hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大学生に対するコミュニケーション教育の効果研究

(4)他者意識尺度(辻,1993)から「内的他者意識尺度」(5)「自分の話し方、きき方の検討」(星野,2003)を参考に作成した尺度の5つを用い、授業が学生の対人関係、話し方、聴き方及び自己受容に及ぼす効果について検証した。医学科生は、「聴き方」の得点が有意に上昇したが、一般学生は有意な変化はみられなかった。一方、一般学生は、「集団への適応」、自己受容尺度の得点が有意に上昇したが、医学科生は有意な変化がみられなかった。一般学生が有意に上昇した項目については、一般学生の7月時点より、医学科生の4月時点の得点が高かった。「ヒューマン・コミュニケーション」授業の効果は、授業形態や受講生の特徴により、効果が異なっていることが窺われた。この結果については、医学教育学会で発表予定である。並行して、平成20年度入学生に対しても、継続して質問紙調査を行っており、その結果もまとめて発表する予定である。なお、今後も引き続き調査と分析を行い、さらに検討を行っていく。
死別への対処(コーピング)に関する心理学的研究

今年度、遺族による死別への対処(コーピング)の構造を解明するため、その一側面である「喪失に対する意味了解(making sense of loss)」に焦点を当て、実証的検討を行った。対象は、大阪府内のホスピスにて1999年1月から1999年12月の間に、癌のために亡くなった患者の近親者144名である。故人との続柄は、故人から見て、配偶者が74名、子どもが70名であった。性別は男性53名、女性91名、平均年齢は47.6歳であった。今回の調査では、喪失に対する意味了解に関する尺度項目として、「私は、故人の死をどうしても納得できないでいる」と「故人の死はあまりにも理不尽だと思う」の2項目を設定した。また、故人の死に対する心の準備に関する項目や、GHQ日本版の28項目短縮版についても回答を求めた。主な結果は以下の通りである。(1)喪失に対する意味了解に関する2項目の回答割合の平均を算出すると、回答者の37.5%が「全くそう思わない」もしくは「あまりそう思わない」と回答していた。喪失に対する意味了解に関する尺度項目の信頼性に関しては、信頼性係数がα=0.80であり、十分な内的一貫性が認められた。(2)「故人との続柄」「性別」「死別からの経過期間」のいずれに関しても、「喪失に対する意味了解」との有意な関連性は認められなかった。(3)「故人享年」「宗教の有無」「心の準備」のいずれからも「喪失に対する意味了解」に対し、有意な正のパスが認められた。すなわち、故人が高齢であった遺族、宗教を持っている遺族、心の準備ができていた遺族ほど、喪失に対する意味了解ができていた。また、「喪失に対する意味了解」から「精神的不健康」への有意な負のパスが認められ、喪失に対する意味了解ができている人ほど、精神的健康の状態が良好であることが明らかにされた。今回の結果から、今回作成した喪失に対する意味了解に関する尺度項目は、十分な信頼性と妥当性を備えた尺度であると考えられる。本研究の知見は遺族の心理過程に関する援助者の理解を深め、遺族の心理状態を把握する上での一助となると思われる。
抗糖鎖抗体作製のための新しいストラテジーとその応用

抗糖鎖モノクローナル抗体(mAb)は生体内における複合糖質の機能解析に非常に有用であるが、その作製は困難である。その主な理由として、多様な複合糖質がマウスおよびラットに内在性に発現するため糖鎖の抗原性は一般的に低いことがあげられる。本研究で我々は、糖鎖合成酵素欠損マウスにおいてはその欠損している酵素で合成される糖鎖が高い抗原性を示すという原理に基づく効率の良い抗糖鎖mAb作製法を樹立した。その応用例として、硫酸基転移酵素欠損マウスを用いて抗硫酸化糖鎖mAbを作製し、同抗体を用いて硫酸化N-型糖鎖および硫酸化O-型糖鎖がリンパ球ホーミングと免疫監視に協調的に機能することを明らかにした。糖鎖は、分化・発生、免疫、癌化、タンパク質品質管理などにおいて様々な役割を果たし、近年、第三の生命鎖として注目されている。糖鎖の機能解明には、特定の糖鎖に特異的な抗糖鎖抗体は極めて有用なツールとなるが、その作製は一般的に困難である。本研究で我々は、硫酸基転移酵素二重遺伝子欠損マウス(Kawashima et al., Nature Immunology, 6: 1096-1104, 2005)を硫酸基転移酵素強制発現株で免疫し、二種類の抗硫酸化糖鎖モノクローナル抗体S1およびS2を樹立した。S1およびS2はともに野生型マウスの高内皮細静脈(HEV)とは特異的に結合したが、硫酸基転移酵素二重遺伝子欠損マウスのHEVとは結合しなかったことから、硫酸化糖鎖を特異的に認識すると考えられた。さらに糖鎖アレイを用いて485種類の糖鎖に対する結合性を調べたところ、これら二種類の抗体はともに、リンパ球ホーミングレセプター・L-セレクチンのリガンドとして知られている6-スルホシアリルルイスXおよびその構造からフコースを除去した6-スルホシアリルLacNAcに特異的に結合することが明らかとなった。現在、これらの抗糖鎖抗体を用いて、リンパ球ホーミングにおける糖鎖の機能解明を進めているところである。本研究で提示する新しい方法論は、他の糖鎖生合成酵素の産物に対しても特異的抗体を効率よく作製するために広く応用しうる汎用性の高いものであり、糖鎖生命科学の発展に貢献することが期待される。糖鎖の機能を解明するためには特定の糖鎖に特異的な抗糖鎖抗体は極めて有用なツールとなるが、糖鎖は一般に抗原性が低いために、抗糖鎖抗体の作製は容易ではない。本研究で我々は、抗糖鎖抗体を作製するための効率の良い方法論の樹立を行うともに、得られた抗糖鎖抗体を用いてリンパ球ホーミングにおける硫酸化糖鎖の機能解析を行い、以下の研究成果を得た。1.硫酸基転移酵素二重遺伝子欠損マウス(DKOマウス;Kawashima et al., Nature Immunology,6:1096-1104,2005)を硫酸基転移酵素強制発現株で免疫する新しい方法論に基づいて、二種類の抗硫酸化糖鎖モノクローナル抗体S1およびS2を樹立した。2.S1およびS2抗体はともに野生型マウスの高内皮細静脈(HEV)と特異的に結合するのに対して、DKOマウスのHEVとは結合せず、硫酸化糖鎖を特異的に認識すると考えられた。さらに糖鎖アレイを用いた解析の結果、S1,S2抗体はともにリンパ球ホーミングレセプター・L-セレクチンのリガンドとして知られている6-スルホシアリルルイスXおよびその構造からフコースを除去した6-スルホシアリルLacNAcに特異的に結合することが明らかとなった。3.S1,S2抗体を用いて、リンパ球ホーミングアッセイおよびin vitroローリングアッセイを行ったところ、S2抗体はS1抗体よりも強く阻害作用を示すことがわかった。また、その阻害作用の違いはS1抗体は硫酸化O-型糖鎖に選択的に結合するのに対して、S2抗体は硫酸化O-型および硫酸化N-型糖鎖の双方に結合することに起因することがわかった。以上より、抗糖鎖抗体作製のための新しい方法論の樹立に成功し、得られた抗体を用いて硫酸化O-型糖鎖と硫酸化淋型糖鎖の双方が協調的にリンパ球ホーミングに関与することが明らかとなった。
インドネシア地方分権下の自然資源管理と社会経済変容:スラウェシ地域研究に向けて

研究代表者・分担者が有するスラウェシ研究の長い蓄積を基礎に、「スラウェシ地域研究」の構築に向けたハサヌディン大学との共同研究を組織し、スハルト体制崩壊後の地方分権化の影響を大きく受けた自然資源管理問題に焦点をあててスラウェシ地域の生態環境、社会、文化の変容に迫ろうとした。南スラウェシ州の山間部と沿岸部の二つの生態系をそれぞれ代表するタナ・トラジャ県およびスプルモンデ諸島を主要な共同調査地とし、地方分権下における自然資源管理にかかわる制度、生業の変容について調査した。また、中スラウェシ州やゴロンタロ州でも同様の調査を実施した。スラウェシ島を囲む海域では古くから人々のネットワークが形成されている。このため、スラウェシ島とカリマンタン島あるいは小スンダ列島との間の人やモノの移動に関する調査、およびスラウェシ海からマカッサル海峡の沿岸部に居住するサマ人の移動や分布に関する調査を行った。現地調査と並行して、分担者・研究協力者による国内研究会を10回、ハサヌディン大学との共催によるワークショップをマカッサルで4回、ランテパオで1回開催した。平成18年11月には、21世紀COEプログラムにより組織された国際シンポジウム「総合的地域研究の新地平」において、サテライト・ワークショップ「地方分権下の自然資源管理と海域生活世界-インドネシア、スプルモンデ諸島から」を開催し、成果の一端を紹介した。また、21世紀COEプログラムによりハサヌディン大学に設置されたマカッサル・フィールド・ステーションの運営に協力し、スラウェシ地域研究の基礎的資料(図書、地図等)を備えた研究拠点を形成した。その機能はハサヌディン大学に継承され、今後の「スラウェシ地域研究」の拠点として活用されることになる。以上の結果をもとに、インドネシア側研究者の報告18編、日本側研究者の報告11編からなる成果報告書を作成した。本研究は、インドネシア・スラウェシ島を対象に、地方分権化後に生起している自然資源管理の変容を地域の社会経済変容との関係のなかで明らかにすることを目的としている。また、協力機関であるハサヌディン大学の研究者との緊密な連携のもとに、スラウェシ地域研究の構築に向けた学際的・総合的アプーチための方法論の共同開発を目指している。今年度の研究活動は、国内におけるスラウェシ研究会の立ち上げと研究会の開催、およびインドネシアにおける共同・個別調査の実施からなる。国内においては、スラウェシを対象に研究を行っているさまざまな分野の国内研究者を招き、スラウェシ研究の国内ネットワークに務めた。インドネシアでは、大学院生を含めた日本側研究者8名、ハサヌディン大学側研究者11名からなる共同研究体制を整えた。また、南スラウェシ州を事例に分権化後の自然資源管理に関する広域共同調査を実施し、「山」と「海」というスラウェシ地域理解の基本的構造を理解するために、同州のタナ・トラジャ県およびスプルモンデ諸島を重点的共同調査地として選定した。同時に、周辺地域との人とモノの移動に関する調査をカリマンタンでも実施した。研究プロジェクトのホームページ(http://sulawesi.cseas.kyoto-u.ac.jp/index.html)を開設し、スラウェシ地域研究へ向けたより広範なネットワークの構築に着手した。

また、今年度の成果として、スラウェシにおける地方分権化の現状を踏まえた地方-中央政府間関係や2004年総選挙(岡本)、マングローブ植林地の資源管理問題(田中)、スラウェシおよびインドネシア全体における労使関係(水野)、伝統的木造船を利用した海域研究(遅沢)、地方分権と地域経済発展との関連(松井)、海産物から見た商品経済ネットワーク(赤嶺)などの分析・論考を発表した(準備中を含む)。本研究は、インドネシア・スラウェシ島を対象に、地方分権化のもとでの自然資源管理の変容を地域の社会経済変容と関係づけて解明するとともに、スラウェシ地域研究の構築に向けた総合的アプローチの開発を目指している。今年度は、国内で3回の「スラウェシ研究会」と、南スラウェシにて2回(8月と3月)のプロジェクト・ワークショップを開催するとともに、分担者・協力者による延べ16回の臨地調査を実施した。「スラウェシ研究会」には、グループ外でスラウェシ研究を行っている研究者を招へいした。また、昨年度の広域調査にもとづいて、今年度から重点共同調査地域を南スラウェシ州トラジャ地方、および同州のスプルモンデ諸島に設定し、共同調査を実施した。トラジャ地方においては、森林資源の管理と生業活動、社会経済状況の変容を調査した。スプルモンデ諸島においては、同諸島の主要な島々のモノグラフの作成に向けた木造船によるクルージング調査や島での定着調査を行った。さらに、スラウェシ地域の理解に欠かせない「人」と「モノ」の移動に関する調査を、マカッサル海峡を挟んでスラウェシの対岸に位置する東カリマンタン沿岸部で実施した。昨年度に開設したプロジェクトホームページ(http://sulawesi.cseas.kyoto-u.ac.jp/およびhttp://d.hatena.ne.jp/celebes/)の充実を図り、スラウェシ地域研究へ向けたより広範なネットワークの構築を目指した。今年度の成果として、伝統的木造船の造船と利用(遅沢)、海洋民バジャウ人の定住と移動(長津)、地方分権と地域経済発展(松井)、海産物から見たネットワーク(赤嶺)、島嶼部での新郡設立をめぐる社会経済的動態(濱元)などの分析・論考(準備中を含む)を発表した。昨年度に続き、スラウェシ島南スラウェシ州を中心にハサヌディン大学との共同研究を実施した。同州の山間部と沿岸部の二つの生態系を代表するタナトラジャ地方(分担者:水野)およびスプルモンデ諸島(分担者:遅沢、研究協力者:松井、浜元)を主要な共同調査地とし、自然資源管理にかかわる制度、生業の実態と、地方分権下における社会経済変容について調査した。また、スラウェシ島の中部スラウェシ州(研究協力者:島上宗子)、ゴロンタロ州(分担者:岡本)でも同様の調査を実施した。スラウェシ島を囲む海域では、古くから人々のネットワークが形成されており、広域にわたる人の移動に関する研究を欠かすことができない。この視点から、スラウェシ島とカリマンタン島間の人やモノの移動に関する調査(分担者:市川、研究協力者:Aziz Salam)、およびスラウェシ海からマカッサル海峡の沿岸部に居住するサマ人の移動や分布に関する調査(分担者:長津、赤嶺)を行った。以上の調査に加えて、計3回の研究打合せ会を京都で開催して研究成果の検討を行った。また、マカッサル市において、8月23日および2月4日にワークショップを開催し、ハサヌディン大学共同研究者と研究結果の検討を行い、成果のとりまとめや今後の共同研究の推進を協議した。
木質バイオマス発電プラントにおける安定的な原料調達計画の立案

本年度はまず、昨年度整備した森林、地形、道路についてのGISデータならびに構築したシミュレーションモデルを用いて、比較的単純な仮定に基づくシミュレーションを実施しシナリオ分析を行った。ここでは、長野県内に設置された発電プラントを対象に、シミュレーション期間は60年、収穫対象の森林は長野県内の全人工林、発電プラントの年間需要量は一定として、長野県内に設置された発電プラントの原料調達にかかる費用を試算した。ここでの調達費用とは林地での伐倒から発電プラントでの荷下ろしまでのすべての工程で発生する費用である。シミュレーション結果の概要は以下のとおりである。時間が経過するにつれ、調達費用の安価な、条件の良い林分は減少した。その結果、調達費用は上昇し、最終的には1,000円/m3以上高騰してしまった。調達費用の高騰は発電プラントの経営を揺るがす大きな問題であり、その安定性が危ぶまれる可能性が示唆された。続いて、より現実に即したシミュレーションが実行できるよう数理計画モデルを定式化した。数理計画モデルには、工場の需要を満たさねばならない、森林資源の持続可能性を担保するために、ある地域からの伐採量は一定量以下に抑えねばならないといった制約条件を適切に組み込んだ。十分ではないものの最終年度に実施予定であったシミュレーションモデルを用いたシナリオ分析を実施でき、発電プラントの安定性を評価することができた。一方、数理計画モデルに関しては、定式化は完了したものの、実装までは実現できなかった。このように、予定よりも進展した実施項目もあれば、予定通りに進展しなかった実施項目もあることから、「おおむね順調に進展している」と評価した。数理計画モデルについては実装作業を完了させる。続いて、将来予想される様々な条件を反映させたシナリオを作成する。上記モデルとシナリオを用いたシナリオ分析を実施し、発電プラントにおける調達費用の変動ならびに安定性を定量的に評価する。さらに安定性が危ぶまれる場合にとるべき方策を明示し、発電プラント並びに森林資源の持続可能性を担保するうえで有用な支援情報の提供を目指す。研究成果を取りまとめ、学会や研究集会等で発表し、学術誌に投稿する。平成24年に再生可能エネルギーの固定価格買取制度が導入されて以来、木質バイオマス発電の事業化が国策として推進されており、発電プラント数は増加の一途をたどっている。しかしながら、発電プラントに原料を安定的に調達できるかについて、具体性を持った長期的計画は皆無に等しく、森林資源の持続可能性をも揺るがしかねない状況にある。そこで本研究の目的は、発電プラントの長期的原料調達計画を立案することを通じて、発電プラントの安定性と森林資源の持続可能性を評価すること、さらにはそれらを担保するためにとるべき方策を提示することである。平成29度は発電プラントの長期的原料調達計画を立案するためのデータ整備とモデル構築を行った。まず使用するGISデータの整備を行い、森林に関しては長野県及び国有林の森林GISデータ、地形に関しては1m解像度DEM、道路網に関してはネットワーク解析が可能なベクタ形式の道路網データを整備した。次に、民有林、国有林、それぞれ、森林簿、森林調査簿GISデータを使用し、システム収穫表により森林資源の賦存量推定を行った。最後に、森林資源収穫の難易と収穫コストの推定を行った。ここでは、各林分に適した収穫作業システムや輸送車両、輸送経路の選択がなされるようにし、現実に即した輸送過程を再現した。すなわち、道路網データに付されている幅員情報から車両の通行可能性を判定し、輸送経路は車両間の積み替え作業を再現したうえで輸送コストが最小化する経路を選択した。さらにDEMを用いて架線集材の可否判定を行った。これらの工夫により、資源収穫の難易と収穫コストのより正確な推定を実現させた。当該年度の目標であるデータ整備とシミュレーションモデルの構築はおおむね予定通りに進捗している。一部の成果については第13回バイオマス科学会議(2018年1月)にてポスター発表ならびに第129回日本森林学会大会(2018年3月)で口頭発表を行った。

このように、予定よりも進展した実施項目もあれば、予定通りに進展しなかった実施項目もあることから、「おおむね順調に進展している」と評価した。現在までに構築したシミュレーションモデルをベースとした数理計画モデルを作成する。このモデルにおける目的関数は計画期間全体で発生する利潤の最大化である。決定変数はどの森林を伐採するか、間伐、主伐のタイミングをいつにするか、どの地域で基盤整備を進めるかなど、原料調達に関連した多岐にわたる決定である。制約条件は工場の需要を満たさねばならない、森林資源の持続可能性を担保するために、ある地域からの伐採量は一定量以下に抑えねばならないといったものである。さらに、上記数理計画モデルを活用し、シナリオ分析を実施し、とるべき方策と支援情報の提示を目指す。数理計画モデルについては実装作業を完了させる。続いて、将来予想される様々な条件を反映させたシナリオを作成する。上記モデルとシナリオを用いたシナリオ分析を実施し、発電プラントにおける調達費用の変動ならびに安定性を定量的に評価する。さらに安定性が危ぶまれる場合にとるべき方策を明示し、発電プラント並びに森林資源の持続可能性を担保するうえで有用な支援情報の提供を目指す。研究成果を取りまとめ、学会や研究集会等で発表し、学術誌に投稿する。当初計画よりも安価に入手できたためである。使用計画については次年度の消耗品費として使用する予定である。
ビスフォスフォネート誘発顎骨壊死に対する幹細胞治療の開発

本研究の目的は、ビスフォスフォネート系薬剤(以下BP)服用患者において、口腔内手術後等に発症する顎骨壊死に対する治療法を確立することである。具体的方法としては、BP薬剤投与による上顎骨壊死実験モデルを作製し、上顎骨壊死部の骨再生を目的とした脂肪組織由来間葉系幹細胞と多血小板血漿の混合物移植実験の効果を検証することである。本研究の前半では動物実験モデルを作製するため、上顎臼歯の抜歯時期の前後にBP薬剤を投与し、その抜歯窩における骨再生遅延(上顎骨壊死)の誘発を試みた。Fischer ratにAlendronate(Ald)を1.0mg/kg/回もしくは2.0mg/kg/回投与した。抜歯後1及び2週間後に組織学的観察を行った結果、Ald投与群と対照群との間に、抜歯窩内の骨再生に有意差は確認されなかった。また骨再生治療法の検証として、ラット頭蓋骨欠損モデルを用い、脂肪組織幹細胞と多血小板血漿の混合物を移植した結果、移植8週後において対照群と比較し有意な骨再生が認められた。近年、ビスフォスフォネート(BP)系薬剤の影響による顎骨壊死(Osteo necrosis of the Jaw: ONJ)が報告されている。BP使用中に行う歯科治療がONJの起因と考えられているが、現在は確立された治療法がないためBPにより引き起こされたONJに対して、壊死組織の掻爬処置が主となっている。しかし対症療法のみでは口腔内の機能回復が困難であるため組織再生療法の必要性が考えられる。そこで、これまで様々の組織再生への応用が検証されている脂肪組織幹細胞(Adipose-derived stem cells: ASCs)を用いた治療法の開発を検証することとした。H21年度は、ONJモデルの実験動物の開発を目指した。実験動物には、Fischer Rat(5wks,n=12)を使用した。Alendronate(Ald)を2日毎に1.0mg/kgを5回腹腔内投与した。またAld投与3回目の後、上顎第2大臼歯を抜歯し、抜歯部位がBPによる影響を受けるかどうかを検証した。評価時期は抜歯後1週及び2週後に行なうこととし、実験群として(1)Ald 1.0mg/mlを5回投与し抜歯後1週後に評価、(2)Ald1.0mg/mlを5回投与し抜歯後2週後に評価、(3)生理食塩水1.0mg/mlを5回投与し抜歯後1週後に評価、(4)生理食塩水1.0mg/mlを5回投与し抜歯後2週後に評価の4群を準備した。評価方法は、抜歯窩を周囲組織とともに採取した後、抜歯部位の組織標本のH&E染色及びOsteocalcin免疫染色、TRAP染色を行ない、画像解析による抜歯窩内の再生骨量の計測及びOsteoblast,Osteoclastの観察を行うこととした。現在は各種結果の解析を実施しており、本結果によりBPONJの発症が確認された後は、ASCsを用いた組織再生実験に移行する予定である。H21年度では、動物実験モデルの開発を実施した。抜歯窩における骨再生遅延を誘発するため、Fischer ratにAlendronate(Ald)を投与した動物実験の結果、下記の投与方法では組織切片上、各群間に骨再性能の有意差は認められなかった。(投与方法)Aldを2日毎に1.0mg/kgを5回腹腔内投与した。またAld投与3回目の後、上顎第2大臼歯を抜歯した。(1)実験群(1)として、Ald 1.0mg/mlを5回投与し抜歯後1週後に抜歯窩を評価(2)実験群(2)として、Ald 1.0mg/mlを5回投与し抜歯後2週後に抜歯窩を評価(3)対照群として、生理食塩水1.0mg/mlを5回投与し抜歯後1週後に抜歯窩を評価(4)対照群として、生理食塩水1.0mg/mlを5回投与し抜歯後2週後に抜歯窩を評価そこで、H22年度では、投与方法を過去の報告等を参考に再検討し、Ald投与量を1.0mg/kgから2.0mg/kgに増量し、抜歯前の投与回数を3回から4回に変更した。

評価方法は、抜歯窩を周囲組織とともに採取した後、抜歯部位の組織標本のH&E染色及びOsteocalcin免疫染色、TRAP染色を行ない、画像解析による抜歯窩内の再生骨量の計測及びOsteoblast,Osteoclastの観察を行うこととした。現在は各種結果の解析を実施しており、本結果により抜歯窩の骨再生に差異が確認された後は、ASCsを用いた組織再生実験に移行する予定である。本研究の目的は、ビスフォスフォネート系薬剤(以下BP)服用による副作用として近年報告されている口腔内手術後の顎骨壊死に対する治療法を確立することである。具体的方法としては、脂肪組織由来間葉系幹細胞と多血小板血漿を併用し、顎骨壊死部の骨再生が可能かどうかを動物実験で検証する。H21年度は、動物実験モデルの開発を実施した。抜歯窩における骨再生遅延(上顎骨壊死)を誘発するため、Fischer ratにAlendronate(Ald)を2日毎に1.0mg/kgを5回腹腔内投与した。結果、投与1週間後に上顎第2大臼歯を抜歯した際の抜歯窩には壊死組織及び骨再生遅延等は組織切片上で認められなかった。H22年度は、投与方法を再検討し、Ald投与量を1.0mg/kgから2.0mg/kgに増量し、抜歯前の投与回数を増加した。前回の評価方法と同様に、抜歯窩を周囲組織とともに採取した後、抜歯部位の組織標本のH&E染色を行い、画像解析による抜歯窩内の再生骨量の計測を行った。結果、今回の投与プロトコールにおいても、Ald投与による抜歯窩の壊死及び骨再生遅延は組織切片上では確認されなかった。H23年度は、顎骨壊死動物モデルの作製を継続するとともに、脂肪組織幹細胞と多血小板血漿との併用による骨再生能を、すでに報告されている頭蓋骨欠損モデルを用いて検証した。実験動物鼠径部から採取した脂肪組織をコラゲナーゼ処理後、基本培地で第3継代まで培養し、同種由来の多血小板血漿とともに骨欠損部に移植した。移植8週後、骨欠損部周囲と連続する新生骨が骨欠損全体にみられ、ほぼ欠損領域全体を覆う硬組織再生所見が組織切片上で確認された。本研究中で用いたAld投与プロトコールは、BP系薬剤投与による抜歯窩の顎骨壊死を実験動物にて再現することが困難であった。
低反射率FBG-FPIを用いた光ファイバ型多点振動センサ

本研究の目的は、計測部配置の自由度を確保しつつ、一本のファイバ上に設置した100点を超える測定点における振動を同時に測定可能な光ファイバ型多点振動センサを実現する事である。センサ素子として低反射率の光ファイバブラッググレーティング(FBG)で構成したファブリペロー干渉計を導入し、センサ応答の読み出しに半導体レーザの高速波長掃引を用いて、自由な設置が可能な多点振動センサシステムを実現する。既に、外部業者に依頼して試作した低反射率FBG-FPIと、通常の波長可変レーザーを用いて、低速な多点ひずみセンシングの実験系を実際に構成して動作確認を行っている。低反射率FBG-FPIからの反射スペクトルは確かに正弦波の構造を有している事、周波数解析する事で各FBG-FPIからの信号を分離し、多点同時測定が可能な事が確認できていた。本年度は、半導体レーザの高速波長掃引を用いたセンサ応答の読み出しの実証実験を行った。半導体レーザの注入電流を変調すると、狭い範囲内ではあるが高速な波長掃引が可能である。今回はこの狭い範囲内における掃引によって、充分にセンサ応答が読み出し可能かに主眼を置いて検討を行った。狭い範囲の掃引によって読み出されたセンサ素子の反射スペクトルをそのままフーリエ変換した場合は、側帯波の影響による雑音が確認されたが、この影響は一般的な窓関数を適用する事で取り除くことができた。また、当初は計画にはなかったが、センサ素子の高機能化に着手している。センサ素子の母材を通常のシングルモードファイバから偏波保持ファイバに変更する事で、ひずみと温度を同時に特定できる。試作した新たなセンサ素子を用いてひずみと温度の同時多点測定システムを構築中である。採用を検討していた高速化手段が問題なく適用可能である事を実験で確認できた。更に、当初は予定していなかったセンサヘッドの高機能化にも取り組んでいる。温度とひずみの多点同時計測を実現するセンサシステムを構築し、その性能を評価する。その後、ひずみの多点同時計測に使用した高速化手段を温度とひずみの多点同時計測センサシステムに導入する。もっとも大きな理由は海外旅費の繰り越しである。研究を発表する場として最も相応しいと考えている国際会議は開催周期が1.5年周期であり、今年度開催の発表申込は前年度末に締め切られていた。その為、次年度に開催される会議で発表する計画である。使用計画は、次年度に開催される国際会議への参加費用及び渡航費用に使用する。
非線形動的特性を積極的に利用した高速CT画像再構成手法の開発

医用CT画像再構成としての逐次法は,逆投影法と比較して画像の品質に関する優位性を持っているが,最終的な画像を得るには多くの繰り返し回数を必要とする.逐次法の漸化式を「離散時間非線形力学系」としてとらえたとき,力学系の安定固定点は理想画像を与える.他の逐次法よりも非線形性の強いPower Multiplicative Algebraic Reconstruction Technique(PMART)において,非線形動的特性を積極的に活用する独自のアイデアにより,処理の高速化を図ることが可能であると考えられる.本研究代表者の提案した静的及び動的拡張PMARTについて以下の項目を達成させることができた:・本研究者の開発した計算手法を用いて固定点の定性的性質と分岐現象を詳細に解析し,固定点への収束が最も高速となるパラメータ領域を求め,実際従来の逐次法よりも短時間で再構成画像が得られることを示した.・大きな画像サイズに対しても速度低下が生じないアルゴリズムを検討し,種々の数値実験を通して提案手法の有用性を検証した.成果の一部を国際ジャーナルや国際会議,国内研究会等で発表した.医用CT画像再構成としての逐次法は,逆投影法と比較して画像の品質に関する優位性を持っているが,最終的な画像を得るには多くの繰り返し回数を必要とする.逐次法の漸化式を「離散時間非線形力学系」としてとらえたとき,力学系の安定固定点は理想画像を与える.他の逐次法よりも非線形性の強いPower Multiplicative Algebraic Reconstruction Technique(PMART)において,非線形動的特性を積極的に活用する独自のアイデアにより,処理の高速化を図ることが可能であると考えられる.本研究代表者の提案した静的及び動的拡張PMARTについて以下の項目を達成させることができた:・本研究者の開発した計算手法を用いて固定点の定性的性質と分岐現象を詳細に解析し,固定点への収束が最も高速となるパラメータ領域を求め,実際従来の逐次法よりも短時間で再構成画像が得られることを示した.・大きな画像サイズに対しても速度低下が生じないアルゴリズムを検討し,種々の数値実験を通して提案手法の有用性を検証した.成果の一部を国際ジャーナルや国際会議,国内研究会等で発表した.医用CT画像再構成法としての逐次近似法は,フィルタ補正逆投影法よりも高品質な画像を再構成できるが,従来,最終的な画像を得るには多くの繰り返し回数を必要とする欠点がある.先行研究で提案した拡張PMARTの漸化式を「非線形力学系」として定式化し,非線形動的特性を積極的に活用することにより,アーチファクトの劇的な削減と画像再構成の高速化を併せ持つ再構成法を開発することが本研究の目的である.今年度の研究実績の概要は次の通り.・まず静的拡張PMARTの更新パラメータを変化パラメータとした力学系の解析を行った.安定固定点の特性乗数が等値となるパラメータ集合を求め,画素数やファントム画像を種々に変化させて特性乗数の性質を検討した.・次に,動的拡張PMARTを対象とし,比較的大きな画像サイズに対しても速度低下が生じないアルゴリズムの検討を行った.次元の高い系について数値実験を行い,理論的検討のためのデータを収集した.・実際のSPECT装置から得られたデータをもとに再構成を行い,拡張PMARTとEM法の併用による再構成法を提案し,計算速度と画像の性質を評価した.以上の通り,申請時において設定した今年度の目標を達成させることができた.成果の一部を学会・研究会で発表した.医用CT画像再構成としての逐次法は、逆投影法と比較して画像の品質に関する優位性を持っているが、最終的な画像を得るには多くの繰り返し回数を必要とする。逐次法の漸化式を非線形力学系としてとらえたとき、力学系の安定固定点は理想画像を与える。他の逐次法よりも非線形性の強いPMARTにおいて、非線形動的特性を積極的に活用する独自のアイデアにより、処理の高速化を図ることが可能であると考えられる。本研究代表者の提案した拡張PMARTについて以下の項目を達成させることができた:・本研究者の開発した計算手法を用いて固定点の分岐現象を詳細に解析し、固定点への収束が最も高速となるパラメータ領域を求め、実際、従来の逐次法よりも短時間で再構成画像が得られることを示した。・大きな画像サイズに対しても速度低下が生じないアルゴリズムを検討し、種々の数値実験を通して提案手法の有用性を検証した。以上の通り、申請時において設定した今年度の目標を達成させることができた。成果の一部を国際ジャーナルや国際会議等で発表した。
強誘電性高分子複合薄膜の機能設計と作製プロセスの研究

強誘電性高分子薄膜の新しい機能素子の開発を目指して,高分子の中で最も顕著な強誘電性を示し,また,高度な結晶化度を示すP(VDF-TrFE)(フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンの共重合体)薄膜の基礎的物性,圧電性,光電物性を調べた.また機能が期待できる孤立微粒子単結晶の作製を検討した.その結果,次のことがわかった.(1)感光性色素,電荷移動錯体をドープした共重合薄膜における電子ー正孔の光生成効率は膜中に強誘電性ラメラ結晶を成長させることによって,著しく向上する.それはラメラ間に存在する内部電場のためと考えられる.また,焦電効果も同様に大きくなることがわかった.(2)共重合体薄膜は圧電体として極低温でも室温と同様な大きい電気機械結合係数を有し,また大きい焦電圧を示す.前者は電歪定数が温度にかかわらず一定であることから,また,後者は比熱が分極変化の温度係数よりも低温出よりも急激に小さくなることに由来し,低温での分子鎖振動の量子的効果が原因であることがわかった.これらの性質は共重合体薄膜で極低温でも効果的な超音波素子や熱センサーが作製できることを示す.(3)共重合体の希薄溶薪を非可溶性液体に分散させることによって,共重合体の微粒子が得られ,これら結晶化して,孤立した単結晶微粒子を作製することに成功した.このような方法で結晶を試みはこれが最初である.物性を評価している.またラメラ単結晶の電子数回折により,微結晶中に興味ある高次構造を見いだした.(4)強誘電性高分子と複合化して,新しい機能が期待できるようないくつかの有機分子薄膜の構造と物性を調べた.可溶性銅フタロシアニンと長鎖アルコールとの1:1混晶LB膜のCu(II)のESRなどの結果から,膜内での分子の配列を明らかにした.また,各種のラジカル塩のの薄膜を電気化学的方法によって作製し,その電気磁気的性質を明らかにした.これまでに得た知見をベースにして,今後さらに研究を展開する.強誘電性高分子薄膜の新しい機能素子の開発を目指して,高分子の中で最も顕著な強誘電性を示し,また,高度な結晶化度を示すP(VDF-TrFE)(フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンの共重合体)薄膜の基礎的物性,圧電性,光電物性を調べた.また機能が期待できる孤立微粒子単結晶の作製を検討した.その結果,次のことがわかった.(1)感光性色素,電荷移動錯体をドープした共重合薄膜における電子ー正孔の光生成効率は膜中に強誘電性ラメラ結晶を成長させることによって,著しく向上する.それはラメラ間に存在する内部電場のためと考えられる.また,焦電効果も同様に大きくなることがわかった.(2)共重合体薄膜は圧電体として極低温でも室温と同様な大きい電気機械結合係数を有し,また大きい焦電圧を示す.前者は電歪定数が温度にかかわらず一定であることから,また,後者は比熱が分極変化の温度係数よりも低温出よりも急激に小さくなることに由来し,低温での分子鎖振動の量子的効果が原因であることがわかった.これらの性質は共重合体薄膜で極低温でも効果的な超音波素子や熱センサーが作製できることを示す.(3)共重合体の希薄溶薪を非可溶性液体に分散させることによって,共重合体の微粒子が得られ,これら結晶化して,孤立した単結晶微粒子を作製することに成功した.このような方法で結晶を試みはこれが最初である.物性を評価している.またラメラ単結晶の電子数回折により,微結晶中に興味ある高次構造を見いだした.(4)強誘電性高分子と複合化して,新しい機能が期待できるようないくつかの有機分子薄膜の構造と物性を調べた.可溶性銅フタロシアニンと長鎖アルコールとの1:1混晶LB膜のCu(II)のESRなどの結果から,膜内での分子の配列を明らかにした.また,各種のラジカル塩のの薄膜を電気化学的方法によって作製し,その電気磁気的性質を明らかにした.これまでに得た知見をベースにして,今後さらに研究を展開する.
キャリア教育事業の協働性評価及び協働性の改善が教育効果に与える影響の分析

キャリア教育事業においては、教育効果の更なる向上と持続可能な事業とする協働体制の構築が主な課題となっている。しかし、現状の研究においては、教育効果とその効果を向上させるための授業設計、指導のあり方が研究の中心となっており、キャリア教育の協力者(例:インターンシップ受入企業)の協働意識を醸成する研究が殆ど行われていない。そこで、本研究では事業の協働性(「協働意識を醸成する性質や能力」と定義する)を意識構造分析によって評価し、事業の協働性の改善が教育効果に与える影響を定量的に明らかにし、事業の協働性とキャリア教育効果向上を同時に成し遂げるあり方を検討する。
三次元視覚刺激装置を用いた高次視覚中枢の反応性と神経回路の解析

1、63年度の研究では、61ー62年度で関発された3次元視覚刺激装置を用い、ネコの後上シルビュース回にある高次視覚野の3次元視覚刺激に対する反応性を調べた。2、後上シルビュース回には19野、PMLS、21a野などの高次視覚野があることが知られているが、その局在、他の視覚領野との神経結合については多くの論争があり、また視覚刺激に対する反応性の差などについては全く明らかにされていなかった。3、本研究では、17野にWGAーHRPを注入し、17野に投射する遠心性細胞を標識し、遠心性投射のパターンに基づいて、19野、PMLS、21a野の領域を決定した。4、これらの領域の高次視覚野細胞の視覚刺激に対する反応性を3次元視覚刺激装置を用いて調べた結果、各々の領野が特有の視覚刺激に対する反応性(19野細胞は鋭い方位選択性とEndーstop性を、PMLS野細胞は方向選択性とEndーstop性を、20a野細胞は鋭い方位選択性を持つ)を持つことが示された。5、さらに、3次元視覚刺激装置によりこせらの反応性を定量的に測定し、形態学的に決定された領野における細胞の局在との相関を統計学的(多変量解析)に調べたところ、両者の間に強い相関があることが明らかになった。6、これらの所見は専ら形態学的所見に基づいて区分された高次視覚野の神経細胞がそれぞれ独自の反応性を持ち、特有の視覚情報処理を行っていることを示すものである。1.高性能のミニコン(PDP11/73),グラフィクインタフェース,CRTディスプレイにより、三次元視覚刺激装置を開発した。2.この装置を用い、長方形などの二次元図形が三次元方向に運動するときに生じる基本的な視覚的手掛かり(左右の網膜像に生じる運動視差、大きさの変化)を両眼あるいは単眼に呈示し、これに対するClare-Bishop野細胞の反応を調べた。これまでの研究で用いられた三次元運動刺激装置は視覚的手がかりを機械的な手法で再現するために、反応性や神経回路の解析に大きな制約があったが、新しい三次元作成装置を用いることにより、三次元運動の視覚的手掛かりに対するClare-Bishop野細胞の反応性の系統的な解析が可能となった。1.61年度に開発した3次元視覚刺激装置は刺激の表示装置として,通常型(インタレース)のCRTを用いていた.このために映像にフリッカーが生じ,またCPUの計算速度も十分でないなどの問題があり,スムーズで早い3次元運動を再現することができず,クレアビショップ野細胞の3次元運動の十分な解析が妨げられていた.2.本年度の研究ではCRTをノンイタレースの高精細度型とし,さらにラムディスクを導入し, CPUであらかじめ計算した映像データをラムディスクに蓄え,これを高速で(50HZ,ノンイタレース)で提示する方式を採用し,スムーズな3次元運動を再現することができた.3.この改良された視覚刺激装置を用い,クレアビショップ野細胞の3次元運動に対する反応性を調べたところ,これまでの研究ですでに見出されている接近,離反,等距離運動細胞の他,斜め方向の3次元運動,例えば,左上より右下方向への接近,あるいは離反運動などの3次元運動に選択的に反応する細胞も見出された.4.これらの細胞は,片方の目に斜め方向の運動を別々に提示したときには余り反応せず,これを両方の目に提示したときに強く反応する.しかも,両方の目に,全く同一の斜め方向の運動を提示したときよりも,接近あるいは離反方向の運動視差を組合わせて与えるとはるかに強く反応することが示された.このことから,これらの細胞は左右の目で捉えられた運動情報に基いて斜め方向の3次元運動を認知すると考えられる.1.上シルビュース回には7野、19野、PMLS野、21a野などの高次視覚野があることが知られているが、その局在については研究者の間で論争があった。

2.本年度の研究では、西洋ワサビと過酸化分解酵素(HRP)を17野へ注入したときに生じる遠心性細胞の分布パターンと、61-62年度に開発した3次元視覚刺激装置により調べられた神経反応性に基づいて上記の高次視覚野の境界を定め、19野、PMLS野、21a野の神経細胞の方位選択性、方向選択性、end-stopなどの反応性を解析した。3.この研究により、19野細胞は鋭い方位選択性とend-stop性を、PMLS野細胞は方向選択性とend-stop性を、21a野細胞は方位選択性を持つことが示された。4.これらの反応性の外に、縞模様と視覚ノイズパターンに対する反応性、縞模様に対する空間周波数同調性などの特性を計測し、HRPの逆方向性標識による形態学的区分と神経細胞の反応性の組合せとの間の対応関係を多変量解析(mu1tivariate ana1ysis)により調べたところ、両者の間に高い相関(相関係数、0.86)が認められた。これらの研究結果は高次視覚野はそれぞれ特有の反応選択性を持ち、それぞれ独自の情報処理に関与していることを示している。
非有界出力作用素を有する発展方程式系のロバスト安定化とその応用に関する研究

本研究を通して五つの成果を得ることができた。以下の通りである。(1)混合定数系の安定化、(2)拡散プロセスおよび並流型熱交換プロセスの出力トラッキング制御、(3)プラグフロー反応プロセスおよび並流型熱交換プロセスの安定性向上制御、(4)偏微分方程式を用いたフォーメーション制御、(5)内部にフィードバックループを有する線形放物型システムの安定化平成24年度は、まずはじめに、ディリクレ境界制御・ディリクレ境界観測を伴う1次元拡散プロセスと不安定なODEプラントが、剰余モードフィルタ(RMF)を通してカスケード接続された混合定数系の、有限次元コントローラによる安定化問題を扱った。ここで、ODEプラントは可制御かつ可観測であると仮定した。1次元拡散プロセスの部分はH. Sano (2012)と同様の手法を用いて、有界な入力作用素と非有界な出力作用素、そして直達項を有する発展方程式系として定式化し、これにODEとRMFを取り付けた系全体に対して、モード展開を行うことにより有限次元モデルを導出した。ここで、その有限次元モデルが可制御かつ可観測になることを示し、その事実に基づき、従来のRMFを含む構造をもつ有限次元安定化コントローラの構成が可能なことを半群理論を用いて証明した。つぎに、拡散項を有する並流型熱交換方程式の、ディリクレ境界制御・分布観測の下での出力トラッキング制御問題を取り上げた。出力の値を指定したときの平衡状態と、熱交換プロセスとの誤差を記述する誤差システムを安定化するために、バックステッピング法を用いた状態フィードバック則の構成法を与えた。また、数値実験を通してその有効性を確認した。これら以外に、フォーメーションの制御に現れる分散合意の常微分方程式系を1次元拡散方程式で近似した系に対し、RMFを併用した有限次元コントローラによって、元の無限次元系の安定度が高められる、すなわち、速やかなフォーメーションが達成できることを明らかにした。平成25年度は、まずはじめに、内部にフィードバックループを有する線形放物型システムの、出力フィードバック制御による安定化問題を扱った。例えば、固体燃料ロケットの燃焼を表す最もシンプルなモデルとして用いられる、境界上に点熱源をもつ熱拡散系は、内部にフィードバックループを有する線形放物型システムと見なすことができるが、この放物型システムに対して、分布制御・分布観測のもとで有限次元コントローラによる安定化法を考案した。この系は、H. Sano (2012)と同様の手法を用いて重み付けられたルベーグ空間の中で定式化すると、有界な入出力作用素をもつが、システム作用素が自己共役ではない発展方程式系として表される。特に、内部で働くフィードバック項の影響でシステム作用素の自己共役性が崩れるため、制御が難しくなっている。ここでは、内部のフィードバックループのゲインに有限次元性の仮定をおき、モード展開を行うことにより有限次元モデルを導出し、有限次元モデルの可制御性・可観測性に関する仮定のもとで、安定半径に基づく方法ならびに剰余モードフィルタ(RMF)を併用した方法の、二通りの方法で有限次元安定化コントローラの構成が可能なことを半群理論を用いて示した。つぎに、拡散項を有する並流型熱交換方程式の、ディリクレ境界制御・ディリクレ境界観測のもとでの安定性向上問題を取り上げた。定式化にはH. Sano (2012)と同様の手法を用いて、有界入力作用素と非有界出力作用素、そして直達項を有する発展方程式系として表し、モード展開を行うことにより有限次元モデルを導出した。ここで、その有限次元モデルが可制御かつ可観測になることを示し、従来のRMFを含む構造をもつ有限次元コントローラによって安定度が高められることを半群理論を用いて示した。以下の通りである。(1)混合定数系の安定化、(2)拡散プロセスおよび並流型熱交換プロセスの出力トラッキング制御、(3)プラグフロー反応プロセスおよび並流型熱交換プロセスの安定性向上制御、(4)偏微分方程式を用いたフォーメーション制御、(5)内部にフィードバックループを有する線形放物型システムの安定化平成23年度は、はじめに、ノイマン境界制御・ディリクレ境界観測を伴う1次元拡散プロセスの出力トラッキング制御問題を取り上げた。出力の値を指定したときの平衡状態と、拡散プロセスとの誤差を記述する誤差システムを安定化するために、それを作用素の分数冪を用いた変数変換によって、有界な入力作用素、非有界な出力作用素を有する発展方程式系として定式化し、剰余モードフィルタ(RMF)を併用した有限次元コントローラを構成した。特に、ポテンシャル項の係数に関するある条件の下で、そのコントローラによって出力トラッキングが達成できることを明らかにした。つぎに、ノイマン境界制御・ディリクレ境界観測を伴う1次元拡散プロセスと不安定なODEプラントが、あるフィルタを通してカスケード接続された混合定数系の、有限次元コントローラによる安定化問題を扱った。ODEプラントは可制御かつ可観測であると仮定している。1次元拡散プロセスの部分は上記の出力トラッキング制御のときと同様に、有界な入力作用素、非有界な出力作用素を有する発展方程式系として定式化している。特に、カスケード接続する際のフィルタにRMFを用いたとき、系全体の有限次元モデルが可制御かつ可観測になることを示し、従来のRMFの手法による有限次元安定化コントローラの構成が可能なことを明らかにした。さらに、1次元拡散プロセスの部分を1次元移流拡散プロセスに置き換えても、同様の手法で有限次元安定化コントローラが構成できることを示した。

これら以外に、ディリクレ境界制御・ディリクレ境界観測を伴うカップリングした1次元移流拡散方程式系に対し、RMFを併用した有限次元コントローラによって、元の無限次元系の安定度が高められることを示した。また、類似の系に対して、バックステッピング法を用いた無限次元の出力フィードバック則の構成法も示した。平成26年度は、平成24年度に取り上げた、偏微分方程式を用いたフォーメーション制御(H. Sano, 2013)の一般化およびその数値実験的検証を行った。H. Sano (2013)では、フォーメーション制御(例えば、群ロボットのフォーメーション制御など)に対する集中定数系からのアプローチで、しばしば用いられている分散合意の常微分方程式系を、境界条件に時間微分が入った拡散方程式で近似し、境界上のディリクレデータおよびノイマンデータをシステムからの出力とする、境界制御・境界観測系の平衡状態への安定化問題を取り上げたが、平成26年度では、拡散方程式をスツルム・リゥヴィル型作用素によって記述される放物型偏微分方程式に置き換えた問題を考察した。このように、作用素を一般化することで、達成し得るフォーメーションの形状をより一般化できる。このシステムに対し、H. Sano (2012)と同様の手法を用いて、有界入力作用素と非有界出力作用素を有する発展方程式系として定式化し、モード展開を行うことにより有限次元モデルを導出した。そして、その有限次元モデルが可制御かつ可観測になることを示し、剰余モードフィルタ(RMF)を含む構造をもつ有限次元コントローラによって、平衡状態への安定化が達成できることを半群理論を用いて示した。さらに、Matlabを用いた数値実験を行い、構成された制御則の有効性を検証した(H. Sano, 2015)。研究期間全体を通じて「ディリクレ境界制御・ディリクレ境界観測を伴うカップリングした1次元移流拡散方程式系の制御問題」が主要なテーマであったが、早い段階で研究成果(H. Sano, 2012年)を得ることができた。その後、それを基にして研究を進めていくことができ、フォーメーション制御、混合定数系や並流型熱交換プロセスの制御などの、一連の研究成果を得ることができた。偏微分方程式系の制御理論平成23年度の「研究実績の概要」に記した、ディリクレ境界制御・ディリクレ境界観測を伴うカップリングした1次元移流拡散方程式系の制御に関する研究成果(H. Sano, 2012年)は、当初は平成25年度の計画で予定していた重要なテーマの一つであったが、平成24年度の内に、その成果を基にして研究を進めることができ、研究成果(H. Sano, 2013年)を得ることができた。平成23年度の「研究実績の概要」に記した、ディリクレ境界制御・ディリクレ境界観測を伴うカップリングした1次元移流拡散方程式系の制御に関する研究成果(H. Sano, 2012年)は、当初は平成25年度の計画で予定していた重要なテーマの一つであったが、平成2425年度に、その成果を基にして研究を進めることができ、一連の研究成果(H. Sano, 2013年; H. Sano, 2014年)を得ることができた。
RNAウイルスを用いた神経芽腫に対する腫瘍融解ウイルス療法の検討

【背景と目的】腫瘍融解ウイルス療法とは、腫瘍内でウイルス複製能力を保持しつつ、正常細胞では病原性を示さないウイルスを用いて腫瘍を融解するというものである。今年度、我々はSindbis virusを用い、神経芽腫細胞株に対するin vitroの腫瘍融解効果を検討したので報告する。【細胞株と方法】神経芽腫細胞株SK-N-SH,IMR32,LA-N-5,GOTO,RT-BM-1を用いた。Sindbis virusは、MOI(Multiplicity of Infection)=0.0001から1までの間で感染実験を行った。陰性コントロールとしてウイルス液を45分間、紫外線照射しウイルスの複製能を消失させたものを用いた。アポトーシス誘導の判定にはTUNEL法を用いた。【結果】Sindbis virusを5種類の神経芽腫細胞株に感染させると、いずれの細胞もMOI=0.01以上でday3には、ほぼ100%の細胞が丸くなって浮遊した。同量の紫外線照射したウイルスを感染させても細胞に変化は認められなかったが、MOI=1以上まで紫外線照射ウイルスを増やすと細胞は丸くなり浮遊した。TUNEL染色を行なうと、感染早期にアポトーシスが誘導されていることが明らかになった。また、ウイルス感染後の細胞培養液を回収し、ウイルス力価を測定したところ、100倍に上昇していた。【考案】Sindbis virusは神経芽腫に対しては極めて強い腫瘍融解効果を示した。ウイルスの感染に際してアポトーシスが誘導されることが示された。ReovirusはRas遺伝子が活性化した細胞の中ではウイルスの増殖が促され、その結果、ウイルスは宿主細胞を融解する。膵癌細胞などで腫瘍融解作用が報告されている。一方、Sindbis virusは、幼弱なマウスの脳に感染し、アポトーシスを引き起こすことが知られている。癌細胞に対する腫瘍融解作用に関する実験結果はほとんど報告されておらず、神経芽腫に対する有効性が期待される。ReovirusはL cellに感染させ、増殖、回収を繰り返し、高力価のウイルス液を作成した。Sindbis virusも同様に、Chicken Embryo Fibroblast cellに感染させて力価の高いウイルス液を回収した。予備実験として膵癌細胞PANC 1,SUIT 2と、マウスFibroblast cell C3H10T1/2に対する効果を、10^4個の細胞に対し、moi(multiplicity of infection)を1,0.1,0.01の3段階に希釈して感染させた。Negative controlとして、ウイルス液を30分間、紫外線照射し、ウイルスの増殖能を消失させたものを用いた。Reovirusは、Day 5から膵癌細胞PANC 1,SUIT 2において腫瘍融解現象が観察されたが、10T1/2においては形態・増殖ともに変化は認められなかった。Sindbis virusは、Day3からすべての細胞において細胞融解作用が認められた。紫外線照射のウイルスでは何ら変化は認められなかった。本治療法は、人体に病原性を持たないウイルスが体内で増殖するため、ウイルスが増殖しない従来の遺伝子治療と比べ、その効果も高いと推測されることが特徴である。今後は、神経芽腫を対象に腫瘍融解効果を解析する予定である。