hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
窒化物半導体蛍光体と冷陰極を用いた小型高輝度深紫外ランプの基礎研究

GaNナノ構造を発光源とする深紫外線ランプ実現のための基礎研究を行った。作製したGaNナノ蛍光体サイズは、直径200nm、長さ1μm程度である。TEM観察による構造解析を行った結果、ナノ蛍光体は単結晶であり無転位の高品質結晶であることがわかった。初期成長核とナノ蛍光体の良いサイズ一致から、ナノ蛍光体構造は成長核に大きく依存することが明らかになった。このGaNナノ蛍光体は非常に強いバンド端発光を示す。これは、良好な結晶品質に起因しているといえる。GaNにAlを混合してAlGaNナノ蛍光体を作製した結果、発光波長を367mから346nmまで短波長化することができた。紫外線ランプの冷陰極材料として、GaNナノワイヤ及びカーボンナノチューブ(CNT)の作製を行った。効果的な電界電子放出を得るため、Vapor-Solid-Liquid成長により直径20nm、長さ5μm程度のVLS成長ナノワイヤ作製に成功した。ナノワイヤについて電界電子放出特性を測定したところ、電子放出電界が13V/μmとなる電界電子放出が得られた。新規CNT作製方法として、同一装置内で触媒ナノ粒子形成とCNT成長を連続して行うことが可能な方法を考案した。TEM観察より、作製したCNTは多層CNTであることがわかった。多層CNTから、閾値電界が9V/μmとなる良好な電子放出特性が得られた。電流密度は最大100mA/cm^2であり、このCNTは紫外線ランプの冷陰極として十分応用可能な特性を示している。GaNナノ蛍光体と冷陰極を真空封止した紫外線ランプの試作を行った。冷陰極殻の電子線によるナノ蛍光体励起によりランプを発光させることに成功した。紫外線ランプの発光スペクトルは、GaNナノ蛍光体のエネルギーギャップに相当する366nm付近に中心波長を持ち、単色性が高いという特徴がある。研究代表者が見出した柱状GaNナノ構造は発光波長370nmの近紫外領域にて非常に明るく発光する。市販されているMOCVD成長GaN薄膜と比較した場合、面積当たりの発光量はナノ構造の方が約4倍大きい。試料の断面を透過型電子顕微鏡で観察した結果、ナノ構造には一般的GaN薄膜に特有な転位が全くなく結晶品質が非常に高いことがわかった。このことが、高い発光効率の大きな理由であると考えられる。このようなナノ結晶が形成するメカニズムを調べるため、種々の条件で結晶成長を行いその結晶成長初期過程を原子間力顕微鏡で観察した。その結果、成長初期段階で基板上に形成した量子ドット状(粒径約50nm)のGaNドットが形成していることがわかった。そして、このGaNドットが成長核として柱状GaNナノ構造形成に結びっくことがわかった。GaNドットは、形成時の基板温度や、アニール温度などの条件を変化させることにより、粒径と密度を制御できることがわかった。GaNナノ構造は密度が高くなり隣接する物同士で結合が生じると、界面に転位が発生して発光強度が低下する。そのため、成長初期のドット構造制御は、高効率発光するGaNナノ構造作製においては大変重要である。このGaNナノ構造の作製時に、原料にAlを追加するとAlGaNナノ構造が形成することもわかった。GaNナノ構造に比べてバンドギャップが広がるため、発光波長が短波長化した。実験の中で最もAlを多く含む試料では、電子線励起による発光波長は346nmであった。高効率蛍光体開発のために、直径200nm以下のナノサイズ結晶(ナノ蛍光体)を作製した。高効率発光を得るためには、結晶欠陥発生を軽減することが重要である。

ナノ蛍光体結晶は、密度が大きくなり隣接する結晶同士が結合成長を起こすと、ナノ構造においても界面に欠陥が発生し発光特性は劣化する。このため、ナノ結晶サイズと密度の詳細な制御が発光特性向上に重要となる。GaNナノ蛍光体成長は、初期成長核形成と核上結晶成長の二段階で行っているため、ナノ結晶サイズ及び密度は初期成長核によって決定付けられる。そこで、初期成長核の形成プロセスを種々の条件で行い、原子間力顕微鏡で観察した。原料として用いているガリウムの供給量依存性を調べたところ、供給量増加とともにサイズ・密度とも同時に増加することがわかった。また、形成核のアニール温度及びアニール時間依存性を調べたところ、ともに密度は変化せずサイズのみが変化することがわかった。特に、サイズ変化はアニール時間によって緩やかに変化する傾向が見られた。これらの結果より、初期成長核を制御するためには、まずガリウム供給量によって核密度を制御し、次にアニール温度は一定にしてアニール時間によって核サイズを制御すればサイズと密度を個別に制御できることがわかった。このようにして作製したGaNナノ蛍光体とカーボンナノ構造による冷陰極を向かい合わせにして真空管に封止した紫外線ランプ構造の試作を行った。冷陰極とGaNナノ蛍光体間に直流電圧を印加したところ、紫外線発光が得られた。紫外線ランプの発光スペクトルは、GaNナノ蛍光体の電子線励起発光測定で得られるスペクトルと同様なものであり、ランプ構造においても予想通りに紫外線発光が得られることがわかった。
二酸化炭素を用いる炭化水素類の触媒的カルボキシル化反応

本申請課題研究では、新たに設計した機能性遷移金属錯体を用いて各種炭化水素類と二酸化炭素から触媒的にカルボン酸を得る反応について多面的なアプローチにより検討を行い、真に有用な二酸化炭素固定化反応の開発を目的として研究を行った。その結果、1気圧の二酸化炭素雰囲気下、PSiPピンサー型パラジウム錯体を触媒とする、1,3-ジエンのヒドロカルボキシル化反応の開発に成功した。併せて本反応の鍵錯体であるPSiPピンサー型パラジウム錯体の挙動に関し興味深い知見を得た。また、ロジウム触媒を用いる芳香族炭化水素およびアルケン類のsp^2-炭素-水素結合活性化を契機とするカルボキシル化反応の開発にも成功した。我々はすでに、ロジウム(I)あるいは銅(I)触媒を用いることにより二酸化炭素雰囲気下アリールホウ酸エステルのカルボキシル化反応が進行することを見出している。今年度の研究ではまず、この反応を利用して芳香族化合物のワンポットカルボキシル化反応の開発を行った。すなわち芳香族化合物をイリジウム触媒とジボロンによりボリル化し、続けてヨウ化銅(I)、t-ブトキシカリウムを加えジメチルホルムアミド中、二酸化炭素雰囲気下で加熱することで、対応するカルボン酸が良好な収率で得られることを見出した。またロジウム(I)触媒を用いる反応についても反応機構の詳細な検討を行い、新たに高活性な触媒を創製することに成功した。また我々は、PSiPピンサー型パラジウム錯体を触媒とすることで、1気圧の二酸化炭素雰囲気下、アレンのヒドロカルボキシル化反応が進行することをすでに報告している。今年度の研究ではこの反応の反応機構について詳細な検討を行い、本反応の活性中間体であるパラジウム(II)ヒドリド種と0価パラジウムにシランのケイ素-水素結合が配位した錯体との間に早い平衡が存在すること、またこれがアレンと反応して生じるアリルパラジウム(II)中間体とここから還元的脱離が進行して生じるアリルシラン中間体との間にも平衡が存在することを明らかにした。さらに基質としてアレンに換え、より入手容易な1,3-ジエン類を用いても高効率的にヒドロカルボキシル化反応が進行しβ、γ-不飽和カルボン酸を与えることを見出した。本年度の研究ではまず、シリルピンサー型パラジウム錯体を触媒とする1,3-ジエン類のヒドロカルボキシル化反応の検討を行った。その結果、1気圧の二酸化炭素雰囲気下、種々の1,3-ジエンに対し触媒量のシリルピンサー型パラジウム錯体と1.5倍モル量のAlEt_3またはZnEt_2を作用させると、合成中間体として有用なβ,γ-不飽和カルボン酸が高収率で得られることを見出した。本反応ではパラジウム錯体とAlEt_3またはZnEt_2とのトランスメタル化/β-水素脱離によって生じるシリルピンサー型パラジウムヒドリド錯体が鍵活性種として機能し、1,3-ジエンのヒドロメタル化を起こす。これにより生じたシリルピンサー型σ-アリルパラジウム錯体が二酸化炭素へ求核付加することで還元的カルボキシル化が進行し、その後トランスメタル化を経由することで触媒活性種が再生する。続いてメチルアルミニウム反応剤存在下、[RhCl(coe)_2]_2/P(Cy)_3を触媒とすることで、フェニルピリジン誘導体のo-位C-H結合のカルボキシル化が、1気圧の二酸化炭素雰囲気下で進行することを見いだした。本反応は様々な置換基を有するアリールピリジン類に適用可能であり、対応する2-(2-ピリジル)安息香酸誘導体が良好な収率で得られる。またピリジン環のみならずピラゾール基も配位性官能基として利用可能であり、基質一般性良くC-H結合カルボキシル化が進行する。本反応は,活性化されていない(酸性度の低い)芳香族C-H結合のロジウム(1)錯体への酸化的付加を利用してこれを活性化し、二酸化炭素と触媒的に反応させた初めての例であり、今後の課題である「単純炭化水素C-H結合の直接カルボキシル化」の実現に向けた第一歩として重要であると考えられる。既に我々は、フェニルピリジン誘導体を基質として用い、二酸化炭素雰囲気下、ロジウム触媒及びメチルアルミニウム反応剤を作用させることにより、o位炭素ー水素結合の直接カルボキシル化が進行することを見出している。今回我々はまず本反応の反応機構について詳細な検討を行い、各種中間体の1H NMRによる観測、ならびに単離、単結晶X線構造解析によるその同定に成功した。特に本反応系中においてロジウム錯体は、二分子の基質が配位した構造を取っていることが明らかとなった。また配向性官能基を持たない単純芳香族炭化水素の炭素ー水素結合の直接カルボキシル化の検討を行い、TONは低いものの、触媒的に反応が進行する可能性を見出した。さらにアルケンのsp2炭

素ー水素結合の直接カルボキシル化の実現を目指し、まずは配向性官能基を有する基質としてシクロヘキセニルピリジン誘導体を用いフェニルピリジン誘導体を用いた際の最適条件を適用したところ、目的のカルボキシル化体が中程度の収率で得られ、同時にメチル化体も相当量副生することがわかった。これらの反応に関しては、収率の向上を目指した検討を継続している。Pincer型パラジウム錯体を用いる不斉ヒドロカルボキシル化反応の実現をめざし、種々のキラルなPSiP-ピンサー型パラジウム錯体の設計・合成を行った。リン原子上をキラルとした配位子や、ケイ素原子上をキラルとした配位子を様々合成し、光学分割を行い各種のキラルなピンサー型パラジウム錯体を合成することに成功した。これを用いて1気圧の二酸化炭素雰囲気下、1,2-あるいは1,3-ジエンを基質とするヒドロカルボキシル化反応についてさまざまな検討を行った結果、β,γ-不飽和エステルが40%ee近い光学収率で得られることを見出した。24年度が最終年度であるため、記入しない。
モリブデンの室温脆化に関する侵入型不純物元素の電子構造計算

BCCクラスターの中心に侵入型不純物元素(水素,ボロン,炭素,窒素,酸素)を置換した分子軌道計算によって、結合次数,イオン性,電子密度,レベル構造およびオーバーラップポピュレーションなどのパラメーターを得た。その結果、モリブデンと不純物元素の共有結合の大きさを表す結合次数は、ボロンが最も大きく、次いで炭素,窒素,酸素,水素の順になった。つまり、モリブデンの粒界破壊を抑制する元素であるボロンや炭素は、いずれも結合次数が大きい元素であることがわかった。また、不純物元素の第一近接位置にあるモリブデン間の距離を変えて、八面体格子を膨張させた計算を行った。20%の格子膨張によって、モリブデンと不純物元素の結合は回復することがわかった。差電子密度分布から、ボロンや炭素のような不純物元素は、第一および第二近接モリブデン原子いずれとも強い結合を形成していることがわかった。また、各不純物元素のイオン価をそれが100%イオン的になったときの価数で割った値より、各元素のイオン性が推定できることを示した。すなわち水素が最もイオン結合的であり、次いで酸素,窒素,炭素,ボロンの順となった。また、各不純物元素の化学結合は、二成分系化合物の化学結合の性質にも直接反映していることがわかった。つまり、共有結合性の強いMo_2Bからイオン結合性の強いMoO_2へ変化する。3d遷移金属を系統的に添加したモリブデン二元系合金を用いた三点曲げ試験によって、室温脆性を評価した。レニウムおよびタングステンを添加したモリブデン合金において、高い曲げ延性を示した。なお、それらの破面形態は粒界破壊が支配的であった。従って、モリブデンとの高い結合性を有することが理論計算により示された、ボロンおよび炭素を添加して粒界を強化した合金の曲げ試験を行った。その結果、これらの元素は粒界に偏析して有害な酸素との化合物を形成してはいるものの、曲げ延性の向上にはつながらなかった。このことは、モリブデンのように粒界から優先的に破壊する材料をシミュレートするためには、粒界を考慮した電子構造計算が必要であることを示唆しているのかもしれない。一方、比較のためにチタンを添加した合金において、明瞭な曲げ延性の増加が確認されている。
アイヌ民族の「儀礼用冠」に関する実証的研究とその現代的意義

儀礼用冠の調査をおこなうなかで、現代のアイヌ物質文化研究では、マクロな視野からの研究(地域性など)と、ミクロな視野からの研究(民具の製作技術)の両方が必要不可欠であることを明らかとした。また、その成果を現代のアイヌの人々と共有するためのシステム構築が必要であり、その際には「複製」がキーワードとなることが確認された。本研究は、文化人類学、とりわけ物質文化研究が、現在に生きる先住民族といかにして互恵的関係を築きあげていくことができるのかという問題関心に立ちつつ、現在、アイヌ民族による儀礼の場で頻繁に使用されている民具を取り上げ、その多様性を学術的に明らかにするとともに、その成果の効果的な還元のあり方を検討することを目的として実施している。本研究では、北海道アイヌの男性が儀礼の場で被る「儀礼用冠」を研究対象とし、文献資料および博物館資料を対象に調査を実施した。文献資料調査では、製作技術も含め現在のアイヌ民族の儀礼では見ることのできない「儀礼用冠」の多様性を、ある程度まで確認することができた。とりわけ、先端部に付く木彫(クマ等)の多様性は、本研究のなかで重要な意味を持ってくることが推測される。博物館における調査では、資料調査とともにアイヌ民族の工芸家との意見交換をおこなった。そのなかで、アイヌの伝統文化に関わる人々のなかに、それぞれの出身地(地元)に根ざした文化復興および継承活動を希望し、その一つに「儀礼用冠」が含まれていることが確認された。一方で、上記のような希望を実現するためのシステムが充分確立、認知されていない現状も確認された。現代のアイヌ物質文化研究には、マクロな視野からの研究(地域性など)と、ミクロな視野からの研究(民具の製作技術)の両方が必要不可欠であることが確認され、その効率的なシステムのあり方を模索することも重要な課題となった。本研究は、文化人類学、とりわけ物質文化研究が、現在に生きる先住民族といかにして互恵的関係を築きあげていくことができるのかという問題関心に立ちつつ、現在、アイヌ民族による儀礼の場で頻繁に使用されている民具を取り上げ、その多様性を学術的に明らかにするとともに、研究成果の効果的な還元のあり方を検討することを目的としている。文献資料調査において、既に出版されている博物館図録等より、「儀礼用冠」に関する情報を集成し、その多様性を確認した。そこでは、現在のアイヌ民族の儀礼では見ることのできない形態、すでに失われた製作技術が確認された。また、ニューヨーク自然史博物館、北海道大学フィールド科学センター植物園・博物館、北海道道内の博物館等に所蔵されている儀礼用冠について、収集地等が判明しているものを中心に実見調査をおこない、今後の文化復興や失われた技術の復活のための情報を収集した。博物館における調査では、資料調査とともに、研究成果等を広く市民へ還元する場でもあるアイヌ文化展示に関する予備的な調査、アイヌ民族の工芸家との意見交換をおこなった。そのなかで、アイヌの伝統文化に関わる人々のなかに、博物館資料を活用し、それぞれの出身地(地元)に根ざした文化復興および継承活動を希望していることが確認されるとともに、博物館側からは経年劣化が進むアイヌ民具資料の修復技術(者)が求められていることが確認された。このようにアイヌ民族側と博物館側の双方において、民具に関する現代的意義が確認され、その具現化のための総合的なシステムの構築が急がれることが判明した。なお、今後のシステム構築、先住民族との互恵的関係を構築する際に、「(民具の)修復・複製」がキーワードとなることが判明した。
画像診断より見た顔面神経、及び内耳(前庭蝸牛)神経障害の病態に関する研究

MRIの分解能の向上や3次元画像解析などの画像診断学的手法の発達は、微細な脳神経末梢枝の描出も可能にし、顔面神経や内耳神経障害の病態解明に数段の進展をもたらしつつある。今回3年間にわたり、顔面神経及び内耳(前庭蝸牛)神経障害に関するCT、MRI、及びPETの診断学的意義、及びその限界について検討し、同時に各疾患の病態を解明する目的で研究を行った。個々の施設により集積されたデータを元に診断基準、障害程度の尺度、撮像時期、撮像条件、判定基準について検討を行い、統一的診断法、検査法の下に本研究に参加の9施設の臨床データを集積して、各々の疾患におけるMRIの診断学的意義、及びその限界について検討するとともに、病態の解明を行った。その結果、大略下記の様な研究成果が得られた。1)3D-CT、3D-MRI、及びPETは、聴神経腫瘍の診断や手術的治療の際に内耳道の3次元的位置関係や蝸牛神経、顔面神経と腫瘍の関係を知るのに極めて有効である。また、発生部位の同定の可能性について検討するとともに、術後の評価、ことに再発例の早期診断の方法、可能性について検討した。2)急性発症の耳鳴が椎骨動脈系のdissectionにより生じる可能性が示唆された。3)顔面神経麻痺では造影効果は極めて初期には内耳道に造影効果を認める例が多く、時間の経過した症例ではより末梢側の水平部、垂直部に造影効果が認められた。4)耳下腺腫瘍と顔面神経走行の関係を見るのに、MRIが有効であった。5)3D-CTにより内耳奇形を詳細に観察した結果、多くの新知見が得られた。これらの研究成果の主な部分は、14編の英文論文としてまとめられ、Acta OtolaryngologicaのSupplement第542巻として発表すべく、現在、最終校正の段階にあり、2000年6月頃に発刊の予定である。平成8年度の研究の進展状況および新たに得られた知見は以下のようである。1.疾患、あるいは神経ごとに診断基準、撮像時期、撮像条件について検討した。2.Bell麻痺、Hunt症候群などの顔面神経麻痺、突発難聴、前庭神経炎における撮像時期によるMRI所見の変化について検討したが、顔面神経麻痺では造影効果は極めて初期には内耳道に造影効果を認める例が多く、時間の経過した症例ではより末梢側の水平部、垂直部に造影効果が認めが認められた。3.顔面神経麻痺などにおいて羅患神経がGd-DTPAにより造影される機序についてBell麻痺・Hunt症候群などの臨床例にてGd-DTPA造影MRI検査を施行するとともに、病理学的検討を行い検討した。その結果、顔面神経における血管透過性の変化による血液神経関門の破綻がGd-DTPAを神経内膜への漏出、集積させた結果と考えられた。4.聴神経腫瘍については発生部位の同定の可能性について検討するとともに、述語の評価、ことに再発例の早期診断の方法、可能性について検討した。5.以上の研究成果は平成8年12月20日に研究発表会を行い、検討した。平成9年度の研究の進展状況、並び新たに得られた知見は以下の通りである。1・内耳(前庭蝸牛)神経ならび顔面神経の正常形態の画像所見について検討した。とくに、顔面神経の耳下腺内での走行や小脳橋角部での走行部位や血管との位置関係について、撮像方法の違いによる鑑別法やMR cisternographyを用いて検討した。

結果:従来その走行をたどることが困難とされていた、顔面神経末梢部の走行を描出し、分枝まで鑑別することが可能であることが判明した。また、通常の撮影条件では顔面神経、前庭神経の内耳道から小脳橋角部における位置については内耳道後方よりを走行することが示唆された。2・内耳(前庭蝸牛)神経ならび顔面神経疾患の画像所見について検討した。聴神経腫瘍症例の診断における画像診断法についてはCISS法ならびに脂肪抑制T1強調法の有用性について、ガドリニウム造影法と比較検討した。また、多発性根神経炎、感音難聴、内耳奇形などの症例におけるMRI診断の有用性についても検討した。CTを用いた検討では聴神経腫瘍症例における内耳道の断面形態についての数学的解析が行われた。結果:聴神経腫瘍の診断においてCISS法ならびに脂肪抑制T1強調法により、造影剤を使用することなく明瞭に腫瘍像を描出することが可能であった。このことは造影剤の使用による医療事故の減少や、医療費の削減につながりうるものと考えられた。多発性根神経炎、感音難聴、内耳奇形においてガドリニウム造影やMIP法はきわめて有用であることが証明された。また、聴神経腫瘍症例の内耳道拡大のメカニズムは圧迫による拡大が主因であることが判明した。3・以上の研究成果については平成9年12月12日に研究発表会を行い、検討した。MRIを中心とした画像により、内耳神経および顔面神経の画像上の異常と臨床所見の対比を中心に研究を行った。1.聴神経腫瘍がその大部分が内耳道内に発生することが知られており、その起源神経は前庭神経のうちでも下前庭神経が約80%を占めていることが手術所見より確認されている。しかし、症例によっては上前庭神起源の腫瘍も存在している。腫瘍の起源神経を知ることは、手術時に顔面神経の保存、あるいは聴力の保存の上で重要である。そのため、近年、利用されている高分解能MRIで起源神経、内耳道あるいは小脳橋角部の所見を参考にして起源神経を同定することが可能かどうかを手術所見と対比して検討を行った。その結果、腫瘍が小脳橋角部に大きく進展している症例では内耳道内も腫瘍で充満しており、起源神経の同定は困難であるが、内耳道内に現局している症例では起源神経の同定が可能なことが示された。(小松崎、大友、植村、中井)2.ベル麻痺、ハント症候群、その他の疾患により発症する顔面神経麻痺の部位診断の可能性について研究した。これら顔面神経麻痺の病巣局在診断は、従米は随伴する神経学的所見との対比で行われるのが一般的であるが、近年のMRIを中心とした画像による病巣局在診断の可能性につき検討した。その結果、側頭骨外での顔面神経麻痺では、顔面神経の走行を追及することにより従来の局在診断と対比して、その病変部位の推定が可能であることが判明した。(山下、青柳、田代、村田)3.メニエール病およびその類似疾患と前庭水管との関係について検討した。すなわち、メニエール病症例では前庭水管の発育が他のめまい症例に比しての傾向があり、未だ明確でないメニエール病の発症要因の一つと推定された。(草刈)
神経細胞膜・特殊ラフト領域の動的構造と機能の解明 : 1分子追跡による研究

神経細胞の細胞膜上での特殊ラフト領域の形成機構、およびその機能の理解のため、ラフト分子であるGPIアンカー型タンパク質のプリオンタンパク質(PrP)とThy-1をターゲット分子とし、1分子蛍光観察実験を行っている。この2種類のタンパク質は、神経細胞膜上の主要なGPIアンカー型タンパク質であるにもかかわらず、その機能にはまだ不明な点が多い。細胞膜上でのPrPとThy-1の挙動を1分子レベルで調べるため、私は3種類のタグタンパク質(GFPタグ、ACPタグ、Haloタグ)を付加したPrP分子とThy-1分子(GFP-PrP、GFP-Thy-1、ACP-Thy-1、ACP-PrP、Halo-PrP、Halo-Thy-1)のDNAコンストラクトを作製し、これを初代培養神経細胞、および、チャイニーズハムスターの卵巣由来の株細胞(CHO-K1)にそれぞれトランスフェクションして、1分子蛍光観察を行った。GFP、ACPまたはHaloを付加したPrP分子とThy-1分子の生細胞膜上での運動を、それぞれ統計的に解析したところ、2つの分子の拡散係数の違いは大きく、PrPはThy-1よりも1/2ほど小さい値を示した。さらに、CHO-K1細胞の細胞膜上のPrPは、拡散しては短時間の間、動きが鈍くなり、その後また動き出すという運動(一時停留)をThy-1よりも高頻度に行っている可能性があることがわかった。これら2つの分子の生細胞膜上での挙動の違いは、PrPとThy-1がそれぞれ細胞膜上に異なる特殊ラフト領域を形成していることを示唆しているのではないかと考えている。Roger Morrisらのグループによって、免疫電顕の観察から「PrPとThy-1はそれぞれ異なるドメインに存在する」と報告されている。これを生細胞で直接的に確かめるため、私は、同一細胞膜上のPrPとThy-1を同時に1分子観察する実験系を立ち上げた。具体的には、一方のタンパク質をGFPタグ、他方をACPタグフュージョンタンパク質とし、共トランスフェクションした同一の神経細胞中での2色同時1分子蛍光観察を行った。トランスフェクション効率の向上、1分子蛍光観察に適した発現レベルの調整といった課題があったが、実験条件を確定させ、1分子観察と解析を進めた。また、コントロールとして、我々の研究室の以前の研究から、すでに非ラフト分子であることが分かっている脂質分子(Cy3-DOPE)も合わせて観察、解析した。さらにPALM/STORM顕微鏡法という新たな手法を用いた実験にも着手している。この方法を用いると回折限界以上の数十nmという超解像度でのイメージングが可能になる。このPALM/STORM顕微鏡法を生きた神経細胞での観察に応用し、GPIアンカー型タンパク質が微小なドメインを形成している可能性を示唆する結果を得た。神経細胞の細胞膜上での特殊ラフト領域の形成機構とその機能の理解のため、ラフト分子であるGPIアンカー型タンパク質のプリオンタンパク質(PrP)とThy-1をターゲット分子とし、1分子蛍光観察実験を行っている。細胞膜上でのPrPとThy-1の挙動を1分子レベルで調べるため、まず、有機蛍光色素を直接付加したFab抗体を用いて標的タンパク質をラベルし、全反射蛍光顕微鏡による1分子観察を行った。このとき、神経細胞膜上においてFab抗体でラベルされた分子が拡散している様子が観察できた。しかし、この方法だとカバーグラス上にも非特異的に接着するFab抗体全てを取り除くことは難しく、真の分子の運動がバックグラウンドのノイズによって隠されてしまう可能性があると考えた。この問題の解決策として、GFPタグを付加したPrP分子とThy-1分子(GFP-PrP、GFP-Thy-1)のDNAコンストラクトを作製し、これを初代培養神経細胞にトランスフェクションして、1分子蛍光観察を行った。この方法を用いた場合、Fab抗体を用いた場合に見られたようなバックグラウンドのノイズが抑えられるとともに、1つの分子に正確に1つの蛍光分子を付加することができた。GFP-PrP、およびGFP-Thy-1それぞれの細胞膜上での分布を統計的に解析したところ、その分布はランダム分布ではなく、有意にクラスター化しているという結果を得た。このクラスターが細胞膜上の特殊ラフト領域と関係しているのではないかと考えている。Roger Morrisらによって、免疫電顕観察から「PrPとThy-1はそれぞれ異なるドメインに存在する」と報告されている。これを生細胞で確かめるため、私は、同一細胞膜上のPrPとThy-1を同時に1分子観察する実験系を立ち上げた。具体的には、一方のタンパク質をACPタグフユージョンタンパク質とし、共トランスフェクションした同一の神経細胞中での2色同時1分子蛍光観察を行った。トランスフェクション効率の向上、1分子蛍光観察に適した発現レベルの調整といった課題があったが、現在ではほぼ実験条件を確定させ、データ数を増やすための観察とデータの解析を進めている。また、コントロールとして、我々の研究室の以前の研究から、すでに非ラフト分子であることが分かっている脂質分子(Cy3-DOPE)の観察にも着手している。今後は、ラフト領域の形成に関わっているとされる糖脂質やコレステロールといった、他の分子についても観察を行う予定である。

この2種類のタンパク質は、神経細胞膜上の主要なGPIアンカー型タンパク質であるにもかかわらず、その機能にはまだ不明な点が多い。細胞膜上でのPrPとThy-1の挙動を1分子レベルで調べるため、GFPタグ、またはACPタグを付加したPrP分子とThy-1分子のDNAコンストラクトを作製し、これを初代培養神経細胞、および、チャイニーズハムスターの卵巣由来の株細胞(CHO-K1)にそれぞれトランスフェクションして、1分子蛍光観察を行った。この方法を用いることで、1つの分子に正確に1つの蛍光分子を付加することができた。GFP、またはACP付加したPrP分子とThy-1分子の生細胞膜上での運動を、それぞれ統計的に解析したところ、2つの分子の拡散係数の違いは大きく、PrPはThy-1よりも1/2ほど小さい値を示した。さらに、CHO-K1細胞の細胞膜上のPrPは、拡散しては短時間の間、動きが鈍くなり、その後また動き出すという運動(一時停留)をThy-1よりも高頻度に行っている可能性があることがわかった。これら2つの分子の生細胞膜上での挙動の違いは、PrPとThy-1がそれぞれ細胞膜上に異なる特殊ラフト領域を形成していることを示唆しているのではないかと考えている。Roger Morrisらのグループによって、免疫電顕の観察から「PrPとThy-1はそれぞれ異なるドメインに存在する」と報告されている。これを生細胞で直接的に確かめるため、私は、同一細胞膜上のPrPとThy-1を同時に1分子観察する実験系を立ち上げた。具体的には、一方のタンパク質をGFPタグ、他方をACPタグフュージョンタンパク質とし、共トランスフェクションした同一の神経細胞中での2色同時1分子蛍光観察を行った。トランスフェクション効率の向上、1分子蛍光観察に適した発現レベルの調整といった課題があったが、現在ではほぼ実験条件を確定させ、データ数を増やすための観察とそのデータの解析を進めている。また、コントロールとして、我々の研究室の以前の研究から、すでに非ラフト分子であることが分かっている脂質分子(Cy3-DOPE)の観察にも着手している。今後は、ラフト領域の形成に関わっているとされる糖脂質やコレステロール、あるいはPrPやThy-1に関連するシグナル分子といった、他の分子についても観察を行う予定である。神経細胞の細胞膜上での特殊ラフト領域の形成機構、およびその機能の理解のため、ラフト分子であるGPIアンカー型タンパク質のプリオンタンパク質(PrP)とThy-1をターゲット分子とし、1分子蛍光観察実験を行っている。
海外における近代日本美術の研究成果・態勢の調査並びに内外の共同研究の促進

本年度は、平成11-12年度の調査を引き継ぎ、主に以下の調査・研究を行った。1)ドイツを代表する日本美術研究家であるイルムトラウト・シャールシュミット=リヒター氏を招聘し、平成10-11年に、同女史をゲスト・キユレーターとして当館ほかの協力のもとにドイツ2都市で開催された「もう一つの近代-日本の絵画1910-1970」展の反響や受容について報告を受け、今後の海外における近代日本美術の紹介のあり方について協議するとともに、当館が開催した「未完の世紀-20世紀美術がのこすもの」展等について意見交換を行った。また、別途来日した国立エルミタージュ美術館アジア部アレクセイ・ボゴリューボフ氏(日本美術担当学芸員)を招いて研究会を開き、ロシアにおける日本美術研究の現状・態勢について口頭発表いただき、意見交換を行った。2)BHA(Bibliography of History of Art}などの文献検索年鑑誌、『東亜美術史』(独)、Japon Pluriel(仏)をはじめとする学界報、および前年度までに収集した単行書、学位論文、展覧会図録等について目録化のための入力を引きつづき行った。3)研究成果報告書の作成を行った。本年度に行った主な活動は、次の三つである。1)研究分担者である鈴木勝雄(当館研究員)がハイデルベルク大学美術史研究所をはじめとするドイツ・イタリア5都市の主要な研究施設、増田玲(同上)がケルン日本文化会館ほかドイツ・フランス3都市の同上施設を訪問し、研究者と会談の上、各国の研究施設・研究者の所在を調査し、学会報・研究紀要その他基本資料の収集に当たった。2)カリフォルニア大学日本美術史教授・D.F.マッカラムおよびチェルシー美術大学(ロンドン)日本美術史教授・渡辺俊夫を招聘し、本研究分担者ほか関係分野の研究者若干名とともに研究会を開催、両教授からは、アメリカ合衆国(マッカラム教授)およびイギリス・ドイツ(渡辺教授)における近代日本美術研究の現状や研究態勢、および近年の主要な研究テーマや関心について報告があり、引き続き討議にうつった。3)BHA(Bibliography of History of Art)などの文献検索年鑑誌、『東亜美術史』(ドイツ)をはじめとする学会報、およびとりわけ1980年代以降に刊行された近代日本美術関係の展覧会カタログ所収の文献目録等を基本資料としつつ、当該分野に関わる単行書、博士論文、雑誌記事などの収集と目録化の作業を開始した。本年度の基礎調査をもとに、次年度以降は、欧米各地の日本美術史/日本学の研究機関、学会、研究会、個人研究者と連絡をとりながら、収集範囲を広げつつ、順次目録化等の作業を進める予定である。本年度は、昨年度の調査を引き継ぎ、主に以下の調査・研究を行った。1)フランス国立東洋言語文化研究所(日本部)助教授クリストフ・マルケ氏およびハイデルベルク大学美術史研究所(東アジア部)教授ドーリス・レデローゼ=クロワッサン女史を招聘し、本研究分担者ほか関係分野の研究者若干名とともに研究会を開催、両氏からはそれぞれフランス国立東洋言語文化研究所とハイデルベルク大学美術史研究所の成り立ちや研究態勢、および仏・独両国における近代日本美術史研究の現状について口頭発表いただき、あわせて両氏の近年の関心や研究テーマを中心に意見交換を行った。2)研究代表者の松本が、ケルン、パリ、ロンドン、ニューヨークを訪れ、ケルン日本文化会館、フランス国立東洋言語文化研究所、大英博物館、ニューヨーク市立大学等の研究者と会談のうえ、各国の研究施設や研究者の所在等を調査し、基本資料の収集に当たった。3)BHA(Bibliography of History of Art)などの文献検索年鑑誌、『東亜美術史』(独)、Japon Pluriel(仏)をはじめとする学界報、および昨年度に収集した単行書、学位論文、展覧会図録等について目録化のための入力を開始した。1)ドイツを代表する日本美術研究家であるイルムトラウト・シャールシュミット=リヒター氏を招聘し、平成10-11年に同女史が組織し、ドイツ2都市で開催された「もう一つの近代-日本の絵画1910-1970」展の反響や受容について報告を受け、今後の海外における近代日本美術の紹介のあり方について協議するとともに、当館が開催した「未完の世紀-20世紀美術がのこすもの」展等について意見交換を行った。

また、別途来日した国立エルミタージュ美術館アジア部アレクセイ・ポゴリューポフ氏(日本美術担当学芸員)を招いて研究会を開き、ロシアにおける日本美術研究の現状・態勢について口頭発表いただき、意見交換を行った。2)BHA(Bibliography of History of Art)などの文献検索年鑑誌、『東亜美術史』(独)、Japon Pluriel(仏)をはじめとする学界報、および前年度までに収集した単行書、学位論文、展覧会図録等について目録化のための入力を引きつづき行った。3)研究成果報告書の作成を行った。
脳機能解析に基づく癒し感の定量化と疾患の痛み緩和効果の検証

脳内の酸素濃度および自律神経系の生体信号を計測し、音楽療法および香り供給時の生体への影響について分析した。音楽提示の効果分析では、酸素濃度の絶対値と微分値を基に、脳機能の活性化レベルを定量化できる分析手法を提案し、音楽療法の効果を検証した(論文集(査読つき)への掲載が確定)。香り供給時による効果分析では、自律神経の活性化レベルを定量化できる生体信号を用いて、生体の状態を4種類に分類することにより、芳香供給による心理状態の遷移を説明できる手法を提案し、芳香供給の効果を分析した。これらは、大学内での実験のほか、特別養護老人施設の協力を得た臨床での調査も実施した。「癒し感によるよる疾患の痛みの緩和手法の提案」の一環として,音楽療法による癒し効果,脳機能の賦活効果について分析した.具体的には,歌唱や聴取を行っている際の,脳の前頭前野での脳血流量や,自律神経系の変動を同時計測することで,どのような歌唱や聴取の順序が脳機能の賦活の観点で効果的であるか分析することを目的とした.このほか,脳血流の酸素化ヘモグロビン濃度(OxyHb)を,脳機能の賦活の程度のほか,精神的ストレスの指標とする評価法が提案されているため,指標をもとにOxyHbで自律神経系の評価を行う指標を提案し,有用性について検証を行った.得られた主な成果は,以下である.1)音楽を歌唱すると,身体が活動的な交感神経優位の状態になる.その後に音楽聴取や安静にすることでリラックスさせると,OxyHbが増加し,脳機能が賦活することを確認した.2)「歌唱で交感神経優位→リラックスした副交感神経優位」という変化が重要であり,音楽の聴取で交感神経優位となる人は,歌唱後に音楽聴取をせず安静とする方が脳機能の賦活レベルが大きくなり,認知症予防に効果的であると予想された.3) OxyHbを用いて自律神経系の評価を行うRLSについて検証した結果,CSIが大きく変化する場合にはRLSも変化する傾向がみられ,RLSが交感神経の活動レベル指標として活用できる可能性を示すことができた.なお,成果報告として,以下を含む3件の学会発表を行った.脳内の酸素濃度(血流量)および自律神経系の生体信号を計測し、音楽療法および香り供給時の生体への影響について分析した。音楽療法の効果分析では、酸素濃度の絶対値と微分値を基に、二次元の状態平面を用いて、脳機能の賦活レベルを定量化できる分析手法を提案した。この分析手法を適用して、音楽療法の効果を最大限に引き出すことが可能な、音楽聴取・歌唱のシーケンスの最適化手法を提案した。この最適化手法では、先行研究で提唱されていたような、酸素濃度を高く維持することは、さほど重要でなく、酸素濃度の変化量が大きいほど、脳機能を賦活させる観点で、効果的であることを示した。また、この酸素濃度の変化量が大きい状態を維持するためには、一度、嗜好性に合致した音楽を聴取することによりリラックス状態を誘導して副交感神経を優位にした後に、歌唱により交感神経を優位にすることが効果的であることを示した。これらの成果は、論文集(査読つき)への掲載が確定している。香り供給による効果分析では、自律神経の活性化レベルを定量化できる、心電および脈波のカオス解析から得られるゆらぎ量を基に、生体の心理状態を、二次元の状態平面から構成される4つの象限を用いて4種類に分類する手法(状態遷移四期仮説)を提案した。この手法に基づき、芳香供給による心理状態の遷移を説明し、被験者の嗜好性の合致した芳香成分を供給することにより、リラックスしつつ、タスクに集中できるできる状態を実現できることを確認した。これらの分析は、大学内での実験のほか、特別養護老人施設の協力を得た臨床での調査においても実施した。本研究では,脳内の酸素化ヘモグロビン濃度と,心電のゆらぎ分析に基づく自律神経活動の定量値から,癒し感を定量化し,この癒し感を実現するための,嗅覚刺激,温感刺激,聴覚刺激の提示方法を提案し,病院や高齢者の入寮施設などの臨床の現場での,五感の刺激による癒しの体感による,QOLの向上方策について,実験的に分析する.平成23年度では,まず,脳機能および自律神経活動の観点で,癒し感を定量化する手法を提案し,その精度について分析した.この分析では,酸素化ヘモグロビン濃度の変化量と微分値を二次元の座標系において時系列でプロットした軌跡の重心点からの距離を評価指標として,酸素化ヘモグロビン濃度のゆらぎを定量化し,癒し感や脳機能の賦活の程度を推定する手法を提案した.ついで,温感刺激および,聴覚刺激(音楽療法)の有効性について,被験者10名を対象に,室内実験による基礎的な分析を実施した.

この分析では,それぞれの刺激を個別に提示した場合の効果について,上記の酸素化ヘモグロビンのゆらぎを定量的に表現する手法と,心電の間隔(RRI)のゆらぎ量から交感神経と副交感神経の活動レベルを定量化する手法に基づき,癒し感および脳機能の賦活の程度を定量化した.以上の分析の結果,例えば,聴覚刺激(音楽療法)の場合では,被験者の嗜好(好み)に合った疾走感のある曲を歌唱することより,交感神経を,一度優位にした後に,その曲を聴く状態を設定することにより,副交感神経を優位にする状態を誘導すると,歌唱した後に,レスト(安静状態)を設定する場合と比較して,優位に脳機能が賦活し,同時に癒し感を体感できることを示した.平成24年度では,個人個人の香りに対する嗜好性やメンタルモデル(ある感覚刺激に対して特定の状況を連想)に適合し,かつ,慣れによる感覚刺激の低減を抑制できる嗅覚や聴覚刺激,および温感刺激を提示する方法を例示することを目的としていた.聴覚刺激に対する生体への影響については分析が概ね終了したが,聴覚刺激による研究課題が多く発生したため,嗅覚刺激,温感刺激による生体への影響分析については,十分な進展が得られていない.臨床現場でのインフォームドコンセントが十分に得られないケースが多かったためである.平成23年度の主な作業課題は、「癒し感」を定量化する手法の手案および,その精度についての検証であった。脳内の酸素化ヘモグロビンの濃度変化と、心電のゆらぎ解析の結果から、先行研究を基に、被験者の心理状態を推定する手法の提案および検証を実施した。当初予定していた実験は、実施できているため、研究はおおむね順調に進展していると判断できる。調査への参加を依頼する高齢者施設の倫理委員会と十分な調整を図ったうえで,臨床現場での調査が円滑に実施できるように進める.平成24年度では、平成23年度に提案および推定精度の検証を実施した、癒し感の評価指標を用いて、聴覚刺激(音楽療法)および嗅覚刺激による、癒し感の創出手法を提案する。ここでは、個人個人の聴覚刺激(音楽療法)や嗅覚刺激(香り)に対する嗜好性やメンタルモデル(ある感覚刺激を受けると,特定の状況を連想する)に適合し,かつ,慣れによる感覚刺激の低減を抑制できる嗅覚や聴覚刺激の手法を提案する。従来、個人個人のメンタルモデルを考慮した、癒し感の創出手法の提案は、その効果を向上させるうえで必要であると報告されていたものの、具体的な実現方法についての報告例が極めて少なく、新たなチャレンジである。研究成果の学会発表生体計測用ソフトウェアライセンス料金実験参加被験者謝金海外出張については、以下を予定している。研究成果の海外学会発表として、人間工学会・日韓合同シンポジウム(2012年5月)において発表を行い、情報収集として、この分野の研究に従事する研究者の多い、人間工学会、欧州年次大会(HFES-Europe,Annual Meeting、2012年10月)に参加する。国内出張については、研究成果の国内学会発表として、人間工学会・中四国支部大会(2012年12月)に参加し、研究打合せとして、高松⇔東京(6人日)、高松⇔名古屋(6人日)を予定している。謝金謝金については、被験者参加費(延50/人日)および、研究補助学生アルバイト雇用費(1人×2ヶ月)を予定している。設備備品の購入については、脳内酸素濃度分析用ソフトウェアの購入を予定している。
降雨パターンの変動が農地土壌に及ぼす影響の解明とリスク軽減技術の開発

強度の強い雨によって湛水し,表面流去が生じると,土壌侵食や水質負荷の流亡の引き金となる。誘電土壌水分センサを用いて湛水の直接的な観測を試みたところ,目視による観察とよく一致した。また,土壌の吸水度を用いたモデルによる判定ともよく一致した。そこでモデルと観測結果を用いて検討したところ,土壌水分量によらずに湛水が生じる降雨の強度は8.5 mm/10分であることが明らかになった。さらに,19402016年までの気象データを用い,10分間で8.5 mm以上の降雨の発生頻度についてKendall検定を用いて調べたところ,1%の有意水準で増加の傾向がみられた。なお,モデルで必須となる土壌水分量と吸水度の関係は,季節を通じて一定であることが確認できた。短時間強雨による湛水発生のリスクを回避するためには,水を下方に浸透させる方法を検討する必要がある。雨水の下方浸透を促進させる要素として,根成孔隙が期待できる。また実際の農地で生じる湛水を評価するためには,湛水発生のメカニズムを検討する必要があり,湛水がどのような状態で生じるのか知見の蓄積が必要である。そこでトウモロコシを用いて,雨水や土壌面湛水の浸透に及ぼす根成孔隙の影響を検討した。その結果,作物根による顕著な効果は認められなかった。飽和透水係数が影響する毛管飽和状態は5 cmより薄いことが示唆された。湛水発生時の最大の体積含水率は、毛管飽和状態に対して小さい値を示した。このことから表層が不飽和な状態でも湛生が生じていることが明らかとなった。以下の理由による。・湛水発生を直接観測できる手法が開発できたこと・湛水が生じる降雨の強度を明らかにできる手法が開発できたこと・湛水発生や湛水浸透のメカニズムについて考察できたこと以下の項目について検討する・湛水発生を直接観測できる手法を鶏舎のうちに応用し,湛水発生と表面流去の関係について検討する。・短時間強雨による土壌侵食のリスクは,農地が裸地である状態において高いので,短時間強雨の発生頻度の季節変動について調べるとともに,農地が裸地となる状態の季節による変動について広域的に調査する。・雨水を積極的に下方に浸透させる方策について検討する。・連続干天のリスク評価について検討する。気候変動に関する政府間パネル第5次評価報告書では,今後,世界的に干ばつの強度や継続時間の増加,大雨の頻度,大雨時の降水量が増加する可能性があると報告している(IPCC,2014)。干ばつや大雨といった気象の極端現象は,作物の生育を制限するような農地土壌の極端な乾燥と湿潤を引き起こす可能性がある。また日本の畑地の多くは黒ボク土であるため,黒ボク土畑において,気象の極端現象の増加が土壌の極端現象の発生に与える影響について明らかにすることは意義が大きい。そこで本研究では,気象の長期データがあり,黒ボク土が広く分布する東京都世田谷区と北海道網走市を対象に,気象の極端現象が土壌の極端現象の発生に及ぼす影響について検討するとともに,土壌の極端現象の発生頻度の推移を明らかにすることを目的とした。なお本研究では,土壌表層のマトリックポテンシャルが生長阻害水分点(-1000 cm)に到達,ないしはそれを下回る程度の乾燥を極端な乾燥,一方で,湿害や土壌侵食の要因となりうる土壌表面の湛水を極端な湿潤と考え,検討を行った。我が国の農地でも,作物の正常な生育を脅かすほどの乾燥をもたらす連続干天と,土壌侵食の要因となる湛水を引き起こす強度の大きい降雨について,それらの発生頻度がともに,有意な増加傾向であることが明らかになった。H29年度の研究計画では,立案した項目1:降雨パターンの長期変動傾向の解析,項目2:乾燥に対するリスク評価,項目3:湿潤に対するリスク評価,を行うことを予定していた。概ね達成できているものと考えられる。

以下の理由による。・湛水発生を直接観測できる手法が開発できたこと・湛水が生じる降雨の強度を明らかにできる手法が開発できたこと・湛水発生や湛水浸透のメカニズムについて考察できたこと研究計画で立案した項目4:リスク軽減農法の開発について対象地を選定し,野外観測を開始する予定である。項目1,2,3を継続して行い,降雨パターンの変動が農地土壌に及ぼす影響の解明と,作物による粗孔隙形成を活用したリスク軽減農法の確立について検討を行う。以下の項目について検討する・湛水発生を直接観測できる手法を鶏舎のうちに応用し,湛水発生と表面流去の関係について検討する。・短時間強雨による土壌侵食のリスクは,農地が裸地である状態において高いので,短時間強雨の発生頻度の季節変動について調べるとともに,農地が裸地となる状態の季節による変動について広域的に調査する。・雨水を積極的に下方に浸透させる方策について検討する。・連続干天のリスク評価について検討する。研究打合せや試料採取で計画していた出張について,予定よりも少ない回数で業務を遂行することができ,旅費の支出を抑えることができた。一方でH30年度には,野外観測での土壌調査のために,デジタル貫入式土壌硬度計(大起理化工業)を購入する必要性が生じたため,次年度使用額を充てる予定である。観測サイトのメンテナンスが順調に行われ,出張が少ない回数で済んだことが主な根拠である。次年度には,国内での調査のための旅費,国際学会での発表のための旅費,学術論文の投稿料として使用する。
網膜移植再生医療に向けた形質転換現象による新しい神経幹細胞発樹立に関する研究

神経幹細胞による網膜移植自家網膜神経幹細胞移植に先駆けて、脳由来神経幹細胞の網膜障害モデルへの移植を行い、解析を行った。NMDA傷害モデルラット眼にeGFPトランスジェニックマウス胎児脳由来神経幹細胞を移植し、移植細胞が1ヶ月以上の長期に渡り、網膜内に生着することを証明した。第二に、単離した神経幹細胞が、網膜内に移植された場合の、細胞系譜について解析をおこなった。移植された細胞の系譜を特異的マーカーを用いて経時的に解析したところ、傷害網膜内ではグリア細胞が優位に分化する傾向にあることがわかった。この原因を検索する目的で移植細胞にbHLHプロニューラル遺伝子であるneurogenin1,2をレトロウィルスベクターを用いて遺伝子導入しその細胞系譜を優位にニューロンに分化誘導して、これを移植した。さらにgp130ノックアウトマウス由来の神経幹細胞を用いて同様の移植実験を行った。これらの結果から移植された神経幹細胞の細胞系譜には網膜内のgp130シグナルに関わるサイトカインが影響していることが強く示唆された。また移植された網膜のミューラーグリアは長期にGFAP、nestin陽性のreactive gliaの反応を示し、移植部位のみならず網膜全体にこれらの変化が認められたことから、ごく少数の細胞を移植することでも網膜内の環境変化が生じうることが示唆された。骨髄由来幹細胞の網膜内移植eGFPトランスジェニックマウス由来の骨髄幹細胞を10Gyの放射線を照射した骨髄破壊アダルトマウスに静注し、キメラマウスを作製し、移植されたGFPマウス由来の骨髄幹細胞の網膜内への生着、分化について検討した。免疫組織学的解析で移植された細胞はストロマサイト、未熟な神経細胞、網膜神経細胞へと分化していることが示唆された。さらに電気生理学的手法を用いて神経細胞への分化について解析中である。色素上皮由来細胞株の神経細胞への分化転換新しい網膜幹細胞樹立にむけた実験の第1段階として尤も網膜神経細胞に分化の可能性が高いと考えられる色素上皮の細胞株を用いて分化転換現象の検証を行った。長期間、血清下に培養を行うとMAP5陽性の神経細胞が認められた。現在、この現象に関与しているサイトカイン、転写制御因子についてRT-PCR、gene chipを用いて解析中である。自家神経幹細胞の単離培養および自家神経幹細胞の眼内移植による網膜再生の評価自家神経幹細胞移植の臨床応用に向けての基礎的解析を行い興味深い知見を得た。まず第一に、NMDA障害モデルラット眼にマウス胎児脳由来神経幹細胞を移植し、移植細胞が1ヶ月以上の長期に渡り、網膜内に生着することを証明した。第二に、単離した神経幹細胞が、網膜内に移植された場合に、移植操作により細胞系譜が神経細胞以外に誘導される可能性がある。そこで移植された細胞の系譜を特異的マーカーを用いて経時的に解析したところ、移植細胞は移植後早期には網膜内にニューロンとして生存しうるが、時間経過とともにグリア細胞が増加することが明らかとなった。第二に、移植細胞にアデノウィルスベクターを用いて遺伝子導入しその細胞系譜を人為的に誘導しうることを明らかにした。神経栄養因子やサイトカイン存在下での細胞系譜の解析を行ない、ex vivoにおける移植細胞の増殖、分化に関する新たな知見を得た。第四に、自家網膜幹細胞の確立に向けてその候補である、色素上皮細胞、ミューラーグリアの単離およびサイトカイン、増殖因子の増殖、分化に関する効果をin vivo、in vitroで解析した。ミューラーグリアが刺激によりGFAP陽性のreactive gliaに変化する際に未分化な神経のマーカーであるnestinが陽性になることを見い出し、これに関わる転写因子の解析を行なった。また網膜色素上皮細胞株についての解析もおこなっており、今後神経誘導因子を導入する予定である。このように本研究計画で必要とされる基盤研究は、十分な成果を得ている。そこでこれらの知見を応用すべく、今後、霊長類を含め、動物眼の自家神経幹細胞を移植した場合に同様の変化が生じるかどうかの解析を進める予定である。骨髄由来幹細胞の網膜内移植GFPマウス由来の骨髄幹細胞を、10Gyの放射線を照射し、骨髄を破壊したアダルトマウスに静注し、キメラマウスを作製し、移植されたGFPマウス由来の骨髄幹細胞の網膜内への生着、分化について検討した。免疫組織学的解析で、移植された細胞はストロサイト、未熟な神経細胞、網膜神経細胞へと分解していることが示唆された。この手法は、幹細胞移植法の新たな治療戦略として有用であると考えられ、上記の結果とあわせ、今後網膜再生への具体的戦略を確立していく予定である。

移植された細胞の系譜を特異的マーカーを用いて経時的に解析したところ、傷害網膜内ではグリア細胞が優位に分化する傾向にあることがわかった。この原因を検索する目的で移植細胞にbHLHプロニューラル遺伝子であるneurogenin1,2をレトロウィルスベクターを用いて遺伝子導入しその細胞系譜を優位にニューロンに分化誘導して、これを移植した。さらにgp130ノックアウトマウス由来の神経幹細胞を用いて同様の移植実験を行った。これらの結果から移植された神経幹細胞の細胞系譜には網膜内のgp130シグナルに関わるサイトカインが影響していることが強く示唆された。また移植された網膜のミューラーグリアは長期にGFAP、nestin陽性のreactive gliaの反応を示し、移植部位のみならず網膜全体にこれらの変化が認められたことから、ごく少数の細胞を移植することでも網膜内の環境変化が生じうることが示唆された。骨髄由来幹細胞の網膜内移植eGFPトランスジェニックマウス由来の骨髄幹細胞を10Gyの放射線を照射した骨髄破壊アダルトマウスに静注し、キメラマウスを作製し、移植されたGFPマウス由来の骨髄幹細胞の網膜内への生着、分化について検討した。免疫組織学的解析で移植された細胞はストロマサイト、未熟な神経細胞、網膜神経細胞へと分化していることが示唆された。さらに電気生理学的手法を用いて神経細胞への分化について解析中である。色素上皮由来細胞株の神経細胞への分化転換新しい網膜幹細胞樹立にむけた実験の第1段階として尤も網膜神経細胞に分化の可能性が高いと考えられる色素上皮の細胞株を用いて分化転換現象の検証を行った。長期間、血清下に培養を行うとMAP5陽性の神経細胞が認められた。現在、この現象に関与しているサイトカイン、転写制御因子についてRT-PCR、gene chipを用いて解析中である。