hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本性に基づく異文化間能力の教育プログラム開発に関する研究

グローバル化が加速する中で、異なる文化との接触や交流は日常化するとともに、地球規模の相互依存は進行し、異なる人々と協働して問題解決を図っていくことに迫られている。日本では、人口減少社会が到来し、外国人労働者の受け入れの議論が本格化する中で、移民時代の体制づくりが急がれている。文化的に異なる人々との相互の交流や依存が急速に深まる今日、異文化間能力の育成が大きな課題となっているといえる。本研究では、日本人性の概念に基づく異文化間能力の定義及びその育成をめざした教育プログラムの基本理念と枠組みを構築することを目的としている。1年次は、理論研究において文献研究を進めるとともに、海外調査、国内調査・教育プログラム開発、総合的な研究協議を通して基礎データを収集した。松尾は、担当授業において異文化間能力を育む実践を進めるとともに、研究のレビューを行い、理論的な枠組みのたたき台として、「多文化教育と日本人性ー異文化間能力の育成に向けて」を執筆した。森茂は、コペンハーゲン大学主催のグローバル・シティズンシップ教育ワークショップに参加するとともに、サンフランシスコ、ロサンゼルス、マンザナールを訪れ、カリフォルニア州をフィールドにした体験学習のプログラム開発の可能性を探った。馬渕は、担当授業を通して、「異文化間能力」に受講生がどのように気づき、理解を深めていくかの調査に着手するとともに、移民や難民を取り巻く状況を把握するため、オセアニア教育学会やInternational Metropolisに出席して発題や意見交換などを行った。金は、多文化教育論や多文化教育学の授業を通して、日本の状況を踏まえた異文化間能力の育成に取り組むとともに、韓国における「相互文化能力」「相互文化力量」に関心をもつ研究者から情報収集を行った。本研究では、研究計画書を踏まえて、研究代表者と研究分担者が、独自の興味関心に基づき、大学での授業やその他の調査研究を進めるとともに、メールによる情報交換や研究会での議論を通して進捗状況を確認してきた。具体的には、第一回(6月9日)研究会では、研究計画書の共通理解を図るとともに、本年度の進め方の方針について話し合った。第二回(7月20日)研究会では、各大学でこれまで進めてきた教育実践を紹介し合い、異文化間能力を育成するという観点から議論を行った。第3回目(10月8日)研究会では、前回の話し合いを踏まえ、自分自身が行ってきた別の教育実践や整理し直した教育実践について検討し合い、教育プログラム開発に向けてのイメージの共有化を図った。また、研究の進捗状況について確認した。なお、第4回のまとめの研究会を予定していたが、諸事情により実施できなかった。そのため、メールを通して情報交換を行い、上述のような本年度の活動についての進捗状況を報告し合った。1年次は、理論研究において先行研究をもとに文献研究を進めるとともに、海外調査、国内調査・教育プログラム開発、総合的な研究協議を通して基礎データの収集を進めてきた。その結果、上述のように、おおむね予定していた方向で研究を進めることができた。2年次は、1年次の進捗を踏まえて、研究分担者の意向を聞きながら、課題を明確にしつつ、計画を軌道修正して研究を進める。2年次についても、各研究分担者の興味関心を最大限尊重しつつ、理論研究、海外調査、国内調査・教育プログラム開発の領域を見据えながら、研究を分担して調査研究に取り組む。異文化間能力を育成するどのような教育実践をデザインしていくのかのイメージを共通理解することが重要であるので、引き続き、メールを通して情報交換を行うとともに、研究会を設定して話し合いを進める。本年度は、昨年度の調査研究を踏まえ、研究の焦点を異文化間能力に向けた教育プログラムの基本理念や枠組みの構築に向けて、総合的な研究協議へと発展させていきたい。具体的には、第一回(6月9日)

研究会では、研究計画書の共通理解を図るとともに、本年度の進め方の方針について話し合った。第二回(7月20日)研究会では、各大学でこれまで進めてきた教育実践を紹介し合い、異文化間能力を育成するという観点から議論を行った。第3回目(10月8日)研究会では、前回の話し合いを踏まえ、自分自身が行ってきた別の教育実践や整理し直した教育実践について検討し合い、教育プログラム開発に向けてのイメージの共有化を図った。また、研究の進捗状況について確認した。なお、第4回のまとめの研究会を予定していたが、諸事情により実施できなかった。そのため、メールを通して情報交換を行い、上述のような本年度の活動についての進捗状況を報告し合った。1年次は、理論研究において先行研究をもとに文献研究を進めるとともに、海外調査、国内調査・教育プログラム開発、総合的な研究協議を通して基礎データの収集を進めてきた。その結果、上述のように、おおむね予定していた方向で研究を進めることができた。2年次は、1年次の進捗を踏まえて、研究分担者の意向を聞きながら、課題を明確にしつつ、計画を軌道修正して研究を進める。2年次についても、各研究分担者の興味関心を最大限尊重しつつ、理論研究、海外調査、国内調査・教育プログラム開発の領域を見据えながら、研究を分担して調査研究に取り組む。異文化間能力を育成するどのような教育実践をデザインしていくのかのイメージを共通理解することが重要であるので、引き続き、メールを通して情報交換を行うとともに、研究会を設定して話し合いを進める。本年度は、昨年度の調査研究を踏まえ、研究の焦点を異文化間能力に向けた教育プログラムの基本理念や枠組みの構築に向けて、総合的な研究協議へと発展させていきたい。主に、旅費について、海外調査が実施できなかった場合が生じたため。また、物品費およびその他については、次年度に繰り越した方が効果的な予算の執行ができると判断したため。
臓器移植医療における看護職の院内コーディネーターの役割・機能に関する研究

脳死ドナーやその家族の意思に基づいた脳死移植医療が今後展開されるために、その礎となる院内コーディネーター(以下、院内Co)に求められる役割・機能について明らかにすることを目的に、脳死臓器移植施設の院内Coに対して質及び量的側面から調査を行った。その結果、院内Coの職務内容は、諸外国と同様なドナー発生時のコーディネーション、協力体制の整備、マニュアル作成や普及啓発活動など通常の業務以外に、ポテンシャルドナーの把握やレシピエントに対する移植医療の説明や術後のフォローアップ等、多岐にわたっていた。また終末期医療の一つとして臓器提供に関する告知を行っている施設の調査からは、脳死状態はCureからCareへの転換期であり、継続的に関わるケアの一つの選択肢として臓器提供が提示されることの重要性が述べられた。今後上記を踏まえ、資格制度も含めた院内CoのJob Descriptionの構築の必要性が示唆された。本研究は、本邦の院内コーディネーターの職務内容の実態を明らかにするとともに、その課題について倫理的視点から熟考し、今後求められる役割・機能について言及することが目的である。本年度は研究の準備段階として、文献検討及び研究グループ内のディスカッションを通して研究計画書の見直しを行い、データ収集の準備を行った。また臓器移植を重点的に行っている医療機関の院内コーディネーターに対してヒアリングを行い、実際に行っている活動内容や担っている役割、その機能について調査を行うとともに、今後行う調査内容の妥当性について確認を行った。文献検討の結果、一昨年度可決公布された改正臓器移植法と同様なpresumed consentを採用している国々の方が、統計学上有意に臓器提供者数が多く、さらに本邦のようにexplicit consentからpresumed consentへの変更した国では、臓器提供数が2倍以上に増加しており、少なくても今回の制度的な仕組みの変容は、脳死ドナーの増加に寄与することが示唆された。またpresumed consentを採用している欧州22カ国を対象に臓器提供増加への重要度を調べた調査では、院内コーディネーターの設置やそのプロフェッショナリズムを挙げており、院内コーディネーターの重要性を示していた。一方、院内コーディネーターに対するヒアリング調査を3名に実施した。対象の平均年齢は39.7±3.5歳、コーディネーターの経験年数は515年間で平均8.3±5.8年間であった。共通する役割・機能として、医療スタッフとして病院に勤務しながら、臓器提供に関する詳しい情報提供を行うとともに、臓器提供者が発生した際には必要となる院内の調整行い、家族の意見を尊重しながら臓器提供について最終的な意思決定ができるよう支援する役割を担っていた。本年度は文献検討及び研究グループ内のディスカッションを通して得られた院内コーディネーターの役割・機能の知見と、実際に活動している看護職院内コーディネーターの職務内容の齟齬について面接調査の内容から検討した。その結果、主たる職務内容は大きく4つにカテゴリー化され、1)【救命救急医療の終末期ケアに関わるナース】として「看取りとしての関わり」、「家族の悲嘆への寄り添い」等、2)【ドナー家族に対するアドボケーター】として「意思決定へのアドボケーション」、「情報提供者としての役割遂行」等、3)【脳死移植現場のファシリテーター】として「臓器提供プロセスへの継続的関与」、「他職種とのコーディネーション」等、4)【脳死移植の啓発者】として、「医療・看護職スタッフへの教育」、「一般人に対する啓発活動」、等が挙げられた。なお院内コーディネーターの役割・機能に関する諸外国との比較の中で、本邦の主たる職務として含まれなかったものは「移植医療の質向上に期する研究活動」や「臓器移植医療資源に関するマネジメント」、及び「マスメディア等の報道関係に対する情報提供」等、先行研究とほぼ同様な結果であった。ただし上記1)4)の職務内容に関する権限については各施設様々であり、院内コーディネーターの専門性や自律性を考えていく大きな課題が示された。特に職務満足度及びモチベーションが低い状態で職務にあたっている院内コーディネーターの実態が先行研究で示されていることから、改めて臓器提供に関する院内体制の整備、特に院内コーディネーターの配置やその職務を明確に示すことの重要性が示されたと考える。本研究は、わが国の看護職院内コーディネーター(以下、院内Co)の職務内容に関する実態を明らかにするとともに、今後求められる役割・機能について言及することである。本年度は院内Coが配置されている施設から無作為に抽出した施設を対象に、院内Coの属性や職務内容に関する質問紙調査を行った。さらに便宜的抽出法を用いて対象施設を限定し、そこに勤務する院内Coに対して、ドナーの意思の確認方法、臓器移植に関する家族ヘアプローチ方法、家族の意思尊重の具体的取り組み、等について面接調査を行った。

質問紙調査の結果、多くの施設で院内Coは兼務として配置されており、院内Coの職務内容は日本臓器移植ネットワークが想定する役割である1ドナー発生時のコーディネーション、2院内外関係者との協力体制の整備、3院内のマニュアルの作成やシミュレーションの実施、4臓器提供・移植に関する普及啓発活動を担っていた。しかし施設によっては、ポテンシャルドナーの把握やレシピエント候補者への移植医療の説明と助言、移植後のレシピエントへの助言とフォローアップなど、積極的なドナーの発掘やレシピエントに対する身体管理のフォローアップなど行っており、職務内容は多岐にわたっていた。一方面接調査においては、終末期医療の一つとして臓器提供に関する告知を行っている施設の院内Coを対象にインタビューを行った。その中で脳死状態はCureからCareへのシフトであり、継続的に関わる看護(ケア)の一つの選択肢として臓器提供が提示されることの重要性が述べられた。また救命と真逆の行為ではないか、家族との信頼関係が崩れるのではないか、といった戸惑いも当初みられたが、救命医と院内Coがファシリテートする中で看取りの医療として定着していく過程が語られた。今後上記を踏まえ、資格制度も含めた院内Coのジョブ・ディスクリプション構築の必要性が示唆された。本邦における院内コーディネーターに求められる役割・機能に関する示唆を得ることを目的として、当初脳死移植の先進国である米国の院内コーディネーターに面接調査を実施する予定であったが、先方との日程の折り合いが合わず、メールや電話でのやり取りが主になってしまった。今後院内コーディネーターに求められる役割・機を構築していく上で、国際的視野に立った検証が急務である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の課題は、わが国の看護職院内コーディネーターの職務内容に関する実態を明らかにするとともに、その課題について倫理的視座から熟考し、今後求められる役割・機能について言及することである。今後は前年度に引き続き日本における院内コーディネーターの実態を把握するとともに、わが国の死生観や臓器移植に対する認識の特徴や独自性を踏まえた上で、上記の課題と記したように国際的視点に立った院内コーディネーターの活動状況に鑑み、今後わが国の院内コーディネーターに求められる役割・機能を構築したいと考える。
視覚感性に基づく判断基準の情報化研究

本研究では質感再現における品質の判断状況を把握するとともに,判断における視覚特性の寄与量を明確にした.状況把握では重要となる人間の手位置をリアルタイムに計測するとともに,形状や動作などを把握できるシステムを構築した.また,質感再現においてはCGパラメータを変化させ,明るさ,光沢知覚に対して相対的に感覚量と一致することを明らかにした.今後,熟練者の判断基準をデータベース化していくことが可能である.本研究では質感再現における品質の判断状況を把握するとともに,判断における視覚特性の寄与量を明確にした.状況把握では重要となる人間の手位置をリアルタイムに計測するとともに,形状や動作などを把握できるシステムを構築した.また,質感再現においてはCGパラメータを変化させ,明るさ,光沢知覚に対して相対的に感覚量と一致することを明らかにした.今後,熟練者の判断基準をデータベース化していくことが可能である.製品の最終仕上げ段階においては人間の優れた感性が高い品質と正確な評価基準を確立している.我々は,この熟練者の優れた感性をデジタル知識として保持し,伝承するシステムの構築を目的としている.従来の技術伝承と異なり,我々が目指すところは,(1)人間感性を評価できる“物体の質感"を自在に再現できる表示,(2)その質感を作り出す加工作業を手や体の動きとして記録,(3)その作業記録と質感変化が関連した特徴情報の抽出と記録を可能にする,対話型システムの構築である.そのためにH20年度,(1)表示装置としては実物体(立体)に様々な質感が投影できるマルチプロジェクションシステム,(2)加工作業の記録としては赤外光を利用した高速位置や手形状の計測システム,そして(3)作業DB構築のためのSQLサーバ構築を行った.立体物体への質感投影は3台のプロジェクタ像の幾何学的輝度的一致を取り,重ね合わせに対する自動校正システムを構築した.これにより様々な形状立体に自在な質感を発生させることができるとともに,熟練者の観察位置に依存しない自由視点表示が再現可能である.赤外線を利用した手の位置や形状計測には構造光による3次元計測を適用した.通常,3次元構造光計測は複数枚の画像取得が必要で動きのある動作には不向きであるが,机上一定高さ範囲にある手のみを検出し,その局所領域のみ3次元計測することにより,従来の10倍近い速さで形状の計測が可能である.この形状測定にかかる時間は約1秒であり,作業のプロセスをタイミングごとに計測する本用途なら十分適用が可能である.製品の最終仕上げ段階においては人間の優れた感性が高い品質と正確な評価基準を確立している.我々は,この熟練者の優れた感性をデジタル知識として保持し,伝承するシステムの構築を目的としている.従来の技術伝承と異なり,我々が目指すところは,(1)実物体の形状情報を簡易に計測して、(2)人間感性を評価できる"物体の質感"を自在に再現できる表示,(3)その質感を作り出す加工作業を手や体の動きとして記録を可能にする,対話型システムの構築である.そのためにH21年度は新たに,(1)任意物体の立体形状を簡易に計測できるシステム、(2)その実物体(立体)に様々な質感が投影できるマルチプロジェクションシステム,(3)作業の記録用として赤外光を利用した位置や手のジェスチャの認識システム構築を行った.立体形状の取得は産業応用を念頭に簡易で高速な計測が可能な照度差ステレオ法による計測システムを構築した。立体物体への質感投影は2台のプロジェクタ像の幾何学的輝度的一致を取り,重ね合わせに対する自動校正システムを完成させた.これらにより様々な形状立体に自在な質感を発生させることができるとともに,熟練者の観察位置に依存しない自由視点表示が再現可能である.赤外線を利用した手の位置やジェスチャ認識には高速画像処理技術を適用した.現場作業にコンピュータへの指示を組み込む場合、マウスなどの入力装置に頼らないインターフェイスが必要不可欠である。我々は人差し指と親指の位置関係を瞬時に判定して、その開き具合でクリック操作が可能なジェスチャ認識システムを構築した。認識には手のサイズや傾き具合に対してロバストに認識できるアルゴリズムを搭載しており、ストレスなくクリック動作が可能である。これにより、一連の作業を中断することなくコンピュータへ入力指示が可能となり、作業のプロセスをタイミングごとに計測する本用途でその効果が発揮できる.製品の最終仕上げ段階においては人間の優れた感性が高い品質と正確な評価基準を確立している.我々は,この熟練者の優れた感性をデジタル知識として保持し,伝承するシステムの構築を目的としている.従来の技術伝承と異なり,我々が目指すところは,(1)実物体の形状情報を簡易に計測して、(2)人間感性を評価できる"物体の質感"を自在に再現できる表示,(3)その質感を人間感性に合わせて変化させうるシステムの構築である.そのためにH22年度は実物体(立体)に様々な質感が投影できるマルチプロジェクションシステムを利用して光沢を再現し,再現モデルであるCGモデルの鏡面反射係数,その広がり係数を変化させた際の人間の感受性を定量化した.鏡面反射係数は光沢そのものの明るさを変化させるパラメータであるが,この増加と光沢感の関係は対数関係にあることが明らかになり,Weber-Fechnerの法則に則っていることがわかった.これにより,鏡面反射係数を調整すると人間は直接,光沢の強弱を判定できることになる.また,光沢の広がりを示す係数については,異なる2種類の実物体を用意し,シミュレータが実物体と一致するように係数を調節してもらった.

その結果,実測した実物体の広がり係数とは異なるものの,光沢の優劣は統計的にも判定可能であることが明らかとなった.よって,光沢の広がり係数も人間の感性と大小関係が一致することが分かった.以上の評価と,昨年までの結果を踏まえ,本研究では製品の最終仕上げをシミュレートすることができる装置を実現することができている.またその観察状態や調整したときの判断基準はコンピュータが全て司ることが可能であるため,質感再現を含めた技術伝承が可能な段階まで到達することができている.今後は実用化に向けた観察条件の制約検討などを進めていく.
散在神経系の神経網自己組織化過程の画像解析

再生力の強い生物として有名なヒドラでは、神経細胞の生成・移動・消滅という動的過程により神経網の定常状態が保たれている。このヒドラの神経網は散在神経系であり、比較的解析が容易であると考えられる。そこでこの散在神経網を画像処理手法を用いて解析する試みを行った。材料に用いたヒドラは、日本産チクビヒドラ(Hydramagnipapillata)の標準野生系統105である。このヒドラのRF-amide陽性の神経細胞は、間接蛍光抗体染色法により可視化することができるため、蛍光顕微鏡を用いて400倍の倍率に拡大して撮影した触手部の神経節細胞の写真を入力画像として画像処理装置に入力した。この神経細胞のRGB各成分を調べてみると、背景はR成分が殆どをしめており、GとB成分が神経細胞を表していた。特にG成分がより広い階調で神経細胞の特徴を表していた。そこでこの画像から神経細胞の部分をより鮮明に抽出するために、RGB各成分の画像を用いて各種の画素間演算を行ったみた結果G成分をR成分で除算した画像(G/R画像)が一番よく神経細胞の特徴を表していた。次に神経細胞の様々な特徴を捉えるために、このG/R画像に対して各種の画像処理を行った。ネガ画像では、神経細胞の内部の構造が鮮明に抽出されていた。コントラスト強調をした後、ハイパスフィルタをかけた画像では、神経細胞がより鮮明に見えていた。ソ-ベルオペレータによって微分をした画像では、神経細胞のエッジが抽出され、樹状突起と軸索による神経網の様子がよくわかるようになっていた。これらの手法を用いて、他の部位の神経細胞についても特徴を抽出することにより、神経細胞の分布や結合の状態、神経網の特徴を定量的に捉え、散在神経系のより詳細な解析を行うことが可能になる。また形態形成と神経網形成という2つの自己組織化過程の相関関係の詳細な解析が可能となる。
腫瘍関連マクロファージによる大腸癌の化学療法薬耐性獲得機構の解明

腫瘍微小環境には腫瘍関連マクロファージTAMsが存在し、癌幹細胞活性化因子を産生することで癌幹細胞の活性化や増殖に働く癌幹細胞ニッチを形成する。現在、我々はTAMsの発生を抑制する薬剤で大腸癌の化学療法薬耐性獲得を阻止することを目指している。前立腺肥大症治療薬であり、フェニルピペラジン骨格を有するナフトピジルは、ヒト大腸癌HT29細胞と共培養したマクロファージ様PMA-THP-1細胞で生じるIL1B mRNA発現増加を完全に阻害した。よって、ナフトピジルはHT29細胞が産生・分泌し、PMA-THP-1細胞にTAMs様分化を誘導するパラクライン因子の産生や働きを阻害する薬剤であることが示された。本研究課題は、大腸癌の化学療法薬耐性獲得を克服するために、腫瘍関連マクロファージ(tumor-associated macrophages: TAMs)を主体とした癌幹細胞ニッチが新規治療標的になり得るか否かを検証することを目的としている。本年度はヒト大腸癌由来細胞株を用いて、細胞周期阻害作用を有するフェニルピペラジン誘導体の作用メカニズムを検討した。1ヒト大腸癌由来細胞株におけるalpha1アドレナリン受容体の発現市販されているヒト大腸癌由来細胞株HT29, HCT116, SW480におけるalpha1アドレナリン受容体サブタイプの発現パターンを検討した。HCT116はalpha1a, alpha1b, alpha1cすべてのサブタイプを、SW480はalpha1bとalpha1cのサブタイプを発現していたが、HT29においては何れのalpha1アドレナリン受容体サブタイプも発現していなかった。2ヒト大腸癌由来細胞の増殖に対するフェニルピペラジン誘導体の薬理作用フェニルピペラジン誘導体のうちナフトピジルは現在、前立腺肥大症治療薬として使用されている。ナフトピジルはHT29とHCT116の細胞増殖を有意に抑制したものの、SW480に対する増殖抑制作用は認められなかった。ナフトピジル以外のフェニルピペラジン誘導体RS100329, BMY73738, KN-62のうちBMY7378はHCT116の細胞増殖を有意に抑制した。つまり、フェニルピペラジン誘導体のなかでもナフトピジルはヒト大腸癌由来細胞の増殖を効果的に抑制できる薬剤であることが判明した。1の結果と併せて考えると、ナフトピジルによる細胞増殖抑制は本来の標的であるalpha1アドレナリン受容体を介していない、つまり他の経路が重要である可能性が強く示唆された。本年度は、基礎実験的なマクロファージ様細胞の作製を含めた下記の2点について研究を実施した。ヒト単球性白血病細胞株THP-1にプロテインキナーゼCを活性化させるphorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)を4日間、作用させることで、マクロファージ様PMA-THP-1細胞を作製した。2ヒト大腸癌細胞株とのin vitro共培養系の確立下部のウェル内でPMA-THP-1細胞を、上部のセルカルチャーインサート内にはヒト大腸癌細胞株HT29, HCT116, SW480を培養し、PMA-THP-1細胞における遺伝子変化をリアルタイムPCR法にて解析した。癌幹細胞活性化因子としての働きが考えられるTAMs由来の液性因子のうち、IL-1b mRNAが有意に増加することを見出した。また、IL-1b mRNAの発現上昇は共培養する癌細胞株で異なる(HT29>SW480>>>HCT116)ことが明らかとなった。一方、IL-6, IL-10, TNFa, COX-2 mRNAの発現変化は認められなかった。本年度は、実験1としてヒト大腸癌細胞との共培養で正常マクロファージに誘導される腫瘍関連マクロファージTAMs様分化をフェニルピペラジン誘導体ナフトピジルが阻害できるか否かを、また実験2としてヒト大腸癌細胞と正常マクロファージをin vitroで3次元培養したときの形態像を検討した。実験1)我々は初年度の検討で、下部のウェル内でマクロファージ様PMA-THP-1細胞を、上部のセルカルチャーインサート内にヒト大腸癌細胞株HT29を培養し、PMA-THP-1細胞における遺伝子変化をリアルタイムPCR法で解析した。この時、HT29細胞と共培養したPMA-THP-1細胞ではIL-1beta mRNAが有意に増加することを見出した。

つまり、HT29細胞が産生・分泌する何らかのパラクライン因子がPMA-THP-1に作用し、PMA-THP-1細胞がTAMs様分化誘導という機能転換を引き起こしている可能性が示唆された。そこで、この共培養実験系を活用して、HT29細胞によるTAMs様分化誘導という現象に対するナフトピジルの作用を検証した。その結果、ナフトピジルの添加により、HT29細胞と共培養したPMA-THP-1細胞にて観察されたIL-1beta mRNA発現増加が完全に阻害された。つまり、ナフトピジルはHT29細胞が産生・分泌し、PMA-THP-1細胞にTAMs様分化を誘導するパラクライン因子の産生や働きを阻害する作用があることを見出した。実験2)HT29細胞単独で3次元培養すると球状のスフェロイドを形成した。一方、HT29細胞とPMA-THP-1細胞を混合して3次元培養すると、スフェロイド表面から足を延ばすような形で外へ向かって腫瘍が成長していく特徴的な形態像を示した。この時、病理組織学的には顕著な差を認めなかった。医歯薬学大腸癌の薬物治療を考える上で、効率的に大腸癌の増殖を抑制することは重要であるが、主作用が強い薬剤には重篤な副作用の発現が懸念される。そこで現在、臨床で使用されていて、安全性が担保されている既存医薬品の中から大腸癌に有効な薬剤を検索したところ、前立腺肥大症治療薬の1つであるナフトピジルが大腸癌にも有用である可能性を見出すことができた。基礎実験的に腫瘍関連マクロファージを作り出す前に、実験モデルとしてのマクロファージ様細胞を作製する必要があったが、既報を参考にヒト単球性白血病細胞株THP-1からマクロファージ様細胞を作製することに成功した。また、大腸癌細胞との共培養実験において発現が変動する遺伝子を複数、観察することができことで、次年度に予定している実験の基礎データを得ることができた。本年度の検討にて、大腸癌の薬物治療に有用な既存医薬品として前立腺肥大症治療薬の1つであるナフトピジルを見出すことに成功した。ナフトピジルは副作用が極めて少なく、安全で長期に内服できる既存医薬品であり、大腸癌に対する化学予防薬として適応の範囲を拡げることが可能になるかも知れない。そこで、ナフトピジルがヒト大腸癌由来細胞に対してオフターゲット効果を発揮する癌細胞内標的タンパク質を同定し、ナフトピジルによる細胞増殖抑制効果がHT29とHCT116に特異的なものか否かを明らかにしたいと考える。本年度の検討にて、PMA-THP-1細胞における癌幹細胞活性化因子IL-1bの発現を誘導するヒト大腸癌細胞株としてHT29を見出すことに成功した。次年度は、HT29と共培養することで作製するTAMs様PMA-THP-1細胞を用いて、市販されているヒト大腸癌由来癌幹細胞とin vitroおよびin vivoで3次元培養し、細胞形態および遺伝子発現の差異を検討する。当初予定していた動物実験、すなわちin vivo腫瘍形成試験を実施できなかったために、それに係る免疫不全マウスの購入費を使用することができなかった。当初の計画を修正し、最終年である次年度に動物実験(in vivo腫瘍形成試験)を施行し、適正に助成金を使用する予定である。in vivo腫瘍形成実験で用いる免疫不全マウスの購入と、遺伝子発現の変動を検討するためのリアルタイムPCRの試薬等
ホール型推進機の長寿命化に関する研究

本研究では,ホールスラスタの長寿命化への指針を得ることを最終目標に研究を行った.まず,独自の損耗測定法である多層コーティング法は,従来の寿命評価における時間がかかりすぎるという問題点を解決するため提案されたものである.具体的には,推進機の損耗部分に数百ナノメートル程度の多層薄膜を施したプローブを埋め込むことで,損耗の進行を薄膜層の発光により可視化し,ほぼリアルタイムな損耗測定を可能にする手法である.損耗率の定量測定のために必要な較正のための実験を行い,損耗率の磁束密度依存性や軸方向の空間分布を測定した.また,分光法による測定結果との定性的な比較も行い,一致した傾向が得られた.これにより,数千時間に及ぶ耐久試験に頼ることなく損耗を測定できるようになった.次に,粒子法を用いた数値寿命解析法は,従来の寿命シミュレーションにおける,壁面直近の領域を模擬できない,という課題を解決するために提案されたものである.先例がない試みを成功させるため,半陰解法を用いた電位計算,質量比モデル,計算領域と境界条件の改良を提案し問題の解決を図った.特にこれまでにない質量比モデルを用いることで,計算を大幅に高速化しつつも解析精度の低下を最小限に抑えることができることを提案した.主要な物理モデルや計算条件についてパラメトリックな検証を行い,実験結果との比較によりそれらが妥当であることを確かめた.最後に,開発したモデルを用いて,ホールスラスタの長寿命化のメカニズムを調べた結果についてまとめている.特に,プラズマを壁面から乖離させることが,長寿命化のために最も重要な指針であることを提案した.本年度は,まず多層膜コーティングプローブによるホールスラスタの壁面損耗量計測を行った.特に,測定法の信頼性向上のため,コーティング膜と通常のセラミック壁面材の結晶構造の違いによる損耗特性の相違の検証を行った.これにより,本計測法の絶対値測定における測定精度を評価することができた.これは,本手法の,高速,絶対値測定,高空間分解能を兼ね備えるというユニークな特徴を活かすために,非常に重要であった.次に,数値解析コードの開発を行い,推進機寿命の模擬を行った.具体的には,開発したプラズマ粒子シミュレーションコードを用いて,推進機内部のプラズマの状態の変化に伴う損耗量の変化を模擬した.この結果,上記の多層コーティング法による測定結果とよく一致する計算結果が得られた.さらに,計算された壁面損耗率にしたがって,放電室形状の更新を行うことで,放電室壁面が完全に損耗しきる状態まで,推進機寿命の模擬を行った.これにより,多層コーティング法による計測と組み合わせることで,推進機寿命を短時間で評価することが可能になった.実際に本手法を異なる作動条件や推進機設計に適応し,ホールスラスタの長寿命化のためには,強磁場領域を放電室出口付近に集中させること,磁力線の壁面に対する傾斜をなくすこと,などが効果的であることを見出した.本研究では,ホールスラスタの長寿命化への指針を得ることを最終目標に研究を行った.まず,独自の損耗測定法である多層コーティング法は,従来の寿命評価における時間がかかりすぎるという問題点を解決するため提案されたものである.具体的には,推進機の損耗部分に数百ナノメートル程度の多層薄膜を施したプローブを埋め込むことで,損耗の進行を薄膜層の発光により可視化し,ほぼリアルタイムな損耗測定を可能にする手法である.損耗率の定量測定のために必要な較正のための実験を行い,損耗率の磁束密度依存性や軸方向の空間分布を測定した.また,分光法による測定結果との定性的な比較も行い,一致した傾向が得られた.これにより,数千時間に及ぶ耐久試験に頼ることなく損耗を測定できるようになった.次に,粒子法を用いた数値寿命解析法は,従来の寿命シミュレーションにおける,壁面直近の領域を模擬できない,という課題を解決するために提案されたものである.先例がない試みを成功させるため,半陰解法を用いた電位計算,質量比モデル,計算領域と境界条件の改良を提案し問題の解決を図った.特にこれまでにない質量比モデルを用いることで,計算を大幅に高速化しつつも解析精度の低下を最小限に抑えることができることを提案した.主要な物理モデルや計算条件についてパラメトリックな検証を行い,実験結果との比較によりそれらが妥当であることを確かめた.最後に,開発したモデルを用いて,ホールスラスタの長寿命化のメカニズムを調べた結果についてまとめている.特に,プラズマを壁面から乖離させることが,長寿命化のために最も重要な指針であることを提案した.当初の研究計画どおりに,ホール型推進機の寿命評価を行うことができるプラズマシミュレーションコードを開発し,さらに実験との比較によりコードの検証を行うことができた.また,それのみならず,これを用いて様々な作動条件や推進機設計に適応することで,ホールスラスタの長寿命化に関して有益な知見を得ることができたため.まず,開発した数値解析コードを用いて,ホール型推進機の長寿命化に関する知見をさらに深める.また,得られた指針をもとに,推進機の再設計を行い,多層コーティング法などの実験によって評価を行うことで,実際に寿命性能が改善されているか検証を行うことが望ましい.
微小鉗子による顎関節鏡視下生検法の開発

既製の把持型フォーセプスを用いて、ファイバーイメージングシステムにおいて微細径ファイバースコープ内視鏡下での生検の可能性を検討した。臨床で十分な成果が期待できるものの、操作性での問題が生じた。このため、操作性を考慮した小径で短い微小鉗子を設計し、特注した。先ず、直径2.5Fr.、全長20cm、把持部の長さ2.5mmとし形状をカップ型とアリゲーター型の2種類とした。これらの微小生検鉗子で、操作性や耐久性についての基礎的検討を行った結果、臨床応用に使用する鉗子の形態は直径3Fr.、全長28.5cm、把持部の長さ18.5mmのカップ型とアリゲーター型の2種類とし製作した。鉗子破損の可能性を考慮し、破折片回収用磁性体プローブの製作を検討したが、使用材料の点から製作が難しく使用材料の点から困難となった。そのため製作した鉗子の補強を行い、臨床応用に着手した。関節造影例38症例中12症例で関節腔内に線維性病変が認められ、微小鉗子による顎関節腔内生検法を施行した。使用時、鉗子形態については、特に問題は認められなかった。使用感も良く、臨床応用に際し十分な満足が得られた。全症例に2種の把持形態の鉗子を使用したところ、線維性病変の採取においてはアリゲーター型が有効で、全症例で把持可能であった。カップ型では十分な把持が得られない場合が12症例中9症例で見られた。顎関節内障のみならず、変形性関節症や腫瘍性病変等の関節腔内病変の組織学的原因究明と確定診断を行うことを目的とした、組織採取用の微小鉗子による顎関節腔内生検法は、臨床応用に際し十分な可能性が示唆された。ファイバーイメージングシステムを用いた微細径ファイバースコープ内視鏡での生検の可能性を検討するために、操作性を考慮して小径の短い微小鉗子の設計および製作を行った。基本的構想としては、形態については小型化を前提に全長を20mm以内とし直径を2.5Fr.、把持部の長さを2.0mmと2.5mmとした。また、試料採取時の効率を考え、把持部の形状をカップ型とアリゲーター型とした。以上に基づき4種類の鉗子の設計を行うこととした。本設計の後、試作品の製作を行った。試作品として直径を2.5Fr.、把時部の長さ2.0mmと2.5mmとし、鉗子の全長は臨床を想定して18.5mmとしたものを製作した。操作性と耐久性の調査を目的として蟹肉と紙片を試料として把時および採取試験を行った。その結果、把時部の直径が2.5Fr.、では開閉口時把時部に強度不足を生じ操作時に破損を生じた。そのため設計の変更を行い直径を3Fr.とした。この径で小型化を考慮した把時部の長さ2.0mmの鉗子を作製し、再度、操作および耐久性について検討を行った。その結果、臨床での利用に際し十分な安全性があると考えられた。現時点では、臨床利用可能な直径3Fr、把持部の長さ2.0mm、鉗子全長18.5mmで把持部の形状がカップ型とアリゲーター型の2種類の鉗子の製作を終了した。しかしながら、臨床使用時の鉗子の破損の可能性を考えて製作予定の破折片回収用磁性帯プローブについては、関節腔留置用のカニューレがステンレス鋼であることから、破折片回収用磁性帯プローブとの併用が難しいと考えられ、再度、回収用プローブの形態等についての検討を行い目下、試作中である。臨床応用については、回収用プローブが完成しだい、速やかに着手する予定である。

カップ型では十分な把持が得られない場合が12症例中9症例で見られた。顎関節内障のみならず、変形性関節症や腫瘍性病変等の関節腔内病変の組織学的原因究明と確定診断を行うことを目的とした、組織採取用の微小鉗子による顎関節腔内生検法は、臨床応用に際し十分な可能性が示唆された。
蛋白質分子表面の形状と物性の類似性検索による機能予測法の開発

今年度は高分子リガンド(タンパク質)を主な対象とした機能予測法の開発を行ってきた。この目的のためにまず、蛋白質相互作用面データベースの構築が必要であるが、X線結晶解析による複合体構造では、生理条件下の構造をとらえたものと、クリスタルパッキングによるアーティファクトが混在している。これらの特徴を捉え、自動的に生物学的に重要な相互作用面を同定する手法を開発するために、最初に生物学的な相互作用によって形成されている重複のない374ホモ相互作用面を、SCOPデータベースを用いて同定した。その後、特徴を抽出するために、これらの相互作用面を形成する2蛋白質間の回転対称に従って、ダイマー型、サイクリックオリゴマー型、巻き付き型の3タイプに分類した。さらにダイマー型に関しては、対称軸に対する相互作用面の広がり方向から、並行型、垂直型、均等型に分類を行った。そして、5タイプの型ごとに相互作用面における物性(静電ポテンシャル、疎水性度)と形状の相補性に関して解析を行ったところ、構造的分類と相互作用の特徴との間に、「並行型ダイマーは、疎水性相互作用が強く、一方、垂直型ダイマーは静電的相互作用が優先的である」及び「巻き付き型では疎水性相互作用と形状の相補性が強い」という傾向を見出すことができた。現在細かい点の詰めと論文としてまとめる準備をしている。また、ここで得られた相補性の解析手法を利用して、生物学的に意味のある面と結晶学的な面を区別する手法を開発し、ウェブサーバとして公開を開始した。本研究の目的は、たんぱく質の表面物性の類似性と機能の類似性の相関を利用し、構造情報からの機能を予測する方法の開発を目指す。まず低分子の結合部位に着目し、PDBに登録されている全ヘテロ分子の結合部位のデータベースと構築をおこなった。この際、単純にPDBの記述を利用するのではなく、座標情報から分子の共有結合や非共有結合の状態を再整理することにより、PDBの記述の不正確さから来るデータベースの質の低下をさけることができた。そこで次に、類似性の閾値が問題になるが、この問題を解決するために、10個の様々な大きさのリガンド結合タンパク質の代表セットにおいて、実際に結合することがわかっている部位とリガンドの種類に関する文献情報をあつめて学習セットを構築し、この学習セットに対する類似性検索結果から閾値の決定を行った。また、低分子だけでなくDNAやタンパク質といった高分子との結合部位の予測をめざして、まずDNA結合蛋白質の結合部位の予測法の開発を行い性能の評価をおこなった。また、DNA(poly-nucleotide)とモノヌクレオチドの結合部位の違いを検討した。次のステップでは、モノヌクレオチド結合タンパク質の系でやり残している、糖部位の認識を理解するために糖結合タンパク質のデータベースを構築し、糖の認識の比較分類を行う。また、DNA結合部位の予測での方法を拡張しタンパク質結合部位の予測法の開発に着手する。この3年の間だけでも新たに100種以上の微生物以上のゲノムの塩基配列が明らかにされ、全ゲノム配列が明らかにされた生物種は合わせて200種を超えたが、これらゲノム上の遺伝子の約半数が機能未知遺伝子である。生物を分子レベルで理解するためには、これらゲノム上の遺伝子産物であるたんぱく質の機能を同定が急務である。そこで本研究では、従来の配列解析を超えた機能予測法を開発するために、配列→構造→機能という第一原理に則った、立体構造からの機能を予測する方法の開発を行ってきた。これまでに、低分子との複合体で立体構造が明らかにされているたんぱく質の結合部位データベース(eF-site : http://www.pdbj.org/eF-site)を構築し、フォールドレベル、原子レベル、分子表面といった異なったレベルでの構造比較を併用し構造機能相関の系統的な解析を行ってきた。まずモノヌクレオチド結合たんぱく質でのモノヌクレオチド認識の構造的基盤を調べ、続いてたんぱく質機能の最初のステップである基質認識部位の予測法の開発へと発展させてきた。その結果特に、分子表面の形状と静電ポテンシャルの類似性に着目することにより、進化的類縁関係を超えたレベルの類似性を検出できることを見いだし、実際に機能未知のたんぱく質に応用できる方法の開発を行うことができた。この方法は基質結合部位の予測であるが、複数の基質結合部位の情報を組み合わせることにより、機能未知のたんぱく質の生化学的な機能を推定できる可能性も同時に示すことができた。

そして、5タイプの型ごとに相互作用面における物性(静電ポテンシャル、疎水性度)と形状の相補性に関して解析を行ったところ、構造的分類と相互作用の特徴との間に、「並行型ダイマーは、疎水性相互作用が強く、一方、垂直型ダイマーは静電的相互作用が優先的である」及び「巻き付き型では疎水性相互作用と形状の相補性が強い」という傾向を見出すことができた。現在細かい点の詰めと論文としてまとめる準備をしている。また、ここで得られた相補性の解析手法を利用して、生物学的に意味のある面と結晶学的な面を区別する手法を開発し、ウェブサーバとして公開を開始した。
エレクトレット・モバイル蒸気発電システムの先導設計

現在,携帯電子機器,小型福祉機器,人工臓器などへの応用を目指して、超小型エネルギー源が注目されている.特に,化学燃料のエネルギー密度が高性能2次電池よりも2桁程度大きいことから,携帯機器の内部で化学エネルギーを動力あるいは電力に変換する方法が有望である.本研究では,マイクロスケールでの熱流動あるいは機械的要素の特性を活かした超小型発電システムのための具体的な指針を得ることを目指している.本年度は,昨年度に引き続き半導体パッケージに用いられる積層セラミック構造を用いてマイクロ触媒燃焼器を試作した.熱損失を低減するために燃焼器の上部に直交流型熱交換器を配置し,CFDにより熱交換効率の予測を行った.また,エレクトレット発電器のプロトタイプを試作した.含フッ素脂肪族環を重合させたアモルファスフッ素樹脂を用いて,MEMSプロセスと整合性の高いエレクトレット層の試作を行い,従来の23倍に相当する1.2mC/m^2の極めて高い表面電荷が得られることを明らかにした.また,実際に発電実験を行い,10Hz,振幅1mmという相対速度の非常に小さい条件において6mWの出力が得られ,数値モデルの予測結果とおおよそ一致し,さらなる表面電荷の向上,設計パラメータの最適化により,0.1W級の発電器が実現可能であることを示した.さらに,熱エネルギーを運動エネルギーに変換させるためのエンジンとして,液体ピストンを用いたスターリングエンジンを想定し,基礎的なサイクル解析を行うとともに,液体ピストンの成立条件について調べるため,系統的な実験を行い,モデル計算との比較を行った.本研究では,マイクロ蒸気機関を用いた発電出力130Wのモバイル・エネルギー源の開発を通じて,超小型発電システムに適したエネルギー変換原理の検討,各要素の最適設計,システムとしての評価を行い,将来実用に供されるモバイル発電システムに対して,具体的な指針を得ることを目的としている.本年度は,初年度として,以下の2つの要素技術を重点に研究を進めた.1)振動型エレクトレット発電器回転部分を持たない振動型のエレクトレット発電器について,モデルを構築し,電極の間隔,電荷密度,振動周波数などが出力に与える影響について調べ,高電圧型の発電器が構成可能であることを明らかにした.また,高分子ポリマーをエレクトレット材料として用い,回転型の発電器を試作してモデルの検証を行った.さらに,大変形可能な高アスペクト比ポリマー構造のためのMEMS技術を新たに開発し,柔軟かつロバストなバネ要素が製作できることを示した.2)マイクロ触媒燃焼器の開発白金-アルミナ触媒を用いたブタンの触媒燃焼について,内径0.6mmの極細管を用いて特性評価を行った.陽極酸化による多孔質アルミナを用いることによって,250°Cで燃焼が開始し,400°Cで250MW/m^3の発熱密度が得られることを示した.これをもとに,マイクロマシン技術によるマイクロ燃焼器のための製作プロセスを確立し,プロトタイプを試作した.現在,携帯電子機器,小型福祉機器,人工臓器などへの応用を目指して,超小型エネルギー源が注目されている.特に,化学燃料のエネルギー密度が高性能2次電池よりも2桁程度大きいことから,携帯機器の内部で化学エネルギーを動力あるいは電力に変換する方法が有望である.既に様々な発電原理のデバイスが提案され,プロトタイプの試作も一部で始まっているが,携帯用のエネルギー形態,エネルギー変換方法,デバイス構造などについて,熱力学,エネルギー工学,あるいは,熱流体工学的見地から検討すべき課題も多い.本研究では,マイクロスケールでの熱流動あるいは機械的要素の特性を活かした超小型発電システムの開発を目指している.本年度は,半導体パッケージに用いられる積層セラミック構造を用いてマイクロ触媒燃焼器を試作した.ナノポーラスアルミナを担体とした白金触媒層を組み込んで単位体積当たり550MW/m^3の燃焼密度を得ている.また,エレクトレット発電器のラージスケールモデルを試作した.フッ素系樹脂を用いて,MEMSプロセスと整合性の高いエレクトレット層の試作を行い,極めて高い表面電荷が得られることを明らかにした.現在,携帯電子機器,小型福祉機器,人工臓器などへの応用を目指して、超小型エネルギー源が注目されている.特に,化学燃料のエネルギー密度が高性能2次電池よりも2桁程度大きいことから,携帯機器の内部で化学エネルギーを動力あるいは電力に変換する方法が有望である.本研究では,マイクロスケールでの熱流動あるいは機械的要素の特性を活かした超小型発電システムのための具体的な指針を得ることを目指している.本年度は,昨年度に引き続き半導体パッケージに用いられる積層セラミック構造を用いてマイクロ触媒燃焼器を試作した.熱損失を低減するために燃焼器の上部に直交流型熱交換器を配置し,CFDにより熱交換効率の予測を行った.また,エレクトレット発電器のプロトタイプを試作した.含フッ素脂肪族環を重合させたアモルファスフッ素樹脂を用いて,MEMSプロセスと整合性の高いエレクトレット層の試作を行い,従来の23倍に相当する1.2mC/m^2の極めて高い表面電荷が得られることを明らかにした.また,実際に発電実験を行い,10Hz,振幅1mmという相対速度の非常に小さい条件において6mWの出力が得られ,数値モデルの予測結果とおおよそ一致し,さらなる表面電荷の向上,設計パラメータの最適化により,0.1W級の発電器が実現可能であることを示した.さらに,熱エネルギーを運動エネルギーに変換させるためのエンジンとして,液体ピストンを用いたスターリングエンジンを想定し,基礎的なサイクル解析を行うとともに,液体ピストンの成立条件について調べるため,系統的な実験を行い,モデル計算との比較を行った.
グリア細胞の機能多様性に基づいた細胞系譜の解析とその発生機序の解明

多様なグリア系細胞の細胞系譜を追い、それらの発生機序を明らかにすることを目的とした。オリゴデンドロサイト(OL)系細胞のマーカーとしてPLP、PDGFαレセプター、O4を使用し、分裂細胞を同定するためにBrdU取り込み実験を行った。その結果、胎児期の早い時期でも、脊髄や後脳領域においてはPLPやO4陽性細胞は分裂しておらず、PDGFαレセプター陽性細胞のみ分裂していることが分かった。それに対して、大脳皮質においては生後PLP陽性細胞もPDGFαレセプター陽性細胞同様分裂しているが、これら二つのマーカーは重ならないことを明らかとした。これらの結果は脊髄・後脳領域においてはPLPやO4陽性細胞は何らかの理由で早期に成熟したOLであり前駆細胞ではないこと、また大脳皮質においてはPLP陽性細胞も前駆細胞であり、2種類のOLの系譜があることを示唆した。胎児期12日のマウス脳を背側中心線に沿って切開し、組織形態を保ったまま培養するflat cultureを開発した。この系でOLの発生制御機構を調べたところ、背側に発生抑制因子の存在すること、この因子はBMP蛋白質でないことを明らかとした。OLは脊髄において腹側のごく限られた領域から発生するが、その際腹側からの分化誘導因子の他、背側からの抑制因子によりその発生が制御されていることが明らかとなった。GFAPプロモーターの活性化を指標にグリア細胞分化誘導因子を探索し、システインプロテアーゼの内因性インヒビターであるシスタチンC(CysC)を単離した。胎生14日齢マウスの大脳皮質の細胞培養液中にCysCを添加した結果、GFAP陽性細胞数の増加がみられた。同様の活性が他のシステインプロテアーゼインヒビター(E64)でも示されたことからCysCはシステインプロテアーゼを阻害することによりグリアの分化を誘導していることが判った。またCysCの活性に細胞間の相互作用が重要か検討するため、Neurosphere Assayを行った。CysCにさらされたNeurosphereでは線維化したGFAP陽性細胞数が増加した。以上の結果はCysCが細胞間の相互作用機構を介してアストロサイトの発生を調節している可能性を示している。我々はレトロウィルスベクターとパッケージング細胞、ウィルス濃縮方法を改良し、1x10^<12>cfu/mlという高力価レトロウィルスを得ることに成功した。このウィルスを胎生El4のマウス脳室へ注入し、脳室近傍で分裂期にある未分化な細胞集団をラベルした。生後33日目に大脳皮質を解析したところ、第2,3層のニューロン、灰白質中のアストロサイト、一部のオリゴデンドロサイトがラベルされたが、白質のアストロサイトは全くラベルされなかった。機能的にも異なると思われる白質と灰白質のアストロサイトが、発生様式においても異なることが明らかになった。マウス胎仔E12の後脳のフラット培養を行い、オリゴデンドロサイトの発生時期と領域をO4抗体およびPLPのcRNAプローブを用い解析した。未成熟な形態をしたオリゴデンドロサイトがE12+1DIVからフロアプレート付近に出現し、培養に伴い頭部および体側方向へと分布が広がった。背側を切除すると陽性細胞が増加したことから、背側にオリゴデンドロサイトの分化抑制シグナルの存在する可能性を見いだした。

近年、グルタミン酸トランスポーター:GLASTが脊髄において未成熟アストロサイトのマーカーになる事が報告された。GLASTプローブを用い前脳を調べたところ、発生様式の異なる複数のGLAST陽性集団が検出された。各集団がアストロサイト亜集団に対応している可能性が考えられる。一方、マウス脳cDNAライブラリーからGFAPプロモーターを活性化する因子のクローニングを行い、シスタチンCという遺伝子を単離した。この分子がGLAST同様、アストロサイトの前駆細胞に発現していることが分かった。興味深いことにバーグマングリアを含む一部の細胞集団はGLAST・GFAP陽性であるのにもかかわらず、シスタチンC陰性であり、これは機能的な差異を反映していると考えられる。本研究においては、各種抗体とin situ hybridizationプローブを用い多様なグリア系細胞の細胞系譜を追い、それらの発生機序を明らかにすることを目的とした。オリゴデンドロサイト系細胞のマーカーとして、PLP、PDGFαレセプター、O4、を使用し、どの細胞が分裂しているのか検討するためにブロモデオキシウリジン取り込み実験を行った。その結果、胎児期の早い時期でも、脊髄や後脳領域においてはPLPやO4陽性細胞は分裂しておらず、PDGFαレセプター陽性細胞のみ分裂していることが分かった。それに対して、大脳皮質においては生後PLP陽性細胞もPDGFαレセプター陽性細胞同様分裂しているが、これら二つのマーカーは重ならないことを明らかとした。これらの結果は脊髄・後脳領域においてはPLPやO4陽性細胞は何らかの理由で早期に成熟したオリゴデンドロサイトであり、前駆細胞ではないこと、また大脳皮質においてはPLP陽性細胞も前駆細胞であり、2種類のオリゴデンドロサイトの系譜があることを示唆した。申請者らは胎児期1113日のマウス脳を背側中心線に沿って切開し、組織形態を保ったまま培養するflat cultureを行う系を有している。この系でオリゴデンドロサイトの発生制御機構を調べたところ、背側に発生抑制因子の存在が明らかとなった。また、この因子はBMP蛋白質でないことも明らかとした。オリゴデンドロサイトは脊髄において腹側のごく限られた領域から発生するが、その際、腹側からの分化誘導因子の他、背側からの抑制因子によりその発生が制御されていることが明らかとなった。1)マウス大脳皮質においてオリゴデンドロサイトには血小板由来成長因子α受容体(PDGFRa)陽性の前駆細胞とPDGFRa陰性でPLP陽性の前駆細胞があることを明らかにした。また、前者は灰白質に多く分布するのに対して、後者は白質に多く分布した。2)glialcells missing(gcm)はDrosophilaにおいてグリアと神経細胞間の運命決定を担う遺伝子である。哺乳類でも2種のgcmホモログ(GCMa,GCMb)が単離されているが、その機能は明らかになっていない。そこで、マウスgcmホモログ(mGCMa、mGCMb)を組み込んだレトロウィルスを作成し、脳初代培養細胞系に感染させたところ、レトロウィルスによるmGCMaの発現によってGFAPとS100-β陽性細胞の比率が共に増加した。