1720共刺激との間に有意な差をみとめることは出来なかった。また、以前に当研究室で実験が行われ保存されていたC57BL/6Jマウスを用いたブレオマイシン肺線維症モデルでのSRT1720摂取群と非摂取群のパラフィン包埋され、保存されていた肺組織を用いてHSP47での免疫組織学化学染色を用いて染色程度を比較したが、明らかな差は見出しにくかった。しかし、今後、画像的な定量または半定量的な比較を検討中である。平成27年度は肺線維芽細胞CCD-33Lu細胞を用いてSRT1720をプレインキュベーションする事により、TGF-β1刺激HSP47のmRNA発現が増強していることを確認した。また、negative dataではあるがコラーゲンタイプ1のELISAキットでの測定やRT-PCRによるmRNAの測定、筋線維芽細胞への分化を示すα-SMAのmRNA測定に関して結果を得ることが出来た。過去の実験で保存されていた57BL/6Jマウスを用いたブレオマイシン肺線維症モデルのパラフィン切片ではあるが免疫組織学化学染色も行った。しかし、当初予定していたマクロファージ特異的SIRT1欠損マウスでのHSP47発現の実験に関しては十分なエフォートを得ることが難しく、やや遅れている状況とした。前年度までの実験でCCD-33Lu細胞にてTGF-β1とSRT1720の共刺激によりHSP47のmRNA発現が増強している結果を得ていることから、熱ショック蛋白の転写因子であるHSF1(heat shock transcription factor)の核内移行がSRT1720により増強している可能性を考え検証することとした。核内蛋白抽出キットを用いて核内のHSF1をwestern blottingにて測定する実験を行うこととした。コントロール、TGF-β1(0.5ng/ml)単独、SRT1720(1μM)単独、TGF-β1(0.5ng/ml)+SRT1720(1μM)共刺激を行い48時間後に核内蛋白の抽出を行ない細胞質内および核内のHSF1を蛋白レベルで測定した。昨年度末より実験を開始しており、SRT1720がHSF1の核内蛋白レベルを上昇させる可能性を示唆する実験結果もあったが再現性のあるデータが得られていなかった。そのためCCD-33Lu細胞を改めて培養し直して再度、実験を予定したが、細胞が培養不良などの影響から十分なデータを得ることが困難な状況が生じ、実験の進行が遅延した。結果としてSRT1720がHSF1の核内移行を増強させる可能性はあるが、確定的な実験結果は得られなかった。昨年度までにC57BL/6Jマウスの経気道的ブレオマイシン肺臓炎モデルにおいてSRT1720摂取群と非摂取群の肺組織でのHSP47発現の差を調べるために免疫組織化学染色を行ってきた。

染色陽性細胞の目視では明らかな差は見出しにくかった。そのため免疫組織化学染色の定量的な評価を行うためデジタル画像解析ソフトを用いて解析を試みた。画像処理の過程で染色部位の抽出方法により数値が変動するため判断が困難であった。線維芽細胞CCD33Lu細胞においてTGF-β1とSRT1720との同時刺激ではHSP47発現はTGF-β1単独刺激に比べて増強しなかった。しかし、SRT1720を2時間前に前処置した場合はTGF-β1刺激でのHSP47のmRNAの発現が増加した。SRT1720摂取群と非摂取群での肺線維症モデルマウス肺でHSP47の発現を免疫組織化学染色で比較したが、目視では有意な差は見出せなかった。培養細胞においてSRT1720がHSP47のmRNA発現を増加させたが、蛋白レベルでのHSP47の発現増加は確認できず、SRT1720がHSP47発現を経由して線維化を増強させているかは結論が得られなかった。A549細胞を用いてのWestern blottingの実験では再現性が得ることが出来ず、刺激前にFCSなしの培養液を使用するなど工夫をおこなったが、結局、再現性のある結果が得られず、実験の進行を遅らせる結果となった。細胞を線維芽細胞のCCD-33Luに変更してからは、SRT1720がHSP47の蛋白レベルでの発現に与える影響の評価や、HSP47のmRNAを測定することによる転写に与える評価の結果が研究実績の概要に記した様に得られた。また、当初予定していた大学院生の協力を得ることが困難な状況となっており、マウスを用いた実験の進行に影響をあたえた。そのため、やや遅れている状態である。平成27年度は肺線維芽細胞CCD-33Lu細胞を用いたin vitroの実験では進展がみられた。しかし、マウスを用いたin vivoの実験に関しては十分なエフォート率を得ることが困難な状況にあり、過去の実験で保存されていた57BL/6Jマウスを用いたブレオマイシン肺線維症モデルの肺組織でのHSP47の免疫組織学化学染色の結果を画像的に定量または半定量的な比較検討を行いたいと考えている。この様な状況からマウスを用いた実験は縮小し、補助事業期間延長の平成28年度は培養細胞を用いたin vitroの実験を主に行う予定である。in vitroの実験に関してはCCD-33Lu細胞にてSRT1720のプレインキュベーションによりTGF-β1刺激によるHSP47のmRNA発現が増強していることから、核内への熱ショック転写因子HSF-1の移行を検討するために、核内蛋白を抽出して測定を行う予定である。(呼吸器病学)平成26年度は技術補佐員の協力を得ることが出来たため、実験が前進したと考えている。平成27年度も引き続き、技術補佐員の協力を得て実験を進めていく体制を整えている。実験の打ち合わせを頻回に行うことで、実験を進めていく上での問題点を早めに見つけ出し、実験の進行が停滞しないようにしていく。現時点ではin vitroでの実験が主になっているが、本研究はブレオマイシンによる肺線維症モデルマウスでのSRT1720がHSP47発現に与える効果を研究目的としている。本研究は、我々が過去にブレオマイシン肺臓炎のマウスモデルにおいてSRT1720が肺の線維化を増強させることを報告した研究結果が、研究動機となっている。マウスモデルの実験の遅れを補う目的で、その際に得られた保存されているマウスのパラフィン包埋された肺組織の一部を検体として免疫染色でHSP47発現等を測定することを予定している。
超流体・常流体の完全結合ダイナミクス

1941年にランダウが提案した2流体モデルは超流動現象を記述する強力な現象論的モデルであり、超流動、超伝導なと様々な低温物理の現象を理解するのに強力な役割を果たして来た。このモデルは、超流動に関する様々な現象を記述するのに有効だが、両者の運動方程式を連立させて解かれたことはほとんどない。超流動の乱流-量子乱流-の研究は、秀れた可視化実験と数値計算により、2流体モデルの完全結合ダイナミクスを扱う段階に達してきた。本研究は、超流体のダイナミクスを量子渦糸モデルで、常流体をナヴィエ・ストークス方程式で記述し、両者は相互摩擦で結合、連立させて解き、史上初めて、超流体と常流体の結合ダイナミクスを明らかにすることを目指す。今年度は、熱対向流を想定し、2流体の結合ダイナミクスの計算を行い、量子渦が発達し量子乱流を形成するに伴い、大きな相互摩擦により、常流動流れ場が大変形を起こすことを示した。その大変形を記述する新たな無次元変数を導入しそれが有効に働くことを確認した。また、イギリス、アメリカの実験グループと共同研究を行い、熱対向流中の量子乱流の減衰に数値計算を行った。この系は、チャネル内の非一様系だが、一様系で知られている量子渦糸密度の時間発展を記述するヴァイネン方程式との比較を行った。また、新たな問題として、点熱源が作る非一様熱対向流における量子乱流の研究を開始した。これはやはりヴァイネン方程式の検証に貢献する。大阪市大の長低温実験グループの実験に関連して、渦タングルから放出される量子渦のサイズ分布の数値計算も始めた。10研究発表に示すように、複数の論文を発表することができたから。この2流体結合の実現により、これまで研究できなかった以下のような発展・展開が見込まれる。現在行っている研究は以下である。1.熱対向流の助走区間の評価。2..常流動流れ場の層流から乱流への遷移の評価。3.点熱源が生む量子乱流など1941年にランダウが提案した2流体モデルは超流動現象を記述する強力な現象論的モデルであり、超流動、超伝導なと様々な低温物理の現象を理解するのに強力な役割を果たして来た。状況は、これまで最もよく研究が行われて来た熱対向流を想定する。本年は、まず、常流動が層流である場合を想定して、2流体の結合ダイナミクスの計算を行った。量子渦が発達し量子乱流を形成するに伴い、大きな相互摩擦により、常流動流れ場が大変形を起こすことを示した。これは近年のアメリカのグループの可視化実験と符合するものである。この変形を特徴付けるために、通常のレイノルズ数に加えて、相互摩擦力の大きさを表す無次元量を提案し、それがうまく機能していることを数値計算との比較で確認した。これは、以下に述べるようにさらなる展開が期待できる。2.熱対向量子乱流の減衰。

3.常流動流れ場の層流から乱流への遷移の評価。この2流体結合の実現により、これまで研究できなかった以下のような発展・展開が見込まれる。現在行っている研究は以下である。1.熱対向流の助走区間の評価。2..常流動流れ場の層流から乱流への遷移の評価。3.点熱源が生む量子乱流など当初、数値計算用の計算機の更新を計画し、それを物品費に形状していたが、当該年度は現状の計算機で十分対応できることがわかり、計算機の更新は次年度以降に先送りした。数値計算用計算機の更新を計画していたが、今年度は現有の計算機で十分対応できるため、その更新を次年度に見送った。そのため、今年度は予定したほど予算を使用しなかった。
TGF-βシグナルによる血管新生調節機構の解析

TGF-βスーパーファミリーは血管を形成する血管内皮細胞や血管平滑筋細胞の増殖・分化を制御しており、血管新生に重要な役割を担っている。TGF-βスーパーファミリーに属するBMPはNotchシグナルとcross talkし、両シグナルによって相乗的にHerp2を発現誘導しId1の発現量を調節して血管新生を厳密に制御している。そこで、血管新生に重要なHerp2およびId1についてその役割を詳細に検討するために、Yeast two hybrid法を用いてId結合タンパク質としてE2-2を、Herp2結合タンパク質としてFHL2を同定した。さらにadenovirusベクターを作成中して血管新生能を評価した。その結果、FHL2は血管新生を促進していることがわかった。血管内皮細胞にはTGF-βI型受容体のALK5だけでなくALK1が発現しており、TGF-βによりBMPによってリン酸化される細胞内伝達因子を使ってシグナル伝達をしている。この際ALK5はALK1とヘテロダイマーを形成している。そこで血管内皮細胞特異的I型受容体・ALK1のシグナルのみを伝達し、通常のTGF-βシグナルを伝えない変異型ALK5 knock in(KI)マウスを作成した。このマウスのホモマウスは、ALK5 knock out(KO)マウスと同時期に胎生致死であり、同様の血管新生異常により死亡していた。血管系でTGF-b/ALK1シグナルを残しても同様の血管新生不全を起こしており、この結果はTGF-b/ALK5シグナルが血管形成に重要であることを示している。現在、投稿準備中である。TGF-βスーパーファミリーは、血管を形成する血管内皮細胞や血管平滑筋細胞の増殖、分化を制御しており、血管新生に重要な役割を果たしている。このシグナルに関わる分子の欠損マウスでは胎生致死、血管新生不全が見られるが、Notchシグナル伝達分子の欠損マウスでも同様の異常が見られる。2004年に私はTGF-βスーパーファミリーに属するBMPはNotchシグナルと血管新生においてcross talkし、両シグナルにより相乗的にHerp2が発現誘導されることを報告した。Herp2はbHLH型タンパクであり、他の分子と結合、又はDNAに結合し転写抑制作用を示す。従って、Herp2が結合しているタンパク質を同定すれば、血管新生に重要な役割を果たす分子が明らかになると予測された。そこで考えられる血管新生における仮説「Herp2が発現し、Id-1の分解を促進して血管新生を抑制する」を詳細に検討するために、Herp2に結合する分子の同定をyeast two hybrid法を用いて試みた。特に、Herp2に結合し、Id-1の分解に関わるユビキチン分解経路に関与する分子の同定に重点を置いた。さらに、Id-1に結合するタンパク質の同定も同時に試みた。結果、多くのHerp2結合タンパク質が同定でき、HECT型ユビキチンリガーゼ1種及びRING型ユビキチンリガーゼ1種が酵母内でHerp2と結合していることがわかった。Id-1結合タンパク質として、多くのタンパク質が同定できたが、そのほとんどは既知のものであった。そこで、血管新生に重要なHerp2およびId1についてその役割を詳細に検討する目的で、結合タンパク質をYeast two hybrid法を用いて同定した。酵母内陽性タンパク質群をCOS7細胞にてin vivo再評価を行い、免疫沈降法で結合が確認できたものをHerp2およびId1結合タンパク質として、特に核内に存在が予測されるタンパク質を中心に解析を進めている。現在、再評価で陽性であったものについて細胞内局在を確認し、adenovirusベクターを作成中である。そこで血管内皮細胞特異的I型受容体・ALK1のシグナルのみを伝達し、通常のTGF-βシグナルを伝えない変異型ALK5 knock in (KI)マウスを作成した。このマウスのホモマウスは生まれてこないばかりか、ALK5 knock out (KO)と同時期に胎生致死であり、同様の血管新生異常により死亡していた。現在KIとKO間でのフェノタイプの違いを見つけるべく、詳細に胎仔の解析を行っている。

この際ALK5はALK1とヘテロダイマーを形成している。そこで血管内皮細胞特異的I型受容体・ALK1のシグナルのみを伝達し、通常のTGF-βシグナルを伝えない変異型ALK5 knock in(KI)マウスを作成した。このマウスのホモマウスは、ALK5 knock out(KO)マウスと同時期に胎生致死であり、同様の血管新生異常により死亡していた。血管系でTGF-b/ALK1シグナルを残しても同様の血管新生不全を起こしており、この結果はTGF-b/ALK5シグナルが血管形成に重要であることを示している。現在、投稿準備中である。
休耕田のバッタ群集に対する捕食の非致死的効果

休耕田に生息するバッタ類に自切を引き起こす鳥類の特定、自切の適応度コスト、および野外で観察される自切率に合致する致死率・襲撃率について、野外観察、室内実験、およびシミュレーションを行った。これまでの研究から、自切を引き起こす鳥類は、昆虫食か雑食で、致死率がごく低く、かつ個体数の多い鳥であることが予想されていた。調査地以外での野外観察の結果もこれを裏付けるもので、いずれの地域においてもホオジロ・セキレイ類が多く、こうした鳥類が自切を引き起こす主犯であることが裏付けられた。自切の適応度コストは、雄では主に交尾成功の低下であり、雌では繁殖行動の抑制であることがあらためて確認された。さらに自切は、生存率には何ら影響を与えないか、むしろ行動の抑制を通じて間接的に生存率を高める可能性があることが予測された。すなわち、自切の非致死的効果は従来の捕食研究ではまったく評価できないことが明らかとなった。自切率についてのシミュレーションからは、コバネイナゴにおいて自切の適応度コストと野外生存率をともに満たすパラメター領域では、自切率は最大でも40%以下にしかならないことが分かった。その理由は、致死率が高い捕食者が自切の主因であるとすると、生存率が著しく低いことになり現実に適合せず、逆に致死率が極端に低いと自切が適応度に見合わない結果となるからであった。以上の結果を総合すると、休耕田のバッタ類に自切を引き起こすのは、昆虫食・雑食で致死率が低く、かつ個体数の多い小型鳥類であると結論できた。この結果は、バッタの死亡要因としては重要でない、小型鳥類が捕食の非致死的効果において重要であることを示している。休耕田に生息するバッタ群集(コバネイナゴ、トゲヒシバッタ等)の自切に対する捕食者の効果を、ウズラ、トノサマガエル、キクズキコモリグモ、およびチョウセンカマキリを用いて実験的に検討した。自切を引き起こしたのはほぼウズラに限られた。ウズラは、飲み込みに不適なバッタ類の後脚をつつくがこのとき、後脚の結節部を嘴で強く挟むことにより、自切が特異的に引き起こされることが分かった。さらに休耕田に生息する野鳥類を用いて、どの鳥種が自切を引き起こしうるかを検討した。その結果、純植物食の鳥(ハトなど)と大型の鳥(ハシボソガラス等)を除く、小型中型の鳥が自切を引き起こす潜在的能力を持っていることが分かった。野外調査の結果、これらの鳥種の内、コバネイナゴの成虫期(9-11月)に同所的に出現し、かつ休耕田で採餌するのは、ホオジロとセグロセキレイの2種であった。自切率に関する理論的な解析を行ったところ、野外で現実に観察される1020%の自切率を引き起こし、かつコバネイナゴの高い生存率(日当たりで約0.987)を実現させうるのは、致死率が低く、かつ自切誘起率が低い鳥に限定されることが分かった。この結果は、ホオジロとセグロセキレイがコバネイナゴの自切の主犯であるとする室内実験と野外観察からの推論を強く支持した。自切の適応度コストを測定するために、野外網室においてまず自切の生理的コストを生存率によって評価した。その結果、自切は生存率に影響しないことが分かった。自切はいわば予期される怪我であり、その生理的コストを最小化するような適応が存在することが示唆された。直翅目昆虫(コバネイナゴ)に対する鳥の非致死的効果(自切)の実態を解明するために、(1)野外調査による野鳥相の把握、(2)野外実験による捕食回避行動の適応度コストの検出、および(3)野外で実現する自切率の理論的解析の3つについて検討した。(1)については、イナゴ成虫と同時期に出現し個体数が多くかつイナゴの生息地で採餌する野鳥はほぼセグロセキレイとホオジロに限られることが分かった。いずれも雑食性の小鳥でありかつイナゴのハビタットでは時々採餌するにすぎないジェネラリストであることが分かった。(2)については、自切は生存率に影響しないが、オスの配偶成功を低下させ、かつメスの採餌行動を低下させることが分かった。オスの配偶成功が低下するのは、自切によりメスの交尾拒否行動である後脚によるオスの蹴り落としの効率が上がるためと考えられた。メスの採餌行動が低下するのは、自切すると稲の刈り穂内部などいわゆる天敵不在空間を利用するように行動が変化するためであることが分かった。(3)については、野外で実現している1020%程度の自切率と高い生存率が矛盾なく達成されるのは、被捕食圧、致死率、自切コストなどがきわめて限られたパラメター領域にある場合に限定されることが分かった。こうしたパラメターを実現できる捕食者は、小型から中型の雑食性ジェネラリストでかつ致死性の低い鳥であると推定され、いずれの結果も高い整合性を示した。

調査地以外での野外観察の結果もこれを裏付けるもので、いずれの地域においてもホオジロ・セキレイ類が多く、こうした鳥類が自切を引き起こす主犯であることが裏付けられた。自切の適応度コストは、雄では主に交尾成功の低下であり、雌では繁殖行動の抑制であることがあらためて確認された。さらに自切は、生存率には何ら影響を与えないか、むしろ行動の抑制を通じて間接的に生存率を高める可能性があることが予測された。すなわち、自切の非致死的効果は従来の捕食研究ではまったく評価できないことが明らかとなった。自切率についてのシミュレーションからは、コバネイナゴにおいて自切の適応度コストと野外生存率をともに満たすパラメター領域では、自切率は最大でも40%以下にしかならないことが分かった。その理由は、致死率が高い捕食者が自切の主因であるとすると、生存率が著しく低いことになり現実に適合せず、逆に致死率が極端に低いと自切が適応度に見合わない結果となるからであった。以上の結果を総合すると、休耕田のバッタ類に自切を引き起こすのは、昆虫食・雑食で致死率が低く、かつ個体数の多い小型鳥類であると結論できた。この結果は、バッタの死亡要因としては重要でない、小型鳥類が捕食の非致死的効果において重要であることを示している。
階層的線形モデルを用いた単一事例実験のメタ分析における公表バイアスに関する研究

本研究では、階層的線形モデル(HLM)によって単一事例実験によって得られたデータをメタ分析した場合、公表バイアスがどのような要因によってどの程度発生するかを検証した。その結果、明らかになったことは以下の3点である。(1)国内で発表された単一事例実験の効果量はいずれも大きく歪んで分布しており、公表バイアスの存在が疑われる。(2)処置前値によって対象者をスクリーニングした場合、平均への回帰によって本来は存在しない処置効果が検出されることがしばしばある。(3)統計的に有意かどうかによって公表の有無が左右されていた場合、メタ分析によって本来は効果のない処置が相当高い効果があると評価される可能性がある。本年度は、単一事例実験が行われた研究のレビューをもとに、その効果量の分布から公表バイアスの検討を行った。高橋・山田・小笠原(2009)で報告されている「特殊教育学研究」第1巻から第43巻までの51の研究において算出された3種類の効果量(PND, ES_BS2, ES_C)の値について、その分布を考察した。仮に公表バイアスがなく、かつ対象児の選定も無作為になされているならば、これらの効果量は左右対称の分布となることが考えられる。その結果、いずれの効果量の分布もそうした特徴を持っていなかった。まず、PNDの分布は左に大きく歪んでいた(歪度=-0.966)。一方、ES_BS2とES_Cの分布は、いずれも右に大きく歪んでいた(歪度=1.164, 1.721)(ただし、ES_BS2の分布においては1件の外れ値を除去している)。同様の傾向は、マルチベースラインデザインにもとづく介入のみを取り出しても見られた。この結果は、単一事例実験の結果を公表する上で、介入の効果の大きさにもとづく何らかのバイアスが存在していることをうかがわせるものである。ただし、これらの研究は標的行動、介入の内容、対象児の属性において様々であり、こうした研究の特性におけるばらつきが効果量の偏りを生み出していたと考えることもできる。今後は、条件面である程度の等質性が保証される研究を数多く収集することで、同様の検討を行う必要がある。効果量の統合によって単一事例実験の効果を評価しようとする際,効果量の分布を反映した情報が手元に得られていることが大前提である。しかし,実際には診断的評価の結果介入が必要でないと判断されたり,介入を行っても思ったような効果が得られなかったために結果が公開されないといった理由で,観測された効果量は真の分布を適切に反映しているとは言いがたい。本年度は,特に処置前値によって介入の有無が左右されるような場合に,得られた効果量だけをもとにメタ分析を行うとどのような結果のバイアスが生じるのかについて検討を行った。各個人が各研究にネストしていると考え,各個人の介入の効果は処置前ー処置後の比較によって定まると考えた場合,これは差得点が個人間と研究間の2つのレベルでランダムなばらつきを有するマルチレベル構造をもつモデルとして考えることができる。そこで,差得点を基準変数とした1要因の変量効果モデルにおいて,差得点がそれを形成する事前値によって2段階に切断された分布を有する場合,そのことを考慮せずに結果を推定するとどのようなバイアスが見られるのか,シミュレーションにより検討することとした。その結果,級内相関係数の値によって個人単位の選抜と研究単位の選抜のいずれが介入の効果を評価する上でよりバイアスを引き起こす要因となるかは異なったものの,設定した条件によっては全体的な影響が無視できないほど大きなものとなることがわかった。階層的線形モデル(HLM)による効果量dの推定値が公表バイアスによってどのような影響を受けるのか検証するために、次のようなシミュレーション実験を行った。(1)5000ケース分のABデザインのデータを発生させる(2)各ケースにつき効果量dを算出し、検定を行う(3)5%水準の片側検定でdが有意であったケースだけを対象として、HLMによるdの推定を行う(4)HLMによるdの推定値と、dの真値の差をバイアスとするその結果、d=0、n=10の組み合わせの場合が最もバイアスが大きく、dの推定値は真値よりも2.0程度も大きかった。一方、d=1、n=20の場合が最もバイアスが小さかったが、それでもdの推定値と真値の差は0.5程度はあった。さらに、他の条件が等しければ、級内相関ρ、系列相関ARが大きいほどバイアスがわずかに大きい傾向にあった。以上の結果は、統計的に有意であるかどうかをもとに公表バイアスが生じている場合、処置の効果を大幅に過大評価してしまうことを示している。

特に、本当は処置の効果がある場合(d=1)よりもむしろ効果がない場合(d=0)の方が、バイアスの影響は大きく、報告されている事例研究だけをメタ分析することで誤った結論を導く危険が高いと言える。心理統計学分析対象とする単一事例実験結果の収集がうまく進んでいない。当初の研究計画をおおむね達成していると考えられる。分析対象とする単一事例実験結果の収集を早急に進める。前年度に得られた結果をもとにして,公表バイアスを検出するする方法についてさらに検討する。進行度合いの関係で当該年度での支出が必要でなかったため。物品費として使用する予定。研究成果の発表を学会などにて行うため使用する予定である。
可積分系理論の応用による双曲型空間の曲面論の研究

本研究においては,ユークリッド空間の極小曲面,平均曲率一定曲面,および3次元双曲型空間内の平均曲率一定曲面,ガウス曲率一定曲面を主に研究した.ユークリッド空間の極小曲面や3次元双曲型空間内の平均曲率が一定値1のときは,正則な微分形式とその積分で曲面が書き表されることがよく知られている.しかし,積分が表に現れないタイプの公式も存在する.それらの公式の初等的な証明を改良することができ,なおかつ奇数次元ユークリッド空間の等方的極小曲面に一般化した公式の明確な証明を与え,それを用いてCatenoidやEnneper曲面から次々と例を構成する方法を与えた.また,奇数次元ユークリッド空間の完備な等方的極小曲面のなかでCatenoidはChern-Ossermann不等式および江尻の不等式で等号が成り立つ唯一のものであるという特徴づけ定理を証明した.一方,3次元双曲型空間のガウス曲率が一定値0の曲面も正則な微分形式とその積分で書き表すことができるが,2つの双曲型ガウス写像と呼ばれる幾何学的な不変量から再構成されることについて詳しく調べた.それにより,今までに知られていない例を作ることができた.具体的には,任意の完備なエンドの個数をもつ,種数0の特異点つき平坦曲面を,いくつも構成することができた.楕円関数を用いることにより,種数1の例の構成にも成功した.また,エンドの完備性などにこだわらなければ,それらの例を容易に構成することができるMathematicaとMaple用のプログラミングを書いた.一方,3次元双曲型空間の平坦曲面の方程式と3次元ユークリッド空間の平均曲率一定曲面の方程式に類似性を見出した.これにより,Dorfmeister, Pedit, Wuらによる可積分理論の応用による方法の適用が期待される.本研究においては,3次元双曲型空間内の平均曲率一定曲面,Gauss曲率一定曲面,およびある種の非コンパクト型対称空間の曲面でその一般化にあたるものを主に研究した.3次元双曲型空間内の平均曲率が一定値1のときは,正則な微分形式とその積分で曲面が書き表されることがよく知られているが,Small公式と呼ばれる積分を使わない公式も存在する.その公式の初等的な証明を与えることができた.また,同様に,Gauss曲率が一定値0の曲面も正則な微分形式とその積分で書き表すことができるが,2つの双曲型Gauss写像と呼ばれる幾何学的な不変量から再構成されることについて詳しく調べた.とくに,計算機を用いることにより,今までに知られていない例を作ることができた.具体的には,任意の完備なエンドの個数をもつ,種数0の特異点つき平坦曲面を,2種類構成することができた.また,エンドの完備性などにこだわらなければ,それらの例を容易に構成することができるMathematicaとMaple用のプログラミングを書いた.例えば,楕円関数を用いることにより,種数1の平坦曲面の例を構成することができる.ただし,エンドが完備なものはまだ得られていない.一方,3次元双曲型空間の平坦曲面の方程式と3次元ユークリッド空間の平均曲率一定曲面の方程式に類似性を見出した.これにより,Dorfmeister,Pedit,Wuらによる可積分理論の応用による方法の適用が期待される.本研究においては,ユークリッド空間の極小曲面,平均曲率一定曲面,および3次元双曲型空間内の平均曲率一定曲面,ガウス曲率一定曲面を主に研究した.ユークリッド空間の極小曲面や3次元双曲型空間内の平均曲率が一定値1のときは,正則な微分形式とその積分で曲面が書き表されることがよく知られている.しかし,積分が表に現れないタイプの公式も存在する.それらの公式の初等的な証明を改良することができ,なおかつ奇数次元ユークリッド空間の等方的極小曲面に一般化した公式の明確な証明を与え,それを用いてCatenoidやEnneper曲面から次々と例を構成する方法を与えた.また,奇数次元ユークリッド空間の完備な等方的極小曲面のなかでCatenoidはChern-Ossermann不等式および江尻の不等式で等号が成り立つ唯一のものであるという特徴づけ定理を証明した.一方,3次元双曲型空間のガウス曲率が一定値0の曲面も正則な微分形式とその積分で書き表すことができるが,2つの双曲型ガウス写像と呼ばれる幾何学的な不変量から再構成されることについて詳しく調べた.それにより,今までに知られていない例を作ることができた.具体的には,任意の完備なエンドの個数をもつ,種数0の特異点つき平坦曲面を,いくつも構成することができた.楕円関数を用いることにより,種数1の例の構成にも成功した.また,エンドの完備性などにこだわらなければ,それらの例を容易に構成することができるMathematicaとMaple用のプログラミングを書いた.一方,3次元双曲型空間の平坦曲面の方程式と3次元ユークリッド空間の平均曲率一定曲面の方程式に類似性を見出した.これにより,Dorfmeister, Pedit, Wuらによる可積分理論の応用による方法の適用が期待される.
災害復興期に求められる子ども・子育て支援

本研究の成果は以下の3点に集約される。(1)63市町村で策定された東日本大震災復興計画において、最も多かった子ども支援施策は子どもの「心のケア」であったが、子どものレジリエンスの視点からは、子ども参加を支えることが重要である。(2)3.11以降、乳幼児とその親に関する防災の取り組みは喫緊の課題であるが、2004年に中越大震災を経験した新潟県長岡市では乳幼児とその親が防災の主体となる取り組みを展開してきた。これはまちづくり・男女共同参画・子育て支援の3領域の協力によるものである。(3)東日本大震災の子ども支援実践において支援者の「ゆらぎ」を支えることが支援の質を維持し、子どもの回復に寄与する。1.研究目的:本研究の目的は、「災害弱者」としてケアの客体と捉えられてきた子ども・子育て期の親が、災害復興の主体となるために、支援者が有すべき専門性を実証的に明らかにすることである。2.研究方法:平成25年度は、具体的に以下の方法で研究を遂行した。(a)文献調査では、国連の災害復興と子どもの権利保障にかかわる文献を中心に読み解いた。(b)子ども・子育て支援者へのインタビュー調査は、第2期・第3期インタビュー調査を実施した。具体的な調査・データ処理・分析方法は24年度と同様に、半構造化インタビューを実施、音声データは文字化し支援者が「ゆらぎ」を感じるポイントを中心に定性的コーディングを行い、実践知を析出させるという方法を採った。3.研究成果:災害復興期の子ども・子育て支援者の専門性として従来重要視されてきたのは「子どもの心のケア」の専門性であった。しかし、本研究の結果、「子ども参加支援」に専門性が浮上した。たとえば、乳幼児は「津波ごっこ」「地震ごっこ」という遊びへの参加を通して、自分ではコントロール不可能な現象を、コントロール可能なものへと再構築することで回復していった。小中高生世代は「子どもまちづくりクラブ」におけるまちづくりへの参加を通しておとなから頼られ、責任を果たしていくことで自身や達成感を得て、回復していくありようが見えてきた。災害復興期における子ども参加の支援とは、換言すれば、子どものレジリエンス(自己回復力)を支えることである。研究成果は、こども環境学会、日本教育学会、日本社会教育学会で発表したほか、成果をわかりやすくまとめたパンフレット「災害・復興期に子ども支援をする人へ」を1000部作成した。パンフレットは、首都圏を中心に、子ども・子育て支援をしている団体(NGO/NPO,ボーイスカウトなど)を中心に配布した。これまで「災害弱者」としてケアの客体ととらえられてきた子ども・子育て期の親が、災害復興の主体となるために、支援者が有する専門性を実証的に明らかにすることを目的として、以下の研究を進めた。【具体的内容】(a)文献調査...中越大震災および東日本大震災における子ども・子育て支援にかかわる市長を収集するとともに、63市町村で策定された東日本大震災復興計画を子ども支援の視点から分析した。(b)インタビュー調査...災害復興期に求められる支援者の専門性を明らかにするために、1子ども支援に関して公益社団法人セーブ・ザ・チルドレンジャパン(SCJ)職員へ、2子育て支援に関して長岡市職員・市民へインタビューを実施した。(c)研究の中間まとめ・公表【意義・重要性】(a)文献調査...東日本大震災の市町村復興計画は63市町村で策定され、その全動向はつかみにくい。策定された計画は、今後より具体的な実施計画や第二次、第三次計画の策定につながることが予想され、現段階で子ども支援施策がどのような位置づけをされているのかを明らかにすることは重要である。(b)インタビュー調査...1では、現場で「ゆらぎ」を感じていた職員が、インタビューが進むにつれて「ゆらがない力」を見出し、支援の軸を獲得しつつある。2については、中越大震災の経験を生かした乳幼児の親が主体となる防災の取り組みが明らかになった。(c)研究の中間まとめ・公表:日本教育政策学会での発表、ブックレットの原稿執筆、学会の論文投稿(査読あり、印刷中)を行った。これまで「災害弱者」としてケアの客体ととらえられてきた子ども・子育て期の親が、災害復興の主体となるために、支援者が有する専門性を実証的に明らかにする、という研究目的にのっとり、研究計画を実施した。(a)文献研究では東日本大震災復興計画の内容分析を行った結果、災害復興期にみられる子ども・子育て支援施策の固有性とその課題が明らかになりつつある。とくに、災害後の子ども・子育て支援施策は「心のケア」に偏りがちであるが、子どもが主体となる災害復興を考えれば、子ども自身が環境に働きかけていく「復興のまちづくりへの子ども参加」や、子どもの環境を調整する「スクール・ソーシャル・ワーク」が注目される。

(b)インタビュー調査からは、東日本大震災の被災地域における子ども支援者が、支援の軸を見出していく過程と、その内実が明らかになりつつある。一方、乳幼児期の親が災害復興の主体となることについては、中越大震災の経験を生かした「平日昼間の避難訓練」などの取り組みが注目されるが、子どもの権利だけでなく、ジェンダー視点からの分析が必要であることがわかってきた。以上を踏まえて、中間まとめとして、学会発表や論文投稿を計画通り実施した。論文は査読に通っており、研究目的の達成度はおおむね順調であるといえる。なお、公益社団法人セーブ・ザ・チルドレンへのインタビュー調査は、先方の協力もあり予定よりも早く第2期が終了した。「次は必ずある」本研究を進めるにあたって、阪神淡路大震災、中越大震災、東日本大震災それぞれにかかわる人々から発せられた言葉である。災害大国日本にあっては、災害そのものが避けて通れないこと、だからこそ、過去の災害から学ばなければならないことを強く感じている。そのため、研究遂行に当たっては、公益社団法人セーブ・ザ・チルドレンをはじめとする調査協力者、一般財団法人地域創造基金みやぎ鈴木祐司常任理事や宮城県南三陸町中学校教員の三浦玲先生など研究協力者からの助言をもとに、被災地の現状と乖離しいない研究を心がけたい。また、本研究は早稲田大学「人を対象とする研究」の倫理審査を経て実施している。引き続き、倫理基準に従って調査を実施する。一方、本研究の申請時点では震災後間もないことから子ども自身へのインタビュー調査は想定していなかった。震災から2年が経過し、高校生世代を中心として子ども自身が発言を希望する例もでてきており、子どもへの調査の妥当性について、今後の課題としたい。以上を踏まえて、初年度の研究が順調に進んでいることから、大幅な変更はせずに、災害復興期における子ども・子育て支援者の専門性を実証する研究を進める。次年度の研究費使用計画は以下のとおりである。(a)文献研究:2012年度に国内における災害復興期の子ども・子育て支援について明らかにしたことを踏まえ、2013年度は、海外における災害復興時におけ子ども支援・子育て支援の動向を精査する。また、中越大震災後の災害復興に阪神淡路大震災の経験が活かされていることが多く見受けられたため、阪神淡路大震災に関する資料の収集も行う。文献の購入およびそのデータベース化にともなう備品、資料収集のための経費が必要である。(b)インタビュー調査:子育て期の親支援に関しては、長岡市にて実施する。第2期インタビュー(春夏)を長岡市における子育てと防災の複合拠点の建設プロセスとその現状について、第3期(秋冬)をNPO法人になニーナを対象として市民参加による防災と子育て支援の融合について明らかにするために実施する。子ども支援に関しては、公益社団法人セーブ・ザ・チルドレンの復興支援スタッフを対象に、継続的に実施する。計画よりも早く第2期インタビューが終了してるため、予定よりも早く第3期(夏)を、また新たに第4期(秋冬)を実施するが、対象は宮城県46名、岩手県24名である。調査のための旅費およびインタビュー文字おこしのためのRA費が必要になる。
分子インプリント高分子型センサを用いたパーキンソン病治療用脳深部刺激制御法の開発

芝浦工業大学は、前年度に引き続きドーパミン検出用電極の作製を試みた。粒径8 umのグラファイト粒子にラジカル重合開始剤を固定し、ドーパミンに対する分子インプリント高分子(MIP)固定電極で、微分パルスボルタメトリーを行ったところ、試験液中ドーパミン濃度を反映した電流が検出された。この電流はL-ドーパに対しては半分程度の酸化電流を検出した。しかし、またドーパミンを安定して検出できる限界は500 nM程度であり、脳内のドーパミンを検出するには、感度も選択性も十分ではない。一方、蛍光官能基を導入したMIPナノ粒子は、ドーパミンとの特異相互作用で蛍光強度を増大させた。このナノ粒子で脳のスライスを染色して蛍光顕微鏡で観察して、ドーパミン分泌不全部位を特定し、センサの穿刺部位を特定すれば、多少選択性の低い電極でも、DBS制御が可能になると考えた。川崎医科大学は、Parkinson病(PD)モデルラットの作製を試みた。黒質から線条体へのドーパミン神経線維に6-Hydroxydopamine (6-OHDA)を注入して神経を変性させPDの症状を誘発する手法を用いた。注入2週間後のラット脳に対して組織免疫染色を行いドーパミン分泌神経の欠損を確認した。モデルラットの作製法はほぼ完成した。このモデルラットの脳スライスを作製して、芝浦工業大学に搬入して、ドーパミン感応蛍光MIPナノ粒子で染色した後、蛍光顕微鏡で観察した。しかし染色後の蛍光強度が、自家蛍光に比べて大きなものとはならず、ドーパミン分泌に由来するシグナルが検出されなかった。一方、セロトニンに感応性のある蛍光MIPナノ粒子にはよく染色され、セロトニン分泌を反映したシグナルが検出された。ドーパミン感応性蛍光ナノ粒子を染色しやすくする条件の特定が課題である。本研究でドーパミンに対して感受性のあるMIP固定電極と、蛍光MIPナノ粒子の開発に成功した。いずれも独創性は充分にはある。しかし脳内のドーパミンを検出するには、MIP固定電極の選択性と感度が不十分である。MIP固定電極の脳内留置位置を厳密にすることで現在の感度および選択性でも脳深部電気刺激の制御に充分なシグナルを検出できる可能性があると考えた。しかしドーパミンに感受性のある蛍光MIPナノ粒子の脳への吸着能が低く、ドーパミン分泌のイメージングを取ることが難しかった。MIP固定電極のドーパミン感度を高めるか、ナノ粒子の吸着能を高めるか、いずれの課題を達成することが急務である。MIP固定電極に関しては、機能性モノマーと架橋性モノマーの選定はほぼ検討し尽くしている。今後は両モノマーの重合時における仕込みモル比を検討し、感度と選択性の向上を図る。ドーパミン感受性蛍光MIPナノ粒子に関しては吸着能の向上が課題である。ナノ粒子表面を修飾して細胞に吸着しやすいものに改良していく。DBSによる回旋運動抑制効果が見られる刺激条件の検討を行う(刺激強度(0.30.5mA)、電流の極性および刺激頻度(100500Hz)を変化させる)とともに、刺激電極の先端位置を刺激後の脳を摘出してスライス標本を得ることにより組織学的に確認を行う。DBS治療効果が確認され次第、MIP電極を用いたin vivo実験に移行する。吉見が、分子インプリント高分子をグラフトしたドーパミンセンサを開発した。ラジカル重合開始剤固定グラファイト粒子の表面に、ドーパミンの存在下でpースチレンスルホン酸ナトリウム、4ーアクリルアミドボロン酸、メチレンビスアクリルアミドをグラフトさせた。これをガラス管に充填させてMIP固定電極を得た。この電極は、未修飾カーボン電極に比べて、ドーパミンに対して高い電流値を示したので、ドーパミン検出用センサとして機能しうることが確認された。さらに加熱して先端を窄めたガラス管にMIP固定グラファイトを投入し、遠心分離器にかけると先端にグラファイトを充填できた。この技術によって脳に穿刺可能なMIP電極を作製できる。氷見がParkinson病(PD)モデルラットの確立を試みた。ラットの内側前脳束領域に麻酔下で6-OHDAを注入した。6-OHDAはdopamine神経に取り込まれ、細胞内で活性酸素を発生することで神経細胞死を誘発する。注入から2週間経過時点でラットから脳を摘出し、黒質部を含む冠状脳スライス標本を作成して組織免疫染色を行い、dopamine神経の欠損を組織学的に確認した。さらに回旋運動の頻度を症状の指標として、DBSの効果を検討した。充分に回旋運動が観察されたラットの視床下核領域の下に同心円型電極を刺入し、頭蓋骨に歯科セメントにて固定した。DBSの条件として刺激強度、電流の極性および刺激頻度を変化させて回旋運動頻度への影響を調べたが、どのパラメータでも有意な変化は見られなかった。さらに神経伝達物質セロトニンに応答して蛍光強度を変化させるMIPのナノ粒子を開発した。この技術を利用して、ラットの脳に対する電気刺激の効果を、分泌状況から評価する方法が確立する可能性がある。センサもモデルラットも完成はしていないものの、糸口は見つかっている。さらには派生技術として、分泌をリアルタイムで検出する方法が確立され、この方法は脳深部電気刺激の効果を評価する新方法と期待できる。その点で概ね順調と言える。