hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元濃淡画像のリアルタイム変形手法の開発とその医用画像処理への応用

人体の変形を考えた場合,全体が一様に変形するのではなく,各臓器が相互に関係しながら変形が行われる.そこで臓器相互関係を考慮した変形モデルの構築とそれを用いた変形手法の検討を行った.(2)3次元濃淡画像の直接的変形手法の実現昨年度までの検討結果を踏まえ,3次元濃淡画像を直接的に変形する手法を実現する.「人体を切開し・切り広げる」過程が本手法で実現可能かを重点的に調査し,手法の検討を行った.(3)変形過程のリアルタイム可視化手法の開発3元濃淡画像の変形過程をリアルタイムで可視化する手法を開発した.複数のワークステーションに変形処理,可視化処理をそれぞれ分担させ,それらをリアルタイムで操作できる仕組みを実現し,リアルタイム変形計算・可視化プラットフォームとして実装した.(4)プロトタイプシステムの検討これまでに得られた研究成果を基に3次元濃淡画像の変形を利用した画像観察システム,手術シミュレーションシステム,手術ナビゲーションシステムなどのプロトタイプを実装した.(5)臨床の場における評価プロトタイプシステムの臨床医による評価を行った.本申請課題では,医学の場における高精度3次元画像の新しい利用法の確立を目指して,3次元濃淡画像変形とその結果のリアルタイム可視化を行う手法について組織的に検討し,利用法に最も適した計算手法に関しての検討を行った.(1)変形モデルの構築人体内部での変動は,充実(中身の詰まった)臓器とそれに付随する組織それぞれの変形であるため,これらの相互接触型変形をモデル化した.さらに,人体内部構造の簡単なモデルを構築し,これに対して開発した変形モデルをあてはめた.この変形モデルには,有限要素法・質点ばねモデルといった古典的な変形計算手法だけでなく,人体構造に特化した変形モデルも検討した.(2)濃度値情報からの人体内部構造の認識手法の開発3次元CT像などでは,臓器形状,その内部構造などはすべて濃度値として表現される.そこで,濃度値情報を解析することで,中に含まれる臓器位置,その外形,内部構造を認識する手法を開発した.(3)人体内部構造と変形モデルの対応付け手法の開発(2)で認識された人体内部構造と変形モデルを対応付ける手法を検討した.(4)変形過程を保持するデータ構造の検討変形過程を効率的に保持するデータ構造に関して,可視化処理との兼ね合いも含めて組織的に検討した.(5)変形過程のリアルタイム可視化手法の開発変形過程においては膨大なデータ量を持つ3元濃淡画像の内容が刻々と変化することになるため,これをリアルタイムで可視化する手法を検討した.(6)人体アトラスの構築リアルタイム3次元画像変形を利用した画像セグメンテーションシステムを実現するために、それに必要な腹部臓器アトラス(セグメンテーショシ結果の集合)の構築を行った.
疑似科学的思考における認知バイアスの影響と批判的思考教育の研究

超常信奉や疑似科学信奉が持つ合理的で適応的な側面を明らかにし、これらと関係する批判的思考を教育場面へ応用する可能性を探るために、質問紙調査と実験的方法で検討を行った。研究1では、批判的思考や疑似科学信奉の測定法の妥当性を検証し、批判的思考能力と超常信奉の関係性が限定されたものであることを示した。研究2は、超常現象への潜在的態度と顕在的態度が一致しないことを示した。研究3では、先行研究に反して、合理的な情報処理スタイルが、疑似科学信奉をかえって促進するという結果を得た。研究4は、論理性を重視した教授法を導入した実験の結果、生徒の批判的思考態度と教授法の間に,適性処遇交互作用が認められた。疑似科学信奉は、科学的知識や態度の不足ばかりではなく、逆に、科学への好意的な態度や探究心が促進要因となって、認知的媒介変数の影響から強化されるというモデルを、発達過程をふまえて検討する。本年度は、媒介変数として、批判的思考の態度と能力に注目し、疑似科学信奉との関連を調査するとともに、批判的思考能力測定の妥当性を検証することも目的とした。これらの目的のもとに、中学13年生、高校1年生の計316名を対象として、能力テストと質問紙調査を実施した。批判的思考能力測定のために、Watson Glaser批判的思考テストなどを参考とした英語版論理能力テストを使用し、また批判的思考態度尺度(平山・楠見,2004)、科学的思考態度、疑似科学信奉尺度などとあわせた質問紙を配布し、授業時間中に実施した。批判的思考能力の影響を検討するために、英語の文法や語彙能力を統制変数として関連性の分析を行ったところ、論理能力テスト得点の下位尺度と、批判的思考態度の間には、ほとんど関連性は見られなかった。一方、能力テスト得点は、疑似科学信奉の中でも、血液型性格判断信奉に負の関連が見られたが、その他の疑似科学や占い信奉とは明確な関連性が見られなかった。これらの主要な分析結果は平成26年度の日本教育心理学会において報告する予定である。また、こうした自己回答式の質問紙調査では、社会的な望ましさなどの回答バイアスが多くかかることが予想されるために、潜在連合テスト(IAT)を用いた実験的検討に着手した。大学生30名を被験者として、岡部他(2004)の手法をもとに潜在的な疑似科学信奉を測定し、不思議現象態度尺度(小城他、2008)との関連性を検討したが、両者に明確な関連性は見られなかった。IATの項目や、態度尺度の精選を今後の課題とした。前年度に行った中高生316名への調査データをもとに、疑似科学信奉を中心に、批判的思考能力や態度、科学への態度、自己認知のバイアスといった諸変数間の関連性を多面的に分析した。その結果、疑似科学信奉との関連性が予測された批判的思考能力や態度などの諸変数の間には、必ずしも強い関連性は認められなかったが、中高生を対象に新規に用いた批判的思考(論理的思考)能力テストには一定の外的妥当性が認められた。この結果を後続の調査データの分析に応用するとともに、その一部を、平成26年11月に行われた日本教育心理学会第56回大会にて発表し議論を行った。これらに加えて、引き続き高校生451名を対象に実施した同様の調査データ、および26年7月に学校教員114名を対象に行った調査データとあわせて総合的に再分析し、最終年度に公表する予定である。大学教育における批判的思考教育の状況について、日本心理学会の調査データを利用して独自の分析を行った。その結果、心理学教育の目標となる批判的思考スキルは、心理学に基礎を置くものと従来の論理性を重視する方向性があり、互いに関連性は低いことが示された。この結果を26年9月の日本心理学会第78回大会シンポジウムにて報告した。疑似科学と批判的思考に関する従来の知見にこれらの諸調査結果を加味し、疑似科学的思考の特徴を心理学的な視点から総説にまとめ、批判的思考の概説書『ワードマップ批判的思考』に発表した。「疑似科学信奉」を測定する調査項目を改良し、あわせて認知的経験的自己理論(Epstein,1994)にもとづく「合理性直観性情報処理スタイル」、および「批判的思考態度」との関連を明らかにするために、高校生151名への調査を実施した。その結果、疑似科学信奉は、直観性と正の相関を示したが、先行研究で超常信奉一般を抑制するとされた合理性は、疑似科学信奉のサブタイプそれぞれと正の相関を示した。占いなどの超常信念とは関連性がなかった。これらから、高校生段階においては、科学的な外観をもつ疑似科学は、正当科学と同様に合理的な主張として受け入れられていると解釈された。これらは、前年度までの分析とあわせて、平成27年9月の日本心理学会にて報告した。また、前年調査を補足するため平成27年7月には小中高教員97名に対し、疑似科学信奉と批判的思考に関する質問紙調査を実施した。批判的思考に関する知見を教育現場で検証する計画にもとづき、高校英語の教授法と批判的思考の適性処遇交互作用に関する実験を行った。

使役動詞単元の授業において、従来の文法暗記型教授法と認知的論理構造に着目した教授法を、それぞれ別クラスで実施し、計81名の生徒の批判的思考態度との関連の分析を行った。その結果、授業前後のテストの得点の伸びは、従来型の教授法を用いたクラスで、「探究心」や「証拠の重視」が高い群の場合、抑制されることが明らかとなった。教育現場における批判的思考態度の交互作用を示した重要な結果として、平成28年3月にMalaysia International Conference on English Language Teaching.において報告した。また、ストレス下でのヒューリスティックス方略の採用が超常信奉を促進するという仮説にもとづき、実験室内で身体的ストレス状況を設定してリーディングスパンテスト等のデータを収集したが、有意な結果は得られなかった。超常信奉や疑似科学信奉が持つ合理的で適応的な側面を明らかにし、これらと関係する批判的思考を教育場面へ応用する可能性を探るために、質問紙調査と実験的方法で検討を行った。研究1では、批判的思考や疑似科学信奉の測定法の妥当性を検証し、批判的思考能力と超常信奉の関係性が限定されたものであることを示した。研究2は、超常現象への潜在的態度と顕在的態度が一致しないことを示した。研究3では、先行研究に反して、合理的な情報処理スタイルが、疑似科学信奉をかえって促進するという結果を得た。研究4は、論理性を重視した教授法を導入した実験の結果、生徒の批判的思考態度と教授法の間に,適性処遇交互作用が認められた。研究計画では、第一段階として大規模な質問紙調査のデータを得て、超常信念や疑似科学的態度、批判的思考、自己認知バイアスといった多岐にわたる関連変数の相互の影響を評価することを目指した。この計画をもとに、幅広い年齢層を対象とした質問紙調査は、ほぼ予定通り中学生から社会人まで、多様な集団で昨年度に引き続き実施することかできた。その点で、おおむね順調に推移している。ただ、これらの調査データの解析にもとづく諸変数の関連性や発達的変化の分析は、一部の観点から完了して学会での報告を行っているものの、最終年度にさらに調査データが追加されるのを待って、総合的に分析し報告することとした。また、26年度の予定として潜在的態度を実験的手法を用いた測定により、質問紙法の欠点を補完する知見を得る予定であったが予備実験の段階にとどまり、当初の目的を達成していない点で、十分に予定が達成されていないものと考える。認知心理学本年度までに質問紙調査を性質の異なる複数の母集団に実施できただけでなく、次年度にも当初予定以上の高校等の協力を得て、発達段階に対応した青少年のデータの収集できる見通しを得た。最終年度には、これらを対象に総合的な調査を行うとともに、蓄積したすべてのデータの多面的な分析を十分に行うことで、中高生の科学への態度が科学と疑似科学へと分化する要因について知見を得られると考える。また現在、進行状況が不十分な実験的手法を用いた潜在的態度の測定も、質問紙法で得られた知見を補完する観点から実施することとした。これらの諸研究結果をまとめてH27年8月の日本心理学会心理学第17回大会で報告するとともに、学術雑誌に投稿できる論文にまとめることを目標とする。本研究では、研究期間を通して、超常信奉と科学的思考との関連性の検討を、大規模な質問紙調査と、認知心理学的な実験手法の両側面から進めることに特徴がある。前者の質問紙調査では、現在までのところ、中高生を対象に、ある程度の規模の調査に着手し、有効なデータを得ることができたことから、研究の初年度は順調に推移しているものと考えられる。
保存性を有するグリッドレス法の開発

本研究では新しい数値解析法であるグリッドレス法を開発した。この方法は計算点ごとに一時的かつ局所的な流れ方向1次元格子を生成することで移流項の計算を行うもので、MAFL(Meshless Advection using Flow-directional Local Grid)と名付けた。従来の最小二乗法を用いるグリッドレス法と比較して、計算精度に優れていることがテスト計算により示された。また、流れ方向の1次元格子を用いているので、3次元化も容易である。今年度はこの方法を粒子法と融合したMPS-MAFLに発展させた。MPS(Moving Particle Semi-implicit)も本研究代表者らが開発した数値解析法で、格子を必要としない。MPS-MAFLは、支配方程式の移流項以外の項はMPSで計算し移流項のみをMAFLで計算するというもので、計算点の移動を任意にできるという特徴がある。そのため、流入流出境界では計算点を固定し、自由液面などの移動境界では計算点を移動させるということが可能である。また、温度境界層などに、局所的に計算点を集中させることも可能になった。MPS-MAFLを用いて、プール核沸騰にける単一気泡の成長の数値シミュレーションを空間2次元の体系で行った。初期条件として壁面に小さな気泡核を配置すると、壁面近傍の過熱境界層からエネルギーを得て気泡が急速に成長し、やがて壁面から離脱する様子が計算された。2次元体系であるため、実験と比較すると気泡の成長速度はやや遅かったが、離脱時の気泡径は実験とよく一致した。また、表面張力や壁面との接触角が離脱気泡径に与える影響についても、従来の実験と非常に良く一致した。その特徴を以下にまとめる。(1)計算格子を用いることなく非圧縮性流れの数値解析を行なうことができ、従来の差分法や有限要素法で多大な労力を要する格子生成を行なう必要がない。(2)グリッドレス法はBatinaにより1993年に提案されているが、そこで用いられている最小2乗法による内挿法では計算精度が悪かった。ここで開発した局所1次元格子を用いるスキームでは、従来の方法と比較して計算精度が高く、3次元問題への拡張も容易である。(3)以前より研究代表者らが独自に開発してきた粒子法と本手法を組合せることで、計算点を流れとは独立に自由に動かすことができるようになった。これによって、粒子法とグリッドレス法のそれぞれの利点をともに生かすことができるようになり、手法の適用範囲が拡がった。また、本研究で開発した方法を用いて以下の計算を行なった。(1)2次元の対流のテスト計算を行ない、局所1次元格子を用いるスキームでは最小2乗法と比較してはるかに数値拡散が小さく、オーバーシュートも起こさないことを示した。(2)矩形容器内スロッシングの計算を行ない、従来のMAC法やBFC法の結果と一致する結果を得た。これにより、自由液面問題への本計算手法の優れた計算精度が確認された。(3)自由液面を有するタンク内流れの数値解析を行ない、班目らの実験で見られた自励スロッシングを再生した。さらに、水深と流速のパラメータを変えて計算を行なったところ、得られた自励スロッシングの発生領域は実験とよく一致した。また、従来のBFC法では流速が速くなり液面の運動が大きくなると計算できなくなると報告されているが、本手法では液面で流体が分裂する場合にも安定に計算できることが示された。
糖尿病における体内時計同調機能異常に関する研究

糖尿病患者やモデル動物において、種々のサーカディアンリズムの異常が報告されている。本研究では、インシュリン非依存型糖尿病モデルであるOtsuka Long Evans Tokushima Fatty(OLETF)ラットを用いて、体内時計機構、なかでも光同調機能について検討を行った。特に、体内時計機構に重要な役割を果たしていると考えられる5-HT神経機能について検討した。OLETFラットの光誘発性Fosタンパクの発現は、50および100luxという低照度の照射では、LETOラットに比べ、有意に少なかった。また、このFosタンパク発現の減少は、isamoltane前処置で用量依存的に回復し、3mg/kgの投与により有意に回復した。今回の結果から、OLETFラットの同調機能の低下には、5-HT 1B受容体が重要な役割を果たしていることが明らかになった。OLETFラットはCCK-A受容体が欠損している。CCKは5-HT神経系に共存していることから、CCK-A受容体の欠損が5-HT機能の変化に影響を与えている可能性が強い。今後、5-HT神経系とCCKの関連性について検討することにより、OLETFラットの同調機能低下の原因がより明らかになると考えられる。糖尿病と体内時計機構の関連性を明らかにする目的で、インスリン非依存型糖尿病モデルであるOtsuka Long Evans Tokushima Fatty (OLETF)ラットを用いて、光誘発性Fosタンパクの発現を免疫組織学的に検討した。Fosタンパクは光照射後に視交叉上核内に特異的に発現し、体内時計の同調機能に重要な役割を果たしていると考えられている。そこで、様々な照度で光照射後に視交叉上核内に発現したFosタンパク数を定量したところ、50,100luxという比較的弱い照度では糖尿病発症前から有意な減少が見られた。すなわちOLETFラットでは、糖尿病発症前から光同調機能が低下していることが明らかになった。また、セロトニン神経系は体内時計機構に重要な役割を果たしていることが知られており、当教室ではOLETFラットのセロトニン代謝回転が亢進していることを明らかにしている。そこで先に示した光同調機能の低下とセロトニン神経系の関与を明らかにする目的で、光誘発性Fosタンパクの発現に対するセロトニン受容体拮抗薬の影響を検討した。セロトニン1A受容体拮抗薬投与ではOLETFラットの光誘発性Fosタンパク発現数の減少は回復しなかった。一方、セロトニン1B受容体拮抗薬投与により、OLETFラットの光誘発性F0sタンパク発現数の減少が用量依存的に回復し、3mg/kgの用量で有意な回復が認められた。セロトニン1B受容体は網膜視床下部路を含む視神経終末に存在し、glutamateの遊離を抑制することが報告されている。このことから、セロトニン1B受容体拮抗薬投与によりglutamateの遊離抑制が解除され、OLETFラットの光同調機能低下が回復した可能性が考えられる。以上、OLETFラットの光同調機能低下にはセロトニン1B受容体が重要な役割を果たしていることが明らかになった。昨年度までの結果より、インシュリン非依存型糖尿病モデルであるOtsuka Long Evans Tokushima Fatty(OLETF)ラットは糖尿病発症以前より体内時計同調機能が低下していることが明らかになった。体内時計同調機能には、セロトニン(5-HT)神経系が重要な役割を果たしていることが知られている。そこで、今年度はOLETFラットの同調機能低下と5-HT神経系の関連性を行動薬理学的に検討した。また、OLETFラットはCCK-A受容体が欠損している。CCKはセロトニン神経系に共存していることから、CCK-A受容体の欠損が同調機能低下に関わっている可能性が考えられる。したがって、CCK受容体ノックアウトマウスを用いて、同調機能におけるCCK-A受容体の役割についても併せて検討した。その結果、以下の点が明らかになった。また、CCK-A受容体も同調機能に深く関わっていることが示唆された。

CCKは5-HT受容体に共存していることから、CCK-A受容体の欠損が5-HT機能の変化に影響を与えている可能性が強い。今後、5-HT神経系とCCKの関連性について検討することにより、OLETFラットの同調機能低下の原因が明らかになると考えられる。OLETFラットの光誘発性Fosタンパクの発現は、50および100luxという低照度の照射では、LETOラットに比べ、有意に少なかった。また、このFosタンパク発現の減少は、5-HT神経毒5,7-dihydroxy tryptamineの前処置により有意に回復した。また、5-HT1B受容体の役割を明らかにするために5-HT1B受容体拮抗薬isamoltaneの前処置により、Fosタンパクの減少は用量依存的に回復し、3mg/kgの用量で有意に回復した。今回の結果は、前年度のOLETFラットの同調機能の低下には、5-HT 1B受容体が重要な役割を果たしているという結果をさらに強く支持するものとなった。OLETFラットはCCK-A受容体が欠損している。CCKは5-HT神経系に共存していることから、CCK-A受容体の欠損が5-HT機能の変化に影響を与えている可能性が強い。今後、5-HT神経系とCCKの関連性についてCCKノックアウトマウスを用いてさらに検討することにより、糖尿病と体内時計同調機能異常の機構解明がより明確にすることができると考える。
室温強磁性有機物の構造と磁性

概要本研究では有機磁性体の中でも、常温においても最も高い磁化を示すとされる炭素系磁性体に着目し、その磁気特性、構造および磁気発現の原因について調べ、高収率かつ要求される特性を満たす作製条件を検討した。アミン系化合物の不活性雰囲気下における8501000°Cの熱分解により炭素系磁性体を作製した。初めにトリエチルアミン原料における磁化の熱分解温度依存性を860950°Cの範囲で調べた。熱分解温度の低下に伴って磁化が向上し、860°Cで作製した試料は最も高い磁化値、2.46emu/gを示したが、収率は低下した。これは低温での熱分解では原料の分解が進まず磁化の起源となるスピン濃度が増大するためと考えられる。その後、構造および元素比の異なる原料を用いて同様の実験を行い、1,2-ジアミノプロパン原料において約10emu/gの優れた磁化を得ること出来たが、その収率は1%以下であった。この結果よりラジカル形成に関わる水素ラジカルのエッチング作用により、熱分解法では根本的に磁化と収率が相反の関係にあると思われる。次に、収率を改善するためにアーク放電を用いた炭素系磁性体の作製を試みた。窒素雰囲気下において5mmΦの黒鉛電極を用いて10100Aの直流電流でアーク放電を行い、煤状の生成物を試料とした。黒鉛電極のみから得られる試料は、窒素ガス圧が約1kPa,放電電流が100Aの時に最大の磁化を示し、その値は0.107emu/gであつた。さらに、電極に2mmΦの穴をあけ、B_4C、BN、アミン化合物を充填し同様の実験を行った結果、B_4C、BNの時に黒鉛電極のみのときより磁化が向上し、その値はB_4Cの時に0.139emu/gで最大値を示した。この試料のホウ素元素の含有率は約20%であり、黒鉛構造中にホウ素元素が導入されたことによって電子の局在化およびスピン間相互作用の変化がおこるため磁化が増大したと考えられる。また収率は約50%と大幅に向上した。遷移金属を含有しない有機物でしかも常温で強磁性を示す物質の合成条件を確立するとともにその強磁性発現の起因を調べることを計画し実験を行った。以下に研究実績を述べる。1.常温強磁性有機物の探索および合成条件の検討a)出発原料には、脂肪族で水素/炭素比が高く、ヘテロ元素を含むトリエチルアミンを用いた。出発原料を気化させて860950°Cに加熱された減圧大気中(0.1Torr)に導入し、30分間熱分解を行った後、室温まで放冷した。得られた生成物を粉砕して永久磁石で選別することにより有機強磁性体を得た。b)860°Cの熱分解により得られた試料の飽和磁化値が最も大きく、2.64emu/gであった。この比較的低温で熱分解した試料は構造に不均一さが生じるためにラジカル濃度が高くなることが原因であると考えられる。870900°Cで熱分解した試料の飽和磁化値は約1emu/gとなり、950°Cで熱分解した試料は強磁性を示さなかった。2.強磁性発現機構の解明常温で強磁性物(860900°C反応生成物)および常磁性物(950°C反応生成物)のESRスペクトルを測定した。強磁性物のジャイロマグネティック定数(g)値は1.9989であり、自由電子のg値(2.0023)に近く強磁性発現は主にスピン運動によると判断された。3.プラズマ反応による高収率、高飽和磁化値有機物の合成本年度プラズマ中で有機物を分解するための装置を設計し、作製した。この装置にプラズマ発生用電源を付加して、N^*ラジカルがより多く含有する化合物を合成する実験を現在進めている。

黒鉛電極のみから得られる試料は、窒素ガス圧が約1kPa,放電電流が100Aの時に最大の磁化を示し、その値は0.107emu/gであつた。さらに、電極に2mmΦの穴をあけ、B_4C、BN、アミン化合物を充填し同様の実験を行った結果、B_4C、BNの時に黒鉛電極のみのときより磁化が向上し、その値はB_4Cの時に0.139emu/gで最大値を示した。この試料のホウ素元素の含有率は約20%であり、黒鉛構造中にホウ素元素が導入されたことによって電子の局在化およびスピン間相互作用の変化がおこるため磁化が増大したと考えられる。また収率は約50%と大幅に向上した。概要本研究では有機磁性体の中でも、常温においても最も高い磁化を示すとされる炭素系磁性体に着目し、その磁気特性、構造および磁気発現の原因について調べ、高収率かつ要求される特性を満たす作製条件を検討した。アミン系化合物の不活性雰囲気下における8501000°Cの熱分解により炭素系磁性体を作製した。初めにトリエチルアミン原料における磁化の熱分解温度依存性を860950°Cの範囲で調べた。熱分解直度の低下に伴って磁化が向上し、860°Cで作製した試料は最も高い磁化値、2.46emu/gを示したが、収率は低下した。これは低温での熱分解では原料の分解が進まず磁化の起源となるスピン濃度が増大するためと考えられる。その後、構造および元素比の異なる原料を用いて同様の実験を行い、1,2-ジアミノプロパン原料において約10emu/gの優れた磁化を得ること出来たが、その収率は1%以下であった。この結果よりラジカル形成に関わる水素ラジカルのエッチング作用により、熱分解法では根本的に磁化と収率が相反の関係にあると思われる。次に、収率を改善するためにアーク放電を用いた炭素系磁性体の作製を試みた。窒素雰囲気下において5mmΦの黒鉛電極を用いて10100Aの直流電流でアーク放電を行い、煤状の生成物を試料とした。黒鉛電極のみから得られる試料は、窒素ガス圧が約1kPa,放電電流が100Aの時に最大の磁化を示し、その値は0.107emu/gであった。
中性子干渉光学の応用によるスピンエコー装置の開発と冷中性子ビームの高度利用

中性子共鳴スピンエコー法では共鳴スピンフリッパーによってスピンアップ・ダウン状態間に波数差をつけ、スピンフリッパー間を飛行する間に位相差を蓄積する。スピンフリッパーに適用する振動磁場の周波数が高い程波数差は大きくなり、装置のエネルギー分解能は向上する。今年度は次のような成果を得た。1高周波化させた共鳴フリッパーを用いて実効1MHzのMIEZE型スピンエコー分光装置を構築した。分解能を示すフーリエ時間は1.7nsecであり、MIEZE型としては世界最高である。2安定的に動作させるためにフリッパー形状を最適化した。実効110kHzから600kHzまでMIEZEを安定して測定できる。現在この装置を用いた物性実験を開始している。3高分解能スピンエコー装置に対するビーム発散補正法を検討した。フリッパー間で蓄積される位相差はビームの入射角によってばらつく。これを補正する磁場形状を提案し、シミュレーションによってその可能性を示した。多層膜を用いた冷中性子干渉計は長波長中性子を利用でき、微小相互作用を検出するのに有利である。装置の大型化と、基礎物理への応用をめざし、次のような研究を行った。1ギャップ200μmのビームスプリッティングエタロンを用いた干渉計の光学経路を詳細に調べた。2ビームスプリッティングエタロンを白色中性子に対応させるには、中性子ミラーをスーパーミラー化する必要がある。干渉計構築にはより低磁場で磁化する磁性体ミラーが必要だが、蒸着とイオンビームスパッタ法を用いてスーパーミラーを作成し、中性子反射・磁化特性を調べた。1スピンフリッパーを高周波化させた。500kHzを超える周波数で駆動する共鳴スピンフリッパーを開発した。振動磁場を効率よく発生させるコイル・電源や、振動磁場と共鳴条件を満たすための静磁場を発生させるコイル・その冷却システム等を構築した。中性子を用いた実験ではスピン反転率85%以上を得ている。2 J-PARCなどパルス中性子源に対応させるため、フリッパーを白色パルス中性子ビームに対応させた。振動磁場の振幅を波長に応じて変調させ、0.3nmから0.7nmまでの幅広い波長の中性子をスピン反転させることに成功した。1ビームライン日本原子力研究開発機構JRR-3MC3-1-2-3 MINE2での干渉縞の安定性を検証し、位相決定精度1/3000周期が得られた。Aharanov-Casher効果の精密測定に必要な統計精度など重要な知見を得た。2 J-PARCなどパルス中性子源に対応させるため、ビームを分割・重ね合わせするデバイス「ビームスプリッティングエタロン」の白色中性子対応を検討・準備した。
ユニバーサル・アクセス対応の新しい高等教育形態に関する日豪比較研究

1.研究成果の発表本研究課題の研究機関における成果について,平成19年6月30日7月1日に開催された日本比較教育学会第43回大会(於・筑波大学)において「オーストラリアにおける二元型大学(dual-sector university)の試み-大学とTAFEのセクター間連携-」と題して発表した。本発表では,ユニバーサル型高等教育(universal tertiary education)の実現に向けた取組として,オーストラリアにおける大学セクターと非大学セクター(TAFEセクター)とのセクター間連携,特にヴィクトリア州を中心に見られる二つのセクターを併せもつ高等教育機関,いわゆる二元型大学(dual-sector university)に着目した。一つの機関内に両セクター間の経路(TAFE-HE pathways)の整備を図ることによって,セクター間のアーティキュレーションの円滑化・弾力化を促進しようとしており,具体的には学生移動(単位互換・学習歴認定),カリキュラム,新しい学位(associate degrees,nested degrees)の創出といった面でユニバーサル化に対応しようとしている点,大学の多様化(機能分化)を促す可能性を秘めている点,しかしその反面,依然として二元型大学のインパクトは限定的である点について,平成19年3月め現地調査に基づいて実証的に考察した。2.現地調査平成20年2月には,オーストラリアのモナシュ大学・メルボルン大学・アデレード大学・南オーストラリア大学を訪問し,各大学で進むセクター間連携の取組について聞き取り調査を実施した。この成果は,上記学会発表の内容と併せて平成20年度刊行予定の『大学論集』(広島大学高等教育研究開発センター編)に発表する予定である。初年度にあたる平成17年度は,日本及びオーストラリアにおいて基本文献の収集と現地予備調査を実施した。以下,詳述する。1.基本文献の収集と分析主として広島大学・高等教育研究開発センター及びメルボルン大学・教育資料センター(ERC)において,高等教育のユニバーサル化(及びマス化)に関する内外の先行研究や,専門学校(日本)及びTAFE(オーストラリア)の実態調査に関する資料を収集した。それらについての分析・整理は平成18年度前半を目途に終了し,その成果は広島大学・高等教育研究開発センター『大学論集』第37集(2006年度)に発表する予定である。2.現地予備調査日本におけるセクター間連携の事例として,京都国際技術建築専門学校を訪問し,放送大学を使った大学資格取得コースの実施状況(進学状況・教育内容・施設)について,関係者への聞き取り調査と現地視察を行った。また,オーストラリアにおける現地調査(2006年3月1826日)では,上記の基本文献収集を行う一方,メルボルン大学・生涯学習研究センターのJohn Polesel氏,Veronica Volkoff氏に対して,オーストラリアにおける職業教育(VET)の抱える問題点及びTAFEの歴史と現状について聞き取り調査を実施した。後者の成果については現在,論考として準備中であり,「オーストラリアにおける高等職業教育の現状と課題(仮)」としてオセアニア教育学会編『オセアニア教育研究』第12号(あるいは追手門学院大学オーストラリア研究所編『オーストラリア研究紀要』第32号)に発表する予定である。平成18年度に実施した研究内容及びその成果は以下のとおりである。1.これまでの研究成果の中間発表昨年度実施した先行研究の検討及び訪問調査に関する成果を,平成18年12月16日開催の日本高等教育学界2006年度研究交流集会(於・九州大学)において「ポスト大衆化時代におけるオーストラリア高等教育の挑戦-ユニバーサル・アクセス対応の多元的システム構築に向けて-」と題して発表した。2.現地調査昨年度に続き,オーストラリアにおける現地調査を実施した(平成19年3月7日15日)。西オーストラリア大学図書館及びメルボルン大学・教育資料センター(ERC)で関連文献の収集を行うとともに,ヴィクトリア州所在の3つの二元型大学を訪問し,関係者に聞き取り調査を行った。訪問大学とインタビュー対象者は,RMIT大学のAllan Ballagh氏(TAFE部門長),ヴィクトリア大学のStephen Weller氏(学生担当副学長),スウィンバーン大学のLouise Palmer(教育開発部長)である。訪問調査では,各機関におけるセクター間連携の取組状況についてインタビューするとともに,関連文献の収集を行った。今次の調査結果に関しては,平成19年6月開催の日本比較教育学会第43回大会で「オーストラリアにおける二元型大学(dual-sector university)の試み-大学とTAFEのセクター問連携-」として発表する予定である。
血液透析のHGF調節機構の解明と発現制御による透析合併症抑制効果

血液透析患者ではサイトカインと透析患者の合併症の発生には密援な関係がある。なかでもHGFは組織障害が起きた際に血液中に分泌され、肝障害、動脈硬化、悪性腫瘍などに対して抑制的に働きうることが考えられており、このHGFの血中濃度は血液透析中にも著明に上昇することが最近報告された。また、血液透析患者ではHGFの増加のため慢性C型肝炎が増悪しにくいことも示唆されている。透析中の非生理的なHGFの上昇は、血液透析における動脈硬化、悪性腫瘍などの合併症においても大きな役割をもっている可能性がある。当該研究では、血液透析患者におけるHGFの発現調節を明確にするとともに、その発見調節のコントロールを可能にすることを目的とした。透析患者における至適透析度の指標として、透析患者の血清でのHGF濃度を固相酵素結合免疫測定法(ELIZA)を用いて測定した。血液透析患者におけるHGF発現調節因子の検討(1)体外循環、透析膜とHGF発現に関する検討外来透析患者50名を対象とし、透析開始前、HGFが著名に上昇するとされている開始後15分後に血中HGFを測定し、同じ対象で透析液を流さず血液回路、ダイアライザーへ血液を循環させる擬似透析で血中HGF変化することを検討したが、擬似透析でも血液透析と同様にHGFが増加した。(2)透析諸因子とHGF発現に関する検討血液透析による浸透圧の変化や除水による循環動態の変化がHGFに影響を及ぼすか検討するため、除水を行わない透析のみ、また透析を行わない除水のみで、HGFの変化を調べる。また、透析中に含まれるエンドトキシンがHGFの発現に関係している可能性がありエンドトキシンカットフィルターを用いて透析中のエンドトキシンを除去しHGFの発現が変化するかどうか検討したが、エンドトキシンのHGFへの影響は認められなかった。血液透析患者ではサイトカインと透析患者の合併症の発生には密接な関係がある。なかでもHGFは組織障害が起きた際に血液中に分泌され、肝障害、動脈効果、悪性腫瘍などに対して抑制的に働きうることが考えられており、このHGFの血中濃度は血液透析中にも著名に上昇することが最近報告された。また、血液透析患者ではHGFの増加のため慢性C型肝炎が憎悪しにくいことも示唆されている。透析中の非生理的なHGFの上昇は、血液透析における動脈効果、悪性腫瘍などの合併症においても大きな役割をもっている可能性がある。当該研究では、血液透析患者におけるHGFの発現調節を明確にするとともに、その発現調節のコントロールを可能にすることを目的とした。透析患者における至適透析度の指標として、透析患者の血清でのHGF濃度を固相酵素結合免疫測定法(ELIZA)を用いて測定する。血液透析患者におけるHGF発現調節因子の検討(2)体外循環、透析膜とHGF発現に関する検討外来透析患者50名を対象とし、透析開始前、HGFが著名に上昇するとされている開始後15分後に採血を行い血中HGFを測定し、同じ対象で透析液を流さず血液回路、ダイアライザーへ血液を循環させる擬似透析で血中HGF変化するかを検討した。(2)透析による諸因子とHGF発現に関する検討血液透析による浸透圧の変化や除水による循環動態の変化がHGFの発現に影響を及ぼすか検討するため、除水を行わない透析のみ、また透析を行わない除水のみでHGFの変化を調べる。また、透析中に含まれるエンドトキシンがHGFの発現に関係している可能性がありエンドトキシンカットフィルターを用いて透析液中のエンドトキシンを除去しHGFの発現が変化するかどうかを検討した。
ヒト軟骨系腫瘍におけるGABAシステムを用いた新たな鑑別診断法と治療法の確立

軟骨肉腫における新たな鑑別診断法と治療法の確立をめざしGABAシステムとの関与を調べた。RT-PCRにて軟骨肉腫に特異度の高かったGAD65のReal time PCRを行ったところ軟骨肉腫の標本及び細胞株においてGAD65mRNAが強く発現していた。またGABAとGABA受容体のアゴニスト添加では軟骨肉腫細胞の増殖効果がみられ、一方アンタゴニストの添加では細胞増殖抑制効果がみられた。これらのことから軟骨肉腫においてGABAシステムの関与が示唆された。<新たな鑑別診断法の確立>手術治療時に切除されたヒト軟骨系腫瘍組織(内軟骨腫、骨軟骨腫、軟骨肉腫)と関節軟骨に対してはGADの発現を、さらにヒト軟骨肉腫の細胞株OUMS-27(未分化型)に関してはGABA_A受容体サブユニット(α1-6, β1-3, γ1-3, δ, π, θ, ε)、GABA_B受容体R1,R2サブユニットの発現をRT-PCRを用いて調べ、さらにGABAを含めた蛍光免疫染色を行った。【結果と考察】ヒト軟骨系腫瘍のうち軟骨肉腫のみにGADの発現を認めた。さらにその細胞株であるOUMS-27ではGABA_A受容体α1, 2, 3, 5, β1-3, γ1-3, δ, θ, εサブユニットおよびGABA_B受容体R1,R2サブユニットのmRNA発現を認めた。蛍光免疫染色ではOUMS-27にGABA_AおよびGABA_B受容体の免疫陽性反応が認められた。このことから従来の使用されてきたS-100の特殊免疫染色と比較すると明らかに特異性があり、ヒト軟骨系腫瘍の良性と悪性の鑑別診断にGABAシステムが応用できると思われた。<新たな治療法の確立>OUMS-27にGABAとGABA受容体のアゴニストアンタゴニスを添加し,その増殖効果についてBrdU法とMTT法を用いて調べた。【結果および考察】GABA、ムシモール(GABA_A受容体のアゴニスト)及びバクロフェン(GABA_B受容体のアゴニスト)の添加でOUMS-27細胞の増殖がみられた。またその効果はGABA受容体アンタゴニスト(ビククリンとCGP)添加にて抑制された。DNAの断片化部位をFITC-dUTPで標識し、FACSにて解析したところGABA_B受容体アンタゴニスト(CGP)によりアポトーシスが誘導されていることが確認できた。このことからヒト軟骨肉腫細胞の増殖過程においてGABAシステムの関与が示唆された。〈新たな鑑別診断法の確立〉手術時に切除した骨軟骨腫5例、内軟骨腫5例、軟骨肉腫11例、正常軟骨2例(対照)とヒト軟骨肉腫の細胞株HCS2/8(高分化型)及びOUMS-27(低分化型)に対してRT-PCRにてGAD65及びGAD67mRNAの発現を調べた。次にGABA含めた蛍光免疫染色を行い、各腫瘍間で発現様式を比較検討した。さらにGADの発現量をReal time PCRにより定量比較した。【結果及び考察】ヒト軟骨系腫瘍においてmRNA及び蛋白においてGAD67は全く発現がなかったに対し、GAD65は軟骨肉腫の切除標本及び細胞株の全例に発現していた。-方、GABAはヒト軟骨系腫瘍の全例に発現し、特に軟骨肉腫において強い発現がみられた。さらにReal time PCRでは悪性度が高いOUMSのほうがHCSに比較しGAD65mRNAの発現量が高かった。以上のことからGAD65はヒト軟骨系腫瘍の分化に関連した良悪性の鑑別診断の新たなマーカーとして利用できる。〈新たな治療法の確立〉細胞膜チャネルを介した抗腫瘍効果を解明するため軟骨肉腫の培養細胞(OUMS-27)のパッチクランプを行い、GABA_B受容体のアンタゴニスト及びアゴニスト添加による電気の流れの変化を調べた。さらにFura-2を用いてその際の細胞内Ca濃度の変化を測定した。【結果及び考察】GABA_B受容体のアゴニスト(バクロフェン)添加によりCaチャネルが抑制された。一方、細胞内Ca濃度はGABA_B受容体のアンタゴニスト(CGP)添加により増加した。以上の結果よりGABA_B受容体とCaチャネルが相互に作用していることが示唆された。軟骨肉腫は化学療法等に抵抗性で外科的治療のみが有効とされる悪性骨腫瘍である。神経伝達物質のGABAが転移性ヒト前立腺癌に高度に発現し、さらに正常軟骨細胞においても発現がみられことから軟骨肉腫においてもGABAの関与が推測される。そこでGABAシステムによる従来法に比べより特異性が高く簡便で迅速な軟骨肉腫の新規診断法と予後改善が期待できる軟骨肉腫における化学療法の開発を目的とした。<新たな鑑別診断法の確立

>本学と他施設(大阪大学、大阪府立成人病センター、大阪医療センター)から供与を受けた分化度の異なる軟骨肉腫の標本に対して特異度の高かったGABA合成酵素であるGAD65mRNAの発現量を調べた。【結果及び考察】分化度が低く悪性度の高いほど軟骨肉腫及び軟骨肉腫細胞株のGAD65mRNAの発現量が高い傾向にあった。以上のことからGAD65はヒト軟骨系腫瘍の分化度に関連した悪性度の鑑別に有用であった。<新たな治療法の確立>軟骨肉腫細胞株であるOUMS-27に対してGABA_B受容体のアンタゴニストCGPを添加しTUNEL法にてアポトーシスの誘導の有無について調べた。【結果および考察】軟骨肉腫細胞株であるOUMS-27においてGABA受容体アンタゴニストCGPの添加により核の凝集を伴うアポトーシスに陥った細胞が観察され、さらにCGPの濃度依存性にアポトーシスが誘導されることが確認できた。このことからヒト軟骨肉腫細胞の増殖過程においてGABAシステムの関与が示唆された。
グリアをターゲットとした口腔顔面の神経障害性疼痛治療法の開発を目指した基礎研究

三叉神経第2枝結紮(ION-CCI)ラットを用いて、顎顔面部への機械および熱刺激に対する逃避反射閾値、三叉神経脊髄路核尾側亜核(Vc)におけるextracellular signal-regulated kinase(ERK)のリン酸化、三叉神経脊髄路核尾側亜核(Vc)の神経活動を解析した。ION-CCIにより侵害刺激に対する逃避反射閾値およびVcニューロン活動は有意に低下した。ERKリン酸化阻害薬の髄腔内投与により、その低下は抑制された。しかし非侵害刺激に対するVcニューロン活動は抑制されなかった。ION-CCIにより発症する痛覚過敏はVcニューロンにおけるERKリン酸化が関与している。口腔顔面領域の神経障害性疼痛は、その神経機構が不明であるために適切な治療方法がなく、四肢の領域の治療方法がそのまま用いられている。最近、我々は三叉神経損傷後に三叉神経脊髄路核尾側亜核(Vc)の活性型グリアが神経障害性疼痛の発症に重要な働きをなすことを発見し、グリアをターゲットにした治療法の可能性を提唱した。そこで、本研究では三叉神経第二枝結紮モデルラットを用いて、末梢神経損傷がいかなるメカニズムでVc神経細胞活動の増強に関与するかを機能面から解明し、口腔顔面領域の神経障害性疼痛の新たな治療法の開発を目指した基礎研究を推進する。顎顔面領域の神経障害性疼痛に対するMAPキナーゼ(MAPK)の関与を解明するために、三叉神経第二枝結紮(ION-CCI)ラットを用い、顎顔面部への機械および熱刺激に対する逃避反射閾値、三叉神経脊髄路核尾側亜核(Vc)におけるextracellular signal-regulated kinase (ERK)のリン酸化、顎顔面部への機械および熱刺激に対するVcニューロン活動を解析した。ION-CCIラットにおいて、顎顔面部への機械および熱刺激に対する逃避反射閾値は有意に低下した。ERKリン酸化陽性Vcニューロンが増加した。逃避反射閾値の低下およびERKリン酸化陽性Vcニューロンの増加は、MEK1/2阻害薬(PD98059)の髄腔内投与により、有意に抑制された。ION-CCIによって増加した侵害刺激に対するVcニューロン活動はPD98059の髄腔内投与により、有意に抑制されたが、非侵害刺激に対するVcニューロン活動は抑制されなかった。以上の結果から、ION-CCIにより発症する顎顔面部の機械および熱痛覚過敏はVcニューロンにおけるERKのリン酸化が関与していることが示された。本研究は、三叉神経損傷モデルラットを用いて、Vcの活性型グリア細胞がいかなるメカニズムでVc神経細胞活動の増強に関与するかを明らかにすることを目的とした。三叉神経傷害性疼痛モデルラットを用い、神経損傷後に誘導されるアストログリアおよびミクログリア活性化の経時変化について、アストログリアのマーカーである抗GFAP抗体およびミクログリアのマーカーである抗Iba1抗体を用いて免疫組織学的手法により検索した。さらに、グルタミン-グルタミン酸シャトル阻害薬の髄腔内投与によるGFAP陽性細胞数の変化を解析した。口髭部への機械、熱および冷刺激に対する逃避閾値は、三叉神経損傷後1日目に有意に低下し、14日以上持続した。アストログリアの活性化は、Vc領域において神経損傷後7日目に観察され、ミクログリアの活性化は、神経損傷後3日目および7日目において観察された。さらに、グルタミン-グルタミン酸シャトル阻害薬の髄腔内投与によりGFAP陽性細胞数は有意に減少した。以上の結果から、三叉神経損傷によりVc領域のグリア細胞が活性化し、グリア細胞と神経細胞間の情報伝達系であるグルタミン-グルタミン酸シャトルを介して神経細胞活動を増強する可能性が示唆された。交付申請書に記載した目的に沿って、研究は順調に進んでいると考えられる。次年度は、神経損傷後のグリア細胞の活性化が、いかなるメカニズムで神経細胞活動を変調するのか行動学的、電気生理学的に検討する予定である。次年度は、三叉神経損傷後のグリア細胞と神経細胞間の情報伝達機構について明らかにするために、以下のように研究を進める予定である。1グルタミン-グルタミン酸シャトル阻害薬を髄腔内投与し、口髭部に機械および熱刺激を行い逃避行動閾値を測定する。2三叉神経障害性疼痛モデルラットの侵害受容ニューロン活動に対するグルタミン-グルタミン酸シャトル阻害薬投与の効果について解析する。消耗品が、試算より安価に入手できたために生じた前年度残金(13,807円)と合わせて、三叉神経損傷モデル作製のための実験動物(ラット)、および試薬や実験器具の購入が必須となる。
視覚情報処理の初期過程における時間微分のシナプス機構

網膜における情報処理(特に光応答の時間微分)を現実する神経回路を解明する目的で、キンギョ網膜のスライス標本を用いて神経細胞の光応答の性質および薬理学的性質を検討した。スライスパッチ法によって細胞の膜電位および膜電流を記録した。標本を光照射したときの水平細胞・ON型双極細胞・OFF型双極細胞・アマクリン細胞の膜電位をそれぞれ記録したところ、従来の眼杯標本や剥離網膜標本と同様の膜電位変化がスライス標本でも記録された。また、従来の標本では適用が困難であった膜電位固定法による光応答電流の記録にも成功し、網膜の神経回路網を解析する上でスライスパッチ法が有用であることを示した。次に、網膜の情報処理における双極細胞の役割を調べるために、双極細胞に対するシナプス入力を調べた。膜電位固定した双極細胞の樹状突起あるいは軸索終末部に対し網膜の神経伝達物質候補を局所的に投与し、双極細胞の電流応答を記録した。視細胞から放出される伝達物質であるグルタミン酸を樹状突起に投与すると双極細胞は電流応答を示したが、軸索終末部に対するグルタミン酸の作用はほとんど検出されなかった。一方、γ-アミノ酪酸に対する感受性はON型・OFF型とも軸索終末部において高く、アセチルコリンに対してはON型もOFF型も樹状突起と軸索終末部の両方に感受性があった。従来の研究からγ-アミノ酪酸やアセチルコリンがアマクリン細胞の伝達物質候補として揚げられており、双極細胞の伝達物質放出機構に対しアマクリン細胞の伝達物質が何らかの調節作用(たとえばネガティブフィードバック)を及ぼすことが示唆された。セカンドメッセンジャーを介した調節作用の有無については、今後ニスタチンパッチ法などによって詳細に検討する予定である。
マウス神経冠培養系を用いたメラノサイト分化増殖過程におけるTGFβの役割

我々はこれまで神経冠細胞(neural crest cells,以下NCC)培養系を使い、メラノサイト前駆細胞の増殖分化に関わる因子を検討し、報告してきた。TGFβ(Transforming Growth Factorβ)スーパーファミリーは、TGFβやBMP(Bone Morpllogenetic Protein)などが含まれ、生体の発生や形態形成に重要な役割をする。一方、SCFはチロシンカイネースレセプターであるKITを介して作用する。このSCF/KIT伝達系の働きは、皮膚メラノサイト発生や分化増殖過程に必要不可欠であり、それが阻害されるとin vitroでは細胞死を起こしてしまう。また、NCC培養系や幼若メラノサイトであるNCCmelb4細胞で、特にTGFβ1が、メラノサイトの増殖分化過程に大きく関与することを証明した。このNCCmelb4細胞株から、KIT陰性のcell line, NCCmelb4M5細胞株を当教室で樹立した。NCCmelb4はKIT,チロシナーゼ関連蛋白陽性であるが、チロシナーゼ、ETRB、DOPA反応は陰性を呈する。この細胞を継代維持する培養液にはSCFが添加されているが、SCF無添加で継代したところ一代目は半数が死滅し、残った細胞も増殖速度が低下した。しかし代を追うごとに増殖速度が回復し、SCF無添加で継代維持可能となった。形態は大きく変化し、NCCmelb4は紡錘形と多角形が混在するが、NCCmelb4M5は殆ど多角形を示した。NCCmelb4がKIT陽性なのに比しNCCmelb4M5は陰性を呈し、TRP-1、TRP-2陽性で、チロシナーゼ、ETRB、DoPA反応は陰性であった。以上より、NCCmelb4M5は、NCCmelb4よりさらに幼若なメラノブラストと推測される。すなわち、NCCmelb4M5株は最も幼弱なメラノサイトであり、移動することのない神経上皮細胞から活発に移動するNCC細胞(後のメラノサイト)への最初の段階といえる。Alamar Blue法を用いた細胞増殖能の検索にてNCCmelb4M5株はBMP4の添加で増殖が有意に抑制され、BMPのアンタゴニストであるNogginの大量添加で、この抑制は完全に回復した。すなわち、BMP4が、NCCmelb4M5株に大きな影響を及ぼすサイトカインであると思われる。さらに蛋白レベルとmRNAレベルにて、この変化がKIT発現と関連していることを確認している。TGFβ(Transforming Growth Factor β)スーパーファミリーは、TGFβやBMP(Bone Morphogenetic Protein)などが含まれ、生体の発生や形態形成に重要な役割をする。TGFβは様々な細胞で生成され、その作用は多岐に及ぶ。皮膚ケラチノサイトやメラノサイトに対しては、細胞周期の調節に関与する。

このSCF/KIT伝達系の働きは、皮膚メラノサイト発生や分化増殖過程に必要不可欠であり、それが阻害されるとin vitroでは細胞死を起こしてしまう。我々の研究機関はNCC培養系よりNCCmelb4(NCC由来メラノサイト前駆細胞株)やNCCmelan5(NCC由来成熟メラノサイト株)のcell lineを確立している。まずNCCmelb4細胞は、抗TGFβ1抗体を用いた免疫組織化学染色で陽性所見を得、細胞内にTGFβ1が存在するのを確認した。次にWestern blottingとRT-PCRを用いて、抗TGFβ1抗体がNCCmelb4細胞のKIT発現とどう関与するかを調べた。抗体の濃度を多くすると、KIT発現は蛋白レベルでもmRNAレベルでも減弱し、最終的には消失した。また抗TGFβ1抗体を添加して、1日目、2日目よりも3日目が蛋白レベルでもmRNAレベルでも、NCCmelb4細胞のKIT発現は一番抑制をうけた。一方、抗TGFβ1抗体下では、マウス神経冠培養系の成長が阻害され、高濃度下では死滅した。NCC細胞は盛んに増殖しても、やがて分化し成熟メラノサイトになると増殖しなくなる。NCC培養系や幼若メラノサイトであるNCCmelb4細胞で、TGFβスーパーファミリー、特にTGFβ1は、メラノサイトの増殖分化過程に大きく関与することがこの実験で明らかとなった。TGFβをはじめTGFβスーパーファミリーがメラノサイト分化に様々に関わり、このメカニズムの解明は将来、悪性黒色腫治療へ応用できるかもしれず、今後の進展が期待される。我々はこれまで神経冠細胞(neural crest cells,以下NCC)培養系を使し、メラノサイト前駆細胞の増殖分化に関わる因子を検討し、報告してきた。TGFβ(Transforming Growth Factor β)スーパーファミリーは、TGFβやBMP(Bone Morphogenetic Protein)などが含まれ、生体の発生や形態形成に重要な役割をする。一方、SCFはチロシンカイネースレセプターであるKITを介して作用する。また、NCC培養系や幼若メラノサイトであるNCCmelb4細胞で、特にTGFβ1が、メラノサイトの増殖分化過程に大きく関与することを証明した。このNCCmelb4細胞株から、KIT陰性のcell line, NCCmelb4M5細胞株を当教室で樹立した。NCCmelb4はKIT,チロシナーゼ関連蛋白陽性であるが、チロシナーゼ、ETRB、DOPA反応は陰性を呈する。この細胞を継代維持する培養液にはSCFが添加されているが、SCF無添加で継代したところ一代目は半数が死滅し、残った細胞も増殖速度が低下した。しかし代を追うごとに増殖速度が回復し、SCF無添加で継代維持可能となった。