hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本沿岸における洋上浮体係留のためのサクションアンカーの適用に関する基礎的研究

本研究では、日本近海における洋上風力発電など浮体構造物の係留基礎へのサクションアンカーの適用を念頭に、比較的大きなスケールの地盤挙動を模擬するのに有利な遠心模型実験を通して砂質地盤における把駐力(引抜き抵抗)特性を調べるとともに、把駐力評価方法について検討した。その結果、係留策のアンカーへの連結位置や牽引方向などが把駐力に及ぼす影響について知見を得るとともに、既往の水圧変動効果を考慮しない評価法による把駐力計算値は急速牽引の実験値に対し1/21/3と過小評価する結果となった。一方実測の水圧変動を取り入れた鉛直引抜抵抗評価式によると、実測値と概ね合致する結果を得た。砂質地盤におけるサクションアンカーの把駐特性評価を目的として、10g遠心力場においてサクションを用いた沈設および鉛直および斜め上方定速度単調引抜き模型実験を行った.実験では粘性スケーリングを考慮して間隙流体として高粘性のメトローズ水溶液(粘度1113mPas)を採用し,把駐抵抗やアンカー姿勢挙動に及ぼす係留索の牽引速度や牽引方向(仰角3890度),係留索の連結位置の影響について検討した.一連の実験よりこれまでに得られた主な知見をまとめると、次のとおりである。アンカー天板中心上方(以下、天上)部に係留索を連結した鉛直引抜き実験より,砂質地盤においても急速牽引時の負圧発生により,把駐抵抗のピーク値の増大効果と,ピーク後もある程度持続して牽引抵抗の減少を抑制する効果がみられた.また,中空ねじり試験より得た強度定数および引抜き時にアンカー側面と下端で計測した間隙圧より評価した鉛直引抜き抵抗と,実測引抜き抵抗は概ね対応した.天上部に係留索を連結し斜め上方に急速牽引した場合,鉛直引抜きのケースと比較して,張力ピークに至るまでの変位量が大きくなった.アンカー側壁部に係留索を連結した場合,天上連結の場合と比較して大きな把駐力が発揮された.また天上連結の場合,本実験では急速牽引・緩速牽引ともに牽引仰角が小さくなると把駐力が減少する傾向にあったのに対し,側壁連結で急速牽引のケースでは牽引仰角が小さくなるに従い把駐力が大きくなり,AllesmaらやKimらなどによる乾燥砂を用いた、または排水に近い条件で実施された既往実験と同じ傾向を示した.本研究では、日本近海における洋上風力発電など浮体構造物の係留基礎へのサクションアンカーの適用を念頭に、比較的大きなスケールの地盤挙動を模擬するのに有利な遠心模型実験を通して砂質地盤における把駐力(引抜き抵抗)特性を調べるとともに、把駐力評価方法について検討した。10g遠心力場において、ゆる詰めシルト質砂地盤(相対密度2535%)における円筒形サクションアンカーの沈設、および緊張係留を念頭に置いた鉛直上方引き抜き実験を実施した。実験では、地盤透水性の低減を目的として間隙流体として高粘性(1113mPas)のメトロース水溶液を採用し、アンカー引き抜き速度が把駐特性に及ぼす影響について検討した。また、間隙流体として水を用いた透水性の高い地盤条件における引き抜き挙動との比較も行った。実験の結果、鉛直引き抜き載荷の場合には、過去に実施した低仰角(2040度)の斜め上方引き抜きの場合と比較してアンカー形状やワイヤー結節点位置など異なるがアンカー形状やワイヤー結節点位置など異なるが、より小さな変位域で把駐抵抗(ワイヤー張力)が最大となる脆性的な挙動を示した。また急速引き抜きの場合と比較して、緩速引き抜きや間隙流体を水とした場合(引き抜き速度は急速の場合の0.170.38倍)では、アンカー天端内側や下端での水圧ピーク値(負圧の絶対値)は小さく、最大把駐抵抗も1721%小さくなった。次に高仰角(58度)斜め上方引き抜き実験を行った。ワイヤーは天端中心上方でアンカーに結節している。急速引き抜きケースでは、鉛直引き抜きの場合と同様に小引き抜き変位域で高い把駐剛性を示すが、その後アンカー回転に伴い把駐抵抗、ケーソン天端内側および下端部での水圧(負圧)はワイヤー牽引量とともに漸増し、最大把駐力発現時のワイヤー牽引量は鉛直引き抜きの場合にくらべ大きくなった。一方、緩速引き抜きケースでは、最大把駐抵抗は急速引き抜きの場合に比べ24%小さく、把駐抵抗ピーク時のワイヤー牽引量は小さい。また、遠心模型実験で使用したシルト質砂の強度特性の評価を目的として、単調載荷中空ねじりせん断試験を実施した。サクションアンカーは,設置精度や大水深域での施工性に優れ,海外では海底油ガス田掘削基地など大水深域での浮体構造物係留基礎として利用されている.今後日本沿岸域での洋上風力発電や資源開発における浮体構造物での利用を考慮すると,砂質地盤における把駐特性を明らかにする必要がある.

本研究では,テンションレグプラットフォームやトート係留など緊張係留を念頭に,細砂地盤中のサクションアンカーの把駐特性やアンカー挙動に及ぼす係留索牽引速度と牽引角度,連結位置の影響について,10g場遠心模型実験により検討した.本研究より、次の結果を得た。1アンカー天上部に係留索を連結した鉛直引抜き実験より,砂質地盤においても急速牽引時の負圧発生により,把駐抵抗のピーク値の増大効果と,ピーク後もある程度持続して牽引抵抗の減少を抑制する効果がみられた.2天上部に係留索を連結し,斜め上方に急速牽引した場合,鉛直引抜きのケースと比較して,張力ピークに至るまでの変位量が大きくなった.3アンカー側面に係留索を連結した場合,天上部連結の場合と比較して把駐力が大きくなった.また牽引仰角が小さくなるに従い把駐力が大きくなる傾向となった.4鉛直引抜きケースにおける引抜き抵抗について、前野らの仮定した破壊機構を基に,引抜き実験前に実施したミニチュアコーン貫入試験結果や引抜き時における水圧実測値を考慮して評価したところ,評価値は実測の引抜き抵抗値と概ね一致する結果を得た.一方斜め上方引抜きケースについて、完全排水での解析結果を基にしたDeng and Carter法による把駐抵抗の評価結果は,実測値に対し小さな値となった.地盤工学有限要素解析による把駐特性評価について、3次元解析プログラムの修正に手間取り、パラメトリックスタディの進行が遅れている.剛塑性有限要素法による遠心実験結果のシミュレーションを予定していたが、3次元解析プログラムを開発途中であり、解析まで至らなかった。中密地盤において、係留策を天上部に連結し鉛直上方に急速または緩速牽引するケース、係留策を側壁部に連結し斜め上方に急速または緩速牽引するケースについて遠心模型実験を実施し、これまでに実施しているゆる詰め地盤における実験結果と比較することにより、把駐抵抗およびアンカー内外の間隙圧応答に及ぼす地盤密度の影響を検討する。これまでに実施した実験結果を総合して、把駐特性に及ぼす係留策連結位置、牽引方向、牽引速度、地盤密度の影響に関する知見を整理する。有限要素解析によるパラメトリックスタディを実施し、把駐特性に及ぼす各種パラメータの影響を図表に整理するとともに、遠心模型実験で得られた各種パラメータの影響に関する知見と比較する。異なる地盤強度の深度分布や連結点位置・牽引方向等幾何条件における解析より得られた周辺地盤の流動方向や流動域範囲、把駐力を、既往の塑性解析で仮定されている流動場やそれに基づく把駐力と比較検討する。前年度より継続して遠心模型実験によるサクションアンカーの斜め上方牽引時の把駐特性調査を行う。本年度の実験では、低仰角域を中心にワイヤー牽引仰角、結節点位置などを変化させ、把駐抵抗やアンカー姿勢、アンカー内外部における間隙圧挙動を計測することにより、これらのパラメータがサクション発生消滅や把駐抵抗の発現特性、牽引中のアンカー姿勢などに及ぼす影響について系統的に調査する。現在開発中の剛塑性有限要素解析プログラムを完成させ、前年度実施の遠心実験のシミュレーションを通して解析法の妥当性を検討する。次に、地表からの深度に対し一定または深度比例型といった非排水強度の深度プロフィールや、アンカー形状(根入れ比)、係留索の牽引仰角、結節位置などの幾何パラメータを変化させたパラメトリックスタディを実施し、これらの地盤強度および幾何パラメータがアンカー周辺地盤の流動方向や流動域範囲、アンカー運動、把駐抵抗に及ぼす影響について検討する。特に、既往の数値解析結果やサクションアンカー把駐力推定のための塑性解析において仮定されている流動場との対応に注目する。本年度消耗品購入において実際価格の値引き等により残額(820円)が生じた。
心筋細胞におけるPARPの新たな機能に関する研究

心不全において、PARPによるDNA修復は心機能維持に重要と予想されるが、一方で、PARP阻害薬に心保護効果があることは多くの論文報告されいる。つまり、PARPには通常考えられる機構とは別に、細胞に悪影響を及ぼす機構が存在する可能性があると考えられる。そこで、PARPによる転写制御のメカニズムのエピゲノム解析や、心不全圧負荷モデルマウスにPARP阻害薬を投与し、そのマウスの心筋細胞をsingle cell RNA-seqで解析することで、心筋細胞におけるPARPの機能をDNA修復、転写制御の両面から明らかにする。
リスク児(者)のresilienceとサポート・システムに関する研究-20年間の縦断的アプローチ

筆者は日本の高度経済成長期に東京都の一定地域に出生した乳児とその親を対象として生後3ヶ月時点から長期縦断的研究を実施してきた。本研究の目的はこれらの被検児を対象としてかれらが成人初期に達した時点において発達の様相・健康状態・ライフスタイルと関与する諸変数を横断的および縦断的に検討し、リスク児・者へのサポート・システムの戦略構築に資することであった。方法は、第1次調査として質問紙法、第2次調査として訪問による面接法を用い、次のような成果が得られた。結果と考察:(1)第1次調査によって成人初期の子ども201名、母親170名、父親168名から回答を得た。一般に健康状態良好と想定されるこの時期に生涯発達の観点からリスクのある不健康群が約20%あった。これらのリスク者をスクリーニングする方法(3領域10項目)を考案し、第2次調査の訪問面接法によってこの方法の有効性が確認された。(2)成人初期の子どもをもつ中年期の父母を対象として子育て評価尺度Appraisal of Child Rearing(略称ACR)を考案し、それぞれの自己概念、健康状態との関係を検討した。その結果、父母ともに自己概念の高い群はともに低い群に比較してかれらの健康状態は良好であり、ACR得点とも関連があった。すなわち、子育ては母親のみの役割ではなく父親の参加が必須であり、父親の健康状態にも関連することが明らかになった。(3)父母が乳児期から成人初期まで子育てに利用した資源を調査した結果、長期追跡群と非追跡群の間で子育て支援の潜在的ニーズに違いのあることが明らかになった。これらの結果は子ども発達によって生じる発達的問題developmental problemsを早期に見つけ、支援に結び付けるprimary interventionの戦略が必須であることを示唆していた。また、子育てを親の生涯発達の視点からとらえる必要性も示唆している。平成8年度は、東京都内K保健相談所管内および島しょ保健所大島出張所管内に出生し、乳幼児期・学童期・青年期の3時期に追跡可能であった者が成人初期に達した時点で第1次質問紙調査を実施した。結果と考察:(1)成人初期は、人生経路の中でも就職・結婚などのライフ・イベントが多く、移住の多い時期である。それにもかかわらず、成人初期の子ども196名、父親103名、母親131名から有効な回答を得た。(2)成人初期の子どもとその父親・母親の中で自覚的健康状態のよくない者はそれぞれ20%、24.3%、36.6%あり、中年期の親とその子どもの健康状態との関連性の高さが示唆された。(3)子どもの自己概念の高低に関与する変数は男女ともに〈友人の支援〉、〈家族の支援〉、〈自ら受けた養育の評価〉、〈生活の満足度〉、〈目標の有無〉、〈主観的健康状態〉、〈職業の有無〉、〈ゆううつの程度〉などであった。友人や家族からの支援が多く、親から受けた養育を肯定し、生活の満足度がより高く、目標があり、職業を有し、主観的健康状態が良好であるほど自己概念は高く、一方、ゆううつの程度が高いほど自己概念は低かった。(4)親の養育行動を肯定する群とその他群との間には自己概念の総得点といくつかの領域に有意差があった。領域別では男女ともに〈ユーモア〉、〈父との関係〉、〈母との関係〉、〈援助〉、〈家庭管理〉に有意差があったが、男性では〈自己価値〉、〈運動能力〉、〈容姿〉、〈知性〉、〈仕事〉、〈社会性〉においても差があり、肯定群はその他群に比較して、いずれの領域においても有意に得点が高かった。

これらの結果は人生経路の中でも最も健康であると想定される成人初期リスク者が20%程度あり、それらの要因には現在受けられる支援の程度、過去に受けた養育への評価、将来の目標の有無などが力動的に関係することを示唆しており、問題解決に多面的戦略を必要とすることが明らかになった。本年度は平成8年度の質問紙による調査結果に基づいて第二次調査を実施した。調査の目的は、(1)質問紙法によって発見された成人初期のリスク者の問題と対処行動、(2)得られた支援の状況を調べ、この時期における健康上の問題と有効な支援の方略を明らかにすることであった。対象と方法:一次調査の質問紙の回答から、(1)健康上のリスクが高いと考えられるリスク群、(2)対照群として明らかな問題のない群を親側と子ども側から抽出して調査対象とした。方法は面接法であり、家庭訪問法を原則とした。面接の内容は(1)親の子育てを含む生活上の神経的負荷感とその経過、(2)その時期に得られた支援、(3)成人初期の親子関係、(4)子どもの健康上の問題と親の発達的課題などであった。結果:(1)二次調査の予備調査として行った質問紙による調査の結果、子ども14名、父親9名、母親27名から回答を得ることができた。この結果、母親が子育てを含む精神的負荷感の最も大きい時期の支援者は、(1)夫、(2)自分の親、(2)先生、の順であり、医療・保健関係者は少なかった。父母の医療関係者にもつイメージは医師:(1)こわい、(2)不安、(3)尊敬、であり、看護婦:(1)やさしい、(2)安心・信頼、(3)身近、であった。面接調査の結果においても、精神的負荷感の最も大きい時期の支援者に医療・保健関係者は含まれていなかった。(2)子ども2名、父親3名、母親25名、合計30名のものにつき、現時点での消息を詳細に把握できた。その結果、父母の情報から子どもに健康上の問題のある者の面接が実施でき、また、子どもに問題はないが親に健康上・生涯発達上の問題のある者は、母親25名中20名、父親3名中3名あった。(3)子どもの回答結果から、この時期に父親との関係が不良な者4名、28.6%、母親との関係が不良な者2名、14.3%であった。これらの結果は今回の質問紙の内容や面接法が成人初期における子どもおよび中年期の親の潜在的な健康・発達上の問題発見と支援方法の手がかりとなることを示唆していた。筆者は日本の高度経済成長期に東京都の一定地域に出生した乳児とその親を対象として生後3カ月時点から長期縦断的研究を実施してきた。本研究の目的はこれらの被検児を対象としてかれらが成人初期に達した時点において発達の様相・健康状態・ライフスタイルと関与する諸変数を横断的および縦断的に検討し、リスク児・者へのサポート・システムの戦略構築に資することであった。方法は、第1次調査として質問紙法、第2次調査として訪問による面接法を用い、次のような成果が得られた。結果と考察:(1)第1次調査によって成人初期の子ども201名、母親170名、父親168名から回答を得た。一般に健康状態良好と想定されるこの時期に生涯発達の観点からリスクのある不健康群が約20%あった。
ウェブを利用した地域情報検索と地域分析

近年、ウェブ情報の増加とともにそれを利用した日常活動のための情報検索の要求も増えている。そのような検索において人々が活動する場所の指定は重要なキーとなっている。ある特定の地域に関する情報をウェブから検索することがその典型的な例で、ウェブ情報の地理情報システムとしての新たな利用ととも地理的な関連度が足りないウェブ情報管理ための従来の地理情報システムの新たな応用が要求されるなど、新たな情報システムの提案が必要であることを示唆している。私の研究では、すでにウェブ上の地域情報を利用した地域ウェブ情報検索と地域分析を行うためのシステムKyotoSEARCHを開発し続けてきた。このシステムの一つの重要な機能は、ウェブ情報を地図上の場所に対応させて、地図インタフェースを利用した情報検索を行うことが可能である。具体的には、各地域ウェブページはその中に含まれている地名を手がかりとして従来の空間索引に利用されていたMBR(Minimum Bounding Rectangle)に表現・索引を作成する。その利点としては、(1)ユーザは地域情報をキーワードではなく、地理領域指定によって検索可能,(2)従来キーワードマッチングによって行ったウェブ検索を地理演算によって計算可能,(3)空間索引が利用でき、検索の計算コストが削減可能である。このように、包含(Contain)のような地理演算によってウェブ検索が可能で検索のコストを極端に減らすことが可能である。しかし、ウェブページ中のすべての地名を利用したMBRを作成すると、i)重要でない地名,ii)地名の無駄な階層情報,iii)地名の多義性などの問題によりその対応領域が広くなってしまう。そうなるとウェブページが実際に関係ある領域よりはるかに大きくなり、包含のユーザ質問ではそのページが見つからない問題が起きる。その結果、十分な検索結果を得ることができなくなる。一方、そのように対応する領域が広くなってしまったページを見つけるために包含の代わりに共通領域(Intersection)を適用することも可能であるが、そうするとより多くの非関連ページを現れる問題がある。そのため、ウェブページ中の情報を利用して地理的範囲を計算する時には、ウェブ情報の性質および地名の性質を考慮して最適な範囲を求めることが重要である。本研究では、ウェブページに対する最適化された地域領域を求める手法を提案して、そのシステムおよび実験結果について学会で発表を行った。
角膜ヘルペス感染に対する細胞性免疫反応の研究

(1)組織適合性抗原の発現と浸潤細胞の同定通常では角膜にはクラスII抗原は認められないが,ヘルペス感染に伴って,角膜実質細胞にクラスII抗原が発現することが明らかとなった。また,それと同期して遅延型T細胞に属するリンパ球の浸潤が盛んとなった。この事実は角膜ヘルペスの発症病理において遅延型過敏反応が重要な役割を果していることを示している。(2)角膜ヘルペスにおける実質混濁の抑制角膜ヘルペスの治療においては如何に実質の混濁を抑えるかがポイントである。そこで,実験(1)の結果をもとに遅延型T細胞を抑制する方法としてanterior chamber-associated immune deviation(ACAID)を取り上げ,実質混濁に及ぼす効果を検討した。ACAIDを誘導してマウスでは遅延型T細胞の浸潤がわずかとなり,実質混濁の発生も抑制された。この事実はヌードマウスを用いた移入実験によっても確認できた。(3)ワクチンによる潜伏感染の阻止単純ヘルペスウイルスの主要糖蛋白であるGlycoprotein D (gD)とンターロイキン2(IL-2)とを結合させた,細胞免疫を誘導可能な新しいワクチンを用いて,潜伏感染を抑制できるか否かを検討した。従来から行われてきたウイルス蛋白の単独投与と比較すれば上皮および実質病変の発現を効率よく抑えたが,潜伏感染についての阻止効果は不十分なものであった。投与量や投与間隔などについて再考が必要である。(4)点眼接種モデルの開発より自然な角膜感染モデルとして点眼接種による系を開発した。この一連の実験により,点眼接種に対する感受性にマウス系統間で大きな差があることが判明し,眼局所における非特異的な免疫学的因子の重要性がクローズアップされた。今後の研究の展開が期待できる。角膜ヘルペスにおける生体免疫系の動きを検討するために,マウスヘルペス性角膜災モデルを用いて以下の検討を行った.実験にはBALB/Cマウス,ウイルスとしてCHR3株を使用した.(1)角膜内のウイルス抗原および主要組織適合性抗原の動き免疫組織化学的手法により,角膜内におけるウイルス関連抗原,主要組織適合性抗原の動態を検討した.接種早期に角膜上皮に存在したウイルス抗原は,感染後5日までには角膜実質細胞にまで分布が拡大した.一方,クラスII抗原について検討すると,まだウイルス感染の生じていない時期にすでに角膜実質細胞に陽性所見がみとめられた.上皮細胞については発現は認められなかった.(2)局所リンパ節および角膜におけるリンパ球サブセットFACSにて感染後の局所リンパ節細胞のサブセットを検討した.感染早期よりL_3T_4細胞とLyt_2細胞の増加が著明に認められ,1週後にはリンパ節細胞数は約10倍となった.この動きと同期して,角膜内にもL_3T_4細胞とLyt_2細胞の浸潤が著明となった.これらの事実より,角膜ヘルペスにおいては,ウイルス感染の開始とともに局所リンパ節において免疫反応が開始され,ウイルス感染の進行とともに角膜内に浸潤してくるものと推察された.感染早期に実質細胞がクラスII抗原陽性となる点は非常に興味深く,感染初期の局所免疫に重要な役割を果たしている可能性があり,今後の検討が必要である.角膜ヘルペスに対する有効な治療法を確立するには,まずウイルス感染に続発して生じるウイルス抗原,組織適合性抗原の発現様式,抗原と反応する免疫担当細胞の動態を把握する必要がある.平成3年度においては,以下の3点について研究を進めた.(1)角膜ヘルペス感染マウスの角膜,局所リンパ節についてクラスIおよびクラスII組織適合性抗原,ウイルス抗原,および浸潤T細胞の動態について免疫組織化学的に検討した.ウイルスは最初上皮において増殖し,その後実質へと進展した.

これに伴いL3T4,やや遅れてLyt2陽性細胞が角膜実質内へと浸潤してきた.角膜実質細胞に感染の初期からクラスII抗原の発現が認められた.また,感染の進行とともに局所リンパ節が腫大し,1週後には感染前の約10倍に達した.感染とともに出現するクラスII抗原が免疫反応の誘導に関与していることが示された.(2)遅延型過敏反応の抑制が角膜ヘルペス感染の臨床像に及ぼす影響を検討した.あらかじめマウスの前房内にウイルス抗原を投与して遅延型過敏反応を低下させておくと,角膜実質炎の程度はコントロ-ル群と比較して軽度であった.また,ヌ-ドマウスを用いた細胞移人実験においても同様の結果が認められ,角膜実質混濁における遅延型過敏反応の関与が明らかとなった.(3)より自然な角膜ヘルペス感染モデルを作成する目的で,種々の純系マウスにウイルスを点眼接種し,その臨床経過を観察したところ,角膜炎の発症頻度がマウスの系統により大きく異なることが判明した.ウイルス受容体,初期免疫防御機構,角結膜における自然防御機構などの関与について現在検討中である.(1)前年度に引き続き,マウス角膜ヘルペスモデルを用いて,クラスII抗原の誘導について検討した.クラスII抗原は感染初期から角膜実質細胞において発現しており,多数のL3T4細胞(遅延型T細胞)の侵入も観察された.この事実は,クラスII抗原に拘束される感作リンパ球が角膜における免疫応答に重要な役割を果していることを示している.(2)前年度に引き続き,自然な感染モデルとしての点眼接種モデルをさらに解析した.最も感受性の高いマウスとしてDBA/2を,低いマウスとしてAKRを選び,系統間におけるウイルス感受性の違いがどのような因子によって支配されているのかを検討した.実験結果からは,DBA/2の結膜においてウイルス感染がより起こりやすいことが一つの理由として考えられる.今後,インターフェロン産生能などをはじめとする非特異的な防御機構の差異についてもさらに検討を進める予定である.(3)角膜からの三叉神経節への潜伏感染を防御する一つの手段としてワクチンの投与がある.そこで,細胞性免疫をも誘導可能なサフユニットワクチン(glycoproteinDにIL-2を結合させたもの)の効果をマウス角膜ヘルペスモデルを用いて検討した.実質型病変は完全に抑制されたものの,上皮型病変はわずかながら出現し,潜伏感染の阻止も不十分なものであった.現在、投与量および投与スケジュールについて再検討を行っているところである。
難治性急性リンパ性白血病に対するプレシジョン・メディシンを目指した異分野融合研究

難治性の急性リンパ性白血病症例において根治を得るには、個別化した治療法の確立が急務である。本研究は、難治性の白血病症例から樹立された多数の細胞株を活用して、薬剤感受性と関連するゲノム情報を同定する新たな取り組みである。すでに各株の多様な化学療法剤・低分子化合物・細胞傷害因子の感受性とゲノム情報をデータベース化し、薬剤感受性モデルとしての有用性を既知の遺伝子との関連から成果をあげている。本研究では、網羅的および探索的な解析を中心に様々な分野の研究者との連携で展開し、ゲノム編集技術も駆使して高いエビデンス・レベルの情報を蓄積させて、難治性白血病における個別化治療を可能とするイノベーションを創出する難治性の急性リンパ性白血病症例において根治を得るには、個別化した治療法の確立が急務である。本研究では、網羅的および探索的な解析を中心に様々な分野の研究者との連携で展開し、ゲノム編集技術も駆使して高いエビデンス・レベルの情報を蓄積させて、難治性白血病における個別化治療を可能とするイノベーションを創出する
前駆体のプロセシングに関与するKu2様プロテアーゼの細胞内局在と活性調節機構

1,PACE4アイソフォームの細胞内分布前駆体タンパク質のプロセシングプロテアーゼであるPACE4には複数のアイソフォームが存在することが知られている。本研究では、cDNAクローニングにより新しく同定されたアイソフォームであるPACE4Eを中心として、これらのアイソフォームの細胞内局在および分泌動態の違いについての解析を試みた。培養細胞による発現系を用いた解析では、従来から知られていたPACE4Aと同様にPACE4Eも種々の前駆体タンパク質に対してプロセシング活性を示した。しかし、PACE4が細胞外に分泌されるのに対して、PACE4Eはほとんど分泌されることなく細胞内に保持された。また蛍光抗体法による解析では、PACE4A、PACE4Eともに、細胞内では主としてゴルジ/トランスゴルジネットワークに存在していた。このことから、PACE4AとPACE4Eはそれぞれ細胞外または細胞内において異なる生理機能を分担している可能性が示唆された。PACE4Eの構造の特徴は、そのC末端に疎水性に富むアミノ酸配列を持つことである。そこで、この領域とPACE4Eの細胞内保持機構との関係を調べるために、PACE4EのC末端欠失ミュータントを作成して培養細胞内にて発現させたところ、PACE4Eは培地中に分泌されるようになった。このことから、PACE4Eの細胞内保持にはC末端領域と膜との相互作用が関与することが示唆された。現在、この相互作用の具体的なメカニズムを解析中である。
実践的看護臨床薬理学教育モデル（iDrug）に基づいた新たな医療安全アプローチ

本研究は、看護師に対する実践的臨床薬理学教育の新たなコンセプトである『integrated Drug(iDrug)』の与薬エラー減少に対する有効性を明らかにし、広く普及可能なロールモデルを確立することを目的とする。そのために、(1)処方薬Top30の資料作成(iDrugシート:看護師のための与薬のしおり)(2)インシデントレポートによる評価(3)患者とその家族、あるいは看護師に対するアンケートによる評価(4)処方ミスの擬似モデル試験による評価を順次実施予定である。初年度は、(1)処方薬Top30の資料作成(iDrugシート:看護師のための与薬のしおり)を薬剤部との連携のもとに作成を行った。これは、病棟における処方薬Top30を明らかにし、与薬に必要な様々な情報(薬剤の形状、特徴、作用機序、副作用、薬物相互作用、粉砕可能か否か、投与のタイミング、食事や他の薬との関係、味、患者が希望した際に変更可能な投与方法・剤型の種類など)について、図や写真をふんだんに用いて、1薬剤あたりA4 2ページ(ファイルの見開きA3サイズ1ページ分)の視覚に訴えたわかりやすい資料である。自主学習に活用できるとともに、忙しい看護業務時でも簡単に確認できるように工夫している。また、(3)患者とその家族、あるいは看護師に対するアンケートによる評価のためのアンケートシートの作成、(4)処方ミスの擬似モデル試験による評価のための処方ミスの擬似モデルを作成中である。また、臨床薬理学の新たなアクティブラーニング法『薬理学ロールプレイ』を看護学科生2年生と医学科生2年生を対象として、合同で実施し評価検討を行った。上記の成果は、国際学会における成果発表(1件)ならびに国内学会でのシンポジウム発表(1件)、教育セミナー(1件)において報告を行った。現在、本邦において臨床において用いられている薬価収載の医薬品は、およそ17000品目である。それを、各病棟ごとに処方の多い医薬品を分析し、それぞれについて、処方薬Top30の資料作成(iDrugシート:看護師のための与薬のしおり)を作成している。作業量として、かなり膨大なため、その準備にやや遅れが生じている。当初の研究計画に基づいて、(1)処方薬Top30の資料作成(iDrugシート:看護師のための与薬のしおり)(2)インシデントレポートによる評価(3)患者とその家族、あるいは看護師に対するアンケートによる評価(4)処方ミスの擬似モデル試験による評価を順次実施予定である。iDrugシートのコンセプトに基づいた看護師向けの教科書を、4大学の附属病院薬剤部との連携協力のもとに作成(申請者は監修として参画)することが決定したので、今後はそれを本研究に活用しながら、研究を推進する。学会参加予定の変化のために使用額に変更が生じたため。
高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料周りに生ずる極めて強い発光現象の解明

本研究の目的は、先進的な空間的時間的発光分光計測技術により、高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料周りに生ずる極めて強い発光現象を解明することである。主な研究成果は、次のとおりである。(1)高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料の加熱試験における強い発光現象を複数の波長フィルターと汎用ビデオカメラにより空間的時間的な発光強度分布を取得した。これらの発光強度分布の強度比からケイ素系超高温耐熱材料の温度分布を推定した。(2)高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料の加熱試験における強い発光現象を二波長分光光学系により空間的時間的な発光強度分布を取得した。本研究は、高エンタルピー流中の損耗が炭素系材料に比べ著しく小さいケイ素系超高温耐熱材料に着目し、気流と材料損耗の相互作用に関わる未解明の極めて強い発光現象に焦点をあてる。本研究課題の目的は、「先進的な空間的時間的発光分光計測技術により、化学種同定や温度推定を行い、高精度空力加熱予測に大いに関与する極めて強い発光現象を解明すること」である。平成25年度の研究実績の概要は次の通りである。(1)群馬大学理工学研究院所有の超小型プラズマジェット発生装置を用いて高エンタルピー流を発生させ、現有の高波長分解分光器を用いて気流中のケイ素系超高温耐熱材料周りに生ずる極めて強い発光現象を空間的に局所的に発光分光計測した。また、非定常計測にも対応可能な小型分光器により空間的に局所的な発光分光計測を行い、それらをもとに特徴的な原子線や分子線に対応する複数の波長フィルターを選定した。(2)プラズマフリージェットなどの発光現象と汎用ビデオカメラの間に簡易的な二波長分光光学系を設置し、空間的時間的な二波長分光画像を試験的に取得した。(3)簡易的な二波長分光光学系を利用し、高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料の加熱試験に先駆けて、炭素材料周りに生ずる強い発光現象を複数の波長フィルターと汎用ビデオカメラにより空間的時間的な発光強度分布(二波長分光画像)を取得した。これらの発光強度分布の強度比から炭素材料の見かけの表面温度を推定した。平成26年度の研究実績の概要は次の通りである。(1)平成25年度同様、群馬大学大学院理工学府所有の超小型プラズマジェット発生装置を用いて高エンタルピー流を発生させ、現有の高波長分解分光器を用いて気流中のケイ素系超高温耐熱材料周りに生ずる極めて強い発光現象を空間的に局所的に発光分光計測した。(2)プラズマフリージェットなどの発光現象と高速度ビデオカメラの間に二波長分光光学系を設置し、空間的時間的な二波長分光画像を取得した。(3)高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料の加熱試験における強い発光現象を複数の波長フィルターと汎用ビデオカメラにより空間的時間的な発光強度分布(二波長分光画像)を取得した。これらの発光強度分布の強度比からケイ素系超高温耐熱材料の見かけの表面温度を推定した。平成27年度の研究実績の概要は次の通りである。(1)継続的に参照データとしてプラズマフリージェットなどの発光現象と高速度ビデオカメラの間に二波長分光光学系を設置し、空間的時間的な二波長分光画像を取得した。(2)平成2526年度に引き続き、高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料の加熱試験における強い発光現象を複数の波長フィルターと汎用ビデオカメラにより空間的時間的な発光強度分布(二波長分光画像)を取得した。これらの発光強度分布の強度比からケイ素系超高温耐熱材料の見かけの表面温度分布を推定した。プラズマフリージェット中のケイ素系超高温耐熱材料の見かけの表面温度分布は2,000K3,000Kであり、分光計測から得られた局所的な表面温度と同程度であった。(3)高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料の加熱試験における強い発光現象を二波長分光光学系により空間的時間的な発光強度分布(二波長分光画像)を取得した。局所的ではあるが、これらの発光強度比から見かけの表面温度を推定することができた。平成27年度の研究実績は「研究実績の概要」に記載した通りであり、本研究課題の現在までの達成度は、おおむね順調に進展している。

本研究は、高エンタルピー流中の損耗が炭素系材料に比べ著しく小さいケイ素系超高温耐熱材料に着目し、気流と材料損耗の相互作用に関わる未解明の極めて強い発光現象に焦点をあてる。本研究課題の目的は、「先進的な空間的時間的発光分光計測技術により、化学種同定や温度推定を行い、高精度空力加熱予測に大いに関与する極めて強い発光現象を解明すること」である。平成28年度の研究実績の概要は次の通りである。(1)継続的に参照データとしてプラズマフリージェットなどの発光現象と高速度ビデオカメラの間に二波長分光光学系を設置し、空間的時間的な二波長分光画像を取得した。(2)平成2527年度に引き続き、高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料の加熱試験における強い発光現象を複数の波長フィルターと汎用ビデオカメラにより空間的時間的な発光強度分布(二波長分光画像)を取得した。これらの発光強度分布の強度比からケイ素系超高温耐熱材料の見かけの表面温度分布を推定した。プラズマフリージェット中のケイ素系超高温耐熱材料の見かけの表面温度分布は2,000K3,000Kであり、分光計測から得られた局所的な表面温度と同程度であった。(3)高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料の加熱試験における強い発光現象を二波長分光光学系により空間的時間的な発光強度分布(二波長分光画像)を取得した。二種類の波長フィルターを透過後の発光強度に大きな差異がある際には、一部、受光素子の感度範囲内(ダイナミックレンジ内)で発光強度を検出できない場合があることがわかった。本研究の目的は、先進的な空間的時間的発光分光計測技術により、高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料周りに生ずる極めて強い発光現象を解明することである。主な研究成果は、次のとおりである。(1)高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料の加熱試験における強い発光現象を複数の波長フィルターと汎用ビデオカメラにより空間的時間的な発光強度分布を取得した。これらの発光強度分布の強度比からケイ素系超高温耐熱材料の温度分布を推定した。(2)高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料の加熱試験における強い発光現象を二波長分光光学系により空間的時間的な発光強度分布を取得した。平成26年度の研究実績は「研究実績の概要」に記載した通りであり、本研究課題の現在までの達成度は、おおむね順調に進展している。本研究課題の「今後の研究の推進方策」は、平成25年度、平成26年度、平成27年度の研究実績を踏まえ、平成28年度は、平成27年度の研究実施計画(継続的なデータ取得とシステムの改善、温度推定のための計算機プログラムの開発、計測システムの実証試験、物理化学モデルの構築など)を踏襲、発展させ、それに沿って着実に研究を遂行する。さらに、補助事業の目的をより精緻に達成するため、追加実験(高エンタルピー流中のケイ素系超高温耐熱材料周りに生ずる極めて強い発光現象の非定常計測)を精力的に行う。高速高温流体力学本研究課題の「今後の研究の推進方策」は、平成25年度、平成26年度の研究実績を踏まえ、平成27年度の研究実施計画(継続的なデータ取得とシステムの改善、温度推定のための計算機プログラムの開発、計測システムの実証試験、物理化学モデルの構築など)に沿って着実に研究を遂行する。平成25年度の研究実績は「研究実績の概要」に記載した通りであり、本研究課題の現在までの達成度は、おおむね順調に進展している。補助事業の目的をより精緻に達成するための研究の実施であり、具体的には以下の理由による。
多犯性細菌防除のための宿主域可変型ファージセラピーの開発

清流を利用する沢ワサビの栽培においては農薬使用が難しく、細菌病の対策において溶菌性バクテリオファージによる生物防除法の開発が期待されている。ワサビ罹病組織およびワサビ田の水から複数のワサビ軟腐病菌と溶菌性ファージを分離し、生物防除への利用の可能性を検討した。分離できたファージはゲノム解読により多くはPodovirus科の新種であること、それらの宿主域は軟腐病菌のゲノム配列に基づくグルーピングと相関が認められ、細菌の迅速検出やファージタイピングに利用可能であることを示し、さらにファージ感受性が変化した宿主菌の変異株の作出によりファージ感染の宿主因子を同定し、ファージセラピー開発の基盤を構築した。栽培ワサビから分離された蔬菜類軟腐病菌の溶菌性バクテリオファージをモデルとして、ファージの宿主決定および感染特異性のメカニズム解明を目指している。平成26年度は基礎的データの蓄積として、ファージのゲノム解読と性状解析を行った。次世代シーケンサーを用いてファージのゲノムDNAを解読した結果、全長と推定される約44kbpの配列から55個のORFが見出された。相同検索により機能が予測された主要な遺伝子の配列を用いて系統解析を行い、このファージが、Podovirus科phiKMV-like virus属の新種であることを示した。同属に含まれる23種のファージ間には、遺伝子構成の保存性が高い一方、ゲノムサイズは4045kbpと多様性があることが確認され、比較的大きなサイズのゲノムを有することが示された。またゲノムの両末端にはリピート配列が見出されたが、当該領域においては近縁ファージとの類似性は認められなかった。ファージの温度耐性を調べたところ、高温域の処理によりファージの溶菌活性が著しく低下することが示され、他の植物病原細菌のファージと比べて高温に弱い性質を有することが明らかとなった。さらに宿主の増殖には影響が認められない2729度で、宿主細菌と混合して培養した場合、29度においてファージの溶菌活性の低下が認められた。これらの結果から、わずかな温度上昇によりファージの増殖や溶菌が阻害される可能性が示され、このファージが温度の影響を受けやすい性質(高温耐性が弱い性質、感温性)を有することが推測された。また一方で、宿主細菌側(蔬菜類軟腐病菌)の解析として、ファージの感受性が異なるトランスポゾン変異株についてゲノム解読を行い変異遺伝子を特定した。ワサビから分離された蔬菜類軟腐病菌(Pectobacterium carotovorum subsp. cartovorum)、およびそのバクテリオファージをモデルとして、ファージの宿主決定および感染特異性のメカニズム解明を目指している。腐敗したワサビ組織から分離できたファージPPWS1のゲノム解読を行った。その結果、Podovirus科の新種のファージであることを示し、系統解析によりPantoeaファージを含むPodovirus科phikmvlikevirus属との類似性が認められ、またゲノム構造はPodovirus科のKlebsiellaファージとの類似性が示された。しかしながら近年、Klebsiellaファージについてはphikmvlikevirus属から独立させ新たな属を設置することが提案されている。PPWS1は、これらの属の中間的な特徴を有するファージであることがわかり、今回のゲノム解読によりPodovirus科の属の分類基準を見直す必要性を示す結果ともなった。また、PPWS1は一般的に報告がある植物病原細菌のファージよりも温度耐性が低いことを示した。冷涼なワサビ栽培の環境に起因する性質であるとも考えられ、そのメカニズムを探った。その結果、高温処理によりファージは不活化し溶菌効率を低下させるが、ある一定期間の低温処理により復活することを確認した。PPWS1の粒子形成に関わるタンパク質が温度の影響を受けやすい性質を有する可能性が考えられ、タンパク質の特性を調べる予定である。ワサビから分離された蔬菜類軟腐病菌は複数の系統が知られており、PPWS1はこの一部のみを溶菌する。PPWS1の特性解析には、他系統を溶菌するファージとの比較解析も必要と考えられ、ワサビ田の水より新たに2種の溶菌性ファージを分離した。今後、これら指示菌を異にするファージの比較解析により細菌とファージの相互関係を調べる材料とする計画である。研究対象であるPPWS1の比較対照とするため、新たに蔬菜類軟腐病菌ワサビ分離株を溶菌するバクテリオファージの分離を試みた。その結果、新たに2種にファージを単離することができ、これらの性状解析を進めている。また、PPWS1のゲノム解読後、他属ファージとの遺伝子構造の比較が明瞭となり、ファージ分類上の新たな課題が見出された。このような成果に伴い研究課題が増え、当初の計画からやや遅れている。野菜類軟腐病菌ワサビ分離株(Pectobacterium carotovorum)のバクテリオファージ5種を分離し、それらの宿主範囲と温度やpH耐性を調べ、ファージセラピーへの利用を検討した。また宿主細菌へのトランスポゾン挿入によりファージ感受性の程度が変化した複数の変異株を作出し、変異部位の確認によりファージ感染に関わる宿主因子を同定した。性状解析の結果、既報のPectobacteriumファージや近縁ファージに比べ、いずれのファージも高温域での温度耐性が低く、冷涼なワサビ田の環境に由来する性質と考えられた。

またゲノム解読の結果、分離したファージ2種はPodovirus科のそれぞれphiKMVvirus属とT7virus属のファージの新種と同定され、PPWS1とPPWS4として報告した。その後、国外で分離されたP. carotovorumファージのゲノム登録数が増えたことから、系統学的な解析を行った結果、PPWS1はロシアで分離されたP. carotovorumファージと高い類似性が認められ、phiKMVvirus属の細分化によりPectobacteriumファージを多く含む新たな属を構築できる可能性を見出した。また野菜類軟腐病菌ワサビ分離株は、rep-PCRに基づき5グループ大別されるが、分離されたファージの宿主域は宿主細菌のrep-PCRのグループ分けと相関しており、これらファージは病原細菌の迅速な検出と分類にも利用できることを明らかにした。ファージ感染に関わる宿主因子について、rep-PCRグループ間における配列比較を行い、感受性の程度および感染の可否に関わる領域を検証した。CRISPR-Cas領域の変異や抗CRISPR因子との関連は解析途中であるが、複数のファージと宿主細菌を用いて溶菌に至るメカニズムを考察し、新種ファージの分類学的知見を蓄積することができた。清流を利用する沢ワサビの栽培においては農薬使用が難しく、細菌病の対策において溶菌性バクテリオファージによる生物防除法の開発が期待されている。ワサビ罹病組織およびワサビ田の水から複数のワサビ軟腐病菌と溶菌性ファージを分離し、生物防除への利用の可能性を検討した。分離できたファージはゲノム解読により多くはPodovirus科の新種であること、それらの宿主域は軟腐病菌のゲノム配列に基づくグルーピングと相関が認められ、細菌の迅速検出やファージタイピングに利用可能であることを示し、さらにファージ感受性が変化した宿主菌の変異株の作出によりファージ感染の宿主因子を同定し、ファージセラピー開発の基盤を構築した。ファージの全ゲノム解読を終えることができ、また温度耐性の試験結果からも、ユニークな特性や性状を明らかにすることができた。ゲノム情報に基づき、分類学的な位置づけについても示すことができ、蔬菜類軟腐病菌を宿主とする初のPodovirus科phiKMV-like virus属のファージであることを示した。Pccへのトランスポゾン導入により、ファージ感受性が異なる変異株をスクリーニングした。これら変異株のうち、特に非宿主に変異した株についてゲノム解読を行い、未同定であった変異部位(破壊された遺伝子)を特定することができた。作出した変異株の溶菌反応が低下あるいは消失する原因として、ファージの宿主細菌への吸着能の変化、ファージの増殖効率の変化、さらには溶菌酵素の作用の変化を想定し、吸着試験について差が認められる結果が得られた。(1)新規に分離された2種ファージの性状解析およびゲノム解読を進める。これにより、PPWS1との比較研究が可能となり、蔬菜類軟腐病(ワサビ分離株)とファージの宿主決定に関わるメカニズムについて、より普遍的な概念に到達することを目指す。
プラズマ発光分析法をクロマトグラフ検出器とする微量元素のキャラクタリゼーション

アルゴンやヘリウムなどの希ガスを用いるプラズマ光源は、分光化学分析用の励起源として利用され、プラズマ発光分析法として広範な元素の高感度定量を可能にした。一方、このように超微量レベルで定量可能になった微量元素については、その化学形の同定並びに存在状態に関する情報が要求されている。そこで、本研究では昭和5961年度の3年間、微量元素のキャラクタリゼーションを行う手法の開発をすべく、高感度分析法である誘導結合プラズマ発光法(ICP)およびマイクロ波誘導プラズマ発光法(MIP)をそれぞれ液体クロマトグラフィー(LC)およびガスクロマトグラフィー(GC)の検出器に応用し、微量元素の高感度分析並びにキャラクタリゼーションに関する開発研究を行ってきた。LC-ICP法については、(1)岩石,希土鉱物,土壌,石炭などに含まれる希土類元素の分析、(2)海水中の微量重金属元素の濃縮、分離、定量法の開発および沿岸海水中の重金属分布の測定、(3)グラファイトカップ直接導入-ICP発光法による微少量溶液および固体分析法の開発、(4)Mg検出によるクロマト分離を利用したクロロフィル化合物の分別定量の開発、などの研究を行ってきた。これらの研究およびその成果は従来測定が困難であったものであり、学会発表や論文を通じて高い評価を得ている。GC-MIP法については、MIPがヘリウムプラズマであり、従来分析が困難であった非金属元素も高感度分析ができる特長を生かし、(1)生体試料中のセレンヤヒ素の分析、(2)化学修飾ガスクロマトグラフィーによるヒ素,スズの新分析法の開発、(3)アルキル水銀分析法の研究、などを行ってきた。これらの研究では微量レベルでの化合物定量が可能となり、生体や環境試料中の微量元素のキャラクタリゼーションのための新しい分析法として注目されている。
春植物の開花がもたらす文化的生態系サービスの定量的評価

生態系サービスの持続的な利用に向けた生態系管理を実現するためには、生態系のどのような要素がそれぞれの生態系サービスを生み出しているのかを定量的に評価することが必須である。本研究では、ビッグデータを用いた文化的サービス利用の時空間変動パターンの分析を行う。さらに、カタクリやミズバショウといった春植物の分布および開花期間データとの関係性を分析し、文化的サービスを生み出す鍵となる生態系の要素を明らかにすることを目的とする。
機能的脳幹刺激法による小脳性歩行障害の機能再建

本研究は小脳損傷モデル動物の小脳性歩行失調の特徴を抽出し,歩行障害を神経工学的手法によって再建するための基礎研究である.小脳内側部除去ラットでは姿勢制御や円滑な歩行運動などの機械的歩行動作が極めて強く損傷された.一方,外側部除去ラットでは機械的歩行動作への影響は軽微であるにも関わらず,環境変化に対応する歩行動作の変更が稚拙であった.さらに,小脳全除去ラットでは歩行行動を発動することが極めて少なく,運動減少や無動を呈した.これらの成績は,小脳が歩行行動の発動に極めて重要な役割を持つこと,外側部は環境適応に,そして,内側部は姿勢や歩行サイクルなどの機械的歩行動作に各々関与することを示唆する.昨年度の研究では,ネコ小脳の筋緊張促通領域の作用と同等の作用を示す領域が脳幹網様体に存在することが明らかとなった.しかし,実験動物としてのネコの供給が不十分なために,ラットを用いた研究を加えることとした.そこで,本年度は,「ネコ小脳の部分的切除に基づく運動機能(筋緊張レベルと歩行動作)を評価する」こと,そして,ラットの急性および慢性実験標本を用いて「小脳には筋緊張レベルを増加あるいは低下させる領域が存在するか否か」を同定すると共に,「小脳を部分的に破壊したラット標本において筋緊張レベルならびに自発的な歩行運動がどの様に変容するのか」の2点の解析を目標として研究を遂行した.麻酔下においてネコの室頂核を含む小脳虫部を除去すると,頭部および体幹を動揺させて歩行する失調性歩行が誘発され,その際,両側の肘関節の股関節・膝関節・踵関節は屈曲位を呈していた.一方,歯状核を含む外側半球を部分的に切除すると,頭部・体幹の動揺性歩行失調は顕著でなかったが,歩行時において同側前肢を不要に大きくスイングさせる現象(尺側異常と同様の運動異常)が誘発された.これは,小脳虫部が,姿勢および筋緊張の維持に関与すること,そして,小脳外側半球が体幹部よりもむしろ肢領域の制御に重要な役割を持つという従来の研究成績を確認したことになる.次いで,ラットにおいて同様の小脳の部分的切除実験を遂行した.ラットにおいても,ネコと同様,小脳虫部の部分切除によって頭部・体幹の動揺性歩行失調が観察され,各肢関節の過屈曲位も観察された.これらの成績は,ネコおよびラットにおいて小脳虫部は筋緊張レベルの維持ならびに頭部・体幹の運動機能に重要な役割を持つと推定できる.今後,脳幹の筋緊張促通領域への電気刺激によって,この運動機能障害がどの程度回復するのかを評価する必要がある.平成25年度は,歩行制御における小脳各領域の機能局在の解明を試みた.小脳健常郡,ならびに,小脳内側部除去,両側外側部除去,全領域除去の3グループの小脳損傷ラットを作成し,1自発的歩行,2環境変化に対応する歩行(トレッドミル速度変化への追従・上り坂-下り坂),3姿勢維持機能(動揺・筋緊張),4後肢の関節運動,などの項目を動作解析と筋電図解析によって評価した.小脳全領域除去群では,自発的歩行動作は減少し,環境変化に対応する歩行動作は極めて稚拙,動揺性姿勢と筋緊張の低下,そして,左右後肢の強調的関節運動は極めて損なわれた.この小脳性歩行失調の特徴は,小脳中央部領域除去群においてもほぼ同様に認められた.一方,外側領域除去群では,平地における機械的な歩行動作は,健常群ラットと大きな差が認められなかった.しかし,トレッドミルの速度変化や上り坂・下り坂などの環境変化への対応機能の低下や,自発歩行の減少などが観察された.これらの成績は,歩行行動において小脳には機能局在が存在することを示している.特に,姿勢調節や機械的歩行動作の調節には小脳中央部が,そして,外側領域は環境変化に対応するという高次機能に関与する可能性が明らかとなった.同様の成績は脊髄小脳変性症における運動機能を理解する上において重要な知見を提供するものである.これらの小脳性歩行失調が筋緊張の低下によってもたらされている可能性があるので,次いで,ラット脳幹の筋緊張促通野に対する微小電気刺激によって上記運動障害がどの程度回復するのかを検討することとした.ラットの橋延髄網様体には,ネコと同様の筋緊張抑制野と促通野が存在することを証明できたが,小脳損傷ラットに対する脳幹筋緊張促通野への刺激によって明瞭な歩行運動の改善が認められていない.実験例数がまだ少ないため,今後とも本課題研究を継続する予定である.本研究は小脳損傷モデル動物の小脳性歩行失調の特徴を抽出し,歩行障害を神経工学的手法によって再建するための基礎研究である.小脳内側部除去ラットでは姿勢制御や円滑な歩行運動などの機械的歩行動作が極めて強く損傷された.一方,外側部除去ラットでは機械的歩行動作への影響は軽微であるにも関わらず,環境変化に対応する歩行動作の変更が稚拙であった.さらに,小脳全除去ラットでは歩行行動を発動することが極めて少なく,運動減少や無動を呈した.これらの成績は,小脳が歩行行動の発動に極めて重要な役割を持つこと,外側部は環境適応に,そして,内側部は姿勢や歩行サイクルなどの機械的歩行動作に各々関与することを示唆する.【目的】小脳の損傷における運動障害の特徴の一つは筋緊張の調節機構の破綻に伴う筋緊張の低下とこれに随伴する関節運動の協調障害である.これらの障害が小脳性歩行失調の基盤に存在する.筋緊張の調節機構の神経基盤は,脳幹と脊髄とに存在する.