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GdYCOB結晶の耐光損傷耐特性の向上と高出力紫外レーザー光源への応用

GdYCOB(又はYCOB)結晶の光損傷耐性を向上させるために、今年度は結晶に適当な不純物添加を行うことを試みた。光損傷が生じることが知られているLiNbO_3結晶においては、MgOなどの不純物添加によって損傷閾値が向上することがわかっているので、同様の効果を期待したものである。不純物の探索の際には、焼結体の粉末試料に紫外光を照射することで、光損傷耐性を調べた。その中で、耐性向上が確認できた試料について、実際に結晶育成を行った。まず、不純物を添加していないGdYCOBの結晶粉末と焼結体に266nm紫外光(数MW/cm^2)を15秒間照射したところ、どちらの試料においても光損傷による着色が確認できた。このことから、焼結体を作製した段階で、既に光損傷の原因は含まれていると判断できる。この焼結体に種々の金属酸化物を添加して再焼結を施し、再び紫外光照射実験を行った。その結果、ある元素を添加した場合には、着色がほとんど見られないことがわかった。そこで、この原料から実際にチョクラルスキー法を用いて単結晶育成を試みた。育成時に融点の大幅な低下、融液粘性の低下などの著しい条件変化が起きたたが、透明領域を含む単結晶を得るに至った。ここから粉末試料を作製し、上と同様の紫外光照射実験を行ったところ、焼結体と同様に結晶においてもほとんど着色は見られなかった。しかしながら、結晶の組成分析を行ったところ、添加不純物の混入は確認できなかった。一方で、構成元素の組成比は、化学量論比組成に近づいていることが明らかになった。従来の無添加原料から得られた結晶では、常にCa、Bの組成比ずれが生じていた。このことから、今回添加した不純物は、結晶のGdYCOB組成比をより化学量論比組成に近づけるという機能を果たし、それにより損傷耐性が改善したものと考えられる。・光損傷耐性に優れたGdYCOB(又はYCOB)結晶を得るために、酸素欠陥が生じにいく大気中でTSSG (Top Seeded Solution Growth)法による結晶育成を試みた。溶液の融点を下げるため、構成元素から成るフラックス組成(セルフフラックス組成)を探索した。CaB_2O_4, Ca_2B_2O_5を用いた場合には、YCOB相の析出が生じなかった。Ca_3B_2O_6を用いた場合はYCOB結晶の析出が確認できたが、自然核発生の析出点が1480°CとYCOBの融点(1520°C)に近いため、強い赤外輻射によって融液中の観察が困難なことが分かった。育成結果は、自然核発生により生じた針状結晶が得られたに過ぎなかった。・K_2Mo_3O_<10>,Li_2B_4O_7, Ba_2B_2O_5をフラックスとしてYCOB単結晶の育成を試みたが、固化した析出物にはYCOB結晶相は含まれていないことが明らかになった。・Bi_2O_3は、フラックス成分として機能することが分かった。50gのYCOB原料に100gのフラックスを加えた時(YCOB:33.3wt%)、1370°Cで融解し、1305°Cで固化することが分かった。ACRT溶液撹絆を行いながら、5°C/hrでメルトを冷却し、自然核発生による結晶成長を行った。駅面付近で、数mm角の薄く黄色に着色したYCOB結晶を複数得ることができた。・YCOBを化学量論比で秤量させるため、あらかじめB_2O_3試薬を170°Cで熱処理し、1%未満の低湿度環境で、秤量・混合した。さらに、融解後に長時間保持して育成メルトを高品質化させるのではなく、焼結反応の温度・回数を最適化させて、単相に近い育成原料を準備した。得られた原料から育成した結晶は、これまで最も光損傷耐性に強かった結晶と同程度の閾値特性を有し、その再現性にも優れていることが明らかになった。

ここから粉末試料を作製し、上と同様の紫外光照射実験を行ったところ、焼結体と同様に結晶においてもほとんど着色は見られなかった。しかしながら、結晶の組成分析を行ったところ、添加不純物の混入は確認できなかった。一方で、構成元素の組成比は、化学量論比組成に近づいていることが明らかになった。従来の無添加原料から得られた結晶では、常にCa、Bの組成比ずれが生じていた。このことから、今回添加した不純物は、結晶のGdYCOB組成比をより化学量論比組成に近づけるという機能を果たし、それにより損傷耐性が改善したものと考えられる。
保育現場と接続した協同学習環境による保育者養成教育方法の研究

本研究は,保育者養成校の学生が,普通教室の授業内で保育現場での営みに触れながら学習できる学習環境を構築すること,構築した学習環境を用いた実践を保育者養成のための講義や演習で行い,新しい保育者養成教育の方法について検討することを目的として行った。開発した学習環境には,次の3つの機能を持たせた。(1)保育現揚と養成校をインターネットで接続して,保育中の子どもたちのようすを,養成校の普通教室でリアルタイムに視聴できる機能。(2)養成校と保育現場で,動画と音声によるコミュニケーション(テレビ会議)ができる機能。(3)保育現揚の映像を蓄積して,養成校の学習者が,その映像を素材にして,共同で学習ができる機能である。この機能を実現するために,コミュニケーション用のパソコン端末,遠隔からのリモートコントロールが可能なWebカメラ(音声送信も可能),学習コンテンツ配信用のWebサーバ,セキュリティ確保のためVPN構築が可能なルーターなどで学習環境を構成した。実践を行った結果,学習環境の機能は全て安定して動作し,その教育効果についても有効であることを示す結果が得られた。開発した学習環境による教育方法として,3つの方法を提案する。(1)講義形式の授業中にテレビ機能を用いて,保育現場の保育者による遠隔講義を行う。これにより,講義内容に関する現場の視点からの理解が可能になる。(2)中継機能を用いて,通常は観察する機会が少ない日常の保育以外のさまざまな活動や行事などを,養成校教員の指導のもとで観察する。この際は,教員が必要に応じて観察のポイントなどの指導を行う。(3)遠隔授業や保育のようすを中継した映像を活用して共同学習に発展させ,保育者と子どもの関わりなどの理解をより深める。今後,さらに実践を重ねて,より効果的な活用の方法を検討する。本研究は、学生が保育現場での営みに触れながら学習ができる共同学習環境を構築して、その共同学習環境を活用して保育者養成課程の講義・演習における実践を行い、新しい保育者養成教育の方法を提案することを目的としている。具体的には、(1)教育効果が期待できる、保育現場とのコミュニケーションの方法や内容に関しての検討(2)検討結果に対応した共同学習環境の開発(3)共同学習環境を用いた講義・演習のカリキュラムの開発(4)それによる講義・演習を実践しての教育効果の検討と、その結果による学習環境、カリキュラム等の再検討等を行い、最終的には、高度情報化時代に対応した、新しい保育者養成教育方法の提案を行う予定である。本年度は、2年の研究期間における1年目の段階として、以下の検討を行った。(1)従来より行ってきた保育者養成校と保育現場の連携に関する研究で得られた知見を再検討して、保育者養成校の教員と保育現場の保育者で行われてきたコミニュケーションに、学生が加わった場合に可能と考えられるコミニュケーションの内容や方法(形態)に関して、現在担当している授業・演習を通して検討を行い、その結果を分析している段階である。(2)本研究で必要となる共同学習環境については、現在開発中である。このシステムは、動画、静止画、音声、文字情報などの多様な形態の情報を伴ったコミニュケーションを支援する機能を持つ。開発中のシステムは、イントラネット上で機能するWebアプリケーションサーバとする予定である。さらに、保育現場の実践の様子をインターネットを通じてリアルタイムに視聴できるシステムについても、開発中である。(3)本研究の特色の一つは、保育者養成教育の場と保育の現場が、様々なコミュニケーション手段によって接続されることにある。こういった実践が継続的に実施できることは、大きな課題のひとつであり、継続的な実施が可能な接続のあり方についても注目し、現在棟討を行っている。

本研究は,保育者養成校の学生が,普通教室の授業内で保育現場での営みに触れながら学習できる学習環境を構築すること,構築した学習環境を用いた実践を保育者養成のための講義や演習で行い,新しい保育者養成教育の方法について検討することを目的として行った。開発した学習環境には,次の4つの機能を持たせた。(1)保育現場と養成校をインターネットで接続して,保育中の子どもたちのようすを,養成校の普通教室でリアルタイムに視聴できる機能,(2)養成校と保育現場で,動画と音声によるコミュニケーション(いわゆるテレビ会議)ができる機能,(3)保育現場の映像を蓄積して,養成校の学習者が後で視聴できる機能,(4)養成校の学習者が,保育現場の映像を素材にして,共同で学習ができる機能である。この機能を実現するために,コミュニケーション用のパソコン端末,遠隔からのリモートコントロールが可能なWebカメラ(音声送信も可能),学習コンテンツ配信用のWebサーバ,セキュリティ確保のためVPN構築が可能なルーターなどで学習環境を構成した。開発した学習環境を用いた実践を行い,システムの機能,学生の受講後の感想,教育の効果などについて検討した。『その結果,システムについては常時安定して正常に機能し,まったく問題は見られなかった。学生の受講後の感想では,ほとんどが開発した学習環境を用いた授業を肯定的にとらえており,継続的な実施を望んでいた。教育の効果は,実習だけではそのすべてをカバーできない幼稚園・保育所におけるさまざまな活動や行事といった保育内容について,教員が解説しながら全学生が同時に観察できることにより,理解を深めることができた。特にWebカメラを使うことで,カメラを意識しない極めて自然な子ども達の活動を,教室に居ながらにして観察できることにより,理論と実践をリアルタイムに結びつけての学習が可能となり学生の理解を高める効果が確認できた。今後,さらに実践を重ねて,より効果的な活用の方法を検討する。
超短パルスレーザー光を用いた金属超微粒子の非線形光学応答の理論的研究

超短パルスレーザーによって励起された金属微粒子分散系が示す大きな3次の非線形感受率の起源は、レーザーで励起された後の金属微粒子系の緩和過程の詳細に関係していると考えられている。この現象を説明する従来の理論では、孤立した金属微粒子のような有限系において、電子温度が定義出来ることを前提として、現象論的な方程式を用いた説明に終始している。しかし現実の系が平衡状態にあることは自明ではなく、電子温度が定義出来るかどうかは問題である。前年度までの研究では、この問題を解決するために、電子間相互作用を含む金属微粒子のモデルハミルトニアンを構築し、その厳密解を求め、系の状態の時間発展を調べた。その結果、原子数6個および8個の金属クラスターにおいて、電子相関が十分大きい場合は、電子状態の占有数は十分時間が経つとある一定の値に収束し、Fermi-Dirac分布関数で近似できることを示した。孤立した有限系が熱平衡に達するかどうかは、その系のカオス的振る舞いの有無と深く関わっている。古典系においてはこれに関する多くの議論があるが、量子系に関して議論した論文は少ない。量子論においては、基礎になるシュレディンガー方程式が線形であり、本来の意味でのカオスが存在しないことが、この問題の解決を難しくしている。ここでもし時間に依存するHartree-Fock(TDHF)近似を行なえば、方程式は非線形になり、カオスが出現して熱平衡が実現する可能性が生まれる。しかし、時間に依存するHF近似の妥当性は十分に調べられてはおらず、またカオスが出現しても、近似による人工的なものである可能性もある。そこで今年度はTDHF近似を用いた計算を行い、厳密解と比較した。その結果、電子相関が大きいかまたは小さいかに関わらず、少なくとも今回計算した範囲内では、厳密解とは非常に異なる結果が得られた。また、特に電子相関が大きい場合でも、十分に熱平衡に至る結果は得られなかった。近年、超短パルスレーザーによって励起された金属微粒子分散系において、非線形感受率が非常に大きな値を示す現象が発見された。しかし現実の系が平衡状態にあるかどうかは自明ではない。この問題を解決するために、電子問相互作用を含む金属微粒子のモデルハミルトニアンを構築し、その厳密解を求め、系の状態の時間発展を調べることを試みた。前年度は、原子数6個および8個の金属クラスターにおいて、一電子状態の占有数の時間発展を求め、電子相関が十分大きい場合は、占有数は十分時間が経つとある一定の値に収束し、その値はFermi-Dirac分布関数でフィッティングできることを示した。今年度は、その結果の詳細な分析を行い、ここでの熱平衡の意味を明確にすることを試みた。1.密度行列の非対角要素通常の意味の熱平衡状態においては、密度行列の非対角要素の期待値はゼロである。原子数6個のクラスターモデルでこの値を計算した結果、ほとんどの成分は平均値がゼロで、そのまわりに揺らいでいることが分かった。少数ではあるが、いくつかの成分については平均値がゼロから大きくずれている場合も見られる。この理由は、いまのところ未解明である。しかし、ほとんどの成分はゼロを中心に揺らいでおり、通常の意味の熱平衡状態に非常に近いことがわかる。厳密解に基づく定常状態の占有数の計算結果を、有限温度におけるHartree-Fock近似による結果と比較した。その結果、エネルギー準位の適当な解釈によって、2つの理論は非常によく一致することが確かめられた。
一般撮影検査において照射条件から主要臓器吸収線量等を推定するなめの基礎的検討

今回、一般撮影における各照射条件での実効エネルギー及び照射線量測定のためにガラスバッジを用い、吸収線量測定のために以前改良したガラス素子を用いそして表面入射線量測定のために患者皮膚被ばく線量計(PSD)を用いて同時に測定を行い、実効エネルギーと照射線量から表面入射線量、吸収線量を推定するための基礎的検討を行った。照射条件は、一般撮影系腹部の条件とし、管電圧を変えることにより実効エネルギー及び照射線量を変化させ、ランドファントムと改良ガラス素子を用い照射野内の各主要臓器の吸収線量及び生殖腺等重要部位の吸収線量を測定するとともに患者皮膚被ばく線量計(PSD)を用い照射野内の表面入射線量を測定した。照射線量と表面入射線量及び吸収線量には、相関があることは確認できた。しかし、一般的な推定式を求めるには、今後各社の装置によるデータを含めより多くのデータの収集が必要であり、各部位に応用するためにもそれぞれのデータ収集が必要であると考えられた。今後も当院の推定式作成のため、継続しデータの蓄積を行っていく予定である。本研究で得られた知見は、各施設で行われているX線検査時の患者様の被ばく線量(表面入射線量、各主要臓器の吸収線量)を知るための第一歩となり得ると考えられた。今後の課題としては、各装置の撮影条件、特に撮影管電圧と実効エネルギーの関係について詳細なデータを得ることができれば、設定管電圧を基本とした撮影条件から表面入射線量及び主要臓器の吸収線量推定が可能となるものと考えられた。
胃癌における5-アミノレブリン酸を用いた光力学的診断の有用性に関する研究

進行胃癌に対する審査腹腔鏡検査において、通常光観察では検出不能である腹膜播種の微小病変検出のため、5-ALAを用いた光線力学診断(ALA-PDD)の有用性ならびにその安全性の検討を行った。術前CT画像上腹膜播種が疑われる進行胃癌患者15例に対してALA-PDDを施行した。通常光観察で7例の腹膜播種が同定され、ALA-PDDの施行で1例の上乗せ効果が認められた。消化器症状(嘔気2例Grade1)を認めたが、Grade2以上の有害事象は認めなかった。ALA-PDDは胃癌腹膜播種の新たな診断モダリティとして有用かつ安全に施行が可能であった。(目的)5-アミノレブリン酸(以下5-ALA)を利用し、その代謝における腫瘍細胞と正常細胞の違いを利用することで光力学診断を行う方法が種々の悪性腫瘍において報告されている。本研究は、漿膜浸潤を伴う進行胃癌を対象とし、標準検査法である通常光腹腔鏡検査との比較においての5-ALAを用いた光線力学的診断法(ALA-PDD)の有用性、また早期胃癌を対象とした内視鏡的な範囲診断での有用性を示し、胃癌に対する5-アミノレブリン酸を用いた診断方法の有効性を明らかにすることを目的とする。(成果)平成25年度から漿膜浸潤を疑う胃癌に対する審査腹腔鏡検査の際のALA-PDDの臨床研究を開始し、合計10例の患者に対し実施した。その結果、1通常光観察において腹膜播種が疑われた患者4例においては全例ALA-PDD陽性であった。22例の患者において通常光観察では発見できなかった腹膜播種疑い病変を新規に発見した。同病変を生検し病理学的に腹膜播種の確定診断を得ることで上乗せ効果を確認した。3化学療法施行後患者において、生存細胞部位の同定を行うことが可能であった。4本試験において、光過敏、肝障害等のモニタリングを行った結果、有害事象は認めなかった。(意義)他疾患で用いられていた本技術を胃癌の分野に臨床導入し、そのfeasibilityならびにsafetyが確認されたといった点で有意義な結果と考える。さらに、通常光腹腔鏡検査においてはfalse negativeであった症例に対して、20%の上乗せ効果を得られたことからも有効な検査法になりうることが示唆された。(背景・目的)胃癌に対する腫瘍の正確な範囲診断、腹膜播種病変の評価は手術適応や術式の決定に重要である。5-アミノレブリン酸(以下5-ALA)を利用して、その代謝における腫瘍細胞と正常細胞の違いを利用し、特殊光を照射することで光力学診断を行う方法が報告されている。現在、脳神経外科領域では、悪性神経膠腫の蛍光診断薬として欧州では既に医療承認を受け臨床に使用されている。(成果)大阪大学医学部附属病院臨床研究倫理審査委員会において,2013年6月承認を得(承認番号12388)開始した。2013年7月2014年9月までに、腹膜播種が疑われた進行胃癌患者12例に対して、審査腹腔鏡検査時に本診断法を実施した。12症例中通常観察において腹膜播種部位を発見した例が5例であったのに対し、光線力学診断を用いた発見例は6例であり,本診断法の上乗せ効果を確認した。有害事象については、CTCAE grade2を超える有害事象は認めなかった。青色光レーザー光源を搭載された次世代型内視鏡システムを用いた内視鏡診断については,癌組織の赤色発色を認めなかった。一方で,切除標本に対しての青色光での赤色発色を認めた点から機器の課題が示唆された。(今後の展望)胃癌審査腹腔鏡検査時の本薬剤の有用性が本臨床研究で示され,現在薬事承認に向けた医師主導治験を企画準備中となっている。その基礎データとしての本研究は重要な意義を持つ。消化器外科胃癌腹膜播種病変における5-ALAを用いた光線力学診断の有用性の検討については、平成25年度に、大阪大学医学部附属病院研究倫理審査委員会での研究実施計画の承認が得られ、審査腹腔鏡検査時の5アミノレブリン酸を用いた臨床試験を開始することができた。その臨床試験の成果として、上記結果を得ることができ、そういった点から順調な研究計画の遂行ができている評価をしている。

臨床試験として患者への投与を開始した成果として、本研究の安全性、実施の実現性も確認できた。本結果は、新規課題を含めて、次年度以降につながる成果と考える。さらに本診断技術を、保険収載にむけての医師主導治験として現在計画している。一方、内視鏡的病範囲診断における5-ALA診断の有用性の検討については、予定していた青色光レーザー光源を搭載された次世代型内視鏡システムであるFujiFilm社製のLasereoを用いる予定であったが、現在施設利用等の社会条件の問題で開始できておらず次年度の課題と考えられる。また、病変の範囲診断における5ーALA診断の有用性の検討についても上記研究倫理審査委員会での研究実施承認が得られ、胃癌切除症例を対象として、実臨床において臨床試験を開始した。しかし、現在その条件設定等に苦慮している実状にある。内服薬の量、時間コース、観察条件等の条件設定においてfeasibilityのためのvalidation studyを実施中である。上記進捗を踏まえ、当初の研究計画にほぼ順調な進展であると考える。胃癌腹膜播種病変における5-ALAを用いた光線力学診断の有用性の検討については、平成25年度の結果を踏まえ、引き続き症例の蓄積を行う見込みである。腹膜播種診断の可能性とともに術前化学療法患者における残存腫瘍の評価等での見込みについて検討を行う。さらに、本試験の結果を踏まえ、本研究薬剤の保険収載を念頭とした大規模の多施設共同研究としての医師主導治験を実施する計画を立案し、遂行していく予定である。具体的には、主要評価項目として光力学診断による上乗せ効果さらに、副次的評価項目として、副作用発現頻度・程度、診断精度と規定し、10%の上乗せ効果を期待し、合計180症例の集積を予定している。本研究の成果によって胃癌腹膜播種診断における光力学診断の有用性を証明するとともに、薬剤の保険収載へつながる足掛かりとなる研究となる見込みである。また、内視鏡的病範囲診断における5-ALA診断の有用性の検討についても、平成26年度より臨床試験として、患者登録を開始し、そのsafetyならびにfeasibilityの評価を行う見込みである。特に、進行患者を対象とし、実現可能性ならびに薬剤投与の量、時間経過等のvalidationが必要と考える。また、病変の範囲診断における5ーALA診断の有用性については、当院病理部と協力して正確な病変の評価と光力学診断の対比を行っていく見込みである。今年度に必要な物品を購入したため。来年度に必要な物品を購入するため。
ｆMRIとトラクトグラフィーを用いた脳卒中後の片麻痺の回復の予後予測法の開発

脳梗塞のため軽度の不全片麻痺のある患者16名に、手運動をタスクとしたfMRIと錐体路トラクトグラフィーの同時計測を行った。錐体路が正常と判定された12例で、急性期には、fMRI正常6例、fMRI活動低下5例、慢性期には、fMRI正常2例、fMRI低下1例が見られた。錐体路異常と判定された患者7例では、急性期には、fMRI正常2例、fMRI低下1例、fMRIの再構築1例がみられ、慢性期には、fMRI正常1例、再構築2例が見られた。錐体路の構造異常がみられた患者でのみ、fMRIの再構築が7例中3例に見られており、脳梗塞後の脳運動ネットワークの再構築は錐体路の損傷が機序となることを示唆している。左中心後回に限局した脳梗塞による右手の固有感覚消失により、同手の高度の運動制御障害を起こした貴重な症例を経験したので、fMRIとトラクトグラフィーを含めて、その機構を検討した。症例は70歳女性で、仕事中に突然、右手が勝手に動くことを自覚し、脳梗塞の診断で救急病院に入院した。5日後に、精査とリハビリテーションのために当院に紹介された。患者は、右手の運動麻痺がないにもかかわらず、巧緻運動が高度に障害されており、特に、閉眼では全く不可能であった。同手の固有感覚は消失していた。脳MRIでは左中心後回に限局した脳梗塞が認められた。運動領域の病巣は見られなかった。手の運動をタスクとするfMRIを施行した。健手の運動では、対側感覚運動野、補足運動野、同側小脳などが正常に賦活された。患手の運動では、対側一次運動野が軽度に賦活される以外には活動が見られず、感覚運動ネットワークの活動は高度に低下していた。トラクトグラフィーによる錐体路の描出は正常であった。固有感覚障害は改善しなかったが、リハビリテーションにより、視覚系の補助を用いることにより、1年後までに、右手の機能は日常生活が自立するまでに回復した。本症例は、固有感覚が障害されると運動制御が高度に障害されることを示しており、運動制御には感覚系のフィードバックが重要であることを示す貴重な症例である。また、感覚系以外の入力を上手に用いることにより(本例の場合は視覚系)、運動制御の改善を得られることを示す貴重な症例である。1近赤外線スペクトロスコピー(NIRS)は、非侵襲的に脳活動をモニターすることができるため、脳梗塞患者の脳機能の評価に用いられるようになった。これまでわれわれは、軽度の片麻痺、あるいは、回復した片麻痺患者において、NIRSを用いて脳機能を測定してきた。今回われわれは慢性期の、軽度、および、中等度の片麻痺を有する脳卒中患者10例において、手運動時の脳活動を計測した。正常例、軽度片麻痺手、および、片麻痺患者の非麻痺手の運動時には、対側の感覚運動野が活動した。これに対して、中等度の片麻痺患者の麻痺手運動時には、両側性感覚運動野の活動や、同側性感覚運動野の活動などの異常活動パターンが観察された。以上のように、NIRSを用いて、脳梗塞患者において、様々な脳活動パターンが検出でき、脳機能の再構築を評価できることが示された。2左中心後回に限局した脳梗塞による右手の固有感覚消失により、同手の高度の運動制御障害を呈した貴重な症例を経験したので、fMRIとトラクトグラフィーを用いて、その機構を検討した。本症例では、正常手の運動によるfMRIでは、対側感覚運動野、補足運動野、同側小脳など運動ネットワークが広範に活動したが、患手の運動によるfMRIでは、対側一次運動野が軽度に活動するのみであった。トラクトグラフィーによる錐体路の描出は両側とも正常であった。本症例は、固有感覚が障害されると、運動系が正常であっても運動制御が高度に障害されることを示す貴重な一例である。脳梗塞後の片麻痺を有する患者2名と対照者1名の安静時fMRIを行った。方法は、3T-MRIを用い、安静時fMRIを撮像後、一次感覚運動野(SM1)に関心領域(ROI)をおいて、同部位とconnectivityを有する脳領域を解析し画像化した。1対照例(44歳女性)においては、左右とも、一次運動野、運動前野、補足運動野、小脳などすべての運動ネットワークとconnectしていた。2脳出血(左視床)亜急性期(1か月)の76歳女性では、非病側では、対側(病側)のSM1以外の運動ネットワークとconnectしていたが、病側では、同側SMIのみconnectしていた。3脳梗塞(右放線冠)慢性期(7ヶ月)の35歳男性においては、左右ともすべての運動ネットワーク領域と正常にconnectしていた。少数例の検討なので結論を出すことは控えられるが、脳卒中急性期には、病側の一次運動野が他の運動ネットワークから孤立する可能性が示唆された。慢性期にはこのSM1の孤立が解消される可能性があり、運動ネットワークの連携の遮断からの回復が脳卒中後の運動麻痺の回復の機序のひとつである可能性が考えられた。症例の集積の遅れと、共同研究者の健康上の理由でfMRIの解析が遅れている。近年の脳画像診断の進歩により、脳卒中後の脳活動が非侵襲的に画像化できるようになった。

その結果によれば、脳卒中後の運動機能の回復は、脳梗塞病側および健側の運動ネットワークの代償、動員、再構築によりもたらされることが示唆されてきたが、その詳細な機序は不明のままである。今回、われわれは、脳梗塞のため、軽度の不全片麻痺を呈した患者16名(男13名女3名;47-80歳;右片麻痺8名,左片麻痺8名)に、1.5T MRIを用いて、手の開閉運動課題をタスクとしたfunctional MRI (fMRI)と拡散テンソルイメージングによる錐体路トラクトグラフィーの同時計測を、計19回行った。錐体路トラクトグラフィーが正常と判定された患者は計12例で、発症3-13日の急性期には、患手の運動時のfMRI正常例が6例、fMRI活動低下例が5例、1-12か月の慢性期には、患手運動時のfMRI正常例が2例、fMRI低下例が1例見られた。錐体路トラクトグラフィーが異常(描出の低下)と判定された患者7例では、発症4-14日後の急性期には、患手運動時のfMRI正常例が2例、fMRI活動の低下例が1例、fMRI活動の再構築(両側大脳の活動)が1例みられ、1-5か月後の慢性期には、患手運動時のfMRI活動正常例が1例、再構築(両側大脳の活動)が2例見られた。以上のように、錐体路の構造的異常がみられた患者でのみ、fMRIによる脳活動の再構築例が7例中3例に見られており、この結果は、脳梗塞後の脳の運動ネットワークの再構築は錐体路の損傷が機序となることを示唆している。脳梗塞のため軽度の不全片麻痺のある患者16名に、手運動をタスクとしたfMRIと錐体路トラクトグラフィーの同時計測を行った。錐体路が正常と判定された12例で、急性期には、fMRI正常6例、fMRI活動低下5例、慢性期には、fMRI正常2例、fMRI低下1例が見られた。錐体路異常と判定された患者7例では、急性期には、fMRI正常2例、fMRI低下1例、fMRIの再構築1例がみられ、慢性期には、fMRI正常1例、再構築2例が見られた。錐体路の構造異常がみられた患者でのみ、fMRIの再構築が7例中3例に見られており、脳梗塞後の脳運動ネットワークの再構築は錐体路の損傷が機序となることを示唆している。上記の2報告が論文として掲載された。脳梗塞後の片麻痺を有する患者の、fMRIとトラクトグラフィーの検討を進める。神経内科学脳梗塞後の片麻痺を有する患者の、fMRIとトラクトグラフィーの検討を進める。上記症例を症例報告として論文を作成し投稿した。研究の遂行に遅れが生じたため、研究期間の1年間の延長を申請し、承認されたので、次年度使用額として、上記残額を当てる。少額なので調整しなかった。これまでの研究計画にしたがって研究を進める。脳梗塞後の片麻痺を有する患者で、fMRIとトラクトグラフィーを施行する症例を積み重ねて、さらに検討する。次年度に使用する。ごく少額なので調整しなかった。次年度に使用する。
鉱物中の流体包有物による熱水作用・変成作用の研究

昭和61, 62両年度に流体包有物研究用の顕微鏡用冷却・加熱装置(リンカム社-TH-600RMS)を設置し,その試料作製方法について改良を加えたのち,いくつかの鉱床産および変成岩の鉱物中の流体包有物の均質化温度を測定し,考察を加えた.1.研磨薄片の製作法を改良し,そのトリミングのために簡単な器具を考察した.2.青森県温川鉱山の黒鉱鉱床には2種の金に富む珪鉱が存在する.その一つは層状で黒鉱と接し,他の一つは黒鉱からやや離れてパイプ状をなしている.この両者が流体包有物の均質化温度で区別できるかを検討した.後者は265-270°Cによい集中を示し,前者はそれより巾広い分布を持つが, 10°C程度高温であった.流体包有物についての従来の研究からみて,これだけから両者を区別するのは困難であろう.3.北海道東部常呂変成岩はA-Eの5帯に分けられている.A帯以外は鉱物組合せと鉱物の化学組成からその温度・圧力条件の推定が可能であり, A帯はそれらより低温・低圧と推定されている.A帯に産するプレーナイト中の流体包有物の均質化温度は100°C前後で,圧力補正を考慮すると200-250°C(圧力1-2kbを想定)となり, B帯の低温・低圧側を示した.合成実験の困難な低温の変成岩については,とくに低圧タイプの変成岩では流体包有物の研究が有効であろう.4.青森県恐山の噴気帯には石英脈の一部と思われる岩片も見いだされる.その中の石英中の流体包有物の均質化温度を測定した. 210-219°Cに大きな集中が, 250°Cにつぎの集中が見られた.流体包有物の形態も考え合わせて, 250°C付近で生成した石英中に,その後のやや低温の熱水作用が記録されていると解釈される.昭和61, 62両年度に流体包有物研究用の顕微鏡用冷却・加熱装置(リンカム社-TH-600RMS)を設置し,その試料作製方法について改良を加えたのち,いくつかの鉱床産および変成岩の鉱物中の流体包有物の均質化温度を測定し,考察を加えた.1.研磨薄片の製作法を改良し,そのトリミングのために簡単な器具を考察した.2.青森県温川鉱山の黒鉱鉱床には2種の金に富む珪鉱が存在する.その一つは層状で黒鉱と接し,他の一つは黒鉱からやや離れてパイプ状をなしている.この両者が流体包有物の均質化温度で区別できるかを検討した.後者は265-270°Cによい集中を示し,前者はそれより巾広い分布を持つが, 10°C程度高温であった.流体包有物についての従来の研究からみて,これだけから両者を区別するのは困難であろう.3.北海道東部常呂変成岩はA-Eの5帯に分けられている.A帯以外は鉱物組合せと鉱物の化学組成からその温度・圧力条件の推定が可能であり, A帯はそれらより低温・低圧と推定されている.A帯に産するプレーナイト中の流体包有物の均質化温度は100°C前後で,圧力補正を考慮すると200-250°C(圧力1-2kbを想定)となり, B帯の低温・低圧側を示した.合成実験の困難な低温の変成岩については,とくに低圧タイプの変成岩では流体包有物の研究が有効であろう.4.青森県恐山の噴気帯には石英脈の一部と思われる岩片も見いだされる.その中の石英中の流体包有物の均質化温度を測定した. 210-219°Cに大きな集中が, 250°Cにつぎの集中が見られた.流体包有物の形態も考え合わせて, 250°C付近で生成した石英中に,その後のやや低温の熱水作用が記録されていると解釈される.1本年度は初年度で、新たに顕微鏡冷却加熱装置を設置したので、まず同種装置についての経験者との間で、同一流体包有物試料についての比較測定を行い、今回設置した装置が室温から350°Cまでの間では、再現性も良く、カタユリも数°C以下であることを確認した。350°C以上については適当な試料が得られなかった。2従来より鉱床学的に検討して来ていた秋田県餌釣里鉱鉱床産試料(石英)について、2相流体包有物の検索とその加熱実験を行い、150°Cから250°Cの均質化温度を得た。この値はこの試料についての高温-低温論争の後者に近いものであるが、流体包有物が微粒で、加熱の際気泡消失直前のブラウン運動操の動きにより観察不能になることが多く、追加して検索と測定を行う必要がある。3変成岩については当初計画した日高地方からは測定に耐える包有物を見出していないが、常呂地方の変成岩中のアルカリ輝石-石英脈の石英の中に2相流体包有物を見出し、加熱実験により250°C程度の均質化温度を得たが、この値は圧力補正を考慮しても鉱物の化学組成から推定される温度とかなりの差があり、更に検討を要する。
断続外力を用いた柔軟構造物の制振

本研究の目的は,外力を断続的に与え,柔軟構造物に生じる大振幅の振動を抑制することである.前年度までの研究では,柔軟構造物のモデルとして,座屈した金属板(長さ165mm,幅40mm,厚さ0.5mm)を用い,Duffig系を構成した.材質はSPCC,SUS430の二種類を用いた.結果としてどちらの金属板でも制振効果が得られた.このメカニズムは「系の安定解が複数あるパラメータ領域において断続外力を与えることで,系の振動状態が振幅の大きな安定状態から振幅の小さな別の安定状態へと跳躍する」ためであると説明できる.即ち,本手法は系の非線形特性を利用した制振法であるといえる.本年度は,上記の制振手法をより現実的なフレキシブルアームに適用することを目的とし,長さ800mm,幅19mm,厚さ3mmの鋼板(SPCC)に対して制振実験を行った.本制振手法は,系が背骨曲線状の共振特性を持つことが必要であるため,鋼板先端から265mmの位置にネオジウム磁石を配して非線形性を強めた上で実験を行った.その結果,長さ800mmの鋼板でも前年度同様の制振効果が得られることを確認した.なお,この鋼板はインパクトダンパを用いても制振効果が得られるが,断続外力による制振手法の方が少ないエネルギーで制振が可能なこと,無重力下でも使用可能なこと,系の共振特性を調べることで使用条件が明らかになる等の利点がある.特にフレキシブルアームを宇宙空間で用いる場合に有効な制御手法であると期待できる.本研究の目的は,外力を断続的に与え,柔軟構造物に生じる大振幅の振動を抑制することである.柔軟構造物のモデルとして,座屈した板ばねを用い,Duffig系を構成した.前年度までの実験的研究により,断続外力を与えることで板ばねの振幅が減少する条件下では,系にヒステリシスが存在していることが確認された.すなわち,板ばねに与える強制変位の周波数を増加させた場合と減少させた場合に,系の振動状態が異なるパラメータ条件下で,振動が抑制された.この結果から,断続外力による振動抑制のメカニズムは,「系の安定解が複数あるパラメータ領域において断続外力を与えることで,系の振動状態が振幅の大きな安定状態から振幅の小さな別の安定状態へとシフトするため」と考えられる.本研究成果をTheoretical and Applied Mechanics Japanに投稿し,採択された.本年度は前年度の実験装置に,板ばねに与える強制変位の周期で板ばねの振動をサンプリングする装置を付加し,ボアンカレ写像と呼ばれるストロボプロットを取得した.本実験結果から,断続外力により振動が抑制される条件下では,抑制されない条件下と比べ,断続外力印加中と印加後の位相差が少ない傾向がみられた.この結果については今後,確認および検討が必要と思われる.また,板ばねの材質を,これまでのSPCCからSUS430に変更しても,これまでと同様の結果が得られることを確認した.また,モデル化の第一段階として,板ばねを質点に近似した集中定数系モデルを作成し,コンピュータ・シミュレーションを行った.本実験と類似した傾向が得られたが,より実験に近いシミュレーション結果を得るためには,板ばねを連続体としてモデル化する必要があると考えられる.本研究の目的は,外力を断続的に与え,柔軟構造物に生じる大振幅の振動を抑制することである.前年度までの研究では,柔軟構造物のモデルとして,座屈した金属板(長さ165mm,幅40mm,厚さ0.5mm)を用い,Duffig系を構成した.材質はSPCC,SUS430の二種類を用いた.結果としてどちらの金属板でも制振効果が得られた.このメカニズムは「系の安定解が複数あるパラメータ領域において断続外力を与えることで,系の振動状態が振幅の大きな安定状態から振幅の小さな別の安定状態へと跳躍する」ためであると説明できる.即ち,本手法は系の非線形特性を利用した制振法であるといえる.本年度は,上記の制振手法をより現実的なフレキシブルアームに適用することを目的とし,長さ800mm,幅19mm,厚さ3mmの鋼板(SPCC)に対して制振実験を行った.本制振手法は,系が背骨曲線状の共振特性を持つことが必要であるため,鋼板先端から265mmの位置にネオジウム磁石を配して非線形性を強めた上で実験を行った.その結果,長さ800mmの鋼板でも前年度同様の制振効果が得られることを確認した.なお,この鋼板はインパクトダンパを用いても制振効果が得られるが,断続外力による制振手法の方が少ないエネルギーで制振が可能なこと,無重力下でも使用可能なこと,系の共振特性を調べることで使用条件が明らかになる等の利点がある.特にフレキシブルアームを宇宙空間で用いる場合に有効な制御手法であると期待できる.
日本の精神病床入院システムの実証研究と政策科学研究―歴史的アーカイブズ構築と共に

当該年度における成果として、本研究課題に関連する単著(『日本の精神科入院の歴史構造ー社会防衛・治療・社会福祉』東京大学出版会、2019.1)の刊行をみた。当該研究は、現在なお大規模病床数、長期在院という解消すべき喫緊の政策的課題を抱えている日本の精神科入院の構造がいかにして形成されるに至ったについて、行政文書や精神科診療録、疫学調査の個票などの一次資料を使用して、患者や家族の実態を検証しながら歴史学的、医療社会学的、政策史的に論じたものである。また、同書をベースに政策科学研究にウェイトをかけた共著本(猪飼周平編『羅針盤としての政策史ー歴史研究からヘルスケア・福祉政策の展望を拓く』勁草書房)を執筆した。同共著本内の論文では、「日本における精神病床入院と生活保護ー過剰病床数と長期在院問題の淵源」として、生活保護法が日本の精神病床入院にとって果たしてきた大きなインパクトを強調しつつ、現代の入院についても敷衍して論じた。また、各種精神医療史に関係するアーカイブズの調査ならびに整備に尽力した。とりわけ、九州大学の資料に関しては、同大文書館や同大医学歴史館との協力関係を構築し、文書館への移管を実行しつつある。ただし、こうした業務は当初は想定しておらず、大量の文書の移動という作業が必要になり、実務・部署間調整などに多大な時間を要した。本研究の遂行に当たっては、一次資料の利用が前提となっているが、このためにも一次資料の調査発掘・整備・利用環境の構築が不可欠であり、こうしたアーカイブズ業務が前進した。研究遂行の前提となっていた複数個所でのアーカイブズ整備に関係して、大量の文書移動や、施設責任者の逝去などが想定外に発生した。このため、当該資料を利用した研究は事実上一時的な停止が余儀なくされた。ただし、文書移動に関しては、今後の資料の安定的な利用を保障していくものであり、本質的な研究上の阻害となったわけではない。2019年度においては、特に大量の資料移管が生じた事案につき、担当部局との連絡・協力を密にし、資料の閲覧・研究利用をつつがなく行うようにしていく。また、新たな所属機関にて倫理審査での承認を受けるなど、研究遂行に際する環境整備を十分に進める。本研究企画は、精神病床への入院期間に有意に影響を与える要素として、医療費支払区分があることを実証することを一つの目標にしており、方法として歴史的疫学資料の個票を利用して検証する計画であった。そのため、まずもって歴史的な一次資料のアーカイブズ整備とデータ入力が前提となっていたが、平成28年度内においてこうした作業は、1956年に行われた在院精神障害者の疫学調査に関してはそのほとんどが完了し、現在分析と論文執筆を行っている段階に到達した。1956年調査個票の分析の予備的な結果として、社会保険入院と比べて医療扶助入院(生活保護入院)の在院期間は有意に長いことが明らかとなった(統合失調症で1014か月ほど、躁うつ病で68か月ほど、てんかんで1822か月ほど)。この結果、1956年時点で、精神疾患の程度や介助の必要度を考慮してもなお、社会保険入院よりも医療扶助入院のほうが入院期間は長いことが判明し、新生活保護法(1950年)から5、6年足らずで、すでに「医療扶助入院による長期入院」の傾向が観察された。その他、戦後国立武蔵療養所の1970年代初頭までの診療録のデジタル化作業も完了させ、貴重な医学史資料の長期保存の体制と共に、研究利用する際の大幅な効率化が達成された。これは戦中期の傷痍軍人武蔵療養所に関する研究を引き継ぐものであり、これにより武蔵療養所診療録に関連するアーカイブズ整備は完了に近づいたと言える。アーカイブズ整備とデータ入力に一部の遅れが出ているほか、論文執筆が平成28年中に完了しなかったことによる。ただし、これの一因としては、データ入力項件数を多めに設定したことが大きく関係しており、早さよりも質的充実を重視したことがある。また、論文共同執筆者の所属移転に伴う時間制約などの外部要因等も存在した。当該年度の進展として、1950年代半ばという抗精神病薬の登場前後において医療支払区分が在院期間、並びに治療内容に関連性を持っていたかを検証した(すべて倫理審査の承認を受けた)。方法として、国立武蔵療養所に1955年以降に在院歴のある統合失調症患者の診療録より21名分をサンプリングして集計データを分析した。また、全国の傾向を知るため、1956年に行われた厚生省『在院精神障害者実態調査』の個票632名分も利用した。国立武蔵療養所の診療録における「治療率」(特殊治療の実施日の合計日数/入院日数)は、社会保険が平均で23.7%、中央値で18.6%だったのに対し、医療扶助はそれぞれ7.5%、5.4%であった。在院中に利用された特殊治療の種類数は、社会保険は平均が2.7、中央値が2.0だったのに対し、入院期間が社会保険より16カ月長かった医療扶助は、平均が1.7、中央値が1.5だった。『在院精神障害者実態調査』の個票では、インシュリンショック療法と抗精神病薬治療は社会保険が医療扶助及び措置入院よりも多かった。電気痙攣療法は全ての支払区分で9割近く利用されていた。精神外科は、社会保険よりも医療扶助・措置入院患者に多かった。

1950年代における医療扶助での精神病床入院は、社会保険と比較して当時の先端的な精神科特殊治療を受けることが少なく、入院期間中に処置される治療の種類も少なかった。医療費支払区分は、精神科特殊治療の量的な回数、内容にも差をもたらしていたことが示唆された。以上からも、医療費支払区分は、精神病床入院の性格に関する構造的な差異を示す有益なインデックスとなる可能性が考えられた。また、これまでの研究をベースとした単著執筆を行った。単著に関しては、某出版社からの刊行が査読を経て内定し、かつ日本学術振興会による研究成果公開促進費(学術図書)にも採択されたため、2018年度中の刊行が決定した。当該年度において、単著原稿の執筆が完成し刊行のめどが立った一方で、一次資料のアーカイブズ整備に関し若干の遅れが生じているため。当該年度における成果として、本研究課題に関連する単著(『日本の精神科入院の歴史構造ー社会防衛・治療・社会福祉』東京大学出版会、2019.1)の刊行をみた。当該研究は、現在なお大規模病床数、長期在院という解消すべき喫緊の政策的課題を抱えている日本の精神科入院の構造がいかにして形成されるに至ったについて、行政文書や精神科診療録、疫学調査の個票などの一次資料を使用して、患者や家族の実態を検証しながら歴史学的、医療社会学的、政策史的に論じたものである。また、同書をベースに政策科学研究にウェイトをかけた共著本(猪飼周平編『羅針盤としての政策史ー歴史研究からヘルスケア・福祉政策の展望を拓く』勁草書房)を執筆した。同共著本内の論文では、「日本における精神病床入院と生活保護ー過剰病床数と長期在院問題の淵源」として、生活保護法が日本の精神病床入院にとって果たしてきた大きなインパクトを強調しつつ、現代の入院についても敷衍して論じた。また、各種精神医療史に関係するアーカイブズの調査ならびに整備に尽力した。とりわけ、九州大学の資料に関しては、同大文書館や同大医学歴史館との協力関係を構築し、文書館への移管を実行しつつある。ただし、こうした業務は当初は想定しておらず、大量の文書の移動という作業が必要になり、実務・部署間調整などに多大な時間を要した。本研究の遂行に当たっては、一次資料の利用が前提となっているが、このためにも一次資料の調査発掘・整備・利用環境の構築が不可欠であり、こうしたアーカイブズ業務が前進した。研究遂行の前提となっていた複数個所でのアーカイブズ整備に関係して、大量の文書移動や、施設責任者の逝去などが想定外に発生した。このため、当該資料を利用した研究は事実上一時的な停止が余儀なくされた。ただし、文書移動に関しては、今後の資料の安定的な利用を保障していくものであり、本質的な研究上の阻害となったわけではない。平成29年度においては、まず1956年の在院疫学調査資料に関連する論文発表が第一優先課題となる。次いで、1950年代、60年代に行われた精神障害者患者調査の疫学個票のアーカイブズ整備を遂行するなど、研究条件を整えていき、実際の分析を行うところまでいくのが望ましい。また、戦後の国立武蔵療養所の診療録に関する質的分析を行い、医療費支払別に在院期間に有意差が生じる原因について考察する。同研究については分析上の方法論の洗練が必須であるが、それをクリアしたうえで研究論文の執筆を行いたい。これまでの研究を総括するための単著執筆に関し、追記・修正・校正を行い、刊行を年内に行うことを目標とする。また、アーカイブズ整備の遅れを取り戻し、それらを踏まえて論文執筆も行う。
筋血管周皮腫形成へのパピローマウイルスの関与について

牛における筋血管周皮腫(MPC)の発生と、牛パピローマウイルス1型(BPV-1)の感染との関連性を明らかにした。さらにMPC発生の分子メカニズムの解明を試み、BPV-1由来転写調節因子E2と牛細胞由来bTax1BP1タンパクが複合体を形成し、これらがウイルスプロモーターを活性化していることを明らかにした。3年間の研究期間の初年目に当たる本年度は、様々な牛の軟部組織腫瘍を収集し、組織学的検査や免疫組織化学的検査、PCR検査、遺伝子解析などを行うことで、それぞれ腫瘍の病態解析や原因学的解析を行った。この結果、9検体の牛筋血管周皮腫(MPC)の自然発生例を世界で初めて診断することができた。診断された全ての牛MPCは、組織学的および免疫組織化学的に人MPC一致する特徴を持つことが明らかとなった。また人や、犬、ネズミにおいては悪性のMPC発生事例が報告されているが、今回診断を行った牛MPCは全て良性腫瘍と診断された。さらに、9検体全てから牛パピローマウイルス1型(BPV-1)遺伝子が検出され、BPV-1感染と牛MPC形成との関連性が強く示唆された。これらの結果は、牛MPCの形成機序解明だけでなく、原因不明の腫瘍とされている人MPCの形成機序解明にもつながる成果と考えられる。そもそも牛MPCの原因と推測されるBPVは、本来、牛乳頭腫症の原因ウイルスである。したがって、牛MPCに関与するBPVと、牛乳頭腫症に関与するBPVの遺伝学的差異を比較検討することが次の課題となる。本年度は上述した成果に加えて、牛から様々なBPVの検出と遺伝学的解析を試み、BPVゲノムの多様性の解明、新型BPV(BPV-11、12)の検出と同定、既知BPV遺伝子型と様々な腫瘍との疫学的関連性の解析などを行い、学術専門誌や普及誌へ成果の公表を行った。次年度以降は、牛MPCの形成機序解明を中心に研究を進める予定である。前年度までに、牛筋血管周皮腫(MPC)自然発生例を世界で初めて診断した。見つかった牛MPC病変9検体の全てから牛パピローマウイルス1型(BPV-1)由来遺伝子断片が検出されたため、本ウイルスが牛MPCの形成に関与する可能性が考えられた。本年度は、牛MPCの原因と考えられるBPV-1の全ゲノム塩基配列を決定した(DDBJアクセション番号:AB626705)。牛MPC由来BPV-1は、いずれの検体から検出されたものもゲノム塩基配列が100%一致することから、同一ウイルス株であることがわかった。一方、牛乳頭腫症の原因となるBPV-1(DDBJアクセション番号:XO2346)と比較した場合、ゲノム全体では99.4%一致するもののE2遺伝子領域に特徴的な違いが認められた。すなわち、E2遺伝子の3'側(ゲノム上の位置は3,444)に1塩基(グアニン)の挿入があることでフレームシフトがおこり、312塩基長い変異型E2遺伝子領域が形成される。この様にE2のC末端側構造がウイルス株によって異なるため、BPV-1は感染細胞を様々な上皮系あるいは間葉系の腫瘍細胞へと分化誘導する可能性が考えられた。E2は本来、ウイルスの複製や転写、感染細胞の癌化を制御する転写因子である。その機能は、C末端側で様々な細胞内因子と複合体を形成することにより実行している。そこで、MPC由来BPV-1の変異型E2と相互作用する細胞側因子を特定するために、C末端側領域をbaitとしたYeast Two-Hybrid試験の準備を行った。現在、baitプラスミドやpreyプラスミドライブラリーの準備が完了しており、今後はそれらを用いた解析を進める計画である。牛筋血管周皮腫(MPC)を世界で初めて診断し、その組織学的特徴や発生の疫学が人MPCと類似することを明らかにした。人MPCの原因は不明であるが、牛MPCの発生には牛パピローマウイルス1型(BPV-1)の感染が関与することが強く示唆された。牛MPC病変から検出されるBPV-1には、そのゲノムの初期遺伝子領域に変異型E2がコードされていた(E2の本来の機能は転写調節タンパクである)。したがって既報のBPV-1と異なる変異型E2によって、感染細胞における転写制御が行われていると考えられる。そこで、MPC形成の分子メカニズムを明らかにするため、BPV-1感染細胞内における変異型E2の動態を解析した。ほ乳類細胞中での動態を蛍光顕微鏡で観察したところ、細胞質で発現したE2がN末端側配列の働きによって核内に移行することがわかった。次にE2と細胞内で相互作用する分子を探索したところ、人のTax1BP1タンパクに相同性を持つ牛の細胞内因子bTax1BP1と複合体を形成することがわかった。この複合体形成に、E2のN末端側1-220アミノ酸残基が重要な役割を果たしていた。

bTax1BP1は非感染細胞の細胞質内に存在するタンパクであるが、感染細胞中でE2と複合体を形成することによって核内に移行し、BPV-1のウイルスプロモーター領域にリクルートされ、E2と協調的に転写調節を行っていると考えられる。bTax1BP1はさらに牛白血病ウイルス(BLV)の癌タンパクTaxとも相互作用する可能性があるため、今後bTax1BP1によるウイルスの転写制御機構を調べることによって、MPC形成機序の解明のみならず、BPV-1とBLVとの重複感染による活性化機序の解明につながることが期待される。論文成果が出ており、研究は着実に進行している。しかし、Yeast Two-Hybrid試験によるタンパク間相互作用の解析については、当初2年目の達成を目指していたが、まだ結果が出ていない。口蹄疫発生等の予期せぬ災害によって牛MPC自然発生症例の採集が一時的に困難になり、研究の進展がやや遅れた。現在は研究の遂行に支障はなくなっており、これまでの遅れを取り戻すべく研究を進める予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。Yeast Two-Hybrid試験によって、E2のC末端側と相互作用する細胞内因子の検索を行う。陽性クローンが得られた場合は、免疫沈降試験等によって哺乳類細胞や原核細胞中でのタンパク間相互作用を確認する。変異型E2の新規結合パートナーを特定した後は、それら複合体によって制御されるシグナル伝達経路が、感染細胞の分化や脱分化、腫瘍化などにどの様に関わるかを解析していく。研究計画の変更等はない。
低線量率放射線影響におけるDNA二重鎖切断修復の役割

低線量率照射は、線量を多分割照射する極限状態と考えられ、その傷害修復には分割照射回復機構が働いていると推論されてきた。DNA二重鎖切断の修復系には誤りのないHR(相同組換)修復系とG_1/G_0期に働く誤りがちなNHEJ(非相同端末結合)修復系の二種類あること、分割照射回復は、HR修復系であることが明らかにされた。これまでの常識からは、低線量率照射には分割照射回復機構によることが予想され、誤りの無いHR修復系が働くことになる。この常識が正しいかどうかを確かめることが、本研究課題の目的である。本研究に、主に4種のニワトリBリンパ細胞株{親株(DT40)、DNA二重鎖切断修復の相同組換(HR)修復系に関与するRad54遺伝子をノックアウトした細胞株(RAD54^<-/->)、非相同的末端連結(NHEJ)修復系のKu70遺伝子をノックアウトした細胞株(KU70^<-/->)と、この両遺伝子をダブルノックアウトした細胞株(KU70^<-/->/RAD54^<-/->)}を用いた。線源は高線量率照射線源として京都大学原子炉実験所の150kVp X-線発生装置を、また低線量・低線量率照射線源として、京都大学放射線生物研究センターの低線量率長期照射実験装置を用いた。この4種類のニワトリBリンパ細胞株を用いて、低線量率(1Gy/day=6.9×10^<-4>Gy/min)γ線照射の研究を繰り返し行い、どのノックアウト細胞が低線量率で生存率が増加するのかしないのかを高線量率(1Gy/min)照射での生存率と比較検討した。約1Gy/dayの低線量率で照射し、細胞数の増加への影響・細胞死の影響を観察した。結果は、ダブルノックアウト細胞は1Gy/minと1Gy/dayでの生存率曲線が全く同じとなり、電離放射線による細胞死の主因がDSBであることを示唆した。NHEJ修復系の無い細胞(KU70^<-/->及びKU70^<-/->/RAD54^<-/->細胞)では、低線量率照射で生存率の上昇が見られなかった。これまでの常識とは異なり、低線量率照射の影響は分割照射回復の極限状態ではなかった。そこで、DNAPKcsをノックアウト細胞でも検討したが、少なくとも1Gy/dayでは、NHEJ修復系が重要であることを確かめた。これまで低線量率照射とは、線量を多分割照射する極限状態であり、その傷害修復には分割照射回復機構が働いていると推論されてきた。